JPS6147178B2

JPS6147178B2 -

Info

Publication number: JPS6147178B2
Application number: JP13357179A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Uenoe; Hiroshi Iwai; Nobushige Numa; Koichiro Murata
Original assignee: Kansai Paint Co Ltd
Current assignee: Kansai Paint Co Ltd
Priority date: 1979-10-18
Filing date: 1979-10-18
Publication date: 1986-10-17
Also published as: JPS5657860A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は新規な被覆用水性液組成物に関し、さ
らに詳しくは無機質建材の表面層を強化すると同
時に下塗り及び上塗りの機能を兼ね備えた無機質
建材に適した被覆用水性液組成物に関する。本明細書において「無機質建材」とは、セメン
ト系、ケイ酸カルシウム系、石膏系、石綿系など
の無機質多孔性の材料から主として構成されてい
る構築用資材を意味するものであり、具体的に
は、例えば、軽量コンクリート、プレキヤストコ
ンクリート、軽量気泡コンクリート（ALC）、モ
ルタル、石綿セメント板、ケイ酸カルシウム板、
パルプセメント板、木毛セメント板、石膏ボー
ド、ハードボード、しつくい、石膏プラスター、
ドロマイトプラスター、硬プラスター等が包含さ
れる。上記無機質建材（以下単に建材ということがあ
る）、特に、硅酸カルシウム板、パルプセメント
板、軽量気泡コンクリート（ALC）などのよう
な多孔性で、表面が粉つぽい建材に対して、塗装
を行う場合満足に適用できる下塗りがなく、従来
の下塗りでは塗膜の付着不良を起こしたり、建材
の表面層を破壊するなどの問題があつた。従来の無機質建材の下塗り方法としては例え
ば、 (1) 合成樹脂エマルジヨン塗料をあらかじめうす
めて建材に塗装する方法 (2) ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル樹
脂などを有機溶剤に溶解した有機溶剤型のシー
ラーを塗装する方法 (3) コロイド状シリカまたはケイ酸塩水溶液とエ
マルジヨンをブレンドした処理液を塗付する方
法等が行われた。しかしながら、エマルジヨン塗料による建材の
表面処理は、一時的には建材と上塗り塗膜との付
着性を向上させるが、建材表面層の脆弱さの改善
にはならず、長期的には、建材とエマルジヨン塗
膜との付着性が劣化しハガレ事故を生じる。有機溶剤系のシーラーの塗装は建材への浸透が
大であり建材表面層の脆弱さをある程度改善する
が、有機溶剤を使用するので作業者の安全衛生上
問題がある。また、コロイド状シリカとエマルジヨン樹脂の
ブレンド系では、コロイダルシリカの一部が基材
に浸透し、ある程度建材表面層の脆弱性を改善す
るが、コロイド状シリカとエマルジヨン樹脂相互
の結びつきが弱く長期的にはハクリを生じる欠点
がある。ケイ酸塩水溶液とエマルジヨンをブレンドした
系では、耐水性が劣り、さらにエフロレツセンス
が発生し建材との付着性および上塗りとの付着性
が劣る。以上の如く、従来の方法ではいずれも欠陥があ
り、十分に満足のいくものではなかつた。そこ
で、本発明者らは上記した如き欠点をもたない、
無機質建材の表面層の強化を行なうと同時に下塗
りとしては勿論上塗りとしての機能をも兼ね備え
た無機質建材に適した被覆用水性液組成物を提供
することを目的として鋭意研究を重ねた結果、本
発明を完成するに至つたものである。すなわち、本発明は (A) アルコキシシラン基とカルボキシル基とを含
有する水溶性または水分散性のアクリル共重合
体100重量部、及び (B) コロイド状シリカ10〜300重量部の混合物よ
り成ることを特徴とする無機質建材に適した被
覆用水性液組成物である。上記のとおり本発明の被覆用組成物は、アルコ
キシシランおよびカルボキシル基を含有する水溶
性もしくは水分散性アクリル共重合体とコロイド
状シリカを含有する水性混合物よりなり、このも
のを建材の基質表面に塗布した場合前記従来の塗
布剤に見られるような欠点がなく、すみやかに基
