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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】P2024057600
(43)【公開日】2024-04-24
(54)【発明の名称】常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物
(51)【国際特許分類】
   C09D 175/04 20060101AFI20240417BHJP
   C09D 7/42 20180101ALI20240417BHJP
   C09D 133/00 20060101ALI20240417BHJP
   C09D 7/65 20180101ALI20240417BHJP
   C09D 7/63 20180101ALI20240417BHJP
   B05D 7/24 20060101ALI20240417BHJP
   B05D 5/06 20060101ALI20240417BHJP
   C08G 18/62 20060101ALI20240417BHJP
   C08G 18/00 20060101ALI20240417BHJP
【FI】
C09D175/04
C09D7/42
C09D133/00
C09D7/65
C09D7/63
B05D7/24 301V
B05D7/24 302T
B05D5/06 D
B05D7/24 301U
B05D7/24 302P
B05D7/24 303A
B05D7/24 303E
C08G18/62 016
C08G18/00 C
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023176080
(22)【出願日】2023-10-11
(31)【優先権主張番号】P 2022164047
(32)【優先日】2022-10-12
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000001409
【氏名又は名称】関西ペイント株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002000
【氏名又は名称】弁理士法人栄光事務所
(72)【発明者】
【氏名】江森 麗了
(72)【発明者】
【氏名】釼持 政明
(72)【発明者】
【氏名】橋本(松阪) 裕子
(72)【発明者】
【氏名】田口 鈴乃
(72)【発明者】
【氏名】沼澤 昭
【テーマコード(参考)】
4D075
4J034
4J038
【Fターム(参考)】
4D075AC57
4D075BB16X
4D075BB60Z
4D075CA44
4D075CA47
4D075CA48
4D075CB02
4D075DA06
4D075DB02
4D075DC01
4D075DC11
4D075EA05
4D075EA23
4D075EA27
4D075EB14
4D075EB22
4D075EB38
4D075EB51
4D075EC02
4D075EC03
4D075EC07
4D075EC30
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4D075EC37
4J034BA03
4J034DA01
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4J034DP18
4J034HA06
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4J034HA08
4J034HB07
4J034HB08
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4J034HC73
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4J034KC07
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4J034KC17
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4J038CG141
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4J038KA09
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4J038MA06
4J038MA13
4J038MA14
4J038NA01
4J038PA18
4J038PC02
(57)【要約】
【課題】主剤及び硬化剤の混合後における塗料の塗装作業性が良好であり、塗装条件によって発生する艶感変化が抑制された、艶消し塗膜を形成するのに適する常温硬化型の艶消しウレタン塗料組成物を提供する。
【解決手段】塗装前に主剤と硬化剤とを混合する2液混合型非水溶剤系であって、前記主剤は非水ディスパージョン(A)、水酸基含有アクリル樹脂溶液及び艶消し剤を含み、前記硬化剤はポリイソシアネート化合物を含み、前記非水ディスパージョン(A)は芯成分と皮成分とからなり、前記皮成分は1分子あたりの重合性不飽和基の数が0.1個以上且つ1.0個未満である高分子分散安定剤から形成されるものである、常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
塗装前に主剤と硬化剤とを混合する2液混合型非水溶剤系であって、
前記主剤は非水ディスパージョン(A)、水酸基含有アクリル樹脂溶液及び艶消し剤を含み、
前記硬化剤はポリイソシアネート化合物を含み、
前記非水ディスパージョン(A)は芯成分と皮成分とからなり、前記皮成分1分子あたりの重合性不飽和基の数が0.1個以上且つ1.0個未満である高分子分散安定剤から形成されるものである、常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
【請求項2】
前記高分子分散安定剤が、(メタ)アクリル酸の炭素数4~18のアルキル又はシクロアルキルエステル及びビニル芳香族化合物を含む重合性不飽和モノマー成分を共重合成分とするアクリル樹脂である、請求項1に記載の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
【請求項3】
前記高分子分散安定剤が、官能基を有する重合性不飽和モノマー(a1)を共重合成分とする官能基含有アクリル樹脂と、前記官能基含有アクリル樹脂が有する官能基と反応可能な官能基を有する官能基含有重合性不飽和モノマー(a2)との反応生成物である、請求項1又は2に記載の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
【請求項4】
前記高分子分散安定剤が、エポキシ基含有アクリル樹脂とカルボキシル基含有重合性不飽和モノマーとの反応生成物である、請求項1に記載の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
【請求項5】
前記芯成分を形成するための重合性不飽和モノマーが、(メタ)アクリル酸の炭素数1~3のアルキルエステルを含む、請求項1に記載の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
【請求項6】
前記非水ディスパージョン(A)の前記芯成分と前記皮成分との質量比(芯/皮質量比)が30/70~80/20の範囲内にある、請求項1に記載の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
【請求項7】
前記非水ディスパージョン(A)の前記芯成分の溶解性パラメータ(SP値)と前記皮成分の溶解性パラメータ(SP値)の差(SP値-SP値)が0.70~1.50の範囲内にある、請求項1に記載の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
【請求項8】
前記非水ディスパージョン(A)の前記芯成分及び/又は前記皮成分が水酸基を有する、請求項1に記載の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
【請求項9】
前記非水ディスパージョン(A)の前記芯成分のガラス転移温度が-10~50℃、前記皮成分のガラス転移温度が10~70℃の範囲内にある、請求項1に記載の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
【請求項10】
前記非水ディスパージョン(A)の含有量が、前記主剤に含まれる樹脂成分不揮発分100質量部を基準として前記非水ディスパージョン(A)の不揮発分質量で15~90質量部の範囲内にある、請求項1に記載の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
【請求項11】
アミノ基含有アクリル樹脂溶液をさらに含む、請求項1に記載の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
【請求項12】
硬化触媒、消泡剤及びリン酸系エステル化合物から選ばれる少なくとも1種をさらに含む、請求項1に記載の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
【請求項13】
基材面に、請求項1に記載の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物を塗装する、塗膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物に関する。
【背景技術】
【0002】
建築物、自動車内装、工業製品などの塗装においては、落ち着いた風合いで高級感のある外観を出すために、艶消し塗料が好まれる場合がある。このような艶消し塗料には、通常、シリカ粒子等の体質顔料を艶調整剤として使用している。
【0003】
艶消し塗料として、本出願人は、特許文献1において、被膜形成性樹脂(A)及び艶消し剤(B)を含み、さらに皮成分と芯成分とからなる非水重合体分散液(C)及び/又はブロックポリイソシアネート化合物(D)を含む塗料組成物を提案した。特許文献1にはさらに、前記非水重合体分散液(C)が、アクリル重合体を含有し且つ重合性不飽和基を1分子当たり平均して1個以上有するマクロモノマーを皮成分の少なくとも一部として含有する態様について記載されている。そして特許文献1に記載される塗料組成物は貯蔵安定性、艶安定性、耐アルカリ性及び耐衝撃性に優れた艶消し塗膜を被塗物上に形成することができると記載されている。
【0004】
