(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
荏油８５〜６５重量％と桐油１５〜３５重量％とを混合したものについて、１４０〜２１０℃で０．５〜１．５時間無触媒で無酸素下反応させた後、１２０〜１７０℃で０．５〜２．５時間無触媒で有酸素下反応させて得られる油性塗料組成物。
【請求項２】
荏油使用量の５０重量％未満を亜麻仁油としたことを特徴とする請求項１記載の油性塗料組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、木造建造物の内装又は木造家具美術品などの塗装に有用な油性塗料組成物に関し、木材素地に直接塗布され、下地塗り用として又は下地塗りと仕上げ塗りの両用として用いられる油性塗料組成物に関するものである。
【０００２】
詳しくは、本発明は、植物油原料の配合物を特定条件下で加熱酸化重合させることにより、塗膜乾燥剤や有機溶剤等の化学物質を使用しなくとも塗膜の速乾性を充分に確保することができ、このため人体に安全な油性塗料組成物に関するものである。
また、本発明は、植物油原料のみを用いることによって、木地への浸透が容易であって、木部を充分に保護可能であると同時に、適度な厚さ、硬度、透明性を有する塗膜を形成することができ、このため木地の調湿機能を維持可能であり、木目をクリアーに表出可能な塗料組成物に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
木造建築及び木造家屋類は、木材の熱伝導率が小さいことから得られる温もり感、木材素地が持つ高湿時における吸湿と乾燥時における湿分排出によって得られる調湿機能のほか、触感が柔らかく、木目がクリアーに表出され美的自然感があるなどの長所を有することから、古来住環境の主役を成してきた。
しかし、一方で、木造建築等は、木肌の柔らかさに起因した摩耗性や過度の湿潤による汚染性等の欠点がある。
【０００４】
このため、このような木造建築等の持つ欠点を塗装により改善する工夫が古くから行われている。
この塗装に用いられてきた塗料は多種類に及ぶが、木肌とのなじみ、透明性の必要、塗装の容易性等の理由から、天然油脂を加工して得られる油性塗料が多く用いられてきた。
このような油性塗料の中でも、塗膜の乾燥性・強度を強化改善した油性塗料として、例えば、乾性油を加熱重合させて得られる、いわゆるスタンド油や、加熱と同時に空気を吹き込むことによる酸化重合を主体として得られる、いわゆるボイル油等が知られている。
【０００５】
しかし、このように加工して得られた油性塗料であっても、塗膜の乾燥性・強度がなお充分でなく、塗料として用いるためには、酸化鉛、酢酸鉛、二酸化マンガン等の金属酸化物を乾燥促進剤（触媒）として油脂の重合加工の前又は後に添加するといった改善策が採られてきた。
また、このように加工して得られた油性塗料は、一般に粘度が高く、塗料として木質面に均一に塗布し乾燥性を速めるために、塗料として使用する前に有機溶剤に希釈する等の対策が行われている。
【０００６】
ところが、これらの塗料を室内塗装に用いた場合には、塗料が室内生活者の皮膚に接触する機会があり、このため、金属酸化物からなる乾燥促進剤を添加した塗料の場合、乾燥促進剤からもたらされる重金属類が体内に吸収され、健康を犯されることが懸念される。
また、塗料中の有機溶剤が長期にわたって室内に放出されることによって人体に悪影響を及ぼす懸念もある。近年、化学物質に対する過敏からくるアレルギー症状を訴える人が多くなっており、内装塗料などの住環境が原因とされる「シックハウス症候群」が報ぜられるに至っている。
【０００７】
従って、木質室内塗装に用いる油性塗料には、金属酸化物からなる乾燥促進剤（触媒）や有機溶剤を含まないことが強く求められており、天然素材のみからなる適切な塗料の開発が望まれている。
【０００８】
このような要望に応えるために、金属酸化物である乾燥促進剤（触媒）を用いず、高度の乾燥性を有する桐油を用いることが考えられる。
しかし、桐油を加熱重合させると、短時間に塗料としての適性を超えて重合が進み、ゲル化してしまう。
