JP2008115355A - 水性塗材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】少なくとも1種以上の(メタ)アクリル酸アルキルエステルを含むモノマー群を、ノニオン性界面活性剤(p)及びアニオン性界面活性剤(q)の存在下で乳化重合して得られ、前記モノマー群におけるカルボキシル基含有重合性モノマーの含有量が2重量%以下であり、(p)成分及び(q)成分の合計量が前記モノマー群の総量100重量部に対し0.1〜20重量部であり、(p)成分と(q)成分との重量比率が100:0〜60:40である水分散性樹脂(A)、粒子径が1〜20nm、pHが8.5〜11である金属酸化物ゾル(B)、着色顔料(C)、体質顔料(D)、及び粒子径が0.05mm〜5mmの骨材(E)を必須成分とする。
【選択図】なし
Description
上記塗材の塗装においては、塗装器具の種類とその使用方法を適宜選定することで、種々の表面模様を形成することができる。ただし、表面模様の凹凸形状等によっては、塗膜中に汚染物質が入り込みやすく、所期の美観性が損なわれる場合がある。
しかしながら、特許文献1に記載の塗材において使用されるオルガノシリケートは、水との反応性を有するアルコキシシリル基を有している。そのため、水性塗材にオルガノシリケートを添加すると、その加水分解縮合反応を制御することができずに、短時間で急激に塗料粘度が上昇し、さらには塗材全体がゲル化してしまい、塗装作業に支障をきたすおそれがある。また、水性塗材とオルガノシリケートとの相溶性が悪く、混合後に凝集物が生じてしまい、塗膜の質感が損なわれるという問題もある。さらに、たとえ混合後直ちに塗装を行い、塗膜を形成した場合においても、十分な耐汚染性を得ることができないという欠点がある。特に、塗膜形成初期段階においては、オルガノシリケートに起因する粘着性によって、却って汚染物質が付着しやすくなるという問題が発生してしまう。
1.少なくとも1種以上の(メタ)アクリル酸アルキルエステルを含むモノマー群を、ノニオン性界面活性剤(p)及びアニオン性界面活性剤(q)の存在下で乳化重合して得られ、前記モノマー群におけるカルボキシル基含有重合性モノマーの含有量が2重量%以下であり、前記ノニオン性界面活性剤(p)及び前記アニオン性界面活性剤(q)の合計量が前記モノマー群の総量100重量部に対し0.1〜20重量部であり、前記ノニオン性界面活性剤(p)と前記アニオン性界面活性剤(q)との重量比率が100:0〜60:40である水分散性樹脂(A)、
粒子径が1〜20nm、pHが8.5〜11である金属酸化物ゾル(B)、着色顔料(C)、体質顔料(D)、及び粒子径が0.05mm〜5mmの骨材(E)を必須成分とし、
前記水分散性樹脂(A)の固形分100重量部に対し、前記金属酸化物ゾル(B)を固形分換算にて0.1〜50重量部、前記着色顔料(C)を1〜300重量部、前記体質顔料(D)を10〜1000重量部、前記骨材(E)を10〜2000重量部含むことを特徴とする水性塗材。
(メタ)アクリル酸アルキルエステルの具体例としては、例えばメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、n−アミル(メタ)アクリレート、イソアミル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、デシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、オクタデシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等が挙げられる。これらは1種または2種以上で使用することができる。
カルボキシル基含有モノマーの具体例としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸またはそのモノアルキルエステル、イタコン酸またはそのモノアルキルエステル、フマル酸またはそのモノアルキルエステル等が挙げられる。このうち、特にメタクリル酸が好適である。
モノマー群におけるかかる重合性モノマーの構成比率は、通常50重量%以下、好ましくは40重量%以下、より好ましくは30重量%以下である。
界面活性剤の使用量((p)成分及び(q)成分の合計量)が0.1重量部よりも少ない場合は、(A)成分の重合安定性、貯蔵安定性、攪拌安定性等が不十分となり、20重量部よりも多い場合は塗膜の耐水性、耐候性等に悪影響を及ぼすこととなる。また、(p)成分と(q)成分の重量比率において、(p)成分の比率が小さすぎる場合は、塗材の安定性が不十分となり、塗材の経時的な粘度上昇、ゲル化等を引き起こすおそれがある。
