專利名稱：防污處理劑以及建筑板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如用于木質(zhì)水泥板、硅酸鈣板、水泥(混凝土)板、金屬板、玻璃板等的表面的防污處理的防污處理劑、以及表面經(jīng)該防污處理劑的處理的建筑板。
背景技術(shù)：
例如對外壁材料等的建筑板，通常在其表面用涂料實施涂裝，為了除去涂裝后附著在表面上的污物，通常涂布可形成具有自清潔功能的防污膜的防污處理劑。
作為此種防污處理劑，可使用在處理表面上形成具有超親水性的防污膜的處理劑，如果將該防污處理劑涂布在基材表面上，就會形成上述超親水性防污膜，當(dāng)污物附著在基材表面的情況下，如果淋水，則水會被該超親水性防污膜所吸收，其結(jié)果污物會漂浮上來與水一同流下去(自清潔效果)。
為了在上述基材表面上形成超親水性防污膜，過去主要使用的是二氧化硅微粒(膠態(tài)二氧化硅)的水性分散液。
例如在專利文獻(xiàn)1中記載了如下的防污性膜的形成方法，即，在合成樹脂的水性乳液膜上涂布平均粒徑為100nm以下的膠態(tài)硅酸的水性分散液，由此在膜表面上形成膠態(tài)硅酸膜的方法。
另外，在專利文獻(xiàn)2中記載了如下的防污層的形成方法，即，為使涂膜表面具有耐水性和耐堿性，涂布含有膠態(tài)二氧化硅和氧化鋁/鋁鎂復(fù)合氧化物的液體，由此形成防污層。
上述二氧化硅微粒利用存在于表面上的硅烷醇基，對基材的處理表面賦予超親水性。
專利文獻(xiàn)1特開平6-71219號公報專利文獻(xiàn)2特開2002-338943號公報上述二氧化硅微粒含有很多存在于表面上的硅烷醇基之間彼此靠近而形成的連位硅烷醇基，連位硅烷醇基之間靠氫鍵結(jié)合，因此與親水性有關(guān)的游離硅烷醇基(單硅烷醇基)的濃度不太高，表面活性低，因而與基材表面的固定力不足，淋雨等時容易流出，不能期待持續(xù)的防污效果，并且由于單硅烷醇基的濃度過高，所以若要獲得親水性高的防污膜，必須提高水性分散液中的二氧化硅微粒的濃度。但是，如果提高二氧化硅微粒的濃度，則存在水性分散液價格變高的問題。
此外，二氧化硅微粒具有納米級的粒徑(100nm以下)，因此在基材表面上實施涂裝后在其上面進(jìn)行防污處理的情況下，由于涂膜的吸排濕、環(huán)境溫度的變化而引起的伸縮，二氧化硅微粒有可能會被卷入、埋沒在涂膜內(nèi)，失去防污效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了解決上述以往的課題而提出的，其目的在于提供一種防污處理劑，該防污處理劑是涂布于基材表面上形成超親水性防污膜的防污處理劑，其特征在于，將烘制二氧化硅(fumed silica)分散在水性溶劑中而形成。該水性溶劑優(yōu)選是水和醇的混合溶劑，更優(yōu)選在該水性溶劑中添加有表面活性劑。
在本發(fā)明中，還提供在表面上涂布上述防污處理劑后經(jīng)干燥形成了超親水性防污膜的建筑板。優(yōu)選在該建筑板表面上涂布涂料，在涂膜處于半干燥狀態(tài)的條件下涂布防污處理劑，加熱干燥。作為上述建筑板適合適用外壁材料等的木質(zhì)水泥板。
烘制二氧化硅例如是將四氯化硅在氫-氧焰中水解而制造，原始粒子的粒徑為7～40nm，如果使之分散在水性介質(zhì)中，則粒子之間會相締合形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，形成數(shù)百nm(約500nm)的二級粒子。
在上述締合狀態(tài)下，在烘制二氧化硅的表面上，游離硅烷醇基(單硅烷醇基)也以高濃度存在，其活性高，可對基材表面賦予強的超親水性。此外，由于表面活性高且締合形成為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，因此表觀分子量變大，高的表面活性和高的表觀范德華力相互作用，使與基材表面的固定力變大，基材表面可長時間維持良好的超親水性即防污性。
