JP5875184B2 - 塗料組成物および塗膜形成方法 - Google Patents

塗料組成物および塗膜形成方法 Download PDF

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Description

本発明は、低温短時間で硬化可能で、かつ仕上り性、塗膜硬度、耐擦傷性および耐水性の優れる塗膜を形成し得る塗料組成物および塗膜形成方法に関する。
近年、塗装工程の省エネルギー化および生産性向上が要求されている。このようなニーズから、低温短時間での硬化が可能な塗料組成物が期待されている。しかし、熱硬化性塗料組成物は、一般的な塗装工程において、通常、140℃程度の加熱温度、20〜40分間程度の加熱時間が必要であり、省エネルギー化および生産性向上の要求を満足するものではない。一方、光硬化性塗料組成物は、活性エネルギー線の照射により短時間で硬化可能だが、耐候性の点において満足するものではない。そこで、光硬化性および熱硬化性成分を併せ持つ塗料組成物が注目されている。
例えば、特許文献1では、特定の分子量および水酸基価をもつ水酸基含有アクリル樹脂、ポリイソシアネート化合物、紫外線硬化性多官能(メタ)アクリレート、光安定剤、および光重合開始剤を含有した光硬化性およびイソシアネート化合物による熱硬化性を併せ持つ塗料組成物が提案されている。
一方、本出願人は、特許文献2において、光硬化性およびイソシアネート化合物による熱硬化性を併せ持つ光硬化型クリヤー組成物を使用した塗膜形成方法を提案した。また、特許文献3において、カプロラクトン変性ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとポリイソシアネート化合物とを反応させることにより得られ、かつ300〜3,800の範囲のイソシアネート当量を有するラジカル重合性不飽和基含有化合物、および水酸基含有樹脂を含有する塗料組成物を提案した。これらの組成物は、低温短時間で硬化可能で、かつ耐候性などの塗膜性能に優れる。しかしながら、特許文献1〜3の塗料組成物では、通常の空気中で硬化を行った場合、硬化阻害の影響により表層の硬度が低くなるため、擦り傷性が不十分になるという問題があった。
特開平8−311398号公報 特開2002−292334号公報 WO11/065099
本発明が解決しようとする課題は、低温短時間で硬化可能で、かつ仕上り性、塗膜硬度、耐擦傷性および耐水性の優れる塗膜を形成し得る塗料組成物および塗膜形成方法を提供することである。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、極性および重量平均分子量の異なる2種類の水酸基含有アクリル樹脂(A1)および(A2)を併用することにより、塗膜表層の硬度が低下することなく塗膜硬度および仕上り性に優れた塗膜を得ることができることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、以下の項の塗料組成物および塗膜形成方法を提供する:
項1.(A)下記樹脂(A1)および(A2)からなる水酸基含有アクリル樹脂、
水酸基含有アクリル樹脂(A1):n−ヘキサントレランスが20〜30mL/0.5g樹脂であって、かつ、100mgKOH/g以上の水酸基価、7,000未満の重量平均分子量を有する水酸基含有アクリル樹脂、
水酸基含有アクリル樹脂(A2):n−ヘキサントレランスが5mL/0.5g樹脂以上20mL/0.5g樹脂未満であって、かつ、100mgKOH/g以上の水酸基価、7,000〜20,000の重量平均分子量を有する水酸基含有アクリル樹脂、
(B)ポリイソシアネート化合物、
(C)ラジカル重合性不飽和基含有化合物および
(D)光重合開始剤
を含有する塗料組成物。
項2.水酸基含有アクリル樹脂(A1)及び水酸基含有アクリル樹脂(A2)のn−ヘキサントレランス差が、(A1)−(A2)>5mL/0.5g樹脂である項1に記載の塗料組成物。
項3.上記成分(A)、成分(B)および成分(C)の
合計樹脂固形分100質量部を基準として、
水酸基含有アクリル樹脂(A)の固形分含有量が33〜85質量部、
ポリイソシアネート化合物(B)の固形分含有量が5〜30質量部、
ラジカル重合性不飽和基含有化合物(C)の固形分含有量が5〜50質量部であることを特徴とする項1または2に記載の塗料組成物。
項4.上記成分(A)、成分(B)および成分(C)の
合計樹脂固形分100質量部を基準として、
水酸基含有アクリル樹脂(A1)の固形分含有量が、3〜15質量部、
水酸基含有アクリル樹脂(A2)の固形分含有量が、30〜70質量部
であることを特徴とする項1〜3のいずれか1項に記載の塗料組成物。
項5.被塗物上に、請求項1〜4のいずれか1項に記載の塗料組成物を塗装して、セッティングおよび/または予備加熱を施し、得られた塗膜の質量固形分を93質量%以上にした後、活性エネルギー線を照射することを特徴とする塗膜形成方法。
項6.上記活性エネルギー線照射後に、加熱を施す請求項5に記載の塗膜形成方法。
項7.被塗物が、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン−アクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂およびこれら樹脂の少なくとも2種類のハイブリッド樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする、項5または6に記載の塗膜形成方法。
項8.項5〜7のいずれか1項に記載の塗膜形成方法による硬化塗膜が形成された塗装物品。
項9.0.5μm深さにおける硬化塗膜のマルテンス硬度(m1)と2.0μm深さにおける硬化塗膜のマルテンス硬度(m2)の比m1/m2が0.7以上である項8に記載の塗装物品。
本発明の塗料組成物によれば、低温短時間で硬化可能で、かつ仕上り性、塗膜硬度、耐擦傷性および耐水性に優れる塗膜を得ることができる。
本発明の塗料組成物は、極性および重量平均分子量の異なる2種類の水酸基含有アクリル樹脂(A1)および(A2)を併用することにより、低温短時間での硬化性に優れ、塗膜表層の硬度が低下することなく塗膜硬度に優れた塗膜を得ることができ、かつ、仕上り性に優れる塗膜を得ることができるという効果を奏する。












































≪水酸基含有アクリル樹脂(A)≫
本発明の塗料組成物は、下記樹脂(A1)および(A2)からなる水酸基含有アクリル樹脂(A)を含有する。
水酸基含有アクリル樹脂(A1)は、n−ヘキサントレランスが20〜30mL/0.5g樹脂であって、かつ、100mgKOH/g以上の水酸基価、7,000未満の重量平均分子量を有する水酸基含有アクリル樹脂である。
水酸基含有アクリル樹脂(A2)は、n−ヘキサントレランスが5mL/0.5g樹脂以上20mL/0.5g樹脂未満であって、かつ、100mgKOH/g以上の水酸基価、7,000〜20,000の重量平均分子量を有する水酸基含有アクリル樹脂である。
水酸基含有アクリル樹脂(A1)及び水酸基含有アクリル樹脂(A2)のn−ヘキサントレランス差は、(A1)−(A2)>5mL/0.5g樹脂であることが好ましい。
水酸基含有アクリル樹脂(A1)および(A2)はいずれも、通常、共重合成分として水酸基含有重合性不飽和モノマーおよび該水酸基含有重合性不飽和モノマーと共重合可能な他の重合性不飽和モノマーを、それ自体既知の方法、例えばラジカル重合開始剤の存在下において、例えば有機溶媒中での溶液重合法等の方法により共重合せしめることによって製造することができる。
水酸基含有重合性不飽和モノマーは、1分子中に水酸基および重合性不飽和結合をそれぞれ1個以上有する化合物であって、具体的には、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸と炭素数2〜8の2価アルコールとのモノエステル化物;該(メタ)アクリル酸と炭素数2〜8の2価アルコールとのモノエステル化物のε−カプロラクトン変性体;N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド;アリルアルコール、さらに、分子末端が水酸基であるポリオキシエチレン鎖を有する(メタ)アクリレート等を挙げることができる。
また、水酸基含有重合性不飽和モノマーと共重合可能な他の重合性不飽和モノマーとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、i−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、「イソステアリルアクリレート」(商品名、大阪有機化学工業社製)、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、t−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロドデシル(メタ)アクリレート等のアルキルまたはシクロアルキル(メタ)アクリレート;イソボルニル(メタ)アクリレート等のイソボルニル基を有する重合性不飽和モノマー;アダマンチル(メタ)アクリレート等のアダマンチル基を有する重合性不飽和モノマー;スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等のビニル芳香族化合物;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)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等のアルコキシシリル基を有する重合性不飽和モノマー;パーフルオロブチルエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート等のパーフルオロアルキル(メタ)アクリレート;フルオロオレフィン等のフッ素化アルキル基を有する重合性不飽和モノマー;マレイミド基等の光重合性官能基を有する重合性不飽