JP4071784B2

JP4071784B2 - 防汚処理剤および建築板

Info

Publication number: JP4071784B2
Application number: JP2005219990A
Authority: JP
Inventors: 正範鵜飼; 裕之山内; 泰久今西
Original assignee: Nichiha Corp
Current assignee: Nichiha Corp
Priority date: 2005-07-29
Filing date: 2005-07-29
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2025-07-29
Also published as: JP2007031628A

Description

本発明は例えば木質セメント板、ケイ酸カルシウム板、セメント（コンクリート）板、金属板、ガラス板等の表面の防汚処理のために使用される防汚処理剤および該防汚処理剤によって表面を処理された建築板に関するものである。

〔発明の背景〕
例えば外壁材等の建築板にあっては、一般に表面に塗料によって塗装が施されているが、施工後表面に付着した汚れを除去するために、セルフクリーニング機能を有する防汚膜を形成する防汚処理剤が塗布される。
この種の防汚処理剤としては処理表面に超親水性を有する防汚膜を形成するものが使用され、該防汚処理剤を基材表面に塗布すると、上記超親水性防汚膜が形成され、基材表面に汚れが付着した場合、水をかけると該超親水性防汚膜に水が吸収され、その結果汚れが浮上って水と共に流れ落とされる（セルフクリーニング効果）。

〔従来の技術〕
上記基材表面に超親水性防汚膜を形成するには、従来主としてシリカ微粒子（コロイダルシリカ）の水性分散液が使用されていた。
例えば特許文献１には、防汚性被膜の形成方法として合成樹脂水性エマルジョンの被膜に、平均粒径が１００ｎｍ以下のコロイド珪酸の水性分散液を塗布して被膜表面にコロイド珪酸被膜を形成することが記載されている。
また特許文献２にはコロイダルシリカとアルミナ／アルミニウムマグネシウム複合酸化物を含む液を塗膜表面の耐水性、耐アルカリ性のために塗布して防汚層形成する方法が記載されている。
上記シリカ微粒子は表面に存在するシラノール基によって基材の処理表面に超親水性を与える。

特開平６−７１２１９号公報特開２００２−３３８９４３号公報

上記シリカ微粒子は、表面に存在するシラノール基相互が近接したビシナルシラノール基を多く含んでおり、ビシナルシラノール基は相互水素結合して親水性に関与する遊離のシラノール基（シングルシラノール基）の濃度があまり高くないことから親水性の高い防汚膜を得るには、水性分散液中のシリカ微粒子の濃度を高くする必要がある。しかしシリカ微粒子の濃度を高くすると水性分散液が高価になり、また散布むらによるシリカ微粒子の溜まりが白っぽくなり、塗膜本来の色目とは異なってしまうと云う欠点がある。

本発明は上記従来の課題を解決するための手段として、基材表面に塗布して超親水性防汚膜を形成する防汚処理剤であって、シリカ微粒子を水性溶媒に分散し、更に防汚性改良剤としてメタ珪酸リチウム、ハイドロキシアパタイト、および珪酸マグネシウムからなる群から選ばれた一種または二種以上の化合物を添加したことを特徴とする防汚処理剤を提供するものである。該水性溶媒は水とアルコールの混合溶媒であることが好ましく、更に該水性溶媒には界面活性剤が添加されていることが好ましい。
本実施例にあっては、更に表面に上記防汚処理剤を塗布し乾燥して超親水性防汚膜を形成した建築板が提供される。該建築板表面には塗料が塗布され、塗膜未乾燥または半乾燥状態において該防汚処理剤が塗布される。

〔作用〕
本発明の防汚処理剤には、基材表面に超親水性を与える成分であるシリカ微粒子以外に、更に防汚性改良剤としてメタ珪酸リチウム、ハイドロキシアパタイト、および珪酸マグネシウムからなる群から選ばれた一種または二種以上の化合物が添加されるから、該シリカ微粒子の超親水性が向上され、また形成される防汚膜の耐久性が改良され、更にシリカ微粒子の塗膜への定着、密着性の向上が促される。
更にケイ酸カルシウム（ＣａＳｉＯ₃ ）は防汚層の耐候性を改良し、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）やケイ酸マグネシウム（Ｍｇ₂ＳｉＯ₄）は防汚層の耐熱性を改良し、アルミニウムマグネシウム複合酸化物は防汚層の耐水性、耐アルカリ性を改良する。

