JP6705295B2 - Thermosetting coating composition - Google Patents
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Description
本発明は、熱硬化性コーティング組成物、硬化膜、及び硬化膜を有する樹脂部材に関する。 The present invention relates to a thermosetting coating composition, a cured film, and a resin member having a cured film.
アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、及びABS樹脂等の合成樹脂は、成形加工が容易、軽量かつ耐衝撃性に優れており、様々な分野で樹脂部材として使用されている。 Synthetic resins such as acrylic resins, polycarbonate resins, polystyrene resins, and ABS resins are easy to mold, are lightweight, and have excellent impact resistance, and are used as resin members in various fields.
しかし、これらの樹脂部材は、ガラス等と比較して、その表面の耐擦傷性、耐磨耗性等が劣るため、樹脂部材の表面を、耐擦傷性等に優れる硬化膜(ハードコート膜)で被覆する方法が一般的に行われている(特許文献1)。 However, since these resin members have inferior scratch resistance, abrasion resistance, etc. of the surface as compared with glass, etc., the surface of the resin member has a cured film (hard coat film) excellent in scratch resistance, etc. The method of covering with is generally performed (patent document 1).
樹脂部材の表面を被覆する方法としては、例えば、ハードコート膜を形成する熱硬化性コーティング組成物を用いて、樹脂部材の表面をスプレーやフローコートで塗装した後、熱硬化炉にて、当該組成物に含まれる有機溶媒等の揮発成分を揮発させながら、組成物に含まれる不揮発成分(固形分)を硬化(架橋)する手法がとられている。 As a method of coating the surface of the resin member, for example, using a thermosetting coating composition for forming a hard coat film, after coating the surface of the resin member by spraying or flow coating, in a thermosetting furnace, A method of curing (crosslinking) a non-volatile component (solid content) contained in the composition while volatilizing a volatile component such as an organic solvent contained in the composition is used.
通常、ウレタン硬化膜を形成するウレタン熱硬化性コーティング組成物においては、触媒として、ウレタン化反応の触媒活性能の高いジラウリン酸ジブチルスズ等のジアルキルスズ化合物を用いる。しかし、シリカ粒子を含むウレタン熱硬化性コーティング組成物においては、その硬化(架橋)が十分に進行し難いため、触媒としてカルボン酸金属塩を用いることが知られている(特許文献2)。 Usually, in a urethane thermosetting coating composition for forming a urethane cured film, a dialkyltin compound such as dibutyltin dilaurate, which has a high catalytic activity for the urethanization reaction, is used as a catalyst. However, in a urethane thermosetting coating composition containing silica particles, curing (crosslinking) thereof is difficult to proceed sufficiently, and therefore it is known to use a carboxylic acid metal salt as a catalyst (Patent Document 2).
また、シリカ粒子を含むウレタン樹脂組成物では、触媒として1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7のギ酸塩等のアミン塩を用いることが報告されている(特許文献3)。さらに、シリカ粒子を含むプライマー(ハードコート膜の下塗り剤)用のウレタン樹脂組成物に、触媒として上記の1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7のギ酸塩等のアミン塩を用いることが報告されている(特許文献4)。 Further, it has been reported that an amine salt such as a formate salt of 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undecene-7 is used as a catalyst in a urethane resin composition containing silica particles (Patent Document 3). Furthermore, an amine salt such as a formate salt of 1,8-diazabicyclo[5.4.0]undecene-7 as a catalyst is added to a urethane resin composition for a primer (undercoating agent for a hard coat film) containing silica particles. It is reported to be used (Patent Document 4).
しかし、特許文献2のように、カルボン酸金属塩をウレタン熱硬化性コーティング組成物に用いた場合、当該カルボン酸金属塩が、組成物に含まれる有機溶媒に溶解し難い傾向があった。このように、有機溶媒に対する溶解性が低い場合、熱硬化性コーティング組成物を配合する工程に時間がかかり、生産効率の観点から問題となる。 However, when the carboxylic acid metal salt is used in the urethane thermosetting coating composition as in Patent Document 2, the carboxylic acid metal salt tends to be difficult to dissolve in the organic solvent contained in the composition. As described above, when the solubility in the organic solvent is low, the step of blending the thermosetting coating composition takes time, which is a problem from the viewpoint of production efficiency.
また、特許文献3及び4では、触媒として上記のようなアミン塩を用いて、シリカ粒子を含むウレタン樹脂組成物から形成される硬化膜が開示されているが、得られた硬化膜は耐擦傷性に劣るため、ハードコート膜としては使用できない。 Further, Patent Documents 3 and 4 disclose a cured film formed from a urethane resin composition containing silica particles using the amine salt as described above as a catalyst, but the obtained cured film is scratch resistant. Since it is inferior in properties, it cannot be used as a hard coat film.
さらに、熱硬化性コーティング組成物において、合成樹脂からなる樹脂部材を基材として用いる場合、当該組成物の硬化温度は、合成樹脂の熱変形温度以下であることが求められ、また、生産効率の観点から、その硬化時間はより短時間であることが望ましい。 Further, in the thermosetting coating composition, when a resin member made of a synthetic resin is used as a substrate, the curing temperature of the composition is required to be equal to or lower than the heat distortion temperature of the synthetic resin, and the production efficiency is improved. From the viewpoint, it is desirable that the curing time is shorter.
本発明は、シリカ粒子を含むウレタン組成物に、有機溶媒に対する溶解性が良好である触媒を用いながらも、合成樹脂の熱変形温度以下における温度でも十分に硬化(架橋)反応を進行させて、優れた耐擦傷性、透明性、及び密着性を有する硬化膜を形成する熱硬化性コーティング組成物を提供することを目的とする。 The present invention, a urethane composition containing silica particles, while using a catalyst having good solubility in an organic solvent, to sufficiently proceed a curing (crosslinking) reaction even at a temperature below the heat distortion temperature of the synthetic resin, It is an object of the present invention to provide a thermosetting coating composition that forms a cured film having excellent scratch resistance, transparency, and adhesion.
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、以下に示す熱硬化性コーティング組成物により、上記の目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the thermosetting coating composition shown below can achieve the above object, and have completed the present invention.
すなわち、本発明は、アクリルポリオール(a)と、低分子ポリオール(b)と、シリカ粒子(c)と、ポリイソシアネート(d)と、触媒(e)を含有し、前記低分子ポリオール(b)の分子量が、60〜500であり、かつ水酸基価が500〜2,000mg・KOH/gであり、前記触媒(e)が、下記一般式(1)
また、本発明は、前記熱硬化性コーティング組成物から形成されることを特徴とする硬化膜に関する。 The present invention also relates to a cured film formed from the thermosetting coating composition.
本発明の硬化膜は、ハードコート膜であることが好ましい。 The cured film of the present invention is preferably a hard coat film.
本発明は、前記硬化膜を有することを特徴とする樹脂部材に関する。 The present invention relates to a resin member having the cured film.
本発明において、触媒として上記の一般式(1)及び/又は一般式(2)で表される3級アミン塩を用いることで、シリカ粒子を含むウレタン熱硬化性コーティング組成物において、合成樹脂の熱変形温度以下の温度条件下でも硬化(架橋)反応を十分に進行させることができる。特に、シリカ粒子を多く含有するウレタン熱硬化性コーティング組成物においても、硬化(架橋)反応を十分に進行させることができる。また、一般式(1)及び/又は一般式(2)で表される3級アミン塩は、有機溶媒に対する溶解性に優れるため、当該組成物の配合にかかる時間を短縮でき、配合工程の生産効率を高めることができる。 In the present invention, by using the tertiary amine salt represented by the above general formula (1) and/or the general formula (2) as a catalyst, a urethane thermosetting coating composition containing silica particles can be used as a synthetic resin. The curing (crosslinking) reaction can be sufficiently promoted even under a temperature condition equal to or lower than the heat distortion temperature. In particular, even in the urethane thermosetting coating composition containing a large amount of silica particles, the curing (crosslinking) reaction can be sufficiently advanced. Further, since the tertiary amine salt represented by the general formula (1) and/or the general formula (2) has excellent solubility in an organic solvent, the time required for compounding the composition can be shortened, and the production in the compounding step can be performed. The efficiency can be increased.
また、本発明における硬化膜は、良好な耐擦傷性、透明性、及び密着性を有するため、ハードコート膜として有用である。 Further, the cured film of the present invention has good scratch resistance, transparency, and adhesion, and is therefore useful as a hard coat film.
シリカ粒子を含むウレタン熱硬化性コーティング組成物において、ジラウリン酸ジブチルスズ等のジアルキルスズ化合物やアミン化合物はシリカ粒子表面に吸着されやすいため、ウレタン化反応の触媒として十分に機能しにくくなると考えられる。一方、本発明で用いる一般式(1)及び/又は一般式(2)で表される3級アミン塩は、塩を形成しているためシリカ粒子表面に吸着しにくく、かつ、加熱によって塩が解離することで触媒としての機能を発現すると考えられる。 In a urethane thermosetting coating composition containing silica particles, a dialkyltin compound such as dibutyltin dilaurate or an amine compound is likely to be adsorbed on the surface of the silica particles, and thus it is considered that the compound does not sufficiently function as a catalyst for the urethanization reaction. On the other hand, since the tertiary amine salt represented by the general formula (1) and/or the general formula (2) used in the present invention forms a salt, it is difficult to be adsorbed on the surface of silica particles, and the salt is not heated by heating. It is considered that the dissociation causes the catalyst to function.
本発明の熱硬化性コーティング組成物は、アクリルポリオール(a)と、低分子ポリオール(b)と、シリカ粒子(c)と、ポリイソシアネート(d)と、触媒(e)を含有する。 The thermosetting coating composition of the present invention contains an acrylic polyol (a), a low molecular weight polyol (b), silica particles (c), a polyisocyanate (d), and a catalyst (e).
<アクリルポリオール(a)>
本発明のアクリルポリオール(a)は、主に、硬化膜に可とう性を付与する作用、基材である樹脂部材との密着性を付与する作用を有し、水酸基含有モノマーを含むラジカル重合性モノマーをラジカル重合して得られる、水酸基含有(メタ)アクリルポリマーである。
<Acrylic polyol (a)>
The acrylic polyol (a) of the present invention mainly has a function of imparting flexibility to a cured film and an effect of imparting adhesion to a resin member which is a base material, and has radical polymerizable property including a hydroxyl group-containing monomer. It is a hydroxyl group-containing (meth)acrylic polymer obtained by radically polymerizing monomers.