此外，在使用建筑板作為基材的情況下，如果在該建筑板表面上涂布涂料之后，在涂膜半干燥的狀態(tài)下涂布上述防污處理劑，則在基材表面的涂膜成為半固化狀態(tài)、具有粘附性的狀態(tài)下涂布防污處理劑，因此可形成烘制二氧化硅稍微陷入該涂膜中的狀態(tài)，形成的防污層與該涂膜的附著力能得到提高。如上所述，該烘制二氧化硅因其粒子之間相互締合而形成膨松結(jié)構(gòu)，即便稍微埋入在涂膜中但不至于被埋沒，進(jìn)而即便涂膜由于吸濕和排濕或環(huán)境溫度的變化而發(fā)生收縮，上述混合的烘制二氧化硅也不會被卷入該涂膜中而被埋沒，因此防污性不會下降。
作為該防污處理劑，如果是使烘制二氧化硅分散在含有醇、水、更優(yōu)選還含有表面活性劑的溶劑中而獲得的防污處理劑，由于醇和表面活性劑的降低表面張力的作用，與涂膜之間的潤濕性提高，進(jìn)而與涂膜的親合性變高，形成的防污層與該涂膜的附著力進(jìn)一步提高。此外，由于表面活性劑的作用，烘制二氧化硅不會沉降而可以均勻地分散。
本發(fā)明的防污處理劑中使用在表面存在很多單硅烷醇基的烘制二氧化硅，因此與基材的固定性強，能夠持續(xù)地發(fā)揮很強的防污效果。
具體實施例方式
下面詳細(xì)地說明本發(fā)明。
如上所述，本發(fā)明中使用的烘制二氧化硅是使四氯化硅等揮發(fā)性硅化合物氣相例如在氫-氧焰中燃燒水解而制造的。
該烘制二氧化硅的原始粒子的粒徑為7～40nm，如果使該原始粒子分散在水性溶劑中，則粒子之間會相締合而形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，形成數(shù)百nm(約500nm)的二級粒子。
上述烘制二氧化硅的比表面積為約500,000～2,000,000cm2/g，每1nm2中具有2～3個單硅烷醇基，因此烘制二氧化硅的表面活性高，可對基材表面賦予高的超親水性。
本發(fā)明中，作為上述烘制二氧化硅的分散溶劑，優(yōu)選在水中添加醇。作為本發(fā)明中使用的醇，優(yōu)選甲醇、乙醇、異丙醇等水溶性溶劑。該醇可以降低本發(fā)明的防污處理劑的表面張力，并且提高此防污處理劑和下側(cè)基材或基材上形成的涂膜的親合性，從而提高該處理劑的濕潤性。
本發(fā)明的防污處理劑中優(yōu)選添加表面活性劑。作為上述表面活性劑，可以使用通常的陰離子性、非離子性、陽離子性表面活性劑中的任一種，作為陰離子性表面活性劑例如可以舉出高級醇硫酸鹽(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、烷基磷酸鹽、二烷基磺基琥珀酸鹽、松香皂、脂肪酸鹽(Na鹽或胺鹽)等，作為非離子性表面活性劑例如可以舉出聚氧乙烯烷基醚、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、聚氧醇胺烷基酰胺、山梨糖醇酐烷基酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐烷基酯等，作為陽離子性表面活性劑例如可以舉出十八胺乙酸酯、咪唑啉衍生物乙酸酯、聚亞烷基多胺衍生物或其鹽、氯化十八烷基三甲基銨、鹵化三甲基胺基乙基烷基酰胺、烷基吡啶鎓硫酸鹽、鹵化烷基三甲基銨等。此外，表面活性劑可以2種以上混合使用。此外，上述例子并不是用于限定本發(fā)明。
該表面活性劑與醇一同降低本發(fā)明的防污處理劑的表面張力，并且使烘制二氧化硅進(jìn)一步良好地分散在處理劑中，提高與下面的涂膜之間的親合性。
本發(fā)明的防污處理劑中，通常配合0.1～10質(zhì)量％的烘制二氧化硅，優(yōu)選為0.5～6質(zhì)量％，醇為2～10質(zhì)量％，表面活性劑為0.01～0.25質(zhì)量％，其余為水。
