JP6779646B2 - フッ素樹脂含有電着塗料 - Google Patents
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Description
CH2=CH−O−CO−R … (1)
(式中、Rは炭素数6以上の炭化水素基である)
上記アニオン電着塗装されたアルミニウム等は、優れた耐候性を有するため、例えば、ビルディングや一般家屋等の建造物の建材として好ましく用いられる。具体的には、アルミサッシ、建具、ベランダ用基材、屋根材、ドア等の材料として好ましく用いられる。
含フッ素共重合体は、パーハロオレフィン単位と、以下の一般式(1)で示される単量体単位と、カルボキシ基含有ビニル単量体単位と、水酸基含有ビニル単量体単位と、を有する。
CH2=CH−O−CO−R … (1)
(式中、Rは炭素数6以上の炭化水素基である)
以下、各単位を構成する各単量体について説明する。
CH2=CH−O−CO−R … (1)
(式中、Rは炭素数6以上の炭化水素基である)
なお、上記炭化水素基としては、直鎖状、分岐状、及び環状のいずれであってもよい。
一般式(1)を満たす具体的な単量体としては、カプロン酸ビニル、バーサチック酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、シクロヘキシルカルボン酸ビニル等が挙げられる。
上記単量体としては、耐候性、相溶性に優れる点からバーサチック酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、シクロヘキシルカルボン酸ビニル等を用いる事が好ましい。これらの中でも耐薬品性の点から、非芳香族系カルボン酸ビニルエステル、特にカルボン酸の炭素数が6以上のカルボン酸ビニルエステルを用いる事がより好ましい。また、カルボン酸の炭素数が9以上のカルボン酸ビニルエステルを用いる事が更に好ましい。カルボン酸ビニルエステルにおけるカルボン酸の炭素数の上限は20以下とすることが好ましく、15以下とすることがより好ましい。具体例としてはバーサチック酸ビニルが最も好ましい。
これらの単量体は、1種を用いても良いし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ウンデシレン酸は、炭素数11の直鎖の不飽和カルボン酸であり、含フッ素共重合体にカルボキシ基を導入する。ウンデシレン酸によって導入されるカルボキシ基は、含フッ素共重合体に水分散性を付与すると共に、架橋反応にも用いられ得る。
ウンデシレン酸は、クロトン酸等に比べて炭化水素鎖が長く硬化剤との相溶性を大きく改善できる。また、トリメリット酸を用いてカルボキシ基を導入した場合に生じるようなエステル結合を生じないので、エステルの開裂による貯蔵安定性の低下も生じない。また、単独重合体ができにくく、重合反応性が良好で難加水分解性である等の点で好ましい。
CH2=CHR1 … (2)
(式中、R1は−OR2又は−CH2OR2(ただし、R2は水酸基を有するアルキル基である))
上記一般式(2)におけるR2としては、例えば炭素数1〜8の直鎖状又は分岐鎖状のアルキル基に1〜3個、好ましくは1個の水酸基が結合したものである。これらの例としては、例えば2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、3−ヒドロキシプロピルビニルエーテル、2−ヒドロキシプロピルビニルエーテル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、4−ヒドロキシ−2−メチルブチルビニルエーテル、5−ヒドロキシペンチルビニルエーテル、6−ヒドロキシヘキシルビニルエーテル、2−ヒドロキシエチルアリルエーテル、4−ヒドロキシブチルアリルエーテル、グリセロールモノアリルエーテル等が挙げられる。これらの中でも、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、2−ヒドロキシエチルビニルエーテルが重合反応性、硬化性が優れる点で好ましい。
溶液重合法においては、例えば、重合開始剤を用い、有機溶剤中で重合温度10〜90℃で1〜20時間重合反応を行う。
アクリル重合体は、ラジカル重合性不飽和モノマーを共重合させることによって得られ、1分子中にカルボキシ基及び水酸基を有する。ラジカル重合性不飽和モノマーとしては、カルボキシ基含有ラジカル重合性不飽和モノマー、水酸基含有ラジカル重合性不飽和モノマーが挙げられる。また、これら以外にアクリル酸又はメタクリル酸のアルキルエステル、ビニル芳香族化合物等が含まれていてもよい。
本実施形態のアニオン電着用の電着塗料組成物に用いられる硬化剤としては、特に制限されず、従来から公知の化合物を使用できる。硬化剤として、例えば、メラミン樹脂やブロック型イソシアネート化合物等が挙げられる。
