JPH10158579A - 親水性塗料組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 初期親水性、耐水性、耐汚染性に優れた被膜
を形成し得る塗料組成物を提供する。 【解決手段】 （ａ）親水性エポキシ化合物１００重量
部、（ｂ）コロイド状シリカをシリカ固形分で２０〜２
５０重量部、（ｃ）アルミニウムキレート化合物０．１
〜３０重量部からなる塗料組成物。 （ａ）親水性エポキシ化合物は、エチレングリコールジ
グリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシ
ジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエー
テル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル
からなる群より選択されることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は、親水性塗料組成物
に関する。更に詳しくは、基材表面を親水性にすること
により耐汚染性を発現する塗膜を形成させることを目的
とした塗料組成物に関する。

【０００１】

【従来の技術】近年塗料の分野では、屋外で使用する塗
膜に汚染防止性を付与するために、塗膜表面を親水性に
する試みがなされている。例えば特開平４−３７０１７
６号公報には親水性セグメントと疎水性セグメントを有
するセグメント化ポリマーと塗料用樹脂からなる組成物
が開示されている。また特開平７−３３１１３６号公報
には３官能あるいは４官能のアルキルシリケートあるい
はその加水分解縮合物が添加されてなる塗料用樹脂組成
物が開示されている。しかしながらこれらの公報で開示
されている組成物による親水性は対水接触角で４０°〜
６０°であり、汚染防止性の付与という点からは不充分
である。また、特開平７−１３６５８４号公報にはオル
ガノシリケート及び／又はその加水分解縮合物を混合し
た塗料を塗布硬化する方法が開示されている。この方法
では親水性の発現には酸処理が必要である。

【０００２】また、プラスチック材料はその成型性や軽
量である等の利点を生かして種々の部材に使用されてい
るが、表面が疎水性であるために汚れがつきやすく、ま
た比較的傷が付きやすい等の問題点があり、上記のよう
な汚染防止性および表面硬化を与えるコーティング材料
の要請が大きい。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記に鑑
み、初期親水性、耐汚染性、基材密着性に優れる被膜を
形成する、特にプラスチック基材に有用な親水性塗料組
成物を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の親水性塗料組成
物は、（ａ）親水性エポキシ化合物１００重量部、
（ｂ）コロイド状シリカをシリカ固形分で２０〜２５０
重量部、（ｃ）アルミニウムキレート化合物０．１〜３
０重量部からなる。

【０００５】本発明の第一の成分（ａ）は、親水性エポ
キシ化合物である。本発明の親水性エポキシ化合物と
は、１分子中に少なくとも１個の親水性部位と２個以上
のエポキシ基を有する化合物である。特に、親水性部位
として、エーテル結合、水酸基を有するものが好まし
い。

【０００６】上記（ａ）親水性エポキシ化合物におい
て、皮膜の親水性、耐久性を両立させるという観点か
ら、特に好ましい例として、エチレングリコールジグリ
シジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジル
エーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテ
ル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテルを
挙げることができる。これらは単独でも２種以上を併用
してもよい。

【０００７】また、市販の製品は、通常アルコールとエ
ピクロルヒドリンとの反応により合成されているため若
干の変性体との混合物となっているが、本発明の範囲に
はこれらも含めることが可能である。

【０００８】上記（ａ）親水性エポキシ化合物の市販品
の例としては、ナガセ化成社製「デナコール」シリーズ
のＥＸ−８１０、ＥＸ−８１１、ＥＸ−８５１、ＥＸ−
８２１、ＥＸ−８３０、ＥＸ−８３２、ＥＸ−８４１、
ＥＸ−８６１、共栄社化学社製「エポライト」シリーズ
の４０Ｅ、１００Ｅ、２００Ｅ、４００Ｅ、ダイセル化
学社製「エポリードＮＴ」シリーズの２１２、２１４等
のエチレングリコールまたはポリエチレングリコールの
ジグリシジルエーテル、ナガセ化成社製「デナコール」
シリーズのＥＸ−９１１、ＥＸ−９４１、ＥＸ−９２
０、ＥＸ−９２１、ＥＸ−９３１、共栄社化学社製「エ
ポライト」シリーズの７０Ｐ、２００Ｐ、４００Ｐ、ダ
イセル化学社製「エポリードＮＴ」シリーズの２２８等
のプロピレングリコールまたはポリプロピレングリコー
ルのジグリシジルエーテル等が挙げられる。

