JP5009857B2

JP5009857B2 - 建材

Info

Publication number: JP5009857B2
Application number: JP2008138380A
Authority: JP
Inventors: 基全春名
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-05-27
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2028-05-27
Also published as: JP2009287207A

Description

本発明は、建材に関するものである。特に、耐候性に優れる無機系コーティング剤の硬化被膜層が形成された外廻り建築用の建材に関するものである。

屋根瓦や外装材等の外廻り建築用の建材においては、窯業系基材や樹脂系基材等の表面に有機塗料が塗布されているが、有機塗料からなる有機塗膜は耐候性や耐腐食性の面で十分な性能が得られないために、一般的にはさらにその上に無機質のコーティング剤が塗布されている（例えば、特許文献１参照）。無機質のコーティング剤を塗布することで、無機質塗膜が形成され、有機塗膜が変退色やチョーキングを起こすことなく初期の外観が維持される。
特開２００２−１８７２３０号公報

無機質のコーティング剤を塗布して無機質塗膜を形成するに際しては、有機塗膜と無機質塗膜との層間の密着性が重要であり、その密着性をより長期にわたって維持することが改善点として残されている。特に、比較的接着性が乏しいフッ素樹脂塗膜や金属基材にプレコートされたポリエステル樹脂塗膜等の有機塗膜の上に無機質のコーティング剤を塗布した場合、または既に施工された建材に補修目的で無機質のコーティング剤を塗布した場合には、有機塗膜と無機質塗膜との層間で塗膜剥離が起こることがあり、その密着性の問題が顕著なものになる。

本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、耐候性に優れるとともに、無機系コーティング剤の硬化被膜層が下地層に対して長期にわたり良好な密着性が維持される建材を提供することを課題としている。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。

第１に、本発明の建材は、基材表面に、有機塗料が塗布されて形成され、研磨により平滑に表面処理された第１硬化被膜層と、さらにその上に、ケイ素アルコキシ基を有し重量平均分子量１０００〜１００００のエポキシ基含有アクリル樹脂を５〜３０％含み、このエポキシ基含有アクリル樹脂がケイ素アルコキシドコーティング剤に配合された無機系コーティング剤が塗布されて形成される第２硬化被膜層とを順次備えたことを特徴とする。

第２に、上記第１の建材において、第１硬化被膜層は、ポリエステル樹脂またはフッ素樹脂を含む有機塗料が塗布されて形成されていることを特徴とする。

上記第１の発明によれば、基材表面に、有機塗料が塗布されて形成される第１硬化被膜層と、さらにその上にエポキシ基含有アクリル樹脂を５〜３０％含む無機系コーティング剤が塗布されて形成される第２硬化被膜層とを順次備えたことにより、耐候性に優れるとともに、従来品よりも無機系コーティング剤の硬化被膜層が下地層に対して高い密着性を有する。よって、第１硬化被膜層と第２硬化被膜層の層間の密着性が長期にわたって維持される。また、初期の外観を損なうことなく、より高い耐候性を有する利点がある。
さらに研磨により平滑に表面処理された第１硬化被膜層の上に第２硬化被膜層が形成されていることにより、第１硬化被膜層と第２硬化被膜層の層間の密着性をより向上させ、さらに耐候性を高めることができる。

上記第２の発明によれば、ポリエステル樹脂またはフッ素樹脂を含む有機塗料が塗布されて形成されてなる、比較的接着性が乏しい第１硬化被膜層に対しても長期にわたって高い密着性を実現することができる。

本発明は前記のとおりの特徴をもつものであるが、以下に、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

本発明に使用される基材は、特に限定されるものではなく、例えば、窯業系、プラスチック系、金属系、木質系、ガラス等、各種の素材を挙げることができる。これにより、特に外廻り建築用の建材として幅広く使用することができる。これら基材はその素材に適した前処理を施すことで、後述する第１硬化被膜層の密着性を向上させることができる。このような前処理の具体例として、脱脂処理、洗浄処理、ブラスト処理、プラズマ処理、プライマー処理等が挙げられる。金属系基材の場合には、化学研摩やクロメート処理も有効である。

