(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-09
(45)【発行日】2023-11-17
(54)【発明の名称】塗料用樹脂エマルション
(51)【国際特許分類】
C09D 125/04 20060101AFI20231110BHJP
C09D 5/02 20060101ALI20231110BHJP
C09D 7/40 20180101ALI20231110BHJP
【FI】
C09D125/04
C09D5/02
C09D7/40
(21)【出願番号】P 2016194315
(22)【出願日】2016-09-30
【審査請求日】2019-06-06
【審判番号】
【審判請求日】2021-12-28
(73)【特許権者】
【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】100141472
【氏名又は名称】赤松 善弘
(72)【発明者】
【氏名】倉持 義明
【合議体】
【審判長】門前 浩一
【審判官】安積 高靖
【審判官】関根 裕
(56)【参考文献】
【文献】特開2006-28309(JP,A)
【文献】特開2005-272726(JP,A)
【文献】特開2010-126666(JP,A)
【文献】特開2012-21135(JP,A)
【文献】特開2004-59623(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C09D1/00-10/00,101/00-201/10
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
エマルション粒子を含有する塗料用樹脂エマルションであって、前記エマルション粒子の原料として用いられる全単量体成分がスチレン系単量体、
アルキル(メタ)アクリレートおよび光安定化単量体を含有し、
前記アルキル(メタ)アクリレートとしてアルキル基の炭素数が4~8であるアルキルアクリレートが用いられ、前記全単量体成分におけるスチレン系単量体の含有率が
20~50質量%、光安定化単量体の含有率が0.1~10質量%であり、前記光安定化単量体が2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-(メタ)アクリレート、1,2,2,6,6-ペンタメチルピペリジン-4-(メタ)アクリレート、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-シアノ-4-(メタ)アクリレート、4-(メタ)アクリロイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-(メタ)アクリロイル-1-メトキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、1-(メタ)アクリロイル-4-(メタ)アクリロイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-クロトノイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-(メタ)アクリロイルアミノ-1,2,2,6,6-ペンタメチルピペリジン、4-シアノ-4-(メタ)アクリロイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-クロトノイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、1-(メタ)アクリロイル-4-シアノ-4-(メタ)アクリロイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジンおよび1-クロトノイル-4-クロトノイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジンからなる群より選ばれた少なくとも1種であり、
前記エマルション粒子自体のガラス転移温度が10℃以上35℃以下であり、塗料用樹脂エマルションから形成されてなる膜厚100μmの塗膜の波長300nmにおける吸光度と波長450nmにおける吸光度との吸光度比(波長300nmにおける吸光度/波長450nmにおける吸光度)の値が2.5~5であり、波長200~380nmの紫外線を積算光量10000mJ/cm
2で塗膜に照射する前後の当該塗膜の黄変度(Δb値)が-0.5~0.5であることを特徴とする塗料用樹脂エマルション。
【請求項2】
エマルション粒子が複数の樹脂層を有し、スチレン系単量体を80~100質量%の含有率で含有する単量体成分を乳化重合させてなる重合体からなる樹脂層を有する請求項1に記載の塗料用樹脂エマルション。
【請求項3】
請求項1または2に記載の塗料用樹脂エマルションを含有することを特徴とする水性塗料。
【請求項4】
用途がトップコートである請求項3に記載の水性塗料。
【請求項5】
請求項3または4に記載の水性塗料で形成されてなる塗膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、塗料用樹脂エマルションに関する。さらに詳しくは、本発明は、例えば、建築物の内装および外装、窯業系建材などの表面に塗装されるトップコートと称されている上塗り塗料などの塗料に好適に使用することができる塗料用樹脂エマルションおよびその製造方法、ならびに当該塗料用樹脂エマルションを含有する水性塗料に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、大気中への揮発性有機化合物の放出などによる環境問題を回避するために、水溶性樹脂、エマルションなどの水分散型樹脂を含有する水系塗料が用いられている。しかし、水系塗料には、一般に水を溶媒とすることに起因して有機溶媒系塗料と比較して耐水性、耐候性などに劣るという技術的課題がある。
【0003】
そこで、耐候性および耐水性に優れるのみならず、鉛直方向で塗膜を形成させた場合であっても塗膜が流下することを防止する性質(以下、パターン保持性という)にも優れる塗料用樹脂組成物として、単量体成分を乳化重合させることによって得られる樹脂エマルションを含有し、当該樹脂エマルションに含まれるエマルション粒子の原料として用いられる単量体成分における酸基含有単量体の含有率が0.3質量%以下である塗料用樹脂組成物が提案されている(例えば、特許文献1参照)。前記塗料用樹脂組成物は、耐候性、耐水性およびパターン保持性に優れていることから、例えば、上塗り塗料などに好適に使用することができる。
【0004】
しかし、近年、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションの開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、前記従来技術に鑑みてなされたものであり、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションおよび当該塗料用樹脂エマルションを含有する水性塗料を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、
(1) エマルション粒子を含有する塗料用樹脂エマルションであって、前記エマルション粒子の原料として用いられる全単量体成分がスチレン系単量体および光安定化単量体を含有し、前記全単量体成分におけるスチレン系単量体の含有率が10~50質量%、光安定化単量体の含有率が0.1~10質量%であり、前記光安定化単量体が2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-(メタ)アクリレート、1,2,2,6,6-ペンタメチルピペリジン-4-(メタ)アクリレート、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-シアノ-4-(メタ)アクリレート、4-(メタ)アクリロイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-(メタ)アクリロイル-1-メトキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、1-(メタ)アクリロイル-4-(メタ)アクリロイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-クロトノイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-(メタ)アクリロイルアミノ-1,2,2,6,6-ペンタメチルピペリジン、4-シアノ-4-(メタ)アクリロイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-クロトノイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、1-(メタ)アクリロイル-4-シアノ-4-(メタ)アクリロイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジンおよび1-クロトノイル-4-クロトノイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジンからなる群より選ばれた少なくとも1種であり、塗料用樹脂エマルションから形成されてなる膜厚100μmの塗膜の波長300nmにおける吸光度と波長450nmにおける吸光度との吸光度比(波長300nmにおける吸光度/波長450nmにおける吸光度)の値が2~5であり、波長200~380nmの紫外線を積算光量10000mJ/cm2で塗膜に照射する前後の当該塗膜の黄変度(Δb値)が0.5以下であることを特徴とする塗料用樹脂エマルション、
(2) エマルション粒子が複数の樹脂層を有し、スチレン系単量体を80~100質量%の含有率で含有する単量体成分を乳化重合させてなる重合体からなる樹脂層を有する前記(1)に記載の塗料用樹脂エマルション、
(3) 前記(1)または(2)に記載の塗料用樹脂エマルションを含有することを特徴とする水性塗料、
(4) 用途がトップコートである前記(3)に記載の水性塗料、および
(5) 前記(3)または(4)に記載の水性塗料で形成されてなる塗膜
に関する。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションおよび当該塗料用樹脂エマルションを含有する水性塗料が提供される。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明の塗料用樹脂エマルションは、前記したように、エマルション粒子を含有する塗料用樹脂エマルションであり、前記エマルション粒子の原料として用いられる全単量体成分におけるスチレン系単量体の含有率が10~50質量%であり、塗料用樹脂エマルションから形成されてなる膜厚100μmの塗膜の波長300nmにおける吸光度と波長450nmにおける吸光度との吸光度比(波長300nmにおける吸光度/波長450nmにおける吸光度)の値が2~5であり、波長200~380nmの紫外線を積算光量10000mJ/cm2で塗膜に照射する前後の当該塗膜の黄変度(Δb値)が0.5以下であることを特徴とする。
【0010】
本発明の塗料用樹脂エマルションは、例えば、単量体成分を乳化重合させることによって得ることができる。前記塗料用樹脂エマルションに含まれるエマルション粒子の原料として、全単量体成分におけるスチレン系単量体の含有率が10~50質量%である単量体成分が用いられる。
【0011】
スチレン系単量体としては、例えば、スチレン、α-メチルスチレン、p-メチルスチレン、tert-ブチルスチレン、クロロスチレン、ビニルトルエン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。これらの単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。スチレン系単量体は、ベンゼン環にメチル基、tert-ブチル基などのアルキル基、ニトロ基、ニトリル基、アルコキシル基、アシル基、スルホン基、ヒドロキシル基、ハロゲン原子などの官能基が存在していてもよい。スチレン系単量体のなかでは、塗膜の耐候性を高める観点から、スチレンが好ましい。
【0012】
エマルション粒子の原料として用いられる全単量体成分におけるスチレン系単量体の含有率は、光沢に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、10質量%以上、好ましくは15質量%以上、より好ましくは20質量%以上、さらに好ましくは25質量%以上であり、耐候性に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、50質量%以下、好ましくは45質量%以下、より好ましくは40質量%以下、さらに好ましくは35質量%以下である。
【0013】
エマルション粒子の原料として用いられる全単量体成分には、スチレン系単量体以外の単量体を用いることができる。エマルション粒子の原料として用いられる全単量体成分におけるスチレン系単量体以外の単量体の含有率は、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、50質量%以上、好ましくは55質量%以上、より好ましくは60質量%以上、さらに好ましくは65質量%以上であり、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、90質量%以下、好ましくは85質量%以下、より好ましくは80質量%以下、さらに好ましくは75質量%以下である。
【0014】
スチレン系単量体以外の単量体としては、例えば、アルキル(メタ)アクリレート、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(メタ)アクリレート、窒素原子含有単量体、スチレン系単量体以外の芳香族系単量体、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、光安定化単量体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。これらの単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。これらのスチレン系単量体以外の単量体のなかでは、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、アルキル(メタ)アクリレート、カルボキシル基含有単量体、シラン基含有単量体および光安定化単量体が好ましい。
【0015】
なお、本明細書において、「(メタ)アクリレート」は「アクリレート」または「メタクリレート」を意味し、「(メタ)アクリル」は「アクリル」または「メタクリル」を意味し、「(メタ)アクリロイル」は「アクリロイル」または「メタクリロイル」を意味する。
【0016】
アルキル(メタ)アクリレートとしては、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-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、sec-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、トリデシル(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、n-ラウリル(メタ)アクリレート、2-(アセトアセトキシ)エチル(メタ)アクリレートなどのアルキル基の炭素数が1~18のアルキル(メタ)アクリレート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。これらの単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらのアルキル(メタ)アクリレートのなかでは、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、アルキル基の炭素数が1~8のアルキル(メタ)アクリレートが好ましく、アルキル基の炭素数が1~3のアルキルメタクリレートおよびアルキル基の炭素数が4~8のアルキルアクリレートがより好ましく、メチルメタクリレートおよび2-エチルヘキシルアクリレートがさらに好ましい。
【0017】
エマルション粒子の原料として用いられる全単量体成分におけるアルキル(メタ)アクリレートの含有率は、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは40質量%以上、より好ましくは45質量%以上、さらに好ましくは50質量%以上であり、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは85質量%以下、より好ましくは80質量%以下、さらに好ましくは75質量%以下である。