質に浸透し、あるいは建材基質の表面において、
建材基質と一体となつて固化し、建材表面層の脆
弱さを改善する効果を奏することができる。本発明の組成物が、上記の如き効果を奏し得る
理由は必ずしも明らかでないが、おそらく、建材
表面に塗布された組成物の乾燥過程において、ア
クリル共重合体中のアルコキシシラン基がコロイ
ド状シリカ表面のOH基と反応して架橋結合し、
ある場合には、更に、建材の構成成分である無機
質成分の表面に存在するOH基とも反応して架橋
結合し、それによつて、建材表面に無機有機の強
固な複合塗膜を形成し、あるいは更に建材基質と
一体となつて固化することによるものと考えられ
る。このように本発明の被覆用組成物は、有機重合
体のもつ塗膜形成能、柔軟性などの特長と無機物
がもつ硬さ、建材構成成分との親和性、不燃性な
どの特長を兼ねそなえていると同時に建材基質表
面に強固に付着し、耐剥離性を長期にわたつて持
続し、耐エフロレツセンス性、耐水性等に優れた
被膜を与えるという優れた利点を有する。しかして、本発明の被覆用組成物は唯一回の塗
布作業で実用的に十分に満足できる表面被覆を形
成せしめることができるが、建材表面の着色など
使用目的に応じて上塗り塗料を併用することも勿
論可能であり、この場合、本発明の組成物から形
成せしめられた被膜は上塗り塗料との付着性に優
れているので、上塗り塗膜の付着性に何ら問題を
生じない。しかも、本発明の被覆用組成物は有機溶剤を使
用していないから、有機溶剤型のシーラーの場合
のように作業者の安全衛生上の問題を生ずること
もない。本発明において、被覆用組成物の一成分として
使用される水溶性もしくは水分散性アクリル共重
合体(A)を形成するコモノマーは、 (1) アクリル系コモノマー (2) α・β−エチレン性不飽和カルボン酸および (3) 分子内に重合性不飽和二重結合とアルコキシ
シラン基とを含有するコモノマーである。上記(1)のアクリル系コモノマーの例は、アクリ
ル酸又はメタクリル酸のC₁〜C₁₂アルキルエステ
ル、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、アクリル酸ブチル、アクリル酸イソブチル、
アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸デシ
ル、アクリル酸ドデシル、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
クリル酸ラウリル、メタクリル酸２−エチルヘキ
シル、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリ
ル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸２−ヒド
ロキシエチル、ポリエチレングリコールモノメタ
クリレートなど；アクリル酸又はメタクリル酸の
アミド例えばアクリルアミド、メタクリルアミ
ド、Ｎ−メチロールアクリルアミドなど；アクリ
ロニトリル；メタクリロニトリル；アクリル酸グ
リシジル、メタクリル酸グリシジル等であり、そ
れらの１種又はそれ以上を使用することができ
る。上記(2)のα・β−エチレン性不飽和カルボン酸
コモノマーの例は、アクリル酸、メタクリル酸、
マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、クロト
ン酸、イタコン酸などであり、このコモノマーの
使用により、アクリル共重合体中にカルボキシル
基が導入され、共重合体は水溶化または水分散性
化せしめられる。 α・β−エチレン性不飽和カルボン酸は、その
カルボキシル基により、該アクリル共重合体の酸
価が30〜120、好ましくは50〜100となるような割
合で使用するのがよい。該共重合体の酸価が30より小さいと水溶性化も
しくは水分散性化が幾分不十分となり、他方、酸
価が120を超えると得られる樹脂被覆の耐水性が
低下するおそれがある。上記(3)の重合性不飽和二重結合とアルコキシシ
ラン基を含有するコモノマーは、これにより共重
合体中にアルコキシシラン基を導入するコモノマ
ー成分であり、その例は、ジビニルジメトキシシ
ラン（CH₂＝CH）₂Si（OCH₃）₂ ジビニルジ−β−メトキシエトキシシラン（CH₂＝CH）₂Si（OCH₂CH₂OCH₃）₂ ビニルトリエトキシシラン CH₂＝CHSi（OC₂H₅）₃ ビニルトリス−β−メトキシエトキシシラン CH₂＝CHSi（OCH₂CH₂OCH₃）₃ γ−メタクリルオキシプロピルトリメトキシシラ
