JP2021063147A - 水系蓄光塗料 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、特許文献1に記載の蓄光顔料(蓄光塗料組成物)の耐水性は完全ではなかったために、塗膜形成時に合成樹脂エマルションまたは水性塗料と混合する必要があり、塗装の現場で蓄光塗料を混合することになるため、作業性が良くないという問題点があった。又、従来の蓄光顔料はわずかでも水分があるとりん光輝度が低下し、形成された蓄光塗膜のりん光輝度が低下するという問題点もあった。
本発明者等は、種々検討を行った結果、前記特許文献2に記載された高輝度耐水性蓄光顔料を用い、この蓄光顔料を水系エマルション樹脂液中に、特定量の増粘剤(セルロース系増粘剤とポリアクリル酸系増粘剤とウレタン系増粘剤)と補助剤と共に混合撹拌し、当該蓄光顔料を分散させて特定の粘度範囲の塗料組成物とした場合に、塗料の貯蔵安定性に優れ、塗布した後に形成される塗膜が高輝度の蓄光性能を発揮し、優れた屋外耐候性や洗濯耐久性が得られることを見出して、本発明を完成した。
a)水系エマルション樹脂 20〜30重量%、
b)50〜150μmの粒径を有し、酸/リン酸塩処理された耐水性蓄光顔料 35〜55重量%、
c)セルロース系増粘剤 0.05〜0.3重量%、
d)ポリアクリル酸系増粘剤 0.2〜0.6重量%、
e)ウレタン系増粘剤 0.4〜0.7重量%、
f)消泡剤、成膜助剤、防腐剤及び凍結防止剤から成るグループより選ばれた少なくとも1種の補助剤 0.5〜1.5重量%、及び
g)総量が100%となる量の水
を含み、
B型回転粘度計(BM型)を用いて測定された当該塗料の粘度(JIS K 5600−2−3:1999を準用)が900〜3000mPa・sであることを特徴とする。
又、本発明の水系蓄光塗料は、柔軟な素材の表面にも硬質素材の表面にも塗布することができるので、各種製品(例えば、夜光標識や夜光衣服や防災対策用品や建築資材等)に広く利用可能である。
本発明の水系蓄光塗料中に含まれる成分a)は水系エマルション樹脂であり、この成分a)の前記塗料中の配合割合は20〜30重量%であり、本発明の水系蓄光塗料を調製する際には、蓄光顔料が分散し易いように、樹脂固形分が40〜55重量%、好ましくは45〜50重量%である水系エマルション樹脂液を準備し、成分a)の配合割合が上記の範囲となるように水系エマルション樹脂液を配合(前記水系エマルション樹脂液を40〜55重量%、好ましくは45〜50重量%配合)するのが好ましく、この樹脂液には、樹脂固形分の他に乳化剤などの添加剤が1.0〜5.0重量%程度含まれる。
本願明細書において「水系エマルション樹脂」とは、乳化剤によって親水化され、水中に分散した状態で存在している微粒子状の樹脂を意味する。
本発明において、成分a)の水系エマルション樹脂としてアクリル系エマルション樹脂を選択した場合には、紫外線耐性、耐候性は低いが、室内用向きで安価な水系蓄光塗料となり、エポキシ系エマルション樹脂を選択した場合には、紫外線耐性、耐候性は低いが、熱硬化性で、比較的高温になる環境下でも使用可能な水系蓄光塗料となる。
又、ウレタン系エマルション樹脂を選択した場合には、塗膜に弾力性を付与することができ、繊維や皮革など弾力性、屈曲性、柔軟性が要求される素材への塗布に適したものとなり、シリコン系・フッ素系エマルション樹脂を選択した場合には、比較的高価な塗料となるが、屋外などで高耐久性、高耐候性を要求される素材への塗布に適したものとなる。本発明では、成分a)の水系エマルション樹脂として、シリコン変性アクリルエマルション樹脂やシリコン変性ウレタンエマルション樹脂を用いることも可能である。
このような耐水性蓄光顔料としては、例えば前記特許文献2の製造方法により製造された蓄光顔料が好適であり、この蓄光顔料は、アルミン酸ストロンチウム化合物にランタノイド系希土類元素をドープさせてなる蓄光顔料原料粉末を準備し、この蓄光顔料原料粉末を、塩酸、硝酸及び硫酸から選ばれた少なくとも1種の無機酸と、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素アンモニウム及びリン酸水素二アンモニウムから選ばれた少なくとも1種のリン酸塩を含む水溶液に加え(この際、蓄光顔料原料粉末:前記リン酸塩の重量比率を100:4〜14とし、水溶液中の無機酸の量を、水溶液のpHが5.0以下となる量とする)、20〜30℃の温度にて撹拌し、酸/リン酸塩処理を行い、その後、得られた蓄光顔料を水で洗浄、もしくは、アルカリ水溶液で中和処理し、乾燥を行うことにより製造される。
