JP2008169345A - プラスチック塗料用樹脂組成物およびそれを用いたプラスチック塗料 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】(メタ)アクリル酸シクロヘキシルを必須成分として含有するエチレン性不飽和単量体を界面活性剤の存在下、乳化重合して、ガラス転移温度が50℃以上の水性エマルジョンを樹脂成分とするプラスチック塗料用樹脂組成物を得、該プラスチック塗料用樹脂組成物を用いてプラスチック塗料とする。
【選択図】なし
Description
プラスチック塗料は、一般に樹脂、着色剤、添加剤、媒体で構成されている。樹脂形態としてはアクリル樹脂を主成分としたものが一般的であり、1液タイプのアクリルラッカー系塗料と2液タイプのアクリルウレタン系塗料に大別される。現在使用されているプラスチック塗料のほとんどは、媒体が有機系溶剤で構成されている溶剤系塗料であり、該プラスチック塗料を用いると塗装乾燥時に多量の有機溶剤が飛散する事から、必ずしも環境に適合する塗料とは言えない。
しかしながら、水性エマルジョンを用いた水系のプラスチック塗料は、溶剤系と比較してプラスチック成型品表面の濡れ性および浸透性に劣り、プラスチック素材との密着性および樹脂形態が水性エマルジョンである事による耐温水密着性および耐温水白化性に問題があった。また、水性エマルジョンからなるプラスチック塗料をプラスチック表面に塗装した場合には、溶剤系塗料と比較して塗装表面の光沢が劣るといった問題があった。
これらの問題を解決する方法として、平均粒子径が500nm以下で、エマルジョン粒子に架橋構造を持たせる事により、プラスチック塗料の透明性、耐水性を向上させた水性エマルジョンが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、この方法では光沢が不十分であり、全てのプラスチック素材に対する密着性の面で問題がある。
また、反応性乳化剤を用いて水性エマルジョンを微粒子化させる事により、プラスチック基材との密着性を向上させた水性エマルジョンが開示されている(例えば、特許文献2参照)。
この方法でも、光沢および全てのプラスチック素材に対する密着性の面で問題がある。
さらに、耐水性およびプラスチック基材との密着性を向上させるため、重量平均分子量が2,000以上のアルコール性水酸基を含有する水溶性高分子を分散安定剤に用いた水性エマルジョンが開示されている(例えば、特許文献3参照)。
しかしながら、この方法でも、全てのプラスチック素材に対する密着性の面で問題があった。
(1)(メタ)アクリル酸シクロヘキシルを必須成分として含有するエチレン性不飽和単量体を界面活性剤の存在下、乳化重合して得られるガラス転移温度が50℃以上の水性エマルジョンを樹脂成分とするプラスチック塗料用樹脂組成物、
(2)水性エマルジョンの平均粒子径が200nm以下である上記(1)に記載のプラスチック塗料用樹脂組成物、
(3)(メタ)アクリル酸シクロヘキシルが、全エチレン性不飽和単量体中に10〜70質量%含有される上記(1)または(2)に記載のプラスチック塗料用樹脂組成物、
(4)エチレン性不飽和単量体として、不飽和カルボン酸および(メタ)アクリル酸グリシジルを含有する上記(1)〜(3)のいずれかに記載のプラスチック塗料用樹脂組成物、
(5)界面活性剤が、ラジカル重合性界面活性剤である上記(1)〜(4)のいずれかに記載のプラスチック塗料用樹脂組成物、
(6)上記(1)〜(5)のいずれかに記載のプラスチック塗料用樹脂組成物を用いたプラスチック塗料、
である。
本発明に用いられる(メタ)アクリル酸シクロヘキシルを必須成分とする理由は、ABS樹脂、ABS/PC樹脂、PS樹脂素材からなる何れのプラスチック成型品に対しても優れた密着性を発現させるためである。またアクリル酸シクロヘキシルとメタクリル酸シクロヘキシルをそれぞれ単独または併用してもよい。ここで、(メタ)アクリル酸シクロヘキシルとはアクリル酸シクロヘキシルまたはメタクリル酸シクロヘキシルを表す。
