(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
型枠に流し込んだ硬化完了前の含水率が２０質量％以上である無機質系水硬性基材の表面に、軟化温度が１０℃〜２５０℃で平均粒子径が１０〜１００μｍの樹脂粒子を湿式粉砕して得られる水分散粉体塗料を塗布し、該無機質系水硬性基材を養生・硬化させ且つ塗膜を硬化させることを特徴とする塗装無機質建材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は塗装無機質建材の製造方法に関し、より詳しくはビルの外装材や、家屋の外装材、屋根瓦等の建築材として用いられる塗装無機質建材の生産効率の良い製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、コンクリート、スレート等の無機質系水硬性物質を型枠に流し込み、硬化させて得た成形品をビルの外装材や、家屋の外装材、屋根瓦等として使用することが多くなってきている。また橋梁の桁もコンクリートで工場成形して現場施工することが多くなってきている。
【０００３】
しかし、これらの無機質系水硬性物質を型枠に流し込み、成形したままの原板（以下これを素原板という）は水分の浸透性、透水性が大きいので、素原板表面を防水皮膜で覆う必要がある。特に屋根材や外装材のように、屋外で使用する材料においては防水皮膜を施すことが不可欠である。また、冬季に凍結する寒冷地で使用する場合には、凍結時の水分の体積増加による基材破壊を防止するためには、これらの材料を防水処理して水分の浸透、凍結を防止することが絶対に不可欠である。また、素原板の単調な色彩のままで使用するのではなく、着色によって景観や家屋全体にマッチングしたデザインとして使用することも大切なことである。
【０００４】
従来、型枠に流し込んで成形した素原板の塗装については、素原板が十分に乾燥して、含水率が１０質量％以下の乾燥した状態になってから塗装して仕上げる方法が採られていた。
また、乾燥の程度が多少低く、含水率が１０〜２０質量％程度の素原板に対しても塗装できる塗料としてエマルション塗料や水溶性塗料がある。しかし、これらの塗料は、素原板の強度が十分に高まった後に塗布していたため、塗装時に素原板中に浸透し、それで、塗膜として素原板表面に残る塗膜成分の量が少なく、素原板表面に十分な防水性、耐氷結性及び装飾意匠を兼ねた塗膜を形成することができなかった。このため、エマルション塗料や水溶性塗料ではなく、乾燥性の早い溶剤型塗料を目止めのシーラー塗料として塗布した後、エマルション塗料や水溶性塗料を塗布して成膜させる必要があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このため、素原板を養生した後、改めて塗装して仕上げる必要があり、時間や労力、経費などが多く必要であった。
本発明は、上記従来の問題点を解決し、塗装無機質建材の生産効率の良い製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は上記の目的を達成するために鋭意検討した結果、特定の樹脂粒子を水媒体中に分散させた水分散粉体塗料を用いることにより、型枠に流し込んだ硬化完了前の無機質系水硬性基材の表面に有効に塗装できることを見いだし、本発明を完成した。
【０００７】
即ち、本発明の塗装無機質建材の製造方法は、型枠に流し込んだ硬化完了前の含水率が２０質量％以上である無機質系水硬性基材の表面に、軟化温度が１０℃〜２５０℃で平均粒子径が１０〜１００μｍの樹脂粒子を湿式粉砕して得られる水分散粉体塗料を塗布し、該無機質系水硬性基材を養生・硬化させ且つ塗膜を硬化させることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の塗装無機質建材の製造方法を具体的に説明する。
本発明の製造方法で用いる無機質系水硬性基材として、例えば、各種セメント類や珪酸カルシウム、石膏、石灰等の水和反応によって硬化する物質に細骨材、軽量骨材、補強用繊維等を配合させた材料等の従来から通常の建材用に使用されているものを挙げることができる。
【０００９】
本発明の製造方法においては、流動状態の無機質系水硬性基材を型枠に流し込み終えた時から無機質系水硬性基材が実用強度になって型枠から取り出す迄はその表面に水分散粉体塗料を塗布することが可能である。従って、本発明の製造方法においては、硬化完了前の無機質系水硬性基材とは、無機質系水硬性基材流動体を型枠に流し込み終えた時から無機質系水硬性基材が実用強度になって型枠から取り出せるようになる迄の無機質系水硬性基材を意味する。しかしながら、実用的には、無機質系水硬性基材流動体を型枠に流し込んだ後、その表面の水分が引けて表面の艶が引けた状態になった時又はそれ以後にその表面に水分散粉体塗料を塗布し、その後加熱養生することが好ましい。本発明の製造方法は、従来技術では塗装が極めて困難であった、無機質系水硬性基材の含水率が２０質量％以上である時にも好都合に塗装を実施することができ、顕著な効果を達成することができる。
