JP2023144227A - ウレタン樹脂組成物、塗料組成物、積層体 - Google Patents

ウレタン樹脂組成物、塗料組成物、積層体 Download PDF

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JP2023144227A JP2022051106A JP2022051106A JP2023144227A JP 2023144227 A JP2023144227 A JP 2023144227A JP 2022051106 A JP2022051106 A JP 2022051106A JP 2022051106 A JP2022051106 A JP 2022051106A JP 2023144227 A JP2023144227 A JP 2023144227A
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晃生 江口
Akio Eguchi
学文 浅井
Gakubun Asai
拓郎 石鍋
Takuro Ishinabe
彬 宮地
Akira Miyaji
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Abstract

【課題】本発明は、耐擦傷性に優れ、かつ良好な貯蔵安定性、さらには基材密着性に優れるハードコート層を形成することができるウレタン樹脂組成物、前記ウレタン樹脂組成物からなる塗料組成物、前記ウレタン樹脂組成物の硬化物、前記硬化物の積層された積層体を提供する。【解決手段】ポリオール(A)、ポリイソシアネート(B)、無機微粒子(C)を含むウレタン樹脂組成物であって、前記ポリオール(A)の水酸基価が20~300mgKOH/gであり、前記無機微粒子(C)が水酸基もしくはイソシアネート基と反応可能な官能基を有し、前記無機微粒子(C)の割合が、前記ポリオール(A)100重量部に対して、5~100重量部であるウレタン樹脂組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、ウレタン樹脂組成物、塗料組成物及び積層体に関する。
一般に、ポリカーボネート樹脂や、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリスチレン樹脂
からなる成形品は、軽量で成形性に優れているばかりでなく、透明性も良好で、ガラス製
品に比べて耐衝撃性に優れている。そのため、ポリカーボネート樹脂や、ポリメチルメタ
クリレート樹脂、ポリスチレン樹脂は、ガラス代替の材料として、各種ランプレンズ、窓
材、計器類のカバー等に用いられている。特に、ヘッドランプレンズについては、自動車
のデザインの多様化等からプラスチック材料が使用されている。近年、自動車の軽量化の
ために窓ガラスやサンルーフに耐衝撃性に優れるポリカーボネート樹脂成形品が用いられ
ている。
しかし、ポリカーボネート樹脂成形品はその表面の耐摩耗性や耐擦傷性が不足している
ため、他の硬い物との接触、摩擦、引っ掻き等によって表面に損傷を受けやすく、表面に
発生した損傷はその商品価値を低下させることになる。
このようなポリカーボネート樹脂成形品の欠点を補うために、耐候性が比較的優れてい
るアクリル系、メラミン系、ウレタン系、シリコン系等の硬化原料に、紫外線吸収剤を添
加した被覆材組成物を成形品の表面に塗布し、加熱して硬化膜を形成する方法、あるいは
紫外線、電子線等の活性エネルギー線を照射して硬化し、耐候性を有する硬化膜を形成す
る方法がある。中でも熱乾燥炉での熱硬化性塗料の硬化法は、被塗装物の立体形状によら
ず均一な加熱が容易であることから、得られる硬化膜は部位によらず安定した性能を発現
しやすい等の利点がある。
樹脂成形品の表面に熱硬化性の硬化膜を形成する方法としては、ウレタン樹脂組成物を
含む塗料でコーティングすることが知られている。
特許文献1には、特定のポリオール化合物、ポリイソシアネート化合物、シリカ粒子を
含むウレタン塗料組成物が、特許文献2には、水酸基含有アクリル樹脂でシリカ粒子を被
覆した樹脂被覆シリカ粒子を含む塗料組成物が、特許文献3には、特定のシランカップリ
ング剤で修飾されたコロイダルシリカを含む熱硬化組成物が記載されている。
特開2012-021111号公報 特開2013-001897号公報 特開2020-132751号公報
特許文献1に記載のハードコート層は、所定の割合のアクリルポリオールとシリカ粒子
を配合することで、耐擦傷性に優れるとあるが、近年のより高い耐擦傷性への要求には不
足している。特許文献2に記載の塗料組成物に関しては、水酸基含有アクリル樹脂とシリ
カ粒子からなる樹脂被覆シリカ粒子を含有する塗料組成物が提案されているが、樹脂被覆
シリカ粒子は塗料中での凝集を引き起こすため、貯蔵安定性に劣る。特許文献3に関して
は、所定の割合のポリオールと反応性官能基を有するシリカ粒子を配合することで耐摩耗
性に優れるが、塗膜が柔軟性に劣るため、ハードコート層の剥離やクラックが発生してし
まう場合がある。
本発明は、耐擦傷性に優れ、かつ良好な貯蔵安定性、さらには基材密着性に優れるハー
ドコート層を形成することができるウレタン樹脂組成物、前記ウレタン樹脂組成物からな
る塗料組成物、前記塗料組成物を硬化させてなる硬化物、および前記硬化物が積層された
積層体を提供することを目的とする。
本発明は、以下の態様を有する。
すなわち、本発明の上記目的は、以下の[1]~[15]の手段により解決できる。
[1]ポリオール(A)、ポリイソシアネート(B)、無機微粒子(C)を含むウレタン
樹脂組成物であって、前記ポリオール(A)の水酸基価が20~300mgKOH/gで
あり、前記無機微粒子(C)が水酸基もしくはイソシアネート基と反応可能な官能基を有
し、前記無機微粒子(C)の割合が、前記ポリオール(A)100重量部に対して、5~
100重量部であるウレタン樹脂組成物。
[2]前記無機微粒子(C)がシランカップリング剤で修飾されたコロイダルシリカであ
る[1]記載のウレタン樹脂組成物。
[3]前記無機微粒子(C)の反応性基がイソシアネート基、エポキシ基、メルカプト基
のいずれかである[1]または[2]に記載のウレタン樹脂組成物。
[4]前記ポリオール(A)がアクリルポリオール、ポリエステルポリオールのいずれか
である[1]~[3]いずれか一項に記載のウレタン樹脂組成物。
[5]前記ポリオール(A)の溶解度パラメーターが8.0以上12.0以下である[1
]~[4]のいずれか一項に記載のウレタン樹脂組成物。
[6]前記ポリオール(A)のガラス転移温度が-40℃以上100℃以下である[1]
~[5]のいずれか一項に記載のウレタン樹脂組成物。
[7]前記ポリオール(A)の重量平均分子量が900以上200000未満である[1
]~[6]のいずれか一項に記載のウレタン樹脂組成物。
[8]前記ポリオール(A)以外にポリカーボネートポリオール(D)を含む[1]~[
7]のいずれか一項に記載のウレタン樹脂組成物。
[9]前記ウレタン樹脂組成物が紫外線吸収剤(E)を含む[1]~[8]いずれか一項
に記載のウレタン樹脂組成物。
[10]前記紫外線吸収剤(E)がヒドロキシフェニルトリアジン系である[1]~[9
]いずれか一項に記載のウレタン樹脂組成物。
[11]前記ウレタン樹脂組成物がヒンダードアミン系光安定剤(F)を含む[1]~[
10]いずれかに記載のウレタン樹脂組成物。
[12][1]~[11]いずれか一項に記載のウレタン樹脂組成物からなる塗料組成物

[13][1]~[11]いずれか一項に記載のウレタン樹脂組成物を硬化させてなる硬
化物。
[14][1]~[11]いずれか一項に記載のウレタン樹脂組成物をポリカーボネート
樹脂基材上に塗布し、120℃雰囲気下30分乾燥させることで得られた硬化物の膜厚が
5~30μmであるときに、JIS5600-5-4に準ずる引っ掻き硬度がHB以上に
なる硬化物。
[15][13]または[14]に記載の硬化物からなる塗膜を有する積層体。
本発明によれば、耐擦傷性に優れ、かつ良好な貯蔵安定性、さらには基材密着性に優れ
るハードコート層を形成することができるウレタン樹脂組成物、前記ウレタン樹脂組成物
からなる塗料組成物、前記塗料組成物を硬化させてなる硬化物、および前記硬化物が積層
された積層体を提供できる。
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明するが、以下の説明は、本発明の実施の形態の
一例であり、本発明はその要旨を超えない限り、以下の記載内容に限定されるものではな
い。
なお、本明細書において「~」という表現を用いる場合、その前後の数値又は物性値を
含む表現として用いるものとする。また、本発明において、「(メタ)アクリル」という
表現を用いた場合、「アクリル」と「メタクリル」の一方又は両方を意味するものとする
。「(メタ)アクリレート」、「(メタ)アクリロイル」等についても同様である。
<ウレタン樹脂組成物>
本発明のウレタン樹脂組成物は、ポリオール(A)、ポリイソシアネート(B)、無機
微粒子(C)を含むウレタン樹脂組成物であって、前記ポリオール(A)の水酸基価が2
0~300mgKOH/gであり、前記無機微粒子(C)が水酸基もしくはイソシアネー
ト基と反応可能な官能基を有し、前記無機微粒子(C)の割合が、前記ポリオール(A)
100重量部に対して、5~100重量部であるものである。
<ポリオール(A)>
ポリオール(A)は水酸基価が20~300mgKOH/gの範囲内であり、1分子中
に2個以上の水酸基を有する化合物である。ただし、後述のポリカーボネートポリオール
(D)を除く。
樹脂組成物のポットライフ、他成分との相溶性、および形成される塗膜の耐擦傷性、耐
薬品性、密着性の観点から、ポリオール(A)の水酸基価は通常、20~300mgKO
H/g、好ましくは45~280mgKOH/g、より好ましくは60~250mgKO
H/g、さらに好ましくは80~220mgKOH/g、最も好ましくは100~210
mgKOH/gの範囲である。該当範囲で使用することで、塗膜の耐擦傷性が良好なもの
となる。ポリオール(A)の水酸価が20mgKOH/gよりも小さくなると、耐擦傷性
が低下し、300mgKOH/g以上になると基材密着性が低下する。また水酸基価は、
例えばポリオール(A)をピリジン中で過剰の無水酢酸と反応させ、遊離する酢酸を水酸
化カリウムで滴定する方法で測定することができる。
また、ポリオール(A)の溶解度パラメーター(SP値)はポリイソシアネート(B)
、無機微粒子(C)、紫外線吸収剤(E)などの他成分との相溶性を確保するため、通常
、8.0~12.0、好ましくは8.5~11.5、さらに好ましくは8.8~11.0
、最も好ましくは9.0~10.5の範囲である。該当範囲で使用することで、ポリオー
ル(A)と他成分の相溶性が確保され、耐擦傷性と耐候性が良好になる。ポリオール(A
)のSP値が8.0よりも小さくなると無機微粒子(C)や紫外線吸収剤(E)との相溶
性が低下し、耐擦傷性と耐候性が低位になる。ポリオール(A)のSP値が12.0より
も大きくなると、ポリイソシアネート(B)との相溶性が低下し、外観不良と耐擦傷性の
低下を引き起こす。
ここでSP値は溶解性の尺度となるものであり、次のようにして測定される。参考文献
SUH,CLARKE[J.P.S.A-1,5,1671-1681(1967)]。
・測定温度 20℃
・サンプル 樹脂0.5gを100mlビーカーに秤量し、良溶媒10mlをポールピペ
