JP2007211151A - 水系塗料 - Google Patents

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Abstract

【課題】しっとりとしたソフトな触感を長期間維持できる塗膜を得ることができ、可使時間も長い水系塗料を提供する。
【解決手段】本発明の水系塗料は、架橋ウレタン樹脂からなるウレタンビーズと、形成された塗膜においてバインダーとなる親水性官能基含有ポリウレタン樹脂粒子と、前記親水性官能基含有ポリウレタン樹脂を架橋させる架橋剤と、を分散含有する水性分散液を用いたことを特徴とする。また、本発明の水系塗料は、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂粒子の100%モジュラスが2.0〜10N/mm、およびその伸び率が300〜900%であり、ウレタンビーズの含有量が、全固形分中の20〜50質量%であるのが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、水系塗料に関し、より詳しくは、自動車の内装部品や家庭用品などに用いられるプラスチックや金属などの素材の部品の表面を改質する水系塗料に関する。
近年、プラスチック製の自動車の内装部品、家庭用品、OA機器、電気製品、建築材料などにおいて、その表面に独特な触感を付与すべく、種々の塗料や被覆材またはその表面改質方法などが開発されている。
例えば、特許文献1には、耐傷つき性の良好なよりしっとりとした本物の革に近い触感を呈する塗膜を形成するのに用いられる複合樹脂粒子および被覆組成物を得ることを目的として、ポリテトラフルオロエチレン粒子を樹脂に内包させたり、樹脂でコーティングしたりした複合樹脂粒子が記載されている。
また、例えば、特許文献2には、効率よくプラスチック部品表面を触感がソフトで皮革に似た風合いを有するように改質した自動車用プラスチック部品の表面改質方法を提供することを目的として、プラスチック部品の表面に、直径1μ〜10μのアクリル樹脂ビーズを主剤塗料中に1.5wt%含有した20℃における伸び率60〜100%、摩擦係数0.2〜0.4、初期弾性率160〜180kg/cm2 の塗膜物性を有する2液型ウレタン塗料を膜厚20〜100μmで塗装することにより、プラスチック表面の触感及び外観を皮革調とする自動車用プラスチック部品の表面改質方法が記載されている。
また、例えば、特許文献3には、耐水性に優れ、みずみずしくしっとりとしたソフトな触感を有し、この触感を長期間維持できる塗膜を得ることができる水性塗料組成物を提供することを目的として、水系ウレタン樹脂と、ポリイソシアネートと、ウレタンビーズと、ポリグリセリン脂肪酸エステルとを含有する水性塗料組成物が記載されている。
特開平5−25410号公報 特開平9−253577号公報 特開2005−344049号公報
しかしながら、特許文献1に記載の複合樹脂粒子から得られる塗膜は、その表面のポリテトラフルオロエチレンのスリップ効果による物理的な感覚によって、しっとりとした触感を得ているため、手で触る行為を繰り返すと、塗膜表面のポリテトラフルオロエチレンが磨耗してしまい、スリップ効果が失われるために、長期間しっとりとした触感を維持することが困難であるという問題があった。
また、特許文献2に記載の自動車用プラスチック部品の表面改質方法は、その組成物中にシンナーなどの有機溶剤を含む塗料を使用しているが、環境問題の観点からこのような有機溶剤を用いるのは好ましくないという問題がある。
さらに、特許文献3に記載の水性塗料組成物は、ポリイソシアネートを必須成分としているので、塗料のポットライフ(可使時間)が短く、作業性および経済性に劣るという問題がある。
本発明は前記問題に鑑みてなされたものであり、しっとりとしたソフトな触感を長期間維持できる塗膜を得ることができ、可使時間も長い水系塗料を提供することを課題とする。
前記課題を解決した本発明に係る水系塗料は、架橋ウレタン樹脂からなるウレタンビーズと、形成された塗膜においてバインダーとなる親水性官能基含有ポリウレタン樹脂粒子と、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂を架橋させる架橋剤と、を分散含有する水性分散液を用いたことを特徴とする。
