JP6102570B2 - 塗料及び電子機器 - Google Patents
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Description
このため、植物系素材を用いた塗料として、例えばセルロース又は澱粉を原料とするものが種々提案されている(特許文献1、特許文献2、特許文献3、及び特許文献4参照)。
また、ポリ乳酸を原料とする塗料について提案されている(特許文献5参照)。しかし、この提案は、ジオキソラン溶剤を用いた有機溶剤系塗料である。
このポリ乳酸エマルションは、植物系素材を用いており、VOCを削減できることから、環境負荷を大幅に低減することが期待できる。しかし、ポリ乳酸エマルションからなる塗料を、電子機器の筐体材料であるPC−ABS樹脂又はポリ乳酸からなる基材上に塗装すると、得られた塗膜は、不均一で泡が発生し、白濁してしまい、密着性及び硬度が劣るという問題がある。
この塗料を用いると、優れた密着性、外観性、及び硬度を兼ね備える塗膜が得られる。
近年、電子機器の使用環境の多様化によって、更に、塗膜には、耐水性、及び高い硬度が求めれているところ、上記塗料では、優れた密着性、優れた外観、高い硬度、及び優れた耐水性を兼ね備える点については十分とはいえない。
開示の塗料は、
ポリ乳酸及び水を含有するポリ乳酸エマルションと、有機溶剤とを含有してなり、
前記有機溶剤が、水に対する溶解度が有限でありかつ沸点が100℃以上の第1の有機溶剤と、水に対する溶解度が有限でありかつ沸点が100℃以上の第2の有機溶剤とを含有し、
前記有機溶剤の含有量が10質量%以下である。
開示の電子機器によると、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、開示の前記塗料で塗装された筐体を備えた環境負荷の小さいノート型パソコン、携帯電話などを提供できる。
本発明の塗料は、ポリ乳酸エマルションと、有機溶剤とを少なくとも含有し、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
前記ポリ乳酸エマルションは、水及びポリ乳酸を少なくとも含有し、可塑剤、分散剤(乳化剤)、更に必要に応じて、その他の成分を含有する。
前記ポリ乳酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリ−L−乳酸(PLLA)、ポリ−D−乳酸(PDLA)、L−乳酸とD−乳酸とのランダム共重合体などが挙げられる。これらは1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記ポリ乳酸としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、市販品であってもよいし、適宜合成した合成品であってもよい。
前記市販品としては、例えば、テラマック(登録商標)TE−2000(ユニチカ株式会社製)、レイシア(登録商標)H−100J、100H(いずれも、三井化学株式会社製)、エコディア(登録商標)(東レ株式会社)などが挙げられる。
前記合成品としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。前記合成品の合成方法としては、例えば、ポリ乳酸前駆体を重合等する方法などが挙げられる。前記ポリ乳酸前駆体としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、L−ラクタイド、D−ラクタイドなどが挙げられる。
前記重量平均分子量は、例えば、ポリスチレンを用いて検量線を作成したゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定することができる。
前記水としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、純水、超純水などが挙げられる。前記純水としては、例えば、イオン交換水、限外濾過水、逆浸透水、蒸留水などが挙げられる。
前記可塑剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばクエン酸誘導体、エーテルエステル誘導体、グリセリン誘導体、フタル酸誘導体、アジピン酸誘導体、ポリヒドロキシカルボン酸、ポリエステル誘導体、ロジンなどが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
前記分散剤としては、例えば、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、高分子界面活性剤、水溶性高分子などが挙げられる。
前記水溶性高分子としては、例えば、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。
