JP4027075B2

JP4027075B2 - 無機塗料とその塗装板および塗装方法

Info

Publication number: JP4027075B2
Application number: JP2001327026A
Authority: JP
Inventors: 億雄鍬口; 幸弘桐畑; 幸雄嶋田; 靖洋森; 英隆本田; 均勝田
Original assignee: Kubota Matsushitadenko Exterior Works Ltd
Current assignee: KMEW Co Ltd
Priority date: 2001-09-17
Filing date: 2001-10-24
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2021-10-24
Also published as: JP2003160757A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、無機塗料とその塗装板および塗装方法に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、無機窯業系の建築基板のインクジェット塗装などに有用で、色分かれしにくく安定し、かつ、分散性の良い無機塗料とこれを用いた塗装板並びに塗装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、建物の外壁材、屋根材等の外装材として、セメント板をはじめとする各種の無機質窯業系の建築基板が用いられている。このような外装材としての建築基板には、不燃性であることや、施工の容易さ、および低コスト等という利点に加え、意匠性および長期耐候性に優れていることが求められている。
【０００３】
そのため、無機窯業系の建築基板に優れた意匠性および長期耐候性を付与するため、たとえば、一般的に、抄造、押出成形などにより成形された建築基板の表面にプレス成形により凹凸模様付けをし、その凹凸表面を各種の模様に塗装したり、また耐候性を高めるための表面コーティング塗装を施したりすることが一般的に行われている。
【０００４】
これらの塗装には、従来、ロール塗装やスプレー塗装等の手段が用いられてきたが、最近では、高い意匠を目的とした塗装については、局所的にしかも制御された所定パターンの模様の形成が可能で、濃淡表現などによって自然な風合いが実現できる、インクジェット塗装が利用されるようになってきている。そして、この出願の発明者らも、無機窯業系建築基板に自然感のある高意匠塗装を維持可能とする建築基板のインクジェット塗装装置を提案（特願２００１−２５０２９０）してもいる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、模様付け等の塗装は比較的短時間に行われる場合が多いのに対し、無機窯業系建築基板の表面に長期耐候性塗膜をコーティングするような場合は長期連続して塗装する場合が多く、特に無機窯業系建築基板の表面に長期耐候性塗膜をインクジェット方式で塗装する時はインクジェットノズル先端で塗料が滞留する場合が多くインクジェットノズルの目詰まりの原因になっていた。そのため、無機窯業系建築基板の表面に長期耐候性塗料を塗装する方式としてはインクジェット塗装は不向きであるとされ、依然として主にスプレー塗装がなされているのが現状である。そのため、たとえばインクジェットノズルから連続して噴射できるように分散性が良く、かつ色分かれしにくい、長期耐候性を有する無機塗料とこれを用いた無機窯業系の塗装板の開発が望まれていた。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、第１には、次の；
（Ａ）一般式が、Ｒ ^１ _ｎＳｉＸ _４−ｎ（式中、Ｒ ^１は同一または異種の置換または非置換の炭素数１〜８の１価炭化水素基を示し、ｎは０〜３の整数、Ｘは加水分解性基を示す。）で示される成分、