【0018】
カルボキシル基含有単量体としては、例えば、(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のカルボキシル基含有脂肪族系単量体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。これらのカルボキシル基含有単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。これらのカルボキシル基含有単量体のなかでは、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、(メタ)アクリル酸が好ましい。
【0019】
エマルション粒子の原料として用いられる全単量体成分におけるカルボキシル基含有単量体の含有率は、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、0質量%以上、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、さらに好ましくは0.3質量%以上であり、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下、さらに好ましくは2質量%以下である。
【0020】
シラン基含有単量体としては、例えば、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、ビニルトリクロロシラン、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。これらのシラン基含有単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。これらのシラン基含有単量体のなかでは、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点、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が好ましく、γ-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランがより好ましい。
【0021】
エマルション粒子の原料として用いられる全単量体成分におけるシラン基含有単量体の含有率は、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、0質量%以上、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上、さらに好ましくは0.5質量%以上であり、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下、さらに好ましくは2質量%以下である。
【0022】
水酸基含有(メタ)アクリレートとしては、例えば、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)アクリレートなどのエステル基の炭素数が1~18の水酸基含有(メタ)アクリレート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。これらの水酸基含有(メタ)アクリレートは、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
【0023】
窒素原子含有単量体としては、例えば、(メタ)アクリルアミド、ダイアセトン(メタ)アクリルアミド、N-モノメチル(メタ)アクリルアミド、N-モノエチル(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-n-プロピル(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、N-メチロール(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、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミドなどの(メタ)アクリルアミド化合物、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレートなどの窒素原子含有(メタ)アクリレート化合物、N-ビニルピロリドン、(メタ)アクリロニトリル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。これらの窒素原子含有単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
【0024】
スチレン系単量体以外の芳香族系単量体としては、例えば、アラルキル(メタ)アクリレート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。アラルキル(メタ)アクリレートとしては、例えば、ベンジル(メタ)アクリレート、フェニルエチル(メタ)アクリレート、メチルベンジル(メタ)アクリレート、ナフチルメチル(メタ)アクリレートなどの炭素数が7~18のアラルキル基を有するアラルキル(メタ)アクリレート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。これらのスチレン系単量体以外の芳香族系単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
【0025】
オキソ基含有単量体としては、例えば、エチレングリコール(メタ)アクリレート、エチレングリコールメトキシ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコール(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールメトキシ(メタ)アクリレートなどの(ジ)エチレングリコール(メトキシ)(メタ)アクリレート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。これらのオキソ基含有単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
【0026】
フッ素原子含有単量体としては、例えば、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エステル基の炭素数が2~6のフッ素原子含有アルキル(メタ)アクリレート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。これらのフッ素原子含有単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
【0027】
エポキシ基含有単量体としては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレートなどのエポキシ基含有(メタ)アクリレート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。これらのエポキシ基含有単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
【0028】
光安定化単量体としては、例えば、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-(メタ)アクリレート、1,2,2,6,6-ペンタメチルピペリジン-4-(メタ)アクリレート、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-シアノ-4-(メタ)アクリレート、4-(メタ)アクリロイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-(メタ)アクリロイル-1-メトキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、1-(メタ)アクリロイル-4-(メタ)アクリロイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-クロトノイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-(メタ)アクリロイルアミノ-1,2,2,6,6-ペンタメチルピペリジン、4-シアノ-4-(メタ)アクリロイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-クロトノイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、1-(メタ)アクリロイル-4-シアノ-4-(メタ)アクリロイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、1-クロトノイル-4-クロトノイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン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。これらの単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。これらの光安定化単量体のなかでは、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-(メタ)アクリレートおよび1,2,2,6,6-ペンタメチルピペリジン-4-(メタ)アクリレートが好ましく、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-(メタ)アクリレートがより好ましく、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-メタクリレートがさらに好ましい。
【0029】
エマルション粒子の原料として用いられる全単量体成分における光安定化単量体の含有率は、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.2質量%以上、さらに好ましくは0.3質量%以上であり、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは10質量%以下、より好ましくは8質量%以下、さらに好ましくは5質量%以下である。
【0030】
また、本発明においては、形成される塗膜に紫外線吸収性を付与する観点から、本発明の目的が阻害されない範囲内で、紫外線吸収性単量体を適量で前記単量体成分に含有させてもよい。
【0031】
一般に、形成される塗膜の耐候性を向上させるために、塗料の原料として用いられる単量体成分中に紫外線吸収性単量体を含有させることが考えられている。しかし、前記単量体成分中に紫外線吸収性単量体を含有させた場合、形成される塗膜の光沢および耐水性が低下するおそれがある。
【0032】
これに対して、本発明の塗料用樹脂エマルションは、エマルション粒子の原料として用いられる単量体成分中に紫外線吸収性単量体を含有させなくても、耐候性に優れるとともに、光沢および耐水性に優れた塗膜を形成することができる。
【0033】
紫外線吸収性単量体としては、例えば、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。これらの紫外線吸収性単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
【0034】
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収性単量体としては、例えば、2-〔2’-ヒドロキシ-5’-(メタ)アクリロイルオキシメチルフェニル〕-2H-ベンゾトリアゾール、2-〔2’-ヒドロキシ-5’-(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル〕-2H-ベンゾトリアゾール、2-〔2’-ヒドロキシ-5’-(メタ)アクリロイルオキシメチルフェニル〕-5-tert-ブチル-2H-ベンゾトリアゾール、2-〔2’-ヒドロキシ-5’-(メタ)アクリロイルアミノメチル-5’-tert-オクチルフェニル〕-2H-ベンゾトリアゾール、2-〔2’-ヒドロキシ-5’-(メタ)アクリロイルオキシプロピルフェニル〕-2H-ベンゾトリアゾール、2-〔2’-ヒドロキシ-5’-(メタ)アクリロイルオキシヘキシルフェニル〕-2H-ベンゾトリアゾール、2-〔2’-ヒドロキシ-3’-tert-ブチル-5’-(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル〕-2H-ベンゾトリアゾール、2-〔2’-ヒドロキシ-3’-tert-ブチル-5’-(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル〕-5-クロロ-2H-ベンゾトリアゾール、2-〔2’-ヒドロキシ-5’-tert-ブチル-3’-(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル〕-2H-ベンゾトリアゾール、2-〔2’-ヒドロキシ-5’-(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル〕-5-クロロ-2H-ベンゾトリアゾール、2-〔2’-ヒドロキシ-5’-(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル〕-5-シアノ-2H-ベンゾトリアゾール、2-〔2’-ヒドロキシ-5’-(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル〕-5-tert-ブチル-2H-ベンゾトリアゾール、2-〔2’-ヒドロキシ-5’-(β-(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)-3’-tert-ブチルフェニル〕-4-tert-ブチル-2H-ベンゾトリアゾール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。これらのベンゾトリアゾール系紫外線吸収性単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
【0035】
ベンゾフェノン系紫外線吸収性単量体としては、例えば、2-ヒドロキシ-4-(メタ)アクリロイルオキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-〔2-ヒドロキシ-3-(メタ)アクリロイルオキシ〕プロポキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-〔2-(メタ)アクリロイルオキシ〕エトキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-〔3-(メタ)アクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロポキシ〕ベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-3-tert-ブチル-4-〔2-(メタ)アクリロイルオキシ〕ブトキシベンゾフェノン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。これらのベンゾフェノン系紫外線吸収性単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
【0036】
単量体成分を乳化重合させる方法としては、例えば、メタノールなどの低級アルコールなどの水溶性有機溶媒と水とを含む水性媒体、水などの媒体中に乳化剤を溶解させ、加熱撹拌下で単量体成分および重合開始剤を滴下させる方法、乳化剤および水を用いてあらかじめ乳化させておいた単量体成分を水または水性媒体に滴下させる方法などが挙げられるが、本発明は、かかる方法のみに限定されるものではない。なお、媒体の量は、得られる(メタ)アクリル系樹脂エマルションに含まれる不揮発分量を考慮して適宜設定すればよい。
【0037】
乳化剤としては、アニオン性乳化剤、ノニオン性乳化剤、カチオン性乳化剤、両性乳化剤、高分子乳化剤などが挙げられ、これらの乳化剤は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
【0038】
