JP7212252B2 - 多彩塗料組成物 - Google Patents

Description

本発明は、多彩塗料組成物に関する。

従来、建築物を雨、光、熱、湿気等の外的刺激から守ることを目的として、疎水性の塗料を建築物に塗装する方法が用いられている。さらに、最近では、複数の色を有する塗膜を形成することが可能な多彩塗料組成物からなる塗料が注目されており、このような塗料として、例えば、顔料と樹脂エマルジョンとを含むエマルジョン塗料をゲル化膜でカプセル化させた複数色のゲル状着色粒子と、バインダー樹脂とを有する多彩塗料が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

こうした多彩塗料などの疎水性塗料から形成された塗膜は、一般的に耐水性や耐候性等に優れる一方、疎水性の汚れが付着しやすく、また、付着した汚れを水で流れ落そうとしても容易に流れ落ちないという傾向がある。

このため、疎水性塗料を塗装した建築物においては、車の排気ガス等に由来する油性の汚れや土埃等が壁面に付着したり、それらが雨と共に移動し、雨筋として強調されたりする現象が見られ、建築物の形状によっては雨筋がより発現しやすくなる。このような現象は、建築物の価値を著しく低下させてしまうという課題かあり、汚れを塗膜に付着させない、あるいは、付着した汚れを容易に落とすことができる耐汚染性の向上が望まれている。

一方、建築物の外壁や室内の壁面に多彩塗料などの疎水性塗料を塗布して形成した塗膜は、気温変化等によって壁面が伸縮する際に、互いに伸縮率が異なるために、塗膜にひび割れや剥離が生じる。また、風、地震、車が通ることによって生じる振動などの物理的な応力によっても塗膜にひび割れや剥離が生じてしまう。こうしたひび割れや剥離を防止するために、塗膜の柔軟性を増加させるなどによって、塗膜を形成した壁面が伸縮しても、塗膜のひび割れや剥離を防止する下地追従性の向上が望まれている。

特開２０１０－１３２７４７号公報

しかしながら、従来の多彩塗料組成物は、下地追従性と耐汚染性とを共に向上させることが困難であり、耐汚染性の向上と下地追従性の向上とを両立させることができる多彩塗料組成物が望まれている。

この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、耐汚染性の向上および下地追従性の向上を両立させることが可能な多彩塗料組成物を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の多彩塗料組成物は、エマルジョン塗料がゲル化膜でカプセル化された少なくとも１色以上の着色ゲル状粒子と、バインダー樹脂と、を含む多彩塗料組成物であって、
前記エマルジョン塗料は、顔料と、樹脂エマルジョンと、親水性コロイド形成物質と、を含み、前記樹脂エマルジョンのガラス転移温度ＴｇＡが前記バインダー樹脂のガラス転移温度ＴｇＢよりも小さいことを特徴とする。

また、本発明では、前記樹脂エマルジョンのガラス転移温度ＴｇＡが、－２５℃以上、０℃以下の範囲であり、かつ、前記バインダー樹脂のガラス転移温度ＴｇＢが、１０℃以上、５０℃以下の範囲であればよい。

本発明によれば、耐汚染性の向上および下地追従性の向上を両立させることが可能な多彩塗料組成物を提供することが可能になる。

以下、本発明の一実施形態の多彩塗料組成物について説明する。なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

＜多彩塗料組成物＞
本発明の多彩塗料組成物は、エマルジョン塗料をゲル化膜でカプセル化してなる着色ゲル状粒子と、バインダー樹脂と、を含んでいる。
エマルジョン塗料は、顔料と、樹脂エマルジョンと、親水性コロイド形成物質と、を含んでいる。そして、樹脂エマルジョンと、バインダー樹脂とは、互いにガラス転移温度Ｔｇが異なる樹脂を用いる。

本発明の多彩塗料組成物によれば、汚れを塗膜に付着させない、あるいは、付着した汚れを容易に落とすことができる耐汚染性の向上と、多彩塗料組成物を用いた塗膜を壁面に形成した後、外気温の変動などによって壁面が大きく伸縮しても、形成した塗膜のひび割れや剥離を防止できる下地追従性の向上とを、両立させることが可能になる。

