(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
水性アルキド樹脂(a)を含有する被膜形成性樹脂(A)、平均粒子径が0.1μm未満である硫酸バリウム(B)及び水を含有し、該硫酸バリウム(B)の含有量が、被膜形成性樹脂(A)100質量部を基準として5〜250質量部の範囲内である水性クリヤー塗料組成物であって、該水性クリヤー塗料組成物を塗装して得られる膜厚30μmの乾燥塗膜のヘイズが10%以下であることを特徴とする水性クリヤー塗料組成物。
水性アルキド樹脂(a)を含有する被膜形成性樹脂(A)、平均粒子径が0.1μm未満である硫酸バリウム(B)及び水を含有し、該硫酸バリウム(B)の含有量が、被膜形成性樹脂(A)100質量部を基準として5〜250質量部の範囲内である水性クリヤー塗料組成物であり、該水性クリヤー塗料組成物を塗装して得られる膜厚30μmの乾燥塗膜のヘイズが10%以下である水性クリヤー塗料組成物の製造方法であって、該平均粒子径が0.1μm未満である硫酸バリウム(B)を、該水性アルキド樹脂(a)を用いて分散する工程を含むことを特徴とする水性クリヤー塗料組成物の製造方法。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の水性クリヤー塗料組成物について、さらに詳細に説明する。
【0016】
本発明の水性クリヤー塗料組成物は、水性アルキド樹脂(a)を含有する被膜形成性樹脂(A)、平均粒子径が0.1μm未満である硫酸バリウム(B)及び水を含有し、該硫酸バリウム(B)の含有量が、被膜形成性樹脂(A)100質量部を基準として5〜250質量部の範囲内である水性クリヤー塗料組成物であって、該水性クリヤー塗料組成物を塗装して得られる膜厚30μmの乾燥塗膜のヘイズが10%以下であることを特徴とするものである。
【0017】
被膜形成性樹脂(A)
本発明の水性クリヤー塗料組成物は、被膜形成性樹脂(A)の少なくとも1種として水性アルキド樹脂(a)を含有する。
【0018】
水性アルキド樹脂(a)
本発明において水性アルキド樹脂(a)は、被膜形成性樹脂(A)の少なくとも1種として配合されるものであり、ここで「水性」とは、水溶性及び/又は水分散性を有することを意味し、特に水分散性を有することが好適である。
【0019】
上記水性アルキド樹脂(a)は、多塩基酸成分、多価アルコール成分及び油脂肪酸がエステル化された樹脂であって、かつ水性で塗膜形成能を有するものであれば特に制限されるものではない。
【0020】
上記多塩基酸成分としては、例えば無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、コハク酸、フマル酸、アジピン酸、セバシン酸、無水マレイン酸等から選ばれる1種以上の二塩基酸及びこれらの酸の低級アルキルエステル化物が主として用いられ、必要に応じて無水トリメリット酸、メチルシクロヘキセントリカルボン酸、無水ピロメリット酸等の3価以上の多塩基酸;スルホフタル酸、スルホイソフタル酸及びこれらのアンモニウム塩、ナトリウム塩や低級アルキルエステル化物等が併用される。また酸成分として、安息香酸、クロトン酸、p−t−ブチル安息香酸等の一塩基酸を分子量調整等の目的で併用することができる。
【0021】
上記多価アルコール成分としては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、3−メチルペンタンジオール、1,4−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール等の二価アルコールが主に用いられ、さらに必要に応じてグリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等の3価以上の多価アルコール;ポリオキシエチレン基を有する多価アルコール等を併用することができる。これらの多価アルコールは単独で、あるいは2種以上を混合して使用することができる。また上記酸成分、アルコール成分の一部をジメチロールプロピオン酸、オキシピバリン酸、パラオキシ安息香酸等;これらの酸の低級アルキルエステル;ε−カプロラクトン等のラクトン類等のオキシ酸成分に置き換えることもできる。
【0022】
上記油脂肪酸としては、例えばヤシ油脂肪酸、大豆油脂肪酸、アマニ油脂肪酸、サフラワー油脂肪酸、トール油脂肪酸、脱水ヒマシ油脂肪酸、キリ油脂肪酸等を挙げることができる。該油脂肪酸は不飽和脂肪酸であることが好ましい。
【0023】
また、上記油脂肪酸を用いたエステル化反応は、油脂を用いたエステル交換反応としても良い。
【0024】
これらの成分のエステル化反応(エステル交換反応も包含する)は、それ自体既知の方法によって行うことができる。
【0025】
また、アルコール成分の一部としてエポキシ化合物を使用してエポキシ化合物を部分エステル化する方法等によって得られるエポキシ変性アルキド樹脂;アルキド樹脂の存在下にスチレン、(メタ)アクリル酸エステル等の重合性不飽和単量体を重合させる方法、又はアルキド樹脂に付加反応等によってアクリル重合体をグラフトさせる方法等によって得られるアクリル変性アルキド樹脂;アルキド樹脂に無水マレイン酸を導入してなるマレイン化アルキド樹脂;マレイン化アルキド樹脂と水酸基含有アルキド樹脂とを付加してなるグラフト化アルキド樹脂等も上記水性アルキド樹脂(a)に包含される。