（Ｂ）平均組成式が、Ｒ ^２ _ａＳｉ（ＯＨ） _ｂＯ _{( ４−ａ−ｂ ) ／２} （式中、Ｒ ^２は同一または異種の置換または非置換の炭素数１〜８の１価炭化水素基を示し、ａおよびｂはそれぞれ０．２≦ａ≦２、０．０００１≦ｂ≦３かつａ＋ｂ＜４の関係を満たす数を示す。）で示される成分、
（ｃ）硬化触媒
が含有されているケイ素アルコキシシラン系の無機塗料成分に粒径が０．１〜２．０μｍの範囲の無機系着色材が全固形分重量のうちの４０〜６０重量％となるように配合され、次いで溶剤としてのメチルエチルケトンにより３０〜７０重量倍に希釈されていることを特徴とするインクジェット塗装用無機塗料を提供する。
【０００７】
また、この出願の発明は、上記の発明について、第２には、無機系着色材が、カーボンブラック、二酸化チタン、ベンガラ、クロムイエロー、クロムグリーン、群青、マルスバイオレット、コバルトブルー、珪石、炭酸カルシウムから選択される１種または２種以上であるインクジェット塗装用無機塗料を提供する。
【０００８】
そして、この出願の発明は、第３には、上記いずれかのインクジェット塗装用無機塗料が、カラー着色層を有する無機窯業系基板にインクジェット塗布されて、カラー着色層の上に模様層が形成されていることを特徴とする塗装板を提供し、第４には、上記インクジェット塗装用無機塗料がインクジェット塗布されるカラー着色層を有する無機質窯業系基板は、あらかじめ防水シーラー処理されたものである塗装板を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
この出願の発明は、上記の通りの特徴を持つものであるが、以下にその実施の形態について説明する。
【００１１】
まず、この出願の発明が提供する無機塗料は、ケイ素アルコキシシラン系の無機塗料であって、粒径が０．１〜２．０μｍの範囲の無機系着色材が配合され、溶剤としてのメチルエチルケトンにより３０〜７０重量倍に希釈されていることを特徴としている。
【００１２】
無機塗料の主体となるケイ素アルコキシシラン系の無機塗料としては、
（Ａ）一般式が、Ｒ¹ _nＳｉＸ_4-n（式中、Ｒ¹は同一または異種の置換または非置換の炭素数１〜８の１価炭化水素基を示し、ｎは０〜３の整数、Ｘは加水分解性基を示す。）で示される成分
（Ｂ）平均組成式が、Ｒ² _aＳｉ（ＯＨ）_bＯ_(4-a-b)/2（式中、Ｒ²は同一または異種の置換または非置換の炭素数１〜８の１価炭化水素基を示し、ａおよびｂはそれぞれ０．２≦ａ≦２、０．０００１≦ｂ≦３かつａ＋ｂ＜４の関係を満たす数を示す。）で示される成分、
（Ｃ）硬化触媒
が含有されている各種のケイ素アルコキシシラン系の無機塗料を好適なものとして考慮することができる。このケイ素アルコキシシラン系の無機塗料は出願人らが既に提案しているものであって、塗装によって模様層や表面コーティング層等を形成することができ、模様ムラの発生を抑制したり、また、たとえば下層の模様層にムラが生じてもこれをより目立たなくする効果がある。そして何よりも、塗膜を構成するのがケイ素アルコキシシラン系の無機材質であることから、長期の耐久性および耐候性が確保できる。
【００１３】
そしてこの出願の発明において重要なことは、ケイ素アルコキシシラン系の無機塗料に配合される無機系着色材の粒径が、０．１〜２．０μｍの範囲のものとされていることである。粒径が０．１μｍ未満のものは、価格が高くなる上に微細すぎて扱いにくくなってしまうため好ましくない。また、粒径が２．０μｍを超過するものは、塗料中で均一にならずに色分かれしやすくなるため好ましくない。そして、粒径を０．１〜２．０μｍの範囲で比較的揃ったものとすることで色浮きを抑制できるという効果も得ることができる。
【００１４】
このような無機系着色材としては、たとえば、具体的には、カーボンブラック、二酸化チタン、ベンガラ、クロムイエロー、クロムグリーン、群青、マルスバイオレット、コバルトブルー、珪石、炭酸カルシウムなどを例示することができる。これらの無機系着色材は、１種または２種以上の組合わせとして使用することができ、また、耐候性等の点で許容される範囲において有機系の着色材を併用するようにしてもよい。
