JP7348530B2 - 光輝性塗料組成物 - Google Patents
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Description
様々な外観を表現するために、光輝性塗料中の光輝性顔料の量、大きさ、色等を変化させる、異なる光輝性顔料を併用する等の手段が用いられるが、形成される塗膜の外観はどうしても均一な外観という範疇から抜け出すことができなかった。
〔1〕複数の乾燥ゲル状粒子と、前記複数の乾燥ゲル状粒子を覆い、樹脂を含む外相と、前記外相に分散された光輝性顔料とを含み、
前記複数の乾燥ゲル状粒子の平均厚さが10μm以上である、塗膜。
〔2〕前記塗膜の外相の最大厚さと最小厚さとの差が20μm以上である、前記〔1〕の塗膜。
〔3〕前記塗膜の上からCCDマイクロスコープにより、前記塗膜の表面の無作為に選択される0.01mm2の領域50箇所を観察し、各領域内に存在する前記光輝性顔料の数を数えたときに、前記光輝性顔料の数が5個以上の領域と、前記光輝性顔料の数が1個以下の領域とが存在する、前記〔1〕又は〔2〕の塗膜。
〔4〕複数のゲル状粒子と、樹脂エマルションを含む外相成分と、光輝性顔料とを含み、
前記複数のゲル状粒子の平均粒子径が0.1mmより大きい、光輝性塗料組成物。
〔5〕前記複数のゲル状粒子と前記外相成分との合計質量に対する前記複数のゲル状粒子の合計質量の割合が、10~60質量%である、前記〔4〕の光輝性塗料組成物。
本発明の塗膜の形成方法によれば、1回の塗装でも濃淡のある光輝感を有する塗膜を形成できる。
塗膜2は、複数の乾燥ゲル状粒子21と、外相23と、光輝性顔料25とを含む。塗膜2は、体質顔料をさらに含んでいてもよい。
塗膜2において、複数の乾燥ゲル状粒子21は、塗膜2全体に分散配置されている。塗膜2内には、2以上の乾燥ゲル状粒子21が塗膜2の厚さ方向に重なった部分が存在している。外相23は、複数の乾燥ゲル状粒子21を覆っている。光輝性顔料25は、外相23に分散されている。塗膜2の表面は、複数の乾燥ゲル状粒子21それぞれに対応する部分が突出した凹凸面となっている。
塗膜2は、典型的には、複数のゲル状粒子と、樹脂エマルションを含む外相成分と、光輝性顔料とを含む光輝性塗料組成物から形成される。光輝性塗料組成物については後で詳しく説明する。
乾燥ゲル状粒子21は、ゲル状粒子の乾燥物である。ゲル状粒子については後で詳しく説明する。
乾燥ゲル状粒子21は、着色顔料、体質顔料、光輝性顔料等の顔料を含んでいてもよく、含まなくてもよい。乾燥ゲル状粒子21が透明ないし半透明であれば、光輝感の濃淡の度合いが滑らかなものとなり、不透明であれば、濃淡がはっきりする。乾燥ゲル状粒子21が半透明であって光輝性顔料を含む場合は、乾燥ゲル状粒子21中の光輝性顔料が外相23に分散された光輝性顔料25と比較して霞んで見えるため、塗膜2の意匠性が向上する。
乾燥ゲル状粒子21の平均厚さは、塗膜2の断面をCCD(Charge Coupled Device)マイクロスコープにより観察し、断面の画像から無作為に選択される10個の乾燥ゲル状粒子21について、塗膜2の厚さ方向(図1中の上下方向)の最大径を測定し、それらの値を平均した値である。
乾燥ゲル状粒子21の平均厚さは、塗膜2を形成する光輝性塗料組成物中の複数のゲル状粒子の平均粒子径、構成成分、製造方法、光輝性塗料組成物の塗布方法等により調整できる。
外相23は、塗膜2を構成する成分のうち、乾燥ゲル状粒子21、光輝性顔料25及び任意の体質顔料を除いた成分であり、少なくとも樹脂を含む。
外相23は、必要に応じて、添加剤をさらに含んでいてもよい。
光輝性顔料25としては、特に制限はなく、公知の光輝性顔料を使用できる。光輝性顔料25の例としては、マイカ顔料、パール顔料、アルミニウム顔料、その他の金属粉が挙げられる。
