JP6899702B2 - 常温硬化性の耐候性塗料組成物 - Google Patents

常温硬化性の耐候性塗料組成物 Download PDF

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Description

本発明は、常温でも硬化可能な耐候性塗料組成物に関する。
橋梁、プラント、タンク等の鋼製構造物を外界の腐食環境から保護し、そして美観を維持する機能を付与するために防食塗装が施工されている。このような腐食環境の厳しい鋼製構造物の防食塗装には、例えば、ジンクリッチペイント、エポキシ樹脂系の下塗り塗料、エポキシ樹脂系の中塗り塗料、及びポリウレタン樹脂系、フッ素樹脂系の上塗り塗料を組み合わせた少なくとも3回以上の塗装工程が行われることが一般的である。このため塗装工程を短縮し、防食性と耐候性を両立する塗料を設計することが安全性、経済性等の点から強く求められていた。
こうした要望から特許文献1には、鋼製構造物の防食と美観維持のために、防食性と耐候性に優れた塗膜を常温でかつ1回の塗装工程でも形成しうる塗料組成物を提供することを目的とした、アクリル樹脂、1分子中に少なくとも2つのエポキシ基を有するエポキシ樹脂、アミノシランを含み得るアミン硬化剤、及び硬化触媒を含む塗料組成物が開示されている。
また、特許文献2には耐候性に優れ、下上兼用、或いは中上兼用として適用可能な塗料組成物として、加水分解性シリル基含有フッ素樹脂、加水分解性シリル基含有アクリル樹脂及び加水分解性シリル基含有シリコーン樹脂を含む耐候性塗料組成物が開示されている。
特許文献1又は2に記載されているような塗料組成物によれば、耐候性及び防食性に優れた塗膜が得られるため、鋼製構造物等に適用すればその美観を長期に渡って維持することができるものである。
一般に、防食塗装のような厳しい環境下では、塗装業者は被塗物表面に同じ塗料を複数回塗り重ねることによって厚膜になるように塗装を行っている。この際に下の塗膜が指触乾燥程度まで乾燥してから次の塗装をおこなっているため、常温乾燥の条件では塗装に要するトータルの時間が長くなっており、常温乾燥条件下での乾燥性が良好な塗料組成物に対するニーズは依然として高い。しかしながら、常温乾燥性に優れるとともに長期耐候性に優れた塗膜を得るために塗膜表面硬度が高くなるように塗料設計を行うと、塗膜の柔軟性が不足し、塗り重ね時の付着性(リコート付着性)及び耐衝撃性の点において問題があった。
特開2004−051943号公報 国際公開第2012/128223号パンフレット
本発明の目的は、常温での乾燥性が良好であり、厳しい腐食環境条件下でも長期の耐候性を有し、耐衝撃性及びリコート付着性にも優れた塗膜を形成するのに適する耐候性塗料組成物を提供することにある。
本発明者らは、上記した課題について鋭意検討した結果、特定の樹脂組成物にアルミニウム系硬化触媒と錫系硬化触媒を併用した硬化触媒を用いることで、常温乾燥の条件でも耐候性、耐衝撃性及びリコート付着性に優れた塗膜が得られることを見出し、本発明に到達した。
即ち本発明は、
主剤成分(I)並びに硬化剤成分(II)を含んでなる多成分系の組成物であって、主剤成分(I)がポリアミン(A)を含み、硬化剤成分(II)がポリエポキシド及び/又はエポキシ基含有シランカップリング剤(B)を含むものであって、主剤成分(I)及び硬化剤成分(II)のいずれか一方もしくは両方に、硬化触媒成分(C)及び加水分解性シリル基含有シリコーン樹脂(D)を含有し、
硬化触媒成分(C)が、アルミニウム系触媒と錫系触媒を共に含む、常温硬化性の耐候性塗料組成物、並びに、
被塗面に該耐候性塗料組成物を塗装する、塗装方法、に関する。
本発明の耐候性塗料組成物によれば、耐衝撃性及びリコート付着性に優れており、厳しい腐食環境条件下でも長期耐候性に優れた硬化塗膜を常温乾燥の条件でも形成することができる。
本発明の耐候性塗料組成物に含まれる各成分について、以下順に説明する。
<ポリアミン(A)>
本発明においてポリアミン(A)としては分子中に少なくとも2個のアミノ基、好ましくは3級アミノ基を有する化合物を挙げることができる。
かかるポリアミン(A)の一例としては、(メタ)アクリロイル基含有化合物を主成分とし、アミノ基含有重合性不飽和モノマー及び該重合性不飽和モノマーと共重合可能なその他の重合性不飽和モノマーを共重合成分とするアミノ基含有アクリル樹脂を挙げることができる。
その製造方法は特に制限されるものではなく、アゾ化合物や過酸化物を開始剤に用いたラジカル重合法等の定法により製造してもよいし、又は市販品等を使用することも可能である。
アミノ基含有重合性不飽和モノマーとしては、例えば、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、N−t−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノブチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等が挙げられ、これらは単独で又は2種以上組み合わせてもよい。
本発明においてはアミノ基含有アクリル樹脂の製造に使用される全モノマー中、上記アミノ基含有重合性不飽和モノマーの共重合割合が0.2〜25質量%、好ましくは0.5〜20質量%の範囲内にあることが好ましい。
