JP6955353B2 - 水性塗料組成物 - Google Patents

Description

本発明は水性塗料組成物に関し、より詳細には木質基材の塗装に適し、かつ天然由来成分を用いた水性塗料組成物等に関する。

従来、床や壁等の木質内外装向け塗料として、植物油等の天然由来成分を用いた塗料（いわゆる自然塗料）が用いられている。特に、近年では人体や環境に対する安全性への意識の高まりから、このような自然塗料が好まれる傾向にある。自然塗料は、基材に含浸する「含浸型」、基材表面に保護膜を形成する「造膜型」、およびこれら塗料の塗装後、その上層に補助膜を形成するために使用する「塗膜保護型」に大別される。これらのうち含浸型の自然塗料は、木質基材を塗装した際に、木質感を残し、無塗装感を与え、濡れ色を強調するため、意匠性に優れている。

含浸型の自然塗料は、さらに有機溶剤を希釈剤とする油性塗料と、水を希釈剤とする水性塗料とに分類され、後者の方が、人体や環境に対する安全性の点でより優れている。
このような含浸型の水性塗料として、たとえば特許文献１には、植物油脂を原料にした水分散液と添加剤とからなる木材用の水性塗料が開示されており、植物油脂としては亜麻仁油等の乾性油が挙げられ、添加剤としては防虫剤等が挙げられている。また、特許文献２には、ピレスロイド系殺虫剤を含むシリコーン系の木材用水系撥水剤組成物が開示されている。

特開２００８−２９７４１３号公報 特開２００４−０６６４６１号公報

しかしながら、従来の含浸型水性塗料は、防虫剤が含まれている場合であっても、蚊をノックダウンさせる効果（以下「蚊ノックダウン効果」ともいう。）に更なる改善の余地があることがわかった。

また、従来の含浸型水性塗料には、塗装後の基材における撥水性の点で課題があり、この課題を解決するために塗料に撥水剤を配合した場合であっても、撥水性が不十分である、あるいは十分な撥水性が発揮されるまで数日程度の時間を要する、という問題があった。

このような従来技術における問題点に鑑み、本発明は、被塗物に優れた蚊ノックダウン効果を発現させ、かつ塗装後早期に撥水性を発現させることのできる水性塗料を提供することを目的とする。

本発明者は、鋭意研究したところ、乾性油類および防虫剤を含む水性塗料組成物がさらに撥水剤を含有すると、上記課題を解決できることを見い出し、本発明を完成させた。
本発明は以下の［１］〜［７］に関する。

［１］
乾性油類（Ａ）と水とのエマルジョンであって、防虫剤（Ｂ）および撥水剤（Ｃ）を含有する水性塗料組成物。

［２］
前記防虫剤（Ｂ）がピレスロイド系化合物である前記［１］の水性塗料組成物。

［３］
前記撥水剤（Ｃ）が反応性シリコーン樹脂である前記［１］または［２］の水性塗料組成物。

［４］
さらに、機能性マイクロカプセルを含有する前記［１］〜［３］のいずれかの水性塗料組成物。

［５］
木質基材の塗装に用いられる前記［１］〜［４］のいずれかの水性塗料組成物。

［６］
前記［１］〜［５］のいずれかの水性塗料組成物で塗装された木質基材。

［７］
木質基材の表面の少なくとも一部を前記［１］〜［５］のいずれかの水性塗料組成物で塗装する工程を有する塗装された木質基材の製造方法。

本発明の水性塗料組成物で塗装を行うと、被塗物に、優れた蚊ノックダウン効果を発現させ、かつ塗装後早期に撥水性を発現させることができる。

以下、本発明の水性塗料組成物をさらに詳細に説明する。
＜水性塗料組成物＞
本発明の水性塗料組成物は、乾性油類（Ａ）の水性エマルジョンであって、防虫剤（Ｂ）および撥水剤（Ｃ）を含有している。

（Ａ）乾性油類
前記乾性油類（Ａ）は、本発明の塗料組成物で塗装された基材（たとえば、木質基材）の内部で、酸化により固化してバインダーとして機能する。さらに、基材に対し抗菌性を付与することができる。

