JP2001106978A - 水性低汚染塗料組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】水性塗料と低汚染化剤とを混合した際の相溶性
及び粘度安定性が良好で、グロスペイントに適用した場
合には高い光沢値を示し、塗膜の耐汚染性及び汚染物質
の染み込み防止性を飛躍的に向上でき、さらには、塗料
を重ね塗りする際の密着性に優れる水性低汚染塗料組成
物を提供する。 【解決手段】（Ａ）合成樹脂エマルションを結合材とす
る水性塗料、（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング
剤、（Ｃ）アルコキシシランの変性縮合物、を含有し、
（Ａ）の合成樹脂エマルションの固形分１００重量部に
対して、（Ｂ）が０．０５〜３．０重量部、（Ｃ）がＳ
ｉＯ_２換算で１．０〜４０．０重量部配合され、配合後
のｐＨを９．０以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水性低汚染塗料組成物
に関するものであり、さらに詳しくは金属、ガラス、磁
器タイル、コンクリート、サイディングボード、押出成
型板、プラスチック等の各種素材の表面仕上げに使用す
ることができ、主に建築物、土木構造物等の躯体保護に
使用する水性低汚染塗料用組成物に関するものである。

【０００２】

【従来技術】近年、建築・土木構造物に使用する塗料分
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
り、年々水性化が進んできている。

【０００３】公知の水性塗料の中には、耐候性、耐水性
などに関しては溶剤型塗料と同等レベルの性能を有する
ものもある。しかし、特に汚染性に着目してみると、低
汚染型と唱われる水性塗料でさえ、溶剤型の低汚染型塗
料のレベルには遠く及ばないのが現状である。

【０００４】また、水性塗料による塗膜は一般的に溶剤
型の塗料による塗膜に比べて、塗膜硬度が低く、汚染物
質が付着した時の染み込み性が高い傾向にある。従っ
て、一度汚染物質が付着すると、塗膜表面からその汚れ
を除去することは困難な場合が多い。

【０００５】このような問題を解決した低汚染型塗料と
しては、塗料中に特定のオルガノシリケート及び／又は
その縮合物を配合する技術がＷＯ９４／０６８７０に開
示されている。より具体的には、ＷＯ９４／０６８７０
に開示される技術は、特定のオルガノシリケート及び／
又はその縮合物を配合し、塗膜形成後酸処理することに
よって、塗膜表面を親水性にし、油性の汚染物質を付着
しにくくし、また付着した汚染物質を降雨等の水滴とと
もに洗い流してしまうことを特徴とする。

【０００６】しかしながら、単にオルガノシリケート及
び/又はその縮合物を添加するＷＯ９４／０６８７０の
場合においては、オルガノシリケート及び/又はその縮
合物を水性塗料に添加した際に起こる加水分解縮合反応
を制御できないために、短時間で急激に塗料粘度が上昇
し、さらには塗料全体がゲル化してしまい、通常の塗装
作業をすることさえできないものであった。さらに、た
とえ混合後直ちに塗装を行い、塗膜を形成した場合にお
いても、汚染物質の染み込み抵抗性に劣るという欠点が
あった。

【０００７】また、水性塗料とオルガノシリケート及び
／又はその縮合物との相溶性が悪く、混合後に凝集物を
生じるという問題もあった。特に、一般にグロスペイン
トと呼ばれる高光沢の水性塗料においては、この相溶性
の悪さによって、表面光沢が極端に低下してしまうとい
う欠点もあった。

【０００８】さらに、オルガノシリケート及び／又はそ
の縮合物を添加した水性塗料を塗装し塗膜を乾燥硬化さ
せた後、該塗膜上に同じ塗料あるいは別の塗料を塗り重
ねる場合、十分な密着性が得られず、リコート性に劣る
という問題もあった。

【０００９】このように、単にオルガノシリケート及び
／又はその縮合物を水性塗料に添加するのみでは、実用
上無視することのできない問題があり、低汚染性に優れ
た塗膜を得ることは困難であった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】よって、本発明が解決
しようとする課題は、 水性塗料と低汚染化剤とを混合した際の相溶性及び粘
度安定性が良好であること、 高光沢の水性塗料であるグロスペイントに適用した場
合には高い光沢値を有する塗膜が得られること、 塗膜の耐汚染性及び汚染物質の染み込み防止性を飛躍
的に向上できること、さらには、 塗料を重ね塗り（リコート）する際の密着性に優れる
こと、であり、これらの課題をすべて解決できる水性低
汚染塗料組成物を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者等は鋭意検討を
重ねた結果、合成樹脂エマルションを結合材とする水性
塗料、アミノ基含有シランカップリング剤、及びアルコ
キシシランの変性縮合物を組み合わせ、組み合わせ後の
ｐＨを特定範囲とすることにより、これらの課題を解決
できることを見出し、本発明を完成するに至った。

【００１２】即ち、本発明は以下の水性塗料組成物に関
するものである。

【００１３】１．（Ａ）合成樹脂エマルションを結合材
とする水性塗料、（Ｂ）アミノ基含有シランカップリン
グ剤、（Ｃ）アルコキシシランの変性縮合物、を含有
し、（Ａ）の合成樹脂エマルションの固形分１００重量
部に対して、（Ｂ）が０．０５〜３．０重量部、（Ｃ）
がＳｉＯ_２換算で１．０〜４０．０重量部配合され、配
合後のｐＨが９．０以下であることを特徴とする水性低
汚染塗料組成物。 ２．（Ａ）の合成樹脂エマルションにおいて、カルボン
酸含有単量体を重量比率で、単量体総重量に対して５．
０％以下含有することを特徴とする１．に記載の水性低
汚染塗料組成物。 ３．（Ｃ）アルコキシシランの変性縮合物が、少なくと
も１つ以上のポリオキシアルキレン基をもつことを特徴
とする１．または２．に記載の水性低汚染塗料組成物。 ４．（Ｃ）アルコキシシランの変性縮合物が、少なくと
も１つ以上のポリオキシアルキレン基およびアルコキシ
ル基を有するアルコキシシランの変性縮合物であり、前
記ポリオキシアルキレン基の繰り返し単位の炭素数が１
〜４、前記アルコキシル基の炭素数が１〜４であること
を特徴とする１．または２．に記載の水性低汚染塗料組
成物。 ５．（Ｃ）アルコキシシランの変性縮合物が、少なくと
も１つ以上のポリオキシアルキレン基およびアルコキシ
ル基を有するアルコキシシランの変性縮合物であり、前
記ポリオキシアルキレン基の繰り返し単位の炭素数が２
のポリオキシエチレン基、前記アルコキシル基の炭素数
が２のエトキシ基であることを特徴とする１．または
２．に記載の水性低汚染塗料組成物。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態に
基づき詳細に説明する。

