JP2003020437A - 塗料用エマルションの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造安定性に優れ、耐水性、耐汚染性に優れ
た塗膜を形成させることができる塗料用エマルションの
製造方法の提供。 【解決手段】 環状ジメチルシロキサンオリゴマーと、
ビニル重合性官能基及び／又はメルカプト基を含有する
多官能アルコキシシランからなるグラフト交叉剤を酸性
乳化剤の存在下で乳化重合し、中和した後に、加水分解
性シリル基を含有するビニル重合性単量体、ヒドロキシ
アルキル基を含有するビニル重合性単量体、アルデヒド
基又はケト基に基づくカルボニル基を含有するビニル重
合性単量体、及びその他のビニル重合性単量体をラジカ
ル重合開始剤の存在下でグラフト共重合することを特徴
とする、塗料用エマルションの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、製造安定性に優れ
た塗料用エマルションの製造方法に関するものであり、
さらに詳しくは、耐水性、耐汚染性に優れた塗膜を形成
させることができる塗料用エマルションの製造方法に関
するものである。 【0002】 【従来の技術】従来、塗料としては、溶剤系塗料が主流
であったが、溶剤系塗料は、引火、中毒を引き起こす可
能性があり、また、環境汚染の危険性があるため、近
年、水性塗料への移行が急速に進んでいる。しかし、水
性塗料は耐水性等の塗膜性能が溶剤系塗料と比べると低
位であり、解決すべき課題が多いのが現状である。 【0003】水性塗料の塗膜性能向上の検討は盛んに行われ
ており、その一つとして、アルデヒド基又はケト基に基
づくカルボニル基を含有する樹脂のエマルションと２個
以上のヒドラジン残基を有する有機ヒドラジン化合物か
らなる樹脂組成物が特開昭５４−１４４４３２号公報等
に開示されている。この樹脂組成物は、常温で塗膜形成
が可能であり、かつ一液型として使用できるという優れ
た特徴を有するが、得られる塗膜の耐水性が不十分であ
るという欠点を有し、耐汚染性も充分なものではない。 【0004】塗膜の耐水性向上を目的とした水性塗料の開発
は種々行われており、その一つとして、乳化重合によっ
て得られる加水分解性シリル基を有するアクリル系樹脂
のエマルションが知られている。しかし、これは、加水
分解性シリル基の加水分解や縮合が乳化重合中に促進さ
れるため、エマルション中に凝集体が生成したり、重合
中に反応系がゲル化しやすく、エマルションの製造安定
性に劣るという問題点を有する。 【0005】これらの問題点を解決する方法として、例え
ば、特開平２−６７３２４号公報には、フリーラジカル
重合可能な官能性と自己縮合架橋の可能なシラン官能性
との両者を含むシランモノマーと、カチオン開始可能な
線状ポリシロキサン前駆体を必須成分とすることが開示
されており、特開平３−２２７３１２号公報には、特定
のメタクリル酸アルキルエステルと特定の官能基を有す
るアクリル酸エステルを必須成分とすることが開示され
ており、特開平３−２２７３１３号公報には、乳化重合
時にシアノ基を有する重合性単量体を使用することが開
示されているが、エマルションのハイソリッド化が困難
であったり、エマルションの組成や乳化重合条件の制約
が大きいという欠点を有している。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】一方、水性塗料とし
て、ポリシロキサン系水性塗料の開発も種々行われてき
ている。このようなシリコーン系水性塗料の原料となる
ポリシロキサン樹脂は、耐熱性、撥水性および耐候性に
優れており、塗料用樹脂として有用な特徴を持つ。しか
し、ポリシロキサン樹脂を主成分とする水性塗料の実用
化に際してはまだいくつかの課題が残されており、一般
の塗料用途に広く利用される迄には至っていないのが現
状である。 【0007】例えば、特公昭６３−２３２１２号公報には、
ポリシロキサンの側鎖に複数のアルコール性水酸基を導
入した樹脂を用いた水溶性塗料の製造方法が示されてい
る。しかし、このように完全に水に溶解するタイプのポ
リシロキサンを用いた塗料は、塗膜特性を向上させるた
めにポリシロキサン樹脂を高分子量化する必要があり、
この場合に塗料粘度が高くなり、その塗装性が低下する
という欠点を有する。さらに、この塗料より形成した塗
膜は、親水性の官能基を大量に有するために、塗膜の撥
水性や耐水性が低いという欠点を有する。 【0008】本発明の目的は、製造安定性に優れ、耐水性、
耐汚染性に優れた塗膜を形成させることができる、塗料
用エマルションの製造方法を提供することである。 【0009】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の従
