JP5607571B2

JP5607571B2 - 親水性コーティング剤組成物及びこれを塗装した塗装品

Info

Publication number: JP5607571B2
Application number: JP2011094689A
Authority: JP
Inventors: 成晴福澤; 香織黒
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2011-04-21
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2014-10-15
Anticipated expiration: 2031-04-21
Also published as: JP2012224776A

Description

本発明は、親水性コーティング剤組成物及びこれを塗装した塗装品に関するものである。

従来より、キッチン、バス、照明器具等、家庭内の様々な住宅設備機器の表面部材として、表面に付着した汚れを容易に除去できる機能を有し、耐薬品性に優れ、かつ耐久性に優れた表面部材が求められている。

このような住宅設備機器の表面部材として、部材表面に親水基を保持させることにより、部材表面と油汚れ等の疎水性の汚れの間に水を侵入させて、油汚れを浮かせ、シャワー等の水圧で汚れを簡単に除去できる等の特徴を持った親水性コーティング剤の開発が行われている。

具体的には、例えば、初期親水性を保持することを目的として、親水性材料であるシリケートを主体とした親水性コーティング剤や、テトラエトキシシランの部分加水分解物にノニオン系の界面活性剤を添加した親水性コーティング剤が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

これらの提案によれば、親水性は優れているものの、シリコーン系の成分で構成されているため、耐アルカリ性等の耐薬品性や、耐久性が劣る傾向がある。

また、アクリル酸、マレイン酸、およびイタコン酸から選ばれる少なくとも１種類の化合物と、アクリルアミドと、アクリロニトリルとを繰り返し単位とする共重合体を親水性成分とする親水性コーティング剤が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

この提案の親水性コーティング剤によれば、結露防止レベルの親水性を得ることは可能であるが、アルカリ性の強い洗剤等を用いた場合、コーティング膜が剥離する等、表面が劣化するという問題があり、更に、油等の極性の低い汚染物質は除去できても、水溶性のインキ等、親水性の汚れに染まる等の問題があった。

特開２００９−２８０７２３号公報特開２００９−１４４０８８号公報特開２００４−１０７６４号公報

このような従来技術を背景として、特に室内空間で用いる住宅設備機器において、初期からの親水性に優れ、耐アルカリ性、耐酸性等の耐薬品性と親水性の汚れに対する耐汚染性、耐久性に優れたコーティング剤組成物の開発が求められている。

本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、初期からの親水性に優れ、耐アルカリ性、耐酸性等の耐薬品性と親水性の汚れに対する耐汚染性、耐久性に優れ、かつ各配合成分の相溶性に優れた親水性コーティング剤組成物を提供することを課題とする。

本発明は、上記の課題を解決するために以下のことを特徴としている。
即ち、本発明の親水性コーティング剤組成物は、モノマーと多官能オリゴマーと光重合開始剤を含有するコーティング剤組成物であって、少なくとも、前記モノマーがアニオン基を有するモノマーと、水酸基を有するモノマーを含み、前記アニオン基を有するモノマーの配合量が、コーティング剤組成物全量に対して５〜２５質量％、前記水酸基を有するモノマーの配合量が、コーティング剤組成物全量に対して５〜８０質量％であり、かつ両モノマーの合計量が３５．０〜７０．０質量％であり、前記多官能オリゴマーが多官能（メタ）アクリレートであり、配合量が、コーティング剤組成物全量に対して２９．５〜６４．５質量％であることを特徴とする。

また、前記親水性コーティング剤組成物は、アニオン基が、スルホン酸基、カルボン酸基及びこれらの塩のいずれかであることが好ましい。

また、前記親水性コーティング剤組成物は、アニオン基を有するモノマーが、（メタ）アクリレートであることが好ましい。

また、前記親水性コーティング剤組成物は、水酸基を有するモノマーが、（メタ）アクリレートであることが好ましい。

さらにまた、本発明の塗装品は、前記親水性コーティング剤組成物が塗装されていることを特徴とする。

本発明の親水性コーティング剤組成物によれば、少なくとも、親水性の官能基としてアニオン基と水酸基を有するモノマーと、光重合開始剤を用いることにより、耐薬品性、耐久性を改善し、表面の親水性、各配合成分の相溶性を満足することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の親水性コーティング剤組成物は、親水性の官能基としてアニオン基又はその塩を有するモノマーと水酸基を有するモノマーを主体として、これらの親水性の官能基をもつモノマーを光重合開始剤を用いて架橋させて、親水性のコーティング膜を形成するものである。

