JP6544771B2 - 塗料組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、焼付け時のシリカヒュームなどのヒューム発生量を抑制でき、かつ屋外暴露時において長期間にわたって耐汚染性を維持でき、さらに塗膜硬度、加工性が良好な塗膜を形成できる塗料組成物に関する。
従来から、屋外の基材(例えば建造物、表示物、ガードフェンス、器具、機械等)は、煤煙、砂塵、鉄粉、雨(酸性雨)及び太陽光線等の影響によって塗装物表面が汚れるという問題が生じることがあり、シリケートを含有した耐汚染性塗料が塗装される場合がある。このようなシリケートを含有する耐汚染性塗料は、塗膜を焼付け乾燥する際に発生するヒュームが乾燥炉内に蓄積して塗装板に落下し、仕上り性を低下させることがあった。
例えば、特許文献1には、アクリルポリオール樹脂などの種々の塗料用樹脂、特定のフッ素化合物、フルオロアルキル基を有するジメチルシリコーンオイルを含む塗料組成物が開示されている。しかしながら特許文献1を塗装して得られた塗膜は、屋外暴露による汚染が不十分であった。
また、特許文献2には、特定のポリエステル樹脂(A)、ブチルエーテル化メラミン樹脂(B)、オルガノシリケート及び/又はその縮合物(C)を含有する耐汚染塗料組成物が開示されている。しかし、特許文献2に記載の塗料組成物は、耐汚染性の向上は見られるが、塗膜の焼付け時におけるヒューム発生量が多かった。
特開平11−217540号公報 国際公開2012/002095号パンフレット
本発明が解決しようとする課題は、焼付け時のヒューム発生量を抑制でき、かつ屋外暴露時において長期間にわたって耐汚染性を維持し、さらに塗膜硬度、加工性が良好な塗膜を形成できる塗料組成物を提供することである。
本発明者らは、鋭意検討した結果、水酸基含有樹脂(a)、架橋剤(b)及び特定の耐汚染化剤(c)を含有する塗料組成物によって課題を達成できることを見出した。
即ち、本発明は、
1.水酸基含有樹脂(a)、架橋剤(b)及び下記式(1)で表される耐汚染化剤(c)を含有する塗料組成物であって、水酸基含有樹脂(a)と架橋剤(b)との固形分合計100質量部に対して、耐汚染化剤(c)を0.1〜10質量部含有する塗料組成物、
耐汚染化剤(c):
Figure 0006544771
式(1)
(式(1)における、Xはスルホン酸基、スルホン酸塩基、カルボキシル基及びカルボン酸塩基から選ばれる基を表し、Yは硫黄原子、酸素原子、並びに直鎖状又は分岐状の窒素原子を有する基から選ばれる原子又は基を表し、Rは炭素数1〜8である、アルキレン基、フェニレン基及びフェニルアルキレン基から選ばれる基を表し、Rは炭素数1〜8である、アルキレン基、フェニレン基、フェニルアルキレン基から選ばれる基を表し、Rは炭素数6〜24である、アルキル基、フッ化アルキル基、フェニル基、アラルキル基から選ばれる基を表す)
2.水酸基含有樹脂(a)と架橋剤(b)との固形分合計100質量部に対して、下記のアニオン性界面活性剤(d)を0.1〜20質量部含有する1項に記載の塗料組成物、
アニオン性界面活性剤(d):
アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩系のアニオン性界面活性剤(d1)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩系のアニオン性界面活性剤(d2)、アルキルベンゼンスルホン酸塩系のアニオン性界面活性剤(d3)及びスルホコハク酸塩系のアニオン性界面活性剤(d4)から選ばれる少なくとも1種のアニオン性界面活性剤
3.水酸基含有樹脂(a)と架橋剤(b)との固形分合計100質量部に対して、下記特徴の窒素原子含有樹脂(e)を0.1〜20質量部含有する1項又は2項に記載の塗料組成物、
窒素原子含有樹脂(e):
構成する全モノマーの合計量に対して、アミノ基又は第4級アンモニウム塩基含有重合性不飽和モノマー(e11)、窒素原子含有複素環を有する重合性不飽和モノマー(e12)及びN−置換されていてもよい(メタ)アクリルアミド化合物(e13)から選ばれる少なくとも1種の窒素原子含有重合性不飽和モノマー(e1)5〜70質量%、並びにその他の重合性不飽和モノマー(e2)30〜95質量%のモノマー混合物の共重合体樹脂
4.水酸基含有樹脂(a)と架橋剤(b)との固形分合計100質量部に対して、イオ
ン液体(f)を0.1〜20質量部含有する1〜3項のいずれか一項に記載の塗料組成物、
5.1〜4項のいずれか一項に記載の塗料組成物を塗装する工程を含む、塗装金属板の製造方法、に関する。
本発明の塗料組成物は、焼付け時のヒューム発生量の抑制と耐汚染性の向上が両立でき
る。具体的には、本発明の塗料組成物は、ヒューム発生量が少ないことから乾燥炉のメンテナンスを軽減でき、かつ乾燥炉天井からのヒュームの落下が少ないことから仕上り性に優れた塗装物品を得ることができる。
また、必要に応じて、アニオン性界面活性剤(d)、窒素原子含有樹脂(e)及びイオン液体(f)の少なくとも1種を含有することによって、耐汚染性の向上を図ることができる。
焼付け時のヒューム発生量を試験する装置のモデル図を示す。
本発明の塗料組成物は、水酸基含有樹脂(a)、架橋剤(b)及び特定の耐汚染化剤(c)を含有する塗料組成物であって、水酸基含有樹脂(a)と架橋剤(b)との固形分合計100質量部に対して、耐汚染化剤(c)を0.1〜10質量部含有する。
本発明の塗料組成物は、さらに必要に応じて、特定のアニオン性界面活性剤(d)、特定の窒素原子含有樹脂(e)及びイオン性液体(f)の少なくとも1種を含有することができる。以下、詳細に説明する。
[塗料組成物]
水酸基含有樹脂(a)
水酸基含有樹脂(a)は、1分子中に2個以上の水酸基を有する樹脂であり、必要に応じてカルボキシル基を有していてもよい。水酸基含有樹脂(a)の具体例としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられるが、耐汚染性や塗膜硬度、加工性の向上の面から水酸基含有ポリエステル樹脂が好ましい。前記水酸基含有ポリエステル樹脂は、通常、多塩基酸成分及び多価アルコール成分とのエステル化反応又はエステル交換反応によって製造することができる。
上記多塩基酸成分としては、例えば、脂環族多塩基酸成分、脂肪族多塩基酸成分、芳香族多塩基酸成分等を使用することができる。
上記脂環族多塩基酸成分としては、一般に、1分子中に1個以上の脂環式構造(主として4〜6員環)と2個以上のカルボキシル基を有する化合物、該化合物の酸無水物及び該化合物のエステル化物である。該脂環族多塩基酸成分としては、例えば、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸、3−メチル−1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、4−メチル−1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、1,3,5−シクロヘキサントリカルボン酸等の脂環族多価カルボン酸;これら脂環族多価カルボン酸の無水物;これら脂環族多価カルボン酸の低級アルキルエステル化物等が挙げられる。脂環族多塩基酸成分は、単独でもしくは2種以上を組合せて使用することができる。
脂環族多塩基酸成分としては、特に、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸無水物、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸、4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸無水物を好適に使用することができる。上記のうち、耐加水分解性の観点から、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸無水物を特に好適に使用することができる。
上記脂肪族多塩基酸成分は、一般に、1分子中に2個以上のカルボキシル基を有する脂肪族化合物、該脂肪族化合物の酸無水物及び該脂肪族化合物のエステル化物であって、例えば、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、ブラシル酸、オクタデカン二酸、クエン酸等の脂肪族多価カルボン酸;これら脂肪族多価カルボン酸の無水物;これら脂肪族多価カルボン酸の低級アルキルエステル化物等が挙げられる。脂肪族多塩基酸成分は、単独でもしくは2種以上組み合わせて使用することができる。
上記脂肪族多塩基酸成分としては、炭素数4〜18のアルキレン鎖を有するジカルボン酸を使用することが好ましい。上記炭素数4〜18のアルキレン鎖を有するジカルボン酸としては、例えば、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、ブラシル酸、オクタデカン二酸等が挙げられ、なかでもアジピン酸を好適に使用することができる。
上記芳香族多塩基酸成分としては、一般に、1分子中に2個以上のカルボキシル基を有する芳香族化合物、該芳香族化合物の酸無水物及び該芳香族化合物の低級アルキルエステル化物であって、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等の芳香族多価カルボン酸;これら芳香族多価カルボン酸の無水物;これら芳香族多価カルボン酸の低級アルキルエステル化物等が挙げられる。芳香族多塩基酸成分は、単独でもしくは2種以上組合せて使用することができる。
前記多価アルコール成分としては、1分子中に2個以上の水酸基を有する多価アルコールを好適に使用することができる。上記多価アルコールとしては、例えば、脂環族ジオール、脂肪族ジオール、芳香族ジオール及び3価以上の多価アルコール等を挙げることができる。
上記脂環族ジオールは、一般に、1分子中に1個以上の脂環式構造(主として4〜6員環)と2個の水酸基を有する化合物である。該脂環族ジオールとしては、例えば、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、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールF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等が挙げられ、これらは単独でもしくは2種以上組合せて使用することができる。
上記脂肪族ジオールは、一般に、1分子中に2個の水酸基を有する脂肪族化合物である。該脂肪族ジオールとしては、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、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−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、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール、ネオペンチルグリコール;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール及び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等が挙げられ、これらは単独でもしくは2種以上組合せて使用することができる。
上記芳香族ジオールは、一般に、1分子中に2個の水酸基を有する芳香族化合物である。該芳香族ジオールとしては、例えば、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等が挙げられ、これらは単独でもしくは2種以上組合せて使用することができる。