来技術の問題点に鑑み、塗料用エマルションについて鋭
意検討した結果、本発明に至ったものである。 【0010】すなわち、本発明の要旨とするところは、環状
ジメチルシロキサンオリゴマーと、ビニル重合性官能基
及び／又はメルカプト基を含有する多官能アルコキシシ
ランからなるグラフト交叉剤を酸性乳化剤の存在下で乳
化重合し、中和した後に、加水分解性シリル基を含有す
るビニル重合性単量体、ヒドロキシアルキル基を含有す
るビニル重合性単量体、アルデヒド基又はケト基に基づ
くカルボニル基を含有するビニル重合性単量体、及びそ
の他のビニル重合性単量体をラジカル重合開始剤の存在
下でグラフト共重合することを特徴とする、塗料用エマ
ルションの製造方法にある。 【0011】 【発明の実施の形態】本発明の塗料用エマルションの製
造方法は、ジメチルシロキサンを繰り返し単位とする重
合体ブロック（Ａ）、ビニル重合性単量体を繰り返し単
位とし、加水分解性シリル基と、ヒドロキシアルキル基
と、アルデヒド基又はケト基に基づくカルボニル基とを
それぞれ１個以上含有する重合体ブロック（Ｂ）、およ
び該重合体ブロック（Ａ）と該重合体ブロック（Ｂ）に
共重合したケイ素含有グラフト交叉単位（Ｃ）から構成
されるグラフトブロック共重合体（Ｉ）のエマルショ
ン、及び２個以上のヒドラジン残基を有する有機ヒドラ
ジン化合物（ＩＩ）からなることを特徴とする塗料用樹
脂組成物における、グラフトブロック共重合体（Ｉ）の
エマルションを好適に製造することができる方法であ
る。 【0012】この塗料用樹脂組成物（以下、樹脂組成物とい
う）は、界面活性剤を存在させた水性媒体中にグラフト
ブロック共重合体（Ｉ）を乳化分散させたエマルション
中に、さらに２個以上のヒドラジン残基を有する有機ヒ
ドラジン化合物（ＩＩ）を含有させたものである。 【0013】この樹脂組成物を構成するグラフトブロック共
重合体（Ｉ）は、ジメチルシロキサンを繰り返し単位と
する重合体ブロック（Ａ）（以下、重合体ブロック
（Ａ）という）、ビニル重合性単量体を繰り返し単位と
し、加水分解性シリル基ヒドロキシアルキル基、アルデ
ヒド基又はケト基に基づくカルボニル基をそれぞれ１個
以上含有する重合体ブロック（Ｂ）（以下、重合体ブロ
ック（Ｂ）という）およびケイ素含有グラフト交叉単位
（Ｃ）（以下、グラフト交叉単位（Ｃ）という）から構
成され、グラフト交叉単位（Ｃ）が、１個以上のシロキ
サン結合を介して重合体ブロック（Ａ）および重合体ブ
ロック（Ｂ）の両者に共重合されている。 【0014】グラフト交叉単位（Ｃ）と重合体ブロック
（Ｂ）との共重合は、グラフト交叉単位（Ｃ）の原料と
なるグラフト交叉剤中のビニル重合性官能基及び／又は
メルカプト基と重合体ブロック（Ｂ）の原料となるビニ
ル重合性単量体とをラジカル共重合することによって達
成できる。 【0015】上述のグラフトブロック共重合体（Ｉ）を構成
する重合体ブロック（Ａ）は、ジメチルジメトキシシラ
ン、ジメチルジエトキシシラン等のジメチルジアルコキ
シシラン類や、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、オ
クタメチルシクロテトラシロキサン、デカメチルシクロ
ペンタシロキサン、ドデカメチルシクロヘキサシロキサ
ン、テトラデカメチルシクロヘプタシロキサン、ジメチ
ルサイクリックス（ジメチルシロキサン環状オリゴマー
３〜７量体混合物）等のジメチルシロキサン環状オリゴ
マー類や、ジメチルジクロロシラン等を原料として合成
することができる。原料の価格と得られる樹脂の熱安定
性等の性能を考慮すると、重合体ブロック（Ａ）の原料
として最も好適なのは、ジメチルシロキサン環状オリゴ
マーである。 【0016】上述のグラフトブロック共重合体（Ｉ）を構成
する重合体ブロック（Ｂ）は、加水分解性シリル基、ヒ
ドロキシアルキル基、アルデヒド基又はケト基に基づく
カルボニル基をそれぞれ１個以上含有する点に特徴を有
するものである。これらの官能基を重合体ブロック
（Ｂ）に共存させることによって、塗膜の耐水性、耐汚
染性及び耐溶剤性を向上させることができるものであ
り、特に耐水性に優れた塗膜を形成することができる。
これらの官能基は、加水分解性シリル基を有するビニル
重合性単量体、ヒドロキシアルキル基を含有するビニル
重合性単量体、および、アルデヒド基又はケト基に基づ
くカルボニル基を有するビニル重合性単量体を用いるこ
とによって、重合体ブロック（Ｂ）に導入することがで
きる。 【0017】重合体ブロック（Ｂ）中に含有される加水分解
性シリル基としては、例えば、ハロゲノシリル基、アシ
ロキシシリル基、アミドシリル基、アミノシリル基、ア
