JP3855602B2 - 樹脂エマルジョンの製造法、塗料組成物および塗装方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、樹脂エマルジョンの新規にして有用なる製造法、この製造方法で得られた樹脂エマルジョンを必須成分として含む塗料組成物、および、この塗料組成物を塗装する塗装法に関する。さらに詳細には、本発明は、電解質物質を溶解させた水性媒体中で、界面活性剤で乳化されたビニル単量体を添加しつつビニル系単量体を乳化重合させることにより、該電解質物質の濃度を低下させつつ、かつ、界面活性能力を増加させつつ、ビニル系単量体を乳化重合させる樹脂エマルジョンの製造法であって、しかも、該電解質物質として、過硫酸塩と、1種または2種以上の他の電解質物質とを、ビニル系単量体の乳化重合開始時の水性媒体中における電解質物質濃度が1〜3重量%となるように組み合わせて使用するビニル系単量体を乳化重合させる樹脂エマルジョンの製造法、この製造法により得られた樹脂エマルジョンを必須成分として含む塗料組成物、および、この塗料組成物を塗装する塗装方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より乳化重合法による樹脂エマルジョンの製造法については、多くの報告がある。さらに近年では、塗膜の速乾性、より高仕上がり外観の追求、物流コストの低減といった目的で2段乳化重合法による高濃度樹脂エマルジョンの製造法も提案されている(特開昭60−179402号公報)。しかしながら、かかる製造法では、工程的に煩雑で反応時間が長くなり、実用的な製造規模で高不揮発分且つ低粘度の樹脂エマルジョンを製造するには、まだ不十分と言わざるを得ない。また、ビニル系単量体を用いる1段乳化重合法において、広範な要求皮膜性能を満たし、且つ、実用的な製造規模で幅広い粒径分布を有し、凝集物の発生を極力抑制した樹脂エマルジョンの製造法は、いまだ確立しているとは言えない状況である。結果として、近年要求の多い、高不揮発分且つ低粘度と言った特徴、あるいは速乾性、塗装適性と皮膜物性の両立、といった多様な要求性能に対し、これらを満足するエマルジョンを設計するということに対し十分対応できていないのが現状である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
かかる乳化重合法の欠点に鑑み、本発明の課題は、(メタ)アクリル酸エステル等のビニル系単量体を用い、実用規模での安定性を損なわず、粒径分布の意図的制御が可能で、凝集物の発生を抑制でき、幅広い粒径分布の樹脂エマルジョンを1段乳化重合法でも製造できる樹脂エマルジョンの製造法と、得られた樹脂エマルジョンを必須成分として用いた塗料組成物、並びに、この塗料組成物を塗装する塗装方法を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
一般に、樹脂エマルジョンの乳化重合において、粒径制御のために水性媒体中に電解質物質を添加することは公知の技術であるが、これら公知の乳化重合法では1重量%を越えて水媒体中に電解質物質を添加すると、重合安定性が悪くなり、凝集物の発生が多く、実用に供し得なかった。
【0005】
しかしながら、本発明者等は、鋭意検討した結果、電解質物質を溶解させた水性媒体中で、界面活性剤で乳化されたビニル単量体を添加しつつビニル系単量体を乳化重合させることにより、意図的に電解質物質濃度を低下させつつ、かつ、界面活性能力を増加させつつ、ビニル系単量体を乳化重合させる樹脂エマルジョンの製造法であって、しかも、該電解質物質として、過硫酸塩と、1種または2種以上の他の電解質物質とを、ビニル系単量体の乳化重合開始時の水性媒体中における電解質物質濃度が1〜3重量%となるように組み合わせて使用する樹脂エマルジョンの製造法を行うと、乳化重合開始時の水性媒体中の電解質物質濃度が1重量%を越える範囲であっても、また1段反応による乳化重合であっても、広範囲のビニル系単量体に対して、実用的な規模で、重合安定性を損なわず、樹脂エマルジョンの粒径分布、不揮発分と粘度のバランス、凝集物の生成量等を制御することが可能となり、凝集物の発生を最小限に抑え、且つ粒径分布が格段に広く、高濃度、低粘度の樹脂エマルジョンや粒子径分布を意図的に制御した樹脂エマルジョン等を製造しうること、を見い出した。
【0006】
さらに、本発明者等は、ビニル系単量体としては、(メタ)アクリロイル基を1個有する(メタ)アクリル酸エステルを必須成分として含むものが好ましいこと、該界面活性剤としては、アニオン系界面活性剤、または、アニオン系界面活性剤とノニオン系界面活性剤の混合物が好ましいこと、このようにして得られた樹脂エマルジョンは塗料組成物に好適に用いることができ、得られた塗料組成物は各種の塗装法に使用できること、等を見い出した。
【0007】
すなわち、本発明は、
1.電解質物質を溶解させた水性媒体中で、界面活性剤で乳化されたビニル単量体を添加しつつビニル系単量体を乳化重合させることにより、該電解質物質の濃度を低下させつつ、かつ、界面活性能力を増加させつつ、ビニル系単量体を乳化重合させる樹脂エマルジョンの製造法であって、しかも、該電解質物質として、過硫酸塩と、1種または2種以上の他の電解質物質とを、ビニル系単量体の乳化重合開始時の水性媒体中における電解質物質濃度が1〜3重量%となるように組み合わせて使用することを特徴とする、樹脂エマルジョンの製造法、
【0008】
2.界面活性剤で乳化されたビニル単量体の滴下終了時の水性媒体中における界面活 性剤濃度が、初期の水性媒体中における界面活性剤濃度の10倍以上である、上記1記載の樹脂エマルジョンの製造法、
【0009】
3.界面活性剤で乳化されたビニル単量体の界面活性剤濃度が、0.5〜6重量%の範囲である、上記1記載の樹脂エマルジョンの製造法。
「0010」(前回の補正で削除済み)
4.界面活性能力を増加させつつビニル系単量体を乳化重合させる、上記1、2または3記載の樹脂エマルジョンの製造法、
【0010】
4.界面活性剤が、アニオン系界面活性剤、または、アニオン系界面活性剤とノニオン系界面活性剤の混合物である、上記1記載の樹脂エマルジョンの製造法、
【0011】
5.ビニル系単量体が、(メタ)アクリロイル基を1個有する(メタ)アクリル酸エステルを必須成分として含むものである、上記1〜4のいずれか1つに記載の記載の樹脂エマルジョンの製造法、
【0012】
6.過硫酸塩と、1種または2種以上の他の電解質物質とを、ビニル系単量体の乳化重合開始時の水性媒体中における電解質物質濃度が1.5〜2.5重量%となるように組み合わせて使用する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の樹脂エマルジョンの製造法。
【0013】
7.上記1〜6のいずれか1つに記載の製造法で得られた樹脂エマルジョンを必須成分として含むことを特徴とする、塗料組成物、および、
【0014】
8.上記7記載の塗料組成物を塗装することを特徴とする、塗装方法、
を提供するものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成について、詳しく説明をすることにする。
本発明の樹脂エマルジョンの製造法を実施するに当たっては、各種の乳化重合法を用いることができる。乳化重合方法としては、重合開始剤の熱分解を用いる熱分解法、公知の酸化剤と還元剤、さらには必要に応じて酸、金属イオンを用いるレドックス重合法等の方法も使用できる。
【0016】
次に具体的に製造法を例示する。
反応に先だって、界面活性剤で乳化したビニル系単量体、好ましくは(メタ)アクリロイル基を1個有する(メタ)アクリル酸エステルを必須成分として含有するビニル系単量体(以下、この乳化されたビニル系単量体を「プレエマルジョン」と略記する。)を作製する。プレエマルジョンは、例えば、攪拌容器中に、予めイオン交換水に界面活性剤を溶解しておき、この中にビニル系単量体を投入し十分に攪拌して乳化せしめて作製する。
【0017】
別途、重合開始剤調製容器に、水溶性重合開始剤、さらに必要に応じて還元剤をイオン交換水に溶解しておく。
【0018】
次に、撹拌翼、温度計、還流冷却管のついた乳化重合用反応容器を準備し、予め水性媒体を投入しておく。乳化重合反応に必要な温度まで昇温し、必要に応じて初期粒子を形成せしめるために、プレエマルジョンの少量を投入する。さらに必要に応じて、別途界面活性剤やシード用エマルジョンを併用しても良い。次に電解質物質として、過硫酸塩と、1種または2種以上の他の電解質物質とを組み合わせて必要量投入撹拌し、必要に応じ初期粒子を形成せしめる。この時点での水性媒体の電解質物質濃度を1〜3重量%に設定する。しかる後、プレエマルジョン、必要に応じて重合開始剤や還元剤の滴下を開始する。その際、プレエマルジョン、重合開始剤、還元剤の滴下速度、滴下量を意図的に調整し、滴下するに従い、反応容器内の水性媒体中の電解質濃度は低下する。この際に、平行して乳化剤濃度を上昇せしめるようにする。これにより驚くべきことに、生成するエマルジョンの粒径は、経時的に極端に変化し、通常の1段法の乳化重合法では、考えられない粒径分布の広い、高不揮発分、低粘度のエマルジョンを製造することが可能となる。
【0019】
水性媒体中における電解質物質濃度としては、1〜3重量%であることが、粒径分布が広く、塗装適性と皮膜物性とのバランスの両立、あるいは、高不揮発分で低粘度といった、高濃度エマルジョンの性能を発現し、重合安定性が良好で、凝集物の発生も少ない、好適に実用に供し得る樹脂エマルジョンが得られることから必須であり、なかでも1.5〜2.5重量%ことが特に好ましい。しかし、電解質物質濃度が1〜3重量%の範囲内であっても、経時的に電解質濃度を低下させないで乳化重合したのでは、粒径分布が広く、高不揮発分で低粘度の樹脂エマルジョンは製造できず、凝集物の発生が非常に多くなり、実用に供し得なくなる。また、界面活性能力は、プレエマルジョンを添加しつつ乳化重合することで水性媒体中の界面活性能力を次第に増大させていることになり、これまでより以上に粒径分布の広いエマルジョンを実用的に製造し得る。
【0020】
界面活性能力を増加させつつ、ビニル系単量体の乳化重合を行うに際し、滴下終了時の容器内の界面活性剤濃度は、初期の容器内の界面活性剤の濃度の10倍以上となるようにプレエマルジョン内の界面活性剤濃度を調整することが好ましく、なかでも20倍以上となるように界面活性剤濃度を調整することが特に好ましい。その一方で、並行して容器内の電解質濃度を低下させつつ、ビニル系単量体を乳化重合せしめる。
【0021】
かかる界面活性剤濃度の調整に当たって、プレエマルジョン中の界面活性剤濃度は、界面活性剤能力が増大しつつ乳化重合を行わしめることが容易で、粒径分布の広く、耐水性等の塗膜物性が良好な樹脂エマルジョンが得られることから、0.5〜6重量%の範囲が好ましく、なかでも2〜4重量%が特に好ましい。
【0022】
プレエマルジョンを投入して初期粒子を形成せしめる場合は、プレエマルジョンの投入量は、広い粒径分布を有する樹脂エマルジョンが得られることから、反応開始時の水性媒体中の界面活性剤濃度に換算して0.5重量%以下が好ましく、なかでも0.001〜0.1重量%であることが特に好ましい。水性媒体中に界面活性剤を予め投入する場合も、初期粒子形成用プレエマルジョン中の界面活性剤との合計の濃度が0.5重量%以下、なかでも好ましくは0.001〜0.1重量%になるように投入量を調整することが好ましい。
