JPS5975953A - 無機質塗料組成物 - 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】 本発明は常温乾燥または比較的低温での焼付により耐水
性が良好でかつ白華防止性のある不燃性塗膜を形成する
新規な無機質塗料組成物に関する。

従来からケイ酸塩またはリン酸塩を結合材とする無機質
塗料組成物が知られているが、ケイ酸塩を結合材とする
ものはケイ酸塩が強アルカリであるため白華現象の発生
と耐水性が悪いという欠点があり、特に温水中では耐水
性が極度に低下することが最大の難点とされている。一
方、リン酸塩を結合材とする無機質塗料組成物の場合は
、硬化がリン酸塩や硬化剤とコンクリート、モルタルな
どの被塗装基材との間の複雑な発熱または加熱を伴う化
学反応によって行なわれ、しかもそれらの化学反応がリ
ン酸塩や硬化剤の種類、割合などに極めて影響されやす
いので、制御が困難であり、高度々処方技術が要求され
るという欠点がある。

また、水性コロイダルシリカを結合材とする無機質塗料
組成物も多く提案されているが、白華現嘗の発生防止や
耐水性の面ではケイ酸塩やリン酸塩を結合材とするもの
に比べてすぐれているが、塗膜の密着性や長期保存性に
おいては有機系の塗料に比べて充分とはいえず、密着性
不良の発生や長期保存による性能劣化は免れがたい。

そのため、水性コロイダルシリカに合成樹脂エマルジョ
ンを添加混合して上記の欠点を改良しようという無機質
塗料組成物が提案されている。このものは、水性コロイ
ダルシリカが常態下では水系液状を示し、乾燥固化した
ときに不燃性の連続皮膜を形成するという水性コロイダ
ルシリカの特性を利用し、この水性コロイグルシリ力に
一定範囲内で合成樹脂エマルジョンを添加して、塗膜の
不燃性を失なうことなく、水性コロイダルシリカの乾燥
ゲル化したシリカと合成樹脂エマルジョンの乾燥樹脂粒
子とのからみあいＫより、水性コロイダルシリカの欠点
である塗膜の亀裂発生や密着性の悪さを改良したもので
あるとされている。しかしながら、この無機質塗料組成
物は使用されている合成樹脂エマルジョンがＰＨ７〜１
０の７ニオン系またはアニオン系であるため、水性コロ
イダルシリカの乾燥ゲル化したシリカと合成樹脂エマル
ジョンの乾燥樹脂粒子との結合が化学的でなく、単に物
理的にからみあったもので乾燥シリカと合成樹脂粒子と
の結合強度が低いため、水に対して影響を受けやすい。

しかも水性コロイダルシリカの乾燥粒子は粒子同士が結
びついて結合塗膜を作るため、結合粒子間に隙間が生じ
やすく、また合成樹脂エマルジョンの乾燥樹脂粒子も粒
子同士が結び付いて結合塗膜を作るため、水性コロイダ
ルシリカと合成樹脂エマルジョンから形成される連続塗
膜は一般の有機樹脂塗膜のような連続塗膜ではなく、ミ
クロ的如見れば孔がおいていて、コンクリート、モルタ
ルなどの被塗装基材からのアルカリ成分がアクとして塗
膜表面に出て白華現象を生じやすい。

本発明者らはそのよう々事情に鑑み穫々研究を重ねた結
果、囚水性コロイダルシリカに、（Ｂ）カチオン性の粒
子荷電を有する合成樹脂エマルジョン、（Ｑ水に膨潤分
散せしめたモンモリロナイトおよび（２）粘度調整材、
体質顔料、着色顔料、骨材粒などの無機質塗料補助材を
添加し、さらに要すれば（１０水溶性アミノ樹脂を添加
混合して塗料組成物を調製するときけ、耐水性が良好で
白華防止性のある不燃性塗膜を形成しうる無機質塗料組
成物が得られることを見出し、本発明を完成するにいた
った。

