(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭酸エチレンを紫外線遮蔽性水性塗料に配合することにより、レベリング性を改良したことを特徴とする紫外線遮蔽性水性塗料。
【請求項２】
炭酸エチレン、および水と相溶する有機系溶剤のうちの少なくとも一種を、紫外線遮蔽性水性塗料に配合することにより、レベリング性を改良したことを特徴とする紫外線遮蔽性水性塗料。
【請求項３】
紫外線遮蔽性水性塗料がウレタン系樹脂をベースにしたことを特徴とする請求項第１項または第２項記載の、レベリング性を改良した紫外線遮蔽性水性塗料。
【請求項４】
紫外線遮蔽性水性塗料がアクリル系樹脂をベースにしたことを特徴とする請求項第１項または第２項記載の、レベリング性を改良した紫外線遮蔽性水性塗料。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、レベリング性を改良した紫外線遮蔽性水性塗料に関するものである。
【０００２】
水性塗料について確定した定義は存在しないが、本願発明においては、水性塗料とは、塗料中に含有される溶剤ないし分散剤のうち７０％程度以上が水である塗料とする。
【０００３】
水性塗料としては、ウレタン系、アクリル系、ポリエステル系等の各種樹脂ないし樹脂組成物を、水を主成分とする溶剤に溶解させたものや、水を主成分とする溶剤中にエマルジョン状態に半溶解ないし分散させたものが多く使用されている。これらの水性塗料は有機溶剤を使用しないため、あるいは有機溶剤が多量の水で希釈されているため、完全な有機溶剤系塗料に比して引火しにくく、また有機溶剤の使用量が少ないため、環境や人体に害を与える程度を低く抑えることができることで、近年水性塗料の使用量が増大していく傾向にある。
【０００４】
【従来の技術】
水性塗料は前述のごとく有機溶剤系塗料に比して種々の利点を有しているが、以下に示す欠点を有することで、その改良が強く求められている。
【０００５】
すなわち、水性塗料の主溶剤ないし分散剤に使用している水は通常の有機溶剤に比して表面張力が大きく、水性塗料を塗布した際の液の流動性、拡がり性、いわゆるレベリング性が劣るという欠点を有している。近年、日曜大工（ＤＩＹ）ということで、一般消費者が塗料を購入し、自分で塗料を塗布することが行われているが、例えば、水性塗料をガラス板等に刷毛塗りした際に、塗布液のレベリング性が悪いために塗布厚のムラが生じる。特に、着色した水性塗料を塗布した場合には、塗布厚のムラが色ムラとなって反映されるため、商品価値が大幅に低下するという問題点がある。また、着色した水性塗料を刷毛塗りする際に、一部重ね塗りすると、重ね塗りの端部の塗布液が刷毛で削り取られる結果、その部分の塗布液の量が少なくなって、塗布厚が薄くなるが、従来の水性塗料では塗布量の少ない部分へ周囲の塗布液が拡って、すなわちレベリングして、塗布厚を平準化することができず、そのまま乾燥すると、塗布液の量の少ない部分が色の薄い筋状の模様として残るという致命的な欠点が生じる問題点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した水性塗料の有する欠点を解決する方法、すなわち水性塗料のレベリング性を改良する方法としては、水と相溶する各種有機溶剤を添加配合したり、アニオン系、カチオン系、ノニオン系の各種界面活性剤、さらにフッ素系やシリコーン系の界面活性剤を添加することが提案されているが、いずれもレベリング性改良効果は不十分であったり、また水性塗料の性能を低下させたりするという問題点があり、その解決が強くもとめられている。
【０００７】