一方、その他の重合性不飽和モノマーとしては、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−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート(ラウリル(メタ)アクリレート)、トリデシル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、t−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロドデシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート等のアルキル又はシクロアルキル(メタ)アクリレート等のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレート;ベンジル(メタ)アクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等の芳香環含有重合性不飽和モノマー;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸と炭素数2〜8の2価アルコールとのモノエステル化物、該(メタ)アクリル酸と炭素数2〜8の2価アルコールとのモノエステル化物のε−カプロラクトン変性体、N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、アリルアルコ−ル、分子末端が水酸基であるポリオキシエチレン鎖を有する(メタ)アクリレート等の水酸基含有重合性不飽和モノマー;(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチルメチルクロライド塩、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチルベンジルクロライド塩、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチルメチルクロライド塩、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチルベンジルクロライド塩、(メタ)アクリル酸アミノプロピルジメチルアンモニウムメチルクロライド塩、(メタ)アクリル酸アミノプロピルジメチルアンモニウムベンジルクロライド塩、(メタ)アクリル酸アミノプロピルジエチルアンモニウムメチルクロライド塩、(メタ)アクリル酸アミノプロピルジエチルアンモニウムベンジルクロライド塩、(メタ)アクリル酸トリメチルアンモニウムメチルサルフェート塩、(メタ)アクリル酸トリエチルアンモニウムメチルサルフェート塩、(メタ)アクリル酸アミノプロピルジメチルアンモニウムメチルサルフェート塩、(メタ)アクリル酸アミノプロピルジメチルアンモニウムエチルサルフェート塩、(メタ)アクリル酸トリメチルアミノエチルp−トルエンスルホネート塩、(メタ)アクリル酸アミノプロピルジメチルエチルアンモニウムエチルサルフェート塩等の4級アンモニウム基含有重合性不飽和モノマー;ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン等のアルコキシシリル基を有する重合性不飽和モノマー;パーフルオロブチルエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート等のパーフルオロアルキル(メタ)アクリレート;フルオロオレフィン等のフッ素化アルキル基を有する重合性不飽和モノマー;マレイミド基等の光重合性官能基を有する重合性不飽和モノマー;N−ビニルピロリドン、エチレン、ブタジエン、クロロプレン、プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル等のビニル化合物;(メタ)アクリル酸、マレイン酸、クロトン酸、β−カルボキシエチルアクリレート等のカルボキシル基含有重合性不飽和モノマー;(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド等の含窒素重合性不飽和モノマー;N−メトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、メトキシエチル(メタ)アクリレート、メトキシプロピル(メタ)アクリレート、エトキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシプロピル(メタ)アクリレート等のアルコキシアルキル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノメトキシ(メタ)アクリレート等のポリアルキレングリコールモノアルコキシ(メタ)アクリレート等のアルコキシ基含有重合性不飽和モノマー;アクロレイン、ダイアセトンアクリルアミド、ダイアセトンメタクリルアミド、アセトアセトキシエチルメタクリレート、ホルミルスチロール、4〜7個の炭素原子を有するビニルアルキルケトン(例えば、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルブチルケトン)等のカルボニル基含有重合性不飽和モノマー等が挙げられ、これらは単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
本発明においては、ポリアミン(A)がアミノ基含有アクリル樹脂の場合、該アミノ基含有アクリル樹脂の製造に使用される全モノマー中、分岐状アルキル基含有(メタ)アクリレートの共重合割合が10〜90質量%、好ましくは20〜80質量%の範囲内にあることが適している。
理由は定かではないが、分岐状アルキル基含有(メタ)アクリレートの共重合割合が上記範囲内にあることによって、形成塗膜の耐衝撃性が向上する効果がある。
上記分岐状アルキル基含有(メタ)アクリレートとしては、イソブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート等が挙げられ、これらは単独で又は2種以上組み合わせて使用することができ、耐衝撃性の点からは上記分岐状アルキル(メタ)アクリレートとして、メタクリレート系化合物の使用が適している。
また、アミノ基含有アクリル樹脂の製造に使用される全モノマー中、水酸基含有重合性不飽和モノマーの共重合割合が0.1〜20質量%、好ましくは0.2〜10質量%の範囲内にあることが適している。これにより本発明組成物より形成される塗膜の伸び性に効果がある。
上記水酸基含有重合性不飽和モノマーとしては、その他の重合性不飽和モノマーの説明の中で水酸基含有重合性不飽和モノマーとして例示した化合物を挙げることができる。
