JPWO2019069777A1 - 防汚塗料組成物、該組成物を用いて形成される防汚塗膜を表面に有する塗装物 - Google Patents

防汚塗料組成物、該組成物を用いて形成される防汚塗膜を表面に有する塗装物 Download PDF

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Abstract

海水中において長期間に亘り、安定した塗膜溶解速度を維持し、クラック等の塗膜異常を起こすことなく、安定した防汚性能を維持できる防汚塗料組成物を提供する。本発明によれば、樹脂成分(A)とエステル化合物(B)を含み、前記エステル化合物(B)は、化学式(1)〜(5)で表される少なくとも1つのエステル化合物を含有する、防汚塗料組成物が提供される。

Description

本発明は、防汚塗料組成物、該組成物を用いて形成される防汚塗膜を表面に有する塗装物に関する。
フジツボ、セルプラ、ムラサキイガイ、フサコケムシ、ホヤ、アオノリ、アオサ、スライム等の水棲汚損生物が、船舶(特に船底部分)や漁網類、漁網付属具等の漁業具や発電所導水管等の水中構造物に付着することにより、それら船舶等の機能が害される、外観が損なわれる等の問題がある。
このような問題を防ぐために、船舶等に防汚塗料組成物を塗布して防汚塗膜を形成し、防汚塗膜から防汚薬剤を徐放させることによって、長期間に渡って防汚性能を発揮させる技術が知られている(特許文献1)。
特開2000−17203号公報
しかし、特許文献1の技術を採用しても、初期の塗膜溶解が過度に大きくなったり、比較的短い期間の経過後にクラック等の塗膜異常を起ってしまったりする場合があり、さらなる改善が求められている。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、海水中において長期間に亘り、安定した塗膜溶解速度を維持し、クラック等の塗膜異常を起こすことなく、安定した防汚性能を維持できる防汚塗料組成物を提供するものである。
本発明によれば、樹脂成分(A)とエステル化合物(B)を含み、前記エステル化合物(B)は、化学式(1)〜(5)で表される少なくとも1つのエステル化合物を含有する、防汚塗料組成物が提供される。
本発明者は鋭意検討を行ったところ、樹脂成分(A)と特定の構造を持つエステル化合物(B)とを含有することによって、塗膜物性(特に耐クラック性)を損なうことなく、初期の塗膜溶解不良(過度な溶解)及び後期の塗膜溶解不良(塗膜溶解の停止など)を改善して、樹脂成分(A)が持つ本来の塗膜溶解速度が長期的に安定して維持されるという、予想外の効果が得られることを見出し、本発明の完成に到った。
本発明によれば、長期間持続的に高い防汚性能が維持される防汚塗膜を形成可能な防汚塗料組成物が提供される。また、本発明の防汚塗料組成物により、形成される塗膜が長期的に安定した溶解速度を持つ事から、より精密な膜厚設計が可能となり、必要とする防汚性能(期間)に対して、過不足なく塗料使用量を調整できる、という特徴もある。
以下、本発明について詳細を説明する。
1.防汚塗料組成物
本発明の防汚塗料組成物は、樹脂成分(A)及びエステル化合物(B)を含有する。
1−1.樹脂成分(A)
本発明の樹脂成分(A)としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、などが挙げられ、特にアクリル樹脂が好ましい。
前記アクリル樹脂としては、単量体(a)、単量体(b)、単量体(c)及び単量体(d)のうちの1つ以上を含む単量体を重合してなるものが好ましい。前記アクリル樹脂を重合するための単量体は、単量体(a)〜(d)のうちの1つのみを含んでもよく、2つ、3つ、又は4つを含んでもよい。単量体(a)〜(d)として含まれる化合物は、それぞれ、1種であっても、2種以上であってもよい。
<単量体(a)>
単量体(a)は、化学式(9)で表される構造を有する。
(式中、Rは、水素原子又はメチル基を示し、3つのRは、同一又は異なって、炭素数3〜8のα位、又はβ位が分岐した炭化水素基であり、この炭化水素基は、脂肪族又は芳香族であり、直鎖状、分岐鎖状、又は環状構造を示す)
炭素数3〜8のα位が分岐した炭化水素基としては、例えば、イソプロピル基、s−ブチル基、t−ブチル基、1−エチルプロピル基、1−メチルブチル基、1−メチルペンチル基、1,1−ジメチルプロピル基、1,1−ジメチルブチル基、テキシル基、シクロヘキシル基、1,1−ジメチルペンチル基、1−メチルヘキシル基、1,1−ジメチルヘキシル基、1−メチルヘプチル基等が挙げられる。β位が分岐した炭化水素基としては、2,2−ジメチルプロピル基、シクロヘキシルメチル基、2−エチルヘキシル基、2−プロピルペンチル基等が挙げられる。
として特定の基を選択することにより、塗膜異常がさらに起こりにくくなり、且つ、防汚塗膜の耐水性が特に高くなる。このような観点から、Rとしては、それぞれ同一又は異なって、イソプロピル基、s−ブチル基、t−ブチル基、フェニル基、及び2−エチルヘキシル基であることが好ましく、イソプロピル基であることがより好ましい。
前記単量体(a)としては、例えば、(メタ)アクリル酸トリイソプロピルシリル、(メタ)アクリル酸トリs−ブチルシリル、(メタ)アクリル酸トリフェニルシリル、(メタ)アクリル酸ジイソプロピルs−ブチルシリル、(メタ)アクリル酸ジイソプロピルt−ブチルシリル、(メタ)アクリル酸ジイソプロピルテキシルシリル、(メタ)アクリル酸ジイソプロピルフェニルシリル、(メタ)アクリル酸イソプロピルジs−ブチルシリル、(メタ)アクリル酸イソプロピルジフェニルシリル、(メタ)アクリル酸ジフェニルテキシルシリル、(メタ)アクリル酸t−ブチルジフェニルシリル、(メタ)アクリル酸ジイソプロピルシクロヘキシルシラン、(メタ)アクリル酸トリシクロヘキシルシラン、(メタ)アクリル酸トリ1,1−ジメチルペンチルシラン、(メタ)アクリル酸トリ1−メチルヘキシルシラン、(メタ)アクリル酸トリ1,1−ジメチルヘキシルシラン、(メタ)アクリル酸トリ1−メチルヘプチルシラン、(メタ)アクリル酸トリ2,2−ジメチルプロピルシラン、(メタ)アクリル酸トリシクロヘキシルメチルシラン、(メタ)アクリル酸ジイソプロピルシクロヘキシルメチルシラン、(メタ)アクリル酸トリ2−エチルヘキシルシラン、(メタ)アクリル酸トリ2−プロピルペンチルシラン等が挙げられる。特に、塗膜異常を起こしにくく、且つ、耐水性に優れた防汚塗膜を形成できる点で、(メタ)アクリル酸トリイソプロピルシリル、(メタ)アクリル酸トリs−ブチルシリル、(メタ)アクリル酸t−ブチルジフェニルシリル、及び、(メタ)アクリル酸トリ2−エチルヘキシルシリルが好ましく、(メタ)アクリル酸トリイソプロピルシリルがより好ましい。これらの単量体は、それぞれ単独であるいは2以上を組み合わせて使用される。
<単量体(b)>
単量体(b)は、化学式(10)で表される構造を有する。
(式中、Rは、水素原子またはメチル基から選ばれる基であり、Mは、Zn、CuまたはMgの金属原子を表し、Rは有機酸残基を表す。)
有機酸残基の炭素数は、例えば6〜20であり、好ましくは7〜15であり、さらに好ましくは7〜12である。有機酸としては、例えば、バーサチック酸、オクチル酸、ラウリン酸、ステアリン酸、ナフテン酸、水添ロジン等が挙げられ、原料入手容易性や塗膜物性の観点から、バーサチック酸、ナフテン酸、水添ロジン、が好ましい。単量体(b)としては、例えば、バーサチック酸亜鉛(メタ)アクリレート、バーサチック酸マグネシウム(メタ)アクリレート、バーサチック酸銅(メタ)アクリレート、オクチル酸亜鉛(メタ)アクリレート、オクチル酸マグネシウム(メタ)アクリレート、オクチル酸銅(メタ)アクリレート、ラウリン酸亜鉛(メタ)アクリレート、ラウリン酸マグネシウム(メタ)アクリレート、ラウリン酸銅(メタ)アクリレート、ステアリン酸亜鉛(メタ)アクリレート、ステアリン酸マグネシウム(メタ)アクリレート、ステアリン酸銅(メタ)アクリレート、ナフテン酸亜鉛(メタ)アクリレート、ナフテン酸マグネシウム(メタ)アクリレート、ナフテン酸銅(メタ)アクリレート、水添ロジン亜鉛(メタ)アクリレート、水添ロジン銅(メタ)アクリレート等が挙げられる。
