JP3380226B2 - 耐候性コーティング膜の製造方法 - Google Patents

耐候性コーティング膜の製造方法

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JP3380226B2
JP3380226B2 JP2000348232A JP2000348232A JP3380226B2 JP 3380226 B2 JP3380226 B2 JP 3380226B2 JP 2000348232 A JP2000348232 A JP 2000348232A JP 2000348232 A JP2000348232 A JP 2000348232A JP 3380226 B2 JP3380226 B2 JP 3380226B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、屋上防水、建築物
の床及び外壁等の建築物、建材、テニスコートや陸上競
技場のスポーツ施設の他、屋外に設置される道路標識な
どの表示のための構造物、あるいは自動車、家電製品、
木工製品、プラスチック成型品、あるいは印刷物等の保
護被覆、さらには光に対して不安定な物質の表面コート
材等に用いられ、長期間の屋外使用に必要な光沢保持
性、耐変色性、耐クラック性等の耐候性に優れたコーテ
ィング膜を製造する方法、及びその膜を与えるコーティ
ング材(塗料)に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より塗料の耐候性を向上させる方法
として塗料中に紫外線吸収能を有する化合物を配合して
なる二液型塗料組成物が知られている。この塗料組成物
は耐候性に優れ、しかも二液のため密着性、塗膜強度等
の物理的に良好な塗膜を形成することができ、建物の屋
上防水や外壁、建材、スポーツ施設等のトップコートと
して用いられてきた。
【0003】特に塗料のバインダーにアクリルポリオー
ルを用い、塗料の硬化剤にイソシアネートプレポリマー
を用いた場合には耐候性、光沢、化学的性質、機械的強
度に優れた塗膜を作ることができ、屋外用塗料として一
般的に用いられてきた。しかしながら上記塗料組成物で
は長期にわたって使用するとブリード現象を起こし紫外
線吸収能を有する化合物が表面に浮き上がり効果が長続
きしないという欠点があった。
【0004】また上記の欠点を克服するために紫外線吸
収能を有する化合物を塗料組成物中に固定する試みが行
われており、アクリルポリオール中に重合可能な紫外線
吸収能を有する化合物を重合させる方法が提案されてい
る(特開平9−3393号公報)。さらに硬化剤につい
ても紫外線吸収能を有する化合物をイソシアネート中に
結合させたものを配合した塗料用組成物が報告されてい
る(特公昭47−29199号公報)。しかしながら塗
料中の紫外線吸収能を有する化合物については塗料中に
配合される量だけが注目され、紫外線吸収能を有する化
合物の分子吸光係数、吸収波長領域等の紫外線吸収能力
と耐候性の関係や塗布後の塗膜中に存在する紫外線吸収
能を有する化合物の量と耐候性については不明な点が多
く、高価な紫外線吸収能を有する化合物を使用すればよ
いとの知見はあるものの、該紫外線吸収能を有する化合
物をどのように活用すればよいのか不明であり、耐候性
を自在に制御できる設計法を示唆するものはないのが実
情である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は二液硬
化型塗料において、紫外線吸収能を有する化合物を紫外
線吸収能を損なわないようにバインダーあるいは硬化剤
に化学的に結合させ、塗布後の乾燥塗膜に一定量含ませ
ることにより長期間の屋外使用における光沢保持性、耐
変色性等の長期の耐候性に優れた塗料組成物の製造方法
を提供する事にある。また、そのために、紫外線吸収能
を有する化合物の使用量と耐候性の関係を調べて得られ
るコーティング材の要求性能に応じた耐候性を得るため
の設計手法を基に、該製造方法を提供することが課題と
なる。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者は塗料の長期の
耐候性を維持するための塗料組成物の製造方法について
研究を続けた結果、紫外線吸収能を有する化合物をバイ
ンダーあるいは硬化剤に化学的に結合させたものを塗料
組成物に配合し、塗布後の乾燥塗膜に一定量含ませ紫外
線劣化を最小限にする条件を見いだすことで、耐候性の
優れたコーティング膜を得ることに成功し本発明を完成
