JP3963628B2 - 塗料組成物及びその塗膜構造並びにその塗装方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、建築物などの構造物の塗装などの仕上げに使われる塗料及び、その塗料を用いた表装材であり、塗料に廃棄物などを焼却処分した後に出る焼却灰を利用した塗料組成物及びその塗膜構造並びにその塗装方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、廃棄物焼却灰の処理方法については数々の提案がされ、また、廃棄物焼却灰の利用についても提案がされている。例えば、セメントと混練してブロック、プレートにすることが特開平７−１５５７３２号公報に開示され、又水ガラスと混練し成型物にすることが特開平８−３５６４０号公報に開示されている。また、固化方法としては、消石灰と混練して加圧成形することが特開平７−１５５７２４号公報に開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の廃棄物焼却灰の利用方法としては、セメント、水ガラス、消石灰などの無機系結合材にのみ固化させたものである。その固化されたものは、硬質であり、厚みがあり、重量物である。そのために、建築物などの構造物の化粧に用いることが困難であった。つまり、薄膜での耐衝撃性が劣り、厚みがあり、重量物であることとなり、構造物のに負荷がかかることになる。これらは、無機結合材により固化されたためである。
【０００４】
また、廃棄物焼却灰は、有害物を含むことがあるために、それら有害物の漏出してしまうことがある。さらに、廃棄物焼却灰を用いて固化させたものは、濃赤色や黒色の焼却灰固有の色調になる。
【０００５】
この発明は、上記のような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、廃棄物焼却灰を建築等の仕上げ材に用いることにより有効な利用ができ、その塗膜が薄膜での耐衝撃性があり、軽量となる塗料組成物であって、その塗膜から有害物の漏出がなく、自由な色調になる塗膜構造並びにその塗装方法を提供することにある。
【０００６】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の塗料組成物は、無機質結合材を含まず、合成樹脂エマルションを有機質結合材とする有機質結合材の固形分に対して、廃棄物焼却灰が３〜３０重量％を含有することを特徴とするものである。
【０００７】
請求項２に記載の発明の塗膜構造は、被塗布物の表面に被塗布物側から請求項１に記載の塗料組成物より形成される塗料組成物層と、上塗り塗料により形成される塗料層とが積層されているものである。
【０００８】
請求項３に記載の発明の塗膜構造は、請求項１に記載の塗料組成物を所定の形状に賦形し、硬化乾燥した後に、上塗り塗料により形成される塗料層を積層するものである。
【０００９】
請求項４に記載の発明の塗装方法は、被塗布物の表面に被塗布物側から請求項１に記載の塗料組成物を塗布して硬化乾燥させ塗料組成物層を形成した後、その表面に上塗り塗料を塗布して硬化乾燥させ塗料層を形成することを特徴とすることである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について詳細に説明する。
塗料組成物は、有機質結合材の固形分に対して、廃棄物焼却灰を３〜３０重量％を含有することを特徴とするものである。
【００１１】
まず、産業廃棄物焼却灰は、塗料組成物の主成分の１つである。ゴミなどとして排出される廃棄物の処理方法の１つである焼却により発生する焼却灰のことである。主な成分としては、鉄、亜鉛、銅、マンガンなどの金属類である。微量成分として、カドミウム、鉛、ヒ素、シアンなどの有害物を含む場合がある。
【００１２】
また、産業廃棄物焼却灰の成分は、焼却灰の採取する場所、採取する時期により変動することがある。このことは、産業廃棄物の排出量、種類、地域の産業により影響することが多い。
【００１３】
有機質結合材は、塗料組成物の必須成分であり、熱可塑性樹脂又は熱硬化樹脂を用いることができる。熱可塑性樹脂としては、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、ウレタン樹脂、アルキッド樹脂などがあり、熱硬化樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられ、これらを単独又は共重合したものを用いることができる。
【００１４】
また、前記樹脂を溶液に溶解させたものや溶液に分散させたものが使用される。塗料組成物の使いやすさ、製造の容易さ、入手の容易さ及び無機質結合材との混和性より、樹脂を水に分散させた合成樹脂エマルションが好ましく用いられる。
【００１５】
