JP2008297341A

JP2008297341A - ホルムアルデヒド削減機能、消臭機能、抗紫外線機能、抗菌機能、防腐機能、耐水機能を具えた多機能塗料

Info

Publication number: JP2008297341A
Application number: JP2007141875A
Authority: JP
Inventors: Isamu Hatake; 勇畠
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2008-12-11

Abstract

【課題】単独の塗料を塗布するのみで、木質系材その他の目的物にホルムアルデヒド、ＶＯＣ等の有害物質を除去機能、消臭機能、芳香機能、抗紫外線機能、抗菌機能、防腐機能、耐水機能を付与するとともに、施工現場でも取り扱い易く施工性にも優れる多機能塗料を低廉なコストで実現する。
【解決手段】ホルムアルデヒド、ＶＯＣ等の有害物質を除去機能、消臭機能、芳香機能、抗紫外線機能、抗菌機能、防腐機能、耐水機能を具えた多機能塗料であって、シリコン、抗紫外線剤、植物抽出成分、分散剤および水とからなる多機能塗料を提供して上記課題を解決する。
【選択図】なし。

Description

本願発明は、木質系材、樹脂製品、繊維製品等に塗布して、これら対象物にホルムアルデヒド、ＶＯＣ等の有害物質を除去機能、消臭機能、芳香性、抗紫外線機能、抗菌機能、防腐機能、耐水機能を付与する多機能塗料に関するものである。

木質系材等に、消臭性、抗紫外線性、抗菌性、防腐性、耐水性などを付与、補強するためには、従来、前記各性能を発現するための素材を含有する塗料を個別に塗布する必要があった。

しかしながら、複数の機能を付与させるために個別に複数の塗料を塗布することは、煩瑣な作業を必要とし、多種類の塗料を用意する準備コスト、複数の作業コスト等の増大を回避できない。このため、一度の塗布作業で多機能性を実現できる塗料が望まれるが、これまでのところこのような塗料、すなわち、単独の塗料で例えば対象物にホルムアルデヒド、ＶＯＣ等の有害物質を除去機能、消臭機能、芳香機能、抗紫外線機能、抗菌機能、防腐機能、耐水機能を付与できる塗料は実現されていない。

本願に関連して、次のような文献が存在する。
特開２００７−１５９５９号公報特開２００６−３３４９１３号公報特開２００６−１１８８号公報特開２００２−３０７４０５号公報特開２００２−２８３３０６号公報特開平１０−３０９７０５号公報

本願発明は、上記従来技術の不都合を解決するためになされたもので、単独の塗料を塗布するのみで、木質系材その他の目的物にホルムアルデヒド、ＶＯＣ等の有害物質を除去機能、消臭機能、芳香機能、抗紫外線機能、抗菌機能、防腐機能、耐水機能を付与する多機能塗料の実現を目的とするものである。

本願発明は、シリコン、抗紫外線剤、植物精油、分散剤および水とからなる多機能塗料を提供して、木質系材その他の目的物にホルムアルデヒド、ＶＯＣ等の有害物質を除去機能、消臭機能、芳香機能、抗紫外線機能、抗菌機能、防腐機能、耐水機能を低廉なコストと簡易な塗布作業により付与することができる。

また、上記の多機能塗料において、シリコン、抗紫外線剤、植物性防腐剤、分散剤および水の各成分比率は重量比において、シリコン１０−２０％、抗紫外線剤４−６％、植物精油３−５％、分散剤２−３％、水８１−６６％として構成することがある。

さらに、上記いずれかの多機能塗料において、シリコンはシリコン生ゴムとシリカを主成分としてなり、植物精油は葉油および又は材油で構成することがある。

またさらに、上記いずれかの多機能塗料において、抗紫外線剤は樹脂カプセルに包摂された紫外線吸収剤および／又は紫外線安定剤と分散剤と水とから構成することがある。

さらに、上記の多機能塗料において、前記樹脂カプセルは粒径が0.35μｍないし1.09μｍであり、該微粒カプセルを水中に分散させたエマルジョンで醸成することがある。

