JPH1046099A

JPH1046099A - 低汚染型単層弾性塗料用エマルジョン

Info

Publication number: JPH1046099A
Application number: JP8232418A
Authority: JP
Inventors: Keiko Matsumoto; 恵光松本; Hideyuki Suzuki; 英之鈴木
Original assignee: Hoechst Gosei KK
Current assignee: Hoechst Gosei KK
Priority date: 1996-07-31
Filing date: 1996-07-31
Publication date: 1998-02-17

Abstract

(57)【要約】【課題】雨だれ汚染性が低く、初期耐水性の大きいエ
マルジョンを提供する。【解決手段】炭素数１〜１２のアルキル基含有（メ
タ）アクリル酸アルキルエステル９５〜３０重量部、
スチレン５〜７０重量部、不飽和カルボン酸０．５
〜１０．０重量部、アミド基含有アクリル系単量体
０．５〜１０．０重量部、からなる全単量体に対し０．
５〜１０．０重量％の重合性アニオン性界面活性剤及び
重合性ノニオン性界面活性剤の両界面活性剤を用いて乳
化重合して得たガラス転移点−２０〜３０℃の低汚染型
単層弾性塗料用エマルジョンである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は単層弾性塗料のバイ
ンダーとなる合成樹脂エマルジョンに関するもので、こ
のエマルジョンを用いた単層単層弾性塗料被膜は耐雨だ
れ汚染性良好で、且つ乾燥初期の耐水性にも優れてい
る。

【０００２】

【従来の技術】単層弾性塗料は、単層の仕上げでクラッ
ク追従性、高光沢を具備するためリシン等の塗り替えで
多く用いられている。しかし、クラック追従性のためそ
の塗膜は柔らかくタックを有するため汚れやすいという
欠点を有する。そのためクラック追従性を犠牲にし、塗
膜を硬くすることによりタックを抑え低汚染化の試みが
行われている。塗膜を硬くすると塗膜全体の汚染はある
程度低減される方向に進む。しかし、この方法では雨水
が流下しやすい箇所に発生する「雨だれ汚染」を低減す
ることはできない。この「雨だれ汚染」は雨だれがつい
ている部分とついていない部分では汚れの差が非常には
っきりするため建物の美観を損ね問題となっている。雨
だれ汚染を低減化するためいろいろな試みが行われてお
り、Ｔｅｃｈｎｏ−Ｃｏｓｍｏｓ１９９２，ＳｅｐＶ
ｏｌ．２（Ｐ．８０〜８４），高分子４４巻１９９５年
５月号（ｐ−３０７），建築仕上技術１９９３年１０月
号（Ｐ７４〜７７），建築仕上技術１９９５年１月号
（Ｐ４９〜５２）等では塗膜表面を親水化したり、水性
ポリマーをブレンドしたりする検討が行われている。し
かしながら、塗膜の親水性が高くなり過ぎると、単層弾
性塗料が具備すべき耐水性、特に乾燥初期の耐水性が低
下して、施工後の降雨で塗膜が流出したりフクレてしま
うという問題が発生する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は雨だれ汚染し
難く、且つ施工後の降雨で塗膜が流出せずフクレない充
分な初期耐水性を有する単層弾性塗料用のエマルジョン
を提供する。具体的には、塗膜の親水性と乾燥初期の耐
水性を両立し、かつ高光沢、伸度、強度、付着性を有す
る塗料用のエマルジョンを提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、親水性の付与
としてアミド基を有するアクリル系単量体を用い、乾燥
初期の耐水性向上のために乳化剤として重合性アニオン
性界面活性剤と重合性ノニオン性界面活性剤を併用し、
それ等の使用量を特定することにより、課題を解決し本
発明を完成した。本発明は、「１．炭素数１〜１２のアルキル基含有（メタ）アクリル酸アルキルエステル９５〜３０重量部スチレン５〜７０重量部不飽和カルボン酸０．５〜１０．０重量部アミド基含有アクリル系単量体０．５〜１０．０重量部からなる全単量体に対し０．５〜１０．０重量％の重合
性アニオン性界面活性剤及び重合性ノニオン性界面活性
剤の両界面活性剤を用いて乳化重合して得たガラス転移
点−２０〜３０℃の低汚染型単層弾性塗料用エマルジョ
ン。２．炭素数１〜１２のアルキル基含有（メタ）アクリ
ル酸アルキルエステルが（メタ）アクリル酸メチル、
（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル酸２−エ
チルヘキシルから選んだ１または２以上である、１項に
記載された低汚染型単層弾性塗料用エマルジョン。３．アミド基含有アクリル系単量体がアクリルアミド
及び／またはメタアクリルアミドである、１項または２
項に記載された低汚染型単層弾性塗料用エマルジョン。４．１項ないし３項のいずれか１項に記載された共単
量体にヒドロキシル基含有不飽和単量体、アルコキシシ
リル基含有不飽和単量体、グリシジル基含有不飽和単量
体、アセトアセチル基含有不飽和単量体のうち１または
２以上を加えて共重合した低汚染型単層弾性塗料用エマ
ルジョン。」に関する。

