JP7253658B1 - 塗料組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
このような従来の上塗り塗料組成物は、イソシアネート基を有する化合物を含んでいたり、該塗料組成物を調製する段階で、イソシアネート基を有する化合物を用いているため、塗装時や塗料組成物の調製時における、人体や環境への負荷を低減することが望まれている。
ポリシロキサン樹脂系塗料組成物は、一般的に、塗膜硬度の高い塗膜を形成できるが、その一方で、塗膜硬度と耐屈曲性とのバランス、耐候性、および/または、耐薬品性の点で、改良の余地があることが分かった。
しかしながら、このように旧塗膜への再塗装を行う場合であって、従来の上塗り塗料組成物を用いた場合、旧塗膜と新しく塗り重ねた塗料組成物から形成された塗膜(新塗膜)との付着性(以下「旧塗膜と新塗膜との付着性」ともいう。)が十分ではないことが分かった。
本発明の構成例は以下の通りである。
3級アミノ基およびカルボキシ基含有アクリル樹脂(AB)を含み、かつ、
エポキシ基含有シラン化合物(C)およびエポキシ基含有アクリル樹脂以外のエポキシ樹脂(D)を含む、
塗料組成物。
<6> 基材、エポキシ樹脂系下塗り塗膜、および、<5>に記載の塗膜をこの順で含む、積層塗膜付き基材。
[1]<1>~<4>の何れかに記載の塗料組成物を、エポキシ樹脂系下塗り塗膜が形成された基材に塗装する工程
[2]塗装された塗料組成物を乾燥させて塗膜を形成する工程
また、本発明によれば、常温硬化可能な乾燥性に優れる耐候性塗料組成物を低コストで提供でき、塗膜硬度および耐屈曲性にバランスよく優れ、耐薬品性に優れる塗膜を形成することができる。
さらに、本発明によれば、人体や環境に有害なイソシアネート基を有する化合物を含有しないまたは使用しない塗料組成物とすることができるため、塗装時や塗料組成物の調製時に人体や環境への負荷が小さい塗料組成物とすることができる。
本発明の一実施形態に係る塗料組成物(以下単に「本組成物」ともいう。)は、3級アミノ基含有アクリル樹脂(A)とカルボキシ基含有樹脂(B)とを含み、または、3級アミノ基およびカルボキシ基含有アクリル樹脂(AB)を含み、かつ、エポキシ基含有シラン化合物(C)およびエポキシ基含有アクリル樹脂以外のエポキシ樹脂(D)を含む、塗料組成物である。
つまり、本組成物は、
3級アミノ基含有アクリル樹脂(A)、カルボキシ基含有樹脂(B)、エポキシ基含有シラン化合物(C)およびエポキシ基含有アクリル樹脂以外のエポキシ樹脂(D)を含む塗料組成物(以下「組成物1」ともいう。)、または、
3級アミノ基およびカルボキシ基含有アクリル樹脂(AB)、エポキシ基含有シラン化合物(C)およびエポキシ基含有アクリル樹脂以外のエポキシ樹脂(D)を含む塗料組成物(以下「組成物2」ともいう。)
であり、これらの中でも、耐候性や硬化性により優れる塗膜を容易に形成することができる等の点から、組成物1が好ましい。
なお、以下では、3級アミノ基含有アクリル樹脂(A)を「成分(A)」ともいう。他の成分についても同様に成分~ともいう。
本組成物は、常温で硬化するため、塗装される基材が、耐熱性に劣る基材(耐熱性に劣る塗膜が形成された基材)であっても、基材の種類に制限されず、本組成物から塗膜を形成することができる。また、本組成物は、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ため、塗り替えまでの期間を長くすることができ、かつ、旧塗膜への再塗装をしても旧塗膜と新塗膜との付着性に優れるため、本組成物を用いることで、鋼製構造物等の基材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。
これら主剤、硬化剤や第3剤は、通常、それぞれ別個の容器にて保存、貯蔵、運搬等され、使用直前に混合して用いられる。
成分(A)は、成分(B)および成分(AB)以外の樹脂、つまりカルボキシ基を含まない樹脂であり、1分子中に少なくとも1つの3級アミノ基を有していれば特に制限されない。
成分(A)が3級アミノ基を含有することで、成分(B)と成分(C)および/または成分(D)との反応を促進することができる。
本組成物に用いる成分(A)は、1種でもよく、2種以上でもよい。
また、成分(A)は、その他の不飽和単量体(a-2)をラジカル(共)重合(但し、少なくとも1つは、(メタ)アクリロイル基を有する化合物を用いる)させた後、最終的に得られる樹脂が3級アミノ基を有するように変性などを行ってもよい。
成分(A)は、常法により合成することができるが、具体的には、重合開始剤および溶剤の存在下で単量体を反応させることにより合成することができる。
ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジプロピルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、ジメチルアミノブチル(メタ)アクリレート等のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート;
N,N-ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジプロピルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアミノブチル(メタ)アクリルアミド等の3級アミノ基含有(メタ)アクリルアミド類;
ジメチルアミノエチルビニルエーテル、ジエチルアミノエチルビニルエーテル、ジメチルアミノプロピルビニルエーテル、ジメチルアミノブチルビニルエーテル等の3級アミノ基含有ビニルエーテル類;
ビニルピリジン等の3級アミノ基含有芳香族不飽和モノマー;
が挙げられる。
前記単量体(a-1)は、1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