ットを用いて加え、マグネティックスターラーにより溶解する。
・溶媒 良溶媒:アセトン。
貧溶媒:n-ヘキサン、イオン交換水。
・濁点測定 50mlビュレットを用いて貧溶媒を滴下し、濁りが生じた点を滴下量とす
る。
・計算 樹脂のSP値δは次式によって与えられる。
Figure 2023144227000001
また、ポリオール(A)のガラス転移温度(Tg)は押し込み硬度と耐擦傷性を両立す
るため、通常-40~100℃、好ましくは0~95℃、さらに好ましくは15~90℃
、最も好ましくは24~70℃である。該当範囲で使用することで、良好な押し込み硬度
と耐擦傷性を両立することができる。Tgが-40℃よりも低くなると、押し込み硬度が
低下し、100℃よりも高くなると、耐擦傷性が低下するとともに塗膜の外観不良を引き
起こす。ここでポリオールのTgは示差走査熱量計(DSC)を用いて測定することがで
きる。具体的な測定条件は後掲の実施例に示す。
さらに、ポリオール(A)の重量平均分子量(Mw)は、樹脂組成物の用途に応じて適
宜選択されるべきであるが、好ましくは900~200,000、より好ましくは1,0
00~50,000、さらに好ましくは1,800~20,000、特に好ましくは5,
000~10,000の範囲である。当該範囲で使用することで、耐擦傷性と押し込み硬
度の両立が可能となり、さらに組成物の粘度も適切な範囲としやすく、塗膜形成時のレベ
リング性も良好なものとすることができる。重量平均分子量(Mw)は、ゲル・パーミエ
ーション・クロマトグラフィー(GPC)を用いて、ポリスチレン標準による換算値とし
て決定することができる。具体的な測定条件は後掲の実施例に示す。
上記を満たすポリオールとしては、アクリルポリオール、ポリエステルポリオール、ポ
リエーテルポリオール等の樹脂を用いることができるが、それらの中でも、水酸基価の調
整がしやすく、良好な耐候性を有するハードコート層を形成しやすいという観点からアク
リルポリオール、ポリエステルポリオールが好ましく、アクリルポリオールが最も好まし
い。
これらのポリオールは単独で用いてもよく、2種類以上を併用してもよい。
<アクリルポリオール>
アクリルポリオールは例えば一分子中に1個以上の水酸基を有するエチレン性不飽和結
合を有する単量体(a1)と、これに共重合可能な他のエチレン性不飽和単量体(a2)
とを、共重合させることによって得ることができる。
一分子中に1個以上の水酸基を有するエチレン性不飽和結合を有する単量体(a1)と
しては、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシ
プロピル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキ
シプロピル、(メタ)アクリル酸3-ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロ
キシブチル、グリセロール(メタ)アクリレート、シクロヘキサンジメタノールモノ(メ
タ)アクリレート、「プラクセルF」シリーズ((株)ダイセル製カプロラクトン付加単
量体、商品名)等のカプロラクトン付加単量体、「ブレンマーPME-100」(日油(
株)製、メトキシポリエチレングリコールメタクリレート(エチレングリコールの連鎖が
2であるもの)、商品名)、「ブレンマーPME-200」(日油(株)製、メトキシポ
リエチレングリコールメタクリレート(エチレングリコールの連鎖が4であるもの)、商
品名)、「ブレンマーPME-400」(日油(株)製、メトキシポリエチレングリコー
ルメタクリレート(エチレングリコールの連鎖が9であるもの)、商品名)、「ブレンマ
ーAME-100」(日油(株)製、商品名)、「ブレンマーAME-200」(日油(
株)製、商品名)及び「ブレンマー50AOEP-800B」(日油(株)製、商品名)
等のグリコールエステル系単量体等の水酸基含有(メタ)アクリル酸エステルが挙げられ
る。
単量体(a1)としては入手のしやすさと、耐擦傷性の観点から(メタ)アクリル酸2
-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸
4-ヒドロキシブチル、プラクセルFM1((株)ダイセル製、メタアクリル酸2-ヒド
ロキシエチル1molカプロラクトン付加単量体、商品名)、プラクセルFM2((株)
ダイセル製、メタアクリル酸2-ヒドロキシエチル1molカプロラクトン付加単量体、
商品名)、プラクセルFA1((株)ダイセル製、アクリル酸2-ヒドロキシエチル1m
olカプロラクトン付加単量体、商品名)、プラクセルFA2D((株)ダイセル製、ア
クリル酸2-ヒドロキシエチル1molカプロラクトン付加単量体、商品名)が好ましく
、なかでも(メタ)アクリル酸2-ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2-ヒドロキ
シプロピル、(メタ)アクリル酸4-ヒドロキシブチルが特に好ましい。
アクリルポリオール中の単量体(a1)由来の構成比率は、アクリルポリオールの全構
成単位100質量%に対して、通常、5~70質量%、好ましくは10~65質量%、よ
り好ましくは14~58質量%、さらに好ましくは18~51質量%、最も好ましくは2
5~52質量の範囲である。この範囲内で使用することで、望みの水酸基価を有するアク
リルポリオールを得ることができる。
一分子中に1個以上の水酸基を有するエチレン性不飽和結合を有する単量体と共重合可
能な他のエチレン性不飽和単量体としては、種々のものが用いられ得るが、例えば、以下
の単量体が挙げられる。
(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n-プロ
ピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n-ブチル、(メタ)アク
リル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t-ブチル、(メタ)アクリル酸イソアミル、(
メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル、(メタ)アクリル
酸オクチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸ノニル、(メタ)ア
クリル酸イソノニル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メ
タ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸トリデシル、(メタ)アクリル酸ヘキサデ
シル、(メタ)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸イソステアリル、(メタ)ア
クリル酸ドコシル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ
)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)ア
クリル酸イソボルニル、(メタ)アクリル酸3,5,5-トリメチルシクロヘキシル、(
メタ)アクリル酸ジシクロペンタニル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンテニル、(メタ
)アクリル酸ジシクロペンテニルオキシエチル、テルペンアクリレートやその誘導体、水
添ロジンアクリレートやその誘導体、の炭化水素基含有(メタ)アクリル酸エステル;
(メタ)アクリル酸、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタル酸、
2-(メタ)アクリロイルオキシプロピルヘキサヒドロフタル酸、2-(メタ)アクリロ
イルオキシエチルフタル酸、2-(メタ)アクリロイルオキシプロピルフタル酸、2-(
メタ)アクリロイルオキシエチルマレイン酸、2-(メタ)アクリロイルオキシプロピル
マレイン酸、2-(メタ)アクリロイルオキシエチルコハク酸、2-(メタ)アクリロイ
ルオキシプロピルコハク酸、クロトン酸、フマル酸、マレイン酸、イタコン酸、シトラコ
ン酸、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、イタコン酸モノメチル、イタコン
酸モノエチル、イタコン酸モノブチル、フマル酸モノメチル、フマル酸モノエチル、フマ
ル酸モノブチル、シトラコン酸モノエチル等のカルボキシル基含有ビニル単量体;
無水マレイン酸、無水イタコン酸等の酸無水物基含有ビニル単量体;
(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチ
ル(メタ)アクリルアミド、N-イソプロピル(メタ)アクリルアミド、N-t-ブチル
(メタ)アクリルアミド、N-t-オクチル(メタ)アクリルアミド、N-メチロール(
メタ)アクリルアミド、ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、N-メトキシメチル
(メタ)アクリルアミド、N-ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、ダイアセトン(
メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N
-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N-ビニルアセトアミド、マレイン
酸アミド、N,N’-メチレンビス(メタ)アクリルアミド等のアミド結合含有鎖式ビニ
ル単量体、(メタ)アクリロイルモルフォリン、N-ビニルピロリドン、N-ビニル-ε
-カプロラクタム、マレイミド等のアミド結合含有環式ビニル単量体等のアミド結合含有
ビニル単量体;
ジメチルマレート、ジブチルマレート、ジメチルフマレート、ジブチルフマレート、ジ
ブチルイタコネート、ジパーフルオロシクロヘキシルフマレート等の不飽和ジカルボン酸
ジエステル単量体;
(メタ)アクリル酸グリシジル、α-エチルアクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル
酸3,4-エポキシブチル等のエポキシ基含有ビニル単量体;
ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレ
ート等のアミノ基含有(メタ)アクリル酸エステル系単量体;
ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3-ブチレング
リコールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1
,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アク
リレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコール
ジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピ
レングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレー
ト、1,9-ノナンジオールジ(メタ)アクリレート、1,10-デカンジオールジ(メ