そのうちの1種である成分c)のセルロース系増粘剤は、塗料中に0.05〜0.3重量%の割合で配合されており、市販のセルロース系増粘剤が種々利用できる。又、本発明の水系蓄光塗料には、成分d)のポリアクリル酸系増粘剤が0.2〜0.6重量%配合されており、更に成分e)のウレタン系増粘剤が0.4〜0.7重量%配合されており、ポリアクリル酸系増粘剤、ウレタン系増粘剤についても市販品が利用可能である。
上記成分c)〜e)の増粘剤はいずれも、前記の蓄光顔料と水系エマルション樹脂をコロイド状に分散し安定化させるために添加され、これら増粘剤を組み合わせて配合することにより、蓄光顔料の凝集・沈降が抑制できる。尚、上記成分c)〜e)の増粘剤の少なくとも1種の配合割合が上記範囲から外れた場合には、塗料の粘度が後述する適性粘度の下限値よりも小さくなるか、貯蔵時に、蓄光含量の沈降が生じ、塗装作業性も悪くなり、塗布形成された塗膜が水と接触した際に蓄光顔料のりん光輝度の低下が生じる。
尚、本発明では、塗料中に分散状態で存在する蓄光顔料の分散安定性を維持する目的で、塗料のpHが6.8以下になる恐れがあるときに、pH調整剤(アルカリ水溶液)を添加することが好ましく、pH調整剤の添加によって塗料のpHを6.8〜7.2、好ましくは6.9〜7.1に維持することが好ましい。
又、本発明では、必要とされる色相に応じて着色顔料を、一般に2.0重量%以下の添加量にて添加しても良く、白色タイプの蛍光顔料やクリアタイプの蛍光顔料を添加することが可能である。
上記粘度を有する本発明の水系蓄光塗料は、各種のコーティング法により塗布を行うことができ、例えば、繊維布帛の表面にスクリーン印刷法にて塗布することも可能である。
本発明の水系蓄光塗料を調製するに際し、以下の原料を準備した。
・成分a)の水系エマルション樹脂として、
ポリゾールAP-4765N:昭和電工株式会社製
パーマリンUA-368T:三洋化成株式会社製
・成分b)の耐水性蓄光顔料として、
耐水性蓄光顔料GDK11060WP:エルティーアイ株式会社製(特許第5967787号公報記載の製法にて製造された蓄光顔料)
・成分c)のセルロース系増粘剤として、
セロサイズQP4400:ダウ・ケミカルジャパン株式会社製
・成分d)のポリアクリル酸系増粘剤として、
プライマルASE60:ダウ・ケミカルジャパン株式会社製
・成分e)のウレタン系増粘剤として
アデカノールUH-420:株式会社ADEKA製
・成分f)の消泡剤、成膜助剤、防腐剤として、
消泡剤:BYK-024、BYK Additive&Instruments社製
成膜助剤:CS-12、チッソ株式会社製
防腐剤:スラオフ8800、大阪ガスケミカル株式会社製
このようにして調製された塗料の、BM型回転粘度計((株)トキメック製)を用いて上記測定条件にて測定された粘度は2500mPaであり、チキソ係数は4.0であった。
上記実施例1と同様にして、表1に記載される組成の塗料(実施例2〜8)をそれぞれ調製し、各塗料について粘度及びチキソ係数を測定した。
上記実施例1と同様にして、表2に記載される組成の塗料(比較例1〜8)をそれぞれ調製し、各塗料について、粘度及びチキソ係数を測定した。
・浸水後の輝度
基材としてのアクリル板上に、各塗料をハケ塗りし、7日乾燥後、1時間浸水×10サイクル後の輝度を浸水前品と比較した。
◎:輝度低下はほとんど見られなかった、○:若干の輝度低下は見られたが、実用上問題なし、△:輝度低下が見られ、実用上問題あり、×:著しい輝度低下が見られた
・貯蔵後の蓄光顔料の沈降、ハードケーキ化
1か月20℃放置後の容器中の状態を目視にて観察した。
◎:沈降、ハードケーキ化はほとんど観察されなかった、○:沈降、ハードケーキ化が少し観察されたが、実用上問題なし、×:沈降、ハードケーキ化が観察された
・塗装作業性
調製直後にアクリル板の表面にハケ塗りし、垂直にして乾燥後塗膜の外観を観察した。
◎:タレはほとんど見られず、塗装作業性良好、○:若干のタレが生じたが、実用上問題なし、×:タレが見られ、塗装作業性不良
これに対して、上記比較品(比較例1〜8の塗料)の場合には、浸水後の輝度測定において輝度の低下が見られ、又、20℃で1か月放置した後において蓄光顔料の沈降やハードケーキ化が観察された。更に、調製直後に塗布した際にタレが生じ、塗装作業性が良くないことも確認された。尚、増粘剤の配合割合が少ない比較例1、5の塗料の粘度は850mPa以下であり、増粘剤の配合割合が多い比較例2〜4、6〜8の塗料の粘度は3200mPa以上であり、これら比較例1〜8の塗料のチキソ係数はいずれも1.8以下であった。