<水酸基含有モノマー>
前記水酸基含有モノマーとしては、(メタ)アクリロイル基又はビニル基等の不飽和二重結合を有する重合性の官能基を有し、かつ水酸基を有するものを特に制限なく用いることができる。水酸基含有モノマーとしては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(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、6−ヒドロキシヘキシル(メタ)アクリレート、8−ヒドロキシオクチル(メタ)アクリレート、10−ヒドロキシデシル(メタ)アクリレート、12−ヒドロキシラウリル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;(4−ヒドロキシメチルシクロへキシル)メチル(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキルシクロアルカン(メタ)アクリレートが挙げられる。また、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートの6−ヘキサノリド付加重合物(重合度1〜6)、グリセリルモノ(メタ)アクリレート、グリセリル−1−(メタ)アクリロイルオキシエチルウレタン、ヒドロキシエチル(メタ)アクリルアミド、アリルアルコール、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、ジエチレングリコールモノビニルエーテル等が挙げられる。水酸基含有モノマーは単独で又は組み合わせて使用できる。これらのなかでも、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート、ヒドロキシアルキルシクロアルカン(メタ)アクリレートが好適であり、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートがより好適である。
<Hydroxyl group-containing monomer>
As the hydroxyl group-containing monomer, those having a polymerizable functional group having an unsaturated double bond such as a (meth)acryloyl group or a vinyl group and having a hydroxyl group can be used without particular limitation. Examples of the hydroxyl group-containing monomer include 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, 2-hydroxybutyl (meth)acrylate, 3-hydroxypropyl (meth)acrylate, 4-hydroxybutyl (meth)acrylate, and 6-hydroxyhexyl (meth). ) Acrylate, 8-hydroxyoctyl (meth)acrylate, 10-hydroxydecyl (meth)acrylate, 12-hydroxylauryl (meth)acrylate and other hydroxyalkyl (meth)acrylates; (4-hydroxymethylcyclohexyl)methyl (meth) ) Hydroxyalkylcycloalkane (meth)acrylates such as acrylates. Further, 2-hydroxybutyl (meth)acrylate 6-hexanolide addition polymer (polymerization degree 1 to 6), glyceryl mono(meth)acrylate, glyceryl-1-(meth)acryloyloxyethyl urethane, hydroxyethyl (meth)acrylamide. , Allyl alcohol, 2-hydroxyethyl vinyl ether, 4-hydroxybutyl vinyl ether, diethylene glycol monovinyl ether and the like. The hydroxyl group-containing monomers can be used alone or in combination. Among these, hydroxyalkyl (meth)acrylate and hydroxyalkylcycloalkane (meth)acrylate are preferable, and 2-hydroxyethyl (meth)acrylate is more preferable.
<アルキル基をエステル末端に有するアルキル(メタ)アクリレート>
前記水酸基含有モノマー以外のラジカル重合性モノマーとしては、硬化膜の可とう性を高める観点、及び基材との密着性を高める観点から、アルキル基をエステル末端に有するアルキル(メタ)アクリレートを含むことが好ましい。アルキル基をエステル末端に有するアルキル(メタ)アクリレートのアルキル基は、直鎖のアルキル基、分岐鎖のアルキル基、環状のシクロアルキル基等が挙げられる。アルキル基をエステル末端に有するアルキル(メタ)アクリレートは、硬化膜の可とう性をより高める観点、及び基材との密着性をより高める観点から、アルキル基の炭素数が1〜18であることが好ましく、3〜14であることが好ましく、5〜10であることがより好ましい。
<Alkyl (meth)acrylate having an alkyl group at the ester end>
As the radically polymerizable monomer other than the hydroxyl group-containing monomer, an alkyl (meth)acrylate having an alkyl group at the ester end should be included from the viewpoint of enhancing the flexibility of the cured film and enhancing the adhesion to the substrate. Is preferred. Examples of the alkyl group of the alkyl (meth)acrylate having an alkyl group at the ester terminal include a straight chain alkyl group, a branched chain alkyl group, and a cyclic cycloalkyl group. The alkyl (meth)acrylate having an alkyl group at the ester terminal has 1 to 18 carbon atoms in the alkyl group from the viewpoint of further increasing the flexibility of the cured film and the adhesiveness with the base material. Is preferred, 3 to 14 is preferred, and 5 to 10 is more preferred.
前記アルキル基をエステル末端に有するアルキル(メタ)アクリレートとしては、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−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、イソブチル(メタ)アクリレート、n−ペンチル(メタ)アクリレート、イソペンチル(メタ)アクリレート、へキシル(メタ)アクリレート、イソヘキシル(メタ)アクリレート、ヘプチル(メタ)アクリレート、イソへプチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、n−ノニル(メタ)アクリレート、イソノニル(メタ)アクリレート、n−デシル(メタ)アクリレート、イソデシル(メタ)アクリレート、n−ウンデシルアクリレート、イソウンデシルアクリレート、n−ドデシルアクリレート、イソドデシルアクリレート、n−トリデシルアクリレート、イソトリデシルアクリレート、n−ミスチリルアクリレート、イソミスチリルアクリレート、n−ペンタデシルアクリレート、イソペンタデシルアクリレート、n−ヘキサデシルアクリレート、イソヘキサデシルアクリレート、n−ヘプタデシルアクリレート、イソヘプタデシルアクリレート、n−オクタデシルアクリレート、イソオクタデシルアクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、3,3,5−トリメチルシクロヘキシル(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)アクリレート等が挙げられる。アルキル基をエステル末端に有するアルキル(メタ)アクリレートは単独で又は組み合わせて使用できる。これらのなかでも、シクロアルカン(メタ)アクリレートが好適であり、シクロヘキシル(メタ)アクリレートがより好適である。 Examples of the alkyl(meth)acrylate having an alkyl group at the ester terminal include methyl(meth)acrylate, ethyl(meth)acrylate, n-butyl(meth)acrylate, s-butyl(meth)acrylate, t-butyl( (Meth)acrylate, isobutyl (meth)acrylate, n-pentyl (meth)acrylate, isopentyl (meth)acrylate, hexyl (meth)acrylate, isohexyl (meth)acrylate, heptyl (meth)acrylate, isoheptyl (meth)acrylate , 2-ethylhexyl (meth)acrylate, n-octyl (meth)acrylate, isooctyl (meth)acrylate, n-nonyl (meth)acrylate, isononyl (meth)acrylate, n-decyl (meth)acrylate, isodecyl (meth)acrylate , N-undecyl acrylate, isoundecyl acrylate, n-dodecyl acrylate, isododecyl acrylate, n-tridecyl acrylate, isotridecyl acrylate, n-mistyryl acrylate, isomistyryl acrylate, n-pentadecyl acrylate, isopenta Decyl acrylate, n-hexadecyl acrylate, isohexadecyl acrylate, n-heptadecyl acrylate, isoheptadecyl acrylate, n-octadecyl acrylate, isooctadecyl acrylate, cyclohexyl (meth)acrylate, 3,3,5-trimethylcyclohexyl (meth ) Acrylate, isobornyl (meth)acrylate, dicyclopentanyl (meth)acrylate and the like. The alkyl (meth)acrylates having an alkyl group at the ester end can be used alone or in combination. Among these, cycloalkane (meth)acrylate is preferable, and cyclohexyl (meth)acrylate is more preferable.
前記ラジカル重合性モノマーとしては、その他のラジカル重合性モノマーとして、平均付加モル数2〜10のオキシエチレン基を有する、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、エトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、プロポキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート等のエーテル結合含有モノマー;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−オキセタニルメチル(メタ)アクリレート、3−メチルーオキセタニルメチル(メタ)アクリレート、3−エチルーオキセタニルメチル(メタ)アクリレート、3−ブチルーオキセタニルメチル(メタ)アクリレート、3−ヘキシルーオキセタニルメチル(メタ)アクリレート等の環状エーテル基含有モノマー;(メタ)アクリル酸、カルボキシエチル(メタ)アクリレート、カルボキシペンチル(メタ)アクリレート、イタコン酸、マレイン酸、フマール酸、クロトン酸、イソクロトン酸等のカルボキシル基含有モノマー;(メタ)アクリルアミド、N−メチルアクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジエチル(メタ)アクリルアミド、N−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−イソプロピル(メタ)アクリルアミド等のアクリルアミド系モノマー;メタクリル酸3−(トリメトキシシリル)プロピル等のアルコキシシラン基を有する(メタ)アクリレート等を用いることができる。その他のラジカル重合性モノマーは単独で又は組み合わせて使用できる。 As the radical-polymerizable monomer, methoxypolyethylene glycol (meth)acrylate, ethoxypolyethyleneglycol (meth)acrylate, propoxypolyethyleneglycol (having an oxyethylene group having an average addition mole number of 2 to 10 as another radical-polymerizable monomer Ether bond-containing monomers such as (meth)acrylate; glycidyl (meth)acrylate, 3,4-epoxycyclohexylmethyl (meth)acrylate, 3-oxetanylmethyl (meth)acrylate, 3-methyl-oxetanylmethyl (meth)acrylate, 3- Cyclic ether group-containing monomers such as ethyl-oxetanylmethyl (meth)acrylate, 3-butyl-oxetanylmethyl (meth)acrylate, and 3-hexyloxetanylmethyl (meth)acrylate; (meth)acrylic acid, carboxyethyl (meth)acrylate , Carboxypentyl (meth)acrylate, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, crotonic acid, isocrotonic acid, and other carboxyl group-containing monomers; (meth)acrylamide, N-methylacrylamide, N,N-dimethyl(meth)acrylamide, N -Ethyl (meth)acrylamide, N,N-diethyl (meth)acrylamide, N-propyl (meth)acrylamide, N-isopropyl (meth)acrylamide and other acrylamide monomers; 3-(trimethoxysilyl)propyl methacrylate and the like (Meth)acrylate having an alkoxysilane group or the like can be used. Other radically polymerizable monomers can be used alone or in combination.
本発明において、前記水酸基含有モノマーは、アクリルポリオール(a)を形成する全モノマー成分に対して、硬化膜の架橋密度を高める観点から、10重量%以上であることが好ましく、20重量%以上であることがより好ましい。水酸基含有モノマーは、アクリルポリオール(a)を形成する全モノマー成分に対して、硬化膜の可とう性を高める観点から、50重量%以下であることが好ましく、40重量%以下であることがより好ましい。 In the present invention, the hydroxyl group-containing monomer is preferably 10% by weight or more, and preferably 20% by weight or more, with respect to the total monomer components forming the acrylic polyol (a), from the viewpoint of increasing the crosslink density of the cured film. More preferably. From the viewpoint of increasing the flexibility of the cured film, the hydroxyl group-containing monomer is preferably 50% by weight or less, and more preferably 40% by weight or less, with respect to all the monomer components forming the acrylic polyol (a). preferable.
本発明において、前記アルキル基をエステル末端に有するアルキル(メタ)アクリレートは、アクリルポリオール(a)を形成する全モノマー成分に対して、基材との密着性を高める観点から、50重量%以上であることが好ましく、60重量%以上であることがより好ましい。アルキル基をエステル末端に有するアルキル(メタ)アクリレートは、アクリルポリオール(a)を形成する全モノマー成分に対して、硬化膜の架橋密度を高める観点から、90重量%以下であることが好ましく、80重量%以下であることがより好ましい。 In the present invention, the alkyl (meth)acrylate having an alkyl group at the ester terminal is 50% by weight or more from the viewpoint of increasing the adhesion to the substrate with respect to all the monomer components forming the acrylic polyol (a). It is preferably present, and more preferably 60% by weight or more. The alkyl (meth)acrylate having an alkyl group at the ester terminal is preferably 90% by weight or less based on the total monomer components forming the acrylic polyol (a), from the viewpoint of increasing the crosslink density of the cured film. It is more preferable that the content is not more than weight %.
<アクリルポリオール(a)の製造方法>
前記アクリルポリオール(a)の製造方法は、溶液重合、電子線やUV等の放射線重合、塊状重合、乳化重合等の各種ラジカル重合の公知の製造方法を適宜選択できる。また、アクリルポリオール(a)は、ランダム共重合体、ブロック共重合体、グラフト共重合体等のいずれでもよい。
<Method for producing acrylic polyol (a)>
As the method for producing the acrylic polyol (a), known production methods for various radical polymerizations such as solution polymerization, radiation polymerization such as electron beam and UV, bulk polymerization and emulsion polymerization can be appropriately selected. Further, the acrylic polyol (a) may be any of a random copolymer, a block copolymer, a graft copolymer and the like.
