JP2016064406A - 塗膜形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]
水性塗料組成物を塗装する塗装工程、
上記塗装によって得られた塗膜を、水分を含有する最上層および塗膜形成層に分離する、塗膜分離工程、および
上記水分を含有する最上層を、乾燥以外の方法によって除去する、水分除去工程、
を包含する、塗膜形成方法。
[2]
上記水分を含有する最上層は、さらに水分吸収剤を含むのが好ましい。
[3]
上記塗膜形成方法の1態様として、例えば、上記塗装工程の前に、水性塗料組成物に水分吸収剤を加える、水分吸収剤混合工程をさらに包含する態様が挙げられる。
[4]
上記塗膜形成方法の1態様として、例えば、上記塗装工程の前に、水性塗料組成物に水分離促進剤を加える、水分離促進剤混合工程をさらに包含し、
上記塗膜分離工程は、上記水分離促進剤によってもたらされる、
態様が挙げられる。
[5]
上記塗膜形成方法の1態様として、例えば、上記塗膜形成方法において、上記塗装工程の前に、水分離促進剤混合工程および水分吸収剤混合工程が行われ、
ここで、上記水分離促進剤混合工程は、上記水分吸収剤混合工程の前に行われる、
態様が挙げられる。
[6]
上記水分吸収剤は、吸水量1g/g以上であるのが好ましい。
[7]
上記水分吸収剤は、高吸水性樹脂、タンパク質および多糖類からなる群から選択される1種またはそれ以上であるのが好ましい。
[8]
上記水分離促進剤は、有機酸、無機酸、酸無水物、pH緩衝液、金属塩、塩基性化合物および高分子凝集剤からなる群から選択される1種またはそれ以上であるのが好ましい。
[9]
上記水分離促進剤が高分子凝集剤であるのが好ましい。
[10]
上記高分子凝集剤がポリヒドロキシシロキサン化合物であるのが好ましい。
[11]
本発明の塗膜形成方法の他の1態様として、
水性塗料組成物を塗装する塗装工程、および
上記塗装によって得られた塗膜から、水分を、水分吸収材料を用いて除去する、水分吸収材料による水分除去工程、
を包含する、塗膜形成方法、が挙げられる。
[12]
上記塗膜形成方法の1態様として、例えば、上記塗装工程の前に、水性塗料組成物に水分離促進剤を加える、水分離促進剤混合工程をさらに包含する、
態様が挙げられる。
[13]
上記水分吸収材料は、高吸水性樹脂、タンパク質および多糖類からなる群から選択される1種またはそれ以上の水分吸収剤、または上記水分吸収剤を含んで構成される、シート、フィルム、膜、ストリップまたは発泡シートであるのが好ましい。
本発明の方法において用いられる水性塗料組成物として、例えば、水性樹脂分散体を含む水性塗料組成物が挙げられる。
水性塗料組成物に含まれる水性樹脂分散体は、塗膜形成樹脂成分である。水性樹脂分散体として、例えば、アクリル樹脂エマルション、アクリル樹脂ディスパージョン、シリコーン含有アクリル樹脂エマルション、ウレタン樹脂エマルション、酢酸ビニル樹脂エマルション、フッ素樹脂エマルション、塩化ビニル樹脂エマルションなどを用いることができる。これらの樹脂は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。水性樹脂分散体としては、アクリル樹脂エマルション、アクリル樹脂ディスパージョンまたはシリコーン含有アクリル樹脂エマルションを用いるのが好ましい。
上記アクリル樹脂ディスパージョンは、体積平均粒子径が10〜1000nmであるのが好ましく、100〜800nmであるのがより好ましい。
上記水性樹脂分散体は、硬化剤と反応して硬化する反応硬化型樹脂であってもよく、硬化剤を必要としない融着型樹脂であってもよい。硬化剤として、例えば、カルボジイミド硬化剤、メラミン硬化剤、イソシアネート硬化剤などを用いることができる。
本発明の塗膜形成方法の1態様として、
水性塗料組成物を塗装する塗装工程、
上記塗装によって得られた塗膜を、水分を含有する最上層および塗膜形成層に分離する、塗膜分離工程、および
上記水分を含有する最上層を、乾燥以外の方法によって除去する、水分除去工程、
を包含する方法が挙げられる。
一価カルボン酸(例えば、酢酸、安息香酸、プロピオン酸、蟻酸など)、
二価カルボン酸(例えば、マレイン酸、フマル酸、コハク酸、シュウ酸など)、
有機スルホン酸(例えば、メタンスルホン酸、パラトルエンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、アミノエチルスルホン酸など)、
などが挙げられる。
水分離促進剤として用いることができる無機酸として、例えば、塩酸、硝酸、硫酸、リン酸などが挙げられる。
水分離促進剤として用いることができる酸無水物として、上記有機酸または無機酸の2分子が脱水縮合したものを挙げることができる。酸無水物の具体例として、例えば、無水酢酸、無水安息香酸、二硫酸(ピロ硫酸)、ピロリン酸(二リン酸)、五酸化二リン(十酸化四リン)、無水プロピオン酸などが挙げられる。
