特許第5899106号(P5899106)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5899106
(24)【登録日】2016年3月11日
(45)【発行日】2016年4月6日
(54)【発明の名称】水性組成物、塗膜、及び塗装製品
(51)【国際特許分類】
   C08L 101/02 20060101AFI20160324BHJP
   C09D 183/04 20060101ALI20160324BHJP
   C09D 157/00 20060101ALI20160324BHJP
   C09D 5/02 20060101ALI20160324BHJP
   C09D 7/12 20060101ALI20160324BHJP
   C09D 101/00 20060101ALI20160324BHJP
   C08K 5/5419 20060101ALI20160324BHJP
   C08K 3/36 20060101ALI20160324BHJP
   C08K 5/00 20060101ALI20160324BHJP
   C08L 1/00 20060101ALI20160324BHJP
【FI】
   C08L101/02
   C09D183/04
   C09D157/00
   C09D5/02
   C09D7/12
   C09D101/00
   C08K5/5419
   C08K3/36
   C08K5/00
   C08L1/00
【請求項の数】9
【全頁数】40
(21)【出願番号】特願2012-271737(P2012-271737)
(22)【出願日】2012年12月12日
(65)【公開番号】特開2014-114425(P2014-114425A)
(43)【公開日】2014年6月26日
【審査請求日】2014年10月22日
(73)【特許権者】
【識別番号】303046314
【氏名又は名称】旭化成ケミカルズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(72)【発明者】
【氏名】青柳 尚久
(72)【発明者】
【氏名】小迫 勲
(72)【発明者】
【氏名】月森 康之
【審査官】 小森 勇
(56)【参考文献】
【文献】 特開2000−7740(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C08L 101/02
C08K 3/36
C08K 5/00
C08K 5/5419
C08L 1/00
C09D 5/02
C09D 7/12
C09D 101/00
C09D 157/00
C09D 183/04
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ジメチルジメトキシシラン(a)由来の構造単位を32〜70質量%の割合で含有する重合体粒子(A)と、オクタメチルシクロテトラシロキサン(m)及び/又はデカメチルシクロペンタシロキサン(n)とを含有する、重合体粒子分散体(AD)と、
無機酸化物粒子(B)と、
を含有し、
前記(A)成分100質量部に対する、前記オクタメチルシクロテトラシロキサン(m)と前記デカメチルシクロペンタシロキサン(n)の総量が、0.01〜0.9質量部であり、前記無機酸化物粒子(B)が、二酸化珪素である、水性組成物。
【請求項2】
光触媒活性を有する無機酸化物粒子(C)を、更に含有する、請求項に記載の水性組成物。
【請求項3】
フルオロカーボン界面活性剤(D)を、更に含有する、請求項1又は2に記載の水性組成物。
【請求項4】
退色性色素(E)を、更に含有する、請求項1〜のいずれか一項に記載の水性組成物。
【請求項5】
セルロース系増粘剤(F)を、更に含有する、請求項1〜のいずれか一項に記載の水性組成物。
【請求項6】
請求項1〜のいずれか一項に記載の水性組成物を含有する水性塗料。
【請求項7】
請求項に記載の水性塗料から得られる塗膜。
【請求項8】
基材と、
前記基材の表面の少なくとも一部に形成された請求項に記載の塗膜と、
を含有する塗装製品。
【請求項9】
前記基材が、有機基材である、請求項に記載の塗装製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水性組成物、塗膜、及び塗装製品に関する。
【背景技術】
【0002】
建築外装や橋梁、タンク等の屋外構造物は、空気中に含まれる埃、煤煙、砂等や、シーリング材から溶出する汚れや、建物の排出口から排出される汚染物質等により汚染される。これらの汚れは薄黒く、建物や屋外構造物の美観を著しく損ねる。
【0003】
上記のような塗膜の汚染を抑制する水性上塗りコーティング組成物として、特許文献1には、下塗り層と、該下塗り層上に設けられた上塗り層と、を備え、前記下塗り層が、水及び乳化剤の存在下でビニル単量体及び加水分解性珪素化合物をそれぞれ重合させる工程を含む方法によって得られる重合体エマルジョン粒子(A)を含有する下塗り用コーティング組成物(I)の塗膜を乾燥して形成される膜であり、前記上塗り層が、光触媒活性を有する金属酸化物粒子(B)と、水及び乳化剤の存在下でビニル単量体及び加水分解性珪素化合物をそれぞれ重合させる工程を含む方法によって得られる重合体エマルジョン粒子(C)と、コロイダルシリカ(D)と、を含有する上塗り用コーティング組成物(II)の塗膜を乾燥して形成される膜である、複層塗膜が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2010−005595号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記のように従来提案されている複層塗膜は、下塗り層(以下、単に「基材」という。)としてガラス転移温度が高い材料が用いられていることから、上塗り用コーティング組成物を用いた上塗り層(以下、単に「塗膜」という)でも十分な耐汚染性と耐候性が得られる。しかし、このような上塗り用コーティング組成物を、建築外装等に汎用に用いられているガラス転移温度が0〜20℃程度の材料を用いた基材に上塗りすると、上塗り層が気温変化に伴う基材の伸縮に追随できずに塗膜に割れが生じる場合があり、この割れにより光沢が低下して外観を損なうといった問題がある。さらに、割れた部分に埃、煤煙、砂等が付着して汚染が生じるといった問題もある。
【0006】
そこで、本発明は上記事情に鑑みなされてものであり、外観や耐汚染性を高いレベルで維持できる塗膜が形成可能な水性組成物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者らは、鋭意検討した結果、ジメチルジメトキシシラン(a)由来の構造単位を32〜70質量%の割合で含有する重合体粒子(A)と、オクタメチルシクロテトラシロキサン(m)及び/又はデカメチルシクロペンタシロキサン(n)とを含有する、重合体粒子分散体(AD)と、無機酸化物粒子(B)と、を含有し、(A)成分100質量部に対する、オクタメチルシクロテトラシロキサン(m)とデカメチルシクロペンタシロキサン(n)の総量が、0.01〜0.9質量部である、水性組成物を用いることで、上記課題の解決が図られることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【0008】
すなわち、本発明は以下のとおりである。
〔1〕
ジメチルジメトキシシラン(a)由来の構造単位を32〜70質量%の割合で含有する重合体粒子(A)と、オクタメチルシクロテトラシロキサン(m)及び/又はデカメチルシクロペンタシロキサン(n)とを含有する、重合体粒子分散体(AD)と、
無機酸化物粒子(B)と、
を含有し、
前記(A)成分100質量部に対する、前記オクタメチルシクロテトラシロキサン(m)と前記デカメチルシクロペンタシロキサン(n)の総量が、0.01〜0.9質量部である、水性組成物。
〔2〕
前記無機酸化物粒子(B)が、二酸化珪素である、〔1〕に記載の水性組成物。
〔3〕
光触媒活性を有する無機酸化物粒子(C)を、更に含有する、〔1〕又は〔2〕に記載の水性組成物。
〔4〕
フルオロカーボン界面活性剤(D)を、更に含有する、〔1〕〜〔3〕のいずれか一項に記載の水性組成物。
〔5〕
退色性色素(E)を、更に含有する、〔1〕〜〔4〕のいずれか一項に記載の水性組成物。
〔6〕
セルロース系増粘剤(F)を、更に含有する、〔1〕〜〔5〕のいずれか一項に記載の水性組成物。
〔7〕
〔1〕〜〔6〕のいずれか一項に記載の水性組成物を含有する水性塗料。
〔8〕
〔7〕に記載の水性塗料から得られる塗膜。
〔9〕
基材と、
前記基材の表面の少なくとも一部に形成された〔8〕に記載の塗膜と、
を含有する塗装製品。
〔10〕
前記基材が、有機基材である、〔9〕に記載の塗装製品。
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、外観や耐汚染性を高いレベルで維持できる塗膜が形成可能な水性組成物を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という。)について、説明する。以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨の範囲内で適宜に変形して実施できる。
【0011】
本実施形態の水性組成物は、
ジメチルジメトキシシラン(a)由来の構造単位を32〜70質量%の割合で含有する重合体粒子(A)と、オクタメチルシクロテトラシロキサン(m)及び/又はデカメチルシクロペンタシロキサン(n)とを含有する、重合体粒子分散体(AD)と、
無機酸化物粒子(B)と、
を含有し、
前記(A)成分100質量部に対する、前記オクタメチルシクロテトラシロキサン(m)と前記デカメチルシクロペンタシロキサン(n)の総量が、0.01〜0.9質量部である、水性組成物である。
【0012】
<重合体粒子分散体(AD)>
重合体粒子分散体(AD)は、重合体粒子(A)と、オクタメチルシクロテトラシロキサン(m)及び/又はデカメチルシクロペンタシロキサン(n)とを含有する、重合体粒子(A)の分散体である。重合体粒子(A)の分散体としては、特に限定されないが、水性であるという観点から、水分散体であることが好ましい。このような水分散体としては、例えば、ジメチルジメトキシシラン(a)を、必要に応じて(a)成分以外の加水分解性珪素化合物及び/又はビニル単量体等も用いて、乳化重合を行うことにより得られる重合体粒子(A)の水分散体が挙げられる。なお、後述するが、かかる乳化重合によって分散体である(AD)成分を得る場合、(m)成分や(n)成分は乳化重合の際に同時に生成させることもできるし、別途添加してもよい。
【0013】
(A)成分は、(a)成分由来の構造単位を32〜70質量%の割合で含有する。(a)成分由来の構造単位の割合が32質量%未満であると、塗膜の耐候性が十分ではなくなってしまい、70質量%を超えると塗膜の耐汚染性が十分ではなくなってしまう。(A)成分中の(a)成分由来の構造単位の割合の下限値は、32質量%以上であり、好ましくは50質量%以上である。(A)成分中の(a)成分由来の構造単位の割合の上限値は、70質量%以下であり、好ましくは65質量%以下であり、より好ましくは60質量%以下である。
【0014】
(A)成分中の(a)成分由来の構造単位の割合は、(AD)成分の加熱残分として求められる(A)成分の含有量(全重合体粒子の質量)、ガスクロマトグラフィーによる測定で求められる未反応の(a)成分の含有量、オクタメチルシクロテトラシロキサン(m)の含有量、及びデカメチルシクロペンタシロキサン(n)の含有量から、下記式(I)を用いて計算で求めることができる。具体的には、後述する実施例に記載の方法にて求めることができる。
式(I):
【数1】
Y:ジメチルジメトキシシラン由来の構造単位の含有量(質量%)
x:ジメチルジメトキシシランの仕込み量(g)
a:未反応のジメチルジメトキシシランの含有量(質量%)
m:オクタメチルシクロテトラシロキサン(m)の含有量(質量%)
n:デカメチルシクロペンタシロキサン(n)の含有量(質量%)
【0015】
重合体粒子分散体(AD)は、オクタメチルシクロテトラシロキサン(m)及び/又はデカメチルシクロペンタシロキサン(n)を含有する。(m)成分と(n)成分の総量は、重合体粒子(A)100質量部に対して、0.01〜0.9質量部である。(m)成分と(n)成分の総量が、0.01質量部未満であると、塗膜の耐候性が十分でなくなってしまい、0.9質量部を超えると、塗膜の耐汚染性が十分でなくなってしまう。塗膜の耐候性と耐汚染性の観点から、重合体粒子(A)100質量部に対する(m)成分と(n)成分の総量の上限値は、好ましくは0.8質量部以下であり、より好ましくは0.7質量部以下であり、下限値は、好ましくは0.015質量部以上であり、より好ましくは0.1質量部以上である。
【0016】
(m)成分や(n)成分は、重合体である(A)成分に添加してもよいが、水分散体である(AD)成分を乳化重合により得る際に同時に生成させることもできる。(m)成分や(n)成分を乳化重合の際に同時に生成させる場合、(m)成分と(n)成分の総量は、重合温度、重合時間、触媒量の調節により制御することができる。
【0017】
(m)成分と(n)成分の総量を下げる好ましい方法としては、乳化重合において(a)成分の滴下が終了した後、(a)成分の仕込み量に対して触媒を0.5〜3.0質量%添加して、80℃程度の温度で2〜10時間攪拌混合をする方法が挙げられる。触媒としては、炭素数5〜30のアルキルベンゼンスルホン酸(例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸等)が好ましい。
【0018】
(m)成分と(n)成分の総量を上げる好ましい方法としては、乳化重合により(A)成分の水分散体を得た後、必要に応じて(m)成分や(n)成分を水分散体に添加する方法が挙げられる。
【0019】
なお、上述したように、(m)成分の含有量や(n)成分の含有量は、ガスクロマトグラフィーにより測定することができる。
【0020】
重合体粒子(A)を製造するのに用いる(a)成分以外の加水分解性珪素化合物としては、特に限定されないが、好ましくは下記式(1)で表される化合物、シランカップリング剤及びこれらの縮合物が挙げられる。

SiWxy ・・・(1)

式中、Wは、炭素数1〜20のアルコキシ基、水酸基、炭素数1〜20のアセトキシ基、ハロゲン原子、水素原子、炭素数1〜20のオキシム基、エノキシ基、アミノキシ基及びアミド基からなる群より選ばれる少なくとも1種を表す。Rは、直鎖状又は分岐状の炭素数1〜30のアルキル基、炭素数5〜20のシクロアルキル基、炭素数1〜20のアルコキシ基、ハロゲン原子で置換されている炭素数6〜20のアリール基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基を表す。xは1以上4以下の整数であり、yは0以上3以下の整数であり、x+y=4の関係を満たす。Wが複数の場合、Rが複数の場合、それぞれのW及びRは、互いに同一であっても異なっていてもよい。
【0021】
シランカップリング剤とは、ビニル重合性基、エポキシ基、アミノ基、メタクリル基、メルカプト基、イソシアネート基等の有機物と反応性を有する官能基が分子内に存在する、加水分解性珪素化合物を表す。
【0022】
式(1)で表される加水分解性珪素化合物の一態様である珪素アルコキシド及びシランカップリング剤の具体例としては、(a)成分以外のものであれば特に限定されず、例えば、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラ−n−プロポキシシラン、テトライソプロポキシシラン、テトラ−n−ブキシシラン等のテトラアルコキシシラン類;メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリエトキシシラン、n−ブチルトリメトキシシラン、n−ブチルトリエトキシシラン、n−ペンチルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−ヘプチルトリメトキシシラン、n−オクチルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、シクロヘキシルトリメトキシシラン、シクロヘキシルトリエトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリエトキシシラン、3,3,3−トリフロロプロピルトリメトキシシラン、3,3,3−トリフロロプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、2−ヒドロキシエチルトリメトキシシラン、2−ヒドロキシエチルトリエトキシシラン、2−ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、2−ヒドロキシプロピルトリエトキシシラン、3−ヒドロキシプロピルトリメトキシシラン、3−ヒドロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン、3−イソシアナートプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアナートプロピルトリエトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、3−(メタ)アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリルオキシプロピルトリエトキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリn−プロポキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリイソプロポキシシラン、3−ウレイドプロピルトリメトキシシラン、3−ウレイドプロピルトリエトキシシラン等のトリアルコキシシラン類;ジメチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジ−n−プロピルジメトキシシラン、ジ−n−プロピルジエトキシシラン、ジイソプロピルジメトキシシラン、ジイソプロピルジエトキシシラン、ジ−n−ブチルジメトキシシラン、ジ−n−ブチルジエトキシシラン、ジ−n−ペンチルジメトキシシラン、ジ−n−ペンチルジエトキシシラン、ジ−n−ヘキシルジメトキシシラン、ジ−n−ヘキシルジエトキシシラン、ジ−n−ヘプチルジメトキシシラン、ジ−n−ヘプチルジエトキシシラン、ジ−n−オクチルジメトキシシラン、ジ−n−オクチルジエトキシシラン、ジ−n−シクロヘキシルジメトキシシラン、ジ−n−シクロヘキシルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン等のジアルコキシシラン類;トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン等のモノアルコキシシラン類等が挙げられる。なお、「(メタ)アクリレート」とは「アクリレート」及びそれに対応する「メタクリレート」を意味し、「(メタ)アクリル」とは「アクリル」及びそれに対応する「メタクリル」を意味する。