アニオン性乳化剤としては、例えば、アンモニウムドデシルサルフェート、ナトリウムドデシルサルフェートなどのアルキルサルフェート塩;アンモニウムドデシルスルホネート、ナトリウムドデシルスルホネートなどのアルキルスルホネート塩;アンモニウムドデシルベンゼンスルホネート、ナトリウムドデシルナフタレンスルホネートなどのアルキルアリールスルホネート塩;ポリオキシエチレンアルキルサルフェート塩;ポリオキシエチレンアルキルアリールサルフェート塩;ジアルキルスルホコハク酸塩;アリールスルホン酸-ホルマリン縮合物;アンモニウムラウリレート、ナトリウムステアリレートなどの脂肪酸塩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。
【0039】
ノニオン性乳化剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールとの縮合体、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸モノグリセライド、エチレンオキサイドと脂肪族アミンとの縮合体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。
【0040】
カチオン性乳化剤としては、例えば、ドデシルアンモニウムクロライドなどのアルキルアンモニウム塩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。
【0041】
両性乳化剤としては、例えば、ベタインエステル型乳化剤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。
【0042】
高分子乳化剤としては、例えば、ポリアクリル酸ナトリウムなどのポリ(メタ)アクリル酸塩;ポリビニルアルコール;ポリビニルピロリドン;ポリヒドロキシエチルアクリレートなどのポリヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;これらの重合体を構成する単量体のうちの1種類以上の単量体を共重合成分とする重合体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。
【0043】
反応性乳化剤は、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好適に使用することができ、それらのなかでも環境保護の観点から、非ノニルフェニル型の乳化剤が好ましい。
【0044】
反応性乳化剤としては、例えば、プロペニル-アルキルスルホコハク酸エステル塩、(メタ)アクリル酸ポリオキシエチレンスルホネート塩、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル硫酸アンモニウム〔例えば、第一工業製薬(株)製、商品名:アクアロンHS-10、アクアロンBC-10など〕、アリルオキシメチルアルキルオキシポリオキシエチレンのスルホネート塩〔例えば、第一工業製薬(株)製、商品名:アクアロンKH-10など〕、アリルオキシメチルノニルフェノキシエチルヒドロキシポリオキシエチレンのスルホネート塩〔例えば、(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープSE-10など〕、アリルオキシメチルアルコキシエチルヒドロキシポリオキシエチレン硫酸エステル塩〔例えば、(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープSR-10、SR-30など〕、ビス(ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル)メタクリレート化スルホネート塩〔例えば、日本乳化剤(株)製、商品名:アントックスMS-60など〕、アリルオキシメチルアルコキシエチルヒドロキシポリオキシエチレン〔例えば、(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープER-20など〕、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル〔例えば、第一工業製薬(株)製、商品名:アクアロンRN-20など〕、アリルオキシメチルノニルフェノキシエチルヒドロキシポリオキシエチレン〔例えば、(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープNE-10など〕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。これらの反応性乳化剤は、いずれもそれぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
【0045】
単量体成分100質量部あたりの乳化剤の量は、重合安定性を向上させる観点から、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上、さらに好ましくは2質量部以上、さらに一層好ましくは3質量部以上であり、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは10質量部以下、より好ましくは8質量部以下、さらに好ましくは6質量部以下、さらに一層好ましくは5質量部以下である。
【0046】
単量体成分を重合させる際には、重合開始剤を用いることができる。重合開始剤としては、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、2,2-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、2,2-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2-アゾビス(2―ジアミノプロパン)ハイドロクロライド、4,4-アゾビス(4-シアノ吉草酸)、2,2-アゾビス(2-メチルプロピオンアミジン)などのアゾ化合物;過硫酸カリウム、過硫酸アンモニ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。これらの重合開始剤は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
【0047】
単量体成分100質量部あたりの重合開始剤の量は、重合速度を高め、未反応の単量体成分の残存量を低減させる観点から、好ましくは0.05質量部以上、より好ましくは0.1質量部以上であり、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは1質量部以下、より好ましくは0.5質量部以下である。
【0048】
重合開始剤の添加方法は、特に限定されない。その添加方法としては、例えば、一括仕込み、分割仕込み、連続滴下などが挙げられる。また、重合反応の終了時期を早める観点から、単量体成分を反応系内に添加する終了前またはその終了後に、重合開始剤の一部をフラスコ内に添加してもよい。
【0049】
なお、重合開始剤の分解を促進するために、例えば、亜硫酸水素ナトリウムなどの還元剤、硫酸第一鉄などの遷移金属塩などの重合開始剤の分解剤を反応系内に適量で添加してもよい。
【0050】
また、反応系内には、必要により、例えば、pH緩衝剤、キレート剤、成膜助剤などの添加剤をフラスコ内に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、単量体成分100質量部あたり、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。
【0051】
また、反応系内には、必要により、連鎖移動剤をフラスコ内に適量で添加してもよい。連鎖移動剤としては、例えば、tert-ドデシルメルカプタンなどのアルキルメルカプタン、チオグリコール酸オクチルなどのチオグリコール酸エステル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。これらの連鎖移動剤は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
【0052】
単量体成分100質量部あたりの連鎖移動剤の量は、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、0質量%以上、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上、さらに好ましくは0.3質量%以上であり、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下、さらに好ましくは1質量%以下である。
【0053】
単量体成分を乳化重合させる際の雰囲気は、特に限定されないが、重合開始剤の効率を高める観点から、窒素ガスなどの不活性ガスであることが好ましい。
【0054】
単量体成分を乳化重合させる際の重合温度は、特に限定がないが、通常、好ましくは50~100℃、より好ましくは60~95℃である。重合温度は、一定であってもよく、重合反応の途中で変化させてもよい。
【0055】
単量体成分を乳化重合させる重合時間は、特に限定がなく、重合反応の進行状況に応じて適宜設定すればよいが、通常、2~9時間程度である。
【0056】
以上のようにして単量体成分を乳化重合させることにより、エマルション粒子が得られる。
【0057】
エマルション粒子を構成している重合体は、架橋構造を有していてもよい。重合体の重量平均分子量は、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは10万以上、より好ましくは30万以上、さらに好ましくは55万以上、さらに一層好ましくは60万以上である。重合体の重量平均分子量の上限値は、架橋構造を有する場合、その重量平均分子量を測定することが困難なため、特に限定されないが、架橋構造を有しない場合には、造膜性を向上させる観点から、好ましくは500万以下、より好ましくは100万以下、さらに好ましくは70万以下である。
【0058】
なお、本明細書において、重合体の重量平均分子量は、ゲルパーミエイションクロマトグラフィー〔東ソー(株)製、品番:HLC-8120GPC、カラム:TSKgel G-5000HXLとTSKgel GMHXL-Lとを直列に使用〕を用いて測定された重量平均分子量(ポリスチレン換算)を意味する。
【0059】
エマルション粒子は、1段の乳化重合によって調製された単層の樹脂層を有するものであってもよく、多段の乳化重合によって調製された複数の樹脂層を有するものであってもよい。これらのエマルション粒子のなかでは、複数の樹脂層を有することが、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から好ましい。なお、エマルション粒子が複数の樹脂層を有する場合、各樹脂層の境界は、必ずしも明確である必要がなく、隣接する樹脂層同士が互いに混ざり合っていてもよい。
【0060】
エマルション粒子を構成する樹脂層の数は、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは1~5層、より好ましくは1~3層、さらに好ましくは2および3層である。
【0061】
エマルション粒子が単層の樹脂層を有する場合、当該エマルション粒子は、例えば、前記単量体成分を乳化重合させることによって調製することができる。
【0062】
エマルション粒子が複数の樹脂層を有する場合、当該エマルション粒子は、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、スチレン系単量体を含有する単量体成分Aを乳化重合させてなる重合体(I)からなる樹脂層および(メタ)アクリル酸エステルを含有する単量体成分Bを乳化重合させることによって重合体(II)からなる樹脂層を有することが好ましい。
【0063】
なお、複数の樹脂層を有するエマルション粒子は、例えば、前記単量体成分を乳化重合させる場合と同様の重合方法および重合条件で単量体成分を多段乳化重合させることによって調製することができる。
【0064】
エマルション粒子が内層および外層の樹脂層を有する場合、当該エマルション粒子は、内層が重合体(I)からなる樹脂層で構成され、外層が重合体(II)からなる樹脂層で構成されていてもよく、内層が重合体(II)からなる樹脂層で構成され、外層が重合体(I)からなる樹脂層で構成されていてよいが、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、内層が重合体(I)からなる樹脂層で構成され、外層が重合体(II)からなる樹脂層で構成されていることが好ましい。
【0065】
なお、エマルション粒子が内層および外層の樹脂層を有する場合、本発明の目的が阻害されない範囲内で、内層および外層以外の樹脂層がエマルション粒子に形成されていてもよい。したがって、本発明においては、例えば、内層の内側にさらに内層が形成されていてもよく、内層と外層との間に中間層が形成されていてもよく、外層の外側にさらに外層が形成されていてもよい。この場合、内層および外層以外の樹脂層の原料として用いられる全単量体成分は、前記単量体成分に用いられる単量体と同様の種類の単量体を用いることができる。
【0066】
以下においては、便宜上、本発明の塗料用樹脂エマルションの好適な実施態様である、内層および外層の樹脂層を有するエマルション粒子を含有し、当該内層がスチレン系単量体を含有する単量体成分Aを乳化重合させてなる重合体(I)で形成され、前記外層が(メタ)アクリル酸エステルを含有する単量体成分Bを乳化重合させてなる重合体(II)で形成され、エマルション粒子の原料として用いられる全単量体成分におけるスチレン系単量体の含有率が10~50質量%である塗料用樹脂エマルションについて説明する。
【0067】
本発明の塗料用樹脂エマルションは、例えば、スチレン系単量体を含有する単量体成分Aを乳化重合させ、得られた重合体(I)で内層を形成させた後、当該内層上に(メタ)アクリル酸エステルを含有する単量体成分Bを乳化重合させることによって重合体(II)からなる外層を形成させる際に、エマルション粒子の原料として用いられる全単量体成分におけるスチレン系単量体の含有率を10~50質量%に調整することによって得ることができる。
【0068】
内層を形成する重合体(I)は、スチレン系単量体を含有する単量体成分Aを乳化重合させることによって得られる。なお、内層を形成する重合体(I)は、例えば、前記単量体成分を乳化重合させる場合と同様の重合方法および重合条件で単量体成分Aを乳化重合させることによって調製することができる。
【0069】
スチレン系単量体としては、前記スチレン系単量体と同様のものを例示することができる。スチレン系単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。スチレン系単量体のなかでは、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、スチレンが好ましい。
【0070】
単量体成分Aにおけるスチレン系単量体の含有率は、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは65質量%以上、より好ましくは70質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上であり、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、100質量%以下である。
【0071】
したがって、単量体成分Aは、スチレン系単量体のみで構成されていてもよく、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは0~35質量%、より好ましくは0~30質量%、さらに好ましくは0~20質量%の範囲内でスチレン系単量体以外の単量体が含有されていてもよい。
【0072】
スチレン系単量体以外の単量体としては、前記スチレン系単量体以外の単量体と同様の種類の単量体を例示することができる。スチレン系単量体以外の単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。スチレン系単量体以外の単量体のなかでは、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、アルキル(メタ)アクリレートおよびカルボキシル基含有単量体が好ましい。
【0073】