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、t-ブチル(メタ)アクリレート、n-ヘキシル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、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、イソボルニル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレートなどのアルキレングリコールジ(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル類;
2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、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、シクロヘキサンジメタノールのモノ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコール(メタ)アクリレートなどのポリオキシアルキレングリコール(メタ)アクリレート(アルキレン基の炭素数は2~4であり、アルキレンオキシドの付加モル数は1~50である。)、カプロラクトン変性ヒドロキシ(メタ)アクリレート等の水酸基含有(メタ)アクリル酸エステル類;
無水マレイン酸、無水イタコン酸等の酸無水物基含有不飽和単量体;
N-ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、(メタ)アクリルアミド、ジアセトン(メタ)アクリルアミド、n-メチロール(メタ)アクリルアミド等のアミド基含有不飽和単量体類;
スチレン、ビニルトルエン、α-メチルスチレン、酢酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニル基含有不飽和単量体;
アクリロニトリル、メタクリロニトリル等のシアノ基含有不飽和単量体;
p-スチレンスルホン酸等のスルホン酸基含有不飽和単量体;
p-スチレンスルホンアミド、N-メチル-p-スチレンスルホンアミド等のスルホンアミド基含有不飽和単量体;
フッ素含有ビニル単量体;
2-〔2'-ヒドロキシ-5'-(メタクリロイルオキシメチル)フェニル〕-2H-ベンゾトリアゾール2-〔2'-ヒドロキシ-5'-(メタクリロイルオキシエチル)フェニル〕-2H-ベンゾトリアゾール等の紫外線吸収性不飽和単量体類(R-UVA);
4-(メタ)アクリロイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-(メタ)アクリロイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン等の光安定性不飽和単量体類(R-HALS);
が挙げられる。
前記単量体(a-2)は、1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
なお、樹脂が、下記文献にTg(Tgn)が記載されていない単量体などのTgが不明な単量体由来の構成単位を含有する場合であって、該Tgが不明な単量体由来の構成単位の合計量が10質量%以下である場合、Tgが判明している単量体のみを用いてTgを算出し、該Tgが不明な単量体由来の構成単位の合計量が10質量%を超える場合には、樹脂のTgは、DSC(示差走査熱量測定)などによって測定することができる。
本発明において、Mwは、GPC(ゲル浸透クロマトグラフィー)法により測定される標準ポリスチレン換算の重量平均分子量であり、具体的には、下記実施例に記載の方法で測定することができる。
アミン価が前記範囲にある成分(A)を用いることで、乾燥性および/または硬化性により優れる組成物を容易に得ることができ、また、耐候性および耐薬品性に優れる塗膜を容易に形成することができる。
前記アミン価は、JIS K 7237:1995に準拠して測定できる。
成分(A)の含有量が前記範囲にあると、クラックが生じにくく、耐候性、硬化性、エポキシ樹脂系下塗り塗膜に対する付着性および旧塗膜と新塗膜との付着性にバランスよく優れる塗膜を容易に形成することができる。
成分(B)は、成分(AB)以外の樹脂、つまり3級アミノ基を含まない樹脂であり、1分子中に少なくとも1つのカルボキシ基を有していれば特に制限されない。また、成分(B)は、下記成分(E)以外の樹脂である。
本組成物に用いる成分(B)は、1種でもよく、2種以上でもよい。
該Tgは、成分(A)の欄に記載の方法と同様の方法で測定または算出することができる。
酸価が前記範囲にある成分(B)を用いることで、乾燥性および/または硬化性により優れる組成物を容易に得ることができ、また、耐候性および耐薬品性に優れる塗膜を容易に形成することができる。
前記酸価は、JIS K 0070:1992に準拠して測定できる。
成分(B)の含有量が前記範囲にあると、エポキシ樹脂系下塗り塗膜に対する付着性および旧塗膜と新塗膜との付着性に優れる塗膜を容易に形成することができる。
成分(B1)は、例えば、カルボキシ基含有不飽和単量体を用い、公知の方法によって(共)重合することにより合成することができ、具体的には、カルボキシ基含有不飽和単量体、および、必要によりカルボキシ基不含不飽和単量体をラジカル(共)重合することにより合成することができる。ただし、この(共)重合に用いる単量体として、少なくとも1つは、(メタ)アクリロイル基を有する化合物を用いる。
また、成分(B1)は、カルボキシ基不含不飽和単量体をラジカル(共)重合(但し、少なくとも1つは、(メタ)アクリロイル基を有する化合物を用いる)させた後、最終的に得られる樹脂がカルボキシ基を有するように変性などを行ってもよい。
