JP6367422B1 - 水性脱臭性塗料及び内装材 - Google Patents

Abstract

【課題】シックハウス症候群の原因物質であるホルムアルデヒドを長期間に亘って軽減し、室内の居住環境悪化を防止する。【解決手段】ホルムアルデヒドと気相において不可逆的に反応することができるメラミン単量体をホルムアルデヒド低減のための塗料必須成分として含み、さらに別の必須成分であるシラスと水性樹脂との架橋構造の塗膜を形成させることで、メラミン単量体とホルムアルデヒドとの反応を円滑に進行させる立体的な空隙を構築する。【選択図】図７

Description

本発明は、水性脱臭性塗料に関するもので、さらに詳しくは、特に室内空気中のホルムアルデヒドを低減できる水性脱臭性塗料に関する。さらに本発明は、前記水性脱臭性塗料が塗工された内装材に関する。

近年、住空間を構成する内装建材、家具、壁紙、フィルム等から長期間にわたってホルムアルデヒドが発生し、これによって引き起こされるシックハウス症候群や化学物質過敏症等の害が広がっている。

このような背景に鑑み、ホルムアルデヒドを低減する効果を持つ内装用途の塗料として、炭素材、貝殻焼成材あるいはシラスバルーンといった無機多孔質体に悪臭分子を吸着する物理的方法を利用した特許文献１から４の塗料が提案されている。また、特許文献５から７に記載の塗料では、酸化チタンや酸化タングステン等の光触媒を用いて悪臭物質を分解する化学的手法が提案されている。

特開２００３−８９７７０号公報 特開２００９−１３３７６号公報 特開２０１２−５２０７３号公報 特開２０１６−１６６３１３号公報 特開平１１−１７９２１３号公報 特開２００１−８９１４１号公報 再公表０２／００４５６９（A1）号公報

しかし、上記特許文献1から４に記載された無機多孔質にホルムアルデヒドを吸着させる手法では、多孔吸着サイトでの吸着量に限界があり長期間に亘ってホルムアルデヒドを低減させることは困難である。また、上記特許文献5から7記載の光触媒を利用する方
式では、ホルムアルデヒドの分解には光が必要であり、光量の少ない場所や暗所での分解・除去は難しいとの課題があった。

したがって、本発明の第１の目的は、長期間に亘り室内ホルムアルデヒド濃度を低減できる水性脱臭性塗料を提供することにある。より具体的なホルムアルデヒド低減効果は、JIS A 1905-1による評価によって、少なくとも5年以上の期間、少なくとも室内空気容積2.5m³に対して、塗料の塗装面積を1m²確保すると、室内ホルムアルデヒド濃度指針値（100μg/m³）を基準とした値よりも少なくとも半分以上低減できることを目標とする。

また、本発明の第２の目的は、前記水性脱臭性塗料が塗工された内装材を提供することにある。

上記課題を解決する本発明は、下記事項を構成要件として含む。

（１）メラミン単量体及びシラス及び水性樹脂を必須成分とし、前記シラスが表面にシラノール基を含み、前記水性樹脂がウレタン樹脂／アクリル樹脂の混合樹脂であり、前記メラミン単量体が、塗料固形分中５ｗｔ％〜２０ｗｔ％の範囲である水性脱臭性塗料。

（２）前記シラスが、塗料固形分中２ｗｔ％〜２０ｗｔ％の範囲である前記（１）に記載の水性脱臭性塗料。
（３）ウレタン樹脂／アクリル樹脂の重量比が２０／８０〜４０／６０の範囲である前記（１）又は（２）に記載の水性脱臭性塗料。
（４）さらに体質顔料と着色顔料を含有する前記（１）〜（３）のいずれかに記載の水性脱臭性塗料。

（５）前記（１）〜（４）のいずれかに記載の水性脱臭性塗料が塗工された内装材。

本発明の水性脱臭性塗料は、ホルムアルデヒドと気相において不可逆的に反応することができるメラミン単量体を ホルムアルデヒド低減のための必須成分として含む。さらにメラミン単量体とホルムアルデヒドの不可逆的反応を円滑に進行させるための空隙をもつ架橋構造の塗膜を形成させるために、シラスとウレタンを含むアクリル水性樹脂を必須の成分とする。

本発明の必須成分であるメラミン単量体は、1)それ自体が室温環境で長期安定であること、2)ホルムアルデヒドと反応した後も室温環境で安定であること、3)ホルムアルデヒド
と反応した後に逆反応を起こさないこと、4)ホルムアルデヒドと反応した後に変色などの変化を起こさないこと等の特性を全て満たすもので、メチロール化メラミンやメラミン樹脂などは本目的には効力を発揮できない。

本発明の必須成分であるメラミン単量体の添加量は、塗料固形分中5wt%から20wt%が好ましく、5wt%未満ではホルムアルデヒドの除去能力が低すぎ、また、20wt%を超えると塗膜強度が低下し好ましくない。

