JPH07278465A - 日焼け防止用塗料組成物および塗布材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 優れた耐候性を備え、基材の色がそのまま得
られるとともに、日焼けが有効に抑止される。 【構成】 アルコキシシラン基を側鎖に有する樹脂に平
均粒径が０．０１μｍ以下の酸化亜鉛３が混入されて日
焼け止め塗料組成物が形成される。上記アルコキシシラ
ン基を側鎖に有する樹脂としてポリアクリル酸エステル
２が適用される。日焼け防止用塗料組成物が基材（セル
ローズ１）の表面に塗布されて塗布材が形成される。上
記基材として繊維素系の木材、布および紙が、蛋白質系
の皮革若しくは布、または、表面に水酸基を有する合成
樹脂系の皮革、布および紙のうちのいずれかが適用され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、塗布することにより日
焼けを有効に防止する日焼け防止用塗料組成物およびこ
の塗料組成物が塗布された塗布材に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】木材、紙材、布材、皮革材等の有機化合
物からなる材料は、それらが天然品であるか合成品であ
るかを問わず、太陽光に曝されると表面の自然色または
塗布色が退色するいわゆる日焼け現象が起こる。その原
因は、上記材料の表面組織が紫外線、可視光線、あるい
は赤外線の影響を受けて変質し色が変わるためであると
いわれている。特に基材が木質系のものである場合は、
それに太陽光が当ると、紫外線や可視光線の影響を受け
て木材中に存在するリグニンやその他の成分の化学構造
が変化し変色するといわれている。特に基材が木質系の
ものである場合は、それに太陽光が当たると、紫外線に
より劣化して黒変を生じ、また、可視光線により木材表
面に光励起により発生すると考えられるラジカルの連鎖
を起し、白化を生じ変色するといわれている。

【０００３】そこで、材料の生地の色を活かしかつ汚れ
を防止するために、古くは透明ワニスやクリヤラッカー
等の塗料を材料の表面に塗布することが行われたが、太
陽光が塗膜を透過するため日焼けを防止する効果はな
い。また透明ワニスやクリヤラッカーは耐候性の面で問
題点を有し、短期間に劣化して被覆効果が失われるとい
う不都合も存在した。

【０００４】なお、木材を対象とした日焼け防止塗料に
ついては、白木用として酸化チタンの粉末を塗料基剤に
混入したものが市販されているが、白い色調の木材には
適用可能であっても、有色材に塗布すると混入された酸
化チタンの白色が目立ち、いわゆる白ぼけ現象が発生す
るため有色材には用いることができない。

【０００５】ところで、その後合成樹脂を原料とする耐
候性に優れた各種の塗料が開発されるに及び、耐候性の
面では相当改良されたが、生地の色を活かそうとすれば
透明にしなければならず、透明であるがために日焼けは
抑止され得ないという問題点が存在する。それを防止す
べく透明塗料にベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール
系あるいは置換アクリルニトリル系の有機系紫外線吸収
剤を混入することが行われるが、充分な日焼け防止効果
を得ることができなかった。

【０００６】そこで、近年白ぼけを回避しかつ透明機能
を失わずに日焼けを防止するものとして、透明塗料の中
に紫外線の吸収機能に優れた酸化亜鉛の微粒子を分散さ
せた塗料組成物が適用されるに到ったが、このような金
属酸化物分散方式については例えば特開平３−１４３９
６５号公報、あるいは特開平４−５０２８０号公報等に
よって開示されている。

【０００７】上記特開平３−１４３９６５号公報に開示
されたものは、ポリエステル樹脂系、ビニル樹脂系、ア
クリル樹脂系、フッ素樹脂系、シリコーン樹脂系、テト
ラエトキシシラン等の金属アルコキシド系の有機化合物
に平均粒径が０．０１μｍの酸化亜鉛の粉末を混入した
ものであり、この塗料組成物はプラスチックフィルム、
プラスチックパネル、プラスチック成形品等の合成樹脂
製品の表面に塗布されると記載されている。

