JP2005343924A - 建材用セルフクリーング剤及びセルフクリーニング塗膜を有する建材 - Google Patents

Abstract

【課題】 塗装済み建材にあってもその塗膜を劣化させることがなく，また屋外使用のものとして耐候性，耐久性等の各種塗膜性能にすぐれた建材用のセルフクリーニング剤を提供する。
【解決手段】 コロイダルシリカ１００重量部（ＮＶ換算３０重量部）に対して，水２５０〜２，９００重量部，アルコール５０〜２００重量部，アルミニウムキレート０．０５〜３重量部，エポキシシランカップリング剤を２〜１０重量部含有してセルフクリーニング剤とする。耐汚染性に優れるとともにコロイダルシリカの担持と初期接触角が小さく，コロイダルシリカの結合による三次元的な網状構造をもち，塗装表面との高度な密着性を確保して，耐候性，耐久性に優れて屋外使用の建材用として好適なものとすることができる。

Description

本発明は，セルフクリーニング剤及びその塗膜を有する建材に関する。

この種セルフクリーニング用途のものとして，例えば光触媒性酸化チタン粒子を含有し，光触媒の光励起によって親水性を呈するようにしたものが知られており，またこれが光の当たらない部位においてセルフクリーニング性を充分に発揮し難い問題点を有することから，光触媒系のものに代えて，例えばコロイダルシリカ，アルコールにアルミナ及び／又はアルミニウムマグネシウム複合酸化物を添加含有することによって親水性を確保し，セルフクリーニング性を確保したものが知られており，この場合セルフクリーニング性に加えて，更に耐水性，耐アルカリ性，耐久性等表層の塗膜性能としても優れたものとし得るとされる。

特開２００２−３３８９４３号公報

この場合それぞれ相当程度のセルフクリーニング性を呈するものとなし得るが，前者は，上記光の当らない部位の問題に加えて，その組成成分が，特に塗装済み建材にあっては，その樹脂塗膜を劣化させる原因となり易く，樹脂塗膜を有するのが一般である建材へ塗布には必ずしも適したものとはいえず，また後者は，その塗膜性能にも優れるとされるが，特許文献１の表２は，ＪＩＳ５４００塗料の一般試験法に従って，耐水性は水中２４ｈｒ，煮沸１０分，耐アルカリ性は炭酸ナトリウム５％溶液への浸漬によるテストを行った結果であるとされるように，現実の建材設置環境にはそぐわない条件とされているので，これを現実の建材設置環境に添うように，例えばサンシャインによる耐候性テストを行ったり，煮沸テストの時間を延長して，例えばこれを１時間程度としてその塗膜性能を検討すると，屋外使用のセルフクリーニング剤として必要な，例えば耐候性，耐久性等の各種塗膜性能において満足し得る結果を得られないという問題点が残されている。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので，その解決課題とするところは，第１に，光の環境に左右されず，塗装済み建材にあってもその塗膜を劣化させることがなく，また屋外使用のものとして耐候性，耐久性等の各種塗膜性能にすぐれたセルフクリーニング剤を提供するにあり，第２に，該セルフクリーニング性を可及的長期に確保して汚染の可能性を可及的に解消し得るようにしたセルフクリーニング塗膜を有する建材を提供するにある。

上記課題に添って，本発明者は，光の環境に左右される可能性や樹脂塗膜劣化の可能性を解消するとともに相当程度のセルフクリーニング性を発揮し得ることから，特許文献１に提案されるコロイダルシリカ，水，アルコールを含有するものをベースにして，そのセルフクリーニング性を同等乃至それ以上に確保しながら耐候性，耐久性等屋外使用に適した各種塗膜性能を確保し得るものとするように鋭意検討したところ，上記コロイダルシリカ，水，アルコールに加えて，更にアルミニウムキレートを添加含有することによって，該アルミニウムキレートがコロイダルシリカの−ＯＨ基の縮合触媒及びコロイダルシリカ間の架橋剤の作用を発揮して，縮合作用によってコロイダルシリカを建材表面に担持しその表面を親水化して高いセルフクリーニング性を確保する一方，架橋作用によってコロイダルシリカを結合して三次元的な網状構造をなすものとして，セルフクリーニング塗膜の耐久性を確保する上で有効であるとの知見を得て，本発明を行なうに至ったもので，上記第１の課題に添って，請求項１に記載の発明を，コロイダルシリカ，水及びアルコールを含有するセルフクリーニング剤であって，該セルフクリーニング剤が更にアルミニウムキレートを含有することを特徴とする建材用セルフクリーニング剤としたものである。

