JP6866133B2 - Water-based paints and coatings - Google Patents
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Description
本発明は、水性塗料及び塗工物に関する。 The present invention relates to water-based paints and coated materials.
基材表面への機能性の付与や外観を高めるために、各種基材表面にコーティングを施すことが広く行われている。例えば、自動車用ウェザーストリップなどは、耐摩耗性等を高めるために、硬化型シリコーン系塗料や硬化型ウレタン系塗料などが表面に塗工されるのが一般的である。 It is widely practiced to coat the surface of various base materials in order to impart functionality to the surface of the base material and enhance the appearance. For example, in order to improve wear resistance and the like, weather strips for automobiles are generally coated with a curable silicone-based paint or a curable urethane-based paint on the surface.
このような自動車用ウェザーストリップ用の塗料等は、環境問題や安全衛生上の観点から、有機溶剤タイプのものから、水性タイプのものへの移行が進み、様々な水性塗料が開発されている(例えば、特許文献1及び2参照)。より高い品質が要求される今日においては、従来の水性塗料よりもより高い耐摩耗性等を付与することができる水性塗料が要求されている。 From the viewpoint of environmental issues and safety and health, such paints for automobile weather strips are shifting from organic solvent type paints to water-based paints, and various water-based paints have been developed (). For example, see Patent Documents 1 and 2). In today's world where higher quality is required, there is a demand for water-based paints that can impart higher wear resistance and the like than conventional water-based paints.
一方、化学処理、粉砕処理等によりセルロース系原料であるパルプから製造されるセルロースナノファイバーは、強度、弾性、熱安定性等に優れているため、各種工業上の用途への利用が期待されており、水性塗料への添加剤として用いることも提案されている(例えば、特許文献3参照)。しかし、上記公報に記載の技術は、塗工性、保存安定性、防食性などのためにセルロースナノファイバーを水性塗料に用いるものとされており、耐摩耗性等について考慮されるものではない。 On the other hand, cellulose nanofibers produced from pulp, which is a cellulosic raw material, by chemical treatment, pulverization, etc., are excellent in strength, elasticity, thermal stability, etc., and are therefore expected to be used in various industrial applications. It has also been proposed to be used as an additive to water-based paints (see, for example, Patent Document 3). However, the technique described in the above publication is based on the use of cellulose nanofibers in a water-based paint for coatability, storage stability, corrosion resistance, etc., and does not take into consideration wear resistance and the like.
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、高い耐摩耗性を付与することができる水性塗料、並びにこのような水性塗料を用いた塗工物を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a water-based paint capable of imparting high wear resistance, and a coated product using such a water-based paint. To do.
上記課題を解決するためになされた本発明は、樹脂、セルロース繊維及び水を含有する水性塗料であって、上記セルロース繊維が、レーザー回折法により測定される体積基準の疑似粒度分布曲線において5μm以上25μm以下の範囲に最頻値を有する第1繊維を含有することを特徴とする。 The present invention made to solve the above problems is a water-based coating material containing a resin, cellulose fibers and water, wherein the cellulose fibers are 5 μm or more in a volume-based pseudo particle size distribution curve measured by a laser diffraction method. It is characterized by containing the first fiber having the most frequent value in the range of 25 μm or less.
当該水性塗料によれば、このようなサイズを有するセルロース繊維を含有することにより、塗膜の耐摩耗性を高めることができる。この理由は定かでは無いが、微細な第1繊維の存在によって、緻密な層が密着性高く形成される結果、耐摩耗性が高まることなどが推察される。また、このような第1繊維を含有することにより、塗膜の滑り性を高めることもできる。 According to the water-based paint, the abrasion resistance of the coating film can be enhanced by containing the cellulose fiber having such a size. The reason for this is not clear, but it is presumed that the presence of the fine first fibers causes the dense layers to be formed with high adhesion, resulting in increased wear resistance. Further, by containing such a first fiber, the slipperiness of the coating film can be enhanced.
上記第1繊維の樹脂100質量部に対する含有量としては、1質量部以上50質量部以下が好ましい。上記第1繊維の含有量を上記範囲とすることで、得られる塗膜の耐摩耗性をさらに高めることができる。 The content of the first fiber with respect to 100 parts by mass of the resin is preferably 1 part by mass or more and 50 parts by mass or less. By setting the content of the first fiber in the above range, the abrasion resistance of the obtained coating film can be further enhanced.
上記樹脂が、硬化型ウレタン樹脂を含むことが好ましい。硬化型ウレタン樹脂を用いることで、得られる塗膜の耐摩耗性等をより高めることができる。 The resin preferably contains a curable urethane resin. By using the curable urethane resin, the abrasion resistance and the like of the obtained coating film can be further improved.
上記セルロース繊維が、レーザー回折法により測定される体積基準の疑似粒度分布曲線において50μm以上の範囲に最頻値を有する第2繊維をさらに含有することが好ましい。このようなサイズを有する第2繊維をさらに含有することにより、塗膜の滑り性を高めることができる。この理由は定かでは無いが、比較的サイズが大きい第2繊維の存在によって、表面に適度な凹凸が形成されることで滑り性が高まることによることなど推察される。 It is preferable that the cellulose fiber further contains a second fiber having a mode value in the range of 50 μm or more in the volume-based pseudo particle size distribution curve measured by the laser diffraction method. By further containing the second fiber having such a size, the slipperiness of the coating film can be enhanced. The reason for this is not clear, but it is presumed that the presence of the second fiber, which has a relatively large size, increases the slipperiness by forming appropriate irregularities on the surface.
当該水性塗料は、自動車用ウェザーストリップの表面塗工に好適に用いられる。当該水性塗料によれば、セルロース繊維を含有することにより、自動車用ウェザーストリップに対して高い耐摩耗性及び滑り性を付与することができる。この理由は定かでは無いが、セルロース繊維により、ウェザーストリップ本体と塗膜との密着性が高まること、表面に適度な凹凸が形成されて滑り性が高まることなどによるものと推察される。 The water-based paint is suitably used for surface coating of weather strips for automobiles. According to the water-based paint, by containing the cellulose fiber, high abrasion resistance and slipperiness can be imparted to the weather strip for automobiles. The reason for this is not clear, but it is presumed that the cellulose fibers improve the adhesion between the weather strip body and the coating film, and form appropriate irregularities on the surface to improve slipperiness.
上記課題を解決するためになされた別の発明は、基材、及びこの基材の表面に積層される塗膜を備える塗工物であって、上記塗膜が、当該水性塗料から形成されていることを特徴とする。当該塗工物によれば、塗膜が上記水性塗料から形成されているため、良好な耐摩耗性等を発揮することができる。 Another invention made to solve the above problems is a coating product comprising a base material and a coating film laminated on the surface of the base material, wherein the coating film is formed from the water-based paint. It is characterized by being. According to the coated product, since the coating film is formed from the above-mentioned water-based paint, good wear resistance and the like can be exhibited.
以上説明したように、本発明によれば、高い耐摩耗性を付与することができる水性塗料、並びにこのような水性塗料を用いた塗工物を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a water-based paint capable of imparting high wear resistance, and a coated product using such a water-based paint.
以下、本発明の一実施形態に係る水性塗料及び塗工物について、順に詳説する。 Hereinafter, the water-based paint and the coated product according to the embodiment of the present invention will be described in detail in order.
