JPS61235468A - 親水性被膜形成用水性組成物 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は親水性被膜形成用水性組成物に関し、更に詳し
くは、素材の表面に塗布することにより、優れた塗膜物
性を有し、持続性がある親水性被膜を低コストで形成す
ることが可能な水性組成物に関する。

〔発明の技術的費景とその問題点〕

近年、各種素材において、その表面に親水性を付与し、
もって結露を防止し、防曇性を高めることが望まれてい
る０例えば空調機器における熱交換器のフィン表面を親
水化することにより、フィン部での結露が防止されると
、通風抵抗が増大せず、熱交換効率の低下が防止される
。

このような要望に応えるために、従来、金属表面を親水
化するために、例えば、チタン（Ｔｚ）、シリコン（Ｓ
五）等の原子価が４価の元素の二酸化物から成る微粒子
を分散した水性エマルジョン塗料（特開昭５３−１２５
４３７号公報）を塗布する方法又は合成シリカ、界面活
性剤及び水性塗料用樹脂から成る水性塗料用組成物（特
開昭５５−１６４２６４号公報）を塗布する方法等が知
られている。しかしながら、前記水性エマルジョン塗料
においては親水化効果が十分ではなく、後者の水性塗料
用組成物においては、初期における親水化効果は認めら
れるものの、空調機の運転時に発生する凝縮水により、
界面活性剤が溶出してしまうため、親水化効果が経時的
に低下するという問題点を有している。

又、水分散性シリカ、水溶性又は水分散性の有機重合体
樹脂及び反応性シラン化合物から成る有機−無機複合体
反応物で金属表面を被覆する方法（特開昭５５−９９９
７６号公報）及び水分散性シリカ、水性有機重合体樹脂
、アルコキシシラン及び界面活性剤から成る有機−無機
複合体反応物を主成分とする組成物（特開昭５９−１７
０１７０号公報）等が提案されている。これらの複合体
反応物は、前者の方法においては、その親木効果が十分
ではなく又、後者の方法においてはその親木効果及びそ
の効果の持続性は優れているが水に濡れた場合に被膜が
軟化するという問題点を有しており、例えば室外に置か
れる熱交換器のフィン部に適用した場合に、被膜が傷つ
き易いという欠点を生ずる。又、アルコキシシランを使
用して、５０℃以上の温度で反応させる工程が必要であ
るため、かなり高価な処理法となるという問題点をも有
している。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記問題点を解決し、優れた塗膜物性
を有し、持続性のある親水性被膜を低コストで形成する
ことが可能な親水性被膜形成用組成物を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を重
ねた結果、以下に示す組成物により、親水性が経時的に
変化することなく、且つ、優れた塗膜物性を有する被膜
が形成できることを見出し、本発明を完成するに到った
。

即ち、本発明の親水性被膜形成用水性組成物は、（Ａ）
水溶性又は水分散性の被膜形成性有機重合体樹脂　１０
０重量部、 （Ｂ）水分散性シリカ　５〜１００重量部、及び（Ｃ）
ジアルキルスルホコハク酸エステル塩、フルキルジフェ
ニルエーテルジスルホン酸エステル塩、アセチレングリ
コール系界面活性剤、ポリオキシエチレンソルビタン脂
肪酸エステル及びアルキレンオキシドシラン系界面活性
剤から成る群より選ばれた少なくとも一種　５〜５０重
量部 から成る混合物を、 （０）有機チタン化合物を（Ａ）成分と（Ｂ）成分の重
量合計１００重量部に対して０．５〜１０重量部の存在
下に反応して得られた反応物を主成分として成ることを
特徴とするものである。

以下において、本発明を更に詳しく説明する。

本発明において使用される（Ａ）成分の水溶性又は水分
散性の被膜形成性有機重合体樹脂は、カルボキシル基、
水酸基又はアミノ基等の親水性基を有する樹脂であって
、水溶化又は水分散化可能なものであれぽいかなるもの
でも使用可能である。