<単量体(c)>
単量体(c)は、化学式(11)で表される構造を有する。
(式中、2つのRは、同一又は異なって、水素原子またはメチル基から選ばれる基であり、Mは、Zn、CuまたはMgの金属原子を表す。)
単量体(c)としては、例えば、亜鉛(メタ)アクリレート、マグネシウム(メタ)アクリレート、銅(メタ)アクリレート、カルシウム(メタ)アクリレートが挙げられ、特に製造工程、製造コスト、原料入手容易性、環境安全性、塗膜物性の観点から、亜鉛(メタ)アクリレート、銅(メタ)アクリレートが好ましい。これらは、単独でも使用でき、又2種以上を組み合わせて使用することもできる。
<単量体(d)>
単量体(d)は、単量体(a)、単量体(b)および単量体(c)以外のエチレン性不飽和単量体である。単量体(d)は、単量体(a)、単量体(b)および単量体(c)の1つ以上と共重合可能であることが好ましい。単量体(d)としては、例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸i−ブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、アクリル酸2−メトキシエチル、アクリル酸2−メトキシプロピル、アクリル酸4−メトキシブチル、(メタ)アクリル酸2−エトキエチル、 (メタ)アクリル酸プロピレングリコールモノメチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸フルフリル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、(メタ)アクリル酸ジメチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ジエチルアミノエチル、(メタ)アクリル酸ベンジル、及び(メタ)アクリル酸フェニル等の(メタ)アクリル酸エステル;塩化ビニル、塩化ビニリデン、(メタ)アクリロニトリル、酢酸ビニル、ブチルビニルエーテル、ラウリルビニルエーテル、N−ビニルピロリドン等のビニル化合物;スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン等の芳香族化合物等が挙げられる。前記、単量体(d)としては、(メタ)アクリル酸エステル又は、スチレンが好ましく、原料入手容易性や塗膜物性の観点から、(メタ)アクリル酸メチル、 (メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸i−ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル及び、スチレンが好ましく、塗膜溶解性向上の観点から、(メタ)アクリル酸2−メトキシエチル、(メタ)アクリル酸プロピレングリコールモノメチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸フルフリル、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル、がより好ましい。これらの単量体は、それぞれ単独であるいは2種以上を組み合わせて使用される。
<単量体の組み合わせ>
(単量体(a)と単量体(d)の組み合わせ)
樹脂成分(A)の一態様としては、前記単量体(a)及び前記単量体(d)との混合物を重合させることにより得られる共重合体が挙げられる。
前記混合物中における前記単量体(a)の含有量は20〜70質量%程度が好ましく、30〜60重量%程度がより好ましい。前記単量体(a)の含有量が30〜60重量%程度の場合、得られる防汚塗料組成物を用いて形成した塗膜が、安定した塗膜溶解性を示し、長期間、防汚性能を維持できる。
共重合体は、単量体(a)と単量体(d)とのランダム共重合体、交互共重合体、周期的共重合体、又はブロック共重合体のいずれの共重合体であってもよい。共重合体は、例えば、重合開始剤の存在下、単量体(a)及び単量体(d)を重合させることにより得ることができる。他の組み合わせについても同様である。
(単量体(b)と、単量体(c)と、単量体(d)の組み合わせ)
樹脂成分(A)の別の一態様としては、前記単量体(b)及び前記単量体(c)と前記単量体(d)との混合物を重合させることにより得られる共重合体が挙げられる。
前記混合物中における前記単量体(b)および(c)の含有量は2〜60質量%程度が好ましく、前記単量体(d)の含有量は40〜90質量%程度が好ましい。前記単量体の含有量が前記範囲の場合、得られる防汚塗料組成物を用いて形成した塗膜が、安定した塗膜溶解性を示し、長期間、防汚性能を維持できる。
(単量体(a)〜単量体(d)の組み合わせ)
樹脂成分(A)の別の一態様としては、前記単量体(a)、前記単量体(b)、前記単量体(c)および前記単量体(d)との混合物を重合させることにより得られる共重合体が挙げられる。
前記混合物中における前記単量体(a)の含有量は5〜60質量%程度が好ましく、前記単量体(b)および(c)の含有量は2〜20質量%程度が好ましく、前記単量体(d)の含有量は60〜80質量%程度が好ましい。前記単量体の含有量が前記範囲の場合、得られる防汚塗料組成物を用いて形成した塗膜が、安定した塗膜溶解性を示し、長期間、防汚性能を維持できる。
(単量体(d))
樹脂成分(A)の別の一態様としては、前記単量体(d)に含まれる化合物を1種又は2種以上使用し、重合させることにより得られる(共)重合体が挙げられる。単量体(d)としては、(メタ)アクリル酸エステル又は、スチレンが好ましく、(メタ)アクリル酸2−エトキシエチル、(メタ)アクリル酸2−(2−エトキシエトキシ)エチルが特に好ましく、(共)重合体としては、それらを2種類以上使用する事がより好ましい。前記(共)重合体中における前記単量体(d)成分の内、耐水性向上の観点から、メタクリル酸エステルの含有量は、20〜70質量%程度が好ましく、アクリル酸エステルの含有量は、30〜80質量%程度が好ましい。前記単量体の含有量が前記範囲の場合、得られる防汚塗料組成物を用いて形成した塗膜が、安定した塗膜溶解性を示し、長期間、防汚性能を維持できる。
<重合方法・分子量>
前記重合反応において使用される重合開始剤としては、例えば、2,2′−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)、2,2′−アゾビス−2−メチルブチロニトリル、ジメチル−2,2′−アゾビスイソブチレート等のアゾ化合物、ベンゾイルパーオキサイド、ジ−tert−ブチルパーオキサイド、tert−ブチルパーオキシベンゾエート、tert−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、tert−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、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−ト、1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエート等の過酸化物が挙げられる。これら重合開始剤は、単独又は2種以上を組み合わせて使用できる。前記重合開始剤としては、特に、AIBN、tert−ブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート、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−ト又は1,1,3,3−テトラメチルブチルパーオキシネオデカノエートが好ましい。重合開始剤の使用量を適宜設定することにより、樹脂成分(A)の分子量を調整することができる。この時、さらにメルカプタンやα−メチルスチレンダイマーのような連鎖移動剤を用いることもできる。
重合方法としては、例えば、溶液重合、塊状重合、乳化重合、懸濁重合等が挙げられる。この中でも特に、簡便に、且つ、精度良く、樹脂成分(A)を得ることができる点で、溶液重合が好ましい。