また、上記の多機能塗料において、前記樹脂カプセルはウレタン・ウレア系樹脂で構成することがある。

さらに、いずれか記載の多機能塗料において、抗紫外線剤はバインダーとしてのアクリル変成シリコンを有することがある。

上記構成により、本願発明によれば、一剤単独で塗布対象物にホルムアルデヒド、ＶＯＣ等の有害物質を除去機能、消臭機能、芳香機能、抗紫外線機能、抗菌機能、防腐機能、耐水機能を付与することが可能となり、製造コストも低廉なうえ、適用対象範囲も広く、対象物における塗工、塗布、浸漬等の作業性も容易である。そして、本願発明に係る多機能塗料を使用した木材その他は、消臭機能、芳香機能、有害物質吸収機能、抗菌機能等を具備するから、これを室内空間に使用する場合は、健康かつ癒し効果の高い良質な居住環境を提供することができる。

本願発明において、有害物質の除去機能、消臭機能、芳香機能、抗菌機能、防
腐機能のための成分としては、芳香剤、消臭剤、抗菌剤、又は有害物質除去用キ
ャッチャー剤が用いられる。具体的に、前記各剤としては、植物抽出成分を利用
することができる。
植物抽出成分としては、スギ、ヒノキ、ヒバ、カラマツ、トドマツ、広葉樹の
精油（芳香性、殺菌性、消臭性）、リグナン（抗酸化性、抗菌性）、フラボノイド（抗微生物、殺虫性、抗酸化性）、タンニン（抗酸化性）、テルペノイド（殺虫性）、配糖体（抗菌性、殺虫性、抗酸化性、界面活性）、ワックス（安定性）が挙げられるが、精油の使用が入手の容易さ、安定供給、品質の安定性等の見地から好適である。

耐水性、耐候性（耐風雨暴露性）、を得るための成分としては、シリコンゴムが用いられる。シリコンゴムは、長時間、紫外線や風雨にさらされてもその物にはほとんど変化はなく、また、長時間、水に浸漬しても、吸水率は１％程度で、機械的強度にはほとんど影響がない。また、耐熱、耐寒性にも優れている。

抗紫外線機能は、抗紫外線成分によるが、これは樹脂カプセルに包摂された紫外線吸収剤および／又は紫外線安定剤と分散剤と水とからなるものが望ましい。すなわち、この抗紫外線剤はキシレン、トルエン等の有機溶剤を使用しないという優れた利点を有している。そして、本願発明において、紫外線吸収剤、光安定剤のカプセル封入は、マイクロカプセル化の常法すなわち、化学的方法による界面重合法、in-site重合法、あるいは物理化学的方法による液中乾燥法、コアセルベーション、あるいはまた機械的方法としての噴霧乾燥法、乾式混合法のいずれかにより実行する。いずれの手法によりカプセル化をなすかは紫外線吸収剤、光安定剤の種類、カプセル壁剤により選択する。そして、カプセル壁剤は紫外線を透過する樹脂剤を選択する。

以下に、本願発明に係る多機能塗料の一実施例に併せてこの塗料を塗布した木材の試験例について説明する。
多機能塗料は、次の成分を以下に示す成分比（重量％）の下に撹拌混合して生成した。
シリコンゴム１５％
抗紫外線剤４％
植物抽出成分３％
分散剤３％
水分７５％

上記成分中、植物抽出成分は、精油であり、スギ、ヒノキ、ヒバ、カラマツ、トドマツ、広葉樹の各材油の混合物を使用している。

また、抗紫外線剤は、次の製法によるものを使用した。すなわち、光安定剤（HALS）が添加された油性液状の紫外線吸収剤Aを界面重合法によりマイクロカプセル化した。カプセル壁剤としては透光性を有するウレタン・ウレア系樹脂によった。
重合の終了後、水、分散剤を添加してエマルジョン化して、外観が白色液状の抗紫外線剤を得た。この抗紫外線剤は、カプセルの平均粒子径が0.35(μm/LA−950)で、全体の組成は、以下の通りである。