このような有機重合体樹脂としては、例えば、アクリル
樹脂、アルキド樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹
脂、ポリアミン樹脂及びアミノ樹脂等が挙げられ、目的
に応じて適宜選択される。

これら有機重合体樹脂の水溶化又は水分散化は、例えば
、樹脂が有する官能基に応じて、アミン化合物、アンモ
ニア水、アルカリ金属化合物、或いは酢酸、乳酸等の有
機酸又はリン酸等の無機酸から成る群より選ばれた化合
物を添加し、中和した後、機械的手段等により行われる
。

本発明において使用される（Ｂ）成分の水分散性シリカ
は、水に分散して使用されるものであればいかなるもの
でも使用可能であり、例えば、水分散液として供給され
るコロイダルシリカ又はシリカゾル等或いは微粒粉末状
シリカ等が挙げられる。

上記水分散性シリカは、（Ａ）成分の有機重合体樹脂１
００重量部に対し、固形分で５〜１００重量部配合され
、１０〜６０重量部配合されることが好ましい、水分散
性シリカの配合量が５重量部未満であると、得られる被
膜の親木効果の持続性が十分ではなく、一方、１００重
量部を超えると得られる被膜の機械的強度が低下する。

本発明において使用される（Ｃ）成分の化合物は界面活
性剤としての機能を有するものであり、ジアルキルスル
ホコハク酸エステル塩、アルキルジフェニルエーテルジ
スルホン酸エステル塩、アセチレングリコール系界面活
性剤、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル及
びアルキレンオキシドシラン系界面活性剤から成る群よ
り選ばれた少なくとも一種のものが使用される。

ジアルキルコハク酸エステル塩としては、次式：％式％ （式中、Ｒは炭素数１〜１８のアルキル基を表わし、Ｍ
はリチウム、ナトリウム及びカリウムから成る群より選
ばれたアルカリ金属、アンモニウム又はアミノ基を表わ
す。） で示される化合物が挙げられる。

アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸エステル塩と
しては、次式： （式中、Ｒ及びＭは前記と同意義である。）で示される
化合物が挙げられる。

アセチレングリコール系界面活性剤としては、次式： （式中、ＲＩ、Ｒｔ、Ｒ３及びＲ４は同一でも異なって
いてもよく、それぞれ炭素数１〜４のアルキル基を表わ
し、ｌ、　ｍはそれぞれ０〜３ｏの整数を表わす、） で示される化合物が挙げられる。

ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルとしては
、次式： （式中、Ｒは前記と同意義であり、ｌ、ｍ及びｎはそれ
ぞれ０〜３ｏの数を表わす。）で示される化合物が挙げ
られる。

アルキレンオキシドシラン系界面活性剤としては、次式
： （式中、Ｒ３は炭素数１〜６のアルキル基を表わし、ｎ
は５〜２０の整数を、ｍは１〜８の整数を、ａは５〜２
０の整数を及びｂはＯ〜１５の整数をそれぞれ表わす。

） で示される化合物が挙げられる。

上記（Ｃ）成分の界面活性剤は、（Ａ）成分の有機重合
体樹脂１００重量部に対し、固形分で５〜５０重量部配
合され、１０〜４０重量部配合されることが好ましい、
界面活性剤の配合量が５重量部未満であると、得られる
被膜の親水性が十分ではなく、一方、５０重量部を超え
ると得られる被膜の表面硬度が十分ではない。

本発明において使用される（Ｄ）成分の有機チタン化合
物は、上記有機重合体樹脂と水分散性シリカ及び界面活
性剤との間の架橋剤、架橋促進剤。

濡れ促進剤又は吸着促進剤等としての機能を有するもの
である。かかる有機チタン化合物は、チタン原子にアル
コキシ基、カーボネート基、無機酸エステル基及びアミ
ノ基等が結合したものであり、チタンカップリング剤、
有機チタネート化合物等として市販されているものが適
宜使用される。更に具体的には、テトライソプロピルチ
タネート。