アルキル(メタ)アクリレートとしては、前記アルキル(メタ)アクリレートと同様のものを例示することができる。アルキル(メタ)アクリレートは、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。アルキル(メタ)アクリレートのなかでは、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、エステル基の炭素数が1~8のアルキル(メタ)アクリレートが好ましく、エステル基の炭素数が1~3のアルキルメタクリレートおよびエステル基の炭素数が4~8のアルキルアクリレートがより好ましく、メチルメタクリレートおよび2-エチルヘキシルアクリレートがさらに好ましい。
【0074】
単量体成分Aにおけるアルキル(メタ)アクリレートの含有率は、0質量%以上であるが、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは35質量%以下、より好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは20質量%以下である。
【0075】
カルボキシル基含有単量体としては、前記カルボキシル基含有単量体と同様のものを例示することができる。カルボキシル基含有単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。カルボキシル基含有単量体のなかでは、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、(メタ)アクリル酸が好ましい。
【0076】
単量体成分Aにおけるカルボキシル基含有単量体の含有率は、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、0~10質量%が好ましい。
【0077】
次に、重合体(I)からなる内層を形成させた後、当該内層上に(メタ)アクリル酸エステルを含有する単量体成分Bを乳化重合させることによって重合体(II)からなる外層を形成させることができる。なお、外層を形成する重合体(II)は、例えば、前記単量体成分を乳化重合させる場合と同様の重合方法および重合条件で単量体成分Bを乳化重合させることによって調製することができる。
【0078】
単量体成分Bを乳化重合させる際には、重合体(I)の重合反応率が90%以上、好ましくは95%以上に到達した後、単量体成分Bを乳化重合させることが、エマルション粒子内で層分離構造を形成させる観点から好ましい。
【0079】
なお、重合体(I)からなる内層を形成させた後、重合体(II)からなる外層を形成させる前に、本発明の目的が阻害されない範囲内で、必要により、他の重合体からなる層が形成されていてもよい。
【0080】
単量体成分Bに含有される(メタ)アクリル酸エステルとしては、例えば、アルキル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリレート系シラン基含有単量体、水酸基含有(メタ)アクリレート、オキソ基含有(メタ)アクリレート、フッ素原子含有(メタ)アクリレート、エポキシ基含有(メタ)アクリレート、アラルキル(メタ)アクリレート、窒素原子含有(メタ)アクリレート、(メタ)アクリレート系光安定化単量体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。これらの単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの(メタ)アクリル酸エステルのなかでは、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、アルキル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリレート系シラン基含有単量体および(メタ)アクリレート系光安定化単量体が好ましい。
【0081】
アルキル(メタ)アクリレートとしては、前記アルキル(メタ)アクリレートと同様のものを例示することができる。アルキル(メタ)アクリレートは、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。アルキル(メタ)アクリレートのなかでは、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、エステル基の炭素数が1~8のアルキル(メタ)アクリレートが好ましく、エステル基の炭素数が1~3のアルキルメタクリレートおよびエステル基の炭素数が4~8のアルキルアクリレートがより好ましく、メチルメタクリレートおよび2-エチルヘキシルアクリレートがさらに好ましい。
【0082】
(メタ)アクリル酸エステルにおけるアルキル(メタ)アクリレートの含有率は、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは85質量%以上、より好ましくは90質量%以上であり、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは100質量%以下である。なお、(メタ)アクリル酸エステルにアルキル(メタ)アクリレート以外の(メタ)アクリル酸エステルを用いる場合には、(メタ)アクリル酸エステルにおけるアルキル(メタ)アクリレートの含有率は、好ましくは99質量%以下、より好ましくは98質量%以下である。
【0083】
(メタ)アクリル酸エステルにおけるアルキル(メタ)アクリレート以外の(メタ)アクリル酸エステルの含有率は、当該アルキル(メタ)アクリレート以外の(メタ)アクリル酸エステルが有する性質を十分に発現させる観点から、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上であり、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは15質量%以下、より好ましくは10質量%以下である。
【0084】
(メタ)アクリレート系シラン基含有単量体としては、例えば、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。これらの単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。これらの(メタ)アクリレート系シラン基含有単量体のなかでは、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、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が好ましく、γ-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランがより好ましい。
【0085】
(メタ)アクリル酸エステルにおける(メタ)アクリレート系シラン基含有単量体の含有率は、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上、さらに好ましくは0.5質量%以上であり、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは5質量%以下、より好ましくは3質量%以下である。
【0086】
水酸基含有(メタ)アクリレートとしては、前記水酸基含有(メタ)アクリレートと同様のものを例示することができる。オキソ基含有(メタ)アクリレートとしては、前記オキソ基含有単量体と同様のものを例示することができる。フッ素原子含有(メタ)アクリレートとしては、前記フッ素原子含有単量体と同様のものを例示することができる。エポキシ基含有(メタ)アクリレートとしては、前記エポキシ基含有単量体と同様のものを例示することができる。アラルキル(メタ)アクリレートとしては、前記アラルキル(メタ)アクリレートと同様のものを例示することができる。これらの単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
【0087】
窒素原子含有(メタ)アクリレートとしては、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート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。これらの単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0088】
(メタ)アクリレート系光安定化単量体としては、例えば、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-(メタ)アクリレート、1,2,2,6,6-ペンタメチルピペリジン-4-(メタ)アクリレート、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-シアノ-4-(メタ)アクリレート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。これらの単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。これらの(メタ)アクリレート系光安定化単量体のなかでは、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-(メタ)アクリレートおよび1,2,2,6,6-ペンタメチルピペリジン-4-(メタ)アクリレートが好ましく、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-(メタ)アクリレートがより好ましく、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-メタクリレートがさらに好ましい。
【0089】
(メタ)アクリル酸エステルにおける(メタ)アクリレート系光安定化単量体の含有率は、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上、さらに好ましくは0.5質量%以上、さらに一層好ましくは1質量%以上であり、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは10質量%以下、より好ましくは8質量%以下である。
【0090】
また、本発明においては、形成される塗膜に紫外線吸収性を付与する観点から、本発明の目的が阻害されない範囲内で、(メタ)アクリル酸エステルとして、(メタ)アクリレート系紫外線吸収性単量体を適量で単量体成分Bに含有させてもよい。
【0091】
(メタ)アクリレート系紫外線吸収性単量体としては、例えば、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。これらの単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
【0092】
(メタ)アクリレート系紫外線吸収性単量体としては、例えば、2-[2’-ヒドロキシ-5’-(メタ)アクリロイルオキシメチルフェニル]-2H-ベンゾトリアゾール、2-[2’-ヒドロキシ-5’-(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル]-2H-ベンゾトリアゾール、2-[2’-ヒドロキシ-5’-(メタ)アクリロイルオキシメチルフェニル]-5-tert-ブチル-2H-ベンゾトリアゾール、2-[2’-ヒドロキシ-5’-(メタ)アクリロイルオキシプロピルフェニル]-2H-ベンゾトリアゾール、2-[2’-ヒドロキシ-5’-(メタ)アクリロイルオキシヘキシルフェニル]-2H-ベンゾトリアゾール、2-[2’-ヒドロキシ-3’-tert-ブチル-5’-(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル]-2H-ベンゾトリアゾール、2-[2’-ヒドロキシ-3’-tert-ブチル-5’-(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル]-5-クロロ-2H-ベンゾトリアゾール、2-[2’-ヒドロキシ-5’-tert-ブチル-3’-(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル]-2H-ベンゾトリアゾール、2-[2’-ヒドロキシ-5’-(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル]-5-クロロ-2H-ベンゾトリアゾール、2-[2’-ヒドロキシ-5’-(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル]-5-シアノ-2H-ベンゾトリアゾール、2-[2’-ヒドロキシ-5’-(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル]-5-tert-ブチル-2H-ベンゾトリアゾール、2-[2’-ヒドロキシ-5’-(β-(メタ)アクリロイルオキシエトキシ)-3’-tert-ブチルフェニル]-4-tert-ブチル-2H-ベンゾトリアゾール、2-ヒドロキシ-4-(メタ)アクリロイルオキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-[2-ヒドロキシ-3-(メタ)アクリロイルオキシ]プロポキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-[2-(メタ)アクリロイルオキシ]エトキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-[3-(メタ)アクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロポキシ]ベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-3-tert-ブチル-4-[2-(メタ)アクリロイルオキシ]ブトキシベンゾフェノン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。これらの単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
【0093】
単量体成分Bにおける(メタ)アクリル酸エステルの含有率は、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは70質量%以上、より好ましくは75質量%以上、さらに好ましくは80質量%以上であり、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、100質量%以下である。
【0094】
したがって、単量体成分Bは、(メタ)アクリル酸エステルのみで構成されていてもよいが、(メタ)アクリル酸エステル以外の他の単量体を含有するものであってもよい。(メタ)アクリル酸エステル以外の単量体を用いる場合には、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、単量体成分Bにおける(メタ)アクリル酸エステル以外の単量体の含有率は、好ましくは0~30質量%、より好ましくは0~25質量%、さらに好ましくは0~20質量%である。
【0095】
(メタ)アクリル酸エステル以外の単量体としては、例えば、アラルキル(メタ)アクリレート以外の芳香族系単量体、カルボキシル基含有単量体、アミド基含有単量体、(メタ)アクリレート系シラン基含有単量体以外のシラン基含有単量体、(メタ)アクリレート系光安定化単量体以外の光安定化単量体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。これらの単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらの(メタ)アクリル酸エステル以外の単量体のなかでは、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、アラルキル(メタ)アクリレート以外の芳香族系単量体およびカルボキシル基含有単量体が好ましい。
【0096】
アラルキル(メタ)アクリレート以外の芳香族系単量体としては、前記スチレン系単量体と同様のものを例示することができる。アラルキル(メタ)アクリレート以外の芳香族系単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。アラルキル(メタ)アクリレート以外の芳香族系単量体のなかでは、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、スチレンが好ましい。
【0097】
