JP4157817B2 - 含フッ素共重合体類塗膜の製造方法 - Google Patents
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Description
(ここで、R1は炭素数1〜6のアルキル基あるいは−(CH2)r−OOC(CH3)C=CH2あるいは−(CH2)r−OOCHC=CH2あるいは−CH=CH2を示す。R2は−(CH2)r−OOC(CH3)C=CH2あるいは−(CH2)r−OOCHC=CH2あるいは−CH=CH2を示す。nは1〜420の整数、rは1〜6の整数を示す。)
R2−Si[OSi(CH3)3]3 (2)
本発明者等は、また、上記のような問題点を解決すべく鋭意検討を行ったところ、上記特許文献3の共重合体中にジシクロペンタニル基含有(メタ)アクリレート及び/又はジシクロペンテニル基含有(メタ)アクリレートとを重合単位として含有させた水酸基含有含フッ素共重合体と、不飽和イソシアネートを反応させることにより生成される不飽和二重結合を含有する含フッ素共重合体が、1液硬化することが可能で、高硬度、高光沢を有し、しかも汚染除去性及び耐薬品性にも優れること見出し、本発明を完成するに至った。
(ここで、R1は炭素数1〜6のアルキル基あるいは−(CH2)r−OOC(CH3)C=CH2あるいは−(CH2)r−OOCHC=CH2あるいは−CH=CH2を示す。R2は−(CH2)r−OOC(CH3)C=CH2あるいは−(CH2)r−OOCHC=CH2あるいは−CH=CH2を示す。nは1〜420の整数、rは1〜6の整数を示す。)
R2−Si[OSi(CH3)3]3 (2)
(ここで、R3は炭素数1〜6のアルキル基を示す。pは1〜250の整数。)
CH2=CH-COO-C3H6-Si(CH3)2-[O-Si(CH3)2]s-R4 (4)
(ここで、R4は炭素数1〜6のアルキル基を示す。sは1〜250の整数。)
R5-C3H6-Si(CH3)2-[O-Si(CH3)2]q-C3H6-R5 (5)
(ここで、R5は−OOC(CH3)C=CH2あるいは−OOCHC=CH2を示す。qは1〜250の整数。)
CH2=C(CH3)-COO-C3H6-Si[O-Si(CH3)3]3 (6)
CH2=CH-Si(CH3)2-[O-Si(CH3)2]t-R6 (7)
(ここで、R6は炭素数1〜6のアルキル基あるいは−CH=CH2を示す。tは1〜250の整数。)
また、水酸基含有不飽和単量体の具体例としては、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒドロキシプロピル、アクリル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシブチル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、3−ヒドロキシプロピルビニルエーテル、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、9−ヒドロキシノニルビニルエーテル等が挙げられるが、特に2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテルが好適である。これらの水酸基含有不飽和単量体は、それぞれ単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせてもよい。
実施例1
内容積1Lのステンレス製攪拌機付きオートクレーブ(耐圧10MPa)に、脱気したのち、テトラフルオロエチレン(以下TFEと略す)74g、下記構造式で示される反応性シリコーンオイルA(数平均分子量約3,500)8.7g、ヒドロキシブチルビニルエーテル(以下HBVEと略す)57g、ジシクロペンタニルメタクリレート54g、メタクリル酸メチル(以下MMAと略す)49g、エチルビニルエーテル(以下EVEと略す)35g、酢酸ブチル400g、及びt−ブチルパーオキシピバレート3gを入れ、攪拌しながら内温を60℃に昇温した。
