JP7436809B2 - 防虫塗装基材およびその製造方法、ならびに外装建材 - Google Patents
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Description
図1Aは、本実施の形態に係る防虫塗装基材の断面図であり、図1Bは、図1Aの部分拡大図である。
基材は、特に制限されず、金属板、樹脂フィルム、ガラス板のいずれであってもよい。
防虫塗膜は、基材の表面に接して、または他の塗膜を介して配置されている。防虫塗膜は、防虫塗装基材の最も外側に配置されていること、すなわち、最表層塗膜であることが好ましい。
硬化性樹脂は、硬化剤と反応する官能基を有する樹脂であればよい。硬化剤と反応する基の例には、水酸基やエポキシ基、アミノ基などが含まれ、好ましくは水酸基である。そのような硬化性樹脂の例には、硬化性ポリエステル樹脂、硬化性アクリル樹脂、エポキシ樹脂および変性エポキシ樹脂などが含まれる。
硬化性ポリエステル樹脂は、水酸基含有ポリエステル樹脂であることが好ましい。水酸基含有ポリエステル樹脂は、多価カルボン酸成分と、多価アルコール成分との重縮合物(オイルフリーポリエステル樹脂、油変性ポリエステル樹脂)やそれらの変性物(ウレタン変性物、エポキシ変性物)でありうる。
硬化性アクリル樹脂は、特に制限されず、例えば分子内に水酸基を有するアクリル樹脂(水酸基含有アクリル樹脂、アクリルポリオールともいう)でありうる。水酸基含有アクリル樹脂は、水酸基含有アクリルモノマーの(共)重合体でありうる。
エポキシ樹脂は、特に制限されず、分子内に2以上のエポキシ基を有する樹脂(未変性エポキシ樹脂)でありうる。エポキシ樹脂の例には、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、水素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂、臭素化ビスフェノールA型エポキシ樹脂などのビスフェノール型エポキシ樹脂;フェノールまたはアルキルフェノールノボラック樹脂のポリグリシジルエーテルであるノボラック型エポキシ樹脂が含まれる。
変性エポキシ樹脂は、上記エポキシ樹脂を、硬化剤と反応する官能基とエポキシ基と反応する基とを有する化合物と反応させて得られる樹脂(硬化剤と反応する官能基を有する変性エポキシ樹脂)である。変性エポキシ樹脂は、例えば、分子内にアミノ基やヒドロキシ基などのイソシアネート基と反応する官能基を有する変性エポキシ樹脂(例えばアミン変性されたエポキシ樹脂、またはアルカノールアミンなどのアミノアルコール変性されたエポキシ樹脂)でありうる。
硬化剤は、硬化性樹脂を硬化させるものであればよく、硬化性樹脂に応じて適宜選択されうる。例えば、水酸基含有ポリエステル樹脂、水酸基含有アクリル樹脂、アミン変性エポキシ樹脂などの水酸基またはアミノ基を有する硬化性樹脂を硬化させるための硬化剤の例には、イソシアネート化合物やメラミン化合物が含まれる。エポキシ樹脂の硬化剤の例には、アミン化合物、酸無水物およびイミダゾール化合物が含まれる。
粒子は、防虫塗膜の表面に凹凸を付与する。すなわち、粒子の少なくとも一部は、防虫塗膜の表面から露出して、凸部を形成しうる。
まず、防虫塗膜の表面を、走査型電子顕微鏡(SEM)により観察する。得られた電子像の画像において、任意の50粒子の一次粒子径を測定した後、それらの平均値を「平均一次粒子径」としうる。
最表面に配置される防虫塗膜を構成する硬化性樹脂組成物は、必要に応じて上記以外の他の成分をさらに含んでもよい。他の成分の例には、防虫剤や紫外線吸収剤などが含まれる。
最表面に配置される防虫塗膜を構成する硬化性樹脂組成物は、防虫剤をさらに含んでもよい。それにより、防虫塗装基材の防虫性能を一層高めうる。防虫剤の種類は、特に制限されないが、その例には、ピレスロイド系化合物が含まれる。
