JP2008106143A - 防汚コーティング液及び防汚層の形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】有機塗膜等に塗布形成される防汚層の耐候性を高めることができる防汚コーティング液と、この防汚コーティング液を用いた防汚層形成方法を提供する。
【解決手段】コロイダルシリカ及びアルミニウムマグネシウム複合酸化物微粒子を含有する防汚コーティング液において、該コロイダルシリカがネックレス状コロイダルシリカであることを特徴とする防汚コーティング液。好ましくはさらにアミノ系シランカップリング剤を含有する。
【選択図】図１

Description

本発明は防汚コーティング液に関り、特に耐候性が良好な防汚層を形成することができる防汚コーティング液に関する。また、本発明は、この防汚コーティング液を用いた防汚層の形成方法に関する。

タイル等の基材表面に超親水性の被膜を形成すると、基材表面に水が付着したときに水が被膜表面に広がり、雨水等と共に汚れが被膜表面に広く広がって流れ落ちるようになり、基材表面に汚れが付きにくくなり、また目立ちにくくなる。

かかるセルフクリーニング機能を有した超親水性被膜の一種として、コロイダルシリカ被膜が広く用いられている。

特開平１０−１５８５８５号公報には、酸性コロイド状シリカ２．５〜１５重量部、アミン化合物０．１〜１５重量部、シリカやアルミナあるいはムライト等の無機充填材１０〜８０重量部、水又は親水性有機溶剤１７〜８７重量部（すべて合計で１００重量部）よりなるコーティング用組成物をセメント、コンクリート、ガラス、セラミックス等の表面に塗付し、３０〜２００℃にて加熱して塗膜を硬化させ、これによって親水性で汚れの付着しにくいコーティング層を形成することが記載されている。

特開平６−７１２１９号公報には、合成樹脂エマルジョンと顔料からなる塗装表面に、コロイド珪酸水溶液を塗付して、塗装表面にコロイド珪酸被膜を形成することにより、親水性で耐汚染性に優れたコーティング層を形成することが記載されている。

コロイダルシリカ皮膜の耐候性を高めるために、コロイダルシリカと共にさらにアルミニウムマグネシウム複合酸化物を配合した防汚コーティング液が特開２００２−３３８９４３及び特開２００３−２０６４１６に記載されている。

ところで、近年、コロイダルシリカの一種としてネックレス状コロイダルシリカが利用されるようになってきている（例えば、特開２００５−１２６６４７）。なお、この特開２００５−１２６６４７は農業用フィルムの防曇性を高めるためにネックレス状コロイダルシリカ含有防曇剤をフィルム表面にコーティングするものである。
特開平１０−１５８５８５ 特開平６−７１２１９ 特開２００２−３３８９４３ 特開２００３−２０６４１６ 特開２００５−１２６６４７

本発明は、有機塗膜等に塗布形成される防汚層の耐候性を高めることができる防汚コーティング液と、この防汚コーティング液を用いた防汚層形成方法を提供することを目的とする。

請求項１の防汚コーティング液は、コロイダルシリカ及びアルミニウムマグネシウム複合酸化物微粒子を含有する防汚コーティング液において、該コロイダルシリカがネックレス状コロイダルシリカであることを特徴とするものである。

請求項２の防汚コーティング液は、請求項１において、さらにシランカップリング剤を含有することを特徴とするものである。

請求項３の防汚コーティング液は、請求項２において、該シランカップリング剤がアミノ系シランカップリング剤であることを特徴とするものである。

請求項４の防汚コーティング液は、請求項１ないし３のいずれか１項において、ネックレス状コロイダルシリカの１次粒子径が５〜１５ｎｍであることを特徴とするものである。

請求項５の防汚層形成方法は、基材表面に請求項１ないし４のいずれか１項に記載の防汚コーティング液を塗布して防汚層を形成することを特徴とするものである。

請求項６の防汚形成方法は、請求項５において、該基材は、有機塗膜を有する外装材であることを特徴とするものである。

本発明者が種々研究を重ねた結果、コロイダルシリカ及びアルミニウムマグネシウム複合酸化物を含有する防汚コーティング液において、コロイダルシリカとしてネックレス状コロイダルシリカを用いることにより、防汚層の耐候性が向上することを見出した。本発明はかかる知見に基づくものである。

本発明の防汚コーティング液にシランカップリング剤を配合することにより皮膜強度が向上する。

シランカップリング剤としてアミノ系シランカップリング剤を用いることにより、皮膜の親水性が向上する。

以下に本発明の防汚コーティング液及びそれを用いた防汚層形成方法の実施の形態を詳細に説明する。

本発明の防汚コーティング液は、ネックレス状コロイダルシリカ及びアルミニウムマグネシウム複合酸化物を溶媒好ましくは水に分散させたものであり、さらに好ましくはシランカップリング剤及び界面活性剤を含有させたものである。好適な組成（重量％）は次の通りである。