本発明においては、上記基材の表面に、溶剤系、エマルジョン系等の有機塗料が塗布され、これが硬化して第１硬化被膜層が形成される。この有機塗料は、一般的に建築用建材の塗料として使用されるものであり、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂あるいはフッ素樹脂のいずれかの樹脂、またはこれら２種以上の樹脂を組み合わせた樹脂を含む塗料である。有機塗料中のフッ素樹脂成分比率が高い塗料は基材との密着性が低下する場合があるので、フッ素樹脂とともにアクリル樹脂等を組み合わせた有機塗料を使用することが望ましい。このような有機塗料は基材の化粧として用いられる場合も多く、顔料を分散させてエナメル化させた塗料が使用されてもよい。また、顔料の種類のみを変えた色違いの塗料を準備し、これらを意匠表現向上の目的で何層にも塗り重ねてもよい。これによって得られた複数層積層した硬化被膜についても、本発明においては、すべて第１硬化被膜層として含むものである。

有機塗料を塗布する方法としては、刷毛塗り、スプレーコート、浸漬（ディッピングまたはディップコートともいう）、ロールコート、フローコート、カーテンコート、ナイフコート、スピンコート、バーコート等、通常の各種塗布方法を選択することができる。また有機塗料を硬化させる方法や硬化の際の温度も特に限定されず、公知の方法によって硬化被膜を形成させる。

本発明では、上記第１硬化被膜層の上に、さらに第２硬化被膜層が形成される。この第２硬化被膜層は、エポキシ基含有アクリル樹脂を５〜３０％含む無機系コーティング剤が塗布されて形成されるものである。

ここで無機系コーティング剤としては、例えば、ケイ酸塩、リン酸塩、シリカゾルやアルカリシリケート等の水溶性シリケート、アルミナゾル等の架橋により硬化するもの、ソルダーガラス等の溶融物の冷却により硬化するもの、アルキルシリケート、アルキルチタネート等の有機側鎖の消失により硬化するもの、金属アルコラートを主成分とする常温もしくは低温加熱により硬化するもの等が例示される。より具体的なものとして、本出願人がすでに提案している特開２００２−１８７２３０号公報記載のものが挙げられる。例えば、一般式が、
（Ｒ^１）_ｎＳｉＸ_４−ｎ
（式中、Ｒ^１は各々置換もしくは非置換の炭素数１〜８の１価の炭化水素基を表し、Ｘは加水分解性基を表す。ｎは０〜３の整数である。）で表される加水分解性オルガノシランを、有機溶媒と水のうち少なくとも一方に分散されたコロイド状シリカ中で、Ｘ１モルに対し０．００１〜０．５モルを使用する条件下で部分加水分解して得られるオルガノシランのシリカ分散オリゴマー溶液（Ａ成分）と、平均組成式が
（Ｒ^２）_ａＳｉ（ＯＨ）_ｂＯ_{（４−ａ−ｂ）／２}
（式中、Ｒ^２は各々同一又は異種の置換もしくは非置換の炭素数１〜８の１価の炭化水素基を表し、ａおよびｂはそれぞれ０．２≦ａ≦２．０、０．０００１≦ｂ≦３、ａ＋ｂ＜４の関係を満たす数である。）で表される、分子中にシラノール基を含有するポリオルガノシロキサン（Ｂ成分）と、シランカップリング剤（Ｃ成分）とを、必須成分として含有するケイ素アルコキシドコーティング剤を挙げることができる。

エポキシ基含有アクリル樹脂は、１分子中にエポキシ基を含有するアクリル樹脂であり、アクリル鎖の一部にエポキシ基を有する。このものはエポキシ基含有ビニルモノマーをアクリル酸またはメタクリル酸の誘導体と共重合することにより容易に得られる。エポキシ基含有ビニルモノマーは、例えば、グリシジル（メタ）アクリレート、アリルグリシジルエーテル、ジグリシジルマレート等が挙げられる。アクリル酸またはメタクリル酸の誘導体としては、例えば、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレート等が挙げられる。エポキシ基含有アクリル樹脂には、エポキシ基と共に、ケイ素アルコキシ基を有すると好ましい。この場合、エポキシ基含有アクリル樹脂とポリオルガノシロキサンの反応性が高まり、密着性がより高くなる。

