JP7060992B2

JP7060992B2 - コーティング剤

Info

Publication number: JP7060992B2
Application number: JP2018064761A
Authority: JP
Inventors: 育恵山本; 賢治原田
Original assignee: Bec Co Ltd
Current assignee: Bec Co Ltd
Priority date: 2018-03-29
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2022-04-27
Anticipated expiration: 2038-03-29
Also published as: JP2019172890A

Description

本発明は、新規なコーティング剤に関するものであり、艶消しタイプとして好適なものである。

被塗装物面に対して、美観や保護を目的として、コーティング剤が用いられるが、特に建築物、構造物、車両、看板、電気製品やＯＡ機器、日用品等の分野においては、その外観の良さから艶消しコーティング剤が採用される場合が多い。このような艶消しコーティング剤には、一般に艶消し剤が用いられており、用いられる艶消し剤は、無機系及び有機系のものに分類される。

無機系艶消し剤としては、シリカ、タルク、クレー、炭酸カルシウム等が挙げられるが、これらは、比較的粒度分布が広く、仕上りにばらつき、ムラが生じやすい。これに対し、有機系艶消し剤は、比較的粒度分布を狭く調整できるため、仕上りにばらつき、ムラが生じ難く、好ましく用いられている。

例えば、特許文献１では、有機微粒子が有機溶剤に分散された艶消し剤を配合した塗料組成物が記載されている。また、特許文献２では、ポリエチレン粒子の分散体をアクリル塗料に特定量配合することが記載されている。

特開２００８－１２７４２４号公報特開２００３－２６８２９７号公報

しかしながら、上記特許文献１、２のような有機溶剤を含むコーティング剤では、ポリエチレン粒子等の有機樹脂粒子が、高温状況下において膨潤する場合があり、これに伴い、有機樹脂粒子の凝集、沈降等が発生し、光沢低下等を生じて仕上りに支障をきたすおそれがある。

このような課題を解決するために本発明者らは、鋭意検討の結果、艶消し剤として特定の有機樹脂粒子を含むことによって、貯蔵安定性に優れ、光沢低下等を生じ難いことを見出し、本発明の完成に至った。

すなわち、本発明は以下の特徴を有するものである。

１．合成樹脂（Ａ）、有機樹脂粒子（Ｂ）、及び非水溶剤（Ｃ）を含み、クリヤー性を有する被膜を形成するコーティング剤であって、
前記有機樹脂粒子（Ｂ）として、酸化型有機樹脂粒子（Ｂ－１）を含み、
前記酸化型有機樹脂粒子（Ｂ－１）として、酸化ポリエチレンを含み、
前記非水溶剤（Ｃ）として、脂肪族炭化水素溶剤（Ｃ－１）を含むことを特徴とするコーティング剤。
２．前記脂肪族炭化水素溶剤（Ｃ－１）は、非水溶剤（Ｃ）の総量に対し５重量％以上含まれることを特徴とする１．に記載のコーティング剤。

本発明によれば、貯蔵安定性に優れ、安定した艶調整が可能であり、仕上り性に優れたコーティング剤が得られる。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。

本発明のコーティング剤は、合成樹脂（Ａ）、有機樹脂粒子（Ｂ）、及び溶剤（Ｃ）を含むものである。

本発明の合成樹脂（Ａ）としては、溶剤可溶形樹脂及び／または非水分散形樹脂（以下「（Ａ）成分」ともいう）を使用することが好ましい。

このうち、溶剤可溶形樹脂としては、溶剤に溶解可能なものであれば特に限定されず、各種の樹脂、例えばアクリル樹脂、アクリルウレタン樹脂、アクリルシリコン樹脂、フッ素樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂等、あるいはこれらの複合物等を使用することができる。なお、溶剤とは、脂肪族炭化水素溶剤、脂環式炭化水素溶剤、芳香族炭化水素溶剤等のいずれか又はそれらの混合物を主成分とする非水溶剤である。本発明では、脂肪族炭化水素溶剤を主成分とするものが好適である。