テトラブチルチタネート、テトラ（２−エチルヘキシル
）チタネートテトラステアリルチタネート、ジイソプロ
ピルビス（アセチルアセトン）チタネート、ジーｎ−ブ
チルビス（トリエタノールアミン）チタネート、ジヒド
ロキシビス（リン酸）チタネート、トリイソプロピルモ
ノオクチルチタネート、イソプロピルトリス（イソステ
アリン酸）チタネート、イソプロとルトリス（ドデシル
ベンゼンスルホニル）チタネートイソプロピルトリス（
ジオクチルピロホスフェート）チタネート。

テトライソプロピルビス（ジオクチルホスファイト）チ
タネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファ
イト）チタネート、ビス（ジオクチルピロホスフェート
）オキシアセテートチタン及びビス（ジオクチルピロホ
スフェート）エチレンチタネート等が挙げられる。

上記（Ｄ）成分の有機チタン化合物は、（Ａ）成分の有
機重合体樹脂と（Ｂ）成分の水分散性シリカの配合量の
重量合計１００重量部に対し、固形分で０．５〜１０重
量部配合され、１〜５重量部であることが好ましい、有
機チタン化合物の配合量が０．５重量部未満であると得
られた被膜の親木効果の持続性及び機械的物性が十分で
なく一方、１０重量部を超えて配合してもその添加効果
の増大は得られず、又被膜の耐水性等の二次物性を低下
させる場合も有る。

本発明の水性組成物は次のようにして製造することがで
きる。即ち、先ず、所定量の水溶性又は水分散性の被膜
形成性有機重合体樹脂、水分散性シリカ及び界面活性剤
を混合する。水分散性シリカは、水分散液の状態で使用
してもよい０次いで、該混合物に所定量の有機チタン化
合物を添加し、例えば、常温〜９０℃の範囲で０．５〜
７時間攪拌下に反応せしめる０反応温度は、使用する化
合物の種類により、常温〜５０℃の範囲においても行う
ことができる０反応の進行に伴い、混合物の粘度が上昇
するが、その後一定となり、粘度変化が認められなくな
った時点を反応の終点として、本発明組成物を得ること
ができる。

上記反応において、有機チタン化合物の使用に際しては
、そのまま使用しても何ら差し支えないが、水及びその
他の成分との混和性を向上させる目的で、アミノ化合物
、アンモニア水、アルカリ金属塩等の塩基性化合物、酢
酸及び乳酸等の有機酸又はリン酸等の無機酸等を添加し
て使用することも可能である。

以上のようにして得られる本発明水性組成物は、それ単
独でも使用可能であるが、必要に応じて顔料、染料等の
着色剤、防諸顔料、防錆剤、架橋剤、硬化剤及び硬化促
進剤等の化合物を適宜組合わせて使用することが可能で
ある。これら化合物を添加することにより、被膜の機械
的強度、耐水性及び耐溶剤性等の向上が図られる。

本発明組成物は、従来公知の塗布法を用いて被塗物表面
に塗布され、次いで、常温乾燥又は加熱乾燥されること
により、持続性を有する親水性硬化被膜を与えるもので
ある。

以下において実施例を掲げ、本発明を更に詳しく説明す
る。

実施例１ １ｊ！三ツロフラスコ中に水溶性アクリル樹脂〔アルマ
テックスＷＡ９１１、商品名、三井東圧化学■製、不揮
発分６０％、酸価２６〜３１〕を１００ｇ、ジメチルエ
タノールアミン５ｇ及び水１９５ｇを仕込み、十分攪拌
して均一な水溶液とした０次いで、常温において攪拌下
シリカ水分散液〔コロイダルシリカ２０Ｂ、商品名、日
本化学工業■製、ＳムＯ！含有量２０％、ｐＨ１０，０
１１８０ｇを約１０分間で滴下した。更に、ジアルキル
スルホコハク酸エステル塩系界面活性剤〔ネオコールＳ
Ｗ、商品名、第一工業製薬■製、固形分３０％〕６０ｇ
を約１０分間で滴下した後、続いてイソプロピルトリス
（ジオクチルパイロホスフェート）チタネート、２．５
ｇ及びジメチルエタノールアミン１ｇから成る混合物を
攪拌下、滴下し混合した０滴下終了後、反応液を５０℃
に加熱し、攪拌下３時間保持して反応せしめ、乳白色の
本発明水性組成物Ａを得た。