【０００８】また、特開平４−５０２８０号公報に開示
されたものは、上記と同様の有機化合物および酸化亜鉛
の微粒子を用いるものであるが、塗料組成物が塗布され
る基材として表面に蛍光またはリン光が塗布されたもの
に適用されるとしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記特開平
３−１４３９６５号公報に開示され塗料組成物は、プラ
スチックフィルム、プラスチックパネル、プラスチック
成形品等の合成樹脂製品の表面に塗布されるものであ
り、なるほど上記のような合成樹脂製品の表面に上記塗
料組成物を塗布すれば、紫外線を有効に阻止するため合
成樹脂製品の劣化は有効に阻止されるが、これを木材等
生地の色を活かした状態で塗布されることが望まれる基
材に塗布すれば、この塗料組成物が、酸化亜鉛微粒子を
配合したものであっても、塗料組成物が基材の表面に付
着しているだけであって、基材とは化学的に結合してお
らず、テトラエトキシシランに軟化亜鉛を配合した場合
は、それは強伸度のない低分子物であるため、これらの
塗料組成物を塗布した基材が屋外暴露されると、吸湿や
光熱等による基材の膨潤や伸縮により、１〜２ケ月程度
の極めて短期間に塗膜剥離を起し、基材に対する保護作
用を失い、基材は日焼け変色を生じ、被塗布基材の生地
の色を活かすことができなくなるという問題点を有して
いる。

【００１０】また、特開平４−５０２８０号公報に開示
されたものについても上記特開平３−１４３９６５号公
報に開示されものと同様の問題点を有している。

【００１１】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、木材、紙材、布材、皮革材
等の基材との化学結合による永久接着に起因して接着性
に優れ、優れた耐久耐候性を備え、基材の色がそのまま
得られるとともに、日焼けが有効に抑止される日焼け防
止用塗料組成物およびこの組成物が塗布された塗布材を
提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
日焼け防止用塗料組成物は、アルコキシシラン基を側鎖
に有する樹脂に平均粒径が０．０１μｍ以下の酸化亜鉛
が混入されていることを特徴とするものである。

【００１３】本発明の請求項２記載の日焼け防止用塗料
組成物は、請求項１記載の日焼け防止用塗料組成物にお
いて、上記アルコキシシラン基を側鎖に有する樹脂の主
鎖がポリアクリル酸エステルであることを特徴とするも
のである。

【００１４】本発明の請求項３塗布材は、請求項１また
は２記載の日焼け防止用塗料組成物が、繊維素系の木
材、布および紙のうちのいずれか、蛋白質系の皮革若し
くは布、または、表面に水酸基を有する合成樹脂系の皮
革、布および紙のうちのいずれかからなる基材の表面に
塗布されていることを特徴とするものである。

【００１５】

【作用】上記請求項１記載の日焼け防止用塗料組成物に
よれば、塗料組成物を木材、紙材、布材、皮革材等表面
に水酸基を有する基材の表面に塗布すれば、塗料組成物
を構成する樹脂のアルコキシシラン基と上記水酸基との
化学反応によってアルコールが生成して放出されるとと
もに、樹脂が基材の表面に化学的に結合するため、塗料
組成物が強固に基材の表面を被覆して塗膜が極めて耐候
性に優れたものになる。

【００１６】そして、樹脂の中に分散された酸化亜鉛の
微粒子が太陽光の紫外線を吸収するため、その分基材の
表面に到達する紫外線の量が減少する。そして、塗膜を
透過して基材表面に達した可視光線は、基材面に光励起
によるラジカルを生成させ、このラジカルは連鎖的に基
材を劣化させ、木材の場合は白化現象を生じるが、本塗
料組成物の場合は、基材とアルコキシシラン基含有樹脂
との化学結合により基材と樹脂間に橋かけが生じ、この
橋を通って先の可視光線により生成されたラジカルが樹
脂層に伝播し、基材より可動性に富む樹脂分子間のブラ
ウン運動によりラジカル間の接触、ラジカル同士の結合
が生じ、化学結合してラジカルが消滅するので、基材面
に白化現象が生じないと推定される。従って、基材表面
の太陽光照射による変質が有効に抑止され、日焼けが防
止される。

【００１７】また、上記酸化亜鉛の微粒子は平均粒径が
０．０１μｍ以下であり極めて微細であるため、微粒子
に阻止されて基材の地色が変色することはなく、基材の
有する色調や風合いが活かされた塗装が行われる。

【００１８】上記請求項２記載の日焼け防止用塗料組成
物によれば、アルコキシシラン基を側鎖に有し、主鎖が
ポリアクリル酸エステルである樹脂が適用されており、
ポリアクリル酸エステルスは本来的に非常に耐候性に優
れた強靱な材料であるため、塗料組成物が基材に塗布さ
れて形成された塗膜はアルコキシシラン基による基材表
面への化学結合とも相俟って非常に耐候性に優れたもの
になる。

