(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】P2023122103
(43)【公開日】2023-09-01
(54)【発明の名称】エポキシエステル樹脂、ビニル変性エポキシエステル樹脂、樹脂組成物、塗料および当該塗料で塗装した物品
(51)【国際特許分類】
C08G 59/14 20060101AFI20230825BHJP
C08G 65/00 20060101ALI20230825BHJP
C09D 163/00 20060101ALI20230825BHJP
【FI】
C08G59/14
C08G65/00
C09D163/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2022025536
(22)【出願日】2022-02-22
(71)【出願人】
【識別番号】000002886
【氏名又は名称】DIC株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100177471
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 眞治
(74)【代理人】
【識別番号】100163290
【弁理士】
【氏名又は名称】岩本 明洋
(74)【代理人】
【識別番号】100149445
【弁理士】
【氏名又は名称】大野 孝幸
(72)【発明者】
【氏名】仲澤 大助
(72)【発明者】
【氏名】小田島 貴之
【テーマコード(参考)】
4J005
4J036
4J038
【Fターム(参考)】
4J005AB00
4J005BA00
4J036AB07
4J036AC08
4J036AD11
4J036AE07
4J036CA04
4J036CA21
4J036FA03
4J036FA04
4J036FA05
4J036JA01
4J038DB301
4J038KA08
4J038NA26
(57)【要約】
【課題】分散性の低い顔料を用いた場合であっても十分に顔料分散した樹脂組成物が得られ、光沢に優れる塗膜を形成できるエポキシエステル樹脂およびビニル変性エポキシエステル樹脂を提供する。
【解決手段】重合性不飽和基および縮合脂環構造を有するエポキシエステル樹脂、並びに前記エポキシエステル樹脂と重合性単量体とを反応成分とする縮合脂環構造を有するビニル変性エポキシエステル樹脂であって、前記重合性不飽和基および縮合脂環構造を有するエポキシエステル樹脂と、前記重合性単量体との質量比[エポキシエステル樹脂:重合性単量体]が、20:80~80:20の範囲であるビニル変性エポキシエステル樹脂。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
重合性不飽和基および縮合脂環構造を有するエポキシエステル樹脂。
【請求項2】
縮合脂環構造を有するエポキシ樹脂と不飽和脂肪酸との反応物、又は、縮合脂環構造を有するエポキシ樹脂と不飽和脂肪酸と多価カルボン酸との反応物である請求項1に記載のエポキシエステル樹脂。
【請求項3】
前記縮合脂環構造を有するエポキシ樹脂が、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂である請求項2に記載のエポキシエステル樹脂。
【請求項4】
前記縮合脂環構造を有するエポキシ樹脂のエポキシ当量が、200~2,000g/当量の範囲である請求項2又は3に記載のエポキシエステル樹脂。
【請求項5】
前記不飽和脂肪酸が、炭素原子数6~40の不飽和脂肪族モノカルボン酸である請求項2~4のいずれかに記載のエポキシエステル樹脂。
【請求項6】
前記縮合脂環構造を有するエポキシ樹脂が有するエポキシ基と、前記不飽和脂肪酸および多価カルボン酸が有するカルボキシル基のモル比[エポキシ基:カルボキシル基]が1:1~1:2の範囲である請求項2~5のいずれかに記載のエポキシエステル樹脂。
【請求項7】
ビスフェノール構造を含まない請求項1~6のいずれかに記載のエポキシエステル樹脂。
【請求項8】
請求項1~7のいずれかに記載のエポキシエステル樹脂と、重合性単量体とを反応成分とする縮合脂環構造を有するビニル変性エポキシエステル樹脂であって、
前記重合性不飽和基および縮合脂環構造を有するエポキシエステル樹脂と、前記重合性単量体との質量比[エポキシエステル樹脂:重合性単量体]が、20:80~80:20の範囲であるビニル変性エポキシエステル樹脂。
【請求項9】
前記重合性単量体が酸性官能基を有する重合性単量体を含み、前記反応成分として脂肪族アミンをさらに含む請求項8に記載のビニル変性エポキシエステル樹脂。
【請求項10】
酸価が20~60mgKOH/gの範囲である請求項8又は9に記載のビニル変性エポキシエステル樹脂。
【請求項11】
請求項1~7のいずれかに記載のエポキシエステル樹脂又は請求項8~10のいずれかに記載のビニル変性エポキシエステル樹脂を含有する樹脂組成物。
【請求項12】
ケイ酸金属塩、炭酸金属塩、硫酸金属塩、リン酸金属塩および亜リン酸金属塩からなる群から選択される1種以上の顔料を含有する請求項11に記載の樹脂組成物。
【請求項13】
水をさらに含有する水性樹脂組成物である請求項11又は12に記載の樹脂組成物。
【請求項14】
請求項11~13のいずれかに記載の樹脂組成物である塗料。
【請求項15】
請求項14に記載の塗料の塗膜を有する物品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、エポキシエステル樹脂、ビニル変性エポキシエステル樹脂、樹脂組成物、塗料および当該塗料で塗装した物品に関する。
【背景技術】
【0002】
大気汚染対策のため、米国、欧州、中国などでは揮発性有機化合物(VOC)規制の強化が進んでおり、トルエン、キシレン、酢酸エチルなどの揮発性有機化合物を溶媒として多量に用いる塗料では、これら有機溶媒を用いない又は有機溶媒の使用を低減する塗料の水性化が求められている。
【0003】
塗料の水性化が求められる一方で、建造物、船舶、航空機などに用いられる塗料では、塗膜が雨水に晒されるため、耐水性および防食性が必要なほか、屋外で塗装される場合には加熱を必要としない常温乾燥性も求められている。
【0004】
建造物、船舶、航空機などの塗料として使用可能な常温乾燥型水性塗料として、樹脂骨格中の炭素炭素不飽和二重結合を金属錯体化合物で酸化重合する塗料が提案されている(特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
水性塗料は、樹脂が水性媒体中に溶解又は分散した塗料であるが、溶剤系塗料に比べて一般に乾燥性および防食性に劣るため、乾燥性を向上させる目的で炭酸カルシウムなどの体質顔料や、防食性を向上させる目的でクロム酸金属塩、リン酸金属塩などの防錆顔料がよく配合される。
【0007】
しかしながら、体質顔料および防錆顔料は分散性が悪く、水性塗料に体質顔料および/又は防錆顔料を用いた場合には、顔料分散が不十分で、塗膜表面に微細な凹凸が生じて塗膜光沢の低下をもたらす問題があった。また、塗料中の顔料成分が保管している間に沈降分離するなど、経時安定性にも問題を抱えていた。この問題は水性塗料に限らず、溶剤系塗料であっても生じる問題である。
【0008】