和モノマー;N−ビニルピロリドン、エチレン、ブタジエン、クロロプレン、プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル等のビニル化合物;(メタ)アクリル酸、マレイン酸、クロトン酸、β−カルボキシエチルアクリレート等のカルボキシル基含有重合性不飽和モノマー;(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、グリシジル(メタ)アクリレートとアミン化合物との付加物等の含窒素重合性不飽和モノマー;アリル(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート等の重合性不飽和基を1分子中に2個以上有する重合性不飽和モノマー;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、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルエチル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルプロピル(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重合性不飽和モノマー;分子末端がアルコキシ基であるポリオキシエチレン鎖を有する(メタ)アクリレート;2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸ナトリウム塩、スルホエチルメタクリレートおよびそのナトリウム塩やアンモニウム塩等のスルホン酸基を有する重合性不飽和モノマー;2−アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2−メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2−アクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート、2−メタクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート等のリン酸基を有する重合性不飽和モノマー;2−ヒドロキシ−4−(3−メタクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)ベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−(3−アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)ベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−(3−メタクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)ベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−(3−アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)ベンゾフェノン、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メタクリロイルオキシエチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール等の紫外線吸収性官能基を有する重合性不飽和モノマー;4−(メタ)アクリロイルオキシ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン、4−(メタ)アクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−シアノ−4−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−(メタ)アクリロイル−4−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−(メタ)アクリロイル−4−シアノ−4−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−クロトノイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−クロトノイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−クロトノイル−4−クロトノイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン等の紫外線安定性重合性不飽和モノマー;アクロレイン、ダイアセトンアクリルアミド、ダイアセトンメタクリルアミド、アセトアセトキシエチルメタクリレート、ホルミルスチロール、4〜7個の炭素原子を有するビニルアルキルケトン(例えば、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)等のカルボニル基を有する重合性不飽和モノマー化合物等が挙げられ、これらはそれぞれ単独でもしくは2種以上組み合せて使用することができる。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は「アクリレートまたはメタクリレート」を意味する。「(メタ)アクリル酸」は、「アクリル酸またはメタクリル酸」を意味する。また、「(メタ)アクリロイル」は、「アクリロイルまたはメタクリロイル」を意味する。また、「(メタ)アクリルアミド」は、「アクリルアミドまたはメタクリルアミド」を意味する。
ラジカル重合開始剤としては、例えば、シクロヘキサノンパーオキサイド、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド類;1,1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1−ビス(tert−ブチルパーオキシ)シクロヘキサン、n−ブチル−4,4−ビス(tert−ブチルパーオキシ)バレレート、2,2−ビス(4,4−ジtert−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4,4−ジtert−アミルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4,4−ジtert−ヘキシルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4,4−ジtert−オクチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン、2,2−ビス(4,4−ジクミルパーオキシシクロヘキシル)プロパン等のパーオキシケタール類;クメンハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−ジハイドロパーオキサイド等のハイドロパーオキサイド類;1,3−ビス(tert−ブチルパーオキシ−m−イソプロピル)ベンゼン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルパーオキシ)ヘキサン、ジイソプロピルベンゼンパーオキサイド、tert−ブチルクミルパーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド類;デカノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド類;ビス(tert−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカーボネート等のパーオキシカーボネート類;tert−ブチルパーオキシベンゾエート、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン等のパーオキシエステル類等の有機過酸化物系重合開始剤並びに2,2´−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)1,1−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)等のアゾ系重合開始剤を挙げることができる。
前記溶液重合法による重合方法としては、例えば、前記モノマー混合物を有機溶媒に溶解もしくは分散せしめ、上記ラジカル重合開始剤の存在下で、通常、80℃〜200℃程度の温度で撹拌しながら加熱する方法を挙げることができる。反応時間は通常1〜24時間程度が適当である。
上記有機溶媒としては、ヘプタン、トルエン、キシレン、オクタン、ミネラルスピリット等の炭化水素系溶剤;酢酸エチル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート等のエステル系溶剤;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤;メタノール、エタノール、イソプロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノール、イソブタノール等のアルコール系溶剤;n−ブチルエーテル、ジオキサン、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等のエーテル系;スワゾール310、スワゾール1000、スワゾール1500(以上、いずれもコスモ石油社製)、SHELLSOL A(シェルゾールA、シェル化学社製)等の芳香族石油系溶剤等を挙げることができる。これらの有機溶剤は1種でまたは2種以上を組合せて使用することができる。
水酸基含有アクリル樹脂(A1)のn−ヘキサントレランスは、表面配向性および塗膜の耐擦傷性の点から、n−ヘキサントレランスが20〜30mL/0.5g樹脂以下の範囲である。
水酸基含有アクリル樹脂(A1)の水酸基価は、低温での硬化性の点および得られる塗膜硬度の点から、100mgKOH/g以上であり、特に110〜200mgKOH/gの範囲内であることが好ましい。