合成樹脂エマルションは、乳化重合のような通常の重合技術で製造できる一般的なものでよい。例えば、アクリル樹脂、スチレン樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂より製造された合成樹脂エマルションなどがある。
【００１６】
塗料適性、塗膜の物性、入手の容易性などからアクリル樹脂、スチレン樹脂より製造されたアクリル系合成樹脂エマルションやアクリルスチレン系合成樹脂エマルションが好ましく用いられる。この合成樹脂エマルションは、塗料組成物の用途、性能に応じて適宜選択して使用される。また、必要により感熱ゲル化剤を加えたものも用いることができる。
【００１７】
感熱ゲル化剤を用いた合成樹脂エマルションは、ある温度に達すると合成樹脂エマルションがゲル化して、その合成樹脂エマルションの流動性を喪失するものである。ゲル化する温度は、感熱ゲル化剤の添加量や種類に応じて変化させることができる。そのため、必要とする温度に設定することができる。
【００１８】
合成樹脂エマルションに使われる樹脂のガラス転移温度は、好ましくは−４０〜５０℃の範囲であるが、塗料組成物の用途に応じて、適したガラス転移温度の合成樹脂を選択することができる。
【００１９】
この塗料組成物は、有機質結合材の固形分に対して、廃棄物焼却灰が３〜６０重量％を含有することものである。産業廃棄物焼却灰が３重量％より少ない場合には、硬化乾燥後の塗料組成物が燃えやすくなる。産業廃棄物焼却灰が６０重量％より多い場合には、産業廃棄物焼却灰に含有されている有害物の漏出が起る場合があり、また、硬化後の塗料組成物の耐久性が損なわれる。産業廃棄物焼却灰３〜３０重量％の範囲がより好ましく、焼却灰に含有されている有害物の漏出がより起こりにくく、硬化乾燥後の塗料組成物の耐久性もより向上する。
【００２０】
さらに、塗料組成物には、無機質結合材を含有することができる。無機質結合材は、無機系の被塗布面に対する接着力向上や、塗膜の有機分の含有量を少なくすることができるため、耐熱性及び難燃性を付与することができ、セメント、シリカゾル、リチウムシリケート、アルミナゾル、焼石膏、石灰、高炉スラグなどが挙げられる。
【００２１】
前記無機質結合材の中でも、セメントが入手の容易さ、コスト面からより好ましく用いられる。セメントは、水と反応して硬化する鉱物質の粉末であり、ポルトランドセメント、白色セメント、混合セメント及び特殊セメントなどに大別することができ、ポルトランドセメントの中でも普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント及び耐硫酸塩ポルトランドセメントがある。
【００２２】
この発明では、任意の種類のセメントを用いることができる。容易に入手できる普通ポルトランドセメント又は白色セメントがが好ましく用いられる。
この無機質結合材は、有機質結合材の固形分に対して、無機質結合材の固形分で５〜７０重量％含有することが好ましい。５重量％より少ない場合には、無機系の被塗布面に対する接着力向上や耐熱性及び難燃性を付与することができない。７０重量％より多い場合には、塗膜の重量が増加してしまうことになる。５〜５０重量％の範囲がより好ましい。
【００２３】
この発明の塗料組成物は、その他の添加剤として、低沸点アルコール、高沸点溶剤、界面活性剤、増粘剤、白色顔料、着色顔料、充填材、軽量骨材、難燃剤、防腐剤、防黴剤、防藻剤等のような一般に塗料製造に配合されている成分を使用することができる。高沸点溶剤は造膜助剤、防凍剤として用いられ、界面活性剤は消泡剤、分散剤、湿潤剤などとして用いられる。増粘剤は、粘度及び粘性調整のために用いられる。また、充填材としては、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、アルミナ、珪砂、繊維等が挙げられる。軽量骨材としては、発砲クレー、軽石、パーライト、発泡スチロール粉、シラスバルーン、ヒル石、ガラス粉の発泡体等が挙げられる。難燃剤としては、ハロゲン系、リン系、三酸化アンチモン系化合物などがある。
【００２４】
上塗り塗料としては、アクリル樹脂系、シリコーン樹脂系、ウレタン樹脂系、シリコーンアクリル樹脂系等の水系塗料又は溶剤系塗料が用いられる。この上塗り塗料は、用途や性能に応じて適宜選択することができる。
【００２５】
上塗り塗料を塗布することにより、焼却灰に含有されている有害物の漏出がより起こらなくなり、塗料組成物の塗布面の耐候性を向上させ、汚れ防止を図ることなど塗料組成物の塗布面の保護をすることができ、また、塗料組成物の塗布面の色調を自由に変えることができる。さらに、上塗り塗料の種類を変えることによって、艶を与えたり、逆に艶を消すことができる。
【００２６】
