JP4877941B2

JP4877941B2 - 塗膜積層体

Info

Publication number: JP4877941B2
Application number: JP2006157885A
Authority: JP
Inventors: 誠一尾上
Original assignee: SK Kaken Co Ltd
Current assignee: SK Kaken Co Ltd
Priority date: 2005-09-30
Filing date: 2006-06-06
Publication date: 2012-02-15
Anticipated expiration: 2026-06-06
Also published as: JP2007118567A

Description

本発明は、建築物や土木構造物等の表面化粧として用いられる塗膜積層体に関するものである。

従来、建築物や土木構造物等の表面化粧用塗料として、種々の艶グレードのものが提供されている。このうち、艶消しの塗膜が形成可能な塗料は、落ち着きのある独特の質感が得られることから、近年人気が高まりつつある。

艶消し塗料としては、ＪＩＳＫ５６６３「合成樹脂エマルションペイント」に規定されている塗料が一般的である。この他、ＪＩＳＡ６９０９に規定される建築用仕上塗材、例えば、リシン塗料等の薄付け仕上塗材、スタッコ塗料等の厚付け仕上塗材、その他石材調仕上塗材、砂岩調仕上塗材等においても、艶消しの外観を呈するものがあり、凹凸模様が形成可能な厚膜タイプの材料として広く使用されている。

ところで、近年、都市部等においては、自動車等からの排出ガスによって大気中に油性の汚染物質等が浮遊している状況である。上述の如き艶消し塗料においても、その塗膜表面にこれら汚染物質が付着堆積し、美観性が損われる場合がある。

塗膜表面に適用可能な防汚処理剤として、特許文献１には、樹脂、酸化物ゾル有機溶剤、及び水からなる組成物が記載されている。
しかし、艶消し塗膜に対し特許文献１の如き汚染防止剤を適用すると、初期の艶の状態とは異なる仕上がりになるおそれがある。また、塗膜の色相が黒っぽく変化する現象、所謂濡れ色が発生する場合がある。さらには、被膜の一部が虹色を呈する干渉むらが生じる場合もある。このように、特許文献１の如き汚染防止剤では、当初の艶消し塗膜の質感が損なわれやすいという問題がある。そもそも、このような汚染防止剤は、自動車外板塗膜等の光沢感を有する塗膜に対する材料として設計されたものであり、その対象を艶消し塗膜とすることについては想定されていない。

本発明は、上述のような問題点に鑑みなされたものであり、艶消し塗膜の質感を保持しつつ、その塗膜表面の耐汚染性を高めることを目的とするものである。

ＷＯ９９／５４４１４号公報

本発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結果、艶消し塗膜層の表面に対し、有機質樹脂及びシリカを主成分とする特定被覆層を設けた塗膜積層体に想到し、本発明を完成させるに到った。

すなわち、本発明は以下の特徴を有するものである。
１．艶消し塗膜層の表面に、該艶消し塗膜層が視認可能な状態で被覆層が設けられ、
前記被覆層は、有機質樹脂及びシリカを固形分重量比率１００：５０〜１００：５００で含むものであり、
前記被覆層に含まれるシリカは、平均一次粒子径１〜２００ｎｍのシリカゾルに由来する凝集体であり、
前記被覆層の塗付量は固形分で０．１〜５０ｇ／ｍ^２であることを特徴とする塗膜積層体。
２．前記シリカゾルが、ｐＨ５．０以上８．５未満の水分散性シリカゾルであることを特徴とする１．記載の塗膜積層体。

本発明によれば、艶消し塗膜の質感を保持しつつ、その塗膜表面の耐汚染性を高めることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

本発明の塗膜積層体は、艶消し塗膜層の表面に被覆層が設けられたものであり、主に建築物や土木構造物等の表面化粧用、特に風雨や太陽光等に晒される外装面の化粧用として好ましく適用できるものである。