【００１５】本発明の水性低汚染塗料組成物は、（Ａ）
合成樹脂エマルションを結合材とする水性塗料、（Ｂ）
アミノ基含有シランカップリング剤、及び（Ｃ）アルコ
キシシランの変性縮合物、を含有し、（Ａ）、（Ｂ），
（Ｃ）を混合した後のｐＨを９．０以下とすることによ
り、水性塗料と低汚染化剤とを混合した際の相溶性や粘
度安定性、グロスペイントでの光沢、形成塗膜の耐汚染
性及び汚染物質の染み込み抵抗性に優れるばかりでな
く、形成塗膜上に塗料を重ね塗りする場合の密着性をも
確保することができる。

【００１６】本発明組成物における（Ａ）水性塗料は、
合成樹脂エマルションを結合材とし、必要に応じ造膜助
剤、顔料、添加剤等を含むものである。

【００１７】本発明の水性塗料（Ａ）に使用する合成樹
脂エマルションとしては、たとえば、アクリル樹脂系エ
マルション、アクリルシリコン樹脂系エマルション、フ
ッ素樹脂系エマルション、ウレタン樹脂系エマルション
などが挙げられる。

【００１８】〔アクリル樹脂系エマルションについて〕
アクリル樹脂系エマルションとしては、アクリル系単量
体、およびアクリル系単量体と共重合可能な他の単量体
とをラジカル共重合により得られるものが使用できる。

【００１９】アクリル系単量体は、特に限定されない
が、例えば、メチル（メタ）アクリレート（メチルアク
リレートまたはメチルメタアクリレートのいずれかであ
ることを示す。以下において同じ。）、エチル（メタ）
アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）アクリレート、ｉ−
ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メ
タ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）アクリレー
トなどのアルキル基含有（メタ）アクリル系単量体；２
−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレートなどの水酸基
含有（メタ）アクリル系単量体；（メタ）アクリル酸な
どのエチレン性不飽和カルボン酸；ジメチルアミノエチ
ル（メタ）アクリレート、ジメチルアミノプロピル（メ
タ）アクリレートなどのアミノ基含有（メタ）アクリル
系単量体；（メタ）アクリルアミド、エチル（メタ）ア
クリルアミドなどのアミド含有（メタ）アクリル系単量
体；アクリロニトリルなどのニトリル基含有（メタ）ア
クリル系単量体；グリシジル（メタ）アクリレートなど
のエポキシ基含有（メタ）アクリル系単量体等を例示で
きる。

【００２０】アクリル系単量体と共重合可能な他の単量
体としては、スチレン、メチルスチレン、クロロスチレ
ン、ビニルトルエンなどの芳香族炭化水素系ビニル単量
体；マレイン酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、
シトラコン酸などのα，β−エチレン性不飽和カルボン
酸；スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸などのスル
ホン酸含有ビニル単量体；無水マレイン酸、無水イタコ
ン酸などの酸無水物；塩化ビニル、塩化ビニリデン、ク
ロロプレンなどの塩素含有単量体；ヒドロキシエチルビ
ニルエーテル、ヒドロキシプロピルビニルエーテルなど
の水酸基含有アルキルビニルエーテル；エチレングリコ
ールモノアリルエーテル、プロピレングリコールモノア
リルエーテルジエチレングリコールモノアリルエーテル
などのアルキレングリコールモノアリルエーテル；エチ
レン、プロピレン、イソブチレンなどのα−オレフィ
ン；酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、ピ
バリン酸ビニルなどのビニルエステル；メチルビニルエ
ーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテ
ル、シクロヘキシルビニルエーテルなどのビニルエーテ
ル；エチルアリルエーテル、ブチルアリルエーテルなど
のアリルエーテル等を例示できる。

【００２１】合成樹脂エマルションとして、アクリル樹
脂系エマルションを用いた場合は、耐久性、コスト面、
樹脂設計の自由度の高さ、グロスペイントでの光沢の高
さなどが有利である。

【００２２】〔アクリルシリコン樹脂系エマルションに
ついて〕アクリルシリコン樹脂系エマルションとして
は、珪素含有アクリル系単量体、および珪素含有アクリ
ル系単量体と共重合可能な他の単量体とをラジカル共重
合により得られるものが使用できる。

【００２３】珪素含有アクリル系単量体としては、特に
限定されないが、たとえば、γ−（メタ）アクリロキシ
プロピルトリメトキシシラン、γ−（メタ）アクリロキ
シプロピルトリエトキシシラン、γ−（メタ）アクリロ
キシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−（メタ）ア
クリロキシプロピルメチルジエトキシシランなどの加水
分解性シリル基含有ビニル系単量体等を例示できる。

【００２４】珪素含有アクリル系単量体と共重合可能な
他の単量体としては、たとえば、前述のアクリル樹脂系
エマルションで使用される単量体等を、特に限定されず
使用できる。

【００２５】合成樹脂エマルションとして、アクリルシ
リコン樹脂系エマルションを用いた場合は、耐候性、耐
黄変性、耐久性、耐薬品性、耐汚染性などが有利であ
る。

【００２６】〔フッ素樹脂系エマルションについて〕フ
ッ素樹脂系エマルションとしては、フッ素含有単量体、
およびフッ素含有単量体と共重合可能な他の単量体とを
ラジカル共重合により得られるものが使用できる。