前記ラジカル重合において、アゾ系開始剤、過酸化物系開始剤、ジアゾ系開始剤、レドックス系開始剤等の公知の重合開始剤;メルカプタン系連鎖移動剤、チオグリコール酸系連鎖移動剤等の連鎖移動剤;アニオン系乳化剤、ノニオン系乳化剤等の乳化剤等は、特に限定されず適宜選択して使用できる。尚、アクリルポリオール(a)の重量平均分子量は、重合開始剤、連鎖移動剤の使用量、反応条件により制御可能であり、これらの種類に応じて適宜のその使用量が調整される。 In the radical polymerization, known polymerization initiators such as azo-based initiators, peroxide-based initiators, diazo-based initiators and redox-based initiators; chains such as mercaptan-based chain transfer agents and thioglycolic acid-based chain transfer agents Transfer agent: Anionic emulsifiers, nonionic emulsifiers, and other emulsifiers are not particularly limited and may be appropriately selected and used. The weight average molecular weight of the acrylic polyol (a) can be controlled by the amount of the polymerization initiator and the chain transfer agent used and the reaction conditions, and the amount thereof can be adjusted appropriately depending on the types.
前記溶液重合においては、重合溶媒として、例えば、アルコール系、カルボン酸エステル系、ケトン系、アミド系、エーテル系、脂肪族及び芳香族炭化水素系の溶媒を用いることができる。アルコール系溶媒としては、例えば、メタノール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、ジアセトンアルコール、2−メトキシエタノール(メチルセロソルブ)、2−エトキシエタノール(エチルセロソルブ)、2−ブトキシエタノール(ブチルセロソルブ)、ターシャリーアミルアルコール、ジアセトンアルコール等が挙げられる。カルボン酸エステル系溶媒としては、例えば、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸ブチル、ギ酸ブチル等が挙げられる。ケトン系溶媒としては、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン、シクロヘキサノン等が挙げられる。アミド系溶媒としては、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等が挙げられる。エーテル系溶媒としては、例えば、ジエチルエーテル、メトキシトルエン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジブトキシエタン、1,1−ジメトキシメタン、1,1−ジメトキシエタン、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。脂肪族及び芳香族炭化水素系溶媒としては、例えば、ヘキサン、ペンタンキシレン、トルエン、ベンゼン等が挙げられる。重合溶媒は単独で又は組み合わせて使用できる。 In the solution polymerization, as the polymerization solvent, for example, alcohol-based, carboxylic acid ester-based, ketone-based, amide-based, ether-based, aliphatic and aromatic hydrocarbon-based solvents can be used. Examples of alcohol solvents include methanol, isopropyl alcohol, n-butanol, diacetone alcohol, 2-methoxyethanol (methylcellosolve), 2-ethoxyethanol (ethylcellosolve), 2-butoxyethanol (butylcellosolve), tertiary amyl. Examples thereof include alcohol and diacetone alcohol. Examples of the carboxylic acid ester-based solvent include ethyl acetate, n-propyl acetate, butyl acetate, butyl formate and the like. Examples of the ketone solvent include methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetone and cyclohexanone. Examples of the amide solvent include dimethylformamide and dimethylacetamide. Examples of ether solvents include diethyl ether, methoxytoluene, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-dibutoxyethane, 1,1-dimethoxymethane, 1,1-dimethoxyethane, 1,4-dioxane, and tetrahydrofuran. Etc. Examples of the aliphatic and aromatic hydrocarbon solvents include hexane, pentane xylene, toluene and benzene. The polymerization solvents can be used alone or in combination.
前記溶液重合の具体的な例としては、反応は窒素等の不活性ガス気流下で、重合開始剤を加え、通常、40〜170℃程度で、4〜10時間程度の反応条件で行われる。 As a specific example of the solution polymerization, the reaction is usually carried out under a flow of an inert gas such as nitrogen and a polymerization initiator at about 40 to 170° C. for about 4 to 10 hours.
前記アクリルポリオール(a)の重量平均分子量は、硬化膜の可とう性を高める観点から、5,000以上であることが好ましく、10,000以上であることがより好ましい。アクリルポリオール(a)の重量平均分子量は、熱硬化性コーティング組成物に含まれる成分との相溶性を高める観点から、200,000以下であることが好ましく、100,000以下であることがより好ましい。 The weight average molecular weight of the acrylic polyol (a) is preferably 5,000 or more, more preferably 10,000 or more, from the viewpoint of enhancing the flexibility of the cured film. The weight average molecular weight of the acrylic polyol (a) is preferably 200,000 or less, and more preferably 100,000 or less from the viewpoint of enhancing the compatibility with the components contained in the thermosetting coating composition. ..
前記アクリルポリオール(a)の重量平均分子量は、GPC法にて求めることができる。サンプルは、試料をTHFに溶解して0.3重量%の溶液とし、0.25μmのメンブレンフィルターでろ過したものを用い、以下の条件にて測定することができる。
<重量平均分子量(Mw)の測定>
・分析装置:TOSOH HLC−8320GPC
・カラム1、2:TSKgel SuperMulbipore HZ−M
・カラムサイズ:15 cm× 4.6 mmφ (2本すべて)
・溶離液:THF
・流量:0.35 ml/min
・検出器:RI
・カラム温度:40℃
・標準試料:ポリスチレン
The weight average molecular weight of the acrylic polyol (a) can be determined by the GPC method. The sample can be measured under the following conditions by using a sample obtained by dissolving the sample in THF to prepare a 0.3% by weight solution and filtering the solution with a 0.25 μm membrane filter.
<Measurement of weight average molecular weight (Mw)>
・Analyzer: TOSOH HLC-8320GPC
-Columns 1 and 2: TSKgel SuperMulbipore HZ-M
・Column size: 15 cm x 4.6 mmφ (all two)
・Eluent: THF
・Flow rate: 0.35 ml/min
・Detector: RI
・Column temperature: 40℃
・Standard sample: polystyrene
前記アクリルポリオール(a)の水酸基価は、硬化膜の架橋密度を高める観点から、1mg・KOH/g以上であることが好ましく、20mg・KOH/g以上であることがより好ましく、40mg・KOH/g以上であることがさらに好ましい。アクリルポリオール(a)の水酸基価は、硬化膜の可とう性を高める観点から、200mg・KOH/g以下であることが好ましく、180mg・KOH/g以下であることがより好ましく、160mg・KOH/g以下であることがさらに好ましい。尚、アクリルポリオール(a)の水酸基価は、アクリルポリオール(a)を形成する全モノマーの仕込み量から算出される理論値である。 The hydroxyl value of the acrylic polyol (a) is preferably 1 mg·KOH/g or more, more preferably 20 mg·KOH/g or more, and 40 mg·KOH/ from the viewpoint of increasing the crosslink density of the cured film. More preferably, it is g or more. From the viewpoint of enhancing the flexibility of the cured film, the hydroxyl value of the acrylic polyol (a) is preferably 200 mg·KOH/g or less, more preferably 180 mg·KOH/g or less, and 160 mg·KOH/g. It is more preferably g or less. The hydroxyl value of the acrylic polyol (a) is a theoretical value calculated from the charged amounts of all the monomers forming the acrylic polyol (a).
<低分子ポリオール(b)>
本発明の低分子ポリオール(b)は、1分子中に少なくとも2つ以上の水酸基を有する化合物であり、分子量が60〜500であり、かつ水酸基価が500〜2,000mg・KOH/gである。低分子ポリオール(b)は、主に、硬化膜の架橋密度を高め、硬化膜の耐擦傷性を向上させる作用を有する。
<Low molecular weight polyol (b)>
The low molecular weight polyol (b) of the present invention is a compound having at least two hydroxyl groups in one molecule, has a molecular weight of 60 to 500, and a hydroxyl value of 500 to 2,000 mg·KOH/g. .. The low molecular weight polyol (b) mainly has an action of increasing the crosslink density of the cured film and improving the scratch resistance of the cured film.
前記低分子ポリオール(b)の分子量は、硬化膜の可とう性を高める観点、及び熱硬化性コーティング組成物への溶解性を高める観点から、70以上であることが好ましく、80以上であることがより好ましく、90以上であることがさらに好ましい。低分子ポリオール(b)の分子量は、硬化膜の架橋密度を高める観点から、400以下であることが好ましく、300以下であることがより好ましく、200以下であることがさらに好ましい。 The molecular weight of the low molecular weight polyol (b) is preferably 70 or more, and more preferably 80 or more, from the viewpoint of enhancing flexibility of the cured film and enhancing solubility in the thermosetting coating composition. Is more preferable, and 90 or more is further preferable. The molecular weight of the low molecular weight polyol (b) is preferably 400 or less, more preferably 300 or less, and further preferably 200 or less from the viewpoint of increasing the crosslink density of the cured film.
前記低分子ポリオール(b)の水酸基価は、硬化膜の架橋密度を高める観点から、600mg・KOH/g以上であることが好ましく、700mg・KOH/g以上であることがより好ましく、800mg・KOH/g以上であることがさらに好ましい。低分子ポリオール(b)の分子量は、硬化膜の可とう性を高める観点、及び熱硬化性コーティング組成物への溶解性を高める観点から、1,900mg・KOH/g以下であることが好ましく、1,800mg・KOH/g以下であることがより好ましく、1,700mg・KOH/g以下であることがさらに好ましい。 The hydroxyl value of the low molecular weight polyol (b) is preferably 600 mg·KOH/g or more, more preferably 700 mg·KOH/g or more, and more preferably 800 mg·KOH, from the viewpoint of increasing the crosslink density of the cured film. /G or more is more preferable. The molecular weight of the low-molecular-weight polyol (b) is preferably 1,900 mg·KOH/g or less from the viewpoint of enhancing the flexibility of the cured film and enhancing the solubility in the thermosetting coating composition, It is more preferably 1,800 mg·KOH/g or less, still more preferably 1,700 mg·KOH/g or less.
前記低分子ポリオール(b)としては、例えば、エタンジオール、プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、シクロヘキシルジメタノール、メチルプロパンジオール、ネオペンチルグリコール、ブチルエチルプロパンジオール、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、ポリカプロラクトントリオール、ジトリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ポリカプロラクトンテトラオール、ジペンタエリスリトール、ソルビトール、マンニトール等が挙げられる。低分子ポリオール(b)は単独で又は組み合わせて使用できる。前記ポリカプロラクトントリオールの市販品としては、例えば、Perstorp社製のPolyol3940、R3600、及びダイセル化学社製のプラクセル303等が挙げられる。また、前記ポリカプロラクトンテトラオールの市販品としては、Perstorp社製のPolyol4525、Polyol4800等が挙げられる。特に、シクロヘキシルジメタノール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ポリカプロラクトントリオール、ポリカプロラクトンテトラオールが好適である。 Examples of the low molecular weight polyol (b) include ethanediol, propanediol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, cyclohexyldimethanol, methylpropanediol, neopentylglycol, butylethylpropanediol and glycerin. , Trimethylolethane, trimethylolpropane, polycaprolactone triol, ditrimethylolpropane, pentaerythritol, polycaprolactone tetraol, dipentaerythritol, sorbitol, mannitol and the like. The low molecular weight polyol (b) can be used alone or in combination. Examples of commercially available products of the polycaprolactone triol include Polyol 3940 and R3600 manufactured by Perstorp, and Praxel 303 manufactured by Daicel Kagaku. Further, examples of commercial products of the polycaprolactone tetraol include Polyol 4525 and Polyol 4800 manufactured by Perstorp. In particular, cyclohexyldimethanol, glycerin, trimethylolpropane, polycaprolactone triol, and polycaprolactone tetraol are preferable.
