JP2011208064A

JP2011208064A - 水性被覆液

Info

Publication number: JP2011208064A
Application number: JP2010078726A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Onoe; 誠一尾上; Shigeto Kamimura; 茂人上村
Original assignee: Beck Co Ltd
Current assignee: Beck Co Ltd
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2011-10-20

Abstract

【課題】
本発明は、塗装時の塗り残し、ムラ、ハジキ等を防止する水性被覆液を得ることを目的とする。
【解決手段】
有機質樹脂（Ａ）、水性媒体（Ｂ）を含む水性被覆液であって、前記有機質樹脂（Ａ）及び水性媒体（Ｂ）に加え、さらに退色性色素（Ｃ）、及び金属イオン（Ｄ）を含み、前記退色性色素（Ｃ）の濃度が０．０１〜１００ｍｇ／Ｌ、前記金属イオン（Ｄ）の濃度が１〜１０００ｍｇ／Ｌ、であることを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、新規な水性被覆液に関するものである。

従来、建築物や土木構造物等の保護のために、有機質樹脂等を主成分とする被覆液によって、透明な保護膜を形成することが行われている。最近では、環境を配慮した水性タイプの被覆液が種々提供されている。
但し、このような透明な被覆液では、作業時における塗り残し、塗りムラ等が問題となる場合がある。この問題に対処する手法のひとつとして、被覆液に退色性色素を添加することが知られている。
具体的に、特許文献１には、樹脂エマルションと食用色素を含有する退色性樹脂組成物が記載されている。

特開２００２−２８５０９８

上記特許文献の被覆液は、作業時においては着色された状態であり、被膜形成後、光等に曝されることによって透明化するものである。しかしながら、このような被覆液では、被塗面の状態や周辺環境等によっては、色素の色残りが生じる場合があり、退色速度の点において改善の余地がある。

本発明は、上述のような問題点に鑑みなされたものであり、透明被膜が形成可能な水性被覆液において、作業時の塗り残し、塗りムラ等を防止するとともに、被膜形成後の退色性を高めることを目的とするものである。

本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討の結果、有機質樹脂、水性媒体、退色性色素、及び金属イオンを必須成分とする水性被覆液に想到し、本発明を完成させるに到った。

すなわち、本発明は以下の特徴を有するものである。
１．有機質樹脂（Ａ）、水性媒体（Ｂ）を含む水性被覆液であって、
前記有機質樹脂（Ａ）及び水性媒体（Ｂ）に加え、さらに退色性色素（Ｃ）、及び金属イオン（Ｄ）を含み、
前記退色性色素（Ｃ）の濃度が０．０１〜１００ｍｇ／Ｌ、
前記金属イオン（Ｄ）の濃度が１〜１０００ｍｇ／Ｌ
であることを特徴とする水性被覆液。
２．退色性色素（Ｃ）が、化合物中に少なくともハロゲン基、硫酸基、硫酸水素基、硝酸基、リン酸基、リン酸水素基、炭酸基、炭酸水素基、カルボン酸基から選ばれる１種以上のアニオン性基を含み、
金属イオン（Ｄ）が、第１族元素、第２族元素、遷移元素から選ばれる１種以上の金属元素を含む金属イオンであることを特徴とする１．に記載の水性被覆液。
３．退色性色素（Ｃ）が、化合物中に少なくともハロゲン基、硫酸基、カルボン酸基から選ばれる１種以上を含み、
金属イオン（Ｄ）が、第２族元素、遷移元素から選ばれる１種以上の２価以上の金属元素を含む金属イオンであることを特徴とする１．に記載の水性被覆液。
４．固形分が２０重量％以下である１．から３．のいずれかに記載の水性被覆液。

本発明の水性被覆液は、色素によって着色されているため、作業時の塗り残し、塗りムラ等を防止することができる。さらに、被膜形成後は、色素が速やかに退色するため、早期に透明な保護膜を得ることができ、下地の意匠性等を活かすこともできる。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。

本発明の水性被覆液は、主に建築物や土木構造物の表面に薄膜被覆層を形成し、下地の意匠性等の質感を保持しつつ、耐水性、耐候性、耐汚染性等の表面保護性を高めることができるものである。

