JP3909594B2

JP3909594B2 - 帯電防止塗膜の形成方法

Info

Publication number: JP3909594B2
Application number: JP2003106438A
Authority: JP
Inventors: 哲弥立花; 聡士飯盛
Original assignee: Nihon Tokushu Toryo Co Ltd
Current assignee: Nihon Tokushu Toryo Co Ltd
Priority date: 2003-04-10
Filing date: 2003-04-10
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2023-04-10
Also published as: JP2004307743A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建材ボードや外壁、自動車道路トンネル内部に使用する、帯電防止機能を持つ塗料およびその塗膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車などから排出される、煤塵やほこりが自動車道路トンネル内部に付着すると、内部が真っ黒になり、非常に視認性が悪い。一般に耐汚染型塗料として市販されている塗料は、表面を親水化して雨水で洗い流す「セルフクリーニング」技術を応用している。
【０００３】
親水性を利用した耐汚染塗料の例として、特開２０００−２１２５１１号が挙げられる。この発明による塗膜は、プライマー層、中塗り層、上塗り層の３層から形成され、上塗り層に関しては、オルガノシロキサンに帯電防止剤を含有して親水性塗膜とし、トンネル内部の汚れを落とし易くする発明である。
【０００４】
しかしがらこの発明からなる塗膜は３層で形成されるため、決して、簡易な塗膜形成であるとは言えず、また、トンネル内部であるため雨水がかからないので、基材に付着した汚れを水で洗い流す必要性が生じ、そのための手間と人員を要する。また、親水性塗膜であるため、付着した汚れが落とし易くなるだけであり、汚れ自体から基材を守る機能性はない。さらに、この発明では、帯電防止剤を白色または白色系に限定しているため、他の色を用いることができず、例えば建築材で黒やグレーを使用したいときには適用が不可能であることが明らかである。
【０００５】
一方で、耐汚染塗料として、樹脂に帯電防止顔料を含有し、塗膜に導電性を持たせ、帯電しにくくすることで煤塵やほこりを寄せ付けにくくする、帯電防止技術がある。
【０００６】
この技術を使用した例として、特開２００２−３２２４１５号が挙げられる。これは、ポリウレタン樹脂にアンチモンドープ二酸化スズを添加することによって、温度依存性が無く、塗膜硬度に優れ、ブロッキング防止性を備えた帯電防止塗料組成物の発明である。
【０００７】
しかしながら、この発明による塗膜は耐熱性、耐寒性を有していないため、トンネル内部は当然のこと、外壁や道路資材等、外気にさらされる箇所での使用が難しく、また、不燃性を有していないため、火災が発生した場合、延焼等の危険があり、安全性に問題がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、散水による基材洗浄の必要が無く、プライマー層と上塗り層の両塗膜に帯電防止顔料を含有して帯電防止効果を大幅にアップし、基材への汚れ付着を防止し、耐熱性、耐寒性、耐侯性、不燃性、および塗膜硬度に優れた帯電防止塗料およびその塗膜の形成方法を提案する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決せんとして、本発明者らは鋭意研究の結果、無機系シリコン樹脂に帯電防止顔料を添加し、さらにプライマー塗料にも帯電防止顔料を含有することにより、塗膜に導電性を付与し、煤塵やほこりを付着させにくくするものであり、しかして本発明の要旨は以下に存する。
【００１０】
帯電防止顔料を５〜２０質量％を含有するプライマー塗料を塗布し、常温乾燥により０．１〜５０μｍのプライマー層を形成後、該プライマー層上にオルガノシロキサンを５０〜９０質量％、帯電防止顔料を５〜２０質量％を含有する帯電防止塗料を塗布し、常温乾燥により１０〜８０μｍの帯電防止塗膜を得ることを特徴とするトンネル内部の帯電防止塗膜の形成方法。