【０００５】本発明で使用する炭素数１〜１２のアルキ
ル基を含有する（メタ）アクリル酸アルキルエステルと
しては、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル
酸エチル、（メタ）アクリル酸プロピル、（メタ）アク
リル酸ブチル、（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシ
ル、（メタ）アクリル酸シクロヘキシル、（メタ）アク
リル酸ラウリル等があげられる。炭素数１〜１２のアル
キル基含有する（メタ）アクリル酸エステルを共重合さ
せたものは、耐候性、耐水性、ガラス転移点をコントロ
ールし塗膜硬度を調整する上で好ましく、特に、（メ
タ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸ブチル、ア
クリル酸２−エチルヘキシルの１または２以上が好まし
い。その使用量は９５〜３０重量部である。３０重量部
より少ないと耐候性が充分でなくガラス転移点も所望の
温度に調整できない。９５重量部より多いと光沢の調整
がしずらくなる。本発明で使用するスチレンは光沢を向
上させ、ガラス転移点を調整させるために使用する。ま
たスチレンではエマルジョンの原料コスト低減のために
も有利である。その使用量は、５〜７０重量部である。
５重量部より光沢が充分でなく、７０重量部より多いと
耐候性が低下し、塗膜の伸度も低くなる。

【０００６】本発明で使用する不飽和カルボン酸は、ア
ルカリサイドで電離し電気二重層を形成させエマルジョ
ン粒子を安定化させるために用いるもので、例えばアク
リル酸、メタクリル酸、マレイン酸、クロトン酸、イタ
コン酸等が挙げられる。その使用量は０．５〜１０．０
重量部で０．５重量部より少ないと粒子が不安定とな
り、１０．０重量部より多いと耐水性が不良となる。

【０００７】本発明で使用するアミド基含有アクリル系
単量体は塗膜表面を親水化させるために使用する。本発
明者は各種の親水性基含有の単量体を共重合し検討した
が、耐雨だれ汚染性を向上させかつ乾燥初期の耐水性に
悪影響を与えないものはアミド基含有（メタ）アクリル
酸エステルが最良であった。具体的にはアクリルアミ
ド、メタクリルアミド、Ｎ−メチロール（メタ）アクリ
ルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、Ｎ−イソ
プロピルアクリルアミド、Ｎ−ｔ−ブチルアクリルアミ
ド、Ｎ−ｎ−ブトキシメチルアクリルアミド等が挙げら
れる。好ましくはアクリルアミド、メタクリルアミドで
ある。その使用量は０．５〜１０．０重量部である。好
ましくは１．５〜６．０重量部である。

【０００８】これ等の単量体以外に共重合可能な単量体
が使用できる。例えば、親水性の調整に用いられるアク
リル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸２−ヒドロキ
シメチル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシプロピル等の
ヒドロキシル基含有（メタ）アクリル酸エステル、粒子
内部を架橋させ親水性、耐アルカリ性を向上させるため
のビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラ
ン、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、ビ
ニルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロ
ピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピル
メチルジメトキシシラン、γ−アクリロキシプロピルト
リメトキシシラン等のアルコキシシリル基含有不飽和単
量体、グリシジル（メタ）アクリレート等のグリシジル
基含有不飽和単量体、アセトアセトキシエチル（メタ）
アクリレート、アセト酢酸アリル等のアセトアセチル基
含有不飽和単量体などの官能性単量体、その他、エチレ
ン、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン等も使用
できる。また、重合性不飽和結合を２以上もつジビニル
ベンゼン、ジアリルフタレート、トリアリルイソシアヌ
レート、テトラアリルオキシエタン、テレフタル酸ジア
リル、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポ
リエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリプ
ロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、メトキシ
ポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、メト
キシポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレー卜
等も使用できる。

【０００９】これ等の単量体を共重合してエマルジョン
ポリマーが得られるが、そのポリマーのガラス転移点は
−２０〜２５℃である必要がある。ポリマーのガラス転
移点は塗膜の伸び及び汚染性に大きく影響し、２５℃よ
り高いと塗膜の伸びが少なく弾性塗料としてのクラック
追従性に欠ける。−２０℃より低いと塗膜のタックが強
くなり、汚れが吸着し易くなり好ましくない。このガラ
ス転移点はエマルジョンフイルムからも実測できるが、
下記式にて計算上求めることができる。本発明で指定す
るガラス転移点は計算上で求められたものである。式

