(57)【要約】【課題】樹脂に添加された添加剤の効果をより長期にわたって維持することを可能とする技術を提供する。【解決手段】物品の一例である屋根材１０は、樹脂組成物により形成された防汚層１２を表面に備える。樹脂組成物は、紫外線により減耗する樹脂を含む基材と、基材の表面に所定の特性又は機能を付与するために基材に添加される添加剤とを含む。樹脂は、サンシャインカーボンアークランプにより光を２０００時間照射した際に０．２〜２０μｍ減耗する樹脂である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紫外線により減耗する樹脂を含む基材と、
前記基材の表面に所定の特性又は機能を付与するために前記基材に添加される添加剤と、
を含み、
前記樹脂は、サンシャインカーボンアークランプにより光を２０００時間照射した際に０．２〜２０μｍ減耗する樹脂であることを特徴とする樹脂組成物。
【請求項２】
前記樹脂は、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、又は塩化ビニル樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂組成物。
【請求項３】
前記添加剤は、無機物であることを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂組成物。
【請求項４】
前記添加剤の量は、前記樹脂組成物の総重量を基準として、０．０１〜１０重量％であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の樹脂組成物。
【請求項５】
前記添加剤の粒径は、４０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の樹脂組成物。
【請求項６】
紫外線により減耗する樹脂を含む基材と、
前記基材の表面に所定の特性又は機能を付与するために前記基材に添加される添加剤と、
を含み、
前記樹脂は、サンシャインカーボンアークランプにより光を２０００時間照射した際に０．２〜２０μｍ減耗する樹脂であることを特徴とする樹脂組成物により形成された層を表面に備えることを特徴とする物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂組成物に関し、とくに、添加剤を含む樹脂組成物、及びその樹脂組成物により形成された物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
合成樹脂は、比較的安価であり、加工性に優れているため、様々な製品を製造するために広く利用されている。それぞれの分野において製品に要求される特性を合成樹脂に付与するために、所望の特性や機能を有する添加剤が合成樹脂に添加される（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、補強用繊維を含有する石膏を主材とする化粧板基板の両面に、表面樹脂化粧層と裏面樹脂層とを設け、表面樹脂化粧層、裏面樹脂層及び化粧板基板の少なくとも１つに防黴剤を内添させる、又は、化粧板基板の表面に防黴剤を付与することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１４５００７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された化粧板を屋外の建築物などに使用する場合、表面樹脂化粧層の表面に露呈している防黴材が雨水などにより流失すると、期待された防黴効果が失われてしまう。また、表面樹脂化粧層に内添された防黴剤は、表面樹脂化粧層の表面に露呈していないので、防黴効果を発揮することができない。
【０００６】
したがって、屋外などの環境において使用される製品であっても、長期にわたって期待された効果を維持することが可能な技術が求められる。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みてなされ、その目的は、樹脂に添加された添加剤の効果をより長期にわたって維持することを可能とする技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の樹脂組成物は、紫外線により減耗する樹脂を含む基材と、基材の表面に所定の特性又は機能を付与するために基材に添加される添加剤と、を含む。樹脂は、サンシャインカーボンアークランプにより光を２０００時間照射した際に０．２〜２０μｍ減耗する樹脂である。