前記乾性油類（Ａ）としては、たとえば亜麻仁油、芥子油、ベニバナ油、荏油、ヒマワリ油、クルミ油、桐油および紫蘇油などの乾性油、前記乾性油を原料とする重合油、前記乾性油を原料とするボイル油、ならびに前記乾性油を構成する脂肪酸とポリアルコールとのエステル等が挙げられる。

これらの中でも、抗菌性に優れるという観点から、乾性油が好ましく、前記乾性油としては亜麻仁油がより好ましい。前記乾性油類（Ａ）は、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

本発明の水性塗料組成物における前記乾性油類（Ａ）の含量は、好ましくは５０〜９５質量％、さらに好ましくは６０〜８５質量％である。また、前記乾性油類（Ａ）の含量は、水性塗料組成物の固形分（水を除く成分）を基準として、好ましくは６０〜９９質量％、さらに好ましくは７０〜９８質量％である。

本発明の水性塗料組成物は、水中に前記乾性油類（Ａ）が分散してなるエマルジョンである。本発明の水性塗料組成物は、好ましくは前記乾性油類（Ａ）を安定に分散させるための乳化剤を含む。前記乳化剤としては、水と乾性油類とのエマルジョンの製造に使用される従来公知の乳化剤、たとえば界面活性剤を使用することができる。本発明の水性塗料組成物における前記乳化剤の割合は、前記乾性油類（Ａ）１００質量部に対して、好ましくは５〜４０質量部、さらに好ましくは１５〜３０質量部である。

（Ｂ）防虫剤
防虫剤（Ｂ）は、害虫に対するノックダウン効果および／または忌避効果を有する物質であり、公知の防虫剤を適宜選択して用いることができる。本発明に係る水性塗料組成物においては、防虫剤（Ｂ）と後述の撥水剤（Ｃ）とを併用することで、撥水剤（Ｃ）を単独で用いる場合よりも被塗物の撥水性を向上させることができる。

前記防虫剤（Ｂ）としては、蚊ノックダウン効果および撥水性向上の観点から、ピレスロイド系化合物が好ましい。ピレスロイド系化合物としては、従来公知の天然ピレスロイドおよび合成ピレスロイドを使用できる。前記防虫剤（Ｂ）は、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

本発明の水性塗料組成物中の前記防虫剤（Ｂ）の含量は、前記乾性油類（Ａ）１００質量部に対して、好ましくは０．０５〜２．０質量部、さらに好ましくは０．１〜０．４質量部である。

また、ピレスロイド系化合物は水に不溶ないし難溶であるため、本発明の水性塗料組成物は、特に前記防虫剤（Ｂ）がピレスロイド系化合物の場合には、好ましくは前記防虫剤（Ｂ）を安定に分散させるための乳化剤を含む。前記乳化剤としては、水中にピレスロイド系化合物等の防虫剤を分散させるために使用される従来公知の乳化剤を使用することができる。乳化剤を用いる場合の割合は、前記防虫剤（Ｂ）１００質量部に対して、好ましくは３００〜５００質量部である。

（Ｃ）撥水剤
撥水剤（Ｃ）は、被塗物に撥水性を付与する物質であり、公知の撥水剤を適宜選択して用いることができる。本発明に係る水性塗料組成物においては、前記防虫剤（Ｂ）と撥水剤（Ｃ）とを併用することで、防虫剤（Ｂ）を単独で用いる場合よりも蚊ノックダウン効果を向上させることができる。

前記撥水剤（Ｃ）としては、たとえばシリコーン系撥水剤、酢酸ジルコニウム系撥水剤、フッ素系撥水剤、ワックス系撥水剤等が挙げられる。中でも、シリコーン系撥水剤および酢酸ジルコニウム系撥水剤が好ましく、シリコーン系撥水剤がより好ましい。シリコーン系撥水剤としては、反応性基を有するシリコーン樹脂が挙げられる。前記反応性基としては、木質基材の表面に存在する水酸基と反応可能な基、たとえばメトキシ基、エトキシ基などのアルコキシ基が挙げられる。前記撥水剤（Ｃ）としては、被塗物のダニ忌避性の観点からは、反応性基を有するシリコーン樹脂が特に好ましい。