このうち艶消し塗膜層は、艶消し塗料によって形成される。このような艶消し塗料としては、ＪＩＳＫ５６６３「合成樹脂エマルションペイント」に規定される塗料が挙げられる。このタイプの塗料は、一般にフラット塗料と呼ばれるものである。この他の艶消し塗料としては、ＪＩＳＡ６９０９に規定されるリシン塗料等の薄付け仕上塗材、スタッコ塗料等の厚付け仕上塗材等、その他石材調仕上塗材、砂岩調仕上塗材等の各種建築用仕上塗材が挙げられる。このような建築用仕上塗材は、凹凸模様が形成可能な厚膜タイプの材料として使用できるものである。

艶消し塗膜層は、建築物や土木構造物等の基材表面に艶消し塗料を塗付・乾燥することによって形成できる。艶消し塗膜層は、建築物や土木構造物等の基材表面に予め旧塗膜として存在するものであってもよい。
なお、艶消し塗膜層における「艶消し」の程度は、その鏡面光沢度によって規定することができる。艶消し塗膜層の鏡面光沢度（測定角度６０度）は通常２０以下、好ましくは１５以下、さらに好ましくは１０以下である。

本発明の塗膜積層体は、上述の艶消し塗膜層の表面に、被覆層が設けられたものである。この被覆層は、艶消し塗膜層が視認可能な状態で設けられる。すなわち、艶消し塗膜が有する色相、凹凸模様は、被覆層の有無にかかわらずほとんど変化しない。

本発明における被覆層は、有機質樹脂及びシリカを含む被覆液によって形成されるものである。
このうち、有機質樹脂は、主にシリカを固定化する役割を担う成分である。有機質樹脂としては、例えば、セルロース、ポリビニルアルコール、バイオガム、ガラクトマンナン誘導体、アルギン酸誘導体、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、アクリルシリコン樹脂、フッ素樹脂等、あるいはこれらの複合系等が挙げられ、これらの１種または２種以上を使用することができる。これらは架橋反応性を有するものであってもよい。有機質樹脂の形態としては、水溶性樹脂及び／または水分散性樹脂（樹脂エマルション）が好適である。

被覆層におけるシリカは、平均一次粒子径１〜２００ｎｍのシリカゾルに由来する凝集体である。このようなシリカは、シラノール基等の極性基の作用により耐汚染性を発揮し、さらに凝集体の形成により底艶、濡れ色、干渉ムラ等の発生を抑制し、艶消し塗膜の質感を保持する役割を担う成分である。

シリカゾルの平均一次粒子径は、通常１〜２００ｎｍ、好ましくは５〜１００ｎｍである。この範囲内であれば、平均一次粒子径が異なる複数のシリカゾルを併用することもできる。シリカゾルの平均一次粒子径が２００ｎｍよりも大きい場合は、比表面積が小さくなり、シラノール基も減るため耐汚染性が不十分となる。平均一次粒子径が１ｎｍよりも小さい場合は、シリカゾル自体が不安定化するため、実用的でない。なお、ここに言う平均一次粒子径は、光散乱法によって測定される値である。

シリカゾルとしては、ｐＨ５．０以上８．５未満（好ましくは６．０以上８．０以下）の水分散性シリカゾルが好適である。このようなｐＨに調製されたシリカゾルは、その粒子表面の豊富なシラノール基によって、優れた耐汚染効果を発揮することができる。また、水溶性樹脂及び／または水分散性樹脂と水分散性シリカゾルとの組合せにより、有機溶剤をほとんど含まない水性被覆液を得ることができる。