當(dāng)上述醇的含量低于2質(zhì)量％時，該處理劑的濕潤性惡化，并且當(dāng)含量超過10質(zhì)量％時，溶劑的揮發(fā)性變大，對涂裝操作帶來不好的影響。此外，當(dāng)添加的表面活性劑少于0.01質(zhì)量％時，由于表面活性劑引起的表面張力的降低效果和烘制二氧化硅的分散效果不顯著，此外，在添加量超過0.25質(zhì)量％時，對形成的防污層的強度、耐水性、耐久性等帶來不好的影響。該處理劑的表面張力優(yōu)選在25℃下為20dyns/cm以下。
被涂上本發(fā)明的防污處理劑的基材主要是外壁材料等建筑板，作為該建筑板主要使用將以木片、木質(zhì)纖維素、木漿、木毛、木粉等木質(zhì)增強材料和水泥系水硬化材料為主體的混合物成形硬化而得到的木質(zhì)水泥板，在其表面可以通過壓花加工等賦予凹凸圖案(2)。在該板材的表面上實施了涂裝。該涂裝是使用丙烯酸樹脂涂料、丙烯酸-硅樹脂涂料、丙烯酸-氨基甲酸酯樹脂涂料等有機(jī)涂料，磷酸鹽系涂料，氧化金屬系涂料等無機(jī)涂料來實施的，通常采用底涂層涂裝、中涂層涂裝、上涂層涂裝這三層涂裝或者底涂層涂裝、上涂層涂裝這二層涂裝。
作為用于上述涂裝的涂料，優(yōu)選使用丙烯酸樹脂水性乳液涂料之類的水性乳液涂料。由于由該水性乳液涂料獲得的涂膜中含有表面活性劑等親水性成分，與水性的該防污處理劑的親合性高。
在本發(fā)明中，在將涂料涂布在上述基材表面上而形成的涂膜處于半干燥狀態(tài)、即半固化狀態(tài)的條件下涂布上述防污處理劑。在二層或三層涂裝的情況下，在由上涂層涂裝形成的涂膜處于半干燥狀態(tài)的條件下，涂布上述防污處理劑。
涂膜處于半干燥狀態(tài)，在由溶劑系涂料或水性乳液涂料形成涂膜的情況下是指溶劑或水沒有完全蒸發(fā)之前的狀態(tài)，在無溶劑涂料的情況下是指涂料中的樹脂展色料或無機(jī)展色料(ビヒクル)沒有完全固化的半固化狀態(tài)。
通常上述半干燥狀態(tài)在經(jīng)涂裝形成涂膜之后的10～60秒之間內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)。在溶劑系涂料或水性乳液涂料的情況下，在這期間固形成分的濃度從30～50質(zhì)量％升高到60～80質(zhì)量％。
在上述涂膜的半干燥狀態(tài)下，形成防污處理劑中的烘制二氧化硅稍嵌入到涂膜中的狀態(tài)，形成的防污層對涂膜的附著力能得到提高，且在形成的防污層和涂膜之間不會發(fā)生混合。
上述建筑板以外的作為本發(fā)明對象的基材，例如有硅酸鈣板、水泥(混凝土)板、金屬板、玻璃板等。
作為在基材的表面上涂布上述防污處理劑的優(yōu)選方法有，霧化涂裝法。作為該霧化涂裝法，例如有低壓無空氣噴霧法、利用鐘(bell)型涂裝機(jī)的涂裝法、靜電涂裝法等。此外，作為涂裝方法還可以使用刷子涂裝、輥涂機(jī)涂裝、刮刀涂機(jī)涂裝等。
在上述霧化涂裝時，由于該處理劑成為薄霧附著在建筑板的凹凸圖案表面上，因此容易固定在該表面上。
實施例1～11、比較例1～3將表1所示的成分投入到水中混合，調(diào)制了防污處理劑。
在分散烘制二氧化硅時，使用珠磨機(jī)之后，用超聲波進(jìn)一步分散40分鐘。在50×40mm的混合有木纖維的硅酸鈣板的表面上，涂布水性苯乙烯-丙烯酸系涂料，調(diào)制了用于確認(rèn)本發(fā)明的防污效果的基材。
在如上所述地調(diào)制的基材上涂布表1所示組成的防污處理劑5g/尺2，在常溫下干燥后供于試驗。
表1

*月桂基磺酸鈉將如上所述地得到的實施例1～11、比較例1～3的試驗體，固定在朝南傾斜30°角的架臺上，在屋外實際暴露2個月，確認(rèn)了其防污效果。污染程度的評價是使用ミノルタ色差計CR-300測到的明度(L值)的差(ΔL)來進(jìn)行的。將結(jié)果表示在表2中。
試驗2將在相同條件下調(diào)制的實施例1～11、比較例1～3的試驗體用高壓水清洗1分鐘，測定清洗前后與水的接觸角的變化，由此確認(rèn)了親水化效果。將結(jié)果示于表2中。