【００１０】
本発明の製造方法で使用する水分散粉体塗料は必須成分として平均粒子径が１０〜１００μｍの樹脂粒子を含有する。本発明の製造方法においては、水分散粉体塗料を塗布し、加熱によって樹脂粒子を軟化または溶融させて均一な塗膜を形成させるのであるから、塗料の焼付硬化条件で均一な塗膜となるように、樹脂粒子の軟化温度は１０℃〜２５０℃であることが必要である。更に好ましい軟化温度は２０℃〜２００℃である。
【００１１】
樹脂粒子の軟化温度が１０℃未満である場合には、塗料の通常の保管温度において、水分散粉体塗料中の樹脂粒子が水性媒体中でも凝集し易くなる。この理由は、水分散粉体塗料中の樹脂粒子の大きさが、エマルション塗料等の樹脂粒子の大きさに比較して、樹脂粒子径で１００倍から１０００倍大きいため、電気２重層等の電気的反発力等が重力に比べ著しく小さい為である。なお、水分散粉体塗料中の樹脂粒子の平均粒子径が小さくなる程、軟化温度が低い樹脂粒子でも、安定に保つことができるが、樹脂粒子の平均粒子径が小さくなるにつれて樹脂粒子の表面積が大きくなり、樹脂粒子を水媒体中に安定に分散させるための界面活性剤等の湿潤剤が多く必要となり、この場合には、塗膜の耐水性、光沢等の性能が低下する。また、樹脂粒子の軟化温度が２５０℃を越える場合には、塗膜を形成するため加熱硬化時の温度によって塗膜が黄色に変色したり、空気で酸化されて塗膜の柔軟性を失しなうことがある。
【００１２】
本発明で用いる水分散粉体塗料の調製に使用できる樹脂粒子として、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ブロックイソシアネート樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂、アミド樹脂、ＡＢＳ樹脂、それらの変性樹脂、又はそれらの任意の配合比率の混合樹脂で、軟化温度が１０℃〜２５０℃の樹脂からなる粒子を挙げることができ、これらの樹脂粒子は単独で使用することも、任意の配合比率で組み合わせて使用することもできる。
【００１３】
それらの樹脂粒子の原料の主なものを例示すると次の通りある。
アクリル樹脂の製造に用いることのできるアクリル系モノマーとして、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−プロピルアクリレート、ｉ−プロピルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｉ−ブチルアクリレート、ｓｅｃ−ブチルアクリレート、ｔ−ブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、ラウリルアクリレート、トリデシルアクリレート、ステアリルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレート、２−メトキシエチルアクリレート、２−エトキシエチルアクリレート、２−ブトキシエチルアクリレート、２−フェノキシエチルアクリレート、エチルカルビトールアクリレート、アリルアクリレート、グリシジルアクリレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、アクリル酸、アクリル酸ソーダ、トリメチロールプロパンアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート等のアクリル酸及びアクリル酸エステルモノマーを挙げることができる。
【００１４】
また、アクリル樹脂の製造に用いることのできるアクリル系モノマーとして、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、ｔ−ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、トリデシルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、ｓｅｃ−ブチルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、アリルメタクリレート、エチレングリコールメタクリレート、トリエチレングリコールメタクリレート、テトラエチレングリコールメタクリレート、１，３−ブチレングリコールメタクリレート、トリメチロールプロパンメタクリレート、２−エトキシエチルメタクリレート、２−メトキシエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメチルクロライド塩メタクリレート、メタクリル酸、メタクリル酸ソーダ等のメタクリル酸及びメタクリル酸エステルモノマーを挙げることができる。
【００１５】
