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  • 特開-常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物 図1
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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】P2024089640
(43)【公開日】2024-07-03
(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 20060101AFI20240626BHJP
   C09D 7/42 20180101ALI20240626BHJP
   C09D 7/45 20180101ALI20240626BHJP
   C09D 151/00 20060101ALI20240626BHJP
   C09D 133/14 20060101ALI20240626BHJP
【FI】
C09D175/04
C09D7/42
C09D7/45
C09D151/00
C09D133/14
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023207855
(22)【出願日】2023-12-08
(31)【優先権主張番号】P 2022204836
(32)【優先日】2022-12-21
(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】釼持 政明
(72)【発明者】
【氏名】江森 麗了
(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)】
4J038
【Fターム(参考)】
4J038CG141
4J038CH121
4J038CH201
4J038CP021
4J038DG191
4J038DG261
4J038FA232
4J038KA08
4J038MA06
4J038MA10
4J038NA01
4J038PB05
4J038PB06
4J038PB07
(57)【要約】
【課題】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非水溶剤系の2液混合型であって、水酸基含有樹脂成分及び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、を含有し、前記水酸基含有樹脂成分が、非水溶剤分散型の水酸基含有樹脂及び非水溶剤溶解型の水酸基含有樹脂の少なくとも一方を含み、前記主剤及び前記硬化剤の混合後における塗料の歪み0.1のときのTanδの値が5.0以下である、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非水溶剤系の2液混合型であって、
水酸基含有樹脂成分及び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、を含有し、
前記水酸基含有樹脂成分が、非水溶剤分散型の水酸基含有樹脂及び非水溶剤溶解型の水酸基含有樹脂の少なくとも一方を含み、
前記主剤及び前記硬化剤の混合後における塗料の歪み0.1のときのTanδの値が5.0以下である、常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
【請求項2】
非水溶剤分散型の水酸基含有樹脂が、芯成分と皮成分とからなり、
前記皮成分が高分子分散安定剤から形成される非水ディスパージョン(A)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2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、重合性不飽和基を有する、請求項2又は3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】
前記非水溶剤分散型の水酸基含有樹脂の含有量が、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、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6】
前記非水溶剤溶解型の水酸基含有樹脂が、水酸基含有アクリル樹脂溶液(B1)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7】
前記非水溶剤溶解型の水酸基含有樹脂が、水酸基及びアミノ基含有アクリル樹脂溶液(B2)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8】
前記非水溶剤溶解型の水酸基含有樹脂が、水酸基及びアミノ基含有アクリル樹脂溶液(B2)をさらに含む、請求項6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】
硬化触媒、消泡剤、レオロジーコントロール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10】
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か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、かつ、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号公報
【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。その結果、主剤及び硬化剤混合後の塗料のTanδ値が特定範囲である場合に、塗装作業性に悪影響を及ぼすことなく、膜厚などの塗装条件によって艶感が異なる現象を抑制することが出来ることを見出した。
【0012】
すなわち本発明は、以下の項1~10を特徴とする。
項1
塗装前に主剤と硬化剤を混合する非水溶剤系の2液混合型であって、
水酸基含有樹脂成分及び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、を含有し、
前記水酸基含有樹脂成分が、非水溶剤分散型の水酸基含有樹脂及び非水溶剤溶解型の水酸基含有樹脂の少なくとも一方を含み、
前記主剤及び前記硬化剤の混合後における塗料の歪み0.1のときのTanδの値が5.0以下である、常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
項2
非水溶剤分散型の水酸基含有樹脂が、芯成分と皮成分とからなり、
前記皮成分が高分子分散安定剤から形成される非水ディスパージョン(A)を含む、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、重合性不飽和基を有する、項2又は3に記載の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物。
項5
前記非水溶剤分散型の水酸基含有樹脂の含有量が、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、不揮発分質量で15~90質量部の範囲内にある、項1~4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
前記非水溶剤溶解型の水酸基含有樹脂が、水酸基含有アクリル樹脂溶液(B1)を含む、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
前記非水溶剤溶解型の水酸基含有樹脂が、水酸基及びアミノ基含有アクリル樹脂溶液(B2)を含む、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
