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1. 发明专利

TWI325880B 防污處理劑及使用其之建築板有权
简体标题：防污处理剂及使用其之建筑板
公开(公告)号：TWI325880B
公开(公告)日：2010-06-11
申请号：TW095124372
申请日：2006-07-04
申请人：日吉華股份有限公司
发明人：鵜飼正範 , 山內裕之 , 今西泰久
IPC分类号： C09D , B05D
CPC分类号： C09D4/00 , C04B14/062 , C04B18/146 , C04B41/009 , C04B41/5089 , C04B41/52 , C04B41/68 , C04B41/71 , C04B2111/2038 , Y02W30/94 , Y02W30/97 , Y10T442/2279 , C04B41/46 , C04B2103/408 , C04B41/463 , C04B41/4876 , C04B41/502 , C04B41/483 , C04B41/522 , C04B18/26 , C04B28/18
摘要：本發明之課題係在不使建築板表面塗膜劣化下，在該塗膜表面賦予具永續性之優異防污性者。
本發明係提供二氧化矽微粒子，與水性溶劑，進而作為防污性改良劑之鹼金屬化合物及/或鹼土類金屬化合物及/或磷化合物及/或黏土礦物所成防污處理劑。
本發明進而，係在建築板表面塗佈塗料形成塗膜，使該塗膜在未硬化狀態將防污處理劑自該塗膜上予以塗佈者，在該塗膜進行粗面化處理後，藉由防污處理劑之塗佈可提高相對於防污層之該塗膜之密接性，可獲得防污性高的建築板。【創作特點】鑒於此種狀況，本發明欲解決之課題，係提供儘管不使二氧化矽微粒子之濃度提高，防污性亦優異，進而防污膜與塗膜之密接性為良好之防污處理劑及使用其之建築板。
本發明，在解決上述習知課題之手段方面，在塗佈於建築板基材表面形成超親水性防污膜之防污處理劑中，二氧化矽微粒子與水性溶劑，進而，作為防污性改良劑之鹼金屬化合物及/或鹼土類金屬化合物及/或磷化合物及/或黏土好物之原料構成所成。
又，本發明係在基材表面塗佈塗料形成塗膜，該塗膜在未硬化狀態中，或在該塗膜進行粗面化處理後，在該塗膜上塗佈防污處理劑之建築板。
本發明之效果方面，在本發明之防污處理劑中，可在不使二氧化矽微粒子之濃度變高下發揮極大的防污效果。
又，在不使建築板基材表面之塗膜劣化下，可保障具有耐久性之防污處理。
發明詳細說明
以下，就本發明予以詳細說明。
首先就防污處理劑之各原料予以說明。
[二氧化矽微粒子]本發明所使用之二氧化矽微粒子方面，以非晶質之二氧化矽微粒子為所望，此種非晶質二氧化矽微粒子方面，可例示膠態二氧化矽、二氧化矽凝膠、二氧化矽溶膠、煙燻二氧化矽等，尤以膠態二氧化矽或煙燻二氧化矽為所期望。
膠態二氧化矽之一次粒子為數nm~數十nm，但在分散於水溶性溶劑時該等膠體粒子互相凝集可成為數百nm~數十nm之二次粒子。
上述煙燻二氧化矽係在四氯化矽等揮發性矽化合物之氣相中，例如氧氫焰中予以燃燒水解而製造。
該煙燻二氧化矽之一次粒子之粒徑為7~40nm，但在分散於水性溶劑時，粒子互相結合(association)形成網眼構造，成為數百nm(約500nm)之二次粒子。
上述煙燻二氧化矽之比表面積為約500,000~2,000,000cm 2 /g，每1nm 2 具有2~3個單矽烷醇基，因此煙燻二氧化矽富於表面活性，在基材表面可賦予高度超親水性。
[水性溶劑]本發明中使用之水性溶劑方面，主為單獨使用水，但在目的係為迅速進行塗佈後乾燥則以添加水使用水溶性醇等水溶性有機溶劑為佳。
使用於本發明之醇方面，可例示甲醇、乙醇、異丙醇等。
[防污性改良劑]為提高或改良本發明防污處理劑之防污性在所添加之防污性改良劑方面係由鹼金屬化合物及/或鹼土類金屬化合物及/或磷化合物及/或黏土礦物所成。