更に、上記したアクリル系モノマー成分に加えて、共重合成分として、アクリルアミド、アクリロニトリル、酢酸ビニル、エチレン、プロピレン、イソブチレン、ブタジエン、イソプレン、クロロプレン等のビニルモノマー、グリシジル（メタ）アクリレート、メチルグリシジル（メタ）アクリレート、アリルグリシジルエーテル、３，４−エポキシシクロヘキシルメチル（メタ）アクリレート等のエポキシ基含有エチレン性不飽和モノマー、（メタ）アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸等のカルボキシル基含有エチレン性不飽和モノマー、ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート等の水酸基含有エチレン性不飽和モノマーを用いることができる。
【００１６】
アクリル樹脂の製造方法としては、通常の溶液重合法により高分子量の樹脂を合成した後、薄膜加熱減圧法等によって溶媒を除去して固形樹脂を製造する方法や、懸濁重合法により樹脂を合成した後、スプレードライ法等により水分を除去して固形樹脂を製造する方法がある。
【００１７】
ブロックイソシアネート樹脂としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水添キシレンジイソシアネート、トルエンジイソシアネート等のイソシアネートモノマーとトリメチロールプロパンとを付加反応させて樹脂化したイソシアネート樹脂や、多官能化したイソシアネート樹脂、水添し多官能化したイソシアネート樹脂を、カプロラクトンやオキシム類でブロックしたブロックイソシアネート樹脂を使用することができる。これらのブロックイソシアネート樹脂を粉体塗料用原料として使用する為には、樹脂粒子の安定性を確保する必要があり、その為にはブロックイソシアネート樹脂単体でも固形になる樹脂が好ましく、イソホロンジイソシアネートからの樹脂をε−カプロラクタムでブロックしたブロックイソシアネート樹脂等が好ましい。しかし、液状のブロックイソシアネート樹脂でも、添加配合量、顔料の配合量の調整、あるいは、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等のガラス転移温度の高い樹脂との組み合わせによっては使用することができる。
【００１８】
また、ポリエステル樹脂の製造に用いることのできるカルボン酸成分として、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバチン酸、１，９−ノナンジカルボン酸、１，１０−デカンジカルボン酸、１，１２−ドデカンジカルボン酸、１，２−オクタデカンジカルボン酸、アイサコサンジカルボン酸、マレイン酸、フマル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、ヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等の多価カルボン酸、これらの多価カルボン酸の低級アルキルエステル及び無水物、あるいはリンゴ酸、酒石酸、１，２−ヒドロキシステアリン酸、パラオキシ安息香酸等のヒドロキシカルボン酸等を挙げることができる。
【００１９】
また、ポリエステル樹脂の製造に用いることのできるアルコール成分として、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，９−ノナンジオール、１，１０−デカンジオール、ネオペンチルグリコール、スピログリコール、１，１０−デカンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、２，２，４−トリメチルペンタン−１，３−ジオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール等を挙げることができる。
【００２０】
ポリエステル樹脂は、上記の酸成分とアルコール成分とを原料とし、粉体塗料用ポリエステル樹脂製造の常法によって製造することができる。例えば、上記の諸原料を適当な組み合わせ、配合比で用い、常法に従って２００〜２８０℃の温度でエステル化またはエステル交換反応を行った後、５００Ｐａ以下に減圧し、２３０〜２９０℃で触媒の存在下に重縮合反応を行って高重合度の樹脂にし、その後、アルコール成分で解重合反応を行ってポリエステル樹脂とすることができる。
【００２１】
本発明で用いる水分散粉体塗料は、必要に応じて、通常の塗料に使用する２塩基酸や多塩基酸、ポリアミド樹脂、ブロックイソシアネート樹脂等の硬化剤や、表面調整剤、硬化促進剤等の添加剤を含有していてもよい。
本発明で用いる水分散粉体塗料は、更に必要に応じて、通常の塗料に使用する多塩基酸、酸無水物、アミノ化合物、グリシジル基含有化合物、アミノブラスト樹脂、ジシアンジアミド、ブロックイソシアネート樹脂、酸ヒドラジド等の架橋剤を含有していてもよい。
【００２２】
前記したアクリル樹脂のための硬化剤としては、アクリル樹脂中の反応極性基がグリシジル基である場合には、セバチン酸、ドデカンジカルボン酸等の多官能カルボキシル基含有化合物や、多官能酸無水物等を使用することができる。また、アクリル樹脂の反応極性基が水酸基や、水酸基及びカルボキシル基の両方である場合には、ブロックイソシアネート樹脂、メラミン樹脂等を硬化剤として使用することができる。
