JP2003128992A - 親水性塗料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 洗面、浴室、キッチンなどの水周り部材の塗
装に用いられる塗膜を、親水性が高く、汚れの付きにく
い、耐摩耗性に優れたものとすることを課題とする。 【解決手段】 無機酸化物粒子と、パーフルオロ鎖とエ
ーテル基を有するフッ素系界面活性剤もしくはジメチル
シロキサン鎖とエーテル基を有するシリコーン系界面活
性剤を添加して塗料を構成する。これにより、塗膜を親
水性とすることができ、表面硬度を高め、耐摩耗性に優
れ、また汚れの付きにくいものとするという効果があ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は洗面、浴室、キッチ
ンなどの水周り部材の塗装に用いられる塗料に関わるも
ので、特に親水性能の高い、耐摩耗性に優れた塗料に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種の親水性塗料は特開昭６１
−７６５６３号公報に記載されているようなものがあっ
た。この塗料は反応硬化型のアクリル系塗料で、りん酸
エステル系単量体とコロイド状シリカを用いて親水化を
図ろうとするもので、コロイド状シリカと数種の塗料単
量体成分としてアクリレート単量体、りん酸エステル系
単量体、グリセリングリシジルエーテルアクリル酸エス
テルなどを配合することによって耐久性があり、付着す
る水滴を濡れの効果で表面に効果的に広げうる塗膜を与
えることを意図している。りん酸エステル系単量体のみ
の添加、もしくはりん酸エステル系単量体およびコロイ
ド状シリカの添加でも初期の防曇性は得られるものの耐
久性に劣るものであり、アクリレート単量体の選定に加
え、グリセリングリシジルエーテルアクリル酸エステル
を配合することによる複雑な組み合わせで耐久性を確保
できるものであった。

【０００３】また、本出願のような無機酸化物粒子とフ
ッ素系界面活性剤やシリコーン系界面活性剤を組み合わ
せて用いて親水塗料を構成するものは従来見られない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の親水性塗料では、親水性を発揮するには各種のアクリ
レート単量体、コロイド状シリカ、グリセリングリシジ
ルエーテルアクリル酸エステルの複雑な組合せが必要
で、他の種類の塗料、例えばアクリルラッカー、ウレタ
ン塗料、アルキド系塗料などへの適用は困難であった。

【０００５】本発明は上記課題を解決して簡単な添加剤
配合で親水性能に優れた塗膜を形成できる新しい塗料を
与えるものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、各種の塗料に
無機酸化物粒子とフッ素変性界面活性剤もしくはシリコ
ーン変性界面活性剤を添加するこれにより、それぞれ単
独に添加しただけでは得られなかった優れた親水性能を
付与することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１にかかる親水塗
料は、無機酸化物粒子、およびフッ素系界面活性剤もし
くはシリコーン系界面活性剤を含む塗料であって、無機
酸化物粒子、例えば二酸化チタン、酸化アルミニウム、
酸化亜鉛、シリカ、シリカゲル、酸化ジルコニウム、ゼ
オライト、マイカなどの粒子、および界面活性剤の両者
を含むことによって形成される塗膜は親水性を発揮する
ことができる。

【０００８】本発明の請求項２にかかる親水塗料は、無
機酸化物粒子を添加し、さらに添加されるフッ素系界面
活性剤にパーフルオロ基を有する一方、エーテル基、例
えばエトキシル基、プロポキシル基、環状エーテルであ
るエチレンオキシド、プロピレンオキシドなど、および
それらを含むポリマーを有するものを用いることによっ
て一段と優れた親水性能を発揮する塗膜を構成すること
ができる。