ルケニルオキシシリル基、アミノキシシリル基、オキシ
ムシリル基、アルコキシシリル基、チオアルコキシシリ
ル基、シラノール基等があるが、架橋反応性、取扱いの
容易さ、コスト等を考慮に入れると、アルコキシシリル
基が好ましい。 【0018】重合体ブロック（Ｂ）の構成成分として使用さ
れる、加水分解性シリル基を有するビニル重合性単量体
としては、例えば、ビニ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等
のビニルシラン類、３−メタクリロキシプロピルトリメ
トキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジメ
トキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキ
シシラン等のメタクリロキシアルキルシラン類、３−ア
クリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−アクリロ
キシプロピルメチルジメトキシシラン、３−アクリロキ
シプロピルトリエトキシシラン等のアクリロキシアルキ
ルシラン類等が挙げられるが、中でもビニル重合反応
性、コストなどを考慮するとメタクリロキシアルキルシ
ラン類及びアクリロキシアルキルシラン類が特に好まし
い。これらの成分は、必要に応じて単独であるいは二種
以上を併用して使用することができる。 【0019】加水分解性シリル基を有するビニル重合性単量
体の含有量は、重合体ブロック（Ｂ）中０．５〜３０重
量％の範囲であることが好ましい。これは、ビニル重合
性単量体の含有量が０．５重量％未満では、得られる塗
膜の耐水性、耐汚染性等が低下する傾向にあり好ましく
なく、３０重量％を超えると、グラフトブロック共重合
体（Ｉ）の重合安定性や得られる水性樹脂組成物の保存
安定性が低下する傾向にあり好ましくない。より好まし
くは、１〜２０重量％の範囲である。含有量が１重量％
以上の場合は、得られる塗膜の耐水性、耐汚染性が極め
て良好となり、２０重量％以下の場合には、グラフトブ
ロック共重合体（Ｉ）の重合安定性や得られる水性樹脂
組成物の保存安定性が極めて良好になる。 【0020】重合体ブロック（Ｂ）の構成成分として使用さ
れる、ヒドロキシアルキル基を有するビニル重合性単量
体としては、例えば、メタクリル酸２−ヒドロキシエチ
ル、メタクリル酸２−ヒドロキシプロピル、メタクリル
酸３−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸４−ヒドロキ
シブチル、メタクリル酸６−ヒドロキシヘキシル等のメ
タクリル酸ヒドロキシアルキルエステル、アクリル酸２
−ヒドロキシエチル、アクリル酸２−ヒドロキシプロピ
ル、アクリル酸３−ヒドロキシプロピル、アクリル酸４
−ヒドロキシブチル、アクリル酸６−ヒドロキシヘキシ
ル等のアクリル酸ヒドロキシアルキルエステル等が挙げ
られるが、中でも、コスト、塗膜の耐水性を考慮に入れ
ると、メタクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル
酸２−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸３−ヒドロキ
シプロピル、メタクリル酸４−ヒドロキシブチル、アク
リル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸２−ヒドロキ
シプロピル、アクリル酸３−ヒドロキシプロピル、アク
リル酸４−ヒドロキシブチルが特に好ましい。これらの
成分は、必要に応じて単独であるいは二種以上を併用し
て使用することができる。 【0021】ヒドロキシアルキル基を有するビニル重合性単
量体の含有量は、重合体ブロック（Ｂ）中３〜３０重量
％の範囲であることが好ましい。これは、ヒドロキシア
ルキル基を有するビニル重合性単量体の含有量が、３重
量％未満では、得られる塗膜の耐水性が低下する傾向に
あり好ましくなく、３０重量％を超えると、グラフトブ
ロック共重合体（Ｉ）の重合安定性が低下する傾向にあ
り好ましくない。より好ましくは、５〜２０重量％の範
囲である。含有量が５重量％以上の場合は、得られる塗
膜の耐水性が極めて良好となり、２０重量％以下の場合
は、グラフトブロック共重合体（Ｉ）の重合安定性や水
性樹脂組成物の保存安定性が極めて良好となる。 【0022】重合体ブロック（Ｂ）中に含有されるアルデヒ
ド基又はケト基に基づくカルボニル基には、カルボキシ
ル基、エステル基、アミド基は含まれない。重合体ブロ
ック（Ｂ）の構成成分として使用されるアルデヒド基又
はケト基に基づくカルボニル基を有するビニル重合性単