タ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリ
トールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレー
ト、アリル(メタ)アクリレート、トリアリルシアヌレート、マレイン酸ジアリル、ポリ
プロピレングリコールジアリルエーテル等の多官能性のビニル単量体;
ビニルピリジン、ビニルカルバゾール等の複素環系単量体;
3-(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプ
ロピルメチルジエトキシシラン、3-(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン
、3-アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルト
リエトキシシラン等のシランカップリング剤含有単量体;
トリメチルシリル(メタ)アクリレート、トリエチルシリル(メタ)アクリレート、ト
リ-n-プロピルシリル(メタ)アクリレート、トリ-n-ブチルシリル(メタ)アクリ
レート、トリ-n-アミルシリル(メタ)アクリレート、トリ-n-ヘキシルシリル(メ
タ)アクリレート、トリフェニルシリル(メタ)アクリレート、トリ-p-メチルフェニ
ルシリル(メタ)アクリレート、トリベンジルシリル(メタ)アクリレート、トリイソプ
ロピルシリル(メタ)アクリレート、トリイソブチルシリル(メタ)アクリレート、トリ
-s-ブチルシリル(メタ)アクリレート、トリ-2-メチルイソプロピルシリル(メタ
)アクリレート、トリ-t-ブチルシリル(メタ)アクリレート、エチルジメチルシリル
(メタ)アクリレート、n-ブチルジメチルシリル(メタ)アクリレート、ジイソプロピ
ル-n-ブチルシリル(メタ)アクリレート、ジシクロヘキシルフェニルシリル(メタ)
アクリレート、t-ブチルジフェニルシリル(メタ)アクリレート、トリイソプロピルシ
リルメチルマレート、トリイソプロピルシリルアミルマレート、トリ-n-ブチルシリル
-n-ブチルマレート、t-ブチルジフェニルシリルメチルマレート、t-ブチルジフェ
ニルシリル-n-ブチルマレート、トリイソプロピルシリルメチルフマレート、トリイソ
プロピルシリルアミルフマレート、トリ-n-ブチルシリル-n-ブチルフマレート、t
-ブチルジフェニルシリルメチルフマレート、t-ブチルジフェニルシリル-n-ブチル
フマレート、サイラプレーンFM-0711(JNC(株)製、商品名)、サイラプレー
ンFM-0721(JNC(株)製、商品名)、サイラプレーンFM-0725(JNC
(株)製、商品名)、サイラプレーンTM-0701(JNC(株)製、商品名)、サイ
ラプレーンTM-0701T(JNC(株)製、商品名)、X-22-174ASX(信
越化学工業(株)製、商品名)、X-22-174BX(信越化学工業(株)製、商品名
)、KF-2012(信越化学工業(株)製、商品名)、X-22-2426(信越化学
工業(株)製、商品名)、X-22-2404(信越化学工業(株)製、商品名)等の、
シランカップリング剤含有単量体以外のオルガノシリル基含有単量体;
塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロ
エチレン等のハロゲン化オレフィン;
(メタ)アクリル酸2-イソシアナトエチル等のイソシアナト基含有単量体;
2,2,2-トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、2,2,3,3,3-ペンタ
フルオロフェニル(メタ)アクリレート、2-(パーフルオロブチル)エチル(メタ)ア
クリレート、3-(パーフルオロブチル)-2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレー
ト、2-(パーフルオロヘキシル)エチル(メタ)アクリレート、3-パーフルオロヘキ
シル-2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3-(パーフルオロ-3-メチル
ブチル)-2-ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2,2,3,3-テトラフル
オロプロピル(メタ)アクリレート、1H,1H,5H-オクタフルオロペンチル(メタ
)アクリレート、1H,1H,5H-オクタフルオロペンチル(メタ)メタクリレート、
1H,1H,2H,2H-トリデカフルオロオクチル(メタ)アクリレート、1H-1-
(トリフルオロメチル)トリフルオロエチル(メタ)アクリレート、1H,1H,3H-
ヘキサフルオロブチル(メタ)アクリレート、1,2,2,2-テトラフルオロ-1-(
トリフルオロメチル)エチル(メタ)アクリレート等のフッ素含有単量体(ただしハロゲ
ン化オレフィンを除く);
1-ブトキシエチル(メタ)アクリレート、1-(シクロへキシルオキシ)エチルメタ
クリレート)、2-テトラヒドロピラニル(メタ)アクリレート等のアセタール構造を持
つ単量体;
4-メタクリロイルオキシベンゾフェノン、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルト
ルエン、(メタ)アクリロニトリル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニル単量体
等。
これらの単量体を用いる場合、その単量体は1種であってもよく、2種以上であっても
よい。
単量体(a2)としては、SP値やTgの設計のしやすさから、炭化水素含有アクリル
酸エステルが好ましく、なかでも(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル
、(メタ)アクリル酸ノルマルプロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)ア
クリル酸ノルマルブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘ
キシル、(メタ)アクリル酸2-エチルヘキシル(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)
アクリル酸ステアリルなどの炭素数1~13のアルキル基を有する単量体が好ましく、さ
らに好ましいのは炭素数1~8のアルキル基を有する単量体である。
また、耐候性の観点から、単量体(a2)のうち、芳香族を有する単量体、例えばスチ
レン、(メタ)アクリル酸ベンジル等の含有量が、アクリルポリオールの全構成単位10
0質量%に対して、0~30質量%の範囲にあることが好ましく、0~20質量%の範囲
にあることがより好ましく、さらに好ましくは芳香族を有する単量体を含まない。
単量体(a2)は、酸基を有する単量体を含んでいてもよい。酸基を有する単量体とし
ては、以下の化合物が挙げられるが、これらに限定されない。
(メタ)アクリル酸、イタコン酸、シトラコン酸、マレイン酸、マレイン酸モノメチル
、マレイン酸モノブチル、イタコン酸モノメチル、イタコン酸モノブチル、ビニル安息香
酸、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)アクリレート等。
酸基を有する単量体を含むことで、塗料組成物の硬化を速めることができる。
アクリルポリオールにおける酸基を有する単量体の構成比率は、アクリルポリオールの
全構成単位100質量%に対して、0~10質量%であることが好ましい。この構成比率
は少ないほど塗膜の耐水性を維持しやすくなる。
アクリルポリオールの製造方法において、例えば、溶液重合法、懸濁重合法、塊状重合
法、乳化重合法等の公知の重合方法が適用できる。重合方法としては、製造されるアクリ
ルポリオールの生産性及び塗料組成物としての利用しやすさの点から重合溶媒を用いた溶
液重合法が好ましい。
この重合法は、例えば、重合容器内に重合溶媒、単量体及びラジカル重合開始剤を供給
し、所定の反応温度で重合させることにより実施できる。
ラジカル重合に用いるラジカル重合開始剤としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイ
ド、ジ-t-ブチルパーオキシド等の有機過酸化物;2,2’-アゾビスブチロニトリル
、2,2’-アゾビス(2,4-ジメチルバレロニトリル)、2,2’-アゾビス(4-
メトキシ-2,4-ジメチルバレロニトリル)等のアゾ化合物が挙げられるが、これらに
限定されない。これらのラジカル重合開始剤は1種のみを用いても2種以上を組み合わせ
て用いてもよい。ラジカル重合開始剤はアクリルポリオールの全構成単位100質量%に
対して0.01~5質量%の範囲で用いることが好ましい。
また、ラジカル重合の際には、(メタ)アクリル樹脂の重量平均分子量を制御するなど
の目的で、連鎖移動剤を用いることができる。連鎖移動剤としては、例えば、ブタンチオ
ール、オクタンチオール、デカンチオール、ドデカンチオール、ヘキサデカンチオール、
オクタデカンチオール、シクロヘキシルメルカプタン、チオフェノール、チオグリコール
酸オクチル、2-メルカプトプロピオン酸オクチル、3-メルカプトプロピオン酸オクチ
ル、メルカプトプロピオン酸2-エチルヘキシルエステル、チオグリコール酸2-エチル
へキシル、ブチル-3-メルカプトプロピオネート、メルカプトプロピルトリメトキシシ
ラン、メチル-3-メルカプトプロピオネート、2,2-(エチレンジオキシ)ジエタン
チオール、エタンチオール、4-メチルベンゼンチオール、オクタン酸2-メルカプトエ
チルエステル、1,8-ジメルカプト-3,6-ジオキサオクタン、デカントリチオール
、ドデシルメルカプタン、ジフェニルスルホキシド、ジベンジルスルフィド、2,3-ジ
メチルカプト-1-プロパノ-ル、メルカプトエタノール、チオサリチル酸、チオグリセ
ロール、チオグリコール酸、3-メルカプトプロピオン酸、チオリンゴ酸、メルカプト酢
酸、メルカプト琥珀酸、2-メルカプトエタンスルホン酸等のチオール系化合物等が挙げ
られる。これらは、1種のみを用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
連鎖移動剤の使用量は、アクリルポリオールの全構成単位100質量%に対して0.1
~25質量%が好ましく、0.5~20質量%がより好ましく、1.0~15質量%がさ
らに好ましい。
溶液重合法に使用できる重合溶媒としては、たとえば下記の溶剤が挙げられる。
トルエン、キシレン、及びその他高沸点の芳香族溶剤等の芳香族系溶剤;酢酸エチル、
酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、及びセロソルブアセ
テート等のエステル系溶剤;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペン
タノン、シクロへプタノン、及びシクロヘキサノン等のケトン系溶剤;メチルアルコール
、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、n-ブチルアルコール、イソブチルアル
コール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ダイアセトンアルコール等のアルコ
ール系溶剤;SS-100(JXTGエネルギー(株)製、製品名)、及びシクロヘキサ
