JP2008297413A - Water-based coating - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、植物油を原料にした木材用の水性塗料に関するものである。 The present invention relates to a water-based paint for wood using vegetable oil as a raw material.
木材用の塗料には油性タイプと水性タイプのものがある。油性タイプのものは古くから使われており、木材に対する浸透性が良く、乾燥後は木材の伸縮に追随する塗膜を形成する。これまでの油性タイプは、塗膜成分となる油脂に対して有機溶剤を溶媒として用いている。 There are oil-based and water-based types of paint for wood. The oily type has been used for a long time, has good permeability to wood, and forms a coating film that follows the expansion and contraction of wood after drying. The conventional oily type uses an organic solvent as a solvent for the oil and fat to be the coating film component.
近年、大気汚染や、取り扱うときの安全性の観点から、揮発性有機化合物(VOC)の削減が求められていて、塗料業界においても、揮発成分を零に近づけるように研究開発が進められている。 In recent years, reduction of volatile organic compounds (VOC) has been demanded from the viewpoint of air pollution and handling safety, and the paint industry is also researching and developing to bring volatile components close to zero. .
揮発性有機溶剤を削減する方法としては、溶媒としての有機溶剤を使わずに、油脂(塗料の塗膜成分)を水に分散させる方法(エマルション化)が考えられる。このような水分散型の塗料が揮発性有機溶剤を削減する一つの解決方法である。 As a method for reducing the volatile organic solvent, a method (emulsification) of dispersing fats and oils (coating film component of paint) in water without using an organic solvent as a solvent can be considered. Such a water-dispersed paint is one solution for reducing volatile organic solvents.
塗料の塗膜性能や仕上がり感は、主として、塗膜成分(油脂を含む樹脂)に左右される。油性系樹脂を使った酸化硬化型塗料の場合は、溶剤が揮発して乾燥する段階で空気中の酸素を取り込むことで、樹脂が鎖状につながり、徐々に硬化していく。そのため、適度の硬さと伸びのある塗膜ができあがる。 The coating film performance and finish feeling of the paint mainly depend on the coating film component (resin containing fats and oils). In the case of an oxidative curable paint using an oil-based resin, the resin is chained and gradually cured by taking in oxygen in the air when the solvent evaporates and dries. Therefore, a coating film with moderate hardness and elongation is completed.
この油性系塗料は木材によく浸透して密着し、木材を長期にわたり保護することができる。しかし、溶剤型油性系塗料の欠点は、溶剤臭がきつく、また、塗装作業終了後の塗装用具の洗浄にも有機溶剤を使わなければならないことである。有機溶剤には人体に対する有害成分と前述の大気汚染物質も多量に含まれており、近年は工業用塗料をはじめ全分野で水性塗料が盛んに開発されている。 This oil-based paint penetrates and adheres well to wood, and can protect wood for a long time. However, the disadvantages of solvent-based oil-based paints are that the solvent odor is harsh, and that organic solvents must be used to clean the paint tools after the painting operation is completed. Organic solvents contain a large amount of harmful components for humans and the above-mentioned air pollutants. In recent years, water-based paints have been actively developed in all fields including industrial paints.
水性塗料も開発が進み、合成樹脂を水に分散させた合成樹脂エマルション塗料では、従来の溶剤型合成樹脂塗料並みの仕上がりと塗膜性能が得られるようになってきた。しかし、木材用塗料の分野においては、昔からの油仕上げの持つ木目の美しさを引き立てる仕上がりは、合成樹脂エマルション塗料では得られない。 Development of water-based paints has also progressed, and with synthetic resin emulsion paints in which synthetic resin is dispersed in water, it has become possible to obtain finishes and coating film performance comparable to conventional solvent-type synthetic resin paints. However, in the field of wood coatings, synthetic resin emulsion paints do not provide a finish that enhances the beauty of the grain of traditional oil finishes.
また、屋外木部用に現在市販されている耐候性の良い水性塗料(例えば、アクリルエマルション、ウレタンディスパーション、シリコーン変性アクリルエマルションなど)を使用しても、屋外耐候性については油性塗料に及ばない。仮に屋外耐候性が良くても、塗装後、何年か経過してメンテナンス塗装を行う場合、古い塗膜を剥ぎ取るには相当の労力を必要とする。これに対して油性塗料は時間の経過と共に塗膜が徐々に流れ落ちるので、塗膜が薄くなった時点で表面を洗浄して塗り重ねることができる。 In addition, even if a weather-resistant water-based paint (for example, acrylic emulsion, urethane dispersion, silicone-modified acrylic emulsion, etc.) currently marketed for outdoor wood parts is used, the weather resistance does not reach that of oil-based paints. . Even if outdoor weather resistance is good, if maintenance coating is performed after several years after painting, considerable effort is required to peel off the old coating film. On the other hand, since the coating film gradually flows down with the passage of time, the surface of the oil-based coating can be repeatedly applied by washing the surface when the coating film becomes thin.
近年の合成樹脂エマルション塗料は、水中に分散している樹脂について考えると、既に高分子化された微粒子が水に分散されている。したがって、塗装後、水の蒸発に伴って、塗料に配合されている造膜助剤(多くは高沸点溶剤)が微粒子同士を融着させることで、塗膜ができる。このために、木材に対する浸透性は油性塗料に比べて劣る。また、塗膜の耐候性が強くても、木材の場合は、金属やその他の無機質材と違って有機質であるために紫外線に弱く、紫外線が塗膜を通して木材の表面を劣化させる。したがって、塗膜と木材の境界面が弱くなり、いくら強い塗膜でも木材から塗膜が剥離してくる。ゆえに、合成樹脂エマルション塗料は屋外用木材の塗装には適していない。 With regard to recent synthetic resin emulsion paints, considering a resin dispersed in water, fine particles already polymerized are dispersed in water. Therefore, a coating film is formed by fusing fine particles with a film-forming aid (mostly a high-boiling solvent) blended in the paint as the water evaporates after coating. For this reason, the permeability with respect to wood is inferior compared with an oil-based paint. Moreover, even if the weather resistance of the coating film is strong, in the case of wood, unlike metal and other inorganic materials, it is weak against ultraviolet rays because it is organic, and ultraviolet rays deteriorate the surface of the wood through the coating film. Therefore, the boundary surface between the coating film and the wood becomes weak, and the coating film peels off from the wood no matter how strong the coating film is. Therefore, synthetic resin emulsion paints are not suitable for painting wood for outdoor use.
水性塗料の良い点は、取り扱いが簡単で、塗装作業後、塗装用具は洗剤と水で洗浄でき、塗料の段階から塗装終了後の作業まで一切有機溶剤を必要としないことである。したがって、揮発性有機溶剤に起因する臭気もほとんどない。 The good point of water-based paint is that it is easy to handle, and after painting work, the painting tool can be washed with detergent and water, and no organic solvent is required from the paint stage to the work after painting. Therefore, there is almost no odor resulting from the volatile organic solvent.
本発明は、溶剤型油性系木材用塗料の利点(木材浸透性が良く剥離しにくい)と水性系木材用塗料の利点(油脂の溶媒としての有機溶剤を使わずに安全である)を併せ持った木材用塗料に関係している。さらに塗膜成分として植物油を原料としているので、より安全性を高めたものに関係している。 The present invention combines the advantages of solvent-based oil-based wood paints (wood permeation is good and difficult to peel off) and water-based wood paints (safe without using organic solvents as oil solvents). Related to wood paint. Furthermore, since vegetable oil is used as a raw material as a coating film component, it is related to the one with higher safety.