<水性塗料>
本発明の実施形態に係る水性塗料は、樹脂、セルロース繊維及び水を含有する水性塗料であって、上記セルロース繊維が、レーザー回折法により測定される体積基準の疑似粒度分布曲線において5μm以上25μm以下の範囲に最頻値を有する第1繊維を含有する。
<Water-based paint>
The water-based paint according to the embodiment of the present invention is a water-based paint containing resin, cellulose fibers and water, and the cellulose fibers are 5 μm or more and 25 μm or less in a volume-based pseudo particle size distribution curve measured by a laser diffraction method. Contains the first fiber having the most frequent value in the range of.
(樹脂)
水性塗料に含まれる樹脂は、水又は水を主成分とした水性媒体に溶解及び/又は分散し得る水性の樹脂であることが好ましい。このような樹脂としては、例えば水性アクリル系樹脂、水性硬化型アクリル系樹脂、水性硬化型ウレタン樹脂、水性アクリルウレタン樹脂、水性塩化ビニル系樹脂、水性酢酸ビニル系樹脂、水性エポキシ系樹脂、水性アルキッド系樹脂、水性ポリアミド系樹脂、水性セルロース系樹脂、水性シリコーン等の一般に用いられている水性樹脂が使用できる。また、樹脂として合成重合体エマルションを用いることができる。
(resin)
The resin contained in the water-based paint is preferably a water-based resin that can be dissolved and / or dispersed in water or an aqueous medium containing water as a main component. Examples of such resins include water-based acrylic resins, water-based curable acrylic resins, water-based curable urethane resins, water-based acrylic urethane resins, water-based vinyl chloride resins, water-based vinyl acetate resins, water-based epoxy resins, and water-based alkyds. Generally used water-based resins such as water-based resins, water-based polyamide-based resins, water-based cellulose-based resins, and water-based silicones can be used. Further, a synthetic polymer emulsion can be used as the resin.
合成重合体エマルションの例としては、スチレン−ブタジエン系共重合体ラテックス、ポリスチレン系重合体ラテックス、ポリブタジェン系重合体ラテックス、アクリロニトリル−ブタジェン系共重合体ラテックス、ポリウレタン系重合体ラテックス、ポリメチルメタクリレート系重合体ラテックス、メチルメタクリレート−ブタジェン系共重合体ラテックス、ポリアクリレート系重合体ラテックス、塩化ビニル系重合体ラテックス、酢酸ビニル系重合体エマルション、酢酸ビニル−エチレン系共重合体エマルション、ポリエチレンエマルション、カルボキシ変性スチレンブタジエン共重合樹脂エマルション、アクリル樹脂エマルション、水性シリコーン系重合体ラテックスなどが挙げられる。 Examples of synthetic polymer emulsions include styrene-butadiene-based copolymer latex, polystyrene-based polymer latex, polybutagen-based polymer latex, acrylonitrile-butagen-based copolymer latex, polyurethane-based polymer latex, and polymethylmethacrylate-based weight. Combined latex, methyl methacrylate-butagen-based copolymer latex, polyacrylate-based polymer latex, vinyl chloride-based polymer latex, vinyl acetate-based polymer emulsion, vinyl acetate-ethylene-based copolymer emulsion, polyethylene emulsion, carboxy-modified styrene Examples thereof include a butadiene copolymer resin emulsion, an acrylic resin emulsion, and an aqueous silicone polymer latex.
中でも、上記樹脂として水性の硬化型ウレタン樹脂を用いることが好ましい。硬化型ウレタン樹脂を用いることで、得られる塗膜の耐摩耗性等をより高めることができる。 Above all, it is preferable to use an aqueous curable urethane resin as the resin. By using the curable urethane resin, the abrasion resistance and the like of the obtained coating film can be further improved.
硬化型ウレタン樹脂は、ポリオール化合物と、分子内に活性水素基と親水基を有する化合物と、有機ポリイソシアネート、必要により鎖伸長剤及び重合停止剤を用いて調製されるポリマーであり、これを水中に溶解または分散することにより得られるものである。 The curable urethane resin is a polymer prepared by using a polyol compound, a compound having an active hydrogen group and a hydrophilic group in the molecule, an organic polyisocyanate, and if necessary, a chain extender and a polymerization terminator, and the polymer is prepared in water. It is obtained by dissolving or dispersing in.
ポリオール化合物としては、水酸基を2つ以上含有しているものであれば特に限定されないが、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、グリセリン等の多価アルコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、等のポリエーテルポリオール;アジピン酸、セバシン酸、イタコン酸、無水マレイン酸、フタル酸、イソフタル酸等のジカルボン酸とエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール等のグリコールから得られるポリエステルポリオール類;ポリカプロラクトンポリオール;ポリブタジエンポリオール;ポリカーボネートポリオール;ポリチオエーテルポリオール;等が挙げられる。上記ポリオール化合物は単独で用いてもよく、または2種類以上併用してもよい。 The polyol compound is not particularly limited as long as it contains two or more hydroxyl groups, and is, for example, ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, trimethylolpropane, and glycerin. Polyhydric alcohols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol, etc. Polyether polyols; dicarboxylic acids such as adipic acid, sebacic acid, itaconic acid, maleic anhydride, phthalic acid, isophthalic acid and ethylene glycol, Polyester polyols obtained from glycols such as triethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, tripropylene glycol, neopentyl glycol; polycaprolactone polyol; polybutadiene polyol; polycarbonate polyol; polythioether polyol; and the like. The above-mentioned polyol compound may be used alone, or two or more kinds may be used in combination.
分子内に活性水素基と親水基を有する化合物としては、活性水素とアニオン基{アニオン基またはアニオン形成性基(塩基と反応してアニオン基を形成するものであり、この場合にはウレタン化反応前、途中または後に塩基で中和することによってアニオン基に変える)}を含有する化合物として公知のもの(例えば、α,α−ジメチロールプロピオン酸、α,α−ジメチロール酪酸など)、分子内に活性水素とカチオン基を有する化合物として公知のものおよび分子内に活性水素とノニオン性の親水基を有する化合物として公知のもの(例えば、ポリエチレングリコール、アルキルアルコールアルキレンオキシド付加物など)が挙げられる。 Compounds having an active hydrogen group and a hydrophilic group in the molecule include active hydrogen and an anion group {an anion group or an anion forming group (which reacts with a base to form an anion group, and in this case, a urethanization reaction). Known as a compound containing (converted to an anionic group by neutralizing with a base before, during or after)} (for example, α, α-dimethylol propionic acid, α, α-dimethylol butyric acid, etc.), in the molecule Examples thereof include those known as compounds having an active hydrogen and a cationic group and those known as a compound having an active hydrogen and a nonionic hydrophilic group in the molecule (for example, polyethylene glycol, alkyl alcohol alkylene oxide adduct, etc.).
