JP6921713B2 - 下地調整塗料組成物及び複層塗膜の形成方法 - Google Patents
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Description
本実施形態に係る複層塗膜は、コンクリート基材の表面に形成されたプライマー層(I)と、プライマー層(I)上に形成された下地調整層(II)と、下地調整層(II)上に形成された上塗層(III)と、を含む。ここで、複層塗膜は、プライマー層(I)を含まなくてもよい。
以下、プライマー塗料組成物、下地調整塗料組成物、上塗塗料組成物について順次説明する。
プライマー塗料組成物は、有機溶剤形塗料、エマルジョン塗料を含む水性塗料又は無溶剤形のいずれの形態であってもよい。有機溶剤形塗料又は水性塗料としては、一液形塗料を用いてもよいし、主剤及び硬化剤からなる二液混合形塗料を用いてもよい。
本実施形態に係る下地調整塗料組成物は、コンクリート基材の表面に透明な複層塗膜を形成するために用いられる。下地調整塗料組成物は、主剤(A)と、硬化剤(B)と、を含む。主剤(A)は、水添ビスフェノール型エポキシ樹脂(b)を含む樹脂成分と、親水性フュームドシリカ(g)を含む粘度調整剤と、を含む。
また、本実施形態に係る樹脂成分は、(メタ)アクリル樹脂(a)を更に含む。また、本実施形態に係る下地調整塗料組成物は、紫外線吸収性化合物(c)と、ヒンダードアミン系化合物(d)と、を更に含む。
また、本実施形態に係る粘度調整剤は、脂肪酸アミド化合物(e)を更に含む。
また、本実施形態に係る硬化剤(B)は、変性脂肪族ポリアミン化合物(h)を含み、シランカップリング剤(i)と、有機錫化合物(j)と、を更に含む。
本実施形態に係る樹脂成分は、(メタ)アクリル樹脂(a)を含む。本実施形態に係る(メタ)アクリル樹脂(a)は、いわゆるアクリルシリコン樹脂であり、架橋性シリル基を有する。
(メタ)アクリル樹脂(a)は、架橋性シリル基含有エチレン性不飽和モノマーと、他のエチレン性不飽和モノマーとを共重合させることにより得られるものであってもよく、すでに重合体として存在するアクリル樹脂を、架橋性シリル基を有するシリケートオリゴマーで変性して得られるものであってもよい。架橋性シリル基を有するシリケートオリゴマーとしては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン等のテトラアルコキシシラン又はテトラフェノキシシランもしくはこれらの加水分解縮合物が用いられる。
−[Si(R1)2−b(Y)bO]m−Si(R2)3−a(Y)a ・・・(1)
{式中、R1、R2は、いずれも炭素数1〜20のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、炭素数7〜20のアラルキル基、又は(R’)3SiO−(R’は炭素数1〜20の1価の炭化水素基であって、3個のR’は同一であってもよく、異なっていてもよい)で示されるトリオルガノシロキシ基を示し、R1又はR2が2個以上存在するとき、それらは同一であってもよく、異なっていてもよい。Yは水酸基又は加水分解性基を示し、Yが2個以上存在するときそれらは同一であってもよく、異なっていてもよい。aは0,1,2,又は3を、また、bは0,1,又は2を示す。mは0〜19の整数である。ただし、a+mb≧1であることを満足するものとする。}
−Si(R2)3−c(Y)c ・・・(2)
(式中、R2、Yは前記と同じ、cは1〜3の整数)
本実施形態に係る水添ビスフェノール型エポキシ樹脂(b)は、硬化剤(B)に含まれる変性脂肪族ポリアミン化合物(h)と硬化反応する樹脂成分である。水添ビスフェノール型エポキシ樹脂(b)は、芳香環を有さないので、耐候性が高い下地調整層(II)を形成できる。水添ビスフェノール型エポキシ樹脂(b)としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールB型エポキシ樹脂、ビスフェノールC型エポキシ樹脂、ビスフェノールE型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂等のビスフェノールポリグリシジルエーテル型エポキシ樹脂に水素原子を付加して得られる水添ビスフェノール型ジグリシジルエーテル(例えば、水添ビスフェノールA型エポキシ樹脂)が挙げられる。水添ビスフェノール型エポキシ樹脂の市販品としては、具体的には、エポライト4000(共栄社化学株式会社製)、EPICLON EXA−7015(DIC株式会社製)、ST−3000(新日鉄住金化学株式会社製)等が挙げられる。
本実施形態に係る主剤(A)は、紫外線吸収性化合物(c)を含む。紫外線吸収性化合物(c)は、下地調整層(II)の耐候性を向上させる。紫外線吸収性化合物(c)としては、例えば、トリアジン系化合物、マロン酸エステル系化合物、シュウ酸アニリド系化合物等が挙げられる。