【0023】
また、初期仕込みの水媒体中にシード用エマルジョンを添加して、乳化重合を行うことは何ら妨げるものではなく、その場合も、シードエマルジョン中の界面活性剤量を含めて、水性媒体中の全界面活性剤濃度が0.5重量%以下、なかでも好ましくは0.001〜0.1重量%になるように調整することが好ましい。
【0024】
本発明に係る、樹脂エマルジョンを製造するに当たって、ビニル系単量体としては、公知慣用のものがいずれも使用可能であるが、特に代表的なもののみを例示するにとどめれば、次に示すような各種のビニル系単量体ものが挙げられる。これらは単独使用でも、2種以上の併用でもよいことは、勿論である。
【0025】
かかるビニル系単量体としては、(メタ)アクリロイル基を1個有する(メタ)アクリル酸エステル〔「(メタ)アクリル酸エステル」と略記する。〕を必須成分として含むものが好適に使用できる。
【0026】
(メタ)アクリル酸エステルとして特に代表的なものを例示すれば、(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tert−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ヘキシル、(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n−オクチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルオクチル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(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)アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチルまたは(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル;
【0027】
エチルカルビトール(メタ)アクリレートの如き、各種のアルキルカルビトール(メタ)アクリレート;イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレートまたはジシクロペンテニロキシエチル(メタ)アクリレート;
【0028】
メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、エトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートといった、(アルコキシ)ポリアルキレングリコールモノ(メタ)アクリレート類などが挙げられる。
【0029】
水酸基含有ビニル系単量体としては、例えば、(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3−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4−ヒドロキシブチル;エチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート;エチレン、プロピレン混合エーテルグリコールのモノアクリレート類といったアルキレングリコールのモノ(メタ)アクリレート;上掲したような水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル類を、ε−カプロラクトンで開環反応せしめた形の、いわゆるラクトン変性の水酸基含有(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
【0030】
カルボキシル基含有ビニル系単量体としては、例えば、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、無水マレイン酸;イタコン酸、マレイン酸と炭素数1〜8のモノアルキルアルコールとのモノエステル類等が挙げられる。カルボキシル基含有ビニル系単量体は、広い粒径分布を有する樹脂エマルジョンが得られることから、全ビニル系単量体中3重量%以下であることが好ましい。
【0031】
また、加水分解性シリル基含有ビニル系単量体としては、例えば、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン等が挙げられる。
【0032】
エポキシ基含有ビニル系単量体としては、例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、β−メチルグリシジル(メタ)アクリレートの如き(メタ)アクリル酸のグリシジルエステル;(メタ)アクリル酸3,4−エポキシシクロヘキシルの如き、脂環式エポキシ基含有(メタ)アクリル酸類;(メタ)アリルアルコールの(メチル)グリシジルエーテル、N−グリシジルアクリル酸アミド、ビニルスルホン酸グリシジル等が挙げられる。
【0033】
含フッ素ビニル系単量体としては、例えば、トリフルオロメチルトリフルオロビニルエーテル、ペンタフルオロエチルトリフルオロビニルエーテル、ヘプタフルオロプロピルトリフルオロビニルエーテルの如き、パーフルオロアルキル・パーフルオロビニルエーテルまたは(パー)フルオロアルキルビニルエーテル(ただし、アルキル基の炭素数は1〜18なる範囲内である。)などが挙げられる。
【0034】
燐酸エステル基含有ビニル系単量体としては、例えば、モノ[(メタ)アクリロイルオキシエチル]フォスフェート、酸性燐酸(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリロイルオキシエチル燐酸フェニールなどが挙げられる。
【0035】
スルホン酸(塩)含有ビニル系単量体としては、p−スチレンスルホン酸、ビニルスルホン酸;(メタ)アクリルスルホン酸、(メタ)アクリロイルオキシエチルスルホン酸;イソプレンスルホン酸;2−(メタ)アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸等;これらのナトリウム塩あるいはカリウム塩といった金属塩、あるいはアンモニウム塩等が挙げられる。
【0036】
さらに、一般に反応性界面活性剤と称せられる分子中に重合可能なビニル基を有する界面活性剤も、本発明では界面活性剤であると同時にビニル系単量体として使用でき、例えば、ビス(ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル)メタクリレート硫酸エステル塩〔日本乳化剤(株)製アントックスMS−60〕、(メタ)アクリロイルオキシアルキレン硫酸エステル塩〔三洋化成工業(株)製エレミノールRS−30〕、ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル硫酸エステル塩〔第一工業製薬(株)製アクアロンHS−10、HS−1025〕、α−[1−[(アリルオキシ)メチル]−2−(ノニルフェノキシ)エチル]−ω−ヒドロキシポリ(n=1〜100)オキシエチレン〔旭電化工業(株)製アデカリアソープNE−10、NE−20、NE−30〕および同硫酸エステル塩〔旭電化工業(株)製アデカリアソープSE−10N、SE−1025N、SE−1025A〕、アルキルアリルスルホコハク酸塩〔三洋化成工業(株)製エレミノールJS−2〕、スルホコハク酸型反応性活性剤〔花王(株)製ラテムルS−180、S−180A〕等が挙げられる。ここで塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩といった金属塩、アンモニウム塩等が含まれる。
【0037】
また、芳香族ビニル系単量体としては、スチレン、o−ビニルトルエン、m−ビニルトルエン、p−ビニルトルエン等の芳香族ビニル化合物、α−メチルスチレン、p−tert−ブチルスチレン、多官能性のジビニルベンゼン、トリビニルベンゼン等が挙げられる。
【0038】
さらに、アミド基含有ビニル系単量体としては、例えば、(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−n−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−iso−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−n−ブチル(メタ)アクリルアミド、N−iso−ブチル(メタ)アクリルアミド、N−tert−ブチル(メタ)アクリルアミド、N−アミル(メタ)アクリルアミド、N−ヘキシル(メタ)アクリルアミド、N−ヘプチル(メタ)アクリルアミド、N−2−エチルヘキシル(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−メチロール(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−エトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−n−プロポキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−iso−プロポキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−n−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−iso−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−tert−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−アミロキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−ヘキシロキシ(メタ)アクリルアミド、N−ヘプチロキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−オクチロキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−2−エチル−ヘキシロキシメチル(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。
【0039】
含窒素系ビニル系単量体としては、例えば、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)アクリレートの如き、各種のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート類;tert−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、tert−ブチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、アジリジニルエチル(メタ)アクリレート、ピロリジニルエチル(メタ)アクリレート、ピペリジニルエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリロイルモルフォリン、N−ビニル−2−ピロリドン、N−ビニルカプロラクタム、N−ビニルオキサゾリン、(メタ)アクリロニトリル等が挙げられる。