前記重合反応においては、必要に応じて有機溶媒を用いてもよい。有機溶剤としては、例えば、キシレン、トルエン等の芳香族炭化水素系溶剤;ヘキサン、ヘプタン等の脂肪族炭化水素系溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸メトキシプロピル等のエステル系溶剤;イソプロピルアルコール、ブチルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のアルコール系溶剤;ジオキサン、ジエチルエーテル、ジブチルエーテル等のエーテル系溶剤;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤等が挙げられる。この中でも特に、エステル系溶剤、アルコール系溶剤、芳香族炭化水素系溶剤が好ましく、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、ブチルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、トルエン、キシレンがより好ましい。これら溶媒については、単独あるいは2種以上を組み合わせて使用できる。
重合反応における反応温度は、重合開始剤の種類等に応じて適宜設定すればよく、通常70〜140℃であり、好ましくは80〜120℃である。重合反応における反応時間は、反応温度等に応じて適宜設定すればよく、通常4〜8時間程度である。重合反応は、窒素ガス、アルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下で行われることが好ましい。
重量平均分子量(Mw)は、好ましくは、10,000〜100,000であり、特に好ましくは、20,000〜70,000である。Mwが10,000〜100,000の場合、塗膜が脆くならず、かつ、塗膜の溶解が適度であるため、所望の防汚効果を有効に発揮できる。Mwの測定方法としては、例えばゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)が挙げられる。
<含有量>
本発明の組成物中における樹脂成分(A)の含有量は、特に制限されないが、本発明の組成物の固形分中、通常2〜50質量%、好ましくは4〜25質量%である。樹脂成分(A)の含有量が4質量%〜25質量%の場合、海水中での適度な塗膜溶解速度と塗膜物性が得られ、長期間の安定した表面更新性が維持でき、所望の防汚効果を有効に発揮することができる。また、塗膜の優れたリコート性能を発揮することができる。
1−2.エステル化合物(B)
本発明のエステル化合物(B)は、化学式(1)〜(5)で表される少なくとも1つのエステル化合物(1)〜(5)を含有する。
<エステル化合物(1)>
エステル化合物(1)は、化学式(1)で表される構造を有する。エステル化合物(1)は、例えば、脂肪族鎖状エステルであり、例えば、2つのモノカルボン酸とジオールがエステル結合したエステル化合物である。
(式中、X及びRは、それぞれ、ヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜22の炭化水素基であり、この炭化水素基は、脂肪族又は芳香族であり、直鎖状、分岐鎖状、又は環状構造を有する。2つのRは、同一又は異なる。)
化学式(1)で表されるエステル化合物は、好ましくは、化学式(7)で表されるエステル化合物を含む。
(式中、R,Rは、それぞれ、ヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜22の炭化水素基であり、この炭化水素基は、脂肪族又は芳香族であり、直鎖状、分岐鎖状、又は環状構造を有する。)
X,R、R,Rの炭化水素基の炭素数は、好ましくは、2〜18であり、具体的には例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。X,R、R,Rのヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子などが挙げられる。
エステル化合物(1)の具体例としては、プロピレングリコールジアセテート、1,3−ブチレングリコールジアセテート、1,2−ペンタンジオールジアセテート、1,6−ヘキサンジオールジアセテート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールジアセテート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールジイソブチレート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールジ2−メチルブチラート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールジベンゾエート、1,4−シクロヘキサンジメタノールジイソバレラート、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールジ2−エチルヘキサノエート、1,4−シクロヘキサンジメタノールビス(2−エチルヘキサノエート)などが挙げられる。
<エステル化合物(2)>
エステル化合物(2)は、化学式(2)で表される構造を有する。エステル化合物(2)は、例えば、グリセロール系のエステルであり、例えば、3つのモノカルボン酸とトリオールがエステル結合したエステル化合物である。
(式中、X及びRは、それぞれ、ヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜22の炭化水素基であり、この炭化水素基は、脂肪族又は芳香族であり、直鎖状、分岐鎖状、又は環状構造を有する。3つのRは、同一又は異なる。)
化学式(2)で表されるエステル化合物は、好ましくは、化学式(8)で表されるエステル化合物を含む。
(式中、R及びRは、それぞれ、ヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜22の炭化水素基であり、この炭化水素基は、脂肪族又は芳香族であり、直鎖状、分岐鎖状、又は環状構造を有する。2つのRは、同一又は異なる。)
X,R、R,Rの炭化水素基の炭素数は、好ましくは、2〜18であり、具体的には例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。X,R、R,Rのヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子などが挙げられる。
エステル化合物(2)の具体例としては、三酢酸グリセロール、三酪酸グリセロール、トリス(2−エチルヘキサン酸)グリセロール、トリオクタン酸グリセロール、トリラウリン酸グリセロール、トリステアリン酸グリセロール、トリオレイン酸グリセロールなどが挙げられる。
<エステル化合物(3)>
エステル化合物(3)は、化学式(3)で表される構造を有する。エステル化合物(3)は、R、又はRがヒドロキシル基、アセチル基又は、フェニルオキシラニル基を含む場合は、例えば、ヒドロキシカルボン酸、アセチル化ヒドロキシカルボン酸、又は、フェニルオキシラニル基含有カルボン酸とモノアルコールがエステル結合したエステル化合物、若しくは、多価アルコール類の1つのヒドロキシ基と1つのモノカルボン酸がエステル結合したヒドロキシ基含有エステル化合物である。エステル化合物(3)は、Rが環状構造を有する場合には、例えば、環状構造を有するモノカルボン酸と、モノアルコールがエステル結合した脂肪族環状エステル化合物である。エステル化合物(3)は、R、又はRがヘテロ原子を含む芳香環を有する場合には、例えば、ヘテロ原子を含む芳香環を有するモノカルボン酸と、モノアルコールがエステル結合した芳香族エステル化合物、若しくは、モノカルボン酸とヘテロ原子を含む芳香環を有するモノアルコールがエステル結合した芳香族エステル化合物である。
(式中、R及びRは、それぞれ、ヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜22の炭化水素基であり、脂肪族又は芳香族であり、直鎖状、分岐鎖状、又は環状構造を有する。R、又はRがヒドロキシル基、アセチル基、又はフェニルオキシラニル基を含むか、Rが環状構造、又は2つ以上の分岐構造を有するか、若しくはR、又はRがヘテロ原子を含む芳香環を有する。)
