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特開2022-44364液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物
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  • 特開-液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物 図1A
  • 特開-液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物 図1B
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022044364
(43)【公開日】2022-03-17
(54)【発明の名称】液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物
(51)【国際特許分類】
   C09D 201/00 20060101AFI20220310BHJP
   C09D 7/43 20180101ALI20220310BHJP
   B05C 5/00 20060101ALN20220310BHJP
【FI】
C09D201/00
C09D7/43
B05C5/00 101
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2020149949
(22)【出願日】2020-09-07
(71)【出願人】
【識別番号】000230054
【氏名又は名称】日本ペイントホールディングス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100179866
【弁理士】
【氏名又は名称】加藤 正樹
(72)【発明者】
【氏名】仲沢 憲幸
(72)【発明者】
【氏名】石田 聡
(72)【発明者】
【氏名】生原 陸
【テーマコード(参考)】
4F041
4J038
【Fターム(参考)】
4F041AA08
4F041AB01
4J038BA022
4J038DF012
4J038EA011
4J038GA08
4J038HA466
4J038HA526
4J038HA556
4J038JA35
4J038JB12
4J038JC13
4J038KA07
4J038MA12
4J038MA15
4J038NA24
4J038PA06
4J038PB05
(57)【要約】
【課題】塗料の飛散を抑制ないし低減し、かつ、良好な塗装精度を有する、吐出塗装用の塗料組成物を提供すること。
【解決手段】液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物であって、前記塗料組成物に23℃でせん断速度1000s-1のせん断変形を30秒間かけた直後、せん断速度0.01s-1のせん断変形を5秒間かけたときの粘度η1が、40Pa・s以下であり、前記塗料組成物の23℃での貯蔵弾性率が、50Pa以上であり、かつ、前記塗料組成物の23℃、せん断速度0.01s-1でのせん断変形の定常流測定での粘度の定常値η2が、50Pa・s以上である、液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物。
【選択図】図1C
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物であって、
前記塗料組成物に23℃でせん断速度1000s-1のせん断変形を30秒間かけた直後、せん断速度0.01s-1のせん断変形を5秒間かけたときの粘度η1が、40Pa・s以下であり、
前記塗料組成物の23℃での貯蔵弾性率が、50Pa以上であり、かつ、
前記塗料組成物の23℃、せん断速度0.01s-1でのせん断変形の定常流測定での粘度の定常値η2が、50Pa・s以上である、
液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物。
【請求項2】
前記粘度の定常値η2が、50~500Pa・sである、請求項1に記載の液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物。
【請求項3】
前記粘度η1が、3~40Pa・sである、請求項1または2に記載の液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物。
【請求項4】
前記貯蔵弾性率が、50~400Paである、請求項1~3のいずれか一項に記載の液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物。
【請求項5】
樹脂成分と粘性調整剤とを含み、
前記粘性調整剤が、アルカリ膨潤型粘性調整剤、ウレタン会合型粘性調整剤およびセルロース系粘性調整剤からなる群より選択される1種以上である、請求項1~4のいずれか一項に記載の液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物。
【請求項6】
建築物用である、請求項1~5のいずれか一項に記載の液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
塗料には、塗料の塗装後の塗膜の性能が優れるだけでなく、塗装作業性が優れることも要求される。例えば、塗装後の塗膜の品質が優れていても、塗装に多くの工数が必要になる、塗料を塗りにくいなど、塗料の塗装作業性が低い場合、その塗料の価値は大きく低下してしまう。
【0003】
塗装作業性の重要な項目の一つに、塗料の飛散(スパッタともいう)が少ないことが挙げられる。スプレーを用いた塗装などでは、塗装対象領域と非塗装領域が被塗物表面に連続している場合、非塗装領域に塗料を塗布するのを防止するため、粘着テープなどで非塗装領域をマスキングをする。また、意図しない方向への塗料飛散による周囲の汚れを防止するためにシートの設置を行うが、これらの工程に必要な時間が、全塗装工程の半分以上を占める場合がある。さらに、塗料飛散が多いと塗装作業者の作業効率が下がり、塗装工程が遅延する場合がある。また、塗装する対象領域以外に飛散した塗料は無駄になるため、塗料のコストも増える。