上記のエマルジョンの組成
（１）コア：紫外線吸収剤等（28重量％）
（２）シェル：ウレタン樹脂（１１重量％）
（３）分散剤： 3重量％
（４）水： 58重量％

なお、上記でコア部分の紫外線吸収剤の比率は任意に変えることが可能である。

次に、上記エマルジョンにより、抗紫外線剤を製造した。
原料（バインダー（アクリル変成シリコン）、上記マイクロカプセルエマルジョン、水）を混合撹拌した。
配合：重量比
バインダー（アクリル変成シリコン）２０．０％
マイクロカプセルエマルジョン３．６％
水７６．４％

当該実施例では、上記配合によっているが、各成分の配合比は使用条件、塗布対象によりさまざまに変えることになる。

上記エマルジョンの生成に使用した紫外線吸収剤は、ヒドロキシフェニルベンゾトリアゾール誘導体であり、波長２７０nm-410nm（木材および各種樹脂の紫外線等の吸収領域）の範囲で紫外線を良好に吸収して熱変換する。
この紫外線吸収剤による従来の塗料と上記の紫外線劣化防止塗料との性能比較試験をそれぞれガラス板に塗布し測定したところ、上記の本願発明に係る紫外線劣化防止塗料の紫外線透過率は従来品を上回る効果を奏した。
また、従来の塗料の場合、紫外線吸収剤は溶媒中に分散しているのに対して、本願発明の塗料の場合は、紫外線吸収剤を包含するカプセルが重層構造となって塗膜が形成されるためと考えられる。また、このような構造が形成されるから、塗膜自体の耐久性も向上する。

上記エマルジョンは水性剤に容易に混合されるから、その使用範囲は木材、樹脂に限らず紙、繊維等にも広く適用でき、また有機溶剤を一切使用しないから、有機溶剤による弊害をすべて排除できる。

以上の構成になる、多機能塗料を木片に塗布することにより得られた機能の確認試験を行った。

試験例１
試験目的
気中のホルムアルデヒド濃度の削減性能の存否確認
試験方法
実施例に係る多機能塗料を木片全面に塗装し、この試験体を側面に貼り付けた密閉容器に、ホルムアルデヒドガスを２ｐｐｍ濃度になるように満たし、時間経過に伴うホルムアルデヒド濃度の変化を測定する。また、対照として何も貼り付けていない密閉容器についても同様に測定する。
試験条件
密閉容器：ポリカーボネート製、直径３０ｃｍ、高さ３０ｃｍ、奥行き３０ｃｍ
試験体の設置位置：容器４側面
ホルムアルデヒド濃度の測定：検知管方式
測定データ： 3回繰り返し測定の平均値
室温：摂氏２０度
試験結果
図１に示すグラフから明らかなように、試験体を収納した容器のホルムアルデヒド濃度は6時間経過後にほぼ０となったが、対照容器内の濃度は１．９ｐｐｍを示し、多機能塗料のホルムアルデヒドガスの除去機能が明らかになった。

試験例２
試験目的
アンモニアに対する消臭効果を検討する。
試験方法
実施例に係る多機能塗料を木片全面に塗装し、この試験体を側面に貼り付けた密閉容器に、アンモニアガスを１００ｐｐｍ濃度になるように満たし、時間経過に伴うアンモニア濃度の変化を測定する。また、対照として何も貼り付けていない密閉容器についても同様に測定する。
試験条件
密閉容器：ポリカーボネート製、直径３０ｃｍ、高さ３０ｃｍ、奥行き３０ｃｍ
試験体の設置位置：容器４側面
アンモニア濃度の測定：検知管方式
測定データ： 3回繰り返し測定の平均値
室温：摂氏２２度
試験結果
図２に示すグラフから明らかなように、試験体を収納した容器のアンモニア濃度は6時間経過後にほぼ０となったが、対照容器内の濃度は７８ｐｐｍを示し、多機能塗料が気中アンモニアの消臭に有効であると判断された。