好適な溶剤可溶形樹脂の一例としては、アルキル基の炭素数が４以上の（メタ）アクリル酸アルキルエステル及びその他のエチレン性不飽和単量体を重合させて得られるアクリル系樹脂が挙げられる。このような樹脂では、アルキル基の炭素数が４以上の（メタ）アクリル酸エステルの共重合比率を調整することにより、溶剤への溶解性を高めることができる。

具体的に、アルキル基の炭素数が４以上の（メタ）アクリル酸アルキルエステル単量体としては、例えば、ｎ－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、２－エチルヘキシル（メタ）アクリレート、オクチル（メタ）アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、ヘキシル（メタ）アクリレート、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、エイコシル（メタ）アクリレート、ジシクロペンタニル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸アルキルエステル、（メタ）アクリル酸シクロアルキルエステル等が挙げられる。これらは１種又は２種以上で使用することができる。

その他のエチレン性不飽和単量体としては、例えば、水酸基含有（メタ）アクリル酸エステル、スチレン系単量体、アルキル基の炭素数が３以下の（メタ）アクリル酸アルキルエステル、エポキシ基含有（メタ）アクリル酸エステル、アミノ基含有（メタ）アクリル酸エステル、酸化重合性基含有（メタ）アクリル酸エステル、（メタ）アクリロニトリル、（メタ）アクリルアミド、ヒンダードアミノ基含有（メタ）アクリル酸エステル、ベンゾトリアゾール基含有（メタ）アクリル酸エステル、ビニル系化合物等が挙げられる。これらは１種又は２種以上で使用することができる。

溶剤可溶形樹脂を製造する方法としては、例えば、通常のラジカル重合法を利用することができ、特にその方法が制限されるものではない。ラジカル重合法を利用して重合させる方法としては、溶剤の存在下で、前記単量体及び重合開始剤を混合し、５０～２００℃で１～１０時間程度重合する方法等を採用することができる。重合開始剤としては、例えば、有機過酸化物、アゾ系化合物等が使用できる。

本発明における溶剤可溶形樹脂の重量平均分子量は、好ましくは１００００～４０００００、より好ましくは２００００～２０００００である。

本発明における（Ａ）成分のうち、非水分散型樹脂は、溶剤に樹脂粒子として分散しているものであり、溶剤に溶解可能な樹脂部分と溶解しない樹脂部分の両方を併せ持つものである。

このような非水分散型樹脂は、例えば、溶剤及び上記溶剤可溶形樹脂の存在下で、溶剤に不溶な重合体（ｍ）を形成させることによって製造できる。この際、重合体（ｍ）では溶剤可溶形樹脂と同様の単量体を用いることができるが、その単量体の種類や比率は重合体（ｍ）が溶剤に不溶となるように選択される。好ましくは、アルキル基の炭素数が２以下の（メタ）アクリル酸エステルを必須の単量体成分とし、その共重合比率を調整することで不溶化できる。

非水分散型樹脂の重量平均分子量は、好ましくは２００００～５０００００、より好ましくは３００００～３０００００である。また、非水分散型樹脂の平均粒子径は、１００～２０００ｎｍ程度である。

本発明では、以上のような溶剤可溶形樹脂、非水分散型樹脂のいずれか一方または両方を（Ａ）成分として使用することができる。（Ａ）成分が架橋反応基を有する場合は、当該反応基と反応可能な硬化剤を併せて使用することもできる。例えば、（Ａ）成分が水酸基を有する場合には、イソシアネート系硬化剤を使用することができる。

（Ａ）成分のガラス転移点は、好ましくは－５℃～７０℃、より好ましくは０℃～５０℃である。このような場合、耐汚染性、可撓性、耐久性の点で好適である。

有機樹脂粒子（Ｂ）（以下、「（Ｂ）成分」ともいう。）は、コーティング剤の艶を調整するものである。このような（Ｂ）成分としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリテトラフルオロエチレン、アクリル樹脂、球状の架橋アクリル樹脂粒子、架橋ウレタン樹脂粒子等が挙げられる。これらは１種または２種以上で使用することができる。