本発明の水系塗料は、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂粒子の100%モジュラスが2.0〜10N/mm、およびその伸び率が300〜900%であるのが好ましい。
本発明の水系塗料は、ウレタンビーズの平均粒径が、5〜20μmであり、かつ、その含有量を全固形分中の20〜50質量%とするのが好ましい。
本発明の水系塗料は、架橋剤が、1分子あたり少なくとも2個以上のカルボジイミド基を含有する樹脂粒子の水性分散液であるのが好ましい。
本発明の水系塗料は、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂粒子が含有する親水性官能基がカルボキシル基であって、当該カルボキシル基と、架橋剤のカルボジイミド基と、のmol比が1:0.5〜1:1.5とするのが好ましい。
本発明の水系塗料は、全固形分中でウレタンビーズを20〜50質量%、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂粒子を40〜80質量%、および架橋剤を1.0〜10質量%含有するのが好ましい。
本発明によれば、しっとりとしたソフトな触感を長期間維持できる塗膜を得ることができるだけでなく、可使時間も長い水系塗料を提供することができる。
次に、本発明に係る水系塗料について詳細に説明する。
本発明の水系塗料は、ウレタンビーズと、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂粒子と、架橋剤と、を分散含有する水性分散液を用いた塗料である。
より具体的には、本発明の水系塗料は、架橋ウレタン樹脂からなるウレタンビーズと、形成された塗膜においてバインダーとなる親水性官能基含有ポリウレタン樹脂粒子と、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂を架橋させる架橋剤と、を分散含有する水性分散液を用いた塗料である。
ウレタンビーズは、架橋ウレタン樹脂からなるウレタンビーズであって、その平均粒子径は、5〜20μmとするのが好ましい。ウレタンビーズの平均粒径が5μm未満であると、艶消し効果が得られず、しっとりとしたソフトな触感の塗膜が得られなくなるおそれがある。一方、ウレタンビーズの平均粒径が20μmを超えると、塗膜にざらつきが生じるおそれがある。
また、ウレタンビーズの含有量は、塗膜を形成する際に蒸発する成分を除いてなる全固形分中の20〜50質量%とするのが好ましい。ウレタンビーズの含有量が塗膜を形成する際に蒸発する成分を除いてなる全固形分中の20質量%未満であると、しっとりとしたソフトな触感の塗膜が得られなくなるおそれがある。また、艶消し効果を得ることができない。一方、ウレタンビーズの含有量が塗膜を形成する際に蒸発する成分を除いてなる固形分中の50質量%を超えると、塗膜にざらつきが生じるおそれがある。
なお、本発明において、固形分とは、水系塗料から水、造膜助剤(有機溶剤)などの塗膜を形成する際に蒸発する成分を除いたものをいう。
親水性官能基含有ポリウレタン樹脂は、ウレタン樹脂を水中に安定に分散させたものである。水中に安定に分散できるウレタン樹脂としては、ポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られるポリウレタンを、ジオール、ジアミン、ジカルボン酸等のような2個以上の活性水素をもつ低分子量化合物により鎖伸長したウレタン樹脂や、酸性基を有するポリオールとポリイソシアネートとを反応させて得られるウレタン樹脂、などが挙げられる。
ポリオールとしては、耐久性と、しっとりとしたソフトな触感に優れる塗膜が得られることから、ポリエステル系ポリオール、ポリエーテル系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオールが好ましく、中でもポリカーボネート系ポリオールが好適に用いられる。
ポリエステル系ポリオールとしては、ポリカルボン酸と多価アルコールとのエステル化反応で得られるものが挙げられる。
ポリカルボン酸としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テトラヒドロフタル酸、マレイン酸、フマル酸、メタコン酸、シトラコン酸、イタコン酸、アジピン酸、セバシン酸などが挙げられる。これらは単独で、または2種以上を併せて用いることができる。
