JP6167845B2 - 模様塗料組成物の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、模様塗料組成物の製造方法に関する。

壁材などの対象物の表面には、保護や装飾などを目的とした塗装が施される場合が多い。従来、所望する色調の塗料を得るには、予め塗料用の樹脂溶液又は樹脂エマルション中に無機又は有機顔料を分散させ、色調の異なった数種類の塗料を準備し、これらを任意に混合することによって製造するのが一般的であった。
しかし、複数の塗料を混合して得られる所望色調の塗料は、その中に色調の異なった顔料が混在しているにもかかわらず、同一色の顔料のみによって製造されたような塗膜しか得られず、平面的な単一色で変化に乏しいものであった。

そこで、エマルション塗料をゲル化膜でカプセル化したゲル状の着色粒子を分散媒中に分散させた塗料が提案されている。
エマルション塗料は水系塗料に属しており、従来の溶剤型の塗料と比較して環境適合性が高い。また、該エマルション塗料をゲル化膜でカプセル化することにより着色粒子が分散媒中で安定して分散するため、数種類のエマルション塗料を用いれば、それぞれの色調の異なる着色粒子が混在し、多彩模様の塗膜を形成できる。

ゲル状の着色粒子を含有する塗料を製造する方法として、例えば特許文献１には、樹脂エマルションと着色顔料と親水性コロイド形成物質とを含むエマルション塗料を、ゲル化剤を含む分散媒に添加し、ディソルバ等の分散機で撹拌しながら細分化する方法が開示されている。

また、特許文献２には、内側から順に、第１吐出口、第２吐出口、第３吐出口が同心円状に配置されたノズルを用い、水性樹脂と着色剤と水溶性多糖類とを含む水性液状組成物を第１吐出口から吐出し、金属化合物を含む水性媒体を第２吐出口から吐出し、これらの吐出物に向けて第３吐出口から圧縮空気を噴射して、水性液状組成物と水性媒体とを接触混合させて粒状ゲルを製造する方法が開示されている。

特開２００８−４４９９１号公報 特開２００９−２８６８７８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方法により得られるゲル状の着色粒子は、分散機で撹拌しながら細分化するため、大きさや形状を制御することが困難であった。そのため、ゲル状の着色粒子は塗膜の模様となるので、設計通りの模様を形成することは困難であった。さらに、塗膜の見た目の色合いは模様によって変わってくるため、ゲル状の着色粒子の含有量が同じであっても、形成される塗膜の色合いが異なって見えることがあり、同じ色合いの塗膜を再現すること（色再現性）は困難であった。

特許文献２に記載の方法では、均一な大きさの粒状ゲルが得られるものの、形状が球状であるため、粒状ゲルを含有する塗料を塗装対象物にスプレー塗装した際に、球状の粒状ゲルが跳ね返ってしまうことがあった。そのため、所望の色合いや模様の塗膜を形成するには、粒状ゲルの跳ね返り分を考慮し、塗装量を増やす必要があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、所望の模様の塗膜を形成でき、しかもスプレー塗装時の跳ね返りを抑制できる模様塗料組成物の製造方法の提供を目的とする。

本発明は、以下の態様を有する。
［１］ ゲル化剤を含む分散媒に着色塗料を接触させ、着色塗料の表面をゲル化したゲル化物を含有する模様塗料組成物の製造方法において、所定の形状の網の目を有する網状体を前記着色塗料に浸漬し引き上げて網の目に着色塗料の膜を張った後、該網状体を分散媒に浸漬して着色塗料の膜を分散媒に移動させる、模様塗料組成物の製造方法。

本発明の模様塗料組成物の製造方法によれば、所望の模様の塗膜を形成でき、しかもスプレー塗装時の跳ね返りを抑制できる模様塗料組成物を製造できる。

本発明の模様塗料組成物の製造工程を示す説明図である。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の模様塗料組成物の製造方法は、ゲル化剤を含む分散媒に着色塗料を接触させ、着色塗料の表面をゲル化したゲル化物を含有する模様塗料組成物を製造する方法である。
なお、本発明において「所望の模様の塗膜」とは、塗膜の模様の大きさや形状が設計通りであることを意味し、塗膜の模様の配置は規則的であってもよいし、不規則であってもよい。

＜着色塗料＞
着色塗料としては、例えば樹脂エマルションと着色顔料と親水性コロイド形成物質とを含むエマルション塗料や、キトサンと着色顔料と錯体形成物質とを含むキトサン含有塗料などが挙げられる。模様塗料組成物より形成される塗膜に抗菌効果を付与できる点では、キトサン含有塗料が好ましい。

