技術報文−1
建材外壁用塗膜の特性と耐汚染性との関係について

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建材外壁用塗膜の特性と耐汚染性との関係について
Relationship between Film Property and Stain Resistancein External Wall Paints for Architecture.
開発本部 工業塗料部 *工業塗料部 建材塗料グループ **Industrial Coating Dept.*
Building Materials Coating Group**

堀江 恒雄*
Tsuneo HORIE

要旨

建材外壁用塗膜の特性と耐汚染との関係について検討した。
塗膜表面の物理的特性として前進接触角、静的接触角および粗さを膜特性として樹脂のガラス転移温度と硬度を測定した。また、耐汚染性の試験法として、屋外における塵埃を含む降雨水の流下による汚染条件と、塵埃の付着と降雨水による洗浄が繰り返し行われる汚染条件の二種類を選択した。
その結果、建材外壁用塗膜の耐汚染性は、前進接触角、静的接触角およびガラス転移温度が影響し、汚染条件によって影響する特性値が異なった。塵埃を含む降雨水による汚染条件では、両接触角が小さくガラス転移温度が高いほど汚れにくく、塵埃の付着と降雨水による洗浄が繰り返し行われる汚染条件では、ガラス転移温度が高いほど汚れにくかった。

釼持 信博**
Nobuhiro KENMOTSU

Abstract
The relationship between coating film property
and stain resistance in external wall paints forarchitecture was examined. Advancing contact
angle, static contact angle and surface roughness as
the surface property of the coating film, and glasstransition temperature (Tg) and hardness as thecoating film property were measured. Also two kindsof outdoor exposure test were carried out, namely
rain flow type test and washing effect type test.
Consequently it was found that the advancing
contact angle, the static contact angle and Tg
influenced the stain resistance of the coating film,
and the affected property was different by the stain
condition in the outdoor exposure test. In case of therain flow type test, the stain resistance was improved
with decreasing of the advancing contact angle andthe static contact angle, and with increasing of Tg.
In case of the washing effect type test, the stain
resistance was improved with increasing of Tg.

31．はじめに塗料の役割は、保護と美装であり、これまでは、主に保護を目的とした長期耐久性塗料が開発されてきたが、近年、都市部での建築物外壁の汚染が注目され、耐汚染性に優れた塗膜の開発が進んでいる。
この汚染の主要因は、塵埃と藻によるものであると考えられている。
本報は、建材外壁用塗料について、水系及び溶剤系アクリル樹脂の特性および塗膜特性と塵埃による耐汚染性の関係について検討したので報告する。

2．実験
２-1 塗料水系及び溶剤系アクリル樹脂のガラス転移温度および分子量、塗膜の親水性、架橋度、樹脂組成および顔料濃度を変えて白塗料を２４種類作成した。表１に塗料内容を示した。
２-２ 試験片の作成
基材として石綿スレートフレキシブル板（７０×１５０×５㎜）を用い下塗りを塗装した後、２４種類の上塗をスプレーで約120g/㎡塗装し80℃で30分乾燥した。

表1

試料内容及び表面性状

試料No.
123456789101112131415161718192021222324

塗料
タイプ1）

試料内容

S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
W
W
W
W
W
W
W
W
W
W
W
W

標準
高ガラス転移温度
低ガラス転移温度
高分子量
低分子量
疎水性
親水性
親水性大架橋
高架橋
低顔料濃度
高顔料濃度
標準
高ガラス転移温度
低ガラス転移温度
高分子量
低分子量
疎水性
親水性
架橋Ａ
架橋Ｂ
異層構造樹脂
低顔料濃度
高顔料濃度

前進
接触角（度）
83
81
92
87
83
101
84
82
84
83
82
84
5460
60
59
52
62
46
45
44
60
43
46

ガラス 粗さ 硬静的
接触角 転移温度（度） （℃）（μm）度
74
36
11 F
74
50
7 H
74
20
13 2B
78
368 H
77
36
7 2B
78
36
10 HB73366 F7336
9 F
73−
7 H76−
6 H
75
366 H
75366 H65
368 H5650
9 3H642011 H65
3611 H
65
3610 2H
60
3611 H
60
36
11 H
61−
11 H62−
10 H
64−
9 H
64
36
8 H
60
3612 H

1）S：溶剤系、W：水系暴露した。
各試料共２枚試験し、９ヶ月経過後色彩色差計

２-３ 塗膜特性の測定
２-３-１ 前進接触角と静的接触角（CR110）で三刺激値のうちＹ値を測定した。屋外暴露試験は図１に示す暴露方法２）Ａと暴露方法２）Ｃで行なった。

前進接触角はＷｈｉｌｈｅｌｍｙ平板法（ＤＣＡ−２０）で、300

静的接触角はゴニオメーター測定器（Ｇ１）で測定した。

傾斜板 a 10°

２-３-２ ガラス転移温度200

ガラス転移温度は、ＦＯＸの計算式１）を用いて求めた。
２-３-３ 粗さa'

