JP2015086323A - 水性塗料組成物及び塗装物品 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、含フッ素ビニル共重合体の側鎖や末端にカルボン酸塩やスルフォン酸塩のような塩構造を形成している基を導入する方法(例えば、特許文献1参照)、アクリル系樹脂エマルションに水性コロイダルシリカを添加した塗料組成物(例えば、特許文献2参照)、グリセリン又はペンタエリスリトール等にエチレンオキシド、プロピレンオキシドを重合させた化合物(例えば、特許文献3参照)、糖類にポリオキシアルキレン鎖を結合させた化合物を配合した塗料等が検討されている(例えば、特許文献4参照)。
[1] 乳化重合型アクリル重合体粒子が分散した乳化重合型アクリル重合体水性分散体と、糖類から誘導される親水化剤とを含む水性塗料組成物であって、前記乳化重合型アクリル重合体水性分散体は、SP値(溶解度パラメーター)が9.0〜10.0である乳化重合型アクリル重合体粒子が水中に分散されてなるものであり、前記親水化剤は下記式(1)で表される構造の化合物を含むことを特徴とする水性塗料組成物。
[3] 前記乳化重合型アクリル重合体粒子は、Tg(ガラス転移温度)が20℃以上である単層の乳化重合型アクリル重合体粒子である[1]又は[2]に記載の水性塗料組成物。
[4] 前記乳化重合型アクリル重合体粒子は、Tg(ガラス転移温度)が−70〜35℃であるアクリル重合体からなる第1層と、Tgが25〜105℃であって第1層のアクリル重合体よりもTgが20℃以上高いアクリル重合体からなる第2層とを有する少なくとも2層の多層構造粒子である[1]又は[2]に記載の水性塗料組成物。
[5] [1]〜[4]のいずれかに記載の水性塗料組成物を基材に塗装してなる塗装物品。
[6] 外装用建材である[5]に記載の塗装物品。
本発明の水性塗料組成物は、乳化重合型アクリル重合体粒子が分散した水性分散体と、糖類から誘導される親水化剤とを含む。以下、これらについて詳細に説明する。
乳化重合型アクリル重合体水性分散体は、SP値(溶解度パラメーター)が9.0〜10.0である乳化重合型アクリル重合体粒子が水中に分散されてなる。
ここで、溶解度パラメーター(SP値)とは、溶解性の尺度となるものであり、次のようにして測定される。(参考文献SUH,CLARKE〔J.P.S.A−1,5,1671−1681(1967)〕)
Vm=V1V2/(φ1V2+φ2V1)
δm=φ1δ1+φ2δ2
Vi:溶媒の分子容(ml/mol)
[V1、V2はそれぞれ溶媒1,2の分子容(本明細書では溶媒1,2はそれぞれ、アセトン−イオン交換水、アセトン−ヘキサンである。下記δも同様。)]
φi:濁点における各溶媒の体積分率
δi:溶媒のSP値
[δ1、δ2はそれぞれ溶媒1,2のSP値]
ml:低SP値貧溶媒混合系
mh:高SP値貧溶媒混合系
乳化重合型アクリル重合体粒子は、本発明の水性塗料組成物から得られる塗膜の耐ブロッキング性をさらに向上させるために、Tgが−70〜35℃であるアクリル重合体からなる第1層と、Tgが25〜105℃であって第1層のアクリル重合体よりもTgが20℃以上高いアクリル重合体からなる第2層とを有する少なくとも2層の多層構造粒子であることがより好ましい。第1層及び第2層の形成順序としては、第1層をコア側とし第2層を第1層より表面側に設けてもよく、その逆に、第1層を表面側とし第2層を第1層より内側に設けてもよい。また、第1層及び第2層の間に他の層を設けてよい。
質量比が2/8〜8/2であることで、得られる塗膜の耐ブロッキング性を良好なものとすることができ、かつ得られる塗膜の造膜性及び耐吸水白化性の低下を防ぐことができる。
なお、本明細書において「重合性単量体」とは、分子中にビニル基等の不飽和結合を少なくとも1つ有するものをいい、アクリル酸やメタアクリル酸の誘導体を含む。
なお、本明細書中(メタ)アクリレートとは、アクリレート又はメタアクリレートを指す。
これらのうち、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メチル、スチレンが好ましい。
本発明においては、上記したそれぞれの単量体以外の成分を含むものであってもよい。
非反応性乳化剤としては、例えば、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、ジフェニルエーテルスルホン酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエステル等を挙げることができる。
