JP5173121B2

JP5173121B2 - 水系塗材組成物

Info

Publication number: JP5173121B2
Application number: JP2005184245A
Authority: JP
Inventors: 剛史石川; 昌宏内田; 義和松岡; 武史平子
Original assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Current assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Priority date: 2005-06-24
Filing date: 2005-06-24
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2025-06-24
Also published as: JP2007002109A

Description

本発明は建築分野で使用する塗材、特に内外壁面へ意匠性を付与する用途として施工され、コンクリート、モルタル、ケイカル、合板、プラスターボード下地への密着性、耐久性、低温施工性に同時に優れる水系塗材組成物に関する。

近年、塗料分野においては、有機溶剤を溶媒とする溶剤型塗料から、水を媒質とする水系塗料への転換が図られつつある。これは、塗装作業者や居住者の健康被害を低減するためや、大気環境汚染を低減する目的で行われているものである。一方で、冬期における日本国内での塗装の施工においては、屋外での日中の気温が５℃以下、場所によっては０℃以下にて行われるのが一般的であることから、水系塗装材料では凍結問題や乾燥不良問題が発生する為に、特に寒冷地での塗装の施工を行うことが困難な状況であった。従って、冬期における塗装の施工は、上述の問題を抱えていることから、寒冷地においては溶剤系塗装材を使用せざるを得ない状況であった。しかも、この様な溶剤系塗装材を用いる場合であっても、種々の施工作業、乾燥硬化性に支障を来す懸念もあった。具体的には、例えば、溶剤系乾燥硬化型塗装材料の場合、温度による粘度変化が大きいことや、温度により溶剤の揮発性が大きく変化することから、夏期においては塗装の途中で造膜して、作業性や仕上がり性に不具合を生じたり、冬期においては乾燥が著しく遅れるために、作業性や仕上がり性が悪化する場合がある。

従って、塗料の希釈剤として用いる各種溶剤の組み合わせによって、蒸発速度を調節し、乾燥速度を調節するのが一般的である。溶剤の沸点を上げて蒸発速度を遅くした場合には、冬期における塗料の乾燥が遅れ、反対に溶剤の沸点を下げ、溶媒の蒸発速度を速くした場合は、夏期における塗料の乾燥が速いために塗装の仕上がりが悪くなり、品質の低下が生じる危険性があった。

その様な背景の中で、夏期から冬期までの年間を通じて施工可能な水性仕上塗材が開示されている（参考文献１）。一方で、−１０〜４０℃の気温でも凍結、凝集等が生じなく塗材の安定性に優れている水性下塗材組成物が開示されている（参考文献２）。しかし、吸い込みの多い下地や、比較的脆弱な下地に対して十分な接着性が得られないことが多く、その為に、５℃以下の低温時で使用でき、幅広い下地に対しても接着性に優れる水性下塗材に用いられる組成物の開発が望まれていた。
特開平８−１８８７２７号特開２００３−２８６４４８号

本発明は上記問題点に鑑みて、建築分野で使用する塗材、特に内、外壁面へ意匠性を付与する用途として施工され、コンクリート、モルタル、ケイカル、合板、プラスターボード下地に対して、５℃以下のの低温時においても、施工が可能であり、密着性、耐久性を有する塗材組成物を得ることを目的とする。

本発明は上記課題を解決するための手段として、合成樹脂エマルジョン、骨材、顔料、充填剤が配合された建築用仕上塗材であって、合成樹脂エマルジョンがアクリル系樹脂エマルジョンであり、粒径１００μｍ以上の骨材は硅砂であり、固形分が７５重量％以上で、固形分容量率が６０〜７５％の水系塗材組成物であり、非可塑成分が不揮発成分中の容量率６５〜８０％である、前記骨材は非可塑成分中の容量率は８０〜９８％である、下地に２Ｋｇ／ｍ ^２塗付して無風０℃で２４時間後に塗膜表面の指触及び芯部まで乾燥することを特徴とする水系塗材組成物。但し、前記水系塗材組成物は合成繊維及び雲母を含まないものとする。
これにより、５℃以下の低温時でも、短時間で乾燥させ、しかも通常の施工と同様な、コテ裁き、ローラー塗装を行うことができ、寒冷地域でも通常の施工、工期で行える。

コンクリート、モルタル、ケイカル、合板、プラスターボード下地に対して、５℃以下の低温時においても、施工が可能であり、密着性、耐久性を有する塗材組成物を得ることができた。

以下、本発明について詳細に説明する。
課題の解決のため、溶剤を本質的に含まない組成物であり、合成樹脂エマルジョン、骨材、顔料、充填剤、増粘剤、分散剤、防カビ剤、防藻剤、水を配合した水系塗材組成物である。組成物の粘性、乾燥に及ぼすものは重量より、体積に関係することが、多く、容量率で構成成分を配合制御することにより、５℃以下の低温でも、塗材の塗布作業性を損なうことなく、しかも乾燥性も、工期を延ばすことなく施工が可能であり、密着性、耐久性を有することを特徴とする水系塗材組成物を発明した。なおＪＩＳＡ６９０９に規定する外装薄塗材Ｅ、可とう形外装薄塗材Ｅ、内装薄塗材Ｅで適応でき、さらに外装厚塗材Ｅ、内装厚塗材Ｅでも効果が得られる。
溶剤を本質的に含まない組成物とは、乾燥性のために溶剤を使用しないもので、塗膜外観等の改質剤等に含む場合は本質的な溶剤とみなさない。
容量率は、内部空孔を持たない場合は重量率／真比重であり、空孔を持つものを含めた表現としては重量率／見掛け比重となり、見掛け比重は重量／外郭容量とする。