紫外線吸収剤は、特に制限されないが、焼き付け温度でも良好な耐熱性を有する観点から、トリアジン系紫外線吸収剤、またはベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤であることが好ましい。中でも、良好な耐熱性を有する観点から、トリアジン系紫外線吸収剤が好ましい。紫外線吸収剤は、一種類で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。
防虫塗膜の表面には、粒子の一部が露出していることで、複数の凸部が形成されている(図1AおよびB参照)。
例えば、Raを小さくする場合、平均一次粒子径が小さい粒子(例えば100nm以下)の配合量を少なくし、平均一次粒子径が大きい粒子(例えば100nm超)の配合量は多くすることが好ましい。Rzjisを小さくする場合、例えば粒子の平均一次粒子径(R)やR/Tは小さくすることが好ましく、分散状態は高くする(凝集させにくくする)ことが好ましい。Rsmを小さくする場合、塗膜に含まれる粒子の大きさ(平均一次粒子径)を小さくしたり、含有量を多くしたりすることが好ましい。
防虫塗膜の厚み(T)は、上記のような表面形状(RaやRzjis、Rsm)が得られる程度であれば特に制限されないが、例えば0.1~5μmであることが好ましい。防虫塗膜の厚みが、5μm以下であると、粒子を塗膜の表面から露出または突出させやすく、表面に適度な凹凸を形成しやすい。防虫塗膜の厚みが0.1μm以上であると、基材の表面を十分に被覆しうるため、十分な耐食性が得られやすい。同様の観点から、防虫塗膜の厚み(T)は、1~3μmであることがより好ましい。
防虫塗装基材は、必要に応じて上記防虫塗膜以外の他の塗膜をさらに有していてもよい(不図示)。基材が金属板である場合、他の塗膜の例には、化成処理皮膜や下塗り塗膜、上塗り塗膜が含まれる。また、基材が樹脂フィルムである場合、他の塗膜の例には、基材の裏面(防虫塗膜とは反対側の面)に配置された接着層や表面に配置された下塗り塗膜などが含まれる。以下、防虫塗装基材の基材が金属板である例で説明する。
化成処理皮膜は、防虫塗装金属板の密着性や耐食性を向上させる目的で、金属板上に直接、すなわち、金属板と上塗り塗膜との間に配置されうる。化成処理皮膜は、金属板の表面に接して形成された層であり、塗装前処理によって金属板の表面に付着した組成物で構成される。化成処理層の例には、非クロメート系皮膜、およびクロメート系皮膜が含まれる。これらは、いずれも防錆処理による皮膜である。
下塗り塗膜は、防虫塗装金属板における上記塗膜の密着性や耐食性を高める観点から、金属板と上塗り塗膜との間、または化成処理皮膜と上塗り塗膜との間に配置されうる。
上塗り塗膜は、下塗り塗膜と防虫塗膜との間に配置されうる。上塗り塗膜は、防虫塗装基材の意匠性や耐食性などを向上させうる。
本実施の形態に係る防虫塗装基材は、前述の通り、優れた防虫性能を有するため、各種資材や建材(内装建材や外装建材)として好ましく用いることができる。
防虫塗装基材は、任意の方法で製造することができる。例えば、防虫塗装基材は、1)硬化性樹脂組成物を準備する工程と、2)得られた硬化性樹脂組成物を、基材の表面に付与した後、硬化させて防虫塗膜を形成する工程とを有する。
前述の硬化性樹脂、硬化剤および粒子を含む硬化性樹脂組成物を準備する。
次いで、得られた硬化性樹脂組成物を、基材の表面に付与する。
防虫塗装基材の製造方法は、必要に応じて上記以外の他の工程をさらに含んでいてもよい。例えば、基材が金属板である場合、他の工程の例には、3)化成処理皮膜を形成する工程(化成処理工程)や、4)下塗り塗膜を形成する工程が含まれる。
化成処理皮膜を形成する工程は、2)の工程(塗膜を形成する工程)の前に行うことができる。具体的には、化成処理皮膜は、金属板の表面に、化成処理液を、ロールコート法、スピンコート法、スプレー法などの公知の方法で金属板の表面に塗布した後、乾燥させ得ることができる。
下塗り塗膜を形成する工程は、2)の工程(塗膜を形成する工程)の前、または、3)の工程(化成処理皮膜を形成する工程)と2)の工程(塗膜を形成する工程)の間に行うことができる。具体的には、下塗り塗膜は、基材または化成処理皮膜の表面に、下塗り塗料(下塗り塗膜用の樹脂組成物または硬化性樹脂組成物)を塗布した後、乾燥および硬化させて得ることができる。下塗り塗料は、必要に応じて、溶剤や添加剤を含んでいてもよい。
