JP7081498B2 - 易剥離性塗料組成物 - Google Patents
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Description
本発明の課題は、乾燥後の軽度の衝撃や傷による剥離を効果的に防止しつつ、剥離を目的とした操作によれば容易に剥離する剥離性塗料組成物、および該組成物が乾燥されてなる塗膜を提供することにある。
[1]
一般式(1):
(式中、
R1~R4は、それぞれ独立に、水素、フッ素、塩素、臭素、もしくはヨウ素、またはそれぞれ置換基を有してもよい、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、炭素数2~12のアルケニル基、炭素数1~5のアルコキシ基、もしくは炭素数7~17のアラルキル基であり、
aは、1~1,000の整数であり、
Xは、
であり、
ここでR5とR6は、それぞれ独立に、水素、フッ素、塩素、臭素、もしくはヨウ素、またはそれぞれ置換基を有してもよい、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、もしくは炭素数6~12アリール基を表すか、R5とR6が結合して、炭素数5~20の炭素環または元素数5~12の複素環を形成する基を表し、
R7とR8は、それぞれ独立に、水素、フッ素、塩素、臭素、もしくはヨウ素、またはそれぞれ置換基を有してもよい、炭素数1~9のアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、炭素数2~12のアルケニル基、もしくは炭素数6~12アリール基を表し、
R9は、置換基を有してもよい炭素数1~9のアルキレン基であり、
bは、0~20の整数を表し、
cは、1~500の整数を表す。)
で表される構成単位を有するポリカーボネート樹脂と、
非ハロゲン系有機溶剤と、を含む易剥離性塗料組成物であって、
前記組成物中の前記ポリカーボネート樹脂の含有量が0.1~50質量%であり、
前記一般式(1)で表される構成単位中の下記一般式(2):
で表される構成単位の割合が、モル比で0~80%である、組成物。
[2]
乾燥後の塗膜の塗膜剥離硬度が4H以上である、[1]に記載の組成物。
[3]
前記非ハロゲン系有機溶剤の主成分が、芳香族炭化水素系溶剤、エステル系溶剤、ケトン系溶剤、およびエーテル系溶剤からなる群から選択される少なくとも1種を含む溶剤である、[1]または[2]に記載の組成物。
[4]
一般式(1)で表される構成単位が、一般式(3)~(10)で表される構成単位からなる群から選択されるいずれか1種以上である、[1]~[3]のいずれかに記載の組成物。
[5]
金属製機器または部品の表面保護に用いられる、[1]~[4]のいずれかに記載の組成物。
[6]
前記ポリカーボネート樹脂が、0.3~2.0dl/gの極限粘度を有する、[1]~[5]のいずれかに記載の組成物。
[7]
[1]~[6]のいずれかに記載の組成物が乾燥されてなる塗膜。
R1~R4は、それぞれ独立に、水素、フッ素、塩素、臭素、もしくはヨウ素、またはそれぞれ置換基を有してもよい、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、炭素数2~12のアルケニル基、炭素数1~5のアルコキシ基、もしくは炭素数7~17のアラルキル基である。
aは、1~1,000、好ましくは10~900、より好ましくは30~600、の整数である。
Xは、
である。
ここでR5とR6は、それぞれ独立に、水素、フッ素、塩素、臭素、もしくはヨウ素、またはそれぞれ置換基を有してもよい、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、もしくは炭素数6~12アリール基を表すか、R5とR6が結合して、炭素数5~20の炭素環または元素数5~12の複素環を形成する基を表す。