このような中性タイプの水分散性シリカゾルは、シリケート化合物を原料として製造することができる。シリケート化合物としては、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラｎ−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラｎ−ブトキシシラン、テトライソブトキシシラン、テトラｓｅｃ−ブトキシシラン、テトラｔ−ブトキシシラン、テトラフェノキシシラン等、あるいはこれらの縮合物等が挙げられる。この他、上記シリケート化合物以外のアルコキシシラン化合物や、アルコール類、グリコール類、グルコールエーテル類、フッ素アルコール、シランカップリング剤、ポリオキシアルキレン基含有化合物等を併せて使用することもできる。水分散性シリカゾルの媒体としては、水及び／または水溶性溶剤が使用できる。水溶性溶剤としては、例えば、アルコール類、グリコール類、グリコールエーテル類等が挙げられる。

被覆層におけるシリカは、このようなシリカゾルの一次粒子が二次凝集したものである。シリカゾルの二次凝集は、被覆層を形成する被覆液の濃度、荷電状態等を適宜調整することにより進行させることができる。例えば、被覆液における固形分濃度を十分に低く設定しておけば、被覆液の乾燥過程においてシリカゾル同士が接近し、その相互作用により二次凝集体が生成される。このような理由から、被覆液の固形分濃度は、通常１０重量％以下（好ましくは５重量％以下、より好ましくは３重量％以下）に設定することが望ましい。さらに、被覆液を構成する有機質樹脂として、異なる２種以上の樹脂を併用することも、二次凝集体の生成には有効な手段である。一例としてアクリル樹脂とウレタン樹脂、アクリルシリコン樹脂とウレタン樹脂、アクリル樹脂とエポキシ樹脂、アクリルシリコン樹脂とエポキシ樹脂、アクリル樹脂とバイオガム、アクリルシリコン樹脂とバイオガムの組合せ等が挙げられる。２種の樹脂を組合せて使用する場合は、固形分重量比において、一方の樹脂が他方の樹脂の１／９未満となるように調整すればよい。

被覆層における有機質樹脂とシリカの固形分重量比率は、通常１００：５０〜１００：５００（好ましくは１００：８０〜１００：４００、より好ましくは１００：１００〜１００：３００）とする。このような範囲内であれば、艶消し塗膜の質感を保持しつつ、優れた耐汚染性能を得ることができる。この固形分比率においてシリカが少なすぎる場合は、艶消し塗膜の質感が損われやすく、また耐汚染性の点で十分な効果を得ることができない。シリカが多すぎる場合は、被覆層のシリカが経時的に脱離して耐汚染効果が損なわれるおそれがある。また、被覆層に割れが生じやすくなる。

被覆層を形成する被覆液には、有機質樹脂とシリカ以外の成分を適宜混合することができる。このような成分としては、例えば、増粘剤、レベリング剤、湿潤剤、可塑剤、造膜助剤、凍結防止剤、ｐＨ調整剤、防腐剤、防黴剤、防藻剤、抗菌剤、分散剤、消泡剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、顔料、触媒、架橋剤等が挙げられる。被覆液のｐＨは、被覆液の安定性の点でｐＨ５．０以上８．５未満（好ましくは６．５以上８．０以下）とすることが望ましい。

被覆層を形成する際には、スプレー塗り、刷毛塗り、ローラー塗り等の塗装手段を適宜採用することができる。
被覆層の塗付量は固形分で０．１〜５０ｇ／ｍ^２（好ましくは０．５〜２０ｇ／ｍ^２）とする。塗付量が０．１ｇ／ｍ^２よりも少ない場合は耐汚染性向上効果が得られず、５０ｇ／ｍ^２よりも多い場合は、艶消し塗膜表面の微細な凹凸が平坦化してしまい、艶消し塗膜の質感が損われやすくなる。なお、本発明における被覆層は、上記範囲内で塗付量が多少変動しても艶むら等の不具合が生じないため、塗付作業の効率化を図ることができる。

