(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カルナウバワックス、キャンデリラワックス、これらの両ワックス及び蜜蝋から選択されたワックス成分と、セラックと、乳化剤とを含有している O/W 型エマルジョンであり、
前記ワックス成分が 10 −15 重量％、セラックが 5 −15 重量％、乳化剤が 2 − 4 重量％、残部が水であることを特徴とする、
セラック含有コーティング剤。
【請求項２】
乳化剤がノニオン系界面活性剤であることを特徴とする、
請求項１に記載のセラック含有コーティング剤。
【請求項３】
硼酸ナトリウムを水に溶解して飽和硼酸水溶液を調製する工程と、
該飽和硼酸水溶液に融解セラックを添加し撹拌することによりセラック溶液を調製する工程と、
カルナウバワックス、キャンデリラワックス、これらの両ワックス又は蜜蝋であるワックスを加熱溶融させる工程と、
該溶融ワックスに乳化剤を添加して混合する工程と、
該混合物を撹拌しながら上記のセラック溶液を添加し撹拌を継続して予備乳化させる工程と、
該予備乳化物を冷水中に投入して強撹拌することにより O/W 型エマルジョンを調製する工程と、
該エマルジョンを急冷する工程とを備えていることを特徴とする、
セラック含有コーティング剤の製法。
【請求項４】
強撹拌条件が 7500rpm 又はそれ以上、約 3 分間であることを特徴とする、
請求項３に記載のセラック含有コーティング剤の製法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコーティング剤、殊にセラック含有コーティング剤に係る。
【０００２】
【従来の技術】
セラック (shellac) はカイガラムシ科のラックカイガラムシ (Laccifer lacca Kerr.) が分泌するスチックラック (stick lac) から蝋分を除去したものであり、アルコール系溶剤以外には溶解しない天然樹脂である。セラックを塗膜成分とする木工用コーティング剤 (塗料) としてはセラックを例えばエタノールに溶解させた酒精セラックニスがあり、塗装に際して必要であれば希釈剤乃至粘度調整剤として純度 95% 以上の変性アルコールが使用される。このセラックニスは速乾性を有し、刷毛塗り性が優れており、各種のペイントとの密着性が良好であり、塗膜が硬質であって光沢を有する等の利点を有している。標準的なセラックニスは黄橙色乃至褐色を呈しているが、漂白したセラックを用いたものもあり、これは白ラックニス又は漂白セラックニスと称されている。尚、セラックニスによる塗膜が脆い点を改良するためにヒマシ油を配合した塗料があり、これは合成速乾ニスと称されている。更に、建築用合板の製作に使用されている種々の接着剤や壁紙用接着剤にはホルマリンを含有している場合が多々あり、これに起因してホルムアルデヒドが徐々に室内に放散してアレルギー症状や化学物質過敏症等の原因となることが知られており、又ホルムアルデヒドは発癌性物質の 1 つであるが、セラックはこのホルムアルデヒドを吸着する機能を有していることが知られている。従って、セラニックニスを含有するホルマリンブロック用コーティング剤が市販されるに至っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題乃至発明の目的】
上記のセラックニスは耐熱性、耐アルカリ性、耐水性、耐候性、耐磨耗性等が低く、従って実際には内装用下塗り剤又は家具の内面用塗装剤として使用されるに留まっており、上塗り剤乃至家具の表面用塗装剤としては適さないものとされている。これについては上記のホルマリンブロック用コーティング剤も同様であり、セラック含有コーティング剤が上記のように下塗り剤として使用されるならば合板製床材から漏洩するホルムアルデヒドを抑制することができても、壁紙用接着剤等から漏洩して気中に至ったホルムアルデヒドを吸着することはできないことを意味している。尚、セラニックニスは湿度の高い場所で使用する場合には、形成される塗膜に白濁が生じる可能性があり、又オイルステイン (油性染料) 等の素地着色剤に関する色押さえとして使用する場合に、該素地着色剤が充分に乾燥していないと、付着不良や白ぼけを生じる点に課題がある。
【０００４】
近年、合板や壁紙等用の接着剤の溶剤としてホルマリンの使用が控えられるようになってはいるが、ホルマリンを溶剤としている合板や壁紙等は既に存在しており、環境問題化している所謂「シックハウス症候群」への対応の面からコーティング剤の成分としてセラックを利用することは極めて好ましいことである。
