JPWO2018181147A1 - 塗料組成物 - Google Patents

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Abstract

本発明は、(A)含フッ素共重合体、(B)溶剤、及び、(C)下記条件1〜5を満たす樹脂微粒子を含有する、塗料組成物である。条件1:樹脂微粒子の平均粒径が0.1〜50μmである。条件2:樹脂微粒子の20℃における屈折率が、(A)含フッ素共重合体からなる膜の20℃における屈折率の0.8倍〜1.2倍である。条件3:樹脂微粒子の10%圧縮強度が40MPa以下である。条件4:樹脂微粒子の圧縮率が20%以上である。条件5:樹脂微粒子が0.1mNの負荷力によって脆性破壊を起こさない。

Description

本発明は、塗料組成物、塗装物品、及び塗装物品の製造方法に関する。
背景技術
プラスチック製品や合成皮革などの物品への汚染物の付着やその沈着を防止するために含フッ素共重合体を含む耐汚染性塗料を物品に対して塗布、被覆することが広く実施されてきた。また、これらの物品に対し落ち着いた質感や高級感を付与するために、艶消し塗料を物品に塗布、被覆することもまた広く実施されてきた。このなかで、耐汚染性があり、艶消しされた塗料として、耐汚染性塗料へ艶消し剤としてシリカ微粒子などの無機微粒子や有機微粒子を添加した艶消し耐汚染性塗料が提案されてきた。
特開2003−49111号公報には、水酸基含有フッ素含有樹脂、ポリイソシアネート化合物及びシリケート化合物、ならびに、シリカ粒子及び樹脂粒子を含み、前記シリカ粒子及び樹脂粒子の合計量が塗料固形分に対して0.1〜200重量%である耐汚染性つや消し塗料組成物が開示されている。
特開2008−127424号公報には、有機微粒子が有機溶媒に分散された艶消し剤(A)と、主鎖又は側鎖にオルガノシロキサン鎖を有する共重合体(B)と、フッ素樹脂(C)を含有する塗料用組成物が開示されている。
特開平4−333674号公報には、粒径0.2〜15μm、ブリネル硬さ0〜100、軟化点250℃以上、真球率0.5〜1の微粒子を含有する弾性重合体を主体とする熱可塑性重合体の溶液又は分散液を、所定の基体層に塗布、乾燥した後、加熱エンボス加工して、皮革様シート状物を製造することが開示されている。
特開2000−313725号公報には、クリヤー層の屈折率に対して所定の関係を満たす屈折率を有する樹脂ビーズを用いる、塗料の艶下げ方法が開示されている。
特開2005−146179号公報には、艶消し塗膜で、メタリック色では、ハイライト部で光輝感が強調され、シェード部でマット感が明確に存在し、光輝感とマット感がグラデーション状態に発現されると共に、白ボケのない深み感の高い意匠が得られ、ソリッド色は、色相に深み感が増し、高彩度の意匠を形成することのできる内装用低光沢二液ポリウレタン塗料組成物として、主剤固形分100質量部中に、樹脂ビーズ(A)15〜45質量部、艶消し剤(B)5〜20質量部、有機溶剤可溶型染料(C)0.1〜10質量部、光輝材(D)0〜20質量部及び着色顔料(E)0.2〜10質量部含み、(A)及び(B)の合計量が30質量部以上、(A)/(B)〔質量比〕が1/1〜7/1、(D)及び(E)の合計量が0.2質量部以上であるものが提案されている。
発明の概要
耐汚染性塗料に艶消し効果のある無機微粒子や有機微粒子を添加すると艶消し効果は充分に得られる。しかしながら、当該艶消し耐汚染塗料は耐汚染性が著しく低下し、更に、塗膜表面の実使用の中で繰り返される摩耗などにより更に耐汚染性が低下していくという問題があった。加えて、艶消し剤として用いられてきたシリカ微粒子などの無機微粒子や有機微粒子を使用すると塗膜面に充分な艶消し効果は与えるものの、外観として白ボケした高級感のないものが得られてしまうといった問題も見られ、艶消し耐汚染性塗料の高い耐汚染性、塗膜表面への摩耗に対する耐久性、特にその耐汚染性の摩耗維持性、そして外観として白ボケのない高級感のある深い艶消し性の両立が大きな課題であった。
本発明は、深く高級感のある白ボケしない艶消し効果と耐久性に優れた防汚効果とを物品に付与できる塗料組成物を提供する。
本発明は、(A)含フッ素共重合体、(B)溶剤、及び、(C)下記条件1〜5を満たす樹脂微粒子を含有する、塗料組成物に関する。
条件1:樹脂微粒子の平均粒径が0.1〜50μmである。
条件2:樹脂微粒子の20℃における屈折率が、(A)含フッ素共重合体からなる膜の20℃における屈折率の0.8倍〜1.2倍である。
条件3:樹脂微粒子の10%圧縮強度が40MPa以下である。
条件4:樹脂微粒子の圧縮率が20%以上である。
条件5:樹脂微粒子が0.1mNの負荷力によって脆性破壊を起こさない。
また、本発明は、基材と、該基材上に形成された上記本発明の塗料組成物の硬化被膜と、を有する塗装物品に関する。
また、本発明は、基材に上記本発明の塗料組成物を塗布して塗膜を形成し、該塗膜を硬化させて硬化被膜を形成する、硬化被膜の形成方法に関する。
以下、(A)含フッ素共重合体を(A)成分、(B)溶剤を(B)成分、(C)前記条件1〜5を満たす樹脂微粒子を(C)成分として説明する。
本発明によれば、深く高級感のある白ボケしない艶消し効果と耐久性に優れた防汚効果とを物品に付与できる塗料組成物が提供される。また、本発明の塗料組成物は、これらの効果を、対象物の風合いを損なわずに付与することができる。そのため、合成皮革のような軟質材料の処理に好適である。
発明を実施するための形態
〔塗料組成物〕
<(A)成分:含フッ素共重合体>
(A)成分は、含フッ素共重合体である。(A)成分は、硬化性含フッ素共重合体、更に熱硬化性含フッ素共重合体が好ましい。
(A)成分としては、重合単位として、フルオロオレフィンを15〜85モル%、下記の一般式(1)で表される化合物及び(2)で表される化合物から選ばれる1種以上の有機ケイ素化合物を0.001〜30モル%含む含フッ素共重合体(以下、(A1)成分という)が挙げられる。
Figure 2018181147
[ここで、R1は炭素数1〜6のアルキル基、−(CH2r−OOC(CH3)C=CH2又は−CH=CH2を示し、R2は−(CH2r−OOC(CH3)C=CH2、又は−CH=CH2を示し、nは1〜420の数を示し、rは1〜6の数を示す。]
フルオロオレフィンとしては、分子中に一つ以上のフッ素原子を有するオレフィンであって、例えばフッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン等が好適である。これらのフルオロオレフィンは、それぞれ単独で用いてもよいし、2種以上を組み合せて用いてもよい。
フルオロオレフィンは、(A1)成分の全単量体単位中、15〜85モル%、好ましくは25〜85モル%を占める。この範囲であれば、長期における充分な撥水撥油性、防汚性が得られ、また、充分な耐薬品性、耐候性が得られる。また、製造も容易である。
一般式(1)中、nは、好ましくは1〜420、より好ましくは2〜350、更に好ましくは5〜200の数である。
一般式(1)あるいは(2)で示される有機ケイ素化合物は、(A1)成分の全単量体単位中、0.001〜30モル%、好ましくは0.005〜25モル%を占める。この範囲であれば、長期における充分な撥水撥油性、防汚性が得られ、また、充分な耐薬品性、耐候性が得られる。また、製造も容易である。
一般式(1)あるいは(2)で示される有機ケイ素化合物は、片末端がメタクリル変性されたポリジメチルシロキサン、片末端がアクリル変性されたポリジメチルシロキサン、両末端がメタクリル変性されたポリジメチルシロキサン等が好適である。
一般式(1)あるいは(2)で示される有機ケイ素化合物は、それぞれ単独で用いてもよいし、2種以上を組み合せてもよい。
一般式(1)あるいは(2)で示される有機ケイ素化合物の数平均分子量は、200〜30,000が好ましい。
一般式(1)あるいは(2)で示される有機ケイ素化合物としては、次式(3)、(4)、(5)及び(6)で表される化合物から選ばれる少なくとも1種の有機ケイ素化合物が挙げられる。
CH2=C(CH3)-COO-C3H6-Si(CH3)2-〔O-Si(CH3)2m-R3 (3)
(ここで、R3は炭素数1〜6のアルキル基を示し、mは1〜250、好ましくは5〜200を示す。)
CH2=CH-COO-C3H6-Si(CH3)2-〔O-Si(CH3)2p-R4 (4)
(ここで、R4は炭素数1〜6のアルキル基を示し、pは1〜250、好ましくは5〜200を示す。)
R5-C3H6-Si(CH3)2-〔O-Si(CH3)2q-C3H6-R5 (5)
