JP5639937B2

JP5639937B2 - 塗材組成物

Info

Publication number: JP5639937B2
Application number: JP2011066978A
Authority: JP
Inventors: 大史原
Original assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Current assignee: Aica Kogyo Co Ltd
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2014-12-10
Anticipated expiration: 2031-03-25
Also published as: JP2012201774A

Description

建築物の外壁等に立体的な造形性をもつ模様等の意匠性を付与し、耐候性に優れる一液建築用仕上塗材組成物に関する。

従来、フッ素樹脂は耐候性が良い塗料として知られているが、高温で成膜させるか、架橋をさせる必要があり、室温成膜で、多様な色彩や凹凸模様の意匠性が特徴である水系建築用塗材には使用されず、十年を超える耐候性は十分なものでなかった。

ヒドロキシル基を有し、かつ親水性部位を有する含フッ素共重合体の水性塗料用組成物であって、造膜助剤が配合され水性塗料用組成物がしわの発生がなく、耐候性に優れ、高光沢の塗膜ができることが開示されている。（特許文献１）

（ａ）フルオロオレフィンに基づく重合した単位及び（ｂ）親水性部位を有するマクロモノマーに基づく重合した単位を必須構成成分とする含フッ素共重合体が水に分散されている水性分散液に水溶性樹脂をブレンドした水性分散液が造膜性に優れ、かつ、塗膜の外観が向上し、高顔料濃度の塗料組成物の製造が可能となることが開示されている。（特許文献２）

合成樹脂（例えば、含フッ素モノマー／アルキルビニルエーテル共重合体）１００部に対し、含フッ素有機基及び親水性有機基を有するシラン化合物及び／又はその縮合物０．１〜５０部、その他のシラン化合物及び／又はその縮合物０〜５０部を含む水性塗料用組成物が表面の光沢が高く、耐汚染性とその持続性に優れる塗膜を形成できることが開示されている。（特許文献３）

合成樹脂（例えば、含フッ素モノマー／アルキルビニルエーテル共重合体）１００部に対して、含フッ素基と親水性基とを有する１価有機基を有するアルコキシシラン及び／又はその縮合物（例えば、ペルフルオロアルキル基とポリオキシエチレン鎖を有するトリメトキシシラン）０．１〜５０部、及びその他のアルコキシシラン及び／又はその縮合物（例えば、テトラエトキシシラン部分縮合物）０〜５０部を含む水性塗料用組成物が表面の光沢が高く、耐汚染性とその持続性に優れる塗膜を形成できることが開示されている。（特許文献４）

有機ケイ素化合物エマルション、フッ素樹脂エマルション、水性無機塗料および成膜助剤を配合してなる水性コーティング材であって、前記水性無機塗料の固形成分の組成が、樹脂固形成分１００質量部に対して無機顔料成分３５０〜７００質量部の割合である水性コーティング材が材料の素地、風合いを残しながら該材料に着色を施すことができ、補修跡や打ち継ぎ部などでの吸い込みムラによる濡れ色や光沢の発生を抑制することのできる一液タイプの水性コーティング材となることが開示されている。（特許文献５）

特開平３−３７２５２号公報特開平４−１０６１７０号公報特開２００２−２２６７８４号公報特開２００２−１３８２５０号公報特開２００９−１７４３号公報特開２０１０−２４８３０６号公報

しかし、これらの組成物は建築用仕上塗材としては高価格になり、鏝やローラー、吹き付けなどに対応できず、建築用仕上塗材には、応用することができなかった。

本発明の課題は、一液型の配合で、上塗り塗材を塗布することなく耐候性、耐汚染性が良好で、立体的造形性が得られる水系建築用仕上塗材組成物を提供することである。

請求項１の発明は、アクリル樹脂エマルションとフルオロエチレン／ビニルエーテル交互共重合体樹脂エマルションを結合材とし、骨材、顔料を含む建築用仕上塗材であって、フルオロエチレン／ビニルエーテル交互共重合体樹脂エマルションが結合材中の固形分重量比率で５〜１６％であり、アクリル樹脂エマルションがモノマー組成比率でメチルメタクリレートが３０〜６０重量％含有され、ガラス転移温度が１０℃以上３０℃未満であることを特徴とする水系建築用仕上塗材組成物で、耐候性が優れ、建築用塗材として密着性を損なうこともなく、作業性、意匠性に優れる。

