JP2016102174A - 水性塗料組成物、及び電子機器 - Google Patents
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しかし、これらの提案の技術においては、植物由来の原料を用い、外観、密着性、硬度、耐汗性、及び耐薬品性の全てに優れる塗膜が得られる水性塗料組成物は得られていない。
開示の水性塗料組成物は、ポリ乳酸と、イソシアネート硬化剤と、グリコールエーテル溶剤と、水とを含有する。
開示の電子機器によると、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、植物由来の原料を用い、外観、密着性、硬度、耐汗性、及び耐薬品性の全てに優れる塗膜が形成された筐体を備えた電子機器を提供できる。
開示の水性塗料組成物は、ポリ乳酸と、グリコールエーテル溶剤と、イソシアネート硬化剤と、水とを少なくとも含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
前記ポリ乳酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリ−L−乳酸(PLLA)、ポリ−D−乳酸(PDLA)、L−乳酸とD−乳酸とのランダム共重合体などが挙げられる。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記ポリ乳酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、市販品であってもよいし、適宜合成した合成品であってもよい。
前記市販品としては、例えば、テラマック(登録商標)TE−2000(ユニチカ株式会社製)、レイシア(登録商標)H−100J、100H(いずれも、三井化学株式会社製)、エコディア(登録商標)(東レ株式会社)などが挙げられる。
前記合成品としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記合成品の合成方法としては、例えば、ポリ乳酸前駆体を重合等する方法などが挙げられる。前記ポリ乳酸前駆体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、L−ラクタイド、D−ラクタイドなどが挙げられる。
前記重量平均分子量は、例えば、ポリスチレンを用いて検量線を作成したゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定することができる。
前記ポリ乳酸エマルションとしては、例えば、東邦化学工業株式会社製のKN−26、ミヨシ油脂株式会社製のランディPL−2000などが挙げられる。
具体的には、(1)撹拌装置を有する密閉槽内に、ポリ乳酸、可塑剤、分散剤及び水を同時に仕込み、加熱撹拌しながら加圧してポリ乳酸を分散させる加圧分散法、(2)常圧又は加圧下に保持されている熱水中に、ポリ乳酸、可塑剤、及び分散剤を含む溶融物を添加撹拌して分散させる直接分散法、(3)ポリ乳酸の有機溶媒溶液を、可塑剤及び分散剤を含む水溶液中に添加撹拌して分散させた後、有機溶媒を除去する方法、(4)ポリ乳酸を加熱溶融させ、これに可塑剤及び分散剤を含む水溶液を添加撹拌してポリ乳酸を水に分散させる転相法などが挙げられる。
前記イソシアネート硬化剤としては、水分散性イソシアネート硬化剤であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記水分散性イソシアネート硬化剤としては、例えば、自己乳化型のイソシアネート硬化剤、外部乳化型のイソシアネート硬化剤などが挙げられる。
前記脂環族ジイソシアネート化合物としては、例えば、イソホロンジイソシアネート、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、メチルシクロヘキサン−2,4−(又は−2,6−)ジイソシアネート、1,3−(若しくは1,4−)ジ(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、1,3−シクロペンタンジイソシアネート、1,2−シクロヘキサンジイソシアネートなどが挙げられる。
前記芳香族ジイソシアネート化合物としては、例えば、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、トリ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(MDI)、1,5−ナフタレンジイソシアネート、1,4−ナフタレンジイソシアネート、4,4’−トルイジンジイソシアネ−ト、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、(m−又はp−)フェニレンジイソシアネート、4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、ビス(4−イソシアナトフェニル)スルホン、イソプロピリデンビス(4−フェニルイソシアネート)などが挙げられる。