光輝性顔料25の平均粒子径は、通常、1~100μm程度である。
光輝性顔料25の平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置により測定される。
体質顔料は、塗料に用いられる無彩色顔料の総称である。体質顔料としては、例えば、タルク、カオリン、硫酸バリウム、含水ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、珪砂等が挙げられる。体質顔料は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
ここで、外相23の厚さとは、塗膜2の厚さ方向において乾燥ゲル状粒子21が存在している箇所については、塗膜2の厚さ方向において塗膜2の表面から乾燥ゲル状粒子21までの距離を示す。乾燥ゲル状粒子21が存在していない箇所(例えば、塗膜2の厚さ方向と直交する方向において隣り合う乾燥ゲル状粒子21同士が離間している箇所)については、塗膜2の厚さ方向において塗膜2の表面から基材1まで距離を示す。
外相23の最小厚さ及び最大厚さは、塗膜2の断面をCCDマイクロスコープにより観察することにより測定される。
光輝性顔料25の数が5個以上の領域は、光輝性顔料25の数が11個以上の領域を含むことが好ましく、光輝性顔料25の数が11個以上25個以下の領域を含むことがより好ましい。光輝性顔料25の数が5個以上10個以下の領域を含んでいてもよく、光輝性顔料25の数が26個以上の領域を含んでいてもよい。
光輝性顔料25の数が1個以下の領域における光輝性顔料25の数は0個であってもよい。
50個の領域のなかに、光輝性顔料25の数が2個以上4個以下の領域が存在していてもよい。
光輝性顔料25の数が5個以上の領域の数は、5~30個が好ましく、10~30個がより好ましい。
光輝性顔料25の数が11個以上26個以下の領域の数は、5~20個が好ましく、10~20個がより好ましい。
光輝性顔料25の数が26個以上の領域の数は、0~10個が好ましく、0~5個がより好ましい。
塗膜2の形成に用いられる光輝性塗料組成物は、複数のゲル状粒子と、樹脂エマルションを含む外相成分と、光輝性顔料とを含む。
光輝性塗料組成物は、必要に応じて、体質顔料をさらに含んでいてもよい。
光輝性顔料及び体質顔料は前記したとおりである。
ゲル状粒子としては、例えば、樹脂エマルション及び親水性コロイド形成物質を含む液滴と、液滴の表面を覆うゲル化膜とを有するものが挙げられる。かかるゲル状粒子は、詳しくは後述するが、簡易な工程で製造することができる。
樹脂エマルションに含まれる樹脂としては、塗料用樹脂として使用できるものであれば特に種類は問わない。樹脂の例としては、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂、ポリスチレン、アクリロニトリル、ベオバ(分岐脂肪酸ビニルエステル)、天然ゴム、合成ゴム、及びこれらの共重合体(例えば、アクリル・スチレン共重合体)が挙げられる。これらの樹脂は1種を単独で用いてもよく2種以上を組み合わせて用いてもよい。
樹脂エマルションに含まれる分散媒は、水が好ましい。
樹脂エマルションしては、一般に市販されている樹脂エマルションを使用することができる。
親水性コロイド形成物質としては、例えば、セルロース誘導体、ポリエチレンオキサイド、ポリビニルアルコール、天然高分子(カゼイン、デンプン、ガラクトマンノン、グアルゴム、ローカストビーンゴム等)等を含有する水溶液が挙げられる。親水性コロイド形成物質は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
親水性コロイド形成物質としては、グアルゴムの水溶液が好ましい。