前記撥水剤（Ｃ）の市販品として、前記シリコーン樹脂系撥水剤としては、たとえばＳＩＬＲＥＳ ＷＨ（旭化成ワッカーシリコーン株式会社）が挙げられる。前記酢酸ジルコニウム系撥水剤としては、たとえばＭａｎａｌｏｘ ＷＢ１０ (Ｆｅｄｃｈｅｍ社)が挙げられる。前記フッ素系撥水剤としては、たとえば、サーフロンＳ−２４１（ＡＧＣセイミケミカル株式会社）が挙げられる。前記ワックス系撥水剤としては、たとえば、ＨＹＤＲＯＰＥＬ ＧＰ（Ｓｈａｍｒｏｃｋ社）が挙げられる。前記撥水剤（Ｃ）は、１種単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

本発明の水性塗料組成物中の前記撥水剤（Ｃ）の含量は、前記防虫剤（Ｂ）の１００質量部に対して、好ましくは３００〜１，０００質量部、さらに好ましくは５００〜８００質量部である。前記撥水剤（Ｃ）の含量がこの範囲にあると、本発明の水性塗料組成物で塗装された基材は、撥水性に優れると共に蚊ノックダウン効果に優れる。

本発明の水性塗料組成物は、好ましくは前記撥水剤（Ｃ）を安定に分散させるための乳化剤ないし界面活性剤を含む。前記乳化剤ないし界面活性剤としては、水中に撥水剤を分散させるために使用される従来公知の乳化剤ないし界面活性剤を使用することができる。この乳化剤ないし界面活性剤を用いる場合の割合は、前記撥水剤（Ｃ）１００質量部に対して、好ましくは３００〜１，０００質量部である。

（Ｄ）添加剤
本発明の水性塗料組成物は、前記乾性油類（Ａ）、前記防虫剤（Ｂ）、前記撥水剤（Ｃ）および溶媒である水の他に、任意に添加剤を含んでいてもよい。

この添加剤としては、たとえば乳化剤ないし界面活性剤、機能性マイクロカプセル、金属ドライヤー、ホルマリンキャッチャー剤、紫外線吸収剤、光安定剤、着色剤などが挙げられる。

乳化剤ないし界面活性剤；
本発明の水性塗料組成物は、上述のとおり、溶媒である水中に前記乾性油類（Ａ）、前記防虫剤（Ｂ）および前記撥水剤（Ｃ）を分散させるために乳化剤ないし界面活性剤を含んでいてもよい。

機能性マイクロカプセル；
本発明の水性塗料組成物は、被塗物にさらなる防虫性、抗菌性、芳香性などの所望の機能を付与するために、機能性物質を内包するマイクロカプセルを含んでいてもよい。なお、本発明において、前記乾性油類（Ａ）、防虫性物質または撥水性物質を内包するマイクロカプセルは、前記乾性油類（Ａ）、前記防虫剤（Ｂ）または前記撥水剤（Ｃ）ではなく、機能性マイクロカプセルに分類するものとする。

前記機能性物質としては、たとえばヒバ油（例：青森ヒバ油）、紫蘇油、ヒノキ油、ユーカリ油等の天然精油；二酸化チタン等の光触媒性物質；カテキン等の植物性抽出物が挙げられる。

マイクロカプセルの殻の材料としては、たとえばウレタンおよびメラミンが挙げられ、ホルムアルデヒドを含まず、人体および環境に対する安全性に優れるという観点から、ウレタンが好ましい。
本発明の水性塗料組成物における前記機能性マイクロカプセルの含量は、適宜設定され、たとえば前記乾性油類（Ａ）１００質量部に対して１０〜２０質量部である。

金属ドライヤー；
本発明の水性塗料組成物は、塗装後に前記乾性油類（Ａ）の重合反応（乾燥）を促進するために、金属ドライヤー（金属石鹸）を含有していてもよい。金属ドライヤーとしては、コバルト、亜鉛またはマンガン等の金属の樹脂酸塩、オクタン酸塩、リノール酸塩、およびナフテン酸塩が挙げられる。
本発明の水性塗料組成物における金属ドライヤーの含量は、適宜設定され、たとえば前記乾性油類（Ａ）１００質量部に対して０．５〜２．５質量部である。

＜水性塗料組成物の製造方法＞
本発明の水性塗料組成物は、前記乾性油類（Ａ）、前記防虫剤（Ｂ）、前記撥水剤（Ｃ）および溶媒である水、ならびに任意の添加剤を常法により混合することにより製造することができる。