水酸基含有アクリル樹脂(A1)の重量平均分子量は、表面配向性および塗膜の耐擦傷性および仕上り性の点から、7,000未満であり、より好ましくは、2,000〜5,000の範囲である。
水酸基含有アクリル樹脂(A1)のガラス転移温度は、塗膜硬度の点から、好ましくは0〜120℃、より好ましくは、20〜100℃の範囲が適している。
水酸基含有アクリル樹脂(A1)の表面配向性の点から、水酸基含有アクリル樹脂(A1)および水酸基含有アクリル樹脂(A2)のn−ヘキサントレランス差が、(A1)−(A2)>5mL/0.5g樹脂であることが好ましい。
上記範囲とするために、使用される好ましい共重合モノマー成分としては、特に限定されないが、n−ヘキサントレランス20〜30mL/0.5g樹脂とするために、疎水性のモノマーを共重合モノマー成分に使用することが好ましい。さらに、疎水性モノマーのガラス転移温度は、塗膜表面の硬度および耐擦傷性の点から、好ましくは0℃以上、より好ましくは20℃以上であることがよい。
ここで、本明細書においてモノマーのガラス転移温度とは、Polymer Handbook(4th Edition,J.Brandup・E.H.Immergut編)にある各モノマーのホモポリマーのガラス転移温度のことである。該文献に記載されていないモノマーのガラス転移温度は、該モノマーのホモポリマーを重量平均分子量が5万程度になるようにして合成し、そのガラス転移温度を示差走査型熱分析により測定したときの値を使用する。
好ましい疎水性のモノマーとしては、具体的には、分岐アルキル基を有するメタクリレート、例えばt−ブチルメタクリレート、環状アルキル構造を有する(メタ)アクリレート、例えばシクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
上記疎水性モノマーの使用量は、共重合モノマー成分の総量を基準として、分岐アルキル基を有するメタクリレートおよび環状アルキル構造を有する(メタ)アクリレートの合計量で20〜60質量%含有することがより好ましい。
水酸基含有アクリル樹脂(A2)のn−ヘキサントレランスは、水酸基含有アクリル樹脂(A1)の表面配向性向上の点から、n−ヘキサントレランスが5mL/0.5g樹脂以上20mL/0.5g樹脂未満の範囲である。
水酸基含有アクリル樹脂(A2)の水酸基価は、低温での硬化性の点、および得られる塗膜硬度の点から、100mgKOH/g以上であり、特に110〜200mgKOH/gの範囲内であることが好ましい。
水酸基含有アクリル樹脂(A2)の重量平均分子量は、塗膜硬度と耐水性の点から、7,000〜20,000の範囲である。
水酸基含有アクリル樹脂(A2)のガラス転移温度は、塗膜硬度の点から、0〜120℃、より好ましくは、20〜100℃の範囲が適している。
本明細書において、n−ヘキサントレランスとは、100mLビーカーに試料(水酸基含有アクリル樹脂)を固形分含有量が0.5gとなる量を採り、10mLのアセトンに溶解し、23℃において攪拌しながらn−ヘキサンを滴下し、濁度がJIS−K0101(工業用水試験方法)に準じたホルマジン濁度標準で100度になった時のn−ヘキサンの滴下量〔mL/0.5g樹脂〕のことである。n−ヘキサンの滴下量が多いほど、水酸基含有アクリル樹脂(A)の極性は低く、疎水性であることをあらわす。
本明細書において、重量平均分子量(Mw)は、ゲル浸透クロマトグラフ(ゲルパーミエーションクロマトグラフ:GPC)によって測定した値を、標準ポリスチレンの検量線を用いて換算して求めたものである。
ゲルパーミエーションクロマトグラフとして、「HLC−8120GPC」(商品名、東ソー株式会社製)を使用し、カラムとして、「TSKgel G4000HXL」を1本、「TSKgel G3000HXL」を2本、および「TSKgel G2000HXL」を1本(商品名、いずれも東ソー株式会社製)の計4本を使用し、検出器として、示差屈折率計を使用し、移動相:テトラヒドロフラン、測定温度:40℃、流速:1mL/minの条件下で測定することができる。
また、ガラス転移温度(℃)は、静的ガラス転移温度とし、例えば示差走査熱量計「DSC−50Q型」(島津製作所製、商品名)を用いて測定することができる。
≪ポリイソシアネート化合物(B)≫
本発明の塗料組成物は、ポリイソシアネート化合物(B)を含有する。
ポリイソシアネート化合物(B)は、1分子中にイソシアネート基を2個以上有する化合物である。
ポリイソシアネート化合物(B)としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート、リジンジイソシアネート等の脂肪族ポリイソシアネート化合物およびこれらのポリイソシアネートのウレトジオンタイプ付加物、アダクトタイプ付加物、ビューレットタイプ付加物、イソシアヌレート環付加物;イソホロンジイソシアネート、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、メチルシクロヘキサン−2,4−ジイソシアネート、メチルシクロヘキサン−2,6−ジイソシアネート、1,3−ジ(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,4−ジ(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、1,3−シクロペンタンジイソシアネート、1,2−シクロヘキサンジイソシアネート等の脂環族ポリイソシアネート化合物およびこれらのポリイソシアネートのウレトジオンタイプ付加物、アダクトタイプ付加物、ビューレットタイプ付加物、イソシアヌレート環付加物;キシリレンジイソシアネート、メタキシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、1,4−ナフタレンジイソシアネート、4,4’−トルイジンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、ビス(4−イソシアナトフェニル)スルホン、イソプロピリデンビス(4−フェニルイソシアネート)等の芳香族ポリイソシアネート化合物およびこれらのポリイソシアネートのウレトジオンタイプ付加物、アダクトタイプ付加物、ビューレットタイプ付加物、イソシアヌレート環付加物;トリフェニルメタン−4,4’,4”−トリイソシアネート、1,3,5−トリイソシアナトベンゼン、2,4,6−トリイソシアナトトルエン、4,4’−ジメチルジフェニルメタン−2,2’,5,5’−テトライソシアネート等の1分子中に3個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物およびこれらのポリイソシアネートのウレトジオンタイプ付加物、アダクトタイプ付加物、ビューレットタイプ付加物、イソシアヌレート環付加物;エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブチレングリコール、ジメチロールプロピオン酸、ポリアルキレングリコール、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール等のポリオールの水酸基にイソシアネート基が過剰量となる比率でポリイソシアネート化合物を反応させてなるウレタン化付加物およびこれらのポリイソシアネートのビューレットタイプ付加物、イソシアヌレート環付加物等が挙げられる。
なかでも、塗膜の耐候性の点から、脂肪族ポリイソシアネート化合物、脂環族ポリイソシアネート化合物等を好適に使用することができ、特に脂肪族ポリイソシアネート化合物である、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート環付加物、ウレトジオンタイプ付加物およびアダクトタイプ付加物を好適に使用することができる。
≪ラジカル重合性不飽和基含有化合物(C)≫
本発明の塗料組成物は、ラジカル重合性不飽和基含有化合物(C)を含有する。
ラジカル重合性不飽和基含有化合物(C)としては、例えば、単官能重合性不飽和基含有化合物および多官能重合性不飽和基含有化合物が挙げられる。
本明細書において、ラジカル重合性不飽和基とは、ラジカル重合しうる不飽和基を意味する。ラジカル重合しうる不飽和基としては、炭素−炭素間二重結合をもつ官能基であり(重合性二重結合ともいう)、例えば、ビニル基、(メタ)アクリロイル基、(メタ)アクリルアミド基、ビニルエーテル基、アリル基等を挙げることができる。
単官能重合性不飽和基含有化合物はラジカル重合性不飽和基を1分子中に1個有する化合物であり、その具体例としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(メタ)アクリレート、ネオペンチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、N−アクリロイルオキシエチルヘキサヒドロフタルイミド等の一価アルコールと(メタ)アクリル酸とのエステル化物が挙げられる。
また、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)アクリレート等の水酸基含有(メタ)アクリレート;アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、2−カルボキシエチル(メタ)アクリレート、2−カルボキシプロピル(メタ)アクリレート、5−カルボキシペンチル(メタ)アクリレート等のカルボキシル基含有(メタ)アクリレート;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グリシジル基含有ラジカル重合性不飽和基含有化合物;スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、α−クロルスチレン等のビニル芳香族化合物;N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N−t−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート等の含窒素アルキル(メタ)アクリレート;アクリルアミド、メタクリルアミド、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−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−ブトキシメチル(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−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド等の重合性アミド化合物等が挙げられる。