エポキシ基含有アクリル樹脂の重量平均分子量は、第２硬化被膜層の耐久性等の観点から２００〜１５０００、なかでも５００〜１３０００、とくには１０００〜１００００であることが好ましい。重量平均分子量が２００未満の場合は、コーティング剤の保存安定性が低下しやすくなり、重量平均分子量が１５０００を越える場合は、密着性が多少低下する場合がある。また、アクリル樹脂におけるエポキシ基の含有量は、アクリル樹脂が十分に架橋して第１硬化被膜層と効果的に密着し得るだけのエポキシ基を有することが好ましく、例えば、第２硬化被膜層の硬化性およびその強度、第１硬化被膜層との密着性等の観点からエポキシ基含有アクリル樹脂のエポキシ当量を１００〜２００００の範囲、より好ましくは２００〜１００００の範囲とすることができる。

このようなエポキシ基含有アクリル樹脂は、第２硬化被膜層を形成する無機系コーティング剤の樹脂固形分中、重量比で５〜３０％の範囲になるように配合される。これにより、第１硬化被膜層と第２硬化被膜層との層間の密着性が長期にわたり良好に維持される。エポキシ基含有アクリル樹脂が５％より少ないと所望の密着性が得られない場合があり、３０％を超える場合には外廻り建築用として使用した場合に紫外線劣化を受けて塗膜劣化を引き起こす場合がある。

このようにして得られた無機系コーティング剤は、第１硬化被膜層として、とくに密着性を確保しにくいフッ素樹脂の硬化被膜や金属系基材にプレコートされたポリエステル樹脂の硬化被膜に対しても良好な密着性を得ることができる。また、この無機系コーティング剤は、第１硬化被膜層の表面を所定の粗さに粗面化したり昜接着処理したりするなどの処理を施すことなく良好な密着性を得ることができるが、より耐候性を向上させたい場合には、第１硬化被膜層の表面をサンドペーパー等で研摩して平滑な状態とした後、前記無機系コーティング剤を塗布するようにしてもよい。

無機系コーティング剤を塗布する方法としては、上記有機塗料の塗布方法と同様、刷毛塗り、スプレーコート、浸漬、ロールコート、フローコート、カーテンコート、ナイフコート、スピンコート、バーコート等、通常の各種塗布方法を選択することができ、常法によって硬化被膜を形成させる。

以下、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。もちろん、この発明は以下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。

＜実施例１＞
化成処理したアルミニウム製基材の表面に、第１硬化被膜層として「ディップフロー」（日本ファインコーティング製（フッ素樹脂成分５０質量％、アクリル樹脂成分５０質量％）を塗布し、これを乾燥硬化させて厚み１０μｍの硬化被膜を形成した。その後、この硬化被膜を＃２００のサンドペーパーでその表層を削り取り、削り粉をきれいに除去して塗装板を作製した。