その後、攪拌しながら反応を続け、20時間後攪拌を停止し、反応を終了した。得られた共重合体の重合体収量は258g、重合体収率は93%であった。得られた共重合体の無水酢酸によるアセチル化法によって測定した水酸基価は107mgKOH/g樹脂であり、得られた重合溶液は均一であった。
<試験塗膜(1)の作成条件>
上記共重合体の30%酢酸ブチル溶液に、該共重合体の水酸基/NCO基が1/1になるようにコロネートHX(日本ポリウレタン工業(株)製)を加え、ガラス板上に6milアプリケーターにより塗布し、80℃で1時間加熱処理し、試験塗膜(1)を得た。
<試験塗膜(2)の作成条件>
上記共重合体60部に、顔料(酸化チタン)30部、酢酸ブチル10部及びこれらに対して平均粒径1mmのガラスビーズ60部を加え、サンドグラインダー(1500rpm)で3時間攪拌し、顔料分散液を作製した。得られた顔料分散液に、該共重合体の水酸基/NCO基が1/1になるようにコロネートHX(日本ポリウレタン工業(株)製)を加え、JIS−G3141白色塗装鋼板(JIS−G3141鋼板にSOLO(関西ペイント製)で白色に塗装したもの)上に6milアプリケーターにより塗布し、80℃で1時間加熱処理し、試験塗膜(2)を得た。
<光沢>
測定装置として堀場製作所製グロスチェッカIG−330を使用し、上記硬化塗膜(1)の60°光沢を測定した。
<鉛筆硬度>
上記硬化塗膜(1)について、JIS−K5600 5−4:1999(引っかき試験(鉛筆法))に準拠して行い、荷重は1kgで測定した。
<カーボン汚染除去性>
上記(2)の塗膜(白色塗装鋼板)上にカーボン(FW200P)1重量%水分散液を霧吹きで噴射後、80℃で1時間熱処理した。その後、サンプルを水洗(軽くスポンジでこする)し、除去性を評価する。
◎:良くとれる
○:とれる
△:ややとれにくい
×:全くとれない
<耐酸性/耐アルカリ性>
10%HCl溶液、10%NaOH溶液による24時間スポットテスト後の塗膜外観を目視観察する。
◎:異状なし
○:ほとんど変化なし
△:やや侵される
×:侵される
<油性マジックはじき性>
油性マジック(黒・赤・マジックインキ 商品名)により塗膜表面を塗りつぶし、はじき性を評価する。さらにカーボン汚染除去性を調べた後の、塗膜表面のはじき性を評価する。
◎:良くはじく
○:はじく
△:ややはじく
×:全くはじかない
<油性マジック繰り返し除去性>
油性マジック(黒・赤・マジックインキ 商品名)により塗膜表面を塗りつぶし、室温で1時間放置後乾拭きにより除去する。さらにカーボン汚染除去性を行った後の、塗膜表面の除去性を評価する。
◎:全く跡が付かない
○:ごくわずか跡が付く
△:かなり跡が付く
×:完全に跡が残る
実施例2
内容積1Lのステンレス製攪拌機付きオートクレーブ(耐圧10MPa)に、脱気したのち、フッ化ビニリデン(以下VDFと略す)32g、下記構造式で示される反応性シリコーンオイルC(数平均分子量約4,600)11.4g、HBVE57g、ジシクロペンタニルアクリレート15g、MMA74g、クロトン酸1g、EVE47g、酢酸ブチル200g、ソルベッソ(登録商標)(ソルベッソ100J、エクソン−モービル化学社製)200g及びt−ブチルパーオキシピバレート3gを入れ、攪拌しながら内温を60℃に昇温した。
その後、攪拌しながら反応を続け、20時間後攪拌を停止し、反応を終了した。得られた共重合体の重合体収量は216g、重合体収率は91%であった。得られた共重合体の無水酢酸によるアセチル化法によって測定した水酸基価は128mgKOH/g樹脂、酸価は3.0mgKOH/g樹脂であり、得られた重合溶液は均一であった。
実施例3〜14
表1〜2に示す単量体を用いて前記実施例1の操作に準拠して共重合体を製造し、これらの特性を同様に調べた。結果を表1〜2に示す。また、これら共重合体の硬化塗膜の塗膜特性を実施例1と同様に調べた。結果を表4〜5に示す。