本発明が解決しようとする課題は、分散性の低い顔料を用いた場合であっても十分に顔料分散した樹脂組成物が得られ、光沢性および/又は防食性に優れる塗膜を形成できるエポキシエステル樹脂およびビニル変性エポキシエステル樹脂を提供することである。
本発明が解決しようとする他の課題は、光沢性および/又は防食性に優れる塗膜を形成できる樹脂組成物および塗料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討を行った結果、縮合脂環構造を導入したエポキシエステル樹脂を用いることで、分散性の低い顔料であっても十分に分散した樹脂組成物が得られることを見出し、本発明を完成させた。
【0010】
すなわち、本発明は、(1)重合性不飽和基および縮合脂環構造を有するエポキシエステル樹脂、並びに(2)前記エポキシエステル樹脂と重合性単量体とを反応成分とする縮合脂環構造を有するビニル変性エポキシエステル樹脂であって、前記重合性不飽和基および縮合脂環構造を有するエポキシエステル樹脂と、前記重合性単量体との質量比[エポキシエステル樹脂:重合性単量体]が、20:80~80:20の範囲であるビニル変性エポキシエステル樹脂に関するものである。
【発明の効果】
【0011】
本発明により、分散性の低い顔料を用いた場合であっても十分に顔料分散した樹脂組成物が得られ、光沢性および/又は防食性に優れる塗膜を形成できるエポキシエステル樹脂およびビニル変性エポキシエステル樹脂が提供できる。
本発明により、、光沢性および/又は防食性に優れる塗膜を形成できる樹脂組成物および塗料が提供できる。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、本発明の一実施形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の効果を損なわない範囲で適宜変更を加えて実施することができる。
【0013】
[エポキシエステル樹脂]
本発明のエポキシエステル樹脂は、重合性不飽和基および縮合脂環構造を有するエポキシエステル樹脂である。
塗料に用いるエポキシエステル樹脂としては、一般にビスフェノール型エポキシエステル樹脂が用いられるが、本発明では縮合脂環構造を有するエポキシエステル樹脂を用いることで、顔料分散性を高めることができる。
【0014】
本発明の重合性不飽和基および縮合脂環構造を有するエポキシエステル樹脂は、好ましくは縮合脂環構造を有するエポキシ樹脂と不飽和脂肪酸との反応物、又は、縮合脂環構造を有するエポキシ樹脂と不飽和脂肪酸と多価カルボン酸との反応物である。
【0015】
ジシクロペンタジエン、トリシクロデカン(テトラヒドロジシクロペンタジエン)、ノルボルネン、アダマンタン、テトラヒドロインデン等の縮合脂環構造は、一般に隣り合う環構造が屈曲しており、これら構造を有するモノマーを反応させて得られるエポキシエステル樹脂は、その縮合脂環構造が顔料粒子表面に効率的に吸着して、顔料分散性を高めることができると推測される。
尚、ビスフェノール構造は、2つのベンゼン環が立体障害的に互いに反発しあっているため、顔料粒子への吸着が部分的に留まっていると推測される。
【0016】
エポキシ樹脂は、分子中に少なくとも1個のエポキシ基を有する樹脂であり、縮合脂環構造を有するエポキシ樹脂は、好ましくはジシクロペンタジエン構造を有するジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂である。
尚、本願において「ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂」とは、分子内に複数のエポキシ基とジシクロペンタジエンに由来するトリシクロデカン(テトラヒドロジシクロペンタジエン)骨格を有するエポキシ樹脂をいう。
【0017】
上記ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂は、好ましくは下記一般式(1)で表されるジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂である。
【0018】
【化1】
(前記一般式(1)中、
R
1、R
2およびR
3は、それぞれ独立に、炭素原子数1~6のアルキル基であり、
n1、n2およびn3は、それぞれ独立に、0~3の整数であり、
nは繰り返し数である。)
【0019】
一般式(1)で表されるジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂は、例えばジシクロペンタジエンとフェノール化合物とを重合し、得られた重合体にエピクロルヒドリンなどのハロゲン化エポキシ化合物を反応させることにより製造することができる。
【0020】
縮合脂環構造を有するエポキシ樹脂のエポキシ当量は、好ましくは200~2,000g/当量の範囲であり、より好ましくは300~1500g/当量の範囲である。
尚、エポキシ当量はエポキシ基1mol量を得るのに必要なエポキシ樹脂の重量であり、エポキシ樹脂として2種以上のエポキシ樹脂の混合物を使用する場合は、混合物としてのエポキシ当量が上記範囲にあるとよい。
【0021】
縮合脂環構造を有するエポキシ樹脂は、好ましくはビスフェノール構造を含まない。
ビスフェノール型エポキシ樹脂には内分泌かく乱物質の疑いがあり、エポキシ樹脂がビスフェノール構造を含まないことで、この疑いを回避することができる。
【0022】
縮合脂環構造を有するエポキシ樹脂は市販品を用いてもよく、当該市販品としてはEPICLON HP-7200シリーズ(DIC株式会社製)、TACTIX556および756(いずれもHUNTSMAN社製)などのジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂が挙げられる。
【0023】
不飽和脂肪酸は、好ましくは不飽和脂肪族モノカルボン酸であり、より好ましくは炭素原子数6~40の不飽和脂肪族モノカルボン酸、さらに好ましくは炭素原子数10~22の不飽和脂肪族モノカルボン酸である。
不飽和脂肪酸の不飽和度は特に限定されないが、例えば1~3の範囲である。
【0024】
不飽和脂肪酸は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、不飽和脂肪酸と併せて飽和脂肪酸を用いてもよい。
【0025】
不飽和脂肪酸の具体例としては、ソルビン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、エレオステアリン酸、リシノール酸、桐油脂肪酸、亜麻仁油脂肪酸、脱水ひまし油脂肪酸、ひまし油脂肪酸、トール油脂肪酸、綿実油脂肪酸、大豆油脂肪酸、オリーブ油脂肪酸、サフラワー油脂肪酸、米糠油脂肪酸等が挙げられる。
尚、桐油脂肪酸、亜麻仁油脂肪酸、脱水ひまし油脂肪酸、ひまし油脂肪酸、トール油脂肪酸、綿実油脂肪酸、大豆油脂肪酸、オリーブ油脂肪酸、サフラワー油脂肪酸、米糠油脂肪酸は炭素原子数10~22の不飽和脂肪族モノカルボン酸の混合物である。
【0026】
不飽和脂肪酸は、天然由来不飽和脂肪酸および合成不飽和脂肪酸(天然由来ではない脂肪酸を含む)のいずれもでよい。
【0027】
金属ドライヤーによる酸化重合性に優れた水性塗料を得られる観点からは、不飽和脂肪酸は好ましくはヨウ素価120~200の範囲の半乾性油もしくは乾性油である。