（Ｂ）成分の形状としては、特に限定されず、例えば、真球状、柱状、針状あるいは不定形等が挙げられ、これらは１種または２種以上で使用することができる。本発明では、真球状を使用することが好適である。これにより、本発明の効果を高めることができる。

本発明では、（Ｂ）成分として、上記（Ｂ）成分を酸化あるいは酸変性した酸化型有機樹脂粒子（Ｂ－１）（以下「（Ｂ－1）成分」ともいう。）を含むことを特徴とする。（Ｂ－１）成分は、（Ｂ）成分の全量中に好ましくは３０重量％以上（より好ましくは５０重量％以上、さらに好ましくは８０重量％以上）であり、（Ｂ）成分が（Ｂ－１）成分のみの場合が最も好ましい。

このような（Ｂ－１）成分としては、上記（Ｂ）成分を酸化処理したものであれば、特に限定されないが、本発明では特に、酸化ポリエチレンが好適である。具体的に、酸化ポリエチレンとしては、例えば、ポリエチレンを空気酸化法、または過マンガン酸カリ酸化法等の常法により酸化して、カルボキシル基を導入したもの等が挙げられる。酸化されるポリエチレンとしては、特に限定されず、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンの何れを使用してもよいが、高密度ポリエチレン（好ましくは０．９５ｇ／ｍ^３以上）を使用することが好適である。

酸化ポリエチレンの酸価は、好ましくは５～１００ｍｇＫＯＨ／ｇ（より好ましくは１０～８０ｍｇＫＯＨ／ｇ）である。これにより、分散性が高まり、優れた貯蔵安定性が得られ、安定した艶調整ができる。また、酸化ポリエチレンの密度は、好ましくは０．９５ｇ／ｍ^３以上（より好ましくは０．９８ｇ／ｍ^３以上）融点が、好ましくは１２０℃以上（より好ましくは１２５℃以上）であることにより溶剤に対する耐性（特に、高温状況下）を高めることができ、安定した艶調整が可能となる。

さらに、酸化ポリエチレンの重量平均分子量は、好ましくは４００～２０００００（より好ましくは５００～１５０００）、平均粒子径は、好ましくは１～３０μｍ（より好ましくは２～２０μｍ）、形状は、真球状であることが好適である。このような酸化ポリエチレンは、１種または２種以上で使用することができ、これにより、貯蔵安定性に優れ（特に、高温状況下における膨潤、凝集、沈降等が抑制され）、安定した艶調整が可能であり、優れた仕上り性を得ることができる。さらには、高いクリヤー性を有する被膜を形成することができる。

上記（Ｂ）成分の混合比率は、（Ａ）成分の固形分１００重量部に対し、好ましくは５～１００重量部（より好ましくは１０～８０重量部）である。また、（Ｂ）成分をコーティング剤に混合する場合の態様としては、特に限定されず、例えば、粉末形状、あるいは予め溶剤（好ましくは脂肪族炭化水素溶剤）等に分散された分散体であってもよい。

本発明のコーティング剤は、非水溶剤（Ｃ）（以下、「（Ｃ）成分」ともいう）として、脂肪族炭化水素溶剤（Ｃ－１）（以下、「（Ｃ－１）成分」ともいう。）を含むことを特徴とする。このような（Ｃ－１）成分は、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶剤に比べ、低毒性であり、作業上の安全性が高く、さらには大気汚染に対する影響も小さいという特徴をもつものである。さらに、本発明では、（Ｃ－１）成分を含むことにより、上記（Ｂ）成分の十分な貯蔵安定性を確保し、安定した艶調整が可能となり、仕上がり性を高めることができる。

上記（Ｃ－１）成分は、例えば、脂肪族炭化水素を含む溶剤であり、例えば、ｎ－ヘキサン、ｎ－ペンタン、ｎ－オクタン、ｎ－ノナン、ｎ－デカン、ｎ－ウンデカン、ｎ－ドデカン、テルピン油、ミネラルスピリット等が挙げられる。これらは、１種または２種以上で使用できる。（Ｃ－１）成分は、（Ｃ）成分の総量に対し５重量％以上含まれることが好ましく、１０～８０重量％含まれることがより好ましい。