,Rの炭化水素基の炭素数は、好ましくは、2〜18であり、具体的には例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。R,Rのヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子などが挙げられる。
エステル化合物(3)のR、又はRがヒドロキシル基、アセチル基、又はフェニルオキシラニル基を含む場合の具体例としては、リシノール酸ブチル、アセチルリシノール酸メチル、乳酸イソペンチル、乳酸メンチル、乳酸ヘキサデシル、イソ酪酸3−ヒドロキシ−2,2,4−トリメチルペンチル、モノオレイン酸グリセロール、モノイソステアリン酸グリセロール、3−フェニルグリシド酸エチル、3−メチル−3−フェニルグリシド酸エチルなどが挙げられる。
エステル化合物(3)のRが環状構造、又は2つ以上の分岐構造を有する場合、エステル化合物(3)は、好ましくは、化学式(12)で表されるエステル化合物を含む。
(式中、R、R、R、及びRは、それぞれ、水素原子又はヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜5の炭化水素基であり、脂肪族又は芳香族であり、直鎖状、分岐鎖状、又は環状構造を有する。n,mは、それぞれ、0〜5の整数である。Xは、ヘテロ原子を含んでもよい炭素数0〜5の基である。2つのRは、同一又は異なる。2つのRは同一又は異なる。n=0であって、Xが酸素原子である場合、化学式(12)で表されるエステル化合物は、単環の五員環構造であるテトラヒドロフランモノカルボン酸エステルになる。
化学式(12)で表されるエステル化合物は、好ましくは、化学式(13)で表されるエステル化合物を含む。
、R、R、R、の炭素数は、それぞれ、例えば、1,2,3,4,又は5であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。Xの炭素数は、それぞれ、例えば、0,1,2,3,4,又は5であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。Xの炭素数が0の場合は、Xは炭素を含まないヘテロ原子含有基となり、例えば、O,S,NHなど、を示す。n, mは、例えば、0,1,2,3,4,又は5であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
エステル化合物(3)のRが環状構造、又は2つ以上の分岐構造を有する場合の具体例としては、3,7−ジメチル−6−オクテン−1−オールアセタート、テルピニルアセテート、4−tert−ブチルシクロヘキシルアセテート、メンチルアセテート、イソボルニルアセテート、イソボルニルエチレート、イソボルニルステアレート、ジヒドロジャスモン酸メチル、3,4−エポキシシクロヘキサンカルボン酸3,4−エポキシシクロヘキシルメチルなどが挙げられる。
エステル化合物(3)のR、又はRがヘテロ原子を含む芳香環を有する場合の具体例としては、フルフリルアセテート、テトラヒドロフルフリルアセテート、エチル2−フランカルボキシレート、プロピオン酸テトラヒドロフルフリル、n−オクチル2−フランカルボキシレート、イソアミル2−フランカルボキシレートなどが挙げられる。
<エステル化合物(4)>
エステル化合物(4)は、化学式(4)で表される構造を有する。エステル化合物(4)は、例えば、ヒドロキシトリカルボン酸と3つのモノアルコールがエステル結合したエステル化合物である。
(式中、X及びRは、それぞれ、ヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜22の炭化水素基であり、この炭化水素基は、脂肪族又は芳香族であり、直鎖状、分岐鎖状、又は環状構造を有する。3つのRは、同一又は異なる。)
エステル化合物(4)は、好ましくは、化学式(6)で表されるエステル化合物を含む。
(式中、Rは、水素原子であるか、又はアシル基若しくはアセチル基を含み且つヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜22の炭化水素基である。)
X,R、Rの炭化水素基の炭素数は、好ましくは、2〜18であり、具体的には例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。X,R、Rのヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子などが挙げられる。
エステル化合物(4)の具体例としては、トリエチルメタントリカルボキシラート、トリエチルn−ブチレート、トリエチルトリメサート、クエン酸トリエチル、アセチルクエン酸トリエチル、クエン酸トリブチル、アセチルクエン酸トリブチル、クエン酸2−エチルヘキシル、アセチルクエン酸2−エチルヘキシル、トリエチルシクロヘキサン−1,2,4−トリカルボキシレートなどが挙げられる。
<エステル化合物(5)>
エステル化合物(5)は、化学式(5)で表される構造を有する。エステル化合物(5)は、例えば、環状構造を有するジカルボン酸と、2つのモノアルコールがエステル結合した脂肪族環状エステル化合物である。
(式中、X及びRは、それぞれ、ヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜22の炭化水素基であり、この炭化水素基は、脂肪族又は芳香族であり、直鎖状、分岐鎖状、又は環状構造を有する。2つのRは、同一又は異なる。)
エステル化合物(5)は、好ましくは、化学式(14)〜化学式(19)で表されるエステル化合物を少なくとも1つ含む。
(式中、Xは、ヘテロ原子を含んでもよい炭素数0〜6の基である。Xの炭素数が0の場合は、Xは炭素を含まないヘテロ原子含有基となり、例えば、O,S,NHなど、を示す。R,Rは、それぞれ、ヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜22の炭化水素基であり、この炭化水素基は、脂肪族又は芳香族であり、直鎖状、分岐鎖状、又は環状構造を有する。nは、0〜5の整数である。Rを有する置換基は、環状構造を構成する原子の何れかに結合する。)
(式中、R,Rは、それぞれ、ヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜22の炭化水素基であり、この炭化水素基は、脂肪族又は芳香族であり、直鎖状、分岐鎖状、又は環状構造を有する。Rを有する置換基は、環状構造を構成する原子の何れかに結合する。
(式中、R,Rは、それぞれ、ヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜22の炭化水素基であり、この炭化水素基は、脂肪族又は芳香族であり、直鎖状、分岐鎖状、又は環状構造を有する。Rを有する置換基は、環状構造を構成する炭素原子の何れかに結合する。)
(式中、R,Rは、それぞれ、ヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜22の炭化水素基であり、この炭化水素基は、脂肪族又は芳香族であり、直鎖状、分岐鎖状、又は環状構造を有する。Rを有する置換基は、環状構造を構成する炭素原子の何れかに結合する。)
X、R、R〜Rの炭化水素基の炭素数は、好ましくは、2〜18であり、具体的には例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。Xの炭素数は、好ましくは、0〜5であり、具体的には例えば、0、1、2、3、4、5であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。X、X,R、R〜Rのヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子などが挙げられる。
