JP2018178082A - 多成分型の水性下塗塗料組成物及び塗装方法 - Google Patents
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Abstract
Description
項1.主剤成分(I)と、硬化剤成分(II)と、を含む多成分型の水性下塗塗料組成物であって、
主剤成分(I)が、水酸基価が15〜180mgKOH/gの範囲内、かつ、ガラス転移温度が30〜70℃の範囲内である水酸基含有アクリル樹脂(A)、顔料(B)を含み、
硬化剤成分(II)が、イソシアネート基含有率が10質量%以上のポリイソシアネート化合物(C)を含み、主剤(I)及び/又は硬化剤(II)成分がシランカップリング剤(D)を含み、前記(D)成分の含有量が、硬化剤(II)成分の質量を基準として0.01〜10質量%の範囲内である多成分型の水性下塗塗料組成物。
本発明において、主剤成分(I)は、水酸基価が15〜180mgKOH/gの範囲内、かつ、ガラス転移温度が30〜70℃の範囲内である水酸基含有アクリル樹脂(A)及び顔料(B)を含むことを特徴とする。
本発明において上記主剤成分(I)に含まれる水酸基含有アクリル樹脂(A)は、後述のポリイソシアネート化合物(B)と共にポリウレタン皮膜形成成分となる成分であり、水酸基価が15〜180mgKOH/gの範囲内であり、かつ、ガラス転移温度が30〜70℃の範囲内の樹脂である。
Tg(℃)=Tg(K)−273
式中、W1、W2、・・・Wnは各モノマーの質量分率であり、T1、T2・・・Tnは各モノマーのホモポリマーのガラス転移温度Tg(K)である。なお、各モノマーのホモポリマーのガラス転移温度は、POLYMER HANDBOOK Fourth Edition,J.Brandrup,E.h.Immergut,E.A.Grulke編(1999年)による値であり、該文献に記載されていないモノマーのガラス転移温度は、該モノマーのホモポリマーを重量平均分子量が50,000程度になるようにして合成したときの静的ガラス転移温度とする。
本発明において上記主剤成分(I)に含まれる顔料(B)としては、従来公知の顔料類が使用でき、例えば、チタン白、カーボンブラック、ベンガラなどの着色顔料;微細アルミニウム粉末などのメタリック顔料;炭酸カルシウム、クレー、タルク、マイカ、バリタ、シリカ、アルミナホワイト等などの体質顔料;トリポリリン酸アルミニウム、リンモリブデン酸アルミニウム、リン酸亜鉛などの防錆顔料などが挙げられ、これらはその目的とする色彩や塗膜性能に応じて単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
本発明で用いる硬化剤成分(II)は、イソシアネート基含有率が特定の範囲内のポリイソシアネート化合物(C)を含むことを特徴とする。
本発明で用いる硬化剤成分(II)中に含まれるポリイソシアネート化合物(C)は、イソシアネート基含有率が10質量%以上のものを用いる。
本発明で用いる主剤成分(I)及び/又は硬化剤成分(II)中には、シランカップリング剤(D)が、硬化剤成分(II)の質量を基準として0.01〜10質量%の範囲内で含まれる。
硬化剤(II)を希釈する有機溶剤としては、前述したポリイソシアネート化合物(C)と反応することがあるため、水酸基を有さない水溶性溶剤を適宜選択することが好ましいが、例えば、アセテート系、ケトン系、エステル系、エーテル系、グリコールエーテル系の水溶性溶剤が挙げられる。
本発明の水性下塗塗料組成物は、塗装作業性向上の点から、水を主成分とする希釈剤(III)を含有しても良い。
但し、A:没水前のフリー塗膜の質量(g)B:没水後のフリー塗膜の質量(g)。
本発明の水性下塗塗料組成物は特に限定されないが、例えば、下記補修塗装方法において好適に使用することができる。
(1)本発明の多成分型の水性下塗塗料組成物を塗装して下地処理層を形成する工程、
(2)形成された下地処理層を乾燥させ、研磨する工程、
(3)研磨された下地処理層上に、補修用着色ベースコート塗料組成物を塗装して塗膜を形成する工程、を含むことができる。
本発明の水性下塗塗料組成物は、まず塗装体の損傷部を中心にその周囲までを予め、洗浄やサンドペーパーによるサンディング等を行い、必要に応じてパテ組成物によりパテ充填したあと、本発明の水性下塗塗料組成物をプライマー/サーフェーサーとして適用することができる。本発明の組成物はスプレー塗装など従来公知の方法を用いて塗装することができる。パテを塗布した場合には、これを乾燥させてから該パテ面を研磨することが好ましいが、本発明の組成物は良好な下地隠蔽性を有するので、研磨面が粗くても良い。