成分(B)は、常法により合成することができるが、具体的には、重合開始剤および溶剤の存在下で単量体を反応させることにより合成することができる。
カルボキシ基含有不飽和単量体は、1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
カルボキシ基不含不飽和単量体は、1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
成分(B2)は、例えば、フルオロオレフィン類およびカルボキシ基含有モノマーを用い、公知の方法によって(共)重合することにより合成して得てもよく、市販品でもよい。成分(B2)を合成する場合、例えば、フルオロオレフィン類(b1)およびカルボキシ基を有する不飽和カルボン酸類(b2)を共重合すること、必要に応じて、さらにビニルエーテル類(b3)および/またはビニルエステル類(b4)を共重合することで合成することができる。
CClF=CF2、CHCl=CF2、CCl2=CF2、CClF=CClF、CHF=CCl2、CH2=CClF、CCl2=CClF、CF2=CF2、CF2=CH2等のフルオロエチレン類;
CF2ClCF=CF2、CF3CCl=CF2、CF3CF=CFCl、CF2ClCCl=CF2、CF2ClCF=CFCl、CFCl2CF=CF2、CF3CCl=CClF、CF3CCl=CCl2、CClF2CF=CCl2、CCl3CF=CF2、CF2ClCCl=CCl2、CFCl2CCl=CCl2、CF3CF=CHCl、CClF2CF=CHCl、CH3CCl=CHCl、CHF2CCl=CCl2、CF2ClCH=CCl2、CF2ClCCl=CHCl、CCl3CF=CHCl、CHBrCF=CCl2、CF2=CFOCF3、CF2=CFOC3F7等のフルオロプロペン類;
CF3CCl=CFCF3、CF2=CFCF2CClF2、CF3CF2CF=CCl2等の炭素子数4以上のフルオロオレフィン類;
が挙げられる。
これらの中でも、CF2=CF2やCClF=CF2などの、オレフィン類の水素がすべてハロゲンに置換されたパーハロオレフィン類が好ましい。
フルオロオレフィン類(b1)は、1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、プロピルビニルエーテル、n-ブチルビニルエーテル、オクチルビニルエーテル、ネオペンチルビニルエーテル、t-ブチルビニルエーテル等の脂肪族アルキルビニルエーテル類;
シクロヘキシルビニルエーテル等の脂環式アルキルビニルエーテル類;
フェニルビニルエーテル、ベンジルビニルエーテル、ナフチルビニルエーテル等の芳香族ビニルエーテル類;
メチルイソプロペニルエーテル、エチルイソプロペニルエーテル、プロピルイソプロペニルエーテル、ブチルイソプロペニルエーテル、シクロヘキシルイソプロペニルエーテル等のイソプロペニルエーテル類;
2-ヒドロキシエチルビニルエーテル、3-ヒドロキシプロピルビニルエーテル、4-ヒドロキシブチルビニルエーテル、9-ヒドロキシノニルビニルエーテル、1-ヒドロキシメチル-4-ビニロキシメチルシクロヘキサン、3-クロロ-2-ヒドロキシプロピルビニルエーテル等のヒドロキシアルキルビニルエーテル類;
2-ヒドロキシエチルイソプロペニルエーテル、3-ヒドロキシプロピルイソプロペニルエーテル、4-ヒドロキシブチルイソプロペニルエーテル、9-ヒドロキシノニルイソプロペニルエーテル、1-ヒドロキシメチル-4-イソプロペノキシメチルシクロヘキサン、3-ヒドロキシ-2-クロロプロピルイソプロペニルエーテル等のヒドロキシアルキルイソプロペニルエーテル類;
が挙げられる。
ビニルエーテル類(b3)は、1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
該R3における置換基としては水酸基、ハロゲン原子などが挙げられるが、水酸基でないことが好ましい。
ビニルエステル類(b4)は、1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、イソ酪酸ビニル、カプロン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、カプリル酸ビニル、ステアリン酸ビニル等の脂肪酸ビニルエステル類;
安息香酸ビニル、p-t-ブチル安息香酸ビニル等の芳香族カルボン酸ビニルエステル類;
が挙げられる。
該他の単量体としては、例えば、
エチレン、プロピレン、イソブチレン等のオレフィン類;
塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロオレフィン類;
蟻酸アリル、酪酸アリル、安息香酸アリル、シクロヘキサンカルボン酸アリル等のカルボン酸アリル類;
アリルエチルエーテル、アリルフェニルエーテル等のアリルエーテル類;
が挙げられる。
成分(AB)は、1分子中に少なくとも1つの3級アミノ基とカルボキシ基とを有していれば特に制限されない。
本組成物に用いる成分(AB)は、1種でもよく、2種以上でもよい。
また、成分(AB)は、3級アミノ基およびカルボキシ基不含不飽和単量体をラジカル(共)重合(但し、少なくとも1つは、(メタ)アクリロイル基を有する化合物を用いる)させた後、最終的に得られる樹脂が3級アミノ基およびカルボキシ基を有するように変性などを行ってもよい。
成分(AB)は、常法により合成することができるが、具体的には、重合開始剤および溶剤の存在下で単量体を反応させることにより合成することができる。
前記カルボキシ基含有不飽和単量体としては、例えば、前記成分(B)の欄に記載のカルボキシ基含有不飽和単量体として例示した単量体と同様の単量体が挙げられる。カルボキシ基含有不飽和単量体は、1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
