JP4771653B2 - 水性塗料組成物 - Google Patents
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この要望に応えるために、水性塗料においては、造膜助剤の添加量を削減しつつ、造膜性を確保することが必要となる。一般的に、このような造膜性を確保する手法のひとつとして、合成樹脂エマルションに用いるモノマー成分の種類や比率を調整して樹脂のガラス転移温度を下げる方法が挙げられる。しかし、この手法では、形成される塗膜表面の粘着性が大きくなり、塗膜表面に一旦汚れが付着すると除去しにくくなる、という問題が発生する。
架橋剤を使用時に別途混合する2液型にすれば、塗料安定性の問題は一応解消することができる。しかし、塗装作業が煩雑になる、あるいは架橋剤混合後の使用時間が限定される等の問題が生じる。
以上のように、架橋反応による汚染除去性向上においては、塗料安定性、コスト、作業性等の制約があり、実用的な改善手法が求められている状況である。
1.最低造膜温度が10℃以下の水性塗料組成物であって、
反応性官能基を有する合成樹脂エマルション(A−1)(但し、多層構造を有する合成樹脂エマルションは除く)、(A−1)成分の反応性官能基と反応可能な官能基を有する架橋剤(B)を結合剤として含み、該合成樹脂エマルション(A−1)の樹脂固形分100重量部に対し、架橋剤(B)を0.05〜15重量部、ナトリウムメチルシリコネートを0.01〜10重量部含むことを特徴とする水性塗料組成物。
2.最低造膜温度が10℃以下の水性塗料組成物であって、
反応性官能基を有する合成樹脂エマルション(A−1)(但し、多層構造を有する合成樹脂エマルションは除く)、(A−1)成分の反応性官能基と反応可能な官能基を有する架橋剤(B)を結合剤として含み、該合成樹脂エマルション(A−1)の樹脂固形分100重量部に対し、架橋剤(B)を0.05〜15重量部、ナトリウムメチルシリコネートを0.01〜10重量部、顔料を5〜1000重量部含むことを特徴とする水性塗料組成物。
3.塗料中の揮発性有機化合物含有量が5重量%未満であることを特徴とする1.または2.に記載の水性塗料組成物。
このうち、(A−1)成分を使用する場合は、(A−1)成分の反応性官能基と反応可能な官能基を有する架橋剤(以下「(B)成分」という)を併せて使用する。
アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸またはそのモノアルキルエステル、イタコン酸またはそのモノアルキルエステル、フマル酸またはそのモノアルキルエステル等のカルボキシル基含有モノマー;
N−メチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチルビニルエーテル、N−(2−ジメチルアミノエチル)アクリルアミド、N−(2−ジメチルアミノエチル)メタクリルアミド等のアミノ基含有モノマー;
ビニルピリジン等のピリジン系モノマー;
2−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)アクリレート等の水酸基含有モノマー;
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニルエステル系モノマー;
アクリロニトリル、メタアクリロニトリル等のニトリル基含有モノマー;
スチレン、2−メチルスチレン、ビニルトルエン、t−ブチルスチレン、クロルスチレン、ビニルアニソール、ビニルナフタレン、ジビニルベンゼン等の芳香族モノマー;
アクリルアミド、メタクリルアミド、マレイン酸アミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド等のアミド基含有モノマー;
グリシジル(メタ)アクリレート、ジグリシジル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル等のエポキシ基含有モノマー;
アクロレイン、ダイアセトン(メタ)アクリルアミド、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルブチルケトン等のカルボニル基含有モノマー;
