JP2011241315A

JP2011241315A - 抗紫外線剤とその製造方法ならびに抗紫外線特性を有する漆塗料。

Info

Publication number: JP2011241315A
Application number: JP2010115360A
Authority: JP
Inventors: Isamu Hatake; 勇畠
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-05-19
Filing date: 2010-05-19
Publication date: 2011-12-01

Abstract

【課題】木材、合成木材、樹脂材への塗布において、安全性に優れ、照射された光の錯綜した屈折による劣化が発生するおそれがないばかりか、漆塗料に混合してもなんらの問題なく塗り作業が可能な新規な抗紫外線剤の提供を目的としている。
【解決手段】水と、シリコンエマルジョンと、シリカと、植物精油と、紫外線吸収剤とからなり、前記紫外線吸収剤は2，2‘-ヒドロキシ４−メトキシベンゾフェノンをエタノールに溶解して加熱生成した抗紫外線剤を提供して上記課題を解決する。
【選択図】図１

Description

本願発明は、木材、合成木材（木粉、プラスチック粉からなる）、樹脂材、特に漆などに耐候性を付与するための抗紫外線剤とその製造方法ならびに抗紫外線特性を具備する漆塗料に関するものである。

木材、合成木材、樹脂材などに関しては、従来からその耐候性、特に紫外線による表面の劣化の問題の発生が不可避である。特に木材等の化学成分の多くは紫外線を非常によく吸収する性質を持つため、木剤の色調をそのままに保持した所謂る白木のような無処理木材では、短期間（ひと夏）で木剤表面が暗灰色に変色してしまい、さらには、カビによる点状の黒色汚染も加わり、１年程度で木材の持っていた美しい色調は完全に失われてしまうこともある。

このため、光、特に紫外線により劣化、変質しやすい木材、プラスチックには紫外線吸収剤、紫外線安定化剤等の抗紫外線剤の塗布がなされている。このような抗紫外線剤は、周知の紫外線吸収剤、紫外線安定化剤等がトルエン、キシレン、酢酸ブチル等の有機溶剤で水系塗料に分散されて構成され、さらに、施工現場でも希釈剤としてトルエン、キシレン等の溶剤が使用されている。

しかしなら、トルエン、キシレン、酢酸ブチル等の溶剤は、その環境汚染特性から国際的にも使用規制の機運が高まり、これを受けて国内法令によりその使用について、厳しい制限を受けるようになっている（劇物取締法、悪臭防止法、有機溶剤中毒予防規則）。
このため、上記従来の有機溶剤の代替物質を使用する抗紫外線剤が市場に種々登場するようになったが、異臭性があり、溶解度も低く、溶解安定性も低い等の欠点により、製品機能において安定性を得られず適正な抗紫外線対策を容易になしえなくなっているのが実情である。このような状況から、例えば天然樹脂を使用する漆器類には有効な抗紫外線処理がなし得なかった。

このような状況を打開するため、本願発明者は、先に特願２００７-２４０２４号において、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤（液性）をカプセル化し、界面活性機能により溶剤不要で水系塗料に分散容易な構成とした技術を開示した。すなわち、粒径が0.35μｍないし1.09μｍ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り、トルエン、キシレン等の有機溶剤をまったく含有しない抗紫外線剤を開発提供した。
本願発明に関して、次のような文献が存在している。
特開２００８−１８９７４６号公報

しかしながら、上記文献に開示される従来技術にあっては、マイクロカプセル中に収納される抗紫外線剤にはヒドロキシフェニルベンゾトリアゾール誘導体が使用されており、安全性の面で問題を残している。すなわち、ベンゾトリアル系では急性毒性に関してＬＤ50は2000mg/kgを示している。このようなことを勘案すると、例えば、直接食物に使用する機会の多い漆器類にあっては無視できない問題である。また、上記従来技術のようにカプセルを使用する場合に生じる光の挙動の問題がある。すなわち、光は入射、出射ともに直進する特性を有し、カプセルのために屈折すれば、光照射の連続の中で光子の作用による光電効果が阻害され、エネルギーの放出に支障をきたして、抗紫外線剤塗膜の劣化が促進される。

また、抗紫外線剤をカプセル化したものを漆に混合して使用する場合、カプセルがある種の夾雑物として作用し、漆乾燥のメカニズムや塗り作業における刷毛使い感覚に微妙な影響を及ぼし、製品の仕上がりや塗り効率にマイナスの影響を与えることがある。

本願発明は、上記課題を解決するためになされたもので、木材、合成木材、樹脂材へ
の塗布において、安全性に優れ、照射された光の錯綜した屈折による劣化が発生するおそれがないばかりか、漆塗料に混合してもなんらの問題なく塗り作業が可能な新規な抗紫外線剤の提供を目的としている。

