(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】P2024009825
(43)【公開日】2024-01-23
(54)【発明の名称】親水性持続効果付与剤
(51)【国際特許分類】
C08F 220/10 20060101AFI20240116BHJP
C08L 101/02 20060101ALI20240116BHJP
C08L 33/10 20060101ALI20240116BHJP
C09K 3/00 20060101ALI20240116BHJP
C09D 7/65 20180101ALI20240116BHJP
C09D 201/00 20060101ALI20240116BHJP
【FI】
C08F220/10
C08L101/02
C08L33/10
C09K3/00 R
C09D7/65
C09D201/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023162889
(22)【出願日】2023-09-26
(62)【分割の表示】P 2023094540の分割
【原出願日】2023-06-08
(31)【優先権主張番号】P 2022111079
(32)【優先日】2022-07-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000004628
【氏名又は名称】株式会社日本触媒
(74)【代理人】
【識別番号】110002837
【氏名又は名称】弁理士法人アスフィ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】柏原 宮人
(72)【発明者】
【氏名】黄瀬 光稀
【テーマコード(参考)】
4J002
4J038
4J100
【Fターム(参考)】
4J002BG011
4J002BG01W
4J002BG032
4J002BG03X
4J002FD202
4J002FD20X
4J002GH01
4J002GH02
4J002HA04
4J038CG001
4J038CG052
4J038CG112
4J038CG141
4J038CG142
4J038CH032
4J038CH121
4J038CH142
4J038CJ031
4J038DG262
4J038JA69
4J038JB18
4J038JB26
4J038KA03
4J038KA06
4J038KA07
4J038KA09
4J038MA03
4J038MA14
4J038NA03
4J038NA06
4J038PB06
4J038PC02
4J100AB16Q
4J100AJ03P
4J100AL29P
4J100BA03P
4J100CA04
4J100CA23
4J100DA37
4J100EA05
4J100FA20
4J100JA01
(57)【要約】
【課題】本発明の課題は、純水などの低イオン水の付着及び乾燥を繰り返した後の親水持続性が良好な塗膜等の有形物を形成可能な親水性持続効果付与剤を提供することにある。
【解決手段】本発明の親水性持続効果付与剤は、下記式(1)で表される構造単位と、多官能エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位とを含有する第1重合体を含む粒子を構成成分とすることを特徴とする。
[式(1)中、R
1は、炭素数1~4のアルキル基、水素原子、アルカリ金属原子、又は
アンモニウムを表す。]
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記式(1)で表される構造単位と、多官能エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位とを含有する第1重合体を含む粒子を構成成分とする親水性持続効果付与剤。
【化1】
[式(1)中、R
1は、炭素数1~4のアルキル基、水素原子、アルカリ金属原子、又は
アンモニウムを表す。]
【請求項2】
前記第1重合体が、前記式(1)で表される構造単位であって、R1がアルカリ金属原
子又はアンモニウムであるものを含有する、請求項1に記載の親水性持続効果付与剤。
【請求項3】
前記式(1)で表される構造単位の含有量が、前記第1重合体中、5質量%以上である、請求項1に記載の親水性持続効果付与剤。
【請求項4】
前記多官能エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位の含有量が、前記第1重合体中、0.01~70質量%である、請求項1に記載の親水性持続効果付与剤。
【請求項5】
前記粒子の体積平均粒子径が、10nm~10μmである、請求項1に記載の親水性持続効果付与剤。
【請求項6】
前記粒子が前記第1重合体を含む単層粒子であるか、前記第1重合体をシェル層に含むコアシェル構造の粒子である、請求項1に記載の親水性持続効果付与剤。
【請求項7】
前記第1重合体が、さらにポリオキシアルキレン基含有エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位を含む、請求項1に記載の親水性持続効果付与剤。
【請求項8】
熱交換器のフィン材用である、請求項1に記載の親水性持続効果付与剤。
【請求項9】
請求項1~8のいずれかに記載の親水性持続効果付与剤と、親水性樹脂とを有する樹脂組成物。
【請求項10】
下記式(1)で表される構造単位と、多官能エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位とを有する第1重合体を含む粒子を有形物に含有させる、有形物を持続的に親水化する方法。
【化2】
[式(1)中、R
1は、炭素数1~4のアルキル基、水素原子、アルカリ金属原子、又は
アンモニウムを表す。]
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、親水性持続効果付与剤に関するものである。
【背景技術】
【0002】
熱交換器は、熱媒体と空気との間で熱交換するためのアルミニウム製のフィン(アルミフィン)などの熱交換用プレートを有している。熱交換器の作動時に、空気中の水分がアルミフィン表面に凝結することがあり、これにより発生した凝縮水が水滴となってフィン間をブリッジすると、通風抵抗による消費電力の増加や、水滴の飛散などの不具合が発生する場合がある。こうした凝結水によるブリッジを防止するために、フィン材表面には、親水化処理が施されている場合が多い。
【0003】
上記親水化処理としては、親水性粒子を樹脂に含有させた樹脂組成物をフィン材表面に塗工して、親水性塗膜を形成する方法が知られている。従来親水性粒子としては、シリカ等の無機系粒子やアクリル系粒子等の有機系粒子が使用されてきた。また、特許文献1及び2には、親水性粒子として、(a)重合性二重結合とポリオキシアルキレン鎖又はポリビニルピロリドン鎖を有する親水性モノマー2~50重量%、(b)(メタ)アクリルアミド系モノマー20~97重量%、(c)架橋性不飽和モノマー1~30重量%、(d)カルボキシル基含有重合性不飽和モノマー2~50重量%、及び(e)その他の重合性モノマー0~50重量%の共重合体からなる親水性架橋重合体微粒子を用いることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平9-87576号公報
【特許文献2】特開2000-328038号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで上記親水性塗膜には、塗膜形成直後の塗膜の親水性(初期親水性)が高められていることはもちろんのこと、当該親水性が持続することも求められる。また、フィン材及びその表面に適用される塗膜等(以下、これら形状を有するものを有形物と称する)の親水化に限らず、様々な用途で各種有形物自体またはその表面の親水性(初期親水性)が求められることがあり、当該親水性が持続することも求められることがある。特に、熱交換器のフィン材は、長期間の使用を通して、凝縮水がフィン材表面に存在しているウェット状態と、該凝結水が蒸発するドライ状態とを繰り返すことになる。従って、熱交換器のフィン材に適用される親水性塗膜等の親水性有形物には、凝結水の付着及び乾燥を繰り返した後であっても、有形物の親水性が持続されることが求められる。
【0006】
しかしながら、従来のシリカやアクリル系粒子は、凝結水の付着及び乾燥を繰り返した後の有形物の親水持続性が不十分である場合があった。
また、特許文献1~2には、水道水の付着及び乾燥を繰り返した後であっても親水性が持続することが記載されている。しかし、熱交換器のフィンに付着する凝結水は、純水と同様、イオン成分の含有量が少ないもの(以下、「低イオン水」という)であり、特許文献1~2に記載の親水性粒子を用いた場合には、低イオン水の付着及び乾燥を繰り返した後の親水持続性は不十分であった。
さらに、特許文献1~2に記載の親水性粒子は、その製造において有機溶媒を使用することが必須であり、また該親水性粒子の主成分である(メタ)アクリルアミド系モノマー
は毒性が高く、環境負荷低減の観点及び安全性の観点からも好ましくない。
【0007】
本発明の課題は、純水などの低イオン水の付着及び乾燥を繰り返した後(以下「ウェット/ドライサイクル後」という場合がある)の親水持続性が良好な、親水化された有形物(例えば、塗膜)を形成可能な親水性持続効果付与剤を提供することにある。
また、室内環境下に置かれる有形物(例えば熱交換器のフィン材)は、建材、食物、生活用品等から揮発、飛散した浮遊物に由来する油性成分(例えば、高級脂肪酸や高級アルコールなど)を主成分とする油汚れが前記有形物表面に付着する場合があり、このような油汚れが有形物表面に付着した後であっても、良好な親水性を発現できることが求められる。そのため、本発明の必須ではない好ましい課題は、油汚れ付着後であっても有形物(例えば、フィン材)表面の親水性が良好となる親水性持続効果付与剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、特定のヒドロキシメチルアクリル酸系単量体由来の構造単位と、多官能エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位とを含有する特定の重合体を含む粒子を構成成分とする親水性持続効果付与剤は、ウェット/ドライサイクル後の親水持続性を高めることができることを見出した。
【0009】
すなわち、本発明は、以下の発明を含む。
[1] 下記式(1)で表される構造単位と、多官能エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位とを含有する第1重合体を含む粒子を構成成分とする親水性持続効果付与剤。
【化1】
[式(1)中、R
1は、炭素数1~4のアルキル基、水素原子、アルカリ金属原子、又は
アンモニウムを表す。]
[2] 前記第1重合体が、前記式(1)で表される構造単位であって、R
1がアルカリ
金属原子又はアンモニウムであるものを含有する、[1]に記載の親水性持続効果付与剤。
[3] 前記式(1)で表される構造単位の含有量が、前記第1重合体中、5質量%以上である、[1]又は[2]に記載の親水性持続効果付与剤。
[4] 前記多官能エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位の含有量が、前記第1重合体中、0.01~70質量%である、[1]~[3]のいずれかに記載の親水性持続効果付与剤。
[5] 前記粒子の体積平均粒子径が、10nm~10μmである、[1]~[4]のいずれかに記載の親水性持続効果付与剤。