【0040】
4級アンモニウム基含有ビニル系単量体としては、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチルメチルクロライド〔三菱レーヨン(株)製アクリエステルDMC〕、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチルベンジルクロライド〔三菱レーヨン(株)製アクリエステルDMl60〕、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピルトリメチルアンモニウムクロライド〔日本油脂(株)製ブレンマーQA〕等が挙げられる。
【0041】
さらには、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、イソ酪酸ビニル、カプロン酸ビニル、カプリル酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、炭素原子数9の分岐状(分枝状)脂肪族カルボン酸ビニル、炭素原子数10の分岐状(分枝状)脂肪族カルボン酸ビニル、炭素原子数11の分岐状(分枝状)脂肪族カルボン酸ビニル、ステアリン酸ビニルの如き、各種の脂肪族カルボン酸ビニル;シクロヘキサンカルボン酸ビニル、メチルシクロヘキサンカルボン酸ビニル、安息香酸ビニル、p−tert−ブチル安息香酸ビニルの如き、各種の、環状構造を有するカルボン酸のビニルエステル類;エチルビニルエーテル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、ヒドロキシn−ブチルビニルエーテル、ヒドロキシイソブチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、ラウリルビニルエーテルの如き、各種のアルキルビニルエーテル類等が挙げられる。
【0042】
多官能性(メタ)アクリル酸エステル類としては、例えば、エチレングルコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングルコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(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、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、エチレン、プロピレン混合エーテルグリコールジ(メタ)アクリレートといったアルキレンエーテルのジ(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、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、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、および、これらのアルキレンオキサイド付加物類と言った多官能アクリレート;ジアリルフタレート等が挙げられ、これらは通常ビニル基を1個有するビニル系単量体との併用で使用される。
【0043】
本発明で使用する界面活性剤としては、各種の界面活性剤が挙げられるが、なかでもアニオン系界面活性剤、または、アニオン系界面活性剤とノニオン系界面活性剤の混合物が好ましく、特にアニオン系界面活性剤としてアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩が好適に使用できる。
【0044】
かかるアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩としては、例えば、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ジアンモニウム〔日本乳化剤(株)製ニューコール271NH〕、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ジナトリウム〔日本乳化剤(株)製ニューコール261A、ニューコール271A、ニューコール271S〕、ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ジカルシウム〔日本乳化剤(株)製ニューコール271C〕、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム〔花王(株)製ペレックスSSH、同SSL、三洋化成工業(株)製サンデットBL、エレミノールMON−2、エレミノールMON−7〕等が挙げられる。アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩は、単独、または他のアニオン系界面活性剤あるいはノニオン系界面活性剤と2種以上併用して使用することができる。ノニオン系界面活性剤としては、HLBが13.0以上の後述するポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルとの組み合わせが好適に使用できる。
【0045】
本発明で使用する界面活性剤としては、上記のアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩以外にも各種のアニオン系界面活性剤やノニオン系界面活性剤を、それぞれ単独、または2種以上を混合して使用することができる。かかる界面活性剤を例示すれば、アニオン系界面活性剤としては、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルホン酸アンモニウム等の如きアルキルベンゼンスルホン酸塩型界面活性剤;ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム等の如きアルキル硫酸エステル塩型界面活性剤;脂肪酸ナトリウム類、オレイン酸カリウム等の如き脂肪族カルボン酸塩型界面活性剤;ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸アンモニウム等の如きポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩型界面活性剤;ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸アンモニウム等の如きポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩型界面活性剤;ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル硫酸アンモニウム等の如きポリオキシエチレン多環フェニルエーテル硫酸エステル塩型界面活性剤;ナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物ナトリウム等の如きナフタレンスルホン酸ホルマリン縮合物等の界面活性剤;ジアルキルスルホコハク酸ナトリウム、モノアルキルサクシネートスルホン酸ジナトリウム等の如きアルキルサクシネートスルホン酸塩等の界面活性剤などが挙げられる。
【0046】
また、本発明で使用するノニオン系界面活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンラウリルテーテル、ポリオキシエチレンオレイルエーテル等の如きアルキルエーテル型界面活性剤;ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル等の如きアルキルフェニルエーテル型界面活性剤;ポリオキシエチレンオレート等の如きアルキルエステル型界面活性剤;ポリオキシエチレンアルキルアミン等の如きアルキルアミン型界面活性剤;ソルビタンラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンラウレート、ポリオキシエチレンソルビタンオレート等のソルビタン誘導体よりなる界面活性剤;ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル〔花王(株)製エマルゲンA−500、A−90、A−60;日本乳化剤(株)製ニューコル740、2614〕等の如き多環フェニルエーテル型界面活性剤;これらノニオン系界面活性剤のオキシエチレンをオキシアルキレンに変更したノニオン系界面活性剤などが挙げられる。
【0047】
また、カチオン系界面活性剤、両性イオン界面活性剤の使用はなんら妨げるものではなく、例えば、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、アルキルベンジルアンモニウムクロライド等の如きカチオン系界面活性剤;アルキルベタイン等の両性イオン界面活性剤が挙げられる。その他にもアセチレン系界面活性剤〔エアープロダクツジャパン(株)製サーフィノールSEF〕等が使用できる。
【0048】
水性媒体中に添加する電解質物質としては、水溶性重合開始剤である過硫酸塩と、1種または2種以上の他の電解質物質とを組み合わせて水性媒体中に、電解質物質濃度が1〜3重量%となるように添加して使用することが必須であり、1.5〜2.5重量%となるように添加して使用することが好ましい。さらに、この場合は、反応容器に水性媒体を投入し、過硫酸塩が分解し得る温度まで昇温した後、過硫酸塩を添加しても良い。かかる温度としては、熱分解反応の場合、75〜90℃、レドックス重合反応の場合は、40〜80℃が通常用いられる。
【0049】
本発明で使用する電解質物質として有効な重合開始剤としては、上記したように水溶性の過硫酸塩、例えば、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等が必須であるが、その他の乳化重合に適する各種の有機・無機の電解質重合開始剤がいずれも単独または併用で使用でき、例えば、有機電解質重合開始剤としては、2,2′−アゾビス(2−アミジノプロパン)二塩酸塩、アゾビスシアノ吉草酸ナトリウム、アゾビスシアノ吉草酸アンモニウム、アゾビスシアノ吉草酸カルシウム等のような水溶性アゾ化合物などが挙げられる。さらに、電解質物質と併用して使用できる乳化重合可能な重合開始剤としては、例えば、4,4′−アゾビス−4−シアノ吉草酸、tert−ブチルハイドロオキサイド〔日本油脂(株)製パーブチルH〕、tert−ブチルパーオキシマレイック酸〔日本油脂(株)製パーブチルMA〕、過酸化水素等が挙げられる。また、各種の有機過酸化物も使用可能であり。かかる有機過酸化物としては、例えば、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)パーブチルO〕、キュメンハイドロパーオキサイド等が挙げられる。
【0050】
また、本発明の製造法では、必要に応じて連鎖移動剤を用いることができるが、それらのうちでも特に代表的なものを例示すれば、ドデシルメルカプタン、ラウリルメルカプタン、チオグリコール酸エステル、チオリンゴ酸、メルカプトエタノール、α−メチルスチレンダイマー等が挙げられる。