ンのようなジ−またはトリアルコキシ（あるいはア
ルコキシアルコキシ）シラン化合物である。就中
トリアルコキシ（あるいはアルコキシアルコキ
シ）シラン化合物が好適である。該成分(3)のアルコキシシラン化合物の、使用し
得る市販品の例としては例えば信越化学社製の商
品名「KBE1003」、「KBM1003」、「KBM503」な
どがある。成分(3)のアルコキシシラン化合物は、使用され
る全コモノマーの合計量規準で少くとも１重量
％、好ましくは３〜10重量％含有せしめるのがよ
い。本発明のアクリル共重合体は、以上に説明した
３種のコモノマー成分(1)、(2)および(3)を常法に従
い共重合することにより製造することができる。
この場合、さらに必要に応じて、使用する全コモ
ノマーの合計重量に基づいて50重量％まで、好ま
しくは40重量％までの量で、アクリル系以外の重
合性ビニルモノマー例えばスチレン、α−メチル
スチレン、ビニルトルエン等の１種又はそれ以上
を共重合せしめてもよい。又成分(1)のアクリル系コモノマーとして、アク
リル酸またはメタクリル酸を使用する場合には、
これにより成分(2)の、α・β−不飽和カルボン酸
コモノマー成分を兼ねさせることができる。本発明において用いる上記アクリル共重合体は
約10000〜約30000、約ましくは約10000〜約20000
の範囲の分子量を有することができ、分子量が約
10000より小さい場合には耐久性において必ずし
も充分に満足できる塗膜を与えず、また分子量が
約30000を超えると得られる組成物の粘度が高く
塗装の作業性が劣る。本発明におけるアクリル共重合体の分子量はゲ
ルパーミエーシヨンクロマトグラフによるもので
ある。上記アクリル共重合体の水溶性化もしくは水分
散化は通常の方法に従つて行なうことができ、例
えば上記の如くして製造されたアルコキシシラン
基およびカルボキシル基を含有するアクル共重合
体を、該カルボキシル基に対して少なくとも当量
のアミン化合物、例えばモノエチルアミン、ジエ
チルアミン、トリエチルアミンなどの脂肪族アミ
ン類、ジエタノールアミン、トリエタノールアミ
ンなどのアルカノールアミン類、ピリジン、ピペ
リジン、などの環状アミン類およびアンモニア等
を用いて処理することにより行なうことができ
る。本発明の水性組成物は、上記処理を行つた共重
合体を水中に分散または溶解させることにより作
ることができるけれども、上記の処理を水中にお
いて行うことによつても作ることができる。本発明において、水溶性もしくは水分散性アク
リル共重合体(A)と混合して用いられるコロイド状
シリカ(B)は、SiO₂を基本単位とする水中分散体
であり、粒子径が４〜100ｍμのものである。上記範囲の粒子径のコロイダルシリカは、水性
分散液の状態で酸性側、塩基側のいずれであつも
用いることができ、対象とする水溶性もしくは水
分散性のアクリル共重２体の安定領域に応じて適
宜選択することができる。すなわち、酸性側のコ
ロイダルシリカとしては、たとえば商品名スノー
テツクス−Ｏ又はスノーテツクスOL（日産化学
工業会社製）で市販されている非安定化シリカ
（PH３〜４）が利用できる。一方、塩基性側のコ
ロイダルシリカとしては微量のアルカリ金属イオ
ン、アンモニウムイオンまたはアミンの添加によ
つて安定化したシリカ（PH8.4〜10）があり、商
品名スノーテツクス20、スノーテツクスＣ、スノ
ーテツクスＮ（以上は日産化学工業会社製）、商
品名ルドツクスHS−40、同HS−30、同LS、同
SM−30、同TM、同AS、同AM（以上は米国、
デユポン社製）、商品名ナルコーク（米国、ナル
コケミカル社製）、商品名シトン（米国、モンサ
ントケミカル社製）などをあげることができる。かかるコロイド状シリカは、前記アクリル共重
合体100重量部に対して10〜300重量部、好ましく
は20〜240重量部の範囲で混合使用することがで
きる。また、本発明の被覆用組成物に公知の合成樹脂
エマルジヨンを配合することも可能である。該合成樹脂エマルジヨンの種類には厳密な制約
はなく、相溶性のあるものであれば広範囲の合成
樹脂エマルジヨンの中から選ぶことができる。中
でも、アクリル系（オールアクリル系、スチレ
ン／アクリル系など）の水性エマルジヨン、及び
酢酸ビニル系（酢酸ビニルホモポリマー系、酢酸