【0004】
例えば、特許文献1では、微粒化した塗料の飛散を防止することを目的として、塗料をノズルヘッドから液膜状または液柱状に吐出して被塗布物に塗着させる塗装方法が開示されている。しかし、特許文献1では、塗料が液膜状態または液柱状態から微粒化状態に遷移する遷移区域内で被塗物に塗着させることを開示しているが、塗料の飛散を抑制し得る塗料自体については何ら開示がない。
【0005】
さらに、この特許文献1では、スプレー塗装では、微粒化した塗料粒子が、随伴気流などの気流の流れに伴って飛散する問題点を指摘している。このように、スプレー塗装では、吐出される塗料が微粒化して広がるため、人による適切な力での隙間のないマスキングが必要となり、自動塗装装置を用いても塗装工程を短縮する効果が低い。
【0006】
そのため、塗料飛散を抑制ないし低減することは、工程の大幅な短縮および塗装コストの低減につながり、塗料の価値を高めることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2015-107474号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
また、吐出塗装においては、ローラーまたは刷毛による塗装と異なり、塗装装置の吐出口と塗装対象との間に距離があるため、塗料の飛散を抑制するだけでなく、塗装対象の所望の領域に精度よく塗装可能なことも塗料の価値を高めるために重要である。
【0009】
そこで、本発明は、塗料の飛散を抑制ないし低減し、かつ、良好な塗装精度を有する、吐出塗装用の塗料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】
【0010】
本発明に係る塗料組成物は、
液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物であって、
前記塗料組成物に23℃でせん断速度1000s-1のせん断変形を30秒間かけた直後、せん断速度0.01s-1のせん断変形を5秒間かけたときの粘度η1が、40Pa・s以下であり、
前記塗料組成物の23℃での貯蔵弾性率が、50Pa以上であり、かつ、
前記塗料組成物の23℃、せん断速度0.01s-1でのせん断変形の定常流測定での粘度の定常値η2が、50Pa・s以上である、
液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物である。これにより、液膜吐出塗装、液柱吐出塗装および液滴吐出塗装において塗料の飛散を抑制ないし低減し、かつ、良好な塗装精度を発揮することができる。
【0011】
本発明に係る液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物の一実施形態では、前記粘度の定常値η2が、50~500Pa・sである。
【0012】
本発明に係る液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物の一実施形態では、前記粘度η1が、3~40Pa・sである。
【0013】
本発明に係る液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物の一実施形態では、前記貯蔵弾性率が、50~400Paである。
【0014】
本発明に係る液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物の一実施形態では、液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物は、樹脂成分と粘性調整剤とを含み、
前記粘性調整剤が、アルカリ膨潤型粘性調整剤、ウレタン会合型粘性調整剤およびセルロース系粘性調整剤からなる群より選択される1種以上である。
【0015】
本発明に係る液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物の一実施形態では、建築物用である。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、塗料の飛散を抑制ないし低減し、かつ、良好な塗装精度を有する、吐出塗装用の塗料組成物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
図1A図1Aは、従来の塗料を用いた液柱吐出塗装時に小液滴が形成される様子を示す模式図である。
図1B図1Bは、従来の塗料を用いた液柱吐出塗装時に小液滴が形成される様子を示す模式図である。
図1C図1Cは、従来の塗料を用いた液柱吐出塗装時に小液滴が形成される様子を示す模式図である。
図1D図1Dは、従来の塗料を用いた液柱吐出塗装時に小液滴が形成される様子を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施形態について説明する。これらの記載は、本発明の例示を目的とするものであり、本発明を何ら限定するものではない。
【0019】
本発明において、2以上の実施形態を任意に組み合わせることができる。
【0020】
本発明において、塗料と塗料組成物は相互互換的に用いることができる。
【0021】
本明細書において、数値範囲は、別段の記載がない限り、その範囲の上限値および下限値を含むことを意図している。例えば、50~500Pa・sは、50Pa・s以上500Pa・s以下を意味する。
【0022】
本発明において、塗料組成物に23℃でせん断速度1000s-1のせん断変形を30秒間かけた直後、せん断速度0.01s-1のせん断変形を5秒間かけたときの粘度η1は、実施例に記載の方法により求める。
【0023】
本発明において、塗料組成物の23℃での貯蔵弾性率は、実施例に記載の方法により求める。
【0024】