請求項２に記載の発明は，上記に加えて，コロイダルシリカに対する水，アルコール及びアルミニウムキレートの量を好適のものとすることによって，セルフクリーニング性，耐候性，耐久性等の塗膜性能を向上確保し得るセルフクリーニング剤とするように，これを，コロイダルシリカ１００重量部（ＮＶ換算３０重量部）に対して，水２５０〜２，９００重量部，アルコール５０〜２００重量部，アルミニウムキレート０．０５〜３重量部を含有してなることを特徴とする請求項１に記載の建材用セルフクリーニング剤としたものである。

請求項３に記載の発明は，同じく上記に加えて，シランカップリング剤を添加含有するようにすることによって，建材，特に金属素地を除く各種建材に塗布して，その表面に対してセルフクリーニング塗膜を強固に結合することによってその塗布対象への密着性を高度に確保したものとするように，これを，上記アルミニウムキレートに加えて，シランカップリング剤を２〜１０重量部含有してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の建材用セルフクリーニング剤としたものである。

請求項４に記載の発明は，同じく上記に加えて，上記シランカップリング剤を，特にエポキシ系のものとすることによって，その密着性を更に高度化し，屋外使用のセルフクリーニング剤として高度な耐久性を確保したものとするように，これを，上記シランカップリング剤を，エポキシシランカップリング剤としてなることを特徴とする請求項３に記載の建材用セルフクリーニング剤としたものである。

請求項５に記載の発明は，上記第２の課題に添って，上記セルフクリーニング剤を用いることによって，外装材，窓開口部材，独立構築物等，各種屋外使用の建材の汚染が雨水や放水によってセルフクリーニング性を発揮して可及的に汚染をそれ自体防止し得るものとするように，これを，上記請求項１乃至４のいずれかの建材用セルフクリーニング剤による表層を表面に有してなることを特徴とする外装材，開口部材，屋外構築物等のセルフクリーニング表層を有する建材としたものである。

本発明はこれらをそれぞれ発明の要旨として上記課題解決の手段としたものである。

本発明は以上のとおりに構成したから，請求項１に記載の発明は，本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので，光の環境に左右されず，塗装済み建材にあってもその塗膜を劣化させることがなく，また屋外使用のものとして耐候性，耐久性等の各種塗膜性能にすぐれたセルフクリーニング剤を提供することができる。

請求項２に記載の発明は，上記に加えて，コロイダルシリカに対する水，アルコール及びアルミニウムキレートの量を好適なものとすることによって，セルフクリーニング性，耐候性，耐久性等の塗膜性能を向上確保したものとすることができる。

請求項３に記載の発明は，同じく上記に加えて，シランカップリング剤を添加含有するようにすることによって，建材，特に金属素地を除く各種建材に塗布して，その表面に対してセルフクリーニング塗膜を強固に結合することによってその塗布対象への密着性を高度に確保したものとすることができる。

請求項４に記載の発明は，同じく上記に加えて，上記シランカップリング剤を，特にエポキシ系のものとすることによって，その密着性を更に高度化し，屋外使用のセルフクリーニング剤として高度な耐久性を確保したものとすることができる。

請求項５に記載の発明は，上記セルフクリーニング剤を用いることによって，外装材，窓開口部材，独立構築物等，各種屋外使用の建材の汚染が雨水や放水によってセルフクリーニング性を発揮して可及的に汚染をそれ自体防止し得るセルフクリーニング塗膜を有する建材を提供することができる。