硬化触媒、消泡剤、レオロジーコントロール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1~7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
基材面に、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、主剤及び硬化剤混合後の塗料のTanδ値が特定範囲であることにより、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る。これにより、本発明の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物によれば、塗装箇所による外観の差が少ない塗膜を容易に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1】従来の艶消しウレタン塗料における硬化塗膜中の艶消し剤の分布を説明するための模式図である。
図2】艶感の膜厚依存性の少ない硬化塗膜中の艶消し剤の分布を示す模式図である。
図3】実施例1の塗料のTanδの歪み依存性関係図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
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。
【0016】
本実施形態の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物は、水酸基含有樹脂成分及び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、を有し、主剤及び硬化剤の混合後における塗料のTanδの値が5.0以下である。
【0017】
図1は、従来の艶消しウレタン塗料における硬化塗膜10中の艶消し剤11の分布を説明するための模式図である。
【0018】
本発明者らは、市販の常温硬化型艶消しウレタン塗料を用いて硬化塗膜中の艶消し剤の分布を電子マイクロアナライザー(EPMA)で調べた。その結果、艶消し剤11は図1に示すように被塗物12側に多く、そして硬化塗膜10の表層側に少なく分布していることがわかった。このため本発明者らは、膜厚の厚い部分において艶消し剤11による入射光13に対する拡散反射光14が少なくなり、その部分で艶感が上昇する現象が発生すると推測している。
【0019】
艶消し剤の沈降を防止するためには硬化する前のウェット塗膜の粘度を上昇させる手法がある。しかしながら、艶消し剤の沈降を防止する目的で塗料の粘度を上昇させれば塗装作業性が劣り、そもそもの仕上がり性が悪化する傾向にある。
【0020】
このため本発明者らは、粘度を低く保ったまま弾性が強いという性質の塗料であれば、塗装作業性を低下させることなく、厚く塗着した部分でも艶消し剤の凝集を抑制し得ると推測した。図2は、艶感の膜厚依存性の少ない硬化塗膜20中の艶消し剤21の分布を示す模式図である。図2に示すように、艶消し剤21が硬化塗膜20の表層側から被塗物側にかけて均一に分布することで入射光23に対する拡散反射光24が均一に得られ、塗装箇所による外観の差が少ない塗膜となり得ると考えられる。
【0021】
塗料は粘性と弾性の両方の性質を併せ持つ粘弾性を示す物質である。塗料の粘弾性を評価する指標として損失弾性率(粘性成分)を貯蔵弾性率(弾性成分)で割った値であるTanδが知られている。すなわちTanδが小さいほど弾性体に近い性質となる。
【0022】
本発明者らは更に塗料の弾性と塗膜の艶感の関係について種々検討したところ、歪み0.1のときの塗料のTanδが特定範囲である場合に艶感の膜厚依存性を効果的に抑制し得ることがわかった。
【0023】
本実施形態において最も重要なファクターであるTanδは、コーンアンドプレート型粘弾性測定装置(例えばThermo Scientific社製 HAAKE MARSシリーズ)を用いて、応力/歪依存性測定モードを選択し、直径35mm、角度2°のコーンプレートを用いて、周波数1.0Hz、測定温度:23℃の条件で損失弾性率及び貯蔵弾性率を測定した時に得られる横軸が歪みγ、縦軸がTanδのグラフを用いて求めることができる。
【0024】
図3は後述する実施例1の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物のTanδの歪み依存性グラフである。図3に示すように塗料のTanδは歪みによって大きく変動するため、歪み0.1のときのTanδ値を使用することが重要である。
【0025】
本実施形態において、Tanδを測定するための試料は、主剤及び硬化剤を均一になるまでディスパーで撹拌した塗装直前の塗料を、測定条件を統一するために温度を23℃に、不揮発分濃度を52%に調整したものを使用するものとする。なお、測定試料が2液型塗料組成物であるため、調製後30分間以内に粘弾性測定を完了させるものとする。
【0026】
本実施形態において、前記Tanδは、5.0以下である。Tanδが5.0を超えると、塗装後から乾燥するまでの過程で未硬化塗膜内の艶消し剤が被塗物側に凝集し、厚膜に塗装された場合に艶感が上昇する現象が起きてしまう。前記Tanδは4.6以下が好ましく、4.3以下がより好ましく、4.0以下がさらに好ましい。Tanδの下限は特に制限されないが、塗膜の平滑性の観点から、例えば0.1以上である。
【0027】
以下、本実施形態の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物に含まれる各成分について順に説明する。
【0028】
水酸基含有樹脂成分
本実施形態において、水酸基含有樹脂は、1分子中に少なくとも1個の水酸基を有する樹脂である。水酸基含有樹脂としては、公知の樹脂を広く使用できる。樹脂の種類としては、例えば、水酸基を有するアクリル樹脂、水酸基を有するポリエステル樹脂、水酸基を有するアクリル変性ポリエステル樹脂、水酸基を有するポリエーテル樹脂、水酸基を有するポリカーボネート樹脂、水酸基を有するポリウレタン樹脂、水酸基を有するエポキシ樹脂、水酸基を有するアルキド樹脂等の樹脂、これらの組み合わせが挙げられる。また、前記水酸基含有樹脂としては、非水溶剤に対して分散性を有する非水溶剤分散型であっても、溶解性を有する非水溶剤溶解型であってもよい。本実施形態では水酸基含有樹脂成分が、非水溶剤分散型の水酸基含有樹脂及び非水溶剤溶解型の水酸基含有樹脂の少なくとも一方を含む。
【0029】
通常、常温で非水溶剤の共存下で白濁する樹脂を当該非水溶剤に対して分散性を有する樹脂といい、非水溶剤の共存下で無色もしくは透明性を有する樹脂を当該非水溶剤に対して溶解性を有する樹脂という。例えば、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できる。
【0030】
本実施形態では、水酸基含有樹脂成分が非水溶剤分散型と非水溶剤溶解性の水酸基含有樹脂を併有する態様が特に好ましい。この場合、非水溶剤分散型樹脂と非水溶剤溶解型樹脂の含有割合としては、非水溶剤分散型樹脂/非水溶剤溶解型樹脂不揮発分質量比で10/90~90/10、特に20/80~80/20の範囲内が好ましい。
【0031】
非水溶剤分散型の水酸基含有樹脂:
本実施形態において、非水溶剤分散型の水酸基含有樹脂としては、非水溶剤を媒体として水酸基樹脂を分散安定化させた樹脂である。その平均粒子径としては、例えば、好ましくは50~550nm、特に好ましくは100~500nm程度である。
【0032】
本明細書において非水溶剤分散型の水酸基含有樹脂の平均粒子径は、試料をミネラルスピリットで希釈し、常温(20°C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、大塚電子社製)を使用できる。
【0033】
