JP2011052195A

JP2011052195A - 水滴抑制及び吸収乾燥する塗料及び塗膜

Info

Publication number: JP2011052195A
Application number: JP2009221524A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Okazaki; 正和岡▲崎▼
Original assignee: SARDONYX KK
Current assignee: SARDONYX KK
Priority date: 2009-09-02
Filing date: 2009-09-02
Publication date: 2011-03-17

Abstract

【課題】塗膜表面に水滴が発生する原因である、温度差によって発生する水滴を温度差が生じ難い素材により緩和する事と、湿気を吸収したのちに空気中にそのまま水分を放出せずに、塗膜内部で速やかに乾燥する事を可能にする硬度のある表面塗膜であり、その性能によって構造物内の湿度も下げる効果が得られる機能を有した塗料又は塗膜を提供する。
【解決手段】水滴抑制し湿気を吸収乾燥する成分として組成式ＣａＨ２Ｏ２及び組成式ＳｉＯ２及び組成式ＡｌＨ３Ｏ３を含有し、又は添加した水性塗料又は塗膜。
【選択図】図１

Description

この発明は、建築構造物や各種設備等の構造物の主として内装の壁面や天井または床面、或いは湿気を嫌う精密機器内部などの表面への塗布に用いられる結露による水滴発生を抑制して湿気は吸収して分解する機能を持ち合わせた塗料または塗膜とその製造法に関する。さらに詳しくは水性塗料に水滴発生の抑制と吸収乾燥させる性能成分の添加としての原料は組成式ＣａＨ２Ｏ２（水酸化カルシウム）、組成式ＳｉＯ_２（二酸化ケイ素）、組成式ＡｌＨ_３Ｏ_３（水酸化アルミニウム）で構成させた成分を含有させる事によって、湿気による塗膜表面の水滴の発生を抑制して空気中の湿気を吸着し、速やかに乾燥させる効果が容易に得られる塗料又は塗膜に関する。

構造物の内壁、天井などに塗料や左官材などで塗布することによって湿気による水滴を塗膜に吸収する技術としては、従来は珪藻土や粘土などの軟質骨材成分を塗料に含有した塗料壁材の塗膜により室内の湿気などで壁に発生する結露水滴を吸収して分解する物が知られている。

これらの塗料材は一般に建物内部の壁、天井の塗装に用いられるアクリルエマルジョン系ペイント（そのほかシリコン系、ウレタン系、カチオン系など種類は多様にある）などに上記の軟質骨材を含有した塗料を建物内部などに塗装するものである。

これらの塗料壁材の湿気による水滴の発生を防ぐのは空気中の水分を吸収しやすい軟質素材を塗料に含有させることにより形成された塗膜によって吸収し、塗膜表面上に水滴の発生することを抑えている。塗膜に吸収した水分は塗膜内の水分吸収の飽和限界を超えるほどの湿気で無ければ、塗膜表面上に水滴が発生することがなく、吸収した水分は時間経過によって自然に乾燥していくか或いは、空気中に徐々に放出していくことによって塗膜の表面上に水滴の発生を防ぐ効果が得られるものである。

湿気による水滴発生の軽減を図る物としては、従来では珪藻土などの素材を用いて室内の調湿を行うものが知られているが、湿気雰囲気にない状態の時にも塗膜が柔らかく傷つき壊れやすいという欠点があった。そこで塗料などに珪藻土を混ぜ込むことによって湿気雰囲気にない状態の時に多少は塗膜硬度ある製品技術で対応するようになった。さらにセラミックスなどの多孔質材を用いて塗料に混合して珪藻土や粘土などに変わり、同様の調湿を保つ技術などがある。

多孔質材などの技術を用いた塗料又は塗膜として、例えば以下に示す特許文献などが存在する。
特開２００６−３１２７３７号公報

しかしながら、以上の技術によって、塗料に含有させることにより形成された塗料および塗膜は、湿気による水分を吸収して表面上の水滴をある程度は防止することは出来るが、結露などの主な原因である内部と外部または空気中と構造物との急激な温度差によって発生する表面水滴を緩和するものではない。また、湿気状態が極端な状態では塗膜中に多量に水分を含ませると飽和してしまう為に、吹き付けや左官ゴテなどの工法で幾層もの厚付けを必要としている。厚付けする事によって、軟質骨材などがベースとなっている為に塗膜自体が非常に柔らかく傷つき易いので施工後にも物をぶつけない様に等の取り扱いの注意が必要である。
そして、水分を含んだ状態の塗膜は指で押さえるとへこんでしまうほど柔らかな塗膜である。