させた。
【0007】すなわち本発明は、バインダーと硬化剤を
主成分とする耐候性コーティング材を調製し、該コーテ
ィング材で被塗装物品を被覆し乾燥することによって、
カーボンサンシャインウエザオメーターによる促進耐候
性試験において80%以上の光沢保持率を1000時間
以上維持する耐候性コーティング膜を製造する方法であ
って、380nmより短い波長域に光の吸収スペクトルが
極大値を有し吸収極大波長における分子吸光係数が50
00から50000である紫外線吸収能を有する化合物
を、コーティング材を構成するバインダー又は硬化剤の
いずれか一方若しくは双方に化学的に結合させ、コーテ
ィング材を被覆し乾燥したときに乾燥コーティング膜中
の紫外線吸収能を有する化合物残基の濃度C(モル/
L)が、式 εdC≧ 129・logτ − 367 (ここに、εは乾燥被膜中の該化合物残基の分子吸光係
数、dは使用するときの乾燥被膜の厚み(cm)、τは
使用用途に応じて要求される80%以上の光沢保持率を
示す促進耐候性試験の暴露時間を表す)を満足する濃度
になるように前記結合及びコーティング材の構成を設定
してコーティング材を調製し、乾燥被膜の厚みが上記d
になるように被覆し乾燥することを特徴とする耐候性コ
ーティング膜の製造方法及びその膜を提供するコーティ
ング材である。
【0008】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳しく説明する。
本発明において380nmより短い波長域に光の吸収スペ
クトルが極大値を有し吸収極大波長における分子吸光係
数が5000から50000である紫外線吸収能を有す
る化合物(以下、紫外線吸収能を有する化合物と略記す
る)は単独又は2種以上組みあわせて用いられ、バイン
ダー又は硬化剤中に紫外線吸収能を有する化合物の紫外
線吸収能が損なわれないように、すなわち紫外線吸収能
を有する基または部分が残存するように結合される。な
お、本発明においては、コーティング材を被覆し乾燥し
たときに乾燥コーティング膜中の紫外線吸収能を有する
化合物残基の濃度C(モル/L)が、前記式を満足する
ように紫外線吸収能を有する化合物の結合量が決定さ
れ、また前記式を満足するようにコーティング材の構
成、すなわち紫外線吸収能を有する化合物の結合後のバ
インダー及び硬化剤の配合量が決定される。紫外線吸収
能を有する化合物としては、例えば活性水素を持つ紫外
線吸収能を有する化合物、重合可能なビニル基を持つ紫
外線吸収能を有する化合物があげられる。活性水素を持
つ紫外線吸収能を有する化合物としては例えば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−(2’−ヒドロキシ−5’−t−ブチ
ルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロ
キシ−3’−t−ブチル−5’−メチルフェニル)−5
−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ
−4’−オクトキシフェニル)ベンゾトリアゾール等の
活性水素を持つベンゾトリアゾール系化合物;2−ヒド
ロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキ
シ−4−エ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、2−ヒドロキシ−4−オク
トキシ−2’−クロロ−ベンゾフェノン、2−ヒドロキ
シ−4−オクトキシ−3’−メチル−ベンゾフェノン等
の活性水素を持つベンゾフェノン系の化合物があげら
れ、これらの単独もしくは複合系で使用できる。
【0009】重合可能なビニル基を持つ紫外線吸収能を
有する化合物としては、例えば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〕−2
H−ベンゾトリアゾール、2−〔2’−ヒドロキシ−
5’−t−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
ール等のビニル基を持つベンゾトリアゾール系化合物;
2−ハイドロキシ−4−(3−アクリルオキシ−2−ハ
イドロキシプロポキシ)ベンゾフェノン、2−ハイドロ
キシ−4−(3−メタクリクリルオキシ−2−ハイドロ
キシプロポキシ)ベンゾフェノン、2’−ジハイドロキ
シ−4−(3−メタクリクオキシ−2−ハイドロキシプ
ロポキシベンゾフェノン等のビニル基を持つベンゾフェ
