JPH03190972A - 隠蔽性の優れた塗料用組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、隠蔽性の優れた塗料用組成物に関し、特に、
塗料中の二酸化チタンの一部を特殊な多孔質炭酸カルシ
ウムで置換した改善された塗料用組成物に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

一般に、塗料や塗材に配合使用される二酸化チタンは、
隠蔽力の優れた材料として、あるいは白色顔料として広
く使用されている。二酸化チタンは、多くの顔料の中で
も特に高い屈折率（２，５〜２．７）を有し、他の顔料
に比へて下地を隠す隠蔽性は抜群であって、現在のとこ
ろそれに代り得るものは見当らない。

通常、塗料におけるド地隠蔽のための二酸化チタンの使
用量は、合成樹脂フラジｌ−ペイン１〜等においては、
例えば、固形分基準で１０重量％以上である。しかし１
、その資′ＩｊｆＡｆｆは少なく、供給量は限ら九高価
であるため工業的に極めて不利であり、その使用水を低
減する方法ないし技術の早期開発が要望されている。

塗料に用いられる二酸化チタンの一部代替品として、亜
鉛華（酸化亜鉛）、硫酸バリウム、軽質炭酸カルシウム
（沈降性炭酸カルシウム）等が知られているが、その目
的達成の効果はそれ程大きなものではなく、逆に、例え
ば、前記軽質炭酸カルシウムの場合、微粒子のため分散
しにくいものや、分散しても容易に凝集するという不都
合現象がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

従って、本発明の課題は、」１記要望に関連して、分散
性が良好で七つ置換率も大きく、工業的に望ましい二酸
化チタン−・部代替材料を提供することにある。また、
他の課題は、二酸化チタンの一部が置換された優れた実
用性を有する塗料用組成物を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、」１記課題を達成する方法について、特
に炭酸カルシウムに着目して研究を重ねた結果、極めて
特殊な処理を施した特殊な多孔質炭酸カルシウムが上記
課題を効果的に達成し得ることを見出し、本発明に到達
した。

すなわち、本発明は、二酸化チタンを主成分とする白色
顔料を含有する合成樹脂エマルション塗料用組成物にお
いて、最小粒径１μ口１ないし最大粒径２０μｍの範囲
内で且つ平均粒径か５〜Ｊ５μｍに粒度調整された重質
炭酸カルシウムを、その０．１〜０．；３重量％の多孔
性促進剤と均一に混合して８００〜１．．１００℃の温
度で焼成し、得られた多孔性酸化カルシウムを水蒸気気
流中で消化させた後、形成された多孔性水酸化カルシウ
ムを１００〜３５０℃の温度で予備加熱して充分に脱水
乾燥させ、次いで、二酸化炭素気流中で６００〜７５０
℃の温度条件下に炭酸化させて形成された多孔質炭酸カ
ルシウムによって前記エマルション中の二酸化チタンの
５０重量％以下を置換して成る隠蔽性に優れた塗料用組
成物を提供する。

本発明の塗料用組成物において、隠蔽性顔料として用い
れらる二酸化チタンの一部に置き換えられる多孔質炭酸
カルシラ１１は、次のような多段工程によって調製され
る。

まず、出発物質としての炭酸カルシウム粉末原料は、軽
質炭酸カルシウムではなく重質炭酸カルシラ１１が用い
られる。その重質炭酸カルシウムは、可及的高純度のも
のが望ましく、特に、９０％以上の純度を有するものが
好適に用いられる。また、原料重質炭酸カルシウムは、
１μｍないし２０μｍの粒径に調整され、平均粒径５〜
１５μｍに粒度調整することが重要である。上記粒径範
囲及び平均粒径範囲を逸脱したもの及び炭酸カルシウム
の純度が９０％未満のものは、後記処理条件によって形
成される多孔質炭酸カルシウムの置換隠蔽材とじての機
能が低下し、本発明の課題が効果的に達成されないので
不適切である。