それらの技術によって得られた塗膜は、湿気雰囲気の時には塗膜内では常に水分を含んでいる状態になり、時間経過で空気中に放出させるという仕組みになっていて塗膜の乾燥は湿気雰囲気中には始まらない。その為、塗膜にはカビなどの細菌が常に発生しやすくなっている。
しかも、湿気を再び空気中に放出してしまうために構造物内の湿度は殆ど下がらないという欠点がある。

この発明の目的は、上記に挙げた欠点である塗膜表面に水滴が発生する原因である、温度差によって発生する水滴を温度差が生じ難い素材により緩和する事と、湿気を吸収したのちに空気中にそのまま水分を放出せずに、塗膜内部で速やかに乾燥する事を可能にする硬度のある表面塗膜を実現する。その性能によって構造物内の湿度も下げる効果が得られる機能を有した塗料又は塗膜を提供することにある。

上記問題を解決するための本発明の塗料又は塗膜は水性塗料への添加成分として組成式ＣａＨ２Ｏ２及び組成式ＳｉＯ_２を含有し、さらに組成式ＡｌＨ_３Ｏ_３を添加したことを特徴としている。

第２に、添加成分が塗料に対して全添加成分中１０ｗｔ％以上３０ｗｔ％以内、含有されていることを特徴としている。

第３に、組成式ＳｉＯ_２が全添加成分の１０ｗｔ％以下であることを特徴としている。

第４に、添加成分として組成式ＡｌＨ_３Ｏ_３を含有することを特徴としている。

第５に、組成式ＡｌＨ_３Ｏ_３が全添加成分の３５ｗｔ％以下含有されていることを特徴としている。

第６に、添加成分に対して水性塗料が７０ｗｔ％〜９０ｗｔ％含有されていることを特徴としている。

組成式ＣａＨ２Ｏ２及び組成式ＳｉＯ_２及び組成式ＡｌＨ_３Ｏ_３を含有する塗料又はその塗料により形成される塗膜には湿気吸収作用が付与される。塗膜の熱伝導率が従来のものより小さい為に、構造物からの温度変化に対して塗膜が湿気よる水滴を発生し難く、乾燥時に塗膜表面に１０〜１００μの無数の気泡が形成され透湿性をも有する。吸収した水分は塗膜内に広がり短時間で速やかに乾燥する。また、組成式ＣａＨ２Ｏ２及び組成式ＳｉＯ_２及び組成式ＡｌＨ_３Ｏ_３で形成される合成水酸化カルシウム＋合成ゼオライトは塗料含有した乾燥塗膜になると素材が軟質にならない為、従来の水滴防止技術より硬い塗膜を有する。従来の技術は吸収した湿気水分を自然乾燥あるいは空気中に吐き戻していた為に、空気中の湿度を下げる効果が殆ど得られなかった、本発明の技術によって得られる効果は強力な吸収能力と塗膜内乾燥が速やかな為、空気中の湿度を下げることが出来る。

組成式ＣａＨ２Ｏ２は組成式ＳｉＯ_２を添加することによりお互いの成分の安定化を図ることができる。組成式ＣａＨ２Ｏ２と組成式ＳｉＯ_２には吸収した水分を分解して乾燥させる作用があることがわかった。さらに組成式ＡｌＨ_３Ｏ_３と組み合わせることにより合成ゼオライトの効果である吸収して後に放出するという作用が働く。上記の添加成分が水性塗料内に中和しやすく満遍なく行きわたるため容易に混ぜ込むことが可能である。

塗膜乾燥後に塗膜内や表面にμ単位の無数の気泡が出来るため、そこから空気中の湿気を吸収する事が出来るため、選定する水性塗料も透湿性の素材を使うことがなくても湿気を吸収しやすくなった。

本発明の塗料は組成式ＣａＨ２Ｏ２、組成式ＳｉＯ_２、組成式ＡｌＨ_３Ｏ_３を含有することを特徴とする。例えば組成式ＣａＨ２Ｏ２は次の分子を有する。組成式ＣａＨ２Ｏ２を得るための配合率は分子式でそれぞれＣａ（ＯＨ）_２は７５％以下、ＣａＯは２３％以下、ＣＯ_２は０．９５％以下、ＳｉＯ_２は０．１５％以下、Ａｌ_２Ｏ_３は０．１０％以下、Ｆｅ_２Ｏ_３は０．２％以下、ＭｇＯは０．６０％以下で組成されたＣａＨ２Ｏ２である。

組成式ＣａＨ２Ｏ２は水酸化カルシウムとして広く知られている。農業では土壌の改良に、その他にグラウンドのラインや食品添加など幅広く使われている。さらに組成式ＳｉＯ_２と混合する事により、本発明はこれら本来の用途以外に性質的に吸収した水分を速やかに熱分解して乾燥させる作用が優れていることや素材自体の熱伝導率が小さい事にも着目した。この組成式ＣａＨ２Ｏ２と組成式ＳｉＯ_２を水滴抑制に使用して上記効果として組み合わせ、応用している塗料や塗膜は見当たらない。

