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(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】2024-04-08
(45)【発行日】2024-04-16
(54)【発明の名称】塗料組成物及び塗膜形成方法
(51)【国際特許分類】
   C09D 133/14 20060101AFI20240409BHJP
   C09D 175/04 20060101ALI20240409BHJP
   C09D 183/04 20060101ALI20240409BHJP
   C09D 7/63 20180101ALI20240409BHJP
   C09D 7/62 20180101ALI20240409BHJP
   C08F 20/28 20060101ALI20240409BHJP
   B05D 1/02 20060101ALI20240409BHJP
   B05D 1/36 20060101ALI20240409BHJP
   B05D 3/02 20060101ALI20240409BHJP
   B05D 7/24 20060101ALI20240409BHJP
【FI】
C09D133/14
C09D175/04
C09D183/04
C09D7/63
C09D7/62
C08F20/28
B05D1/02 Z
B05D1/36 B
B05D3/02 Z
B05D7/24 302P
B05D7/24 302Y
B05D7/24 302T
B05D7/24 303E
【請求項の数】 11
(21)【出願番号】P 2019216800
(22)【出願日】2019-11-29
(65)【公開番号】P2021091744
(43)【公開日】2021-06-17
【審査請求日】2022-07-22
(31)【優先権主張番号】P 2019215321
(32)【優先日】2019-11-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【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】100162396
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 泰之
(74)【代理人】
【識別番号】100214363
【弁理士】
【氏名又は名称】安藤 達也
(72)【発明者】
【氏名】森 健二
(72)【発明者】
【氏名】沖山 陽彦
(72)【発明者】
【氏名】日高 貴弘
【審査官】橋本 栄和
(56)【参考文献】
【文献】特開2003-049116(JP,A)
【文献】特開2018-181668(JP,A)
【文献】特開2000-007995(JP,A)
【文献】特開2000-319546(JP,A)
【文献】特開2002-097413(JP,A)
【文献】特開平11-293183(JP,A)
【文献】特開平10-100328(JP,A)
【文献】特開平06-322052(JP,A)
【文献】特開平01-121374(JP,A)
【文献】特開平05-230161(JP,A)
【文献】特開平02-163177(JP,A)
【文献】特表2018-532824(JP,A)
【文献】国際公開第2018/097012(WO,A1)
【文献】国際公開第2014/192842(WO,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C09D 133/14
C09D 175/04
C09D 183/04
C09D 7/63
C09D 7/62
C08F 20/28
B05D 1/02
B05D 1/36
B05D 3/02
B05D 7/24
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
シリル基含有アクリル樹脂(A)、シリル基を含有しない水酸基含有アクリル樹脂(B)、アルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサン(C)、ポリイソシアネート化合物(D)、及び触媒(E)を含有する塗料組成物であって、該シリル基含有アクリル樹脂(A)が、少なくとも1種のポリジメチルシロキサンセグメントを含有することを特徴とする塗料組成物。
【請求項2】
シリル基含有アクリル樹脂(A)が、全モノマー100部を基準として、構造中にポリジメチルシロキサンセグメントを有する重合性不飽和モノマー(a1)を0.1部以上含有することを特徴とする請求項1に記載の塗料組成物。
【請求項3】
シリル基含有アクリル樹脂(A)が、下記式(1)及び/又は(2)で示されるポリジメチルシロキサンセグメントを有する重合性不飽和モノマー(a1)、加水分解性シリル基含有重合性不飽和モノマー(a2)、水酸基含有重合性不飽和モノマー、及び必要によりこれらと共重合可能な他の重合性不飽和モノマーの共重合により得られるものである請求項1又は2に記載の塗料組成物。
【化1】
(式中、Rは炭素数1~10のアルキル基を表わし、Rは炭素数1~6の二価の炭化水素基を表わし、Rは水素原子又はメチル基を表わし、R及びRは同一又は異なり、それぞれ水素原子又はメチル基を表わし、R及びRは同一又は異なり、それぞれ炭素数1~6の二価の炭化水素基を表わし、そして、n及びnはそれぞれジメチルシロキサン単位の繰り返し数を意味し、6~300の範囲内の数である。)
【請求項4】
さらに、水酸基含有アクリル樹脂被覆シリカ粒子(F)を含有することを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の塗料組成物。
【請求項5】
アルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサン(C)の数平均分子量が、500~10,000の範囲内であることを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の塗料組成物。
【請求項6】
アルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサン(C)の固形分含有量が塗料中の樹脂固形分を基準として0.01~10質量%であることを特徴とする請求項1~5のいずれか1項に記載の塗料組成物。
【請求項7】
主剤成分(I)及び硬化剤成分(II)を含む多液型の塗料組成物であって、主剤成分(I)が、少なくとも1種のポリジメチルシロキサンセグメントを有するシリル基含有アクリル樹脂(A)、シリル基を含有しない水酸基含有アクリル樹脂(B)、及びアルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサン(C)を含み、硬化剤成分(II)が、ポリイソシアネート化合物(D)及び触媒(E)を含むことを特徴とする塗料組成物。
【請求項8】
請求項1~7のいずれか1項に記載の塗料組成物を塗装して、上塗り塗膜を形成する塗膜形成方法。
【請求項9】
請求項1~7のいずれか1項に記載の塗料組成物を霧化塗装して、硬化膜厚として1~50μmの上塗り塗膜を形成し、次いで70~200℃の温度で加熱硬化する塗膜形成方法。
【請求項10】
着色塗料組成物を塗装して着色塗膜を形成する工程、
該着色塗膜上に請求項1~7のいずれか1項に記載の塗料組成物を塗装して上塗り塗膜を形成する工程、
得られた着色塗膜及び上塗り塗膜を同時に加熱硬化する工程、
を順次行うことを特徴とする複層塗膜形成方法。
【請求項11】
着色塗料組成物を霧化塗装して、硬化膜厚として1~50μmの着色塗膜を形成する工程、
該着色塗膜上に請求項1~7のいずれか1項に記載の塗料組成物を霧化塗装して、硬化膜厚として1~50μmの上塗り塗膜を形成する工程、
得られた着色塗膜及び上塗り塗膜を同時に70~200℃の温度で加熱硬化する工程、
を順次行うことを特徴とする複層塗膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば、自動車車体、トラック、オートバイ、バス、自動車部品、鉄道車両、産業機器、建物、構造物等の塗装面に撥水性を付与することで耐汚染性(汚れ付着防止性又は汚れ除去性)と耐汚染持続性に優れ、該塗装面の外観を長期にわたり保護することができる塗料組成物及びその塗膜形成方法(塗装方法)に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車車体等の塗装面を保護し、艶出しをするためにワックスを塗布することは広く行われている。一般に、ワックスは、塗布直後は塗装面の艶を向上させる効果があるが、初期の艶を長期にわたり維持することは困難であり、ワックス塗布を定期的に行う必要がある。
【0003】
一方、自動車車体等に形成される塗装面は、雨、雪、みぞれ、氷の形成等の天候の影響、及び、埃、汚れ、ダスト、大気汚染物質、鳥糞等の環境的汚染物により汚れが生じることが多く、こうした汚れを目立たなくするための簡便な塗料及び/又は塗装方法の開発が求められている。
【0004】
その一つの方策として、例えば、特許文献1(国際公開第2006/001510号)には、加水分解性シリル基、水酸基及びポリシロキサン鎖を有するアクリル樹脂、加水分解性シリル基を有するオルガノポリシロキサン、ならびに加水分解性シリル基を有しないオルガノポリシロキサンを含んでなる表面処理剤が開示されているが、硬化性、貯蔵安定性、及び汚れ防止持続性の両立が不十分な場合があった。
【0005】
また、特許文献2(特開平10-36771号)には、自動車用の劣化塗膜及び小傷修復兼艶だし剤として、特定のオルガノポリシロキサン組成物が開示されており、そこには、該組成物を用いることにより、劣化した塗膜を修復することができ、光沢に優れた高耐久性の塗膜を形成せしめることができると記載されている。しかしながら、揮発性成分を多く含むため、塗布後、揮発成分が揮発して、経時的に塗膜の大幅な体積減少が起きる傾向がある。そのため、該艶だし剤を例えば塗装面に生成した傷の凹部に塗布すると、塗布膜がその乾燥と共に収縮し、傷の凹部の多くが再び露出してしまい、経時により艶だし効果が低下して膜が汚れやすくなり、付着した汚れ成分を拭き取りにくくなるという欠点があった。
【0006】
また、特許文献3(国際公開第2019/168041号)には、アルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサン、触媒、及びバインダーを有する塗料組成物が開示され、そこには、塗料の貯蔵安定性が良好で、塗膜の耐汚染性(汚れ付着防止性又は汚れ除去性)と持続性に優れ、該塗膜の外観を長期にわたり保護することができると記載されている。しかしながら、該塗料組成物はアルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサンの含有量が多い場合は相溶性が悪化し塗膜が白濁することがあった。またアルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサンの含有量が少ない場合には耐汚染性が長時間持続できなくなることがあった。