【0026】
さらに、特開2002−356545号に示すように、資源のリサイクルのために回収されたポリエチレンテレフタレート(例えば、PETボトル)、産業廃棄物ポリエチレンテレフタレート、テレフタル酸を主原料とするポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレート等のポリエステル製品(フィルム、繊維、自動車部品、電子部品等)の製造に際して発生する屑等から再生されたテレフタル酸を主原料とするポリエステル樹脂(以下、「再生PES」と略す)を利用して、上述のアルコール成分と多塩基酸成分との混合物中に、この再生PESを溶解させ、解重合するとともに、エステル化反応させることにより得られるアルキド樹脂や、該アルキド樹脂を無水マレイン酸と反応させて得られるマレイン化アルキド樹脂、該アルキド樹脂とエチレン性不飽和基を有さない酸無水物とを反応させて得られる変性アルキド樹脂等も上記水性アルキド樹脂(a)に包含される。
【0027】
上記水性アルキド樹脂(a)の油長は、形成される塗膜の硬化性、外観等の観点から、10〜80%、好ましくは20〜70%の範囲内であることが好適である。ここで、油長とは、樹脂固形分中に含まれる脂肪酸量をトリグリセリドに換算した値を百分率で表したものを意味する(JIS K5500 塗装用語番号2055)。上記水性アルキド樹脂(a)の油長の調整は、例えば、反応成分として用いる前記油脂肪酸の種類及び/又は量を調整すること等によって行うことができる。
【0028】
上記水性アルキド樹脂(a)は、例えば、アルキド樹脂を高酸価のものとし、アミン化合物等の塩基性化合物で中和して水性化する方法、アルキド樹脂中にポリオキシエチレン基等の親水基を導入し、この親水基の働きにより水中に自己乳化させる方法、アルキド樹脂を乳化剤の存在下にてディスパー型攪拌機等のような高速攪拌機を使用し、水中に強制撹拌して水中に分散させる方法、さらにアルキド樹脂を低酸価のものとし、高速攪拌機で得られた水分散アルキド樹脂粒子を、水分散性を向上させ、粒子径をさらに小さくそろえる目的で、微粒化する特定の高エネルギーせん断能力を有する分散機を用いて水中に分散させる方法、これらを併用した方法等によって得ることができる。
【0029】
上記水性アルキド樹脂(a)としては市販品を使用することができる。該水性アルキド樹脂(a)の市販品としては、例えば、ウォーターゾールシリーズ(DIC社製)等が挙げられる。
【0030】
被膜形成性樹脂(A)中の上記水性アルキド樹脂(a)の質量割合は、形成されるクリヤー塗膜の防食性、硬度等の観点から、5〜100質量%、好ましくは20〜90質量%、さらに好ましくは30〜70質量%の範囲内であることが好適である。
【0031】
また、本発明の水性クリヤー塗料組成物は、被膜形成性樹脂(A)として、上記水性アルキド樹脂(a)以外の樹脂を含有することができる。該樹脂としては、例えば、水性アクリル樹脂、水性エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。なかでも、形成されるクリヤー塗膜の耐候性及び硬度の観点から、水性アクリル樹脂を好適に使用することができる。また、防食性、金属基材への付着性等の観点から、水性エポキシ樹脂を好適に使用することができる。
【0032】
上記水性アクリル樹脂は、水分散性及び/又は水溶性を有し、特に水分散性を有することが好適である。
【0033】
また、該水性アクリル樹脂は、アニオン性、ノニオン性又はカチオン性の親水性基を有していることが好ましい。これらの存在により、水性アクリル樹脂は水系媒体へ良好に分散又は溶解することができる。なかでも、形成される塗膜の耐水性等の観点から、該水性アクリル樹脂がアニオン性の親水性基を有していることが好ましい。
【0034】
上記アニオン性の親水性基の例としては、酸性基が挙げられる。該酸性基の例としては、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、フェノール性水酸基等が挙げられる。これらはアミン等の塩基によって中和されていてもよい。該酸性基としては、形成される塗膜の耐水性等の観点から、カルボキシル基が好ましい。
【0035】
前記ノニオン性の親水性基の例としては、ポリエチレングリコール基、ポリグリセリン基、親水性糖鎖基等が挙げられる。
【0036】
前記カチオン性の親水性基の例としては、1〜3級のアミノ基、アンモニウム基、ピリジニウム基、スルホニウム基、ホスホニウム基等の塩基性基が挙げられる。
上記水性アクリル樹脂は、例えば、重合性不飽和モノマーを、それ自体既知の方法、例えば、有機溶媒中での溶液重合法、水中でのエマルション重合法等の方法により重合せしめることによって得ることができる。
【0037】