これらの珪素アルコキシドやシランカップリング剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0023】
珪素アルコキシドやシランカップリング剤の縮合物のポリスチレン換算の重量平均分子量は、特に限定されないが、好ましくは200〜5000であり、より好ましくは300〜1000である。重量平均分子量が上記範囲である縮合物を用いることで、重合安定性が一層向上する。
【0024】
珪素アルコキシドとしては、4官能の珪素アルコキシドを用いることが好ましく、加水分解速度の観点から、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシランがより好ましい。
【0025】
加水分解性珪素化合物としては、ビニル重合性基及び/又はチオール基を少なくとも有するシランカップリング剤を用いることが好ましく、ビニル重合性基を少なくとも有するシランカップリング剤がより好ましい。ビニル重合性基やチオール基は上記したビニル単量体との反応性が高いため、ビニル単量体との共重合反応や連鎖移動反応によって化学結合を効率的に形成できる。そのため、加水分解性珪素化合物として、ビニル重合性基を有するシランカップリング剤やチオール基を有するシランカップリング剤を用いることで(A)成分を構成する他の成分(例えば、ビニル単量体等)と複合化することができる。このような、加水分解性珪素化合物(或いはその重合生成物)とビニル単量体(或いはその重合生成物)とが化学結合により複合化された(A)成分を用いることで、耐候性や強度等が一層向上した塗膜を形成することができる(但し、本実施形態の作用はこれらに限定されない。)。
【0026】
ビニル重合性基を有するシランカップリング剤の具体例としては、特に限定されず、例えば、3−(メタ)アクリルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−(メタ)アクリルオキシプロピルトリエトキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリn−プロポキシシラン、3−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、2−トリメトキシシリルエチルビニルエーテル等が挙げられる。
【0027】
チオール基を有するシランカップリング剤の具体例としては、特に限定されず、例えば、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
【0028】
(A)成分100質量部におけるビニル重合性基及び/又はチオール基を少なくとも有するシランカップリング剤の使用量の合計は、重合安定性の観点から、好ましくは0.1以上10質量部以下である。
【0029】
(A)成分を製造するのに用いることができるビニル単量体の具体例としては、例えば、(メタ)アクリル酸エステル、芳香族ビニル化合物、シアン化ビニル化合物、カルボキシル基含有ビニル化合物、水酸基含有ビニル化合物、グリシジル基含有ビニル化合物、2級及び/又は3級アミド基を有するビニル化合物、アニオン型ビニル化合物等の官能基を含有するビニル単量体が挙げられる。
【0030】
(メタ)アクリル酸エステルの具体例としては、特に限定されず、例えば、炭素数1〜50のアルキル基を有する(メタ)アクリル酸アルキルエステル、炭素数1〜100のエチレンオキシド基を有する(ポリ)オキシエチレンジ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0031】
(メタ)アクリル酸エステルの具体例としては、特に限定されず、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸メチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ドデシル等が挙げられる。
【0032】
(ポリ)オキシエチレンジ(メタ)アクリレートの具体例としては、特に限定されず、例えば、ジ(メタ)アクリル酸エチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸ジエチレングリコール、メトキシ(メタ)アクリル酸ジエチレングリコール、ジ(メタ)アクリル酸テトラエチレングリコール等が挙げられる。
【0033】
芳香族ビニル化合物の具体例としては、特に限定されず、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、クロロスチレン、ビニルトルエン等が挙げられる。
【0034】
シアン化ビニル化合物の具体例としては、特に限定されず、例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、α−クロルアクリロニトリル等が挙げられる。
【0035】
カルボキシル基含有ビニル化合物の具体例としては、特に限定されず、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、無水マレイン酸、又はイタコン酸、マレイン酸、フマル酸等の2塩基酸のハーフエステルが挙げられる。カルボキシル基を含有するビニル単量体を用いることによって、(A)成分にカルボキシル基を導入することができる。それにより、エマルジョンとしての安定性を一層向上させ、外部からの分散破壊作用に高い抵抗力を持たせることが可能になるものと推測される(但し、本実施形態の作用はこれらに限定されない。)。この際、導入するカルボキシル基は、その一部又は全部を、アンモニアやトリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン等のアミン類やNaOH、KOH等の塩基で中和することもできる。上記したビニル単量体の総量におけるカルボキシル基含有ビニル単量体の使用量は、耐水性の観点から、好ましくは0〜10質量%であるが、これに限定されるものではない。
【0036】
水酸基含有ビニル化合物の具体例としては、特に限定されず、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸のヒドロキシアルキルエステル;ジ−2−ヒドロキシエチルフマレート、モノ−2−ヒドロキシエチルモノブチルフマレート、アリルアルコールやエチレンオキシド基の数が1〜100である(ポリ)オキシエチレンモノ(メタ)アクリレート;プロピレンオキシド基の数が1〜100である(ポリ)オキシプロピレンモノ(メタ)アクリレート、さらには、「プラクセルFM、FAモノマー」(ダイセル化学社製のカプロラクトン付加モノマーの商品名)や、その他のα,β−エチレン性不飽和カルボン酸のヒドロキシアルキルエステル類が挙げられる。
【0037】
(ポリ)オキシエチレン(メタ)アクリレートの具体例としては、特に限定されず、例えば、(メタ)アクリル酸エチレングリコール、メトキシ(メタ)アクリル酸エチレングリコール、(メタ)アクリル酸ジエチレングリコール、メトキシ(メタ)アクリル酸ジエチレングリコール、(メタ)アクリル酸テトラエチレングリコール、メトキシ(メタ)アクリル酸テトラエチレングリコール等が挙げられる。
【0038】
(ポリ)オキシプロピレン(メタ)アクリレートの具体例としては、特に限定されず、例えば、(メタ)アクリル酸プロピレングリコール、メトキシ(メタ)アクリル酸プロピレングリコール、(メタ)アクリル酸ジプロピレングリコール、メトキシ(メタ)アクリル酸ジプロピレングリコール、(メタ)アクリル酸テトラプロピレングリコール、メトキシ(メタ)アクリル酸テトラプロピレングリコール等が挙げられる。
【0039】
グリシジル基含有ビニル化合物の具体例としては、特に限定されず、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル、アリルジメチルグリシジルエーテル等が挙げられる。
【0040】
2級及び/又は3級アミド基を有するビニル単量体の具体例としては、特に限定されず、例えば、N−アルキル置換(メタ)アクリルアミド、N−アルキレン置換(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
【0041】
N−アルキル置換(メタ)アクリルアミドの具体例としては、特に限定されず、例えば、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N−メチル−N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−メチル−N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−メチル−N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N−(メタ)アクリロイルピロリジン、N−(メタ)アクリロイルピペリジン、N−アクリロイルヘキサヒドロアゼピン、N−(メタ)アクリロイルモルホリン、N−ビニルピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、N,N’−メチレンビス(メタ)アクリルアミド、N−ビニルアセトアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
【0042】
上記以外のビニル単量体の具体例としては、例えば(メタ)アクリルアミド、エチレン、プロピレン、イソブチレン等のオレフィン類;ブタジエン等のジエン類;塩化ビニル、塩化ビニリデンフッ化ビニル、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン等のハロオレフィン類;酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、n−酪酸ビニル、安息香酸ビニル、p−tert−ブチル安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニル、2−エチルヘキサン酸ビニル、バーサチック酸ビニル、ラウリン酸ビニル等のカルボン酸ビニルエステル類;酢酸イソプロペニル、プロピオン酸イソプロペニル等のカルボン酸イソプロペニルエステル類;エチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル等のビニルエーテル類;スチレン、ビニルトルエン等の芳香族ビニル化合物;酢酸アリル、安息香酸アリル等のアリルエステル類;アリルエチルエーテル、アリルフェニルエーテル等のアリルエーテル類;4−(メタ)アクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(メタ)アクリロイルオキシ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン、パーフルオロメチル(メタ)アクリレート、パーフルオロプロピル(メタ)アクリレート、パーフルオロプロピロメチル(メタ)アクリレート、ビニルピロリドン、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸アリル等が挙げられる。これらはいずれも、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0043】
本実施形態において(A)成分を重合反応によって製造する場合、使用するビニル単量体の重合生成物の分子量を制御する目的で、連鎖移動剤を使用してもよい。
【0044】
連鎖移動剤の具体例としては、特に限定されず、例えば、n−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、tert−ドデシルメルカプタン等のアルキルメルカプタン類;ベンジルメルカプタン、ドデシルベンジルメルカプタンのような芳香族メルカプタン類;チオリンゴ酸等のチオカルボン酸又はそれらの塩若しくはそれらのアルキルエステル類;ポリチオール類;ジイソプロピルキサントゲンジスルフィド、ジ(メチレントリメチロールプロパン)キサントゲンジスルフィド等のジスルフィド類;チオグリコール、α−メチルスチレンのダイマー等のアリル化合物等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0045】
上記したビニル単量体の総量に対する連鎖移動剤の使用量の合計は、好ましくは0.001〜1質量%である。
【0046】
(A)成分の製造に用いることができる乳化剤としては、特に限定されず、例えば、アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルスルホン酸、アルキルスルホコハク酸、ポリオキシエチレンアルキル硫酸、ポリオキシエチレンアルキルアリール硫酸、ポリオキシエチレンジスチリルフェニルエーテルスルホン酸等の酸性乳化剤、酸性乳化剤のアルカリ金属(Li、Na、K等)塩、酸性乳化剤のアンモニウム塩、脂肪酸石鹸等のアニオン性界面活性剤や、例えば、アルキルトリメチルアンモニウムブロミド、アルキルピリジニウムブロミド、イミダゾリニウムラウレート等の4級アンモニウム塩、ピリジニウム塩、イミダゾリニウム塩型のカチオン性界面活性剤、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンオキシプロピレンブロックコポリマー、ポリオキシエチレンジスチリルフェニルエーテル等のノニオン型界面活性剤やラジカル重合性の二重結合を有する反応性乳化剤等が挙げられる。
【0047】
これらの乳化剤の中でも、ラジカル重合性の二重結合を有する反応性乳化剤(反応性乳化剤)が好ましい。このような反応性乳化剤を用いることで、重合体粒子の水分散安定性が非常に良好になるとともに、得られる塗膜の耐水性も一層向上する。
【0048】
反応性乳化剤であるアニオン性乳化剤としては、例えば、スルホン酸基、スルホネート基又は硫酸エステル基及びこれらの塩を有するエチレン性不飽和単量体等が挙げられ、スルホン酸基、又はそのアンモニウム塩かアルカリ金属塩である基(アンモニウムスルホネート基、又はアルカリ金属スルホネート基)を有する化合物であることが好ましい。具体的には、例えば、アルキルアリルスルホコハク酸塩(例えば、三洋化成社製、「エレミノール(商標)JS−20」、例えば、花王社製、「ラテムル(商標)S−120」、「ラテムルS−180A」、「ラテムルS−180」等が挙げられる。)、例えば、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル硫酸エステル塩(例えば、第一工業製薬社製、「アクアロン(商標)HS−10」等が挙げられる。)、例えば、α−〔1−〔(アリルオキシ)メチル〕−2−(ノニルフェノキシ)エチル〕−ω−ポリオキシエチレン硫酸エステル塩(例えば、ADEKA社製、「アデカリアソープ(商標)SE−10N」等が挙げられる。)、例えば、アンモニウム−α−スルホナト−ω−1−(アリルオキシメチル)アルキルオキシポリオキシエチレン(例えば、第一工業製薬社製、「アクアロンKH−1025」等が挙げられる。)、例えば、スチレンスルホン酸塩(例えば、東ソー有機化学社製、「スピノマー(商標)NaSS」等が挙げられる)、例えば、α−〔2−〔(アリルオキシ)−1−(アルキルオキシメチル)エチル〕−ω−ポリオキシエチレン硫酸エステル塩(例えば、ADEKA社製、「アデカリアソープ(商標)SR−1025」等が挙げられる。)、例えば、ポリオキシエチレンポリオキシブチレン(3−メチル−3−ブテニル)エーテルの硫酸エステル塩(例えば、花王社製、「ラテムル(商標)PD−104」等が挙げられる。)等が挙げられる。これらの中でも、アンモニウム−α−スルホナト−ω−1−(アリルオキシメチル)アルキルオキシポリオキシエチレン、α−〔2−〔(アリルオキシ)−1−(アルキルオキシメチル)エチル〕−ω−ポリオキシエチレン硫酸エステル塩が好ましい。
【0049】
