JPH1095922A

JPH1095922A - 水性エマルジョン組成物およびその製造方法

Info

Publication number: JPH1095922A
Application number: JP25177896A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Asahina; 利之朝比奈; Tatsuya Toda; 達也戸田
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 1996-09-24
Filing date: 1996-09-24
Publication date: 1998-04-14

Abstract

(57)【要約】【課題】シックナーの添加量を低減して、水性エマル
ジョンと無機粉体とを含む組成物にチキソトロピック粘
性を付与し、塗膜の乾燥性や強靭性を改善する。【解決手段】造膜性を有する水性エマルジョンと粉粒
状充填剤とを、ＰＶＣ（顔料容積濃度）１０〜９０重量
％の割合で含む水性組成物に、微小繊維を添加する。微
小繊維には、平均繊維径０．０１〜５μｍ、平均繊維長
５〜３，０００μｍ、比表面積５０〜３００ｍ²／ｇ、
アスペクト比２５０〜１５，０００のセルロース系繊維
又は合成繊維が含まれる。微小繊維の割合は、水性エマ
ルジョンの重合体に対して、固形分換算で、０．３〜７
重量％である。前記組成物は水性塗料、水性接着剤、水
性充填剤などとして有用である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、重合体水性エマル
ジョンをバインダーとし、塗装用、接着用や充填用など
に有用な水性エマルジョン組成物およびその製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】水性エマルジョンをバインダーとし、無
機系微粉末などの体質顔料、着色顔料、顔料分散剤、増
粘剤などのシックナー、可塑剤などを添加した組成物
は、水性塗料、水性接着剤や水性充填剤として有用であ
る。これらの組成物のＰＶＣ（Pigment Volume Concent
ration，顔料容積濃度）は、無機系微粉末や着色顔料な
どの添加により、一般には１０〜９０％程度であり、固
形分は４０〜９０重量％程度、ｐＨは３〜９程度の範囲
内に調整される。このような水性組成物には、作業性の
点から、塗布性（増粘性、チキソトロピック流動特性な
ど）、皮張り防止性、早期乾燥性が要求されるととも
に、乾燥塗膜の強靭性も要求される。そして、水性エマ
ルジョン組成物の主な特性は、ほぼバインダーとなる水
性エマルジョンの特性により支配される。従って、前記
エマルジョン組成物の用途および特性は、バインダーの
種類により支配される。例えば、酢酸ビニル系重合体を
含む塗料、接着剤や充填剤は、接着性に優れているもの
の耐水性が劣るので、主に、室内用途の分野に使用され
る。アクリル系重合体を含む組成物は耐水性や耐候性が
高いので、主に屋外用途の分野に使用され、ゴムラテッ
クス系重合体を含む組成物は耐水性に優れているもの
の、耐候性に劣るので、主に、屋内用途でかつ耐水性を
必要とする分野に使用される。

【０００３】一方、組成物の粘度の増大、チキソトロピ
ック粘性の付与、配合した無機系微粉末の沈降の防止、
適当な塗装粘性の付与、保水性の保持、皮張りの防止な
どのためには、シックナーと称される水溶性ポリマーや
水溶性増粘剤が使用される。このシックナーの添加量が
多くなると、一般に、乾燥性が低下し、特に塗膜の厚み
が大きい場合には、塗膜内部の乾燥が著しく遅延するこ
とがある。また、乾燥塗膜の耐水性が低下し、例えば、
吸水膨潤性が大きくなる。一方、シックナーの添加量が
不足すると、水性組成物に前記特性を付与できなくな
る。皮張り性は、容器中での保存、塗布や充填作業終了
後、刷毛やヘラなどを用いて表面を再仕上げするときな
どに必要な性質であり、皮張り性は低いことが望まし
い。皮張り性を低減するためには、前記シックナーの添
加が有効であり、他の皮張り防止剤、例えば、エチレン
グリコール、プロピレングリコールなどの多価アルコー
ル類や高沸点の有機溶剤類、芒硝などの無機系塩類など
も添加されている。しかし、多価アルコール類や無機系
塩類の添加量に比例して、乾燥塗膜の耐水性が低下す
る。また、高沸点有機溶剤類を用いると、臭気や安全衛
生上で問題があるとともに、乾燥後も塗膜中に残留する
と、塗膜表面に塵芥が付着し、汚染されやすい。

【０００４】乾燥性について、一般に水性塗料、接着剤
や充填剤は、有機溶剤系組成物と比較して乾燥造膜性が
遅いことが最大の短所である。そのため、速やかに乾燥
造膜して、塗膜や充填剤としての機能を発現することが
期待される。水性組成物の乾燥性は、シックナーの添加
量に大きく影響されるので、乾燥性を改善するために
は、塗装性などの特性をある程度犠牲にしても、シック
ナーの添加量を低減したり、皮張り防止剤の添加量をで
きる限り低く抑制する必要がある。例えば、バインダー
含有量が多く、低いＰＶＣの組成物を用いて、厚塗りに
する充填剤のような用途では、乾燥が遅延する傾向が大
きいので、シックナーの添加量は極端に低く抑制する必
要がある。乾燥性を高める方法として、水性組成物に可
塑剤などを配合し、造膜性を改善する方法がよく利用さ
れる。この方法をＰＶＣの低い水性配合組成物に適用
し、充填剤の用途で厚塗りすると、塗材表面の乾燥は早
くなるが、皮張り性はかえって強くなり、内部の水分が
いつまでも残留する傾向が強くなる。しかし、ＰＶＣが
やや高い水性組成物に応用した場合には水分の蒸発逸散
性が高いので、それなりの効果が期待できる。しかし、
可塑剤によりポリマーが柔軟性を帯び、塗材の表面に埃
が付着しやすく汚染性が低下する。したがって、可塑剤
を添加する方法は必ずしも良い方法ではない。