上記重合性不飽和モノマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、「イソステアリルアクリレート」(商品名、大阪有機化学工業社製)、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、t−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロドデシル(メタ)アクリレート等のアルキル又はシクロアルキル(メタ)アクリレート;イソボルニル(メタ)アクリレート等のイソボルニル基を有する重合性不飽和モノマー;アダマンチル(メタ)アクリレート等のアダマンチル基を有する重合性不飽和モノマー;スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等のビニル芳香族化合物;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン等のアルコキシシリル基を有する重合性不飽和モノマー;パーフルオロブチルエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート等のパーフルオロアルキル(メタ)アクリレート;フルオロオレフィン等のフッ素化アルキル基を有する重合性不飽和モノマー;マレイミド基等の光重合性官能基を有する重合性不飽和モノマー;N−ビニルピロリドン、エチレン、ブタジエン、クロロプレン、プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル等のビニル化合物;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、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸と炭素数2〜8の2価アルコールとのモノエステル化物、該(メタ)アクリル酸と炭素数2〜8の2価アルコールとのモノエステル化物のε−カプロラクトン変性体、N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、アリルアルコール、分子末端が水酸基であるポリオキシエチレン鎖を有する(メタ)アクリレート等の水酸基含有重合性不飽和モノマー;(メタ)アクリル酸、マレイン酸、クロトン酸、β−カルボキシエチル(メタ)アクリレート等のカルボキシル基含有重合性不飽和モノマー;(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、グリシジル(メタ)アクリレートとアミン化合物との付加物等の含窒素重合性不飽和モノマー;アリル(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオ−ルジ(メタ)アクリレート等の重合性不飽和基を1分子中に2個以上有する重合性不飽和モノマー;グリシジル(メタ)アクリレート、β−メチルグリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルエチル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルプロピル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル等のエポキシ基含有重合性不飽和モノマー;分子末端がアルコキシ基であるポリオキシエチレン鎖を有する(メタ)アクリレート;2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸ナトリウム塩、スルホエチルメタクリレート及びそのナトリウム塩、アンモニウム塩等のスルホン酸基を有する重合性不飽和モノマー;2−アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2−メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2−アクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート、2−メタクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート等のリン酸基を有する重合性不飽和モノマー;2−ヒドロキシ−4−(3−メタクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)ベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−(3−アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)ベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−(3−メタクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)ベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−(3−アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)ベンゾフェノン、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メタクリロイルオキシエチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール等の紫外線吸収性官能基を有する重合性不飽和モノマー;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、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−シアノ−4−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−(メタ)アクリロイル−4−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−(メタ)アクリロイル−4−シアノ−4−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−クロトノイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−クロトノイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−クロトノイル−4−クロトノイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン等の紫外線安定性重合性不飽和モノマー;アクロレイン、ダイアセトンアクリルアミド、ダイアセトンメタクリルアミド、アセトアセトキシエチルメタクリレート、ホルミルスチロール、4〜7個の炭素原子を有するビニルアルキルケトン(例えば、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルブチルケトン)等のカルボニル基を有する重合性不飽和モノマー化合物等が挙げられ、これらはそれぞれ単独でもしくは2種以上組み合わせて使用することができる。
【0038】
また、本明細書において、「(メタ)アクリレート」はアクリレート又はメタクリレートを意味する。「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸又はメタクリル酸を意味する。また、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイル又はメタクリロイルを意味する。また、「(メタ)アクリルアミド」は、アクリルアミド又はメタクリルアミドを意味する。
【0039】
上記水性アクリル樹脂としては市販品を使用することができる。該水性アクリル樹脂の市販品としては、例えば、ポリゾールシリーズ(昭和電工社製)、アクリセットシリーズ、ユータブルシリーズ(以上、日本触媒社製)、ボンコートシリーズ、ウォーターゾールシリーズ(以上、DIC社製)、ジョンクリルシリーズ(BASF社製)、ポリトロンシリーズ、ポリデュレックスシリーズ(以上、旭化成ケミカルズ社製)等が挙げられる。
【0040】
本発明の水性クリヤー塗料組成物が、被膜形成性樹脂(A)として、前記水性アルキド樹脂(a)に加え、上記水性アクリル樹脂を含有する場合、該水性アルキド樹脂(a)及び水性アクリル樹脂の質量割合は、形成されるクリヤー塗膜の防食性、耐候性及び硬度等の観点から、水性アルキド樹脂(a)/水性アクリル樹脂の比で、5/95〜95/5、好ましくは20/80〜90/10、さらに好ましくは30/70〜70/30の範囲内であることが好適である。
【0041】
前記水性エポキシ樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂;上記ビスフェノール型エポキシ樹脂を二塩基酸等で変性したエポキシエステル樹脂;脂環式エポキシ樹脂;ポリグリコール型エポキシ樹脂;エポキシ基含有アクリル樹脂等を使用することができる。なかでも、形成される塗膜の防食性、金属基材への付着性等の観点から、ビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましく、ビスフェノールA型エポキシ樹脂がより好ましい。
【0042】
上記水性エポキシ樹脂は、水分散性及び/又は水溶性を有する。また、該水性エポキシ樹脂は、アニオン性、ノニオン性又はカチオン性の親水性基を有していることが好ましい。これらの存在により、水性エポキシ樹脂は水系媒体へ良好に分散又は溶解することができる。
【0043】
上記アニオン性の親水性基の例としては、酸性基が挙げられる。該酸性基の例としては、カルボキシル基、スルホン酸基、リン酸基、フェノール性水酸基等が挙げられる。これらはアミン等の塩基によって中和されていてもよい。
【0044】
前記ノニオン性の親水性基の例としては、ポリエチレングリコール基、ポリグリセリン基、親水性糖鎖基等が挙げられる。
【0045】
前記カチオン性の親水性基の例としては、1〜3級のアミノ基、アンモニウム基、ピリジニウム基、スルホニウム基、ホスホニウム基等の塩基性基が挙げられる。
上記水性エポキシ樹脂としては市販品を使用することができる。該水性エポキシ樹脂の市販品としては、例えば、ウォーターゾールシリーズ(DIC社製、商品名)、モデピクスシリーズ(荒川化学社製、商品名)、アデカレジン(ADEKA社製、商品名)等が挙げられる。
【0046】