（エマルション塗料）
エマルション塗料に含まれる樹脂エマルションとしては、例えばポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂、ポリスチレン、アクリロニトリル、ベオバ（分岐脂肪酸ビニルエステル）、天然又は合成ゴムや、それらの共重合体のエマルションなど、一般に市販されている樹脂エマルションを使用することができる。中でも、アクリル樹脂が好ましい。

着色顔料としては、例えばカーボンブラック、酸化チタン、酸化鉄、クロム酸鉛、カドミウムイエロー、カドミウムレッド等の無機顔料；パール顔料、マイカ顔料、マイカコーティングパール顔料、アルミニウム粉、ステンレス粉等の光輝性顔料；フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、キナクリドンレッド等の有機顔料などが挙げられる。これら着色顔料は、１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
着色顔料の含有量は、樹脂エマルション１００質量部に対して、０．０１〜５０質量部が好ましく、より好ましくは０．１〜３０質量部である。

エマルション塗料が親水性コロイド形成物質を含有することにより、該親水性コロイド形成物質と後述するゲル化剤とが反応してエマルション塗料をゲル化膜でカプセル化することができる。
親水性コロイド形成物質としては、例えばセルロース誘導体；ポリチレンオキサイド；ポリビニルアルコール；カゼイン、デンプン、ガラクトマンノン、グアルゴム、ローカストビーンゴム等の天然高分子などを含有する水溶液が挙げられる。中でもグアルゴムの水溶液が好ましく、該水溶液の濃度は０．５〜５質量％が好ましく、より好ましくは１．０〜３質量％である。これら親水性コロイド形成物質は、１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
親水性コロイド形成物質の含有量は、樹脂エマルション１００質量部に対して、０．０５〜５質量部が好ましく、より好ましくは０．１〜３．０質量部である。親水性コロイド形成物質の含有量が上記範囲内であれば、安定したゲル化膜が得られやすくなる。

エマルション塗料には、必要に応じて体質顔料や公知の添加剤（例えば増粘剤、分散剤、消泡剤、防腐剤、レベリング剤等）が任意成分として含まれてもよい。
体質顔料としては、カオリン、硫酸バリウム、含水ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウムなどが挙げられる。これら体質顔料は、１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
体質顔料の含有量は、エマルション塗料１００質量％中、０〜３０質量％が好ましく、より好ましくは０〜２０質量％である。

エマルション塗料は、上記樹脂エマルションに親水性コロイド形成物質を加え撹拌混合したものに、着色顔料と水の混合溶液を加えてさらに撹拌混合して得られる。
水の含有量は、エマルション塗料１００質量％中、４０〜９０質量％が好ましく、より好ましくは５０〜８０質量％である。

（キトサン含有塗料）
キトサン含有塗料に含まれるキトサンとしては、市販品を用いることができる。
着色顔料としては、エマルション塗料の説明において先に例示した着色顔料が挙げられる。これら着色顔料は、１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
着色顔料の含有量は、キトサン含有塗料に含まれるキトサンと、錯体形成物質と水との合計１００質量部に対して、０．０１〜５０質量部が好ましく、より好ましくは０．１〜３０質量部である。

キトサン含有塗料が錯体形成物質を含有することにより、キトサンが錯体形成物質と水中で反応し、イオン錯体を形成する。このイオン錯体を分散媒に接触させることでイオン錯体の表面がゲル化し、キトサン膜が形成される。
錯体形成物質としては、塩酸等の無機酸；酢酸、ギ酸、アクリル酸、乳酸、リンゴ酸等の有機酸などが挙げられる。中でも、塩酸の水溶液が好ましい。
錯体形成物質の含有量は、キトサン１００質量部に対して、２０〜１５０質量部が好ましく、より好ましくは５０〜１００質量部である。

キトサン含有塗料には、必要に応じて、樹脂エマルション、体質顔料や公知の添加剤（例えば増粘剤、分散剤、消泡剤、防腐剤、レベリング剤等）が任意成分として含まれてもよい。
体質顔料および添加剤としては、エマルション塗料の説明において先に例示した体質顔料および添加剤が挙げられる。

キトサン含有塗料は、上記錯体形成物質の水溶液にキトサンを加え撹拌混合したものに着色顔料を加え、さらに撹拌混合して得られる。
水の含有量は、キトサン含有塗料１００質量％中、４０〜９０質量％が好ましく、より好ましくは５０〜８０質量％である。

