JP7480980B2 - 塗料組成物、塗装物の製造方法および塗装物 - Google Patents
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Description
特許文献2によれば、この塗料組成物を用いることで、エンボス加工等の後工程を行わずに塗装工程だけで、凹凸感を有し意匠性の高い化粧金属板が得られる。凹凸が形成されるメカニズムについては、塗料組成物を基材に塗って焼き付けたときに、アマイド系骨材が溶融することが関係していると記載されている。
特許文献2には、スプレー塗装により凹凸模様を有する塗膜を形成することに関する記載は無い。また、特許文献2の塗料組成物は、アマイド類の「骨材」すなわちアマイド類の「粒子」を含むため、塗料組成物を細かな霧状にして塗装するスプレー塗装に適用することが難しい可能性がある。
特許文献3にも、スプレー塗装により凹凸模様を有する塗膜を形成することに関する記載は無い。また、特許文献3の塗料は、合成樹脂粒を含むため、塗料組成物を細かな霧状にして塗装するスプレー塗装に適用することが難しい可能性がある。
塗膜成分として、少なくとも主剤、硬化剤および脂肪酸アマイドを含む塗料組成物であって、
B型粘度計を用いて25℃、回転数6rpmの条件で測定される塗料組成物の粘度をη6rpmとし、B型粘度計を用いて25℃、回転数60rpmの条件で測定される塗料組成物の粘度をη60rpmとしたとき、η6rpm/η60rpmは2~7である塗料組成物
が提供される。
被塗物に、上記の塗料組成物をスプレー塗装するスプレー塗装工程を含む塗装物の製造方法
が提供される。
上記の塗料組成物の塗膜を備える塗装物
本明細書中、「略」という用語は、特に明示的な説明の無い限りは、製造上の公差や組立て上のばらつき等を考慮した範囲を含むことを表す。
本明細書中、数値範囲の説明における「X~Y」との表記は、特に断らない限り、X以上Y以下のことを表す。例えば、「1~5質量%」とは「1質量%以上5質量%以下」を意味する。
本明細書における「(メタ)アクリル」との表記は、アクリルとメタクリルの両方を包含する概念を表す。「(メタ)アクリレート」等の類似の表記についても同様である。
本明細書において「塗膜成分」とは、塗料組成物中の揮発成分以外の成分を表す(塗料の技術分野で通常用いられる意味である)。また、特に断りの無い限り、主剤、硬化剤、脂肪酸アマイド等の塗膜成分の、含有量や比率に関する記載は、各塗膜成分そのもの(溶剤を含まない不揮発分)の含有量や比率を表す。
本実施形態の塗料組成物は、塗膜成分として、少なくとも主剤、硬化剤および脂肪酸アマイドを含む。
B型粘度計を用いて、25℃、回転数6rpmの条件で測定される本実施形態の塗料組成物の粘度をη6rpmとし、B型粘度計を用いて25℃、回転数60rpmの条件で測定される本実施形態の塗料組成物の粘度をη60rpmとしたとき、η6rpm/η60rpmは2~7である。
本実施形態の塗料組成物は、好ましくは、スプレー塗装用である。つまり、本実施形態の塗料組成物は、好ましくは、スプレー塗装法により被塗物を塗装するために用いられる。
・スプレーガンからの噴霧時の塗料組成物の粘度を表す指標としてη60rpmを、
・被塗物表面に到達した後の塗料組成物の粘度を表す指標としてη6rpmを、
それぞれ採用した。
そして、η6rpm/η60rpmの値が適度に大きい(つまり、被塗物表面に到達した後の粘度が、スプレーガンからの噴霧時の粘度よりも適度に大きくなる)塗料組成物を設計し、この塗料組成物を用いれば、一度のスプレー塗装で凹凸模様を有する塗膜が形成できるのではないかと考えた。
チキソトロピック調整剤の中には、脂肪酸アマイドではないものも多くあるが、特に脂肪酸アマイドを用いてη6rpm/η60rpmが2~7である塗料組成物を調製し、その塗料組成物を用いることで、良好な凹凸模様を有する塗膜を形成しやすい。詳細なメカニズムは不明であるが、η6rpm/η60rpmが2~7であることに加え、「脂肪酸アマイド特有」の何らかのメカニズムが関係していると考えられる。
具体的には、脂肪酸アマイドは、塗料組成物中で網目状の膨潤ゲル構造を形成し、これが粘度特性を変化させていると言われている。そして、その網目構造は比較的強力であると言われている。つまり、様々な外部要因に対して強くて壊れにくい網目構造が形成されることにより、η6rpm/η60rpmが2~7である限りは、脂肪酸アマイドの濃度や溶剤量などにさほど依存せず、良好な凹凸模様を有する塗膜を形成可能となっていると考えられる。
本実施形態の塗料組成物は、塗膜成分として、主剤を含む。
主剤としては、塗料の分野で公知のものを適宜用いることができる。主剤は、典型的には樹脂である。樹脂に特に制限は無い。(メタ)アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、アルキド樹脂等を挙げることができる。
(メタ)アクリル系樹脂は、典型的には、共重合体である。
本明細書において「(メタ)アクリル系樹脂」とは、全構造単位中の、典型的には50質量%以上、好ましくは75質量%以上が、(メタ)アクリル系モノマーに由来する構造単位である樹脂のことをいう。つまり、(メタ)アクリル系樹脂は、(メタ)アクリル系モノマーに由来する構造単位に加え、(メタ)アクリル系モノマーではないモノマーに由来する構造単位を含んでもよい(例えばスチレンモノマーに由来する構造単位など)。
