JP5080798B2 - 樹脂基材用硬化型塗料および塗装物 - Google Patents
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Description
また、コストダウンの要求、環境問題への関心の高まりから、製品の耐久年数の向上が望まれており、密着性、耐薬品性、表面硬度にさらに優れるコーティング膜が望まれている。
また、コストダウンの要求から、プライマー層を設けることなく、基材への密着性に優れ、かつクリヤ層を設けることなく表面硬度に優れるコーティング膜が望まれている。
シクロアルキル基を有する不飽和単量体5〜97.9質量%と、水酸基を有する不飽和単量体2〜35質量%と、酸性基を有する不飽和単量体0.1〜5質量%と、他の不飽和単量体0〜92.9質量%とを共重合したアクリルポリオール。
(a)下記式(1)で表される化合物、下記式(2)で表される化合物および下記式(3)で表される化合物からなる群から選ばれる1種以上のα,β−モノエチレン性不飽和基含有カルボキシアルキルエステル。
(b)α,β−モノエチレン性不飽和基含有ヒドロキシアルキルエステル。
(c)(a)成分および(b)成分と共重合可能な他のα,β−モノエチレン性不飽和基含有化合物。
本発明の塗装物は、本発明の樹脂基材用硬化型塗料から得られたコーティング膜を有することを特徴とする。
本発明の硬化型塗料によれば、表面硬度、耐水性、耐薬品性と、密着性とのバランスが良好なコーティング膜を形成できる。
本発明の塗装物は、表面硬度、耐水性、耐薬品性と、密着性とのバランスが良好なコーティング膜を有する。
本発明の塗料用樹脂は、(a)成分、(b)成分および(c)成分からなる単量体混合物を、ラジカル重合させて得られた樹脂である。
質量平均分子量は、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィによって測定されるポリスチレン換算の質量平均分子量である。
(a)成分は、化合物(1)、化合物(2)および化合物(3)からなる群から選ばれる1種以上のα,β−モノエチレン性不飽和基含有カルボキシアルキルエステルである。
(a)成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(b)成分は、α,β−モノエチレン性不飽和基含有ヒドロキシアルキルエステルである。(b)成分は、反応性基として水酸基を有し、後述する架橋剤との反応により架橋構造を形成する。このようにして得られるコーティング膜は、表面硬度に優れ、耐薬品性(特に耐汚染性)がさらに向上する。
(b)成分は1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(c)成分は、(a)成分および(b)成分と共重合可能な他のα,β−モノエチレン性不飽和基含有化合物である。(c)成分は、コーティング膜に、表面硬度、密着性を発現させるための成分である。
単量体混合物は、(a)成分、(b)成分および(c)成分からなる。
(a)成分は、単量体混合物(100質量%)中、0.1〜20質量%であり、1〜18質量%が好ましく、3〜10質量%がより好ましい。(a)成分が0.1質量%以上であれば、得られるコーティング膜の耐水性が良好となる。(a)成分が20質量%以下であれば、得られるコーティング膜の耐薬品性、密着性が良好となる。
塗料用樹脂は、ラジカル重合開始剤の存在下で、単量体混合物をラジカル重合させることにより製造される。
重合法としては、溶液重合法、乳化重合法、懸濁重合法、塊状重合法等が挙げられ、ハンドリングの容易さから、溶液重合法が好ましい。
溶液重合法としては、ラジカル重合開始剤とともに単量体混合物を加熱した有機溶媒中に滴下する方法、反応容器内に単量体混合物および有機溶媒を仕込み、ラジカル重合開始剤を投入した後、加熱する方法等が挙げられる。
得られた塗料用樹脂は、有機溶媒に溶解した状態で用いることが好ましい。前記重合法により得られた反応液中に水が存在する場合は、脱水した後、得られた固体状の塗料用樹脂を有機溶媒に溶解させることが好ましい。
本発明の硬化型塗料は、本発明の塗料用樹脂を含む塗料である。
硬化型塗料としては、常温または熱硬化型塗料、活性エネルギー線硬化型塗料等が挙げられる。
常温または熱硬化型塗料としては、塗料用樹脂を含む主剤成分と、架橋剤を含む硬化剤成分とからなる2液型塗料が挙げられる。
架橋剤としては、イソシアネート樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
エポキシ樹脂としては、エピコート(ジャパンエポキシレジン社製、商品名)等が挙げられる。
活性エネルギー線硬化型塗料としては、紫外線硬化型塗料、電子線硬化型塗料が挙げられる。
紫外線硬化型塗料としては、多官能(メタ)アクリレート、粘度調整剤、光重合開始剤、増感剤等を含む塗料が挙げられる。
粘度調整剤としては、フェノキシ(メタ)アクリレート等の単官能(メタ)アクリレートが挙げられる。
光重合開始剤としては、ベンゾフェノン等が挙げられる。
増感剤としては、2−エチルアントラキノン等が挙げられる。
本発明の硬化型塗料は、通常、溶媒を含む。溶媒としては、塗料用樹脂を十分に溶解または均一分散できるものが好ましい。