次に、上記重質炭酸カルシウムは、その重量の０．１〜
０．３％の多孔性促進剤と均一に混合され、約８００〜
１．．１００℃の温度で焼成される。本発明において、
多孔性促進剤とは、上記焼成温度範囲で重質炭酸カルシ
ウム表面に多孔化現象が促進される物質であって、その
ような物質としては、アルカリ金属のハロゲン化物及び
アルカリ土類金属のハロゲン化物が包含される。その中
で好ましいハロゲン化物は、塩化物又はふっ化物であり
、特に好ましいのものは塩化す１〜リウムである。その
使用量が、０．１重量％より少ないと焼成により形成さ
れる多孔性が不充分で、その後の消化炭酸化の反応性が
低下したり溶融する傾向があり、そのため目的とする所
望の多孔性炭酸カルシウムが得らｉｔ　＜、また０、３
重量％より多いと、例えは、０．４重量％では、表面は
１μｍ程度の小さな粒子の凝集状態となり、更に０．６
重量％では、その凝集が粉砕された状態となってしまい
、所望の多孔質炭酸力ルシウ１３は得られない。また、
焼成温度が８００℃未満では、炭酸カルシウムの脱炭酸
が不充分であり、また１、１００℃より高い温度では、
特に不都合はないか、高い温度に見合った多孔化効果が
得られないので工業的に極めて不利である。多孔性酸化
カルシウムを得る好ましい焼成温度は、９００〜１，０
００℃である。

次いで、このようにして得られた多孔性酸化カルシウム
は、水蒸気気流中で消化処理して多孔性を保持した水酸
化カルシラ１１に変化さぜたのぢ炭酸化されるが、その
炭酸化に先立って、これを例えば、１００℃〜３５０℃
の温度に予備加熱して充分に脱水乾燥させることが重要
である。予備加熱、乾燥した水酸化カルシラｌ＼は、次
に、炭酸化に好適なより高い６００〜７５０℃の温度条
件下に二酸化炭素気流中で炭酸化処理されて、本発明組
成物の微粒状多孔質炭酸カルシウム顔料に調製される。

このようにして得られた多孔質炭酸カルシウム顔料は、
合成樹脂エマルション塗料組成物に含有される二酸化チ
タン顔料の一部を置換し、特にその５０重量％以下を置
き換えて使用することができる。その置換は、極めて僅
かでも置換効果が認められるが、２０重量％以上におい
て実用上の高い経済的効果が得られる。しかし、５０重
量％を超えると隠蔽性能が急激に低下するので好ましく
ない。

望ましい置換率は３０〜４０重量％である。

本発明の塗料組成物に使用する合成樹脂エマルションは
、アクリル系、酢酸ビニル系等の建築−般塗料に使用さ
れるものが適用できる。

〔作用〕

本発明のエマルション組成物は、調製された多孔質炭酸
カルシウムが良好な分散性を有するので、塗料化した場
合のエマルションの粘度」１昇や、分散剤の存在による
塗膜の性能低下、あるいは塗料化後の経時的凝集とそれ
に伴う増粘等の沈降性軽質炭酸カルシウム部分置換にお
ける場合のような不都合が全くなく、実用的に極めて望
ましい隠蔽性塗料が提供される。

〔実施例〕

以下、具体例により、本発明を更に詳細に説明する。

例」− 多孔質炭酸カルシウムの製造 粒子径範囲が１μｍないし２０μｍに粒度調整され、約
８μｍの平均粒径を有する重質炭酸カルシウム微粉末５
００　ｇに塩化ナトリウム微粉末１ｇを添加し、ポリ袋
に入れて良く振り混ぜた。これを磁性るつぼに移して、
電気マツフル炉中に入れ９１０　℃の温度で約３時間焼
成し、多孔性酸化カルシウムを得た。

吹に、底部に多数の水蒸気通過孔を有する鉄製円筒管の
内側底部に濾紙（Ｎｏ、　２　）を敷き、上で得られた
多孔性酸化カルシウムを入れ、下側から水蒸気を１時間
通して完全に消化反応させた。その結果、酸化カルシウ
ムは水酸化カルシウムに化学変化し、多孔性をそのまま
保持した多孔性水酸化カルシウムが得られた。