本発明において、塗料組成物の23℃、せん断速度0.01s-1でのせん断変形の定常流測定での粘度の定常値η2は、実施例に記載の方法により求める。
【0025】
本発明において、用語「液膜」は、膜状または面状の塗料組成物を指す。本発明において、用語「液柱」は、柱状、線状または棒状の塗料組成物を指す。
【0026】
本発明において、用語「液膜吐出塗装」は、塗料組成物を吐出口から液膜状に吐出する塗装を指す。本発明において、用語「液柱吐出塗装」は、塗料組成物を吐出口から液柱状に吐出する塗装を指す。本発明において、用語「液滴吐出塗装」は、液膜または液柱の塗料組成物を吐出のオンおよびオフで断裂させて液滴とし、その各液滴の方向性を制御した状態で液滴を塗布する塗装を指す。
【0027】
以下、液膜吐出塗装、液柱吐出塗装および液滴吐出塗装のそれぞれを、または3つをまとめて、単に「吐出塗装」ということがある。
【0028】
以下、本発明に係る吐出塗装用の塗料組成物を、単に「塗料組成物」ということがある。
【0029】
本発明において図面は、発明の理解を優先して描かれており、図中の各構成の寸法、比、距離は正確ではない。
【0030】
(塗料組成物)
本発明に係る塗料組成物は、
液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物であって、
前記塗料組成物に23℃でせん断速度1000s-1のせん断変形を30秒間かけた直後、せん断速度0.01s-1のせん断変形を5秒間かけたときの粘度η1が、40Pa・s以下であり、
前記塗料組成物の23℃での貯蔵弾性率が、50Pa以上であり、かつ、
前記塗料組成物の23℃、せん断速度0.01s-1でのせん断変形の定常流測定での粘度の定常値η2が、50Pa・s以上である、
液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物である。
【0031】
図1A~Dは、従来の塗料を用いた液柱吐出塗装時に小液滴が形成される様子を示す模式図である。吐出直前には吐出口1に塗料2が充填されている(図1A)。塗料柱(液柱)3が吐出されるにつれて、吐出される塗料柱3と吐出口にある塗料2(吐出口に残る塗料または次の吐出のために吐出口に充填された塗料)との間に塗料糸4が形成される(図1B)。さらに塗料柱3が吐出されると、塗料糸4が破断し、塗料柱3が分離する(図1C)。そして、破断した塗料糸4がさらに破断して小液滴5となって飛散する(図1D)。
【0032】
このため、本発明者らは、当初、吐出前の塗料組成物の粘度に相当する、せん断速度0.01s-1でのせん断変形の定常流測定での粘度を低くして、吐出口にある塗料に対する塗料糸の一体化を促進することで塗料糸が吐出方向に伸びずに、小液滴の形成を抑制することができると考えた。しかし、上記定常流測定での粘度を低くすると、塗料糸は吐出口にある塗料と一体化しやすくなるが、吐出口にある塗料の粘度も低下するため、吐出口から塗料がタレやすくなり、タレた塗料が飛散することがわかった。
【0033】
これらの結果に基づき、次に本発明者らは、以下の(1)および(2)が、吐出口にある塗料に対する塗料糸の一体化を促進し、そして以下の(3)が吐出口からの塗料のタレを抑制するのに有効であろうと推測した:
(1)塗料糸の粘度を低くする。
(2)塗料糸の貯蔵弾性率を大きくする。
(3)塗料糸の粘度ではなく、吐出口にある塗料の粘度を高くする。
【0034】
上記(1)について、吐出時の塗料糸は、吐出前の塗料とは異なり、吐出時の一定以上のせん断速度によって塗料の分子鎖の絡み合いが少なくなるなどミクロな構造が壊れた状態であると考えられる。そのため、この状態における塗料糸の粘度を想定して、本発明者らは、塗料組成物に23℃でせん断速度1000s-1のせん断変形を30秒間かけた直後、せん断速度0.01s-1のせん断変形を5秒間かけたときの粘度η1(以下、単に「粘度η1」ということがある)を設定した。塗料にせん断速度1000s-1のせん断変形を30秒間かけることで、吐出時の破断した塗料糸の状態となり、そしてこの30秒間の直後に塗料組成物にさらにせん断速度0.01s-1のせん断変形を5秒間かける(前記30秒経過した時点で0.01s-1のせん断速度のせん断変形を開始する)ことで、破断直後の塗料糸の状態を再現ないし近似することができると考えられる。そして、この破断直後の塗料糸の粘度を想定した粘度η1を低くすることで、吐出口にある塗料に対する塗料糸の一体化を促進する。
【0035】
上記(2)について、塗装時の塗料糸は、弾性成分と粘性成分とを有する粘弾性体と考えることができ、弾性成分(貯蔵弾性率)を大きくすると、塗料糸の伸びが小さくなると考えられる。そして、この塗料組成物の貯蔵弾性率を高くすることで、吐出口にある塗料に対する塗料糸の一体化を促進する。
【0036】
そして、本発明者らは、塗料組成物の粘度η1を40Pa・s以下とすること、および塗料組成物の23℃での貯蔵弾性率(以下、「貯蔵弾性率」は、特に断らない限り、23℃での値を指す)を50Pa以上とすることで、吐出口にある塗料と塗料糸が一体化しやすくなることを見出した。
【0037】
上記(3)について、吐出口からの塗料組成物のタレは、吐出口にある塗料組成物の重力方向への移動であるため、破断直後の塗料糸の粘度ではなく、吐出前後のせん断変形がほとんどなく安定している塗料組成物の粘度を高くすることで、塗料組成物のタレを抑制することができると考えられる。本発明者らは、この吐出前後の安定している塗料組成物の粘度は、上記粘度η1よりもさらに時間が経過し、粘度が定常値となったときの粘度で表すことができること、および、塗料組成物の23℃、せん断速度0.01s-1でのせん断変形の定常流測定での粘度の定常値η2を50Pa・s以上とすることで、塗料組成物のタレを抑制することができることを見出した。
【0038】