【０００５】乾燥性を改善するためには、水性組成物の
ＰＶＣを一定に保持し水性組成物の固形分濃度を高める
（水分濃度を低下させる）方法が合理的で有効である。
水性組成物の濃度を高くするには、バインダーとなる重
合体水性エマルジョンの濃度を高くする必要があるもの
の、実際には、工業的規模で製造し得る水性エマルジョ
ンの濃度は最高７０重量％程度までであり、それ以上の
濃度の水性エマルジョンの製造はかなり難しくなるし、
濃度が高くなるにつれて、水性エマルジョン中の重合体
粒子の最大粒子径は大きく、しかも粒度分布幅が広くな
り過ぎる傾向が強く、良好な物性の塗膜を得ることが困
難となる。乾燥塗膜の物性の点から、重合体粒子径は小
さく、かつ粒度分布幅の小さい水性エマルジョンが望ま
れ、固形分濃度４０〜６０重量％程度の水性エマルジョ
ンがよく使用される。

【０００６】さらに、水性組成物の乾燥塗膜の強靭性
は、主として、バインダーを構成する水性エマルジョン
の種類（例えば、重合体のガラス転移温度Ｔｇ、共重合
する官能基の種類と量、粒子径など）、ＰＶＣ、充填剤
の種類と量などにより左右される。また、塗膜の強靭性
を向上させるため、繊維状補強剤、例えば、無機繊維
（アスベスト、繊維状セピオライト系無機粉末、ロック
ウールなど）の短繊維、有機繊維（アクリル系繊維、ポ
リエステル系繊維、ポリエチレン系繊維、ポリプロピレ
ン系繊維、レーヨン繊維など）の短繊維を添加する方法
が知られている。

【０００７】繊維状補強剤を添加する場合、一般に、繊
維状充填剤の均一な分散状態を維持するため、水性組成
物の粘度を高め、しかもチキソトロピック粘性となるよ
うに、シックナーの添加量を増加する必要がある。しか
し、シックナーの添加量を多くすると、前記のような弊
害が生じる。また、繊維状補強剤の添加量が多くなる
と、塗膜のレべリング性、塗膜表面の平滑性などが損な
われる。