本実施形態に係る主剤(A)は、ヒンダードアミン系化合物(d)を含む。ヒンダードアミン系化合物(d)は、下地調整層(II)の耐候性を向上させる。ヒンダードアミン系化合物とは、窒素原子に隣接する炭素原子には水素原子がないピペリジン環を有する化合物である。このようなピペリジン環としては、窒素原子に隣接する炭素原子にメチル基が結合している2,2,6,6−テトラメチルピペリジン環が挙げられる。ヒンダードアミン系化合物は、下地調整層(II)に紫外線が照射されることにより発生したラジカルを捕捉することで、下地調整層(II)の着色を防止する。
本実施形態に係る粘度調整剤は、脂肪酸アミド化合物(e)を含む。脂肪酸アミド化合物(e)は、主剤(A)及び硬化剤(B)を混合した混合塗料組成物に構造粘性を付与する役割を果たす。
一般にフュームドシリカは、疎水性フュームドシリカ(f)と親水性フュームドシリカ(g)とに大別される。本実施形態に係る粘度調整剤は、平均粒子径が7〜30nmの親水性フュームドシリカ(g)を含む。フュームドシリカが、親水性であるか、疎水性であるかということは、主剤(A)の粘度に影響を与える。なお、本明細書において、疎水性フュームドシリカ(f)とは、疎水性表面処理が施されたフュームドシリカのことであり、親水性フュームドシリカ(g)とは、親水性表面処理が施されたフュームドシリカのことである。
アミノ基含有シランカップリング剤の市販品としては、具体的には、KBE−903(3−アミノプロピルトリエトキシシラン)、KBM−602(N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン)及びKBM−603(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)(以上、全て信越化学工業社製)等が挙げられる。
エポキシ基含有シランカップリング剤の市販品としては、具体的には、KBM−403(3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン)、KBE−403(3−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン)、KBE−402(3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン)、KBM−303(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)、KBM−402(3−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン)(以上、全て信越化学工業社製)等が挙げられる。
本実施形態に係る上塗塗料組成物は、コンクリート基材の表面に透明な複層塗膜を形成するために用いられる。上塗塗料組成物は、エポキシ樹脂(x)と、変性脂肪族ポリアミン化合物(y)と、扁平状の無機粒子(z)と、を含むことが好ましい。
上塗塗料組成物中の水添ビスフェノール型エポキシ樹脂と、下地調整塗料組成物中の上記水添ビスフェノール型エポキシ樹脂(b)とは同じものであってもよく、異なるものであってもよい。
が耐候性に優れることから好ましい。
また、無機粒子(z)として用いられるガラスフレークの市販品としては、具体的には、RCF−600(平均アスペクト比120、平均厚さ5μm、粒子径150〜1,700μmの成分が占める割合が80%以上)、RCF−2300(平均アスペクト比1150、平均厚さ2μm、粒子径150〜1,700μmの成分が占める割合が85%以下)、RCF−160(平均アスペクト比32、平均厚さ5μm、粒子径45〜300μmの成分が占める割合が65%以上)、(以上、全て日本板硝子株式会社製)等が挙げられる。
例えば主剤の調製方法としては、樹脂ビヒクル成分、すなわち、架橋性シリル基を少なくとも1個有する(メタ)アクリル樹脂(a)と水添ビスフェノール型エポキシ樹脂(b)を予めワニスにしたものに、上記添加剤等のその他の成分を混入し、ディスパー、2軸ディスパー、ボールミル、S.G.ミル、ロールミル、プラネタリミキサー等の分散機で分散することにより調製する方法が挙げられる。
また、例えば硬化剤の調製方法としては、変性脂肪族ポリアミン化合物(h)と、シランカップリング剤(i)と、更に必要に応じて有機溶媒を混入し、ディスパー、ボールミル、S.G.ミル、ロールミル等の分散機で分散することにより調製する方法が挙げられる。
本実施形態に係るプライマー層(I)、下地調整層(II)及び上塗層(III)は、それぞれ混合工程と、塗装工程と、硬化工程と、を有する。なお、一液形塗料を用いる場合、混合工程は有さない。