【0028】
不飽和脂肪酸の使用量は、エポキシ樹脂100質量部に対して例えば10~60質量部の範囲であり、好ましくは20~45質量部の範囲である。
【0029】
エポキシエステル樹脂の反応成分として、エポキシ樹脂および不飽和脂肪酸以外に多価カルボン酸を用いてもよい。
エポキシ樹脂、不飽和脂肪酸および多価カルボン酸の反応物であるエポキシエステル樹脂は、多価カルボン酸のカルボキシル基とエポキシ樹脂のエポキシ基の反応によって高分子鎖が伸長し、分子量を制御することができる。
【0030】
上記多価カルボン酸としては、(無水)フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、テトラクロルフタル酸、1,1-シクロヘキサンジカルボン酸、1,3-シクロヘキサンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸、テトラヒドロフタル酸、ヘット酸、5-ノルボルネン-2,3-ジカルボン酸、水添トリメリット酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、(無水)マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などが挙げられる。
多価カルボン酸は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、多価カルボン酸として多価カルボン酸の酸無水物等の誘導体を用いてもよい。
【0031】
反応成分として多価カルボン酸を用いる場合、多価カルボン酸の使用量は、エポキシ樹脂100質量部に対して例えば10質量部以下であり、好ましくは6質量部以下である。多価カルボン酸の使用量の下限は特に限定されないが、例えばエポキシ樹脂100質量部に対して1質量部以上である。
【0032】
エポキシエステル樹脂の反応成分において、縮合脂環構造を有するエポキシ樹脂のエポキシ基と、不飽和脂肪酸および多価カルボン酸のカルボキシル基の合計のモル比[エポキシ基:カルボキシル基]は、好ましくは1:1~1:2の範囲である。
エポキシ基とカルボキシル基のモル比が上記範囲にあることで、得られるエポキシエステル樹脂の顔料分散性と塗膜乾燥性の両方が担保できる。
【0033】
重合性不飽和基および縮合脂環構造を有するエポキシエステル樹脂は、縮合脂環構造を有するエポキシ樹脂、不飽和脂肪酸および任意に多価カルボン酸を反応成分とすればよく、これら以外の成分を反応成分に用いてもよい。
【0034】
重合性不飽和基および縮合脂環構造を有するエポキシエステル樹脂の酸価は、例えば2~15mgKOH/gの範囲であり、好ましくは4~10mgKOH/gの範囲である。
重合性不飽和基および縮合脂環構造を有するエポキシエステル樹脂の酸価は、実施例に記載の方法により評価する。
【0035】
重合性不飽和基および縮合脂環構造を有するエポキシエステル樹脂の分子量は特に制限されないが、例えば重量平均分子量が3,000~20,000の範囲である。
重合性不飽和基および縮合脂環構造を有するエポキシエステル樹脂の重量平均分子量は、実施例に記載の方法により評価する。
【0036】
縮合脂環構造を有するエポキシ樹脂、不飽和脂肪酸および任意の多価カルボン酸の反応は、公知の方法で実施でき、例えばエポキシ樹脂、不飽和脂肪酸および任意の多価カルボン酸を含む反応系を加熱することにより本発明のエポキシエステル樹脂を調製することができる。
【0037】
[ビニル変性エポキシエステル樹脂]
本発明のビニル変性エポキシエステル樹脂は、上記重合性不飽和基および縮合脂環構造を有するエポキシエステル樹脂と、重合性単量体とを反応成分とする樹脂である。ここで「反応成分とする」とは、ビニル変性エポキシエステル樹脂を構成する成分という意味であり、ビニル変性エポキシエステル樹脂を構成しない溶媒や触媒を含まない意味である。
【0038】
重合性単量体は、重合性不飽和基を有する化合物という意味であり、当該単量体が有する重合性不飽和基としては、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基、(メタ)アクリロイルアミド基、ビニルエーテル基、アリル基、スチリル基、(メタ)アクリロイルアミド基、マレイミド基等が挙げられる。これらの中でも、原料の入手容易性や重合反応性が良好であることから、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリロイルオキシ基又はスチリル基が好ましい。
【0039】
重合性単量体は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0040】
上記重合性単量体は、好ましくは酸性官能基を有する重合性単量体を含む。
重合性単量体として酸性官能基を有する重合性単量体を用いることで、後述するアミン化合物と酸性官能基とが反応して中和塩構造を形成し、ビニル変性エポキシエステル樹脂に水溶性を付与することができる。
【0041】
酸性官能基を有する重合性単量体としては、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、アクリロイロキシカプロラクトン酸等のカルボキシル基を有する重合性単量体;2-(メタ)アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート、(メタ)アクリロイルオキシポリオキシエチレングリコールアシッドホスフェート、(メタ)アクリロイルオキシポリオキシプロピレングリコールアシッドホスフェート等のリン酸基を有する重合性単量体;ビニルスルホン酸等のスルホン酸基を有する単量体などが挙げられる。
上記酸性官能基を有する重合性単量体は、酸無水物などの誘導体も含む。
【0042】
重合性単量体として酸性官能基を有する重合性単量体を含む場合、酸性官能基を有する重合性単量体の含有割合は、重合性単量体全量の例えば1~50質量%の範囲であり、好ましくは3~40質量%である。
【0043】
上記重合性単量体として、ポリオキシアルキレン鎖を含む基を有する重合性単量体を用いてもよい。ポリオキシアルキレン鎖は親水性を発現するため、ポリオキシアルキレン鎖を含む基を有する重合性単量体を用いることでビニル変性エポキシエステル樹脂の親水性を調整することができる。
【0044】