(メタ)アクリル系樹脂が、側鎖にヒドロキシ基を有する構造単位を含む場合、(メタ)アクリル系樹脂は、この構造単位を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。
この構造単位の量は、(メタ)アクリル系樹脂全体に対して、例えば1~50質量%、より好ましくは2~30質量%、さらに好ましくは3~25質量%である。
(メタ)アクリル系樹脂が、側鎖にアミノ基を有する(メタ)アクリレート構造単位を含む場合、(メタ)アクリル系樹脂は、この構造単位を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。
この構造単位の量は、(メタ)アクリル系樹脂全体に対して、例えば1~50質量%、より好ましくは2~30質量%、さらに好ましくは3~25質量%である。
この構造単位としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(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、tert-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、イソデシル(メタ)アクリレート、n-ラウリル(メタ)アクリレート、n-ステアリル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート等のモノマーに由来する構造単位を挙げることができる。
(メタ)アクリル系樹脂がこの構造単位を含む場合、(メタ)アクリル系樹脂は、この構造単位を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。
この構造単位の量は、(メタ)アクリル系樹脂全体に対して、例えば1~90質量%、より好ましくは10~85質量%、さらに好ましくは20~80質量%である。
この構造単位としては、例えば、(メタ)アクリル酸アミド、より具体的には、(メタ)アクリルアミド、N,N-ジアルキル(メタ)アクリルアミド等のモノマーに由来する構造単位が挙げられる。これらの中でもN,N-ジアルキル(メタ)アクリルアミドが好ましい。
アミド基を有する構造単位としては、ジメチル(メタ)アクリルアミド、ジエチル(メタ)アクリルアミド、等のモノマーに由来する構造単位を挙げることができる。
(メタ)アクリル系樹脂がこの構造単位を含む場合、(メタ)アクリル系樹脂は、この構造単位を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。
(メタ)アクリル系樹脂がこの構造単位を含む場合、(メタ)アクリル系樹脂は、この構造単位を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。
この構造単位の量は、(メタ)アクリル系樹脂全体に対して、例えば0.1~30質量%、より好ましくは0.2~20質量%、さらに好ましくは0.2~10質量%である。
(メタ)アクリル系樹脂がこの構造単位を含む場合、(メタ)アクリル系樹脂は、この構造単位を1種のみ含んでもよいし、2種以上含んでもよい。
柔軟性、他成分との相溶性、溶剤溶解性などの観点から、(メタ)アクリル系樹脂中の(メタ)アクリル系モノマーではないモノマーに由来する構造単位の量は、好ましくは(メタ)アクリル系樹脂全体の0~50質量%、より好ましくは3~30質量%である。
ポリ(メタ)アクリレート系モノマーとしては、2~6官能のポリ(メタ)アクリレート系モノマーを挙げることができる。なかでも、ジ(メタ)アクリレート系モノマーが、主剤のゲル化抑制などの点で好ましい。
ジ(メタ)アクリレート系モノマーは、例えば共栄社化学株式会社から、商品名「ライトアクリレート」として販売されている。
当然、分岐構造を有する樹脂は、鎖状の樹脂を原料としてグラフト重合を行うことで得てもよい。
水酸基価は、JIS K 0070「化学製品の酸価,けん化価,エステル価,よう素価,水酸基価及び不けん化物の試験方法」の、「7.1 中和滴定法」に規定された方法に準じて求められる。なお、水酸基価の算出に際しては、酸価の値も必要であるが、酸価の値についても、同JIS規格の「3.1 中和滴定法」に規定された方法に準じて求められる。
主剤が樹脂を含む場合、その樹脂の重量平均分子量(Mw)は、好ましくは2000~100000、より好ましくは4000~60000、さらに好ましくは6000~40000である。
主剤が樹脂を含む場合、その樹脂の多分散度(Mw/Mn)は、好ましくは1~6、より好ましくは1~5、さらに好ましくは1~4である。
数平均分子量および重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により、標準ポリスチレン換算値として測定することができる。
ガラス転移温度は、種々の方法で求めることが可能である。例えば以下式(Foxの式として知られている)に基づいて求めることができる。
1/Tg=(W1/Tg1)+(W2/Tg2)+(W3/Tg3)+・・・+(Wn/Tgn)
本実施形態の塗料組成物中の主剤の含有量は、塗膜成分全体(すなわち不揮発分全体)に対して、例えば10~80質量%、好ましくは30~70質量%、より好ましくは40~60質量%である。
本実施形態の塗料組成物は、塗膜成分として、硬化剤を含む。
硬化剤は、加熱などにより、主剤(典型的には樹脂)と反応して、塗料組成物を硬化させることが可能なものである限り、任意のものを用いることができる。