【０００９】本発明の第二の成分（ｂ）は、コロイド状
シリカである。上記コロイド状シリカとは、平均粒径５
〜２００ｎｍのシリカ微粒子が水又は極性有機溶媒に分
散安定化されたものである。なお、水分散性のコロイド
状シリカはｐＨ８〜１１程度の塩基性領域で安定化され
たものとｐＨ２〜４程度の酸性領域で安定化されたもの
が市販されているが、塩基性領域で安定化させたものは
有機溶媒あるいは樹脂との混和性の点に問題があり、混
合するとゲル化することが多い。従って本発明では、上
記（ａ）成分と混合して用いるため、酸性領域で安定化
されたものを用いることが好ましい。また極性有機溶媒
に分散安定化されているものは酸性領域で安定化されて
いるものと同様の性質を示すため、本発明において使用
可能である。

【００１０】上記（ｂ）コロイド状シリカの市販品とし
ては、触媒化成社製「Ｃａｔａｌｏｉｄ」シリーズのＳ
Ｎ（水分散、pH＝２〜４）、「ＯＳＣＡＬ」シリーズの
１１３２（メタノール分散）、１２３２（エタノール分
散）、１３３２（ｎ−プロパノール分散）、１４３２
（ｉ−プロパノール分散）、１５３２（ｎ−ブタノール
分散）、日産化学工業社製「スノーテックス」シリーズ
のＯ又はＯＬ（両方水分散）、「オルガノシリカゾル」
のＭＡ−ＳＴ−Ｍ（メタノール分散）、ＩＰＡ−ＳＴ
（ｉ−プロパノール分散）等が挙げられる。

【００１１】本発明におけるコロイド状シリカの添加量
は成分（ａ）１００重量部に対してシリカ固形分で２０
〜２５０重量部である。コロイド状シリカの量がこれよ
りも少ないと、硬化性、耐水性に劣る、耐汚染性が低い
等の問題があり、これよりも多いと密着性が低下する、
均一に成膜できなくなる等の問題が起こるため上記範囲
に限定される。

【００１２】本発明の第三の成分（ｃ）は、アルミニウ
ムキレート化合物である。本発明で使用するアルミニウ
ムキレート化合物とは、アルミニウムアルコレートをキ
レート化剤と反応させて得られるものであり、その具体
例としてはアルミニウムトリス（アセチルアセトネー
ト）、アルミニウムモノアセチルアセトネートビス（エ
チルアセトアセテート）、アルミニウムトリス（エチル
アセトアセテート）等があげられる。このようなアルミ
ニウムキレート化合物の市販品としては、川研ファイン
ケミカル社製「ＡＬＣＨ−ＴＲ」、「アルミキレート
Ａ」、「アルミキレートＤ」等が挙げられる。

【００１３】上記成分（ｃ）は、成分（ａ）１００重量
部に対して０．１〜３０重量部添加される。成分（ｃ）
がこれよりも多いと塗液のゲル化、塗膜の白化、膜強度
の低下等の問題が生じ、少ないと特にプラスチック基材
への密着性の低下が起こるため上記範囲に限定される。

【００１４】本発明の組成物は水または極性有機溶媒で
希釈可能である。この場合に好ましく使用される極性有
機溶媒としては、メタノール、エタノール、ｎ−プロパ
ノール、ｉ−プロパノール、ｎ−ブタノール、ｉ−ブタ
ノール、ｔ−ブタノール、ｓｅｃ−ブタノール、アセト
ン、メチルエチルケトン、メチルセロソルブ、エチルセ
ロソルブ、アセトン、テトラヒドロフラン等が挙げられ
る。（ｂ）成分のコロイダルシリカが水分散物である場
合には、プラスチック基材への塗工性の面から、極性有
機溶媒を添加することが好ましく、特に極性有機溶媒が
１０重量％以上含まれていることが好ましい。

【００１５】また本発明の組成物に、性能を損なわない
範囲であれば種々の添加剤、例えば親水性ポリマー、エ
ポキシ樹脂用硬化剤および硬化触媒、紫外線吸収剤、酸
化防止剤、レベリング剤、増粘剤、界面活性剤、抗菌・
防かび剤等を添加してもよい。

【００１６】本発明の組成物を各種基材上に塗布し加熱
硬化することにより、親水性、耐汚染性、および基材密
着性に優れる親水性コーティング膜を形成することがで
きる。また、架橋密度の高くなるエポキシ化合物を使用
すれば高度な耐擦傷性を付与することができる。

