JPH06328037A - 多孔質材料のコーティング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 多孔質材料に塗工液をコーティングする際
に、塗工液として感熱ゲル化性の高分子塗工液を用い、
かつ多孔質材料を前記高分子塗工液のゲル化温度以上に
加熱しておく。 【効果】 紙、板紙および岩綿板等の多孔質材料の表層
に任意の深さの浸透層を有し、かつ表面に均一な高分子
被膜を与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、多孔質材料のコーティ
ング方法に関し、さらに詳しくは紙、板紙および岩綿板
等の多孔質材料の表層に任意の深さの浸透層を有し、か
つ表面に均一な高分子被膜を与える多孔質材料のコーテ
ィング方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、多孔質材料へ塗工液をコーティン
グして、塗工液の多孔質材料表面への適切な浸透と表面
被膜の形成には種々の工夫がなされている。大別する
と、

【０００３】例えば、紙、板紙には構造粘性を有する高
粘度の高分子塗工液を用い、構造粘性の特性を利用し、
塗工時、ロール等でずり応力をかけることにより、塗工
液の粘度を下げて浸透させ、ずり応力が除かれると粘度
が元の粘度に回復することを利用しそれ以上の浸透を抑
えるという方法により、適切な浸透と表面被膜の形成を
している。しかし、この方法では粘度、構造粘性、ずり
応力等の調整が非常に難しい。

【０００４】また、多孔質材料に熱溶融性のプラスチッ
クスをコーティングし、多孔質材料を冷却することによ
って、浸透層と表面被膜を形成する方法が知られてい
る。例えば、ラミネート紙と称するものはポリエチレン
あるいはポリプロピレン等のプラスチックスフィルムを
接着剤または溶融によって、紙と貼り合わせたもので平
滑な表面を持つ多孔質材料には使用できるが、エンボス
面等複雑な形状のものには貼り合わせが困難な欠点があ
るが、経済性もあり、防湿性、耐水性に優れている。し
かし、この方法は、汎用樹脂を使用しているため種々の
充填材や添加剤の混合に対し制約を受けるのみならず、
紙のリサイクルや廃棄処理の点で種々の問題を生じてい
る。

【０００５】一方、カーペットの裏打ちでは、紙、板紙
よりさらに空間率が高く、塗工面の凹凸も大きいため、
紙、板紙で用いられた構造粘性を利用する方法は使え
ず、一般的には、無機充填材等を添加し、高固形分、高
粘度とした塗工液が厚付けされている。この方法は高粘
度の塗工液の粘度調整のみで浸透性を調整されるため、
生産性が低く、薄い均一な被膜を高速で生産することは
むつかしい。

【０００６】布に関しては、塗工液の浸透性が早いた
め、ウレタンや塩ビ等を予め被膜化しておき、布に転写
後加圧接着する方法が採られている。この方法は、防水
性、耐湿性、耐クリーニング性に優れた被膜を布に与え
る。しかし、生産性が悪く、材料費も高く、合成皮革等
の高価な製品には向いているが、産業用等安価なものに
は不向きである。また、布に関する別の方法としては、
布表面に硬化剤等を予めコーティングした後、これと反
応するウレタンやゴム等の物質をコーティングする方
法、または浸透した後に未反応分を洗浄、除去する方法
があるが、これらの方法はコーティング工程が２〜３回
と多く、生産性が高く、多孔質材料と硬化剤、膜剤の組
み合わせは限定されている。

【０００７】パーティクルボードや木毛セメント板等に
コーティングする場合は、これらの多孔質材料との濡れ
性を調整したり、粘度を調整した塗工液をコーティング
し、光や紫外線あるいは加熱によってコーティング材料
全体を急速に硬化させる方法が採られている。この方法
は、良好な表面被膜が得られるが、コーティング用の樹
脂は硬く脆い上に高価であり、高付加価値の家具等に使
用されている。しかし、可とう性材料にコーティングす
る場合や安価な工業材料に適用するには生産性を含めて
適していないのが現状である。