ビニルトリメトキシシラン、ビニ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のアルコキシシリル基含有モノマー;
塩化ビニリデン、フッ化ビニリデン等のハロゲン化ビニリデン系モノマー;
その他、エチレン、プロピレン、イソプレン、ブタジエン、ビニルピロリドン、塩化ビニル、ビニルエーテル、ビニルケトン、ビニルアミド、クロロプレン等が挙げられる。これらは1種または2種以上で使用することができる。
(A−1)成分においては、(B)成分との架橋反応性を考慮して、上記モノマーを適宜選定すればよい。(A−2)成分においては、自己架橋が可能となるように上記モノマーを適宜選定すればよい。
(A)成分の製造方法は特に限定されないが、例えば、乳化重合、ソープフリー乳化重合、分散重合、フィード乳化重合、フィード分散重合、シード乳化重合、シード分散重合等を採用することができる。
(A)成分の平均粒子径は、通常0.05〜0.2μm程度である。
なお、(B)成分は通常、(A−1)成分と組み合せて使用するが、(A−2)成分と組み合せて使用することもできる。
R2としては、水素原子の他、R1と同様の基が挙げられる。このうち、水素原子、メチル基、エチル基が好ましく、特に水素原子が好ましい。
Mとしては、Li、Na、K等が挙げられ、特にNaが好ましい。
(C)成分を(A)成分に混合するタイミングについては、特に限定されず、(A)成分の製造時に混合してもよいし、(A)成分を使用して塗料を製造する時に混合してもよい。
(D)成分としては、一般的に塗料に配合可能なものを使用することができる。例えば、酸化チタン、酸化亜鉛、カーボンブラック、ランプブラック、ボーンブラック、黒鉛、黒色酸化鉄、銅クロムブラック、コバルトブラック、銅マンガン鉄ブラック、べんがら、モリブデートオレンジ、パーマネントレッド、パーマネントカーミン、アントラキノンレッド、ペリレンレッド、キナクリドンレッド、黄色酸化鉄、チタンイエロー、ファーストイエロー、ベンツイミダゾロンイエロー、クロムグリーン、コバルトグリーン、フタロシアニングリーン、群青、紺青、コバルトブルー、フタロシアニンブルー、キナクリドンバイオレット、ジオキサジンバイオレット、重質炭酸カルシウム、沈降性炭酸カルシウム、カオリン、タルク、クレー、陶土、チャイナクレー、硫酸バリウム、炭酸バリウム、珪砂、珪石、珪藻土、酸化アルミニウム、樹脂ビーズ、アルミニウム顔料、パール顔料等が挙げられ、これらの1種または2種以上を使用することができる。
形成塗膜における艶の程度は、(D)成分の混合量や、使用する(D)成分の組成、形状、粒子径等を適宜調整することよって設定することができる。艶消しタイプの塗料を得る場合には、(A)成分の樹脂固形分100重量部に対して(D)成分を50〜1000重量部程度(好ましくは100〜500重量部程度)混合すればよい。艶有りタイプの塗料を得る場合には、(A)成分の樹脂固形分100重量部に対して(D)成分を5〜100重量部程度(好ましくは10〜80重量部程度)混合すればよい。
本発明組成物には、必要に応じ、造膜助剤その他の揮発性有機化合物を混合することもできるが、その含有量は塗料中に5重量%未満、さらには1重量%未満とすることが望ましい。
本発明組成物を塗装する際の塗付量は、塗料の種類や用途により適宜選択すればよく、例えばフラットペイントの場合0.1〜0.5kg/m2程度となる。塗付時には、水等で希釈することによって、塗料の粘性を適宜調製することもできる。希釈割合は、通常0〜20重量%程度である。
本発明組成物を塗装した後の乾燥は通常、常温で行えばよいが、加熱することも可能である。
反応容器に、脱イオン水50重量部を仕込み、攪拌及び窒素置換を行いながら70℃まで昇温した。これに、別途用意した乳化モノマー(脱イオン水250重量部にアニオン系乳化剤3重量部、ノニオン系乳化剤6重量部、過硫酸アンモニウム0.9重量部を溶解させた水溶液に、スチレン60重量部、メチルメタクリレート54重量部、2−エチルヘキシルアクリレート175重量部、アクリル酸8重量部、アクリルアミド4重量部を乳化分散させたもの)を3時間かけて連続的に滴下した。滴下終了後3時間熟成し、30℃まで冷却した後、10%水酸化ナトリウム水溶液を添加してpHを8に調製することにより、合成樹脂エマルション1を得た。この合成樹脂エマルション1の樹脂固形分は50重量%、Tgは−4℃である。
