JP2010132858A - 共重合体ラテックスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】数平均粒子径が180nm〜400nm、乾燥させた乾燥物のトルエン不溶分が95質量%〜100質量%、前記トルエン不溶分の乾燥物の質量に対するトルエン不溶分のトルエン湿潤物の質量の比(トルエン膨潤度)が3.0〜6.5、乾燥させた乾燥物のガラス転移開始温度が−70℃〜−20℃の範囲、ガラス転移終了温度が10℃〜100℃の範囲である耐チッピング塗料用共重合体ラテックスの製造方法であって、該方法が、特定割合の単量体混合物を、少なくとも2段階以上の特定の条件下での工程を経て乳化重合する上記方法。
【選択図】なし
Description
(1)数平均粒子径が180nm〜400nmであり、乾燥させた乾燥物のトルエン不溶分が95質量%〜100質量%であり、前記トルエン不溶分の乾燥物の質量に対するトルエン不溶分のトルエン湿潤物の質量の比(トルエン膨潤度)が3.0〜6.5であり、乾燥させた乾燥物のガラス転移開始温度が−70℃〜−20℃の範囲、ガラス転移終了温度が10℃〜100℃の範囲であることを特徴とする耐チッピング塗料用共重合体ラテックスの製造方法であって、該方法が、(a)共役ジエン系単量体30質量%〜70質量%、(b)エチレン系不飽和カルボン酸単量体0.1質量%〜15質量%、(c)1種又は複数種からなる他の共重合可能な単量体15質量%〜69.9質量%(ただし、(a)+(b)+(c)=100質量%)を含む単量体混合物を、少なくとも2段階以上の工程を経て乳化重合することを含み、
ここで(イ)全重合工程において用いる連鎖移動剤の使用量の合計が上記全単量体混合物100質量部に対して0.050質量部以上0.400質量部未満であり、該方法は(ロ)全単量体混合物の40質量%〜75質量%を仕込み、重合コンバージョン50質量%〜95質量%まで重合する第一工程、(ハ)次いで、全単量体混合物の25質量%〜60質量%に相当する残りの単量体混合物を連続的又は間欠的に添加して乳化重合する第二以降の工程を含む、上記方法。
(2)前記(c)における他の共重合可能な単量体として、ヒドロキシアルキル基を有する単量体を、前記単量体混合物中に1質量%〜15質量%含む、(1)記載の方法。
(3)前記(c)における他の共重合可能な単量体として、シアン化ビニル系単量体を、前記単量体混合物中に1質量%〜30質量%含む、(1)又は(2)記載の方法。
(4)前記(ロ)全単量体混合物の40質量%〜75質量%を仕込み、重合コンバージョン50質量%〜95質量%まで重合する第一工程において、全単量体混合物の40質量%〜75質量%を一括して仕込み重合することを特徴とする、(1)〜(3)のいずれか1つに記載の方法。
本実施の形態の製造方法については、例えば、水性媒体中で乳化剤の存在下、ラジカル開始剤により重合を行う等の方法を採用することができる。
カーボンブラック等の有機顔料が挙げられる。これらは1種を単独で、又は2種以上を併用して使用することができる。
(1)トルエン不溶分、トルエン膨潤度
固形分濃度を50%、pH8に調製した共重合体ラテックスを130℃で30分間乾燥し、乾燥物(ラテックスフィルム)を得た。このラテックスフィルム0.5gをトルエン30mlと混合して3時間振とうした後、目開き32μmの金属網にてろ過し、残留物の湿潤質量と乾燥質量を秤量した。もとのラテックスフィルム質量に対する残留物の乾燥質量の割合をトルエン不溶分(質量%)とした。また、上記残留物の乾燥質量に対する上記湿潤質量の比をトルエン膨潤度とした。
(2)ガラス転移開始温度、及びガラス転移終了温度の測定
固形分濃度を50%、pH8に調製した共重合体ラテックスを130℃で30分間乾燥し、乾燥物(ラテックスフィルム)を得た。示差走査熱量計(エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製;DSC6220)を使用し、ASTM法に準じ、温度−120℃から+160℃まで、20℃/min.の速度で昇温し、本発明共重合体ラテックスの示差走査熱量曲線を得た。これにより、低温側のベースラインに対し、ガラス転移の階段状変化が始まり、曲線がベースラインから外れ始めた温度をガラス転移開始温度とした。また、高温側のベースラインに対し、階段状変化が終わって曲線がベースラインに戻る時の温度をガラス転移終了温度とした。なお、示差走査熱量曲線の例を図1に示す。
(3)ラテックスの粒子径
共重合体ラテックスの数平均粒子径を動的光散乱法により、光散乱光度計(シーエヌウッド社製、モデル6000)を用いて、初期角度45度−測定角度135度で測定した。
(4)耐チッピング性評価(チッピング強度)