イソシアネート化合物は、好ましくは多官能イソシアネートである。多官能イソシアネートは、好ましくは2~6官能(つまり、1分子あたり2~6個の反応性イソシアネート基を有する)、より好ましくは2~4官能である。
イソシアネート化合物の多量体であるイソシアヌレート及びビウレット型付加物、さらには、イソシアネート化合物を多価アルコール又は低分子量ポリエステル樹脂に付加したもの、なども、イソシアネート化合物として用いることもできる。
加水分解性シリル基およびエポキシ基を含有する化合物としては、γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリイソプロぺニルオキシシラン、γ-グリシドキシプロピルトリイミノオキシシランなどが挙げられる。また、これらの化合物とテトラメトキシシランやテトラエトキシシランとの加水分解縮合物がある。
そのほか、γ-イソシアネートプロピルトリイソプロぺニルオキシシランやγ-イソシアネートプロピルトリメトキシシランのような化合物(イソシアネート基と加水分解性シリル基を併有する化合物)とグリシドール(エポキシ基と水酸基を併有する化合物)との反応物、γ-アミノプロピルトリメトキシシラン(アミノ基と加水分解性シリル基を併有する化合物)とジエポキシ化合物との付加反応物などがある。
さらに、グリシジルメタクリレートに代表されるエポキシ基を含有するビニル系モノマーと3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシランに代表される加水分解性シリル基を含有するビニル系モノマーから成る(メタ)アクリル系共重合体のような高分子量化合物もある。
加水分解性シリル基およびエポキシ基を含有する化合物として、DIC株式会社製のアクリディックA-9585、アクリディックA-9585-BA(A-9585の溶剤のみを変更した製品)、アクリディックFZ-521、アクリディックFZ-523等の市販品も挙げることができる。
本実施形態の塗料組成物中の硬化剤の含有量は、塗膜成分全体(すなわち不揮発分全体)に対して、好ましくは5~55質量%、より好ましくは10~50質量%、さらに好ましくは15~45質量%である。
本実施形態の塗料組成物は、脂肪酸アマイドを含む。脂肪酸アマイド中のアミド基の極性により、塗料組成物中でネットワーク構造が形成され、粘度挙動が調整されると考えられる。
脂肪酸アマイドは、塗料の技術分野では、チキソトロピック剤として公知である。本実施形態においては、チキソトロピック剤として公知または市販の脂肪酸アマイドを用いることができる。
脂肪酸アマイドは、好ましくは、一分子中に二以上のアミド結合を有する。脂肪酸アマイドは、低分子化合物でも、オリゴマーやポリマーでもよい。
好ましい例として、脂肪酸として水素添加ヒマシ油脂肪酸(主成分:12-ヒドロキシステアリン酸)を、アミンとしてエチレンジアミン、1,4-ジアミノブタン、ヘキサメチレンジアミンまたはキシリレンジアミンのようなジアミンを用いることで、塗料への添加に好適な脂肪酸アマイド(ジアマイド化合物)を得ることができる。すなわち、脂肪酸アマイドは、好ましくは12-ヒドロキシステアリン酸に由来する構造を含む。
脂肪酸アマイドの製造に際しては、アゼライン酸、セバシン酸などのジカルボン酸を用いてもよい。ジカルボン酸とジアミンとを縮合反応した場合には、オリゴマーあるいはポリマーである脂肪酸アマイドが得られると考えられる。
具体的には、脂肪酸アマイド(不揮発分)をDSC測定したときの、融解ピークのピークトップ温度が、好ましくは130℃以上、より好ましくは130~150℃である脂肪酸アマイドを選択する。なお、DSC測定において2以上の融解ピークが認められるときは、一番温度が低いピークのピークトップ温度を採用する。
融解ピークのピークトップ温度が130℃以上である脂肪酸アマイドを用いることで、最終的な塗膜の密着性や耐水性などを高めることができる。このことは、特に、脂肪酸アマイドを比較的多く用いる場合に重要である。
モノアマイド類:ラウリン酸アマイド、パルミチン酸アマイド、ステアリン酸アマイド、ベヘン酸アマイド、ヒドロキシステアリン酸アマイド等の飽和脂肪酸モノアマイド、オレイン酸アマイド、エルカ酸アマイド、リシノール酸アマイド等。
置換アマイド類:N-ラウリルラウリル酸アマイド、N-パルミチルパルミチン酸マイミド、N-ステアリルステアルン酸アマイド、N-オレイルオレイン酸アマイド、Nーステアリルオレイン酸アミド、N-オレイルステアリン酸アミドN-ステアリルエルカ酸アマイド、N-オレイルパルミチン酸アマイド、N-12ヒドロキシステアリルステアリン酸アマイド、N-12ヒドロキシステアリルオレイン酸アマイド等。
メチロールアマイド類:メチロールステアリン酸アマイド、メチロールベヘン酸アマイド。
ビスアマイド類:メチレンビスステアリン酸アマイド、メチレンビスラウリン酸アマイド、メチレンビスヒドロキシステアリン酸アマイド、メチレンビスオレン酸アマイド、エチレンビスカプリル酸アマイド、エチレンビスラウリン酸アマイド、エチレンビスステアリン酸アマイド、エチレンビスイソステアリン酸アマイド、エチレンビスヒドロキシステアリン酸アマイド、エチレンビスベヘン酸アマイド、ヘキサメチレンビスベヘン酸アマイド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アマイド、ヘキサメチレンビスヒドロキシステアリン酸アマイド、ブチレンビスヒドロキシステアリン酸アマイド、N,N'-ジステアリルアジピン酸アマイド、N,N'-ジステアリルセバシン酸アマイド等の飽和脂肪酸ビスアマイド、エチレンビスオレイン酸アマイド、エチレンビスエルカ酸アマイド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アマイド、N,N'-ジオレイルアジピン酸アマイド(融点119℃)、N,N'-ジオレイルセバシン酸アマイド(融点115℃)等の不飽和脂肪酸ビスアマイド、m-キシリレンビスステアリン酸アマイド(融点123℃)、N,N'-ジオレイルセバシン酸アマイド等の芳香族ビスアマイド、エタノールアミンジステアレート等の脂肪酸エステルアマイド。
