JP3694462B2

JP3694462B2 - 吸着性塗料

Info

Publication number: JP3694462B2
Application number: JP2001061349A
Authority: JP
Inventors: 学大平
Original assignee: 太平紙器株式会社
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2001-03-06
Publication date: 2005-09-14
Anticipated expiration: 2021-03-06
Also published as: JP2002302635A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、水蒸気や臭気成分などの気体中の微粒子を吸着可能な塗料に関し、特にヒトの生活環境で適用できる建材、家具、包装体、日用品などに適用できる吸着性塗料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ヒトの居住空間において空気中に混在する可能性のある有害物質または不快物質の例として、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アンモニア、メルカプタンなどが知られている。これらは空気中に微細な粒子となって漂う場合があり、これを除去または軽減するために、活性炭などのように吸着性のある物質を利用した防臭剤が用いられている。
【０００３】
また、近年では建材や塗料中に防腐剤などとして含まれるホルムアルデヒドなどの揮発性化学物質が、シックハウス症候群その他ヒトの健康に悪影響を与える場合のあることが知られており、化学物質が微粒子となってヒトが生活する空間に漂う事態を防止または抑制する必要がある。
【０００４】
揮発した化学物質を空気中から除去できる塗料の例として、特開平１１−２９７４２号公報には、透湿性のポリアミド樹脂塗料に備長炭などの木炭粉末を１〜５０％程度配合した塗料が示されており、このものは塗膜に通気性を有して木炭粉末にホルムアルデヒドなどのガスを吸着させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記したように、ポリアミド樹脂塗料に木炭粉末を１〜５０％程度配合した従来の塗料は、塗膜の気孔を水蒸気や有機ガスが透過する際に透過抵抗（水蒸気の場合は透湿抵抗）が大きく、そのために充分な吸着性を発揮することができないという問題がある。
【０００６】
また、充分な吸着性を発揮させるためには、塗料中にできるだけ多量の木炭粉末を配合すればよいが、そのようにすると、塗料中に木炭粉末を均一分散させて経時的に安定させておくことが困難となり、また木炭粉末に対して相対的に塗膜の成分が少なくなり、塗料としての所要の高伸度性が損なわれてしまうという問題がある。
【０００７】
そこで、この発明の課題は、上記した問題点を解決して、木炭粉末などの多孔質材の添加効率が良く、また分散安定性が良好な吸着性塗料を提供し、特に高伸度の要求される用途にも使用できる吸着性塗料とすることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、この発明においては、透湿性のアクリルエマルジョン樹脂塗料に、活性炭もしくは麦飯石または両者を併用した多孔質粒子を分散状態に配合してなる吸着性塗料としたのである。
【０００９】
このような吸着性塗料において、アクリルエマルジョン樹脂塗料が、親水性官能基を有するモノマーの重合体からなる親水性分散粒子と、この分散粒子より大径で疎水性のモノマーの重合体からなる疎水性分散粒子とを混在させた混合分散系の水性アクリルエマルジョン樹脂塗料を配合することができる。
【００１０】
透湿性のアクリルエマルジョン樹脂塗料は、親水性分散粒子と疎水性分散粒子を混在させた混合分散系であり、これを硬化して形成された塗膜には、その厚さ方向に親水性の分散粒子が連結した透湿路が多数均等に分布して形成され、水蒸気分子や同程度の分子径のホルムアルデヒドなどは、透湿路に拡散浸透することによって速やかに塗膜を透過できる。
【００１１】
また、親水性分散粒子と疎水性分散粒子の混在した塗料は、活性炭および麦飯石との親和性がよく、これらを均一に分散できる分散媒となり、ディスパージョンは、経時的に安定したものとなる。
【００１２】