【００１０】

【数１】

【００１１】Ｗ_１＋Ｗ_２＋Ｗ_３＋………………＋Ｗ_ｎ＝１Ｔｇ_１、Ｔｇ_２、Ｔｇ_３、Ｔｇｎは各ホモポリマーのガ
ラス転移点（絶対温度）

【００１２】次に本発明で使用する重合性のアニオン性
界面活性剤及び非イオン性界面活性剤について説明す
る。これ等は乳化重合における乳化剤として作用するも
ので、その構造に重合性基として重合性二重結合を持つ
ものが使用される。この重合性二重結合の存在により、
他の単量体と化学結合するため粒子表面に強固に結合
し、通常の界面活性剤を使用したときに存在する粒子表
面に吸着していないフリーの乳化剤がないので塗膜の耐
水性を低下させることがないのである。また、重合性の
界面活性剤でアニオン性と非イオン性を併用することに
本発明の特徴がある。これは、高い耐水性を維持しつつ
重合安定性や塗料適性を満足させるためである。

【００１３】また、重合性のアニオン性界面活性剤とノ
ニオン性界面活性剤の使用量は全単量体に対し０．５〜
１０．０重量％が適当である。０．５重量％より少ない
と反応系の乳化剤が不足して良好なエマルジョンとなら
ない。１０．０重量％より多いと未反応の乳化剤が多く
なり、耐水性を低下せしめる。具体的には、

【００１４】

【化１】

【００１５】Ｒ^１，Ｒ^２：Ｈ，ＣＨ_３、Ｒ^３：Ｃ_７〜２１のアルキル，アルケニル基、Ｍ：アルカリ金属，アンモニウム基、

【００１６】

【化２】

【００１７】Ｒ：Ｈ，ＣＨ_３、Ｍ：アルカリ金属，アンモニウム基，アミン、

【００１８】

【化３】

【００１９】Ｒ：Ｈ，ＣＨ_３、Ａ：アルキレン基、ｎ：２以上の整数、Ｍ：１価，２価の陽イオン、

【００２０】

【化４】

【００２１】Ｒ^１：Ｈ，ＣＨ_３、Ｒ^２：非置換または置換炭化水素基等、Ａ：Ｃ_２〜４のアルキレン基，置換アルキレン基、ｎ：０，正数、

【００２２】

【化５】

【００２３】Ｒ^１：Ｈ，ＣＨ_３、Ｒ^２：非置換または置換炭化水素基等，アミノ基、Ａ：Ｃ_２〜４のアルキレン基、ｎ：０〜１００Ｍ：１価，２価の陽イオン、

【００２４】

【化６】

【００２５】Ｒ^１：Ｃ_６〜１８のアルキル基等、Ｒ^２：Ｈ，Ｃ_６〜１８のアルキル基等、Ｒ^３：Ｈ，プロペニル基、Ａ：Ｃ２〜４のアルキレン基，置換アルキレン基、Ｍ：アルカリ金属等、ｎ：１〜２００、

【００２６】

【化７】

【００２７】Ｒ^１：Ｈ，ＣＨ_３、Ｒ^２：Ｃ_８〜２４の炭化水素基等、Ａ：Ｃ_２〜４のアルキレン基、Ｍ：Ｈ，アルカリ金属，アルカリ土類金属等、Ｌ：０〜２０、ｍ：０〜５０、

【００２８】

【化８】

【００２９】Ｒ：Ｃ_８〜３２炭化水素基、Ｍ：アルカリ金属，アンモニウム基、

【００３０】

【化９】

【００３１】Ｒ：Ｃ_８〜２２炭化水素基、Ｍ：アルカリ金属，アンモニウム基、

【００３２】

【化１０】

【００３３】Ｒ：アルキル，アルキルフェニル、Ａ：エチレン、Ｍ：アンモニウム，アミン，アルカリ金属、ｍ：９，１２，１４，２８

【００３４】

【化１１】

【００３５】Ｒ^１：Ｈ，ＣＨ_３、Ｒ^２：Ｈ，ＣＨ_３，−Ｃ_６Ｈ_４−（ＣＨ_２）_ｍ−Ｈ、ｎ：４〜３０

【００３６】

【化１２】

【００３７】Ｒ^１，Ｒ^２：Ｈ，ＣＨ_３、ｘ：０〜１００、ｙ：０〜１０ｚ：０〜１００、１≦ｘ＋ｙ＋ｚ≦１００、

【００３８】

【化１３】

【００３９】Ｒ^１：Ｃ_６〜１８のアルキル基等、Ｒ^２：Ｈ，Ｃ_６〜１８のアルキル基等、Ｒ^３：Ｈ，プロペニル基、Ａ：Ｃ_２〜４のアルキレン基，置換アルキレン基、ｎ：１〜２００、