[6] 前記粒子が前記第1重合体を含む単層粒子であるか、前記第1重合体をシェル層に含むコアシェル構造の粒子である、[1]~[5]のいずれかに記載の親水性持続効果付与剤。
[7] 前記第1重合体が、さらにポリオキシアルキレン基含有エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位を含む、[1]~[6]のいずれかに記載の親水性持続効果付与剤。[8] 熱交換器のフィン材用である、[1]~[7]のいずれかに記載の親水性持続効果付与剤。
[9] [1]~[8]のいずれかに記載の親水性持続効果付与剤と、親水性樹脂とを有する樹脂組成物。
[10] 下記式(1)で表される構造単位と、多官能エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位とを有する第1重合体を含む粒子を有形物に含有させる、有形物を持続的に親水化する方法。
【化2】
[式(1)中、R
1は、炭素数1~4のアルキル基、水素原子、アルカリ金属原子、又は
アンモニウムを表す。]
【発明の効果】
【0010】
本発明の親水性持続効果付与剤によれば、得られる有形物のウェット/ドライサイクル後の親水持続性を高めることができる。また、好ましくは油汚れ付着後の有形物の親水性も高めることができる。さらに本発明の親水性持続効果付与剤は、その製造において有機溶媒(特に水と混和しない有機溶媒)や毒性の高いモノマーの使用が必須でない点でも好ましい。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本発明について詳細に説明する。以下では、有形物として塗膜を例にとって説明するが、後述する様に有形物は塗膜に限定されない。
1.親水性持続効果付与剤
<重合体粒子>
本発明の親水性持続効果付与剤は、式(1)で表される構造単位と、多官能エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位とを含有する第1重合体を含む粒子(以下、単に「重合体粒子」という場合がある)を構成成分とする。式(1)で表される構造単位を有することによって、優れた親水特性(初期親水性、ウェット/ドライサイクル後の親水性持続性、油汚れ付着後の親水性など)を示すことが可能となる。また多官能エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位を有することによって、親水性持続効果付与剤の水への溶出を防止でき、前記親水特性の持続性を高めることが可能となる。
【0012】
【化3】
[式(1)中、R
1は、炭素数1~4のアルキル基、水素原子、アルカリ金属原子、又は
アンモニウムを表す。]
【0013】
R1で表される炭素数1~4のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピ
ル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基等が挙げられる。中でも、炭素数1~2のアルキル基であることが好ましく、メチル基であることがより好ましい。
【0014】
R1で表されるアルカリ金属原子としては、リチウム、ナトリウム、カリウム等が挙げ
られ、ナトリウム、カリウムが好ましく、ナトリウムがより好ましい。
【0015】
R1で表されるアンモニウムとは、NH4
+に限られず、有機アンモニウムを含む意味で
あると定義される。有機アンモニウムとしては、テトラメチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウムなどのテトラアルキルアンモニウムなどの4級アンモニウム;アミンをプロトン化することによって形成されるアンモニウム(1~3級アンモニウム)などが挙げられる。前記アミンとしては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミンなどのトリアルキルアミン(好ましくはトリC1-10アルキルアミン);ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなどのヒドロキシアルキルアミン(好ましくはジ又はトリ(ヒドロキシC1-10アルキル)アミン)などが挙げられる。すなわち、R1で表されるアンモ
ニウムとしては、NH4
+、1~4級アンモニウムが挙げられ、テトラメチルアンモニウム、テトラブチルアンモニウムなどのテトラアルキルアンモニウム(好ましくはテトラC1-10アルキルアンモニウム)、トリメチルアンモニウム、トリエチルアンモニウム、トリブチルアンモニウムなどのトリアルキルアンモニウム(好ましくはトリC1-10アルキルアンモニウム)、ジエタノールアンモニウム、トリエタノールアンモニウムなどのヒドロキシアルキルアンモニウム(好ましくはジ又はトリ(ヒドロキシC1-10アルキル)アンモニウム)、又はNH4
+が好ましい。
【0016】
なお、R1がアルカリ金属原子である場合は、カルボン酸のアルカリ金属塩として前記
第1重合体に含まれており、R1がアンモニウムである場合は、カルボン酸のアンモニウ
ム塩として前記第1重合体に含まれている。
【0017】
前記第1重合体は、式(1)で表される構造単位を複数有しており、複数の式(1)に含まれるR1は、それぞれ同一であってもよく、異なっていてもよい。全て同一の場合、
R1としては水素原子、アルカリ金属原子、又はアンモニウムが好ましく、アルカリ金属
原子、又はアンモニウムがより好ましい。異なるR1が存在する場合、R1としては、水素原子、アルカリ金属原子、及びアンモニウムから選ばれる1種以上と炭素数1~4のアルキル基との組み合わせが好ましく、アルカリ金属原子及びアンモニウムから選ばれる1種以上と炭素数1~4のアルキル基との組み合わせがより好ましい。R1が水素原子、アル
カリ金属原子、及びアンモニウムから選ばれる1種以上と炭素数1~4のアルキル基との組み合わせであるとき、第1重合体に含まれる全R1100モル%中、水素原子、アルカ
リ金属原子、及びアンモニウムから選ばれる1種以上であるR1の割合(以下、イオン化
率という)は、例えば20~100モル%、好ましくは40~100モル%、より好ましくは50~100モル%である。イオン化率を上記範囲に調整することで、親水特性がより良好になる。なお、イオン化率の上限は95モル%以下であってもよく、90モル%以下であってもよい。
【0018】
上記式(1)で表される構造単位の含有量は、前記第1重合体中、例えば5~99.9質量%であり、好ましくは10~99質量%、より好ましくは15~95質量%、さらに好ましくは15~90質量%である。
特に親水特性をより高める観点からは、上記式(1)で表される構造単位の含有量は、前記第1重合体中、45~99.9質量%であることが好ましく、より好ましくは65~99質量%、さらに好ましくは75~95質量%である。
【0019】
上記式(1)で表される構造単位は、下記式(2)で表されるヒドロキシメチルアクリル酸系単量体が重合反応を経由することにより形成されてもよいが、他の方法で形成されてもよい。例えば、式(2)において、R1が炭素数1~4のアルキル基である単量体を
重合し、その後アルカリ金属水酸化物やアンモニアやアミン等の塩基性物質を添加することでエステル基を加水分解をすることにより、上記式(1)においてR1がアルカリ金属
の構造単位、またはアンモニウムの構造単位を形成してもよい。加水分解後に適宜酸を添加して中和を行うことで、上記式(1)においてR1が水素原子の構造単位を形成しても
よい。
【0020】
【化4】
[式(2)中、R
1は、炭素数1~4のアルキル基、水素原子、アルカリ金属原子、又は
アンモニウムを表す。]
【0021】
なお、上記式(2)で表される単量体は、1種であってもよく、2種以上であってもよい。前記第1重合体が、式(1)で表される構造単位を2種以上含む場合、2種以上の上記式(2)で表される単量体を重合して形成してもよく、R1が炭素数1~4のアルキル
基である上記式(2)で表される単量体を重合した後に、エステル基を部分加水分解したり、2種以上の塩基性物質で加水分解することにより形成してもよい。
【0022】
前記第1重合体は、多官能エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位を有する。前記第1重合体は、多官能エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位を1種単独で含んでもよく、2種以上含んでいてもよい。
なお本明細書において、所定の単量体に由来する構造単位とは、所定の単量体が重合して形成される構造と同じ構造を有する構造単位を言い、通常は、所定の単量体に含まれる炭素炭素二重結合が、炭素炭素単結合とそれぞれの炭素に結合する2つの結合手とに置き換わった構造である。なお、所定の単量体に由来する構造単位は、実際に所定の単量体が重合することにより形成された構造単位である必要は無く、所定の単量体が重合して形成される構造と同じ構造であれば、所定の単量体が重合する以外の方法で形成された構造単位(例えば重合後の反応により形成された構造単位)であっても、所定の単量体に由来する構造単位に含まれる。
【0023】
多官能エチレン性不飽和単量体は、エチレン性不飽和結合を2又は3以上有する単量体が挙げられる。多官能エチレン性不飽和単量体は、末端にエチレン性不飽和結合を2又は3以上有する単量体であること、すなわちCH2=C<基を2又は3以上有する単量体で
あることが好ましい。例えば、CH2=CH-基、CH2=CH-O-基、CH2=CH-
CH2-O-基、CH2=C(CH3)-CH2-O-基、CH2=CH-CH2-CH2-O
-基、CH2=C(CH3)-CH2-CH2-O-基、CH2=CH-CO-O-基、CH2=C(CH3)-CO-O-基、及びCH2=CH-CO-NH-基から選択される1種又は2種以上のエチレン性の炭化炭素二重結合含有基を2又は3以上含む化合物が挙げられる。なお、前記例示の基は上位概念、下位概念の関係にあるものではなく、見かけ上、上位概念に該当する基は例示内に存在する下位概念の基を含まず、互いに区別されるものとして定義される。例えば、CH2=CH-O-基、CH2=CH-CH2-O-基、CH2=CH-CH2-CH2-O-基、CH2=CH-CO-O-基、CH2=CH-CO-NH-基などは部分構造としてのCH2=CH-基を含むため、これらは見かけ上、CH2=CH-基の下位概念に該当するが、本例示では、これら例示内の見かけ上の下位概念に該当する基は含まない。なおこの定義は、例示しない基であれば下位概念の基を含むことを許容しており、例えば、CH2=CH-基は、例示にないCH2=CH-C(CH3)-基を含
み得る。
【0024】
多官能エチレン性不飽和単量体としては、分子量が50以上、1000以下であることが好ましく、100以上、400以下であることがより好ましい。
【0025】
多官能エチレン性不飽和単量体としては、炭化水素架橋性単量体、ジビニルエーテル系単量体、ジアリルエーテル系単量体、多価(メタ)アクリル酸エステル等が挙げられる。
【0026】
炭化水素架橋性単量体としては、例えば、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン、ジビニルナフタレン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレンなどの芳香族炭化水素架橋性単量体;トリビニルシクロヘキサンなどの脂環式炭化水素架橋性単量体;1,3-ブタジエンなど鎖状炭化水素架橋性単量体などが挙げられる。
【0027】