多官能重合性不飽和基含有化合物はラジカル重合性不飽和基を1分子中に2個以上有する化合物であり、その具体例としては、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(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、グリセリンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(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、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAエチレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレート等のジ(メタ)アクリレート化合物;グリセリントリ(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、トリメチロールプロパンプロピレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキサイド変性トリ(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、ε−カプロラクトン変性トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート等のトリ(メタ)アクリレート化合物;ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート等のテトラ(メタ)アクリレート化合物;その他、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等の多価アルコールと(メタ)アクリル酸とのエステル化物が挙げられる。さらに、ウレタン(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリロイル基を有するポリウレタン化合物や、(メタ)アクリロイル基を有するエポキシ樹脂、(メタ)アクリロイル基を有するポリエステル樹脂、等が挙げられる。
本発明に使用されるラジカル重合性不飽和基含有化合物(C)としては、塗膜硬度の点から、重合性不飽和基当量100〜5,000かつ重量平均分子量400〜20,000の(メタ)アクリロイル基を有するポリウレタン化合物であるウレタンアクリレート(C1)を含有することが好ましい。
<ウレタンアクリレート(C1)>
本発明の塗料組成物に用いるウレタンアクリレート(C1)は、活性エネルギー線照射による硬化性向上に寄与する成分であり、通常、1分子中に2個以上のアクリロイル基を有するポリウレタン化合物である。
ウレタンアクリレート(C1)は、重合性不飽和基当量100〜5,000かつ重量平均分子量400〜20,000のウレタンアクリレートであればよく、また1種類であっても、2種以上の組合せであってもよい。
上記ウレタンアクリレート(C1)としては、例えば、ポリイソシアネート化合物(a)と
1分子中に少なくとも1個の水酸基および1個以上のアクリロイル基を有する水酸基含有アクリレート(b)を反応させることにより得られるウレタンアクリレート、若しくは、ポリオール化合物(c)と1分子中に1個のイソシアネート基および1個以上アクリロイル基を有するイソシアネート基含有アクリレート(d)を反応させることにより得られるウレタンアクリレートを挙げることが出来る。
ポリイソシアネート化合物(a)
上記ポリイソシアネート化合物(a)は、1分子中にイソシアネート基を2個以上有する化合物である。上記ポリイソシアネート化合物(a)は、前記ポリイソシアネート化合物(B)の項で挙げたものを好適に使用することができる。
なかでも、塗膜の耐候性の点から、脂肪族ポリイソシアネート化合物を好適に使用することができる。
水酸基含有アクリレート(b)
上記水酸基含有アクリレート(b)は、1分子中に少なくとも1個の水酸基および1個以上のアクリロイル基を有する化合物であって、例えば、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−ヒドロキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート、カプロラクトン変性ヒドロキシアルキルアクリレートなどの水酸基含有アクリレートモノマー、トリメチロールプロパンジアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等の水酸基含有ポリアクリレートが挙げられ、これらの水酸基含有ポリアクリレートとε―カプロラクトンとの付加物、これらの水酸基含有ポリアクリレートとアルキレンオキサイドとの付加物、水酸基含有エポキシアクリレート類などが挙げられる。これらは、単独で用いることも、2種以上を併用することもできる。
また、これらのうち、1分子中に1個の水酸基および3〜5個のアクリロイル基を有する水酸基含有アクリレートが好ましい。
水酸基含有ポリアクリレートとしては、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等が挙げられ、これらは高硬度の硬化被膜が得られる点から、好適に使用することができる。
水酸基含有アクリレートモノマーとしては、カプロラクトン変性ヒドロキシアルキルアクリレート(b1)を好適に使用できる。カプロラクトン変性ヒドロキシアルキルアクリレートとしては、以下の一般式(I)で表される化合物を好適に使用できる。
Figure 0005875184
[式中、Rは炭素数2〜6のアルキレン基であり、nは1〜5の整数である。]。
カプロラクトン変性ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートは、具体的には、「プラクセルFA−1」、「プラクセルFA−2」、「プラクセルFA−2D」、「プラクセルFA−3」、「プラクセルFA−4」、「プラクセルFA−5」(いずれもダイセル化学社製、商品名、プラクセル\PLACCELは登録商標)等を挙げることができる。なかでも、活性エネルギー線硬化性の点から、一般式(I)において、Rがエチレン基であるカプロラクトン変性ヒドロキシエチルアクリレートが好ましい。同様に活性エネルギー線硬化性の点から、一般式(I)において、nが1〜3の範囲であるカプロラクトン変性ヒドロキシエチルアクリレートが好ましい。
ポリオール化合物(c)
上記ポリオール化合物(c)は、1分子中に2個以上の水酸基を有する化合物であり、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリエチレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,2−ブタンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,2−ブタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,4−ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオール、2,3−ジメチルトリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、3−メチル−4,3−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,5−ヘキサンジオール、1,4−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステル、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールF、ジメチロールプロピオン酸等の2価アルコール;これらの2価アルコールにε−カプロラクトン等のラクトン化合物を付加したポリラクトンジオール;ビス(ヒドロキシエチル)テレフタレート等のエステルジオール化合物;ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等のポリエーテルジオール化合物;グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ジグリセリン、トリグリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌル酸、ソルビトール、マンニット等の3価以上のアルコール;これらの3価以上のアルコールにε−カプロラクトン等のラクトン化合物を付加させたポリラクトンポリオール化合物;グリセリンの脂肪酸エステル化物等が挙げられる。
イソシアネート基含有アクリレート(d)
上記イソシアネート基含有アクリレート(d)は、1分子中に少なくとも1個のイソシアネート基および1個以上のアクリロイル基を有する化合物であって、例えば、2−アクリロイルオキシエチルイソシアナート、m−イソプロペニル−α、α−ジメチルベンジルイソシアネート、1,1−ビス(アクリロイルオキシメチル)エチルイソシアネートなどが挙げられる。
<カプロラクトン変性ウレタンアクリレート(C1a)>
本発明の塗料組成物では、ウレタンアクリレート(C1)が、その成分の一部として、