【００２３】
前記したポリエステル樹脂の架橋硬化のためには、前記したブロックイソシアネート樹脂を使用することが好ましく、その場合ポリエステル樹脂の水酸基とブロックイソシアネート樹脂の反応に寄与する潜在的イソシアネート基の比率は、ＮＣＯ／ＯＨ比で０．６〜１．２であることが好ましく、０．８〜１．０であることが更に好ましい。
【００２４】
本発明で用いる水分散粉体塗料においては、意匠性付与の為の着色顔料、塗膜光沢値の調節、塗膜堅さの調節、塗膜強度の付与の為の体質顔料、流展性を付与する為の流動助剤、防錆顔料、表面調整剤、硬化促進触媒、その他の機能を与えるための添加剤等を樹脂粒子中に存在させるか、又は水分散粉体塗料中に樹脂粒子と共存させることができる。当然のことであるが、意匠によっては着色顔料や体質顔料を含まないクリヤー塗膜を形成する樹脂粒子であっても良い。
【００２５】
着色顔料として、黄色酸化鉄、チタン黄、ベンガラ、酸化チタン、亜鉛華、リトポン、鉛白、硫化亜鉛、酸化アンチモン等の無機系顔料や、ハンザイエロー５Ｇ、パーマネントエローＦＧＬ、フタロシアニンブルー、インダンスレンブルーＲＳ、パーマネントレッドＦ５ＲＫ、ブリリアントファーストスカーレットＧ、パリオゲンレッド３９１０等の有機顔料等を挙げることができる。
また、体質顔料として、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、クレー、シリカ粉、微粉珪酸、珪藻土、タルク、塩基性炭酸マグネシウム、アルミナホワイト等を挙げることができる。
【００２６】
樹脂粒子中に存在させるか、又は水分散粉体塗料中に樹脂粒子と共存させるこれら顔料の添加量は、通常はＰＷＣで０．５〜６０質量％程度であるが、クリヤー塗料の様に全く添加しない場合もある。逆に顔料の添加量が多い場合、特に吸油量の高い顔料の場合、形成する塗膜の平滑性が損なわれる傾向がある。
ここで、ＰＷＣとは Pigment Weight Concentration （顔料質量濃度）のことであり、下記の式により算出される。
ＰＷＣ＝［（含有顔料質量％）／（全塗料固形分質量％）］×１００
【００２７】
＜メタリック＞
水分散粉体塗料中に光輝顔料を含有させたメタリック色水分散粉体塗料を用いて塗膜を形成させることがデザイン的に有効である。この光輝顔料、特に光輝性薄片状顔料としては、通常のアルミニウム顔料、マイカ顔料、ブロンズ粉、銅粉、ステンレス粉や、金属コーティングした硝子粉、金属コーティングしたマイカ粉、金属コーティングしたプラスチック粉等が使用できる。また添加方法も水分散粉体塗料の樹脂粒子内に含有させることもできるが、好ましくは、水分散粉体塗料の水媒体中に樹脂粒子とは別に含有させることが好ましい。この添加方法については特には制約されないが、予め水可溶性溶媒や界面活性剤で光輝性薄片状顔料表面を親水性にし、更に必要なら水溶性樹脂や添加剤等を併用して加えることが好ましい。
【００２８】
水分散粉体塗料中への光輝性薄片状顔料の添加量については水分散粉体塗料中の全塗料固形分の０．０５〜３０質量％程度であることが好ましい。これらの光輝性薄片状顔料は、各々単独で用いることも、２種以上を併用することも可能である。
【００２９】
＜ツヤ調整＞
ツヤ調整の方法として、水分散粉体塗料中にツヤ消し用顔料を加えることも可能であり、樹脂粒子を２種類以上にして樹脂粒子間の相溶性や反応速度の差でツヤを調整することもできる。水分散粉体塗料用のツヤ調整剤としては、塗料に通常使用されているコロイダルシリカ、アルミナ、タルク等が使用できる。
【００３０】
本発明の製造方法で使用する水分散粉体塗料中において樹脂粒子を安定に分散させる為には、界面活性剤等の分散剤や水性増粘安定剤を添加することが望ましい。従来、これら添加剤を水媒体中に均一に溶解させ、その溶液中に樹脂粒子の微粉を投入して混合し、更に分散させて水分散粉体塗料としていた。しかし、疎水性樹脂粒子を容易に水媒体中に湿潤、分散させ、湿式粉砕するためには、これらの界面活性剤、水性増粘安定剤の一部または全量を、樹脂粒子の製造時に溶融練合によって樹脂粒子内部に均一に分散させることが好ましい。
【００３１】
このような界面活性剤等の分散剤や水性増粘安定剤を含有する樹脂粒子原料を水媒体中で湿式粉砕すると、新しく発生する粉砕樹脂粒子表面には常に均一に界面活性剤や増粘剤が現れて親水性のままである。その結果として、湿潤性や増粘安定性は樹脂粒子が微細に湿式粉砕され、表面積が増加しても一定に保たれる。更に、樹脂粒子が微細になるほど、通常は凝集し易くなるが、このような粉砕樹脂粒子の場合には、樹脂粒子の表面特性が常に一定で均一であるので凝集しにくい。
【００３２】
界面活性剤等の分散剤や水性増粘安定剤を水分散粉体塗料に添加使用する場合には、コンクリート、スレート等の無機質系水硬性基材の硬化に影響が少ないものを選んで塗料化することが望ましい。
