JPH04202485A - 活性エネルギー線硬化塗料用組成物 - Google Patents

活性エネルギー線硬化塗料用組成物

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JPH04202485A
JPH04202485A JP33418390A JP33418390A JPH04202485A JP H04202485 A JPH04202485 A JP H04202485A JP 33418390 A JP33418390 A JP 33418390A JP 33418390 A JP33418390 A JP 33418390A JP H04202485 A JPH04202485 A JP H04202485A
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active energy
vinyl
energy ray
copolymer
curable coating
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JP33418390A
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Yutaka Maruyama
裕 丸山
Kiyomi Sugawara
菅原 清美
Yoshihiko Takeda
武田 吉彦
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Central Glass Co Ltd
Original Assignee
Central Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は耐酸性、耐薬品性、耐候性に優れ、かつ塗装作
業の改善に寄与するフッ素系塗料用組成物に関する。
(従来の技術と問題点) 塗装やコーティングは建築物、橋りょう、車輌、家財等
の美観保持や耐久性付与のために施されるものであるが
、近年の環境の悪化に伴い、塗装膜やコーテイング膜に
は、より優れた耐久性が求められるようになっている。
従来、汎用の塗料用樹脂として、アクリルメラミン、ア
クリルウレタン、アルキド等の樹脂組成物が使用されて
来たが、これらは耐候性、耐薬品性等の性能が不充分で
ある。これに対し、耐候性、耐酸性に優れた樹脂として
、近年含フッ素共重合体が注目されている。含フッ素重
合体の塗料としての利用の試みは、古くはテトラフルオ
ロエチレン重合体、クロロトリフルオrlエチレン重合
体を始めとして、最近ではフッ化ビニリデン重合体が耐
候性、耐薬品性を生かした塗料やコーテイング材として
、化学工業、食品、建築、機械分野等に使用されている
しかるに、これらの塗料はほとんどが、水あるいは特殊
な有機溶剤に含フッ素重合°体の粉体を分散させた形態
か、あるいは粉体そのものを使用する形態であるため、
樹脂の融点以上に加温することによって初めて均一な膜
と成り得る。
したがってかなり専門的な技術者やメーカーによっての
み施工が可能であり、熟練度を要する技術となっている
一方、近年脚光をあびているものに溶剤可溶型フッ素樹
脂塗料がある。これらは有機溶剤に対する溶解性を上げ
、通常の塗料用溶媒に溶解できるようにした硬化型の塗
料であり、その耐候性、耐薬品性を生かした長期メンテ
ナンスフリーの塗料として建築、土木、車輌、機械金属
用として伸長しつつある。
(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、これら溶剤可溶型フッ素樹脂は当該する
樹脂だけでは硬化皮膜とすることはできず、硬化剤とし
てメラミン樹脂やポリイソシアネート等を混合しなけれ
ばならない。
即ち、従来の溶剤可溶型フッ素樹脂塗料は、フッ素樹脂
100部に対し、通常、硬化剤としてメラミン樹脂やポ
リイソシアネート等を5〜100部程度混合し、加熱硬
化するものであり、従って、その塗装皮膜は、これらの
樹脂の混合物によって形成される。
本来、フッ素樹脂自体は耐候性、耐薬品性等に優れた樹
脂であるが、メラミン樹脂や、ウレタン樹脂は必ずしも
充分な耐候性、耐薬品性を持っていない。このため、硬
化剤として用いられるメラミンやポリイソシアネ・−ト
成分が塗装皮膜の耐候性や耐薬品性を低下させてしまう
耐候性、耐薬品性を向上させるためにメラミン樹脂の混
合量を少なくすると、塗装皮膜の仕上りや機械的特性が
悪くなる。一方、メラミン樹脂の混合量を増加すると、
耐候性、耐薬品性が低下する。
また、ポリイソシアネートは、毒性が強く、作業性の面
からも問題がある。
メラミンを硬化剤として用いる場合は通常100℃から
250℃程度の温度で数分から数時間加熱して硬化させ
る必要があり、生産性があまり良くない。一方、インシ
アネート系硬化剤の場合は、室温から100℃程度まで
の比較的低温で硬化するため大型の装置は必要としない
が、硬化時間が数日を要する。また、イソシアネート系
硬化剤を用いた塗料はポットライフが非常に短いため、