即ち、塗料としての適性のある乾燥性を持ち、かつ化学物質を含まないように製造工程をコントロールする手段は見出されておらず、化学物質を含まず人体に対する安全性に優れるとともに、従来の塗料組成物と同様の速乾性がある塗料組成物はこれまで知られていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の問題点を解消し、木材の下地塗り又は下地塗りと仕上げ塗りとを兼ねる油性塗料において、重金属酸化物等の乾燥促進剤（触媒）や希釈乾燥助長剤としての有機溶剤といった化学物質を含まず、人体に対する安全性に優れるとともに、従来の塗料組成物と同様の塗膜乾燥性（速乾性）がある油性塗料組成物を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、油脂として荏油と桐油、場合によっては荏油の一部として亜麻仁油を用い、これらを混和したものを無触媒で無酸素下で加熱する方法（無酸素反応）と、無触媒で有酸素下で加熱する方法（有酸素反応）とによって加工する方法により得られる油性塗料組成物が、従来常用の加工方法のように重金属類触媒や、希釈乾燥促進剤として用いられる有機溶剤を使ったものと同様の塗膜乾燥性（速乾性）を有することを見い出した。
【００１１】
しかも、このような油性塗料組成物は、植物性油脂のみを原料とするため、木部に容易に浸透して木部を保護することができると同時に、厚い硬度の高い塗膜形成を避けて木質の調湿性を維持し、かつ透明感のある塗膜を形成することができ、木目をクリアーに表出しうるものである。
本発明は、かかる知見に基づいて完成されたものである。
【００１２】
すなわち、請求項１に係る本発明は、荏油８５〜６５重量％と桐油１５〜３５重量％とを混合したものについて、１４０〜２１０℃で０．５〜１．５時間無触媒で無酸素下反応させた後、１２０〜１７０℃で０．５〜２．５時間無触媒で有酸素下反応させて得られる油性塗料組成物を提供するものである。
【００１４】
請求項２に係る本発明は、荏油使用量の５０重量％未満を亜麻仁油としたことを特徴とする請求項１記載の油性塗料組成物を提供するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の塗料組成物は、油脂素材として基本的には荏油と桐油との特定割合の混合物を用いるが、この組み合わせは以下の検討の結果から見出された。
【００１６】
油脂には動物油と植物油とがあるが、室内塗装用の塗料として用いるためには無臭性塗膜が形成される必要があるため、有臭性の動物油は好ましくなく、植物油に限定される。
【００１７】
また、木材に塗布される際の塗膜形成は、塗料組成物の各成分の重合によって行われるものであるから、植物油の中でも、荏油、桐油、亜麻仁油、脱水ひまし油などの乾性油に限定される。
【００１８】
そこで、植物起源の乾性油それぞれの性質を検討した。
荏油は、非共役酸系のリノレン酸を主成分とし、高度な乾燥性を有する植物性油脂であるが、無触媒重合ではやや塗料素材としては乾燥性が遅い欠点がある。
次に、桐油としては、資源として調達可能な支那桐油が通常用いられるが、無酸素加熱又は有酸素加熱を行うと共役酸による重合が著しく、無触媒下においても短時間にゲル化して適度の粘度になるように反応をコントロールすることが難しい。
また、亜麻仁油は、塗膜の「やけ」現象が現れる傾向にあり、クリアー塗料としての適性に欠ける場合が多い。
さらに、脱水ひまし油は、天然素材を加工して得られる植物性油脂であるが、加工工程で金属触媒が用いられる場合が多く、本発明の目的に適合しない。
【００１９】
本発明者らは、上記した如き植物起源の乾性油それぞれの性質を充分に検討した結果、各植物起源の乾性油の長所を引き出すべく、荏油と桐油との混合物を基本的な油脂素材として、共役酸の迅速な重合性と非共役酸の遅速な重合性とを組み合わせることによって、適度の重合性を得、これにより良質の塗膜を形成することができるのではないかと考えた。
しかし、単に荏油と桐油との混合物を用いれば良いものではなく、加工条件との兼ね合いなどから、その混合割合を特定のものとする必要があることが分かった。
【００２０】