【０００９】
本発明の別の態様は、樹脂組成物により形成された層を表面に備えることを特徴とする物品である。この樹脂組成物により形成された層を表面に備えることを特徴とする物品は、紫外線により減耗する樹脂を含む基材と、基材の表面に所定の特性又は機能を付与するために基材に添加される添加剤と、を含む。樹脂は、サンシャインカーボンアークランプにより光を２０００時間照射した際に０．２〜２０μｍ減耗する樹脂である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、樹脂に添加された添加剤の効果をより長期にわたって維持することを可能とする技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】様々な材料についての促進耐候性試験の結果を示す図である。
【図２】実施例に係る樹脂組成物による成形物の表面を示す図である。
【図３】実施例に係る樹脂組成物による成形物の表面から溶出した添加剤の量を示す図である。
【図４】実施例及び比較例に係る樹脂組成物による成形物の表面から溶出した添加剤の量を示す。
【図５】実施例に係る樹脂組成物により形成された物品の一例である屋根材の断面図を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本出願人は、住宅などに設置される車庫（カーポート）、テラス、ガーデンルームとして、可視光を透過する透明な樹脂により屋根材又は壁材を構成したカーポート、テラス、ガーデンルームを提供している。このようなカーポート、テラス、ガーデンルームにより、雨水などによる内部への悪影響を適切に防ぎつつ、内部への採光性を確保することができる。しかし、長い期間が経過すると、屋根材の上面にカビや藻などが繁殖することがある。この場合、屋根が透明であるために、屋根の上面に発生したカビや藻などが内部から見えてしまうし、繁殖したカビや藻などのために採光が妨げられるという問題があった。屋根材の上面に親水性の光触媒層を設け、上面の汚れを雨水などにより洗い流して上面を清浄に保つことを可能とする防汚品も開発しているが、上述した特許文献１に記載された発明の場合と同様に、光触媒自体が雨水などによって流失してしまうと、以降は防汚効果が期待できない。また、防カビ剤や防藻剤などを屋根材の上面に塗布する場合も、同様に、塗布した防カビ剤などが雨水などにより流失してしまうと、以降は防カビ又は防藻効果が期待できない。したがって、より長期間にわたって添加剤の効果を維持することを可能とする技術の開発を進めてきた。
【００１３】
他方、樹脂は、紫外線、雨雪、湿度、温度、オゾンなどの影響により、劣化したり減耗したりするので、使用環境において高い耐候性を有する樹脂製品の開発も進めてきた。
【００１４】
このような状況において、本発明者らは発想の転換を図り、樹脂が使用環境において減耗することを逆に利用して、添加剤の効果を長期にわたって発現させることができると考えた。すなわち、使用環境において減耗する樹脂に、樹脂に対して特性や機能を付与するための添加剤を添加しておけば、基材となる樹脂が徐々に減耗することにより、内部に混練されていた添加剤が最表面に露呈するので、持続的に添加剤の効果を発現させることができる。使用環境において減耗しない耐候性が高い樹脂に添加剤を内添しても、初めから表面に露呈していた添加剤が機能を発現するだけであり、内部に混練された添加剤は表面に露呈しないため効果を発現することができないが、使用環境において適度な速度で減耗する樹脂に、適量の添加剤を添加しておけば、添加剤を常時表面に露呈させることができるので、長期にわたって添加剤の効果を維持することができる。
【００１５】
したがって、本発明の実施例に係る樹脂組成物は、使用環境において減耗する樹脂を含む基材（ベース材）と、基材に所定の特性又は機能を付与するために基材に添加される添加剤とを含む。基材は、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂など、使用環境において紫外線などにより徐々に減耗する樹脂を含む。添加剤は、微生物の繁殖を抑制する効果を有する抗菌剤、防カビ剤、防藻剤、抗ウイルス剤のほか、撥水剤、防雪剤、親水剤、滑水剤など、基材により形成された物品や塗膜などの表面に所望の特性又は機能を付与する効果を有する物質を含む。
【００１６】
