(57)【要約】【課題】繊維を含む水性塗材における以下の課題を解決する。（１）水性塗材中における繊維の分散性を高める。（２）繊維混合による泡かみを抑制する。（３）繊維混合による形成塗膜の伸び性低下を改善する。【解決手段】結合剤、粉粒体、及び繊維を必須成分とし、塗材全体に対し繊維を０．０１〜１０重量％含有する水性塗材において、当該繊維として、繊維長０．０１〜１０ｍｍの酢酸セルロース繊維を使用する。酢酸セルロース繊維としては、たばこフィルターの廃材が好適である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
結合剤、粉粒体、及び繊維を必須成分とし、塗材全体に対し繊維を０．０１〜１０重量％含有する水性塗材であって、当該繊維として、繊維長０．０１〜１０ｍｍの酢酸セルロース繊維を含むことを特徴とする水性塗材。
【請求項２】
前記酢酸セルロース繊維が、たばこフィルターの廃材であることを特徴とする請求項１記載の水性塗材。
【請求項３】
結合剤が反応性官能基を有する架橋型結合剤であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水性塗材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規な水性塗材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建築物や土木構造物等に適用する塗材として、１〜１０ｍｍ程度の厚膜が形成可能な水性塗材が使用されている。具体的には、リシン、スタッコ、吹付タイル、単層弾性塗材等の各種塗材が挙げられる。これらは、形成塗膜に様々な凹凸模様を付与することができる塗材である。また、下地の不陸、巣穴、亀裂等を補修するための水性塗材として、パテ、フィラー、サーフェーサ等も挙げられる。
このような厚膜形の水性塗材では、形成塗膜における強度向上、割れ防止等の目的で、通常、パルプ繊維、アクリル繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、炭素繊維等の各種繊維が混合されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
例えば、特開昭５２−１３６２２９号公報（特許文献１）には、合成樹脂エマルション１００重量部に対し、無機質充填材を１０〜１５０重量部、パルプやポリエチレン等の繊維を１〜５０重量部混合した、凹凸模様形成用の水性塗材が記載されている。
特開平８−１３４３７８号公報（特許文献２）には、合成樹脂エマルション、体質顔料、増粘剤、及びパルプ等の繊維を主要成分とする下地調整用の水性塗材が記載されている。
【０００４】
しかしながら、上述の特許文献の如き水性塗材においては、繊維を混合した際に均一に分散しきれない場合がある。また、繊維混合後の分散工程において、塗材中に泡かみが生じやすいという問題もある。このような問題は、形成塗膜の仕上り外観に悪影響を及ぼすおそれがある。
また、従来の水性塗材では、繊維の混合によって形成塗膜の強度や割れ防止性が高められる反面、形成塗膜の伸び性が著しく低下してしまうという問題もある。
【０００５】
【特許文献１】特開昭５２−１３６２２９号公報
【特許文献２】特開平８−１３４３７８号公報
【０００６】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、繊維を含む水性塗材における以下の課題を解決することを目的とするものである。
（１）水性塗材中における繊維の分散性を高める。
（２）繊維混合による泡かみを抑制する。
（３）繊維混合による形成塗膜の伸び性低下を改善する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は鋭意検討の結果、繊維長０．０１〜１０ｍｍの酢酸セルロース繊維を水性塗材に混合することで、上記課題が解決できることを見出した。
【０００８】
すなわち、本発明は下記の特徴を有する水性塗材に関するものである。
１．結合剤、粉粒体、及び繊維を必須成分とし、塗材全体に対し繊維を０．０１〜１０重量％含有する水性塗材であって、当該繊維として、繊維長０．０１〜１０ｍｍの酢酸セルロース繊維を含むことを特徴とする水性塗材。
２．前記酢酸セルロース繊維が、たばこフィルターの廃材であることを特徴とする１．記載の水性塗材。
