JP2016069518A - 塗料用エマルジョン組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】下記化学式(1)で表される単量体(a−1)20〜45質量%と、ホモポリマーとしたときのガラス転移温度(Tg)が50℃以上120℃以下である単量体(a−2)40〜55質量%と、重合性光安定剤(a−3)0.1〜3質量%と、架橋剤(a−4)0.1〜3質量%と、反応性シランカップリング剤(a−5)0.1〜3質量%と、反応性乳化剤(a−6)5〜17.5質量%と、(ただし、a−1〜a−6の合計は100質量%である)を共重合させることにより得られる共重合体粒子(A)、乳化剤(B)、および水性媒体(C)を含む、塗料用エマルジョン組成物。
【選択図】なし
Description
R1は、水素原子またはメチル基であり、
R2は、水素原子、または置換されているかもしくは非置換の炭素数1〜5の直鎖状、分枝状、もしくは環状のアルキル基であり、
A1は炭素数2〜4の直鎖状または分枝状のアルキレン基であり、
n1は8〜30の整数である;
で表される単量体(a−1)20〜45質量%と、
ホモポリマーとしたときのガラス転移温度(Tg)が50℃以上120℃以下である単量体(a−2)40〜55質量%と、
重合性光安定剤(a−3)0.1〜3質量%と、
架橋剤(a−4)0.1〜3質量%と、
反応性シランカップリング剤(a−5)0.1〜3質量%と、
反応性乳化剤(a−6)5〜17.5質量%と、
(ただし、a−1〜a−6の合計は100質量%である)、
を共重合させることにより得られる共重合体粒子(A)、乳化剤(B)、および水性媒体(C)を含む、塗料用エマルジョン組成物である。
よって、空気中の水蒸気等が塗膜表面に付着しても水滴の生成を防止し、水の薄膜を生成しやすくするため良好な防曇性が発揮される。また、共重合体粒子(A)は、単量体成分として架橋剤(a−4)を含んでいることから、共重合体粒子(A)の分子量が増大し、塗膜の内部には水分が入りこみにくくなるため、耐久性(耐水性)が向上する。さらに、共重合体粒子(A)は、単量体成分として重合性シランカップリング剤(a−5)を含んでいるため、得られる塗膜と、ガラス、金属、セラミックス、高分子材料等の基材との密着性がより向上し、耐久性(耐水性)が向上する。特に、表面に離型剤が塗布されているような基材であっても、本発明の組成物を用いることにより、離型剤の除去等を行わずにハジキの少ない塗膜を形成することが可能となる。さらに、本発明の組成物から得られる塗膜は、優れた強度を有する。
本発明の組成物は、共重合体粒子(A)を含む。共重合体粒子(A)は、上記化学式(1)で表される単量体(a−1)20〜45質量%と、ホモポリマーとしたときのガラス転移温度(Tg)が50℃以上120℃以下である単量体(a−2)40〜55質量%と、重合性光安定剤(a−3)0.1〜3質量%と、架橋剤(a−4)0.1〜3質量%と、反応性シランカップリング剤(a−5)0.1〜3質量%と、反応性乳化剤(a−6)5〜17.5質量%と、(ただし、a−1〜a−6の合計は100質量%である)を共重合させることにより得られる。
単量体(a−1)は、下記化学式(1)で表される構造を有する単量体である。
R1は、水素原子またはメチル基であり、
R2は、水素原子、または置換されているかもしくは非置換の炭素数1〜5の直鎖状、分枝状、もしくは環状のアルキル基であり、
A1は炭素数2〜4の直鎖状または分枝状のアルキレン基であり、
n1は8〜30の整数である。
単量体(a−2)は、ホモポリマーとしたときのガラス転移温度(Tg)が50℃以上120℃以下である単量体である。かような単量体(a−2)を含むことにより、本発明の組成物から得られる塗膜の強度が向上する。
重合性光安定剤(a−3)は、ラジカル重合性二重結合と、光安定化作用を有する官能基とを有しており、共重合体粒子(A)の骨格に組み込まれる。重合性光安定剤(a−3)を単量体成分として含むことにより、本発明の組成物から得られる塗膜の耐候性が向上する。
架橋剤(a−4)は、分子内に2つ以上のラジカル重合性二重結合を有しており、共重合体粒子(A)の骨格に組み込まれる。このような架橋剤(a−4)を用いることにより、共重合体粒子(A)の分子量を増大させることができる。
重合性シランカップリング剤(a−5)は、分子内にラジカル重合性二重結合を有しており、共重合体粒子(A)の骨格に組み込まれる。このような重合性シランカップリング剤(a−5)を用いることにより、得られる塗膜は、ガラス、金属、セラミックス、高分子材料等の基材や、該基材の表面に塗布される離型剤との密着性に優れたものとなり、耐久性(耐水性)がより向上する。
反応性乳化剤(a−6)は、分子内にラジカル重合性二重結合を有している乳化剤であり、共重合体粒子(A)の骨格に組み込まれる。このような反応性乳化剤を用いることにより、共重合体粒子(A)に対して、耐水性を低下させることなく、分散安定性、重合安定性等を付与することができる。また、アルキレンオキサイド鎖を有する反応性乳化剤(a−6)を用いた場合は、塗膜の親水性がさらに向上し、塗膜の防曇性がより向上する。