nは、それぞれ、例えば、0、1,2,3,4,又は5であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。n=0であって、Xが酸素原子である場合、化学式(14)で表されるエステル化合物は、五員環構造を有するテトラヒドロフランジカルボン酸エステルになる。
エステル化合物(5)の具体例としては、2,5−フランジカルボン酸ジイソノニル、3,4−フランジカルボン酸ジn−デシル、2,5−テトラヒドロフランカルボン酸ジイソノニル、3,4−テトラヒドロフランカルボン酸ジ2−エチルヘキシル、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸ジメチル、1,1−シクロヘキサンジカルボン酸ジエチル、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジエチル、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸ジエチル、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジグリシジル、1,4−シクロヘキサンジオン−2,5−ジカルボン酸ジメチル、1,4−シクロヘキサンジオン−2,5−ジカルボン酸ジエチル、4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジ2−エチルヘキシル、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジイソノニル、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸ジイソノニル、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸ジイソノニル、4,5−エポキシシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジ2−エチルヘキシル、4,5−エポキシシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジステアリル、4,5−エポキシシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジエポキシステアリルなどが挙げられる。
<エステル化合物(B)の入手又は製造方法、配合方法、配合量>
エステル化合物(B)は、特に制限なく、公知の方法で製造したものや、市販品、試薬等で入手できるもの等が使用できる。
公知の製造法としては、例えば、カルボン酸類とアルコール類による脱水縮合反応、エステル類とアルコール類によるエステル交換反応、及び、カルボン酸クロライドとアルコール類のエステル合成反応等が挙げられる。また、一部のエステル化合物は、市販品として入手できる類似化合物の不飽和部分に水素添加する方法、市販の直鎖状エステル化合物の環化反応により製造できる。
本発明のエステル化合物(B)を塗料組成物中へ配合する方法については、特に限定されるものでなく、塗料の分散工程時に配合しても良いし、最終工程で配合しても良い。
本発明のエステル化合物(B)は、本発明の組成物の固形分中、0.1〜15質量%含有され、好ましくは0.4〜10質量%含有され、特に好ましくは0.5〜8質量%含有される。エステル化合物(B)の含有量が前記範囲内である場合、塗膜の溶解速度が一定化し、長期の防汚性が保たれる。また、一定期間海水中に浸漬した後の防汚塗膜についても何ら塗膜異常(クラック等)が発生しない。
樹脂成分(A)とエステル化合物(B)との含有割合が、固形分換算で、質量比(前記樹脂成分(A)/前記エステル化合物(B))、0.5〜60である場合、後期(海水浸漬後段階)の塗膜溶解速度の安定化効果が顕著に発揮され、前記含有割合が0.5〜40である場合は前記効果が更に発揮される。
1−3.その他の成分
本発明における防汚塗料組成物には、樹脂成分(A)及びエステル化合物(B)のほかに、必要に応じて、防汚薬剤(C)、熱可塑性樹脂(D)、他の樹脂(E)、その他の添加剤(F)等を配合することができる。これにより、さらに優れた防汚効果を発揮できる。
<防汚薬剤(C)>
防汚薬剤(C)としては、海棲汚損生物に対して殺傷又は忌避作用を有する物質であればよく、特に限定されない。例えば無機薬剤及び有機薬剤が挙げられる。
無機薬剤としては、例えば、亜酸化銅、チオシアン酸銅(一般名:ロダン銅)、キュプロニッケル、銅粉等が挙げられる。この中でも特に、亜酸化銅とロダン銅が好ましい。
有機薬剤としては、例えば、2−メルカプトピリジン−N−オキシド銅(一般名:カッパーピリチオン)等の有機銅化合物、2−メルカプトピリジン−N−オキシド亜鉛(一般名:ジンクピリチオン)、ジンクエチレンビスジチオカーバメート(一般名:ジネブ)、ビス(ジメチルジチオカルバミン酸)亜鉛(一般名:ジラム)、ビス(ジメチルジチオカルバメート)エチレンビス(ジチオカーバメート)二亜鉛(一般名:ポリカーバメート)等の有機亜鉛化合物;ピリジン・トリフェニルボラン、4−イソプロピルピリジル−ジフェニルメチルボラン、4−フェニルピリジル−ジフェニルボラン、トリフェニルボロン−n−オクタデシルアミン、トリフェニル[3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピルアミン]ボロン等の有機ボロン化合物;2,4,6−トリクロロマレイミド、N−(2,6ジエチルフェニル)2,3−ジクロロマレイミド等のマレイミド系化合物;その他、4,5−ジクロロ−2−n−オクチル−3−イソチアゾロン(一般名:シーナイン211)、3,4−ジクロロフェニル−N−N−ジメチルウレア(一般名:ジウロン)、2−メチルチオ−4−t−ブチルアミノ−6−シクロプロピルアミノ−s−トリアジン(一般名:イルガロール1051)、2,4,5,6−テトラクロロイソフタロニトリル(一般名:クロロタロニル)、Nージクロロフルオロメチルチオ−N',N'−ジメチル−N−p−トリルスルファミド(一般名:トリフルアニド)、Nージクロロメチルチオ−N',N'−ジメチル−N−フェニルスルファミド(一般名:ジクロフルアニド)、2−(4−チアゾリル)ベンズイミダゾ−ル(一般名:チアベンダゾール)、3−(ベンゾ〔b〕チエン−2−イル)−5,6−ジヒドロ−1,4,2−オキサチアジン−4−オキシド(一般名:ベトキサジン)、2−(p−クロロフェニル)−3−シアノー4−ブロモー5−トリフルオロメチル ピロール(一般名:ECONEA 028) 、4−[1−(2,3−ジメチルフェニル)エチル]−1H−イミダゾール(一般名:メデトミジン)等が挙げられる。この中でも特に、ジンクピリチオン、カッパーピリチオン、ピリジン・トリフェニルボラン、4−イソプロピルピリジル−ジフェニルメチルボラン、ベトキサジン、ジネブ、シーナイン211及びイルガロール1051が好ましく、カッパーピリチオン、ジンクピリチオン、シーナイン211、ピリジン・トリフェニルボラン及びベトキサジンがより好ましい。これらの防汚薬剤は1種又は2種以上併用して使用できる。
本発明の組成物中における防汚薬剤(C)の含有量は、特に制限されないが、本発明の組成物の固形分中、通常0.1〜75質量%、好ましくは1〜60質量%である。防汚薬剤(C)の含有量が0.1質量%未満の場合、十分な防汚効果が得られないおそれがある。防汚薬剤(C)の含有量が75質量%を超える場合、形成される塗膜が脆弱であり、さらに、被塗膜形成物に対する接着性も弱く、防汚塗膜としての機能を十分に果たせない。
<熱可塑性樹脂(D)>
熱可塑性樹脂(D)としては、例えば、ロジン、ロジン誘導体およびこれらの金属塩、モノカルボン酸およびその塩または脂環式炭化水素樹脂等が挙げられる。
前記ロジンとしては、トール油ロジン、ガムロジン、ウッドロジン等を例示できる。前記ロジン誘導体としては、水添ロジン、不均化ロジン、マレイン化ロジン、ホルミル化ロジン、重合ロジン等を例示できる。ロジンの金属塩およびロジン誘導体の金属塩としては、金属化合物とロジンとの反応物を使用でき、ロジンの金属塩としては、例えば、ガムロジン亜鉛(又は銅)塩、ウッドロジン亜鉛(又は銅)塩、トール油ロジン亜鉛(又は銅)塩等が挙げられる。ロジン誘導体の金属塩としては、水添ロジン亜鉛(又は銅)塩、不均化ロジン亜鉛(又は銅)塩、マレイン化ロジン亜鉛(又は銅)塩、ホルミル化ロジン亜鉛(又は銅)塩、重合ロジン亜鉛(又は銅)塩、等が挙げられる。