被塗布物とは、塗料組成物が塗布されるものであり、建築物などの構造物の壁面などである。また、可とう性のあるものや板状で可とう性のないものが挙げられる。可とう性のあるものでは、不織布、織布、ガラスクロス、紙などがあり、板状で可とう性のないものでは、合板、窯業用サイディング、金属サイディング、ＡＬＣ版、押し出し成型板、ケイ酸カルシウム板、ＧＲＣ板、ＰＣ板などが挙げられる。
【００２７】
建築物などの構造物の壁面には、壁面の下地調整材や模様付けの主材などとして建築仕上げ用の材料として塗料組成物を直接用いることができる。塗料組成物を塗布し、硬化乾燥した後に、上塗り塗料を塗布するものである。
【００２８】
不織布、織布、ガラスクロス、紙などの可とう性のあるものや合板、窯業用サイディング、金属サイディング、ＡＬＣ版、押し出し成型板、ケイ酸カルシウム板、ＧＲＣ板、ＰＣ板などの板状のものには、塗料組成物を塗布し、硬化乾燥した後に、上塗り塗料を塗布することにより、前もって塗装された被塗布物を建築物などの構造物の壁面等に貼り付けることができる表装材とするものである。
【００２９】
さらに、塗料組成物を所定の形状に賦形し、硬化乾燥した後に、上塗り塗料により形成される塗料層を積層するものでは、自由な形状にすることができ、タイル状、レンガ状、ブロック状などの形状に賦型することにより、建築物などの構造物の壁面等に貼り付ける表装材とするものである。
【００３０】
次に、前記のように構成された塗料組成物による塗膜構造を得るための塗装方法について説明する。
さて、塗料組成物は、被塗布面に対して刷毛、ローラー、スプレー、鏝、へらなどの通常の塗布方法により塗布することにより塗料組成物層を形成することができ、その塗布方法は、必要に応じて適宜選択し、特に限定されるものではない。また、塗料組成物を所定の形状に賦形する賦形方法としては、鋳込み成形法、プレス成形法などの成形方法があるが、どの成形方法も使用可能であり、必要に応じて適宜選択し、特にその方法は限定されるものではない。
【００３１】
塗料組成物より形成される塗料組成物層又は賦形された塗料組成物を硬化乾燥した後、上塗り塗料を塗布する。その塗布方法としては、刷毛、ローラー、スプレー、鏝、へらなどの通常の塗布方法に塗布することができる。また、賦形された塗料組成物は上塗り塗料の中に漬け込むことにより上塗り塗料層を形成することができる。
【００３２】
以上のように、この実施形態によれば次のような効果が発揮される。
・有機質結合材の固形分に対して、産業廃棄物焼却灰が３〜６０重量％を含有しているものであり、産業廃棄物焼却灰３〜３０重量％がより好ましい範囲であることにより、硬化後の塗料組成物が燃えにくく、焼却灰に含有されている有害物の漏出が起こらない、耐久性のよいものが得られる。
【００３３】
・無機質結合材を含有することであり、好ましくはセメントを含有することにより、無機系の被塗布面に対する接着力向上や、塗膜の有機分の含有量を少なくすることができるため、耐熱性及び難燃性を付与することができものである。
【００３４】
・被塗布物の表面に被塗布物側から塗料組成物より形成される塗料組成物層と、上塗り塗料により形成される塗料層とが積層されているものであることにより、有害物の漏出がなく、自由な色調になるとなるものを得ることができる。
【００３５】
・塗料組成物を所定の形状に賦形し、硬化乾燥した後に、上塗り塗料により形成される塗料層を積層されているものであることにより、有害物の漏出がなく、自由な色調になるものが得られる。
【００３６】
・有機質結合材が合成樹脂エマルションであり、好ましくはアクリル系合成樹脂エマルションであることにより、塗料適性、硬化後の塗膜の物性がよいものを容易に得ることができ、さらに無機結合材との混和性に優れたものを得ることができる。
【００３７】
・有機質結合材の固形分に対して、無機質結合材の固形分で５〜５０重量％含有することにより、無機系の被塗布面に対する接着力向上や耐熱性及び難燃性を付与することができ、塗膜の重量が増加を抑制するものができる。
【００３８】
【実施例】
以下、前記実施形態を実施例に基づいてさらに具体的に説明する。
廃棄物焼却灰に下水処理汚泥の焼却灰を用いた。その焼却灰は、濃赤色である。その他の成分として、消泡剤、湿潤剤、増粘剤などを用いた。また、必要に応じて増膜助剤を含有させ、配合水を用いた。
【００３９】
有機質結合材としては、固形分が５０％のアクリル系合成樹脂エマルションを用い、無機質結合材を含有させる場合には固形分が５０％のエチレン−酢酸ビニル系合成樹脂エマルションを用いた。
【００４０】
無機質結合材には、普通ポルトランドセメントを用い、充填材としてシラスバルーンを用いた。以下、実施例及び比較例の配合を表１に示す。有機質結合材及びその他の成分の含有量は、固形分である。
【００４１】
【表１】

実施例１、実施例２及び参考例、比較例１〜比較例３についての塗料組成物を離型性のあるシリコーンゴム製の型に流し込み硬化乾燥させて試験片を作る。その試験片は、縦６０ｍｍ横２００ｍｍ厚み５ｍｍである。その試験片の全面に溶剤型のアクリル系樹脂の上塗り塗料を塗布し、試験体を得た。それらの試験体の重量を測定した後、有害物の漏出の確認及び、耐衝撃性についての確認を行った。