【０００９】本発明の請求項３にかかる親水塗料は、無
機酸化物粒子を添加し、さらに添加されるシリコーン系
界面活性剤にジメチルシロキサン基を有する一方、フッ
素系界面活性剤と同様のエーテル基を有するものを用い
ることによって一段と優れた親水性能を発揮する塗膜を
構成することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００１１】（実施例１）ニトロセルロースとアクリル
樹脂を配合したアクリルラッカーの固形分１００重量部
に対して、シリカ粒子（平均粒子径４０nm）を５重量
部、エチレンオキシド、プロピレンオキシドの複合ポリ
マーを有するシリコーン系界面活性剤を３．２重量部添
加して、適宜キシレン、ブタノール等の溶剤を加えて十
分混練してアクリルラッカーの親水塗料を得る。添加し
たシリコーン系界面活性剤はアクリルラッカー中のシリ
カ粒子の分散およびレベリング改良に対して有効であ
り、改めて分散剤やレベリング剤を添加する必要が無く
なる。また、各種の顔料を添加して着色することも可能
である。この親水性アクリルラッカーを塗装して親水性
能を評価した。

【００１２】評価方法としては０．３mＬの水を塗膜上
に滴下して、次いでその水滴を強制的に直径３０mmの円
盤状に広げる。強制を解除すると水の表面張力で円盤状
の水は球になるよう収斂するが、塗膜の表面張力と水／
塗膜の界面張力と拮抗した位置で収斂が停止する。その
時の塗膜の、水で濡れている面積を画像処理で測定す
る。すなわち、親水性能が高くて濡れ性に優れた塗膜表
面では、水滴は直径３０mmのまま留まるかあるいは拡大
を示し、収斂性を示さない。

【００１３】この方法で得られた親水性アクリルラッカ
ーの親水性能を測定すると、水は直径３０mm（７cm²）
から暫時拡大を続けるものであった。

【００１４】（実施例２）熱硬化型で自己硬化性のアク
リル塗料の樹脂成分１００重量部に対して、シリカ粒子
（平均粒径２０nm）４重量部を添加し、実施例１と同じ
シリコーン界面活性剤を４重量部を添加して適宜キシレ
ン、セロソルブアセテートなどの溶剤を加えて十分に混
錬して親水性アクリル塗料を得た。この塗料を塗布して
１６０℃で加熱硬化させた。この塗膜に対して実施例１
記載の親水性評価を行った結果、水は実施例１同様に水
の濡れ面積で７cm²に広がったままの状態を示し、親水
性が十分に発揮されていることを示している。また、本
実施例においても実施例１同様に分散剤、レベリング剤
は添加の必要の無いものであって、顔料によって着色さ
れた塗料でも親水性能を損なわれることはなかった。

【００１５】（実施例３）熱硬化型アクリル塗料の樹脂
成分１００重量部に対して、シリカゲル粒子（平均粒径
３μm）２５重量部、パーフルオロ基を親油基に、エチ
レンオキシドのポリマーを有するフッ素系界面活性剤
５．２重量部を添加して実施例３同様、十分に混錬して
得た親水塗料を塗布して、その塗膜の親水性を評価し
た。評価結果は、水の濡れ面積は６cm²で実施例２より
少し劣るものの十分な親水性を発揮していると言える。
フッ素系界面活性剤の効果で、レベリング剤などの添加
は必要の無いものであった。

【００１６】（実施例４）二液型ウレタン塗料のポリオ
ール含有主剤１００重量部に対して、シリカ粒子（平均
粒径３μm）を８重量部、エチレンオキシド、プロピレ
ンオキシドの複合ポリマーを有するシリコーン系界面活
性剤を５重量部添加して、酢酸ブチル、トルエン溶剤を
適宜添加、混錬して親水性ウレタン塗料主剤を得た。こ
の親水性ウレタン塗料主剤に、適量のポリイソシアネー
ト硬化剤を添加して塗装を行い９０℃に加熱して親水性
塗膜を得た。この塗膜は、半艶消し、半透明で、その親
水性を評価した結果、水の濡れ面積は７cm²で十分な親
水性を発揮しているものであった。

【００１７】（実施例５）二液型ウレタン塗料のポリオ
ール含有主剤１００重量部に対して、シリカ粒子（平均
粒径３μm）を８重量部、実施例３と同じフッ素系界面
活性剤６重量部を添加して、実施例４と同様にして親水
性ウレタン塗料主剤を得た。この親水性ウレタン塗料主
剤に、適量のポリイソシアネート硬化剤を添加して塗装
を行い９０℃に加熱して親水性塗膜を得た。この塗膜の
親水性を評価した結果、水の濡れ面積は実施例４同様に
７cm²で十分な親水性を発揮しているものであった。