＜分散媒＞
分散媒は、ゲル化剤を含む水性の分散媒である。
ゲル化剤としては、例えばマグネシウムモンモリロナイト粘土、ナトリウムペンタクロロフェノール、ホウ酸塩、タンニン酸、乳酸チタン、塩化カルシウム、水酸化ナトリウムなどを含有する水溶液が挙げられる。中でも、着色塗料としてエマルション塗料を用いる場合はホウ酸塩の水溶液が好ましく、キトサン含有塗料を用いる場合は塩化カルシウムの水溶液が好ましい。ホウ酸塩の水溶液の濃度は０．０５〜１０質量％が好ましく、より好ましくは０．５〜８質量％である。塩化カルシウムの水溶液の濃度は０．０５〜２０質量％が好ましく、より好ましくは０．１〜１０質量％である。これらゲル化剤は、１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
着色塗料としてエマルション塗料を用いる場合、ゲル化剤の含有量は、分散媒１００質量％中、０．０５〜５質量％が好ましく、より好ましくは０．１〜３質量％である。一方、着色塗料としてキトサン含有塗料を用いる場合、ゲル化剤の含有量は、分散媒１００質量％中、０．１〜５質量％が好ましく、より好ましくは０．５〜３質量％である。
ゲル化剤の含有量が上記範囲内であれば、安定したゲル化膜が得られやすくなる。

分散媒には、必要に応じて体質顔料や水溶性高分子化合物、公知の添加剤が任意成分として含まれてもよい。
体質顔料としては、エマルション塗料の説明において先に例示した体質顔料が挙げられる。中でも、含水ケイ酸マグネシウムの分散液が好ましく、該分散液の濃度は０．０５〜２０質量％が好ましく、より好ましくは２〜１０質量％である。これら体質顔料は、１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
体質顔料の含有量は、分散媒１００質量％中、０．０５〜１０質量％が好ましく、より好ましくは０．１〜５質量部である。

水溶性高分子化合物としては、例えばヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ポリビニルアルコールなどを含有する水溶液が挙げられる。中でもカルボキシメチルセルロースまたはメチルセルロースの水溶液が好ましく、これら水溶液の濃度は０．１〜５質量％が好ましく、より好ましくは０．５〜３質量％である。これら水溶性高分子化合物は、１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
水溶性高分子化合物の含有量は、分散媒１００質量％中、０．０５〜３質量％が好ましく、より好ましくは０．１〜２質量％である。

添加剤としては、エマルション塗料の説明において先に例示した添加剤が挙げられる。

分散媒は、ゲル化剤を含む水溶液と、必要に応じて体質顔料を含む分散液、および水溶性高分子化合物を含む水溶液等とを撹拌混合したものに、水を加え希釈することにより得られる。
水の含有量は、分散媒１００質量％中、２０〜８０質量％が好ましく、より好ましくは３０〜７０質量％である。

＜製造方法＞
以下、本発明の模様塗料組成物の製造方法の一例について、図１を参照しながら説明する。
本発明の模様塗料組成物の製造方法では、所定の形状の網の目を有する網状体を用いる。図１に示す網状体１０は、木枠１１の内側に正方形の網の目を有する網１２が張られている。
なお、網の目の形状については特に限定されず、所望とする模様の形に対応した形状の網の目を有する網状体を用いることができる。

まず、網状体１０を着色塗料Ａに浸漬する（工程（ａ））。
つぎに、網状体１０を着色塗料Ａから引き上げて、網の目に着色塗料の膜Ｍを張る（工程（ｂ））。
つぎに、網の目に着色塗料の膜が張っている網状体１０を分散媒Ｂに浸漬して着色塗料の膜を分散媒Ｂに移動させる（工程（ｃ））。

網の目に着色塗料の膜が張っている網状体１０を分散媒Ｂに浸漬して着色塗料の膜を分散媒Ｂに移動させると、各着色塗料の膜と分散媒Ｂとが接触し、各着色塗料の膜の表面がゲル化することで被膜を形成したゲル化物Ｇ（表面がゲル化した着色塗料の膜）となる。該ゲル化物Ｇは網から剥がれ、分散媒Ｂ中にゲル化物Ｇが分散した模様塗料組成物が得られる（工程（ｄ））。このとき、分散媒Ｂ中でゲル化物Ｇが網から容易に剥がれるようにするために、分散媒Ｂ中で網状体１０を上下左右に揺すってもよい。
着色塗料の膜の厚さについては特に制限されないが、通常、１０〜３００μｍ程度である。