【０００８】以上のように、従来の多孔質材料のコーテ
ィング方法は、(１)浸透と乾燥といった各々移動状態に
あるものを固定するためにロール設備等多大な設備を必
要とするにもかかわらず、表面にバリア性の被膜を形成
させるのは困難であったり、（２）溶融プラスチックス
を接着する方法では、プラスチックス表面にリサイクル
に必要な条件等を得るための添加剤や充填材の添加がで
きなかったり、複雑な形状のものにはコーティングが不
可能であったり、（３）数回の塗工液をコーティングす
ることによる生産性の悪さや、（４）高価な材料費であ
り、かつ可とう性材料には使用できない等種々の欠点が
あったが、これを統一的に解決する方法は未だ見出され
ていない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前記
従来の多孔質材料のコーティング方法の欠点を克服し、
多孔質材料の表層に任意の深さの浸透層を有し、かつ多
孔質材料の表面に均一な高分子被膜を与える、経済的に
極めて有利な多孔質材料のコーティング方法を提供する
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
従来の多孔質材料のコーティング方法の欠点を改良すべ
く種々検討した結果、高分子塗工液を予めこの高分子塗
工液のゲル化温度以上に加熱した多孔質材料にコーティ
ングすることにより、上記目的が有効に達成されること
を見出し、本発明を完成するに至った。

【００１１】すなわち、本発明は、多孔質材料に塗工液
をコーティングする方法において、塗工液として感熱ゲ
ル化性の高分子塗工液を用い、かつ多孔質材料を前記高
分子塗工液のゲル化温度以上に予熱しておくことを特徴
とする多孔質材料のコーティング方法に関する。

【００１２】本発明において使用される塗工液は、感熱
ゲル化性の高分子塗工液である。感熱ゲル化性の高分子
塗工液は、感熱ゲル化性を有する高分子塗工液であれ
ば、エマルジョン型、溶液型、ディスパージョン型のい
ずれを用いてもよく、特に限定されるものではないが、
例えば特開平２−３０８８４４号公報に記載されている
下記の一般式（１）

【化２】 で示されるアクリルアミドおよび／またはメタクリルア
ミド誘導体を樹脂組成中に０．３〜１０重量％を含む合
成樹脂エマルジョンと、ノニオン系界面活性剤および／
または無機質塩を含む感熱ゲル化性を有する高分子エマ
ルジョンであることが好ましい。

【００１３】本発明による合成樹脂エマルジョンは、一
般式（１）で示すアクリルアミドおよび／またはメタク
リルアミド誘導体を樹脂組成中に０．３〜１０重量％を
含むアクリル酸エステルおよび／またはメタクリル酸エ
ステル共重合体、アクリル酸エステルおよび／またはメ
タクリル酸エステルと不飽和カルボン酸および／または
ジカルボン酸の多元共重合体、アクリロニトリルとアク
リル酸エステルおよび／またはメタクリル酸エステルの
多元共重合体、アクリロニトリルとアクリル酸エステル
および／またはメタクリル酸エステルと不飽和カルボン
酸および／またはジカルボン酸の多元共重合体、スチレ
ンとアクリル酸エステルおよび／またはメタクリル酸エ
ステルの多元共重合体、スチレンとアクリル酸エステル
および／またはメタクリル酸エステルと不飽和カルボン
酸および／またはジカルボン酸の多元共重合体、塩化ビ
ニリデンとアクリル酸エステルおよび／またはメタクリ
ル酸エステルの多元共重合体、塩化ビニリデンとアクリ
ル酸エステルおよび／またはメタクリル酸エステルと不
飽和カルボン酸および／またはジカルボン酸の多元共重
合体、塩化ビニルとアクリル酸エステルおよび／または
メタクリル酸エステルの多元共重合体、塩化ビニルとア
クリル酸エステルおよび／またはメタクリル酸エステル
と不飽和カルボン酸および／またはジカルボン酸の多元
共重合体、エチレンと酢酸ビニル共重合体、エチレンと
酢酸ビニルとアクリル酸エステルおよび／またはメタク
リル酸エステルの多元共重合体、エチレンと酢酸ビニル
とアクリル酸エステルおよび／またはメタクリル酸エス
テルと不飽和カルボン酸および／またはジカルボン酸の
多元共重合体、エチレンと酢酸ビニルと不飽和カルボン
酸および／またはジカルボン酸の多元共重合体、ポリ酢
酸ビニル等の合成樹脂エマルジョンが代表的である。