ポリオキシアルキレン鎖を含む基を有し、重合性不飽和基が(メタ)アクリロイル基である重合性単量体としては、例えばポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリトリメチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリテトラメチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール・プロピレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール・テトラメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール・ポリテトラメチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリ(プロピレングリコール・テトラメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール・ポリテトラメチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリ(プロピレングリコール・1,2-ブチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール・ポリ1,2-ブチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール・1,2-ブチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール・ポリ1,2-ブチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリ(テトラエチレングリコール・1,2-ブチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリテトラエチレングリコール・ポリ1,2-ブチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリ1,2-ブチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール・トリメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコール・ポリトリメチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリ(プロピレングリコール・トリメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコール・ポリトリメチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリ(トリメチレングリコール・テトラメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリトリメチレングリコール・ポリテトラメチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリ(1,2-ブチレングリコール・トリメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリ1,2-ブチレングリコール・ポリトリメチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、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、2-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、ポリ(1,2-ブチレングリコール・テトラメチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリ1,2-ブチレングリコール・ポリテトラメチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等が挙げられる。
尚、上記「ポリ(エチレングリコール・プロピレングリコール)」は、エチレングリコールとプロピレングリコールとのランダム共重合物を意味し、「ポリエチレングリコール・ポリプロピレングリコール」は、エチレングリコールとプロピレングリコールとのブロック共重合物を意味する。
【0045】
重合性単量体として、ポリオキシアルキレン鎖を含む基を有し、重合性不飽和基が(メタ)アクリロイル基である重合性単量体を含む場合、炭ポリオキシアルキレン鎖を含む基を有し、重合性不飽和基が(メタ)アクリロイル基である重合性単量体の含有割合は、重合性単量体全量の例えば5~40質量%の範囲であり、好ましくは10~35質量%である。
【0046】
上記重合性単量体として、酸性酸性官能基を有する重合性単量体およびポリオキシアルキレン鎖を含む基を有する重合性単量体以外のその他重合性単量体を必要に応じて用いてもよい。
上記その他重合性単量体としては、炭素原子数が1~18のアルキル基および炭素原子数6~18の芳香族基から選択される1以上を有し、重合性不飽和基が(メタ)アクリロイル基である重合性単量体を挙げることができる。当該重合性単量体を用いることで、得られる塗膜の硬度を調整することができる。
尚、上記アルキル基は直鎖でも分岐でも脂肪族環でもよく、上記芳香族基は縮合環も含む意味である。
【0047】
前記その他重合性単量体の具体例としては、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、t-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、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、4-tert-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、スチレン、α-メチルスチレン、p-メチルスチレン、p-メトキシスチレン等が挙げられる。
【0048】
前記その他重合性単量体はさらに水酸基を有してもよい。
水酸基を有する重合性単量体を用いることで、水酸基と反応するメラミン系硬化剤・イソシアネート系硬化剤との反応性を調整することができる。水酸基を増やすと硬化速度と塗膜耐久性に優れ、水酸基を減らすと硬化剤混合後の可使時間(所謂ポットライフ)が長い樹脂組成物を得ることができる。
【0049】
前記水酸基を有する重合性単量体の具体例としては、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、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、1,4-シクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート、グリセリンモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシ-3-フェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2-(メタ)アクリロイルオキシエチル-2-ヒドロキシエチルフタレート、末端に水酸基を有するラクトン変性(メタ)アクリレート、2-メタクロイロキシエチルアシッドホスフェート等が挙げられる。
【0050】
重合性単量体として、炭素原子数が1~18のアルキル基および炭素原子数6~18の芳香族基から選択される1以上を有し、重合性不飽和基が(メタ)アクリロイル基である重合性単量体を含む場合、炭素原子数が1~18のアルキル基および炭素原子数6~18の芳香族基から選択される1以上を有し、重合性不飽和基が(メタ)アクリロイル基である重合性単量体の含有割合は、重合性単量体全量の例えば50~99質量%の範囲であり、好ましくは60~97質量%である。
【0051】
本発明のビニル変性エポキシエステル樹脂の重合形式は特に限定されず、重合性不飽和基および縮合脂環構造を有するエポキシエステル樹脂と重合性単量体のランダム共重合体、ブロック共重合体およびグラフト共重合体のいずれでもよい。