カプロラクトン変性ヒドロキシアルキルアクリレート(b1)と
ポリイソシアネート化合物(a)を反応させることにより得られる、1分子中にイソシアネート基とアクリロイル基を持つウレタンアクリレート(C1a)を含有することが、塗膜の耐候性、特に耐ワレ性の向上の点から好適である。
上記(C1a)に使用するポリイソシアネート化合物(a)としては、低温での硬化性および塗膜の耐候性の点から、脂肪族ポリイソシアネート化合物のイソシアヌレート環付加物であるヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート環付加物およびウレトジオンタイプ付加物であるポリイソシアネート化合物を好適に使用することができる。
ウレタンアクリレート(C1a)は重合性不飽和基当量が100〜900好ましくは120〜900、かつ重量平均分子量500〜2500好ましくは700〜2500の範囲である。重合性不飽和基当量および重量平均分子量がこれら範囲であると、より耐擦傷性および耐候性に優れる塗膜を得ることができる。
また、重量平均分子量が上記範囲であることが、塗料組成物を取扱い易い粘度にできる点で好ましい。
ここで、本明細書において重合性不飽和基当量は、ラジカル重合性不飽和基にドデシルメルカプタンを付加し、残余のドデシルメルカプタンをヨウ素溶液で逆滴定することにより求めることができる。
ウレタンアクリレート(C1a)のイソシアネート当量は、塗膜の耐擦り傷性の点から、500〜2,500の範囲であることが好ましい。
ここで、本明細書においてイソシアネート当量は、ジブチルアミンを用いた逆滴定により求められるイソシアネート当量である。逆滴定は、試料に過剰のジブチルアミンを加えて反応させ、滴定指示薬としてブロモフェノールブルーを用い残余のジブチルアミンを塩酸水溶液で滴定することにより行うことができる。
≪光重合開始剤(D)≫
本発明の塗料組成物はさらに光重合開始剤(D)を含有する。
光重合開始剤(D)としては、例えばベンジル、ジアセチル等のα−ジケトン化合物;ベンゾイン等のアシロイン化合物;ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のアシロインエーテル化合物;チオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、チオキサントン−4−スルホン酸等のチオキサントン化合物;ベンゾフェノン、4,4′−ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4′−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等のベンゾフェノン化合物;ミヒラーケトン化合物;アセトフェノン、2−(4−トルエンスルホニルオキシ)−2−フェニルアセトフェノン、p−ジメチルアミノアセトフェノン、α,α′−ジメトキシアセトキシベンゾフェノン、2,2′−ジメトキシ−2−フェニルアセトフェノン、p−メトキシアセトフェノン、2−メチル〔4−(メチルチオ)フェニル〕−2−モルフォリノ−1−プロパノン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン、α−イソヒドロキシイソブチルフェノン、α,α′−ジクロル−4−フェノキシアセトフェノン、1−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン等のアセトフェノン化合物;2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド、ビス(アシル)フォスフィンオキサイド等のアシルフォスフィンオキサイド化合物;アントラキノン、1,4−ナフトキノン等のキノン;フェナシルクロライド、トリハロメチルフェニルスルホン、トリス(トリハロメチル)−s−トリアジン等のハロゲン化合物;ジ−t−ブチルパーオキサイド等の過酸化物等が挙げられる。これらは1種または2種以上の混合物として使用できる。
光重合開始剤の市販品としては、例えば、イルガキュア(IRGACURE)−184、イルガキュア−261、イルガキュア−500、イルガキュア−651、イルガキュア−819、イルガキュア−907、イルガキュア−CGI−1700(BASF社製、商品名、IRGACURE\イルガキュアは登録商標)、ダロキュア(Darocur)−1173、ダロキュア−1116、ダロキュア−2959、ダロキュア−1664、ダロキュア−4043、ダロキュア−TPO(メルクジャパン社製、商品名、Darocur\ダロキュアは登録商標)、カヤキュアー(KAYACURE)−MBP、カヤキュアー−DETX−S、カヤキュアー−DMBI、カヤキュアー−EPA、カヤキュアー−OA(日本化薬社製、商品名、KAYACURE\カヤキュアーは登録商標)、ビキュア(VICURE)−10、ビキュア−55〔ストウファー社(STAUFFER Co., LTD.)製、商品名〕、トリゴナル〔Trigonal(登録商標)〕P1〔アクゾ社(AKZO Co., LTD.)製、商品名〕、サンドレイ(SANDORAY)1000〔サンドズ社(SANDOZ Co., LTD.)製、商品名〕、ディープ(DEAP)〔アプジョン社(APJOHN Co., LTD.)製、商品名〕、カンタキュア(QUANTACURE)−PDO、カンタキュア−ITX、カンタキュア−EPD〔ウォードブレキンソプ社(WARD BLEKINSOP Co., LTD.)製、商品名〕等を挙げることができる。
<その他の成分>
本発明の塗料組成物は、さらに必要に応じて、塗膜性能を損なわない範囲で、成分(A)以外の水酸基含有樹脂、体質顔料、着色顔料、ウレタン硬化触媒、紫外線吸収剤、光安定剤、増粘剤、消泡剤、防錆剤、可塑剤、有機溶剤、表面調整剤、沈降防止剤等の公知の塗料用添加剤を含有することができる。
成分(A)以外の水酸基含有樹脂としては、例えば、水酸基を有する、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂等の樹脂が挙げられる。これらはそれぞれ単独でもしくは2種以上組み合せて使用することができる。
成分(A)以外の水酸基含有樹脂は、塗膜性能を損なわない範囲であれば含有することができる。その配合割合は、水酸基含有アクリル樹脂(A)との樹脂固形分の総量を基準として、30質量%以下が好ましい。
ウレタン硬化触媒としては、例えば、オクチル酸錫、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジ(2−エチルヘキサノエート)、ジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジアセテート、ジオクチル錫ジ(2−エチルヘキサノエート)、ジブチル錫オキサイド、ジオクチル錫オキサイド、ジブチル錫脂肪酸塩、2−エチルヘキサン酸鉛、オクチル酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛、脂肪酸亜鉛類、ナフテン酸コバルト、オクチル酸カルシウム、ナフテン酸銅、テトラ(2−エチルヘキシル)チタネートなどの有機金属化合物;第三級アミン等が挙げられ、これらはそれぞれ単独でもしくは2種以上組み合せて使用することができる。
ウレタン硬化触媒を配合することにより、本発明の塗料組成物中の水酸基とイソシアネート基との反応を促進させることができ、より短時間で性能を発現させることができる。本発明の塗料組成物中の水酸基とは、水酸基含有アクリル樹脂(A)や成分(A)以外の水酸基含有樹脂を含む場合はそれらの樹脂の持つ水酸基およびラジカル重合性不飽和基含有化合物(C)が水酸基を持つ場合はその水酸基も含む。また、塗料組成物中のイソシアネート基とは、ポリイソシアネート化合物(B)のもつイソシアネート基および、ラジカル重合性不飽和基含有化合物(C)がイソシアネート基を持つ場合はそのイソシアネート基も含む。
紫外線吸収剤としては、従来から公知のものが使用でき、例えば、ベンゾトリアゾール系吸収剤、トリアジン系吸収剤、サリチル酸誘導体系吸収剤、ベンゾフェノン系吸収剤等を使用できる。
ベンゾトリアゾール系吸収剤の具体例としては、2−(2´−ヒドロキシ−5´−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2´−ヒドロキシ−5´−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2´−ヒドロキシ−3´,5´−ジ−t−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−3´−t−ブチル−5´−メチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2´−ヒドロキシ−3´,5´−ジ−t−ブチルフェニル)−5−クロロベンゾトリアゾール、2−(2´−ヒドロキシ−3´,5´−ジ−t−アミルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2´−ヒドロキシ−4´−オクトキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−{2´−ヒドロキシ−3´−(3´´,4´´,5´´,6´´−テトラヒドロフタルイミドメチル)−5´−メチルフェニル}ベンゾトリアゾール等が挙げられる。
トリアジン系吸収剤の具体例としては、2,4−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−6−(2−ヒドロキシ−4−イソオクチルオキシフェニル)−1,3,5−トリアジンン、2−[4((2−ヒドロキシ−3−ドデシルオキシプロピル)−オキシ)−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジンン、2−[4−((2−ヒドロキシ−3−トリデシルオキシプロピル)−オキシ)−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジンン、2−(2,4−ジヒドロキシフェニル)−4,6−ビス(2,4−ジメチルフェニル)−1,3,5−トリアジン等が挙げられる。
