JP6075718B2 - 親水性塗料組成物、親水性塗膜、水回り物品及び親水性塗膜の製造方法 - Google Patents
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(式中Aはアニオン性親水性基であり−COO−、−PO4 2−、−HPO4 −、−SO3 −のいずれかを表す。BはH、CH3のいずれかを表す。Rは炭素数2〜4の脂肪族炭化水素基を表し、なお且つフェニレン基、脂肪族環状基、エーテル基、またはエステル基のいずれかを含んでいても良い。Mは水素イオン、アンモニウムイオン、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンのいずれかを表す。)
本発明の親水性塗料組成物は、次に示す化合物(a)、化合物(b)及び化合物(c)の混合物である。
本発明の化合物(a)は、分子内にアニオン性親水性基と少なくとも一つのエチレン性不飽和基とを有する化合物である。
本発明の化合物(b)は、分子内にエチレン性不飽和基を少なくとも二つ以上有する化合物である。
本発明の化合物(c)は、化合物(a)よりも分子量が小さく分子内に一つのエチレン性不飽和基と親水性基を有する揮発性の化合物である。ここで、揮発性の化合物とは、沸点が280℃以下、より好ましくは260℃以下の化合物である。
本発明の親水性塗料組成物は、基材への濡れ性向上や塗料の粘度を調整するために溶媒を使用することができる。溶媒としては化合物(a)、化合物(b)、化合物(c)との相溶性の観点から、例えば、メタノール、エタノール、IPA(イソプロパノール)、n―ブタノール等のアルコール類、メトキシエタノール、メトキシプロパノール等のセロソルブ類、アセトン等のケトン類、DMF(N,N’−ジメチルホルムアミド)や水が挙げられるが特にこれに限定されない。また、溶媒は必要に応じて複数種類を混合して用いても良い。
本発明の親水性塗料組成物を重合させる際には、公知のラジカル重合開始剤、硬化触媒、重合促進剤等が親水性を阻害しない範囲で任意に加えられる。
その他任意成分として、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、レベリング剤、消泡剤、増粘剤、沈降防止剤や塗料の意匠性を制御する染料、顔料、艶消し剤などの各種添加剤を塗料の親水性を阻害しない範囲で添加することができる。
本発明の親水性塗料組成物を塗布する基材は、湿潤環境下における物理的耐久性が備えられていれば特に限定されない。例えば、アクリル等の樹脂部材には広く適用可能である。また、特に、水回りのような定期的に水に曝露される水回り部材に使用でき、浴室壁材、浴室床材、浴室窓材、浴室扉材、シャワーブース壁材、洗面鏡、洗面台、浴槽やキッチンカウンター及びキッチンシンク等の人工大理石、レンジフード材、便器、便座、温水洗浄便座及びその洗浄ノズル、排水口、水栓金具等に広く使用可能である。基材との密着性に問題がある場合は、プライマー層を設けることや、コロナ処理など公知の基材前処理方法を用いることができる。
本発明の親水性塗膜は、親水性塗料組成物を用いてなる塗膜である。
本発明の親水性塗料組成物から親水性塗膜を形成する工程は、本発明の親水性塗料組成物を基材に塗布する塗布工程と、化合物(c)を揮発させる加熱乾燥工程と、活性エネルギー線又は熱を与えることにより、化合物(a)、化合物(b)、残存した化合物(c)を共重合させる硬化工程からなる。親水性塗料組成物には、重合開始剤を混合させることが好ましく、任意の希釈剤を混合させても良い。ここで各工程間には、基材をベルトコンベアー等で移動させる移動工程や各工程に移るために生じる待機工程があってもよい。
本発明の親水性塗料組成物を基材に塗布する方法は、例えば、ハケ塗り、スプレーコート、ディップコート、スピンコート、カーテンコートなど公知のものを用いることができる。塗膜の厚さは、十分な親水性と耐磨耗性を有し、かつクラックを発生させず、基材との良好な密着性を発現させるために、0.1μm〜300μmの範囲、好ましくは1〜100μmの範囲、さらに好ましくは1〜20μmの範囲であることが好ましい。
加熱乾燥方法は、赤外線または熱風等により乾燥する公知の方法を用いることができる。加熱温度は、通常、室温〜200℃の範囲、好ましくは35℃〜150℃、さらに好ましくは40℃〜100℃の範囲が好ましい。乾燥時間は、任意に設定できるが、乾燥時間が短すぎると希釈剤等の溶剤や化合物(c)の揮発が十分でなく親水性が十分に発現しない。また、化合物(c)は90wt%まで揮発させてもよい。これは、化合物(c)を揮発させないと親水性の発現が不十分である一方で、化合物(c)が90wt%以上揮発した場合は、塗膜の透明性が低下してしまうためである。また、加熱時間が長すぎると基材が熱可塑性樹脂などの場合、基材の変形等が発生する。さらに、量産性も低下するため好ましい乾燥時間としては10分以内、より好ましくは5分以内がよい。