ビニル／アクリル共重合体系、エチレン／酢酸ビ
ニル共重合体系、酢酸ビニル／バーサテイツク酸
共重合体系など）の水性エマルジヨンが好適であ
る。該合成樹脂エマルジヨンの添加量は被覆用組成
物100重量部（固形分）に対して10〜50重量部
（固形分）が好適である。このような合成樹脂エ
マルジヨンを添加することにより厚塗りする際の
造膜性能を向上させることができる。本発明の被覆用組成物を調製するに当つては、
前記したアクリル共重合体の水溶液、または水分
散液にコロイド状シリカ水分散液を添加し、さら
に必要ならば合成樹脂エマルジヨンを添加し、適
当な混合手段例えばデイスパー等で均一に混合す
るのがよい。しかしながら、前述の水溶化または水分散性化
処理をしたアクリル共重合体をコロイド状シリカ
水分散液に添加するかまたは、アクリル共重合体
の水溶化または水分散性化処理をコロイド状シリ
カ水分散液中で行ない、さらに必要に応じ合成樹
脂エマルジヨンを添加する方法を行つてもよい。本発明の水性組成物は、通常、固形分含量10〜
30重量％、好ましくは15〜20重量％の範囲で製造
され、そのまま使用される。本発明の被覆用組成物には、必要に応じて、着
色剤例えばチタン白、カーボンブラツク、ベンガ
ラ、黄鉛、紺青、群青など；体質顔料例えばタル
ク、炭酸カルシウム、マイカ、クレーなど；の常
用の添加物を含ませることができる。本発明の被覆用組成物を用いての無機質建材表
面の塗布は通常の方法、例えば刷毛塗り、吹付け
塗り、ローラー塗り、浸漬などにより行なうこと
ができ、その際の塗布量は特に制限はないが、一
般に90〜300ｇ/m²で充分である。塗膜の乾燥は室
温で行なうことができるが、必要に応じて加熱乾
燥してもよい。また、本発明の被覆用組成物は建材の下地調整
だけでなく上塗りとして使用することもできる。本発明の被覆用組成物が塗布された建材は、耐
剥離性、耐水性、耐アルカリ性、耐エフロレツセ
ンス押え、上塗り塗料との付着性などがきわめて
優れており、しかも本発明の被覆用組成物は水性
であるため、安全衛生上も全く問題がなく、工業
材料として極めて利用価値の高いものである。以下本発明を製造例及び実施例によつてさらに
詳細に説明する。製造例および実施例中「部」および「％」は特
に断わらないかぎり「重量部」および「重量％」
を示す。実施例中に示した各種物性の試験方法は下記の
とおりである。試験方法：付着性：試験板の表面に基材に達する切り込みを
クロス状にナイフでキズつけ、ガムテープ（住
友スリーエム社製）をはりつけ、直ちに引きは
がすことによつて、本発明による組成物の基材
に対する付着性を評価した。基材表面強度：建研式接着力試験器を適用し、基
材表面層の強化程度を測定した。耐凍結融解：試験片（150×150×６mm）をその約
2/3が水浸するようビーカーに上水を満たし、−
20℃の環境に16時間、20℃の環境に８時間放置
するサイクル試験を３サイクル行ない、水線部
分に生じる塗膜の異状（ハクリ、リフテイン
グ、フクレなど）を評価した。耐水性：耐凍結融解試験と同様の試験片を上水４
日間浸漬し、塗膜の異状（フクレ、軟化、な
ど）を評価した。フクレの評価は日本塗料検査協会の評価基準
に従つた。軟化は、〇〜×で評価した。評価における順位は下記のとおりである。 ◎ 〇 ○△ △ × すぐれる劣るアクリル樹脂製造例１温度計、撹拌器、冷却器および滴下ロートを備
えた300mlの四つ口フラスコにイソプロピルアル
コール38.85部を入れ、フラスコ内の空気を窒素
で置換した後、スチレン40部、ｎ−ブチルアクリ
レート38.6部、ヒドロキシエチルアクリレート10
部、アクリル酸8.4部、γ−メタクリロキシプロ
ピルトリメトキシシラン（商品名、信越化学製
KBM503）３部、およびアゾビスイソブチロニト
リル３部よりなる混合モノマーを滴下ロートにと
り、フラスコ内容物を80〜90℃に保ち、３時間に
わたり滴下する。滴下終了後１時間この温度に保
ち、ついで、アゾビスジメチルバレロニトリル１
部とプロピルアルコール15部を滴下して約２時間
反応させる。反応終了後、イソプロピルアルコー
ルで固型分65％に調整し、重合率100％、分子量
約20000、粘度Ｚ−４（ガードナー粘度計／25
℃）、酸価63、水酸基価43のアクリル共重合体ワ
ニスを得た。アクリル樹脂製造例２〜６下記表−１に示すモノマー配合及び重合開始剤
にもとづき、上記製造例１と同様にしてアクリル
共重合体ワニスを製造した。