界面活性剤の使用量は、好ましくは0.2〜10重量部である。(p)成分と(q)成分の重量比率は、好ましくは100:0〜70:30、より好ましくは98:2〜80:20である。
アニオン性界面活性剤としては、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリルナフタレンスルホン酸ナトリウム、ステアリルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム等のスルホン酸アルカリ金属塩;ラウリル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル硫酸ナトリウム等の硫酸エステルアルカリ金属塩等が挙げられる。このようなノニオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤は、重合性を有するものであってもよい。
塩基性化合物の混合量は、(A)成分のpHが所定の値となる範囲内であればよいが、モノマー群の総量100重量部に対して通常0.01〜10重量部、好ましくは0.05〜5重量部である。
(B)成分のpHは通常8.5〜11であり、好ましくは9.0〜10.5である。(B)成分のpHがかかる範囲内であれば、本発明の効果を十分に得ることができる。
(C)成分の混合比率は、(A)成分の固形分100重量部に対し、固形分換算で通常1〜300重量部、好ましくは2〜200重量部、より好ましくは3〜150重量部である。
塗装を行う際の塗付量は、通常0.5〜10kg/m2程度である。塗付時には水等で希釈することによって、塗材の粘性を適宜調製することもできる。希釈割合は、通常0〜10重量%程度である。
本発明水性塗材を塗装した後の乾燥は通常、常温で行えばよいが、必要に応じ適宜加熱することも可能である。
・合成例1
反応容器に、脱イオン水50重量部を仕込み、攪拌及び窒素置換を行いながら70℃まで昇温した。これに、別途用意した乳化モノマー(脱イオン水250重量部にポリオキシエチレンアルキルエーテル9重量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1重量部、過硫酸アンモニウム0.9重量部を溶解させた水溶液に、スチレン64重量部、メチルメタクリレート55重量部、2−エチルヘキシルアクリレート175重量部、メタクリル酸4重量部、アクリルアミド2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。滴下終了後3時間熟成し、30℃まで冷却した後、塩基性化合物として25重量%アンモニア水を添加し、pH8.4、固形分50重量%、ガラス転移温度−22℃の水分散性樹脂1を得た。
乳化モノマーとして、脱イオン水250重量部にポリオキシエチレンアルキルエーテル9重量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1重量部、過硫酸アンモニウム0.9重量部を溶解させた水溶液に、スチレン65重量部、メチルメタクリレート55重量部、2−エチルヘキシルアクリレート176重量部、アクリル酸2重量部、アクリルアミド2重量部を乳化分散させたものを使用した以外は、合成例1と同様の方法により、pH8.4、固形分50重量%、ガラス転移温度−22℃の水分散性樹脂2を得た。
乳化モノマーとして、脱イオン水250重量部にポリオキシエチレンアルキルエーテル9重量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1重量部、過硫酸アンモニウム0.9重量部を溶解させた水溶液に、スチレン65重量部、メチルメタクリレート55重量部、2−エチルヘキシルアクリレート176重量部、メタクリル酸2重量部、アクリルアミド2重量部を乳化分散させたものを使用した以外は、合成例1と同様の方法により、pH8.4、固形分50重量%、ガラス転移温度−22℃の水分散性樹脂3を得た。
乳化モノマーとして、脱イオン水250重量部にポリオキシエチレンアルキルエーテル5重量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム5重量部、過硫酸アンモニウム0.9重量部を溶解させた水溶液に、スチレン64重量部、メチルメタクリレート55重量部、2−エチルヘキシルアクリレート175重量部、メタクリル酸4重量部、アクリルアミド2重量部を乳化分散させたものを使用した以外は、合成例1と同様の方法により、pH8.4、固形分50重量%、ガラス転移温度−22℃の水分散性樹脂4を得た。