【0052】
本発明のビニル変性エポキシエステル樹脂の反応成分における、重合性不飽和基および縮合脂環構造を有するエポキシエステル樹脂と重合性単量体の質量比は、例えばエポキシエステル樹脂:重合性単量体=20:80~80:20の範囲であり、好ましくは30:70~80:20の範囲である。
エポキシエステル樹脂と重合性単量体の質量比が上記範囲にあることで、顔料分散性を担うエポキシエステル樹脂と溶媒(例えば水や極性溶媒など)に対する安定性を担う重合性単量体との性能バランスをとることができる。
【0053】
ビニル変性エポキシエステル樹脂の酸価は、例えば15~80mgKOH/gの範囲であり、好ましくは20~70mgKOH/gの範囲であり、より好ましくは20~60mgKOH/gの範囲である。ビニル変性エポキシエステル樹脂の酸価が当該範囲にあることで保存安定性と高い塗膜耐水性が得られる。
尚、ビニル変性エポキシエステル樹脂の酸価は、実施例に記載の方法により評価する。
【0054】
ビニル変性エポキシエステル樹脂の重量平均分子量は、特に限定されず、例えば10,000~100,000の範囲であり、好ましくは9,000~40,000の範囲である。
ビニル変性エポキシエステル樹脂の重量平均分子量は、実施例に記載の方法により評価する。
【0055】
本発明のビニル変性エポキシエステル樹脂は、好ましくは重合性不飽和基および縮合脂環構造を有するエポキシエステル樹脂、酸性官能基を有する重合性単量体を含む重合性単量体、並びに脂肪族アミンを反応成分とする樹脂である。
本発明のビニル変性エポキシエステル樹脂について、酸性官能基を有する重合性単量体に由来する酸性官能基に脂肪族アミンが反応して中和塩構造が形成される。当該中和塩構造が親水性を発現するため、ビニル変性エポキシエステル樹脂に水溶性又は水分散性を付与することができる。
【0056】
脂肪族アミンとしては、例えば、メチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン、N,N-ジメチルエタノールアミン、N,N-ジエチルエタノールアミン、2-アミノエタノール、2-アミノ―2-メチル―1-プロパノール、2-(N,N-ジメチルアミノ)―2-メチル―1-プロパノール、ジエタノールアミン、ジイソプロパノールアミン、ジブタノールアミン、トリエタノールアミン、ジアザビシクロノネン、ジアザビシクロウンデセン等が挙げられる。
脂肪族アミンは1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0057】
脂肪族アミンの使用量は、本発明のビニルエポキシエステル樹脂が有する酸性官能基の中和率が50~100%の範囲になるようにするとよく、好ましくは中和率が60~100%の範囲になるようにする。
【0058】
本発明のビニル変性エポキシエステル樹脂は、重合性不飽和基および縮合脂環構造を有するエポキシエステル樹脂、重合性単量体および任意の脂肪族アミンを反応成分とすればよく、好ましくは縮合環を有するエポキシエステル樹脂、重合性単量体および任意の脂肪族アミンからなる反応成分のビニル変性エポキシエステル樹脂である。
【0059】
本発明のビニル変性エポキシエステル樹脂を製造する際における、重合性不飽和基および縮合脂環構造を有するエポキシエステル樹脂と重合性単量体の反応は、公知の方法で実施でき、例えば重合性不飽和基および縮合脂環構造を有するエポキシエステル樹脂および重合性単量体を含む反応系にラジカル重合開始剤を添加することで実施できる。
【0060】
上記ラジカル重合開始剤としては、2,2’-アゾビス(イソブチロニトリル)、2,2’-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、アゾビスシアノ吉草酸等のアゾ化合物;tert-ブチルパーオキシピバレート、tert-ブチルパーオキシベンゾエート、tert-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート、tert-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキシルモノカーボネート、ノルマルブチル4,4-ジ(tert-ブチルパーオキシ)バレレート、ジ-tert-ブチルパーオキサイド、ジ-tert-ブチルハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、tert-ブチルハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物;過酸化水素、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム等の無機過酸化物などが挙げられる。
ラジカル重合開始剤は1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
【0061】
ラジカル重合開始剤の使用量は特に制限されないが、例えば重合性単量体100質量部に対して0.5~10質量部の範囲で使用するとよい。この範囲であれば未反応モノマーが残留したり、異常発熱および反応暴走が起きることを抑えることができる。
【0062】
[樹脂組成物]
本発明の樹脂組成物は本発明のエポキシエステル樹脂および/又は本発明のビニル変性エポキシエステル樹脂を含有する。なかでも本発明のビニル変性エポキシエステル樹脂は、有機溶媒のみならず水性溶媒にも溶解もしくは分散することができる。
【0063】
有機溶媒としては、例えばメタノール、エタノール、プロパノール、n-ブタノール、iso-ブタノール、tert-ブタノール、3-メトキシブタノール等のアルコール溶媒;エチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール溶媒;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、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル等のグリコールエーテル溶媒;エチレングリコールモノエ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、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のグリコールエステル溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン溶媒;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン等が挙げられる。
有機溶媒は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0064】
水性溶媒としては、水、水と混和する有機溶媒およびこれらの混合物が挙げられる。
水は特に限定されず、一般的な上水、工業用水、蒸留水等のいずれも使用できる。
水と混和する有機溶媒としては、上記のアルコール溶媒、グリコール溶媒、グリコールエーテル溶媒、グリコールエステル溶媒、ケトン溶媒等が挙げられる。
【0065】