【０００８】このように、水性エマルジョンと無機微粉
体とを含む従来の組成物は、チキソトロピック粘性が小
さく、乾燥性および造膜性が遅く、特に低ＰＶＣの配合
組成物を厚塗りした場合、内部の乾燥が著しく遅れる。
さらに造膜した塗膜の物性、特に強靭性に欠ける。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、水性エマルジョンと粉粒状充填剤とを含む水性組成
物において、シックナーの添加量を低減しつつ、増粘性
とチキソトロピック粘性を付与できるとともに皮張りを
抑制できる水性樹脂エマルジョン組成物およびその製造
方法を提供することにある。本発明の他の目的は、低い
ＰＶＣの水性組成物を厚塗りしても、塗膜内部の乾燥性
を改善できる水性樹脂エマルジョン組成物およびその製
造方法を提供することにある。本発明のさらに他の目的
は、乾燥塗膜の強靭性を改善できる水性樹脂エマルジョ
ン組成物およびその製造方法を提供することにある。本
発明の別の目的は、塗布性（増粘性、チキソトロピック
流動特性など）、皮張り防止性を高めつつ、乾燥性、塗
膜の耐水性、および乾燥塗膜の強靭性を改善できる水性
樹脂エマルジョン組成物およびその製造方法を提供する
ことにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するため鋭意検討の結果、水性エマルジョンと粉
粒状充填剤とを含む組成物に微小繊維を添加すると、増
粘性，チクソトロピック流動特性を付与できるとともに
シックナーの使用量を大幅に低減でき、乾燥性や塗膜の
機械的強度を改善できることを見いだし、本発明を完成
した。すなわち、本発明の水性エマルジョン組成物は、
水性エマルジョンと、粉粒状充填剤と、平均繊維径０．
０１〜５μｍ、平均繊維長５〜３，０００μｍ、比表面
積５０〜３００ｍ²／ｇ、アスペクト比２５０〜１５，
０００の微小繊維とを含んでいる。この水性エマルジョ
ン組成物において、粉粒状充填剤の割合は、ＰＶＣ（Pi
gment Volume Concentration，顔料容積濃度）１０〜９
０容量％程度であり、微小繊維の割合は、水性エマルジ
ョンの重合体に対して、固形分換算で、０．３〜７重量
％程度である。前記微小繊維には、セルロース系繊維，
合成繊維などが含まれる。前記水性エマルジョンは、通
常、造膜性を有しており、最低造膜温度（ＭＦＴ）は、
８０℃以下（例えば、−３０℃〜８０℃程度）である。
本発明の水性エマルジョン組成物は、水性塗料、水性接
着剤や水性充填剤などとして有用である。本発明の方法
では、水性エマルジョンと粉粒状充填剤と前記微小繊維
とを混合することにより水性エマルジョン組成物を製造
する。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の水性エマルジョン組成物
は、水性エマルジョンと粉粒状充填剤と微小繊維とで構
成されている。以下、これらの成分について詳細に説明
する。［水性エマルジョン］水性エマルジョンとしては、例え
ば、オレフィン又はジエン系エマルジョン［例えば、ポ
リエチレン，ポリプロピレン，ポリブチレン，ポリイソ
ブチレンなどのエマルジョン，ポリブタジエンラテック
ス，天然ゴムラテックス，ポリクロロプレン系ラテック
ス、スチレン−ブタジエン共重合体ラテックス，アクリ
ロニトリル−ブタジエン共重合体ラテックス，（メタ）
アクリル酸エステル−ブタジエン共重合体ラテックスな
ど］、アクリル系重合体エマルジョン［例えば、メタク
リル酸エステル−アクリル酸エステル共重合体，メタク
リル酸エステル−アクリル酸エステル−スチレン共重合
体，メタクリル酸エステル−（メタ）アクリル酸共重合
体，メタクリル酸エステル−スチレン−（メタ）アクリ
ル酸共重合体など］、スチレン系重合体エマルジョン
［例えば、スチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重
合体，スチレン−（メタ）アクリル酸エステル−（メ
タ）アクリル酸共重合体など］、ハロゲン含有重合体エ
マルジョン［例えば、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重
合体エマルジョン、塩化ビニル−（メタ）アクリル酸エ
ステル共重合体エマルジョン、エチレン−塩化ビニル共
重合体エマルジョンなど］、ビニルエステル系エマルジ
ョン［例えば、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル
共重合体、エチレン−高級脂肪酸ビニルエステル共重合
体（例えば、エチレン−ベオバ（Veova）共重合体な
ど）、エチレン−高級脂肪酸ビニルエステル−酢酸ビニ
ル共重合体、酢酸ビニル−フマル酸エステル（又はマレ
イン酸エステル）共重合体、エチレン−酢酸ビニル−フ
マル酸エステル（又はマレイン酸エステル）共重合体、
エチレン−酢酸ビニル−塩化ビニル共重合体、エチレン
−（メタ）アクリル酸エステル−酢酸ビニル共重合体、
エチレン−（メタ）アクリル酸エステル−高級脂肪酸ビ
ニルエステル−酢酸ビニル共重合体、酢酸ビニル−アク
リル単量体共重合体、酢酸ビニル−高級脂肪酸ビニルエ
ステル共重合体系、酢酸ビニル−高級脂肪酸ビニルエス
テル−（メタ）アクリル酸エステル共重合体など］、エ
ポキシ樹脂エマルジョン、ウレタン樹脂エマルジョン、
シリコーン樹脂エマルジョンなどが例示できる。

【００１２】前記（メタ）アクリル酸エステルには、メ
タクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸
ブチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸２−エ
チルヘキシルなどのメタクリル酸Ｃ_1-18アルキルエステ
ル（特にメタクリル酸Ｃ_1-10アルキルエステル，好まし
くはメタクリル酸Ｃ_1-4アルキルエステル）、アクリル
酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、アク
リル酸ヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸２−
エチルヘキシルなどのアクリル酸Ｃ_1-18アルキルエステ
ル（特にアクリル酸Ｃ_1-10アルキルエステル，好ましく
はアクリル酸Ｃ _2-10アルキルエステル）、２−ヒドロキ
シエチル（メタ）アリレート，２−ヒドロキシプロピル
（メタ）アリレートなどのヒドロキシＣ_2-6アルキル
（メタ）アリレート、グリシジル（メタ）アリレート、
（メタ）アクリル酸などが含まれる。「ベオバ（Veov
a）」とは、分岐鎖を有するＣ_6-18カルボン酸（すなわ
ちアルキル部分に第２級又は第３級炭素原子を有するカ
ルボン酸）のビニルエステル、好ましくはアルキル部分
の第３級炭素原子にカルボキシル基が結合したＣ_6-16カ
ルボン酸（特にＣ_6-12カルボン酸）のビニルエステルで
あり、例えば、シェル化学（株）から商品名「VeoVa-1
0」「VeoVa-911」などとして市販されている。前記フマ
ル酸エステルやマレイン酸エステルには、フマル酸モノ
Ｃ_1-16アルキルエステル、フマル酸ジＣ_1-16アルキルエ
ステル、マレイン酸モノＣ_1-16アルキルエステル、マレ
イン酸酸ジＣ_1-16アルキルエステルなどが含まれる。こ
れらの水性エマルジョンは単独で又は二種以上組み合わ
せて使用できる。

【００１３】水性エマルジョンは用途に応じて選択でき
るが、アクリル系重合体エマルジョン、スチレン系重合
体エマルジョン、ビニルエステル系重合体エマルジョン
（特に酢酸ビニル系重合体エマルジョン）が一般的に使
用される。