前記モノカルボン酸としては、例えば、炭素数5〜30程度の脂肪酸、合成脂肪酸、ナフテン酸等が挙げられる。モノカルボン酸の塩としては、銅塩、亜鉛塩、マグネシウム塩、カルシウム塩等が挙げられる。
前記脂環式炭化水素樹脂としては、市販品として、例えば、クイントン1500、1525L、1700(商品名、日本ゼオン社製)等が挙げられる。
特に、本発明の組成物は、熱可塑性樹脂(D)として、適度な塗膜硬度、耐水性を本発明の組成物に付与できる点で、ロジン、ロジン誘導体およびこれらの金属塩からなる群より選ばれる少なくとも一種を含有することが好ましく、耐クラック性・耐水性の向上の点で、ロジンまたはロジン誘導体の銅塩または亜鉛塩を含有することが特に好ましい。
本発明の組成物中における熱可塑性樹脂(D)の含有量は、樹脂成分(A)100質量部に対して通常1〜80質量部、好ましくは10〜50質量部である。熱可塑性樹脂(D)が1質量部未満の場合、水棲汚損生物付着防止効果、とくに艤装期間における水棲汚損生物付着防止効果をあまり期待できない。熱可塑性樹脂(D)の含有量が80質量部を超える場合、塗膜にクラック、剥離等の欠陥が生じやすく、水棲汚損生物付着防止効果を十分に発揮できなくなるおそれがある。熱可塑性樹脂(D)の含有量は、前記樹脂成分(A)100質量部に対して、例えば、1、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80質量部であり、ここで例示した何れか2つの数値の範囲内であってもよい。
<他の樹脂(E)>
本発明の防汚塗料組成物に他の樹脂(E)を含有させることにより、本発明の効果を損なうことなく、コストダウンが可能であり、また、樹脂(E)の持つ物性との相乗効果を得ることができる。
他の樹脂(E)としては、例えばアルキド樹脂、塩化ゴム樹脂、ビニル樹脂、石油樹脂、(変性)テルペンフェノール樹脂、セルロース系樹脂、ビニルエーテル樹脂、エポキシ樹脂、双極性イオン化合物含有樹脂、等が挙げられる。
本発明の組成物中における他の樹脂(E)は、海水中での適度な塗膜溶解速度と塗膜物性が損なわれない範囲で含有することができ、その含有量は、樹脂成分(A)100質量部に対して1〜200質量部、好ましくは20〜100質量部である。
<その他の添加剤(F)>
さらに、本発明の防汚塗料組成物には、必要に応じて、顔料、染料、消泡剤、タレ止め剤、分散剤、沈降防止剤、脱水剤、可塑剤、有機溶媒等を、海水中での適度な塗膜溶解速度と塗膜物性が損なわれない範囲で添加することができる。
2.防汚塗料組成物の製造方法
本発明の防汚塗料組成物は、例えば、樹脂成分(A)、エステル化合物(B)及び他の添加剤等を含有する混合液を、分散機を用いて混合分散することにより製造できる。
前記混合液中における前記樹脂成分及び防汚薬剤等の含有量は、それぞれ防汚塗料組成物中の樹脂成分及び防汚薬剤等の含有量となるように適宜調整すればよい。
前記混合液としては、樹脂成分及び防汚薬剤等の各種材料を溶媒に溶解または分散させたものであることが好ましい。前記溶媒としては、上記有機溶媒と同様のものを使用できる。
前記分散機としては、例えば、微粉砕機として使用できるものを好適に用いることができる。例えば、市販のホモミキサー、サンドミル、ビーズミル等を使用することができる。また、撹拌機を備えた容器に混合分散用のガラスビーズ等を加えたものを用い、前記混合液を混合分散してもよい。
3.防汚処理方法、防汚塗膜、および塗装物
本発明の防汚処理方法は、上記防汚塗料組成物を用いて被塗膜形成物の表面に防汚塗膜を形成する。本発明の防汚処理方法によれば、前記防汚塗膜が表面から徐々に溶解し塗膜表面が常に更新されることにより、水棲汚損生物の付着防止を図ることができる。また、塗膜を溶解させた後、上記組成物を上塗りすることにより、継続的に防汚効果を発揮することができる。
被塗膜形成物としては、例えば、船舶(特に船底)、漁業具、水中構造物等が挙げられる。漁業具としては、例えば、養殖用又は定置用の漁網、該漁網に使用される浮き子、ロープ等の漁網付属具等が挙げられる。水中構造物としては、例えば、発電所導水管、橋梁、港湾設備等が挙げられる。
防汚塗膜は、上記防汚塗料組成物を被塗膜形成物の表面(全体又は一部)に塗布することにより形成できる。塗布方法としては、例えば、ハケ塗り法、スプレー法、ディッピング法、フローコート法、スピンコート法等が挙げられる。これらは、1種又は2種以上を併用して行ってもよい。
塗布後、乾燥させる。乾燥温度は、室温でよい。乾燥時間は、塗膜の厚み等に応じて適宜設定すればよい。
上記防汚塗料組成物を用いて形成される本発明の防汚塗膜は、海水中での適度な塗膜溶解速度と塗膜物性を発揮し、長期間の安定した表面更新性が維持でき、所望の防汚効果を有効に発揮することができる。また、塗膜の優れたリコート性能を発揮することができるという利点を有する。
防汚塗膜の厚みは、被塗膜形成物の種類、船舶の航行速度、海水温度等に応じて適宜設定すればよい。例えば、被塗膜形成物が船舶の船底の場合、防汚塗膜の厚みは通常50〜700μm、好ましくは100〜500μmである。
本発明の防汚塗膜は、適度な硬さを有する。すなわち、本発明の防汚塗膜は、コールドフロー等の塗膜異常を起こさない程度の硬さを有する。
本発明の塗装物は、前記防汚塗膜を表面に有する。本発明の塗装物は、前記防汚塗膜を表面の全体に有していてもよく、一部に有していてもよい。
本発明の塗装物は、海水中での適度な塗膜溶解速度と塗膜物性を改善することにより長期間の安定した表面更新性とリコート性に優れる塗膜を備えているため、上記船舶(特に船底)、漁業具、水中構造物等として好適に使用できる。例えば、船舶の船底表面に上記防汚塗膜を形成した場合、前記防汚塗膜が表面から徐々に溶解し塗膜表面が常に更新されることにより、水棲汚損生物の付着防止を図ることができる。
しかも、前記防汚塗膜は、加水分解速度が好適に抑制されている。そのため、該船舶は、防汚性能を長期間維持でき、例えば、停泊中、艤装期間中等の静止状態においても、水棲汚損生物の付着・蓄積がほとんどなく、長期間、防汚効果を発揮できる。
また、長時間経過後においても、表面の防汚塗膜には、基本的にクラックやハガレが生じない。そのため、塗膜を完全に除去した後あらためて塗膜を形成する等の作業を行う必要がない。よって、上記防汚塗膜組成物を直接上塗りすることにより好適に防汚塗膜を形成できる。これにより、簡便にかつ低コストでの継続的な防汚性能の維持が可能になる。
以下に実施例等を示し本発明の特徴とするところをより一層明確にする。ただし、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
各製造例、比較製造例、実施例及び比較例中の%は質量%を示す。粘度は、25℃での測定値であり、B形粘度計により求めた値である。重量平均分子量(Mw)は、GPCにより求めた値(ポリスチレン換算値)である。GPCの条件は下記の通りである。
装置・・・ 東ソー株式会社製 HLC-8220GPC
カラム・・・ TSKgel SuperHZM-M(東ソー株式会社製)2本
流量・・・ 0.35 mL/min
検出器・・・ RI
カラム恒温槽温度・・・ 40℃
溶離液・・・ THF
加熱残分は、JIS K 5601−1−2:1999(ISO 3251:1993)「塗料成分試験方法−加熱残分」に準拠して測定した値である。
固形分は、上記の方法で得られた加熱残分値の小数点以下第一位を四捨五入して、算出した値である。
また、表1中の各成分の配合量の単位はgである。
以下、樹脂成分(A)として、実施例で使用した共重合体の製造例を示す。
1.製造例
<製造例1(単量体(b)および単量体(c)含有溶液(b、c)−1の製造)>
温度計、還流冷却器、撹拌機及び滴下ロートを備えたフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGM)270g、酸化亜鉛96g、水3gを仕込み、75℃まで加温した。その後アクリル酸85gとナフテン酸(酸価220mgKOH/g)300gの混合液を3時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに2時間熟成すると、淡黄色透明液体となった。その後冷却し、加熱残分が50%になるようにPGMを添加して、単量体(b)および単量体(c)含有溶液−1を得た。この溶液の加熱残分は50.3%であった。