また、上記アミノ基含有アクリル樹脂の製造に使用される全モノマー中、炭素数が4以上のアルキル基を有する(メタ)アクリレートの共重合割合が50質量%以上、好ましくは50〜95質量%の範囲内にあることが適している。弱溶剤や後述の加水分解性シリル基含有シリコーン樹脂(D)との相溶性及び常温乾燥で得られた塗膜の長期耐候性、耐水性等の塗膜物性の観点からである。
該炭素数が4以上のアルキル基を有する(メタ)アクリレートとしては、例えばn−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(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、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、「イソステアリルアクリレート」(商品名、大阪有機化学社製)、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート等の直鎖状、分岐状又は環状アルキル基含有(メタ)アクリレートを挙げることができ、これらは単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
本明細書中における弱溶剤とは当該分野でよく用いられる用語であって、一般的には溶解力の弱い溶剤を意味するものであり厳密に定義されるものではないが、労働安全衛生法による有機溶剤の分類において、第3種有機溶剤とされているものであることができる。その具体例としては、例えば、ガソリン、灯油、コールタールナフサ(ソルベントナフサを含む)、石油エーテル、石油ナフサ、石油ベンジン、テレピン油、ミネラルスピリット(ミネラルシンナー、ペトロリウムスピリット、ホワイトスピリット及びミネラルターペンを含む)を挙げることができ、これらは単独で又は2種以上組み合わせたものであってもよく、労働安全衛生法における第1種有機溶剤、第2種有機溶剤を5質量%以下で含んだものであっても良い。
なお、第1種有機溶剤とは、クロロホルム、四塩化炭素、1,2−ジクロルエタン、1,2−ジクロルエチレン、1,1,2,2−テトラクロルエタン、トリクロルエタン、二硫化炭素、及び、これらのみからなる混合物等が挙げられ、第2種有機溶剤とは、いわゆる強溶剤と呼ばれるものであり、アセトン、イソブチルアルコール、イソプロピルアルコール、イソペンチルアルコール、エチルアルコール、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、オルト−ジクロロベンゼン、キシレン、クレゾール、クロルベンゼン、酢酸イソブチル、酢酸イソプロピル、酢酸イソペンチル、酢酸エチル、酢酸−n−ブチル、酢酸−n−プロピル、酢酸−n−ペンチル、酢酸メチル、シクロヘキサノール、シクロヘキサノン、1,4−ジオキサン、ジクロロメタン、N,N−ジメチルホルムアミド、スチレン、テトラクロロエチレン、テトラヒドロフラン、1,1,1−トリクロルエタン、トルエン、n−ヘキサン、1−ブタノール、2−ブタノール、メタノール、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、メチルシクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノン、メチル−n−ブチルケトン等を挙げることができる。
上記弱溶剤としては市販品を使用することもでき、その具体例としては、「スワゾール1000」、「スワゾール1500」(以上、丸善石油株式会社製)、「ソルベッソ150」、「ソルベッソ200」、「HAWS」、「LAWS」(以上、シェルジャパン社製)、「エッソナフサNo.6」、「エクソールD30」(商品名、エクソンモービル化学社製)、「ペガゾール3040」(商品名、エクソンモービル化学社製)、「Aソルベント」、「クレンゾル」、「イプゾール100」(出光興産株式会社製)、「ミネラルスピリットA」、「ハイアロム2S」、「ハイアロム2S」(以上、新日本石油化学株式会社製)、「リニアレン10」、「リニアレン12」(以上、出光石油化学株式会社製)、「リカソルブ900」、「リカソルブ910B」、「リカソルブ1000」(以上、新日本理化株式会社製)等を挙げることができ、これらを単独又は混合して用いることができる。
以上で述べたアミノ基含有アクリル樹脂の重量平均分子量としては、1,000〜150,000、好ましくは5,000〜50,000の範囲内にあることが形成塗膜の耐水性、耐候性、弱溶剤溶解性等の点から好適である。
本明細書において重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフ(東ソー(株)社製、「HLC8120GPC」)で測定した重量平均分子量をポリスチレンの重量平均分子量を基準にして換算した値である。カラムは、「TSKgelG−4000H×L」、「TSKgel G−3000H×L」、「TSKgelG−2500H×L」、「TSKgel G−2000H×L」(いずれも東ソー(株)社製、商品名)の4本を用い、移動相;テトラヒドロフラン、測定温度;40℃、流速;1ml/分、検出器;RIの条件で行ったものである。
<ポリエポキシド及び/又はエポキシ基含有シランカップリング剤(B)>
本発明において成分(B)は、形成塗膜の耐衝撃性及びリコート付着性向上のために用いられる成分であり、具体的にはポリエポキシド及びエポキシ基含有シランカップリング剤を挙げることができる。
