JP2003238886A - 防汚塗料組成物 - Google Patents

防汚塗料組成物

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JP2003238886A
JP2003238886A JP2002036223A JP2002036223A JP2003238886A JP 2003238886 A JP2003238886 A JP 2003238886A JP 2002036223 A JP2002036223 A JP 2002036223A JP 2002036223 A JP2002036223 A JP 2002036223A JP 2003238886 A JP2003238886 A JP 2003238886A
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unsaturated monomer
monomer
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JP2002036223A
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Hideki Kichisaki
秀樹 吉▲さき▼
Makoto Hori
誠 堀
Toshimitsu Muramatsu
利光 村松
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Kansai Paint Co Ltd
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Kansai Paint Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】船舶、港湾施設、ブイ、パイプライン、橋梁、
発電所の導水路管、海底基地、海底油田掘削設備、養殖
網、定置網などに塗装して、これらの表面に水中生物が
付着生育するのを長期に防止しうる防汚塗膜を形成する
防汚塗料組成物を提供する。 【解決手段】(I)(a)アルコキシシリル基を含有す
る重合性不飽和モノマー、及び/又は1分子中に重合性
不飽和基とシロキサン結合部位とを有する重合性不飽和
モノマー、及び(b)(a)モノマーと共重合可能なそ
の他の重合性不飽和モノマーを共重合することにより得
られるビニル系共重合体100重量部に対して、(II)
オキシアルキレン基含有オルガノポリシロキサン1〜1
00重量部を含有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、船舶、港湾施設、
ブイ、パイプライン、橋梁、発電所の導水路管、海底基
地、海底油田掘削設備、養殖網、定置網など(以下、
「水中構造物」と総称する)に塗装して、これらの表面
に水中生物が付着生育するのを長期に防止しうる防汚塗
膜を形成する防汚塗料組成物に関する。
【0002】
【従来技術及びその課題】海、河川、湖沼などの水中に
は、例えばフジツボ、ホヤ、セルプラ、ムラサキイガ
イ、カラスガイ、フサコケムシ、アオノリ、アオサなど
の生物が多数生息しており、このような水中に上記水中
構造物が設置もしくは就航すると、その飛沫部から没水
部表面に生物が付着生育して種々の被害が発生する。
【0003】従来、上記水中構造物の生物付着防止に
は、有機錫化合物などの毒性防汚剤を配合した防汚塗料
が用いられていたが、環境保全や安全衛生の面から、無
毒性の防汚塗料としてシリコ−ンゴム単独又はシリコ−
ンゴムとシリコ−ンオイルとの混合物からなる防汚塗料
やシリコーン含有アクリル樹脂をビヒクルとする防汚塗
料が用いられるようになった。このような防汚塗料とし
ては、例えば特開昭51−96830号、特公昭56−
26272号、特開昭63−43973号、特開平3−
255169号公報、特公平6−45770号、特公平
6−104793号及び特公平7−108958号公報
などに提案されている。
【0004】上記無毒性の防汚塗料は、いずれも撥水性
を有する塗膜を形成し、その塗膜表面に生物が付着・生
育しにくく、また付着しても流水によって容易に脱落さ
せるものであるが、防汚性能およびその持続性、塗膜の
物理的性能などに一長一短があった。
【0005】本発明の目的は、防汚性、耐久性などに優
れた塗膜を形成できる無毒型の防汚塗料組成物を提供す
ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等は防汚性能の
持続性向上を目的として鋭意検討を行った結果、シリコ
ーン変性アクリル系樹脂を基体樹脂とし、これに親水性
シリコーンオイルを特定量併用して得られる塗料によっ
て形成される塗膜が長期にわたり防汚性能を維持できる
ことを見出し、本発明を完成させた。
【0007】即ち、本発明は、 1.(I)(a)アルコキシシリル基を含有する重合性
不飽和モノマー、及び/又は1分子中に重合性不飽和基
と下記式(1)
【0008】
【化2】
【0009】(但し、R1、R2は同一もしくは異なっ
て、アルキル基、アリール基、またはトリアルキルシロ
キシ基を、nは1〜1000の整数を意味する。)で示
されるシロキサン結合部位とを有する重合性不飽和モノ
マー、及び(b)(a)モノマーと共重合可能なその他
の重合性不飽和モノマーを共重合することにより得られ
るビニル系共重合体100重量部に対して、(II)オキ
シアルキレン基含有オルガノポリシロキサン1〜100
重量部を含有することを特徴とする防汚塗料組成物、 2.(b)モノマーが、その成分の少なくとも一部とし
て水酸基含有重合性不飽和モノマー及び/又はグリシジ
ル基含有重合性不飽和モノマーを含有する1項記載の防
汚塗料組成物、 3.架橋剤を含有する2項記載の防汚塗料組成物、 4.上記(II)以外の撥水剤及び/又は防汚剤を含有す
る1ないし3項のいずれか1項記載の防汚塗料組成物、
に関する。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明においてビニル系共重合体
(I)は、アルコキシシリル基を含有する重合性不飽和
モノマー(a−1)及び/又は1分子中に重合性不飽和
基と上記一般式(1)で示されるシロキサン結合部位と
を有する重合性不飽和モノマー(a−2)、及び(a)
モノマーと共重合可能なその他の重合性不飽和モノマー
(b)を共重合することにより得られる。
【0011】上記モノマー(a−1)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、ビニルトリプロポキシシラン、ビニルトリブトキシ
シラン、(メタ)アクリロイルオキシメチルトリメトキ
シシラン、(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメト
キシシラン、(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリ
メトキシシラン、(メタ)アクリロイルオキシプロピル
トリエトキシシラン、(メタ)アクリロイルオキシエチ
ルトリエトキシシラン、(メタ)アクリロイルオキシプ
ロピルトリブトキシシランなどを挙げられ、これらは1
種又は2種以上用いることができる。これらの中で特に
好適なのは、メタクリロイルオキシプロピルトリメトキ
シシランである。
【0012】尚、本明細書において「(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」を表
す。
【0013】上記モノマー(a−2)としては、1分子
中に重合性不飽和基と前記式(1)で示されるシロキサ
ン結合部位とを有するものであれば特に制限なく従来公
知のモノマーが使用でき、該式(1)中のR1、R2は
同一もしくは異なって、アルキル基、アリール基、また
はトリアルキルシロキシ基を表す。アルキル基として
は、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基
などが挙げられ、特にメチル基が好適である。また式
(1)中のnは1〜1000、好ましくは30〜500
の範囲内が適当である。
【0014】上記モノマー(a−2)の具体例として
は、特公平6−45770号、特公平7−108958
号公報に記載されているような、重合性不飽和基として
(メタ)アクリロイル基やビニル基を有する以下のモノ
マーが例示できる。
【0015】例えば、一般式(2)
【0016】
【化3】
【0017】(式中、X1は(メタ)アクリロイル基又
はビニル基を表し、R1、R2は前述の通りであり、R3
及びR4は同一もしくは相異なって、炭素原子数1〜4
のアルキル基、又はアリール基、アラルキル基を、R5
は炭素原子数1〜4のアルキル基、又は水酸基を含有す
る炭素原子数1〜6のヒドロキシアルキル基を表わし、