コストアップにつながり問題がある。
(問題点を解決するための手段) 本発明者らはフルオロオレフィンとオキシラン基含有ビ
ニルモノマーを必須成分とするフッ素系共重合体を主成
分とするワニスと、活性エネルギー線重合開始剤からな
る組成物が、室温で有機溶剤に可溶であり、且つ、当該
組成物が特別な硬化剤を必要とせず、活性エネルギー線
を照射することにより室温以下の低温から、高温までの
広い温度範囲で、しかも、数秒から数分の短時間に硬化
することを見出し、当該塗料組成物を硬化して得られた
塗装皮膜が、広い波長範囲にわたって高い透明性を示し
、高い強度、優れた耐候性と耐薬品性を示すことを見出
し本発明に至った。
本発明の組成物はフルオロオレフィンとオキシラン基含
有ビニルモノマーを必須成分とするフッ素系共重合体を
主成分とするワニスと、活性エネルギー線重合開始剤か
らなる、活性エネルギー線硬化可能な塗料用組成物であ
る。
ここで、本発明のフッ素系共重合体は、フルオロオレフ
ィンとオキシラン基含有ビニルモノマーの他に第3の共
重合成分として、ビニルエーテル類、ビニルエステル類
、アリルエーテル類、α−オレフィン類、不飽和カルボ
ン酸及びそのエステル類、アクリル酸、メタアクリル酸
及びそのエステル類などを共重合させてもよい。
フッ素系共重合体を構成するフルオロオレフィンの例と
しては、CFz=CFz、c+G、cF2、CGIF=
CF2、CF2=CFChなどが挙げられる。
フッ素系共重合体を構成するオキシラン基含有とニルモ
ノマーとしては、下記一般式(I〜■)で表わされるよ
うな化合物を挙げることができる。
■ 1      H CH2=C−CH2−0−R2−C−CH2(II )
H CHz=C−0−Rz−C−CHz     (II[
)(式中R1はメチル基もしくは水素、R2は炭素数0
〜8の脂肪族炭化水素基を表わす) フッ素系共重合体は、必要に応して、上記単量体成分以
外に、他の重合性ビニル七ツマ−を共重合体成分として
は望まれる性能に応して広範囲に選択することができ例
えば以下の様な化合物を挙げることができる。
fa)アルキルビニルエーテルおよびアリールビニルエ
ーテル類、(b)アルキルビニルエステルおよびアリー
ルビニルエステル類、(Clアルキルイソプロペニルエ
ステル類、(d)アクリル酸およびアクリル酸エステル
類、(elメタクリル酸およびメタクリル酸エステル類
、fflヒドロキシ基含有アルキルアリルエーテル1m
、(g)α−オレフィン類。
より具体的には、例えば(alのアルキルビニルエーテ
ルおよびアリールビニルエーテル類としては、エチルビ
ニルエーテル、プロピルビニルエーテル、イソプロピル
ビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、tert−ブ
チルビニルエーテル、ペンチルビニルエーテル、ヘキシ
ルビニルエーテル、イソヘキシルビニルエーテル、オク
チルビニルエーテル、4−メチル−1〜ペンチルビニル
エーテル、ヒドロキシプロピルビニルエーテル、ヒドロ
キシブチルビニルエーテル等の鎖状アルキルビニルエー
テル類。シクロペンチルビニルエーテル、シクロヘキシ
ルビニルエーテル等のシクロアルキルビニルエーテル類
、フェニルビニルエーテル、トリルビニルエーテル等の
了り−ルビニルエーテル類を挙げることができる。
(′b)のアルキルビニルエステルおよびアリールビニ
ルエステル類としては、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、
イソカプロン酸ビニル、ピバリン酸ビニル、カプリル酸
ビニル、カプロイル酸ヒニル、ステアリン酸ビニル、ベ
オバ9およびベオバ10(シェル化学製)、安息香酸ビ
ニル等を挙げることができる。
(C1のアルキルイソプロペニルエステル類としては、
酢酸イソプロペニル、プロピオン酸イソプロペニル等が
挙げられる。
(d)のアクリル酸エステル類および(elのメタクリ
ル酸エステル類としては、アクリル酸メチル、アクリル
酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピ
ル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル
酸オクチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル
、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸イソプロピル、
メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリ
ル酸オクチル、アリルアクリレート、アリールアクリレ
ート、アリールメタクリレート、ヒドロキシエチルアク
リレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキ
シプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリ
レート等が挙げられる。