【００１４】合成樹脂エマルジョンは、一般の乳化重合
法で合成することができるが、一般式（１）で示される
アクリルアミドおよび／またはメタクリルアミド誘導体
の使用量が樹脂組成中に０．３重量％未満の場合は、ゲ
ル化剤を添加しても感熱ゲル化性が小さく、また１０重
量％より多い場合は合成樹脂エマルジョンの合成中にゲ
ル化し安定なエマルジョンが得られない。

【００１５】合成樹脂エマルジョンに配合するノニオン
系界面活性剤は、低曇点のものが好適であり、例えば特
開昭６３−１９３９０１号公報に記載のゲル化剤であ
り、アルキルフェノール−ホルマリン縮合物のアルキレ
ンオキサイド付加物等があげられる。

【００１６】無機質塩は、ノニオン系界面活性剤の曇点
を低下させる一価から二価の金属塩がよく、これらには
Ｎa₂ＣＯ₃，Ｎａ₂ＳＯ₄，ＣａＣl₂，ＮａＯＨ，ＣａＳ
Ｏ₄，ＮａＯＯＣＨ₃，ＫＣｌ，Ｋ₂ＣＯ₃，ＮａＮＯ₃，
Ｐｂ（ＮＯ₃）₂等である。

【００１７】ゲル化システムは、上記した合成樹脂エマ
ルジョン１００重量部に対しゲル化剤として低曇点ノニ
オン系界面活性剤を０〜３重量部および／または無機質
塩を０〜３重量部添加させることにより合成樹脂エマル
ジョンに感熱ゲル化性を付与させたものである。

【００１８】また、上記合成樹脂エマルジョンには、被
膜に通気性、印刷適正、耐熱性、平滑性、はっ水性、機
械的強度、成形性等を与えるために必要に応じて顔料を
配合してもよい。顔料には、無機系のものとしてカオリ
ンクレー、酸化チタン、炭酸カルシウム、水酸化アルミ
ニウム、タルク、硫酸バリウム、サチンホワイト、ケイ
砂、ワラストナイト、フライアッシュ等があげられ、有
機系のものとしてカーボンブラック、フタロシアニンブ
ルー等が使用できる。

【００１９】本発明に使用される多孔質材料としては、
紙、板紙、岩綿板、カーペット、布、不織布、パーティ
クルボード、木毛セメント等があげられる。

【００２０】本発明においては、感熱ゲル化性の高分子
塗工液を、予め感熱ゲル化性の高分子塗工液のゲル化温
度以上に加熱した多孔質材料表面上にコーティングする
ことにより、多孔質材料内部に適切な浸透層を有し、多
孔質材料表面には均一な高分子被膜を形成させることが
できるが、好ましくは下記の（１）式の関係を満足する
範囲に多孔質材料を予熱した後、ゲル化温度がｔ_d の感
熱ゲル化性の高分子塗工液をｔ_e の温度でコーティング
することがより好適である。

【数２】

【００２１】前記（１)式の関係を満足する範囲に多孔
質材料を加熱した後、ゲル化温度ｔ_dの高分子塗工液を
温度ｔ_e でコーティングすると、高分子塗工液は多孔質
材料の内部でゲル化することにより内部への浸透はその
点で停止する。このため適当な浸透深さを保つことがで
きる。浸透が停止した後は、表面に残った高分子塗工液
は多孔質材料の表面に均一な被膜を形成することができ
る。浸透層の深さを決める因子は、多孔質材料温度ｔ_f
と高分子塗工液のゲル化温度ｔ_d、塗布時の高分子塗工
液の温度および粘度、表面張力、接触角等によって決ま
る高分子塗工液の浸透性と多孔質材料の気孔率によって
決まるため、これらを適切に選択すれば任意の浸透層の
深さを設定できる。従って、高分子塗工液の塗布量を決
めれば、多孔質材料の表面に安定した被膜が形成される
訳である。この際に内部に含浸し表面と膜を実質的にゼ
ロにすることも、表面の被膜層のみとし内部浸透層を実
質的にゼロにすることも含まれることは言うまでもな
い。