比較例1
内容積1Lのステンレス製攪拌機付きオートクレーブ(耐圧10MPa)に、脱気したのち、VDF55g、TFE74g、前記反応性シリコーンオイルA(数平均分子量約3,500)8.7g、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル(以下HEMAと略す)48g、EVE44g、酢酸ブチル200g、n−ブタノール200g及びt−ブチルパーオキシピバレート3gを入れ、攪拌しながら内温を60℃に昇温した。
比較例2
内容積1Lのステンレス製攪拌機付きオートクレーブ(耐圧10MPa)に、脱気したのち、TFE74g、下記構造式で示される反応性シリコーンオイルB(数平均分子量約5,000)62g、HBVE57g、MMA25g、クロトン酸1g、EVE69g、酢酸ブチル200g、メチルエチルケトン(以下MEKと略す)200g及びt−ブチルパーオキシピバレート3gを入れ、攪拌しながら内温を60℃に昇温した。
その後、攪拌しながら反応を続け、20時間後攪拌を停止し、反応を終了した。得られた共重合体の重合体収量は262g、重合体収率は91%であった。得られた共重合体の無水酢酸によるアセチル化法によって測定した水酸基価は105mgKOH/g樹脂、酸価は2.5mgKOH/g樹脂であり、得られた重合液は不均一な溶液であった。
比較例3
表3に示す単量体を用いて前記実施例1の操作に準拠して共重合体を製造し、共重合体の硬化塗膜の塗膜特性を実施例1と同様に調べた。結果を表6に示す。
・BVE:ブチルビニルエーテル
・反応性シリコーンオイルA:
CH2=C(CH3)-COO-C3H6-Si(CH3)2-[O-Si(CH3)2]44-OSi(CH3)3
数平均分子量:約3500
・反応性シリコーンオイルB:
CH2=C(CH3)-COO-C3H6-Si(CH3)2-[O-Si(CH3)2]64-OSi(CH3)2C4H9
数平均分子量:約5000
・反応性シリコーンオイルC:
CH2=CH-Si(CH3)2-[O-Si(CH3)2]60-OSi(CH3)2-CH=CH2
数平均分子量:約4600
・反応性シリコーンオイルD:
CH2=C(CH3)-COO-C3H6-Si-[O-Si(CH3)3]3
数平均分子量:約420
実施例15
内容積1Lのステンレス製攪拌機付きオートクレーブ(耐圧10MPa)に、脱気したのち、テトラフルオロエチレン(以下TFEと略す)74g、下記構造式で示される反応性シリコーンオイルA(数平均分子量約3,500)8.7g、ヒドロキシブチルビニルエーテル(以下HBVEと略す)57g、ジシクロペンタニルメタクリレート54g、メタクリル酸メチル(以下MMAと略す)49g、エチルビニルエーテル(以下EVEと略す)35g、酢酸ブチル400g、及びt−ブチルパーオキシピバレート3gを入れ、攪拌しながら内温を60℃に昇温した。
その後、攪拌しながら反応を続け、20時間後攪拌を停止し、反応を終了した。得られた共重合体の重合体収量は258g、重合体収率は93%であった。得られた共重合体(以下[A−1]とする)の無水酢酸によるアセチル化法によって測定した水酸基価は107mgKOH/g樹脂であり、得られた重合溶液は均一であった。
<試験塗膜の作成条件>
上記共重合体(I−1)の30%酢酸ブチル溶液67gに、(II)成分としてEbecryl1290K(ダイセル・ユーシービー製)12gと2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モンフォリノプロパノン−1(チバガイギー製)0.3gを加え、JIS−G3141白色塗装鋼板上及びガラス板上に6milアプリケーターにより塗布し、80℃で1分間乾燥した後、空気中で270mJ/cm2の紫外線を照射し、硬化させた。
<光沢>
測定装置として堀場製作所製グロスチェッカIG−330を使用し、上記硬化塗膜(ガラス板)の60°光沢を測定した。