本発明の水性被覆液は、有機質樹脂（Ａ）、水性媒体（Ｂ）、退色性色素（Ｃ）、及び金属イオン（Ｄ）を含むものであり、退色性色素（Ｃ）の濃度が０．０１〜１００ｍｇ／Ｌ（好ましくは０．０５〜８０ｍｇ／Ｌ）、金属イオン（Ｄ）の濃度が１〜１０００ｍｇ／Ｌ（好ましくは５〜８００ｍｇ／Ｌ、さらに好ましくは１０〜６００ｍｇ／Ｌ）であることを特徴とするものである。
このような水性被覆液は、退色性色素（Ｃ）を含有することにより、塗装作業時には着色され、塗装作業時の塗り残し、塗りムラ等を防止することができるとともに、被膜形成後は、色素が速やかに退色し、透明な被膜を得ることができ、下地の意匠性等を活かすことができるものである。また、金属イオン（Ｄ）を含有することにより、退色性色素（Ｃ）の退色を早めることができ、早期に透明な被膜を得ることができる。
退色性色素（Ｃ）の濃度が０．０１ｍｇ／Ｌより低い場合は、色素による発色性が乏しく、塗付したか否かの確認や塗付量の確認が難しくなる。一方、１００ｍｇ／Ｌより高い場合は、退色に時間がかかる場合がある。
金属イオン（Ｄ）の濃度が１ｍｇ／Ｌより低い場合は、色素の退色を早める効果がみられにくい。一方、１０００ｍｇ／Ｌより高い場合は、水性被覆液の貯蔵安定性や、被膜の物性に悪影響を及ぼすことがある。
なお、退色性色素（Ｃ）の濃度とは、水性媒体（Ｂ）１リットル中に含まれる重量のことである。
また、金属イオン（Ｄ）の濃度とは、水性媒体（Ｂ）１リットル中に含まれる金属イオン（ｍｏｌ／Ｌ）を重量換算したものであり、公知の測定方法にて測定すればよいし、添加量から求めることもできる。

有機質樹脂（Ａ）としては、例えば、セルロース、ポリビニルアルコール、バイオガム、ガラクトマンナン誘導体、アルギン酸誘導体、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、アクリルシリコン樹脂、フッ素樹脂等、あるいはこれらの複合系等の水溶性樹脂及び／または水分散性樹脂（樹脂エマルション）が挙げられ、これらの１種または２種以上を使用することができる。これらは架橋反応性を有するものであってもよい。

水性媒体（Ｂ）としては、主に水を媒体とするものであり、必要に応じ、低級アルコール、多価アルコール、アルキレンオキサイド含有化合物等の水溶性化合物が混合されていてもよい。

退色性色素（Ｃ）は、光、ｐＨ、温度等の外部刺激によって、経時的に退色する色素であり、水性媒体（Ｂ）に溶解するものであれば特に限定されない。
退色性色素（Ｃ）としては、例えば、化合物中に少なくともハロゲン基、硫酸基、硫酸水素基、硝酸基、リン酸基、リン酸水素基、炭酸基、炭酸水素基、カルボン酸基から選ばれる１種以上のアニオン性基を含むものが好ましい。これらは、水性媒体（Ｂ）中でイオン解離し、容易に溶解させることができる。
このような退色性色素（Ｃ）としては、例えば、食用青色１号、食用赤色３号、食用赤色１０２号、食用赤色１０４号、食用赤色１０５号、食用赤色１０６号、食用緑色３号等の食用染料等が挙げられる。
本願発明ではこのような退色性色素（Ｃ）を用い、被膜形成後に無色透明の被膜を形成するものであるが、本発明の効果を損なわない程度に、染料、顔料等を含む着色された被膜を形成するものでもよい。

金属イオン（Ｄ）は、水性媒体（Ｂ）中で金属イオンとなるものであり、第１族元素、第２族元素、遷移元素から選ばれる１種以上の金属元素を含むものである。
このような金属イオン（Ｄ）は、退色性色素（Ｃ）の色素の退色を早める効果がある。特に、退色性色素（Ｃ）中に前記アニオン性基が含まれる場合、詳細は明らかでないが、金属イオンとアニオン性基が何らかの相互作用を起こし、色素の退色をより早めることができるものと思われる。
特に、前記アニオン基が、ハロゲン基、硫酸基等の１価のアニオン基である場合、金属イオン（Ｄ）として第２族元素、遷移元素から選ばれる２価以上の金属元素を含む金属イオンを用いることによって、色素の退色をより早めることができる。本発明では、特に安全性などから、第２族元素の金属元素を含む金属イオンが、より好ましい。
第１族元素としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム等、第２族元素としては、例えば、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム等、遷移元素は周期表における第３族元素から第１１族元素に属する金属元素であり、例えば、チタン、バナジウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、イットリウム、ジルコニウム、銀等が挙げられる。