単量体成分Bにおけるアラルキル(メタ)アクリレート以外の芳香族系単量体の含有率は、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、0質量%以上であり、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは30質量%以下、より好ましくは20質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下である。
【0098】
カルボキシル基含有単量体としては、前記カルボキシル基含有単量体と同様のものを例示することができる。カルボキシル基含有単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。カルボキシル基含有単量体のなかでは、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、(メタ)アクリル酸が好ましい。
【0099】
単量体成分Bにおけるカルボキシル基含有単量体の含有率は、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは0~10質量%である。
【0100】
アミド基含有単量体は、例えば、(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミドなどのアクリルアミド化合物、の窒素原子含有(メタ)アクリレート化合物、N-ビニルピロリドン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。これらの単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0101】
(メタ)アクリレート系シラン基含有単量体以外のシラン基含有単量体としては、例えば、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、2-スチリルエチルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン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。これらの単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
【0102】
(メタ)アクリレート系光安定化単量体以外の光安定化単量体としては、例えば、4-(メタ)アクリロイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-(メタ)アクリロイル-1-メトキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、1-(メタ)アクリロイル-4-(メタ)アクリロイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-クロトノイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-(メタ)アクリロイルアミノ-1,2,2,6,6-ペンタメチルピペリジン、4-シアノ-4-(メタ)アクリロイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-クロトノイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、1-(メタ)アクリロイル-4-シアノ-4-(メタ)アクリロイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、1-クロトノイル-4-クロトノイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン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。これらの単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
【0103】
また、本発明においては、形成される塗膜に紫外線吸収性を付与する観点から、本発明の目的が阻害されない範囲内で、(メタ)アクリル酸エステル以外の単量体として、(メタ)アクリル酸エステル系紫外線吸収性単量体以外の系紫外線吸収性単量体を適量で単量体成分Bに含有させてもよい。
【0104】
(メタ)アクリル酸エステル系紫外線吸収性単量体以外の系紫外線吸収性単量体としては、例えば、2-[2’-ヒドロキシ-5’-(メタ)アクリロイルアミノメチル-5’-tert-オクチルフェニル]-2H-ベンゾトリアゾール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。これらの単量体は、それぞれ単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
【0105】
重合体(I)のガラス転移温度は、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは30℃以上、より好ましくは40以上、さらに好ましくは50℃以上であり、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは120℃以下、より好ましくは115℃以下、さらに好ましくは110℃以下である。
【0106】
重合体(II)のガラス転移温度は、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは-20℃以上、より好ましくは-15℃以上、さらに好ましくは-10℃以上であり、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは50℃以下、より好ましくは40℃以下、さらに好ましくは30℃以下である。
【0107】
なお、エマルション粒子自体のガラス転移温度は、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは-5℃以上、より好ましくは0℃以上、さらに好ましくは5℃以上、さらに一層好ましくは10℃以上であり、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは60℃以下、より好ましくは50℃以下、さらに好ましくは40℃以下、さらに一層好ましくは35℃以下である。
【0108】
なお、本明細書において、エマルション粒子を構成する樹脂層のガラス転移温度は、当該重合体を構成する単量体成分に使用されている単量体の単独重合体のガラス転移温度を用いて、式:
1/Tg=Σ(Wm/Tgm)/100
〔式中、Wmは重合体を構成する単量体成分における単量体mの含有率(質量%)、Tgmは単量体mの単独重合体のガラス転移温度(絶対温度:K)を示す〕
で表されるフォックス(Fox)の式に基づいて求められた温度を意味する。
【0109】
本明細書においては、エマルション粒子を構成する樹脂層のガラス転移温度は、特に断りがない限り、前記フォックス(Fox)に基づいて求められたガラス転移温度を意味する。例えば、複数の樹脂層を有するエマルション粒子を構成する樹脂層全体のガラス転移温度は、多段乳化重合の際に用いられたすべての単量体成分における各単量体の質量分率とこれに対応する単量体の単独重合体のガラス転移温度から求められたガラス転移温度を意味する。なお、特殊単量体、多官能単量体などのようにガラス転移温度が不明の単量体については、単量体成分における当該ガラス転移温度が不明の単量体の合計量が質量分率で10質量%以下である場合、ガラス転移温度が判明している単量体のみを用いてガラス転移温度が求められる。単量体成分におけるガラス転移温度が不明の単量体の合計量が質量分率で10質量%を超える場合には、重合体のガラス転移温度は、示差走査熱量分析(DSC)、示差熱量分析(DTA)、熱機械分析(TMA)などによって求められる。
【0110】
樹脂層のガラス転移温度は、単量体成分の組成を調整することにより、容易に調節することができる。エマルション粒子を構成する樹脂層のガラス転移温度を考慮して、当該エマルション粒子を構成する樹脂層の原料として用いられる全単量体成分の組成を決定することができる。
【0111】
重合体のガラス転移温度は、例えば、スチレンの単独重合体では100℃、2-エチルヘキシルアクリレートの単独重合体では-70℃、メタクリル酸の単独重合体では130℃、メチルメタクリレートの単独重合体では105℃、n-ブチルアクリレートの単独重合体では-56℃、2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-メタクリレートの単独重合体では130℃、γ-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシランの単独重合体では70℃、アクリル酸の単独重合体では95℃、1,2,2,6,6-ペンタメチルピペリジン-4-メタクリレートの単独重合体では130℃である。
【0112】
エマルション粒子が重合体(I)および重合体(II)で形成された樹脂層を有する場合、重合体(I)と重合体(II)との質量比〔重合体(I)/重合体(II)〕は、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは5/95以上、より好ましくは10/90以上、さらに好ましくは15/85以上であり、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは80/20以下、より好ましくは75/25以下、より一層好ましくは70/30以下、さらに好ましくは60/40以下、さらに一層好ましくは50/50以下である。
【0113】
エマルション粒子が重合体(I)および重合体(II)で形成された樹脂層を有する場合、エマルション粒子における重合体(I)と重合体(II)との合計含有率は、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、30質量%以上、好ましくは35質量%以上、より好ましくは40質量%以上、さらに好ましくは45質量%以上であり、エマルション粒子における重合体(I)と重合体(II)との合計含有率が高いほど好ましく、その上限値は100質量%である。
【0114】
エマルション粒子が重合体(I)および重合体(II)で形成された樹脂層を有する場合、重合体(II)の溶解パラメーター(以下、SP値ともいう)は、重合体(I)のSP値よりも高いことが、エマルション粒子内で層分離構造を形成させる観点から好ましい。また、重合体(I)のSP値と重合体(II)のSP値の差は、エマルション粒子内で層分離構造を形成させる観点から、大きいことが好ましい。本発明では、エマルション粒子は、SP値が低いスチレン系単量体が多量で用いられる重合体(I)と、SP値が高い重合体(II)で構成されているので、内層と外層とが明確に分離されているという理想的な構造を有する。
【0115】
SP値は、ヒルデブラント(Hildebrand)によって導入された正則溶液論により定義される値であり、2成分系溶液の溶解度の目安にもなっている。一般に、SP値が近い物質同士は互いに混ざりやすい傾向がある。したがって、SP値は、溶質と溶媒との混ざりやすさを判断する目安にもなっている。
【0116】
エマルション粒子の平均粒子径は、エマルション粒子の貯蔵安定性を向上させる観点から、好ましくは30nm以上、より好ましくは50nm以上、さらに好ましくは70nm以上であり、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する塗料用樹脂エマルションを得る観点から、好ましくは250nm以下、より好ましくは200nm以下である。
【0117】
なお、本明細書において、エマルション粒子の平均粒子径は、動的光散乱法による粒度分布測定器〔パーティクル・サイジング・システムズ(Particle Sizing Systems)社製、商品名:NICOMP Model 380)を用いて測定された体積平均粒子径を意味する。
【0118】
本発明の塗料用樹脂エマルションにおける不揮発分の含有率は、生産性を向上させる観点から、好ましくは25質量%以上、より好ましくは35質量%以上であり、取り扱い性を向上させる観点から、好ましくは65質量%以下、より好ましくは55質量%以下である。
【0119】
なお、本明細書において、塗料用樹脂エマルションにおける不揮発分の含有率は、塗料用樹脂エマルション1gを秤量し、熱風乾燥機で110℃の温度で1時間乾燥させ、得られた残渣を不揮発分とし、式:
〔塗料用樹脂エマルションにおける不揮発分の含有率(質量%)〕
=(〔残渣の質量〕÷〔塗料用樹脂エマルション1g〕)×100
に基づいて求められた値を意味する。
【0120】
本発明の塗料用樹脂エマルションの最低造膜温度は、塗膜硬度を高める観点から、好ましくは-5℃以上、より好ましくは5℃以上、さらに好ましくは10℃以上であり、造膜性を向上させる観点から、好ましくは70℃以下、より好ましくは65℃以下、さらに好ましくは60℃以下である。
【0121】
なお、本明細書において、塗料用樹脂エマルションの最低造膜温度は、熱勾配試験機の上に置いたガラス板上に塗料用樹脂エマルションを厚さが0.2mmとなるようにアプリケーターで塗工して乾燥させ、クラックが生じたときの温度を意味する。
【0122】
本発明の塗料用樹脂エマルションは、本発明の目的が阻害されない範囲内で、例えば、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、充填剤、レベリング剤、分散剤、増粘剤、湿潤剤、可塑剤、安定剤、染料、顔料、酸化防止剤などの添加剤が適量で含まれていてもよい。
【0123】
本発明の塗料用樹脂エマルションは、当該塗料用樹脂エマルションから形成された膜厚100μmの塗膜の波長300nmにおける吸光度と波長450nmにおける吸光度との吸光度比(波長300nmにおける吸光度/波長450nmにおける吸光度)の値が2~5であり、波長200~380nmの紫外線を積算光量10000mJ/cm2で塗膜に照射する前後の当該塗膜の黄変度(Δb値)が0.5以下であることを特徴とする。
【0124】
本発明の塗料用樹脂エマルションは、当該塗料用樹脂エマルションから形成された膜厚100μmの塗膜の波長300nmにおける吸光度と波長450nmにおける吸光度との吸光度比(波長300nmにおける吸光度/波長450nmにおける吸光度)の値が2~5であり、波長200~380nmの紫外線を積算光量10000mJ/cm2で塗膜に照射する前後の当該塗膜の黄変度(Δb値)が0.5以下であることから、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する。
【0125】
本発明の塗料用樹脂エマルションから形成された膜厚100μmの塗膜の波長300nmにおける吸光度と波長450nmにおける吸光度との吸光度比(波長300nmにおける吸光度/波長450nmにおける吸光度)の値は、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する観点から、2以上であり、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する観点から、5以下、好ましくは4.5以下、より好ましくは4以下、さらに好ましくは3.5以下、さらに一層好ましくは3以下である。なお、吸光度比は、以下の実施例に記載の方法に基づいて測定したときの値である。
【0126】
本発明の塗料用樹脂エマルションから形成された膜厚100μmの塗膜に波長200~380nmの紫外線を積算光量10000mJ/cm2で照射した前後の当該塗膜の黄変度(Δb値)は、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する観点から、好ましくは-0.5以上、より好ましくは-0.3以上、さらに好ましくは0以上であり、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成する観点から、0.5以下、好ましくは0.45以下、より好ましくは0.4以下である。なお、黄変度(Δb値)は、以下の実施例に記載の方法に基づいて測定したときの値である。
【0127】
以上のようにして得られる本発明の塗料用樹脂エマルションは、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成するので、例えば、建築物の内装および外装、窯業系建材などの表面に塗装されるトップコートと称されている上塗り塗料(水性塗料)などの塗料に好適に使用することができる。
【0128】