基材に塗布された塗膜を硬化させる手段としては、熱硬化、活性エネルギー線硬化、またはその組み合わせ等エチレン性不飽和基を含んだ化合物を重合させる公知の方法を使用することができる。熱硬化により重合硬化を行なう場合は、重合開始剤が用いられる。加熱は乾燥工程と同様に赤外線または熱風等により加熱する公知の方法を用いることができる。なお、熱硬化の場合は、加熱乾燥工程と硬化工程とを一つの工程で同時に行うことができる。
本発明の親水性塗料組成物は、塗布工程、移動工程や待機工程において、特に相対湿度が高い環境(例えば、RH80%)でも十分な親水性を保ったまま塗膜を製造することができるので、大気中の雰囲気で塗膜を製造する場合においても環境湿度は特に調整される必要が無い。
化学式1で表される化合物(a)として、3−スルホニルプロピルアクリレートカリウム塩(以後SPA−Kと略す。)0.08g(0.34mmol)を0.5gの水に溶解させた後、エチレン性不飽和基を2個以上有する化合物(b)としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(新中村化学社製NKエステルA−DPH)7g(12mmol)と、化合物(c)としてヒドロキシメチルメタアクリレート(HEMA)を2.4g(18mmol)、光重合開始剤としてイルガキュアー500(BASF社製)0.14gと、溶媒としてメトキシエタノール15gを加えた溶液をスターラーで60分攪拌することによって実施例1の親水性塗料組成物を調合した。
実施例2〜11は、表1に示すような配合比とした以外は、実施例1と同様に塗膜を形成し、各評価試験を実施した。
実施例12、実施例19〜22は、化合物(a)を3−スルホニルプロピルメタクリレートカリウム塩(SPMA−K)とし、表1に示すような配合とした以外は、実施例1と同様に塗膜を形成し、各評価試験を実施した。
実施例13は、化合物(b)をU−15HAに変更し、基材を厚さ190μmのPPフィルムに変更し、更に表1に示すような配合とした以外は実施例1と同様に塗膜を形成し、各評価試験を実施した。
実施例14は、化合物(c)をヒドロキシエチルアクリレート(HEA)とし、表1に示すような配合とした以外は、実施例1と同様に塗膜を形成し、各評価試験を実施した。
実施例15は、溶媒としてメタノールを用いた以外は実施例1と同様に塗膜を形成し、各評価試験を実施した。
実施例16は、溶媒としてアセトンを用いた以外は実施例1と同様に塗膜を形成し、各評価試験を実施した。
基材として、幅1.5mmの凹部に14mm×14mm×1mmの凸部とを有した軟質オレフィンシート100mm×100mm上に、熱硬化性アクリル系プライマーを塗布して、加熱重合した基材を用意した。次に、実施例1の親水性塗料組成物に、粒径中央値6〜7μmのポリカーボネート粒子をトルエンに溶解させた艶調整剤を4g加え、スターラーで攪拌させることにより艶消し意匠を付与した浴室床用塗料を調合した。この浴室用床用塗料をスプレーガン(明治機械製作所FinerII)で製膜後の膜厚が6〜7μm程度になるように浴室用床に塗布した後、実施例1と同様に、恒温恒室槽内で27℃の気温でRH40%、RH80%の各環境湿度条件で2分静置した後に、乾燥、紫外線照射を行って製膜した。
実施例12の親水性塗料組成物を用いたこと以外は実施例17と同様に塗膜を形成し、各評価試験を実施した。
比較例1及び7は、化合物(c)を加えないで、表1に示すような配合とした以外は実施例1と同様に塗膜を形成し、各評価試験を実施した。
比較例2〜6及び比較例8は、表1に示すような配合とした以外は実施例1と同様に塗膜を形成し、各評価試験を実施した。
比較例9は、WO2007/064003号公報の実施例67を、環境湿度RH80%の条件のみで静置させた以外は実施例1と同様に塗膜を形成し、各評価試験を実施した。
比較例10は、化合物(c)を加えず、表1に示すような配合とした以外は、実施例1と同様に塗膜を形成し、各評価試験を実施した。
比較例1の親水性塗料組成物を用いたこと以外は実施例17と同様に塗膜を形成し、各評価試験を実施した。
水に対する静的接触角は、FACE接触角計CA−X150(協和界面科学製)を用いて、室温2μLの水滴を滴下後20秒後の静的接触角をθ/2法で測定した。測定は、製膜後に蒸留水で塗膜を水洗いし乾燥させた後と後述する耐薬品性試験のあとにそれぞれ3点測定し平均値を記載した。
オレイン酸にカーボンブラック(三菱化学社製MA100)を1wt%となるように加えた疎水性の擬似汚物を作成し、この擬似汚物約2mlを試験体の上に滴下後、水道水で洗い流した後に目視で汚染状態を以下の要領で判定した。
○:試験体表面に汚染物質の付着がほとんどなくなっていた場合
△:僅かに付着して残っていた場合