また、反応性乳化剤であるノニオン性乳化剤としては、例えば、α−〔1−〔(アリルオキシ)メチル〕−2−(ノニルフェノキシ)エチル〕−ω−ヒドロキシポリオキシエチレン(例えば、(ADEKA社製、「アデカリアソープNE−20」、「アデカリアソープNE−30」、「アデカリアソープNE−40」等が挙げられる。)、例えば、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル(例えば、第一工業製薬社製、「アクアロンRN−10」、「アクアロンRN−20」、「アクアロンRN−30」、「アクアロンRN−50」等が挙げられる。)、例えば、α−〔2−〔(アリルオキシ)−1−(アルキルオキシメチル)エチル〕−ω−ヒドロキシポリオキシエチレン(例えば、ADEKA社製、「アデカリアソープ(商標)ER−10」等が挙げられる。)、例えば、ポリオキシエチレンポリオキシブチレン(3−メチル−3−ブテニル)エーテル(例えば、花王社製、「ラテムル(商標)PD−420」等が挙げられる)等が挙げられる。
【0050】
乳化剤の使用量は、重合体である(A)成分の原料である(a)成分、(a)成分以外の加水分解性珪素化合物、及び(a)成分以外のビニル単量体の総量100質量部に対して、好ましくは10質量部以下であり、より好ましくは0.001〜5質量部である。乳化剤の使用量を上記範囲とすることで、重合安定性が一層向上し、塗膜の耐水性が一層良好となる。
【0051】
(a)成分、(a)成分以外の加水分解性珪素化合物及びビニル単量体等の重合反応は、重合触媒存在下で実施するのが好ましい。(a)成分及び(a)成分以外の加水分解性珪素化合物の重合触媒としては、塩酸、フッ酸等のハロゲン化水素類;酢酸、トリクロル酢酸、トリフルオロ酢酸、乳酸等のカルボン酸類;硫酸、p−トルエンスルホン酸等のスルホン酸類;アルキルベンゼンスルホン酸、アルキルスルホン酸、アルキルスルホコハク酸、ポリオキシエチレンアルキル硫酸、ポリオキシエチレンアルキルアリール硫酸、ポリオキシエチレンジスチリルフェニルエーテルスルホン酸等の酸性乳化剤類;酸性又は弱酸性の無機塩;フタル酸、リン酸、硝酸等の酸性化合物類;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、ナトリウムメチラート、酢酸ナトリウム、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、トリブチルアミン、ジアザビシクロウンデセン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、エタノールアミン類、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−(2−アミノエチル)−アミノプロピルトリメトキシシラン等の塩基性化合物類;ジブチル錫オクチレート、ジブチル錫ジラウレート等の錫化合物が挙げられる。
【0052】
これらの中で、加水分解性珪素化合物の重合触媒としては、重合触媒のみならず乳化剤としての作用も有する観点から、酸性乳化剤類が好ましい。酸性乳化剤類としては、炭素数5〜30のアルキルベンゼンスルホン酸(例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸等)がより好ましい。
【0053】
ビニル単量体の重合触媒としては、特に限定されないが、熱又は還元性物質等によって自身がラジカル分解することで、ビニル単量体の付加重合を起こさせるラジカル重合触媒が好ましい。このようなラジカル重合触媒としては、特に限定されず、例えば、過硫酸塩、過酸化物、アゾビス化合物等が挙げられる。これらは水溶性であってもよいし、油溶性であってもよい。
【0054】
ラジカル重合触媒の具体例としては、特に限定されず、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、過酸化水素、tert−ブチルヒドロパーオキシド、tert−ブチルパーオキシベンゾエート、2,2−アゾビスイソブチロニトリル、2,2−アゾビス(2−ジアミノプロパン)ヒドロクロリド、2,2−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等が挙げられる。
【0055】
ラジカル重合触媒の配合量は、特に限定されないが、ビニル単量体の総量100質量部に対して、好ましくは0.001〜5質量部である。なお、重合速度の促進や70℃以下といった低温での重合を望む場合、例えば、重亜硫酸ナトリウム、塩化第一鉄、アスコルビン酸塩、ロンガリット等の還元剤をラジカル重合触媒と併用することが好ましい。
【0056】
加水分解性珪素化合物及びビニル単量体の重合は、別々に実施することも可能であるが、同時に実施することにより複合化が達成できるので好ましい。
【0057】
重合体粒子である(A)成分の数平均粒子径は、特に限定されないが、好ましくは10〜300nmである。(A)成分の数平均粒子径を、上記範囲とすることで、得られる塗膜の耐候性、耐汚染性が一層向上する傾向にある。さらに、(A)成分の粒子径は、より好ましくは10〜200nmであり、更に好ましくは100〜200nmである。上記数平均粒子径の(A)成分を用いることで、得られる塗膜の耐候性が一層向上する。数平均粒子径が10nm以上であることで、耐汚染性がとりわけ良好となり、数平均粒子径が300nm以下であることで塗膜の透明性がとりわけ良好となる。なお、ここでいう数平均粒子径は、湿式粒度分析計を用いて測定することができる。
【0058】
このような粒子径の(A)成分を得る好適な方法としては、例えば、乳化剤がミセルを形成するのに十分な量の水の存在下で、加水分解性珪素化合物及びビニル単量体を重合させる、いわゆる乳化重合が挙げられる。乳化重合の具体的な方法としては、特に限定されず、例えば、加水分解性珪素化合物及びビニル単量体は、そのまま又は乳化した状態で、一括若しくは分割で、又は連続的に反応容器中に滴下し、重合触媒の存在下、好ましくは大気圧〜10MPaの圧力下で、約30〜150℃の反応温度で重合する方法が挙げられる。反応温度及び反応圧力は、反応条件等によっては上記した条件でなくてもよい。乳化重合によって得られる固形分量は、特に限定されないが、好ましくは1〜50質量%であり、より好ましくは5〜30質量%である。
【0059】
乳化重合の際に粒子径をより制御したい場合は、予め水相中にエマルジョン粒子を存在させて重合させるシード重合法を採用してもよい。この場合の重合系中のpHは、特に限定されないが、好ましくは1.0〜10.0であり、より好ましくは1.0〜6.0である。このpHは、燐酸二ナトリウム、四硼酸ナトリウム(ボラックス等)、炭酸水素ナトリウム、アンモニア等のpH緩衝剤を用いて調節することが可能である。
【0060】
分散体である(AD)成分を製造する方法としては、水及び乳化剤の存在下に、加水分解性珪素化合物及び/又はビニル単量体を、必要により溶剤存在下で重合した後、重合生成物がエマルジョンとなるまで水を更に添加する手法も採用できる。但し、得られる(A)成分の粒子径の制御が容易であるといった観点等からも、上記したように乳化重合が好ましい。
【0061】
(A)成分は、コアと、1層又は2層以上のシェル層とを有する、コア/シェル構造であることが好ましい。コア/シェル構造であることで、得られる塗膜の機械的物性(強度と柔軟性のバランス等)が一層向上するため好ましい。コア/シェル構造の確認は、例えば、透過型電子顕微鏡等による形態観察や粘弾性測定による解析等により行うことができる。
【0062】
コア/シェル構造を有する(A)成分を製造する方法としては、例えば、多段乳化重合が有用であるが、これに限定されるものではない。ここでいう多段乳化重合とは、ビニル単量体や加水分解性珪素化合物を含む組成の異なる2種類以上の反応溶液を調製し、これらを別々の段階に分けて重合するものである。多段乳化重合の一例として、2段乳化重合によってコア/シェル構造を有する(A)成分を合成する方法を中心に説明する。2段乳化重合の一例としては、水及び乳化剤の存在下で、加水分解性珪素化合物及び/又はビニル単量体を重合させてシード粒子を得る工程(第1段)と、得られたシード粒子の存在下で、加水分解性珪素化合物とビニル単量体とをそれぞれ重合する工程(第2段)とを有する方法が挙げられる。
【0063】
2段乳化重合による(A)成分の合成は、第1系列(加水分解性珪素化合物及び/又はビニル単量体)を供給して乳化重合する第1段の重合と、第1段に引き続き、第2系列(加水分解性珪素化合物及び/又はビニル単量体)を供給し、水性媒体中において更に乳化重合する第2段の重合とからなる2段階の重合工程により行われる。この際、第2系列中の固形分質量(M2)に対する第1系列中の固形分質量(M1)の質量比((M1)/(M2))は、特に限定されないが、好ましくは9/1〜1/9であり、より好ましくは8/2〜2/8である。
【0064】
このような多段乳化重合を行うことで、粒子径がより均一な重合体粒子を得ることができる。多段乳化重合における原料の添加方法としては、第1段の重合においてシード粒子(コア)を作製し、その後に単量体等を追添する方法が好ましい。これにより、第1段の重合で得られるシード粒子(コア)の体積平均粒子径/数平均粒子径の比率が変動することなく、第2段の重合で得られる重合体粒子の粒子径を大きくすることも可能となる。さらには、粒度分布がシャープな重合体粒子を得ることも可能となる。
【0065】
3段以上の多段乳化重合を実施する場合、2段重合と同様にして、重合の段数を増加させればよい。
【0066】
(A)成分中の、(a)成分を含む加水分解性珪素化合物の含有量は、特に限定されないが、加水分解縮重合物換算で好ましくは80質量%以上であり、より好ましくは95質量%以上である。(a)成分を含む加水分解性珪素化合物の含有量を上記範囲にすることで、塗膜の耐候性が一層向上する。
【0067】
水性組成物中の(A)成分の含有量は、特に限定されないが、好ましくは0.5〜10.0質量%であり、より好ましくは1.0〜5.0質量%である。
【0068】
水性組成物から形成される塗膜中の(A)成分の含有量は、好ましくは10.0〜80.0質量%であり、より好ましくは50.0〜75.0質量%である。(A)成分の含有量を上記下限値以上とすることで、塗膜の耐候性が一層向上し、上記上限値以下とすることで、耐汚染性が一層向上する。
【0069】
本実施形態の水性組成物は、(A)成分以外にも、上記ポリマーに含まれる官能基と反応する官能基を有する化合物を更に含んでもよい。そのような化合物としては、特に限定されず、例えば、(ポリ)イソシアネート化合物、(ポリ)エポキシ化合物、アミノ化合物、(ポリ)カルボキシ化合物、(ポリ)ヒドロキシ化合物、グリコール化合物、シラノール化合物、シリル化合物、アルコキシ化合物、(メタ)アクリレート化合物等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0070】
<無機酸化物粒子(B)>
無機酸化物粒子(B)は、光触媒活性を有しない無機酸化物の粒子である。ここでいう光触媒活性を有しないとは、光照射によって、酸化反応及び還元反応のいずれもが起こらないことをいう。
【0071】
(B)成分としては、特に限定されず、例えば、二酸化珪素(シリカ)、酸化アルミニウム(アルミナ)、珪酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アンチモン、酸化ジルコニウム及びそれらの複合酸化物等が挙げられる。これらの中でも、表面水酸基が多いという観点から、二酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化アンチモン、及びこれらの複合酸化物が好ましく、二酸化珪素がより好ましい。
【0072】
(B)成分として用いられる無機酸化物粒子は、水和物等のコロイド粒子として存在していることが好ましい。すなわち、無機酸化物コロイド粒子であることにより、(A)成分や(C)成分といった他の成分との更なる複合化も可能となり、水性組成物としての安定性が一層向上する。
【0073】
二酸化珪素は、コロイダルシリカであることが好ましい。コロイダルシリカとしては、二酸化珪素を基本単位とするシリカの水又は水溶性溶媒の分散体であるコロイダルシリカ等が挙げられる。
【0074】
コロイダルシリカの製造方法は、特に限定されず、例えば、ゾル−ゲル法で調製することもできる。ゾル−ゲル法で調製する場合には、Werner Stober et al.; Journal of Colloid And Interface Science, vol. 26, pp. 62-69 (1968)や、Rickey D. Badley et al.; Langmuir 6, 792-801 (1990)や、「色材協会誌」、61[9]488−493(1988)等を参照することができる。
【0075】
(B)成分の数平均粒子径は、特に限定されないが、好ましくは1〜400nmであり、より好ましくは1〜100nmである。(B)成分の数平均粒子径を1nm以上とすることで、水性組成物の貯蔵安定性が一層向上する。(B)成分の数平均粒子径を400nm以下とすることで、得られる塗膜の透明性が一層向上する。なお、数平均粒子径は、湿式粒度分析計を用いて測定することができる。
【0076】
コロイダルシリカは、水性分散液の状態で、酸性、塩基性のいずれでもよい。
【0077】
水を分散媒体とする酸性のコロイダルシリカとしては、市販品を用いることもできる。このような市販品としては、例えば、日産化学工業社製の「スノーテックス(商標)−OXS」、「スノーテックス−OS」、「スノーテックス−O」、「スノーテックス−O−40」、「スノーテックス−OL」及び「スノーテックス−OYL」、旭電化工業社製の「アデライト(商標)AT−20Q」、クラリアントジャパン社製の「クレボゾール(商標)20H12」及び「クレボゾール30CAL25」等が挙げられる。
【0078】
塩基性のコロイダルシリカとしては、アルカリ金属イオン、アンモニウムイオン、アミン等の添加により安定化されたコロイダルシリカが挙げられる。これらは市販品を用いることもできる。このような市販品としては、例えば、日産化学工業社製の「スノーテックス−XS」、「スノーテックス−S」、「スノーテックス−30」、「スノーテックス−50」、「スノーテックス−20L」、「スノーテックス−XL」、「スノーテックス−YL」、「スノーテックス−ZL」、「スノーテックス−NXS」、「スノーテックス−NS」、「スノーテックス−N」、「スノーテックス−N40」、「スノーテックス−CXS」、「スノーテックス−C」、「スノーテックス−CM」、「スノーテックス−PS−S」及び「スノーテックスPS−M」;旭電化工業社製の「アデライトAT−20」、「アデライトAT−30」、「アデライトAT−20N」、「アデライトAT−30N」、「アデライトAT−20A」、「アデライトAT−30A」、「アデライトAT−40」、及び「アデライトAT−50」;クラリアントジャパン社製の「クレボゾール30R9」、「クレボゾール30R50」、「クレボゾール50R50」、デュポン社製の「ルドックス(商標)HS−40」、「ルドックスHS−30」、「ルドックスLS」、及び「ルドックスSM−30」等が挙げられる。
【0079】
水溶性溶媒を分散媒体とするコロイダルシリカとしては、市販品を用いることもできる。このような市販品としては、例えば、日産化学工業社製の「MA−ST−M(粒子径20〜25nmのメタノール分散タイプ)」、「IPAST(粒子径10〜15nmのイソプロピルアルコール分散タイプ)」、「EG−ST(粒子径10〜15nmのエチレングリコール分散タイプ)」、「EG−ST−ZL(粒子径70〜100nmのエチレングリコール分散タイプ)」、「NPC−ST(粒子径10〜15nmのエチレングリコールモノプロピルエーテール分散タイプ)」等が挙げられる。
【0080】
上記したコロイダルシリカは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。さらに、少量成分として、アルミナやアルミン酸ナトリウム等を含んでいてもよい。また、コロイダルシリカは、安定剤として、無機塩基(水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、アンモニア等)や有機塩基(テトラメチルアンモニウム等)を含んでいてもよい。
【0081】
水性組成物中の(B)成分の含有量は、特に限定されないが、好ましくは0.10〜5.0質量%であり、より好ましくは0.20〜3.0質量%である。水性組成物中の(B)成分の含有量を上記範囲とすることで、耐候性や耐汚染性が一層優れた塗膜を得ることができる。
【0082】
水性組成物から得られる塗膜中の(B)成分の含有量は、特に限定されないが、好ましくは5.0〜70.0質量%であり、より好ましくは10.0〜50.0質量%である。塗膜中の(B)成分の含有量を上記下限値以上とすることで、塗膜の耐汚染性が一層向上し、上記上限値以下とすることで、塗膜の耐候性が一層向上する。
【0083】
<光触媒活性を有する無機酸化物粒子(C)>
本実施形態の水性組成物は、光触媒活性を有する無機酸化物粒子(C)を更に含有することが好ましい。これにより、塗膜に光が照射されることで光触媒活性や親水性を発現させることができる。
【0084】
無機酸化物粒子(C)としては、光触媒活性を有する無機酸化物粒子であればよく、その種類は特に限定されない。(C)成分の具体例としては、特に限定されず、例えば、TiO2、ZnO、SrTiO3、BaTiO3、BaTiO4、BaTi49、K2NbO3、Nb25、Fe23、Ta25、K3Ta3Si23、WO3、SnO2、Bi23、BiVO4、NiO、Cu2O、RuO2、CeO2;、Ti、Nb、Ta、及びVからなる群より選ばれる少なくとも1種の元素を有する層状酸化物(例えば、特開昭62−074452号公報、特開平02−172535号公報、特開平07−024329号公報、特開平08−089799号公報、特開平08−089800号公報、特開平08−089804号公報、特開平08−198061号公報、特開平09−248465号公報、特開平10−099694号公報、特開平10−244165号公報等)が挙げられる。
【0085】