多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、1,6−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリトリトール、シクロヘキサンジメタノール、ビスヒドロキシエトキシベンゼン、N−アルキルジエタノールアミン、これらの多量体(2量体、8量体等)などが挙げられる。これらの多価アルコールは単独で、または2種以上を併せて用いることができることはいうまでもない。
ポリエーテル系ポリオールとしては、前記多価アルコールにエチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド、スチレンオキシド等のアルキレンオキシドを付加重合させることによって得られるものが挙げられる。
ポリカーボネート系ポリオールとしては、例えば、ポリテトラメチレンカーボネートジオール、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール、ポリ−1,4−シクロヘキサンジメチレンカーボネートジオールなどが挙げられる。
なお、これらポリオールは単独で、または2種以上を併せて用いることができることはいうまでもない。
ポリイソシアネートとしては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、メタキシレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、ダイマー酸ジイソシアネート等の有機ジイソシアネート、これらの化合物と多価アルコールとの反応生成物が挙げられる。
なお、これらは単独で、または2種以上を併せて用いることができることはいうまでもない。
架橋剤は、分子内に芳香族炭化水素基、脂肪族炭化水素基、脂環族炭化水素基の中の少なくとも1つを含有し、分子末端に親水基を有する樹脂粒子の水性分散液である。かかる架橋剤は、水性分散液中でエマルションを形成するので、塗料中の架橋反応がゆるやかに進行することとなる。その結果、水系塗料に架橋剤を添加してからの可使時間を長くすることができる。
このような架橋剤としては、例えばヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート等の有機ジイソシアネートを縮合反応させ、さらにイソシアネート基との反応性を有する官能基をもつ親水性化合物を反応させて得られたものが挙げられる。
架橋剤は、1分子当り少なくとも2個以上のカルボジイミド基(−N=C=N−)を含有する樹脂粒子の水性分散液であることが好ましい。カルボジイミド基が1分子当り2個未満であると、水系塗料を架橋することができず、所望の塗膜を得ることができない。
また、かかる架橋剤の塗膜を形成する際に蒸発する成分を除いてなる全固形分中の含有量は、1.0〜10質量%であるのが好ましい。架橋剤の含有量が1.0〜10質量%の下限値および上限値を外れると、いずれの場合であっても塗膜の耐久性(耐水性、耐油性)が低下するおそれがある。
架橋剤は、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂中のカルボキシル基(−COOH)と、架橋剤中のカルボジイミド基とのmol比が1:0.5〜1:1.5であることが好ましい。
親水性官能基含有ポリウレタン樹脂中の含有するカルボキシル基と、架橋剤中のカルボジイミド基とのmol比が1:0.5〜1:1.5を外れると、塗膜の耐久性(耐水性、耐油性)が低下するおそれがある。
本発明の水系塗料は、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂の100%モジュラスを2.0〜10N/mmとし、その伸び率を300〜900%とするのが好ましい。
親水性官能基含有ポリウレタン樹脂の100%モジュラスが2.0N/mm未満であると、得られる塗膜の機械強度が弱く耐久性(耐水性、耐油性)が劣るおそれがある。一方、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂の100%モジュラスが10N/mmを超えると、得られる塗膜にしっとりとしたソフトな触感を付与できないおそれがある。