ノン系の化合物があげられ、これらの単独もしくは複合
系で使用できる。
【0010】紫外線吸収能を有する化合物をコーティン
グ材中のバインダーまたは硬化剤に化学的に結合させる
には、重合可能なビニル基を持つ紫外線吸収能を有する
化合物と、他の重合可能なビニル基を持つ単量体及び/
またはプレポリマーと重合するか;活性水素を持つ紫外
線吸収能を有する化合物を少なくとも2個の遊離イソシ
アネート基を有するイソシアネートプレポリマー及び/
またはイソシアネート単量体に反応させる;のが好まし
い。紫外線吸収能を有する化合物をコーティング材中の
バインダーまたは硬化剤に化学的に結合させることによ
り、耐候性に優れた塗膜を提供できる。さらに紫外線吸
収能を有する化合物を結合させたバインダーまたは硬化
剤を使用する場合に最も好ましいのは、バインダーとし
てアクリルポリオールを用い且つ硬化剤として無応変型
イソシアネートを用いることである。
【0011】さらに詳しく説明すると、上記の紫外線吸
収能を有する化合物を結合したアクリルポリオール(バ
インダー)の構成要素(構成成分)である重合可能なビ
ニル基を持つ紫外線吸収能を有する化合物としては、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’−t−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等のビニル基を持つベンゾトリア
ゾール系化合物;2−ハイドロキシ−4−(3−アクリ
ルオキシ−2−ハイドロキシプロポキシ)ベンゾフェノ
ン、2−ハイドロキシ−4−(3−メタクリクリルオキ
シ−2−ハイドロキシプロポキシ)ベンゾフェノン、
2’−ジハイドロキシ−4−(3−メタクリクオキシ−
2−ハイドロキシプロポキベンゾフェノン等のビニル基
を持つベンゾフェノン系の化合物;などがあげられこれ
らは単独または複合系で使用できる。
【0012】また他の構成要素としての水酸基を有する
不飽和単量体成分としては、ヒドロキシエチル(メタ)
アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレー
ト、カプロラクトン変性ヒドロキシ(メタ)アクリレー
トがあげられ、これらは単独、もしくは複合系で使用で
きる。
【0013】またその他の構成要素である、その他の重
合性単量体としては、シクロヘキシル(メタ)アクリレ
ート、メチルシクロヘキシルアクリレート、ターシャリ
ーブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチル
(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、
プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)
アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、イソブチ
ル(メタ)アクリレート、セカンダリーブチル(メタ)
アクリレート、タシャリーブチル(メタ)アクリレー
ト、イソペンチル(メタ)アクリレート、ネオペンチル
(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレー
ト、ヘプチル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)
アクリレート、2エチルヘキシ(メタ)アクリレート、
ステアリル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)ア
クリレート、ジメチルアミノメチルアクリレート、ジエ
チルアミノメチルアクリレート、ジブチルアミノメチル
アクリレート、ジヘキシルアミノメチルアクリレート、
スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、塩化
ビニリデン、酢酸ビニル、アクリル酸、マレイン酸、イ
タコン酸、2−アクリロイルオキシエチルコハク酸、2
−アクリロイルオキシエチルフタル酸等があげられ、こ
れらが単独、もしくは複合系で使用できる。
【0014】また他の構成要素として、必要に応じて4
−(メタ)アクリロイルオキシ−2,2,6,6−テト
ラメチルピペリジン、4−(メタ)アクリロイルアミノ
−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(メ
タ)アクリロイルオキシ−1,2,2,6,6−ペンタ