(C)成分としては、化学的安定性、毒性、環境面等の観点から、好ましくはTiO2(酸化チタン)である。酸化チタンとしては、アナタース型、ルチル型、ブルッカイト型のいずれの結晶構造であってもよい。
【0086】
(C)成分は、光触媒活性を有する無機酸化物であって、粒子表面を修飾処理された金属化合物であることが好ましい。修飾処理することによりH22や・OH等の活性酸素種の発生量を抑制でき、下地塗膜の損傷を一層抑制することができる。修飾する物質としては、特に限定されず、例えば、シリカ、アルミ、銅酸化物、鉄酸化物等が挙げられる。これらの中でも、シリカが好ましい。なお、Fe、Cu、Al、Pt等の金属、塩化白金酸等の錯体で修飾しても同様の効果が得られる。
【0087】
(C)成分の表面を修飾処理する方法について、シリカを一例にして説明する。シリカの表面を修飾処理する方法としては、特に限定されず、例えば、酸化チタンのスラリーに珪素化合物を添加し、中和処理等の工程を経て珪素の含水酸化物を析出させる方法等が挙げられる。
【0088】
珪素化合物としては、特に限定されず、例えば、ケイ酸ナトリウム等の水溶性ケイ酸アルカリ金属塩を用いることができる。これらの中でも、無色であり、酸化チタンゾルが着色しないという観点から、ケイ酸ナトリウムが好ましい。
【0089】
珪素の含水酸化物の処理量は、酸化チタンに対して酸化物基準で3〜25質量%が好ましく、5〜20質量%がより好ましい。処理量が上記下限値以上であることで、活性酸素種量の増加を抑えることができるので下地塗膜の損傷を防ぐことができる。また、処理量が上記上限値以下であることで、酸化チタンの凝集を抑制し、ゾルの粘度上昇も抑制できるので、分散性や透明性が一層向上する。
【0090】
水性組成物中の(C)成分の含有量は、特に限定されないが、好ましくは0.10〜2.00質量%であり、より好ましくは0.20〜1.00質量%である。水性組成物中の(C)成分の含有量を上記範囲とすることで、耐汚染性や透明性が一層優れた塗膜を得ることができる。
【0091】
水性組成物から得られる塗膜中の(C)成分の含有量は、特に限定されないが、好ましくは3.0〜25.0質量%であり、より好ましくは5.0〜20.0質量%である。塗膜中の(C)成分の含有量を上記下限値以上とすることで、塗膜の耐汚染性が一層向上し、上記上限値以下とすることで、塗膜の透明性が一層向上する。
【0092】
<フルオロカーボン界面活性剤(D)>
本実施形態の水性組成物は、フルオロカーボン界面活性剤(D)を更に含有することが好ましい。これにより、本実施形態の水性組成物やこれを含む水性塗料を用いて塗装する際における、有機基材等への濡れ性が一層向上し、はじき等の外観上のトラブルも一層抑制することができる。さらには、塗膜の均一性も一層向上する。これらの理由としては定かではないが、(D)成分を含有することにより、水性組成物の表面著力を低下させることができると推測される(但し、本実施形態の作用はこれらに限定されない。)。
【0093】
(D)成分としては、特に限定されないが、両性界面活性剤が好ましい。両性界面活性剤としては、例えば、非イオン性両性界面活性剤、陰イオン性両性界面活性剤、陽イオン性両性界面活性剤等が挙げられる。好ましい具体例としては、例えば、炭素数3〜20のパーフルオロアルキル基を有する両性界面活性剤が挙げられる。
【0094】
炭素数3〜20のパーフルオロアルキル基を有する両性界面活性剤の具体例としては、パーフルオロアルキルスルホン酸塩、パーフルオロアルキルカルボン酸塩、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物等が挙げられる。これらの中でも、塗料の表面張力の低下の観点から、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物が好ましい。パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物としては、例えば、市販品を用いることもできる。このような市販品としては、例えば、DIC社製の「メガファックF−444」、AGCセイミケミカル社製の「サーフロンS−242」等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0095】
水性組成物中の(D)成分の含有量は、特に限定されないが、好ましくは0.0001〜0.50質量%であり、より好ましくは0.01〜0.10質量%である。(D)成分の含有量を上記下限値以上とすることで、得られる塗膜の均一性が一層向上する。(D)成分の含有量を上記上限値以下とすることで、得られる塗膜の耐候性が一層向上する。
【0096】
<退色性色素(E)>
本実施形態の水性組成物は、退色性色素(E)を更に含有することが好ましい。これにより、塗装忘れ、重複塗装、塗装むら等のトラブルを防ぐことができる。
【0097】
(E)成分としては、太陽光の照射により失色し、下地の意匠性を損ねないものが好ましい。失色までの時間は季節や照射方角等により異なるが、通常、目視で失色が確認されるまでの期間が、20日以下であることが好ましく、より好ましくは10日以下であり、更に好ましくは3日以下である。
【0098】
(E)成分としては、太陽光の照射で失色する性質を有するものであれば特に限定されるものではないが、好適例としては、メチレンブルー、クリスタルバイオレット、マラカイトグリーン、ブリリアントブルーFCF、エリスロシン、ニューコクシン、フロキシン、ローズベンガル、アシッドレッド、及びファーストグリーンFCFからなる群より選ばれる1種等が挙げられる。これらの中でも、発色性が良く、失色速度も早い観点から、メチレンブルーがより好ましい。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0099】
水性組成物中の(E)成分の含有量は、特に限定されないが、好ましくは0.0002〜0.010質量%であり、より好ましくは0.001〜0.007質量%である。水性組成物中の(E)成分の含有量を上記範囲とすることで、塗膜の発色性や退色性が一層向上する。ここでいう発色性とは、塗装面と未塗装面が色の違いから目視で区別される程度まで発色する性質をいい、退色性とは、基材の意匠性を損ねない色の程度まで退色する性質をいう。
【0100】
水性組成物から得られる塗膜中の(E)成分の含有量は、特に限定されないが、好ましくは0.01〜0.5質量%であり、より好ましくは0.05〜0.2質量%であり、更に好ましくは0.1〜0.2質量%である。(E)成分の含有量を上記下限値以上とすることで、塗膜の発色性が一層向上し、上記上限値以下とすることで、塗膜の退色性が一層向上する。
【0101】
<セルロース系増粘剤(F)>
本実施形態の水性組成物は、セルロース系増粘剤(F)を更に含有することが好ましい。これにより、水性組成物の固形分量が低くても、塗装時に液だれを防ぐことができる。セルロース系増粘剤(F)としては、特に限定されず、例えば、メチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、及びこれらの変性物からなる群より選ばれる1種が挙げられる。これらの中でも、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース及びこれらの変性物からなる群より選ばれる1種が好ましく、ヒドロキシエチルセルロース及びこの変性物がより好ましい。また、これらのセルロース系増粘剤は、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0102】
さらに、本実施形態の効果が得られる範囲内において、他の増粘剤も併用してもよい。他の増粘剤としては、特に限定されず、例えば、ポリアクリル酸塩系増粘剤、ポリアクリルアミド系増粘剤、アクリル酸アクリルアミド共重合物塩系増粘剤、セルロース系以外の多糖類系増粘剤、ビニルエーテル系増粘剤等が挙げられる。
【0103】
ヒドロキシエチルセルロースとしては、市販品を用いることもできる。このような市販品としては、例えば、ダイセルファインケム社製の「HECダイセルSP200」、「HECダイセルSP400」、「HECダイセルSP500」、「HECダイセルSP550」、「HECダイセルSP600」、「HECダイセルSP800」、「HECダイセルSP850」及び「HECダイセルSP900」、三昌社製の「サンヘック(商標)HH」、「サンヘックH」、「サンヘックM」及び「サンヘックG&L」、住友精化社製の「HECSZ−25F」等が挙げられる。
【0104】
ヒドロキシエチルセルロースの重量平均分子量は、特に限定されないが、好ましくは70万〜200万であり、より好ましくは100万〜160万である。重量平均分子量が70万以上であることにより、水性組成物の液だれを一層抑制できる。重量平均分子量が200万以下であることにより、水性組成物から得られる塗膜の透明性が一層向上する。重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって測定することができる。
【0105】
ヒドロキシプロピルメチルセルロースとしては、市販品を用いることもできる。市販品としては、例えば、信越化学社製の「メトローズ90SH−04」、「メトローズ90SH−15」、「メトローズ90SH−100」、「メトローズ90SH−400」、「メトローズ90SH−4000」、「メトローズ90SH−15000」及び「メトローズ90SH−100000」、三昌社製の「NEOVISCO−MC HM4000S」、「NEOVISCO−MC RM4000S」、「NEOVISCO−MC RM15000S」、「NEOVISCO−MC RM30000S」及び「NEOVISCO−MC RM50000S」等が挙げられる。
【0106】
水性組成物中の(F)成分の含有量は、特に限定されないが、好ましくは0.04〜0.30質量%であり、より好ましくは0.08〜0.20質量%である。水性組成物中の(F)成分の含有量を上記範囲とすることにより、透明性と耐候性が一層優れた塗膜を得ることができる。
【0107】
水性組成物から得られる塗膜中の(F)成分の含有量は、特に限定されないが、好ましくは2.0〜15.0質量%であり、より好ましくは4.0〜9.0質量%である。塗膜中の(F)成分の含有量を上記下限値以上とすることで、塗膜の透明性が一層向上し、上記上限値以下とすることで、塗膜の耐候性が一層向上する。
【0108】
水性組成物中の固形分の含有量(固形分量)は、特に限定されないが、塗膜の均一性の観点から、好ましくは0.5〜10.0質量%であり、より好ましくは1.5〜6.0質量%である。水性組成物中の固形分の含有量を上記下限値以上とすることで、耐汚染性が一層向上する。水性組成物中の固形分の含有量を上記上限値以下とすることで、透明性が一層向上する。ここでいう固形分量は、後述する実施例に記載の方法によって求めることができる。さらに、塗膜の用途によっては、塗膜の膜厚が薄いことも要求される場合がある。そのような場合であっても、水性組成物中の固形分量が上記上限値以下であることにより、薄い膜厚でありながら、耐候性や耐汚染性といった物性に優れた塗膜とすることができる。水性組成物中の固形分量が上記下限値以上であることにより、塗膜形成時に要する乾燥時間を短縮することが可能となり、作業効率を一層向上させることができる。
【0109】
本実施形態の水性組成物は、その効果が得られる範囲内において、必要に応じて、上記以外の他の成分を更に含有してもよい。このようなその他の成分としては、特に限定されず、例えば、消泡剤、凍結安定剤、艶消し剤、架橋反応触媒、顔料、硬化触媒、架橋剤、充填剤、皮張り防止剤、分散剤、湿潤剤、光安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、成膜助剤、防錆剤、可塑剤、潤滑剤、還元剤、防腐剤、防黴剤、消臭剤、黄変防止剤、静電防止剤又は帯電調整剤等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
【0110】
上記した水性組成物は、水性塗料として好適に用いることができる。すなわち、本実施形態の水性塗料は、上記した水性組成物を含有するものである。水性塗料としては、他の成分として、消泡剤、凍結安定剤、艶消し剤、架橋反応触媒、顔料、硬化触媒、架橋剤、充填剤、皮張り防止剤、分散剤、湿潤剤、光安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、成膜助剤、防錆剤、可塑剤、潤滑剤、還元剤、防腐剤、防黴剤、消臭剤、黄変防止剤、静電防止剤、帯電調整剤等を更に含有してもよい。
【0111】
本実施形態の水性塗料は、その用途や塗布対象の材料等に応じて、適宜好適な方法で塗布することができる。塗布方法としては、特に限定されず、例えば、スプレー吹き付け法、フローコーティング法、ロールコート法、刷毛塗り法、ディップコーティング法、スピンコーティング法、スクリーン印刷法、キャスティング法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法が挙げられる。
【0112】
本実施形態の水性塗料を塗布した後、乾燥させて揮発分を除去することにより、塗膜が得られる。この際、必要に応じて、40〜120℃程度の温度での加熱処理や、紫外線照射処理等を更に行ってもよい。
【0113】
このように、本実施形態では、上記した水性塗料を含有する塗膜とすることができる。この塗膜は、水性塗料から得られるものであり、例えば、上記した水性塗料を各種基材の表面に塗布して乾燥させることにより、基材上に形成された塗膜とすることもできる。すなわち、本実施形態では、基材と、基材の表面の少なくとも一部に形成された上記した塗膜と、を含有する塗装製品とすることもできる。
【0114】
本実施形態において使用できる基材の材料は、その表面に塗膜形成が可能なものであれば特に限定されず、有機基材、無機基材のいずれでもよいが、有機基材が好ましい。基材の材料としては、特に限定されず、例えば、合成樹脂、天然樹脂、金属、セラミックス、ガラス、石、セメント、コンクリート等が挙げられる。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。特に、本実施形態では、0〜20℃といった低いガラス転移温度を有する材料から構成される有機基材であっても、外観や耐汚染性を高いレベルで維持できる塗膜を形成することができる点でも好適である。
【0115】
合成樹脂としては、特に限定されず、例えば、熱可塑性樹脂、硬化性樹脂(熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、湿気硬化性樹脂等)が挙げられる。合成樹脂の具体例としては、特に限定されず、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、フッ素樹脂、アルキド樹脂、アミノアルキド樹脂、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、スチレン−ブタジエン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリケトン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリフェニレンスルホン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン−アクリル樹脂等が挙げられる。
【0116】
天然樹脂としては、特に限定されず、例えば、セルロース系樹脂、天然ゴム等のイソプレン系樹脂、カゼイン等のタンパク質系樹脂等が挙げられる。
【0117】
基材が上記した合成樹脂や天然樹脂等を用いた樹脂製の基材である場合、必要に応じて、コロナ放電処理、フレーム処理、プラズマ処理等の表面処理が施されていてもよい。
【0118】
本実施形態の塗装製品は、基材と、その基材上に形成された上記塗膜とを備えるものであり、その塗膜はコーティング等としても有用である。本実施形態により得られる塗膜は、長期に亘り、外観や防汚染性を高いレベルで維持できるため、従来では使用困難であった環境にも好適に用いることができる。かかる観点から、本実施形態の塗装製品の具体例としては、例えば、建材、建物外装、建物内装、窓枠、窓ガラス、各種レンズ、構造部材、住宅等建築設備、車両用照明灯のカバー及び窓ガラス、機械装置や物品の外装、防塵カバー及び塗装、表示機器、そのカバー、交通標識、各種表示装置、広告塔等の表示物、道路用及び鉄道用等の遮音壁、橋梁、ガードレールの外装及び塗装、トンネル内装及び塗装、碍子、太陽電池カバー、太陽熱温水器集熱カバー等外部で用いられる電子、電気機器の外装部、特に透明部材、ビニールハウス、温室等の外装が挙げられる。
【0119】
本実施形態の塗装製品の製造方法としては、例えば、基材の表面の少なくとも一部に上記した水性塗料(又は水性組成物)を塗布し、必要に応じて乾燥等を行うことで、塗膜を形成させる方法が挙げられるが、これに限定されるものではない。例えば、本実施形態の塗膜を、基材上に塗布した後、その塗膜をその基材から剥離させて、別の基材に接着してもよい。あるいは、本実施形態の塗膜を、基材上に塗布した後、その基材と密着させた状態で、別の基材に接着してもよい。
【0120】
本実施形態の水性組成物は、各種の水性塗料に配合してもよい。かかる水性塗料は、外観や耐汚染性、さらには透明性、耐候性等に優れた塗膜を形成することができる。このように、本実施形態の塗膜は、外観や耐汚染性、さらには透明性、耐候性等にも優れており、建築物の外装塗料等を含む広い用途に用いることができる。
【実施例】
【0121】
以下、実施例及び比較例によって、本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。実施例及び比較例において、各種物性を下記の方法で測定した。