【００２７】フッ素含有単量体としては、たとえば、フ
ッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン、テトラフルオ
ロエチレン、ペンタフルオロエチレン、ヘキサフルオロ
プロピレンなどのフルオロオレフィン；トリフルオロエ
チル（メタ）アクリレート、ペンタフルオロプロピル
（メタ）アクリレート、パーフルオロシクロヘキシル
（メタ）アクリレートなどのフッ素含有（メタ）アクリ
レート等が例示される。

【００２８】フッ素含有単量体と共重合可能な他の単量
体としては、たとえば、前述のアクリル樹脂系エマルシ
ョンで使用される単量体等を、特に限定されず使用でき
る。

【００２９】合成樹脂エマルションとして、フッ素樹脂
系エマルションを用いた場合は、耐候性、耐黄変性、耐
久性、耐薬品性、耐汚染性などが有利である。

【００３０】〔ウレタン樹脂系エマルションについて〕
ウレタン樹脂系エマルションとは、塗膜形成後の塗膜中
にウレタン結合を持つようになるエマルションを総称す
る。即ち、塗膜形成前からウレタン結合を有するもので
もよいし、塗膜形成後の反応によりウレタン架橋を形成
するものでもよい。エマルションの形態としては、１液
型でもよいし、２液型であってもよい。１液型として
は、ウレタン結合を有する重合性単量体を他の共重合可
能な単量体と共重合する方法、ウレタン結合を有する水
性樹脂の存在下に重合性不飽和単量体を重合する方法、
反応基を有する水性ウレタン樹脂と、該反応基と反応す
ることのできる基を含むエマルションとを混合する方法
等が挙げられる。２液型としては、水分散性イソシアネ
ートと水酸基含有エマルションとの組み合わせ等が挙げ
られる。

【００３１】合成樹脂エマルションとして、ウレタン樹
脂系エマルションを用いた場合は、耐久性、耐溶剤性、
耐薬品性、耐汚染性などが有利である。

【００３２】〔その他の架橋反応型エマルションについ
て〕合成樹脂エマルションの中で、前記の水酸基とイソ
シアネート化合物による架橋反応以外に、カルボニル基
とヒドラジド基、カルボン酸と金属イオン、エポキシ基
とアミン、エポキシ基とカルボキシル基、カルボン酸と
アジリジン、カルボン酸とカルボジイミド、カルボン酸
とオキサゾリン、アセトアセテートとケチミンなどを利
用した架橋反応を形成するエマルションを使用すること
も可能である。架橋反応型エマルションは、１液タイプ
であっても、２成分以上の多成分タイプであってもよ
い。

【００３３】合成樹脂エマルションとして、架橋反応型
エマルションを用いた場合は、耐久性、耐溶剤性、耐薬
品性、耐汚染性などが有利である。

【００３４】合成樹脂エマルションにおいて、（メタ）
アクリル酸などのエチレン性不飽和カルボン酸；マレイ
ン酸、イタコン酸、クロトン酸、フマル酸、シトラコン
酸などのα，β−エチレン性不飽和カルボン酸；無水マ
レイン酸、無水イタコン酸などの酸無水物カルボン酸含
有単量体等のカルボン酸含有単量体を含有する場合、該
単量体の単量体総重量に対する重量比率は５．０％以
下、より好ましくは２．０％以下、さらには１．０％以
下とする。このような範囲に限定することにより、耐汚
染性及び汚染物質の染み込み防止性を向上させることが
できる。カルボン酸含有単量体が５．０％を超える場合
は、耐汚染性及び汚染物質の染み込み防止性が低下する
傾向となり、好ましくない。

【００３５】合成樹脂エマルションの製造方法はとくに
限定されないが、たとえば乳化重合法として、バッチ重
合、モノマー滴下重合、乳化モノマー滴下重合などの方
法により製造することができる。

【００３６】重合に用いる乳化剤は、合成樹脂エマルシ
ョンの攪拌安定性や低温安定性を確保できるものを使用
する必要がある。種類としては、アニオン性、カチオン
性、ノニオン性、両性、ノニオン−カチオン性、ノニオ
ン−アニオン性のもの、あるいは非反応性のもの、反応
性を有するものから適宜選択し、単独あるいは併用して
使用する。このうち、不飽和二重結合を有する反応性乳
化剤の使用は、耐水性を向上させることができ、好まし
い。さらには、ノニオン性反応性乳化剤とアニオン性反
応性乳化剤の併用が、耐水性、攪拌安定性や低温安定性
を向上させると共に、耐汚染性も向上させることがで
き、好ましい。

【００３７】重合開始剤としては、通常のラジカル開始
剤を使用することができ、過硫酸アンモニウム塩などの
過硫酸塩、過酸化水素と亜硫酸水素ナトリウムなどとの
組み合わせからなるレドックス開始剤、さらに第一鉄
塩、硝酸銀などの無機系開始剤を混合させた系、また
は、ジコハク酸パーオキシド、ジグルタール酸パーオキ
シドなどの二塩基酸過酸化物、アゾビスブチロニトリル
などの有機系開始剤などが挙げられる。重合開始剤の使
用量は、通常、単量体１００重量部に対して０．０１〜
５重量部程度である。

【００３８】その他、乳化物のｐＨ調整のため炭酸ナト
リウム、炭酸カリウム、チオ硫酸ナトリウムなどの無機
塩およびトリエチルアミン、トリエタノールアミンなど
の有機塩基類を本発明の効果を阻害しない範囲で添加す
ることができる。