<シリカ粒子(c)>
本発明のシリカ粒子(c)は、主に、硬化膜の形成時の体積収縮を抑制し、基材との密着性を高める作用、硬化膜の耐擦傷性を向上させる作用を有する。シリカ粒子(c)の平均粒子径は、硬化膜の光線透過率を高める観点から、できるだけ小さい粒子(微粒子)であることが好ましく、具体的には、300nm以下であることが好ましく、100nm以下であることがより好ましく、50nm以下であることがさらに好ましい。
<Silica particles (c)>
The silica particles (c) of the present invention mainly have a function of suppressing volume contraction during formation of a cured film, enhancing adhesion to a substrate, and improving scratch resistance of the cured film. The average particle size of the silica particles (c) is preferably as small as possible (fine particles) from the viewpoint of increasing the light transmittance of the cured film, and specifically, it is preferably 300 nm or less, and 100 nm or less. It is more preferable that it is present, and it is further preferable that it is 50 nm or less.
前記シリカ粒子(c)は、公知のものを制限なく使用できるが、硬化膜の光線透過率を高める観点、及び硬化膜の耐擦傷性を高める観点から、有機溶媒に分散したシリカゾルの状態の、シリカ粒子(c)の分散体(コロイダルシリカ)を用いることが好ましい。有機溶媒に分散された状態において、シリカ粒子(c)の表面は、通常、各種のシラン化合物(シランカップリング剤)等によって予め表面処理されているので、シリカ粒子(c)の表面は疎水性を有する。表面処理されたシリカ粒子(c)を用いることで、硬化膜の耐薬品性、耐候性が良好となる。 As the silica particles (c), known ones can be used without limitation, but from the viewpoint of increasing the light transmittance of the cured film and from the viewpoint of enhancing the scratch resistance of the cured film, the silica sol dispersed in an organic solvent, It is preferable to use a dispersion of silica particles (c) (colloidal silica). In the state of being dispersed in an organic solvent, the surface of the silica particles (c) is usually surface-treated in advance with various silane compounds (silane coupling agents), etc., so that the surface of the silica particles (c) is hydrophobic. Have. By using the surface-treated silica particles (c), the cured film has good chemical resistance and weather resistance.
前記シリカ粒子(c)の分散体(コロイダルシリカ)の市販品としては、例えば、日産化学社製の、メタノール分散シリカゾル(商品名:MA−ST)、イソプロピルアルコール分散シリカゾル(商品名:IPA−ST)、n−ブタノール分散シリカゾル(商品名:NBA−ST)、エチレングリコール分散シリカゾル(商品名:EG−ST)、キシレン/ブタノール分散シリカゾル(商品名:XBA−ST)、エチルセロソルブ分散シリカゾル(商品名:ETC−ST)、ブチルセロソルブ分散シリカゾル(商品名:BTC−ST)、ジメチルホルムアミド分散シリカゾル(商品名:DBF−ST)、ジメチルアセトアミド分散シリカゾル(商品名:DMAC−ST)、メチルエチルケトン分散シリカゾル(商品名:MEK−ST)、メチルイソブチルケトン分散シリカゾル(商品名:MIBK−ST)、酢酸エチル分散シリカゾル(商品名:EAC−ST)等が挙げられる。 Examples of commercially available products of the dispersion of silica particles (c) (colloidal silica) include methanol-dispersed silica sol (trade name: MA-ST) and isopropyl alcohol-dispersed silica sol (trade name: IPA-ST, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.). ), n-butanol dispersed silica sol (trade name: NBA-ST), ethylene glycol dispersed silica sol (trade name: EG-ST), xylene/butanol dispersed silica sol (trade name: XBA-ST), ethyl cellosolve dispersed silica sol (trade name). : ETC-ST), butyl cellosolve-dispersed silica sol (trade name: BTC-ST), dimethylformamide-dispersed silica sol (trade name: DBF-ST), dimethylacetamide-dispersed silica sol (trade name: DMAC-ST), methyl ethyl ketone-dispersed silica sol (trade name) : MEK-ST), methyl isobutyl ketone-dispersed silica sol (trade name: MIBK-ST), ethyl acetate-dispersed silica sol (trade name: EAC-ST) and the like.
<ポリイソシアネート(d)>
本発明のポリイソシアネート(d)は、1分子中に少なくとも2つ以上のイソシアネート基を有する化合物であり、水酸基との硬化(架橋)反応、あるいはイソシアネート基同士の硬化(架橋)反応することで、主に、硬化膜の架橋密度を向上させる作用を有する。
<Polyisocyanate (d)>
The polyisocyanate (d) of the present invention is a compound having at least two or more isocyanate groups in one molecule, and by curing (crosslinking) reaction with hydroxyl groups or curing (crosslinking) reaction between isocyanate groups, It mainly has the effect of improving the crosslink density of the cured film.
前記ポリイソシアネート(d)は、公知のものを制限なく使用できるが、ジイソシアネート及びそれらの誘導体からなる群から選ばれる少なくとも1種である化合物であることが好ましい。ジイソシアネートとしては、例えば、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、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等の、脂肪族、脂環式、及び芳香族ジイソシアネートが挙げられる。ジイソシアネートの誘導体としては、例えば、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、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等を出発原料として合成されたもので、ビュレット体、トリメチロールプロパンとのアダクト体、イソシアヌレート体、アロファネート体等の、脂肪族、脂環式、及び芳香族ジイソシアネートの誘導体等が挙げられる。ポリイソシアネート(d)は、硬化膜の架橋密度を高める観点から、脂肪族、脂環式、及び芳香族ジイソシアネートの誘導体が好ましい。また、ポリイソシアネート(d)は、硬化膜の耐候性を高める観点から、脂肪族又は脂環式ジイソシアネートの誘導体が好ましい。ポリイソシアネート(d)は単独で又は組み合わせて使用できる。尚、イソシアネート基はブロック剤等で保護されていてもよい。 As the polyisocyanate (d), known ones can be used without limitation, but it is preferable that it is at least one compound selected from the group consisting of diisocyanates and their derivatives. Examples of the diisocyanate include 1,6-hexamethylene diisocyanate, 1,3-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane, isophorone diisocyanate, xylylene diisocyanate, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate and diphenylmethane diisocyanate. , Aliphatic, cycloaliphatic, and aromatic diisocyanates. Examples of the diisocyanate derivative include 1,6-hexamethylene diisocyanate, 1,3-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane, isophorone diisocyanate, xylylene diisocyanate, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate, diphenylmethane diisocyanate. And the like. Examples thereof include burettes, adducts with trimethylolpropane, isocyanurates, and allophanates, and derivatives of aliphatic, alicyclic, and aromatic diisocyanates. From the viewpoint of increasing the crosslink density of the cured film, the polyisocyanate (d) is preferably an aliphatic, alicyclic, or aromatic diisocyanate derivative. The polyisocyanate (d) is preferably a derivative of an aliphatic or alicyclic diisocyanate from the viewpoint of enhancing the weather resistance of the cured film. The polyisocyanates (d) can be used alone or in combination. The isocyanate group may be protected with a blocking agent or the like.
前記ポリイソシアネート(d)の市販品としては、例えば、旭化成ケミカルズ社製の、ヘキサメチレンジイソシアネートのビュレット体(商品名:デュラネート24A−100)、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体(商品名:デュラネートTPA−100)、住化バイエルウレタン社製のヘキサメチレンジイソシアネートのアロファネート体(商品名:デスモジュールXP2679)、三井化学社製の1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンのトリメチロールプロパンアダクト体(商品名:タケネートD−120N)、1,3−ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンのイソシアヌレート体(商品名:タケネートD−127N)、イソホロンジイソシアネートのトリメチロールプロパンアダクト体(商品名:タケネートD−140N)等が挙げられる。これらのなかでも、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体が好適である。 Examples of commercial products of the polyisocyanate (d) include hexamethylene diisocyanate burette (trade name: duranate 24A-100) and hexamethylene diisocyanate isocyanurate (trade name: duranate TPA-, manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation). 100), an allophanate body of hexamethylene diisocyanate manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd. (trade name: Desmodur XP2679), and a trimethylolpropane adduct body of 1,3-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane manufactured by Mitsui Chemicals, Inc. (trade name) : Takenate D-120N), 1,3-bis(isocyanatomethyl)cyclohexane isocyanurate (trade name: Takenate D-127N), isophorone diisocyanate trimethylolpropane adduct (trade name: Takenate D-140N), etc. Is mentioned. Among these, the isocyanurate body of hexamethylene diisocyanate is preferable.
<触媒(e)>
本発明の触媒(e)は、下記一般式(1)
The catalyst (e) of the present invention has the following general formula (1):
前記一般式(1)中のカチオンは、1,5−ジアザビシクロ[4.3.0]ノネン−5(DBNと称す)であり、前記一般式(2)中のカチオンは、1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセン−7(DBUと称す)である。また、前記一般式(1)及び(2)中のXは、pKa=2〜12の酸を示す。前記酸としては、有機酸又は無機酸が挙げられる。触媒(e)は単独で又は組み合わせて使用できる。 The cation in the general formula (1) is 1,5-diazabicyclo[4.3.0]nonene-5 (referred to as DBN), and the cation in the general formula (2) is 1,8-diazabicyclo. [5.4.0] Undecene-7 (referred to as DBU). Moreover, X in the said General formula (1) and (2) shows the acid of pKa=2-12. Examples of the acid include organic acids and inorganic acids. The catalyst (e) can be used alone or in combination.
