JP2020063329A - 塗料組成物、塗膜および複層塗膜 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基材上に塗膜を形成するための塗料組成物であって、フェノール変性アルキド樹脂(I)と、ウレタン変性アルキド樹脂(II)と、アルキド樹脂(III)とを、必須成分として含む。本発明においては、これら成分以外の成分が、塗料組成物に含まれていてもよい。
本発明の塗料組成物に含まれるアルキド樹脂(III)は、多塩基酸成分、多価アルコール成分、および不飽和脂肪酸成分を縮重合することにより得られる樹脂である。本発明においては、一般的な塗料組成物に適用できるアルキド樹脂であれば、特に限定されるものではない。
本発明の塗料組成物に含まれるフェノール変性アルキド樹脂(I)は、上記したアルキド樹脂をフェノール樹脂によって変性して得られる樹脂である。本発明においては、一般的な塗料組成物に適用できるフェノール変性アルキド樹脂であれば、特に限定されるものではない。
本発明においては、塗料組成物における樹脂固形分100質量部に対するフェノール変性アルキド樹脂(I)の含有量は、ウレタン変性アルキド樹脂(II)の含有量が5〜45質量部となっている条件下で、5〜45質量部である。8〜40質量部であることが好ましく、15〜30質量部であることが特に好ましい。
本発明の塗料組成物に含まれるウレタン変性アルキド樹脂(II)は、上記したアルキド樹脂の水酸基にイソシアネート基を有する化合物を反応させることによって得られる変性樹脂である。本発明においては、一般的な塗料組成物に適用できるウレタン変性アルキド樹脂であれば、特に限定されるものではない。
本発明においては、塗料組成物における樹脂固形分100質量部に対するウレタン変性アルキド樹脂(II)の含有量は、フェノール変性アルキド樹脂(I)の含有量が5〜45質量部となっている条件下で、5〜45質量部である。7〜40質量部であることが好ましく、10〜20質量部であることが特に好ましい。
ウレタン変性アルキド樹脂(II)のウレタン変性率は、10〜15%であることが好ましい。ウレタン変性率が、10〜15%であれば、ウレタン結合による凝集力が高くなり、耐チヂミ性が向上する。
ウレタン変性率(%)=アルキド樹脂100に対するイソシアネート化合物の仕込み量×87/イソシアネート化合物のイソシアネート当量
本発明の塗料組成物は、必須成分となる、フェノール変性アルキド樹脂(I)、ウレタン変性アルキド樹脂(II)、アルキド樹脂(III)以外の他の成分を任意に含んでいてもよい。他の成分としては、例えば、顔料、併用樹脂、溶剤、タレ止め・沈降防止剤、色分れ防止剤、消泡・ワキ防止剤、レベリング剤、ホルムアルデヒドキャッチャー剤、ドライヤー等が挙げられる。
本発明の塗料組成物は、防錆顔料を含むことが好ましい。防錆顔料を含むことにより、防錆性が付与され、例えば、本発明の塗料組成物を下塗り剤として用いる場合には、防錆機能を有する下塗り塗膜を形成することができる。
本発明の塗料組成物に適用できる溶剤は、特に限定されるものではないが、弱溶剤であることが好ましい。弱溶剤は、すでに塗装されている塗膜に対しての溶解力が低いため、塗り重ね性を向上させ、塗膜のチヂミを抑制することができる。また、臭気を低減することができる。
本発明の塗料組成物の顔料体積濃度(PVC:Pigment volume concentration)は、20〜35%の範囲であることが好ましく、25〜30%であることが特に好ましい。
本発明の塗料組成物は、当業者において通常用いられる方法を適用して、調製することができる。例えば、各成分を、ディスパー、ボールミル、S.G.ミル、ロールミル、プラネタリーミキサー等で混合することにより調製することができる。
本発明の塗料組成物を適用する基材は、特に限定されるものではない。例えば、鉄鋼、アルミニウム、ステンレス等の金属基材や、木部材等が挙げられる。なお、基材は、その用途に応じて様々な形状が存在し、いずれの形状にも適用することができる。
本発明の塗料組成物は、下塗り塗料としても、上塗り塗料としても、いずれの態様にも適用することができる。
(単層塗膜)
本発明の塗膜は、本発明の塗料組成物を硬化させることで得られる。本発明の塗料組成物を、下塗り塗料として用いた場合には、下地塗膜となり、また、上塗り塗料として用いた場合には、表層塗膜を形成することができる。