【0051】
本発明の製造法において、乳化重合法としてレドックス重合を用いる場合には、上述したような各種の重合開始剤に還元剤の組み合わせを用いることができる。かかる還元剤としては、例えば、ナトリウムホルムアルデヒドスルホキシレート〔三菱瓦斯化学(株)製スーパーライトC〕、亜硫酸ナトリウム、ピロ亜硫酸ナトリウム、アスコルビン酸、塩化第二鉄等が挙げられる。
【0052】
本発明の製造法で使用する電解質物質としては、上述した重合開始剤や、還元剤以外にも各種の電解質物質がいずれも使用でき、その一例としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化アンモニウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム、臭化カルシウム等の如き金属ハライド、アンモニウムハライド;無水炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸カルシウム、リン酸水素ナトリウム、リン酸水素カリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、次亜硫酸ナトリウム、亜硝酸ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、硫酸アンモニウム等の如き各種の無機酸の金属塩、アンモニウム塩が挙げられる。
【0053】
また、電解質物質としては、無機電解質物質、なかでも水溶性重合開始剤である過硫酸塩が必須であるが、有機電解質物質の使用は何らさまたげるものではない。かかる有機電解質物質としては、ギ酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、酢酸亜鉛、酒石酸ナトリウム、安息香酸ナトリウム等、有機カルボン酸塩等が挙げられる。
【0054】
本発明の製造法により、高不揮発分(例えば、不揮発分含有率が65重量%以上、好ましくは67〜70重量%)、低粘度(例えば、1500mPa・s以下、好ましくは200〜1000mPa・s)で、顔料分散性良好な樹脂エマルジョンを容易に得るには、平均粒径は、動的光散乱法による測定で、体積平均で200nm〜1μmとすることが好ましく、なかでも300nm〜600nmで且つ粒径分布の広いものとすることが特に好ましい。粒径分布としては、体積平均粒径と数平均粒径の比が2.0以上であることが好ましく、なかでも3.0以上であることがより好ましく、さらにバイモーダルの粒径分布を有する樹脂エマルジョンであれば、特に好ましい。また、樹脂エマルジョンの分子量としては、GPCによる測定で、数平均分子量が2万〜10万、重量平均分子量で10万〜100万とすることが好ましい。
【0055】
本発明の塗料組成物としては、本発明の製造法で得られた樹脂エマルジョンを必須成分として含むことを特徴とし、必要に応じて水性塗料の設計に必要な各種の添加剤を配合してなる塗料組成物である。本発明の塗料組成物は常温乾燥型、強制乾燥型のいずれであっても良いが、特に常温乾燥型に適する。
【0056】
上記添加剤としては、各種のものが使用可能であり、例えば、顔料、体質顔料、水、分散剤、湿潤剤、消泡剤、造膜助剤、凍結防止剤、PH調整剤、流動調整剤、ハジキ防止剤、可塑剤、増粘剤、防腐剤、防黴剤、皮張り防止剤等が挙げられる。さらに用途によっては、変性剤、紫外線吸収剤、光安定剤、帯電防止剤、酸化防止剤、防錆剤などを、必要に応じて、1種または2種以上加えることができる。本発明の塗料組成物は、こうした添加剤を加え、あるいは加えずに、塗料として実用に供せられる。
【0057】
ここで用いる顔料あるいは体質顔料としては、種々のものが掲げられ、例えば、まず、有機顔料としては、ベンチジンエロー、ハンザエロー、レーキッド4R等の如き、各種の不溶性アゾ顔料;レーキッドC、カーミン6B、ボルドー10等の如き溶性アゾ顔料;フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン等の如き、各種の(銅)フタロシアニン系顔料;ローダミンレーキ、メチルバイオレットレーキ等の如き、各種の塩素性染め付けレーキ;キノリンレーキ、ファストスカイブルー等の如き、各種の媒染染料系顔料;アンスラキノン系顔料、チオインジゴ系顔料、ペリノン系顔料等の如き、各種の建染染料系顔料;シンカシアレッドB等の如き、各種のキナクリドン系顔料;ヂオキサジンバイオレット等の如き、各種のヂオキサジン系顔料;クロモフタール等の如き各種の縮合アゾ顔料;アニリンブラックなどが挙げられる。
【0058】
次いで、無機顔料としては、黄鉛、ジンククロメート、モリブデートオレンジ等の如き、各種のクロム酸塩;紺青等の如き、各種のフェロシアン化合物;酸化チタン、亜鉛華、マピコエロー、酸化鉄、ベンガラ、酸化クロームグリーン等の如き、各種の金属酸化物;カドミウムエロー、カドミウムレッド、硫化水銀等の如き、各種の硫化物ないしはセレン化物;硫酸バリウム、硫酸鉛等の如き、各種の硫酸塩;ケイ酸カルシウム、群青等の如き、各種のケイサン塩;炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の如き、各種の炭酸塩;コバルトバイオレット、マンガン紫の如き、各種の燐酸塩;アルミニウム粉、金粉、銀粉、銅粉、ブロンズ粉、真鍮粉等の如き、各種の金属粉末顔料;これら金属のフレーク顔料、マイカ・フレーク顔料;金属酸化物を被覆した形のマイカ・フレーク顔料、雲母状酸化鉄顔料等の如き、メタリック顔料やパール顔料;黒鉛、カーボンブラック等が挙げられる。
【0059】
体質顔料としては、沈降性硫酸バリウム、ご粉、沈降炭酸カルシウム、重炭酸カルシウム、寒水石、アルミナ白、シリカ、含水微粉シリカ(ホワイトカーボン)、超微粉無水シリカ(アエロジル)、珪砂(シリカサンド)、タルク、沈降性炭酸マグネシウム、ベントナイト、クレー、カオリン、黄土などが使用できる。
【0060】
さらに、プラスチックピグメント〔例えば、大日本インキ化学工業(株)製グランドールPP−1000、PP−2000S)等も使用出来る。
【0061】
本発明の塗料組成物に添加できる分散剤、湿潤剤としては、各種のものがあり、その代表例を挙げれば、縮合リン酸塩、例えばトリポリリン酸ナトリウム、ピロリン酸ナトリウム;高級アルコール、例えば界面活性剤型低中高分子分散剤、オレイン酸ナトリウム、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルフォン酸塩、マレイン酸ジアルキルエステルスルホン酸塩、同リン酸塩といった、アニオン界面活性剤;ポリエチレングリコール誘導体、ポリエーテル、ポリエステルと言ったノニオン界面活性剤;高分子界面活性剤、例えば高分子ポリカルボン酸塩、高分子ポリエステル、カルボン酸の長鎖ポリアミド塩、長鎖ポリアミドのリン酸塩、リグニンスルホン酸ナトリウム、スチレン−マレイン酸共重合物塩、ナフタレンスルホン酸、ホルマリンの高分子縮合物塩;ジイソブチレン−マレイン酸共重合物等が挙げられる(ここで塩とは、アミン塩、アンモニウム塩;ナトリウム、カリウム等の金属中和塩を総称する。)。
【0062】
本発明の塗料組成物に添加できる増粘剤あるいは流動調整剤としては、各種のものがあり、例えば、モンモリロナイト系粘土鉱物、コロイド状アルミナ等の如き無機充填剤系増粘剤;メチルセルロース(MC)、カルボキシルメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシエチルセルロース(HEC)、ヒドロキシプロピルセルロース、疎水性基変性ヒドロキシセルロース等の如き繊維素系増粘剤;ポリエチレングリコールエーテル〔花王(株)製ビスサ−フS〕、ノニオン界面活性剤〔第一工業製薬(株)製DKシックナーSCT;サンノプコ(株)製BNレベラーH904〕等の如き界面活性剤系増粘剤;ビカレックスHV30(クラリアントジャパン社製)等の如きアルカリ増粘型レオロジー改良剤;エマルジョン型、コロイダルディスパージョン型のプライマルASE系増粘剤(ローム&ハース社製);非イオン疎水基変性ポリオキシエチレン・ウレタンブロックコポリマー(HEUR)、疎水基変性アルカリ可溶エマルジョン(HASE)等の如き会合型増粘剤;多糖類(アルギン酸塩、グアガム、マンナン);ポリアクリル酸、ボリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等が挙げられる。
【0063】
さらに、流動調整剤としては、高沸点溶剤、界面活性剤、シロキサン等が使用できる。
【0064】
本発明の塗料組成物には、さらに必要に応じて、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂;ニトロセルロース、酢酸セルロース、セルロースアセテートブチレート等の如きセルロース誘導体;ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニルー酢酸ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−ビニルアルコール共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、ポリブタジエン、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、塩化ゴム、環化ゴム、石油樹脂、ポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール、ポリエチレン、ポリプロピレン;塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン等の如き、各種のハロゲン化ポリオレフィン;ポリフッ化ビニリデン、アミノ樹脂;ポイソシアネート、ブロックポリイソシアネート等の如き、各種の硬化剤;さらには、これらを変性せしめることによって水性化した形のものなどを併用することができる。
【0065】
本発明の塗料組成物に添加できる造膜助剤としては、各種のものが使用可能であるが、その一部を例示すれば、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ等の如きセロソルブ類;エチルカルビトール、ブチルカルビトール等の如きカルビトール類;セロソルブアセテート;カルビトールアセテート類;エチレングリコール、ジエチレングリコール等の如きグリコール類;プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、2,2,4−トリメチルペンタンジオール−1,3−モノイソブチレート(イーストマンケミカル社製テキサノール)、2−エチルヘキサノール等の如きアルコール、ソルフィット、ジブチルフタレート等が挙げられる。
【0066】
凍結防止剤としては、例えば、メタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、蒸留グリセリンといったものが使用できる。
【0067】