ン等の炭化水素系溶剤等。重合溶剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わ
せて用いてもよい。
なかでも、ポリイソシアネート(B)との意図せぬ反応を防ぐために、3級アルコール
を除くアルコール系溶剤以外の溶剤が好ましい。
<ポリエステルポリオール>
ポリエステルポリオールは多価カルボン酸を主体とした酸成分と、多価アルコールを主
体としたアルコール成分との重縮合物である。
酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸またはその無水物、2,6-
ナフタレンジカルボン酸、2,7-ナフタレンジカルボン酸などの
芳香族ジカルボン酸およびその無水物;コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシ
ン酸、ドデカンジカルボン酸、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸などの脂肪族ジカル
ボン酸があげられる。さらに、γ-ブチロラクトン、ε-カプロラクトンなどのラクトン
類;および対応するヒドロキシカルボン酸や、p-オキシエトキシ安息香酸などの芳香族
オキシモノカルボン酸;トリメリット酸、トリメジン酸、ピロメリット酸などの3価以上
の多価カルボン酸を含むことができる。
アルコール成分としては、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-
ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、1,5-ヘキサンジ
オール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,4-シクロヘキサンジオ
ール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールAアルキレンオキシド付加
物、ビスフェノールSアルキレンオキシド付加物のほか、1,2-プロパンジオール、ネ
オペンチルグリコール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、1,2-ペ
ンタンジオール、2,3-ペンタンジオール、1,4-ペンタンジオール、1,4-ヘキ
サンジオール、2,5-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1
,2-ドデカンジオール、1,2-オクタデカンジオールなどの側鎖を有する脂肪族グリ
コールがある。アルコール成分はまた、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエ
リスリトールなどの3価以上の多価アルコールを含んでもよい。
<ポリイソシアネート(B)>
本発明におけるポリイソシアネート(B)は、ポリオール(A)の水酸基と反応するこ
とでウレタン結合を形成し、硬化膜の架橋密度を増加させ、耐候性、耐薬品性及び硬化膜
の硬度を向上させる。
前記ポリイソシアネート(B)としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、ジシクロ
ヘキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、1,3-ビス(イソシ
アナトメチル)シクロヘキサン、4,4-ジシクロヘキシルジイソシアネート等の2官能
のイソシアネート、上記の2官能のイソシアネートを出発原料として合成されたビュレッ
ト体、トリメチロールプロパンアダクト体、イソシアヌレート体、アロファネート体等の
3官能以上のイソシアネート等が挙げられる。
3官能以上のイソシアネートとしては、旭化成株式会社製のヘキサメチレンジイソシア
ネートのビュレット体(商品名:デュラネート(登録商標。以下同じ。)24A-100
)、ヘキサメチレンジイソシアネートのアダクト体(商品名:デュラネートP-301-
75E)、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体(商品名:デュラネー
トTPA-100)、多官能型イソシアネート(商品名:デュラネートMHG-80B)
、ブロック型イソシアネート(商品名:デュラネートMF-K60X)、三井化学社製の
1,3-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンのトリメチロールプロパンアダクト
体(商品名:タケネート(登録商標。以下同じ。)D-120N)、1,3-ビス(イソ
シアナトメチル)シクロヘキサンのイソシアヌレート体(商品名:タケネートD-127
N)、イソホロンジイソシアネートのトリメチロールプロパンアダクト体(商品名:タケ
ネートD-140N)、住化コベストロウレタン社製のヘキサメチレンジイソシアネート
のアロファネート体(商品名:デスモジュール(登録商標。以下同じ。)XP2679)
、EVONIK社製のイソホロンジイソシアネートのイソシアヌレート体(商品名:デス
モジュールT-1890/100)等が挙げられる。
前記ポリイソシアネート(B)としては、硬化膜の架橋密度を増加させ、耐候性、耐汚
染性及び硬化膜の硬度を向上させる点から、3官能以上のイソシアネートが好ましい。前
記ポリイソシアネート(B)は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
前記ポリイソシアネート(B)とポリオール(A)との配合比は、硬化膜の性能の点か
らNCO/OH[ポリイソシアネート(B)が有するイソシアネート基のモル数/ポリオ
ール(A)の水酸基のモル数]は0.5以上2.0以下になるように配合することが好ま
しく、0.7以上1.8以下がより好ましく、0.8以上1.5以下がさらに好ましい。
前記ポリイソシアネート(B)が有するイソシアネート基の当量比が前記下限値以上で
あれば、前記樹脂組成物の硬化速度をより速くすることができ、かつ前記樹脂組成物の硬
化膜の架橋密度が高くなり、硬化膜の硬度や耐水性が向上しやすい。前記ポリイソシアネ
ート(B)が有するイソシアネート基の当量比が前記上限値以下であれば、前記樹脂組成
物の硬化膜を形成した後の乾燥性及び密着性が向上しやすい。
<無機微粒子(C)>
本発明における無機微粒子(C)は、表面に水酸基又はイソシアネート基と反応可能な
官能基を有する。
前記無機微粒子(C)は表面に水酸基又はイソシアネート基と反応可能な官能基を有す
ることにより、樹脂成分に無機微粒子(C)が固定化されるので硬化膜の耐摩耗性が向上
する。
水酸基と反応可能な官能基としてはイソシアネート基、エポキシ基、カルボキシル基等
が挙げられる。また、イソシアネート基と反応可能な官能基としてはメルカプト基、水酸
基、アミノ基、カルボキシル基、イソシアネート基等が挙げられる。
水酸基又はイソシアネート基との反応性が高い点から、無機微粒子(C)の水酸基又はイ
ソシアネート基と反応可能な官能基としては、メルカプト基、イソシアネート基、アミノ
基及びエポキシ基が好ましい。
前記無機微粒子(C)は、例えば、表面に水酸基又はイソシアネート基と反応可能な官能
基を有さないシリカ粒子を、水酸基又はイソシアネート基と反応可能な官能基を有するシ
ランカップリング剤で表面処理することで得ることができる。
表面に水酸基又はイソシアネート基と反応可能な官能基を有さないシリカ粒子として、
例えば、日産化学株式会社製のメタノール分散シリカゾル(MA-ST、MA-ST-M
)、イソプロピルアルコール分散シリカゾル(IPA-ST、IPA-ST-L、IPA
-ST-ZL、IPA-ST-UP)、エチレングリコール分散シリカゾル(EG-ST
、EG-ST-L)、ジメチルアセトアミド分散シリカゾル(DMAC-ST、DMAC
-ST-L)、キシレン/ブタノール分散シリカゾル(XBA-ST)、メチルエチルケ
トン分散シリカゾル(MEK-ST、MEK-ST-L、MEK-ST-ZL、MEK-
ST-UP)、メチルイソブチルケトン分散シリカゾル(MIBK-ST)、プロピレン
グリコールモノメチルエーテルアセテート分散シリカゾル(PMA-ST)等の市販品を
用いることができる。
水酸基又はイソシアネート基と反応可能な官能基を有するシランカップリング剤として
、例えば、2-(3,4-エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3-グ
リシドキシプロピルトリメトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチルジメトキシシ
ラン、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、3-グリシドキシプロピルメチル
ジエトキシシラン等のグリシジル基を有するシラン化合物、1-メルカプトメチルトリメ
トキシシラン、1-メルカプトメチルメチルジメトキシシラン、1-メルカプトメチルト
リエトキシシラン、1-メルカプトメチルメチルジエトキシシラン、3-メルカプトプロ
ピルトリメトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3-メルカ
プトプロピルトリエトキシシラン、3-メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン等の
メルカプト基を有するシラン化合物、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルメ
チルジメトキシシラン、N-2-(アミノエチル)-3-アミノプロピルトリメトキシシ
ラン、3-アミノプロピルトリメトキシシラン、3-アミノプロピルトリエトキシシラン
等のアミノ基を有するシラン化合物、3-イソシアネートプロピルトリエトキシシラン等
が挙げられる。
また、市販されている前記無機微粒子(C)の分散液として、例えば、日産化学社製のM
EK-EC-2130Y、MEK-EC-6150P、MEK-EC-7150P等が挙
げられる。
前記無機微粒子(C)は、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の樹脂組成物における前記無機微粒子(C)の含有量は、ポリオール(A)10
0重量部に対して、5重量部以上100重量部以下であることが好ましく、10重量部以
上50重量部以下がより好ましく、15重量部以上40重量部以下であることがさらに好
ましい。
前記無機微粒子(C)の含有量が前記上限値以下であれば、長期間にわたり高外観を維
持しやすく、塗料のコストを下げやすい。前記無機微粒子(C)の含有量が前記下限値以
上であれば、得られる硬化膜の耐擦傷性及び硬度が向上しやすい。
前記無機微粒子(C)の平均粒子径は、2nm以上300nm以下が好ましく、2nm
以上200nm以下がより好ましく、4nm以上100nm以下がさらに好ましく、4n
m以上50nm以下が特に好ましい。
前記無機微粒子(C)の平均粒子径が前記下限値以上であれば、耐擦傷性が向上しやす
い。前記無機微粒子(C)の平均粒子径が前記上限値以下であれば、前記樹脂組成物の硬
化膜の透明性を維持しやすい。
なお、前記無機微粒子(C)の平均粒子径は、BET吸着法による比表面積測定値(J
IS-Z8830に準ずる)から換算した値を用いる。
<ポリカーボネートポリオール(D)>
本発明のウレタン樹脂組成物は前記ポリオール(A)以外にポリカーボネートポリオー