本発明の塗料組成物は、下塗り塗料としても、上塗り塗料としても、いずれの態様にも適用することができるため、本発明の塗料組成物を硬化させた塗膜の上に、さらに、本発明の塗料組成物を硬化させた塗膜を積層して、複層塗膜を形成することができる。
攪拌機、還流冷却器、水分離器、温度制御装置、窒素導入管を備えたフラスコに、亜麻仁油21.5部、大豆油32.1部、グリセリン7.1部、ペンタエリスリトール11.4部、水酸化リチウム0.04部を仕込み、30分かけて240℃まで昇温した後に、240℃にて30分間維持した。その後、150℃まで冷却し、無水フタル酸31.9部、還流キシロール5部を仕込み、220℃まで昇温し、樹脂酸価5になるまで220℃で反応させた後、ミネラルターペンを加えて不揮発分が50%になるよう調整し、アルキド樹脂のワニスを得た。
[ウレタン変性アルキド樹脂(II)Aの製造]
(アルキド樹脂の製造)
攪拌機、還流冷却器、水分離器、温度制御装置、窒素導入管を備えたフラスコに、大豆油55部、グリセリン13部、ペンタエリスリトール13部、水酸化リチウム0.04部を仕込み、30分かけて240℃まで昇温した後に、240℃にて30分間維持した。その後、150℃まで冷却し、無水フタル酸19部、還流キシロール5部を仕込み、220℃まで昇温し、樹脂酸価7になるまで220℃で反応させた後、ミネラルターペンを加えて不揮発分が50%になるよう調整し、アルキド樹脂のワニスを得た。
得られたアルキド樹脂のワニス200部に、トリレンジイソシアネート12.5部を仕込み、100℃にて6時間反応させた後、ミネラルターペンを加え、揮発分が50%になるように調整し、ウレタン変性率12.5%のウレタン変性アルキド樹脂Aのワニスを得た。
トリレンジイソシアネートの仕込み量を5部に変更した以外は、ウレタン変性アルキド樹脂Aのワニスと同様にして、ウレタン変性率5%のウレタン樹脂変性アルキド樹脂Bのワニスを得た。
トリレンジイソシアネートの仕込み量を10部に変更した以外は、ウレタン変性アルキド樹脂Aのワニスと同様にして、ウレタン変性率10%のウレタン樹脂変性アルキド樹脂Cのワニスを得た。
トリレンジイソシアネートの仕込みを15部に変更した以外は、ウレタン変性アルキド樹脂Aのワニスと同様にして、ウレタン変性率15%のウレタン樹脂変性アルキド樹脂Dのワニスを得た。
アルキド樹脂(III)を固形分換算で27.5部、フェノール変性アルキド樹脂(I)を固形分換算で2.0部、ウレタン変性アルキド樹脂(II)Aを固形分換算で5.0部、防錆顔料3.0部を配合処方し、高速ディスパーで30分間攪拌することによって、塗料組成物を調製した。なお、塗料組成物には、溶媒としてミネラルスピリット、上記以外の成分として、酸化チタン、体質顔料、タレ止め剤、消泡剤、ドライヤー等を配合した。
表1〜7に示される配合処方に従って、実施例1の塗料組成物の調製方法と同様にして、実施例2〜28および比較例1〜3の塗料組成物を調製した。なお、実施例2〜28および比較例1〜3の表中において、防錆顔料「有り」とは、実施例1と同様に防錆顔料を3.0部配合処方したことを示す。
アルキド樹脂(III):上記で得られたアルキド樹脂のワニス
ウレタン変性アルキド樹脂(II)A:上記で得られたウレタン変性アルキド樹脂(II)Aのワニス
ウレタン変性アルキド樹脂(II)B:上記で得られたウレタン変性アルキド樹脂(II)Bのワニス
ウレタン変性アルキド樹脂(II)C:上記で得られたウレタン変性アルキド樹脂(II)Cのワニス
ウレタン変性アルキド樹脂(II)D:上記で得られたウレタン変性アルキド樹脂(II)Dのワニス
フェノール変性アルキド樹脂(I):アルキディア1341(DIC社製)
防錆顔料:亜リン酸カルシウム
実施例1〜28および比較例1〜3で得られた塗料組成物について、以下の方法にて、耐チヂミ性、耐候性、光沢、隠蔽性、防錆性について、評価を行った。結果を表1〜7に示す。
得られた塗料組成物を、10%に希釈した。ブリキ板を準備し、10%希釈塗料組成物を4−22MILサジングテスターにて塗布し、水平に置いて23℃湿度50%で、6時間養生して下塗り塗膜を形成した。形成した下塗り塗膜の上に、10%希釈塗料組成物を、乾燥後の膜厚が35μmとなるように刷毛で塗布して、上塗塗膜を形成した。形成した上塗塗膜を目視で観察し、以下の評価基準でチヂミが発生した下塗り塗膜の厚みを確認することで、耐チヂミ性について評価した。
◎: 下塗り塗膜が12MIL以上でチヂミ発生
○: 下塗り塗膜が9MILでチヂミ発生
△: 下塗り塗膜が8MILでチヂミ発生
×: 下塗り塗膜が7MIL以下でチヂミ発生