塗膜成分(すなわち不揮発成分)中の脂肪酸アマイドの含有量、すなわち、塗膜成分全体を100質量%としたときの脂肪酸アマイドの含有量は、好ましくは0.5~10質量%、より好ましくは1~8質量%、さらに好ましくは1.5~6質量%である。この量を調整することで、凹凸模様の大きさを調整しうる。また、脂肪酸アマイドの量が多すぎないことで、最終的な塗膜の密着性や耐水性などを高めることができる。
念のため述べておくと、ここでの脂肪酸アマイドの含有量は、脂肪酸アマイド「のみ」(有効成分のみ)の含有量である(市販の脂肪酸アマイドには、溶剤を含むなどして、有効成分100%ではないものがある)。
本実施形態の塗料組成物は、好ましくは、塗膜成分として顔料を含む。顔料により、所望の色目の塗膜を得ることができる。後述の焼付工程での退色を少しでも抑える観点からは、顔料は、無機顔料を含むことが好ましい。
顔料は、例えば、有機顔料や無機顔料などの公知の着色顔料を含むことができる。
体質顔料としては、例えば、バリタ粉、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシム、石膏、クレー、シリカ、ホワイトカーボン、珪藻土、タルク、炭酸マグネシウム、含水珪酸マグネシウム、アルミナホワイト、グロスホワイト、マイカ粉等を挙げることができる。
本実施形態の塗料組成物が顔料を含む場合、その量は、顔料の色にもよるが、塗膜成分(すなわち不揮発成分)100質量部中、好ましくは1~70質量部、よりに好ましくは5~60質量部である。
本実施形態の塗料組成物は、好ましくは、揮発成分として、有機溶剤を含む。有機溶剤により、本実施形態の塗料組成物はスプレー塗装に適用されやすくなる。使用可能な有機溶剤は特に限定されない。塗料の技術分野で公知の溶剤を1または2以上用いることができる。具体的には、有機溶剤としては、アルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エステル系溶剤、エーテル系溶剤、グリコールエーテル系溶剤、脂肪族炭化水素系溶剤(鎖状、分岐状または環状)、カーボネート系溶剤などのうち1または2以上を用いることができる。
ケトン系溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、ジイソブチルケトン等が挙げられる。
エステル系溶剤としては、例えば、酢酸エチル、酢酸メチル、酢酸ブチル、酢酸メトキシブチル、酢酸セロソルブ、酢酸アミル、酢酸ノルマルプロピル、酢酸イソプロピル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル等が挙げられる。
エーテル系溶剤としては、例えば、ジブチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン等が挙げられる。
グリコールエーテル系溶剤としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ブチルセロソルブ(エチレングリコールモノブチルエーテル)等が挙げられる。
脂肪族炭化水素系溶剤としては、ノルマルペンタン、シクロペンタン、メチルシクロペンタン、n-ヘキサン、イソヘキサン、ノルマルヘプタン、ノルマルオクタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサンなどを挙げることができる。
カーボネート系溶剤としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネートなどを挙げることができる。
塗料分野で知られている各種の石油系溶剤も挙げることもできる。
具体的には、有機溶剤中の低沸点有機溶剤の比率は、好ましくは25質量%以上、より好ましくは40質量%以上、さらに好ましくは60質量%以上である。有機溶剤の全部が低沸点有機溶剤であってもよい。
有機溶剤の一部または全部が低沸点有機溶剤であることにより、スプレーガンから噴霧されて被塗物表面に到達した粒状の塗料組成物が、その形状を維持したうちに素早く乾燥するため、一層所望の凹凸模様を形成しやすくなったり、塗装条件の変動による凹凸の大きさのバラツキを低減しやすくなったりすると考えられる。
本実施形態の塗料組成物は、上記以外にも種々の任意成分を含んでもよい。例えば、消泡剤、ワキ防止剤、硬化促進剤(硬化触媒等)、界面活性剤、紫外線吸収剤、分散剤、光安定剤、酸化防止剤、帯電防止剤、光安定化剤等などのうち、1または2以上を含んでもよい。これらは、通常「塗膜成分」に分類される。
ちなみに、本実施形態の塗料組成物は、上述のように、脂肪酸アマイドの存在やη6rpm/η60rpmが2~7であることにより、凹凸模様形成のための粒子(例えばポリエチレン粒子などの有機粒子)を用いずとも、凹凸模様を形成可能である。つまり、本実施形態の塗料組成物は、好ましくは、ポリエチレン粒子などの有機粒子を含まないか、含むとしても塗膜成分全体の1質量%以下である。