防腐剤、防黴剤としては、各種のものが使用でき、防腐剤としては、例えば、5−クロル−2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン(CIT)、2−メチル−4−イソチアゾリン−3−オン(MIT)、1,2−ベンゾイソチアゾロン−3−オン(BIT);(株)片山化学工業研究所製モルノン510、950、610;大日本インキ化学工業(株)製ベストサイド 700,FX;ソー・ケミカルズ・ジャパン(株)製アクチサイドCB、MV4;2−ブロモ−2−ニトロ−1,3−プロパンジオール系防腐剤、ヘキサヒドロ−1,3,5−トリス−(2−ヒドロキシエチル−S−トリアジン系防腐剤;ホルマリン;無機系防腐剤として銀系防腐剤(大日本インキ化学工業(株)製JMAC LP)、銅系防腐剤等が挙げられ、防黴剤としては、2−(4−チアゾリル)−ベンズイミダゾール(TBZ)、2−(メトキシ−カルボニル−アミノ−ベンズイミダゾール(BCM)、2−(4−チオシアノメチルチオ)ベンゾチアゾール(TCMTB)、2,3,5,6−テトラクロル−4−(メチルスルフォニル)ピリジン、2,4,5,6−テトラクロルイソフタロニトリル(TPN)等が挙げられる。これらは、それぞれ、単独又は2種類以上混合して使用できる。
【0068】
紫外線吸収剤、光安定剤または酸化防止剤としては、各種のものが使用でき、例えば、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン(「シーソーブ100」)、2,2′,4,4′−テトラ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(「シーソーブ101」)、2,2′−ジヒドロキシ−4,4′−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルフォベンゾフェノンの如きベンゾフェノン系紫外線吸収剤;2−(3,5−ジtert−アミル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール(「チヌビン328」)、2−(5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール(「チヌビンP」)、2−[2−ヒドロキシ−3,5−ジ(1,1−ジメチルベンジル)フェニル]−2−ベンゾトリアゾール(「チヌビン900」)等の如き各種のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤;フェニルサリシレート(「シーソーブ201」)の如き各種のサリシレート系紫外線吸収剤;エチル−2−シアノ−3,3′−ジフェニルアクリレート(「シーソーブ501」)の如き、各種の置換アクリロニトリル系紫外線吸収剤;2−エトキシ−2′−エチルオキザックアシッドビスアニリド(「チヌビン312」)の如き、各種のシュウ酸アニリド系紫外線吸収剤;[2,2′−チオビス(4−tert−オクチルフェノレート)]−2−エチルヘキシルアミン−ニッケル(II)(「シーソーブ」612NH)の如き各種のニッケル錯体系紫外線吸収剤;液状タイプ紫外線吸収剤としては、チヌビン384、チヌビン1130、チヌビン400(チバスペシャリティケミカルズ社製)等が挙げられる。さらに、水分散タイプ紫外線吸収剤として、オリソーブ7090E〔オリオン化成(株)製〕、Sanduvor3041Disp.、PT−21Disp.、3225Disp.、JPVDisp.(クラリアントジャパン社製)、ラックスターDX−104〔大日本インキ化学工業(株)製〕等が挙げられる。
【0069】
光安定剤としては、例えば、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)セバケート(「チヌビン292」)、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)セバケート(「チヌビン770」)、2−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)−2−n−ブチルマロン酸ビス(1,2,2,6−ペンタメチル−4−ピペリジル)(「チヌビン144」)の如きヒンダードアミン系光安定剤;さらに、水分散タイプ光安定剤として、Sandvor3051Disp.、JP31Disp.〔クラリアントジャパン(株)〕等が挙げられる。
【0070】
酸化防止剤としては、例えば、3,5−ジ−tert−4−ヒドロキシトルエン(「BHT スワノックス」)、テトラキス−[メチレン−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシハイドロシンナメート)](「イルガノックス1010」)等の如き、フェノール系光安定剤などが挙げられる。
【0071】
消泡剤としては、各種水性用のものが使用でき、例えば、メタノール、エタノール、ブタノール等の如き低級アルコール;アミルアルコール、ポリプロピレングリコールおよびその誘導体等の如き高級アルコール;オレイン酸、トール油、ミネラルオイル、石鹸等の如き油脂;ソルビタン脂肪酸エステル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、プルロニック型ノニオン界面活性剤等の如き界面活性剤;シロキサン、シリコン樹脂等の如きシリコン系界面活性剤が挙げられ、単独あるいは、併用して使用される。
【0072】
代表的な消泡剤としては、アデカネートB、アデカネートB1068等のB−シリズ(旭電化工業社製);フォーマスターDL、ノプコNXZ、SNデフォーマー113,325,308,368等のSNデフォーマーシリーズ;デヒドラン1293,デヒドラン1513〔サンノプコ(株)製〕;フロノンSB−110N、SB−210、510、551、アクアレン800、805、アクアレン1488〔共栄社化学(株)製〕;サーフィノール104E(エアプロダクト&ケミカル社製アセチレン系消泡剤);KS−607A〔信越化学社(株)製〕;FSアンチフォーム(ダウコーニング社製);BYK−020、031、073、W(ビッグケミー社製);デヒドラン981(ヘンケル白水社製);エパンー410、710、720〔第一工業製薬(株)製〕;Tego Foamexシリーズ(テゴ・ゴールドシュミット社製);フォームレックス−747、TY−10、EPシリーズ(日華化学社製)等が挙げられる。
【0073】
PH調製剤としては、各種のものが使用でき、例えば、アンモニア、トリエチルアミン、N,N−ジメチルアミノエタノール、2−アミノ−2−メチルプロパノール(AMP)、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等の如きアミン類;水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の如きアルカリ金属等が使用できる。
【0074】
本発明の塗料組成物を製造するには、例えば、前述したような諸成分を混合したのち、コロイドミル、ディスパーなどのような種々の分散機により、分散攪拌せしめ塗料化する方法が採られている。
【0075】
また、本発明に係わる塗装方法については、公知慣用の塗装方法をも採用する事ができ、かかる塗装方法としては、スプレー塗装、ローラー塗装、タイルガン塗装、リシンガン塗装、刷毛塗り塗装等が挙げられる。乾燥方法としては前述の通り、常温乾燥が好適に使用できる。
【0076】
ここにおいて、上記した被塗物基材として代表的なものを例示すれば、各種のセメント、軽量発泡コンクリート、スレート板等の各種無機質建材類;瓦類;ガラス類;アルミニウム、ステンレス・スチール、クロム・メッキ等の如き各種の金属素材または金属製品類などが挙げられる。
【0077】
【実施例】
次に、本発明を、実施例、比較例ならびに参考例により一層具体的に説明するが、これらはあくまでも本発明の一実施態様でしかなく、本発明は決してこれらの例示例のみによって限定されるものではない。なお、以下において、部および%は、特に断りの無い限り、すべて重量基準である。
【0078】
比較例1
(プレエマルジョンの作製)
ビーカーに下記の組成の乳化剤とイオン交換水を仕込み十分溶解した。この中にビニル系単量体を仕込み、撹拌乳化せしめて、プレエマルジョンを作製した。
イオン交換水 160.0部
ペレックスSSH *1) 16.0部
ノイゲンEA−150 *2) 16.0部
n−ブチルアクリレート 360.0部
スチレン 40.0部
メチルメタクリレート 390.0部
80%メタアクリル酸水溶液 10.0部
【0079】
*1):花王(株)製アニオン系界面活性剤
(アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ジナトリウム)
*2):第一工業製薬(株)ノニオン系界面活性剤
(ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル)
【0080】
(滴下用重合開始剤溶液の調製)
3.2部の過硫酸アンモニウムと28部のイオン交換水をビーカーに入れ、常温で充分攪拌溶解して、滴下用重合開始剤溶液を調製した。
【0081】
〔樹脂エマルジョンの合成〕
温度計、攪拌機、還流冷却器および窒素導入口を備えた反応容器に、イオン交換水128部と、過硫酸アンモニウム2.4部を入れ、窒素シール下に80℃にまで30分間かけて昇温した。次いで、プレエマルジョンと、滴下用重合開始剤溶液とを4時間かけて滴下し、その後さらに60分間保持することにより、系内の電解質物質濃度を低下させつつ乳化重合せしめ、その後冷却した。アンモニア水とイオン交換水を用いて、pHが7.3、不揮発分が68.1%、測定温度25℃でのBM型回転粘度計測定による粘度が390mPa・sになるように調整し、樹脂エマルジョンを得た。これを(EM−1)と称する。
【0082】
第1表(1)に、得られた樹脂エマルジョン(EM−1)の体積平均粒径、粒径分布、初期電解質濃度、終了時電解質濃度、初期乳化剤濃度、終了時乳化剤濃度、凝集固形物量を示す。
【0083】
比較例2
(プレエマルジョンの作製)
以下の組成で、比較例1と同様にしてプレエマルジョンを作成した。
イオン交換水 120.0部
ニューコル271A *3) 17.0部
エマルゲン911 *4) 16.0部
n−ブチルアクリレート 370.0部
スチレン 80.0部
メチルメタクリレート 350.0部
80%アクリル酸水溶液 5.0部
【0084】
*3):日本乳化剤(株)製アニオン系界面活性剤
(ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ジナトリウム)
*4):花王(株)製ノニオン系界面活性剤
(ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル)
【0085】
(滴下用重合開始剤水溶液の調製)
過硫酸ナトリウム3.5部をイオン交換水25.0部に溶解して、滴下用重合開始剤水溶液を調製した。
【0086】
(樹脂エマルジョンの合成)
温度計、攪拌機、還流冷却器および窒素導入口を備えた反応容器に、イオン交換水120部仕込み、窒素シール下に攪拌しながら80℃に昇温し、過硫酸ナトリウム3.6部を投入した。10分間保持した後、プレエマルジョンと、滴下用重合開始剤水溶液との滴下を4時間に亘って行い、さらに60分間保持することにより、系内の電解質物質濃度を低下させつつ乳化重合せしめ、その後冷却した。アンモニア水とイオン交換水を用いて、pHが8.1、不揮発分が69.5%、BM型回転粘度計測定による粘度が1050mPa・sなるように調整し、樹脂エマルジョンを得た。これを(EM−2)と称する。