ジビニルエーテル系単量体としては、例えば、ジエチレングリコールジビニルエーテル、ジプロピレングリコールジビニルエーテル、ジブチレングリコールジビニルエーテル等のジアルキレングリコールジビニルエーテル(好ましくは、ジC1-4アルキレングリコー
ルジビニルエーテル);ポリエチレングリコールジビニルエーテル、ポリプロピレングリコールジビニルエーテル、ポリブチレングリコールジビニルエーテル等のポリアルキレングリコールジビニルエーテル(好ましくは、ポリC1-4アルキレングリコールジビニルエ
ーテル);などが挙げられる。なお、前記ポリアルキレングリコールジビニルエーテルにおけるアルキレングリコール単位の繰り返し数は特に限定されないが、3~10が好ましく、3~5がより好ましい。
【0028】
ジアリルエーテル系単量体としては、例えば、ジエチレングリコールジアリルエーテル、ジプロピレングリコールジアリルエーテル、ジブチレングリコールジアリルエーテル等のジアルキレングリコールジアリルエーテル(好ましくは、ジC1-4アルキレングリコー
ルジアリルエーテル);ポリエチレングリコールジアリルエーテル、ポリプロピレングリコールジアリルエーテル、ポリブチレングリコールジアリルエーテル等のポリアルキレングリコールジアリルエーテル(好ましくは、ポリC1-4アルキレングリコールジアリルエ
ーテル);などが挙げられる。なお、前記ポリアルキレングリコールジアリルエーテルにおけるアルキレングリコール単位の繰り返し数は特に限定されないが、3~10が好ましく、3~5がより好ましい。
【0029】
多価(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジ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、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート等のモノ、ジ、又はポリアルキレングリコールの(メタ)アクリル酸ジエステル、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリトリトールトリ(メタ)アクリレートなどのポリオールの(メタ)アクリル酸トリエステル、ペンタエリトリトールテトラ(メタ)アクリレートなどのポリオールの(メタ)アクリル酸テトラエステル、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートなどのポリオールの(メタ)アクリル酸ペンタエステル、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートなどのポリオールの(メタ)アクリル酸ヘキサエステルなどが挙げられる。中でも、加水分解への耐性が高く、親水成分の溶出を防ぎ、親水性持続効果を高める傾向にあることから、モノ、ジ、又はポリアルキレングリコールのメタクリル酸ジエステル、ポリオールのメタクリル酸トリエステル、ポリオールのメタクリル酸テトラエステル、ポリオールのメタクリル酸ペンタエステル、ポリオールのメタクリル酸ヘキサエステル等の多価メタクリル酸エステルが好ましい。
【0030】
多官能エチレン性不飽和単量体としては、炭化水素架橋性単量体、多価(メタ)アクリル酸エステルが好ましい。特に加水分解への耐性が高く、親水性持続効果を高める傾向にあることから、炭化水素架橋性単量体、多価メタクリル酸エステルがより好ましく、芳香族炭化水素架橋性単量体、モノ、ジ、又はポリアルキレングリコールのメタクリル酸ジエ
ステルがさらに好ましく、ジビニルベンゼンが特に好ましい。
【0031】
多官能エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位の含有量は、前記第1重合体中、例えば0.01~70質量%であり、好ましくは0.01~35質量%、より好ましくは1~25質量%、さらに好ましくは5~20質量%である。
また、多官能エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位の含有量は、前記第1重合体中、0.01~10質量%であってもよく、0.02~8質量%であってもよく、0.04~6質量%であってもよい。
【0032】
また、前記第1重合体において、式(1)で表される構造単位100質量部に対する、多官能エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位の含有量は、0.1~36質量部であることが好ましく、より好ましくは2~26質量部、さらに好ましくは6~21質量部である。
【0033】
前記第1重合体中、式(1)で表される構造単位及び多官能エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位の合計含有量は、50~100質量%であることが好ましく、より好ましくは70~100質量%、さらに好ましくは80~100質量%である。また前記合計含有量の上限は、99.9質量%又は99質量%であってもよい。
【0034】
前記第1重合体は、ポリオキシアルキレン基含有エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位を1種または2種以上含んでいてもよい。このような構造単位を含むことにより、樹脂組成物における粒子の分散安定性が向上し、その結果親水特性のさらなる向上が期待できる。
【0035】
ポリオキシアルキレン基含有エチレン性不飽和単量体としては、オキシアルキレン単位の繰り返し数が2以上であるポリオキシアルキレン基及びエチレン性不飽和結合を有する化合物が挙げられ、中でも、下記式(3)で表される化合物が好ましい。
【0036】
【化5】
[式(3)中、R
31は水素原子又はメチル基を表し、R
32は水素原子、炭素数1~4のアルキル基、又は炭素数6~20の芳香族炭化水素基を表し、mは1~4の整数を表し、nは2~20の整数を表す。]
【0037】
R31としてはメチル基が好ましく、R32としては炭素数1~4のアルキル基が好ましい。
【0038】
R32で表される炭素数1~4のアルキル基としては、R1で表される炭素数1~4のア
ルキル基として説明したものと同様である。
R32で表される炭素数6~20の芳香族炭化水素基としては、1又は2以上の炭素数1~10のアルキル基を有していてもよいフェニル基(ただし、炭素数の合計は20以下)、1又は2以上の炭素数1~10のアルキル基を有していてもよいナフチル基(ただし、炭素数の合計は20以下)等が挙げられる。前記炭素数1~10のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等が挙げられる。
中でも、炭素数4~10のアルキル基が好ましく、ノニル基がより好ましい。
R32としては、水素原子、炭素数1~2のアルキル基、炭素数1~10のアルキル基を有していてもよいフェニル基であることが好ましく、水素原子、メチル基、ノニル基を有していてもよいフェニル基であることがより好ましい。
【0039】
式(3)におけるCmH2mで表される構造は、アルキレン基を指し、該アルキレン基は
直鎖状であっても分岐鎖状であってもよいが、直鎖状であることが好ましい。なお、式(3)における複数のCmH2mで表される構造は、同一であっても異なっていてもよい。複
数のCmH2mで表される構造が異なっている場合、式(3)における-(CmH2mO)n-
は、1又は複数の-C2H4O-と、1又は複数の-C3H6O-が任意の順で結合した構造であることが好ましい。
【0040】
mは、2~4の整数が好ましく、より好ましくは2又は3、さらに好ましくは2である。
【0041】
nは、2~15の整数が好ましく、2~10の整数がより好ましい。
【0042】
前記第1重合体がポリオキシアルキレン基含有エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位を含む場合、その含有量は、前記第1重合体中、0.1~30質量%であることが好ましく、より好ましくは1~20質量%、さらに好ましくは3~15質量%である。
また、前記第1重合体において、式(1)で表される構造単位100質量部に対する、ポリオキシアルキレン基含有エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位の含有量は、0.2~30質量部であることが好ましく、より好ましくは2~20質量部、さらに好ましくは5~16質量部である。
また、前記第1重合体中、式(1)で表される構造単位、多官能エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位、及びポリオキシアルキレン基含有エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位の合計含有量は、60~100質量%であることが好ましく、より好ましくは80~100質量%、さらに好ましくは90~100質量%である。また前記合計含有量の上限は、99.9質量%又は99質量%であってもよい。
【0043】
前記第1重合体は、式(1)で表される構造単位、多官能エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位、およびポリオキシアルキレン基含有エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位以外の、炭素炭素二重結合を有する単量体(以下、「その他の単量体」)に由来する構造単位を1種または2種以上含んでいてもよい。
【0044】
その他の単量体としては、特に限定されず、(メタ)アクリル系単量体、スチレン系単量体、カルボキシル基含有単量体、カルボキシル基含有単量体の塩、ビニルエステル系単量体、シラン基含有単量体、水酸基含有単量体、窒素原子含有単量体、オキソ基含有単量体、フッ素原子含有単量体、エポキシ基含有単量体、光安定化単量体、紫外線吸収性単量体等が挙げられる。
【0045】
(メタ)アクリル系単量体としては、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、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸アルキルエステルが例示され、中でも、(メタ)アクリル酸C1-10アルキルエステルが好ましく、(メタ)アクリル酸C1-5アルキルエステルがより
好ましい。
【0046】
スチレン系単量体としては、スチレン、α-メチルスチレン、p-メチルスチレン、t
ert-ブチルスチレン、クロロスチレン、ビニルトルエンなどが例示され、中でもスチレンが好ましい。
【0047】
カルボキシル基含有単量体としては、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、無水マレイン酸などが例示され、中でも(メタ)アクリル酸が好ましく、特にアクリル酸が好ましい。
【0048】
カルボキシル基含有単量体の塩としては、カルボキシル基含有単量体のアルカリ金属塩、カルボキシル基含有単量体のアンモニウム塩等が挙げられる。なお、カルボキシル基含有単量体の塩において、カルボキシル基含有単量体と塩を形成するアルカリ金属原子やアンモニウムの具体例は、前述のR1で表されるアルカリ金属原子やアンモニウムの例示と
同様であり、その好ましい態様も同様である。中でも、アクリル酸の塩が好ましい。
【0049】
ビニルエステル系単量体としては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニルなどの飽和脂肪酸とビニルアルコールとのエステルなどが例示され、中でも、C1-5の飽和脂肪酸とビニル
アルコールとのエステルが好ましい。