本願発明は抗紫外線剤を、水と、シリコンエマルジョンと、シリカと、植物精油と、紫外線吸収剤とからなり、前記紫外線吸収剤は2，2‘-ヒドロキシ４−メトキシベンゾフェノンをエタノールに溶解して加熱したもので構成して、上記従来の課題を解決しようとするものである。

また、上記の抗紫外線剤において、前記紫外線吸収剤は2，2‘-ヒドロキシ４−メトキシベンゾフェノン20重量％、エタノール80〜82重量％の組成を有してなるものを摂氏20度〜25度で加熱生成したもので構成することがある。

さらに、段落００１０記載の抗紫外線剤において、水は６２重量％、シリコンエマルジョンは15重量％、シリカは15重量％、紫外線吸収剤は5重量％、植物精油は3重量％の組成となすことがある。

本願発明はまた、段落００１０の抗紫外線剤を漆塗料に混合してなる抗紫外線特性を有する塗料を提供して、上記従来の課題を解決しようとするものである。

さらに、本が発明は、以下の工程からなる抗紫外線剤の製造方法を提供する。
イ：水、シリコンエマルジョン、シリカ、2，2‘-ヒドロキシ４−メトキシベンゾフェノンをエタノールに溶解して加熱して生成した紫外線吸収剤、植物精油を混合攪拌する工程、
ロ：前記工程に次いで、さらに水分を追加して混合攪拌する工程。

また、段落００１２の抗紫外線剤の製造方法において、工程イにおける各構成要素の組成比は、水は５０重量％、シリコンエマルジョンｂは15重量％、シリカは15重量％、紫外線吸収剤は5重量％、植物精油は3重量％であり、工程ロにおける水分は12重量％となすことがある。

さらに、段落００１２又は００１３記載の抗紫外線剤の製造方法において、紫外線吸収剤を構成する2，2‘-ヒドロキシ４−メトキシベンゾフェノン、エタノールの組成比はそれぞれ２０重量％、８０重量となすことがある。

上記構成により、本願発明によれば、環境に有害とされるトルエン・キシレンを使用することなくして施工性、耐久性、コストパーフォマンス等において従来技術となんら遜色のない、安全性に優れた抗紫外線剤を実現し、漆器類へも容易に適用できる。
前記特許文献に開示のカプセル化したＵＶ素材は、カプセルの粒径のバラツキにより、封入したＵＶ素材の量が一定しないため、機能の再現性に不安ある、また、カプセル粒径のバラツキは比重の違いを生起するので沈降による塗料の安定性にも問題を生じる等々の問題があったが、本願発明ではこれらの諸点を解消できている。
また、建材などに使用する場合、当該地の日照量にあわせて任意に配合が可能となり塗装技術の向上につながる。また、溶媒にエタノールを使用したことで、本願発明に係るものは漆に使用する場合その乾燥を補完できる機能をも有している。

次に、本願発明に係る抗紫外線剤に係る一実施例を説明する。この実施例に係る抗紫外線剤の組成は以下の通りである。
項紫外線剤：
水６２重量％、シリコンエマルジョン15重量％、シリカ15重量％、紫外線吸収剤5重量％、植物精油3重量％を混合。
紫外線吸収剤： 2，2‘-ヒドロキシ４−メトキシベンゾフェノン20重量％、エタノール80重量％

抗紫外線剤の製造
水５０重量％、シリコンエマルジョン15重量％、シリカ15重量％、紫外線吸収剤5重量％、植物精油3重量％を混合攪拌し、次いで水12重量％を加えてさらに攪拌混合して生成する。
紫外線吸収剤の生成
2，2‘-ヒドロキシ４−メトキシベンゾフェノン20重量％をエタノール80重量％に溶解して加熱生成。加熱温度は摂氏40-50度、加熱時間は20分である。

完成した抗紫外線剤は、木材、合成木材に塗布してそれらの内部に浸透させるとともに表面に膜を形成するようにして使用する。

抗紫外線剤をうるし塗り表面に塗布することは困難でもあるし、効果を得られる膜厚を形成するとうるし塗り本来の特質が失われてしまう。そこで、塗布する漆塗料自体に本願に係る抗紫外線剤を混合してうるし塗料として使用することになる。うるし塗料との抗紫外線剤の混合比（重量）は、95対５を中心として、適用地の日射量に合わせて２−３％の増減をなすのが好ましい。

なお、図１は上記実施例に係る抗紫外線剤の紫外線吸収測定実験の結果を表すグラフであり、波長３８０nm以下の紫外線領域においてほぼ完全に紫外線を吸収していることが判明する。当該実験の仕様は以下のとおりである。
測定実験の実施機関：富山県工業技術センター
測定装置：島津製作所製のＵＶ−３１００Ｓ（積分球使用）
波長範囲：２２０〜４２０nm
光源：３６０nm以上はタングテンランプ、３６０nm未満は重水素ランプ
試験体：２０ｍｍ×４０ｍｍの石英ガラスに上記実施例に係る抗紫外線剤を0.2g１回塗りして乾燥したもの