非水ディスパージョン(A):
本実施形態において前記非水溶剤分散型の水酸基含有樹脂は、芯成分と皮成分とからなり、皮成分が高分子分散安定剤から形成される非水ディスパージョン(A)を含むことが好ましい。非水ディスパージョンとはNon Aqueous Dispersionの略であり、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。一般的に非水ディスパージョンは、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。
【0034】
本実施形態における非水ディスパージョン(A)は、芯成分及び皮成分の少なくとも一方が水酸基を有する。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の範囲内が好ましい。本明細書において水酸基価とは試料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。
【0035】
皮成分:
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、非水溶剤に溶解可能であれば樹脂種は限定されない。アクリル樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられ、アクリル樹脂が好ましい。特に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。
【0036】
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)アクリロイルはメタクリロイル又はアクリロイルを意味し、(メタ)アクリルはメタクリル又はアクリルを意味する。
【0037】
(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、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、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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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不飽和化合物;
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)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。高分子分散安定剤を製造するための上記不飽和モノマーの共重合は、通常、非水溶剤の存在下、ラジカル重合開始剤を用いて行なうことができる。
【0041】
非水溶剤:
非水溶剤、いわゆる有機溶剤としては、高分子分散安定剤を溶解可能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有機溶剤の分類において、第3種有機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、これらは単独でまたは2種以上組み合わせたものであってもよい。
【0042】
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。
【0043】
ラジカル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。
【0044】
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。
【0045】
前記高分子分散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。
【0046】
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。
【0047】
なお、ゲルパーミエーションクロマトグラフは、例えば「HLC8120GPC」(東ソー社製)を使用して測定できる。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。
【0048】
前記高分子分散安定剤においては、厚膜時の艶感向上の抑制効果から、分子中に重合性不飽和基を有することが好ましい。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。
【0049】
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。
【0050】
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前記範囲となるように調整することが好ましい。
【0051】
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。
【0052】
本実施形態において、高分子分散安定剤が重合性不飽和基を有する場合、1分子あたりの重合性不飽和基の数は好ましくは0.1~1.5、より好ましくは0.1~1.4、特に好ましくは0.2以上で且つ1.0個未満の範囲内である。重合性不飽和基の数がこの範囲内にあることによって、皮成分と後述の芯成分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樹脂(A)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。
【0053】
本明細書において、一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)に基づいて算出できる。
【0054】
【数1】
【0055】
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%)。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
前記重合性不飽和モノマーは、芯成分に水酸基を導入するために、水酸基含有重合性不飽和モノマーを含むことが好ましい。
【0059】
また、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、特に好ましくは50~90質量部の範囲内である。
【0060】
非水ディスパージョン(A)の製造:
上記非水ディスパージョン(A)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。
【0061】
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できる。
【0062】
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。
【0063】
重合は、それ自体既知の方法で行なうことができる。製造コストの点から、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も可能である。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。
【0064】
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。
【0065】
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。
【0066】
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。
【0067】