本発明の樹脂組成物の溶媒は、好ましくは水のみ又は水と水と混和する有機溶媒の混合溶媒である。
【0066】
本発明の樹脂組成物では、溶媒を例えば固形分濃度が10~70質量%となるように使用するとよく、好ましくは固形分濃度が30~60質量%となるように使用する。
【0067】
本発明の樹脂組成物は、一般に分散性が悪いとされる体質顔料および防錆顔料を含有する場合であっても十分な顔料分散性を担保することができる。
ここで体質顔料とは、樹脂組成物の改質(増量、着色性、乾燥性等)を目的として配合される顔料であり、防錆顔料とは、樹脂組成物の耐食性を高めるために配合される顔料であり、例えばケイ酸金属塩、炭酸金属塩、硫酸金属塩、リン酸金属塩、亜リン酸金属塩等が使用される。
【0068】
体質顔料の具体例としては、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、チタン酸バリウム、水酸化カルシウム、亜硫酸カルシウム、硫酸カルシウム、酸化カルシウム、ケイ酸カルシウム、酸化チタン、シリカ、ゼオライト、タルク等が挙げられる。
樹脂組成物が含有する体質顔料は1種単独でもよく、2種以上でもよい。
【0069】
防錆顔料の具体例としては、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、亜鉛、アルミニウムおよびマグネシウムからなる群から選択される1種以上の金属のリン酸塩、リン酸水素塩、リン珪酸塩、ホウ珪酸塩、ホウ酸塩、メタホウ酸塩、モリブデン酸塩、クロム酸塩、ポリリン酸塩等が挙げられる。
樹脂組成物が含有する防錆顔料1種単独でもよく、2種以上でもよい。
【0070】
本発明の樹脂組成物が体質顔料および/又は防錆顔料を含有する場合、体質顔料および防錆顔料の合計含有量は、本発明のエポキシエステル樹脂および/又は本発明のビニル変性エポキシエステル樹脂100質量部に対して、例えば20~80質量部の範囲である。
【0071】
(その他成分)
本発明の樹脂組成物は、硬化剤を使用しない一液型塗料の形態であってもよいし、硬化剤を使用する多液型塗料の形態であってもよい。
【0072】
前記硬化剤としては、ポリイソシアネート化合物、メラミン化合物、エポキシ化合物、オキサゾリン化合物、カルボジイミド化合物等が挙げられる。
【0073】
本発明の樹脂組成物は、必要に応じて、着色顔料、金属ドライヤー(樹脂中の炭素炭素二重結合の酸化重合を促進する役割を担う)、ワックス、界面活性剤、安定剤、流動調整剤、染料、レベリング剤、レオロジーコントロール剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、可塑剤、帯電防止剤、消泡剤、粘度調整剤、耐光安定剤、耐候安定剤、耐熱安定剤、顔料分散剤、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等の各種添加剤をさらに含有してもよい。これらは公知のものが使用できる。
【0074】
[塗料]
本発明の樹脂組成物は塗料用樹脂組成物として好適に用いることができ、本発明の樹脂組成物を塗料として用いることで、各種物品の表面に耐水性および防食性に優れる硬化塗膜を形成することができる。
【0075】
本発明の塗料は、被塗装物となる物品に、直接塗装してもよいし、被塗装物に適合したプライマー塗材を塗装してから、本発明の水性塗料を塗装してもよい。
【0076】
被塗装物となる物品の材質としては、鉄、銅、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム等の各種金属およびこれらの合金;ポリカーボネート(PC)、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体(ABS)、PC-ABSのポリマーアロイ、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリアミド(PA)、ポリプロピレン(PP)、ガラス繊維、炭素繊維等のフィラーを入れた繊維強化プラスチック(FRP)等のプラスチック基材;ガラスなどが挙げられる。
【0077】
本発明の塗料の塗装方法としては、塗装する物品により異なるが、例えば、グラビアコーター、ロールコーター、コンマコーター、ナイフコーター、エアナイフコーター、カーテンコーター、キスコーター、シャワーコーター、ホイーラーコーター、スピンコーター、ディッピング、スクリーン印刷、スプレー、アプリケーター、バーコーター、刷毛、ローラー等の方法が挙げられる。
【0078】
本発明の塗料の塗膜を有する物品としては、例えば、テレビ、冷蔵庫、洗濯機、エアコン等の家電製品の筐体および内部部品;スマートフォン、携帯電話、タブレット端末、パソコン、デジタルカメラ、ゲーム機等の電子機器の筐体および内部部品;プリンター、ファクシミリ等のOA機器の筐体;レジャースポーツ用品;自動車、船舶、鉄道車輌等の各種車輌の内外装材;産業機械;外壁、屋根、ガラス、化粧板等の建築物の内外装材;防音壁、排水溝等の土木部材などが挙げられる。
【実施例0079】
以下、実施例と比較例とにより、本発明を具体的に説明する。
尚、本発明は下記実施例に限定されない。
【0080】
本願実施例において、酸価および水酸基価の値は、下記方法により評価した値である。
[酸価の測定方法]
JIS K0070-1992に準じた方法により測定した。
[水酸基価の測定方法]
JIS K0070-1992に準じた方法により測定した。
【0081】
本願実施例において、ポリエステルの数平均分子量は、GPC測定に基づきポリスチレン換算した値であり、測定条件は下記の通りである。
[GPC測定条件]
測定装置:東ソー株式会社製高速GPC装置「HLC-8320GPC」
カラム:東ソー株式会社製「TSK GURADCOLUMN SuperHZ-L」+東ソー株式会社製「TSK gel SuperHZM-M」+東ソー株式会社製「TSK gel SuperHZM-M」+東ソー株式会社製「TSK gel SuperHZ-2000」+東ソー株式会社製「TSK gel SuperHZ-2000」
検出器:RI(示差屈折計)
データ処理:東ソー株式会社製「EcoSEC Data Analysis バージョン1.07」
カラム温度:40℃
展開溶媒:テトラヒドロフラン
流速:0.35mL/分
測定試料:試料7.5mgを10mlのテトラヒドロフランに溶解し、得られた溶液をマイクロフィルターでろ過したものを測定試料とした。
試料注入量:20μl
標準試料:前記「HLC-8320GPC」の測定マニュアルに準拠して、分子量が既知の下記の単分散ポリスチレンを用いた。
【0082】
(単分散ポリスチレン)
東ソー株式会社製「A-300」
東ソー株式会社製「A-500」
東ソー株式会社製「A-1000」
東ソー株式会社製「A-2500」
東ソー株式会社製「A-5000」
東ソー株式会社製「F-1」
東ソー株式会社製「F-2」
東ソー株式会社製「F-4」
東ソー株式会社製「F-10」
東ソー株式会社製「F-20」
東ソー株式会社製「F-40」
東ソー株式会社製「F-80」
東ソー株式会社製「F-128」
東ソー株式会社製「F-288」
【0083】
(合成実施例1:水分散体樹脂組成物の調製)