if)のヒドロキシ基含有アルキルアリルエーテル類と
しては、アリルアルコール、2−アリロキシ−1−エタ
ノール、3−アリロキシ−1−プロパツール、4−アリ
ロキシ−1−ブタノール、5−アリロキシ−1−ペンタ
ノール、6−アゾロキン−1−ヘキサノール、7−アリ
ロキシ−1−ヘプタツール、8−アリロキシ−1−オク
タツール、1.2−ジヒドロキシプロピルアリルエーテ
ル、ヒドロキシヘキサン酸アリルエステル等が挙げられ
る。
(glのα−オレフィン類としては、エチレン、プロピ
レン、イソブチン、ブテン、スチレン、3−ブテン−1
−オール、等が挙げられる。
また、加水分解可能な基を持つ有機珪素化合物含有ビニ
ルエーテル、例えばγ−メタクリロキシプロピルトリメ
トキシシラン、T−メタクリロキシプロピルメチルジメ
トキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、トリメトキ
シシリルプロピルビニルエーテル、ビニルメチルジェト
キシシラン等が挙げられる。
また、これらの他に、ビニル酢酸、ウンデシレン酸、ア
クリルアミド等共重合成分として用いることにより、フ
ッ素系共重合体の性能を望まれる範囲に調整することが
できる。
フッ素系共重合体における各単量体成分の含有割合は、
フルオロオレフィン、オキシラン基含有ビニルモノマ−
1および他の共重合可能な単量体に基づく単位の含有量
が、生成共重合体組成でそれぞれ25〜75モル%、3
〜75モル%、0〜70モル%であり、好ましくは、フ
ルオロオレフィン、オキシラン基含有ビニルモノマー、
および他の重合可能な単量体に基づく単位の含有量が、
30〜60モル%、5〜50モル%、および0〜50モ
ル%の割合で含有するものである。
フッ素系共重合体において、フルオロオレフィン含有量
は、仕込む際の単量体の量によって任意に変更が可能で
あるが、前述の割合より多過ぎる場合は共重合体の有機
溶剤への溶解性が下がり、また製造面での共重合体収率
が低くなる。逆に少な過ぎる場合には耐候性、耐薬品性
等の性能が悪化する。また、オキシラン基含有ビニルモ
ノマーの含有量が多過ぎると耐候性、耐薬品性等の性能
が悪くなり、低過ぎると、硬化反応が不充分となり、機
械的性能が悪化する。
本発明の共重合体は30℃テトラヒドロフラン(THF
)中で測定される極限粘度が0.03〜2.Od n 
/gの範囲にあり、さらに好ましくは0.05〜0.5
dl!/gであることが必要である。極限粘度が低速ぎ
る場合は、塗膜物性の低下、作業性の悪化等を招き、逆
に高過ぎる場合は溶剤への溶解性の減少をそれぞれ引き
起こす。
また、本発明の共重合体は、通常のラジカル開始剤の存
在下、溶液重合、乳化重合、懸濁重合または塊状重合等
の方法により該単量体を共重合させて得ることができる
共重合体製造における重合温度は−30〜100℃好ま
しくは0〜70℃が適当である。ラジカル開始剤の種類
としては、油溶性ラジカル開始剤として例えばジイソプ
ロピルパーオキシジカーボネート、ジ−n−プロピルパ
ーオキシジカーボネート、ターシャリイブチルパーオキ
シビバレート、ジー2−エチルへキシルパーオキシジカ
ーボネート、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパー
オキシド、パーフルオロオクタノイルパーオキシド等の
過酸化物、アゾイソブチロニトリル、アゾビス−2,4
−ジメチルバレロニトリル等のアブ化合物、あるいはト
リエチルボロン−酸素または過酸化物等の有機ボロン系
化合物があげられ、水溶性開始剤としては過酸化水素、
過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウムおよびこれらと金
属塩等を組み合わせたレドックス系開始剤があげられる
溶媒は特に限定しないが、重合方法により水あるいは通
常の有機炭化水素化合物あるいはフッ素系有機化合物あ
るいはこれらを組み合わせた系が使用される。水系の場
合は分散安定剤として懸濁剤あるいは乳化剤を使用する
のが通常である。
本発明におけるフッ素系共重合体を主成分とするワニス
は、活性エネルギー線の照射による酸放出型の硬化開始
剤によって硬化させることができる。
なお、かかる活性エネルギー線重合開始剤は、J、 P
elgrimsやJ、V、 Cr1velfo等の報告
(J。
Pelgrims、 Pigment and Re5
in Technology。
September、 P4〜8.(1987)、) 
(J、V、 Cr1vello。
etal、、 J、 Polym、 Sci、、 Sy
mposium  5fj、 383(1976)、)
に例示されているような酸放出型の開始剤を使うことが
できる。例えば、 (al  Ar−I”−Ar、・MXn−(X)(bi
   Ar (CI  Ar−N”=N −MXn−(Xll)(式
中、計、 Arc、 Arzは芳香族基を、門×nはB
F、、 PF、、八SF6. SbF6等の化合物を表
わす)のようなオニウム塩を挙げることができる。
より具体的には、例えば、(a)のようなジアリールヨ