3価以上の多価アルコールとしては、例えば、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、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;トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、トリス(2−ヒドロキシプロピル)イソシアヌレート、トリス(2−ヒドロキシブチル)イソシアヌレート等のトリス(ヒドロキシアルキル)イソシアヌレート等が挙げることができる。これらのうち、特に、トリメチロールプロパンが好ましい。
本発明に使用する水酸基含有ポリエステル樹脂の製造は、特に限定されるものではなく、通常の方法に従って行なうことができる。例えば、前記多塩基酸成分を必須成分とする酸成分と多価アルコール成分とを窒素気流中、150〜250℃で5〜10時間反応させて、エステル化反応又はエステル交換反応を行なうことにより製造することができる。 上記エステル化反応又はエステル交換反応では、上記酸成分及びアルコール成分を一度に添加してもよいし、数回に分けて添加してもよい。また、はじめにカルボキシル基含有ポリエステル樹脂を合成した後、上記アルコール成分を用いて、該カルボキシル基含有ポリエステル樹脂中のカルボキシル基の一部をエステル化してもよい。さらに、はじめに水酸基含有ポリエステル樹脂を合成した後、酸無水物を反応させて、水酸基含有ポリエステル樹脂をハーフエステル化させてもよい。
前記エステル化又はエステル交換反応の際には、反応を促進させるために、触媒を用いてもよい。触媒としては、ジブチル錫オキサイド、三酸化アンチモン、酢酸亜鉛、酢酸マンガン、酢酸コバルト、酢酸カルシウム、酢酸鉛、テトラブチルチタネート、テトライソプロピルチタネート等の既知の触媒を使用することができる。
また、水酸基含有ポリエステル樹脂は、該樹脂の調製中、もしくはエステル化反応後又はエステル交換反応後に、脂肪酸、油脂、モノエポキシ化合物、モノアルコール化合物、ポリイソシアネート化合物等で変性することができる。
上記脂肪酸としては、例えば、ヤシ油脂肪酸、綿実油脂肪酸、麻実油脂肪酸、米ぬか油脂肪酸、魚油脂肪酸、トール油脂肪酸、大豆油脂肪酸、アマニ油脂肪酸、桐油脂肪酸、ナタネ油脂肪酸、ヒマシ油脂肪酸、脱水ヒマシ油脂肪酸、サフラワー油脂肪酸等の脂肪酸;ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等を挙げることができる。油脂としては、例えば、ヤシ油、綿実油、麻実油、米ぬか油、魚油、トール油、大豆油、アマニ油、桐油、ナタネ油、ヒマシ油、脱水ヒマシ油、サフラワー油等が挙げられる。
上記変性に用いられるポリイソシアネート化合物としては、例えば、リジンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート化合物;水素添加キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、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、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、1,3−(イソシアナトメチル)シクロヘキサン等の脂環族ジイソシアネート化合物;トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート化合物;リジントリイソシアネート等の3価以上のポリイソシアネート等の有機ポリイソシアネートそれ自体、又はこれらの各有機ポリイソシアネートと多価アルコール、低分子量ポリエステル樹脂もしくは水等との付加物、あるいは上記した各有機ジイソシアネート同士の環化重合体(例えば、イソシアヌレート)、ビゥレット型付加物等を挙げることができる。これらは、単独でもしくは2種以上組合せて使用することができる。
水酸基含有ポリエステル樹脂の数平均分子量は、得られる塗膜の塗膜硬度、加工性、仕上り性の観点から、2,000〜30,000が好ましく、特に3,000〜25,000の範囲内の数平均分子量を有することが好適である。
なお、本明細書における数平均分子量又は重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)を用いて測定した数平均分子量、重量平均分子量を、標準ポリスチレンの分子量を基準にして換算した値である。
具体的には、ゲルパーミュエーションクロマトグラフとして、「HLC8120GPC」(商品名、東ソー社製)を使用し、カラムとして「TSKgel G−4000HXL」「TSKgel G−3000HXL」「TSKgel G−2500HXL」及び「TSKgel G−2000HXL」(商品名、いずれも東ソー社製)の4本を使用し、移動相テトラヒドロフラン、測定温度40℃、流速1mL/min及び検出器RIの条件下で測定することができる。但し、分子中に、アミノ基、アンモニウム基及び窒素原子含有複素環から選ばれる少なくとも1種の基を有する窒素原子含有樹脂(d)は、後述する測定方法によって求めることができる。
水酸基含有ポリエステル樹脂の水酸基価は、得られる塗膜の塗膜硬度、耐汚染性の点から10〜200mgKOH/g、特に60〜185mgKOH/gの範囲が望ましい。水酸基含有ポリエステル樹脂の酸価は、加工性等の観点から30mgKOH/g以下、好ましくは1〜20mgKOH/gの範囲内が望ましい。
架橋剤(b) 本発明の塗料組成物における架橋剤(b)は、加熱により水酸基含有樹脂(a)の水酸基と反応して、硬化させることができるものであれば特に制限なく使用することができ、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂及びポリイソシアネート化合物等を挙げることができる。
上記メラミン樹脂としては、メチロール化メラミンのメチロール基の一部又は全部を炭素数1〜8の1価アルコール、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、i−プロピルアルコール、n−ブチルアルコール、i−ブチルアルコール、2−エチルブタノール、2−エチルヘキサノール等で、エーテル化した部分エーテル化又はフルエーテル化メラミン樹脂が挙げられる。
メラミン樹脂の市販品としては、例えばサイメル202、サイメル232、サイメル235、サイメル238、サイメル254、サイメル266、サイメル267、サイメル272、サイメル285、サイメル301、サイメル303、サイメル325、サイメル327、サイメル350、サイメル370、サイメル701、サイメル703、サイメル1141(以上、日本サイテックインダストリーズ社製)、ユーバン20SE60(三井サイテック社製)等が挙げられる。
ベンゾグアナミン樹脂は、ベンゾグアナミンとアルデヒドとの反応によって得られるメチロール化ベンゾグアナミン樹脂が挙げられる。アルデヒドとしては、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド等が挙げられる。また、このメチロール化ベンゾグアナミン樹脂を1種又は2種以上のアルコールによってエーテル化したものも上記ベンゾグアナミン樹脂に包含される。エーテル化に用いられるアルコールとしては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、2−エチルブタノール、2−エチルヘキサノール等の1価アルコールが挙げられる。これらのうち、なかでもメチロール化ベンゾグアナミン樹脂のメチロール基の少なくとも一部を炭素数1〜4の1価アルコールでエーテル化してなるベンゾグアナミン樹脂が好適である。
上記ベンゾグアナミン樹脂の具体例としては、例えば、マイコート102、マイコート105、マイコート106(以上、いずれも三井サイテック社製)、ニカラックSB−201、ニカラックSB−203、ニカラックSB−301、ニカラックSB−303、ニカラックSB−401(以上、いずれも三和ケミカル社製)などのメチルエーテル化ベンゾグアナミン樹脂;サイメル1123(三井サイテック社製)などのメチルエーテルとエチルエーテルとの混合エーテル化ベンゾグアナミン樹脂;マイコート136(三井サイテック社製)、ニカラックSB−255、ニカラックSB−355、ニカラックBX−37、ニカラックBX−4000(以上、いずれも三和ケミカル社製)などのメチルエーテルとブチルエーテルとの混合エーテル化ベンゾグアナミン樹脂;マイコート1128(三井サイテック社製)などのブチルエーテル化ベンゾグアナミン樹脂などを挙げることができる。尿素樹脂は、尿素とホルムアルデヒドとの縮合反応で得られ、溶剤又は水に溶解又は分散できる。
ポリイソシアネート化合物としては、1分子中に2個以上のイソシアネート基を有する化合物、例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート;テトラメチレンジイソシアネート、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などの脂肪族ジイソシアネート;メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、イソホロンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート及びシクロペンタンジイソシアネートなどの脂環族ジイソシアネート;該ポリイソシアネートのビユーレットタイプ付加物、イソシアヌル環タイプ付加物;これらのポリイソシアネートと低分子量もしくは高分子量のポリオール化合物(例えば、アクリルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールなど)とをイソシアネート基過剰で反応させてなる遊離イソシアネート基含有プレポリマーなどを挙げることができる。
さらに、ポリイソシアネート化合物としては、上記ポリイソシアネート化合物の遊離イソシアネート基をフェノール化合物、オキシム化合物、活性メチレン化合物、ラクタム化合物、アルコール化合物、メルカプタン化合物、酸アミド系化合物、イミド系化合物、アミン系化合物、イミダゾール系化合物、尿素系化合物、カルバミン酸系化合物、イミン系化合物などのブロック剤で封鎖したブロック化ポリイソシアネート化合物も使用することができる。
前記水酸基含有樹脂(a)と架橋剤(b)との混合割合としては、両者の固形分合計100質量部に基づき、固形分量で水酸基含有樹脂(a)60〜95質量部、好ましくは70〜90質量部、架橋剤(b)5〜40質量部、好ましくは10〜30質量部であることが、塗膜硬度、加工性の点から好適である。
耐汚染化剤(c)
本発明の塗料組成物は、下記式(1)で表される耐汚染化剤(c)を含有する。
耐汚染化剤(c):
Figure 0006544771
式(1)
(式(1)における、Xはスルホン酸基、スルホン酸塩基、カルボキシル基及びカルボン酸塩基から選ばれる基を表し、Yは硫黄原子、酸素原子、並びに窒素原子を有する直鎖状又は分岐状の基から選ばれる原子又は基を表し、Rは炭素数1〜8である、アルキレン基、フェニレン基及びフェニルアルキレン基から選ばれる基を表し、Rは炭素数1〜8である、アルキレン基、フェニレン基、フェニルアルキレン基から選ばれる基を表し、Rは炭素数6〜24である、アルキル基、フッ化アルキル基、フェニル基、アラルキル基から選ばれる基を表す)