即ち、本発明において、荏油と桐油とは、全体を１００重量％としたときに、荏油８５〜６５重量％に対して、桐油１５〜３５重量％の割合、好ましくは荏油８０〜７０重量％に対して、桐油２０〜３０重量％の割合で混合して用いることが必要である（第一の条件）。
ここで荏油の割合が８５重量％を超えると、得られる油性塗料組成物による塗膜の速乾性が劣ることとなり、一方、荏油の割合が６５重量％未満であると、得られる油性塗料組成物がゲル化し、塗料としての適性に欠けるものとなるので、いずれも好ましくない。
【００２１】
なお、本発明の油性塗料組成物においては、荏油使用量の５０重量％未満、好ましくは４０重量％未満を亜麻仁油とすることができる。この場合にも、得られる油性塗料組成物の特性に大きな影響はなく、速乾性のある良質の塗膜を形成しうる油性塗料組成物が得られる。
【００２２】
本発明の油性塗料組成物は、上記のように荏油８５〜６５重量％と桐油１５〜３５重量％とを混合したものについて、これを無酸素反応させた後、有酸素反応させて得られるものである。
【００２３】
即ち、本発明では、上記のように荏油８５〜６５重量％と桐油１５〜３５重量％とを混合したものについて、これを無酸素反応させた後、有酸素反応させたものであることが必要である（第二の条件）。
これら２つの反応を行うことにより、従来のような金属酸化物からなる乾燥促進剤の添加や希釈乾燥促進剤としての有機溶剤の添加を避け、人体への安全性を向上させることができると共に、これらの化学物質を添加して加工された場合と同様の速乾性を有する塗料組成物を得ることができる。
【００２４】
ここで無酸素反応とは、無触媒で無酸素下で加熱する反応方法をいう。加熱温度は１４０〜２１０℃、好ましくは１５０〜２００℃である。また、反応時間は０．５〜１．５時間、好ましくは０．７５から１．２５時間である。無酸素反応を１．５時間を超えて行うと、塗膜硬度が過剰になり、木質の調湿性が劣化するので好ましくない。無酸素反応により、炭素−炭素ネット構造が形成すると考えられるが、無酸素反応のみでは、塗膜形成性は優れるものの、木質部への浸透性が悪くなる。
【００２５】
そこで、本発明においては、無酸素反応を行って、ある程度炭素−炭素ネットを構築した後、有酸素反応を行ったものであることが必要である。
ここで有酸素反応とは、無触媒で有酸素下で加熱する反応方法をいう。加熱温度は１２０〜１７０℃、好ましくは１３０〜１６０℃であり、ここでは炭素−炭素ネットを避け、有酸素反応のみ優先させる必要から、前記した無酸素反応の反応温度よりも低温とする。また、反応時間は０．５〜２．５時間、好ましくは１．０〜２．０時間である。有酸素反応を２．５時間を超えて行うと、着色が著しくなるため、好ましくない。なお、酸素の供給は、油脂素材への純酸素或いは空気の吹き込みによって行うことができ、その供給量は任意であるが、反応を上回る大過剰に設定することが望ましい。この有酸素反応により、酸素を介したネット構造を主体とした重合が行われると考えられ、塗膜形成後も木質の調湿性がある程度維持できる。
【００２６】
本発明において、上記２つの反応の順序は、無酸素反応の後に有酸素反応を行うようにすることが必要である。有酸素反応を無酸素反応よりも先に行うと、塗膜の硬度が充分でなく、木質の保護機能が低下するので、好ましくない。
【００２７】
以上のように、本発明においては、油脂素材として特定の配合割合の荏油と桐油を用いることが必要（第一の条件）であり、また、このような油脂素材について、無酸素反応後、有酸素反応を行うことが必要（第二の条件）であって、この２つの条件を具備しない場合には、本発明の目的を達成することはできない。
【００２８】
このようにして得られる本発明の油性塗料組成物は、重金属類触媒と有機溶剤とを含まず、天然素材のみを原料としているので、人体に対して安全であり、しかも従来のように重金属類触媒や有機溶剤を使用した油性塗料組成物と同様の速乾性が得られる。
また、本発明の油性塗料組成物は、木造建築物の内装又は木製家具美術品の塗料として、木部に容易に浸透して木部を保護することができ、しかも厚い硬度の高い塗膜形成を避けて、木質の調湿性を維持し環境湿度の緩和性を持ち、かつ塗膜の透明性を保って木目をクリアーに表出できる塗料組成物として有用である。
【００２９】