【００１８】（実施例６）二液型ウレタン塗料のポリオ
ール含有主剤１００重量部に対して、シリカゲル粒子
（平均粒径３μm）を２５重量部、実施例４と同じシリ
コーン系界面活性剤を５重量部添加して、実施例４同様
にして親水性ウレタン塗料主剤を得た。また、実施例４
同様にして得られた塗膜の親水性評価の結果は、水の濡
れ面積は実施例４同様に７cm²で十分な親水性を発揮し
ているものであった。

【００１９】実施例４ないし６に示したウレタン塗料に
おいても、添加しているシリコーン系界面活性剤やフッ
素系界面活性剤の効果で、粒子や顔料に対する分散剤や
塗膜に対するレベリング剤などは添加の必要の無いもの
であった。

【００２０】（比較例１）二液型ウレタン塗料のポリオ
ール主剤１００重量部に対して適量のポリイソシアネー
ト硬化剤を添加して得られる塗料を塗装して９０℃に加
熱して反応硬化させて従来のウレタン塗膜を得た。この
塗膜の親水性を実施例と同様に測定すると、水は表面張
力によって収斂し、濡れ面積１．３cm²で安定した。こ
のとき、水は濡れ性が低く転がりやすい水滴となってい
た。

【００２１】（比較例２）二液型ウレタン塗料のポリオ
ール主剤１００重量部に対してシリカ粒子（平均粒径２
０nm）４重量部を添加し、適量のポリイソシアネート硬
化剤を添加して得られる塗料を比較例１同様、反応硬化
させてシリカ微粒子添加ウレタン塗膜を得た。この塗膜
の親水性を測定すると、濡れ面積は１．４cm²で安定
し、比較例１の従来のウレタン塗料よりも濡れ性はわず
かに上がっているが、濡れ性の低い転がりやすい水滴で
あった。

【００２２】（比較例３）二液型ウレタン塗料のポリオ
ール主剤１００重量部に対して実施例４と同じシリコー
ン系界面活性剤を５重量部添加し、適量のポリイソシア
ネート硬化剤を添加して得られる塗料を比較例１同様に
してシリコーン系界面活性剤添加ウレタン塗膜を得た。
この塗膜の親水性を測定すると、濡れ面積は１．１cm²
で安定し、比較例１の従来のウレタン塗料よりも濡れ性
は低下し、玉状に近い水滴形状でより転がりやすいもの
であった。

【００２３】（比較例４）二液型ウレタン塗料のポリオ
ール主剤１００重量部に対して、実施例３と同じフッ素
系界面活性剤６重量部添加し、適量のポリイソシアネー
ト硬化剤を添加して得られる塗料を、比較例１同様にし
てフッ素系界面活性剤添加ウレタン塗膜を得た。この塗
膜の親水性を測定すると、濡れ面積は比較例３同様１．
１cm²で安定し、比較例３同様の転がりやすい水滴形状
となっていた。

【００２４】以上の実施例、比較例について説明する
と、シリカ粒子、シリコーン系界面活性剤、フッ素系界
面活性剤を全く添加していない場合や、それぞれ単独で
添加した比較例１ないし４のウレタン塗料では、水の濡
れ面積は１．１ないし１．４cm ²で、ほとんど濡れの状
態を示していない。しかし、実施例１ないし６におい
て、シリカ粒子やシリカゲル粒子などの無機酸化物粒子
と、シリコーン系界面活性剤やフッ素系界面活性剤をそ
れぞれ組み合わせて添加したものについては水の濡れ面
積は６〜７cm²と、収斂しない状態を示しており、親水
性塗膜表面となっている。また、これら組合せの添加剤
は、塗料の種類を問わず、実施例に示したようにアクリ
ルラッカー、熱硬化型アクリル塗料、二液性ウレタン塗
料など、また、実施例に記載した以外の各種の塗料に対
しても親水性を付与できるものである。