(ここで、R5は-OOC(CH3)C=CH2を示し、qは1〜250、好ましくは5〜200を示す。)
CH2=C(CH3)COO-C3H6Si〔O-Si(CH3)33 (6)
(A1)成分は、前記フルオロオレフィン及び前記有機ケイ素化合物以外の化合物(以下、その他の単量体という)の重合単位を含んでいても良い。その他の単量体は、アルキルビニルエーテル、アルキルアリルエーテル、メタクリル酸エステル及びアクリル酸エステルの内から選択された一種以上の単量体(以下、単量体(I)という)が好ましい。
アルキルビニルエーテルの具体例としては、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、n−プロピルビニルエーテル、n−ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、n−ペンチルビニルエーテル、イソペンチルビニルエーテル、ターシャリーペンチルビニルエーテル、n−ヘキシルビニルエーテル、イソヘキシルビニルエーテル、2−エチルヘキシルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、オクタデシルビニルエーテル、グリシジルビニルエーテル、グリシジルオキシメチルビニルエーテル、グリシジルオキシエチルビニルエーテル、グリシジルオキシブチルビニルエーテル、グリシジルオキシペンチルビニルエーテル、グリシジルオキシシクロヘキシルビニルエーテル、ヒドロキシメチルビニルエーテル、ヒドロキシエ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、ヒドロキシペンチルビニルエーテル、ヒドロキシヘキシルビニルエーテル、4−ヒドロキシシクロヘキシルビニルエーテル、2−(パーフルオロヘキシル)エチルビニルエーテル等が挙げられる。
また、アルキルアリルエーテルの具体例としては、エチルアリルエーテル、ブチルアリルエーテル、シクロヘキシルアリルエーテル、イソブチルアリルエーテル、n−プロピルアリルエーテル、アリルグリシジルエーテル、3−アルリオキシ−1,2−プロパンジオール、グリセロール−α−モノアリルエーテル、エチレングリコールモノアリルエーテル等が挙げられる。
また、アクリル酸エステルの具体例としては、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸−n−ブチル、アクリル酸−t−ブチル、アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、アクリル酸−2−ヒドロキシブチル、アクリル酸−2−(パーフルオロブチル)エチル、アクリル酸−2−(パーフルオロヘキシル)エチル等が挙げられる。
また、メタクリル酸エステルの具体例としては、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸−n−ブチル、メタクリル酸−t−ブチル、メタクリル酸グリシジル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸−2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸−3−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸−4−ヒドロキシブチル、メタクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ジシクロペンタニル、メタクリル酸−2−(パーフルオロブチル)エチル、メタクリル酸−2−(パーフルオロヘキシル)エチル等が挙げられる。
単量体(I)を含む場合、(A1)成分の全重合単位中、単量体(I)の重合単位の割合は、1〜50モル%が好ましい。
また、更なる他の単量体として、例えばエチレン、プロピレン等のオレフィン、塩化ビニル、塩化ビニリデン等のハロオレフィン、酢酸ビニル、n−酪酸ビニル、イソ酪酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のアルカンカルボン酸とビニルアルコールとのエステルが挙げられる。これらの単量体の重合単位は、(A1)成分の全重合単位中、20モル%未満が好ましい。
(A1)成分は、所定割合の単量体混合物を、重合開始剤を用いて共重合させることにより製造することができる。該重合開始剤としては、重合形式や所望に応じて用いられる溶媒の種類に応じて、水溶性のものあるいは油溶性のものが適宜用いられる。油溶性開始剤としては、例えばt−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシアセテート等のパーオキシエステル型過酸化物;ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジノルマルプロピルパーオキシジカーボネート等のジアルキルパーオキシジカーボネート;ベンゾイルパーオキサイド、アゾビスイソブチロニトリル等が用いられる。水溶性開始剤としては、例えば過硫酸カリウム等の過硫酸塩、過酸化水素、あるいはこれらと亜硫酸水素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム等の還元剤との組み合わせからなるレドックス開始剤、更には、これらに少量の鉄、第一鉄塩、硝酸銀等を共存させた無機系開始剤やコハク酸パーオキサイド、ジグルタル酸パーオキサイド、モノコハク酸パーオキサイド等の二塩基酸塩の有機系開始剤等が用いられる。これらの重合開始剤の使用量は、その種類、共重合反応条件等に応じて適宜選ばれるが、通常、使用する単量体全量に対して、0.005〜5質量%、好ましくは0.1〜2質量%の範囲である。
重合方法については特に制限はなく、例えば塊状重合法、懸濁重合法、乳化重合法、溶液重合法等を用いることが出来るが、メチルエチルケトン等のケトン類、酢酸ブチル等のカルボン酸エステル類、ヘキサン等の脂肪族飽和炭化水素類、キシレン等の芳香族炭化水素類、イソプロピルアルコール等のアルコール類、フッ素原子を一個以上有する飽和ハロゲン化炭化水素類等を溶媒とする溶液重合法や水性溶媒中での乳化重合法が好ましい。更に、含フッ素共重合体を溶液重合法により得るための特に好ましい溶媒としては、酢酸エチル、酢酸ブチル、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、キシレン、トルエン、イソプロピルアルコール、メチルエチルケトンが挙げられる。
水性溶媒中で共重合させる場合(乳化重合法、懸濁重合法)には、通常分散安定剤として懸濁剤や乳化剤を用い、かつ塩基性緩衝剤を添加して、重合中の反応液のpH値を4以上、好ましくは6以上にすることが望ましい。
これらの共重合反応における反応温度は、通常−30℃〜150℃での範囲内で重合開始剤の重合媒体の種類に応じて適宜選ばれる。例えば溶媒中で共重合を行う場合には、通常0℃〜100℃、好ましくは10℃〜90℃の範囲である。反応圧力については特に制限はないが、通常0.1〜10MPa、好ましくは0.1〜5MPaの範囲で選ばれる。
更に、該共重合反応は、適当な連鎖移動剤を添加して行うことができる。
重合中に単量体又は重合体からフッ化水素などの酸性物質が脱離して重合溶液が酸性になり、重合体を含む溶液が貯蔵中に増粘又はゲル化する場合、あるいは、重合体と多価イソシアネート共重合体との硬化反応に硬化触媒を用いる場合に、これらの酸性物質が触媒反応を阻害する場合、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ジブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジペンチルアミン、ジイソペンチルアミン、ジヘキシルアミン、ジヘプチルアミン、ジオクチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリイソプロピルアミン、トリブチルアミン、トリイソブチルアミン、トリペンチルアミン、トリイソペンチルアミン、オリヘキシルアミン、トリヘプチルアミン、トリオクチルアミン、ジアザビシクロウンデセン、1,4−ジアザビシクロ[2.2.2]オクタン等の有機アミン類、塩基性陰イオン交換樹脂等のイオン交換樹脂、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸カリウム、リン酸ナトリウム等のアルカリ金属塩類又はアルカリ土類金属塩類、アルミナ、ジルコニア、チタニア等の金属酸化物、モレキュラーシーブス等のゼオライト類等を添加し、フッ化水素等の酸性物質を中和してもよい。添加のタイミングは重合前、重合中、重合後のいずれの場合でもよく、2回以上に分けてもよい。
