JP2024092628A - 塗料組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] 主剤組成物(I)と、硬化剤組成物(II)とを含む塗料組成物であって、
前記主剤組成物(I)は、塗膜形成樹脂(A)を含み、
前記塗膜形成樹脂(A)は、水酸基を有し、
前記硬化剤組成物(II)は、ポリイソシアネート化合物(B)を含み、
前記主剤組成物(I)及び前記硬化剤組成物(II)の少なくとも一つは、シランカップリング剤(D)、及び/又は、シランカップリング剤の加水分解物若しくは縮合物の少なくとも一つを含み、
前記シランカップリング剤(D)は、アミノ基含有シランカップリング剤(D1)及びエポキシ基含有シランカップリング剤(D2)を含み、
前記主剤組成物(I)及び前記硬化剤組成物(II)の少なくとも一つは、ベンゾトリアゾール化合物(E)を含む、塗料組成物。
[2] 前記シランカップリング剤(D)の含有量は、前記塗料組成物の樹脂固形分の合計100質量部に対して、0.1質量部以上30質量部以下である、[1]に記載の塗料組成物。
[3] 前記アミノ基含有シランカップリング剤(D1)と前記エポキシ基含有シランカップリング剤(D2)の含有量の比[(D2)/(D1)]は、0.3以上20以下である、[1]又は[2]に記載の塗料組成物。
[4] 前記ベンゾトリアゾール化合物(E)の含有量は、前記塗料組成物の樹脂固形分の合計100質量部に対して、0.1質量部以上10質量部以下である、[1]~[3]のいずれか1つに記載の塗料組成物。
[5] 前記塗膜形成樹脂(A)の水酸基価は、30mgKOH/g以上300mgKOH/g以下である、[1]~[4]のいずれか1つに記載の塗料組成物。
[6] 前記膜形成樹脂(A)は、アクリル樹脂(A1)及び/又はポリエステル樹脂(A2)を含む、[1]~[5]のいずれか1つに記載の塗料組成物。
[7] 前記ポリイソシアネート化合物(B)は、脂肪族ポリイソシアネート化合物;芳香族ポリイソシアネート化合物;脂環式ポリイソシアネート化合物;脂肪族ポリイソシアネート化合物、芳香族ポリイソシアネート化合物又は脂環式ポリイソシアネート化合物の多量体;及び、脂肪族ポリイソシアネート化合物、芳香族ポリイソシアネート化合物又は脂環ポリイソシアネート化合物の変性物から選ばれる1種以上を含む、[1]~[6]のいずれか1つに記載の塗料組成物。
[8] 前記ポリイソシアネート化合物(B)に含まれるイソシアネート基と、前記塗膜形成樹脂(A)に含まれる水酸基のモル比(NCO/OH)は、0.4以上1.6以下である、[1]~[7]のいずれか1つに記載の塗料組成物。
[9] 前記主剤組成物(I)及び前記硬化剤組成物(II)の少なくとも一つは、アミン化合物(F)を含み、
前記アミン化合物(F)は、炭素数6以上の脂肪族炭化水素基を有する、[1]~[8]のいずれか1つに記載の塗料組成物。
[10] 前記アミン化合物(F)の含有量は、前記塗料組成物の樹脂固形分の合計100質量部に対して、0.1質量部以上10質量部以下である、[9]に記載の塗料組成物。
前記主剤組成物(I)は、塗膜形成樹脂(A)を含み、
前記塗膜形成樹脂(A)は、水酸基を有し、
前記硬化剤組成物(II)は、ポリイソシアネート化合物(B)を含み、
前記主剤組成物(I)及び前記硬化剤組成物(II)の少なくとも一つは、シランカップリング剤(D)、及び/又は、シランカップリング剤の加水分解物若しくは縮合物の少なくとも一つを含み、
前記シランカップリング剤(D)は、アミノ基含有シランカップリング剤(D1)及びエポキシ基含有シランカップリング剤(D2)を含み、
前記主剤組成物(I)及び前記硬化剤組成物(II)の少なくとも一つは、ベンゾトリアゾール化合物(E)を含む。