〔効果〕
本発明の防汚処理剤にあっては、シリカ微粒子の濃度を高くすることなく大きな防汚効果が発揮される。

本発明を以下に詳細に説明する。
〔シリカ微粒子〕
シリカ微粒子としてはコロイダルシリカ、シリカゲル、シリカゾル、ヒュームドシリカ等の非晶質シリカ微粒子が使用される。好ましいシリカ微粒子としてはコロイダルシリカあるいはヒュームドシリカ等がある。コロイダルシリカの一次粒子は数ｎｍ〜数十ｎｍで、水溶性溶媒中に分散させるとこれらのコロイド粒子相互が凝集して数百ｎｍ〜数十ｎｍの二次粒子となりうる。ヒュームドシリカは四塩化ケイ素等の揮発性ケイ素化合物の気相において、例えば酸素水素炎中で燃焼加水分解して製造される。
該ヒュームドシリカの一次粒子の粒径は７〜４０ｎｍであるが、水性溶媒中に分散させると、粒子相互が会合して網目構造を形成し、数百ｎｍ（約５００ｎｍ）の二次粒子となる。
上記ヒュームドシリカの比表面積は約５００，０００〜２，０００，０００ｃｍ²／ｇであり、１ｎｍ²あたり２〜３個のシングルシラノール基を有し、したがってヒュームドシリカは表面活性に富み、基材表面に高い超親水性を与える。

〔アルコール〕
本発明においては、上記シリカ微粒子の分散溶媒として主として水単独が使用されるが、水にアルコールを添加してもよい。本発明に使用するアルコールとしては、メタノール、エタノール、イソプロパノール等の水溶性のものが望ましい。該アルコールは本発明の防汚処理剤の表面張力を低下せしめ、更に該防汚処理剤と下側の基材または基材上に形成された塗膜との親和性を高めて該処理剤の濡れ性を向上せしめる。

〔防汚性改良剤〕
本発明の防汚処理剤の防汚性を向上あるいは改良するために添加する防汚性改良剤としてはメタ珪酸リチウム、ハイドロキシアパタイト、および珪酸マグネシウムからなる群から選ばれた一種または二種以上の化合物がある。

〔界面活性剤〕
本発明の防汚処理剤には界面活性剤を添加することが望ましい。上記界面活性剤としては、通常のアニオン性、ノニオン性、カチオン性の界面活性剤のいずれも用いられ、例えばアニオン性界面活性剤としては高級アルコールサルフェート（Ｎａ塩またはアミン塩）、アルキルアリルスルフォン酸塩（Ｎａ塩またはアミン塩）、アルキルナフタレンスルフォン酸塩（Ｎａ塩またはアミン塩）、アルキルナフタレンスルフォン酸塩縮合物、アルキルフォスフェート、ジアルキルスルフォサクシネート、ロジン石鹸、脂肪酸塩（Ｎａ塩またはアミン塩）等があり、ノニオン性界面活性剤としてはポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレンアルキロールアミン、ポリオキシエチレンアルキルアマイド、ソルビタンアルキルエステル、ポリオキシエチレンソルビタンアルキルエステル等があり、カチオン性界面活性剤としてはオクタデシルアミンアセテート、イミダゾリン誘導体アセテート、ポリアルキレンポリアミン誘導体またはその塩、オクタデシルトリメチルアンモニウムクロライド、トリメチルアミノエチルアルキルアミドハロゲニド、アルキルピリジニウム硫酸塩、アルキルトリメチルアンモニウムハロゲニド等が例示される。また界面活性剤は二種以上混合使用されてもよい。また上記例示は本発明を限定するものではない。
該界面活性剤はアルコールと共に本発明の防汚処理剤の表面張力を低下せしめ、更にヒュームドシリカを処理剤中に良好に分散せしめ、そして下の塗膜との親和性も高める。