以下本発明を更に具体的に説明すれば，本発明のセルフクリーング剤は，建材への塗布剤として，建材の無機又は有機の金属素地や樹脂塗装面に対して，該建材の生産工程中で事前に，またその建築乃至構築現場で事後に，例えばはけ塗り，スプレー等適宜の塗布方法によって塗布するように使用する液状のものしてあり，これを塗布することによって該建材の表面に付着しまた付着固化する塵埃付着による表面汚染を，セルフクリーニング剤の高度な親水性に基づいて，該建材が雨水を受け，人為的な放水を受けてその流水とともに流下除去し得るようにして，該建材に防汚染性（自己洗浄作用といってもよい）を付与するために使用するものとしてあり，該セルフクリーニング剤は，コロイダルシリカ，水及びアルコールを含有し，これに更にアルミニウムキレートを含有したものをその基本構成としてある。

コロイダルシリカは，負に帯電し，粒径を１００ｎｍ以下，例えば１０〜２０ｎｍとする超微細にして透明非定形シリカ粒子を水中に分散してコロイド液をなす市販のものを使用し，該シリカ粒子の−ＯＨ基によってセルフクリーニング剤の親水性を確保し，セルフクリーニング剤を建材表面に担持させ，−ＯＨ基を該建材表面に多数存在する状態として，上記雨水，放水等水の供給によるセルフクリーニング性を確保するものとしてある。

セルフクリーニング剤において，コロイダルシリカの量は，例えば１００重量部（ＮＶ換算３０重量部）に対して，水２５０〜２，９００重量部を添加し，またアルコール５０〜２００重量部を添加するものとしてあり，このとき水及びアルコールはコロイド液の分散体をなすように用いるものとしてある。

水の添加量が２５０重量部を下回ると，コロイド液の固形分濃度が大きくなりすぎて，コロイダルシリカの凝集を招くことによって，セルフクリーニング剤として安定性が損われる傾向を招き，また２，９００重量部を上回ると固形分濃度が少なくなりすぎて，セルフクリーニング剤の塗布に際してコロイダルシリカ供給の均一性が損われ，セルフクリーニング性にムラを生じる傾向を招き易い。

アルコールの添加は，上記コロイド液の分散体として，主に後述のアルミキレートの溶解と，本例にあっては更にシランカップリング剤と他の成分との相溶性を向上するためであり，アルコールとして，例えばエタノール等を好適に使用することができるが，アルコールの添加量が５０重量部を下回ると，アルミキレートの溶解性を充分に確保し得ない結果，アルミキレートがツブ状に残存してセルフクリーニング塗膜の外観不良を招来し，またシランカップリング剤の相溶性を充分に確保し得ない結果，セルフクリーニング剤の分離現象を招来する可能性が残り，また２００重量部を超えると，必要以上の濃度となってアルコールの無駄が生じるとともに揮発性が高くなり，セルフクリーニング剤の塗布に際して同様にコロイダルシリカ供給の均一性が損なわれてセルフクリーニング塗膜の外観不良を招く可能性を生じる。

セルフクリーニング剤は，このようにコロイダルシリカ，水，アルコールを含有するとともに，更にアルミニウムキレートを添加することによって，該アルミニウムキレートがコロイダルシリカの−ＯＨ基の縮合触媒及びコロイダルシリカ間の架橋剤の作用を発揮して，縮合作用によってコロイダルシリカを建材表面に担持しその表面を親水化して高いセルフクリーニング性を確保する一方，架橋作用によってコロイダルシリカを結合して三次元的な網状構造をなすものとして，セルフクリーニング塗膜の耐久性を確保するものとなる。

