JP2014019714A - プラスチック用塗料組成物 - Google Patents
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Abstract
【課題】1コートによってもプラスチック素材への付着性、耐汚染性(耐オレイン酸性及び耐乳酸性)と仕上り性に優れる塗膜を得ることができるプラスチック用塗料組成物を提供することにある。
【解決手段】
重量平均分子量3,000〜20,000、水酸基価が100〜200mgKOH/gの範囲内である水酸基含有アクリル樹脂(A)、ポリイソシアネート化合物(B)、硬化触媒(C)及びシリコン系表面調整剤(D−1)及びアクリル系表面調整剤(D−2)の2種を必須とする表面調整剤(D)を含有する塗料組成物であって、該塗料組成物を乾燥膜厚が30±5μmになるように塗装し80℃20分間焼付けて硬化させたときの硬化塗膜のガラス転移温度および架橋間分子量が、100℃以上、900g/mol以下であることを特徴とするプラスチック用塗料組成物。
【選択図】なし
【解決手段】
重量平均分子量3,000〜20,000、水酸基価が100〜200mgKOH/gの範囲内である水酸基含有アクリル樹脂(A)、ポリイソシアネート化合物(B)、硬化触媒(C)及びシリコン系表面調整剤(D−1)及びアクリル系表面調整剤(D−2)の2種を必須とする表面調整剤(D)を含有する塗料組成物であって、該塗料組成物を乾燥膜厚が30±5μmになるように塗装し80℃20分間焼付けて硬化させたときの硬化塗膜のガラス転移温度および架橋間分子量が、100℃以上、900g/mol以下であることを特徴とするプラスチック用塗料組成物。
【選択図】なし
Description
本発明は、仕上り性及び特に油脂分による耐汚染性に優れるプラスチック用塗料組成物に関する。
近年、プラスチック素材の工業材料への用途が拡大している。プラスチック用塗料組成物は、塗料コストの観点及び低VOC化(VOC:揮発性有機化合物)などの人体や環境に配慮するという観点から、トルエンやキシレン等は削減あるいは実質的に含まないものであって、1コート1ベーク(1回塗り1回焼付け)による塗装で、付着性と塗膜性能を成立させることが求められている。
一方、自動車の内装部品(例えば、インストルメントパネル、センターコンソール、ダッシュボード、ドアトリムなど)の素材としては、ポリカーボネート、ABSなどのプラスチック素材が用いられることが多い。このような自動車の内装部品に対するユーザーからの要求性能としては、上記プラスチック素材への付着性、耐水性、耐候性などの塗膜物性及び光沢度などの仕上り性を満足しつつ、指紋や汗などの汚れの付着を想定した耐汚染性試験(耐オレイン酸性や耐乳酸性等)を満足するものが求められている。
特許文献1において、2級水酸基を有する特定構造の(メタ)アクリレート化合物を重合成分又は共重合成分とする、数平均分子量2,000〜15,000、水酸基価80〜150mgKOH/g、ガラス転移温度−30〜30℃の水酸基含有アクリル系樹脂と、脂環族ジイソシアネートの多量体によるポリイソシアネートと、脂肪族ジイソシアネートの多量体による脂肪族ポリイソシアネートとからなる二液型塗料組成物であって、かつ該二液型塗料組成物によって形成した塗膜の軟化温度が60〜150℃になることを特徴とする二液型塗料組成物が開示されている。しかしながら、この塗料組成物では、被塗物への付着性及び耐汚染性は満足するものではなかった。
また、特許文献2において、ガラス転移温度が110℃以上の(メタ)アクリル酸イソボルニルを20重量%以上含有する重合体を含有する耐汗性プラスチック基材コーティング剤が開示されているが、この組成物では、芳香族系炭化水素溶剤を必要とし、耐汚染性と仕上り性を満足するものではなかった。
1コートによってもプラスチック素材への付着性、耐汚染性(耐オレイン酸性及び耐乳酸性)と仕上り性に優れる塗膜を形成し得るプラスチック用塗料組成物を提供する。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、
重量平均分子量3,000〜20,000、水酸基価が100〜200mgKOH/gの範囲内である水酸基含有アクリル樹脂、ポリイソシアネート化合物、硬化触媒及びシリコン系表面調整剤及びアクリル系表面調整剤を必須とする表面調整剤を含有し、該塗料組成物から得られる硬化塗膜のガラス転移温度が100℃以上かつ、架橋間分子量が900g/mol以下とすることにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち本発明は、以下の項のプラスチック用塗料組成物を提供する:
項1.重量平均分子量3,000〜20,000、
水酸基価が100〜200mgKOH/gの範囲内である水酸基含有アクリル樹脂(A)、ポリイソシアネート化合物(B)、硬化触媒(C)及びシリコン系表面調整剤(D−1)及びアクリル系表面調整剤(D−2)を必須とする表面調整剤(D)を含有する塗料組成物であって、
該塗料組成物を乾燥膜厚が30±5μmになるように塗装し80℃20分間焼付けて硬化させたときの硬化塗膜のガラス転移温度が100℃以上、かつ該硬化塗膜の架橋間分子量が900g/mol以下であることを特徴とするプラスチック用塗料組成物。
重量平均分子量3,000〜20,000、水酸基価が100〜200mgKOH/gの範囲内である水酸基含有アクリル樹脂、ポリイソシアネート化合物、硬化触媒及びシリコン系表面調整剤及びアクリル系表面調整剤を必須とする表面調整剤を含有し、該塗料組成物から得られる硬化塗膜のガラス転移温度が100℃以上かつ、架橋間分子量が900g/mol以下とすることにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち本発明は、以下の項のプラスチック用塗料組成物を提供する:
項1.重量平均分子量3,000〜20,000、
水酸基価が100〜200mgKOH/gの範囲内である水酸基含有アクリル樹脂(A)、ポリイソシアネート化合物(B)、硬化触媒(C)及びシリコン系表面調整剤(D−1)及びアクリル系表面調整剤(D−2)を必須とする表面調整剤(D)を含有する塗料組成物であって、
該塗料組成物を乾燥膜厚が30±5μmになるように塗装し80℃20分間焼付けて硬化させたときの硬化塗膜のガラス転移温度が100℃以上、かつ該硬化塗膜の架橋間分子量が900g/mol以下であることを特徴とするプラスチック用塗料組成物。
項2.さらに、メチルメタクリレート65〜90質量%およびその他の重合性不飽和モノマー10〜35質量%を共重合成分とするアクリル樹脂(E)を含有することを特徴とする項1に記載のプラスチック用塗料組成物。
項3.硬化触媒(C)が、有機錫化合物(C−1)、アミン化合物(C−2)及び有機酸(C−3)を含むものである項1又は2に記載のプラスチック用塗料組成物。
項4.項1〜3のいずれか1項に記載のプラスチック用塗料組成物を塗装して得られる物品。
本発明のプラスチック用塗料組成物によれば、1コートによってもプラスチック素材への付着性、耐汚染性(耐オレイン酸性及び耐乳酸性)と仕上り性に優れる塗膜を形成することができる。
プラスチック用塗料組成物
本発明のプラスチック用塗料組成物は、重量平均分子量3,000〜20,000、
水酸基価が100〜200mgKOH/gの範囲内である水酸基含有アクリル樹脂(A)、
ポリイソシアネート化合物(B)、硬化触媒(C)及びシリコン系表面調整剤(D−1)及びアクリル系表面調整剤(D−2)を必須とする表面調整剤(D)を含有する。
本発明のプラスチック用塗料組成物は、重量平均分子量3,000〜20,000、
水酸基価が100〜200mgKOH/gの範囲内である水酸基含有アクリル樹脂(A)、
ポリイソシアネート化合物(B)、硬化触媒(C)及びシリコン系表面調整剤(D−1)及びアクリル系表面調整剤(D−2)を必須とする表面調整剤(D)を含有する。
水酸基含有アクリル樹脂(A)
本発明のプラスチック用塗料組成物は、重量平均分子量3,000〜20,000、水酸基価が100〜200mgKOH/gの範囲内である水酸基含有アクリル樹脂(A)を含有する。
本発明のプラスチック用塗料組成物は、重量平均分子量3,000〜20,000、水酸基価が100〜200mgKOH/gの範囲内である水酸基含有アクリル樹脂(A)を含有する。
水酸基含有アクリル樹脂(A)の重量平均分子量は、仕上り性および低VOC化の点から、3,000〜20,000、好ましくは5,000〜12,000の範囲である。
水酸基含有アクリル樹脂(A)の水酸基価は、硬化性および高架橋密度化の点から100〜200mgKOH/g、好ましくは、100〜180mgKOH/gの範囲である。
尚、本明細書において、重量平均分子量(Mw)の測定は、ゲル浸透クロマトグラフ(ゲルパーミエーションクロマトグラフ:GPC)によって、標準ポリスチレンの検量線を用いて測定したものである。