量体としては、例えば、アクロレイン、ダイアセトンア
クリルアミド、ホルミルスチロ−ル、ビニルメチルケト
ン、ビニルエチルケトン、ビニルイソブチルケトン等の
炭素原子数４〜７個のビニルアルキルケトン類、ダイア
セトンアクリレ−ト、ダイアセトンメタクリレ−ト、ア
セトニルアクリレート、アクリルオキシアルキルプロペ
ナール、メタクリルオキシアルキルプロペナール等が挙
げられるが、重合反応性、架橋反応性、コスト等を考慮
に入れると、ダイアセトンアクリルアミド、アクロレイ
ン、ビニルメチルケトンが好ましい。これらの成分は、
必要に応じて単独であるいは二種以上を併用して使用す
ることができる。 【0023】アルデヒド基又はケト基に基づくカルボニル基
を有するビニル重合性単量体の含有量は、重合体ブロッ
ク（Ｂ）中１〜３０重量％の範囲であることが好まし
い。これは、ビニル重合性単量体の含有量が１重量％未
満では、得られる塗膜の耐水性、耐溶剤性等が低下する
傾向にあり好ましくなく、３０重量％を超える場合に
は、塗膜性能向上の効果がこれ以上得られず、逆に得ら
れる塗膜の耐水性が低下する傾向にあり好ましくない。
より好ましくは、１〜１０重量％の範囲である。この範
囲において、塗膜の耐水性、耐溶剤性が特に良好とな
る。 【0024】重合体ブロック（Ｂ）を構成するのに用いられ
るその他のビニル重合性単量体としては、例えば、メタ
クリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ｎ
−ブチル、メタクリル酸ｉ−ブチル、メタクリル酸ｔ−
ブチル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メタクリル
酸ｎ−ラウリル、メタクリル酸ｎ−ステアリル、メタク
リル酸シクロヘキシル等のメタクリル酸アルキルエステ
ル、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸
ｎ−ブチル、アクリル酸ｉ−ブチル、アクリル酸ｔ−ブ
チル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸ｎ−
ラウリル、アクリル酸ｎ−ステアリル、アクリル酸シク
ロヘキシル等のアクリル酸アルキルエステル、スチレ
ン、α−メチルスチレン等の芳香族ビニル単量体、メタ
クリルアミド、アクリルアミド、クロトンアミド、Ｎ−
メチロールアクリルアミド等のアミド基含有ビニル単量
体、メタクリル酸、アクリル酸、クロトン酸、フマル
酸、マレイン酸、イタコン酸、ソルビン酸等のカルボキ
シル基含有ビニル単量体、アクリロニトリル等のニトリ
ル基含有ビニル単量体等が挙げられる。これらの成分
は、必要に応じて単独であるいは二種以上を併用して使
用することができる。 【0025】重合体ブロック（Ｂ）は、グラフトブロック共
重合体（Ｉ）中、５０〜９８重量％の範囲で含有される
のが好ましい。重合体ブロック（Ｂ）の含有量が５０重
量％未満の場合には、樹脂組成物から形成した塗膜の硬
度、強度が低下する傾向にあり好ましくない、また、重
合体ブロック（Ｂ）の含有量が９８重量％を超える場合
には、塗膜の耐汚染性、柔軟性が低下する傾向にあり好
ましくない。さらに好ましくは、７０〜９５重量％の範
囲である。 【0026】上述のグラフトブロック共重合体（Ｉ）を構成
するグラフト交叉単位（Ｃ）は、得られる塗膜の透明性
を確保するのに必要な構成単位であり、上述のグラフト
ブロック共重合体（Ｉ）におけるグラフト交叉単位
（Ｃ）の含有量は、本発明のグラフトブロック共重合体
（Ｉ）中のケイ素原子を基準にして、１〜５０モル％の
範囲であることが好ましい。これは、グラフト交叉単位
（Ｃ）の含有量が１モル％未満であると、得られる樹脂
塗膜の透明性が低下する傾向にあり、５０モル％を超え
ると原料コストの点で不利になることに加えて、縮合時
に脱離するアルコールなどの副生物がエマルションの安
定性や取り扱い性、さらには塗膜性能が低下する傾向に
あり好ましくない。より好ましくは、１．５〜１５モル
％の範囲である。含有量が１．５モル％以上の場合に
は、得られる塗膜の透明性が極めて良好となり、含有量
が１５モル％以下の場合には、乳化重合の際のラテック
ス安定性が良好となる。 【0027】上述のグラフト交叉単位（Ｃ）を構成するグラ
フト交叉剤としては、分子中に１個以上の加水分解性シ
リル基、及び１個以上のビニル重合性官能基又はメルカ
プト基を含有する化合物を挙げることができる。加水分
解性シリル基としては、重合反応性、取扱いの容易さ、
コスト等を考慮すると、アルコキシシリル基が好まし
い。グラフト交叉剤の具体例としては、ビニルメチルジ
メトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルト
リエトキシシラン等のビニルシラン類、３−メタクリロ
キシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシ
プロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシ
プロピルトリエトキシシラン等のメタクリロキシアルキ
ルシラン類、３−アクリロキシプロピルトリメトキシシ
ラン、３−アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラ
ン、３−アクリロキシプロピルトリエトキシシラン等の
アクリロキシアルキルシラン類、３−メルカプトプロピ
ルトリメトキシシラン、３−メルカプトプロピルメチル
ジメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリエトキ
シシラン、３−メルカプトプロピルメチルジエトキシシ
ラン等のメルカプトアルキルシラン類等が挙げられる
が、中でもビニル重合反応性、コストなどを考慮すると
メタクリロキシアルキルシラン類及びアクリロキシアル
キルシラン類及びメルカプトアルキルシラン類が特に好
ましい。これらの成分は、必要に応じて単独であるいは
二種以上を併用して使用することができる。 【0028】上述の樹脂組成物は、グラフトブロック共重合
体（Ｉ）を界面活性剤を存在させた水性媒体中に乳化分
散させたエマルション中に、さらに２個以上のヒドラジ
ン残基を有する有機ヒドラジン化合物（ＩＩ）を含有さ
せることによって、塗料用エマルションとしての使用が
可能となる。 【0029】この有機ヒドラジン化合物（ＩＩ）は、グラフ
トブロック共重合体（Ｉ）中のアルデヒド基又はケト基
に基づくカルボニル基のモル数（ｉ）と、有機ヒドラジ
ン化合物（ＩＩ）中のヒドラジン残基のモル数（ii）の
比率が、０．０５≦（ii）／（ｉ）≦５の範囲となるよ
うに加えるのが好ましい。 【0030】（ii）／（ｉ）が０．０５未満である場合に
は、架橋反応の進行が不十分となり、形成される塗膜の
耐水性や耐溶剤性が不十分となる傾向にあり、５を越え
る場合には、未反応の有機ヒドラジン化合物の残留によ
り、塗膜の外観や耐水性に悪影響を与える傾向にある。
より好ましくは、０．５≦（ii）／（ｉ）≦２の範囲で
ある。この範囲において塗膜の外観、耐水性、耐溶剤性
が極めて良好となる。 【0031】有機ヒドラジン化合物（ＩＩ）の具体例として
は、２〜１０個、特に４〜６個の炭素原子を含有するジ
カルボン酸ジヒドラジド、例えば、シュウ酸ジヒドラジ
ド、マロン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジド、グ
ルタル酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒドラジド、セバ
シン酸ジヒドラジド、マレイン酸ジヒドラジド、フマル
酸ジヒドラジドおよびイタコン酸ジヒドラジドや、２〜
４個の炭素原子を有する脂肪族の水溶性ジヒドラジン、
例えば、エチレン−１，２−ジヒドラジン、プロピレン
−１，３−ジヒドラジン、ブチレン−１，４−ジヒドラ
ジンなどを挙げることができる。これらの中でもアジピ
ン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、セバシ
ン酸ジヒドラジド、コハク酸ジヒドラジドが好ましい。
また、これらは２種以上を併用してもよい。 【0032】上述の樹脂組成物においては、グラフトブロッ
ク共重合体（Ｉ）は、エマルション粒子として存在す
る。このエマルション粒子径は製造条件の選択により任
意に変更できるが、通常の平均粒子径は０．０１〜１．
０μｍ程度である。 【0033】この樹脂組成物中の樹脂成分含有率は任意に選
択できるが、塗装作業性および塗膜性能等を考慮すると
３０〜６０重量％の含有率が好ましい。 【0034】この樹脂組成物は、グラフトブロック共重合体
（Ｉ）のエマルションに、２個以上のヒドラジン残基を
有する有機ヒドラジン化合物（ＩＩ）を添加することに
よって得ることができる。 【0035】グラフトブロック共重合体（Ｉ）のエマルショ
ンを好適に製造することができる、本発明の塗料用エマ
ルションの製造方法について以下に説明する。 【0036】本発明の塗料用エマルションの製造方法は、環
状ジメチルシロキサンオリゴマー、及びビニル重合性官
能基及び／又はメルカプト基を含有する多官能アルコキ
シシランからなるグラフト交叉剤を酸性乳化剤の存在下
で乳化重合し、中和した後に、加水分解性シリル基を含
有するビニル重合性単量体、ヒドロキシアルキル基を含
有するビニル重合性単量体、アルデヒド基又はケト基に