実施例２ １１三ツロフラスコ中に水分散性アクリルスチレン樹脂
〔ボンコー）ＥＣ７４０、商品名、大日本インキ化学工
業■製、不揮発分４０％〕２００ｇ及び水２００ｇを仕
込み常温にて十分攪拌した。

この樹脂分散液に、攪拌下、微粉末状シリカ〔サイロイ
ド磁２４４、商品名、富士デビソン■製〕２４ｇを水９
６ｇに混合分散した水分散液１２０ｇを約１０分間で滴
下し混合した０次いで、該分散液に攪拌下、アルキルジ
フェニルエーテルジスルホン酸エステル塩系界面活性剤
〔ネオペレックス５Ｓ−Ｌ、商品名、花王石鹸■製、固
形分５０％〕４８ｇを約１０分間かけて滴下、混合し、
更にテトライソプロピルビス（ジオクチルホスファイト
）チタネート５ｇ及びトリエチルアミン３ｇから成る混
合物を徐々に滴下し混合した０滴下終了後、反応液を常
温にて５時間攪拌し反応せしめ、乳白色の本発明水性組
成物Ｂを得た。

実施例３ １１三ツロフラスコ中に水溶性エポキシエステル樹脂〔
ウォーターゾールＳ−１８６Ｄ、商品名、大日本インキ
化学工業■製、不揮発分４２％、ｐＨ８，６）１００ｇ
及び２４０ｇを仕込み、常温にて十分撹拌して均一な溶
液とした０次いで、常温において攪拌下、シリカ水分散
液〔スノーテックスＮ１商品名、日量化学工業■製、８
．０！含有量２０％）１８０ｇを約１５分間で滴下し混
合した。

更に、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル系
界面活性剤〔二ニーコール２５、商品名、日本乳化剤■
製〕　１２ｇを約１０分間で滴下、混合した後、続いて
テトライソプロピルチタネート２ｇを滴下し混合した０
滴下終了後、反応液を７０℃に加熱し、攪拌下１時間保
持して反応せしめ、乳白色の本発明水性組成物Ｃを得た
。

実施例４ １１三ツロフラスコ中に水分散性アルキド樹脂〔アロロ
ン１ｌｈ５８０、商品名、日本触媒化学工業■製、不揮
発分４２％、ｐＨ８，６）１００ｇ及び水１２０ｇを仕
込み、常温にて十分攪拌して均一な分散液とした０次い
で、常温において攪拌下シリカ水分散液〔スノーテック
スＮ、商品名、日量化学工業■製、Ｓｉｎ、含有量２０
％〕６３ｇを約１０分間で滴下し混合した。更に、アセ
チレングリコール系界面活性剤（４８５、商品名、米国
エアープロダクツアンドケミカルズ社製）１２．６ｇを
約５分間で滴下した後、続いてジ−ｎ−ブチルビス（ト
リエタノールアミン）チタネート２．０ｇを徐々に滴下
し混合した０滴下終了後、反応液を５０℃に加熱し、攪
拌下２時間保持して反応せしめ、乳白色の本発明水性組
成物りを得た。

