JP2005272849A - 水性エマルション塗料とその製造方法および塗装品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 光安定剤と乳化剤と水とを混合して、光安定剤中に水が分散した油中水滴型エマルションを調製した後、該油中水滴型エマルションにさらに水を添加して水中油滴型エマルションに転相させることによって、光安定剤を20〜85質量%含む光安定剤水性エマルションを製造できる。この光安定剤水性エマルションと、樹脂成分を含有する水性エマルションとを混合することによって、光安定剤が水性塗料中に安定に乳化、分散していて、光安定剤や乳化剤を過剰に使用することなく、耐候性および耐水性の良好な塗膜を形成可能な水性エマルション塗料を製造できる。
【選択図】 なし
Description
ところが、紫外線吸収剤、ラジカル捕捉剤などの光安定剤は、通常、油性の有機化合物からなる。そのため、水性塗料に単に光安定剤を配合しても、光安定剤が水性塗料に良好に分散せず、形成される塗膜が十分な耐候性を発現しないという問題があった。また、保管中などに光安定剤が分離してしまい、保存安定性も悪いという問題があった。
また、その他には、あらかじめ光安定剤を添加した系内で、塗膜形成成分である樹脂の原料モノマーを重合させることにより、光安定剤を良好に水性塗料中に分散させる方法が特許文献1に開示されている。
また、単に乳化剤を使用する方法や、造膜助剤にあらかじめ光安定剤を溶解させて添加する方法でも、光安定剤の分散性の改善には限界があり、やはり十分な耐候性を発現する塗膜が得られないという問題があった。また、乳化剤を過剰に添加して、光安定剤の分散性を高める方法もあるが、過剰な乳化剤の添加は塗膜の耐水性を低下させる原因となった。
さらに、特許文献1に開示されている方法では、塗膜形成分である樹脂を重合する工程で光安定剤を添加する必要があるため、水性塗料の使用者が適宜市販の水性塗料に光安定剤を混合する場合には適用できなかった。
本発明の水性エマルション塗料は、前記水性エマルション塗料の製造方法で製造されたことを特徴とする。
また、本発明の塗装品は、前記水性エマルション塗料から形成された塗膜を備えていることを特徴とする。
本発明の水性エマルション塗料の製造方法は、塗膜形成成分である樹脂成分と光安定剤と乳化剤と水とを含有する水性エマルション塗料を製造する方法であって、まず、光安定剤水性エマルションを調製する。
調製する光安定剤水性エマルションは、光安定剤と乳化剤と水とを含有するものであって、乳化剤の作用で光安定剤が安定に乳化、分散したエマルション組成物である。
ここで光安定剤とは、公知の紫外線吸収剤およびラジカル捕捉剤を含めて指すものであり、紫外線吸収剤としては、ベンゾフェノン系、シアノアクリレート系、シュウ酸アニリド系、ベンゾトリアゾール系、トリアジン系などの各種紫外線吸収剤を使用できる。これらの中では特にトリアジン系紫外線吸収剤が好ましい。トリアジン系紫外線吸収剤を含有する光安定剤水性エマルションを使用すると、特に優れた耐候性を発現可能な水性エマルション塗料を製造することができる。
ヒンダードアミン系安定剤としては、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)サクシネート、ビス(2,2,6,6−テトラメチルピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)2−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2−ブチルマロネート、1−〔2−〔3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピニルオキシ〕エチル〕−4−〔3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピニルオキシ〕−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケートとメチル−1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル−セバケートの混合物(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製、製品名:TINUVIN292)、ビス(1−オクトキシ−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製、製品名:TINUVIN123などがある。これらは単独で、あるいは2種以上混合して使用できる。
ノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルエーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、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スチリルフェニルエーテルなどのポリオキシアルキレンエーテル類、ポリオキシエチレンソルビタンラウレート、ポリオキシエチレンステアレートなどのポリオキシアルキレンエステル類、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンブロックまたはランダム共重合体、ポリエチレングリコール(メタ)アクリレートなどのポリアルキレングリコールエステル類などを挙げることができる。これらの中では、ポリオキシアルキレンエーテル類が好ましい。さらには、HLB値(親水性−親油性バランス値)が7〜20のものが好ましく、具体的には、HLB値が18.6の日本乳化剤(株)ニューコール2360、HLB値が16.4の日本乳化剤(株)ニューコール2320、HLB値が17.2の日本乳化剤(株)ニューコール2327などを例示できる。
ここで光安定剤の含有量が光安定剤水性エマルション中20質量%未満では、十分な耐候性を付与するためには多量に加える必要がある。その結果、得られた水性エマルション塗料中において、塗膜形成成分である樹脂成分の濃度が低下するため、塗膜形成時の溶媒乾燥速度が遅くなるなど塗料に適さないものとなる場合がある。また、光安定剤の濃度が小さくなるほど、光安定剤の単位重量あたりの光安定剤水性エマルションの輸送、保管コストが大きくなり、好ましくない。また、光安定剤の含有量が光安定剤水性エマルション中85質量%を超えると、光安定剤が相分離してしまい、光安定剤水性エマルション中の安定性が低下する場合がある。