本発明では、（Ｃ）成分として、全溶剤中に脂肪族炭化水素を３０重量％以上含むものが好ましく使用できる。特に、トルエン等を実質的に含まず、引火点２１℃以上の消防法第四類第２石油類に該当するものが、安全衛生上好ましい。（Ｃ）成分において、脂肪族炭化水素溶剤と混合可能な溶剤としては、例えば、ソルベントナフサ、酢酸エチル、酢酸ブチル、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等が挙げられる。これらは、１種または２種以上で使用できる。

（Ｃ）成分の混合比率は、（Ａ）成分の固形分１００重量部に対し、好ましくは１００～５００重量部（より好ましくは１２０～４００重量部）である。なお、（Ｃ）成分には、各成分の媒体として使用される溶剤も含まれる。

本発明のコーティング剤は、艶消しコーティング剤として好適である。なお、ここに言う「艶消し」とは、一般に艶消しと呼ばれるものの他に、３分艶、５分艶、７分艶等と呼ばれるものも包含する。具体的に、本発明では、鏡面光沢度によって艶を規定することができる。上述の艶消しコーティング剤における鏡面光沢度は、好ましくは４０以下である。艶消しコーティング剤の艶の調整は、コーティング剤に配合する（Ｂ）成分の混合比率等によって適宜調整することができる。
ここで、鏡面光沢度とは、ＪＩＳＫ５６００－４－７「鏡面光沢度」に準じて測定される値である。具体的には、ガラス板の片面に、すきま１５０μｍのフィルムアプリケータを用いてコーティング剤を塗り、塗面を水平に置いて温度２３℃・相対湿度５０％下で４８時間乾燥したときの鏡面光沢度（測定角度６０度）を測定することによって得られる値である。

本発明のコーティング剤は、上述の成分の他、本発明の効果に影響しない程度に各種成分を含むものであってもよい。このような成分としては、例えば、着色顔料、体質顔料、可塑剤、防腐剤、防黴剤、防藻剤、消泡剤、レベリング剤、顔料分散剤、増粘剤、皮張り防止剤、脱水剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、触媒等が挙げられる。本発明のコーティング剤は、上記（Ａ）～（Ｃ）成分と、必要に応じこのような各成分を常法により均一に撹拌・混合して製造することができる。

本発明のコーティング剤は、主に、建築物、土木構造物等に適用することができる。このような部位を構成する基材としては、例えば、コンクリート、モルタル、サイディングボード、押出成形板、石膏ボード、パーライト板、木質板、プラスチック板、金属板等が挙げられる。これら基材は、何らかの表面処理（フィラー処理、パテ処理、サーフェーサー処理、シーラー処理等）が施されたものや、既に塗膜が形成されたもの等であってもよい。

本発明のコーティング剤は、塗装時に希釈を行うことができる。希釈剤としては、上記（Ｃ－１）成分が好ましく、希釈後の（Ｃ）成分の総量が上記混合比率を満たす範囲内で希釈することが望ましい。

塗装方法としては、例えば、刷毛塗装、ローラー塗装、スプレー塗装等、種々の方法を採用することができる。塗装時の塗付け量は、１回の塗装当たり、好ましくは３０～２５０ｇ／ｍ^２、より好ましくは５０～２００ｇ／ｍ^２である。本発明では、一旦塗装を行い、その塗膜が乾燥した後に、次の塗装（重ね塗り）を行えばよい。乾燥温度は、好ましくは－１０～５０℃、より好ましくは－５～４０℃である。塗り回数は、好ましくは２回以上である。

以下に実施例及び比較例を示して、本発明の特徴をより明確にする。
（コーティング剤の製造）
表１に示す配合に従い、（Ａ）～（Ｃ）成分、及び添加剤を定法により混合・攪拌しコーティング剤（主剤）を得た。