また、特許文献2には、塗膜形成性樹脂(A)、硬化剤(B)、艶消し剤(C)、粘性調整剤(D)および非水溶媒(E)を含む艶消し塗料組成物であって、前記粘性調整剤(D)は、重合体架橋微粒子(D1)と、アミド化合物(D2)と、を含み、前記重合体架橋微粒子(D1)は、溶解した前記塗膜形成性樹脂(A)を含む前記非水溶媒(E)に不溶であり、且つ、前記艶消し塗料組成物中に分散しており、20℃、ずり速度0.1s-1(/秒)で、コーンプレート型粘度計により測定される、塗装1.5分後の粘度ηは、26,000mPa・s以上72,000mPa・s以下である、艶消し塗料組成物が開示されている。そして特許文献2に記載される塗料組成物は艶のバラツキの小さな塗膜を形成することができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】国際公開第2016/017778号
【特許文献2】特開2022-92772号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、ウレタン塗料は加熱硬化型ウレタン塗料と常温硬化型ウレタン塗料に大別することができる。加熱硬化型ウレタン塗料は、ブロック剤でイソシアネート基をマスクすることによって反応性を抑えたブロックポリイソシアネートとポリオール化合物を共存させた塗料である。当該塗料では、ブロックポリイソシアネートのブロック剤を解離させることによってイソシアネート基を再生させる必要があるため、塗装体をオーブンに入れて高温で加熱させなければならない。艶消しウレタン塗料として上記に例示した特許文献1及び2では、着色塗膜の上に艶消しクリヤートップコートを塗装し、加熱を行って艶消し調の複層塗膜を形成させている。
【0007】
一方、常温硬化型ウレタン塗料はポリオール化合物などを含む主剤と、ポリイソシアネート化合物を含む硬化剤とを別々に保管し、塗装直前に一定の割合にて計量及び混合させる塗料である。当該塗料はポリイソシアネート化合物の反応性が高く、水酸基とイソシアネート基とによる架橋反応が容易に進行するので、常温で塗膜が硬化する。従って、オーブンに入らないような大きい被塗物の場合は常温硬化型塗料が採用されている。
【0008】
前記特許文献2には、ポリイソシアネートを含む艶消し塗料組成物が記載されており、該塗料組成物の粘度を特定範囲に調整することで艶のバラツキの小さい塗膜が得られることが記載されている。しかしながら、特許文献2には艶のバラツキの抑制と塗装作業性とを両立する観点が述べられていない。
【0009】
常温硬化型艶消しウレタン塗料をローラー塗装した場合、ローラーの両端部(ミミ部ともいう)で塗装された部分もしくはローラーの塗り重ね部分(ラップ部ともいう)などの艶感が周囲よりも高くなり、縦スジ状に艶が高い箇所が生じることがある。また、常温硬化型ウレタン塗料は通常2液型となるため、主剤及び硬化剤の混合後に時間が経過しても塗装作業性及び塗膜性能を維持していることも求められている。
【0010】
本発明は、主剤及び硬化剤の混合後における塗料の塗装作業性が良好であり、塗装条件によって発生する艶感の変化が抑制された、艶消し塗膜を形成するのに適する常温硬化型の艶消しウレタン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】
【0011】
本発明者は、硬化塗膜の中で艶消し剤が均一に分布するための方策について鋭意検討したところ、粒子構造のエマルションを多く含む水性塗料では艶ムラが起こりにくいことから、非水ディスパージョンに着目した。そして特定の非水ディスパージョンの存在が、艶消し剤の均一な分布に有効であることを見出した。
【0012】
すなわち本発明は、以下の項1~13を特徴とする。
項1
塗装前に主剤と硬化剤とを混合する2液混合型非水溶剤系であって、
前記主剤は非水ディスパージョン(A)、水酸基含有アクリル樹脂溶液及び艶消し剤を含み、
前記硬化剤はポリイソシアネート化合物を含み、
前記非水ディスパージョン(A)は芯成分と皮成分とからなり、前記皮成分1分子あたりの重合性不飽和基の数が0.1個以上且つ1.0個未満である高分子分散安定剤から形成されるものである、常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
項2
前記高分子分散安定剤が、(メタ)アクリル酸の炭素数4~18のアルキル又はシクロアルキルエステル及びビニル芳香族化合物を含む重合性不飽和モノマー成分を共重合成分とするアクリル樹脂である、項1に記載の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
項3
前記高分子分散安定剤が、官能基を有する重合性不飽和モノマー(a1)を共重合成分とする官能基含有アクリル樹脂と、前記官能基含有アクリル樹脂が有する官能基と反応可能な官能基を有する官能基含有重合性不飽和モノマー(a2)との反応生成物である、項1又は2に記載の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
項4
前記高分子分散安定剤が、エポキシ基含有アクリル樹脂とカルボキシル基含有重合性不飽和モノマーとの反応生成物である、項1~3のいずれか1項に記載の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
項5
前記芯成分を形成するための重合性不飽和モノマーが、(メタ)アクリル酸の炭素数1~3のアルキルエステルを含む、項1~3のいずれか1項に記載の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
項6
前記非水ディスパージョン(A)の前記芯成分と前記皮成分の質量比(芯/皮質量比)が30/70~80/20の範囲内にある、項1~5のいずれか1項に記載の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
項7
前記非水ディスパージョン(A)の前記芯成分の溶解性パラメータ(SP値)と前記皮成分の溶解性パラメータ(SP値)の差(SP値-SP値)が0.70~1.50の範囲内にある、項1~6のいずれか1項に記載の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
項8
前記非水ディスパージョン(A)の前記芯成分及び/又は前記皮成分が水酸基を有する、項1~7のいずれか1項に記載の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
項9
前記非水ディスパージョン(A)の前記芯成分のガラス転移温度が-10~50℃、前記皮成分のガラス転移温度が10~70℃の範囲内にある、項1~8のいずれか1項に記載の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
項10
前記非水ディスパージョン(A)の含有量が、前記主剤に含まれる樹脂成分不揮発分100質量部を基準として前記非水ディスパージョン(A)の不揮発分質量で15~90質量部の範囲内にある、項1~9のいずれか1項に記載の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
項11
アミノ基含有アクリル樹脂溶液をさらに含む、項1~10のいずれか1項に記載の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
項12
硬化触媒、消泡剤及びリン酸系エステル化合物から選ばれる少なくとも1種をさらに含む、項1~11のいずれか1項に記載の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
項13
基材面に、項1~12のいずれか1項に記載の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物を塗装する、塗膜形成方法。
に関する。
【発明の効果】
【0013】
本発明の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物は、主剤と硬化剤を混合する2液混合型非水溶剤系であって、前記主剤が特定の非水ディスパージョンを含有することで、塗装作業性が低下することなく、塗装条件によって艶感が異なる部分が発生する現象が抑制され、塗装箇所による外観の差が少ない塗膜を容易に形成することができる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物の実施の形態について、詳細に説明する。
【0015】
本実施形態の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物は、主剤と硬化剤を混合する2液混合型非水溶剤系であって、非水ディスパージョン(A)、水酸基含有アクリル樹脂、艶消し剤を含む主剤と、ポリイソシアネート化合物を含む硬化剤と、を有する。
【0016】
非水ディスパージョン(A):
非水ディスパージョンは、塗料分野で公知であり、芯成分と皮成分とからなる複層構造の樹脂粒子が非水溶剤に分散されてなる樹脂分散液である。典型的には高分子分散安定剤及び非水溶剤の存在下で、重合性不飽和モノマーを重合することによって得られる。高分子分散安定剤が主に皮成分を形成し、前記重合性不飽和モノマーの重合体が主に芯成分を形成すると考えられている。
【0017】
皮成分:
本実施形態で使用される非水ディスパージョン(A)は、前記皮成分が、1分子あたりの重合性不飽和基の数が0.1個以上且つ1.0個未満である高分子分散安定剤から形成される。
【0018】
本実施形態において、非水ディスパージョン(A)の皮成分を形成するための高分子分散安定剤は、非水ディスパージョン(A)の製造安定性及び貯蔵安定性の観点から、(メタ)アクリル酸の炭素数4~18のアルキル又はシクロアルキルエステル及びビニル芳香族化合物を含む重合性不飽和モノマー成分を共重合成分とするアクリル樹脂であることが好ましい。
【0019】
なお、本明細書において、(メタ)アクリレートとは、アクリレート又はメタクリレートを意味し、(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し、(メタ)アクリルはアクリル又はメタクリルを意味する。
【0020】
(メタ)アクリル酸の炭素数4~18のアルキル又はシクロアルキルエステルとしては、例えば、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、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、n-オクチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
【0021】
前記(メタ)アクリル酸の炭素数4~18のアルキル又はシクロアルキルエステルの使用量としては、高分子分散安定剤の製造に使用されるモノマー成分100質量部を基準として、好ましくは10~90質量部、より好ましくは20~90質量部、特に好ましくは50~90質量部の範囲内である。前記範囲内とすることにより非水ディスパージョン(A)の製造安定性及び貯蔵安定性をより高め得る。
【0022】