【００１５】
そして、無機系の着色材は、全固形分（塗膜構成成分）重量のうちの２０〜７０重量％の範囲で配合されていることが一般的に好ましく、さらには４０〜６０重量％配合されていることが好ましい。この範囲とすることで、ケイ素アルコキシシラン系の無機塗料そのものの性質を損ねることなく、隠蔽性および着色性を良好に維持することができる。４０重量％未満、さらには２０重量％未満のように少ない割合では、模様層形成のための隠蔽性や着色性が充分でなく、６０重量％、さらには７０重量％を超えての多量の配合の場合には、ケイ素アルコキシシラン系無機塗料成分への分散性（混合性）に支障が生じ、塗料としての性能を損うことになる。
【００１６】
この出願の発明の無機塗料においては、塗料成分は、溶剤としてのメチルエチルケトンにより３０〜７０重量倍に希釈されて調整されている。希釈倍率が３０倍未満であると、塗料調整後に着色材が沈降しやすく、また塗料の濃度が高すぎるために塗装しづらかったり、一旦沈降してしまった微細な着色材を再度分散させることが困難となるために好ましくない。逆に、希釈倍率が７０倍を超過する場合も塗料の濃度が薄すぎるために塗装がしづらく、また、塗膜の乾燥に長時間を要するために好ましくない。また、この出願の発明者らの提案しているインクジェット塗装装置では、塗料を常時循環流動させるようにしているが、希釈倍率を３０〜７０重量倍とすることで、このような循環流動においても着色材が高度に分散された状態を保つことができる。メチルエチルケトン（ＭＥＫ）溶剤については市販品を利用することができるが、このものは不可避的不純物を含有していてもよく、さらには、溶剤全体量の１０重量％程度までの、他のケトン系溶剤、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤を含有させてもよい。
【００１７】
以上のとおりのこの出願の発明の無機塗料によって、耐候性に優れる上に、たとえば、建築基板のインクジェット塗装などに有用で、色分かれしにくくて安定で、かつ、分散性の良い無機塗料が実現されることになる。このような優れた特徴のあるこの出願の発明の無機塗料は、前記のとおりのケイ素アルコキシシラン系塗料成分に無機系着色材を混合し、メチルエチルケトン溶剤により希釈するこにより調製することができる。
【００１８】
この出願の発明は、上記のとおりの無機塗料を用いた塗装板を提供するものでもある。この場合の塗装板としては、必要に応じてあらかじめ防水シーラーを塗布し、カラー着色層を設けた無機窯業系基板が用いられる。
【００１９】
無機窯業系基板については、セメントを主成分として、シリカやフライアッシュ等の無機成分、さらには必要に応じてパルプ等の補強短繊維を配合した各種組成物の水性混練物や水性スラリーより、押出成形、注型成形、あるいは抄造法等の各種方法で成形され養生硬化された、板状、スラブ状、棒状等の各種形状の成形体であってよい。これらの各種の成形体を便宜的に「基板」と呼ぶことができる。
【００２０】
組成割合や水の量、そして成形方法等は公知のものをはじめとして各種の形態が採用され得る。
【００２１】
たとえば、その固体成分の組成としては、セメント成分４０〜９０重量％、シリカ、フライアッシュ等の他の無機成分１０〜４０重量％、補強短繊維２０重量％以下等が例示されることになる。
【００２２】
防水シーラーについては、シリコン系やアクリル系等の市販品等を利用することができる。
【００２３】
たとえば図１に例示したように、必要に応じて防水シーラー処理を施した無機窯業系基板（１）には、まず、カラー着色層（２）が塗装され、次いでその上にこの発明の前記のとおりの無機塗料が塗布されて模様層（３）が形成される。さらに必要に応じて、模様層（３）の上にはクリアー塗装層（４）が設けられる。このような多層塗膜の構成においては、カラー着色層（２）の対水接触角は６０〜１１０度になるようにするのが好ましく、また、模様層（３）形成のための無機塗料はその表面張力が１０〜３０ｍＮ／ｍの範囲のものとするのが好ましい。