前記塗料組成物は、主剤組成物(I)と硬化剤組成物(II)とを含み、代表的には、2液硬化形の塗料組成物であり得る。主剤組成物(I)及び硬化剤組成物(II)は、別々に保管され、塗装直前に混合し、混合物として塗装に供される。前記主剤組成物(I)は、塗膜形成樹脂(A)を含み、前記硬化剤組成物(II)は、ポリイソシアネート化合物(B)を含む。前記主剤組成物(I)及び前記硬化剤組成物(II)の少なくとも一つは、シランカプリング剤(D)、及び/又は、シランカップリング剤の加水分解物若しくは縮合物を含み、前記主剤組成物(I)及び前記硬化剤組成物(II)の少なくとも一つは、ベンゾトリアゾール化合物(E)を含む。前記主剤組成物(I)及び硬化剤組成物(II)の少なくとも一つは、それぞれ、着色顔料、体質顔料及び防錆顔料から選ばれる1種以上を含んでいてもよい。
前記主剤組成物(I)は、塗膜形成樹脂(A)を含む。前記塗膜形成樹脂(A)は、水酸基を有する。前記塗膜形成樹脂(A)は、好ましくは、アクリル樹脂(A1)及び/又はポリエステル樹脂(A2)を含み、より好ましくは、アクリル樹脂(A1)を含む。
アクリル樹脂(A1)は、エチレン性モノマーを含むモノマー混合物の重合体であり、水酸基を有する。前記主剤組成物(I)がアクリル樹脂(A1)を含むことによって、得られる塗膜に被塗物への密着性が付与され得、塗膜の耐食性及び耐候性が良好になり得る。
前記エチレン性モノマーは、1種のみを用いてもよく、2種又はそれ以上を併用してもよい。
なお、本開示において、数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によるポリスチレン換算した値である。
前記ポリエステル樹脂(A2)は、ポリオールと多塩基酸との縮合物、及び/又は、該縮合物の変性物であり得、水酸基を有する。
ポリイソシアネート化合物(B)は、1分子中に2個以上のイソシアネート基を有する化合物を表す。
前記ポリイソシアネート化合物(B)は、1種のみを用いてもよく、2種又はそれ以上を併用してもよい。
前記塗料組成物は、分散媒体として溶剤(C)を含むことが好ましい。具体的には、主剤組成物(I)及び硬化剤組成物(II)の少なくとも一つは、分散媒体として有機溶剤を含むことが好ましく、主剤組成物(I)及び硬化剤組成物(II)は、分散媒体として有機溶剤を含むことが好ましい。有機溶剤(C)としては、溶剤型塗料において通常用いられるものを含むことができ、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン等の芳香族炭化水素系溶剤;メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤;ジプロピレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、2-メトキシプロパノール(プロピレングリコールモノメチルエーテル)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ブチルジグリコール、2-ブトキシプロパノール等のエーテル系溶剤;メトキシブチルアセテート、メチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(セロソルブアセテート)、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(ブチルセロソルブアセテート)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等のエーテルアセテート系溶剤;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル等のエステル系溶剤;石油エーテル;石油ナフサ等が挙げられる。
本開示の製造方法において、塗料組成物における主剤(I)及び硬化剤(II)の少なくとも一つは、シランカップリング剤(D)、及び/又は、シランカップリング剤(D)の加水分解物若しくは縮合物の少なくとも一つを含む。前記縮合物は、例えば、シランカップリング剤(D)の2量体~4量体であってよい。
X1-SiR1 n(OR1)3-n (1)
[式(1)中、
R1は、各出現においてそれぞれ独立して、C1-4アルキル基を表し、
X1は、アミノ基を含む有機基を表し、
nは、0~2の整数を表す。]
で表される化合物を含む。
-R12-NR11-R12-NR11 2