メチルピペリジン、4−(メタ)アクリロイルアミノ−
1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン等の光安
定化剤を単独、もしくは複合系で使用しても良い。
【0015】バインダーを調製するための、上記構成要
素を含む単量体組成物を共重合させる際の重合方法は特
に限定されるものではないが溶液重合を行うのが好まし
い。共重合を行う際の溶剤としては例えば、トルエン、
キシレン等の芳香族類炭化水素;アセトン、メチルエチ
ルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、酢酸
エチル、酢酸ブチル等のエステル類;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;等が挙げられ、これらは単独、もしくは複合系で
使用できる。
【0016】また単量体組成物を共重合させる際に重合
開始剤を用いるが、通常、重合開始剤としては、アゾビ
スイソブチロニトリル等のアゾ系;ベンゾイルパーオキ
サイド等の過酸化物系;等の重合開始剤が挙げられこれ
らの単独、もしくは複合系で使用できる。
【0017】また前記の紫外線吸収能を有する化合物を
結合した硬化剤の構成要素(構成成分)である活性水素
を持つ紫外線吸収能を有する化合物としては、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−(2’−ヒドロキシ−5’−t−ブ
チルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒド
ロキシ−3’−t−ブチル−5’−メチルフェニル)−
5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキ
シ−4’−オクトキシフェニル)ベンゾトリアゾール等
のベンゾトリアゾール系化合物;2−ヒドロキシ−4−
オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−エト
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、2−ヒドロキシ−4−オクトキシ−2’
−クロロ−ベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オク
トキシ−3’−メチル−ベンゾフェノン等のベンゾフェ
ノン系の化合物;があげられ、これらは単独もしくは複
合系で使用できる。
【0018】また他の構成要素としてのイソシアネート
化合物としては、例えばヘキサメチレンジイソシアネー
ト、イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタ
ンジイソシアネート等の無応変型イソシアネート、及び
にそれらのイソシアヌレート体、ビュレット体、トリメ
チロールプロパンアダクト体、活性水素を持つ化合物、
例えばアミン類、カルボン酸類、アルコール類及びそれ
らの誘導体とのアダクト体等の化合物があげられ、これ
らは単独、もしくは複合系で使用できる。
【0019】またイソシアネート化合物と活性水素を含
有する紫外線吸収能を有する化合物を反応させる際に活
性水素を持つ化合物、例えばアミン類、カルボン酸類、
アルコール類及びそれらの誘導体等を単独、もしくは複
合系で上記構成要素に加えることができ、化学的特性、
並びに物理的特性を自由に調節する事が出来る。
【0020】紫外線吸収能を有する化合物をイソシアネ
ートに反応させる際に使用できる溶剤としては、例え
ば、トルエン、キシレン等の芳香族類、アセトン、メチ
ルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン
類、酢酸エチル、酢酸ブチル、イソ酢酸ブチル等のエス
テル類、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が挙げられこれらは単
独、もしくは複合系で使用できるが、アルコール類等の
活性水素を含有する溶剤はイソシアネートと反応するた
めに使用を避ける必要がある。
【0021】また反応促進のためウレタン反応触媒を使
用してもよく、例えばジブチルチンジアセテート、ジブ
チルチンジラウレート等の有機金属触媒、1,4−ジア
ザバイシクロ(2,2,2)オクタン、トリエチルアミ
ン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレンジアミ
ン、トリエチレンジアミン、ジメチルアミノエタノール