上記ポリエポキシドは分子中に少なくとも2個のエポキシ基を有する化合物であり、その具体例としては例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、1,6-ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ビスフェノールA・エピクロロヒドリン型エポキシ樹脂、ビスフェノールF・エピクロロヒドリン型エポキシ樹脂、グリセリン・エピクロロヒドリン付加物のポリグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ポリブタジエンジグリシジルエーテル、ヒドロキノンジグリシジルエーテル、ジブロモネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、ヘキサヒドロフタル酸ジグリシジルエステル、水添ビスフェノールA型ジグリシジルエーテル、ジヒドロキシアントラセン型エポキシ樹脂、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、ジフェニルスルホンジグリシジルエーテル、ジヒドロキシベンゾフェノンジグリシジルエーテル、ビフェノールジグリシジルエーテル、ジフェニルメタンジグリシジルエーテル、ビスフェノールフルオレンジグリシジルエーテル、ビスクレゾールフルオレンジグリシジルエーテル、ビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシジルエーテル、1,3−ビス(N,N−ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサン、N,N−ジグリシジルアニリン、N,N−ジグリシジルトルイジン等、並びにそれらの任意の組み合わせを挙げることができる。
一方、エポキシ基含有シランカップリング剤は、分子中にアルコキシシリル基及びエポキシ基を共に有する化合物であり、その具体例としては例えば、グリシドキシメチルトリメトキシシラン、グリシドキシメチルトリエトキシシラン、β−グリシドキシエチルトリメトキシシラン、β−グリシドキシエチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピル(メチル)ジメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピル(ジメチル)メトキシシラン、γ−グリシドキシプロピル(エチル)ジメトキシシラン、(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等、並びにそれらの任意の組み合わせを挙げることができる。
<硬化触媒成分(C)>
本発明において、硬化触媒成分(C)は、アルミニウム系触媒と錫系触媒を共に含むことを特徴とする。これにより、常温硬化性に優れ、塗膜の伸び性に優れた耐衝撃性やリコート性を満足する耐候性塗膜が得られるからである。
アルミニウム系触媒としては、有機アルミニウム化合物、無機アルミニウム化合物を挙げることができ、その具体例としては、例えば、有機アルミニウム化合物としては、アルミニウムトリメトキシド、アルミニウムトリエトキシド、アルミニウムトリ−n−プロポキシド、アルミニウムトリイソプロポキシド、アルミニウムトリ−n−ブトキシド、アルミニウムトリイソブトキシド、アルミニウムトリ−sec−ブトキシド、アルミニウムトリ−tert−ブトキシド等のアルミニウムアルコキシド;トリス(エチルアセトアセテート)アルミニウム、トリス(n−プロピルアセトアセテート)アルミニウム、トリス(イソプロピルアセトアセテート)アルミニウム、トリス(n−ブチルアセトアセテート)アルミニウム、イソプロポキシビス(エチルアセトアセテート)アルミニウム、トリス(アセチルアセトナト)アルミニウム、トリス(プロポニルアセトナト)アルミニウム、ジイソプロポキシプロピオニルアセトナトアルミニウム、オレイルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、アセチルアセトナト・ビス(プロピオニルアセトナト)アルミニウム、アルミニウムモノアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)、モノエチルアセトアセテート・ビス(アセチルアセトナト)アルミニウム、アセチルアセトナトアルミニウム・ジ−sec−ブチレート、メチルアセトアセテート−sec−ブチレート、ジ(メチルアセトアセテート)アルミニウム・モノ−tert−ブチレート、ジイソプロポキシエチルアセトアセテートアルミニウム、モノアセチルアセトナ・ビス(エチルアセトアセテート)アルミニウム等のアルミニウムアセチルアセトナート等が挙げられる。また、無機アルニウム化合物としては、塩化アルミニウム、過塩素酸アルミニウム、リン酸アルミニウム等のアルミニウム塩;等が挙げられる。以上に述べた化合物は単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
錫系触媒としては、有機錫化合物を挙げることができ、その具体例としては、ジオクチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジネオデカノエート、ジオクチル錫ビス(2−エチルヘキシルマレ−ト)、ジブチル錫ジオクタノエ−ト、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジステアレ−ト、ジオクチル錫オキサイド又はジブチル錫オキサイドとシリケ−トとの縮合物、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジアセチルアセトナ−ト、ジブチル錫ビス(エチルマレ−ト)、ジブチル錫ビス(ブチルマレ−ト)、ジブチル錫ビス(2−エチルヘキシルマレ−ト)、ジブチル錫ビス(オレイルマレ−ト)、スタナスオクトエ−ト、ステアリン酸錫、ジ−n−ブチル錫ラウレ−トオキサイド、ジブチル錫ビスイソノニル−3−メルカプトプロピオネ−ト、ジオクチル錫ビスイソノニル−3−メルカプトプロピオネ−ト、オクチルブチル錫ビスイソノニル−3−メルカプトプロピオネ−ト、ジブチル錫ビスイソオクチルチオグルコレ−ト、ジオクチル錫ビスイソオクチルチオグルコレ−ト、オクチルブチル錫ビスイソオクチルチオグルコレ−ト、ジオクチル酸錫、ジステアリン酸錫等を挙げることができ、これらは単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