本発明の組成物は、乳化剤(B)を含む。
本発明に係る水性媒体としては、水が挙げられ、水溶性の有機溶剤も本発明の目的を損なわない範囲で水と併用することができる。
本発明の組成物は、さらに共重合体粒子(D)を含むことが好ましい。共重合体粒子(D)は、共重合体粒子(A)よりも疎水性の高い粒子であり、基材や離型剤との親和性がより高い粒子である。これにより、得られる塗膜の耐久性(耐水性)がさらに向上する。また、共重合体粒子(D)を含むことにより、表面に離型剤が塗布されているような基材であっても、離型剤の除去等を行わずにハジキの少ない塗膜を形成することがより容易となる。
(メタ)アクリル酸エステルの具体例としては、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、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、イソボロニル(メタ)アクリレート、n−ラウリル(メタ)アクリレート、n−ステアリル(メタ)アクリレート、シュウ酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフタル酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフタル酸モノヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、5−メチル−1,2−シクロヘキサンジカルボン酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、フタル酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、フタル酸モノヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、マレイン酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、マレイン酸ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフタル酸モノヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、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、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ジアセトン(メタ)アクリレ−ト、アセトニル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレ−トアセチルアセテート、アセトアセトキシエチル(メタ)アクリレート、グリシジル(メタ)アクリレート等が挙げられる。
(d−2)成分としては、アクリル酸またはメタクリル酸をそれぞれ単独で用いてもよいし、併用してもよい。好ましくはアクリル酸である。
重合性シランカップリング剤(d−3)の具体的な例は、上記〔重合性シランカップリング剤(a−5)〕の項で例示した化合物と同様であるので、ここでは説明を省略する。
本発明の塗料用エマルジョン組成物の製造方法は、特に制限されず、例えば、重合開始剤および乳化剤の存在下、水性媒体中で、単量体(a−1)〜(a−6)を含む単量体成分を乳化重合させる方法が挙げられる。乳化重合としては、(1)単量体成分を乳化剤および水性媒体中に滴下しながら重合を行う方法(単量体滴下法);(2)原料(単量体成分、乳化剤、および水性媒体)の全量を混合したものから一括で重合を行う方法(単量体一括仕込み法);(3)原料のうちの一部(単量体成分のうちの1種または2種以上等、乳化剤、水性媒体、および重合開始剤)を用いてプレ重合しシードエマルジョンを製造した後、シードエマルジョンへ残りの原料を添加して乳化重合を行う方法(シードエマルジョン法);等が挙げられる。中でも、所望の粒子径を得やすいという観点から、共重合体粒子(A)を得る方法としては、上記(2)の方法が好ましい。
下記に示す単量体成分(a−1)〜(a−6)、乳化剤(B)、水性媒体(C)、および重合開始剤を準備した。
共重合体粒子(D)の原料として、下記に示す単量体成分(d−1)〜(d−3)、乳化剤、水性媒体、および重合開始剤を準備した。
架橋剤(a−4)および重合性シランカップリング剤(a−5)を用いなかったこと以外は、実施例1と同様にして、共重合体粒子を含むエマルジョンを得た。GPCを用いて測定した共重合体粒子の重量平均分子量は88万であった。
重合性シランカップリング剤(a−5)を用いなかったこと以外は、実施例1と同様にして、共重合体粒子を含むエマルジョンを得た。GPCを用いて測定した共重合体粒子の重量平均分子量は112万であった。