【0122】
〈エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cmの基材の作製〉
・顔料ディスパージョンの作製
分散剤(BASFジャパン社製、「Pig.Disperser MD20」)5.35g、アンモニア水0.50g、プロピレングリコール23.50g、水147.50g、酸化チタン(塩素法ルチル型酸化チタン;石原産業社製、「タイペークCR−97」)333.50g、消泡剤(サンノプコ社製、「SNデフォーマー1310」)2.85gの配合物を、卓上サンドミル(カンペパピオ社製、バッチ式卓上サンドミル)にて20分間分散させて、顔料ディスパージョンを得た。
【0123】
・エナメル塗料の作製
製造例1の重合体エマルジョン109.0gに2,2,4−トリメチル−1,3−ブタンジオールイソブチレート(チッソ社製、「CS−12」)10.0g、エチレングリコールモノブチルエーテル50質量部と水50質量部の混合液10.0g、上記で得た顔料ディスパージョン51.4g、増粘剤(旭電化工業社製、「アデカノールUH−438」)の10%水溶液0.5gを添加し、1時間混合してエナメル塗料を得た。
【0124】
・エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cmの基材の作製
7cm×15cmの硫酸アルマイト板に上記で得たエナメル塗料を、ワイヤーコーターNo.50を用いて塗装、温度23℃、相対湿度50%で48時間乾燥させ、エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cmの基材を得た。
【0125】
1.各成分の含有量及び固形分量
試料2gをアルミ皿にとり、150℃で1時間加熱した。加熱前後の試料の質量を測定し、その差から固形分量(質量%)を計算した。この方法に準拠して、各成分の含有量及び組成物中の固形分量をそれぞれ測定した。
【0126】
2.数平均粒子径
ローディングインデックスが1.5〜3.0となるようイオン交換水を加えて希釈し、湿式粒度分析計(日機装社製、「マイクロトラックUPA−9230」)を用いて測定した。
測定条件を以下に示す。
・ローディングインデックス:1.5〜3.0
・測定時間:60秒
・測定回数:3回
【0127】
3.ジメチルジメトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロペンタシロキサン量の測定
固形分量が2質量%となるように試料をイオン交換水で希釈し、そこに内部標準物質として1−ヘキサノールを加えて測定試料とした。シリンジで測定試料1μLをガスクロマトグラフィー(ジーエルサイエンス社製、「GC353B」)に打ち込み、その測定結果からジメチルジメトキシシラン、オクタメチルシクロテトラシロキサン及びデカメチルシクロペンタシロキサンの含有量比を求めた。
ガスクロマトグラフィーの測定条件を下記に示す。
・カラム:ジーエルサイエンス社製、「TC−5」(内径0.25mm、長さ30m)
・インジェクション温度:150℃、ディテクタ温度:220℃
・検出器:FID、キャリアガス:窒素(100kPa圧)
・スプリット比:1:20
・昇温条件:50℃×8分間維持+昇温速度8℃/分で170℃まで昇温+170℃×7分間維持
【0128】
4.粘度
BM型粘度計(東機産業社製)を用いて測定した。測定条件を以下に示す。
・温度
・ローター:No.1
・回転数:60rpm
【0129】
5.ガラス転移温度
セイコーインスツル社、「DCS6220」を用いて、昇温速度10℃/分の測定条件で測定し、得られたDSC曲線の変極点よりガラス転移温度を求めた。
・測定用セル:アルミニウム製容器
・測定用サンプルの作製:アルミニウム製容器に測定試料としてのエマルジョン40mgを入れて、130℃で1時間乾燥させた。
【0130】
6.耐候性試験:1000時間後及び2000時間後の光沢保持率
エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cmの基材に、水性組成物の塗付量が17g/m2又は50g/m2の割合となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置し、試験板とした。スガ試験器製、「サンシャインウェザーメーター」を使用して曝露試験(ブラックパネル温度63℃、降雨18分/2時間)を行った。曝露1000時間後及び2000時間後の60°光沢度を、光沢計(BYKガードナー社製、「マイクロトリグロスμ」)を用いてそれぞれ測定した。そして、下記式に基づき、光沢保持率を算出した。なお、エナメル塗料を予め塗装した基材のみで評価した結果は、曝露1000時間後の光沢保持率88%、曝露2000時間後の光沢保持率80%であり、これらの値よりも光沢保持率の値が大きい場合、耐候性は良好であることを示す。

光沢保持率(%)=曝露試験後の60°光沢度/曝露試験前の60°光沢度×100
【0131】
7.耐汚染性
エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cmの基材に、水性組成物の塗付量が17g/m2又は50g/m2の割合となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置し、試験板とした。試験板を一般道路(トラック通行量500〜1000台/日程度)に面したフェンスに張り付けて6ヶ月間又は1年間静置した。静置後の試験板の汚染の度合いを、以下の基準に準じて目視で評価した。なお、エナメル塗料を予め塗装した基材のみで評価した結果は、6ヶ月間、1年間共に「×」の評価であった。

○:ほとんど汚れが確認されなかった。
△:多少の汚れが確認された。
×:多量の汚れが確認された。
【0132】
8.湿式分解性能
エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cmの基材に、水性組成物の塗付量が17g/m2又は50g/m2の割合となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置し、試験板とした。この試験板について、JIS R1703−2(ファインセラミックス−光触媒材料のセルフクリーニング性能試験方法−第2部:湿式分解性能)に準拠して試験を行い、色素分解活性指数を求めた。色素分解活性指数が高いほど、セルフクリーニング性が良好であることを示す。
【0133】
[製造例1]
重合体エマルジョンの合成
還流冷却器、滴下槽、温度計及び攪拌装置を有する反応器に、イオン交換水450g、反応性乳化剤(ADEKA社製、「アデカリアソープSR−1025」;固形分量25質量%水溶液)8.0g、2質量%の過硫酸アンモニウム水溶液15gを投入した後、攪拌下で反応器中の温度を80℃に加温した。この反応器中に、メタクリル酸メチル220g、メタクリル酸シクロヘキシル100g、アクリル酸n−ブチル380g、メタクリル酸n−ブチル280g、メタクリル酸20g、反応性乳化剤(ADEKA社製、「アデカリアソープSR−1025」;固形分量25質量%水溶液)40g、2質量%の過硫酸アンモニウム水溶液50g、イオン交換水700gからなる乳化混合液を、反応器中の温度を80℃に保った状態で約4時間かけて滴下した。その後、反応器中の温度を80℃に維持して2時間攪拌を続けた。室温まで冷却後、反応器中の反応液の水素イオン濃度を測定したところ、pH2.1であった。25%アンモニア水溶液を反応液に添加してpHを8に調整した後、100メッシュの金網で反応液を濾過して、エナメル塗料用の重合体エマルジョンを得た。得られた重合体エマルジョンの固形分量は44.5質量%であった。この重合体エマルジョンに含まれる重合体について、上記した方法に準拠してDSC曲線の変極点より求めたガラス転移温度は、10℃であった。
【0134】
[製造例2]
重合体粒子(A−1)の水分散体の合成
還流冷却器、滴下槽、温度計及び攪拌装置を有する反応器に、イオン交換水850g、10質量%のドデシルベンゼンスルホン酸水溶液5.6gを投入した後、攪拌下で反応器中の温度を80℃に加温した。この反応器中に、ジメチルジメトキシシラン93.9g、フェニルトリメトキシシラン73.0g、メチルトリメトキシシラン29.4gからなる混合液を、反応器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて滴下した。その後、反応器中の温度を80℃に維持して30分攪拌を続けた。次に、10質量%のドデシルベンゼンスルホン酸水溶液5.6gを投入した後、反応器中の温度を80℃に維持して2時間攪拌を続けた。そこに、2質量%の過硫酸アンモニウム水溶液6.6gを投入した後、メタクリル酸メチル22.5g、アクリル酸n−ブチル11.2g、フェニルトリメトキシシラン12.3g、テトラエトキシシラン28.6g、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン1.1gからなる混合液と、アクリル酸0.9g、反応性乳化剤(ADEKA社製、「アデカリアソープSR−1025」;固形分量25質量%水溶液)1.2g、反応性乳化剤(第一工業製薬社製、「アクアロンKH−1025」;固形分量25質量%水溶液)1.2g、過硫酸アンモニウムの2.0質量%水溶液30g、イオン交換水286.4gからなる混合液とを、反応器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて同時に滴下した。さらに、反応器中の温度を80℃に維持して約1時間攪拌を続けた後、室温まで冷却し、25%アンモニア水溶液を反応液に添加してpHを8に調整した後、100メッシュの金網で濾過した。イオン交換水で固形分量を10.0質量%に調整し、重合体粒子として数平均粒子径155nmの重合体粒子(A−1)の水分散体を得た。
この水分散体中のジメチルジメトキシシラン(a)の含有量、オクタメチルシクロテトラシロキサン(m)の含有量、デカメチルシクロペンタシロキサン(n)の含有量は、重合体粒子(A−1)100質量部に対して、それぞれ0.001質量部以下、0.006質量部、0.004質量部であった。すなわち、重合体粒子(A−1)100質量部に対する、上記化合物(m)の含有量及び上記化合物(n)の含有量の総量は、0.01質量部であった。
上記した式(I)に基づいて、製造に用いたジメチルジメトキシシランの使用量、上記化合物(a)の含有量、上記化合物(m)の含有量及び上記化合物(n)の含有量から計算した、重合体粒子(A−1)におけるジメチルジメトキシシラン由来の構造単位の割合は、33.3質量%であった。
【0135】
[製造例3]
重合体粒子(A−2)の水分散体の合成
還流冷却器、滴下槽、温度計及び攪拌装置を有する反応器に、イオン交換水850g、10質量%のドデシルベンゼンスルホン酸水溶液5.6gを投入した後、攪拌下で反応器中の温度を80℃に加温した。この反応器中に、ジメチルジメトキシシラン93.9g、フェニルトリメトキシシラン124.8g、メチルトリメトキシシラン29.4gからなる混合液を、反応器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて滴下した。その後、反応器中の温度を80℃に維持して30分攪拌を続けた。次に、10質量%のドデシルベンゼンスルホン酸水溶液5.6gを投入した後、反応器中の温度を80℃に維持して2時間攪拌を続けた。そこに、2質量%の過硫酸アンモニウム水溶液6.6gを投入した後、フェニルトリメトキシシラン12.3g、テトラエトキシシラン28.6g、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン1.1gからなる混合液と、アクリル酸0.9g、反応性乳化剤(ADEKA社製、「アデカリアソープSR−1025」;固形分量25質量%水溶液)1.2g、反応性乳化剤(第一工業製薬社製、「アクアロンKH−1025」;固形分量25質量%水溶液)1.2g、過硫酸アンモニウムの2.0質量%水溶液30g、イオン交換水286.4gからなる混合液とを、反応器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて同時に滴下した。さらに、反応器中の温度を80℃に維持して約1時間攪拌を続けた後、室温まで冷却し、25%アンモニア水溶液を反応液に添加してpHを8に調整した後、100メッシュの金網で濾過した。イオン交換水で固形分量を10.0質量%に調整し、重合体粒子として数平均粒子径160nmの重合体粒子(A−2)の水分散体を得た。
この水分散体中のジメチルジメトキシシラン(a)の含有量、オクタメチルシクロテトラシロキサン(m)の含有量、デカメチルシクロペンタシロキサン(n)の含有量は、重合体粒子(A−2)100質量部に対して、それぞれ0.001質量部以下、0.008質量部、0.007質量部であった。すなわち、重合体粒子(A−2)100質量部に対する、上記化合物(m)の含有量及び上記化合物(n)の含有量の総量は、0.015質量部であった。
上記した式(I)に基づいて、製造に用いたジメチルジメトキシシランの使用量、上記化合物(a)の含有量、上記化合物(m)の含有量及び上記化合物(n)の含有量から計算した、重合体粒子(A−2)におけるジメチルジメトキシシラン由来の構造単位の割合は、33.3質量%であった。
【0136】
[製造例4]
重合体粒子(A−3)の水分散体の合成
還流冷却器、滴下槽、温度計及び攪拌装置を有する反応器に、イオン交換水850g、10質量%のドデシルベンゼンスルホン酸水溶液5.6gを投入した後、攪拌下で反応器中の温度を80℃に加温した。この反応器中に、ジメチルジメトキシシラン93.9g、フェニルトリメトキシシラン73.0g、メチルトリメトキシシラン29.4gからなる混合液を、反応器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて滴下した。その後、反応器中の温度を80℃に維持して30分攪拌を続けた。次に、10質量%のドデシルベンゼンスルホン酸水溶液5.6gを投入した後、反応器中の温度を80℃に維持して4時間攪拌を続けた。そこに、2質量%の過硫酸アンモニウム水溶液6.6gを投入した後、メタクリル酸メチル22.5g、アクリル酸n−ブチル11.2g、フェニルトリメトキシシラン12.3g、テトラエトキシシラン28.6g、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン1.1gからなる混合液と、アクリル酸0.9g、反応性乳化剤(ADEKA社製、「アデカリアソープSR−1025」;固形分量25質量%水溶液)1.2g、反応性乳化剤(第一工業製薬社製、「アクアロンKH−1025」;固形分量25質量%水溶液)1.2g、過硫酸アンモニウムの2.0質量%水溶液30g、イオン交換水286.4gからなる混合液とを、反応器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて同時に滴下した。さらに、反応器中の温度を80℃に維持して約1時間攪拌を続けた後、室温まで冷却し、25%アンモニア水溶液を反応液に添加してpHを8に調整した後、100メッシュの金網で濾過した。イオン交換水で固形分量を10.0質量%に調整して、水分散体を得た。
この水分散体中のジメチルジメトキシシラン(a)の含有量、オクタメチルシクロテトラシロキサン(m)の含有量、デカメチルシクロペンタシロキサン(n)の含有量は、水分散体中の重合体粒子100質量部に対して、それぞれ0.001質量部以下、0.003質量部、0.002質量部であった。
この水分散体に、新たにオクタメチルシクロテトラシロキサンとデカメチルシクロペンタシロキサンを重合体粒子100質量部に対して、0.004質量部、0.002質量部添加して室温で約2時間攪拌し、重合体粒子として数平均粒子径148nmの重合体粒子(A−3)の水分散体を得た。よって、重合体粒子(A−3)100質量部に対する、上記化合物(m)の含有量及び上記化合物(n)の含有量の総量は、0.011質量部であった。
上記した式(I)に基づいて、製造に用いたジメチルジメトキシシランの使用、上記化合物(a)の含有量、上記化合物(m)の含有量及び上記化合物(n)の含有量から計算した、重合体粒子(A−3)のジメチルジメトキシシラン由来の構造単位の割合は、33.3質量%であった。
【0137】
[製造例5]
重合体粒子(A−4)の水分散体の合成
還流冷却器、滴下槽、温度計及び攪拌装置を有する反応器に、イオン交換水850g、10質量%のドデシルベンゼンスルホン酸水溶液8.0gを投入した後、攪拌下で反応器中の温度を80℃に加温した。この反応器中に、ジメチルジメトキシシラン105.0g、フェニルトリメトキシシラン10.0g、メチルトリメトキシシラン65.7gからなる混合液を、反応器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて滴下した。その後、反応器中の温度を80℃に維持して30分攪拌を続けた。次に、10質量%のドデシルベンゼンスルホン酸水溶液16.8gを投入した後、反応器中の温度を80℃に維持して2時間攪拌を続けた。そこに、2質量%の過硫酸アンモニウム水溶液6.6gを投入した後、フェニルトリメトキシシラン26.8g、テトラエトキシシラン28.6g、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン1.1gからなる混合液と、アクリル酸0.9g、反応性乳化剤(ADEKA社製、「アデカリアソープSR−1025」;固形分量25質量%水溶液)2.3g、反応性乳化剤(第一工業製薬社製、「アクアロンKH−1025」;固形分量25質量%水溶液)2.3g、過硫酸アンモニウムの2.0質量%水溶液30g、イオン交換水170.0gからなる混合液とを、反応器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて同時に滴下した。さらに、反応器中の温度を80℃に維持して約1時間攪拌を続けた後、室温まで冷却し、25%アンモニア水溶液を反応液に添加してpHを8に調整した後、100メッシュの金網で濾過した。イオン交換水で固形分量を10.0質量%に調整し、重合体粒子として数平均粒子径133nmの重合体粒子(A−4)の水分散体を得た。