【００１９】上記請求項３記載の塗布材によれば、請求
項１または２記載の日焼け防止用塗料組成物が繊維素系
の木材、布および紙のうちのいずれか、蛋白質系の皮革
若しくは布、または、表面に水酸基を有する合成樹脂系
の皮革、布および紙のうちのいずれかからなる基材の表
面に塗布されているため、これらの基材の表面は多くの
水酸基を有し、この水酸基に塗料組成物の樹脂のアルコ
キシシラン基が結合して強固な塗膜が形成され、地色の
色調および風合いが維持された状態で長期間に亘り塗布
材の日焼けが有効に抑止される。

【００２０】

【実施例】本発明の日焼け防止用塗料組成物は、アルコ
キシシラン基を側鎖に有する樹脂に平均粒径が０．０１
μｍ以下の非常に細かい酸化亜鉛が混入されてなるもの
である。アルコキシシラン基を側鎖に有する樹脂として
は、フェノール樹脂、アルキド樹脂、アミノアルキド樹
脂、ビニル樹脂、塩化ゴム樹脂、エポキシ樹脂、アクリ
ル樹脂、ポリウレタン樹脂、ケイ素樹脂、フッ素樹脂等
が適用可能であるが、これらの中で特に耐候性に優れた
ポリアクリル酸エステルが基剤として適用された塗料が
好適である。

【００２１】ちなみに、本実施例においては、塗料組成
物の基剤として、アクリル酸エステル（ＣＨ₂＝ＣＨＣ
ＯＯＲ）を重合させて得たポリアクリル酸エステルに側
鎖としてアルコキシシラン基を付与したものが適用され
ている。具体的には、鐘淵化学工業株式会社製の商品名
「ゼムラックＹＣ３３７２」および大日本インキ株式会
社製の商品名「セラネートＡ９５５０」のいずれか、ま
たはそれらを組み合わせたものが用いられている。

【００２２】上記平均粒径が０．０１μｍ以下の細かい
酸化亜鉛の微粒子は、低圧環境下で亜鉛を蒸発させて２
０Å以下の微粒子として回収し、この微粒子の加熱処理
によって酸化亜鉛にする公知の気相蒸発析出法や、亜鉛
の酸化塩の水溶液中にアンモニアを導入して上記酸化塩
とアンモニアとを反応させ、得られたゲル状の沈殿物を
水洗して可溶性塩を溶脱し、残余の沈殿物を乾燥する公
知の方法によって製造することができる。

【００２３】本実施例においては、上記アルコキシシラ
ン基を有したポリアクリル酸エステルの固形分１００重
量％に対して、平均粒径が０．０１μｍ以下に調製され
た酸化亜鉛の微粒子５〜３０重量％が添加される。そし
てこの混合物に硬化剤として鐘淵化学社製の「ゼムラッ
クＹＣ３３７２」に対して同社製の「ＢＴ１２０ＳＴ」
を５〜２０重量％添加したもの、または大日本インキ社
製の「セラネートＡ９５９０」に対して「セラネートＡ
９５９０Ｍ１」を１０〜５０重量％添加したものが添加
される。これらの混合物を充分に混ぜ合わせることによ
って本発明に係る日焼け防止用塗料組成物が得られる。

【００２４】そして、本発明においては、日焼け防止用
塗料組成物が塗布される基材は、繊維素系のものとして
木材、天然繊維布あるいはパルプ紙が適用され、蛋白質
系のものとして皮革や蚕糸布が適用される。、また、合
成樹脂系のものとして表面にＯＨ基を有する合成皮革、
合成繊維布あるいは合成樹脂を原料にした紙などであ
り、このような基材に上記塗料組成物が塗布されて本発
明に係る塗布材が形成される。

【００２５】上記木材については、着色処理が施されて
いない白木や有色材が上記基材として好適に使用される
が、着色処理が施されたものに本発明の塗料組成物を重
ね塗りしてもよい。上記天然および合成繊維布について
は、帆布、テント布、軒材としての布、看板用の布等屋
外で使用されるものが基材として好適に使用される。上
記パルプ紙および合成樹脂を原料にした紙については、
厚紙で形成された各種のファイルバック等が基材として
適用される。また上記天然および合成皮革としては、皮
革製品である鞄、ハンドバック、衣類等が挙げられる。

【００２６】このような繊維素系、蛋白質系、あるいは
ＯＨ基を有する合成樹脂系の基材の表面に上記日焼け防
止用塗料組成物を塗布された塗布材は、基材の地色が損
なわれることなく、また白ぼけが起こらない状態で有効
に日焼けによる退色が抑止される。従って、例えば日焼
け防止用塗料組成物が塗布された白木の表面は、長期間
に亘って白木の風合いが損なわれず、また、帆布など屋
外で用いられる布材に上記塗料組成物が塗布されると、
長期間に亘って退色が有効に抑止される。さらに、紙材
や特に染色した皮革材に適用しても上記と同様の効果が
得られる。