ネックレス状コロイダルシリカ １〜５０重量％特に３〜１５重量％
アルミニウムマグネシウム複合酸化物 ０．５〜２０重量％特に１〜１０重量％
シランカップリング剤 ０．０１〜３重量％特に０．０５〜０．３重量％
界面活性剤 ０．０１〜３重量％特に０．０５〜０．３重量％
水 ８０〜９０重量％特に８５〜９７重量％

上記ネックレス状コロイダルシリカとしては、１次粒子径が１０〜１５ｎｍであり、この１次粒子が５０〜１５０ｎｍ程度に連なったものが好適である。なお、１次粒子径及び１次粒子の連なり長さは電子顕微鏡の撮像から計測される。このようなネックレス状コロイダルシリカとしては、日産化学株式会社のＰＳ−Ｓ，ＰＳ−Ｍなどが挙げられる。

ネックレス状コロイダルシリカの配合割合は１〜５０重量％特に３〜１５重量％が好適である。ネックレス状コロイダルシリカが１重量％よりも少ないと塗膜の親水性が不足し、十分な防汚効果が得られない。一方、ネックレス状コロイダルシリカが５０重量％より多いと、コーティング液の粘性が高くなり、塗布しにくくなる。また、コロイダルシリカの基材に対する密着性が低下する。

上記のアルミニウムマグネシウム複合酸化物は表面に多くの水酸基を有しているため、良好な防汚効果を発揮することができる。また、塗膜の耐水性及び耐アルカリ性を向上させる効果も有する。なお、アルミニウム−マグネシウム複合酸化物等の無機酸化物は水酸化物の形態をなしているものでも良い。

また、アルミニウムマグネシウム複合酸化物微粒子の平均粒径は５〜３０ｎｍであることが好ましい。この粒径は、電子顕微鏡の撮像から測定される。このような微粒子状であれば、コーティング液を基材表面に塗付する際、無機酸化物微粒子が沈降することなく、均一に懸濁させておくことができ、作業性に優れ、均一なコーティング膜を形成することができる。また、このような微粒子状であれば、単位重量当りの表面積も大きくなるため、表面に存在する水酸基の数も多くなり、単位重量当りの水分子の吸着量が増大して親水性、帯電防止性がより大きくなると考えられる。

防汚コーティング液中のアルミニウムマグネシウム複合酸化物微粒子の割合は、１〜１０重量％であることが好ましい。この範囲よりもアルミニウムマグネシウム複合酸化物微粒子が少ないと十分な親水性、帯電防止性を得ることができず、形成される塗膜の防汚性に劣るものとなる。この範囲よりもアルミニウムマグネシウム複合酸化物微粒子が多いと塗膜の透明性が低下し、施工面の外観に影響を及ぼすようになり、好ましくない。

上記のシランカップリング剤としてはアミノ系シランカップリング剤が好適である。シランカップリング剤を配合することにより架橋効果により塗膜強度が向上する。また、アミノ系シランカップリング剤は親水性であるため、塗膜の親水性を低下させない。

界面活性剤としては、撥水性の基材に対する濡れ性を高めることができるものであれば良く、アニオン界面活性剤が特に好ましく用いられるが、何らこれに限定されるものではない。アニオン界面活性剤としては、特にスルホサクシネート型アニオン界面活性剤が好適である。

界面活性剤の添加量が過剰になると、塗膜面に起泡が生じることがあるので、界面活性剤の配合量は３重量％以下特に０．０１〜１重量％、更には０．０５〜０．３重量％が好適である。

なお、本発明の防汚コーティング液中には、塗布に際し液の粘性を調整したり、密着性を改善するための添加剤として例えばＰＶＡ、ポリウレタンエマルジョンなどを適宜加えても良い。

なお、本発明の防汚コーティング液は、基材に対する防汚コーティング液の付着量が２〜５０ｇ／ｍ^２となるように塗布するのが好ましい。このような付着量であれば、基材の外観を損なうことなく、良好な密着性及び防汚性を得ることができる。

本発明の防汚コーティング液により防汚コーティング膜を形成する基材としては、特に限定はないが、例えば建築用装飾材、住宅外装材、外壁リフォーム材、住宅内壁材、周宅内壁リフォーム材、天井材、屋根材、屋根下地材、屋根リフォーム材、雨どい、建築用部材（水きり、破風、軒天）、物干し、住宅エクステリア商品（デッキ、テラス、バルコニー、バルコニー笠木、手摺、ベランダ壁・床材）、住宅エクステリアファニチャー、住宅外構（フェンス、ブロック代替）、プレハブ用壁材、植木鉢等ガーデンファニチャー、看板、標識、ガードレール、浴室壁材、浴槽、浴室床材、浴室カウンター、アクセサリー、トイレ床材、システムトイレ壁材、台所シンク、キッチンバック、レンジ回りホーロー代替、便器、洗面器等の衛生陶器、金具、サッシ、止め具、ドアのぶ、扉材、オーディオ製品、家電製品（特に、ブラウン管、液晶ディスプレイ等を備えた製品）、パソコン、ＴＶアンテナ、パラボラアンテナ、蛍光灯台座・反射板、アウトドア商品（テント、テーブル、イス）、人工観葉植物、ホワイトボード、屋外用ごみ箱、公園ベンチ等に利用することができる。