ル(D)を含んでいてもよい。ポリカーボネートポリオールとしては、分子内にポリカー
ボネート構造を有し、末端に2個以上の水酸基を有していれば構わないが、末端が1級の
水酸基であることが好ましい。耐候性の点から前記ポリカーボネートポリオールとしては
、脂肪族ポリカーボネートポリオールが好ましい。
前記脂肪族ポリカーボネートポリオールとしては、クラレ社製のクラレポリオール(登
録商標。以下同じ。)C-1090(水酸基価112mg・KOH/g、重量平均分子量
(Mw)1000(カタログ値))、クラレポリオールC-2090(水酸基価56.1
mg・KOH/g、重量平均分子量(Mw)2000(カタログ値))、クラレポリオー
ルC-3090(水酸基価37mg・KOH/g、重量平均分子量(Mw)3000(カ
タログ値))、旭化成社製のデュラノール(登録商標。以下同じ)T-5651(水酸基
価112mg・KOH/g、重量平均分子量(Mw)1000(カタログ値))、デュラ
ノールT-5652(水酸基価56mgKOH/g、重量平均分子量(Mw)2000(
カタログ値))、デュラノールT-4691(水酸基価112mg・KOH/g、重量平
均分子量(Mw)1000(カタログ値))、デュラノールT-4692(水酸基価56
mg・KOH/g、重量平均分子量(Mw)2000(カタログ値))、デュラノールT
-4671(水酸基価112mg・KOH/g、重量平均分子量(Mw)1000(カタ
ログ値))、デュラノールG-4672(水酸基価56mg・KOH/g、重量平均分子
量(Mw)2000(カタログ値))、デュラノールG-3450J(水酸基価140m
g・KOH/g、重量平均分子量(Mw)800(カタログ値))、デュラノールG-3
452(水酸基価56mg・KOH/g、重量平均分子量(Mw)2000(カタログ値
))、三菱ケミカル社製ベネビオール(登録商標。以下同じ)NL1010DB(水酸基
価112mg・KOH/g、重量平均分子量(Mw)1000(カタログ値))、ベネビ
オールNL2010DB(水酸基価56mgKOH/g、重量平均分子量(Mw)200
0(カタログ値))、ベネビオールNL1000B(水酸基価112mg・KOH/g、
重量平均分子量(Mw)1000(カタログ値))、ベネビオールNL2000B(水酸
基価56mg・KOH/g、重量平均分子量(Mw)2000(カタログ値))、ベネビ
オールNL1050B(水酸基価112mg・KOH/g、重量平均分子量(Mw)10
00(カタログ値))、ベネビオールNL2050B(水酸基価56mg・KOH/g、
重量平均分子量(Mw)2000(カタログ値))、ベネビオールHS0840B(水酸
基価140mg・KOH/g、重量平均分子量(Mw)800(カタログ値))、ベネビ
オールHS0850B(水酸基価140mg・KOH/g、重量平均分子量(Mw)80
0(カタログ値))、宇部興産社製ETERNALCOLL(登録商標。以下同じ)UH
C50-100(水酸基価112mg・KOH/g、重量平均分子量(Mw)1000(
カタログ値))、ETERNALCOLL UHC50-200(水酸基価56mg・K
OH/g、重量平均分子量(Mw)2000(カタログ値))、ETERNALCOLL
UC-100(水酸基価112mg・KOH/g、重量平均分子量(Mw)1000(
カタログ値))、ETERNALCOLL UM-90(水酸基価125mg・KOH/
g、重量平均分子量(Mw)900(カタログ値)等が挙げられる。
本発明の樹脂組成物における前記ポリカーボネートポリオール(D)の含有量は、ポリ
オール(A)100重量部に対して、1重量部以上100重量部以下であることが好まし
く、10重量部以上70重量部以下がより好ましく、25重量部以上50重量部以下であ
ることがさらに好ましい。
前記ポリカーボネートポリオール(D)の含有量が前記上限値以下であれば、無機微粒
子(C)との相溶性が良く、塗膜外観が良好になる。前記ポリカーボネートポリオール(
D)の含有量が前記下限値以上であれば、基材密着性が向上する。
<紫外線吸収剤(E)>
硬化物の耐候性を向上させるため、ウレタン樹脂組成物に紫外線吸収剤(E)を配合す
ることができる。耐熱性の観点から分子量500以上のものが好ましい。紫外線吸収剤は
、組成物に対する良好な溶解性および耐候性改善の観点から、トリアジン系、ベンゾトリ
アゾール系、環状イミノエステル系、ベンゾフェノン系、サリチル酸エステル系、または
、シアノアクリレート系の化合物から誘導されたものであって、最大吸収波長が240~
380nmの範囲内である紫外線吸収剤が好ましい。
トリアジン系紫外線吸収剤としては、下記に限定されるものではないが、例えば、2-
[4-([2-ヒドロキシ-3-ドデシルオキシプロピル]オキシ)-2-ヒドロキシフ
ェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジンと2-
[4-([2-ヒドロキシ-3-トリデシルオキシプロピル]オキシ)-2-ヒドロキシ
フェニル]-4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン(T
inuvin(登録商標)400 BASF社製)、2-[4,6-ビス(2,4-ジメ
チルフェニル)-1,3,5-トリアジン-2-イル]-5-[3-(ドデシルオキシ)
-2-ヒドロキシプロポキシ]フェノール)、2-(2,4-ジヒドロキシフェニル)-
4,6-ビス-(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジンと(2-エチル
ヘキシル)-グリシド酸エステルの反応生成物(Tinuvin(登録商標)405、B
ASF社製)、2,4-ビス「2-ヒドロキシ-4-ブトキシフェニル」-6-(2,4
-ジブトキシフェニル)-1,3-5-トリアジン(Tinuvin(登録商標)460
、BASF社製)、2-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)-
5-[(ヘキシル)オキシ]-フェノール(Tinuvin(登録商標)1577、BA
SF社製)、2-(4,6-ジフェニル-1,3,5-トリアジン-2-イル)-5-[
2-(2-エチルヘキサノイルオキシ)エトキシ]-フェノール(ADK STAB L
A46、ADEKA社製)、2-(2-ヒドロキシ-4-[1-オクチルオキシカルボニ
ルエトキシ]フェニル)-4,6-ビス(4-フェニルフェニル)-1,3,5-トリア
ジン(Tinuvin(登録商標)479、BASF社製)等が挙げられる。
ベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤としては、下記に限定されるものではないが、例え
ば、2-(2-ヒドロキシ-5-メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(5-メチ
ル-2-ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-5-ter
t-ブチルフェニル)-5-クロロベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-3,5
-ジ-tert- ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-5-
tert- ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2-(2-ヒドロキシ-4-オクチ
ロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2-[2’-ヒドロキシ-5’-(メタクリロイ
ルオキシメチル)フェニル]-2H-ベンゾトリアゾール、2-[2’-ヒドロキシ-5
’-(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]-2H-ベンゾトリアゾール、2-[2
’-ヒドロキシ-5’-(メタクリロイルオキシプロピル)フェニル]-2H-ベンゾト
リアゾール、2-[2’-ヒドロキシ-5’-(メタクリロイルオキシヘキシル)フェニ
ル]-2H-ベンゾトリアゾール、2-[2’-ヒドロキシ-3’-tert-ブチル-
5’-(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]-2H-ベンゾトリアゾール、2-[
2’-ヒドロキシ-5’-tert-ブチル-3’-(メタクリロイルオキシエチル)フ
ェニル]-2H-ベンゾトリアゾール、2-[2’-ヒドロキシ-5'-(メタクリロイ
ルオキシエチル)フェニル]-5-クロロ-2H-ベンゾトリアゾール、2-[2’-ヒ
ドロキシ-5’-(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]-5-メトキシ-2H-ベ
ンゾトリアゾール、2-[2’-ヒドロキシ-5’-(メタクリロイルオキシエチル)フ
ェニル]-5-シアノ-2H-ベンゾトリアゾール、2-[2’-ヒドロキシ-5’-(
メタクリロイルオキシエチル)フェニル]-5-tert-ブチル-2H-ベンゾトリア
ゾール、2-[2’-ヒドロキシ-5’-(メタクリロイルオキシエチル)フェニル]-
5-ニトロ-2H-ベンゾトリアゾール等、さらにはビスベンゾトリアゾール系紫外線吸
収剤として、ダインソーブ(登録商標)T-33(大和化成株式会社製)などが挙げられ
る。
環状イミノエステル系紫外線吸収剤としては、下記に限定されるものではないが、例え
ば、2-メチル-3,1-ベンゾオキサジン-4-オン、2-ブチル-3,1-ベンゾオ
キサジン-4-オン、2-フェニル-3,1-ベンゾオキサジン-4-オン、2-(1-
又は2-ナフチル)-3,1-ベンゾオキサジン-4-オン、2-(4-ビフェニル)-
3,1-ベンゾオキサジン-4-オン、2-p-ニトロフェニル-3,1-ベンゾオキサ
ジン-4-オン、2-m-ニトロフェニル-3,1-ベンゾオキサジン-4-オン、2-
p-ベンゾイルフェニル-3,1-ベンゾオキサジン-4-オン、2-p-メトキシフェ
ニル-3,1-ベンゾオキサジン-4-オン、2-o-メトキシフェニル-3,1-ベン
ゾオキサジン-4-オン、2-シクロヘキシル-3,1-ベンゾオキサジン-4-オン、
2-p-(又はm-)フタルイミドフェニル-3,1-ベンゾオキサジン-4-オン、N
-フェニル-4-(3,1-ベンゾオキサジン-4-オン-2-イル)フタルイミド、N
-ベンゾイル-4-(3,1-ベンゾオキサジン-4-オン-2-イル)アニリン、N-
ベンゾイル-N-メチル-4-(3,1-ベンゾオキサジン-4-オン-2-イル)アニ
リン、2-(p-(N-メチルカルボニル)フェニル)-3,1-ベンゾオキサジン-4
-オン、2,2’-ビス(3,1-ベンゾオキサジン-4-オン)、2,2’-エチレン
ビス(3,1-ベンゾオキサジン-4-オン)、2,2’-テトラメチレンビス(3,1
-ベンゾオキサジン-4-オン)、2,2’-デカメチレンビス(3,1-ベンゾオキサ
ジン-4-オン 、2,2’-p-フェニレンビス(3,1-ベンゾオキサジン-4-オ
ン)、2,2’-m-フェニレンビス(3,1-ベンゾオキサジン-4-オン)、2,2
’-(4,4’-ジフェニレン)ビス(3,1-ベンゾオキサジン-4-オン)、2,2
’-(2,6-又は1,5-ナフチレン)ビス(3,1-ベンゾオキサジン-4-オン)