光輝性塗料組成物中のゲル状粒子の平均粒子径は、光輝性塗料組成物から無作為に選択される50個のゲル状粒子について、CCDマイクロスコープを用いて最大径を測定し、それらの測定値を平均した値である。
外相成分は、光輝性塗料組成物を構成する成分のうち、ゲル状粒子、光輝性顔料及び体質顔料を除いた成分であり、少なくとも樹脂エマルションを含む。
外相成分は、必要に応じて、添加剤、水をさらに含んでいてもよい。
樹脂としては、前記した外相23における樹脂と同様のものが挙げられる。
樹脂エマルションに含まれる分散媒は、水が好ましい。
樹脂エマルションしては、一般に市販されている樹脂エマルションを使用することができる。
ゲル状粒子比率が前記下限値未満であると、光輝性塗料組成物から形成される塗膜において乾燥ゲル状粒子の上側表面と乾燥ゲル粒子間に存在する光輝性顔料の比率が相対的に小さくなるため光輝感の濃淡が出にくくなるおそれがある。また、下地を隠蔽するために塗膜の厚さが過大となり作業性が悪くなるおそれがある。
ゲル状粒子比率が前記上限値を超えると、乾燥前の塗膜においてゲル状粒子同士が密集して隣り合うことになり、光輝性顔料が分散された外相成分がゲル状粒子間に存在する量が少なくなり、光輝感の濃淡が出にくくなるおそれがある。また、外相成分の比率が少ないことで、乾燥前の塗膜表面が平滑にならず、ゲル状粒子表面に均等な厚さで外相成分が存在することになり、光輝感の濃淡が出にくくなるおそれがある。
光輝性塗料組成物は、例えば、ゲル状粒子の分散液と、樹脂エマルションと、光輝性顔料とを混合することにより製造できる。このとき、必要に応じて、添加剤、体質顔料、水等を混合してもよい。
まず、樹脂エマルションと親水性コロイド形成物質の水溶液とを混合し、エマルション塗料を調製する。親水性コロイド形成物質の水溶液の濃度は、0.5質量%以上7質量%以下が好ましく、1.0質量%以上5質量%以下がより好ましい。このとき、必要に応じて、顔料、他の添加剤、水等を混合してもよい。
次いで、ゲル化剤と水と、必要に応じて親水性コロイド形成物質とを混合したゲル化剤水溶液を調製する。ゲル化剤水溶液の濃度は0.05質量%以上5質量%以下が好ましく、0.1質量%以上3質量%以下がより好ましい。ゲル化剤水溶液におけるゲル化剤の含有量を上記範囲内とすることにより、安定してゲル化膜が得られる。
次いで、ゲル化剤水溶液を分散機で撹拌しながら、ゲル化剤水溶液にエマルション塗料を添加する。
エマルション塗料をゲル化剤水溶液中で撹拌すると、エマルション塗料に含まれる親水性コロイド形成物質と、ゲル化剤水溶液に含まれるゲル化剤とが反応し、架橋することで三次元的網状組織(ゲル化膜)を形成する。また、エマルション塗料は、ゲル化剤との反応によって凝集しながら、撹拌により細分化される。細分化の過程においても、継続的に親水性コロイド形成物質とゲル化剤とが反応し、三次元的網状組織(ゲル化膜)を形成する。これにより、エマルション塗料からなる液滴がゲル化膜で被覆されたゲル状粒子の分散液を得ることができる。
このように、親水性コロイド形成物質とゲル化剤とが反応しながら、エマルション塗料の凝集体が細分化されることにより、ゲル化剤水溶液にゲル状粒子が分散した分散液が得られる。
塗膜2は、例えば、前記した光輝性塗料組成物を基材1上に塗布し、乾燥することにより形成できる。
光輝性塗料組成物の塗布量(乾燥前)は、200~1200g/m2が好ましく、250~1000g/m2がより好ましい。塗布量が前記下限値以上であれば、塗膜性能が良好で、前記上限値以下であれば、塗装作業性が良好である。
未乾燥塗膜2Aにおいて、複数のゲル状粒子21Aは、未乾燥塗膜2A全体に分散配置されている。複数のゲル状粒子21Aの周囲(複数のゲル状粒子21Aの上面、複数の乾燥ゲル状粒子21の間、複数のゲル状粒子21Aと基材1との間等)は外相成分23Aで覆われている。光輝性顔料25は外相成分23Aに分散されている。未乾燥塗膜2Aの表面は、平滑になっている。