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、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は芯成分/皮成分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。
【0068】
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、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値差がこの範囲内にあることによって、樹脂(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。
【0069】
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。本明細書において樹脂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。
【0070】
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。
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。
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°C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。
【0071】
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℃、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30~50℃の範囲内であることが好ましい。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。
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(°C)=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。
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°C/分の昇温速度で-100°C~+100°C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。
【0072】
本実施形態において、非水ディスパージョン(A)の含有量としては、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、不揮発分質量で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。
【0073】
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。
【0074】
非水溶剤溶解型の水酸基含有樹脂:
本実施形態において、非水溶剤溶解型の水酸基含有樹脂としては、非水溶剤に対する溶解性の点で前記非水溶剤分散型の水酸基含有樹脂とは別の樹脂であることは上述した通りである。非水溶剤溶解型の水酸基含有樹脂としては、水酸基含有アクリル樹脂溶液(B1)を含むことが好ましい。
【0075】
水酸基含有アクリル樹脂溶液(B1)
水酸基含有アクリル樹脂溶液(B1)としては、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。
【0076】
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。
【0077】
前記水酸基含有アクリル樹脂溶液(B1)は、不揮発分水酸基価が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溶液(B1)の重量平均分子量が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。
【0078】
水酸基含有アクリル樹脂溶液(B1)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。
【0079】
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。
【0080】
これらは単独で又は2種以上組み合わせて使用できる。
【0081】
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。
【0082】
また、上記水酸基含有アクリル樹脂溶液(B1)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、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(B1)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、特に0.3~5質量部の範囲内が好ましい。
【0083】
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(B1)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好ましくは3~90質量部、より好ましくは5~80質量部、特に好ましくは10~70質量部の範囲内が好ましい。
【0084】
水酸基及びアミノ基含有アクリル樹脂溶液(B2):
本実施形態において前記非水溶剤溶解型の水酸基含有樹脂は、水酸基及びアミノ基を含有するアクリル樹脂溶液(B2)を含むことが好ましい。前記樹脂(B2)によって、主剤及び硬化剤混合後経時での塗装作業性が良好である効果がある。前記水酸基及びアミノ基含有アクリル樹脂溶液(B2)としては、水酸基含有重合性不飽和モノマー、アミノ基含有重合性不飽和モノマー及びその他の重合性不飽和モノマーを共重合成分とする樹脂溶液が挙げられる。本実施形態では、非水溶剤溶解型の水酸基含有樹脂が、前記水酸基含有アクリル樹脂溶液(B1)及び水酸基及びアミノ基含有樹脂溶液(B2)を併有することが好ましい。なお、この場合、樹脂(B1)はアミノ基を含まない点で樹脂(B2)と相違する。
【0085】
前記水酸基含有重合性不飽和モノマーとしては、水酸基含有アクリル樹脂溶液(B1)の説明で上述した通りである。
【0086】
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。
【0087】
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;
(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。
【0088】
これらは単独で又は2種以上組み合わせて使用できる。
【0089】
前記水酸基及びアミノ基含有アクリル樹脂溶液(B2)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。
【0090】
前記水酸基及びアミノ基含有アクリル樹脂溶液(B2)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樹脂溶液(B2)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質量部の範囲内が適当であり、特に2~25質量部の範囲内が好ましい。
【0091】
前記水酸基及びアミノ基含有樹脂溶液(B2)は、不揮発分の水酸基価が10~150mgKOH/gの範囲内に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。
【0092】