植物油を原料にした水分散型の木材用塗料については、次の特許文献1に開示されたものが知られている。
この特許文献1は木材を保護し美観を与える木理強調剤に関するものである。この木理強調剤は、乾性油または半乾性油と固形ワックスを主成分として、これらを水に乳化させたものである。アマニ油、サフラワー油、キリ油、大豆油などの油脂100重量部に、パラフィンワックスなどの固形ワックス1〜5重量部を有機溶剤に溶解したものを撥水剤として加えて、非イオン系界面活性剤5〜20重量部で水に乳化させて、水分散性の木理強調剤を得ている。この木理強調剤は水分散系で液状であるので、有機溶剤による火災、中毒の心配がなく、浸漬、塗布、吹き付けなどの処理が容易で作業性が優れている、としている。ただし、固形ワックスを有機溶剤に溶解しているので、有機溶剤をなくすことは実現できていない。 This patent document 1 relates to a wood emphasis agent that protects wood and gives an aesthetic appearance. This wood emphasis agent is obtained by emulsifying a dry oil or semi-dry oil and a solid wax as main components in water. Nonionic interface by adding 100 parts by weight of linseed oil, safflower oil, tung oil, soybean oil, etc. to 1 part by weight of solid wax such as paraffin wax in an organic solvent as a water repellent. The water dispersible wood emphasis agent is obtained by emulsifying in 5 to 20 parts by weight of the activator. Since this wood emphasis agent is a water-dispersed liquid, it does not have to worry about fire or poisoning due to organic solvents, and is easy to immerse, apply, spray, etc., and has excellent workability. However, since the solid wax is dissolved in the organic solvent, it is not possible to eliminate the organic solvent.
また、植物油を原料とした水分散性の木材用塗料を示唆するものとして、次の特許文献2が知られている。
この特許文献2は油類または蝋類のエマルションに関するものであり、水の電気分解により生成されたアルカリ性水に油類または蝋類を加えて加熱撹拌することでエマルションを得ている。油類のエマルションは特に排気ガス浄化(エマルション中に排気ガスを通過させる)に適しており、蝋類のエマルションは特にコーティング剤に適している。この特許文献2において、油類としては、植物油であるヒノキの精油、茶の実油、オリーブ油などを例示している。また、コーティング剤の用途としては、木材の保護に言及している。 This Patent Document 2 relates to an emulsion of oils or waxes, and an emulsion is obtained by adding oils or waxes to alkaline water generated by electrolysis of water and stirring with heating. Oil emulsions are particularly suitable for exhaust gas purification (passing exhaust gas through the emulsion), and wax emulsions are particularly suitable for coating agents. In Patent Document 2, as oils, cypress essential oil, tea seed oil, olive oil and the like, which are vegetable oils, are exemplified. Moreover, the protection of wood is mentioned as a use of a coating agent.
上述の特許文献1は植物油を含む水性エマルションを木材保護剤として使うことを開示しているが、固形ワックスを有機溶剤に溶解したものを撥水剤として添加してから乳化させているので、溶媒としての有機溶剤をなくすことは実現できていない。ワックスを配合すると、一時的な撥水効果はあるが、耐候性は良くないので、耐候性について長期間の性能を維持することはできない。また、特許文献2は植物油とアルカリ性水のエマルションを開示していて、その用途として木材用のコーティング剤を示唆してはいるが、木材用の水性塗料として用いる場合の、植物油と水の配合比や、界面活性剤の利用の有無やその割合については、何も触れていない。 The above-mentioned Patent Document 1 discloses the use of an aqueous emulsion containing vegetable oil as a wood protective agent. However, since a solid wax dissolved in an organic solvent is added as a water repellent and emulsified, It has not been possible to eliminate the organic solvent. When a wax is blended, there is a temporary water-repellent effect, but the weather resistance is not good, so it is not possible to maintain long-term performance in terms of weather resistance. Patent Document 2 discloses an emulsion of vegetable oil and alkaline water, and suggests a coating agent for wood as its use, but the blending ratio of vegetable oil and water when used as an aqueous paint for wood. No mention is made of the presence or absence of surfactants and their proportions.
本発明の目的は、油脂の溶媒としての有機溶剤を含まず、人体に対する安全性が高く、かつ、溶剤型油性塗料と同等の性能を備える、木材用の水性塗料を提供することにある。また、本発明の別の目的は、溶剤削減量が大きく、環境汚染の低減に寄与できて、取り扱い上からは消防法に基づく危険物扱いから除外され、溶剤型塗料に比べ火災に対する安全性が向上する、木材用の水性塗料を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an aqueous paint for wood that does not contain an organic solvent as a solvent for fats and oils, has high safety for the human body, and has performance equivalent to that of a solvent-type oil paint. Another object of the present invention is that the amount of solvent reduction is large, which contributes to the reduction of environmental pollution, is excluded from the handling of dangerous goods under the Fire Service Act from the viewpoint of handling, and is safer against fire than solvent-based paints. An object is to provide an improved water-based paint for wood.
本発明の木材用の水性塗料は、植物油を原料にした水分散液と添加剤とからなるものである。水分散液は、植物油を処理した加工油(有機溶剤を添加したものを除く)からなる油脂100重量部を界面活性剤3.3〜15重量部を用いて水に乳化させたものである。 The water-based paint for wood of the present invention comprises an aqueous dispersion made from vegetable oil and an additive. The aqueous dispersion is obtained by emulsifying 100 parts by weight of fat and oil consisting of processing oil (excluding those to which an organic solvent is added) processed from vegetable oil in water using 3.3 to 15 parts by weight of a surfactant.
屋外木部用の水性塗料に適した添加剤は、防腐剤、凍結安定剤、湿潤剤、防カビ剤、防虫剤および乾燥促進剤である。屋内木部用の水性塗料に適した添加剤は、防腐剤、凍結安定剤、湿潤剤、乾燥促進剤および表面調整剤である。屋外木部用および屋内木部用の水性塗料において、着色塗料とするためには、添加剤として、さらに、水に分散されるように調整されたカラーペーストを用いる。 Additives suitable for waterborne paints for outdoor wood are antiseptics, freeze stabilizers, wetting agents, fungicides, insect repellents and drying accelerators. Additives suitable for waterborne paints for indoor wood are preservatives, freeze stabilizers, wetting agents, drying accelerators and surface conditioners. In order to obtain a colored paint in water-based paints for outdoor wood parts and indoor wood parts, a color paste adjusted to be dispersed in water is used as an additive.
本発明で用いる油脂は、塗膜形成成分であり、植物油を処理した加工油(有機溶剤を添加したものを除く)である。植物油は、植物から採取された油であり、乾性油または半乾性油のものを用いる。乾性油は、ヨウ素価が130以上のものであり、例えば、シナ桐油、亜麻仁油、日本種桐油、荏油、麻実油などがある。半乾性油は、ヨウ素価が100〜130のものであり、ゴマ油、大豆油、サフラワー油、綿実油、米ぬか油、トール油などがある。植物油を処理した加工油(有機溶剤を添加したものを除く)とは、植物油の乾燥性を高めるために、加熱処理をして重合度を高めたり、乾燥剤(ドライヤー)を添加したりしたものである。本発明では、この加工油として、有機溶剤を添加したものは除外している。植物油を処理した加工油の例としては、煮亜麻仁油(重合度を高めるとともに、金属酸化物の乾燥剤を添加したもの)、脱水ひまし油の重合油(ひまし油を脱水処理して酸化乾燥するように加工したもの)などがある。そのほかに、各植物油の重合油がある。 The fats and oils used in the present invention are coating film forming components and are processed oils (excluding those added with an organic solvent) processed from vegetable oils. The vegetable oil is an oil collected from a plant, and a dry oil or a semi-dry oil is used. The dry oil has an iodine value of 130 or more, and examples thereof include Chinese tung oil, linseed oil, Japanese paulownia oil, cocoon oil, and hemp seed oil. Semi-drying oils have an iodine value of 100 to 130, and include sesame oil, soybean oil, safflower oil, cottonseed oil, rice bran oil, tall oil and the like. Processed oil processed with vegetable oil (excluding those added with organic solvent) is one that has been heated to increase the degree of polymerization or added with a desiccant (dryer) in order to increase the drying property of the vegetable oil. It is. In the present invention, the processing oil to which an organic solvent is added is excluded. Examples of processed oils processed from vegetable oil include boiled linseed oil (with increased degree of polymerization and addition of metal oxide desiccant), dehydrated castor oil polymerized oil (dehydrated castor oil and oxidized to dryness) Processed). In addition, there is a polymer oil of each vegetable oil.