ードニウム塩としては、 などが挙げられる。
(blのようなトリアリールスルホニウム塩としては、
例えば (MXn=BF、  ASF&、  PF6.  Sb
F、、)等が挙げられる。
fc)のようなアリールジアゾニウム塩としては、例え
ば 等が挙げられる。
これらの重合開始剤は活性エネルギー線の照射によって
それぞれカチオンを放出する。カチオンがオキシラン基
の開環重合を開始し硬化反応を起すことは既に公知であ
る。
これらの重合開始剤は以下のような機構でカチオンを放
出することが、知られている。
例えば、ta)のようなジアリールヨー;゛ニウム塩で
は v (Ar) zI’ ・MXn−= YHAr−T+Ar
Y+ MXn−+H”のような機構でカチオンを放出す
る。
(blのようなトリアリールスルホニウム塩は、hν (Ar):lS”  ・ MXn−”−YHAr2S+
ArY+MXn−+H−のようにしてカチオンを放出す
る。
また、(C1のようなアリールジアゾニウム塩はv Ar−N”−N−MXn−+Yl(ArX+N2+MX
n−。
のような機構で、ルイス酸を放出することが知られてい
る。
これらの重合開始剤のフッ素系共重合体に対する使用割
合は、通常該重合体固型分重量に対して、約0.05〜
20重量%、好ましくは約0.5〜10重量%の範囲と
するのが良い。重合開始剤の量が多過ぎると、コストア
ップになるばかりでなく、着色の原因となる。一方少な
過ぎると、硬化が遅く、不充分となる。
本発明のフッ素系共重合体を主成分となるワニスは、主
成分となるフッ素系共重合体の他に、ポリマーやオリゴ
マーを混合して使用することも可能である。例えば、脂
環式オキシラン基含有オリゴマーなどが有効である。こ
れらを適宜混合することにより、ワニスの粘度や塗膜性
能を任意に調整することが可能となる。有効な脂環式オ
キシラン基含有オリゴマーの例としては、3.4−エポ
キシシクロヘキシルメチル−3,4−エポキシシクロへ
キシルカルボキシレート、ビス(3゜4−エポキシシク
ロヘキシルメチル)アジペート等が挙げられる。
本発明のワニスに用いられる溶剤としては、例エバ、ト
ルエン、キシレン、ツルペッツ″100(エッソ化学@
製)、のような芳香族系溶剤、メチルエチルケトン、メ
トルイソブチルケトン等のケトン系溶剤、酢酸エチル、
酢酸ブチル等のエステル系溶剤、ジオキサン、エチレン
グリコールジエチルエーテルのようなエーテル系溶剤、
ブタノール、イソプロパツール等のアルコール系溶剤を
挙げることができる。これらの溶剤は単独または適宜混
合して用いることができる。
本発明の塗料用組成物は、スプレー塗装、ハケ塗り、ロ
ール塗装、ディッピング等の一般的な塗装方法により基
板に塗布され、室温または、若干の加熱により溶剤を適
当に除去した後に、活性エネルギー線を照射し、硬化さ
せる。
活性エネルギー線としては、紫外線や電子線を使用する
ことができるが、一般に、紫外線の方が簡便で使い易い
以下に実施例により、本発明を具体的に説明するがこれ
らによって限定されるものではない。
反応例1 電磁攪拌器付き、内容量21のステンレス製オートクレ
ーブに、酢酸ビニル(VAc) 106.5g(1,2
4mol) 、アリルグリシジルエーテル(AGE)7
7.1g(0,68mol)、酢酸ブチル(BuAc)
 230g 1炭酸ナトリウム0.9g 、ラウロイル
パーオキシド(LPO) 0.4gを仕込み、窒素ガス
でオートクレーブ内を3回置換した。次いで内部を脱気
し、クロロトリフルオロエチレン(CTFE) 243
.7g(2,09mol)を仕込み(CTFE/VAc
/AGE=52.2/30.9/16.9mo1%)、
徐々に昇温した。60℃で24時間重合を行なった後、
未反応のCTFEを除去し、オートクレーブを開放した
ところ、固型分濃度58.0wt%の共重合体溶液を得
た。この共重合体溶液をn−へキサンで再沈したところ
、透明な共重合体樹脂195.5gを得た。
NMRおよび元素分析、滴定により得られた共重合体の
組成を分析したところ、CTFE/VAC/AGEの比
は50/35.5/14.5mo1%であった。
共重合体樹脂のTIIF中30℃で測定した極限粘度は
0.20d l /g、エポキン当量は1254g/e
qiv、であった。
反応例2 反応例1と同し方法で酪酸ビニル(VBu)36.5g
、AGE 18.2g、エチレングリコールモノアリル
エ−チル(EGMAE)16.3g、 CTFE 12
1.1g、 BuAc 200g−ベオパー10(シェ
ル化学■製)(ν10)63.4g、炭酸ナトリウム1
.5gおよびLPO2,Ogを仕込み反応させ固型55
%の共重合体溶液を得た。
この共重合体溶液をn−ヘキサンで再沈したところ透明
な固型状共重合体176.1gを得た。この共重合体の
THF中30℃で測定した極限粘度は0.10d 17
g、エポキシ当量は1037g/eqiv、、OH価は
28■KOH/gであった。
反応例1と同じ方法で共重合体の組成を分析したとコロ
CTFE/VBu/VIO/AGE/EGMAE(7)
比は45.9/10.9/16.1/12.0/15.