不揮発成分は乾燥後も逸散することのない成分で、固形分に等しい。
本発明の非可塑性成分は、可塑性成分である樹脂と逸散することのない添加剤以外の成分で充填剤、顔料、骨材で、３０℃で塑性変形しない成分とする。前記成分で骨材を１００μｍ以上ものとした。

合成樹脂エマルジョンとして、アクリル酸エステル系共重合樹脂、酢酸ビニル樹脂、エチレン・酢酸ビニル共重合樹脂、酢酸ビニル・アクリル酸エステル系共重合樹脂、エチレン・塩化ビニル系共重合樹脂、シリコン変性アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂等の水性合成樹脂エマルジョンが使用できる。

前記合成樹脂エマルジョンと残留する改質添加剤が可塑成分であり、これらを除いた非可塑性成分が不揮発成分中に容量率が６５％〜８０％であり、この範囲は低温乾燥性が優れ、かつ、結合力があり、成膜物性、塗装性がよい。

充填剤には、固形分の調整、粘度・塗布性の調整などのため水酸化アルミニウム、重質炭酸カルシウム、クレー、カオリン、タルク、沈降性硫酸バリウム、炭酸バリウム、珪砂、細珪砂等が使用できるが、中でも重質炭酸カルシウムは安価でコスト的負担を減らすことができ、白色であるために塗材の各種調色に好都合である。一般的には無機物が使用されるが、樹脂等の有機物の粉砕も使用することができる。また、顔料には、酸化チタン、酸化亜鉛、カーボンブラック、酸化第二鉄（べんがら）、クロム酸鉛（モリブデードオレンジ）黄鉛、黄色酸化鉄等の無機系顔料等が使用できるが、中でも酸化チタンは下地の隠蔽性に優れ、白色であるため塗材の各種調色に好都合である。

骨材には、一般に塗料に配合されるものであれば何ら問題無く使用でき、寒水石、珪砂、大理石、山砂、ガラス粉砕物、セラミック粉砕物、パーライト、バルーン、フライアッシュ及び造粒物等が使用できる。充填剤と違いは粒径であり、１００μｍ以上とする。
骨材は１００μｍ以上のものを言い、骨材の配合は塗布性、乾燥性に、影響を与え、配合量は塗材組成物の非可塑性成分中容量率で８０％〜９８％が好ましい。８０％未満では塗材組成物の低温乾燥性が劣ると共にチクソトロピー性が低くなり施工に適さない、９８％を超えると一般的には顔料を配合できなくなる。成分選択で、隠蔽性等の解決する場合１００％でもよい。

添加剤には、増粘剤、成膜助剤、分散剤、防カビ剤、防藻剤等から構成される。

上記上塗り材は骨材を含んだものであるが、下塗り材は一般的に粒径の大きな骨材を含まないものを使用し、塗布方法としてコテ、ローラー、吹き付けガン等を使用して、塗布量０．５〜１．５ｋｇ／ｍ^２塗布し、上塗り層の吸い込みむら防止、下地の隠蔽のため下塗り層を形成する。適正粘度としては塗布作業の面から、作業温度において、３００〜７００Ｐａ・Ｓが好ましい。このような適正粘度にするため、下塗り層用の塗材組成物中に水を加えて調整することができる。

水系塗材組成物中の固形分は容量率で６０％〜７５％の範囲であることが好ましく、一般的な無機硅砂相当の重量率で９０重量％を超えると水系塗料組成物の施工性が悪くなる為に好ましくない、７５重量％未満であると低温時の塗膜乾燥性が劣る為好ましくない。

塗布方法としてコテ、ローラー、吹き付けガン等を使用して、仕上がりに適正な塗布量、施工方法で上塗り層を形成する。
適正粘度としては塗布作業の面から、３００〜７００Ｐａ・Ｓ好ましい。このような適正粘度にするため、上塗り層用の塗材組成物中に水を加えて調整することができる。

以下、実施例と比較例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。尚、記載していない配合量は重量％である。
（試料の調製）
表１の組成に従って、実施例１〜４、比較例１〜３の水系塗材を調製した。
表中、アクリル系エマルション樹脂としては、ＢＡＳＦディスパージョン社製の商品名アクロナールＹＪ−１７０１Ｄ（固形分５５％、ＭＦＴ２０℃）を使用した。充填剤は炭酸カルシウム粉（比重２．７１、平均粒径２５μm）、硅砂粉（比重２．２６、平均粒径２５μm）を重量比で１：１混合物を使用した。骨材は硅砂粉（比重２．２６、平均粒径２００μm）を、添加剤は造膜助剤テキサノールＣＳ−１２（チッソ株式会社製）に、分散剤、防腐剤、防藻、防黴剤を所定量配合したものであるが、今回の発明には影響しないものであるので添加剤とする。増粘剤はセルロース系で、粘度の調整用で適宜０．１から０．７重量％で添加剤に含める。

