JP2006117798A - 水性塗料組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 (A)一般式(1)で表されるリン酸基含有重合性不飽和モノマー0.1〜10重量%、(b)炭素数が6以上の直鎖状又は分岐状の炭化水素基含有重合性不飽和モノマー1〜50重量%、(c)水酸基含有重合性不飽和モノマー1〜40重量%、(d)カルボキシル基含有重合性不飽和モノマー0.1〜15重量%及び(e)その他の重合性不飽和モノマー0〜97.8重量%を親水性有機溶剤の存在下で重合開始剤により共重合することにより得られる水性アクリル樹脂、並びに(B)水性ウレタン樹脂を含有し、樹脂(A)と樹脂(B)の配合割合が、樹脂(A)/樹脂(B)固形分重量比で、1/99〜50/50の範囲内であることを特徴とする水性塗料組成物。
【選択図】 なし
Description
1. (A)(a)下式(1)
で表されるリン酸基含有重合性不飽和モノマー0.1〜10重量%、(b)炭素数が6以上の直鎖状又は分岐状の炭化水素基含有重合性不飽和モノマー1〜50重量%、(c)水酸基含有重合性不飽和モノマー1〜40重量%、(d)カルボキシル基含有重合性不飽和モノマー0.1〜15重量%及び(e)その他の重合性不飽和モノマー0〜97.8重量%を親水性有機溶剤の存在下で重合開始剤により共重合することにより得られる水性アクリル樹脂、
並びに(B)水性ウレタン樹脂を含有し、樹脂(A)と樹脂(B)の配合割合が、樹脂(A)/樹脂(B)固形分重量比で、1/99〜50/50の範囲内であることを特徴とする水性塗料組成物、
2. さらにアクリル乳化重合体(C)を含有する1項に記載の水性塗料組成物、
3. アクリル乳化重合体(C)を構成する重合性不飽和モノマーからなる共重合体のガラス転移温度が、−100〜50℃の範囲内であることを特徴とする2項に記載の水性塗料組成物、
4. アクリル乳化重合体(C)が、共重合成分として炭素数が6以上の直鎖状又は分岐状の炭化水素基含有重合性不飽和モノマー(b)を10〜80重量%の範囲内で含むことを特徴とする2項または3項に記載の水性塗料組成物、
5. アクリル乳化重合体(C)が、共重合成分としてリン酸基含有重合性不飽和モノマー(a)を含むことを特徴とする2項ないし4項のいずれか1項に記載の水性塗料組成物、
6. アクリル乳化重合体(C)の配合量が、樹脂(A)、樹脂(B)及び乳化重合体(C)の合計固形分を基準にして、1〜50重量%の範囲内であることを特徴とする2項ないし5項のいずれか1項に記載の水性塗料組成物、
7. 被塗面に、1項ないし6項のいずれか1項に記載の水性塗料組成物を塗装することを特徴とする塗膜形成方法、
8. 被塗面に、1項ないし6項のいずれか1項に記載の水性塗料組成物を塗装した後、該塗膜上にトップクリヤー塗料を塗装することを特徴とする塗膜形成方法、
9. 7項または8項に記載の塗膜形成方法により得られる塗装物品、
に関する。
本発明において、リン酸基含有重合性不飽和モノマー(a)は、下式(1)
で表される化合物であり、例えば、(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が挙げられ、これらは単独でまたは2種以上組み合わせて使用することができる。該モノマー(a)により、本発明の水性塗料組成物から形成される塗膜の被塗面に対する付着性を向上させることができる。
リン酸基含有重合性不飽和モノマー(a)が0.1〜10重量%、好ましくは0.1〜3重量%、
炭素数が6以上の直鎖状又は分岐状の炭化水素基含有重合性不飽和モノマー(b)が、1〜50重量%、好ましくは15〜35重量%、
水酸基含有重合性不飽和モノマー(c)が1〜40重量%、好ましくは5〜30重量%、
カルボキシル基含有重合性不飽和モノマー(d)が0.1〜15重量%、好ましくは0.1〜10重量%及び