３．結合剤が反応性官能基を有する架橋型結合剤であることを特徴とする１．または２．に記載の水性塗材。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、水性塗材における繊維の分散性を高めることができる。また、繊維の分散工程における泡かみを抑制することもできる。
さらに、形成塗膜においては、従来品と同等もしくはそれ以上の強度向上効果、割れ防止効果等が得られるとともに、従来品でみられる伸び性の低下を改善することができる。
酢酸セルロース繊維として、たばこフィルターの廃材を使用すれば、資源再利用化に大きく貢献することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明をその最良の形態に基づき詳細に説明する。
【００１１】
本発明の水性塗材は、結合剤、粉粒体、及び繊維を必須成分とするものである。
【００１２】
このうち、結合剤としては、水可溶型、水分散型、溶剤可溶型、溶剤分散型、無溶剤型の有機質結合剤及び／または無機質結合剤を使用することができる。有機質結合剤としては、例えば、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリルシリコン樹脂、ふっ素樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂等が挙げられる。無機質結合剤としては、例えば、ポルトランドセメント、アルミナセメント、超速硬セメント、膨張セメント、酸性リン酸塩セメント、シリカセメント、石灰混合セメント、高炉セメント、フライアッシュセメント、キーンスセメント、マグネシアセメント、ドロマイト、水硬性石灰、石膏、水ガラス等が挙げられる。これらは１種または２種以上で使用することができる。
【００１３】
本発明結合剤は、架橋型、非架橋型等特に限定されないが、反応性官能基を含有する架橋型結合剤が好適に用いられる。架橋型結合剤を用いることにより、形成塗膜の強度向上とともに、低汚染性、耐侯性等にも優れた塗膜が得られるため、好ましい。
このような反応性官能基の組合せとしては、例えば、エポキシ−アミン、ポリオール−イソシアネート、カルボキシル−エポキシ、カルボキシル−金属イオン、カルボキシル−カルボジイミド、カルボキシル−オキサゾリン、カルボニル−ヒドラジド、加水分解性シリル基同士等が挙げられる。このうち、カルボキシル−エポキシ、カルボキシル−金属イオン、カルボキシル−カルボジイミド、カルボキシル−オキサゾリン、カルボニル−ヒドラジド、加水分解性シリル基同士等の組合せが好適に用いられ、特にカルボニル−ヒドラジドの組合せが好ましい。
【００１４】
結合剤の混合比率は、塗材全体に対し、通常５〜９５重量％程度、好ましくは１０〜８０重量％程度である。
【００１５】
粉粒体としては、例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、カーボンブラック、酸化第二鉄（ベンガラ）、黄色酸化鉄、群青、コバルトグリーン等の無機系着色顔料、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、キノフタロン系等の有機系着色顔料；重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、カオリン、クレー、陶土、チャイナクレー、珪藻土、タルク、バライト粉、沈降性硫酸バリウム、炭酸バリウム等の体質顔料；珪砂、砂利、寒水石、ガラスビーズ、樹脂ビーズ、金属粒、あるいは岩石、ガラス、陶磁器、焼結体、コンクリート、モルタル、プラスチック、ゴム等の破砕品等の骨材等が挙げられる。これらは１種または２種以上で使用することができる。
粉粒体の混合比率は、塗材全体に対し、通常５〜９５重量％程度、好ましくは２０〜９０重量％程度である。
【００１６】
本発明では、繊維として繊維長０．０１〜１０ｍｍの酢酸セルロース繊維を使用する。この酢酸セルロース繊維は、水性塗材になじみやすく、分散性に優れている。また、従来使用されてきた繊維に比べ、泡かみが発生しにくい。さらに、形成塗膜においては、従来品と同等もしくはそれ以上の強度向上効果、割れ防止効果等が得られるとともに、従来品でみられる伸び性の低下を改善することができる。
本発明における酢酸セルロース繊維の作用機構については明らかではないが、化学組成において適度な親水性を有すること、及び個々の繊維が線形で均一な形状を有すること等が効果的に作用しているものと推察される。
【００１７】
酢酸セルロース繊維の繊維長は０．０１〜１０ｍｍであるが、好ましくは０．０５〜５ｍｍ、より好ましくは０．１〜１ｍｍである。