本発明の塗料組成物の粘度η1は、40Pa・s以下である。粘度η1が40Pa・sより高いと、吐出口にある塗料と塗料糸を一体化することができず、塗料の飛散を抑制ないし低減することができない。本発明の塗料組成物の粘度η1は、例えば、1~40Pa・sである。本発明の塗料組成物の一実施形態では、粘度η1は、40Pa・s以下、35Pa・s以下、30Pa・s以下、25Pa・s以下、20Pa・s以下、15Pa・s以下、10Pa・s以下、7Pa・s以下、5Pa・s以下または3Pa・s以下である。本発明の塗料組成物の別の実施形態では、粘度η1は、1Pa・s以上、3Pa・s以上、5Pa・s以上、7Pa・s以上、10Pa・s以上、15Pa・s以上、20Pa・s以上、25Pa・s以上、30Pa・s以上または35Pa・s以上である。本発明の塗料組成物のさらに別の実施形態では、粘度η1は、5~40Pa・sである。
【0039】
本発明に係る液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物の一実施形態では、前記粘度η1が、3~40Pa・sである。
【0040】
本発明の塗料組成物の粘度η1を低くするためには、例えば、後述する粘性調整剤として、分子量の小さいものを用いる方法が挙げられる。分子量の小さい粘性調整剤としては、例えば、ADEKA社製のUH-140S、UH-752、UH-420、UH-472などのUHシリーズ;サンノプコ社製のSN シックナー 612などのウレタン会合型粘性調整剤などが挙げられる。
【0041】
本発明の塗料組成物の貯蔵弾性率は、50Pa以上である。貯蔵弾性率が50Pa未満では、吐出口にある塗料と塗料糸を一体化することができず、塗料の飛散を抑制ないし低減することができない。本発明の塗料組成物の貯蔵弾性率は、例えば、50~700Paである。本発明の塗料組成物の一実施形態では、貯蔵弾性率は、50Pa以上、60Pa以上、70Pa以上、80Pa以上、90Pa以上、100Pa以上、130Pa以上、150Pa以上、170Pa以上、200Pa以上、230Pa以上、250Pa以上、300Pa以上、350Pa以上、400Pa以上、450Pa以上、500Pa以上、550Pa以上、600Pa以上、650Pa以上または700Pa以上である。本発明の塗料組成物の別の実施形態では、貯蔵弾性率は、700Pa以下、650Pa以下、600Pa以下、550Pa以下、500Pa以下、450Pa以下、400Pa以下、350Pa以下、300Pa以下、250Pa以下、230Pa以下、200Pa以下、170Pa以下、150Pa以下、130Pa以下、100Pa以下、90Pa以下、80Pa以下、70Pa以下または60Pa以下である。本発明の塗料組成物のさらに別の実施形態では、貯蔵弾性率は、70~500Paである。
【0042】
本発明に係る液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物の一実施形態では、前記貯蔵弾性率が、50~400Paである。
【0043】
本発明の塗料組成物の貯蔵弾性率を高くするためには、例えば、後述する粘性調整剤として、分子量の大きいものまたは硬い構造を有するものを用いる方法が挙げられる。このような粘性調整剤としては、例えば、サンノプコ社製のSN シックナー 630、636;中部サイデン社製のバンスター S100A;ダウケミカル社製のプライマル ASE-60 シックナーなどのアルカリ膨潤型粘性調整剤;およびダウケミカル社製のセロサイズ QP4400、52000Hなどのセルロース系粘性調整剤などが挙げられる。貯蔵弾性率を高くする場合、アルカリ膨潤型粘性調整剤よりもセルロース系粘性調整剤の方が、貯蔵弾性率を高くしやすい。
【0044】
本発明の塗料組成物の粘度の定常値η2は、50Pa・s以上である。粘度の定常値η2が50Pa・s未満では、塗料組成物のタレを十分に抑制できず、塗料の飛散を抑制ないし低減することができない。本発明の塗料組成物の粘度の定常値η2は、例えば、50~1000Pa・sである。本発明の塗料組成物の一実施形態では、粘度の定常値η2は、50Pa・s以上、60Pa・s以上、70Pa・s以上、80Pa・s以上、90Pa・s以上、100Pa・s以上、150Pa・s以上、200Pa・s以上、250Pa・s以上、300Pa・s以上、350Pa・s以上、400Pa・s以上、450Pa・s以上、500Pa・s以上、550Pa・s以上、600Pa・s以上、650Pa・s以上、700Pa・s以上、750Pa・s以上、800Pa・s以上、850Pa・s以上、900Pa・s以上、950Pa・s以上または1000Pa・s以上である。本発明の塗料組成物の別の実施形態では、粘度の定常値η2は、1000Pa・s以下、950Pa・s以下、900Pa・s以下、850Pa・s以下、800Pa・s以下、750Pa・s以下、700Pa・s以下、650Pa・s以下、600Pa・s以下、550Pa・s以下、500Pa・s以下、450Pa・s以下、400Pa・s以下、350Pa・s以下、300Pa・s以下、250Pa・s以下、200Pa・s以下、150Pa・s以下、100Pa・s以下、90Pa・s以下、80Pa・s以下、70Pa・s以下または60Pa・s以下である。本発明の塗料組成物のさらに別の実施形態では、粘度の定常値η2は、80~400Pa・sである。
【0045】
本発明に係る液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物の一実施形態では、前記粘度の定常値η2が、50~500Pa・sである。
【0046】
本発明の塗料組成物の粘度の定常値η2を高くするためには、例えば、後述する粘性調整剤として、分子量の大きいものを用いる方法が挙げられる。分子量の大きい粘性調整剤としては、例えば、サンノプコ社製のSN シックナー 630、636;中部サイデン社製のバンスター S100A;ダウケミカル社製のプライマル ASE-60 シックナーなどのアルカリ膨潤型粘性調整剤;およびダウケミカル社製のセロサイズ QP4400、52000Hなどのセルロース系粘性調整剤などが挙げられる。
【0047】
