JP2012233051A

JP2012233051A - 塗料組成物

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Publication number: JP2012233051A
Application number: JP2011101573A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Hitokuma; 達郎仁熊; Naohisa Aoyanagi; 尚久青柳
Original assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Current assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Priority date: 2011-04-28
Filing date: 2011-04-28
Publication date: 2012-11-29

Abstract

【課題】本発明の課題は、優れた光触媒活性を有し、さらに長期間の外観変化の抑制ができる塗料組成物を提供することである。
【解決手段】本発明の塗料組成物は、水と、バインダー成分と、鎖状コロイダルシリカと、光触媒とを含む。また、バインダー成分の含有量は０．０１質量％以上５０質量％以下であり、鎖状コロイダルシリカの固形分の含有量は０．０１質量％以上５０質量％以下であり、光触媒の含有量は０．０１質量％以上５０質量％以下であることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、塗料組成物に関する。

近年、高い防汚性能と環境浄化性能とを持つ塗料として、光触媒塗料が存在する。塗料のロングライフ化に伴い、光触媒塗料も長期間の性能持続性と、長期間の外観変化抑制とが求められている。特許文献１にはこのような光触媒塗料が開示されている。

国際公開第２００７／０６９５９６号パンフレット

近年、特に外観変化の抑制に関してさらに高い持続性能が要求されるようになってきており、特許文献１に記載の技術では、長期間の外観変化抑制の効果が充分ではない。

本発明の課題は、優れた光触媒活性を有し、さらに長期間の外観変化の抑制ができる塗料組成物を提供することである。

本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。

すなわち、本発明は以下の通りである。

［１］
水と、バインダー成分と、鎖状コロイダルシリカと、光触媒とを含む塗料組成物。

［２］
バインダー成分の含有量が０．０１質量％以上５０質量％以下であり、鎖状コロイダルシリカの固形分の含有量が０．０１質量％以上５０質量％以下であり、光触媒の含有量が０．０１質量％以上５０質量％以下である［１］に記載の塗料組成物。

［３］
さらに球状コロイダルシリカを含み、
球状コロイダルシリカの固形分の含有量が０．０１質量％以上５０質量％以下である［１］または［２］に記載の塗料組成物。

［４］
光触媒が酸化チタンである［１］〜［３］のいずれかに記載の塗料組成物。

［５］
［１］〜［４］のいずれかに記載の塗料組成物を含む機能性複合体。

［６］
［１］〜［４］のいずれかに記載の塗料組成物を含む皮膜を基材上に形成してなる機能性複合体。

本発明の塗料組成物は、優れた光触媒活性を有し、さらに長期間の外観変化の抑制ができる。

以下、本発明を実施するための形態（以下、単に「本実施形態」という。）について詳細に説明する。ただし、本発明は下記本実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

≪塗料組成物≫
本実施形態の塗料組成物は、水と、バインダー成分と、鎖状コロイダルシリカと、光触媒とを含む。また、本実施形態の塗料組成物において、バインダー成分の含有量は０．０１質量％以上５０質量％以下であることが好ましく、鎖状コロイダルシリカの固形分の含有量は０．０１質量％以上５０質量％以下であることが好ましく、光触媒の含有量は０．０１質量％以上５０質量％以下であることが好ましい。本実施形態の塗料組成物において、水の含有量は、他の成分の含有量に応じて適宜調整でき特に限定されないが、０．１質量％以上９９．９質量％以下であることが好ましく、１質量％以上９９質量％以下であることがより好ましい。

〈バインダー成分〉
本実施形態に用いるバインダー成分としては、ラテックス等の高分子水分散体の固形分、水溶性樹脂の固形分が挙げられるが、耐候性、耐水性等の面からラテックスの固形分を用いることが好ましい。このようなラテックスは種々公知の物が利用できるが、アクリルラテックス、スチレン−ブタジエンラテックス、ＰＴＦＥラテックス等を例示することができる。特にシリコーン変性ラテックスは高い耐候性、耐久性を発現することからより好ましい。このようなシリコーン変性ラテックスは、例えば特開２００３−３０３０号公報に記載の方法によって得ることが可能である。

これらのバインダー成分は、１種単独で用いてもよく、２種以上併用してもよい。

本実施形態の塗料組成物において、バインダー成分の含有量は、好ましくは０．０１質量％以上５０質量％以下であり、より好ましくは０．１質量％以上４０質量％以下である。バインダー成分の含有量が前記範囲内であると、成膜性がより良好となり、好ましい。

〈鎖状コロイダルシリカ〉
本実施形態の塗料組成物は、鎖状コロイダルシリカを含む。鎖状コロイダルシリカを含むことにより、得られる塗膜は、さらに長期間の外観変化の抑制が可能となる。

本実施形態に用いる鎖状コロイダルシリカは、例えば、シリカ粒子が鎖状に凝集して水媒体中に分散したものが挙げられる。具体的には、例えば、平均粒子径が５〜１００ｎｍのほぼ球状のシリカ粒子が、太さ５〜５０ｎｍ、長さ４０〜４００ｎｍ程度に鎖状に凝集して分散したタイプが挙げられる。

本実施形態の塗料組成物において、鎖状コロイダルシリカの固形分の含有量は、好ましくは０．０１質量％以上５０質量％以下であり、より好ましくは０．１質量％以上４０質量％以下である。鎖状コロイダルシリカの固形分の含有量が前記範囲内であると、長期間、塗膜の外観変化が小さくなり、好ましい。

このような鎖状コロイダルシリカは、市販品として容易に入手することができる。その具体例としては、例えば、日産化学工業（株）製のスノーテックス−ＵＰ、スノーテックス−ＯＵＰ等が挙げられる。

一般に鎖状コロイダルシリカは製造方法によりＮａを含むが、本実施形態においてはそのＮａを除去した酸性タイプの水分散鎖状コロイダルシリカを用いることがシリカ粒子の分散性が向上するため好ましい。このためこのような鎖状コロイダルシリカのｐＨは、１〜５であることが塗料組成物の保存安定性の面から好ましく、ｐＨが２〜４であることがより好ましい。

〈光触媒〉
本実施形態に用いる光触媒としては、例えば、ＴｉＯ₂、ＺｎＯ、ＳｒＴｉＯ₃、ＢａＴｉＯ₃、ＢａＴｉＯ₄、ＢａＴｉ₄Ｏ₉、Ｋ₂ＮｂＯ₃、Ｎｂ₂Ｏ₅、Ｆｅ₂Ｏ₃、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｋ₃Ｔａ₃Ｓｉ₂Ｏ₃、ＷＯ₃、ＳｎＯ₂、Ｂｉ₂Ｏ₃、ＢｉＶＯ₄、ＮｉＯ、Ｃｕ₂Ｏ、ＲｕＯ₂、ＣｅＯ₂等、さらにはＴｉ、Ｎｂ、Ｔａ、及びＶから選ばれた少なくとも１種の元素を有する層状酸化物（例えば特開昭６２−７４４５２号公報、特開平２−１７２５３５号公報、特開平７−２４３２９号公報、特開平８−８９７９９号公報、特開平８−８９８００号公報、特開平８−８９８０４号公報、特開平８−１９８０６１号公報、特開平９−２４８４６５号公報、特開平１０−９９６９４号公報、特開平１０−２４４１６５号公報等参照）を挙げることができる。

これらの光触媒の中でＴｉＯ₂（酸化チタン）は無害であり、化学的安定性にも優れるため好ましい。酸化チタンとしては、アナターゼ型、ルチル型、ブルッカイト型のいずれも使用できる。特に酸化チタン粒子が水に分散した酸化チタンヒドロゾルは取扱いが容易であり、好ましい。