ゲルパーミエーションクロマトグラフとして、「HLC−8120GPC」(商品名、東ソー株式会社製)を使用し、カラムとして、「TSKgel G4000HXL」を1本、「TSKgel G3000HXL」を2本、および「TSKgel G2000HXL」を1本(商品名、いずれも東ソー株式会社製)の計4本を使用し、検出器として、示差屈折率計を使用し、移動相:テトラヒドロフラン、測定温度:40℃、流速:1mL/minの条件下で測定することができる。
ゲルパーミエーションクロマトグラフとして、「HLC−8120GPC」(商品名、東ソー株式会社製)を使用し、カラムとして、「TSKgel G4000HXL」を1本、「TSKgel G3000HXL」を2本、および「TSKgel G2000HXL」を1本(商品名、いずれも東ソー株式会社製)の計4本を使用し、検出器として、示差屈折率計を使用し、移動相:テトラヒドロフラン、測定温度:40℃、流速:1mL/minの条件下で測定することができる。
上記水酸基含有アクリル樹脂(A)の製造は、例えば、水酸基含有重合性不飽和モノマー(a)および該水酸基含有重合性不飽和モノマーと共重合可能なその他の重合性不飽和モノマー(b)を、共重合せしめることによって行なうことができる。
上記水酸基含有アクリル樹脂(A)を得るための共重合方法は、特に限定されるものではなく、それ自体既知の重合方法、例えば塊状重合法、溶液重合法、塊状重合後に懸濁重合を行なう塊状−懸濁二段重合法などが挙げられる。
以下に使用モノマーを例示する。
水酸基含有重合性不飽和モノマー(a)
上記水酸基含有重合性不飽和モノマーは、1分子中に水酸基及び重合性不飽和結合をそれぞれ1個以上有する化合物であって、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸と炭素数2〜8の2価アルコールとのモノエステル化物;該(メタ)アクリル酸と炭素数2〜8の2価アルコールとのモノエステル化物のε−カプロラクトン変性体;N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド;アリルアルコール、さらに、分子末端が水酸基であるポリオキシエチレン鎖を有する(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
上記水酸基含有重合性不飽和モノマーは、1分子中に水酸基及び重合性不飽和結合をそれぞれ1個以上有する化合物であって、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリル酸と炭素数2〜8の2価アルコールとのモノエステル化物;該(メタ)アクリル酸と炭素数2〜8の2価アルコールとのモノエステル化物のε−カプロラクトン変性体;N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド;アリルアルコール、さらに、分子末端が水酸基であるポリオキシエチレン鎖を有する(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は「アクリレート又はメタクリレート」を意味する。「(メタ)アクリル酸」は、「アクリル酸又はメタクリル酸」を、「(メタ)アクリロイル」は、「アクリロイル又はメタクリロイル」を、「(メタ)アクリルアミド」は、「アクリルアミド又はメタクリルアミド」を意味する。
その他の重合性不飽和モノマー(b)
その他の、前記水酸基含有重合性不飽和モノマーと共重合可能な他の重合性不飽和モノマーは、水酸基含有アクリル樹脂(A)に望まれる特性に応じて適宜選択して使用することができる。
その他の、前記水酸基含有重合性不飽和モノマーと共重合可能な他の重合性不飽和モノマーは、水酸基含有アクリル樹脂(A)に望まれる特性に応じて適宜選択して使用することができる。
該モノマーの具体例を、(i)〜(xix)に列挙する。これらは単独でもしくは2種以上組み合わせて使用することができる。
(i)アルキル又はシクロアルキル(メタ)アクリレート: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、n−プロピル(メタ)アクリレート、i−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、t−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロドデシル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート等。
(ii)イソボルニル基を有する重合性不飽和モノマー:イソボルニル(メタ)アクリレート等。
(iii)アダマンチル基を有する重合性不飽和モノマー:アダマンチル(メタ)アクリレート等。
(iv)トリシクロデセニル基を有する重合性不飽和モノマー:トリシクロデセニル(メタ)アクリレート等。
(v)芳香環含有重合性不飽和モノマー:ベンジル(メタ)アクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等。
(vi)アルコキシシリル基を有する重合性不飽和モノマー:ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン等。
(vii)フッ素化アルキル基を有する重合性不飽和モノマー:パーフルオロブチルエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート等のパーフルオロアルキル(メタ)アクリレート;フルオロオレフィン等。
(viii)マレイミド基等の光重合性官能基を有する重合性不飽和モノマー。
(ix)ビニル化合物:N−ビニルピロリドン、エチレン、ブタジエン、クロロプレン、プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル等。
(x)リン酸基含有重合性不飽和モノマー:2−アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2−メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2−アクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート、2−メタクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート等。
(xi)カルボキシル基含有重合性不飽和モノマー:(メタ)アクリル酸、マレイン酸、クロトン酸、β−カルボキシエチルアクリレート等。
(xii)含窒素重合性不飽和モノマー:(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、エチレンビス(メタ)アクリルアミド、2−(メタクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムクロライド、グリシジル(メタ)アクリレートとアミン類との付加物等。
(xiii)重合性不飽和基を1分子中に2個以上有する重合性不飽和モノマー:アリル(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート等。
(xiv)エポキシ基含有重合性不飽和モノマー:グリシジル(メタ)アクリレート、β−メチルグリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルエチル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルプロピル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル等。
(xv)分子末端がアルコキシ基であるポリオキシエチレン鎖を有する(メタ)アクリレート。
(xvi)スルホン酸基を有する重合性不飽和モノマー:2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−スルホエチル(メタ)アクリレート、アリルスルホン酸、4−スチレンスルホン酸等;これらスルホン酸のナトリウム塩及びアンモニウム塩等。
(xvii)紫外線吸収性官能基を有する重合性不飽和モノマー:2−ヒドロキシ−4−(3−メタクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)ベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−(3−アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)ベンゾフェノン、2,2'−ジヒドロキシ−4−(3−メタクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)ベンゾフェノン、2,2'−ジヒドロキシ−4−(3−アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)ベンゾフェノン、2−(2'−ヒドロキシ−5'−メタクリロイルオキシエチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール等。