中でも、完全アルキル型メチル/ブチル混合エーテル化メラミン樹脂又は完全アルキル型メチル化メラミン樹脂を用いる事が、電着塗料組成物の貯蔵安定性が良好となる観点から好ましい。
例えば、電着塗料組成物の貯蔵安定性を向上させるため、界面活性剤を使用してもよい。好ましい界面活性剤としては、例えば、アニオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤が挙げられる。これらは単独で用いてもよいし、組み合わせて用いてもよい。
非イオン性界面活性剤としては、例えばポリオキシエチレンアルキルエーテル又はポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル等を使用することができる。具体的には、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル等を用いる事が好ましい。
両性界面活性剤としては、ラウリルベタイン等が好ましく例示される。カチオン性界面活性剤としては、例えばアルキルピリジニウムクロリド、アルキルアンモニウムクロリド等を使用することができる。また、単量体と共重合性の乳化剤、例えばスチレンスルホン酸ナトリウム、アルキルアリールスルホン酸ナトリウム等も使用することができる。
本実施形態の電着塗料組成物を用いた電着塗膜形成方法は、該電着塗料組成物を、基材としてのアルミニウム又はアルミニウム合金等に電着塗装することで、電着塗膜を形成する。電着塗装方法としては、特に制限されず、従来から公知の方法を用いる事ができる。具体的には、本実施形態の電着塗膜形成方法は、該電着塗料組成物の浴中に基材を浸漬する工程と、基材を陽極として陰極との間に電圧を印加することで、基材の表面に電着塗膜を析出させる工程と、析出した電着塗膜を必要に応じて水洗した後、所定温度で焼付けて塗膜を完成する工程と、を含む。
なお、本実施形態の電着塗料組成物により形成される電着塗膜は、優れた耐候性を有するため、膜厚の減耗量が少ない。従って乾燥膜厚を通常よりも薄く設定することが可能であり、材料コストや製造コストを低減できると考えられる。
本実施形態の積層体は、基材と電着塗膜とを含み、具体的には上記電着塗膜形成方法により、基材上に電着塗膜が形成されたものである。基材としては、電着塗装が可能なものであればその種類を問わないが、特にアルミニウム又はアルミニウム合金を用いる事が好ましい。また、基材と電着塗膜とを含む積層体は、電着塗料組成物が基材に直接塗装されたものであってもよいが、基材と塗膜との間に陽極酸化皮膜等の別層を設けてもよい。
反応容器中に溶媒としてのアセトンを81質量部仕込み、テトラフルオロエチレン12.7質量部、酢酸ビニル2.6質量部、バーサチック酸ビニル0.4質量部、ヒドロキシブチルビニルエーテル1.4質量部、ウンデシレン酸1.9質量部、及び開始剤としての10時間半減期温度が50℃程度の過酸化物を適量加えた混合物を、60℃まで昇温し、反応を続けた。反応終了後、冷却し含フッ素共重合体ワニス1を得た。
テトラフルオロエチレンを12.5質量部、酢酸ビニルを1.8質量部、バーサチック酸ビニルを0.4質量部、ヒドロキシブチルビニルエーテルを2.4質量部、ウンデシレン酸を1.9質量部としたこと以外は、上記と同様の条件で作製し、含フッ素共重合体ワニス2を得た。
テトラフルオロエチレンを8.7質量部、イソブチレンを3.4質量部、安息香酸ビニルを1.6質量部、ピバリン酸ビニルを2.2質量部、ヒドロキシブチルビニルエーテルを6.6質量部、ウンデシレン酸を5.4質量部としたこと以外は、上記と同様の条件で作製し、含フッ素共重合体ワニス3を得た。
得られた含フッ素共重合体ワニス1〜3の組成、水酸基価、酸価及び数平均分子量は、表1に示すものであった。なお、水酸基価、酸化及び数平均分子量の算出方法は以下の方法による。
生成したポリマー、ポリマー溶液、残存モノマー量の分析及びモノマー仕込み量から、ポリマー中のモノマー組成を算出する。次に、その全モノマー組成と水酸基含有モノマーの組成からポリマー中の水酸基価を算出する。
生成したポリマー、ポリマー溶液、残存モノマー量の分析及びモノマー仕込み量から、ポリマー中のモノマー組成を算出する。次に、その全モノマー組成とカルボキシ基含有モノマーの組成からポリマー中の酸価を算出する。
測定装置:昭和電工(株)製Shodex GPC−104
測定条件:溶離液としてはテトラヒドロフランを使用し、分子量の標準サンプルとしては分子量既知のポリスチレンを使用する。
反応容器中に溶媒としてのイソプロピルアルコールを55質量部仕込み80℃に保持した中へ、メタクリル酸メチル33質量部、アクリル酸nブチル20質量部、アクリル酸エチル10質量部、スチレン15質量部、アクリル酸ヒドロキシエチル15質量部、アクリル酸7質量部、及び開始剤としてのアゾビスメチルバレロニトリル1質量部の混合物を、3時間を要して滴下し、滴下終了後1時間この温度に保ち、次いで開始剤としてのアゾビスメチルバレロニトリル0.5質量部及び溶媒としてのブチルセロソルブ13質量部を1時間を要して滴下し、その後1時間80℃に保ち反応を続けた。反応終了後、ベンジルアルコールを加え、固形分を50%に調整し、アクリル重合体ワニス1を得た。
