JP2007100080A - 水性塗料組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】最外層を構成する樹脂のガラス転移温度が−80〜20℃であって内層を構成する樹脂のガラス転移温度よりも低い多層構造型合成樹脂エマルション(A)、及びガラス転移温度30℃以上のカルボキシル基含有水溶性樹脂(B)を必須成分とし、(A)成分の樹脂固形分100重量部に対し(B)成分を0.1〜50重量部混合する。
【選択図】なし
Description
1.最外層を構成する樹脂のガラス転移温度が−80〜20℃であって内層を構成する樹脂のガラス転移温度よりも低い多層構造型合成樹脂エマルション(A)、及びガラス転移温度30℃以上のカルボキシル基含有水溶性樹脂(B)を必須成分とし、(A)成分の樹脂固形分100重量部に対し(B)成分を0.1〜50重量部含むことを特徴とする水性塗料組成物。
2.最外層を構成する樹脂のガラス転移温度が−80〜20℃であって内層を構成する樹脂のガラス転移温度よりも低い多層構造型合成樹脂エマルション(A)、ガラス転移温度30℃以上のカルボキシル基含有水溶性樹脂(B)、及びカルボキシル基と反応可能な官能基を有する架橋剤(C)を必須成分とし、(A)成分の樹脂固形分100重量部に対し(B)成分を0.1〜50重量部、(C)成分を0.1〜50重量部含むことを特徴とする水性塗料組成物。
3.塗料中の揮発性有機化合物含有量が5重量%未満であることを特徴とする1.または2.に記載の水性塗料組成物。
各層のTgをこのような範囲内に設定することにより、実用的な造膜性能を得ることが可能となり、特に建築物の内装用塗料として好適な水性塗料組成物を得ることができる。なお、本発明におけるTgは、Foxの計算式により求められる値である。
さらに、本発明における(A)成分では、カルボニル基含有モノマーを構成成分として使用することが望ましい。カルボニル基含有モノマーの使用量は、(A)成分を構成する全モノマー量に対し、通常0.1〜10重量%、好ましくは0.2〜5重量%である。このようなカルボニル基含有モノマーは、最外層に生成させることが望ましい。
このようなモノマーによってカルボキシル基やカルボニル基が導入された(A)成分は、これら官能基とそれぞれ反応可能な化合物との架橋反応により、塗膜の耐水性、耐汚染性等を高めることができるものである。特に、塗装後初期段階におけるこれら塗膜物性の向上に大きく寄与するものである。
(A)成分の平均粒子径は、通常0.05〜0.5μm程度である。
エポキシ基を有する反応性化合物としては、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、グリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリグリセロールポリグリシジルエーテル、ジグリセロールポリグリシジルエーテル、ポリヒドロキシアルカンポリグリシジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテル等が挙げられる。この他、エポキシ基含有モノマーの重合体(ホモポリマーまたはコポリマー)からなる水溶性樹脂やエマルションを挙げることもできる。これらは1種または2種以上で使用することができる。
(E)成分としては、一般的に塗料に配合可能なものを使用することができる。例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、カーボンブラック、ランプブラック、ボーンブラック、黒鉛、黒色酸化鉄、銅クロムブラック、コバルトブラック、銅マンガン鉄ブラック、べんがら、モリブデートオレンジ、パーマネントレッド、パーマネントカーミン、アントラキノンレッド、ペリレンレッド、キナクリドンレッド、黄色酸化鉄、チタンイエロー、ファーストイエロー、ベンツイミダゾロンイエロー、クロムグリーン、コバルトグリーン、フタロシアニングリーン、群青、紺青、コバルトブルー、フタロシアニンブルー、キナクリドンバイオレット、ジオキサジンバイオレット、重質炭酸カルシウム、沈降性炭酸カルシウム、カオリン、タルク、クレー、陶土、チャイナクレー、硫酸バリウム、炭酸バリウム、珪砂、珪石、珪藻土、酸化アルミニウム、樹脂ビーズ、アルミニウム顔料、パール顔料等が挙げられ、これらの1種または2種以上を使用することができる。
本発明組成物には、必要に応じ、造膜助剤その他の揮発性有機化合物を混合することもできるが、その含有量は塗料中に5重量%未満、さらには1重量%未満とすることが望ましい。本発明組成物では、造膜助剤等の揮発性有機化合物がこのような低含有量であっても、最低造膜温度を10℃以下(さらには5℃以下)に設定することができる。