本発明の塗料組成物の好適な一実施形態では、粘度η1が、0.1~10Pa・sであり、貯蔵弾性率が、200~500Paであり、かつ、粘度の定常値η2が、200~400Pa・sである。本発明の塗料組成物の好適な別の実施形態では、粘度η1が、5~40Pa・sであり、貯蔵弾性率が、70~500Paであり、かつ、粘度の定常値η2が、80~400Pa・sである。
【0048】
本発明の塗料組成物は、典型的には、樹脂成分、粘性調整剤、顔料、ならびに水および/または溶剤を含む。塗料組成物は、架橋剤、その他の成分を含んでいてもよい。
【0049】
・樹脂成分
樹脂成分は塗膜形成要素としての働きを有する。樹脂成分としては、従来公知の塗料組成物の樹脂成分を用いることができる。樹脂成分としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂などを挙げることができる。また、樹脂成分として、例えば、シリコーン樹脂、アルコキシシラン縮合物などの、無機成分を含む、または、無機成分からなる高分子化合物を用いることもできる。樹脂成分は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0050】
樹脂成分は、有機溶剤形、水性形(水溶性、水分散性もしくはエマルション)、または非水分散形のいずれでもよい。
【0051】
樹脂成分を用いた塗料組成物は、例えば、一液形でもよいし、主剤および硬化剤から構成される二液混合形でもよく、三液混合形以上の多成分混合形であってもよい。
【0052】
樹脂成分は、加熱により、または常温で硬化反応を進行させることができる。
【0053】
樹脂成分の含有量は、特に限定されず、適宜調節すればよい。一実施形態では、樹脂成分の固形分と顔料の固形分との合計100質量部に対して、樹脂成分の固形分が10~90質量部または10~60質量部である。
【0054】
・粘性調整剤
本発明では、塗料組成物の粘度η1、貯蔵弾性率および粘度の定常値η2を調節するために公知の粘性調整剤を用いてもよい。粘性調整剤としては、例えば、アルカリ膨潤型粘性調整剤、ウレタン会合型粘性調整剤、セルロース系粘性調整剤、アマイド系粘性調整剤、無機層状化合物系粘性調整剤およびアミノプラスト系粘性調整剤などが挙げられる。
【0055】
アルカリ膨潤型粘性調整剤としては、例えば、ポリカルボン酸系粘性調整剤、ポリスルホン酸系粘性調整剤、ポリリン酸系粘性調整剤などが挙げられる。
【0056】
アルカリ膨潤型粘性調整剤の市販品としては、例えば、サンノプコ社製のSN シックナー 615、630、636、640などのSN シックナーシリーズ;ダウケミカル社製のプライマル ASE-60 シックナーなどのプライマルシリーズ;中部サイデン社製のバンスター S100Aなどが挙げられる。一実施形態では、アルカリ膨潤型粘性調整剤は、SN シックナー 630、636、バンスター S100Aおよびプライマル ASE-60 シックナーからなる群より選択される1種以上である。
【0057】
ウレタン会合型粘性調整剤としては、例えば、ウレタン変性ポリエーテル型粘性調整剤などが挙げられる。
【0058】
ウレタン会合型粘性調整剤の市販品としては、例えば、ADEKA社製のアデカノール(登録商標) UH-140S、420、450、472、526、540、550、752などのアデカノール(登録商標) UHシリーズ;サンノプコ社製のSN シックナー 612、665Tなどが挙げられる。一実施形態では、ウレタン会合型粘性調整剤は、アデカノール(登録商標) UH-140S、420、472、752およびSN シックナー 612からなる群より選択される1種以上である。
【0059】
セルロース系粘性調整剤としては、例えば、結晶セルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース系粘性調整剤などが挙げられる。
【0060】
セルロース系粘性調整剤の市販品としては、例えば、旭化成社製のセオラス(登録商標)RCシリーズなどのセオラス(登録商標)シリーズ;ダウケミカル社製のセロサイズ QP 4400、52000Hなどのセロサイズシリーズが挙げられる。一実施形態では、セルロース系粘性調整剤は、セロサイズ QP 4400およびセロサイズ QP 52000Hからなる群より選択される1種以上である。
【0061】
アマイド系粘性調整剤としては、例えば、脂肪酸アマイド、ポリアマイド、アクリルアマイド、長鎖ポリアミノアマイド、アミノアマイドおよびこれらの塩(例えばリン酸塩)などが挙げられる。
【0062】
無機層状化合物系粘性調整剤として、例えば、モンモリロナイト、ベントナイト、クレーなどの層状化合物が挙げられる。
【0063】
アミノプラスト系粘性調整剤としては、例えば、疎水変性エトキシレートアミノプラスト系会合型粘性調整剤などが挙げられる。
【0064】
粘性調整剤は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0065】
本発明に係る塗料組成物の一実施形態では、粘性調整剤が、アルカリ膨潤型粘性調整剤、ウレタン会合型粘性調整剤およびセルロース系粘性調整剤からなる群より選択される1種以上である。
【0066】
本発明に係る液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物の一実施形態では、液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物は、樹脂成分と粘性調整剤とを含み、
前記粘性調整剤が、アルカリ膨潤型粘性調整剤、ウレタン会合型粘性調整剤およびセルロース系粘性調整剤からなる群より選択される1種以上である。
【0067】
本発明の塗料組成物における粘性調整剤の含有量は、特に限定されず、適宜調節すればよい。
【0068】