【0050】
シラン基含有単量体としては、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(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、2-スチリルエチルトリメトキシシラン等のアルコキシシリル基含有シランカップリング剤、ビニルトリクロロシラン等のハロゲン化シリル基含有シランカップリング剤、γ-(メタ)アクリロイルオキシプロピルヒドロキシシラン、γ-(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルヒドロキシシラン等のシラノール基含有シランカップリング剤などが例示される。
【0051】
水酸基含有単量体としては、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、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)アクリレート等の(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステルが例示され、中でも、(メタ)アクリル酸C1-8ヒドロキシアルキルエステルが好ましく、(メタ)アクリル酸C1-4ヒドロキシアルキルエステルがより好ましい。
【0052】
窒素原子含有単量体としては、(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N-ビニルピロリドン、(メタ)アクリロニトリル等が例示される。
【0053】
オキソ基含有単量体としては、エチレングリコールメトキシ(メタ)アクリレートなどが例示される。
【0054】
フッ素原子含有単量体としては、トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、テトラフルオロプロピル(メタ)アクリレート、オクタフルオロペンチル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸フッ化アルキルエステルが例示され、中でも、(メタ)アクリル酸C1-10フッ化アルキルエステルが好ましく、(メタ)アクリル酸C1-5フッ化アルキル
エステルがより好ましい。
【0055】
エポキシ基含有単量体としては、グリシジル(メタ)アクリレートなどが例示される。
【0056】
光安定化単量体としては、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-(メタ)アクリレート等が例示される。
【0057】
紫外線吸収性単量体としては、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収性単量体、ベンゾフェノン系紫外線吸収性単量体などが例示される。
【0058】
その他単量体としては、(メタ)アクリル系単量体、スチレン系単量体、カルボキシル基含有単量体、カルボキシル基含有単量体の塩、水酸基含有単量体が好ましく、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、(メタ)アクリル酸、(メタ)アクリル酸の塩、スチレン系単量体がより好ましく、アクリル酸アルキルエステル、アクリル酸、アクリル酸の塩がさらに好ましく、アクリル酸、アクリル酸の塩が特に好ましい。
特に、アクリル酸由来の構造単位、及びアクリル酸の塩由来の構造単位の合計含有量(特に、アクリル酸の塩由来の構造単位の含有量)は、前記第1重合体中、0~40質量%であってもよく、5~20質量%であってもよい。
【0059】
その他単量体に由来する構造単位の含有量は、前記第1重合体中、例えば40質量%以下であり、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下又は10質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下又は3質量%以下である。
【0060】
前記重合体粒子は、その全体が第1重合体で構成されていてもよく、重合体粒子の一部が第1重合体で構成されていてもよい。すなわち、前記重合体粒子は、単層構造であっても多層構造であってもよい。前記重合体粒子が単層構造の場合は粒子全体が、多層構造の場合は最外殻層が第1重合体で構成されることが好ましい。このような構成とすることにより、所望の親水特性を付与することができる。
【0061】
前記重合体粒子を多層構造、好ましくはコアシェル構造にすることは、親水特性をさらに高めることにも有効である。例えば、シェル部などの最外殻層を前記第1重合体で構成することで粒子としての高い親水性を持たせる一方で、コア部などの内層の親水性を下げると、粒子へ水に対する低溶解特性及び低膨潤性を付与することができ、その結果、得られる塗膜(有形物)の劣化、溶出を抑えることができる。従って、コアシェル構造とすることで、単層の場合よりも高い親水性(特に初期親水性)を持たせることができる。
また室外機やカーエアコン等に用いられる熱交換器のフィン材は、都市媒塵、自動車等の排気ガスに含有されるカーボンブラック等の汚染物質にさらされる場合があり、このような汚染物質の付着は塗膜(有形物)の親水性低下に繋がる。前記重合体粒子をコアシェル構造などの多層構造にすると、塗膜(有形物)表面に付着した汚染物質をより簡単に除去できる傾向にある。
【0062】
前記重合体粒子が多層構造である場合、最外殻の層以外(例えばコアシェル粒子である場合は、コア部)を構成する第2重合体は前記第1重合体と異なることが好ましい。
【0063】
前記第2重合体は、カルボキシ基、水酸基、チオール基、シラノールなどの酸性プロトン含有基、及びアミノ基を有さない非水性単量体から構成される構造単位を1種又は2種以上有することが好ましい。これにより、コア部などの内層の親水性を下げることができる。前記非水性単量体としては、エステル基、エーテル基、アミド基、及びハロゲノ基から選ばれる1種以上を有していてもよい炭化水素から構成される単量体であることが好ましく、エステル基を有していてもよい炭化水素から構成される単量体であることがより好ましい。
【0064】
前記非水性単量体としては、具体的に、(メタ)アクリル系単量体、スチレン系単量体、ビニルエステル系単量体、オキソ基含有単量体、フッ素原子含有単量体、エポキシ基含有単量体などが挙げられる。これら、(メタ)アクリル系単量体、スチレン系単量体、ビニルエステル系単量体、オキソ基含有単量体、フッ素原子含有単量体、及びエポキシ基含有単量体は、第1重合体において説明した単量体と同様の単量体が例示され、各々の単量
体における好ましい態様も同様である。
【0065】
前記非水性単量体としては、(メタ)アクリル系単量体、スチレン系単量体が好ましく、より好ましくは(メタ)アクリル酸アルキルエステル、スチレン系単量体であり、さらに好ましくは(メタ)アクリル酸C1-5アルキルエステル、スチレンである。
【0066】
非水性単量体に由来する構造単位の含有量は、前記第2重合体中、40~99質量%であることが好ましく、より好ましくは50~90質量%、さらに好ましくは60~80質量%である。
【0067】
前記第2重合体は、さらに多官能エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位を1種又は2種以上有することが好ましい。これにより、塗膜(有形物)表面の初期親水性および親水持続性をより高める効果が期待できる。前記多官能エチレン性不飽和単量体としては、第1重合体において説明した多官能エチレン性不飽和単量体と同様の単量体が例示され、中でも、炭化水素架橋性単量体、多価(メタ)アクリル酸エステルが好ましく、芳香族炭化水素架橋性単量体、モノ、ジ、又はポリアルキレングリコールの(メタ)アクリル酸ジエステルがより好ましく、ジビニルベンゼンがさらに好ましい。
【0068】
多官能エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位の含有量は、前記第2重合体中、1~50質量%であることが好ましく、より好ましくは10~45質量%、さらに好ましくは20~40質量%である。
また、前記第2重合体において、非水性単量体に由来する構造単位100質量部に対する、多官能エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位の含有量は、10~70質量部であることが好ましく、より好ましくは20~60質量部、さらに好ましくは20~50質量部である。
また、前記第2重合体中、非水性単量体に由来する構造単位及び多官能エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位の合計含有量は、60~100質量%であることが好ましく、より好ましくは80~100質量%、さらに好ましくは90~100質量%である。また前記合計含有量の上限は、99.9質量%又は99質量%であってもよい。
【0069】
前記第2重合体は、前述の式(1)で表される構造単位を1種又は2種以上含んでいてもよいが、含まないことが好ましい。前記第2重合体中、式(1)で表される構造単位の含有量(含有割合)は、前記第1重合体中における式(1)で表される構造単位の含有量(含有割合)よりも少ないことが好ましく、具体的には10質量%以下が好ましく、より好ましくは5質量%以下である。
【0070】
前記第2重合体は、非水性単量体に由来する構造単位、多官能エチレン性不飽和単量体に由来する構造単位、及びの式(1)で表される構造単位以外の、炭素炭素二重結合を有する単量体(以下、「第2のその他の単量体」)に由来する構造単位を1種または2種以上含んでいてもよい。
【0071】
第2のその他単量体としては、カルボキシ基、チオール基、シラノール基、アミノ基などを有する単量体が挙げられ、例えば、カルボキシル基含有単量体、シラン基含有単量体、水酸基含有単量体、窒素原子含有単量体、光安定化単量体、紫外線吸収性単量体等が挙げられる。これら、カルボキシル基含有単量体、シラン基含有単量体、水酸基含有単量体、窒素原子含有単量体、光安定化単量体、及び紫外線吸収性単量体は、第1重合体において説明した単量体と同様の単量体が例示され、各々の単量体における好ましい態様も同様である。
【0072】
第2のその他単量体に由来する構造単位の含有量は、前記第2重合体中、30質量%以
下であることが好ましく、より好ましくは10質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下又は3質量%以下である。
【0073】
前記重合体粒子の体積平均粒子径は、例えば10nm~10μmであり、10nm~5μmであることが好ましく、20nm~1μmであることがより好ましく、30nm~500nmであることがさらに好ましい。油汚れ付着後の親水性をより高める観点からは、10nm~500nmであることが好ましく、15nm~300nmであることがより好ましく、20nm~100nmであることがさらに好ましい。なお、体積平均粒子径は、たとえば動的光散乱法により測定することができる。
【0074】
<重合体粒子の製造方法>
前記重合体粒子の製造方法は、特に限定されないが、式(2)で表されるヒドロキシメチルアクリル酸系単量体のうちR1が炭素数1~4のアルキル基であるもの(以下、ヒド
ロキシメチルアクリル酸エステルという)と、多官能エチレン性不飽和単量体と、必要に応じて用いられるポリオキシアルキレン基含有エチレン性不飽和単量体、その他単量体、非水性単量体、及び第2のその他の単量体(以下、これらをまとめて「原料単量体成分」という場合がある)を水系溶媒中で重合し、必要に応じ、部分的に又は完全に加水分解することにより製造することが好ましい。ヒドロキシメチルアクリル酸エステルを用いることで、有機溶媒を必須としない水系溶媒中で重合しても、生成物を粒子状にできるため、環境負荷低減の観点から好ましい。