〔第三成分〕
本発明にあっては、上記成分以外例えばポリオルガノアルコキシシラン、オルガノポリシロキサン等の有機ケイ素化合物、水酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化鉄、酸化亜鉛、アルミナ、シリカ、ケイ藻土、クレー、アスベスト、マイカ、ガラス繊維、カーボン繊維、ホワイトカーボン、カーボンブラック、鉄粉、アルミニウム粉、石粉、ジルコニア粉等の無機充填材等が添加されてもよい。

本発明の防汚処理剤において、通常該シリカ微粉末は０．１〜１０質量％、好ましくは０．５〜６質量％、アルコールを添加する場合には１０質量％以下、防汚性改良剤は通常０．１〜２．０質量％、界面活性剤は０．０５〜１．０質量％、第三成分は通常０．１〜２．０質量％が配合される。
上記アルコールが１０質量％を越えて含有されている場合には、溶媒の揮発性が大きくなり、塗装作業に悪影響がもたらされる。また上記界面活性剤が０．０５質量％よりも少なく添加されている場合には界面活性剤による表面張力の低下効果やシリカ微粒子の分散効果が顕著でなくなり、また１．０質量％を越えて添加されている場合には形成される防汚層の強度、耐水性、耐久性等に悪影響がもたらされる。かくして該処理剤の表面張力は２５℃で２０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下であることが望ましい。

本発明の防汚処理剤が塗布される基材は主として外壁材等の建築板であり、該建築板としては、主として木片、木質繊維束、木質パルプ、木毛、木粉等の木質補強材とセメント系水硬性材料とを主体とする混合物を成形硬化した木質系セメント板、パルプセメント板、繊維強化セメント板、押出成形セメント板、窯業系サイディング等が使用され、その表面にはエンボス加工等によって凹凸模様(2) が付されていてもよい。該板材の表面には塗装が施されている。該塗装はアクリル樹脂塗料、アクリル−シリコン樹脂塗料、アクリル−ウレタン樹脂塗料等の有機塗料、燐酸塩系塗料、酸化金属系塗料等の無機塗料を使用して施されるが、通常下塗り塗装、中塗り塗装、上塗り塗装の三層塗装あるいは下塗り塗装、上塗り塗装の二層塗装が適用される。

上記塗料としては水性エマルジョンタイプと有機溶剤溶液タイプの両方が使用可能である。

本発明では上記基材表面に塗料を塗布して形成された塗膜が半乾燥状態、即ち半硬化状態もしくは未乾燥状態において、上記防汚処理剤を塗布することが望ましい。二層または三層塗装の場合には上塗り塗装による塗膜が半乾燥状態において、上記防汚処理剤を塗布する。更に三層塗装の場合、建築板はシーラー塗布しドライヤー乾燥、中塗りしドライヤー乾燥、上塗りしドライヤー乾燥、クリヤー塗布しドライヤー乾燥の工程を経るため、ドライヤーの熱で蓄熱し、プレヒートすることなく約５０℃の板温を保つことが出来る。

塗膜が半乾燥状態とは、溶液タイプの塗料あるいは水性エマルジョンタイプの塗料による塗膜の場合には溶剤あるいは水が完全に蒸発しない前の状態を云い、無溶剤塗料の場合には、塗料中の樹脂ビヒクル、あるいは無機質ビヒクルが完全に硬化しない半硬化状態を云う。
通常上記半乾燥状態は、塗装して塗膜が形成された後１０〜６０秒の間に実現される。溶剤系塗料あるいは水性エマルジョン塗料にあっては、この間に固形分濃度が３０〜５０質量％から６０〜８０質量％に高くなる。
上記した塗膜の半乾燥状態においては、防汚処理剤中のヒュームドシリカが塗膜に若干めり込む状態となり、形成される防汚層の塗膜に対する付着力が向上し、かつ形成される防汚層と塗膜との間に混合が起らない。