メタクリル酸メチル35質量部、アクリル酸nブチル18質量部とし、スチレンの代わりにメタクリル酸シクロヘキシル15質量部を用いたこと以外は上記と同様の条件で作製し、アクリル重合体ワニス2を得た。
上記含フッ素共重合体ワニス2と、アクリル重合体ワニス1を、固形分質量比率で70:30になるように混合した。得られた混合ワニス120質量部(固形分として60質量部)、トリエチルアミン4.5質量部(混合ワニス酸価に対して0.8当量)、100%フルエーテル化メラミン樹脂(ニカラックMX−45、三和ケミカル株式会社製)40質量部を混合し、撹拌下で脱イオン水835.5質量部を投入し、実施例1の電着塗料組成物を調製した。
それぞれ表3及び表4に示す種類の含フッ素共重合体ワニス及びアクリル重合体ワニスを、表3及び表4に示す割合で混合して用いた他は、実施例1と同様の物質及び方法を用いて実施例2〜4、6、参考例1、比較例1〜6の電着塗料組成物を調製した。
得られた各実施例及び比較例の電着塗料組成物を用いて、以下に示す塗料性状評価を行った。
上記塗料組成物作成後、24時間静置した後の塗料組成物の外観を目視にて以下の基準に従って評価し、評価Bを合格とし、評価C、Dを不合格と評価した。結果を表3及び表4に示す。
(評価基準)
B:異常は認められない
C:一部樹脂の沈降が観察される
D:樹脂が完全に沈降している
上記塗料組成物作成後、磁気撹拌子にて20℃60%RH下で撹拌(500rpm)し続けた。1か月経過後の塗料組成物の外観を目視にて以下の基準に従って評価し、評価Bを合格とし、評価Cを不合格と評価した。結果を表3及び表4に示す。
(評価基準)
B:異常は認められない
C:樹脂が完全に沈降している
各実施例及び比較例の電着塗料組成物を用い、以下の条件で基材上に電着塗膜を形成し、試験板を作製した。
基材としては皮膜厚約10μmの陽極酸化皮膜処理を施した6063−T5アルミニウム合金基板(60mm×150mm板厚2mm)を用い、乾燥塗膜厚が10μmとなるように電着塗装を行った。水洗後、180℃で30分間焼付けて試験板を得た。得られた各試験板を用いて以下に示す塗膜性状評価試験を行った。
メタルウエザー試験機(ダイプラ・ウィンテス株式会社製)による促進耐候性試験を750時間行い、試験後の光沢を、光沢計(村上色彩技術研究所製GMX−102、測定角60度)を用いて測定した。測定値を用い、促進耐候性試験前に予め測定しておいたサンプルの初期光沢を100%として光沢保持率(%)を算出した。算出した数値を以下の評価基準に従って評価し、評価A、Bを合格とし、評価C、Dを不合格と評価した。また、塗料作製時と塗料作製1週間後の電着塗料を用いてそれぞれ試験板を作成し評価試験を行った。結果を表3及び表4に示す。
(評価基準)
A:光沢保持率90%以上
B:光沢保持率80%以上90%未満
C:光沢保持率70%以上80%未満
D:光沢保持率70%未満
メタルウエザー試験機(ダイプラ・ウィンテス株式会社製)による促進耐候性試験を750時間行い、試験後の膜厚を、膜厚計(フィッシャー・インストルメンツ製FMP−30)を用いて測定した。測定値を用い、促進耐候性試験前に予め測定しておいたサンプルの初期膜厚からの変化量(減耗量)を算出した。算出した数値を以下の評価基準に従って評価し、評価Bを合格とし、評価C、Dを不合格と評価した。また、塗料作製時と塗料作製1週間後の電着塗料を用いてそれぞれ試験板を作成し評価試験を行った。結果を表3及び表4に示す。
(評価基準)
B:膜厚変化量3μm未満
C:膜厚変化量3μm以上5μm未満
D:膜厚変化量5μm以上
Claims (5)
- パーハロオレフィン単位と以下の一般式(1)で示される単量体単位とカルボキシ基含有ビニル単量体単位と水酸基含有ビニル単量体単位とを有する含フッ素共重合体と、
アクリル重合体と、を含み、
前記一般式(1)で示される単量体単位の含有量は、前記含フッ素共重合体中において0.1〜15モル%であり、
前記含フッ素共重合体及び前記アクリル重合体の全固形分中における前記含フッ素共重合体の固形分含有量は、30質量%以上70質量%以下である、電着塗料組成物。
CH2=CH−O−CO−R … (1)
(式中、Rは炭素数6以上の炭化水素基である) - 前記一般式(1)におけるRは、炭素数9以上の炭化水素基である請求項1に記載の電着塗料組成物。
- 請求項1又は2に記載の電着塗料組成物により形成される電着塗膜。
- 基材と、請求項3に記載の電着塗膜とを含む積層体。
- 前記基材は、アルミニウムである請求項4に記載の積層体。
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