帯電防止顔料を５〜２０質量％を含有するプライマー塗料を塗布し、１３０℃〜２５０℃で３０秒〜２０分の加熱により０．１〜５０μｍのプライマー層を形成後、該プライマー層上にオルガノシロキサンを５０〜９０質量％、帯電防止顔料を５〜２０質量％を含有する帯電防止塗料を塗布し、１３０℃〜２５０℃で３０秒〜２０分の加熱により１０〜８０μｍの帯電防止塗膜を得ることを特徴とする壁材の帯電防止塗膜の形成方法。
【００１１】
本発明で使用する樹脂は無機系樹脂が好ましく、オルガノシロキサン、アルカリシリケート、コロイダルシリカ、アルキルシリケート等を使用することができるが、無機系樹脂の中でも、特に好ましくはオルガノシロキサンの使用である。
【００１２】
無機系樹脂の使用により、無溶剤型塗料の製造が可能である。そのため、塗装面から溶剤臭がしないので、塗装作業を行なう作業員が塗布作業を行ないやすく、かつ健康を害さない、等の安全面を重視するためである。
【００１３】
オルガノシロキサンは、その構造上から鎖状、環状、網状の種類に分けられる。通常、オルガノシラール類の縮合により製造され、最も簡単なオルガノジシロキサンはトリアルキルシラノールの縮合反応により得られる。
【００１４】
鎖状のオルガノシロキサンはトリアルキルシラノールとジアルキルシランジオールの重縮合によって、また分岐状（または網状）のオルガノシロキサンはトリアルキルシラノールとモノアルキルシラントリオールの重縮合により得られる。環状オルガノシロキサンは、ジアルキルシランジオールを希薄溶液中で縮合させると収率良く合成することができる。環状オルガノシロキサンはオルガノジシロキサンと混合し、濃硫酸を加えて加熱すると、直鎖状のオルガノシロキサンになる。これらのうちで特に分子量の多いものをオルガノポリシロキサンという。
【００１５】
オルガノシロキサンの配合割合は、５０〜９０質量％が適当であり、好ましくは７０〜８０質量％である。５０％未満であると、硬度、耐寒性、耐熱性、耐候性を有した塗膜を形成することができず、９０％を超えると、硬度が高すぎて塗膜が割れてしまう恐れがあるためである。
【００１６】
本発明で使用する帯電防止顔料としては、アンチモンドープ二酸化スズ、アンチモンドープマイカ、アンチモンドープ二酸化チタン、アンチモンドープチタン酸カリウム、アンチモンドープホウ酸アルミニウム、アルミニウムドープ酸化亜鉛が例示できる。
【００１７】
帯電防止顔料の配合割合は、５〜２０質量％、好ましくは５〜１０質量％である。５％未満であると帯電防止効果のある塗膜を形成することができず、２０％を超えると、割れ、剥離等の問題が生じるためである。
【００１８】
該塗料には、必要に応じて、充填材や、硬化促進剤、染料、紫外線吸収剤、光安定剤、増粘剤、顔料分散剤等の各種添加剤などを配合することもできる。前記充填材としては、例えば、タルクや炭酸カルシウム、炭酸バリウム、ベントナイト、酸化チタン、カーボンブラック、ベンガラ、リトポン等の各種塗料用体質顔料や、着色顔料等が使用可能である。充填剤の配合割合は、塗料組成物の固形分中、０〜７０質量％、好ましくは０〜５０質量％が適当である。
【００１９】
該塗料の塗布方法としては、エアスプレー、エアレススプレー、ロールコーター、カーテンフローコーター、静電塗装、ローラー、刷毛などの一般的な塗装方法が可能である。塗装後、該塗料を硬化させるには、自動車道路のトンネル内部等屋外での塗装では、常温下の自然乾燥が好ましい。壁材等を乾燥させる場合にも常温下の自然乾燥が可能であるが、塗装品の生産効率上、加熱硬化させることが好ましい。加熱温度は１３０〜２５０℃で３０秒〜２０分の範囲で行なう。
【００２０】
このようにして得られた乾燥後の硬化塗膜の膜厚は、１０〜８０μｍ、好ましくは３０〜７０μｍである。１０μｍ未満であると隠蔽性が悪く、８０μｍを超えると割れ、剥離等の問題が生じる。
【００２１】
本発明で使用するプライマー塗料としては、特に限定されるものではなく、例えばナイロン樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、有機変性シリコーン樹脂、塩化ゴム樹脂、ウレタン樹脂、アクリルウレタン樹脂、メラミン樹脂、アクリルメラミン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂およびフタル酸樹脂、シリコーン樹脂等からなる塗料である。
【００２２】