【００４０】

【化１４】

【００４１】Ｒ^１：Ｈ，ＣＨ_３、Ｒ^２：Ｃ_８〜２４の炭化水素基，アシル基、Ａ：Ｃ_２〜４のアルキレン基、Ｌ：０〜１００、ｍ：０〜５０、

【００４２】

【化１５】

【００４３】Ｒ^１，Ｒ^２：Ｈ，Ｃ_１〜３６の炭化水素
基，アシル基、Ａ^１，Ａ^２：Ｃ_２〜４のアルキレン基，置換アルキレン
基、Ｌ：１，２、ｍ，ｎ：０，正数、ｍ＋ｎ≧３、Ｒ^１，Ｒ^２がいずれもＨである場合はｍ，ｎ≧１、等の
反応性ノニオン性界面活性剤等が挙げられる。

【００４４】その他エマルジョンの安定性を向上するた
めに非反応性界面活性剤も併用可能である。ただし耐水
性を低下させるのでその量は制限して使用する。非反応
性乳化剤としては、アルキルまたはアルキルアリル硫酸
塩、アルキルまたはアルキルアリルスルホン酸塩、ジア
ルキルスルホコハク酸塩等のアニオン性界面活性剤、ア
ルキルトリメチルアンモニウムクロライド、アルキルベ
ンジルアンモニウムクロライド等のカチオン性界面活性
剤、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、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
ンカルボン酸エステル等のノニオン性界面活性剤などが
例示される。

【００４５】重合におけるラジカル開始剤としては、通
常の乳化重合に用いられるものであれば、いずれも使用
でき、過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウム等の過硫酸
塩系、過酸化水素、ｔ−ブチルハイドロパーオキシド、
アゾビスアミジノプロパンの塩酸塩等の水溶性タイプ、
ベンゾイルパーオキシド、キュメンハイドロパーオキシ
ド、ジブチルパーオキシド、ジイソプロピルパーオキシ
ド、クミルパーオキシネオデカノエート、クミルパーオ
キシオクトエート、アゾビスイソブチニトリル等の油溶
性タイプなどが挙げられる。さらに開始剤に酸性亜硫酸
ナトリウム、ロンガリット、アスコルビン酸等の還元剤
を組み合わせたレドックス系も使用できる。

【００４６】重合は、通常の乳化重合でよく、全単量体
を一括して反応缶に仕込むバッチ式、単量体を反応中随
時滴下する滴下式、また滴下式において単量体、水及び
乳化剤を予め乳化してモノマーエマルジョンとして滴下
する方法が使用できる。所望により、光沢向上のための
重合度の調整に用いる連鎖移動剤、最低造膜温度を調整
する造膜助剤、塗膜の柔軟性を改良する可塑剤、増粘
剤、消泡剤、防腐剤、凍結防止剤などの添加剤を使用す
ることができる。

【００４７】

【発明の実施の形態】本発明のエマルジョンは、予め単
量体と水を界面活性剤を用いて乳化分散させモノマーエ
マルジョンを作成し、次いで水と界面活性剤を仕込み昇
温した反応缶に先に作成したモノマーエマルジョンを滴
下し、開始剤を適宜に添加して乳化重合して得られる。

【００４８】

【実施例】

実施例１反応缶に水４４５重量部、酢酸ソーダ２．５重量部、ア
ニオン性重合性界面活性剤１重量部、ノニオン性重合性
界面活性剤８重量部、アニオン性界面活性剤２．５重量
部を仕込み、これに水４８４重量部、アニオン性重合性
界面活性剤１４重量部、ノニオン性重合性界面活性剤
９．５重量部、アニオン性界面活性剤８．５重量部、ス
チレン４２３重量部、２−エチルヘキシルアクリレート
４１７重量部、メチルメタアクリレート２１７重量部、
８０％アクリル酸水溶液２４．５重量部、メタアクリル
アミド２８．５重量部を乳化混合したものを滴下し、温
度を８０℃にコントロールして開始剤に５％過硫酸アン
モニウム６１．５重量部を滴下して乳化重合する。重合
終了後アンモニア水にて中和し、不揮発分５０％のエマ
ルジョンを得た。得られたエマルジョンの計算上のＴｇ
は１１．５℃であった。