1mo1%であった。
反応例3 反応例1と同じ方法でνBu 73.0g、3.4−エ
ポキシシクロヘキシルメチルビニルエーテル(ECMV
E) 26.9g、 EGMAE 16.3g、、CT
FE 121.1g、炭酸ナトリウム1.5gおよびL
PO2,Ogを仕込み、反応させて固型分58%の共重
合体溶液を得た。この共重合体溶液をn−ヘキサンで再
沈し、T、HE中30℃での極限粘度0.08d l 
7g、エポキシ当量1260g/eqiv、、08価3
2.3mg KOH/gの共重合体樹脂177.9gを
得た。
樹脂ノ組成比は、CTFE/VBu/ECMVE/EG
MAE=47.8/28.5/9.1/14.6mo1
%であった。
実施例1 反応例1で得たワニスにトリフェニルスルホニウムへキ
サフルオロアンチモネート(ユニオンカーバイド社のサ
イラキュアUVl−6870)を樹脂固型分100部に
対し、2部添加し、THFで固型分濃度が10−t%に
なるように調整した。該溶液をステンレス板にフィルム
アプリケーターで乾燥膜厚が約30μmになるように塗
布し、80℃で乾燥させて試験板を作成した。
ウシオ電機株式会社製のUVランプ(+JSH−250
BY)を用い、ランプと塗布面の間隔を10cm離して
保持した試験板に1分間紫外線を照射し、透明な硬化膜
を得た。
得られた硬化膜の性能を第1表に示した。
実施例2および3 実施例1と同し方法で反応例2、反応例3で得たワニス
を処理し、硬化膜を得た。得られた硬化膜の性能を第1
表に示した。
実施例4 反応例1で得たワニスに、実施例1と同様にサイラキュ
アUVl−6970を加えたのち更にエポキシ化合物と
して3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,4−
エポキシシクロへキシルカーボネート (ユニオンカー
バイド社のサイラキュアUVR−6110)を樹脂固型
分100部に対し、10部添加し、混合液を得た。該混
合液を実施例1と同し方法で処理し、硬化膜を得た。第
1表に性能を示す。
第1表 (硬化膜の性能) 但し、表中の◎印は目視により表面形状に変化が認めら
れない状態を示す。
(発明の効果) 本発明の組成物は、スプレー塗装、ハケ塗り。
ロール塗装環一般的な塗装力により基板に塗布したのち
、活性エネルギー線照射による硬化で短時間の硬化が可
能であり、かつ硬化剤としてメラミン、ポリイソシアネ
ートを使用しないため作業環境、コストアップの改善に
寄与する。
L二二二

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)フルオロオレフィンとオキシラン基含有ビニルモ
    ノマーを必須成分とする含フッ素系共重合体を主成分と
    するワニスと、活性エネルギー線重合開始剤からなる活
    性エネルギー線硬化型共重合体であって、フルオロオレ
    フィン、オキシラン基含有ビニルモノマーおよびその他
    の重合可能な共単量体に基づく単位の含有量が、25〜
    75モル%、3〜75モル%、0〜70モル%であり、
    テトラヒドロフラン中30℃で測定される極限粘度が、
    0.03〜2.0dl/gである活性エネルギー線硬化
    塗料用組成物。
  2. (2)フルオロオレフィンが、クロロトリフルオロエチ
    レン、テトラフルオロエチレン、ビニリデンフルオライ
    ド、ヘキサフルオロプロペンである請求項1記載の活性
    エネルギー線硬化塗料用組成物。
  3. (3)活性エネルギー線重合開始剤がジアリールヨード
    ニウム塩、トリアリールスルホニウム塩およびアリール
    ジアゾニウム塩である請求項1記載の活性エネルギー線
    硬化塗料用組成物。
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