前記グリコールエーテル溶剤とは、分子内にグリコールにより形成されたエーテル結合(C−O−C)を少なくとも1つ有する溶剤である。
ジプロピレングリコールジメチルエーテル(沸点:171℃、水に対する溶解度:32.6g/100g)
ジエチレングリコールブチルメチルエーテル(沸点:212℃、水に対する溶解度:9.2g/100g)
トリプロピレングリコールジメチルエーテル(沸点:215℃、水に対する溶解度:23.6g/100g)
エチレングリコールモノフェニルエーテル(沸点:245℃、水に対する溶解度:2.6g/100g)
ジエチレングリコールジブチルエーテル(沸点:256℃、水に対する溶解度:0.3g/100g)
プロピルプロピレンジグリコール(沸点:212℃、水に対する溶解度:4.8g/100g)
メチルプロピレングリコールアセテート(沸点:146℃、水に対する溶解度:20.5g/100g)
ブチルプロピレングリコール(沸点:170℃、水に対する溶解度:6.4g/100g)
ブチルプロピレンジグリコール(沸点:229℃、水に対する溶解度:3.0g/100g)
ジメチルプロピレンジグリコール(沸点:171℃、水に対する溶解度:37.0g/100g)
テキサノール(沸点:255℃、水に対する溶解度:2.0g/100g)
なお、プロピルプロピレンジグリコール(Propyl Propylene Di Glycol)は、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル(Dipropylene Glycol Monopropyl Ether)ともいう。
ブチルプロピレングリコール(Butyl Propylene Glycol)は、プロピレングリコールモノブチルエーテル(Propylene Glycol Monobutyl Ether)ともいう。
ここで、沸点とは、1標準気圧(atm)において測定される沸点である。
前記溶解度は、OECD化学品テストガイドラインNo.105に定められた方法により求めることができる。
前記水としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、純水、超純水などが挙げられる。前記純水としては、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水などが挙げられる。
前記その他の成分としては、例えば、可塑剤、分散剤(乳化剤)、着色剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、表面調整剤、顔料分散剤、防腐剤、防カビ剤などが挙げられる。
前記塗膜は、開示の前記水性塗料組成物を塗装して得られる以外は、特に制限はなく、その形状、構造、大きさ等については適宜選択することができる。
前記加熱乾燥における加熱温度としては、被塗装物が変形しない温度範囲内であれば、目的に応じて適宜選択することができるが、50℃〜100℃が好ましく、60℃〜80℃がより好ましい。
前記加熱乾燥の時間としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、10分間〜60分間などが挙げられる。
開示の電子機器は、開示の前記水性塗料組成物で塗装された筐体を備えていること以外は、特に制限はなく、その形状、構造、大きさ等については適宜選択することができる。
前記電子機器としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、パソコン(ノート型パソコン、デスクトップ型パソコン)、電話機、携帯電話、コピー機、ファクシミリ、各種プリンター、デジタルカメラ、テレビ、ビデオ、CD装置、DVD装置、エアコン、リモコン装置などが挙げられる。これらの中でも、携帯して使用する点でノート型パソコン、携帯電話(スマートフォンを含む)が特に好ましい。
前記電子機器の筐体の塗装を、開示の前記水性塗料組成物を用いて行うことができる。
この図1のノート型パソコン20は、ノート型パソコン本体21と、回動して開かれる液晶表示パネル部22とを備える。ノート型パソコン本体21は、扁平形状のハウジング25の上面に入力手段としてのキーボード部23及びポインティングディバイス24を有する。ハウジング25の内部には、ハードディスク装置、及びCPU、メモリ等を搭載したプリント基板、バッテリなどが収納されている。