等のアミン系触媒があげられ、これらは単独、もしくは
複合系で使用できる。
【0022】さらに必要に応じて任意のイソシアネート
プレポリマーを混合することができ、例えばヘキサメチ
レンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等
のイソシアネート単量体、イソシアヌレート体、ビュレ
ット体、活性水素を持つ化合物例えばアミン類、カルボ
ン酸、アルコール類及びそれらの誘導体とのアダクト体
等が挙げられこれらは単独、もしくは複合系で使用でき
る。
【0023】反応方法については特に制約はなく、一般
的な手法に従って反応を行えばよい。ただ反応を行うに
際して注意すべき点は水分の存在しない方法で実施する
ことが望ましい。たとえはウレタングレードの溶剤を使
用するか、水分除去剤を用いればよい。水分除去剤とし
ては、例えば、トシルイソシアネート、モレキュラーシ
ーブ等を用いることが出来る。本発明において特に耐候
性に優れ且つ高物性を得るためには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及びビュレット体を
使用することが好ましい。また紫外線吸収剤を反応させ
る場合、イソシアネート組成物中のイソシアネート基が
1分子あたり平均2個以上残るように設計することが望
ましく、平均2個未満であると硬化剤成分と反応させた
場合、架橋が不十分になり塗料の物性を低下させる事に
なる。
【0024】本発明に係るコーティング材には必要に応
じてイソシアネートとの反応促進剤、有機溶剤、添加
剤、無機顔料、有機顔料、体質顔料を用いることが出来
る。反応促進剤としては例えば、ブチルチンジアセテー
ト、ジブチルチンジラウレート等の有機金属触媒、1,
4−ジアザバイシクロ(2,2,2)オクタン、トリエ
チルアミン、N,N,N’,N’−テトラメチルエチレ
ンジアミン、トリエチレンジアミン、ジメチルアミノエ
タノール等のアミン系触媒があげられこれらの単独、も
しくは複合系で使用できる。
【0025】有機溶剤としては例えば、トルエン、キシ
レン等の芳香族類;アセトン、メチルエチルケトン、メ
チルイソブチルケトン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸
ブチル等のエステル類;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が挙げ
られこれらの単独、もしくは複合系で使用できる。
【0026】添加剤としては例えば、消泡剤、分散剤、
レベリング剤、密着改良剤、可塑剤、安定剤、沈降防止
剤等の各種塗料用添加剤を単独、もしくは複合系で使用
できる。無機顔料としては例えば、酸化チタン、亜鉛
華、黄鉛、ベンガラ、黄色酸化鉄、鉄黒、カーボンブラ
ック等が挙げられる。有機顔料としては例えば、アゾ系
化合物、フタロシアニン系化合物が挙げられる。体質顔
料としては例えば、炭酸カルシウム、酸化珪素、クレ
ー、有機ベントナイト、硅石粉等が挙げられこれらの単
独、もしくは複合系で使用できる。
【0027】また塗料の耐候性を十分に保つため、紫外
線吸収能を有する化合物の官能基を該被膜の目的の被膜
厚みと使用用途によって要求される80%以上の光沢保
持率を示す暴露時間に応じて、塗料を被覆し乾燥したと
きに乾燥被膜中の該化合物残基の濃度C(モル/L)が
経験式 εdC≧ 129・logτ − 367 (ここに、εは乾燥被膜中の該化合物残基の分子吸光係
数、dは使用するときの乾燥被膜の厚み(cm)、τは
使用用途に応じて要求される80%以上の光沢保持率を
示す促進耐候性試験の暴露時間を表す)によって決めら
れる量を用いれば目的を達することができるのである。
【0028】上記の塗料組成物を塗布できる被塗布物は
特に限定される物はない。被塗布物としては、例えばウ
レタン、FRP(繊維強化プラスチック)、ポリプロピ
レン、ポリカーボネート、アクリル系樹脂等のプラスチ
ック類や、木、金属、ガラス、セラミック等のほか耐候
性の弱い顔料等の化学物質の表面保護、印刷インキ面の
保護、紙の表面コートが挙げられる。これらの被塗装物
の表面に本発明の塗料組成物を塗布する事により被塗装
物の長期の耐候性を保つことが出来る。すなわち、本発
明の塗料用組成物は、プラスチック成型品用、家電製品
用、金属製品用、自動車用、航空機用、建築用、建材
用、スポーツ施設用、木工用のコーティング剤として広
範囲に使用することが出来る。
【0029】
【実施例】以下に実施例等により本発明を説明する。 参考例1(含紫外線吸収剤バインダー(アクリルポリオ