前記乾性油類（Ａ）、前記防虫剤（Ｂ）および前記撥水剤（Ｃ）としては、それぞれ水に分散させたものを混合に供してもよく、分散液には乳化剤ないし界面活性剤が配合されていてもよい。たとえば、前記乾性油類（Ａ）として、前記乾性油類（Ａ）１００質量部に対して好ましくは５〜４０質量部（さらに好ましくは１５〜３０質量部）の乳化剤を含む前記乾性油類（Ａ）と水とのエマルジョンを混合に供してもよく、前記防虫剤（Ｂ）として、前記防虫剤（Ｂ）１００質量部に対して好ましくは３００〜５００質量部の乳化剤を含む前記防虫剤（Ｂ）と水とのエマルジョンを混合に供してもよく、前記撥水剤（Ｃ）として、前記撥水剤（Ｃ）１００質量部に対して好ましくは３００〜１，０００質量部の乳化剤ないし界面活性剤を含む前記撥水剤（Ｃ）と水とのエマルジョン（ないし分散液）を混合に供してもよい。

本発明の水性塗料組成物は、たとえば、前記乾性油類（Ａ）および乳化剤を混合し、次いで金属ドライヤーを添加してさらに混合し、次いで前記防虫剤（Ｂ）と水とのエマルジョン、前記撥水剤（Ｃ）と水とのエマルジョンおよび任意に前記機能性マイクロカプセルを添加してさらに混合し、次いで水を添加してさらに混合して製造してもよい。

＜水性塗料組成物の用途＞
本発明の水性塗料組成物は、木質基材の塗装用として好適に用いることができる。木質基材としては、好ましくは建築物の壁または床等に使用される木質基材が挙げられる。塗装方法に特段の制限はなく、常法により本発明の水性塗料組成物で基材（好適には木質基材）を塗装することができる。

本発明の水性塗料組成物で塗装された木質基材は、蚊ノックダウン効果、撥水性（特に、塗装後早期での撥水性の発現）、抗菌性に優れている。蚊ノックダウン効果に優れている理由としては、必ずしも定かではないが、撥水剤（Ｃ）が防虫剤（Ｂ）を、木質基材表面に押し上げて均一に配置させるためではないかと考えられる。具体的には、木質基材の表面には水酸基またはカルボキシル基が存在しており、これらは撥水剤（Ｃ）（反応性シリコーンの反応性基や酢酸ジルコニウム）と反応するため、撥水剤（Ｃ）の疎水性部分が表面側へ位置し、その結果、疎水性の防虫剤（Ｂ）が押し上げられるためと考えられる。さらに、乾性油類（Ａ）が木質基材表面への防虫剤（Ｂ）の固着力を高めていると考えられる。

以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明の実施態様はこれらの実施例によりなんら限定されるものではない。
［実施例１］
（塗料の製造）
容器に亜麻仁油を８５質量％および乳化剤を１５質量％含む水可溶性油脂を８０質量部仕込み、ディスパーで撹拌しながら、ここに硬化促進剤である金属ドライヤーを１．２質量部添加し、０．２時間撹拌を行った。

次いで、さらにピレスロイド系防虫剤（ピレスロイド含量：２０質量％）を０．８質量部、反応性シリコーン樹脂系撥水剤（反応性シリコーン樹脂含量：５５質量％）を２質量部、抗菌性および撥水性を有する天然精油を含有するマイクロカプセル（殻：ウレタン）を１０質量部添加し、０．２時間撹拌を行った。

その後、水道水を６質量部添加し、０．５時間撹拌を行った。
得られたエマルジョンを、１００メッシュのフィルターでろ過し、塗料１を得た。塗料１の原料組成の詳細および以下の方法による評価結果を表１に示す。

（蚊接触忌避試験）
基材として、木質基材（パイン材、縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ）を用意し、前記基材の主面に、上記で調製した塗料１を塗布量３０ｇ／ｍ²で塗布して、本発明の水性塗料組成物を含浸硬化させた木質基材を得た。続いて、３面が前記基材からなり、残り３面が未加工のメッシュ（縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ）からなる立方体を作製し、その立方体の中にＣＯ₂で麻酔したヒトスジマカの雌成虫１０頭を放ち、室温２５℃、湿度約６５％の環境下で５時間放置し、供試虫のノックダウン数を観測した。塗料１の評価結果を表１に示す。