本発明の無機質塗料組成物が上述のような効果が生じる
卵内ならびに本発明の無機質塗料組成物が完成された経
過は次のとおりである。

すなわち、水性コロイダルシリカはシロキサン結合の表
面にシラノール基や水酸イオンが存在し、それら七アル
カリイオンとによって電気二重層が形成され、粒子間の
電気的反撥により安定化している。この水性コロイダル
シリカのシロキサン結合の表面のシラノール基や水澄イ
オンのにオン成分と反応し乾燥固化して塗膜を形成する
ものとして従来から多価金属イオンが知られているが、
多価金属イオンの場合は塗料貯蔵中にも反応を起すので
塗料の貯蔵安定性が悪く、また形成塗膜も完全に無機質
のものであるため有機樹脂塗膜に比べて亀裂を生じやす
い。

そこで本発明者らは、多価金属イオンに代えて水性コロ
イダルシリカのシロキサン結合の表面におけるシラノー
ル基や水酸イオンと反応させる物質を求めて種々研究を
重ねた結果、カチオン性の粒子荷電を有する合成樹脂エ
マルジョンが水性コロイダルシリカのシロキサン結合表
面のシラノール基や水酸イオンと反応して塗膜を形成し
、しかもその塗膜が基材への密着性が良好でかつ耐水性
がすぐれ、また塗料としての貯蔵安定性もすぐれている
ことを見出した。

上述のごときカチオン性の粒子荷電を有する合成樹脂エ
マルジョンは、水性コロイダルシリカのシロキサン結合
の表面におけるシラノール基や水酸イオンと反応する点
において、それらシラノール基や水酸イオンと反応せず
水性コロイダルシリカの乾燥シリカ粒子と単に物理的忙
混ざりあうにすぎない従来使用のＰＨ７〜１０でアニオ
ン系またはノニオン系の合成樹脂エマルジョンと大きな
相違点を有し、その結果、従来のアニオン系またはノニ
オン系の合成樹脂エマルジョンを用いる場合に比べて密
着性、耐水性がけるかにすぐれた塗膜を形成する。

上述のごとく、水性コロイダルシリカとカチオン性の粒
子荷電を有する合成樹脂エマルジョンよりｎる無機質塗
料組成物は、塗料の貯蔵安定性が良好で、塗膜性能面で
も密着性、耐水性、耐アルカリ性、耐熱性々どが良好で
物理的、化学的にすぐれた性能を有するが、乾燥塗膜に
おける水性コロイダルシリカと合成樹脂エマルジョンの
結合が粒子間結合であるため、ミクロ的に見れば微細な
孔がおいていて、基材よりアルカリ成分がアクとして塗
膜表面に現われ白華現象が生じるおそれがある。

そのため、本発明者らはさらに研究を重ね、水に膨潤分
散せしめたモンモリロナイトを水性クロイダルシリ力と
カチオン性の粒子荷電を有する合成樹脂エマルジョンを
含む系に添加することによって、前述のごとき白華現象
を防止することに成功した。すなわち、水に膨潤分散せ
しめたモンモリロナイトを水性コロイダルシリカとカチ
オン性の粒子荷電を有する合成樹脂エマルジョンを含む
系に添加すると、モンモリロナイトの眉間に水性コロイ
ダルシリカと合成樹脂エイルジョンが入り、モンモリロ
ナイトのカチオンイオン交換能が働いて、モンモリロナ
イトとカチオン性の粒子荷電を有する合成樹脂エマルジ
ョンが反応して塗膜の耐水性が向上するとともに、モン
モリロナイトが水性コロイダルシリカの乾燥シリカ粒子
と合成樹脂エマルジョンの乾燥樹脂粒子の粒子間結合の
隙間を埋め、一般の有機樹脂塗膜のよう々連続塗膜を形
成して基材のアルカリ成分がアクとして表面に出ない、
すなわち白華現象を生じない塗膜が形成されるのである
。