【0007】
また、特許文献4(特開平11-57608号)には、上塗着色ベース塗膜上に上塗クリヤー塗膜を形成する塗装方法が開示され、該上塗クリヤー塗料が、(A)水酸基含有有機樹脂、(B)メラミン樹脂及びブロック化ポリイソシアネート化合物から選ばれる少なくとも1種の架橋剤、及び(C)特定の珪素化合物である親水性付与剤を有し、汚れ防止性、塗膜性能、塗膜外観に優れると記載されている。しかしながら、塗膜が親水性であるため汚れ防止効果はある程度発揮できるものの、耐水性や耐候性などの長期の塗膜性能が十分ではなかった。また、移動する金属板上にカーテン法またはダイコート法による塗装方法であるため、塗膜の仕上がり性が十分ではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【文献】国際公開第2006/001510号
【文献】特開平10-36771号
【文献】国際公開第2019/168041号
【文献】特開平11-57608号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明が解決しようとする課題は、塗料の貯蔵安定性が良好で、塗膜の耐汚染性(汚れ付着防止性又は汚れ除去性)と持続性に優れ、該塗膜の耐擦り傷性に優れ、かつ透明で外観を長期にわたり保護することができる塗料組成物及びその塗膜形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、シリル基含有アクリル樹脂(A)、シリル基を含有しない水酸基含有アクリル樹脂(B)、アルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサン(C)、ポリイソシアネート化合物(D)、及び触媒(E)を含有する塗料組成物によって、上記課題の解決が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0011】
即ち、本発明は、以下の塗料組成物及びその塗装方法を提供するものである。
項1.シリル基含有アクリル樹脂(A)、シリル基を含有しない水酸基含有アクリル樹脂(B)、アルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサン(C)、ポリイソシアネート化合物(D)、及び触媒(E)を含有する塗料組成物であって、該シリル基含有アクリル樹脂(A)が、少なくとも1種のポリジメチルシロキサンセグメントを含有することを特徴とする塗料組成物。
項2.シリル基含有アクリル樹脂(A)が、全モノマー100部を基準として、構造中にポリジメチルシロキサンセグメントを有する重合性不飽和モノマー(a1)を0.1部以上含有することを特徴とする前記項1に記載の塗料組成物。
項3.シリル基含有アクリル樹脂(A)が、下記式(1)及び/又は(2)で示されるポリジメチルシロキサンセグメントを有する重合性不飽和モノマー(a1)、加水分解性シリル基含有重合性不飽和モノマー(a2)、水酸基含有重合性不飽和モノマー、及び必要によりこれらと共重合可能な他の重合性不飽和モノマーの共重合により得られるものである前記項1又は2に記載の塗料組成物。
【0012】
【化1】
【0013】
(式中、Rは炭素数1~10のアルキル基を表わし、Rは炭素数1~6の二価の炭化水素基を表わし、Rは水素原子又はメチル基を表わし、R及びRは同一又は異なり、それぞれ水素原子又はメチル基を表わし、R及びRは同一又は異なり、それぞれ炭素数1~6の二価の炭化水素基を表わし、そして、n及びnはそれぞれジメチルシロキサン単位の繰り返し数を意味し、6~300、好ましくは6~100の範囲内の数である。)
項4.さらに、水酸基含有アクリル樹脂被覆シリカ粒子(F)を含有することを特徴とする前記項1~3に記載の塗料組成物。
項5.アルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサン(C)の数平均分子量が、500~10,000の範囲内であることを特徴とする前記項1~4に記載の塗料組成物。
項6.アルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサン(C)の固形分含有量が塗料中の樹脂固形分を基準として0.01~10質量%であることを特徴とする前記項1~5に記載の塗料組成物。
項7.主剤成分(I)及び硬化剤成分(II)を含む多液型の塗料組成物であって、主剤成分(I)が、少なくとも1種のポリジメチルシロキサンセグメントを有するシリル基含有アクリル樹脂(A)、シリル基を含有しない水酸基含有アクリル樹脂(B)、及びアルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサン(C)を含み、硬化剤成分(II)が、ポリイソシアネート化合物(D)及び触媒(E)を含むことを特徴とする塗料組成物。
項8.前記項1~7の塗料組成物を塗装して、上塗り塗膜を形成する塗膜形成方法。
項9.前記項1~7の塗料組成物を霧化塗装して、硬化膜厚として1~50μmの上塗り塗膜を形成し、次いで70~200℃の温度で加熱硬化する塗膜形成方法。
項10.着色塗料組成物を塗装して着色塗膜を形成する工程、
該着色塗膜上に前記項1~7の塗料組成物を塗装して上塗り塗膜を形成する工程、
得られた着色塗膜及び上塗り塗膜を同時に加熱硬化する工程、
を順次行うことを特徴とする複層塗膜形成方法。
項11.着色塗料組成物を霧化塗装して、硬化膜厚として1~50μmの着色塗膜を形成する工程、
該着色塗膜上に前記項1~7の塗料組成物を霧化塗装して、硬化膜厚として1~50μmの上塗り塗膜を形成する工程、
得られた着色塗膜及び上塗り塗膜を同時に70~200℃の温度で加熱硬化する工程、
を順次行うことを特徴とする複層塗膜形成方法。
【発明の効果】
【0014】
本発明の塗料組成物により得られた塗膜は、優れた透明性と耐汚染性(汚れ付着防止性又は汚れ除去性)と持続性を有する。具体的には、本発明の塗装方法により得られた塗膜は、仕上がり性が良好であり、また、雨、雪、みぞれ、氷の形成等の天候の影響、及び、埃、汚れ、ダスト、大気汚染物質、鳥糞等の環境的汚染物に曝された後でも、長期間にわたってその仕上がり外観を維持することができる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。
なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において実施される各種の変形例も含むものとして理解されるべきである。
【0016】
また、本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及び/又はメタクリレートを意味し、「(メタ)アクリル酸」は、アクリル酸及び/又はメタクリル酸を意味する。また、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイル及び/又はメタクリロイルを意味する。また、「(メタ)アクリルアミド」は、アクリルアミド及び/又はメタクリルアミドを意味する。
【0017】
本発明の塗料組成物は、シリル基含有アクリル樹脂(A)、シリル基を含有しない水酸基含有アクリル樹脂(B)、アルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサン(C)、ポリイソシアネート化合物(D)、及び触媒(E)を含有する塗料組成物であって、該シリル基含有アクリル樹脂(A)が、少なくとも1種のポリジメチルシロキサンセグメントを含有する塗料組成物である。
【0018】
シリル基含有アクリル樹脂(A)
本発明の塗料組成物に用いることができるシリル基含有アクリル樹脂(A)は、アクリル樹脂に少なくとも1種のポリジメチルシロキサンセグメントを含有するものであれば好適に用いることができ、製造方法としては、アクリル樹脂にポリジメチルシロキサンセグメントを付加する方法やポリジメチルシロキサンセグメントを有する重合性不飽和モノマー(a1)とその他の重合性不飽和モノマーを共重合して製造する方法がある。
【0019】
本明細書において、「ポリシロキサン」とは、Si-O-Si結合を含む重合体のことであり、「シリル基」とは、例えば、トリメチルシリル基やトリメトキシシリル基などのケイ素化合物基であり、置換基を有していても有していなくてもよい。
【0020】
上記ポリジメチルシロキサンセグメントを有する重合性不飽和モノマー(a1)としては、アクリル樹脂にポリジメチルシロキサンセグメントを導入し、被膜の表面に撥水性を与えるための成分であり、具体的には、例えば、下記式(1)及び(2)
【0021】
【化2】
【0022】
(式中、Rは炭素数1~10のアルキル基を表わし、Rは炭素数1~6の二価の炭化水素基を表わし、Rは水素原子又はメチル基を表わし、R及びRは同一又は異なり、それぞれ水素原子又はメチル基を表わし、R及びRは同一又は異なり、それぞれ炭素数1~6の二価の炭化水素基を表わし、そして、n及びnはそれぞれジメチルシロキサン単位の繰り返し数を意味し、6~300、好ましくは6~100の範囲内の数である。)
で示される化合物が挙げられる。
【0023】
上記重合性不飽和モノマー(a1)の市販品としては、例えば、サイラプレーンFM-0721、サイラプレーンFM-0711、サイラプレーンFM-0725(以上、JNC社製、商品名);X-22-174ASX、X-22-174BX、KF-2012、X-22-2426、X-22-2404、X-22-2475(以上、信越化学工業社製、商品名)等を挙げることができる。
【0024】
上記ポリジメチルシロキサンセグメントを有する重合性不飽和モノマー(a1)は、一般に300~30000、好ましくは500~20000の範囲内の数平均分子量を有することができる。
【0025】
上記シリル基含有アクリル樹脂(A)は、耐汚染性、成分(C)との相溶性(塗膜の透明性)の観点から、全モノマー100部を基準として、構造中にポリジメチルシロキサンセグメントを有する重合性不飽和モノマー(a1)を0.1部以上含有することが好ましく、0.5~30部含有することがより好ましく、1~15部含有することがさらに好ましい。
【0026】
また、上記シリル基含有アクリル樹脂(A)は、ポリジメチルシロキサンセグメントを有する重合性不飽和モノマー(a1)以外の加水分解性シリル基含有重合性不飽和モノマー(a2)とモノマー(a1)とを併用して共重合することが好ましい。
【0027】