上記式(1)で表される耐汚染化剤(c)としては、従来から公知の方法によって製造できる。製造方法の一例として、マイケル付加反応による製造方法やスルトン開環反応による製造方法を挙げることができる。
耐汚染化剤(c1)
耐汚染化剤(c)としては、例えば、求電子性化合物(c11)と求核性化合物(c12)とのマイケル付加反応による生成物である、耐汚染化剤(c1)が使用できる。以下に、求電子性化合物(c11)と求核性化合物(c12)について述べる。
求電子性化合物(c11)
求電子性化合物(c11)としては、例えば、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、デシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、トリデシル(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(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート、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、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(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、フェニルエチル(メタ)アクリレート、ノナフルオロヘキシル(メタ)アクリレート、ドデカフルオロヘプチル(メタ)アクリレート、トリデカフルオロオクチル(メタ)アクリレート等のアクリル酸エステル化合物又はメタクリル酸エステル化合物などを挙げることができる。
求核性化合物(c12)
求核性化合物(c12)としては、例えば、2−メルカプトエタンスルホン酸、2−メルカプトエタンスルホン酸ナトリウム、3−メルカプトプロパンスルホン酸ナトリウム、3−メルカプトプロパンスルホン酸テトラメチルアンモニウム、3−メルカプトプロパンスルホン酸ベンジルトリメチルアンモニウム等のスルホン酸基を有するメルカプト化合物及び該メルカプト化合物の塩;チオグリコール酸、チオ乳酸、3−メルカプトプロピオン酸、3−メルカプトイソ酪酸等のカルボキシル基を有するメルカプト化合物及び該メルカプト化合物の塩;アミノメタンスルホン酸、アミノエタンスルホン酸、アミノエタンスルホン酸ナトリウム、アミノエタンスルホン酸テトラメチルアンモニウム、N−メチルアミノエタンスルホン酸ナトリウム、N−シクロヘキシルアミノプロパンスルホン酸、N−シクロヘキシルアミノプロパンスルホン酸ナトリウム、5−アミノペンタンスルホン酸、5−アミノペンタンスルホン酸ナトリウム、6−アミノヘキサンスルホン酸、6−アミノヘキサンスルホン酸ナトリウム、7−アミノヘプタンスルホン酸、7−アミノヘプタンスルホン酸ナトリウム、8−アミノオクタンスルホン酸、8−アミノオクタンスルホン酸ナトリウム、アミノベンゼンスルホン酸、アミノベンゼンスルホン酸ナトリウム、N−メチルアミノエタンスルホン酸、N−メチルアミノエタンスルホン酸ナトリウム、N−シクロヘキシルアミノエタンスルホン酸、N−シクロヘキシルアミノエタンスルホン酸ナトリウム、N−シクロヘキシルアミノプロパンスルホン酸、N−シクロヘキシルアミノプロパンスルホン酸ナトリウム等のアミノスルホン酸及び該アミノスルホン酸塩;アミノ酢酸、アミノ酢酸ナトリウム、アミノプロピオン酸、アミノプロピオン酸ナトリウム、アミノブタン酸、アミノブタン酸ナトリウム、アミノヘプタン酸、アミノヘプタン酸ナトリウム、アミノヘキサン酸、アミノヘキサン酸ナトリウム、アミノ安息香酸、アミノ安息香酸ナトリウム等のアミノ酸及びこれらのアミノ酸塩;フェノールスルホン酸、フェノールスルホン酸塩等のヒドロキシスルホン酸及び該ヒドロキシスルホン酸塩;ヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシ安息香酸塩、ヒドロキシフェニル酢酸、ヒドロキシフェニル酢酸塩、ヒドロキシフェニルプロピオン酸、ヒドロキシフェニルプロピオン酸塩等のヒドロキシ酸及び該ヒドロキシ酸塩などを挙げることができる。
なお耐汚染化剤(c1)の製造におけるマイケル付加反応は、前記求電子性化合物(c11)と前記求核性化合物(c12)を、化合物(c11)/化合物(c12)=0.8/1〜5.0/1(モル比)、好ましくは化合物(c11)/化合物(c12)=0.9/1〜2.2/1(モル比)の範囲内となるように混合して、通常、0℃〜200℃の範囲内、好ましくは0℃〜50℃の範囲内で行なうことが、耐汚染化剤(c1)の収率の点から好ましい。
上記マイケル付加反応は、必要に応じて、水や有機溶剤の存在下で行なうことができる。有機溶剤としては、例えば、エステル系、エーテル系、アルコール系等の公知の有機溶剤が挙げられる。マイケル付加反応における反応溶液の固形分濃度は、5質量%以上、好ましくは30質量%以上であることが、マイケル付加反応を早める為にも望ましい。また、反応時間としては、通常30分間〜5時間、好ましくは1〜4時間である。
なお上記マイケル付加反応は、必要に応じて、触媒を用いることもできる。触媒としては、特に制限はないが、例えば、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、マグネシウムエトキシド等の金属アルコキシド;ナトリウムフェノキシド等の金属フェノキシド;安息香酸ナトリウム、安息香酸カリウム等の金属カルボキレ−ト;トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、N,N−ジエチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジメチルベンジルアミン、N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン、N,N′−ジメチルピペラジン、ピリジン、ピコリン、1,8−ジアザ−ビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7等の三級アミン;臭化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモニウム、塩化ベンジルトリエチルアンモニウム、塩化トリオクチルメチルアンモニウム、臭化セチルトリメチルアンモニウム、ヨウ化テトラブチルアンモニウム、ヨウ化ドデシルトリメチルアンモニウム、ベンジルジメチルテトラデシルアンモニウムアセテ−ト等の四級アンモニウム塩;塩化テトラフェニルホスホニウム、塩化トリフェニルメチルホスホニウム、臭化テトラメチルホスホニウム等の四級ホスホニウム塩;2−メチルイミダゾ−ル、2−エチルイミダゾ−ル、2−メチル−4−メチルイミダゾ−ル、1−シアノエチル−2−メチルイミダゾ−ル、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾ−ル、2−フェニル−4−メチル−5−ヒドロキシメチルイミダゾ−ル、2−フェニル−4,5−ジヒドロキシメチルイミダゾ−ル、1−アジン−2−メチルイミダゾ−ル等のイミダゾ−ル化合物等の塩基性化合物が挙げられる。触媒は、1種類に限定されることなく、必要に応じて複数種を用いることができる。
耐汚染化剤(c2)
本発明の塗料組成物に使用する耐汚染化剤(c)としては、例えば、求核性化合物(c21)とスルトン化合物(c22)との開環付加反応の生成物である、耐汚染化剤(c2)が使用できる。以下に、求核性化合物(c21)とスルトン化合物(c22)について述べる。
求核性化合物(c21)
求核性化合物(c21)としては、例えば、メルカプトプロピオン酸n―オクチルエステル、メルカプトプロピオン酸2−エチルヘキシルエステル、メルカプトプロピオン酸デシルエステル、メルカプトプロピオン酸ウンデシルエステル、メルカプトプロピオン酸ドデシルエステル、メルカプトプロピオン酸トリデシルエステル、メルカプトプロピオン酸ステアリルエステル、メルカプトプロピオン酸イソステアリルエステル、メルカプトプロピオン酸シクロヘキシルエステル、メルカプトプロピオン酸イソボルニルエステル、メルカプトプロピオン酸ジシクロペンタニルエステル、メルカプトプロピオン酸ジシクロペンテニルエステル、メルカプトプロピオン酸フェニルエステル、メルカプトプロピオン酸ベンジルエステル、メルカプトプロピオン酸フェニルエチルエステルなどのメルカプト基含有化合物;グリシンオクチルエステル、アラニンオクチルエステル、グリシンデシルエステル、アラニンデシルエステル、グリシンドデシルエステル、アラニンドデシルエステル、グリシンヘキサデシルエステル、アラニンヘキサデシルエステル、グリシンオクタデシルエステル、アラニンオクタデシルエステル、グリシンシクロヘキシルエステル、アラニンシクロヘキシルエステル、グリシンフェニルエステル、アラニンフェニルエステル、グリシンベンジルエステル、アラニンベンジルエステル、グリシンフェニルエチルエステル、アラニンフェニルエチルエステルなどのアミノ基含有化合物;乳酸ヘキシルエステル、サリチル酸ヘキシルエステル、ヒドロキシ安息香酸ヘキシルエステル、ヒドロキシフェニル酢酸ヘキシルエステル、ヒドロキシフェニルプロピオン酸ヘキシルエステル、乳酸オクチルエステル、サリチル酸オクチルエステル、ヒドロキシ安息香酸オクチルエステル、ヒドロキシフェニル酢酸オクチルエステル、ヒドロキシフェニルプロピオン酸オクチルエステル、乳酸デシルエステル、サリチル酸デシルエステル、ヒドロキシ安息香酸デシルエステル、ヒドロキシフェニル酢酸デシルエステル、ヒドロキシフェニルプロピオン酸デシルエステル、乳酸ドデシルエステル、サリチル酸ドデシルエステル、ヒドロキシ安息香酸ドデシルエステル、ヒドロキシフェニル酢酸ドデシルエステル、ヒドロキシフェニルプロピオン酸ドデシルエステル、乳酸ヘキサデシルエステル、サリチル酸ヘキサデシルエステル、ヒドロキシ安息香酸ヘキサデシルエステル、ヒドロキシフェニル酢酸ヘキサデシルエステル、ヒドロキシフェニルプロピオン酸ヘキサデシルエステル、乳酸オクタデシルエステル、サリチル酸オクタデシルエステル、ヒドロキシ安息香酸オクタデシルエステル、ヒドロキシフェニル酢酸オクタデシルエステル、ヒドロキシフェニルプロピオン酸オクタデシルエステル、乳酸シクロヘキシルエステル、サリチル酸シクロヘキシルエステル、ヒドロキシ安息香酸シクロヘキシルエステル、ヒドロキシフェニル酢酸シクロヘキシルエステル、ヒドロキシフェニルプロピオン酸シクロヘキシルエステル、乳酸フェニルエステル、サリチル酸フェニルエステル、ヒドロキシ安息香酸フェニルエステル、ヒドロキシフェニル酢酸フェニルエステル、ヒドロキシフェニルプロピオン酸フェニルエステル、乳酸ベンジルエステル、サリチル酸ベンジルエステル、ヒドロキシ安息香酸ベンジルエステル、ヒドロキシフェニル酢酸ベンジルエステル、ヒドロキシフェニルプロピオン酸ベンジルエステル、乳酸フェニルエチルエステル、サリチル酸フェニルエチルエステル、ヒドロキシ安息香酸フェニルエチルエステル、ヒドロキシフェニル酢酸フェニルエチルエステル、ヒドロキシフェニルプロピオン酸フェニルエチルエステルなどの水酸基含有化合物などが挙げられる。
スルトン化合物(c22)
スルトン化合物(c22)としては、例えば、プロパンスルトン、ブタンスルトン、ペンタンスルトン、ヘキサンスルトン、ヘプタンスルトン、オクタンスルトンなどが挙げられる。また、前記求核性化合物(c21)と前記スルトン化合物(c22)との開環付加反応は、例えば、油化学、第15巻、第9号(1966)、469頁に記載された方法が挙げられる。