その他の重合性不飽和モノマー(e)が、0〜97.8重量%、好ましくは22〜79.8重量%の範囲内であることが望ましい。
本発明において水性ウレタン樹脂(B)としては、従来公知のものを制限なく使用でき、平均粒子径が0.01〜1μm、特に0.1〜0.5μmの範囲内の粒子形態のエマルションを使用することが望ましい。本明細書において、平均粒子径とは、「ナノマイザーN−4」(商品名、コールター社社製、粒度分布測定装置)にて、試料を脱イオン水で希釈して、20℃にして測定した値とする。
本発明の水性塗料組成物は、上記水性アクリル樹脂(A)及び水性ウレタン樹脂(B)を必須成分として含有し、樹脂(A)と樹脂(B)の配合割合が、樹脂(A)/樹脂(B)固形分重量比で、1/99〜50/50、好ましくは5/95〜30/70の範囲内であることを特徴とする。
式中、W1、W2・・・Wnは各モノマーの重量%〔=(各モノマーの配合量/モノマー全重量)×100〕であり、T1、T2・・・Tnは各モノマーのホモポリマーのガラス転移温度(絶対温度)である。なお、各モノマーのホモポリマーのガラス転移温度は、Polymer Hand Book (4th Edition)による値であり、該文献に記載されていないモノマーのガラス転移温度は、該モノマーのホモポリマーを重量平均分子量が5万程度になるようにして合成し、そのガラス転移温度を示差走査型熱分析により測定したときの値を使用する。
製造例1
4リットルのフラスコにプロピレングリコールモノプロピルエーテル350部を加え、窒素気流中で115℃に昇温した。115℃に達した後、メチルメタクリレート350部、n−ブチルアクリレート200部、2−エチルヘキシルメタクリレート250部、4−ヒドロキシブチルアクリレート130部、アクリル酸60部、「ライトエステルPM 」(注1)10部にアゾビスイソブチロニトリル10部を溶解したモノマー混合物を3時間かけて加え、2時間熟成を行った。反応終了後、ジメチルエタノールアミンで当量中和し、さらにプロピレングリコールモノプロピルエーテルを450部を加えて、ジメチルエタノールアミンでpH7.5に調整し、酸価50mgKOH/g、水酸基価50mgKOH/g、ガラス転移温度が5℃、重量平均分子量45,000、固形分55%の黄色液状のアクリル樹脂溶液(A−1)を得た。
(注1)「ライトエステルPM」:商品名、共栄社化学株式会社製、(2−メタクリロイルオキシエチル)アシッドホスフェート。
製造例1において、モノマー混合物の配合を表1に示す通りとする以外は製造例1と同様にして各アクリル樹脂溶液(A−2)〜(A−6)を得た。
製造例7
4リットルのフラスコに、数平均分子量2000のポリブチレンアジペート115.5部、数平均分子量2000のポリカプロラクトンジオール115.5部、ジメチロールプロピオン酸23.2部、1,4−ブタンジオール6.5部及びイソホロンジイソシアネート120.1部を重合容器に仕込み、撹拌下に窒素気流中、85℃で7時間反応せしめてNCO含有量4.0%のプレポリマーを得た。次いで該プレポリマーを50℃まで冷却し、アセトン165部を加え均一に溶解した後、撹拌下にトリエチルアミン15.7部を加え、50℃以下に保ちながら脱イオン水600部を加え、得られた水分散体を50℃で2時間保持し水伸長反応を完結させた後、減圧下70℃以下でアセトンを留去し、トリエチルアミンと脱イオン水でpHを8.0に調整し、酸価が26mgKOH/g、固形分30%、平均粒子系が0.15μmのウレタン樹脂エマルション(B−1)を得た。
製造例8