本発明で用いる界面活性剤は、上述の油脂を水中に分散させる役割を果たすものである。この界面活性剤はノニオン系のものが好ましい。ノニオン系は、「水に分散されるように調整されたカラーペースト」その他の添加剤を水分散液に配合したときの水性塗料の安定性が最も優れている。ノニオン界面活性剤としては次のものを用いることができる。(ア)アルキルエーテル型として、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレン2−エチルヘキシルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレントリデシルエーテル、ポリオキシエチレンヒマシ油エーテル、ポリオキシエチレンセチルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルドデシルエーテル、ポリオキシエチレンコレステリルエーテル、ポリオキシエチレンデシルテトラデシルエーテル、ポリオキシエチレンベヘニルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ラウリルアルコールアルコキシレート、ラウリルアルコールエトキシレート、第1級アルコールエトキシレート。(イ)多環フェニルエーテル型として、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル。(ウ)ソルビタン誘導型として、ソルビタンステアレート、ソルビタンオレエート、ソルビタントリオレート、ソルビタンモノウラレート、ソルビタンセスキオレート、ポリオキシエチレンソルビタンステアレート、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエート、ポリオキシアルキレンソルビタン脂肪酸エステル。(エ)EO・POブロックポリマーとして、ポリオキシエチレン・ポリオキシプロピレンブロックポリマー。(オ)その他のものとして、ポリオキシエチレンオレエート、ポリオキシエチレントリイソステアリン酸トリメチロールプロパン、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油、トリステアリン酸ポリオキシエチレングリセリル、トリ脂肪酸グリセリル、モノイソステアリン酸ポリエチレングリコール。 The surfactant used in the present invention plays a role of dispersing the above-mentioned fats and oils in water. This surfactant is preferably a nonionic one. The nonionic system is most excellent in the stability of water-based paints when “color paste adjusted to be dispersed in water” and other additives are added to the aqueous dispersion. The following can be used as the nonionic surfactant. (A) As alkyl ether type, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene 2-ethylhexyl ether, polyoxyethylene oleyl ether, polyoxyethylene tridecyl ether, polyoxyethylene castor oil ether, polyoxyethylene cetyl ether, polyoxy Ethylene stearyl ether, polyoxyethylene lauryl ether, polyoxyethylene octyl phenyl ether, polyoxyethylene nonyl phenyl ether, polyoxyethylene octyldodecyl ether, polyoxyethylene cholesteryl ether, polyoxyethylene decyl tetradecyl ether, polyoxyethylene behenyl ether , Polyoxyalkylene alkyl ether, lauryl alcohol alkoxylate, lauryl Le call ethoxylates, primary alcohol ethoxylates. (A) Polyoxyethylene polycyclic phenyl ether as polycyclic phenyl ether type. (C) As sorbitan derivatives, sorbitan stearate, sorbitan oleate, sorbitan trioleate, sorbitan monourarate, sorbitan sesquioleate, polyoxyethylene sorbitan stearate, polyoxyethylene sorbitan monooleate, polyoxyalkylene sorbitan fatty acid ester . (D) As an EO / PO block polymer, a polyoxyethylene / polyoxypropylene block polymer. (E) Others include polyoxyethylene oleate, polyoxyethylene triisostearate trimethylolpropane, polyoxyethylene hydrogenated castor oil, polyoxyethylene glyceryl tristearate, triglyceride glyceryl, and polyethylene glycol monoisostearate.
油脂と界面活性剤の割合は、油脂100重量部に対して、界面活性剤が3.5〜15重量部である。界面活性剤が3.5重量部を下回ると、分散粒子が粗くなり乳化液の安定性が悪くなる。また、界面活性剤が15重量部を超えると、界面活性剤が可塑剤として働き、塗膜の硬度を下げ、親水性を増して耐水性を下げる。さらに、界面活性剤が極端に多くなると乾燥しなくなる。界面活性剤の分量の上限は15重量部程度である。 As for the ratio of fats and oils, surfactant is 3.5-15 weight part with respect to 100 weight part of fats and oils. When the surfactant is less than 3.5 parts by weight, the dispersed particles become coarse and the stability of the emulsion is deteriorated. On the other hand, when the surfactant exceeds 15 parts by weight, the surfactant acts as a plasticizer, lowers the hardness of the coating film, increases hydrophilicity, and decreases water resistance. Furthermore, when the amount of the surfactant is excessively large, it does not dry. The upper limit of the amount of the surfactant is about 15 parts by weight.
使用する油脂の種類に応じて、ノニオン界面活性剤の種類を選択して(一種または二種以上の複合を選択する)、さらに量的な調整を行うことで、均質で安定した水分散液を得ることができる。 Depending on the type of oil and fat used, select the type of nonionic surfactant (select one or more composites) and make quantitative adjustments to obtain a homogeneous and stable aqueous dispersion. Obtainable.
水性塗料の全体の重量に対する油脂の割合は10〜50重量%が好ましい。油脂の最適割合は油脂の種類に依存する。例えば、脱水ひまし油の重合油では油脂が30〜50重量%の水分散液が安定していて、どちらかと言えば50重量%に近い方が最適値である。シナ桐油重合油では油脂が30〜50重量%の水分散液が安定していて、どちらかと言えば30重量%に近い方が最適値である。 The ratio of fats and oils to the total weight of the water-based paint is preferably 10 to 50% by weight. The optimum ratio of fats and oils depends on the type of fats and oils. For example, in the case of polymerized oil of dehydrated castor oil, an aqueous dispersion containing 30 to 50% by weight of fats and oils is stable. In China tung oil-polymerized oil, an aqueous dispersion containing 30 to 50% by weight of fats and oils is stable.
本発明で用いる水はイオン交換水が好ましい。蒸留水を用いることもできる。水道水も場合により使用可能であるが、鉄分やカルシウムを含むことがあるので、水分散粒子の粒径が不均一になったり、安定性を損なったりするおそれがある。 The water used in the present invention is preferably ion exchange water. Distilled water can also be used. Although tap water can be used depending on circumstances, it may contain iron or calcium, so that the particle size of the water-dispersed particles may be uneven or the stability may be impaired.
上述の水分散液に、各種の添加剤を添加することができる。乾燥性を高めるために乾燥促進剤(例えば、金属ドライヤー)を添加できる。塗料の色の調整をするために、水に分散されるように調整されたカラーペーストを添加できる。長期保存性をもたせるために防腐剤を添加できる。冬場の凍結防止に凍結安定剤を添加できる。製造時および塗装時に泡が発生しないように消泡剤を添加できる。防カビや防虫の目的で防カビ剤や防虫剤を添加できる。紫外線に対する耐久性を高めるために紫外線カット剤を添加できる。塗装面の肌触りを良くするために表面調整剤を添加できる。濡れ性と分散性を良好にし、エマルション粒子の配列を整え、さらに、顔料の沈殿を防ぐ目的で、湿潤剤を添加できる。これらの添加剤を、屋外木部用か屋内木部用かに応じて、適宜、選択する。屋外木部用の水性塗料には、防腐剤、凍結安定剤、湿潤剤、防カビ剤、防虫剤、紫外線カット剤および乾燥促進剤を添加する。屋内木部用の水性塗料には、防腐剤、凍結安定剤、湿潤剤、乾燥促進剤および表面調整剤を添加する。そして、屋外木部用および屋内木部用の水性塗料において、着色塗料の場合は、さらに、水に分散されるように調整されたカラーペーストを添加する。 Various additives can be added to the aqueous dispersion described above. In order to enhance the drying property, a drying accelerator (for example, a metal dryer) can be added. In order to adjust the color of the paint, a color paste adjusted to be dispersed in water can be added. Preservatives can be added to provide long-term storage. Freezing stabilizer can be added to prevent freezing in winter. An antifoaming agent can be added so as not to generate bubbles during production and coating. A fungicide or insect repellent can be added for the purpose of fungicide or insect repellent. In order to enhance durability against ultraviolet rays, an ultraviolet cut agent can be added. A surface conditioner can be added to improve the feel of the painted surface. A wetting agent can be added for the purpose of improving the wettability and dispersibility, arranging the emulsion particles, and preventing precipitation of the pigment. These additives are appropriately selected depending on whether they are for outdoor xylem or indoor xylem. Preservatives, freeze stabilizers, wetting agents, fungicides, insect repellents, UV screening agents and drying accelerators are added to the waterborne paint for outdoor wood. Preservatives, freeze stabilizers, wetting agents, drying accelerators and surface conditioners are added to the waterborne paint for indoor wood. In addition, in the case of a colored paint in the water-based paint for outdoor wood parts and indoor wood parts, a color paste adjusted so as to be dispersed in water is further added.