上記について、本願発明者は、まず、有機溶剤を約２．５％含有する、青色に着色した水性エマルジョンを調整し、幅３ｃｍで、先端部にスポンジを張り付け、その上を不織布の綿で被った刷毛を用いて、その不織布の部分に、上記水性エマルジョンを所定量含浸させ、これを机上に置いたガラス板上に上から下へ約１０ｃｍ塗布し、引き続きこの塗布部の端部約１ｃｍ幅の部分が重なるように重ね塗りし、さらに同様に二度目の塗布部の端部約１ｃｍ幅の部分が重なるように重ね塗りを行った。このようにして常温で乾燥すると青色透明な塗膜が得られるが、重ね塗りした刷毛の端部の塗布液が削り取られて、塗布量が少なくなって、色の薄い筋状の模様が２ヶ所発生し、そのまま室温で放置しておいても、液のレベリング性が悪いために筋状部に周囲から液が流動して平準化することがなく、乾燥した塗膜に周囲より薄い青色の筋状の模様が残るのを認めた。
【０００８】
このような問題点を解決するために、まず従来技術の延長である、水と相溶する各種有機溶剤を添加配合することを試みた。例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、メチルエチルケトン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、テトラエチレングリコール、ポリエチレングリコール（分子量２００）、３−メチル−３−メトキシー１−ブタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコール、トリメチロールプロパン、３−ブトキシー１−ブタノール、３，５−メチル−１，５−ペンタンジオール、グリセリン、シクロヘキサノール、シクロヘキサノン、γ―ブチロラクトン、Ｎーメチルー２―ピロリドン等の水と相溶する有機溶剤を水性塗料に配合して、レベリング性改良効果を調べた。
【０００９】
これらの有機溶剤の中には、例えばエチレングリコールモノブチルエーテルのように、配合量を２０％ないし３０％と増量すると、前記評価方法において、いわゆる縦筋の認められないものもあるが、これら有機溶剤を増量すると、樹脂等の相溶性が低下して、塗膜が不均一となって色ムラが発生したり、塗膜の透明性が著しく低下する等の新たな問題点の発生が認められた。また、一般にこれらの有機溶剤は消防法や労働安全衛生法といった法的規制の対象になるものであることにより、その配合量はできる限り低く抑えることが望まれる。
【００１０】
同様に、水と相溶する有機溶剤の代わりに各種界面活性剤、例えばジー（２―エチルヘキシル）スルホコハク酸、オレイン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、フッ素系界面活性剤、例えばユニダインＤＳ―４０３（ダイキン工業株式会社製）やシリコーン系界面活性剤、例えばＳＨ−２９ＰＡ（東レシリコーン株式会社製）等を配合してもレベリング性を改良することができなかった。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願第１発明は、炭酸エチレンを紫外線遮蔽性水性塗料に配合することにより、レベリング性を改良したことを特徴とする。
【００１２】
本願第２発明は、炭酸エチレン、および水と相溶する有機系溶剤のうちの少なくとも一種とを、紫外線遮蔽性水性塗料に配合することにより、レベリング性を改良したことを特徴とする。
【００１３】
上記の炭酸エチレンは、常温で固体の凝固点約３６℃の白色結晶であり、安定で毒性がなく、消防法や労働安全衛生法に対しては非該当物質であり、水性塗料の低引火性で環境や人体にやさしい特徴に合致した極めて優れた化学物質である。
【００１４】
