JP6841615B2

JP6841615B2 - 水性被覆材

Info

Publication number: JP6841615B2
Application number: JP2016156336A
Authority: JP
Inventors: 勝哉前田
Original assignee: SK Kaken Co Ltd
Current assignee: SK Kaken Co Ltd
Priority date: 2015-12-26
Filing date: 2016-08-09
Publication date: 2021-03-10
Anticipated expiration: 2036-08-09
Also published as: JP2017119818A

Description

本発明は、優れた吸放湿性を有する水性被覆材に関するものである。

近年、快適な居住空間に対する関心が高まっている。
例えば、壁、天井等の内装面の表面仕上げにおいては、結露防止やカビ発生防止、あるいは湿度調整による不快感抑制等の機能を有する吸放湿性のある仕上材への期待が高まっている。

吸放湿性のある仕上材として、例えば特許文献１には、吸放湿性材料粒粉が添加された塗料が記載されている。具体的に、アクリル樹脂エマルジョン、水、吸放湿性材料粒粉を含む塗料が記載されている。

特開２００３−１５５７８６号公報（請求項１、段落００３０）

しかしながら、上記特許文献１のような吸放湿性材料粒粉は、水分を吸収しやすい性質を有する。そのため、吸放湿性材料粒粉はアクリル樹脂エマルジョン等の水性合成樹脂エマルジョンと混合すると、吸放湿性材料粒粉内にアクリル樹脂エマルジョンが入り込みやすく、その状態のまま塗膜が形成されると吸放湿性材料粒粉本来の性能が発揮できない場合があった。

このような課題を解決するために本発明者らは、鋭意検討の結果、合成樹脂エマルションと吸放湿性粉体と特定の疎水性物質とを含む水性被覆材が、塗膜形成後も吸放湿性粉体本来の性能を活かし、優れた吸放湿性を発揮することができることを見出し、本発明を完成するに到った。

すなわち、本発明は以下の特徴を有するものである。
１．吸放湿性を有する水性被覆材であって、
合成樹脂エマルション、吸放湿性粉体、及び２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールジイソブチレートを含み、
上記合成樹脂エマルションを構成するモノマー群中に疎水性モノマーを含み、
上記疎水性モノマーとして、炭素数６以上のアルキル基を有するアルキル（メタ）アクリレートを含むことを特徴とする水性被覆材。
２．上記合成樹脂エマルションを構成するモノマー群中における疎水性モノマーの含有量は、重量比率で１０重量％以上９９．５重量％以下であることを特徴とする１．に記載の水性被覆材。

本発明の水性被覆材は、その形成塗膜において優れた吸放湿性を発揮する。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。

本発明は、合成樹脂エマルション、吸放湿性粉体及び水への溶解度１０ｇ／１００ｇ以下、沸点２００℃以上の疎水性物質（以下、単に「疎水性物質」ともいう。）を含む水性被覆材である。

本発明で用いる合成樹脂エマルションは、結合材として作用するもので、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、エチレン樹脂エマルション、シリコン樹脂エマルション、エポキシ樹脂エマルション、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、アクリル・フッ素樹脂エマルション等が挙げられ、これらの１種または２種以上を使用することができる。

中でも、合成樹脂エマルションとして、アルキル（メタ）アクリレート及び／または芳香族基含有モノマーを主成分とするモノマー群の乳化重合物が好適である。アルキル（メタ）アクリレート、芳香族基含有モノマーとしては公知のものを使用することができる。なお、本発明では、アクリル酸アルキルエステルとメタクリル酸アルキルエステルを合わせて、アルキル（メタ）アクリレートと表記する。

さらに、本発明では、合成樹脂エマルションを構成するモノマー群中に疎水性モノマーを含むことが好ましい。疎水性モノマーとしては、例えば、長鎖アルキル（メタ）アクリレート、芳香族基含有モノマー等が挙げられる。
長鎖アルキル（メタ）アクリレートとしては、炭素数６以上のアルキル基を有するアルキル（メタ）アクリレートが使用でき、例えば、ｎ−ヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、デシル（メタ）アクリレート、ドデシル（メタ）アクリレート、オクタデシル（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。
芳香族基含有モノマーとしては、例えば、スチレン、２−メチルスチレン、ビニルトルエン、エチルビニルベンゼン、ビニルナフタレン、クロロスチレン、等のスチレン系モノマー、フェニル（メタ）アクリレート、ベンジル（メタ）アクリレート、フェノキシエチル（メタ）アクリレート等の芳香族基含有（メタ）アクリレート等が挙げられる。これらは１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