本発明の防汚コーティング液は、特にこれらの基材のうち、フッ素系塗料やアクリル系塗料などよりなる有機塗膜を有した外装材に塗布して防汚層を形成するのに好適である。

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。

実施例１
下記配合の防汚コーティング液を用い、防汚性の評価を行った。
＜防汚コーティング液配合（重量％）＞
ネックレス状コロイダルシリカ（日産化学工業（株）製，ＰＳ−Ｓ，１次粒子径１０〜１５ｎｍ、連なり長さ８０〜１２０ｎｍ）：１０
アルミニウム−マグネシウム複合酸化物（シーアイ化成（株）製，平均粒径３０ｎｍ）：１０
水：８０
アニオン界面活性剤（主成分スルホサクシネート）：１
この防汚コーティング液を外装材（有機塗装サイディング）の表面に、防汚コーティング液の付着量が３６ｇ／ｍ^２となるような塗布量でスプレー塗布した。

この塗膜を形成した外装材をサンシャインウェザー１０００ｈ、同２０００ｈ、同３０００ｈの条件下に晒した後、表面の汚水状況を目視観察した。結果を表１に示す。

実施例２
さらにアミノ系シランカップリング剤（ジーイー東芝シリコーン（株）製Ａ１１００）を１重量％配合した他は実施例１と同様にして試験を行った。結果を表１に示す。

実施例３
さらにエポキシ系シランカップリング剤（ジーイー東芝シリコーン（株）製Ａ１８７）を１重量％配合した他は実施例１と同様にして試験を行った。結果を表１に示す。

実施例４
ネックレス状コロイダルシリカとして日産化学工業（株）製ＰＳ−Ｍ（１次粒子径約１８〜２５ｎｍ、連なり長さ８０〜１５０ｎｍ）を用いた他は実施例１と同様にして試験を行った。結果を表１に示す。

実施例５
さらにアミノ系シランカップリング剤（ジーイー東芝シリコーン（株）製Ａ１１００）を１重量％配合した他は実施例４と同様にして試験を行った。結果を表１に示す。

比較例１
ネックレス状コロイダルシリカの代わりに、ネックレス状となっていない、シリカ微粒子が独立した粒子として分散しているコロイダルシリカ（日産化学工業（株）製ＳＴＸ、１次粒子径○○ｎｍ）を用いた他は実施例１と同様にして試験を行った。結果を表１に示す。

なお、サンシャインウェザー３０００ｈは、屋外曝露１０年に相当する。

表１において、×は汚れが目立つことを示し、△は若干の汚れがあることを示し、○は汚れが殆どないことを示す。

表１より、実施例１〜５はいずれも比較例１に比べて防汚性に優れていることが認められる。また、アミノ系シランカップリング剤を配合した実施例２，５は、シランカップリング剤を配合しなかった実施例１，４やエポキシ系シランカップリング剤を配合した実施例３に比べて防汚性に優れることが認められる。

さらに、ネックレス状コロイダルシリカとして１次粒子径が小さいＰＳ−Ｓを用いた実施例１，２と、１次粒子径が大きいＰＳ−Ｍを用いた実施例４，５とを対比すると、１次粒子径の小さいネックレス状コロイダルシリカを用いることにより防汚性がさらに高くなることが認められる。

なお、実施例２と比較例１の塗膜表面の１７５倍の顕微鏡写真を図１に示す。

図１の通り、比較例１では塗膜に網目状にマイクロクラックが生じており、これにより防汚性が不十分になっているものと推察される。実施例２ではこのようなマイクロクラックは存在しない。

実施例及び比較例の塗膜表面の顕微鏡写真である。

Claims (6)

1. コロイダルシリカ及びアルミニウムマグネシウム複合酸化物微粒子を含有する防汚コーティング液において、該コロイダルシリカがネックレス状コロイダルシリカであることを特徴とする防汚コーティング液。
2. 請求項１において、さらにシランカップリング剤を含有することを特徴とする防汚コーティング液。
3. 請求項２において、該シランカップリング剤がアミノ系シランカップリング剤であることを特徴とする防汚コーティング液。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、ネックレス状コロイダルシリカの１次粒子径が５〜１５ｎｍであることを特徴とする防汚コーティング液。
5. 基材表面に請求項１ないし４のいずれか１項に記載の防汚コーティング液を塗布して防汚層を形成することを特徴とする防汚層の形成方法。
6. 請求項５において、該基材は、有機塗膜を有する外装材であることを特徴とする防汚層の形成方法。

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