さらに木発明者らは、上記のような水性コロイダルシリ
カ、カチオン性の粒子荷電を有する合成樹脂エマルジョ
ンおよび水に膨潤分散せしめたモンモリロナイトを含む
系に、水溶性のアミノ樹脂を添加するときは、水性コロ
イダルシリカのシロキサン結合の表面にあるシラノール
基や水酸イオンとアミノ基が結合して塗膜強度が大きく
なり塗膜性能がさらに向上することも見出した。

本発明において用いる水性コロイダルシリカとは、水を
分散媒とし、無水のケイ酸の超微粒子を水中九分散せし
めたコロイド溶液であり、しかもケイ酸の超微粒子は表
面がシラノール基や水酸イオンで負に帯電し、その周囲
がアルカリイオンにより正に帯電した電気二重層が形成
されていて、粒子間の電気的反撥により安定化したもの
である。

そしてコロイドの大きさは１〜１００ミリミクロンであ
る。

本発明で用いるカチオン性の粒子荷電を有する合成樹脂
エマルジョンは、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリル酸
エステル、メタクリル酸エステル、スチレン、ブタジェ
ン、ペホパ、エチレン、ウレタンなどの重合体重たけ共
重合体からガる単独または２種以上の成分が混合した合
成樹脂をカチオン系またはカチオン−ノニオン系乳化剤
でカチオン性の粒子荷電を持たせた合成樹脂エマルジョ
ン眸・ であり、ｐＨが８〜６．５範囲のものが好ましい。かか
るカチオン性の粒子荷電を有する合成樹脂エマルジョン
の使用量は、水性コロイダルシリカの固形分１００部（
重量部、以下同様）に対して固形分で１０〜８５部の範
囲で好適な結果が得られ、特に４０〜６０部が好ましい
。そしてカチオン性の粒子荷電を有する合成樹脂の使用
量が水性コロイダルシリカの固形分１００部忙対して固
形分で８５部を超えると塗膜性能は向上するが不燃性が
低下しはじめ、逆に１０部未満では耐水性、耐薬品性な
どの塗膜性能が低下するので好ましくない。

一般に無機質塗料組成物中の有機質量が増加すれば不燃
性能が低下するが、本発明の無機質塗料組成物では前記
のように水性コロイダルシリカの固形分１００部に対し
て合成樹脂エマルジョンを固形分で８５部まで添加して
も不燃性は低下しない。

これは水性コロイダルシリカと合成樹脂エマルジョンの
乾燥固化時に無機質と有機質との反応により有機質が無
機質側に引張られて不燃性が向上することによるものと
考えられる。事実、塗膜の燃焼試験においても塗膜フク
レ、塗膜クラックを生じず、また煙の発生量も少ない。

なお本発明者らの実験によれば、カチオン性の粒子荷電
を有する合成樹脂エマルジョンの添加量が固形分で８５
部を超える場合でも塗料組成物の固形分中に有機質量が
４０％（重′ｆｌ係、以下同様）を超えなければ不燃性
が低下しないという結果を得ている。

本発明において用いるモンモリロナイトはベントナイト
の主成分であり、天然の膨潤粘土ベントナイトを物理的
、化学的プロセスによって抽出された高純度のソジクム
・モンモリロナイトである。

このソジクム・モンモリロナイトは沈降防止効果や増粘
効果を有する上Ｋ、粒子が板状形をしていて定方位に配
列し、皮膜形成能を有する。しかして、このモンモリロ
ナイトを水性コロイダルシリカとカチオン性の粒子荷電
を有する合成樹脂エマルジョンを含む系に添加すること
により、沈降防止効果や増粘効果が発揮されるばかりで
なく、塗膜形成時忙強力な塗膜形成能が発揮され、塗膜
のクラック発生が防止される。さらにモンモリロナイト
は水性コロイダルシリカと合成樹脂エマルジョンの結合
粒子などをその眉間にとりこみ、塗膜を緻密にし、基材
に対する水の作用をおさえる作用があるので、基材のア
ルカリ成分より出るアクによる白華現象を防止する。