反応性乳化剤としては、例えば、アクアロンHS−10等のアクアロンHSシリーズ(第一工業製薬社製)、アクアロンKHシリーズ(第一工業製薬社製)、エレミノールJS−2(三洋化成工業社製)等を挙げることができる。これらは1種類又は2種類以上を混合して使用することができる。
これらの中でも、非還元性二糖類及び非還元性三糖類が好ましい。非還元性二糖類又は非還元性三糖類としては、蔗糖(サッカロース)、トレハロース、イソトレハロース、イソサッカロース、ゲンチアノース、ラフィノース、メレチトース及びプランテオース等が挙げられる。これらのうち、汚染低減性の観点から、蔗糖、トレハロース、ゲンチアノース、ラフィノース及びプランテオースが好ましく、トレハロース及び蔗糖がより好ましく、供給性及びコスト等の観点から蔗糖がさらに好ましい。
分子量は2100未満であることで、耐吸水白化性への影響を少なくすることができる。
本発明に用いる親水化剤としては市販品を用いてもよく、たとえばSNクリーンアクト85、SNクリ−ンアクト82(いずれもサンノプコ社製)などが挙げられる。
アクリル重合体水性分散体と親水化剤の配合量は、水性分散体の固形分100重量部に対し、0.5〜20重量部とすることが好ましく、2〜10重量部とすることがより好ましい。
上記造膜助剤としての有機溶剤において、より好ましく沸点は170〜270℃であり、更に好ましい沸点は200〜250℃である。上記造膜助剤としての有機溶剤において、酢酸ブチルを100とした蒸発速度が0.5〜17であるものがより好ましく、酢酸ブチルを100とした蒸発速度が1〜15であるものが更に好ましい。
本発明の塗装物品は、水性塗料組成物を基材に塗装してなる。当該塗装物品は、外装用建材であることが好ましい。
基材としては既述の通りで、金属基材、プラスチック基材、無機材料基材等を挙げることができる。
金属基材としては特に限定されず、例えば、アルミニウム板、鉄板、亜鉛メッキ鋼板、アルミニウム亜鉛メッキ鋼板、ステンレス板、ブリキ板等を挙げることができる。
プラスチック基材としては、アクリル板、ポリ塩化ビニル板、ポリカーボネート板、ABS板、ポリエチレンテレフタレート板、ポリオレフィン板等を挙げることができる。
無機材料基材としては、JIS A5422、JIS A5430等に記載された窯業系建材、ガラス基材等を挙げることができる。
これらのうち、本発明においては、無機材料基材、特に、住宅やビル等の建築物の内壁若しくは外壁等の壁面又は屋根、窯業系建材、コンクリート、ALC、その他の無機質建材が好ましく、窯業系建材がより好ましい。
本発明に係る塗膜は、基材に対して、乾燥膜厚で5〜350μmであることが好ましく、20〜300μmであることがより好ましい。
本発明に係る塗膜は、50〜150℃の乾燥温度で、約1〜30分間乾燥することにより、形成することができる。
反応容器に、脱イオン水40質量部及び反応性乳化剤(アクアロンKH10 第一工業製薬社製)0.5質量部を入れ、内容物温度を85℃とした。その中に、シクロヘキシルメタクリレート(CHMA)30質量部、メチルメタクリレート(MMA)40質量部、2−エチルヘキシルアクリレート(EHA)30質量部、アクリル酸(AA)1質量部、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン(GMPTMS)1.5質量部、脱イオン水60質量部及び反応性乳化剤(アクアロンKH10 第一工業製薬社製)0.5質量部からなるプレ乳化液と、重合開始剤として過硫酸アンモニウム0.1質量部及び脱イオン水10質量部からなる重合開始剤水溶液とを3時間で滴下し、さらに3時間かく拌を継続して水性分散体を製造した。その後、反応温度を30℃まで冷却し、25%アンモニア水を添加して乳化重合型アクリル重合体粒子が分散した乳化重合型アクリル重合体水性分散体(A)を得た(詳細は下記表1参照)。
反応容器に、脱イオン水40質量部及び反応性乳化剤(アクアロンKH10 第一工業製薬社製)0.5質量部を入れ、内容物温度を85℃とした。その中にメチルメタクリレート40質量部、2−エチルヘキシルアクリレート10質量部、アクリル酸1質量部、脱イオン水30質量部及び反応性乳化剤(アクアロンKH10 第一工業製薬社製)0.5質量部からなるプレ乳化液と、重合開始剤として過硫酸アンモニウム0.1質量部及び脱イオン水5質量部からなる重合開始剤水溶液とを2時間で滴下し、第2層を形成した。
その後、反応温度を30℃まで冷却し、25%アンモニア水を添加して二層構成の乳化重合型アクリル重合体粒子を含む乳化重合型アクリル重合体水性分散体(B)を得た(詳細は下記表1参照)。