(xviii)紫外線安定性重合性不飽和モノマー:4−(メタ)アクリロイルオキシ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン、4−(メタ)アクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−シアノ−4−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−(メタ)アクリロイル−4−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−(メタ)アクリロイル−4−シアノ−4−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−クロトノイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−クロトノイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−クロトノイル−4−クロトノイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン等。
(xix)カルボニル基を有する重合性不飽和モノマー:アクロレイン、ダイアセトンアクリルアミド、ダイアセトンメタクリルアミド、アセトアセトキシエチルメタクリレート、ホルミルスチロール、4〜7個の炭素原子を有するビニルアルキルケトン(例えば、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルブチルケトン)等。
上記ラジカル重合開始剤としては、例えば、シクロヘキサノンパーオキサイド、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイドなどのケトンパーオキサイド類;1,1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、n−ブチル−4,4−ビス(tert−ブチルパーオキシ)バレレート、2,2−ビス(4,4−ジtert−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4,4−ジtert−アミルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4,4−ジtert−ヘキシルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4,4−ジtert−オクチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4,4−ジクミルパーオキシシクロヘキシル)プロパンなどのパーオキシケタール類;クメンハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジハイドロパーオキサイドなどのハイドロパーオキサイド類;1,3−ビス(tert−ブチルパーオキシ−m−イソプロピル)ベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジイソプロピルベンゼンパーオキサイド、tert−ブチルクミルパーオキサイドなどのジアルキルパーオキサイド類;デカイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイドなどのジアシルパーオキサイド類;ビス(tert−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネートなどのパーオキシカーボネート類;tert−ブチルパーオキシベンゾエート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサンなどのパーオキシエステル類などの有機過酸化物系重合開始剤ならびに2,2´−アゾビスイソブチロニトリル、1,1−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)などのアゾ系重合開始剤を挙げることができる。
前記溶液重合法による重合方法としては、例えば、前記モノマー混合物を有機溶剤に溶解もしくは分散せしめ、上記ラジカル重合開始剤の存在下で、通常、80℃〜200℃程度の温度で撹拌しながら加熱する方法を挙げることができる。反応時間は通常1〜24時間程度とすることができる。
上記有機溶剤としては、酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のエステル系溶剤;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤;メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、イソブタノール等のアルコール系溶剤;n−ブチルエーテル、ジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル系;スワゾール310、スワゾール1000、スワゾール1500(以上、いずれもコスモ石油社製)、SHELLSOL A(シェルゾールA、シェル化学社製)等の芳香族石油系溶剤等を挙げることができる。これらの有機溶剤は1種でまたは2種以上を組合せて使用することができる。
水酸基含有アクリル樹脂(A)のガラス転移温度(Tg)は、得られる塗膜を硬くし耐汚染性をより向上させる点から、0〜90℃、好ましくは20℃〜80℃の範囲が適している。
水酸基含有アクリル樹脂(A)のガラス転移温度の調整は単量体成分及びその比率等を変えることによって容易に行うことができる。
水酸基含有重合性不飽和モノマー(a)の使用比率としては、水酸基含有アクリル樹脂(A)のモノマー組成中、少なくとも20質量%以上含んでいることが好ましく、さらに好ましくは25〜35質量%であることが好ましい。
これら範囲は、塗膜を十分に架橋させ、塗膜のガラス転移温度が向上し、かつ架橋間分子量が低くなることから、塗膜が緻密になるため、塗膜の耐汚染性(特に耐乳酸性)の点で意義がある。
ポリイソシアネート化合物(B)
本発明のプラスチック用塗料組成物は、ポリイソシアネート化合物(B)を含有する。
ポリイソシアネート化合物は、1分子中に2個以上の遊離のイソシアネート基を有する化合物であり、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート、リジンジイソシアネートなどの脂肪族ジイソシアネート化合物;水素添加キシリレンジイソシアネート、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、イソホロンジイソシアネートなどの脂環式ジイソシアネート化合物;トリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート化合物;2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトカプロエート、3−イソシアナトメチル−1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、4−イソシアナトメチル−1,8−オクタメチレンジイソシアネート(通称、トリアミノノナントリイソシアネート)などの3価以上の有機ポリイソシアネートを挙げることができる。また、上記ポリイソシアネート化合物の2量体又は3量体;ポリイソシアネート化合物と多価アルコール、低分子量ポリエステル樹脂、水などとをイソシアネート基が過剰の条件でウレタン化反応させて得られるプレポリマーなどを使用することもできる。
本発明のプラスチック用塗料組成物は、ポリイソシアネート化合物(B)を含有する。