次に、メタノール分散コロイダルシリカゾルＭＴ−ＳＴ（日産化学工業製）１００質量部、メチルトリメトキシシラン６８質量部、水１０．８質量部を投入し、攪拌しながら６５℃の温度で約５時間かけて部分加水分解反応を行って得たシリカ分散オリゴマー溶液（Ａ成分）と、メチルトリイソプロポキシシラン２２０質量部（１モル）とトルエン１５０質量部との混合液を計りとり、この混合液に１％塩酸水溶液１０８質量部を滴下して、メチルトリイソプロポキシシランを加水分解した後、反応液を分液ロートに移し入れて静置し、二層に分離した下層の、少量の塩酸を含む水とイソプロピルアルコールとの混合液を分液して除去し、トルエンを減圧留去した後、残留物をイソプロピルアルコールで希釈することにより得たポリオルガノシロキサン（Ｂ成分）と、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシランのシランカップリング剤（Ｃ成分）とを、それぞれ５０：５０：1の比率で混合した後に、重量平均分子量１０００のケイ素アルコキシ基を有するエポキシ基含有アクリル樹脂（大日本インキ化学工業製）を配合して得た無機系コーティング剤を、作製した塗装板に対して、スプレー塗装で硬化被膜厚で約５μｍになるように塗布し、硬化温度８０℃で５分間硬化させて第２硬化被膜層を形成して建材を得た。なお、エポキシ基含有アクリル樹脂は、無機系コーティング剤の樹脂固形分中、重量比で１０％になるように配合した。
＜参考例１＞
第１硬化被膜層の表面にサンドペーパー処理を施さなかった以外は、実施例１と同様にして建材を得た。
＜参考例２＞
エポキシ基含有アクリル樹脂が２５質量％になるように配合した無機系コーティング剤を用いた以外は、参考例１と同様にして建材を得た。
＜参考例３＞
基材としてスレート板、第１硬化被膜層としてアクリル樹脂塗料ＩＭ４１００（関西ペイント製）を使用した以外は、参考例１と同様にして建材を得た。
＜参考例４＞
重量平均分子量１００００のケイ素アルコキシ基を有するエポキシ基含有アクリル樹脂を使用した以外は、参考例１と同様にして建材を得た。
＜比較例１＞
エポキシ基含有アクリル樹脂を配合しない無機系コーティング剤を使用した以外は、参考例１と同様にして建材を得た。
＜比較例２＞
エポキシ基含有アクリル樹脂が重量比で３％になるように配合した無機系コーティング剤を使用した以外は、参考例１と同様にして建材を得た。
＜比較例３＞
エポキシ基含有アクリル樹脂が重量比で４０％になるように配合した無機系コーティング剤を使用した以外は、参考例１と同様にして建材を得た。

上記実施例１、参考例１〜４および比較例１〜３で得られた建材について、外観を目視で観察した。また、第１硬化被膜層と第２硬化被膜層との層間の密着性を評価するために、温水６０℃に８時間浸漬後１６時間室温乾燥する処理を１サイクルとし、１０サイクル後の密着性を碁盤目試験（ＪＩＳＫ５４００碁盤目試験方法に準ずる）で評価した。さらに、耐候性を評価するために、岩崎電気（株）製の「アイスーパーＵＶテスターＳＵＶＷ２３１」（５００時間照射で１０年促進）にて促進試験を行い、試験前後の色差（ΔＥ）を評価した。

結果を表１に示す。

表１にみられるように、エポキシ基含有アクリル樹脂を５〜３０％含む無機系コーティング剤を塗布して第２硬化被膜層を形成した建材（実施例１、参考例１〜４）はいずれも外観に問題はないことが確認できた。また、碁盤目試験の結果が１００／１００と密着性が良好であり、耐候性についてもΔＥが小さく良好であることが確認できた。
第１硬化被膜層の表面にサンドペーパー処理を施した実施例１は、耐候性が特に良好であった。

他方、エポキシ基含有アクリル樹脂を配合しない無機系コーティング剤を使用した建材（比較例１）やエポキシ基含有アクリル樹脂が重量比で３％になるように配合した無機系コーティング剤を使用した建材（比較例２）は、碁盤目試験の結果がそれぞれ４０／１００、５３／１００であり、密着性が劣ることが確認できた。また、エポキシ基含有アクリル樹脂が重量比で４０％になるように配合した無機系コーティング剤を使用した建材（比較例３）は、耐候性の評価においてΔＥが大きくなり、耐候性が劣ることが確認できた。

Claims

基材表面に、有機塗料が塗布されて形成され、研磨により平滑に表面処理された第１硬化被膜層と、さらにその上に、ケイ素アルコキシ基を有し重量平均分子量１０００〜１００００のエポキシ基含有アクリル樹脂を５〜３０％含み、このエポキシ基含有アクリル樹脂がケイ素アルコキシドコーティング剤に配合された無機系コーティング剤が塗布されて形成される第２硬化被膜層とを順次備えたことを特徴とする建材。
第１硬化被膜層は、ポリエステル樹脂またはフッ素樹脂を含む有機塗料が塗布されて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の建材。