本発明の水性下塗塗料組成物を乾燥する方法としては、例えば、常温乾燥または強制乾燥が挙げられ、本乾燥工程により塗膜内部まで硬化することができる。常温乾燥の場合は、具体的には、常温(例えば、5〜40℃未満)で5時間以上静置するか、強制乾燥の場合は、40〜120℃で5〜60分間、好ましくは20〜40分間加熱することにより乾燥できる。前記強制乾燥の場合、仕上り性の点から、加熱硬化前に予め2〜30分間常温でセッティング(静置)してもよい。乾燥に、例えば、ブロアーなどを用いてもよい。
着色ベース塗膜を形成するために、例えば、着色ベース塗料組成物を用いることができる。
攪拌機、温度計、冷却管を装備した2リットルのガラス製反応容器に、脱イオン水300部、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ1部を仕込み、内部の空気を窒素置換した後、攪拌しつつ内部温度を82℃まで上げて溶解させた。別容器に、脱イオン水320部、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ40部、過硫酸アンモニウム2部を添加し、よく攪拌して、その中にスチレン136部、メチルメタクリレート120部、イソブチルメタクリレート168部、n−ブチルメタクリレート152部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート192部及びアクリル酸32部からなるモノマー混合物を加え攪拌して乳化物を作り、該乳化物を先程の反応容器中に4時間かけて連続滴下した。
滴下終了後、さらに82℃で2時間攪拌した後、40℃まで冷却し、平均粒子径150nm、固形分50%の水酸基含有アクリル樹脂(A−1)の水分散体を得た。該水酸基含有アクリル樹脂の水酸基価は103mgKOH/g、ガラス転移温度は62℃であった。
攪拌機、温度計、冷却管を装備した2リットルのガラス製反応容器に、脱イオン水300部、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ1部を仕込み、内部の空気を窒素置換した後、攪拌しつつ内部温度を82℃まで上げて溶解させた。別容器に、脱イオン水320部、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ20部、過硫酸アンモニウム1部を添加し、よく攪拌して、その中にスチレン120部、メチルメタクリレート120部、イソブチルメタクリレート120部、n−ブチルメタクリレート120部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート152部、グリシジルメタクリレート8部からなるモノマー混合物を加え攪拌して乳化物を作り、該乳化物を先程の反応容器中に2時間かけて連続滴下した。
滴下終了後、同温度で30分間熟成後、別容器にて脱イオン水160部、ドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ20部、過硫酸アンモニウム1部を添加しよく攪拌した中にスチレン16部、イソブチルメタクリレート40部、n−ブチルメタクリレート32部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート40部及びアクリル酸32部からなるモノマー混合物を加え攪拌して作った乳化物を、2時間かけて連続滴下した。
滴下終了後、同温度で2時間熟成後、40℃まで冷却し、平均粒子径150nm、固形分50%の水酸基含有アクリル樹脂(A−2)の水分散体を得た。該水酸基含有アクリル樹脂の水酸基価は103mgKOH/g、ガラス転移温度は62℃であった。
製造例2において、モノマー混合物の配合を表1に示す通りとする以外は製造例2と同様にして各アクリル樹脂(A−3)〜(A−5)の水分散体を得た。該アクリル樹脂の水酸基価及びガラス転移温度も併せて表1に示す。
イソシアネート基含有率が21%の市販のポリイソシアネート化合物No.1(固形分100%)を68部、シランカップリング剤No.1として3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを2部及びジプロピレングリコールジメチルエーテル(水酸基を有さない水溶性溶剤)を30部添加し、30分間攪拌して固形分70%の硬化剤(B−1)を作製した。