また、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂の伸び率が300%未満であると、得られる塗膜にしっとりとしたソフトな触感を付与できないおそれがある。一方、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂の伸び率が900%を超えると、得られる塗膜の弾力感が失われるおそれがある。
なお、この親水性官能基含有ポリウレタン樹脂は、塗膜を形成する際に蒸発する成分を除いてなる全固形分中の40〜80質量%とするのが好ましい。親水性官能基含有ポリウレタン樹脂の含有量が40質量%未満であると、得られる塗膜の耐久性(耐水性、耐油性)が低下するおそれがあり、含有量が80質量%を超えると、得られる塗膜にソフトな触感を付与できないおそれがある。
本発明の水系塗料は、塗膜を形成する際に蒸発する成分を除いてなる全固形分中にウレタンビーズを20〜50質量%、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂粒子を40〜80質量%、および架橋剤を1〜10質量%含有するのが好ましい。
ウレタンビーズの含有量が20質量%未満であると、しっとりとしたソフトな触感の塗膜が得られなくなるおそれがある。また、艶消し効果が得られないおそれもある。一方、ウレタンビーズの含有量が50質量%を超えると、塗膜にざらつきが生じるおそれがある。
親水性官能基含有ポリウレタン樹脂粒子の含有量が40質量%未満であると、得られる塗膜の耐久性(耐水性、耐油性)が低下するおそれがある。一方、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂粒子の含有量が80質量%を超えると、得られる塗膜にソフトな触感を付与できないおそれがある。
架橋剤の含有量が1.0〜10質量%の下限値および上限値を外れると、いずれの場合も塗膜の耐久性(耐水性、耐油性)が低下するおそれがある。
以上、本発明の水系塗料について詳細に説明したが、本発明の水系塗料には、所望の性能を妨げない範囲でその他の化合物を含有させることもできる。
例えば、本発明の水系塗料には、必要に応じて、顔料、粘度調整剤(増粘剤)、水、造膜助剤、紫外線吸収剤、基材湿潤剤などを加えることもできる。これらの含有量は適宜に調整して含有させることができる。
本発明の水系塗料は、ウレタンビーズと、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂と、架橋剤とを分散含有するものであるため、しっとりとしたソフトな触感を長期間維持できる塗膜を得ることができる。
さらに、本発明の水系塗料は、塗料中に含有するウレタンビーズの平均粒子径を5〜20μmとし、ウレタンビーズの含有量を塗料全固形分中の20〜50重量%とすることによって、よりしっとりとしたソフトな触感を長期間維持できる塗膜を得ることができる。
また、本発明の水系塗料は、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂の100%モジュラスを2.0〜10N/mmとし、伸び率を300〜900%とすることによって、さらにしっとりとしたソフトな触感を長期間維持できる塗膜を得ることができる。
さらに、本発明の水系塗料は、架橋剤が1分子当り少なくとも2個以上のカルボジイミド基を含有する樹脂粒子の水性分散液とし、架橋剤の含有量を、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂中のカルボキシル基と、架橋剤中のカルボジイミド基とのmol比を1:0.5〜1:1.5の範囲とすることによって、しっとりとしたソフトな触感を長期間維持できる塗膜を得ることができるだけでなく、塗料の可使時間も従来のポリイソシアネートを用いた塗料よりも大幅に延長することができる。
次に、本発明の水系塗料について、本発明の要件を満たす実施例と、本発明の要件を満たさない比較例とを対比して具体的に説明する。
[実施例1]
ウレタンビーズとしてアートパールC800(根上工業(株)製、平均粒径6μm)24g、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂としてHUX−538(旭電化工業(株)製、ポリオールとしてポリカーボネート系ポリオールを使用、固形分60重量%、伸び率800%、100%モジュラス2.0N/mm)52.5g、架橋剤としてカルボジライトE−01(日清紡(株)製、ポリカルボジイミド樹脂エマルション、固形分40重量%)3.9g、加工顔料(大日精化工業(株)製、アクアファイン ブラックE−2B)10g、表面調整剤(ビックケミー製、BYK−307)1g、基材湿潤剤(共栄社(株)製、KL−245)1.5g、蒸留水6.9gを攪拌器を用いて十分混合し、水性塗料を得た。