酸無水物としてさらに、上記二価カルボン酸の分子内脱水縮合物も用いることができる。このような縮合物として、例えば、無水マレイン酸、無水フマル酸などが挙げられる。
水分離促進剤として用いることができるpH緩衝液として、例えば、酢酸緩衝液、リン酸緩衝液、クエン酸緩衝液、トリス緩衝液、ホウ酸緩衝液などが挙げられる。また、これらのpH緩衝液の調製に用いられる緩衝剤組成物を、水性塗料組成物に直接添加する態様であってもよい。
水分離促進剤として用いることができる金属塩として、例えば、アルミニウム塩(例えば、硫酸アルミニウム、ポリ塩化アルミニウムなど)、鉄塩(例えば、ポリ硫酸第二鉄、塩化第二鉄など)、ナトリウム塩(例えば、塩化ナトリウム、硫酸ナトリウムなど)、カルシウム塩(例えば、塩化カルシウムなど)、マグネシウム塩(例えば、塩化マグネシウムなど)などが挙げられる。
水分離促進剤として用いることができる高分子凝集剤として、例えば、
カチオン系高分子凝集剤では、ジメチルアミノエチルメタアクリレートメチレンクロライド塩、ジアリルジメチルアンモニウムクロライド、アニリン樹脂塩酸塩、ポリアミン誘導体、ポリチオウレア酢酸塩、ポリエチレンアミノトリアゾール、ポリビニルベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、ポリエチレンイミン、ビニルピリジン共重合物塩など、そして、アニオン系高分子凝集剤では、ポリ(メタ)アクリル酸ナトリウム、マレイン酸共重合物塩、イタコン酸共重合物塩、ポリアクリルアミド部分加水分解物塩、アルギン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩、ポリヒドロキシシロキサン化合物など、
が挙げられる。他にも、両性高分子凝集剤として、ゼラチン、上記アニオン単位とカチオン単位との共重合体など、ノニオン系高分子凝集剤としてポリアクリルアミド、ポリオキシエチレン、水溶性ウレア、デンプンなどを、適宜用いることができる。中でもアルコキシシランの加水分解縮合物であるポリヒドロキシシロキサン化合物は、比較的pKaが大きいため、系の不安定化を起こす急激な凝集を起こすことはないが、比較的大きな高分子構造を有しているので、前述の橋かけ吸着作用をより効率的にもたらし、均一に系全体の凝集が進行することで、速やかな水分離を起こす優れた水分離促進剤である。
水分離促進剤として用いることができる塩基性化合物として、例えば、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジエチルアミノエタノール、トリエタノールアミン、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、プロピルアミン、ジプロピルアミン、トリプロピルアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミンなどのアミン類ならびに水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの水酸化物が挙げられる。
これらの水分離促進剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
具体的な製法としては特に限定はされないが、特許3599277号、5048395号等に記載される公知の手段を用いることができる。
水分吸収剤として用いることができる高吸水性樹脂として、例えば、ポリアクリル酸塩(例えばポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸カリウムなど)、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリオキシエチレン、ポリスルホン酸塩、ポリグルタミン酸塩などの樹脂が挙げられる。
水分吸収剤として用いることができるタンパク質として、例えば、ゼラチン、膠、アルブミン、カゼイン、グルテン、セリシンなどが挙げられる。
水分吸収剤として用いることができる多糖類として、例えば、カルボキシルメチル化デンプン、カルボキシメチル化セルロース、デンプン、セルロース、キチン、キトサン、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、寒天、アガロース、アラビアゴム、アルギン酸塩、カードラン、カラギーナン、キサンタンガム、グアーガム、グルコマンナン、コンドロイチン硫酸、ジェランガム、トラガカントガム、ヒアルロン酸、プルラン、ペクチン、ローカストビーンガムなどが挙げられる。
これらの水分吸収剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