【００１４】水性エマルジョンの重合体の平均粒子径
は、例えば、０．０１〜５μｍ、好ましくは０．０１〜
１μｍ程度の範囲から選択でき、重合体粒子の構造は、
均質構造に限らず、コア／シェル構造、海／島構造など
の異相構造であってもよい。水性エマルジョンの最低造
膜温度（ＭＦＴ）は８０℃以下（例えば、−３０℃〜７
０℃）、好ましくは−２０℃〜６０℃、さらに好ましく
は−１０℃〜５０℃程度の範囲から選択できる。なお、
本発明の水性エマルジョン組成物を加熱により造膜又は
養生するような用途では、加熱温度よりもやや低い温度
のＭＦＴであればよく、常温（例えば、１５〜３０℃）
で乾燥又は養生する用途では、ＭＦＴは常温以下である
のが好ましい。なお、水性エマルジョンの重合体のガラ
ス転移温度Ｔｇ（Foxの式による計算値）は、例えば、
−５０℃〜５０℃、好ましくは−４０℃〜４０℃（例え
ば、−４０℃〜２０℃）程度の範囲から選択できる。

【００１５】水性エマルジョンの固形分は、乾燥性の点
からは、できるだけ高いのが好ましく、通常、５０重量
％以上（例えば、５０〜７０重量％程度）、好ましくは
５０〜６５重量％程度である。また、水性エマルジョン
の粘度は、例えば、５０ｃｐｓ〜数万ｃｐｓ（好ましく
は１００ｃｐｓ〜数万ｃｐｓ）程度の範囲から選択でき
る。なお、粉粒状充填剤を安定に配合するため、水性エ
マルジョンには、予め、アニオン性又はノニオン性界面
活性剤や分散剤を添加しておいてもよい。また、必要に
応じて、水性エマルジョンのｐＨは適当に調整していて
もよい。

【００１６】水性エマルジョンは、慣用の方法、例え
ば、乳化剤（アニオン性界面活性剤，ノニオン性界面活
性剤などの界面活性剤、ポリビニルアルコールなどの保
護コロイドなど）の存在下、重合開始剤を用いて、水系
で前記重合体を形成する重合性単量体を乳化重合するこ
とにより得られる。

【００１７】［粉粒状充填剤］粉粒状充填剤としては、
無機微粉末（例えば、カオリン、クレー、ろう石、ベン
トナイト、タルク、ケイ酸カルシウム、珪藻土、石英
粉、シリカ、アルミナ、炭酸カルシウム、炭酸マグネシ
ウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化チ
タン、酸化亜鉛、酸化鉄、アスベストなど）、有機微粉
末（例えば、パルプ粉、合成繊維粉、アミノ樹脂、ポリ
エチレン、シリコーン樹脂、ポリメタクリル酸メチルな
ど）、各種着色顔料（例えば、カーボンブラックなどの
黒色顔料、酸化チタンなどの白色顔料、黄色、橙色、赤
色、紫色、青色などの無機又は有機顔料）などが使用で
きる。粉粒状充填剤としては粗粒子（例えば、砂、砂
利、寒水石など）も使用できる。これらの粉粒状充填剤
は、水性エマルジョン組成物の粘性および塗膜特性など
に応じて、単独で又は二種以上組み合わせて使用でき
る。粉粒状充填剤としては、通常、無機系微粉末を用い
る場合が多い。粉粒状充填剤は、用途に応じて、例え
ば、平均粒径０．０１〜５０μｍ、好ましくは０．０１
〜１０μｍ程度の範囲から選択できる。また、粉粒状充
填剤としては、平均粒径５０μｍ〜５ｍｍ程度の粗粒子
を使用してもよい。

【００１８】粉粒状充填剤の使用量は、ＰＶＣが１０〜
９０容量％（例えば、２０〜８０容量％）、好ましくは
１５〜６０容量％（例えば、３０〜６０容量％）、さら
に好ましくは２０〜５０容量％（例えば、３０〜５０容
量％）程度となる範囲から選択できる。ＰＶＣが小さい
場合、重合体の性質が発現しやすく、引張り伸度が大き
くなり、ＰＶＣが高くなるにつれて引張り伸度は小さく
なる。なお、一般には、特定のＰＶＣにおいて引張り強
度は最高値を示すことが多い。

【００１９】［微小繊維］微小繊維は、セルロース系繊
維と合成繊維とに大別できる。セルロース系繊維の原料
としては、例えば、木材パルプ、リンターなどの種子毛
繊維、みつまた、こうぞう、麻、黄麻、亜麻などの樹皮
繊維、マニラ麻などの葉繊維などが使用できるが、木材
パルプが好ましい。セルロース系繊維は、前記木材パル
プなどのセルロースを水中に懸濁させた状態で高剪断
力、高衝撃力を与え、繊維を高度に裂解、微細化（フィ
ブリル化）することにより得ることができ、微小繊維は
水に分散させた状態で供給可能である。そのため、本発
明の水性エマルジョン組成物の調製に際して、水中に分
散した状態の微小繊維を使用することにより、繊維の分
散性を向上させることができ、配合工程を短縮できる利
点がある。合成繊維としては、例えば、酢酸セルロース
などのセルロースエステル繊維、ビニロン繊維、アクリ
ル繊維、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊
維などの合成繊維を高度に裂解、微細化した繊維が使用
できる。