このノート型パソコンの筐体としては、図2に示すフロントカバー、図3に示すバックカバー、図4に示すアッパカバー、及び図5に示すロアカバーに分けられる。これらは、いずれも開示の前記水性塗料組成物を用いて塗装することが可能である。
塗膜の外観を目視観察し、以下の基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:透明、光沢
○:光沢がない
△:やや白味
×:白濁
JIS K5600−5−6に基づき、カッターナイフの刃は常に新しいものを使用し、ABS樹脂の平板まで到達する切込みを1mm間隔で11本入れた後、90°向きを変えて更に切り込みを1mm間隔で11本入れて、カットした塗膜面に約50mm付着するように粘着テープ(ニチバン株式会社製、セロテープ(登録商標)18mm幅)を貼り付けた。粘着テープを付着させてから1分間後〜2分間後に粘着テープの端を持って塗膜面に直角に保ち、瞬間的に引き剥がした。100マス中、剥離せずに残っている碁盤マス目の数で、密着性を評価した。以下の基準で評価した。
なお、全ての碁盤マス目で剥離のない状態を、100/100と表し、全ての碁盤マス目で剥離している状態を、0/100と表した。
〔評価基準〕
◎: 100/100
○:71/100〜99/100
△:51/100〜70/100
×: 0/100〜50/100
所定の鉛筆(ユニ、三菱鉛筆社製)を用いて、約1kgの荷重で、塗膜を引っ掻いた。塗膜が破れない場合、鉛筆の硬度を1段階上げて、更に塗膜を引っ掻いた。そして、塗膜が破れない最も硬い鉛筆の硬度を、鉛筆硬度とした。
JIS L0848:2004に定める、酸性の人工汗液を調製した。塗膜を人工汗液に浸漬して、40℃で48時間保持した。その後、塗膜を洗浄及び乾燥して、表面を目視で観察した。以下の基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:塗膜に変化なし
○:光沢が減少した
△:白味を帯びた
×:真っ白に変化した
なお、アルカリ性の人工汗液でも同様の結果が得られた。
塗膜にハンドクリーム(アトリックス、花王社製)を塗布して、40℃で2日間保持し、洗浄及び乾燥後の変化を目視、及び指触で確認した。以下の基準で評価した。
〔評価基準〕
◎:目視、及び指触ともに変化なし。
○:光沢に変化あり、指触の変化はなし。
△:指触に変化あり(タック性あり)。
×:指触に更に変化あり(硬度が大幅低下)。
ポリ乳酸エマルションとして、東邦化学工業株式会社製のKN−26(ポリ乳酸35質量%、ポリ乳酸の重量平均分子量16,000)を用いた。
前記ポリ乳酸エマルションを前記ABSの平板に、得られる塗膜が平滑な場合に平均厚みが20μmになるようにスプレー塗布し、70℃で30分間加熱乾燥して塗膜を得た。
得られた塗膜は、泡やブツブツが多く不透明な膜で、密着性が悪かった。
密着性試験では、切り目を入れただけで、塗膜の剥離が生じた。
ポリ乳酸エマルション(KN−26、東邦化学工業株式会社製、ポリ乳酸35質量%、ポリ乳酸の重量平均分子量16,000)120gと、イソシアネート硬化剤(バーノックDNW−5500、DIC株式会社製、固形分80質量%)20gとを混合した。得られた混合物を、プロペラ撹拌機を用いて600rpmで10分間撹拌し、水性塗料組成物を得た。
得られた水性塗料組成物を#200のメッシュで濾過した後、前記ABSの平板にスプレー塗布し、70℃で30分間加熱乾燥して平均厚み20μmの塗膜を得た。
得られた塗膜は、ブツブツが多く不透明な膜であった。
密着性試験では、切り目を入れた時点では剥離しないものの、テープを貼り付けて剥がすと殆ど剥離した。
ポリ乳酸エマルション(KN−26、東邦化学工業株式会社製、ポリ乳酸35質量%、ポリ乳酸の重量平均分子量16,000)100gと、メチルプロピレングリコールアセテート8gとを混合した。得られた混合物を、プロペラ撹拌機を用いて600rpmで5分間撹拌し、主剤を得た。
得られた主剤と、イソシアネート硬化剤(バーノックDNW−5500、DIC株式会社製、固形分80質量%)17gとを混合した。得られた混合物を、プロペラ撹拌機を用いて600rpmで10分間撹拌し、水性塗料組成物を得た。
得られた水性塗料組成物を#200のメッシュで濾過した後、前記ABSの平板にスプレー塗布し、70℃で30分間加熱乾燥して平均厚み20μmの塗膜を得た。
透明感のある平滑な膜が得られた。
密着性試験では、全ての碁盤目が剥離することなく基材上に留まった。