【００１７】本発明の組成物を塗布する対象となる基材
は、特に限定されないが、ガラス、金属等の無機材料、
アクリル、ポリカーボネート、塩ビ、ポリオレフィン等
のプラスチック材料、ＦＲＰ等の複合材料等が挙げられ
る。また、これら基材はコロナ処理、プラズマ処理、紫
外線処理、薬品処理、プライマー処理等の接着性処理が
施されていてもよい。

【００１８】本発明の組成物は塗布後、室温付近の低温
から１２０℃程度の温度で数分から数時間で硬化させ
る。この硬化条件については基材の耐熱性等を考慮して
適宜決定すればよい。塗布量は乾燥膜厚で０．１〜１０
μｍ程度が好ましい。

【００１９】

【作用】本発明の塗料組成物を各種基材上に塗布硬化さ
せることにより、表面に親水性の皮膜が形成される。よ
って、表面が水に濡れやすくなり、汚れ物質の付着した
表面に水が接触した場合に、汚れ物質が除去されやすい
状態となり耐汚染性が付与される。また、成分（ｂ）の
コロイド状シリカあるいは３成分の架橋により耐水性、
耐擦傷性が付与される。さらに、（ａ）成分として架橋
密度が高いものを選択することにより、耐擦傷性効果が
向上する。

【００２０】

【実施例】

（実施例１） 成分（ａ）：エチレングリコールジグリシジルエーテル
（ナガセ化成社製「デナコールＥＸ−８１０」）を使用
した。 成分（ｂ）：コロイド状シリカ（触媒化成社製「ＯＳＣ
ＡＬ１４３２」；シリカ固形分３０％、ｉ−プロパノー
ル（ＩＰＡ）分散）を使用した。 成分（ｃ）：アルミニウムトリス（アセチルアセトネー
ト）（川研ファインケミカル社製「アルミキレート
Ａ」）を使用した。 エチルセロソルブ２００重量部に成分（ｃ）のアルミニ
ウムトリス（アセチルアセトネート）１０重量部を溶解
させた後、成分（ａ）１００重量部と混合し均一な溶液
とした。ここへ成分（ｂ）のコロイド状シリカ５００重
量部（シリカ固形分として１５０重量部）を添加し撹拌
して組成物を調整した。上記組成物をポリカーボネート
板（旭硝子社製「レキサン」；３ｍｍ厚）上にスピンコ
ーティングにより塗布し、８０℃で１時間硬化させ皮膜
を形成した。乾燥膜厚は１. ３μｍであった。

【００２１】（実施例２） 成分（ａ）：エチレングリコールジグリシジルエーテル
（ナガセ化成社製「デナコールＥＸ−８１０」）を使用
した。 成分（ｂ）：コロイド状シリカ（触媒化成社製「ＯＳＣ
ＡＬ１４３２」；シリカ固形分３０％、ＩＰＡ分散）を
使用した。 成分（ｃ）としてアルミニウムモノアセチルアセトネー
トビス（エチルアセトアセテート）（川研ファインケミ
カル社製「アルミキレートＤ」；７６％ＩＰＡ溶液）を
使用した。エチルセロソルブ２００重量部に成分（ａ）
１００重量部、成分（ｂ）５００重量部（シリカ固形分
１５０重量部）、成分（ｃ）６. ６重量部（アルミニウ
ムキレート分５重量部）を添加し、撹拌して組成物を調
整した。上記組成物をポリカーボネート板（旭硝子社製
「レキサン」；３ｍｍ厚）上にスピンコーティングによ
り塗布し、８０℃で１時間硬化させ皮膜を形成した。乾
燥膜厚は１. ６μｍであった。

【００２２】（実施例３）実施例２において、成分
（ｃ）を１０重量部に変更したこと以外は、実施例２と
同様にして皮膜を形成した。乾燥膜厚は２. ３μｍであ
った。

【００２３】（実施例４）実施例２において、成分
（ｃ）を１重量部に変更したこと以外は、実施例２と同
様にして皮膜を形成した。乾燥膜厚は１. ３μｍであっ
た。

【００２４】（実施例５）成分（ａ）としてトリプロピ
レングリコールジグリシジルエーテル（ナガセ化成社製
［デナコールＥＸ−９２０］）１００重量部を使用した
こと以外は、実施例２と同様にして皮膜を形成した。乾
燥膜厚は１. ４μｍであった。