【００２０】微小繊維の平均繊維径は、０．０１〜５μ
ｍ、好ましくは０．０１〜２μｍ、さらに好ましくは
０．０１〜１μｍ程度である。微小繊維の平均繊維長
は、５〜３，０００μｍ、好ましくは５０〜１，５００
μｍ、さらに好ましくは１００〜１，０００μｍ程度で
ある。微小繊維の比表面積は、５０〜３００ｍ²／ｇ、
好ましくは１００〜３００ｍ²／ｇ、さらに好ましくは
１５０〜２５０ｍ²／ｇ程度である。さらに微小繊維の
アスペクト比は、２５０〜１５，０００、好ましくは５
００〜１０，０００、さらに好ましくは５００〜８，０
００程度である。繊維をさらに微細化すると、増粘性が
過大となるだけでなく、乾燥性、乾燥塗膜の耐水性が低
下し、塗膜の強靭性が有効に発現せず、コストが大幅に
上昇する。前記微小繊維のうちセルロース系微小繊維
は、ダイセル化学工業（株）から商品名「セリッシュ」
として市販されている。

【００２１】なお、従来、使用されている粉粒状セルロ
ース（パルプ粉）の大きさは、繊維径が約１０〜５０μ
ｍ、繊維長が約１〜５ｍｍ程度であり、アスペクト比は
２０〜５００程度である。

【００２２】本発明で使用する微小繊維は、高度に微細
化しており、比表面積が適度に大きく、繊維の周囲には
水による水和層が生成するため、繊維が水中に安定に分
散しやすく、水性エマルジョン組成物の粘度は上昇して
安定したチキソトロピック粘性が発現する。そのため、
本発明の水性エマルジョン組成物ではシックナーの使用
量を大幅に低減できる。また、水性エマルジョン組成物
を塗料として垂直壁面に厚塗りしたり、建築用部材間の
垂直で大きな間隙に充填しても、作業性が高く、ダレが
生じ難い特徴がある。また、塗付や充填の後、水性エマ
ルジョン組成物の表面での皮張りを抑制でき、刷毛やヘ
ラなどを使用して表面を再仕上げすることが容易であ
り、オープンタイムが長くとれる利点がある。また、含
有された繊維が微小であるため、仕上げによる表面平滑
性を向上できる。

【００２３】このような効果が発現する理由としては、
微小繊維の周囲に形成される水和層が寄与するものと考
えられる。すなわち、本発明の組成物を塗付や充填する
と、表面から水分が蒸発して濃縮されるが、内部の水分
は微小繊維の水和層を通して表面層に移動するものと思
われる。従って、本発明の組成物は、厚塗りした場合で
も、内部の乾燥速度が速いという特徴がある。特にバイ
ンダー含有量が多い低ＰＶＣの組成物でも乾燥性が高
く、厚塗りが可能である。また、冬季などの低温下でも
乾燥性が高い。なお、本発明の組成物は、乾燥、造膜す
る過程で、バインダーの重合体粒子は、重合体粒子相
互、および微小繊維、粉粒状充填剤と融着して一体化
し、強靭な物性を備えた硬化体を形成する。

【００２４】微小繊維の使用量は、水性エマルジョン組
成物の用途や使用方法、ＰＶＣなどにより異なるが、固
形分換算で、水性エマルジョンの重合体に対して０．１
〜１０重量％（例えば、０．３〜７重量％）、好ましく
は０．５〜５重量％（例えば、１〜４重量％）程度であ
る。

【００２５】微小繊維の添加方法は特に制限されず、微
小繊維が水を分散媒とする分散液の形態で供給される場
合には、そのまま添加するのが便利である。微小繊維が
繊維状で供給される場合には、そのまま添加してもよい
が、少量ずつ添加するのがよい。また、微小繊維を、予
め水性エマルジョンや粉粒状充填剤と混合した混合物と
して添加してもよい。

【００２６】［添加剤］本発明の水性エマルジョン組成
物は、種々の添加剤、例えば、シックナー、可塑剤、造
膜助剤、消泡剤、防腐剤、防黴剤、凍結防止剤（エチレ
ングリコールなど）、界面活性剤（ノニオン系界面活性
剤、アニオン系界面活性剤など）、分散剤（ポリカルボ
ン酸塩など）、皮張り防止剤（エチレングリコール、プ
ロピレングリコールなどの多価アルコール、芒硝などの
無機塩類など）、ｐＨ調整剤（有機アミン類，アンモニ
ア，アルカリ金属水酸化物などの塩基、酢酸や塩酸など
の酸）、安定化剤（酸化防止剤、紫外線吸収剤など）、
難燃剤、帯電防止剤、レベリング剤などを含有していて
もよい。前記シックナーとしては、セルロース系増粘剤
［ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、メチルセル
ロース（ＭＣ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭ
Ｃ）など］、天然のガム類［アラビアガム、アルギン酸
塩（アルギン酸ナトリウム、アルギン酸アンモニウム）
など］、蛋白質系増粘剤［ミルクカゼイン、ゼラチン、
タンパク（大豆タンパクなど）など］、ポリビニルアル
コール（ＰＶＡ）系増粘剤［部分鹸化ＰＶＡ、特殊変成
ＰＶＡなど］、ポリアクリル酸塩系増粘剤、アクリル酸
共重合系増粘剤、ポリエチレンオキシド系増粘剤、酸化
スターチ、無機系増粘剤［ベントナイトなど］などが例
示できる。これらのシックナーは単独で又は二種以上組
み合わせて使用できる。シックナーとしては、ヒドロキ
シエチルセルロース（ＨＥＣ）やメチルセルロース（Ｍ
Ｃ）などのセルロース系増粘剤を用いる場合が多い。シ
ックナーは、水溶液の形態で配合するのが作業性の点か
ら有利である。微小繊維を使用する本発明では、従来の
組成物と比較してシックナーの使用量を大幅に低減でき
るので、シックナーの多量配合による種々の弊害を著し
く軽減できる。シックナーの添加量は、通常、水性エマ
ルジョン組成物全体に対して、固形分換算で、０〜１重
量％（例えば、０．０１〜１重量％、好ましくは０．０
１〜０．５重量％）程度の範囲で選択でき、シックナー
の添加量に比例して増粘性やチキソトロピック粘性の付
与効果は大きくなる。