本発明の木材用の水性塗料は、油脂としては植物油の加工油だけを用いており、かつ、油脂の溶媒としての有機溶剤は使わずに、水を用いたエマルションとしているので、人体に対して安全で、かつ、環境汚染も少ない。また、水性塗料でありながら、木材に対する浸透性が良好である。従来の塗料と比較すると、次のようになる。合成樹脂のエマルションからなる木材塗料は、有機溶剤を含む割合は少なく、環境汚染はその分少ないが、木材への浸透性が劣る。一方、塗膜成分を有機溶剤に溶解させるタイプの溶剤系の木材塗料は、木材への浸透性は良好であるが、人体に対する安全性や環境汚染の点で問題がある。これに対して、本発明の水性塗料は、木材への浸透性が溶剤系の塗料と同等かそれ以上に優れており、かつ、人体に対して安全で、さらに、環境汚染を低減できる。 Since the water-based paint for wood of the present invention uses only vegetable processing oil as the fat and oil, and does not use the organic solvent as the fat and oil solvent, it is an emulsion using water. Safe and less environmental pollution. Moreover, although it is a water-based paint, the permeability with respect to wood is favorable. Compared with the conventional paint, it is as follows. Wood paints composed of synthetic resin emulsions contain a small percentage of organic solvents and have less environmental pollution, but are poorly permeable to wood. On the other hand, a solvent-based wood paint in which a coating film component is dissolved in an organic solvent has good permeability to wood, but has problems in terms of safety to the human body and environmental pollution. On the other hand, the water-based paint of the present invention has a permeability equal to or better than that of a solvent-based paint, is safe for the human body, and can reduce environmental pollution.
屋外木部用の塗料(木材保護塗料)を考えると、これは、一般に、造膜型、浸透型、半造膜型(造膜型と浸透型の中間)の3タイプに分けられる。造膜型の塗料は、塗膜の劣化に伴って塗膜の剥離が生じる。これに対して、浸透型の塗料は、塗膜の剥離は生じないので、メンテナンスが容易である。本発明の水性塗料は浸透型であり、この点で造膜型のものより優れている。市販されている水性の屋外木部用塗料は造膜型と半造膜型であり、浸透型のものは見当たらない。また、従来の屋外木部用の塗料と比較すると、本発明の水性塗料を屋外木部用として使用した場合には、浸透型であって、かつ、有機溶剤を含まない点で、従来の塗料よりも優れている。従来のものは、浸透型のものには有機溶剤が含まれており、有機溶剤を含んでいないものは造膜型か半造膜型である。 Considering the coating for outdoor wood (wood protective coating), this is generally divided into three types: a film-forming type, a permeation type, and a semi-film-forming type (between the film-forming type and the permeation type). In the film-forming type paint, the coating film peels off as the coating film deteriorates. On the other hand, since the penetration type paint does not peel off the coating film, the maintenance is easy. The water-based paint of the present invention is a penetrating type and is superior to the film-forming type in this respect. The commercially available waterborne outdoor xylem paints are a film-forming type and a semi-film-forming type, and there is no penetrating type. In addition, when compared with a conventional paint for outdoor xylem, when the water-based paint of the present invention is used for outdoor xylem, it is a penetrating type and does not contain an organic solvent. Better than. In the conventional type, the permeation type contains an organic solvent, and the one not containing the organic solvent is a film-forming type or a semi-film-forming type.
本発明の水性塗料を屋内木部用の塗料として用いると、水性塗料でありながら、チークオイルと称される溶剤型の浸透型塗料と同等かそれ以上の木部浸透性と仕上がり性能を示す。 When the water-based paint of the present invention is used as a paint for indoor wood parts, it exhibits a wood part permeability and finish performance equivalent to or higher than a solvent-type penetrating paint called teak oil, although it is an aqueous paint.
本発明の水性塗料は、植物油の水分散液に特徴がある。この水分散液を作るには二軸の撹拌機を用いる。この撹拌機は、高速(約1000rpm)で剪断流が得られる撹拌羽根と、低速の高粘度用撹拌羽根(壁面掻き取り羽根)を備えたものである。撹拌液が高粘度になるに従って、撹拌機の釜内の壁面近傍にデッドスペースができやすく、この部分の流動性が低下する。二軸撹拌機では、この壁面近傍のデッドスペースを低速のアーム型の羽根で掻き取ることで、壁面近傍の流体を中心部へ誘導させて、均質に撹拌させることができる。これにより、広い粘度範囲の撹拌を効率良く行うことができる。本発明で用いる水分散液は溶剤を用いないので、乳化段階で高粘度になる。そのために、通常使われる乳化装置ではうまくいかない。例えば、乳化用の一般装置として、高速回転の撹拌機(ホモジナイザー)や、高圧ポンプで加圧された状態でノズルから噴射して霧化する装置があるが、これらの乳化装置は、低粘度体の乳化にしか使用できない。本発明で用いる水分散液は一時的に高粘度になるので、撹拌に上述の二軸の撹拌機を用いている。 The aqueous paint of the present invention is characterized by an aqueous dispersion of vegetable oil. A biaxial stirrer is used to make this aqueous dispersion. This stirrer includes a stirring blade that can obtain a shear flow at a high speed (about 1000 rpm) and a low-speed stirring blade for high viscosity (wall scraping blade). As the stirring liquid becomes higher in viscosity, a dead space tends to be formed in the vicinity of the wall surface in the pot of the stirrer, and the fluidity of this part decreases. In the biaxial agitator, the dead space in the vicinity of the wall surface is scraped with a low-speed arm-type blade, so that the fluid in the vicinity of the wall surface can be guided to the central portion to be uniformly stirred. Thereby, stirring of a wide viscosity range can be performed efficiently. Since the aqueous dispersion used in the present invention does not use a solvent, it becomes highly viscous at the emulsification stage. Therefore, the emulsifying apparatus usually used does not work. For example, as a general device for emulsification, there are a high-speed rotating stirrer (homogenizer) and a device that sprays from a nozzle while being pressurized by a high-pressure pump. It can be used only for emulsification. Since the aqueous dispersion used in the present invention temporarily has a high viscosity, the above-described biaxial stirrer is used for stirring.
安定した水分散液を作るには適切な温度制御が必要である。乳化に使用する界面活性剤の性質を損なわないように、乳化時の温度を一定の範囲内に保つ必要がある。乳化時の温度は15〜65℃の範囲内に保つことが必要である。 Appropriate temperature control is required to make a stable aqueous dispersion. It is necessary to keep the temperature during emulsification within a certain range so as not to impair the properties of the surfactant used for emulsification. It is necessary to keep the temperature during emulsification within the range of 15 to 65 ° C.
油脂としてシナ桐油の加工油を例にして、油脂を含む水分散液の製造方法の一例を以下に説明する。製造量20kg、油脂分が30重量%の水分散液の場合、次のようにして製造する。ノニオン界面活性剤(ポリオキシエチレンアルキルエーテル)とイオン交換水を30:70の割合で均一に混合する。シナ桐油の加工油は、温度を20〜30℃に調整して、6kgの分量を二軸撹拌機のタンクに投入する。上述の界面活性剤とイオン交換水の混合液は、温度を15〜30℃に調整して、1.33kgの分量を二軸撹拌機のタンクに投入する。二軸撹拌機の羽根を最適な位置にセットしてから、撹拌を開始する。数分後に、上述の混合液と油脂が混じるに従い粘度上昇が見られ、最終的には流動性が失われてクリーム状を呈する。この状態で20〜30分撹拌を続ける。撹拌中の温度が60℃を超えないように、タンクを冷却して温度を制御する。次に、撹拌中に2kgの分量のイオン交換水を100g/分の流量で加える。さらに、残りの10.67kgの分量のイオン交換水を300g/分の流量で加えて、油脂分が30重量%の水分散液ができあがる。この水分散液に、凍結安定剤、防腐剤および消泡剤を添加して、評価用の水性塗料用ベースができあがる。 An example of a method for producing an aqueous dispersion containing fats and oils will be described below by taking, as an example, processed oil of Chinese paulownia oil as the fats and oils. In the case of an aqueous dispersion having a production amount of 20 kg and an oil and fat content of 30% by weight, it is produced as follows. Nonionic surfactant (polyoxyethylene alkyl ether) and ion-exchanged water are uniformly mixed at a ratio of 30:70. The processing oil of Chinese paulownia oil is adjusted to a temperature of 20 to 30 ° C. and an amount of 6 kg is put into a tank of a biaxial agitator. The above-mentioned mixed solution of the surfactant and ion-exchanged water is adjusted to a temperature of 15 to 30 ° C., and an amount of 1.33 kg is put into the tank of the biaxial agitator. Set the blades of the twin-shaft stirrer to the optimal position, and then start stirring. After a few minutes, the viscosity increases as the above-mentioned mixed solution and fats and oils are mixed. Finally, the fluidity is lost and a cream is formed. In this state, stirring is continued for 20 to 30 minutes. The tank is cooled to control the temperature so that the temperature during stirring does not exceed 60 ° C. Next, during the stirring, an amount of 2 kg of ion exchange water is added at a flow rate of 100 g / min. Further, the remaining 10.67 kg of ion-exchanged water is added at a flow rate of 300 g / min, and an aqueous dispersion having a fat and oil content of 30% by weight is completed. A freezing stabilizer, an antiseptic and an antifoaming agent are added to the aqueous dispersion to complete an aqueous paint base for evaluation.