JIS K 5516 7.11に従って、鏡面光沢度を評価した。具体的には、ガラス板に、無希釈の塗料組成物を4MILアプリケータで塗装し、水平に置いて、23℃で48時間乾燥後に、デジタル変角光沢計(スガ試験機株式会社製「UGV−5K」)を用いて60度グロスを測定した。評価基準を以下に示す。
◎: 85以上
○: 80以上85未満
△: 75以上80未満
×: 75未満
JIS K 5516 7.9に従って、隠蔽率を評価した。すなわち、JIS K 5600−4−1 4.1.2 方法Bの隠蔽率試験に従って評価した。具体的には、塗料の一般的な試験方法に用いる隠蔽率試験紙(日本テストパネル株式会社製)に、無希釈の塗料組成物を4MILアプリケータによって塗装し、23℃で48時間乾燥後に、色彩色差計(コニカミノルタ社製、CR―400)を用いて、白色部(YW)と黒色部(YB)における三刺激値Yを測定し、隠ぺい率YB/YWを百分率で算出した。評価基準を以下に示す。
◎: 95以上
○: 90以上95未満
△: 85以上90未満
×: 80以上85未満
耐候性評価、および防錆性評価用の試験板を作製するにあたり、基材として、みがき鋼板(150×70×0.8mm)を準備した。まず、みがき鋼板表面の防錆油を溶剤(キシレン)で洗浄し、溶剤をウエスでふき取った。そして、溶剤をふき取ったみがき鋼板の裏面に、錆止め塗料組成物(ハイポンファインプライマーII、日本ペイント株式会社製)を塗装し、裏面をバックシールした。みがき鋼板の裏面の錆止め塗料が乾燥した後、みがき鋼板の表面に、実施例1〜28、および比較例1〜3で得られた塗料組成物を、塗布量が100〜120g/m2なるように、刷毛を用いて塗装した。室温にて24時間放置後、試験板の側面(端面)を上述の錆止め塗料組成物にて塗装し、側面をサイドシールした。さらに、室温にて6日間放置乾燥することで、耐候性評価、および防錆性評価用の試験板を得た。
上記で作成した試験板をJIS K 5516 7.17に従って、屋外暴露により耐候性を白亜化テープで評価した。なお、暴露期間は1年とした。評価基準を以下に示す。
◎: 膨れ、はがれ、および割れがなく、色とつやの変化の程度が大きくない。白亜化等級3以下。
○: 膨れ、はがれ、および割れがなく、色とつやの変化の程度が大きくない。白亜化等級4。
△: 膨れ、はがれ、および割れがなく、色とつやの変化の程度が大きくない。白亜化等級5。
×: 膨れ、はがれ、および割れがなく、色とつやの変化の程度が大きい。白亜化等級5。
上記で作成した試験板をJIS K 5674 7.12に記載の試験方法に従って、JIS K 5600 7.9の附属書1(サイクルD)に示す条件の試験を36サイクル行ない、サイクル腐食性を評価した。評価基準を以下に示す。
◎: 一般面に錆が無く、カット部の片側最大フクレ幅またはサビ幅が1.7mm未満
○: 一般面に錆が無く、カット部の片側最大フクレ幅またはサビ幅が1.7mm以上2.0mm未満
△: 一般面に錆が無く、カット部の片側最大フクレ幅またはサビ幅が2.0mm以上
×: 一般面に錆が認められ、カット部の片側最大フクレ幅またはサビ幅が2.0mm以上
Claims (8)
- 基材上に塗膜を形成する塗料組成物であって、
フェノール変性アルキド樹脂(I)と、ウレタン変性アルキド樹脂(II)と、アルキド樹脂(III)と、を含み、
前記フェノール変性アルキド樹脂(I)の含有量は、前記塗料組成物における樹脂固形分100質量部に対して5〜45質量部であり、
前記ウレタン変性アルキド樹脂(II)の含有量は、前記塗料組成物における全樹脂固形分100質量部に対して5〜45質量部である塗料組成物。 - 前記ウレタン変性アルキド樹脂(II)のウレタン変性率は、10〜15%である、請求項1に記載の塗料組成物。
- 前記塗料組成物の顔料体積濃度(PVC)は、20.0〜35.0%である、請求項1または2に記載の塗料組成物。
- さらに防錆顔料を含む、請求項1〜3いずれかに記載の塗料組成物。
- 下塗り塗料である、請求項1〜4いずれかに記載の塗料組成物。
- 上塗り塗料である、請求項1〜4いずれかに記載の塗料組成物。
- 請求項1〜4いずれかに記載の塗料組成物を硬化させた塗膜。
- 請求項1〜4いずれかに記載の塗料組成物を硬化させた塗膜の上に、請求項1〜4いずれかに記載の塗料組成物を硬化させた塗膜が積層された複層塗膜。
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