有機ポリイソシアネートとしては、分子中に2個以上のイソシアネート基を有するものであれば特に限定されないが、例えば、1,4−テトラメチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、3−イソシアネートメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキシルイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート、メチルシクロヘキシル−2,4−ジイソシアネート、メチルシクロヘキシル−2,6−ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、1,3−ビス(イソシアネート)メチルシクロヘキサン、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、トランスシクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、リジンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート類、2,4−トルイレンジイソシアネート、2,6−トルイレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、1,5’−ナフテンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、ジフェニルメチルメタンジイソシアネート、テトラアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジベンジルジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート類、リジンエステルトリイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、1,8−ジイソシアネート−4,4−イソシアネートメチルオクタン、1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネート、ビシクロヘプタントリイソシアネート等のトリイソシアネート類等が挙げられる。また、これらのポリイソシアネート化合物のダイマー、トリマー(イソシアヌレート結合)で用いられてもよく、また、アミンと反応させてビウレットとして用いてもよい。更に、これらのポリイソシアネート化合物と、ポリオールを反応させたウレタン結合を有するポリイソシアネートも用いることができる。 The organic polyisocyanate is not particularly limited as long as it has two or more isocyanate groups in the molecule, and is, for example, 1,4-tetramethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, 2,2,4-. Trimethylhexamethylene diisocyanate, 3-isocyanate methyl-3,5,5-trimethylcyclohexylisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate, methylcyclohexyl-2,4-diisocyanate, methylcyclohexyl-2,6-diisocyanate, xylylene Isocyanates, aliphatic diisocyanates such as 1,3-bis (isocyanate) methylcyclohexane, tetramethylxylylene diisocyanate, transcyclohexane-1,4-diisocyanate, lysine diisocyanate, 2,4-toluylene diisocyanate, 2,6-tolui Range isocyanate, diphenylmethane-4,4'-diisocyanate, 1,5'-naphthendiisocyanate, trizine diisocyanate, diphenylmethylmethane diisocyanate, tetraalkyldiphenylmethanediisocyanate, 4,4'-dibenzyldiisocyanate, 1,3-phenylenediocyanate, etc. Aromatic diisocyanates, lysine ester triisocyanates, triphenylmethane triisocyanates, 1,6,11-undecantriisocyanates, 1,8-diisocyanates-4,4-isocyanate methyloctanes, 1,3,6-hexamethylene triisocyanates , Triisocyanates such as bicycloheptane triisocyanate and the like. Further, it may be used as a dimer or trimmer (isocyanurate bond) of these polyisocyanate compounds, or may be used as a biuret by reacting with an amine. Further, a polyisocyanate having a urethane bond obtained by reacting these polyisocyanate compounds with a polyol can also be used.
有機ポリイソシアネートとして、脂肪族ジイソシアネートを用いるのがより好ましい。脂肪族ジイソシアネートを用いて硬化型ウレタン樹脂を調製することによって、得られる塗膜の耐水性を適切な範囲に調節することができる。 It is more preferable to use an aliphatic diisocyanate as the organic polyisocyanate. By preparing a curable urethane resin using an aliphatic diisocyanate, the water resistance of the obtained coating film can be adjusted within an appropriate range.
硬化型ウレタン樹脂の調製時に必要により添加しても良い鎖伸長剤としては、活性水素基を2つ以上含有していれば特に限定されないが、例えば、低分子ポリオール、ポリアミン、水があげられる。 The chain extender that may be added if necessary during the preparation of the curable urethane resin is not particularly limited as long as it contains two or more active hydrogen groups, and examples thereof include low molecular weight polyols, polyamines, and water.
上記低分子ポリオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、3−メチルペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールおよびトリメチロールプロパンなどが挙げられる。 Examples of the low molecular weight polyol include ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 3-methylpentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, and trimethylolpropane.
上記ポリアミンとしては、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、ヒドラジン、キシリレンジアミン、イソホロンジアミン等が挙げられる。 Examples of the polyamine include ethylenediamine, hexamethylenediamine, diethylenetriamine, hydrazine, xylylenediamine, isophoronediamine and the like.
また、重合停止剤としては、分子内に活性水素を1個有する化合物、またはモノイソシアネート化合物が挙げられる。 Examples of the polymerization terminator include a compound having one active hydrogen in the molecule or a monoisocyanate compound.
上記分子内に活性水素を1個有する化合物としては、例えば、モノアルコール(例えば、メタノール、ブタノール、オクタノールなどのアルキルアルコール、アルキルアルコールアルキレンオキサイド付加物など)または、モノアミン(例えば、ブチルアミン、ジブチルアミンなどのアルキルアミンなど)が挙げられる。 Examples of the compound having one active hydrogen in the molecule include monoalcohol (for example, alkyl alcohol such as methanol, butanol and octanol, alkyl alcohol alkylene oxide adduct, etc.) or monoamine (for example, butylamine, dibutylamine and the like). Alcohol amines, etc.).
上記モノイソシアネート化合物としては、例えば、メチルイソシアネート、エチルイソシアネート、プロピルイソシアネート、ブチルイソシアネート、ラウリルイソシアネート、シクロヘキシルイソシアネート、フェニルイソシアネート、トリレンイソシアネートなどが挙げられる。 Examples of the monoisocyanate compound include methyl isocyanate, ethyl isocyanate, propyl isocyanate, butyl isocyanate, lauryl isocyanate, cyclohexyl isocyanate, phenyl isocyanate, and tolyrene isocyanate.
硬化型ウレタン樹脂を製造するにあたっての反応方法は、各成分を一度に反応させるワンショット法または段階的に反応させる多段法{活性水素含有化合物の一部(例えば、高分子ポリオール)とポリイソシアネートを反応させてNCO末端プレポリマーを形成したのち活性水素含有化合物の残部を反応させて製造する方法}のいずれの方法でもよい。硬化型ウレタン樹脂の合成反応は通常40〜140℃、好ましくは60〜120℃で行われる。反応を促進させるため通常のウレタン化反応に用いられるジブチルスズラウレ−ト、オクチル酸スズ等のスズ系あるいはトリエチレンジアミン等アミン系の触媒を使用してもよい。また上記反応は、イソシアネートに不活性な有機溶剤(例えば、アセトン、トルエン、ジメチルホルムアミドなど)の中で行ってもよく、反応の途中または反応後に該溶剤を加えてもよい。 The reaction method for producing a curable urethane resin is a one-shot method in which each component is reacted at once or a multi-step method in which each component is reacted stepwise {a part of an active hydrogen-containing compound (for example, a polymer polyol) and polyisocyanate are used. Any method may be used, which is a method of reacting to form an NCO-terminal prepolymer and then reacting the rest of the active hydrogen-containing compound to produce the compound. The synthetic reaction of the curable urethane resin is usually carried out at 40 to 140 ° C., preferably 60 to 120 ° C. In order to accelerate the reaction, a tin-based catalyst such as dibutyltin laurate or tin octylate or an amine-based catalyst such as triethylenediamine, which is used in a normal urethanization reaction, may be used. Further, the above reaction may be carried out in an organic solvent inert to isocyanate (for example, acetone, toluene, dimethylformamide, etc.), and the solvent may be added during or after the reaction.
本実施形態に係る硬化型ウレタン樹脂は、公知の方法(アニオン形成性基の場合は塩基で中和してアニオン基を形成する方法、カチオン形成性基の場合は4級化剤でカチオン基を形成する方法や酸で中和してカチオン基を形成する方法)で処理した後、水中に溶解することにより好適に得られるものである。 The curable urethane resin according to the present embodiment has a known method (in the case of an anion-forming group, a method of neutralizing with a base to form an anion group, and in the case of a cation-forming group, a cation group is formed by a quaternizing agent. It is preferably obtained by treating with a method for forming or a method for forming a cationic group by neutralizing with an acid) and then dissolving in water.
