JPS5844435B2 - ヒマクノケイセイホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高分子水性分散液による被膜の形成方法に関し
、詳細には高分子水性分散液による被膜の形成に際して
水分の除去を促進し、分散質たる高分子化合物を分離・
沈降せしめて硬化若しくは固化せしめることからなる被
膜の形成方法に関するものである。

高分子化合物を含有する水性分散液即ち水性のエマルジ
ョンやサスペンションには、媒体として揮発性の有機溶
剤を少量使用するか或いはまったく使用することがない
ので、火災の危険や人体への悪影響がなく、環境衛生の
維持という観点からしても好都合であり、近年＝層の注
目を集めるに至っている。

ところがこれら水性分散液を塗料、インキ、保護剤、艶
出し剤等として使用する場合には、使用上程々の制限が
あり、また形成された被膜が有機溶剤性のものに比して
劣ることが多いといつ欠点がある。

即ち、基材としては比較的吸水性の優れたものでなげれ
ばならず、吸水性の劣る基材に適用した場合には、基材
との密着性が不十分で剥離し易いという欠点がある。

また被膜形成にかなりの時間を要するから作業性におい
て難点がある上に、被膜形成後も長時間に亘って粘着性
が残存するという問題もあり、被膜保全を極めて慎重に
行なわなければならない。

また水分を含んだままで硬化若しくは固化を行なわなけ
ればならないので、被膜にピンホール、クラック、気泡
混入等の不都合な現象を起すことがあり、被膜の平滑性
や光沢性が不十分である。

この他にも、被膜の耐水性、耐溶剤性、耐汚染性、耐摩
耗性が不十分であるという欠点や錆易い金属に適用する
と錆を生じ易いという様な欠点もみられる。

水性分散液を使用した場合におけるこの様な欠点につい
て考察するに、既に部分的に述べた様に媒体たる水に起
因するものが多い様であった。

即ち、水性分散液の被膜形成過程をみると、一般的には
媒体たる水の蒸発につれて分散質の粒子同士が接触し、
これらが変形しつつ融着等をすることによってはじめて
一体性のある連続被膜が形成されるものであると考えら
れる。

換言すれば、水性分散液における水分は合成樹脂等の媒
質のキャリヤーとして使用されているに過ぎず、被膜中
に残存させることは目的として考えられていない。

しかるに実際上は、界面活性剤の存在によって水分と媒
質が強固に結合しており、通常の乾燥手段によっては完
全に除去することができず保護コロイド状で被膜中に残
存し、勿論分散液安定の為に加えられた界面活性剤もま
たそのままで残存しており、これら残存物によって被膜
の諸性能が低下せしめられていると考えられるのである
。

この様な欠点を改良する為の従来の改良技術としては、
例えば反応型エマルジョン及び自己架橋型エマルジョン
を使用することが知られている。

前者は熱硬化性樹脂が少量混入された熱可塑性樹脂エマ
ルジョンであって、加熱によって両樹脂が結合するので
、耐水性や耐溶剤性はかなり改善されている。

また後者は、加熱によって後硬化を起し得るモノマーの
共重合された熱可塑性樹脂エマルジョンであり、同様の
改善効果が認められている。

しかしながら水性分散液を使用する場合の前述の如き欠
点を改良し得るには至っていない。

また水性液を使用する被覆方法としての電着塗装法は自
動車産業を中心として急激な発展をとげているが、被膜
の含水率はせいぜい１０％以下程度に低下せしめ得るに
過ぎない。

しかもこの方法による被塗物は導電性物体或いは予め導
電性物質の塗布された物体に限定され、一般の水性分散
液よりも一層適用範囲が狭いものとなっている。

更にこの方法に使用されるビヒクルは一種の高分子電解
質に限定されており、電極反応を起し得るもの、一般に
はカルボキシル基、希には塩基性を導入するものが使用
されている。

従って塗料成分からみた場合にも限定があり、その適用
範囲は更に狭いものとならざるを得ない。

本発明はこの様な事情を背景とし、水性分散液からの水
性除去を可及的完全に行なうことにより被塗物及び分散
質に関する制限を解除すると共に優れた被膜性能を与え
得る様な被膜形成方法を提供せんとしてなされたもので
ある。

即ち本発明にあっては、水性分散液を基材表面に被覆し
た後被膜を形成するに際し、分散質の硬化若しくは固化
前に水分を可及的に除去することを課題としてなされた
ものである。

しかして本発明の構成は、易分解性界面活性剤を含む高
分子水性分散液を基材表面の全部若しくは一部に被覆し
た後、前記易分解性界面活性剤を分解することによって
油水分解を促進した後、高分子化合物を硬化若しくは固
化して被覆を形成する様にしてなることを要旨とするも
のである。