まず、光安定剤100質量部に対して、3〜30質量部の乳化剤を混合分散し、1〜10質量部程度の少量の水を撹拌下で滴下混合して、光安定剤中に水が分散した形態の油中水滴型エマルションを調製する。
ついで、この油中水滴型エマルションにさらに、適当量の水を添加して転相させることにより、水中に光安定剤が分散した形態のエマルション、すなわち、水中油滴型エマルションである光安定剤水性エマルションを製造する。
このような転相乳化法により、光安定剤を20〜85質量%含む光安定剤水性エマルションを製造することができる。
ここで、樹脂成分としては、水性エマルションを形成可能であって、水性塗料として使用可能なものであれば特に制限はなく、例えばアクリル樹脂、スチレン−アクリル樹脂、アクリル−シリコーン樹脂、酢酸ビニル樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹脂などを使用できる。また、ここで、樹脂成分を含有する水性エマルションの具体的な調製方法には特に制限はなく、樹脂成分の原料モノマーを、水溶媒を使用した乳化重合法などで重合させることにより、水中において樹脂微粒子が乳化、分散した水性エマルションを得ることができる。
ここで製造される水性エマルション中における樹脂成分の質量割合には特に制限はないが、好ましくは20〜65質量%程度とする。
また、樹脂成分を含有する水性エマルションとしては、市販のアクリル樹脂エマルションなどを好適に使用でき、例えば、樹脂成分を45質量%含有する旭化成(株)製ポリトロンE360などを例示できる。
ここで、光安定剤水性エマルションと樹脂成分を含有する水性エマルションとの混合比は、水性エマルション中の樹脂成分100質量部に対して、光安定剤水性エマルション中の光安定剤が0.1〜5質量部となり、乳化剤が0.003〜1.5質量部となる範囲で混合することが好ましい。また、最終的に得られた水性エマルション塗料中における樹脂成分(固形分)は、20〜65質量%の範囲となることが好ましい。
また、このような水性エマルション塗料には、必要に応じて、造膜助剤や、体質顔料、着色顔料などの顔料、光輝材などの充填材などを添加してもよい。
トリアジン系紫外線吸収剤であるTINUVIN400(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株))100質量部に対して、ノニオン性界面活性剤であるニューコール2360(日本乳化剤(株)製)10質量部を混合分散し、その後、水5質量部を添加して、トリアジン系紫外線吸収剤中に水が分散した油中水滴型エマルションを調製した。ついで、これにさらに水を85質量部添加していき、転相させ、水中にトリアジン系紫外線吸収剤の微粒子が分散した水中油滴型エマルションである、光安定剤水性エマルション(A)を調製した。
この光安定剤水性エマルション(A)は、トリアジン系紫外線吸収剤を50質量%含有するものであり、また、トリアジン系紫外線吸収剤の微粒子は粒径が0.8μmであった。
この光安定剤水性エマルション(B)は、ヒンダードアミン系安定剤を50質量%含有するものであり、また、ヒンダードアミン系安定剤の微粒子は粒径が0.8μmであった。
そして、この水性エマルション100質量部に対して、上記光安定剤水性エマルション(A)0.4質量部と、上記光安定剤水性エマルション(B)0.4質量部と、造膜助剤(日本ダウケミカル(株)製ダワノールDPnB)5質量部を、順次撹拌下で添加し、混合していき、水性エマルション塗料(I)を得た。
・光線透過性
(株)島津製作所製の島津自記分光光度計UV−260を用いて常法により測定した。
・耐温水性
40℃温水に3日間浸漬後、塗膜外観を目視で確認し、変化のないものを○、白化したものを×とした。
・貯蔵安定性
水性エマルション塗料(I)を20℃で1週間静置して、液相の分離状況を目視で確認した。
これらの結果を表1に示す。
水性エマルション100質量部に対する、光安定剤水性エマルション(A)の添加量を1.0質量部とした以外は実施例1と同様にして、水性エマルション塗料(II)を得た。
そして、実施例1と同様にして塗膜を形成し、光線透過性、耐温水性、貯蔵安定性を評価した。結果を表1に示す。
実施例1で使用したものと同じ水性エマルション100質量部に対して、0.2質量部のTINUVIN400と、0.2質量部のTINUVIN123と、5質量部のダワノールDPnB(造膜助剤)を滴下混合して水性エマルション塗料(III)を得た。
そして、実施例1と同様にして塗膜を形成し、光線透過性、耐温水性、貯蔵安定性を評価した。結果を表1に示す。
実施例1で使用したものと同じ水性エマルション100質量部に対して、0.5質量部のTINUVIN400と、0.2質量部のTINUVIN123と、5質量部のダワノールDPnB(造膜助剤)を滴下混合して水性エマルション塗料(IV)を得た。
そして、実施例1と同様にして塗膜を形成し、光線透過性、耐温水性、貯蔵安定性を評価した。結果を表1に示す。
実施例1で使用したものと同じ水性エマルション100質量部に対して、0.2質量部のTINUVIN400と、0.2質量部のTINUVIN123と、5質量部のダワノールDPnB(造膜助剤)と、0.4質量部のニューコール2360を滴下混合して水性エマルション塗料(V)を得た。
そして、実施例1と同様にして塗膜を形成し、光線透過性、耐温水性、貯蔵安定性を評価した。結果を表1に示す。
Claims (3)
- 樹脂成分と光安定剤と乳化剤と水とを含有する水性エマルション塗料の製造方法であって、
光安定剤と乳化剤と水とを混合して、光安定剤中に水が分散した油中水滴型エマルションを調製した後、該油中水滴型エマルションにさらに水を添加して水中油滴型エマルションに転相させ、光安定剤水性エマルションを調製する工程と、
得られた光安定剤水性エマルションと、樹脂成分を含有する水性エマルションとを混合する工程とを有することを特徴とする水性エマルション塗料の製造方法。 - 請求項1に記載された水性エマルション塗料の製造方法で製造されたことを特徴とする水性エマルション塗料。
- 請求項2に記載された水性エマルション塗料から形成された塗膜を備えていることを特徴とする塗装品。
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