【００２４】
これらの特性は、両者の界面でのなじみを良好とするためのものであって、模様層（３）のむらの発生を抑え、外観性を良好とするものである。
【００２５】
カラー着色層（２）については、顔料等を含有する樹脂として各種の塗料であってよく、アクリル樹脂系、ウレタン系、あるいは無機系等の各種のものが使用される。市販品であってもよい。
【００２６】
模様層（３）形成時の塗料の広がり方を制御するためには、カラー着色層（２）を塗装するための塗料に骨材を含有させておくことが有効でもある。
【００２７】
骨材としては、たとえばシリカサンドやシリカのカラーサンド、あるいはビーズ等が用いられるが、その平均粒径１００〜６００μｍの範囲にあることが好ましい。
【００２８】
この範囲外の場合には、かえって模様むらの発生を助長する場合があるので好ましくない。
【００２９】
骨材の含有量については、塗膜固形重量について、一般的には０．５〜１０重量％程度とすることが考慮される。
【００３０】
そして、以上のようなこの発明の塗装板の製造においては、前記の無機塗料をインクジェット法によって塗布することができ、また、この方法は好ましいものである。
【００３１】
なお、上記の各層の厚みや塗布量については特に限定的ではなく、塗装目的、用途、そして塗料の種類等に応じて定めることができる。一般的には、塗布量として、カラー着色層（２）の場合には、５０〜２００ｇ／ｍ²、模様層（３）においては、１〜２０ｇ／ｍ²、クリアー塗装層（４）では、１〜１０ｇ／ｍ²程度を考慮することができる。
【００３２】
そこで、以下に実施例を示し、この発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００３３】
【実施例】
＜実施例１〜５＞
ケイ素アルコキシシラン系無機塗料として、前記のとおりの（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）成分により構成され、（Ａ）（Ｂ）：（Ｃ）の重量比が３：１の松下電工（株）製：品名ＭＢ−Ｒ４４０に、二酸化チタン（白）およびクロムイエロー（黄）の各無機系着色材を各々５０重量％となるように配合してケイ素アルコキシシラン系無機塗料を調整し、それぞれメチルエチルケトンで希釈したものについて、色分かれ性および沈降性を評価した。
【００３４】
着色材の粒径、メチルエチルケトンの希釈倍率を変えて評価した場合の結果を表１に示した。
【００３５】
なお、色分かれ性、沈降性の評価は次の方法に従うものとした。
＜色分かれ性＞
調整した無機塗料を表面の平滑なアルミ板に塗布し、ウェットの状態の塗膜を指でこすって伸ばし、着色状態を目視により観察した。結果は、Ａ：色分かれしない、Ｂ：少し色分かれが見られる、Ｃ：色分かれが顕著に発生、の評価区分として表１に示した。
＜沈降性＞
調整した無機塗料を透明容器内に静置し、その後攪拌機にて５０〜２００ｒｐｍ程度の低速の攪拌を行って、攪拌後の状態を目視により観察した。結果は、Ａ：着色材は低速の攪拌で沈降しない、Ｂ：容器の底に着色材が若干残った、Ｃ：容器の底に着色材が残った、の評価区分として併せて表１に示した。
【００３６】
【表１】

【００３７】
実施例１〜５の無機塗料は、着色材の粒径および希釈倍率ともに、この出願の発明の範囲であって、着色材が色分かれせず、かつ低速の攪拌でも着色材の沈降が発生せず、分散性が良いことが確認された。
【００３８】
一方の、比較例１の無機塗料は、着色材の粒径は適切であるものの、希釈倍率が低いために濃度が高すぎ、着色材が分散しにくくなってしまっている。
【００３９】
また比較例３および４の無機塗料は、希釈倍率は適切であるものの、着色材の粒径が大きすぎ、また小さすぎるために着色材の色分かれおよび沈降が見られる。
【００４０】
比較例５は、着色材の粒径が大きすぎて希釈倍率も低いために、着色材の色分かれおよび沈降が顕著であって、きわめて分散性が悪い。
＜実施例６〜９＞