・架橋剤:ポリヒドロキシアルカンポリグリシジルエーテル
・アルカリ金属シリコネート:ナトリウムメチルシリコネート30重量%溶液
・揮発性塩基:25重量%アンモニア水
・不揮発性塩基:水酸化ナトリウム10重量%溶液
・顔料A:酸化チタン70重量%分散液
・顔料B:重質炭酸カルシウム
・顔料C:カーボンブラック24重量%分散液
・顔料D:酸化鉄45重量%分散液
・分散剤:アニオン系分散剤
・増粘剤:ウレタン系増粘剤
・消泡剤:シリコーン系消泡剤
ポリエチレンフィルムに、各水性塗料組成物をウェット膜厚250μmで塗付し、直ちに、−10℃〜40℃の温度勾配を有する金属板上に静置して乾燥させた。このとき、連続塗膜を形成している最低温度を確認した。
各水性塗料組成物について、BH型粘度計(回転数20rpm、測定温度23℃)で粘度を測定した後、250ccの容器に密封し、50℃の恒温器で一定期間(30日間)貯蔵した。貯蔵後の塗料を標準状態(温度23℃、湿度50%)で放冷後、粘度をBH型粘度計で測定し、初期粘度に対する変化を調べた。評価基準は以下のとおりである。
◎:粘度変化10%未満
○:粘度変化10%以上30%未満
△:粘度変化30%以上50%未満
×:粘度変化50%以上
各水性塗料組成物について、BH型粘度計(回転数20rpm、測定温度23℃)で粘度を測定した後、250ccの容器に密封し、−5℃の恒温器に18時間に入れた後、容器を取り出して室内に6時間放置した。この操作を3回繰り返した後、粘度をBH型粘度計で測定し、初期粘度に対する変化を調べた。評価基準は以下のとおりである。
◎:粘度変化10%未満
○:粘度変化10%以上30%未満
△:粘度変化30%以上50%未満
×:粘度変化50%以上
予めシーラーを塗装した150×60×6mmのスレート板に、各水性塗料組成物を塗付量300g/m2でスプレー塗装し、標準状態で14日間養生した。得られた試験体の初期色相(L* 1、a* 1、b* 1)を測定した後、試験体を23℃の水に96時間浸漬した。試験体を引きあげて標準状態で2時間放置した後、試験体の色相(L* 2、a* 2、b* 2)を測定し、水浸漬前後の色差(△E)を下記式に従って算出した。
<式>△E={(L* 2−L* 1)2+(a* 2−a* 1)2+(b* 2−b* 1)2}0.5
評価基準は以下のとおりである。
○:△E0.5未満
△:△E0.5以上1.0未満
×:△E1.0以上
予めシーラーを塗装した150×60×6mmのスレート板に、各水性塗料組成物を塗付量300g/m2でスプレー塗装し、標準状態で14日間養生した。得られた試験体の塗膜表面に汚れ成分(水性ペン)を付着させ、水を含んだ布で擦った後、汚れ成分の残存の程度を確認した。評価基準は以下のとおりである。
◎:汚れが完全に除去された
○:汚れがほとんど除去された
△:汚れがわずかに残存した
×:汚れが明らかに残存した
Claims (3)
- 最低造膜温度が10℃以下の水性塗料組成物であって、
反応性官能基を有する合成樹脂エマルション(A−1)(但し、多層構造を有する合成樹脂エマルションは除く)、(A−1)成分の反応性官能基と反応可能な官能基を有する架橋剤(B)を結合剤として含み、該合成樹脂エマルション(A−1)の樹脂固形分100重量部に対し、架橋剤(B)を0.05〜15重量部、ナトリウムメチルシリコネートを0.01〜10重量部含むことを特徴とする水性塗料組成物。 - 最低造膜温度が10℃以下の水性塗料組成物であって、
反応性官能基を有する合成樹脂エマルション(A−1)(但し、多層構造を有する合成樹脂エマルションは除く)、(A−1)成分の反応性官能基と反応可能な官能基を有する架橋剤(B)を結合剤として含み、該合成樹脂エマルション(A−1)の樹脂固形分100重量部に対し、架橋剤(B)を0.05〜15重量部、ナトリウムメチルシリコネートを0.01〜10重量部、顔料を5〜1000重量部含むことを特徴とする水性塗料組成物。 - 塗料中の揮発性有機化合物含有量が5重量%未満であることを特徴とする請求項1または2に記載の水性塗料組成物。
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