サリチル酸誘導体系吸収剤の具体例としては、フェニルサリシレート、p−オクチルフェニルサリシレート、4−tert−ブチルフェニルサリシレート等が挙げられる。
ベンゾフェノン系吸収剤の具体例としては、4−ジ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、2,2´−ジヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−2´−カルボキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシ−5−スルホベンゾフェノントリヒドレート、2,2´−ジヒドロキシ−4,4´−ジメトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクトキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−オクタデシロキシベンゾフェノン、ナトリウム2,2´−ジヒドロキシ−4,4´−ジメトキシ−5−スルホベンゾフェノン、2,2´,4,4´−テトラヒドロキシベンゾフェノン、4−ドデシロキシ−2−ヒドロキシベンゾフェノン、5−クロロ−2−ヒドロキシベンゾフェノン、レゾルシノールモノベンゾエート、2,4−ジベンゾイルレゾルシノール、4,6−ジベンゾイルレゾルシノール、ヒドロキシドデシルベンゾフェノン等が挙げられる。
その他の紫外線吸収剤としては、また、例えば2−(2´−ヒドロキシ−5´−メタクリロイルオキシエチルフェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2,2´−ジヒドロキシ−4(3−メタクリルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)ベンゾフェノンなども使用することが可能である。
上記紫外線吸収剤の市販品としては、例えば、TINUVIN 900、TINUVIN 928、TINUVIN 348−2、TINUVIN 479、TINUVIN 405(BASF社製、商品名、TINUVIN\チヌビンは登録商標)、RUVA 93(大塚化学社製、商品名)等が挙げられる。
光安定剤としては、例えば、ヒンダードアミン系の光安定剤等が挙げられる。なかでも、優れた光安定化作用を示す光安定剤としてヒンダードピペリジン類が挙げられる。ヒンダードピペリジン類としては、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、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)セバケート、ビス(N−メチル−2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)セバケート、4−ベンゾイルオキシ−2,2´,6,6´−テトラメチルピペリジン、ビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジル){[3,5−ビス(1,1−ジメチルエチル)−4−ヒドロキシフェニル]メチル}ブチルマロネート等のモノマータイプのもの;ポリ{[6−(1,1,3,3−テトラメチルブチル)イミノ−1,3,5−トリアジン−2,4−ジイル][(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ]ヘキサメチレン[(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノール]}等のオリゴマータイプのもの;4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールとコハク酸とのポリエステル化物等のポリエステル結合タイプのものなどが挙げられるが、これらに限ったものではない。光安定剤としては、また、公知の重合性光安定剤も使用することが可能である。
上記光安定剤の市販品としては、例えば、TINUVIN 123、TINUVIN 152、TINUVIN 292(BASF社製、商品名、TINUVIN\チヌビンは登録商標)、HOSTAVIN 3058(クラリアント社製、商品名、Hostavinは登録商標)、アデカスタブLA−82(株式会社ADEKA製、商品名、アデカスタブ\ADKSTABおよびアデカスタブは登録商標)等が挙げられる。
<塗料組成物の各成分の含有量>
本発明の塗料組成物における各成分の固形分含有量は、水酸基含有アクリル樹脂(A)、ポリイソシアネート化合物(B)、ラジカル重合性不飽和基含有化合物(C)の合計樹脂固形分100質量部を基準として、下記のとおりである。
水酸基含有アクリル樹脂(A)の固形分含有量は、塗膜の耐擦傷性、塗膜硬度および耐水性の点から、好ましくは33〜85質量部の範囲内が好適である。
水酸基含有アクリル樹脂(A1)の固形分含有量は、耐擦傷性の点から、3〜15質量部の範囲内にあることが好ましい。
水酸基含有アクリル樹脂(A2)の固形分含有量は、耐水性の点から、30〜70質量部の範囲内にあることが好ましい。
ポリイソシアネート化合物(B)の固形分含有量は、塗膜硬度と耐水性の点から、好ましくは5〜30質量部の範囲である。
ラジカル重合性不飽和基含有化合物(C)の固形分含有量は、短時間硬化性、耐擦傷性および耐候性の点から、好ましくは、5〜50質量部、より好ましくは10〜40質量部の範囲である。
光重合開始剤(D)の固形分含有量は、活性エネルギー線に対する反応性の点から、好ましくは、0.5〜6.0質量部であり、より好ましくは1.0〜5.0質量部の範囲である。
紫外線吸収剤を用いる場合その固形分含有量は、特に限定されるものではないが、水酸基含有アクリル樹脂(A)、ポリイソシアネート化合物(B)、ラジカル重合性不飽和基含有化合物(C)の合計樹脂固形分100質量部を基準として、耐候性の点から、15質量部以下、好ましくは0.3〜10質量部の範囲内が適当である。
光安定剤を用いる場合その含有量は、特に限定されるものではないが、耐候性の点から、水酸基含有アクリル樹脂(A)、ポリイソシアネート化合物(B)、ラジカル重合性不飽和基含有化合物(C)の合計樹脂固形分100質量部を基準として、10質量部以下、好ましくは0.2〜5の範囲内が適当である。
また、本発明において、ラジカル重合性不飽和基含有化合物(C)がイソシアネート基を有する場合には、水酸基含有アクリル樹脂(A)およびポリイソシアネート化合物(B)の配合割合は、塗膜の耐擦傷性および耐候性の点から、ポリイソシアネート化合物(B)およびラジカル重合性不飽和基含有化合物(C)の有するイソシアネート基の合計量と水酸基含有アクリル樹脂(A)の有する水酸基の合計量とが、当量比でNCO/OH=0.30〜2.0となる範囲が好ましく、0.50〜1.8となる範囲がより好ましい。
本発明の塗料組成物は、有機溶剤型塗料組成物および水性塗料組成物のいずれであってもよいが、貯蔵安定性等の観点から、有機溶剤型塗料組成物であることが好適である。なお、本明細書において、水性塗料組成物は溶媒の主成分が水である塗料であり、有機溶剤型塗料組成物は溶媒として実質的に水を含有しない塗料である。
本発明の塗料組成物は、極性および重量平均分子量の異なる2種類の水酸基含有アクリル樹脂(A1)および(A2)を併用することにより、耐擦傷性と仕上り性に優れた塗膜を得ることができるものである。極性が低く分子量の小さい水酸基含有アクリル樹脂(A1)が表層に配向しやすくなり、ポリイソシアネート化合物(B)と表層でウレタン硬化をすることから、塗膜表面の塗膜硬度が高くなり、耐擦傷性が向上したと考えられる。また、水酸基含有アクリル樹脂(A2)は成分(A1)をより表面に配向しやすくさせるだけでなく、成分(B)および成分(C)との相溶性に優れることから、低温かつ短時間での硬化性に優れる。
また、塗膜深部でのラジカル重合性不飽和基含有化合物(C)が酸素による硬化阻害を受けにくくなることから、光および熱による硬化が効率的に進み、低温かつ短時間での硬化性に寄与するだけでなく、水酸基含有アクリル樹脂(A1)の重量平均分子量が7,000未満と比較的低分子量であることから、仕上り性にも優れる塗膜を得ることができる。
≪塗膜形成方法≫
本発明の塗膜形成方法は、被塗物上に本発明の塗料組成物を塗装して、セッティングおよび/または予備加熱を施し、得られた塗膜の固形分を93質量%以上にした後、活性エネルギー線を照射するものである。
本発明では、活性エネルギー線照射の後に加熱を施してもよい。加熱は活性エネルギー線照射と併せて行ってもよい。
本発明の塗料組成物は、塗装時において、固形分含有率を通常15質量%以上、特に20〜60質量%の範囲内とし、さらに、粘度を5〜30秒/フォードカップ#4/20℃の範囲内に調整しておくことが好ましい。
本発明の塗料組成物を塗装する方法は、特に限定されるものではない。例えば、エアスプレー、エアレススプレー、回転霧化塗装機、浸漬塗装、刷毛等により塗装することができる。塗装の際、静電印加を行ってもよい。塗装膜厚は、硬化膜厚で通常10〜100μm、好ましくは10〜50μm、さらに好ましくは15〜35μmの範囲内とすることができる。
本発明の塗膜形成方法は、被塗物上に本発明の塗料組成物を塗装して、セッティングおよび/または予備加熱を施し、得られた塗膜の固形分を93質量%以上にした後、活性エネルギー線を照射するものである。
ここで、得られた塗膜の固形分は、硬化後の質量変化を秤量し、下記式で求めた。 具体的には、100mm×150mm×3.0mmのABS被塗物(m)を秤量し、本塗料組成物を該被塗物上に塗装し、その後80℃で3分予備加熱を施した後、半硬化した塗装板(m)を得、さらに80℃で60分加熱し、完全に硬化した塗装板(m)を得、これらのABS被塗物および塗装板を秤量し、下記式により93質量%以上となっていることを確認した。
塗膜の固形分(質量%)=(m−m)/(m−m)×100
:塗装前の被塗物の質量(g)