R7とR8は、それぞれ独立に、水素、フッ素、塩素、臭素、もしくはヨウ素、またはそれぞれ置換基を有してもよい、炭素数1~9のアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、炭素数2~12のアルケニル基、もしくは炭素数6~12アリール基を表す。
R9は、置換基を有してもよい炭素数1~9のアルキレン基である。
bは、0~20、好ましくは1~15、より好ましくは1~10、の整数を表す。
cは、1~500、好ましくは1~300、より好ましくは1~200、の整数を表す。
で表される構成単位の割合は、モル比で0~80%あり、好ましくは0~70%であり、より好ましくは0~60%である。構成単位の下限値が0%であるため、一般式(2)で表される構成単位は一般式(1)で表される構成単位に含まれていなくてもよい、任意の構成単位である。また、後述の通り、一般式(2)で表される構成単位は2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンから誘導される構成単位である。一般式(1)で表される構成単位が2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパンから誘導される構成単位のみからなる場合(すなわち100%)は、有機溶剤として一般的なトルエン、キシレン、メチルエチルケトン、酢酸エチルへの溶解性が低下するため、上限値を80%とした。各構成単位のモル比は、ポリカーボネート樹脂を合成する際に用いたモノマーのモル比に基づいて決定することができる。また、核磁気共鳴分光法などの分析により、モル比を算出することも可能である。
本発明の易剥離性塗料組成物に用いられるポリカーボネート樹脂は、構成単位(1)を誘導するビスフェノール類と炭酸エステル形成化合物を反応させることによって、製造することができるものである。従って、ビスフェノールAから誘導されるポリカーボネートを製造する際に用いられている公知の方法、例えばビスフェノール類とホスゲンとの直接反応(ホスゲン法)、あるいはビスフェノール類とビスアリールカーボネートとのエステル交換反応(エステル交換法)などの方法を用いて製造することができる。
(式中、R1~R4、およびXは、それぞれ一般式(1)のものと同様である。)
本発明の易剥離性塗料組成物は、上記ポリカーボネート樹脂を非ハロゲン系有機溶剤に溶解した溶液であり、その状態では一般にクリアー色と呼ばれる塗料となる。本発明の易剥離性塗料組成物は、さらに所望の染料および/または顔料を溶解または分散させることで、着色した塗料組成物としてもよい。
本発明の易剥離性塗料組成物に、色彩効果を高めるために顔料や染料、着色粒子、光干渉性を有する粒子を添加することができる。顔料や染料としては、有機顔料として、アゾ顔料、フタロシアニン顔料等が挙げられ、具体的には、例えば、赤色104号、赤色106号、赤色201号、赤色202号、赤色204号、赤色215号、赤色220号、橙色203号、橙色204号、青色1号、青色404号、黄色205号、黄色401号、黄色405号等が挙げられる。また、白色、パール色、メタリック色、ラメ感を出すため、雲母チタン、酸化チタン、酸化鉄、酸化スズ、酸化ジルコニウム、酸化クロム、オキシ塩化ビスマス、シリカ、クロム、窒化チタン、チタン、フッ化マグネシウム、金、銀、ニッケル等を使用することも可能である。光干渉性を有する粒子とは、光の反射や散乱によって色彩効果を高める粒子であり、例としてガラスビーズや微小な貝殻、雲母などが挙げられる。これらは、所望に応じ、塗料組成物中に0.0001~10.0質量%の範囲で添加されることが好ましい。
実施例および比較例に用いる樹脂のみを、8~25質量%の濃度で各溶剤に添加した後、密閉容器に入れた溶液をシェーカーで24時間振盪し、10mmガラスセルに入れた。このガラスセルについて、波長700nmの光線透過率を株式会社島津製作所製UV-1800分光光度計で測定した。なお、樹脂を溶解させずに溶媒のみを同様のガラスセルに入れた場合の透過率を100%とし、溶液の光線透過率を補正して溶液透過率(%)とした。目視で溶液中に固形物が確認できず、かつ溶液透過率が95%以上のものを溶解状態と判定した(=“A”)。目視で溶液中に固形物が確認されたもの、および、溶液透過率が95%未満のものは溶解不十分と判定した(=“C”)。なお、染料などを含んでいるために樹脂のみの評価が出来なかったものについては、測定不能とした(=“-”)。