本発明の水性クリヤー塗料組成物が、被膜形成性樹脂(A)として、前記水性アルキド樹脂(a)に加え、上記水性エポキシ樹脂を含有する場合、該水性アルキド樹脂(a)及び水性エポキシ樹脂の質量割合は、形成されるクリヤー塗膜の透明性、防食性、耐候性及び硬度等の観点から、水性アルキド樹脂(a)/水性エポキシ樹脂の比で、5/95〜95/5、好ましくは10/90〜90/10、さらに好ましくは15/85〜85/15の範囲内であることが好適である。
【0047】
本発明の水性クリヤー塗料組成物は、平均粒子径が0.1μm未満である硫酸バリウム(B)を含有し、該硫酸バリウム(B)の含有量が、上記被膜形成性樹脂(A)100質量部を基準として5〜250質量部の範囲内である。
【0048】
平均粒子径が0.1μm未満である硫酸バリウム(B)
硫酸バリウム(B)は、平均粒子径が0.1μm未満である硫酸バリウムである。なかでも、形成されるクリヤー塗膜の防食性、透明性、光沢、耐水性及び耐湿性の観点から、該硫酸バリウム(B)の平均粒子径は0.01〜0.09μm、好ましくは0.02〜0.07μm、さらに好ましくは0.03〜0.05μmの範囲内であることが好適である。
【0049】
なお、本明細書において、硫酸バリウム(B)の平均粒子径は、個々の独立した硫酸バリウム粒子の粒子径の平均値である。一般に、硫酸バリウム粒子は凝集して存在しているので、通常の粒子径分布測定装置では硫酸バリウム粒子の凝集したものと個々の独立した硫酸バリウム粒子を区別して測定することは困難であるが、電子顕微鏡観察等により、独立した硫酸バリウム粒子自体の平均粒子径を測定することが可能である。本明細書において、硫酸バリウム(B)の平均粒子径は、形成塗膜を電子顕微鏡で観察し、電子顕微鏡写真上に無作為に引いた直線上にある硫酸バリウム粒子30個の最大径を平均した値である。
【0050】
上記硫酸バリウム(B)としては市販品を使用することができる。該硫酸バリウム(B)の市販品としては、例えば、BARIFINE BF−10(平均粒子径:0.06μm)、BARIFINE BF−1(平均粒子径:0.05μm)、BARIFINE BF−20(平均粒子径:0.03μm)、BARIFINE BF−40(平均粒子径:0.01μm)、BARIFINE BF−21(平均粒子径:0.05μm)、BARIFINE BF−25(平均粒子径:0.03μm)、BARIFINE BF−26(平均粒子径:0.03μm)(以上、堺化学工業社製)等が挙げられる。
【0051】
本発明の水性クリヤー塗料組成物において、上記硫酸バリウム(B)の含有量は、形成されるクリヤー塗膜の防食性、透明性、光沢、耐水性及び耐湿性の観点から、前記被膜形成性樹脂(A)100質量部を基準として10〜150質量部の範囲内であることが好ましく、50〜100質量部の範囲内であることがより好ましい。
【0052】
上記硫酸バリウム(B)の分散は、ディスパー、ボールミル、サンドミル等の分散機により定法により行うことができる。
【0053】
また、上記硫酸バリウム(B)の分散用樹脂としては、形成されるクリヤー塗膜の防食性、透明性、光沢、耐水性及び耐湿性の観点から、前記水性アルキド樹脂(a)を使用することが好ましい。
【0054】
上記硫酸バリウム(B)の分散用樹脂として上記水性アルキド樹脂(a)を使用する場合、該水性アルキド樹脂(a)の使用量は、形成されるクリヤー塗膜の防食性、透明性、光沢、耐水性及び耐湿性の観点から、硫酸バリウム(B)100質量部を基準として10〜300質量部、好ましくは20〜200質量部、さらに好ましくは30〜120質量部の範囲内であることが好適である。
【0055】
本発明の水性クリヤー塗料組成物を使用することにより、防食性、透明性、光沢、耐水性及び耐湿性に優れたクリヤー塗膜を形成することができる理由は明確ではないが、本発明の水性クリヤー塗料組成物が平均粒子径が比較的小さい硫酸バリウム(B)を含有し、さらに該硫酸バリウム(B)が前記水性アルキド樹脂(a)を含有する被膜形成性樹脂(A)により塗料中で比較的均一に分散されているため、該塗料組成物を乾燥硬化させた場合に、該水性アルキド樹脂(a)に由来する架橋構造の中に小粒径の硫酸バリウム(B)が充填されたバリア性に優れた塗膜が形成され、その結果、防食性、耐水性及び耐湿性が向上することが推察される。また、顔料成分として平均粒子径が比較的小さい硫酸バリウム(B)を使用し、さらに該硫酸バリウム(B)が前記水性アルキド樹脂(a)を含有する被膜形成性樹脂(A)によって塗料中で比較的均一に分散されているため、透明性及び光沢に優れた塗膜が形成されることが推察される。
【0056】
本発明の水性クリヤー塗料組成物においては、塗料の貯蔵安定性の観点から、pHが7〜10、好ましくは8〜9.5の範囲内であることが好適である。
【0057】
本発明の水性クリヤー塗料組成物は、さらにドライヤー(C)を含有することができる。該ドライヤー(C)を塗料中に配合することにより、塗膜の乾燥を促進することができる。該ドライヤー(C)としては、通常、脂肪族カルボン酸塩やナフテン酸塩等の金属石鹸が使用できるが、環境に配慮して鉛を含まないものが好適である。一次ドライヤーとして働くCo、Mn等の金属以外に2次ドライヤーとして働く金属、例えば、Ba、Zr、Ca、Zn、Fe、Cu等を含むことで、塗膜内部を含む塗膜全体の速乾燥が可能となる。