試驗3將在相同條件下調(diào)制的實施例1～11、比較例1～3的試驗體在保持25℃的水中浸漬3日，測定浸漬前后與水的接觸角的變化，由此確認(rèn)了親水化效果。將結(jié)果示于表2中。
表2

試驗1的結(jié)果由表2可知，未經(jīng)過處理的比較例1的ΔL大，為6.5，用膠態(tài)二氧化硅濃度為2質(zhì)量％的比較例2的防污處理劑處理過的試驗體的ΔL(4.1)與用烘制二氧化硅濃度為0.5質(zhì)量％的實施例9的防污處理劑處理過的試驗體的ΔL(4.4)大致相同，用膠態(tài)二氧化硅濃度為6質(zhì)量％的比較例3的防污處理劑處理過的試驗體的ΔL(1.8)與用烘制二氧化硅濃度為2質(zhì)量％的實施例8的防污處理劑處理過的試驗體的ΔL(1.8)相同，用烘制二氧化硅濃度為2質(zhì)量％的實施例3的防污處理劑處理過的試驗體的ΔL(1.6)遠(yuǎn)小于比較例2的試驗體的ΔL(4.1)，用烘制二氧化硅濃度為6質(zhì)量％的實施例5的防污處理劑處理過的試驗體的ΔL(1.3)與比較例3的試驗體ΔL(1.8)相比較小，使用了烘制二氧化硅的防污處理劑具有有耐久性的防污性。
試驗2、3的結(jié)果試驗2的接觸角θ在未經(jīng)過處理的比較例1中清洗之后稍微減少，從清洗前的81°改變到清洗后的72°。使用了膠態(tài)二氧化硅的比較例2、3以及使用了烘制二氧化硅的實施例1～11中，清洗之前θ＝0°，顯示了良好的親水性，而在清洗之后相對于實施例3的θ＝0°，比較例2的θ＝45°，使用了烘制二氧化硅的防污處理劑表面與使用了膠態(tài)二氧化硅的防污處理劑表面相比，在清洗之后其親水性良好，并且試驗3中未經(jīng)過處理的比較例1在浸漬前θ＝88°，浸漬后θ＝70°，較大，比較例2、3和實施例1～11在浸漬前均滿足θ＝0°，顯示了良好的親水性，而浸漬后比較例2的θ＝42°、實施例3的θ＝0°，比較例3的θ＝22°、實施例5的θ＝0°，可知用使用了膠態(tài)二氧化硅的防污處理劑處理過的表面經(jīng)過水浸漬其親水性有大幅度下降。
經(jīng)過本發(fā)明的防污處理劑的處理過的表面顯示了具有耐久性的防污性，可適用于暴露在屋外的外壁材料等的建筑材料。
權(quán)利要求
1.一種防污處理劑，其是涂布在基材表面上形成超親水性防污膜的防污處理劑，其特征在于，將烘制二氧化硅分散于水性溶劑中而形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防污處理劑，其中，所述水性溶劑是水和醇的混合溶劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的防污處理劑，其中，所述水性溶劑中添加有表面活性劑。
4.一種建筑板，其特征在于，在其表面上涂布權(quán)利要求1～3中任意一項所述的防污處理劑之后經(jīng)干燥而形成了超親水性防污膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的建筑板，其中，在該建筑板表面上涂布有涂料，并在涂膜半干燥的狀態(tài)下涂布所述防污處理劑，并進(jìn)行加熱干燥。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的建筑板，其中，所述建筑板是木質(zhì)水泥板。
全文摘要
一種防污處理劑，是涂布在基材表面上形成超親水性防污膜的防污處理劑，其特征在于，將烘制二氧化硅分散在水性溶劑中而成。烘制二氧化硅的表面上存在很多親水性的單硅烷醇基，與基板表面的固定力大，可對基材表面賦予持久性的防污性，由此可賦予建筑材的表面具有持續(xù)性的防污性。
文檔編號E04C2/288GK101016424SQ20061000677
公開日2007年8月15日 申請日期2006年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月7日
發(fā)明者近藤充生 申請人:日吉華株式會社