JP5147096B2 - 多彩模様塗料組成物 - Google Patents
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Description
特許文献1の多彩模様塗料は、ゲル化膜でカプセル化された着色粒子を含有するものであり、当該ゲル化膜はコロイド形成物質をゲル化剤で不溶化することによって形成できることが記載されている。
特許文献2の多彩模様塗料は、ジュランガム、エマルション、着色顔料等の混合物を、塩化カルシウム等の金属塩水溶液等に加えてゲル化させた着色ゲル粒子を含むものである。
1.合成樹脂エマルション(a)、ゲル形成物質(b)、及び着色顔料(c)を含む着色水性塗料(I)を、ゲル化剤(d)を含有する水性媒体(II)に分散して得られる着色ゲル粒子を含む多彩模様塗料組成物であって、
前記合成樹脂エマルション(a)が、(メタ)アクリル酸アルキルエステルを主成分とするモノマー群の乳化重合物であり、該モノマー群におけるカルボキシル基含有モノマーの比率が3重量%以下であることを特徴とする多彩模様塗料組成物。
2.前記合成樹脂エマルション(a)を構成するモノマー群において、水酸基含有モノマーの比率が0.1〜20重量%であることを特徴とする1.記載の多彩模様塗料組成物。
3.前記水性媒体(II)が、合成樹脂エマルション(a’)及びゲル化剤(d)を含有するものであり、前記合成樹脂エマルション(a’)が、(メタ)アクリル酸アルキルエステルを主成分とするモノマー群の乳化重合物であり、該モノマー群におけるカルボキシル基含有モノマーの比率が3重量%以下であることを特徴とする1.または2.に記載の多彩模様塗料組成物。
4.前記合成樹脂エマルション(a’)を構成するモノマー群において、水酸基含有モノマーの比率が0.1〜20重量%であることを特徴とする3.記載の多彩模様塗料組成物。
本発明の多彩模様塗料組成物における着色水性塗料(I)は、合成樹脂エマルション(a)、ゲル形成物質(b)、及び着色顔料(c)を含むものである。
モノマー群におけるカルボキシル基含有モノマーの比率は、通常3重量%以下、好ましくは0.9重量%以下、より好ましくは0.4重量%以下である。モノマー群においてカルボキシル基含有モノマーを含まない態様も好適である。カルボキシル基含有モノマーの比率が3重量%を超える場合は、安定した着色ゲル粒子を生成させるために多量のゲル化剤が必要となり、耐水性、耐候性等の塗膜物性において十分な性能を得ることが困難となる。また、合成樹脂エマルションに残存するカルボキシル基の作用により、塗料貯蔵中、経時的に着色ゲル粒子のゲル形成能が低下してしまい、着色ゲル粒子から顔料がしみ出る等の不具合が生じやすくなる。
(b)成分としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリ(メタ)アクリル酸、ポリエチレンオキサイド、水溶性ウレタン、バイオガム、ガラクトマンナン誘導体、アルギン酸もしくはその誘導体、セルロース誘導体、ゼラチン、カゼイン、アルブミン等、あるいはこれらを酸化、メチル化、カルボキシメチル化、ヒドロキシエチル化、ヒドロキシプロピル化、硫酸化、リン酸化、カチオン化等によって化学変性したもの等が挙げられ、これらの1種または2種以上を使用することができる。
(b)成分の混合比率は、通常、(a)成分の固形分100重量部に対し、固形分で0.1〜30重量部、好ましくは0.5〜20重量部である。
(c)成分の混合比率は、着色ゲル粒子の色相等によっても様々であるが、通常、(a)成分の固形分100重量部に対し5〜200重量部、好ましくは10〜100重量部である。
(c)成分の分散剤としては、ノニオン性分散剤、アニオン性分散剤、カチオン性分散剤、両性分散剤等を使用することができる。とりわけカチオン性分散剤は、着色ゲル粒子の経時安定性等の点で好適である。
本発明組成物における水性媒体(II)は、水を主成分とする媒体に、ゲル化剤(d)(以下「(d)成分」という)を含むものである。この(d)成分は、着色ゲル粒子の生成に必須の成分である。