前記有機酸としては、例えば、カルボン酸として、飽和脂肪族カルボン酸(酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、イソ吉草酸、メチルエチル酢酸、トリメチル酢酸、カプロン酸、イソカプロン酸、ジエチル酢酸、2,2−ジメチル酪酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、2−エチルヘキサン酸、n−ウンデシレン酸、ラウリン酸、n−トリデシレン酸、ミリスチン酸、n−ペンタデシレン酸、パルミチン酸、マーガリン酸、ステアリン酸、n−ノナデシレン酸、アラキジン酸、n−ヘンアイコ酸等)、不飽和脂肪族カルボン酸(アクリル酸、クロトン酸、イソクロトン酸、ビニル酢酸、メタクリル酸、2−ペンテン酸、3−ペンテン酸、アリル酢酸、アンゲリカ酸、チグリン酸、3−メチルクロトン酸、2−ヘキセン酸、3−ヘキセン酸、4−ヘキセン酸、5−ヘキセン酸、2−メチル−2−ペンテン酸、3−メチル−2−ペンテン酸、4−メチル−2−ペンテン酸、4−メチル−2−ペンテン酸、4−メチル−3−ペンテン酸、2−エチルクロトン酸、2−へプテン酸、2−オクテン酸、パルミトレイン酸、オレイン酸、バクセン酸、リノール酸、リノレン酸、エレステアリン酸、アラキドン酸等)、飽和脂肪族ジカルボン酸(コハク酸、グルタル酸、メチルコハク酸、アジピン酸、エチルコハク酸、ピメリン酸、プロピルコハク酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸等)、脂環式カルボン酸(シクロプロパンカルボン酸、シクロブタンカルボン酸、シクロブテンカルボン酸、シクロペンタンカルボン酸、シクロペンテンカルボン酸、シクロヘキサンカルボン酸、シクロヘキセンカルボン酸、シクロヘプタンカルボン酸、シクロヘプテンカルボン酸等)、芳香族カルボン酸(安息香酸、アルキル置換安息香酸(3−メチル安息香酸、4−メチル安息香酸、3−エチル安息香酸、4−エチル安息香酸等)、4−ヒドロキシ安息香酸、アルコキシ置換安息香酸(2−メトキシ安息香酸、3−メトキシ安息香酸、4−メトキシ安息香酸等)、メルカプト安息香酸、アミノ置換安息香酸、2−ナフトエ酸等)、ヒドロキシカルボン酸(アスコルビン酸等)、ケトカルボン酸(レブリン酸等)が挙げられる。 As the organic acid, for example, as a carboxylic acid, a saturated aliphatic carboxylic acid (acetic acid, propionic acid, butyric acid, valeric acid, isovaleric acid, methyl ethyl acetic acid, trimethyl acetic acid, caproic acid, isocaproic acid, diethyl acetic acid, 2, 2-dimethylbutyric acid, enanthic acid, caprylic acid, pelargonic acid, 2-ethylhexanoic acid, n-undecylenic acid, lauric acid, n-tridecylenic acid, myristic acid, n-pentadecylenic acid, palmitic acid, margaric acid, stearic acid, n-nonadecylenic acid, arachidic acid, n-henicoic acid, etc.), unsaturated aliphatic carboxylic acids (acrylic acid, crotonic acid, isocrotonic acid, vinyl acetic acid, methacrylic acid, 2-pentenoic acid, 3-pentenoic acid, allyl acetic acid, Angelica acid, tiglic acid, 3-methylcrotonic acid, 2-hexenoic acid, 3-hexenoic acid, 4-hexenoic acid, 5-hexenoic acid, 2-methyl-2-pentenoic acid, 3-methyl-2-pentenoic acid, 4-methyl-2-pentenoic acid, 4-methyl-2-pentenoic acid, 4-methyl-3-pentenoic acid, 2-ethylcrotonic acid, 2-heptenoic acid, 2-octenoic acid, palmitoleic acid, oleic acid, Vaccenic acid, linoleic acid, linolenic acid, elestearic acid, arachidonic acid, etc.), saturated aliphatic dicarboxylic acids (succinic acid, glutaric acid, methylsuccinic acid, adipic acid, ethylsuccinic acid, pimelic acid, propylsuccinic acid, suberic acid, azelaine) Acid, sebacic acid, etc.), alicyclic carboxylic acid (cyclopropanecarboxylic acid, cyclobutanecarboxylic acid, cyclobutenecarboxylic acid, cyclopentanecarboxylic acid, cyclopentenecarboxylic acid, cyclohexanecarboxylic acid, cyclohexenecarboxylic acid, cycloheptanecarboxylic acid, cyclo Heptenecarboxylic acid, etc.), aromatic carboxylic acid (benzoic acid, alkyl-substituted benzoic acid (3-methylbenzoic acid, 4-methylbenzoic acid, 3-ethylbenzoic acid, 4-ethylbenzoic acid, etc.), 4-hydroxybenzoic acid Acid, alkoxy-substituted benzoic acid (2-methoxybenzoic acid, 3-methoxybenzoic acid, 4-methoxybenzoic acid, etc.), mercaptobenzoic acid, amino-substituted benzoic acid, 2-naphthoic acid, etc.), hydroxycarboxylic acid (ascorbic acid, etc.) ) And ketocarboxylic acid (levulinic acid, etc.).
また、前記有機酸としては、例えば、モノアルキル炭酸(メチル炭酸及びエチル炭酸等);芳香族ヒロドキシ化合物{フェノール、アルキル置換フェノール(o−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、2−エチルフェノール、3−エチルフェノール、4−エチルフェノール、キシレノール、トリメチルフェノール、テトラメチルフェノール、ペンタメチルフェノール等)、アルコキシ置換フェノール(2−メトキシフェノール、3−メトキシフェノール、4−メトキシフェノール、2−エトキシフェノール、3−エトキシフェノール、4−エトキシフェノール等)、ハロゲン置換フェノール(フルオロフェノール、クロロフェノール、ブロモフェノール、ヨードフェノール等)、ナフトール、アミノフェノール、ニトロフェノール、多価フェノール(カテコール、レソルシノール、ヒドロキノン、ビフェノール、ビスフェノール、ピロガロール、フロログルシノール、ヘキサヒドロキシベンゼン等)}、チオフェノール等が挙げられる。 Examples of the organic acid include monoalkyl carbonic acid (such as methyl carbonic acid and ethyl carbonic acid); aromatic hydroxy compound {phenol, alkyl-substituted phenol (o-cresol, m-cresol, p-cresol, 2-ethylphenol, 3-ethylphenol, 4-ethylphenol, xylenol, trimethylphenol, tetramethylphenol, pentamethylphenol, etc., alkoxy-substituted phenol (2-methoxyphenol, 3-methoxyphenol, 4-methoxyphenol, 2-ethoxyphenol, 3 -Ethoxyphenol, 4-ethoxyphenol, etc.), halogen-substituted phenol (fluorophenol, chlorophenol, bromophenol, iodophenol, etc.), naphthol, aminophenol, nitrophenol, polyhydric phenol (catechol, resorcinol, hydroquinone, biphenol, bisphenol) , Pyrogallol, phloroglucinol, hexahydroxybenzene, etc.), and thiophenol.
前記無機酸としては、例えば、炭酸、ホウ酸等が挙げられる。 Examples of the inorganic acid include carbonic acid and boric acid.
前記酸は、熱硬化性コーティング組成物への溶解性の高い観点から、有機酸が好ましく、有機酸としては、飽和脂肪族カルボン酸類、不飽和脂肪族カルボン酸類、芳香族ヒロドキシ化合物が好ましい。前記酸は、pKaが3以上であることが好ましく、10以下であることが好ましく、6以下であることがより好ましい。 The acid is preferably an organic acid from the viewpoint of high solubility in the thermosetting coating composition, and as the organic acid, saturated aliphatic carboxylic acids, unsaturated aliphatic carboxylic acids, and aromatic hydroxy compounds are preferable. The acid preferably has a pKa of 3 or more, preferably 10 or less, and more preferably 6 or less.
前記触媒(e)の市販品としては、サンアプロ社製の、DBU−ギ酸塩(商品名:U−CAT SA603)、DBU−オクチル酸塩(商品名:U−CAT SA102)、DBU−オレイン酸塩(商品名:U−CAT SA106)、DBU−フェノール塩(U−CAT SA1)、DBN−オクチル酸塩(商品名:U−CAT SA1102)等が挙げられる。これらのなかでも、DBU−ギ酸塩、DBU−オクチル酸塩、DBU−オレイン酸塩、DBN−オクチル酸塩が好適である。 Commercially available products of the catalyst (e) include DBU-formate (trade name: U-CAT SA603), DBU-octylate (trade name: U-CAT SA102), and DBU-oleate manufactured by San-Apro. (Trade name: U-CAT SA106), DBU-phenol salt (U-CAT SA1), DBN-octylate salt (trade name: U-CAT SA1102) and the like. Among these, DBU-formate, DBU-octylate, DBU-oleate and DBN-octylate are preferable.
以下に、本発明の熱硬化性コーティング組成物において、前記(a)〜(e)成分の含有量、配合量、又は使用量について説明する。 Below, in the thermosetting coating composition of this invention, the content of the said components (a)-(e), the compounding quantity, or the usage-amount is demonstrated.
前記アクリルポリオール(a)の含有量は、前記(a)〜(d)成分の合計重量に対して、0.5〜21重量%である。アクリルポリオール(a)の含有量は、基材への密着性を高める観点から、前記(a)〜(d)成分の合計重量に対して、2重量%以上であることが好ましく、4重量%以上であることがより好ましい。アクリルポリオール(a)の含有量は、硬化膜の耐擦傷性を高める観点から、前記(a)〜(d)成分の合計重量に対して、20重量%以下であることが好ましい。 The content of the acrylic polyol (a) is 0.5 to 21% by weight based on the total weight of the components (a) to (d). The content of the acrylic polyol (a) is preferably 2% by weight or more, and preferably 4% by weight, based on the total weight of the components (a) to (d) from the viewpoint of enhancing the adhesion to the substrate. The above is more preferable. From the viewpoint of enhancing the scratch resistance of the cured film, the content of the acrylic polyol (a) is preferably 20% by weight or less based on the total weight of the components (a) to (d).
前記低分子ポリオール(b)の含有量は、前記(a)〜(d)成分の合計重量に対して、0.5〜17重量%である。低分子ポリオール(b)の含有量は、硬化膜の耐擦傷性を高める観点から、前記(a)〜(d)成分の合計重量に対して、1重量%以上であることが好ましい。低分子ポリオール(b)の含有量は、基材への密着性を高める観点から、前記(a)〜(d)成分の合計重量に対して、15重量%以下であることが好ましい。 The content of the low molecular weight polyol (b) is 0.5 to 17% by weight based on the total weight of the components (a) to (d). The content of the low molecular weight polyol (b) is preferably 1% by weight or more based on the total weight of the components (a) to (d) from the viewpoint of enhancing the scratch resistance of the cured film. The content of the low molecular weight polyol (b) is preferably 15% by weight or less based on the total weight of the components (a) to (d) from the viewpoint of enhancing the adhesion to the substrate.
前記シリカ粒子(c)の含有量は、前記(a)〜(d)成分の合計重量に対して、36〜79重量%である。シリカ粒子(c)の含有量は、硬化膜の耐擦傷性を高める観点、硬化膜の透明性を高める観点、及び基材への密着性を高める観点から、前記(a)〜(d)成分の合計重量に対して、38重量%以上であることが好ましい。シリカ粒子(c)の含有量は、硬化膜の耐擦傷性を高める観点、硬化膜の透明性を高める観点、及び基材への密着性を高める観点から、前記(a)〜(d)成分の合計重量に対して、77重量%以下であることが好ましい。 The content of the silica particles (c) is 36 to 79% by weight based on the total weight of the components (a) to (d). The content of the silica particles (c) is the components (a) to (d) from the viewpoint of enhancing the scratch resistance of the cured film, enhancing the transparency of the cured film, and enhancing the adhesion to the substrate. It is preferable that it is 38% by weight or more with respect to the total weight of the above. The content of the silica particles (c) is the components (a) to (d) from the viewpoint of enhancing the scratch resistance of the cured film, enhancing the transparency of the cured film, and enhancing the adhesion to the substrate. It is preferably 77% by weight or less based on the total weight of
前記触媒(e)の使用量は、シリカ粒子(c)100重量部に対して、0.1〜2.2重量部である。触媒(e)の使用量は、硬化反応の進行を高める観点から、シリカ粒子(c)100重量部に対して、0.2重量部以上であることが好ましく、0.3重量部以上であることがより好ましい。触媒(e)の使用量は、基材への密着性を高める観点から、シリカ粒子(c)100重量部に対して、2.1重量部以下であることが好ましく、2.0重量部以下であることがより好ましい。 The amount of the catalyst (e) used is 0.1 to 2.2 parts by weight based on 100 parts by weight of the silica particles (c). The amount of the catalyst (e) used is preferably 0.2 parts by weight or more, and is 0.3 parts by weight or more, based on 100 parts by weight of the silica particles (c) from the viewpoint of enhancing the progress of the curing reaction. Is more preferable. The amount of the catalyst (e) used is preferably 2.1 parts by weight or less, and 2.0 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the silica particles (c), from the viewpoint of enhancing the adhesion to the substrate. Is more preferable.