この水分散体中のジメチルジメトキシシラン(a)の含有量、オクタメチルシクロテトラシロキサン(m)の含有量、デカメチルシクロペンタシロキサン(n)の含有量は、重合体粒子(A−4)100質量部に対して、それぞれ0.001質量部以下、0.06質量部、0.04質量部であった。すなわち、重合体粒子(A−4)100質量部に対する、上記化合物(m)の含有量及び上記化合物(n)の含有量の総量は、0.1質量部であった。
上記した式(I)に基づいて、製造に用いたジメチルジメトキシシランの使用量、上記化合物(a)の含有量、上記化合物(m)の含有量及び上記化合物(n)の含有量から計算した、重合体粒子(A−4)におけるジメチルジメトキシシラン由来の構造単位の割合は、47.8質量%であった。
【0138】
[製造例6]
重合体粒子(A−5)の水分散体の合成
還流冷却器、滴下槽、温度計及び攪拌装置を有する反応器に、イオン交換水850g、10質量%のドデシルベンゼンスルホン酸水溶液8.0gを投入した後、攪拌下で反応器中の温度を80℃に加温した。この反応器中に、ジメチルジメトキシシラン131.0g、フェニルトリメトキシシラン10.0g、メチルトリメトキシシラン33.1gからなる混合液を、反応器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて滴下した。その後、反応器中の温度を80℃に維持して30分攪拌を続けた。次に、10質量%のドデシルベンゼンスルホン酸水溶液16.8gを投入した後、反応器中の温度を80℃に維持して2時間攪拌を続けた。そこに、2質量%の過硫酸アンモニウム水溶液6.6gを投入した後、フェニルトリメトキシシラン26.8g、テトラエトキシシラン28.6g、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン1.1gからなる混合液と、アクリル酸0.9g、反応性乳化剤(ADEKA社製、「アデカリアソープSR−1025」;固形分量25質量%水溶液)2.3g、反応性乳化剤(第一工業製薬社製、「アクアロンKH−1025」;固形分量25質量%水溶液)2.3g、過硫酸アンモニウムの2.0質量%水溶液30g、イオン交換水170.0gからなる混合液とを、反応器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて同時に滴下した。さらに、反応器中の温度を80℃に維持して約1時間攪拌を続けた後、室温まで冷却し、25%アンモニア水溶液を反応液に添加してpHを8に調整した後、100メッシュの金網で濾過した。イオン交換水で固形分量を10.0質量%に調整し、重合体粒子として数平均粒子径170nmの重合体粒子(A−5)の水分散体を得た。
この水分散体中のジメチルジメトキシシラン(a)の含有量、オクタメチルシクロテトラシロキサン(m)の含有量、デカメチルシクロペンタシロキサン(n)の含有量は、重合体粒子(A−5)100質量部に対して、それぞれ0.001質量部以下、0.35質量部、0.3質量部であった。すなわち、重合体粒子(A−5)100質量部に対する、上記化合物(m)の含有量及び上記化合物(n)の含有量の総量は、0.65質量部であった。
上記した式(I)に基づいて、製造に用いたジメチルジメトキシシランの使用量、上記化合物(a)の含有量、上記化合物(m)の含有量及び上記化合物(n)の含有量から計算した、重合体粒子(A−5)のジメチルジメトキシシラン由来の構造単位の割合は、59.2質量%であった。
【0139】
[製造例7]
重合体粒子(A−6)の水分散体の合成
還流冷却器、滴下槽、温度計及び攪拌装置を有する反応器に、イオン交換水850g、10質量%のドデシルベンゼンスルホン酸水溶液10.0gを投入した後、攪拌下で反応器中の温度を80℃に加温した。この反応器中に、ジメチルジメトキシシラン154g、フェニルトリメトキシシラン10.0g、メチルトリメトキシシラン5.0gからなる混合液を、反応器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて滴下した。その後、反応器中の温度を80℃に維持して30分攪拌を続けた。次に、10質量%のドデシルベンゼンスルホン酸水溶液16.8gを投入した後、反応器中の温度を80℃に維持して2時間攪拌を続けた。そこに、2質量%の過硫酸アンモニウム水溶液6.6gを投入した後、フェニルトリメトキシシラン26.8g、テトラエトキシシラン28.6g、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン1.1gからなる混合液と、アクリル酸0.9g、反応性乳化剤(ADEKA社製、「アデカリアソープSR−1025」;固形分量25質量%水溶液)2.3g、反応性乳化剤(第一工業製薬社製、「アクアロンKH−1025」;固形分量25質量%水溶液)2.3g、過硫酸アンモニウムの2.0質量%水溶液30g、イオン交換水170.0gからなる混合液とを、反応器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて同時に滴下した。さらに、反応器中の温度を80℃に維持して約1時間攪拌を続けた後、室温まで冷却し、25%アンモニア水溶液を反応液に添加してpHを8に調整した後、100メッシュの金網で濾過した。イオン交換水で固形分を10.0質量%に調整し、重合体粒子として数平均粒子径119nmの重合体粒子(A−6)の水分散体を得た。
この水分散体中のジメチルジメトキシシラン(a)の含有量、オクタメチルシクロテトラシロキサン(m)の含有量、デカメチルシクロペンタシロキサン(n)の含有量は、重合体粒子(A−6)100質量部に対して、それぞれ0.001質量部以下、0.38質量部、0.38質量部であった。すなわち、重合体粒子(A−6)100質量部に対する、上記化合物(m)の含有量及び上記化合物(n)の含有量の総量は、0.76質量部であった。
上記した式(I)に基づいて、製造に用いたジメチルジメトキシシランの使用量、上記化合物(a)の含有量、上記化合物(m)の含有量及び上記化合物(n)の含有量から計算した、重合体粒子(A−6)のジメチルジメトキシシラン由来の構造単位の割合は、69.2質量%であった。
【0140】
[製造例8]
重合体粒子(A´−7)の水分散体の合成
還流冷却器、滴下槽、温度計及び攪拌装置を有する反応器に、イオン交換水850g、10質量%のドデシルベンゼンスルホン酸水溶液5.6gを投入した後、攪拌下で反応器中の温度を80℃に加温した。この反応器中に、ジメチルジメトキシシラン81.0g、フェニルトリメトキシシラン73.0g、メチルトリメトキシシラン40.0gからなる混合液を、反応器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて滴下した。その後、反応器中の温度を80℃に維持して30分攪拌を続けた。次に、10質量%のドデシルベンゼンスルホン酸水溶液5.6gを投入した後、反応器中の温度を80℃に維持して2時間攪拌を続けた。そこに、2質量%の過硫酸アンモニウム水溶液6.6gを投入した後、メタクリル酸メチル22.5g、アクリル酸n−ブチル11.2g、フェニルトリメトキシシラン12.3g、テトラエトキシシラン28.6g、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン1.1gからなる混合液と、アクリル酸0.9g、反応性乳化剤(ADEKA社製、「アデカリアソープSR−1025」;固形分量25質量%水溶液)1.2g、反応性乳化剤(第一工業製薬社製、「アクアロンKH−1025」;固形分量25質量%水溶液)1.2g、過硫酸アンモニウムの2.0質量%水溶液30g、イオン交換水286.4gからなる混合液とを、反応器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて同時に滴下した。さらに、反応器中の温度を80℃に維持して約1時間攪拌を続けた後、室温まで冷却し、25%アンモニア水溶液を反応液に添加してpHを8に調整した後、100メッシュの金網で濾過した。イオン交換水で固形分を10.0質量%に調整し、重合体粒子として数平均粒子径157nmの重合体粒子(A´−7)の水分散体を得た。
この水分散体中のジメチルジメトキシシラン(a)の含有量、オクタメチルシクロテトラシロキサン(m)の含有量、デカメチルシクロペンタシロキサン(n)の含有量は、重合体粒子(A´−7)100質量部に対して、それぞれ0.001質量部以下、0.005質量部、0.006質量部であった。すなわち、重合体粒子(A´−7)100質量部に対する、上記化合物(m)の含有量及び上記化合物(n)の含有量の総量は、0.011質量部であった。
上記した式(I)に基づいて、製造に用いたジメチルジメトキシシランの使用量、上記化合物(a)の含有量、上記化合物(m)の含有量及び上記化合物(n)の含有量から計算した、重合体粒子(A´−7)のジメチルジメトキシシラン由来の構造単位の割合は、29.2質量%であった。
【0141】
[製造例9]
重合体粒子(A´−8)の水分散体の合成
還流冷却器、滴下槽、温度計及び攪拌装置を有する反応器に、イオン交換水850g、10質量%のドデシルベンゼンスルホン酸水溶液5.6gを投入した後、攪拌下で反応器中の温度を80℃に加温した。この反応器中に、ジメチルジメトキシシラン93.9g、フェニルトリメトキシシラン73.0g、メチルトリメトキシシラン29.4gからなる混合液を、反応器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて滴下した。その後、反応器中の温度を80℃に維持して30分攪拌を続けた。次に、2質量%の過硫酸アンモニウム水溶液6.6gを投入した後、メタクリル酸メチル22.5g、アクリル酸n−ブチル11.2g、フェニルトリメトキシシラン12.3g、テトラエトキシシラン28.6g、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン1.1gからなる混合液と、アクリル酸0.9g、反応性乳化剤(ADEKA社製、「アデカリアソープSR−1025」;固形分量25質量%水溶液)1.2g、反応性乳化剤(第一工業製薬社製、「アクアロンKH−1025」;固形分量25質量%水溶液)1.2g、過硫酸アンモニウムの2.0質量%水溶液30g、イオン交換水286.4gからなる混合液とを、反応器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて同時に滴下した。さらに、反応器中の温度を80℃に維持して約1時間攪拌を続けた後、室温まで冷却し、25%アンモニア水溶液を反応液に添加してpHを8に調整した後、100メッシュの金網で濾過した。イオン交換水で固形分を10.0質量%に調整し、重合体粒子として数平均粒子径155nmの重合体粒子(A´−8)の水分散体を得た。
この水分散体中のジメチルジメトキシシラン(a)の含有量、オクタメチルシクロテトラシロキサン(m)の含有量、デカメチルシクロペンタシロキサン(n)の含有量は、重合体粒子(A´−8)100質量部に対して、それぞれ0.001質量部以下、0.55質量部、0.45質量部であった。すなわち、重合体粒子(A´−8)100質量部に対する、上記化合物(m)の含有量及び上記化合物(n)の含有量の総量は、1質量部であった。
上記した式(I)に基づいて、製造に用いたジメチルジメトキシシランの使用量、上記化合物(a)の含有量、上記化合物(m)の含有量及び上記化合物(n)の含有量から計算した、重合体粒子(A´−8)のジメチルジメトキシシラン由来の構造単位の割合は、32.4質量%であった。
【0142】
[製造例10]
重合体粒子(A´−9)の水分散体の合成
還流冷却器、滴下槽、温度計及び攪拌装置を有する反応器に、イオン交換水850g、10質量%のドデシルベンゼンスルホン酸水溶液5.6gを投入した後、攪拌下で反応器中の温度を80℃に加温した。この反応器中に、ジメチルジメトキシシラン93.9g、フェニルトリメトキシシラン73.0g、メチルトリメトキシシラン29.4gからなる混合液を、反応器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて滴下した。その後、反応器中の温度を80℃に維持して30分攪拌を続けた。次に、10質量%のドデシルベンゼンスルホン酸水溶液5.6gを投入した後、反応器中の温度を80℃に維持して4時間攪拌を続けた。そこに、2質量%の過硫酸アンモニウム水溶液6.6gを投入した後、メタクリル酸メチル22.5g、アクリル酸n−ブチル11.2g、フェニルトリメトキシシラン12.3g、テトラエトキシシラン28.6g、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン1.1gからなる混合液と、アクリル酸0.9g、反応性乳化剤(ADEKA社製、「アデカリアソープSR−1025」;固形分量25質量%水溶液)1.2g、反応性乳化剤(第一工業製薬社製、「アクアロンKH−1025」;固形分量25質量%水溶液)1.2g、過硫酸アンモニウムの2.0質量%水溶液30g、イオン交換水286.4gからなる混合液とを、反応器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて同時に滴下した。さらに、反応器中の温度を80℃に維持して約1時間攪拌を続けた後、室温まで冷却し、25%アンモニア水溶液を反応器中に添加して液のpHを8に調整した後、100メッシュの金網で濾過した。イオン交換水で固形分量を10.0質量%に調整し、重合体粒子として数平均粒子径148nmの重合体粒子(A´−9)の水分散体を得た。
この水分散体中のジメチルジメトキシシラン(a)の含有量、オクタメチルシクロテトラシロキサン(m)の含有量、デカメチルシクロペンタシロキサン(n)の含有量は、重合体粒子100質量部に対して、それぞれ0.001質量部以下、0.003質量部、0.002質量部であった。すなわち、重合体粒子(A´−9)100質量部に対する、上記化合物(m)の含有量及び上記化合物(n)の含有量の総量は、0.005質量部であった。
上記した式(I)に基づいて、製造に用いたジメチルジメトキシシランの使用量、上記化合物(a)の含有量、上記化合物(m)の含有量及び上記化合物(n)の含有量から計算した、重合体粒子(A´−9)のジメチルジメトキシシラン由来の構造単位の割合は、33.3質量%であった。
【0143】
[製造例11]
重合体粒子(A´−10)の水分散体の合成
還流冷却器、滴下槽、温度計及び攪拌装置を有する反応器に、イオン交換水850g、10質量%のドデシルベンゼンスルホン酸水溶液10.0gを投入した後、攪拌下で反応器中の温度を80℃に加温した。この反応器中に、ジメチルジメトキシシラン154g、フェニルトリメトキシシラン10.0g、メチルトリメトキシシラン5.0gからなる混合液を、反応器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて滴下した。その後、反応器中の温度を80℃に維持して30分攪拌を続けた。次に、2質量%の過硫酸アンモニウム水溶液6.6gを投入した後、フェニルトリメトキシシラン26.8g、テトラエトキシシラン28.6g、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン1.1gからなる混合液と、アクリル酸0.9g、反応性乳化剤(ADEKA社製、「アデカリアソープSR−1025」;固形分量25質量%水溶液)2.3g、反応性乳化剤(第一工業製薬社製、「アクアロンKH−1025」;固形分量25質量%水溶液)2.3g、過硫酸アンモニウムの2.0質量%水溶液30g、イオン交換水170.0gからなる混合液とを、反応器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて同時に滴下した。さらに、反応器中の温度を80℃に維持して約1時間攪拌を続けた後、室温まで冷却し、25%アンモニア水溶液を反応液に添加してpHを8に調整した後、100メッシュの金網で濾過した。イオン交換水で固形分量を10.0質量%に調整し、重合体粒子として数平均粒子径120nmの重合体粒子(A´−10)の水分散体を得た。
この水分散体中のジメチルジメトキシシラン(a)の含有量、オクタメチルシクロテトラシロキサン(m)の含有量、デカメチルシクロペンタシロキサン(n)の含有量は、重合体粒子(A´−10)100質量部に対して、それぞれ0.001質量部以下、1.5質量部、1.4質量部であった。すなわち、重合体粒子(A´−10)100質量部に対する、上記化合物(m)の含有量及び上記化合物(n)の含有量の総量は、2.9質量部であった。
上記した式(I)に基づいて、製造に用いたジメチルジメトキシシランの使用量、上記化合物(a)の含有量、上記化合物(m)の含有量及び上記化合物(n)の含有量から計算した、重合体粒子(A´−10)のジメチルジメトキシシラン由来の構造単位の割合は、68.0質量%であった。
【0144】
[製造例12]
重合体粒子(A´−11)の水分散体の合成