【0075】
重合方法としては、懸濁重合、乳化重合、分散重合等が挙げられる。中でも、乳化剤の存在下、上記原料単量体成分を水系溶媒に分散させて(ラジカル)重合反応を行う乳化重合が好ましい。乳化重合は、1段階のみで行ってもよく多段階で行ってもよい。例えば、1段階目に非水性単量体と、必要に応じて用いられる多官能エチレン性不飽和単量体、式(2)で表される単量体、及び第2のその他の単量体とを水系溶媒中で重合してコア(すなわち上記第2重合体)となるシード粒子を合成してから、2段階目にヒドロキシメチルアクリル酸エステルと、多官能エチレン性不飽和単量体と、必要に応じて用いられるポリオキシアルキレン基含有エチレン性不飽和単量体及びその他単量体とを重合してシェル(すなわち上記第1重合体)を合成することで、コアシェル構造を有する重合体粒子を製造することができる。
【0076】
前記乳化剤としては、1種又は2種以上を用いることができ、ラジカル重合可能な重合性基を分子中に有さない非反応型界面活性剤であっても、ラジカル重合可能な重合性基(例えばエチレン性不飽和基)を分子中に有する反応型界面活性剤であってもよい。
【0077】
非反応型界面活性剤には、アニオン性、ノニオン性の界面活性剤が包含される。非反応型アニオン性界面活性剤としては、脂肪酸塩、アルキル(アリール)スルホン酸塩、アルキル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンアルキル(フェニル)エーテル硫酸塩等が挙げられ、非反応型ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキル(フェニル)エーテル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックポリマー等が挙げられる。
【0078】
反応型界面活性剤には、アニオン性、ノニオン性の界面活性剤が包含される。アニオン性反応型界面活性剤としては、エーテルサルフェート型反応型界面活性剤、リン酸エステル系反応型界面活性剤が挙げられるが、これに限定されない。
【0079】
乳化剤の使用量は、原料単量体成分の合計100質量部に対して、0.05~20質量部であることが好ましく、より好ましくは0.1~10質量部、さらに好ましくは0.2~5質量部、特に好ましくは0.3~3質量部である。
【0080】
前記水系溶媒とは、水単独、または水と水混和性有機溶媒との混合溶媒が挙げられる。水系溶媒とは、典型的には、水の含有量が50体積%を超える溶媒を指す。水としては、イオン交換水(脱イオン水)、蒸留水、純水等を用いることができる。水混和性有機溶媒としては、水と均一に混合し得る有機溶媒(例えば、C1-4アルキルアルコール等の低級
アルコール)を用いることができる。重合体粒子中に水混和性有機溶媒が極力残存しないようにする観点から、水系溶媒の80体積%以上が水である水系溶媒が好ましく、水系溶媒の90体積%以上が水である水系溶媒がより好ましく、水系溶媒の95体積%以上が水である水系溶媒がさらに好ましく、実質的に水からなる水系溶媒(99.5体積%以上が水である水系溶媒)が特に好ましく、水単独であることが最も好ましい。
【0081】
原料単量体成分を重合する際には、例えば、重合開始剤、紫外線や放射線の照射、熱の印加等の手段が用いられ、重合開始剤を使用することが好ましく、原料単量体成分を効率よく反応させ、残存するモノマーを十分に低減させる観点から、酸化剤及び還元剤を組み合わせた重合開始剤(レドックス型重合開始剤)が好ましい。前記酸化剤としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウムなどの過硫酸塩、過酸化水素、ベンゾイルパーオキサイド、パラクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、過酸化アンモニウムなどの過酸化物系重合開始剤などが挙げられる。前記還元剤としては、可溶性亜硫酸塩やアスコルビン酸等が挙げられる。
【0082】
上記乳化重合における反応系内には、必要により、例えば、連鎖移動剤、pH緩衝剤、キレート剤などの添加剤を適量で添加してもよい。添加剤の量は、その種類によって異なるので一概には決定することができないが、通常、原料単量体成分100質量部に対し、好ましくは0.01~5質量部、より好ましくは0.1~3質量部である。
【0083】
重合体粒子の加水分解は、例えば、水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ金属水酸化物の水溶液、シクロヘキシルアミン水溶液等のアミンの水溶液、アンモニア水溶液等の塩基性物質含有水溶液を添加することで加水分解を行うことができる。さらに、加水分解後の溶液に適宜酸を添加することで、部分中和又は完全中和を行うことができる。加水分解及び中和を行うことで、式(1)のR1に該当する基を水素原子、アルカリ金属原子、また
はアンモニウムにできる。重合時、加水分解時、及び中和時に用いる酸や塩基の量を調整したり、R1が水素原子である単量体単位の割合を調整することで、重合体のpHや親水
性を調整することができ、親水性塗膜等の有形物の親水持続性をより高める傾向にある。
本開示の重合体粒子の加水分解率は、親水特性をより高める観点から、例えば20~100%、好ましくは40~100%、より好ましくは50~100%である。また、前記加水分解率は、95%以下であってもよく、90%以下であってもよい。なお、加水分解率は、第1重合体に含まれる加水分解し得る単量体由来の構造単位100モル%に対して添加した塩基性物質の添加量(物質量)により算出することができる。加水分解し得る単量体としては、アクリル酸アルキルエステル等のアクリル系単量体、一般式(2)で表される単量体等が挙げられる。なお重合体から加水分解率を逆算する場合は、アクリル系単量体及び式(2)で表される単量体等の加水分解し得る単量体においてカルボン酸基の全てがエステルとして存在していたと仮定して、加水分解率を計算することができる。
【0084】
本発明の親水性持続効果付与剤は、前記重合体粒子を必須に含む。本発明の親水性持続効果付与剤における前記重合体粒子の含有量は、例えば0.01質量%以上、好ましくは10質量%以上、より好ましくは30質量%以上、さらに好ましくは50質量%以上、よりさらに好ましくは90質量%以上、特に好ましくは98質量%以上であり、また100質量%であってもよく、99.8質量%以下であってもよい。
【0085】
本発明の親水性持続効果付与剤は、前記重合体粒子以外の成分を含んでいてもよい。前
記重合体粒子以外の成分としては、特に制限されないが、水系溶媒などの溶媒が例示される。
【0086】
前述の重合体粒子を用いることで、前記塗膜に代表される有形物に親水持続性を付与することができ、すなわち得られる有形物を持続的に親水化することができる。前記有形物は、前述の重合体粒子を含有する組成物(すなわち、親水性持続効果付与剤を含有する組成物)から製造することが好ましい。以下、前記組成物及び有形物について順に説明する。
【0087】
2.組成物
本発明の組成物は、前述の重合体粒子を含有し、すなわち前述の親水性持続効果付与剤を含有する。組成物における前記親水性持続効果付与剤の固形分(好ましくは前記重合体粒子)の含有量は特に限定されないが、組成物の固形分100質量%中、例えば1~80質量%であり、好ましくは5~50質量%、より好ましくは8~30質量%である。
【0088】
前記組成物は、さらに前記重合体粒子とは異なる樹脂を有することが好ましい。以下、親水性持続効果付与剤と樹脂を含有する組成物を、樹脂組成物という場合がある。本発明において、樹脂組成物及び有形物は、後述する様に種々のものが含まれるが、ここでは親水性持続効果付与剤と親水性樹脂を含有する樹脂組成物を用いて親水性塗膜を形成する場合について説明する。
【0089】
前記親水性樹脂としては、特に限定されないが、カルボキシ基、ヒドロキシ基、スルホン酸基、アミド基、アミノ基等の極性官能基を側鎖に有する樹脂、主鎖にポリエーテル骨格及び/又はポリアミン骨格を有する樹脂が好ましい。このような親水性樹脂としては、(メタ)アクリル酸の(共)重合体、マレイン酸の(共)重合体等のカルボキシ基含有重合体;ヒドロキシ(メタ)アクリレートの(共)重合体、ポリビニルアルコールの(共)重合体等のヒドロキシ基含有重合体;2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸の(共)重合体等のスルホン酸基含有重合体;アクリルアミドの(共)重合体、N-ビニル-2-ピロリドンの(共)重合体等のアミド基含有重合体;ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレートの(共)重合体等のアミノ基含有重合体;ポリエチレングリコール等のポリエーテル系(共)重合体等;ポリエチレンイミン等のポリアミン系(共)重合体;等が例示される。なお、(共)重合体とは、ホモポリマーである重合体およびコポリマーである共重合体のいずれであってもよいことを表す。親水性樹脂は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0090】
前記親水性樹脂としては、極性官能基を側鎖に有する樹脂が好ましく、カルボキシ含有重合体がより好ましく、(メタ)アクリル酸の(共)重合体がさらに好ましい。なお、(メタ)アクリル酸の共重合体は、(メタ)アクリル酸とその他の共重合単量体とのコポリマーを指す。その他の共重合単量体としては、上記重合体粒子を構成するその他単量体のうち、(メタ)アクリル酸を除く単量体や多官能エチレン性不飽和単量体が例示される。中でも、(メタ)アクリル系単量体、スチレン系単量体、水酸基含有単量体が好ましく、(メタ)アクリル酸アルキルエステル、スチレン系単量体がより好ましい。その他の共重合単量体は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0091】
(メタ)アクリル酸の(共)重合体中、(メタ)アクリル酸由来の構造単位の割合は、例えば30質量%以上、好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上であり、100質量%であってもよい。
【0092】
前記樹脂組成物における、前記親水性持続効果付与剤の固形分(好ましくは前記重合体粒子)の含有量としては、特に制限はないが、親水性樹脂100質量部に対して、0.1
質量部以上であることが好ましく、より好ましくは5質量部以上、さらに好ましくは15質量部以上である。前記範囲とすることにより、親水性塗膜の親水性持続効果がより向上する傾向にある。前記含有量の上限としては、特に制限はないが、親水性樹脂100質量部に対して、200質量部以下であることが好ましく、150質量部以下であることがより好ましい。
【0093】
前記親水性樹脂の重量平均分子量は特に限定されないが、例えば1,000~100,000、好ましくは1,500~500,000、より好ましくは2,000~200,000である。
【0094】