上記した中でも形成塗膜の耐衝撃性、リコート付着性の観点からジオクチル錫系触媒の使用が適している。
上記アルミニウム系触媒及び錫系触媒の使用割合としては、常温硬化性と塗膜伸び性の観点からアルミニウム系触媒/錫系触媒質量比で95/5〜10/90、好ましくは90/10〜50/50の範囲内が適しており、さらに好ましくはアルミニウム系触媒の割合が高いことが適している。
本発明においては上記硬化触媒成分(C)中にアルミニウム系触媒及び錫触媒の合計量が80質量%以上、好ましくは90質量%以上の範囲内にあることが適している。硬化触媒成分(C)がアルミニウム系触媒及び錫触媒以外の触媒を含む場合、当該その他の触媒としては、例えば、チタンイソプロポキシド、チタンブトキシド等のチタンアルコキシドやチタンアセチルアセトネート、チタン−2−エチルヘキサネート、チタンジイソプロポキシビス(アセチルアセトネート)等の有機チタン化合物;鉄(II)又は(III)のアセテート、アセチルアセトネート、2−エチルヘキサネート等の有機鉄化合物;マンガン(II)アセテート、マンガン(II)アセチルアセテート、マンガン(II)−2−エチルヘキサネート等の有機マンガン化合物;コバルト(II)アセテート、コバルト(II)アセチルアセテート、コバルト(II)ベンゾイルアセトナート、コバルト(II)−2−エチルヘキサネート、コバルトナフタネート等の有機コバルト化合物;ジルコニウム(IV)プロポキシド、ジルコニウム(IV)アセテート、ジルコニウム(IV)アセチルアセテート、ジルコニウム(IV)−2−エチルヘキサネート等の有機ジルコニウム化合物;ニッケル(II)プロポキシド、ニッケル(II)ステアレート、ニッケル(II)アセテート、ニッケル(II)アセチルアセテート、ニッケル(II)−2−エチルヘキサネート等の有機ニッケル化合物;ビスマス(III)ネオデカネート、ビスマス(III)アセテート、ビスマス(II)−2−エチルヘキサネート等の有機ビスマス化合物;銅(II)アセチルアセテート、銅(II)ブチルフタレート等の有機銅化合物;亜鉛(II)アセテート、亜鉛(II)アセチルアセテート、亜鉛(II)−2−エチルヘキサネート等の有機亜鉛化合物;バリウム(II)アセテート、バリウム(II)アセチルアセテート、バリウム(II)−2−エチルヘキサネート等の有機バリウム化合物等が挙げられ、これらは単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
<加水分解性シリル基含有シリコーン樹脂(D)>
本発明において、加水分解性シリル基含有シリコーン樹脂(D)は、樹脂中に、加水分解性シリル基を含有し且つポリシロキサン骨格を有する樹脂である。
本明細書において加水分解性シリル基とは加水分解によりシラノール基を生成し、当該シラノール基が脱水縮合して、シロキサン結合を形成する基であり、ケイ素原子に直接結合した一価の加水分解性原子(水と反応することでシラノール基を生成する原子)及びケイ素原子に直接結合した一価の加水分解性基(水と反応することでシラノール基を生成する基)の両方又は一方を有するシリル基である限り特に限定されない。上記加水分解性シリル基の具体例としては、例えば、クロロシリル基、ブロモシリル基等のハロゲン化シリル基、メトキシシリル基、エトキシシリル基、プロポキシシリル基、ブトキシシリル基等のアルコキシシリル基等、並びにそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
加水分解性シリル基含有シリコーン樹脂(D)は、例えば、次の式(1):
SiX4−n 式(1)
(式中、Xは、水酸基又はアルコキシ基を表わし、Yは、置換基を有していてもよい1価の炭化水素基を表わし、そしてnは、1〜4の整数を表わす。)
で表わされる、同一又は異なる2以上のオルガノシランが化学結合することにより生成した樹脂、例えば、オリゴマーである。
加水分解性シリル基含有シリコーン樹脂(D)において、式(1)で表されるオルガノシランが、直鎖状、又は分岐鎖状に結合されることができる。また、加水分解性シリル基含有シリコーン樹脂(D)は、ケイ素原子と直接結合する炭化水素基を有することが好ましい。
式(1)で表されるオルガノシランとしては、例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリアセトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン、β−シアノエチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリプロポキシシラン、メチルトリブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン、テトラブトキシシラン、ジメチルジクロロシラン、ジフェニルジクロロシラン、メチルフェニルジメトキシシラン、トリメチルメトキシシラン、トリメチルエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、4−アミノブチルトリエトキシシラン、p−アミノフェニルトリメトキシシラン、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、アミノエチルアミノメチルフェネチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、4−アミノブチルトリエトキシシラン、N−(6−アミノヘキシル)アミノプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリメトキシシラン、3−クロロプロピルトリクロロシラン、(p−クロロメチル)フェニルトリメトキシシラン、4−クロロフェニルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、スチリルエチルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン等、並びにそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