前記アクリルポリオール(a)、低分子ポリオール(b)、及びポリイソシアネート(d)の配合量は、(d)のイソシアネート基/{(a)と(b)の合計の水酸基}の当量比が0.4〜2.4の割合である。前記当量比の割合は、硬化膜の耐擦傷性を高める観点から、0.5以上であることが好ましい。前記当量比の割合は、基材への密着性を高める観点から、2.2以下であることが好ましく、2.0以下であることがより好ましい。尚、ポリイソシアネート(d)は、イソシアネート基含有率(%)が、理論値、又は実測値(JIS K1603−1)で規定されるので、これらの値を用いて下記式数1で必要量を算出することができる。
<有機溶媒>
前記(a)〜(e)成分を含有する熱硬化性コーティング組成物は、有機溶媒で希釈して調製することができる。
<Organic solvent>
The thermosetting coating composition containing the components (a) to (e) can be prepared by diluting it with an organic solvent.
前記有機溶媒としては、アルコール系、カルボン酸エステル系、ケトン系、アミド系、エーテル系、脂肪族及び芳香族炭化水素系の溶媒が挙げられる。アルコール系溶媒としては、例えば、メタノール、イソプロピルアルコール、n−ブタノール、ジアセトンアルコール、2−メトキシエタノール(メチルセロソルブ)、2−エトキシエタノール(エチルセロソルブ)、2−ブトキシエタノール(ブチルセロソルブ)、ターシャリーアミルアルコール、ジアセトンアルコール等が挙げられる。カルボン酸エステル系溶媒としては、例えば、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸ブチル、ギ酸ブチル等が挙げられる。ケトン系溶媒としては、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、アセトン、シクロヘキサノン等が挙げられる。アミド系溶媒としては、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等が挙げられる。エーテル系溶媒としては、例えば、ジエチルエーテル、メトキシトルエン、1,2−ジメトキシエタン、1,2−ジブトキシエタン、1,1−ジメトキシメタン、1,1−ジメトキシエタン、1,4−ジオキサン、テトラヒドロフラン等が挙げられる。脂肪族及び芳香族炭化水素系溶媒としては、例えば、ヘキサン、ペンタンキシレン、トルエン、ベンゼン等が挙げられる。有機溶媒は単独で又は組み合わせて使用できる。これらのなかでも、ジアセトンアルコール、ターシャリーアミルアルコール等の3級アルコール系の極性溶媒が好適である。 Examples of the organic solvent include alcohol-based, carboxylic ester-based, ketone-based, amide-based, ether-based, aliphatic and aromatic hydrocarbon-based solvents. Examples of alcohol solvents include methanol, isopropyl alcohol, n-butanol, diacetone alcohol, 2-methoxyethanol (methylcellosolve), 2-ethoxyethanol (ethylcellosolve), 2-butoxyethanol (butylcellosolve), tertiary amyl. Examples thereof include alcohol and diacetone alcohol. Examples of the carboxylic acid ester-based solvent include ethyl acetate, n-propyl acetate, butyl acetate, butyl formate and the like. Examples of the ketone solvent include methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, acetone and cyclohexanone. Examples of the amide solvent include dimethylformamide and dimethylacetamide. Examples of ether solvents include diethyl ether, methoxytoluene, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-dibutoxyethane, 1,1-dimethoxymethane, 1,1-dimethoxyethane, 1,4-dioxane, and tetrahydrofuran. Etc. Examples of the aliphatic and aromatic hydrocarbon solvents include hexane, pentane xylene, toluene and benzene. The organic solvents can be used alone or in combination. Among these, tertiary alcohol polar solvents such as diacetone alcohol and tertiary amyl alcohol are preferable.
本発明の熱硬化性コーティング組成物は、硬化膜の耐候性を高めるため、あるいは硬化膜を透過した紫外線による基材となる樹脂部材の劣化を防止するため、紫外線吸収剤を用いることができる。 In the thermosetting coating composition of the present invention, an ultraviolet absorber can be used in order to enhance the weather resistance of the cured film or prevent the deterioration of the resin member as the base material due to the ultraviolet rays transmitted through the cured film.
前記紫外線吸収剤としては、公知のものを制限なく使用できるが、例えば、サリシレート系化合物、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、ヒドロキシフェニルトリアジン系化合物等が挙げられる。ベンゾフェノン系化合物としては、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、2,4−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−ヒドロキシ−4−オクチ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、2−ヒドロキシ−4−オクタデシロ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、2,2′−ジヒドロキシ−4,4′−ジメトキシベンゾフェノン等、サリシレート系化合物としては、フェニルサリシレート、p−tert.−ブチルフェニルサリシレート、p−(1,1,3,3,−テトラメチルブチル)フェニルサリシレート、3−ヒドロキシフェニルベンゾエート、フェニレン−1,3−ジベンゾエート等、ベンゾトリアゾール系化合物としては、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−(5−メチル−2−ヒドロキシフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−5−tert.−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−tert.−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−5−tert.−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2−ヒドロキシ−4−オクチロキシフェニル)ベンゾトリアゾール等、ヒドロキシフェニルトリアジン系化合物としては、2,4−ビス(2−ヒドロキシ−4−ブチロキシフェニル)−6−(2,4−ビス−ブチロキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−[4[(2−ヒドロキシ−3−(2’−エチル)ヘキシル)オキシ]−2−ヒドロキシフェニル]−4,6−ビス(2,4−ジメトキシフェニル)−1,3,5−トリアジン、2−(2−ヒドロキシ−4−[1−オクチロキシカルボニルエトキシ]フェニル)−4,6−ビス(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジン等が挙げられる。紫外線吸収剤は単独で又は組み合わせて使用できる。これらのなかでも、塗膜形成成分の(a)〜(d)との相溶性が良く、紫外線領域における吸光係数が大きい観点から、2−(2−ヒドロキシ−4−[1−オクチロキシカルボニルエトキシ]フェニル)−4,6−ビス(4−フェニルフェニル)−1,3,5−トリアジンが好適である。 As the ultraviolet absorber, known ones can be used without limitation, and examples thereof include salicylate compounds, benzophenone compounds, benzotriazole compounds, hydroxyphenyltriazine compounds, and the like. Examples of the benzophenone compound include 2-hydroxybenzophenone, 5-chloro-2-hydroxybenzophenone, 2,4-dihydroxybenzophenone, 2-hydroxy-4-methoxybenzophenone, 2-hydroxy-4-octyloxybenzophenone, 4-dodecyloxy-. Examples of salicylate compounds such as 2-hydroxybenzophenone, 2-hydroxy-4-octadecyloxybenzophenone, 2,2'-dihydroxy-4-methoxybenzophenone, and 2,2'-dihydroxy-4,4'-dimethoxybenzophenone. Phenyl salicylate, p-tert. -Butylphenyl salicylate, p-(1,1,3,3,-tetramethylbutyl)phenyl salicylate, 3-hydroxyphenylbenzoate, phenylene-1,3-dibenzoate, etc. 2-hydroxy-5-methylphenyl)benzotriazole, 2-(5-methyl-2-hydroxyphenyl)benzotriazole, 2-(2-hydroxy-5-tert.-butylphenyl)-5-chlorobenzotriazole, 2 -(2-hydroxy-3,5-di-tert.-butylphenyl)benzotriazole, 2-(2-hydroxy-5-tert.-butylphenyl)benzotriazole, 2-(2-hydroxy-4-octyloxy) Examples of hydroxyphenyltriazine-based compounds such as phenyl)benzotriazole include 2,4-bis(2-hydroxy-4-butyroxyphenyl)-6-(2,4-bis-butyroxyphenyl)-1,3,5. -Triazine, 2-[4[(2-hydroxy-3-(2'-ethyl)hexyl)oxy]-2-hydroxyphenyl]-4,6-bis(2,4-dimethoxyphenyl)-1,3. Examples thereof include 5-triazine and 2-(2-hydroxy-4-[1-octyloxycarbonylethoxy]phenyl)-4,6-bis(4-phenylphenyl)-1,3,5-triazine. The UV absorbers can be used alone or in combination. Among these, 2-(2-hydroxy-4-[1-octyloxycarbonylethoxy) is preferable because it has good compatibility with the coating film forming components (a) to (d) and has a large extinction coefficient in the ultraviolet region. ] Phenyl)-4,6-bis(4-phenylphenyl)-1,3,5-triazine is preferred.
本発明の熱硬化性コーティング組成物には、必要により、レベリング剤、酸化防止剤、消泡剤、レオロジーコントロール剤等の慣用の各種添加剤を配合することができる。 If necessary, the thermosetting coating composition of the present invention may contain various conventional additives such as a leveling agent, an antioxidant, an antifoaming agent and a rheology control agent.
<硬化膜>
本発明の熱硬化性コーティング組成物は、通常の塗料において行われる塗装方法により基材に塗装し、加熱硬化することによって、基材の表面に硬化膜を形成することができる。得られた硬化膜は、耐擦傷性、密着性、及び透明性に優れるため、いわゆる、ハードコート膜として用いることができる。
<Cured film>
The thermosetting coating composition of the present invention can form a cured film on the surface of a base material by applying the heat-curable coating composition to a base material by a coating method that is usually used for a coating material and heating and curing. The obtained cured film has excellent scratch resistance, adhesiveness, and transparency, and thus can be used as a so-called hard coat film.
前記基材としては、その種類は問わず、公知の樹脂基材(部材)が使用可能である。例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を問わず種々の樹脂基材(部材)が使用可能である。具体的には、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル・スチレン共重合樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、アセテート樹脂、ABS樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。 As the base material, a known resin base material (member) can be used regardless of its type. For example, various resin base materials (members) can be used regardless of whether they are thermoplastic resins or thermosetting resins. Specific examples thereof include polymethylmethacrylate resin, polycarbonate resin, polystyrene resin, acrylonitrile/styrene copolymer resin, polyvinyl chloride resin, acetate resin, ABS resin, polyester resin, and polyamide resin.
本発明の熱硬化性コーティング組成物を、樹脂基材(部材)に塗装する方法としては、特に限定がなく、バーコーター塗装、はけ塗り、流し塗り、浸漬塗り、スプレー塗り、スピンコート等の公知の方法が採用できる。 The method of applying the thermosetting coating composition of the present invention to a resin substrate (member) is not particularly limited, and includes bar coater coating, brush coating, flow coating, dip coating, spray coating, spin coating, and the like. Known methods can be adopted.
本発明の熱硬化性コーティング組成物を加熱硬化する温度は、使用する基材樹脂の耐熱性や熱変形性等に応じて適宜調整すればよいが、50℃以上150℃以下であることが好ましく、80℃以上150℃以下であることがより好ましい。加熱時間は、加熱温度により異なるが、数分から数時間程度である。尚、本発明の熱硬化性コーティング組成物は、100℃〜120℃程度の加熱温度においても、10分〜20分程度で硬化(架橋)反応することができるため、生産効率性に優れる。 The temperature at which the thermosetting coating composition of the present invention is heat-cured may be appropriately adjusted depending on the heat resistance and thermal deformability of the base resin used, but is preferably 50° C. or higher and 150° C. or lower. More preferably, it is 80° C. or higher and 150° C. or lower. The heating time is about several minutes to several hours, depending on the heating temperature. The thermosetting coating composition of the present invention can be cured (crosslinked) in about 10 to 20 minutes even at a heating temperature of about 100 to 120°C, and thus has excellent production efficiency.