本発明の水性塗料は、前記塗料用樹脂エマルションを含有することを特徴とする。本発明の水性塗料は、前記塗料用樹脂エマルションのみで構成されていてもよく、本発明の目的が阻害されない範囲内で、例えば、前記塗料用樹脂エマルションと、成膜助剤、可塑剤、抑泡剤、顔料、増粘剤、艶消し剤、分散剤、湿潤剤、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、充填剤、レベリング剤、安定剤、顔料、染料、酸化防止剤などの1種類または2種類以上が含まれていてもよい。塗料としては、例えば、エナメル塗料、クリヤー塗料などが挙げられる。
【0129】
本発明の水性塗料は、1層のみで塗工してもよく、2層以上に重ね塗りすることによって塗工してもよい。2層以上に重ね塗りすることによって塗工する場合、その一部の層のみが本発明の水性塗料によって形成されてもよく、全部の層が本発明の水性塗料で形成されてもよい。重ね塗りは、例えば、プライマー処理やシーラー処理などを施した被塗物に、第1層(例えば、下塗り層)用塗料を塗布して乾燥させた後、第2層(例えば、上塗り層)用塗料を上塗りし、乾燥させる方法などが挙げられるが、本発明は、かかる方法によって限定されるものではない。本発明の水性塗料を塗布する方法としては、例えば、刷毛、バーコーター、アプリケーター、エアスプレー、エアレススプレー、ロールコーター、フローコーターなどを用いた塗布方法が挙げられるが、本発明は、かかる例示のみに限定されるものではない。
【0130】
形成された塗膜は、例えば、常温で乾燥させてもよく、加熱することによって乾燥させてもよい。また、形成された塗膜の乾燥後の厚さは、通常、1~1000μm程度であることが好ましい。
【0131】
本発明の水性塗料は、例えば、建築物の内装および外装、外壁などに現場塗装する際に好適に使用することができるほか、窯業系建材などの無機質建材にも好適に使用することができる。窯業系建材としては、例えば、瓦、外壁材などが挙げられる。窯業系建材は、無機質硬化体の原料となる水硬性膠着材に無機充填剤、繊維質材料などを添加し、得られた混合物を成形し、得られた成形体を養生し、硬化させることによって得られる。建築物の外装を構成する無機質建材としては、例えば、フレキシブルボード、珪酸カルシウム板、石膏スラグパーライト板、木片セメント板、プレキャストコンクリート板、ALC板、石膏ボードなどが挙げられる。
【0132】
本発明の水性塗料を建材に塗布する際には、例えば、スプレー、ローラー、ハケ、コテなどを用いることができる。
【0133】
なお、本発明の水性塗料を建材の表面および裏面に塗布する際には、両面に塗膜を有する建材を効率よく製造する観点から、必要により、当該建材を加熱しておいてもよい。
【実施例】
【0134】
次に本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明は、かかる実施例のみに限定されるものではない。なお、以下の実施例において、特に断りがない限り、「部」は「質量部」を意味する。
【0135】
調製例1
脱イオン水223部、分散剤〔花王(株)製、商品名:デモールEP〕60部、分散剤〔第一工業製薬(株)製、商品名:ディスコートN-14〕50部、湿潤剤〔花王(株)製、商品名:エマルゲンLS-106〕10部、プロピレングリコール50部、酸化チタン〔石原産業(株)製、商品名:タイペークCR-95〕1000部およびガラスビーズ(直径:1mm)200部をホモディスパーで回転速度3000min-1にて60分間分散させた後、100メッシュ(JISメッシュ、以下同じ)の金網で濾過することにより、白色ペーストを調製した。
【0136】
実施例1
滴下ロート、撹拌機、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えたフラスコ内に脱イオン水764部を仕込んだ。滴下ロートに脱イオン水113部、乳化剤〔第一工業製薬(株)製、商品名:アクアロンBC-10〕の25%水溶液24部、スチレン260部、メチルメタクリレート10部、2-エチルヘキシルアクリレート20部およびメタクリル酸10部からなる滴下用プレエマルションを調製し、そのうち全単量体成分の総量の5%にあたる73部をフラスコ内に添加し、ゆるやかに窒素ガスを吹き込みながら80℃まで昇温し、5%過硫酸アンモニウム水溶液10部を添加し、重合を開始した。その後、滴下用プレエマルションの残部と5%過硫酸アンモニウム水溶液9部を70分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0137】
滴下終了後、フラスコの内容物を80℃で60分間維持し、引き続いて脱イオン水265部、乳化剤〔(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープSR-10〕の25%水溶液56部、スチレン40部、メチルメタクリレート330部、2-エチルヘキシルアクリレート320部および2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-メタクリレート10部からなる2段目滴下用プレエマルションを調製し、得られたプレエマルションおよび5%過硫酸アンモニウム水溶液21部を170分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0138】
次に、フラスコの内容物を80℃で60分間維持し、25%アンモニア水を添加することによってpHを8に調整し、重合を終了した。得られた反応液を室温まで冷却した後、300メッシュの金網で濾過することにより、不揮発分量が45質量%の塗料用樹脂エマルションを得た。
【0139】
前記で得られた塗料用樹脂エマルションに含まれるエマルション粒子は、2層構造を有し、内層を構成する単量体成分Aにおけるスチレンの含有率は87質量%であり、外層を構成する単量体成分Bにおける(メタ)アクリル酸エステルの含有率は94質量%であり、内層と外層との質量比は30/70であり、エマルション粒子における内層と外層との合計含有率は100質量%であり、エマルション粒子の原料として用いられる全単量体におけるスチレンの含有率は30質量%であり、外層を構成する重合体(II)のガラス転移温度は-2℃であり、内層を構成する重合体(I)のガラス転移温度は81℃であり、エマルション粒子全体のガラス転移温度は19℃であった。
【0140】
次に、前記で得られた塗料用樹脂エマルション100部に成膜助剤として2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオールモノイソブチレート〔JNC(株)製、品番:CS-12〕8部を添加し、ホモディスパーで回転速度1500min-1にて30分間攪拌することにより、測定用樹脂エマルションを得た。
【0141】
前記で得られた測定用樹脂エマルションをポリプロピレン板(縦:70mm、横:150mm、厚さ:2mm)に、乾燥後の膜厚が100μmとなるようにアプリケーターで塗布し、温度が23℃および相対湿度が65%の雰囲気中で1日間静置することによって乾燥させた。その後、形成された塗膜をポリプロピレン板から剥離させることにより、乾燥後の膜厚が100μmの塗膜を得た。
【0142】
前記で得られた膜厚100μmの塗膜の波長300nmにおける吸光度と波長450nmにおける吸光度を紫外・可視・近赤外分光光度計〔(株)島津製作所製、品番:UV-3600〕で測定し、当該塗膜の波長300nmにおける吸光度と波長450nmにおける吸光度との吸光度比(波長300nmにおける吸光度/波長450nmにおける吸光度、以下、吸光度比という)の値を、式:
〔波長300nmにおける吸光度と波長450nmにおける吸光度との吸光度比〕
=〔波長300nmにおける吸光度÷波長450nmにおける吸光度〕
に基づいて求めたところ、当該塗膜の吸光度比は2.5であった。
【0143】
次に、前記で得られた測定用樹脂エマルションをフロートガラス板〔日本テストパネル(株)製、縦:70mm、横:150mm、厚さ:2mm〕に、乾燥後の膜厚が100μmとなるようにアプリケーターで塗布し、温度が23℃および相対湿度が65%の雰囲気中で1日間静置し、乾燥させることにより、乾燥後の厚さが100μmの塗膜を得た。
【0144】
紫外線照射装置〔アイグラフィックス(株)製、品番:US2-04-1〕を用い、メJ/cm2(ピーク強度:340mW/cm2)で照射した前後の当該塗膜の黄変度(Δb値)を分光色差計〔日本電色工業(株)製、品番:SE-6000〕で測定したところ、当該塗膜の黄変度(Δb値)は0.2であった。
【0145】
実施例2
滴下ロート、撹拌機、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えたフラスコ内に脱イオン水764部を仕込んだ。滴下ロートに脱イオン水76部、乳化剤〔第一工業製薬(株)製、商品名:アクアロンBC-10〕の25%水溶液16部、スチレン200部からなる滴下用プレエマルションを調製し、そのうち全単量体成分の総量の5%にあたる73部をフラスコ内に添加し、ゆるやかに窒素ガスを吹き込みながら80℃まで昇温し、5%過硫酸アンモニウム水溶液10部を添加し、重合を開始した。その後、滴下用プレエマルションの残部と5%過硫酸アンモニウム水溶液6部を50分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0146】
滴下終了後、フラスコの内容物を80℃で60分間維持し、引き続いて脱イオン水302部、乳化剤〔(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープSR-10〕の25%水溶液64部、メチルメタクリレート410部、2-エチルヘキシルアクリレート350部、γ-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン10部および2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-メタクリレート30部からなる2段目滴下用プレエマルションを調製し、得られたプレエマルションおよび5%過硫酸アンモニウム水溶液24部を190分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0147】
次に、フラスコの内容物を80℃で60分間維持し、25%アンモニア水を添加することによってpHを8に調整し、重合を終了した。得られた反応液を室温まで冷却した後、300メッシュの金網で濾過することにより、不揮発分量が45質量%の塗料用樹脂エマルションを得た。
【0148】
前記で得られた塗料用樹脂エマルションに含まれるエマルション粒子は、2層構造を有し、内層を構成する単量体成分Aにおけるスチレンの含有率は100質量%であり、外層を構成する単量体成分Bにおける(メタ)アクリル酸エステルの含有率は100質量%であり、内層と外層との質量比は20/80であり、エマルション粒子における内層と外層との合計含有率は100質量%であり、エマルション粒子の原料として用いられる全単量体におけるスチレンの含有率は20質量%であり、外層を構成する重合体(II)のガラス転移温度は1℃であり、内層を構成する重合体(I)のガラス転移温度は100℃であり、エマルション粒子全体のガラス転移温度は17℃であった。
【0149】
また、前記で得られた塗料用樹脂エマルションから形成された膜厚100μmの塗膜の吸光度比および黄変度(Δb値)を実施例1と同様にして測定したところ、吸光度比は2.8であり、黄変度(Δb値)は0.1であった。
【0150】
実施例3
滴下ロート、撹拌機、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えたフラスコ内に脱イオン水764部を仕込んだ。滴下ロートに脱イオン水151部、乳化剤〔第一工業製薬(株)製、商品名:アクアロンBC-10〕の25%水溶液32部、スチレン340部、メチルメタクリレート10部および2-エチルヘキシルアクリレート50部からなる滴下用プレエマルションを調製し、そのうち全単量体成分の総量の5%にあたる73部をフラスコ内に添加し、ゆるやかに窒素ガスを吹き込みながら80℃まで昇温し、5%過硫酸アンモニウム水溶液10部を添加し、重合を開始した。その後、滴下用プレエマルションの残部と5%過硫酸アンモニウム水溶液12部を100分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0151】
滴下終了後、フラスコの内容物を80℃で60分間維持し、引き続いて脱イオン水227部、乳化剤〔(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープSR-10〕の25%水溶液48部、スチレン60部、メチルメタクリレート230部、2-エチルヘキシルアクリレート290部、メタクリル酸10部および2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-メタクリレート10部からなる2段目滴下用プレエマルションを調製し、得られたプレエマルションおよび5%過硫酸アンモニウム水溶液18部を140分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0152】
次に、フラスコの内容物を80℃で60分間維持し、25%アンモニア水を添加することによってpHを8に調整し、重合を終了した。得られた反応液を室温まで冷却した後、300メッシュの金網で濾過することにより、不揮発分量が45質量%の塗料用樹脂エマルションを得た。
【0153】
前記で得られた塗料用樹脂エマルションに含まれるエマルション粒子は、2層構造を有し、内層を構成する単量体成分Aにおけるスチレンの含有率は85質量%であり、外層を構成する単量体成分Bにおける(メタ)アクリル酸エステルの含有率は88質量%であり、内層と外層との質量比は40/60であり、エマルション粒子における内層と外層との合計含有率は100質量%であり、エマルション粒子の原料として用いられる全単量体におけるスチレンの含有率は40質量%であり、外層を構成する重合体(II)のガラス転移温度は-6℃であり、内層を構成する重合体(I)のガラス転移温度は65℃であり、エマルション粒子全体のガラス転移温度は18℃であった。
【0154】
また、前記で得られた塗料用樹脂エマルションから形成された膜厚100μmの塗膜の吸光度比および黄変度(Δb値)を実施例1と同様にして測定したところ、吸光度比は2.2であり、黄変度(Δb値)は0.4であった。
【0155】
実施例4
滴下ロート、撹拌機、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えたフラスコ内に脱イオン水764部を仕込んだ。滴下ロートに脱イオン水302部、乳化剤〔第一工業製薬(株)製、商品名:アクアロンBC-10〕の25%水溶液64部、スチレン20部、メチルメタクリレート390部、2-エチルヘキシルアクリレート380部およびメタクリル酸10部からなる滴下用プレエマルションを調製し、そのうち全単量体成分の総量の5%にあたる73部をフラスコ内に添加し、ゆるやかに窒素ガスを吹き込みながら80℃まで昇温し、5%過硫酸アンモニウム水溶液10部を添加し、重合を開始した。その後、滴下用プレエマルションの残部と5%過硫酸アンモニウム水溶液24部を190分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0156】
滴下終了後、フラスコの内容物を80℃で60分間維持し、引き続いて脱イオン水76部、乳化剤〔(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープSR-10〕の25%水溶液16部、スチレン180部、2-エチルヘキシルアクリレート10部および2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-メタクリレート10部からなる2段目滴下用プレエマルションを調製し、得られたプレエマルションおよび5%過硫酸アンモニウム水溶液6部を50分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0157】
次に、フラスコの内容物を80℃で60分間維持し、25%アンモニア水を添加することによってpHを8に調整し、重合を終了した。得られた反応液を室温まで冷却した後、300メッシュの金網で濾過することにより、不揮発分量が45質量%の塗料用樹脂エマルションを得た。
【0158】
前記で得られた塗料用樹脂エマルションに含まれるエマルション粒子は、2層構造を有し、外層を構成する単量体成分Aにおけるスチレンの含有率は90質量%であり、内層を構成する単量体成分Bにおける(メタ)アクリル酸エステルの含有率は96質量%であり、内層と外層との質量比は80/20であり、エマルション粒子における内層と外層との合計含有率は100質量%であり、エマルション粒子の原料として用いられる全単量体におけるスチレンの含有率は20質量%であり、内層を構成する重合体(II)のガラス転移温度は-5℃であり、外層を構成する重合体(I)のガラス転移温度は86℃であり、エマルション粒子全体のガラス転移温度は10℃であった。