上記の水中に溶解する工程は特に限定されず、上記反応後でも多段法の途中の段階でも良い。例えば、NCO末端プレポリマーの段階で水中に溶解するときは水および/またはポリアミンで鎖伸長しながら水中に溶解することにより水性硬化型ウレタン樹脂が得られる。 The step of dissolving in water is not particularly limited, and the step may be after the above reaction or in the middle of the multistep method. For example, when dissolved in water at the stage of NCO-terminated prepolymer, an aqueous curable urethane resin can be obtained by dissolving in water while extending the chain with water and / or polyamine.
また、イソシアネートに不活性な有機溶剤を使用した場合、水中に溶解した後に脱溶剤を行っても良い。 When an organic solvent inert to isocyanate is used, the solvent may be removed after being dissolved in water.
水性の硬化型ウレタン樹脂としては、上述の手順で調製することができるほか、公知の市販品を好適に用いることができる。 As the water-based curable urethane resin, in addition to being prepared by the above procedure, known commercially available products can be preferably used.
(セルロース繊維)
セルロース繊維とは、パルプ(パルプ繊維)等の植物原料から得られる繊維である。セルロース繊維の原料となるパルプとしては、例えば
広葉樹晒クラフトパルプ(LBKP)、広葉樹未晒クラフトパルプ(LUKP)等の広葉樹クラフトパルプ(LKP)、針葉樹晒クラフトパルプ(NBKP)、針葉樹未晒クラフトパルプ(NUKP)等の針葉樹クラフトパルプ(NKP)等の化学パルプ;
ストーングランドパルプ(SGP)、加圧ストーングランドパルプ(PGW)、リファイナーグランドパルプ(RGP)、ケミグランドパルプ(CGP)、サーモグランドパルプ(TGP)、グランドパルプ(GP)、サーモメカニカルパルプ(TMP)、ケミサーモメカニカルパルプ(CTMP)、晒サーモメカニカルパルプ(BTMP)等の機械パルプ;
茶古紙、クラフト封筒古紙、雑誌古紙、新聞古紙、チラシ古紙、オフィス古紙、段ボール古紙、上白古紙、ケント古紙、模造古紙、地券古紙、更紙古紙等から製造される古紙パルプ;
古紙パルプを脱墨処理した脱墨パルプ(DIP)などが挙げられる。これらは、本発明の効果を損なわない限り、単独で用いてもよく、複数種を組み合わせて用いてもよい。
(Cellulose fiber)
Cellulose fiber is a fiber obtained from a plant material such as pulp (pulp fiber). Examples of pulp used as a raw material for cellulose fibers include broad-leaved kraft pulp (LKP) such as broad-leaved bleached kraft pulp (LBKP) and broad-leaved unbleached kraft pulp (LUKP), coniferous bleached kraft pulp (NBKP), and coniferous unbleached kraft pulp (LBKP). Chemical pulp such as coniferous kraft pulp (NKP) such as NUKP);
Stone Grand Pulp (SGP), Pressurized Stone Grand Pulp (PGW), Refiner Grand Pulp (RGP), Chemi Grand Pulp (CGP), Thermo Grand Pulp (TGP), Grand Pulp (GP), Thermo Mechanical Pulp (TMP), Mechanical pulp such as Chemi-Thermo Mechanical Pulp (CTMP), Bleached Thermo-Mechanical Pulp (BTMP);
Used paper pulp manufactured from used tea paper, kraft envelope used paper, magazine used paper, newspaper used paper, leaflet used paper, office used paper, cardboard used paper, upper white used paper, Kent used paper, imitation used paper, ground ticket used paper, sashimi used paper, etc.;
Examples thereof include deinked pulp (DIP) obtained by deinking used paper pulp. These may be used alone or in combination of a plurality of types as long as the effects of the present invention are not impaired.
その他の植物原料としては、リンターパルプ、麻、バガス、ケナフ、エスパルト草、竹、籾殻、わら等から得られるパルプなどが挙げられる。また、パルプの原料となる木材、麻、バガス、ケナフ、エスパルト草、竹、籾殻、わら等を直接植物原料として用いることもできる。 Other plant raw materials include pulp obtained from linter pulp, hemp, bagasse, kenaf, esparto grass, bamboo, paddy husks, straw and the like. Further, wood, hemp, bagasse, kenaf, esparto grass, bamboo, rice husk, straw and the like, which are raw materials for pulp, can be directly used as raw materials for plants.
本実施形態に係る水性塗料のセルロース繊維は、レーザー回折法により測定される体積基準の疑似粒度分布曲線において5μm以上25μm以下の範囲に最頻値を有する第1繊維を含有する。当該サイズの第1繊維を含有することにより、塗膜の耐摩耗性を高めることができる。また、このような第1繊維を含有することにより、塗膜の滑り性を高めることもできる。「擬似粒度分布曲線」とは、粒度分布測定装置として堀場製作所の粒度分布測定装置「LA−960S」を用い、分散媒である水に分散させて超音波処理した分散液について測定される体積基準粒度分布を示す曲線を意味する。 The cellulose fiber of the water-based paint according to the present embodiment contains the first fiber having the mode in the range of 5 μm or more and 25 μm or less in the volume-based pseudo particle size distribution curve measured by the laser diffraction method. By containing the first fiber of the size, the abrasion resistance of the coating film can be enhanced. Further, by containing such a first fiber, the slipperiness of the coating film can be enhanced. The "pseudo-particle size distribution curve" is a volume standard measured for a dispersion liquid dispersed in water as a dispersion medium and ultrasonically treated using a particle size distribution measuring device "LA-960S" manufactured by HORIBA, Ltd. as a particle size distribution measuring device. It means a curve showing a particle size distribution.
上記のようなサイズを有する第1繊維は、繊維幅がナノサイズ(1nm以上1000nm以下)のセルロース微細繊維の状態となっており、一般的にセルロースナノファイバーと称される。第1繊維、すなわちセルロースナノファイバーは、水分散状態でレーザー回折法により測定される擬似粒度分布曲線において1つのピークを有することが好ましい。単一のピークを有するセルロースナノファイバーは、十分な微細化が進行しており、耐摩耗性の向上作用をより発揮することができる。 The first fiber having the above size is in the state of cellulose fine fibers having a fiber width of nano size (1 nm or more and 1000 nm or less), and is generally called cellulose nanofiber. The first fiber, that is, the cellulose nanofiber, preferably has one peak in the pseudo particle size distribution curve measured by the laser diffraction method in the water-dispersed state. Cellulose nanofibers having a single peak have been sufficiently miniaturized, and can more exert the effect of improving wear resistance.
セルロースナノファイバーは、通常、植物原料(繊維原料)を公知の方法により解繊することにより得ることができる。以下、パルプを植物原料として用いた場合のセルロースナノファイバーの製造方法を説明するが、パルプ以外の植物原料の場合も、同様の方法でセルロースナノファイバーを得ることができる。 Cellulose nanofibers can usually be obtained by defibrating a plant raw material (fiber raw material) by a known method. Hereinafter, a method for producing cellulose nanofibers when pulp is used as a plant raw material will be described, but cellulose nanofibers can also be obtained by the same method when using a plant raw material other than pulp.