aはX1がビニル基のときには0であり、X1が(メタ)
アクリロイル基のときには1〜5の整数であり、bは3
〜1,000の数である。)で表されるポリシロキサン
鎖含有モノマーが挙げられ、その例としてγ−メタクリ
ロイルオキシプロピルポリジメチルシロキサンが挙げら
れる。さらにモノマー(a−2)としてトリス(トリメ
チルシロキシ)―γ―メタクリロイルオキシプロピルシ
ラン、ペンタメチルジシロキサニル−ビス(トリメチル
シロキシ)−アクリロイルオキシメチルシランなどが例
示できる。
【0018】本発明ではモノマー(a)として前記(a
−1)と(a−2)のどちらか1方又は両方を用いるこ
とができ、両者を併用する際にはその使用比が(a−
1)/(a−2)=1/99〜99/1、好ましくは2
0/80〜80/20の範囲内が望ましい。
【0019】上記その他の重合性不飽和モノマー(b)
としては、モノマー(a)と共重合可能であれば特に制
限はなく、例えば(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)
アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メ
タ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸ブチ
ル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸
2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、
(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸シク
ロヘキシルなどの(メタ)アクリル酸のC1〜24アル
キルまたはシクロアルキルエステル;(メタ)アクリル
酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキ
シプロピル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチル等の
(メタ)アクリル酸C2〜6ヒドロキシアルキルエステ
ルポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリ
プロピレングリコール(メタ)アクリレートなどの水酸
基含有モノマー;メトキシエチル(メタ)アクリレー
ト、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレ
ート;グリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシ
ジルエーテルなどのグリシジル含有モノマー;(メタ)
アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸などのカルボキシ
ル含有モノマー;スチレン、α−メチルスチレン、ビニ
ルトルエンなどのビニル芳香族化合物:(メタ)アクリ
ロニトリル、アリル(メタ)アクリレート、(メタ)ア
クロレイン、ブタジエン、イソプレンなどが挙げられ、
これらはそれぞれ単独で使用でき、或いは2種又はそれ
以上併用してもよい。
【0020】上記モノマー(a)及び(b)の使用割合
は、通常、モノマー(a)が1〜99重量%、好ましく
は10〜99重量%、モノマー(b)が1〜99重量
%、好ましくは1〜90重量%の範囲内が適当である。
モノマー(a)が1重量%未満(モノマー(b)が99
重量%を超)では防汚性能の持続性に劣るので望ましく
ない。
【0021】ビニル系共重合体(I)は、上記モノマー
(a)及び(b)を有機溶媒中で、それ自体既知のラジ
カル重合法に従つて共重合することにより得られる。共
重合に際して用いうる有機溶媒としては、例えば、酢酸
エチル、酢酸ブチルなどのエステル系溶媒;ベンゼン、
トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素溶媒;ミネラ
ルスピリツト、芳香族石油ナフサなどの石油系溶剤;メ
チルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケト
ン系溶媒;イソプロピルアルコール、ブタノールなどの
アルコール系溶媒;或いはこれら溶媒の2種もしくはそ
れ以上の混合物が挙げられる。また、ラジカル重合開始