(A)成分、更に(A1)成分は、水酸基、エポキシ基のような反応性基を有するものが好ましく、それにより硬化性となる。例えば、単量体(I)のうち水酸基又はエポキシ基を有する単量体を用いることで、(A)成分、更に(A1)成分は硬化性含フッ素共重合体となる。
(A)成分が硬化性含フッ素共重合体である場合、本発明の塗料組成物は、(A)成分の硬化剤(以下、単に硬化剤という)を含有することが好ましい。
硬化剤としては、多価イソシアネート化合物が挙げられる。具体的には、ヘキサメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシルジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、n−ペンタン−1,4−ジイソシアネート、リジンジイソシアネートなどが挙げられる。これらの内、イソシアネート基を除く構造に不飽和結合を有するものにあってはその水素添加物であってもよい。また、前記多価イソシアネート化合物からなるイソシアヌレート変性体、ビュレット変性体、アダクト変性体、アロファネート変性体、カルボジイミド変性体、ウレア変性体、ウレタン変性体のような変性体であってもよい。無黄変型の多価イソシアネート化合物を使用することも好ましい。
(A)成分が硬化性含フッ素共重合体である場合、更に、メラミン硬化剤、尿素樹脂硬化剤、多基塩基酸硬化剤などを用いて加熱硬化させることもできる。該メラミン硬化剤としては、例えばブチル化メラミン、メチル化メラミン、エポキシ変性メラミン等が挙げられ、用途に応じて各種変性度の硬化剤が適宜用いられ、また自己縮合度も適宜選ぶことができる。尿素樹脂硬化剤としては、例えばメチル化尿素樹脂やブチル化尿素樹脂等が挙げられ、多基塩基酸硬化剤としては、例えば長鎖脂肪族ジカルボン酸、芳香族多価カルボン酸類及びこれらの酸無水物等が挙げられる。
更に、ブロック化多価イソシアネート類も硬化剤として好適に用いることができる。また、メラミン硬化剤又は尿素樹脂硬化剤の使用に際しては、酸性触媒の添加によって硬化を促進させることもできる。
本発明の含フッ素共重合体が硬化部位としてエポキシ基を含有する場合、通常の硬化性エポキシ塗料に用いられている硬化剤、例えばジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン等のような脂肪族アミン類又はその変性物、メタフェニレンジアミン、p−p’−ジアミノジフェニルメタン、ジアミノフェニルスルホン等のような芳香族アミン類又はその変性物、無水フタル酸、無水マレイン酸、無水シュウ酸、ヘキサヒドロフタル酸、ピメリン酸等の多価のカルボン酸又はその無水物等が挙げられる。
(A)成分が硬化性含フッ素共重合体である場合、本発明の塗料組成物は、硬化剤を、(A)成分100質量部に対して、好ましくは1〜300質量部、より好ましくは2〜250質量部、更に好ましくは3〜200質量部、より更に好ましくは10〜150質量部、より更に好ましくは15〜100質量部含有する。
(A)成分、更に(A1)成分は、数平均分子量が、好ましくは1.0×10〜7.0×10、より好ましくは1.0×10〜5.0×10、更に好ましくは1.0×10〜3.0×10、より更に好ましくは1.0×10〜2.0×10、より更に好ましくは1.0×10〜1.9×10である。(A)成分、更に(A1)成分は、数平均分子量が、2.0×10未満、更に1.9×10以下であってよい。従って、数平均分子量の前記範囲は、それぞれ、上限値を2.0×10未満、更に1.9×10以下とすることができる。
(A)成分、更に(A1)成分は、重量平均分子量が、好ましくは0.5×10〜5.0×10、より好ましくは1.0×10〜3.0×10である。
ここで、(A)成分、更に(A1)成分の数平均分子量及び重量平均分子量は、それぞれ、以下の条件でゲル パーミエーション クロマトグラフィーにより測定されたものである。
測定装置:HLC−8320GPC(東ソー株式会社)
カラム:TDgel SuperHZM−M(東ソー株式会社)
検出器:RI(装置付属の示差屈折計)
標準物質:ポリスチレン
データ処理:EcoSEC−WS(東ソー株式会社)
測定条件:カラム温度(40℃)、溶剤(テトラヒドロフラン)、流速(0.35mL/min)、試料濃度(0.14wt%)、試料注入量(20μL)
本発明では、(A)成分が水酸基を有する硬化性含フッ素共重合体であり、硬化剤が多価イソシアネート化合物からなる変性体、具体的には多価イソシアネート化合物のイソシアヌレート体、アダクト体、アロファネート体又はこれらの混合物である組み合わせが好ましい。この場合、(A)成分が有する水酸基(OH)と硬化剤が有するNCO基との当量比は、NCO/OHで、好ましくは0.3〜2.0、より好ましくは0.5〜1.5である。
本発明の塗料組成物は、(A)成分を、好ましくは1〜90質量%、より好ましくは1〜80質量%、更に好ましくは1〜50質量%、より更に好ましくは1〜30質量%、より更に好ましくは3〜30質量%含有する。
<(B)成分:溶剤>
(B)成分は、溶剤である。(B)成分は、(A)成分を溶解するものが好ましい。(B)成分は、有機溶剤が好ましい。有機溶剤としては、エステル、ケトン、アルコール、脂肪族炭化水素などが挙げられる。具体的には、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸アミルなどのカルボン酸エステル類、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、メトキシプロパノール、エトキシプロパノールなどのアルコール類、n−ペンタン、i−ペンタン、n−ヘキサン、i−ヘキサン、シクロヘキサン、n−ヘプタン、i−ヘプタン、2,2,4−トリメチルペンタンなどのアルカン類が挙げられる。また、ソルベッソ(商品名)、ミネラルスピリットとして知られている有機溶剤も使用できる。また、メチルセロソルブ、エチレングリコールモノメチルエーテルなどのエーテルも使用できる。また、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素も使用できる。また、N−メチルピロリドンなどのピロリドンも使用できる。また、ゼオローラH(商品名)、Novec7200(商品名)、Novec7300(商品名)などのフッ素系有機溶剤も使用できる。上記有機溶剤は、1種又は2種以上を使用できる。
(B)成分の溶剤として水を使用してもよいが、その場合は有機溶剤も含有することが好ましい。水を含有する場合、水/(水+有機溶剤)の質量比は、0.01〜10が好ましい。
本発明の塗料組成物は、(B)成分を、組成物中、好ましくは1〜99質量%、より好ましくは5〜99質量%、更に好ましくは20〜99質量%、より更に好ましくは40〜98質量%、より更に好ましくは50〜95質量%含有する。
<(C)成分:樹脂微粒子>
(C)成分は、下記条件1〜5を満たす樹脂微粒子である。
条件1:樹脂微粒子の平均粒径が0.1〜50μmである。
条件2:樹脂微粒子の20℃における屈折率が、(A)含フッ素共重合体からなる膜の20℃における屈折率の0.8倍〜1.2倍である。
条件3:樹脂微粒子の10%圧縮強度が40MPa以下である。
条件4:樹脂微粒子の圧縮率が20%以上である。
条件5:樹脂微粒子が0.1mNの負荷力によって脆性破壊を起こさない。
条件1のように、本発明では、樹脂微粒子の平均粒径は、0.1〜50μmであり、好ましくは0.2〜45μm、より好ましくは0.5〜40μmである。条件1のように、樹脂微粒子の平均粒径が0.1μm以上であると、目的とする艶消し性が得られやすくなり、また、樹脂微粒子の平均粒径が50μm以下であると、摩耗を受けた場合に塗膜からの微粒子の剥落やそれに基づく塗膜の損傷が起こりにくくなり、耐汚染性、耐摩耗性、摩耗による耐汚染性の低下、外観の低下を回避することができる。
条件1の平均粒径は、島津微小圧縮試験機MCT−510及び付属の観察キット(株式会社島津製作所)を用いて、顕微鏡観察(対物レンズ倍率50倍)により測定されたものである。測定回数nは3であり、その平均値を条件1の平均粒径の値とする。
条件2のように、本発明では、樹脂微粒子の20℃における屈折率は、(A)含フッ素共重合体からなる膜の20℃における屈折率の0.8倍〜1.2倍であり、好ましくは0.9倍〜1.1倍、より好ましくは0.95倍〜1.05倍である。条件2の屈折率がこの範囲にあることで、(A)成分からなる膜中の樹脂微粒子との屈折率が接近し、(A)成分からなる膜と樹脂微粒子の境界における光散乱が抑制されることで塗膜面の白ボケを回避する効果が得られるものと考えられる。