実施例５ １１三ツロフラスコ中に水溶性アクリル樹脂〔アロロン
徹７６、商品名、日本触媒工業■製、不揮発分５０％、
ｐＨ８，５）　１００　ｇ及び水１５０ｇを仕込み、常
温にて十分攪拌して均一な溶液とした０次いで、常温に
おいて攪拌下、シリカ水分散液〔スノーテックスＮ、商
品名、日量化学工業■製、５ｉｏｚ含有量２０％）１０
０ｇを約１０分間で滴下し混合した。更に、アルキレン
オキシドシラン系界面活性剤（ＮＵＣシリコーンＬ−７
６００、商品名、日本ユニカー−製〕　１５ｇを約５分
間で滴下、混合した後、続いてジイソプロピルビス（ア
セチルアセトン）チタネート２ｇを徐々に滴下し混合し
た。滴下終了後、反応液を５０℃に加熱し、攪拌下約２
時間保持して反応せしめ、乳白色の本発明水性組成物Ｅ
を得た。

比較例 実施例１〜５において、配合成分中、有機チタン化合物
を添加しない他はすべて同様の操作にて、比較用水性組
成物Ｆ、Ｇ、Ｈ，Ｉ及びＪを得た。

実施例６ 実施例１〜５及び比較例において得られたそれぞれの水
性組成物１００ｇに対し、硬化剤としてメチル化メラミ
ン樹脂〔メラン６２０、商品名、日立化成■製、不揮発
分７０％）４ｇを加えて攪拌、混合し、１０種類の被膜
形成用塗料を得た。

次いで、トリクロルエチレン及び蒸気により脱脂、洗浄
した厚さ０．１ｍ、幅８０鶴及び長さ２００鶴のアルミ
ニウム薄板（Ｊ　ｌ５−Ａｔ　１００）を、上記１０種
類の塗料に、それぞれ、約２０秒間浸漬した。これらの
塗板を１５０℃の雰囲気中において２０分間加熱乾燥し
、試験用塗板を得た。

得られたそれぞれの試験用塗板について、塗膜硬度、親
水性及びその持続性を調べた。その結果を第１表に示す
。

第１表 ＊１：鉛筆硬度はＪＩＳ−に−５４００，６，１４によ
って測定した。

＊２：親水性試験は水道水を入れたビー力に試験用塗板
を浸漬し、引き上げた時の塗板表面の水の濡れ状態を目
視観察により判定した。

○：全全面水に覆われた状態 △：水のハジキ部が存在する状態 ×：水が水玉状となり、水に濡れない状態＊３：＊２の
試験で水への浸漬時間を１時間とし、引き上げた後、３
０分間風乾し、＊１の方法で鉛筆硬度を測定した。

＊４：試験用塗板を耐湿試験（須賀試験機側製、湿潤試
験機ＣＴ−３，５０℃設定×５００時間）後、２４時間
常温にて風乾し、＊２の方法にて親水性を評価した。

第１表の結果から明らかなように、本発明水性組成物Ａ
−Ｅは親水性及びその持続性並びに親水性試験直後にお
ける鉛筆硬度も良好である。これに対し、比較水性組成
物Ｆ−Ｊは初期の親木性は良好であるものの、いずれも
それが持続せず、又、親水性試験直後の鉛筆硬度が大き
く低下することが確認された。

〔発明の効果〕

本発明の親水性被膜形成用水性組成物によれば、優れた
親水性を有する被膜を形成することが可能であり、且つ
、それが長時間亘って持続し、被膜の機械的強度等の塗
膜性能も優れたものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （Ａ）水溶性又は水分散性の被膜形成性有機重合体樹脂
   １００重量部 （Ｂ）水分散性シリカ５〜１００重量部、及び（Ｃ）ジ
   アルキルスルホコハク酸エステル塩、アルキルジフェニ
   ルエーテルジスルホン酸エステル塩、アセチレングリコ
   ール系界面活性剤、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪
   酸エステル及びアルキレンオキシドシラン系界面活性剤
   から成る群より選ばれた少なくとも一種５〜５０重量部 から成る混合物を、 （Ｄ）有機チタン化合物を（Ａ）成分と（Ｂ）成分の重
   量合計１００重量部に対して０．５〜１０重量部の存在
   下に反応して得られた反応物を主成分として成ることを
   特徴とする親水性被膜形成用水性組成物。