また、本発明では、網の目に張られた着色塗料の膜を乾燥させずに分散媒へ移動させることが好ましい。着色塗料の膜を乾燥させた後に分散媒へ移動させると、乾燥した状態の着色塗料の膜の表面がゲル化したゲル化物が分散媒中に存在することになる。このゲル化物は圧力等によって変形しにくいため、スプレー塗装時にノズルが詰まるおそれがある。また、乾燥機等を用いた乾燥時のコストがかかる。
着色塗料の膜を乾燥させずに分散媒へ移動させれば、未乾燥の着色塗料の膜の表面がゲル化したゲル化物が分散媒中に存在することになるので、スプレー塗装してもゲル化物がスプレー時の圧力でノズルから吐出する際に変形しやすく、ノズルが詰まりにくい。なお、ノズルから吐出した後のゲル化物は、圧力から開放されるため元の形状に戻る。また、着色塗料の膜を乾燥させずに分散媒へ移動させれば、乾燥時のコストがかからないため、低コストで模様塗料組成物を製造できる。

また、本発明では、ゲル化物Ｇが乾燥していないことが好ましい。乾燥したゲル化物Ｇは、スプレー塗装時に圧力等によって変形しにくいため、ノズルが詰まるおそれがある。

ゲル化物と、ゲル化物が分散した分散媒は、そのまま模様塗料組成物として用いてもよいし、ゲル化物Ｇのみを他の塗料に配合して用いてもよい。
また、本発明では、網の目の形状の異なる複数の網状体を用いて各形状の着色塗料の膜を形成し、各形状の着色塗料の膜を分散媒に移動させてもよい。
さらに、着色塗料を色の異なるものに交換すれば、色調の異なるゲル化物が分散媒に複数混在した模様塗料組成物が得られる。なお、色調の異なるゲル化物が分散媒に複数混在した模様塗料組成物を「多彩模様塗料組成物」ともいう。
多彩模様塗料組成物を製造する方法としては、１色目のゲル化物が分散した分散媒中へ、２色目以降の着色塗料の膜を移動させ、１つの分散媒中で複数の色調の異なるゲル化物を混合する方法；ゲル化物が分散した分散媒をゲル化物の色毎に複数製造し、所望の色合いとなるように各分散媒を混合する方法などが挙げられる。

また、模様塗料組成物には、必要に応じてバインダの役割を果たす樹脂エマルションや公知の添加剤が任意成分として含まれてもよい。
樹脂エマルションとしては、エマルション塗料の説明において先に例示した樹脂エマルションが挙げられる。中でも、アクリル樹脂が好ましい。
樹脂エマルションの含有量は、模様塗料組成物１００質量％中、５０質量％以下が好ましく、より好ましくは２０〜４０質量％である。樹脂エマルションの含有量が上記範囲内であれば、模様塗料組成物の塗装作業性がよく、耐久性のよい塗膜が得られる。

添加剤としては、エマルション塗料の説明において先に例示した添加剤が挙げられる。

＜作用効果＞
以上説明した本発明の模様塗料組成物の製造方法によれば、着色塗料の表面がゲル化したゲル化物を、網状体を着色塗料に浸漬して網の目に着色塗料の膜を張り、該網状体を分散媒に浸漬して着色塗料の膜を分散媒に移動させることで製造する。このように網状体を用いて着色塗料を所定の形状の膜に形成することで、設計通りの模様を形成できる。よって、本発明により得られる模様塗料組成物からは、所望とする模様の塗膜を再現性よく形成でき、色再現性にも優れる。
しかも、網状体を用いて所定の形状に形成される着色塗料は膜状であるため、得られるゲル化物も膜状である。よって、膜状のゲル化物を含有する模様塗料組成物を塗装対象物にスプレー塗装しても、ゲル化物が跳ね返りにくい。

また、特許文献１に記載のように、ゲル化物を分散機で撹拌しながら細分化する方法の場合、連続生産するのは困難であるが、本発明であれば網状体を用いて所定の形状の着色塗料の膜を形成するため、連続生産が可能である。
さらに、本発明であれば網状体を用いて所定の形状の着色塗料の膜を形成するため、所望とする形状の着色塗料の膜を容易に形成できる。