本発明の樹脂組成物は、さらに架橋剤を含むことが好ましい。架橋剤を含むことで、親水性塗膜の強度を高めることができる。架橋剤は、1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。前記架橋剤としては、前記親水性樹脂が有する極性官能基と反応し得る基を1分子中に2以上有する化合物であることが好ましい。極性官能基と反応し得る基としては、エポキシ基、オキサゾリン基、カルボジイミド基、イソシアネート基等が挙げられ、使用する親水性樹脂によって適宜選択すればよい。例えば、親水性樹脂として(メタ)アクリル酸の(共)重合体を用いる場合には、オキサゾリン基を1分子中に2以上有する架橋剤を用いることが好ましい。
【0095】
オキサゾリン基を1分子中に2以上有する架橋剤としては、架橋性能に優れる観点から、水溶性のオキサゾリン化合物が好ましく、また、オキサゾリン基含有ポリマーが好ましい。上記オキサゾリン基含有ポリマーは、従来公知の製造方法で製造することができる。たとえば、付加重合性オキサゾリンの1種または2種以上、或いは付加重合性オキサゾリンと付加重合性オキサゾリンと共重合可能な単量体を含む単量体成分を重合させる方法が挙げられる。
【0096】
上記付加重合性オキサゾリンとしては、例えば、2-ビニル-2-オキサゾリン、2-ビニル-4-メチル-2-オキサゾリン、2-ビニル-5-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-4-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-5-メチル-2-オキサゾリン、2-イソプロペニル-5-エチル-2-オキサゾリンなどの分子内に重合性不飽和基とオキサゾリン基を有する化合物が挙げられる。
付加重合性オキサゾリンと共重合可能な単量体としては、オキサゾリン基と反応する官能基をもたず、付加重合性オキサゾリンと共重合可能な単量体が好ましい。たとえば、アルキル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル系モノマー;スチレン、α-メチルスチレン、クロロメチルスチレン等のスチレン系モノマー;酢酸ビニル、塩化ビニル、安息香酸ビニル等のビニル系モノマー;アクリロニトリル;アクリルアミド等の(メタ)アクリルアミド系モノマー;エチレン、プロピレン等のオレフィン系モノマー等が挙げられる。
【0097】
オキサゾリン基含有ポリマーの中でも水溶性のオキサゾリン基含有ポリマーが好ましく、上記オキサゾリン基含有ポリマーの製造方法と同様の方法により製造することができる。上記水溶性のオキサゾリン基含有ポリマーとしては、たとえば、(メタ)アクリル系樹脂等を主鎖とし、側鎖にオキサゾリン基を含有するポリマーが挙げられる。
【0098】
オキサゾリン基含有ポリマーとしては市販品を用いることもできる。例えば、(株)日本触媒製、商品名:エポクロスWS-500、エポクロスWS-700等の水溶性タイプのポリマー、エポクロスK-2010E、エポクロスK-2020E、エポクロスK-2035E等のエマルションタイプのポリマーが挙げられる。
【0099】
前記架橋剤の含有量は、特に限定されるものではないが、前記親水性樹脂100質量部に対し、0.1~50質量部であることが好ましく、1~40質量部であることがより好ましく、5~30質量部であることがさらに好ましい。
【0100】
本発明の樹脂組成物の固形分100質量%中、前記親水性持続効果付与剤の固形分(好ましくは前記重合体粒子)、前記親水性樹脂、及び前記架橋剤の合計含有率は、例えば80質量%以上、好ましくは90質量%以上、より好ましくは97質量%以上であり、100質量%であってもよい。
【0101】
本発明の樹脂組成物は、さらに溶媒を含んでいてもよい。溶媒を含むことで、樹脂組成物の塗工性が良好となる。溶媒としては環境負荷低減の観点から、水系溶媒が好ましい。前記水系溶媒としては、乳化重合の際に用いられる水系溶媒と同様であり、その好ましい態様も同様である。
【0102】
溶媒の含有量は、樹脂組成物中、0質量%であってもよく、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは40質量%以上、さらに好ましくは60質量%以上、特に好ましくは80質量%以上であり、99.9質量%以下であることが好ましく、99質量%以下であることがより好ましい。
【0103】
本発明の樹脂組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、その他添加剤を含むことができる。その他添加剤としては、本技術分野において通常用いられる添加剤を使用することができ、例えば、L-アスコルビン酸、没食子酸、タンニン酸などの水酸基を有する水溶性の低分子化合物、あるいはポリビニルアルコールなどの水酸基を有する高分子化合物等が挙げられる。
【0104】
本発明の樹脂組成物の製造方法は、特に限定されないが、例えば、親水性持続効果付与剤及び親水性樹脂、並びに必要に応じて用いられる架橋剤、溶媒及びその他添加剤とを混合する工程(混合工程(A)とも言う)を含んでいてもよい。混合工程(A)は、例えば溶媒(好ましくは水系溶媒)の存在下、または無溶媒下で混合してもよい。なお、架橋剤は、後述する成膜後に添加してもよい。
【0105】
3.有形物としての親水性塗膜
本発明の樹脂組成物から形成される有形物としての親水性塗膜は、前述の親水性持続効果付与剤(特に、前述の重合体粒子)を含んでいるため、親水持続効果を有する。また好ましくは、油汚れ付着後の塗膜(有形物)の親水性も向上する。従って、本発明の親水性持続効果付与剤は、親水性が求められる有形物に好適に用いられ、特に熱交換器のフィン材に適用される親水性塗膜に好適に用いられる。
【0106】
なお、塗膜などの有形物が親水性持続効果を示す場合、例えば、該有形物が以下の(a)及び(b)を満たすことが好ましい。
(a)後述の実施例における<初期親水性の評価>に記載した方法で測定された初期接触角(θ0)が40°未満
(b)後述の実施例における<ウェット/ドライサイクル後の親水性持続効果の評価2>に記載した方法で測定されたウェット/ドライサイクル後の接触角(θ2)が40°未満
【0107】
前記有形物の初期接触角(θ0)は、35°未満が好ましく、より好ましくは30°以下、さらに好ましくは20°以下、特に好ましくは15°以下又は15°未満である。初期接触角(θ0)の下限は特に限定されないが、例えば5°以上である。
【0108】
前記有形物の接触角(θ2)は、35°未満が好ましく、より好ましくは30°以下、
さらに好ましくは26°以下、よりさらに好ましくは20°以下、特に好ましくは15°以下又は15°未満である。接触角(θ2)の下限は特に限定されないが、例えば8°以上である。
【0109】
より好ましい態様においては、前記有形物における初期接触角(θ0)と接触角(θ2)との関係が、以下の(c)又は(d)を満たす。
(c)接触角(θ2)≦初期接触角(θ0)
(d)接触角(θ2)>初期接触角(θ0)であって、接触角(θ2)と初期接触角(θ0)との差の絶対値が20°以下
前記有形物における初期接触角(θ0)と接触角(θ2)との関係が、前記(c)を満たす場合、前記接触角(θ2)と初期接触角(θ0)との差の絶対値はいずれであっても好ましいが、1°以上がより好ましく、3°以上がさらに好ましい。また前記差の絶対値の上限は特に限定されないが、例えば15°以下である。
前記有形物における初期接触角(θ0)と接触角(θ2)との関係が、前記(d)を満たす場合、前記接触角(θ2)と初期接触角(θ0)との差の絶対値は小さいほど好ましく、具体的には20°以下、好ましくは15°以下、より好ましくは10°以下である。
【0110】
後述の実施例における<ウェット/ドライサイクル後の親水性持続効果の評価1>に記載した方法で測定されたウェット/ドライサイクル後の接触角(θ1)は、例えば40°未満であり、35°未満が好ましく、より好ましくは30°以下、さらに好ましくは26°以下、よりさらに好ましくは20°以下、特に好ましくは15°以下又は15°未満である。接触角(θ1)の下限は特に限定されないが、例えば8°以上である。なお、ウェット/ドライサイクル後の親水性持続効果の評価1は、ウェット/ドライサイクル後の親水性持続効果の評価2よりも厳しい条件下で評価を行っているため、接触角(θ1)は接触角(θ2)よりも大きくなる傾向にある。
【0111】
より好ましい態様においては、前記有形物における初期接触角(θ0)と接触角(θ1)との関係が、以下の(e)又は(f)を満たす。
(e)接触角(θ1)≦初期接触角(θ0)
(f)接触角(θ1)>初期接触角(θ0)であって、接触角(θ1)と初期接触角(θ0)との差の絶対値が20°以下
前記有形物における初期接触角(θ0)と接触角(θ1)との関係が、前記(e)を満たす場合、前記接触角(θ1)と初期接触角(θ0)との差の絶対値はいずれであっても好ましいが、1°以上がより好ましく、3°以上がさらに好ましい。また前記差の絶対値の上限は特に限定されないが、例えば15°以下である。
前記有形物における初期接触角(θ0)と接触角(θ1)との関係が、前記(f)を満たす場合、前記接触角(θ1)と初期接触角(θ0)との差の絶対値は小さいほど好ましく、具体的には20°以下、好ましくは15°以下、より好ましくは10°以下である。
【0112】
後述の実施例における<油汚れ付着後の親水性の評価>に記載した方法で測定された油汚れ付着後の接触角(θ3)は、35°未満が好ましく、より好ましくは30°以下、さらに好ましくは26°以下、特に好ましくは15°以下又は15°未満である。接触角(θ3)の下限は特に限定されないが、例えば3°以上である。
【0113】
より好ましい態様においては、前記有形物における初期接触角(θ0)と接触角(θ3)との関係が、以下の(g)又は(h)を満たす。
(g)接触角(θ3)≦初期接触角(θ0)
(h)接触角(θ3)>初期接触角(θ0)であって、接触角(θ3)と初期接触角(θ0)との差の絶対値が20°以下
前記有形物における初期接触角(θ0)と接触角(θ3)との関係が、前記(g)を満
たす場合、前記接触角(θ3)と初期接触角(θ0)との差の絶対値はいずれであっても好ましいが、0.1°以上がより好ましい。また前記差の絶対値の上限は特に限定されないが、例えば15°以下である。
前記有形物における初期接触角(θ0)と接触角(θ3)との関係が、前記(h)を満たす場合、前記有形物の接触角(θ3)と初期接触角(θ0)との差の絶対値は小さいほど好ましく、具体的には20°以下、好ましくは15°以下、より好ましくは10°以下である。
【0114】
本発明では、有形物に上記重合体粒子を含ませることで、有形物に親水性持続効果を付与できる。前記有形物の形状は、上記塗膜形状でなくてもよく、特に限定されるものではないが、面状(フィルム状、シート状、板状)、粒状、粉状、塊状、粒子凝集体状、球状、楕円球状、レンズ状、柱状、棒状、錐形状、筒状、針状、繊維状、繊維集合体状(例えば織布、不織布等)、中空糸状、多孔質状等が挙げられる。なお、本発明の有形物は塗膜であることが好ましい。
【0115】
例えば前記有形物が面状(好ましくは、前述の樹脂組成物から形成される塗膜)である場合、その膜厚は特に限定されないが、例えば0.1~80μm、好ましくは0.1~50μm、より好ましくは0.1~10μm、さらに好ましくは0.3~5μmである。
【0116】
前記有形物の製造方法は特に限定されず、従来公知の方法を適宜採用すればよい。例えば前述の組成物(好ましくは樹脂組成物)を成形乃至形成することで、有形物を得ることができる。また樹脂組成物とする場合においても、樹脂組成物に含まれる樹脂は、上述した親水性樹脂に限定されず、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂から選択される種々の樹脂が使用できる。
【0117】