本発明で必須成分として使用されるシラスは、シラス表面に存在するシラノール基ともう一つの必須成分である水性樹脂のうちウレタン樹脂とが反応することで、架橋構造の空隙のある塗膜を形成させ、メラミン単量体とホルムアルデヒドとの反応を円滑に進める機能を有する。

本発明の必須成分であるシラスは、塗料固形分中2wt%〜20wt%の範囲が好適であり、2wt%m未満では水性樹脂との反応によって生じる架橋構造が少なすぎ、また20wt%を超えると塗膜強度が低下するため好ましくない。

本発明の必須成分である水性樹脂は、塗料用途に利用されている水性樹脂であれば使用可能であるが、ウレタン/アクリル混合樹脂であることが好ましく、ウレタン/アクリル比が20/80〜40/60の範囲が好適であり、ウレタン/アクリル比が30/70がより好適である。
またウレタン樹脂はメラミンを樹脂中に溶解させる目的として必須成分であり、添加するメラミン量によりウレタン樹脂比率を増減することができる。さらにウレタンはシラスに含まれるシラノール基と反応して架橋構造を得るために必須である。

本発明で用いられる水性アクリル樹脂としては、水溶性アクリル樹脂若しくはアクリルエマルション（水分散性アクリル樹脂）といった従来建築・土木用塗材若しくは建築・土木用の塗料分野で使用されている公知の水溶性又は水分散性樹脂を広く挙げることができる。

そのような水性アクリル樹脂としては、例えば、ビニル系合成樹脂またはビニル系合成樹脂エマルションを挙げることができる。かかるビニル系合成樹脂としては乳化重合可能なビニル系モノマーの重合体であれば特に制限されない。

かかるビニル系モノマーとしては、例えば、（メタ）アクリル酸エステル、（メタ）アクリロニトリル、アミド結合含有ビニルモノマー、スチレン又はスチレン誘導体、カルボキシル基含有ビニルモノマー、ハロゲン化ビニル類、ビニルエステル類、シリル基含有ビニルモノマー等が挙げられる。

本発明に使用される水性ウレタン樹脂としては、従来から被覆材の成分として用いられているジオール化合物とジイソシアネート化合物から合成される水溶性ウレタン樹脂、及びウレタン樹脂エマルションが挙げられる。

前記ウレタン/アクリル混合樹脂と前記シラスとの架橋によって構成される塗膜の空隙構造は、好適に合わせることができる。

本発明の水性脱臭性塗料は、着色顔料を少なくとも1種以上含み、顔料による隠ぺい効果により内装材表面の汚れや臭気を覆い隠すことで、内装の美観を回復することができる。

上記着色顔料としては、無機系着色顔料であってもよく、有機系着色顔料であってもよい。上記無機系着色顔料としては特に限定されず、例えば、グラファイト、黄色酸化鉄、赤色酸化鉄、ルチル型チタン白、カーボンブラック等を挙げることができる。

上記有機系着色顔料としては特に限定されず、例えば、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、インダンスロン、イソインドリノン、ペリレン、アンスラピリミジン、ベンズイミダゾロン、フラバンスロンエロー等を挙げることができる。

本発明の水性脱臭性塗料は、さらに体質顔料を配合することができる。かかる体質顔料は、上記着色顔料と併用することによって、顔料の隠蔽力を向上させることができる。

体質顔料としてはタルク、カオリンクレー、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム（重質炭酸カルシウム、軽質（沈降性）炭酸カルシウム），ベントナイト、硫酸バリウム（沈降性硫酸バリウム、バライト粉）、ホワイトカーボン、シリカなどを例示することができる

本発明の水性脱臭性塗料は、必要に応じて抗菌防カビ剤を用いることができる。そのような抗菌防カビ剤としては、適切な殺菌防カビ効果を有するものであることは勿論であるが、一般的な住環境において使用するためには、人体への毒性や環境への悪影響がないことが条件となる。このような条件を満たす抗菌防カビ剤としては有機系抗菌防カビ剤、無機系抗菌防カビ剤あるいはこれらの混合物を使用できる。

本発明では、必要に応じて前記メラミン単量体以外にも脱臭・消臭剤を用いることができる。そのような脱臭・消臭剤としては、活性炭粉末、活性炭繊維、ゼオライト、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、シリカ、複合フィロ珪酸塩、あるいはそれらの混合物などが挙げられる。

本発明の水性脱臭性塗料には、さらに必要に応じて各種の添加剤を配合することができる。添加剤としては、例えば顔料分散剤、湿潤剤、消泡剤、増粘剤、凍結融解安定剤、皮膜形成助剤及びレオロジー調整剤等の塗膜形成助剤の他、無機充填剤、ｐＨ調整剤、イオン交換樹脂、界面活性剤、可塑剤、減水剤、流動化剤、保水剤、防腐剤、防水剤、凝結剤又は凝結促進剤等を挙げることができる。

本発明の水性脱臭性塗料の塗布方法は、特に制限されず、ロールコーターやフローコーター、ハケ、ローラーまたはコテ等を用いる塗付け方法及びスプレーや各種ガンを用いた吹きつけ方法等の慣用法を挙げることができる。