本発明では、特に、上記疎水性モノマーとして、炭素数６以上（好ましくは８以上）のアルキル基を有するアルキル（メタ）アクリレートを含む態様が好ましい。

モノマー群中における上記疎水性モノマーの含有量は、重量比率で、好ましくは１０重量％以上、より好ましくは３０重量％以上、さらに好ましくは４０重量％以上である。上限は特に限定されないが、好ましくは９９．５重量％以下である。このような場合、後述の疎水性物質との相溶性が高まり、本発明の効果を高めることができる。

合成樹脂エマルションのガラス転移温度は、特に限定されないが、好ましくは−４０℃以上８０℃以下、さらに好ましくは−３０℃以上５０℃以下である。なお、ガラス転移温度はＦｏｘの計算式により求められる値である。
合成樹脂エマルションの平均粒子径は、特に限定されないが、好ましくは１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、より好ましくは５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下、さらに好ましくは１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。なお、合成樹脂エマルションの平均粒子径は、動的光散乱法によって測定される値である。具体的には、動的光散乱測定装置（「ＬＢ‐５５０」株式会社堀場製作所製）等を用いて測定することができる。（測定温度は２５℃。）
このような合成樹脂エマルションは、吸放湿性向上の点で好適である。

合成樹脂エマルションは、公知の乳化重合法で製造すればよい。例えば乳化重合法として、バッチ重合、モノマー滴下重合、乳化モノマー滴下重合などの方法により製造することができる。
また、合成樹脂エマルションの製造時には、アニオン性乳化剤、ノニオン性乳化剤、カチオン性乳化剤、両性乳化剤等の乳化剤、また、アゾ系開始剤、過酸化系開始剤、過硫酸塩開始剤、レドックス開始剤、光重合開始剤、反応性開始剤等の開始剤、その他、溶剤、分散剤、乳化安定化剤、重合禁止剤、重合抑制剤、緩衝剤、架橋剤、ｐＨ調整剤、連鎖移動剤、触媒等を、目的に応じ、必要量添加することができる。
また、合成樹脂エマルションとしては、その固形分が、好ましくは１０重量％以上６５重量％以下、より好ましくは３０重量％以上６０重量％以下のものを使用すればよく、媒体として基本的に水を含むものを使用すればよい。

本発明で用いる吸放湿性粉体は、吸放湿性を付与するものである。このような吸放湿性粉体は、特に限定されないが、温度２０℃・相対湿度９０％における吸湿率が、好ましくは５％以上、より好ましくは１０％以上の性能を有する。なお、上記吸湿率とは、試料を温度２０℃・相対湿度４５％の恒温恒湿器にて２４時間乾燥した後、温度２０℃・相対湿度９０％の恒温恒湿器にて２４時間吸湿させたときの重量変化より求められる値である。すなわち、
吸湿率（％）＝｛（吸湿後の重量−乾燥後の重量）／乾燥後の重量｝×１００

このような吸放湿性粉体としては、例えば、ベーマイト、シリカゲル、ゼオライト、硫酸ナトリウム、アルミナ、アロフェン、珪藻土、珪質頁岩、セピオライト、アタバルジャイト、モンモリロナイト、ゾノライト、イモゴライト、大谷石粉、活性白土、木炭、竹炭、活性炭、木粉、貝殻粉、多孔質合成樹脂粒等が挙げられ、本発明では特に、ベーマイト、シリカゲル、ゼオライト、珪藻土、珪質頁岩から選ばれる１種以上を好適に用いることができる。
また、本発明では、吸放湿性粉体の吸放湿性を高めるため、親水化処理したり、親水性官能基を付与したりする等、吸放湿性粉体に何らかの処理を施してもよい。

吸放湿性粉体の平均粒子径は、特に限定されないが、好ましくは０．００１ｍｍ以上１ｍｍ以下、より好ましくは０．００５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下、さらに好ましくは０．０１ｍｍ以上０．２ｍｍ以下である。なお、吸放湿性粉体の平均粒子径は、遠心沈降式粒度分布測定装置によって測定される５０％粒子径の値である。

吸放湿性粉体の混合比率は、合成樹脂エマルションの固形分１００重量部に対し、好ましくは５重量部以上５００重量部以下、より好ましくは８重量部以上４００重量部以下、さらに好ましくは１０重量部以上３００重量部以下である。このような範囲である場合、優れた吸放湿性を発揮することができ、耐水性、耐洗浄性、強度等の点においても好適である。