前記水酸基及びアミノ基含有アクリル樹脂溶液(B2)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、水酸基及びアミノ基含有アクリル樹脂溶液(B2)の不揮発分質量で好ましくは3~70質量部、より好ましくは5~50質量部、特に好ましくは10~40質量部の範囲内である。
【0093】
艶消し剤:
本実施形態に用いられる艶消し剤としては、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できる。艶消し剤の種類としては、例えば、無機微粒子、樹脂ビーズ等が挙げられる。
【0094】
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、酸化スズ粒子若しくは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。
【0095】
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。
【0096】
艶消し剤は、艶消し感、塗装作業性等の観点から、平均粒子径が好ましくは0.5~15μm、より好ましくは1.0~10.0μmの範囲内であることが好ましい。
【0097】
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。
【0098】
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。
【0099】
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。
【0100】
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。
【0101】
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。
【0102】
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、通常、主剤に含まれる樹脂の水酸基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)が好ましくは0.5~2.0の範囲内となるような割合であり、より好ましくは0.5~1.5の範囲内となるような割合である。
【0103】
本実施形態の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物はさらに硬化触媒、消泡剤及びリン酸エステル系化合物から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。
【0104】
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。
【0105】
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。
【0106】
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。
【0107】
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、好ましくは0.005~2質量部、より好ましくは0.01~1質量部、特に好ましくは0.03~0.8質量部の範囲内が好ましい。
【0108】
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、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、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。
【0109】
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、より好ましくは0.1~3.5質量部、特に好ましくは0.2~2.0質量部の範囲内が好ましい。
【0110】
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。本実施形態では、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。
【0111】
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。
【0112】
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。
【0113】
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フファイト、ジ-2-エチルヘキシルハイドロゼンホフファイト、ジオレイルハイドロゼンホフファイト、及びこれらの組み合わせ等が挙げられる。
【0114】
本実施形態において、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。
【0115】
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。
【0116】
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質量部の範囲内が好ましい。
【0117】
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、以上に述べた水酸基含有樹脂成分及び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、主剤及び硬化剤の少なくとも一方が非水溶剤を含む非水溶剤系の塗料組成物である。前記主剤及び硬化剤の少なくとも一方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。
【0118】
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。
【0119】
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、特に50~150質量部の範囲内が好ましい。
【0120】
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。
【0121】
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。
【0122】
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質量部の範囲内が好ましい。
【0123】
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し得る。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。
【0124】
本実施形態の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。
【0125】
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。
【0126】
本実施形態の常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物の塗装は、2液混合後の塗料を必要に応じて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。
【0127】
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。
【0128】
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0129】