加水分解性シリル基含有シリコーン樹脂(D)は、ポリアミン(A)との相溶性、及び形成される塗膜の耐候性の観点から、ケイ素原子と直接結合するメチル基及び/又はフェニル基を有していることが好ましい。
特に本発明組成物から形成される塗膜の常温での乾燥性の観点から、加水分解性シリコーン樹脂(D)がフェニル基含有加水分解性シリル基含有シリコーン樹脂及びフェニル基非含有加水分解性シリル基含有シリコーン樹脂を共に含む態様がよい。
また、主剤成分、硬化剤成分各成分の貯蔵安定性の点から、加水分解性シリル基含有シリコーン樹脂(D)は主剤成分に含まれることが適している。
加水分解性シリル基含有シリコーン樹脂(D)の市販品としては、例えば、「SR2406」、「SR2410」、「SR2420」、「SR2416」、「SR2402」、「AY42−161」、「DC−3074」及び「DC−3037」(以上、東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製)、「FZ−3704」及び「FZ−3511」(以上、日本ユニカー社製)、「KC−89S」、「KR−500」、「X−40−9225」、「X−40−9246」、「X−40−9250」、「KR−217」、「KR−9218」、「KR−213」、「KR−510」、「X−40−9227」、「X−40−9247」、「X−41−1053」、「X−41−1056」、「X−41−1805」、「X−41−1810」、「X−40−2651」、「X−40−2308」、「X−40−9238」、「X−40−2239」、「X−40−2327」、「KR−400」、「X−40−175」及び「X−40−9740」(以上、信越化学工業株式会社製)等が挙げられる。
<耐候性塗料組成物>
本発明の耐候性塗料組成物はポリアミン(A)、ポリエポキシド及び/又はエポキシ基含有シランカップリング剤(B)、硬化触媒成分(C)並びに加水分解性シリル基含有シリコーン樹脂(D)を含んでなり、これら各成分の使用割合としては、
成分(A)固形分100質量部を基準として、
成分(B)が1〜50質量部、好ましくは5〜30質量部、
成分(C)が0.1〜25質量部、好ましくは2〜20質量部、
成分(D)が5〜250質量部、好ましくは10〜200質量部、
の範囲内にあることが、常温乾燥の条件で得られる塗膜の長期耐候性の点から望ましい。
本発明においては、成分(D)を基準とする成分(A)の好ましい使用割合として、以下の2種類であることが長期耐候性と塗膜物性の両立の観点から適している。
成分(D)100質量部を基準として、
(1)成分(A)が固形分質量で100質量部を超えるか、好ましくは105質量部を超えて且つ150質量部未満の範囲内であるか、或いは
(2)成分(A)が固形分質量で250質量部を超えるか、好ましくは255質量部を超えて且つ800質量部未満の範囲内。
本明細書において固形分とは揮発成分を除いた残存物を意味するものであり、残存物としては常温で固形状であっても流動性を有する液状であっても差し支えない。固形分質量は、乾燥前質量に対する乾燥させた後の残存物質量の割合を固形分率とし、固形分率を乾燥前の試料質量に乗じることで算出することができる。
乾燥条件としては試料3グラムを105℃、3時間させる方法を挙げることができる。
本発明においてはポリアミン(A)が主剤成分(I)に、ポリエポキシド及び/又はエポキシ基含有シランカップリング剤(B)が硬化剤成分に含まれ、両者は貯蔵段階において別々に保管されるものであるが、それ以外の成分が主剤成分(I)及び硬化剤成分(I)のいずれに含ませるかについては適宜選択することができるし、あるいはその成分を分割して主剤成分(I)及び硬化剤成分(I)の両方に含ませることも可能である。
また、主剤成分(I)及び硬化剤成分(II)の使用割合は、一般に、アミノ基1モルに対し、エポキシ基が0.5〜5モル、好ましくは1〜3モルとなるように調整されることが、形成される塗膜の長期耐候性と硬化性の観点から適している。
また、本発明の耐候性塗料組成物は、成分(B)以外のその他のシランカップリング剤;顔料;アクリル樹脂、フッ素樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂等の、成分(A)及び(D)以外の改質用樹脂;有機溶剤;反応性希釈剤;付着付与剤、沈降防止剤、分散剤、湿潤剤、脱水剤、紫外線吸収剤、光安定化剤等の塗料用添加剤等を含むことができる。
上記のうちシランカップリング剤としては、例えば、γ−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミノ基含有シランカップリング剤;γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプト基含有シランカップリング剤;ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリス(メトキシエトキシ)シラン等のビニル基含有シランカップリング剤;γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルジメトキシメチルシラン等の(メタ)アクリロイル基含有シランカップリング剤等を挙げることができる。
顔料としては、酸化チタン、カーボンブラック、黄鉛、黄土、黄色酸化鉄、ハンザエロー、ピグメントエロー、クロムオレンジ、クロムバーミリオン、パーマネントオレンジ、アンバー、パーマネントレッド、ブリリアントカーミン、ファストバイオレット、メチルバイオレットレーキ、群青、紺青、コバルトブルー、フタロシアニンブルー、ピグメントグリーン、ナフトールグリーン、アルミペースト等の着色顔料;タルク、シリカ、炭酸カルシウム、マイカ、カオリン、硫酸バリウム、亜鉛華(酸化亜鉛)等の体質顔料;防錆顔料等が挙げられる。これらはそれぞれ単独で又は2種以上組合せて用いることができる。