攪拌機、温度計、温度調節装置及び窒素導入管を装備した4つ口フラスコに、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂(EPICLON HP-7200HH,DIC株式会社製)10.33質量部、大豆油脂肪酸(築野食品工業株式会社製)7.66質量部、脱水ひまし油脂肪酸(伊藤製油株式会社製)1.91質量部、無水マレイン酸0.10質量部を仕込み、攪拌しながら230℃まで昇温し、同温度を維持して8時間反応させた。樹脂の酸価が1.0(mgKOH/g)以下になった時点で反応を終了し、重合性不飽和基とジシクロペンタジエン構造を有するジシクロペンタジエン型エポキシエステル樹脂を得た。
【0084】
得られたジシクロペンタジエン型エポキシエステル樹脂20.00質量部にプロピレングリコール-n-プロピルエーテル25.25質量部を加えて希釈し、液温を140℃に調整した。別容器で予め調製したアクリル酸3.00質量部、スチレン25.00質量部、メチルメタクリレート15.00質量部、2-エチルヘキシルアクリレート27.00質量部、シクロヘキシルメタクリレート10.00質量部および重合開始剤としてtert-ブチルペルオキシー2-エチルヘキシルモノカーボネート(パーブチルE、日油株式会社製)1.60質量部の混合溶液を3時間かけて4つ口フラスコ中に滴下し、更に同温度で2時間反応させて、ビニル変性エポキシエステル樹脂(酸価23.5mgKOH/g)の溶液を得た。
【0085】
得られたビニル変性エポキシエステル樹脂溶液を60℃まで冷却し、N,N-ジメチルアミノエタノール3.78質量部を加えてビニル変性エポキシエステル樹脂を中和した。中和後、イオン交換水123.30質量部を添加して転相乳化させ、これを200メッシュで濾過し、水中にビニル変性エポキシエステル樹脂が粒子状に分散した水性塗料用水分散体樹脂組成物(1)を得た。
【0086】
樹脂組成物(1)の不揮発分は40重量%であり、中和したビニル変性エポキシエステル樹脂の重量平均分子量は23,000であった。
【0087】
(合成実施例2-9および合成比較例1-3:水分散体樹脂組成物の調製)
合成実施例1と同様にして表1に示す組成のエポキシエステル樹脂を調製した。得られたエポキシエステル樹脂を用いて、合成実施例1と同様にして表1に示す重合性単量体、ラジカル重合開始剤およびアミン化合物を用いてビニル変性エポキシエステル樹脂を調製し、表1に示す溶媒を用いて不揮発分40重量%の樹脂組成物(2)~(9)および(1’)~(3’)をそれぞれ製造した。
【0088】
【0089】
表1中のエポキシエステル樹脂の各成分、重合性単量体、ラジカル重合開始剤、アミン化合物、有機溶媒および水の数値の単位は、いずれも質量部である。
【0090】
表1においてエポキシ樹脂は以下の通りである。
EPICLON HP-7200HHH:ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂
EPICLON HP-7200 :ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂
EPICLON HP-7200L :ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂
EPICLON 1050 :ビスフェノールA型エポキシ樹脂
【0091】
尚、EPICLON HP-7200HHH、EPICLON HP-7200およびEPICLON HP-7200Lはいずれも前記一般式(1)で表されるジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂であり、分子量のみが異なる。具体的にはHP-7200L<HP-7200<HP-7200HHHの順に分子量が大きい。
【0092】
表1において、重合性単量体は以下の通りである。
アロニックスM-5300:ω-カルボキシ-ポリカプロラクトンモノアクリレート(東亜合成株式会社製)
ライトエステルP-1M :2-メタクロイロキシエチルアシッドホスフェート(共栄社化学株式会社製)
アロニックスM-5300およびライトエステルP-1Mは酸性官能基を有する重合性単量体に対応する。
【0093】
(実施例1-9および比較例1-3:水性塗料組成物の調製、並びに塗膜の形成および評価)
調製した樹脂組成物(1)~(9)および(1’)~(3’)を用いて以下の方法で塗料組成物を調製し、塗膜を形成してその物性を評価した。
【0094】
得られた樹脂組成物(1)~(9)および(1’)~(3’)をそれぞれ53.4質量部、酸化チタン(Chemours社製「Ti-Pure R-960」)25.0質量部、炭酸カルシウム(丸尾カルシウム株式会社製「スーパーS」)25.0質量部、消泡剤(BYK社製「BYK-028」)0.1質量部および水15.4質量部を混合し、ペイントシェイカーで60分間練肉して練肉ベース(不揮発分60質量%)を得た。得られた練肉ベースに、さらに樹脂組成物(1)~(9)および(1’)~(3’)をそれぞれ71.4質量部、金属ドライヤー(DIC株式会社製「DICNATE 3111TL」)0.8質量部、レベリング剤(BYK社製「BYK-348」)0.5質量部および水8.4質量部を加えて混合して、不揮発分50質量%の水性塗料組成物(1-1)~(1-9)および(1-1’)~(1-3’)をそれぞれ得た。
【0095】
得られた水性塗料組成物(1-1)~(1-9)および(1-1’)~(1-3’)を用いて、リン酸亜鉛処理鋼板上に膜厚20μmとなるようにアプリケーターで塗工した。塗工後、室温25℃で7日間静置し、ビニル変性エポキシエステル樹脂内の炭素炭素不飽和結合を金属ドライヤーで酸化重合させた架橋塗膜を形成した。
【0096】
製造した水性塗料組成物(1-1)~(1-9)および(1-1’)~(1-3’)、並びに水性塗料組成物(1-1)~(1-9)および(1-1’)~(1-3’)を用いて得られた塗膜に対して以下の評価を行った。結果を表2に示す。
【0097】
(顔料分散性の評価)
塗料組成物を液中分散安定性評価装置(栄弘精機株式会社製「タービスキャンMA2000」)の専用ガラスセルに注ぎ入れ、1時間静置した後、塗料組成物の後方散乱光の変化の積算値の測定を行い、これを基準値とした。ガラスセルに入った塗料組成物を摂氏25℃で7日間静置した後、再度同じ測定を行った。塗料組成物の顔料分散性を7日後の積算値の基準値に対する相対変化率で評価した。変化率が15%未満であれば、実用上差し支えない性能であると見做した。尚、比較例2の塗料組成物(1-2’)は顔料分散性が極めて不良であったため、後述する光沢値以降の評価は実施しなかった。
S :7%未満
A :7%以上15%未満
B :15%以上
【0098】
(光沢値)
上記鋼板上に成膜した塗膜について、光沢計Micro-Tri-Gloss(BYK社製)を用いて入射角60°および反射角60°の光沢を任意の5点で測定し、その測定値を光沢値とした。
【0099】
(タックフリー到達時間)
アプリケーター(ギャップ:150μm)を用いて塗料組成物をガラス板(幅約2cm、長さ約35cm)上に塗工し、塗料組成物を塗工したガラス板を塗料乾燥時間測定器 DTT-II型(太佑機材株式会社製)にセットして、タックフリーとなるまでの時間を測定した。