水性塗料組成物を塗装する塗装工程、および
上記塗装によって得られた塗膜から、水分を、水分吸収材料を用いて除去する、水分吸収材料による水分除去工程、
を包含する方法が挙げられる。この態様においては、塗装によって得られた塗膜の上方から、水分吸収材料を接触させることによって、形成された塗膜から、水分を、水分吸収材料へ吸収させて、水分を取り除くことを特徴とする。
MKCシリケートMS51(三菱化学社製のテトラメトキシシランの縮合物、SiO2含有率51%、縮合度は平均値として5) 10.71gに、アルミキレートD(川研ファインケミカル社製のアルミキレート化合物、76%イソプロパノール溶液)0.44g、メタノール 28.70gを加えて溶解させた。40℃に昇温した後、水 40.18gを2時間かけて徐々に加えて撹拌し、40℃で2時間エージングし、濃度9.6%のポリヒドロキシシロキサン溶液を得た。
コアシェル型アクリル樹脂ディスパージョン(日本ペイント社製、固形分44%、酸価20mg−KOH/g)をガラス瓶に10g秤量し、水分離促進剤として特級無水酢酸(試薬)を0.18g添加後、室温にて往復10回手で振盪することで均質に混合した。その直後、室温でテストピース上に、10ミルのドクターブレードにて塗装した。その15分後、塗膜上に、水分吸収材料として、高吸水性樹脂粒子(商品名;アクアキープ10SH−PF、住友精化社製、吸水量:500g/g、体積平均粒子径:26μm)を2g添加した。5分後に、水分を含有する最上層を指で払落し、目的とする乾燥膜厚100μmの塗膜を得た。
高吸水性樹脂粒子の吸水量は、JIS K 7223−1996の高吸水性樹脂の吸水量試験方法に準拠して測定した。具体的には、物質0.2gをティーバッグに入れ、脱イオン水中に3時間浸漬し、10分間つるして水切りを行った直後に重量を測定して、浸漬前後の重量変化から吸水量を求めた。
水分吸収剤をゼラチン(商品名;クックゼラチン、森永製菓社製、吸水量:17g/g、体積平均粒子径:697μm)に、水分を含む最上層を除去するタイミングを水分吸収剤の添加から15分後に変更した以外は、実施例1と同様にして、目的とする乾燥膜厚100μmの塗膜を得た。
なお、ゼラチンは事前に乳鉢で乳棒を用いて2分間粉砕したものを用いた。またゼラチンの吸水量は実施例1と同様にして求めた。
実施例1記載と同一のディスパージョンをガラス瓶に10g秤量し、水分離促進剤として無水酢酸を0.18g添加後、室温にて往復10回手で振盪することで均質に混合した。その直後、室温でテストピース上に、10ミルのドクターブレードにて塗装した。その15分後、テストピースを傾けることで水分を含む最上層を除去し、目的とする乾燥膜厚100μmの塗膜を得た。
実施例1記載と同一のディスパージョンをガラス瓶に10g秤量し、水分離促進剤として無水酢酸を0.18g添加後、室温にて往復10回手で振盪することで均質に混合した。その直後、水分吸収剤としてゼラチンを8g添加し、さらに往復10回手で振盪することで均質に混合した。その直後、室温でテストピース上に均一に流し塗りした。塗装後、室温で1時間静置し、水分を含有し皮膜となった最上層を薬さじで除去して、目的とする乾燥膜厚200μmの塗膜を得た。
なお、上記に示すゼラチンは、ゼラチンの吸水を遅延させるために、予め、ゼラチン(商品名;クックゼラチン、森永製菓社製、吸水量:17g/g)8gを、トルエン10gに含浸したものを濾過してから用いた。
静置条件を温度5℃、湿度50%に変更した以外は実施例4と同様にして、目的とする乾燥膜厚200μmの塗膜を得た。
静置条件を温度23℃、湿度83%に変更した以外は実施例4と同様にして、目的とする乾燥膜厚200μmの塗膜を得た。
水分吸収剤をヒドロキシエチルセルロース(商品名;SP−850、ダイセル社製、吸水量20g/g、体積平均粒子径:92μm)2gに変更した以外は実施例4と同様にして、目的とする乾燥膜厚200μmの塗膜を得た。なお、上記に示すヒドロキシエチルセルロースは、ヒドロキシエチルセルロースの吸水を遅延させるために、予め、ヒドロキシエチルセルロース2gを、トルエン4gに含浸したものを濾過してから用いた。また、ヒドロキシエチルセルロースの吸水量は実施例1と同様にして求めた。
水分離促進剤として、製造例1で調製したポリヒドロキシシロキサン溶液 2.29gを用いたこと以外は実施例4と同様にして、目的とする乾燥膜厚200μmの塗膜を得た。
実施例1記載と同一のディスパージョンをガラス瓶に10g秤量し、室温でテストピース上に、10ミルのドクターブレードにて塗装した。塗装後、室温で1時間静置し、乾燥膜厚100μmの塗膜を得た。なお、水分除去工程は行わなかった。
静置条件を温度5℃、湿度50%に変更した以外は比較例1と同様にして、乾燥膜厚100μmの塗膜を得た。なお、水分除去工程は行わなかった。