ール)の製造方法) 攪拌器、滴下ロート、冷却管、温度計を備えたフラスコ
に酢酸ブチル10重量部、キシレン10重量部を仕込み
窒素雰囲気下で120℃まで昇温して、下記配合で重合
性単量体を滴下ロートに仕込み2時間で等速に滴下し
た。 メタクリル酸シクロヘキシル 25重量部 メタクリル酸メチル 6重量部 アクリル酸ブチル 10重量部 メタクリル酸2−ヒドロキシエチル 7重量部 アクリル酸 0.3重量部 2-〔2’-ヒト゛ロキシ-5’-(メタクリロイル)フェニル〕ヘ゛ンソ゛トリアソ゛ール 8重量部 メタクリロイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルヒ゜ヘ゜リシ゛ン 0.5重量部 アゾビスイソブチロニトリル 1重量部
【0030】滴下終了の1時間後にアゾビスイソブチロ
ニトリル0.2重量部、キシレン10重量部の混合溶液
を2時間かけて等速で滴下し、滴下終了後1時間、12
0℃に保った。冷却後、キシレン17.5重量部にて稀
釈し、粘度30000mPa・s、不揮発分56.3
%、重量平均分子量31000のアクリルポリオール
(バインダー)を得た。
【0031】参考例2 参考例1と同様の操作により以下の重合性単量体の配合
で重合を行った。 メタクリル酸シクロヘキシル 25重量部 メタクリル酸メチル 6重量部 アクリル酸ブチル 10重量部 メタクリル酸2−ヒドロキシエチル 7重量部 アクリル酸 0.3重量部 2-〔2’-ヒト゛ロキシ-5’-(メタクリロイル)フェニル〕ヘ゛ンソ゛トリアソ゛ール 5重量部 メタクリロイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルヒ゜ヘ゜リシ゛ン 0.5重量部 アゾビスイソブチロニトリル 1.2重量部 キシレン 37.5重量部 酢酸ブチル 10重量部 なお、上記のアクリルポリオール(バインダー)の性状
値は、粘度13100mPa・s、不揮発分53.3
%、重量平均分子量32000であった。
【0032】対照例1〜2 参考例1と同様の操作により以下の表1に示す配合でア
クリルポリオール(バインダー)を得た。
【0033】
【0034】上記の参考例1で得られたアクリルポリオ
ール(バインダー)と対照例1で得られたアクリルポリ
オール(バインダー)を乾燥後の厚さが100ミクロン
の塗膜を作成し紫外線分光光度計で紫外線透過率を測定
した。その結果を図1に示す。図1は各塗膜の紫外線透
過率を示したものである。また、参考例1で得られたバ
インダー及び結合前の紫外線吸収能を有する化合物単独
の各々の吸収スペクトルを分子吸光係数と波長の関係と
して図2に示した。測定はバインダーについてはスペク
トル的に無関係の樹脂(参考例1記載のアクリルポリオ
ール)でうすめて塗装膜中の結合後の官能基残基の濃度
を0.106ミリモル/Lにし100ミクロンの膜厚で
吸光度を測定し分子吸光係数を求めた。結合前の紫外線
吸収能を有する化合物については溶液法で1cmのセル
を用い、0.0619ミリモル/Lの濃度で測定し同様
の方法で分子吸光係数を求めた。
【0035】参考例1及び2で得られたバインダーと対
照例1及び2で得られたバインダーを乾燥後の厚さが1
00ミクロンの塗膜を作成し紫外線分光光度計で塗膜の
吸光度を測定し1cm2あたりの紫外線吸収能を有する
化合物の官能基の量と吸光度の関係を調べた。吸光度を
A、透過率をTとすると吸光度と透過率の関係はA=−
logTとなる。また参考例1及び2の吸光度は紫外線
吸収能の無いバインダーで参考例1及び2で得られたバ
インダーを固形分換算で20倍に希釈したもので測定し
換算して求めた。その結果を表2及び図3に示す。表2
は紫外線吸収機能を有する化合物の官能基の量と吸光度
の関係を示したものであり、図3は紫外線吸収機能を有
する化合物の官能基の量と吸光度の関係を示したもので
ある。
【0036】
【0037】参考例3(紫外線吸収剤を含む硬化剤(イ
ソシアネートプレポリマー)の製造方法) 攪拌器、冷却管、温度計を備えたフラスコに酢酸ブチル
24重量部、ヘキサメチレンジイソシアヌレート12重
量部、 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重量部、ジブチルチンジラウレー
ト0.01重量部を仕込み窒素雰囲気下で70℃まで昇
温し3時間反応させた。室温まで冷却後イソシアネート
プレポリマー(アクリット8XA−012、大成化工株
式会社製、不揮発分50% イソシアネート含有率3.