JIS K5600に準拠し、鋼板上に形成された厚み15~60μm厚の乾燥塗膜の表面に対して、角度45度、荷重750gで乾燥塗膜表面に硬度の低い方から順番に鉛筆を押し付け、傷跡を生じなかった最も硬い鉛筆の硬度を鉛筆硬度として評価した。鉛筆硬度は、ランクが低い順に、2B、B、HB、F、H、2H、3H、4H、5H、6Hおよび7Hで示される。
JIS K5600準拠で鉛筆硬度の測定と同様に測定した。鉛筆硬度試験とは異なり、傷跡を生じなかった最も硬い鉛筆の硬度ではなく、鋼板上に形成された厚み15~60μm厚の乾燥塗膜の表面に鉛筆を押し付けることによって、塗膜剥がれが生じたときの鉛筆の硬度を塗膜剥離硬度とした。
塗膜を形成させた金属板の塗膜面をJIS K7110のアイゾット衝撃試験における2Jハンマーにて打撃し、塗膜剥離の有無を目視で確認した。評価は以下の基準で行った。
A:剥離無し
B:剥離は無いがひびあり
C:剥離あり
15~60μm厚の塗膜を形成させた薄鋼板(大きさ:100×100×0.4mm、種類:SPCC)のエッジ部分を樹脂製スパチュラで擦り、金属面と塗膜の接着面に樹脂製ヘラを差し込んで剥離させやすさを評価した。確認は目視で行い、評価は以下の基準で行った。
A:塗膜が3cm×3cm以上の大きさの1枚の塗膜として剥離できたもの
C:塗膜が3cm×3cm未満の断片でしか剥離出来なかったもの
本発明のポリカーボネート樹脂の極限粘度[η]デシリットル/グラムは、0.5グラム/デシリットルのポリカーボネート樹脂の塩化メチレン溶液を、ウベローデ毛管粘度計によって20℃の温度で測定し、ハギンズ定数0.45を用いて、下記数式(I)により算出した。
η=1.23×10-4×Mv0.83 (I)
塗料粘度は、25℃で、株式会社エー・アンド・デイ製振動式粘度計(CJV5000)とリオン株式会社製VT-04粘度計(比較例5にのみ使用)を用いて測定した。
5w/w%の水酸化ナトリウム水溶液1100mlに2,2-ビス(4-ヒドロキシ-3-メチルフェニル-)プロパン(以下「BPC」と略称:本州化学工業株式会社製)102.4g(0.4mol)とハイドロサルファイト0.1gを溶解した。
これにメチレンクロライド500mlを加えて撹拌しつつ、0.5gのベンジルトリエチルアンモニウムクロライド(以下「TEBAC」と略称)を加え、さらに15℃に保ちながら、ついでホスゲン60gを60分で吹き込んだ。
ホスゲン吹き込み終了後、分子量調節剤としてp-t-ブチルフェノール(以下「PTBP」と略称:大日本インキ化学工業株式会社製)1.5gを加え激しく撹拌して、反応液を乳化させ、乳化後、0.4mlのトリエチルアミンを加え、20~25℃にて約1時間撹拌し、重合させた。
重合終了後、反応液を水相と有機相に分離し、有機相をリン酸で中和し、先液(水相)の導電率が10μS/cm以下になるまで水洗を繰り返した。得られた重合体溶液を、45℃に保った温水に滴下し、溶媒を蒸発除去して白色粉末状沈殿物を得た。得られた沈殿物を濾過し、105℃、24時間乾燥して、重合体粉末を得た。
この重合体の塩化メチレンを溶媒とする濃度0.5g/dlの溶液の20℃における極限粘度は0.65dl/gであった。得られた重合体を赤外線吸収スペクトルにより分析した結果、1770cm-1付近の位置にカルボニル基による吸収、1240cm-1付近の位置にエーテル結合による吸収が認められ、カーボネート結合を有するポリカーボネート樹脂(以下「PC-1」と略称)であることが確認された。