本発明の塗料組成物における粘性調整剤の固形分量は、例えば、塗料組成物100質量部に対して、0.1~3.0質量部または0.5~2.0質量部である。本発明の塗料組成物の一実施形態では、粘性調整剤の固形分量は、塗料組成物100質量部に対して、0.1質量部以上、0.3質量部以上、0.5質量部以上、0.6質量部以上、0.7質量部以上、0.8質量部以上、0.9質量部以上、1.0質量部以上、1.2質量部以上、1.4質量部以上、1.6質量部以上、1.8質量部以上、2.0質量部以上、2.2質量部以上、2.4質量部以上、2.6質量部以上、2.8質量部以上または3.0質量部以上である。本発明の塗料組成物の別の実施形態では、粘性調整剤の固形分量は、塗料組成物100質量部に対して、3.0質量部以下、2.8質量部以下、2.6質量部以下、2.4質量部以下、2.2質量部以下、2.0質量部以下、1.8質量部以下、1.6質量部以下、1.4質量部以下、1.2質量部以下、1.0質量部以下、0.9質量部以下、0.8質量部以下、0.7質量部以下、0.6質量部以下、0.5質量部以下または0.3質量部以下である。なお、本発明では、「塗料組成物100質量部」は、樹脂成分、顔料成分、粘性調整剤などにおける固形分に加えて、これらの分散媒;水および/または溶剤を含む塗料組成物全体の100質量部を意味する。
【0069】
・架橋剤
塗料組成物は架橋剤を含むことができる。架橋剤は、上記樹脂成分の有する硬化性官能基に応じて選択することができる。例えば、架橋剤としては、カルボジイミド化合物、ヒドラジン化合物、アミノ樹脂、(ブロック)ポリイソシアネート化合物、アミン系化合物、ポリアミド系化合物および多価カルボン酸化合物などが挙げられる。架橋剤は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0070】
・顔料
顔料は、特に限定されず、公知の塗料用顔料を用いることができる。顔料としては、例えば、二酸化チタン、カーボンブラック、弁柄、フタロシアニンブルーなどの着色顔料;炭酸カルシウム、タルク、マイカなどの体質顔料;防錆顔料などが挙げられる。顔料は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0071】
本発明の塗料組成物は、水性塗料組成物または溶剤系塗料組成物のいずれでもよい。一実施形態では、本発明の塗料組成物は、水性塗料組成物である。別の実施形態として、JIS A 6909の規定を満たす塗料組成物である。
【0072】
本発明では、塗料組成物中の含有量が最も多い分散媒が、水であるものを水性塗料組成物という。本発明では、塗料組成物中の含有量が最も多い分散媒が、溶剤であるものを溶剤系塗料組成物という。
【0073】
本発明の塗料組成物における塗料固形分の合計量としては、適宜調節すればよく、特に限定されない。例えば、塗料固形分の合計量は、塗料組成物100質量部に対して、20~80質量部である。本発明の塗料組成物の一実施形態では、塗料固形分の合計量は、塗料組成物100質量部に対して、20質量部以上、30質量部以上、40質量部以上、50質量部以上、60質量部以上、70質量部以上または80質量部以上である。本発明の塗料組成物の別の実施形態では、塗料固形分の合計量は、塗料組成物100質量部に対して、80質量部以下、70質量部以下、60質量部以下、50質量部以下、40質量部以下、30質量部以下または20質量部以下である。
【0074】
・水
水を用いる場合、従来公知の水を適宜選択して用いることができる。水としては、例えば、水道水、蒸留水、脱イオン水、精製水などが挙げられる。
【0075】
水を用いる場合、塗料組成物の水の含有量は、適宜調節すればよい。塗料組成物の水の含有量は、例えば、塗料組成物100質量部に対して、20~80質量部である。本発明の塗料組成物の一実施形態では、塗料組成物100質量部に対して、20質量部以上、30質量部以上、40質量部以上、50質量部以上、60質量部以上、70質量部以上または80質量部以上である。本発明の塗料組成物の一実施形態では、塗料組成物100質量部に対して、80質量部以下、70質量部以下、60質量部以下、50質量部以下、40質量部以下、30質量部以下または20質量部以下である。
【0076】
・溶剤
溶剤を用いる場合、従来公知の塗料組成物の溶剤を適宜選択して用いることができる。溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、2-プロパノール、1-ブタノールなどのアルコール類;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、プロピオン酸エチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートなどのエステル類;ジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン(THF)などのエーテル類;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、ジプロピレングリコール、1、3-ブチレングリコール、ペンタメチレングリコール、1、3-オクチレングリコールなどのグリコール類;ホルムアミド、N-メチルホルムアミド、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルフォキシド(DMSO)、N-メチルピロリドン(NMP)などのアミド類;アセトン、メチルエチルケトン(MEK)、メチルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、アセチルアセトン、シクロヘキサノンなどのケトン類;ミネラルスピリット、灯油などの脂肪族炭化水素;トルエン、キシレン、メシチレン、ドデシルベンゼンなどの芳香族炭化水素;クロロホルム、ジクロロメチレンなどのハロゲン系溶媒などが挙げられる。溶剤は、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0077】
本発明の塗料組成物は、常温乾燥型でもよいし、加熱乾燥型でもよい。一実施形態では、本発明の塗料組成物は、常温乾燥型である。
【0078】
本発明の塗料組成物は、一液型でもよいし、二液型でもよい。
【0079】