η6rpmは、好ましくは0.2~50Pa・s、より好ましくは1.0~20Pa・s、さらに好ましくは5.0~15Pa・sである。
η60rpmは、好ましくは0.03~25Pa・s、より好ましくは0.10~10Pa・s、さらに好ましくは0.50~5Pa・sである。
η6rpm/η60rpmを2~7とするだけでなく、η6rpmおよび/またはη60rpmを上記程度の値に調整することは、汎用のスプレーガンを用いる際の詰まり抑制、適度な大きさの凹凸模様の形成などの点で好ましい。
本発明者らの知見として、脂肪酸アマイド以外の公知のチキソトロピック剤を用いても、一応、η6rpm/η60rpmが2~7であり、かつ、η6rpmが0.2~50Pa・sである塗料組成物を調製可能ではある。しかし、そのような塗料組成物は、溶剤量による粘度の変動が大きい傾向がある。この傾向は、塗装直前に塗装作業者が有機溶剤(シンナー)で塗料を希釈する場合がしばしばあるスプレー塗装において、望ましくない性質である。脂肪酸アマイドを用いてη6rpm/η60rpmやη6rpmなどが所定の値の塗料組成物を調製することで、希釈による粘度変動を緩やかにすることができる。
本実施形態の塗料組成物の調製方法や調製のタイミングは特に限定されない。市場での使用形態を踏まえて、適切な方法・タイミングで塗料組成物を調製すればよい。
一例として、主剤、硬化剤、脂肪酸アマイド、有機溶剤などをそれぞれ別の容器に分けて保管しておき、塗装直前にこれらを混合してスプレー塗装に供することができる。
別の例として、主剤と脂肪酸アマイドとの混合物、硬化剤、有機溶剤などをそれぞれ別の容器に分けて保管しておき、塗装直前にこれらを混合してスプレー塗装に供することができる。
さらに別の例として、主剤、硬化剤および脂肪酸アマイドを含むが、有機溶剤を含まないかまたは少量含む混合物を予め調製しておき、塗装直前に有機溶剤で希釈してスプレー塗装に供することができる。
また、どのような調製方法であっても、スプレー塗装に供される直前において、η6rpmの値、η60rpmの値、脂肪酸アマイドの含有量、低沸点有機溶剤の比率などが、上述の数値範囲内にあることが好ましい。
被塗物に、本実施形態の塗料組成物をスプレー塗装するスプレー塗装工程により、被塗物表面に、凹凸模様を有する塗膜(硬化膜)を形成することができる。つまり、本実施形態の塗料組成物を被塗物表面にスプレー塗装することで、凹凸模様を有する塗膜(硬化膜)を備える塗装物を製造することができる。
所望の凹凸模様の大きさなどに応じて、スプレー塗装の具体的条件は適宜設定すればよい。あくまで一例として、スプレー塗装の際の吹き付け空気圧は、通常0.05~1.0MPa、好ましくは0.15~0.35MPaである。また、被塗物とスプレーガンの吐出部との距離は、通常10~100cm、好ましくは15~50cm、より好ましくは20~30cmである。
また、プラスチックの素地を持つものも挙げることができる。例えば、携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、パソコン、デジタルカメラ、ゲーム機等の電子機器の筐体、テレビ、冷蔵庫、洗濯機、エアコン等の家電製品の筐体、自動車、鉄道車輌等の各種車輌の内装材などが挙げられる。
以下、参考形態の例を付記する。
1.
塗膜成分として、少なくとも主剤、硬化剤および脂肪酸アマイドを含む塗料組成物であって、
B型粘度計を用いて25℃、回転数6rpmの条件で測定される塗料組成物の粘度をη 6rpm とし、B型粘度計を用いて25℃、回転数60rpmの条件で測定される塗料組成物の粘度をη 60rpm としたとき、η 6rpm /η 60rpm は2~7である塗料組成物。
2.
1.に記載の塗料組成物であって、
前記η 6rpm は0.2~50Pa・sである塗料組成物。
3.
1.または2.に記載の塗料組成物であって、
前記塗膜成分中の前記脂肪酸アマイドの含有量は0.5~10質量%である塗料組成物。
4.
1.~3.のいずれか1つに記載の塗料組成物であって、
さらに、揮発成分として、有機溶剤を含む塗料組成物。
5.
4.に記載の塗料組成物であって、
前記有機溶剤は、沸点が150℃以下である低沸点有機溶剤を含む塗料組成物。
6.
5.に記載の塗料組成物であって、
前記有機溶剤中の前記低沸点有機溶剤の比率は、25質量%以上である塗料組成物。
7.
4.~6.のいずれか1つに記載の塗料組成物であって、
前記脂肪酸アマイドは、前記有機溶剤に溶解しているか、または、粒径10μm以下の粒子として前記有機溶剤中に分散している塗料組成物。
8.
1.~7.のいずれか1つに記載の塗料組成物であって、
η 60rpm は0.03~25Pa・sである塗料組成物。
9.
1.~8.のいずれか1つに記載の塗料組成物であって、
さらに、塗膜成分として顔料を含む塗料組成物。
10.
1.~9.のいずれか1つに記載の塗料組成物であって、
前記主剤は、(メタ)アクリル系樹脂を含む塗料組成物。
11.
1.~10.のいずれか1つに記載の塗料組成物であって、
前記主剤は、分岐構造および/または架橋構造を有する樹脂を含む塗料組成物。
12.
1.~11.のいずれか1つに記載の塗料組成物であって、
スプレー塗装用である塗料組成物。
13.
被塗物に、1.~12.のいずれか1つに記載の塗料組成物をスプレー塗装するスプレー塗装工程を含む塗装物の製造方法。
14.