本実施形態の塗料組成物において、光触媒の含有量は、好ましくは０．０１質量％以上５０質量％以下であり、より好ましくは０．１質量％以上４０質量％以下である。光触媒成分の含有量が前記範囲内であると、光触媒活性と成膜性との面から好ましい。

〈球状コロイダルシリカ〉
また、本実施形態の塗料組成物は、さらに球状コロイダルシリカを含んでいてもよい。球状コロイダルシリカとしては、例えば、球状のシリカ粒子が水媒体中に分散したものが挙げられる。球状コロイダルシリカの固形分の含有量は、好ましくは０．０１質量％以上５０質量％以下であり、より好ましくは０．１質量％以上４０質量％以下である。球状コロイダルシリカの固形分の含有量が前記範囲内であると、塗膜の外観の面から好ましい。

球状コロイダルシリカは、市販品として容易に入手することができ、具体例としては、例えば、日産化学工業（株）製のスノーテックス−２０、スノーテックス−Ｏ、スノーテックス−Ｃ、スノーテックス−Ｓや、旭電化工業（株）製のアデライトＡＴ−２０、ＡＴ−２０Ｎ、ＡＴ−２０Ａ、ＡＴ−３００等が挙げられる。

一般に球状コロイダルシリカは製造方法によりＮａを含むが、本実施形態においてはそのＮａを除去した酸性タイプの水分散球状コロイダルシリカを用いることがシリカ粒子の分散性が向上するため好ましい。このためこのような球状コロイダルシリカのｐＨは、１〜５であることが塗料組成物の保存安定性の面から好ましく、ｐＨが２〜４であることがより好ましい。

〈その他のコロイダルシリカ〉
その他のコロイダルシリカとしては、パールネックレス状に５０〜４００ｎｍの長さに連なったパールネックレス状タイプ、平均粒子径５〜５０ｎｍのシリカ粒子が環状に凝集して溶液中に分散した環状タイプ等が挙げられる。本実施形態においては、このようなその他のコロイダルシリカを必要に応じて混合して用いることが可能である。本実施形態の塗料組成物において、その他のコロイダルシリカの固形分の含有量は、本実施形態の目的を阻害しない範囲であれば特に限定されないが、例えば、０．１質量％以上５０質量％以下であることが好ましい。

〈その他の成分〉
本実施形態の塗料組成物には、必要物性に応じてその他の成分を含有させることができる。その他の成分としては、界面活性剤、成膜助剤、紫外線吸収剤、光安定剤、光触媒、親水化剤、着色顔料、体質顔料、分散安定剤、消泡剤、粘性調整剤、染料等が挙げられる。本実施形態の塗料組成物において、その他の成分の含有量は、本実施形態の目的を阻害しない範囲であれば特に限定されないが、例えば、０．１質量％以上９９．９質量％以下であることが好ましい。

紫外線吸収剤として、例えば、ベンゾフェノン系紫外線吸収剤、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤及びトリアジン系紫外線吸収剤からなる群から選ばれる少なくとも１種を用いることができ、光安定剤として、例えば、ヒンダードアミン系光安定剤からなる群から選ばれる少なくとも１種を用いることができる。また、紫外線吸収剤と光安定剤とを併用した方が、耐候性に優れるため好ましい。

≪塗装方法≫
本実施形態の塗料組成物の塗装方法としては、特に限定されず、種々公知の方法を用いることが可能であるが、例えばスプレー吹き付け法、フローコーティング法、ロールコート法、刷毛塗り法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、スクリーン印刷法、キャスティング法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法等が挙げられる。中でもスプレー吹き付け法が好ましい。具体的には、上述の塗料組成物をスプレー吹き付け法で基材上に塗装する方法が好ましい。