ポリ乳酸エマルション(KN−26、東邦化学工業株式会社製、ポリ乳酸35質量%、ポリ乳酸の重量平均分子量16,000)100gと、ブチルプロピレングリコール15gとを混合した。得られた混合物を、プロペラ撹拌機を用いて600rpmで数分間撹拌した段階でエマルションが破壊され、固形物が発生した。
ポリ乳酸エマルション(KN−26、東邦化学工業株式会社製、ポリ乳酸35質量%、ポリ乳酸の重量平均分子量16,000)100gと、ノルマルブタノール(沸点:118℃)5gとを混合した。得られた混合物を、プロペラ撹拌機を用いて600rpmで数分間撹拌した段階でエマルションが破壊され、固形物が発生した。
ポリ乳酸エマルション(KN−26、東邦化学工業株式会社製、ポリ乳酸35質量%、ポリ乳酸の重量平均分子量16,000)100gと、酢酸ブチル(沸点:126℃)5gとを混合した。得られた混合物を、プロペラ撹拌機を用いて600rpmで数分間撹拌した段階でエマルションが破壊され、固形物が発生した。
ポリ乳酸エマルション(KN−26、東邦化学工業株式会社製、ポリ乳酸35質量%、ポリ乳酸の重量平均分子量16,000)100gと、メチルプロピレングリコールアセテート4gと、ブチルプロピレングリコール2gとを混合した。得られた混合物を、プロペラ撹拌機を用いて600rpmで5分間撹拌し、主剤を得た。
得られた主剤と、イソシアネート硬化剤(バーノックDNW−5500、DIC株式会社製、固形分80質量%)17gとを混合した。得られた混合物を、プロペラ撹拌機を用いて600rpmで10分間撹拌し、水性塗料組成物を得た。
得られた水性塗料組成物を#200のメッシュで濾過した後、前記ABSの平板にスプレー塗布し、70℃で30分間加熱乾燥して平均厚み20μmの塗膜を得た。
ポリ乳酸エマルションとして、ミヨシ油脂株式会社製のランディPL−2000(ポリ乳酸40質量%、ポリ乳酸の重量平均分子量16,000)を用いた。
前記ポリ乳酸エマルションを前記ABSの平板にスプレー塗布し、70℃で30分間加熱乾燥して平均厚み20μmの塗膜を得た。
得られた塗膜は、不透明であった。
密着性試験では、テープ剥離で半分以上のマスが剥がれた。
ポリ乳酸エマルション(ランディPL−2000、ミヨシ油脂株式会社製、ポリ乳酸40質量%、ポリ乳酸の重量平均分子量16,000)100gと、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル5gとを混合した。得られた混合物を、プロペラ撹拌機を用いて600rpmで10分間撹拌し、水性塗料組成物を得た。
得られた水性塗料組成物を#200のメッシュで濾過した後、前記ABSの平板にスプレー塗布し、70℃で30分間加熱乾燥して平均厚み20μmの塗膜を得た。
密着性試験では、比較例6よりは良好なものの、テープ剥離で約3割のマスが剥がれた。
ポリ乳酸エマルション(ランディPL−2000、ミヨシ油脂株式会社製、ポリ乳酸40質量%、ポリ乳酸の重量平均分子量16,000)100gと、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル5gとを混合した。得られた混合物を、プロペラ撹拌機を用いて600rpmで5分間撹拌し、主剤を得た。
得られた主剤と、イソシアネート硬化剤(デュラネートWB40−80D、旭化成株式会社製、固形分80質量%)18gとを混合した。得られた混合物を、プロペラ撹拌機を用いて600rpmで10分間撹拌し、水性塗料組成物を得た。
得られた水性塗料組成物を#200のメッシュで濾過した後、前記ABSの平板にスプレー塗布し、70℃で30分間加熱乾燥して平均厚み20μmの塗膜を得た。
透明感及び光沢のある膜が得られた。
密着性試験では、全ての碁盤目が剥離することなく基材上に留まった。
ポリ乳酸エマルション(ランディPL−2000、ミヨシ油脂株式会社製、ポリ乳酸40質量%、ポリ乳酸の重量平均分子量16,000)100gと、ジエチレングリコールモノメチルエーテル8gとを混合した。得られた混合物を、プロペラ撹拌機を用いて600rpmで5分間撹拌し、主剤を得た。
得られた主剤と、イソシアネート硬化剤(デュラネートWB40−80D、旭化成株式会社製、固形分80質量%)18gとを混合した。得られた混合物を、プロペラ撹拌機を用いて600rpmで10分間撹拌し、水性塗料組成物を得た。
得られた水性塗料組成物を#200のメッシュで濾過した後、前記ABSの平板にスプレー塗布し、70℃で30分間加熱乾燥して平均厚み20μmの塗膜を得た。
透明感及び光沢のある膜が得られた。
密着性試験では、全ての碁盤目が剥離することなく基材上に留まった。
以下の方法により、ポリ乳酸エマルションを作製した。