条件2について、(A)成分からなる膜の屈折率は、20℃の環境下において、JIS K 7142 A法により測定する。ここで、(A)成分が硬化性含フッ素共重合体である場合は、当該(A)成分と硬化剤とを用いて得られた硬化膜、すなわち、(A)成分とその硬化剤とからなる硬化膜を測定対象とする。
また、条件2について、樹脂微粒子の屈折率は、20℃の環境下において、JIS K 7142 B法により測定する。
屈折率は、それぞれ、具体的には実施例の方法で測定する。
条件3のように、本発明では、樹脂微粒子の10%圧縮強度は40MPa以下であり、好ましくは30MPa以下、より好ましくは25MPa以下である。条件3の10%圧縮強度がこの範囲にあることで、摩耗によって受ける外力による微粒子の変形が容易となり、バインダーとなる含フッ素共重合体による耐汚染性を供与する表面の摩耗が抑制され、また、塗膜構造全体の外力によるクラッキング等のダメージも抑制されることで、耐摩耗性が向上する効果が得られるものと考えられる。条件3の10%圧縮強度は、樹脂微粒子の粒子径が10%変位する時の負荷力である。
条件3の10%圧縮強度は、島津微小圧縮試験機MCT−510及び付属の観察キット(株式会社島津製作所)を用いて、最大試験力2.800mN、最小試験力0.028mN、負荷速度0.0446mN/sec、試験モード軟質、上部加圧圧子平面Φ20の条件で測定された負荷時の荷重及びその荷重における微粒子の粒径、並びに変徐荷時の荷重に基づいて算出されたものである。測定回数nは3であり、その平均値を条件3の10%圧縮強度の値とする。
条件4のように、本発明では、樹脂微粒子の圧縮率は20%以上であり、好ましくは30%以上、より好ましくは40%以上である。条件4の圧縮率がこの範囲にあることで、範囲外の圧縮率の低いものに比べ、摩耗などによる外力が塗膜に加わった場合の樹脂微粒子の変形の自由度が高まり、バインダーとなる含フッ素共重合体による耐汚染性を供与する膜の表面の摩耗が抑制され、特に粒子径と膜厚が接近している場合には、外力による塗膜変形に対する微粒子変形の追従性が高まることで、膜にかかる外力を効果的に分散することが可能となり、塗膜のクラッキングや樹脂微粒子の剥落が抑制され、摩耗による膜表面の耐汚染性低下を防ぐことができるものと考えられる。
条件4の圧縮率は、島津微小圧縮試験機MCT−510及び付属の観察キット(株式会社島津製作所)を用いて、最大試験力2.800mN、最小試験力0.028mN、負荷速度0.0446mN/sec、試験モード軟質、上部加圧圧子平面Φ20の条件で測定された負荷時の荷重及びその荷重における微粒子の粒径、並びに変徐荷時の荷重に基づいて算出されたものである。測定回数nは3であり、その平均値を条件4の圧縮率の値とする。
条件5のように、本発明では、樹脂微粒子が0.1mNの負荷力によって脆性破壊を起こさない。条件5は、好ましくは、樹脂微粒子が0.3mNの負荷力によって脆性破壊を起こさないとすることができる。条件5を満たすことは、摩耗等の外力による変形容易性、膜変形追従性による耐摩耗維持性を保持し、微粒子が脆性破壊することに起因する塗膜構造の劣化、耐久性の低下を防止する観点から、好ましい。
条件5の樹脂微粒子の脆性破壊は、島津微小圧縮試験機MCT−510及び付属の観察キット(株式会社島津製作所)を用い、最大試験力2.800mN、最小試験力0.028mN、負荷速度0.0446mN/sec、試験モード軟質、上部加圧圧子平面Φ20の条件で、脆性破壊が生じた負荷力を測定して判断する。測定回数nは3であり、そのうちの負荷力の最小値が0.1mN以上、好ましくは0.3mN以上であれば、条件5を満たすと判定される。
(C)成分は、均一でムラのない外観を与え、全体に含まれる微粒子の内、設計された膜厚に対し適切な範囲の粒子径を与えるものの含有率を高めることで、耐摩耗性を確保しやすくする観点から、CV値が30%以下であることが好ましく、より好ましくは20%以下、更に好ましくは10%以下である。CV値(Coefficient of Variation)は、平均粒子径に対する標準偏差の割合であり、粒子径の均一さを示す指標として知られている。
CV値は、島津レーザ回折式粒度分布測定装置SALD−2300(株式会社島津製作所)とサイクロン式乾式測定ユニットDS5(株式会社島津製作所)とを用いて、分散圧力0.4MPa、テーブル上昇速度6〜10mm/秒の条件で測定されたものである。
(C)成分は、復元率が、5%以上であることが好ましく、より好ましくは6%以上、更に好ましくは8%以上である。
(C)成分の復元率は、島津微小圧縮試験機MCT−510及び付属の観察キット(株式会社島津製作所)を用い、最大試験力2.800mN、最小試験力0.028mN、負荷速度0.0446mN/sec、試験モード軟質、上部加圧圧子平面Φ20の条件で測定された負荷時の荷重及びその荷重における微粒子の粒径、並びに変徐荷時の荷重に基づいて算出されたものである。測定回数nは3であり、その平均値を復元率の値とする。
(C)成分は、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ポリスチレン樹脂、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、及びポリアミドイミド樹脂より選択される1種類以上の樹脂からなるものが挙げられる。(C)成分は、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、及びウレタン樹脂より選択される1種類以上の樹脂からなるものが好ましく、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、及びウレタン樹脂より選択される1種類以上の樹脂からなるものがより好ましい。
(C)成分は、架橋した樹脂微粒子が好ましい。
(C)成分は、球形であることが好ましい。ここで、球形の度合いは無負荷条件にて扁平率0.9以上が好ましい。
本発明の塗料組成物は、(C)成分を、(A)成分100質量部に対して、好ましくは10〜200質量部、より好ましくは30〜200質量部、更に好ましくは30〜150質量部、より更に好ましくは30〜100質量部含有する。
<任意成分等>
本発明の塗料組成物は、硬化触媒を添加して使用することができる。硬化触媒としては、Sn、Zn、Zr、Ti、Bi、Al、Li、Ca、などの金属を含む金属錯体類、金属塩類、アミン類、有機酸類、酸性リン酸エステル類等の公知触媒及びその混合物が挙げられる。
また、(A)成分以外の樹脂として、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、シリコーン樹脂及びそれらのワニスなどを含有することができる。
本発明の塗料組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で(A)〜(C)成分以外の任意の成分を含有することができる。任意の成分としては、分散剤、可塑剤、増粘剤、泡消剤、沈降防止剤、レベリング剤、防腐剤、抗菌剤、抗ウィルス剤、防カビ剤、酸化防止剤、抗酸化剤、難燃剤、光安定剤、紫外線吸収剤、潤滑剤、凍結防止剤、造膜助剤、色別れ防止剤、pH調整剤、界面活性剤、皮張り防止剤、触媒類、吸湿剤、顔料、消臭剤、シランカップリング剤、帯電防止剤、撥水剤、撥油剤などが挙げられる。
本発明の塗料組成物は、艶消し塗料、耐汚染性塗料などとして使用できる。
〔塗装物品〕
本発明は、基材と、該基材上に形成された前記本発明の塗料組成物の硬化被膜と、を有する塗装物品を提供する。本発明の塗装物品には、本発明の塗料組成物で述べた事項を適宜適用することができる。
基材としては、例えば、鉄、ステンレス、アルミニウム等及びその表面処理物の金属、セメント、石灰、石膏等のセメント系基材、ポリウレタン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ABS、アクリル樹脂等のプラスチックなどが挙げられる。また、ガラス、木材、セラミックスなどが挙げられる。これらの基材は、例えば、予め、基材の種類に応じて、シーラーによって下地調整されたものでもよい。また、本発明の塗料組成物以外の各種塗料によって、表面に塗膜が形成されているものでもよい。