【表】

【表】実施例１アクリル樹脂製造例１で製造したアクリル共重
合体ワニスをトリエチルアミンとアンモニア（ト
リエチルアミンとアンモニアの比は１：１当量
比）で中和（１中和当量）し15％水溶液とする。得られたアクリル樹脂水溶液100部にスノーテ
ツクスＮ〔日産化学工業（株）、アミン安定化水
性コロイド状シリカ分散液、SiO₂含有量20％、
PH9.4〕22.5部を加え均一に混合して本発明の被
覆用組成物を得た。実施例２アクリル樹脂製造例１で製造したアクリル共重
合体ワニスをトリエチルアミンとアンモニア（ト
リエチルアミンとアンモニアの比は１：１当量
比）で中和（１中和当量）し15％水溶液とする。得られたアクリル樹脂水溶液100部に、酸化チ
タン（ルチルタイプ）６部を混合し、サンドミル
で酸化チタンの平均粒径が約10μになるまで分散
し、ついで、実施例１で使用したスノーテツクス
Ｎ 22.5部を加え、被覆用組成物を得た。実施例３〜７下記表２に示す配合（配合量は重量部）にもと
づき、実施例１と同様に処理して被覆用組成物を
得た。この組成物を後記表３に示す各種の基材に対し
て、記載の塗布方法により塗布し、試験片を作製
した。これらの試験片について、表３に示す各種
性能について試験を行なつた。その結果を表３に
記載する。塗装は刷毛を使用し、塗布量は約120ｇ/m²とし
た。

【表】

【表】試験結果が示すように本発明の下地調整用組成
物は、基材の表面の粉なつぽさを改良し、その表
面層を強化し、結果として付着性をよくしてお
り、従来、問題のあつたこれらの基材の塗装適性
を改善するところ大であり工業的に利用価値の高
いものである。

Claims

【特許請求の範囲】１ (A) アルコキシシラン基とカルボキシル基と
を含有する水溶性または水分散性のアクリル共重
合体100重量部及び(B) コロイド状シリカ10〜300
重量部の混合物より成ることを特徴とする無機質
建材に適した被覆用水性液組成物。２アルコキシシラン基は、成分(A)のアクリル共
重合体を形成する全コモノマーの合計の重量に基
づいて、少くとも１重量％の、重合性不飽和二重
結合含有アルコキシシラン基含有コモノマーから
導かれる特許請求の範囲第１項に記載の組成物。３カルボキシル基は、アクリル共重合体の酸価
を30〜120ならしめる量で含有される特許請求の
範囲第１項記載の組成物。