-R12-NR11 2
[式中、
R11は、各出現においてそれぞれ独立して、置換基を有していてもよいC1-6アルキル基、置換基を有していてもよいC6-10芳香族炭化水素基又は水素原子を表し、
R12は、各出現においてそれぞれ独立して、C1-10アルキレン基を表し、好ましくはC1-6アルキレン基、より好ましくはC1-4アルキレン基を表す。]
で表される基が挙げられる。
前記アミノ基含有シランカップリング剤(D1)は、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
X2-R2-SiR1 n(OR1)3-n (2)
[式(2)中、
R1は、各出現においてそれぞれ独立して、C1-4アルキル基を表し、
R2は、C1-6アルキレン基を表し、
X2は、エポキシ基、エポキシシクロアルキル基及びグリシドキシ基から選ばれる1種を表し、
nは、0~2の整数を表す。]
で表される化合物を含む。
前記エポキシ基含有シランカップリング剤(D2)は、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
前記主剤組成物(I)及び前記硬化剤(II)組成物の少なくとも一つは、ベンゾトリアゾール化合物(E)を含む。ベンゾトリアゾール化合物(E)を含むことで、得られる塗膜の耐食性が良好である。
R4は、C1-4アルキル基、カルボキシル基又は水素原子を表し、
R5は、置換又は非置換のアミノアルキル基、ホスホニウム塩基、ナトリウム原子又は水素原子を表す。]
で表され得る。前記ベンゾトリアゾール化合物(E)は、式(3)で表される化合物の互変異性体であってもよい。
前記主剤組成物(I)及び前記硬化剤(II)組成物の少なくとも一つは、アミン化合物(F)を含むことが好ましい。アミン化合物(F)を含むことで、得られる塗膜の耐食性がより良好になり得る。
ある態様において、体質顔料としては、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルクからなる群から選択されるものである。例えば、重質炭酸カルシウム、軽質炭酸カルシウム、沈降性硫酸バリウム及び表面処理タルク等を用いることができる。このような体質顔料を単独で用いてもよく、組み合わせて用いてもよい。
前記溶剤系上塗り塗料組成物は、必要に応じて、公知の各種添加剤を含んでもよい。各種添加剤としては、塗料組成物に用いられる添加剤を適宜使用でき、例えば、樹脂粒子、その他の樹脂成分、タレ止め・沈降防止剤、硬化触媒(有機金属触媒)、色分れ防止剤、分散剤、消泡・ワキ防止剤、粘性調整剤、レベリング剤、ツヤ消し剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、表面調整剤、ピンホール防止剤、可塑剤、造膜助剤等を挙げることができる。これらの構成要素の配合量は、本開示の効果を損なわない範囲で、適宜調整される。
前記塗料組成物の主剤組成物(I)及び硬化剤組成物(II)は、前記各種成分を、それぞれ当業者に知られた方法によって混合することによって調製することができる。塗料組成物の調製方法は、当業者において通常用いられる方法を用いることができる。例えば、ニーダー又はロール等を用いた混練混合手段、又は、サンドグラインドミル又はディスパー等を用いた分散混合手段等の、当業者において通常用いられる方法を用いることができる。
前記塗装膜形成工程では、塗料組成物を被塗物上に塗装する。これにより、塗装膜が形成される。
乾燥工程では、前記塗装膜を乾燥させる。これにより、塗膜が形成される。
(製造例1) 塗膜形成樹脂(A1-1)の調製