さらに、組成式ＡｌＨ_３Ｏ_３を混合することによって、その素材の特徴である空気などを吸ってその後、吐くことを作用させる効果が得ることが出来る。これらの素材を水性塗料に配合することにより、従来の技術では発生しなかった自発的に湿気を取り込み、塗膜内で広がって速やかに乾燥を行いながら空気を吐き出す効果が得られる塗料又は塗膜が完成した。

上記で記述の添加成分単体では実用的な塗膜を形成することが出来ないため、その安定化に水性塗料を利用した。塗料はそれ単体では仕上げ塗り材などに使用されているため密着強度などは本発明の添加材の適切な配合ならば塗料本来の密着強度を妨げずに作用する。水性系の塗料との相性がよく添加成分との親和性には全く問題がないことが配合研究の結果でわかった。

本発明塗料としての組成はＣａＨ２Ｏ２、組成式ＳｉＯ_２、組成式ＡｌＨ_３Ｏ_３が塗料に対して１０ｗｔ％〜３０ｗｔ％（重量パーセント）以下、塗料と水分が７０ｗｔ％〜９０ｗｔ％である。この配合率内が最も安定した機能を発揮する。

水性塗料との配合、実験の結果、この範囲外の配合率に関しては本発明の水滴抑制成分や吸収力が塗料に対して少なくなると低下がみられた。多すぎる場合には水滴抑制の性能にはさほど変わりがないが、塗料本来の密着性と安定性が徐々に落ち始めていく。本発明の水滴抑制塗料又は塗膜には上記範囲内の配合が好ましい。

配合塗料は例えば、水性塗料全般（アクリル系、シリコン系、ウレタン系、カチオン系、シーラー系など）を用いることができる。

以上のような構成の本発明塗料を、たとえば建築建物やその他の様々な構造物の内部に塗布することにより、容易に水滴抑制塗膜が形成できる。従来は塗膜が柔らかく、物が壁などにぶつかったりする使用環境下によっては、塗膜が傷ついたり剥がれたりするなど適さなかった状況への使用が可能になる。また、塗膜自体が乾燥する作用を発揮するため、湿度管理に厳しい条件にも使用できる。また水分を速やかに乾燥することで塗膜にカビが発生しにくくなり空気中の湿度を下げることも可能になった。施工も手軽で従来は施工スペースが取れなかった物への施工が容易に可能になる。

本発明の水滴抑制被膜を形成する塗料の製造は上記説明のように殆どの種類の水性塗料に親和性が良く添加成分を適切に配合することによって効果を発揮する。

このように形成された塗膜は組成式ＣａＨ２Ｏ２、組成式ＳｉＯ_２、組成式ＡｌＨ_３Ｏ_３を１０〜３０ｗｔ％含有し、残部は塗料などの樹脂及び其れに担持された水分他添加成分となる。

以下に本発明の水滴抑制や湿度を下げる効果の実質的な性能を示すための実験例や図を示す。実験例は、２０ｆｔのサイドオープン（外寸全長６，０５８ｍｍ全幅２，４３８ｍｍ全高２，５９１ｍｍ、内寸全長５，８９８ｍｍ全幅２，３５３ｍｍ全高２，３８５ｍｍ）の同じサイズの海上コンテナ２台を用意した。１台は無塗装状態で、もう１台にはコンテナ内部の天井壁に本発明塗料を塗膜厚みが２ｍｍ平均になるようにスプレーガンで塗布した。実験方法は各コンテナの中に湿度計（ＫＮラボラトリーズ社製／ハイグロクロン）を内部の中間点に吊り下げて、各コンテナ内にそれぞれガスコンロ（イワタニ社製／達人／３．３ｋｗ２８００Ｋｃａｌ／ｈ）を３台づつ、２つのコンテナ内の同じ地点に設置し、１０００ｃｃの水を鍋に入れ、３セットずつ計６か所に用意した。外部の気象条件もあるが、さらにコンテナ内を強制的に高温・多湿にする為に、それぞれの水を３０分間加熱した。気象条件の異なる状況の実験を３回繰り返し行い、計測時間は８時から１３時までの五時間行った。強制的に過熱を始める開始時から１時間おきに湿度を計測し、無塗装コンテナ内と比較して取得したデータをグラフにして示した。同時に各図下部に１時間刻みの湿度の数値の推移とコンテナ内部での水滴発生の有無も表に示した。