即ち、本発明の多彩塗料組成物を用いて塗膜を形成した際に、塗膜表面に露呈するバインダー樹脂のガラス転移温度ＴｇＢを１０℃以上、５０℃以下の範囲にすることで、例えば、常温環境での塗膜表面の硬度が高い状態に保たれ、耐汚染性を高めることができる。また、本発明の多彩塗料組成物を用いて塗膜を形成した際に、塗膜に分散された着色ゲル状粒子中の樹脂エマルジョンのガラス転移温度ＴｇＡを－２５℃以上、０℃以下の範囲にすることで、例えば、常温環境での塗膜の柔軟性が維持され、下地追従性を高めることができる。このように、樹脂エマルジョンと、バインダー樹脂を、互いにガラス転移温度Ｔｇが異なる樹脂を用いることで、耐汚染性と下地追従性とを両立して高めることが可能になる。

次に、本発明の多彩塗料組成物を構成する成分について詳細に説明する。

（１）着色ゲル状粒子
着色ゲル状粒子は、エマルジョン塗料をゲル化膜によってカプセル化（粒子化）してなるものであり、顔料と、樹脂エマルジョンと、親水性コロイド形成物質とを少なくとも含む。

（１－１）顔料
顔料としては、無機系顔料及び有機系顔料のいずれでもよく、また、これらを混合したものであっても良い。
無機系顔料としては、例えば酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化亜鉛、酸化ジルコニウム、酸化イットリウム、酸化インジウム、チタン酸ナトリウム、酸化ケイ素、酸化ニッケル、酸化マンガン、酸化クロム、酸化鉄、酸化銅、酸化セリウム、酸化アルミニウムなどの金属酸化物系顔料；酸化鉄－酸化マンガン、酸化鉄－酸化クロム（例えば大日精化株式会社製の「ダイピロキサイドカラーブラック＃９５９５」、アサヒ化成工業株式会社製の「Ｂｌａｃｋ６３５０」）、酸化鉄－酸化コバルト－酸化クロム（例えば大日精化株式会社製の「ダイピロキサイドカラーブラウン＃９２９０」、「ダイピロキサイドカラーブラック＃９５９０」）、酸化銅－酸化マグネシウム（例えば大日精化株式会社製の「ダイピロキサイドカラーブラック＃９５９８」）、酸化マンガン－酸化ビスマス（例えばアサヒ化成工業株式会社製の「Ｂｌａｃｋ６３０１」）、酸化マンガン－酸化イットリウム（例えばアサヒ化成工業株式会社製の「Ｂｌａｃｋ６３０３」）などの複合酸化物顔料；シリコン、アルミニウム、鉄、マグネシウム、マンガン、ニッケル、チタン、クロム、カルシウムなどの金属系顔料；さらに鉄－クロム、ビスマス－マンガン、鉄－マンガン、マンガン－イットリウムなどの合金系顔料；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；カオリン、硫酸バリウム、含水ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム等の体質顔料が挙げられる。これらは単独で又は２種以上を組み合せて用いることができる。

有機系顔料としては、例えばカーボンブラック、アゾ系顔料、アゾメチン系顔料、レーキ系顔料、チオインジゴ系顔料、アントラキノン系顔料（アントアンスロン顔料、ジアミノアンスラキノニル顔料、インダンスロン顔料、フラバンスロン顔料、アントラピリミジン顔料など）、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、ジケトピロロピロール系顔料、ジオキサジン系顔料、フタロシアニン系顔料、キニフタロン系顔料、キナクリドン系顔料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料、等が挙げられる。これらは単独で又は２種以上を組み合せて用いることができる。

エマルジョン塗料中の顔料の含有量は特に限定されるものではないが、通常は多彩塗料組成物に含まれる樹脂エマルジョンの樹脂成分（固形分）１００質量部に対して０．０１～５０質量部であり、好ましくは０．１～３０質量部である。

（１－２）樹脂エマルジョン
樹脂エマルジョンとしては、ガラス転移温度Ｔｇがバインダー樹脂と異なる樹脂エマルジョンを用いる。例えば、樹脂エマルジョンのガラス転移温度ＴｇＡが、バインダー樹脂のガラス転移温度ＴｇＢよりも低いものを用いる。より具体的には、樹脂エマルジョンとして、ガラス転移温度ＴｇＡが－２５℃以上、０℃以下の範囲の樹脂を用いる。