各塗料が塗装され、乾燥させたテスト板(塗膜の乾燥膜厚:400μm)を準備し、テスト板上の乾燥塗膜を水平面に対し60度の角度で固定した。次いで塗膜面の上に高さ2mのポリ塩化ビニル製パイプ(内径20mm)を水平面に対し垂直に固定した。その後、該パイプを通して、M−4ナットを2mの高さから塗膜面に連続的に落下、衝突させ、下地の電着板が露出するまでに要した、ナットの総質量(Kg)を測定した。その総質量をチッピング強度(Kg)として表した。
(5)耐ブリスター性(膨れ限界膜厚)
複数の電着板上に、100μm刻みで乾燥膜厚が変わるよう各塗料を塗布した。熱風乾燥機を用いて、140℃で30分間乾燥し、得られた乾燥塗膜について膨れ(ブリスター)の有無を目視で確認した。膨れの生じない最大膜厚を求め、その膜厚を膨れ限界膜厚とした。乾燥塗膜は膨れが生じない方が好ましいという観点から、膨れ限界膜厚は大きいほど良い。膨れ限界膜厚は1100μm以上であることが好ましく、より好ましくは1200μm以上である。
(6)塗膜の密着性
電着板上の乾燥塗膜の表面に、カッターナイフを用いて等間隔でクロスカットを入れた。この場合、電着板と乾燥塗膜との界面までナイフが入るようにした。次にクロスカット部の中心にセロハンテープを貼り付け、一定の力で引き剥がした。引き剥がした後の電着板の状態を目視にて観察し、以下のような基準の5点法で採点した。電着板上に残ったクロスカット部の多いものほど良好と判断し、高い点数を付けた。塗膜の密着性は3点以上であることが好ましい。
5:全てのクロスカットが剥がれず、テスト板上に残っていた。
4:全クロスカットのうち、ごく一部のクロスカットのみが、テスト板上から剥がれていた。
3:約半数のクロスカットが、テスト板上から剥がれていた。
2:大半のクロスカットが、テスト板状から剥がれていた。
1:全てのクロスカットが、テスト板上から剥がれていた。
(7)塗料塗布後の長期間放置に対する効果
特開2004−91647号公報記載の条件に準じて評価した。電着板に乾燥膜厚が1000μmとなるよう塗料を塗布し、温度30℃、相対湿度80%の環境下に10日間放置した後、熱風乾燥機を用いて140℃で30分間乾燥し、得られた乾燥塗膜について膨れ、割れの有無を目視で確認した。
耐圧反応容器に重合初期の原料としてドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム0.2質量部、及び数平均粒子径60nmのポリスチレン製シードラテックス1.4質量部を含む重合初期原料と、水70質量部、ペルオキソ二硫酸ナトリウム0.5質量部と、表1記載の所定量の第一工程の単量体混合物と連鎖移動剤との混合物(以下、「単量体等混合物」と略記する)を一括して仕込み、60℃で反応させた。
重合初期の原料、各重合工程の単量体等混合物の組成、第一工程の重合コンバージョンを、表1に記載した通りに変更したこと以外は、全て実施例A1と同じ手順で共重合体ラテックスA2−4及びB1−B14を製造した。これらの各物性の評価結果を表1に示す。比較例B14はラテックス中に凝固物が多量に発生し、評価に値するラテックスが得られなかった。
共重合体ラテックスA1と以下の構成材料とを使用し、均一に混合して水性塗料組成物を調製した。なお、以下の配合(質量部)は、水を除いて、全て固形分に換算した値である。
共重合体ラテックス(A1) 100質量部
重質炭酸カルシウム 200質量部
分散剤 1質量部
消泡剤 0.2質量部
増粘剤 3質量部
なお、重質炭酸カルシウムとしては商品名BF−300(白石カルシウム工業社製)、分散剤としては商品名ポイズ530(花王社製)、消泡剤としては商品名SNデフォーマー777(サンノプコ社製)、増粘剤としては商品名SNシックナーA813(サンノプコ社製)をそれぞれ使用した。
共重合体ラテックスをA1に代えてA2〜A4に変更したこと以外は、全て評価1と同じ条件で塗料を調製し、乾燥させて塗膜を形成させた。結果を表2に示す。
共重合体ラテックスA1に代えてB1に変更したこと以外は、全て評価1と同じ条件で塗料を調製し、乾燥させて塗膜を形成させた。結果を表2に示す。評価5で得られた塗膜は、特に耐ブリスター性と塗料塗布後の長期間放置に対する効果が劣る塗膜であった。
共重合体ラテックスA1に代えてB2に変更したこと以外は、全て評価1と同じ条件で塗料を調製し、乾燥させて塗膜を形成させた。結果を表2に示す。評価6で得られた塗膜は、特に耐チッピング性と密着性と塗料塗布後の長期間放置に対する効果が劣る塗膜であった。
共重合体ラテックスA1に代えてB3に変更したこと以外は、全て評価1と同じ条件で塗料を調製し、乾燥させて塗膜を形成させた。結果を表2に示す。評価7で得られた塗膜は、特に耐ブリスター性と塗料塗布後の長期間放置に対する効果が劣る塗膜であった。