【００２５】（実施例６）実施例４において、基板をア
クリル板（三菱レイヨン社製「アクリライトＥＸ」；３
ｍｍ厚）に変更したこと以外は、実施例４と同様にして
皮膜を形成した。乾燥膜厚は１. ３μｍであった。

【００２６】（比較例１）実施例１において、成分
（ｃ）を使用しなかったこと以外は、実施例１と同様に
して皮膜を形成した。乾燥膜厚は１. ５μm であった。

【００２７】（比較例２）実施例１において、成分
（ｃ）を５０重量部に変更したところ、成分（ｃ）の溶
解性が悪く均一な組成物の溶液が得られなかったため、
皮膜の形成を行わなかった。

【００２８】（比較例３）実施例２において、成分
（ｃ）を５０重量部に変更して組成物を調整したとこ
ろ、塗液の増粘が非常に早く、均一な薄膜が形成できな
かった。また得られた塗膜は白化していた。

【００２９】（比較例４）実施例２において、成分
（ｂ）を１６６７重量部（シリカ固形分５００重量部）
に変更したところ、成膜性が悪く塗膜は不透明になっ
た。

【００３０】（比較例５)実施例２において、成分
（ｂ）を１０重量部に変更したこと以外は、実施例２と
同様にして皮膜を形成した。乾燥膜厚は２. ５μｍであ
った。なお、このサンプルは、対水接触角を測定する際
に、水滴に触れた部分が膨潤した。表１には（ ）つき
で数値を示した。

【００３１】（参考例１）アクリル板（三菱レイヨン社
製「アクリライトＥＸ」；３ｍｍ厚）をそのまま評価し
た。

【００３２】（参考例２）ポリカーボネート板（旭硝子
社製「レキサン」；３ｍｍ厚）をそのまま評価した。

【００３３】実施例、比較例、参考例の皮膜について、
以下の評価を行った。結果を表１に示す。 ＜初期親水性＞ 協和界面科学社製接触角計［ＣＡ−Ｘ
１５０型］を用いて対水接触角を３点測定し、その平均
値を特性値とした。

【００３４】＜基材密着性＞ 皮膜表面に１ｍｍ角の碁
盤目を１００個作り、ここにセキスイセロテープ＃２５
２を貼り付けて一気に引きはがし、残った碁盤目の数を
数え、以下の４段階で判断した。 ◎：１００／１００ ○：１００〜８０／１００ △：８０〜６０／１００ ×：６０以下／１００

【００３５】＜耐水性＞ ５０℃の温水に１日浸漬した
後、外観を以下の基準で評価した。 ○：異常なし ×：膨潤、剥離、白化等

【００３６】＜耐汚染性＞ カーボンブラック：流動パ
ラフィン：イオン交換水＝９：１：４０の割合でよく混
合したものを汚染代替物質とし、これを塗膜表面に塗布
して７０℃で５分間乾燥した後、流水により洗浄し、汚
れの除去性を目視により以下の３段階で評価した。 ○：汚れなし △：少し汚れている ×：汚れがめ
だつ

【００３７】＜耐擦傷性＞ 直径１ｃｍの円面積あたり
５００ｇの荷重をかけた状態でスチールウール＃０００
０により１００回払拭した後のヘーズ値を測定し以下の
４段階で評価した。 ◎：１未満 ○：１〜５ △：５〜１０
×：１０以上

【００３８】

【表１】

【００３９】

【発明の効果】上記の結果から明らかなように本発明に
おける塗料組成物を基材上に塗布し硬化することによ
り、親水性に優れる皮膜を形成することが可能である。
形成された塗膜は基材密着性に優れ、また表面が親水性
であるために耐汚染性に優れている。さらに本発明の組
成物によれば耐擦傷性を付与することも可能である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 （ａ）親水性エポキシ化合物１００重量
   部、（ｂ）コロイド状シリカをシリカ固形分で２０〜２
   ５０重量部、（ｃ）アルミニウムキレート化合物０．１
   〜３０重量部からなる塗料組成物。
2. 【請求項２】 （ａ）親水性エポキシ化合物が、エチレ
   ングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリ
   コールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジ
   グリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリ
   シジルエーテルからなる群より選択される少なくとも１
   種であることを特徴とする請求項１記載の塗料組成物。