(塗装原板1の作製)
1-1.金属板の準備
基材として、溶融55%Al―Zn合金めっき鋼板(板厚0.35mm、両面付着量150g/m2)を、アルカリ脱脂したものを準備した。
次いで、上記めっき鋼板の表面に、日本ペイント株式会社製の「サーフコートNRC300NS」(「サーフコート」は同社の登録商標)のクロメート処理液を塗布し、塗布後のめっき鋼板を水洗することなく100℃で乾燥させた。それにより、全クロム換算付着量30mg/m2の付着量のクロメート処理(化成処理皮膜の形成)を行った。
次いで、上記めっき鋼板のクロメート処理面に、下記組成を有するエポキシ樹脂系下塗り塗料を塗布した後、めっき鋼板の到達温度が200℃となるように加熱し、乾燥膜厚が5μmの下塗り塗膜を有する塗装原板1を得た。
リン酸塩混合物(防錆顔料):平均一次粒子径10μm、23質量%(固形分)
硫酸バリウム(体質顔料):平均一次粒子径1μm、15質量%(固形分)
シリカ(体質顔料):平均一次粒子径4μm、1質量%(固形分)
エポキシ樹脂系ベース塗料:60質量%(固形分)
塗装原板1の下塗り塗膜の表面に、市販のポリエステル系クリアー塗料、日本ファインコーティングス株式会社製の「CAクリアー」(硬化性ポリエステル樹脂と、硬化剤とを含む塗料)に着色顔料としてカーボンブラックを10質量%(7体積%)配合した塗料を塗布した後、めっき鋼板の到達温度が220℃となるように加熱し、乾燥膜厚が15μmの上塗り塗膜を形成した。それにより、金属板、下塗り塗膜、および上塗り塗膜を有する塗装原板2を得た。
溶融55%Al―Zn合金めっき鋼板(板厚0.35mm、両面付着量150g/m2)を、アルカリ脱脂したものを、塗装原板3とした。
特許文献3の実施例1を模擬して、平均粒子径15μmの凹凸付与剤を樹脂組成物100質量部に対して10質量部含むインキ原料(東京インキ社製、商品名:LG-HTリケイ剤B)10質量部と、酢酸エチル40質量部とを混合して、下塗り塗料を得た。
これを、上記めっき鋼板のクロメート処理面に、乾燥状態での膜密度が0.5g/m2となるように塗布した後、めっき鋼板の到達温度が200℃となるように加熱し、下塗り塗膜を有する塗装原板4を得た。
2-1.防虫塗料の材料
(硬化性ポリエステル)
硬化性ポリエステル:水酸基含有ポリエステル(重量平均分子量3000、水酸基価37mgKOH/g)
JIS K 0124-2011に準じ、ゲルパーミエーションクロマトグラフで測定したクロマトグラムから標準ポリスチレンの分子量を基準にして算出した。測定条件は、以下の通りとした。
(測定条件)
カラム種類:TSKgel SuperHM-H(6.0mmI.D×15cm×2本)
溶離液:THF
カラム温度:40℃
検出器:RI
水酸基価は、JIS K 0070に準拠して測定した。
メラミン化合物(三井サイテック社製サイメル303)
シリカ粒子1:平均一次粒子径1nm、疎水化処理:無し
シリカ粒子2:平均一次粒子径170nm、疎水化処理:有り
シリカ粒子3:平均一次粒子径700nm、疎水化処理:無し
シリカ粒子4:平均一次粒子径5000nm、疎水化処理:無し
アクリル粒子:株式会社日本触媒 MX020W、平均一次粒子径20nm
べんがら(酸化鉄粒子):株式会社尾関 BAYFERROX140M、平均一次粒子径300nm
粒子(艶消し剤):信越化学工業社製X-52-1621(シリコーンレジンパウダー)、平均一次粒子径5μm
防虫剤:ペルメトリン(大和化学工業株式会社製、25℃における蒸気圧6.82×10-7kPa)
(防虫塗料1~13、15~18、21~24および26~45の調製)
塗料中の組成が表1または2に示される組成となるように、硬化性ポリエステル樹脂、硬化剤、粒子、および溶媒としてベンゼン、トルエンおよびキシレンを混合して、防虫塗料1~13、15~18、21~24および26~45を得た。