本発明の水性被覆液は、有機質樹脂（Ａ）、水性媒体（Ｂ）、退色性色素（Ｃ）、金属イオン（Ｄ）以外の成分を本願発明の効果を損なわない程度に適宜混合することもできる。
このような成分としては、無機粒子、増粘剤、レベリング剤、湿潤剤、可塑剤、造膜助剤、凍結防止剤、ｐＨ調整剤、防腐剤、防黴剤、防藻剤、抗菌剤、分散剤、消泡剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、触媒、光触媒、架橋剤、繊維等が挙げられる。

無機粒子としては、特に、平均一次粒子径が１ｎｍ以上２００ｎｍ以下、好ましくは３ｎｍ以上１００ｎｍ以下のマンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、銀、白金、金、シリコン、ゲルマニウム、錫等の金属元素を含む無機粒子が好ましい。無機粒子は、詳細は明らかでないが、色素の退色をより早める効果があり、また、上記粒子径の範囲では透明性を有する。
本発明では特に、シリコン元素を含む無機粒子を含むことが好ましく、退色性色素の退色速度をより早めることができる。シリコン元素を含む無機粒子としては、例えば、シリカゾル等が挙げられる。これらは、珪酸ソーダ、シリケート化合物を原料として製造することができ、酸性タイプ〜塩基性タイプ（好ましくは、中性タイプ〜塩基性タイプ）のもの、またなんらかの表面処理が施されたものでもよい。

本発明の水性被覆液の固形分は、２０重量％以下、好ましくは０．１重量％以上１０重量％以下である。本発明における水性被覆液の固形分は、使用時における固形分であり、製造、保管、運搬時には高固形分とし、使用時に適宜希釈して前記固形分となるものを含む。

本発明の水性被覆液は、主に建築物や土木構造物等の表面被覆材として使用することができるものである。適用可能な基材としては、例えば、石膏ボード、合板、コンクリート、モルタル、スレート板、繊維混入セメント板、セメント珪酸カルシウム板、スラグセメントパーライト板、ＡＬＣ板、サイディング板、自然石、人工石、押出成形板、金属、木材、ガラス、陶磁器、焼成タイル、磁器タイル、プラスチック板、合成樹脂等が挙げられる。これら基材の表面は、何らかの表面処理（例えば、シーラー、サーフェーサー、フィラー、パテ等）が施されたものでもよく、既に有機質塗膜が形成されたものや、壁紙、化粧シート材が貼り付けられたもの等であってもよい。特に、上記のような基材に有機質塗膜が形成された基材に有効である。

有機質塗膜は、有機質樹脂を含む各種の有機系塗料、例えば、有機系下塗塗料、有機系中塗塗料、有機系上塗塗料等によって形成されるものである。
有機系塗料における有機質樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれであってもよく、例えば、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリルシリコン樹脂、ふっ素樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂等が挙げられる。
具体的には、例えば、ＪＩＳＫ５６５４「アクリル樹脂エナメル」、ＪＡＳＳ１８Ｍ−２０７「非水分散形アクリル樹脂エナメル」、ＪＩＳＫ５６５６「建築用ポリウレタン樹脂塗料」、ＪＡＳＳ１８Ｍ−４０４「アクリルシリコン樹脂塗料」、ＪＩＳＫ５６５８「建築用ふっ素樹脂塗料」、ＪＩＳＫ５６６０「つや有合成樹脂エマルションペイント」、ＪＩＳＫ５６６３「合成樹脂エマルションペイント」、ＪＩＳＫ５６６７「多彩模様塗料」、ＪＩＳＫ５６６８「合成樹脂エマルション模様塗料」、ＪＩＳＡ６９０９「建築用仕上塗材」の外装薄塗材Ｅ、可とう形外装薄塗材Ｅ、防水形外装薄塗材Ｅ、外装厚塗材Ｅ、複層塗材Ｅ、防水形複層塗材Ｅ、複層塗材ＲＥ、防水形複層塗材ＲＥ、複層塗材ＲＳ、防水形複層塗材ＲＥ等が挙げられる。

このような基材の上に、水性被覆液を塗装際には、スプレー塗り、刷毛塗り、ローラー塗り、ウェス拭き等の塗装手段を適宜採用することができる。
水性被覆液の塗付け量は、通常０．００５〜０．５ｋｇ／ｍ^２、好ましくは０．０１〜０．３ｋｇ／ｍ^２程度である。この範囲であれば、複数回重ね塗りしてもよい。水性被覆液の乾燥は通常、常温で行えばよい。