セルロースナノファイバーの製造方法としては、本発明の効果を損なわない限り特に限定されず、公知の方法を用いることができる。例えば水分散状態のパルプを機械的処理による解繊に付してよく、酵素処理、酸処理等の化学的処理による解繊に付してもよいが、機械的処理により解繊することが好ましい。パルプを機械的処理により解繊することで、セルロースナノファイバーをより容易かつ確実に得ることができる。また、酸変性を伴わない方法でセルロースナノファイバーを得ることにより、セルロースナノファイバーの耐熱性を高めることができる。 The method for producing cellulose nanofibers is not particularly limited as long as the effects of the present invention are not impaired, and known methods can be used. For example, the pulp in an aqueous dispersion state may be subjected to defibration by mechanical treatment, or may be subjected to defibration by chemical treatment such as enzyme treatment or acid treatment, but it is preferable to defibrate by mechanical treatment. .. By defibrating the pulp by mechanical treatment, cellulose nanofibers can be obtained more easily and reliably. Further, the heat resistance of the cellulose nanofibers can be enhanced by obtaining the cellulose nanofibers by a method that does not involve acid denaturation.
機械的処理による解繊方法としては、例えばパルプを回転する砥石間で磨砕するグラインダー法、高圧ホモジナイザーを用いた対向衝突法、ボールミル、ロールミル、カッターミル等を用いる粉砕法などが挙げられる。通常、パルプが解繊されて得られるセルロースナノファイバーが所望のサイズになるまで、解繊処理が繰り返し行われる。 Examples of the defibration method by mechanical treatment include a grinder method for grinding pulp between rotating grindstones, an opposed collision method using a high-pressure homogenizer, and a pulverization method using a ball mill, a roll mill, a cutter mill, and the like. Usually, the defibration treatment is repeated until the cellulose nanofibers obtained by defibrating the pulp have a desired size.
なお、パルプは解繊の前に予備叩解に付してもよい。予備叩解(機械的前処理)は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。具体的な方法の例としては、段階的に解繊を進めることが好ましい。特に未叩解の原料パルプをナイヤガラビーター等のいわゆる叩解設備にて予め、ろ水度(カナディアンフリーネス)を出発原料の30%以下まで予備叩解処理した後、回転する砥石間で磨砕するグラインダー法等にてセルロースナノファイバーが得られるまで解繊処理することが好ましい。 The pulp may be subjected to preliminary beating before defibration. The pre-beating (mechanical pretreatment) is not particularly limited, and a known method can be used. As an example of a specific method, it is preferable to proceed with defibration step by step. In particular, the grinding method, etc., in which unbeaten raw material pulp is pre-beaten to 30% or less of the starting raw material in advance using a so-called beating facility such as a naigara beater, and then ground between rotating grindstones. It is preferable to carry out the defibration treatment until cellulose nanofibers are obtained.
また、パルプには、解繊の前に化学的な前処理を施してもよい。この化学的な前処理としては、硫酸等の酸や、酵素などを用いた加水分解処理などを挙げることができる。このように化学的な前処理を施すことで、機械的又は化学的な解繊処理により、効率的にセルロースナノファイバーを得ることができる。 In addition, the pulp may be chemically pretreated before defibration. Examples of this chemical pretreatment include hydrolysis treatment using an acid such as sulfuric acid or an enzyme. By applying the chemical pretreatment in this way, cellulose nanofibers can be efficiently obtained by mechanical or chemical defibration treatment.
セルロースナノファイバーの保水度としては、例えば250%以上500%以下であることが好ましい。保水度が上記下限未満の場合は、十分に微細化されたセルロースナノファイバーとなっていない場合がある。一方、保水度が上記上限を超える場合は、製造コストがかかりすぎるおそれがある。なお、「保水度(%)」はJAPAN TAPPI No.26に準拠して測定される値である。 The water retention of the cellulose nanofibers is preferably 250% or more and 500% or less, for example. If the water retention level is less than the above lower limit, the cellulose nanofibers may not be sufficiently finely divided. On the other hand, if the water retention level exceeds the above upper limit, the manufacturing cost may be too high. "Water retention (%)" is defined as JAPAN TAPPI No. It is a value measured according to 26.
上記第1繊維(セルロースナノファイバー)の樹脂100質量部に対する含有量としては、1質量部以上50質量部以下が好ましい。この含有量の下限としては、3質量部がより好ましく、5質量部がさらに好ましい。一方、この含有量の上限としては、30質量部がより好ましい。上記第1繊維の含有量を上記下限以上とすることで、得られる塗膜の耐摩耗性や滑り性等をさらに高めることができる。一方、上記第1繊維の含有量を上記上限以下とすることで、塗布性等を高めることができる。 The content of the first fiber (cellulose nanofiber) with respect to 100 parts by mass of the resin is preferably 1 part by mass or more and 50 parts by mass or less. As the lower limit of this content, 3 parts by mass is more preferable, and 5 parts by mass is further preferable. On the other hand, as the upper limit of this content, 30 parts by mass is more preferable. By setting the content of the first fiber to the above lower limit or more, the abrasion resistance and slipperiness of the obtained coating film can be further improved. On the other hand, by setting the content of the first fiber to the above upper limit or less, the coatability and the like can be improved.
上記セルロース繊維は、レーザー回折法により測定される体積基準の疑似粒度分布曲線において、50μm以上の範囲に最頻値を有する第2繊維を含有することが好ましい。水性塗料がこのようなサイズを有する粗い第2繊維を含有することにより、塗膜の滑り性を高めることができる。この理由は定かでは無いが、比較的サイズが大きい第2繊維の存在によって、表面に適度な凹凸が形成されることで滑り性が高まることによることなど推察される。第2繊維の製造方法としては、上記セルロースナノファイバーの製造方法に準じることができ、パルプの解繊度を適宜調整することで製造することができる。 The cellulose fiber preferably contains a second fiber having a mode in the range of 50 μm or more in the volume-based pseudo-particle size distribution curve measured by the laser diffraction method. By containing the coarse second fiber having such a size in the water-based paint, the slipperiness of the coating film can be enhanced. The reason for this is not clear, but it is presumed that the presence of the second fiber, which has a relatively large size, increases the slipperiness by forming appropriate irregularities on the surface. The method for producing the second fiber can be the same as the method for producing cellulose nanofibers, and can be produced by appropriately adjusting the defibration degree of the pulp.
上記第2繊維の上記最頻値は、例えば500μm以下の範囲に存在することができるが、300μm以下が好ましく、150μm以下がより好ましい。第2繊維がこのようなサイズであることで、表面に形成される凹凸がより適度なサイズとなり、滑り性がより高まる。また、スプレー塗布の際の、スプレーノズルの詰まりを抑制することなどもできる。なお、上記第2繊維は、疑似粒度分布曲線において、複数のピークを有していても良い。 The mode value of the second fiber can be present in the range of, for example, 500 μm or less, but is preferably 300 μm or less, more preferably 150 μm or less. When the second fiber has such a size, the unevenness formed on the surface becomes a more appropriate size, and the slipperiness is further enhanced. It is also possible to suppress clogging of the spray nozzle during spray application. The second fiber may have a plurality of peaks in the pseudo particle size distribution curve.