このようにして得られた評価用の水性塗料用ベースに対して、屋外木部用水性塗料には、湿潤剤、防カビ剤、防虫剤、水に分散されるように調整されたカラーペースト、紫外線カット剤および乾燥促進剤(金属ドライヤー)を添加した。屋内木部用の水性塗料には、水性塗料用ベースに湿潤剤、表面調整剤、乾燥促進剤(金属ドライヤー)を添加した。屋内木部用水性着色塗料の場合は、さらに、水に分散されるように調整されたカラーペーストを添加した。 In contrast to the aqueous paint base for evaluation obtained in this way, the waterborne paint for outdoor wood parts includes a wetting agent, a fungicide, an insecticide, a color paste adjusted to be dispersed in water, An ultraviolet blocking agent and a drying accelerator (metal dryer) were added. Wet agents, surface conditioners, and drying accelerators (metal dryers) were added to the waterborne paint base for indoor wood parts. In the case of a water-based colored paint for indoor wood, a color paste adjusted to be dispersed in water was further added.
このようにして得られた評価用の水性塗料の経時安定性を評価したところ、凍結サイクル(マイナス15℃で8時間保持し、その後、25℃で16時間保持するもの)を3サイクル実行しても、品質上の問題は特に生じなかった。また、夏場の保存を想定した50℃で3ヶ月の促進試験、および、常温で12ヶ月保存した試験でも、品質上の問題はなく安定していた。 When the time-dependent stability of the water-based paint for evaluation thus obtained was evaluated, the freezing cycle (which was held at minus 15 ° C. for 8 hours and then held at 25 ° C. for 16 hours) was executed for 3 cycles. However, no particular quality problem occurred. Further, even in the accelerated test for 3 months at 50 ° C., which was assumed to be stored in summer, and the test stored for 12 months at room temperature, there was no problem in quality and it was stable.
上述のようにして得られた評価用の水性塗料は、水中に分散した油脂の粒子の粒径が0.3μm程度であり、非常に細かい粒子となっている。これを塗膜材料として使うことで、木材への浸透性が良好で、木材の素材感を生かした仕上がりが得られる。 The water-based paint for evaluation obtained as described above has very fine particles in which the particle size of the oil and fat particles dispersed in water is about 0.3 μm. By using this as a coating material, the wood has good permeability and a finish that makes the most of the texture of the wood can be obtained.
本発明の水性塗料は木材用に特化した塗料である。この水性塗料は木材との密着性が良好である。ただし、この水性塗料は、塗膜成分として植物油を処理した加工油のみを用いているので、平滑な塗膜を得にくく、浸透性に欠ける素材(ガラス、金属、プラスチック等)には不向きである。 The water-based paint of the present invention is a paint specialized for wood. This water-based paint has good adhesion to wood. However, since this water-based paint uses only processing oil obtained by treating vegetable oil as a coating film component, it is difficult to obtain a smooth coating film and is not suitable for materials lacking permeability (glass, metal, plastic, etc.). .
〈実施例1〉
二軸撹拌機にシナ桐油の重合油(天然のシナ桐油を重合して乾燥性を高めたもの)を入れて、これを撹拌しながら、シナ桐油の重合油30重量部に対してノニオン界面活性剤(ポリオキシエチレンアルキルエーテル)2重量部を添加した(油脂100重量部を基準にすると界面活性剤は6.7重量部である)。撹拌を15分間行った後に、イオン交換水10重量部を撹拌中に滴下し、滴下した後にも10分間の撹拌を続けた。その後、シナ桐油の重合油に対して消泡剤(シリコーンオイルエマルション)100ppmを添加してから、イオン交換水58重量部を加えて撹拌した。これにより、油脂の濃度が30重量%の調整液を得た。この調整液は、油脂と界面活性剤とイオン交換水とからなる水分散液に消泡剤を添加したものに相当する。この調整液100重量部に対して、無機顔料を水に分散されるように調整されたカラーペーストを5重量部と乾燥促進剤(コバルト、マンガン、ジルコニウム)0.3重量部と、紫外線吸収剤の水分散液1重量部と、防虫・防カビ剤(イソチアゾリン系化合物の水分散液)1重量部を添加して、試作塗料1を作製した。この試作塗料1は屋外木部用の水性塗料である。
<Example 1>
Put non-surfactant surface activity against 30 parts by weight of cinna tung oil polymer oil while putting it into a biaxial stirrer. 2 parts by weight of an agent (polyoxyethylene alkyl ether) was added (surfactant was 6.7 parts by weight based on 100 parts by weight of fats and oils). After stirring for 15 minutes, 10 parts by weight of ion-exchanged water was dropped during stirring, and stirring was continued for 10 minutes even after the dropping. Thereafter, 100 ppm of an antifoaming agent (silicone oil emulsion) was added to the polymer oil of cinnamon oil, and then 58 parts by weight of ion-exchanged water was added and stirred. Thereby, the adjustment liquid whose oil-fat density | concentration is 30 weight% was obtained. This adjustment liquid is equivalent to what added the antifoamer to the aqueous dispersion liquid which consists of fats and oils, surfactant, and ion-exchange water. 5 parts by weight of a color paste adjusted so that an inorganic pigment is dispersed in water, 0.3 part by weight of a drying accelerator (cobalt, manganese, zirconium), and an ultraviolet absorber with respect to 100 parts by weight of the adjustment liquid 1 part by weight of an aqueous dispersion and 1 part by weight of an insect and fungicide (an aqueous dispersion of an isothiazoline compound) were added to prepare a trial paint 1. This prototype paint 1 is an aqueous paint for outdoor wood parts.
この試作塗料1は次のような手順で塗装することができる。(1)木地調整。80〜150番の研磨紙で木材の表面を研磨する。試作塗料1の塗り替えの場合は古い塗膜を水洗いして、乾燥後、研磨する。(2)1回塗り。1平方メートル当たり80〜100gの塗布量になるように刷毛塗りする。その際、刷毛に十分塗料を含ませる。(3)乾燥。24時間放置して乾燥させる。次の2回塗りに移る前に乾燥状態を確認する。(4)2回塗り。1平方メートル当たり50〜70gの塗布量になるように刷毛塗りする。その際、色むらが出ないように均一に塗布する。(5)乾燥。24時間放置して乾燥させる。その後、乾燥状態を確認する。 The prototype paint 1 can be applied by the following procedure. (1) Wood adjustment. Polish the wood surface with 80-150 polishing paper. When the prototype paint 1 is repainted, the old coating film is washed with water, dried and then polished. (2) Apply once. Apply a brush so that the application amount is 80 to 100 g per square meter. At that time, the brush should be sufficiently filled with paint. (3) Drying. Let stand for 24 hours to dry. Check the dryness before moving on to the next two coats. (4) Apply twice. Apply a brush to apply 50-70 g per square meter. At that time, it is uniformly applied so as not to cause uneven color. (5) Drying. Let stand for 24 hours to dry. Thereafter, the dry state is confirmed.