なお耐汚染化剤(c2)の製造における開環付加反応は、求核性化合物(c21)とスルトン化合物(c22)を、化合物(c21)/化合物(c22)=1/0.8〜1/5.0(モル比)、好ましくは化合物(c21)/化合物(c22)=1/0.9〜1/2.2(モル比)の範囲内となるように混合して、通常、10〜200℃の範囲内、好ましくは20〜100℃の範囲内で行なうことが、耐汚染化剤(c2)の収率の点から好ましい。
上記開環付加反応は、必要に応じて、有機溶剤の存在下で行なうことができる。有機溶剤としては、例えば、エステル系、エーテル系等の公知の有機溶剤が挙げられる。
なお反応溶液における固形分濃度は、5質量%以上、好ましくは30質量%以上であることが、開環付加反応を早める為にも望ましい。また、反応時間としては、通常30分間〜5時間、好ましくは1〜4時間である。なお上記開環付加反応は、必要に応じて、触媒を用いることもできる。触媒としては、ナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシドなどが挙げられる。
本発明の塗料組成物における耐汚染化剤(c)の配合量は、水酸基含有樹脂(a)と架橋剤(b)との固形分合計100質量部に対して、0.1〜10質量部、好ましくは1〜8質量部、さらに好ましくは2〜7質量部含有することが、塗膜硬度、耐汚染性及び加工性の面から好ましい。
アニオン性界面活性剤(d)
本発明の塗料組成物は、耐汚染性の向上を目的として、必要に応じて、アニオン性界面活性剤(d)を含有できる。
このようなアニオン性界面活性剤(d)としては、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩系のアニオン性界面活性剤(d1)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩系のアニオン性界面活性剤(d2)、アルキルベンゼンスルホン酸塩系のアニオン性界面活性剤(d3)及びスルホコハク酸塩系のアニオン性界面活性剤(d4)から選ばれる少なくとも1種のアニオン性界面活性剤が挙げられる。
アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩系のアニオン性界面活性剤(d1)
アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩系のアニオン性界面活性剤(d1)(以下、アニオン性界面活性剤(d1)と略することがある)としては、下記式(2)で表される構造式のアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸又はその金属塩を挙げることができる。これらの中でも、特に、耐汚染性向上の点からアルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム塩が好ましい。
Figure 0006544771
式(2)
(式(2)中のRは炭素数1〜15のアルキル基を表し、MはH、Na、K、Li、NH4+又は有機アンモニウムイオンを表す)
上記アニオン性界面活性剤(d1)の市販品としては、ペレックスSS−L、ペレックスSS−H(花王株式会社)、ニューコール261−A、ニューコール271−A(日本乳化剤株式会社)等が挙げられる。
ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩系のアニオン性界面活性剤(d2)
ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩系のアニオン性界面活性剤(d2)(以下、アニオン性界面活性剤(d2)と略することがある)としては、下記一般式(3)で表される構造式のポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル又はその金属塩を挙げることができる。これらの中でも、特に、耐汚染性の向上の点からポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸ナトリウム塩が好ましい。
Figure 0006544771
式(3)
(式(3)中のRは炭素数1〜50の炭化水素基、nは1〜30を表し、MはH、Na、K、Li、NH 又は有機アンモニウムイオンを表す)
上記アニオン性界面活性剤(d2)の市販品としては、例えば、ニューコール707SN、ニューコール714SF、ニューコール2308SF、ニューコール2360SN(日本乳化剤株式会社)、 ラテムルE−118B、ラテルムE−150、ラテムルWX、ラテムルPD−140(花王株式会社)等が挙げられる。
アルキルベンゼンスルホン酸塩系のアニオン性界面活性剤(d3)
アルキルベンゼンスルホン酸塩系のアニオン性界面活性剤(d3)(以下、アニオン性界面活性剤(d3)と略することがある)としては、下記式(4)で表される構造式のアルキルベンゼンスルホン酸又はその金属塩を挙げることができる。これらの中でも、特に、耐汚染性の向上の点からアルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム塩が好ましい。
Figure 0006544771
式(4)
(式(4)中のRは、炭素数1〜15の炭化水素基を表し、MはH、Na、K、 Li、NH 又は有機アンモニウムイオンを表す)
上記アニオン性界面活性剤(d3)の市販品としては、ニューコール210、ニューコール220−L(日本乳化剤株式会社)、ネオペレックスG−15、ネオペレックスG−25(花王株式会社)等が挙げられる。
スルホコハク酸塩系のアニオン性界面活性剤(d4)
上記スルホコハク酸塩系のアニオン性界面活性剤(d4)(以下、アニオン性界面活性剤(d4)と略することがある)としては、下記一般式(5)で表される構造式のジアルキルスルホコハク酸又はその金属塩を挙げることができる。
Figure 0006544771
式(5) (式(5)中のR、Rは、それぞれ同一又は異なって炭素数1〜15のアルキル基を表し、MはH、Na、K、Li、NH 又は有機アンモニウムイオンを表す)。
具体的には、例えば、モノアルキルスルホコハク酸エステル塩、ジアルキルスルホコハク酸エステル塩、スルホコハク酸アルキル二塩、ポリオキシエチレンアルキルスルホコハク酸二塩、アルキルアミンオキサイドビストリデシルスルホコハク酸ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウム、ジヘキシルスルホコハク酸ナトリウム、ジシクロヘキシルスルホコハク酸ナトリウム、ジアミルスルホコハク酸ナトリウム、ジイソブチルスルホコハク酸ナトリウム、イソデシルスルホコハク酸ジナトリウム、N−オクタデシルスルホコハク酸アミドジナトリウム、N−(1,2−ジカルボキシエチル)−N−オクタデシルスルホコハク酸アミドテトラナトリウム等が挙げられる。これらの中でも、特に、耐汚染性の向上の点からジアルキルスルホコハク酸ナトリウム塩が好ましい。
上記アニオン性界面活性剤(d4)の市販品としては、ペレックスOT−P、ペレックスTR、ペレックスCS、ペレックスTA(花王株式会社)、ニューコール290−A、ニューコール290−M、ニューコール291−M、ニューコール291−PG、ニューコール291−GL、ニューコール292−PG、ニューコール293(日本乳化剤株式会社)、ネオコールSW−C、ネオコールYSK、ネオコールP(第一工業製薬株式会社)が挙げられる。
また、上記アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩系のアニオン性界面活性剤(d1)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩系のアニオン性界面活性剤(d2)及びアルキルベンゼンスルホン酸塩系のアニオン性界面活性剤(d3)から選ばれる少なくとも1種類のアニオン性界面活性剤と、スルホコハク酸塩系のアニオン性界面活性剤(d4)から選ばれる少なくも1種類の界面活性剤は、固形分合計質量部を基準にして、[アニオン性界面活性剤(d1)+アニオン性界面活性剤(d2)+アニオン性界面活性剤(d3)]/アニオン性界面活性剤(d4)=20/80〜75/25(質量比)、好ましくは44/56〜70/30(質量比)の範囲が、耐汚染性、塗膜硬度及び加工性に優れた塗膜を得るために望ましい。
本発明の塗料組成物においてアニオン性界面活性剤(d)を配合する場合、その配合割合は、水酸基含有樹脂(a)と架橋剤(b)との固形分合計100質量部に対して、0.1〜20質量部、好ましくは2〜10質量部、さらに好ましくは2〜6質量部であることが、耐汚染性、塗膜硬度、加工性に優れた塗膜を得ることができる点から好適である。
窒素原子含有樹脂(e)
本発明の塗料組成物は、必要に応じて、窒素原子含有樹脂(e)を含有することによっ
て、耐汚染性を向上できる。窒素原子含有樹脂(e)としては、分子中にアミノ基、アンモニウム塩基、アミド基などの窒素原子含有基、窒素原子含有複素環等を有する樹脂が挙げられ、例えば、窒素原子を含有する、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂などを挙げることができる。また、窒素原子含有樹脂(e)は中和して使用することもできる。
上記窒素原子含有樹脂(e)の中でも、アミノ基又は第4級アンモニウム塩基含有重合性不飽和モノマー(e11)、窒素原子含有複素環を有する重合性不飽和モノマー(e12)及びN−置換されていてもよい(メタ)アクリルアミド化合物(e13)から選ばれる少なくとも1種の窒素原子含有重合性不飽和モノマー(e1)と、その他の重合性不飽和モノマー(e2)とのモノマー混合物を共重合することにより得られるアクリル樹脂が、耐汚染性の向上に好ましい。
以下、アミノ基又は第4級アンモニウム塩基含有重合性不飽和モノマー(e11)、窒素原子含有複素環を有する重合性不飽和モノマー(e12)及びN−置換されていてもよい(メタ)アクリルアミド化合物(e13)から選ばれる少なくとも1種の窒素原子含有重合性不飽和モノマー(e1)を「窒素原子含有重合性不飽和モノマー(e1)」と称することがある。
上記アミノ基又は第4級アンモニウム塩基含有重合性不飽和モノマー(e11)としては、例えば、2−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、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,N−ジプロピルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノブチル(メタ)アクリレートなどのアミノ基含有アミノアルキル(メタ)アクリレートモノマー、N,N−ジメチルアミノエチル(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−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジプロピルアミノエチル(メタ)アクリルアミドなどのアミノ基含有(メタ)アクリルアミド化合物、メタクリロイルオキシエチルトリメチルアンモニウムクロライド(アクリエステルDMC、商品名、三菱レイヨン社製)等の第4級アンモニウム塩基含有不飽和モノマー等を挙げることができる。