具体的には、(1)撹拌装置を有する密閉槽内に、ポリ乳酸、可塑剤、分散剤及び水を同時に仕込み、加熱撹拌しながら加圧してポリ乳酸を分散させる加圧分散法、(2)常圧又は加圧下に保持されている熱水中に、ポリ乳酸、可塑剤、及び分散剤を含む溶融物を添加撹拌して分散させる直接分散法、(3)ポリ乳酸の有機溶媒溶液を、可塑剤及び分散剤を含む水溶液中に添加撹拌して分散させた後、有機溶媒を除去する方法、(4)ポリ乳酸を加熱溶融させ、これに可塑剤及び分散剤を含む水溶液を添加撹拌してポリ乳酸を水に分散させる転相法などが挙げられる。
前記有機溶剤は、水に対する溶解度が有限でありかつ沸点が100℃以上の第1の有機溶剤と、水に対する溶解度が有限でありかつ沸点が100℃以上の第2の有機溶剤とを含有する。前記沸点が、100℃未満であると、水よりも先に蒸発してしまい、造膜性の向上に寄与しないため、密着性及び外観(透明性)が悪くなる。
ここで、沸点とは、1標準気圧(atm)において測定される沸点である。
前記第2の有機溶剤の沸点としては、前記第1の有機溶剤の沸点よりも低く、かつ100℃〜180℃であることが好ましい。
前記第1の有機溶剤の水に対する溶解度としては、水100gに対して4g以上であることが好ましい。
前記第2の有機溶剤の水に対する溶解度としては、水100gに対して35g以下であることが好ましい。
前記第2の有機溶剤の水に対する溶解度としては、水100gに対して4g以上であることが好ましい。
ジプロピレングリコールジメチルエーテル(沸点:171℃、水に対する溶解度:32.6g/100g)
ジエチレングリコールブチルメチルエーテル(沸点:212℃、水に対する溶解度:9.2g/100g)
トリプロピレングリコールジメチルエーテル(沸点:215℃、水に対する溶解度:23.6g/100g)
エチレングリコールモノフェニルエーテル(沸点:245℃、水に対する溶解度:2.6g/100g)
ジエチレングリコールジブチルエーテル(沸点:256℃、水に対する溶解度:0.3g/100g)
プロピルプロピレンジグリコール(沸点:212℃、水に対する溶解度:4.8g/100g)
メチルプロピレングリコールアセテート(沸点:146℃、水に対する溶解度:20.5g/100g)
ブチルプロピレングリコール(沸点:170℃、水に対する溶解度:6.4g/100g)
テキサノール(沸点:255℃、水に対する溶解度:2.0g/100g)
なお、プロピルプロピレンジグリコール(Propyl Propylene Di Glycol)は、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル(Dipropylene Glycol Monopropyl Ether)ともいう。
ブチルプロピレングリコール(Butyl Propylene Glycol)は、プロピレングリコールモノブチルエーテル(Propylene Glycol Monobutyl Ether)ともいう。
ジエチレングリコールブチルメチルエーテルとメチルプロピレングリコールアセテートとの組合せ
ジエチレングリコールブチルメチルエーテルとジプロピレングリコールジメチルエーテルとの組合せ
プロピルプロピレンジグリコールとメチルプロピレングリコールアセテートとの組合せ
プロピルプロピレンジグリコールとジプロピレングリコールジメチルエーテルとの組合せ
前記その他の成分としては、例えば、着色剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、表面調整剤、顔料分散剤などが挙げられる。
前記塗膜は、開示の前記塗料を塗装して得られる以外は、特に制限はなく、その形状、構造、大きさ等については適宜選択することができる。
前記塗料の塗装方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、バーコーター法、スプレーコート法、カーテンコート法、スピンコート法、グラビヤコート法、インクジェット法、ディップ法などが挙げられる。
前記塗膜の平均厚みは、5μm〜30μmであることが好ましい。
前記塗膜のJIS K5600−5−4に基づく鉛筆硬度は、「2H」以上に硬いことが好ましい。前記鉛筆硬度が、「2H」未満であると、例えば、ノート型パソコン、携帯電話等の筐体に塗装した場合、使用(携帯)の際に表面にキズがついてしまい、美観を損なうことがある。
前記塗膜は、優れた密着性、優れた外観、高い硬度、及び優れた耐水性を兼ね備えた塗膜が得られ、更に環境負荷を小さくすることができることから、各種分野において好適に使用することができ、例えば、ノート型パソコン、携帯電話等の電子機器の筐体などとして好適に使用することができる。