共重合体ラテックスA1に代えてB4に変更したこと以外は、全て評価1と同じ条件で塗料を調製し、乾燥させて塗膜を形成させた。結果を表2に示す。評価8得られた塗膜は、特に耐ブリスター性が劣る塗膜であった。
共重合体ラテックスA1に代えてB5に変更したこと以外は、全て評価1と同じ条件で塗料を調製し、乾燥させて塗膜を形成させた。結果を表2に示す。評価9で得られた塗膜は、特に耐チッピング性と密着性と塗料塗布後の長期間放置に対する効果が劣る塗膜であった。
共重合体ラテックスA1に代えてB6に変更したこと以外は、全て評価1と同じ条件で塗料を調製し、乾燥させて塗膜を形成させた。結果を表2に示す。評価10で得られた塗膜は、特に耐チッピング性が劣る塗膜であった。
共重合体ラテックスA1に代えてB7に変更したこと以外は、全て評価1と同じ条件で塗料を調製し、乾燥させて塗膜を形成させた。結果を表2に示す。評価11で得られた塗膜は、特に耐チッピング性が劣る塗膜であった。
共重合体ラテックスA1に代えてB8に変更したこと以外は、全て評価1と同じ条件で塗料を調製し、乾燥させて塗膜を形成させた。結果を表2に示す。評価12で得られた塗膜は、特に耐チッピング性と塗料塗布後の長期間放置に対する効果が劣る塗膜であった。
共重合体ラテックスA1に代えてB9に変更したこと以外は、全て評価1と同じ条件で塗料を調製し、乾燥させて塗膜を形成させた。結果を表2に示す。評価13で得られた塗膜は、特に耐チッピング性と密着性が劣る塗膜であった。
共重合体ラテックスA1に代えてB10に変更したこと以外は、全て評価1と同じ条件で塗料を調製し、乾燥させて塗膜を形成させた。結果を表2に示す。評価14で得られた塗膜は、特に耐チッピング性が劣る塗膜であった。
共重合体ラテックスA1に代えてB11に変更したこと以外は、全て評価1と同じ条件で塗料を調製し、乾燥させて塗膜を形成させた。結果を表2に示す。評価15で得られた塗膜は、特に耐チッピング性と密着性と塗料塗布後の長期間放置に対する効果が劣る塗膜であった。
共重合体ラテックスA1に代えてB12に変更したこと以外は、全て評価1と同じ条件で塗料を調製し、乾燥させて塗膜を形成させた。結果を表2に示す。評価16で得られた塗膜は、特に耐チッピング性が劣る塗膜であった。
共重合体ラテックスA1に代えてB13に変更したこと以外は、全て評価1と同じ条件で塗料を調製し、乾燥させて塗膜を形成させた。結果を表2に示す。評価17で得られた塗膜は、特に耐ブリスター性と塗料塗布後の長期間放置に対する効果が劣る塗膜であった。
Claims (4)
- 数平均粒子径が180nm〜400nmであり、乾燥させた乾燥物のトルエン不溶分が95質量%〜100質量%であり、前記トルエン不溶分の乾燥物の質量に対するトルエン不溶分のトルエン湿潤物の質量の比(トルエン膨潤度)が3.0〜6.5であり、乾燥させた乾燥物のガラス転移開始温度が−70℃〜−20℃の範囲、ガラス転移終了温度が10℃〜100℃の範囲であることを特徴とする耐チッピング塗料用共重合体ラテックスの製造方法であって、該方法が、(a)共役ジエン系単量体30質量%〜70質量%、(b)エチレン系不飽和カルボン酸単量体0.1質量%〜15質量%、(c)1種又は複数種からなる他の共重合可能な単量体15質量%〜69.9質量%(ただし、(a)+(b)+(c)=100質量%)を含む単量体混合物を、少なくとも2段階以上の工程を経て乳化重合することを含み、
ここで(イ)全重合工程において用いる連鎖移動剤の使用量の合計が上記全単量体混合物100質量部に対して0.050質量部以上0.400質量部未満であり、該方法は(ロ)全単量体混合物の40質量%〜75質量%を仕込み、重合コンバージョン50質量%〜95質量%まで重合する第一工程、(ハ)次いで、全単量体混合物の25質量%〜60質量%に相当する残りの単量体混合物を連続的又は間欠的に添加して乳化重合する第二以降の工程を含む、上記方法。 - 前記(c)における他の共重合可能な単量体として、ヒドロキシアルキル基を有する単量体を、前記単量体混合物中に1質量%〜15質量%含む、請求項1記載の方法。
- 前記(c)における他の共重合可能な単量体として、シアン化ビニル系単量体を、前記単量体混合物中に1質量%〜30質量%含む、請求項1又は2記載の方法。
- 前記(ロ)全単量体混合物の40質量%〜75質量%を仕込み、重合コンバージョン50質量%〜95質量%まで重合する第一工程において、全単量体混合物の40質量%〜75質量%を一括して仕込み重合することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
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