ビニル芳香族化合物としては、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン、p-クロルスチレン、p-t-ブチルスチレン等が挙げられる。前記ビニル芳香族化合物の使用量としては、高分子分散安定剤の製造に使用されるモノマー成分100質量部を基準として、好ましくは5~40質量部、より好ましくは8~35質量部、特に10~30質量部の範囲内が好ましい。前記範囲内とすることにより非水ディスパージョン(A)の製造安定性及び貯蔵安定性をより高め得る。
【0023】
上記(メタ)アクリル酸の炭素数4~18のアルキル又はシクロアルキルエステル及びビニル芳香族以外のその他の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、プロピル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸の炭素数1~3のアルキルエステル;
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-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;
グリシジル(メタ)アクリレート、ビニルグリシジルエーテル、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;
(メタ)アクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、イタコン酸、無水イタコン酸、フマル酸、シトラコン酸等のカルボキシル基含有重合性不飽和モノマー;
(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N-アルコキシメチル(メタ)アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、N-メチロール(メタ)アクリルアミド等のカルボン酸アミド化合物;
p-スチレンスルホンアミド、N-メチル-p-スチレンスルホンアミド、N,N-ジメチル-p-スチレンスルホンアミド等のスルホン酸アミド基含有化合物;
(メタ)アクリル酸-t-ブチルアミノエチル等のアミノ基含有化合物;
2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとリン酸又はリン酸エステル化合物との縮合物、グリシジル(メタ)アクリレート等のグリシジル基を有する化合物のグリシジル基にリン酸又はリン酸エステル化合物を付加させたもの等のリン酸基含有化合物;
2-アクリルアミド-2-メチル-プロパンスルホン酸等のスルホン酸基含有化合物;
m-イソプロペニル-α,α-ジメチルベンジルイソシアネート、イソホロンジイソシアネート又はトリレンジイソシアネートとヒドロキシ(メタ)アクリレートとの等モル付加物、イソシアノエチルメタクリレート等のイソシアネート基含有化合物等
グリシジル(メタ)アクリレートと酢酸、プロピオン酸等の炭素数2~3のモノカルボン酸化合物との付加物;
イタコン酸、無水イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸等の(メタ)アクリル酸以外のα,β-不飽和カルボン酸とメチルアルコール、プロピルアルコール等の炭素数1~3のモノアルコールとのモノ又はジエステル化合物;
(メタ)アクリロニトリル等のシアノ基含有化合物;
酢酸ビニルのようなビニルエステル化合物;
エチルビニルエーテル、メチルビニルエーテル等のビニルエーテル化合物;
エチレン、プロピレン、塩化ビニル、塩化ビニリデン等のα-オレフィン系化合物;
メトキシブチル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシブチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸のアルコキシアルキルエステル;
ベンジル(メタ)アクリレート等の芳香族アルコールの(メタ)アクリル酸とのエステル;
グリシジル(メタ)アクリレート又は(メタ)アクリル酸のヒドロキシアルキルエステルとカプリン酸、ラウリン酸、リノール酸、オレイン酸等のモノカルボン酸化合物との付加物;
(メタ)アクリル酸と「カージユラE10」等のモノエポキシ化合物との付加物;
イタコン酸、無水イタコン酸、クロトン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸等の(メタ)アクリル酸以外のα,β-不飽和カルボン酸とブチルアルコール、ペンチルアルコール、ヘプチルアルコール、オクチルアルコール、ステアリルアルコール等の炭素数4~18のモノアルコールとのモノ又はジエステル化合物;
「ビスコート8F」、「ビスコート8FM」、「ビスコート3F」、「ビスコート3FM」(何れも大阪有機化学株式会社製、商品名、側鎖にフッ素原子を有する(メタ)アクリレート化合物)、パーフルオロシクロヘキシル(メタ)アクリレート、パーフルオロヘキシルエチレン等のフッ素原子含有化合物等を挙げることができる。
【0024】
高分子分散安定剤を製造するための上記重合性不飽和モノマーの共重合は、通常、非水溶剤の存在下、重合開始剤を用いて行なうことができる。
【0025】
非水溶剤:
非水ディスパージョン(A)の製造に使用される非水溶剤としては、高分子分散安定剤を溶解可能な非水溶剤であれば特に制限はないが、弱溶剤が好ましい。弱溶剤とは当該分野でよく用いられる用語であって、一般的には溶解力の弱い溶剤を意味するものであり厳密に定義されるものではないが、労働安全衛生法による非水溶剤の分類において、第3種非水溶剤とされているものが挙げられる。その具体例としては、例えば、ガソリン、灯油、コールタールナフサ(ソルベントナフサを含む)、石油エーテル、石油ナフサ、石油ベンジン、テレピン油、ミネラルスピリット(ミネラルシンナー、ペトロリウムスピリット、ホワイトスピリットおよびミネラルターペンを含む)を挙げることができ、これらは単独又は2種以上組み合わせたものであってもよい。
【0026】
また、弱溶剤以外の非水溶剤、例えばn-ブタン、n-ヘキサン、n-ヘプタン、n-オクタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、シクロブタンなどの脂肪族系溶剤;トルエン、キシレン等の芳香族系溶剤;メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤;n-ブチルエーテル、ジオキサンなどのエーテル系溶剤;酢酸エチル、酢酸n-ブチル、酢酸イソブチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ブチルカルビトールアセテート等のエステル系溶剤;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン等のケトン系溶剤等の非水溶剤を含んでいてもよい。
【0027】
前記重合開始剤としては、例えば2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)等のアゾ系開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、ラウリルパーオキサイド、t-ブチルパーオクトエート、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート等の過酸化物系開始剤等が挙げられる。
【0028】
これらの重合開始剤は一般に重合に供されるモノマー100質量部当り好ましくは0.2~10質量部程度、より好ましくは0.5~5質量部の範囲内で使用できる。重合時の反応温度は、通常60~160℃程度であることが好ましく、重合時の反応時間は、通常1~15時間程度であることが好ましい。
【0029】
前記高分子分散安定剤の重量平均分子量は、非水ディスパージョン(A)の分散安定性及び製造時の粘度の点から、好ましくは5000~80000程度、より好ましくは10000~60000程度が適当である。
【0030】
本明細書において、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による測定によって求める。本明細書において、ゲルパーミエーションクロマトグラフで測定した重量平均分子量はポリスチレンの重量平均分子量を基準にして換算した値である。
【0031】
なお、ゲルパーミエーションクロマトグラフは、例えば「HLC8120GPC」(東ソー株式会社製)を使用して測定することができる。カラムとしては、例えば「TSKgel G-4000HXL」、「TSKgel G-3000HXL」、「TSKgel G-2500HXL」、「TSKgel G-2000HXL」(いずれも東ソー株式会社製、商品名)の4本を用い、移動相;テトラヒドロフラン、測定温度;40℃、流速;1cc/分、検出器;RIの条件で行う。
【0032】
本実施形態において前記高分子分散安定剤は、分子中に重合性不飽和基を有する。高分子分散安定剤への重合性不飽和基の導入は、例えば、高分子分散安定剤を製造するための重合性不飽和モノマー成分として官能基を有する重合性不飽和モノマー(a1)を共重合させて官能基含有アクリル樹脂を得た後、次いで当該官能基含有アクリル樹脂が有する官能基と反応可能な官能基を有する官能基含有重合性不飽和モノマー(a2)を反応せしめることによって行うことができる。
【0033】
前記官能基含有重合性不飽和モノマー(a1)の使用量としては、高分子分散安定剤の製造に使用される重合性不飽和モノマー100質量部を基準として好ましくは0.1~5質量部、より好ましくは0.2~4質量部、特に好ましくは0.5~3質量部の範囲内である。
【0034】
前記官能基含有重合性不飽和モノマー(a2)の使用量は、官能基含有重合性不飽和モノマー(a1)のモル数より少なく、且つ高分子分散安定剤の重合性不飽和基の数が本発明範囲内となるように調整されることが好ましい。
【0035】
高分子分散安定剤に重合性不飽和基を導入するためのモノマー(a1)及びモノマー(a2)における官能基の組み合わせとしては、イソシアネート基と水酸基、イソシアネート基とメチロール基、エポキシ基と酸基、エポキシ基とアミノ基、イソシアネート基とアミド基、酸基と水酸基等を挙げることができ、中でもエポキシ基と酸基の組み合わせがよい。特に、艶消しウレタン塗料組成物の塗装作業性の点から高分子分散安定剤が、エポキシ基含有アクリル樹脂とカルボキシル基含有重合性不飽和モノマーとの反応生成物であることが好ましい。エポキシ基とカルボキシル基の反応は、既知の反応条件に従い行なうことができる。
【0036】