【００３９】（Ａ）水性塗料には、上記合成樹脂エマル
ションの他に、必要に応じて通常塗料に用いられる有機
溶剤、無機系着色顔料、有機系着色顔料、体質顔料など
を配合することができる。また、本発明に影響しない程
度の可塑剤、防腐剤、防黴剤、消泡剤、増粘剤、レベリ
ング剤、顔料分散剤、沈降防止剤、たれ防止剤、艶消し
剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤などの添加剤を単独ある
いは併用して配合することができる。

【００４０】有機溶剤としては、例えば、メタノール、
エタノール、プロパノール、イソプロピルアルコール、
ベンジルアルコール等のアルコール類、エチレングリコ
ール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、
ジプロピレングリコール、トリメチロールエタン、グリ
セリン等の多価アルコール類、セロソルブ、ブチルセロ
ソルブ、イソブチルセロソルブ、カルビトール、メチル
カルビトール、ブチルカルビトール、プロピレングリコ
ールモノメチルエーテル等のエーテル類、２，２，４−
トリメチル−１，３−ペンタンジオールモノイソブチレ
ート等のエステル類等が使用できる。

【００４１】無機系着色顔料としては、例えば、酸化チ
タン、カーボンブラック、酸化第二鉄（ベンガラ）、黄
色酸化鉄、オーカー、群青、コバルトグリーン等、有機
系着色顔料としては、例えば、アゾ系、ナフトール系、
ピラゾロン系、アントラキノン系、ペリレン系、キナク
リドン系、ジスアゾ系、イソインドリノン系、ベンゾイ
ミダゾール系、フタロシアニン系、キノフタロン系等が
使用できる。

【００４２】体質顔料としては、例えば、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、炭酸バリウム等の体質顔料をあげることができる。
但し、本発明を高光沢のグロスペイントに適用する場合
においては、形成塗膜の光沢が低下しないように、体質
顔料の種類と配合量に注意を払う必要がある。

【００４３】本発明組成物における（Ｂ）アミノ基含有
シランカップリング剤は、重ね塗りを行う場合の密着性
を確保するために必須の成分である。

【００４４】アミノ基含有シランカップリング剤として
は、例えば、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、
γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−（β−ア
ミノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラ
ン、Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルト
リエトキシシラン、γ−アミノプロピルメチルジメトキ
シシラン、γ−アミノプロピルメチルジエトキシシラ
ン、γ−アミノプロピルジメチルメトキシシラン、γ−
アミノプロピルジメチルエトキシシラン、Ｎ−（β−ア
ミノエチル）―γ―アミノプロピルメチルジメトキシシ
ラン、Ｎ−（β−アミノエチル）―γ―アミノプロピル
メチルジエトキシシラン、Ｎ−（６−アミノヘキシル）
アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−（６−アミノ
ヘキシル）アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−
（β−アミノエチル）―γ―アミノイソブチルトリメト
キシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）―γ―アミノイ
ソブチルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピル
ジイソプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピ
ルジイソプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロ
ピルメチルビス（トリメチルシロキシ）シラン、γ−ウ
レイドプロピルトリメトキシシラン、γ−ウレイドプロ
ピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプ
ロピルトリメトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノ
プロピルトリエトキシシラン、Ｎ−ベンジル−γ−アミ
ノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−ベンジル−γ−ア
ミノプロピルトリエトキシシラン、３−（ｍ−アミノフ
ェノキシ）プロピルトリメトキシシラン、３−（ｍ−ア
ミノフェノキシ）プロピルトリエトキシシラン、ｍ−ア
ミノフェニルトリメトキシシラン、ｍ−アミノフェニル
トリエトキシシラン、ｐ−アミノフェニルトリメトキシ
シラン、ｐ−アミノフェニルトリエトキシシラン、アミ
ノフェニルトリメトキシシラン、アミノフェニルトリエ
トキシシラン、γ−アミノプロピルトリス（メトキシエ
トキシエトキシ）シラン、γ−アミノプロピルトリス
（トリメチルシロキシ）シラン、２−アミノエチルアミ
ノメチルベンジロキシジメチルシラン、（アミノエチル
アミノメチル）フェネチルトリメトキシシラン、Ｎ−ビ
ニルベンジル−γ−アミノロピルトリエトキシシラン、
などが挙げられる。

【００４５】アミノ基含有シランカップリング剤は、合
成樹脂エマルションの固形分１００重量部に対し、０．
０５〜３．０重量部の範囲で添加する。０．０５重量部
より少ない場合は、重ね塗り時の十分な密着性が確保で
きず、３重量部より多い場合は、低汚染化剤混合時の粘
度安定性や、形成塗膜の低汚染性が低下するおそれがあ
り、好ましくない。

【００４６】本発明組成物における（Ｃ）アルコキシシ
ランの変性縮合物は、低汚染化剤としてはたらくもので
あり、本発明の水性塗料組成物に耐汚染性及び汚染物質
の染み込み防止性を付与するのに不可欠の成分である。
また、変性されていることにより、（Ａ）水性塗料との
相溶性が良好で、グロスペイントに用いた場合には高い
光沢を有する塗膜を形成できるという効果を発揮するも
のである。変性されていないアルコキシシランを用いた
場合は、水性塗料との相溶性が悪く、塗料に異物を生じ
たり、グロスペイントでの塗膜の光沢が低下するといっ
た問題を発生する。

【００４７】（Ｃ）アルコキシシランの変性縮合物とし
ては、アルコキシシランのアルコキシル基を、ポリオキ
シアルキレン基含有化合物、アミノ基含有化合物、フッ
素含有化合物等によって変性されたものが使用される。
このうち、水性塗料との相溶性の面から、ポリオキシア
ルキレン基含有化合物によって変性されたアルコキシシ
ラン縮合物が好ましく用いられる。

【００４８】（Ｃ）の製造方法としては、以下に記載す
る方法により製造することが可能であるが、これに限定
されるものではない。（Ｃ）の具体的な製造方法として
は、たとえばアルコキシシランの縮合物の１種以上を、
ポリオキシアルキレン基含有物１種以上でエステル交換
反応させる方法や、後述するカップリング剤を用いて付
加反応させる方法が挙げられる。