窒素原子含有複素環を有する重合性不飽和モノマー(e12)としては、(1)例えば、1−ビニル−2−ピロリドン、1−ビニル−3−ピロリドン等のビニルピロピドン化合物、(2)例えば、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、5−メチル−2−ビニルピリジン、5−エチル−2−ビニルピリジン等のビニルピリジン化合物、(3)例えば、1−ビニルイミダゾール、1−ビニル−2−メチルイミダゾール等のビニルイミダゾール化合物、(4)例えば、2−ビニルキノリン等のビニルキノリン化合物、(5)例えば、3−ビニルピペリジン、N−メチル−3−ビニルピペリジン等のビニルピペリジン化合物、(6)例えば、アクリロイルモルホリン、メタクリロイルモルホリン等の重合性不飽和基を有するモルホリン化合物等を挙げることができる。これらの窒素原子含有複素環を有する重合性不飽和モノマー(e12)のうち、(1)ビニルピロリドン化合物(好ましくは1−ビニル−2−ピロリドン等)、(3)ビニルイミダゾール化合物、(6)重合性不飽和基を有するモルホリン化合物等が好ましく、(1)ビニルピロリドン化合物、(6)重合性不飽和基を有するモルホリン化合物がより好ましい。
N−置換されていてもよい(メタ)アクリルアミド化合物(e13)は、アミノ基を有しないモノマーであり、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N−メチルメタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミドブチルエーテル、N−メチロールメタクリルアミドブチルエーテル、N−エチルアクリルアミド、N−エチルメタクリルアミド、N−n−プロピルアクリルアミド、N−n−プロピルメタクリルアミド、N−イソプロピルアクリルアミド、N−イソプロピルメタクリルアミド、N−シクロプロピルアクリルアミド、N−シクロプロピルメタクリルアミド、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、N−ヒドロキシメチルアクリルアミド、N−ヒドロキシメチルメタクリルアミド、N−ヒドロキシエチルアクリルアミド、N−ヒドロキシエチルメタクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルメタクリルアミド、N,N−ジエチルアクリルアミド、N,N−ジエチルメタクリルアミド、N−メチル,N−エチルアクリルアミド、N−メチル,N−エチルメタクリルアミド、N−メチロールアクリルアミドメチルエーテル、N−メチロールメタクリルアミドメチルエーテル、N−メチロールアクリルアミドエチルエーテル、N−メチロールメタクリルアミドエチルエーテル、N−メチロールアクリルアミドプロピルエーテル、N−メチロールメタクリルアミドプロピルエーテル、N−メチロールアクリルアミドブチルエーテル、N−メチロールメタクリルアミドブチルエーテル等を挙げることができる。これらのモノマーは、それぞれ単独でもしくは2種以上を組み合わせて使用することができる。
その他の重合性不飽和モノマー(e2)としては、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)アクリレートなどのアクリル酸又はメタクリル酸の炭素数2〜8のヒドロキシアルキルエステル、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート等の多価アルコールとアクリル酸又はメタクリル酸とのモノエステル化物、ポリブチレングリコールなどのポリエーテルポリオールと2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどの水酸基含有重合性不飽和モノマーとのモノエーテル;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートにε−カプロラクトンを開環重合させて得られるε−カプロラクトン変性ビニルモノマー(例えば、「プラクセルFA−1」「プラクセルFA−2」「プラクセルFA−3」「プラクセルFA−4」「プラクセルFA−5」「プラクセルFM−1」「プラクセルFM−2」「プラクセルFM−3」「プラクセルFM−4」「プラクセルFM−5」(以上、いずれもダイセル化学(株)製、商品名))などの水酸基含有重合性不飽和モノマー; 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、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、s−ブチル(メタ)アクリレート、t−ブチル(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、デシル(メタ)アクリレート、ウンデシル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、トリデシル(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(メタ)アクリレート「大阪有機化学社製」、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、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレートなどの炭素数1〜24の環構造を含んでいてもよいアクリル酸エステル化合物又はメタクリル酸エステル化合物;スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレンなどの芳香環含有ビニル化合物;プロピオン酸ビニル、酢酸ビニルなどのビニルエステル化合物;アクリロニトリル、メタクリロニトリルのニトリル化合物;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、ビニルシクロヘキセンモノエポキシド、N−グリシジルアクリルアミド、アリルグリシジルエーテルなどのエポキシ基含有ビニル化合物;アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのカルボキシル基含有ビニル化合物;無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水ハイミック酸などの酸無水物基含有ビニル化合物などが挙げられる。これらは1種で又は2種以上を組合せて使用することができる。
窒素原子含有樹脂(e)を製造する際の窒素原子含有重合性不飽和モノマー(e1)、その他の重合性不飽和モノマー(e2)の配合量は、窒素原子含有樹脂(e)を構成する全モノマー成分の合計量に対して、窒素原子含有重合性不飽和モノマー(e1):5〜70質量%、好ましくは15〜65質量%、その他の重合性不飽和モノマー(e2):30〜95質量%、好ましくは35〜85質量%の範囲内にあることが、塗膜性能向上の為に望ましい。
特に、窒素原子含有樹脂(e)を構成する全モノマーの合計量に対して、アミノ基又は第4級アンモニウム塩基含有重合性不飽和モノマー(e11)1〜30質量%、好ましくは5〜25質量%、窒素原子含有複素環を有する重合性不飽和モノマー(e12) 4〜60質量%、好ましくは10〜55質量%、N−置換されていてもよい(メタ)アクリルアミド化合物(e13)0〜20質量%、好ましくは0〜15質量%(なお「0質量%」は配合しないことを表す)、及びその他の重合性不飽和モノマー(e2)30〜95質量%、好ましくは35〜85質量%の範囲内にあることが、塗膜における耐汚染性の持続と塗膜硬度、加工性の点から好適である。
上記窒素原子含有重合性不飽和モノマー(e1)及びその他の重合性不飽和モノマー(e2)からなるモノマー混合物を共重合して窒素原子含有樹脂(e)を得る方法としては、それ自体既知のラジカル重合方法が好適に用いられ、塊状重合法、溶液重合法、塊状重合後に、懸濁重合を行う塊状−懸濁二段重合法等を用いることができる。
窒素原子含有樹脂(e)を得る方法としては、公知の任意の方法を用いることができるが、なかでも溶液重合法が好適である。溶液重合法による方法としては、例えば前記モノマー混合物を有機溶媒に溶解又は分解せしめ、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1〜10時間が好適である。
窒素原子含有樹脂(e)の製造において重合開始剤は、アクリル重合体等の製法で一般的に用いられている重合開始剤が用いられ、その量は、通常、窒素原子含有重合性不飽和モノマー(e1)及びその他の重合性不飽和モノマー(e2)の合計量に対して、0.1〜20質量%の範囲内である。
上記重合開始剤としては、例えば2,2’−アゾビスイソブチルニトリル、アゾビス−2−メチルブチロニトリル、アゾビスジバレロニトリル等のアゾ系重合開始剤;t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−アミルパーオキシ3,5,5−トリメチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、2,2−ビス(4,4−ジt−ブチルパーオキシシクロヘキシル)プロパン等の有機過酸化物系の重合開始剤などを挙げることができる。
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溶剤;コスモ石油社製のスワゾール310、スワゾール1000、スワゾール1500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種で又は2種以上を組合せて使用することができる。共重合時において、上記有機溶剤は、窒素原子含有重合性不飽和モノマー(e1)及びその他の重合性不飽和モノマー(e2)の合計量に対して、通常、400質量%以下となる範囲で使用される。
窒素原子含有樹脂(e)を得る共重合反応において、モノマー成分や重合開始剤の添加方法は特に制約されるものではないが、重合開始剤は重合初期に一括仕込みするよりも重合初期から重合後期にわたって分割滴下することが、不良な架橋物の生成の抑制などの点から好適である。
上記共重合反応によって得ることができる窒素原子含有樹脂(e)は、重量平均分子量が5,000〜30,000、より好ましくは8,000〜20,000の範囲であることが、樹脂製造時の取り扱い易さ(著しく高くない樹脂粘度)、塗膜の塗膜硬度、加工性の点から適している。
上記重量平均分子量は、窒素原子含有樹脂(e)が、分子中に、アミノ基、アンモニウム基及び窒素原子含有複素環から選ばれる少なくとも1種の基を有する窒素原子含有樹脂(e)である場合、ゲルパーミエーションクロマトグラフ装置として「HLC−8120GPC」(東ソー社製、商品名)を使用し、カラムとして、「TSKgel Super−H3000」を1本、及び「TSKgel Super−H2500」を2本(東ソー(株)社製、商品名)の計3本を用い、検出器として示差屈折率計を使用し、移動相としてテトラヒドロフラン(トリエタノールアミンを0.5質量%含む)、測定温度25℃、流速0.6mL/minの条件下で求めることができる。
本発明の塗料組成物において窒素原子含有樹脂(e)を配合する場合、その配合割合は、
水酸基含有樹脂(a)と架橋剤(b)との固形分合計100質量部に対して、0.1〜20質量部、好ましくは2〜16質量部、さらに好ましくは3〜10質量部であることが、耐汚染性と塗膜硬度、加工性に優れた塗膜を得ることができることから好適である。
イオン液体(f)
本発明の塗料組成物は、耐汚染性の向上を目的として、必要に応じて、イオン液体(f)を含有できる。なおイオン液体(f)は、イオン(アニオン、カチオン)のみから構成される液体化合物塩である。このようなイオン液体(f)のアニオン成分としては、例えば、ハロゲン化物イオン、SCN、BF4−、ClO4−、PF6−、(CFSO、(CFCFSO、CFSO 、CFCOO、Ph、(CFSO、PF(C などが挙げられる。カチオン成分としては、アンモニウムイオンなどが挙げられる。具体的には、イオン液体(f)としては、例えば、特開2012−72130号公報に挙げられるイオン液体が使用できる。