1.~12.のいずれか1つに記載の塗料組成物の塗膜を備える塗装物。
後掲の各表において、各成分の配合量の数値の単位は、原則として「質量部」である。
(樹脂(A-1)の合成)
撹拌機、温度計、還流冷却器および窒素ガス導入管を備えたフラスコに、酢酸ブチルを100質量部仕込み、還流温度まで昇温させた。
次いで、フラスコ中の酢酸ブチルをスターラーで攪拌しながら、メタクリル酸メチル40質量部、アクリル酸ブチル29.5質量部、スチレン20質量部、メタクリル酸-2-ヒドロキシエチル8質量部、アクリル酸0.5質量部、および1,1-アゾビス-1-シクロヘキサンカルボニトリル(和光純薬工業株式会社製、V-40)2質量部からなる混合液を2時間かけて滴下した。
滴下終了後、さらに130℃で4時間撹拌し、残留するモノマーを反応させた。その後、加熱を止めて室温まで冷却し、(メタ)アクリル系の樹脂(A-1)を含む樹脂組成物(固形分比率50質量%)を得た。
上記数平均分子量と重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定、算出した。用いた装置、条件等は以下の通りである。
・使用カラム:TSKgelSuperHZM-M、TSKgelGMHXL-H、TSKgelG2500HXL、TSKgelG5000HXL(株式会社東ソー製)
・カラム温度:40℃
・標準物質 :TSKgel標準ポリスチレンA1000、A2500、A5000、F1、F2、F4、F10(株式会社東ソー製)
・検出器 :RI(示差屈折)検出器
・溶離液 :テトラヒドロフラン
・流速 :1ml/min
フラスコ内に滴下する混合液の組成を、後掲の表1に記載のようにした以外は、樹脂(A-1)と同様にして、(メタ)アクリル系の樹脂(A-2)を含む樹脂組成物(固形分比率50質量%)を得た。
以下を準備した。
アクリディックWMG-521:DIC株式会社製、焼付用アクリル樹脂溶液(不揮発分59~61質量%、酸価5.5~7.5mgKOH/g)
アクリディックA-9510:DIC株式会社製、湿気硬化型シリコンアクリル樹脂溶液(不揮発分49~51質量%、酸価3.0mgKOH/g(MAX))
CR-97:石原産業株式会社製、塩素化法酸化チタン(ルチル型、TiO2 93%、平均粒子径0.25μm、吸油量17g/100g)、製品名「タイペークCR-97」
カーボンブラック#47:三菱ケミカル株式会社製、カーボンブラック(粒子径23nm)、製品グレード「#47」
TKA-100:旭化成株式会社製、ヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート変性体(有効成分100%)、製品名「デュラネートTKA-100」
アミディアL-125-60:DIC株式会社製、イソブチル化メラミン(不揮発分58~62質量%)、製品名「アミディアL-125-60」
アクリディックA-9585:DIC株式会社製、湿気硬化型シリコンアクリル樹脂溶液(不揮発分80質量%)、製品名「アクリディックA-9585(硬化剤)」
以下の表2に記載のものを準備した。
・測定装置:SIIナノテクノロジー株式会社製の熱流束型示差走査熱量計、EXSTAR DSC 7020
・秤量:5mg
・昇温速度:10℃/分
・測定温度範囲:-20~190℃
・データの解析(ピークトップ温度の特定、ベースラインの設定など):熱分析ソフトウェアMuse
後掲の各表に記載のものを準備した。
表8における「スワクリーン150」は、丸善石油化学株式会社の石油系炭化水素(C9アルキルシクロヘキサンの混合物)である。
(実施例1)
(メタ)アクリル系樹脂(A-1)の50質量%酢酸ブチル溶液100質量部(樹脂の固形分としては50質量部)に、酸化チタン(石原産業株式会社製、タイペークCR-97)を40質量部、酢酸ブチルを10質量部添加した。
上記で得られた混合物を、チタニアビーズとともにポリエチレン製容器に封入し、ペイントシェーカーを用いて2時間分散処理を行って、その後、チタニアビーズを除去した。これにより主剤-顔料の混合液を作製した。
ちなみに、上記脂肪酸アマイドについては、そのままでも使用可能であるが、今回は以下のようにして使用した。
まず、もともと固形分比率20%であった製品を、振動乾燥機(中央化工機株式会社製、商品名VU-35)を用いて乾燥させ、固形分100%の粉末状にした。この粉末を、上記酢酸ブチル30質量部のうちの一部を用いて再度ペースト状にして、その後他成分と混合した。このようにして、購入時の脂肪酸アマイドワックスが含む有機溶剤の影響を排除するようにした。PFA-220を用いた全ての例で同様である。
脂肪酸アマイドの量を変更した以外は、実施例1と同様にして塗料組成物を得た。
脂肪酸アマイドの種類および量を変更した以外は、実施例1と同様にして塗料組成物を得た。
脂肪酸アマイドの量、および、有機溶剤(シンナー)による希釈率を変更した以外は、実施例1と同様にして塗料組成物を得た。
脂肪酸アマイド全く用いなかったか、極めて少量用いた以外は、実施例1と同様にして塗料組成物を得た。
脂肪酸アマイドではないチキソトロピック調整剤を用いたり、有機溶剤(シンナー)の量を変えたりした以外は、実施例1と同様にして塗料組成物を得た。
表2のM-1020XFSまたは4401-25M(固形分質量が100%ではないもの)を用いた実施例および比較例においても、実施例1と同様、まず乾燥して粉末状にし、その後酢酸ブチルで再度ペースト状にしたうえで他成分と混合した。