（ダニ忌避試験）
ＪＩＳ Ｌ １９２０：２００７「繊維製品の防ダニ性能試験方法」の「侵入阻止法」
を参考に、以下のようにダニ忌避試験を実施した。

外径約９０ｍｍ、高さ約２０ｍｍのガラスシャーレに生存ダニ（ヤケヒョウヒダニ）約３，０００匹を含むダニ培地を均一に広げ直径１００ｍｍ以上の昆虫用粘着トラップの上に置いたものを用意し、その中央に縦約５０ｍｍ×横約５０ｍｍに切ったプラスチック板を設置した。

その上に、蚊接触忌避試験と同様に作製した木質基材を試験試料として乗せ、試験試料の中心に誘引用にダニ未接種培地０．０５ｇを置いた。これを粘着トラップごと飽和食塩水の入った食品保存用プラスチック製容器に入れ密封した。次に、この食品保存用プラスチック製容器を全暗状態の恒温器中に静置し、容器内が温度２５±２℃、湿度７５±５％を維持している状態で２４±１時間飼育の後、試験試料と誘引用のダニ未接種培地を水洗いにてダニを回収ののち計数し、下式により忌避率（％）を算出した。試験は、ばらつきを考慮し３回繰り返し行った。
忌避率（％）＝（１−処理区のダニ数／対照区のダニ数）×１００

（撥水性試験）
木質基材（パイン材）に、上記で調製した塗料１を塗布量５０−６０ｇ／ｍ²でハケ塗りし、２−３分放置後に塗装面をウエスで十分に拭取り、試験板とした。前記試験板を、温度２３℃、湿度５０％の恒温恒湿装置内で保管し、塗装後１日経過した時点における塗装面の水接触角を測定した。

水接触角の測定においては、協和界面科学株式会社製 ＤＭ５００を使用し、試験板の塗装面に１．０μＬのイオン交換水を滴下、着滴させ、その１０秒後の水接触角（θ）を測定した。この測定を３回行い、水接触角（θ）の平均値を求めた。

（抗菌性試験）
ＪＩＳ Ｚ ２８０１：２０１０「抗菌加工製品−抗菌性試験方法・抗菌効果」に準じて、抗菌性試験を実施した。
抗菌加工品としては、蚊接触忌避試験と同様に作製した木質基材を使用した。ブランク（無加工品）の試験片として、ストマッカーフィルム（縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ、厚さ約０．０９ｍｍ）を用意し、また被覆用フィルムとして、ストマッカーフィルム（縦５０ｍｍ×横５０ｍｍ、厚さ約０．０４ｍｍ）を使用した。供試細菌は黄色ブドウ球菌および大腸菌とし、２４時間放置後の抗菌活性値を求めた。ブランクに対する抗菌加工品の抗菌活性値が、２．０以上のものを、抗菌効果ありと評価した。

［実施例２，３、比較例１，２］
原料およびその配合量を表１に記載のとおり変更したこと以外は実施例１と同様にして、塗料２〜５を得て、それぞれを蚊接触忌避試験等に供した。塗料２〜５の原料組成の詳細および評価結果を表１に示す。

Claims (6)

1. 乾性油類（Ａ）と水とのエマルジョンであって、防虫剤（Ｂ）および撥水剤（Ｃ）を含有し、
   前記防虫剤（Ｂ）がピレスロイド系化合物であり、
   前記撥水剤（Ｃ）がシリコーン系撥水剤または酢酸ジルコニウム系撥水剤であり、前記シリコーン系撥水剤が反応性基を有するシリコーン樹脂である
   水性塗料組成物。
2. 前記撥水剤（Ｃ）の含量が、前記防虫剤（Ｂ）の１００質量部に対して３００〜１，０００質量部である請求項１に記載の水性塗料組成物。
3. さらに、機能性マイクロカプセルを含有する請求項１または２に記載の水性塗料組成物。
4. 木質基材の塗装に用いられる請求項１〜３のいずれか一項に記載の水性塗料組成物。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の水性塗料組成物で塗装された木質基材。
6. 木質基材の表面の少なくとも一部を請求項１〜４のいずれか一項に記載の水性塗料組成物で塗装する工程を有する塗装された木質基材の製造方法。