【０００５】
従って本発明の目的はセラックを含有しており且つ従来のセラックニスに関する課題を解消した、コーティング剤及びその製法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決し目的を達成する手段】
セラックニスに関する課題、即ち塗布時における湿度条件並びに塗膜の脆性及び非耐水性に関する課題を解決するためにはワックスの使用が考えられる。このワックスとしては、殊に環境問題の点から鉱物系及び石油系の天然ワックスや合成ワックスではなく、植物系又は動物系の天然ワックスが好ましい。セラック含有コーティング剤の剤型としては塗布の作業性を考慮に入れると、粘度が余り高くない O/W 型エマルジョンであることが望ましい。
【０００７】
従って、本発明者等は各種の植物系及び動物系天然ワックスと乳化剤とを用いてワックス成分の乳化安定性を調べた結果、カルナウバワックス及びキャンデリラワックスの場合に、前者は 84 時間にわたる試験期間において分離が認められない、又後者は分離が殆ど認められない安定な O/W 型エマルジョンを形成し得ることが判明し、又蜜蝋も乳化条件を適切に設定することにより安定な O/W 型エマルジョンとなし得ることが後に判明した。
【０００８】
本発明によるセラック含有コーティング剤はカルナウバワックス、キャンデリラワックス、これらの両ワックス及び蜜蝋から選択されたワックス成分と、セラックと、乳化剤とを含有している O/W 型エマルジョンであることを特徴としている。
【０００９】
本発明によるセラック含有コーティング剤において、ワックス成分が 10 - 15重量%、セラックが 5 - 15 重量 %、乳化剤が 2 - 4 重量%、残部を水が占めているのが好ましい。尚、乳化剤はノニオン系界面活性剤であることができ、例えば日本油脂株式会社製の「ノニオン S-207」、「ノニオン S-215」及び「ノニオンS-220」並びに第一工業製薬株式会社製の「ノイゲン (商標) EA-170」を例示することができる。
【００１０】
本発明によるセラック含有コーティング剤の製法は、硼酸ナトリウムを水に溶解して飽和硼酸水溶液を調製する工程と、該飽和硼酸水溶液にセラックを添加し撹拌することによりセラック溶液を調製する工程と、カルナウバワックス、キャンデリラワックス、これらの両ワックス又は蜜蝋であるワックスを加熱溶融させる工程と、該溶融ワックスに乳化剤を添加して混合する工程と、該混合物を撹拌しながら上記のセラック溶液を添加し撹拌を継続して予備乳化させる工程と、該予備乳化物を冷水中に投入して強撹拌することにより O/W 型エマルジョンを調製する工程と、該エマルジョン調製する工程と、該エマルジョンを急冷する工程とを備えていることを特徴としている。
【００１１】
【実施例等】
次に予備試験例、製造例、試験例等に関連して本発明を更に詳細に且つ具体的に説明する。
予備試験例 1
目的 :
種々の植物性及び動物性ワックスの乳化性について検討する。
【００１２】
材料 :
(1) 蒸留水
(2) 5% セラック溶液 (飽和硼酸ナトリウム溶液にセラックを溶解させたもの)
(3) ワックス試料
(a) カルナウバワックス
(b) イボタロウ
(c) ライスワックス
(d) シュガーケーンワックス
(e) キャンデリラワックス
(f) 蜜蝋及び
(g) 生蝋
(4) 乳化剤
ノニオン S-220 (日本油脂株式会社製) とノイゲン EA-170 (第 1 工業製
薬株式会社製) との等量混合物
【００１３】
操作方法 :
各ワックス試料を湯浴により溶融させ、スターラにより撹拌する。同様に湯浴により乳化剤を溶解し、攪拌中の溶融ワックスに添加して混合する。該混合物を撹拌しながらセラック溶液を徐々に添加して更に撹拌を継続する。得られた混合物を冷水中に投入してホモミキサーにより強撹拌し (5000rpm)、次いで氷冷により急冷して被験サンプル (ワックスの含有量 : 10 重量%) とする。各被験サンプルをメスシリンダーに採取し、室温条件下に静置し、各被験サンプルの状態経時的に目視観察する。
【００１４】
結果 :
結果は下記の表 1 に示されている通りであり、カルナウバワックス及びキャンデリラワックスが乳化安定性において優れていることが判明した。
【００１５】
【表１】
0004861561.tif 000002
【００１６】
予備試験例 2