また、ターレンVA-750Bまたはディスパロン308を用いた実施例・比較例に関しては、チキソトロピック剤を混合するタイミングは、主剤-顔料の混合液の作成時とした。より具体的には、ペイントシェーカーによる分散のときに、他の混合物とともに規定の量のチキソトロピック剤をポリエチレン製容器に添加した。この際、十分に分散させるため、必要に応じて加熱した。
各実施例の塗料組成物について、デジタルマイクロスコープ(株式会社キーエンス社製、VHX-1000)を用い、倍率100倍の条件で観察した。この観察において、10μmを越える脂肪酸アマイド由来の粒子は観察されなかった。つまり、脂肪酸アマイドは、塗料組成物中で有機溶剤に溶解しているか、または10μm以下の極めて小さい粒子となって分散していることが確認された。
各塗料組成物について、東機産業株式会社製のB型粘度計(機種名TVB-10M)を用い、25℃で、回転数6rpmまたは60rpmの条件で粘度を測定した。各回転数において、ローターの回転開始(攪拌開始)から60秒経過後の粘度を読み取って、η6rpm、η60rpmとした。そしてη6rpm/η60rpmを求めた。
(塗装作業性(スプレー塗装性))
アネスト岩田株式会社製の重力式スプレーガン「W-200-201G」(ノズル口径:2.0mm)を用い、下記条件で、各塗料組成物を、市販のリン酸亜鉛処理鋼板(日本テストパネル社製、PB-144:幅70mm×長さ150mm×厚み0.8mm)に塗装したときの、ガンノズルからの塗料の噴出状態を観察した。
・吹き付け空気圧:0.29MPa
・キャップ内圧力:0.2MPa
・被塗物とのガンとの距離:300mm
・温度:20℃
・相対湿度:65%
5:塗料の流動性が良好で、ガンノズルから塗料が均一に噴射する。
4:塗料の流動性は良好であるが、まれに噴出ムラを生じることがある。
3:塗料の流動性は良好であるが、時折噴出ムラが観察される。
2:ガンノズルから塗料が噴出し難く、噴出が途切れる場合がある。
1:ガンノズルから塗料が噴出せず、塗装できない。
各塗料組成物にトルエン約100質量部を添加し、塗装作業性の評価で行った方法と同様にして、乾燥後の膜厚が約60μmとなるように塗装を行った。得られた塗装物(塗装された冷延鋼板)を、常温で7日間乾燥させた。これにより、塗膜表面がレベリングした状態(平らになった状態)の試験板(無模様)を得た。
得られた各試験板を、5年以上の塗料開発経験を有する技術者20人によって観察した。具体的には、試験板から1m離れたところから、その塗装面を目視で観察したときに、凹凸感(立体感)が感じられるか否かをアンケートした。
アンケートを集計し、凹凸感が感じられると回答した人の人数に応じて、以下のように5段階で評価した。評価が3以上となった塗料組成物については十分に凹凸模様を形成できると判断し、下記の(凹凸模様のサイズ)及び(凹凸模様の均一性)についても評価した。
4:凹凸感(立体感)があると回答した人が11~15人
3:凹凸感(立体感)があると回答した人が6~10人
2:凹凸感(立体感)があると回答した人が1~5人
1:凹凸感(立体感)があると回答した人が0人
計測機能付きの実体顕微鏡を用いて各試験板の塗装された面を観察した。凹凸模様(ドット)100個を計測して算術平均し、凹凸模様の平均サイズを算出した。そして以下のように分類した。
B:平均0.5mm以上1.0mm未満程度の大きさの粒子の凹凸模様が形成されている。
C:平均1.0mm以上1.5mm未満程度の大きさの粒子の凹凸模様が形成されている。
D:平均1.5mm以上2.0mm未満程度の大きさの粒子の凹凸模様が形成されている。
E:平均2.0mm以上2.5mm未満程度の大きさの粒子の凹凸模様が形成されている。
各試験板の塗装面を目視により観察し、以下のように分類した。分類は、前述の技術者20人のうちの代表者3名による評議により決定した。
補足しておくと、以下分類においては、必ずしもXが良くてYが悪いということではなく、得ようとする意匠によってはYのような凹凸模様のほうが好ましい場合もある。
Y:相対的に大きなサイズの凹凸模様と小さなサイズの凹凸模様が混在しており、全体的にバラツキが大きい。
各試験板の塗装面を目視により観察し、光沢感の程度について以下の基準に従って評価した。評価は、前述の技術者20人のうちの代表者3名による評議により決定した。
4:場所により多少はバラツキがあるものの、塗装面全体として光沢感が高い。
3:光沢の程度は若干低いものの、光沢感は感じられる。
2:光沢感が低く、全体的に艶が引けたような状態になっている。
1:艶がなく、光沢感が全く感じられない。
試験板(無模様)を用い、JIS K5600-5-6(1999)「塗膜の機械的性質-付着性(クロスカット法)」に基づいた試験を行った。そして、基材に対する塗膜の密着性を、以下の基準に基づいて評価した。
4:カットの交差点における塗膜の小さなハガレがあり、剥離部分の面積が5%未満。
3:剥離部分の面積が、5%以上15%未満。
2:剥離部分の面積が15%以上35%未満。
1:剥離部分の面積が35%以上。
JIS K 5600-6-2「塗膜の化学的性質―耐液体性(水浸せき法)」に準拠した方法により、試験板を40℃の温水に10日間浸漬した。10日間経過後、温水から試験板を取り出して室温で24時間乾燥させた。温水に浸漬させているときの塗膜の状態と、乾燥後の塗膜の状態について、それぞれ目視で観察し、以下の基準で評価した。
4:浸漬中の塗膜で軽微な白化が認められるが、乾燥後には変化は認められない。
3:浸漬中、および乾燥後の両方で軽微な白化が認められる。
2:浸漬中では塗膜の白化が著しく、塗膜乾燥後では光沢低下や白化等の軽微な変化が認められる。