反応容器に脱イオン水100部、「Newcol707SF」(日本乳化剤社製、ポリオキシエチレン鎖を有するアニオン性乳化剤、固形分30%)2.5部およびモノマー混合物(スチレン9部、n−ブチルアクリレート40部、2−エチルヘキシルアクリレート40部、2−ヒドロキシエチルアクリレート10部、メタクリル酸1部)のうちの1部を加え、窒素気流で攪拌混合し、60℃で3%過硫酸アンモニウム水溶液3部を加えた。次いで、80℃に昇温して前記モノマー混合物の残りの99部、「Newcol707SF」2.5部、3%過硫酸アンモニウム4部および脱イオン水100部からなるプレエマルションを4時間かけて定量ポンプを用いて反応容器に加え、添加終了後1時間熟成を行った。その後、脱イオン水33部を加え、ジメチルエタノールアミンでpH7.5に調整し、ガラス転移温度が−44℃、平均粒子径が0.1μm、固形分30%のアクリル樹脂エマルション(C−1)を得た。
製造例8において、モノマー混合物の配合を表2に示す通りとする以外は製造例8と同様にしてアクリル樹脂エマルション(C−2)〜(C−3)を得た。
製造例11
攪拌混合容器に脱イオン水40部にチタン白(「JR701」、テイカ社製)100部及び製造例1で得たアクリル樹脂(A−1)溶液を36.3部を加え、ディスパーにより15分間攪拌混合し、さらにサンドミルにて30分間分散処理をした。
製造例12〜19
製造例11において、配合組成を表3に示す通りとする以外は製造例11と同様にして各チタン白顔料ペースト(D−2)〜(D−9)を得た。
実施例1
製造例11で得たチタン白顔料ペースト(D−1)176.3 部と製造例7で得たウレタンエマルション200部とさらに製造例8で得たアクリルエマルション(C−1)66.7部を混合し1時間攪拌した後、「プライマルASE60」(注2)14.2部を添加し、さらに1時間攪拌を続けた。得られた混合物をジメチルエタノールアミンでpH8.0に調整した後、脱イオン水を添加し、固形分35%のベースコート塗料(I−1)を得た。また、このベースコート塗料(I−1)における樹脂固形分100重量部に対する顔料の量は100重量部である。また、増粘剤の有効成分の量は、ベースコート塗料(I−1)の樹脂固形分100重量部に対して4重量部である。
(注2)「プライマルASE−60」:商品名、ロームアンドハース社製、ポリアクリル酸系増粘剤、酸価270mgKOH/g、有効成分28%。
実施例1において、配合組成を表4に示す通りとする以外は実施例1と同様にして各ベースコート塗料(I−2)〜(I−13)を得た。
実施例9〜16及び比較例6〜10
自動車車体用クリヤー塗料を塗装した工程板を、#800耐水ペーパーで研磨、脱脂し、被塗板とした。該被塗板に上記で作成した各水性ベースコート塗料を脱イオン水で25秒(イワタカップ/25℃)に粘度調整し、20℃、60%RH雰囲気下でエアスプレーにより4段階(ステージ)にて塗装した。各ステージ間は熱風発生装置により50℃、10m/sの温風を発生させて、各試験塗板に送風し、表面が指触によりベトツキのない状態になるまで乾燥させ、乾燥膜厚が40μmの塗膜を得た。(このように被塗板に対してベース塗膜を設けた塗板を試験塗板Aとする)さらにトップクリヤー仕上げとして、「レタンPGマルチクリヤーHX(Q)」(商品名、関西ペイント社製、水酸基含有アクリル樹脂を含むクリヤー塗料)100部に「レタンPGマルチクリヤースタンダード硬化剤」(商品名、関西ペイント製、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート型ポリイソシアネート硬化剤)50部を塗装直前に混合したトップクリヤー塗料を、ベース塗膜上に乾燥膜厚が40μmとなるようにエアスプレー塗装し、乾燥機を用いて塗板の温度を60℃に保った状態で20分間強制乾燥し、試験塗板を得た。(このように被塗板に対してベース塗膜及びトップクリヤー塗膜からなる複層塗膜を設けた塗板を試験塗板Bとする。)。
上記各水性ベースコート塗料組成物を用いて作成した試験塗板A又はBに関し、以下の各項目について評価試験を行った。結果を表5に示す。
○:良好
△:やや劣る
×:かなり劣る
(2)ゴミ取り作業性:各試験塗板Aを#800水研ペーパーで研磨を行い、塗面に生じる研磨傷を観察することにより評価した。
○:研磨傷が浅く、殆ど目立たない