【0159】
また、前記で得られた塗料用樹脂エマルションから形成された膜厚100μmの塗膜の吸光度比および黄変度(Δb値)を実施例1と同様にして測定したところ、吸光度比は2.5であり、黄変度(Δb値)は-0.1であった。
【0160】
実施例5
滴下ロート、撹拌機、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えたフラスコ内に脱イオン水764部を仕込んだ。滴下ロートに脱イオン水265部、乳化剤〔第一工業製薬(株)製、商品名:アクアロンBC-10〕の25%水溶液56部、スチレン40部、メチルメタクリレート320部、2-エチルヘキシルアクリレート330部およびアクリル酸10部からなる滴下用プレエマルションを調製し、そのうち全単量体成分の総量の5%にあたる73部をフラスコ内に添加し、ゆるやかに窒素ガスを吹き込みながら80℃まで昇温し、5%過硫酸アンモニウム水溶液10部を添加し、重合を開始した。その後、滴下用プレエマルションの残部と5%過硫酸アンモニウム水溶液21部を170分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0161】
滴下終了後、フラスコの内容物を80℃で60分間維持し、引き続いて脱イオン水113部、乳化剤〔(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープSR-10〕の25%水溶液24部、スチレン250部、2-エチルヘキシルアクリレート40部および2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-メタクリレート10部からなる2段目滴下用プレエマルションを調製し、得られたプレエマルションおよび5%過硫酸アンモニウム水溶液9部を70分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0162】
次に、フラスコの内容物を80℃で60分間維持し、25%アンモニア水を添加することによってpHを8に調整し、重合を終了した。得られた反応液を室温まで冷却した後、300メッシュの金網で濾過することにより、不揮発分量が45質量%の塗料用樹脂エマルションを得た。
【0163】
前記で得られた塗料用樹脂エマルションに含まれるエマルション粒子は、2層構造を有し、外層を構成する単量体成分Aにおけるスチレンの含有率は83質量%であり、内層を構成する単量体成分Bにおける(メタ)アクリル酸エステルの含有率は93質量%であり、内層と外層との質量比は70/30であり、エマルション粒子における内層と外層との合計含有率は100質量%であり、エマルション粒子の原料として用いられる全単量体におけるスチレンの含有率は29質量%であり、内層を構成する重合体(II)のガラス転移温度は-4℃であり、外層を構成する重合体(I)のガラス転移温度は63℃であり、エマルション粒子全体のガラス転移温度は13℃であった。
【0164】
また、前記で得られた塗料用樹脂エマルションから形成された膜厚100μmの塗膜の吸光度比および黄変度(Δb値)を実施例1と同様にして測定したところ、吸光度比は2.6であり、黄変度(Δb値)は-0.3であった。
【0165】
実施例6
滴下ロート、撹拌機、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えたフラスコ内に脱イオン水764部を仕込んだ。滴下ロートに脱イオン水227部、乳化剤〔第一工業製薬(株)製、商品名:アクアロンBC-10〕の25%水溶液48部、スチレン60部、メチルメタクリレート240部、2-エチルヘキシルアクリレート290部およびメタクリル酸10部からなる滴下用プレエマルションを調製し、そのうち全単量体成分の総量の5%にあたる73部をフラスコ内に添加し、ゆるやかに窒素ガスを吹き込みながら80℃まで昇温し、5%過硫酸アンモニウム水溶液10部を添加し、重合を開始した。その後、滴下用プレエマルションの残部と5%過硫酸アンモニウム水溶液18部を140分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0166】
滴下終了後、フラスコの内容物を80℃で60分間維持し、引き続いて脱イオン水151部、乳化剤〔(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープSR-10〕の25%水溶液32部、スチレン340部、2-エチルヘキシルアクリレート50部および2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-メタクリレート10部からなる2段目滴下用プレエマルションを調製し、得られたプレエマルションおよび5%過硫酸アンモニウム水溶液12部を100分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0167】
次に、フラスコの内容物を80℃で60分間維持し、25%アンモニア水を添加することによってpHを8に調整し、重合を終了した。得られた反応液を室温まで冷却した後、300メッシュの金網で濾過することにより、不揮発分量が45質量%の塗料用樹脂エマルションを得た。
【0168】
前記で得られた塗料用樹脂エマルションに含まれるエマルション粒子は、2層構造を有し、外層を構成する単量体成分Aにおけるスチレンの含有率は85質量%であり、内層を構成する単量体成分Bにおける(メタ)アクリル酸エステルの含有率は88質量%であり、内層と外層との質量比は60/40であり、エマルション粒子における内層と外層との合計含有率は100質量%であり、エマルション粒子の原料として用いられる全単量体におけるスチレンの含有率は40質量%であり、内層を構成する重合体(II)のガラス転移温度は-6℃であり、外層を構成する重合体(I)のガラス転移温度は65℃であり、エマルション粒子全体のガラス転移温度は18℃であった。
【0169】
また、前記で得られた塗料用樹脂エマルションから形成された膜厚100μmの塗膜の吸光度比および黄変度(Δb値)を実施例1と同様にして測定したところ、吸光度比は2.4であり、黄変度(Δb値)は-0.4であった。
【0170】
実施例7
滴下ロート、撹拌機、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えたフラスコ内に脱イオン水764部を仕込んだ。滴下ロートに脱イオン水151部、乳化剤〔第一工業製薬(株)製、商品名:アクアロンBC-10〕の25%水溶液32部、スチレン260部および2-エチルヘキシルアクリレート140部からなる滴下用プレエマルションを調製し、そのうち全単量体成分の総量の5%にあたる73部をフラスコ内に添加し、ゆるやかに窒素ガスを吹き込みながら80℃まで昇温し、5%過硫酸アンモニウム水溶液10部を添加し、重合を開始した。その後、滴下用プレエマルションの残部と5%過硫酸アンモニウム水溶液12部を100分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0171】
滴下終了後、フラスコの内容物を80℃で60分間維持し、引き続いて脱イオン水227部、乳化剤〔(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープSR-10〕の25%水溶液48部、スチレン40部、メチルメタクリレート120部、2-エチルヘキシルアクリレート430部および2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-メタクリレート10部からなる2段目滴下用プレエマルションを調製し、得られたプレエマルションおよび5%過硫酸アンモニウム水溶液18部を140分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0172】
次に、フラスコの内容物を80℃で60分間維持し、25%アンモニア水を添加することによってpHを8に調整し、重合を終了した。得られた反応液を室温まで冷却した後、300メッシュの金網で濾過することにより、不揮発分量が45質量%の塗料用樹脂エマルションを得た。
【0173】
前記で得られた塗料用樹脂エマルションに含まれるエマルション粒子は、2層構造を有し、内層を構成する単量体成分Aにおけるスチレンの含有率は65質量%であり、外層を構成する単量体成分Bにおける(メタ)アクリル酸エステルの含有率は93質量%であり、内層と外層との質量比は40/60であり、エマルション粒子における内層と外層との合計含有率は100質量%であり、エマルション粒子の原料として用いられる全単量体におけるスチレンの含有率は30質量%であり、外層を構成する重合体(II)のガラス転移温度は-39℃であり、内層を構成する重合体(I)のガラス転移温度は16℃であり、エマルション粒子全体のガラス転移温度は-20℃であった。
【0174】
また、前記で得られた塗料用樹脂エマルションから形成された膜厚100μmの塗膜の吸光度比および黄変度(Δb値)を実施例1と同様にして測定したところ、吸光度比は2.3であり、黄変度(Δb値)は0.3であった。
【0175】
実施例8
滴下ロート、撹拌機、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えたフラスコ内に脱イオン水764部を仕込んだ。滴下ロートに脱イオン水151部、乳化剤〔第一工業製薬(株)製、商品名:アクアロンBC-10〕の25%水溶液32部、スチレン260部、メチルメタクリレート120部および2-エチルヘキシルアクリレート20部からなる滴下用プレエマルションを調製し、そのうち全単量体成分の総量の5%にあたる73部をフラスコ内に添加し、ゆるやかに窒素ガスを吹き込みながら80℃まで昇温し、5%過硫酸アンモニウム水溶液10部を添加し、重合を開始した。その後、滴下用プレエマルションの残部と5%過硫酸アンモニウム水溶液12部を100分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0176】
滴下終了後、フラスコの内容物を80℃で60分間維持し、引き続いて脱イオン水227部、乳化剤〔(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープSR-10〕の25%水溶液48部、スチレン40部、メチルメタクリレート430部、2-エチルヘキシルアクリレート120部および2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-メタクリレート10部からなる2段目滴下用プレエマルションを調製し、得られたプレエマルションおよび5%過硫酸アンモニウム水溶液18部を140分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0177】
次に、フラスコの内容物を80℃で60分間維持し、25%アンモニア水を添加することによってpHを8に調整し、重合を終了した。得られた反応液を室温まで冷却した後、300メッシュの金網で濾過することにより、不揮発分量が45質量%の塗料用樹脂エマルションを得た。
【0178】
前記で得られた塗料用樹脂エマルションに含まれるエマルション粒子は、2層構造を有し、内層を構成する単量体成分Aにおけるスチレンの含有率は65質量%であり、外層を構成する単量体成分Bにおける(メタ)アクリル酸エステルの含有率は93質量%であり、内層と外層との質量比は40/60であり、エマルション粒子における内層と外層との合計含有率は100質量%であり、エマルション粒子の原料として用いられる全単量体におけるスチレンの含有率は30質量%であり、外層を構成する重合体(II)のガラス転移温度は50℃であり、内層を構成する重合体(I)のガラス転移温度は86℃であり、エマルション粒子全体のガラス転移温度は63℃であった。
【0179】
また、前記で得られた塗料用樹脂エマルションから形成された膜厚100μmの塗膜の吸光度比および黄変度(Δb値)を実施例1と同様にして測定したところ、吸光度比は2.2であり、黄変度(Δb値)は0.2であった。
【0180】
実施例9
滴下ロート、撹拌機、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えたフラスコ内に脱イオン水764部を仕込んだ。滴下ロートに脱イオン水126部、乳化剤〔第一工業製薬(株)製、商品名:アクアロンBC-10〕の25%水溶液27部、スチレン280部、メチルメタクリレート37部および2-エチルヘキシルアクリレート16部からなる滴下用プレエマルション調製し、そのうち全単量体成分の総量の5%にあたる73部をフラスコ内に添加し、ゆるやかに窒素ガスを吹き込みながら80℃まで昇温し、5%過硫酸アンモニウム水溶液10部を添加し、重合を開始した。その後、滴下用プレエマルションの残部と5%過硫酸アンモニウム水溶液10部を90分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0181】
滴下終了後、フラスコの内容物を80℃で60分間維持し、引き続いて脱イオン水126部、乳化剤〔(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープSR-10〕の25%水溶液27部、メチルメタクリレート163部および2-エチルヘキシルアクリレート170部からなる2段目滴下用プレエマルションを調製し、得られたプレエマルションおよび5%過硫酸アンモニウム水溶液10部を90分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0182】
次に、フラスコの内容物を80℃で60分間維持し、引き続いて脱イオン水126部、乳化剤〔(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープSR-10〕の25%水溶液27部、メチルメタクリレート216部、2-エチルヘキシルアクリレート112部、メタクリル酸1部および2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-メタクリレート5部からなる滴下用プレエマルションを調製し、得られたプレエマルションおよび5%過硫酸アンモニウム水溶液10部を90分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0183】
滴下終了後、フラスコ内の内容物を80℃で60分間維持し、25%アンモニア水を添加することによってpHを8に調整し、重合を終了した。得られた反応液を室温まで冷却した後、300メッシュの金網で濾過することにより、不揮発分量が45質量%の塗料用樹脂エマルションを得た。
【0184】
前記で得られた塗料用樹脂エマルションに含まれるエマルション粒子は、3層構造を有し、内層を構成する単量体成分Aにおけるスチレンの含有率は84質量%であり、外層を構成する単量体成分Bにおける(メタ)アクリル酸エステルの含有率は99.7質量%であり、内層と外層との間に中間層を有し、内層と外層との質量比は50/50であり、エマルション粒子における内層と外層との合計含有率は約66.7質量%であり、エマルション粒子の原料として用いられる全単量体におけるスチレンの含有率は28質量%であり、外層を構成する重合体(II)のガラス転移温度は21℃であり、内層を構成する重合体(I)のガラス転移温度は84℃であり、エマルション粒子全体のガラス転移温度は27℃であった。
【0185】
また、前記で得られた塗料用樹脂エマルションから形成された膜厚100μmの塗膜の吸光度比および黄変度(Δb値)を実施例1と同様にして測定したところ、吸光度比は2.6であり、黄変度(Δb値)は0.1であった。
【0186】
比較例1
滴下ロート、撹拌機、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えたフラスコ内に脱イオン水764部を仕込んだ。滴下ロートに脱イオン水113部、乳化剤〔第一工業製薬(株)製、商品名:アクアロンBC-10〕の25%水溶液24部、スチレン45部およびメチルメタクリレート255部からなる滴下用プレエマルションを調製し、そのうち全単量体成分の総量の5%にあたる73部をフラスコ内に添加し、ゆるやかに窒素ガスを吹き込みながら80℃まで昇温し、5%過硫酸アンモニウム水溶液10部を添加し、重合を開始した。その後、滴下用プレエマルションの残部と5%過硫酸アンモニウム水溶液9部を70分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0187】