基づくカルボニル基を含有するビニル重合性単量体、及
びその他のビニル重合性単量体をラジカル重合開始剤の
存在下でグラフト共重合することを特徴とするものであ
る。 【0037】環状ジメチルシロキサンオリゴマーおよびグラ
フト交叉剤の合計量と、水との比率は任意に選択できる
が、重量比にて１：１〜１：９の範囲が好ましい。 【0038】酸性乳化剤は、環状ジメチルシロキサンオリゴ
マーを開環できるものであればよく特に限定されない
が、重合に適した酸性乳化剤の例としてはドデシルベン
ゼンスルホン酸が挙げられる。酸性乳化剤の好ましい使
用量は、目的とするエマルションの粒子径、固形分量、
重合温度および他の界面活性剤の併用により変化する
が、シロキサンの重合を速やかに進行させるためには環
状ジメチルシロキサンオリゴマーとグラフト交叉剤の合
計量に対して０．５重量％以上用いるのが好ましい。 【0039】環状ジメチルシロキサンオリゴマーとグラフト
交叉剤の乳化重合温度は、特に限定されないが、反応率
を上げ、より速やかに重合を進行させるためには、少な
くとも一度は６０℃以上の熱履歴を受けることが好まし
く、さらに好ましくは７５℃以上である。 【0040】得られるシロキサン重合体エマルションの粒子
径は、原料の予備分散の度合い、乳化剤量、重合温度お
よび原料の供給方法によって制御できる。より小さい粒
子径を有するエマルションは、原料と水を乳化剤の存在
下でホモジナイザーなどの高シェア発生装置により予備
乳化するか、原料または予備乳化液を水中に滴下する
か、乳化剤を増量するか、重合温度を上昇させるかのい
ずれかの方法あるいはこれらの方法を適宜組み合わせる
ことにより得ることができる。 【0041】得られたシロキサン重合体のエマルションは強
い酸性であるので、シロキサンの重合終了後に中和する
必要がある。中和に使用される塩基性化合物は、特に限
定されないが、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリ
ウム、アンモニア、トリエチルアミン等が挙げられる。
これら塩基性化合物を直接、又は水溶液でエマルション
に添加し中和を行う。 【0042】ビニル重合性単量体にメタクリル酸等の酸成分
が含まれている場合には、重合終了後に中和することに
より、エマルションの保存安定性を高めることもでき
る。 【0043】続いて行われる加水分解性シリル基を含有する
ビニル重合性単量体、ヒドロキシアルキル基を含有する
ビニル重合性単量体、アルデヒド基又はケト基に基づく
カルボニル基を含有するビニル重合性単量体、及びその
他のビニル重合性単量体のグラフト共重合に用いるラジ
カル重合開始剤は、公知のものが利用できる。具体的に
は、アゾビスイソブチロニトリル、２，２’−アゾビス
（２，４−ジメチルバレロニトリル）等のアゾ化合物、
過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウ
ム等の無機過酸化物、過酸化ベンゾイル、ｔ−ブチルヒ
ドロパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、
クメンヒドロパーオキサイド等の有機過酸化物、過硫酸
カリウム又は過硫酸アンモニウムと亜硫酸水素ナトリウ
ム又はロンガリットの組み合わせ、ｔ−ブチルヒドロパ
ーオキサイドやクメンヒドロパーオキサイド等の有機過
酸化物と硫酸水素ナトリウム又はロンガリットの組み合
わせ等に代表されるレドックス系触媒等が挙げられる。 【0044】ラジカル重合開始剤の添加量は、通常、ビニル
重合性単量体の全量に対して０．０１〜１０重量％の範
囲であるが、重合の進行や反応の制御を考慮に入れる
と、０．１〜５重量％の範囲が好ましい。また、重合開
始剤の活性付与のために硫酸鉄などの２価の鉄イオンを
含む化合物とエチレンジアミン四酢酸二ナトリウム等の
キレート化剤を用いることができる。 【0045】ビニル重合性単量体の仕込み方法は、特に制限
されず、一括仕込み、滴下、あるいは、一部をあらかじ
め仕込んだ後にその後残りを滴下する等のいずれの方法
でもよい。滴下する場合には、そのまま滴下しても、乳
化剤の存在下で予備乳化してから滴下しても良い。ま
た、ビニル重合性単量体のグラフト共重合時又はグラフ
ト共重合終了時に乳化剤を追加添加しても良い。重合温
度は特に限定されないが、通常４０〜９０℃の範囲であ
る。 【0046】予備乳化又は追加添加に用いられる乳化剤は公
知のものが使用でき、具体例としては、ドデシルベンゼ
ンスルホン酸ナトリウム、ラウリルスルホン酸ナトリウ
ム、ラウリル硫酸ナトリウム等のアニオン性乳化剤、ポ
リオキシエチレン基を含むアニオン性乳化剤、ポリオキ
シエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレ
ンラウリルエーテル等のノニオン性乳化剤、分子中にビ
ニル重合性二重結合を有する反応性乳化剤等が挙げられ
る。 【0047】上述の樹脂組成物には、塗膜形成性を改善する
ために必要に応じて助溶剤を添加することができる。具
体例としては、メタノール、エタノール、２−プロパノ
ール、エチレングリコール、プロピレングリコール、
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、エチルセロソルブ、ブチルセロソル
ブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピ
レングリコールモノｎ−ブチルエーテル等が挙げられ
る。 【0048】また、この樹脂組成物には、加水分解性シリル
基の硬化を促進するために硬化触媒を配合しても良い。
硬化触媒の具体例としては、イソプロピルトリイソステ
アロイルチタネート、イソプロピルトリ（ジオクチルピ
ロフォスフェート）チタネート等の有機チタネート化合
物、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート
等の有機アルミニウム化合物、ジオクチル酸錫、ジブチ
ル錫ジラウレート、ジブチル錫マレート等のカルボン酸
型錫化合物、ジブチル錫オキシド、ジオクチル錫オキシ
ド等のジアルキル錫オキシド、モノメチル酸性リン酸エ
ステル、ジメチル酸性リン酸エステル、ジエチル酸性リ
ン酸エステル等の酸性リン酸エステル、アジピン酸、マ
レイン酸、クエン酸等のカルボン酸及びその無水物、３
−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラ
ン、トリエチルアミン等のアミン及びその塩等が挙げら
れる。これらの硬化触媒は、必要に応じて単独であるい
は二種以上を併用して使用することができる。硬化触媒
の添加量は、通常、上述のグラフトブロック共重合体
（Ｉ）に対して０．００１〜２０重量％の範囲である。
油性の触媒はエマルションの安定性を損なう恐れがある
ため、水溶性触媒又は水分散した触媒を用いるのが好ま
しい。 【0049】上述の樹脂組成物には、必要に応じて顔料や紫
外線吸収剤、酸化防止剤、耐熱性向上剤、レベリング
剤、たれ防止剤、艶消し剤等の各種添加剤等を含んでも
よく、さらに他のエマルション樹脂、水溶性樹脂、粘性
制御剤、メラミン類等の硬化剤と混合して用いてもよ
い。 【0050】この樹脂組成物は、刷毛塗装、ロール塗装、ス
プレー塗装等の方法で塗布することができ、常温で放置
又は５０〜２００℃に加熱することにより硬化させるこ
とができる。 【0051】 【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説
明する。なお、実施例中の「部」は「重量部」、「％」
は「重量％」を示す。 【0052】また、実施例および比較例における性能の評価
は以下に示す方法を用いて行った。 【0053】（１）硬度 三菱鉛筆ユニ使用（４５度の角度で塗膜を引っかいて硬
度を測定） 【0054】（２）耐水性 ５０℃の温水に５日間浸漬後、塗膜外観を目視判定 ○：変化なし ×：光沢の低下や著しい白化あり 【0055】（３）耐汚染性 カーボンブラックと水を２０／８０の重量比でよく混合
したカーボンペーストを塗膜に塗りつけ、５０℃で１５
分間加熱した後、流水で洗浄し、カーボンの付着状態を
目視判定した。 ◎：ほとんど跡が残らない ○：薄く跡が残る ×：著しく跡が残る 【0056】（４）耐溶剤性 メチルエチルケトンをガーゼに浸し、１００回こすった
後、塗膜外観を目視判定した。 ○：ほとんど傷がつかない ×：塗膜が剥離して基盤が露出する 【0057】［製造例１］ジメチルサイクリックス（以下Ｄ
ＭＣ，環状ジメチルシロキサンオリゴマー３〜７量体混
合物）８５部、３−メタクリロイルオキシプロピルトリ
メトキシシラン（以下ＫＢＭ−５０３）（グラフト交叉
剤）１５部、水３００部およびドデシルベンゼンスルホ
ン酸ナトリウム（以下ＤＢＳＮａ）（界面活性剤）０．
７部からなる組成物をホモミキサーで予備混合した後
に、ホモジナイザーによる３５０ｋｇ／ｃｍ^２の圧力で
剪断し、強制乳化してシリコーン原料エマルションを得
た。次いで、水１００部およびドデシルベンゼンスルホ
ン酸（ＤＢＳＡ）（酸性乳化剤）５部を攪拌機、コンデ
ンサー、温度制御装置および滴下ポンプを備えたフラス
コに仕込み、フラスコ内の温度を８５℃に保ちながら３
時間かけて上記のシリコーン原料エマルションを滴下し
た。滴下終了後、さらに１時間加熱、攪拌を続けた後、
得られたエマルションを室温まで冷却し、ドデシルベン