静置時間を5時間に変更した以外は比較例2と同様にして、乾燥膜厚100μmの塗膜を得た。
静置条件を温度23℃、湿度83%に変更した以外は比較例1と同様にして、乾燥膜厚100μmの塗膜を得た。なお、水分除去工程は行わなかった。
静置時間を5時間に変更した以外は比較例4と同様にして、乾燥膜厚100μmの塗膜を得た。なお、水分除去工程は行わなかった。
○:塗膜に粘着感がない
×:塗膜に粘着感がある
実施例1〜8の結果は、いずれも、上記実施例によって形成された直後の塗膜の評価結果である。本発明の実施例では、比較例1と同じ塗料を用いた場合であってもいずれも、乾燥以外の方法で水分を除去したことにより、良好な塗膜を形成することができることが確認された。
比較例2の結果は、低温条件下であって、水媒体の蒸発が困難である塗装環境下において、1時間静置して得られた塗膜の評価結果である。また比較例4の結果は、高湿度条件下であって、水媒体の蒸発が困難である塗装環境下において、1時間静置して得られた塗膜の評価結果である。これら比較例2そして4の塗装環境下においては、水の揮発を促進するべくさらに4時間静置した場合であっても(比較例3、比較例5)、塗膜に粘着感が残っていた。これらの低温条件下および/または高湿度条件下においては、水性塗料組成物の塗装による塗膜形成が困難であることが確認できる。
他方、比較例2そして4の塗装環境下においても、本発明の塗装方法を行った場合には、良好な塗膜が得られることが、実施例5および6により確認することができた。ここで、比較例1〜5はいずれも、ドクターブレード塗装を行っている。ドクターブレード塗装は、塗装膜厚が薄く、塗装膜厚中の総水分量が少ないため、より良好な塗膜を得やすい条件である。一方で、実施例5および6は、比較例2そして4の塗装環境下であることに加えて、流し塗り塗装という、塗装膜厚が厚く塗膜中の総水分量が多いため、ドクターブレード塗装に対して、成膜上において、より不利な条件となる塗装方法で塗膜形成を行っている。そして実施例5および6においては、成膜上においてもよりハードルの高い塗装方法を用いて塗膜を形成したにもかかわらず、粘着感の無い良好な塗膜が得られることが、確認できた。
Claims (13)
- 水性塗料組成物を塗装する塗装工程、
前記塗装によって得られた塗膜を、水分を含有する最上層および塗膜形成層に分離する、塗膜分離工程、および
前記水分を含有する最上層を、乾燥以外の方法によって除去する、水分除去工程、
を包含する、塗膜形成方法。 - 前記水分を含有する最上層は、さらに水分吸収剤を含む、請求項1記載の塗膜形成方法。
- 前記塗装工程の前に、水性塗料組成物に水分吸収剤を加える、水分吸収剤混合工程をさらに包含する、請求項2記載の塗膜形成方法。
- 前記塗装工程の前に、水性塗料組成物に水分離促進剤を加える、水分離促進剤混合工程をさらに包含し、
前記塗膜分離工程は、前記水分離促進剤によってもたらされる、
請求項1〜3いずれかに記載の塗膜形成方法。 - 前記塗膜形成方法において、前記塗装工程の前に、水性塗料組成物に水分離促進剤を加える水分離促進剤混合工程、および、水性塗料組成物に水分吸収剤を加える水分吸収剤混合工程が行われ、
ここで、前記水分離促進剤混合工程は、前記水分吸収剤混合工程の前に行われる、
請求項4記載の塗膜形成方法。 - 前記水分吸収剤は、吸水量1g/g以上である、請求項2、3、または5に記載の塗膜形成方法。
- 前記水分吸収剤は、高吸水性樹脂、タンパク質および多糖類からなる群から選択される1種またはそれ以上である、請求項2、3、または5に記載の塗膜形成方法。
- 前記水分離促進剤は、有機酸、無機酸、酸無水物、pH緩衝液、金属塩、塩基性化合物および高分子凝集剤からなる群から選択される1種またはそれ以上である、請求項4または5に記載の塗膜形成方法。
- 前記水分離促進剤が高分子凝集剤である、請求項8に記載の塗膜形成方法。
- 前記高分子凝集剤が、ポリヒドロキシシロキサン化合物である、請求項9に記載の塗膜形成方法。
- 水性塗料組成物を塗装する塗装工程、および
前記塗装によって得られた塗膜から、水分を、水分吸収材料を用いて除去する、水分吸収材料による水分除去工程、
を包含する、塗膜形成方法。 - 前記塗装工程の前に、水性塗料組成物に水分離促進剤を加える、水分離促進剤混合工程をさらに包含する、
請求項11記載の塗膜形成方法。 - 前記水分吸収材料は、高吸水性樹脂、タンパク質および多糖類からなる群から選択される1種またはそれ以上の水分吸収剤、または前記水分吸収剤を含んで構成される、シート、フィルム、膜、ストリップまたは発泡シートである、請求項11または12記載の塗膜形成方法。
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