前記硬化膜の膜厚は、基材となる樹脂基材(部材)の耐候性を高める観点から、0.5μm以上であることが好ましく、1μm以上であることがより好ましい。硬化膜の膜厚は、硬化膜の密着性を高める観点、硬化膜の硬化時のクラックの発生を抑制する観点から、30μm以下であることが好ましく、20μm以下であることがより好ましい。 The thickness of the cured film is preferably 0.5 μm or more, and more preferably 1 μm or more, from the viewpoint of enhancing the weather resistance of the resin base material (member) serving as the base material. The thickness of the cured film is preferably 30 μm or less, and more preferably 20 μm or less, from the viewpoint of enhancing the adhesion of the cured film and suppressing the generation of cracks during curing of the cured film.
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によりなんら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
<原料>
実施例又は比較例で使用した化合物を以下に示す。
<アクリルポリオール(a)>
<アクリルポリオール(a−1)の製造>
攪拌装置、窒素導入管及び冷却管を備えた反応容器に、重合溶媒としてジアセトンアルコール(DAA)を723.8重量部仕込み、窒素ガスを吹き込みながら85℃に加熱した。これに、2−ヒドロキシエチルメタクリレートを100重量部(0.77mol)、シクロヘキシルメタクリレートを207.7重量部(1.23mol)、及びラジカル重合開始剤としてt−ヘキシルペルオキシピバレートの炭化水素希釈品(固形分濃度:70重量%、日油社製、商品名:パーヘキシルPV)4.4重量を含む混合物を2時間かけて滴下した。さらに2時間重合を行った後、室温まで冷却し、アクリルポリオール(a−1)の溶液(固形分濃度:30重量%、重量平均分子量:50,000、理論水酸基価:140mg・KOH/g)を得た。
<raw material>
The compounds used in the examples or comparative examples are shown below.
<Acrylic polyol (a)>
<Production of acrylic polyol (a-1)>
723.8 parts by weight of diacetone alcohol (DAA) was charged as a polymerization solvent into a reaction vessel equipped with a stirrer, a nitrogen introducing tube and a cooling tube, and heated to 85° C. while blowing nitrogen gas. To this, 100 parts by weight of 2-hydroxyethyl methacrylate (0.77 mol), 207.7 parts by weight of cyclohexyl methacrylate (1.23 mol), and a hydrocarbon diluted product of t-hexyl peroxypivalate as a radical polymerization initiator ( A mixture containing 4.4 wt% of solid content concentration: 70 wt%, NOF Corporation, trade name: Perhexyl PV) was added dropwise over 2 hours. After polymerizing for further 2 hours, the mixture was cooled to room temperature, and a solution of acrylic polyol (a-1) (solid content concentration: 30% by weight, weight average molecular weight: 50,000, theoretical hydroxyl value: 140 mg·KOH/g). Got
<アクリルポリオール(a−2)の製造>
攪拌装置、窒素導入管及び冷却管を備えた反応容器に、重合溶媒としてDAAを784.2重量部仕込み、窒素ガスを吹き込みながら85℃に加熱した。これに、2−ヒドロキシエチルメタクリレートを50.0重量部(0.38mol)、シクロヘキシルメタクリレートを283.3重量部(1.68mmol)、及びラジカル重合開始剤としてt−ヘキシルペルオキシピバレートの炭化水素希釈品(固形分濃度:70重量%、日油社製、商品名:パーヘキシルPV)4.8重量を含む混合物を2時間かけて滴下した。さらに2時間重合を行った後、室温まで冷却し、アクリルポリオール(a−2)の溶液(固形分濃度:30重量%、重量平均分子量:45,000、理論水酸基価:65mg・KOH/g)を得た。
<Production of acrylic polyol (a-2)>
784.2 parts by weight of DAA as a polymerization solvent was charged into a reaction vessel equipped with a stirrer, a nitrogen introducing tube and a cooling tube, and heated to 85° C. while blowing nitrogen gas. To this, 50.0 parts by weight (0.38 mol) of 2-hydroxyethyl methacrylate, 283.3 parts by weight (1.68 mmol) of cyclohexyl methacrylate, and hydrocarbon dilution of t-hexyl peroxypivalate as a radical polymerization initiator. A mixture containing 4.8 parts of a product (solid content concentration: 70% by weight, NOF Corporation, trade name: Perhexyl PV) was added dropwise over 2 hours. After polymerizing for another 2 hours, the mixture was cooled to room temperature, and a solution of acrylic polyol (a-2) (solid content concentration: 30% by weight, weight average molecular weight: 45,000, theoretical hydroxyl value: 65 mg·KOH/g). Got
<低分子ポリオール(b)>
(b−1)トリメチロールプロパン(分子量:135、水酸基価:1,254mg・KOH/g)
(b−2)シクロヘキシルジメタノール(分子量:144、水酸基価:778mg・KOH/g)
(b−3)グリセリン(分子量:92、水酸基価:1,800mg・KOH/g)
(b−4)ポリカプロラクトンテトラオール(分子量:426、水酸基価:525mg・KOH/g、Perstorp社製、Polyol4525)
<Low molecular weight polyol (b)>
(B-1) Trimethylolpropane (molecular weight: 135, hydroxyl value: 1,254 mg·KOH/g)
(B-2) Cyclohexyldimethanol (molecular weight: 144, hydroxyl value: 778 mg.KOH/g)
(B-3) Glycerin (molecular weight: 92, hydroxyl value: 1,800 mg·KOH/g)
(B-4) Polycaprolactone tetraol (molecular weight: 426, hydroxyl value: 525 mg·KOH/g, manufactured by Perstorp, Polyol 4525)
<シリカ粒子(c)>
(c−1)メチルイソブチルケトン分散シリカゾル(固形分濃度:30重量%、平均粒子径:10〜20nm、日産化学社製、MIBK−ST)
(d−2)酢酸エチル分散シリカゾル(固形分濃度:30重量%、平均粒子径:10〜20nm、日産化学社製、EAC−ST)
<Silica particles (c)>
(C-1) Methyl isobutyl ketone-dispersed silica sol (solid content concentration: 30% by weight, average particle size: 10 to 20 nm, manufactured by Nissan Kagaku, MIBK-ST)
(D-2) Ethyl acetate-dispersed silica sol (solid content concentration: 30% by weight, average particle diameter: 10 to 20 nm, manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd., EAC-ST)
<ポリイソシアネート(d)>
(d−1)ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体(固形分濃度:100重量%、イソシアネート基含有率23.0%、旭化成ケミカル社製、デュラネートTPA−100)
(d−2)ヘキサメチレンジイソシアネートのアロファネート体(固形分濃度:80重量%、イソシアネート基含有率15.5%、住化バイエルウレタン社製、デスモジュールXP2679)
<Polyisocyanate (d)>
(D-1) Isocyanurate body of hexamethylene diisocyanate (solid content concentration: 100% by weight, isocyanate group content 23.0%, Asahi Kasei Chemical Co., Ltd., Duranate TPA-100)
(D-2) Hexamethylene diisocyanate allophanate body (solid content concentration: 80% by weight, isocyanate group content rate 15.5%, Sumika Bayer Urethane Co., Desmodur XP2679)
<触媒(e)>
DBU−ギ酸塩(サンアプロ社製、U−CAT SA603、ギ酸のpKa:3.8)
DBU―オクチル酸塩(サンアプロ社製、U−CAT SA102、オクチル酸のpKa:4.9)
DBU−オレイン酸塩(サンアプロ社製、U−CAT SA106、オレイン酸のpKa:4.8)
DBU−フェノール塩(サンアプロ社製、U−CAT SA1、フェノールのpKa:9.9)
DBN−オクチル酸塩(サンアプロ社製、U−CAT SA1102、オクチル酸のpKa:4.9)
<Catalyst (e)>
DBU-formate (manufactured by San-Apro, U-CAT SA603, pKa of formic acid: 3.8)
DBU-octylate salt (U-CAT SA102, manufactured by San-Apro, pKa of octylic acid: 4.9)
DBU-oleate (U-CAT SA106, manufactured by San-Apro, pKa of oleic acid: 4.8)
DBU-phenol salt (U-CAT SA1, manufactured by San-Apro, pKa of phenol: 9.9)
DBN-octylate (manufactured by San-Apro, U-CAT SA1102, pKa of octylic acid: 4.9)
<上記触媒(e)に該当しないその他の触媒>
ジラウリン酸ジブチルスズ
DBU
DBN
酢酸ナトリウム
DBU−パラトルエンスルホン酸塩(サンアプロ社製、U−CAT SA506、パラトルエンスルホン酸のpKa:−2.8)
<Other catalysts not corresponding to the above catalyst (e)>
Dibutyltin dilaurate DBU
DBN
Sodium acetate DBU-paratoluenesulfonate (U-CAT SA506, manufactured by San-Apro Ltd., pKa of paratoluenesulfonic acid: -2.8)
<有機溶媒>
ジアセトンアルコール(DAA)
<レベリング剤>
ポリエーテル変性ポリジメリルシロキサン(ビックケミー社製、BYK−333)
<Organic solvent>
Diacetone alcohol (DAA)
<Leveling agent>
Polyether-modified polydimeryl siloxane (BYK-333, manufactured by Big Chemie)
<熱硬化性コーティング組成物の製造>
蓋付きのポリプロピレンの容器に、上記で得られたアクリルポリオール(a−1)の溶液を56.7重量部(アクリルポリオール(a−1)が17.0重量部、溶媒としてDAAが39.7重量部含まれる)に、低分子ポリオール(b)としてトリメチロールプロパン(b−1)を3重量部、シリカ粒子(c)としてメチルイソブチルケトン分散シリカゾル(c−1)(MIBK−ST)を200重量部(シリカ粒子(c)が60重量部、溶媒としてMIBKが140.0重量部含まれる)、ポリイソシアネート(d)としてヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体(d−1)(デュラネートTPA−100)を20.0重量部、触媒(e)としてDBU−ギ酸塩(U−CAT SA603)を0.6重量部、希釈溶媒としてDAAを153.7重量部、及びレベリング剤としてポリエーテル変性ポリジメリルシロキサン(BYK−333)を0.4重量部配合し、実施例1の配合物を得た。得られた配合物について、下記の(1)の評価を行った。結果を表3に示す。評価後、実施例1の熱硬化性コーティング組成物を得た。得られた熱硬化性コーティング組成物について、下記の(2)の評価を行った。結果を表3に示す。
<Production of thermosetting coating composition>
In a polypropylene container with a lid, 56.7 parts by weight of the solution of the acrylic polyol (a-1) obtained above (17.0 parts by weight of the acrylic polyol (a-1), and 39.7 parts of DAA as a solvent). 3 parts by weight of trimethylolpropane (b-1) as the low molecular weight polyol (b) and 200 parts of methyl isobutyl ketone dispersed silica sol (c-1) (MIBK-ST) as the silica particles (c). Parts by weight (60 parts by weight of silica particles (c) and 140.0 parts by weight of MIBK as a solvent), and isocyanurate form of hexamethylene diisocyanate (d-1) (duranate TPA-100) as polyisocyanate (d). 20.0 parts by weight, DBU-formate (U-CAT SA603) as catalyst (e) 0.6 parts by weight, DAA as diluent solvent 153.7 parts by weight, and polyether-modified polydimeryl siloxane as leveling agent. 0.4 parts by weight of (BYK-333) was blended to obtain the blend of Example 1. The following (1) was evaluated for the obtained blend. The results are shown in Table 3. After the evaluation, the thermosetting coating composition of Example 1 was obtained. The following (2) was evaluated for the obtained thermosetting coating composition. The results are shown in Table 3.