上記建築板以外本発明において対象とする基材としては、例えばコンクリート板、金属板、ガラス板等がある。

基材の表面に上記防汚処理剤を塗布する望ましい方法としては、霧化塗装法がある。該霧化塗装法としては、例えば低圧エアレススプレー法、ベル型塗装機による塗装法、静電塗装法等がある。更に塗装方法としては刷毛塗り、ロールコーター塗装、ナイフコーター塗装等が適用されてもよい。
上記霧化塗装法にあっては、該処理剤がミストとなって建築板の凹凸模様表面に付着するので、該表面に定着され易い。

〔実施例（試料Ｎｏ．１，２，４）、比較例（試料Ｎｏ．９）〕
表１に示す成分を水に投入して防汚処理剤を調製した。コロイダルシリカの分散にはビーズミルを使用した後、超音波にて更に４０分間の分散を行なった。なおコロイダルシリカ分散液は市販されているので（例えばスノーテックス（商品名）日産化学工業株式会社）、上記分散液をそのまゝ使用してもよい。５０×４０ｍｍの木繊維混合ケイ酸カルシウム板（建築板）の表面に水性スチレン・アクリル系塗料を塗布し形成された塗膜を硬化させたのち、表１に示す配合の防汚性改良剤を５ｇ／尺²になるように塗布し、常温で乾燥させて試験に供した。比較例は防汚性改良剤無添加の試料である。

〔試験〕
上記防汚処理した建築板を防汚処理剤塗布後１日放置し、６０℃温水に１０日間浸漬して、その前後で防汚効果を調べた。防汚効果は、１質量％のカーボンブラックを分散した機械油を汚染液とし、該汚染液を建築板の防汚処理面に筆で塗布して汚染した後、該汚染個所に水をスプレーして汚染を流し落とすことによって評価した。結果を表１に示す。
また上記試験結果の写真を図１〜図４に示す。

表１および図１〜図４をみると防汚性改良剤を添加しない比較例の試料（Ｎｏ．９）は防汚性改良剤を添加した実施例（試料Ｎｏ．１，２，４）に比較すると、温水浸漬後の防汚性に劣ることが認められる。
なお、温水浸漬前の防汚性はすべての試料で良好であったので、防汚試験結果の図面代用写真は省略した。

本発明の防汚処理剤で処理した表面は優れた防汚性を示し、屋外に曝露される外壁材等の建築材に有用である。

図１〜図３は本発明の実施例の防汚効果の試験結果を示す建築板の図面代用写真である。
実施例（試料Ｎｏ．１）イ：防汚処理剤塗布後試験前の写真ロ：防汚処理剤塗布水浸漬後汚染液塗布状態写真ハ：汚染個所散水中の状態写真ニ：散水後の状態写真実施例（試料Ｎｏ．２）イ：防汚処理剤塗布水浸漬後汚染液塗布状態写真ロ：汚染個所散水中の状態写真ハ：散水後の状態写真実施例（試料Ｎｏ．４）イ：防汚処理剤塗布水浸漬後汚染液塗布状態写真ロ：汚染個所散水中の状態写真ハ：散水後の状態写真図４は比較例（試料Ｎｏ．９）の試験結果を示す図面代用写真である。比較例（試料Ｎｏ．９）イ：防汚処理剤塗布水浸漬後汚染液塗布状態写真ロ：汚染個所散水中の状態写真ハ：散水後の状態写真

Claims

基材表面に塗布して超親水性防汚膜を形成する防汚処理剤であって、
水性溶媒にシリカ微粒子が分散しており、
更に防汚性改良材として、ハイドロキシアパタイト、又はハイドロキシアパタイトとメタ珪酸リチウム、又はハイドロキシアパタイトと珪酸マグネシウムが添加されている
ことを特徴とする防汚処理剤。
表面に塗料と請求項１に記載の防汚処理剤が塗布された建築板であって、
上記防汚処理剤中のヒュームドシリカが塗料の塗膜に若干めり込む状態となって超親水性防汚膜が形成された
ことを特徴とする建築板。