基材は、使用環境において減耗する物質であれば何であってもよい。例えば、屋外で使用される建材、構造材、物品などを形成するための樹脂組成物の基材は、日光に含まれる紫外線により減耗するポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂などであってもよい。また、塗料に使用される合成樹脂、例えば、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリルウレタン樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、アクリルシリコン樹脂、フッ素樹脂などであってもよい。また、基材が減耗する要因としては、紫外線だけでなく、熱、温度差、水分、塩分、湿気、酸素、オゾンや二酸化硫黄などの腐食性ガス、有機溶剤、その他の化学物質、摩擦、機械的衝撃、風などであってもよい。
【００１７】
基材の減耗量は、添加剤の種類、量、粒径、基材中の添加剤の密度、分布、樹脂組成物により形成された物品に要求される特性、物品の使用環境などに応じて選択されればよい。樹脂の減耗量は、人工光源を用いた促進耐候性試験により評価することができる。図１は、様々な材料についての促進耐候性試験の結果を示す。樹脂成形物については、１０％のコンパウンドを製造した後、樹脂ごとの標準的な成型条件で、押し出し成型機により厚さ２ｍｍの板を作成し、切断して評価体とした。塗膜については、樹脂を構成成分とする塗料に添加剤を配合して良く混練し、それぞれの塗料の推奨硬化条件で硬化させた後、１週間室温で養生して評価体とした。「サンシャインウェザ２０００時間」は、ＪＩＳ  Ｋ  ７３５０−４に準拠し、サンシャインカーボンアークランプ（サンシャインウェザーメーター：ＳＷＯＭ）としてスガ試験機製Ｓ８０−Ｈ−ＢＢＲを使用して２０００時間促進劣化させた試験結果を示す。基材の減耗量は、基材の内部に存在する添加剤を、常時、基材の表面に適量露呈させるために、例えば、上記の促進耐候性試験において０．１μｍ以上、好ましくは０．２μｍ以上、より好ましくは１μｍ以上、更に好ましくは１．７μｍ以上、更に好ましくは２μｍ以上であってもよい。また、樹脂組成物により形成された物品の表面の劣化を抑えるために、例えば、上記の促進耐候性試験において２０μｍ以下、好ましくは１５μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下、更に好ましくは８μｍ以下であってもよい。試験方法によって減耗量の測定値にばらつきが生じうるが、いずれの試験方法が採用されてもよい。上記の数値範囲は、例えば、サンシャインカーボンアークランプを使用した促進耐候性試験による測定値を基準としてもよく、他の促進耐候性試験により測定する場合は、サンシャインカーボンアークランプを使用した促進耐候性試験による測定値に換算されてもよい。また、樹脂組成物により形成された物品を実際に屋外に曝露したときの値を基準としてもよい。
【００１８】
添加剤の種類は、製品において要求される特性又は性能を満たすために基材に付与すべき特性又は機能に応じて選択されればよい。例えば、上述したように、屋外に設置され、透明性が要求される物品に使用する場合、微生物の繁殖を抑制する効果を有する防カビ剤、防藻剤、抗菌剤が添加剤として使用されてもよい。微生物は、カビ類、藻類、菌類などであってもよい。このような添加剤は、無機物であってもよく、例えば、銀、亜鉛、銅、ニッケルなどであってもよい。有機物は、樹脂組成物を加工する際に、加熱により分解又は変性してしまうため、一般に樹脂への添加剤としては不向きとされているが、基材としてガラス転移温度の低い材料を使用する場合や、高熱を必要としない方法で物品を成形又は加工する場合には、有機物が添加剤として使用されてもよい。例えば、有機系防カビ剤として、住化エンバイロメンタルサイエンス株式会社のバイオメッセンジャー（登録商標）Ｒ２、富士ケミカル株式会社のＴＺＡ−１００、大阪ガスケミカル株式会社のスラオフ（登録商標）９４などが使用可能である。また、有機物と無機物の混合物が添加剤として使用されてもよい。それぞれの添加剤としては、一般に使用されている既知の任意の物質を使用可能である。例えば、屋外で使用される樹脂に一般的に添加される、紫外線吸収剤、酸化防止剤、熱線吸収剤、熱線反射剤、光安定剤などの添加剤を基材に添加してもよい。また、樹脂の減耗を促進させるような成分を含む添加剤を更に基材に添加してもよい。例えば、樹脂を劣化させることが知られている酸化チタンなどの添加剤を基材に添加してもよい。これらの添加剤と、防カビ剤、防藻剤、抗菌剤などの添加剤とを併用してもよい。