本発明で用いる疎水性物質（ｐ）（以下、単に「（ｐ）」ともいう）は、水（水温２０℃）への溶解度が１０ｇ／１００ｇ以下（好ましくは５ｇ／１００ｇ以下、より好ましくは１ｇ／１００ｇ以下、さらに好ましくは０．１ｇ／１００ｇ以下、最も好ましくは０．０８ｇ／１００ｇ以下）、沸点２００℃以上（好ましくは２４０℃以上、より好ましくは２６０℃以上）のものを使用する。
このような疎水性物質（ｐ）としては、例えば、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールフェニルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールターシャリーブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、オクチレングリコール、２−エチルヘキシレングリコール、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチレート、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールジイソブチレート、ベンジルアルコール等が挙げられ、１種または２種以上を用いることができる。本発明では特に、疎水性物質（ｐ）として、２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールジイソブチレートを含むことが好ましい。

本発明の作用機構は明らかでないが、疎水性物質（ｐ）は、合成樹脂エマルション中において、水中よりも、樹脂粒子付近に多く存在するものと考えられ、水性被覆材の貯蔵時ないし成膜時に亘り、吸放湿性粉体内に樹脂粒子が入り込むことを抑制しているものと思われる。これにより、吸放湿性粉体本来の吸放湿性が十分に発揮できるものと思われる。
疎水性物質（ｐ）の水への溶解度が大きすぎる場合、吸放湿性を十分に発揮することが困難となる。また、沸点が低すぎる場合、塗装後、合成樹脂エマルションが硬化する前に揮発してしまい、上記効果が得られない場合がある。

疎水性物質（ｐ）の混合比率は、合成樹脂エマルションの固形分１００重量部に対し、好ましくは０．１重量部以上４０重量部以下、より好ましくは１重量部以上３０重量部以下である。このような範囲である場合、優れた吸放湿性を発揮することができる。

一方、本発明の水性被覆材には、本発明の効果を著しく阻害しない限り、水（水温２０℃）への溶解度が１０ｇ／１００ｇ超の親水性物質（ｑ）（以下、単に「（ｑ）」ともいう）を含んでもよい。但し、その重量比が、
（ｑ）／（ｐ）≦０．３（より好ましくは≦０．１、さらに好ましくは≦０．０５）［（ｐ）＝上記疎水性物質、（ｑ）＝上記親水性物質］
の範囲を満たすことが好ましい。さらには（ｑ）を含まない態様も好適である。このような場合、本発明の効果を十分に発揮することができる。

このような親水性物質（ｑ）としては、例えば、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、Ｎ−メチルピロリドン等が挙げられる。

また、本発明の水性被覆材には、上記成分の他に、必要に応じ、例えば、着色顔料、骨材、可塑剤、造膜助剤、凍結防止剤、防腐剤、防黴剤、抗菌剤、消泡剤、顔料分散剤、増粘剤、レベリング剤、湿潤剤、ｐＨ調整剤、繊維類、つや消し剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、光安定剤、吸着剤、触媒、架橋剤等を混合することができ、このような成分を適宜組み合わせて使用することができる。
また、本発明の水性被覆材は、本発明の効果を損なわない程度に、水、溶剤等を添加することもできる。

本発明では、特に、カオリン、クレー、陶土、チャイナクレー、タルク、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、バライト粉、大理石、御影石、蛇紋岩、花崗岩、蛍石、寒水石、長石、珪石、珪砂、砂利等またはその粉砕物、陶磁器粉砕物、セラミック粉砕物、ガラスビーズ、ガラス粉砕物、樹脂ビーズ、樹脂粉砕物、金属粒等の骨材を含むことが好ましい。このような骨材を含むことによって、吸放湿性をいっそう向上させることができる。また、上記骨材は、表面コーティング、あるいは着色料含浸等の手法により着色を施したものも好適に使用できる。これにより、美観性を高めることもできる。

また、骨材の粒子径は、好ましくは０．１μｍ以上１０００μｍ以下（より好ましくは０．５μｍ以上８００μｍ以下、さらに好ましくは１μｍ以上５００μｍ以下）である。なお、骨材の粒子径は、各形状の重心からの最大距離×２で算出すればよい。

骨材の混合比率は、特に限定されないが、合成樹脂エマルションの固形分１００重量部に対し、好ましくは１００重量部以上３０００重量部以下、より好ましくは５００重量部以上２５００重量部以下である。このような範囲である場合、美観性とともに、優れた吸放湿性を発揮することができる。