≪機能性複合体≫
本実施形態の機能性複合体は、上述の塗料組成物を含む。例えば、上述の塗料組成物を含む皮膜を基材上に形成してなる機能性複合体が好ましい。

本実施形態の機能性複合体は、例えば塗料組成物を基材に塗布し、乾燥した後、所望により好ましくは２０℃〜５００℃、より好ましくは４０℃〜２５０℃での熱処理や紫外線照射等を行い、基材上に塗料組成物を含む皮膜を形成することにより得ることができる。また、４０〜２５０℃に熱した基材に対して塗料組成物を塗布することによっても得ることができる。

本実施形態の塗料組成物を基材上に皮膜状に形成させる場合、該皮膜の厚みは、好ましくは０．０５〜１００μｍ、さらに好ましくは０．１〜１０μｍであることが好ましい。

本実施形態の機能性複合体を得るのに用いられる基材としては、特に限定はされず、例えば後述の用途に使用される基材は全て用いることができる。

本実施形態の機能性複合体を得るのに用いられる基材の具体例としては、例えば合成樹脂、天然樹脂等の有機基材や、金属、セラミックス、ガラス、石、セメント、コンクリート等の無機基材や、それらの組み合わせ等を挙げることができる。形状としては、フィルム、ボード等が挙げられる。

≪用途≫
本実施形態の塗料組成物の用途としては、例えば建材、建物外装、建物内装、窓枠、窓ガラス、構造部材、住宅等建築設備等のコーティング材が挙げられる。従って本実施形態の塗料組成物を含む上記機能性複合体を建築物の外装に用いることができる。本実施形態の塗料組成物は、上述したとおり長期間外観に優れた塗膜を形成できるので、乗物の外装及び塗装、車両用照明灯のカバー、窓ガラス、計器、表示盤等、透明性が要求される部材におけるコーティング材として有用である。また、本実施形態の塗料組成物は、機械装置や物品の外装、防塵カバー及び塗装、表示機器、そのカバー、交通標識、各種表示装置、広告塔等の表示物、道路用、鉄道用等の遮音壁、橋梁、ガードレールの外装及び塗装、トンネル内装及び塗装、碍子、太陽電池カバー、太陽熱温水器集熱カバー等外部で使用される電子、電気機器の外装部、特に透明部材、ビニールハウス、温室等の外装にも用いることができる。

以下の実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。

実施例及び比較例において、各種の物性は下記の方法で測定した。

［物性の測定方法］
１．光触媒活性
ＪＩＳＲ１７０３−２に準拠して光触媒塗膜の湿式分解性能試験を実施し、波長６６４ｎｍの吸光度から分解指数を求めた。このとき、メチレンブルーとして、和光純薬工業社製のメチレンブルー三水和物を用いた。吸光度の測定には、日本国日本分光社製紫外・可視分光光度計（商品名「Ｖ−５５０」）を用いた。前記分解指数が大きいほど光触媒活性に優れる。

２．色差
色差ΔＥをＢＹＫＧａｒｄｒｅｒ製カラーガイドを用いて測定した。

３．耐光性
日本国オーク製作所製の紫外線照射装置（商品名「ＨａｎｄｙＵＶ３００」）を用いて高圧水銀灯の光を塗膜に照射した。照射を開始してから７２時間経過後の塗膜と照射前の塗膜との色差を測定して耐光性の指標とした。前記色差が小さいほど耐光性に優れ、長期間、塗膜の外観変化を抑制できる。