<鉛筆硬度>
JIS−K5600 5−4:1999(引っかき試験(鉛筆法))に準拠して行い、荷重は1kgで測定した。
<カーボン汚染除去性>
上記塗膜(白色塗装鋼板)上にカーボン(FW200P)1重量%水分散液を霧吹きで噴射後、80℃で1時間熱処理した。その後、サンプルを水洗(軽くスポンジでこする)し、除去性を評価する。
◎:良くとれる
○:とれる
△:ややとれにくい
×:全くとれない
<耐酸性/耐アルカリ性>
10%HCl溶液、10%NaOH溶液による24時間スポットテスト後の塗膜外観を目視観察する。
◎:異状なし
○:ほとんど変化なし
△:やや侵される
×:侵される
<油性マジックはじき性>
油性マジック(黒・赤・マジックインキ 商品名)により塗膜表面を塗りつぶし、はじき性を評価する。さらにカーボン汚染除去性を調べた後の、塗膜表面のはじき性を評価する。
◎:良くはじく
○:はじく
△:ややはじく
×:全くはじかない
<油性マジック繰り返し除去性>
油性マジック(黒・赤・マジックインキ 商品名)により塗膜表面を塗りつぶし、室温で1時間放置後乾拭きにより除去する。さらにカーボン汚染除去性を行った後の、塗膜表面の除去性を評価する。
◎:全く跡が付かない
○:ごくわずか跡が付く
△:かなり跡が付く
×:完全に跡が残る
実施例16
内容積1Lのステンレス製攪拌機付きオートクレーブ(耐圧10MPa)に、脱気したのち、フッ化ビニリデン(以下VDFと略す)32g、下記構造式で示される反応性シリコーンオイルC(数平均分子量約4,600)11.4g、HBVE57g、ジシクロペンタニルアクリレート15g、MMA74g、EVE48g、酢酸ブチル200g、ソルベッソ(登録商標)(ソルベッソ100J、エクソン−モービル化学社製)200g及びt−ブチルパーオキシピバレート3gを入れ、攪拌しながら内温を60℃に昇温した。
その後、攪拌しながら反応を続け、20時間後攪拌を停止し、反応を終了した。得られた共重合体(以下[A−2]とする)の重合体収量は216g、重合体収率は91%であった。得られた共重合体の無水酢酸によるアセチル化法によって測定した水酸基価は128mgKOH/g樹脂であり、得られた重合溶液は均一であった。
実施例17〜28
表7〜9に示す単量体を用いて前記実施例15の操作に準拠して共重合体を製造し、これらの特性を同様に調べた。結果を表7〜9に示す。また、これら共重合体の硬化塗膜の塗膜特性を実施例15同様に調べた。結果を表10〜12に示す。
実施例29
不飽和二重結合を含有する含フッ素共重合体(I−1)を(I)成分として使用し、表12に示す組成((I)成分/(II)成分=10/6で混合)の硬化塗膜を下記塗膜作成方法にて得た。硬化塗膜の塗膜特性を実施例15と同様に調べた。結果を表12に示す。
<試験塗膜の作成条件>
(I−1)の30%酢酸ブチル溶液67gに、(II)成分としてEbecryl1290K(ダイセル・ユーシービー製)12gを加え、JIS−G3141白色塗装鋼板上に6milアプリケーターにより塗布し、80℃で1分間乾燥した後、酸素濃度300ppmの雰囲気下で岩崎電気製電子線照射装置EC250/15/180Lにて加速電圧200kV、線量30kGyの条件にて電子線を照射し、試験用硬化塗膜を得た。
実施例30〜33
表12に示す組成の硬化塗膜の塗膜特性を実施例29と同様に調べた。結果を表12に示す。
実施例34
不飽和二重結合を含有する含フッ素共重合体(I−12)60部、顔料(酸化チタン)30部及び酢酸ブチル10部と、これら100部に対して平均粒径1mmのガラスビーズ60部を加え、サンドグラインダー(1500rpm)で3時間攪拌し、顔料分散液を調製した。その分散液をJIS−G3141白色塗装鋼板上に6milアプリケーターにより塗布し、80℃で1分間乾燥した後、酸素濃度300ppmの雰囲気下で岩崎電気製電子線照射装置EC250/15/180Lにて加速電圧200kV、線量30kGyの条件にて電子線を照射し、試験用硬化塗膜を得た。硬化塗膜の塗膜特性を実施例29と同様に調べた。結果を表12に示す。