【００２５】また、実施例２、３において添加する界面
活性剤にメタクリロキシ基を有する場合にはアクリル塗
料成分との化合によって塗膜中に固定されるので親水性
能の耐久性の高い親水塗料を得ることができ、同様に実
施例４，５，６において例えば一部に水酸基を有する界
面活性剤を用いるとポリイソシアネート硬化剤と化合し
て塗膜に固定されるので同様に親水性能の耐久性を高め
ることができる。

【００２６】以上の実施例において、添加した無機酸化
物はシリカ粒子、シリカゲル粒子を用いたが、他の粒
子、例えば二酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化亜
鉛、酸化ジルコニウム、ゼオライト、マイカなどの合
成、天然無機酸化物粒子であっても、透明性は損なわれ
るが、これらとエーテル基を有するシリコーン系界面活
性剤もしくはフッ素系界面活性剤を組み合わせて用いる
ことで親水性の塗料を得ることが出来るものである。

【００２７】上記実施例では、透明、半透明の塗料につ
いて記載したが、これらに顔料を加えて着色しても親水
性能が損なわれることはなかった。

【００２８】また、これら親水性塗料の表面硬度は無機
酸化物を添加しているため、通常の塗料に比べて鉛筆硬
度で１ポイント程高くなっており、また耐摩耗性におい
ても向上が見られるものであった。

【００２９】また、塗膜が乾燥している場合、塗膜表面
にはパーフルオロ鎖やジメチルシロキサン鎖が頭を出し
ているため、油系の汚れ、例えばワセリン、オレイン酸
グリセリド、鉱物油などに対して付着力が弱く、洗浄に
より容易に洗い落とせる効果のあることがわかった。し
たがって、これら塗膜は汚れの付きにくいものであると
いえる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１に
係る親水塗料は、無機酸化物粒子とフッ素系界面活性剤
もしくはシリコーン系界面活性剤を含む塗料で、無機酸
化物といずれかの界面活性剤を組み合わせて用いること
によって、塗膜表面を濡らした水は水滴に収斂すること
なく広がったままの状態を維持できる親水性能を示す。
したがって、塗膜表面上の水は薄い膜状に広がっている
ので球状の水に比べて表面積が大きく、そのため乾燥に
要する時間の大幅な短縮が図れる。また、無機酸化物を
含んでいるため、表面硬度が高く、耐摩耗性にも優れた
ものとなる。さらに、無機酸化物にシリカゲルやシリカ
粒子を用いた場合、透明もしくは半透明の塗膜が得ら
れ、オーバーコート用塗料として用いることも可能であ
る。

【００３１】また、請求項２に係る親水塗料は、フッ素
系界面活性剤にパーフルオロ鎖を有し、エトキシル基、
プロポキシル基、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレ
ンオキシドなどのエーテル基などのエーテル基を含むも
のを用いることで、高い親水性能が得られるとともに、
乾燥時には塗膜表面に頭を出したパーフルオロ鎖の作用
で油などの汚れのつきにくいものとなり、また、付着し
た汚れは塗膜表面を濡らす水によって容易に除去される
という効果が得られる。

【００３２】また、請求項３に係る親水塗膜はシリコー
ン系界面活性剤にジメチルシロキサン鎖を有し、エトキ
シル基、プロポキシル基、ポリエチレンオキシド、ポリ
プロピレンオキシドなどのエーテル基などのエーテル基
を含むものを用いることで、高い親水性能が得られると
ともに、乾燥時には塗膜表面に並んだジメチルシロキサ
ン鎖の作用で油などの汚れのつきにくいものとなり、ま
た、付着した汚れは塗膜表面を濡らす水によって容易に
除去されるという請求項２のフッ素系界面活性剤と同様
の効果が得られる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無機酸化物粒子と、フッ素系界面活性剤
   もしくはシリコーン系界面活性剤を含む親水性塗料。
2. 【請求項２】 フッ素系界面活性剤はパーフルオロ鎖お
   よびエーテル基を有する請求項１記載の親水性塗料。
3. 【請求項３】 シリコーン系界面活性剤はジメチルシロ
   キサン鎖およびエーテル基を有する請求項１記載の親水
   性塗料。