また、ラジカル重合性界面活性剤としては、反応性であれば特に制限されるものではないが、より好ましいラジカル重合性界面活性剤としては、以下の一般式(1)、(2)及び(3)で表される乳化剤が挙げられる。
乳化重合の際に用いられるラジカル重合開始剤としては、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過酸化水素、t−ブチルハイドロパーオキサイド等が用いられ、必要に応じて重亜硫酸ナトリウム、ロンガリット、アスコルビン酸等の還元剤を併用したレドックス系重合開始剤を適用してもさしつけない。
使用される塩基性物質としては、アンモニア、エチルアミン、エタノールアミン、苛性ソーダ等を使用する事ができる。
乳化重合により得られた水性エマルジョンの平均粒子径は、日機装(株)製MICROTRAC UPA150を用いて測定した。
(2)光沢
プラスチック素材としてABS基材に下記で得られたプラスチッック塗料を湿潤状態で50g/m2塗布し、60℃、30分加熱乾燥後、23℃、65%RH下で24時間放置した物を試験片とした。光沢は、スガ試験機(株)製デジタル変角光沢計UGV−5Dを用いて測定し、以下の基準で光沢性を評価した。
○:光沢性有り、△:やや光沢性に劣る、×:光沢性劣る
(3)一次密着性
各プラスチック素材に下記で得られたプラスチッック塗料を湿潤状態で50g/m2塗布し、60℃、30分加熱乾燥後、23℃、65%RH下で24時間放置した物を試験片とした。一次密着性は、JIS K−5400に準じて、1mm角100個の碁盤目のセロテープ(登録商標)剥離試験を実施した。剥離しない碁盤目数を計測し、以下の基準で評価した。
○:90</100、△:50〜90/100、×:50>/100
(4)耐温水密着性
一次密着性試験と同様の試験片を、50℃の温水に5時間浸漬させた後、一次密着性と同様の剥離試験を実施した。剥離しない碁盤目数を計測し、以下の基準で評価した。
○:90</100、△:50〜90/100、×:50>/100
(5)耐温水白化性
一次密着性試験と同様の試験片を、50℃の温水に5時間浸漬させた後、その外観を観察し、以下の基準で評価した。
○:変化無し、△:わずかな変化(白化)有り、×:変化(白化)有り
(1)水性エマルジョンAの合成
冷却管、温度計、攪拌機、滴下ロートを有するセパラブルフラスコに、イオン交換水180部および界面活性剤としてレベノールWX(株式会社花王製)2部を仕込み、75℃に昇温した。予めレベノールWX5部、メタクリル酸シクロヘキシル170部、スチレン180部、メタクリル酸メチル85部、メタクリル酸10部、イオン交換水200部からなるモノマー乳化物を3時間かけて滴下した。同時に重合開始剤として過硫酸アンモニウム1部をイオン交換水60部に溶解したものを3時間かけて80℃で滴下し重合した。滴下終了後、2時間熟成後、冷却し、アンモニア水3部を添加して水性エマルジョンを得た。
得られた水性エマルジョンの不揮発分は50.5%、粘度は4000mPa・s、pHは8.6であった。
界面活性剤としてレベノールWXの変わりに、アデカリアソープSR−10(旭電化工業株式会社製)に変えた以外は水性エマルジョンAの合成と同様な操作を行った。得られた水性エマルジョンの不揮発分は50.4%、粘度は3500mPa・s、pHは8.3であった。
メタクリル酸シクロヘキシル170部およびスチレン180部を、メタクリル酸シクロヘキシル120部およびスチレン230部に変えた以外は水性エマルジョンBの合成と同様な操作を行った。得られた水性エマルジョンの不揮発分は50.2%、粘度は5500mPa・s、pHは8.4であった。
メタクリル酸シクロヘキシル170部およびスチレン180部を、メタクリル酸シクロヘキシル220部およびスチレン130部に変えた以外は水性エマルジョンBの合成と同様な操作を行った。得られた水性エマルジョンの不揮発分は50.3%、粘度は2000mPa・s、pHは8.5であった。