試作塗料1と二つの比較塗料について塗布試験を実施した。比較塗料1は溶剤型油性系の塗料であり、油変性ウレタン樹脂を主成分とした市販の溶剤型の屋外木部用塗料である。比較塗料2は乳化型(エマルション型)水性系の塗料であり、アクリルエマルションを主成分とした市販の屋外木部用塗料である。試作塗料1と二つの比較塗料について、これらを米杉(別名:ウエスタンレッドシーダー)の表面に、合計で1平方メートル当たり150gの塗布量になるように2回塗りして、屋外の南面に曝露した。その試験結果を表1に示す。 An application test was conducted on the trial paint 1 and two comparative paints. The comparative paint 1 is a solvent-type oil-based paint, and is a commercially available solvent-type outdoor wood part paint mainly composed of an oil-modified urethane resin. The comparative paint 2 is an emulsion type (emulsion type) water-based paint, and is a commercially available outdoor xylem paint mainly composed of an acrylic emulsion. For prototype paint 1 and two comparative paints, they were applied twice to the surface of rice cedar (aka Western Red Cedar) so that the total application amount was 150 g per square meter, and exposed to the south surface outdoors. . The test results are shown in Table 1.
塗膜の劣化については、比較塗料2は1年弱で塗膜の剥離を生じた。試作塗料1と比較塗料1は、2年6ヶ月経過した段階でも塗膜の剥離は生じていない。表1において、主要な評価項目である揮発性有機化合物(VOC)と木材浸透性について検討すると、比較塗料1は浸透性が良好であるが、揮発性有機化合物(VOC)は70〜80%と多い。比較塗料2の揮発性有機化合物(VOC)は5〜10%と少ないが、木材浸透性が劣っている(塗膜が剥がれやすい)。これに対して、試作塗料1は揮発性有機化合物(VOC)が1%以下と少なく、かつ、浸透性も良好である。 Regarding the deterioration of the coating film, the comparative paint 2 caused peeling of the coating film in less than one year. In the trial paint 1 and the comparative paint 1, no peeling of the coating film occurred even after 2 years and 6 months. In Table 1, when the volatile organic compound (VOC) which is a main evaluation item and the wood permeability are examined, the comparative paint 1 has good permeability, but the volatile organic compound (VOC) is 70 to 80%. Many. Although the volatile organic compound (VOC) of the comparative paint 2 is as small as 5 to 10%, the wood permeability is inferior (the coating film is easily peeled off). On the other hand, the trial paint 1 has a low volatile organic compound (VOC) of 1% or less and good permeability.
表1の中の揮発性有機化合物(VOC)について説明する。揮発性有機化合物(VOC:Volatile Organic Compounds)は、WHOが提唱する化学物質分類によれば、沸点範囲が50〜260℃の有機溶剤が該当する。表1において、試作塗料1の揮発性有機化合物(VOC)が「1%以下」となっていて、「0%」になっていないのは、次の理由による。本発明の水性塗料は植物油の加工油のみを塗膜成分とするものであって、これを界面活性剤を用いて水に分散させることに特徴があり、油脂を溶かすための溶媒としての有機溶剤は全く使っていない。したがって、有機溶剤としての揮発性有機化合物(VOC)は0%である。ただし、最終的な塗料を製造する際に配合する各種の添加剤の中には、上述の揮発性有機化合物(VOC)の定義に該当するような有機物が含まれていることがある。例えば、凍結安定剤として使われるプロピレングリコールは、歯磨きや食品にも使用されている極めて安全性の高いグリコールであるが、沸点範囲から見ると、揮発性有機化合物(VOC)に該当する。このような添加物由来の揮発性有機化合物(VOC)を考慮して、表1では、試作塗料1の揮発性有機化合物(VOC)が「0%」ではなくて「1%以下」となっている。 The volatile organic compound (VOC) in Table 1 will be described. According to the chemical substance classification proposed by WHO, an organic solvent having a boiling range of 50 to 260 ° C. corresponds to a volatile organic compound (VOC). In Table 1, the volatile organic compound (VOC) of the trial paint 1 is “1% or less” and is not “0%” for the following reason. The water-based paint of the present invention comprises only a processing oil of vegetable oil as a coating film component, which is characterized by being dispersed in water using a surfactant, and an organic solvent as a solvent for dissolving fats and oils Is not used at all. Therefore, the volatile organic compound (VOC) as the organic solvent is 0%. However, various additives to be blended when producing the final paint may contain organic substances that meet the above-mentioned definition of volatile organic compounds (VOC). For example, propylene glycol used as a freezing stabilizer is an extremely safe glycol that is also used in toothpastes and foods. However, when viewed from the boiling range, it corresponds to a volatile organic compound (VOC). In consideration of the volatile organic compound (VOC) derived from such additives, in Table 1, the volatile organic compound (VOC) of the trial paint 1 is not “0%” but “1% or less”. Yes.
〈実施例2〉
上述の実施例1で作製したシナ桐油の重合油の水分散液を調整液として、この調整液の100重量部に対して、透明性のある有機顔料を水に分散されるように調整されたカラーペースト1重量部と、乾燥促進剤(コバルト、マンガン、ジルコニウム)0.3重量部と、手触り感を良くする性能を付与する表面調整剤0.1重量部を添加して、試作塗料2を作製した。この試作塗料2は屋内木部用の水性塗料(オイル仕上げ用の水性塗料)である。
<Example 2>
Using the aqueous dispersion of the polymer oil of Chinese paulownia oil prepared in Example 1 as described above as the adjustment liquid, the transparent organic pigment was adjusted to be dispersed in water with respect to 100 parts by weight of the adjustment liquid. Add 1 part by weight of a color paste, 0.3 part by weight of a drying accelerator (cobalt, manganese, zirconium) and 0.1 part by weight of a surface conditioner that gives performance to improve the touch feeling, Produced. This prototype paint 2 is a water-based paint for indoor wood (water-based paint for oil finishing).
この試作塗料2は次のような手順で塗装することができる。(1)木地調整。240〜320番のサンドペーパーで木材の表面を研磨する。(2)1回目の塗布。1平方メートル当たり100〜130gの塗布量となるように塗料を塗布して、乾燥しないうちに、スチールウール00番、またはナイロン研磨布400番相当で研ぎ塗りする。塗装で毛羽立った木地を研磨することで毛羽をそぎ落とし、さらに、その研ぎカスを木目に摺り込むようにすることで滑らかな仕上がりが得られる。(3)乾燥。16時間以上放置して乾燥させる。(4)研磨。スチールウール00番または400番サンドペーパーで軽く研磨する。(5)2回目の塗布。刷毛で1平方メートル当たり60〜80gの塗布量となるように塗料を塗布して、綿布で拭き上げる。(6)乾燥。16時間以上放置して乾燥させる。(7)3回目の塗布。綿布に塗料を滲み込ませて螺旋を描くように摺り込み、綿布で拭き上げる。(8)乾燥。16時間以上放置して乾燥させる。 This prototype paint 2 can be applied by the following procedure. (1) Wood adjustment. Polish the surface of wood with 240-320 sandpaper. (2) First application. The paint is applied so that the application amount is 100 to 130 g per square meter, and before being dried, it is sharpened with steel wool No. 00 or nylon abrasive cloth No. 400. Polishing the shaved wood with paint will remove the fluff, and the sharpened residue will be rubbed into the wood for a smooth finish. (3) Drying. Let stand for more than 16 hours to dry. (4) Polishing. Lightly polish with steel wool 00 or 400 sandpaper. (5) Second application. Apply the paint so that the applied amount is 60 to 80 g per square meter with a brush, and wipe it off with a cotton cloth. (6) Drying. Let stand for more than 16 hours to dry. (7) Third application. Soak the paint into the cotton cloth, rub it like a spiral, and wipe it off with a cotton cloth. (8) Drying. Let stand for more than 16 hours to dry.
試作塗料2と比較塗料3について塗装試験を実施した。比較塗料3は屋内木部用の溶剤型油性系の塗料であり、チークオイルと称して市販されていて、溶剤を70〜75%程度含有した溶剤型浸透性塗料である。試験結果を表2に示す。 A coating test was conducted on the trial paint 2 and the comparative paint 3. The comparative paint 3 is a solvent-type oil-based paint for indoor wood parts and is marketed as teak oil and is a solvent-type permeable paint containing about 70 to 75% of a solvent. The test results are shown in Table 2.
試作塗料2の塗料性能は比較塗料3と比べて遜色のないものであり、しかも、比較塗料3と比べて揮発性有機化合物(VOC)が格段に小さいことに特徴がある。 The paint performance of the trial paint 2 is inferior to that of the comparative paint 3, and the volatile organic compound (VOC) is significantly smaller than that of the comparative paint 3.