得られたPC-1を10質量部と、トルエンを90質量部とを混合し、塗料溶液A(粘度:23mPa・s)を作製した。石井ブラシ産業株式会社製のスプレーガンにこの塗料溶液をセットし、薄鋼板(大きさ:100×100×0.4mm、種類:SPCC)片面全体にスプレーした。24時間風乾後、同薄鋼板について鉛筆硬度、塗膜剥離硬度、易剥離性の評価を行った。易剥離試験後の膜厚を測定したところ、平均膜厚は27μmであった。また、別の薄鋼板(大きさ:100×20×0.4mm、種類:SPCC)に同様に片面全体に塗料溶液Aをスプレーした後、乾燥し、アイゾット衝撃試験機にて、衝撃剥離耐性試験を行った。
BPCを60.4g、PTBPを1.8gに変更し、同時に2,2-ビス(4-ヒドロキシフェニル)プロパン(以下「BPA」と略称:三菱化学株式会社製)40.1gを用いた以外は実施例1と同様に重合を行い、ポリカーボネート樹脂(極限粘度:0.58dl/g、以下「PC-2」と略称)を得た。得られたPC-2を10質量部を、トルエンを90質量部とを混合して塗料溶液B(粘度:17mPa・s)を作製し、実施例1と同様に塗布および評価を行った。
BPCの代わりに1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)-1-フェニルエタン(以下「BPAP」と略称:本州化学工業株式会社製)116gを用い、PTBPを2.0gに変更し、TEBACを用いなかった以外は実施例1と同様に重合を行い、ポリカーボネート樹脂(極限粘度:0.43dl/g、以下「PC-3」と略称)を得た。得られたPC-3を15質量部と、トルエンを85質量部とを混合して塗料溶液C(粘度:52mPa・s)を作製し、実施例1と同様に塗布および評価を行った。
BPCの代わりに1,1-ビス(4-ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン(以下「BPZ」と略称:本州化学工業株式会社製)107.2gを用い、PTBPを0.6gに変更し、TEBACを用いなかった以外は実施例1と同様に重合を行い、ポリカーボネート樹脂(極限粘度:0.96dl/g、以下「PC-4」と略称)を得た。得られたPC-4を8質量部と、トルエンを92質量部とを混合して塗料溶液D(粘度:101mPa・s)を作製し、実施例1と同様に塗布および評価を行った。
BPCの代わりにビス(4-ヒドロキシフェニル)メタンとビス(2-ヒドロキシフェニル)メタンと2,4’-ジヒドロキシジフェニルメタンの18:49:32質量%混合物(以下「BPF」と略称:群栄化学工業株式会社製)36gとBPA51gを用い、PTBPを1.4gに変更し、TEBACを用いなかった以外は実施例1と同様に重合を行い、ポリカーボネート樹脂(極限粘度:0.51dl/g、以下「PC-5」と略称)を得た。得られたPC-5を12質量部と、酢酸エチルを40質量部と、メチルエチルケトンを48質量部とを混合して塗料溶液E(粘度:31mPa・s)を作製し、実施例1と同様に塗布および評価を行った。
BPCの代わりにビス(4-ヒドロキシフェニル)エーテル(以下「DHPE」と略称:東京化成工業株式会社製)40.4gとBPZ53.6gを用い、PTBPを1.56gに変更し、TEBACを用いなかった以外は実施例1と同様に重合を行い、ポリカーボネート樹脂(極限粘度:0.61dl/g、以下「PC-6」と略称)を得た。得られたPC-6を10質量部と、パラキシレンを40質量部と、トルエンを50質量部とを混合して塗料溶液F(粘度:36mPa・s)を作製し、実施例1と同様に塗布および評価を行った。
BPCの代わりに4,4‘-ビフェニルジオール(以下「BP」と略称:本州化学工業株式会社製)13.4gとBPZ87.9gを用いた以外は実施例1と同様に重合を行い、ポリカーボネート樹脂(極限粘度:0.64dl/g、以下「PC-7」と略称)を得た。得られたPC-6を10質量部と、トルエンを90質量部とを混合して塗料溶液G(粘度:18mPa・s)を作製し、実施例1と同様に塗布および評価を行った。
PC-1を25質量部と、メチルエチルケトンを30質量部と、トルエンを45質量部と、ランクセス社製青染料(商品名「マクロレックスバイオレットB」)を0.0001質量部と、東洋薬化学工業株式会社製防錆剤(商品名「Cebo101」)を1質量部とを混合して塗料溶液H(粘度:1050mPa・s)を作製し、はけを用いて薄鋼板に塗布し、実施例1と同様に評価を行った。