特に着色顔料として酸化チタンを用いる場合、塗膜の耐候性の点から、シリカ、アルミナ、ジルコニア、セレン、有機成分(ポリオール等)等で表面処理された酸化チタンの使用が好適である。表面処理量としては、酸化チタン含有量が83〜95質量%の範囲内となるような割合がよい。このような表面処理された酸化チタンの市販品としては、「タイペーク PFC105」、「タイペークCR95」(以上、商品名、石原産業社製)、「D918」(商品名、堺化学社製)、「TITANIX WP0038」、「TITANIX JR805」(以上、商品名、テイカ社製)、「Ti−Pure R960」、「Ti−Select TS−6200」(以上、商品名、デュポン社製)等が挙げられる。
顔料の配合量としては、顔料の種類によって適宜調整可能であるが、一般に、成分(A)固形分、成分(B)及び成分(D)の合計100質量部を基準として1〜200質量部、好ましくは5〜150質量部の範囲内が適当である。
本発明の耐候性塗料組成物は常温硬化型であり、形成した硬化塗膜が優れた性能を発揮することができるが、強制乾燥硬化型又は加熱硬化型であってもよい。
<塗装>
本発明の耐候性塗料組成物を塗装すべき被塗面としては、特に制限されるものではなく、所望により下地処理された金属素材、例えば、鋼板、亜鉛めっき、ステンレス、アルミニウム等、アルカリ性を有する基材、例えば、コンクリート、モルタル、スレート、スレート瓦等、窯業系建材、プラスチック等、並びにそれらの上に古い塗膜が形成されているものが挙げられる。
本発明の耐候性塗料組成物の用途としては、特に制限されるものではないが、橋梁、送電鉄塔、プラント、タンク等の鋼製構造物の重防食塗装の上塗り用途に適している。
上記耐候性塗料組成物は、例えば、スプレー塗り、ローラー塗り、刷毛塗り、流し塗り等の公知の手段で塗装することができる。
また、耐候性塗料組成物により耐候性塗膜を形成する前に、被塗物に下塗り塗料や中塗り塗料を塗装し、防食塗膜を形成してもよい。
上記下塗り塗料としては、当技術分野で公知の水系又は溶剤系の下塗り塗料が挙げられる。
上記下塗り塗料の例として、エポキシ樹脂塗料、変性エポキシ樹脂塗料、エポキシ樹脂系ガラスフレーク塗料、エポキシ樹脂被覆材料、超厚膜形エポキシ樹脂塗料、エポキシ樹脂ジンクリッチペイント、無機ジンクリッチペイント、塩化ゴム樹脂系塗料、フタル酸樹脂系塗料、エポキシエステル樹脂塗料等が挙げられる。
上記中塗り塗料の例として、エポキシ樹脂系塗料、ポリウレタン系塗料、エポキシ樹脂MIO塗料、フェノール樹脂系MIO塗料、塩化ゴム樹脂系塗料、フタル酸樹脂系塗料等の水系又は溶剤系の塗料が挙げられる。
本発明の耐候性塗料組成物は、常温乾燥の条件でも容易に硬化することができ、防食塗装が施工されるような厳しい環境下においても長期に渡って耐候性に優れる塗膜を形成することができる。
さらに、本発明の耐候性塗料組成物は、長期耐候性を有する耐候性塗膜を形成することができるので、塗り替えまでの期間を長くすることができ、且つ塗装工程を省略することも可能であるために、鋼製構造物等の被塗物の塗装に関わるメンテナンスコストを大幅に抑えることができる。
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、下記例中の「部」及び「%」はそれぞれ「質量部」及び「質量%」を意味する。
実施例1〜32及び比較例1〜5
表1〜表4の配合割合となるように塗料組成物(X−1)〜(X−37)を製造し、各種試験に供した。
Figure 0006899702
Figure 0006899702
Figure 0006899702
Figure 0006899702
(注)50%ポリアミン溶液(A−1):イソブチルメタクリレート/n−ブチルメタクリレート/n−ブチルアクリレート/N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート/ヒドロキシエチルアクリレート=45/13/29/10/3共重合体のミネラルスピリット溶液、アミン当量3100、重量平均分子量35000、固形分50%、
(注)50%ポリアミン溶液(A−2):イソブチルメタクリレート/n−ブチルメタクリレート/n−ブチルアクリレート/N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート/ヒドロキシエチルアクリレート=74/13/10/3共重合体のミネラルスピリット溶液、アミン当量3100、重量平均分子量36000、固形分50%、
(注)50%ポリアミン溶液(A−3):イソブチルメタクリレート/n−ブチルメタクリレート/n−ブチルアクリレート/N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート=45/13/32/10共重合体のミネラルスピリット溶液、アミン当量3100、重量平均分子量33000、固形分50%、
(注)50%ポリアミン溶液(A−4):イソブチルメタクリレート/n−ブチルメタクリレート/n−ブチルアクリレート/N,N−ジメチルアミノエチルメタクリレート/ヒドロキシエチルアクリレート=45/13/22/10/10共重合体のミネラルスピリット溶液、アミン当量3100、重量平均分子量37000、固形分50%、
(注)ポリエポキシド(B−1):「グリシエールPP−300P」、商品名、三洋化成社製、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、エポキシ当量256、
(注)エポキシ基含有シランカップリング剤(B−2):γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、
(注)アルミニウム触媒(C−1):「プレンアクトALM」:商品名、味の素ファインテクノ社製、オレイルアセトアセテートアルミニウムジイソプロピレート、
(注)76%アルミニウム触媒(C−2)溶液:「アルミキレートD」:商品名、川研ファインケミカル社製、アルミニウムモノアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)揮発成分24%、