〈実施例3〉
二軸撹拌機を想定して、ステンレスビーカーの壁面にヘラを取り付けて、それを回転テーブルに設置し、ビーカーの内面には一軸撹拌機をセットした。これを試作装置として使用した。この試作装置に脱水ひまし油を入れ、この脱水ひまし油100重量部に対して金属ドライヤー(コバルト、マンガン、ジルコニウム)1重量部を加えて、均一になるまで撹拌した。次に、この撹拌液にノニオン界面活性剤(ポリオキシエチレンアリルエーテル)12.5重量部を加えて撹拌した。この段階で20〜40℃に保ちながら、20〜30分撹拌を続けて、粘度上昇があることを確認した。引き続いて、イオン交換水30重量部を徐々に加えていった。さらに、イオン交換水57.5重量部を加えて、油脂分50重量%の調整液を得た。この調整液は、油脂と界面活性剤とイオン交換水とからなる水分散液に金属ドライヤーを添加したものに相当する。
<Example 3>
Assuming a biaxial stirrer, a spatula was attached to the wall surface of a stainless beaker, it was installed on a rotary table, and a uniaxial stirrer was set on the inner surface of the beaker. This was used as a prototype device. Dehydrated castor oil was put into this prototype device, and 1 part by weight of a metal dryer (cobalt, manganese, zirconium) was added to 100 parts by weight of the dehydrated castor oil and stirred until uniform. Next, 12.5 parts by weight of a nonionic surfactant (polyoxyethylene allyl ether) was added to the stirring liquid and stirred. At this stage, stirring was continued for 20 to 30 minutes while maintaining the temperature at 20 to 40 ° C., and it was confirmed that there was an increase in viscosity. Subsequently, 30 parts by weight of ion exchange water was gradually added. Furthermore, 57.5 parts by weight of ion-exchanged water was added to obtain an adjustment liquid having an oil and fat content of 50% by weight. This adjustment liquid is equivalent to what added the metal dryer to the water dispersion liquid which consists of fats and oils, surfactant, and ion-exchange water.
この調整液を厚さが約0.13mmになるようにガラス板に塗布して、その乾燥性を調べた。24時間後には若干粘着性は認められるが塗膜を形成した。 This adjustment liquid was applied to a glass plate so as to have a thickness of about 0.13 mm, and the drying property was examined. After 24 hours, a slight coating was observed, but a coating film was formed.
次に、この調整液100重量部に対して、水に分散されるように調整されたカラーペースト5重量部を添加して、屋外木部用の試作塗料3を作った。使用したカラーペーストに含まれる顔料は、アイアンオキサイドブラウン、オキサイドイエローおよびカーボンブラックの3色で、これらの3色のカラーペーストを1:3:0.5の比率で混合した。 Next, 5 parts by weight of a color paste adjusted so as to be dispersed in water was added to 100 parts by weight of the adjustment liquid, thereby producing a trial paint 3 for an outdoor xylem. The pigments contained in the color paste used were three colors of iron oxide brown, oxide yellow and carbon black, and these three color pastes were mixed at a ratio of 1: 3: 0.5.
試作塗料3と上述の比較塗料1及び比較塗料2の3種類の塗料について、これらを米杉(別名:ウエスタンレッドシーダー)の表面に、1平方メートル当たり150gの塗布量になるように2回塗りして、屋外の南面に曝露した。比較塗料2は1年弱で塗膜の剥離を生じた。試作塗料3と比較塗料2は、3年経過した時点でも塗膜の剥離が生じなかった。 For the three types of paints, the trial paint 3 and the above-mentioned comparative paint 1 and comparative paint 2, apply these two times to the surface of rice cedar (aka Western Red Cedar) so that the coating amount is 150 g per square meter. And exposed to the south side of the outdoors. The comparative paint 2 caused peeling of the coating film in less than one year. The trial paint 3 and the comparative paint 2 did not peel off even after 3 years.
〈実施例4〉
実施例3で作った調整液にイオン交換水を添加して油脂が30重量%になるように調整して、屋内木部用(オイル仕上げ用)の試作塗料4を作った。この試作塗料4をチーク材と栓材の表面に刷毛塗りして、ナイロン研磨紙で研磨し、次いで綿布で余分な液を拭き取り、24時間乾燥させた。次に、600番の研磨紙で軽く研磨後、試作塗料4を綿布に含ませて、螺旋状に摺り込みながら拭き取り、24時間乾燥させた。その結果、上述の比較塗料3(市販の溶剤型のオイル仕上げ用塗料)と比較して遜色のない、しっとりとした仕上がりを得ることができた。乾燥後の塗膜性能も、比較塗料3と同等であった。
<Example 4>
Ion-exchanged water was added to the adjustment liquid prepared in Example 3 to adjust the fat and oil to 30% by weight, thereby producing a trial paint 4 for indoor wood (for oil finishing). The trial paint 4 was brushed on the surface of the teak material and the plug material, polished with nylon abrasive paper, then the excess liquid was wiped off with a cotton cloth and dried for 24 hours. Next, after lightly polishing with No. 600 polishing paper, the trial paint 4 was included in a cotton cloth, wiped while sliding in a spiral, and dried for 24 hours. As a result, it was possible to obtain a moist finish that was not inferior to that of the aforementioned comparative paint 3 (commercially available solvent-type oil finish paint). The coating performance after drying was also equivalent to that of Comparative Paint 3.
〈実施例5〉
実施例3で使用した試作装置を使って、この装置にシナ桐油の重合油を入れて、これを撹拌しながら、シナ桐油の重合油30重量部に対してノニオン界面活性剤(ポリオキシエチレンアルキルエーテル)2重量部を添加した(油脂100重量部を基準にすると界面活性剤は6.7重量部である)。撹拌を15分間行った後に、イオン交換水10重量部を滴下しながら撹拌を続けた。引き続いて、100ppm(シナ桐油の重合油に対して)のシリコーン系消泡剤を加え、その後、イオン交換水58重量部を加えて、油脂分が30重量%の調整液を得た。この調整液に、金属ドライヤー(コバルト、マンガン、ジルコニウム)と防腐剤(ベンズイミダゾール系化合物)と凍結安定剤(プロピレングリコール)を加えて、塗料ベースとした。
<Example 5>
Using the prototype device used in Example 3, a non-ionic surfactant (polyoxyethylene alkyl) was added to 30 parts by weight of the polymer oil of cinna tung oil while stirring this polymer oil. 2 parts by weight of ether) (surfactant was 6.7 parts by weight based on 100 parts by weight of fat). After stirring for 15 minutes, stirring was continued while dropping 10 parts by weight of ion-exchanged water. Subsequently, 100 ppm (relative to the polymer oil of Sin Tung oil) of a silicone-based antifoaming agent was added, and then 58 parts by weight of ion-exchanged water was added to obtain an adjustment liquid having an oil and fat content of 30% by weight. A metal drier (cobalt, manganese, zirconium), a preservative (benzimidazole compound), and a freeze stabilizer (propylene glycol) were added to this adjustment liquid to obtain a paint base.
この塗料ベースに、水に分散されるように調整されたカラーペーストと防カビ剤(イソチアゾリン系化合物)と紫外線吸収剤を添加して屋外木部用塗料とした。これを試作塗料5とする。水に分散されるように調整されたカラーペーストは、実施例3の場合と同様に、アイアンオキサイドブラウン、オキサイドイエローおよびカーボンブラックの3色を1:3:0.5の比率で混合したものである。 To this paint base, a color paste adjusted to be dispersed in water, an antifungal agent (isothiazoline compound), and an ultraviolet absorber were added to obtain an outdoor wood part paint. This is designated as prototype paint 5. The color paste adjusted to be dispersed in water is a mixture of three colors of iron oxide brown, oxide yellow, and carbon black in a ratio of 1: 3: 0.5, as in Example 3. is there.
試作塗料5と、上述の比較塗料1と、比較塗料4(油変性アルキド樹脂を主成分とした市販の溶剤型の屋外木部用塗料)の3種類の塗料について、実施例1と同様に屋外暴露試験をした。試作塗料5と二つの比較塗料は同等の耐候性を示した。 In the same manner as in Example 1, three types of paints, namely, the trial paint 5, the above-described comparative paint 1, and the comparative paint 4 (commercially available solvent-type outdoor xylem paint mainly composed of an oil-modified alkyd resin) An exposure test was conducted. The prototype paint 5 and the two comparative paints showed equivalent weather resistance.