前記3級アミノ基含有不飽和単量体およびカルボキシ基含有不飽和単量体の合計使用量は、乾燥性に優れる組成物を容易に得ることができ、耐薬品性、耐水性、塗膜硬度に優れる塗膜を容易に形成することができる等の点から、成分(AB)を合成する際に用いる単量体の合計100質量%に対し、好ましくは1質量%以上、より好ましくは2質量%以上であり、好ましくは30質量%以下、より好ましくは25質量%以下である。
3級アミノ基およびカルボキシ基不含不飽和単量体は、1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
前記3級アミノ基およびカルボキシ基不含不飽和単量体の使用量は、乾燥性および/または硬化性に優れる組成物を容易に得ることができ、耐薬品性、耐水性、塗膜硬度に優れる塗膜を容易に形成することができる等の点から、成分(AB)を合成する際に用いる単量体の合計100質量%に対し、好ましくは70質量%以上、より好ましくは75質量%以上であり、好ましくは99質量%以下、より好ましくは98質量%以下である。
該Tgは、成分(A)の欄に記載の方法と同様の方法で測定または算出することができる。
アミン価が前記範囲にある成分(AB)を用いることで、乾燥性および/または硬化性により優れる組成物を容易に得ることができ、また、耐候性および耐薬品性に優れる塗膜を容易に形成することができる。
前記アミン価は、JIS K 7237:1995に準拠して測定できる。
酸価が前記範囲にある成分(AB)を用いることで、乾燥性および/または硬化性により優れる組成物を容易に得ることができ、また、耐候性および耐薬品性に優れる塗膜を容易に形成することができる。
前記酸価は、JIS K 0070:1992に準拠して測定できる。
成分(AB)の含有量が前記範囲にあると、エポキシ樹脂系下塗り塗膜に対する付着性および旧塗膜と新塗膜との付着性に優れる塗膜を容易に形成することができる。
成分(C)は特に制限されず、1分子中に少なくとも1つのエポキシ基を有していれば、モノマー、オリゴマーおよびポリマーのいずれであってもよく、本組成物に用いる成分(C)は、1種でもよく、2種以上でもよい。
なお、成分(C)は、エポキシ基を有するため、前記効果を奏する塗膜を形成することができる。一方、エポキシ基を有さない化合物のみを用いた場合、前記所望の効果を奏さない。
X-SiRnY3-n
[nは0または1であり、Xはエポキシ基、炭化水素基の一部がエポキシ基で置換された基、または、炭化水素基の一部がエーテル結合等で置換された基の一部がエポキシ基で置換された基を示し、Rはアルキル基であり、Yはメトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基を示す。]
前記ポリマーとしては、そのMwが、好ましくは3,000以上、より好ましくは5,000以上、好ましくは50,000以下、より好ましくは30,000以下の化合物が挙げられる。
成分(C)の含有量が前記範囲にあると、塗装作業性に優れ、常温硬化可能な乾燥性に優れる組成物を容易に得ることができ、耐候性に優れる塗膜を容易に形成することができる。
成分(D)は、成分(C)およびエポキシ基含有アクリル樹脂以外のエポキシ樹脂であれば特に制限されない。該エポキシ基含有アクリル樹脂としては、下記成分(F)が挙げられる。
成分(D)を成分(A)~(C)または成分(AB)および(C)とともに用いることで、従来の組成物が有していた良好な耐候性を維持したまま、エポキシ樹脂系下塗り塗膜に対する付着性および旧塗膜と新塗膜との付着性を大幅に改善することができる。特に、成分(C)と成分(D)とを併用することで、耐候性および硬化性にバランスよく優れる塗膜を容易に形成することができる。
本組成物に用いる成分(D)は、1種でもよく、2種以上でもよい。
成分(D)としては、分子内に2個以上のエポキシ基を含むポリマーあるいはオリゴマー、及びそのエポキシ基の開環反応によって生成するポリマーあるいはオリゴマー等であることが好ましく、例えば、ビスフェノール型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等が挙げられる。
これらの中でも、エポキシ樹脂系下塗り塗膜に対する付着性および旧塗膜と新塗膜との付着性に優れる塗膜を容易に形成することができる等の点から、ビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましく、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂がより好ましく、ビスフェノールA型エポキシ樹脂が特に好ましい。
該ビスフェノールA型ジグリシジルエーテル類としては、例えば、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールAポリプロピレンオキシドジグリシジルエーテル、ビスフェノールAエチレンオキシドジグリシジルエーテルが挙げられる。
なお、エポキシ当量は、JIS K 7236:2001に基づいて算出される。
該市販品としては、常温(15~25℃の温度、以下同様。)で液状のものとして、「E-028」(大竹明新化学(株)製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量180~190、不揮発分100質量%)、「jER 807」(三菱化学(株)製、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ当量160~175、不揮発分100質量%)、「E-028-90X」(大竹明新化学(株)製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂のキシレン溶液(828タイプエポキシ樹脂溶液、エポキシ当量200~210、不揮発分90質量%)等が挙げられる。常温で半固形状のものとして、「jER 834」(三菱化学(株)製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量230~270、不揮発分100質量%)、「E-834-85X」(大竹明新化学(株)製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂のキシレン溶液(834タイプエポキシ樹脂溶液、エポキシ当量270~320、不揮発分85質量%)等が挙げられる。常温で固形状のものとして、「jER 1001」(三菱化学(株)製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量450~500、不揮発分100質量%)、「E-001-75」(大竹明新化学(株)製、ビスフェノールA型エポキシ樹脂のキシレン溶液(1001タイプエポキシ樹脂溶液)、エポキシ当量600~660、不揮発分75質量%)等が挙げられる。