ポリイソシアネート化合物は、1分子中に2個以上の遊離のイソシアネート基を有する化合物であり、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート、リジンジイソシアネートなどの脂肪族ジイソシアネート化合物;水素添加キシリレンジイソシアネート、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、イソホロンジイソシアネートなどの脂環式ジイソシアネート化合物;トリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート化合物;2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトカプロエート、3−イソシアナトメチル−1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、4−イソシアナトメチル−1,8−オクタメチレンジイソシアネート(通称、トリアミノノナントリイソシアネート)などの3価以上の有機ポリイソシアネートを挙げることができる。また、上記ポリイソシアネート化合物の2量体又は3量体;ポリイソシアネート化合物と多価アルコール、低分子量ポリエステル樹脂、水などとをイソシアネート基が過剰の条件でウレタン化反応させて得られるプレポリマーなどを使用することもできる。
上記ポリイソシアネート化合物の代表的な市販品の例としては「バーノックD−750、−800、DN−950、−970もしくは15−455」(以上DIC株式会社製、商品名、BURNOCK\バ−ノツク又はバーノックは登録商標)、「スミジュール N3300、N3390EA」(住友バイエルウレタン社製、商品名、SUMIDUR\スミジュ−ルは登録商標)「タケネートD−102、−202、−110もしくは−123N」(三井化学社製、商品名、タケネ−ト\TAKENATEは登録商標)、「コロネートEH、L、HLもしくは203」(日本ポリウレタン工業株式会社製、商品名、コロネートは登録商標)または「デュラネートTLA−100、デュラネート24A−90CX」(旭化成株式会社製、商品名、デュラネ−ト\DURANATEは登録商標)などが挙げられる。
上記ポリイソシアネート化合物(B)の中でも、脂肪族ポリイソシアネート化合物のイソシアヌレート環付加物であるヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート環付加物、ウレトジオンタイプ付加物およびアダクトタイプ付加物を、他の成分との相溶性、塗膜硬度及び耐候性などの点から使用することが特に好適である。
硬化触媒(C)
本発明のプラスチック用塗料組成物は、硬化触媒(C)を含有する。
本発明のプラスチック用塗料組成物は、硬化触媒(C)を含有する。
硬化触媒(C)を配合することにより水酸基とイソシアネート基の反応を促進させることができ、より低温短時間で性能を発現させることができる。
硬化触媒(C)の種類としては、低温硬化性と塗料の取扱い作業性(可使時間)及び仕上り性の観点から、有機錫化合物(C−1)、アミン化合物(C−2)及び有機酸(C−3)を含むことが望ましい。
有機錫化合物(C−1)としては、例えば、テトラブチル錫、塩化トリブチルスズ、二塩化ジブチル錫、三塩化ブチル錫、トリブチル錫−O−フェノレート、トリブチル錫シアネート、オクチル酸錫、オレイン酸錫、ジブチル錫アセテート、ジブチル錫ジ(2−エチルヘキシレート)、ジベンジル錫ジ(2−エチルヘキシレート)、ジブチル錫ジラウレートなどがあげられる。
アミン化合物(C−2)としては、第三級アミン化合物が好ましく、例えばトリメチルアミン、トリエチルアミン、トリイソプロピルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリ−n−ブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリ−sec−ブチルアミン、トリドデシルアミン、N,N′−ジメチルドデシルアミン、トリヘキサデシルアミン等の第三級脂肪族アルキルモノアミン化合物、ジメチルアニリン、ジエチルアニリン、トリベンジルアミン等の芳香族アミン、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン等のモルホリン化合物、トリエタノールアミン、トリエチレンジアミン、メチルジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、ジブチルエタノールアミン、ジ(2−エチルヘキシル)エタノールアミン、エチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、ジブチルイソプロパノールアミン等のアルカノールアミン、テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチルヘキサメチレンジアミン、テトラメチルプロピレンジアミン、ペンタメチルジエチレントリアミン等のジアミン化合物およびトリアミン化合物が使用できる。
有機酸(C−3)としては、例えば、蟻酸、酢酸、酪酸、乳酸、シュウ酸、フマル酸、コハク酸、リン酸、クエン酸、グルコン酸、プロピオン酸、ブタン酸、ヘキサン酸、ステアリン酸、ラウリン酸、リシノール酸、オクチル酸および他の任意の脂肪族カルボン酸などである。
上記硬化触媒(C)を用いることで、水酸基含有アクリル樹脂とポリイソシアネート化合物のウレタン硬化反応を促進させ、塗膜全体の架橋密度と塗膜のガラス転移温度を向上させることができるため耐汚染性に優れる一方、塗料の取扱い作業性(可使時間)と仕上り性に優れるという効果を奏する。
表面調整剤(D)
本発明のプラスチック用塗料組成物は、表面調整剤(D)を含有する。
本発明のプラスチック用塗料組成物は、表面調整剤(D)を含有する。
表面調整剤(D)としては、仕上り性と耐オレイン酸性の点から、シリコン系表面調整剤(D−1)及びアクリル系表面調整剤(D−2)の2種類を必須とすることが好ましい。
シリコン系の表面調整剤(D−1)は、ジメチルポリシロキサン等のオルガノポリシロキサン、オルガノポリシロキサンを変性した変性シリコン等が挙げられる。変性シリコンとしては、具体的には、アルキル変性ポリシロキサン、フェニル変性ポリシロキサン、ポリエーテル変性ポリシロキサン等が挙げられる。これらは単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
具体的には例えば、ジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ポリエーテル変性ジメチルポリシロキサン、ポリエステル変性ジメチルポリシロキサン、ポリエステル変性ポリジメチルシロキサン、ポリメチルアルキルシロキサン、ポリエステル変性ポリメチルアルキルシロキサン、アラルキル変性ポリメチルアルキルシロキサン、ポリエーテル変性アクリル基含有ポリジメチルシロキサン、ポリエステル変性アクリル基含有ポリジメチルシロキサンなどが挙げられる。
上記シリコン系表面調整剤(D−1)としては、市販品を用いることができる。
例えば、DC11PA、ST80PA、DC3074、DC3037、SR2402(以上、商品名、東レ・ダウコーニング社製);KP−321、KP−324、KP−327、KR−9218、X−40−9220(以上、商品名、信越化学工業社製);TSR165、XR−31B1763(以上、商品名、東芝シリコーン社製);BYK−341、BYK−344、BYK−306、BYK−307、BYK−325、BYK−315、BYK−320、BYK−322、BYK−323、BYK−300、BYK−302、BYK−330、BYK−333、BYK−335、BYK−370、BYK−SILCLEAN3700(以上、商品名、ビックケミー・ジャパン社製);DISPARLON 1711、1751N、1761、LS−001、LS−050(以上、商品名、楠本化成株式会社製);ポリフロー KL−400HF、KL−401、KL−402、KL−403、KL−404(以上、商品名、共栄社化学社製商品名)などが挙げられる。
例えば、DC11PA、ST80PA、DC3074、DC3037、SR2402(以上、商品名、東レ・ダウコーニング社製);KP−321、KP−324、KP−327、KR−9218、X−40−9220(以上、商品名、信越化学工業社製);TSR165、XR−31B1763(以上、商品名、東芝シリコーン社製);BYK−341、BYK−344、BYK−306、BYK−307、BYK−325、BYK−315、BYK−320、BYK−322、BYK−323、BYK−300、BYK−302、BYK−330、BYK−333、BYK−335、BYK−370、BYK−SILCLEAN3700(以上、商品名、ビックケミー・ジャパン社製);DISPARLON 1711、1751N、1761、LS−001、LS−050(以上、商品名、楠本化成株式会社製);ポリフロー KL−400HF、KL−401、KL−402、KL−403、KL−404(以上、商品名、共栄社化学社製商品名)などが挙げられる。
アクリル系表面調整剤(D−2)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、ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸のアルキルエステル類を原料として得られた重量平均分子量が300〜50,000のアクリル重合体が挙げられる。また、シリコン変性されたアクリル樹脂などもこの中に含まれる。