剤としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、アゾ
ビスイソブチロニトリル、ラウロイルパーオキサイド、
クメンヒドロパーオキサイドなどの通常ラジカル重合に
使用されている重合開始剤が挙げられる。
【0022】上記の共重合反応は通常、約80〜約20
0℃、好ましくは約100〜約120℃の温度において
行なうことができ、かかる条件下に2〜20時間、好ま
しくは5〜10時間程度で終らせることができる。
【0023】上記の通り製造されるビニル系共重合体
(I)は、一般に、約3,000〜200,000、好
ましくは約5,000〜100,000の範囲内の重量
平均分子量(Mw)を有し、また、−30〜100℃、
好ましくは−10〜30℃の範囲内のガラス転移温度
(Tg)をもつことが好ましい。
【0024】本発明では、また上記(b)モノマーが、
その成分の少なくとも一部として水酸基含有重合性不飽
和モノマー及び/又はグリシジル基含有重合性不飽和モ
ノマーなどを含有し、得られるビニル系共重合体(I)
に反応性官能基が導入された場合には、これら反応性官
能基と反応する架橋剤を塗料中に配合することができ
る。例えば反応性官能基が水酸基の場合には、架橋剤と
してポリイソシアネート化合物が使用でき、反応性官能
基がエポキシ基の場合には、架橋剤としてアミン系化合
物が使用できる。架橋剤を配合するなどによって、架橋
膜とすることで塗膜の強度、付着性等が向上するので好
適である。
【0025】ポリイソシアネート化合物としては、例え
ば、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、トリメチルヘキサメチレンジイソシ
アネート等の脂肪族ジイソシアネート類;水素添加キシ
リレンジイソシアネート、1,4−ジイソシアネートシ
クロヘキサンもしくはイソホロンジイソシアネート等の
環状脂肪族ジイソシアネート類;トリレンジイソシアネ
ート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート等
の芳香族ジイソシアネート類等の有機ジイソシアネート
それ自体、またはこれらの各有機ジイソシアネートと多
価アルコール、低分子量ポリエステルあるいは水等との
付加物、あるいは上記した各有機ジイソシアネート同士
の環化重合体、さらにはイソシアネート・ビウレット体
等が挙げられる。
【0026】アミン系化合物としては、例えばエチレン
ジアミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、ヘ
キサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエ
チレンテトラミン、ペンタエチレンヘキサミンなどの脂
肪族ポリアミン類;メタキシリレンジアミン、ジアミノ
ジフェニルメタン、フェニレンジアミンなどの芳香族ポ
リアミン類;1,3―ビス(アミノメチル)シクロヘキ
サン、イソホロンジアミンなどの脂環族ポリアミン類;
これらポリアミン類のアミノ基がジアルキルケトンによ
ってブロック化されてなるケチミン化合物などが挙げら
れる。
【0027】本発明においてオキシアルキレン基含有オ
ルガノポリシロキサン(II)は、分子鎖末端もしくは側
鎖にオキシアルキレン基を含有する直鎖状又は分岐状の
オルガノポリシロキサンであり、塗膜表層に配向する、
いわゆるシリコ−ンオイルである。
【0028】上記オキシアルキレン基含有オルガノポリ
シロキサン(II)としては、例えば下記一般式(3)
【0029】
【化4】
【0030】(式中、R6、R7及びR8は同一もしく
は相異なって、メチル基、水酸基又は−R9(OR10)
OY(R9は炭素数1〜4のアルキレン基、R10は炭
素数2〜4のアルキレン基、Yは水素原子、アルキル基
又はアセトキシ基であり、kは1〜60である。)、で
示されるオキシアルキレン基を表し、且つR6、R7及
びR8の少なくとも1つはオキシアルキレン基であり、
pは0〜1000、qは0〜100である。)で示され
る直鎖状のオルガノポリシロキサンが例示できる。
【0031】上記式(3)中、オキシアルキレン基とし
ては、オキシエチレン基、オキシプロピレン基、さらに
はオキシエチレン基とオキシプロピレン基がブロック結
合もしくはランダム結合したオキシエチレン・オキシプ
ロピレン基が挙げられ、その末端が水酸基又はアルコキ