溶媒としては、n−ヘキサン、シクロヘキサン等炭化水素類;トルエン、キシレン等の芳香族類;メタノール、エタノール、n−プロピルアルコール、i−プロピルアルコール、n−ブタノール、3−メトキシメチルブタノール(クラレ社製、ソルフィット(商品名))等のアルコール類;エチレングリコール、グリセリン、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチ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メチルエーテル等のグリコール系有機溶媒;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、酢酸アミル、乳酸n−ブチル、3−メトキシメチルブタノールと酢酸とのエステル化物(クラレ社製、ソルフィットAC(商品名))、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、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のエステル類;スーパーゾール#1500(新日本石油社製、商品名)、スワゾール#1800(丸善石油化学社製、商品名)、ソルベッソ#200(エクソン化学社製、商品名)等の石油留分等が挙げられる。溶媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本発明の硬化型塗料は、必要に応じて、他の樹脂を含んでいてもよい。他の樹脂としては、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル−ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、不飽和アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、不飽和基含有アクリル樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられ、塗料用樹脂との親和性がよい点から、アクリル系樹脂が好ましい。
本発明の硬化型塗料は、必要に応じて、紫外線吸収剤、酸化防止剤、顔料、染料、充填材(石英、タルク等。)、各種レベリング剤、消泡剤、硬化触媒等を含んでいてもよい。
本発明の塗装物は、本発明の塗料用樹脂を含むコーティング膜を有する物品である。
本発明の塗装物は、本発明の塗料用樹脂を含む硬化性塗料を基材に塗装し、乾燥または硬化させてコーティング膜を形成することにより得られる。
基材の材料としては、鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、ニッケル、ステンレス、ジュラルミン等の金属または合金;スチレン樹脂、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂(以下、ABS樹脂と記す。)、アクリル樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、オレフィン系樹脂(ポリプロピレン、ポリエチレン等。)、脂肪族ポリエステル(ポリ乳酸(三井化学社製のLACEA等。)、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート(以下、PBSと記す。)等。)を主体とした生分解性樹脂、スーパーエンジニアリングプラスチック(ポリフェニルスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリマレイミド等。)を含む樹脂、これらのアロイ、ガラス繊維を含有させた強化ガラス繊維プラスチック等が挙げられる。
乾燥方法としては、常温で放置する方法、加熱する方法等が挙げられる。硬化方法としては、加熱する方法、活性エネルギー線(赤外線、可視光、紫外線、電子線等。)を照射する方法等が挙げられる。
コーティング膜の厚さは、0.1〜50μmが好ましい。
本発明の塗装物は、プライマー層、クリヤ層等の他のコーティング膜を有していてもよい。
サンプリングした塗料用樹脂溶液を正確に秤量した。該塗料用樹脂溶液を105±5℃で2時間乾燥させた後、残分を正確に秤量した。乾燥前の塗料用樹脂溶液の質量と残分の質量とから固形分を計算した。
サンプリングした塗料用樹脂溶液を空のガードナー泡粘度管に入れ、25±1℃で2時間放置した後、基準のガードナー泡粘度管との比較からガードナー粘度を判定した。
塗料用樹脂1gを中和するのに必要な水酸化カリウムの量を公知の方法にて求め、これを酸価とした。
ゲルパーミュエーションクロマトグラフィによって、塗料用樹脂の質量平均分子量をポリスチレン換算で求めた。
アルミニウム製シート上にコーティング膜を形成した後、該コーティング膜の硬度を、JIS K 5600−5−4に準じて評価した。
ポリアミド樹脂製シート上にコーティング膜を形成した後、JIS K 5600−6−1に準じて脱イオン水に25℃で24時間浸漬した。コーティング膜の外観変化を目視により下記基準で評価した。
◎:曇り、白化等がまったくない。
○:ごくわずかに曇りはあるが、きれいである。
□:曇りがあるが、実用上問題ない。
△:かなり白化している。
×:全面が白化している。
アルミニウム製シート上にコーティング膜を形成した後、JIS K 5600−6−1に準じてi−プロピルアルコール(関東化学社製、鹿1級)に25℃で24時間浸漬した。コーティング膜の外観変化を目視により下記基準で評価した。
◎:曇り、白化等がまったくない。