本実施形態では高分子分散安定剤は1分子あたりの重合性不飽和基の数が0.1個以上且つ1.0個未満の範囲内であり、好ましくは0.2~0.9個の範囲内、より好ましくは0.3~0.8個の範囲内である。高分子分散安定剤の1分子あたりの重合性不飽和基の数が0.1個以上且つ1.0個未満であることによって、皮成分と後述の芯成分とが適度に結合することで非水ディスパージョン(A)が適度に小粒子径化し粒子としての安定性が向上する。このような粒子化度の高い非水ディスパージョンは、膜厚が厚い場合に艶が高くなる現象を抑制する効果に優れている。なお、本実施形態では、高分子分散安定剤1分子あたりの重合性不飽和基の数が1.0個以上では非水ディスパージョン(A)が安定に製造できないという問題が生じ、好ましくない。
【0037】
本明細書において、1分子あたりの重合性不飽和基の数は、高分子分散安定剤の重量平均分子量を重合性不飽和基当量で除した値であり、高分子分散安定剤が官能基を有する重合性不飽和モノマー(a1)を共重合させた官能基含有アクリル樹脂と、前記官能基含有アクリル樹脂が有する官能基と反応可能な官能基を有する官能基含有重合性不飽和モノマー(a2)との反応生成物である場合は下記式(1)に基づいて算出することができる。
【0038】
【数1】
【0039】
Mw:高分子分散安定剤の重量平均分子量
M:官能基含有重合性不飽和モノマー(a1)及び(a2)のうち、モル分率の少ない重合性不飽和モノマーの分子量
C:官能基含有重合性不飽和モノマー(a1)及び(a2)のうち、モル分率の少ない重合性不飽和モノマーの濃度(質量%)。
【0040】
芯成分:
本実施形態において、非水ディスパージョン(A)の芯成分を形成するための重合性不飽和モノマーとしては、前記高分子分散安定剤の共重合成分である重合性不飽和モノマー成分として例示した重合性不飽和モノマーと同様の化合物を例示することができる。また、前記重合性不飽和モノマーに加えて1分子中に重合性不飽和基を2個以上有する多ビニル化合物を含んでいてもよい。
【0041】
前記多ビニル化合物としては、例えばアリル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3-ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、1,1,1-トリスヒドロキシメチルエタンジ(メタ)アクリレート、1,1,1-トリスヒドロキシメチルエタントリ(メタ)アクリレート、1,1,1-トリスヒドロキシメチルプロパントリ(メタ)アクリレート、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルテレフタレート、ジビニルベンゼン等が挙げられる。
【0042】
前記芯成分を形成するための重合性不飽和モノマーは、(メタ)アクリル酸の炭素数1~3のアルキルエステルを含むことが好ましい。(メタ)アクリル酸の炭素数1~3のアルキルエステルとしては例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート等が挙げられる。前記(メタ)アクリル酸の炭素数1~3のアルキルエステルの使用量としては、芯成分を形成する前記重合性不飽和モノマー100質量部を基準として好ましくは10~95質量部、より好ましくは50~90質量部の範囲内である。
【0043】
非水ディスパージョン(A)の製造:
本実施形態において、前記芯成分を形成するための重合性不飽和モノマーの重合は、通常、非水溶剤及び高分子分散安定剤の存在下、重合開始剤を用いて行なわれる。
【0044】
本実施形態において、上記高分子分散安定剤とともに、芯成分用重合性不飽和モノマーの重合に使用される非水溶剤としては、該重合により生成する分散樹脂粒子は実質的に溶解しないが、上記高分子分散安定剤及び重合性不飽和モノマーに対しては良溶媒となる非水溶剤を広く使用できる。かかる非水溶剤の具体例としては、高分子分散安定剤の製造に使用する非水溶剤と同様の物質を例示することができる。
【0045】
前記重合開始剤としては、例えば2,2’-アゾビスイソブチロニトリル、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)等のアゾ系開始剤;ベンゾイルパーオキサイド、ラウリルパーオキサイド、t-ブチルパーオクトエート、t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート等の過酸化物系開始剤等が挙げられる。これら重合開始剤は一般に重合に供されるモノマー100質量部当り好ましくは0.2~10質量部程度、より好ましくは0.5~5質量部の範囲内で使用できる。
【0046】
重合は、それ自体既知の方法で行なうことができる。本発明に使用される非水ディスパージョン(A)は製造安定性に優れることから、高分子分散安定剤の重合反応、芯成分形成用の重合性不飽和モノマーの重合反応、並びに、皮成分と芯成分とのグラフト反応を同一反応槽内で一貫して行う方法を採用することが可能である。また、高分子分散安定剤、芯成分、皮成分の製造に使用する原料や組成に応じて、これらを製造するための重合反応やグラフト反応を別々の反応槽で行っても差し支えない。
【0047】
重合時の反応温度は通常60~160℃程度が好ましく、重合時の反応時間は通常1~15時間程度が好ましい。
【0048】
上記のようにして重合反応を行なうことにより、製造時の粘度及び非水ディスパージョン(A)の貯蔵安定性が良好であるとともに、厚膜時の艶感向上現象を効果的に抑制する非水ディスパージョン(A)が製造される。非水ディスパージョン(A)の樹脂は粒子構造を有している。樹脂粒子の平均粒子径としては、好ましくは50~550nm、特に好ましくは100~500nm程度である。
【0049】
本明細書において非水ディスパージョン(A)の平均粒子径は、試料をミネラルスピリットで希釈し、常温(20℃程度)にして、動的光散乱法(光子相関法)により測定したときの値である。測定装置としては「ELSZ」(商品名、大塚電子株式会社製)を使用することができる。
【0050】
芯成分及び皮成分の特数値:
前記非水ディスパージョン(A)において、非水ディスパージョン(A)の分散安定性及び厚膜時の艶感向上現象を抑制する点から、芯成分と皮成分の質量比(芯/皮質量比)で好ましくは30/70~80/20、特に好ましくは40/60~70/30の範囲内である。
【0051】
また、非水ディスパージョン(A)の分散安定性及び厚膜時の艶感向上を抑制する観点から、非水ディスパージョン(A)の芯成分の溶解性パラメータ(SP値)と皮成分の溶解性パラメータ(SP値)の差(SP値‐SP値)が好ましくは0.70~1.50、より好ましくは0.75~1.35、特に好ましくは0.80~1.25の範囲内である。芯成分と皮成分のSP値差(SP値‐SP値)がこの範囲内にあることによって、非水ディスパージョン(A)が適度に小粒子径化し粒子としての安定性が向上する。このような粒子性の高い非水ディスパージョン(A)は、艶消しウレタン塗料組成物に適用された際に厚膜時の艶感向上の抑制に役立つと考察される。
【0052】
溶解性パラメータは一般に液体分子の分子間相互作用の尺度を表すものであるが、ポリマーのSP値も種々の計算方法が知られている。本明細書において非水ディスパージョン(A)の芯成分及び皮成分のSP値は下記式により計算して求めるものとする。
SP値=SP×fw+SP×fw+.........+SP×fw
上記式中、SP、SP、.........SPは、各重合性不飽和モノマーのホモポリマーのSP値を表し、fw、fw、.........fwは、各重合性不飽和モノマーのモノマー総量に対する質量分率を表す。
【0053】
ここで、重合性不飽和モノマーのホモポリマーのSP値は、該モノマーのホモポリマーを重量平均分子量が50,000程度になるようにして合成した試料の濁点滴定法によるSP値とする。
【0054】
濁点滴定法はポリマーのSP値を測定できる方法の一つとして知られており、例えばK. W. Suh, J. M. Corbett: J. Apply Polym. Sci., 12〔10〕, p.2359-2370 (1968)に記載されている。
【0055】
本実施形態では、真空吸引により揮発成分を除去した試料0.5gを100mlビーカーに秤量し、アセトン10mlを加え、マグネティックスターラーにより溶解し、これに対して測定温度20℃で、高SP貧溶媒又は低SP貧溶媒を別々に滴下し、濁りが生じた点を各貧溶媒の滴下量(体積)とし、下記式から試料のSP値を求める。
δ=(Vml1/2・δml+Vmh1/2・δmh)/(Vml1/2+Vmh1/2
Vml,Vmh:それぞれSP値の低い貧溶媒と高い貧溶媒の滴下量
δml,δmh:それぞれSP値の低い貧溶媒と高い貧溶媒のSP値
δ:試料のSP値
ここで貧溶媒には、高SP貧溶媒としてイオン交換水(SP値23.4)を用い、低SP貧溶媒としてn-ヘキサン(SP値7.3)を使用する。
【0056】
前記芯成分及び/又は皮成分は水酸基を有することが好ましい。芯成分及び/又は皮成分が水酸基を有することによって、艶消しウレタン塗料組成物の硬化性向上に効果がある。芯成分及び/又は皮成分への水酸基の導入は、主に前記重合性不飽和モノマー成分に水酸基含有重合性不飽和モノマーを含ませることによって行うことができる。本実施形態では非水ディスパージョン(A)の製造安定性と塗料の硬化性の点から、芯成分の水酸基価が10~100mgKOH/g、特に20~90mgKOH/gの範囲内、皮成分の水酸基価が0~50mgKOH/g、特に0.5~40mgKOH/gの範囲内であることが好ましい。本明細書において水酸基価は試料1g中の水酸基と当量の水酸化カリウムのmg数を意味する。
【0057】
また、前記芯成分及び皮成分のガラス転移温度(Tgとも記載する)は、主剤及び硬化剤混合後、時間が経過したときの塗装作業性の点から、芯成分のガラス転移温度が好ましくは-10~50℃、より好ましくは0~40℃、特に好ましくは5~30℃の範囲内であり、また、皮成分のガラス転移温度が好ましくは10~70℃、より好ましくは20~60℃、特に好ましくは30~50℃の範囲内である。本実施形態においては、芯成分及び皮成分のガラス転移温度が前記範囲となるように、芯成分及び皮成分の製造に使用される重合性不飽和モノマー成分の種類と量を選択することが好ましい。
【0058】
本明細書において、ガラス転移温度は以下のようにして算出する。
1/Tg(K)=W/T+W/T+・・・W/T
Tg(℃)=Tg(K)-273
式中、W、W、・・・Wは芯成分又は皮成分の製造に使用される各重合性不飽和モノマーの質量分率であり、T、T・・・Tは各重合性不飽和モノマーのホモポリマーのガラス転移温度Tg(K)である。なお、各重合性不飽和モノマーのホモポリマーのガラス転移温度は、該モノマーのホモポリマーを重量平均分子量が50,000程度になるようにして合成したときの静的ガラス転移温度とする。
【0059】
静的ガラス転移温度は、例えば、示差走査熱量計「DSC-50Q型」(島津製作所製、商品名)を用い、真空吸引により揮発成分を除去した試料を用いて、3℃/分の昇温速度で-100℃~+100℃の範囲で熱量変化を測定し、低温側の最初のベースラインの変化点を観察することにより決定される。