還流冷却器、滴下槽、温度計及び攪拌装置を有する反応器に、イオン交換水850g、10質量%のドデシルベンゼンスルホン酸水溶液10.0gを投入した後、攪拌下で反応器中の温度を80℃に加温した。この反応器中に、ジメチルジメトキシシラン168.0g、フェニルトリメトキシシラン10.0gからなる混合液を、反応器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて滴下した。その後、反応器中の温度を80℃に維持して30分攪拌を続けた。次に、10質量%のドデシルベンゼンスルホン酸水溶液16.8gを投入した後、反応器中の温度を80℃に維持して5時間攪拌を続けた。そこに、2質量%の過硫酸アンモニウム水溶液6.6gを投入した後、フェニルトリメトキシシラン26.8g、テトラエトキシシラン28.6g、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン1.1gからなる混合液と、アクリル酸0.9g、反応性乳化剤(ADEKA社製、「アデカリアソープSR−1025」;固形分量25質量%水溶液)2.3g、反応性乳化剤(第一工業製薬社製、「アクアロンKH−1025」;固形分量25質量%水溶液)2.3g、過硫酸アンモニウムの2.0質量%水溶液30g、イオン交換水170.0gからなる混合液とを、反応器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて同時に滴下した。さらに、反応器中の温度を80℃に維持して約1時間攪拌を続けた後、室温まで冷却し、25%アンモニア水溶液を反応液に添加してpHを8に調整した後、100メッシュの金網で濾過した。イオン交換水で固形分を10.0質量%に調整し、重合体粒子として数平均粒子径150nmの重合体粒子(A´−11)の水分散体を得た。
この水分散体中のジメチルジメトキシシラン(a)の含有量、オクタメチルシクロテトラシロキサン(m)の含有量、デカメチルシクロペンタシロキサン(n)の含有量は、重合体粒子(A´−11)100質量部に対して、それぞれ0.001質量部以下、0.39質量部、0.38質量部であった。すなわち、重合体粒子(A´−11)100質量部に対する、上記化合物(m)の含有量及び上記化合物(n)の含有量の総量は、0.77質量部であった。
上記した式(I)に基づいて、製造に用いたジメチルジメトキシシランの使用量、上記化合物(a)の含有量、上記化合物(m)の含有量及び上記化合物(n)の含有量から計算した、重合体粒子(A´−11)のジメチルジメトキシシラン由来の構造単位の割合は、72.3質量%であった。
【0145】
[製造例13]
<重合体粒子(A´−12)の水分散体の合成>
還流冷却器、滴下槽、温度計及び攪拌装置を有する反応器に、イオン交換水850g、10質量%のドデシルベンゼンスルホン酸水溶液10.0gを投入した後、攪拌下で反応器中の温度を80℃に加温した。この反応器中に、ジメチルジメトキシシラン168.0g、フェニルトリメトキシシラン10.0gからなる混合液を、反応器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて滴下した。その後、反応器中の温度を80℃に維持して30分攪拌を続けた。次に、10質量%のドデシルベンゼンスルホン酸水溶液16.8gを投入した後、反応器中の温度を80℃に維持して2時間攪拌を続けた。そこに、2質量%の過硫酸アンモニウム水溶液6.6gを投入した後、フェニルトリメトキシシラン26.8g、テトラエトキシシラン28.6g、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン1.1gからなる混合液と、アクリル酸0.9g、反応性乳化剤(ADEKA社製、「アデカリアソープSR−1025」;固形分量25質量%水溶液)2.3g、反応性乳化剤(第一工業製薬社製、「アクアロンKH−1025」;固形分量25質量%水溶液)2.3g、過硫酸アンモニウムの2.0質量%水溶液30g、イオン交換水170.0gからなる混合液とを、反応器中の温度を80℃に保った状態で約2時間かけて同時に滴下した。さらに、反応器中の温度を80℃に維持して約1時間攪拌を続けた後、室温まで冷却し、25%アンモニア水溶液を反応液に添加してpHを8に調整した後、100メッシュの金網で濾過した。イオン交換水で固形分を10.0質量%に調整し、重合体粒子として数平均粒子径146nmの重合体粒子(A´−12)の水分散体を得た。
この水分散体中のジメチルジメトキシシラン(a)の含有量、オクタメチルシクロテトラシロキサン(m)の含有量、デカメチルシクロペンタシロキサン(n)の含有量は、重合体粒子(A´−12)100質量部に対して、それぞれ0.001質量部以下、0.74質量部、0.81質量部であった。すなわち、重合体粒子(A´−12)100質量部に対する、上記化合物(m)の含有量及び上記化合物(n)の含有量の総量は、1.55質量部であった。
上記した式(I)に基づいて、製造に用いたジメチルジメトキシシランの使用量、上記化合物(a)の含有量、上記化合物(m)の含有量及び上記化合物(n)の含有量から計算した、重合体粒子(A´−12)のジメチルジメトキシシラン由来の構造単位の割合は、71.6質量%であった。
【0146】
[製造例14]
光触媒活性を有する無機酸化物(C−1)の合成
シリカ修飾ルチル型酸化チタン
TiO2として200g/Lの濃度の四塩化チタン水溶液700mLと、Na2Oとして100g/Lの濃度の水酸化ナトリウム水溶液を、反応液のpHを5〜9に維持しながら、添加した。その後、反応液のpHを7に調整した後、濾過し、濾液の導電率が100μS/cmとなるまで洗浄し、固形分量が28.3質量%である酸化チタン湿ケーキ1を得た。この酸化チタン湿ケーキ1は、ルチル型構造を有する微粒子を含有し、その1次粒子の数平均粒子径は8nmであった。
得られた酸化チタン湿ケーキ1を純水で希釈して、1モル/Lのスラリーを調製した。このスラリー1Lを3Lのフラスコに仕込み、更に、酸化チタン/硝酸のモル比が1/1となるように1規定の硝酸を添加し、95℃の温度に加熱し、この温度で2時間維持して、酸加熱処理を行った。酸加熱処理後のスラリーを室温まで冷却し、28%アンモニア水を用いてpH6.7に中和し、濾過した。その後、濾液の導電率が100μS/cmとなるまで洗浄し、固形分量が25質量%の酸化チタン湿ケーキ2を得た。
得られた酸化チタン湿ケーキ2に、10%の濃度の水酸化ナトリウム水溶液を添加してリパルプし、その後、超音波洗浄機で3時間分散して、pH10.5、固形分量10質量%のアルカリ性酸化チタンゾルを得た。このアルカリ性酸化チタンゾル2Lを3Lのフラスコに仕込み、70℃の温度に昇温し、SiO2として432g/Lの濃度のケイ酸ナトリウム水溶液69.4mLを添加し、その後90℃に昇温して1時間維持した後、10%の硫酸を添加してpHを6に調整して、酸化チタンの表面をケイ素の含水酸化物で表面処理された酸化チタンゾルを得た。
得られた酸化チタンゾルを室温まで冷却し、5.4Lの純水を添加し、脱塩濃縮装置を用いて、不純物の除去、及び濃縮を行い、pH7.3、固形分量29質量%、導電率1.18mS/cmの中性ルチル型酸化チタンゾルを得た。この中性ルチル型酸化チタンゾルは、TiO2に対してSiO2基準で15質量%のケイ素の含水酸化物を含有していた。このゾル中の酸化チタンの1次粒子の数平均粒子径は9nmであった。
【0147】
[製造例15]
光触媒活性を有する無機酸化物(C−2)の合成
シリカ修飾アナタース型酸化チタン
チタン鉱石を硫酸と反応させて得られた硫酸チタン溶液を加熱加水分解して生成させた凝集メタチタン酸を、TiO2換算で30質量%の水性スラリーとした。このスラリーにアンモニア水を添加してpH7に中和し、その後濾過・洗浄によって硫酸イオンを除去して、脱水ケーキを得た。得られた脱水ケーキに硝酸を加えることで解膠処理して、アナタース型結晶構造を有する酸化チタン微粒子(1次粒子の数平均粒子径7nm)からなるpH1.5の酸性酸化チタンゾルを得た。
得られた酸性酸化チタンゾルを純水で希釈して、TiO2換算濃度が200g/Lの酸化チタンゾル600mLとした後、70℃に昇温し、SiO2換算濃度が432g/Lであるケイ酸ナトリウム水溶液20.8mLを20%硫酸と同時に添加した。その後、30分間熟成した。次いで、10%水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを8に調整した後、2%硫酸水溶液でpHを6に調整し、濾過・洗浄を行い、湿ケーキを得た。この湿ケーキを純水中にリパルプした後、超音波分散して、中性域で安定なアナタース型酸化チタンゾル(固形分量20質量%、pH7.5)を得た。これには、酸化チタン微粒子の表面に凝集シリカが多孔質の状態で被着しており、その含有量は、TiO2100質量部に対してSiO2換算で7質量部であった。
【0148】
[実施例1]
重合体粒子(A−1)の水分散体(AD−1)180.0g(固形分量10.0質量%)に、数平均粒子径8nmの水分散コロイダルシリカ(B−1)(日産化学工業社製、「スノーテックスOS」;固形分量20質量%)60.0gと、エタノール50gと、イオン交換水210.0gを混合し攪拌することにより、固形分量6.0質量%の水性組成物(G−1)を得た。この水性組成物(G−1)の粘度は2mPa・sであった。
次に、エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cm基材の片面(エナメル塗料を予め塗装した面)に水性組成物(G−1)を塗付量17g/m2となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置して、基材上に塗膜が形成された試験板(H−1)を得た。この水性組成物(G−1)、塗膜及び試験板(H−1)の各種物性・評価結果を表1に示す。
【0149】
[実施例2]
重合体粒子(A−1)の水分散体(AD−1)180.0gに替えて重合体粒子(A−2)の水分散体(AD−2)180.0g(固形分量10.0質量%)を用いた以外は実施例1と同様にして、固形分量6.0質量%の水性組成物(G−2)を得た。この水性組成物(G−2)の粘度は2mPa・sであった。
次に、エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cm基材の片面(エナメル塗料を予め塗装した面)に水性組成物(G−2)を塗付量17g/m2となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置して、基材上に塗膜が形成された試験板(H−2)を得た。この水性組成物(G−2)、塗膜及び試験板(H−2)の各種物性・評価結果を表1に示す。
【0150】
[実施例3]
重合体粒子(A−1)の水分散体(AD−1)180.0gに替えて重合体粒子(A−3)の水分散体(AD−3)180.0g(固形分量10.0質量%)を用いた以外は実施例1と同様にして、固形分量6.0質量%の水性組成物(G−3)を得た。この水性組成物(G−3)の粘度は2mPa・sであった。
次に、エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cm基材の片面(エナメル塗料を予め塗装した面)に上記水性組成物(G−3)を塗付量17g/m2となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置して、基材上に塗膜が形成された試験板(H−3)を得た。この水性組成物(G−3)、塗膜及び試験板(H−3)の各種物性・評価結果を表1に示す。
【0151】
[実施例4]
重合体粒子(A−1)の水分散体(AD−1)180.0gに替えて重合体粒子(A−4)の水分散体(AD−4)180.0g(固形分量10.0質量%)を用いた以外は実施例1と同様にして、固形分量6.0質量%の水性組成物(G−4)を得た。この水性組成物(G−4)の粘度は3mPa・sであった。
次に、エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cm基材の片面(エナメル塗料を予め塗装した面)に上記水性組成物(G−4)を塗付量17g/m2となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置して、基材上に塗膜が形成された試験板(H−4)を得た。この水性組成物(G−4)、塗膜及び試験板(H−4)の各種物性・評価結果を表1に示す。
【0152】
[実施例5]
重合体粒子(A−1)の水分散体(AD−1)180.0gに替えて重合体粒子(A−5)の水分散体(AD−5)180.0g(固形分量10.0質量%)を用いた以外は実施例1と同様にして、固形分量6.0質量%の水性組成物(G−5)を得た。この水性組成物(G−5)の粘度は2mPa・sであった。
次に、エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cm基材の片面(エナメル塗料を予め塗装した面)に上記水性組成物(G−5)を塗付量17g/m2となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置して、基材上に塗膜が形成された試験板(H−5)を得た。この水性組成物(G−5)、塗膜及び試験板(H−5)の各種物性・評価結果を表1に示す。
【0153】
[実施例6]
重合体粒子(A−1)の水分散体(AD−1)180.0gに替えて重合体粒子(A−6)の水分散体(AD−6)180.0g(固形分量10.0質量%)を用いた以外は実施例1と同様にして、固形分量6.0質量%の水性組成物(G−6)を得た。この水性組成物(G−6)の粘度は3mPa・sであった。
次に、エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cm基材の片面(エナメル塗料を予め塗装した面)に上記水性組成物(G−6)を塗付量17g/m2となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置して、基材上に塗膜が形成された試験板(H−6)を得た。この水性組成物(G−6)、塗膜及び試験板(H−6)の各種物性・評価結果を表1に示す。
【0154】
[実施例7]
重合体粒子(A−5)の水分散体(AD−5)180.0g(固形分量10.0質量%)に、数平均粒子径8nmの水分散コロイダルシリカ(B−2)(日産化学工業社製、「スノーテックスS」;固形分量30質量%)40.0gと、エタノール50gと、イオン交換水230.0gを混合し攪拌することにより固形分量6.0質量%の水性組成物(G−7)を得た。この水性組成物(G−7)の粘度は2mPa・sであった。
次に、エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cm基材の片面(エナメル塗料を予め塗装した面)に上記水性組成物(G−7)を塗付量17g/m2となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置して、基材上に塗膜が形成された試験板(H−7)を得た。この水性組成物(G−7)、塗膜及び試験板(H−7)の各種物性・評価結果を表1に示す。
【0155】
[実施例8]
重合体粒子(A−5)の水分散体(AD−5)240.0g(固形分量10.0質量%)に、数平均粒子径8nmの水分散コロイダルシリカ(B−1)(日産化学工業社製、「スノーテックスOS」;固形分量20質量%)30.0gと、エタノール50gと、イオン交換水180.0gを混合し攪拌することにより固形分量6.0質量%の水性組成物(G−8)を得た。この水性組成物(G−8)の粘度は2mPa・sであった。
次に、エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cm基材の片面(エナメル塗料を予め塗装した面)に上記水性組成物(G−8)を塗付量17g/m2となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置して、基材上に塗膜が形成された試験板(H−8)を得た。この水性組成物(G−8)、塗膜及び試験板(H−8)の各種物性・評価結果を表1に示す。
【0156】
[実施例9]
重合体粒子(A−5)の水分散体(AD−5)210.0g(固形分量10.0質量%)に、数平均粒子径8nmの水分散コロイダルシリカ(B−1)(日産化学工業社製、「スノーテックスOS」;固形分量20質量%)37.5gと、光触媒活性を有する無機酸化物(C−1)5.2g(固形分量29質量%)と、エタノール50gと、イオン交換水197.5gを混合し攪拌することにより固形分量6.0質量%の水性組成物(G−9)を得た。この水性組成物(G−9)の粘度は2mPa・sであった。
次に、エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cm基材の片面(エナメル塗料を予め塗装した面)に上記水性組成物(G−9)を塗付量17g/m2となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置して、基材上に塗膜が形成された試験板(H−9)を得た。この水性組成物(G−9)、塗膜及び試験板(H−9)の各種物性・評価結果を表2に示す。
【0157】
[実施例10]
重合体粒子(A−5)の水分散体(AD−5)210.0g(固形分量10.0質量%)に、数平均粒子径8nmの水分散コロイダルシリカ(B−1)(日産化学工業社製、「スノーテックスOS」;固形分量20質量%)30.0gと、光触媒活性を有する無機酸化物(C−1)10.3g(固形分量29質量%)と、エタノール50gと、イオン交換水200gを混合し攪拌することにより固形分量6.0質量%の水性組成物(G−10)を得た。この水性組成物(G−10)の粘度は2mPa・sであった。
次に、エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cm基材の片面(エナメル塗料を予め塗装した面)に上記水性組成物(G−10)を塗付量17g/m2となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置して、基材上に塗膜が形成された試験板(H−10)を得た。この水性組成物(G−10)、塗膜及び試験板(H−10)の各種物性・評価結果を表2に示す。