【００２２】多孔質材料に、感熱ゲル化性の高分子塗工
液をコーティングする方法としては、従来公知の方法が
採用される。また、感熱ゲル化性の高分子塗工液を多孔
質材料にコーティングする場合、感熱ゲル化性の高分子
塗工液の温度は塗工液のゲル化温度より低い温度である
ことが好ましい。多孔質材料に、感熱ゲル化性の高分子
塗工液をコーティング後、乾燥させると、多孔質材料の
表層に任意の深さの浸透層を有し、かつ表面に均一な高
分子被膜を有する製品が得られる。

【００２３】

【実施例】以下、実施例によって本発明をさらに詳細に
説明する。 実施例１合成樹脂エマルジョンの合成 第２燐酸ナトリウムの１２含水塩０．０５重量部とドデ
シルベンゼンスルホン酸ナトリウム０.１２重量部と蒸
留水１７.３５８重量部を撹拌機付きの５つ口セパラフ
ラスコに仕込み、窒素ガスを通気させる。撹拌は１５０
rpm で行いウォーターバスにより内温を６０℃に調整す
る(窒素通気は熟成終了まで行う。)。次にエチルアクリ
レート２１．６重量部、ブチルアクリレート１９．１重
量部、メタクリル酸０．８５重量部、Ｎ−メチロールメ
タアクリルアミド１．２重量部、ドデシルベンゼンスル
ホン酸ナトリウム０．２２重量部、エチレンオキサイド
付加モル数１２モルのポリオキシエチレンノニルフェノ
ールエーテル１．０重量部、エチレンオキサイド付加モ
ル数４０モルのポリオキシエチレンノニルフェノールエ
ーテル１．０重量部および蒸留水３０．８重量部を混合
し、強制乳化させモノマー乳化液を調整する。このモノ
マー乳化液の５重量％を上記セパラフラスコ内に添加
し、さらに過硫酸カリウム０.０５重量部と亜硫酸水素
ナトリウム０.０２重量部を添加して重合させる。重合
開始１０分後より温度を６５±２℃に保ちながら残って
いるモノマー乳化液を３時間で連続添加する。また、モ
ノマー乳化液の添加と同時に過硫酸カリウム０．０９重
量部を蒸留水３重量部に溶解させたものと亜硫酸水素ナ
トリウム０．０４重量部を蒸留水３重量部に溶解させた
ものを同じく３時間で連続添加する。モノマー乳化液添
加終了後、同温度で１時間熟成を行った後冷却する。内
温が３０℃になった時点でアンモニア水０．０２５重量
部添加し、ベースエマルジョンを得た。得られたベース
エマルジョンは固形分濃度４５％、粘度２００cps(３０
℃）、ｐＨ６．５であった。

【００２４】感熱ゲル化性の高分子塗工液の調整 上記で得られたベースエマルジョン１００重量部に、２
０％に希釈したアルキルフェノール−ホルマリン縮合物
のアルキレンオキサイド付加物（花王(株)製、ラテムル
ＮＰ−５１５０）７．５重量部と１０％に希釈した硫酸
ナトリウム１５重量部と蒸留水２７．５重量部を添加
し、高分子塗工液を調整した。得られた高分子塗工液の
特性値は、表１のとおりであった。

【００２５】

【表１】

【００２６】板紙へ高分子塗工液のコーティング 上記で得られた感熱ゲル化性の高分子塗工液を４０℃に
加熱した後に、樹脂換算塗布量５ｇ/ｍ²で予め１４０℃
と１００℃と３０℃にそれぞれ加熱した表２に示す特性
値を持った板紙上にコーティングした。次いで、２分間
以内に１２０℃の乾燥機に移し、３分間乾燥させた。乾
燥後、顕微鏡により乾燥被膜の厚さを測定したところ、
表３の結果を得た。この結果、板紙を予め１４０℃に加
熱しておいた場合は安定した厚さの被膜が形成された
が、板紙を予め１００℃に加熱した場合は被膜が形成さ
れるものの、安定した被膜はできなかった。板紙を予め
３０℃に加熱した場合は、被膜は形成されなかった。