塗料中の組成が表1に示される組成となるように、上記防虫剤(ペルメトリン)をさらに添加した以外は防虫塗料1と同様にして防虫塗料25を得た。
(塗装金属板1~13、15~18、21~24、29および32~55の作製)
準備しておいた塗装原板1の表面に、表1または2に示される防虫塗料を、塗布して、到達温度230℃で50秒間、焼き付けした(硬化させた)。それにより、塗装原板の表面に、表1または2に示される厚みの防虫塗膜(硬化性樹脂組成物の硬化物からなる塗膜)を有する塗装金属板1~13、15~18、21~24、29および32~55を作製した。
防虫塗膜の厚みを表1のように変更した以外は塗装金属板1または7と同様にして塗装金属板25~28を得た。
塗装原板の種類を表1のように変更した以外は塗装金属板1と同様にして塗装金属板30および31を得た。
塗装原板4上に、得られた下塗り塗膜上に、防虫塗料4を、乾燥状態での微粒子の付着量が0.2g/m2となるように塗布した以外は実施例4と同様にして、塗装金属板56を得た。
得られた塗装金属板1~13、15~18、21~56の防虫塗膜の表面粗さRa、十点平均高さRzjis、要素の平均長さRsm、ならびに虫の滑落性(クロヤマアリおよびハエトリグモの滑落性)を、以下の方法で評価した。
表面粗さRa、十点平均高さRzjisおよび要素の平均長さRsmは、JIS B 0601-2001(ISO 4287-1997)に準拠して測定長さ50μmにおける値として測定した。
得られた塗装金属板を、100mm角に切り4枚を張り合わせて、四角柱を作成した。その中に10匹の虫を入れて、四角柱の内壁面を這い上がり、虫が出てくることができるかどうかを目視により観察した。評価は、クロヤマアリ(Formica japonica)とハエトリグモ(jumping spider)のそれぞれについて行った。
◎:10匹とも全く登れない
○:3~9匹は全く登れない
△:1または2匹は登れないが、それ以外は登ることができる
×:10匹とも全く滑らずに登れる
○以上であれば良好と判断した。
20 基材
30 塗膜(上塗り塗膜)
31 樹脂
32 粒子
Claims (12)
- 基材と、その上に配置された防虫塗膜とを有する防虫塗装基材であって、
前記防虫塗膜は、樹脂と、平均一次粒子径が1~700nmの粒子とを含み、前記防虫塗膜の表面粗さRaは、0.04~0.20μmであり、
前記防虫塗膜の表面の十点平均高さRzjisは、0.10~0.80μmであり、
前記防虫塗膜の表面の要素の平均長さRsmは、5~18μmである、
防虫塗装基材。 - 前記粒子は、無機粒子である、
請求項1に記載の防虫塗装基材。 - 前記無機粒子は、金属酸化物の粒子である、
請求項2に記載の防虫塗装基材。 - 前記粒子の含有量は、前記樹脂に対して10~400質量%である。
請求項1~3のいずれか一項に記載の防虫塗装基材。 - 前記防虫塗膜は、硬化性樹脂と、前記粒子と、硬化剤とを含む硬化性樹脂組成物の硬化物である、
請求項1~4のいずれか一項に記載の防虫塗装基材。 - 前記硬化性樹脂は、硬化性ポリエステル樹脂である、
請求項5に記載の防虫塗装基材。 - 前記防虫塗膜は、ピレスロイド系化合物をさらに含む、
請求項1~6のいずれか一項に記載の防虫塗装基材。 - 前記基材は、金属板である、
請求項1~7のいずれか一項に記載の防虫塗装基材。 - 前記防虫塗膜は、前記防虫塗装基材の最も外側に配置されている、
請求項1~8のいずれか一項に記載の防虫塗装基材。 - 請求項1~9のいずれか一項に記載の防虫塗装基材を含む、
外装建材。 - 硬化性樹脂と、平均一次粒子径が1~700nmの粒子と、硬化剤とを含み、不揮発成分量が50質量%以下である硬化性樹脂組成物を準備する工程と、
基材の表面に、前記硬化性樹脂組成物を付与した後、硬化させて防虫塗膜を形成する工程と
を有する、
防虫塗装基材の製造方法。 - 前記粒子の含有量は、前記硬化性樹脂に対して10~400質量%である、
請求項11に記載の防虫塗装基材の製造方法。
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