(製造例7〜14)硬化剤成分の製造
製造例6において、ポリイソシアネート化合物、シランカップリング剤の種類と量を表2の通りとする以外は、製造例6と同様にして、硬化剤(B−2)〜(B−9)を得た。製造例6〜14の配合を表2に示す。
(*2)シランカップリング剤No.2:2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリメトキシシラン、
(*3)シランカップリング剤No.3:3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン。
脱イオン水100部に、チタン白(「JR−701」、商品名、テイカ社製)50部、カーボンブラック(「MA−7」、商品名、三菱化学社製)2部、体質顔料として炭酸カルシウム(「タンカル200」、商品名、足立石灰工業社製)200部、防錆顔料(「ラストン RP」商品名、第一産業化学工業所社製)30部及び分散剤(「DISPERBYK−187」商品名、ビック・ケミー社製)5部を加え、ディスパーにより15分間撹拌混合し、さらにサンドミルにて30分間分散処理した。得られた顔料ペーストP1は粒ゲージで40μm以下であった。
製造例15において、体質顔料の「タンカル200」をバリタ(「硫酸バリウム 100」、商品名、堺化学工業社製、沈降性硫酸バリウム、平均粒子径8μm)とする以外は同様に、顔料ペーストP2を得た。得られた顔料ペーストは粒ゲージで40μm以下であった。
製造例15において、体質顔料の「タンカル200」をタルク(「タルクSSS」、日本タルク社製、平均粒子径12.0μm)とする以外は同様に、顔料ペーストP3を得た。得られた顔料ペーストは粒ゲージで40μm以下であった。
製造例15において、体質顔料の「タンカル200」をチタン白(「JR−701」)とする以外は同様に、顔料ペーストP4を得た。得られた顔料ペーストは粒ゲージで40μm以下であった。
製造例15において、体質顔料の「タンカル200」をクレー(「NNカオリンクレー」、商品名、竹原化学工業社製)とする以外は同様に、顔料ペーストP5を得た。得られた顔料ペーストは粒ゲージで40μm以下であった。
製造例15において、体質顔料の「タンカル200」200部を「タンカル200」100部、シリカ(「CMシリカフラワーM」、商品名、竹折砿業所社製)50部
及びマイカ(「SYA−21R」、商品名、ヤマグチマイカ社製)50部とする以外は同様に、顔料ペーストP6を得た。得られた顔料ペーストは粒ゲージで50μm以下であった。
脱イオン水99部に対して、シリコーン系表面調整剤(「BYK−348」、商品名、ビック・ケミー社製、ポリエーテル変性シロキサン、重量平均分子量1,500、固形分100質量%)0.5部、無機系粘性調整剤(「LAPONITE RD」商品名、ビック・ケミー社製、合成層状ケイ酸塩)0.5部を添加して10分撹拌を続けて希釈剤を作製した。
表3に示す配合で、上記製造例で得られた各アクリル樹脂200質量部(固形分100質量部)とプロピレングリコールモノ−n−プロピルエーテル(*4)30質量部を30分間撹拌し、ついで顔料ペーストを添加してさらに1時間撹拌を続けた。この中に防腐剤(*5)、消泡剤(*6)の順に加え、塗料pHが8.0になるようにトリエチルアミンで調整した後、さらに1時間撹拌を続けて各主剤成分を作製した。
(*5)防腐剤:「デルトップ33」、商品名、武田薬品工業社製、
(*6)消泡剤:「BYK−024」、商品名、ビック・ケミー社製、水系シリコーン系消泡剤。
(*10)粘性調整剤:「ACRYSOL ASE−60」、商品名、Dow Chemical社製、アルカリ膨潤型ポリアクリル酸系粘性調整剤、樹脂固形分28%。
70×150×0.8mmのエポキシ樹脂系電着塗料が塗装された電着塗装板を#240ペーパーで研磨し、鋼板が一部露出した塗装板上に各水性下塗塗料組成物をプライマーサーフェーサーとして、乾燥膜厚で60〜70μmとなるようにスプレー塗装し、60℃で30分間乾燥した後、#400ペーパーで水研磨した。その上に、「レタンWBエコ EV 202サンメタリック」(関西ペイント社製、水性補修用着色ベースコート塗料)を乾燥膜厚で15μmとなるようにスプレー塗装し、10分間静置後60℃で10分間強制乾燥させ、ついで「レタンPGエコ HS(ハイソリッド)クリヤー(Q)」(関西ペイント社製、ウレタン硬化型、環境配慮型クリヤー塗料)を乾燥膜厚で50μmとなるようにスプレー塗装し、60℃で20分間強制乾燥させて各試験塗板を得た。得られた各試験塗板を下記性能試験に供した。