樹脂エマルジョンのガラス転移温度ＴｇＡが－２５℃未満であると、多彩塗料組成物を用いて壁面等に塗膜を形成した際に、塗膜の硬度が低下し、かつバインダー樹脂のガラス転移温度ＴｇＢとの差が大きくなり、塗膜全体の強度が低くなり下地追従性が低下し、外気温の変動等によって壁面が大きく伸縮した際に、塗膜が剥離する懸念がある。一方、樹脂エマルジョンのガラス転移温度ＴｇＡが０℃を超えると、塗膜全体の柔軟性が低くなり下地追従性が低下し、塗膜にひび割れや剥離が生じる可能性がある。

上述したようなガラス転移温度ＴｇＡの樹脂エマルジョンとして、例えばポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリスチレン、アクリロニトリル、べオパ（分岐脂肪酸ビニルエステル）、天然ゴム、合成ゴムのエマルジョン及びこれらの樹脂の共重合体のエマルジョンなどが挙げられる。これらは１種類単独で、又は２種類以上を組み合せて用いてもよい。上記樹脂エマルジョンの中ではアクリル樹脂のエマルジョンが特に好ましい。

エマルジョン塗料中の樹脂エマルジョンの含有率は特に限定されるものではないが、通常は２０～７０質量％であり、好ましくは３０～５０質量％である。

（１－３）親水性コロイド形成物質
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、ポリエチレンオキサイド、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などの天然高分子などを含有する水溶液が挙げられる。これらは１種類単独で又は２種類以上を組み合せて用いてもよい。上記水溶液の中ではグアルゴムの水溶液が特に好ましい。水溶液の濃度は特に限定されるものではなく、例えば０．５～５．０質量％であればよい。

エマルジョン塗料中の親水性コロイド形成物質の含有量は特に限定されるものではないが、通常は樹脂エマルジョン１００質量部に対して０．０５～５．０質量部であり、好ましくは０．１～３．０質量部である。

（１－４）その他の成分
エマルジョン塗料は、上述した顔料、樹脂エマルジョン、および親水性コロイド形成物質に加えて、更に必要に応じて、含水ケイ酸マグネシウムなどの体質顔料、増粘剤、分散剤、消泡剤、防腐剤及びレベリング剤等の添加剤をさらに含んでいてもよい。

（１－５）ゲル化膜
ゲル化膜は、エマルジョン塗料をカプセル化するものであり、エマルジョン塗料を閉じ込めるものである。ゲル化膜は、親水性コロイド形成物質を含むエマルジョン塗料と、ゲル化剤を含む分散媒とを混合し、ディソルバなどの分散機で撹拌しながらエマルジョン塗料を分散させて、分散媒中のゲル化剤と親水性コロイド形成物質とを反応させることにより得られる。

（２）分散媒
分散媒としては、ゲル化剤を含む水性の分散媒が用いられる。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、重ホウ酸アンモニウムなどのホウ酸塩、タンニン酸、乳酸チタン、塩化カルシウムなどを含有する水溶液が挙げられる。

分散媒は１種類のゲル化剤のみを含むものであっても、２種類以上のゲル化剤を含むものであってもよい。これらの中では重ホウ酸アンモニウムなどのホウ酸塩が特に好ましい。分散媒には必要に応じて、さらに含水ケイ酸マグネシウムなどの体質顔料、ナトリウムカルボキシメチルセルロースなどの水溶性高分子化合物が含まれてもよい。分散媒は、ゲル化剤並びに必要に応じて体質顔料の水溶液および水溶性高分子化合物の水溶液を撹拌混合した後に、水を加えて希釈することにより得ることができる。分散媒中のゲル化剤の含有率は特に限定されるものではなく、例えば分散媒１００質量％中０．０５～５．０質量％である。

（３）バインダー樹脂
バインダー樹脂としては、ガラス転移温度Ｔｇが樹脂エマルジョンと異なる樹脂を用いる。例えば、バインダー樹脂のガラス転移温度ＴｇＢが、樹脂エマルジョンのガラス転移温度ＴｇＡよりも高いものを用いる。より具体的には、バインダー樹脂として、ガラス転移温度ＴｇＢが１０℃以上、５０℃以下の範囲の樹脂を用いる。