本発明組成物を塗装する際の塗付量は、塗料の種類や用途により適宜選択すればよく、例えばフラットペイントの場合0.1〜0.5kg/m2程度となる。塗付時には、水等で希釈することによって、塗料の粘性を適宜調製することもできる。希釈割合は、通常0〜20重量%程度である。
本発明組成物を塗装した後の乾燥は通常、常温で行えばよいが、加熱することも可能である。
反応容器に、脱イオン水150重量部、アニオン系乳化剤1.5重量部、ノニオン系乳化剤3.0重量部を仕込み、攪拌及び窒素置換を行いながら70℃まで昇温し、過硫酸アンモニウム0.9重量部を添加した。これに、別途用意した最内層用乳化モノマー(脱イオン水50重量部にアニオン系乳化剤0.5重量部を溶解させた水溶液に、スチレン49重量部、メチルメタクリレート29重量部、2−エチルヘキシルアクリレート25重量部、アクリル酸1.5重量部を乳化分散させたもの)を3時間かけて連続的に滴下した。
次いで、中間層用乳化モノマー(脱イオン水50重量部にアニオン系乳化剤0.5重量部を溶解させた水溶液に、スチレン32重量部、メチルメタクリレート35重量部、2−エチルヘキシルアクリレート53重量部、アクリル酸1.5重量部を乳化分散させたもの)を2時間かけて連続的に滴下し、さらに最外層用乳化モノマー(脱イオン水50重量部にアニオン系乳化剤0.5重量部を溶解させた水溶液に、メチルメタクリレート11重量部、2−エチルヘキシルアクリレート54重量部、アクリル酸4.5重量部、アクリルアミド4.2重量部を乳化分散させたもの)を2時間かけて連続的に滴下した。滴下終了後3時間熟成し、30℃まで冷却した後、10%水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを8に調製することにより、多層構造エマルションを得た。この多層構造エマルションの樹脂固形分は50重量%、Tgは最内層が47℃、中間層が13℃、最外層が−26℃である。
反応容器に、脱イオン水150重量部、アニオン系乳化剤1.5重量部、ノニオン系乳化剤3.0重量部を仕込み、攪拌及び窒素置換を行いながら70℃まで昇温し、過硫酸アンモニウム0.9重量部を添加した。これに、別途用意した最内層用乳化モノマー(脱イオン水50重量部にアニオン系乳化剤0.5重量部を溶解させた水溶液に、スチレン49重量部、メチルメタクリレート29重量部、2−エチルヘキシルアクリレート25重量部、アクリル酸1.5重量部を乳化分散させたもの)を3時間かけて連続的に滴下した。
次いで、中間層用乳化モノマー(脱イオン水50重量部にアニオン系乳化剤0.5重量部を溶解させた水溶液に、スチレン32重量部、メチルメタクリレート32重量部、2−エチルヘキシルアクリレート53重量部、アクリル酸1.5重量部、ダイアセトンアクリルアミド3重量部を乳化分散させたもの)を2時間かけて連続的に滴下し、さらに最外層用乳化モノマー(脱イオン水50重量部にアニオン系乳化剤0.5重量部を溶解させた水溶液に、メチルメタクリレート14重量部、2−エチルヘキシルアクリレート53重量部、アクリル酸4.5重量部、ダイアセトンアクリルアミド2重量部を乳化分散させたもの)を2時間かけて連続的に滴下した。滴下終了後3時間熟成し、30℃まで冷却した後、10%水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを8に調製することにより、多層構造エマルションを得た。この多層構造エマルションの樹脂固形分は50重量%、Tgは最内層が47℃、中間層が12℃、最外層が−26℃である。
・水溶性樹脂P:スチレン−マレイン酸アンモニウム塩(Tg114℃、酸価240mgKOH/g、重量平均分子量12000、固形分30重量%)
・水溶性樹脂Q:アクリル酸系樹脂(Tg25℃、酸価180mgKOH/g、重量平均分子量15000、固形分30重量%)
・架橋剤M:エポキシ基含有化合物(ポリヒドロキシアルカンポリグリシジルエーテル)
・架橋剤N:ヒドラジド基含有化合物(アジピン酸ジヒドラジド)
フィルムアプリケータを用いて、150μmの塗付厚で各水性塗料組成物をガラス板に塗付し、標準状態で24時間養生した。得られた試験体を水平に置き、その塗膜表面に汚れ成分(黒色硅砂)を散布し、次いで試験板を垂直に立てた後、汚れ成分の残存の程度を確認した。評価は汚れが除去されたものを「◎」、汚れが著しく残存したものを「×」とする4段階評価(優:◎>○>△>×:劣)で行った。
・水溶性樹脂Q:アクリル酸系樹脂(Tg25℃、酸価180mgKOH/g、重量平均分子量15000、固形分30重量%)