本発明の親水性コーティング剤組成物で用いられるアニオン基又はその塩を有するモノマーは、この条件を有するものであれば特に制限なく用いることができ、これらの中でも骨格にカルボン酸、スルホン酸等のアニオン基又はその塩を有するモノマーを好適に用いることができる。

これらのものとしては、例えば（メタ）アクリル酸及びその塩、無水マレイン酸、無水マレイン酸の加水分解物、無水マレイン酸の加アルコール分解物、無水マレイン酸のハーフエステル及びそれらの塩、クロトン酸及びその塩、ビニルスルホン酸及びその塩、アリルスルホン酸及びその塩、メタリルスルホン酸及びその塩、ならびにスチレンスルホン酸及びその塩等を挙げることができる。

アニオン基又はその塩を有するモノマーの配合量は、親水性コーティング剤組成物全量に対して５〜２５質量％、好ましくは１０〜２０質量％の範囲内である。

この範囲内とすることにより、表面の水の初期接触角を小さくし、耐アルカリ性等の耐薬品性を有するものとすることができる。

本発明の親水性コーティング剤組成物で用いられる水酸基を有するモノマーとしては、この条件を満足するものであれば制限なく用いることができ、特に分子内に水酸基を有する（メタ）アクリレートを好適に用いることができる。

これらのものとしては、例えばヒドロキシエチル（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、ヒドロキシブチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシペンチル（メタ）アクリレート、フェノキシヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート、クロロヒドロキシプロピル（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、トリ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、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、グリセリンモノ（メタ）アクリレート、グリセリンジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、フェニルグリシジルエーテル（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡエポキシ樹脂のジ（メタ）アクリレート等を挙げることができる。

ここで、本明細書で用いる（メタ）アクリレートの意味は、アクリレートとメタアクリレートの両方を含む意味である。

水酸基を有するモノマーの配合量は、親水性コーティング剤組成物全量に対して５〜８０質量％、好ましくは４０〜６０質量％の範囲内である。

この範囲内であれば、表面の親水性と架橋性を同時に向上させることが可能となる。なお、水酸基を有するモノマーの配合量が５質量％未満の場合は、水酸基を有するモノマーとアニオン基又はその塩を有するモノマーとの相溶性が低下して、攪拌の作業性が低下する場合がある。

本発明の親水性コーティング剤組成物では、他の成分として、アニオン基又はその塩を有するモノマー及び水酸基を有するモノマーとは別のモノマーや、オリゴマーを混合することもできる。

これらのモノマーやオリゴマーとしては、例えば、置換基としてメチル、エチル、プロピル、ブチル、アミル、２−エチルヘキシル、オクチル、ノニル、ドデシル、ヘキサデシル、オクタデシル、シクロヘキシル、ベンジル、メトキシエチル、ブトキシエチル、フェノキシエチル、ノニルフェノキシエチル、テトラヒドロフルフリル、グリシジル、２−ヒドロキシエチル、２−ヒドロキシプロピル、３−クロロ−２−ヒドロキシプロピル、ジメチルアミノエチル、ジエチルアミノエチル、ノニルフェノキシエチルテトラヒドロフルフリル、カプロラクトン変性テトラヒドロフルフリル、イソボルニル、ジシクロペンタニル、ジシクロペンテニル、ジシクロペンテニロキシエチル等の基を有する単官能（メタ）アクリレート等を挙げることができる。

また、例えば、１、３−ブチレングリコール、１、４−ブタンジオール、１、５−ペンタンジオール、３−メチル−１、５−ペンタンジオール、１、６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、１、８−オクタンジオール、１、９−ノナンジオール、トリシクロデカンジメタノール、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール等のジ（メタ）アクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレートのジ（メタ）アクリレート等の多官能（メタ）アクリレートを挙げることができる。