【００１９】
添加剤の量は、基材に付与すべき特性又は機能を効果的に発現させるために必要な量とされればよく、添加剤の種類、添加剤の粒径、基材の種類、基材の減耗量、樹脂組成物により形成された物品に要求される特性、物品の使用環境などに応じて選択されればよい。添加剤の量は、例えば、樹脂組成物の総重量を基準として、０．０１〜１０重量％、より好ましくは、０．１〜３重量％であってもよい。透明性が要求される応用において、着色成分を有する添加剤を使用する場合には、要求される透明性が実現されるように、添加剤の量が選択されてもよい。
【００２０】
添加剤の粒径は、基材に付与すべき特性又は機能を効果的に発現させるために必要な粒径とされればよく、添加剤の種類、添加剤の粒径、基材の種類、基材の減耗量、樹脂組成物により形成された物品に要求される特性、物品の使用環境などに応じて選択されればよい。樹脂組成物により形成された層の表面を平滑にするために、添加剤の粒径は、例えば、２００ｎｍ以下、好ましくは、５０ｎｍ以下、より好ましくは、４０μｍ以下であってもよい。透明性が要求される応用においては、要求される透明性が実現されるように、添加剤の粒径が選択されてもよく、例えば、１μｍ以下とすることが好ましい。
【００２１】
図２は、実施例に係る樹脂組成物による成形物の表面を示す。図２に示した成形物は、添加剤として粒径が数十ｎｍのオーダーである市販の酸化亜鉛をポリカーボネート樹脂に０．５重量％配合した樹脂組成物による成形物である。図２（ａ）は、成形直後の表面を示す。少量の添加剤が表面に露呈している。図２（ｂ）は、サンシャインカーボンアークランプにより光を２００時間照射した後の表面を示す。成形直後よりも多くの添加剤が表面に露呈している。図２（ｃ）は、サンシャインカーボンアークランプにより光を６００時間照射した後の表面を示す。更に多くの添加剤が表面に露呈している。このように、基材となる樹脂が減耗することにより、内添されていた添加剤が表面に露呈するので、添加剤の効果を長期にわたって発現させることができる。
【００２２】
基材の表面に特性又は機能を付与するための添加剤は、表面に露呈している分が効果を発現することができるので、所定の量の添加剤が持続的に表面に露呈するように、基材の種類、基材の減耗量、添加剤の種類、添加剤の添加量、添加剤の粒径などが選択されればよい。表面に露呈した添加剤の量は、例えば、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）や走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、走査型透過電子顕微鏡（ＳＴＥＭ）などにより撮影された表面の写真における添加剤の面積に基づいて測定されてもよい。所定の量の添加剤が持続的に表面に露呈しているか否かは、例えば、促進耐候性試験において所定の間隔で表面を撮影し、添加剤の面積の平均値が所定の量を超えているか否かにより判定されてもよい。基材の種類、基材の減耗量、添加剤の種類、添加剤の添加量、添加剤の粒径などの条件は、それぞれ相互に関連しうるが、成形物の表面に露呈する添加剤の量が持続的に所定値以上となるように、それぞれの条件の組合せが適切に選択されればよい。
【００２３】
図３は、実施例に係る樹脂組成物による成形物の表面から溶出した添加剤の量を示す。ポリカーボネート樹脂にニッケル系合金を１重量％配合した樹脂組成物を５０ｍｍ角に成形した試料片を用いた。成形直後の試料片と、サンシャインカーボンアークランプを使用して光を６００時間、及び２０００時間照射した後の試料片と、表面を研磨した試料片を、４０℃の水に３日間浸し、水に溶出した成分をＩＣＰ質量分析法（ＩＣＰ−ＭＳ）により分析した。図３に示すように、促進耐候性試験の実施後の試料片からは、成形直後の試料片よりも多くのニッケル系合金成分が溶出した。この実験により、使用環境においてポリカーボネート樹脂が減耗することによりニッケル系合金の添加剤が表面に露呈し、雨水などにより溶出して効果が発現されることが示された。
【００２４】