上記第2繊維の保水度としては、150%以上250%未満であることが好ましい。このような高い保水度を有する場合、第2繊維においてある程度の解繊が進んでいることとなる。従って、このような保水度を有する第2繊維を用いることで、表面に形成される凹凸がより適度なサイズとなり、滑り性をより高めることができる。また、このような十分な解繊が進んでいる第2繊維を用いることで、繊維の柔軟性が高まり、塗膜強度の低下を抑えることなどができる。 The water retention of the second fiber is preferably 150% or more and less than 250%. When it has such a high degree of water retention, it means that the second fiber has been defibrated to some extent. Therefore, by using the second fiber having such a water retention degree, the unevenness formed on the surface becomes a more appropriate size, and the slipperiness can be further improved. Further, by using the second fiber in which such sufficient defibration has progressed, the flexibility of the fiber can be increased and the decrease in the strength of the coating film can be suppressed.
上記セルロース繊維が上記第1繊維(セルロースナノファイバー)と上記第2繊維(粗繊維)とを同時に含むことが好ましい。このようなサイズの異なる2種類のセルロース繊維を含有することにより、耐摩耗性と滑り性とを共に良好に高めることができる。この理由は定かでは無いが、微細なセルロースナノファイバーの存在によって、緻密な層が密着性高く形成される結果、耐摩耗性が高まると共に、比較的サイズが大きい粗繊維の存在によって、表面に適度な凹凸が形成されることで滑り性が高まることによることなどが推察される。 It is preferable that the cellulose fiber contains the first fiber (cellulose nanofiber) and the second fiber (crude fiber) at the same time. By containing two types of cellulose fibers having different sizes, both abrasion resistance and slipperiness can be satisfactorily improved. The reason for this is not clear, but the presence of fine cellulose nanofibers forms a dense layer with high adhesion, resulting in increased wear resistance and the presence of relatively large crude fibers, which makes it suitable for the surface. It is presumed that this is due to the fact that the slipperiness is enhanced by the formation of various irregularities.
上記セルロース繊維のレーザー回折法により測定される体積基準の疑似粒度分布曲線が、5μm以上25μm以下の範囲に観測されるピーク(a)と、50μm以上の範囲に観測されるピーク(b)とを有することが好ましい。このような水性塗料によっても、サイズの異なる2種の繊維を含有することにより、耐摩耗性と滑り性とを共に良好に高めることができる。 The volume-based pseudo-particle size distribution curve measured by the laser diffraction method of the cellulose fiber has a peak (a) observed in the range of 5 μm or more and 25 μm or less and a peak (b) observed in the range of 50 μm or more. It is preferable to have. Even with such a water-based paint, by containing two types of fibers having different sizes, both wear resistance and slipperiness can be satisfactorily improved.
上記第1繊維(セルロースナノファイバー)と第2繊維(粗繊維)とを含有する場合の混合比としては、第1繊維と第2繊維との質量の合計100質量部に対し、第1繊維(セルロースナノファイバー)が10〜90質量部であることが好ましい。第1繊維と第2繊維との混合比を上記範囲とすることにより、耐摩耗性と滑り性とをより両立させて高めることができる。なお、耐摩耗性を特に高めるためには、全セルロース繊維100質量部に対する第1繊維の含有量は、50質量部以上であってよく、70質量部以上であってよく、90質量部以上であってよい。また、このように第2繊維(粗繊維)の混合比率を抑えることで、例えばスプレー塗布の際のノズルへの詰まりの発生を抑制することができる。 As a mixing ratio when the first fiber (cellulose nanofiber) and the second fiber (crude fiber) are contained, the first fiber (the first fiber ( Cellulose nanofibers) are preferably 10 to 90 parts by mass. By setting the mixing ratio of the first fiber and the second fiber within the above range, it is possible to improve both wear resistance and slipperiness. In order to particularly enhance the abrasion resistance, the content of the first fiber with respect to 100 parts by mass of all cellulose fibers may be 50 parts by mass or more, 70 parts by mass or more, and 90 parts by mass or more. It may be there. Further, by suppressing the mixing ratio of the second fibers (crude fibers) in this way, it is possible to suppress the occurrence of clogging in the nozzle, for example, during spray application.
上記セルロース繊維全体の樹脂100質量部に対する含有量としては、1質量部以上50質量部以下が好ましい。この含有量の下限としては、3質量部がより好ましく、5質量部がさらに好ましい。一方、この含有量の上限としては、30質量部がより好ましい。上記セルロース繊維全体の含有量を上記下限以上とすることで、得られる塗膜の耐摩耗性や滑り性等をさらに高めることができる。一方、上記この含有量を上記上限以下とすることで、塗布性等を高めることができる。 The content of the entire cellulose fiber with respect to 100 parts by mass of the resin is preferably 1 part by mass or more and 50 parts by mass or less. As the lower limit of this content, 3 parts by mass is more preferable, and 5 parts by mass is further preferable. On the other hand, as the upper limit of this content, 30 parts by mass is more preferable. By setting the content of the entire cellulose fiber to the above lower limit or more, the abrasion resistance and slipperiness of the obtained coating film can be further improved. On the other hand, by setting this content to the above upper limit or less, the coatability and the like can be improved.
セルロース繊維のカルボキシ基の含有量が0.1mmol/g以下であることが好ましい。セルロースナノファイバーは、製造の際に酸変性等の変性処理がなされるものもある。しかし、酸変性処理がなされたセルロースナノファイバーは、カルボキシ基の存在により耐熱性が低下するため、耐熱性の点からは酸変性処理がされていないことが好ましい。このため、セルロース繊維のカルボキシ基の含有量が0.1mmol/g以下であることで、耐熱性を高めることができる。セルロース繊維のカルボキシ基の含有量が0.1mmol/g以下である場合、例えば200〜250℃程度の加熱に対しても、十分な耐熱性を発揮することができる。 The content of the carboxy group of the cellulose fiber is preferably 0.1 mmol / g or less. Some cellulose nanofibers are subjected to a modification treatment such as acid modification during production. However, since the heat resistance of the acid-modified cellulose nanofibers is lowered due to the presence of the carboxy group, it is preferable that the acid-modified treatment is not performed from the viewpoint of heat resistance. Therefore, when the content of the carboxy group of the cellulose fiber is 0.1 mmol / g or less, the heat resistance can be enhanced. When the content of the carboxy group of the cellulose fiber is 0.1 mmol / g or less, sufficient heat resistance can be exhibited even when heated to, for example, about 200 to 250 ° C.
(その他の成分)
本実施形態の水性塗料は、上記成分に加えて、必要に応じて他の成分を含んでもよい。他の成分として、例えば、顔料、その他水性樹脂、造膜助剤、表面調整剤、防腐剤、防かび剤、消泡剤、光安定剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、pH調整剤などが挙げられる。
(Other ingredients)
The water-based paint of the present embodiment may contain other components in addition to the above components, if necessary. Other components include, for example, pigments, other aqueous resins, film-forming aids, surface conditioners, preservatives, fungicides, defoamers, light stabilizers, UV absorbers, antioxidants, pH adjusters, etc. Can be mentioned.