上記組成のセルフクリーニング剤において，アルミニウムキレートは，これを０．０５〜３重量部添加含有するものとしてあり，アルミニウムキレートの添加量は少量でよいが，これが０．０５重量部を下回ると，上記縮合触媒及び架橋剤としても作用が充分に得られず，特にセルフクリーニング剤としてその塗膜の耐久性を確保し難くなる傾向を招き，３重量部を上回ると，セルフクリーニング剤のＰＨ値が下がりすぎてコロイダルシリカの凝集を招く傾向を生じ，同様にコロイダルシリカ供給の均一性が損われる可能性がある。

セルフクリーニング剤は，更に好ましくはシランカップリング剤を添加するのがよく，該シランカップリング剤は，樹脂塗装によって樹脂塗膜を有する等の各種建材表面に対して，これに塗布したセルフクリーニング塗膜を強固に結合させて，高度な密着性を確保し，特に屋外使用の建材用セルフクリーニング剤としてその耐候性，耐久性を確保したものとなる。

シランカップリング剤には，アミノシランカップリング剤，メルカプトシランカップリング剤，メタクリロキシシランカップリング剤，ビニルシランカップリング剤等が知られ，これらの添加を妨げるものではないが，エポキシシランカップリング剤を使用するのが好ましい。これはエポキシシランカップリング剤は，エポキシ基の開環重合反応によって，特に密着性向上の作用が大きく，一方で耐水性，耐候性に対する悪影響，例えばアミノシランカップリング剤を用いた場合等にみられることのある，セルフクリーニング塗膜が水溶性のものとなって長期に雨水，放水等を受けるとその溶解の可能性が生じるといった問題もないことによって，セルフクリーニング剤の密着性向上に特に好適と見られるからである。

上記組成にして更にアルミニウムキレートを添加したセルフクリーニング剤において，シランカップリング剤は，これを，２〜１０重量部添加含有するものとしてある。シランカップリング剤が２重量部を下回るとその結合作用が充分に得られない結果，セルフクリーニング塗膜の高度な密着性を得られなくなる傾向を招き，１０重量部を上回ると塗布対象の建材における接触角が高くなる結果，セルフクリーニング性が劣るとともに耐候性も低下する傾向を招く可能性がある。

セルフクリーニング剤の製造には，例えばアルミキレートをアルコールに溶解し，これに水，撹拌しながらのコロイダルシリカを加える工程によるのが，アルミキレートの充分な溶解を確保する上で好ましく，シランカップリング剤を加えるときは，更にアルコールとの混合液としてこれを加えることによってその相溶性を確保するのが好ましい。セルフクリーニング剤は，例えば容器に封入して市販することが可能であり，建材への塗布は，樹脂塗膜を有するサイディング，窯業系タイル等の外装材，樹脂塗膜を有するアルミサッシ，鋼製ドア等の開口部材，同じく樹脂塗膜を有するエクステリア関係の屋外構築物等に広く行なうことができるが，例えばガラス面等の透明面への塗布は光の干渉による縞模様を呈することがあるのでこの点に留意する必要がある。

本発明の実施に当って，コロイダルシリカ，水，アルコール，アルミキレート，必要に応じて使用するシランカップリング剤，セルフクリーニング剤の塗布，セルフクリーニング塗膜を有する建材等の各具体的形態については，上記発明の要旨に反しない限り様々なものとすることができ，以上のものに殊更限定するには及ばない。

エタノール６０重量部に対して，アルミニウムキレート（川研ファインケミカル製アルミキレートＡ（Ｗ））０．７重量部を溶解させ，純水５００重量部を加え，これにコロイダルシリカ（日産化学工業製スノーテックス３０）１００重量部（ＮＶ換算３０重量部）を撹拌しながら徐々に加えてセルフクリーニング剤を作成した。

実施例１のセルフクリーニング液に，更にエタノール６０重量部に対してエポキシシランカップリング剤（信越化学工業製ＫＢＭ−４０３）６重量部を混合した溶液を加えてセルフクリーニング剤を作成した。