、2,2’-(2-メチル-p-フェニレン)ビス(3,1-ベンゾオキサジン-4-オ
ン)、2,2’-(2-ニトロ-p-フェニレン)ビス(3,1-ベンゾオキサジン-4
-オン)、2,2’-(2-クロロ-p-フェニレン)ビス(3,1-ベンゾオキサジン
-4-オン)、2,2’-(1,4-シクロヘキシレン)ビス(3,1-ベンゾオキサジ
ン-4-オン)、1,3,5-トリ(3,1-ベンゾオキサジン-4-オン-2-イル)
ベンゼン、1,3,5-トリ(3,1-ベンゾオキサジン-4-オン-2-イル)ナフタ
レン、2,4,6-トリ(3,1-ベンゾオキサジン-4-オン-2-イル)ナフタレン
、2,8-ジメチル-4H,6H-ベンゾ(1,2-d;5,4-d’)ビス(1,3)
-オキサジン-4,6-ジオン、2,7-ジメチル-4H,9H-ベンゾ(1,2-d;
4,5-d’)ビス(1,3 )-オキサジン-4,9-ジオン、2,8-ジフェニル-
4H,8H-ベンゾ(1,2-d;5,4-d’)ビス(1,3)-オキサジン-4,6
-ジオン、2,7-ジフェニル-4H,9H-ベンゾ(1,2-d;4,5-d’)ビス
(1,3)-オキサジン-4,6-ジオン、6,6’-ビス(2-メチル-4H,3,1
-ベンゾオキサジン-4-オン)、6,6’-ビス(2-エチル-4H,3,1-ベンゾ
オキサジン-4-オン)、6,6’-ビス(2-フェニル-4H,3,1-ベンゾオキサ
ジン-4-オン)、6,6’-メチレンビス(2-メチル-4H,3,1-ベンゾオキサ
ジン-4-オン)、6,6’-メチレンビス(2-フェニル-4H,3,1-ベンゾオキ
サジン-4-オン)、6,6’-エチレンビス(2-メチル-4H,3,1-ベンゾオキ
サジン-4-オン)、6,6’-エチレンビス(2-フェニル-4H,3,1-ベンゾオ
キサジン-4-オン)、6,6’-ブチレンビス(2-メチル-4H,3,1-ベンゾオ
キサジン-4-オン)、6,6’-ブチレンビス(2-フェニル-4H,3,1-ベンゾ
オキサジン-4-オン)、6,6’-オキシビス(2-メチル-4H,3,1-ベンゾオ
キサジン-4-オン)、6,6’-オキシビス(2-フェニル-4H,3,1-ベンゾオ
キサジン-4-オン)、6,6’-スルホニルビス(2-メチル-4H,3,1-ベンゾ
オキサジン-4-オン)、6,6’-スルホニルビス(2-フェニル-4H,3,1-ベ
ンゾオキサジン-4-オン)、6,6’-カルボニルビス(2-メチル-4H,3,1-
ベンゾオキサジン-4-オン)、6,6’-カルボニルビス(2-フェニル-4H,3,
1-ベンゾオキサジン-4-オン)、7,7’-メチレンビス(2-メチル-4H,3,
1-ベンゾオキサジン-4-オン)、7,7’-メチレンビス(2-フェニル-4H,3
,1-ベンゾオキサジン-4-オン)、7,7’-ビス(2-メチル-4H,3,1-ベ
ンゾオキサジン-4-オン)、7,7’-エチレンビス(2-メチル-4H,3,1-ベ
ンゾオキサジン-4-オン)、7,7’-オキシビス(2-メチル-4H,3,1-ベン
ゾオキサジン-4-オン)、7,7’-スルホニルビス(2-メチル-4H,3,1-ベ
ンゾオキサジン-4-オン)、7,7’-カルボニルビス(2-メチル-4H,3,1-
ベンゾオキサジン-4-オン)、6,7’-ビス(2-メチル-4H,3,1-ベンゾオ
キサジン-4-オン)、6,7’-ビス(2-フェニル-4H,3,1-ベンゾオキサジ
ン-4-オン 、6,7’-メチレンビス(2-メチル-4H,3,1-ベンゾオキサジ
ン-4-オン)、6,7’-メチレンビス(2-フェニル-4H,3,1-ベンゾオキサ
ジン-4-オン)等が挙げられる。
ベンゾフェノン系紫外線吸収剤(ベンゾフェノン系化合物)、オキシベンゾフェノン系
紫外線吸収剤(オキシベンゾフェノン系化合物)としては、例えば、2,4-ジヒドロキ
シベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-メトキシベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4
-メトキシベンゾフェノン-5-スルホン酸(無水及び三水塩)、2-ヒドロキシ-4-
オクチルオキシベンゾフェノン、4-ドデシルオキシ-2-ヒドロキシベンゾフェノン、
4-ベンジルオキシ-2-ヒドロキシベンゾフェノン、2,2’-ジヒドロキシ-4-メ
トキシベンゾフェノン(商品名「KEMISORB111」、ケミプロ化成株式会社製)
、2,2’,4,4’-テトラヒドロキシベンゾフェノン(商品名「SEESORB10
6」、シプロ化成株式会社製)、2,2’-ジヒドロキシ-4,4-ジメトキシベンゾフ
ェノン等が挙げられる。
サリチル酸エステル系紫外線吸収剤(サリチル酸エステル系化合物)としては、例えば
、フェニル-2-アクリロイルオキシベンゾエ-ト、フェニル-2-アクロリイルオキシ
-3-メチルベンゾエ-ト、フェニル-2-アクリロイルオキシ-4-メチルベンゾエ-
ト、フェニル-2-アクリロイルオキシ-5-メチルベンゾエ-ト、フェニル-2-アク
リロイルオキシ-3-メトキシベンゾエ-ト、フェニル-2-ヒドロキシベンゾエ-ト、
フェニル-2-ヒドロキシ-3-メチルベンゾエ-ト、フェニル-2-ヒドロキシ-4メ
チルベンゾエ-ト、フェニル-2-ヒドロキシ-5-メチルベンゾエ-ト、フェニル2-
ヒドロキシ-3-メトキシベンゾエ-ト、2,4-ジ-tert-ブチルフェニル-3,
5-ジ-tert-ブチル-4-ヒドロキシベンゾエート(Tinuvin(登録商標)
120、BASF社製)等が挙げられる。
シアノアクリレート系紫外線吸収剤(シアノアクリレート系化合物)としては、例えば
、アルキル-2-シアノアクリレート、シクロアルキル-2-シアノアクリレート、アル
コキシアルキル-2-シアノアクリレート、アルケニル-2-シアノアクリレート、アル
キニル-2-シアノアクリレート等が挙げられる。
また、これらの化合物は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
これらの中でも特に紫外線吸収性が良い、またハードコート層としたときの外観に優れ
るという観点において、トリアジン系、ベンゾトリアゾール系がより好ましく、トリアジ
ン系がさらに好ましい。また、樹脂組成物中のポリイソシアネート(B)のイソシアネー
ト基と反応し、長期にわたって塗膜からの欠落を防ぐことができる観点から、非フェノー
ル性水酸基を有する紫外線吸収剤が好ましく、特に2-[4-([2-ヒドロキシ-3-
ドデシルオキシプロピル]オキシ)-2-ヒドロキシフェニル]-4,6-ビス(2,4
-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジンと2-[4-([2-ヒドロキシ-3-
トリデシルオキシプロピル]オキシ)-2-ヒドロキシフェニル]-4,6-ビス(2,
4-ジメチルフェニル)-1,3,5-トリアジン(Tinuvin(登録商標)400
BASF社製)、2-[4,6-ビス(2,4-ジメチルフェニル)-1,3,5-ト
リアジン-2-イル]-5-[3-(ドデシルオキシ)-2-ヒドロキシプロポキシ]フ
ェノール)、2-(2,4-ジヒドロキシフェニル)-4,6-ビス-(2,4-ジメチ
ルフェニル)-1,3,5-トリアジンと(2-エチルヘキシル)-グリシド酸エステル
の反応生成物(Tinuvin(登録商標)405、BASF社製)、3-[2-(2-
ヒドロキシ-5-tert-ブチルフェニル)-ベンゾトリアゾール]-プロピオン酸の
ポリプロピレングリコールエステル(Tinuvin(登録商標)1130、BASF社
製)、ダインソーブ(登録商標)T-33(大和化成株式会社製)が好ましい。
ウレタン樹脂組成物中の、紫外線吸収剤(E)の含有量は、不揮発性分に対して、好ま
しくは20質量%以下、より好ましくは0.01~15質量%、さらに好ましくは0.1
~10質量%、特に好ましくは0.5~8質量%、最も好ましくは1~5質量%の範囲で
ある。紫外線吸収剤の含有量が前記下限値以上であれば、硬化膜の耐候性が向上しやすい
。紫外線吸収剤の含有量が前記上限値以下であれば、塗料組成物の硬化性、硬化膜の強靭
性、耐熱性、及び耐擦傷性が向上しやすい。
<光安定剤(F)>
硬化物の耐候性をさらに向上させるため、ウレタン樹脂組成物に光安定剤(F)を配合
することができる。光安定剤(F)は、ヒンダードアミン系光安定剤であれば特に限定さ
れない。光安定剤(F)の具体例としては、ビス(2,2,6,6-テトラメチル-4-
ピペリジル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)
セバケート、ビス(1-メトキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セ
バケート、ビス(1-エトキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバ
ケート、ビス(1-プロポキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバ
ケート、ビス(1-ブトキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバケ
ート、ビス(1-ペンチロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セバ
ケート、ビス(1-ヘキシロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)セ
バケート、ビス(1-ヘプチロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)
セバケート、ビス(1-オクトキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)
セバケート、ビス(1-ノニロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル)
セバケート、ビス(1-デカニロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジル
)セバケート、ビス(1-ドデシロキシ-2,2,6,6-テトラメチル-4-ピペリジ
ル)セバケート、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)-2-(
4-メトキシ-ベンジリデン)マロネート、テトラキス(2,2,6,6-ペンタメチル
-4-ピペリジル)1,2,3,4-ブタンテトラカルボキシラート、テトラキス(1,
2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)1,2,3,4-ブタンテトラカルボ
キシラート等のアミノメチル基含有化合物、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸と
1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジノールとβ,β,β,β-テトラメチ
ル-3,9-(2,4,8,10-テトラオキサスピロ[5,5])ウンデカン)ジエタ
ノールとの縮合物、1,2,3,4-ブタンテトラカルボン酸と2,2,6,6-ペンタ
メチル-4-ピペリジノールとβ,β,β,β-テトラメチル-3,9-(2,4,8,
10-テトラオキサスピロ[5,5])ウンデカン)ジエタノールとの縮合物、デカンジ