上記加水分解性シリル基含有重合性不飽和モノマー(a2)としては、耐汚染性(汚れ付着防止又は汚れ除去)を与えるためのモノマー成分である。加水分解性シリル基含有重合性不飽和モノマー(a2)は、上記ポリジメチルシロキサンセグメントを有する重合性不飽和モノマー(a1)以外のシリル基含有重合性不飽和モノマーであり、1分子中に重合性二重結合と加水分解性シリル基を併せもつ化合物が包含される。「加水分解性シリル基」とは、加水分解によりシラノール基を与えるケイ素化合物基であり、例えば、アルコキシシリル基、ハロゲン化シリル基などが挙げられる。具体的には、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、ビニルトリス(2-メトキシエトキシ)シランなどのビニルトリ(C1~C6アルコキシ)シラン;ビニルトリアセトオキシシランなどのビニルトリ(C2~C6アルカノイルオキシ)シラン;β-(メタ)アクリロイルオキシエチ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などの(メタ)アクリロイルオキシアルキルトリ-C1~C6アルコキシシラン等を挙げることができる。これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
【0028】
上記シリル基含有アクリル樹脂(A)が、全モノマー100部を基準として、構造中に重合性不飽和モノマー(a2)を0~50部含有することが好ましく、10~40部含有することがより好ましい。
【0029】
また、上記シリル基含有アクリル樹脂(A)は、上記ポリジメチルシロキサンセグメントを有する重合性不飽和モノマー(a1)及び加水分解性シリル基含有重合性不飽和モノマー(a2)以外の重合性不飽和モノマーを用いることが好ましく、該モノマーとしては、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、イソプロピル(メタ)アクリレート等の炭素数3以下のアルキル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、i-ブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、n-ヘキシル(メタ)アクリレート、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、トリデシル(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、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、t-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、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート等のアルキル又はシクロアルキル(メタ)アクリレート;2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、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)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸と2価アルコールとのモノエステル化物、(メタ)アクリル酸と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アルキレン鎖を有する(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;イソボルニル(メタ)アクリレートなどのイソボルニル基を有する重合性不飽和化合物;アダマンチル(メタ)アクリレートなどのアダマンチル基を有する重合性不飽和化合物;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芳香環含有重合性不飽和モノマー;(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、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)アクリルアミド、グリシジル(メタ)アクリレートとアミン類との付加物等のウレタン結合を含まない含窒素重合性不飽和モノマー;イソシアネート基含有重合性不飽和モノマーと水酸基含有化合物との反応生成物又は水酸基含有重合性不飽和モノマーとイソシアネート基含有化合物との反応生成物等のウレタン結合を有する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;分子末端がアルコキシ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;2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、2-スルホエチル(メタ)アクリレート、アリルスルホン酸、4-スチレンスルホン酸等、これらスルホン酸のナトリウム塩及びアンモニウム塩等のスルホン酸基を有する重合性不飽和モノマー;2-アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2-メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2-アクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート、2-メタクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート等のリン酸基を有する重合性不飽和モノマー;パーフルオロブチルエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート等のパーフルオロアルキル(メタ)アクリレート;フルオロオレフィン等のフッ素化アルキル基を有する重合性不飽和モノマー;マレイミド基等の光重合性官能基を有する重合性不飽和モノマー;分子末端がアルコキシ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;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の重合性不飽和基を1分子中に2個以上有する重合性不飽和モノマーなどが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
【0030】
アクリル樹脂の重合方法は、従来公知の方法を用いることができる。例えば、重合性不飽和モノマーを有機溶媒中で溶液重合することにより製造することができるが、これに限られるものではなく、例えば、バルク重合や乳化重合や懸濁重合等でもよい。溶液重合を行う場合には、連続重合でもよいしバッチ重合でもよく、重合性不飽和モノマーは一括して仕込んでもよいし、分割して仕込んでもよく、あるいは連続的又は断続的に添加してもよい。
【0031】
重合に用いられるラジカル重合開始剤としては、従来公知の方法を用いることができる。例えば、シクロヘキサノンパーオキサイド、3,3,5-トリメチルシクロヘキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド、1,1-ビス(tert-ブチルパーオキシ)-3,3,5-トリメチルシクロヘキサン、1,1-ビス(tert-ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、n-ブチル-4,4-ビス(tert-ブチルパーオキシ)バレレート、クメンハイドロパーオキサイド、2,5-ジメチルヘキサン-2,5-ジハイドロパーオキサイド、1,3-ビス(tert-ブチルパーオキシ-m-イソプロピル)ベンゼン、2,5-ジメチル-2,5-ジ(tert-ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジイソプロピルベンゼンパーオキサイド、tert-ブチルクミルパーオキサイド、デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、2,4-ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ジ-tert-アミルパーオキサイド、ビス(tert-ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート、tert-ブチルパーオキシベンゾエート、2,5-ジメチル-2,5-ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、tert-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重合開始剤;2,2´-アゾビス(イソブチロニトリル)、1,1-アゾビス(シクロヘキサン-1-カルボニトリル)、アゾクメン、2,2´-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)、2,2´-アゾビスジメチルバレロニトリル、4,4´-アゾビス(4-シアノ吉草酸)、2-(t-ブチルアゾ)-2-シアノプロパン、2,2´-アゾビス(2,4,4-トリメチルペンタン)、2,2´-アゾビス(2-メチルプロパン)、ジメチル2,2´-アゾビス(2-メチルプロピオネート)等のアゾ系重合開始剤を挙げることができる。これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
【0032】
上記の重合又は希釈に使用される溶媒としては、特に制限はなく、水や有機溶剤、またはその混合物などを挙げることができる。有機溶剤としては、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炭化水素溶剤;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、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコール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;エタノール、イソプロパノール、n-ブタノール、sec-ブタノール、イソブタノール等の等のアルコール系溶剤;エクアミド(商品名、出光興産株式会社製)、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルホルムアミド、N-メチルアセトアミド、N-メチルプロピオアミド、N-メチル-2-ピロリドンなどのアミド系溶剤など、従来公知の溶剤を挙げることができる。これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
【0033】