【0058】
上記ドライヤー(C)の使用量は、水性アルキド樹脂(a)の固形分100質量部に対し、1〜5質量部の範囲内が適当である。
【0059】
また本発明の水性クリヤー塗料組成物を金属基材に塗装した場合に、金属基材の錆が塗膜表面にブリードして点錆等を発生(フラッシュラスト)させるのを防止するために、本発明の水性クリヤー塗料組成物は、必要に応じて、フラッシュラスト抑止剤を含有することができる。
【0060】
上記フラッシュラスト抑止剤としては、例えば、水溶性の亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カルシウム、亜硝酸ストロンチウム、亜硝酸バリウム、亜硝酸アンモニウム等の亜硝酸塩;フィチン酸ナトリウム、フィチン酸カリウム等のフィチン酸塩;タンニン酸塩;N−(2−ヒドロキシエチル)エチレンジアミン三酢酸(HEDTA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、プロピレンジアミン四酢酸(PDTA)、イミノ二酢酸、ニトリロ三酢酸(NTA)、ジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸(DTPMP)、及びこれらのアルカリ金属塩等のポリアミン系キレート剤;4−メチル−γ−オキソ−ベンゼンブタン酸とN−エチルモルフォリンの付加反応物;モノアルキルアミンやポリアミン、第四級アンモニウムイオン等をトリポリリン酸二水素アルミニウム等の層状りん酸塩にインターカレートしてなる層間化合物;ヒドラジド化合物、セミカルバジド化合物、ヒドラゾン化合物等のヒドラジン誘導体等が挙げられる。これらは単独で又は2種以上併用して使用できる。
【0061】
上記フラッシュラスト抑止剤の添加量は、水性クリヤー塗料組成物の総量に対し、0.02〜2質量%、好ましくは0.05〜1質量%の範囲内が適当である。
【0062】
また、本発明の水性クリヤー塗料組成物は、本発明の効果を損なわない範囲において、必要に応じて、着色顔料等の顔料、架橋剤、顔料分散剤、有機溶剤、表面調整剤、紫外線吸収剤、消泡剤、増粘剤、硬化触媒、沈降防止剤、造膜助剤、凍結防止剤、皮張り防止剤、防腐剤等の通常の塗料用添加剤を配合することができる。
【0063】
本発明の水性クリヤー塗料組成物は、必要に応じて下地処理した各種基材上、好ましくは金属基材上に、従来公知の方法、例えばローラー塗装、スプレー塗装、刷毛塗装、カーテン塗装、シャワー塗装、浸漬塗装等の方法によって直接1回又は2回以上塗装して塗膜を形成することができる。金属基材上に本発明の水性クリヤー塗料組成物を塗装してクリヤー塗膜を形成することにより、金属基材自体の外観を活かし、かつ防食性が付与された塗装物品を得ることができる。
【0064】
本発明の水性クリヤー塗料組成物は、省エネルギー等の観点から常温で硬化させることが好ましい。なお、生産効率向上等の観点から、強制乾燥や加熱硬化させることもできる。
【0065】
本発明において、上記水性クリヤー塗料組成物を塗装して得られる膜厚30μmの乾燥塗膜のヘイズは10%以下、好ましくは7%以下、さらに好ましくは4%以下である。
【0066】
本発明において、ヘイズは、あらかじめヘイズメーターにて透過ヘイズを測定した透明シート上に、目的の乾燥膜厚となるように試料を塗布し23℃で7日間乾燥させたものを試験体とし、この試験体の透過ヘイズを該ヘイズメーターにて測定し、この測定値から透明シートの透過ヘイズを差し引いた値である。上記ヘイズメーターとしては、例えば日本電色工業(株)社製の「NDH 300A」、「NDH 2000」等を使用することができる。
【0067】
詳しくは、本発明において、本発明の水性クリヤー塗料組成物を塗装して得られる膜厚30μmの乾燥塗膜のヘイズは、あらかじめヘイズメーターにて透過ヘイズを測定した透明シート上に、30μmの乾燥膜厚となるように本発明の水性クリヤー塗料組成物を塗布し、その後23℃で7日間乾燥させて試験体を作製した後、該試験体の透過ヘイズを測定し、該試験体の透過ヘイズから上記透明シートの透過ヘイズを差し引いた値である。
【0068】
上記膜厚30μmの乾燥塗膜のヘイズの調整は、例えば、上記水性クリヤー塗料組成物中の硫酸バリウム(B)の平均粒子径の調整、顔料分散度の調整、及び該硫酸バリウム(B)の含有量の調整等により行うことができる。
【0069】
また、本発明の水性クリヤー塗料組成物を塗装して得られる乾燥塗膜の厚さは、形成される乾燥塗膜の防食性、透明性、光沢、耐水性及び耐湿性等の観点から、10〜200μm、好ましくは20〜100μm、さらに好ましくは25〜60μmの範囲内であることが好適である。
【0070】
また、本発明において、上記水性クリヤー塗料組成物を塗装して得られる乾燥塗膜のヘイズは、形成される乾燥塗膜の透明性等の観点から、10%以下、好ましくは7%以下、さらに好ましくは4%以下であることが好適である。
【実施例】
【0071】