・架橋剤M:エポキシ基含有化合物(ポリヒドロキシアルカンポリグリシジルエーテル)
・架橋剤N:ヒドラジド基含有化合物(アジピン酸ジヒドラジド)
・揮発性塩基:25重量%アンモニア水
・不揮発性塩基:水酸化ナトリウム10重量%溶液
・顔料P:酸化チタン70重量%分散液
・顔料Q:重質炭酸カルシウム
・顔料R:カーボンブラック24重量%分散液
・顔料S:酸化鉄45重量%分散液
・増粘剤:ウレタン系増粘剤
・消泡剤:シリコーン系消泡剤
ポリエチレンフィルムに、各水性塗料組成物をウェット膜厚250μmで塗付し、直ちに、−10℃〜40℃の温度勾配を有する金属板上に静置して乾燥させた。このとき、連続塗膜を形成している最低温度を確認した。
各水性塗料組成物について、BH型粘度計(回転数20rpm、測定温度23℃)で粘度を測定した後、250ccの容器に密封し、50℃の恒温器で一定期間(30日間)貯蔵した。貯蔵後の塗料を標準状態(温度23℃、湿度50%)で放冷後、粘度をBH型粘度計で測定し、初期粘度に対する変化を調べた。評価基準は、粘度変化が10%未満のものを「◎」、10%以上30%未満のものを「○」、30%以上50%未満のものを「△」、50%以上のものを「×」とした。
各水性塗料組成物について、BH型粘度計(回転数20rpm、測定温度23℃)で粘度を測定した後、250ccの容器に密封し、−5℃の恒温器に18時間に入れた後、容器を取り出して室内に6時間放置した。この操作を3回繰り返した後、粘度をBH型粘度計で測定し、初期粘度に対する変化を調べた。評価基準は、粘度変化が10%未満のものを「◎」、10%以上30%未満のものを「○」、30%以上50%未満のものを「△」、50%以上のものを「×」とした。
各水性塗料組成物から発生する臭気を官能試験により評価した。評価基準は、臭気をほとんど感じないものを「○」、臭気を著しく感じるものを「×」とした。
予めシーラーを塗装した150×60×6mmのスレート板に、各水性塗料組成物を塗付量300g/m2でスプレー塗装し、標準状態で24時間養生した。得られた試験体の初期色相(L* 1、a* 1、b* 1)を測定した後、試験体を23℃の水に96時間浸漬した。試験体を引きあげて標準状態で2時間放置した後、試験体の色相(L* 2、a* 2、b* 2)を測定し、水浸漬前後の色差(△E)を下記式に従って算出した。
<式>△E={(L* 2−L* 1)2+(a* 2−a* 1)2+(b* 2−b* 1)2}0.5
評価基準は、△E0.4未満のものを「◎」、△E0.4以上0.8未満のものを「○」、△E0.8以上1.2未満のものを「△」、△E1.2以上のものを「×」とした。
予めシーラーを塗装した150×60×6mmのスレート板に、各水性塗料組成物を塗付量300g/m2でスプレー塗装し、標準状態で16時間養生した。得られた試験体の初期色相(L* 1、a* 1、b* 1)を測定した後、試験体を23℃の水に96時間浸漬した。試験体を引きあげて標準状態で2時間放置した後、試験体の色相(L* 2、a* 2、b* 2)を測定し、水浸漬前後の色差(△E)を上記(6)と同様にして算出した。
予めシーラーを塗装した150×60×6mmのスレート板に、各水性塗料組成物を塗付量300g/m2でスプレー塗装し、標準状態で14日間養生した。得られた試験体の塗膜表面に汚れ成分(水性ペン)を付着させ、水を含んだ布で擦った後、汚れ成分の残存の程度を確認した。評価は汚れが除去されたものを「◎」、汚れが著しく残存したものを「×」とする4段階評価(優:◎>○>△>×:劣)で行った。
Claims (3)
- 最外層を構成する樹脂のガラス転移温度が−80〜20℃であって内層を構成する樹脂のガラス転移温度よりも低い多層構造型合成樹脂エマルション(A)、及びガラス転移温度30℃以上のカルボキシル基含有水溶性樹脂(B)を必須成分とし、(A)成分の樹脂固形分100重量部に対し(B)成分を0.1〜50重量部含むことを特徴とする水性塗料組成物。
- 最外層を構成する樹脂のガラス転移温度が−80〜20℃であって内層を構成する樹脂のガラス転移温度よりも低い多層構造型合成樹脂エマルション(A)、ガラス転移温度30℃以上のカルボキシル基含有水溶性樹脂(B)、及びカルボキシル基と反応可能な官能基を有する架橋剤(C)を必須成分とし、(A)成分の樹脂固形分100重量部に対し(B)成分を0.1〜50重量部、(C)成分を0.1〜50重量部含むことを特徴とする水性塗料組成物。
- 塗料中の揮発性有機化合物含有量が5重量%未満であることを特徴とする請求項1または2に記載の水性塗料組成物。
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