<製造例2(単量体(b)および単量体(c)含有溶液(b、c)−2含有溶液の製造)>
温度計、還流冷却器、撹拌機及び滴下ロートを備えたフラスコに、プロピレングリコールモノメチルエーテル(PGM)350g、水酸化銅96g、水3gを仕込み、75℃まで加温した。その後アクリル酸70gと水添ロジン(ハイペールCH(荒川化学工業(株)製))330gの混合液を3時間かけて滴下した。滴下終了後、さらに5時間熟成すると、濃緑色透明液体となった。その後冷却し、加熱残分が50%になるようにPGMを添加して、単量体(b)および単量体(c)含有溶液−2含有溶液を得た。この溶液の加熱残分は50.2%であった。
<共重合体溶液の製造例>
<製造例3(共重合体溶液A−1の製造)>
温度計、還流冷却器、撹拌機及び滴下ロートを備えたフラスコに、キシレン200gを仕込み、窒素雰囲気下、85±5℃で攪拌しながら、メタクリル酸トリイソプロピルシリル250g、メタクリル酸メチル30g、アクリル酸2−メトキシエチル50g、メタクリル酸2−メトキシエチル170g、及び重合開始剤である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5.3gの混合液を2時間かけて滴下した。その後同温度で1時間攪拌を行った後、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0.3gを1時間毎に5回添加して重合反応を完結した後、加熱残分が50%になるようにキシレンを添加し溶解させることにより、共重合体溶液A−1を得た。得られた共重合体溶液の粘度は310mPa・s(25℃)、加熱残分は49.8%、Mwは49,100であった。
<製造例4〜製造例14(共重合体溶液A−2〜A−12の製造)>
表1に示す有機溶剤、単量体及び重合開始剤をそれぞれ記載量用いて、製造例3と同様の操作で重合を行い、共重合体溶液A−2〜A−12を得た。得られた各共重合体溶液の加熱残分、粘度、及び重量平均分子量を測定した。結果を表1に示す。
<製造例15(ポリエステルポリオールの製造)>
アジピン酸146gと1,4−ブタンジオール131gを、反応器に仕込み、常圧下、200℃で攪拌し生成する水を留去し、エステル化反応を行った。水の生成が少なくなった時点でテトライソプロピルチタネート0.02g(70ppm)を加え、100〜200mmHgに減圧しながら反応を続けた。酸価が1.0mg・KOH/gになった時点で真空ポンプにより徐々に真空度を上げて反応を完結させた。得られたポリエステルポリオールの水酸基価は113.7mgKOH/g、酸価は0.2mgKOH/g、Mwは3000であった。なお、酸価は公益社団法人日本油化学会制定 基準油脂分析試験法 2.3.1−2013に、水酸基価は公益社団法人日本油化学会制定 基準油脂分析試験法 2.3.6.2−1996に準拠して測定した値である。
<製造例16(共重合体A−13の製造)>
製造例15で製造したポリエステルポリオールを84.2gとイソホロンジイソシアネート17.1g(イソシアネートインデックス:0.9)を、反応器に仕込み、窒素雰囲気下、80〜90℃で攪拌しウレタン化反応を行った。1時間後、ジブチル錫ジラウレート0.02gを加え、徐々に温度を上げ100〜105℃で、途中、極度な粘度上昇を緩和するためトルエンを5g追加し4時間反応を続けた後、冷却し加熱残分が50%になるようにトルエンを加え溶解させた。得られた樹脂溶液の加熱残分は50.2%、Mw28,800、粘度は1690 mPa・sであった。得られた共重合体溶液は、以下、共重合体A−13と略称する。
<製造例17(ロジン亜鉛塩溶液の製造)>
温度計、還流冷却器、及び攪拌機を備えたフラスコに、中国産ガムロジン(WW)240gとキシレン360gをフラスコに入れ、更に、前記ロジン中の樹脂酸が全て亜鉛塩を形成するように酸化亜鉛120gを加え、70〜80℃で3時間、減圧下で還流脱水した。その後、冷却しろ過を行うことにより、ロジン亜鉛塩のキシレン溶液(濃褐色透明液体、固形分50%)を得た。得られたキシレン溶液の加熱残分は、50.4%であった。
2.実施例1〜106及び比較例1〜15(塗料組成物の製造)
表2〜表11に示す成分をこれらの表に示す割合(質量%)で配合し、直径1.5〜2.5mmのガラスビーズと混合分散することにより塗料組成物を製造した。
3.試験例
実施例・比較例の塗料組成物について、以下に示す試験を行った。
<試験例1(ロータリー試験)>
水槽の中央に直径515mm及び高さ440mmの回転ドラムを取付け、これをモーターで回転できるようにした。また、海水の温度を一定に保つための冷却装置、及び海水のpHを一定に保つためのpH自動コントローラーを取付けた。
試験板を下記の方法に従って作製した。
まず、チタン板(71×100×0.5mm)上に、防錆塗料(エポキシビニル系A/C)を乾燥後の厚みが約100μmとなるよう塗布し乾燥させることにより防錆塗膜を形成した。その後、実施例及び比較例で得られた塗料組成物を、それぞれ前記防錆塗膜の上に、乾燥後の厚みが約300μmとなるよう塗布した。得られた塗布物を40℃で3日間乾燥させることにより、厚みが約300μmの乾燥塗膜を有する試験板を作製した。
作製した試験板のうちの一枚を上記装置の回転装置の回転ドラムに海水と接触するように固定して、20ノットの速度で回転ドラムを回転させた。その間、海水の温度を25℃、pHを8.0〜8.2に保ち、一週間毎に海水を入れ換えた。
各試験板の初期と試験開始後3ヶ月毎の残存膜厚をレーザーフォーカス変位計で測定し、その差から溶解した塗膜厚を計算することにより1ヶ月あたりの塗膜溶解量(μm/月)を得た。なお、前記測定は表に示す期間行われ、前記塗膜溶解量を3ヶ月経過ごとに算出し、以下の方法で塗膜溶解量の安定性を評価した。
A:前3ヶ月の月平均塗膜溶解量と今3ヶ月の月平均塗膜溶解量の差が5μm/月以下
B:前3ヶ月の月平均塗膜溶解量と今3ヶ月の月平均塗膜溶解量の差が5〜10μm
C:前3ヶ月の月平均塗膜溶解量と今3ヶ月の月平均塗膜溶解量の差が10μm/月より大きい
×:今3ヶ月の月平均塗膜溶解量が1μm/月以下。
−:対象の3ヶ月の間にすべての塗膜が溶解した。
また、ロータリー試験終了後の試験板を乾燥後、各塗膜表面を肉眼観察し、塗膜の状態を評価した。評価は以下の方法で行った。
◎:全く異常のない場合
○:僅かにヘアークラックが見られるもの
△:塗膜全面にヘアークラックが見られるもの
×:大きなクラック、ブリスター又はハガレなどの塗膜に異常が見られるもの
<試験例2(防汚試験)>
実施例及び比較例で得られた塗料組成物を、硬質塩ビ板(100×200×2mm)の両面に乾燥塗膜としての厚みが約200μmとなるよう塗布した。得られた塗布物を室温(25℃)で3日間乾燥させることにより、厚みが約200μmの乾燥塗膜を有する試験板を作製した。この試験板を三重県尾鷲市の海面下1.5mに浸漬して付着物による試験板の汚損を表に示す期間経過後に観察した。
評価は、塗膜表面の状態を目視観察することにより行い、以下の基準で判断した。
◎:貝類や藻類などの汚損生物の付着がなく、かつ、スライムも殆どなし。
○:貝類や藻類などの汚損生物の付着がなく、かつ、スライムが薄く(塗膜面が見える程度)付着しているものの刷毛で軽く拭いて取れるレベル。
△:貝類や藻類などの汚損生物の付着はないが、塗膜面が見えない程スライムが厚く付着しており、刷毛で強く拭いても取れないレベル。
×:貝類や藻類などの汚損生物が付着しているレベル
4.試験結果
試験結果を表2〜表11に示す。これらの結果から、本発明の塗料組成物(実施例1〜106)を用いて形成された塗膜は、比較例1〜15の結果と比べ、いずれの期間においても安定した塗膜溶解量を維持し、耐水性、耐クラック性、密着性が良く、かつ貝類や藻類などの汚損生物の付着がなく、長期防汚性能が高い。