シ基で封鎖されていることが好ましい。該オキシアルキ
レン基の含有量(含有率)は、オルガノポリシロキサン
(II)の15〜60重量%、さらに25〜50重量%の
範囲が望ましい。
【0032】上記オキシアルキレン基含有オルガノポリ
シロキサン(II)は、HLB(親水性親油性バランス)
が3〜12、好ましくは5〜10の範囲内を有すること
が望ましい。該HLBがこの範囲外では、いずれも防汚
性やその持続性が低下する恐れがあるので望ましくな
い。
【0033】上記オルガノポリシロキサン(II)の含有
量は、固形分量でビニル系共重合体(I)100重量部
に対して1〜100重量部、好ましくは20〜70重量
部の範囲内である。該オルガノポリシロキサン(II)の
含有量が1重量部未満では長期防汚性能が得られず、1
00重量部を越えると得られる塗膜の強度が低下し防汚
性を持続できなくなるので望ましくない。
【0034】本発明の防汚塗料組成物には、上記成分以
外に必要に応じて、上記(II)以外の撥水剤及び/又は
防汚剤を配合してもよい。
【0035】撥水剤としては、例えば未変性シリコーン
オイル等の上記(II)以外のオルガノポリシロキサン、
流動パラフィン、撥水性シリコーンゴム、塩素化パラフ
ィン、固形パラフィン、ワセリン等が挙げられ、これら
は1種又は2種以上併用して使用できる。
【0036】該撥水剤を配合する場合には、固形分量で
ビニル系共重合体(I)100重量部に対して1〜10
0重量部、好ましくは1〜50重量部の範囲内が望まし
い。
【0037】防汚剤としては、例えば例えば、亜酸化
銅、チオシアン銅、銅粉末、塩基性塩化銅、塩基性硫酸
銅、塩基性炭酸銅、珪酸銅、水酸化銅などの銅系防汚
剤;ジンクピリチオン、銅ピリチオンなどのピリチオン
系化合物;トリフェニルボロンピリジン塩などの有機ボ
ロン系化合物;4,5−ジクロロ−2−n−オクチル−
4−イソチアゾリン−3−オンなどのイソチアゾリン系
化合物;エチレンビス(ジチオカルバミン酸)亜鉛、テ
トラメチルチウラムジスルファイドなどの含窒素硫黄系
防汚剤;テトラクロロイソフタロニトリルなどのニトリ
ル系化合物;ベンゾチアゾ−ル系化合物、トリアジン系
化合物、尿素系化合物、マレイミド系化合物、N−ハロ
アルキルチオ系化合物、テトラサイクリン系化合物、テ
トラクロロメチルスルフォニルピリジンなどの殺菌剤及
び酸化亜鉛などが挙げられる。
【0038】該防汚剤を配合する場合には、固形分量で
ビニル系共重合体(I)100重量部に対して1〜20
0重量部、好ましくは5〜100重量部の範囲内が望ま
しい。
【0039】本発明の防汚塗料組成物には、さらに必要
に応じて着色顔料、体質顔料、防錆顔料などの顔料類、
有機溶剤、可塑剤、タレ止め剤、硬化触媒、シランカッ
プリング剤などを適宜配合することができる。
【0040】本発明の防汚塗料組成物は、船舶、港湾施
設、ブイ、パイプライン、橋梁、発電所の導水路管、海
底基地、海底油田掘削設備、養殖網、定置網などの水中
構造物に塗装され、これらの表面に水中生物が付着生育
するのを長期に防止するものである。該防汚塗料の塗装
は、従来公知の手段で1回又は複数回塗り重ねて行うこ
とができる。
【0041】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に
説明する。尚、以下「部」及び「%」はそれぞれ「重量
部」及び「重量%」を示す。アクリル共重合体(I)の製造 製造例1 撹拌機、温度計、還流冷却器、窒素ガス導入管および滴
下ロ−トを備えた反応器にキシレン80部を仕込み、窒
素ガスを導入しつつ100℃に昇温した。その後、前述
の一般式(2)のb=60であるγ−メタクリロイルオ
キシプロピルポリジメチルシロキサン20部、メタクリ
ル酸メチル40部、アクリル酸n−ブチル40部、2,
2′−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)2部から
なる混合物を滴下ロ−トにより4時間かけて等速滴下し
た。滴下終了30分後、更に2,2′−アゾビス(2,
4−ジメチルバレロニトリル)1部及びキシレン5部か
らなる混合物を1時間かけて等速滴下した後、更に10
0℃で1時間攪拌してから冷却し、固形分48.9%の
共重合体(I−1)溶液を得た。
【0042】製造例2〜9 製造例1において、モノマー及び重合開始剤を表1に示
す配合とする以外は製造例1と同様に行なって固形分約