上記、アクリル系表面調整剤(D−2)としては、市販品を用いることができる。
例えば、BYK−350、BYK−352、BYK−354、BYK−355、BYK−358N、BYK−361N、BYK−392(以上、商品名、ビックケミー・ジャパン株式会社製);DISPARLON LF−1980、LF−1982、LF−1983、LF−1984、LF−1985、NSH−8430HF(以上、商品名、楠本化成株式会社製);ポリフローNo.50EHF、No.54N、No.55、No.77、No.85HF、No.90、No.90D−50、No.95、No.99C(以上、商品名、共栄社化学社製)などが挙げられる。
例えば、BYK−350、BYK−352、BYK−354、BYK−355、BYK−358N、BYK−361N、BYK−392(以上、商品名、ビックケミー・ジャパン株式会社製);DISPARLON LF−1980、LF−1982、LF−1983、LF−1984、LF−1985、NSH−8430HF(以上、商品名、楠本化成株式会社製);ポリフローNo.50EHF、No.54N、No.55、No.77、No.85HF、No.90、No.90D−50、No.95、No.99C(以上、商品名、共栄社化学社製)などが挙げられる。
また、本発明のプラスチック用塗料組成物は、上記シリコン系表面調整剤(D−1)とアクリル系表面調整剤(D−2)以外のその他の表面調整剤(D−3)を含有することができる。
その他の表面調整剤(D−3)としては、フッ素系、ビニル系なども用いることができる。
市販されているビニル系表面調整剤としては、DISPARLON LHP-90、LHP-91(以上、商品名、楠本化成株式会社製)などが挙げられる。
市販されているビニル系表面調整剤としては、DISPARLON LHP-90、LHP-91(以上、商品名、楠本化成株式会社製)などが挙げられる。
また、市販されているフッ素系表面調整剤としては、BYK−340(商品名、ビックケミー・ジャパン株式会社製)などが挙げられる。
上記、表面調整剤(D)を用いることにより、塗膜表面のオレイン酸接触角を下げ、オレイン酸が濡れ広がりやすくなることから、耐汚染性が向上したと考えられる。
また、作用機構は明らかではないが、シリコン系表面調整剤(D−1)とアクリル系表面調整剤(D−2)の2種以上を含有することにより、耐汚染性だけでなく仕上り性が優れる塗膜を得ることができるという効果を奏する。
着色成分
本発明のプラスチック用塗料組成物は、着色顔料や着色染料等、以下に例示される種々の着色成分を、所望の塗膜色調を得るべく、一種を又は二種以上混合して、使用することができる。但し、以下の例示物に限定されるものではない。
本発明のプラスチック用塗料組成物は、着色顔料や着色染料等、以下に例示される種々の着色成分を、所望の塗膜色調を得るべく、一種を又は二種以上混合して、使用することができる。但し、以下の例示物に限定されるものではない。
着色顔料としては、例えば、酸化チタン、亜鉛華、カーボンブラック、モリブデンレッド、プルシアンブルー、コバルトブルー、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、キナクリドン系顔料、イソインドリン系顔料、スレン系顔料、ペリレン系顔料、ジオキサジン系顔料、ジケトピロロピロール系顔料等が挙げられる。
また、その他着色顔料としては、アルミニウムペースト、パール粉、グラファイト、MIO等の光輝顔料等が代表的な例として挙げられる。
これらの着色成分は直接塗料組成物中に添加してもよく、分散剤、分散樹脂と混合して分散し、ペースト化してから塗料に配合してもよい。分散剤、分散樹脂、分散方法は公知のものを使用することができる。
アクリル樹脂(E)
本発明のプラスチック用塗料組成物は、アクリル樹脂(E)を含有することができる。
本発明のプラスチック用塗料組成物は、アクリル樹脂(E)を含有することができる。
アクリル樹脂(E)は、被塗物との付着性及び塗膜硬度から、共重合成分の総量を基準にして、メチルメタクリレート65〜90質量%及びその他の重合性不飽和モノマー(b)10〜35質量%をそれ自体公知の方法、例えば、有機溶剤中での溶液重合法により共重合せしめることによって製造したものを好適に使用することができる。
その他の重合性不飽和モノマー(b)は、前記水酸基含有アクリル樹脂(A)の項で説明したものを好適に使用することができる。
アクリル樹脂(E)の構成モノマーとして、その他の重合性不飽和モノマー(b)のうち、メチルメタクリレートを共重合成分の総量を基準にして65〜90質量%含有することにより、特にプラスチック材料への密着性が良好となる塗膜を形成することができる。
アクリル樹脂(E)は、塗膜の耐候性の点から、一般に3,000〜100,000、特に4,000〜50,000、さらに特に5,000〜30,000の範囲内の重量平均分子量を有することが好ましい。
その他の成分
本発明のプラスチック用塗料組成物は、水酸基含有アクリル樹脂(A)以外の水酸基含有樹脂、体質顔料(例えば、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、シリカ、バリタ、タルク、石英等)、紫外線吸収剤(例えばベンゾトリアゾール系吸収剤、トリアジン系吸収剤、サリチル酸誘導体系吸収剤、ベンゾフェノン系吸収剤など)、光安定剤(例えば、ヒンダードピペリジン類など)、消泡剤、可塑剤、沈降防止剤、希釈用の溶剤等の通常の塗料用添加剤をそれぞれ単独でもしくは2種以上組合わせて含有することができる。水酸基含有アクリル樹脂(A)以外の水酸基含有樹脂を含有する場合には、本発明のプラスチック用塗料組成物中の全ての水酸基含有樹脂の樹脂固形分100質量部に対して、耐汚染性と仕上り性の点から、30質量部以下配合することができる。
本発明のプラスチック用塗料組成物は、水酸基含有アクリル樹脂(A)以外の水酸基含有樹脂、体質顔料(例えば、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、シリカ、バリタ、タルク、石英等)、紫外線吸収剤(例えばベンゾトリアゾール系吸収剤、トリアジン系吸収剤、サリチル酸誘導体系吸収剤、ベンゾフェノン系吸収剤など)、光安定剤(例えば、ヒンダードピペリジン類など)、消泡剤、可塑剤、沈降防止剤、希釈用の溶剤等の通常の塗料用添加剤をそれぞれ単独でもしくは2種以上組合わせて含有することができる。水酸基含有アクリル樹脂(A)以外の水酸基含有樹脂を含有する場合には、本発明のプラスチック用塗料組成物中の全ての水酸基含有樹脂の樹脂固形分100質量部に対して、耐汚染性と仕上り性の点から、30質量部以下配合することができる。
本発明において上記プラスチック用塗料組成物に含まれる希釈用の溶剤としては、特に制限されるものではないが、形成塗膜の乾燥性や塗装環境に悪影響を及ぼさないものであることが望ましい。
また、本発明のプラスチック用塗料組成物中の樹脂を溶解且つ相溶させることが可能な有機溶剤を使用することが望ましく、具体的にはエステル系有機溶剤、ケトン系有機溶剤及びエーテル系有機溶剤よりなる群から選ばれる少なくとも1種の有機溶剤であることが望ましい。
エステル系有機溶剤としては、例えば酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸−2−エチルヘキシル、酢酸−3−メトキシブチル、酢酸シクロヘキシルなどが挙げられ、ケトン系有機溶剤としては、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどが挙げられ、エーテル系有機溶剤としては、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等を挙げることができ、これらは単独でまたは2種以上組み合わせて使用することができる。これらの中でも、エステル系有機溶剤を使用することが、塗料組成物の貯蔵安定性の点から好適である。
塗料組成物の各成分の含有量
本発明のプラスチック用塗料組成物における上記各成分の含有量は、特に限定されないが、以下の範囲が下記塗膜性能および仕上り性の点から好ましい。
本発明のプラスチック用塗料組成物における上記各成分の含有量は、特に限定されないが、以下の範囲が下記塗膜性能および仕上り性の点から好ましい。
以下に示す各成分の固形分含有量は、水酸基含有アクリル樹脂(A)とアクリル樹脂(E)を含む場合はそれらの合計樹脂固形分100質量部を基準としたときのものである。
ポリイソシアネート化合物(B)の配合割合は、耐汚染性の観点からポリイソシアネート化合物のイソシアネート基と、水酸基含有アクリル樹脂の有する水酸基との当量比(NCO/OH)が、通常0.8〜1.5、特に1.0〜1.3の範囲内となるよう選択することが好適である。