かくはん機、温度調節機、滴下ロート、還流冷却器、窒素導入管及び温度計を取り付けた1Lの反応容器に酢酸ブチル60質量部を仕込み、温度を120℃にした。次に、アクリルモノマーとして、スチレン25.0質量部、メタクリル酸0.6質量部、メタクリル酸メチル8.7質量部、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル19.7質量部、アクリル酸n-ブチル1.0質量部、メタクリル酸n-ブチル45.0質量部及び反応開始剤としてt-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート4部を滴下ロートに仕込みモノマー溶液とした。反応容器内を120℃に保持しながら3時間かけてこのモノマー溶液を滴下した。滴下後更に1時間120℃で保持し、塗膜形成樹脂(A1-1)(数平均分子量:3,000、固形分水酸基価:85mgKOH/g、固形分酸価:4mgKOH/g、固形分濃度:60質量%)を得た。
モノマー種、量を表1のとおり変更した以外は、前記と同様にして、塗膜形成樹脂(A1-2)~(A1-5)を調製した。各塗膜形成樹脂における数平均分子量等の特数値を表1に示す。
かくはん機、温度調整器、還流冷却器、窒素導入管及び温度計を備えた反応容器に、イソフタル酸51.6質量部、アジピン酸6.2質量部、ネオペンチルグリコール15.4質量部、トリメチロールプロパン8.2質量部、1,6-ヘキサンジオール18.6質量部、ジ-n-ブチル錫オキサイド0.05質量部及びキシレン3質量部を混合し、窒素雰囲気下で220℃まで徐々に昇温し、生成する水を留去しながら、エステル化反応を行った。反応物の酸価が40になるまで反応を進行させ、その後、酢酸イソブチル55質量部を加えて、塗膜形成樹脂(A2-1)(数平均分子量:1,200、固形分酸価:40mgKOH/g、固形分水酸基価:100mgKOH/g、固形分濃度:60質量%)を得た。
モノマー種、量を表2のとおり変更した以外は、前記と同様にして、塗膜形成樹脂(A2-2)~(A2-4)を調製した。各塗膜形成樹脂における数平均分子量等の特数値を表2に示す。
<塗料組成物1の製造>
分散容器に、塗膜形成樹脂(A1-1) 48質量部(固形分として、28.80質量部)、体質顔料として重質炭酸カルシウムスーパー#2000 16.75質量部、着色顔料としてTAROX合成酸化鉄LL-XLO 12.55部、分散剤としてBYK-161 2.0質量部及び有機溶剤(C-1)として酢酸ブチル 10質量部を添加し、ガラスビーズを入れて分散し、粒度が12μm以下になるまで分散を行った。その後、ベンゾトリアゾール化合物(E-1)としてBT-120 0.33質量部、アミノ基含有シランカップリング剤(D1-1)としてKBE-903 0.33質量部、光安定剤としてTINUVIN292 2.00質量部及び紫外線吸収剤としてTINUVIN384-2 1.00質量部を添加し、かくはん、混合し、主剤組成物1を調製した。なお、ベンゾトリアゾール化合物(E-1)は、BT-120 0.33質量部を、有機溶剤(C-2)としてジプロピレングリコールモノメチルエーテル1.0質量部に溶解させて使用した。
大きさ0.8×70×150mmのJIS G 3141(SPCC-SB)冷間圧延鋼板を研磨し、キシレンで脱脂した。次いで、硬化剤組成物1に含まれるポリイソシアネート化合物のイソシアネート基と、前記主剤組成物1中の塗膜形成樹脂であるアクリル樹脂の水酸基とのモル比(NCO/OH)が1.0となるようにディスパーを用いて混合し(塗料組成物(1))、前記鋼板上に、70μmの乾燥膜厚になるようにエアスプレーを用いて塗装して、未乾燥の塗装膜を形成した。10分間室温(23℃)で放置した後、80℃で30分間乾燥させて(強制乾燥)、塗膜とし、試験片を得た。
各成分の種類及び/又は量を、表3~6に示す量に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、塗料組成物を製造した。
ポリイソシアネート化合物(B)
(B-1)デュラネートTKA-100(旭化成社製、イソシアヌレート型ポリイソシアネート)、NCO含有率:21.7質量%、固形分濃度:100質量%
(B-2)デュラネートD201(旭化成社製、2官能型ポリイソシアネート)、NCO含有率:15.8質量%、固形分濃度:100質量%
(B-3)デスモジュールN31100(住化コベストロウレタン社製、アロファネート型ポリイソシアネート)、NCO含有率:19.5質量%、固形分濃度、100質量%