(注)アルミニウム触媒(C−3):「AIPD」:商品名、川研ファインケミカル社製、アルミニウムトリイソプロポキシド、
(注)錫触媒(C−4):「ネオスタンU810」:商品名、日東化成社製、ジオクチル錫ジラウレート、
(注)錫触媒(C−5):「ネオスタンU100」:商品名、日東化成社製、ジブチル錫ジラウレート、
(注)シリコーン樹脂(D−1):「KR510」:商品名、信越化学工業社製、メチル基及びフェニル基を含有するアルコキシシリル基含有シリコーン樹脂、
(注)シリコーン樹脂(D−2):「SR2402」:商品名、東レダウコーニング社製、メチルメトキシポリシロキサン、
(注)酸化チタン:「タイペークPFC105」:商品名、石原産業社製、Al,Si,Zr,有機物処理酸化チタン、酸化チタン含有量87%。
(*)貯蔵安定性
表1〜表4記載の各主剤又は硬化剤を密閉した容器に入れ、40℃の恒温室で30日間貯蔵した後の液状態を下記基準で評価した。
◎:液に沈殿物がまったくなし、
○:液に沈殿物、浮遊物が極めてわずかに見られるが攪拌により元に戻る、
△:液に沈殿物もしくは浮遊物が見られ、攪拌しても元に戻らない、
×:液にかなりの沈殿物もしくは浮遊物が見られる。
(*)耐候性
各塗料組成物を、アセトンで脱脂した鋼板上に、乾燥膜厚が25μmとなるようにスプレー塗装し、23℃で168時間乾燥させることにより試験塗板を作成し、キセノンウェザーメーター試験機を用いて、促進耐候性を評価した。5000時間経過後の塗膜の光沢を、促進耐候性試験を行っていない初期の塗膜の光沢と、下記の基準に従って比較した。
◎:光沢がほとんど低下しなかった、
○:光沢が若干低下したが、実用上問題がない、
△:光沢がやや低下した、
×:光沢が著しく低下した。
(*)常温での乾燥性
ガラス板に隙間6milのドクターブレードで各塗料を引き塗りし、23℃の環境下に静置した。4時間後、塗膜表面の乾燥性を下記の基準にて評価した。
◎:タック無し、
〇:僅かにタックが残るが実用上問題なし、
△:僅かにタックが残る、
×:指に塗料はつかないが粘着性が著しい。
(*)仕上がり性
各塗料組成物を、アセトンで脱脂した鋼板上に、乾燥膜厚が25μmとなるようにスプレー塗装し、23℃で168時間乾燥させることにより、試験塗板を作成し、塗膜の蛍光灯の映り込み具合により仕上がり性を評価した。
◎:蛍光灯がすっきりと映る、
○:蛍光灯が映る。輪郭の部分がややぼけて見える、
△:蛍光灯がゆがんで映る。
(*)耐衝撃性
JIS K−5600 5−3:1999の第5部:塗膜の機械的性質、第3節:耐おもり落下性に従い、デュポン式衝撃試験機を用い、20℃の室温において、各試験用塗装板の表面側の塗面に対し、落錘重量300g、落錘高さ50cm、撃芯の尖端直径1/2インチの条件で行い、その塗膜表面にセロハン粘着テープを密着させ、急激に剥がした後の塗膜のワレ、剥がれの発生程度を評価した。
◎:塗膜のワレ、剥離が認められなかった、
○:塗膜にワレは観察されたが、剥離は認められなかった、
△:塗膜にワレが観察され、剥離が発生した、
×:塗膜にワレ、著しい剥離が多く認められる。
(*)リコート付着性
各塗料組成物により25μmの塗膜が設けられた各試験塗板に再度、同一の塗料組成物を塗装し、23℃、168時間乾燥させ、各リコート試験板を作製した。JIS K5600記載のゴバン目(大きさ2mm×2mmのゴバン目を100個)粘着テープ剥離試験を行ない、以下の基準で評価した。
◎:ゴバン目が100個残存し、各ゴバン目にフチカケも認められない、
○:ゴバン目が100個残存するが、ゴバン目にフチカケが認められる、
△:ゴバン目の残存数が99個〜10個、
×:ゴバン目の残存数が10個以下。
(*)7日間乾燥、30日間乾燥後の伸び率
試料をポリプロピレン板に乾燥膜厚が約30μmになるように塗装し、23℃で7日間乾燥させた後、ポリプロピレン板からその塗膜を剥離し、長さ30mm、幅5mmの短冊状に裁断した。同様に、23℃で30日間乾燥させた試験片も作成した。次いで、「テンシロンUTM−II−20」(商品名、オリエンテック社製)を使用し、20℃において、引っ張り速度10mm/min、チャック間距離20mmで、試験片が破断するまで長手方向に引っ張り、下記式から伸び率を算出した。
破断伸び率(%)=(破断時のチャック間距離−試験前のチャック間距離)/(試験前のチャック間距離)×100。

Claims (5)

  1. 主剤成分(I)並びに硬化剤成分(II)を含んでなる多成分系の組成物であって、主剤成分(I)がポリアミン(A)を含み、硬化剤成分(II)がポリエポキシド及び/又はエポキシ基含有シランカップリング剤(B)を含むものであって、主剤成分(I)及び硬化剤成分(II)のいずれか一方もしくは両方に、硬化触媒成分(C)及び加水分解性シリル基含有シリコーン樹脂(D)を含有し、硬化触媒成分(C)が、アルミニウム系触媒と錫系触媒を共に含み、ポリアミン(A)が、アミノ基含有アクリル樹脂であり、該アミノ基含有アクリル樹脂の製造に使用される全モノマー中に占める分岐状アルキル基含有(メタ)アクリレートの割合が10〜90質量%の範囲内にある、常温硬化性の耐候性塗料組成物。
  2. アミノ基含有アクリル樹脂の製造に使用される全モノマー中に占めるヒドロキシル基含有(メタ)アクリレートの割合が0.1〜20質量%の範囲内にある、請求項に記載の耐候性塗料組成物。
  3. 加水分解性シリル基含有シリコーン樹脂(D)が、フェニル基含有加水分解性シリル基含有シリコーン樹脂及びフェニル基非含有加水分解性シリル基含有シリコーン樹脂を共に含む、請求項1又は2に記載の耐候性塗料組成物。
  4. 請求項1ないしのいずれか1項に記載の耐候性塗料組成物の主剤成分(I)及び硬化剤成分(II)を混合して得られる、耐候性塗料組成物。
  5. 被塗面に、請求項に記載の耐候性塗料組成物を塗装する、塗装方法。
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