バインダー樹脂のガラス転移温度ＴｇＢが１０℃未満であると、多彩塗料組成物を用いて壁面等に塗膜を形成した際に、塗膜全体の硬度が低いために塗膜に汚れが付着しやすかったり、汚れが付着した際に、水洗などで汚れを容易に落とすことが困難になり、耐汚染性が低下する。一方、バインダー樹脂のガラス転移温度ＴｇＢが５０℃を超えると、多彩塗料組成物を用いて壁面等に塗膜を形成した際に、塗膜全体の柔軟性が乏しくなるために下地追従性が低下し、塗膜にひび割れや剥離が生じる可能性がある。本発明のように、ガラス転移温度ＴｇＢが１０℃以上、５０℃以下の範囲のバインダー樹脂を用いることで、外気に晒される塗膜の硬質性が確保され、塗膜に汚れが付着しにくくなり、また汚れが付着したとしても、水洗などで汚れを容易に落とすことが可能になる。

バインダー樹脂としては、例えばポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、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ジョン等の樹脂エマルジョンなどが挙げられる。これらは１種類単独で又は２種類以上を組み合せて用いてもよい。上記バインダー樹脂の中ではアクリル樹脂のエマルジョンが特に好ましい。

なお、本発明の多彩塗料組成物は、上述した材料に加えて、必要に応じて、樹脂エマルジョン、並びに、増粘剤、分散剤、消泡剤、防腐剤及びレベリング剤等の添加剤をさらに含んでいてもよい。

＜多彩塗料組成物の製造方法＞
上述したような多彩塗料組成物を製造する際には、エマルジョン塗料をカプセル化させた着色ゲル状粒子と、バインダー樹脂とをディソルバなどの分散機で撹拌することにより得られる。この時の多彩塗料組成物を構成する着色ゲル状粒子に含まれるエマルジョン塗料の固形分と、バインダー樹脂の固形分との含有比率は、０．５以上、５．０以下であることが好ましい。

＜多彩模様塗膜＞
本発明の多彩塗料組成物から形成された模様塗膜（塗膜）は、着色ゲル状粒子に含まれる樹脂エマルジョンおよびバインダー樹脂として、互いにガラス転移温度Ｔｇが異なる樹脂材料、例えば、樹脂エマルジョンのガラス転移温度ＴｇＡが、バインダー樹脂のガラス転移温度ＴｇＢよりも低いものを用いることにより、汚れを塗膜に付着させない、あるいは、付着した汚れを容易に落とすことができる耐汚染性の向上と、多彩塗料組成物を用いた塗膜を壁面に形成した後、外気温の変動等によって壁面が大きく伸縮しても、形成した塗膜のひび割れや剥離を防止できる下地追従性の向上とを、両立させることが可能になる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

（エマルジョン塗料の調製）
下記に示す樹脂エマルジョン（Ａ－１～Ａ－６）、及び、下記に示す親水性コロイド形成物質を表１に示す配合割合で配合し、撹拌混合することによりエマルジョン塗料（Ｂ－１～Ｂ－６）を得た。表１において、各成分の配合割合の単位は質量部である。

酸化チタン：Ｒ－９３０、石原産業社製
樹脂エマルジョン：アニオン性高分子アクリル系樹脂エマルジョン
樹脂エマルジョンＡ－１ プライマルＪＰ－１３０Ｓ（Ｔｇ：２５℃）ダウコーティングマテリアルズ社製
樹脂エマルジョンＡ－２ プライマルＡＣ２２３５（Ｔｇ：１８℃）ダウコーティングマテリアルズ社製
樹脂エマルジョンＡ－３ プライマルＢ－１５Ｂ（Ｔｇ：－２℃）ダウコーティングマテリアルズ社製
樹脂エマルジョンＡ－４ プライマルＡＣ３３９（Ｔｇ：３２℃）ダウコーティングマテリアルズ社製
樹脂エマルジョンＡ－５ エラステン２４７１（Ｔｇ：－２３℃）ダウコーティングマテリアルズ社製
樹脂エマルジョンＡ－６ プライマルＥ－３５７（Ｔｇ：４５℃）ダウコーティングマテリアルズ社製
親水性コロイド形成物質：非イオン性グアルゴム誘導体の１．５％水溶液
分散剤：アニオン性高分子分散液 オロタン７３１ダウコーティングマテリアルズ社製