本発明の塗材組成物は、建築用仕上塗材組成物として安定した特性、耐候性が得られる。

図１はゼロスパンテンション試験説明図である。

本発明で言う建築用仕上塗材組成物はＪＩＳＡ６９０９の適用範囲「この規格は、セメント、合成樹脂などの結合材、顔料、骨材などを主原料とし、主として建築物の内外壁又は天井を、吹付け、ローラー塗り、こて塗りなどによって立体的な造形性をもつ模様に仕上げる建築用仕上塗材(以下、仕上塗材という。)について規定する」のうち、合成樹脂は合成樹脂エマルション、使途として外装すなわち外壁とし、吹き付け、ローラー塗り、こて塗りなどによって立体的な造形性をもつ模様に仕上げる建築用仕上塗材を対象とする。また、仕上の安定性のため、硬化剤を使用しないものとする。一般に耐候性を上げる手法として、硬化剤等による架橋により向上することは知られているが、本発明では使用しない。また、フッ素樹脂の使用も塗料では耐候性が上がることは自明であるが、上記、建築用仕上塗材としての機能を発現するためには相反する要素があり、建築用仕上塗材で普く使用されている材料で耐候性、耐汚染性を向上させる建築用仕上塗材組成物の発明に到った。

本発明の塗材組成物はアクリル樹脂エマルション、フッ素樹脂エマルション、顔料、骨材を必須要素とし、その他は合成樹脂エマルション系建築用仕上塗材で普く用いられている材料である。以下にそれぞれの詳細を記す。

本発明の結合材はアクリル樹脂エマルション、フッ素樹脂エマルション等、合成樹脂エマルションを結合材とする。

アクリル樹脂エマルションはアクリル酸エステル系共重合樹脂、酢酸ビニル・アクリル酸エステル系共重合樹脂、シリコン変性アクリル系樹脂等のアクリル樹脂エマルションが使用できる。その他合成樹脂エマルションも用いることができるが、特許文献６に記されたアクリル樹脂エマルションを用いることが好ましい。
アクリル樹脂エマルションは、メチルメタクリレートモノマー（ＭＭＡ）を３０〜６０重量％含み、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸、及びこれらのモノエステルや、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、クロロスチレン等のスチレン類、酢酸ビニル等のビニルエステル類、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル等のビニルエーテル類などの不飽和基含有重合性単量体との重合によって合成される。ガラス転移点はＦＯＸの式で計算される。アクリル樹脂エマルションのガラス転移温度は１０℃以上３０℃未満が好ましく、その市販品ににアクリル樹脂エマルションウルトラゾールＣ３２６（ガンツ化成(株)、商品名、固形分４８％、ガラス転移温度１６℃、メチルメタクリレートモノマー５０重量％以上配合）、同Ａ２６−１１（ガンツ化成(株)、商品名、固形分４８％、ガラス転移温度２７℃、メチルメタクリレートモノマー５０重量％以上配合）、同Ａ７５４（ＢＡＳＦジャパン(株)、商品名、固形分４８％、ガラス転移温度１４℃、メチルメタクリレートモノマー５０重量％以上配合）等がある。

フッ素樹脂エマルションは特許文献１〜４で用いられているもので良く、フルオロオレフィン単量体とアルキルビニルエーテル単量体の共重合物エマルションで、クロルトリフルオロエチレンとビニルエーテルの交互共重合エマルションが好ましい。市販品例として、ルミフロンＦＥ−４３００（旭硝子(株)、商品名、３Ｆ系ＦＥＶＥ）がある。

フッ素樹脂エマルションは結合材のエマルション固形分に対して5重量％〜１６重量％が好ましい。５％未満では顕著な効果は得られず、１６重量％を超えると付着性等の性能が低下することがある。前記範囲内で安定した効果が得られる。