又、本発明の水系蓄光塗料(実施例1〜8)を用いて塗布形成された塗膜が発揮する蓄光性能を評価したところ、りん光輝度(JIS Z 9107 2008に準拠)JC(高輝度)規格及び/又はJD(超高輝度)規格以上に適合するものであることが確認された。
繊維布帛基材として、綿100%布帛(320g/m2)、綿50%ポリエステル50%布帛(260g/m2)、ポリエステル100%布帛(50g/m2)、を準備し、各布帛の表面にスクリーン印刷法を用いて上記実施例1の塗料を2回塗布し、乾燥塗布量が約600g/m2であるプリント部を有する試験布帛を作製した。
上記で得られた試験布帛について、JIS L 1930:2014 C4M法吊干しに従ってプリント部の耐洗濯性を評価した。
その結果、本発明の水系蓄光塗料を塗布して作製された試験布帛は、洗濯回数1回及び5回の両方において、洗濯後の外観は良好であり、変退色は4〜5級であり、ブリードについても5級であることが確認された。
又、洗濯を行う前の布帛と、5回洗濯を行った後の布帛について、JIS Z 9107:2008によりりん光輝度を比較したところ、りん光輝度の低下はほとんど見られなかった。
以上の耐洗濯性評価結果から、本発明の水系蓄光塗料は繊維用の塗料としても有用であることが確認された。
尚、本発明の水系蓄光塗料は、繊維、皮革などの柔軟素材表面および、金属材、木材、石材、タイル材、コンクリート材、合成樹脂材などの硬質素材表面に形成される塗膜並びに当該塗膜を形成してなる衣類、靴類、鞄バッグ類、文房具、玩具、シート状の繊維材料、テント、リック、アウトドア用品、防災対策用品、避難対策用品、安全対策用品、建材、内装材、外装材、寝具、家具、建具等などの幅広い用途に利用可能である。
a)水系エマルション樹脂 20〜30重量%、
b)50〜150μmの粒径を有し、酸/リン酸塩処理された耐水性蓄光顔料 35〜55重量%、
c)セルロース系増粘剤 0.05〜0.3重量%、
d)ポリアクリル酸系増粘剤 0.2〜0.6重量%、
e)ウレタン系増粘剤 0.4〜0.7重量%、
f)消泡剤、成膜助剤、防腐剤及び凍結防止剤から成るグループより選ばれた少なくとも1種の補助剤 0.5〜1.5重量%、及び
g)総量が100%となる量の水
を含み、
B型回転粘度計(BM型)を用いて測定された当該塗料の粘度(JIS K 5600−2−3:1999を準用)が900〜3000mPa・sであること、及び
前記B型回転粘度計の回転数6rpmにおける粘度と回転数60rpmにおける粘度の比を表すチキソ係数が2.0〜8.0であることを特徴とする。
Claims (4)
- 蓄光顔料を含有する水系エマルション塗料であって、当該塗料が、
a)水系エマルション樹脂 20〜30重量%、
b)50〜150μmの粒径を有し、酸/リン酸塩処理された耐水性蓄光顔料 35〜55重量%、
c)セルロース系増粘剤 0.05〜0.3重量%、
d)ポリアクリル酸系増粘剤 0.2〜0.6重量%、
e)ウレタン系増粘剤 0.4〜0.7重量%、
f)消泡剤、成膜助剤、防腐剤及び凍結防止剤から成るグループより選ばれた少なくとも1種の補助剤 0.5〜1.5重量%、及び
g)総量が100%となる量の水
を含み、
B型回転粘度計(BM型)を用いて測定された当該塗料の粘度(JIS K 5600−2−3:1999を準用)が900〜3000mPa・sであることを特徴とする水系蓄光塗料。 - 前記B型回転粘度計の回転数6rpmにおける粘度と回転数60rpmにおける粘度の比を表すチキソ係数が2.0〜8.0であることを特徴とする請求項1に記載の水系蓄光塗料。
- 前記水系エマルション樹脂が、アクリル系エマルション樹脂、エポキシ系エマルション樹脂、ウレタン系エマルション樹脂、シリコン系エマルション樹脂、フッ素系エマルション樹脂、これら樹脂の共重合物および混合物から成るグループより選ばれたものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の水系蓄光塗料。
- 前記耐水性蓄光顔料が、アルミン酸ストロンチウム化合物にランタノイド系希土類元素をドープさせてなる蓄光顔料原料粉末を、塩酸、硝酸及び硫酸から選ばれた少なくとも1種の無機酸と、リン酸二水素ナトリウム、リン酸二水素アンモニウム及びリン酸水素二アンモニウムから選ばれた少なくとも1種のリン酸塩を含む水溶液を用いて酸/リン酸塩処理した後、水で洗浄又はアルカリ水溶液で中和処理された蓄光顔料であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の水系蓄光塗料。
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