JPWO2012070552A1 - 防汚塗料用組成物及び防汚塗料 - Google Patents
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Abstract
Description
重合体粒子(A)は、防汚塗料用組成物中に粒子として存在するものであり、2価以上の金属エステル構造を有するものが好ましい。2価以上の金属エステル構造を有することで、加水分解性が良好となり、十分な防汚性能が得られる。2価以上の金属エステル構造を有する重合体粒子(A)としては、例えば、酸基含有アクリル共重合体のマグネシウム塩、カルシウム塩、亜鉛塩、銅塩、アルミニウム塩、チタン塩等が挙げられる。なかでも透明性の点から、酸基含有アクリル共重合体の亜鉛塩が好ましい。
単量体混合物(M)中に2価以上の金属含有エチレン性不飽和単量体(a1)を含むことにより、得られた重合体粒子(A)が海水中で加水分解し、防汚塗料用樹脂組成物を含む塗料から得られる塗膜の自己研磨性が良好となる。
単量体混合物(M)中にカルボキシル基含有エチレン性不飽和単量体(a2)を含むことより、重合体粒子(A)の塗料中での分散性が良好となり、塗料の貯蔵安定性が向上する。
さらに本発明では、単量体混合物(M)中に、前記単量体(a1)、(a2)以外のエチレン性不飽和単量体(a3)を27〜91.5質量%含むことが好ましい。単量体(a3)を27質量%以上含むことで、得られる塗膜の密着性と加水分解性が向上し、防汚効果が向上する。また91.5質量%以下含むことで、得られる重合体粒子(A)の有機溶剤への溶解性が小さくなることから、塗料の粘度を増大させること無く塗料の固形分濃度を高めることができ、ハイソリッド型の防汚塗料が得られる。この含有率は、より好ましくは41〜83質量%である。
重合体粒子(A)は、重合体粒子(A)を溶解しない媒体中で、懸濁重合、乳化重合、沈殿重合、非水分散重合などの公知の方法で重合できる。例えば懸濁重合の場合、水性媒体中に、単量体混合物(M)、分散剤、重合開始剤、連鎖移動剤を添加して懸濁化し、その懸濁液を加熱して重合させ、重合後の懸濁液を濾過、洗浄、脱水、乾燥することによって、粒状の重合体を製造することができる。
懸濁重合の際の分散剤としては、(メタ)アクリル酸スルホアルキルのアルカリ金属塩と(メタ)アクリル酸エステルの共重合体、ポリスチレンスルホン酸のアルカリ金属塩、スチレンスルホン酸のアルカリ金属塩と(メタ)アクリル酸エステルの共重合体等の公知の分散剤が使用できる。中でも、分散安定性が良好な(メタ)アクリル酸のアルカリ金属塩と(メタ)アクリル酸スルホアルキルのアルカリ金属塩と(メタ)アクリル酸エステルの共重合体が好ましい。分散剤の使用量は、特に限定されないが、単量体混合物100質量部に対して、0.005〜5質量部が好ましい。
懸濁重合で使用される重合開始剤は、特に限定されないが、例えば、2,2'−アゾビスイソブチロニトリル、2,2'−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、ジメチル2,2'−アゾビスイソブチレート、2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩等のアゾ化合物;クミルパーオキシネオデカノエート、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ヘキシルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド等の有機過酸化物;過酸化水素、過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム等の無機過酸化物等が挙げられる。中でも、重合安定性が向上する傾向にある1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ヘキシルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエートが特に好ましい。これらは、2種以上を併用してもよい。重合開始剤の使用量は、特に限定されないが、単量体混合物100質量部に対して、0.05〜10質量部が好ましい。
本発明に用いるアクリル系重合体(P)は、防汚塗料用組成物に含まれる有機溶剤に可溶な重合体であり、(メタ)アクリル系単量体を含む単量体混合物を重合して得られるものである。この単量体混合物中の、(メタ)アクリル系単量体の含有量は50質量%以上が好ましい。
本発明の防汚塗料用樹脂組成物は、重合体粒子(A)とアクリル系重合体(P)を公知の方法で混合することで得られる。防汚塗料用樹脂組成物には、例えば、アクリル系重合体(P)を溶液重合した際に用いた有機溶剤も含まれる。この有機溶剤はアクリル系重合体(P)を溶解する。