前記実施例１の場合の無機塗料において、着色材の配合割合を変更して、同様にして色分かれ性と沈降性、さらに隠蔽性と着色性を評価した。その結果を表２に示した。
【００４１】
【表２】

【００４２】
この結果から、配合割合が４０〜６０重量％の範囲において良好な結果が得られることが確認された。
＜実施例１０〜１１＞
セメント系無機質基材としては、固形分組成が、普通ポルトランドセメント６０重量％、シリカ３０重量％、パルプ短繊維１０重量％の原材料より成形したものを用いた。アクリル系防水シーラー処理を施した後に、カラー着色層、模様層を塗装形成した。
【００４３】
カラー着色層の形成には、関西ペイント（株）製：品名ＩＭ−５３１３カラー塗料を用い、塗布量１００ｇ／ｍ²、乾燥条件１００℃、５分とした。
【００４４】
次いで、前記の実施例１、実施例４および比較例１および比較例６の場合の塗料を用いて、インクジェット方式により塗布し、塗布量８ｇ／ｍ²、乾燥条件１３０℃、５分として模様層を形成した。
【００４５】
得られた塗装板について、耐候性と外観性を次の方法によって評価した。その結果を表３に示した。
＜耐候性＞
アイスーパーＵＶテスターでＵＶ照射１５００ｈｒ後の評価
Ａ：異常なし
Ｂ：やや異常あり
Ｃ：異常あり
＜外観性＞
目視による観察評価
Ａ：良好
Ｂ：やや好ましくない
Ｃ：顕著に好ましくない
＜塗装性＞
ノズルつまり等のトラブルの有無を評価
【００４６】
【表３】

【００４７】
この出願の発明によって、優れた塗装性能、外観性を有する塗装板が得られることが確認された。
【００４８】
もちろん、この発明は以上の例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることは言うまでもない。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳しく説明した通り、この発明によって、建築基板のインクジェット塗装などに有用で、色分かれしにくく安定し、かつ、分散性の良い無機塗料が提供される。また、耐候性、外観性に優れた塗装板が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】この出願の発明の塗装板についてその構成を例示した断面図である。
【符号の説明】
１無機窯業系基板
２カラー着色層
３模様層
４クリアー塗装層

Claims

次の；
（Ａ）一般式が、Ｒ ^１ _ｎＳｉＸ _４−ｎ（式中、Ｒ ^１は同一または異種の置換または非置換の炭素数１〜８の１価炭化水素基を示し、ｎは０〜３の整数、Ｘは加水分解性基を示す。）で示される成分、
（Ｂ）平均組成式が、Ｒ ^２ _ａＳｉ（ＯＨ） _ｂＯ _{( ４−ａ−ｂ ) ／２} （式中、Ｒ ^２は同一または異種の置換または非置換の炭素数１〜８の１価炭化水素基を示し、ａおよびｂはそれぞれ０．２≦ａ≦２、０．０００１≦ｂ≦３かつａ＋ｂ＜４の関係を満たす数を示す。）で示される成分、
（ｃ）硬化触媒
が含有されているケイ素アルコキシシラン系の無機塗料成分に粒径が０．１〜２．０μｍの範囲の無機系着色材が全固形分重量のうちの４０〜６０重量％となるように配合され、次いで溶剤としてのメチルエチルケトンにより３０〜７０重量倍に希釈されていることを特徴とするインクジェット塗装用無機塗料。
無機系着色材がカーボンブラック、二酸化チタン、ベンガラ、クロムイエロー、クロムグリーン、群青、マルスバイオレット、コバルトブルー、珪石、炭酸カルシウムから選択される１種または２種以上であることを特徴とする請求項１記載のインクジェット塗装用無機塗料。
請求項１または２に記載のインクジェット塗装用無機塗料がカラー着色層を有する無機窯業系基板にインクジェット塗布されて、カラー着色層の上に模様層が形成されていることを特徴とする塗装板。
インクジェット塗装用無機塗料がインクジェット塗布されるカラー着色層を有する無機窯業系基板は、防水シーラー処理が施された後にカラー着色層が配設されたものであることを特徴とする請求項３記載の塗装板。