有機溶剤(C)
(C-1)酢酸ブチル(協和発酵ケミカル社製)
(C-2)ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(ダウ・ケミカル社製)
シランカップリング剤(D)
(D1-1)KBE-903(信越化学工業社製、3-アミノプロピルトリエトキシシラン)、有効成分濃度:100質量%
(D1-2)KBM-603(信越化学工業社製、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)、有効成分濃度:100質量%
(D2-1)KBM-403(信越化学工業社製、3-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)、有効成分濃度:100質量%
(D2-2)KBE-403(信越化学工業社製、3-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン)、有効成分濃度:100質量%
(D2-3)KBM-4803(信越化学工業社製、8-グリシドキシオクチルトリメトキシシラン)、有効成分濃度:100質量%
(d-1)KBM-3033(信越化学工業社製、n-プロピルトリメトキシシラン)、有効成分濃度:100質量%
ベンゾトリアゾール化合物(E)
(E-1)BT-120(城北化学工業社製、1,2,3-ベンゾトリアゾール)、有効成分濃度:100質量%
(E-2)BT-LX(城北化学工業社製、1-[N,N-ビス(2-エチルヘキシル)アミノメチル]ベンゾトリアゾール)、有効成分濃度:100質量%
(E-3)、TINUVIN99-2(BASFジャパン社製、C7-C9-アルキル-3-[3-(2H-ベンゾトリアゾール-2-イル)-5-(1,1-ジメチルエチル)-4-ヒドロキシフェニル]プロピオンエーテル、紫外線吸収剤)、有効成分濃度:95質量%
アミン化合物(F)
(F-1)リポノールT/15(ライオンスペシャリティケミカルズ社製、ポリオキシエチレンアルキル(牛脂)アミン)、有効成分濃度:100質量%
(F-2)リポノールT/25(ライオンスペシャリティケミカルズ社製、ポリオキシエチレンアルキル(牛脂)アミン)、有効成分濃度:100質量%
その他の材料
スーパー#2000(丸尾カルシウム社製、重質炭酸カルシウム;体質顔料)
TAROX合成酸化鉄LL-XLO(チタン工業社製、合成酸化鉄;着色顔料)
LFボウセイZP-DL(キクチカラー社製、リン酸亜鉛、防錆顔料)
BYK-161(ビックケミー・ジャパン社製、分散剤)
TINUVIN292(BASFジャパン社製、光安定剤))
TINUVIN384-2(BASFジャパン社製、紫外線吸収剤)
1)耐食性
実施例及び比較例で得られた試験板の塗膜に、基材に達するようにカッターナイフで長さ10cmのクロスカット傷を入れ、JIS K 5600-7-1(JIS Z 2371)記載の耐中性塩水噴霧性試験法に従い、塩水噴霧試験機ST-11L(スガ試験機社製)で120時間、塩水噴霧試験(SST)を行った。試験終了後、クロスカット部からの錆及びフクレの発生状態より、塗膜の耐食性を、以下の基準により目視で評価した。
○:発生した錆又はフクレの最大幅がクロスカット部より1mm未満である
○△:発生した錆又はフクレの最大幅がクロスカット部より1mm以上2mm未満である
△:発生した錆又はフクレの最大幅がクロスカット部より2mm以上3mm未満である
×:発生した錆又はフクレの最大幅がクロスカット部より3mm以上である
実施例及び比較例で得られた試験板を、JIS K 5600-7-7記載のキセノンランプ法に従い、スーパーキセノンウェザーメーターSX2-75(スガ試験機社製)で促進耐候性試験を実施した。試験時間1,000時間後の塗膜の60°光沢値を、多角度光沢計GS-4K(スガ試験機社製)により測定し、試験前の60°光沢値に対する変化率(光沢保持率)より、塗膜の耐候性を以下の基準により評価した。
○:光沢保持率が80%以上
○△:光沢保持率が70%以上80%未満
△:光沢保持率が60%以上70%未満