本発明にいう高分子水性分散液とは、それ自身硬化若し
くは固化して一体的な連続被膜を形成し得る高分子化合
物を含む水性サスペンション或いは水性エマルジョンで
あって、本発明にあってはいずれも本質的に同様な処理
が行なわれる。

かかる水性分散液は、一般的な重合法によって得られる
高分子化合物或いは天然の高分子化合物を懸濁化若しく
は乳化して調整するか、或いは原料モノマーを懸濁重合
若しくは乳化重合して一気に水性分散液に導くことによ
って得ることもできる。

本発明の分散媒は言うまでもなく水であるが、分散質と
しては合成高分子化合物並びに天然高分子化合物が使用
される。

合成高分子化合物としては、エポキシ樹脂、アクリル樹
脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、ウレタン樹脂、
ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、フェノール樹
脂、アルキド樹脂、ポリアミド樹脂、アミノアルキド樹
脂、シリコン樹脂等の単独重合物、酢酸ビニルとアクリ
ル酸エステル、マレイン酸ジブチル等との共重合物、塩
化ビニルと塩化ビニリデン、酢酸ビニル等との共重合物
、ブタジェンとスチレン、アクリロニトリル等との共重
合物、スチレンとアクリル酸エステル、メタクリル酸エ
ステル等との共重合物等が例示され、天然高分子化合物
としては、ゼラチン、アラビアゴム、カゼイン、セラツ
ク、ロジン、油ペイント、ラッカー、ワニス、セルロー
ス誘導体、ビスコース、ニトロセルロース等の天然ある
いはこれに若干の改変を加えて得られる高分子化合物が
例示される。

しかしながらこれら例示された高分子化合物は代表的な
ものを述べたに止まり、もとより例示されたものに限定
される訳ではない。

従って例えばこれらを適当比率で配合した配合物や、ロ
ジン変性フェノール樹脂、乾性油変性アルキド樹脂、ロ
ジン変性マレ不ン酸樹脂等の変性樹脂を使用することも
可能であり、使用する高分子化合物には何らの制限もな
いというのが本発明の利点の１つである。

その為、適用される基材の種類、被膜形成の目的等に応
じて夫夫最適の高分子化合物を選択すればよい。

水性分散液中に含まれる高分子化合物の分子量や重合度
についても格別の制限はない。

また水性分散液中に含有される高分子化合物は通常２０
乃至８０重量％が好ましいが、更に好ましいのは、３０
乃至７０重量％である。

尚該高分子化合物としては粒径５μ以下程度の粉粒体と
して分散するのが好適である。

次に本発明で使用される易分解性界面活性剤とは、光、
熱（超音波及び高周波により発生する熱も含む）、電子
線等或いはこれらの組合せの刺激によって分解されて界
面活性能力を低下若しくは消失するものであって、これ
により水性分散液の安定性が失なわれる。

そして分散媒と分散質の分離、後者の凝集、沈降、融着
等が起り、次いで被膜が形成される。

従って形成被膜中には水分が極めて少なく、被膜の物理
的性質は可及的に改善される。

かかる易分解性界面活性剤として代表的なものを例示し
ておくと下記のものが挙げられる。

■ 光で分解されるものとしては 一般式 （式中Ｒは直鎖状若しくは分岐状の飽和あるいは不飽和
脂肪族炭化水素残基、肪環式炭化水素残基、芳香族炭化
水素残基、複素環残基を示し、それらは水酸基、アミノ
基、ニトロ基、アルキル基、アシル基等の置換基を有し
ていてもよく、酸素、硫黄、イミノ基によって中断され
ていてもよい。

またはＸは水酸基、メルカプト基、アミノ基、アルコキ
ル基、アルキルチオ基、アルキルアミノ基、アリルオキ
シ基、アリルチオ基、アリルアミノ基を示す。

更にＹｌ、Ｙ２及びＹ３は夫々同−若しくは異なって水
素、アルコキシ基、アリルオキシ基を意味する） で表わされるウロン酸誘導体がもつとも代表的なもので
あるが、特に例示されたものに限定されない。

かかるウロン酸誘導体において、Ｒで示される基のうち
もつとも好ましいのは高級脂肪族炭化水素残基、縮合系
脂環式炭化水素残基等である。

またＸで示される基のうちもつとも好ましいのは直鎖状
若しくは環状で飽和若しくは不飽和の脂肪族炭化水素残
基、アラルキル基等で置換されたアミノ基であって、よ
り具体的にはメチルアミノ基、ジメチルアミノ基、プロ
ペニルアミノ基、ベンジルアミノ基、Ｎ−メチ／ｌ／
−Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）アミノ基等が例示され
る。

