JP2007211151A - 水系塗料 - Google Patents
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Abstract
【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/mm2、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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/mm2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/mm2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。
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。
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。
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/mm2)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。
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/mm2)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。
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/mm2)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。
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/mm2)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。
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/mm2)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。
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/mm2)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。
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/mm2)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。
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/mm2)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。
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/mm2)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。
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/mm2)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。
(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。
(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。
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(×)。
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)
- 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。 - 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/mm2、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。
- 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。 - 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。
- 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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