:塗装後予備加熱し半硬化した後の質量(g)
:塗膜が完全硬化した後の質量(g)
この塗膜の固形分を93質量%以上にすることは、塗装直後の塗膜の揮発分を減少させるまたは揮発分を除去するために行なわれ、エアブロー、IR炉等で行うことができる。セッティングは、通常、塗装された被塗物をほこりのない雰囲気に室温で30秒〜600秒放置することにより行うことができる。プレヒートは、通常、塗装された被塗物を乾燥炉内で、40〜90℃、好ましくは50〜70℃の温度で1〜30分間加熱することにより行うことができる。また、エアブローを行う場合には、通常、被塗物の塗装面に常温または25℃〜80℃の温度に加熱された空気を吹き付けることにより行うことができる。
また、加熱と活性エネルギー線照射とを併せて行う際には、活性エネルギー線の照射源からの熱(例えばランプが発する熱)を熱源としてもよい。さらに、加熱の後に活性エネルギー線照射を行う際には、被塗物が熱を帯びた状態(余熱を持った状態)で活性エネルギー線照射を行ってもよい。
活性エネルギー線照射時の加熱条件は、特に限定されるものではないが、熱によりプラスチック材料に変形が伴う場合、被塗物の表面到達最高温度を90℃未満とすることが好ましく、さらに50℃以上80℃以下であることが好ましい。
上記のように活性エネルギー線照射時の温度上昇を制御するために、熱線カットフィルターおよび/またはコールドミラーを使用することが好ましい。
活性エネルギー線照射時の加熱条件が上記範囲より高い温度であると、素材によっては変形が生じるため好ましくない。
本発明の塗料組成物は、低温での硬化性を有しており、高い温度(例えば90℃以上)で加熱せずとも耐擦傷性、耐候性等の所望の性能が得ることが可能である。
また、本発明の塗料組成物は、活性エネルギー線でも硬化するため、長時間加熱せずとも耐擦傷性、耐候性等の所望の性能が得られることから、活性エネルギー線照射後または同時の加熱は1〜30分間加熱することが好ましく、1〜20分間加熱することがより好ましい。
上記活性エネルギー線としては、例えば紫外線、可視光線、レーザー光(近赤外線、可視光レーザー、紫外線レーザー等)が挙げられる。その照射量は、通常100〜5,000mJ/cm、好ましくは300〜3,000mJ/cmの範囲内が好ましい。また、活性エネルギー線の照射源としては、従来から使用されているもの、例えば超高圧、高圧、中圧、低圧の水銀灯、FusionUV社製無電極ランプ、ケミカルランプ、カーボンアーク灯、キセノン灯、メタルハライド灯、蛍光灯、タングステン灯、太陽光等の各光源により得られる光源、紫外カットフィルターによりカットした可視領域の光線、可視領域に発振線を持つ各種レーザー等が使用できるが、特にメタルハライド灯が好適に使用できる。
被塗物としては、特に制限されるものではないが、好適なものとして、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)樹脂、アクリロニトリル−スチレン−アクリレート(ASA)樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の樹脂および各種のFRP等のプラスチック材料を挙げることができる。上記プラスチック材料は、樹脂2種以上のハイブリッド樹脂であっても構わない。
被塗物としては、なかでもアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン−アクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂並びにこれらの2種以上のハイブリッドの群から選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、なかでも、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン(ABS)樹脂、アクリロニトリル−スチレン−アクリレート(ASA)樹脂が特に好適である。
また被塗物は、鉄、アルミニウム、真鍮、銅、ステンレス鋼、ブリキ、亜鉛メッキ鋼、合金化亜鉛(Zn−Al、Zn−Ni、Zn−Fe等)メッキ鋼等の金属材料や、ガラス、セメント、コンクリート等の無機材料;木材;繊維材料(紙、布等)等であってもよい。
これらの素材に応じて適宜、脱脂処理や表面処理して被塗物とすることができる。さらに、被塗物としては、上記被塗物にベース塗膜が形成されたものであってもよく、またベース塗膜上にクリヤー塗膜を形成させたものであってもよい。また、電着塗膜、中塗り塗膜、ベース塗膜、必要に応じてクリヤー塗膜が形成されたものであってもよい。
被塗物は上記例示したものに特に限定されない。
また、本発明の塗料組成物が塗装される被塗物の用途は、特に制限されず、例えば、乗用車、トラック、オートバイ、バス等の自動車車体の外板部;自動車部品;携帯電話、オーディオ機器等の家庭電気製品の外板部等を挙げることができる。
耐擦傷性の点から、0.5μm深さにおける硬化塗膜のマルテンス硬度(m1)と2.0μm深さにおける硬化塗膜のマルテンス硬度(m2)の比m1/m2が0.7以上であることが特に好ましい。
ここで、マルテンス硬度の測定は、被塗物に上記塗料組成物を塗布、硬化して形成した厚さ30μmの硬化塗膜を、超微小硬さ試験装置により20℃、50%相対湿度の雰囲気下で行うことができる。
超微小硬さ試験装置は、例えば、(株)フィッシャー・インストルメンツ社製、フィッシャースコープH−100(商品名)などが挙げられる。
本発明の塗料組成物は低温短時間での硬化性に優れ、かつ本塗料組成物によって得られた塗膜は、特に種々のプラスチック材料においても素材の変形を伴うことなく、仕上り外観、耐擦傷性、耐水性に優れる。なかでも、自動車車体の外板部や自動車部品用途で好適に使用できるものである。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。尚、「部」および「%」は、別記しない限り「質量部」および「質量%」を示す。
各水酸基含有アクリル樹脂のn−ヘキサントレランスの測定は、以下の方法により行った。100mLビーカーに試料(水酸基含有アクリル樹脂)を固形分含有量が0.5gとなる量を取り、10mLのアセトンで希釈した。23℃において攪拌しながらn−ヘキサンを滴下し、JIS−K0101(工業用水試験方法)に準じた濁度がホルマジン濁度標準で100度になった時のn−ヘキサンの滴下量〔mL/0.5g樹脂〕を測定した。
≪水酸基含有アクリル樹脂(A)の製造≫
(製造例1)水酸基含有アクリル樹脂(A1−1)の製造
攪拌機、温度計、還流冷却器、および滴下装置を備えた反応容器に、キシレン80部を仕
込み、窒素ガスを吹き込みながら130℃で攪拌し、この中にスチレン5.0部、i−ブチルメタクリレート30.0部、イソボルニルアクリレート15.0部、2−エチルヘキシルアクリレート19.0部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート30.0部、アクリル酸1.0部およびV−59(注1)10.0部の混合物を3時間かけて均一速度で滴下し、さらに同温度で2時間熟成した。その後、さらにキシレン10部およびV−59(注1)0.5部の混合物を1時間かけて反応容器に滴下し、滴下終了後1時間熟成させ、固形分55%の水酸基含有アクリル樹脂(A1−1)溶液を得た。
得られた水酸基含有アクリル樹脂(A1−1)のn−ヘキサントレランスは22mL/0.5g樹脂、水酸基価は130mgKOH/g、重量平均分子量は5,000であった。
(製造例2〜11)
製造例1において、配合を表1に記載の配合にした以外は製造例1と同様にして、固形分55%の水酸基含有アクリル樹脂(A1−2)、(A2−1)および(A2−2)溶液と水酸基含有アクリル樹脂(A’−1)〜(A’−7)溶液を得た。これらの水酸基価、n−ヘキサントレランスおよび重量平均分子量を表1に併せて示す。なお、表1に示す各成分の配合は固形分質量比である。
Figure 0005875184
(注1)V−59:商品名、和光純薬株式会社製、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル、重合開始剤。
≪ラジカル重合性不飽和基含有化合物(C)の製造≫
(製造例12)ラジカル重合性不飽和基含有化合物(C−2)
温度計、サーモスタット、攪拌機、還流冷却機および空気吹き込み装置を備えた反応容器に、メトキシプロピルアセテート191部、ヘキサメチレンジイソシアネート168部、ペンタエリスリトールトリアクリレート596部、およびハイドロキノンモノメチルエーテル0.10部を仕込み、反応容器内に空気を吹き込みながら、80℃に昇温して、その温度に5時間保ち、ヘキサメチレンジイソシアネートが実質的に全て反応したのを確認して冷却し、固形分80%のラジカル重合性不飽和基含有化合物(C−2)溶液を得た。得られたラジカル重合性不飽和基含有化合物(C−2)の重量平均分子量は764、重合性不飽和基当量は127であった。
(製造例13)ラジカル重合性不飽和基含有化合物(C−3)
攪拌機、温度計、還流冷却機、および滴下装置を備えた反応容器に、メトキシプロピルアセテート25.3部、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート環付加物50.0部、ジブチルスズジラウレート0.02部、およびハイドロキノンモノメチルエーテル0.20部の混合物を仕込んだ。該混合物を攪拌しながら、50℃まで加熱した。続いて、混合物の温度が60℃を超えないようにしながら、プラクセルFA−2D(商品名、ダイセル化学社製、アクリル酸2−ヒドロキシエチル1モルにε−カプロラクトン2モルを付加した単量体)51.1部を8時間かけて滴下し、混合物を60℃で更に1時間攪拌し、固形分80%のラジカル重合性不飽和基含有化合物(C−3)溶液を得た。得られたラジカル重合性不飽和基含有化合物(C−3)の重量平均分子量は1021、重合性不飽和基当量は681、イソシアネート当量は681であった。
≪塗料組成物の作成≫
(実施例1)塗料組成物 No.1
水酸基含有アクリル樹脂(A1−1) 18.2部(固形分10部)、