【００２７】

【表２】

【００２８】

【表３】

【００２９】なお、（１）式により算出した板紙温度
（ｔ_f)を表４に示した。

【００３０】

【表４】

【００３１】実施例２ 実施例１で合成したベースエマルジョン１００重量部
に、２０％に希釈したアルキルフェノール−ホルマリン
縮合物のアルキレンオキサイド付加物（花王(株)製、ラ
テムルＮＰ−５１５０)１１.２５重量部と１０％に希釈
した硫酸ナトリウム２２．５重量と蒸留水９１．２５重
量部を添加し、高分子塗工液を調整した。この高分子塗
工液は、樹脂濃度が２０％で３０℃の粘度が３.５cpsで
感熱ゲル化温度が６５℃であった。この高分子塗工液を
４０℃に加熱した後に、実施例１と同じように樹脂換算
塗布量５ｇ/ｍ²で予め１４０℃と１００℃と３０℃にそ
れぞれ加熱した表２に示す特性値を持った板紙上にコー
ティングした。次いで、２分間以内に１２０℃の乾燥機
に移し、３分間乾燥させた。乾燥後、顕微鏡により乾燥
被膜の厚さを測定したところ、表５の結果を得た。表５
から明らかなように、板紙を予め１４０℃に加熱してお
いた場合は、実施例１と同様に安定した厚さの被膜が形
成されたが、板紙を予め１００℃に加熱しておいた場合
は安定した厚さの被膜が形成されなかった。また、板紙
を予め３０℃に加熱しておいた場合は被膜が形成されな
かった。

【００３２】

【表５】

【００３３】実施例３ 実施例１で合成したベースエマルジョンを使用し、表６
に示す処方で高分子塗工液−３および−４を調整した。
次いで、実施例１で使用したと同じ板紙を使用し、高分
子塗工液それぞれを３０℃に加熱した後に板紙を１７０
℃と３０℃にそれぞれ加熱し、実施例１と同様の加工を
行い、それぞれの乾燥被膜の厚さを測定した。結果は表
７のとおりであり、１７０℃では安定した被膜ができた
が、３０℃では被膜形成は不安定であった。

【００３４】

【表６】

【００３５】

【表７】

【００３６】実施例４ 実施例３で調整した高分子塗工液−３（樹脂濃度３９
％、粘度２６cps)および高分子塗工液−４（樹脂濃度３
０％、粘度８cps)、実施例２で調整した高分子塗工液
(樹脂濃度２０％、粘度３.５cps)をそれぞれ５０℃に調
整した後、実施例１で使用した板紙を予め１２０℃，８
０℃，３０℃にそれぞれ加熱し、樹脂換算４ｇ/ｍ²にな
るように実施例１と同様の方法でコーティングし、冷却
後この高分子塗工液のコート面にトルエンを３から４滴
落としトルエンが紙層に浸透するか否かを観察した。そ
の結果を表８に示した。

【００３７】

【表８】

【００３８】

【発明の効果】本発明のコーティング方法は、多孔質材
料表面にピンホールのない均一な高分子被膜を与える。
そのため各種多孔質材料に各種のバリアー性、例えば有
機溶剤、水蒸気等に対するバリアー性を効率よく付与す
ることができる。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｌ 33/26 ＬＪＶ Ｄ０６Ｍ 15/29 Ｄ２１Ｈ 19/20

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多孔質材料に塗工液をコーティングする
   方法において、塗工液として感熱ゲル化性の高分子塗工
   液を用い、かつ多孔質材料を前記高分子塗工液のゲル化
   温度以上に予熱しておくことを特徴とする多孔質材料の
   コーティング方法。
2. 【請求項２】 下記の（１）式の関係を満足する範囲に
   多孔質材料を予熱した後、ゲル化温度がｔ_dの感熱ゲル
   化性の高分子塗工液をｔ_eの温度でコーティングするこ
   とを特徴とする請求項１記載の多孔質材料のコーティン
   グ方法。 【数１】
3. 【請求項３】 感熱ゲル化性の高分子塗工液が、一般式
   （１） 【化１】 で示されるアクリルアミドおよび／またはメタクリルア
   ミド誘導体を樹脂組成中に０．３〜１０重量％を含む合
   成樹脂エマルジョンと、ノニオン系界面活性剤および／
   または無機質塩を含むものである請求項１または請求項
   ２記載の多孔質材料のコーティング方法。