試験例３
試験目的
抗菌性を検討する。
試験菌種
E.Coli（大腸菌）
E.Coli菌数推移
図３に示す表１の通りである。
＊抗菌加工試験片：全面に多機能塗料を塗布した木片、
＊無加工試験片：無塗装の前記木片
試験成立条件
図３の表１に示す結果より、Ｌｍａｘ＝５．５９、Ｌｍｉｎ＝５．３０、Ｌｍｅｎ＝５．４９
試験が成立するためには（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）／（Ｌｍｅａｎ）≦０．２の成立が必要である。
上記結果で、（Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ）／（Ｌｍｅａｎ）＝（5.59-5.30）/5.49=0.05
0.05＜２よって、上記試験は成立条件を満たす。
抗菌活性値（Ｒ）
表１の結果よりＢ＝９１００００、Ｃ＝２３００
抗菌活性値（Ｒ）＝ｌｏｇ（B/A）−ｌｏｇ(C/A)=ｌｏｇ(B/C)＝ｌｏｇ(910000/2300)＝２．６値２．６は２．０より大であり、よって、試験片はE.coliに対して抗菌効果を有すると判断される。

また、防腐性、耐水性および抗紫外線性を含めた全般的な耐候性を確認するため、多機能塗料中に10秒浸漬した木片（1000mm×300mm×20mm）の試験を以下の仕様で行った。
試験内容
使用装置：岩崎電気スーパーＵＶテスターＷ−１１
条件：照射４時間／結露４時間を６６サイクル
ＵＶ温度：１００ｍＷ／平方センチメートル
ＢＰ温度：照射時摂氏７０度
湿度：照射時５０％
シャワー：照射前後１５秒
試験体：多機能塗料中に10分浸漬した木片（1000mm×300mm×20mm）
＊上記の耐候性試験６６サイクルは、国内地における暴露時間１３年２ヶ月に相当する。
以上の結果、試験体にはいかなる種類のカビの発生もなく、針入試験によってもいかなる腐食あるいは劣化の兆候はみられなかった。また、試験片は多機能塗料への浸漬前に着色墨であるが、この着色に変化はなかった。耐水性については、試験終了後の木片に１０ｃｃ量の注水を数回繰り返したところ、いずれの場合も水は木片表面で水滴化しており、良好な撥水性の維持が確認できた。

本願発明に係る多機能塗料は、木質系材、樹脂材、繊維、紙に塗布、浸漬、吹き付け、注入等により広く使用することができる。また、水性であるため取り扱いが容易で施工性に優れ塗布等の作業効率も極めて良好である。

ホルムアルデヒド濃度の推移を示すグラフである。アンモニア濃度の推移を示すグラフである。Ｅ．Ｃｏｌｉ菌数推移を示す表である。

Claims

ホルムアルデヒド、ＶＯＣ等の有害物質を除去機能、消臭機能、芳香機能、抗紫外線機能、抗菌機能、防腐機能、耐水機能を具えた多機能塗料であって、シリコン、抗紫外線剤、植物抽出成分、分散剤および水とからなる多機能塗料。
請求項１記載の多機能塗料において、シリコン、抗紫外線剤、植物性防腐剤、分散剤および水の各成分比率は重量比において、シリコン１０−２０％、抗紫外線剤４−６％、植物抽出成分３−５％、分散剤２−３％、水８１−６６％であることを特徴とする多機能塗料。
請求項１又は２いずれか記載の多機能塗料において、シリコンはシリコン生ゴムとシリカを主成分としてなり、植物抽出成分は植物製油で構成したことを特徴とする多機能塗料。
請求項１ないし３いずれか記載の多機能塗料において、抗紫外線剤は樹脂カプセルに包摂された紫外線吸収剤および／又は紫外線安定剤と分散剤と水とからなることを特徴とする多機能塗料。
請求項４記載の多機能塗料において、前記樹脂カプセルは粒径が0.35μｍないし1.09μｍであり、該微粒カプセルを水中に分散させたエマルジョンからなることを特徴とする多機能塗料。
請求項４又は５記載の多機能塗料において、前記樹脂カプセルはウレタン・ウレア系樹脂からなることを特徴とする多機能塗料。
請求項４ないし６いずれか記載の多機能塗料において、抗紫外線剤はバインダーを有することを特徴とする多機能塗料。
請求項７記載の多機能塗料において、バインダーはアクリル変成シリコンであることを特徴とする多機能塗料。