JP3007263B2 - 顔料分散ペースト及びそれを含む水性塗料組成物 - Google Patents

顔料分散ペースト及びそれを含む水性塗料組成物

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JP3007263B2
JP3007263B2 JP6105695A JP10569594A JP3007263B2 JP 3007263 B2 JP3007263 B2 JP 3007263B2 JP 6105695 A JP6105695 A JP 6105695A JP 10569594 A JP10569594 A JP 10569594A JP 3007263 B2 JP3007263 B2 JP 3007263B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、二酸化チタンを分散さ
せた顔料分散ペースト及びそれを含む水性塗料組成物に
関するものであり、顔料分散性に優れかつ二酸化チタン
による塗膜の光触媒劣化を抑制することができる顔料分
散ペースト及びそれを含む水性塗料組成物に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、水性塗料における顔料分散剤としては、ナフタレン
スルホン酸ホルマリン縮合物や、α,β−不飽和カルボ
ン酸とスチレンスルホン酸ソーダとの共重合物などが用
いられている。
【0003】顔料として二酸化チタンを用いた水性塗料
に、これら従来の顔料分散剤を用いた場合、ある程度の
分散安定性を得ることができるが、耐候性に劣るという
問題があった。このような耐候性を改善するため、ヒン
ダードアミン系の光安定剤を添加する方法が考えられる
が、このような光安定剤の添加によっても十分な耐候性
を得ることができなかった。
【0004】本発明の目的は、二酸化チタンを含有する
水性塗料において、優れた顔料の分散安定性、及び優れ
た耐候性を付与することができる、顔料分散ペースト及
びそれを含む水性塗料物を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の顔料分散ペース
トは、二酸化チタン100重量部に対して、分散用樹脂
を固形分で0.1〜10重量部含み、該分散用樹脂が重
合性不飽和結合を有したヒンダードアミン系モノマーを
全モノマーの5〜30重量%共重合させたポリマーであ
り、その酸価が60〜250mgKOH/gであり、数
平均分子量が3000〜1万であることを特徴としてい
る。
【0006】本発明の水性塗料組成物は、上記本発明の
顔料分散ペーストをエマルション樹脂に混合したことを
特徴としている。本発明の顔料分散用樹脂は、上記本発
明の顔料分散ペーストに用いられる分散用樹脂であり、
重合性不飽和結合を有したヒンダードアミン系モノマー
を全モノマーの5〜30重量%共重合させたポリマーで
あり、その酸価が60〜250mgKOH/gであり、
数平均分子量が3000〜1万であることを特徴として
いる。
【0007】本発明において、分散用樹脂中に共重合さ
れる重合性不飽和結合を有したヒンダードアミン系モノ
マーとしては、光安定剤として知られているヒンダード
アミン系化合物に重合性不飽和結合が結合された構造の
ものを用いることができ、具体例としては、2,2,
6,6−テトラメチルピペルジニルメタクリレート、
2,2,6,6−テトラメチルピペルジニルアクリレー
ト、N−メチル−2,2,6,6−テトラメチルピペル
ジニルメタクリレート、N−メチル−2,2,6,6−
テトラメチルピペルジニルアクリレートが挙げられる。
このような重合性不飽和結合を有したヒンダードアミン
系モノマーは全モノマーの5〜30重量%共重合され、
好ましくは5〜20重量%共重合される。含有量が少な
すぎると耐候性が不充分であり、含有量が多すぎると塗
膜の耐水性低下や黄変を引き起こす場合がある。
【0008】本発明における分散用樹脂の酸価は、60
〜250mg/KOH/gであり、より好ましくは12
0〜200mgKOH/gである。酸価が小さすぎると
水溶化が困難であり、酸価が大きすぎると分散用樹脂の
溶液の粘度が高くなり、塗膜の耐水性も低下する傾向に
ある。
【0009】また本発明における分散用樹脂の数平均分
子量は3000〜1万である。分子量が低すぎると塗膜
の耐水性が悪くなり、分子量が高すぎると分散用樹脂の
溶液の粘度が高くなる傾向にある。
【0010】本発明における分散用樹脂においては、上
記所定の酸価に調整し親水化するため、カルボキシル基
含有モノマーを共重合させることができる。このような
カルボキシル基含有モノマーとしては、マレイン酸、無
水マレイン酸、イタコン酸、アクリル酸、メタクリル酸
等のα,β−モノエチレン型不飽和カルボン酸などを用
いることができる。これらのカルボキシル基含有モノマ
ーの含有量は、好ましくは10〜35重量%であり、さ
らに好ましくは15〜30重量%であり、これらの含有
量は上記所定の酸価となるように設定される。
【0011】また本発明における分散用樹脂には、その
他の共重合可能なビニルモノマーを共重合させることが
できる。このようなモノマーを共重合させることによ
り、顔料への親和性、及び塗膜の耐候性等を向上させる