イオン液体(f)の市販品としては、例えば、アミノイオンAS100、アミノイオンAS200、アミノイオンAS300、アミノイオンAS400(以上、日本乳化剤、商品名);Elexcel IL−110、Elexcel IL−120、Elexcel IL−220、Elexcel IL−230(以上、第一工業製薬製、商品名)が挙げられる。
本発明の塗料組成物においてイオン液体(f)を使用する場合、その配合割合は、水酸基含有樹脂(a)と架橋剤(b)との固形分合計量100質量部に対して、0.1〜20質量部、好ましくは0.2〜10質量部、さらに好ましくは0.5〜6質量部の範囲内であることが、塗料安定性、耐汚染性の向上の為に適している。
その他の成分
また、本発明の塗料組成物は、必要に応じて、その他の成分として、潤滑性付与剤、着色顔料、体質顔料、防錆顔料などの顔料、硬化触媒、顔料分散剤、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、消泡剤、表面調整剤、カチオン性界面活性剤、フッ素系界面活性剤、樹脂粒子、シリカ微粉末等の艶消し剤、有機溶剤など、従来から塗料に使用されている公知の材料を含有することができる。
上記潤滑性付与剤としては、塗面外観を劣化させず、塗膜表面に滑り性を付与することができるものであれば、従来、塗料分野で既知の潤滑剤を使用することができ、代表例として、例えば、ポリエチレンワックスなどのポリオレフィンワックス;ポリエーテル変性シリコーンオイル、高級脂肪酸エステル変性シリコーンオイル、高級アルコキシ変性シリコーンオイルなどの変性シリコーンオイル;マイクロクリスタリンワックスなどパラフィンワックス;モンタンワックス、ラノリンワックス、カルナウバワックス、蜜ロウ、鯨ロウなどの脂肪酸エステルワックス、四フッ化エチレンなどのフッ素系ワックスを挙げることができる。
上記顔料としては、具体的には、チタン白、亜鉛華などの白色顔料;シアニンブルー、インダスレンブルーなどの青色顔料;シアニングリーン、緑青などの緑色顔料;アゾ系やキナクリドン系などの有機赤色顔料、ベンガラなどの無機赤色顔料;ベンツイミダゾロン系、イソインドリノン系、イソインドリン系及びキノフタロン系などの有機黄色顔料、チタンイエロー、黄鉛、黄色酸化鉄などの黄色顔料;カーボンブラック、黒鉛、松煙などの黒色顔料等の着色顔料;クレー、タルク、バリタ、炭酸カルシウム等の体質顔料;トリポリリン酸アルミニウム、モリブデン酸亜鉛、五酸化バナジウムなどの防錆顔料;を挙げることができる。
上記カチオン性界面活性剤としては、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、アルキルアミン系カチオン性界面活性剤、第4級アンモニウム塩系カチオン性界面活性剤などが挙げられる。
具体的には、ココナットアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート等のアルキルアミン系カチオン性界面活性剤;ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、セチルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリメチルアンモニウムクロライド、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド、アルキルベンジルジメチルアンモニウムクロライド等の第4級アンモニウム塩系カチオン性界面活性剤;が挙げられる。
上記カチオン性界面活性剤の市販品には、アセタミン24、アセタミン86(以上、花王社製、アルキルアミン系カチオン性界面活性剤)、DISPER BYK−108、DISPER BYK−109、DISPER BYK−116、DISPER BYK−161(以上、ビックケミージャパン社製、アルキルアミン系カチオン性界面活性剤)、コータミン24P、コータミン86Pコンク、コータミン60W、コータミン86W、コータミンD86P、サニゾールC、サニゾールB−50(以上、花王社製、第4級アンモニウム塩系カチオン性界面活性剤)、カチオーゲンTML、カチオーゲンTMP、カチオーゲンTMS、カチオーゲンES−O、カチオーゲンES−L、カチオーゲンES−P、カチオーゲンDDM−PG、カチオーゲンS、カチオーゲンBC−50、カチオーゲンD2、カチオーゲンTBB(以上、第一工業製薬社製、第4級アンモニウム塩系カチオン性界面活性剤)等が挙げられる。
上記フッ素系界面活性剤としては、例えば、パーフルオロアルキル基を含有するスルホン酸塩型、パーフルオロアルキル基を含有するカルボン酸塩型、パーフルオロアルケニル基を含有するスルホン酸塩型、パーフルオロアルケニル基を含有するカルボン酸塩型等のアニオン性フッ素系界面活性剤;パーフルオロアルキル基を含有するベタイン型の両性フッ素系界面活性剤;パーフルオロアルキル基又はパーフルオロアルケニル基を含有する4級アンモニウム塩型カチオン性フッ素系界面活性剤;パーフルオロアルキル基を含有するエチレンオキシド付加物型、パーフルオロアルキル基を含有するアミンオキサイド型、パーフルオロアルキル基を含有するオリゴマー型等のノニオン性フッ素系界面活性剤が挙げられる。
上記のフッ素系界面活性剤の中でもパーフルオロアルキル基又はパーフルオロアルケニル基を含有する4級アンモニウム塩型のカチオン性フッ素系界面活性剤が、耐汚染性向上の為に好ましい。上記フッ素系界面活性剤としては市販品を使用でき、例えば、フタージェント100、フタージェント310、フタージェント320、フタージェント501L(以上、ネオス社製)、BYK−300、BYK−333、BYK−355、BYK−356、BYK−358N(以上、ビックケミー・ジャパン社製、商品名)等が挙げられる。上記フッ素系界面活性剤は、それぞれ単独でもしくは2種以上組み合わせて使用することができる。
上記硬化触媒は、水酸基含有樹脂(a)と架橋剤(b)との反応を促進するために必要に応じて配合されるものであり、架橋剤(b)がアミノ樹脂である場合には、スルホン酸化合物又はスルホン酸化合物のアミン中和物が好適に用いられる。
上記スルホン酸化合物の代表例としては、p−トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ジノニルナフタレンスルホン酸、ジノニルナフタレンジスルホン酸などを挙げることができる。スルホン酸化合物のアミン中和物におけるアミンとしては、1級アミン、2級アミン、3級アミンのいずれであってもよい。これらのうち、塗料安定性、反応促進効果、得られる塗膜物性などの点から、p−トルエンスルホン酸のアミン中和物及び/又はドデシルベンゼンスルホン酸のアミン中和物が好適である。
架橋剤(b)が、ブロック化ポリイソシアネート化合物である場合には、硬化触媒としては、オクチル酸錫、ジブチル錫ジ(2−エチルヘキサノエート)、ジオクチル錫ジ(2−エチルヘキサノート)、ジオクチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫オキサイド、モノブチル錫トリオクテート、2−エチルヘキン酸鉛、オクチル酸亜鉛などの有機金属化合物を挙げることできる。
本発明の塗料組成物において硬化触媒を使用する場合、その配合割合は、水酸基含有樹脂(a)と架橋剤(b)との固形分合計量100質量部に対して、0.1〜5.0質量部、好ましくは0.2〜1.5質量部が、塗膜硬度の面から適している。
上記樹脂粒子としては、例えば、尿素とアルデヒド成分との縮合反応により得られた樹脂を粉砕処理した粉末状のものが挙げられ、平均粒子径1〜10μm、好ましくは2〜8μmの粒子径が適している。上記平均粒子径は、MT3300(日機装社製、商品名、マイクロトラック粒度分布測定装置)を使用し、レーザー回折散乱法により測定された体積基準粒度分布のメジアン径(d50)の値である。アルデヒド成分としては、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、クロトンアルデヒド、ベンズアルデヒド等が使用可能である。この中でもホルムアルデヒドを用いた場合、縮合反応が進み易く好都合である。
樹脂粒子の市販品としては、パーゴパックM3、パーゴパックM4、パーゴパックM5(以上、ロンザジャパン社製、商品名)、SOOFINE JJ POWDER(杭州精彩化工社製、商品名)等が挙げられる。
本発明の塗料組成物に配合される樹脂粒子は、艶消し塗膜とする場合に、所望の艶消塗膜の度合に応じて配合することができ、配合する場合には、水酸基含有樹脂(a)と架橋剤(b)との固形分合計100質量部に対して通常、樹脂粒子が1〜50質量部、好ましくは2〜30質量部、さらに好ましくは3〜15質量部の範囲内であることが、塗料安定性、艶消塗膜を得る面から望ましい。
本発明の塗料組成物は、水酸基含有樹脂(a)、架橋剤(b)、耐汚染化剤(c)、必要に応じて、アニオン性界面活性剤(d)、窒素原子含有樹脂(e)、イオン液体(f)及び前記その他の成分を均一に混合して得ることができる。
本発明の塗料組成物を塗装するに際しては、フォードカップNo.4(20℃)で10〜100秒間の範囲の粘度が得られるよう、固形分濃度を20〜60質量%、好ましくは30〜50質量%の範囲内に調整することが望ましい。
塗膜形成方法
本発明の塗料組成物を用いた塗膜形成方法は、金属板上の片面又は両面上に、プライマー塗膜を形成し、プライマー塗膜の少なくとも片面上に、前記塗料組成物による上塗塗膜を形成する。
被塗物である上記金属板としては、例えば、冷延鋼板、溶融亜鉛メッキ鋼板、電気亜鉛メッキ鋼板、合金亜鉛メッキ鋼板(鉄−亜鉛、アルミニウム−亜鉛、ニッケル−亜鉛などの合金亜鉛メッキ鋼板)、アルミニウム板、ステンレス鋼板、銅板、銅メッキ鋼板、錫メッキ鋼板等が挙げられる。
上記金属板の表面が油等汚染物質で汚染されていなければそのままプライマー塗装してもかまわないが、塗膜との付着性、耐食性を改善するために、脱脂や金属表面処理を施すのが望ましい。公知の金属板の表面処理方法としては、リン酸塩系表面処理、クロム酸塩系表面処理、ジルコニウム系表面処理などが挙げられる。
金属板上にプライマー塗膜を形成するプライマー塗料としては、着色カラー鋼板塗装分野、産業用機械塗装分野、金属部品塗装分野等で用いられるプライマー塗料を適用することができる。環境保護の観点からクロム系防錆成分を含有しないクロムフリープライマー塗料を使用することが好ましい。
上記クロムフリープライマー塗料は、金属板や金属表面処理の種類によって適宜選択されるが、特にエポキシ系プライマー塗料、ポリエステル系プライマー塗料及びそれらの変性プライマー塗料が好適であり、加工性が特に要求される場合はポリエステル系プライマー塗料が好適である。プライマー塗料は、乾燥膜厚が1〜30μm、好ましくは乾燥膜厚で2〜20μmとなるようにロール塗装、スプレー塗装等公知の塗装方法により塗装され、通常、雰囲気温度80〜300℃の温度で5秒間〜1時間程度、コイルコート塗装する場合には、素材到達最高温度が140〜250℃となる条件で15秒間〜120秒間加熱して硬化させて、プライマー塗膜を得ることができる。
上記プライマー塗膜は一層であってもよいし、第1のプライマー塗膜の上に第2のプライマー塗膜(中塗塗膜)が形成された二層であってもよい。プライマー塗膜を二層とする場合、第1のプライマー塗膜に防食機能を持たせ、第2のプライマー塗膜(中塗塗膜)に、加工性、耐チッピング性能を持たせるなど、二層のプライマー塗膜に異なる機能を持たせることもできる。