○:ごくわずかに曇りはあるが、きれいである。
□:曇りがあるが、実用上問題ない。
△:かなり白化している。
×:全面が白化している。
アルミニウム製シート上にコーティング膜を形成した。コーティング膜上に、マジックインキ(大型、赤)を2cm角になるように塗り、25℃で5分間放置した。n−ブタノールを湿した滅菌ガーゼにて、インキを拭き取った後、エアブローにてn−ブタノールを完全に飛ばした。乾燥させた拭き取り面を目視により下記基準で評価した。
◎:拭き取り面にインキの跡がまったくなく、非常に良好である。
○:拭き取り面にインキの跡がごくわずかにあるが、きれいである。
□:拭き取り面にインキの跡があるが、実用上問題ない。
△:拭き取り面にインキの跡がかなりある。
×:インキがまったく拭き取れない。
アクリル樹脂製シート上にコーティング膜を形成した後、JIS K 5600−6−1に準じて10%塩酸水溶液をコーティング膜上に塗布し、25℃で8時間放置した。脱イオン水で水洗した後、コーティング膜の外観変化を目視により下記基準で評価した。
◎:曇り、白化等がまったくない。
○:ごくわずかに曇りはあるが、きれいである。
□:曇りがあるが、実用上問題ない。
△:かなり白化している。
×:全面が白化している。
アクリル樹脂製シート上にコーティング膜を形成した後、JIS K 5600−6−1に準じて10%水酸化ナトリウム水溶液をコーティング膜上に塗布し、25℃で8時間放置した。脱イオン水で水洗した後、コーティング膜の外観変化を目視により下記基準で評価した。
◎:曇り、白化等がまったくない。
○:ごくわずかに曇りはあるが、きれいである。
□:曇りがあるが、実用上問題ない。
△:かなり白化している。
×:全面が白化している。
各樹脂製シート(アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ABS樹脂、PBS樹脂)にそれぞれコーティング膜を形成した。各コーティング膜について、JIS K 5600−5−6に準じて密着性試験を行った。評価基準は以下の通りである。
◎:コーティング膜は全く剥がれない。
○:コーティング膜がごくわずかに剥がれる。
□:コーティング膜が若干剥がれているが、実用上問題ない。
△:セロハンテープを貼った面積の半分以上の面積において、コーティング膜が剥がれる。
×:セロハンテープを貼った面積のすべての面積において、コーティング膜が剥がれる。
塗料用樹脂溶液P1の製造:
温度計、ウォーターバス、窒素吹き込み装置、還流冷却器、温度調節器、滴下装置、撹拌機を備えたガラスコルベンを用意した。コルベンに、トルエン57.4部、酢酸n−ブチル24.4部を仕込み、窒素パージしながらコルベン内の温度を90℃に保持した。
滴下装置に、2−メタクリロキシエチルアシッドヘキサヒドロフタレート6部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート16.2部、シクロヘキシルメタクリレート53.2部、ラウリルメタクリレート8.6部、トリデシルメタクリレート16部を、t−ブチルパーオクトエート2部とともに仕込んだ。
塗料用樹脂溶液P2〜12の製造:
各成分を表1に示す種類および量に変更した以外は、実施例1と同様にして塗料用樹脂溶液P2〜12を得た。各樹脂溶液について各物性を測定した。結果を表1に示す。
塗料用樹脂溶液P1〜12、イソシアネート樹脂および硬化触媒を、表2に示す組成で混合し、熱硬化型塗料を調製した。該塗料を、厚さ3.0mmの各樹脂製シート(アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ABS樹脂、PBS樹脂)および厚さ3.0mmのアルミニウム製シート、それぞれの片面に、コーティング膜の厚さが15〜20μmとなるように、エアスプレーにて塗装し、そのまま30分養生した後、80℃で30分間乾燥し、コーティング膜を形成した。25℃のデシケーター中に48時間放置した後、各評価を行った。結果を表3に示す。
比較例1は、(a)成分を加えていない例であり、ポリアミド樹脂、PBS樹脂に対する密着性が劣っていた。
比較例2は、(a)成分が過剰である例であり、耐アルコール性が劣っていた。
比較例3は、(b)成分を加えていない例であり、密着性、耐薬品性に劣っていた。
比較例4は、(b)成分が過剰である例であり、密着性、耐水性、耐薬品性(耐汚染性を除く。)に劣っていた。
Claims (2)
- 下記(a)成分0.1〜20質量%と、下記(b)成分0.1〜40質量%と、下記(c)成分40〜99.8質量%とからなる単量体混合物((a)、(b)及び(c)の合計量が100質量%)をラジカル重合することにより得られる塗料用樹脂と、
イソシアネート樹脂とを含む、樹脂基材用硬化型塗料。
(a)下記式(1)で表される化合物、下記式(2)で表される化合物および下記式(3)で表される化合物からなる群から選ばれる1種以上のα,β−モノエチレン性不飽和基含有カルボキシアルキルエステル。
(b)α,β−モノエチレン性不飽和基含有ヒドロキシアルキルエステル。
(c)(a)成分および(b)成分と共重合可能な他のα,β−モノエチレン性不飽和基含有化合物。
- 請求項1に記載の樹脂基材用硬化型塗料から得られたコーティング膜を有する、塗装物。
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