1%)を38部混合し不揮発分43%、粘度20mPa・
s、イソシアネート基含有率4.3%のイソシアネート
プレポリマー(硬化剤)を得た。
【0038】対照例3 攪拌器、冷却管、温度計を備えたフラスコに酢酸ブチル
24重量部及びヘキサメチレンジイソシアヌレート12
重量部を窒素雰囲気下室温で10分撹拌しイソシアネー
トプレポリマー(アクリット8XA−012)を38部
混合し組成物を得た。性状値は不揮発分42%、粘度1
8mPa・s、イソシアネート基含有率5.1%のイソシア
ネートプレポリマーを得た。
【0039】参考例4 参考例1、2で得られたバインダー樹脂(アクリルポリ
オール)を用い以下の配合でサンドミルを使用し顔料分
散を行い白の塗料を得た。 ミルベース レットダウン 酸化チタン 20重量部 ミルベース 35重量部 バインダー樹脂 10重量部 バインダー樹脂 50重量部 キシレン 5重量部 キシレン 15重量部 計 35重量部 計 100重量部
【0040】対照例4 参考例4と同様の手段により対照例1、2で得られた樹
脂で白の塗料を得た。
【0041】実施例1〜2、比較例1〜2 参考例4の白塗料と参考例3で得たイソシアネートプレ
ポリマー、対照例4の白塗料と対照例3で得たイソシア
ネートプレポリマーを各々、NCO基/OH基=1/1
になるように配合し、アルミ板に乾燥後の塗膜が150
ミクロンになるように塗装しカーボンサンシャインウエ
ザオメーターで2500時間の促進テストを行い、光沢
保持率を測定し各塗料の光沢保持率から吸光度と光沢保
持率及び紫外線吸収能を有する化合物の官能器の量と光
沢保持率の関係を調べた。結果を表3と図4〜5に示
す。図4は吸光度と光沢保持率の関係(1)を示すもの
であり、図5は官能基の量と光沢保持率の関係(1)を
示すものである。
【0042】
【0043】次に各塗料の光沢保持率の変化をもとに各
吸光度及び各紫外線吸収能を有する化合物の官能基の量
で光沢保持率80%になる点を求め、任意の吸光度及び
紫外線吸収能を有する化合物の官能基の量で光沢保持率
80%になる促進時間を求めた。結果を表4及び図6〜
9に示す。図6は吸光度と光沢保持率の関係(2)、図
7は官能基の量と光沢保持率の関係(2)、図8は吸光
度と耐候性の関係を示すものである。
【0044】
【0045】実施例の方法で製造した塗料組成物を使用
した系では紫外線吸収能を有する化合物の官能基の量を
多くすると耐候性は向上することが分かる。また官能基
の量を0.38モル/Lにすると促進時間2500時間
で80%の光沢保持率を維持し耐候性に優れていること
が分かる。図8の関係から吸光度をいくらにすれば所定
の目的の暴露時間τで80%光沢保持率を満たすように
できるかの経験則を求めるために吸光度であるεdCと
logτの関係を図示した。その結果直線性は良好でCを
きめるための経験式として利用できることがわかった。
すなわち、コーティング材を被覆し乾燥したときに乾燥
被膜中の該化合物残基の濃度C(モル/L)が式 εdC≧ 129・logτ − 367 (ここに、εは乾燥被膜中の該化合物残基の分子吸光係
数、dは使用するときの乾燥被膜の厚み(cm)、τは
使用用途に応じて要求される80%以上の光沢保持率を
示す促進耐候性試験の暴露時間を表す)によって決めら
れる量を用いることが可能である。この式は図9によっ
て示される。
【0046】
【発明の効果】本発明によれば、紫外線吸収能を有する
化合物を塗料バインダー、あるいは硬化剤に紫外線吸収
能が損なわれないようにうまく結合させ、紫外線吸収能
を有する官能基を塗布後の乾燥塗膜に一定の量を含ませ
ることにより、塗膜の物性や化学的性質を損ねずに長期
耐候性を向上させた塗膜が得られる。本発明は、耐候性
を重視する塗料やインキなどの用途に使用できる。本発
明によれば、コーティング膜のカーボンサンシャインウ
エザオメーターによる促進試験における光沢保持率80
%以上を使用用途に応じて容易に長くすることができ、
例えば2500時間以上の長期耐候性とすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】各塗膜の紫外線透過率を示すグラフである。
【図2】紫外線吸収能を有する官能基残基の吸収スペク
トルである。
【図3】紫外線吸収機能を有する化合物の官能基の量と
吸光度の関係を示すグラフである。
【図4】吸光度と光沢保持率の関係を示すグラフであ
る。
【図5】官能基の量と光沢保持率の関係を示すグラフで
ある。
【図6】吸光度と光沢保持率の関係を示すグラフであ
る。
【図7】塗膜中の紫外線吸収能を有する官能基残基の量
と光沢保持率との関係を示すグラフである。
【図8】吸光度と耐候性の関係を示すグラフである。
【図9】塗膜中の紫外線吸収能を有する化合物残基の濃