以下に実施例を示し、本発明の特徴をより明確にする。

（水性被覆液Ａ）
アクリルシリコン樹脂エマルション（固形分５０重量％）、水溶性ウレタン樹脂（固形分３５重量％）、水分散性シリカゾル（ｐＨ７．６、固形分２０重量％、平均１次粒子径２７ｎｍ）を固形分重量比率９２：８：１２５で混合し、これに水を加えて固形分２重量％、ｐＨ７．２の水性被覆液Ａを作製した。この水性被覆液Ａを黒色紙上に塗付量（固形分）が３ｇ／ｍ^２でスプレー塗装し、標準状態で２４時間乾燥させ、その塗膜を走査型電子顕微鏡で観察したところ、シリカゾルの凝集体が確認された。

（水性被覆液Ｂ）
アクリルシリコン樹脂エマルション（固形分５０重量％）、水溶性エポキシ樹脂（固形分１００重量％）、水分散性シリカゾル（ｐＨ７．６、固形分２０重量％、平均１次粒子径２７ｎｍ）を固形分重量比率９２：８：１２５で混合し、これに水を加えて固形分２重量％、ｐＨ７．２の水性被覆液Ｂを作製した。この水性被覆液Ｂを黒色紙上に塗付量（固形分）が３ｇ／ｍ^２でスプレー塗装し、標準状態で２４時間乾燥させ、その塗膜を走査型電子顕微鏡で観察したところ、シリカゾルの凝集体が確認された。

（水性被覆液Ｃ）
アクリルシリコン樹脂エマルション（固形分５０重量％）、バイオガム（固形分１００重量％）、水分散性シリカゾル（ｐＨ７．６、固形分２０重量％、平均１次粒子径２７ｎｍ）を固形分重量比率９２：８：１２５で混合し、これに水を加えて固形分２重量％、ｐＨ７．２の水性被覆液Ｃを作製した。この水性被覆液Ｃを黒色紙上に塗付量（固形分）が３ｇ／ｍ^２でスプレー塗装し、標準状態で２４時間乾燥させ、その塗膜を走査型電子顕微鏡で観察したところ、シリカゾルの凝集体が確認された。

（水性被覆液Ｄ）
アクリルシリコン樹脂エマルション（固形分５０重量％）、水分散性シリカゾル（ｐＨ７．６、固形分２０重量％、平均１次粒子径２７ｎｍ）を固形分重量比率１００：１２５で混合し、これに水を加え、さらに０．１Ｎ酢酸水溶液を用いて固形分２重量％、ｐＨ６．０の水性被覆液Ｄを作製した。この水性被覆液Ｄを黒色紙上に塗付量（固形分）が３ｇ／ｍ^２でスプレー塗装し、標準状態で２４時間乾燥させ、その塗膜を走査型電子顕微鏡で観察したところ、シリカゾルの凝集体が確認された。

（水性被覆液Ｅ）
アクリルシリコン樹脂エマルション（固形分５０重量％）、水分散性シリカゾル（ｐＨ７．６、固形分２０重量％、平均１次粒子径２７ｎｍ）を固形分重量比率１００：１２５で混合し、これに水を加えて固形分２重量％、ｐＨ７．２の水性被覆液Ｅを作製した。この水性被覆液Ｅを黒色紙上に塗付量（固形分）が３ｇ／ｍ^２でスプレー塗装し、標準状態で２４時間乾燥させ、その塗膜を走査型電子顕微鏡で観察したところ、凝集体の存在は認められなかった。

（試験例１）
アクリル樹脂エマルション（固形分５０重量％）２００重量部に対し、酸化チタン分散液（固形分７０重量％）４０重量部、重質炭酸カルシウム（平均粒子径８μｍ）１６０重量部、寒水石（平均粒子径２００μｍ）２７０重量部、造膜助剤１６重量部、増粘剤５重量部、消泡剤５重量部を常法により均一に混合して艶消し塗料を作製した。予めシーラー処理を行ったスレート板に、上記方法にて得られた艶消し塗料を塗付量（固形分）が８００ｇ／ｍ^２となるように鏝塗りし、標準状態（温度２３℃・相対湿度５０％）で４８時間乾燥させることにより、白色の艶消し塗膜を形成させた。この艶消し塗膜の鏡面光沢度は１．６であった。
また、上記艶消し塗料に対し、カーボンブラック分散液（固形分２０重量％）を３重量％添加した後、同様の方法で塗装を行い、灰色の艶消し塗膜を形成させた。この艶消し塗膜の鏡面光沢度は１．９であった。