塗料組成物が、水性塗料組成物である場合、溶剤の含有量は、適宜調節すればよい。例えば、塗料組成物100質量部に対して、0~15質量部、好ましくは0~10質量部である。また、この場合の溶剤としては、例えば、アルコール類を用いることができる。
【0080】
・その他の成分
本発明の塗料組成物は、上述した成分以外に、分散剤、造膜助剤、凍結防止剤、架橋促進剤、硬化剤、レベリング剤、表面調整剤、消泡剤、可塑剤、防腐剤、防カビ剤、紫外線安定剤などのその他の成分を含んでいてもよい。これらその他の成分はそれぞれ、1種単独でまたは2種以上を組み合わせて用いてもよい。
【0081】
・塗料組成物の用途
本発明に係る塗料組成物は、液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用、すなわち、液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用および液滴吐出塗装用の少なくとも1つ用の塗料組成物である。一実施形態では、液膜吐出塗装は、カーテンフローコーティングを含まない。上述したように、液滴吐出塗装は、液膜または液柱の塗料組成物を吐出のオンおよびオフで断裂させて液滴とし、その各液滴の方向性を制御した状態で液滴を塗布する塗装である。これに対して、スプレー塗装および静電塗装は、塗料組成物を吐出のオンおよびオフではなく、空気とのシェアまたは遠心力によって分裂させて、各液滴の方向性の制御のない状態で液滴を塗布する塗装である。したがって、スプレー塗装および静電塗装は、本発明の「液滴吐出塗装」には含まれない。別の実施形態では、本発明に係る塗料組成物は、液膜吐出塗装用または液柱吐出塗装用の塗料組成物である。
【0082】
本発明の塗料組成物は、上述したように塗料の飛散を抑制ないし低減し、かつ、良好な塗装精度を有するため、マスキングなしでのロボットなどの自動塗装装置での塗装、特に、例えば、建築物など、大きい塗装対象物、屋外の塗装対象物、静電塗装を適用できない塗装対象物などの塗装に好適に用いることができる。ロボットなどの自動塗装装置であれば、塗装対象および塗装パターンなどを予めプログラムし、塗料の飛散がなく塗装精度が良好な塗料を用いることで、マスキングなしでも、簡便に高精度で塗装を行い、高品質な塗膜を形成することが可能であり、塗装工程の短縮および塗装コストの低減の効果が大きい。
【0083】
本発明に係る液膜吐出塗装用、液柱吐出塗装用または液滴吐出塗装用の塗料組成物の一実施形態では、建築物用である。
【0084】
本発明に係る塗料組成物は、一実施形態では、内装用である。本発明に係る塗料組成物は、別の実施形態では、外装用である。
【0085】
・塗料組成物の調製方法
塗料組成物の調製方法は、粘度η1、貯蔵弾性率および粘度の定常値η2が所定範囲内であれば、特に限定されず、上述した樹脂成分、顔料、粘性調整剤などを従来公知の方法で混合して調製することができる。また、樹脂成分と顔料を含む市販の塗料に粘性調整剤などを添加して粘度η1、貯蔵弾性率および粘度の定常値η2を所定範囲内に調節して、本発明の塗料組成物としてもよい。
【0086】
・塗膜の作製方法
塗膜の作製方法は、本発明の塗料組成物を吐出塗装方法を用いて塗装すること以外は、特に限定されない。例えば、特許文献1に記載の吐出塗装装置、ジェットディスペンサーなどを用いて本発明の塗料組成物を液膜吐出塗装、液柱吐出塗装または液滴吐出塗装することで、塗膜を作製することができる。塗料組成物を塗布した後の乾燥温度は、溶剤などに応じて適宜調節すればよい。例えば、10秒~30分などの短時間での乾燥が必要な場合には、60~200℃とすることができ、80~160℃が好ましい。また、短時間での乾燥が必要でない場合には、例えば、室温などで乾燥してもよい。
【0087】
吐出塗装が可能な塗装装置としては、例えば、特許文献1の吐出塗装装置;Durr社製のEcoPaintJet(登録商標);ジェットディスペンサーなどが挙げられる。ジェットディスペンサーは、ピエゾ素子によって吐出を制御するピエゾジェットディスペンサー、電磁弁によって吐出を制御する電磁ジェットディスペンサーなどが挙げられる。ピエゾジェットディスペンサーとしては、例えば、SSI JAPAN社製のStream Jet Eシリーズなどが挙げられる。電磁ジェットディスペンサーとしては、例えば、サンエイテック社製のNOVADOT、JETTYなどが挙げられる。
【0088】
本発明の塗料組成物を塗装する、吐出塗装では、塗装装置の有する吐出口の個数は特に限定されず、例えば、1個でもよいし、2個以上でもよい。塗装装置の有する吐出口の形状は、特に限定されない。例えば、吐出口の断面形状は、円形、楕円形、多角形(三角形、方形、五角形、六角形、七角形、八角形など)、凸形、凹形、これらの組合せなどが挙げられる。
【0089】
塗料組成物を液膜または液柱で吐出する際の液膜および液柱の寸法は、特に限定されず、吐出口の移動速度、吐出口と被塗物との距離、形成する塗膜の膜厚などに応じて適宜調節すればよい。
【0090】
本発明の塗料組成物を用いて塗膜を形成する対象物としては、特に限定されず、適宜選択することができる。例えば、対象物としては、自動車、鉄道車両などの車両の車体、航空機の機体、船舶の船体および上部構造物(艤装)、の内装および外装;建築物の内装、外装および屋根部;家具、建具;車両、航空機、船舶、建築物などの窓ガラス;ケース、容器、樹脂板、フィルム;ディスプレイ、モニター、冷蔵庫などの電化製品の筺体およびガラス部材;これらに塗装した塗膜;各種セメント、窯業建材、軽量発泡コンクリート、モルタル、スレート板、屋根、瓦、ALCなどの無機建材;木材;各種ガラス類;鋼板、アルミニウム、ステンレススチールなどの金属基材;などが挙げられる。上述したように、好適な実施形態では、本発明の塗料組成物を用いて塗膜を形成する対象物は、建築物である。
【0091】
したがって、本発明の塗料組成物を用いて形成された塗膜を有する物品としては、例えば、自動車、鉄道車両などの車両、航空機、船舶、建築物、家具、建具、窓ガラス、透明体(ケース、容器、樹脂板およびフィルムを含む)、電化製品などが挙げられる。好適な実施形態では、本発明の塗料組成物を用いて形成された塗膜を有する物品は、建築物である。