このように、この発明の吸着性塗料は、多孔質粒子の添加効率が良く、しかも水蒸気その他の気体状の微粒子が透過するときの透過抵抗（水蒸気の場合は透湿抵抗）が小さいので、空気中に浮遊する水蒸気や有害物質の微粒子や気体分子が、透湿性のアクリルエマルジョン樹脂塗料を速やかに透過して活性炭もしくは麦飯石または両者を併用した多孔質粒子に吸着される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明に用いるアクリルエマルジョン樹脂塗料は、透湿性を有するアクリルエマルジョン樹脂塗料であり、親水性官能基を有するモノマーを共重合成分として含有する水系ディスパージョンか、または親水性官能基を有するモノマーの重合体からなる親水性分散粒子と、この分散粒子より大径で疎水性、好ましくは耐水性のモノマーの重合体からなる疎水性分散粒子とを混在させた混合分散系の水性アクリルエマルジョン樹脂塗料であることが好ましい。
【００１４】
親水性官能基を有するモノマーは、水酸基またはカルボキシル基などのように親水性または水溶性の官能基を含有する単量体であり、アクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピルなどが挙げられる。
【００１５】
疎水性のモノマーとしては、スチレン、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸２−エチルヘキシルなどが挙げられる。
【００１６】
親水性分散粒子および疎水性分散粒子は、水中において保護コロイドの存在下で乳化重合して得られる。これらのディスパージョンの粒径は、０．１〜２μm程度であるが、親水性分散粒子の平均粒径より疎水性分散粒子の平均粒径の方が大粒径となるように重合度を適宜に調整する。
【００１７】
このように異なる粒径の親水性分散粒子と疎水性分散粒子を混在させた混合分散系の水性アクリルエマルジョン樹脂塗料で塗膜を形成することにより、塗膜の厚さ方向に、孔径１．６Å程度の親水性の透湿路が多数形成され、水蒸気分子や同程度の分子径のホルムアルデヒドなどは、透湿路に拡散浸透することによって速やかに塗膜を透過し、多孔質粒子に効率よく吸着する。一方、数ミクロンの粒径である水分子や４．２Å程度の粒径の二酸化炭素分子は、このような狭い孔径の透湿路を浸透して通過することはできず、多孔質粒子に吸着されない。
【００１８】
そして、開放された状態の気孔よりも親水性の透湿の方が水分子等が速やかに通過し、透過抵抗（水蒸気の場合は透湿抵抗）は小さい。
【００１９】
親水性官能基を有するモノマーの重合体からなる親水性分散粒子と、この分散粒子より大径で疎水性、好ましくは耐水性のモノマーの重合体からなる疎水性分散粒子とを混在させた混合分散系の水性アクリルエマルジョン樹脂塗料としては、市販のアクリルエマルジョン樹脂塗料を使用することができ、例えば日本エヌエスシー社製：ヨドゾールＡＤ７５Ｃ、ヨドゾールＡＤ７１などを用いることができる。
【００２０】
多孔質粒子は、活性炭もしくは麦飯石または両者を併用して前記塗料に配合する。活性炭は、気体に対して吸着能を示す炭素質の物質であり、通常、木炭を用いることができる。木炭のうち、最も好ましいものは、備長炭と称される白炭の一種であり、このものはウバメカシ（姥女樫）を原木として生産される熊野産の良質のものである。この発明に用いる活性炭の内部比表面積は、４００〜３０００ｍ²／ｇであり、好ましくは１０００〜３０００ｍ²／ｇである。
【００２１】
また、麦飯石は、医王石，太陽石，アルカライト等とも称され、組成的には深成岩の一種で花崗岩に類似し、主に斜長石、カリ長石、黒雲母からなり、石英、角閃石、緑泥石があり、それに次ぎ燐石灰、磁鉄鉱、ジルコン、稀土類元素などの副鉱物を有するものである。岩石として正式な名称は黒雲母モンゾナイト斑岩であり、吸着作用のあることが知られており、その成分は以下の通りである。
【００２２】
ＳｉＯ₂＝６５〜７０％、Ｋ₂Ｏ＜８％
Ａｌ₂Ｏ₃＝１４〜１６％、Ｎａ₂Ｏ＝２〜３％
ＣａＯ＜２％、ＭｇＯ＜３％
ＴｉＯ₂＝０．２〜０．３％、ＭｎＯ₂＝０．３％
多孔質粒子は、塗料の用途に応じて適宜にその粒径を選択して設ければよいため、その粒径を限定する必要性はあまりない。しかしながら、１２０メッシュ（すなわち、１２０μm以下、）、より好ましくは８０〜１２０メッシュのものを用いて添加効率がよいという結果を確認している。
【００２３】
【実施例】
以下の実施例１〜３の組成となるように材料を一括混合し、均一に分散させた状態のエマルジョンを吸着性塗料とし、実施例１で得られた吸着性塗料については、下記の試験を行ない、その結果を図１〜３に示した。
【００２４】
〔実施例１〕