【0060】
本実施形態において、常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物中の前記非水ディスパージョン(A)の含有量は、厚膜時の艶感向上を抑制する点から、主剤に含まれる樹脂成分不揮発分100質量部を基準として、非水ディスパージョン(A)の不揮発分質量で好ましくは15~90質量部、より好ましくは20~75質量部、特に好ましくは25~65質量部の範囲内である。
【0061】
本明細書において不揮発分とは、試料から、水、非水溶剤等の揮発する成分を除いた残渣を意味し、試料の質量に不揮発分濃度を乗じて算出することができる。不揮発分濃度は、試料約3グラムを、105℃、3時間乾燥させた残渣の質量を、乾燥前の質量で除することにより求めることができる。
【0062】
水酸基含有アクリル樹脂溶液:
本実施形態において、水酸基含有アクリル樹脂溶液は、水酸基含有アクリル樹脂が非水溶剤に溶解されてなる樹脂溶液である。典型的には、非水溶剤の存在下で、水酸基含有重合性不飽和モノマーを含む重合性不飽和モノマー成分を重合することによって得られる。樹脂の構造としてはランダム型であってもブロック型であってもよい。前記水酸基含有アクリル樹脂溶液は、重合時に高分子分散安定剤を使用しない点で前記非水ディスパージョン(A)とは異なる。
【0063】
また、一般的に、非水ディスパージョン(A)は粒子構造の樹脂を有しており、常温で白濁が認められるのに対し、水酸基含有アクリル樹脂溶液は鎖状構造の樹脂を有しており、常温で透明性を有する。詳しくは、樹脂50gおよび非水溶剤50g混合物を25℃で均一状態になるまで撹拌させた後、25℃で一日放置後、目視で外観を確認することによって判断することもできる。
【0064】
前記水酸基含有アクリル樹脂は、アルキド樹脂などのアクリル樹脂以外の樹脂で変性された変性樹脂も包含される。また、水酸基含有アクリル樹脂溶液は1種の樹脂であってもよいし、複数の樹脂の混合物からなる樹脂溶液であってもよい。
【0065】
前記水酸基含有アクリル樹脂溶液は、不揮発分の水酸基価が10~150mgKOH/gの範囲内であることが好ましく、より好ましくは30~100mgKOH/gの範囲内である。また、水酸基含有アクリル樹脂の重量平均分子量は10000~80000の範囲内であることが好ましく、より好ましくは20000~60000の範囲内である。
【0066】
水酸基含有アクリル樹脂溶液の水酸基源となる水酸基含有重合性不飽和モノマーの具体例としては、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-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)アクリレート及びこれらの組み合わせ等が挙げられる。
【0067】
前記水酸基含有重合性不飽和モノマーと共重合されるその他の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、iso-プロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、iso-ブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、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、ドデシル(メタ)アクリレート(ラウリル(メタ)アクリレート)、トリデシル(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(メタ)アクリレート、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、tert-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、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸のアルキル又はシクロアルキルエステル;
ベンジル(メタ)アクリレート、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;
乾性油脂肪酸及び/又は半乾性油脂肪酸とエポキシ基含有重合性不飽和モノマーとを付加反応させた脂肪酸変性重合性不飽和モノマー:
ポリシロキサン含有(メタ)アクリレート;
(メタ)アクリル酸、マレイン酸、クロトン酸、β-カルボキシエチルアクリレート、イタコン酸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)アクリルアミド等の含窒素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;
N-メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N-ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、メトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシプロピル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシプロピル(メタ)アクリレート等のアルコキシアルキル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノメトキシ(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコールモノアルコキシ(メタ)アクリレート等のアルコキシ基含有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)等のカルボニル基含有重合性不飽和モノマー等が挙げられる。これらは単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
【0068】
前記その他の重合性不飽和モノマーは、n-ブチル(メタ)アクリレート、iso-ブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-オクチル(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、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等の直鎖状、分岐状又は環状アルキル基含有(メタ)アクリレートを含むことが好ましい。
【0069】
また、上記水酸基含有アクリル樹脂溶液は、主剤及び硬化剤混合後の経時での作業性、仕上がり外観の観点から、分子中にカルボキシル基を有することが好ましい。具体的には前記その他の重合性不飽和モノマーがカルボキシル基含有重合性不飽和モノマーを含むことが好ましい。その場合のカルボキシル基含有重合性不飽和モノマーの共重合量としては、水酸基含有アクリル樹脂溶液の製造に使用される全重合性不飽和モノマー成分100質量部中に0.1~10質量部の範囲内であることが好ましく、より好ましくは0.2~7質量部の範囲内、特に好ましくは0.3~5質量部の範囲内である。
【0070】
本実施形態において、常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物中の前記水酸基含有アクリル樹脂溶液の含有量は、主剤に含まれる樹脂成分不揮発分100質量部を基準として、水酸基含有アクリル樹脂溶液の不揮発分質量で5~80質量部の範囲内、特に10~70質量部の範囲内が好ましい。
【0071】
艶消し剤:
艶消し剤としては、従来から塗料に使用されているそれ自体既知の艶消し剤を使用することができる。艶消し剤としては、例えば、無機微粒子、樹脂ビーズ等が挙げられる。
【0072】
無機微粒子としては、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子、ジルコニア粒子、ジルコン粒子、酸化スズ粒子、マグネシア粒子、又はそれらの混合物が挙げられる。特に、無機微粒子は、艶消し能力、貯蔵安定等の観点からシリカ粒子であることが好ましい。前記シリカ粒子の形状は特に限定はなく、球状、中空状、多孔質状、棒状、板状、繊維状、又は不定形状のものを用いることができる。
【0073】
樹脂ビーズとしては、例えば、PMMA(ポリメチルメタクリレート)樹脂ビーズ、MMA-EGDM(エチレングリコールジメタクリレート)共重合樹脂ビーズ、ナイロン樹脂ビーズ、ポリテトラフルオロエチレン樹脂ビーズ等が挙げられる。
【0074】
艶消し剤は、艶消し感、塗装作業性、艶感の膜厚依存性等の観点から、平均粒子径が0.5~15μm、好ましくは1.0~10.0μmの範囲内であることが好ましい。
【0075】
本明細書において、艶消し剤の平均粒子径は、一次粒子の粒子径だけでなく、二次粒子(凝集体)の粒子径も含めた平均粒子径であり、体積基準の粒度分布のD50値である。D50値とは体積基準の粒度分布から、小粒径側からの積算粒径分布が50%となる粒径のことである。
【0076】
測定方法としてはレーザー回折散乱法を用いたJIS Z 8825:2022年に準じて行う。レーザー回折散乱法による測定装置としては、日機装株式会社製のMicrotrac MT3300EXIIが挙げられる。その際、前処理として試料をアセトン及びイソプロピルアルコールの混合溶剤に加えて1分間超音波をかけることによって分散し、試料濃度を装置に設定された所定の透過率範囲となる濃度に調整する。透過率範囲は、例えば0.800~0.930である。
【0077】
本実施形態において、常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物中の前記艶消し剤の含有量は、主剤に含まれる樹脂成分不揮発分100質量部を基準として、好ましくは0.5~20質量部、特に好ましくは1~15質量部の範囲内である。艶消し剤の量がこの範囲内にあることによって、塗装作業性が良好であり、且つ、形成される塗膜の艶感を適度に抑えることができる。
【0078】
ポリイソシアネート化合物:
本実施形態においてポリイソシアネート化合物としては、1分子中に遊離のイソシアネート基を2個以上有する化合物であり、従来公知のものを制限なく使用することができる。具体的には、脂肪族ポリイソシアネート化合物、脂環族ポリイソシアネート化合物、芳香脂肪族ポリイソシアネート化合物、芳香族ポリイソシアネート化合物及びこれらポリイソシアネート化合物の誘導体等を挙げることができる。ポリイソシアネート化合物の誘導体としては、例えば、上記したポリイソシアネート化合物のダイマー、トリマー、ビュウレット、アロファネート、カルボジイミド、ウレトジオン、ウレトイミン、イソシアヌレート、オキサジアジントリオン、ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート(クルードMDI、ポリメリックMDI)、クルードTDI等を挙げることができる。これらポリイソシアネート化合物及びその誘導体は単独で使用してもよいし、2種以上組み合わせたものであってもよい。