更にＹで示される基のうちもつとも好ましいのはヒドロ
キシ基、多価アルコールオキシ基等である。

従って前記ウロン酸誘導体としてもつとも代表的なもの
を挙げておくと、たとえばｎ−ドデシル−β−Ｄ−グル
コピラノサイスロニツクアシドメチルエステル、コレス
テリル−β−Ｄ−グルコピラノサイズ口ニツクアシドベ
ンジルエステル、ｎ−ドデシル−４０−β−Ｄ−グルコ
ヒラノシルーβ−Ｄ−グルコピラノサイズロニツクアシ
ドメチルエステル等を例示することができるが、もとよ
り例示されたものに限定される訳ではない。

■ 光、熱、及び電子線で分解するものとしては、一般
式 〔式中Ｘ１はＡｓ、 Ｐ、 Ｓ、Ｓ （０）、Ｎ、 Ｙ
はＮ、Ｃ（Ｒ’ｒ） （但しＲ′、Ｒ“は水素、アシル
基、アルキル基）、Ｒ１は脂肪族炭化水素残基、芳香族
炭化水素残基、鳥は高級脂肪族炭化水素残基を示す〕 で表わされるイリド類が例示される。

この様なイリド類として代表的なものとしては、ジフェ
ニルスルホニウムステアロイルメチリド、ピリジニウム
−Ｎ−ステアロイルイミン等が例示されるがもとより例
示されたものに限定される訳ではない。

尚、高分子水性分散液は常温常態で安定であることが望
ましいので、該界面活性剤は５０℃以下で安定で、５０
℃を越えた温度で分解するものが望ましいが、用途に応
じて分解温度及び界面活性剤の種類を選択すればよい。

従って、貯蔵安定性を十分に維持し得るのであれば、５
０℃以下の温度で分解される様なものを使用しても差支
えない。

この様な界面活性剤の水性分散液に対する配合比率は、
界面活性能力、高分子化合物の配合量、用途、水性分散
液の性状等に応じて適宜に決定されるが、一般的には、
水性分散液中の全固形分量に対して０．００１〜１０重
量％程度にするのが好ましい。

この理由は、０．００１重量％未満では常温常態におい
ても水性分散液を十分に安定化することができず、他方
１０重量％を越えても格別の飛躍的効果が認められない
で経済的に不利だからである。

しかし場合によっては１０重量％を越えて使用しても差
支えない。

但し余り大量に加えると分解に手間どり、且つ被膜中に
多量の分解物を残存するので、一般的には約１５重量％
程度を上限と考えるべきである。

次にこの様な界面活性剤を分解させる方法について、夫
々具体的に説明すると下記の通りである。

■ 光で分解させる方法 光照射源としては、太陽光線もしくは２２００〜４００
０オングストロームの近紫外域の波長を発生する光源が
望ましく、その例としては、低圧水銀灯、中圧水銀灯、
高圧水銀灯、アーク灯、キセノンランプ等がある。

■ 熱で分解させる方法 温度調節可能な熱風電気乾燥炉、ヒートドラム式乾燥装
置、高周波誘電加熱装置、超音波装置による加熱方法が
ある。

■電子線で分解させる方法 電子線発生装置による方法があげられる。

もちろんこれらの組み合せで、分解を促進することも可
能である。

本発明では前記例示した如き易分解性界面活性剤を使用
し、夫々前記例示した如き分解方法によって界面活性剤
の分解が行なわれるが、もとより例示されたものに限定
される訳ではない。

本発明の高分子水性分散液には前述の如き分散質（高分
子化合物）及び易分解性界面活性材が含まれているが、
もとよりその用途に応じた第３の成分を配合することが
できる。

この様な第３成分としては、少量の一般的な界面活性剤
、ポリビニルアルコールやカルボキシメチルセルローズ
の如き保護コロイド、着色剤、消泡剤、可塑剤、紫外線
吸収剤、光増感剤、増粘剤、防黴剤等が例示される。

本発明では、この様な水性分散液が基材表面の全部若し
くは一部に被覆されるが、ここで対象とされる基材とは
従来の如き吸水性材料に限定されず、また比較的錆易い
金属にも適用される。

代表的な基材を例示しておくと、コンクリート、モルタ
ル、スレート、ガラス、陶磁器、石膏、木材、合板、ハ
ードボード、チップボード、紙、皮革、繊維、プラスチ
ック、金属等が挙げられる。

かかる基材表面への被覆方法は本発明を限定するもので
はなく、塗装、印刷、コーティング等の目的に応じた方
法を採用すればよい。

かくして被覆工程が完了すると前述の如き分解方法のう
ち適当なものを採用して易分解性界面活性剤の分解を行
なう。

その結果基材表面に被覆された水性分散液の安定性が低
下し油水分離が促進される。

分離された水は特に除去手段を加えなくとも速やかに揮
散されているが、必要であれば加熱、送風等の手段によ
って揮散を促進することもできる。

分散媒たる水が分離するにつれて分散質たる高分子化合
物が沈降しやがて融着するが、最終的な被膜形成を行な
うためには、熱、光、放射線等によって硬化せしめるか
、冷却固化すればよい。