【0087】
第1表(1)に、得られた樹脂エマルジョン(EM−2)の体積平均粒径、粒径分布、初期電解質濃度、終了時電解質濃度、初期乳化剤濃度、終了時乳化剤濃度、凝集固形物量を示す。
【0088】
実施例1
(プレエマルジョンの作製)
以下の組成で、比較例1と同様にしてプレエマルジョンを作製した。
イオン交換水 100.0部
ペレックスSSH *1) 15.0部
ラテムルE−150 *5) 25.0部
2−エチルヘキシルアクリレート 108.0部
n−ブチルアクリレート 180.0部
スチレン 120.0部
メチルメタクリレート 288.0部
80%アクリル酸水溶液 6.0部
ジメチルアミノエチルメタクリレート 0.6部
【0089】
*5):花王(株)製アニオン系界面活性剤
(ポリオキシエチレンラウリルエーテル硫酸ナトリウム)
【0090】
(滴下用重合開始剤水溶液の調製)
過硫酸アンモニウム4.8部をイオン交換水30部に溶解して、滴下用重合開始剤水溶液を調製した。
【0091】
(樹脂エマルジョンの合成)
温度計、攪拌機、還流冷却器および窒素導入口を備えた反応容器に、イオン交換水130部、電解質として塩化ナトリウム1.0部およびペレックスSSH 0.2部を仕込み、窒素シール下で80℃まで昇温した。80℃にて初期粒子を形成させるため、プレエマルジョン5部を投入し、15分後、過硫酸アンモニウム1.0部をイオン交換水20部に溶解した重合開始剤水溶液を反応釜に投入した。過硫酸アンモニウム投入後、30分間保持した後、残りのプレエマルジョンと滴下用重合開始剤水溶液との滴下を4時間かけて行い、さらに60分間保持することにより、系内の電解質物質濃度を低下させつつ乳化重合せしめ、その後冷却した。アンモニア水とイオン交換水を用いて、pHが7.9、不揮発分が67.7%、BM型回転粘度計測定による粘度が1280mPa・sになるように調整し、樹脂エマルジョンを得た。これを(EM−3)と称する。
【0092】
第1表(1)に、得られた樹脂エマルジョン(EM−3)の体積平均粒径、粒径分布、初期電解質濃度、終了時電解質濃度、初期乳化剤濃度、終了時乳化剤濃度、凝集固形物量を示す。
【0093】
比較例3
(プレエマルジョンの作製)
以下の組成で、比較例1と同様にしてプレエマルジョンを作製した。
イオン交換水 140.0部
ニューコール293 *6) 15.0部
ハイテノールN−08 *7) 2.0部
ノイゲンEA−170S *8) 17.0部
n−ブチルアクリレート 320.0部
n−ブチルメタクリレート 50.0部
メチルメタクリレート 420.0部
80%アクリル酸水溶液 10.0部
【0094】
*6):日本乳化剤(株)製アニオン系界面活性剤
(ポリオキシエチレンアルキルエーテルスルホサクシネートジナトリウム)
*7):第一工業製薬(株)製アニオン系界面活性剤
(ポリオキシアルキレンフェニルエーテルサルフェートアンモニウム)
*8):第一工業製薬(株)製ノニオン系界面活性剤
(ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル)
【0095】
(樹脂エマルジョンの合成)
温度計、攪拌機、還流冷却器および窒素導入口を備えた反応容器に、イオン交換水160部をいれ、窒素シール下に80℃まで昇温した。80℃にて、過硫酸アンモニウム3.6部を一括仕込みし、その20分後よりプレエマルジョンの滴下を4時間かけて行い、さらに60分間保持することにより、系内の電解質物質濃度を低下させつつ乳化重合せしめ、その後冷却した。アンモニア水とイオン交換水を用いて、pHが8.1、不揮発分が67.3%、BM型粘度計測定による粘度が780mPa・sになるように調整し、樹脂エマルジョンを得た。これを(EM−4)と称する。
【0096】
第1表(2)に、得られた樹脂エマルジョン(EM−4)の体積平均粒径、粒径分布、初期電解質濃度、終了時電解質濃度、初期乳化剤濃度、終了時乳化剤濃度、凝集固形物量を示す。
【0097】
実施例2
(プレエマルジョンの作製)
以下の組成で、比較例1と同様にしてプレエマルジョンを作製した。
イオン交換水 130.0部
ペレックスSSH *1) 16.0部
ノイゲンEA−130T *9) 20.0部
n−ブチルアクリレート 350.0部
メチルメタクリレート 380.0部
スチレン 80.0部
80%アクリル酸水溶液 10.0部
【0098】
*9):第一工業製薬(株)製ノニオン系界面活性剤
(ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル)
【0099】
(エマルジョンの合成)
温度計、攪拌機、還流冷却器および窒素導入口を備えた反応容器に、イオン交換水130部を仕込み、窒素シール下で60℃まで昇温した。60℃にてプレエマルジョン5部を投入し、10分間分散せしめた後、塩化第二鉄の0.5%水溶液1.0部を添加し、さらに過硫酸アンモニウム2.5部をイオン交換水12部に溶解させた溶液と、ピロ亜硫酸ナトリウム1.5部をイオン交換水8部に溶解させた溶液を投入し、初期粒子を形成せしめた。
【0100】
20分後に、残りのプレエマルジョンと、過硫酸アンモニウム2.7部をイオン交換水28部に溶解させた溶液(滴下用重合開始剤水溶液)と、ピロ亜硫酸ナトリウム3.7部をイオン交換水28部に溶解させた溶液(還元剤水溶液)との滴下を4時間かけて行い、レドックス重合を行わしめた後、さら60分間保持することにより、系内の電解質物質濃度を低下させつつ乳化重合せしめ、その後冷却した。アンモニア水およびイオン交換水を用いて、pHが8.0、不揮発分が68.2%、BM型粘度計測定による粘度が760mPa・sになるように調整し、樹脂エマルジョンを得た。これを(EM−5)とする。
【0101】
第1表(2)に、得られた樹脂エマルジョン(EM−5)の体積平均粒径、粒径分布、初期電解質濃度、終了時電解質濃度、初期乳化剤濃度、終了時乳化剤濃度、凝集固形物量を示す。
【0102】
実施例3
(プレエマルジョンの作製)
以下の組成で、比較例1と同様にしてプレエマルジョンを作製した。
イオン交換水 130.0部
ニューコール271NH *10) 16.0部
エマルゲン920 *11) 16.0部
2−エチルヘキシルアクリレート 650.0部
メチルメタクリレート 65.0部
n−ブチルメタクリレート 65.0部
80%メタクリル酸水溶液 10.0部
【0103】
*10):日本乳化剤(株)製アニオン系界面活性剤
(ドデシルジフェニルエーテルジスルホン酸ジアンモニウム)
*11):花王(株)製ノニオン系界面活性剤
(ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル)
【0104】
(滴下用重合開始剤水溶液の調製)
過硫酸カリウム3.5部をイオン交換水25.0部に溶解して、滴下用重合開始剤水溶液を調製した。
【0105】
(エマルジョンの合成)
温度計、攪拌機、還流冷却器および窒素導入口を備えた反応容器に、イオン交換水130部を仕込み、窒素シール下で80℃まで昇温した。80℃にてプレエマルジョン5部を投入し、10分間分散せしめた後、過硫酸カリウム2.4部をイオン交換水16部に溶解した溶液と、炭酸水素ナトリウム2.4部を同じくイオン交換水16部に溶解せしめ溶液とを投入して初期粒子を形成せしめた。
【0106】
20分後に、残りのプレエマルジョンと滴下用重合開始剤水溶液との滴下を4時間かけて行い、さらに60分間保持することにより、系内の電解質物質濃度を低下させつつ乳化重合せしめ、その後冷却した。アンモニア水およびイオン交換水を用いて、pHが7.5、不揮発分が68.4%、BM型回転粘度計測定による粘度が560mPa・sになるように調整し、樹脂エマルジョンを得た。これを(EM−6)と称する。
【0107】
第1表(2)に、得られた樹脂エマルジョン(EM−6)の体積平均粒径、粒径分布、初期電解質濃度、終了時電解質濃度、初期乳化剤濃度、終了時乳化剤濃度、凝集固形物量を示す。
【0108】
比較例4
(プレエマルジョンの作製)
以下の組成で、比較例1と同様にしてプレエマルジョンを作製した。
イオン交換水 160.0部
ペレックスSSH *1) 16.0部
ノイゲンEA−150 *2) 16.0部
n−ブチルアクリレート 360.0部
スチレン 40.0部
メチルメタクリレート 390.0部
80%アクリル酸水溶液 10.0部
【0109】
(滴下用重合開始剤水溶液の調製)
過硫酸アンモニウム4.3部をイオン交換水50.0部に溶解して、滴下用重合開始剤水溶液を調製した。
【0110】
(比較用樹脂エマルジョンの合成)
温度計、攪拌機、還流冷却器および窒素導入口を備えた反応容器に、イオン交換水150部を仕込み、ペレックスSSH2部、過硫酸アンモニウム0.60部を投入し、窒素シール下で80℃まで30分かけて昇温した。次いで、プレエマルジョンと滴下用重合開始剤水溶液との滴下を4時間かけて行い、さらに60分間保持することにより、系内の電解質物質濃度を低下させずに乳化重合せしめ、その後冷却した。アンモニア水およびイオン交換水を用いて、pHが8.0、不揮発分が61.6%、測定温度25℃でのB型粘度計測定による粘度が4300mPa・sになるように調整し、比較用樹脂エマルジョンを得た。これを(EM−1′)と称する。
【0111】
第1表(3)に、得られた比較用樹脂エマルジョン(EM−1′)の体積平均粒径、粒径分布、初期電解質濃度、終了時電解質濃度、初期乳化剤濃度、終了時乳化剤濃度、凝集固形物量を示す。
【0112】
比較例5
(プレエマルジョンの作製)
以下の組成で、比較例1と同様にしてプレエマルジョンを作製した。
イオン交換水 120.0部
ニューコール271A *3) 17.0部
エマルゲン911 *4) 16.0部
n−ブチルアクリレート 370.0部
スチレン 80.0部
メチルメタクリレート 350.0部
80%アクリル酸水溶液 5.0部
【0113】
(滴下用重合開始剤水溶液の調製)
過硫酸ナトリウム3.0部をイオン交換水40.0部に溶解して、滴下用重合開始剤水溶液を調製した。
【0114】
(比較用樹脂エマルジョンの合成)
温度計、攪拌機、還流冷却器および窒素導入口を備えた反応容器に、イオン交換水400部を仕込み、界面活性剤として、ハイテノールN−08 2.4部を投入し、完全に溶解させ、窒素シール下で80℃まで昇温した。次いで、プレエマルジョン30部を投入し、10分間保持した後、過硫酸ナトリウム0.4部をイオン交換水10部に溶解したものを投入して、初期粒子を形成せしめた。15分後に、プレエマルジョンと滴下用重合開始剤水溶液との滴下を4時間かけて行い、さらに60分間保持することにより、系内の電解質物質濃度を増加させつつ乳化重合せしめ、その後冷却した。アンモニア水とイオン交換水を用いて、pHが8.2、不揮発分が50.2%、B型粘度計測定による粘度が860mPa・sになるように調整し、比較用樹脂エマルジョンを得た。これを(EM−2′)と称する。
【0115】