以下、製造例、実施例及び比較例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。但し、本発明は、これらにより限定されない。各例において、「部」及び「%」は、特記しない限り、質量基準による。また、塗膜の膜厚は硬化塗膜に基づく。
【0072】
被膜形成性樹脂(A)の製造
水性アルキド樹脂(a)の製造
製造例1
温度計、攪拌機、加熱装置、精留塔及び水分離器を具備した反応装置に、ペンタエリスリトール119部、アマニ油脂肪酸290部、無水フタル酸106部、安息香酸110部、ジブチル錫オキサイド1.16部及びキシレン28部を仕込み、ついで230℃まで3時間かけて昇温し、230℃で脱水縮合反応を約8時間行い、樹脂酸価約6.0mgKOH/g、固形分95%のアルキド樹脂ワニスを得た。得られたアルキド樹脂ワニスに無水マレイン酸35部を加え、190℃でマレイン化反応を2時間行った後、減圧による溶剤除去を行なった。ついで140℃に降温し、同温度で脱イオン水9.5部を90分かけて加え、無水マレイン酸の開環を行なった。その後、140℃で1時間熟成した後、エチレングリコールモノブチルエーテル180部を加え、ついでトリエチルアミン66部を加えて、固形分70%の透明なマレイン化水性アルキド樹脂(a−1)ワニスを得た。得られたマレイン化水性アルキド樹脂(a−1)は酸価が52mgKOH/g、油長が50%であった。また、該マレイン化水性アルキド樹脂(a−1)は水中において分散安定化する水分散性の水性アルキド樹脂である。
【0073】
水性アクリル樹脂の製造
製造例2
温度計、サーモスタット、撹拌装置、還流冷却器、窒素導入管及び滴下装置を備えた反応容器にプロピレングリコールモノプロピルエーテル35部を仕込み85℃に昇温後、メチルメタクリレート30部、2−エチルヘキシルアクリレート20部、n−ブチルアクリレート29部、2−ヒドロキシエチルアクリレート15部、アクリル酸6部、プロピレングリコールモノプロピルエーテル15部及び2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)2.3部の混合物を4時間かけて滴下し、滴下終了後1時間熟成した。その後さらにプロピレングリコールモノプロピルエーテル10部及び2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)1部の混合物を1時間かけて滴下し、滴下終了後1時間熟成した。さらにジエタノールアミン7.4部を加え、固形分55%の水性アクリル樹脂(Ac−1)溶液を得た。得られた水性アクリル樹脂(Ac−1)は酸価が47mgKOH/g、水酸基価が72mgKOH/gであった。
【0074】
水性クリヤー塗料組成物の製造
実施例1
製造例1で得たマレイン化水性アルキド樹脂ワニス(a−1)71部(固形分50部)、「BARIFINE BF−20」(商品名、堺化学工業社製、硫酸バリウム、平均粒子径:0.03μm、吸油量:24mL/100g)70部及び脱イオン水129部を混合し、ガラスビーズを添加後、ペイントシェーカーで60分間分散し、顔料分散液(P1)を得た。
【0075】
ガラスビーズを除去後、得られた顔料分散液(P1)270部(固形分120部)に、製造例1で得たマレイン化アルキド樹脂ワニス(a−1)71部(固形分50部)、「DICNATE 3111」(商品名、DIC社製、ドライヤー、Co含有率3%、固形分31%)3.2部(固形分1部)、「ノプコ8034」(商品名、サンノプコ社製、消泡剤、固形分100%)1.5部(固形分1.5部)、「BYK−346」(商品名、ビックケミー社製、表面調整剤、固形分52%)0.6部(固形分0.3部)を混合攪拌し、さらに、脱イオン水及びトリエチルアミンを加えて、pH8.9、塗料固形分濃度40%の水性クリヤー塗料組成物No.1を得た。
【0076】
実施例2〜23及び比較例1〜6
実施例1において、配合組成を表1に示すものとする以外は、実施例1と同様にして、水性クリヤー塗料組成物No.2〜No.29を得た。
【0077】
【表1】
【0078】
【表2】
【0079】
【表3】
【0080】
【表4】
【0081】
表1中における(注)は下記を意味する。
【0082】
(注1)「ウォーターゾール S−352」:商品名、DIC社製、エポキシ変性アルキド樹脂、油長35%、固形分47%。
【0083】
(注2)「BARIFINE BF−10」:商品名、堺化学工業社製、硫酸バリウム、平均粒子径:0.06μm、吸油量:20mL/100g。
【0084】
(注3)「BARIFINE BF−1」:商品名、堺化学工業社製、硫酸バリウム、平均粒子径:0.05μm、吸油量:22mL/100g。
【0085】
(注4)「BARIFINE BF−40」:商品名、堺化学工業社製、硫酸バリウム、平均粒子径:0.01μm、吸油量:40mL/100g。
【0086】
(注5)「BARIACE B−30」:商品名、堺化学工業社製、硫酸バリウム、平均粒子径:0.3μm、吸油量:18mL/100g。
【0087】
(注6)「ネオライト SA−200」:商品名、竹原化学工業社製、炭酸カルシウム、平均粒子径:0.08μm、吸油量:32mL/100g。
【0088】
(注7)「ボンコートCG−8490」:商品名、DIC社製、水分散性アクリル樹脂、固形分50%。
【0089】