(d)成分としては、例えば、マグネシウム、カルシウム、バリウム、アルミニウム、ナトリウム、カリウム、亜鉛、鉄、ジルコニウム等の金属の硫酸塩、酢酸塩、有機酸塩、珪酸塩、硼酸塩等が挙げられ、これらの1種または2種以上を使用することができる。
水性媒体(II)中における(d)成分の比率は、通常0.01〜1.5重量%、好ましくは0.03〜1.0重量%、より好ましくは0.05〜0.5重量%となるようにする。
(a’)成分としては、例えば、アクリル樹脂エマルション、ウレタン樹脂エマルション、酢酸ビニル樹脂エマルション、シリコン樹脂エマルション、フッ素樹脂エマルション、アクリル・酢酸ビニル樹脂エマルション、アクリル・ウレタン樹脂エマルション、アクリル・シリコン樹脂エマルション等の合成樹脂エマルションが使用できる。
水性媒体(II)中における(a’)成分の比率は、固形分で通常5〜50重量%、好ましくは10〜48重量%となるようにすればよい。
カルボキシル基含有モノマーの比率は、通常3重量%以下、好ましくは0.9重量%以下、より好ましくは0.4重量%以下であり、カルボキシル基含有モノマーを含まない態様も好適である。
水酸基含有モノマーの比率は、通常0.1〜20重量%(0.1重量%以上20重量%以下)、好ましくは0.5重量〜10重量%である。水酸基含有モノマーの比率がこのような範囲内であれば、多彩模様塗料の製造安定性、攪拌安定性、貯蔵安定性等の点で有利である。
乳化剤としては、ノニオン性乳化剤、とりわけノニオン性反応性乳化剤が、経時的安定性、耐水性、耐候性等の点で好適である。
(a’)成分のガラス転移温度は、通常−20〜80℃程度、好ましくは−10〜60℃程度である。
本発明の多彩模様塗料組成物は、上述の着色水性塗料(I)を水性媒体(II)に加え粒状に分散させて得ることができる。水性媒体(II)に(a’)を含む場合は、
(ア):(d)成分を含有する水性媒体(II)に、着色水性塗料(I)を分散させた後、(a’)成分を混合する方法;あるいは、
(イ):(a’)成分及び(d)成分を含有する水性媒体(II)に対し、着色水性塗料(II)を分散させる方法;
等によって製造することができる。このうち、上記(イ)の製造方法によれば、塗料の高固形分化を図ることができる。このような高固形分化により、塗料の粘性調整が容易となり、また塗膜の乾燥時間を短縮することができる。
着色ゲル粒子の形状や粒子径を所望のものとするには、攪拌羽根の形状、攪拌槽に対する攪拌羽根の大きさや位置、攪拌羽根の回転速度、着色水性塗料(I)の粘性や添加方法、水性媒体(II)の粘性、(d)成分の濃度等を適宜選択・調整すればよい。
色相が異なる2種以上の着色粒子を含む多彩模様塗料組成物を得るためには、例えば、
単色の着色ゲル粒子が分散した分散液をそれぞれ製造した後、これらを混合する方法;あるいは、
色相が異なる2種以上の着色水性塗料を、同時または順に水性媒体に添加し分散させる方法;
等の方法を採用すればよい。
本発明組成物は、例えば、建築用、建材用、土木用、木工用、プラスチック製品用、金属製品用、非鉄金属製品用等の種々の用途に適用することができる。具体的には、例えば、コンクリート、モルタル、サイディングボード、押出成形板、石膏ボード、パーライト板、合板、プラスチック板、金属板、ガラス、磁器タイル等の各種基材の表面化粧材として用いることが可能である。これら基材の表面は、何らかの表面処理(例えば、シーラー、サーフェーサー、フィラー等)が施されたものでもよく、既に塗膜が形成されたもの等であってもよい。
塗装の際には、水を用いて希釈することも可能である。水の混合量は、塗装器具の種類、塗装下地の状態、塗装時の温度等を勘案して適宜設定すればよい。
本発明組成物の塗付量は、通常0.2〜1.6kg/m2、好ましくは0.3〜1.2kg/m2である。また、本発明組成物を塗装した後の乾燥は通常、常温で行えばよいが、加熱することも可能である。乾燥時間は、通常、常温で1〜5時間である。
本発明組成物では、太陽光や降雨等に直接晒される場合においても十分な物性を有する塗膜が形成できる。すなわち、本発明組成物は、最表面の仕上塗膜を形成するものとして好適に使用できるものである。但し、必要に応じ本発明組成物の塗装後に透明塗料等を塗装することも可能である。