本発明においてモンモリロナイトは水に膨潤分散せしめ
た状態で使用される。モンモリロナイトの水への膨潤分
散は高速剪断力で行なうのが好ましい。モンモリロナイ
トの使用量は水性コロイダルシリカの固形分１００部に
対して固形分で１〜１０部の範囲で好ましい結果が得ら
れ、特に４〜８部の範囲が好ましい。そして、モンモリ
ロナイトの使用量が水性コロイダルシリカの固形分１０
０部に対して固形分で１部未満では造膜性が悪く塗膜に
亀裂が生じやすく、逆に１０部を超えると塗膜が柔らか
くなって塗膜強度が低下するので好ましくない。

本発明において水溶性のアミノ樹脂とは例えばメラミン
樹脂、尿素樹脂、尿素−メラミン樹脂、グアナミン樹脂
などのような水溶性のアミノ樹脂であり、有機溶剤など
に溶解させた樹脂液の状態で供されるものが好ましい。

水溶性アミノ樹脂の添加量としては、水性コロイダルシ
リカの固形分１００部に対して固形分で１〜２０部の範
囲で好ましい結果が得られ、特に５〜１５部の範囲が好
ましい。

そして、水溶性アミノ樹脂の添加量が水性コロイダルシ
リカの固形分１００部に対して固形分で１部未満では水
溶性アミノ樹脂を添加した効果が充分に発揮されず、逆
に２０部を超えると水溶部が多くなって塗膜の白華現象
が生じやすくなる。

本発明の無機質塗料組成物の調製にあたっては、上記成
分以外に無機質塗料用の補助材、例えば粘度調整材、体
質顔料、着色顔料、骨材粒などが添加される。

粘度調整材としては例えばポリアクリル酸ナトリクム、
メチルセルロースなどが用いられ、これらは本来の粘度
調整材としての作用のほかにモンモリロナイトの造膜効
果を向上させる働きがある。

体質顔料としては、例えばタルク、マイカ、珪藻土、ア
スベストのようなできるかぎり重金属を含まないものが
好ましく、特に鱗片状または繊維状のものが塗膜の亀裂
防止効果が大きく好ましい。

着色顔料としては例えば酸化チタン、鉄黒、酸化クロム
、ベンガラ、コバルトブルーなどや無機焼成顔料などの
重金属を含まないものが好ましい。

骨材粒としては、例えば珪砂粒、寒水砂粒などが好まし
い。

そして、これらの塗料補助材は、粘度調整材、体質顔料
、着色顔料、骨材粒などのいずれもが同時に必要とされ
るものではなく、塗料の用途に応じて適宜選択され、塗
料組成物の特性を損なわない範囲で適宜配合される。

上記のようにして調製される本発明の無機質塗料組成物
は、刷毛筒シ、ロール刷毛塗り、エアスプレー塗り、エ
アレススプレー塗りなどの適宜の塗装手段で石綿スレー
ト板、モルタル、コンクリート、石膏プラスター、石膏
板、土壁、石材、ケイ酸力ルシクム板、木材、合板、パ
ーティクルボード、人工軽量材を有機合成樹脂、無機粘
結材などで成形したもの、鉄骨、アルミニウムや、それ
らを有機塗料で塗装したものなどの基材に塗装され、常
温で乾燥するか、または６０〜８０°Ｃ程度の比較的低
温での焼付により、耐水性が良好でかつ白華防止性のあ
る不燃性塗膜を形成する。

つぎに実施例をあげて本発明を説明する。

実施例１ つぎの組成よりなる無機質塗料組成物を調製した。

水性コロイダルシリカ　　　　　　　　１００部（固形
分３０ｑｂ） ｐＨ４でカチオン性の粒子荷電を　　　　８５部有業る
アクリル樹脂エマルジ ョン（固形分４０％） ６チモンモリロナイト　　　　　　　　８０部水膨潤分
散液 ５％メチルセルロース　　　　　　　　２部水膨潤分散
液 マ　　　イ　　　カ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　２５　部ベンガラ　　　　　
　　　　　５０部 この無機質塗料組成物を石綿スレート板に乾燥塗膜で２
５０　ｆ／ｍ２になるように塗装し、２０°Ｃで７日間
乾燥して塗板を作製し、第１表に示すような試験結果を
得た。なお６％モンモリロナイト水膨潤分散液の調製は
、所定量の水を周速度２，０００回／秒の高速度で攪拌
しながら、その中にモンモリロナイトを少しずつ入れて
攪拌膨潤させて所定量を添加後、さらに３０分間攪拌を
つづけてモンモリロナイトを完全に膨潤させること釦よ
って行なった。