カルボン酸と2,2,6,6-テトラメチル-1-オクトキシ-4-ピペリジノールとの
ジエステル化合物と1,1-ジメチルエチルヒドロパーオキシドとオクタンとの反応生成
物(BASF製、商品名チヌビン123)、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-
4-ピペリジニル)-[[3,5-ビス(1,1、ジメチルエチル)-4-ヒドロキシフ
ェニル]メチル](BASF社製、商品名チヌビン144)等のアミノエーテル基含有化
合物が挙げられる。この中でもアミノエーテル基含有化合物は硬化物の耐候性の観点から
好ましく、特にビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジニル)-[[3
,5-ビス(1,1、ジメチルエチル)-4-ヒドロキシフェニル]メチル]が特に好ま
しい。また、これらの化合物は1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。
ウレタン樹脂組成物中の、光安定剤(F)の含有量は、不揮発性分に対して、好ましく
は20質量%以下、より好ましくは0.01~15質量%、さらに好ましくは0.1~1
0質量%、特に好ましくは0.5~8質量%、最も好ましくは1~5質量%の範囲である
。当該範囲で使用することで、効果的に硬化膜の形成ができ、硬化膜の耐候性が向上する
<レベリング剤>
硬化物の外観を向上させるため、ウレタン樹脂組成物にレベリング剤を配合することが
できる。レベリング剤としては、アクリル系レベリング剤、シリコーン系レベリング剤、
フッ素系レベリング剤等が挙げられる。これらの中で本発明の課題の1つである耐摩耗性
も向上することができるという観点において、シリコーン系レベリング剤がより好ましく
、さらには耐候劣化後などにもレベリング剤のブリードアウトを防ぐという観点も加えら
れることから、水酸基を有するシリコーン系レベリング剤が特に好ましい。シリコーン系
レベリング剤は硬化物にスリップ性を付与し、高い耐擦傷性を達成できる。水酸基を有す
るシリコーン系レベリング剤はウレタン樹脂組成物に含まれるポリイソシアネート(B)
のイソシアネート基と反応することで硬化物中に取り込まれ、長期にわたってスリップ性
、耐擦傷性を達成することができるため非常に有用である。
ウレタン樹脂組成物中の、レベリング剤の含有量は、不揮発性分に対して、好ましくは
20質量%以下、より好ましくは0.01~10質量%、さらに好ましくは0.1~5質
量%、特に好ましくは0.2~4質量%、最も好ましくは0.3~3質量%の範囲である
。当該範囲で使用することで、硬化膜の外観向上の観点のみならず、耐摩耗性の向上も達
成できる。
ウレタン樹脂組成物には、さらに必要に応じて、有機溶剤、酸化防止剤、黄変防止剤、
ブルーイング剤、顔料、染料、消泡剤、増粘剤、沈降防止剤、帯電防止剤、防曇剤等の各
種の添加剤を配合してもよい。
<硬化促進触媒>
本発明の樹脂組成物は、室温又は加熱して硬化させることができるが、必要に応じて硬
化促進触媒を含んでいてもよい。
硬化促進触媒としては、特に限定されないが、例えば、トリエチルアミン、N,N-ジ
メチルシクロヘキシルアミン等のモノアミン、テトラメチルエチレンジアミン等のジアミ
ン、その他トリアミン、環状アミン、ジメチルエタノールアミンのようなアルコールアミ
ン、エーテルアミン等のアミン類、酢酸カリウム、2-エチルヘキサン酸カリウム、酢酸
カルシウム、オクチル酸鉛、ジブチル錫ジラウレート、オクチル酸錫、ビスマスネオデカ
ノエート、ビスマスオキシカーボネート、ビスマス2-エチルヘキサノエート、オクチル
酸亜鉛、亜鉛ネオデカノエート、ホスフィン、ホスホリン酸等の一般的に用いられる金属
触媒が使用できる。
これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
硬化促進触媒の含有量は、ポリイソシアネート(B)の質量(100質量%)に対して
0.001質量%以上10質量%以下が好ましく、0.01質量%以上5質量%以下がよ
り好ましく、0.1質量%以上1質量%以下がさらに好ましい。
<有機溶剤>
本発明のウレタン樹脂組成物は、塗装時の作業性を調整するために、組成物の重量(1
00質量%)に対して、有機溶剤を1質量%以上90質量%以下含有することが好ましい
。有機溶剤の含有量は、20質量%以上80質量%以下がより好ましく、40質量%以上
70質量%以下がさらに好ましい。
用いる有機溶剤としては、特に限定されないが、例えば、メタノール、エタノール、イ
ソプロピルアルコール、n-ブタノール、ジアセトンアルコール、2-メトキシエタノー
ル(メチルセロソルブ)、2-エトキシエタノール(エチルセロソルブ)、2-ブトキシ
エタノール(ブチルセロソルブ)、ターシャリーアミルアルコール等のアルコール類、酢
酸エチル、酢酸n-プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸n-ブチル、酢酸イソブチル、ギ
酸ブチル等のエステル類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン、シ
クロヘキサノン、ジイソブチルケトン等のケトン類、ジメチルホルムアミド、ジメチルア
セトアミド等のアミド類、ジエチルエーテル、メトキシトルエン、1,2-ジメトキシエ
タン、1,2-ジブトキシエタン、1,1-ジメトキシメタン、1,1-ジメトキシエタ
ン、1,4-ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類、ペンタン、ヘキサン、ヘ
プタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素類、トルエン、キシ
レン、ベンゼン等の芳香族炭化水素類等が挙げられる。
中でもポリイソシアネート(B)に対して反応性を持たず、硬化膜の物性を低下させな
い点で、1級アルコール、2級アルコール以外の溶剤であることが好ましい。これらは、
単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい
<基材>
基材としては、亜鉛メッキ鋼板、亜鉛合金メッキ鋼板、ステンレス鋼板、錫メッキ鋼板
等の金属、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポ
リスチレン樹脂、ABS樹脂、AS樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリメ
タクリルイミド樹脂、ポリアリルジグリコールカーボネート樹脂等が挙げられる。
この中でも特に、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン
樹脂、ポリメタクリルイミド樹脂は、硬化物表面の耐摩耗性向上の観点から好ましい。
<硬化物>
本発明の塗料組成物の基材への塗布は、ハケ塗り、バーコート、スプレーコート、ディ
ップコート、スピンコート、カーテンコート等の公知の方法で行うことができる。
基材に塗布された本発明の塗料組成物を硬化させる際の硬化温度は、基材の耐熱性や熱
変形性等を考慮して適宜設定すればよいが、20℃以上200℃以下が好ましく、60℃
以上150℃以下がより好ましく、80℃以上120℃以下がさらに好ましい。
基材に塗布された本発明の塗料組成物を硬化させる際の硬化時間は、5~120分が好
ましく、8~30分がより好ましく、さらに好ましい範囲は10~20分である。硬化時
間が短いほど製造時間の短縮が可能であり、硬化時間が長いほどより耐擦傷性が向上する
<積層体>
本発明の積層体における、本発明の樹脂組成物の硬化膜の厚さは、3μm以上50μm
以下が好ましい。
本発明の積層体における硬化膜の厚さが前記下限値以上であれば、硬化膜の耐擦傷性及
び耐候性が良好となり、かつ長期間、高外観を維持しやすい。本発明の積層体における硬
化膜の厚さが前記上限値以下であれば、クラックを抑制しやすい。
硬化物の耐擦傷性として、後述する擦傷試験においてヘーズの変化量として好ましくは
5.0%以下、より好ましくは3.0%以下、さらに好ましくは2.6%以下、特に好ま
しくは2.0%以下、最も好ましくは1.9%以下であり、下限は0.0%である。当該
範囲とすることで、積層体の傷付きの防止が可能となる。
硬化物の硬度として、後述する試験において、鉛筆硬度でHB以上が好ましく、F以上
がさらに好ましい。当該範囲とすることで、積層体の傷つきを防止することができる。
塗料組成物の液安定性としては、後述する試験において、1ヵ月析出物が生じないこと
が好ましく、さらに好ましくは1ヵ月以上析出物が生じないことである。該当範囲となる
ことで、高温環境での使用が可能となる。
<用途>
本発明のウレタン樹脂組成物は、外観、耐擦傷性、耐候性及び硬度等に優れているため
、自動車用の各種ランプレンズ、プラスチック外装部材、グレージング用ハードコート等
の用途に好適に用いることができる。
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない
限り、以下の実施例により限定されるものではない。以下の実施例における各種の製造条
件や評価結果の値は、本発明の実施態様における上限又は下限の好ましい値としての意味
を持つものであり、好ましい範囲は前記した上限又は下限の値と、下記実施例の値又は実
施例同士の値との組み合わせで規定される範囲であってもよい。
尚、「部」及び「%」はそれぞれ特に記載のない限り「質量部」及び「質量%」を示す

本発明で用いた測定方法及び評価方法は次のとおりである。
[測定及び評価方法]
<重量平均分子量>
重量平均分子量(Mw)は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法(GPC法)
により以下の条件で測定し、標準ポリスチレン換算により計算した。
装置:東ソー社製 高速GPC装置 HLC-8320GPC型
UV検出器:東ソー社製 UV-8320型
流速:0.35mL/min
注入口温度:40℃
オーブン温度:40℃
RI温度:40℃
UV波長:254nm
サンプル注入量:10μL
カラム:(1)~(3)の順に3本連結。
(1)東ソー社製 TSKgel superHZM-M(4.6mmID×15cmL

(2)東ソー社製 TSKgel superHZM-M(4.6mmID×15cmL

(3)東ソー社製 TSKgel HZ2000(4.6mmID×15cmL)
ガードカラム:東ソー社製 TSKguardcolumn SuperHZ-L(4.
6mmID×3.5cmL)
溶媒:THF(安定剤BHT)
サンプル濃度:樹脂分0.2質量%に調整
<評価サンプル>
表2~4に記載の各塗料組成物を、厚さ3mmのポリカーボネート樹脂板(三菱エンジ
ニアリングプラスチックス社製、商品名:「IUPILON ML-300」)に、硬化
後の被膜が10μmになるようにスプレー塗装した。その後表5~7に記載の条件で加熱
処理することによりポリカーボネート樹脂板上に塗膜を形成し評価を行った。
<塗膜外観>
塗膜の外観は、JIS K7136:2000に準拠してヘイズメーター(HM-65
W、株式会社村上色彩技術研究所製)にて拡散透過率(ヘイズ値)を測定することにより
評価した。
良好:1%未満
不良:1%以上
<密着性>
塗膜の密着性は、以下の手順で評価した。塗膜の表面にカッターで縦、横それぞれ1.