(注8)「ラックスター7200A」:商品名、DIC社製、水分散性アクリル樹脂、固形分41%。
【0090】
(注9)「モデピクス302」:商品名、荒川化学工業社製、変性エポキシ樹脂、固形分33%。
【0091】
(注10)「DICNATE 1000W」:商品名、DIC社製、ドライヤー、Co含有率3.5%、固形分42%。
【0092】
試験板の作製
実施例24〜48及び比較例7〜12
研磨及び脱脂を行った70mm×150mm×0.8mmの冷間圧延鋼板上に、上記の実施例1〜23及び比較例1〜6で得た水性クリヤー塗料組成物No.1〜No.29を、エアスプレーを用いて下記表2に記載の乾燥膜厚となるようにそれぞれ塗装した。次に、23℃、65%RHで7日間放置して鋼板上に硬化塗膜が形成された試験板を得た。
【0093】
また、あらかじめ「NDH 300A」(商品名、日本電色工業社製、ヘイズメーター)にて透過ヘイズを測定したPETフィルム上に、上記の実施例1〜23及び比較例1〜6で得た水性クリヤー塗料組成物No.1〜No.29を、エアスプレーを用いて膜厚が下記表2に記載の乾燥膜厚となるようにそれぞれ塗装した。次に、23℃、65%RHで7日間放置してPETフィルム上に硬化塗膜が形成された試験フィルムを得た。
【0094】
実施例49
研磨及び脱脂を行った70mm×150mm×0.8mmの冷間圧延鋼板上に、上記の実施例1で得た水性クリヤー塗料組成物No.1を、エアスプレーを用いて乾燥膜厚が30μmとなるように塗装した。次に、電気熱風乾燥機を用いて80℃で30分間強制乾燥し、次いで23℃、65%RHで7日間放置して鋼板上に硬化塗膜が形成された試験板を得た。
【0095】
また、あらかじめ「NDH 300A」にて透過ヘイズを測定したPETフィルム上に、上記の実施例1で得た水性クリヤー塗料組成物No.1を、エアスプレーを用いて乾燥膜厚が30μmとなるように塗装した。次に、電気熱風乾燥機を用いて80℃で30分間強制乾燥し、次いで23℃、65%RHで7日間放置してPETフィルム上に硬化塗膜が形成された試験フィルムを得た。
【0096】
実施例50
研磨及び脱脂を行った70mm×150mm×0.8mmの冷間圧延鋼板上に、上記の実施例8で得た水性クリヤー塗料組成物No.8を、エアスプレーを用いて乾燥膜厚が30μmとなるように塗装した。次に、電気熱風乾燥機を用いて80℃で30分間強制乾燥し、次いで23℃、65%RHで7日間放置して鋼板上に硬化塗膜が形成された試験板を得た。
【0097】
また、あらかじめ「NDH 300A」にて透過ヘイズを測定したPETフィルム上に、上記の実施例8で得た水性クリヤー塗料組成物No.8を、エアスプレーを用いて乾燥膜厚が30μmとなるように塗装した。次に、電気熱風乾燥機を用いて80℃で30分間強制乾燥し、次いで23℃、65%RHで7日間放置してPETフィルム上に硬化塗膜が形成された試験フィルムを得た。
【0098】
試験板の評価
得られた各試験板及び各試験フィルムについて、各種試験を行った。評価結果を表2に示す。
【0099】
試験方法
透明性:各試験フィルムについて、透過ヘイズを「NDH 300A」にて測定し、得られた透過ヘイズからあらかじめ測定しておいたPETフィルムの透過ヘイズを差し引いた値を透過ヘイズとした。透過ヘイズが低いほど透明性が良好であることを示す。
【0100】
防食性:各試験板について、基材に達するように塗膜にナイフでクロスカット傷を入れ、これについてJIS K 5600−7−1(1999)「耐中性塩水噴霧性」に準拠して、120時間耐塩水噴霧試験を行った。ナイフ傷からの錆、フクレの幅によって以下の基準で評価した。錆、フクレの最大幅が小さいほど防食性が優れ、評価がA〜Cであれば、防食性が良好である。
【0101】
A:錆、フクレの最大幅が、カット部から1mm未満(片側)、
B:錆、フクレの最大幅が、カット部から1mm以上2mm未満(片側)、
C:錆、フクレの最大幅が、カット部から2mm以上3mm未満(片側)、
D:錆、フクレの最大幅が、カット部から3mm以上5mm未満(片側)、
E:錆、フクレの最大幅が、カット部から5mm以上(片側)。
【0102】
鉛筆硬度:各試験板について、JIS K 5600−5−4(1999)「引っかき硬度(鉛筆法)」に準拠して、塗面の鉛筆硬度を測定した。鉛筆硬度がB以上であれば、硬度が良好である。
【0103】
光沢:各試験板について、JIS K 5600−4−7(1999)「鏡面光沢度」に準拠して、塗面の鏡面光沢度(60°)を測定した。塗面の鏡面光沢度(60°)が70以上であれば、光沢が良好である。
【0104】
耐水性:各試験板を23℃の脱イオン水に48時間浸漬し、塗面を評価した。
【0105】
◎:良好で問題ない
○:ややツヤビケが見られるが製品として問題ないレベル
△:フクレ、ツヤビケのいずれかが見られる、
×:フクレ、ツヤビケのいずれかが大きい。
【0106】
耐湿性:各試験板について、JIS K 5600−7−2(1999)「耐湿性(連続結露法)」に準拠して、48時間連続で耐湿性試験を行った後、各試験板の塗面外観を目視で評価した。
【0107】
◎:塗膜にフクレ等の異常が認められない
×:塗膜にフクレ等の異常が認められる。
【0108】
【表5】