本発明は叙上の如〈実施されるので、塗料、インキ、保
護剤、艶出し剤等の広範囲な意味における被膜形成分野
に適用することができる。

代表的な用途を例示しておくと、コンクリート、モルタ
ル、ガラス、陶磁器、石膏等の上塗り及び下塗り：合板
、ハードボード、チップボード、家具、キャビネット、
フロア−等の木材製品の下地塗装及びクリヤー塗装：紙
製品及び皮革製品の艶出し仕上げ及び加工：プラスチッ
クや金属面の保護及びクリヤー塗装：建材塗装：マスチ
ック塗装：画像関係の塗装：絶縁塗装：印刷インキ等の
分野が挙げられるが、例示された分野に限定されるもの
ではない。

本発明は叙上の如く構成されているので、対象たる被覆
用基材の材質に制限がなく、汎ゆるタイプの水性分散液
に適用でき分散質たる高分子化合物には何らの制限もな
い。

また易分解性界面活性剤の種類及び量、並びに分解手段
の加減によって乾燥速度及び融着速度をコントロールす
ることができる。

そして最大の利点は水分のほぼ完全な除去を行ない得る
結果、被膜の平滑性、光沢性、耐水性、耐溶剤性、耐摩
耗性、耐汚染性等が著しく改善され、水は分散液による
被膜形成方法の用途拡大に資するところは極めて犬であ
る。

また、易分解性界面活性を含んではいるものの、夫々の
安定性を損なわない条件下で保存する限り、貯蔵安定性
は実用上も完全に満足し得る。

次に本発明の詳細な説明する。

実施例 １ アクリル酸エチル６０部、メタクリル酸メチル３２部、
メタクリル酸８部、蒸留水１２０部、過硫酸カリウム１
部及び界面活性剤５部を重合してアクリル系樹脂エマル
ジョン（固形分５０重量％）を製造した。

但し、通常の界面活性剤としてステアリン酸ナトリウム
を使用したものをエマルジョン１といい、易分解性の界
面活性剤としてドデシ※※／Ｌ／４−０−β−Ｄ−グル
コヒラノシルーβ−Ｄグルコピラノサイズロニツクアシ
ドメチルエステルを使用したものをエマルジョン２とい
う。

表１に示したサンプルを用いて、ハードボード（１５０
山Ｘ５０關×３關）の平滑な片面に、膜厚２００μにな
るように塗布したテストピースを作製した。

該テストピース（サンプルＡ ３ 、Ａ４ ＊＊のテス
トピースは、あらがじめ高圧水銀灯により紫外線照射を
行った）を１１０℃の熱風乾燥炉に入れて、強制乾燥し
た。

表２に被膜の状態を示した。

実施例 ２ 実施例１で使用したエマルジョン１及びエマルジョン２
を表３の通り、配合してエマルジョン塗料を製造した。

該塗料をスレートボード（５００關Ｘ５００ｍｍＸ１５
ｍｍ）に膜厚的２００μとなるように塗布した。

このテストピースを屋外の直射日光の下に置いた。

表４にその乾燥時間及び乾燥後の塗膜の外観及び耐水性
を調べた結果を示した。

実施例 ３ エポキシ樹脂３０部、熱分解性来夏活性剤としてジフェ
ニルスルホニウムステアロイルメチリド３部、蒸留水６
６．５部を乳化した後、エチレン酢ビエマルジョン６０
部及び消泡剤０．５部を配合して、エポキシ樹脂系エマ
ルジョン（固形分５０±２重量％）Ａを製造した。

一方２・４・６−トリ（ジメチルアミノメチル）フェノ
ール６部、蒸留水１０部を混合して硬化剤Ｂを製造した
。

前記エマルジョンＡ１００部に対して、硬化剤Ｂ１０部
、鉛丹５０部、ベンガラ１０部、炭酸カルシウム３０部
、水２０部を混合してエマルジョン塗料（サンプルＡ７
）を製造した。

該塗料を木板（１５０ｍ１Ｘ ５０ｍｍＸ ３ｍｍ）の
片面に膜厚１５０μとなるように塗布したテストピース
を作製した。

その後１１０℃の熱風乾燥炉に５介入れて硬化し。

た。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 易分解性界面活性剤を含む高分子水性分散液を基材
   表面の全部若しくは一部に被覆した後、前記易分解性界
   面活性剤を分解することによって油水分離を促進した後
   、高分子化合物を硬化若しくは固化して被膜を形成する
   様にしてなることを特徴とする被膜の形成方法。