また、ネオペンチルグリコール１モルに４モル以上のエチレンオキサイドもしくはプロピレンオキサイドを付加して得たジオールのジ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡ１モルに２モルのエチレンオキサイドもしくはプロピレンオキサイドを付加して得たジオールのジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパン１モルに３モル以上のエチレンオキサイドもしくはプロピレンオキサイドを付加して得たトリオールのジまたはトリ（メタ）アクリレート、ビスフェノールＡ１モルに４モル以上のエチレンオキサイドもしくはプロピレンオキサイドを付加して得たジオールのジ（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、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールのポリ（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド変性リン酸（メタ）アクリレート、エチレンオキサイド変性アルキル化リン酸（メタ）アクリレート等を挙げることができる。

これらのモノマーやオリゴマーは１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用して用いてもよい。

これらの他、親水性コーティング剤組成物の架橋密度をより向上させるために、架橋性モノマーを含有させることもできる。

架橋性モノマーとしては、例えば、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、アクリル化イソシアヌレート、１、４ブタンジオールジ（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、ジシクロペンタジエニルジ（メタ）アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、シクロデカントリアクリレート等を挙げることができる。

本発明の親水性コーティング剤組成物では、光重合開始剤によりモノマーやオリゴマーを硬化させる。

本発明で用いられる光重合開始剤としては、光ラジカル重合開始剤を好適に用いることができ、これらのものとしてはアセトフェノン類（例えば、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オン等）、ベンゾフェノン類（例えば、ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ヒドロキシベンゾフェノン、３，３’−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン等）、ミヒラケトン類（例えば、ミヒラケトン等）およびベンゾイン類（例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等）等のカルボニル化合物、テトラメチルチウラムモノスルフィド、チオキサンソン類（例えば、チオキサンソン、２−クロルチオキサンソン等）等の硫黄化合物、およびアゾ化合物（例えば、アゾビスイソブチルニトリル等）等を挙げることができる。

これらの中でも、アセトフェノン類もしくはベンゾフェノン類が好ましく、特に２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、ベンゾフェノン、３，３’−ジメチル−４−メトキシベンゾフェノン、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル−プロパン−１−オンを好適に用いることができる。

これらの光重合開始剤は１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用して用いてもよい。
また、光重合開始剤の配合量は、親水性コーティング剤組成物全量に対して０．１〜１．０質量％の範囲内で配合することが好ましい。

本発明では、本発明の目的を阻害しない範囲において、他の配合成分を適宜選択的に配合することができる。

これらのものとしては、例えば、着色剤、消泡剤、レベリング剤、分散剤、沈降防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤等を挙げることができる。

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。

＜親水性コーティング剤組成物の製造＞
表１の実施例１〜４及び比較例１〜４に示す配合成分、配合量にて配合して溶解させ、親水性コーティング剤組成物を製造した。表１に示す配合量は質量％を表す。

配合成分としては以下のものを用いた。
（１）アニオン基を有するモノマー：日本乳化剤株式会社製アントックスMS-60（反応性界面活性剤）
（２）水酸基を有するモノマー：大阪有機化学工業株式会社製４−ＨＢＡ（４−ヒドロキシブチルアクリレート）
（３）多官能オリゴマー：第一工業製薬株式会社製 R-1304（３官能オリゴマー）
（４）光重合開始剤：チバジャパン株式会社製イルガキュア184（ラジカル系光重合開始剤）

＜サンプル板の作成＞
実施例１〜４及び比較例１〜４の親水性コーティング剤組成物をアクリル板にバーコーター（♯２０）を用いて塗布した後、ＵＶ照射装置（パナソニック電工株式会社製アイキュア）を用いて、ピーク強度１００ｍＷ／ｃｍ^２、積算照度５００ｍＪ／ｃｍ^２の条件で紫外線を照射させてサンプル板を作成した。