結合材は上記以外に、塩化ビニリデンや塩化ビニルの重合体エマルションや微粉末、塩化ビニリデンや塩化ビニル等のアクリレート共重合エマルションや微粉末を本発明の効果を発現する範囲内で含むことができる。

骨材は立体的造形性の意匠を得るためには必須成分で、硅砂、ガラス、シリカ、タルク、クレーなどが使用可能である。また骨材は充填剤とは粒径によって区別され、その粒径は１００μｍ以上のものを言う。骨材の配合は塗材全体に対して、３０〜６０重量％、好ましくは３５〜４５重量％であり、３０重量％未満であると塗膜表面の凹凸感が出ず意匠性が不足し、６０重量％超であると塗材を塗付する際の作業性が悪くなると共に、塗膜強度が弱くなる。３５重量％未満では、仕上がりの凹凸感が少なくなる傾向にあり、４５重量％超ではローラー刷毛にて施工する際の作業性が低下したり、塗膜強度が低下する傾向にある。

骨材のうち、その表面に水酸基を有する骨材を使用し、ビニル基を有するトリアルコキシシランを配合すると成膜性や耐ひび割れ性等に優れた塗材組成物となり、好ましい。前記骨材として、硅砂がある。一般製品には東北硅砂７号（比重１．５、平均粒径１５０μｍ、東北硅砂(株)、商品名）がある。

ビニル基を有するトリアルコキシシランは、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランや３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランが使用可能であり、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランにはＫＢＭ-５０３（信越化学(株)、商品名）、サイラエースS-７１０（チッソ(株)、商品名）が、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシランにはＫＢＭ−５１０３（信越化学(株)、商品名）がある。ビニル基を有するトリアルコキシシランの重量配合は、塗材全体に対して０．２〜２．０重量％、好ましくは０．５〜１．０重量％であり、０．２重量％未満では塗膜表面にひび割れが生じやすく、２．０重量％超では塗材表面の皮張りが速くなりすぎ、塗材の保存安定性が低下する。０．５重量％未満では低温度等の施工環境条件によっては塗膜の成膜性が低下する傾向にあり、１．０重量％超では塗材表面の皮張りが早くなり、施工環境条件によっては作業性が低下する傾向にある。

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（弁柄）、クロム酸鉛、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、白色であるため主たる顔料として使用することができる。顔料の重量配合は塗材全体に対して１〜１０重量％、好ましくは４〜６重量％であり、１重量％未満では下地の色が透けるなど隠蔽性が不足し、１０重量％超だと塗材の粘度が上昇し、塗付作業性が低下する。４重量％未満では色調によっては隠蔽性が低下する場合があり、６重量％超ではコスト高となる傾向にある。意匠性等に合わせて、任意の配合をする。

充填剤は、塗材粘度や塗付性の調整を目的として配合し、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、硅砂粉等が使用できるが、重質炭酸カルシウムが安価でコスト的負担を軽減させることができる。充填剤の配合は塗材全体に対して５〜２０重量％、好ましくは９〜１２重量％であり、５重量％未満では下地の色が透けるなどの隠蔽性が不足し、２０重量％超では塗材粘度が高くなって塗付作業性の不良となる。９重量％未満では色調によっては隠蔽性が低下する場合があり、１２重量％超では冬季等の低温度下では塗付作業性が低下する傾向にある。

増粘剤は、鏝塗り作業性や保水性の向上を目的として配合し、水溶性セルロースエーテル、ウレタン変性ポリオール、ポリカルボン酸等が使用できるが、水溶性セルロースエーテルが取り扱い性の点で適している。分子量や導入基の種類量により、増粘剤の配合は適宜選択し、充填剤量や顔料等の微粉成分により異なる。増粘剤が少ないと立ち面への施工時に塗材のダレが生じ、立体的な造形性を有する意匠性が得られない。多すぎると粘度が上昇し塗付作業性が不良となり、また塗膜の耐水性が低下する。施工環境や施工手段に応じて適宜選択する。