ゲル状粒子21Aの平均厚さは、CCDマイクロスコープを用いて測定し、それらの測定値を平均することにより求められる。
乾燥は、常温乾燥でも加熱乾燥でもよい。乾燥温度は、光輝性塗料組成物中の媒体(水等)を除去できればよく、例えば5~90℃である。乾燥時間は、乾燥温度によっても異なるが、例えば5分間~48時間である。
濃淡のある光輝感を有する塗膜が得られる理由は以下のように考えられる。
光輝性塗料組成物を塗布して形成される未乾燥塗膜2Aにおいては、光輝性顔料25が分散された外相成分23Aの厚さが、ゲル状粒子21Aの上側では薄く、水平方向に隣り合うゲル状粒子21Aの間(特に水平方向に隣り合うゲル状粒子21Aが接していない部分)では厚くなっている。そのため、上面視において、水平方向に隣り合うゲル状粒子21Aの間に存在する光輝性顔料25の数が、ゲル状粒子21Aの上側に存在する光輝性顔料25の数よりも多くなる。上面視における光輝性顔料25の位置は乾燥の前後でほとんど変化しない。そのため、乾燥後の塗膜2においても、水平方向に隣り合う乾燥ゲル状粒子21の間に存在する光輝性顔料25の数が、乾燥ゲル状粒子21の上側に存在する光輝性顔料25の数よりも多くなり、光輝感の濃淡が形成される。
乾燥ゲル状粒子21の厚さが厚いほど、濃淡の差が大きくなる。乾燥ゲル状粒子21の平均厚さが10μm以上であれば、充分な光輝感の濃淡の差が得られる。
特に、乾燥した外相成分23A(外相23)の最小厚さと最大厚さとの差が20μm以上であれば、光輝性顔料25による光輝感の濃淡の差がより良く形成される。
例えば、基材1の表面に、防水性向上、プライマー、意匠性等の目的で、下塗り塗膜が設けられていてもよい。
下塗り塗膜は、典型的には、バインダ樹脂と着色顔料とを含む。下塗り塗膜は、必要に応じて、増粘剤、分散剤、消泡剤、防腐剤、レベリング剤、難燃剤等の添加剤をさらに含んでいてもよい。
下塗り塗膜は、例えば、基材1上に、バインダ樹脂と着色顔料とを含む塗料(下塗り塗料)を塗装することにより形成できる。塗装方法に特に制限はなく、例えば、刷毛、こて、ローラー、スプレー等の公知の塗装手段を用いて塗装できる。
アクリル・スチレン系樹脂エマルション:大日本インキ化学工業社製、商品名「ボンコートEC-888」、樹脂分50%。
非イオン性グアルガム誘導体の1.5%水溶液:SteinHall&Co.製、商品名「Jaguar J2S1」。
黒顔料:大日精化社製、商品名「ダイピロキサイド Black9596」。
青顔料:大日精化社製、商品名「ダイピロキサイド Blue9410」。
アニオン性高分子分散剤:日本アクリル化学社製、商品名「オロタン731」、不揮発分25%。
カラーマイカ:メルク社製、商品名「イリオジン221」。
Uva:紫外線吸収剤、BASF社製、商品名「チヌビン326」。
表1に示す配合(単位:部)に従って、含水ケイ酸マグネシウムの4%水分散液と、重ホウ酸アンモニウムの5%水溶液と、ナトリウムカルボキシメチルセルロースの1%水溶液とを配合し、激しく攪拌混合した後、水を加えて希釈し、分散液Aを得た。
表2に示す配合(単位:部)に従って、アクリル・スチレン系樹脂エマルションと、非イオン性グアルガム誘導体の1.5%水溶液と、黒顔料と、アニオン性高分子分散剤と、水とを充分に攪拌混合して、エマルション塗料B-1を得た。
黒顔料の代わりに青顔料を用いた以外は調製例2と同様にして、エマルション塗料B-2を得た。
カラーマイカ1.0部をさらに加え、水の量を15.3部にした以外は調製例3と同様にして、エマルション塗料B-3を得た。
上記分散液Aの40部の攪拌下に、エマルション塗料B-1の60部を混合し、エマルション塗料B-1の平均粒子径が1mmになるまでゆるやかに攪拌し、ゲル状粒子の分散液C-1を得た。