比較例１

エタノール６０重量部に対して，純水５００重量部を加え，これにコロイダルシリカ（日産化学工業製スノーテックス３０）１００重量部を撹拌しながら徐々に加えてセルフクリーニング剤を作成した。

比較例２

エタノール２６重量部に対して，アルミニウムマグネシウム複合酸化物（シーアイ化成製Ａｌ２０３／ＭｇＯアルコールスラリー ＮＶ１０ｗｔ％）３．９重量部を溶解させ，純水２３０重量部を加え，これにコロイダルシリカ（日産化学工業製スノーテックス３０）１００重量部を撹拌しながら徐々に加えてセルフクリーニング剤を作成した。

上記実施例１，２，比較例１，２によって作成したセルフクリーニング剤についてそれぞれ親水性，耐汚染性，セロファンテープ付着性，耐沸騰水性，耐候性の性能試験を行った。その結果を表１に示す。

親水性は，各セルフクリーニング剤を試験体表面に塗布し，接触角測定機（協和界面科学製ＣＡ−Ｘ１５０）によって，その初期接触角を測定し，表１に，接触角が良好な親水性の１０°を基準にしてそれ以下か，それ以上かを記載し，耐汚染性は，試験体に対するカーボン，タール，土を混合した人工汚水の１Ｌ／３ｍｉｎ流下，水の１Ｌ／３ｍｉｎ流下，３ｍｉｎ間乾燥を１０回繰返した後に汚染有無を目視観察し，表１に残留の全くないものを◎とする４段階で表示した。またセロファンテープ付着性は上記と同様の試験体表面にカッターで１ｍｍピッチの碁盤目を形成した後，セロファンテープの圧着テスト，耐沸騰水性は，上記と同様の試験体の沸騰水中１時間浸漬テスト，耐候性は，ウエザーメーターの２０００時間（屋外暴露１０年間に相当）テストを行ない，それぞれ試験体の接触角を同じく接触角測定機（同）によって測定し，接触角が３０°以下を◎，３０〜４０°を○，４０〜６０°を△，６０°以上を×として４段階で表示した。

実施例，比較例の初期接触角はいずれも１０°以下であり，親水性に大きな差異は見られず，また耐汚染性もいずれも極めて良好であるが，セロファンテープ付着性，耐沸騰水性，耐候性において実施例はいずれも極めて良好乃至良好な結果を示す一方で，比較例はいずれも試験後に接触角が劣り，４０°を超えて△又は×の結果である。実施例のものは耐汚染性が極めて良好であるとともに，これら現実の建材設置環境に添い又はそれ以上に厳しいセロファンテープ付着性，耐沸騰水性，耐候性の各試験後においても接触角が３０°以下乃至４０°以下の◎乃至○の結果であり，長期に使用される建材として，その耐候性と耐久性に優れたものであることが確認された。また実施例１と実施例２とを比較すると，特に実施例２は全ての性能試験において極めて良好な結果を示し，建材に対するセルフクリーニング剤として極めて好適なものであることが併せて判明した。

Claims (5)

1. コロイダルシリカ，水及びアルコールを含有するセルフクリーニング剤であって，該セルフクリーニング剤が更にアルミニウムキレートを含有してなることを特徴とする建材用セルフクリーニング剤。
2. コロイダルシリカ１００重量部（ＮＶ換算３０重量部）に対して，水２５０〜２，９００重量部，アルコール５０〜２００重量部，アルミニウムキレート０．０５〜３重量部を含有してなることを特徴とする請求項１に記載の建材用セルフクリーニング剤。
3. 上記アルミニウムキレートに加えて，シランカップリング剤を２〜１０重量部含有してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の建材用セルフクリーニング剤。
4. 上記シランカップリング剤を，エポキシシランカップリング剤としてなることを特徴とする請求項３に記載の建材用セルフクリーニング剤。
5. 上記請求項１乃至４のいずれかの建材用セルフクリーニング剤の塗膜層を表面に有してなることを特徴とする外装材，開口部材，屋外構築物等のセルフクリーニング塗膜を有する建材。