また、この界面活性剤等の分散剤や水性増粘安定剤としては、樹脂粒子成分である主剤樹脂や硬化剤と反応したり、イオン結合したり、配位結合したりすることがないように、ノニオン系の化合物を使用することが好ましい。しかし、これらの阻害が無い樹脂系においては、アニオン系化合物やカチオン系化合物、両性化合物、またはこれら化合物の中和塩を単独で、または２種以上の併用で、またはノニオン系化合物との併用で使用することができる。
【００３３】
界面活性剤としては、通常のアニオン系界面活性剤、カチオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤、両性界面活性剤等が使用できるが、上記の様に樹脂粒子内に均一に添加して使用するためには、主剤樹脂や硬化剤と反応したり、これら樹脂の架橋反応を阻害したりしないように、ノニオン系の添加剤を主体に使用することが好ましい。しかし、硬化反応のタイプによっては、又は全く反応せず、ただ加熱により溶融成膜するタイプの塗料においては、何ら制約されるものではない。
【００３４】
ノニオン系界面活性剤としては、ポリエチレングリコール型ノニオン界面活性剤、多価アルコール型ノニオン界面活性剤等がある。ポリエチレングリコール型ノニオン界面活性剤としては、ポリエチレングリコール型ノニオン界面活性剤、高級アルコールエチレンオキサイド付加物、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物、脂肪酸エチレンオキサイド付加物、高級脂肪族アミンエチレンオキサイド付加物、脂肪族アミドエチレンオキサイド付加物、ポリプロピレングリコールエチレンオキサイド付加物等がある。また、多価アルコール型ノニオン界面活性剤としては、グリセリンの脂肪酸エステル、ペンタエリスリットの脂肪酸エステル、ソルビットの脂肪酸エステル、ソルビタンの脂肪酸エステル、脂肪酸アルカノールアミド等がある。
【００３５】
水分散粉体塗料中で樹脂粒子を均一に湿潤させるためには、これらのノニオン系界面活性剤の内でもＨＬＢが７以上の界面活性剤が好ましい。しかし、ＨＬＢが２２以上の界面活性剤を添加すると、勿論添加量にもよるが、塗膜の耐水性等の性能が低下する。好ましいＨＬＢの範囲は８から１８程度であり、樹脂粒子内部に加える界面活性剤と水媒体中に加える界面活性剤との総量は、樹脂粒子に対し０．１〜５質量％程度である。なお、樹脂粒子内部に加える場合には、水媒体中に加える場合に比べ約２分の１の添加量で同等以上の湿潤性を得ることができるので、樹脂粒子内部に加える添加量を多くすると、水分散粉体塗料の全体に必要な界面活性剤の総量も少なくなる。その結果として、塗膜性能、特に耐水性、光沢等の良好な塗膜を形成することができる。
【００３６】
水分散粉体塗料の増粘安定剤としては、界面活性剤と同様にノニオン系増粘剤を使用することが好ましい。特に、ポリエチレングリコール型増粘剤であって分子量の大きい増粘剤が増粘安定効果の点で好ましい。しかし、分子量が１００万以上になると、水分散粉体塗料の貯蔵安定性は良好であるが、エアースプレー塗装等のように微粒化して塗装する方法では、塗装時に糸引き現象を発生するようになるが、逆にプレコートメタルでの塗装の様に、ロール塗装やフローコート塗装では、塗料の追随性や、膜形成性が良くなる。
【００３７】
通常、エアースプレー塗装、静電塗装、エアレス塗装、回転霧化型静電塗装に使用する水分散粉体塗料には、分子量が数十万程度の増粘安定剤を樹脂粒子の質量基準で０．３〜５質量％添加する。また、ロール塗装やフローコート塗装に使用する水分散粉体塗料には、分子量数十万から２百万程度の増粘安定剤を樹脂粒子の質量基準で０．１〜５質量％添加する。
【００３８】
＜水分散粉体塗料の製造方法＞
水分散粉体塗料の製造法として、水可溶性有機溶剤を使用して溶剤型塗料を調製し、その塗料から溶剤分を除去し、得られた塗料原料から溶融練合、粉砕、分級の工程を経て樹脂粒子を作成した後、この樹脂粒子を水媒体中に分散させて水分散粉体塗料を調製する技術がある。この技術では水媒体に抽出された溶剤分は蒸留分離して再使用する。他方、固形原料を使用して樹脂ペレットを作成し、以後、湿式粉砕を実施することにより目的とする樹脂粒子を水中に直接分散することで安定性の良い水分散粉体塗料を効率良く製造する方法がある。また、溶剤型塗料から相転換法によって水中に樹脂粒子を形成して水分散粉体塗料を調製してもよく、あるいは懸濁重合反応によって樹脂粒子を水中に形成して水分散粉体塗料を調製してもよい。
【００３９】
次に、水分散粉体塗料の製造方法について具体的に述べる。まず始めに、塗膜形成成分となる樹脂を溶融練合し、粗粒子とする工程、及びその後、分散用水溶液の循環している湿式摩砕機に粗粒子を投入して樹脂粒子を粉砕微粒化、分散する工程を組み合わせることにより、樹脂粒子の捕集と微粒子化、分散安定化を同時に実施でき、良好なエネルギー効率、良好な資源効率で、かつ産業廃棄物を出さないで水分散粉体塗料を製造することができる。
【００４０】
その製造工程としては、
（１）樹脂粒子の原料を混合配合する工程、
（２）混合配合した樹脂粒子の原料を軟化温度以上の温度で溶融練合し、均一化する工程、