本発明の防汚塗料用樹脂組成物を含む防汚塗料は、重合体粒子(A)を含むことにより、塗料を乾燥する際に、重合体粒子間の毛細管現象により、塗料中の溶剤が揮発し易く、塗料の乾燥性が向上する。さらに、重合体粒子(A)を含むことにより、塗料の粘度を増大させることなく塗料の固形分濃度を高めることができ、ハイソリッド型の防汚塗料が得られる。
作成した防汚塗料を温度25℃で3日間、1ヶ月間、3ヶ月間経過後の塗料の粘度変化及び凝集物の有無を目視で確認した。評価は以下の基準で行った。
○:所定時間経過後に塗料が増粘しておらず、凝集物も発生せず。
△:少量凝集物があるが、攪拌により分散。
×:塗料がゲル化或いは凝集物が発生しており、攪拌しても再分散せず。
作成した防汚塗料を、それぞれ50mm×50mm×2mm(厚さ)の硬質塩化ビニル板に、乾燥膜厚120μmになるようにアプリケーターで塗布して試験板を作製し、室温(約20℃)1週間放置乾燥した後、乾燥膜厚をレーザー変位測定器にて測定した。その後、試験板を海水中に設置した回転ドラムに取り付け、周速7.7m/s(15ノット)で回転させ、防汚塗膜の3カ月後及び6ヶ月後の消耗膜厚を測定した。月平均消耗膜厚は少なくとも3.0μm以上であると好ましい。
あらかじめ防錆塗料が塗布してあるサンドブラスト鋼板からなる基板上に、作成した防汚塗料を乾燥膜厚が120μmになるように塗布して試験板を作製した。試験板を、人工海水中に1ヶ月間浸漬した後、温度20℃で1週間乾燥し、塗膜表面を観察した。評価は以下の基準で行った。
○:クラック及び剥離が全く観察されない。
△:一部にクラック、剥離が観察される。
×:クラック、剥離が全面に観察される。
前記耐水性試験と同様に作製した試験板を温度20℃で1日乾燥させた後、塗膜表面に50mm×50mmのポリエチレン製シートを置き、その上に30mm×30mmの模擬盤木を置いて、加重40kgで20分間加圧し、模擬盤木を取り除いた後の塗膜表面の状態を観察した。評価は以下の基準で行った。防汚塗料の乾燥性が悪いと模擬盤木を取り外す際に塗膜が大きく変形するため好ましくない。
○:盤木跡が観察される。
△:盤木周辺が変形しており、塗膜の盛り上がりが観察される。
×:盤木周辺が大きく変形しており、塗膜の大きな盛り上がりが観察される。
前記耐水性試験と同様に作製した試験板を、人工海水中に1ヶ月間浸漬した後、温度20℃で1週間乾燥し、碁盤目剥離試験を行った。碁盤目剥離試験は、試験板に対し2mm間隔で基材まで達するクロスカットを入れ、2mm2の碁盤目を25個作り、その上にセロテープ(登録商標)を貼り付け急激に剥がし、剥離した碁盤目の状態を観察した。評価は以下の基準で行った。
○:碁盤目の剥離及び碁盤目の角の剥がれが全く観察されない。
△:1〜12個碁盤目が剥離する。
×:13〜25個碁盤目が剥離する。
ゲル透過クロマトグラフィー(GPC)(東ソー株式会社製 HLC−8220)を用いて測定した。カラムは、TSKgelα−M(東ソー株式会社製、7.8mm×30cm)、TSKguardcolumnα(東ソー株式会社製、6.0mm×4cm)を使用した。検量線は、F288/F128/F80/F40/F20/F2/A1000(東ソー株式会社製 標準ポリスチレン)、及びスチレン単量体を使用して作成した。ポリマーを0.4質量%溶解したN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)溶液を調製し、このDMF溶液を100μl使用して、40℃で測定を行った。標準ポリスチレン換算にて質量平均分子量(Mw)を算出した。
冷却器、温度計、滴下ロート及び攪拌機を備えた四つ口フラスコにエチレン性不飽和単量体(a3)としてポリエチレングリコールアリルエーテル(商品名:「ユニオックスPKA5001」、日本油脂社製、以下「ユニオックスPKA5001」と略)20部及びメチルメタクリレート(以下「MMA」と略)132.8部、酸化亜鉛81部を仕込み、撹拌しながら75℃に昇温した。続いて、滴下ロートからメタクリル酸86部、アクリル酸72部、水10部からなる混合物を一定速度で3時間かけて滴下した。さらに2時間撹拌した後、室温に冷却した。2価の金属含有エチレン性不飽和単量体(a1)、即ち酸化亜鉛と(メタ)アクリル酸の反応物である(メタ)アクリル酸亜鉛、及び、エチレン性不飽和単量体(a3)、即ちユニオックスPKA5001及びMMAを含む混合物(X1)を得た。