第1表(3)に、得られた比較用樹脂エマルジョン(EM−2′)の体積平均粒径、粒径分布、初期電解質濃度、終了時電解質濃度、初期乳化剤濃度、終了時乳化剤濃度、凝集固形物量を示す。
【0116】
比較例6
(プレエマルジョンの作製)
以下の組成で、比較例1と同様にしてプレエマルジョンを作製した。
イオン交換水 150.0部
ニューコール271NH *10) 16.0部
エマルゲン920 *11) 16.0部
2−エチルヘキシルアクリレート 650.0部
メチルメタアクリレート 65.0部
n−ブチルメタクリレート 65.0部
80%アクリル酸水溶液 10.0部
【0117】
(滴下用重合開始剤水溶液の調製)
過硫酸ナトリウム5.0部をイオン交換水50.0部に溶解して、滴下用重合開始剤水溶液を調製した。
【0118】
(比較用樹脂エマルジョンの合成)
温度計、攪拌機、還流冷却器および窒素導入口を備えた反応容器に、イオン交換水240部と、ハイテノールN−08 2.4部を仕込み、窒素シール下で80℃まで昇温し、次いで、プレエマルジョン20部を投入し、10分間保持した後、ピロ亜硫酸ナトリウム0.5部と過硫酸アンモニウム0.5部を投入して、初期粒子を形成せしめた。20分後に、残りのプレエマルジョンと滴下用重合開始剤水溶液とを4時間かけて行い、さらに60分間保持することにより、系内の電解質物質濃度をやや増加させつつ乳化重合せしめ、その後冷却した。アンモニア水およびイオン交換水を用いて、pHが8.3、不揮発分が58.0%、B型粘度計測定による粘度が3700mPa・sになるように調整し、比較用樹脂エマルジョンを得た。これを(EM−3′)と称す。
【0119】
第1表(3)に、得られた比較用樹脂エマルジョン(EM−3′)の体積平均粒径、粒径分布、初期電解質濃度、終了時電解質濃度、初期乳化剤濃度、終了時乳化剤濃度、凝集固形物量を示す。
【0120】
比較例7
(プレエマルジョンの作製)
以下の組成で、比較例1と同様にしてプレエマルジョンを作製した。
イオン交換水 140.0部
ニューコール293 *6) 15.0部
ハイテノールN−08 *7) 2.0部
ノイゲンEA−170 *12) 17.0部
n−ブチルアクリレート 320.0部
n−ブチルメタクリレート 50.0部
メチルメタクリレート 420.0部
80%アクリル酸水溶液 10.0部
【0121】
*12):第一工業製薬(株)製ノニオン系界面活性剤
(ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル)
【0122】
(滴下用重合開始剤水溶液の調製)
過硫酸アンモニウム5.4部をイオン交換水50.0部に溶解して、滴下用重合開始剤水溶液を調製した。
【0123】
(比較用樹脂エマルジョンの合成)
温度計、攪拌機、還流冷却器および窒素導入口を備えた反応容器に、イオン交換水130部を仕込み、窒素シール下に80℃まで昇温した。80℃にて、プレエマルジョン5部を仕込み、15分後に過硫酸ナトリウム0.7部を投入して初期粒子を形成せしめた。30分後に、残りのプレエマルジョンと滴下用重合開始剤水溶液との滴下を開始し、4時間かけて滴下することにより、系内の電解質物質濃度を低下させずに乳化重合せしめる予定であったが、滴下終了直前に急激に粘度が高くなり、攪拌困難をなった為、反応を中断した。
【0124】
第1表(4)に、反応の中断したものについて、初期電解質濃度、終了時電解質濃度、初期乳化剤濃度、終了時乳化剤濃度を示す。
【0125】
【表1】
【0126】
(第1表の脚注)
・体積平均粒径 :日機装(株)製MICROTRAC UPAを用いて動
的光散乱法にて測定した。
・粒径分布 :日機装(株)製MICROTRAC UPAを用いて動
的光散乱法にて測定した体積平均粒径(mv)と数平均
粒径(mn)の比(mv/mn)で表示。
・初期電解質濃度 :プレエマルジョン滴下開始前の反応容器内の電解質物質
の濃度(界面活性剤は含まない。)。
・終了時電解質濃度:プレエマルジョン滴下終了時の反応容器内の電解質物質
の濃度(界面活性剤は含まない。)。
・初期乳化剤濃度 :プレエマルジョン滴下開始前の反応容器内の乳化剤の濃
度(電解質物質は含まない。)。
・終了時乳化剤濃度:プレエマルジョン滴下終了時の反応容器内の乳化剤の濃
度(電解質物質は含まない。)。
・凝集固形物 :100メッシュ濾布濾過後のウェット重量を樹脂エマル
ジョン1kg当たりのグラム数で表示。
【0127】
【表2】
【0128】
【表3】
【0129】
【表4】
【0130】
以下に、実施例1〜2および比較例1〜3で調製したエマルジョン(EM−1)〜(EM−5)を用いて単層弾性塗料の主材用としての塗料組成物の配合を行った。配合としては、実施例4〜5および比較例8〜10では、公知の塗料配合であるミルベース方式で行い、実施例6〜8および比較例13〜15では、より高不揮発分、且つ低粘度の塗料設計が可能なドライブレンド方式で行った。さらに、比較のため、比較例4〜6で調製した比較用樹脂エマルジョン(EM−1′)〜(EM−3′)を用いて、同様に単層弾性塗料の主材用としての塗料組成物の配合を行った。
【0131】
実施例4〜5および比較例8〜10
コロイドミルに、下記組成で配合した原料を2回通しすることで攪拌分散せしめてミルベースを作製した。
【0132】
チタニックスJR−600A *13) 68.1部
ルミナス *14) 101.8部
ポイズ530 *15) 0.8部
ポイズ521 *16) 0.8部
10%NaTPP *17) 3.3部
アデカネートB−190 *18) 0.5部
エチレングリコール 7.1部
イオン交換水 71.0部
28%アンモニア水 1.4部
小 計 254.8部
【0133】
*13):テイカ(株)製酸化チタン
*14):丸尾カルシウム(株)製微粒子炭酸カルシウム
*15):花王(株)製顔料分散剤
*16):花王(株)製顔料分散剤
*17):トリポリリン酸ソーダ(顔料分散剤)
*18):旭電化工業(株)製消泡剤
【0134】
得られたミルベースをディスパーに入れ、攪拌しながら下記の原料を順次を添加し、添加終了後1000rpmで20分間攪拌して、単層弾性塗料の主材用としての塗料組成物を作製した。得られた塗料組成物の性状をそれぞれ第2表(1)〜(2)に示す。
【0135】
なお、樹脂エマルジョン(EM−1)〜(EM−5)を用いて得られた塗料組成物を、それぞれ(塗料1−1)〜(塗料1−5)と称する。また、得られた(塗料1−1)の不揮発分は61%、PWC(顔料重量濃度)は27%、PVC(顔料体積濃度)は11%であり、他の塗料もほぼ同様であった。
【0136】
(EM−1)〜(EM−5)のいずれか 652.0部
テキサノール *19) 45.6部
5%ハイメトロース90 SH−4000 *20) 35.0部
15%アデカノール UH−420 *21) 11.3部
アデカネートB−190 *18) 1.3部
合 計 1000.0部
【0137】
*19):Eastman Chemical社製造膜助剤
*20):信越化学(株)製増粘剤
*21):旭電化工業(株)製増粘剤
【0138】
比較例11〜12
実施例4〜5および比較例8〜10と同様にしてミルベースを作製した。
得られたミルベースをディスパーに入れ、攪拌しながら下記の原料を順次を添加し、添加終了後1000rpmで20分間攪拌して、単層弾性塗料の主材用としての塗料組成物を作製した。得られた塗料組成物の性状をそれぞれ第2表(3)に示す。
【0139】
なお、樹脂エマルジョン(EM−1′)または(EM−2′)を用いて得られた塗料組成物を、(塗料1−1′)または(塗料1−2′)と称する。また、得られた(塗料1−1′)の不揮発分は57%、PWC(顔料重量濃度)は27%、PVC(顔料体積濃度)は11%であり、他の塗料もほぼ同様であった。
【0140】
【表5】
【0141】
(注1)塗料粘度 :BH型粘度計で、測定温度20℃にて測定した。
(注2)チクソ係数:以下の式により算出した。
チクソ係数=〔(logB−logA)/(logrA−logrB)〕
但し、A,B:各々回転数rA,rBの時の粘度(mPa・s)
【0142】
【表6】
【0143】
【表7】
【0144】
実施例6〜7および比較例13〜15
ディスパーに、攪拌しながら下記の原料を順次添加し、添加終了後2000rpmで20分間攪拌分散せしめて、単層弾性塗料の主材用としての塗料組成物を作製した。得られた塗料組成物の性状をそれぞれ第3表(1)〜(2)に示す。
【0145】
なお、樹脂エマルジョン(EM−1)〜(EM−5)を用いて得られた塗料組成物を、それぞれ(塗料2−1)〜(塗料2−5)と称する。また、得られた(塗料2−1)の不揮発分は67%、PWCは26%、PVCは10%であり、他の塗料もほぼ同様であった。
【0146】
(EM−1)〜(EM−5)のいずれか 728.5部
プライマル731 *22) 5.9部
プロピレングリコール 17.7部
チッソサイザーCS−12 *23) 43.0部
28%アンモニア水 1.9部
3%セロサイズQP4400H *24) 23.3部
チタニックスJR−600A *13) 106.8部
PGW *25) 71.4部
SNデフォーマー380 *26) 1.5部
合 計 1000.0部
【0147】
*22):Rohm&Haas社製顔料分散剤
*23):チッソ(株)製造膜助剤
*24):UCC社製増粘剤
*25):白石工業(株)製炭酸カルシウム
*26):Sun Nopco社製消泡剤
【0148】
実施例8
実施例3で調製したエマルジョン(EM−6)を含む下記原料を、ディスパーに順次添加し、添加終了後3000rpmで40分間攪拌分散せしめて、複層弾性塗料の主材用としての塗料組成物〔不揮発分80%、PWC(顔料重量濃度)69%、PVC(顔料体積濃度)47%〕を作製した。なお、得られた塗料組成物の性状を第3表(2)に示す。また、得られた塗料組成物を(塗料2−6)と称する。
【0149】
(EM−6) 356.8部
イオン交換水 46.7部
アデカノールB−187 *27) 12.2部
デモールEP *28) 4.7部
エチレングリコール 7.5部
タイペークR−780 *29) 28.0部
炭カルNS−100 *30) 532.4部
15%アデカノールUH−420 *31) 1.4部
3%セロサイズQP−4400H *24) 10.3部
合 計 1000.0部
【0150】
*27):旭電化工業(株)製顔料分散剤
*28):花王(株)製顔料分散剤
*29):石原産業(株)製酸化チタン
*30):日東粉化(株)製充填材
*31):旭電化工業(株)製増粘剤
【0151】
比較例16〜17
ディスパーに、攪拌しながら下記の原料を順次添加し、添加終了後2000rpmで20分間攪拌分散せしめて、単層弾性塗料の主材用としての塗料組成物を作製した。得られた塗料組成物の性状をそれぞれ第3表(3)に示す。
【0152】
なお、樹脂エマルジョン(EM−1′)または(EM−2′)を用いて得られた塗料組成物を、(塗料2−1′)または(塗料2−2′)と称する。また、得られた(塗料2−1′)の不揮発分は63%、PWCは27%、PVCは11%であり、他の塗料もほぼ同様であった。
【0153】
(EM−1′)または(EM−2′) 724.3部
ポイズ521 *16) 6.3部
エチレングリコール 18.0部