＜評価方法＞
実施例１〜４、比較例１〜４の初期接触角、油除去性、耐アルカリ性、耐酸性、鉛筆硬度、相溶性について以下の評価方法に従い評価を行った。その結果を表１に示す。
（１）初期接触角
各サンプル板について、静的接触角測定装置（協和界面科学株式会社製）を使用してサンプル板表面の水の接触角を測定した。

（２）油除去性
各サンプル板の表面にサラダ油を滴下して、水で浸した脱脂綿で除去することで油の除去性を確認した。評価基準は以下の通りとした。
○：油が完全に除去できる。
×：べたつきが残っておりあまり除去できていない。

（３）耐アルカリ性
各サンプル板の表面に、５％の水酸化ナトリウム水溶液を滴下し、２４時間後のサンプル板表面の外観を観察した。評価基準は以下の通りとした。
○：塗膜は全くダメージがない。
×：塗膜が完全に剥離している。

（４）耐酸性
各サンプル板の表面に、５％の硫酸水溶液を滴下し、２４時間後のサンプル板表面の外観を観察した。評価基準は以下の通りとした。
○：塗膜は全くダメージがない
×：塗膜が完全に剥離している。

（５）鉛筆硬度
各サンプル板の表面に対して、ＪＩＳＫ５６００−５−４に規定する方法により表面の鉛筆硬度を測定した。
（６）相溶性
各成分を配合して攪拌した際の、混ざりやすさを目視で観察した。容易に混ざり合ったものを○、混ざりにくいものを×とした。

＜評価結果＞
本発明のアニオン系モノマーの配合量範囲を満足する実施例１〜４では、初期接触角、油除去性、耐アルカリ性、耐酸性及び鉛筆硬度（表面硬度）、相溶性の結果において全て良好な結果が得られた。

アニオン基を有するモノマーが本発明の配合量範囲より少ない比較例１では、初期接触角が大きく、油除去性についてもべたつきが残る状況であった。従って、親水性について満足のいくものではなかった。

アニオン基を有するモノマーが本発明の配合量範囲より多い比較例２では、初期接触角は小さいものの、耐アルカリ性、耐酸性の耐薬品性、鉛筆硬度の結果については満足のいくものではなかった。

水酸基を有するモノマーが本発明の配合量範囲より少ない比較例３では、初期接触角、油除去性、耐酸性については良好であったが、耐アルカリ性、鉛筆硬度、相溶性については満足のいくものではなかった。

水酸基を有するモノマーが本発明の配合量範囲より多い比較例４では、油除去性、相溶性については良好であったが、初期接触角、耐アルカリ性、耐酸性、鉛筆硬度の結果については満足のいくものではなかった。

これらの結果から、本発明の親水性コーティング剤組成物の配合量範囲とすることにより、初期接触角と耐アルカリ性、耐酸性、表面硬度、相溶性を同時に満足する塗装品が得られることが確認された。

Claims

モノマーと多官能オリゴマーと光重合開始剤を含有するコーティング剤組成物であって、少なくとも、前記モノマーがアニオン基を有するモノマーと、水酸基を有するモノマーを含み、前記アニオン基を有するモノマーの配合量が、コーティング剤組成物全量に対して５〜２５質量％、前記水酸基を有するモノマーの配合量が、コーティング剤組成物全量に対して５〜８０質量％であり、かつ両モノマーの合計量が３５．０〜７０．０質量％であり、前記多官能オリゴマーが多官能（メタ）アクリレートであり、配合量が、コーティング剤組成物全量に対して２９．５〜６４．５質量％であることを特徴とする親水性コーティング剤組成物。
前記アニオン基が、スルホン酸基、カルボン酸基及びこれらの塩のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の親水性コーティング剤組成物。
前記アニオン基を有するモノマーが、（メタ）アクリレートであることを特徴とする請求項１または２に記載の親水性コーティング剤組成物。
前記水酸基を有するモノマーが、（メタ）アクリレートであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の親水性コーティング剤組成物。
請求項１から４のいずれか一項に記載の親水性コーティング剤組成物が塗装されていることを特徴とする塗装品。