酢酸セルロース繊維の繊維径は、通常１〜１０００μｍ、好ましくは１０〜５００μｍ、さらに好ましくは１０〜１００μｍである。繊維径が小さすぎる場合は、分散性に劣り、泡かみが発生する場合がある。繊維径が大きすぎる場合は、泡かみ防止効果が低下する場合がある。
【００１８】
酢酸セルロース繊維は、公知の方法によって製造することができる。例えば、セルロースを酢酸エステル化することによって得ることができる。酢酸セルロースのエステル化度は特に限定されないが、通常１．５〜３程度である。
【００１９】
本発明における酢酸セルロース繊維としては、特に、たばこフィルターの廃材を使用することが望ましい。このような廃材を使用すれば、資源再利用化に大きく貢献することができる。
たばこフィルターは、たばこ煙中のタール類を除去し、喫味を保持するために使用されているものであり、そのフィルターを構成する繊維束として酢酸セルロース繊維が広く使用されている。このたばこフィルターの製造時に、残余の酢酸セルロース繊維が廃材として排出されるのである。
このような廃材の酢酸セルロース繊維は、通常数ｃｍ〜十数ｃｍ程度の繊維長を有するものである。これらを回転式切断機、押切式切断機等の公知の切断機を使用して、０．０１〜１０ｍｍの長さに切断すれば、本発明の水性塗材に使用することができる。廃材自体の繊維長が所定の範囲内であれば、そのまま使用することもできる。
【００２０】
本発明の水性塗材における繊維としては、上述のような繊維長の酢酸セルロース繊維のみを使用することが望ましいが、本発明の効果を阻害しない範囲内であれば、繊維長が０．０１〜１０ｍｍ以外のものを混合して使用することもできる。また、酢酸セルロース繊維以外の繊維を併用することもできる。このような繊維としては、例えば、パルプ繊維、アクリル繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、炭素繊維等が挙げられる。
【００２１】
繊維の混合比率は、塗材全体に対し０．０１〜１０重量％、好ましくは０．１〜３重量％である。繊維の混合比率が大きすぎる場合は、塗装作業性に支障をきたすおそれがある。また、形成塗膜の伸び性が不十分となる。繊維の混合比率が小さすぎる場合は、強度向上効果、割れ防止効果等を得ることができない。
【００２２】
本発明の水性塗材においては、通常の塗材に使用可能な成分を含むこともできる。このような成分としては、例えば、増粘剤、造膜助剤、レベリング剤、湿潤剤、可塑剤、凍結防止剤、ｐＨ調整剤、防腐剤、防黴剤、防藻剤、抗菌剤、分散剤、消泡剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、触媒、架橋剤等が挙げられる。
【００２３】
本発明の水性塗材は、上述の各成分を攪拌機等で混合することによって調製することができる。本発明では、酢酸セルロース繊維の分散性が良好であるため、分散工程に費やす労力を軽減することができる。また、分散工程における泡かみが発生しにくいため、消泡剤等の添加量を削減することもできる。
【００２４】
本発明の水性塗材は、厚膜形の水性塗材として好適に使用することができる。具体的な形態としては、リシン、スタッコ、吹付タイル、単層弾性塗材等の凹凸模様形成用塗材、パテ、フィラー、サーフェーサ等の下地調整塗材等が挙げられる。本発明の水性塗材は、建材どうしの目地部に使用する目地処理材としても好適である。
形成塗膜の膜厚は、用途によって異なるが、概ね１〜１０ｍｍ程度である。塗装前には、必要に応じ水を混合することもできる。
【実施例】
【００２５】
以下に実施例を示し、本発明の特徴をより明確にする。なお、各試験に供した酢酸セルロース繊維１、２は、たばこフィルターの廃材を使用したもので、酢酸セルロース繊維１は平均繊維径４０μｍ、平均繊維長０．５ｍｍのもの、酢酸セルロース繊維２は平均繊維径１μｍ、平均繊維長０．２ｍｍのものである。
【００２６】
試験Ｉ
（１）合成樹脂エマルション（アクリル酸エステル−スチレン共重合樹脂、ｐＨ７．５、固形分５０重量％）１００重量部に対し、酢酸セルロース繊維１を２重量部加え、プロペラ型攪拌羽根で５分間攪拌した。このときの混合物の比重を測定した。
次に、得られた混合物にシリコーン系消泡剤を０．２重量％加え、さらに回転式脱泡機で５分間脱泡した後、比重を測定した。
（２）酢酸セルロース繊維１に代えて、酢酸セルロース繊維２を使用し、上記（１）と同様にして比重を測定した。
（３）酢酸セルロース繊維１に代えて、パルプ繊維（平均繊維径４０μｍ、平均繊維長０．５ｍｍ）を使用し、上記（１）と同様にして比重を測定した。
【００２７】
（試験結果）