有機溶剤中での溶液重合において、重合開始剤、重合性不飽和モノマー成分、及び有機溶剤を混合し、攪拌しながら加熱する方法、反応熱による系の温度上昇を抑えるために有機溶剤を反応槽に仕込み、60℃~200℃の温度で攪拌しながら必要に応じて窒素やアルゴンなどの不活性ガスを吹き込みながら、重合性不飽和モノマー成分と重合開始剤を所定の時間かけて混合滴下又は分離滴下する方法などが用いられる。
【0034】
重合は、一般に1~10時間程度行うことができる。各段階の重合の後に必要に応じて重合開始剤を滴下しながら反応槽を加熱する追加触媒工程を設けてもよい。
【0035】
上記シリル基含有アクリル樹脂(A)の重量平均分子量としては、好ましくは1000~100000、より好ましくは3000~50000の範囲内であることが好適である。
【0036】
尚、本明細書において、数平均分子量及び重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)を用いて測定した保持時間(保持容量)を、同一条件で測定した分子量既知の標準ポリスチレンの保持時間(保持容量)によりポリスチレンの分子量に換算して求めた値である。具体的には、ゲルパーミュエーションクロマトグラフとして、「HLC8120GPC」(商品名、東ソー社製)を使用し、カラムとして、「TSKgel G-4000HXL」、「TSKgel G-3000HXL」、「TSKgel G-2500HXL」及び「TSKgel G-2000HXL」(商品名、いずれも東ソー社製)の4本を使用し、移動相テトラヒドロフラン、測定温度40℃、流速1mL/min及び検出器RIの条件下で測定することができる。
【0037】
上記シリル基含有アクリル樹脂(A)としては、相溶性と耐汚染性の観点から、特に、上記式(1)及び/又は(2)で示されるポリジメチルシロキサンセグメントを有する重合性不飽和モノマー(a1)、加水分解性シリル基含有重合性不飽和モノマー(a2)、水酸基含有重合性不飽和モノマー、及び必要によりこれらと共重合可能な他の重合性不飽和モノマーの共重合により得られるものであることが好ましい。
【0038】
上記シリル基含有アクリル樹脂(A)の水酸基価としては、0~250mgKOH/gであることが好ましく、50~200mgKOH/gであることがより好ましい。
【0039】
上記シリル基含有アクリル樹脂(A)の塗料組成物中の配合量としては、塗料組成物中の樹脂固形分質量を基準として、該シリル基含有アクリル樹脂(A)の固形分含有量が、1~40質量%の範囲内であることが好ましく、5~35質量%の範囲内であることがより好ましく、12~30質量%の範囲内であることが、相溶性(塗膜の透明性)と耐汚染性と持続性の観点から更に好ましい。
【0040】
シリル基を含有しない水酸基含有アクリル樹脂(B)
本発明の塗料組成物に用いることができるシリル基を含有しない水酸基含有アクリル樹脂(B)としては、シリル基を含有しない水酸基含有アクリル樹脂であって、該アクリル樹脂(B)は、前述の水酸基含有重合性不飽和モノマーとそれ以外の重合性不飽和モノマーを共重合することで製造することができる。シリル基を含有しないこと以外は前述のシリル基含有アクリル樹脂(A)と同様にして製造することができる。(ただし、諸性能に影響を及ぼさない範囲で、ごくわずかにシリル基を含有するものであっても良い。)
上記シリル基を含有しない水酸基含有アクリル樹脂(B)の重量平均分子量としては、好ましくは1000~100000、より好ましくは3000~50000の範囲内であることが好適である。
【0041】
上記シリル基を含有しない水酸基含有アクリル樹脂(B)の水酸基価としては、0.1~250mgKOH/gであることが好ましく、50~200mgKOH/gであることがより好ましい。
【0042】
上記シリル基を含有しない水酸基含有アクリル樹脂(B)の塗料組成物中の配合量としては、塗料組成物中の樹脂固形分質量を基準として、該アクリル樹脂(B)の固形分含有量が、1~60質量%の範囲内であることが好ましく、5~50質量%の範囲内であることがより好ましく、10~45質量%の範囲内であることが、相溶性(塗膜の透明性)と耐汚染性と持続性の観点から更に好ましい。
【0043】
アルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサン(C)
本発明の塗料組成物に用いることができるアルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサン(C)は、分子の末端又は側鎖に加水分解性アルコキシシリル基を有するオルガノポリシロキサンを包含し、分子中の加水分解性アルコキシシリル基が、空気中の湿気や水分等に接触して加水分解され、シラノール基を形成し、該シラノール基同士又はシラノール基と他の樹脂の官能基との間で反応が進行し、高分子量化することにより、本発明の塗料組成物から形成される塗膜に耐汚染性(汚れ付着防止性又は汚れ除去性)と持続性を付与することができる。
【0044】
本発明のアルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサン(C)は、塗膜に撥水性を付与する観点から、メチル基、フェニル基等の炭化水素基を含有することが好ましい。
【0045】
アルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサン(C)の市販品としては、例えば「SR2406」、「SR2410」、「SR2420」、「SR2416」、「SR2402」、「AY42-161」(以上東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製)、「FZ-3704」、「FZ-3511」(以上日本ユニカー社製)、「KC-89S」、「KR-500」、「X-40-9225」、「X-40-9246」、「X-40-9250」、「KR-217」、「KR-9218」、「KR-213」、「KR-510」、「X-40-9227」、「X-40-9247」、「X-41-1053」、「X-41-1056」、「X-41-1805」、「X-41-1810」、「X-40-2651」、「X-40-2308」、「X-40-9238」、「X-40-2239」、「X-40-2327」、「KR-400」、「X-40-175」、「X-40-9740」(以上信越化学工業株式会社製)などの市販品が適用可能である。
【0046】
上記アルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサン(C)の数平均分子量としては、耐汚染性(汚れ付着防止又は汚れ除去)の持続性の観点から、500~10,000の範囲内であることが好ましく、500~8,000の範囲内であることがより好ましい。
【0047】
上記アルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサン(C)の塗料組成物中の配合量としては、極少量だと耐汚染性(汚れ付着防止又は汚れ除去)が発現せず、過剰量だと相溶性(塗膜の透明性)や塗膜表面のタック性が悪化する。したがって、塗料組成物中の樹脂固形分質量を基準として、アルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサン(C)の固形分含有量が、0.01~10質量%の範囲内であることが好ましく、0.07~5質量%の範囲内であることがより好ましく、0.15~3質量%の範囲内であることが更に好ましい。
【0048】
ポリイソシアネート化合物(D)
本発明の塗料組成物に用いることができるポリイソシアネート化合物は、1分子中に少なくとも2個のイソシアネート基を有する化合物であって、例えば、脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート、芳香族ポリイソシアネート、該ポリイソシアネートの誘導体等を挙げることができる。
【0049】
上記脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、1,2-プロピレンジイソシアネート、1,2-ブチレンジイソシアネート、2,3-ブチレンジイソシアネート、1,3-ブチレンジイソシアネート、2,4,4又は2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート、2,6-ジイソシアナトヘキサン酸メチル(慣用名:リジンジイソシアネート)等の脂肪族ジイソシアネート;2,6-ジイソシアナトヘキサン酸2-イソシアナトエチル、1,6-ジイソシアナト-3-イソシアナトメチルヘキサン、1,4,8-トリイソシアナトオクタン、1,6,11-トリイソシアナトウンデカン、1,8-ジイソシアナト-4-イソシアナトメチルオクタン、1,3,6-トリイソシアナトヘキサン、2,5,7-トリメチル-1,8-ジイソシアナト-5-イソシアナトメチルオクタン等の脂肪族トリイソシアネート等を挙げることができる。
【0050】
上記脂環族ポリイソシアネートとしては、例えば、1,3-シクロペンテンジイソシアネート、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、1,3-シクロヘキサンジイソシアネート、3-イソシアナトメチル-3,5,5-トリメチルシクロヘキシルイソシアネート(慣用名:イソホロンジイソシアネート)、4-メチル-1,3-シクロヘキシレンジイソシアネート(慣用名:水添TDI)、2-メチル-1,3-シクロヘキシレンジイソシアネート、1,3-若しくは1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン(慣用名:水添キシリレンジイソシアネート)若しくはその混合物、メチレンビス(4,1-シクロヘキサンジイル)ジイソシアネート(慣用名:水添MDI)、ノルボルナンジイソシアネート等の脂環族ジイソシアネート;1,3,5-トリイソシアナトシクロヘキサン、1,3,5-トリメチルイソシアナトシクロヘキサン、2-(3-イソシアナトプロピル)-2,5-ジ(イソシアナトメチル)-ビシクロ(2.2.1)ヘプタン、2-(3-イソシアナトプロピル)-2,6-ジ(イソシアナトメチル)-ビシクロ(2.2.1)ヘプタン、3-(3-イソシアナトプロピル)-2,5-ジ(イソシアナトメチル)-ビシクロ(2.2.1)ヘプタン、5-(2-イソシアナトエチル)-2-イソシアナトメチル-3-(3-イソシアナトプロピル)-ビシクロ(2.2.1)ヘプタン、6-(2-イソシアナトエチル)-2-イソシアナトメチル-3-(3-イソシアナトプロピル)-ビシクロ(2.2.1)ヘプタン、5-(2-イソシアナトエチル)-2-イソシアナトメチル-2-(3-イソシアナトプロピル)-ビシクロ(2.2.1)-ヘプタン、6-(2-イソシアナトエチル)-2-イソシアナトメチル-2-(3-イソシアナトプロピル)-ビシクロ(2.2.1)ヘプタン等の脂環族トリイソシアネート等を挙げることができる。