×:光沢保持率が60%未満
比較例2は、アミノ基含有シランカップリング剤(D1)及びベンゾトリアゾール化合物(E)を用いない例であり、得られた塗膜の防食性及び耐候性が十分に満足できるものではなかった。
比較例3は、ベンゾトリアゾール化合物(E)を用いない例であり、得られた塗膜の防食性が十分に満足できるものではなかった。
比較例4は、エポキシ基含有シランカップリング剤(D2)を用いない例であり、得られた塗膜の防食性及び耐候性が十分に満足できるものではなかった。
比較例5は、エポキシ基含有シランカップリング剤(D2)及びベンゾトリアゾール化合物(E)を用いない例であり、得られた塗膜の防食性及び耐候性が十分に満足できるものではなかった。
比較例6は、アミノ基含有シランカップリング剤(D1)及びエポキシ基含有シランカップリング剤(D2)を用いない例であり、得られた塗膜は、耐候性に劣り、防食性が十分に満足できるものではなかった。
比較例7は、アミノ基含有シランカップリング剤(D1)及びエポキシ基含有シランカップリング剤(D2)以外のシランカップリング剤を用いた例であり、得られた塗膜の防食性及び耐候性が十分に満足できるものではなかった。
Claims (10)
- 主剤組成物(I)と、硬化剤組成物(II)とを含む塗料組成物であって、
前記主剤組成物(I)は、塗膜形成樹脂(A)を含み、
前記塗膜形成樹脂(A)は、水酸基を有し、
前記硬化剤組成物(II)は、ポリイソシアネート化合物(B)を含み、
前記主剤組成物(I)及び前記硬化剤組成物(II)の少なくとも一つは、シランカップリング剤(D)、及び/又は、シランカップリング剤の加水分解物若しくは縮合物の少なくとも一つを含み、
前記シランカップリング剤(D)は、アミノ基含有シランカップリング剤(D1)及びエポキシ基含有シランカップリング剤(D2)を含み、
前記主剤組成物(I)及び前記硬化剤組成物(II)の少なくとも一つは、ベンゾトリアゾール化合物(E)を含む、塗料組成物。 - 前記シランカップリング剤(D)の含有量は、前記塗料組成物の樹脂固形分の合計100質量部に対して、0.1質量部以上30質量部以下である、請求項1に記載の塗料組成物。
- 前記アミノ基含有シランカップリング剤(D1)と前記エポキシ基含有シランカップリング剤(D2)の含有量の比[(D2)/(D1)]は、0.3以上20以下である、請求項1に記載の塗料組成物。
- 前記ベンゾトリアゾール化合物(E)の含有量は、前記塗料組成物の樹脂固形分の合計100質量部に対して、0.1質量部以上10質量部以下である、請求項1に記載の塗料組成物。
- 前記塗膜形成樹脂(A)の水酸基価は、30mgKOH/g以上300mgKOH/g以下である、請求項1に記載の塗料組成物。
- 前記膜形成樹脂(A)は、アクリル樹脂(A1)及び/又はポリエステル樹脂(A2)を含む、請求項1に記載の塗料組成物。
- 前記ポリイソシアネート化合物(B)は、脂肪族ポリイソシアネート化合物;芳香族ポリイソシアネート化合物;脂環式ポリイソシアネート化合物;脂肪族ポリイソシアネート化合物、芳香族ポリイソシアネート化合物又は脂環式ポリイソシアネート化合物の多量体;及び、脂肪族ポリイソシアネート化合物、芳香族ポリイソシアネート化合物又は脂環ポリイソシアネート化合物の変性物から選ばれる1種以上を含む、請求項1に記載の塗料組成物。
- 前記ポリイソシアネート化合物(B)に含まれるイソシアネート基と、前記塗膜形成樹脂(A)に含まれる水酸基のモル比(NCO/OH)は、0.4以上1.6以下である、請求項1に記載の塗料組成物。
- 前記主剤組成物(I)及び前記硬化剤組成物(II)の少なくとも一つは、アミン化合物(F)を含み、
前記アミン化合物(F)は、炭素数6以上の脂肪族炭化水素基を有する、請求項1~8のいずれか1項に記載の塗料組成物。 - 前記アミン化合物(F)の含有量は、前記塗料組成物の樹脂固形分の合計100質量部に対して、0.1質量部以上10質量部以下である、請求項9に記載の塗料組成物。
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