比較例4
内容積1Lのステンレス製攪拌機付きオートクレーブ(耐圧10MPa)に、脱気したのち、VDF55g、TFE74g、前記反応性シリコーンオイルA(数平均分子量約3,500)8.7g、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル(以下HEMAと略す)48g、EVE44g、酢酸ブチル200g、メチルエチルケトン(以下MEKと略す)200g及びt−ブチルパーオキシピバレート3gを入れ、攪拌しながら内温を60℃に昇温した。
比較例5
内容積1Lのステンレス製攪拌機付きオートクレーブ(耐圧10MPa)に、脱気したのち、TFE74g、下記構造式で示される反応性シリコーンオイルB(数平均分子量約5,000)62g、HBVE57g、MMA25g、EVE70g、酢酸ブチル200g、MEK200g及びt−ブチルパーオキシピバレート3gを入れ、攪拌しながら内温を60℃に昇温した。
その後、攪拌しながら反応を続け、20時間後攪拌を停止し、反応を終了した。得られた共重合体を減圧乾燥により単離した。重合体収量は262g、重合体収率は91%であった。得られた共重合体(以下[A−16]とする)の無水酢酸によるアセチル化法によって測定した水酸基価は105mgKOH/g樹脂であり、得られた重合液は不均一な溶液であった。
比較例6
表9に示す単量体を用いて前記実施例15の操作に準拠して共重合体を製造し、共重合体の硬化塗膜の塗膜特性を実施例15と同様に調べた。結果を表13に示す。
比較例7〜9
表13に示す組成の硬化塗膜の塗膜特性を実施例29と同様に調べた。結果を表13に示す。
・BVE:ブチルビニルエーテル
・反応性シリコーンオイルA:
CH2=C(CH3)-COO-C3H6-Si(CH3)2-[O-Si(CH3)2]44-OSi(CH3)3
数平均分子量:約3500
・反応性シリコーンオイルB:
CH2=C(CH3)-COO-C3H6-Si(CH3)2-[O-Si(CH3)2]64-OSi(CH3)2C4H9
数平均分子量:約5000
・反応性シリコーンオイルC:
CH2=CH-Si(CH3)2-[O-Si(CH3)2]60-OSi(CH3)2-CH=CH2
数平均分子量:約4600
・反応性シリコーンオイルD:
CH2=C(CH3)-COO-C3H6-Si-[O-Si(CH3)3]3
数平均分子量:約420
Claims (1)
- フルオロオレフィン15〜85モル%と、下記一般式(1)及び(2)で示される反応性シリコーンの少なくとも1種0.001〜10モル%と、水酸基含有不飽和単量体1〜30モル%と、ジシクロペンタニル基含有(メタ)アクリレート及びジシクロペンテニル基含有(メタ)アクリレートの少なくとも1種3〜25モル%と、を含み構成される水酸基含有含フッ素共重合体の、重合単位を溶液重合法で共重合させることからなり、その溶媒として、酢酸ブチル、芳香族炭化水素及びその混合物、メチルエチルケトン及びアルコール類から選択される1種以上を使用して製造した水酸基含有含フッ素共重合体溶液を、基材に塗布し、多価イソシアネートとの反応により硬化させる、60°光沢が79以上84以下である塗膜の製造方法。
R1−[Si(CH3)2−O]n−Si(CH3)2−R2 (1)
(ここで、R1は炭素数1〜6のアルキル基あるいは−(CH2)r−OOC(CH3)C=CH2あるいは−(CH2)r−OOCHC=CH2あるいは−CH=CH2を示す。R2は−(CH2)r−OOC(CH3)C=CH2あるいは−(CH2)r−OOCHC=CH2あるいは−CH=CH2を示す。nは1〜420の整数、rは1〜6の整数を示す。)
R2−Si[OSi(CH3)3]3 (2)
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