【0051】
上記芳香脂肪族ポリイソシアネートとしては、例えば、メチレンビス(4,1-フェニレン)ジイソシアネート(慣用名:MDI)、1,3-もしくは1,4-キシリレンジイソシアネート又はその混合物、ω,ω’-ジイソシアナト-1,4-ジエチルベンゼン、1,3-又は1,4-ビス(1-イソシアナト-1-メチルエチル)ベンゼン(慣用名:テトラメチルキシリレンジイソシアネート)もしくはその混合物等の芳香脂肪族ジイソシアネート;1,3,5-トリイソシアナトメチルベンゼン等の芳香脂肪族トリイソシアネート等を挙げることができる。
【0052】
上記芳香族ポリイソシアネートとしては、例えば、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルジイソシアネート、1,5-ナフタレンジイソシアネート、2,4-トリレンジイソシアネート(慣用名:2,4-TDI)もしくは2,6-トリレンジイソシアネート(慣用名:2,6-TDI)もしくはその混合物、4,4’-トルイジンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルエーテルジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート;トリフェニルメタン-4,4’,4’’-トリイソシアネート、1,3,5-トリイソシアナトベンゼン、2,4,6-トリイソシアナトトルエン等の芳香族トリイソシアネート;4,4’-ジフェニルメタン-2,2’,5,5’-テトライソシアネート等の芳香族テトライソシアネート等を挙げることができる。
また、上記ポリイソシアネートの誘導体としては、例えば、上記ポリイソシアネートのダイマー、トリマー、ビウレット、アロファネート、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。
上記ポリイソシアネート及びその誘導体は、それぞれ単独で用いてもよく又は2種以上併用してもよい。
【0053】
上記ポリイソシアネート化合物としては、上記ポリイソシアネート化合物の有するイソシアネート基がブロック化されたブロック化ポリイソシアネート化合物を用いても良い。ブロック化剤としては、例えば、フェノール化合物;ラクタム化合物;アルコール化合物;オキシム化合物;メルカプタン化合物;マロン酸ジメチル;マロン酸ジエチル等の活性メチレン化合物等を好適に使用することができる。ブロック化は、ブロック化していないポリイソシアネート化合物とブロック化剤とを混合することによって容易に行うことができる。これらのポリイソシアネート化合物は1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができ、ブロック化していないポリイソシアネート化合物とブロック化ポリイソシアネート化合物とを併用することもできる。
【0054】
上記ポリイソシアネート化合物(D)の塗料組成物中の配合量としては、硬化性の観点から、塗料組成物中の樹脂固形分質量を基準として、ポリイソシアネート化合物(D)の固形分含有量が、0.1~50質量%の範囲内であることが好ましく、5~45質量%の範囲内であることがより好ましく、10~40質量%の範囲内であることが更に好ましい。
【0055】
触媒(E)
本発明の塗料組成物に用いることができる触媒(E)は、前記シリル基含有アクリル樹脂(A)及びアルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサン(C)に含まれる加水分解性アルコキシシリル基の加水分解縮合を促進する硬化触媒であり、加水分解縮合の触媒としてそれ自体既知のものを特に制限なく用いることができ、具体的には、例えば、ジアセチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、ジオクチル錫ジラウレート、ジアセチル錫ジオクトエート、オクチル酸錫、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジオクトエートなどの有機錫化合物;アルミニウムトリメトキシド、アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)、アルミニウムトリ-n-ブトキシド、アルミニウムトリス(アセトアセテートエチル)、アルミニウムジイソプロポキシ(アセトアセテートエチル)、アルミニウムアセチルアセトナート等の有機アルミニウム化合物;チタニウムテトラ(モノエチルエトキシド)、チタニウムテトラ(モノエチルエトキシド)、チタニウムテトラ(モノブチルエトキシド)、チタニウムテトラキス(アセチルアセトネート)、テトラノルマルブチルチタネート等の有機チタン化合物;ジルコニウムテトラ(モノメチルエトキシド)、ジルコニウムテトラ(モノエチルエトキシド)、ジルコニウムテトラ(モノブチルエトキシド)、ジルコニウムノルマルプロピレート、ジルコニウムノルマルブチレート、ジルコニウムテトラキス(アセチルアセトネート)等の有機ジルコニウム化合物;ナフテン酸亜鉛等の有機亜鉛化合物;オクチル酸コバルト、ナフテン酸コバルト等の有機コバルト化合物;ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリエチル、ホウ酸トリプロピル、ホウ酸トリブチル、ホウ酸トリフェニル、ホウ酸トリ(4-クロロフェニル)、ホウ酸トリヘキサフルオロイソプロピル等のホウ酸化合物;メタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p-トルエンスルホン酸、硫酸などのスルホン酸化合物;ピリジニウムp-トルエンスルホネートなどのスルホン酸塩化合物;γ-アミノプロピルトリメトキシシラン、γ-アミノプロピルトリエトキシシランなどのアミノシラン化合物;テトラメチルアンモニウムクロライド、ベンザルコニウムクロライドなどの第4級アンモニウム塩化合物;グアニジン、アミジンなどの複数の窒素を含む第3級アミン化合物;トリメチルリン酸、トリエチルリン酸、トリプロピルリン酸、トリブチルリン酸、トリヘキシルリン酸、トリス(2-エチルヘキシル)リン酸、トリオクチルリン酸、トリノニルリン酸、トリデシルリン酸、トリラウリルリン酸、トリミリスチルリン酸、トリセチルリン酸、トリステアリルリン酸、トリオレイルリン酸、トリベヘニルリン酸、リン酸モノメチル、リン酸ジメチル、リン酸モノエチル、リン酸ジエチル、リン酸モノプロピル、リン酸ジプロピル、リン酸モノイソプロピル、リン酸ジイソプロピル、リン酸モノブチル、リン酸ジブチル、リン酸モノペンチル、リン酸ジペンチル、リン酸モノヘキシル、リン酸ジヘキシル、リン酸モノオクチル、リン酸ジオクチル、リン酸モノ2-エチルヘキシル、リン酸ジ2-エチルヘキシル、リン酸モノデシル、リン酸ジデシル、リン酸モノイソデシル、リン酸ジイソデシル、リン酸モノウンデシル、リン酸ジウンデシル、リン酸モノドデシル、リン酸ジドデシル、リン酸モノテトラデシル、リン酸ジテトラデシル、リン酸モノヘキサデシル、リン酸ジヘキサデシル、リン酸モノオクタデシル、リン酸ジオクタデシル、リン酸モノフェニル、リン酸ジフェニル、リン酸モノベンジル、リン酸ジベンジル等のリン酸エステル化合物;亜リン酸トリフェニル、亜リン酸ジフェニル、亜リン酸トリ-o-トリル、亜リン酸ジ-o-トリル、亜リン酸トリ-m-トリル、亜リン酸ジ-m-トリル、亜リン酸トリ-p-トリル、亜リン酸ジ-p-トリル、亜リン酸ジ-o-クロロフェニル、亜リン酸トリ-p-クロロフェニル、亜リン酸ジ-p-クロロフェニル等の亜リン酸エステル化合物などが挙げられ、これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
なかでも、硬化性の観点から少なくとも1種のリン酸エステル化合物を含有するであることが好ましい。
【0056】
上記触媒(E)は、数平均分子量が2000以下であることが好ましく、数平均分子量1800以下であることがより好ましく、数平均分子量1500以下であることが更に好ましい。
【0057】
上記触媒(E)は、塗料組成物中の樹脂固形分質量を基準として、0.01~10質量%、好ましくは0.1~7質量%の範囲内で含有させることが好適である。
【0058】
水酸基含有アクリル樹脂被覆シリカ粒子(F)
本発明の塗料組成物は、必要に応じて水酸基含有アクリル樹脂被覆シリカ粒子(F)を含有することができる。上記水酸基含有アクリル樹脂被覆シリカ粒子(F)としては、水酸基含有アクリル樹脂で被覆されたシリカ粒子であれば好適に用いることができ、それ自体既知のものを制限なく用いることができる。具体的には、例えば、下記工程1及び2を含む製造方法で得られるシリカ粒子であることが好ましい。
【0059】
<工程1>シリカ粒子(f1)、重合性不飽和基及び加水分解性シリル基を有するモノマー(f2)、及び有機溶剤(f3)を混合加熱して重合性不飽和基含有シリカ粒子分散液を得る工程。
【0060】
<工程2>上記分散液に重合性不飽和モノマー(f4)を混合加熱して水酸基含有アクリル樹脂被覆シリカ粒子分散体を得る工程。
【0061】
<工程1>
工程1は、シリカ粒子(f1)、重合性不飽和基及び加水分解性シリル基を有するモノマー(f2)、及び有機溶剤を混合加熱して重合性不飽和基含有シリカ粒子分散液を得る工程である。
【0062】
シリカ粒子(f1)
シリカ粒子(f1)は、後述する重合性不飽和基及び加水分解性シリル基を有するモノマー(f2)との反応により結合することによって、重合性不飽和基による表面修飾を行うことが可能なシリカ粒子であれば、何れでも使用することができる。このようなシリカ粒子(f1)としては、乾式シリカ、湿式シリカ、シリカゲル、カルシウムイオン交換シリカ微粒子、コロイダルシリカ等を挙げることができるが、特に、水酸基及び/又はアルコキシ基を粒子表面に有し、分散媒に分散されたシリカ微粒子であるコロイダルシリカが好ましい。
【0063】
コロイダルシリカとしては、例えば、メタノールシリカゾル、IPA-ST、MEKST、NBA-ST、XBA-ST、DMAC-ST、PGM-ST、ST-UP、ST-OUP、ST-20、ST-40、ST-C、ST-N、ST-O、ST-50、ST-OL(いずれも日産化学工業社製)等が挙げられる。
【0064】
シリカ粒子(f1)の平均一次粒子径は、5~100nmが好ましく、5~50nmがより好ましい。平均一次粒子径が5nm未満であると、前記分散体を他の有機材料と混合して使用した場合に、擦り傷性等の効果が小さくなる場合がある。平均一次粒子径が100nmを超えると、透明性が損なわれる場合がある。
【0065】