【実施例】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
【００３０】
実施例１
荏油〔ＩＶ２０２、ＡＶ２．３〕８０重量％及び桐油〔ＩＶ１６４、ウイス、ＡＶ２．１〕２０重量％の混合物からなる油脂素材を用い、以下のようにして油性塗料組成物を作成し、これより塗膜を形成し、得られた塗膜の性状の評価を行った。
即ち、まず１リットル容のガラスフラスコに、４００ｃｃの油脂素材を採り、フラスコ内を２０〜３０ｍｍＨｇに減圧して２００℃、１時間無酸素反応を行った。その後、１６０℃まで冷却し、この温度において、ボンベから過剰の空気を導入して１時間有酸素反応を行い、油性塗料組成物を得た。
【００３１】
得られた油性塗料組成物について、常法に従い、塗膜形成能と乾燥性の評価を行った。結果は、硬化時間で表した。
具体的には、塗膜形成能と乾燥性の評価は、無溶剤のままでガラス板上にフィルムアプリケイターを用いて７５μｍの厚さに塗布し、２５℃の室温で湿度７５％付近で放置し、指触により硬化するまでの時間を測定して行った。この硬化時間は、８〜１６時間の範囲を合格範囲とし、その範囲では数字の小さいものほど良好であると判断した。
【００３２】
また、木質部の調湿性（湿度緩和性）については、別に用意した木片に得られた油性塗料組成物を塗布して塗膜を形成乾燥させたものを、２５℃で湿度を変動要素として放置し、４８時間後の木片の重量変化を測定することにより行った。湿度に応じて重量がある程度増減するものを、環境湿度を緩和する方向に重量変化を認めたものとして合格として評価した。評価は、○：湿度と重量とが正相関するもの、△：湿度と重量とが正相関するが、バラツキの多いもの、×：湿度と重量とに相関がないもの、の３段階で行った。
【００３３】
さらに、表面の過乾燥による塗膜の「しわの形成」と、局部の過乾燥による「塗膜の白濁」を、肉眼で観察し、評価した。「しわの形成」についての評価は、○：なし、△：やや認める、×：しわが多い、の３段階で行った。また、「塗膜の白濁」についての評価は、○：なし（透明）、△：やや認める、×：塗膜の白濁が多い、の３段階で行った
これらの結果を第１表に示す。
【００３４】
実施例２
実施例１において、荏油と桐油の配合割合をそれぞれ７０重量％と３０重量％に変えたこと以外は、実施例１と同様に行い、油性塗料組成物を作成し、塗膜を形成し、得られた塗膜の性状を評価した。結果を第１表に示す。
【００３５】
実施例３
実施例１において、無酸素反応を１５０℃で１時間行い、有酸素反応を１４０℃で２時間行ったこと以外は、実施例１と同様に行い、油性塗料組成物を作成し、塗膜を形成し、得られた塗膜の性状を評価した。結果を第１表に示す。
【００３６】
実施例４
実施例３において、荏油と桐油の配合割合をそれぞれ７０重量％と３０重量％に変えたこと以外は、実施例３と同様に行い、油性塗料組成物を作成し、塗膜を形成し、得られた塗膜の性状を評価した。結果を第１表に示す。
【００３７】
参考例１
実施例１において、桐油のみを油脂素材として用い、これを１リットル容のガラスフラスコに採り、無酸素反応は行わず、ボンベから過剰の空気を導入して１３０℃で２時間有酸素反応のみを行ったこと以外は、実施例１と同様に行い、油性塗料組成物を作成し、塗膜を形成し、得られた塗膜の性状を評価した。結果を第１表に示す。
【００３８】
参考例２
参考例１において、桐油の代わりに荏油のみを油脂素材として用いたこと以外は、参考例１と同様に行い、油性塗料組成物を作成し、塗膜を形成し、得られた塗膜の性状を評価した。結果を第１表に示す。
【００３９】
比較例１
荏油（実施例１で用いたと同じもの）のみを油脂素材として用い、従来の無酸素法による加工法に従って油性塗料組成物を作成した。
即ち、１リットル容のガラスフラスコに４００ｃｃの油脂素材を採り、フラスコ内を２０〜３０ｍｍＨｇに減圧して２８０℃、２時間無酸素反応を行い、油性塗料組成物を作成した。得られた油性塗料組成物は、粘度が高いため、有機溶剤（ミネラルスピリット、沸点１５０〜２００℃）を２５重量％添加し希釈したものを塗布して塗膜を形成し、得られた塗膜の性状を実施例１と同様にして評価した。結果を第１表に示す。
【００４０】