プライマー塗料を形成する樹脂の配合割合は、５０〜９０質量％が適当であり、好ましくは７０〜８０質量％である。５０％未満であると、適正な密着力が得られず剥がれが生じる恐れがあり、９０％を超えると、塗膜に割れ、剥がれが生じてしまう恐れがあるためである。
【００２３】
本発明では、上記プライマー塗料に帯電防止顔料を含有する。使用する帯電防止顔料は、すでに「００１６」で挙げた種類の中から選ぶことができ、含有する割合としては、５〜２０質量％、好ましくは５〜１０質量％である。５％未満であると帯電防止効果のある塗膜を形成することができず、２０％を超えると、塗膜に割れ、剥離等の問題が生じるためである。
【００２４】
また、プライマー塗料には必要に応じ、塗装性向上のための添加剤、塗膜強度向上のためのフィラー等を含有しても良い。
【００２５】
プライマー層の塗布、乾燥後の膜厚は、特に限定されるものではないが、例えば０．１〜５０μｍ、好ましくは０．５〜１０μｍである。０．１μｍ未満であると適正な密着性が得られず、剥がれが生じる恐れがあり、５０μｍを超えると乾燥硬化に時間がかかったり、発泡等の不具合が生じたり、割れが生じるためである。
【００２６】
プライマー塗料の塗布・乾燥方法としては、前述の通り、上塗り層の塗膜・乾燥方法と同様でよく、エアスプレー、エアレススプレー、ロールコーター、カーテンフローコーター、静電塗装、ローラー、刷毛などの一般的な塗装方法で行なう。塗装後、該塗料を硬化させるには、自動車道路のトンネル内部等屋外での塗装では、常温下の自然乾燥が好ましい。壁材等を乾燥させる場合にも常温下の自然乾燥が可能であるが、塗装品の生産効率上、加熱硬化させることが好ましい。加熱温度は１３０〜２５０℃で３０秒〜２０分の範囲で行なう。
【００２７】
本発明による塗料は、従来使用されている攪拌・混合機を用いて製造する。
【００２８】
本発明による塗料の好適な塗布場所としては、自動車道路のトンネル内部や、道路資材（フェンス、ポール、ガードレール、高速道路の桁カバー）、その他のエクステリア材（フェンス、ポール、ベンチ等）、自動車等、車輛など、特に煤塵を多く浴びる場所や、また建築物の屋根材、壁材等の外気にさらされる箇所である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明の理解に供するため、以下に実施例を記載する。いうまでもなく、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３０】
【実施例１】
ナイロン樹脂８０質量％、アンチモンドープ二酸化チタン１０質量％、フィラー１０質量％を含有してなるプライマー塗料をあらかじめ、エアスプレーにより、３０ｃｍ×３０ｃｍ、厚さ１０ｍｍのセメント板に塗布し、２００℃で加熱を行ない、乾燥させ、厚さ０．５μｍの塗膜を形成した。次に、オルガノシロキサン７０質量％、アンチモンドープ二酸化チタン１０質量％、炭酸カルシウム２０質量％を混合し、帯電防止塗料１を製造した。その帯電防止塗料１を、上記の作業において塗布、乾燥させたプライマー層の上にエアスプレーにより塗布し、２５０℃にて加熱乾燥し、厚さ３５μｍの塗膜を形成した。
【００３１】
【実施例２】
エポキシ樹脂７５質量％、アンチモンドープチタン酸カリウム１５質量％、フィラー１０質量％を含有してなるプライマー塗料をあらかじめ、エアスプレーにより、３０ｃｍ×３０ｃｍ、厚さ１０ｍｍのセメント板に塗布し、２００℃で加熱を行ない、乾燥させ、厚さ１０μｍの塗膜を形成した。次に、オルガノシロキサン７５質量％、アンチモンドープチタン酸カリウム５質量％、炭酸バリウム２０質量％を混合し、帯電防止塗料２を製造した。その帯電防止塗料２を、上記の作業において塗布、乾燥させたプライマー層の上にエアスプレーにより塗布し、２５０℃にて乾燥させ、厚さ３５μｍの塗膜を形成した。
【００３２】
【実施例３】
アルキド樹脂７５質量％、アンチモンドープ二酸化チタン１５質量％、フィラー１０質量％を含有してなるプライマー塗料をあらかじめ、エアスプレーにより、３０ｃｍ×３０ｃｍ、厚さ１０ｍｍのセメント板に塗布し、２００℃で加熱を行ない、乾燥させ、厚さ１０μｍの塗膜を形成した。次に、オルガノシロキサン８０質量％、アンチモンドープ二酸化チタン５質量％、ベントナイト１５質量％を混合し、帯電防止塗料３を製造した。その帯電防止塗料３を、上記の作業において塗布、乾燥させたプライマー層の上にエアスプレーにより塗布し、２５０℃にて乾燥させ、厚さ３５μｍの塗膜を形成した。