なお、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂中のカルボキシル基と、架橋剤中のカルボジイミド基のmol比は約1:1であった。また、塗膜中のウレタンビーズの含有量は40質量%であり、塗膜中のポリウレタン樹脂の含有量は50質量%であり、架橋剤の含有量は2.5質量%であった。
[比較例1]
ウレタンビーズとしてアートパールC800(根上工業(株)製、平均粒径6μm)54g、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂としてHUX−538(旭電化工業(株)製、ポリオールとしてポリカーボネート系ポリオールを使用、固形分60重量%、伸び率800%、100%モジュラス2.0N/mm)52.5g、架橋剤としてカルボジライトE−01(日清紡(株)製、ポリカルボジイミド樹脂エマルション、固形分40重量%)3.9g、加工顔料(大日精化工業(株)製、アクアファイン ブラックE−2B)10g、表面調整剤(ビックケミー製、BYK−307)1g、基材湿潤剤(共栄社(株)製、KL−245)1.5g、蒸留水6.9gを攪拌器を用いて十分混合し、水性塗料を得た。
なお、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂中のカルボキシル基と、架橋剤中のカルボジイミド基のmol比は約1:1であった。また、塗膜中のウレタンビーズの含有量は60質量%であり、塗膜中のポリウレタン樹脂の含有量は35質量%であり、架橋剤の含有量は1.7質量%であった。
[比較例2]
ウレタンビーズとしてアートパールC800(根上工業(株)製、平均粒径6μm)4g、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂としてHUX−538(旭電化工業(株)製、ポリオールとしてポリカーボネート系ポリオールを使用、固形分60重量%、伸び率800%、100%モジュラス2.0N/mm)52.5g、架橋剤としてカルボジライトE−01(日清紡(株)製、ポリカルボジイミド樹脂エマルション、固形分40重量%)3.9g、加工顔料(大日精化工業(株)製、アクアファイン ブラックE−2B)10g、表面調整剤(ビックケミー製、BYK−307)1g、基材湿潤剤(共栄社(株)製、KL−245)1.5g、蒸留水6.9gを攪拌器を用いて十分混合し、水性塗料を得た。
なお、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂中のカルボキシル基と、架橋剤中のカルボジイミド基のmol比は約1:1であった。また、塗膜中のウレタンビーズの含有量は10質量%であり、塗膜中のポリウレタン樹脂の含有量は78質量%であり、架橋剤の含有量は3.9質量%であった。
[比較例3]
ウレタンビーズとしてアートパールC200(根上工業(株)製、平均粒径30μm)24g、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂としてHUX−538(旭電化工業(株)製、ポリオールとしてポリカーボネート系ポリオールを使用、固形分60重量%、伸び率800%、100%モジュラス2.0N/mm)52.5g、架橋剤としてカルボジライトE−01(日清紡(株)製、ポリカルボジイミド樹脂エマルション、固形分40重量%)3.9g、加工顔料(大日精化工業(株)製、アクアファイン ブラックE−2B)10g、表面調整剤(ビックケミー製、BYK−307)1g、基材湿潤剤(共栄社(株)製、KL−245)1.5g、蒸留水20gを攪拌器を用いて十分混合し、水性塗料を得た。
なお、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂中のカルボキシル基と、架橋剤中のカルボジイミド基のmol比は約1:1であった。また、塗膜中のウレタンビーズの含有量は40質量%であり、塗膜中のポリウレタン樹脂の含有量は50質量%であり、架橋剤の含有量は2.5質量%であった。