なお、以下に示す原料を使用した。
・合成樹脂（Ａ１）：非水分散型アクリルポリオール（固形分５０重量％、水酸基価３５ｍｇＫＯＨ／ｇ、ミネラルスピリット溶液）
・合成樹脂（Ａ２）：溶剤可溶型アクリルポリオール（固形分５０重量％、水酸基価３５ｍｇＫＯＨ／ｇ、芳香族炭化水素溶剤溶液）
・有機樹脂粒子（Ｂ１）：酸化ポリエチレン粒子（酸価２６～４６ｍｇＫＯＨ／ｇ、平均粒子径６～１０μｍ、密度０．９９ｇ／ｍ^３、融点１３７℃）
・有機樹脂粒子（Ｂ２）：ポリエチレン粒子（酸価０ｍｇＫＯＨ／ｇ、平均粒子径６～１０μｍ、密度０．９４ｇ／ｍ^３、融点１１８℃）
・非水溶剤（Ｃ１）：脂肪族炭化水素含有溶剤（ミネラルスピリット；脂肪族炭化水素溶剤７０重量％、芳香族炭化水素溶剤３０重量％混合溶液）
・非水溶剤（Ｃ２）：芳香族炭化水素含有石油混合溶剤（ソルベントナフサ）
・非水溶剤（Ｃ３）：芳香族炭化水素溶剤（トルエン）
・添加剤：分散剤、消泡剤、紫外線吸収剤等

＜貯蔵安定性＞
貯蔵安定性評価として、作製直後のコーティング剤（貯蔵前）、及び作製後に透明容器に入れて密封し、５０℃で５０日間貯蔵した後のコーティング剤（貯蔵後）について、コーティング剤の状態、光沢度、粘度変化を評価した。各評価方法、及び評価基準は以下の通りである。

（コーティング剤の状態）
５０℃で５０日間貯蔵した後のコーティング剤の状態を確認し、評価を行った。評価は以下の通りである。また、結果は表２に示す。
Ａ：異常なし
Ｂ：わずかに沈降が認められる
Ｃ：沈降、凝集が認められる
Ｄ：著しく沈降、凝集が認められる

（粘度変化）
貯蔵前、及び貯蔵後のコーティング剤の粘度を測定し、貯蔵前後での粘度変化を評価した。なお、粘度の測定にはＢＨ型粘度計を用い、標準状態（温度２３℃・相対湿度５０％）で行った。評価基準は以下の通りである。また、結果は表２に示す。
Ａ：粘度変化１０％未満
Ｂ：粘度変化１０％以上２０％未満
Ｃ：粘度変化２０％以上３０％未満
Ｄ：粘度変化３０％以上５０％未満
Ｅ：粘度変化５０％以上

（光沢性）
貯蔵前、及び貯蔵後のコーティング剤にイソシアネート硬化剤（不揮発分１００重量％、ＮＣＯ含有量１２重量％）を合成樹脂（Ａ）とイソシアネート硬化剤のＮＣＯ／ＯＨ当量比が１．２となるように混合し、それぞれ１５０×１２０×３ｍｍの透明なガラス板に、ＷＥＴ膜厚が１２５μｍとなるようにアプリケーター引きし、２０℃、６５％ＲＨ（以下、標準状態という）で４８時間乾燥後、ＪＩＳＫ５４００７．６鏡面光沢度に準じ、６０度の角度での光沢度を測定し、貯蔵前後での光沢度を評価した。評価基準は以下の通りである。また、結果は表２に示す。
Ａ：光沢度変化２０％未満
Ｂ：光沢度変化２０％以上４０％未満
Ｃ：光沢度変化４０％以上６０％未満
Ｄ：光沢度変化６０％以上

Claims

合成樹脂（Ａ）、有機樹脂粒子（Ｂ）、及び非水溶剤（Ｃ）を含み、クリヤー性を有する被膜を形成するコーティング剤であって、
前記有機樹脂粒子（Ｂ）として、酸化型有機樹脂粒子（Ｂ－１）を含み、
前記酸化型有機樹脂粒子（Ｂ－１）として、酸化ポリエチレンを含み、
前記非水溶剤（Ｃ）として、脂肪族炭化水素溶剤（Ｃ－１）を含むことを特徴とするコーティング剤。
前記脂肪族炭化水素溶剤（Ｃ－１）は、非水溶剤（Ｃ）の総量に対し５重量％以上含まれることを特徴とする請求項１に記載のコーティング剤。