開示の電子機器は、開示の前記塗料で塗装された筐体を備えていること以外は、特に制限はなく、その形状、構造、大きさ等については適宜選択することができる。
前記電子機器としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、パソコン(ノート型パソコン、デスクトップ型パソコン)、電話機、携帯電話、コピー機、ファクシミリ、各種プリンター、デジタルカメラ、テレビ、ビデオ、CD装置、DVD装置、エアコン、リモコン装置などが挙げられる。これらの中でも、携帯して使用する点でノート型パソコン、携帯電話(スマートフォンを含む)が特に好ましい。
前記電子機器の筐体の塗装を、本発明の前記塗料を用いて行うことができる。
この図1のノート型パソコン20は、ノート型パソコン本体21と、回動して開かれる液晶表示パネル部22とを備える。ノート型パソコン本体21は、扁平形状のハウジング25の上面に入力手段としてのキーボード部23及びポインティングディバイス24を有する。ハウジング25の内部には、ハードディスク装置、及びCPU、メモリ等を搭載したプリント基板、バッテリなどが収納されている。
このノート型パソコンの筐体としては、図2に示すフロントカバー、図3に示すバックカバー、図4に示すアッパカバー、及び図5に示すロアカバーに分けられる。これらは、いずれも開示の前記塗料を用いて塗装することが可能である。
−ポリ乳酸エマルションの作製−
特開2004−277681号公報の実施例を参照し、以下のようにしてポリ乳酸エマルションを作製した。
ポリ乳酸(三井化学株式会社製、レイシア100H)200g、荒川化学株式会社製ロジンエステルA−125を20g、ポリエステル系改質剤(DIC株式会社製、PD−150)30g、ポリビニルアルコール(けん化度:88.1%)10g、イオン交換水390g、及び酢酸エチル200gを混合し、高速ホモジナイザーを使用して、200rpmで撹拌し、90℃まで上昇した後、回転数を13,000rpmまで上げて1時間撹拌した。その後40℃まで冷却し、減圧下で酢酸エチルを除去して、ポリ乳酸エマルションを作製した。
得られたポリ乳酸エマルションにおける固形分は、31質量%であった。
得られたポリ乳酸エマルションにおけるポリ乳酸の重量平均分子量は、20,000であった。
ここで、ロジンエステルA−125及びポリエステル系改質剤PD−150が柔軟性を与え、可塑剤の働きをしており、ポリビニルアルコールが分散剤の働きをしている。
有機溶剤の含有量が、下記表1に示す質量%になるように、作製したポリ乳酸エマルションに、有機溶剤としてのジエチレングリコールブチルメチルエーテル(沸点:212℃、水に対する溶解度:9.2g/100g)及びメチルプロピレングリコールアセテート(沸点:146℃、水に対する溶解度:20.5g/100g)を添加して、塗料A(試料A)を作製した。
次に、作製した試料Aを、厚み1mmのABS樹脂の平板にバーコーターで、塗膜の平均厚みが15μmになるように塗装して、80℃で40分間加熱乾燥した。
試料Aを塗装して得られた塗膜について、以下のようにして、密着性、外観、鉛筆硬度、及び耐水性の評価を行った。結果を表1に示す。
JIS K5600−5−6に基づき、カッターナイフの刃は常に新しいものを使用し、ABS樹脂の平板まで到達する切込みを1mm間隔で11本入れた後、90°向きを変えて更に切り込みを1mm間隔で11本入れて、カットした塗膜面に約50mm付着するように粘着テープ(ニチバン株式会社製、セロテープ(登録商標)18mm幅)を貼り付けた。粘着テープを付着させてから1分間後〜2分間後に粘着テープの端を持って塗膜面に直角に保ち、瞬間的に引き剥がした。100マス中、剥離せずに残っている碁盤マス目の数で、密着性を評価した。
全ての碁盤マス目で剥離のない状態(=100/100)を「OK」、1マスでも剥離が生じた状態を「NG」とした。
塗膜の外観を目視観察し、以下の基準で評価した。
〔均一性の判断基準〕
・「均一」 :目視の範囲で、表面凹凸、膜厚分布、色合いのムラが見られない
・「不均一」:目視の範囲で、表面凹凸、膜厚分布、色合いのムラが確認できる
〔色調の判断基準〕
○:透明、光沢
△:やや白味
×:白っぽい
××:白濁
JIS K5600−5−4に基づき、各塗膜の鉛筆硬度を評価した。「6B」、「5B」、「4B」、「3B」、「2B」、「B」、「HB」、「F」、「H」、「2H」、「3H」、「4H」、「5H」、「6H」の順に硬くなり、「2H」以上に硬い場合を合格とした。
<<人工汗(酸性)>>
JIS L0848に基づき、酸性の人工汗を調製した。ガーゼに人工汗を浸み込ませ、試料表面に付着させて密閉し、40℃120時間保持した。その後、試料を洗浄及び乾燥して、表面を観察した。
<<人工汗(アルカリ性)>>
JIS L0848に基づき、アルカリ性の人工汗を調製した。ガーゼに人工汗を浸み込ませ、試料表面に付着させて密閉し、40℃120時間保持した。その後、試料を洗浄及び乾燥して、表面を観察した。