【００４９】ｉ）エステル交換反応 すなわち、一般式 （Ｒ^１Ｏ）_４−a−ＳｉＲ^２ _a （式中、Ｒ^１は炭素数１〜４のアルキル基を示し、Ｒ^２
はアルキル基、アリール基、アラルキル基、炭素数１〜
４のアルコキシル基を示し、ａは０〜２の整数を示す）
で表されるアルコキシシランの縮合物（以下「ａ成分」
という。また、その縮合前の原料を「ａ成分のモノマ
ー」という。）を、一般式 Ｒ^３−（ＯＣ_ｎＨ_２ｎ）_ｍ−Ｒ^４ （式中、Ｒ^３は水素原子またはアルキル基、エポキシ
基、アシル基を示し、Ｒ^４は水酸基、アルキル基、アル
コキシル基、エポキシ基、アシル基、カルボキシル基を
示し、ｎは１〜４の整数、ｍは１〜２０の整数を示す）
で表されるポリオキシアルキレン鎖含有化合物（以下
「ｂ成分」という。）でエステル交換することにより製
造する。特に、エステル交換反応においては、末端に少
なくとも１つ以上の水酸基を有する必要がある（尚、後
述するカップリング剤による付加反応の場合はこの限り
ではない）ので、末端に水酸基を有するようなｂ成分を
使用することが大切である。

【００５０】具体的には、ａ成分のモノマーとしては、
例えばテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、
テトラ−ｎ−プロポキシシラン、テトラ−ｉ−プロポキ
シシラン、テトラ−ｎ−ブトキシシラン、テトラ−ｉ−
ブトキシシラン、テトラ−ｔ−ブトキシシラン、メチル
トリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチ
ルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、
エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラ
ン、エチルトリプロポキシシラン、エチルトリブトキシ
シラン、プロピルトリメトキシシラン、プロピルトリエ
トキシシラン、プロピルトリプロポキシシラン、プロピ
ルトリブトキシシラン、ブチルトリメトキシラン、ブチ
ルトリエトキシシラン、ブチルトリプロポキシシラン、
ブチルトリブトキシシラン、ジメチルジメトキシシラ
ン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジプロポキシ
シラン、ジメチルジブトキシシラン、ジエチルジメトキ
シシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジプロ
ポキシシラン、ジエチルジブトキシシランの縮合物など
が挙げられる。これらは単独もしくは複数の種類を混合
して使用することが出来る。

【００５１】ａ成分のアルコキシシリル基の炭素数は１
〜４が好ましい。炭素数が５を超えると、ａ成分のモノ
マーとｂ成分とのエステル交換反応において高温での加
温が必要となる。ところが、ａ成分の熱安定性が劣るた
め、エステル交換反応時に使用不可能なゲルになる傾向
となる。また、ａ成分の平均縮合度は１〜２０が好まし
い。平均縮合度が２０を超えると、取り扱いが不便にな
るので好ましくない。

【００５２】ｂ成分の具体例として、ポリオキシエチレ
ングリコール、ポリオキシエチレングリコールモノアル
キルエーテル、ポリオキシエチレン−プロピレングリコ
ール、ポリオキシエチレン−テトラメチレングリコー
ル、ポリオキシエチレングリコールジグリシジルエーテ
ル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、
ポリオキシエチレンジグリコール酸、ポリオキシエチレ
ングリコールビニルエーテル、ポリオキシエチレングリ
コールアリルエーテル、ポリオキシエチレングリコール
ジアリルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテ
ル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポ
リオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン
アルキルアミンなどが挙げられる。これらの化合物は、
１種もしくは２種以上の組み合わせから選択することが
出来る。

【００５３】ｂ成分の平均分子量は１５０〜２０００が
好ましい。平均分子量が１５０未満の場合は、ａ成分と
のエステル交換反応によって得られた低汚染化剤を塗料
に混合した際の安定性が劣ってくる傾向にあり、グロス
ペイントでは優れた光沢が得られなくなってくる。逆
に、ｂ成分の平均分子量が２０００を超えると、硬化塗
膜の耐水性や硬度が低下する傾向にある。

【００５４】以上において、ａ成分のモノマーを縮合さ
せた後にエステル交換反応を行う例を記載したが、ａ成
分のモノマーを予めｂ成分でエステル交換した後に、縮
合させる製造方法も使用可能である。

【００５５】エステル交換反応を行う際には、エステル
交換触媒（以下「ｃ成分」という）を添加することがで
きる。

【００５６】ｃ成分としては、たとえば、ジブチル錫ジ
ラウレート、ジブチル錫マレート、ジオクチル錫ジラウ
レート、ジオクチル錫マレートなどの有機錫化合物；リ
ン酸、モノメチルホスフェート、モノエチルホフェー
ト、モノオクチルホスフェートなどのリン酸またはリン
酸エステル類；プロピレンオキサイド、ブチレンオキサ
イド、グリシジルメタクリレート、γ−グリシドキシプ
ロピルトリエトキシシラン、エピコート８２８などのエ
ポキシ化合物とリン酸および／または酸性モノリン酸エ
ステルとの付加物；有機チタネート化合物；有機アルミ
ニウム化合物；有機ジルコニウム化合物；マレイン酸、
アジピン酸、アゼライン酸、これらの酸無水物、パラト
ルエンスルフォン酸などの酸性化合物；ヘキシルアミ
ン、Ｎ．Ｎ−ジメチルドデシルアミンなどのアミン類；
水酸化ナトリウムなどのアルカリ性化合物等の硬化触媒
類が挙げられる。

【００５７】このようなｃ成分は、単独あるいは２種類
以上を併用して使用することができる。ｃ成分の使用量
は、ａ成分１００重量部に対して、０．０００１〜５重
量部が好ましい。ｃ成分の使用量が０．０００１重量部
以下では、エステル交換反応への寄与が小さく、逆に５
重量部以上ではａ成分自体の縮合反応が速くなり低汚染
化剤の安定性が低下するので好ましくない。