[比較例4]
ウレタンビーズとしてアートパールC800(根上工業(株)製、平均粒径6μm)24g、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂としてHUX−538(旭電化工業(株)製、ポリオールとしてポリカーボネート系ポリオールを使用、固形分60重量%、伸び率800%、100%モジュラス2.0N/mm)52.5g、架橋剤としてカルボジライトE−01(日清紡(株)製、ポリカルボジイミド樹脂エマルション、固形分40重量%)17g、加工顔料(大日精化工業(株)製、アクアファイン ブラックE−2B)10g、表面調整剤(ビックケミー製、BYK−307)1g、基材湿潤剤(共栄社(株)製、KL−245)1.5g、蒸留水6.9gを攪拌器を用いて十分混合し、水性塗料を得た。
なお、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂中のカルボキシル基と、架橋剤中のカルボジイミド基のmol比は約1:4であった。また、塗膜中のウレタンビーズの含有量は37質量%であり、塗膜中のポリウレタン樹脂の含有量は48.3質量%であり、架橋剤の含有量は10.3質量%であった。
[比較例5]
ウレタンビーズとしてアートパールC800(根上工業(株)製、平均粒径6μm)24g、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂としてHUX−538(旭電化工業(株)製、ポリオールとしてポリカーボネート系ポリオールを使用、固形分60重量%、伸び率800%、100%モジュラス2.0N/mm)52.5g、架橋剤としてカルボジライトE−01(日清紡(株)製、ポリカルボジイミド樹脂エマルション、固形分40重量%)1.1g、加工顔料(大日精化工業(株)製、アクアファイン ブラックE−2B)10g、表面調整剤(ビックケミー製、BYK−307)1g、基材湿潤剤(共栄社(株)製、KL−245)1.5g、蒸留水6.9gを攪拌器を用いて十分混合し、水性塗料を得た。
なお、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂中のカルボキシル基と、架橋剤中のカルボジイミド基のmol比は約1:0.3であった。また、塗膜中のウレタンビーズの含有量は40質量%であり、塗膜中のポリウレタン樹脂の含有量は50質量%であり、架橋剤の含有量は0.7質量%であった。
[比較例6]
ウレタンビーズとしてアートパールC800(根上工業(株)製、平均粒径6μm)24g、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂としてHUX−538(旭電化工業(株)製、ポリオールとしてポリカーボネート系ポリオールを使用、固形分60重量%、伸び率800%、100%モジュラス2.0N/mm)52.5g、加工顔料(大日精化工業(株)製、アクアファイン ブラックE−2B)10g、表面調整剤(ビックケミー製、BYK−307)1g、基材湿潤剤(共栄社(株)製、KL−245)1.5g、蒸留水6.9gを攪拌器を用いて十分混合し、水性塗料を得た。
なお、塗膜中のウレタンビーズの含有量は41質量%であり、塗膜中のポリウレタン樹脂の含有量は51質量%であった。架橋剤は添加しなかった。
[比較例7]
ウレタンビーズとしてアートパールC800(根上工業(株)製、平均粒径6μm)24g、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂としてHUX−232(旭電化工業(株)製、ポリオールとしてポリエステル系ポリオールを使用、固形分30重量%、伸び率230%、100%モジュラスは25N/mm)116g、架橋剤としてカルボジライトE−01(日清紡(株)製、ポリカルボジイミド樹脂エマルション、固形分40重量%)17.4g、加工顔料(大日精化工業(株)製、アクアファイン ブラックE−2B)10g、表面調整剤(ビックケミー製、BYK−307)1g、基材湿潤剤(共栄社(株)製、KL−245)1.5gを攪拌器を用いて十分混合し、水性塗料を得た。
なお、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂中のカルボキシル基と、架橋剤中のカルボジイミド基のmol比は約1/1であった。また、塗膜中のウレタンビーズの含有量は36質量%であり、塗膜中のポリウレタン樹脂の含有量は47質量%であり、架橋剤の含有量は10.3質量%であった。