水酸基含有アクリル樹脂(A2−1) 90.9部(固形分50部)、
ポリイソシアネート化合物(B−1) 20部(注2)、
ラジカル重合性不飽和基含有化合物(C−2)20部および
ダロキュア1173(注4) 2.0部を配合し、塗料固形分が50%になるように酢酸ブチルで希釈攪拌して塗料組成物 No.1を得た。
(実施例2〜12、比較例1〜9) 実施例1において、各成分の配合を表に示す配合とする以外は実施例1と同様にして、実施例2〜12および比較例1〜9の不揮発分50%の塗料組成物No.2〜21を得た。なお、表2に示す塗料組成物の配合は各成分の固形分質量比である。
Figure 0005875184
(注2)B−1:ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアネート環付加物
(注3)C−1:トリメチロールプロパントリアクリレート
(注4)ダロキュア1173:メルクジャパン社製、商品名、光重合開始剤。
上記各塗料組成物を下記試験板作製方法に従い、各塗料組成物を塗装した試験板を作製した。
≪試験板の作製方法≫
被塗物(1):(ASA樹脂) 100mm×150mm×3.0mmのアクリロニトリル−スチレン−アクリレート板の表面をイソプロピルアルコールで脱脂して被塗物とした。
被塗物(2):(ベースコートが塗装されたABS樹脂) 100mm×150mm×3.0mmのアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン板の表面をイソプロピルアルコールで脱脂した。その後、レタンPGハイブリッドエコサンメタリック塗料(関西ペイント社製、商品名)を乾燥膜厚15μmになるように塗装し、80℃で5分乾燥したものを被塗物とした。
被塗物(3):(塗装された鋼板) 100mm×150mm×0.8mmのリン酸亜鉛化成処理を施したダル鋼板上に、熱硬化性エポキシ樹脂系カチオン電着塗料(商品名「エレクロンGT−10」、関西ペイント(株)製)を膜厚20μmとなるように電着塗装し、170℃で30分間加熱して硬化させた。次に、該電着塗膜上に、ポリエステル樹脂・メラミン樹脂系自動車用中塗り塗料(商品名「アミラックTP−65−2」、黒塗色、関西ペイント(株)製)を膜厚35μmとなるようにエアスプレー塗装し、140℃で30分間加熱硬化させた。この電着塗膜および中塗り塗膜が形成された鋼板得た。さらに、得られた被塗物上に、水性着色ベースコート塗料(商品名「レタンWBエコベース」、関西ペイント(株)製)を膜厚15μmとなるようにエアスプレー塗装し、室温で5分間放置してから、80℃で10分間プレヒートを行った。
(実施例13)
塗料組成物No.1を、被塗物(1)にエアスプレーで乾燥膜厚が30μmになるように塗装した。80℃に設定された熱風乾燥機で5分間乾燥させ、塗膜の質量固形分を93質量%以上にした後、コールドミラーを取り付けたD−bulb(フージョンUVシステムズ社製、紫外線照射装置)で300mW/cm、1500mJ/cmのUV照射を行った。続いて、80℃に設定された熱風乾燥機で10分間の加熱を行い、塗料組成物No.1が塗装された塗装板を得た(塗装工程1)。
(実施例13〜24、27および28、比較例10〜18)
実施例13において、塗料組成物、塗装工程および被塗物を表3に示すものとする以外は実施例13と同様の工程で行い、各塗料組成物が塗装された塗装板を得た。
(実施例25)
塗料組成物No.1を被塗物(1)にエアスプレーで乾燥膜厚が30μmになるように塗装した。80℃に設定された熱風乾燥機で5分間乾燥させ、塗膜の質量固形分を93質量%以上にした後、D−bulb(フージョンUVシステムズ社製、紫外線照射装置)で300mW/cm、1500mJ/cmのUV照射を行い、塗料組成物No.1が塗装された塗装板を得た(塗装工程2)。
(実施例26)
塗料組成物No.1を被塗物(1)にエアスプレーで乾燥膜厚が30μmになるように塗装した。20℃で50秒セッティング後、株式会社ハイベック社製の平行照射タイプラインヒーターHYP−20Nを用いて10秒間乾燥させた後、コールドミラーを取り付けたD−bulb(フージョンUVシステムズ社製、紫外線照射装置)で300mW/cm、1500mJ/cmのUV照射を1分間行い、塗料組成物No.1が塗装された塗装板を得た(塗装工程3)。尚、平行照射タイプラインヒーターHYP−20Nでの10秒間の乾燥により、塗膜の質量固形分は93質量%以上になっていた。
上記のようにして得られた各塗装板を、23℃、50%相対湿度の雰囲気下で24時間静置したものを試験板とし、各種試験に供した。試験結果を表3に示す。
Figure 0005875184
<試験方法>
(注5)仕上り性:
各試験板について、光沢測定により仕上り性を評価した。
JIS K5600−4−7(1999)の鏡面光沢度(60度)に準じて各塗面の光沢度を測定した。測定した光沢度を下記基準により評価した。
○:鏡面光沢度が85以上である
△:鏡面光沢度が70以上85未満
×:鏡面光沢度が70未満。
(注6)耐擦傷性:(スコッチブライトラビング法):
各試験板上に、スコッチブライト 工業用パット7447番(商品名、住友スリーエム株式会社製)を1枚乗せ、学振型摩擦堅牢度試験器を用いて、1kgf/cmの荷重をかけて10往復させた。試験前後の塗膜について、JIS K5600−4−7(1999)の鏡面光沢度(60度)に準じて各塗面の光沢度を測定した。試験前の光沢度に対する試験後の光沢度を光沢保持率(%)として求め、下記基準により評価した。
○:光沢保持率が80%以上
△:光沢保持率60%以上80%未満
×:光沢保持率60%未満。
(注7)耐水性:
各試験板を、40℃の温水に7日間浸漬させ、耐水試験を行った。試験後の試験板について、外観および光沢保持率を下記基準により評価した。
<外観(白化)>耐水性試験後の塗膜状態を目視で観察し、白化等の塗膜外観の具合を調べた。
○:異常なし
△:わずかな白化が認められる
×:白化が著しく認められる。
<光沢保持率〔%〕>試験前後の塗膜について、JIS K5600−4−7(1999)の鏡面光沢度(60度)に準じて各塗面の光沢度を測定した。試験前の光沢度に対する試験後の光沢度を光沢保持率(%)として求め、下記基準により評価した。
◎:光沢保持率が90%以上
○:光沢保持率が80%以上90%未満
△:光沢保持率60%以上80%未満
×:光沢保持率60%未満。
(注8)塗膜硬度〔引っかき硬度(鉛筆法)〕:
各試験板を、塗膜表面の鉛筆硬度をJIS K5600−5−4(1999)に基づいて、23℃、50%相対湿度の雰囲気下で測定した。評価は傷にて行った。
(注9)マルテンス硬度比
各試験板のマルテンス硬度を、フィッシャースコープH−100(商品名、(株)フィッシャー・インストルメンツ社製)を用いて、23℃、50%相対湿度の雰囲気下で測定した。25秒間で20mNの荷重をかけた時の塗膜表面からの深さ0.5μmにおけるマルテンス硬度m1と深さ2.0μmにおけるマルテンス硬度m2の比m1/m2をマルテンス硬度比とした。
上記の結果から明らかなように、極性および重量平均分子量の異なる2種類の水酸基含有アクリル樹脂(A1)および(A2)を併用することにより、耐擦傷性と仕上り性に優れた塗膜を得ることができる。

Claims (7)

  1. (A)下記樹脂(A1)および(A2)からなる水酸基含有アクリル樹脂、
    水酸基含有アクリル樹脂(A1):n−ヘキサントレランスが20〜30mL/0.5g樹脂であって、かつ、100mgKOH/g以上の水酸基価、7,000未満の重量平均分子量を有する水酸基含有アクリル樹脂、
    水酸基含有アクリル樹脂(A2):n−ヘキサントレランスが5mL/0.5g樹脂以上20mL/0.5g樹脂未満であって、かつ、100mgKOH/g以上の水酸基価、7,000〜20,000の重量平均分子量を有する水酸基含有アクリル樹脂、
    (B)ポリイソシアネート化合物、
    (C)ラジカル重合性不飽和基含有化合物および
    (D)光重合開始剤
    を含有する塗料組成物。
  2. 水酸基含有アクリル樹脂(A1)及び水酸基含有アクリル樹脂(A2)のn−ヘキサントレランス差が、(A1)−(A2)>5mL/0.5g樹脂である請求項1に記載の塗料組成物。
  3. 上記成分(A)、成分(B)および成分(C)の合計樹脂固形分100質量部を基準として、水酸基含有アクリル樹脂(A)の固形分含有量が33〜85質量部、ポリイソシアネート化合物(B)の固形分含有量が5〜30質量部、ラジカル重合性不飽和基含有化合物(C)の固形分含有量が5〜50質量部であることを特徴とする請求項1または2に記載の塗料組成物。
  4. 上記成分(A)、成分(B)および成分(C)の合計樹脂固形分100質量部を基準として、水酸基含有アクリル樹脂(A1)の固形分含有量が、3〜15質量部、水酸基含有アクリル樹脂(A2)の固形分含有量が、30〜70質量部であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の塗料組成物。
  5. 被塗物上に、請求項1〜4のいずれか1項に記載の塗料組成物を塗装して、セッティングおよび/または予備加熱を施し、得られた塗膜の質量固形分を93質量%以上にした後、活性エネルギー線を照射することを特徴とする塗膜形成方法。
  6. 上記活性エネルギー線照射後に、加熱を施す請求項5に記載の塗膜形成方法。
  7. 被塗物が、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂、アクリロニトリル−スチレン−アクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂およびこれら樹脂の少なくとも2種類のハイブリッド樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする、請求項5または6に記載の塗膜形成方法。
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