メタクリル酸シクロヘキシル170部を、メタクリル酸シクロヘキシル90部およびアクリル酸シクロヘキシル80部に変えた以外は水性エマルジョンBの合成と同様な操作を行った。得られた水性エマルジョンの不揮発分は50.4%、粘度は2500mPa・s、pHは8.4であった。
スチレン180部をスチレン130部、アクリル酸ブチル50部に変えた以外は水性エマルジョンBの合成と同様な操作を行った。得られた水性エマルジョンの不揮発分は50.5%、粘度3000mPa・s、pH8.4であった。
メタクリル酸メチル85部を、メタクリル酸メチル70部、メタクリル酸グリシジル15部に変えた以外は水性エマルジョンBの合成と同様な操作を行った。得られた水性エマルジョンの不揮発分は50.0%、粘度は4500mPa・s、pHは8.0であった。
水性エマルジョンA100部に対して、造膜助剤として(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)15部と着色剤5部、消泡剤0.1部、防腐剤0.1部および粘度調整水を適量添加し、プラスチック塗料を得た。得られたプラスチック塗料の評価結果を表1に示した。
水性エマルジョンB〜Gを用いた以外は実施例1と同様な操作を行い、プラスチック塗料を得た。得られたプラスチック塗料の評価結果を表1に示した。
(1)水性エマルジョンHの合成
冷却管、温度計、攪拌機、滴下ロートを有するセパラブルフラスコに、イオン交換水180部およびレベノールWX 2部を仕込み、75℃に昇温した。予めレベノールWX 5部、スチレン350部、メタクリル酸メチル85部、メタクリル酸10部、イオン交換水200部からなるモノマー乳化物を3時間かけて滴下した。同時に重合開始剤として過硫酸アンモニウム1部をイオン交換水60部に溶解したものを3時間かけて80℃で滴下し、重合した。滴下終了後、2時間熟成後、冷却し、アンモニア水3部を添加して水性エマルジョンを得た。
得られた水性エマルジョンの不揮発分は50.5%、粘度は7000mPa・s、pHは8.5であった。
スチレン180部を、スチレン70部、アクリル酸ブチル110部に変えた以外は水性エマルジョンBの合成と同様な操作を行った。得られた水性エマルジョンの不揮発分は50.3%、粘度は2500mPa・s、pHは8.5であった。
水性エマルジョンH100部に対して、造膜助剤として(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)15部と着色剤5部、消泡剤0.1部、防腐剤0.1部および粘度調整水を適量添加し、プラスチック塗料を得た。得られたプラスチック塗料の評価結果を表1に示した。
水性エマルジョンIを用いた以外は比較例1と同様な操作を行い、プラスチック塗料を得た。得られたプラスチック塗料の評価結果を表1に示した。
Claims (6)
- (メタ)アクリル酸シクロヘキシルを必須成分として含有するエチレン性不飽和単量体を界面活性剤の存在下、乳化重合して得られるガラス転移温度が50℃以上の水性エマルジョンを樹脂成分とすることを特徴とするプラスチック塗料用樹脂組成物。
- 水性エマルジョンの平均粒子径が200nm以下である請求項1に記載のプラスチック塗料用樹脂組成物。
- (メタ)アクリル酸シクロヘキシルが、全エチレン性不飽和単量体中に10〜70質量%含有される請求項1又は2に記載のプラスチック塗料用樹脂組成物。
- エチレン性不飽和単量体として、不飽和カルボン酸および(メタ)アクリル酸グリシジルを含有する請求項1〜3のいずれかに記載のプラスチック塗料用樹脂組成物。
- 界面活性剤が、ラジカル重合性界面活性剤である請求項1〜4のいずれかに記載のプラスチック塗料用樹脂組成物。
- 請求項1〜5のいずれかに記載のプラスチック塗料用樹脂組成物を用いたプラスチック塗料。
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