また水性被覆液は、（１）予め有機質樹脂（Ａ）、水性媒体（Ｂ）、退色性色素（Ｃ）、金属イオン（Ｄ）を混合しておいたものでもよいし、（２）予め有機質樹脂（Ａ）、水性媒体（Ｂ）、退色性色素（Ｃ）を混合しておいた水性被覆液に、塗装直前で金属イオン（Ｄ）を混合してもよいし、（３）予め有機質樹脂（Ａ）、水性媒体（Ｂ）を混合しておいた水性被覆液に、塗装直前で退色性色素（Ｃ）、金属イオン（Ｄ）を混合してもよい。
特に、（２）、（３）の場合は、貯蔵中の退色性色素（Ｃ）の退色を抑えることができる。

以下に実施例を示し、本発明の特徴をより明確にする。

＜試験方法＞
水性被覆液を水性白色艶消し塗料を塗付した基材上へ、塗付け量０．１５ｋｇ／ｍ^２で刷毛にて塗装し、水性被覆液の塗装作業性を評価した。
評価は、５：塗装した箇所が明確に着色され塗装作業性に優れていた、から、１：塗装した箇所と塗装していない箇所がわかりにくかった、もしくは塗装にムラが生じた、の５段階評価で行った。なお、評価結果は表１に示す。
また、塗装後、温度２５℃で、直射日光が当たらない北面屋内の窓内側にて、４８時間静置させ、塗装直後と４８時間静置後の表面色を評価した。評価は、５：表面は白色であり水性被覆液の色は消色していた、から、１：表面は水性被覆液による色であり消色していなかった、の５段階評価で行った。
なお、評価結果は表１に示す。

（実施例１〜１０、比較例１〜５）
表１に示す配合にて、下記に示す樹脂、退色性色素、媒体を混合し、水性被覆液を作製した。
樹脂Ａ：アクリルシリコンエマルション（組成：２−エチルヘキシルアクリレート、メチルメタクリレート、スチレン、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、シクロヘキシルメタクリレート、メタクリル酸）、固形分４５ｗｔ％、媒体：純水（金属イオン０ｍｇ／Ｌ）
退色性色素Ａ：食用赤色３号、エリスロシン、アニオン基：ヨード基、カルボン酸基
退色性色素Ｂ：食用青色１号、フリリアントブルーＦＣＦ、アニオン基：スルホン酸基
退色性色素Ｃ：食用赤色１０４号、フロキシン、アニオン基：クロロ基、ブロモ基、カルボン酸基
媒体Ａ：純水（金属イオン０ｍｇ／Ｌ）
なお、媒体Ａに、塩化ナトリウム（１価の金属イオン）、塩化カルシウム（２価の金属イオン）、硫酸アルミニウム（３価の金属イオン）等を混合し、表２に示す金属イオン濃度となるように調整した。
（実施例１１）
樹脂Ａを２２２重量部、退色性色素Ａを０．３３重量部を混合して、水性被覆液を作製し、塗装直前に媒体Ａを７４４４重量部添加し、水性被覆液を得た。なお水性被覆液は、２価の金属イオン濃度（ｍｇ／Ｌ）が１３．２ｍｇ／Ｌとなるように調整した。全量配合は表１に示す配合である。

Claims

有機質樹脂（Ａ）、水性媒体（Ｂ）を含む水性被覆液であって、
前記有機質樹脂（Ａ）及び水性媒体（Ｂ）に加え、さらに退色性色素（Ｃ）、及び金属イオン（Ｄ）を含み、
前記退色性色素（Ｃ）の濃度が０．０１〜１００ｍｇ／Ｌ、
前記金属イオン（Ｄ）の濃度が１〜１０００ｍｇ／Ｌ
であることを特徴とする水性被覆液。
退色性色素（Ｃ）が、化合物中に少なくともハロゲン基、硫酸基、硫酸水素基、硝酸基、リン酸基、リン酸水素基、炭酸基、炭酸水素基、カルボン酸基から選ばれる１種以上のアニオン性基を含み、
金属イオン（Ｄ）が、第１族元素、第２族元素、遷移元素から選ばれる１種以上の金属元素を含む金属イオンであることを特徴とする請求項１に記載の水性被覆液。
退色性色素（Ｃ）が、化合物中に少なくともハロゲン基、硫酸基、カルボン酸基から選ばれる１種以上を含み、
金属イオン（Ｄ）が、第２族元素、遷移元素から選ばれる１種以上の２価以上の金属元素を含む金属イオンであることを特徴とする請求項１に記載の水性被覆液。
固形分が２０重量％以下である請求項１から請求項３のいずれかに記載の水性被覆液。