1:浸漬中での塗膜白化が著しいことに加え、塗膜乾燥後でも光沢低下や白化等の顕著な変化が認められる。
一方、表5および6に示されるとおり、脂肪酸アマイドを含まない塗料組成物(比較例1)、脂肪酸アマイドを含むもののη6rpm/η60rpmが2~7の範囲外である塗料組成物(比較例2)、脂肪酸アマイドとは異なるチキソトロピック調整剤を含む塗料組成物(比較例3~18)を用いた場合は、十分な凹凸感(立体感)のある塗膜を形成することができなかった(凹凸感(立体感)は、2以下だった)。
実施例および比較例より、「脂肪酸アマイドを用いること」と「η6rpm/η60rpmが2~7であること」の両方が、凹凸模様の形成に重要であることが理解される。
・η6rpmおよび/またはη60rpmがある程度小さいことで、塗装作業性(スプレー塗装性)がより良好となる傾向がある。
・同じ素材を用いても、使用量やη6rpm/η60rpmの値などにより、凹凸模様のサイズや凹凸模様の均一性が変わってくる。
・実施例においては、「光沢感」の評価結果も良好であった。
・実施例19および20の塗膜物性は、他の実施例の塗膜物性より劣っている。脂肪酸アマイドの量が適度に少ないことで、凹凸模様を有する塗膜を形成しつつ、塗膜物性も向上させることができると考えられる。
実施例14の塗料組成物をベースに、有機溶剤(シンナー)を変更した塗料組成物(実施例2-1~2-15)を調製した。そして、上記と同様の各種評価を行った。
塗料組成物の組成、粘度、性能評価に関する情報を、表7および8にまとめて示す。
ただし、シンナーとしてシクロヘキサノン(沸点155℃)のみが用いられた実施例2-5において、凹凸感(立体感)の評価が「3」であったことを踏まえると、比較的低沸点の(沸点150℃以下の)シンナーを比較的多量に用いることで、より良好な凹凸感(立体感)を得られると考えられる。
実施例2-11の塗料組成物をベースに、主剤の一部として、架橋構造を有する樹脂(A-2)を用いた塗料組成物(実施例3-1~3-3)を調製した。そして、上記と同様の各種評価を行った。
塗料組成物の組成、粘度、性能評価に関する情報を、表9にまとめて示す。
実施例2-11の塗料組成物をベースに、顔料の一部または全部としてカーボンブラックを用いた塗料組成物(実施例4-1および4-2)を調製した。そして、上記と同様の各種評価を行った。
塗料組成物の組成、粘度、性能評価に関する情報を、表10にまとめて示す。
上記の各実施例は、全て、樹脂中のヒドロキシ基とイソシアネート硬化剤との反応により硬化する硬化系であった。他の硬化系においても、主剤、硬化剤および脂肪酸アマイドを含み、η6rpm/η60rpmは2~7であることで、凹凸模様を有する塗膜(硬化膜)を形成することが可能なことを示す。
また、主剤-顔料の分散液とは別に、後掲の表11に記載の配合の硬化剤溶液を準備した。
得られた塗料組成物を用いて、他の塗料組成物と同様の各種評価を行った。ただし、硬化条件については以下のようにした。
実施例5-1:常温(25℃)で6時間静置したのち、80℃で30分間加熱。
実施例5-2:常温(25℃)で1週間放置。
Claims (13)
- 塗膜成分として、少なくとも主剤、硬化剤および脂肪酸アマイドを含む塗料組成物であって、
B型粘度計を用いて25℃、回転数6rpmの条件で測定される塗料組成物の粘度をη6rpmとし、B型粘度計を用いて25℃、回転数60rpmの条件で測定される塗料組成物の粘度をη60rpmとしたとき、η6rpm/η60rpmは2~7であり、
吹き付け空気圧が0.15~0.35MPaであり、被塗物と、スプレーガンまたはノズルの吐出部との距離が15~50cmであるスプレー塗装により凹凸模様を有する塗膜を形成するために用いられる塗料組成物。 - 請求項1に記載の塗料組成物であって、
前記η6rpmは0.2~50Pa・sである塗料組成物。 - 請求項1または2に記載の塗料組成物であって、
前記塗膜成分中の前記脂肪酸アマイドの含有量は0.5~10質量%である塗料組成物。 - 請求項1~3のいずれか1項に記載の塗料組成物であって、
さらに、揮発成分として、有機溶剤を含む塗料組成物。 - 請求項4に記載の塗料組成物であって、
前記有機溶剤は、沸点が150℃以下である低沸点有機溶剤を含む塗料組成物。 - 請求項5に記載の塗料組成物であって、
前記有機溶剤中の前記低沸点有機溶剤の比率は、25質量%以上である塗料組成物。 - 請求項4~6のいずれか1項に記載の塗料組成物であって、
前記脂肪酸アマイドは、前記有機溶剤に溶解しているか、または、粒径10μm以下の粒子として前記有機溶剤中に分散している塗料組成物。 - 請求項1~7のいずれか1項に記載の塗料組成物であって、
η60rpmは0.03~25Pa・sである塗料組成物。 - 請求項1~8のいずれか1項に記載の塗料組成物であって、
さらに、塗膜成分として顔料を含む塗料組成物。 - 請求項1~9のいずれか1項に記載の塗料組成物であって、
前記主剤は、(メタ)アクリル系樹脂を含む塗料組成物。 - 請求項1~10のいずれか1項に記載の塗料組成物であって、
前記主剤は、分岐構造および/または架橋構造を有する樹脂を含む塗料組成物。 - 被塗物に、請求項1~11のいずれか1項に記載の塗料組成物をスプレー塗装するスプレー塗装工程を含む塗装物の製造方法。
- 請求項1~11のいずれか1項に記載の塗料組成物の塗膜を備える塗装物。
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