〔鹼金屬化合物〕本發明所使用之鹼金屬化合物方面，可例示鋰、鈉、鉀等鹼金屬之氧化物、氫氧化物、或鹽酸、硫酸、碳酸、磷酸、硝酸、矽酸等之無機酸鹽、或乙酸、甲酸、草酸等有機酸鹽等。
〔鹼土類金屬化合物〕本發明所使用之鹼土類金屬化合物方面，可例示鈣、鎂等之鹼土類金屬之氧化物、氫氧化物、或鹽酸、硫酸、碳酸、磷酸、硝酸、矽酸等無機酸鹽、或乙酸、甲酸、草酸等有機酸鹽，又可例示含有矽氟化物、白雲石(dolomite)、波特蘭(portland)水泥等鹼土類金屬之無機物等。
〔磷化合物〕本發明所使用之磷化合物方面，可例示磷酸之銨、或金屬鹽、磷灰石(apatite)、羥基磷灰石等。
〔黏土礦物〕本發明所使用之黏土礦物方面，可例示高嶺石(kaolinite)、埃洛石(halloysite)、蒙脫石(montmorillonite)、伊利石(illite)、蛭石(vermiculite)、綠泥石、皂土(bentonite)等。
[分散劑]在本發明之防污處理劑以添加分散劑為所期望。
上述分散劑方面，可使用通常陰離子性、非離子性、陽離子性界面活性劑。
該界面活性劑方面，有例如高級醇硫酸鹽(Na鹽或胺鹽)、烷基烯丙基磺酸鹽(Na鹽或胺鹽)、烷基萘磺酸鹽(Na鹽或胺鹽)、烷基萘磺酸鹽縮合物、磷酸烷酯、琥珀酸二烷基磺基酯、松香肥皂、脂肪酸鹽(Na鹽或胺鹽)等陰離子性界面活性劑、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯酚醚、聚氧乙烯烷基酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯醇胺、聚氧乙烯烷基醯胺、山梨聚糖烷基酯、聚氧乙烯山梨聚糖烷基酯等之非離子性界面活性劑、十八基胺乙酸酯、咪唑衍生物乙酸酯、聚烷撐基聚胺衍生物或其鹽、氯化十八基三甲基銨、三甲基胺基乙基烷基醯胺鹵化物、烷基吡啶鹽(pyridinium)硫酸鹽、鹵化烷基三甲基銨等之陽離子性界面活性劑。
又界面活性劑可混合二種以上使用。
又上述例示並非限定本發明。
該界面活性劑可使本發明之防污處理劑表面張力降低，進而使二氧化矽微粒子在處理劑中良好的分散，接著與基底塗膜之親和性亦可提高。
[第三成分]在本發明，可添加上述成分以外之例如聚有機烷氧基矽烷，有機聚矽氧烷等之有機矽化合物、氫氧化鋁、氧化鈦、氧化鐵、氧化鋅、氧化鋁、二氧化矽、矽藻土、黏土、雲母、玻璃纖維、碳纖維、白碳黑、碳黑、鐵粉、鋁粉、石粉、氧化鋯粉等之無機填充材等。
[配方]在本發明之防污處理劑中，通常該二氧化矽微粒子為0.1~10質量%，較佳為0.5~6質量%，在添加醇之情形為10質量%以下，防污性改良劑通常為0.1~2.0質量%，界面活性劑為0.05~1.0質量%，第三成分通常可配合0.1~2.0質量%。
上述醇在含有超過10質量%之情形，溶劑之揮發性變大，對塗裝作業有不良影響。
又上述界面活性劑在添加比0.05質量%更少的情形，界面活性劑所致表面張力之降低效果或二氧化矽微粒子之分散效果並不顯著，又在添加超過1.0質量%之情形對所形成之防污層之強度，耐水性，耐久性等會有不良影響。
如此該處理劑之表面張力在25℃，20dyne/cm以下為所期望。
[建築板基材]本發明之防污處理劑所塗佈之建築板基材方面，主要係將木片、木質纖維束、木質紙漿、木毛、木粉等木質補強材與水泥系水硬性材料為主體之混合物予以成形硬化之木質系水泥板、紙漿水泥板、纖維強化水泥板、擠壓成形水泥板、窯系璧板(siding)等可使用，在其表面藉由壓紋加工等可賦予凹凸花紋。
上述建築板以外，本發明中為對象之基材方面，亦可適用於例如混凝土板、金屬板、玻璃板等。
[塗膜]在該基材表面可實施塗裝。
使用於上述塗裝之塗料方面，通常有丙烯酸樹脂、丙烯酸胺甲酸乙酯樹脂、丙烯酸矽樹脂等作為漆料(vehicle)之溶劑型或水性乳液型之物。