これを磁性管に移して電気炉に挿入し、炭酸化に先立っ
て、約３５０℃の温度まで加熱して付着水分を完全に除
去乾燥した。次いで、その電気炉内に二酸化炭素ガスを
通し始め、同時に加熱を開始して炉内温度を１０℃／ｍ
ｊ、ｎの昇温速度で６５０℃まで上げ、その温度に３０
分間保持して充分に炭酸化を行った。

こわを電気炉から取り出して放冷し、本発明に係る二酸
化チタン部分置換用多孔質炭酸カルシウムを得た。その
見掛は比重は約０．４であった。

このように調製された本発明方法の多孔質炭酸カルシウ
ムを、下記塗料配合におけるルチル型二酸化チタン顔料
の一部と置換して、各種置換率の塗料用組成物を調製し
、それぞれの隠蔽率を測定した。

塗料配合　　　　　　　　　　重量％ 水　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２７
３分散剤（ポリカルボン酸ナトリウム）１．０増粘剤（
メチルセルロース系）０．２ 凍結防止剤（エチレングリコール）２，０成膜助剤（キ
ョーワノールＭ）　　　　　　　　１．５重質炭酸カル
シウム　　　　　　　　　　　１００カオリンクレー　
　　　　　　　　　　　　　１４０酢酸ビニル系合成樹
脂エマルション　　　　２０．０顔料　　　　　　　　
２４０ ｔｏｏ　。

ここに、合成樹脂エマルションは塗料用酢酸ビニル系樹
脂のエマルションで、その固形分濃度は５０重量％であ
り、−二酸化チタンは、タイオキザイＦ　（Ｔｊｏｘｊ
、ｄｅ）社製のルチル型のもので、平均粒径が０．２６
μｍ（最大粒径２μｍ〜最小粒径０．１μｍ）である。

また、キ目−ワノールＭは、協和発酵社製の２．２．４
−１−ツメチル−１，３−ペンタシオールモノブチレ−
１・の商品名である。

上記塗料配合組成物における顔料二酸化チタンの一部を
多孔質炭酸カルシラ１１て置換した各種顔料組成は次の
通りである。

顔料組成割合（重量比） ’、ｌ”１０２２４．０２］、６１９．２１６．０１４
．４１２．０９．６ＣａＣＯ３０２，４４，８８，０９
，６］、２．Ｏ］、４．４なお、比較のために、本発明
に係る多孔質炭酸カルシラ１１に代えて、軽質炭酸カル
シウムと重質炭酸カルシラｌ＼を用いて調製したそれぞ
れの各種塗料配合組成物についても同様に隠蔽率の測定
を行った。それらの結果をド掲第１表に示した。

本発明における隠蔽率の測定は、日本」−業規格の塗料
一般試験方法の隠蔽率試験（Ｊ托Ｋ　５４００゜６．３
）に準拠して行った。ただし、塗膜は、膜厚４ミルのア
プリケーターを用いて塗布２作成した。

この隠蔽率は、９３％以上であれば、充分実用的に満足
し得るものとして評価されるものである。

第　　　］　　　表 置換率　０　１０　２０　３３　４０　５０　６０Ｃａ
ＣＯ＋の種類 多孔質　　９４．０９４．１　！’１４．２９３．２９
３．４９３．１．９０．５重質　９４．０９２．５９２
．１．９１．４９０．８８９．５８８．４軽質　９４．
０９４．１．９２．９９２．２９＋−、ｃ　９０．７８
８．０上表から明らかなように、本発明に係る多孔質炭
酸カルシウムを二酸化チタンの−・部に置換するときは
、５０％の置換率にＪＥいても実用的に優れた隠蔽性が
得られるとことが判る。

例２ 本発明の構成要件ａ）の考察： 例１の多孔質炭酸カルシラ１１の製造において、特に、
要件ａ）の重質炭酸カルシウム出発原料の１ 各種平均粒径の差異による置換隠蔽率の影響を調べた。

隠蔽率の測定は、例１の配合塗料における３３％置換率
の組成物について行った。それらの測定結果及び重質炭
酸カルシウムの処理における多孔質化及び消化、炭酸化
における定性的考察を行い、第２表にまとめて示した。