（３）溶融練合し、均一化した原料を粗砕する工程、
（４）粗砕した樹脂粒子原料を水性分散液と共に湿式粉砕して平均粒子径が１０μｍ以下の樹脂粒子を形成させる工程、
を経て、水分散粉体塗料を製造する。
【００４１】
上記の（１）樹脂粒子の原料を混合配合する工程においては、固形の樹脂原料を中心に着色顔料、硬化剤、添加剤、更に必要によっては一部液状原料をできるだけ均一に混合する。この段階で、水分散粉体塗料として樹脂粒子を水媒体中に湿潤させる界面活性剤や、安定に分散し保持する増粘安定剤である水性添加剤の全部又は一部を配合し、均一に混合することが好ましい。
【００４２】
このための装置としては、粉体原料を混合する通常の装置、例えばフラッシュミキサー、スクリューミキサー、コニカルブレンダ、Ｖミキサー、タンブリングミキサー、ジェットミキサー、ニーダー、リボンミキサー等を使用することができる。これらの装置を用いて混合配合し、できるだけ均一にすることが好ましいが、少量の場合には、袋の中で簡単に混合し次の溶融練合機で均一にすることもできる。特に、本工程において、樹脂粒子を水媒体中に容易に分散できる様にする為に使用する界面活性剤や増粘剤の一部または全部を添加しておくと、湿式粉砕の工程において、樹脂粒子の新しく生成する粉砕表面も均しく親水性になり水分散粉体塗料化が容易である。
【００４３】
次に、上記の（２）混合配合した樹脂粒子の原料を軟化温度以上の温度で溶融練合し、均一化する工程を実施する。この工程は樹脂粒子の原料である固形の樹脂原料、着色顔料、硬化剤、添加剤などを数μｍ以下に均一に混合することを目的とする。樹脂原料や硬化剤は、輸送や配合時の取り扱いを容易にする目的と、粉塵の舞い上がりを防止するため、数ｍｍ程度のペレットに加工されている。このペレットを破砕して数百μｍ程度の混合物にした原料を軟化温度以上に加温して機械的に練合する。
【００４４】
このための装置としては、ロールミル、スクリューニーダー、マーラー、ニーダー等を使用することができる。特にロールミル、スクリューニーダーを用いた場合には、溶融練合後、練合物を速やかに装置より排出して冷却することができるので、作業性、取り扱い易さの点で特に好ましい。特に架橋型水分散粉体塗料の場合には、樹脂粒子中に硬化剤を含むので、本工程で均一に混合する時に軟化温度以上に加熱し、練合する際の滞留時間が長くなると、樹脂の一部が反応してしまい、塗膜を形成する時に平滑にならなかったり、光沢不足の欠陥を生じ易かったりする。この防止のためには、一方向から供給し他方から連続的に排出する装置が適している。
【００４５】
次に、上記の（３）溶融練合し、均一化した原料を粗砕する工程を実施する。この工程は、溶融練合の工程でできる樹脂粒子の原料は塊状になっているので、この原料を次の湿式粉砕機に供給し易くする為の前処理である。従って、この原料が湿式粉砕機の受け入れ能力以下の固まりになっていれば、省略することもできる。このための装置の例としてはリングロールミル、エッジランナー、ロールクラッシャー、ディスインテグレータ、ハンマクラッシャ、インペラブレーカ、ジャイレトリークラッシャ、ジョウクラッシャ等を用いることができる。
【００４６】
次に、湿式粉砕の工程となる、上記の（４）粗砕した樹脂粒子原料を水性分散溶液と共に湿式粉砕して水分散粉体塗料とする工程を実施する。本工程において湿式粉砕機として、ディスクグラインダ、タワーミル、ボールミル、振動ミル、エッジランナ、ロールミルなどが使用できる。タワーミル、ボールミル、振動ミル等を使用することができる。
【００４７】
また、一定の大きさ以上の樹脂粒子を除去するため、フィルターや遠心分級機などで分離することもできる。水分散粉体塗料中の樹脂粒子の濃度を所定の濃度に調整した後、後調整として防黴剤や消泡剤、粘性付与剤等の添加剤等を加えて水分散粉体塗料とする。
【００４８】
型枠に流し込んだ硬化完了前の無機質系水硬性基材の表面にこの水分散粉体塗料を塗布する塗装方法としては、エアースプレー塗装、静電塗装、ディップ塗装、刷毛塗り塗装、ロール塗装、フローコート塗装、エアレス塗装、回転霧化型静電塗装を採用することができる。
【００４９】
本発明の製造方法においては、セメントと砂、骨材と更に必要によっては高分子繊維や着色剤を水と十分に混合した無機質系水硬性原料を型枠に流し込み、必要によっては脱水し、静置し、更に加熱養生を行う。この加熱養生する前までの段階で上記の水分散粉体塗料を塗布し、加熱養生する時に塗膜を素材の加熱と同時に行って基材表面に塗膜を形成する。
【００５０】
本発明の製造方法においては、水分散粉体塗料の塗布は、無機質系水硬性原料を型枠に流し込んだ後、加熱養生するまでの間であれば特に制約を加える必要はないが、大まかな目安としては、無機質系水硬性原料が型枠のなかで沈静化した後ならいつでも良い。無機質系水硬性原料を型枠に流し込み、沈静化した時、その表面に水分が浸出することが多々ある。一般の塗料では、このような状態の上に塗料を塗布すると、塗料が凝集したり、移動して均一な塗膜を形成することができない。しかし、水分散粉体塗料の場合には、樹脂粒子がこの水の層を通過して、基材表面に沈着し、水の下層の基材表面に均一層を形成する。