比較例２
比較例１において、荏油の代わりに桐油（実施例１で用いたものと同じもの）のみを油脂素材として用い、かつ、無酸素反応を２００℃で１時間行ったこと以外は、比較例１と同様に行い、油性塗料組成物を作成し、有機溶剤で希釈したものを塗布して塗膜を形成し、得られた塗膜の性状を評価した。結果を第１表に示す。
【００４１】
比較例３
比較例１において、荏油の代わりに亜麻仁油〔ＩＶ１８５、ＡＶ０．５〕を用いたこと以外は、比較例１と同様に行い、油性塗料組成物を作成し、有機溶剤で希釈したものを塗布して塗膜を形成し、得られた塗膜の性状を評価した。結果を第１表に示す。
【００４２】
比較例４
荏油（実施例１で用いたと同じもの）のみを油脂素材として用い、従来の有酸素法による加工法に従って油性塗料組成物を作成した。
即ち、１リットル容のガラスフラスコに４００ｃｃの油脂素材を採り、ボンベから過剰の空気を導入して１２０℃、３時間有酸素反応を行った。有酸素反応の際には、重合触媒（乾燥促進剤）として酸化鉛０．５重量％を添加して反応させた。
得られた油性塗料組成物は、粘度が高いため、有機溶剤（ミネラルスピリット、沸点１５０〜２００℃）を２５重量％添加し希釈したものを塗布して塗膜を形成し、得られた塗膜の性状を実施例１と同様にして評価した。結果を第１表に示す。
【００４３】
比較例５
比較例４において、荏油の代わりに桐油（実施例１で用いたものと同じもの）を用いたこと以外は、比較例４と同様に行い、油性塗料組成物を作成し、有機溶剤で希釈したものを塗布して塗膜を形成し、得られた塗膜の性状を評価した。結果を第１表に示す。
【００４４】
比較例６
比較例４において、荏油の代わりに亜麻仁油（比較例３で用いたものと同じもの）を用いたこと以外は、比較例４と同様に行い、油性塗料組成物を作成し、有機溶剤で希釈したものを塗布して塗膜を形成し、得られた塗膜の性状を評価した。結果を第１表に示す。
【００４５】
比較例７
比較例１において、荏油単独の代わりに荏油７０重量％と桐油３０重量％の混合物を用いたこと以外は、比較例１と同様に行い、油性塗料組成物を作成し、有機溶剤で希釈したものを塗布して塗膜を形成し、得られた塗膜の性状を評価した。結果を第１表に示す。
【００４６】
比較例８
比較例４において、荏油単独の代わりに荏油８０重量％と桐油２０重量％の混合物を用いたこと以外は、比較例４と同様に行い、油性塗料組成物を作成し、有機溶剤で希釈したものを塗布して塗膜を形成し、得られた塗膜の性状を評価した。結果を第１表に示す。
【００４７】
【表１】
第１表
0004481405.tif 000002
【００４８】
第１表の結果より、以下のことが分かる。
本発明に従い、荏油と桐油を所定の配合割合で混合し無酸素反応させた後有酸素反応させた実施例１〜４によれば、比較例１〜８に示すように、乾燥促進剤（触媒）や有機溶剤を使用していないにもかかわらず、８〜１６時間の範囲内の適度な硬化時間にて木材の調湿性（湿度緩和性）、しわの形成、塗膜の白濁ののいずれの性状においても良好な塗膜が得られる。
一方、荏油のみを油脂素材とし、無酸素反応を行わなかった参考例１では、硬化に長時間を要し、また、桐油のみを油脂素材とし無酸素反応を行わなかった参考例２では、重合時にゲル化し、塗膜の性状は測定不能であった。
【００４９】
なお、乾燥促進剤（触媒）や有機溶剤を使用した比較例において、荏油と桐油を混合したものを有酸素法で反応させたものは、比較例８に示されるように、硬化が速すぎて塗膜の性状が不良であった。
【００５０】
【発明の効果】
本発明の油性塗料組成物は、植物油原料の配合物を特定条件下で加熱酸化重合させることにより製造されるものであり、塗膜乾燥剤や有機溶剤等の化学物質を使用しなくとも塗膜の速乾性を充分に確保することができるため、人体に安全である。
また、本発明の油性塗料組成物は、植物用原料のみを用いることによって、木地への浸透が容易であって、木部を充分に保護可能であると同時に、適度な厚さ、硬度、透明性を有する塗膜を形成することができ、このため木地の調湿機能を維持可能であり、木目をクリアーに表出可能である。
従って、本発明の油性塗料組成物は、木造建造物の内装又は木造家具美術品などの塗装用に有用である。