炭酸エチレンは、水や多くの有機溶剤によく混合し、多くの高分子物質に対しても優れた溶解力を有する物質で、このような物質の故に、水性塗料のエマルジョンや溶液に添加しても、エマルジョンを破壊したり、樹脂成分を溶液から析出させることもなく、塗料全体に均一に相溶するため、優れたレベリング性改良効果を発現したものと推測される。また、高分子物質に対する溶解力が優れているために、塗布乾燥して得られる塗膜は、炭酸エチレン無添加系と同様の優れた透明性を保持している。
【００１５】
【発明の実施の形態】
炭酸エチレンと共に配合される水と相溶する有機溶剤としては、引火性の強い溶剤、例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール、アセトン、メチルエチルケトン等は望ましくなく、比較的高沸点溶剤であるエチレングリコール、プロピレングリコール、テトラエチレングリコール、イソプレングリコール、３―メチルー３―メトキシー１―ブタノール、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコール、トリメチロールプロパン、３−ブトキシー１―ブタノール、３，５―メチルー１，５−ペンタンジオール、グリセリン、γ―ブチロラクトン、  Ｎ−メチルー２−ピロリドン等が好ましい有機溶剤の例として挙げることができる。これらの有機溶剤の選定に際しては、水性塗料に使用されている樹脂の種類や水性塗料の組成を考慮する必要がある。これら有機溶剤を配合することによって、水性塗料のエマルジョンが破壊されたり、水性塗料から樹脂等の配合成分が分離するものは使用すべきではない。
【００１６】
本願発明における炭酸エチレンの配合量に関しては、水性塗料の種類と組成、すなわち樹脂の種類とその配合量、水の配合量、少量ではあるが配合されていることのある有機溶剤の種類と量、その他添加配合されている物質の種類と量によって、炭酸エチレンの配合量を最適化する必要があるが、通常は炭酸エチレンおよび水と相溶する有機溶剤を配合後の水性塗料１００重量部中に炭酸エチレンを０．５ないし１５重量部程度配合させるようにするが、配合量をできるだけ抑えるという意味で１ないし１０重量部程度になるように配合するのが望ましい。
【００１７】
また、水性塗料中の全有機溶剤と炭酸エチレンの割合に関しては、上記のように水性塗料の種類と組成によって最適化する必要があるが、通常は全有機溶剤量と炭酸エチレン量の重量比が２０以下になるように抑えるのが望ましく、特に全有機溶剤量を可能な限り少なくなるように全有機溶剤量と炭酸エチレン量の割合を決定するのが望ましい。
【００１８】
炭酸エチレンの配合方法に関しては、特に限定されるものではなく、水性塗料に直接固体状の炭酸エチレンを添加し、均一な塗料系になるまで攪拌する方法も可能ではあるが、通常は、まず高樹脂分（高固形分）濃度の水性塗料を調整し、これに所定量の炭酸エチレンを溶解した水溶液、あるいは炭酸エチレンを水と有機溶剤の混合液に溶解した溶液を加えて攪拌し、均一な水性塗料エマルジョンや溶液にするのが望ましい。
【００１９】
本願発明によって提供されるところの、レベリング性の改良された水性塗料は種々の用途に使用することができる。近年、ＤＩＹということで、一般消費者が特定の機能を有する塗料を購入し、各種対象物に対して自分で塗布することが広く行われるようになってきている。この際には環境や人体にやさしい水性塗料が望ましいことは当然であるが、公知の水性塗料は、前述したように、塗布された液のレベリング性（流動性、拡がり性）が悪く、塗布ムラが発生しやすく、特に着色された塗料では塗布ムラが色ムラとなって発現されるため、ＤＩＹの分野では未だに有害な有機溶剤系塗料が主流となっているのが現状である。
【００２０】