実施例２ つぎの組成よりなる無機質塗料組成物を調製した。

水性コロイダルシリカ　　　　　　　　１００部（固形
分８０チ） ｐＨ４でカチオン性の粒子荷電　　　　　４０部を有す
るアクリル樹脂エマ ルジョン（固形分４０係） ６％モンモリロナイト　　　　　　　　２５部水膨潤分
散液 ５係メチルセルロース　　　　　　　　２部水膨潤分散
液 マ　　　イ　　　カ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　２５　部ベンガラ　　　　　
　　　　　　５０部水溶性メラミン樹脂　　　　　　　
　　４部（固形分８０％） 上記の塗料組成物を石綿スレート板に実施例１と同様に
塗装して塗板を作製し、第１表に示すような試験結果を
得た。

第　　　１　　　表 （注）試験方法は次の通りである。

貯蔵安定性・・・・・・・・・ＪＩＳ　Ｋ　５４００９
．２による。

作業性・・・・・・・・・・・・・・・ＪＩＳ　Ｋ　５
４００５．９刷毛塗りとする。

鉛筆引っかき値・・・・・・・・ＪＩＳ　Ｋ　５４００
６．１４による。

耐　熱　性・・・・・・・・・・・−・・ＪＩＳ　Ｋ　
５４００７．１により５００°Ｃとする。

耐沸騰水性・・・・・・・・・ＪＩＳ　Ｋ　５４００７
．８による。

耐水性・・・・・・・・・・・・・・・ＪＩＳ　Ｋ　５
４００７．２　Ｋより７日間浸漬耐アルカリ性・・・・
・・・・・ＪＩＳ　Ｋ　５６６８５．１２により７日間
浸漬性着性・・・・・・・・・・・−・・ＪＩＳ　Ａ　
６９０９５．５による。

耐　候　性・・・・・・・・・・・・・・・ＪＩＳ　Ｋ
　５４００９．２により６力月間曝露燃　焼性・・・・
・・・・・・・・・・・アルコールランプの火焔を塗膜
に１５分間照射する。

なお、上記耐水性、耐アルカリ性、耐候性試験において
「異状なし」ということは白華現象がないこともあられ
している。

実施例８〜７および比較例１〜７ 第２表に示す組成からなる無機質塗料組成物を調製し、
実施例１と同様にして塗板を作製し、実施例１と同様の
試験を行なった。その結果を第８表に示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　　（Ａ）水性コロイダルシリカ、（Ｂ）カチオン
   性の粒子荷電を有する合成樹脂エマルジョン、（Ｃ）水
   に膨潤分散せしめたモンモリロナイト、および（Ｄ）粘
   度調整材、体質顔料、着色顔料、骨材粒などの無機質塗
   料補助材からなり、（３）成分の固形分１００重量部に
   対して（Ｂ）成分の固形分を１０〜８５重量部および（
   Ｃ）成分の固形分を１〜１０重量部存在させたことを特
   徴とする無機質塗料組成物。 ２、　（５）水性コロイダルシリカ、（Ｂ）カチオン性
   の粒子荷電を有する合成樹脂エマルジョン、（Ｃ）水に
   膨潤分散せしめたモンモリロナイ）　、（Ｔ））粘度調
   整材、体質顔料、着色顔料、骨材粒などの無機質塗料補
   助材および（Ｅ）水溶性アミノ樹脂からなり、（４）成
   分の固形分１００重量部に対して但）成分の固形分を１
   ０〜８５重量部、（Ｃ）成分の固形分を１〜１０重量部
   および（Ｅ）成分の固形分を１〜２０重量部存在させた
   ことを特徴とする無機質塗料組成物。