予備試験例 1 によりカルナウバワックスとキャンデリラワックスが乳化性に優れていることが判明したので、これらのワックスを試料として用い (設定成分量 : 10 重量%)、セラック溶液として予備試験例 1 において使用した 5% のものではなく 10、15 及び 20% のものを用いた以外は予備試験例 1 と同様にして乳化試験を実施した。
結果は下記の表 2 及び 3 に示されている通りであり、カルナウバワックス及びキャンデリラワックスに対するセラック濃度は 10 - 15% であることが判明した。尚、セラック濃度が高くなるにつれて粘度が上昇し、混合が困難になったり、O/W 型エマルジョンへの転相が充分に行われない場合が生じる。
【００１７】
【表２】
0004861561.tif 000003
【００１８】
【表３】
0004861561.tif 000004
【００１９】
予備試験例 3
カルナウバワックスとキャンデリラワックスとをワックス試料 (等量採取したものであり、両ワックスの設定合計成分量は 10 重量%) とした以外は予備試験例 2 と同様にして乳化試験を実施した。
結果は下記の表 4 に示されている通りであった。
【００２０】
【表４】
0004861561.tif 000005
【００２１】
考察 :
セラックは濃度を約 25% に設定した場合に飽和硼酸ナトリウム水溶液に対して飽和状態となる。この高濃度セラック溶液が乳化剤含有溶融ワックスに添加され混合されるので、濃縮されて粘度上昇が生じ、次工程における乳化が極めて困難乃至不可能となる。
【００２２】
予備試験例 4 (蜜蝋の乳化性)
上記の予備試験例 1 においては蜜蝋とセラックとを含有する安定な O/W 型エマルジョンを調製することができなかったが、乳化剤をノニオン S-215 (日本油脂株式会社製) に代替し、乳化剤含有溶融蜜蝋とセラック溶液との混合をホモミキサーにて 5000rpm、2分間の条件で行うことにより予備乳化させ、次いで強撹拌を 7500ppm、3 分間の条件において行い、次いで急冷した処、カルナウバワックスやキャンデリラワックスを用いた場合と遜色のない安定性において優れた O/W 型エマルジョンが得られた。
【００２３】
製造例 1
次の諸工程を経てカルナウバワックスをワックス成分とする、O/W 型エマルジョン形態のセラック含有コーティング剤を調製した。
(a) 飽和硼酸ナトリウム溶液にセラックを添加、溶解させて 2% 硼酸ナトリウム-20% セラック水溶液 (以下、単に「セラック溶液」と称する) を調製する。
(b) カルナウバワックス (融点 : 80 - 84℃) を 20g 採取し、90℃ 以上の湯浴により融解させる。
(c) 同様に、乳化剤 [ノニオン S-207 (日本油脂株式会社製)] を湯浴により溶解させ、その内の 4g を撹拌中の上記溶融カルナウバワックスに添加する。
(d) 終濃度が 10% となるように工程 (a) において得たセラック溶液 100g に蒸留水 76ml を添加して混合し、湯煎により品温が 80℃ 以上になるまで加温する。
(e) 工程 (b) において得た溶融カルナウバワックスを撹拌しながら、これに工程 (d) により得た加熱セラック溶液を徐々に添加し、添加終了後 3 分間撹拌を継続し、予備乳化させる。
(f) 工程 (e) において得た予備乳化物を約 200ml の水中に投入し、直ちにホモミキサーで撹拌することにより (7500rpm、3 分間) 乳化させる。
(g) 工程 (f) により得られた O/W 型エマルジョンを流水又は氷冷により急冷する。
上記のようにして得られたセラック含有コーテイング剤の乳化性は極めて良好であった
【００２４】
上記のようにして得られたセラック含有コーテイング剤の全量は約 200g であるが、100g 当りの成分量比を示せば下記の通りである。
カルナウバワックス  10(g)
セラック            10
乳化剤               2
水                  78
【００２５】
製造例 2 - 5
製造例 1 と同様にして、但し 100g 当りの成分量比が下記の表 5 に示されている通りの O/W 型エマルジョンであるセラック含有コーテイング剤を製造した。これらのセラック含有コーテイング剤は何れも乳化性が良好であり、殊に製造例 4 によるセラック含有コーテイング剤が乳化性において優れていた。
【００２６】
【表５】
0004861561.tif 000006
【００２７】
比較製造例 1 - 3
製造例 1 と同様にして、但し 100g 当りの成分量比が下記の表 6 に示されている通りの O/W 型エマルジョンを調製した。これらのエマルジョンは何れも乳化性が低く、コーティング剤として適切なものではなかった。