硬化触媒(C)の固形分含有量は、塗料組成物の貯蔵安定性と塗膜の仕上り性及び塗膜硬度の点から、下記の範囲であることが好ましい。
有機錫化合物(C−1)の固形分含有量は、硬化性および耐汚染性の点から、0.002〜0.5質量部、好ましくは0.004〜0.2質量部の範囲内が適当である。
アミン化合物(C−2)の固形分含有量は、耐汚染性の点から、5質量部以下、好ましくは0.01〜2質量部の範囲内が適当である。
有機酸(C−3)の固形分含有量は、塗料の貯蔵安定性の点から、10質量部以下、好ましくは0.75〜5質量部の範囲内が適当である。
表面調整剤(D)の固形分含有量は、仕上り性および耐汚染性の点から、0.1〜10質量部であり、より好ましくは0.2〜5質量部の範囲内が適当である。
シリコン系表面調整剤(D−1)の固形分含有量は、仕上り性の点から、0.005〜5質量部、好ましくは0.008〜0.5質量部の範囲内が適当である。
アクリル系表面調整剤(D−2)の固形分含有量は、耐オレイン酸性と仕上り性の点から、0.01〜3重量部、好ましくは0.05〜0.8質量部の範囲内が適当である。
その他の表面調整剤(D−3)を使用する場合、その固形分含有量は、3質量部以下、好ましくは0〜2質量部の範囲内が適当である。
アクリル樹脂(E)を使用する場合、その固形分含有量は、被塗物への付着性および塗膜硬度の点から、30質量部以下、好ましくは2〜20質量部の範囲内が適当である。
着色成分を用いる場合は、その固形分含有量は、耐汚染性を満足する範囲であれば特に限定されない。
本発明のプラスチック用塗料組成物は、乾燥膜厚が30±5μmになるように塗装し80℃20分間焼付けて硬化させたときの硬化塗膜のガラス転移温度が100℃以上、かつ該硬化塗膜の架橋間分子量が900g/mol以下である。
本発明の明細書中において、ガラス転移温度と架橋間分子量は、動的粘弾性測定装置によって得られた測定値を理論式に適用して求めた計算値であって、以下のようにして測定することができる。
硬化塗膜のガラス転移温度
本発明の硬化塗膜のガラス転移温度は、試料をFTレオロジースペクトラー「Rheogel E−400」(UBM株式会社製)を用いて、周波数110ヘルツ、昇温速度4℃/分において測定される動的粘弾性測定において、tanδ(損失弾性率/貯蔵弾性率)の最大値を示す温度として測定される動的ガラス転移温度である。試料は、本発明のプラスチック用塗料組成物をポリプロピレン板上に硬化膜厚が30±5μmになるように塗布し、80℃20分の硬化条件によって硬化塗膜を形成した後、得られた硬化塗膜を長さ20mm、幅5mmの短冊状に裁断し、ポリプロピレン板から剥離し得られた短冊状のフリー塗膜を試料とした。
本発明の硬化塗膜のガラス転移温度は、試料をFTレオロジースペクトラー「Rheogel E−400」(UBM株式会社製)を用いて、周波数110ヘルツ、昇温速度4℃/分において測定される動的粘弾性測定において、tanδ(損失弾性率/貯蔵弾性率)の最大値を示す温度として測定される動的ガラス転移温度である。試料は、本発明のプラスチック用塗料組成物をポリプロピレン板上に硬化膜厚が30±5μmになるように塗布し、80℃20分の硬化条件によって硬化塗膜を形成した後、得られた硬化塗膜を長さ20mm、幅5mmの短冊状に裁断し、ポリプロピレン板から剥離し得られた短冊状のフリー塗膜を試料とした。
本発明のプラスチック用塗料組成物から得られる硬化塗膜のガラス転移温度は、耐汚染性の点から100℃以上が好ましくは100〜115℃、より好ましくは100〜110℃の範囲内である。
硬化塗膜の架橋間分子量〔Mc〕
架橋間の樹脂の分子量を架橋間分子量といい、架橋密度が大きくなるほどこの値は小さくなる。
本発明の硬化塗膜の架橋間分子量は、上記硬化塗膜のガラス転移温度測定の際に得られた貯蔵弾性率の極小値を下記ゴム粘弾性理論式にあてはめて求めた理論計算値である。
架橋間の樹脂の分子量を架橋間分子量といい、架橋密度が大きくなるほどこの値は小さくなる。
本発明の硬化塗膜の架橋間分子量は、上記硬化塗膜のガラス転移温度測定の際に得られた貯蔵弾性率の極小値を下記ゴム粘弾性理論式にあてはめて求めた理論計算値である。
式1:Mc=3ρRT/Emin
ここで、
Mc :架橋間分子量(g/mol)、
ρ :試料塗膜の密度(kg/m3)、
R :気体定数(8.314J/K/mol)、
T :貯蔵弾性率がEminの時の絶対温度(K)、
Emin :貯蔵弾性率の極小値(Pa)。
ここで、
Mc :架橋間分子量(g/mol)、
ρ :試料塗膜の密度(kg/m3)、
R :気体定数(8.314J/K/mol)、
T :貯蔵弾性率がEminの時の絶対温度(K)、
Emin :貯蔵弾性率の極小値(Pa)。
硬化塗膜の架橋間分子量は、耐汚染性の点から、900g/mol以下、好ましくは800g/mol以下、さらに好ましくは700g/mol以下である。900g/molより大きくなると耐汚染性が著しく低下する場合があるので好ましくない。
本発明のプラスチック用塗料組成物は、特定の水酸基含有アクリル樹脂(A)とポリイソシアネート化合物(B)、硬化触媒(C)及び表面調整剤(D)を含有することにより、耐汚染性及び仕上り性に優れる塗膜を得ることができる。
硬化塗膜のガラス転移温度が100℃以上で、かつ硬化塗膜の架橋間分子量が900g/mol以下であることにより、80℃の負荷をかける耐汚染性の試験において、汚染物質がしみこみにくくなるため、硬化塗膜の耐汚染性が向上したと考えられる。
特に表面調整剤(D)として、シリコン系表面調整剤(D−1)とアクリル系表面調整剤(D−2)の2種以上を含有することにより、耐汚染性(特にオレイン酸性)を向上させるだけでなく、仕上り性にも優れる塗膜が得られるという効果を奏する。さらに、本発明のプラスチック用塗料組成物は低温硬化で、所望の塗膜物性と仕上り性を1コートでも満足することができるという効果を奏する。
本発明のプラスチック用塗料組成物は、有機溶剤型塗料組成物であることが好適である。なお、本明細書において、有機溶剤型塗料組成物は溶剤として実質的に水を含有しない塗料である。
本発明のプラスチック用塗料組成物は、塗装時において、必要に応じて希釈剤を用い、固形分含有率を15質量%以上、特に好ましくは25〜60質量%の範囲内、粘度を5〜30秒/イワタカップ20℃の範囲内に調整しておくことが塗装作業性と排出される有機溶剤量削減の点から好ましい。
本発明のプラスチック用塗料組成物を被塗物上に塗装して、塗装物品を得ることができる。
プラスチック材料としては、特に限定されるものではなくポリエチレン、ポリプロピレンなどに代表されるポリオレフィン系樹脂;ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂などの熱可塑性ポリエステル樹脂;アクリロニトリル−スチレン樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)樹脂、アクリロニトリル−スチレン−アクリレート(ASA)樹脂などのスチレン系樹脂;その他ポリメチルメタクリレート樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニリデン、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリオキシメチレン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂などまたはこれらのハイブリッド樹脂や繊維強化プラスチック(Fiber-Reinforced Plastics)などやエンジニアリング樹脂などのプラスチック材料(合成樹脂成型品)などを挙げることができる。
本発明のプラスチック用塗料組成物を塗装する被塗物は、なかでも、ABS樹脂、ASA樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、PC樹脂、PBT樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂など、またこれらのハイブリッド樹脂や繊維強化プラスチック(Fiber-Reinforced Plastics)などのプラスチック材料(合成樹脂成型品)が好適である。
また、例えば、鉄、アルミニウム、真鍮、銅、ステンレス鋼、ブリキ、亜鉛メッキ鋼、合金化亜鉛(Zn−Al、Zn−Ni、Zn−Feなど)メッキ鋼などの金属材料を上記プラスチック材料とともに成形してなるものも被塗物とすることもできる。
これらの素材に応じて適宜、脱脂処理や表面処理して被塗物とすることができる。
また、本発明のプラスチック用塗料組成物が塗装される被塗物の用途としては、特に制限されず、例えば、乗用車、トラック、オートバイ、バスなどの自動車車体の外板部;自動車部品;携帯電話、オーディオ機器などの電気製品の外板部などを挙げることができるが、本発明のプラスチック用塗料組成物は、低VOCかつ優れた耐汚染性(耐乳酸性および耐オレイン酸性)を有する硬化塗膜を得ることから自動車内装用部品や電気製品等に好適に使用できる。