なお、本明細書において、「平均一次粒子径」は、体積基準粒度分布のメジアン径(d50)を意味し、体積基準の粒度分布は、レーザー回折/散乱法によって測定される。本発明において、前記分散体の体積基準の粒度分布は、レーザー回折/散乱式粒度分布測定装置「マイクロトラックNT3300」(商品名、日機装社製)を使用して測定した。その際、サンプル濃度は装置に設定された所定の透過率の範囲となるように調整した。
【0066】
重合性不飽和基及び加水分解性シリル基を有するモノマー(f2)
重合性不飽和基及び加水分解性シリル基を有するモノマー(f2)は、例えば、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメトキシシラン、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルトリエトキシシラン、3-(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルメチルジメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、アリルトリメトキシシラン、アリルトリエトキシシラン、各種シランカップリング剤の有する加水分解性シリル基以外の官能基と不飽和化合物の不飽和基以外の官能基との反応により得られる重合性不飽和基及び加水分解性シリル基を有するモノマー等を挙げることができる。
【0067】
有機溶剤(f3)
有機溶剤は、親水性有機溶剤であることが好ましく、該親水性有機溶剤としては、例えば、アルコール系有機溶剤;エーテル系有機溶剤;グリコールエーテル系有機溶剤;エステル系有機溶剤等が挙げられ、これらは単独で、又は2種以上組み合わせて使用することができる。なかでも、貯蔵性及び耐擦り傷性等の観点からアルコール類及び/又はグリコールエーテル類が好ましい。
【0068】
<工程2>
工程2は、上記工程1で得られた重合性不飽和基含有シリカ粒子分散液と重合性不飽和モノマー(f4)とを混合加熱して水酸基含有アクリル樹脂被覆シリカ粒子分散体を得る工程である。
【0069】
上記アクリル樹脂の重合方法としては特に限定されるものではなく、それ自体既知の重合方法を用いることができるが、なかでも、重合性不飽和基含有シリカ粒子を含有する有機溶剤中に、重合性不飽和モノマー(f4)及び重合開始剤等を滴下して重合を行う溶液重合を好適に使用することができる。
【0070】
重合性不飽和モノマー(f4)
重合性不飽和モノマー(f4)は1分子中に1個以上の重合性不飽和基を有する化合物であり、具体的には、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、イソプロピル(メタ)アクリレート等の炭素数3以下のアルキル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、i-ブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、n-ヘキシル(メタ)アクリレート、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、トリデシル(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、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、t-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、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート等のアルキル又はシクロアルキル(メタ)アクリレート;イソボルニル(メタ)アクリレートなどのイソボルニル基を有する重合性不飽和化合物;アダマンチル(メタ)アクリレートなどのアダマンチル基を有する重合性不飽和化合物;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芳香環含有重合性不飽和モノマー;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)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸と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アルキレン鎖を有する(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;(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、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)アクリルアミド、グリシジル(メタ)アクリレートとアミン類との付加物等のウレタン結合を含まない含窒素重合性不飽和モノマー;イソシアネート基含有重合性不飽和モノマーと水酸基含有化合物との反応生成物又は水酸基含有重合性不飽和モノマーとイソシアネート基含有化合物との反応生成物等のウレタン結合を有する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;分子末端がアルコキシ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;2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、2-スルホエチル(メタ)アクリレート、アリルスルホン酸、4-スチレンスルホン酸等、これらスルホン酸のナトリウム塩及びアンモニウム塩等のスルホン酸基を有する重合性不飽和モノマー;2-アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2-メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2-アクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート、2-メタクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート等のリン酸基を有する重合性不飽和モノマー;パーフルオロブチルエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート等のパーフルオロアルキル(メタ)アクリレート;フルオロオレフィン等のフッ素化アルキル基を有する重合性不飽和モノマー;マレイミド基等の光重合性官能基を有する重合性不飽和モノマー;分子末端がアルコキシ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;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の重合性不飽和基を1分子中に2個以上有する重合性不飽和モノマーなどが挙げられる。これらは1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。なかでも、得られる塗膜の耐擦り傷性等の観点から、重合性不飽和モノマー(f4)としては、少なくともその一部として水酸基含有重合性不飽和モノマーを含有することが好ましい。
【0071】
シリカ粒子(f1)成分を100部とした場合、上記モノマー(f4)のアクリル樹脂成分の比率としては、貯蔵安定性や耐擦り傷性などの観点から、固形分で5~150部であることが好ましく、30~120部であることがより好ましい。
【0072】
上記モノマー(f4)のアクリル樹脂成分の水酸基価としては、10~250mgKOH/gが好ましく、50~200mgKOH/gがより好ましい。
【0073】
上記モノマー(f4)のアクリル樹脂成分の分子量としては、重量平均分子量が500~100,000が好ましく、1,000~20,000がより好ましい。
【0074】
上記水酸基含有アクリル樹脂被覆シリカ粒子(F)の塗料組成物中の配合量としては、塗料組成物中の樹脂固形分質量を基準として、該シリカ粒子(F)の固形分含有量が、0.1~20質量%の範囲内であることが好ましく、0.5~13質量%の範囲内であることがより好ましく、1~8質量%の範囲内であることが、塗膜の耐擦り傷性と透明性の観点から更に好ましい。
【0075】
その他の樹脂成分
本発明の塗料組成物は、上記(A)、(B)、(C)、(D)、及び(F)以外の樹脂成分を含有することができ、例えば、上記(A)、(B)、(C)、(D)、及び(F)以外の水酸基含有樹脂や硬化剤などを含有することができる。
【0076】
上記水酸基含有樹脂としては、例えば、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテル樹脂、アルキド樹脂、ポリカーボネート樹脂、フッ素系樹脂、及びこれらの複合樹脂などが挙げられ、1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
【0077】
上記硬化剤としては、水酸基含有樹脂中の水酸基若しくはカルボキシル基やエポキシ基等の官能基と反応して本発明の塗料組成物を硬化し得る化合物である。該硬化剤としては、例えば、アミノ樹脂、エポキシ基含有化合物、カルボキシル基含有化合物、カルボジイミド基含有化合物等が挙げられ、1種を単独で又は2種以上を併用して用いることができる。
【0078】
その他の成分
本発明の塗料組成物に含まれるその他の成分としては、顔料、添加剤、溶媒などが挙げられ、必要に応じて含有することができる。
【0079】
上記顔料としては、例えば、着色顔料、体質顔料、光輝性顔料等を挙げることができ、該顔料は1種単独で又は2種以上を組み合わせて透明性を損なわない範囲で使用することができる。
【0080】
上記顔料は直接塗料組成物中に添加してもよく、顔料分散剤、顔料分散樹脂と混合して分散し、ペースト化してから塗料に配合してもよい。顔料分散剤、顔料分散樹脂、分散方法は公知のものを使用することができる。
【0081】
上記添加剤としては、例えば、紫外線吸収剤(例えばベンゾトリアゾール系吸収剤、トリアジン系吸収剤、サリチル酸誘導体系吸収剤、ベンゾフェノン系吸収剤等)、光安定剤(例えば、ヒンダードアミン類等)、増粘剤、消泡剤、表面調整剤、沈降防止剤、防錆剤、キレート剤(アセチルアセトン等)、脱水剤、中和剤、可塑剤等の公知の塗料用添加剤を含むことができる。
また、加水分解を抑制する観点から、脱水剤を含有することが好ましい。該脱水剤としては、それ自体既知の脱水剤を使用することができ、具体的には、例えば、アルミニウムイソプロピレート、アルミニウムsec-ブチレート、テトライソプロピルチタネート、テトラノルマルブチルチタネート、ジルコニウムノルマルブチレート、エチルシリケート、ビニルトリメトキシシラン等の金属アルコキシド類;オルソギ酸メチル、オルソギ酸エチル、オルソ酢酸メチル、オルソ酢酸エチル、オルソ酢酸イソプルピル、ジメトキシプロパンなどの有機アルコキシ化合物類;「アディティブTI」(住化バイエルウレタン社製、商品名)などの単官能イソシアネート類を挙げることができ、これらは単独で又は2種もしくはそれ以上組み合わせて使用することができる。