【００２８】
【表６】
0004861561.tif 000007
【００２９】
製造例 6
次の諸工程を経て蜜蝋をワックス成分とする、O/W 型エマルジョン形態のセラック含有コーティング剤を調製した。
(a) 飽和硼酸ナトリウム溶液にセラックを添加、溶解させて 2% 硼酸ナトリウム-20% セラック水溶液 (以下、単に「セラック溶液」と称する) を調製する。
(b) 蜜蝋 (融点 : 60 - 67℃) を 20g 採取し、75 - 80℃ 程度の湯浴により融解させる。
(c) 同様に、乳化剤 [ノニオン S-215 (日本油脂株式会社製)] を湯浴により溶解させ、その内の 2g を撹拌中の上記溶融蜜蝋に添加する。
(d) 終濃度が 10% となるように工程 (a) において得たセラック溶液 100g に蒸留水 76ml を添加し混合しながら湯煎により品温が 60℃ 以上になるまで加温する。
(e) 工程 (b) において得た溶融蜜蝋を撹拌しながら、これに工程 (d) により得た加熱セラック溶液を徐々に添加し、添加終了後ホモミキサーで撹拌することにより (5000rpm、2 分間) 予備乳化させる。
(f) 工程 (e) において得た予備乳化物を約 200ml の水中に投入し、直ちにホモミキサーで撹拌することにより (7500rpm、3 分間) 乳化させる。
(g) 工程 (f) により得られた O/W 型エマルジョンを流水又は氷冷により急冷する。
上記のようにして得られたセラック含有コーテイング剤の乳化性は極めて良好であった。
【００３０】
上記のようにして得られたセラック含有コーテイング剤の全量は約 200g であるが、100g 当りの成分量比を示せば下記の通りである。
蜜蝋                 5(g)
セラック            10
乳化剤               1
水                  84
【００３１】
製造例 7 - 10
製造例 6 と同様にして、但し 100g 当りの成分量比が下記の表 7 に示されている通りの O/W 型エマルジョンであるセラック含有コーテイング剤を製造した。これらのセラック含有コーテイング剤は何れも乳化性が良好であり、殊に製造例 9 によるセラック含有コーテイング剤が乳化性において優れていた。
【００３２】
【表７】
0004861561.tif 000008
【００３３】
比較製造例 4 - 6
製造例 6 と同様にして、但し 100g 当りの成分量比が下記の表 8 に示されている通りの O/W 型エマルジョンを調製した。これらのエマルジョンは何れも乳化性が低く、コーティング剤として適切なものではなかった。
【００３４】
【表８】
0004861561.tif 000009
【００３５】
製造例 11
次の諸工程を経てキャンデリラワックスをワックス成分とする、O/W 型エマルジョン形態のセラック含有コーティング剤を調製した。
(a) 飽和硼酸ナトリウム溶液にセラックを添加、溶解させて 2% 硼酸ナトリウム-20% セラック水溶液 (以下、単に「セラック溶液」と称する) を調製する。
(b) キャンデリラワックス (融点 : 66 - 71℃) を 20g 採取し、80℃ 以上の湯浴により融解させる。
(c) 同様に、乳化剤 [ノニオン S-220 (日本油脂株式会社製)] を湯浴により溶解させ、その内の 6g を撹拌中の上記溶融キャンデリラワックスに添加する。
(d) 終濃度が 15% となるように工程 (a) において得たセラック溶液 150g に蒸留水 14ml を添加し混合しながら湯煎により品温が 70℃ 以上になるまで加温する。
(e) 工程 (b) において得た溶融キャンデリラワックスを撹拌しながら、これに工程 (d) により得た加熱セラック溶液を徐々に添加し、添加終了後 3 分間撹拌を継続することにより予備乳化させる。
(f) 工程 (e) において得た予備乳化物を約 200ml の水中に投入し、直ちにホモミキサーで撹拌することにより (7500rpm、3 分間) 乳化させる。
(g) 工程 (f) により得られた O/W 型エマルジョンを流水又は氷冷により急冷する。
上記のようにして得られたセラック含有コーテイング剤の乳化性は良好であった。即ち、急冷後のエマルジョンに僅かな分離は認められるが、容器を軽く振れば完全なエマルジョン状態になるので、塗布に支障はないものと評価された。
【００３６】
上記のようにして得られたセラック含有コーテイング剤の全量は約 200g であるが、100g 当りの成分量比を示せば下記の通りである。