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。
【0130】
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%、不揮発分に基づく水酸基価は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。
【0131】
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(OHV)は芯が60mgKOH/g、皮が7mgKOH/gであった。
【0132】
(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、一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となる。
【0133】
製造例2~5及び製造例7~13、15~16
以下、原材料の種類と量を下記表1とする以外は非水ディスパージョン(A1)と同様にして非水ディスパージョン(A2)~(A5)、(A7)~(A13)、(A15)~(A16)を得た。
【0134】
高分子分散安定剤の重合性不飽和基の数が1.3の非水ディスパージョンの製造:
製造例6
製造例6では、非水ディスパージョンを安定に製造するために、高分子分散剤を製造して一旦仕掛品とし、これを芯形成用モノマーに混合した混合物を滴下しながら加熱することによって、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行った。
【0135】
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0.54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%、不揮発分に基づく水酸基価は7mgKOH/g、重量平均分子量約41,000、1分子当たり平均約1.3個の重合性不飽和基を有していた。
【0136】
撹拌装置、温度計、冷却管及び窒素ガス導入口及び滴下装置を2つ備えた別の四ツ口フラスコを用意し、このフラスコに、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、下記混合物を2.5時間かけてそれぞれフラスコ内に滴下し、0.5時間熟成し、非水ディスパージョン(A6)を得た。
混合物
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
高分子分散安定剤溶液 389部
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(A6)を得た。
【0137】
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14
製造例14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。
【0138】
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。
【0139】
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(A14)を得た。
【0140】
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)~(A16)のモノマー組成と特数値を示す。
【0141】
【表1】
【0142】
水酸基含有アクリル樹脂溶液(B1)の製造:
製造例17
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触媒混合液を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
iso-ブチルメタクリレート 30部
アクリル酸2エチルヘキシル 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
<触媒混合液>
「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、上記組成の触媒混合液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、非水溶剤溶解型の水酸基含有アクリル樹脂溶液(B1)を得た。得られた水酸基含有アクリル樹脂(B1)溶液の不揮発分濃度(N.V.)は50質量%、水酸基価は40mgKOH/g、樹脂の重量平均分子量は20,000であった。
【0143】
(注2)「スワゾール1500」:商品名、丸善石油(株)社製、芳香族系混合溶剤、沸点183~208℃、第3種有機溶剤。
【0144】
水酸基及びアミノ基含有アクリル樹脂溶液(B2)の製造:
製造例18
上記水酸基含有アクリル樹脂溶液(B1)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と同様にして、非水溶剤溶解型のアミノ基及び水酸基含有アクリル樹脂溶液(B2)を得た。
【0145】
【表2】
【0146】
常温硬化型艶消しウレタン塗料組成物の製造:
実施例1~22及び比較例1~3
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-25)を製造し、下記評価試験に供した。各塗料のTanδ、粘度、評価結果を表1に合わせて記載する。
【0147】
表中の数値は実配合表示(揮発成分を含んだ質量)であり、空欄は配合量が0であることを示す。Tanδの測定は明細書記載の方法に準じて行い、粘度はデジタル式ビスメトロン粘度計VDA型(芝浦システム社製、B型粘度計)を用いて、回転数60rpmで1分経過したときの測定値である。測定試料はTanδ測定と同様、調製後30分以内に完了するものとする。
【0148】
【表3】
【0149】
(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消泡剤
(注8)「デュラネート TSS100」:商品名、ヘキサメチレンジイソシアネートのヌレート変性体、旭化成ケミカルズ株式会社製、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% 。
【0150】
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
〇: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。
【0151】
(*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。
【0152】
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
〇: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。
【0153】
(*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。
【0154】
(*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
〇: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。
【0155】
表3に示すように、主剤及び硬化剤の混合後における塗料の歪み0.1のときのTanδが5.0以下である実施例1~22はいずれも艶感とローラー塗装作業性が良好であった。塗料の該Tanδが5.0を超える比較例1~3の塗料ではローラー塗装作業性は良好であるものの、艶感(膜厚依存性)が低下した。
【符号の説明】
【0156】
10、20 硬化塗膜
11、21 艶消し剤
12、22 被塗物
13、23 入射光
14、24 拡散反射光
図1
図2
図3