【0079】
本実施形態においてポリイソシアネート化合物の使用量は、主剤に含まれる全樹脂の水酸基1当量に対しポリイソシアネート化合物に由来するNCO基の当量比(NCO/OH比)が0.5~2.0の範囲内となる割合であることが好ましく、より好ましくは0.5~1.5の範囲内となる割合、さらに好ましくは0.8~1.2の範囲内となる割合である。
【0080】
アミノ基含有アクリル樹脂溶液:
本実施形態において前記主剤は、アミノ基含有アクリル樹脂溶液を含むことが好ましい。主剤がアミノ基含有アクリル樹脂溶液を含むことによって、主剤及び硬化剤混合後経時での作業性が良好である効果がある。前記アミノ基含有アクリル樹脂溶液は、アミノ基含有アクリル樹脂が非水溶剤に溶解されてなる樹脂溶液である。典型的には、非水溶剤の存在下で、アミノ基含有重合性不飽和モノマーを含む重合性不飽和モノマー成分を重合することによって得られる。樹脂の構造としてはランダム型であってもブロック型であってもよい。
【0081】
本実施形態では、主剤が、前記水酸基含有アクリル樹脂溶液及びアミノ基含有アクリル樹脂溶液を併有することが好ましい。前記アミノ基含有アクリル樹脂溶液は、高分子分散安定剤を使用しない点で前記非水ディスパージョン(A)とは異なる。また、水酸基含有アクリル樹脂溶液とはアミノ基を有する点で異なる。なお、アミノ基及び水酸基を併有する樹脂溶液はアミノ基含有アクリル樹脂溶液として扱うものとする。
【0082】
前記アミノ基含有重合性不飽和モノマーとしては、例えば、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N-tert-ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノブチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
【0083】
その他の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、iso-プロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、iso-ブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、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、ドデシル(メタ)アクリレート(ラウリル(メタ)アクリレート)、トリデシル(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(メタ)アクリレート、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、tert-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、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸のアルキル又はシクロアルキルエステル;
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-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;
ベンジル(メタ)アクリレート、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;
(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド等の含窒素重合性不飽和モノマー;N-メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N-ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、メトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシプロピル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシプロピル(メタ)アクリレート等のアルコキシアルキル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノメトキシ(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコールモノアルコキシ(メタ)アクリレート等のアルコキシ基含有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)等のカルボニル基含有重合性不飽和モノマー等が挙げられる。
【0084】
これらは単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
【0085】
前記アミノ基含有アクリル樹脂溶液を製造するためのその他の重合性不飽和モノマー成分は、n-ブチル(メタ)アクリレート、iso-ブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n-オクチル(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、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等の直鎖状、分岐状又は環状アルキル基含有(メタ)アクリレートを含むことが好ましい。
【0086】
前記アミノ基含有アクリル樹脂溶液において、アミノ基含有重合性不飽和モノマーの共重合量としてはアミノ基含有アクリル樹脂溶液の製造に使用される全重合性不飽和モノマー100質量部を基準として1~30質量部の範囲内が好ましく、特に2~25質量部の範囲内が好ましい。
【0087】
また、アミノ基含有アクリル樹脂が水酸基を有する場合は、不揮発分の水酸基価が10~150mgKOH/gの範囲内であることが好ましく、より好ましくは30~100mgKOH/gの範囲内である。また、重量平均分子量としては8000~80000の範囲内であることが好ましく、より好ましくは10000~60000の範囲内、特に好ましくは15000~50000の範囲内である。前記アミノ基含有アクリル樹脂溶液の含有量としては、主剤に含まれる樹脂成分不揮発分100質量部を基準として、アミノ基含有アクリル樹脂溶液不揮発分質量で5~50質量部の範囲内、特に10~40質量部の範囲内が好ましい。
【0088】
本実施形態では、前記常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物は、硬化触媒、消泡剤及びリン酸系エステル化合物から選ばれる少なくとも1種をさらに含むことが好ましい。
【0089】
硬化触媒:
本実施形態の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物は、硬化触媒を含むことが好ましい。本実施形態で好適な硬化触媒としては、有機金属系化合物及びアミン化合物が挙げられる。
【0090】
有機金属系化合物としては、例えば、ジアセチル錫ジアセテート、ジアセチル錫ジオクトエート、ジオクチル錫ジアセテート、ジオクチル錫ジ(2-エチルヘキサノエート)、ジオクチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジネオデカネート、ジオクチル錫オキサイド、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジ(2-エチルヘキサノエート)、ジブチル錫ジオクトエート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫オキサイド、ジブチル錫サルファイド、ジブチル錫脂肪酸塩、オクチル酸錫、オクチル酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛、脂肪酸亜鉛類、オクタン酸ビスマス、2-エチルヘキサン酸ビスマス、オレイン酸ビスマス、ネオデカン酸ビスマス、バーサチック酸ビスマス、ナフテン酸ビスマス、ナフテン酸コバルト、オクチル酸カルシウム、ナフテン酸銅、テトラ(2-エチルヘキシル)チタネート等が挙げられる。
【0091】
アミン化合物としては、例えば、トリメチルアミン、トリエチルアミン、2-(ジメチルアミノ)エチルメタクリレート、1,4-ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン、1,8-ジアザビシクロ[5.4.0]-7-ウンデセン、1,5-ジアザビシクロ[4.3.0]-5-ノネン、1-メチルピペリジン、1-メチルピロリジン等の脂肪族アミン、ピリジン、4-ジメチルアミノピリジン、4-(1-ピペリジル)ピリジン、N-メチルイミダゾール、N,N-ジメチルアニリン等が挙げられる。
【0092】
硬化触媒の含有量としては、主剤に含まれる樹脂成分不揮発分100質量部を基準として、0.005~2質量部、好ましくは0.01~1質量部の範囲内、より好ましくは0.03~0.8質量部の範囲内が好ましい。
【0093】
消泡剤:
本実施形態の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物は、消泡剤を含むことが好ましい。消泡剤としては、例えば、シリコン系消泡剤、非シリコン系消泡剤が挙げられる。シリコン系消泡剤は、界面活性を有するポリシロキサン又はその変性物を含む消泡剤であり、非シリコン系消泡剤は、ポリシロキサン又はその変性物を含まない消泡剤である。シリコン系消泡剤としては、例えば、ポリシロキサン、フッ素変性シロキサン、アミノ変性シロキサン、アルキル変性シロキサン、ポリエーテル変性シロキサン、高級脂肪酸変性シロキサン、カルボキシル変性シロキサン、アルコール変性シロキサンが挙げられ、非シリコン系消泡剤としては、高級アルコール系、高級アルコール誘導体系、脂肪酸系、脂肪酸誘導体系、パラフィン系、(メタ)アクリル樹脂系、ミネラルオイル系等が挙げられる。特にローラーで塗装したときの仕上がり外観の点から、消泡剤はフッ素変性シリコン系消泡剤であることが好ましい。
【0094】
前記消泡剤の含有量としては、主剤に含まれる樹脂成分不揮発分100質量部を基準として、好ましくは0.05~5.0質量部の範囲内、より好ましくは0.1~3.5質量部の範囲内、特に好ましくは0.2~2.0質量部の範囲内が好ましい。
【0095】
リン酸系エステル化合物:
本実施形態の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物はリン酸系エステル化合物を含むことが好ましい。リン酸系エステル化合物は、リン酸(O=P(OH))もしくは亜リン酸(O=PH(OH))が持つ水酸基の水素の全部もしくは一部が有機基で置換された化合物である。具体的にはリン酸もしくは亜リン酸のモノアルキルエステル化合物、ジアルキルエステル化合物、トリアルキルエステル化合物及びこれらの組み合わせが挙げられる。前記アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、iso-イソプロピル基、n‐ブチル基、2-エチルヘキシル基、ラウリル基等が挙げられる。本発明では、前記リン酸系エステル化合物が、その成分の一部としてリン酸モノアルキルエステル、リン酸ジアルキルエステル、亜リン酸ジアルキルエステルから選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。
【0096】
前記リン酸モノアルキルエステルとしては、例えば、モノメチルアシッドホスフェイト、モノエチルアシッドホスフェイト、モノイソデシルアシッドホスフェイト、モノ2-エチルヘキシルアシッドホスフェイト、モノブチルアシッドホスフェイト、モノイソプロピルアシッドホスフェイト、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【0097】
前記リン酸ジアルキルエステルとしては、例えば、ジメチルアシッドホスフェイト、ジエチルアシッドホスフェイト、ジイソデシルアシッドホスフェイト、ジ2-エチルヘキシルアシッドホスフェイト、ジブチルアシッドホスフェイト、ジイソプロピルアシッドホスフェイト及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【0098】
前記亜リン酸ジアルキルエステルとしては、例えば、ジラウリルハイドロゼンホスファイト、ジ-2-エチルヘキシルハイドロゼンホスファイト、ジオレイルハイドロゼンホスファイト、及びこれらの組み合わせ等が挙げられる。
【0099】
本発明において、リン酸系エステル化合物によって、ウレタン化反応の速度が緩やかになり、主剤及び硬化剤混合後の経時での艶感の変化を小さくする効果がある。
【0100】
特にリン酸系エステル化合物と前記硬化触媒の併用により、硬化触媒にリン酸系エステル化合物が作用することで、塗膜の耐水性など物性を保ったまま主剤及び硬化剤混合後の経時での艶感の変化を小さくできると考えられる。
【0101】
前記リン酸系エステル化合物の含有量としては耐水性などの点から、主剤に含まれる樹脂成分不揮発分100質量部を基準として好ましくは0.1~10質量部、より好ましくは0.5~8.0質量部、特に好ましくは0.8~5.0質量部の範囲内である。
【0102】
常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物:
本実施形態の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物は、以上に述べた非水ディスパージョン(A)、水酸基含有アクリル樹脂溶液、艶消し剤を主剤側に含み、ポリイソシアネート化合物を硬化剤側に含む2液混合型の塗料組成物である。また、主剤及び/又は硬化剤が非水溶剤を含む非水溶剤系の塗料組成物である。前記主剤及び/又は硬化剤は必要に応じて前記アミノ基含有アクリル樹脂溶液、硬化触媒、消泡剤、リン酸エステル系化合物を含むことができ、それ以外に、顔料分、その他の樹脂成分、低汚染化剤、レオロジーコントロール剤、防カビ剤、顔料分散剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、塗面調整剤等の材料を任意に含むことができる。
【0103】
これらのうち顔料分としては、従来公知のものを制限なく使用することができる。例えば、二酸化チタン、亜鉛華などの白色顔料;シアニンブルー、インダスレンブルーなどの青色顔料;シアニングリーン、緑青などの緑色顔料;アゾ系やキナクリドン系などの有機赤色顔料、ベンガラなどの赤色顔料;ベンツイミダゾロン系、イソインドリノン系、イソインドリン系及びキノフタロン系などの有機黄色顔料、チタンイエロー、黄鉛などの黄色顔料;カーボンブラック、黒鉛、松煙などの黒色顔料;アルミニウム粉、銅粉、ニッケル粉、酸化チタン被覆マイカ粉、酸化鉄被覆マイカ粉及び光輝性グラファイトなどの光輝性顔料、タルク、クレー、カオリン、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、アルミナホワイトなどの体質顔料等が挙げられる。
【0104】
かかる顔料分の含有量としては顔料の種類に応じて適宜調整できるが一般に、主剤に含まれる樹脂成分不揮発分100質量部を基準として30~200質量部、特に50~150質量部の範囲内が好ましい。
【0105】
その他の樹脂成分としては、例えば、フッ素樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂;これら複数種の樹脂の組合せ及びこれら複数種の樹脂が複合してなる変性樹脂等が挙げられる。その他の樹脂成分を含む場合、その含有量としては主剤に含まれる樹脂成分不揮発分質量100質量部中にその他の樹脂成分が不揮発分質量で40質量部以下の範囲内であることが好ましく、より好ましくは30質量部以下の範囲内である。
【0106】
前記低汚染化剤としては、例えば、オルガノシリケート化合物が挙げられる。オルガノシリケート化合物の具体例としては、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-iso-プロポキシシラン、テトラ-n-ブトキシシラン、テトラ-iso-ブトキシシラン、テトラ-tert-ブトキシシラン等のテトラアルコキシシラン;モノメトキシトリエトキシシラン、モノメトキシトリプロポキシシラン、モノエトキシトリプロポキシシラン、モノメトキシトリブトキシシラン、モノエトキシトリブトキシシラン、及びモノプロポキシトリブトキシシラン;ジメトキシジエトキシシラン、ジメトキシジプロポキシシラン、ジエトキシジプロポキシシラン、ジメトキシジブトキシシラン、及びジエトキシジブトキシシラン等及びそれらの部分加水分解・縮合物が例示できる。低汚染化剤を含有する場合、その含有量としては、主剤に含まれる樹脂成分不揮発分100質量部を基準として0.1~30質量部の範囲内、特に1.0~20質量部の範囲内が好ましい。
【0107】
前記レオロジーコントロール剤としては、例えば、粘土鉱物(例えば、金属ケイ酸塩、モンモロリロナイト)、アクリル樹脂(例えば、分子中にアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステルのポリマー、オリゴマーからなる構造を含むもの)、ポリオレフィン(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等)、アマイド(高級脂肪酸アマイド、ポリアマイド、オリゴマー等)、ポリカルボン酸(分子中に少なくとも2つ以上のカルボキシル基を有する誘導体を含む)、セルロース(ニトロセルロース、アセチルセルロース、セルロースエーテル等種々の誘導体を含む)、及びウレタン(分子中にウレタン構造を含むポリマー、オリゴマー等)、ウレア(分子中にウレア構造を含むポリマー、オリゴマー等)、ウレタンウレア(分子中にウレタン構造とウレア構造を含むポリマー、オリゴマー等)等を挙げることができる。前記レオロジーコントロール剤の含有量としては、主剤に含まれる樹脂成分不揮発分100質量部を基準として好ましくは0.1~10質量部、より好ましくは0.5~8.0質量部、特に好ましくは0.8~5.0質量部の範囲内である。
【0108】
塗料組成物の塗装(塗膜の形成方法):
本実施形態の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物は、塗装前に塗装業者等の使用者によって主剤及び硬化剤が混合され、塗装に供される。塗装後は常温で硬化することができる。本明細書において常温とは塗装が行なわれる環境の大気温度により異なるが、強制的な加熱又は冷却などの温度操作を行なわない温度を指す。
【0109】
前記常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物が適用される基材としては、特に制限はないが、コンクリート、モルタル、スレート、スレート瓦、窯業系建材等の無機基材、プラスチックなどの樹脂基材;鉄、鋼板、亜鉛めっき、ステンレス、アルミニウム等の金属基材が挙げられ、これら基材は旧塗膜が設けられたものであってもよい。
【0110】
被塗物の具体例としては例えば、建築物、鋼構造物が挙げられる。
【0111】
前記常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物の塗装は、2液混合後の塗料をシンナー等で塗装に適した粘度に希釈した後、スプレー塗り、ローラー塗り、刷毛塗り、流し塗り等の公知の手段で行われる。塗布量は適宜調整できるが一般には30~400g/mの範囲内であることが好ましく、より好ましくは50~250g/mの範囲内である。
【0112】
また、本実施形態では基材面に、下塗り塗料を塗装した後、上記常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物を上塗り塗料として塗装してもよい。
【0113】
前記下塗り塗料としては、基材の種類に応じてシーラー、プライマー、下地調整材、防錆塗料等の公知の塗料が挙げられる。形成された下塗り塗膜の形状は平らな形状であっても凹凸形状であってもよい。
【実施例0114】
以上、本発明を実施例によりさらに具体的に説明をするが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。なお、下記例中の「部」及び「%」はそれぞれ「質量部」及び「質量%」を意味する。
【0115】
非水ディスパージョン(A)の製造:
製造例1
撹拌装置、温度計、冷却管及び窒素ガス導入口を備えた四ツ口フラスコにミネラルスピリット84部を仕込み、窒素を吹き込みながら100℃まで昇温させた。スチレン40部、2-エチルヘキシルアクリレート18部、イソブチルメタクリレート174部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート4部、グリシジルメタクリレート4部、t-ブチルペルオキシ-2-ヘキサノエート3.6部、ミネラルスピリット47部を4時間かけて滴下し、0.5時間熟成した。次いで、t-ブチルペルオキシ-2-ヘキサノエート1.2部、ミネラルスピリット12部を1時間かけて滴下し、さらに1時間熟成することにより、エポキシ基含有アクリル樹脂を得た。続いて、前記フラスコ内の窒素を停止し、内部のエポキシ基含有アクリル樹脂を撹拌し120℃まで昇温させた。そこに、p-メトキシフェノール0.04部、アクリル酸0.2部、テトラブチルアンモニウムブロミド0.4部を加えて120℃で1時間攪拌し高分子分散安定剤溶液を得た。高分子分散安定剤溶液は、不揮発分63%、不揮発分の水酸基価は7mgKOH/g、重量平均分子量約41,000、1分子当たりの重合性不飽和基の数(注1)は0.5個であった。