上記の試験用コンテナの１つは内部の天井、壁へ水滴抑制や湿度推移の実験用に、本発明の組成の塗料を塗布し４８時間乾燥させて、厚さ２ｍｍの塗膜を形成した物を用意した。塗布方法はエアーガンによるスプレー工法により行った。なお計測時の湿度は無塗装のコンテナと同じ条件にして異なる気象条件で３回行った。
試験コンテナＡ−１コンテナ内部の天井及び壁面に白色エマルジョン塗料
６５ｗｔ％＋本発明配合２５ｗｔ％＋水１０ｗｔ％＝塗膜厚さ２ｍｍ
試験コンテナＢ−１コンテナ内部は錆止めの無塗装状態

水滴抑制性能と湿度を下げる効果の比較実験のため、試験コンテナＡ−１、Ｂ−１のコンテナ内でガスコンロに乗せた水を３０分加熱して高温・多湿状態にして水滴発生の状況と湿度を時間経過ごとに設置した湿度計で測定した記録をケース１としてグラフと図表を図１に示す。この日の気象条件は朝８時から１３時までで１７．４℃〜２４．６℃の外気温の変化があり、天候は晴れであった。計測時間は開始時を含み１時間刻みで計５時間の測定とした。

実施例１と同じ方法の実験を異なる気象条件日で行ったものをケース２としてグラフと図表で図２に示す。この日の気象条件は朝８時から１３時までで１７．７℃〜２５．９℃の外気温の変化があり、天候は曇りであった。計測時間は開始時を含み１時間刻みで計５時間の測定とした。

実施例１と同じ方法の実験をさらに異なる気象条件日で行ったものをケース３としてグラフと図表で図３に示す。この日の気象条件は朝８時から１３時までで１６．７℃〜２４．４℃の外気温の変化があり、天候は小雨であった。計測時間は開始時を含み１時間刻みで計５時間の測定とした。

本発明塗膜が空気中の湿気を取り込んで、乾燥し放出するまでのイメージを図４に示す。構造物に本発明塗料を塗装して乾燥時に塗膜に発生する１５μ〜１００μの無数の空気層の気泡から空気中の湿気を塗膜内に取り込み、塗膜内の無数の気泡内に水分が広がっていき、移動により発生した熱と本発明成分により起こる熱分解で速やかに乾燥を行った後に、乾燥時の微熱は、気泡から空気中に放出されていく仕組みを表現した。

本発明の水滴抑制成分によれば、水滴の発生を抑制できるほか、従来技術より高い吸収率を可能にして速やかに乾燥分解させる塗料又は塗膜が形成できた。そのため従来塗料では不可能であった発生原因も軽減でき、塗膜の硬さに変化は起きないため様々な分野での応用が可能になった。

本発明の水滴抑制添加成分で形成した塗料は、ビル・住宅などの水滴発生の抑制や、海上コンテナ内の塗装によって輸送時の急激な温度変化によって発生する水滴による商品のダメージから守れる用途がある。またスペースの取れない個所の設備類の内部や、精密機器類は基本的に湿気を嫌うため塗布する事により産業利用が可能である。またダンボール紙等に本発明塗料を塗布することより湿気によるダメージを梱包素材そのもので防げるため、特殊な梱包材に変わる環境にもやさしい発明である。

水滴状況と湿度の推移を晴れの日に比較実験によって測定し記録した時間−湿度グラフと図表である。水滴状況と湿度の推移を曇りの日に比較実験によって測定し記録した時間−湿度グラフと図表である。水滴状況と湿度の推移を小雨の日に比較実験によって測定し記録した時間−湿度グラフと図表である本発明の塗膜による効果の状態を表したイメージである。

Claims

水滴抑制し湿気を吸収乾燥する成分として組成式ＣａＨ２Ｏ２及び組成式ＳｉＯ_２及び組成式ＡｌＨ_３Ｏ_３を含有し、又は添加した水性塗料又は塗膜。
水滴抑制し湿気を吸収乾燥する添加成分が塗料全体又は塗膜内に対して１０ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下、含有されている請求項１に記載の水性塗料又は塗膜。
組成式ＳｉＯ_２の含有が水滴抑制し吸収乾燥する添加成分内に１０ｗｔ％以下である水性塗料又は塗膜。
水滴抑制し湿気を吸収放出する添加成分として組成式ＡｌＨ_３Ｏ_３を含む請求項１，２又は３の水性塗料又は塗膜。
水滴抑制し吸収乾燥する添加成分内に組成式ＡｌＨ_３Ｏ_３が３５ｗｔ％以下である請求項４の水性塗料又は塗膜。
添加成分に対し、水性塗料成分が７０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下含有する請求項１，２，３，４，５に記載の水性塗料又は塗膜。