混合工程では、上記実施形態における主剤及び硬化剤を混合して混合塗料組成物(混合された各塗料組成物)を得る。
酸素透過度の測定は、製科研式フィルム酸素透過率計を用いて行うことができる。
まず、JIS K 5600−4−1 Bに準拠した、塗料の一般的な試験方法に用いる隠蔽率試験紙(日本テストパネル株式会社製)に、上塗塗料組成物を塗装する。次いで、23℃で7日間放置した試験紙について、色彩色差計(コニカミノルタ社製、CR―400)を用いて、白色部(YW)と黒色部(YB)における三刺激値Yを測定し、隠蔽率YB/YWを百分率で算出する。
表1及び表2に示した質量比率(固形分の質量比率、質量部)で、主剤(A)、硬化剤(B)の各成分を調製することにより、各実施例、比較例の下地調整塗料組成物を得た。なお、実施例1と実施例17の下地調整塗料組成物は同様である。
各実施例、比較例の主剤(A)には、以下の市販品を用いた。
・(メタ)アクリル樹脂(a):TAポリマーSA120S、カネカ社製
・水添ビスフェノール型エポキシ樹脂(b):エポライト4000、共栄社化学社製
・紫外線吸収性化合物(c):ホスタビン3206、クラリアントジャパン社製
・ヒンダードアミン系化合物(d):CHIMASSORB119、チバ・ジャパン社製
・脂肪酸アミド化合物(e):ステアリン酸アミド、和光純薬工業社製
・フュームドシリカA:アエロジル200(親水性、粒子径12nm)、日本アエロジル社製
・フュームドシリカB:アエロジル90G(親水性、粒子径20nm)、日本アエロジル社製
・フュームドシリカC:アエロジル130(親水性、粒子径16nm)、日本アエロジル社製
・フュームドシリカD:アエロジル300(親水性、粒子径7nm)、日本アエロジル社製
・フュームドシリカE:sicastar43−00−301(親水性、粒子径30nm)、コアフロント社製
・フュームドシリカF:sicastar43−00−501(親水性、粒子径50nm)、コアフロント社製
・フュームドシリカG:アエロジルRX200(疎水性、粒子径12nm)、日本アエロジル社製
・フュームドシリカH:アエロジルRY200(疎水性、粒子径12nm)、日本アエロジル社製
各実施例、比較例の硬化剤(B)には、以下の市販品を用いた。
・変性脂肪族ポリアミン化合物(h):フジキュアー5420F、T&K TOKA社製
・シランカップリング剤(i):KBM―602、信越化学工業社製
・有機錫化合物(j):ジブチル錫オキシド、東京化成工業社製
[粘度、TI値]
各実施例、比較例の主剤(A)を粘度(TI値)の評価に用いた。各実施例、比較例の主剤(A)(以下「粘度評価試験液」という。)の温度を23℃に調節し、ブルックフィールド型回転粘度計を使用して測定条件23℃にて、低速(6rpm)で攪拌した際の粘度と高速(60rpm)で攪拌した際の粘度を測定し、表1及び表2に示した。その結果をもとに低速攪拌での粘度と高速攪拌での粘度との比(6rpmで攪拌した際の粘度(Pa・s)/60rpmで攪拌した際の粘度(Pa・s))を算出し、これを貯蔵安定試験前のTI値として表1及び表2に示した。
続いて、粘度評価試験液を50℃のインキュベーターに投入し4週間させた後でTI値を算出し、算出された値を貯蔵安定試験後のTI値として表1及び表2に示した。貯蔵安定試験前後のTI値の差は、±0.5未満であることが好ましい。
続いて、粘度評価試験液を5℃に温度調節し、TI値を算出し、算出された値を低温(5℃)でのTI値として表1及び表2に示した。5℃でのTI値と、23℃でのTI値との差は、0.5未満であることが好ましい。
試験板(100mm×100mm×100mmのモルタル、水:セメント:砂=0.6:1:2)にドリルで直径1.5cm、深さ4cmの穴をあけ、各実施例、比較例の下地調整塗料組成物(主剤(A)と硬化剤(B)の混合物)をヘラにて穴を埋めるように塗装した。なお、塗装の際はできる限り穴のみに試験塗液が充填されるように、力を加えて塗装した。23℃、相対湿度50%で24時間保持した後、埋めた穴を確認し、穴から垂れている塗膜の長さ(cm)をノギスで測定し、表1及び表2に示した。なお、垂れている長さは、3cm以内であることが好ましく、2cm以内であることが更に好ましい。
試験板(70mm×70mm×20mmのモルタル、水:セメント:砂=0.6:1:2)に、各実施例、比較例の下地調整塗料組成物(主剤(A)と硬化剤(B)の混合物)を、コテにて塗装した。なお、塗装する混合塗料組成物の量は、乾燥膜厚が300μmとなる量とした。続いて、試験板表面の塗膜にスーパーUV試験機(アイスーパーテスターSUV−W151、岩崎電気株式会社製)を用いて、波長295〜450nm、照度100mW/cm、ブラックパネル温度63±3℃の紫外線を、光源から240nmの距離で照射した。紫外線の照射4時間、結露(イオン交換水シャワーリング)4時間、休止0.1時間のサイクルを、紫外線の照射時間が合計100時間となるまで繰り返した。紫外線を100時間照射した後の、塗膜の黄変度を確認した。