白色粒子分散液1
まず、容器内に合成樹脂エマルション1を85.0重量部仕込み、攪拌羽根の回転速度を1800rpmとして攪拌を行いながら、造膜助剤8.3重量部、水5.7重量部、ゲル化剤として硫酸アルミニウム0.5重量部、消泡剤0.5重量部を均一に混合することにより、水性媒体1を製造した。
次に、別の容器内に合成樹脂エマルション1を40.0重量部を仕込み、攪拌羽根の回転速度を1800rpmとして攪拌を行いながら、造膜助剤4.0重量部、白色顔料液として酸化チタン60重量%分散液12.0重量部、ゲル形成物質としてカルボキシメチルセルロース2重量%水溶液43.5重量部、消泡剤0.5重量部を均一に混合することにより白色水性塗料1を製造した。
上述の水性媒体1(100重量部)に対し、白色水性塗料1を100重量部加えて分散(攪拌羽根の回転速度;900rpm)することにより、粒径約1mmの白色粒子が分散した白色粒子分散液1を得た。
容器内に合成樹脂エマルション1を40.0重量部仕込み、攪拌羽根の回転速度を1800rpmとして攪拌を行いながら、造膜助剤4.0重量部、黒色顔料液として黒色酸化鉄50重量%分散液12.0重量部、ゲル形成物質としてカルボキシメチルセルロース2重量%水溶液43.5重量部、消泡剤0.5重量部を均一に混合することにより黒色水性塗料1を製造した。
上述の水性媒体1(100重量部)に対し、黒色水性塗料1を100重量部加えて分散(攪拌羽根の回転速度;900rpm)することにより、粒径約1mmの黒色粒子が分散した黒色粒子分散液1を得た。
白色粒子分散液1と黒色粒子分散液1とを50:50の重量比率にて混合することにより、多彩模様塗料1を得た。
表1に示す配合に従い、試験例1と同様の方法で、それぞれ白色粒子分散液、黒色粒子分散液、多彩模様塗料を製造した。なお、試験例2〜7では、上記合成樹脂エマルション1の他に、以下の合成樹脂エマルション2〜7を使用した。
メチルメタクリレート−シクロヘキシルメタクリレート−ブチルアクリレート−アクリル酸共重合体(モノマー重量比33:38:28.7:0.3)、乳化剤:反応性ノニオン性乳化剤、ガラス転移温度:34℃、固形分:50重量%
メチルメタクリレート−シクロヘキシルメタクリレート−ブチルアクリレート−2−ヒドロキシエチルメタクリレート−アクリル酸共重合体(モノマー重量比33:38:26.7:2:0.3)、乳化剤:反応性ノニオン性乳化剤、ガラス転移温度:35℃、固形分:50重量%
メチルメタクリレート−シクロヘキシルメタクリレート−ブチルアクリレート−2−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体(モノマー重量比33:38:27:2)、乳化剤:反応性ノニオン性乳化剤、ガラス転移温度:35℃、固形分:50重量%
メチルメタクリレート−シクロヘキシルメタクリレート−ブチルアクリレート−2−ヒドロキシエチルメタクリレート−アクリル酸共重合体(モノマー重量比33:38:26.7:2:0.3)、乳化剤:アニオン性乳化剤、ガラス転移温度:35℃、固形分:50重量%
メチルメタクリレート−シクロヘキシルメタクリレート−ブチルアクリレート−アクリル酸共重合体(モノマー重量比33:37:28:2)、乳化剤:反応性ノニオン性乳化剤、ガラス転移温度:35℃、固形分:50重量%
メチルメタクリレート−シクロヘキシルメタクリレート−ブチルアクリレート−アクリル酸共重合体(モノマー重量比32:36:28:4)、乳化剤:反応性ノニオン性乳化剤、ガラス転移温度:35℃、固形分:50重量%
表1に示す配合に従い、試験例1と同様の方法で多彩模様塗料の製造を試みた。しかし、試験例8では、白色粒子分散液、黒色粒子分散液をそれぞれ製造する際に、安定な粒子が生成せず、全体が顔料色で濁ってしまった。
(貯蔵安定性試験)