本願発明の、レベリング性の改良された水性塗料ベースに、各種機能を付与した塗料、例えば紫外線遮蔽塗料は、自動車等の車両の窓ガラス、一般家庭やビル等の窓ガラス、さらにテレビのブラウン管の表面、その他フィルムやプラスチックの表面に、自分の手で容易に塗布することができる。また紫外線以外の、眼や人体に対して有害な波長の光を、遮蔽ないし減少させる目的で調製された着色塗料等も同様に各種対象物に塗布することができる。
【００２１】
【実施例】
以下実施例にもとづいて本願発明を更に詳しく説明するが、本願発明はこれらの実施例により限定されるものではない。なお、実施例１、実施例２、実施例３および実施例７は、本願発明の実施例と対比して、塗布液のレベリング性評価と塗膜の外観評価するための、従来例を示すものである。
【００２２】
○塗布液のレベリング性評価方法と塗膜の外観評価
レベリング性をより明確に評価すべく、試験する水性塗料１００部に対して青色顔料１部を配合した着色水性塗料を作製した。
【００２３】
次に、幅３ｃｍ、厚さ３ｍｍ、長さ１０ｃｍのプラスチック板の先端部を被うようにスポンジを張り付け、その上を不織布綿で被った刷毛を作製した。
【００２４】
この刷毛の不織布綿の部分に試験する水性塗料を所定量含浸させ、これを机上に置いた透明なガラス板（表面を水で洗浄、ついでメタノールで洗浄し、乾燥）上に、上から下へ約１０ｃｍ塗布（第１回目の塗布）し、引き続き第１回目に塗布した部分の左端から約１ｃｍの部分が重なるように上から下へ重ね塗り（第２回目の塗布）し、さらに同様にして第２回目の塗布部の左端から約１ｃｍの部分が重なるように上から下へ重ね塗り（第３回目の塗布）を行った。このようにして重ね塗りした際には、刷毛の右端部の部分の塗布液が削り取られるようになって、液量が少なくなり、色が薄くなった縦筋が発生する。すなわち、３回塗りすることにより、２本の縦筋が発生する。これを室温で放置して乾燥されるが、塗布液のレべリング性が悪い場合には、縦筋が残ったままの塗膜となり、レベリング性が良い場合には縦筋の部分に周囲から塗布液が流れて筋が消え、均一な塗膜が得られる。このような現象を観察することにより塗布液のレベリング性を評価した。
【００２５】
また同時に塗膜の色ムラや透明性を肉眼で観察して評価した。
【００２６】
（実施例１）塗料Ａの作製と評価
通常の方法に従って、水性ウレタン樹脂（樹脂固形分濃度約３２％）３３．０部、乳化剤０．２部、水１０．０部、紫外線吸収剤４．６部、エチレングリコールモノブチルエーテル（以下ブチルセロソルブと略称）２．２部からなる水性ウレタン系紫外線遮蔽塗料の元液を調整した。そして塗料としての作業性を高めるために、上記元液５０部に水５０部を加えて希釈し、全固形分濃度約１５％の水性ウレタン系紫外線遮蔽塗料を作製した。この系の全水性塗料中のブチルセロソルブの量は約２．２％である。
【００２７】
この塗料のレベリング性を評価すると、乾燥後の塗膜に２本の縦筋が明確に残り、レベリング性は不良であった。しかし、塗膜は優れた透明性を示していた。
【００２８】
（実施例２）塗料Ｂの作製と評価
塗料Ａと同様に水性紫外線遮蔽塗料の元液を調整した後、塗料Ａの水５０部による希釈の代わりに、ブチルセロソルブ７．８部と水４２．２部からなる混合液で希釈した。この系の全水性塗料中のブチルセロソルブの量は１０％である。
【００２９】
この塗料Ｂのレベリング性は未だ不十分で、２本の縦筋が残り、塗膜の透明性が若干低下するのを認めた。
【００３０】
（実施例３）塗料Ｃの作製と評価
塗料Ａと同じ元液をブチルセロソルブ１７．８部と水３２．２部からなる混合液で希釈した。この系の全水性塗料中のブチルセロソルブの量は約２０％である。この塗料のレベリング性は良好であるが、色ムラが強く、塗膜がくもり、透明性が低下するのが認められた。
【００３１】
（実施例４）塗料Ｄの作製と評価