試験項目1:付着性
各試験板の塗面にJIS K 5600−5−6(1990)に準じて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、急激に剥がした後のゴバン目塗膜の残存状態を調べ、下記基準で付着性を評価した。
A:残存個数/全体個数=100個/100個で縁欠けあり
B:残存個数/全体個数=99個〜90個/100個
C:残存個数/全体個数=89個以下/100個。
各試験塗板を40℃の恒温水槽に10日間浸漬し取り出した後、1時間放置後の塗膜の状態を目視で評価した。
A:極少量、ツヤビケ・フクレ・ワレあるものの、実用上問題ないレベル、
B:部分的にツヤビケ・フクレ・ワレあり、
C:全面にツヤビケ・フクレ・ワレあり。
各試験塗板を40℃の恒温水槽に10日間浸漬し取り出した後、塗膜を素地に達するようにクロスカットし、その塗面に粘着セロハンテープを貼り付け強く剥離した後の塗膜面を評価した。
A:部分的に剥離あり、
B:全面剥離あり、
C:クロスカット時に剥離あり。
各プライマーサーフェーサー塗装後に#400ペーパーで水研磨した時のペーパーへの目詰まりの有無で評価した。
A:極少量目詰まりがあるものの実用上問題ないレベル、
B:若干目詰まりあり、
C:目詰まりあり。
プライマーサーフェーサー塗装後、塗面上にキシロールを0.5ml滴下し、10分間静置した後キシロールをふき取り、塗膜の軟化状態を評価した。
A:極めて少し軟化、
B:若干軟化、
C:著しく軟化。
各試験塗板の仕上り性を目視観察した。
A:極少量チヂミが発生しているが実用上問題ないレベル、
B:部分的にチヂミが発生、
C:全面にチヂミが発生。
Claims (8)
- 主剤成分(I)と、硬化剤成分(II)と、を含む多成分型の水性下塗塗料組成物であって、
主剤成分(I)が、水酸基価が15〜180mgKOH/gの範囲内、かつ、ガラス転移温度が30〜70℃の範囲内である水酸基含有アクリル樹脂(A)及び顔料(B)を含み、
硬化剤成分(II)が、イソシアネート基含有率が10質量%以上のポリイソシアネート化合物(C)を含み、主剤(I)及び/又は硬化剤(II)成分がシランカップリング剤(D)を含み、前記(D)成分の含有量が、硬化剤成分(II)の質量を基準として0.01〜10質量%の範囲内である多成分型の水性下塗塗料組成物。 - 前記顔料(B)が、炭酸カルシウム、クレー、タルク、マイカ、バリタ及びシリカから選ばれる少なくとも1種の体質顔料を含むものであり、その含有量が主剤成分(I)に含まれる樹脂固形分100質量部に対して30〜350質量部である請求項1に記載の多成分型の水性下塗塗料組成物。
- 前記硬化剤成分(II)が、水酸基を有さない水溶性溶剤(E)を含有する請求項1又は請求項2に記載の多成分型の水性下塗塗料組成物。
- 前記水酸基含有アクリル樹脂(A)が、共重合成分の総量を基準にして、水酸基含有重合性不飽和モノマー(a)3〜45質量%、ホモポリマーのガラス転移温度が30℃以上である重合性不飽和モノマー40〜85質量%(b)及びその他の重合性不飽和モノマー(c)0〜25質量%を共重合成分とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の多成分型の水性下塗塗料組成物。
- 主剤成分(I)がさらに、ガラス転移温度が−10℃以上且つ30℃未満の樹脂(H)及び/又は粘性調整剤を含む請求項1〜4のいずれか1項に記載の多成分型の水性下塗塗料組成物。
- 主剤成分(I)と硬化剤成分(II)とに加えて、水を主成分とする希釈剤成分(III)とをさらに組み合わせてなる多成分系であって、該希釈剤成分(III)が、シリコーン系表面調整剤(F)を含む請求項1〜5のいずれか1項に記載の多成分型の水性下塗塗料組成物。
- 前記希釈剤成分(III)がさらに、無機系粘性調整剤(G)を含有する請求項6に記載の多成分型の水性下塗塗料組成物。
- 被塗物に、請求項1〜7のいずれか1項に記載の多成分型の水性下塗塗料組成物を塗装する、塗装方法。
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