〈実施例6〉
実施例5で作製した塗料ベースに、透明性のある有機顔料を水に分散されるように調整されたカラーペーストを添加し、さらに、手触り感を良くする性能を付与する添加剤を添加して、家具などの屋内用に使用される屋内木部用塗料を作製した。これを試作塗料6とする。
<Example 6>
A color paste adjusted so that a transparent organic pigment is dispersed in water is added to the paint base prepared in Example 5, and further an additive that imparts performance to improve the feeling of touch is added. The paint for indoor xylem used for indoor such as furniture was made. This is designated as trial paint 6.
試作塗料6と上述の比較塗料3を木片の表面に塗布して、その塗料性能を比較した。その結果、二つの塗料は同等の性能を得た。 The trial paint 6 and the above-described comparative paint 3 were applied to the surface of a piece of wood, and the paint performance was compared. As a result, the two paints obtained equivalent performance.
〈実施例7〉
二軸の撹拌機に亜麻仁油の重合油を入れて、これを撹拌しながら、亜麻仁油の重合油30重量部に対してノニオン界面活性剤(3種を混合したもの)3重量部を滴下した(油脂100重量部を基準にすると界面活性剤は10重量部である)。これを撹拌中に、イオン交換水67重量部を二段階に分けて添加した。これにより、油脂分が30重量%の水分散液を得た。この水分散液に、金属ドライヤー(コバルト、マンガン、ジルコニウム)と防腐剤(ベンズイミダゾール系化合物)と凍結安定剤(プロピレングリコール)を加えて、塗料ベースとした。なお、この実施例7で使用した3種混合のノニオン界面活性剤は、ポリオキシエチレンアルキルエーテルAとポリオキシエチレンアルキルエーテルBとポリオキシエチレンひまし油を40:40:20の割合で混合したものである。ポリオキシエチレンアルキルエーテルのAとBの違いは、曇点(界面活性剤の水溶液を昇温していくと白濁してくる温度)とHLB(親油性、親水性バランス)の特性値の違いである。
<Example 7>
A polymer oil of linseed oil was put into a biaxial stirrer, and 3 parts by weight of a nonionic surfactant (mixed 3 types) was added dropwise to 30 parts by weight of the polymer oil of linseed oil while stirring this. (The surfactant is 10 parts by weight based on 100 parts by weight of fats and oils). While stirring this, 67 parts by weight of ion-exchanged water was added in two stages. As a result, an aqueous dispersion having an oil and fat content of 30% by weight was obtained. A metal drier (cobalt, manganese, zirconium), a preservative (benzimidazole compound), and a freeze stabilizer (propylene glycol) were added to the aqueous dispersion to form a paint base. The nonionic surfactant of the three types used in Example 7 is a mixture of polyoxyethylene alkyl ether A, polyoxyethylene alkyl ether B and polyoxyethylene castor oil in a ratio of 40:40:20. is there. The difference between A and B in the polyoxyethylene alkyl ether is the difference in the characteristic values of the cloud point (the temperature at which the aqueous solution of the surfactant turns cloudy) and the HLB (lipophilic and hydrophilic balance). is there.
この塗料ベースを厚さが約0.13mmになるようにガラス板に塗布して、24時間後の乾燥状態を調べた。わずかな粘着性はあるが、撥水性が良好で正常な塗膜を得ることができた。 This paint base was applied to a glass plate to a thickness of about 0.13 mm, and the dry state after 24 hours was examined. Although there was slight tackiness, a normal coating film with good water repellency could be obtained.
〈実施例8〉
〈油脂に対する界面活性剤の割合について〉
実施例3で使用した試作装置を使って、油脂に対する界面活性剤の割合について、その適切な範囲を検討した。シナ桐油の重合油100重量部に対して、3種混合の界面活性剤を、1重量部,2重量部,3重量部,3.3重量部,3.5重量部,4重量部,5重量部,10重量部,15重量部,25重量部,50重量部の11種類の割合で添加して、さらに、油脂分が30重量%になるようにイオン交換水を添加して、撹拌後の水分散液の状態を観察した。その結果、界面活性剤が3重量部以下のときは正常な水分散液は得られず、不均一な粗い粒子が認められて、水と油脂の分離を招いた。界面活性剤が3.3〜50重量部のときは、安定した水分散液が得られた。ただし、この水分散液を塗料化した場合、界面活性剤が15重量部を超えると、塗膜が軟らかくなり、目的とする塗膜性能が得られない。また、25重量部以上では乾燥も著しく遅れる。したがって、油脂に対する界面活性剤の割合は、油脂100重量部に対して界面活性剤3.3〜15重量部が適切である。また、油の種類により適切な界面活性剤の混合割合と添加量は異なってくる。さらに、目的とする粒子径を得るための界面活性剤の割合も変化してくる。
<Example 8>
<Ratio of surfactant to oil and fat>
Using the prototype device used in Example 3, an appropriate range of the ratio of the surfactant to the oil and fat was examined. 3 parts by weight of surfactants per 100 parts by weight of cinna tung oil polymer oil are 1 part, 2 parts, 3 parts, 3.3 parts, 3.5 parts, 4 parts, 5 parts 11 parts by weight, 10 parts by weight, 15 parts by weight, 25 parts by weight, and 50 parts by weight are added, and ion-exchanged water is further added so that the fat and oil content is 30% by weight. The state of the aqueous dispersion was observed. As a result, when the surfactant was 3 parts by weight or less, a normal aqueous dispersion was not obtained, and non-uniform coarse particles were observed, leading to separation of water and fats and oils. When the surfactant was 3.3 to 50 parts by weight, a stable aqueous dispersion was obtained. However, when this aqueous dispersion is made into a paint, if the surfactant exceeds 15 parts by weight, the coating film becomes soft and the intended coating film performance cannot be obtained. In addition, when the amount is 25 parts by weight or more, drying is significantly delayed. Therefore, the ratio of the surfactant to the fat is suitably 3.3 to 15 parts by weight of the surfactant with respect to 100 parts by weight of the fat. Moreover, the mixing ratio and addition amount of an appropriate surfactant vary depending on the type of oil. Furthermore, the ratio of the surfactant for obtaining the target particle size also changes.
〈実施例9〉
実施例3で使用した試作装置を使って、シナ桐油の重合油100重量部に対して3種混合の界面活性剤を6重量部添加して、これを15分撹拌、次いでイオン交換水50重量部を徐々に加えた。その後、10分間撹拌してから、油脂分の濃度が10重量%になるようにイオン交換水を加えて、水分散液を得た。この水分散液を塗料化した場合、塗膜成分となる油脂が少ないので、塗料として使うには最低の油脂分レベルである。これよりも油脂分が少ないと、木材用の塗料には適さないが、艶出しワックスや白木の汚れ防止剤等の目的では使用可能である。
<Example 9>
Using the prototype device used in Example 3, 6 parts by weight of a surfactant of 3 types was added to 100 parts by weight of polymerized oil of Chinese paulownia oil, stirred for 15 minutes, and then 50 parts by weight of ion-exchanged water. Part was added gradually. Then, after stirring for 10 minutes, ion-exchange water was added so that the fat and oil concentration would be 10% by weight to obtain an aqueous dispersion. When this aqueous dispersion is made into a paint, since there are few oils and fats as coating film components, it is the lowest oil and fat content level for use as a paint. If the oil and fat content is less than this, it is not suitable as a paint for wood, but it can be used for purposes such as polishing wax and antifouling agent for white wood.
〈実施例10〉
実施例9の水分散液に、予め水に分散されるように調整されたカルナバワックス、同様に調整された乾燥促進剤、同様に調整されたシリコーン系の滑性剤、増粘剤としてのHEC(ヒドロキシエチルセルロース)またはPVC(ポリビニールアルコール)、および、各種エマルションに使用される粘度調整剤(ポリエーテル型、ウレタン会合型、ウレタン変性ポリエーテル型、変性ポリアクリル酸型)を配合して、液状の汚れ防止用塗料を得た。
<Example 10>
Carnauba wax previously adjusted to be dispersed in water in the aqueous dispersion of Example 9, similarly adjusted drying accelerator, similarly adjusted silicone-based lubricant, HEC as a thickener (Hydroxyethyl cellulose) or PVC (polyvinyl alcohol) and a viscosity modifier (polyether type, urethane association type, urethane-modified polyether type, modified polyacrylic acid type) used in various emulsions are mixed and liquid An antifouling paint was obtained.
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