49%の各アクリル共重合体溶液(I−2)〜(I−
9)を得た。
【0043】
【表1】
【0044】防汚塗料の作成 実施例1〜10及び比較例1〜3 上記製造例1〜9で得られたアクリル共重合体溶液、シ
リコーンオイル、架橋剤を用いて、後記表2に示す配合
にて攪拌混合し、各防汚塗料を得た。表2における(注
1)〜(注3)は、いずれも東レ・ダウコーニング・シ
リコーン社製のシリコーンオイルである。得られた各防
汚塗料について下記防汚試験を行なった。結果を表3に
示す。
【0045】防汚試験方法 大きさ100×300×2mmのサンドブラスト処理鋼
板にジンクリッチエポキシ樹脂系ショッププライマ−塗
料を乾燥膜厚15μm塗装し、さらにエポキシ樹脂系重
防食塗料を乾燥膜厚200μm塗装した塗装板を被塗物
とし、この上に各例で得た防汚塗料を乾燥膜厚が約15
0μmとなるように刷毛塗装し乾燥させて防汚性塗板を
形成した後、折戸湾(静岡県清水市)にてこの塗板に懸
垂浸海試験を3、6及び12ケ月間実施し、生物の付着
状況を調べた。表3中の数値は、フジツボの付着面積率
(%)である。また、12ヶ月後の塗膜表面の剥離面積
率(%)によって被塗物に対する密着性を調べた。
【0046】
【発明の効果】本発明の防汚塗料組成物は、シリコーン
変性アクリル系樹脂を基体樹脂とし、これに親水性シリ
コーンオイルを特定量併用することによって、防汚性、
耐衝撃性、耐摩耗性に優れ、さらに長期にわたり防汚性
能を維持できる塗膜を形成できる。
【0047】このすぐれた特性は、基体樹脂であるシリ
コーン変性アクリル樹脂の撥水性が防汚性能に寄与し、
かつ親水性シリコーンオイルとの高い相互作用によりそ
の流出を適度に抑制するために、長期にわたり塗膜表面
に親水―疎水ミクロ相分離構造を維持することにより発
現するものと考えられる。
【0048】
【表2】
【0049】
【表3】
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成15年2月17日(2003.2.1
7)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0029
【補正方法】変更
【補正内容】
【0029】
【化4】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C09D 157/10 C09D 157/10 183/12 183/12 Fターム(参考) 4H011 AD01 BA01 BB06 BB09 BB10 BB13 BB16 BB18 BC19 DA15 DC05 DD01 DH02 DH07 4J038 BA202 CL001 DL032 DL151 DL152 GA03 GA07 GA15 HA066 HA106 HA216 HA296 HA356 HA376 HA456 JA02 JA09 KA02 KA03 NA05

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(I)(a)アルコキシシリル基を含有す
    る重合性不飽和モノマー、及び/又は1分子中に重合性
    不飽和基と下記式(1) 【化1】 (但し、R1、R2は同一もしくは異なって、アルキル
    基、アリール基、またはトリアルキルシロキシ基を、n
    は1〜1000の整数を意味する。)で示されるシロキ
    サン結合部位とを有する重合性不飽和モノマー、及び
    (b)(a)モノマーと共重合可能なその他の重合性不
    飽和モノマーを共重合することにより得られるビニル系
    共重合体100重量部に対して、(II)オキシアルキレ
    ン基含有オルガノポリシロキサン1〜100重量部を含
    有することを特徴とする防汚塗料組成物。
  2. 【請求項2】(b)モノマーが、その成分の少なくとも
    一部として水酸基含有重合性不飽和モノマー及び/又は
    グリシジル基含有重合性不飽和モノマーを含有する請求
    項1記載の防汚塗料組成物。
  3. 【請求項3】架橋剤を含有する請求項2記載の防汚塗料
    組成物。
  4. 【請求項4】上記(II)以外の撥水剤及び/又は防汚剤
    を含有する請求項1ないし3のいずれか1項記載の防汚
    塗料組成物。
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