基材は、ポリウレタン、塩化ビニル、ポリオレフィン、ポリエステル、ガラス及び金属から選ばれる材料を含んで構成される基材が好ましく、ポリウレタン、塩化ビニル、ポリオレフィンから選ばれる材料を含んで構成される基材がより好ましい。基材は、いわゆる合成皮革として知られている材料が好ましい。基材は、例えば、湿式ポリウレタン、乾式ポリウレタン、水性ウレタン発泡合皮、及び塩化ビニルから選ばれる材料からなる合成皮革が好ましい。
基材は、フィルム状の基材、シート状の基材、及びこれら以外の形状の成型体が挙げられる。基材は、原料用に加工された成型体、製品用に加工された成型体、のいずれであってもよい。具体的には、フィルム状の基材は、ポリウレタンフィルム、塩化ビニルフィルム、PETフィルム、アクリルフィルム類等が挙げられる。また、シート状の基材は、湿式ポリウレタン合皮シート、乾式ポリウレタン合皮シート、ウレタンゴムシート、塩化ビニル合皮シート類等が挙げられる。前記成型体は、任意の形状の、アクリル成型体、ポリカーボネート成型体、ABS成型体、不飽和ポリエステル成型体、ガラス類等が挙げられる。
本発明の塗装物品では、硬化被膜を構成する、(C)成分である樹脂微粒子の20℃における屈折率が、基材の最表層の20℃における屈折率の0.95倍〜1.05倍、更に0.97倍〜1.03倍、更に0.98倍〜1.02倍であることが好ましい。ここで、基材の最表層とは、本発明の塗料組成物の硬化被膜が形成される基材の最表面の層、すなわち、前記硬化被膜が形成される基材の表面を与える層を指す。樹脂微粒子の屈折率が前記の範囲にあることで、基材の屈折率と樹脂微粒子の屈折率が接近し、基材と樹脂微粒子間の境界における光散乱が抑制され塗膜面の白ボケを回避する効果が得られるものと考えられる。
樹脂微粒子の屈折率は、条件2と同じ方法で測定される。基材の最表層の屈折率は、分光光度計(紫外可視分光光度計V−560型(日本分光株式会社製)、積分球装置ISV−469型)により、20℃の環境下での基材の最表層の反射率を測定し、式n1={−n2(√Rref+1)/(√Rref−1)}により算出する。ここで、n1は基材の屈折率、n2は空気の屈折率(1.00)、Rrefは基材の表面反射率である。
本発明の塗装物品は、硬化被膜の膜厚が、好ましくは0.1〜100μm、より好ましくは0.2〜80μm、更に好ましくは0.5〜60μmである。
かかる硬化被膜の膜厚(μm)は、(C)成分の平均粒径(μm)の0.5倍〜1.5倍が好ましい。なお、(C)成分が扁平、楕円などの形状の場合は、長径の平均粒径を採用する。
硬化被膜の60°光沢値は、好ましくは10以下、より好ましくは5以下、更に好ましくは3以下である、
硬化被膜の60°光沢値は、GLOSS CHECKER IG−330(株式会社堀場製作所)によりn=3の水準で測定されたものである。
〔硬化被膜の形成方法〕
本発明は、基材に前記本発明の塗料組成物を塗布して塗膜を形成し、該塗膜を硬化させて硬化被膜を形成する、硬化被膜の形成方法を提供する。本発明の硬化被膜の形成方法には、本発明の塗料組成物及び塗装物品で述べた事項を適宜適用することができる。
基材の具体例は本発明の塗装物品と同じであり、好ましい態様も同じである。基材は、原料用に加工された成型体、製品用に加工された成型体、のいずれであってもよい。
本発明の硬化被膜の形成方法では、塗料組成物中の(C)成分である樹脂微粒子の20℃における屈折率が、基材の最表層の20℃における屈折率の0.95倍〜1.05倍、更に0.97倍〜1.03倍、更に0.98倍〜1.02倍であることが好ましい。ここで、樹脂微粒子の屈折率は、条件2の方法で測定されたものであり、基材の最表層の屈折率は、本発明の塗装物品で述べた方法で測定されたものである。
基材に本発明の塗料組成物を塗布する方法は、基材の形状、材質などに応じて、公知の方法を採用でき、例えば、グラビヤコーター、ロールコーター、リバースロールコーター、コンマコーター、ドクターナイフコーター、バーコーター、キスロールコーター、ローラー塗工、スプレー塗工、静電スプレー塗工、カーテン塗工、浸漬塗工、ロータリースクリーンプリント、刷毛塗りなどの方法が挙げられる。塗料組成物の塗布量や塗膜の厚みは、目的とする硬化被膜の膜厚を考慮して、塗料組成物の組成などを踏まえて、適宜決定できる。
基材に形成された塗膜を、好ましくは30〜250℃、より好ましくは40〜150℃に加熱して硬化させる。
硬化被膜の膜厚や60°光沢値の好ましい範囲は、本発明の塗装物品と同じである。
本発明の硬化被膜の形成方法では、硬化被膜の膜厚が、塗料組成物中の(C)成分の平均粒径(μm)の0.5倍〜1.5倍となるように、塗料組成物を塗布することが好ましい。なお、(C)成分が扁平、楕円などの形状の場合は、長径の平均粒径を採用する。
硬化被膜の膜厚は、接触式膜厚計、電磁膜厚計、渦電量膜厚計、光干渉膜厚計、分光エリプソメータ―、顕微鏡(光学顕微鏡、マイクロスコープ、SEM、TEM等)による断面観察等により計測される。また、塗工方法や手段によって決定される推定ウェット膜厚より、塗料の固形分濃度や組成物比重に基づき、簡易的な計算値により、硬化被膜の膜厚を推定することも可能である。例えば、ウェット膜厚が46μmとなるよう塗布した場合は、塗料固形分濃度が15質量%、塗料組成物の比重が0.9であるとき、推定乾燥膜厚は、46μm×0.15×0.9=6.21μmと求めることができる。このような方法で、塗膜(ウェット状態)の膜厚を決定することができる。
本発明は、基材に前記本発明の塗料組成物を塗布して塗膜を形成し、該塗膜を硬化させて硬化被膜を形成する、塗装物品の製造方法もまた提供する。この方法には、本発明の塗料組成物、塗装物品及び硬化被膜の形成方法で述べた事項を適宜適用することができる。
〔本明細書の開示〕
本明細書は、(A)含フッ素共重合体、(B)溶剤、及び、(C)下記条件1〜5を満たす樹脂微粒子を含有する組成物の、塗料組成物としての使用を開示する。
条件1:樹脂微粒子の平均粒径が0.1〜50μmである。
条件2:樹脂微粒子の20℃における屈折率が、(A)含フッ素共重合体からなる膜の20℃における屈折率の0.8倍〜1.2倍である。
条件3:樹脂微粒子の10%圧縮強度が40MPa以下である。
条件4:樹脂微粒子の圧縮率が20%以上である。
条件5:樹脂微粒子が0.1mNの負荷力によって脆性破壊を起こさない。
本明細書は、(A)含フッ素共重合体、(B)溶剤、及び、(C)下記条件1〜5を満たす樹脂微粒子を含有する、塗料のための組成物を開示する。
条件1:樹脂微粒子の平均粒径が0.1〜50μmである。
条件2:樹脂微粒子の20℃における屈折率が、(A)含フッ素共重合体からなる膜の20℃における屈折率の0.8倍〜1.2倍である。
条件3:樹脂微粒子の10%圧縮強度が40MPa以下である。
条件4:樹脂微粒子の圧縮率が20%以上である。
条件5:樹脂微粒子が0.1mNの負荷力によって脆性破壊を起こさない。
本明細書は、(A)含フッ素共重合体、(B)溶剤、及び、(C)下記条件1〜5を満たす樹脂微粒子を混合する、塗料組成物の製造方法を開示する。
条件1:樹脂微粒子の平均粒径が0.1〜50μmである。
条件2:樹脂微粒子の20℃における屈折率が、(A)含フッ素共重合体からなる膜の20℃における屈折率の0.8倍〜1.2倍である。
条件3:樹脂微粒子の10%圧縮強度が40MPa以下である。
条件4:樹脂微粒子の圧縮率が20%以上である。
条件5:樹脂微粒子が0.1mNの負荷力によって脆性破壊を起こさない。
本明細書は、(A)含フッ素共重合体及び(B)溶剤と組み合わせて塗料組成物を調製するための樹脂微粒子の決定方法であって、所定の樹脂微粒子が下記条件1〜5を満たすかどうかを判定し、条件1〜5を全て満たす樹脂微粒子を前記塗料組成物に配合する樹脂微粒子として決定する、塗料組成物用樹脂微粒子の決定方法を開示する。
条件1:樹脂微粒子の平均粒径が0.1〜50μmである。
条件2:樹脂微粒子の20℃における屈折率が、(A)含フッ素共重合体からなる膜の20℃における屈折率の0.8倍〜1.2倍である。
条件3:樹脂微粒子の10%圧縮強度が40MPa以下である。
条件4:樹脂微粒子の圧縮率が20%以上である。
条件5:樹脂微粒子が0.1mNの負荷力によって脆性破壊を起こさない。
これらの開示には、本発明の塗料組成物、塗装物品、及び塗装物品の製造方法で述べた事項を適用できる。
本発明の好ましい態様を以下に示す。
(A)フルオロオレフィンを全単量体単位中15〜85モル%、前記一般式(1)で表される化合物及び前記一般式(2)で表される化合物から選ばれる1種以上の有機ケイ素化合物を全単量体単位中0.001〜30モル%含み、水酸基を有する硬化性含フッ素共重合体〔以下、(A)成分という〕、(B)有機溶剤〔以下、(B)成分という〕、(C)下記条件1〜5を満たす樹脂微粒子〔以下、(C)成分という〕、及び、前記硬化性含フッ素共重合体の硬化剤である多価イソシアネート化合物を含有する、塗料組成物。