【００５１】
この水分散粉体塗料を塗布した無機質系水硬性原料から、型枠のまま下部より余分な水分を自然流下や吸引によって除去し、無機質系水硬性原料の強度に必要な水分量に調整する。この為、同じ水系塗料でもエマルション樹脂塗料や水溶性樹脂塗料は本発明の製造方法には使用できない。すなわち、これら水系塗料を無機質系水硬性原料の表面に塗布することはできるが、余分に存在する水分を除去する時、これらの水系塗料も水分と同様に基材内部に移動し、場合によっては吸引除去されてしまい、塗膜を形成することができない。
【００５２】
これは、水分散粉体塗料の場合には、塗膜成分である樹脂粒子の平均粒子径が１０〜１００μｍと大きい為、上記のように無機質系水硬性原料から水分が除去される際にも、樹脂粒子は無機質系水硬性原料の表面に残るので、樹脂粒子が表面で均一な層を形成する。この樹脂粒子層は、軟化温度以上に加熱され融着して塗膜を形成する。この為、水分散粉体塗料の場合には、塗膜成分が基材表面で殆ど全て塗膜層となり、内部に持ち去られることが少ない。
【００５３】
また、塗膜の硬化形成を、無機質系水硬性原料の養生・硬化と同時に行う為、塗装の工程や塗膜形成の為のエネルギーを要しない特徴を有する。それに加えて通常の塗装の様に基材を完全に乾燥してからでないと塗装できないこともなく、基材に塗料が吸い込まれることを防止するシーラーを塗装する必要もないなど、多数の特徴を備えている。
【００５４】
本発明の製造方法においては、無機質系水硬性原料を型枠に流し込んだ上に塗装する為、塗装部分は主に水平な平面である。塗装して塗膜を形成するのに必要な水分散粉体塗料を型枠上面に流し込むかフローコーター塗装で流下させる。この方法はエアースプレー塗装や静電塗装機の様に、塗料のミストが飛散することもなく塗装でき、効率的かつ簡便である。特に、フローコーター塗装で塗装する場合には、塗布幅を塗装に必要な幅に合わせ、型枠の前後と同期させたり、型枠の上にマスキング材を置き、余分な塗料を回収し再使用することができる。
【００５５】
上記のようにして水分散粉体塗料を塗布して得た塗膜の加熱を、無機質系水硬性基材を養生・硬化させるための加熱と同時に行って基材表面に硬化塗膜を形成する。この無機質系水硬性基材の養生・硬化及び塗膜の硬化を５０℃〜２５０℃の加熱条件下で実施することが好ましい。
【００５６】
このようにして得られた塗装無機質建材は硬化した水分散粉体塗料塗膜を有する。この塗装無機質建材は、通常の方法に従い、必要に応じて中塗り塗料を塗布した後、上塗り塗料を塗布して製品化することができる。尚、中塗り塗料、上塗り塗料とも、塗料としては特に制限はないが、通常アクリル樹脂エマルション塗料等の水系塗料が適当に用いられる。基材比重が小さく、屋根瓦等の過酷な使用条件下にある用途の塗装無機質建材では、中塗り塗料としてエポキシ樹脂系、イソシアネートプレポリマー溶液などの比較的、下地への浸透が起こりやすい溶剤系のシーラーが用いられても良い。
【００５７】
【実施例】
次に、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。尚、以下の記載において「部」は質量部を示す。
＜実施例１＞
軟化温度１２０℃、酸価４５のポリエステル樹脂３２部、エポキシ当量９１０のビスフェノールＡタイプのエポキシ樹脂３２部、チタン顔料２２部、フタロシアニン顔料３部、アクリルオリゴマー（表面調整剤）６部、ベンゾフェノン系吸収剤（紫外線吸収剤）２部、ヒンダードアミン系酸化防止剤１部、ベンゾトリアゾール系硬化促進剤１部、ノニオン系界面活性剤（ＨＬＢ＝１２）１部、及びノニオン系増粘安定剤（分子量３０万）０．８部をスクリューミキサー中で配合し、さらにフラッシュミキサーで均一に混合した。他方、ステンレス製塗料タンクに水２２０部を取り、上記のノニオン系界面活性剤（ＨＬＢ＝１２）０．２部とノニオン系増粘安定剤（分子量８０万）０．２部を配合し、溶解して水媒体とした。この水媒体を循環ポンプで、ディスクグラインダに循環する様に設定して準備した。溶融練合機として、２軸スクリューニーダーを１１５℃に加温し、溶融練合機の先端に２本ロール冷却機を設けて圧延冷却できるようにし、その先にハンマクラッシャを設置して、練合と粗砕の準備をした。
【００５８】
フラッシュミキサーで混合した配合物を２軸スクリューニーダーのフィーダーより供給し、約２０秒間滞留させて、溶融・練合・分散させた後、約１２０℃の粘性液体として２軸スクリューニーダーの先端から２本ロール冷却機の圧延ロールに落下させ、圧延し、約１０秒で常温近くまで冷却させた。この板状の樹脂をハンマクラッシャで一次粉砕して約０．５ｍｍの大きさの粗粉にした。この一次粉砕した粗粉を、ディスクグラインダに循環している水性媒体中に、ディスクグラインダの入り口直前で連続的に入れ、ディスクグラインダに導入した。ディスクグラインダはグラインダの間隙５００μｍ、回転数８００ｒｐｍで運転し、粗粉を湿式粉砕処理した。この湿式粉砕処理した樹脂粒子を更に同一条件でディスクグラインダを通過させて湿式粉砕した。できた水性分散液を８０メッシュの振動篩を通過させた。篩のステンレス製金網の上には、ほとんど何も残留しなかった。この後、水を若干補充し、防黴剤と消泡剤、粘性付与剤を添加して、不揮発分３５質量％、ｐＨ＝５．８の水分散粉体塗料とした。この水分散粉体塗料中の樹脂粒子径は、粒度分布測定の結果、平均粒子径は６０μｍであった。