本発明水性被覆材の吸放湿性は、ＪＩＳＡ６９０９：２０１４「建築用仕上塗材」７．２９による吸放湿量で測ることができ、好ましくは２０ｇ／ｍ^２以上、より好ましくは５０ｇ／ｍ^２以上、さらに好ましくは７０ｇ／ｍ^２以上である。

本発明の水性被覆材は、主に、壁、天井等の内装面の表面仕上げ材として用いることができるものである。
壁、天井等を構成する基材としては、特に限定されないが、例えば、コンクリート、モルタル、スレート板、珪酸カルシウム板、ＡＬＣ板、押出成型板、石膏ボード、レンガ、磁器タイル、サイディングボード、金属板、合板等が挙げられる。またこれら基材は、何らかの表面処理（シーラー、サーフェーサー、フィラー、パテ等）が施されたものであってもよく、既存塗膜等を有するものであってもよい。

水性被覆材の塗付け量は、形成される模様の種類等にもよるが、好ましくは０．１ｋｇ／ｍ^２以上４ｋｇ／ｍ^２以下、より好ましくは０．２ｋｇ／ｍ^２以上３ｋｇ／ｍ^２以下程度である。このような塗付け量の範囲内で、複数回に分けて塗分けることも可能である。塗装器具としては、特に限定されず、例えば、スプレー、ローラー、コテ、刷毛等が使用できる。塗付時には水等の希釈剤を混合して、粘性を適宜調製することもできる。希釈割合は、好ましくは０重量％以上１０重量％以下である。塗装及びその後の乾燥は、好ましくは、０℃以上４０℃以下（常温）で行えばよい。

以下に実施例を示し、本発明の特徴をより明確にする。

（実施例１）
表１、２に示す原料を用い、表３に示す配合にて各原料を混合攪拌し、水性被覆材を作製した。得られた水性被覆材に対し、次の試験を行った。

＜吸放湿性試験１＞
シーラー処理を施したスレート板（基材）の上に、作製後２３℃で１日貯蔵した水性被覆材をコテを用いて、塗付け量１．５ｋｇ／ｍ^２で塗装し、試験体を作製した。なお、水性被覆材の製造、試験体の作製は、温度２３℃、相対湿度５０％の環境下で行った。
試験体の側面及び裏面をアルミニウム粘着テープでシールした後、ＪＩＳＡ６９０９：２０１４「建築用仕上塗材」７．２９の手順によって、吸放湿量（ｇ／ｍ^２）を測定した。評価は、次のとおりである。結果は表３に示す。
Ａ：吸放湿量（ｇ／ｍ^２）が、８０ｇ／ｍ^２以上
Ａ‘：吸放湿量（ｇ／ｍ^２）が、７０ｇ／ｍ^２以上８０ｇ／ｍ^２未満
Ｂ：吸放湿量（ｇ／ｍ^２）が、６０ｇ／ｍ^２以上７０ｇ／ｍ^２未満
Ｂ‘：吸放湿量（ｇ／ｍ^２）が、５０ｇ／ｍ^２以上６０ｇ／ｍ^２未満
Ｃ：吸放湿量（ｇ／ｍ^２）が、２０ｇ／ｍ^２以上５０ｇ／ｍ^２未満
Ｄ：吸放湿量（ｇ／ｍ^２）が、２０ｇ／ｍ^２未満

＜吸放湿性試験２＞
作製後５０℃で１４日間貯蔵した水性被覆材を使用した以外は、吸放湿性試験１と同様に評価した。

（実施例４〜１４、参考例２〜３、比較例１〜３）
表３、４に示す配合以外は、実施例１と同様の方法で水性被覆材を製造し、実施例１と同様の試験を行った。結果は、表３、４に示す。

Claims

吸放湿性を有する水性被覆材であって、
合成樹脂エマルション、吸放湿性粉体、及び２，２，４−トリメチル−１，３−ペンタンジオールジイソブチレートを含み、
上記合成樹脂エマルションを構成するモノマー群中に疎水性モノマーを含み、
上記疎水性モノマーとして、炭素数６以上のアルキル基を有するアルキル（メタ）アクリレートを含むことを特徴とする水性被覆材。
上記合成樹脂エマルションを構成するモノマー群中における疎水性モノマーの含有量は、重量比率で１０重量％以上９９．５重量％以下であることを特徴とする請求項１に記載の水性被覆材。