滴下終了後、フラスコ内容物を80℃で60分間維持し、引き続いて脱イオン水265部、乳化剤〔(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープSR-10〕の25%水溶液56部、スチレン5部、メチルメタクリレート320部、2-エチルヘキシルアクリレート360部、アクリル酸5部および2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-メタクリレート10部からなる2段目滴下用プレエマルションを調製し、得られたプレエマルションおよび5%過硫酸アンモニウム水溶液21部を170分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0188】
次に、フラスコの内容物を80℃で60分間維持し、25%アンモニア水を添加することによってpHを8に調製し、重合を終了した。得られた反応液を室温まで冷却した後、300メッシュの金網で濾過することにより、不揮発分量が45質量%の塗料用樹脂エマルションを得た。
【0189】
前記で得られた塗料用樹脂エマルションに含まれるエマルション粒子は、2層構造を有し、内層を構成する単量体成分Aにおけるスチレンの含有率は15質量%であり、外層を構成する単量体成分Bにおける(メタ)アクリル酸エステルの含有率は98.6質量%であり、内層と外層との質量比は30/70であり、エマルション粒子における内層と外層との合計含有率は100質量%であり、エマルション粒子の原料として用いられる全単量体におけるスチレンの含有率は5質量%であり、外層を構成する重合体(II)のガラス転移温度は-11℃であり、内層を構成する重合体(I)のガラス転移温度は104℃であり、エマルション粒子全体のガラス転移温度は15℃であった。
【0190】
また、前記で得られた塗料用樹脂エマルションから形成された膜厚100μmの塗膜の吸光度比および黄変度(Δb値)を実施例1と同様にして測定したところ、吸光度比は1.4であり、黄変度(Δb値)は0.2であった。
【0191】
比較例2
滴下ロート、撹拌機、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えたフラスコ内に脱イオン水764部を仕込んだ。滴下ロートに脱イオン水189部、乳化剤〔第一工業製薬(株)製、商品名:アクアロンBC-10〕の25%水溶液40部、スチレン325部、メチルメタクリレート100部、2-エチルヘキシルアクリレート65部およびメタクリル酸10部からなる滴下用プレエマルションを調製し、そのうち全単量体成分の総量の5%にあたる73部をフラスコ内に添加し、ゆるやかに窒素ガスを吹き込みながら80℃まで昇温し、5%過硫酸アンモニウム水溶液10部を添加し、重合を開始した。その後、滴下用プレエマルションの残部と5%過硫酸アンモニウム水溶液15部を120分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0192】
滴下終了後、フラスコの内容物を80℃で60分間維持し、引き続いて脱イオン水189部、乳化剤〔(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープSR-10〕の25%水溶液40部、スチレン325部、2-エチルヘキシルアクリレート155部、γ-メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン10部および2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-メタクリレート10部からなる2段目滴下用プレエマルションを調製し、得られたプレエマルションおよび5%過硫酸アンモニウム水溶液15部を120分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0193】
次に、フラスコの内容物を80℃で60分間維持し、25%アンモニア水を添加することによってpHを8に調整し、重合を終了した。得られた反応液を室温まで冷却した後、300メッシュの金網で濾過することにより、不揮発分量が45質量%の塗料用樹脂エマルションを得た。
【0194】
前記で得られた塗料用樹脂エマルションに含まれるエマルション粒子は、2層構造を有し、内層を構成する単量体成分Aにおけるスチレンの含有率は65質量%であり、外層を構成する単量体成分Bにおける(メタ)アクリル酸エステルの含有率は35質量%であり、内層と外層との質量比は50/50であり、エマルション粒子における内層と外層との合計含有率は100質量%であり、エマルション粒子の原料として用いられる全単量体におけるスチレンの含有率は65質量%であり、外層を構成する重合体(II)のガラス転移温度は23℃であり、内層を構成する重合体(I)のガラス転移温度は81℃であり、エマルション粒子全体のガラス転移温度は50℃であった。
【0195】
また、前記で得られた塗料用樹脂エマルションから形成された膜厚100μmの塗膜の吸光度比および黄変度(Δb値)を実施例1と同様にして測定したところ、吸光度比は2.3であり、黄変度(Δb値)は0.8であった。
【0196】
比較例3
滴下ロート、攪拌機、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えたフラスコ内に脱イオン水764部を仕込んだ。滴下ロートに脱イオン水378部、乳化剤〔第一工業製薬(株)製、商品名:アクアロンBC-10〕の25%水溶液80部、スチレン300部、メチルメタクリレート320部、2-エチルヘキシルアクリレート360部、メタクリル酸10部および2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-メタクリレート10部からなる滴下用プレエマルションを調製し、そのうち全単量体成分の総量の5%にあたる73部をフラスコ内に添加し、ゆるやかに窒素ガスを吹き込みながら80℃まで昇温し、5%過硫酸アンモニウム水溶液10部を添加し、重合を開始した。その後、滴下用プレエマルションの残部と5%過硫酸アンモニウム水溶液30部を240分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0197】
次に、フラスコの内容物を80℃で60分間維持し、25%アンモニア水を添加することによってpHを8に調整し、重合を終了した。得られた反応液を室温まで冷却した後、300メッシュの金網で濾過することにより、不揮発分量が45質量%の塗料用樹脂エマルションを得た。
【0198】
前記で得られた塗料用樹脂エマルションに含まれるエマルション粒子は、1層構造を有し、エマルション粒子の原料として用いられる全単量体におけるスチレンの含有率は30質量%であり、エマルション粒子全体のガラス転移温度は15℃であった。
【0199】
また、前記で得られた塗料用樹脂エマルションから形成された膜厚100μmの塗膜の吸光度比および黄変度(Δb値)を実施例1と同様にして測定したところ、吸光度比は1.3であり、黄変度(Δb値)は0.3であった。
【0200】
比較例4
〔樹脂エマルションXの調製〕
滴下ロート、撹拌機、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えたフラスコ内に脱イオン水764部を仕込んだ。滴下ロートに脱イオン水227部、乳化剤〔第一工業製薬(株)製、商品名:アクアロンBC-10〕の25%水溶液48部、スチレン10部、メチルメタクリレート290部、2-エチルヘキシルアクリレート290部およびメタクリル酸10部からなる滴下用プレエマルションを調製し、そのうち全単量体成分の総量の5%にあたる73部をフラスコ内に添加し、ゆるやかに窒素ガスを吹き込みながら80℃まで昇温し、5%過硫酸アンモニウム水溶液10部を添加し、重合を開始した。その後、滴下用プレエマルションの残部と5%過硫酸アンモニウム水溶液18部を140分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0201】
滴下終了後、フラスコの内容物を80℃で60分間維持し、引き続いて脱イオン水151部、乳化剤〔(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープSR-10〕の25%水溶液32部、メチルメタクリレート340部および2-エチルヘキシルアクリレート60部からなる2段目滴下用プレエマルションを調製し、得られたプレエマルションおよび5%過硫酸アンモニウム水溶液12部を100分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0202】
次に、フラスコの内容物を80℃で60分間維持し、25%アンモニア水を添加することによってpHを8に調整し、重合を終了した。得られた反応液を室温まで冷却した後、300メッシュの金網で濾過することにより、不揮発分量が45質量%の樹脂エマルションXを得た。
【0203】
前記で得られた樹脂エマルションXに含まれるエマルション粒子は、2層構造を有し、内層を構成する単量体成分Aにおけるスチレンの含有率は1.7質量%であり、外層を構成する単量体成分Bにおける(メタ)アクリル酸エステルの含有率は100質量%であり、内層と外層との質量比は60/40であり、エマルション粒子における内層と外層との合計含有率は100質量%であり、エマルション粒子の原料として用いられる全単量体におけるスチレンの含有率は1質量%であり、外層を構成する重合体(II)のガラス転移温度は62℃であり、内層を構成する重合体(I)のガラス転移温度は-6℃であり、エマルション粒子全体のガラス転移温度は18℃であった。
【0204】
〔樹脂エマルションYの調製〕
滴下ロート、撹拌機、窒素ガス導入管、温度計および還流冷却管を備えたフラスコ内に脱イオン水764部を仕込んだ。滴下ロートに脱イオン水151部、乳化剤〔第一工業製薬(株)製、商品名:アクアロンBC-10〕の25%水溶液32部、スチレン350部および2-エチルヘキシルアクリレート50部からなる滴下用プレエマルションを調製し、そのうち全単量体成分の総量の5%にあたる73部をフラスコ内に添加し、ゆるやかに窒素ガスを吹き込みながら80℃まで昇温し、5%過硫酸アンモニウム水溶液10部を添加し、重合を開始した。その後、滴下用プレエマルションの残部と5%過硫酸アンモニウム水溶液12部を100分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0205】
滴下終了後、フラスコの内容物を80℃で60分間維持し、引き続いて脱イオン水227部、乳化剤〔(株)ADEKA製、商品名:アデカリアソープSR-10〕の25%水溶液48部、スチレン240部、メチルメタクリレート50部、2-エチルヘキシルアクリレート290部、メタクリル酸10部および2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-メタクリレート10部からなる2段目滴下用プレエマルションを調製し、得られたプレエマルションおよび5%過硫酸アンモニウム水溶液18部を140分間にわたり均一にフラスコ内に滴下した。
【0206】
次に、フラスコの内容物を80℃で60分間維持し、25%アンモニア水を添加することによってpHを8に調整し、重合を終了した。得られた反応液を室温まで冷却した後、300メッシュの金網で濾過することにより、不揮発分量が45質量%の樹脂エマルションYを得た。
【0207】
前記で得られた樹脂エマルションYに含まれるエマルション粒子は、2層構造を有し、内層を構成する単量体成分Aにおけるスチレンの含有率は88質量%であり、外層を構成する単量体成分Bにおける(メタ)アクリル酸エステルの含有率は58質量%であり、内層と外層との質量比は40/60であり、エマルション粒子における内層と外層との合計含有率は100質量%であり、エマルション粒子の原料として用いられる全単量体におけるスチレンの含有率は59質量%であり、外層を構成する重合体(II)のガラス転移温度は-7℃であり、内層を構成する重合体(I)のガラス転移温度は65℃であり、エマルション粒子全体のガラス転移温度は18℃であった。
【0208】
〔塗料用樹脂エマルションの調製〕
撹拌機を備えたフラスコ内に前記で得られた樹脂エマルションX500部を仕込んだ。次に、室温でフラスコの内容物を撹拌しながら、前記で得られた樹脂エマルションY500部を5分間にわたり均一にフラスコ内に添加した後、30分間攪拌することにより、混合液を得た。得られた混合液を300メッシュの金網で濾過することにより、不揮発分量が45質量%の塗料用樹脂エマルションを得た。
【0209】
前記で得られた塗料用樹脂エマルションは、2層構造を有するエマルション粒子を含有する樹脂エマルションXおよび樹脂エマルションYを1:1の割合で混合したものであり、当該塗料用樹脂エマルションに含まれるエマルション粒子の原料として用いられる全単量体におけるスチレンの含有率は30質量%であった。
【0210】
また、前記で得られた塗料用樹脂エマルションから形成された膜厚100μmの塗膜の吸光度比および黄変度(Δb値)を実施例1と同様にして測定したところ、吸光度比は4であり、黄変度(Δb値)は1.2であった。
【0211】
実験例
各実施例および各比較例で得られた塗料用樹脂エマルション100部に成膜助剤として2,2,4-トリメチル-1,3-ペンタンジオールモノイソブチレート〔JNC(株)製、品番:CS-12〕8部を添加し、ホモディスパーで回転速度1500min-1にて30分間攪拌した後、調製例1で得られた白色ペースト30部および消泡剤〔サンノプコ(株)製、商品名:SNデフォーマー777〕0.5部を添加し、クレーブス単位粘度計(ブルックフィールド社製、品番:KU-1)を用いて25℃で測定したときの粘度が80KUとなるように増粘剤〔(株)ADEKA製、商品名:アデカノールUH-420〕を添加し、その状態で30分間攪拌することにより、塗料を調製した。
【0212】
次に、前記で得られた塗料を用い、塗料用樹脂エマルションの物性として、耐候性および光沢を以下の方法に基づいて調べた。その結果を表1に示す。
【0213】
〔耐候性〕
スレート板〔日本テストパネル(株)製、縦:70mm、横:150mm、厚さ:6mm〕にシーラー〔エスケー化研(株)製、商品名:EXシーラー〕をエアスプレーで150g/m2の塗布量で均一に塗布し、23℃の空気中で1週間乾燥させた。
【0214】
次に、前記で得られた塗料を10milアプリケーターで塗布し、23℃の空気中にて1週間乾燥させた後、当該塗料が塗布されたスレート板の側面および背面をアルミニウムテープでシールし、塗料が塗布された面の60°鏡面光沢を光沢計〔日本電色工業(株)製、品番:VG7000〕で測定し、さらに以下の条件にて500時間耐候性試験を行ない、前記光沢計で当該スレート板の塗装面の光沢を測定し、式:
[光沢保持率(%)]
=〔[耐候性試験後の光沢]÷[耐候性試験前の光沢]〕×100
に基づいて求め、以下の評価基準に基づいて耐候性を評価した。
【0215】
〔耐候性試験の試験条件〕
・試験機:メタルウェザー〔ダイプラ・ウィンテス(株)製、品番:KU-R4〕
・照射:気温65℃で相対湿度50%の空気中で4時間照射(照射強度:80mW/cm2)
・湿潤:気温35℃で相対湿度98%の空気中で4時間
・シャワー:湿潤前後に各30秒間
【0216】
(評価基準)
50点:光沢性保持率90%以上
30点:光沢性保持率80%以上90%未満
20点:光沢性保持率60%以上80%未満
0点:光沢性保持率60%未満
【0217】
〔光沢〕
フロートガラス板〔日本テストパネル(株)製、縦:70mm、横:150mm、厚さ:2mm〕に前記で得られた塗料を8milアプリケーターで塗布し、23℃の空気中にて1週間乾燥させた後、当該塗料が塗布された面の60°鏡面光沢を光沢計〔日本電色工業(株)製、品番:VG7000〕で測定し、以下の評価基準に基づいて光沢を評価した。
(評価基準)
50点:鏡面光沢値が85以上
30点:鏡面光沢値が80以上85未満
20点:鏡面光沢値が70以上80未満
0点:表面光沢値が70未満
【0218】
〔総合評価〕
各試験項目における評価得点を合計することにより、総合評価(100点満点)を行なった。なお、×の評価が1つでもあるものは、不合格である。
【0219】
【0220】
表1に示された結果から、各実施例で得られた塗料用樹脂エマルションは、いずれも、耐候性および光沢に総合的に優れた塗膜を形成することがわかる。
【産業上の利用可能性】
【0221】
本発明の塗料用樹脂エマルションは、水性一液型として、例えば、建築物の外装、窯業系建材などの表面に塗装されるトップコートと称されている上塗り塗料などの塗料に使用することが期待される。