ポリ乳酸(重量平均分子量60,000)を有機溶剤に溶解して得られるポリ乳酸溶液を、撹拌している水中に投入し、分散させ乳化した。その後、得られた乳化液から、前記有機溶剤を脱溶剤することによりポリ乳酸エマルション(PLAEm、ポリ乳酸30質量%)を得た。
得られたポリ乳酸エマルション(PLAEm)100gと、メチルプロピレングリコールアセテート8gとを混合した。得られた混合物を、プロペラ撹拌機を用いて600rpmで5分間撹拌し、主剤を得た。
得られた主剤と、イソシアネート硬化剤(デュラネートWB40−80D、旭化成株式会社製、固形分80質量%)6gとを混合した。得られた混合物を、プロペラ撹拌機を用いて600rpmで10分間撹拌し、水性塗料組成物を得た。
得られた水性塗料組成物を#200のメッシュで濾過した後、前記ABSの平板にスプレー塗布し、70℃で30分間加熱乾燥して平均厚み20μmの塗膜を得た。
透明感のある膜が得られた。
密着性試験では、3割程度の碁盤目が剥離した。
実施例5で得られたポリ乳酸エマルション(PLAEm)100gと、メチルプロピレングリコールアセテート8gとを混合した。得られた混合物を、プロペラ撹拌機を用いて600rpmで5分間撹拌し、主剤を得た。
得られた主剤と、イソシアネート硬化剤(デュラネートWB40−80D、旭化成株式会社製、固形分80質量%)18gとを混合した。得られた混合物を、プロペラ撹拌機を用いて600rpmで10分間撹拌し、水性塗料組成物を得た。
得られた水性塗料組成物を#200のメッシュで濾過した後、前記ABSの平板にスプレー塗布し、70℃で30分間加熱乾燥して平均厚み20μmの塗膜を得た。
透明感のある膜が得られた。
密着性試験では、3割程度の碁盤目が剥離した。
比較例1及び6は、密着性が悪すぎて、他の塗膜評価ができなかった。
比較例3〜5は、塗膜が形成できず、塗膜評価ができなかった。
ブチルプロピレングリコール(沸点:170℃、水に対する溶解度:6.4g/100g)
ジエチレングリコールブチルメチルエーテル(沸点:212℃、水に対する溶解度:9.2g/100g)
ジエチレングリコールモノメチルエーテル(沸点194℃、水に対して易溶)
実施例4が示すように、用いたグリコールエーテル溶剤が水に対して易溶(水に対する溶解度が有限ではない)であると、グリコールエーテル溶剤の水に対する溶解度が有限である場合(例えば、実施例1)に比べ、耐汗性、及び耐薬品性が低下した。
実施例5が示すように、ポリ乳酸の重量平均分子量が50,000を超えると、架橋点が少ないため、ポリ乳酸の重量平均分子量が50,000以下の場合(例えば、実施例1)に比べ、密着性が低下した。
実施例6では、イソシアネート硬化剤の含有量を増やしたために、実施例5よりも密着性は向上したが、一方で、鉛筆硬度、及び耐汗性が若干低下した。
(付記1) ポリ乳酸と、イソシアネート硬化剤と、グリコールエーテル溶剤と、水とを含有することを特徴とする水性塗料組成物。
(付記2) 前記ポリ乳酸の重量平均分子量が、50,000以下である付記1に記載の水性塗料組成物。
(付記3) 前記グリコールエーテル溶剤の沸点が、110℃〜250℃である付記1から2のいずれかに記載の水性塗料組成物。
(付記4) 前記グリコールエーテル溶剤の水に対する溶解度が、有限である付記1から3のいずれかに記載の水性塗料組成物。
(付記5) 前記グリコールエーテル溶剤の含有量が、前記ポリ乳酸に対して、35質量%以下である付記1から4のいずれかに記載の水性塗料組成物。
(付記6) 前記グリコールエーテル溶剤が、沸点の異なる2種以上である付記1から5のいずれかに記載の水性塗料組成物。
(付記7) 付記1から6のいずれかに記載の水性塗料組成物で塗装された筐体を備えることを特徴とする電子機器。
21 ノート型パソコン本体
22 液晶表示パネル部
23 キーボード部
24 ポインティングディバイス
25 ハウジング
Claims (6)
- ポリ乳酸と、イソシアネート硬化剤と、グリコールエーテル溶剤と、水とを含有することを特徴とする水性塗料組成物。
- 前記ポリ乳酸の重量平均分子量が、50,000以下である請求項1に記載の水性塗料組成物。
- 前記グリコールエーテル溶剤の沸点が、110℃〜250℃である請求項1から2のいずれかに記載の水性塗料組成物。
- 前記グリコールエーテル溶剤の水に対する溶解度が、有限である請求項1から3のいずれかに記載の水性塗料組成物。
- 前記グリコールエーテル溶剤の含有量が、前記ポリ乳酸に対して、35質量%以下である請求項1から4のいずれかに記載の水性塗料組成物。
- 請求項1から5のいずれかに記載の水性塗料組成物で塗装された筐体を備えることを特徴とする電子機器。
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