ゼンスルホン酸を水酸化ナトリウムにより中和してシリ
コーンエマルション（以下ＳＥｍ−１）を得た。得られ
たエマルションの固形分は１８％であった。 【0058】［製造例２］ＤＭＣ量を９０部、ＫＢＭ−５０
３量を８部とした以外は製造例１と同様にして、固形分
１８％のシリコーンエマルション（以下ＳＥｍ−２）を
得た。 【0059】 【実施例１】ＳＥｍ−１を６２部、水８５部および過硫
酸カリウム０．６部を攪拌機、コンデンサー、温度制御
装置、滴下ポンプおよび窒素導入管を備えたフラスコに
仕込み、７０℃に昇温した後に、窒素雰囲気下で攪拌し
ながら、ＫＢＭ−５０３を２部、ダイアセトンアクリル
アミド（以下ＤＡＡｍ）３部、メタクリル酸２−ヒドロ
キシエチル（以下ＨＥＭＡ）１０部、メタクリル酸メチ
ル（以下ＭＭＡ）３０部、メタクリル酸ｎ−ブチル（以
下ＢＭＡ）３０部、アクリル酸２−エチルヘキシル（以
下ＥＨＡ）２３部およびメタクリル酸（以下ＭＡＡ）２
部の混合物を４時間かけて滴下重合した。滴下終了後、
７０℃で１時間保持し、さらに８０℃に昇温して１時間
保持した。反応液を室温まで冷却し、アンモニア水によ
り中和してグラフトブロック共重合体エマルションを得
た。重合は安定に進行し、凝集物の生成も見られなかっ
た。得られたエマルションの固形分は４４％であった。
得られたエマルションにそれぞれ樹脂固形分１００部に
対してブチルセロソルブ（以下ＢＣ）が２０部、アジピ
ン酸ジヒドラジド（以下ＡＤＨ）が１．８部となるよう
に添加し、良く混合した後、これをバーコーター４０番
で電着中塗り水研板上に塗布し、室温で３０分間乾燥し
た後、７０℃で１時間加熱して試験塗膜を作製した。試
験塗膜の評価結果を表２に示した。 【0060】 【実施例２〜５】仕込みを表１に記載の組成に変更する
以外は実施例１と同様な方法でグラフトブロック共重合
体エマルションを得た。重合はいずれも安定に進行し
た。さらに、ＢＣとＡＤＨを表２に記載の組成になるよ
うに添加混合したものを用いて作製した試験塗膜の評価
結果を表２に示した。 【0061】 【比較例１】水１２２部、ＤＢＳＮａ０．５部、及び過
硫酸カリウム０．６部を攪拌機、コンデンサー、温度制
御装置、滴下ポンプおよび窒素導入管を備えたフラスコ
に仕込み、７０℃に昇温した後に、窒素雰囲気下で攪拌
しながら、ＫＢＭ−５０３を２部、ＤＡＡｍ３部、ＨＥ
ＭＡ１０部、ＭＭＡ３０部、ＢＭＡ３０部、ＥＨＡ２３
部およびＭＡＡ２部の混合物を４時間かけて滴下したと
ころ、滴下終了直前に反応液が増粘し凝固した。シリコ
ーンエマルションを含まない系では、重合は安定に進行
しなかった。 【0062】 【比較例２】モノマーを表１に記載の組成に変更する以
外は比較例１と同様な方法で滴下重合を行った。滴下重
合後は、実施例１〜５と同様な操作を行いポリマーエマ
ルションを得た。実施例１〜５と同様に試験塗膜を作製
し評価した結果を表２に示した。 【0063】 【表１】 【0064】ＫＢＭ−５０２：３−メタクリロキシプロピル
メチルジメトキシシラン 【0065】 【表２】 【0066】１）固形分１００部に対する比率（部） （注）カッコ内の数値は、ヒドラジン残基のモル数をア
ルデヒド基又はケト基に基づくカルボニル基のモル数で
除した値 【0067】 【発明の効果】本発明の塗料用エマルションの製造方法
は、製造安定性に優れたものであり、さらに、耐水性、
耐汚染性に優れた塗膜を形成させることができる塗料用
エマルションを提供することができるものであり、工業
上非常に有益なものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長嶺 温 広島県大竹市御幸町20番１号 三菱レイヨ ン株式会社中央研究所内 Ｆターム(参考） 4J026 AB44 BA25 BA27 BA30 BA32 BA43 BB04 CA01 DB04 DB14 FA04 GA01 4J038 CP091 MA08 MA10 NA04 NA05

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 環状ジメチルシロキサンオリゴマーと、
   ビニル重合性官能基及び／又はメルカプト基を含有する
   多官能アルコキシシランからなるグラフト交叉剤を酸性
   乳化剤の存在下で乳化重合し、中和した後に、加水分解
   性シリル基を含有するビニル重合性単量体、ヒドロキシ
   アルキル基を含有するビニル重合性単量体、アルデヒド
   基又はケト基に基づくカルボニル基を含有するビニル重
   合性単量体、及びその他のビニル重合性単量体をラジカ
   ル重合開始剤の存在下でグラフト共重合することを特徴
   とする、塗料用エマルションの製造方法。