図４は、実施例及び比較例に係る樹脂組成物による成形物の表面から溶出した添加剤の量を示す。樹脂の減耗量の相違による添加剤の溶出量の相違を確認するために、紫外線により減耗しにくいルミフロン（登録商標）をベースとした屋外用塗料と、紫外線により減耗しやすいポリカーボネート樹脂との間で比較試験を行った。図１に示した実験におけるポリカーボネートの減耗量は２．４μｍであり、ルミフロンの減耗量は０．１μｍである。実施例としてのポリカーボネートと、比較例としてのルミフロンに、添加剤として市販の酸化亜鉛を０．５％配合し、一般的な方法で成型した。５０ｍｍのサンプルを、純水４０ｍＬとともに密閉容器に入れ、４０℃に設定した乾燥機に３日間入れて、成形品からの亜鉛成分の水溶出性を確認した。水の分析は、定量下限４ｐｐｂのＩＣＰ−ＡＥＳで行った。持続性を確認するため、純水を毎回変えつつ、繰り返し５回抽出を行った（１回目〜５回目）。その後、サンシャインカーボンアークランプにより光を２００時間照射してから、同様に、純水を毎回変えつつ、繰り返し５回抽出を行った（６回目〜１０回目）。その後、更に、サンシャインカーボンアークランプにより光を２００時間照射してから、同様に、純水を毎回変えつつ、繰り返し２回抽出を行った（１１回目〜１２回目）。紫外線により減耗しにくいルミフロンに配合した酸化亜鉛は、成型時から表面に露出していた分が水に溶出した後は、紫外線を照射しても全く溶出しなかったのに対して、紫外線により減耗しやすいポリカーボネートに配合した酸化亜鉛は、紫外線を照射すると樹脂が減耗することにより内部の酸化亜鉛が新たに表面に露出し、持続的に水に徐放していくことが確認された。このように、実施例に係る樹脂組成物によれば、屋外において実用する時に、減耗する樹脂から添加剤が徐放されるので、添加剤による効果、例えば微生物繁殖抑制効果が永続的に発揮されることが期待できる。
【００２５】
図５は、実施例に係る樹脂組成物により形成された物品の一例である屋根材の断面図を概略的に示す。屋根材１０は、基板１４と、基板１４の表面に設けられた防汚層１２とを含む。基板１４は、透明なポリカーボネート樹脂により形成される。防汚層１２は、実施例に係る樹脂組成物により形成される。基板１４は、屋根の内側への紫外線及び熱線の照射量を低減させるために、紫外線吸収剤や近赤外線吸収剤などを添加剤として含む。防汚層１２は、実施例に係る樹脂組成物に含まれる添加剤、この例では防カビ剤や抗菌剤などの添加剤を含む。
【００２６】
この屋根材１０を備えたカーポート、テラス、ガーデンルームなどを屋外において使用するとき、雨水により防汚層１２の表面の防カビ剤や抗菌剤などの添加剤の成分が溶出し、その後、雨水が乾燥すると表面に添加剤の高濃度層が形成される。これにより、添加剤の機能が効果的に発揮される。また、添加剤の高濃度層が、その後、雨水などにより流失しても、防汚層１２の基材が減耗することにより、内部に存在していた添加剤が除放され、表面に添加剤の高濃度層が形成される。これにより、添加剤の機能が持続的に発揮される。
【００２７】
この屋根材１０は、基板１４を構成する樹脂と、防汚層１２を構成する実施例に係る樹脂組成物とを、共押出し成形することにより多層成形することができる。従来は、基板を構成する樹脂と、耐候性を向上させるための添加剤を含む樹脂とを共押出し成形して屋根材を製造していたが、実施例に係る屋根材は、防汚層１２を形成するための樹脂に所望の添加剤を更に添加するだけで、従来品と同様に共押出し成形により製造することができるので、工程を大きく変更することなく安価に屋根材１０を製造することができる。また、共押出し成形で屋根材１０を成形することにより、添加剤の使用量を低減させることができるため、高価な添加剤のコストを抑制しつつ、変色や透明性の悪化などの外観の変化を抑えることができる。
【００２８】
防汚層１２の厚さは、防汚層１２が表面に形成された物品の耐用年数が経過するまでの間に、基材が全て減耗して全ての添加剤が流失してしまわないように選択されればよい。例えば、物品の耐用年数が１０年とされる場合、基材となる樹脂が使用環境において１０年間に減耗する厚さよりも厚く樹脂組成物による層が形成されればよい。また、樹脂組成物の層を成形する際には、添加剤が成形物中に万遍なく均一に分布するような方法で成型することが望ましい。
【００２９】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示すにすぎない。また、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  屋根材、１２  防汚層、１４  基板。
【図１】
2018193474.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2018193474.tif 000006
【図５】
2018193474.tif 000007