成膜助剤には、エマルションの結合材ポリマー粒子の融着を促進し、ポリマーによる均一な皮膜を形成させることを目的で配合し、エチレングリコールジエチルエーテル、ベンジルアルコール、ブチルセロソルブ、エステルアルコール等が使用される。成膜助剤の配合は、アクリル樹脂エマルションのガラス転移温度や成膜助剤との相溶性で適宜配合する。ガラス転移点が高いアクリルエマルションに対しては多めに、相溶性が良い場合は少なめに配合する。少ないと成膜せず、塗膜のひび割れが発生し、多すぎると塗膜強度が低下し、フクレが発生し、また貯蔵安定性が低下する傾向となる。

上記の配合成分の他に、塗材中の巻き込み等による泡を消失させるために消泡剤や、充填剤や顔料等を均一に分散させるための分散剤を配合することができる。

本発明の塗材組成物は骨材を含んでおり、施工にあたっては、パターンローラー、金鏝、吹き付けガン等を使用して、目的としている立体的な造形性を有する意匠となるように適切に施工器具を選択し、その意匠に適した塗付量で仕上げる。配合された塗材組成物の適正粘度としては、３００〜７００Ｐａ・ｓが好ましく、このような粘度とするには、適当量の水を加えることで調整する。

以下、実施例及び比較例にて、それらの評価結果を表１に示し、具体的に説明する。

結合材としてウルトラゾールＣ−３２６を２８．５重量部、ルミフロンＦＥ−４３００を１．５重量部、テキサノールＣＳ−１２（チッソ(株)、商品名、成膜助剤）を１．５重量部、骨材として東北硅砂７号を４５重量部、サイラエースＳ−７１０（チッソ(株)、商品名、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン）を０．５重量部、タイペークＲ−８２０（石原産業(株)、商品名、酸化チタン）を４重量部、炭酸カルシウムホワイトンＳＢ（白石カルシウム(株)、商品名、比重０．８５、平均粒径２μｍ）を１０重量部、ｈiメトローズ９０ＳＨ−４０００（信越化学(株)、商品名、エーテル化セルロース）を１重量部、SNデフォーマーS(サンノプコ(株)、商品名、消泡剤)０．５重量部、ノプコスパース４４C(サンノプコ(株)、商品名、分散剤)０．５重量部、メタノール（乾燥助剤として）１重量部、水を６重量部それぞれ配合し、均一分散させ、実施例１の塗材組成物とした。

実施例１のウルトラゾールＣ−３２６をＡ７５４に変えた以外実施例１と同じに行い、実施例２の塗材組成物とした。

実施例１のウルトラゾールＣ−３２６を２５．５重量部、ルミフロンＦＥ−４３００を４．５重量部に、テキサノールＣＳ−１２を２重量部に、東北硅砂７号を４４．５重量部に変えた以外実施例１と同じに行い、実施例３の塗材組成物とした。

実施例３のウルトラゾールＣ−３２６をＡ７５４に変えた以外実施例３と同じに行い、実施例４の塗材組成物とした。

比較例１
実施例１のウルトラゾールＣ−３２６を３０重量部、ルミフロンＦＥ−４３００を無配合とした以外実施例１と同じに行い、比較例１の塗材組成物とした。

比較例２
実施例１のウルトラゾールＣ−３２６を２４重量部、ルミフロンＦＥ−４３００を６重量部、テキサノールＣＳ−１２を２．５重量部、東北硅砂７号を４４重量部とした以外実施例１と同じに行い、比較例２の塗材組成物とした。

比較例３
実施例３のウルトラゾールＣ−３２６をＹＪ１５５５Ｄ（ＢＡＳＦジャパン(株)、商品名、アクリル樹脂エマルション、メチルメタクリレート無含有、固形分５６％、ガラス転移温度１６℃）を２４．８重量部、テキサノールＣＳ−１２を１．５重量部、東北硅砂７号を４４．２重量部、水を７．５重量部とした以外実施例３と同じに行い比較例３の塗材組成物とした。