尚、タックフリー到達時間とはASTM D5895-03に基づく値である(塗膜上のひっかき傷が連続線状から破線状に変化し始めるまでの時間がタックフリー到達時間)。
【0100】
(基材密着性)
上記鋼板上に成膜した塗膜について、JIS K-5400:1990に基づいて基材密着性を評価した。具体的には塗膜の上にカッターで1mm幅の切込みを入れ碁盤目の数を100個とし、全ての碁盤目を覆うようにセロハンテープを貼り付け、素早く引き剥がした。試験後に密着して残っている碁盤目の数をパーセント表示した。
基材密着性において、100%は塗膜の剥離箇所が無かったことを意味し、0%は塗膜が全て剥離したことを意味する。95%以上の付着が認められれば実用上差支えない性能であると見做すことができる。
【0101】
(耐水性)
上記鋼板上に成膜した塗膜について、ASTM D870-02に基づいて耐水性を評価した。具体的には、塗膜表面の60°光沢値を光沢計Micro-Tri-Gloss(BYK社製)で予め測定したのち、試験サンプルを摂氏40℃の温水浴中に浸漬して24時間静置した。試験サンプルを取り出し後、基材密着性を上記方法で評価した(温水浸漬後基材密着性)。次に塗膜表面の60°光沢値を測定し、浸漬後の光沢値を浸漬前の光沢値で除して「光沢残存率」を求めた。
尚、温水浴浸漬後の基材密着性が90%以上、かつ、光沢残存率が90%以上あれば実用上差し支えない性能であると見做すことができる。
【0102】
(防食性)
上記鋼板上に成膜した塗膜について、カッターナイフの刃先で、塗膜の上から基材に達するように、X字状の切れ目を入れた。この基材をJIS Z2371に対応した塩水噴霧試験機CYP-90型(スガ試験機株式会社製)にセットし、摂氏35℃で5%塩化ナトリウム水溶液を15日間噴霧し続けた。噴霧後、基材を水洗して摂氏25℃で2時間乾燥させた後、セロハンテープを塗膜に貼付し、セロハンテープを剥がしたときの、塗膜の剥離の程度を下記の基準で評価した。
S:剥離試験の剥離幅が、1mm未満
A:剥離試験の剥離幅が、1mm以上~3mm未満
B:剥離試験の剥離幅が、3mm以上
尚、ここで「剥離幅」とは、カッターナイフで入れた切れ目を中心としたときの、塗膜が剥離した幅を示す。剥離幅が3mm未満であれば、実用上差し支えない性能であると見做すことができる。
【0103】
【0104】
表2の結果から、本発明のビニル変性エポキシエステル樹脂をバインダー樹脂とした水性塗料組成物から得られる塗膜は光沢性と防食性に優れることが分かる。一方、比較例1では、ビニル変性エポキシエステル樹脂の製造に用いる重合性単量体の量が多い(エポキシエステル樹脂の量が少ない)ため、光沢性および防食性に劣ることが分かる。比較例2では、ビニル変性エポキシエステル樹脂の製造に用いる重合性単量体の量が少ない(エポキシエステル樹脂の量が多いため)ため、顔料分散性が得られていないことが分かる。比較例3では、ビニル変性エポキシエステル樹脂が縮合脂環構造を有さないために塗膜に光沢が得られていないことが分かる。
【0105】
(実施例10-18および比較例4-6:水性塗料組成物の調製、並びに塗膜の形成および評価)
調製した樹脂組成物(1)~(9)および(1’)~(3’)を用いて以下の方法で塗料組成物を調製し、塗膜を形成してその物性を評価した。
【0106】
得られた樹脂組成物(1)~(9)および(1’)~(3’)をそれぞれ53.4質量部、酸化チタン(Chemours社製「Ti-Pure R-960」)20.0質量部、炭酸カルシウム(丸尾カルシウム株式会社製「スーパーS」)20.0質量部、リン酸水素カルシウム(東邦顔料工業株式会社製「EXPERT NP-1020C」)10.0質量部、消泡剤(BYK社製「BYK-028」)0.1質量部および水15.4質量部を混合し、ペイントシェイカーで60分間練肉して練肉ベース(不揮発分60質量%)を得た。得られた練肉ベースに、さらに樹脂組成物(1)~(9)および(1’)~(3’)をそれぞれ71.4質量部、金属ドライヤー(DIC株式会社製「DICNATE 3111TL」)0.8質量部、レベリング剤(BYK社製「BYK-348」)0.5質量部および水8.4質量部を加えて混合して、不揮発分50質量%の水性塗料組成物(2-1)~(2-9)および(2-1’)~(2-3’)をそれぞれ得た。
【0107】
製造した水性塗料組成物(2-1)~(2-9)および(2-1’)~(2-3’)、並びに水性塗料組成物(2-1)~(2-9)および(2-1’)~(2-3’)を用いて得られた塗膜に対して上記と同様の評価を行った。結果を表3に示す。
尚、比較例5の塗料組成物(2-2’)は顔料分散性が極めて不良であったため、光沢値以降の評価は実施しなかった。
【0108】
【0109】
表3の結果も、表2と同様の結果となっている。本発明のビニル変性エポキシエステル樹脂をバインダー樹脂とした水性塗料組成物から得られる塗膜は光沢性と防食性に優れることが分かる。一方、比較例4では、ビニル変性エポキシエステル樹脂の製造に用いる重合性単量体の量が多い(エポキシエステル樹脂の量が少ない)ため、光沢性および防食性に劣ることが分かる。比較例5では、ビニル変性エポキシエステル樹脂の製造に用いる重合性単量体の量が少ない(エポキシエステル樹脂の量が多いため)ため、顔料分散性が得られていないことが分かる。比較例6では、ビニル変性エポキシエステル樹脂が縮合脂環構造を有さないために塗膜に光沢が得られていないことが分かる。
【0110】
(合成実施例10および合成比較例4:溶剤分散体樹脂組成物の調製)
合成実施例1と同様にして表4に示す組成のエポキシエステル樹脂を調製し、表4に示す溶媒を用いて不揮発分70質量%の樹脂組成物(10)および(4’)をそれぞれ製造した。
【0111】
【0112】
(実施例19および比較例7:溶剤塗料組成物の調製、並びに塗膜の形成および評価)
調製した樹脂組成物(10)および(4’)を用いて以下の方法で塗料組成物を調製し、塗膜を形成してその物性を評価した。
【0113】
得られた樹脂組成物(10)および(4’)をそれぞれ30.7質量部、酸化チタン(Chemours社製「Ti-Pure R-960」)25.0質量部、炭酸カルシウム(丸尾カルシウム株式会社製「スーパーS」)25.0質量部、希釈剤(芳香族系炭化水素溶剤、ENEOS株式会社製「T-SOL100 FLUID」)38.2質量部を混合し、ペイントシェイカーで60分間練肉して練肉ベース(不揮発分60質量%)を得た。得られた練肉ベースに、さらに樹脂組成物(10)および(4’)をそれぞれ40.8質量部、金属ドライヤー(DIC株式会社製「DICNATE SG-160」)0.6質量部、レベリング剤(BYK社製「BYK-333」)0.5質量部および酢酸ブチル39.2質量部を加えて混合して、不揮発分50質量%の溶剤塗料組成物(3-10)および(3-4’)をそれぞれ得た。
【0114】
製造した溶剤塗料組成物(3-10)および(3-4’)、並びに溶剤塗料組成物(3-10)および(3-4’)を用いて得られた塗膜に対して上記と同様の評価を行った。結果を表5に示す。
【0115】
【0116】
表5の結果から、本発明のエポキシエステル樹脂をバインダー樹脂とした溶剤塗料組成物から得られる塗膜は光沢性と防食性に優れることが分かる。一方、比較例7では、エポキシエステル樹脂が縮合脂環構造を有さないために塗膜に光沢が得られていないことが分かる。