４．水接触角
塗膜の表面に脱イオン水の滴を乗せ、２３℃で１分間放置した後、日本国協和界面科学製ＣＡ−Ｘ１５０型接触角計を用いて水接触角を測定した。

［成分］
１．バインダー成分
アクリルラテックス（アクリルシリコンエマルジョンＧ６２０（旭化成ケミカルズ製））の固形分。

２．鎖状コロイダルシリカ
スノーテックスＯＵＰ（日産化学社製）。

３．光触媒
アナターゼ型酸化チタン（ＳＴ−０１（石原産業社製））。

４．球状コロイダルシリカ
スノーテックスＯ（日産化学社製）。

５．基材
黒ベタ印刷ガラス
［実施例１］
固形分を４０質量％に調整したアクリルシリコンエマルジョンＧ６２０（旭化成ケミカルズ製）２５ｇ、固形分１０質量％に調整した鎖状コロイダルシリカのスノーテックスＯＵＰ（日産化学社製）１００ｇ、固形分２０質量％に調整したアナターゼ型酸化チタンゾル２５ｇ、及び水５０ｇを含有させ、塗料組成物を得た。この塗料組成物を黒色ベタ印刷
ガラス板上に膜厚１．５μｍになるようにスプレー塗装し、７０℃で１０分間焼き付けることでサンプル（塗膜）を得ることができた。得られたサンプル（塗膜）について、上述の方法により光触媒活性（分解指数）、水接触角及び耐光性試験前後の色差を測定した。光触媒活性（分解指数）は１２．３であり、水接触角は７．８°であった。耐光性試験前後の色差はΔＥ０．６と小さく、耐光性試験前後において塗膜の外観変化は見られなかった。

［実施例２］
固形分を４０質量％に調整したアクリルシリコンエマルジョンＧ６２０（旭化成ケミカルズ製）２５ｇ、固形分１０質量％に調整した鎖状コロイダルシリカのスノーテックスＯＵＰ（日産化学社製）５０ｇ、固形分１０質量％に調整した球状コロイダルシリカのスノーテックスＯ（日産化学社製）５０ｇ、固形分２０質量％に調整したアナターゼ型酸化チタンゾル２５ｇ、及び水５０ｇを含有させ、塗料組成物を得た。この塗料組成物を黒色ベタ印刷ガラス板上に膜厚１．５μｍになるようにスプレー塗装し、７０℃で１０分間焼き付けることでサンプル（塗膜）を得ることができた。得られたサンプル（塗膜）について、上述の方法により光触媒活性（分解指数）、水接触角及び耐光性試験前後の色差を測定した。光触媒活性は１０．９であり、水接触角は４．４°であった。耐光性試験前後の色差はΔＥ０．５と小さく、耐光性試験前後において塗膜の外観変化は見られなかった。

［比較例１］
固形分を４０質量％に調整したアクリルシリコンエマルジョンＧ６２０（旭化成ケミカルズ製）２５ｇ、固形分１０質量％に調整した球状コロイダルシリカのスノーテックスＯ（日産化学社製）１００ｇ、固形分２０質量％に調整したアナターゼ型酸化チタンゾル２５ｇ、及び水５０ｇを含有させ、塗料組成物を得た。この塗料組成物を黒色ベタ印刷ガラス板上に膜厚１．５μｍになるようにスプレー塗装し、７０℃で１０分間焼き付けることでサンプル（塗膜）を得ることができた。得られたサンプル（塗膜）について、上述の方法により光触媒活性（分解指数）、水接触角及び耐光性試験前後の色差を測定した。光触媒活性（分解指数）は９．８であり、水接触角は１１．４°であった。耐光性試験前後の色差はΔＥ１．８であり、耐光性試験前後において塗膜の外観変化が確認された。

Claims

水と、バインダー成分と、鎖状コロイダルシリカと、光触媒とを含む塗料組成物。
バインダー成分の含有量が０．０１質量％以上５０質量％以下であり、鎖状コロイダルシリカの固形分の含有量が０．０１質量％以上５０質量％以下であり、光触媒の含有量が０．０１質量％以上５０質量％以下である請求項１に記載の塗料組成物。
さらに球状コロイダルシリカを含み、
球状コロイダルシリカの固形分の含有量が０．０１質量％以上５０質量％以下である請求項１または２に記載の塗料組成物。
光触媒が酸化チタンである請求項１〜３のいずれか一項に記載の塗料組成物。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の塗料組成物を含む機能性複合体。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の塗料組成物を含む皮膜を基材上に形成してなる機能性複合体。