なお、表中に示す４種の平均粒子径の測定は、島津製作
所製の遠心沈降式粒度分布測定装置：５ＡＣＰ３で行っ
た。

第　　　２　　　表 比較例　本　発　明　比較例 平均粒径（ｐ　ｍ）　　２０．０　１３．０　６．０　
３．０多孔質化　　　　　ｏ　　　ｏ　　　ｏｘ消化、
炭酸化　　ｏ　　　ｏ　　　ｏｘ隠蔽力への効果　×　
　　ＯＯＸ 表中の定性的評価は、次の通りである。

Ｏ：良好、×：不良 例３ 本発明の構成要件ｂ）の考察： 多孔性促進剤の添加量による多孔性保持の影響２ を観察した。その定性的結果を第３表に示す。

第　　　３　　　表 添加量（％）　　　ＮａＣＱ　　ＣａＦ２　ＳｒＣＱ、
２０　Ｘ　×　× ０゜］、　　ＯＯ○ ０．２　０００ ０．３　０　０　０ ０．４　　△　×　Ｏ Ｏ，５、Ｘ　　Ｘ　　Ｘ Ｏ，６Ｘ　　Ｘ　　Ｘ 表中の定性的評価は、次の通りである。

Ｏ：多孔性良好　　△：多孔性やや良好×：多孔性不良 表より、多孔性促進剤の添加量は０．１〜０．３重量％
が顕著に優れていることが理解できる。

例４ 本発明の構成要件０）の考察： 特に、生成多孔性水酸化カルシウムの予備加熱の重要性
及びその温度条件１００〜３５０″Ｃの脱水乾燥による
水酸化カルシウムの分解及び炭酸化への影響について調
べた定性的結果を、総合評価と共に、手続補正書（自船 下掲第５表に示す。

第　　　５ 表 乾燥工程なし　１００〜３５０℃　４００°ＣＣａ（Ｏ
ｌｌ）、の分角Ｖ　　　○（分解なし）　　　　　　　
○（５）解なし）×（分解あり）炭酸化の 反　応　イ、−〇（良好）　　　　　　　　　　Ｏ（良
好）×（不良）凝　　集　　　×（大）　　　　○（小
）　　　　Ｏ（小）多孔性保持性　　△（やや不良）　
　　　　　○（良好）　　　　　○（良好）総合計イ曲
　　　　　　　　×（不適切）　　　　　　　○（Ｍ切
）×（不適切）〔発明の効果〕 本発明の組成物は、特定処理工程によって調製した多孔
質炭酸カルシウムを、塗料中の二酸化チタンの−・部と
置換して提供される隠蔽性の優れた塗料であって、塗料
組成物中の二酸化チタンの５０重量％の置換率において
も実用的に極めて望ましい隠蔽率（９３％以」−）か得
られ、しかも比較的安価に提供されるから、経済的にも
極めて有利であり、優れた工業的価値を有する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、二酸化チタンを主成分とする白色顔料を含有する合
   成樹脂エマルション塗料用組成物において、 ａ）最小粒径１μｍないし最大粒径２０μｍの範囲内で
   且つ平均粒径が５〜１５μｍに粒度調整された重質炭酸
   カルシウムを、 ｂ）その０．１〜０．３重量％の多孔性促進剤と均一に
   混合して８００〜１，１００℃の温度で焼成し、ｃ）得
   られた多孔性酸化カルシウムを水蒸気気流中で消化させ
   た後、形成された多孔性水酸化カルシウムを１００〜３
   ５０℃の温度で予備加熱して充分脱水乾燥させ、 ｄ）次いで、二酸化炭素気流中で６００〜７５０℃の温
   度条件下に炭酸化させて形成された多孔質炭酸カルシウ
   ムで 前記エマルション中の二酸化チタンの５０重量％以下を
   置換して成る隠蔽性に優れた塗料用組成物。 ２、多孔性促進剤が、アルカリ金属のハロゲン化物及び
   アルカリ土金属のハロゲン化物から選択される請求項１
   記載の組成物。 ３、多孔性促進剤のハロゲン化物が、塩化物又はふっ化
   物である請求項２記載の組成物。