分散液C-1を、後述する実施例1と同じ条件で板上に塗布し乾燥した後、形成された塗膜の断面を観察したところ、塗膜中のゲル状粒子(乾燥ゲル粒子)の平均厚さは16μmであった。
エマルション塗料B-1の代わりにエマルション塗料B-2を用いた以外は調製例4と同様にして、ゲル状粒子の分散液C-2を得た。
分散液C-2を、後述する実施例1と同じ条件で板上に塗布し乾燥した後、形成された塗膜の断面を観察したところ、塗膜中のゲル状粒子(乾燥ゲル粒子)の平均厚さは13μmであった。
エマルション塗料B-1の60部を混合した後、エマルション塗料B-1の平均粒子径が0.1mm以下になるまで激しく攪拌した以外は調製例4と同様にして、ゲル状粒子の分散液C-3を得た。
分散液C-3を、後述する実施例1と同じ条件で板上に塗布し乾燥した後、形成された塗膜の断面を観察したところ、塗膜中のゲル状粒子(乾燥ゲル粒子)の平均厚さは6μmであった。
エマルション塗料B-1の代わりにエマルション塗料B-2を用いた以外は調製例6と同様にして、ゲル状粒子の分散液C-4を得た。
分散液C-4を、後述する実施例1と同じ条件で板上に塗布し乾燥した後、形成された塗膜の断面を観察したところ、塗膜中のゲル状粒子(乾燥ゲル粒子)の平均厚さは4μmであった。
エマルション塗料B-1の代わりにエマルション塗料B-3を用いた以外は調製例4と同様にして、ゲル状粒子の分散液C-5を得た。
分散液C-5を、後述する実施例1と同じ条件で板上に塗布し乾燥した後、形成された塗膜の断面を観察したところ、塗膜中のゲル状粒子(乾燥ゲル粒子)の平均厚さは13μmであった。
表4、表5に示す配合に従って、ゲル状粒子の分散液C-1~C-5及びその他の材料を混合攪拌し、光輝性塗料組成物を得た。
表4、表5に、光輝性塗料組成物100部中のゲル状粒子及び外相成分の量(部)、ゲル状粒子と外相成分の合計質量に対するゲル状粒子、外相成分それぞれの割合(ゲル状粒子比率、外相成分比率)を示す。
形成された塗膜について、以下の測定及び評価を行った。結果を表4、表5に示す。
塗膜の上からCCDマイクロスコープにより、塗膜の表面の0.01mm2の領域50箇所を無作為に選択し、各領域内に存在する光輝性顔料の数を数えた。測定結果から、以下の領域の数を求めた。
領域A:光輝性顔料の数が26個以上。
領域B:光輝性顔料の数が11~25個。
領域C:光輝性顔料の数が5~10個。
領域D:光輝性顔料の数が2~4個。
領域E:光輝性顔料の数が1個以下。
塗膜の断面をCCDマイクロスコープにより観察し、外相の最小厚さと最大厚さとの差を求めた。
塗膜の外観を目視で観察し、以下の基準で評価した。
◎:光輝感に非常に強い濃淡がある。
○:光輝感に濃淡がある。
△:光輝感に濃淡があまりない。
×:光輝感に濃淡がない。
これに対し、乾燥ゲル状粒子の厚さが10μm未満の比較例1~3の塗膜は、光輝感に濃淡が見られなかった。
2A 未乾燥塗膜
2 塗膜
21A ゲル状粒子
21 乾燥ゲル状粒子
23A 外相成分
23 外相
25 光輝性顔料
Claims (1)
- 複数のゲル状粒子と、樹脂エマルションを含む外相成分と、前記外相成分に分散された光輝性顔料とを含み、
前記複数のゲル状粒子はそれぞれ、樹脂エマルション及び親水性コロイド形成物質を含む液滴と、前記液滴の表面を覆うゲル化膜とを有し、
前記複数のゲル状粒子の平均粒子径が0.2mm以上であり、
前記光輝性顔料の平均粒子径が1μm以上100μm未満であり、
前記複数のゲル状粒子と前記外相成分との合計質量に対する前記複数のゲル状粒子の合計質量の割合が、10~45.2質量%であり、前記光輝性顔料の含有量が、光輝性塗料組成物の総質量に対し、0.4~10質量%である、光輝性塗料組成物。
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