〔実施例２〕

〔実施例３〕

〔実施例４〕

【００２５】
＜吸湿・放湿性試験＞
吸着性塗料（実施例１）を紙の表面に塗布し、乾燥後、１８ｃｍ×１０ｃｍの方形状試験片を作製し、その質量を計測した。次いで、この試験片を予め相対湿度を９０％（２５℃）に調整した恒温恒湿器内に入れ、２４時間後に試験片を取り出して、その質量を計測した。
【００２６】
上記の操作を数日間繰り返した後、恒温恒湿器を相対湿度５０％（２５℃）に調整して試験片を入れ、同様に２４時間後に試験片を取り出して、その質量を計測した。以上の操作を２回繰り返して行なった。
【００２７】
その結果、吸着性塗料を塗着した試験片の重量は、湿度変化によく対応して増減し、この吸着性塗料には水蒸気の吸着および放出機能があって、この機能は雰囲気に対して敏感に反応していることが確認された。
【００２８】
＜ホルムアルデヒド吸着試験▲１▼＞
裏面にアルミニウム箔をコーティングした２４枚のケント紙（１００ｃｍ²）のうち、１２枚の表面に活性炭粉を含有する吸着性塗料（実施例１）を塗布し、５日間室内で風乾したもの（約１１０ｇ）を試験片、塗布しない残りのケント紙１２枚をブランクとした。この試験片１２枚またはブランク１２枚をそれぞれ容積１０００ｃｍ²の無臭性の容器に入れ、１０ｐｐｍ濃度のホルムアルデヒドを注入した。そして、それぞれの容器に接続したガス検知管（GASTEC No.91L）でサンプルを１時間ごとに抜き取って濃度測定を行い、２．５時間後までの経過時間とガス濃度との関係を調べ、この結果を図１の図表に示した。
【００２９】
＜ホルムアルデヒド吸着試験▲２▼＞
裏面にアルミニウム箔をコーティングした２４枚のケント紙（１００ｃｍ²）のうち、１２枚の表面に麦飯石粉を含有する吸着性塗料（実施例４）を塗布し、５日間室内で風乾したものを試験片、塗布しない残りのケント紙１２枚をブランクとした。この試験片１２枚またはブランク１２枚をそれぞれ容積１０００ｃｍ²の無臭性の容器に入れ、１５ｐｐｍ濃度のホルムアルデヒドを注入した。そして、それぞれの容器に接続したガス検知管（GASTEC No.91L）でサンプルを１時間ごとに抜き取って濃度測定を行い３０時間後までの経過時間とガス濃度との関係を調べ、この結果を図２の図表に示した。
【００３０】
図１および図２の結果からも明らかなように、ホルムアルデヒド濃度は、３０分〜２時間後にはきわめて低い濃度となり、活性炭粉を含有する吸着性塗料（実施例１）または麦飯石を含有する吸着性塗料によって、ホルムアルデヒドは効率よく吸着除去されたことがわかる。
【００３１】
因みに、試験片の枚数と容器の内容積は、実際の室内と壁面積を想定して設定した。すなわち、６畳の和室の容積を３０ｍ³、壁面積を３５ｍ³に対応するような比率に試験片の枚数と容器の内容積を決定した。
【００３２】
また、図示等を省略したが、アンモニアガス（濃度２．５ｐｐｍ）について、上記同様の吸着試験を実施した結果、活性炭粉を含有する吸着性塗料および麦飯石粉を含有する吸着性塗料は、上述したホルムアルデヒドに対する吸着性と略同様の吸着性があると認められた。
【００３３】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように、所定の多孔質粒子を透湿性のアクリルエマルジョン樹脂塗料に分散配合した吸着性塗料としたので、水蒸気その他の微粒子が塗膜を透過して多孔質粒子に到達するときの透過抵抗（水蒸気の場合は透湿抵抗）が小さくなって、多孔質粒子の添加効率が良くなり、このため充分な吸着機能を発揮するものとなり、また塗料の用途に応じて所要量の多孔質粒子を効率よく添加できる。
【００３４】
また、この発明の吸着性塗料は、所定の多孔質粒子を所定の透湿性アクリルエマルジョン樹脂塗料に分散配合することによって、分散安定性が良好となり、また均質な強度の塗膜が形成されるので、高伸度の要求される用途にも使用できるものになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ホルムアルデヒド吸着試験▲１▼における経過時間とホルムアルデヒド濃度との関系を示す図表
【図２】ホルムアルデヒド吸着試験▲２▼における経過時間とホルムアルデヒド濃度との関系を示す図表

Claims

親水性官能基を有するモノマーの重合体からなる親水性分散粒子と、この分散粒子より大径で疎水性のモノマーの重合体からなる疎水性分散粒子との混在した粒径０．１〜２μｍのディスパージョンからなる透湿性の水性分散系アクリルエマルジョン樹脂塗料に、活性炭もしくは麦飯石または両者を併用した８０〜１２０メッシュの多孔質粒子を分散状態に配合してなる吸着性塗料。