[比較例8]
ウレタンビーズとしてアートパールC800(根上工業(株)製、平均粒径6μm)24g、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂としてHUX−394(旭電化工業(株)製、ポリオールとしてポリエステル系ポリオールを使用、固形分60重量%、伸び率1500%、100%モジュラス0.6N/mm)52.5g、架橋剤としてカルボジライトE−01(日清紡(株)製、ポリカルボジイミド樹脂エマルション、固形分40重量%)3.2g、加工顔料(大日精化工業(株)製、アクアファイン ブラックE−2B)10g、表面調整剤(ビックケミー製、BYK−307)1g、基材湿潤剤(共栄社(株)製、KL−245)1.5gを攪拌器を用いて十分混合し、水性塗料を得た。
なお、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂中のカルボキシル基と、架橋剤中のカルボジイミド基のmol比は約1/1であった。また、塗膜中のウレタンビーズの含有量は38質量%であり、塗膜中のポリウレタン樹脂の含有量は50質量%であり、架橋剤の含有量は2.1質量%であった。
[比較例9]
ウレタンビーズとしてアートパールC800(根上工業(株)製、平均粒径6μm)24g、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂としてHUX−538(旭電化工業(株)製、ポリオールとしてポリカーボネート系ポリオールを使用、固形分60重量%、伸び率800%、100%モジュラス2.0N/mm)52.5g、架橋剤としてアクアネート100(日本ポリウレタン(株)製、固形分100重量%、ポリイソシアネート)6g、加工顔料(大日精化工業(株)製、アクアファイン ブラックE−2B)10g、表面調整剤(ビックケミー製、BYK−307)1g、基材湿潤剤(共栄社(株)製、KL−245)1.5g、蒸留水6.9gを攪拌器を用いて十分混合し、水性塗料を得た。
塗膜中のウレタンビーズの含有量は37質量%であり、塗膜中のポリウレタン樹脂の含有量は48質量%であり、架橋剤(ポリイソシアネート)の含有量は9.2質量%であった。
[塗膜評価方法]
(試験用塗膜作製)
実施例および比較例で得られた塗料を、ABS樹脂素材に乾燥時の塗膜の厚さが30μmとなるようにスプレー塗装を行った。スプレー終了後80℃で20分間強制乾燥を行った後、25℃、55%RHの条件に48時間放置したものを評価用試験板とし、下記項目の試験を行った。試験結果は表1に示した。
<試験項目と試験方法>
(触感評価試験)
触感評価試験は、塗膜を手で触り、その触感を以下の基準で評価した。しっとりとした弾力のあるソフトな触感の場合を良好と評価し(○)、しっとりとしたソフトな触感であるが凸凹している場合をやや不良と評価し(△)、ザラザラまたはソフトではない触感の場合を不良と評価した(×)。
(塗料可使時間)
塗料可使時間は、架橋剤を添加した後、塗料粘度が架橋剤添加前の塗料粘度の2倍になった時間を測定した。なお、1ヶ月以上経っても塗料粘度が2倍にならなかった場合を、「1ヶ月以上」と評価した。
なお、自動車の内装部品や家庭用品などに用いられるプラスチック部品の表面を改質する水系塗料としては、付着性、耐水付着性、および耐油性を有していることが必要であるため、これらについて、以下のようにして試験を行い、評価した。
(塗膜の付着性試験)
塗膜の付着性試験は、塗膜を形成したABS樹脂素材の表面を1mm×1mm×100個の碁盤目状にカットし、セロハンテープ剥離試験後の残存碁盤目数から評価を行った。評価基準は、100個の碁盤目が残存している場合を良好と評価し(○)、76〜99個の碁盤目が残存している場合をやや不良と評価し(△)、残存碁盤目数が75個以下の場合を不良と評価した(×)。
(塗膜の耐水付着性試験)
塗膜の耐水付着性試験は、塗膜を形成したABS樹脂素材を50℃温水中に48時間浸漬した後、その表面を1mm×1mm×100個の碁盤目状にカットし、セロハンテープ剥離試験後の残存碁盤目数から評価を行った。なお、評価基準は、塗膜の付着性試験と同様とした。
(塗膜の耐油性試験)