架橋剤(a−4)を用いなかったこと以外は、実施例1と同様にして、共重合体粒子を含むエマルジョンを得た。GPCを用いて測定した共重合体粒子の重量平均分子量は90万であった。
[重合安定性]
重合安定性は、乳化重合終了後、エマルジョンを200メッシュのナイロン網でろ過し、(濾過残渣質量/エマルジョン中の固形分質量)の百分率で表した。したがって、この数値が小さいほど、重合安定性が良好であると言える。
重合転化率は、(エマルジョン固形分/理論エマルジョン不揮発分)の百分率により算出した。
エマルジョン中の共重合体粒子の平均粒子径は、株式会社堀場製作所製 散乱式粒子径分布測定装置 LA−950により測定した。
得られたエマルジョンをポリカーボネート板上に5mil(127μm)の膜厚で塗布し、110℃の乾燥機にて10分間乾燥した後、室温(25℃)で24時間静置した。得られた塗膜を目視で観察した。塗布していない部分と同じであれば○、塗布していない部分よりやや曇っていれば△、全く先が見えなければ×とした。△以上であれば、実用可能である。
得られたエマルジョンをポリカーボネート板上に2mil(50.8μm)の膜厚で塗布し、110℃の乾燥機にて10分間乾燥した後、室温(25℃)で24時間静置した。得られた塗膜に対して25℃で呼気を吹きかけ、曇り具合を目視で観察した。曇らなければ○、曇ってもすぐに曇りが取れれば△、塗布していない部分と同様の曇りがあれば×とした。△以上であれば、実用可能である。
得られたエマルジョンをポリカーボネート板上に5mil(127μm)の膜厚で塗布し、110℃の乾燥機にて10分間乾燥した後、室温(25℃)で24時間静置した。得られた塗膜付きポリカーボネート板を、25℃の恒温槽に1週間浸漬し、塗膜の状態を目視で観察した。塗膜に変化がなければ◎、塗膜に少し白化が見られれば○、塗膜に白化が見られれば△、本試験中に剥離や溶解が見られれば×とした。△以上であれば、実用可能である。
得られたエマルジョンをポリカーボネート板上に5mil(127μm)の膜厚で塗布し、110℃の乾燥機にて10分間乾燥した後、室温(25℃)で24時間静置した。この塗膜について、株式会社堀場製作所製 光沢度測定器(製品名:GLOSS CHECKER IG−331)を使用して、入射角60°の場合と入射角20°の場合の光沢度を測定し、これを「耐水性試験前光沢度」とした。
ポリカーボネート製のテストピース上に、離型剤(信越化学工業株式会社製、KM−860A)をスプレー塗布し、110℃の乾燥機で30分間乾燥した後、室温(25℃)まで放冷した。その後、ポリカーボネート製のテストピースの離型剤上に、エマルジョンを10mil(254μm)の膜厚で塗布し、110℃の乾燥機にて10分間乾燥した後、室温(25℃)で24時間静置した。得られた塗膜を目視で観察した。ハジキが見られず、平滑な塗膜が得られれば○、ややハジキが見られるが、塗膜として塗れていれば△、ハジキにより塗膜にムラが見られれば×とした。△以上であれば、実用可能である。
得られたエマルジョンをガラス板上に5mil(127μm)の膜厚で塗布し、110℃の乾燥機にて10分間乾燥した後、室温(25℃)で24時間静置した。得られた塗膜の硬度を、ケーニッヒペンドラム式硬度計で測定した。
Claims (3)
- 下記化学式(1):
R1は、水素原子またはメチル基であり、
R2は、水素原子、または置換されているかもしくは非置換の炭素数1〜5の直鎖状、分枝状、もしくは環状のアルキル基であり、
A1は炭素数2〜4の直鎖状または分枝状のアルキレン基であり、
n1は8〜30の整数である;
で表される単量体(a−1)20〜45質量%と、
ホモポリマーとしたときのガラス転移温度(Tg)が50℃以上120℃以下である単量体(a−2)40〜55質量%と、
重合性光安定剤(a−3)0.1〜3質量%と、
架橋剤(a−4)0.1〜3質量%と、
反応性シランカップリング剤(a−5)0.1〜3質量%と、
反応性乳化剤(a−6)5〜17.5質量%と、
(ただし、a−1〜a−6の合計は100質量%である)
を共重合させることにより得られる共重合体粒子(A)、
乳化剤(B)、
および水性媒体(C)を含む、塗料用エマルジョン組成物。 - 前記化学式(1)で表される単量体は、下記化学式(2)で表される単量体および下記化学式(3)で表される単量体の少なくとも一方である、請求項1に記載の塗料用エマルジョン組成物:
- (メタ)アクリル酸エステル(d−1)92〜98質量%と、
(メタ)アクリル酸(d−2)0.1〜4質量%と、
反応性シランカップリング剤(d−3)0.1〜4質量%と、
(ただし、d−1〜d−3の合計は100質量%である)
を共重合させることにより得られる共重合体粒子(D)をさらに含む、請求項1または2に記載の塗料用エマルジョン組成物。
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