条件1:樹脂微粒子の平均粒径が0.1〜50μmである。
条件2:樹脂微粒子の20℃における屈折率が、(A)含フッ素共重合体からなる膜の20℃における屈折率の0.8倍〜1.2倍である。
条件3:樹脂微粒子の10%圧縮強度が40MPa以下である。
条件4:樹脂微粒子の圧縮率が20%以上である。
条件5:樹脂微粒子が0.1mNの負荷力によって脆性破壊を起こさない。
Figure 2018181147
[ここで、R1は炭素数1〜6のアルキル基、−(CH2r−OOC(CH3)C=CH2又は−CH=CH2を示し、R2は−(CH2r−OOC(CH3)C=CH2、又は−CH=CH2を示し、nは1〜420の数を示し、rは1〜6の数を示す。]
この態様の塗料組成物は、硬化剤を、(A)成分100質量部に対して、好ましくは1〜300質量部、より好ましくは2〜250質量部、更に好ましくは3〜200質量部、より更に好ましくは10〜150質量部、より更に好ましくは15〜100質量部含有する。
この態様の塗料組成物は、硬化剤を前記範囲で含有する場合も含め、(A)成分を、好ましくは1〜90質量%、より好ましくは1〜80質量%、更に好ましくは1〜50質量%、より更に好ましくは1〜30質量%、より更に好ましくは3〜30質量%含有する。
この態様の塗料組成物は、硬化剤を前記範囲で含有する場合、(A)成分を前記範囲で含有する場合も含め、(B)成分を、好ましくは1〜99質量%、より好ましくは5〜99質量%、更に好ましくは20〜99質量%、より更に好ましくは40〜98質量%、より更に好ましくは50〜95質量%含有する。
この態様の塗料組成物は、硬化剤を前記範囲で含有する場合、(A)成分を前記範囲で含有する場合、(B)成分を前記範囲で含有する場合も含め、(C)成分のCV値が好ましくは30%以下、より好ましくは20%以下、更に好ましくは10%以下である。
この態様の塗料組成物は、硬化剤を前記範囲で含有する場合、(A)成分を前記範囲で含有する場合、(B)成分を前記範囲で含有する場合、(C)成分のCV値が前記範囲である場合も含め、(C)成分が、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ポリスチレン樹脂、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、及びポリアミドイミド樹脂より選択される1種類以上の樹脂からなることが好ましい。
この態様の塗料組成物は、硬化剤を前記範囲で含有する場合、(A)成分を前記範囲で含有する場合、(B)成分を前記範囲で含有する場合、(C)成分のCV値が前記範囲である場合、(C)成分が前記樹脂からなる場合も含め、(C)成分を、(A)100質量部に対して、好ましくは10〜200質量部、より好ましくは30〜200質量部、更に好ましくは30〜150質量部、より更に好ましくは30〜100質量部含有する。
この態様の塗料組成物は、硬化剤を前記範囲で含有する場合、(A)成分を前記範囲で含有する場合、(B)成分を前記範囲で含有する場合、(C)成分のCV値が前記範囲である場合、(C)成分が前記樹脂からなる場合、(C)成分を前記範囲で含有する場合も含め、(A)成分が、前記フルオロオレフィン及び前記有機ケイ素化合物以外の化合物の重合単位として、アルキルビニルエーテル、アルキルアリルエーテル、メタクリル酸エステル及びアクリル酸エステルの内から選択された一種以上の単量体(以下、単量体(I)という)を含むことが好ましく、単量体(I)を、全重合単位中、1〜50モル%含むことがより好ましい。
本発明の好ましい態様を更に示す。
(A)フルオロオレフィンを全単量体単位中15〜85モル%、前記一般式(1)で表される化合物及び前記一般式(2)で表される化合物から選ばれる1種以上の有機ケイ素化合物を全単量体単位中0.001〜30モル%含み、水酸基を有する硬化性含フッ素共重合体〔以下、(A)成分という〕、(B)有機溶剤〔以下、(B)成分という〕、(C)前記条件1〜5を満たす樹脂微粒子〔以下、(C)成分という〕、及び、前記硬化性含フッ素共重合体の硬化剤である多価イソシアネート化合物を含有する、塗料組成物であって、
硬化剤を、(A)成分100質量部に対して、1〜300質量部、更に2〜250質量部、更に3〜200質量部、更に10〜150質量部、更に15〜100質量部含有し、
(A)成分を、1〜90質量%、更に1〜80質量%、更に1〜50質量%、更に1〜30質量%、更に3〜30質量%含有し、
(B)成分を、1〜99質量%、更に5〜99質量%、更に20〜99質量%、更に40〜98質量%、更に50〜95質量%含有し、
(C)成分のCV値が30%以下、更に20%以下、更に10%以下であり、
(C)成分が、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ポリスチレン樹脂、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、及びポリアミドイミド樹脂より選択される1種類以上の樹脂からなり、
(C)成分を、(A)100質量部に対して、10〜200質量部、30〜200質量部、更に30〜150質量部、更に30〜100質量部含有する、
塗料組成物。
本発明の好ましい態様を更に示す。
(A)フルオロオレフィンを全単量体単位中15〜85モル%、前記一般式(1)で表される化合物及び前記一般式(2)で表される化合物から選ばれる1種以上の有機ケイ素化合物を全単量体単位中0.001〜30モル%含み、水酸基を有する硬化性含フッ素共重合体〔以下、(A)成分という〕、(B)有機溶剤〔以下、(B)成分という〕、(C)前記条件1〜5を満たす樹脂微粒子〔以下、(C)成分という〕、及び、前記硬化性含フッ素共重合体の硬化剤である多価イソシアネート化合物を含有する、塗料組成物であって、
硬化剤を、(A)成分100質量部に対して、10〜150質量部、更に15〜100質量部含有し、
(A)成分を、1〜50質量%、更に1〜30質量%、更に3〜30質量%含有し、
(B)成分を、20〜99質量%、更に40〜98質量%、更に50〜95質量%含有し、
(C)成分のCV値が30%以下、更に20%以下、更に10%以下であり、
(C)成分が、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ポリスチレン樹脂、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、及びポリアミドイミド樹脂より選択される1種類以上の樹脂からなり、
(C)成分を、(A)100質量部に対して、30〜150質量部、更に30〜100質量部含有する、
塗料組成物。
本発明の好ましい態様を更に示す。
基材と、該基材上に形成された前記好ましい態様のいずれかの塗料組成物の硬化被膜と、を有する塗装物品であって、
硬化被膜の膜厚が0.1〜100μm、更に0.2〜80μm、更に0.5〜60μmであり、
硬化被膜の60°光沢値が10以下、更に5以下、更に3以下であり、
基材が、ポリウレタン、塩化ビニル、ポリエステル、ポリオレフィン、ガラス及び金属から選ばれる材料を含んで構成され、
基材が、フィルム状又はシート状である、
塗装物品。
実施例
(合成例1)
硬化性含フッ素共重合体を、次のようにして調製した。
内容積1Lのステンレス製攪拌機付きオートクレーブ(耐圧10MPa)に、脱気したのち、フッ化ビニリデン(以下VDFと略す)96g、テトラフルオロエチレン(以下TFEと略す)84g、エチルビニルエーテル(以下EVEと略す)14.9g、ヒドロキシブチルビニルエーテル(以下HBVEと略す)52.2g、下記構造式で示されるメタクリル変性シリコーンオイルA(数平均分子量約3500)10.5g、酢酸ブチル400ml、及びt−ブチルパーオキシピバレート1.3gを入れ、攪拌しながら内温を60℃に昇温した。
メタクリル変性シリコーンオイルA:
CH2=C(CH3)−COO−C36−Si(CH32−〔O−Si(CH3244−OSi(CH33
なお、本例では、全単量体単位中の各単量体の割合は以下の通りであった。
VDF:50モル%
TFE:28モル%
EVE:6.9モル%
HBVE:15モル%
メタクリル変性シリコーンオイルA:0.1モル%