塗膜の耐油性試験は、塗膜を形成したABS樹脂素材の上にエンジンオイルを0.5ml滴下し、80℃×24時間放置した後に拭き取って、塗膜の外観を調べた。評価基準は、塗膜膨潤およびエンジンオイル跡がない場合を良好と評価し(○)、塗膜膨潤なし、エンジンオイル跡がある場合をやや不良と評価し(△)、塗膜膨潤およびエンジンオイル跡がある場合を不良と評価した(×)。
Figure 2007211151
実施例1は、本発明の要件を満たしていたので、触感評価試験、塗料可使時間、塗膜の付着性試験、塗膜の耐水付着性試験、および塗膜の耐油性試験にいずれにおいても優れた評価を得ることができた(○)。
しかし、比較例1〜9は、本発明の要件のいずれかを満たしていなかったので、触感評価試験、塗料可使時間、塗膜の付着性試験、塗膜の耐水付着性試験、および塗膜の耐油性試験にいずれかの評価において好ましい結果を得ることはできなかった(△または×)。
具体的には、比較例1は、ウレタンビーズの含有量が多かったので、塗膜はしっとりしたソフトな触感であったが、凸凹しており、やや不良という評価となった(△)。
比較例2は、ウレタンビーズの含有量が少なかったので、しっとりとしたソフトな触感が得られず、不良という評価となった(×)。
比較例3は、ウレタンビーズの平均粒径が大きかったので、塗膜にざらつきが生じ、不良という評価となった(×)。
比較例4は、架橋剤の含有量が多く、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂粒子中のカルボキシル基に対する架橋剤中のカルボジイミド基のmol比が大きかったので、塗膜の耐久力が十分でなく、塗膜の耐油性が不良という評価となった(×)。
比較例5は、架橋剤の含有量が少なく、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂粒子中のカルボキシル基に対する架橋剤中のカルボジイミド基のmol比が小さかったので、塗膜の耐久力が十分でなく、塗膜の耐油性が不良という評価となった(×)。
比較例6は、架橋剤が含有されていなかったので、塗膜の耐久力が十分でなく、塗膜の耐油性が不良という評価となった(×)。
比較例7は、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂粒子の伸び率が小さかったので、しっとりとしたソフトな触感を得ることができず、触感が不良という評価となった(×)。
比較例8は、親水性官能基含有ポリウレタン樹脂粒子の伸び率が大きかったので、弾力のあるソフトな触感を得ることができなかった(△)また、塗膜の付着性、塗膜の耐水付着性、および耐油性が十分ではなく、やや不良という評価となった(△)。
比較例9は、架橋剤がポリイソシアネートを含有するものであったので、可使時間が不良という評価となった(×)。

Claims (5)

  1. 架橋ウレタン樹脂からなるウレタンビーズと、
    形成された塗膜においてバインダーとなる親水性官能基含有ポリウレタン樹脂粒子と、
    前記親水性官能基含有ポリウレタン樹脂を架橋させる架橋剤と、
    を分散含有する水性分散液を用いたことを特徴とする水系塗料。
  2. 前記親水性官能基含有ポリウレタン樹脂粒子の100%モジュラスが2.0〜10N/mm、およびその伸び率が300〜900%であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の水系塗料。
  3. 前記ウレタンビーズの平均粒径が、5〜20μmであり、かつ、
    その含有量が、全固形分中の20〜50質量%であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の水系塗料。
  4. 前記架橋剤が、1分子あたり少なくとも2個以上のカルボジイミド基を含有する樹脂粒子の水性分散液であることを特徴とする請求項1から請求項3のうちいずれか1項に記載の水系塗料。
  5. 前記親水性官能基含有ポリウレタン樹脂粒子が含有する親水性官能基がカルボキシル基であって、
    当該カルボキシル基と、前記架橋剤のカルボジイミド基と、のmol比が1:0.5〜1:1.5であることを特徴とする請求項1から請求項4のうちいずれか1項に記載の水系塗料。
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