比較例４
実施例１のウルトラゾールＣ−３２６をウルトラゾールＡ２５（ガンツ化成(株)、商品名、メチルメタクリレート含有率６０重量％超、ガラス転移温度４８℃、固形分４８％）とし、テキサノールＣＳ−１２を５重量部、東北硅砂７号を４４．５重量部、水を６重量部とした以外実施例１と同じに行い比較例４の塗材組成物とした。

試験体作製方法
下地にＪＳ−４１０（アイカ工業（株）、商品名、溶剤型塩化ゴム系シーラー）を０．２ｋｇ／ｍ^２塗布して、４時間乾燥させた後、実施例、比較例の塗材組成物を０．９ｋｇ／ｍ^２、金鏝で塗付し、２３℃相対湿度５０％で１２時間静置した後、同一の塗材組成物を２．０ｋｇ／ｍ^２、金鏝で平滑に塗付し、２３℃相対湿度５０％で１４日間静置した。

評価方法

１）耐候性
下地としてＪＩＳＡ５４３０規定のフレキシブルボード（７０×７０ｍｍ厚さ８ｍｍ）を使用し、試験体作製方法の通り試験体を作製した。アイスーパーＵＶテスターＳＵＶ−Ｗ１５１（岩崎電気（株）、商品名、結露型超促進耐候性試験機、参考メーカー資料では屋外曝露２０年分が約１０００時間で再現できる記載。）にて温度６３℃、相対湿度５０％で２４時間ＵＶ照射をし、その後７０℃、相対湿度９０％で２４時間結露状態にすることを１サイクルとし、トータルで５００時間曝露促進し、被曝前塗膜との色差を色彩色差計（ＣＭ−２６６６ｄ、コニカミノルタセンシング（株））にて測定し、ΔＥが1.0以下を○、ΔＥが1.0より大きいものを×とした。
なお、白は実施例・比較例の各塗材組成物そのままで試験体を作成し、茶は各組成物１００重量部に、ＡＭＪ８８００（大日精化工業(株)、ベンガラ系トナー）１重量部加えて均一撹拌し、これを用いて試験体を作成した。

２）温冷繰り返し試験
ＪＩＳＡ６９０９に準拠した方法で試験体を作製した。７０×７０×２０ｍｍモルタルピースを下地に使用した以外前記試験体作成方法と同じに行い、試験体を、温度２３℃１８時間水浸漬、−２０℃３時間、５０℃３時間の温冷繰り返し試験を１０サイクル行い、試験体の膨れ、はがれ等の欠点の有無を目視にて確認した。欠点が認められるものは×、前記以外を○とした。
３）付着強度試験
ＪＩＳＡ６９０９に準拠した方法で試験体を作製した。７０×７０×２０ｍｍモルタルピースを下地に使用した以外前記試験体作成方法と同じに行い、ＪＩＳＡ６９０９に準じて付着試験を行い、付着強度が０．５Ｎ／ｍｍ^２以上を○、それ未満を×とした。
４）ゼロスパン試験
図１の左（初期状態）参照、ＪＩＳＡ５４３０規定のフレキシブルボード（７０×７０ｍｍ厚さ８ｍｍ）を２枚突きつけにした状態で固定し、試験体作製方法と同じに行い、図１左の様に万能試験機に取り付け、引っ張り速度２ｍｍ／分で引っ張り、クラック・ピンホールが発生した距離をゼロスパン距離とし、これが１．５ｍｍ以上を○、未満のものを×とした。

１仕上げ塗材
２シーラー
３基材
４万能試験機のつまみ部
５クラック・ピンホール発生時距離（ゼロスパン距離）

Claims

アクリル樹脂エマルションとフルオロエチレン／ビニルエーテル交互共重合体樹脂エマルションを結合材とし、骨材、顔料を含む建築用仕上塗材であって、フルオロエチレン／ビニルエーテル交互共重合体樹脂エマルションが結合材中の固形分重量比率で５〜１６％であり、アクリル樹脂エマルションがモノマー組成比率でメチルメタクリレートが３０〜６０重量％含有され、ガラス転移温度が１０℃以上３０℃未満であることを特徴とする水系建築用仕上塗材組成物。