【００５８】ｉｉ）カップリング剤による付加反応 本発明における低汚染化剤は、ｂ成分をエステル交換に
よりａ成分に導入する製造方法以外に、一分子中にａ成
分とｂ成分とを結合する反応性官能基と、１個以上のア
ルコキシシリル基を有するカップリング剤（以下「ｄ成
分」という）を使用して付加反応により製造することも
できる。

【００５９】ｄ成分の反応性官能基としては、たとえ
ば、ビニル基、エポキシ基、アミノ基、イソシアネート
基、メルカプト基などが挙げられる。また、該官能基
は、アルコキシシリル基との間にウレタン結合、尿素結
合、シロキサン結合、アミド結合などを介して結合され
たものであってもよい。

【００６０】ｄ成分としては、具体的には、γ−グリシ
ドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−グリシド
キシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−グリシドキ
シプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロ
ピルトリエトキシシラン、β−（３，４エポキシシクロ
ヘキシル）エチルトリメトキシシラン、Ｎ−（β−アミ
ノエチル）−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、
Ｎ−（β−アミノエチル）−γ−アミノプロピルトリエ
トキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−メタ
クリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−メタ
クリロキシプロピルトリエトキシシランなどが挙げられ
る。

【００６１】（Ｃ）の添加量としては、水性塗料の合成
樹脂エマルションの固形分１００重量部に対して、Ｓｉ
Ｏ_２換算で１．０〜４０．０重量部の範囲内とする。水
性塗料の合成樹脂エマルションの固形分１００重量部に
対して、（Ｃ）が１．０重量部未満の場合は、低汚染化
の効果を発現させることができない。４０．０重量部を
超える場合は、水性塗料と（Ｂ）の粘度安定性が低下し
てしまう傾向にあり、グロスペイントでは光沢の低下を
引き起こすおそれがある。

【００６２】ここで、ＳｉＯ２換算とは、アルコキシシ
ランやシリケートなどのＳｉ−Ｏ結合をもつ化合物が完
全に加水分解した後に、９００℃で焼成した際にシリカ
（ＳｉＯ２）となって残る重量分にて表したものであ
る。

【００６３】一般に、アルコキシシランやシリケート
は、水と反応して加水分解反応が起こりシラノールとな
り、さらにシラノール同士やシラノールとアルコキシに
より縮合反応を起こす性質を持っている。この反応を究
極まで行うと、シリカ（ＳｉＯ２）となる。これらの反
応は

【化１】 という反応式で表されるが、この反応式をもとに残るシ
リカ成分の量を換算したものである。

【００６４】実際の計算は、

【数１】 の式により行った。

【００６５】本発明の水性塗料組成物には、（Ｄ）硬化
触媒を添加するのが好ましい。硬化触媒の添加量は、水
性塗料１００重量部に対して、硬化触媒０．１〜１０重
量部が好適である。添加量が０．１重量部以下では、反
応速度が鈍ってくるので、結果として硬化塗膜の低汚染
性の効果が低下する傾向にある。また、１０重量部以上
では塗膜の外観と耐久性が低下する傾向にある。

【００６６】このような硬化触媒としては、たとえば、
ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫マレート、ジオク
チル錫ジラウレート、ジオクチル錫マレートなどの有機
錫化合物；リン酸、モノメチルホスフェート、モノエチ
ルホフェート、モノオクチルホスフェートなどのリン酸
またはリン酸エステル類；プロピレンオキサイド、ブチ
レンオキサイド、グリシジルメタクリレート、γ−グリ
シドキシプロピルトリエトキシシラン、エピコート８２
８などのエポキシ化合物とリン酸および／または酸性モ
ノリン酸エステルとの付加物；有機チタネート化合物；
有機アルミニウム化合物；有機ジルコニウム化合物；マ
レイン酸、アジピン酸、アゼライン酸、これらの酸無水
物、パラトルエンスルフォン酸などの酸性化合物；ヘキ
シルアミン、Ｎ．Ｎ−ジメチルドデシルアミンなどのア
ミン類；水酸化ナトリウムなどのアルカリ性化合物など
が例示できる。これらの硬化触媒は、単独あるいは２種
類以上併用して使用することができる。

【００６７】これらの硬化触媒は、乳化剤を用いて乳化
分散後添加することもできる。使用する乳化剤は特に限
定されないが、ノニオン性、アニオン性、ノニオン−ア
ニオン性のものが好適に使用できる。

【００６８】また、本発明の水性塗料組成物には、先に
ａ成分のモノマーとして示したようなアルコキシシラン
化合物を本発明の効果を阻害しない範囲で添加すること
もできる。

【００６９】本発明組成物において、（Ｃ）低汚染化剤
は水と反応するものであるため、あまり長期にわたって
水を含む（Ａ）水性塗料と接触させておくことは避ける
べきである。従って、本発明組成物は、流通段階では２
成分以上の多成分タイプの塗料として扱い、使用時に混
合する形態であることが望ましい。

【００７０】この際の形態としては、例えば、１成分目
として（Ａ）、２成分目として（Ｂ）、（Ｃ）の混合
物；１成分目として（Ａ）、（Ｂ）の混合物、２成分目
として（Ｃ）の混合物；とすることが可能である。さら
に（Ｄ）硬化触媒を含む場合は、１成分目として
（Ａ）、２成分目として（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）の混合
物；１成分目として（Ａ）、（Ｂ）の混合物、２成分目
として（Ｃ）、（Ｄ）の混合物；１成分目として
（Ａ）、（Ｄ）の混合物、２成分目として（Ｂ）、
（Ｃ）の混合物；１成分目として（Ａ）、（Ｂ）、
（Ｄ）の混合物、２成分目として（Ｃ）、等とすること
が可能である。