【0116】
次いで上記高分子分散安定剤溶液が入った同じ四ツ口フラスコに、ミネラルスピリット336部を仕込み窒素を吹き込みながら110℃まで昇温させ、メチルアクリレート310部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート50部、t-ブチルペルオキシ-2-ヘキサノエート4.5部、ミネラルスピリット156部を2.5時間かけて滴下し、0.5時間熟成した。次いで、t-ブチルペルオキシ-2-ヘキサノエート4.5部、ミネラルスピリット95部を110℃で1時間かけて滴下し、さらに1時間熟成することにより、非水ディスパージョン(A1)を得た。得られた非水ディスパージョン(A1)は、不揮発分45%、平均粒子径240nmであった。また、芯/皮比は60/40、SP値は芯が9.45、皮が8.36であり、ガラス転移温度(Tg)は芯が15℃、皮が45℃、水酸基価は芯が60mgKOH/g、皮が7mgKOH/gであった。
【0117】
(注1)重合性不飽和基の数:上記製造例1の場合、グリシジルメタクリレートが0.03モル、アクリル酸が0.003モルであり、グリシジルメタクリレートがアクリル酸より過剰であるから、重合性不飽和基量はアクリル酸(分子量72)の量に基づくことになる。式(1)に基づき、1分子当たりの重合性不飽和基の数(個)は(41000/72)*(0.2*100/240.2/100)≒0.5(個)となる。
【0118】
製造例2~14
使用する原材料の種類と量を下記表1とする以外は製造例1と同様の手順にて非水ディスパージョン(A2)~(A12)及び(A14)を製造した。
【0119】
カルボキシル基含有アクリル樹脂由来の高分子分散安定剤を使用した非水ディスパージョンの製造:
製造例13
製造例13では高分子分散安定剤を製造するモノマー成分にアクリル酸を使用してカルボキシル基含有アクリル樹脂を製造し、これにグリシジルメタクリレートを付加させて高分子分散安定剤溶液を得た。
【0120】
撹拌装置、温度計、冷却管及び窒素ガス導入口を備えた四ツ口フラスコにミネラルスピリット84部を仕込み、窒素を吹き込みながら100℃まで昇温させた。スチレン40部、2-エチルヘキシルアクリレート18部、イソブチルメタクリレート174部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート4部、アクリル酸4部、t-ブチルペルオキシ-2-ヘキサノエート3.6部、ミネラルスピリット47部を4時間かけて滴下し、0.5時間熟成した。次いで、t-ブチルペルオキシ-2-ヘキサノエート1.2部、ミネラルスピリット12部を1時間かけて滴下し、さらに1時間熟成することにより、カルボキシル基含有アクリル樹脂を得た。続いて、前記フラスコ内の窒素を停止し、内部のカルボキシル基含有アクリル樹脂を撹拌し120℃まで昇温させた。そこに、p-メトキシフェノール0.04部、グリシジルメタクリレート0.42部、テトラブチルアンモニウムブロミド0.4部を加えて120℃で1時間攪拌し高分子分散安定剤溶液を得た。
【0121】
次いで上記高分子分散安定剤溶液が入った同じ四ツ口フラスコに、ミネラルスピリット336部を仕込み窒素を吹き込みながら110℃まで昇温させ、メチルアクリレート310部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート50部、t-ブチルペルオキシ-2-ヘキサノエート4.5部、ミネラルスピリット156部を2.5時間かけて滴下し、0.5時間熟成した。次いで、t-ブチルペルオキシ-2-ヘキサノエート4.5部、ミネラルスピリット95部を110℃で1時間かけて滴下し、さらに1時間熟成することにより、非水ディスパージョン(A13)を得た。
【0122】
重合性不飽和基の数が1.0を超える非水ディスパージョンの製造:
製造例15
使用する原材料の種類と量を下記表1とする以外は製造例1と同様の手順にて非水ディスパージョン(A15)を製造したところ、芯成分重合中に反応内容物が著しく増粘し、目的とする非水ディスパージョンが得られず平均粒子径の測定は出来なかった。その後の塗料製造及び評価試験は実施しなかった。
【0123】
下記表1に本実施例で使用した非水ディスパージョン(A1)~(A15)のモノマー組成と特数値を示す。
【0124】
【表1】
【0125】
水酸基含有アクリル樹脂溶液の製造:
製造例16
撹拌装置、温度計、冷却管及び窒素ガス導入口を備えた四ツ口フラスコに「スワゾール1500」(注2)30部を仕込み、115℃まで昇温し、窒素気流中で攪拌しながら下記組成のモノマー組成物及び重合開始剤混合液を3時間かけて滴下し、混合した。
<モノマー組成物>
スチレン 30部
イソブ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 28部
2-ヒドロキシエチルメタクリレート 10部
メタクリル酸 2部
<重合開始剤混合液>
「スワゾール1500」(注2) 30部
2,2´-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル) 0.5部
次いでさらに、上記組成の重合開始剤混合液30.5部を同温度で1時間かけて滴下し、115℃で1時間熟成した後、不揮発分が50%となるように「スワゾール1500」(注2)を添加して、黄色透明状の水酸基含有アクリル樹脂溶液を得た。得られた水酸基含有アクリル樹脂溶液の不揮発分濃度は50%、不揮発分の水酸基価は40mgKOH/g、重量平均分子量は20,000であった。
(注2)「スワゾール1500」:商品名、丸善石油株式会社製、芳香族系混合溶剤、沸点183~208℃、第3種有機溶剤。
【0126】
アミノ基含有アクリル樹脂溶液の製造:
製造例17
上記製造例1において、滴下するモノマー組成物の組成を下記表2に記載のとおりに変更した以外は上記製造例16と同様にしてアミノ基含有アクリル樹脂溶液を得た。
【0127】
【表2】
【0128】
常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物の製造:
実施例1~19、比較例1~2
下記表3に記載のベース塗料成分を混合して各ベース塗料(主剤)を製造し、表3に記載の硬化剤成分を混合して各硬化剤を製造し、両者を混合して常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物(X-1)~(X-21)を製造し、下記評価に供した。評価結果を表3に合わせて記載する。なお、表中の数値は実配合表示(揮発成分も含んだ実際の質量)であり、空欄は配合量が0であることを示す。
【0129】
【表3】
【0130】
(注3)シリカ:平均粒子径4.0μm
(注4)リン酸系エステル化合物:モノ2-エチルヘキシルアシッドホスフェイト、ジ2-エチルヘキシルアシッドホスフェイト及びトリ2-エチルヘキシルアシッドホスフェイト混合物、主成分はモノ2-エチルヘキシルアシッドホスフェイト及びジ2-エチルヘキシルアシッドホスフェイト
(注5)「ネオスタンU830」:商品名、日東化成株式会社製、ジオクチル錫化合物
(注6)「ガラマイト1958」:商品名、BYK Additives社製、有機変性クレー
(注7)「フローレン AO-82」:商品名、共栄社化学株式会社 ポリアルキルフルオロアルキルシロキサン系消泡剤
(注8)「デュラネート TSS100」:商品名、旭化成ケミカルズ株式会社製、ヘキサメチレンジイソシアネートのヌレート変性体、NCO含量17.6%
(注9)「エチルシリケート48」:商品名、コルコート株式会社製、エチルシリケート誘導体、有効成分95%。
【0131】
評価試験:
(*1)艶感 (膜厚依存性)
実施例及び比較例で得られた各艶消しウレタン塗料組成物を、15×20cmのブリキ板にサグテスター(隙間100μm、150μm、200μm、250μm、300μm)を使用して塗装し、23℃50%RHの条件で7日間乾燥させて1つの試料に対して膜厚が異なる5種類の試験塗板を作成した。得られた各試験塗板の60度鏡面光沢度(以下、60°Gで示す)をJIS K5600-4-7(1999)に準拠して測定し、その後、同じ試料の5種の試験塗板のうち、最も厚膜(膜厚約75μm)のときの60°Gと最も薄膜(膜厚約25μm)のときの60°Gのとの差(Δ60°G(75μm-25μm))を算出し下記基準で評価した。
なお、「◎」と「○」が実用可能である。
◎:Δ60°G(75μm-25μm)が0~5以下
○:Δ60°G(75μm-25μm)が5を超えて10以下
△:Δ60°G(75μm-25μm)が10を超えて15以下
×:Δ60°G(75μm-25μm)が15を超える。
(*2)艶感 (2液混合経時依存性)
実施例及び比較例で得られた各艶消しウレタン塗料組成物について、主剤硬化剤混合後すぐの塗料と、主剤硬化剤混合後8時間経過した塗料の2種類を用意し、60×90cmのブリキ板に長さ13mm中毛ローラーを用いて乾燥膜厚が25μmとなるように塗装し、23℃50%RH の条件で7日間乾燥させて、1つの試料に対して混合してからの経過時間が異なる2種類の試験塗板を作成し、得られた各試験塗板の60°Gを測定した。
混合直後のときの60°Gから混合後8時間経過したときの60°Gの差(Δ60°G(0h-8h))を算出し、下記基準で評価した。
なお、「◎」と「○」が実用可能である。
◎:Δ60°G(0h-8h)が0~5以下
○:Δ60°G(0h-8h)が5を超えて10以下
△:Δ60°G(0h-8h)が10を超えて15以下
×:Δ60°G(0h-8h)が15を超える
(*3)耐皮脂軟化性
上記艶感(膜厚依存性)評価試験において、乾燥膜厚が25μmの試験板に、試験模擬液であるオレイン酸/サラダ油=30/70(質量%)の混合液を400g/mの割合で塗膜に3日間接触させ、試験液を除去して指でラビングを10回往復した後の塗膜状態を観察した。
なお、「◎」と「○」が実用可能である。
◎:問題なし
○:塗膜の一部が軟化する
△:塗膜全面が軟化する
×:塗膜全面が剥離する
(*4)ローラー塗装作業性(ポットライフ)
上記艶感(2液混合経時依存性)評価試験において、混合直後と混合後8時間経過後の塗料を用いた際の試験板作成時のローラー塗装作業性を評価した。
なお、「◎」と「○」が実用可能である。
◎:ローラー塗装作業性に問題なし
○:ローラー塗装時に若干力を要するが問題なし
△:ローラーが重く、やや動かしづらい
×:ローラーが非常に重く、動かしづらい
【0132】
表3に示すように、実施例1~19は、いずれも主剤及び硬化剤混合後の塗料の塗装作業性が良好であり、塗装条件によって発生する艶感の変化が抑制され、作業性に優れていた。一方、本発明で規定する非水ディスパージョン(A)とは異なる非水ディスパージョンを含有する比較例1及び非水ディスパージョン(A)を全く含有しない比較例2は、艶感の膜厚依存性が高かった。