以上の方法で得られた各艶消し塗膜に対し、前記水性被覆液Ａを塗付量（固形分）が３ｇ／ｍ^２となるようにスプレー塗装し、標準状態で２４時間乾燥させた。このようにして得られた各試験体の仕上状態を確認したところ、艶・色の状態や全体的な質感において艶消し塗膜との差異は認められなかった。
次に白色の試験体を大阪府茨木市にて南向き４５度の角度で屋外曝露し、３ヶ月後の外観を確認した。その結果、水性被覆液Ａを塗付した試験体における白色度の変化（△Ｌ）は−０．８であった。なお、艶消し塗膜のみを形成させた試験体について同様の試験を行ったところ、その△Ｌは−４．５であった。

（試験例２）
水性被覆液Ａに替えて水性被覆液Ｂを使用した以外は、試験例１と同様の方法で試験体を作製した。その仕上状態を確認したところ、艶・色の状態や全体的な質感において艶消し塗膜との差異は認められなかった。屋外曝露試験における△Ｌは−０．６であった。

（試験例３）
水性被覆液Ａに替えて水性被覆液Ｃを使用した以外は、試験例１と同様の方法で試験体を作製した。その仕上状態を確認したところ、艶・色の状態や全体的な質感において艶消し塗膜との差異は認められなかった。屋外曝露試験における△Ｌは−０．６であった。

（試験例４）
水性被覆液Ａに替えて水性被覆液Ｄを使用した以外は、試験例１と同様の方法で試験体を作製した。その仕上状態を確認したところ、艶・色の状態や全体的な質感において艶消し塗膜との差異は認められなかった。屋外曝露試験における△Ｌは−１．２であった。

（試験例５）
水性被覆液Ａに替えて水性被覆液Ｅを使用した以外は、試験例１と同様の方法で試験体を作製した。その仕上状態を確認したところ、底艶と濡れ色の発生が認められた。屋外曝露試験における△Ｌは−０．８であった。

Claims

艶消し塗膜層の表面に、該艶消し塗膜層が視認可能な状態で被覆層が設けられ、
前記艶消し層の鏡面光沢度（測定角度６０度）が、２０以下であり、
前記被覆層は、有機質樹脂及びシリカを固形分重量比率１００：８０〜１００：５００で含むものであり、
前記被覆層に含まれるシリカは、平均一次粒子径１〜２００ｎｍのシリカゾルに由来する凝集体であり、
前記シリカゾルが、ｐＨ５．０以上８．０以下の水分散性シリカゾルであり、
前記有機質樹脂が、異なる２種以上の樹脂を併用するものであり、
前記被覆層の塗付量は固形分で０．１〜５０ｇ／ｍ^２であることを特徴とする塗膜積層体。
前記有機質樹脂が、アクリル樹脂とウレタン樹脂、アクリルシリコン樹脂とウレタン樹脂、アクリル樹脂とエポキシ樹脂、アクリルシリコン樹脂とエポキシ樹脂、アクリル樹脂とバイオガム、及び、アクリルシリコン樹脂とバイオガムの組合せからなる群より選択される少なくとも１種の組み合わせであることを特徴とする請求項１記載の塗膜積層体。
前記被覆層を形成する被覆液の固形分濃度が、１０重量％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の塗膜積層体。
前記有機樹脂が、異なる２種の樹脂を併用する場合において、
前記有機樹脂の一方の樹脂の固形分重量比が、他方の樹脂に対して、１／９未満であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の塗膜積層体。