【００２７】シックナー以外のチキソトロピック粘性を
付与する添加剤として、繊維状粉末、例えば、アスベス
ト微粉末、セピオライト系繊維状粉末など種々の無機系
繊維状粉末を添加してもよい。これらの繊維状粉末は、
通常、シックナーのような増粘性を付与できない場合が
多い。

【００２８】可塑剤としては、例えば、ジブチルフタレ
ート（ＤＢＰ）、ジオクチルフタレート（ＤＯＰ）など
のフタル酸系可塑剤などが例示でき、造膜助剤として
は、有機溶剤、例えば、キシレン、トルエンなどの炭化
水素類、アルコール類、エステル類、ケトン類、セロソ
ルブ類やカルビトール類などが例示できる。また、必要
に応じて、乾燥速度を遅延させるためのアルコール類な
どの薬剤を添加してもよい。

【００２９】［水性エマルジョン組成物およびその製造
方法］本発明の水性エマルジョン組成物の固形分濃度
は、用途に応じて広い範囲で選択でき、例えば、４０〜
９０重量％、好ましくは５０〜９０重量％、さらに好ま
しくは６０〜９０重量％程度であり、ＰＶＣは、前記の
ように、１０〜９０容量％程度の範囲から選択できる。
水性エマルジョン組成物のｐＨは、安定性を維持できる
範囲、例えば、ｐＨ４〜９程度であってもよい。水性エ
マルジョン組成物の粘度は、用途、施工方法や施工機器
により適当に選択でき、Ｂ型回転粘度計を用いて常温
（２０〜３０℃）で測定したとき、通常、２ｃｐｓ〜１
００万ｃｐｓ（好ましくは１００ｃｐｓ〜５０万ｃｐ
ｓ）程度の範囲から選択できる。本発明の水性エマルジ
ョン組成物は、前記水性エマルジョンと粉粒状充填剤と
微小繊維とを混合することにより調製できる。混合には
慣用のミキサーが使用できる。各成分の混合順序は特に
制限されず、例えば、前記水性エマルジョンと粉粒状充
填剤との分散液に、微小繊維を添加混合してもよい。な
お、粉粒状充填剤は、予め、必要に応じて分散剤などを
用いて、混合分散機により混練又は混合分散させた分散
体として使用してもよい。

【００３０】本発明の水性エマルジョン組成物は種々の
用途、例えば、塗装剤（塗料）、接着剤、充填剤などと
して利用できる。水性エマルジョン組成物が適用できる
被着体としては、例えば、下記のようなものが挙げられ
る。塗装剤：セメントモルタル、コンクリート、コンクリー
トブロック、ＡＬＣパネル、ガラス、陶器又は磁器タイ
ル、レンガ、木レンガ、木毛セメント板、パルプセメン
ト板、木片セメント板、窯業サイディングボード、スレ
ート板、ケイカル板、石膏ボード、合板、発泡ボード
（発泡スチロール板、発泡ポリエチレン板など）、ポリ
塩化ビニルシートなど被着体としては多孔質被着体（吸
水性又は水透過性被着体）が好ましい。接着剤：上記パネル類やボード類相互間の接着用、異種
パネルやボード相互間の接着用として利用できる。な
お、非吸水性又は吸水性が極めて小さい被着体同士を強
固に接着させることは困難な場合がある。充填剤：上記パネル類やボード類相互の間隙部、異種パ
ネルやボード相互間の間隙部への充填剤やシーリング剤
として利用できる。

【００３１】塗装剤としては、例えば、セメントモルタ
ルやコンクリート、スレート板、合板などの多孔質被着
体の表面への塗装が特に有用である。接着剤としては、
例えば、コンクリート−陶器又は磁器タイル間、コンク
リート−塩化ビニルタイル間などの接着が有用である。
充填剤としては、例えば、コンクリート、モルタル、Ａ
ＬＣパネル、木毛板、パルプセメント板、木片セメント
板、窯業サイディングボード、石膏ボード、合板などの
各パネルやボードの間隙部への充填が有用である。な
お、本発明の水性エマルジョン組成物を被着体に適用す
る場合、被着体は、予め、適当な水系又は溶剤系のプラ
イマー液を塗布することにより前処理し、付着性を高め
てもよい。