成分(D)の含有量が前記範囲にあると、耐候性に優れながらも、エポキシ樹脂系下塗り塗膜に対する付着性および旧塗膜と新塗膜との付着性により優れる塗膜を容易に形成することができる。
成分(C)と成分(D)の含有量の比が前記範囲にあると、良好な耐候性を維持しながら、エポキシ樹脂系下塗り塗膜に対する付着性および旧塗膜と新塗膜との付着性により優れる塗膜を容易に形成することができる。
本組成物は、本発明の効果を損なわない範囲において、必要に応じて、前記成分(A)~(D)以外のその他の成分、例えば、シリコーン樹脂(E)、エポキシ基含有アクリル樹脂(F)、顔料、分散剤、消泡剤、レベリング剤、増粘剤、タレ止め剤(沈降防止剤)、硬化促進剤、光安定剤、光吸収剤(例:紫外線吸収剤)、有機溶剤を含有してもよい。
これらのその他の成分はそれぞれ、1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
前記その他の成分は、主剤に配合してもよく、硬化剤に配合してもよい。
フッ素樹脂を用いる場合、常温硬化性の塗料組成物とするには、イソシアネート基を有する化合物を用いることが通常であるが、本組成物によれば、成分(B2)を用いた場合であっても、イソシアネート基を有する化合物を含まない常温硬化性の塗料組成物とすることができる。
なお、イソシアネート基を有する化合物を実質的に含まないとは、本組成物の不揮発分100質量%中のイソシアネート基を有する化合物の含有量が0.001質量%以下であることをいう。
前記成分(E)は、シロキサン結合を有する樹脂であり、エポキシ基を含まない樹脂であれば特に制限されず、直鎖状でも、分岐状であってもよい。
本組成物が成分(E)を含有すると、耐候性、塗膜硬度および耐薬品性により優れる塗膜を容易に形成することができる傾向にある。
前記R1およびR2における炭素数6~8のアリール基は、芳香環上にアルキル基等の置換基を有する基であってもよく、例えば、フェニル基、メチルフェニル基、ジメチルフェニル基が挙げられる。
前記R1における炭素数1~8のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、フェノキシ基が挙げられる。
前記R1およびR2におけるエポキシ基以外の反応性基としては、例えば、アミノ基、カルボキシ基が挙げられる。
前記繰り返し数nは、成分(E)のMwが前記範囲となるように選択されることが好ましい。
Mwが前記範囲の上限を超える成分(E)は、粘度が高いため、取り扱い性を考慮した場合、このような成分(E)を含む本組成物の粘度を下げるために、後述する有機溶剤等による希釈が必要となる場合が多い。この結果、本組成物中の溶剤分が増加することとなり、本組成物中のVOC(Volatile Organic Compounds/揮発性有機化合物)を低減できない場合がある。
前記成分(F)としては、成分(A)~(E)以外の樹脂であり、1分子中に少なくとも1つのエポキシ基を有するアクリル樹脂であれば特に制限さない。
本組成物が成分(F)を含有すると、柔軟性(耐屈曲性)、光沢により優れる塗膜を容易に形成することができる傾向にある。
本組成物が、成分(A)および(B)を含有する主剤と、成分(C)および(D)を含有する硬化剤とを含む二成分型の組成物である場合、成分(F)は、硬化剤に配合することが好ましい。
また、成分(F)は、エポキシ基不含不飽和単量体をラジカル(共)重合(但し、少なくとも1つは、(メタ)アクリロイル基を有する化合物を用いる)させた後、最終的に得られる樹脂がエポキシ基を有するように変性などを行ってもよい。
成分(F)は、常法により合成することができる。
エポキシ基含有不飽和単量体は、1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
これらの中でも、メチル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、スチレンを用いることが好ましい。
エポキシ基不含不飽和単量体は、1種を用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
顔料としては、体質顔料、着色顔料等が挙げられ、有機系、無機系の何れであってもよい。
本組成物が主剤と硬化剤とを含む多成分型の組成物である場合、顔料は主剤および硬化剤のどちらか一方に配合してもよく、または、両方に配合してもよく、これら以外の第3剤に配合してもよいが、本組成物が、成分(A)および(B)を含有する主剤と、成分(C)および(D)を含有する硬化剤とを含む二成分型の組成物である場合、顔料は主剤に配合することが好ましい。
前記体質顔料としては、例えば、タルク、マイカ、硫酸バリウム(沈降性硫酸バリウムや簸性硫酸バリウムを含む)、(カリ)長石、カオリン、アルミナホワイト、クレー、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、ドロマイト、シリカ、ガラスフレーク、プラスチックフレークが挙げられる。特に、タルク、シリカ、(沈降性)硫酸バリウム、(カリ)長石、マイカが好ましい。