度、分子吸光係数、乾燥被膜の厚み及び暴露時間の関係
を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C09D 175/04 C09D 175/04 201/02 201/02 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B05D 5/00 B05D 3/06 102 B05D 7/24 302 C09D 5/00 C09D 157/00 C09D 175/04 C09D 201/02

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バインダーと硬化剤を主成分とする耐候
    性コーティング材を調製し、該コーティング材で被塗装
    物品を被覆し乾燥することによって、カーボンサンシャ
    インウエザオメーターによる促進耐候性試験において8
    0%以上の光沢保持率を1000時間以上維持する耐候
    性コーティング膜を製造する方法であって、 380nmより短い波長域に光の吸収スペクトルが極大値
    を有し吸収極大波長における分子吸光係数が5000か
    ら50000である紫外線吸収能を有する化合物を、コ
    ーティング材を構成するバインダー又は硬化剤のいずれ
    か一方若しくは双方に化学的に結合させ、 コーティング材を被覆し乾燥したときに乾燥コーティン
    グ膜中の紫外線吸収能を有する化合物残基の濃度C(モ
    ル/L)が、式 εdC≧ 129・logτ − 367 (ここに、εは乾燥被膜中の該化合物残基の分子吸光係
    数、dは使用するときの乾燥被膜の厚み(cm)、τは
    使用用途に応じて要求される80%以上の光沢保持率を
    示す促進耐候性試験の暴露時間を表す)を満足する濃度
    になるように前記結合及びコーティング材の構成を設定
    してコーティング材を調製し、乾燥被膜の厚みが上記d
    になるように被覆し乾燥することを特徴とする耐候性コ
    ーティング膜の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1における化合物を結合したバイ
    ンダーが、重合可能なビニル基を持つ紫外線吸収能を有
    する化合物と他の重合可能なビニル基を持つ単量体を重
    合してなる樹脂である、請求項1記載の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1における化合物を結合した硬化
    剤が、活性水素を持つ紫外線吸収能を有する化合物と少
    なくとも2個の遊離イソシアネート基を有するイソシア
    ネートプレポリマー及び/又は単量体のイソシアネート
    基の一部とを反応して得られる残存するイソシアネート
    基を含有するイソシアネート化合物を必須成分としてな
    り、必要に応じイソシアネートプレポリマーを配合して
    なる、硬化剤である、請求項1記載の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1における紫外線吸収能を有する
    化合物が、ベンゾトリアゾール系、又はベンゾフェノン
    系の化合物からなる群から選択される化合物である、請
    求項1記載の製造方法.。
  5. 【請求項5】 バインダーと硬化剤を主成分し、被塗装
    物品を被覆し乾燥することによって、カーボンサンシャ
    インウエザオメーターによる促進耐候性試験において8
    0%以上の光沢保持率を1000時間以上維持する耐候
    性コーティング膜を与える耐候性コーティング材であっ
    て、 380nmより短い波長域に光の吸収スペクトルが極大値
    を有し吸収極大波長における分子吸光係数が5000か
    ら50000である紫外線吸収能を有する化合物を、コ
    ーティング材を構成するバインダー又は硬化剤のいずれ
    か一方若しくは双方に化学的に結合させ、 コーティング材を被覆し乾燥したときに乾燥コーティン
    グ膜中の紫外線吸収能を有する化合物残基の濃度C(モ
    ル/L)が、式 εdC≧ 129・logτ − 367 (ここに、εは乾燥被膜中の該化合物残基の分子吸光係
    数、dは使用するときの乾燥被膜の厚み(cm)、τは
    使用用途に応じて要求される80%以上の光沢保持率を
    示す促進耐候性試験の暴露時間を表す)を満足する濃度
    になるように前記結合及び構成を設定してなる、耐候性
    コーティング材。
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