脱泡前における外観を観察すると、酢酸セルロース繊維１混合物及び酢酸セルロース繊維２混合物は、パルプ繊維混合物に比べて高い透明性を有していた。また、表１に示すように、酢酸セルロース繊維１混合物及び酢酸セルロース繊維２混合物の脱泡前の比重は、パルプ繊維混合物よりも高い値を示した。
以上の結果より、酢酸セルロース繊維１混合物及び酢酸セルロース繊維２混合物は、パルプ繊維に比べて泡かみが発生しにくいことが明らかとなった。
【００２８】
【表１】
2004300435.tif 000002
【００２９】
試験II
（１）合成樹脂エマルション（アクリル酸エステル−スチレン共重合樹脂、ｐＨ７．５、固形分５０重量％）４５重量部に対し、酸化チタン分散液（酸化チタン６０重量％）５重量部、重質炭酸カルシウム３０重量部、水１５重量部、分散剤１重量部、造膜助剤３重量部、酢酸セルロース繊維１を１重量部加え、プロペラ型攪拌羽根で３０分間攪拌することにより水性塗材Ａを製造した。
（２）得られた水性塗材Ａについて、ＪＩＳ  Ａ６９０９−２０００  ７．３１「伸び試験」の方法により、２０℃時の伸び試験を行った。
【００３０】
（３）酢酸セルロース繊維１に代えて酢酸セルロース繊維２を使用したほかは、上記（１）と同様にして水性塗材Ｂを製造した。得られた水性塗料Ｂについて、上記（２）と同様の方法で２０℃時の伸び試験を行った。
【００３１】
（４）酢酸セルロース繊維１に代えてパルプ繊維（平均繊維径４０μｍ、平均繊維長０．５ｍｍ）を使用したほかは、上記（１）と同様にして水性塗材Ｃを製造した。得られた水性塗料Ｃについて、上記（２）と同様の方法で２０℃時の伸び試験を行った。
【００３２】
（５）酢酸セルロース繊維１に代えてポリプロピレン繊維（平均繊維径４０μｍ、平均繊維長０．５ｍｍ）を使用したほかは、上記（１）と同様にして水性塗材Ｄを製造した。得られた水性塗料Ｄについて、上記（２）と同様の方法で２０℃時の伸び試験を行った。
【００３３】
（６）上記（１）の合成樹脂エマルションの代えて、下記の合成樹脂エマルションを使用したほかは、上記（１）と同様にして水性塗材Ｅを製造した。得られた水性塗料Ｅについて、上記（２）と同様の方法で２０℃時の伸び試験を行った。
架橋型合成樹脂エマルション：モノマー成分（スチレン、ｎ−ブチルアクリレート、メチルメタクリレート、アクリルアミド、メタクリル酸、ダイアセトンアクリルアミド）、架橋剤（アジピン酸ジヒドラジド）、固形分５０重量％、ガラス転移温度０℃
【００３４】
（試験結果）
試験結果を表２に示す。酢酸セルロース繊維を混合した水性塗材Ａ、水性塗材Ｂ及び水性塗材Ｅは、引張り強さにおいて水性塗材Ｃ（パルプ繊維を使用）や水性塗材Ｄ（ポリプロピレン繊維を使用）と同等以上の値を示しつつ、伸び性においては優れた値を示した。
【００３５】
【表２】
2004300435.tif 000003
【００３６】
試験III
得られた水性塗材Ａ、Ｅについては、次の試験を行った。
【００３７】
（耐湿潤冷熱繰り返し性試験）
１５０×７０×３ｍｍのフレキシブル板に、ＳＫ水性弾性シーラー（合成樹脂エマルション系下塗材；エスケー化研株式会社製）を０．１５ｋｇ/ｍ2で塗装し、標準状態（２３℃、５０％ＲＨ）で８時間乾燥を行った後、水性塗材Ａ、Ｅを４．０ｋｇ/ｍ2で塗装し、１４日間養生して試験体を作製した。作製した試験体をＪＩＳ  Ｋ５６００−１９９９  ７．４に準じ、２３±２℃の水中に１８時間浸した後、直ちに−２０±２℃に保った恒温槽に３時間冷却し、次に５０±３℃に保った別の恒温槽で３時間加温した。この操作を１０回繰り返した後、標準状態に約１時間置いて、塗膜表面の状態を目視にて観察した。評価は以下の通り。試験結果は表３に示す。
○：クラックなし
×：クラックあり
【００３８】
（促進汚染試験）
１５０×７５×０．８ｍｍのアルミ板に、ＳＫ＃１０００プライマー（エポキシ樹脂系下塗材；エスケー化研株式会社製）を０．１５ｋｇ/ｍ2で塗装し、標準状態で８時間乾燥を行った後、水性塗材Ａ、Ｅを４．０ｋｇ/ｍ2で塗装し、１４日間養生して試験体を作製した。
作製した試験体を、標準状態で７日間乾燥養生した後、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、２３℃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て評価した。評価は以下の通り。試験結果は表３に示す。
◎：痕跡なし
○：ほとんど痕跡なし
×：痕跡あり
【００３９】
【表３】
2004300435.tif 000004