前記着色顔料としては、例えば、従来公知の、カーボンブラック、二酸化チタン(チタン白)、酸化鉄(弁柄)、黄色酸化鉄、群青、アルミニウムフレーク、鱗片状酸化鉄、ステンレスフレーク等の無機顔料、シアニンブルー、シアニングリーン等の有機顔料を用いることができる。特に、チタン白、カーボンブラック、弁柄が好ましい。
前記タレ止め剤(沈降防止剤)としては、Al、Ca、Znのステアレート塩、レシチン塩、アルキルスルホン酸塩などの有機粘土系ワックス、ポリエチレンワックス、アマイドワックス、水添ヒマシ油ワックス、合成微粉シリカ、酸化ポリエチレン系ワックス等、従来公知のものを使用できるが、中でも、アマイドワックス、合成微粉シリカ、酸化ポリエチレン系ワックスおよび有機粘土系ワックスが好ましい。
前記光安定剤としては特に制限されず、ヒンダードアミン系等の従来公知の光安定剤が挙げられる。
前記ヒンダードアミン系の光安定剤としては、例えば、ビス(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)セバケート、メチル(1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル)セバケート、2,4-ビス[N-ブチル-N-(1-シクロヘキシルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン-4-イル)アミノ]-6-(2-ヒドロキシエチルアミン)-1,3,5-トリアジン、デカン二酸ビス(2,2,6,6-テトラメチル-1-(オクチルオキシ)-4-ピペリジニル)エステルが挙げられる。
前記光安定剤としては市販品を用いてもよく、該市販品としては、例えば、「TINUVIN 292」、「TINUVIN 144」、「TINUVIN 123」(以上BASF社製)が挙げられる。
前記有機溶剤としては、特に限定されないが、例えば、トルエン、キシレン、「イプゾール100」(出光興産(株)製)、「スワゾール1000」(丸善石油化学(株)製)、「ソルベッソ100」、「ソルベッソ150」(エクソンモービル社製)、「LAWS」(シェル社製)等の芳香族炭化水素系溶剤、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤、酢酸ブチル等のエステル系溶剤、イソプロパノール、ベンジルアルコール等のアルコール系溶剤、ミネラルスピリット、n-ヘキサン、n-オクタン、2,2,2-トリメチルペンタン、イソオクタン、n-ノナン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶剤が挙げられる。
前記主剤および硬化剤等は、これらの剤に配合する各成分を混合(混練)することで、調製することができる。この混合(混練)の際には、各成分を一度に添加・混合してもよく、複数回に分けて添加・混合してもよい。また、季節、環境等に応じて加温、冷却等しながら混合してもよい。
本組成物は、これら主剤、硬化剤および必要に応じて用いられる他の剤(例:第3剤)を混合(混練)することで、調製することができる。
前記混合(混練)の際には、従来公知の混合機、分散機、攪拌機等を使用でき、例えば、混合・分散ミル、モルタルミキサー、ロール、ペイントシェーカー、ホモジナイザーが挙げられる。
本発明の一実施形態に係る塗膜(以下「本塗膜」ともいう。)は、前記本組成物を用いて形成され、本発明の一実施形態に係る塗膜付き被塗物(以下「本塗膜付き被塗物」ともいう。)は、本塗膜と被塗物とを含む積層体である。このような、本塗膜付き被塗物は、例えば、下記工程[1]および[2]を含む方法で製造することができる。
工程[1]:本組成物を被塗物に塗装する工程
工程[2]:塗装された本組成物を乾燥させて塗膜を形成する工程
つまり、前記本塗膜付き被塗物は、基材、エポキシ樹脂系下塗り塗膜、および、本塗膜をこの順で含む、積層塗膜付き基材であることが好ましい。このような積層塗膜付き基材は、例えば、下記工程[1']および[2']を含む方法で製造することができる。
工程[1']:本組成物を、エポキシ樹脂系下塗り塗膜が形成された基材に塗装する工程(好ましくは、基材に、下記エポキシ塗料を塗装し、塗装された該塗料を乾燥(硬化)させてエポキシ樹脂系下塗り塗膜を形成し、形成したエポキシ樹脂系下塗り塗膜上に、本組成物を塗装する工程である)
工程[2']:塗装された本組成物を乾燥させて塗膜を形成する工程
前記エポキシ樹脂系下塗り塗膜の厚さも特に制限ないが、通常50~500μm、好ましくは100~350μmである。
このような塗装の際には、得られる塗膜の乾燥膜厚が前記範囲となるように塗装することが好ましい。
なお、本組成物や下記エポキシ塗料を塗装する前に、必要により被塗物(基材)の表面処理を行ってもよく、具体的には、塗装予定の被塗物(基材)表面に既に発生・付着している錆、油脂、水分、塵埃などの被塗物(基材)表面の付着物を清掃・除去してもよく、また、被塗物(基材)の材質に応じてシーラー、バインダー、プライマー等を予め塗布してもよい。
すなわち、前記被塗物や基材としては、シーラー、バインダー、プライマー等で塗装された被塗物や基材も含まれる。
ここで、2回以上塗りとは、例えば、被塗物に対して前記工程[1]および[2]を経て、乾燥塗膜を形成する工程を少なくとも1回行なった後、該工程で得られた乾燥塗膜上に対し、さらに前記工程[1]および[2]を経て乾燥塗膜を形成する方法である。
乾燥時間は、塗膜の乾燥方法によって異なり、常温乾燥の場合、通常1日~7日、好ましくは1日~3日である。
前記エポキシ樹脂系下塗り塗膜は、エポキシ樹脂系塗料組成物(「エポキシ塗料」ともいう。)から形成される塗膜である。該エポキシ塗料としては特に制限されず、従来公知のエポキシ樹脂系塗料組成物を用いることができるが、該塗料から形成されるエポキシ樹脂系下塗り塗膜の防食性および基材との密着性等の点から、下記エポキシ樹脂(p)およびエポキシ樹脂用硬化剤(q)を含有することが好ましい。