基材に塗布された被覆用組成物は、次いで乾燥されることによって造膜する。乾燥には、自然乾燥法、通風乾燥法、強制乾燥法または加熱乾燥法のいずれもが使用できる。

本発明の水性脱臭性塗料は、建築物の内装に用いられるビニルクロス、布クロス、化粧板表面、石膏ボード、石材、タイル、布製品などの内装材基材に塗装することができ、これら内装材にホルムアルデヒド軽減効果と様々な意匠性を付与することができる。

本発明の水性脱臭性塗料は、室内に存在するホルムアルデヒドを大幅に低減可能であり、その効果を長期間に亘って持続させることができる。

また、本発明の水性脱臭性塗料は、ビニルクロス、布クロス、化粧板表面、石膏ボード、石材、タイル、布製品などの内装材基材に優れた意匠性付与することができる。

また、本発明の水性脱臭性塗料は、上記の内装材基材汚染や変色を塗装によって遮蔽することで美観を回復させることができる。

さらに、内装材基材表面に染みこんだたばこ臭・ペット臭・死臭などの臭気も、本発明
の水性脱臭性塗料の被膜による遮蔽効果で消臭することができる。

塗装結果の意匠例＜石目調１＞ 塗装結果の意匠例＜石目調２＞ 塗装結果の意匠例＜洋調彫刻例＞ 塗装結果の意匠例＜和調彫刻例＞ JIS A 1905-1評価結果 ホルムアルデヒド低減寿命試験結果

以下、実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はかかる実施例のみ
に限定されるものではない。

（水性脱臭性塗料の製造）
下記の配合組成物を均一に混合・分散することにより、メラミン単量体含有量：8.7wt%対塗料固形分、シラス含有量：13.9wt%対塗料固形分、ウレタン樹脂/アクリル樹脂：30/70、塗料固形分：53.64wt%、顔料/樹脂分(P/B)：3.5、の水性脱臭性塗料を得た。

表 水性脱臭性塗料の配合組成

（水性脱臭性塗料の塗装形態）

以下、本発明の塗装実施形態を説明する。
前記実施例で製造した水性脱臭性塗料は、ロールコーターやフローコーター、ハケ、ローラーまたはコテ等を用いる塗布付け方法及びスプレーや各種ガンを用いた吹きつけ方法で塗装することができる。また塗装結果に、図１、図２、図３、図４で示した凹凸や模様を付けることができる。

塗布量は後述する図５、図６で示したホルムアルデヒド低減性能や低減寿命に応じて、少なくとも塗料液量70g/m²以上を基準とする。塗料液量70g/m²以下の塗装では、ホルムアルデヒド低減性能や低減寿命を満たさないばかりか、基材表面の汚れや変色を隠蔽できず、美観の回復も果たさないので好ましくない。

乾燥時間は、少なくとも冬期の例では、塗装後2時間を経過すれば表面乾燥状態に至る。

本発明の水性脱臭性塗料は、塗装結果に凹凸や模様を付けることができ、例えば内装材にクロスを用いずに内装下地ボードに直接前記内装材塗料を塗装することで、図１、図２、図３、図４に示すように石目調の洋風意匠にも、漆喰調の和風意匠にも、モルタル左官仕上げ調などの意匠性に富んだ内装材表面に仕上げることができる。

（ホルムアルデヒド低減試験）
実施例で得られた水性脱臭性塗料を塩ビクロスに塗布した場合のJIS A 1905-1に準じたホルムアルデヒド濃度低減評価結果を図５に、図６に前記水性脱臭性塗料塗膜のホルムアルデヒド低減寿命を示す。

図５から換算換気値が少なくとも1.76m³/m²h以上の数値が出ており、室内空気容積約2.5m³に対して、1m²の前記内装材塗料の塗装面積を担保させることによって、室内ホルムアルデヒド濃度指針値（100μg/m³）の少なくとも1/2以下に低減させることができ、図６の結果より少なくとも5年以上の期間、室内濃度指針値の1/2以下に保つ性能を有していることが確認された。

Claims (5)

1. メラミン単量体及びシラス及び水性樹脂を必須成分とし、前記シラスが表面にシラノール基を含み、前記水性樹脂がウレタン樹脂／アクリル樹脂の混合樹脂であり、前記メラミン単量体が、塗料固形分中５ｗｔ％〜２０ｗｔ％の範囲である水性脱臭性塗料。
2. 前記シラスが、塗料固形分中２ｗｔ％〜２０ｗｔ％の範囲である請求項１に記載の水性脱臭性塗料。
3. ウレタン樹脂／アクリル樹脂の重量比が２０／８０〜４０／６０の範囲である請求項１又は２に記載の水性脱臭性塗料。
4. さらに体質顔料と着色顔料を含有する請求項１〜３のいずれかに記載の水性脱臭性塗料。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の水性脱臭性塗料が塗工された内装材。