上記塗膜形成方法において、上塗塗料である本発明の塗料組成物は、上記プライマー塗膜の少なくとも片面上に塗装される。塗装方法としては、カーテン塗装、ロールコータ塗装、浸漬塗装及びスプレー塗装等を挙げることができ、通常、乾燥膜厚が5〜50μm、好ましくは8〜30μmの範囲内となるように塗装される。
本発明の塗料組成物をコイルコート塗装する場合、その塗装方法に制限はないがコイルコート塗装の経済性からカーテン塗装、ロールコーター塗装が推奨される。ロールコーター塗装を適用する場合には、実用的には通常の2本ロールによるボトムフィード方式(いわゆる、リバース塗装、ナチュラル塗装)が好適に行われるが、塗面の均一性を最良のものにするため3本ロールによるトップフィードもしくはボトムフィード方式を行うこともできる。
本発明の塗料組成物による塗膜の硬化条件は、通常、素材到達最高温度120〜260℃で15秒間〜30分間程度である。コイルコーティングなどによって塗装するプレコート塗装分野においては、通常、素材到達最高温度160〜260℃で焼付時間15〜90秒間の範囲で行なわれる。
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。本発明は、以下の実施例により何ら限定されるものではない。なお、以下、「部」及び「%」はいずれも質量基準によるものとする。
ポリエステル樹脂の製造 製造例1 ポリエステル樹脂溶液No.1の製造 温度計、攪拌機、加熱装置及び精留搭を具備した反応装置に、下記「混合物(1)」を仕込み、160℃まで昇温し、さらに160℃〜230℃まで3時間かけて徐々に昇温した。 次いで、230℃で30分間反応を続けた後、精留搭を水分離機と置換し、内容物にキシレンを加え水分離機にもキシレンを入れて、水とキシレンとを共沸させて縮合水を除去し、酸価が5mgKOH/gになるまで反応させた後、冷却し、反応物にシクロヘキサノンを加えて、固形分55%のポリエステル樹脂溶液No.1を得た。得られた樹脂は、酸価5mgKOH/g、水酸基価72mgKOH/g、数平均分子量3,100を有していた。
「混合物(1)」
イソフタル酸 0.6モル
アジピン酸 0.3モル
1,4−シクロヘキサンジメタノール 0.3モル
ネオペンチルグリコール 0.6モル
トリメチロールプロパン 0.1モル。
製造例2 ポリエステル樹脂溶液No.2の製造
表1の配合内容とする以外は製造例1と同様にして、ポリエステル樹脂溶液No.2を
得た。
製造例3 ポリエステル樹脂溶液No.3の製造
温度計、攪拌機、加熱装置及び精留搭を具備した反応装置に、「混合物(2)」を仕込み、160℃まで昇温し、さらに160℃〜230℃まで3時間かけて徐々に昇温した。 次いで、230℃で30分間反応を続けた後、精留搭を水分離機と置換し、内容部にキシレンを加え水分離機にもキシレンを入れて、水とキシレンとを共沸させて縮合水を除去し、酸価が3mgKOH/g以下になるまで反応させ、冷却し、140℃にてヘキサヒドロ無水フタル酸0.5モル添加して、140℃で2時間保持した後冷却した。
その後、反応物にシクロヘキサノンを加えて、固形分55%のポリエステル樹脂No.3溶液を得た。得られた樹脂は、酸価33mgKOH/g、水酸基価137mgKOH/g、数平均分子量2,400を有していた。
「混合物(2)」
ヘキサヒドロ無水フタル酸 0.5モル
イソフタル酸 0.4モル
3,3−ペンタンジメタノール 0.2モル
ネオペンチルグリコール 0.2モル
トリメチロールプロパン 0.6モル。
製造例4 ポリエステル樹脂溶液No.4の製造
表1の配合内容とする以外は製造例3と同様にして、ポリエステル樹脂No.4溶液
を得た。
Figure 0006544771
窒素原子含有樹脂(e)の製造例
製造例5 窒素原子含有樹脂No.1溶液の製造 温度計、還流冷却器、及び攪拌機を備えた内容積4リットルのフラスコに、スワゾール1000(コスモ石油(株)製、芳香族炭化水素系有機溶剤)28部及びトルエン85部を加え、次いでN,N-ジメチルアミノエチルメタクリレート15部、1−ビニル−2−ピロリドン50部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート15部、2−エチルヘキシルメタクリレート20部及びアゾビスメチルブチロニトリル4部の混合物を、窒素ガス下で110℃において反応させた。 次に、トルエンで固形分を調整し、固形分55質量%の窒素原子含有樹脂No.1溶液を得た。窒素原子含有樹脂No.1溶液の固形分は、アミン価35mgKOH/g、水酸基価33mgKOH/g、重量平均分子量11,000であった。
製造例6〜9 窒素原子含有樹脂No.2溶液〜No.5溶液の製造 表2に示す組成のモノマー混合物を使用する以外は、製造例5と同様にして、窒素原子含有樹脂No.2溶液〜No.5溶液を得た。
Figure 0006544771
(注1)アクリエステルDMC78:三菱レイヨン社製、商品名、メタクリロイルオキ
シエチルトリメチルアンモニウムクロライド、第4級アンモニウム塩基含有重合性飽和モノマー
(注2)プラクセルFM−3:ダイセル化学工業社製、商品名、2−ヒドロキシエチルメタクリレートのε−カプロラクトン変性ビニルモノマー。
耐汚染化剤(c)の製造例
製造例10 耐汚染化剤Aの製造
撹拌装置、温度計、冷却管、窒素ガス導入口を備えた容積1リットルのフラスコにおける空気を窒素置換し、イソステアリルアクリレート(大阪有機化学工業社製)100部、プロピレングリコールモノメチルエーテル310部を加えて、室温にて撹拌した。
次に、フラスコ内に、メルカプトプロパンスルホン酸ナトリウム54.8部とトリエチルアミン0.16部を脱イオン水55部に溶解させた溶液を、30分間に渡って加えた。その後、フラスコ内の反応溶液を攪拌しながら40℃以下で3時間保持して化合物を得た。得られた化合物は、1H−NMR測定分析の結果、下記構造式の耐汚染化剤A(注5)であった。
(注5)耐汚染化剤A:
Figure 0006544771
製造例11 耐汚染化剤Bの製造
撹拌装置、温度計、冷却管、窒素ガス導入口を備えた容積1リットルのフラスコにおける空気を窒素置換し、2−エチルヘキシルアクリレート100部、プロピレングリコールモノメチルエーテル360部を加えて、室温にて撹拌した。
次に、フラスコ内に、メルカプトプロパンスルホン酸ナトリウム96.9部とトリエチルアミン0.20部を脱イオン水100部に溶解させた溶液を、30分間に渡って加えた。その後、フラスコ内の反応溶液を攪拌しながら40℃以下で3時間保持して化合物を得た。得られた化合物は、1H−NMR測定分析の結果、下記構造式の耐汚染化剤B(注6)であった。
(注6)耐汚染化剤B:
Figure 0006544771
製造例12 耐汚染化剤Cの製造
撹拌装置、温度計、冷却管、窒素ガス導入口を備えた容積1リットルのフラスコにおける空気を窒素置換し、イソステアリルアクリレート(大阪有機化学工業社製)100部、メタノール100部を加えて、室温にて撹拌した。
次に、フラスコ内に、メルカプトプロパンスルホン酸トリメチルアンモニウム70.6部、トリエチルアミン1.8部をメタノール298部に溶解させた溶液を、30分間に渡って加えた。その後フラスコ内の反応溶液を攪拌しながら40℃以下で3時間保持して化合物を得た。得られた化合物は、1H−NMR測定分析の結果、下記構造式の耐汚染化剤C(注7)であった。
(注7)耐汚染化剤C:
Figure 0006544771
製造例13 耐汚染化剤Dの製造
撹拌装置、温度計、冷却管、窒素ガス導入口を備えた容積1リットルのフラスコにおける空気を窒素置換し、2−(パーフルオロブチル)エチルアクリレート100部、メタノール62部を加えて、室温にて撹拌した。
次に、フラスコ内に、メルカプトプロパンスルホン酸ナトリウム56部、トリエチルアミン0.16部を脱イオン水102部に溶解させた溶液を、30分間に渡って加えた。その後フラスコ内の反応溶液を攪拌しながら40℃以下で3時間保持して化合物を得た。 得られた化合物は、1H−NMR測定分析の結果、下記構造式の耐汚染化剤D(注8)であった。
(注8)耐汚染化剤D:
Figure 0006544771
製造例14 耐汚染化剤Eの製造
撹拌装置、温度計、冷却管、窒素ガス導入口を備えた容積1リットルのフラスコにおける空気を窒素置換し、イソステアリルアクリレート(大阪有機化学工業社製)、プロピレングリコールモノメチルエーテル300部を加えて、室温にて撹拌した。
次に、フラスコ内に、アミノエタンスルホン酸ナトリウム45.3部をメタノール200部と脱イオン水18部に溶解させた溶液を、30分間に渡って加えた。その後、フラスコ内の反応溶液を攪拌しながら40℃以下で3時間保持して化合物を得た。
得られた化合物は、1H−NMR測定分析の結果、下記構造式の耐汚染化剤E(注9)であった。
(注9)耐汚染化剤E:
Figure 0006544771
製造例15 耐汚染化剤Fの製造
撹拌装置、温度計、冷却管、窒素ガス導入口を備えた容積1リットルのフラスコにおける空気を窒素置換し、4−ヒドロキシ安息香酸ベンジルエステル100部、ナトリウムメトキシド23.7部及びトルエン200部を加えて、室温にて2時間撹拌した。その後、生成したメタノールを減圧下にて留去した。
次に、フラスコ内に、1,3−プロパンスルトン53.5部をトルエン200部に溶解させた溶液を、30分間に渡って加えた。その後、フラスコ内の反応溶液を攪拌しながら60℃にて3時間保持して化合物を得た。得られた化合物は、1H−NMR測定分析の結果、下記構造式の耐汚染化剤F(注10)であった。
(注10)耐汚染化剤F:
Figure 0006544771
製造例16 耐汚染化剤Gの製造
撹拌装置、温度計、冷却管、窒素ガス導入口を備えた容積1リットルのフラスコにおける空気を窒素置換し、グリシンベンジルエステル50部、メタノール200部を加えて、室温にて2時間撹拌した。
次に、フラスコ内に、1,3−プロパンスルトン79部をメタノール185部に溶解させた溶液を、30分間に渡って加えた。フラスコ内の反応溶液を攪拌しながら室温で3時間保持し、その後35℃にて3時間保持し、次に、50%水酸化ナトリウム水溶液48.5部を加えて30分間攪拌して化合物を得た。得られた化合物は、1H−NMR測定分析の結果、下記構造式の耐汚染化剤G(注11)であった。
(注11)耐汚染化剤G:
Figure 0006544771
製造例17 耐汚染化剤Hの製造
撹拌装置、温度計、冷却管、窒素ガス導入口を備えた容積1リットルのフラスコ内における空気を窒素置換し、イソステアリルアクリレート(大阪有機化学工業社製)100部、プロピレングリコールモノメチルエーテル300部を加えて、室温にて撹拌した。
次に、フラスコ内に、アミノエタンスルホン酸ナトリウム22.6部をメタノール100部と脱イオン水9部に溶解させた溶液を、30分間に渡って加えた。その後、フラスコ内の反応溶液を攪拌しながら40℃以下で5時間保持して化合物を得た。得られた化合物は、1H−NMR測定分析の結果、下記構造式の耐汚染化剤H(注12)であった。
(注12)耐汚染化剤H:
Figure 0006544771
製造例18 耐汚染化剤Iの製造
撹拌装置、温度計、冷却管、窒素ガス導入口を備えた容積1リットルのフラスコにおける空気を窒素置換し、イソステアリルアクリレート(大阪有機化学工業社製)100部、プロピレングリコールモノメチルエーテル200部を加えて、室温にて撹拌した。