＊Ｂ／Ａ（容量率）は
Ａの成分中粒径１００μｍ以上の成分（Ｂ）／塗材中の非可塑性成分（Ａ）
評価方法
１）低温乾燥性
下地としてＪＩＳＡ５４３０規定のフレキシブルボード（150ｍｍ×150ｍｍ、ｔ＝8ｍｍ）を使用し、シーラーとして水性アクリル系下塗材（ＪＳ−５６０、アイカ工業(株)製）を塗布して乾燥したのち、表１に記載の水性塗料組成物を２．０ｋｇ／ｍ²コテ塗り仕上げして塗装仕上した。無風0℃で、２４時間後、指触にて乾燥を判定した。塗膜表面の乾燥のみではなく、芯部までの乾燥が確認されたものを○、成膜していないか、まだ変形するものを×とした。
２）初期耐水性試験
下地としてＪＩＳＡ５４３０規定のフレキシブルボード（150ｍｍ×150ｍｍ、ｔ＝8ｍｍ）を使用し、シーラーとして水性アクリル系下塗材（ＪＳ−５６０、アイカ工業(株)製）を塗布して乾燥したのち、表１に記載の水性塗料組成物を２．０ｋｇ／ｍ²コテ塗り仕上げして塗装仕上した。その後無風0℃で、48時間養生後の塗膜を４８時間水中浸漬（水温２０℃）させ、塗膜のふくれ及びはがれの有無を確認した。○：塗膜の溶出、ふくれ及びはがれがないもの ×：前記○でないもの。
無風０℃での試験を下記２項目行った。
３）コテ塗り作業性
アイカ工業(株)ジョリパット１００シリーズ「マイルドプラスター仕上げ施工の手引き」記載に準じ、コテ仕上げを行った。但し、仕上げ方法以外は下記による。下地としてＪＩＳＡ５４３０規定のフレキシブルボード（ｔ＝8ｍｍ）を使用し、シーラーとして水性アクリル系下塗材（ＪＳ−５６０、アイカ工業(株)製）を塗布して乾燥したのち、ジョリパット表記を表１に記載の水性塗料組成物とし、０．９ｋｇ／ｍ² コテ塗り乾燥し、０℃でＪＰ−１００シリーズ表記を表１に記載の水性塗料組成物とし、２．０ｋｇ／ｍ² コテ塗りで、平坦に塗り、１０分後に、コテ仕上げを実施し、パターンができることを基準として ○は基準を満たすものとし、×は満たさないものとした。
４）ローラー仕上り
アイカ工業(株)ジョリパット１００シリーズ「あやめ仕上げ施工の手引き」記載に準じ、ロ−ラー仕上げを行った。但し、仕上げ方法以外は下記による。下地としてＪＩＳＡ５４３０規定のフレキシブルボード（ｔ＝8ｍｍ）を使用し、シーラーとして水性アクリル系下塗材（ＪＳ−５６０、アイカ工業(株)製）を塗布して乾燥したのち、ＪＰ−１００シリーズ表記を表１に記載の水性塗料組成物とし、０．９ｋｇ／ｍ² コテ塗り乾燥し、０℃でジョリパット表記を表１に記載の水性塗料組成物とし、２．０ｋｇ／ｍ² コテ塗り、ローラー仕上げで、パターン付けを行い、０℃条件下にて乾燥後の塗膜にパターンのタレ、てかりやひび割れのないものを○とし、前記欠点が、一つでも発生したものを×とした。
５）塗材一般物性
ＪＩＳＡ６９０９に準じて試験を行い、外装薄塗材Ｅの試験項目を行い。○はすべて合格したもの、 ×は１項目でも不合格になったものとした。

水系エマルジョンを結合材とした塗材は、冬期、寒冷地では施工期間の関係で採用されないが、本発明により、採用できる。また低温において乾燥時間が短いことは、天候の不順等の被災が少なく、乾式パネルでは得られない建築物の仕上げが可能で、利用可能性は大きい。

Claims

合成樹脂エマルジョン、骨材、顔料、充填剤が配合された建築用仕上塗材であって、合成樹脂エマルジョンがアクリル系樹脂エマルジョンであり、粒径１００μｍ以上の骨材は硅砂であり、固形分が７５重量％以上で、固形分容量率が６０〜７５％の水系塗材組成物であり、非可塑成分が不揮発成分中の容量率６５〜８０％である、前記骨材は非可塑成分中の容量率は８０〜９８％である、下地に２Ｋｇ／ｍ ^２塗付して無風０℃で２４時間後に塗膜表面の指触及び芯部まで乾燥することを特徴とする水系塗材組成物。但し、前記水系塗材組成物は合成繊維及び雲母を含まないものとする。