<実施例2〜20、比較例1〜15>
<熱硬化性コーティング組成物の製造>
表1〜4に示す組成及び割合で、実施例1に記載の方法により、実施例2〜20、及び比較例1〜15の配合物、及び熱硬化性コーティング組成物を得た。得られた配合物、及び熱硬化性コーティング組成物について、下記の(1)〜(2)の評価を行った。結果を表3及び4に示す。
<Examples 2 to 20, Comparative Examples 1 to 15>
<Production of thermosetting coating composition>
The compositions and proportions shown in Tables 1 to 4 were used to obtain the formulations of Examples 2 to 20 and Comparative Examples 1 to 15 and the thermosetting coating composition by the method described in Example 1. The following formulations (1) and (2) were evaluated for the obtained formulations and thermosetting coating compositions. The results are shown in Tables 3 and 4.
<硬化膜の作成>
25℃、40%RHの相対湿度に設定した環境下で、上記で得られた各熱硬化性コーティング組成物をポリカーボネート(PC)樹脂板(三菱ガス化学社製、ユーピロン、大きさ:5cm×8cm)に、硬化後の膜厚が10〜12μmになるように、バーコーター塗装法にて塗装を行い、115℃で20分間加熱硬化し、硬化膜を有する試験片を得た。得られた硬化膜を有する試験片を25℃で30分間放置した後、下記の(3)〜(5)の評価を行った。結果を表3及び4に示す。
<Creation of cured film>
Polycarbonate (PC) resin plates (Mitsubishi Gas Chemical Co., Inc., Iupilon, size: 5 cm×8 cm) were prepared by using the thermosetting coating compositions obtained above in an environment set at 25° C. and a relative humidity of 40% RH. ) Was coated by a bar coater coating method so that the film thickness after curing would be 10 to 12 μm, and heat-cured at 115° C. for 20 minutes to obtain a test piece having a cured film. After leaving the obtained test piece having a cured film at 25° C. for 30 minutes, the following evaluations (3) to (5) were performed. The results are shown in Tables 3 and 4.
(1)触媒の溶解性の評価
得られた配合物をミックスローター(AS ONE社製、MIX−ROTAR MR5)を用いて25℃で混合し、触媒が全て溶解するまでの時間を測定した。
○:1時間未満
×:1時間以上
(1) Evaluation of Solubility of Catalyst The obtained blend was mixed at 25° C. using a mix rotor (MIX-ROTAR MR5 manufactured by AS ONE), and the time until all the catalyst was dissolved was measured.
○: less than 1 hour ×: more than 1 hour
(2)硬化性の評価
得られた熱硬化性コーティング組成物をシリコンウェハー(シリコンテクノロジー社製、大きさ:2cm×2cm)上に数滴塗工し、115℃×20分間での加熱処理の前後における赤外吸収スペクトルを透過法にて測定した。尚、加熱前においては溶媒のC−H伸縮ピーク強度の影響をできるだけ受けないように、窒素を吹きつけ溶媒を揮発させ、乾燥塗膜を得た後に赤外吸収スペクトルにて測定した。2270cm−1に存在するN=C=O逆対称伸縮ピーク強度及び2952cm−1に存在するC−H伸縮ピーク強度により、以下の式に基づいてイソシアネート(NCO)基消費率を求めた。また、得られたNCO基消費率に基づき、以下のように各触媒能を評価した。
×:85%未満
(2) Evaluation of curability A few drops of the obtained thermosetting coating composition were applied on a silicon wafer (manufactured by Silicon Technology Co., Ltd., size: 2 cm×2 cm), and heat treatment was performed at 115° C. for 20 minutes. The infrared absorption spectra before and after were measured by a transmission method. Before heating, the solvent was volatilized by blowing nitrogen so that the influence of the C—H stretching peak intensity of the solvent was not affected as much as possible, and a dry coating film was obtained, after which the infrared absorption spectrum was measured. The isocyanate (NCO) group consumption rate was calculated based on the following formula from the N=C=O antisymmetric stretching peak intensity present at 2270 cm −1 and the C—H stretching peak intensity present at 2952 cm −1 . Further, each catalytic ability was evaluated as follows based on the obtained NCO group consumption rate.
(3)耐擦傷性の評価
荷重13.7KPaを載せたスチールウール(#000)を試験片の硬化膜の面上に置き、ラビングテスターで11往復させる試験条件で試験した後、ヘイズ(%)を測定すると共に、下記の評価基準で外観を評価した。
○:試験後のヘイズから試験前のヘイズを引いた値が5以下
×:試験後のヘイズから試験前のヘイズを引いた値が5よりも大きい
(3) Evaluation of Scratch Resistance Steel wool (#000) on which a load of 13.7 KPa was placed was placed on the surface of the cured film of the test piece and tested under the test conditions of 11 reciprocations with a rubbing tester, and then the haze (%). And the appearance was evaluated according to the following evaluation criteria.
◯: The value obtained by subtracting the haze before the test from the haze after the test is 5 or less. ×: The value obtained by subtracting the haze before the test from the haze after the test is larger than 5.
(4)透明性の評価
ヘイズメーター(日本電色工業株式会社製、NDH5000)により、硬化膜を有する試験片のヘイズ(%)を測定すると共に、下記の評価基準で透明性を評価した。
○:ヘイズ5.0%以下
×:ヘイズ5.0%より大きい
(4) Evaluation of Transparency The haze (%) of the test piece having the cured film was measured with a haze meter (NDH5000 manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.), and the transparency was evaluated according to the following evaluation criteria.
○: haze 5.0% or less x: haze greater than 5.0%
(5)密着性の評価
JIS K 5400 8.5.2に準じ、碁盤目テープ法にて試験片の硬化膜を貫通して素地面に達する切り傷を間隔1mmで碁盤目状につけて、ます目の数100とし、この碁盤目の上に粘着テープを貼り、次いでこのテープを剥がした後の塗膜の密着状態を目視により観察し、下記の評価基準で密着性を評価した。
○:剥がれなし
×:剥がれあり
(5) Adhesion evaluation In accordance with JIS K 5400 8.5.2, cuts that penetrate the cured film of the test piece and reach the ground surface with a grid tape method are made in a grid pattern with an interval of 1 mm. The adhesive state was set to 100 and the adhesive state of the coating film after the tape was peeled off was visually observed, and the adhesiveness was evaluated according to the following evaluation criteria.
○: No peeling ×: Peeling
実施例1〜20の配合物、及び熱硬化性コーティング組成物は、前記(1)及び(2)の評価基準を全て満たすことがわかった。また、実施例1〜20の硬化膜は、前記(3)〜(5)の評価基準を全て満たすことがわかった。よって、実施例1〜20の熱硬化性コーティング組成物によれば、シリカ粒子を含むウレタン組成物に、有機溶媒に対する溶解性が良好である触媒を用いながらも、合成樹脂の熱変形温度以下における温度でも十分に硬化(架橋)反応を進行させて、優れた耐擦傷性、透明性、及び密着性を有する硬化膜を形成できることがわかった。 It was found that the formulations of Examples 1 to 20 and the thermosetting coating composition satisfy all the evaluation criteria of (1) and (2) above. Further, it was found that the cured films of Examples 1 to 20 satisfied all the evaluation criteria of (3) to (5) above. Therefore, according to the thermosetting coating compositions of Examples 1 to 20, the urethane compositions containing silica particles were used at a temperature not higher than the heat distortion temperature of the synthetic resin while using a catalyst having good solubility in an organic solvent. It has been found that a curing (crosslinking) reaction can be sufficiently advanced even at a temperature to form a cured film having excellent scratch resistance, transparency, and adhesion.
一方、比較例1のように、触媒としてジラウリン酸ジブチルスズを用いた場合、硬化(架橋)反応が十分に進まないことが確認された。また、比較例2〜3のように、触媒としてDBU又はDBNを用いた場合、これら触媒が溶解せずに沈殿してしまうことがわかった。さらに、比較例4のように、触媒としてカルボン酸金属塩の酢酸ナトリウムを用いた場合、触媒の溶解に時間がかかることが確認された。また、比較例5のように、pKa:−2.8であるパラトルエンスルホン酸のDBU塩を用いた場合、硬化(架橋)反応が十分に進まないことがわかった。 On the other hand, it was confirmed that when dibutyltin dilaurate was used as the catalyst as in Comparative Example 1, the curing (crosslinking) reaction did not proceed sufficiently. It was also found that when DBU or DBN was used as the catalyst as in Comparative Examples 2 and 3, these catalysts were not dissolved but were precipitated. Furthermore, as in Comparative Example 4, when sodium carboxylic acid metal salt sodium acetate was used as the catalyst, it was confirmed that it took time to dissolve the catalyst. Further, as in Comparative Example 5, it was found that when the DBU salt of p-toluenesulfonic acid having a pKa of −2.8 was used, the curing (crosslinking) reaction did not proceed sufficiently.
また、比較例6〜15の熱硬化性コーティング組成物では、(a)〜(e)成分の含有量、配合量、又は使用量が不適当であるため、少なくとも前記(2)〜(5)評価における一つの評価基準を満たすことができないことが確認された。 Further, in the thermosetting coating compositions of Comparative Examples 6 to 15, at least the above (2) to (5) because the contents, blending amounts, or usage amounts of the components (a) to (e) are inappropriate. It was confirmed that one evaluation criterion in the evaluation could not be satisfied.
Claims (4)
前記低分子ポリオール(b)の分子量が、60〜500であり、かつ水酸基価が500〜2,000mg・KOH/gであり、
前記触媒(e)が、下記一般式(1)
前記(a)〜(d)の合計重量に対して、アクリルポリオール(a)を0.5〜21重量%、低分子ポリオール(b)を0.5〜17重量%、及びシリカ粒子(c)を36〜79重量%を含有し、かつシリカ粒子(c)100重量部に対して、触媒(e)を0.1〜2.2重量部含有し、
前記アクリルポリオール(a)、低分子ポリオール(b)、及びポリイソシアネート(d)が、(d)のイソシアネート基/{(a)と(b)の合計の水酸基}の当量比が0.4〜2.4の割合で配合されることを特徴とする熱硬化性コーティング組成物。 Acrylic polyol (a), low molecular weight polyol (b), silica particles (c), polyisocyanate (d) and catalyst (e) are contained,
The low molecular weight polyol (b) has a molecular weight of 60 to 500, and a hydroxyl value of 500 to 2,000 mg·KOH/g,
The catalyst (e) has the following general formula (1)
The acrylic polyol (a) is 0.5 to 21% by weight, the low molecular weight polyol (b) is 0.5 to 17% by weight, and the silica particles (c) are based on the total weight of the above (a) to (d). In an amount of 36 to 79% by weight, and 0.1 to 2.2 parts by weight of the catalyst (e) with respect to 100 parts by weight of the silica particles (c),
The acrylic polyol (a), the low molecular weight polyol (b), and the polyisocyanate (d) have an equivalent ratio of the isocyanate group of (d)/{the total hydroxyl group of (a) and (b)} is 0.4 to A thermosetting coating composition, which is blended in a ratio of 2.4.
A resin member comprising the cured film according to claim 2.
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