上記方法にて得られた多彩模様塗料を、予めシーラーが塗装されたスレート板(300×300mm)に塗付量0.6kg/m2でスプレー塗装した。次に、その塗料450gを500cc容器に入れて密封し、50℃環境下で7日間貯蔵した後、同様の方法でスレート板にスプレー塗装した。このようにして得られた塗装板の外観を目視にて確認した。評価は、貯蔵前の塗装板と貯蔵後の塗装板を比較し、貯蔵後の塗装板に変化が認められなかったものを「◎」、貯蔵後の塗装板に著しい変化が認められたものを「×」とする4段階(◎>○>△>×)で行った。試験結果を表2に示す。
各試験例における黒色粒子分散液を、予めシーラーが塗装されたスレート板(150×70mm)に塗付量0.6kg/m2でスプレー塗装し、常温にて16時間乾燥した。次に、この試験板を50℃の温水に6時間浸漬し、浸漬後の外観変化を目視にて観察した。評価は、外観変化が認められなかったものを「◎」、著しい外観変化(白化等)が認められたものを「×」とする4段階(◎>○>△>×)で行った。試験結果を表2に示す。
各試験例における黒色粒子分散液を、予めシーラーが塗装されたスレート板(60×40mm)に塗付量0.6kg/m2でスプレー塗装し、常温にて7日間乾燥した。このようにして得られた試験板を耐候性試験に供した。耐候性試験は、促進耐候性試験機「メタルウェザー」(ダイプラ・ウィンテス株式会社製)を用い、光照射4時間・結露4時間(計8時間)を1サイクルとして80サイクルまで実施した。評価は、初期色相に対する80サイクル後の色差(△E)を測定することによって行い、△Eが1未満のものを「◎」、△Eが1以上2未満のものを「○」、△Eが2以上5未満のものを「△」、△Eが5以上のものを「×」とした。
試験結果を表2に示す。
Claims (6)
- 合成樹脂エマルション(a)、ゲル形成物質(b)、及び着色顔料(c)を含む着色水性塗料(I)を、ゲル化剤(d)を含有する水性媒体(II)に分散して得られる着色ゲル粒子を含む多彩模様塗料組成物であって、
前記合成樹脂エマルション(a)が、(メタ)アクリル酸アルキルエステルを主成分とするモノマー群の乳化重合物であり、
該モノマー群におけるカルボキシル基含有モノマーの比率が3重量%以下であり、水酸基含有モノマーの比率が0.1〜20重量%であり、
前記ゲル形成物質(b)が、ポリビニルアルコール、ポリ(メタ)アクリル酸、ポリエチレンオキサイド、水溶性ウレタン、バイオガム、ガラクトマンナン誘導体、アルギン酸もしくはその誘導体、セルロース誘導体、ゼラチン、カゼイン、アルブミン、及び、これらを酸化、メチル化、カルボキシメチル化、ヒドロキシエチル化、ヒドロキシプロピル化、硫酸化、リン酸化、カチオン化したものからなる群より選択される少なくとも1種であり、
前記ゲル化剤(d)が、金属塩であることを特徴とする多彩模様塗料組成物。 - 前記水性媒体(II)が、合成樹脂エマルション(a’)及びゲル化剤(d)を含有するものであり、
前記合成樹脂エマルション(a’)が、(メタ)アクリル酸アルキルエステルを主成分とするモノマー群の乳化重合物であり、
該モノマー群におけるカルボキシル基含有モノマーの比率が3重量%以下であり、水酸基含有モノマーの比率が0.1〜20重量%であることを特徴とする請求項1に記載の多彩模様塗料組成物。 - 前記合成樹脂エマルション(a)が、乳化剤を含有し、
前記乳化剤が、ノニオン性反応性乳化剤を含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の多彩模様塗料組成物。 - 前記合成樹脂エマルション(a’)が、乳化剤を含有し、
前記乳化剤が、ノニオン性反応性乳化剤を含有することを特徴とする請求項2又は3に記載の多彩模様塗料組成物。 - 前記金属塩が、マグネシウム、カルシウム、バリウム、アルミニウム、ナトリウム、カリウム、亜鉛、鉄、及び、ジルコニウムの金属塩からなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の多彩模様塗料組成物。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の多彩模様塗料組成物の製造方法であって、
前記着色水性塗料(I)を、前記水性媒体(II)に分散する工程、を含むことを特徴とする多彩模様塗料の製造方法。
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