【実施例0092】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、これらの実施例は、本発明の例示を目的とするものであり、本発明を何ら限定するものではない。
【0093】
塗料組成物の粘度η1は、アントンパール社製の応力制御型レオメーター「MCR302」を用いて、50mmのコーンプレート、ギャップ:0.1mm、測定温度:23℃、せん断速度1000s-1のせん断変形を30秒間かけ、その直後、せん断速度=0.01-1のせん断変形を5秒間かける定常流測定を行ったときの粘度を用いた。
【0094】
塗料組成物の貯蔵弾性率は、アントンパール社製の応力制御型レオメーター「MCR302」を用いて、50mmのコーンプレート、ギャップ:0.1mm、測定温度:23℃、ひずみ:線形ひずみ、角周波数:100s-1の条件で測定して得られた貯蔵弾性率を用いた。
【0095】
塗料組成物の定常値η2は、アントンパール社製の応力制御型レオメーター「MCR302」を用いて、50mmのコーンプレート、ギャップ:0.1mm、測定温度:23℃、せん断速度0.01-1でのせん断変形の定常流測定での粘度の定常値を用いた。
【0096】
実施例で用いた塗料組成物の各成分の詳細は以下のとおりである。
水:水道水
樹脂成分:後述する調製例で調製したアクリルエマルション
白色顔料:二酸化チタン(固形分量:100%)
体質顔料:炭酸カルシウム(固形分量:100%)
添加剤:分散剤(ビックケミージャパン社製の商品名「DISPERBYK-190」)、消泡剤(共栄社化学社製の商品名「アクアレン8020」)、造膜助剤(JNC社製の商品名「CS-12」)および表面調整剤(共栄社化学社製の商品名「ポリフローKL-100」)。表1では、分散剤、消泡剤、造膜助剤および表面調整剤をまとめて添加剤と表記する。添加剤の固形分量は、50%である。
粘性調整剤1(ウレタン会合型粘性調整剤):ADEKA社製の商品名「アデカノール(登録商標)UH-140S」(固形分量:30%、表1ではUH140Sと表記)
粘性調整剤2(ウレタン会合型粘性調整剤):ADEKA社製の商品名「アデカノール(登録商標)UH-752」(固形分量:30%、表1ではUH752と表記)
粘性調整剤3(ウレタン会合型粘性調整剤):ADEKA社製の商品名「アデカノール(登録商標)UH-420」(固形分量:30%、表1ではUH420と表記)
粘性調整剤4(ウレタン会合型粘性調整剤):ADEKA社製の商品名「アデカノール(登録商標)UH-472」(固形分量:30%、表1ではUH472と表記)
粘性調整剤5(ウレタン会合型粘性調整剤):サンノプコ社製の商品名「SN シックナー 612」(固形分量:40%、表1ではSN612と表記)
粘性調整剤6(アルカリ膨潤型粘性調整剤):サンノプコ社製の商品名「SN シックナー 630」(固形分量:30%、表1ではSN630と表記)
粘性調整剤7(アルカリ膨潤型粘性調整剤):中部サイデン社製の商品名「バンスター S100A」(固形分量:28%、表1ではS100Aと表記)
粘性調整剤8(アルカリ膨潤型粘性調整剤):サンノプコ社製の商品名「SN シックナー 636」(固形分量:30%、表1ではSN636と表記)
粘性調整剤9(アルカリ膨潤型粘性調整剤):ダウケミカル社製の商品名「プライマル ASE-60 シックナー」(固形分量:28%、表1ではASE60と表記)
粘性調整剤10(セルロース系粘性調整剤):ダウケミカル社製の商品名「セロサイズ QP 4400」(固形分量:100%、表1ではQP 4400と表記)
粘性調整剤11(セルロース系粘性調整剤):ダウケミカル社製の商品名「セロサイズ QP 52000H」(固形分量:100%、表1ではQP 52000Hと表記)
【0097】
吐出塗装装置として、SSI JAPAN社製のピエゾジェット塗装装置(Stream Jet Eシリーズ)を用いた。
塗装対象物としてマルマン 色画用紙 ミタント 361-667Pを用いた。
【0098】
(アクリルエマルションの調製例)
国際公開第2018/079212号の段落[0078]に記載のアクリルエマルションの調製に準拠して、生成物として、固形分49質量%、体積平均粒子径0.12μmのエマルション樹脂を得た。表1ではAcEmと表記する。
【0099】
(実施例1~7および比較例1~3)
表1に示す配合(質量部)で、各成分を混合して塗料組成物を調製した。その塗料組成物について、粘度η1、貯蔵弾性率および粘度の定常値η2を測定した。その結果を表1に合わせて示す。
【0100】
(塗料の飛散性および塗装精度の評価)
調製した各塗料組成物を吐出塗装装置のカートリッジに充填した。塗装装置の吐出ノズルを塗装対象の紙面に対して垂直に配置した。吐出ノズルと紙面との距離は10mmとした。そして、吐出ノズルを紙面と平行に一方向に移動させながら、液柱を吐出して0.6mm間隔で塗料が配置されるように塗布して、長さ100mmの直線を10本塗装した。塗装直後の直線を目視で観察し、以下の基準で、塗料の飛散性および塗装精度を評価した。
・塗料の飛散性評価基準
合格:塗装した直線以外の領域に飛散した塗料がほとんどなかったまたは若干見られた
不合格:塗装した直線以外の領域に飛散した塗料が見られたまたは顕著に見られた
・塗料の塗装精度評価基準
合格:塗装した直線の輪郭にギザギザがほとんどなかったまたは若干見られた
不合格:塗装した直線の輪郭にギザギザが見られたまたは顕著に見られた
【0101】
【表1】
【0102】
表1に示すように、本発明によれば、塗料の飛散を抑制ないし低減し、かつ、良好な塗装精度を有する、吐出塗装用の塗料組成物を提供することができた。
【産業上の利用可能性】
【0103】
本発明によれば、塗料の飛散を抑制ないし低減し、かつ、良好な塗装精度を有する、吐出塗装用の塗料組成物を提供することができる。
【符号の説明】
【0104】
1:吐出口
2:塗料
3:塗料柱
4:塗料糸
5:小液滴
図1A
図1B
図1C
図1D