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水性塗材組成物
説明

水性塗材組成物

【課題】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の提供。
【解決手段】水性合成樹脂エマルジョンを主成分とし、骨材、充填材、顔料、増粘剤、分散剤、防カビ剤、防藻剤、水を調合した塗材組成物である。NCO%が5〜32%の範囲にあるイソシアネート化合物を、水性塗材組成物100重量%に対して0.1重量%〜10重量%の範囲に配合する。当該塗料組成物は、5℃以下の低温条件下で塗布施工が可能となる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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、耐久性を有する水性塗材組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
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、水を溶媒とする水性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、水性塗装材料では凍結問題や乾燥硬化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、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、塗料の希釈材として用いる各種溶剤の組み合わせによって、蒸発速度を調節して乾燥速度を調節するのが一般的であるが、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るが、反対に溶剤の沸点を下げて溶媒の蒸発速度を速くした場合には、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ったり、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。
【特許文献1】特開平8−188727号
【特許文献2】特開2003−286448
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
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。
【課題を解決するための手段】
【0004】
上記課題の解決のため、アクリル樹脂を主成分とする水性塗材組成物に対して、NCO%が5〜32%の範囲にあるイソシアネート化合物を0.1重量%〜10重量%の範囲で配合することによって、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。
本発明の水性塗材組成物は水性合成樹脂エマルジョンを主成分とし、充填材、顔料、増粘剤、分散剤、防カビ剤、防藻剤を既調合とした塗材組成物であり、NCO%が5〜32%の範囲にあるイソシアネート化合物を水性塗材組成物に対して、0.1重量%〜10重量%の範囲に配合する。必要に応じて水、骨材を配合して使用する。
合成樹脂エマルジョンとして、アクリル酸エステル共重合系樹脂、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樹脂、エチレン・塩化ビニル系樹脂、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。水性塗材組成物中の樹脂固形分は5〜25重量%が好ましく、5重量%より少ないと密着性、塗膜強度、塗布性等が低下するため好ましくない。また25重量%を超えるとコストが高く、配合剤等の配合に制約が生じ好ましくない。
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。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。
充填材の配合量は水性塗材組成物中10〜90重量%が好ましい。10重量%未満では塗材組成物の粘度が低くなったり、乾燥収縮によるひび割れ等の問題から厚付けが不可能となるため施工に適さない、90重量%を超えると水性塗材組成物の塗布性が低下し、また密着性・塗膜強度も不十分となるため施工に適さなくなるため好ましくない。また、顔料の配合量は水性塗材組成物中20重量%以下が好ましい。20重量%を超えると水性塗材組成物の各種調色が困難となるため好ましくない。
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。添加剤の配合量は水性塗材組成物中の20重量%以下が好ましい。20重量%を超えると塗膜の環境性、安全性に劣るため好ましくない。
上記水性塗材組成物中を配合した後、施工する際には、イソシアネート化合物を添加する事によって、5℃以下の低温条件下で塗布施工が可能となる。水性塗材組成物中に配合するイソシアネート化合物はNCO%が5〜32%の範囲にあるイソシアネート化合物であって、イソシアネート基含有量とは、イソシアネート化合物中のイソシアネート基の重量%であり、このようなイソシアネート化合物としては、同一分子中に少なくとも1個のNCO基を有する芳香族、脂肪族及び脂環族のイソシアネート単量体及びこれらの混合物、これらの変性物が使用される。
前記、イソシアネート化合物として、トリレンジイソシアネート(TDI、2,4、2,6異性体との混合物または単体)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、ナフタレンジイソシアネート(NDI)、ジフエニルメタンジイソシアネート(MDI)、アニリンとホルムアルデヒドとの低重縮合物とホスゲンとの反応によつて得られる多核体ポリイソシアネート(クルード−MDI)、ポリメリックMDI、カルボジイミド変性MDI等の芳香族系イソシアネート化合物は、合成樹脂エマルジョンとの反応性、硬化後の塗膜物性に優れている。また、水添化ジフェニルメタンジイソシアネート、水添化キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート等の脂肪族・脂環族系イソシアネート化合物は塗膜形成後の黄変防止、合成樹脂エマルジョンとの反応性、硬化後の塗膜物性に優れているため好ましい。これらの中でも、乾燥性、耐候性、作業性などからヘキサメチレンジイソシアネートが特に好ましい。
水性樹脂組成物中に添加する前記イソシアネート化合物は、水性塗材組成物100重量%中、0.1重量%〜10重量%の割合で、イソシアネート化合物を配合することが好ましい。0.1重量%未満では硬化・乾燥性不足、10重量%を超えると発泡、塗膜のてかりが発生するため仕上りが不良となり好ましくない。