【００７１】本発明組成物は、（Ａ）、（Ｂ）、
（Ｃ）、必要に応じて（Ｄ）を混合した際のｐＨが９．
０以下であることが必要である。混合時のｐＨをこのよ
うな範囲とすることにより、水性塗料と低汚染化剤とを
混合した際の粘度安定性、グロスペイントでの光沢、形
成塗膜の耐汚染性を確保することができる。

【００７２】本発明の水性塗料組成物は、金属、ガラ
ス、磁器タイル、コンクリート、サイディングボード、
押出成形板、プラスチック等の各種素材の表面仕上げに
使用することができ、主に建築物、土木構築物等の躯体
の保護に使用するものである。この際、本発明の水性塗
料組成物は、最終の仕上面に施されているものであり、
基材に直接塗装することもできるし、何らかの表面処理
（シーラー、サーフェーサー、フィラー等による下地処
理等）を施した上に塗装することも可能であるが、特に
限定されるものではない。塗装方法としては、ハケ塗
り、スプレー塗装、ローラー塗装、ロールコーター、フ
ローコーター等種々の方法により塗装することができ
る。さらには、建材表面に工場等においてプレコートす
ることも可能である。

【００７３】

【実施例】以下に実施例及び比較例を示し、本発明の特
徴をより明確にする。

【００７４】［低汚染化剤の合成］ （合成例１）アルコキシシラン変性縮合物１の合成例 テトラエトキシシランの縮合物である平均分子量７５０
のエチルシリケート縮合物Ｐ（平均分子量７５０、シリ
カ残量比率４０重量％）１００．０重量部と平均分子量
２００のポリオキシエチレングリコール＃２００（和光
純薬株式会社製）１０６．７重量部を混合し、さらに触
媒としてジブチル錫ジラウレート０．０２重量部を添加
後、７５℃で８時間脱エタノール反応を行い、アルコキ
シシラン変性縮合物１を合成した。

【００７５】このアルコキシシラン変性縮合物１の９０
０℃にて焼成して得られたシリカ残量比率は２０．９重
量％であった。

【００７６】（合成例２）アルコキシシラン変性縮合物
２の合成例 エチルシリケート縮合物Ｐを１００重量部、平均分子量
４００のポリオキシエチレングリコールモノセチルエー
テル（東京化成株式会社製）８１．７重量部を混合し、
触媒としてジブチル錫ジラウレート０．０２重量部を添
加して、合成例１と同様にしてアルコキシシラン変性縮
合物２を合成した。

【００７７】このアルコキシシラン変性縮合物２のシリ
カ残量比率は２２．２重量％であった。

【００７８】（合成例３）アルコキシシラン変性縮合物
３合成例 平均分子量９００のエチルシリケート縮合物Ｑ（平均分
子量９００、シリカ残量比率４５重量％）１００重量部
と、平均分子量１０００のポリオキシエチレンラウリル
エーテル（花王株式会社製）３８５．４重量部を混合
し、更に触媒としてジブチル錫ジラウレート０．０２重
量部を添加して、合成例１と同様にしてアルコキシシラ
ン変性縮合物３を合成した。

【００７９】このアルコキシシラン変性縮合物３のシリ
カ残量比率は１１．７重量％であった。

【００８０】

【表１】

【００８１】［塗料の作製］表２に示すような合成樹脂
エマルションを使用して、表３に示す配合にて塗料を作
製した。次に、表４に示すように低汚染化剤等を配合
し、各試験を行った。

【００８２】

【表２】

【００８３】

【表３】

【００８４】

【表４】

【００８５】［試験方法］ 粘度安定性 水性塗料と低汚染化剤とを混合後、すぐに粘度を測定
し、さらに気温２０℃、湿度６５％（以下、「標準状
態」という）で１時間放置した後に再び粘度を測定す
る。評価は、以下の通り。 ○：粘度上昇が１．０Ｐａ・ｓ未満 ×：粘度上昇が１．０Ｐａ・ｓ以上

【００８６】相溶性評価 水性塗料と低汚染化剤とを混合後、標準状態で１時間放
置し、異物発生の有無を確認した。評価は、以下の通
り。 ○：異常なし ×：異物発生

【００８７】６０度鏡面光沢度 塗料組成物を１５０×１２０×３ｍｍの透明なガラス板
にＷＥＴ膜厚が１５０μｍとなるようにアプリケーター
引きし、標準状態で２日間乾燥養生した後、JISK5400(1
990) 7.6 鏡面光沢度に準じ、６０度の角度での光沢値
を測定した。

【００８８】耐水性 １５０×７０×３ｍｍのフレキシブル板に、ＳＫ＃１０
００プライマー（エポキシ樹脂系プライマー；エスケー
化研株式会社製）を乾燥膜厚３０μｍとなるようにスプ
レー塗装し、標準状態で８時間乾燥を行った。次に、作
製した塗料組成物を乾燥膜厚が４０μｍとなるようにス
プレー塗装し試験体を作製した。作製した試験体を、標
準状態で７日間乾燥養生した後、JISK5660(1995) 4.10
に準じ、２０℃の水に９６時間浸した後の光沢保持率を
算出した。評価は以下の通り。 ◎：光沢保持率９０％以上 ○：光沢保持率８０％以上９０％未満 ×：光沢保持率８０％未満

【００８９】雨筋汚染性 ３００×１５０×３．０ｍｍのアルミニウム板を上方か
ら３分の１の長さのところで、内角度が１３５度になる
ように折り曲げたもの（以下、「暴露用板」という）
に、ＳＫ＃１０００プライマーを、乾燥膜厚が約３０μ
ｍとなるようにスプレー塗装し、標準状態で８時間乾燥
させた。（暴露用板は凸面を表面とする）次に、作製し
た塗料組成物を、前述のプライマーを塗装した暴露用板
に乾燥膜厚が約４０μｍとなるようにスプレー塗装し、
標準状態で７日間乾燥し試験体とした。作製した試験体
を、大阪府茨木市で南面を向き、面積が広い面を垂直に
し、さらに面積の狭い面が上部になるように設置して、
屋外暴露を実施し、６ヶ月後の雨筋汚れの有無を目視に
て評価した。評価は以下の通り。 ◎：垂直面に雨筋汚染なし ○：垂直面にわずかに雨筋汚染が見られる ×：垂直面に明らかに雨筋汚染が見られる