また本発明によれば、上記重合体粒子を含まない有形物(以下、基材という)の表面に、上記重合体粒子を含む有形物を存在させることで、基材の表面に親水性持続効果を付与することもできる。重合体粒子を含む有形物を成形する場合、及び重合体粒子を含む有形物を基材表面に形成する場合のいずれにおいても、成形乃至形成の方法は特に限定されず、使用する組成物の種類や、目的とする有形物の形状に応じて適宜選択すればよい。成形乃至形成方法としては、例えば、前記重合体粒子を含む樹脂組成物を基材に塗工、吹付け、印刷、含侵などの方法で塗工することにより成膜する方法;重合体粒子を含む樹脂組成物を射出成形、押出成形、真空成形、圧縮成形、ブロー成形等して成形体とする方法;重合体粒子を含む有形物(成形体など)を基材の表面に積層する方法などが挙げられる。中でも、前記重合体粒子を含む樹脂組成物を基材に塗工することにより、重合体粒子を含む塗膜を基材表面に形成することが好ましい。
【0118】
前記成形乃至形成に利用する樹脂組成物を構成する樹脂としては、前述の親水性樹脂の他、例えば、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、トリアセチルセルロース、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、セロファン、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、ABS樹脂、ノリル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、セロファンなどが挙げられる。また基材を構成する材料としては、前記樹脂の他、ガラス、スレート、モルタルなどの無機系材料;ステンレス鋼板、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛などの金属およびそれらの合金;などが挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。前記基材は、単層のみで構成されていてもよく、複数の層が積層された積層構造を有していてもよい。
【0119】
前記組成物(好ましくは樹脂組成物)を、基材に塗工、吹付け、印刷、含侵などの方法
で塗工することにより成膜して塗膜(以下、親水性塗膜)を作製するにあたって、親水性塗膜に架橋剤を適用する場合には、前記組成物に予め混合していてもよいし、成膜後に添加してもよい。なお、本発明の有形物(好ましくは塗膜)を熱交換器のアルミフィン材に適用する場合には、アルミニウム板の表面に直接成膜してもよく(すなわち、アルミニウム板と前記有形物が直接積層されていてもよく)、アルミニウムの腐食防止などを目的としてアルミニウム板表面に設けられる化成処理層及び/又は樹脂被膜層等の下地層を介して成膜(すなわち、下地層を介してルミニウム板と前記有形物を積層)してもよい。
【0120】
前記化成処理層としては、従来公知のものを用いることができ、たとえば、無機酸化物又は無機-有機複合化合物からなる層を用いることができる。無機酸化物や無機-有機複合化合物を構成する無機材料としては、主成分がクロム、ジルコニウム又はチタンであることが好ましい。無機酸化物からなる層は、例えば、アルミニウム板にリン酸クロメート処理、リン酸ジルコニウム処理、酸化ジルコニウム処理、クロム酸クロメート処理、リン酸亜鉛処理、リン酸チタン酸処理等を行うことによって形成できる。また、無機-有機複合化合物からなる層は、例えば、アルミニウム板に塗布型クロメート処理や、塗布型ジルコニウム処理等を行うことによって形成できる。このような無機-有機複合化合物の具体例としては、例えば、アクリル-ジルコニウム複合体などが挙げられる。
【0121】
前記樹脂被膜層は、例えば樹脂を含有する樹脂塗料をアルミニウム板上又は化成処理層上に塗布、乾燥等により固化することで形成できる。前記樹脂としては、従来公知の物を用いることができ、ポリエステル系、ポリオレフィン系、エポキシ系、ウレタン系、(メタ)アクリル系の各種樹脂が挙げられ、これらの1種または2種以上を混合したものを適用できる。中でも、(メタ)アクリル系樹脂が好ましく、(メタ)アクリル系樹脂等を主鎖とし、側鎖にオキサゾリン基を含有するポリマーを用いてもよい。
【0122】
前記樹脂被膜層には、上記の他に、本発明の効果を損なわない範囲において、他の任意成分を含有させてもよい。任意成分としては、塗装性、作業性、皮膜の物性などを改善するための各種塗料添加物が挙げられ、例えば、水系溶剤、架橋剤、界面活性剤、成膜助剤、表面調整剤、湿潤分散剤、沈降防止剤、酸化防止剤、消泡剤、防錆剤、抗菌剤、防カビ剤等が挙げられる。これらの塗料添加物は、1種又は2種以上用いてもよい。
【0123】
前記親水性塗膜の製造方法は、特に制限されないが、上記塗工、吹付け、印刷、含侵などの成膜工程の後に、乾燥工程や硬化工程を含んでもよい。
【実施例0124】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。なお、以下においては、特に断りのない限り、「部」は「質量部」を、「%」は「質量%」を意味する。
【0125】
<体積平均粒子径の測定>
重合体粒子水分散体をイオン交換水で重合体粒子の濃度が0.01~0.05質量%となるように希釈したものを光散乱粒度分布測定機(スペクトリス社製「Zetasizer Ultra」)を用いて測定して、動的光散乱法により、重合体粒子の体積平均粒子径(nm)を求めた。
【0126】
<初期親水性の評価>
自動接触角計(協和界面科学社製、「CA-X」)を用いて、25℃の条件下、純水2μLの液滴を作製し、実施例、比較例又は参考例で作製した有形物の表面(成膜試料の塗
膜表面)に着液させ、接触角をθ/2法により算出した。なお、着液後30秒後の接触角値を測定値とし、5回測定を行い、最大値と最小値の2点を除く3点の平均値を、有形物(塗膜)の初期接触角とした。なお、以下の基準により有形物(塗膜)の初期親水性を定量的に評価した。
◎:初期接触角が15°未満
○:初期接触角が15°以上40°未満
×:初期接触角が40°以上
【0127】
<ウェット/ドライサイクル後の親水性持続効果の評価1>
実施例1~5、比較例1~2、参考例1で作製した有形物(具体的には成膜試料)を純水に6時間浸漬させた後、25℃50%湿度の環境下で、取り出した有形物(成膜試料)を接触角測定面(成膜試料であれば、試料の塗工面)が上面になるようにキムワイプ上に置き、上から別のキムワイプを覆い、5秒間その状態を維持した。その後有形物を取出し、接触角測定面に対し、目視で確認できる水滴がなくなるまでエアブローを行うことで、余分な水分を除去し、送風定温恒温器(ヤマト科学社製「DNF400」)を用いて空気雰囲気下80℃で12時間乾燥させた。これらの操作を5回繰り返し行い、ウェット/ドライサイクル後の有形物(成膜試料)を得た。
自動接触角計(協和界面科学社製、「CA-X」)を用いて、25℃の条件下、純水2μLの液滴を作製し、ウェット/ドライサイクル後の有形物の表面(成膜試料の塗膜表面)に着液させ、接触角をθ/2法により算出した。なお、着液後30秒後の接触角値を測定値とし、5回測定を行い、最大値と最小値の2点を除く3点の平均値を、ウェット/ドライサイクル後の接触角とした。なお、以下の基準により有形物(塗膜)のウェット/ドライサイクル後の親水性持続効果を定量的に評価した。
◎:ウェット/ドライサイクル後の接触角が15°未満
○:ウェット/ドライサイクル後の接触角が15°以上40°未満
×:ウェット/ドライサイクル後の接触角が40°以上
【0128】
<ウェット/ドライサイクル後の親水性持続効果の評価2>
実施例6~7及び参考例2作製した有形物(成膜試料)を純水に12時間浸漬させた後、取り出した有形物(成膜試料)の余分な水分を拭き取り、風乾させた。これらの操作を5回繰り返し行い、ウェット/ドライサイクル後の有形物(成膜試料)を得た。なお、ウェット/ドライサイクル後の有形物の作製において、余分な水分を拭き取るにあたっては、25℃50%湿度の環境下で、含浸後の有形物を、接触角測定面(成膜試料であれば、試料の塗工面)が上面になるようにキムワイプ上に置き、上から別のキムワイプを覆い、5秒間その状態を維持して余分な水分を拭き取ることが推奨される。また、風乾にあたっては、接触角測定面(成膜試料であれば、試料の塗工面)に対し、目視で確認できる水滴がなくなるまでエアブローを行い、その後25℃50%湿度環境下で、12時間風乾(静置)することが推奨される。
自動接触角計(協和界面科学社製、「CA-X」)を用いて、25℃の条件下、純水2μLの液滴を作製し、ウェット/ドライ後の有形物の表面(成膜試料の塗膜表面)に着液させ、接触角をθ/2法により算出した。なお、着液後30秒後の接触角値を測定値とし、5回測定を行い、最大値と最小値の2点を除く3点の平均値を、水没処理後の接触角とした。なお、以下の基準により有形物(塗膜)のウェット/ドライサイクル後の親水性持続効果を定量的に評価した。
◎:ウェット/ドライサイクル後の接触角が15°未満
○:ウェット/ドライサイクル後の接触角が15°以上40°未満
×:ウェット/ドライサイクル後の接触角が40°以上
【0129】
<油汚れ付着後の親水性の評価>
実施例、比較例又は参考例で作製した有形物(具体的には成膜試料)を純水に6時間浸
漬させた後、25℃50%湿度の環境下で、取り出した有形物(成膜試料)を接触角測定面(成膜試料であれば、試料の塗工面)が上面になるようにキムワイプ上に置き、上から別のキムワイプを覆い、5秒間その状態を維持した。その後有形物を取出し、接触角測定面に対し、目視で確認できる水滴がなくなるまでエアブローを行うことで、余分な水分を除去し、送風定温恒温器(ヤマト科学社製「DNF400」)を用いて空気雰囲気下80℃で12時間乾燥させて、水没処理後の有形物(成膜試料)を得た。水没処理後の有形物(成膜試料)と模擬汚染物質(油汚れ)であるステアリン酸10gとを、ステンレス角型容器(ロックタイプ、3400mL、アズワン製)内で互いが直接触れないように設置して容器を密閉し、送風定温恒温器(ヤマト科学社製「DNF400」)を用いて100℃で24時間加熱することで、油汚れ付着後の有形物(成膜試料)を得た。自動接触角計(協和界面科学社製、「CA-X」)を用いて、25℃の条件下、純水2μLの液滴を作製し、油汚れ付着後の有形物の表面(成膜試料の塗膜表面)に着液させ、接触角をθ/2法により算出した。なお、着液後30秒後の接触角値を測定値とし、5回測定を行い、最大値と最小値の2点を除く3点の平均値を、油汚れ付着後の接触角とした。なお、以下の基準により有形物(塗膜)の油汚れ付着後の親水性を定量的に評価した。
◎:油汚れ付着後後の接触角が15°未満
○:油汚れ付着後後の接触角が15°以上35°未満
×:油汚れ付着後後の接触角が35°以上
【0130】
[重合体の合成]
<製造例1>
攪拌機、温度計および冷却機を備えたステンレス製の反応釜に、脱イオン水1101質量部およびエーテルサルフェート型アンモニウム塩を主成分とするアニオン性反応性乳化剤アデカリアソープSR-20(有効成分100質量%、ADEKA社製)をイオン交換水で有効成分25質量%に希釈したもの(以下「SR-20(有効成分25質量%)」という)1.92質量部を加え、内温を75℃まで昇温し、同温度に保った。他方、上記反応釜とは異なる容器で、2-ヒドロキシメチルメタクリル酸メチル(以下「RHMA」と称する)180.0質量部とジビニルベンゼン(新日鉄住金化学社製 以下「DVB810」と称する)20.0質量部を混合して、単量体組成物200.0質量部を調製した。上記反応釜内を窒素ガスで置換した後、上記単量体組成物40.0質量部、過酸化水素水(過酸化水素濃度1.28質量%)21.0質量部、およびL-アスコルビン酸水溶液(L-アスコルビン酸濃度1.90質量%)21.0質量部を上記反応釜内に添加して、内温を75℃に保持し、2時間かけて初期重合反応を行った。次いで、上記単量体組成物の残部160.0質量部、過酸化水素水(過酸化水素濃度0.22質量%)479.0質量部、およびL-アスコルビン酸水溶液(L-アスコルビン酸濃度0.33質量%)479.0質量部とSR-20(有効成分25質量%)7.04質量部の混合組成物486.04質量部を、各々異なる投入口より反応釜へ4時間かけて均一に滴下した。滴下終了後、内温を85℃まで昇温し、同温度で2時間保持して熟成した後、反応溶液を冷却して、重合体粒子が分散した重合体水分散体1を得た。