【００３２】水性エマルジョン組成物で構成された塗
膜，接着剤や充填剤の養生条件は適当に選択でき、例え
ば、施工現場で使用する場合には冬季又は夏期の過酷な
気象条件下で養生してもよい。本発明の水性エマルジョ
ン組成物は、特に、冬季の低温条件下でも塗膜，接着剤
や充填剤の中心部まで早く乾燥する特徴がある。水性エ
マルジョン組成物を工場内でパネルの塗装、接着や目地
の充填に使用する場合、温風又は熱風による加熱、赤外
線などによる加熱により乾燥促進を行ってもよい。

【００３３】本発明の水性エマルジョン組成物は、塗装
又は充填作業性が高いので、作業効率を改善できる。特
に、垂直面へ塗布又は充填してもダレが生じ難いので、
作業性を大きく向上させることができる。また、皮張り
を抑制できるので、塗装又は充填後に水性エマルジョン
組成物の表面を再度仕上げするのが容易であり、表面を
綺麗に仕上げることができる。さらに、厚塗りにしても
乾燥性が高く、乾燥硬化物にクラックや亀裂が生じるの
を抑制できる。さらに乾燥後の塗膜や硬化体は強靭であ
り、乾湿の繰り返し、目地間隔の伸縮や振動に対して優
れた耐久性を示す。したがって、本発明の水性エマルジ
ョン組成物は、建築用の塗装材、接着剤や充填剤として
極めて有用である。

【００３４】

【発明の効果】本発明の水性エマルジョン組成物は、水
性エマルジョンと粉粒状充填剤と微小繊維とを含むの
で、シックナーの添加量を低減しつつ、増粘性とチキソ
トロピック粘性を付与できるとともに皮張りを抑制でき
る。また、低いＰＶＣの水性組成物を厚塗りしても、塗
膜内部の乾燥性を改善できる。さらに、乾燥塗膜や硬化
体の強靭性を改善できる。特に、塗布性（増粘性、チキ
ソトロピック流動特性など）、皮張り防止性を高めつ
つ、乾燥性、塗膜の耐水性、および乾燥塗膜の強靭性を
改善できる。本発明の方法では、水性エマルジョンと粉
粒状充填剤と微小繊維とを混合するという簡単な方法
で、前記の如き優れた特性を有する水性エマルジョン組
成物を得ることができる。

【００３５】

【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定され
るものではない。実施例１エチレン−ベオバ「VeoVa-10」−酢酸ビニル共重合体エ
マルジョンＥＶ（固形分５６重量％、粘度９００ｃｐ
ｓ、ｐＨ５、最低造膜温度（ＭＦＴ）０℃）およびセル
ロース系微小繊維スラリー（ダイセル化学工業（株），
商品名「セリッシュＦＤ１００Ｇ」，セルロース繊維含
有量１０重量％、平均繊維径０．１μｍ、平均繊維長５
００μｍ、比表面積２００ｍ²／ｇ、平均アスペクト比
５，０００）を用い、表１に示す配合処方により、リシ
ン塗料を作製した。なお、ベオバ「VeoVa-10」はシェル
化学（株）の商品名であり、炭素数が約１０の脂肪酸の
ビニルエステルである。ＰＶＣの計算では各材料の比重
として下記の値を採用した（以下、同じ）。エマルジョンの重合体＝１．１，ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）＝１．３，ジブチルフタレート（ＤＢＰ）＝１，クレー、炭酸カルシウムおよび寒水石＝２．６，酸化チ
タン＝４．２作製したリシン塗料を、予めプライマーを塗布したセメ
ントスレート板の壁面に、吹付け塗装用ガンを用いて、
３ｋｇ／ｃｍ²の空気圧力で吹き付け塗装した。なお、
環境条件は屋内で温度２２℃、湿度５５％ＲＨ、無風状
態である。

【００３６】その結果、実施例１のリシン塗料は粘度が
低く、吹き付け塗装性および取扱い性がよく、塗装（吹
き付け）時の塗料のはね返りによる損失量は８％（全吹
き付け塗料に対する重量比）であった。しかも、吹き付
け塗装面では塗膜厚が約３〜４ｍｍであるにも拘らず、
ダレが生ずることなく綺麗に仕上がった。また、吹き付
け塗装後、塗膜は約３時間で指触乾燥した。

【００３７】比較例１微小繊維を用いることなく、表１に示す配合処方によ
り、ヒドロキシエチルセルロースの添加量を増加してチ
キソトロピック粘性を付与したリシン塗料を作製した。
このリシン塗料を用い、実施例１と同様にして塗装性を
評価したところ、塗装時のはね返り損失は１５％であっ
た。また、吹き付け塗装面での塗膜厚は約３〜４ｍｍで
あったが、部分的にダレが生じ、あまり綺麗に仕上がら
なかった。吹き付け塗装後、塗膜は約４時間で指触乾燥
した。このように、微小繊維を添加した塗料では、シッ
クナーの添加量を少なくして塗料の固形分を高めること
ができるとともに、チキソトロピック粘性が発現して吹
き付け塗装時のはね返りが少なく塗装効率が上昇し、乾
燥性を高め塗膜を綺麗に仕上げることができる。