△:研磨傷が若干深いが、実用レベルである
×:研磨傷が非常に深く、傷が非常に目立つ
(3)塗膜外観:各試験塗板Bの塗膜面を目視で評価した。
○:塗面が平滑である
△:塗面に凹凸がある
×:塗面に大きな凹凸がある
(4)初期付着性:各試験塗板Bに素地に達するようにカッターで切り込みを入れ、大きさ1mm×1mmのゴバン目を100個作り、その表面に粘着セロハンテープを貼着し、20℃においてそのテープを急激に剥離した跡のゴバン目塗膜の残存数を調べた。
◎:100個残存、
○:99〜81個残存、
△:80〜41個残存、
×:40個以下残存していたことを示す。
また、ゴバン目が剥離した場合における剥離位置を表中に併記した。
(イ):被塗板表面と各水性ベースコート塗膜との界面
(ロ):各水性ベースコート塗膜とトップクリヤー塗膜との界面
(5)耐水性:各試験塗板Bを40℃の温水に10日間浸漬し、引き上げてから各塗膜表面を観察した。
◎:良好、
○:異常なし、
△:わずかに白化がみられる、
×:フクレ、白化などの異常が見られる
(6)耐水付着性:各試験塗板Bを40℃の温水に10日間浸漬し、引き上げ、室温で12時間乾燥してから、上記(4)の初期付着性と同様にしてゴバン目試験を行った。評価基準も(4)と同じである。
(7)促進耐候性:各試験塗板Bを、Qパネル(株)製促進耐候性試験機(QUV)を用いた促進耐候性試験に供した。試験条件は、(紫外線照射:70℃で8時間〜湿潤:4時間)の繰り返しを100時間行った後、試験後の塗板を40℃の温水に2日間浸漬するのを1サイクルとした。この1サイクル後と2サイクル後の塗板を各々、上記(4)の初期付着性と同様にしてゴバン目試験に供した。評価基準も(4)と同じである。
Claims (9)
- (A)(a)下式(1)
で表されるリン酸基含有重合性不飽和モノマー0.1〜10重量%、(b)炭素数が6以上の直鎖状又は分岐状の炭化水素基含有重合性不飽和モノマー1〜50重量%、(c)水酸基含有重合性不飽和モノマー1〜40重量%、(d)カルボキシル基含有重合性不飽和モノマー0.1〜15重量%及び(e)その他の重合性不飽和モノマー0〜97.8重量%を親水性有機溶剤の存在下で重合開始剤により共重合することにより得られる水性アクリル樹脂、
並びに(B)水性ウレタン樹脂を含有し、樹脂(A)と樹脂(B)の配合割合が、樹脂(A)/樹脂(B)固形分重量比で、1/99〜50/50の範囲内であることを特徴とする水性塗料組成物。 - さらにアクリル乳化重合体(C)を含有する請求項1に記載の水性塗料組成物。
- アクリル乳化重合体(C)を構成する重合性不飽和モノマーからなる共重合体のガラス転移温度が、−100〜50℃の範囲内であることを特徴とする請求項2に記載の水性塗料組成物。
- アクリル乳化重合体(C)が、共重合成分として炭素数が6以上の直鎖状又は分岐状の炭化水素基含有重合性不飽和モノマー(b)を10〜80重量%の範囲内で含むことを特徴とする請求項2または3に記載の水性塗料組成物。
- アクリル乳化重合体(C)が、共重合成分としてリン酸基含有重合性不飽和モノマー(a)を含むことを特徴とする請求項2ないし4のいずれか1項に記載の水性塗料組成物。
- アクリル乳化重合体(C)の配合量が、樹脂(A)、樹脂(B)及び乳化重合体(C)の合計固形分を基準にして、1〜50重量%の範囲内であることを特徴とする請求項2ないし5のいずれか1項に記載の水性塗料組成物。
- 被塗面に、請求項1ないし6のいずれか1項に記載の水性塗料組成物を塗装することを特徴とする塗膜形成方法。
- 被塗面に、請求項1ないし6のいずれか1項に記載の水性塗料組成物を塗装した後、該塗膜上にトップクリヤー塗料を塗装することを特徴とする塗膜形成方法。
- 請求項7または8に記載の塗膜形成方法により得られる塗装物品。
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