冷却器、温度計、滴下ロート及び攪拌機を備えた四つ口フラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテル(以下「PGM」と略)10部、キシレン47.1部及びエチルアクリレート4部を仕込み、撹拌しながら100℃に昇温した。続いて、エチルアクリレート62.6部、2−メトキシエチルアクリレート3部、前記記載の混合物(X1)を32.7部(金属含有エチレン性不飽和単量体(a1)18部、ユニオックスPKA5001 1.6部、MMA10.8部、水2.3部)、PGM12.4部、連鎖移動剤(日本油脂社製、商品名:ノフマーMSD)1部、AIBN(2,2’−アゾビス(イソブチロニトリル))2.5部及びAMBN(2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル))10部からなる混合物を、滴下ロートから一定速度で6時間かけて滴下した。
冷却器、温度計、滴下ロート及び攪拌機を備えた四つ口フラスコに、PGM10部、キシレン47.1部を仕込み、撹拌しながら100℃に昇温した。続いて、メチルメタクリレート24.8部、エチルアクリレート70.3部、2−メトキシエチルアクリレート3.2部、PGM14.7部、AIBN2.5部、AMBN4部からなる透明な混合物を、滴下ロートから一定速度で6時間かけて滴下した。
冷却器、温度計、滴下ロート及び攪拌機を備えた重合装置中に、脱イオン水900部、メタクリル酸2−スルホエチルナトリウム60部、メタクリル酸カリウム10部、メチルメタクリレート12部を加えて撹拌し、重合装置内を窒素置換し、50℃に昇温した。続いて、重合開始剤として2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン)二塩酸塩0.08部を添加し、さらに60℃に昇温した。重合開始剤の添加と同時に、メチルメタクリレート18部を75分で滴下し、さらに60℃で6時間撹拌した後、室温に冷却して、固形分10%の透明なポリマー水溶液である分散剤1を得た。
冷却器、温度計、滴下ロート及び攪拌機を備えた重合装置中に、脱イオン水170部、硫酸ナトリウム0.2部、分散剤1(固形分10%)0.8部を加えて撹拌し、均一な水溶液とした。次に、混合物(X2)を16.7部(金属含有エチレン性不飽和単量体(a1)10部、ユニオックスPKA5001 0.8部、メチルメタクリレート5部、水0.8部)、メタクリル酸3部、メチルメタクリレート62部、ユニオックスPKA5001 4.2部、エチルアクリレート15部、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート1.5部を加えて撹拌し、重合装置内を窒素置換した後、80℃に昇温して1時間反応させた。
重合体粒子(A1)の製造方法と同様の方法で、表2、表3に示す仕込み量で重合体粒子(A2)〜(A14)を製造した。
得られたアクリル系重合体(P1)〜(P2)及び重合体粒子(A1)〜(A14)を表4、表5の配合に従って、高速ディスパーを用いて塗料を調製した。なお、塗料はそれぞれ以下の添加剤を加え、塗料の粘度はストマー粘度計(25℃)を用いて80〜90KUとなるように、PGM及びキシレンを加えて調整した。
亜酸化銅:73部
トリフェニルボロン:23部
銅ピリチオン:13部
コロイダルシリカ:7部
酸化チタン:7部
銅フタロシアニン:10部
PKA5001:ポリエチレングリコールアリルエーテル(商品名:「ユニオックスPKA5001」、日本油脂社製)
MMA:メチルメタクリレート
MAA:メタクリル酸
AA:アクリル酸
EA:エチルアクリレート
PGM:プロピレングリコールモノメチルエーテル
VOC:揮発性有機化合物
Claims (8)
- 金属含有重合体粒子と、有機溶剤と、前記有機溶剤に可溶なアクリル系重合体(P)とを含む防汚塗料用組成物。
- 金属含有重合体粒子が2価以上の金属エステル構造を有している請求項1に記載の防汚塗料用組成物。
- 金属含有重合体粒子が、2価以上の金属含有エチレン性不飽和単量体(a1)8〜65質量%と、カルボキシル基含有エチレン性不飽和単量体(a2)0.5〜8質量%と、その他のエチレン性不飽和単量体(a3)27〜91.5質量%とを含むエチレン性不飽和単量体混合物(M)を重合して得られた重合体粒子である請求項1に記載の防汚塗料用組成物。
- 金属含有重合体粒子とアクリル系重合体(P)の質量比が、10/90〜70/30である請求項1に記載の防汚塗料用組成物。
- アクリル系重合体(P)が2価の金属エステル構造を有している請求項1に記載の防汚塗料用組成物。
- アクリル系重合体(P)が2価の金属含有エチレン性不飽和単量体を含むエチレン性不飽和単量体混合物を重合して得られたものである請求項5に記載の防汚塗料用組成物。
- 2価以上の金属含有エチレン性不飽和単量体(a1)8〜65質量%と、カルボキシル基含有エチレン性不飽和単量体(a2)0.5〜8質量%と、その他のエチレン性不飽和単量体(a3)27〜91.5質量%とを含むエチレン性不飽和単量体混合物(M)を重合して得られた金属含有重合体粒子。
- 請求項1に記載の防汚塗料用組成物を含む防汚塗料。
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