【００３８】

【表１】実施例２スチレン−アクリル共重合体エマルジョンＳＡ（固形分
５７重量％、粘度２，１００ｃｐｓ、ｐＨ８．７、ＭＦ
Ｔ０℃）およびセルロース系微小繊維スラリー「セリ
ッシュＦＤ１００Ｇ」を用い、表２に示す配合処方によ
り、陶器タイル用の接着剤を調製した。なお、ＰＶＣの
計算において、コロイダルシリカの比重＝２．６として
計算した。得られた接着剤を櫛鏝（山の高さ、幅、間隔
共に７ｍｍ）を用いて、水平に置いた気乾状態のセメン
トスレート板（３０×３０×０．５ｃｍ）に塗布し、直
ちに銅線（直径２．５ｍｍ，長さ約１５ｃｍ）２本を約
８ｃｍの間隔で、接着剤の塗布方向に対して直角の方向
に、接着剤上に置き、さらに表２に示す各種寸法（重
量）のガラスタイルを、銅線をサンドイッチに挟むよう
に張り付け、上から軽く押さえてガラスタイルを接着し
た。なお、セメントスレート板とガラスタイルとの間に
は銅線が介在するので、接着剤層の厚みは約２．５ｍｍ
である。その後、直ちにガラスタイルが接着したセメン
トスレート板を垂直に立てて２４時間放置し、ガラスタ
イルの位置ズレを観察した。なお、試験環境条件は２０
℃，湿度５０％ＲＨの室内である。試験結果を表２に示
す。表２から明らかなように、微小繊維を添加した陶器
タイル用接着剤は、粘度が低く、櫛鏝に塗る作業が容易
であり、しかもガラスタイルの位置ズレを防止でき、張
り付け作業が容易である。

【００３９】比較例２微小繊維を用いることなく、表１に示す配合処方によ
り、ヒドロキシエチルセルロースの添加量を増加して増
粘性を付与した接着剤を調製した。この接着剤を用い
て、実施例２と同様にしてガラスタイルの位置ズレを観
察したところ、表２に示す結果を得た。表２に示すよう
に、比較例２の接着剤は、粘度が高く塗布作業性が低下
し、しかも粘度が高いにも拘らず、ガラスタイルの位置
ズレが生じた。

【００４０】

【表２】実施例３および比較例３アクリル系共重合体エマルジョンＢ（固形分６２重量
％、粘度５，３００ｃｐｓ、ｐＨ７．５、ＭＦＴ０
℃，共重合体のガラス転移温度−３５℃（計算値））お
よびセルロース系微小繊維スラリー「セリッシュＦＤ１
００Ｇ」を用い、表３に示す配合処方により、水性充填
剤を調製した。また、比較例として、微小繊維を用いる
ことなく、表３に示す配合処方により、水性充填剤を調
製した。

【００４１】得られた充填剤について、下記（１）〜
（３）の試験を行った。（１）スランプテスト充填剤をＪＩＳＡ５７５８に規定するスランプ試験
金具に充填し、ＪＩＳＡ５７５８に準じてスランプテ
ストを行った。（２）タックフリーテストＪＩＳＡ５７５８の規定に準じて試験を行った。（３）皮膜の引張り強度と伸度充填剤を用い引張り試験用皮膜をＪＩＳＡ６９０９
に準じて作製し、ＪＩＳＡ６９０９の規定に準じて
測定した。なお、試験温度は２０℃である。結果を表３
に示す。

【００４２】

【表３】表３から明らかなように、実施例３の充填剤は粘度が低
いのもかかわらず、試験温度が高くてもスランプを抑制
でき、タックフリー時間が長いため、施工において、充
填剤を充填した後、表面をヘラで仕上げる時間的余裕が
大きくなる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水性エマルジョンと、粉粒状充填剤と、
平均繊維径０．０１〜５μｍ、平均繊維長５〜３，００
０μｍ、比表面積５０〜３００ｍ²／ｇ、アスペクト比
２５０〜１５，０００の微小繊維とを含む水性エマルジ
ョン組成物。
【請求項２】粉粒状充填剤の割合が、ＰＶＣ（顔料容
積濃度）１０〜９０容量％となる量である請求項１記載
の水性エマルジョン組成物。
【請求項３】微小繊維の割合が、水性エマルジョンの
重合体に対して、固形分換算で、０．３〜７重量％であ
る請求項１記載の水性エマルジョン組成物。
【請求項４】微小繊維がセルロース系繊維又は合成繊
維である請求項１記載の水性エマルジョン組成物。
【請求項５】水性エマルジョンの最低造膜温度が−３
０℃〜８０℃である請求項１記載の水性エマルジョン組
成物。
【請求項６】固形分換算で、最低造膜温度が−２０℃
〜６０℃の水性エマルジョンと粉粒状充填剤とをＰＶＣ
（顔料容積濃度）３０〜６０容量％の割合で含むととも
に、水性エマルジョンの重合体に対して、平均繊維径
０．０１〜２μｍ、平均繊維長５０〜１，５００μｍ、
繊維の比表面積１００〜３００ｍ²／ｇ、アスペクト比
５００〜１０，０００の微小繊維０．５〜５重量％を含
む請求項１記載の水性エマルジョン組成物。
【請求項７】水性塗料、水性接着剤又は水性充填剤で
ある請求項１記載の水性エマルジョン組成物。
【請求項８】水性エマルジョンと、粉粒状充填剤と、
平均繊維径０．０１〜５μｍ、平均繊維長５〜３，００
０μｍ、比表面積５０〜３００ｍ²／ｇ、アスペクト比
２５０〜１５，０００の微小繊維とを混合する水性エマ
ルジョン組成物の製造方法。