トルエン90質量部の代わりに、メチルエチルケトン45質量部と、芳香族炭化水素と脂肪族炭化水素との混合物である市販弱溶剤(商品名「ハウス(HAWS)」、シェルケミカルズジャパン株式会社製)45質量部とを用い、PC-1を10質量部用いて混合し、塗料溶液I(粘度:18mPa・s)を作製した以外は、実施例1と同様に塗布および評価を行った。
BPCをBPA91.2gに変更し、TEBACを用いなかった以外は実施例1と同様に重合を行い、ポリカーボネート樹脂(極限粘度:0.56dl/g、以下「PC-8」と略称)を得た。得られたPC-8を用いて、実施例1と同様にトルエン塗料溶液の作製を試みたが、溶剤に溶解せず塗布することは出来なかった。
市販の塩化ビニルと酢酸ビニルの共重合物系リムーバブルスプレー塗料(株式会社オーデック製商品名ラスパック)を用いて、実施例1と同様に塗布および評価を行った。
実施例1のPC-1の代わりに、市販のアクリル樹脂であるダイヤナールBR-116(三菱レイヨン株式会社製)を用いた以外は、実施例1と同様に塗料溶液を作製し、塗布および評価を行った。
実施例2のPC-2を10質量部、純水を45質量部、エタノール45質量部を混合したが、24時間後もPC-2はほとんど溶解せず、溶液(粘度:3mPa・s)は粉体が浮いたスラリー状態であったため、塗布することは出来なかった。
実施例2のPC-2を51質量部、トルエンを49質量部に変更し、実施例1と同様に塗料溶液を作製したが、溶液粘度が400Pa・sを超え、ほとんど流動性が無く、塗布することは出来なかった。
Claims (6)
- 一般式(1):
R1~R4は、それぞれ独立に、水素、フッ素、塩素、臭素、もしくはヨウ素、またはそれぞれ置換基を有してもよい、炭素数1~20のアルキル基、炭素数6~12のアリール基、炭素数2~12のアルケニル基、炭素数1~5のアルコキシ基、もしくは炭素数7~17のアラルキル基であり、
aは、1~1,000の整数であり、
Xは、
ここでR5とR6は、それぞれ独立に、水素、フッ素、塩素、臭素、もしくはヨウ素、またはそれぞれ置換基を有してもよい、炭素数1~20のアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、もしくは炭素数6~12アリール基を表すか、R5とR6が結合して、炭素数5~20の炭素環または元素数5~12の複素環を形成する基を表し、
R7とR8は、それぞれ独立に、水素、フッ素、塩素、臭素、もしくはヨウ素、またはそれぞれ置換基を有してもよい、炭素数1~9のアルキル基、炭素数1~5のアルコキシ基、炭素数2~12のアルケニル基、もしくは炭素数6~12アリール基を表し、
R9は、置換基を有してもよい炭素数1~9のアルキレン基であり、
bは、0~20の整数を表し、
cは、1~500の整数を表す。)
で表される構成単位を有するポリカーボネート樹脂と、
非ハロゲン系有機溶剤と、を含む有機溶剤系易剥離性塗料組成物であって、
前記組成物中の前記ポリカーボネート樹脂の含有量が0.1~50質量%であり、
前記一般式(1)で表される構成単位中の下記一般式(2):
一般式(1)で表される構成単位が、一般式(3)~(10)で表される構成単位
- 乾燥後の塗膜の塗膜剥離硬度が4H以上である、請求項1に記載の組成物。
- 前記非ハロゲン系有機溶剤の主成分が、芳香族炭化水素系溶剤、エステル系溶剤、ケトン系溶剤、およびエーテル系溶剤からなる群から選択される少なくとも1種を含む溶剤である、請求項1または2に記載の組成物。
- 金属製機器または部品の表面保護に用いられる、請求項1~3のいずれか一項に記載の組成物。
- 前記ポリカーボネート樹脂が、0.3~2.0dl/gの極限粘度を有する、請求項1~4のいずれか一項に記載の組成物。
- 請求項1~5のいずれか一項に記載の組成物が乾燥されてなる塗膜。
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