＜用途＞
本発明により得られる模様塗料組成物の用途については特に制限はなく、モルタル、コンクリート、窯業系素材、プラスチック、金属、木材、紙など、種々の対象物に塗布することが可能である。塗布時における模様塗料組成物の塗布量には特に制限はないが、通常、３００〜６００ｇ／ｍ^２となるように塗布するのが好ましい。また、塗装方法にも制限はなく、刷毛、こて、ローラ、スプレーなどの公知の方法で塗装することができ、塗装後に常温乾燥、加熱乾燥することができる。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、例中「部」とは「質量部」を、「％」とは「質量％」を示す。

「着色塗料の製造」
＜エマルション塗料の製造＞
アクリル樹脂エマルション（日本アクリル化学株式会社製、「プライマルＡＣ−３８」）３８部と、非イオン性グアルゴム誘導体の１．５％水溶液２８．５部（固形分０．４３部）とを混合し、混合溶液（ａ）を調製した。
別途、着色顔料としてチタン白１０部と、アニオン性高分子分散剤（日本アクリル化学株式会社製、「オロタン７３１」）１部と、水２２．５部とを混合し、混合溶液（ｂ）を調製した。
混合溶液（ａ）に混合溶液（ｂ）を加え撹拌し、エマルション塗料を得た。

＜キトサン含有塗料の製造＞
乳酸の５％水溶液９５部に、キトサン５部を徐々に加えて９０分間撹拌し、キトサン溶液を調製した。得られたキトサン溶液１００部に、茶系顔料１部を添加して２０分間撹拌し、キトサン含有塗料を得た。

「分散媒の製造」
＜分散媒（１）の製造＞
含水ケイ酸マグネシウムの４％水中分散液２５部（固形分１部）に、重ホウ酸アンモニウムの５％水溶液５部（固形分０．２５部）と、ナトリウムカルボキシメチルセルロースの１％水溶液２５部（固形分０．２５部）を加え撹拌混合した後、水４５部を加えて希釈し、分散媒（１）を得た。

＜分散媒（２）の製造＞
２０％塩化カルシウム水溶液５０部と、１．５％メチルセルロース水溶液５０部とを混合し、分散媒（２）を得た。

「実施例１」
着色塗料としてエマルション塗料を用い、分散媒として分散媒（１）を用いた。また、網状体として、木枠の内側に５ｍｍ角の正方形の網の目を有する網が張られたものを用いた。
図１に示すように、網状体１０を着色塗料Ａに浸漬し（工程（ａ））、ついで網状体１０を着色塗料Ａから引き上げて、網の目に着色塗料の膜Ｍが張っていることを目視にて確認した（工程（ｂ））。
つぎに、網の目に着色塗料の膜が張っている網状体１０を分散媒Ｂに浸漬して着色塗料の膜を分散媒Ｂに移動させ（工程（ｃ））、各着色塗料の膜と分散媒Ｂとを接触させ、各着色塗料の膜の表面をゲル化した白色のゲル化物Ｇ（表面がゲル化した着色塗料の膜）とした。網状体を上下左右に揺すって網からゲル化物Ｇを剥離し、分散媒Ｂ中にゲル化物Ｇが分散した模様塗料組成物を得た（工程（ｄ））。
得られた模様塗料組成物に含まれる白色のゲル化物Ｇは、５ｍｍ角の大きさに揃っていた。

「実施例２」
着色塗料としてキトサン含有塗料を用い、分散媒として分散媒（２）を用いた以外は、実施例１と同様にして模様塗料組成物を得た。
得られた模様塗料組成物に含まれる茶色のゲル化物Ｇは、５ｍｍ角の大きさに揃っていた。

「比較例１」
分散媒（１）４０部に、エマルション塗料６０部を加えて、粒径が１０ｍｍになるまでディソルバで撹拌しながら細分化して、着色塗料の表面をゲル化した白色のゲル化物が分散媒（１）に分散した模様塗料組成物を得た。
得られた模様塗料組成物には、１ｍｍ角以下の微細なゲル化物と、１０ｍｍ角のゲル化物と、２０ｍｍ×３ｍｍの紐状のゲル化物とが混在しており、ゲル化物の大きさにバラつきがあった。

１０ 網状体
１１ 木枠
１２ 網
Ａ 着色塗料
Ｂ 分散媒
Ｇ ゲル化物
Ｍ 膜

Claims (1)

1. ゲル化剤を含む分散媒に着色塗料を接触させ、着色塗料の表面をゲル化したゲル化物を含有する模様塗料組成物の製造方法において、
   所定の形状の網の目を有する網状体を前記着色塗料に浸漬し引き上げて網の目に着色塗料の膜を張った後、該網状体を分散媒に浸漬して着色塗料の膜を分散媒に移動させる、模様塗料組成物の製造方法。

Images