ことができる。共重合可能なビニルモノマーの例として
は、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アク
リレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチ
ル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリ
レート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エ
チルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)
アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル、スチレ
ン、ビニルトルエン等のスチレン誘導体を挙げることが
できる。このような共重合可能なビニルモノマーの含有
量は、好ましくは45〜85重量%である。含有量が少
なすぎると塗膜の耐候性及び可撓性が不充分である場合
があり、含有量が多すぎると耐溶剤性が低下するので好
ましくない。
【0012】上記分散用樹脂の合成方法は、アクリル系
共重合体を製造する公知の方法に従い、溶液重合、懸濁
重合、乳化重合等により行うことができる。好ましく
は、溶液重合により調製される。例えば、上記重合性不
飽和結合を有したヒンダードアミン系モノマー、カルボ
キシル基含有モノマー、その他の共重合可能なビニルモ
ノマーの各成分を、不活性溶媒中で適当な重合触媒を用
いて、約40〜180℃の反応温度において、約1〜1
0時間反応させる。使用する不活性溶媒としては、水溶
性の溶媒が好ましく、具体例としては、エチレングリコ
ール、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等のセロソ
ルブ系溶剤、プロピレングリコールモノメチルエーテル
等のプロピレングリコール系溶剤等が挙げられる。疎水
性溶媒を使用する場合には、反応終了後に(減圧)蒸留
により除去することが望ましい。
【0013】以上のようにして合成された分散用樹脂は
そのままあるいは溶剤を除去した後、アンモニア、アミ
ン、アルカリ金属塩等の塩基性化合物で中和し、水を加
えて水溶化(水分散)する。塩基性化合物の量として
は、樹脂中のカルボキシル基に対して、0.1〜2.0
当量程度が好ましい。
【0014】本発明の顔料分散ペーストは、上記分散用
樹脂を二酸化チタン100重量部に対して固形分で0.
1〜10重量部、好ましくは1〜8重量部になるように
配合することにより得ることができる。このような配合
に際しては、水を媒体として用い顔料分散ペーストとす
ることができる。二酸化チタンに対する分散用樹脂の配
合量が少なすぎると顔料の分散安定性が悪くなり、配合
量が多すぎると顔料ペーストの粘度が高くなり、塗膜の
耐水性も低下する。顔料の分散は公知のスラリー化方法
により行うことができ、分散装置としては、ホモミキサ
ー、ボールミル、ロールミル、サンドグラインダー等が
使用できる。また、必要に応じて公知の分散助剤(界面
活性剤、増粘剤)、凍結防止剤、防腐剤、防かび剤等を
加えてもよい。
【0015】本発明の顔料分散ペーストは、所定の酸価
及び数平均分子量を有するため、アクリル樹脂、アルキ
ド樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などを乳化分散あ
るいは界面活性剤、水溶性高分子を用いて乳化重合し
た、公知のエマルションと任意の割合で混合することが
でき、従って水性塗料組成物とすることができる。
【0016】
【発明の作用効果】本発明における分散用樹脂は、ヒン
ダードアミン系モノマーを有しており、かつ所定の酸価
を有するポリマーである。このため、二酸化チタンに対
し親和性を有するとともにラジカル捕捉能を有する。顔
料として二酸化チタンを含有した塗膜において耐候性が
低下する原因として、二酸化チタンの表面での光触媒作
用により塗膜の劣化が促進されるものと考えられてい
る。本発明ではラジカル捕捉能を有する分散用樹脂を用
いており、この分散用樹脂が二酸化チタンの表面の近傍
に存在するため、二酸化チタン表面で太陽光の吸収によ
り発生するラジカルを、分散用樹脂中のヒンダードアミ
ンがトラップし、塗膜の耐候性を向上させるものと推測
される。
【0017】従って本発明の顔料分散ペーストを用いる
ことにより、顔料の分散安定性及び耐候性に優れ、この
結果として光沢に優れた水性塗料からの塗膜を得ること
ができる。
【0018】
【実施例】以下、部は重量部を意味する。実施例a−1〜a−3及び比較例a−4〜a−8(分散
用樹脂の調製) 反応容器内に、ブチルセロソルブ50部を仕込み、窒素
気流中で攪拌混合し、120℃まで昇温させた後、表1
に示す配合割合でモノマー及び開始剤を3時間かけて等
速で滴下した。
【0019】滴下終了後、1時間熟成を行い、液温を5
0℃まで低下させた後、トリエチルアミン27部及び水
154部を徐々に混合し、PH=8.0、不揮発分30
%の分散用樹脂a−1〜a−8を得た。
【0020】
【表1】
【0021】表1において、樹脂固形分の酸価は、0.