(水性塗料の調製方法)
水性塗料の調製法としては特に限定されず、上述した各成分を混合し、攪拌機などにより攪拌することによって調製することができる。なお、第1繊維と第2繊維とを用いる場合、別々に製造した第1繊維と第2繊維とを所望する混合比で混合することができる。各成分の分散性に応じて、攪拌機の他、水、界面活性剤または分散剤などを含むビヒクルにサンドグラインドミルなどを用いて予め分散させたものを加えることもできる。
(Preparation method of water-based paint)
The method for preparing the water-based paint is not particularly limited, and the water-based paint can be prepared by mixing the above-mentioned components and stirring with a stirrer or the like. When the first fiber and the second fiber are used, the separately produced first fiber and the second fiber can be mixed at a desired mixing ratio. Depending on the dispersibility of each component, in addition to a stirrer, a vehicle containing water, a surfactant, a dispersant, or the like, which has been pre-dispersed using a sand grind mill or the like, may be added.
<塗工物>
本発明の他の実施形態に係る塗工物は、基材、及びこの基材の表面に積層される塗膜を備える塗工物であって、上記塗膜が、当該水性塗料から形成されていることを特徴とする。当該塗工物によれば、塗膜が上記水性塗料から形成されているため、良好な耐摩耗性等を発揮することができる。
<Coated material>
The coated product according to another embodiment of the present invention is a coated product including a base material and a coating film laminated on the surface of the base material, and the coating film is formed from the water-based paint. It is characterized by being. According to the coated product, since the coating film is formed from the above-mentioned water-based paint, good wear resistance and the like can be exhibited.
本実施形態の水性塗料を適用する基材としては特に限定されず、例えば、鉄、ステンレス等及びその表面処理物等の金属基材、石膏類等のセメント基材、ポリエステル類、アクリル類等のプラスチック系基材等を挙げることが出来る。また、これらの基材からなる建材、構造物等の建築用各種被塗物、自動車車体、部品等の自動車工業用各種被塗物、電化製品、電子部品等の工業用分野の各種被塗物を挙げることができる。また、当該水性塗料は上記の各被塗物の改装時にも塗布することができる。 The base material to which the water-based paint of the present embodiment is applied is not particularly limited, and for example, metal base materials such as iron, stainless steel and its surface-treated products, cement base materials such as gypsum, polyesters, acrylics and the like. Examples include a plastic base material. In addition, various coating materials for construction such as building materials and structures made of these base materials, various coating materials for the automobile industry such as automobile bodies and parts, and various coating materials in the industrial field such as electrical appliances and electronic parts. Can be mentioned. Further, the water-based paint can be applied at the time of remodeling each of the above-mentioned objects to be coated.
自動車用ウェザーストリップは、通常、エチレンとプロピレンと少量のジエンとの共重合体であるエラストマー(EPDMゴム)から形成されており、このEPDMゴムは非極性かつ疎水性である。このような、EPDMゴムに対して、当該水性塗料は、耐摩耗性等に優れる塗膜を形成することができる。 Automotive weather strips are usually made of an elastomer (EPDM rubber), which is a copolymer of ethylene, propylene and a small amount of diene, which is non-polar and hydrophobic. With respect to such EPDM rubber, the water-based paint can form a coating film having excellent wear resistance and the like.
当該水性塗料を用いる塗工物の作製方法は、その塗装方法及び乾燥条件については特に限定されず、一般によく知られたものをそれぞれ適用することが可能である。また、当該水性塗料は種々の用途に利用可能であるが、特に常温乾燥から加熱乾燥条件が好ましい。なお、加熱乾燥とは、通常80℃程度までの加熱による乾燥を意味するものであるが、例えば250℃程度までの加熱による乾燥であってもよい。 The method for producing a coated product using the water-based paint is not particularly limited in terms of the coating method and drying conditions, and generally well-known ones can be applied. Further, the water-based paint can be used for various purposes, but the conditions from normal temperature drying to heat drying are particularly preferable. The heat drying usually means drying by heating up to about 80 ° C., but may be, for example, drying by heating up to about 250 ° C.
以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に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.
<評価方法>
実施例及び比較例の各種物性は、以下の評価方法に準じて測定した。
<Evaluation method>
Various physical properties of Examples and Comparative Examples were measured according to the following evaluation methods.
(擬似粒度分布曲線)
ISO−13320(2009)に準拠して、粒度分布測定装置として堀場製作所の粒度分布測定装置「LA−960S」を用い、分散媒である水に分散させて超音波処理した分散液について測定し、最頻径を取得した。ここで測定される「最頻径」は、上述した擬似粒度分布曲線の最頻値に該当するものである。
(Pseudo particle size distribution curve)
In accordance with ISO-13320 (2009), a particle size distribution measuring device "LA-960S" manufactured by HORIBA, Ltd. was used as a particle size distribution measuring device to measure a dispersion liquid dispersed in water as a dispersion medium and sonicated. Obtained the most frequent diameter. The "mode" measured here corresponds to the mode value of the pseudo particle size distribution curve described above.
[実施例1]
(セルロース繊維の準備)
原料パルプ(晒サーモメカニカルパルプ(BTMP):水分98質量%)に対し、ナイヤガラビーターを用いて2時間30分かけて予備叩解を行った。次いで、石臼型分散機(増幸産業社の「スーパーマスコロイダー」)を用いた解繊処理を3回施し、遠心分離機で濃縮することで、第1繊維としてセルロースナノファイバーの水分散液(濃度14.7質量%)を得た。この水分散液に含まれる第1繊維(セルロースナノファイバー)は、レーザー回折を用いた粒度分布測定の疑似粒度分布において1つのピークを有し、最頻値は20μmであった。
[Example 1]
(Preparation of cellulose fiber)
The raw material pulp (bleached thermomechanical pulp (BTMP): 98% by mass of water content) was pre-beaten over 2 hours and 30 minutes using a Niagara beater. Next, defibration treatment using a stone mill type disperser ("Super Mass Colloider" of Masuyuki Sangyo Co., Ltd.) was performed three times and concentrated with a centrifuge to obtain an aqueous dispersion (concentration) of cellulose nanofibers as the first fiber. 14.7% by mass) was obtained. The first fiber (cellulose nanofiber) contained in this aqueous dispersion had one peak in the pseudo particle size distribution of the particle size distribution measurement using laser diffraction, and the mode was 20 μm.
(水性塗料の調製)
水性硬化型ウレタン樹脂溶液100質量部及び上記第1繊維(セルロースナノファイバー)2質量部を水160質量部に分散させ、水性塗料を調製した。水性塗料中の固形分濃度は14質量%であった。また、硬化型ウレタン樹脂100質量部に対する第1繊維(セルロースナノファイバー)の含有量は、6質量部であった。
(Preparation of water-based paint)
A water-based paint was prepared by dispersing 100 parts by mass of a water-based curable urethane resin solution and 2 parts by mass of the first fiber (cellulose nanofiber) in 160 parts by mass of water. The solid content concentration in the water-based paint was 14% by mass. The content of the first fiber (cellulose nanofiber) with respect to 100 parts by mass of the curable urethane resin was 6 parts by mass.
[比較例1]
水性塗料の調製の際に、第1繊維(セルロースナノファイバー)を配合量しなかったこと以外は、実施例1と同様に水性塗料を調製した。
[Comparative Example 1]
A water-based paint was prepared in the same manner as in Example 1 except that the first fiber (cellulose nanofiber) was not blended in the preparation of the water-based paint.