5mm間隔で11本の基材に達する傷を入れて100個のます目をつくり、セロハン粘着
テープ(巾25mm、ニチバン(株)製)をます目に圧着させて上方に急激にはがす。密
着性の評価は、残存マス目数/全マス目数(100)と目視の観察による以下の基準で判
定した。
剥離なし:100/100
剥離あり:0/100~99/100。
<耐擦傷性>
塗膜の耐擦傷性は、平面摩耗試験機(KASAI社製スクラッチ試験機)を使用し、ス
チールウール#000を評価サンプル上に置き、250g/1.1cm2の荷重にて50
往復摩耗した後、ヘイズメーター(HM-65W、株式会社村上色彩技術研究所製)にて
拡散透過率(ヘイズ値)を測定した。測定したヘイズ値から、初期へイズ値を引いた値(
Δヘイズ値)により耐擦傷性の判定を行った。
<鉛筆硬度>
塗膜の硬度は、ISO/DIS 15184に準拠し、鉛筆硬度で評価を行った。試験
後、全く傷のつかない硬度のうち、最も高い硬度を塗膜の鉛筆硬度として採用した。
<液貯蔵安定性>
表1に示す塗料組成物を混合したのち、外観を目視で観察して評価した。
〇:透明
×:白濁、沈降あり
<液貯蔵安定性>
表1に示す塗料組成物のうち、ポリイソシアネート(B)を除く成分を混合し、密閉し
たうえで60℃の温浴で保管した。1週間ごとに液外観を確認し、析出物が発生するまで
の期間を液貯蔵安定性として採用した。
<ポリオール(A)の製造>
・製造例1(ポリオールA-1)
撹拌装置、温度計、冷却管、窒素ガス導入口を備えた四つ口フラスコに、初期溶剤とし
てプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート55.7部を投入し、窒素ガス通
気下で内温140℃となるよう加熱した。内温が安定した後、メタクリル酸2-ヒドロキ
シエチル60部、アクリル酸n-ブチル15部、アクリル酸2-エチルヘキシル22部、
アクリル酸3部、重合開始剤としてパーブチル(登録商標)O(tert-ブチルパーオ
キシ2-エチルヘキサノエート、日本油脂株式会社製)6部の混合物(滴下仕込み)を4
時間かけて滴下した。滴下終了後1時間保持した後、パーブチル(登録商標)Oの0.3
部をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート15部に溶解させ、添加した。
その後、1時間保持した後、室温まで冷却してポリオール(A-1)を得た。ポリオール
A-1中の共重合体の重量平均分子量(Mw)、ガラス転移温度(Tg)、ポリオールの
水酸基価(OHV)、SP値を表1の共重合体の特性欄に示す。
・製造例2~7(ポリオールA-2~A-7)
製造例1において下記表1に示すモノマーを用いたこと以外は製造例1と同様にして固
形分60%のポリオールA-2~A-7を得た。
Figure 2023144227000002
<水酸基を持たない樹脂(Z)の製造>
・製造例8
撹拌装置、温度計、冷却管、窒素ガス導入口を備えた四つ口フラスコに、初期溶剤とし
てプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート55.7部を投入し、窒素ガス通
気下で内温140℃となるよう加熱した。内温が安定した後、メタクリル酸メチル100
部、重合開始剤としてパーブチル(登録商標)O(tert-ブチルパーオキシ2-エチ
ルヘキサノエート、日本油脂株式会社製)6部の混合物(滴下仕込み)を4時間かけて滴
下した。滴下終了後1時間保持した後、パーブチル(登録商標)Oの0.3部をプロピレ
ングリコールモノメチルエーテルアセテート15部に溶解させ、添加した。その後、1時
間保持した後、室温まで冷却して水酸基を持たない樹脂(Z)を得た。樹脂(Z)中の共
重合体の重量平均分子量(Mw)は6000、ガラス転移温度(Tg)は95度、SP値
は9.5であった。
<無機微粒子(C)の製造>
・製造例9(無機粒子の分散液C-1)
フラスコAに信越化学工業株式会社製の3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン1
.2g、蒸留水0.6g、テトラヒドロフラン2.1gを加え、30℃で3時間撹拌して
、シラノール溶液を得た。
フラスコBに日産化学社製のメチルイソブチルケトン分散シリカゾル(商品名:「MI
BK-ST」、溶剤:メチルイソブチルケトン、固形分濃度:30質量%、平均粒子径:
15nm)100gを加え、70℃に昇温した。
フラスコBにフラスコAのシラノール溶液を滴下し、滴下終了後70℃で1時間攪拌し
た。得られた無機微粒子分散液の溶剤を100℃雰囲気下で2時間乾燥させ、残分35g
にアセトニトリル65g加えて攪拌させることで、メルカプト基を有する無機粒子のアセ
トニトリル分散液C-1(固形分35%)を得た。
・製造例10(無機粒子の分散液C-2)
フラスコAに信越化学工業株式会社製の3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン1
.2g、蒸留水0.6g、テトラヒドロフラン2.1gを加え、30℃で3時間撹拌して
、シラノール溶液を得た。
フラスコBに日産化学社製のメチルイソブチルケトン分散シリカゾル(商品名:「MI
BK-ST」、溶剤:メチルイソブチルケトン、固形分濃度:30質量%、平均粒子径:
15nm)100gを加え、70℃に昇温した。
フラスコBにフラスコAのシラノール溶液を滴下し、滴下終了後70℃で1時間攪拌し
、メルカプト基を有する無機粒子のメチルイソブチルケトン分散液C-2(固形分35%
)を得た。
[実施例1]
ポリオールA-1(樹脂分60%)を100部、無機微粒子分散液C-1を34部(固
形分35%)、ポリカーボネートポリオールD-1としてエタナコールUM-90(1/
1)(宇部興産株式会社製 Mw:900)を25部、紫外線吸収剤(E)としてチヌビ
ン405(BASF社製)を7.5部、チヌビン479(BASF社製)を2.5部、光
安定剤(F)としてチヌビン152(BASF社製)を2.5部、硬化促進触媒としてジ
ブチル錫ジラウレート(DBTDL)を0.02部、表面調整剤としてBYK-370(
BYK社製)を0.4部、溶剤としてシクロヘキサノン300部使用し、これらを均一に
混合した。最後にポリイソシアネートB-1としてデュラネートTPA-100(旭化成
株式会社製)を64.9部加えて30分攪拌した。得られた塗料組成物の硬化物の評価結
果を表3に示す。
[実施例2~17及び比較例1~6]
実施例1において、塗料組成を表2~4に示す塗料組成に変更する以外は実施例1と同
様にして製造し、硬化物を得た。得られた硬化物の評価結果を下記表5~7に示す。
Figure 2023144227000003
Figure 2023144227000004
Figure 2023144227000005
Figure 2023144227000006
Figure 2023144227000007
Figure 2023144227000008
表中の成分は以下の通りである。
・A-8:Basonol HPE 1170B(BASF社製)、末端に水酸基を有
するハイパーブランチポリエステルポリオール、固形分70%、水酸基価:280mg・
KOH/g、重量平均分子量(Mw):1800。
・C-3:MEK-EC-2130Y(日産化学株式会社製)、エポキシ基を有するコ
ロイダルシリカのMEK分散液、固形分30%、粒子径15μm。
・MEK-ST(日産化学株式会社製)、MEK分散のコロイダルシリカゾル、非反応
性、固形分40%
・D-1:UM-90(1/1)(宇部興産株式会社製)ポリカーボネートジオール、
固形分100%、水酸基価:127mgKOH/g、重量平均分子量(Mw):900.
・E-1:Tinuvin 405(BASF社製)ヒドロキシフェニルトリアジン系
紫外線吸収剤、水酸基価:96.5mgKOH/g
・E-2:Tinuvin 479(BASF社製)ヒドロキシフェニルトリアジン系
紫外線吸収剤
・F-1:Tinuvin 152(BASF社製)ヒンダードアミン系光安定剤。
・B-1:デュラネートTPA-100(旭化成株式会社製)、ヌレート型多官能イソ
シアネート、NCO価:23.1%、固形分:100%。
・B-2:デュラネート24A-100(旭化成株式会社製)、ビウレット型多官能イ
ソシアネート、NCO価:23.5%、固形分:100%。
・B-3:デュラネート301P-75(旭化成株式会社製)、アダクト型多官能イソ
シアネート、NCO価:12.5%、固形分:75%。
・KBM-803:3-メルカプトプロピルトリメトキシシラン(信越化学工業株式会
社製)。
・BYK-370:シリコーン系レベリング剤(BYK社製)
・DBTDL:ジブチル錫ジラウレート、固形分:100%(東京化成工業株式会社製
実施例1~17において得られた硬化物はいずれも良好な耐擦傷性と硬度、密着性を有
しており、塗料の液安定性にも優れていた。
比較例1において、水酸基を持たないA-8を使用した場合、十分に架橋構造を形成で
きずに耐擦傷性が低位であった。
比較例2、3では、無機微粒子Cを含まないため、硬化物の耐擦傷性が不足していた。
比較例4では、ポリオールAと無機微粒子C-4の相溶性が悪く、塗膜が白濁し、かつ
耐擦傷性、液貯蔵安定性も悪かった。
比較例5では、ポリオールAと無機微粒子C-4の相溶性が悪く、塗膜が白濁し、かつ
耐擦傷性、液貯蔵安定性も悪かった。
比較例6ではポリイソシアネートBが含まれないため、耐擦傷性、密着性が低位であっ
た。

Claims (15)

  1. ポリオール(A)、ポリイソシアネート(B)、無機微粒子(C)を含むウレタン樹脂
    組成物であって、前記ポリオール(A)の水酸基価が20~300mgKOH/gであり
    、前記無機微粒子(C)が水酸基もしくはイソシアネート基と反応可能な官能基を有し、
    前記無機微粒子(C)の割合が、前記ポリオール(A)100重量部に対して、5~10
    0重量部であるウレタン樹脂組成物。
  2. 前記無機微粒子(C)がシランカップリング剤で修飾されたコロイダルシリカである請
    求項1記載のウレタン樹脂組成物。
  3. 前記無機微粒子(C)の反応性基がイソシアネート基、エポキシ基、メルカプト基のい
    ずれかである請求項1または2に記載のウレタン樹脂組成物。
  4. 前記ポリオール(A)がアクリルポリオール、ポリエステルポリオールのいずれかであ
    る請求項1~3いずれかに記載のウレタン樹脂組成物。
  5. 前記ポリオール(A)の溶解度パラメーター8.7以上12.0以下である請求項1~
    4のいずれか一項に記載のウレタン樹脂組成物。
  6. 前記ポリオール(A)のガラス転移温度が-40℃以上100℃以下である請求項1~
    5のいずれか一項に記載のウレタン樹脂組成物。
  7. 前記ポリオール(A)の重量平均分子量が900以上200,000未満である請求項
    1~6のいずれか一項に記載のウレタン樹脂組成物。
  8. 前記ポリオール(A)以外にポリカーボネートポリオール(D)を含む請求項1~7の
    いずれか一項に記載のウレタン樹脂組成物。
  9. 前記ウレタン樹脂組成物が紫外線吸収剤(E)を含む請求項1~8いずれか一項に記載
    のウレタン樹脂組成物。
  10. 前記紫外線吸収剤(E)がヒドロキシフェニルトリアジン系である請求項1~9いずれ
    か一項に記載のウレタン樹脂組成物。
  11. 前記ウレタン樹脂組成物がヒンダードアミン系光安定剤(F)を含む請求項1~10い
    ずれか一項に記載のウレタン樹脂組成物。
  12. 請求項1~11いずれか一項に記載のウレタン樹脂組成物からなる塗料組成物。
  13. 請求項1~11いずれか一項に記載のウレタン樹脂組成物を硬化させてなる硬化物。
  14. 請求項1~11いずれか一項に記載のウレタン樹脂組成物をポリカーボネート樹脂基材
    上に塗布し、120℃雰囲気下30分乾燥させることで得られた硬化物の膜厚が5~30
    μmであるときに、JIS5600-5-4に準ずる引っ掻き硬度がHB以上になる硬化
    物。
  15. 請求項13または14に記載の硬化物からなる塗膜を有する積層体
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