【００２７】図１は、木材等の繊維素系の基材に本発明
に係る日焼け防止用塗料組成物が塗布された場合の日焼
け防止のメカニズムを説明するための説明図である。こ
の図に示すように、木材等の繊維素系の基材の構成要素
であるセルローズ１の表面には、多くの水酸基（−Ｏ
Ｈ）が結合しており、この水酸基によって木材等の表面
は化学的に活性である。

【００２８】この活性な表面に平均粒径が０．０１μｍ
以下の酸化亜鉛粉（ＺｎＯ）３および硬化触媒の混入さ
れたアルコキシシラン基（−Ｓｉ（ＯＲ）₃）を側鎖に
有するポリアクリル酸エステル２が塗布されると、セル
ローズ１の表面の水酸基と、ポリアクリル酸エステル２
の主鎖から分枝した側鎖であるアルコキシシラン基とが
化学反応を起こして結合し、アルコール（Ｒ−ＯＨ）が
放出された状態で基材の表面に非常に強固な塗膜４を形
成する。

【００２９】そして、上記強固な塗膜４が形成された状
態で、塗膜４中に微細な酸化亜鉛粉３が均一に分散され
ている。かかる無数の酸化亜鉛粉３の分散によって、基
材の表面に照射された太陽光は乱反射させられるととも
に、酸化亜鉛粉３の紫外線吸収機能によって略２５０〜
３６５ｎｍの紫外線が吸収され、木材の劣化を促進する
２８０〜３５０ｎｍの紫外線がカットされるため、基材
の日焼けが有効に抑制される。

【００３０】一方、光線の残部の可視光線は酸化亜鉛粉
３間を潜り抜けて基材の表面に到達し、その反射光が再
度酸化亜鉛粉３間の間隙から外部に放射される。そし
て、酸化亜鉛粉３は平均粒径が０．０１μｍ以下と極め
て微細であるため、生地の色調は酸化亜鉛粉３によって
阻害されることはない。

【００３１】以上主にセルローズが主成分である繊維素
系の木材を例に挙げて日焼け防止のメカニズムを説明し
たが、蛋白質系基材も多くの水酸基を有しており、同様
のメカニズムで日焼けが有効に抑止される。合成樹脂系
の基材の場合も水酸基を有するものを使用することによ
り同様の作用が得られる。

【００３２】（試験例）本発明の日焼け防止用塗料組成
物の日焼け防止効果を確認するために、促進耐候試験を
実施した。この試験は、サンシャインウェザーメータを
使用し、各試験片４枚につき１枚をブランクとして促進
耐候試験を行い、外観を目視判定するとともに色差を測
定するものである。色差判定はスガ試験機社製の型式
「Ｈ−ＣＴ」により行った。本発明に係る日焼け防止用
塗料組成物の基剤（アルコキシシラン基を側鎖に有する
樹脂）として、鐘淵化学工業株式会社製の商品名「ゼム
ラックＹＣ３３７２」（実施例１）および大日本インキ
株式会社製の商品名「セラネートＡ９５５０ＭＩ」（実
施例２）を用いた。これらそれぞれの樹脂固形分１００
重量％に、市販の平均粒径が０．０１μｍ以下に調製さ
れた酸化亜鉛微粒子を１０重量％を添加し、さらに実施
例１については鐘淵化学工業株式会社製の硬化触媒（商
品名「ＢＴ１２０ＳＴ」）を１０〜３０重量％添加する
とともに、実施例２については大日本インキ株式会社製
の硬化触媒（商品名「セラネートＡ９５９０」）を添加
して実施例１および実施例２の塗料組成物を得た。

【００３３】一方、比較例として、アルコキシシラン基
を側鎖に有しないアクリル酸樹脂（昭和高分子工業株式
会社製の商品名「ビニゾールＴＡ３００」）（比較例
１）、およびアルコキシシラン基を側鎖に有するアクリ
ル酸エステル樹脂（鐘淵化学工業株式会社製の商品名
「ゼムラックＹＣ３３７２」）（比較例２）をそれぞれ
用いた。これらそれぞれの樹脂固形分１００重量％に対
して、比較例１については市販の平均粒径０．０１μｍ
の酸化亜鉛微粒子１０重量％を添加混合するとともに、
比較例２については平均粒径０．１μｍの酸化亜鉛を１
０重量％添加し、さらに鐘淵化学工業株式会社製の硬化
触媒（商品名「ＢＴ１２０ＳＴ」）１０重量％を添加混
合して比較例１および比較例２の塗料組成物を得た。