下塗り層の形成工程として先ずコテ、ローラー、吹き付けガン等を使用して、塗布量0.1〜1.5kg/m2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、300〜700Pa・S/5℃(BH型回転粘度計、ローターNo7、2〜20rpm)が好ましい。
このような適正粘度にするため、下塗り層用の水性塗材組成物中に水等の溶媒を加えて調整することができる。
次に、上塗り層の形成工程として、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/5℃(BH型回転粘度計、ローターNo7、2〜20rpm)が好ましい。このような適正粘度にするため、上塗り層用の水性塗材組成物中に水を加えて調整することができる。
上塗り層の仕上がり外観によっては、下塗り層と同一の水性塗材組成物に骨材を配合して使用することも可能である。
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、セラミック粉砕物等が使用できる。骨材の配合量は水性塗材組成物中90重量%以下が好ましい。90重量%を超えると水性塗材組成物の粘度が高くなり施工に適さなくなったり、密着性が低下したり、塗膜の強度不足が発生するのため好ましくない。また、骨材の粒径としては、0.05〜10.0mmのものが好ましい。0.05mmより小さいと作業性が低下、10.0mmよりも大きくなると意匠性が低下するため好ましくない。
【発明の効果】
【0005】
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、耐久性を有する水性塗材組成物を得ることができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【0006】
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。
実施例1
下地として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、アイカ工業株式会社製)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。なお、アクリル樹脂エマルジョンには、アクロナールYJ-1701D(BASF社製、固形分55%)を23.6重量%、骨材として細珪砂を45重量%、充填材として、炭酸カルシウム、珪砂粉を9.0重量%、顔料として二酸化チタンを4.0重量%、水を11.4重量%、添加剤として、増粘剤、消泡剤、分散剤、防腐剤、防カビ剤、高沸点溶剤等を7.0重量%配合し、合計100重量%とし、イソシアネート化合物として、タケネートWD-725(三井武田ケミカル株式会社製、HDI系イソシアネートNCO%:15.8%)を2.0重量%配合した。
実施例2
下地の種類、シーラーの材料、塗布量、塗布方法は実施例1と同様として、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。なお、水性塗料組成物中のイソシアネート化合物として、タケネートWD-725(三井武田ケミカル株式会社製、HDI系イソシアネートNCO%:15.8%、)を9.0重量%配合した。
実施例3
下地の種類、シーラーの材料、塗布量、塗布方法は実施例1と同様として、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。なお、水性塗料組成物中のイソシアネート化合物として、コロネート3521(日本ポリウレタン工業株式会社製、MDI系イソシアネートNCO%:29.2%)を1.0重量%配合した。
比較例1
下地の種類、シーラーの材料、塗布量、塗布方法は実施例1と同様として、乾燥したのち、乾燥後、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。なお、比較例1では、水性塗料組成物中にイソシアネート化合物を含まないこと以外は実施例1と同一の配合とした。
比較例2
下地の種類、シーラーの材料、塗布量、塗布方法は実施例1と同様として、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。なお、水性塗料組成物中のイソシアネート化合物として、タケネートWD-725(三井武田ケミカル株式会社製、HDI系イソシアネートNCO%:15.8%、)を12.0重量%配合した。
試験方法
乾燥性
下地として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、アイカ工業株式会社製)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、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。
○:48時間水中浸漬後に塗膜のふくれ及びはがれがないこと
×:上記○に該当しないこと。
耐候性
JIS A 6909 耐候性試験A法に準じてキセノン光源照射(300h)を行い、JIS L 0804に規定するグレースケールを用い、JIS Z 8723によって変色の程度を基準の未照射試験体と比較するとともに、表面のひび割れ、はがれ及び膨れの有無を目視によって調べるものとした。
:ひび割れ及びはがれがなく、変色の程度グレースケール3号以上であること。
×:上記○に該当しないこと
作業性
コテ塗り作業性を確認した。評価は○、×の2段階で行った。
:0℃条件下において、コテを使い平滑に塗布する際に泡の巻き込み、塗布ムラがないこと。また、塗布から10分後にコテを使ったパターン付けが可能であること。
×:上記○に該当しないこと
仕上り
評価は○、×の2段階で行った。
:乾燥後の塗膜にパターンの崩れ、塗膜表面のてかりやひび割れのないこと。
×:上記○に該当しないこと
表1



【特許請求の範囲】
【請求項1】
合成樹脂エマルジョン、骨材、顔料、充填材、増粘剤、分散剤、防カビ剤、防藻剤、水を主成分とする水性塗材組成物100重量%に対し、0.1重量%〜10重量%イソシアネート化合物が配合されたものであって、5℃以下の低温条件下で塗布施工が可能であることを特徴とする水性塗材組成物。
【請求項2】
請求項1に記載のイソシアネート化合物は、NCO%が5〜32%の範囲にあることを特徴とする請求項1に記載の水性塗材組成物。

【公開番号】特開2007−2148(P2007−2148A)
【公開日】平成19年1月11日(2007.1.11)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−185964(P2005−185964)
【出願日】平成17年6月27日(2005.6.27)
【出願人】(000100698)アイカ工業株式会社 (566)
【Fターム(参考)】