【００９０】汚れの染み込み抵抗性 １５０×７５×０．８ｍｍのアルミ板に、ＳＫ＃１００
０プライマーを乾燥膜厚３０μｍとなるようにスプレー
塗装し、標準状態で８時間乾燥を行った。次に、作製し
た塗料組成物を乾燥膜厚が４０μｍとなるようにスプレ
ー塗装し試験体を作製した。作製した試験体を、標準状
態で７日間乾燥養生した後、JISK5400(1990) 8.10耐汚
染性試験に準じ、塗膜面に１５重量％カーボンブラック
水分散ペースト液を、直径２０ｍｍ、高さ５ｍｍとなる
ように滴下し、５０℃の恒温室中に２時間放置した。そ
の後流水中にて洗浄し、塗膜表面の汚染の程度を目視に
より評価した。評価は以下の通り。 ◎：痕跡なし ○：わずかに痕跡有り ×：明らかに痕跡有り

【００９１】重ね塗り時密着性 １５０×７０×３ｍｍのフレキシブル板に、ＳＫ＃１０
００プライマーを乾燥膜厚３０μｍとなるようにスプレ
ー塗装し、標準状態で８時間乾燥を行った。次に、作製
した塗料組成物を乾燥膜厚が４０μｍとなるようにスプ
レー塗装し、各条件下（標準状態３日、標準状態７日、
５０℃３日、５０℃７日）で養生した後、さらに同一塗
料組成物を乾燥膜厚が４０μｍとなるようにスプレー塗
装し、標準状態で３日間養生したものを試験体とした。
作製した試験体を、ＪＩＳ Ｋ５４００ ８．５．２碁
盤目テープ法に準じ、密着性を評価した。評価は以下の
通り。 ○：欠損部面積が５％以内 △：欠損部面積が５〜３５％ ×：欠損部面積が３５％以上

【００９２】［試験結果］試験結果を表５に示す。

【００９３】

【表５】

【００９４】（実施例１〜５）低汚染化剤混合時の粘度
安定性や相溶性が良好で、形成塗膜の光沢度も高く、耐
水性、雨筋汚染性、汚れの染み込み抵抗性に優れてい
た。

【００９５】（比較例１）塗料のｐＨが高く、低汚染化
剤混合時の粘度安定性が確保できず、また雨筋汚染性に
も劣る結果となった。 （比較例２）アミン化合物が、本発明の規定量より多
く、低汚染化剤混合時の粘度安定性が確保できず、また
耐水性、雨筋汚染性にも劣る結果となった。 （比較例３）アミン化合物を含有しなかったところ、５
０℃７日養生後の重ね塗り時密着性が低下した。 （比較例４）低汚染化剤の含有量を本発明の規定より少
なくしたところ、雨筋汚染性や汚れの染み込み抵抗性に
劣る結果となった。 （比較例５）低汚染化剤の含有量を本発明の規定より多
くしたところ、低汚染化剤混合時の粘度安定性が確保で
きず、また重ね塗り時の密着性にも劣る結果となった。 （比較例６）低汚染化剤として未変性のエチルシリケー
トを用いたところ、塗料への混合時の相溶性に劣り、形
成塗膜の光沢も低下した。また、雨筋汚染性や重ね塗り
時密着性にも劣る結果となった。

【００９６】

【発明の効果】本発明の水性塗料組成物は、水性塗料と
低汚染化剤とを混合した際の粘度安定性及び相溶性が良
好で、グロスペイントに適用した場合は光沢値を高く保
持することができる。また、耐汚染性及び汚染物質の染
み込み抵抗性が飛躍的に向上した塗膜を得ることができ
る。さらに、塗料の重ね塗りを行う際の密着性も確保す
ることができる。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０９Ｄ 201/08 Ｃ０９Ｄ 201/08

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）合成樹脂エマルションを結合材とす
   る水性塗料、（Ｂ）アミノ基含有シランカップリング
   剤、（Ｃ）アルコキシシランの変性縮合物、を含有し、
   （Ａ）の合成樹脂エマルションの固形分１００重量部に
   対して、（Ｂ）が０．０５〜３．０重量部、（Ｃ）がＳ
   ｉＯ_２換算で１．０〜４０．０重量部配合され、配合後
   のｐＨが９．０以下であることを特徴とする水性低汚染
   塗料組成物。
2. 【請求項２】（Ａ）の合成樹脂エマルションにおいて、
   カルボン酸含有単量体を重量比率で、単量体総重量に対
   して５．０％以下含有することを特徴とする請求項１に
   記載の水性低汚染塗料組成物。
3. 【請求項３】（Ｃ）アルコキシシランの変性縮合物が、
   少なくとも１つ以上のポリオキシアルキレン基をもつこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水性低
   汚染塗料組成物。
4. 【請求項４】（Ｃ）アルコキシシランの変性縮合物が、
   少なくとも１つ以上のポリオキシアルキレン基およびア
   ルコキシル基を有するアルコキシシランの変性縮合物で
   あり、前記ポリオキシアルキレン基の繰り返し単位の炭
   素数が１〜４、前記アルコキシル基の炭素数が１〜４で
   あることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
   水性低汚染塗料組成物。
5. 【請求項５】（Ｃ）アルコキシシランの変性縮合物が、
   少なくとも１つ以上のポリオキシアルキレン基およびア
   ルコキシル基を有するアルコキシシランの変性縮合物で
   あり、前記ポリオキシアルキレン基の繰り返し単位の炭
   素数が２のポリオキシエチレン基、前記アルコキシル基
   の炭素数が２のエトキシ基であることを特徴とする請求
   項１または請求項２に記載の水性低汚染塗料組成物。