次に、上述したエマルジョン塗料（Ｂ－１～Ｂ－６）をそれぞれ用いて、表２に示す着色ゲル状粒子（Ｃ－１～Ｃ－６）を得た。表２において、各成分の配合割合の単位は質量部である。

体質顔料：４質量%含水ケイ酸マグネシウム水中分散液
ゲル化剤：５質量%重ホウ酸アンモニウム水溶液
水溶性高分子化合物：１質量%ナトリウムカルボキシメチルセルロース溶液

そして、表２に示した着色ゲル状粒子（Ｃ－１～Ｃ－６）を用いて、表３に示す組成の実施例１～８の多彩模様塗料、および表４に示す組成の比較例１～６の多彩模様塗料を製造した。各塗料について、耐汚染性および下地追従性をそれぞれ評価した。

耐汚染性の評価は、アルミニウム板（縦７０ｍｍ×横１５０ｍｍ×厚さ１ｍｍ）に溶剤ウレタン系下塗塗料（二液）を塗布。室温下で１日間乾燥後、水系下塗塗料（一液）を塗布。その後、室温下で４時間乾燥後、多彩模様塗料を０．５ｍｍ厚で塗布。室温下で１週間乾燥したものを試験体（塗膜）とした。この試験体を屋外の南面に３０°の角度で曝露し１年後の汚れの状態を観察した。評価結果として、○：汚れ小、△：汚れ中、×：汚れ大とし、○および△のものを合格とし×のものを不合格とした。

また、下地追従性の評価は、スレート板にノンブリードタイプウレタンシーリングを３ｍｍ厚で塗布。室温下で３日間養生後、水系下塗塗料（一液）を塗布。そして、室温下で４時間乾燥後、多彩模様塗料を０．５ｍｍ厚で塗布し、室温下で１週間乾燥したものを験体（塗膜）とした。この試験体をＪＩＳ Ａ ６９０９に準じた温冷繰り返し試験２０サイクル後の状態を評価した。評価結果として、○：クラックなし、×：クラックありとして、○のものを合格、×のものを不合格とした。

上述した実施例１～８の多彩模様塗料による塗膜の組成、Ｔｇおよび評価結果を表３に、また、比較例１～６の多彩模様塗料による塗膜の組成および評価結果を表４にそれぞれ示す。なお、表３、４におけるバインダー樹脂は、樹脂エマルジョンＡ１～Ａ６を用いたものである。

表３に示す結果によれば、実施例１～８の塗膜は、樹脂エマルジョンのＴｇＡが－２５℃以上、０℃以下の範囲のもの、かつ、バインダー樹脂のＴｇＢが１０℃以上、５０℃以下の範囲のものを組み合わせたことによって、耐汚染性はいずれも○または△で合格であり、また、下地追従性は何れも○で合格であった。本発明の多彩塗料組成物の効果が確認できた。
一方、表４に示す結果によれば、比較例１～６の塗膜は、樹脂エマルジョンのＴｇＡとバインダー樹脂のＴｇＢが同じため、耐汚染性または下地追従性の何れか一方が不合格となり、耐汚染性と下地追従性のいずれか一方しか充足できないという結果に留まった。

Claims (2)

1. エマルジョン塗料がゲル化膜でカプセル化された少なくとも１色以上の着色ゲル状粒子と、バインダー樹脂と、を含む多彩塗料組成物であって、
   前記エマルジョン塗料は、顔料と、樹脂エマルジョンと、親水性コロイド形成物質と、を含み、
   前記樹脂エマルジョンのガラス転移温度ＴｇＡが、－２５℃以上、０℃以下の範囲であり、かつ、前記バインダー樹脂のガラス転移温度ＴｇＢが、１０℃以上、５０℃以下の範囲であることを特徴とする多彩塗料組成物。
2. 前記バインダー樹脂がポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリスチレン、又はアクリロニトリルである、請求項１に記載の多彩塗料組成物。