【００４９】実施例２〜９表１の重合組成に基づきその他は実施例１と同様にして
各エマルジョンを得た。

【００５０】

【表１】

【００５１】比較例１（アミド基含有アクリル系単量体
を使用しなかった例）表２の重合組成に基づきその他は実施例１と同様にして
各エマルジョンを得た。

【００５２】比較例２（重合乳化剤を使用しなかった
例）表２の重合組成に基づきその他は実施例１と同様にして
各エマルジョンを得た。

【００５３】比較例３（アミド基含有アクリル系単量体
を過小に使用した例）表２の重合組成に基づきその他は実施例１と同様にして
各エマルジョンを得た。

【００５４】比較例４（アミド基含有アクリル系単量体
を過剰に使用した例）表２の重合組成に基づきその他は実施例１と同様にして
各エマルジョンを得た。

【００５５】

【表２】

【００５６】評価（塗料の作成）下記塗料処方にて単層弾性塗料を作成し
た。水７４重量部エチレングリコール１４重量部顔料分散剤９．２重量部防腐剤２重量部消泡剤１重量部酸化チタン９３重量部炭酸カルシウム９３重量部これを、サンドミルでグラインディングし顔料ペースト
とする。次に、エマルジョン５６５重量部１４％アンモニア水５．５重量部ブチルセロソルブ／水（１／２）８４重量部テキサノール４４重量部消泡剤２重量部アクリル酸系増粘剤水溶液２８重量部ウレタン系増粘剤水溶液２４重量部を加え、撹拌した。（評価試験）（１）乾燥初期耐水性溶剤系塩素化ポリオレフィンシーラーを塗工したスレー
ト板に塗料を２ｍｍ厚（ウエット）で塗工し、２４時間
室温で乾燥し、２４時間水浸漬して塗膜の流出やブリス
ターの発生がないかを確認する。塗膜の流失、ブリスターの発生あり…………× 塗膜の流失、ブリスターの発生なし…………○ （２）耐雨だれ汚染性エマルジョン型のアクリル系シーラーを塗工したスレー
ト板に塗料をローラーにて２度塗りし平均２ｍｍ厚（ウ
エット）のパターン模様に塗工する。室温で１週間乾燥
させ、屋外の雨だれ試験装置に設置する。（雨だれ試験
装置：雨だれが発生しやすいように、スレート板の上部
にプラスチック製の波板を、スレート板に直角より１０
゜程斜め上取付けたもので、降雨の際は、波板の谷より
スレート板に雨だれが発生する。）明らかに雨だれ汚染あり……………× ほとんど雨だれ汚染なし……………○ 評価結果を表３に示す。

【００５７】

【表３】

【００５８】

【発明の効果】本発明のエマルジョンは雨だれ汚染性が
極めて低く、施工後の降雨により塗膜のフクレや流出が
生じない高い初期耐水性を有する優れた効果を奏する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０８Ｆ 220/10 ＭＬＹＣ０８Ｆ 220/10 ＭＬＹ (Ｃ０８Ｆ 220/10 212:08 220:04 220:56）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素数１〜１２のアルキル基含有（メタ）アクリル酸アルキルエステル９５〜３０重量部スチレン５〜７０重量部不飽和カルボン酸０．５〜１０．０重量部アミド基含有アクリル系単量体０．５〜１０．０重量部からなる全単量体に対し０．５〜１０．０重量％の重合
性アニオン性界面活性剤及び重合性ノニオン性界面活性
剤の両界面活性剤を用いて乳化重合して得たガラス転移
点−２０〜３０℃の低汚染型単層弾性塗料用エマルジョ
ン。
【請求項２】炭素数１〜１２のアルキル基含有（メ
タ）アクリル酸アルキルエステルが（メタ）アクリル酸
メチル、（メタ）アクリル酸ブチル、（メタ）アクリル
酸２−エチルヘキシルから選んだ１または２以上であ
る、請求項１に記載された低汚染型単層弾性塗料用エマ
ルジョン。
【請求項３】アミド基含有アクリル系単量体がアクリ
ルアミド及び／またはメタアクリルアミドである、請求
項１または２に記載された低汚染型単層弾性塗料用エマ
ルジョン。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれか１項に記載
された共単量体にヒドロキシル基含有不飽和単量体、ア
ルコキシシリル基含有不飽和単量体、グリシジル基含有
不飽和単量体、アセトアセチル基含有不飽和単量体のう
ち１または２以上を加えて共重合した低汚染型単層弾性
塗料用エマルジョン。