前記で得られた重合体水分散体1 10質量部、及び塩基性水溶液としてアンモニア水溶液(濃度25.0質量%)1.1質量部を反応釜に加え、25℃で終夜撹拌することにより、部分的に加水分解された重合体粒子(1)が分散した重合体粒子水分散体(1a)を得た。得られた重合体粒子(1)の体積平均粒子径は393nmであった。
【0131】
<製造例2>
塩基性水溶液を水酸化ナトリウム水溶液(濃度20.0%)1.4質量部に変更した以外は製造例1と同様にして、加水分解された重合体粒子(2)が分散した重合体粒子水分散体(2a)を得た。得られた重合体粒子(2)の体積平均粒子径は399nmであった。
【0132】
<製造例3>
攪拌機、温度計及び冷却機を備えたステンレス製の第1の反応釜に、脱イオン水1128質量部、及びエーテルサルフェート型アンモニウム塩を主成分とするアニオン性反応性乳化剤アデカリアソープSR-20(有効成分100質量%、ADEKA社製)をイオン交換水で有効成分10質量%に希釈したもの(以下「SR-20(有効成分10質量%)」という)1.05質量部を加え、内温を75℃まで昇温し、同温度に保った。他方、第1の反応釜とは異なる第2の反応釜で、メタクリル酸メチル(以下「MMA」と称する)70質量部とDVB810 30質量部とを混合して、単量体組成物A100質量部を調製した。さらに、第1の反応釜、第2の反応釜とは異なる第3の反応釜で、RHMA90質量部と、DVB810 10質量部とを混合して、単量体組成物B100質量部を調製した。次に、第1の反応釜内を窒素ガスで置換した後、前記単量体組成物A100質量部、過酸化水素水(濃度3.35質量%)20質量部、及びL-アスコルビン酸水溶液(濃度5.0質量%)20質量部を第1の反応釜内に添加して、内温を75℃に保持し、2時間かけて初期重合反応を行った。続いて、前記単量体組成物B100質量部、過酸化水素水(濃度0.83質量%)100質量部、L-アスコルビン酸水溶液(濃度1.25質量%)100質量部、及びSR-20(有効成分10質量%)7.04質量部とアンモニア水溶液(濃度28質量%)0.36質量部とイオン交換水92.6質量%との混合組成物100質量部を、各々異なる投入口より、第1の反応釜へ3時間かけて均一に滴下した。滴下終了後、第1の反応釜の内温を75℃に保持し、同温度で2時間保持して熟成した後、反応溶液を冷却して、重合体粒子が分散した重合体水分散体3を得た。
前記で得られた重合体水分散体3 10質量部、及び塩基性水溶液としてアンモニア水溶液(濃度25.0質量%)1.1質量部を第1の反応釜に加え、25℃で終夜撹拌することにより、部分的に加水分解された重合体粒子(3)が分散した重合体粒子水分散体(3a)を得た。得られた重合体粒子(3)の体積平均粒子径は331nmであった。
【0133】
<製造例4>
塩基性水溶液を水酸化ナトリウム水溶液(濃度20%)1.4質量部に変更し、反応性乳化剤の量を目的の粒子径になるように適宜調整した以外は製造例3と同様にして、加水分解された重合体粒子(4)が分散した重合体粒子水分散体(4a)を得た。得られた重合体粒子(4)の体積平均粒子径は58.4nmであった。
【0134】
<製造例5>
単量体組成物BをRHMA80質量部とDVB810 10質量部と日油(株)製のブレンマーPME400(以下、PME400)10部に、塩基性水溶液を水酸化ナトリウム水溶液(濃度20%)1.2質量部に変更し、反応性乳化剤の量を目的の粒子径になるように適宜調整した以外は製造例3と同様にして、加水分解された重合体粒子(5)が分散した重合体粒子水分散体(5a)を得た。得られた重合体粒子(5)の体積平均粒子径は64.6nmであった。
【0135】
<製造例6>
攪拌機、温度計および冷却機を備えたステンレス製の反応釜に、脱イオン水832.0質量部およびSR-20(有効成分25.0質量%)0.96質量部加え、内温を75℃まで昇温し、同温度に保った。他方、上記反応釜とは異なる容器で、RHMA180.0質量部とDVB810 20.0質量部を混合して、単量体組成物200.0質量部を調製した。
上記反応釜内を窒素ガスで置換した後、上記単量体組成物40.0質量部、過酸化水素水(過酸化水素濃度1.28質量%)21.0質量部、およびL-アスコルビン酸水溶液(L-アスコルビン酸濃度1.90質量%)21.0質量部を上記反応釜内に添加して、初期重合反応を行った。次いで、上記単量体組成物の残部160.0質量部、過酸化水素水(過酸化水素濃度0.22質量%)479.0質量部、およびL-アスコルビン酸水溶
液(L-アスコルビン酸濃度0.33質量%)479.0質量部とSR-20(有効成分25.0質量%)7.04質量部との混合組成物486.04質量部を、各々異なる投入口より反応釜へ4時間かけて均一に滴下した。滴下終了後、内温を75℃に保持し、同温度で2時間保持して熟成した後、反応溶液を冷却して、重合体粒子が分散した重合体水分散体6を得た。前記重合体粒子の体積平均粒子径は221nmであった。
前記重合体粒子水分散体6 100質量部、及び塩基性水溶液として水酸化ナトリウム水溶液(濃度20.0質量%)15質量部を混合し、25℃で終夜撹拌することにより、部分的に加水分解された重合体粒子(6)が分散した重合体粒子水分散体(6a)を得た。この際、得られた重合体粒子(6)の体積平均粒子径は389nmであった。
【0136】
<製造例7>
製造例6において水酸化ナトリウム水溶液を、アンモニア水溶液(濃度25.0%)5質量部に変更する以外は、同様にして部分的に加水分解された重合体粒子(7)が分散した重合体粒子水分散体(7a)を得た。この際、得られた重合体粒子(7)の体積平均粒子径は379nmであった。
【0137】
【0138】
表1中、塩基性水溶液の添加量は、重合体粒子中のRHMAのモル数を100mol%とした際の、添加塩基のモル数を表し、すなわちイオン化率及び加水分解率に相当する。
【0139】
[実施例1]
<成膜試料A-1の調製>
水系樹脂としてのエポクロスK-2035E(日本触媒製;固形分40質量%)と成膜
助剤としてのCS-12(JNC社製;有効成分100質量%)とを、有効成分比(質量基準)で100:25の比率になるように配合し、最終固形分が10質量%となるように純水で希釈して、下地塗膜用組成物を得た。
次にアルミ板(縦:150mm、横:60mm、厚さ:0.100mm)に、下地塗膜用組成物を塗工後の膜厚が1.1μmとなるようにバーコーターで塗布し、自動排出型乾燥器(東上熱学社製「AT-101(標準型)」)にて160℃で11秒間乾燥して、下地層塗工済みアルミ板を得た。
親水性樹脂である水系ポリアクリル酸樹脂(重量平均分子量約5000)と重合体粒子水分散体(1a)と水系架橋剤(日本触媒製「エポクロスWS-700」;固形分25質量%)とを、固形分で100:25:18の比率(質量基準)になるように配合し、最終固形分が5質量%となるように純水で希釈して、塗膜用組成物A-1を得た。
次に上記で作製した下地層塗工済みアルミ板の下地層塗工面に、塗膜用組成物A-1を塗工後の膜厚が0.70μmとなるようにバーコーターで塗布し、自動排出型乾燥器(東上熱学社製「AT-101(標準型)」)にて200℃で11秒間乾燥して、塗膜が積層された成膜試料A-1を得た。得られた成膜試料の評価結果を表2に示す。
【0140】
[実施例2~5]
<成膜試料A-2~A-5の調製>
配合する重合体粒子水分散体を以下に記載のものに変更し、水系ポリアクリル酸樹脂の固形分100部に対する各重合体粒子の添加量が表2に記載のものとなるように変更した以外は、実施例1と同様にして成膜試料A-2~A-5を調製した。得られた成膜試料の評価結果を表2に示す。
実施例2…重合体粒子水分散体(2a)
実施例3…重合体粒子水分散体(3a)
実施例4…重合体粒子水分散体(4a)
実施例5…重合体粒子水分散体(5a)
【0141】
[比較例1、2]
配合する重合体粒子水分散体を以下のものに変更した以外は、実施例1と同様にして成膜試料B-1およびB-2を調製した。得られた成膜試料の評価結果を表2に示す。
比較例1・・・シリカ粒子(日産化学株式会社製「スノーテックスN」、平均粒子径12nm)
比較例2・・・アクリル粒子(株式会社日本触媒製「エポスターMX100W」、平均粒子径150nm)
【0142】
[参考例1]
重合体粒子水分散体を配合しなかった以外は、実施例1と同様にして成膜試料C-1を調製した。得られた成膜試料の評価結果を表2に示す。
【0143】
[実施例6]
(1)親水性樹脂の作製
重量平均分子量4000のポリアクリル酸水溶液にモノエタノールアミンを投入し、pHを7.0に調整後、純水で調整することによりポリカルボン酸系樹脂(Z-1)を固形分濃度54%で含むポリカルボン酸系樹脂水溶液(Z-1a)を得た。
(2)塗工用組成物の調製
ポリカルボン酸系樹脂水溶液(Z-1a)と重合体粒子水分散体(6a)とを、樹脂(Z-1)と重合体粒子(6)が固形分で100:10の比率になるように配合し、最終固形分が5質量%となるように純粋で希釈した後、スターラーチップで十分に攪拌し、塗工用組成物を得た。
(3)成膜試料A-6の調製
アルミテストパネル(日本テストパネル社製、A1050P、縦:150mm、横:70mm、厚さ:0.800mm)の塗工面をアセトンを含ませたキムワイプで、キムワイプに黒い汚れがつかなくなるまで拭いた。次に、ウルトラシーラーIII(日本ペイント社製)をアセトン洗浄したアルミテストパネルに、塗工後の膜厚が11.5μmとなるようにバーコーターで塗布し、送風定温恒温器(ヤマト科学社製「DNF400」)にて100℃で10分間乾燥して、表面が改質されたアルミテストパネルを準備した。
塗工用組成物を上記で作製したアルミテストパネルの改質面に塗工後の膜厚が45.8μmとなるようにバーコーターで塗布し、送風定温恒温器(ヤマト科学社製「DNF400」)にて200℃1分間乾燥して、塗膜が積層された成膜試料A-6を得た。得られた成膜試料の評価結果を表2に示す。
【0144】
[実施例7]
配合する重合体粒子水分散体を重合体粒子水分散体(7a)に変更し、ポリカルボン酸系樹脂水溶液(Z-1a)と重合体粒子水分散体(7a)とを樹脂(Z-1)と重合体粒子(7)が固形分で100:20の比率になるように配合した以外は、実施例6と同様にして成膜試料A-7を得た。得られた成膜試料の評価結果を表2に示す。
【0145】
[参考例2]
重合体粒子水分散体を配合しなかった以外は、実施例6と同様にして成膜試料C-2を調製した。得られた成膜試料の評価結果を表2に示す。
【0146】
【0147】
なお表2中、「粒子添加量」は、親水性樹脂の固形分を100部とした際の、粒子の添加量(固形分換算)を指す。
【0148】
表2の結果から、本発明の親水性持続効果付与剤は、塗膜などの有形物に対し、ウェット/ドライサイクル後であっても親水が持続するという親水性持続効果を付与できる。また油汚れが付着した後であっても、良好な親水性を発現できるという効果を付与することができる。