1N/KOH溶液の滴定により測定した。また数平均分
子量は、ゲルパーミッションクロマトグラフィーにより
測定した。また粘度は、ガードナー泡粘度計により測定
した。
【0022】実施例A−1〜A−5及び比較例A−6〜
A−11(塗料組成物の調製) 容器内に、水160部と上記分散用樹脂30部を仕込み
ディスパーで攪拌混合した。
【0023】上記溶液が透明になった後、ディスパーで
攪拌を続けながら酸化チタン顔料R−930(石原産業
社製)500部を徐々に添加した後、20分間攪拌を続
け、均一な状態のペーストを得た。
【0024】上記ペーストに1.5mmの直径を持つガ
ラスビーズ(東芝ガラスビーズ503M)を250部加
え、直径80mmのインペラー1枚を持つ卓上分散機で
30分間分散した後、100メッシュのステンレス製網
でガラスビーズを濾過分離し、分散ペーストを得た。
【0025】上記分散ペースト345部をステンレス製
容器に仕込み、ディスパーで攪拌しながら、下記エマル
ション混合物655部を10分程度で徐々に添加した。 〔エマルション混合物の配合〕 エマルションA(サイデン化学社製) 550部 ブチルセロソルブ 60部 3%ヒドロキシエチルセルロース溶液 20部 デヒドラン−1620(サンノプコ社製) 4部 エチレングリコール 10部 水 11部 得られた塗料を1日熟成後、各種試験用塗料として使用
した。
【0026】なお、上記エマルションAは、不揮発分5
0%、PH=8.0、平均粒子径0.2μmの乳白色不
均一液体であり、以下のモノマー組成を持つ。 n−ブチルアクリレート 50部 2−エチルヘキシルアクリレート 30部 スチレン 20部 以上の配合割合を表2にまとめて示す。
【0027】以上のようにして得られた塗料組成物N
o.A−1〜A−10について、以下の方法により、耐
候性、耐水性、粘度、及び分散性を評価した。塗料、塗膜試験方法 1)耐候性:SUS304の板に膜厚40±5ミクロン
になるように塗装し、20℃、相対湿度75%の条件で
7日間乾燥後にサンシャインウエザオメター及び沖縄に
おける屋外暴露で塗膜耐候性試験を行った。塗装後初期
と試験後の60度光沢値により光沢保持率を計算により
求めた。 2)耐水性:スレート板に塩化ゴム系シーラーを塗装
し、さらにNo.A−1A〜−10の塗料を膜厚40±
5ミクロンになるように塗装した。20℃、対相湿度7
5%の条件で7日間乾燥後に20℃の水に2週間浸漬し
て塗膜状を態肉眼で調べた。フクレ、著しい光沢低下等
が生じていないものを「良好」とした。 3)分散性:塗料をガラス板に6ミルのアプリケーター
で塗装し塗膜状態を肉眼で調べた。ブツ(疎粒)等の凝
集物が観察されたもを「有り」とし、観察されないもの
を「無し」とした。 4)粘度:25%ブチルセロソルブ水溶液で不揮発分3
0%に調整した分散樹脂溶液をガードナー粘度計を用い
て25℃で測定した。 以上のようにして評価した結果を表2に示す。
【0028】
【表2】
【0029】表2から明らかなように、本発明に従う水
性塗料組成物を用いた塗膜は、耐候性に優れ、かつ耐水
性及び粘度においても適正なものであることがわかる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C09D 201/00 C09D 201/00 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09D 17/00 C08F 246/00 C09C 1/36 C09C 3/10 C09D 5/02 C09D 201/00 C08L 101/00 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 二酸化チタン100重量部に対して、分
    散用樹脂を固形分で0.1〜10重量部含む顔料分散ペ
    ーストであって、 前記分散用樹脂が重合性不飽和結合を有したヒンダード
    アミン系モノマーを全モノマーの5〜30重量%共重合
    させたポリマーであり、その酸価が60〜250mgK
    OH/gであり、数平均分子量が3000〜1万である
    ことを特徴とする顔料分散ペースト。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の顔料分散ペーストをエ
    マルション樹脂に混合したことを特徴とする水性塗料組
    成物。
  3. 【請求項3】 重合性不飽和結合を有したヒンダードア
    ミン系モノマーを全モノマーの5〜30重量%共重合さ
    せたポリマーであり、その酸価が60〜250mgKO
    H/gであり、数平均分子量が3000〜1万であるこ
    とを特徴とする顔料分散用樹脂。
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