【0158】
[実施例11]
重合体粒子(A−5)の水分散体(AD−5)210.0g(固形分量10.0質量%)に、数平均粒子径8nmの水分散コロイダルシリカ(B−1)(日産化学工業社製、「スノーテックスOS」;固形分量20質量%)22.5gと、光触媒活性を有する無機酸化物(C−1)15.5g(固形分量29質量%)と、エタノール50gと、イオン交換水202.5gを混合し攪拌することにより固形分量6.0質量%の水性組成物(G−11)を得た。この水性組成物(G−11)の粘度は2mPa・sであった。
次に、エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cm基材の片面(エナメル塗料を予め塗装した面)に上記水性組成物(G−11)を塗付量17g/m2となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置して、基材上に塗膜が形成された試験板(H−11)を得た。この水性組成物(G−11)、塗膜及び試験板(H−11)の各種物性・評価結果を表2に示す。
【0159】
[実施例12]
重合体粒子(A−5)の水分散体(AD−5)210.0g(固形分量10.0質量%)に、数平均粒子径8nmの水分散コロイダルシリカ(B−1)(日産化学工業社製、「スノーテックスOS」;固形分量20質量%)37.5gと、光触媒活性を有する無機酸化物(C−2)7.5g(固形分量20質量%)と、エタノール50gと、イオン交換水195.0gを混合し攪拌することにより固形分量6.0質量%の水性組成物(G−12)を得た。この水性組成物(G−12)の粘度は2mPa・sであった。
次に、エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cm基材の片面(エナメル塗料を予め塗装した面)に上記水性組成物(G−12)を塗付量17g/m2となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置して、基材上に塗膜が形成された試験板(H−12)を得た。この水性組成物(G−12)、塗膜及び試験板(H−12)の各種物性・評価結果を表2に示す。
【0160】
[実施例13]
重合体粒子(A−5)の水分散体(AD−5)210.0g(固形分量10.0質量%)に、数平均粒子径8nmの水分散コロイダルシリカ(B−1)(日産化学工業社製、「スノーテックスOS」;固形分量20質量%)30.0gと、光触媒活性を有する無機酸化物(C−1)10.3g(固形分量29質量%)と、フルオロカーボン界面活性剤(D−1)(DIC社製、「メガファックF−444」)0.2gと、エタノール50gと、イオン交換水199.8gを混合し攪拌することにより固形分量6.0質量%の水性組成物(G−13)を得た。この水性組成物(G−13)の粘度は2mPa・sであった。
次に、エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cm基材の片面(エナメル塗料を予め塗装した面)に上記水性組成物(G−13)を塗付量17g/m2となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置して、基材上に塗膜が形成された試験板(H−13)を得た。この水性組成物(G−13)、塗膜及び試験板(H−13)の各種物性・評価結果を表2に示す。
【0161】
[実施例14]
重合体粒子(A−5)の水分散体(AD−5)210.0g(固形分量10.0質量%)に、数平均粒子径8nmの水分散コロイダルシリカ(B−1)(日産化学工業社製、「スノーテックスOS」;固形分量20質量%)30.0gと、光触媒活性を有する無機酸化物(C−1)10.3g(固形分量29質量%)と、フルオロカーボン界面活性剤(D−1)(DIC社製、「メガファックF−444」)0.2gと、イオン交換水により固形分量を1.0質量%に調整した退色性色素(E−1)(キシダ化学社製、「メチレンブルー」)3.0gと、エタノール50gと、イオン交換水196.8gを混合し攪拌することにより固形分量6.0質量%の水性組成物(G−14)を得た。この水性組成物(G−14)の粘度は2mPa・sであった。
次に、エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cm基材の片面(エナメル塗料を予め塗装した面)に上記水性組成物(G−14)を塗付量17g/m2となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置して、基材上に塗膜が形成された試験板(H−14)を得た。この水性組成物(G−14)、塗膜及び試験板(H−14)の各種物性・評価結果を表2に示す。
【0162】
[実施例15]
イオン交換水により固形分量を1.0質量%に調整した退色性色素(E−1)(キシダ化学社製、「メチレンブルー」)3.0gに変えてイオン交換水により固形分を1.0質量%に調整した退色性色素(E−2)(保土ヶ谷化学工業社製、「アシッドレッド」)3.0gを用いた以外は、実施例14と同様にして、固形分量6.0質量%の水性組成物(G−15)を得た。この水性組成物(G−15)の粘度は2mPa・sであった。
次に、エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cm基材の片面(エナメル塗料を予め塗装した面)に上記水性組成物(G−15)を塗付量17g/m2となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置して、基材上に塗膜が形成された試験板(H−15)を得た。この水性組成物(G−15)、塗膜及び試験板(H−15)の各種物性・評価結果を表2に示す。
【0163】
[実施例16]
重合体粒子(A−5)の水分散体(AD−5)60.0g(固形分10.0質量%)に、数平均粒子径8nmの水分散コロイダルシリカ(B−1)(日産化学工業社製、「スノーテックスOS」;固形分量20質量%)7.5gと、光触媒活性を有する無機酸化物(C−1)5.2g(固形分量29質量%)と、フルオロカーボン界面活性剤(D−1)(DIC社製、「メガファックF−444」)0.2gと、イオン交換水により固形分量を1.0質量%に調整した退色性色素(E−1)(キシダ化学社製、「メチレンブルー」)1.0gと、イオン交換水により固形分量を1.0質量%に調整したセルロース系増粘剤(F−1)(ダイセルファインケム社製、「HECダイセルSP900」)40.0gと、エタノール50gと、イオン交換水336.3gを混合し攪拌することにより固形分量1.9質量%の水性組成物(G−16)を得た。この水性組成物(G−16)の粘度は15mPa・sであった。
次に、エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cm基材の片面(エナメル塗料を予め塗装した面)に上記水性組成物(G−16)を塗付量50g/m2となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置して、基材上に塗膜が形成された試験板(H−16)を得た。この試験板(H−16)の各種評価結果を表2に示す。この水性組成物(G−16)、塗膜及び試験板(H−16)の各種物性・評価結果を表2に示す。
【0164】
[実施例17]
重合体粒子(A−5)の水分散体(AD−5)60.0g(固形分量10.0質量%)に、数平均粒子径8nmの水分散コロイダルシリカ(B−1)(日産化学工業社製、「スノーテックスOS」;固形分量20質量%)7.5gと、光触媒活性を有する無機酸化物(C−1)5.2g(固形分量29質量%)と、フルオロカーボン界面活性剤(D−1)(DIC社製、「メガファックF−444」)0.2gと、イオン交換水により固形分量を1.0質量%に調整した退色性色素(E−1)(キシダ化学社製、「メチレンブルー」)1.0gと、イオン交換水により固形分量を1.0質量%に調整したセルロース系増粘剤(F−1)(ダイセルファインケム社製、「HECダイセルSP900」)80.0gと、エタノール50gと、イオン交換水296.3gを混合し攪拌することにより固形分量2.0質量%の水性組成物(G−17)を得た。この水性組成物(G−17)の粘度は28mPa・sであった。
次に、エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cm基材の片面(エナメル塗料を予め塗装した面)に上記水性組成物(G−17)を塗付量50g/m2となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置して、基材上に塗膜が形成された試験板(H−17)を得た。この試験板(H−17)の各種評価結果を表2に示す。この水性組成物(G−17)、塗膜及び試験板(H−17)の各種物性・評価結果を表2に示す。
【0165】
[実施例18]
重合体粒子(A−5)の水分散体(AD−5)60.0g(固形分量10.0質量%)に、数平均粒子径8nmの水分散コロイダルシリカ(B−1)(日産化学工業社製、「スノーテックスOS」;固形分量20質量%)7.5gと、光触媒活性を有する無機酸化物(C−1)5.2g(固形分量29質量%)と、フルオロカーボン界面活性剤(D−1)(DIC社製、「メガファックF−444」)0.2gと、イオン交換水により固形分量を1.0質量%に調整した退色性色素(E−1)(キシダ化学社製、「メチレンブルー」)1.0gと、イオン交換水により固形分量を1.0質量%に調整したセルロース系増粘剤(F−2)(三昌者製「NEOVISCO−MCRM50000S」)70.0gと、エタノール50gと、イオン交換水306.3gを混合し攪拌することにより固形分量2.0質量%の水性組成物(G−18)を得た。この水性組成物(G−18)の粘度は30mPa・sであった。
次に、エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cm基材の片面(エナメル塗料を予め塗装した面)に上記水性組成物(G−18)を塗付量50g/m2となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置して、基材上に塗膜が形成された試験板(H−18)を得た。この試験板(H−18)の各種評価結果を表2に示す。この水性組成物(G−18)、塗膜及び試験板(H−18)の各種物性・評価結果を表2に示す。
【0166】
[実施例19]
重合体粒子(A−5)の水分散体(AD−5)60.0g(固形分量10.0質量%)に、数平均粒子径8nmの水分散コロイダルシリカ(B−1)(日産化学工業社製、「スノーテックスOS」;固形分量20質量%)7.5gと、光触媒活性を有する無機酸化物(C−1)5.2g(固形分量29質量%)と、フルオロカーボン界面活性剤(D−1)(DIC社製、「メガファックF−444」)0.2gと、イオン交換水により固形分量を1.0質量%に調整した退色性色素(E−1)(キシダ化学社製、「メチレンブルー」)1.0gと、イオン交換水により固形分量を1.0質量%に調整したセルロース系増粘剤(F−3)(信越化学工業社製、「メトローズ90SH−30000」)80.0gと、エタノール50gと、イオン交換水296.3gを混合し攪拌することにより固形分量2.0質量%の水性組成物(G−19)を得た。この水性組成物(G−19)の粘度は28mPa・sであった。
次に、エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cm基材の片面(エナメル塗料を予め塗装した面)に上記水性組成物(G−19)を塗付量50g/m2となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置して、基材上に塗膜が形成された試験板(H−19)を得た。この試験板(H−19)の各種評価結果を表2に示す。この水性組成物(G−19)、塗膜及び試験板(H−19)の各種物性・評価結果を表2に示す。
【0167】
[比較例1]
重合体粒子(A−1)の水分散体(AD−1)180.0gに替えて重合体粒子(A´−7)の水分散体180.0g(固形分量10.0質量%)を用いた以外は実施例1と同様にして、固形分量6.0質量%の水性組成物(G−20)を得た。この水性組成物(G−20)の粘度は2mPa・sであった。
次に、エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cm基材の片面(エナメル塗料を予め塗装した面)に上記水性組成物(G−20)を塗付量17g/m2となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置して、基材上に塗膜が形成された試験板(H−20)を得た。この水性組成物(G−20)、塗膜及び試験板(H−20)の各種物性・評価結果を表3に示す。
【0168】
[比較例2]
重合体粒子(A−1)の水分散体(AD−1)180.0gに替えて重合体粒子(A´−8)の水分散体180.0g(固形分量10.0質量%)を用いた以外は実施例1と同様にして、固形分量6.0質量%の水性組成物(G−21)を得た。この水性組成物(G−21)の粘度は2mPa・sであった。
次に、エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cm基材の片面(エナメル塗料を予め塗装した面)に上記水性組成物(G−21)を塗付量17g/m2となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置して、基材上に塗膜が形成された試験板(H−21)を得た。この水性組成物(G−21)、塗膜及び試験板(H−21)の各種物性・評価結果を表3に示す。
【0169】
[比較例3]
重合体粒子(A−1)の水分散体(AD−1)180.0gに替えて重合体粒子(A´−9)の水分散体180.0g(固形分量10.0質量%)を用いた以外は実施例1と同様にして、固形分量6.0質量%の水性組成物(G−22)を得た。この水性組成物(G−22)の粘度は2mPa・sであった。
次に、エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cm基材の片面(エナメル塗料を予め塗装した面)に上記水性組成物(G−22)を塗付量17g/m2となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置して、基材上に塗膜が形成された試験板(H−22)を得た。この水性組成物(G−22)、塗膜及び試験板(H−22)の各種物性・評価結果を表3に示す。
【0170】
[比較例4]
重合体粒子(A−1)の水分散体(AD−1)180.0gに替えて重合体粒子(A´−10)の水分散体180.0g(固形分量10.0質量%)を用いた以外は実施例1と同様にして、固形分量6.0質量%の水性組成物(G−23)を得た。この水性組成物(G−23)の粘度は3mPa・sであった。
次に、エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cm基材の片面(エナメル塗料を予め塗装した面)に上記水性組成物(G−23)を塗付量17g/m2となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置して、基材上に塗膜が形成された試験板(H−23)を得た。この水性組成物(G−23)、塗膜及び試験板(H−23)の各種物性・評価結果を表3に示す。
【0171】
[比較例5]
重合体粒子(A−1)の水分散体(AD−1)180.0gに替えて重合体粒子(A´−11)の水分散体180.0g(固形分量10.0質量%)を用いた以外は実施例1と同様にして、固形分量6.0質量%の水性組成物(G−24)を得た。この水性組成物(G−24)の粘度は2mPa・sであった。
次に、エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cm基材の片面(エナメル塗料を予め塗装した面)に上記水性組成物(G−24)を塗付量17g/m2となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置して、基材上に塗膜が形成された試験板(H−24)を得た。この水性組成物(G−24)、塗膜及び試験板(H−24)の各種物性・評価結果を表3に示す。
【0172】
[比較例6]
重合体粒子(A−1)の水分散体(AD−1)180.0gに替えて重合体粒子(A´−12)の水分散体180.0g(固形分量10.0質量%)を用いた以外は実施例1と同様にして、固形分量6.0質量%の水性組成物(G−25)を得た。この水性組成物(G−25)の粘度は3mPa・sであった。
次に、エナメル塗料を予め塗装した7cm×15cm基材の片面(エナメル塗料を予め塗装した面)に上記水性組成物(G−25)を塗付量17g/m2となるようにスプレーを用いて塗装した。塗装した基材を水平に保ち、温度23℃、相対湿度50%で48時間静置して、基材上に塗膜が形成された試験板(H−25)を得た。この水性組成物(G−25)、塗膜及び試験板(H−25)の各種物性・評価結果を表3に示す。
【0173】
【表1】
【0174】
【表2】
【0175】
【表3】
【0176】
以上より、本実施例の水性組成物は、いずれも、外観や耐汚染性を高いレベルで維持できる塗膜が形成可能であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【0177】
本発明の水性組成物、水性塗料、塗膜、及び塗装製品は、建築外装用途、外装表示用途、自動車用部品、ディスプレイやレンズ等の光学部品等の各種部材等として利用することができる。