【００５９】
この水分散粉体塗料を通常のフローコーター塗装で膜厚１２０μｍに塗布できる様に調整した。他方、セメント１部、砂３部、細かい砕石２部、ＰＥＴ再生繊維の切断品０．５部及び適量の水を混合し、十分に攪拌した無機質系水硬性原料を型枠に流し込み、振動を加えた後静置して水分を流下させた。この表面の水分が引け、表面の艶が少し引けた状態の時に、上記のフローコーター塗装で塗料を塗布した。
【００６０】
この塗料を塗布した基材から水分を十分に除去した後、蒸気過熱釜中で加圧下１７０℃に８時間加熱してスレート基材とした。この基材は表面に１００〜１４０μｍの塗膜層を有しており、透水性も極めて小さかった。また、裏面と端面をシールして、水中浸漬（常温で８時間）、凍結（−２０℃で１２時間）、融解（３０℃で４時間）のサイクル試験を２０回繰り返したが基材の割れは無く、良好な結果が得られた。
【００６１】
＜実施例２＞
反応槽中でメチルメタクレート６０部、ブチルアクリレート６部、グリシジルメタクレート３３部及びアゾイソブチロニトリル１部を攪拌混合し、１２０℃で均一に溶解させた。この反応槽内容物を１２０℃に維持し、攪拌しつつ、滴下槽よりキシロール１００部を１時間で滴下し、その後２時間保持した。その後、更にアゾイソブチロニトリル０．３部を加え、１５０℃に約４時間保持し、重合させて樹脂溶液を得た。この樹脂溶液を薄膜減圧乾燥機で処理して溶剤を除去し、固形のアクリル樹脂を得た。このアクリル樹脂は軟化温度約５５℃、エポキシ当量４３０、分子量約７０００であった。
【００６２】
このアクリル樹脂６３部、ドデカンジカルボン酸１５部、沈降性硫酸バリウム１５部、カーボンブラック３部、アクリルオリゴマー（表面調整剤）１部及びベンゾイル（流展性付与剤）３部を配合し、溶融練合し、圧延し、冷却し、粗砕して黒色アクリル樹脂粉体塗料ペレットを調製した。
【００６３】
このペレットを実施例１と同様に湿式粉砕処理して樹脂粒子の平均粒子径２５μｍ、ｐＨ＝４、不揮発分＝３８質量％の水分散粉体塗料を作成した。この水分散粉体塗料を実施例１のフローコーター塗装の代わりにエアースプレー塗装し、基材の養生処理を１４０℃で１０時間実施してスレート基材とした。この基材は表面に５０μｍの塗膜層を有していた。
この基材は光沢値が７５で、黒色で実際に屋根材として屋外曝露しても割れや光沢の低下もなく良好であった。
【００６４】
＜実施例３＞
ビスフェノールタイプのエポキシ樹脂（エポキシ当量＝９２５、不揮発分＝１００質量％）５０部、アジピン酸ヒドラジド８部、沈降性硫酸バリウム２０部、チタン白１０部、ゴム破砕物（廃タイヤの低温破砕物、最大粒度２００μｍ）７部、ベンゾイル（流展助剤）３部、トリアゾール系硬化促進剤１部及びシリコン系表面調整剤１部を実施例１と同様に溶融練合して樹脂ペレットにした。
更に湿式粉砕して平均粒子径２００μｍ、不揮発分４０質量％のエポキシ水分散型粉体塗料にした。この水分散型粉体塗料は、静置すると樹脂粒子が沈降するが、攪拌によって容易に均一な状態になった。
【００６５】
他方、回転装置の付いたコンクリート中空パイプ用型枠に補強用鉄筋を内装した。この型枠に、骨材等を混練したコンクリートを流し込み、型枠を一定の速度で回転させてコンクリートを均一にパイプ状に広げた。このコンクリートの表面の水分がセメントと反応し、吸収されてパイプ内面の表面の艶が引けた状態になった時に、上記エポキシ系水分散型粉体塗料を攪拌しつつ、パイプ内面塗装用長軸エアレス塗装機に供給して、塗布膜厚５００μｍになるように塗装した。
【００６６】
その後、実施例１と同様に型枠毎蒸気過熱養生してコンクリートの硬化と塗膜の硬化を同時に進めた。これによって、型枠から取り出したコンクリートパイプの内面は均一にエポキシ樹脂塗膜で塗装されていていた。このコンクリートパイプは、耐酸性、耐アルカリ性等の耐薬品性が良好であると共に、水の浸透性も極めて小さく、排水パイプとして良好であった。
【００６７】
また、水中浸漬（常温で８時間）、凍結（−２０℃で１６時間）、室温放置（室温で４時間）、加温（４０℃で３時間）、室温放置（室温で１時間）の凍結融解サイクル試験を１０回繰り返した所、パイプ外面にヒビ割れが生じた。しかし内面は全く異常が無く良好な塗膜状態であった。
【００６８】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、型枠に流し込み成形する無機質系水硬性基材の未硬化状態の表面に水分散粉体塗料を塗布することができるので、塗装無機質建材の生産効率が良好である。