【００３４】そして、これらの日焼け防止用塗料組成物
を、所定の方形（６ｃｍ×１５ｃｍ×１ｃｍ）に切断さ
れたラワンなどの赤味材からなる板状のテストピースの
表面に、塗布量４０ｇ／ｍ²（塗膜厚み４０μｍ）にな
るように塗布し、２日間風乾した後促進耐候試験に供し
た。そして、経時的にテストピースの表面の変化を調べ
た。試験結果を表１に示す。なお、表中の暴露時間に記
された数値は促進耐候試験に供した時間である。

【００３５】

【表１】

【００３６】この表から判るように、比較例１について
は暴露時間が６００時間で塗膜自体が劣化し、所々にひ
び割れが認められた。また、比較例２については、退色
の開始時間は比較例１よりも遅かったが、塗膜は白ぼけ
状態で商品価値がなかった。

【００３７】これに対して、実施例１および実施例２の
場合は、促進耐候試験１０００時間でも全く退色は認め
られず、また塗膜にも全くひび割れは生じておらず、本
発明の日焼け防止用塗料組成物の日焼け防止効果が優れ
たものであるかが判る。なお、上記促進耐候試験は２０
０時間が１年に相当し、従って、１０００時間は５年間
直射日光に曝しても塗布材に表面に日焼けが生じないこ
とを示しており、塗布材が直射日光に曝されない環境に
おいては、さらに相当の長期間に亘って、塗布材の表面
に退色は起こらないことをも示している。

【００３８】

【発明の効果】本発明の請求項１記載の日焼け防止用塗
料組成物によれば、塗料組成物を木材等表面に水酸基を
有する基材の表面に塗布すれば、塗料組成物を構成する
樹脂のアルコキシシラン基と上記水酸基との化学反応に
よってアルコールが生成して放出されるとともに、樹脂
が基材の表面に化学的に結合するため、塗料組成物が強
固に基材の表面を被覆し塗膜が極めて耐候性に優れたも
のになる。

【００３９】そして、樹脂の中に分散された酸化亜鉛の
微粒子が太陽光の紫外線を吸収するため、その分基材の
表面に到達する紫外線の量が減少し、基材表面の太陽の
紫外線照射による変質が有効に抑止され、日焼けが防止
される。

【００４０】また、上記酸化亜鉛の微粒子は平均粒径が
０．０１μｍ以下であり非常に細かいため、微粒子に阻
止されて基材の地色が変色することはなく、基材の有す
る色調や風合いが活かされた塗装が行われる。

【００４１】本発明の請求項２記載の日焼け防止用塗料
組成物によれば、アルコキシシラン基を側鎖に有する樹
脂としてポリアクリル酸エステルが適用されており、ポ
リアクリル酸エステルスは本来的に耐候性に優れた強靱
な材料であるため、塗料組成物が基材に塗布されて形成
された塗膜はアルコキシシラン基による基材表面への化
学結合とも相俟って非常に耐候性に優れたものになる。

【００４２】本発明の請求項３記載の塗布材によれば、
請求項１または２記載の日焼け防止用塗料組成物が繊維
素系の木材、布および紙のうちのいずれか、蛋白質系の
皮革若しくは布、または、表面に水酸基を有する合成樹
脂系の皮革、布および紙のうちのいずれかからなる基材
の表面に塗布されているため、これらの基材の表面は多
くの水酸基を有し、この水酸基に塗料組成物の樹脂のア
ルコキシシラン基が結合して強固な塗膜が形成され、地
色の色調および風合いが維持された状態で長期間に亘り
塗布材の日焼けが有効に抑止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】木材等の繊維素系の基材に本発明に係る日焼け
防止用塗料組成物が塗布された場合の日焼け防止のメカ
ニズムを説明するための説明図である。

【符号の説明】

１ セルローズ ２ ポリアクリル酸エステル ３ 酸化亜鉛 ４ 塗膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルコキシシラン基を側鎖に有する樹脂
   に平均粒径が０．０１μｍ以下の酸化亜鉛が混入されて
   いることを特徴とする日焼け防止用塗料組成物。
2. 【請求項２】 上記アルコキシシラン基を側鎖に有する
   樹脂の主鎖がポリアクリル酸エステルであることを特徴
   とする請求項１記載の日焼け防止用の塗料組成物。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の日焼け防止用塗
   料組成物が、繊維素系の木材、布および紙のうちのいず
   れか、蛋白質系の皮革若しくは布、または、表面に水酸
   基を有する合成樹脂系の皮革、布および紙のうちのいず
   れかからなる基材の表面に塗布されていることを特徴と
   する塗布材。