上記脱水剤の塗料組成物中の配合量としては、塗料組成物中の樹脂固形分質量を基準として、0.01~15質量%、好ましくは0.1~8質量%の範囲内とすることができる。
【0082】
上記溶媒としては、前述の「シリル基含有アクリル樹脂(A)」の説明で記載した溶媒などを好適に用いることができる。
【0083】
また、本発明の塗料組成物としては、貯蔵安定性の観点から、主剤成分(I)及び硬化剤成分(II)を含む多液型の塗料組成物が好ましい。
ここで、「多液型の塗料組成物」とは、塗装の前に二液以上(二液が好ましい)の成分を混合して用いる塗料組成物のことであり、製造当初から混合された状態の「一液型の塗料組成物」と区別される。尚、塗装の前とは、塗装装置の中での混合、配管内での混合、及び塗料貯蔵槽での混合などが挙げられいずれも好適に用いることができる。混合する時間としては、貯蔵安定性の観点から、塗装の0.01秒前から3ヶ月前までであり、好ましくは0.1秒前から10日前であり、より好ましくは0.1秒前から10時間前であることが好適である。
【0084】
本発明の塗料組成物が多液型の塗料組成物の場合、主剤成分(I)がシリル基含有アクリル樹脂(A)、シリル基を含有しない水酸基含有アクリル樹脂(B)、及び、アルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサン(C)を含み、硬化剤成分(II)がポリイソシアネート化合物(D)及び触媒(E)を含むことが好ましい。
【0085】
塗装方法
このようにして得られた本発明の塗料組成物を被塗物上に塗装することができる。
塗装方法としては、それ自体既知の方法、例えば、霧化塗装(エアスプレー塗装、エアレススプレー塗装、回転霧化塗装)、ハケ塗装、浸漬塗装、ロール塗装等の方法が挙げられ、なかでも、塗膜の仕上がり性の観点から霧化塗装が好ましい。
【0086】
被塗物としては、特に制限されるものではなく、各種基材面や塗料が塗装された硬化又は未硬化の塗装面が挙げられ、基材としては、例えば、鉄、亜鉛、鉄/亜鉛合金、鋼板等の金属;木材、コンクリート、石膏ボード、スレート、サイディング材、磁器タイル壁面、軽量気泡コンクリート、モルタル、レンガ、石材、ガラス等の無機基材;プラスチック基材;皮革;繊維等を挙げることができる。
【0087】
一方、塗料が塗装された硬化又は未硬化の塗装面としては、特に制限はなく、例えば、ソリッドカラー塗料を塗装することにより形成される上塗り塗膜、メタリック塗料を塗装することにより形成される上塗り塗膜、光干渉性塗料を塗装することにより形成される上塗り塗膜、クリヤー塗料を塗装することにより形成される上塗り塗膜、ソリッドカラー塗料、メタリック塗料及びクリヤー塗料から選ばれる2種以上の上塗り塗料を順次塗装することにより形成される複層塗膜などが挙げられる。
【0088】
なかでも、着色塗料組成物を塗装して着色塗膜(硬化膜厚として、1~50μmが好ましく、7~40μmがより好ましい)を形成する工程、該着色塗膜上に本発明の塗料組成物を塗装して上塗り塗膜を形成する工程、得られた着色塗膜及び上塗り塗膜を同時に加熱硬化する工程、を順次行う複層塗膜の形成方法であることが好ましい。
【0089】
被塗物に本発明の塗料組成物を塗装し得られた未硬化の塗膜は、塗膜が実質的に硬化しない条件でプレヒート(予備乾燥)されるか又はエアブローされることができる。上記プレヒートは、好ましくは約40~約100℃、より好ましくは約50~約90℃、そしてさらに好ましくは約60℃以上且つ約80℃未満の温度で、好ましくは約30秒間~約15分間、より好ましくは約1~約10分間実施される。また、上記エアブローは、一般的には、被塗物の塗装面に、常温又は約25~約80℃の温度に加熱された空気を、約30秒間~約15分間吹き付けることにより実施されうる。
次いで未硬化の塗膜を加熱し、塗膜を硬化させる。
【0090】
未硬化の塗膜は、通常の塗膜の加熱(焼付け)手段、例えば、熱風加熱、赤外線加熱、高周波加熱等により硬化させることができる。
未硬化の塗膜は、好ましくは70~200℃、より好ましくは80~160℃の温度で加熱され、好ましくは10~60分間、そしてより好ましくは15~40分間加熱される。上述の条件により、未硬化の塗膜が硬化する。
【0091】
本発明の塗料組成物を塗装した塗膜の硬化膜厚としては、1~50μmであることが好ましく、10~40μmであることがより好ましく、12~40μmであることがさらに好ましい。
【実施例
【0092】
以下、実施例及び比較例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。各例中の「部」は質量部、「%」は質量%を示す。
【0093】
シリル基含有アクリル樹脂
製造例1 アクリル樹脂(A1)の製造
温度計、サーモスタット、撹拌装置、還流冷却器、窒素導入管及び滴下装置を備えた反応容器に、スワゾール1000(注1)200部及びn-ブタノール150部を仕込み、窒素置換後、120℃(プラスマイナス10℃以内)に保った。この中に、以下に示すモノマー混合物を3時間かけて滴下した。
<モノマー混合物>
スチレン 100部
2-エチルヘキシルアクリレ-ト 400部
2-ヒドロキシエチルメタクリレート 200部
KBM-503(注2) 300部
t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート 40部
滴下終了後から1時間経過後、この中にt-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート5部をスワゾール1000(注1)200部に溶かした溶液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、これをさらに1時間120℃(プラスマイナス10℃以内)に保持したのち、スワゾール1000(注1)を加えて固形分を調整し、最終的に固形分50%のアクリル樹脂(A1)溶液を得た。アクリル樹脂(A1)は、水酸基価86mgKOH/g、重量平均分子量10,000であった。
(注1)スワゾール1000:商品名、コスモ石油株式会社製、芳香族炭化水素系溶媒。
【0094】
製造例2~6 アクリル樹脂(A2)~(A6)の製造
下記表1に示すモノマー配合とする以外は、製造例1と同様にしてアクリル樹脂(A2)~(A6)溶液を得た。
【0095】
【表1】
【0096】
(注2)KBM-503:商品名、信越化学工業株式会社製、3-メタクリロオキシプロピルトリメトキシシラン。
(注3)X-22-174ASX:商品名、信越化学工業社製、片末端型メタクリル変性ポリジメチルシロキサン。
【0097】
シリル基を含有しない水酸基含有アクリル樹脂
製造例7 アクリル樹脂(B1)の製造
温度計、サーモスタット、撹拌装置、還流冷却器、窒素導入管及び滴下装置を備えた反応容器に、スワゾール1000(注1)200部及びn-ブタノール150部を仕込み、窒素置換後、120℃(プラスマイナス10℃以内)に保った。この中に、以下に示すモノマー混合物を3時間かけて滴下した。
<モノマー混合物>
スチレン 200部
n-ブチルアクリレート 500部
2-ヒドロキシエチルメタクリレート 300部
t-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート 40部
滴下終了後から1時間経過後、この中にt-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート5部をスワゾール1000(注1)200部に溶かした溶液を1時間かけて滴下した。滴下終了後、これをさらに1時間120℃(プラスマイナス10℃以内)に保持したのち、スワゾール1000(注1)を加えて固形分を調整し、最終的に固形分50%のアクリル樹脂(B1)溶液を得た。アクリル樹脂(B1)は、水酸基価130mgKOH/g、重量平均分子量10,000であった。
【0098】
製造例8 水酸基含有アクリル樹脂被覆シリカ粒子の製造
還流冷却器、温度計及び攪拌機を取り付けたセパラブルフラスコに、PGM-ST(商品名、日産化学工業社製、シリカ平均一次粒子径;15nm、シリカ濃度;30質量%、分散媒;プロピレングリコールモノメチルエーテル) 333部(固形分100部)及び脱イオン水 10部を入れた後、KBM-503(商品名、信越化学工業株式会社製、3-メタクリロオキシプロピルトリメトキシシラン)10部を添加し、80℃で2時間攪拌しながら脱水縮合反応を行い、その後、フッ化テトラ-n-ブチルアンモニウム0.03部を加えて更に1時間攪拌しながら反応させた。反応終了後、プロピレングリコールモノメチルエーテル30部を添加し、次いで減圧状態で揮発成分を留出させて、表面が修飾されたシリカ粒子の固形分40%の重合性不飽和基含有シリカ粒子分散液を得た。
続いて、還流冷却器、温度計、攪拌機及び窒素ガス導入口を取り付けたセパラブルフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテル130部を仕込み、窒素ガス通気下で100℃まで昇温した。100℃に達した後、上記重合性不飽和基含有シリカ粒子分散液250部(固形分100部)とスチレン20部、4-ヒドロキシブチルアクリレート35部、イソボルニルアクリレート44部、アクリル酸1部、2,2アゾビス(2-メチルブチロニトリル)(商品名V-59、和光純薬工業製)2.5部の混合物を2時間かけて滴下した。次いで、100℃で1時間熟成させた後、V-59 0.83部及び、プロピレングリコールモノメチルエーテル20部の混合溶液を0.5時間かけて滴下し、更に2時間熟成させた。不揮発分から求めた重合率は99%であった。その後、エトキシエチルプロピオネートを加え、減圧状態で共沸留出することで溶剤を置換し、実測された不揮発分が40%である水酸基含有アクリル樹脂被覆シリカ粒子を得た。
【0099】
製造例9 非水ディスパージョン型アクリル樹脂の製造
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ヘプタン93
部及び下記55%高分子分散安定剤溶液98部を仕込み加熱還流させ、スチレン15部、メチルメタクリレート40部、アクリロニトリル30部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート15部及びt-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート1.5部の混合物を3時間かけて滴下し、更に2時間熟成することにより、非水ディスパージョン型アクリル樹脂を得た。得られた非水ディスパージョン型アクリル樹脂は、質量固形分濃度53%、ガードナー粘度B、平均粒子径(電子顕微鏡による測定)0.2~0.3μmの乳白色の安定な低粘度重合体の分散液であった。