塗料Ａと同じ元液を炭酸エチレン８部と水４２部からなる混合液で希釈した。この系の全水性塗料中のブチルセロソルブの量は２．２％、炭酸エチレンの量は８％である。
【００３２】
この塗料のレベリング性は比較的良好で、２本の縦筋は殆ど認められなかった。塗膜の透明性も良好であった。
【００３３】
（実施例５）塗料Ｅの作製と評価
塗料Ａと同じ元液を炭酸エチレン５部、ブチルセロソルブ７．８部と水３６．２部からなる混合液で希釈した。この系の全水性塗料中のブチルセロソルブの量は１０％、炭酸エチレンの量は５％である。
【００３４】
この塗料のレベリング性は実施例４より良好であるが、塗膜の透明性が低下しているのを認めた。
【００３５】
（実施例６）塗料Ｆの作製と評価
塗料Ａと同じ元液に炭酸エチレン４部とブチルセロソルブ４．８部および塗膜の透明性を良くする目的で、ウレタン樹脂に対して優れた溶解力を有するＮ−メチル−２−ピロリドン３部と水３９．２部からなる混合液で希釈した。この系の全水性塗料中の炭酸エチレンの量は４％、ブチルセロソルブの量は７％、Ｎ−メチル−２−ピロリドンの量は３％である。この塗料のレベリング性は実施例４よりも良好で、塗膜は優れた透明性を保持していた。
【００３６】
（実施例７）塗料Ｇの作製と評価
通常の方法に従って、水性アクリル樹脂（樹脂固形分濃度約３８％）３０．０部、乳化剤０．２部、水１２．０部、紫外線吸収剤５．３部、ブチルセロソルブ２．５部からなる水性アクリル系紫外線遮蔽塗料の元液を調整した。この元液５０部に水５０部を加えて希釈し、全固形分濃度約１７％の水性アクリル系紫外線遮蔽塗料を作製した。この系の全水性塗料中のブチルセロソルブの量は２．５％である。
【００３７】
この塗料は優れた透明性を示すが、実施例１と同様レベリング性は不良であった。
【００３８】
（実施例８）塗料Ｈの作製と評価
塗料Ｇの元液を炭酸エチレン７部、３−ブトキシ−１−ブタノール５．５部、水３７．５部からなる混合液で希釈した。この系の全水性塗料中の炭酸エチレンの量は７％、ブチルセロソルブの量は２．５％、３−ブトキシ−１−ブタノールの量は５．５％である。この塗料のレベリング性は良好で、塗膜は優れた透明性を示した。
【００３９】
【発明の効果】
水性塗料は引火性が低く、環境や人体にやさしい塗料や人体にやさしい塗料として注目されているが、水は通常使用される有機溶剤に比して表面張力が極めて大きいため、ガラス板等に塗布した際の流動性、拡がり性すなわちレベリング性が悪く、塗布ムラが生じやすいという大きな欠点を有している。このようなレベリング性を改良する方法としては、従来、水と相溶する有機溶剤を加えて、水の表面張力を低下させる方法が考えられてきたが、この方法では有機溶剤を大量に添加する必要があるため、水性塗料の低引火性、環境や人体にやさしいと言った長所が損なわれるという新たな問題点が生じる結果となる。
【００４０】
これに対して、炭酸エチレンは常温では白色結晶の固体で、無臭、無害の上に、消防法や労働安全衛生法の法的規制に該当しない物質で、まさに低引火性、環境や人体にやさしいことを売り物とする水性塗料に配合する化合物としては最適とも言えるものである。
【００４１】
また、炭酸エチレンは水や各種有機溶剤と相溶し、各種高分子物質に対しても優れた溶解力を示し、溶剤としても作用するため、この炭酸エチレンを水性塗料に配合しても、水性塗料は安定で、エマルジョンが破壊されたり水性塗料中の樹脂が相分離することもなく、均一な塗膜を形成する。
【００４２】
このように本願発明は、炭酸エチレンを配合したことで生まれる水性塗料のレベリング性を改良するものであり日曜大工（ＤＩＹ）に適する水性塗料を提供するものである。且つ、低引火性、環境にやさしい水性塗料の特性を維持するものである。請求項２の発明はレベリング性の改良に加えて透過性の優れた塗膜を提供する効果を有するものである。