【００３３】
【比較例１】
ポリウレタン樹脂７５質量％、アンチモンドープマイカ１０質量％、タルク１５質量％を混合し、塗料１を製造した。その塗料１を、３０ｃｍ×３０ｃｍ、厚さ１０ｍｍのセメント板にエアスプレーにて塗布した。
【００３４】
【比較例２】
オルガノシロキサン８０質量％と、炭酸カルシウム２０質量％を混合し、塗料２を製造した。その塗料２を、３０ｃｍ×３０ｃｍ、厚さ１０ｍｍのセメント板にエアスプレーにて塗布した。
【００３５】
【比較例３】
ポリウレタン樹脂７５質量％、タルク２５質量％を混合し、塗料３を製造した。その塗料３を、３０ｃｍ×３０ｃｍ、厚さ１０ｍｍのセメント板にエアスプレーにて塗布した。
【００３６】
【比較例４】
オルガノシロキサン４０質量％、アンチモンドープマイカ２５質量％、炭酸カルシウム３５質量％を混合し、塗料４を製造した。その塗料４を、３０ｃｍ×３０ｃｍ、厚さ１０ｍｍのセメント板にエアスプレーにて塗布した。
【００３７】
【比較例５】
オルガノシロキサン９５質量％、アンチモンドープ二酸化スズ４質量％、タルク１質量％を混合し、塗料５を製造した。その塗料５を、３０ｃｍ×３０ｃｍ、厚さ１０ｍｍのセメント板にエアスプレーにて塗布した。
【００３８】
実施例１〜３および比較例１〜３により形成した塗膜について、それぞれ、色差、不燃性、硬度、耐熱性、耐寒性、耐侯性を調べた。
【００３９】
【試験方法】
＜色差＞
カーボンブラック粉末２０ｇを、塗板表面全面に均一に散布した後、塗板を１時間放置した。その後、塗板からカーボンブラックを水で洗い流し、このサイクルを１０回繰り返し行なった後、カーボンブラックを散布する前の塗板との色差を測定した。色差は、測色機を使用して測定し、色差が△Ｅで５以内を合格基準とした。
＜不燃性＞
燃焼分析システム「コーンカロリーメータ（（株）東洋精機製作所）」を使用し、２０分間点火し、発熱量、発煙量等の測定を行なった。
＜硬度＞
鉛筆硬度を利用し、３Ｈ〜８Ｈの硬度範囲を合格基準とした。
＜耐熱性＞
耐湿潤冷熱繰り返し試験をした。塗板が十分に浸る大きさの槽に水を張り、その中に塗板を１０分間浸した後、塗板を高温槽内に移動し、４０℃にて３時間、加熱を行なった。このサイクルを１０回繰り返し、その結果、塗板に割れ、剥離、白化等が見られないかを調べた。
＜耐寒性＞
凍結融解試験機を用いた。塗板を水に１０分間浸し、水を抜いた後、マイナス２０℃で冷却し、塗板を凍らせた。このサイクルを１０回繰り返した上で、塗膜の剥離や割れがないかを調べた。
＜耐侯性＞
サンシャインウェザーメータにより２０００時間促進耐候性曝露した後、塗膜表面の光沢保持性を調べた。
【００４０】
【結果】

【００４１】
以上の結果から、帯電防止顔料を含有することにより、煤塵等の汚れをつきにくくすること、また、プライマー層、上塗り層の両層に帯電防止顔料を含有することにより、さらに大きな耐汚染効果があらわれることがわかる。そして、オルガノシロキサンを使用することにより、硬度、不燃性、耐寒性、耐熱性、耐候性に優れた塗膜の形成を可能としたことが明らかである。
【００４２】
【発明の効果】
本発明による塗料を塗布することで、帯電防止機能により、基材を煤塵やほこりから守ることで汚れにくくし、また特に、自動車道路のトンネル内部に使用することにより、トンネル内部を明るく保つことで、ドライバーへの視認性を上げる効果がある。さらに、無機系塗料の使用により、安全性に優れた塗膜の形成が可能である。

Claims

帯電防止顔料を５〜２０質量％を含有するプライマー塗料を塗布し、常温乾燥により０．１〜５０μｍのプライマー層を形成後、該プライマー層上にオルガノシロキサンを５０〜９０質量％、帯電防止顔料を５〜２０質量％を含有する帯電防止塗料を塗布し、常温乾燥により１０〜８０μｍの帯電防止塗膜を得ることを特徴とするトンネル内部の帯電防止塗膜の形成方法。
帯電防止顔料を５〜２０質量％を含有するプライマー塗料を塗布し、１３０℃〜２５０℃で３０秒〜２０分の加熱により０．１〜５０μｍのプライマー層を形成後、該プライマー層上にオルガノシロキサンを５０〜９０質量％、帯電防止顔料を５〜２０質量％を含有する帯電防止塗料を塗布し、１３０℃〜２５０℃で３０秒〜２０分の加熱により１０〜８０μｍの帯電防止塗膜を得ることを特徴とする壁材の帯電防止塗膜の形成方法。