次に、フラスコ内に、メルカプトプロピオン酸ナトリウム39.5部をプロピレングリコールモノメチルエーテル42部とイオン水6部に溶解させた溶液を、30分間に渡って加えた。その後、フラスコ内の反応溶液を攪拌しながら40℃以下で3時間保持して化合物を得た。得られた化合物は、1H−NMR測定分析の結果、下記構造式の耐汚染化剤I(注13)であった。
(注13)耐汚染化剤I:
Figure 0006544771
製造例19 耐汚染化剤Jの製造
撹拌装置、温度計、冷却管、窒素ガス導入口を備えた容積1リットルのフラスコにおける空気を窒素置換し、イソステアリルアクリレート(大阪有機化学工業社製)100部、プロピレングリコールモノメチルエーテル200部を加えて、室温にて撹拌した。
次に、フラスコ内に、N−メチルアミノエタンスルホン酸ナトリウム49.6部をプロピレングリコールモノメチルエーテル100部と脱イオン水25.5部に溶解させた溶液を、30分間に渡って加えた。その後、フラスコ内の反応溶液を攪拌しながら40℃以下で3時間保持して化合物を得た。得られた化合物は、1H−NMR測定分析の結果、下記構造式の耐汚染化剤J(注14)であった。
(注14)耐汚染化剤J:
Figure 0006544771
比較製造例1 耐汚染化剤Kの製造
撹拌装置、温度計、冷却管、空気バブリング装置を備えた容積1リットルのフラスコ内に、イソステアリルアクリレート(大阪有機化学工業社製)100部、p−メトキシフェノール0.22部、エチレングリコールモノブチルエーテル192部を加えて、室温にて撹拌した。
次に、フラスコ内に、亜硫酸水素ナトリウム64部、水酸化ナトリウム12.3部を脱イオン水192部に溶解させた溶液を、30分間に渡って加えた。その後、フラスコ内の反応溶液に空気をバブリングし、激しく攪拌しながら100℃で2時間保持して化合物を得た。得られた化合物は、1H−NMR測定分析の結果、下記構造式の耐汚染化剤K(注15)であった。
下記構造式の耐汚染化剤K(注15)であった。
(注15)耐汚染化剤K:
Figure 0006544771
実施例1 塗料組成物No.1の製造 製造例1で得たポリエステル樹脂溶液No.1を80部(固形分)、サイメル303(注3)20部(固形分)、製造例10で得られた耐汚染化剤A(注5)6部(固形分)及びタイペークCR−95(注21)120部、ドデシルベンゼンスルホン酸0.5部に、有機溶剤(シクロヘキサノン/スワゾール1500=40/60(質量比)の混合溶剤)を加えて希釈し、粘度80秒(フォードカップ#4、25℃)の塗料組成物No.1を得た。
実施例2〜40 塗料組成物No.2〜No.40の製造 表3〜表4に示す配合内容する以外は、実施例1と同様にして、塗料組成物No.2〜No.40を得た。
Figure 0006544771
Figure 0006544771
比較例1 塗料組成物No.41の製造
製造例1で得たポリエステル樹脂No.1溶液100部(固形分)、耐汚染化剤A(注5)6部(固形分)、タイペークCR−95(注21)120部、ドデシルベンゼンスルホン酸0.5部、有機溶剤(シクロヘキサノン/スワゾール1500、40/60の混合溶剤)を加えて希釈し、粘度80秒(フォードカップ#4、25℃)の塗料組成物No.41を得た。
比較例2〜17 塗料組成物No.42〜No.57の製造
表5に示す配合内容する以外は、比較例1と同様にして、塗料組成物No.42〜No.57を得た。
Figure 0006544771
(注3)サイメル303:ダイセル・オルネクス社製、商品名、メチルエーテル化メラミン樹脂(注4)スミジュールBL3175:住化バイエルウレタン社製、商品名、メチルエチルケトオキシムブロック化・ヘキサメチレンジイソシアネートのヌレート体
(注16)ニューコール271−A:日本乳化剤社製、商品名、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸系のアニオン性界面活性剤(d1)
(注17)ニューコール707SN:日本乳化剤社製、商品名、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩系のアニオン性界面活性剤(d2)
(注18)ニューコール210:日本乳化剤社製、商品名、アルキルベンゼンスルホン酸塩系のアニオン性界面活性剤(d3)
(注19)ニューコール290−A:日本乳化剤社製、商品名、スルホコハク酸系のアニオン性界面活性剤(d4)
(注20)アミノイオンAS100:日本乳化剤社製、商品名、イオン液体(f)
(注21)タイペークCR−95:石原産業社製、商品名、チタン白
(注22)MKCシリケートMS56S:三菱化学社製、商品名、テトラメトキシシランの縮合物であるメチルエステル化シリケート
(注23)MKCシリケートMS58B30:三菱化学社製、商品名、テトラアルコキシシランの縮合物であるメチル/ブチル混合エステル化シリケート。
試験板の作成
乾燥膜厚3μmのプライマー塗膜を形成した亜鉛−アルミニウム合金メッキ鋼板(GL材、板厚0.35mm)上に、ロールコーターにて、上記実施例及び比較例で得た塗料組成物No.1〜No.57を各々乾燥膜厚18μmとなるように塗装し、素材到達最高温度が220℃となる条件で40秒間焼き付けて各試験板を得た。各試験板を用いて、後記の試験条件に従って、試験した結果を前記表3〜表5に示す。
(注24)ヒューム発生性: 図1に示すモデル図の試験セットを用い、下記工程により塗装板から発生するヒュームを評価した。
工程1:試験板(1)を140℃で3分間にて、予備加熱をする。
工程2:次いで、230℃にしたホットプレート(3)上に、予備加熱した試験板(1)を置いて、塗装板から出るヒュームを逃がさないためのワク(2)で試験板(1)を囲む。
工程3:塗装板から出るヒュームを捕集するために、ワク(2)の上に鋼板(4)を置いて、鋼板(4)の上に、氷水を入れた4リットル丸缶(5)を載せて、発生したヒュームを直ぐに冷却する為に、40秒間放置する。
工程4:試験板(1)を新しくして、上記工程1〜工程3の作業を10回繰り返し、その後、鋼板(4)を取り出して、下記基準に従って外観を評価した。
◎は、鋼板(4)にヒュームがわずかに付着しているが、干渉感はない
○は、鋼板(4)にヒュームが付着して、干渉感がみられるがヤニの付着はない。
△は、鋼板(4)にヒュームが付着して、干渉感がみられ、かつヤニの付着がみられる。
×は、鋼板(4)にヒュームが付着し、白濁しているか又はヤニの付着が著しくみられる。
(注25)初期の塗面外観: ○は、塗面に、ハジキ、凹み、ブツなどの塗面異常や曇りが認められない。 △は、ハジキ、凹み、ブツなどの塗面異常が認められないが、塗面に曇りが認められる。 ×は、塗面にハジキ、凹み、ブツなどの塗面異常が認められる。
(注26)鉛筆硬度:
試験板の塗膜について、JIS K 5600−5−4(1999)に規定する鉛筆引っかき試験を行い、塗膜の破れによる評価を行った。硬度が高いほうが好ましい。
(注27)屋外曝露試験:
屋外曝露試験片(100×300mmの大きさに切断した試験板)を、軒先をモデル化した設置台に、塗膜が北側に面するように、垂直から4度の角度を付けて取り付け、東京都大田区の関西ペイント(株)屋上にて曝露試験を行い、「暴露開始から2ヶ月後」「暴露開始から24ヶ月後」において、初期塗板との色差(△E)をJIS Z8370に基づいて、スガ試験機(株)製の多光源分光測色計MSC−5Nを用いて測定し、以下の基準により評価した。 ◎は、△Eが1未満 ○は、△Eが1以上かつ2未満 △は、△Eが2以上かつ5未満、 ×は、△Eが5以上。
(注28)加工性:
20℃の室内において、塗面を外側にして万力にて試験板を180度折曲げて、折曲げ部分にワレが発生しなくなるT数を表示した。T数とは、折曲げ部分の内側に何もはさまずに180度折曲げを行なった場合を0T、試験板と同じ厚さの板を1枚はさんで折曲げた場合、1T、2枚の場合2T、・・・(以下同様)・・・、6枚の場合6Tとした。結果を以下により判定した。 ◎は、2T折曲げ加工において、ワレが認められない ○は、2T折曲げ加工ではワレが認められるが、4T折曲げ加工においてワレが認められない △は、4T折曲げ加工ではワレが認められるが、6T折曲げ加工においてワレが認められない ×は、6T折曲げ加工において、ワレが認められる。
(注29)60度鏡面光沢度: JIS Z 8741(1997)に規定の60度鏡面光沢度に従い、60度鏡面反射率を測定した。
焼付け時のヒューム発生量を低減し、かつ屋外暴露時において長期間にわたって耐汚染性を維持でき、さらに加工性が良好な塗装板を提供できる。
1.塗装板から出るヒュームを逃がさないためのワク
2.塗装板
3.ホットプレート
4.塗装板から出るヒュームを捕集するための鋼板
5.発生したヒュームを直ぐに冷却する為に氷水を入れた4リットル丸缶

Claims (5)

  1. 水酸基含有樹脂(a)、架橋剤(b)及び下記式(1)で表される耐汚染化剤(c)を含有する塗料組成物であって、水酸基含有樹脂(a)と架橋剤(b)との固形分合計100質量部に対して、耐汚染化剤(c)を0.1〜10質量部含有する塗料組成物。
    耐汚染化剤(c):
    Figure 0006544771
    式(1)
    (式(1)における、Xはスルホン酸基、スルホン酸塩基、カルボキシル基及びカルボン酸塩基から選ばれる基を表し、Yは硫黄原子、酸素原子、並びに直鎖状又は分岐状の窒素原子を有する基から選ばれる原子又は基を表し、Rは炭素数1〜8である、アルキレン基、フェニレン基及びフェニルアルキレン基から選ばれる基を表し、Rは炭素数1〜8である、アルキレン基、フェニレン基、フェニルアルキレン基から選ばれる基を表し、Rは炭素数6〜24である、アルキル基、フッ化アルキル基、フェニル基、アラルキル基から選ばれる基を表す)
  2. 水酸基含有樹脂(a)と架橋剤(b)との固形分合計100質量部に対して、下記のアニオン性界面活性剤(d)を0.1〜20質量部含有する請求項1に記載の塗料組成物。
    アニオン性界面活性剤(d):
    アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸塩系のアニオン性界面活性剤(d1)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸エステル塩系のアニオン性界面活性剤(d2)、アルキルベンゼンスルホン酸塩系のアニオン性界面活性剤(d3)及びスルホコハク酸塩系のアニオン性界面活性剤(d4)から選ばれる少なくとも1種のアニオン性界面活性剤
  3. 水酸基含有樹脂(a)と架橋剤(b)との固形分合計100質量部に対して、下記特徴の窒素原子含有樹脂(e)を0.1〜20質量部含有する請求項1又は2に記載の塗料組成物。
    窒素原子含有樹脂(e):
    構成する全モノマーの合計量に対して、アミノ基又は第4級アンモニウム塩基含有重合性不飽和モノマー(e11)、窒素原子含有複素環を有する重合性不飽和モノマー(e12)及びN−置換されていてもよい(メタ)アクリルアミド化合物(e13)から選ばれる少なくとも1種の窒素原子含有重合性不飽和モノマー(e1)5〜70質量%、並びにその他の重合性不飽和モノマー(e2)30〜95質量%のモノマー混合物の共重合体樹脂
  4. 水酸基含有樹脂(a)と架橋剤(b)との固形分合計100質量部に対
    して、イオン液体(f)を0.1〜20質量部含有する請求項1〜3のいずれか一項に記載の塗料組成物。
  5. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の塗料組成物を塗装する工程を含む、塗装金属板の製造方法。


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