<評価>
(耐摩耗性試験)
耐摩耗性は、図1に示す耐摩耗性試験用ガラス摩耗子(t=3.5mm)を備えた学振式摩耗試験器(ストローク:150mm、スピード:60回/分)を用いて試験し、評価用塗装サンプルの塗装面が摩耗あるいは剥離し、基材が露出したときの回数を調べた。この回数が多いほど塗料の耐摩耗性が優れていることを示す。評価用塗装サンプルは、基材としてのスポンジ上に水性塗料を乾燥後の厚みが規定値となるように塗布し、その後、通風オーブンで乾燥させることにより作製した。評価結果を表1に示す。
<Evaluation>
(Abrasion resistance test)
The wear resistance was tested using a Gakushin wear tester (stroke: 150 mm, speed: 60 times / minute) equipped with the glass wear element (t = 3.5 mm) for the wear resistance test shown in FIG. The number of times when the coated surface of the evaluation coating sample was worn or peeled off and the base material was exposed was investigated. The larger the number of times, the better the wear resistance of the paint. The evaluation coating sample was prepared by applying a water-based paint on a sponge as a base material so that the thickness after drying became a specified value, and then drying in a ventilation oven. The evaluation results are shown in Table 1.
(滑り性試験)
静止摩擦係数及び動摩擦係数を以下の手順で求めた。ヘイドン試験器(HEIDON TRIBOGEAR TYPE32、測定子:ガラス時計皿、荷重:20N)を用い、摺動速度1000mm/minにて2回摺動させた後、3回目に摺動させた測定値を取得した。これらの係数が小さいほど塗料の滑り性が優れていることを示す。評価用塗装サンプルは、基材としてのスポンジ上に水性塗料を乾燥後の厚みが規定値となるように塗布し、その後、通風オーブンで乾燥させることにより作製した。評価結果を表1に示す。
(Slipperiness test)
The coefficient of static friction and the coefficient of dynamic friction were determined by the following procedure. Using a Haydon tester (HEIDON TRIBOGEAR TYPE32, stylus: glass watch glass, load: 20N), after sliding twice at a sliding speed of 1000 mm / min, the measured value obtained by sliding the third time was obtained. .. The smaller these coefficients are, the better the slipperiness of the paint is. The evaluation coating sample was prepared by applying a water-based paint on a sponge as a base material so that the thickness after drying became a specified value, and then drying in a ventilation oven. The evaluation results are shown in Table 1.
表1に示されるように、実施例1においては、比較例1と比べて得られる塗膜の耐摩耗性及び滑り性が良好であった。 As shown in Table 1, in Example 1, the abrasion resistance and slipperiness of the obtained coating film were better than those in Comparative Example 1.
[実施例2〜5、比較例2](併用効果の確認)
原料パルプ(広葉樹晒クラフトパルプ):水分98質量%)に対し、ナイヤガラビーターを用いて2時間30分かけて叩解を行い、遠心分離機で濃縮することで、レーザー回折を用いた粒度分布測定の疑似粒度分布において3つのピークを有し、最頻値が74μmの第2繊維(濃度11.2質量%)を得た。JAPAN TAPPI No.26に準拠して測定した第2繊維の保水度は200%であった。
[Examples 2 to 5, Comparative Example 2] (Confirmation of combined effect)
Raw material pulp (wide-leaved bleached kraft pulp): 98% by mass of water content) was beaten for 2 hours and 30 minutes using a Niyagara beater, and concentrated with a centrifuge to measure the particle size distribution using laser diffraction. A second fiber (concentration 11.2% by mass) having three peaks in the pseudo particle size distribution and having a most frequent value of 74 μm was obtained. JAPAN TAPPI No. The water retention of the second fiber measured according to 26 was 200%.
表2に示す配合比となるように、第1繊維(セルロースナノファイバー)と第2繊維(粗繊維)とを併用、又は一方のみを用いた塗料を調製した。具体的には、上記水性硬化型ウレタン樹脂溶液100質量部及び第1繊維と第2繊維との合計質量10質量部を水160質量部に分散させ、水性塗料を調製した。水性塗料中の固形分濃度は16質量%であった。また、硬化型ウレタン樹脂100質量部に対する第1繊維と第2繊維との合計含有量は、29質量部であった。 A coating material using the first fiber (cellulose nanofiber) and the second fiber (crude fiber) in combination or only one of them was prepared so as to have the compounding ratio shown in Table 2. Specifically, 100 parts by mass of the water-based curable urethane resin solution and 10 parts by mass of the total mass of the first fiber and the second fiber were dispersed in 160 parts by mass of water to prepare a water-based paint. The solid content concentration in the water-based paint was 16% by mass. The total content of the first fiber and the second fiber with respect to 100 parts by mass of the curable urethane resin was 29 parts by mass.
上記と同様の方法で、耐摩耗性試験及び滑り性試験を行った。結果を表2に示す。なお、あわせて比較例1の結果も表2に再掲する。 A wear resistance test and a slipperiness test were performed in the same manner as described above. The results are shown in Table 2. The results of Comparative Example 1 are also shown in Table 2.
表2より、第1繊維と第2繊維とを併用することで、耐摩耗性及び滑り性の最適なバランスをとれることができることなどが示唆される。 Table 2 suggests that the optimum balance between wear resistance and slipperiness can be achieved by using the first fiber and the second fiber in combination.
本発明の水性塗料により得られる塗膜は、下塗り処理などの前処理を行わなくてもEPDMゴムとの密着性が良好でかつ耐摩耗性に優れており、自動車用ウェザーストリップ用塗料として最適である。 The coating film obtained by the water-based paint of the present invention has good adhesion to EPDM rubber and excellent wear resistance without pretreatment such as undercoating, and is most suitable as a paint for weather strips for automobiles. is there.
Claims (7)
上記セルロース繊維が、レーザー回折法により測定される体積基準の疑似粒度分布曲線において5μm以上25μm以下の範囲に最頻値を有する第1繊維を含有し、
上記セルロース繊維が、レーザー回折法により測定される体積基準の疑似粒度分布曲線において50μm以上の範囲に最頻値を有する第2繊維をさらに含有することを特徴とする水性塗料。 A water-based paint containing resin, cellulose fibers and water.
The cellulose fiber contains the first fiber having the mode in the range of 5 μm or more and 25 μm or less in the volume-based pseudo particle size distribution curve measured by the laser diffraction method .
A water-based coating material, wherein the cellulose fibers further contain a second fiber having a mode in the range of 50 μm or more in a volume-based pseudo-particle size distribution curve measured by a laser diffraction method.
上記セルロース繊維が、レーザー回折法により測定される体積基準の疑似粒度分布曲線において5μm以上25μm以下の範囲に最頻値を有する第1繊維を含有し、The cellulose fiber contains the first fiber having the mode in the range of 5 μm or more and 25 μm or less in the volume-based pseudo particle size distribution curve measured by the laser diffraction method.
自動車用ウェザーストリップの表面塗工に用いられることを特徴とする水性塗料。A water-based paint characterized by being used for surface coating of weather strips for automobiles.
上記塗膜が、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の水性塗料から形成されていることを特徴とする塗工物。 A coated product comprising a base material and a coating film laminated on the surface of the base material.
A coated product, wherein the coating film is formed from the water-based paint according to any one of claims 1 to 4.
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