試料100 100

粗さは触針式粗さ計（ＳＵＲＦＣＯＭ２０００）で１０点平均粗さを測定した。
a40800２-３-４ 硬度

傾斜板
3 3
試料

硬度は鉛筆引っかき試験（ＪＩＳ．
Ｋ．
５４００）
により測定

a'

２-４ 屋外暴露試験（A）

栃木県大田原市（大日本塗料（株）那須工場）に、試料面を南向きとして、
１９９４年３月から１１月までの９ヶ月間

図1

暴露方法の概要（断面図）

800

した（表１）。
45°（C）

技術報文−1
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3．結果および考察

２-４-１ 暴露方法Ａ
暴露方法Ａは、笠木・窓枠端部下面に見られる流下状の汚染を再現する。傾斜板の上面に堆積した汚染

暴露方法ＡとＣにおける９ヶ月経過後のＹ値の変化率

物質は降雨時、試料面に降雨水とともに流下する。降を図２に示す。暴露方法ＡのＹ値変化率は１２〜４６％の雨水が試料面になるべく均等に流下するよう、傾斜板範囲で、暴露方法ＣのＹ値変化率は１５〜３７％の範囲との上面は凹凸状の断面を有するステンレス板とした。

なり、試験法と試料間に差異が認められる。
暴露方法Ａにおける前進接触角と耐汚染性との関

２-４-２ 暴露方法Ｃ係を図３に、暴露方法Ｃにおける前進接触角と耐汚染性暴露方法Ｃは、傾斜壁面を再現するものであるが、塵との関係を図４に示す。暴露方法Ａでは前進接触角が埃の付着と降雨水による洗浄が繰り返し行なわれる部大きい程汚れ易い傾向があり、相関係数は０.７８と高い分の汚染を再現できる。

相関性を示す。一方暴露方法Ｃでは前進接触角とＹ値変化率との相関性は低い（ｒ＝０.５５）。静的接触角と耐汚染性との関係も前進接触角と同様の傾向が認められた。
暴露方法Ａおよび暴露方法Ｃにおけるガラス転移温度と耐汚染性との関係を図５に示す。尚対象試料はNo.
１〜３、１３〜１５の６種類に限定した。暴露方法Ａ、
Ｃ共ガ

50
暴露方法A
暴露方法C
40（Y-YO）／YO

302010012345678910 111213

試料NO
図2

試料毎の汚染試験結果

1415161718 1920212223245

ラス転移温度が高い程汚れにくい傾向が有り、相関係

50数は暴露Ａ法の場合 ｒ＝−0.74、暴露Ｃの場合 ｒ＝−0.81

r=0.78を示す。

40（Y-YO）／YO以上のことから、暴露方法Ａのメカニズムは次のように考えられる。晴天時傾斜板に堆積した塵埃は、降雨初期、30雨水とともに試料面を流下し塵埃の付着が起こる。降雨後期は、雨水による洗浄作用が起こる。塵埃付着時

20は両接触角が影響し、洗浄時はガラス転移温度が影響10すると考えられる。
一方暴露方法Ｃの汚染メカニズムは次のように考えら

0405060708090100110

前進接触角
図3れる。晴天時塗面の硬度変化等により塵埃の付着作用が起こり、降雨時は洗浄作用が起こる。
したがって付着時、前進接触角と汚染性との関係［暴露方法A］

洗浄時共ガラス転移温度が影響していると考えられる。
本実験に関する限り、鉛筆硬度及び粗さと汚染性と50の相関性は得られなかった。

r=0.55（Y-YO）／YO

404．まとめ30

建材外壁用塗料の耐汚染性は、前進接触角、静的20

接触角およびガラス転移温度が影響し、汚染条件によって作用因子が異なる。塵埃を含む降雨水による汚染条10件の場合は、両接触角が小さくガラス転移温度が高い

040程汚れにくい。塵埃の付着と降雨水による洗浄が繰り
5060708090100110

前進接触角
図4いほど汚れにくい。

前進接触角と汚染性との関係［暴露方法C］

参考文献

50
□暴露方法A（r=−0.74）△暴露方法C（r=−0.81）

45（Y-YO）／YO1）T. G. FOX : Phys. Rev., 86, 652（1952）2）橘40

高ほか、屋外曝露による外壁材料の汚染−建築物外壁仕上材料の汚染の評価方法に関する研究（そ溶剤系アクリル樹脂塗料の２）
日本建築学会構造系論文報告集, 1988.11

35302520

返し行われる汚染条件の場合は、ガラス転移温度が高水系アクリル樹脂塗料

15152025303540
ガラス転移温度

図5 ガラス転移温度と汚染性との関係

455055