下記表1の配合により、水性分散体(B)の製造と同様にして、二層構成の乳化重合型アクリル重合体粒子を含む乳化重合型アクリル重合体水性分散体(C)を得た。
下記表1の配合により、水性分散体(A)の製造と同様にして、乳化重合型アクリル重合体水性分散体(D)を得た。
・水性塗料組成物の製造
乳化重合型アクリル重合体水性分散体(A)60質量部(固形分50質量%)に、親水化剤(a)(SNクリーンアクト85 サンノプコ社製)3質量部、造膜助剤(エチレングリコールモノブチルエーテル)6質量部、光安定化剤(サノールLS292 チバ社製)0.5質量部、消泡剤(SNデフォーマー777 サンノプコ社製)0.2質量部、脱イオン水20質量部を添加し、水性塗料組成物を得た。
NK2カップで30秒となるように増粘剤(プライマルASE60 ローム&ハース社製)を添加した水性塗料組成物を、シーラー塗料およびエナメル塗料を塗装したセラミックボードに、乾燥膜厚20μmとなるようスプレー塗装し、110℃で3分間乾燥させ、目的とする塗膜を得た。
乳化重合型アクリル重合体水性分散体と、親水化剤との組み合わせを下記表2,3に従った以外は実施例1と同様の方法で、水性塗料組成物を製造し、塗膜を形成した。親水化剤(g)としては、SNクリ−ンアクト82(サンノプコ社製)を用いた。
得られた塗膜について下記のような評価を行った。結果を下記表2,3に示す。
塗膜表面に3マイクロリットルの脱イオン水を滴下し、1分後の水滴の接触角を接触角計(KRUSS製DSA20)により測定した。
○:水接触角≦30°
△:30°<水接触角<50°
×:水接触角≧50°
塗板を50℃の温水に10日間浸漬し、その塗膜を室温で24時間乾燥させ、上記と同様に水接触角を測定した。
○:水接触角≦55°
△:55°<水接触角<65°
×:水接触角≧65°
塗板を60℃の温水に浸漬し、24時間後の塗膜外観(色差)を評価した。
○:異常なし (色差≦1.0)
△:少し白化 (1.0<色差<2.0)
×:著しく白化 (色差≧2.0)
塗板を、アイスーパーUVテスター(岩崎電気製)で促進試験(6時間照射、2時間湿潤)を実施し、試験時間600時間後の塗膜外観(光沢保持率、色差)を評価した。
○:光沢保持率≧80%かつ色差≦3.0
△:60%<光沢保持率<80%かつ色差≦3.0、もしくは、光沢保持率≧80%かつ3.0<色差≦4.0、もしくは60%<光沢保持率<80%かつ3.0<色差≦4.0
×:光沢保持率≦60%、色差≧4.0
塗板を、ホットプレス試験機(株式会社 小平製作所製)でブロッキング試験を行なった。塗板はサイズ15cm×15cmのものを用い、塗板の間に合紙(低圧ポリエチレンフィルム)を挟んで板温50℃、積載荷重は5.2kg/cm2で試験を行い下記基準に基づいて評価した。なお、プレスマークとは、試験後の塗板において、合紙が付着した跡が残り塗膜のツヤが引けたり、荷重後の塗板を離す際に塗膜に応力がかかり塗膜が変形するなどの変化を指す。
◎:プレスマーク無し
○:若干のプレスマークが認められる。
×:著しいプレスマークが認められる。
Claims (6)
- 乳化重合型アクリル重合体粒子が分散した乳化重合型アクリル重合体水性分散体と、糖類から誘導される親水化剤とを含む水性塗料組成物であって、
前記乳化重合型アクリル重合体水性分散体は、SP値(溶解度パラメーター)が9.0〜10.0である乳化重合型アクリル重合体粒子が水中に分散されてなるものであり、
前記親水化剤は下記式(1)で表される構造を含むことを特徴とする水性塗料組成物。
- 前記親水化剤の前記構成単位であるQ−{(AO)n}mの分子量が2100未満である請求項1に記載の水性塗料組成物。
- 前記乳化重合型アクリル重合体粒子は、Tg(ガラス転移温度)が20℃以上である単層の乳化重合型アクリル重合体粒子である請求項1又は2に記載の水性塗料組成物。
- 前記乳化重合型アクリル重合体粒子は、Tg(ガラス転移温度)が−70〜35℃であるアクリル重合体からなる第1層と、Tgが25〜105℃であって第1層のアクリル重合体よりもTgが20℃以上高いアクリル重合体からなる第2層とを有する少なくとも2層の多層構造粒子である請求項1又は2に記載の水性塗料組成物。
- 請求項1〜4のいずれか1項に記載の水性塗料組成物を基材に塗装してなる塗装物品。
- 外装用建材である請求項5に記載の塗装物品。
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