【００４２】
溶剤型のアクリル系樹脂の上塗り塗料が白色であるために赤色でできた試験片が白色な試験体となった。
この漏出試験は、試験体（単位ｇ）と初期ｐHが４．０である脱イオン水（単位ｍｌ）とを重量体積比で１：１０の割合で混合する。その混合された試料液を常温常圧で２４時間攪拌し、その後、３０分間静置する。その試料液を３０００ｒｐｍで２０分間遠心分離した後、その上澄み液を孔径０．４５μｍのメンブランフィルターでろ過してろ液をとり、それを検液とした。この検液に漏出したものを検証する。
【００４３】
耐衝撃性は、試験体を５０ｃｍの高さからアスファルト舗装された床面に自由落下させ、試験体の破損の程度を検証した。
試験体の重量と漏出試験の結果と表２に示す。
【００４４】
【表２】

実施例１、参考例及び比較例１の試験体の燃焼試験を行った。この燃焼試験は、試験体にライターの炎を近づけ、試験体に着火する時間を測定した。実施例１の試験体の着火時間は、３０秒であり、参考例の試験体では、６０秒であった。一方、比較例１の試験体の着火時間は、１５秒であった。比較例１は、樹脂量多いため燃えやすいことがわかる。参考例では、無機結合材としてセメントを含有していることにより、実施例１と比較してより燃えにくいことがわかる。
【００４５】
比較例２については、無機質結合材の含有率が多いため、参考例に比べても重量が重くなる。また、耐衝撃性については、無機結合材が多いため試験体が硬くなるため、試験体の角の割れが起きた。
【００４６】
比較例３では、焼却灰の含有率が多いため漏出試験の結果、漏出物があった。実施例２の塗料組成物をタイル状に成形し、上塗り塗料を塗布し、表装材として用いた。成形方法は、シリコーン樹脂の成形型に塗料組成物を流し込み、５０℃で加熱乾燥を７２時間し、硬化乾燥後に成形型から脱形した。その後、上塗り塗料を刷毛で塗布し、常温で自然乾燥し、表装材を得た。この上塗り塗料は、白色であり、水系のシリコーンアクリルのものを用いた。
【００４７】
参考例の塗料組成物に充填材として炭酸カルシウムを有機質結合材の固形分に対して、１０倍量添加して、配合水を適当量添加してＡＬＣ下地の下地調整材として用いた。その下地調整をリシンガンでスプレーとした。下地調整をした後上塗り塗料として溶剤型のアクリル樹脂からなる白色のエナメル塗料をスプレーガンで塗布した。
【００４８】
次に、前記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
・前記無機質結合材がセメントであることを特徴とする塗料組成物。このことにより無機系の被塗布面に対する接着力向上や、塗膜の有機分の含有量を少なくすることができるため、耐熱性及び難燃性を付与することが容易にできる。
【００４９】
・前記有機質結合材が合成樹脂エマルションであり、好ましくはアクリル系合成樹脂エマルションであることを特徴とする請求項１に記載の塗料組成物。この構成により、製造及び入手が容易で、さらに無機結合材との混和性に優れたものを得ることができる。
【００５０】
・塗料組成物の固形分に対して、無機質結合材の固形分で５〜５０重量％含有することを特徴とする塗料組成物。このことにより無機系の被塗布面に対する接着力向上や耐熱性及び難燃性を付与することができ、塗膜の重量が増加を抑制するものができる。
【００５１】
【発明の効果】
この発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
請求項１に記載の発明の塗料組成物によれば、廃棄物焼却灰を建築等の仕上げ材に用いることにより有効な利用ができ、その塗膜が薄膜での耐衝撃性があり、軽量となるものである。
【００５３】
請求項２又は請求項３に記載の発明の塗膜構造によれば、その塗膜から有害物の漏出がなく、自由な色調になるものである。
【００５４】
請求項４に記載の発明の塗装方法によれば、その塗膜から有害物の漏出がなく、自由な色調とすることである。

Claims (4)

1. 無機質結合材を含まず、合成樹脂エマルションを有機質結合材とする有機質結合材の固形分に対して、廃棄物焼却灰が３〜３０重量％を含有することを特徴とする塗料組成物。
2. 被塗布物の表面に被塗布物側から請求項１に記載の塗料組成物より形成される塗料組成物層と、上塗り塗料により形成される塗料層とが積層されていることを特徴とする塗膜構造。
3. 被塗布物の表面に被塗布物側から請求項１に記載の塗料組成物を塗布して硬化乾燥させ塗料組成物層を形成した後、その表面に上塗り塗料を塗布して硬化乾燥させ塗料層を形成することを特徴とする塗装方法。
4. 請求項１に記載の塗料組成物を所定の形状に賦形したものの全面に、上塗り塗料により形成される塗料層を積層することを特徴とする塗膜構造。