本発明のプラスチック用塗料組成物を塗装する方法は、特に限定されない。例えば、エアスプレー、エアレススプレー、回転霧化塗装機、浸漬塗装などにより塗装することができる。塗装の際、静電印加を行ってもよい。
塗装膜厚は、硬化膜厚で通常10〜100μm、好ましくは10〜50μm、さらに好ましくは15〜40μmの範囲内とすることができる。
本発明のプラスチック用塗料組成物の塗膜形成方法における、加熱条件は特に限定されないが、70〜100℃、好ましくは70〜90℃で10〜90分保持することにより行なうことができる。熱によりプラスチック材料に変形が伴う場合の加熱条件は、例えばABS樹脂などを用いる場合には、50℃〜80℃で10〜90分保持することが好ましい。
必要に応じて加熱硬化をさせる前に、塗装直後の塗膜の揮発分を減少させる又は揮発分を除去するために、セッティングおよび/又は予備加熱を施すことも可能である。予備加熱は、エアブロー、IR炉などで行なうことができる。
本発明のプラスチック用塗料組成物は低温硬化性に優れ、かつ本発明のプラスチック用塗料組成物によって得られた塗膜は、仕上り性及び耐汚染性に優れる。なかでも、自動車内装部品用途で好適に使用できるものである。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。尚、「部」および「%」は、別記しない限り「質量部」および「質量%」を示す。
(製造例1)水酸基含有アクリル樹脂No.1の製造
撹拌装置、温度計、還流冷却器、サーモスタットおよび滴下用ポンプを備えた反応容器に、酢酸ブチル 60部を仕込み、窒素ガスを吹き込みながら、撹拌しながら125℃まで昇温し、
表1に記載のモノマーと重合開始剤との混合物を反応容器中へ、滴下用ポンプを利用して3時間かけて一定速度で滴下した。その後同重合開始剤 0.5部および同溶剤 10部の混合物を1時間要して追滴下した。滴下終了後、同温度で3時間熟成し反応を終了した。得られた溶液を固形分含有率60%に酢酸ブチルで調整し、水酸基含有アクリル樹脂No.1の透明溶液を得た。また共重合体の重量平均分子量は約9,000、水酸基価は120mgKOH/g、ガラス転移温度79℃であった。
撹拌装置、温度計、還流冷却器、サーモスタットおよび滴下用ポンプを備えた反応容器に、酢酸ブチル 60部を仕込み、窒素ガスを吹き込みながら、撹拌しながら125℃まで昇温し、
表1に記載のモノマーと重合開始剤との混合物を反応容器中へ、滴下用ポンプを利用して3時間かけて一定速度で滴下した。その後同重合開始剤 0.5部および同溶剤 10部の混合物を1時間要して追滴下した。滴下終了後、同温度で3時間熟成し反応を終了した。得られた溶液を固形分含有率60%に酢酸ブチルで調整し、水酸基含有アクリル樹脂No.1の透明溶液を得た。また共重合体の重量平均分子量は約9,000、水酸基価は120mgKOH/g、ガラス転移温度79℃であった。
(製造例2〜4)水酸基含有アクリル樹脂No.2〜No.4の製造
製造例1において、配合するモノマー、重合開始剤、反応温度を表1に記載のものとする以外は、製造例1と同様にして、水酸基含有アクリル樹脂No.2〜No.4溶液を得た。
各水酸基含有アクリル樹脂の固形分含有率、水酸基価及びガラス転移温度を表1にあわせて示す。
製造例1において、配合するモノマー、重合開始剤、反応温度を表1に記載のものとする以外は、製造例1と同様にして、水酸基含有アクリル樹脂No.2〜No.4溶液を得た。
各水酸基含有アクリル樹脂の固形分含有率、水酸基価及びガラス転移温度を表1にあわせて示す。
(注1)スワゾール 1500:丸善石油化学株式会社、商品名、芳香族炭化水素系溶剤。
<試験板の作製>
(ABS被塗物)
100mm×150mm×3.0mmのアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン板の表面をイソプロピルアルコールで脱脂してABS被塗物とした。
(ABS被塗物)
100mm×150mm×3.0mmのアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン板の表面をイソプロピルアルコールで脱脂してABS被塗物とした。
(PC/ABS被塗物)
100mm×150mm×3.0mmのポリカーボネート−アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン板の表面をイソプロピルアルコールで脱脂してPC/ABS被塗物とした。
100mm×150mm×3.0mmのポリカーボネート−アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン板の表面をイソプロピルアルコールで脱脂してPC/ABS被塗物とした。
塗料組成物の製造
(実施例1)プラスチック用塗料組成物No.1の製造
製造例1で得られた水酸基含有アクリル樹脂No.1の60%溶液 158.3部(固形分95部)、製造例4で得られた水酸基含有アクリル樹脂No.2の55%溶液 9.1部(固形分5部)ポリイソシアネート化合物(B−1)(注2) 43.5部、ジブチル錫ジラウレート 0.005部、トリエチルアミン 1.00部、BYK−307(注3) 0.01部、BYK−355(注5) 0.40部及びMONARCH 1300(注8) 5.0部を均一に混合し、さらに酢酸ブチルで10±1秒/イワタカップ/20℃となるように固形分含有率を調整しプラスチック用塗料組成物No.1を得た。
プラスチック用塗料組成物No.1における水酸基含有アクリル樹脂成分の水酸基(OH)の合計量とポリイソシアネート化合物(B)のイソシアネート基(NCO)との当量比は、NCO/OH=1.2である。
(実施例1)プラスチック用塗料組成物No.1の製造
製造例1で得られた水酸基含有アクリル樹脂No.1の60%溶液 158.3部(固形分95部)、製造例4で得られた水酸基含有アクリル樹脂No.2の55%溶液 9.1部(固形分5部)ポリイソシアネート化合物(B−1)(注2) 43.5部、ジブチル錫ジラウレート 0.005部、トリエチルアミン 1.00部、BYK−307(注3) 0.01部、BYK−355(注5) 0.40部及びMONARCH 1300(注8) 5.0部を均一に混合し、さらに酢酸ブチルで10±1秒/イワタカップ/20℃となるように固形分含有率を調整しプラスチック用塗料組成物No.1を得た。
プラスチック用塗料組成物No.1における水酸基含有アクリル樹脂成分の水酸基(OH)の合計量とポリイソシアネート化合物(B)のイソシアネート基(NCO)との当量比は、NCO/OH=1.2である。
(実施例2〜13、比較例1〜4)プラスチック用塗料組成物No.2〜No.17の製造
実施例1において、各成分の配合を表2に示す配合とする以外実施例1と同様にして、表2に示す10±1秒/イワタカップ/20℃となるように酢酸ブチルで固形分含有率を調整した塗料組成物No.2〜No.17を得た。なお表1の配合量は、固形分の配合量を示す。また、各プラスチック用塗料組成物の可使時間(ポットライフ)、塗膜のガラス転移温度および架橋間分子量(Mc)をあわせて示す。
実施例1において、各成分の配合を表2に示す配合とする以外実施例1と同様にして、表2に示す10±1秒/イワタカップ/20℃となるように酢酸ブチルで固形分含有率を調整した塗料組成物No.2〜No.17を得た。なお表1の配合量は、固形分の配合量を示す。また、各プラスチック用塗料組成物の可使時間(ポットライフ)、塗膜のガラス転移温度および架橋間分子量(Mc)をあわせて示す。
(注2)スミジュール N3300:商品名、住友バイエルウレタン社製、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート環付加物、固形分含有率100%、NCO含有率21.8%。
(注3)BYK−307:商品名、ビックケミー・ジャパン株式会社製、ポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、表面調整剤、
(注4)信越シリコーン KP−327:商品名、信越化学工業社製、フェニルメチルポリシロキサン、表面調整剤、
(注5)BYK−355:商品名、ビックケミー・ジャパン株式会社製、アクリル系共重合物、表面調整剤、
(注6)BYK−350:商品名、ビックケミー・ジャパン株式会社製、アクリル系共重合物、表面調整剤、
(注7)ディスパロン NSH8430:商品名、楠本化成株式会社製、アクリル(メタクリレート)・シリコン系共重合物、表面調整剤。
(注4)信越シリコーン KP−327:商品名、信越化学工業社製、フェニルメチルポリシロキサン、表面調整剤、