その後、攪拌しながら反応を続け、20時間後攪拌を停止し、反応を終了した。得られた共重合体を減圧乾燥により単離した。共重合体の収量は242g、単量体の反応率は94%であった。得られた共重合体の無水酢酸によるアセチル化法によって測定した水酸基価は104mgKOH/g樹脂、燃焼法によるフッ素含有量は47質量%、GPC(ゲル パーミエーション クロマトグラフィー)で測定した数平均分子量は1.9×104であった。この共重合体を酢酸ブチルに溶解させ、20質量%濃度の酢酸ブチル溶液(ワニス)として塗料組成物の調製に用いた。
実施例1及び比較例1
(1)塗料組成物
硬化性含フッ素共重合体、硬化剤、溶剤、及び微粒子を含有する塗料組成物を調製した。ここで、塗料組成物に用いた成分は、以下のものである。
〔(A)成分〕
・硬化性含フッ素共重合体:前記合成例1で得られた硬化性含フッ素共重合体
〔(A)成分の硬化剤〕
・硬化剤:ヘキサメチレンジイソシアネートイソシアヌレート変性体(商品名:コロネートHX(東ソー株式会社)、固形分100%、NCO含有率21質量%)
〔(B)成分〕
・溶剤:酢酸ブチル
〔(C)成分及びその比較微粒子〕
・微粒子A:アクリル樹脂微粒子、平均粒径3μm、屈折率1.49(20℃)、10%圧縮強度8.8MPa、圧縮率50%、脆性破壊が生じた負荷力0.35mN、CV値6%、復元率10%
・微粒子B:アクリル樹脂微粒子、平均粒径3μm、屈折率1.49(20℃)、10%圧縮強度22.2MPa、圧縮率44%、脆性破壊が生じた負荷力0.35mN、CV値6%、復元率10%
・微粒子C:シリコーン樹脂微粒子、平均粒径3μm、屈折率1.43(20℃)、10%圧縮強度34.7MPa、圧縮率28%、脆性破壊が生じた負荷力0.35mN、CV値4%、復元率28%
・微粒子D:シリカ微粒子、平均粒径3μm、屈折率1.43(20℃)、負荷力0.03mNにて脆性破壊、CV値7%
実施例1−2、1−4、1−5、比較例1−1の塗料組成物は、次のようにして調製した。
(A)成分(水酸基価104)20質量%と残部の(B)成分とからなるワニス100質量部に対し、表1の微粒子10質量部を加え、更に(B)成分154.4質量部を追加し、ペイントシェーカーにて30分振とうした。これに、硬化剤8.2質量部を加え、塗料組成物とした。硬化剤は、(A)成分とのNCO/OHが1.1(質量比)となる量で加えた。得られた塗料組成物における各成分の配合組成は、以下の通りである。
(A)成分:硬化性含フッ素共重合体 7.3質量%
硬化剤 3.0質量%((A)成分100質量部に対して41質量部)
(B)成分:酢酸ブチル 86.0質量%
(C)成分:表1の微粒子 3.7質量%((A)成分100質量部に対して50質量部)
実施例1−1、1−3の塗料組成物は、上記において、(C)成分を、その量が(A)成分100質量部に対して表1の値となるように用い、(B)成分の量で全体が100質量%になるように調整にして調製した。
(2)物性試験
微粒子、硬化被膜及び基材の物性を以下の方法で測定した。結果を表1に示す。
(2−1)微粒子の平均粒径(条件1)
微粒子の平均粒径は、島津微小圧縮試験機MCT−510及び付属の測長キットとサイド観察キット(株式会社島津製作所)を用い、顕微鏡観察(対物レンズ倍率50倍)により測定した。測定回数nは3であり、その平均値を条件1の平均粒径の値とした。
(2−2)屈折率(条件2)
(A)成分からなる膜の20℃における屈折率は、JIS K 7142 A法に従い、中間液として2−ブロモナフタレンを使用し、干渉フィルターはλ=589nmのものを使用して20℃の環境下において、多波長アッベ屈折計 DR−M2(株式会社アタゴ製)により測定した。塗膜はガラス板上に膜厚5〜50μmとなるように任意の加熱硬化条件にて作成したものを用いた。本例では、(A)成分とその硬化剤とからなる硬化膜の屈折率を測定した。
樹脂微粒子の20℃における屈折率は、JIS K 7142 B法(ベッケ法)にて測定した。20℃の環境下において、スライドガラス上に樹脂微粒子を載せ、屈折液を滴下し、樹脂微粒子と屈折液をよく混合した後、下部からアイNX型ナトリウムランプ35W(岩崎電気株式会社製)(中心波長589nm)の光を照射しながら、上部から光学顕微鏡(対物レンズ1000倍)により樹脂微粒子の輪郭を観察した。そして、輪郭が見えない場合に、屈折液と樹脂微粒子の屈折率が等しいと判断し、これを樹脂微粒子の屈折率とした。なお、屈折液は、カーギル標準屈折液(Standerd Group Combined Set RF−1/5、カーギル社製)であり、屈折率(nd25)が1.400〜1.700の屈折液を、屈折率差0.01刻みで複数準備して用いた。
(2−3)微粒子の10%圧縮強度(条件3)
島津微小圧縮試験機MCT−510及び付属の測長キットとサイド観察キット(株式会社島津製作所)を用い、最大試験力2.800mN、最小試験力0.028mN、負荷速度0.0446mN/sec、試験モード軟質、上部加圧圧子平面Φ20の条件で、負荷時の荷重及びその荷重における微粒子の粒径、並びに変徐荷時の荷重を測定した。負荷時の荷重−変形量曲線及び徐荷時の荷重−変形量曲線を作成し、粒子径の10%変位における強度(10%圧縮強度)を読み取った。測定回数nは3であり、その平均値を条件3の10%圧縮強度の値とした。
(2−4)微粒子の圧縮率(条件4)
島津微小圧縮試験機MCT−510及び付属の測長キットとサイド観察キット(株式会社島津製作所)を用い、最大試験力2.800mN、最小試験力0.028mN、負荷速度0.0446mN/sec、試験モード軟質、上部加圧圧子平面Φ20の条件で、負荷時の荷重及びその荷重における微粒子の粒径、並びに変徐荷時の荷重を測定した。負荷時の荷重−変形量曲線及び徐荷時の荷重−変形量曲線を作成し、圧縮率(%)=(最大試験力まで負荷を掛けた状態における最大変位(μm)/粒子径(μm))×100にて求めた。測定回数nは3であり、その平均値を条件4の圧縮率の値とした。
(2−5)微粒子の脆性破壊(条件5)
島津微小圧縮試験機MCT−510及び付属の測長キットとサイド観察キット(株式会社島津製作所)を用い、最大試験力2.800mN、最小試験力0.028mN、負荷速度0.0446mN/sec、試験モード軟質、上部加圧圧子平面Φ20の条件で、脆性破壊が生じる際の負荷力を測定した。測定回数nは3であり、そのうちの負荷力の最小値を表に示した。
(2−6)微粒子のCV値
微粒子のCV値は、島津レーザ回折式粒度分布測定装置SALD−2300(株式会社島津製作所)とサイクロン式乾式測定ユニットDS5(株式会社島津製作所、分散圧力0.4MPa、テーブル上昇速度6〜10mm/秒)とを用い、分散圧力0.4MPa、テーブル上昇速度6〜10mm/秒の条件で測定した。
(2−7)微粒子の復元率
島津微小圧縮試験機MCT−510及び付属の測長キットとサイド観察キット(株式会社島津製作所)を用い、最大試験力2.800mN、最小試験力0.028mN、負荷速度0.0446mN/sec、試験モード軟質、上部加圧圧子平面Φ20の条件で、負荷時の荷重及びその荷重における微粒子の粒径、並びに変徐荷時の荷重を測定した。負荷時の荷重−変形量曲線及び徐荷時の荷重−変形量曲線を作成し、復元率(%)={(最大試験力まで負荷を掛けた状態における最大変位(μm)−最大試験力から負荷を除き最小試験力まで試験力を低下させた時点での変位(μm))/粒子径(μm)}×100にて求めた。測定回数nは3であり、その平均値を復元率の値とした。
(3)塗装物品の調製
塗料組成物を、基材に、バーコーター(第一理化株式会社製、No.20)を用いて、乾燥膜厚が6μmになるように塗布した。ここで、基材は、市販の湿式ウレタン合皮基材を用いた。塗料組成物を塗布した基材を、120℃で5分、次いで80℃で25分熱処理した。これにより、塗装物品(艶消し耐汚染処理したポリウレタン合成皮革)を得た。
(4)評価
塗装物品について以下の評価を行った。結果を表2に示す。
(4−1)外観
塗装物品の外観を目視により観察して白ボケなどを判定した。
(4−2)60°光沢値
GLOSS CHECKER IG−330(株式会社堀場製作所)を用いて塗膜表面の60°光沢値をn=3の水準で測定した。
(4−3)防汚性(インク)
(4−3−1)インクの黒色顔料除去性
調製直後の塗装物品の表面に、油性ボールペン又は油性フェルトペンで任意の図形を描き、乾いたティッシュペーパーで拭き取った際の状況を目視により観察した。ここで、油性ボールペンは、ゼブラJIM-KNOCK 黒インク(ゼブラ株式会社)を用いた。また、油性フェルトペンは、マジックインキ 黒インク(寺西化学工業株式会社)を用いた。以下の基準で、それぞれの除去性を判定し防汚性を評価した。
*インクの黒色顔料除去性の判定基準
5:黒色顔料が完全に除去されている。
4:極僅かな黒色顔料の残りがある。
3:僅かな黒色顔料の残りがある。