前記エポキシ樹脂(p)としては、特に制限されないが、分子内に2個以上のエポキシ基を有するポリマーまたはオリゴマー、およびそのエポキシ基が開環反応したポリマーまたはオリゴマー等が挙げられる。このようなエポキシ樹脂としては、例えば、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、ビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾール型エポキシ樹脂、ジシクロペンタジエン型エポキシ樹脂、脂肪族型エポキシ樹脂、脂環族型エポキシ樹脂、脂肪酸変性エポキシ樹脂が挙げられる。
エポキシ樹脂(p)は、1種単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
エポキシ樹脂用硬化剤(q)としては特に制限されないが、具体的には、アミン硬化剤および酸無水物系硬化剤が挙げられ、アミン硬化剤が好ましい。
アミン硬化剤としては、例えば、脂肪族系アミン硬化剤、脂環族系アミン硬化剤、芳香族系アミン硬化剤、複素環系アミン硬化剤、ポリエーテルジアミン等のその他のアミン硬化剤、これらアミン硬化剤の変性物(例:ポリアミド、ポリアミドアミン[ポリアミド樹脂]、エポキシ化合物とのアミンアダクト、マンニッヒ化合物[例:マンニッヒ変性ポリアミドアミン]、マイケル付加物、ケチミン、アルジミン、フェナルカミン)が挙げられる。
該アミン硬化剤の具体例としては、例えば、特開2018-44162号公報に記載の硬化剤が挙げられる。
硬化剤(q)は、1種単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
エポキシ塗料は、エポキシ樹脂(p)および硬化剤(q)以外に、硬化促進剤、顔料、タレ止め剤(沈降防止剤)、消泡剤および溶剤等の添加剤を含んでいてもよく、価格および得られる塗膜の基材への密着性の観点から、顔料を含有することが好ましい。
該添加剤としては、前記本組成物におけるその他の成分の欄に記載の成分と同様の成分を用いることができる。
これら添加剤は、それぞれ、1種単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
反応器内に、溶剤としてキシレン41.5質量部を仕込み、窒素気流下で110℃まで昇温した。その後、モノマー成分の混合液(スチレン:38.0質量部、n-ブチルメタクリレート:37.0質量部、n-ブチルアクリレート:15.0質量部、および、ジメチルアミノエチルメタクリレート:10.0質量部)100質量部と、開始剤である2,2'-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)4.2質量部との混合液を、前記反応器の温度を110℃に維持しながら、該反応器に3時間かけて滴下した。滴下後、同温度で2時間保温することで、3級アミノ基含有アクリル樹脂を合成した。
反応器内に、溶剤としてキシレン29.4質量部およびn-ブタノール12.6質量部を仕込み、窒素気流下で115℃まで昇温した。その後、モノマー成分の混合液(スチレン:38.0質量部、メチルメタクリレート:5.0質量部、n-ブチルアクリレート:50.0質量部、および、メタクリル酸:7.0質量部)100質量部と、開始剤としてt-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート3.0質量部およびt-ブチルパーオキシベンゾエート0.8質量部の混合液とを、前記反応器の温度を115℃に維持しながら、該反応器に4時間かけて滴下した。滴下後、同温度で4時間保温することで、カルボキシ基含有アクリル樹脂を合成した。
反応器内に、溶剤としてキシレン42.0質量部を仕込み、窒素気流下で120℃まで昇温した。その後、モノマー成分の混合液(スチレン:35.0質量部、メチルメタクリレート:20.5質量部、n-ブチルアクリレート:29.5質量部、および、グリシジルメタクリレート:15.0質量部)100質量部と、開始剤として2,2'-アゾビス(2-メチルブチロニトリル)5.0質量部との混合液を、前記反応器の温度を120℃に維持しながら、該反応器に3時間かけて滴下した。次いで、反応容器内にt-ブチルパーオキシ-2-エチルヘキサノエート0.5質量部を加え、同温度で2時間保温することで、エポキシ基含有アクリル樹脂を合成した。
下記実施例および比較例で用いた原材料の標準ポリスチレン換算のMwを、GPCを用いて下記条件で測定した。測定条件は以下の通りである。
・GPC条件
・装置:「Alliance 2695」(Waters社製)
・カラム:「TSKgel SuperH4000」1本と「TSKgel SuperH2000」2本を連結(いずれも東ソー(株)製、内径6mm×長さ15cm)
・溶離液:テトラヒドロフラン99%(Stabilized whith BHT)
・流速:0.6ml/min
・検出器:「RI-104」(Shodex社製)
・カラム恒温槽温度:40℃
・標準物質:標準ポリスチレン
・サンプル調製法:下記実施例および比較例で用いた原材料をサンプル管に量り取り、テトラヒドロフランを加えて約100倍に希釈
下記実施例および比較例で用いた原材料のガラス転移温度(Tg)は、前記Foxの式により算出した。
ポリ容器に、表1および2に記載の主剤を構成する各成分を、表1および2に記載の量(数値)に従って入れ、ハイスピードディスパーを用いて攪拌した後、適量のガラスビーズを入れ、ペイントシェーカーで2時間分散させた。次いで、ガラスビーズを取り除くことで、主剤を調製した。
また、容器に、表1および2に記載の硬化剤を構成する各成分を、表1および2に記載の量(数値)に従って加え、ハイスピードディスパーを用いて十分に分散させることで硬化剤を調製した。