テキサノール *19) 43.6部
28%アンモニア水 1.8部
5%ハイメトロズ90 SH4000 *20) 23.7部
チタニックスJR−600A *13) 72.5部
ルミナス *14) 108.4部
アデカネートB−190 *18) 1.4部
合 計 1000.0部
【0154】
比較例18
比較例6で調製したエマルジョン(EM−3′)を含む下記原料を、ディスパーに順次添加し、添加終了後3000rpmで40分間攪拌分散せしめて、複層弾性塗料の主材用としての塗料組成物〔不揮発分79%、PWC(顔料重量濃度)69%〕を作製した。なお、得られた塗料組成物の性状を第3表(3)に示す。また、得られた塗料組成物を(塗料2−3′)と称する。
【0155】
EM−3′ 117.0部
10%NaTPP *17) 1.5部
デモールEP *28) 1.5部
エチレングリコール 3.0部
SNディフォーマー154 *32) 1.5部
ノイゲンEA−120 *33) 1.5部
セルトップHP−103 *34) 1.5部
炭カルNS−100 *30) 72.0部
炭カルSS−30 *35) 64.0部
寒水#70 *36) 6.0部
タイペークR−550 *37) 2.0部
ハイメトローズ90 SH−15000 *38) 0.3部
(28%)アンモニア水 1.0部
合 計 272.8部
【0156】
*32):Sun Nopco社製消泡剤
*33):第一工業製薬(株)製ノニオン系界面活性剤
(ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル)
*34):興人(株)製充填材
*35):日東粉化(株)製充填材
*36):日東粉化(株)製充填材
*37):石原産業(株)製酸化チタン
*38):信越化学(株)製増粘剤
【0157】
【表8】
【0158】
【表9】
【0159】
【表10】
【0160】
参考例1(複層弾性塗料の仕上げ塗剤用の配合)。
コロイドミルに、下記組成で配合した原料を2回通しすることで攪拌分散せしめてミルベースを作製した。
【0161】
チタニックスJR−600A *13) 265.3部
オロタンSG−1 *39) 7.0部
10%NaTPP *17) 5.2部
ノイゲンEA−120 *33) 2.3部
エチレングリコール 19.2部
ベストサイドFX *34) 1.1部
SNディフォーマー121 *40) 0.9部
イオン交換水 77.6部
28%アンモニア水 0.5部
小 計 379.1部
【0162】
*39):Rohm&Haas社製顔料分散剤
*40):Sun Nopco社製消泡剤
【0163】
得られたミルベースをディスパーに入れ、攪拌しながら下記の原料を順次を添加し、添加終了後1000rpmで20分間攪拌して、複層弾性塗料の仕上げ塗剤用としての塗料組成物〔不揮発分55%、PWC(顔料重量濃度)47%、PVC(顔料体積濃度)18%〕を作製した。得られた塗料組成物の性状を第4表に示す。なお、得られた塗料組成物を(塗料4)と称する。
【0164】
ボンコートCG−5030 *41) 582.2部
テキサノール *19) 27.7部
3%セロサイズQP−4400H *24) 9.7部
プライマルRM−8 *42) 1.3部
合 計 1000.0部
【0165】
*41):大日本インキ化学工業(株)製アクリル−ウレタン複合エマルジョン
*42):Rohm&Haas社製顔料分散剤
【0166】
【表11】
【0167】
(第4表の脚注)
・塗料粘度:温度20℃にてストーマー粘度計で測定した。
【0168】
実施例9〜13および比較例19〜29
(乾燥性試験)
実施例4〜5および比較例8〜10(ミルベース方式の塗料配合例)で調製した(塗料1−1)〜(塗料1−5)、実施例6〜8および比較例13〜15(ドライブレンド方式の塗料配合例)で調製した(塗料2−1)〜(塗料2−6)、比較例11〜12(ミルベース方式の比較用塗料配合例)で調製した(塗料1−1′)〜(塗料1−2′)、比較例16〜18(ドライブレンド方式の比較用塗料配合例)で調製した(塗料2−1′)〜(塗料2−3′)(いずれも白色の塗料組成物)を、それぞれ、室温でガラス板にアプリケーターで0.152mm膜厚に塗布し、5分間隔で黒ケント紙を乗せて白塗料を黒ケトン紙に転写し、白塗料が転写しなくなるまでの時間で乾燥性を評価した。これらの結果を第5表(1)〜(3)および第6表(1)〜(3)に示す。
【0169】
(光沢値測定)
実施例4〜7および比較例8〜17で調製した各塗料組成物を、それぞれ、ガラス板にアプリケーターで0.076mm膜厚にで塗布し、20℃、相対湿度65%で1週間乾燥後、鏡面光沢計にて60°鏡面光沢値を測定した。これらの結果を第5表(1)〜(3)および第6表(1)〜(3)に示す。
【0170】
また、実施例8および比較例18で調製した各塗料組成物を、それぞれ、ガラス板にワインディングバーで0.152mm膜厚に塗装し、20℃、相対湿度65%で24時間乾燥せしめた後、その上に塗料4をアプリケーターで0.076mm膜厚に塗装し、再度20℃、相対湿度65%で1週間乾燥せしめ、60°鏡面光沢値を測定した。この結果を第6表(2)〜(3)に示す。
【0171】
(単層弾性塗料応用例)
乾燥したスレート板に下塗り剤として、アクリディックA−181〔大日本インキ化学工業(株)製常乾型溶剤系アクリル樹脂〕の15%トルエン希釈溶液を中毛ローラで、塗布量200g/m2に塗装し、20℃、相対湿度65%の条件下で1時間乾燥した。
【0172】
次いで、実施例4〜7および比較例8〜17で調製した各塗料組成物を、それぞれ、25000mPa・sに水で希釈し、砂骨ローラーで塗布量600g/m2にて下塗りし、20℃、相対湿度65%で24時間乾燥せしめた後、その上に、実施例4〜7および比較例8〜17で調製した各塗料組成物を、それぞれ、25000mPa・sに希釈し、砂骨ローラーで塗布量300g/m2にて塗装(凹凸模様塗装)し、20℃、相対湿度65%で1週間乾燥せしめて、凹凸模様塗装板を得た。この塗装板を用いて、一般塗膜物性試験(耐水性試験、耐アルカリ性試験および模様痩せ試験)を行った。この結果を第5表(1)〜(3)および第6表(1)〜(3)に示す。
【0173】
(複層弾性塗料応用例)
乾燥したスレート板に下塗り剤として、アクリディックA−181〔大日本インキ化学工業(株)製常乾型溶剤系アクリル樹脂〕の15%トルエン希釈溶液を中毛ローラで、塗布量200g/m2に塗装し、20℃、相対湿度65%の条件下で1時間乾燥した。
【0174】
次いで、実施例8および比較例18で調製した各塗料組成物を、それぞれ、リシンガンにて塗布量1.5kg/m2で平吹き塗装し、20℃、相対湿度65%にて5時間乾燥せしめた後、その上に同じく実施例8および比較例18で調製した各塗料組成物を、それぞれ、タイルガンにて塗布量1.2kg/m2で玉吹き塗装し、20℃、相対湿度65%にて24時間乾燥せしめた。
【0175】
さらに、仕上げ塗材として、参考例1で調製した塗料4を、中毛ローラーにて塗布量700g/m2で塗装し、20℃、相対湿度65%の条件下で1週間乾燥せしめて塗装板を得た。この塗装板を用いて、一般塗膜物性試験(耐水性試験、耐アルカリ性試験および模様痩せ試験)を行った。この結果を第6表(2)〜(3)に示す。
【0176】
一般塗膜物性試験
(1)耐水性試験:塗装板を常温にて10日間水に浸漬し、以下の4段階で評価した。
優・・・全く変化がないもの。
良・・・白化および/またはブリスターが若干認められるもの。
可・・・白化および/またはブリスターが認められるが、実用上使用可
能と判断されるもの。
不可・・・白化および/またはブリスターが著しく、実用上使用不可と判
断されるもの。
(2)耐アルカリ性試験:塗装板を常温にて2%NaOH水溶液に10日間浸漬し、以下の4段階で評価した。
優・・・全く変化がないもの。
良・・・若干変化および/またはブリスターが認められるもの。
可・・・変化および/またはブリスターが認められるが、実用上使用可
能と判断されるもの。
不可・・・変化および/またはブリスターが著しく、実用上使用不可と判
断されるもの。
(3)模様痩せ試験:塗膜の凹凸模様の高さを、目視にて、以下の4段階で判定した。
優・・・肉痩せが少なく、凹凸のシャープさが際立つもの。
良・・・肉痩せが若干認められるが、凹凸がはっきりしているもの。
可・・・肉痩せが認められ、凹凸もシャープさにやや欠けるが、実用上
使用可能と判断されるもの。
不可・・・肉痩せがひどく、凹凸もシャープさに欠け、実用上使用不可な
もの。
【0177】
【表12】
【0178】
【表13】
【0179】
【表14】
【0180】
【表15】
【0181】
【表16】
【0182】
【表17】
【0183】
【発明の効果】
本発明の樹脂エマルジョンの製造法によれば、粒径分布の意図的制御が可能で、凝集物の発生を抑制でき、幅広い粒径分布の樹脂エマルジョンを1段乳化重合法でも製造できる。また、この樹脂エマルジョンを用いて調製した塗料組成物は、高固形分、低粘度の製品を得ることができる。加えて、この塗料組成物を塗装することよりなる塗装方法は、速乾性に優れ、厚膜塗装時の模様やせの解消といった特徴を併せ有するという効果がある。
Claims (8)
- 電解質物質を溶解させた水性媒体中で、界面活性剤で乳化されたビニル単量体を添加しつつビニル系単量体を乳化重合させることにより、該電解質物質の濃度を低下させつつ、かつ、界面活性能力を増加させつつ、ビニル系単量体を乳化重合させる樹脂エマルジョンの製造法であって、しかも、該電解質物質として、過硫酸塩と、1種または2種以上の他の電解質物質とを、ビニル系単量体の乳化重合開始時の水性媒体中における電解質物質濃度が1〜3重量%となるように組み合わせて使用することを特徴とする、樹脂エマルジョンの製造法。
- 界面活性剤で乳化されたビニル単量体の滴下終了時の水性媒体中における界面活性剤濃度が、初期の水性媒体中における界面活性剤濃度の10倍以上である、請求項1記載の樹脂エマルジョンの製造法。
- 界面活性剤で乳化されたビニル単量体の界面活性剤濃度が、0.5〜6重量%の範囲である、請求項1記載の樹脂エマルジョンの製造法。
- 界面活性剤が、アニオン系界面活性剤、または、アニオン系界面活性剤とノニオン系界面活性剤の混合物である、請求項1記載の樹脂エマルジョンの製造法。
- ビニル単量体が、(メタ)アクリロイル基を1個有する(メタ)アクリル酸エステルを必須成分として含むものである、請求項1〜4のいずれか1項に記載の樹脂エマルジョンの製造法。
- 過硫酸塩と、1種または2種以上の他の電解質物質とを、ビニル系単量体の乳化重合開始時の水性媒体中における電解質物質濃度が1.5〜2.5重量%となるように組み合わせて使用する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の樹脂エマルジョンの製造法。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の製造法で得られた樹脂エマルジョンを必須成分として含むことを特徴とする、塗料組成物。
- 請求項7記載の塗料組成物を塗装することを特徴とする、塗装方法。
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