【0100】
<55%高分子分散安定剤溶液の合成>
撹拌装置、温度計、冷却管、窒素ガス導入口を備えた四ツ口フラスコに酢酸イソブチル40部及びトルエン40部を仕込み、加熱還流させ、スチレン10部、イソブチルメタクリレート49部、2-エチルヘキシルメタクリレート30部、2-ヒドロキシエチルメタクリレート11部及びアゾビスイソブチロニトリル2部の混合物を3時間かけて滴下し、滴下後2時間熟成を行なうことにより高分子分散安定剤溶液を得た。得られた高分子分散安定剤溶液は、質量固形分濃度55%、ガードナー粘度G、重量平均分子量16000であった。
【0101】
製造例10 主剤成分(I-1)の製造
X-40-9250(商品名、アルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサン、信越化学工業株式会社製)0.5部、製造例1で得られたアクリル樹脂(A1)40部(樹脂固形分20部)、製造例7で得られたアクリル樹脂(B1)80部(樹脂固形分40部)、製造例8で得られた非水ディスパージョン型アクリル樹脂9.4部(樹脂固形分5部)、ネオスタンU-100(商品名、ジブチル錫ジラウレート、日東化成社製、固形分100%)1部、BYK-300(商品名、ビックケミー社製、表面調整剤、有効成分52%)0.2部(固形分0.1部)、TINUVIN900(商品名、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、BASF社製、有効成分100%)2.0部、TINUVIN292(商品名、ヒンダードアミン系光安定剤、BASF社製、有効成分100%)1部、及びオルソ酢酸メチル5部を均一に混合し、さらに、スワゾール1000(商品名、コスモ石油社製、炭化水素系溶剤)を加えてディスパーで十分に撹拌し、20℃におけるフォードカップNo.4による粘度が25秒となるように調整して主剤成分(I-1)を得た。
【0102】
製造例11~34 主剤成分(I-2)~(I-25)の製造
下記表2に示す以外は全て製造例10と同様の組成及び方法により、主剤成分(I-2)~(I-25)を得た。
【0103】
【表2】
【0104】
尚、上記表中の配合量は固形分の値である。
(注4)XR31-B1410:商品名、モメンティブ社製、アルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサン、数平均分子量800。
(注5)KR-500:商品名、信越化学工業株式会社製、アルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサン、数平均分子量900。
(注6)KR-510:商品名、信越化学工業株式会社製、アルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサン、数平均分子量950。
【0105】
製造例35 硬化剤成分(II-1)の製造
スミジュールN3300(商品名、住化バイエルウレタン社製、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート、固形分100%、NCO含有率21.8%)35部及びトリス(2-エチルヘキシル)リン酸エステル0.5部を均一に混合し、さらに、スワゾール1000(商品名、コスモ石油社製、炭化水素系溶剤)を加えてディスパーで十分に撹拌し、20℃におけるフォードカップNo.4による粘度が25秒となるように溶剤を調整して硬化剤成分(II-1)を得た。
【0106】
製造例36 硬化剤成分(II-2)の製造
スミジュールN3300(商品名、住化バイエルウレタン社製、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート、固形分100%、NCO含有率21.8%)35部及びスワゾール1000(商品名、コスモ石油社製、炭化水素系溶剤)を加えてディスパーで十分に撹拌し、20℃におけるフォードカップNo.4による粘度が25秒となるように溶剤を調整して硬化剤成分(II-2)を得た。
【0107】
実施例1~16及び比較例1~9 塗料(X-1)~(X-25)の製造
上記製造例で得られた主剤成分及び硬化剤成分の全量を下記表の組み合わせで混合した。
次いでディスパーで均一に攪拌し、塗料(X-1)~(X-25)を得た。
【0108】
【表3】
【0109】
比較例10 塗料(X-26)の製造
製造例1で得られたアクリル樹脂(A1)40部(樹脂固形分20部)、製造例7で得られたアクリル樹脂(B1)80部(樹脂固形分40部)、製造例8で得られた非水ディスパージョン型アクリル樹脂9.4部(樹脂固形分5部)、X-40-9250(商品名、アルコキシシリル基含有オルガノポリシロキサン、信越化学工業株式会社製)0.5部、ネオスタンU-100(商品名、ジブチル錫ジラウレート、日東化成社製、固形分100%)1部、BYK-300(商品名、ビックケミー社製、表面調整剤、有効成分52%)0.2部(固形分0.1部)、TINUVIN900(商品名、ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、BASF社製、有効成分100%)2.0部、TINUVIN292(商品名、ヒンダードアミン系光安定剤、BASF社製、有効成分100%)1部、オルソ酢酸メチル5部、スミジュールN3300(商品名、住化バイエルウレタン社製、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート、固形分100%、NCO含有率21.8%)35部及びトリス(2-エチルヘキシル)リン酸エステル0.5部を均一に混合し、さらに、スワゾール1000(商品名、コスモ石油社製、炭化水素系溶剤)を加えてディスパーで十分に撹拌し、20℃におけるフォードカップNo.4による粘度が25秒となるように溶剤を調整して塗料(X-26)を得た。
【0110】
また、後述する貯蔵安定性、耐汚染性(初期、促進耐侯試験後)、塗膜の透明性、耐擦り傷性(光沢保持率)の評価試験を行ったので結果を上記表3中に記載する。評価としては、S、A、Bが合格であり、Cが不合格である。評価試験のうち1つでも不合格がある場合、その塗料は不合格となる。
尚、比較例10は貯蔵安定性の評価結果が不合格であったため、塗膜の評価は行わなかった。(「※」を記した)。
【0111】
試験板の作成
リン酸亜鉛化成処理を施した厚さ0.8mmのダル鋼板上に、エレクロンGT-10(関西ペイント社製、商品名、熱硬化性エポキシ樹脂系カチオン電着塗料)を硬化膜厚が20μmになるように電着塗装し、170℃で30分間加熱し硬化させ、その上にアミラックTP-67-P(関西ペイント社製、商品名、ポリエステル・メラミン樹脂系自動車中塗り塗料、ダークグレー塗色)を膜厚35μmとなるようにエアスプレー塗装し、140℃で30分間加熱硬化させた。続いて、上記中塗り塗板を2枚用意し、中塗り塗膜上に水性ベースコート「WBC713T」(商品名、関西ペイント社製、アクリル・メラミン樹脂系水性メタリック色ベースコート塗料)を硬化膜厚15μmとなるように塗装し、1枚は80℃で5分間プレヒートを行ない、1枚は140℃で30分加熱硬化させた。2枚の塗板上に実施例及び比較例で得られた塗料(X-1)~(X-25)を硬化膜厚35μmとなるようにエアスプレー塗装し、室温で7分間放置してから、140℃で30分間加熱硬化させた。
尚、塗料(X-1)~(X-25)は成分(I)及び(II)の混合後、1時間以内に塗装を行った。
【0112】
評価試験
<貯蔵安定性>
実施例及び比較例で用いた塗料(X)を温度20℃及び湿度60%の環境で72時間貯蔵し、以下の基準で塗料の状態を評価した。尚、塗料(X-1)~(X-25)は成分(I)及び(II)を混合することなくそれぞれの成分を観察した。
S:成分(I)及び(II)、若しくは塗料(X)は、貯蔵試験後、20℃におけるフォードカップNo.4の粘度が、初期粘度のプラス20秒未満であり、大きな変化は見られない。
C:成分(I)及び(II)、若しくは塗料(X)は、貯蔵試験後、20℃におけるフォードカップNo.4の粘度が、初期粘度のプラス20秒以上であるか、又はゲル化した。
【0113】
<耐汚染性(初期)>
得られた各試験板(焼付硬化後2時間以内)の上に油性黒マジックでスポット汚染した。続いて乾いたキムワイプ(商品名)を用いて、汚染部分をふき取り、上記部分を観察し、以下の基準で評価した。尚、水性ベースコートをプレヒート(非硬化)した場合と加熱硬化した場合の2枚の塗板で試験を行ったが、差はなかった。
S:汚染無し。
A:汚染(色)はないが、痕跡がわずかに見られる。
B:汚染(色)がわずかに残っている。
C:汚染が著しく残っている。
【0114】
<耐汚染性(促進耐侯試験後)>
得られた各試験板を「サンシャインウエザオメーター」(スガ試験機社製、促進耐侯性試験機)中で600時間試験後、塗板上に油性黒マジックでスポット汚染した。続いて乾いたキムワイプ(商品名)を用いて、汚染部分をふき取り、上記部分を観察し、以下の基準で評価した。尚、水性ベースコートをプレヒート(非硬化)した場合と加熱硬化した場合の2枚の塗板で試験を行ったが、差はなかった。
S:汚染無し。
A:汚染(色)はないが、痕跡がわずかに見られる。
B:汚染(色)がわずかに残っている。
C:汚染が著しく残っている。
【0115】
<塗膜の透明性>
実施例及び比較例で得られた塗料(X)をガラス板上に硬化膜厚35μmとなるようにエアスプレー塗装し、室温で7分間放置してから、140℃で30分間加熱硬化させた。続いて塗膜外観を目視で観察した。
A:透明、又は僅かに濁りが認められる。
B:白く濁りが認められるが、透明性はある(向こう側を透かして見える)。
C:白濁著しく、透明性なし(向こう側を透かして見えない)。
【0116】
<耐擦り傷性(光沢保持率)>
得られた各試験板を、20℃雰囲気下で洗車試験機(Amtec社製、Car-wash Lab Apparatus)の試験台に固定し、試験板の上にSikron SH200(商品名、粒径24μmのシリカ微粒子、Quarzwerke社製)を水1リットルに対して1.5g混合させた試験液を噴霧しながら、洗車ブラシを127rpmで回転させて試験台を10往復させた。その後、水洗および乾燥を行い、試験前後の20°光沢を光沢計(Byk-Gardner社製、装置名:Micro Tri Gross)を用いて測定し、下記式より光沢保持率を算出した。
光沢保持率(%)=試験後の光沢/初期光沢×100
尚、水性ベースコートをプレヒート(非硬化)した場合と加熱硬化した場合の2枚の塗板で試験を行ったが、差はなかった。
A:70%以上。
B:50~70%未満。
C:50%未満。