〔耐水性の評価基準〕
変化なし:初期と試験後で変化が見られない。
光沢減少:試験後に光沢度の減少が見られる。
白化 :試験後に塗膜の白化が見られる。
真白 :試験後に塗膜の白化がひどく塗膜が真白になっている。
剥離 :試験後に塗膜が剥離している。
なお、評価基準において、「変化なし」が合格レベルであり、それ以外は不合格レベルである。
また、耐水性試験前後の塗膜の写真を図6〜8に示した。
図6は、耐水性試験前の塗膜の写真である。なお、被塗物として黒色のプラスチック基板を用いた。
図7は、耐水性試験後の試料A(塗料A:実施例1)の塗膜の写真である。耐性水性試験前後で塗膜に変化が見られない。
図8は、耐水性試験後の試料AD(塗料AD:比較例4)の塗膜の写真である。耐水性試験後に塗膜が白化していることが確認できる。
実施例1において、塗料における有機溶剤の種類及び含有量を、表1に示す種類及び含有量に変更した以外は、実施例1と同様にして、実施例2〜8の塗料B〜Hを作製した。
実施例1と同様にして塗膜を作製し、評価を行った。結果を表1に示した。
実施例1において、ポリ乳酸をポリ乳酸(東レ株式会社製、エコディア)に代えた以外は、実施例1と同様にして、実施例9の塗料Iを作製した。
得られたポリ乳酸エマルションにおける固形分は、32質量%であった。
得られたポリ乳酸エマルションにおけるポリ乳酸の重量平均分子量は、15,000であった。
実施例1と同様にして塗膜を作製し、評価を行った。結果を表1に示した。
実施例1において、塗料における有機溶剤の種類及び含有量を、表2に示す種類及び含有量に変更した以外は、実施例1と同様にして、比較例1〜11の塗料AA〜AK作製した。
実施例1と同様にして塗膜を作製し、評価を行った。結果を表2に示した。
実施例1の塗料A100質量部に対して、カーボンブラック1質量部を加えて、黒色塗料を作製した。
得られた黒色塗料を、図6に示すパソコンの筐体のバックカバーに塗装したところ、全面にわたり均一な塗膜が得られた。また、密着性、外観、鉛筆硬度、耐水性ともに問題ないレベルの塗膜が得られた。
(付記1) ポリ乳酸及び水を含有するポリ乳酸エマルションと、有機溶剤とを含有してなり、
前記有機溶剤が、水に対する溶解度が有限でありかつ沸点が100℃以上の第1の有機溶剤と、水に対する溶解度が有限でありかつ沸点が100℃以上の第2の有機溶剤とを含有し、
前記有機溶剤の含有量が10質量%以下であることを特徴とする塗料。
(付記2) 前記第1の有機溶剤の沸点が、前記第2の有機溶剤の沸点よりも高く、かつ前記第1の有機溶剤の沸点が、170℃〜220℃であり、前記第2の有機溶剤の沸点が、100℃〜180℃である付記1に記載の塗料。
(付記3) 前記第1の有機溶剤の水に対する溶解度が、水100gに対して35g以下であり、
前記第2の有機溶剤の水に対する溶解度が、水100gに対して35g以下である付記1から2のいずれかに記載の塗料。
(付記4) 前記第1の有機溶剤が、ジエチレングリコールブチルメチルエーテル及びプロピルプロピレンジグリコールの少なくともいずれかである付記1から3のいずれかに記載の塗料。
(付記5) 前記第2の有機溶剤が、メチルプロピレングリコールアセテート及びジプロピレングリコールジメチルエーテルの少なくともいずれかである付記1から4のいずれかに記載の塗料。
(付記6) 前記第1の有機溶剤の含有量と、前記第2の有機溶剤の含有量との質量比率(第1の有機溶剤:第2の有機溶剤)が、1:9〜9:1である付記1から5のいずれかに記載の塗料。
(付記7) 前記有機溶剤の含有量が、5質量%〜10質量%である請求項1から6のいずれかに記載の塗料。
(付記8) 付記1から7のいずれかに記載の塗料で塗装された筐体を備えることを特徴とする電子機器。
21 ノート型パソコン本体
22 液晶表示パネル部
23 キーボード部
24 ポインティングディバイス
25 ハウジング
Claims (2)
- ポリ乳酸及び水を含有するポリ乳酸エマルションと、有機溶剤とを含有してなり、
前記有機溶剤が、25℃における水に対する溶解度が水100gに対して4g以上35g以下である第1の有機溶剤と、25℃における水に対する溶解度が水100gに対して4g以上35g以下である第2の有機溶剤とを含有し、
前記第1の有機溶剤の沸点が、前記第2の有機溶剤の沸点よりも高く、かつ前記第1の有機溶剤の沸点が、170℃〜220℃であり、前記第2の有機溶剤の沸点が、100℃〜180℃であり、
前記有機溶剤の含有量が10質量%以下であることを特徴とする塗料。 - 請求項1に記載の塗料で塗装された筐体を備えることを特徴とする電子機器。
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