キャンデリラワックス     10 (g)
セラック                 10
乳化剤                    2
水                       78
【００３７】
製造例 12 及び 13
製造例 11 と同様にして、但し 100g 当りの成分量比が下記の表 9 に示されている通りの O/W 型エマルジョンであるセラック含有コーテイング剤を製造した。これらのセラック含有コーテイング剤は何れも乳化性が良好であった。
【００３８】
【表９】
0004861561.tif 000010
【００３９】
比較製造例 7 及び 8
製造例 6 と同様にして、但し 100g 当りの成分量比が下記の表 10 に示されている通りの O/W 型エマルジョンを調製した。これらのエマルジョンは何れも乳化性が低く、コーティング剤として適切なものではなかった。
【００４０】
【表１０】
0004861561.tif 000011
【００４１】
試験例
目的 :
製造例により得られた各セラック含有コーティング剤のホルムアルデヒド吸着能を調べる。
【００４２】
材料 :
(1) 製造例 1 - 13 により得られた各セラック含有コーティング剤 (比較製造例 1 - 8 により得られた O/W 型エマルジョンは粘度が高く且つ均質性が低いために刷毛による均一な塗布が困難乃至不可能であったために、供試材料から除外)。
(2) F2 合板 (JAS 規格対応品であり、デシケータ中 20℃、24 時間の条件においてホルムアルデヒドを平均 5mg/l 以下を放散するホルムアルデヒド放散性標準板材)。
【００４３】
操作方法 :
製造例 1 - 13 により得られた各セラック含有コーティング剤をF2 合板 (50 x 100mm) 上に刷毛で 2 度塗りし、一晩若しくはそれ以上放置して試験サンプルとする (試験サンプルの数 : 各セラック含有コーティング剤を塗布した試験サンプル毎に 3 枚又はそれ以上)。各デシケータ毎に各試験サンプルを収容し、JIS A 6922 に示されているアセチルアセトン比色定量法に準じた方法でデシケータ内に放散されたホルムアルデヒドの気中濃度を測定し、製造例により得られた各セラック含有コーティング剤のホルムアルデヒド吸着能の評価基準とする。
【００４４】
結果 :
結果は下記の表 11 に示されている通りであった。
【００４５】
【表１１】
0004861561.tif 000012
【００４６】
考察 :
新建材や壁紙用接着剤の溶剤として使用されてきた又は使用されているホルムアルデヒドは発癌性物質であり、所謂「シックハウス症候群」における代表的な原因物質とされている。厚生省は 1997 年にホルムアルデヒドの室内安全基準値 (最高濃度値) として 0.08ppm を定めている。この値は世界保健機構 (WHO) 及び欧州地域専門家委員会が設定した値と同一であるが、これは単なる目標値に過ぎなく、拘束性を何等有していない。一方、国立医薬品食品研究所が 1998 年3 月に発表した全国調査結果によれば、家屋内の平均値が 0.062ppm であり、最高値は 0.46ppm であり、上記の厚生省指針値の 6 倍に達していることが判明している。新建材等から放散されるホルムアルデヒドの量は経年的に減少するので新築家屋の屋内におけるホルムアルデヒド濃度に限れば、上記の平均値である 0.062ppm よりも平均値は相当高くなるものと考えられる。
【００４７】
上記の試験結果から明らかなように、本発明によるセラック含有コーティング剤をホルムアルデヒド放散性合板等に塗布すれば、セラック含有コーティング膜はホルムアルデヒドを吸着し、その気中濃度を著しく抑制することができ、その値は上記の厚生省指針値を大幅に下回るものとなる。
【００４８】
【発明の効果】
従来のセラック含有コーティング剤である「セラックニス」は耐水性、耐候性耐磨耗性が低く、従って内装用下塗り剤又は家具の内面用塗装剤として使用されるに過ぎなかった。セラックと動植物性ワックスとの親和性は必ずしも高いものとは云えないが、ワックスとしてカルナウバワックス、キャンデリラワックス、これら両ワックスの混合物又は蜜蝋を選択し、乳化剤としてノニオン系界面活性剤を用い、これらとセラックの使用量を適正化することにより安定な W/O 型エマルジョンであり、従来のセラックニスの課題を解消する新規なセラック含有コーティング剤を提供することができる。このコーティング剤はホルムアルデヒドの吸着能を有しているので、合板製フローリング等のコーティング剤として好適である。