該塗裝可適用通常之底塗(undercoat)裝、中塗裝、外塗(finalcoat)裝之三層塗裝或底塗裝，外塗裝之二層塗裝。
[未硬化狀態]塗膜為未硬化狀態係指，溶劑型式之塗料或水性乳液型式之塗料所致塗膜之情形在溶劑或水無蒸發狀態之基材表面僅有薄膜形成之未乾燥狀態之意，在無溶劑塗料之情形，塗料中樹脂漆料，或無機質漆料為不硬化之未硬化狀態之意。
通常上述未乾燥狀態，予以塗裝形成塗膜之後在數十秒之際可被實現，但較佳為之後10秒以內。
在溶劑型式之塗料或水性乳液型式之塗料方面，在其間固形成分濃度自30~50質量%高至60~80質量%。
在上述塗膜之未硬化狀態中，防污處理劑中二氧化矽微粒子對塗膜成為若干深陷之狀態，相對於所形成之防污膜之密接力可提高而強固地密接，且所形成之防污膜與塗膜間並不引起混合故防污膜相對於塗膜並無不良影響。
[粗面化處理]本發明中粗面化處理方面，噴砂打光(shot blast)，磨砂，電暈放電處理等之不致使塗膜劣化之粗面化處理為所期望。
其中以電暈放電處理可在塗膜表面形成極微細粗面，故塗膜幾乎不損害，不使塗膜外觀變化之方法常被推薦。
在上述粗面化處理之際塗膜即使在硬化後，在塗佈之後於表面薄膜僅為張開之未硬化狀態亦無妨，但在未硬化之情形則進行比硬化後塗膜更弱的放電處理。
藉由粗面化處理，比表面積之增加及固定(anchor)效果可使形成於該塗膜上之防污膜與塗膜之密接性提高。
又，塗膜之電暈放電處理，尤其在溶劑型式塗料之情形，可以在與塗裝空間為不同之其他空間進行，在安全上較佳。
[超親水性防污膜]在基材表面進行上述防污處理劑塗佈為所期望之方法方面，則有霧化塗裝法。
在該霧化塗裝法方面，有例如低壓無空氣噴灑法，鈴(bell)型塗裝機之塗裝法，靜電塗裝法等。
進而在塗裝方法方面亦可適用毛刷塗佈(brush coating)，輥塗佈機塗裝，刀塗塗裝等。
在上述霧化塗裝法方面，因該處理劑成為霧狀附著於建築板之凹凸花紋表面，故在該表面易於固定。
此外建築板通常係經過密封(sealer)塗佈乾燥機乾燥，中間塗佈乾燥機乾燥，外塗佈乾燥機乾燥，清潔塗佈乾燥機乾燥之步驟，以乾燥機之熱加以蓄熱，在不預熱下可保持約50℃之板溫。
在本發明之防污處理劑，除了在基材表面賦予超親水性之為成分之二氧化矽微粒子以外，進而防污性改良劑係由鹼金屬化合物及/或鹼土類金屬化合物及/或磷化合物及/或黏土礦物所成，故可提高該二氧化矽微粒子之超親水性，又所形成防污膜之耐久性可予改良，進而可促進對二氧化矽微粒子塗膜之固定，密接性之提高。
简体摘要：本发明之课题系在不使建筑板表面涂膜劣化下，在该涂膜表面赋予具持久性之优异防污性者。本发明系提供二氧化硅微粒子，与水性溶剂，进而作为防污性改良剂之碱金属化合物及/或碱土类金属化合物及/或磷化合物及/或黏土矿物所成防污处理剂。本发明进而，系在建筑板表面涂布涂料形成涂膜，使该涂膜在未硬化状态将防污处理剂自该涂膜上予以涂布者，在该涂膜进行粗面化处理后，借由防污处理剂之涂布可提高相对于防污层之该涂膜之密接性，可获得防污性高的建筑板。【创作特点】鉴于此种状况，本发明欲解决之课题，系提供尽管不使二氧化硅微粒子之浓度提高，防污性亦优异，进而防污膜与涂膜之密接性为良好之防污处理剂及使用其之建筑板。本发明，在解决上述习知课题之手段方面，在涂布于建筑板基材表面形成超亲水性防污膜之防污处理剂中，二氧化硅微粒子与水性溶剂，进而，作为防污性改良剂之碱金属化合物及/或碱土类金属化合物及/或磷化合物及/或黏土好物之原料构成所成。又，本发明系在基材表面涂布涂料形成涂膜，该涂膜在未硬化状态中，或在该涂膜进行粗面化处理后，在该涂膜上涂布防污处理剂之建筑板。本发明之效果方面，在本发明之防污处理剂中，可在不使二氧化硅微粒子之浓度变高下发挥极大的防污效果。又，在不使建筑板基材表面之涂膜劣化下，可保障具有耐久性之防污处理。发明详细说明以下，就本发明予以详细说明。