乳化モノマーとして、脱イオン水250重量部にポリオキシエチレンアルキルエーテル9重量部、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム1重量部、過硫酸アンモニウム0.9重量部を溶解させた水溶液に、スチレン62重量部、メチルメタクリレート55重量部、2−エチルヘキシルアクリレート173重量部、メタクリル酸10重量部、アクリルアミド2重量部を乳化分散させたものを使用した以外は、合成例1と同様の方法により、pH8.4、固形分50重量%、ガラス転移温度−20℃の水分散性樹脂5を得た。
表1に示す配合に従い、常法により各原料を均一に混合して塗材を製造した。表1の配合量は重量部にて表示した。なお、塗材の製造においては以下の原料を使用した。
・金属酸化物ゾル1:シリカゾル(粒子径4〜6nm、pH9.5、固形分20重量%)
・金属酸化物ゾル2:シリカゾル(粒子径25〜30nm、pH9.7、固形分20重量%)
・金属酸化物ゾル3:シリカゾル(粒子径40〜50nm、pH9.5、固形分20重量%)
・着色顔料:酸化チタン分散液(固形分70重量%、平均粒子径0.3μm)
・体質顔料:重質炭酸カルシウム(平均粒子径8μm)
・骨材:粒子径0.1〜0.3mmの寒水石
・造膜助剤:2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチレート
・増粘剤:ポリウレタン系増粘剤
・消泡剤:シリコーン系消泡剤
・シリケート化合物:エチルシリケート縮合物(平均分子量750)
・触媒:ジブチルスズジラウレート
(1)貯蔵安定性
各塗材を製造した後、直ちに粘度を測定した。次に、塗材を容器に入れて密閉し、50℃雰囲気で21日間貯蔵した後、再び粘度を測定した。
以上の操作による粘度変化を調べた。評価基準は以下の通りである。なお、粘度の測定にはBH型粘度計を用い、標準状態(温度23℃・相対湿度50%)で行った。
◎:粘度変化10%未満
○:粘度変化10%以上20%未満
△:粘度変化20%以上50%未満
×:粘度変化50%以上
300×150×3mmのアルミニウム板を、上端から3分の1の位置で、内角度が135度になるように折り曲げたものを試験基材とした。この試験基材の凸面に、SK#1000プライマーを乾燥膜厚が30μmとなるようにスプレー塗装し、標準状態で8時間乾燥させた。次に、各塗材を乾燥膜厚が1mmとなるようにスプレー塗装し、標準状態で7日間乾燥養生した。
以上の方法で得られた試験体を、面積の広い面を垂直にして大阪府茨木市で南面向きに設置し、6ヵ月間屋外曝露を行った。このとき垂直面における汚染状態を目視観察し、汚れの程度に応じて5段階(優:5>4>3>2>1:劣)で評価した。
表1において骨材のみを除外した配合にて各塗材を製造し、得られた塗材を型枠に流し込み、脱型することにより乾燥膜厚1mmの試験体を得た。標準状態にて14日間養生後、試験体からJIS K6251に規定するダンベル2号形に打ち抜くことで試験片を得、得られた試験片につき、JIS A6909 7.31「20℃時の伸び試験」の方法により伸びを測定した。評価基準は、伸びが100%以上のものを「○」、50%以上100%未満のものを「△」、50%未満のものを「×」とした。
試験結果を表2に示す。実施例1〜5では、いずれの試験においても良好な結果を得ることができた。
Claims (1)
- 少なくとも1種以上の(メタ)アクリル酸アルキルエステルを含むモノマー群を、ノニオン性界面活性剤(p)及びアニオン性界面活性剤(q)の存在下で乳化重合して得られ、前記モノマー群におけるカルボキシル基含有重合性モノマーの含有量が2重量%以下であり、前記ノニオン性界面活性剤(p)及び前記アニオン性界面活性剤(q)の合計量が前記モノマー群の総量100重量部に対し0.1〜20重量部であり、前記ノニオン性界面活性剤(p)と前記アニオン性界面活性剤(q)との重量比率が100:0〜60:40である水分散性樹脂(A)、
粒子径が1〜20nm、pHが8.5〜11である金属酸化物ゾル(B)、着色顔料(C)、体質顔料(D)、及び粒子径が0.05mm〜5mmの骨材(E)を必須成分とし、
前記水分散性樹脂(A)の固形分100重量部に対し、前記金属酸化物ゾル(B)を固形分換算にて0.1〜50重量部、前記着色顔料(C)を1〜300重量部、前記体質顔料(D)を10〜1000重量部、前記骨材(E)を10〜2000重量部含むことを特徴とする水性塗材。
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