塗装試験板(材質:石綿スレート板、縦300mm×横200mm)の横方向の端部から5cmの領域(縦300mm×横50mm)を養生テープ(日東電工株式会社製、商品名:マスキングテープNo.720建築塗装用)で覆った。次に、当該塗装試験板を水平面に置き、各実施例、比較例の下地調整塗料組成物(主剤(A)と硬化剤(B)の混合物)を、コテにて塗装した。なお、塗装する混合塗料組成物の量は、乾燥膜厚が300μmとなる量とした。塗装後直ぐに塗装試験板から養生テープを剥がし、次いで、養生テープにて覆われていた部分が下側になるように塗装試験板を垂直面に設置し10分間放置した後、タレの発生状態について目視にて確認をした。それぞれの混合塗料組成物について、養生テープにて覆われていた部分と覆われていなかった部分の境界を基準として、生じたタレの長さをノギスにて測定し、結果を表1及び表2に示した。タレの長さは3cm未満であることが好ましく、1cm未満であることがより好ましい。
[酸素透過度]
テフロン(登録商標)板上に離型紙を敷き、実施例17の上塗塗料組成物を硬化後の膜厚(乾燥膜厚)が750μmとなるよう塗装し、乾燥した後、離型紙を剥がすことで遊離塗膜を得た。塗装後、28日間、温度23℃、相対湿度50%で養生した。酸素透過度の測定は、製科研式フィルム酸素透過率計を用いて、下記の手順で行なった。算出された酸素透過度を表1に示した。
2.電極セル中に0.5N塩化カルシウム溶液5mLを入れた電極を、蒸留水を満たしたビーカーの中に入れた。
3.蒸留水を満たしたビーカーの中へ電極を入れた。
4.蒸留水中に窒素ガスを200mL/minの流速で吹き込み、酸素ガスを完全に追い出すことで記録計電流を安定させた後、記録計のゼロ点を合わせた。
5.蒸留水中に酸素ガスを200mL/minの流速で吹き込み、酸素の透過量が一定となった時の電流値を読み取り、酸素透過度(単位:mg/(cm2・day))を算出した。
JIS K 5600−4−1 Bに準拠した、塗料の一般的な試験方法に用いる隠蔽率試験紙(日本テストパネル株式会社製)に、各実施例、比較例の各塗料組成物を表1及び表2に示した目標となる乾燥膜厚(硬化後の膜厚)となるようにコテで塗装した。隠蔽率試験紙を23℃で7日間放置して各実施例、比較例の塗膜を得た。
YB/YWの値が小さいほど塗膜の透明性が高いので、YB/YWは、45以下が好ましく、35以下がより好ましい。一方、YB/YWが45を超える塗膜は透明性が不良で、コンクリート基材の表面の状態の変化(亀裂の発生等)を目視で観察することが困難であった。
Claims (10)
- コンクリート基材の表面に透明な複層塗膜を形成するために用いられ、主剤(A)と、硬化剤(B)と、を含む下地調整塗料組成物であって、
前記主剤(A)は、水添ビスフェノール型エポキシ樹脂を含む樹脂成分と、親水性フュームドシリカを含む粘度調整剤と、を含み、
前記硬化剤(B)は、変性脂肪族ポリアミン化合物を含み、
前記親水性フュームドシリカの平均粒子径は、7〜30nmであり、
前記主剤(A)の樹脂成分中の固形分100質量部に対する前記親水性フュームドシリカの含有量は、3〜18質量部である下地調整塗料組成物。 - 前記親水性フュームドシリカの平均粒子径は、12〜20nmである請求項1に記載の下地調整塗料組成物。
- 前記樹脂成分は、(メタ)アクリル樹脂を更に含む請求項1又は2に記載の下地調整塗料組成物。
- 前記(メタ)アクリル樹脂は、架橋性シリル基を有し、
前記硬化剤(B)は、有機錫化合物を更に含む請求項3に記載の下地調整塗料組成物。 - 前記粘度調整剤は、脂肪酸アミド化合物を更に含む請求項1〜4のいずれかに記載の下地調整塗料組成物。
- 前記硬化剤(B)は、シランカップリング剤を更に含む請求項1〜5のいずれかに記載の下地調整塗料組成物。
- 前記主剤(A)は、ヒンダードアミン系化合物を更に含む請求項1〜6のいずれかに記載の下地調整塗料組成物。
- コンクリート基材の表面に請求項1〜7のいずれかに記載の下地調整塗料組成物を塗布して下地調整層を形成する工程を含む複層塗膜の形成方法。
- 前記下地調整層上に芳香環を有さないエポキシ樹脂と、変性脂肪族ポリアミン化合物と、扁平状の無機粒子と、を含む上塗塗料組成物を塗布して上塗層を形成する工程を更に含む請求項8に記載の複層塗膜の形成方法。
- 前記上塗層の酸素透過度は、0.05mg/(cm2・day)以下である請求項9に記載の複層塗膜の形成方法。
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