塗装する際に、調製した主剤および硬化剤を混合し、塗料組成物を調製した。
表1および2中の各成分の数値は、それぞれ質量部を示す。なお、表1および2に記載の各成分の説明を表3に示す。
寸法が150mm×70mm×1.6mm(厚)のブラスト処理された鋼板を用意した。
この鋼板の表面に、バンノー1500(中国塗料(株)製)を、エアスプレーを用いて、乾燥膜厚が200μmになるように塗装し、23℃にて1日間乾燥させることで下塗り塗膜を形成した。
下塗り塗膜を形成した鋼板を、60日間屋外曝露した。屋外曝露後の下塗り塗膜表面の付着物を乾燥した筆で取り除き、付着物を取り除いた下塗り塗膜上に、実施例および比較例の各塗料組成物を、アプリケーター(隙間:0.3mm)を用いて塗装し、23℃にて7日間乾燥させることで、上塗り塗膜付き鋼板(試験板)を作製した。
作製した試験板を、6カ月間屋外曝露し、屋外曝露後の試験板上の塗膜に、クロスカット(1マスの大きさ:2mm×2mm、合計マス数:25マス)を、下塗り塗膜に届く深さで入れ、JIS K 5600-5-6:1999「付着性(クロスカット法)」に準拠して、下塗り塗膜と上塗り塗膜との付着性を評価した。該評価は、前記25マスの面積の合計100%に対する、下塗り塗膜からの上塗り塗膜の剥離箇所の面積の合計の割合(剥離面積%)とした。剥離箇所の面積の割合が少ないほど、下塗り塗膜に対する付着性に優れることを示す。結果を表1および2に示す。
寸法が150mm×70mm×0.8mm(厚)のアロジン処理したアルミ板を用意した。このアルミ板の表面に、実施例および比較例の各塗料組成物を、アプリケーター(隙間:0.3mm)を用いて塗装し、23℃で7日間乾燥して耐候性試験板を作製した。
作製した耐候性試験板に対し、スーパーキセノンウェザーメーター SX75(スガ試験機(株)製)を用いて、1500時間の耐候性試験を行った。
その後、光沢計(型式:BYK-Gardner社製)を用いて、耐候性試験後の塗膜表面の垂直方向から60°の角度で入射させた光の反射率(60°光沢)を測定し、耐候性試験を実施する前の塗膜の60°光沢の値に対する光沢保持率(%)を算出した。この光沢保持率の値を基に、塗膜の耐候性を評価した。光沢保持率が高いほど、塗膜の耐候性に優れることを示す。結果を表1および2に示す。
寸法が150mm×70mm×1.6mm(厚)のブラスト処理された鋼板を用意した。
この鋼板の表面に、バンノー1500(中国塗料(株)製)を、エアスプレーを用いて、乾燥膜厚が200μmになるように塗装し、23℃にて1日間乾燥させることで下塗り塗膜を形成した。
該下塗り塗膜上に、実施例および比較例の各塗料組成物を、エアスプレーを用いて、乾燥膜厚が50μmとなるように塗装し、23℃にて1日間乾燥させることで上塗り塗膜を形成した。
上塗り塗膜を形成した鋼板を、1年間屋外曝露した。屋外曝露後の上塗り塗膜表面を水道水で洗い、室温で乾燥させることで旧塗膜付き鋼板を作製した。
次いで、作製した旧塗膜付き鋼板の旧塗膜上に、該旧塗膜を形成する際に使用した塗料組成物と同じ塗料組成物を、アプリケーター(隙間:0.3mm)を用いて塗装し、23℃にて7日間乾燥させることで、新塗膜付き鋼板(試験板)を作製した。
作製した試験板を、6カ月間屋外曝露し、屋外曝露後の試験板上の塗膜に、クロスカット(1マスの大きさ:2mm×2mm、合計マス数:25マス)を、下塗り塗膜に届く深さで入れ、JIS K 5600-5-6:1999「付着性(クロスカット法)」に準拠して、旧塗膜と新塗膜との付着性を評価した。該評価は、前記25マスの面積の合計100%に対する、旧塗膜からの新塗膜の剥離箇所の面積の合計の割合(剥離面積%)とした。剥離箇所の面積の割合が少ないほど、旧塗膜上への再塗装性に優れることを示す。結果を表1および2に示す。
寸法が150mm×70mm×1.6mm(厚)のブラスト処理された鋼板を用意した。
この鋼板の表面に、バンノー1500(中国塗料(株)製)を、エアスプレーを用いて、乾燥膜厚が200μmになるように塗装し、23℃にて1日間乾燥させることで下塗り塗膜を形成した。
該下塗り塗膜上に、実施例および比較例の各塗料組成物を、エアスプレーを用いて、乾燥膜厚が50μmとなるように塗装し、23℃にて7日間乾燥させることで上塗り塗膜を形成した。
その後、JIS K 5600-5-4:1999「引っかき硬度(鉛筆法)」に準拠して、上塗り塗膜の硬度を測定し、上塗り塗膜の硬度を評価した。結果を表1および2に示す。
Claims (7)
- 3級アミノ基含有アクリル樹脂(A)とカルボキシ基含有樹脂(B)とを含み、または、
3級アミノ基およびカルボキシ基含有アクリル樹脂(AB)を含み、かつ、
エポキシ基含有シラン化合物(C)およびエポキシ基含有アクリル樹脂以外のエポキシ樹脂(D)を含み、
前記エポキシ樹脂(D)が、ビスフェノール型エポキシ樹脂である、
塗料組成物。 - 前記エポキシ基含有シラン化合物(C)の含有量と、前記エポキシ樹脂(D)の含有量との比(シラン化合物(C)の含有量:エポキシ樹脂(D)の含有量)が、1:7~7:1である、請求項1に記載の塗料組成物。
- さらにシリコーン樹脂(E)を含有する、請求項1に記載の塗料組成物。
- エポキシ樹脂系下塗り塗膜上に塗装される、請求項1に記載の塗料組成物。
- 請求項1~4の何れか1項に記載の塗料組成物より形成された塗膜。
- 基材、エポキシ樹脂系下塗り塗膜、および、請求項5に記載の塗膜をこの順で含む、積層塗膜付き基材。
- 下記工程[1]および[2]を含む、積層塗膜付き基材の製造方法。
[1]請求項1~4の何れか1項に記載の塗料組成物を、エポキシ樹脂系下塗り塗膜が形成された基材に塗装する工程
[2]塗装された塗料組成物を乾燥させて塗膜を形成する工程
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