×:明らかに付着して残っていた場合
防曇性試験は、超音波式加湿器の湯気に対し、製膜した表面を垂直にあて、5秒間外観を観察し、目視にて以下の要領で判定した。
○:曇りが発生しない
×:曇りが発生する
BYK社製ヘイズガードプラスを用いて塗膜の透過率(%)を3回測定し、その平均値を記載した。
実施例1〜14、実施例19〜22において以下の耐薬品性試験を行なった。
5wt%水酸化ナトリウム水溶液に48時間浸漬させた後に流水で十分にすすぎ洗いを行った。乾燥後に塗膜の水接触角、防汚性試験、防曇性試験をそれぞれ実施し性能の劣化を評価した。
表3に各希釈溶媒での評価結果を示す。溶媒として、メトキシエタノール、メタノール及びアセトンを用い、各評価試験を行った。
次に、本発明の親水性塗料組成物を塗布する基材として、浴室用の床への塗布を行なった例を示す。
図5(1)に示すように、製膜した浴室用床の四方をキムタオル(登録商標)で覆い、約25mlの水道水を浴室用床全体に行き渡るようにかけ流した(図5(2))。水道水をかけ流した後の浴室用床の水はけ性を以下の要領で評価した。
○:かけ流した水が速やかに均一に排水される(図5(1))
△:かけ流した水の一部が床上に残るが、最終的に排水される(図5(2)→(1))
×:かけ流した水の一部が床上に残って排水されない。(図5(3))
Claims (12)
- 分子内に少なくとも一つのアニオン性親水性基と少なくとも一つのエチレン性不飽和基とを有し、以下の化学式1で表される化合物(a)と、
分子内にエチレン性不飽和基を二つ以上有する化合物(b)と、
前記化合物(a)よりも分子量が小さく分子内に一つのエチレン性不飽和基と親水性基とを有する揮発性の化合物(c)と、を含有しており、
前記化合物(a)、前記化合物(b)及び前記化合物(c)の物質量の総和に対する化合物(c)の物質量の比が0.5より大きく0.99未満であることを特徴とする親水性塗料組成物。
(式中Aはアニオン性親水性基であり−COO−、−PO4 2−、−HPO4 −、−SO3 −のいずれかを表す。BはH、CH3のいずれかを表す。Rは炭素数2〜4の脂肪族炭化水素基を表し、なお且つフェニレン基、脂肪族環状基、エーテル基、またはエステル基のいずれかを含んでいても良い。Mは水素イオン、アンモニウムイオン、アルカリ金属イオン、アルカリ土類金属イオンのいずれかを表す。) - 前記化学式1において、Rは炭素数2〜3の脂肪族炭化水素基を表すことを特徴とする請求項1に記載の親水性塗料組成物。
- 前記化合物(a)、前記化合物(b)及び前記化合物(c)が有するエチレン性不飽和基は、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基のいずれかであることを特徴とする請求項1または2に記載の親水性塗料組成物。
- 前記化合物(a)のアニオン性親水性基はスルホン酸またはその塩であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかひとつに記載の親水性塗料組成物。
- 前記化合物(c)は、以下の化学式3または化学式4で表されることを特徴とする請求項1から4のいずれかひとつに記載の親水性塗料組成物。
(式中A’は、水酸基、モルホリノ基、フルフリル基、アミド基のいずれかの親水性基を表す。BはH、CH3のいずれかを表す。R’は炭素数1〜5の脂肪族炭化水素であり、フェニレン基、エステル基、エーテル基のいずれかを含んでいても良い。) - 前記化合物(a)、前記化合物(b)及び前記化合物(c)の物質量の総和に対する化合物(a)の物質量の比が0.3/21.2以下である、請求項1から5のいずれかひとつに記載の親水性塗料組成物。
- 前記化合物(b)は水酸基、カルボキシル基又はエチレンオキサイド鎖を含まないことを特徴とする請求項1から6のいずれかひとつに記載の親水性塗料組成物。
- 前記化合物(b)は、水酸基を含まないことを特徴とする請求項1から7のいずれかひとつに記載の親水性塗料組成物。
- 前記化合物(b)のエチレン性不飽和基の官能基当量(g/eq)が、200g/eq以下であることを特徴とする請求項1から8のいずれかひとつに記載の親水性塗料組成物。
- 請求項1から9のいずれかひとつに記載の親水性塗料組成物を用いてなる親水性塗膜。
- 表材の表面に請求項10に記載の親水性塗膜が形成された水回り物品。
- 請求項1から9のいずれか1項に記載の親水性塗料組成物を基材に塗布する塗布工程と、
前記化合物(c)の少なくとも一部を揮発させる加熱乾燥工程と、
前記化合物(a)、前記化合物(b)及び残存した化合物(c)を活性エネルギー線又は熱を与えることにより共重合させる硬化工程からなることを特徴とする親水性塗膜の製造方法。
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