2:黒色顔料の残りが過多である。
1:黒色顔料が全く除去されない。
(4−3−2)色素残留防止性
前記(4−3−1)のインク除去性を評価した後の塗装物品の外観を目視観察し、インク由来の色素が塗装物品にどの程度残留しているかを評価した。以下の基準で判定した。この基準では、3以上であれば合格であり、数字が大きい方が好ましい。
*色素残留防止性の判定基準
5:色素の痕跡なし。
4:商品価値を損なわない水準の薄黄色の痕跡が認められる。
3:商品価値を損なわない水準の薄茶色の痕跡が認められる。
2:商品価値が損なわれる水準で薄茶色の痕跡と僅かな黒色顔料の痕跡が認められる。
1:商品価値が損なわれる水準で茶褐色の痕跡と黒色顔料の痕跡が認められる。
(4−3−3)はじき性
また、油性フェルトペンについては、前記(4−3−1)で図形を描いた際の、インクのはじきを目視により観察し、以下の基準で評価した。
*油性フェルトペンのはじきの判定基準
5:インクを非常によくはじく。
4:インクをよくはじく(5よりもはじく面積が小さい)。
3:インクを多少はじく(4よりもはじく面積が小さい)。
2:インクを僅かにはじく(3よりもはじく面積が小さい)。
1:インクをはじかない。
(4−4)防汚耐久性
塗装物品の表面を、綿布カナキン3号帆布で、1000g荷重×1000回、速度6000m/min、移動距離40mmの条件で摩耗処理した。その処理面を用いて、前記(4−3−1)〜(4−3−3)と同様に、インク除去性、色素残留防止性、及びはじき性の評価を行った。
(4−5)防汚性(汚染布)
(4−5−1)スス汚れ
塗装物品の表面を、汚染布(EMPA104(swissatest社製))で1000g荷重×1000回、速度6000mm/min、移動距離100mmの条件で擦り、汚れを付着させた。その処理面を目視観察し、以下の基準で汚れの付着性を評価した。その処理面を、さらに水を含侵させたネル布で、1000g荷重×10回、速度6000mm/min、移動距離40mmの条件で擦り、汚れを拭き取った。拭き取り後の処理面を目視観察し、以下の基準で汚れの除去性の評価を行った。
*付着性の判定基準
5:汚れが全く付着していない。
4:薄い汚れが付着している。
3:汚れが付着している。
2:強い汚れが付着している。
1:非常に強い汚れが付着している。
*除去性の判定基準
5:汚れを完全に除去できた。
4:汚れを大部分除去できた。
3:汚れをある程度除去できた(4よりも除去量が少ない)。
2:汚れを若干除去できた(3よりも除去量が少ない)。
1:汚れを全く除去できなかった。
(4−5−2)染料(ジーンズ)汚れ
塗装物品の表面を、水を含侵させたジーンズ生地(DENIM2550Y(TESTFABRICS社製))で1000g荷重×1000回、速度6000mm/min、移動距離100mmの条件で擦り、汚れを付着させた。その処理面を、さらに水を含侵させたネル布で、1000g荷重×10回、速度6000mm/min、移動距離40mmの条件で擦り、汚れを拭き取った。前記(4−5−1)と同様に汚れの付着性、除去性の評価を行った。
(4−6)風合い
塗装物品を手で触れた際の風合いを以下の3基準で評価した。
〇:ざらつきなく、なめらかで、曲げに柔軟性を感じる。
△:ざらつき、なめらかさ、曲げによる柔軟性のうち、1〜2項目に劣る。
×:ざらつきがあり、なめらかさを感じず、曲げに対して柔軟性を感じない。
Figure 2018181147
(注1)比較例1−2は、微粒子を添加しない塗料組成物のみで塗装物品を調製し、その塗料組成物の屈折率を表に示した。この屈折率は、塗料組成物に用いた(A)成分と硬化剤とからなる薄膜の屈折率に相当する。なお、表中、屈折率のかっこ内の数字は、この比較例1−2の値を1とする相対値である。
(注2)基材の表面反射率測定によって得られる基材の屈折率(測定方法は前記の通り)を表に示した。
(注3)微粒子の配合量は、(A)成分100質量部に対する質量部である。
Figure 2018181147

Claims (24)

  1. (A)含フッ素共重合体、(B)溶剤、及び、(C)下記条件1〜5を満たす樹脂微粒子を含有する、塗料組成物。
    条件1:樹脂微粒子の平均粒径が0.1〜50μmである。
    条件2:樹脂微粒子の20℃における屈折率が、(A)含フッ素共重合体からなる膜の20℃における屈折率の0.8倍〜1.2倍である。
    条件3:樹脂微粒子の10%圧縮強度が40MPa以下である。
    条件4:樹脂微粒子の圧縮率が20%以上である。
    条件5:樹脂微粒子が0.1mNの負荷力によって脆性破壊を起こさない。
  2. (A)が、フルオロオレフィンを全単量体単位中15〜85モル%、下記の一般式(1)で表される化合物及び(2)で表される化合物から選ばれる1種以上の有機ケイ素化合物を全単量体単位中0.001〜30モル%含む含フッ素共重合体である、請求項1記載の塗料組成物。
    Figure 2018181147
    [ここで、R1は炭素数1〜6のアルキル基、−(CH2r−OOC(CH3)C=CH2又は−CH=CH2を示し、R2は−(CH2r−OOC(CH3)C=CH2、又は−CH=CH2を示し、nは1〜420の数を示し、rは1〜6の数を示す。]
  3. (A)が、硬化性含フッ素共重合体であり、当該硬化性含フッ素共重合体の硬化剤を含有する、請求項1又は2記載の塗料組成物。
  4. (A)が、水酸基を有する硬化性含フッ素共重合体であり、当該硬化性含フッ素共重合体の硬化剤が、多価イソシアネート化合物である、請求項3記載の塗料組成物。
  5. 硬化剤を、(A)100質量部に対して、1〜300質量部含有する、請求項3又は4記載の塗料組成物。
  6. (A)を、1〜90質量%含有する、請求項1〜5の何れか1項記載の塗料組成物。
  7. (B)が、有機溶剤である、請求項1〜6の何れか1項記載の塗料組成物。
  8. (B)を、1〜99質量%含有する、請求項1〜7の何れか1項記載の塗料組成物。
  9. (C)のCV値が30%以下である、請求項1〜8の何れか1項記載の塗料組成物。
  10. (C)が、メタクリル樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、ポリスチレン樹脂、フッ素樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、及びポリアミドイミド樹脂より選択される1種類以上の樹脂からなる、請求項1〜9の何れか1項記載の塗料組成物。
  11. (C)を、(A)100質量部に対して、10〜200質量部含有する、請求項1〜10の何れか1項記載の塗料組成物。
  12. 基材と、該基材上に形成された請求項1〜11の何れか1項記載の塗料組成物の硬化被膜と、を有する塗装物品。
  13. 硬化被膜の膜厚が0.1〜100μmである、請求項12記載の塗装物品。
  14. 硬化被膜の60°光沢値が10以下である、請求項12又は13記載の塗装物品。
  15. 基材が、ポリウレタン、塩化ビニル、ポリエステル、ポリオレフィン、ガラス及び金属から選ばれる材料を含んで構成される、請求項12〜14の何れか1項記載の塗装物品。
  16. 基材が、フィルム状又はシート状である、請求項12〜15の何れか1項記載の塗装物品。
  17. (C)の20℃における屈折率が、基材の最表層の20℃における屈折率の0.95倍〜1.05倍である、請求項12〜16の何れか1項記載の塗装物品。
  18. 基材に請求項1〜11の何れか1項記載の塗料組成物を塗布して塗膜を形成し、該塗膜を硬化させて硬化被膜を形成する、硬化被膜の形成方法。
  19. 硬化被膜の膜厚が0.1〜100μmである、請求項18記載の硬化被膜の形成方法。
  20. 硬化被膜の60°光沢値が10以下である、請求項18又は19記載の硬化被膜の形成方法。
  21. 基材が、ポリウレタン、塩化ビニル、ポリエステル、ポリオレフィン、ガラス及び金属から選ばれる材料を含んで構成される、請求項18〜20の何れか1項記載の硬化被膜の形成方法。
  22. 基材が、フィルム状又はシート状である、請求項18〜21の何れか1項記載の硬化被膜の形成方法。
  23. (C)の20℃における屈折率が、基材の最表層の20℃における屈折率の0.95倍〜1.05倍である、請求項18〜22の何れか1項記載の硬化被膜の形成方法。
  24. 前記塗膜を、30〜250℃に加熱して硬化させる、請求項18〜23の何れか1項記載の硬化被膜の形成方法。
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