上記実施例に係る抗紫外線剤の耐候性試験結果の一例を以下に示す。
１：試験方法
板片（2×2×1cm）の木口面（2×2cm）に抗紫外線剤を0.24g刷毛塗り
使用機器：岩崎電気スーパーUVテスターW11
環境：恒温室乾燥8日間
照射4時間／結露4時間（ＵＶ照度：100ｍＷ／平方センチ、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）を33サイクル、100サイクル
２：結果
処理液：抗紫外線剤
組成：水６２重量％、シリコンエマルジョン15重量％、シリカ15重量％、紫外線吸収剤（2，2‘-ヒドロキシ４−メトキシベンゾフェノン20重量％、エタノール80重量％）5重量％、植物精油3重量％の混合。
保存安定性：摂氏１0度以上の室温／2ヶ月
初期
撥水性
外観：あり、接触角：１３９
33サイクル後
撥水性
外観：あり、接触角：１３５
質量減少率（％）５
100サイクル後
撥水性
外観：あり（一部吸水箇所あり）、接触角：基材凹凸激しく測定不可
質量減少率（％）２０
上記実験におけるスーパーUVテスターW11の100サイクル条件は、アリゾナにおける実曝の約10年に相当する厳しい条件である。これは、サンシャインカーボンアークウエザー促進試験の場合、5,000時間に相当し、ここで1,000時間は約5年の実曝に相当する。これを東京に置換すると5,000時間は50年相当となる。

上記の耐候試験を基に、前記実施例に係る抗紫外線剤を塗布した場合の耐候性の経時的結果を推測算出した。図２はこの結果を示す表である。算出は以下の仕様を基にしてこれを行った。
抗紫外線処理材：２５ｍｍ厚の羽目板に前記実施例に係る抗紫外線剤を塗布したもの
対照材：無処理の２５ｍｍ厚の羽目板
日照条件：スーパーUVテスターW11による前記の１００サイクル耐候性試験結果に基づいて、東京の日射量を５０％に、また減少率を１０％に設定して計算した。
処理：２５年経過毎に抗紫外線剤を塗布

図２の表から明らかなように、２００年経過時点で、無処理の羽目板は板厚が25mmから5.1mmまでに減少し羽目板としての機能がほぼ限界に達している。これに反して、前記実施例に係る抗紫外線剤を塗布した羽目板は２００年経過時点でもその板厚は9.8mmであり、未だ羽目板としての機能を保持していることが判明する。

本願発明の実施例に係る抗紫外線剤の紫外線吸収を示すグラフである。本願発明の実施例に係る抗紫外線剤を塗布した板材の耐候性能を経年毎に計算した結果を示す表である。

Claims

水と、シリコンエマルジョンと、シリカと、植物精油と、紫外線吸収剤とからなり、前記紫外線吸収剤は2，2‘-ヒドロキシ４−メトキシベンゾフェノンをエタノールに溶解して加熱したものであることを特徴とする抗紫外線剤。
請求項1記載の抗紫外線剤において、前記紫外線吸収剤は2，2‘-ヒドロキシ４−メトキシベンゾフェノン20重量％、エタノール8０〜８２重量％の組成を有してなるものを摂氏40度〜50度で加熱生成したものであることを特徴とする抗紫外線剤。
請求項２記載の抗紫外線剤において、水は６２重量％、シリコンエマルジョンｂは15重量％、シリカは15重量％、紫外線吸収剤は5重量％、植物精油は3重量％の組成からなることを特徴とする抗紫外線剤。
請求項3記載の抗紫外線剤を漆塗料に混合してなる抗紫外線特性を有する塗料。
以下の工程からなることを特徴とする抗紫外線剤の製造方法。
イ：水、シリコンエマルジョン、シリカ、2，2‘-ヒドロキシ４−メトキシベンゾフェノンをエタノールに溶解して加熱して生成した紫外線吸収剤、植物精油を混合攪拌する工程、
ロ：前記工程に次いで、さらに水分を追加して混合攪拌する工程。
請求項5記載の抗紫外線剤の製造方法において、工程イにおける各構成要素の組成比は、水は５０重量％、シリコンエマルジョンは15重量％、シリカは15重量％、紫外線吸収剤は5重量％、植物精油は3重量％であり、工程ロにおける水分は12重量％であることを特徴とする抗紫外線剤の製造方法。
請求項5又は６記載の抗紫外線剤の製造方法において、紫外線吸収剤を構成する2，2‘-ヒドロキシ４−メトキシベンゾフェノン、エタノールの組成比はそれぞれ２０重量％、８０重量％であることを特徴とする抗紫外線剤の製造方法。