(注5)BYK−355:商品名、ビックケミー・ジャパン株式会社製、アクリル系共重合物、表面調整剤、
(注6)BYK−350:商品名、ビックケミー・ジャパン株式会社製、アクリル系共重合物、表面調整剤、
(注7)ディスパロン NSH8430:商品名、楠本化成株式会社製、アクリル(メタクリレート)・シリコン系共重合物、表面調整剤。
(注8)MONARCH 1300:商品名、キャボット社製、カーボンブラック顔料、着色剤。
(注9)可使時間(ポットライフ):
全成分を均一に混合した組成物(粘度10秒/イワタカップ/20℃)を30度で3時間放置した後の粘度を測定し、下記評価基準にて評価した。
◎:粘度上昇が2秒未満、
○:粘度上昇が2〜3秒未満、
△:粘度上昇が3〜10秒未満
×:粘度上昇が10秒以上。
全成分を均一に混合した組成物(粘度10秒/イワタカップ/20℃)を30度で3時間放置した後の粘度を測定し、下記評価基準にて評価した。
◎:粘度上昇が2秒未満、
○:粘度上昇が2〜3秒未満、
△:粘度上昇が3〜10秒未満
×:粘度上昇が10秒以上。
(実施例14)
プラスチック用塗料組成物No.1を、エアスプレーを用いて、ABS被塗物上に乾燥膜厚が30±5μmとなるように塗装し、常温で5分セッティングを行った後、次いで、80℃で20分間乾燥させて塗装板を得た。
プラスチック用塗料組成物No.1を、エアスプレーを用いて、ABS被塗物上に乾燥膜厚が30±5μmとなるように塗装し、常温で5分セッティングを行った後、次いで、80℃で20分間乾燥させて塗装板を得た。
(実施例15〜27及び比較例5〜8)
実施例14において、プラスチック用塗料組成物、被塗物を表3に示すものとする以外は実施例14と同様の工程で行い、各プラスチック用塗料組成物が塗装された塗装板を得た。
実施例14において、プラスチック用塗料組成物、被塗物を表3に示すものとする以外は実施例14と同様の工程で行い、各プラスチック用塗料組成物が塗装された塗装板を得た。
上記のようにして得られた各塗装板を、23℃、50%相対湿度の雰囲気下で24時間静置したものを試験板とし、各種試験に供した。
試験結果を表3に示す。
試験結果を表3に示す。
(注10)付着性〔初期〕:
試験板の塗膜面にJIS K 5600−5−6(1990)に準じて塗膜に2mm×2mmのゴバン目100個を作り、その面に粘着テープを貼着し、急激に剥がした後に、塗面に残ったゴバン目塗膜の数を評価した。
◎:残存個数/全体個数=100個/100個で縁欠けなし
○:残存個数/全体個数=100個/100個で縁欠けあり
△:残存個数/全体個数=99個〜90個/100個
×:残存個数/全体個数=89個以下/100個。
試験板の塗膜面にJIS K 5600−5−6(1990)に準じて塗膜に2mm×2mmのゴバン目100個を作り、その面に粘着テープを貼着し、急激に剥がした後に、塗面に残ったゴバン目塗膜の数を評価した。
◎:残存個数/全体個数=100個/100個で縁欠けなし
○:残存個数/全体個数=100個/100個で縁欠けあり
△:残存個数/全体個数=99個〜90個/100個
×:残存個数/全体個数=89個以下/100個。
(注11)仕上り性:
ウェーブスキャンプラス(BYK Gardner社製、商品名)を用いて塗膜表面の仕上り性を評価した。ウェーブスキャンプラスは、測定機から出るレーザー光を塗面に当てて反射光の強度を逐一検出器によって検出し、反射光の強度により肉眼での観察に近い塗膜表面の光学的凹凸を観察できる。ウェーブスキャンプラスによりLong Wave値(LW)及びShort Wave値(SW)が測定される。Long Wave値は、1.2〜12mm程度の波長の表面粗度の振幅の指標であり、塗面の中波肌の具合を評価することができる。Short Wave値は、0.3〜1.2mm程度の波長の表面粗度の振幅の指標であり、塗面の微少肌の具合を評価することができる。また、Wave Scan値は、数値が小さいほど良好なレベルであるが、一般にWave Scan値が大衆車で15以下、高級車で10以下が目安である。
ウェーブスキャンプラス(BYK Gardner社製、商品名)を用いて塗膜表面の仕上り性を評価した。ウェーブスキャンプラスは、測定機から出るレーザー光を塗面に当てて反射光の強度を逐一検出器によって検出し、反射光の強度により肉眼での観察に近い塗膜表面の光学的凹凸を観察できる。ウェーブスキャンプラスによりLong Wave値(LW)及びShort Wave値(SW)が測定される。Long Wave値は、1.2〜12mm程度の波長の表面粗度の振幅の指標であり、塗面の中波肌の具合を評価することができる。Short Wave値は、0.3〜1.2mm程度の波長の表面粗度の振幅の指標であり、塗面の微少肌の具合を評価することができる。また、Wave Scan値は、数値が小さいほど良好なレベルであるが、一般にWave Scan値が大衆車で15以下、高級車で10以下が目安である。
(注12)耐汚染性:
乳酸性試験(人工汗性試験)
塗膜表面に10%乳酸(水により10%溶液に希釈)を1滴滴下し、恒温槽にて80℃×24時間放置。その後、スポットをふき取り、外観、付着性及び耐擦傷性を下記評価基準で評価した。
乳酸性試験(人工汗性試験)
塗膜表面に10%乳酸(水により10%溶液に希釈)を1滴滴下し、恒温槽にて80℃×24時間放置。その後、スポットをふき取り、外観、付着性及び耐擦傷性を下記評価基準で評価した。
耐オレイン酸性乳酸性試験(人工汗性試験)
塗膜表面に10%オレイン酸(石油ベンジンにより10%溶液に希釈)を1滴滴下し、恒温槽にて80℃×24時間放置。その後、スポットをふき取り、外観、付着性及び耐スクラッチ性を下記評価基準で評価した。
塗膜表面に10%オレイン酸(石油ベンジンにより10%溶液に希釈)を1滴滴下し、恒温槽にて80℃×24時間放置。その後、スポットをふき取り、外観、付着性及び耐スクラッチ性を下記評価基準で評価した。
外観(目視)
5:スポット跡なし
4:若干スポット跡あり
3:スポット跡あり
2:スポット部分の塗膜に若干縮みあり
1:スポット部分の塗膜が縮み、下地が見える。
5:スポット跡なし
4:若干スポット跡あり
3:スポット跡あり
2:スポット部分の塗膜に若干縮みあり
1:スポット部分の塗膜が縮み、下地が見える。
付着性(試験後)
耐乳酸性又は耐オレイン酸性試験後の試験板のスポット部分を覆うように粘着テープを貼着し、急激に剥がした後に、塗面剥がれるかどうかを評価した。塗膜が剥がれた場合は×、塗膜が剥がれないものは○とした。
耐乳酸性又は耐オレイン酸性試験後の試験板のスポット部分を覆うように粘着テープを貼着し、急激に剥がした後に、塗面剥がれるかどうかを評価した。塗膜が剥がれた場合は×、塗膜が剥がれないものは○とした。
耐擦傷性(耐汚染性試験後)
耐乳酸性又は耐オレイン酸性の試験後の試験板のスポット部に、JIS K5600−5−4(1999)に記載されている、鉛筆(硬度2H)を用いて、試験板のスポット部に対して45度の角度で、塗膜に傷を付けた時のハガレの有無を評価した。測定は20℃の恒温室において行った。
○:塗膜が剥がれない
△:塗膜が少し剥がれる
×:塗膜が剥がれて素地が見える。
耐乳酸性又は耐オレイン酸性の試験後の試験板のスポット部に、JIS K5600−5−4(1999)に記載されている、鉛筆(硬度2H)を用いて、試験板のスポット部に対して45度の角度で、塗膜に傷を付けた時のハガレの有無を評価した。測定は20℃の恒温室において行った。
○:塗膜が剥がれない
△:塗膜が少し剥がれる
×:塗膜が剥がれて素地が見える。
Claims (4)
- 重量平均分子量3,000〜20,000、
水酸基価が100〜200mgKOH/gの範囲内である水酸基含有アクリル樹脂(A)、
ポリイソシアネート化合物(B)、
硬化触媒(C)及び
シリコン系表面調整剤(D−1)及びアクリル系表面調整剤(D−2)を必須とする表面調整剤(D)を含有する塗料組成物であって、
該塗料組成物を乾燥膜厚が30±5μmになるように塗装し80℃20分間焼付けて硬化させたときの硬化塗膜のガラス転移温度が100℃以上、かつ該硬化塗膜の架橋間分子量が900g/mol以下であることを特徴とするプラスチック用塗料組成物。 - さらに、メチルメタクリレート65〜90質量%およびその他の重合性不飽和モノマー10〜35質量%を共重合成分とするアクリル樹脂(E)を含有することを特徴とする請求項1に記載のプラスチック用塗料組成物。
- 硬化触媒(C)が、有機錫化合物(C−1)、アミン化合物(C−2)及び有機酸(C−3)を含むものである請求項1又は2に記載のプラスチック用塗料組成物。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載のプラスチック用塗料組成物を塗装して得られる物品。
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