首先就防污处理剂之各原料予以说明。 [二氧化硅微粒子]本发明所使用之二氧化硅微粒子方面，以非晶质之二氧化硅微粒子为所望，此种非晶质二氧化硅微粒子方面，可例示胶态二氧化硅、二氧化硅凝胶、二氧化硅溶胶、烟熏二氧化硅等，尤以胶态二氧化硅或烟熏二氧化硅为所期望。胶态二氧化硅之一次粒子为数nm~数十nm，但在分散于水溶性溶剂时该等胶体粒子互相凝集可成为数百nm~数十nm之二次粒子。上述烟熏二氧化硅系在四氯化硅等挥发性硅化合物之气相中，例如氧氢焰中予以燃烧水解而制造。该烟熏二氧化硅之一次粒子之粒径为7~40nm，但在分散于水性溶剂时，粒子互相结合(association)形成网眼构造，成为数百nm(约500nm)之二次粒子。上述烟熏二氧化硅之比表面积为约500,000~2,000,000cm 2 /g，每1nm 2 具有2~3个单硅烷醇基，因此烟熏二氧化硅富于表面活性，在基材表面可赋予高度超亲水性。 [水性溶剂]本发明中使用之水性溶剂方面，主为单独使用水，但在目的系为迅速进行涂布后干燥则以添加水使用水溶性醇等水溶性有机溶剂为佳。使用于本发明之醇方面，可例示甲醇、乙醇、异丙醇等。 [防污性改良剂]为提高或改良本发明防污处理剂之防污性在所添加之防污性改良剂方面系由碱金属化合物及/或碱土类金属化合物及/或磷化合物及/或黏土矿物所成。〔碱金属化合物〕本发明所使用之碱金属化合物方面，可例示锂、钠、钾等碱金属之氧化物、氢氧化物、或盐酸、硫酸、碳酸、磷酸、硝酸、硅酸等之无机酸盐、或乙酸、甲酸、草酸等有机酸盐等。〔碱土类金属化合物〕本发明所使用之碱土类金属化合物方面，可例示钙、镁等之碱土类金属之氧化物、氢氧化物、或盐酸、硫酸、碳酸、磷酸、硝酸、硅酸等无机酸盐、或乙酸、甲酸、草酸等有机酸盐，又可例示含有硅氟化物、白云石(dolomite)、波特兰(portland)水泥等碱土类金属之无机物等。〔磷化合物〕本发明所使用之磷化合物方面，可例示磷酸之铵、或金属盐、磷灰石(apatite)、羟基磷灰石等。〔黏土矿物〕本发明所使用之黏土矿物方面，可例示高岭石(kaolinite)、埃洛石(halloysite)、蒙脱石(montmorillonite)、伊利石(illite)、蛭石(vermiculite)、绿泥石、皂土(bentonite)等。 [分散剂]在本发明之防污处理剂以添加分散剂为所期望。上述分散剂方面，可使用通常阴离子性、非离子性、阳离子性界面活性剂。该界面活性剂方面，有例如高级醇硫酸盐(Na盐或胺盐)、烷基烯丙基磺酸盐(Na盐或胺盐)、烷基萘磺酸盐(Na盐或胺盐)、烷基萘磺酸盐缩合物、磷酸烷酯、琥珀酸二烷基磺基酯、松香肥皂、脂肪酸盐(Na盐或胺盐)等阴离子性界面活性剂、聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯酚醚、聚氧乙烯烷基酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯醇胺、聚氧乙烯烷基酰胺、山梨聚糖烷基酯、聚氧乙烯山梨聚糖烷基酯等之非离子性界面活性剂、十八基胺乙酸酯、咪唑衍生物乙酸酯、聚烷撑基聚胺衍生物或其盐、氯化十八基三甲基铵、三甲基胺基乙基烷基酰胺卤化物、烷基吡啶盐(pyridinium)硫酸盐、卤化烷基三甲基铵等之阳离子性界面活性剂。又界面活性剂可混合二种以上使用。又上述例示并非限定本发明。该界面活性剂可使本发明之防污处理剂表面张力降低，进而使二氧化硅微粒子在处理剂中良好的分散，接着与基底涂膜之亲和性亦可提高。 [第三成分]在本发明，可添加上述成分以外之例如聚有机烷氧基硅烷，有机聚硅氧烷等之有机硅化合物、氢氧化铝、氧化钛、氧化铁、氧化锌、氧化铝、二氧化硅、硅藻土、黏土、云母、玻璃钢、碳纤维、白碳黑、碳黑、铁粉、铝粉、石粉、氧化锆粉等之无机填充材等。 [配方]在本发明之防污处理剂中，通常该二氧化硅微粒子为0.1~10质量%，较佳为0.5~6质量%，在添加醇之情形为10质量%以下，防污性改良剂通常为0.1~2.0质量%，界面活性剂为0.05~1.0质量%，第三成分通常可配合0.1~2.0质量%。上述醇在含有超过10质量%之情形，溶剂之挥发性变大，对涂装作业有不良影响。又上述界面活性剂在添加比0.05质量%更少的情形，界面活性剂所致表面张力之降低效果或二氧化硅微粒子之分散效果并不显着，又在添加超过1.0质量%之情形对所形成之防污层之强度，耐水性，耐久性等会有不良影响。如此该处理剂之表面张力在25℃，20dyne/cm以下为所期望。 [建筑板基材]本发明之防污处理剂所涂布之建筑板基材方面，主要系将木片、木质纤维束、木质纸浆、木毛、木粉等木质补强材与水泥系水硬性材料为主体之混合物予以成形硬化之木质系水泥板、纸浆水泥板、纤维强化水泥板、挤压成形水泥板、窑系璧板(siding)等可使用，在其表面借由压纹加工等可赋予凹凸花纹。上述建筑板以外，本发明中为对象之基材方面，亦可适用于例如混凝土板、金属板、玻璃板等。 [涂膜]在该基材表面可实施涂装。使用于上述涂装之涂料方面，通常有丙烯酸树脂、丙烯酸胺甲酸乙酯树脂、丙烯酸硅树脂等作为漆料(vehicle)之溶剂型或水性乳液型之物。该涂装可适用通常之底涂(undercoat)装、中涂装、外涂(finalcoat)装之三层涂装或底涂装，外涂装之二层涂装。 [未硬化状态]涂膜为未硬化状态系指，溶剂型式之涂料或水性乳液型式之涂料所致涂膜之情形在溶剂或水无蒸发状态之基材表面仅有薄膜形成之未干燥状态之意，在无溶剂涂料之情形，涂料中树脂漆料，或无机质漆料为不硬化之未硬化状态之意。通常上述未干燥状态，予以涂装形成涂膜之后在数十秒之际可被实现，但较佳为之后10秒以内。在溶剂型式之涂料或水性乳液型式之涂料方面，在其间固形成分浓度自30~50质量%高至60~80质量%。在上述涂膜之未硬化状态中，防污处理剂中二氧化硅微粒子对涂膜成为若干深陷之状态，相对于所形成之防污膜之密接力可提高而强固地密接，且所形成之防污膜与涂膜间并不引起混合故防污膜相对于涂膜并无不良影响。 [粗面化处理]本发明中粗面化处理方面，喷砂打光(shot blast)，磨砂，电晕放电处理等之不致使涂膜劣化之粗面化处理为所期望。其中以电晕放电处理可在涂膜表面形成极微细粗面，故涂膜几乎不损害，不使涂膜外观变化之方法常被推荐。在上述粗面化处理之际涂膜即使在硬化后，在涂布之后于表面薄膜仅为张开之未硬化状态亦无妨，但在未硬化之情形则进行比硬化后涂膜更弱的放电处理。借由粗面化处理，比表面积之增加及固定(anchor)效果可使形成于该涂膜上之防污膜与涂膜之密接性提高。又，涂膜之电晕放电处理，尤其在溶剂型式涂料之情形，可以在与涂装空间为不同之其他空间进行，在安全上较佳。 [超亲水性防污膜]在基材表面进行上述防污处理剂涂布为所期望之方法方面，则有雾化涂装法。在该雾化涂装法方面，有例如低压无空气喷洒法，铃(bell)型涂装机之涂装法，静电涂装法等。进而在涂装方法方面亦可适用毛刷涂布(brush coating)，辊涂布机涂装，刀涂涂装等。在上述雾化涂装法方面，因该处理剂成为雾状附着于建筑板之凹凸花纹表面，故在该表面易于固定。此外建筑板通常系经过密封(sealer)涂布干燥机干燥，中间涂布干燥机干燥，外涂布干燥机干燥，清洁涂布干燥机干燥之步骤，以干燥机之热加以蓄热，在不预热下可保持约50℃之板温。在本发明之防污处理剂，除了在基材表面赋予超亲水性之为成分之二氧化硅微粒子以外，进而防污性改良剂系由碱金属化合物及/或碱土类金属化合物及/或磷化合物及/或黏土矿物所成，故可提高该二氧化硅微粒子之超亲水性，又所形成防污膜之耐久性可予改良，进而可促进对二氧化硅微粒子涂膜之固定，密接性之提高。

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