この結果は、樹脂成分(A)と適切なエステル化合物(B)との組み合わせにより達成されており、本発明の、エステル化合物(B)により、塗膜溶解量が安定化されるという、効果を表している。
また、この効果は、組成を種々変更しても、維持されることも明らかである(実施例80〜106)。
表2〜表11中の各成分の詳細は以下の通りである。
(樹脂成分(A))
MP25:商品名「Laroflex(登録商標) MP 25」(BASF社製)
EVA15:商品名「ノバテックTM EVA LV440」(日本ポリエチレン(株)製)
TP−217:商品名「ポリエスター TP−217 S40CI」(日本合成化学工業(株)製)
(エステル化合物(B)
[エステル化合物(1)]
HDOA:1,6−ヘキサンジオールジアセテート:商品名「1,6−Diacetoxyhexane」(東京化成(株)製)
TMPIB:2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールジイソブチレート:商品名「2,2,4−Trimethyl−1,3−pentanediol Diisobutyrate」(東京化成(株)製)
CHMEH:1,4−シクロヘキサンジメタノールビス(2−エチルヘキサノエート)
[エステル化合物(2)]
TAAG:三酢酸グリセロール:商品名「Triacetin」(東京化成(株)製)
TBAG:三酪酸グリセロール:商品名「トリブチリン」(和光純薬工業(株) 製)
TEHAG:トリス(2−エチルヘキサン酸)グリセロール:商品名「トリス(2−エチルヘキサン酸)グリセロール」(和光純薬工業(株) 製)
[エステル化合物(3)]
LAHD:乳酸ヘキサデシル:商品名「Hexadecyl Lactate」(東京化成(株)製)
MISAG:モノイソステアリン酸グリセロール:商品名「モノイソステアリン酸グリセロール」(和光純薬工業(株) 製)
ARAM:アセチルリシノール酸メチル:商品名「Methyl O−Acetylricinoleate」(東京化成(株)製)
MPhGAE:3−メチル−3−フェニルグリシド酸エチル:商品名「Ethyl 3−Methyl−3−phenylglycidate」(東京化成(株)製)
TPA:テルピニルアセテート:商品名「Terpinyl Acetate」(東京化成(株)製)
t−BCHA:4−tert−ブチルシクロヘキシルアセテート:商品名「酢酸p−t−ブチルシクロヘキシル」(和光純薬工業(株) 製)
MENTA:メンチルアセテート:商品名「(−)−Menthyl Acetate」(東京化成(株)製)
i−BoAc:イソボルニルアセテート:商品名「Isobornyl Acetate」(東京化成(株)製)
DHJAM:ジヒドロジャスモン酸メチル:商品名「Methyl Dihydrojasmonate」(東京化成(株)製)
ECHECH:3,4−エポキシシクロヘキサンカルボン酸3,4−エポキシシクロヘキシルメチル:商品名「3',4'−エポキシシクロヘキサンカルボン酸3,4−エポキシシクロヘキシルメチル」(和光純薬工業(株) 製)
PATHF:プロピオン酸テトラヒドロフルフリル:商品名「Tetrahydrofurfuryl Propionate」(東京化成(株)製)
DMOA:3,7−ジメチル−6−オクテン−1−オールアセタート:商品名「酢酸3,7−ジメチル−6−オクテン−1−イル」(和光純薬工業(株) 製)
n−OFA:n−オクチル2−フランカルボキシレート:商品名「n−Octyl 2−Furancarboxylate」(東京化成(株)製)
[エステル化合物(4)]
TECA:クエン酸トリエチル:商品名「Triethyl Citrate」(東京化成(株)製)
TEACA:アセチルクエン酸トリエチル:商品名「Triethyl O−Acetylcitrate」(東京化成(株)製)
TBACA:アセチルクエン酸トリブチル:商品名「Tributyl O−Acetylcitrate」(東京化成(株)製)
TEHACA:アセチルクエン酸2−エチルヘキシル:商品名「CITROFOL(登録商標) AHII」(Jungbunzlauer製)
[エステル化合物(5)]
DMCH:1,4−シクロヘキサンジカルボン酸ジメチル:商品名「Dimethyl 1,4−Cyclohexanedicarboxylate」(東京化成(株)製)
1,1−DECH:1,1−シクロヘキサンジカルボン酸ジエチル:商品名「Diethyl 1,1−Cyclohexanedicarboxylate」(東京化成(株)製)
1,2−DECH:1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジエチル:商品名「Diethyl 1,2−Cyclohexanedicarboxylate」(東京化成(株)製)
DGCH:1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジグリシジル:商品名「Diglycidyl 1,2−Cyclohexanedicarboxylate」(東京化成(株)製)
DMCDO:1,4−シクロヘキサンジオン−2,5−ジカルボン酸ジメチル:商品名「Dimethyl 1,4−Cyclohexanedione−2,5−dicarboxylate」(東京化成(株)製)
DEHTH:4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ジ2−エチルヘキシル:商品名「サンソサイザー DEHTH」(新日本理化(株)製)
DINCH:1,2−シクロヘキサンジカルボン酸ジイソノニル:商品名「HEXAMOLL(登録商標) DINCH(登録商標)」(BASF社製)
E−PS:4,5−エポキシシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジ2−エチルヘキシル:商品名「サンソサイザー E−PS」(新日本理化(株)製)
EP−18:4,5−エポキシシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジステアリル:商品名「リカフロー EP−18」(新日本理化(株)製)
E−PO:4,5−エポキシシクロヘキサン−1,2−ジカルボン酸ジエポキシステアリル:商品名「サンソサイザー E−PO」(新日本理化(株)製)
(防汚薬剤(C))
亜酸化銅:商品名「NC−301」(日進ケムコ(株)製)
銅ピリチオン:商品名「カッパーオマジン」(アーチケミカル(株)製) SeaNine:商品名「Sea Nine211」4,5−ジクロロ−2−n−オクチル−3(2H)イソチアゾリン(固形分30%キシレン溶液、ロームアンドハース社製)
亜鉛ピリチオン:商品名「ジンクオマジン」(アーチケミカル(株)製)
Econia:商品名「Econea 028」...2-(p-クロロフェニル)-3-シアノ-4-ブロモ-5-トリフルオロメチルピロール(ヤンセンPMP製)
medetomidine:商品名「4−(1−(2,3−Dimethylphenyl)ethyl)−1H−imidazole」(和光純薬工業(株) 製)
ロダン銅:商品名「チオシアン酸銅(I)」(SIGMA−ALDRICH製)
Zineb:商品名「ジネブ」(SIGMA−ALDRICH製)
(熱可塑性樹脂(D)
ロジン亜鉛塩溶液:製造例17で製造したものを使用
水添ロジン溶液:商品名「ハイペールCH」(荒川化学工業(株)製)の固形分50%キシレン溶液。
ロジン溶液:中国産ガムロジン(WW)の固形分50%キシレン溶液
NT−RMZ:水添ロジン亜鉛塩溶液:商品名「NT−RMZ」(日東化成(株)製)を使用。固形分65%。
ルトナールA25:商品名「Lutonal(登録商標) A 25」(BASF社製)
(添加剤(F))[顔料]
ベンガラ:商品名「TODA COLOR EP−13D」(戸田ピグメント(株)製)
タルク:商品名「クラウンタルク3S」(松村産業(株)製)
酸化亜鉛:商品名「酸化亜鉛2」(正同化学(株)製)
酸化チタン:商品名「FR−41」(古河機械金属(株)製)
(添加剤(F))[脱水剤、タレ止め剤]
テトラエトキシシラン:商品名「Tetraethyl Orthosilicate」(東京化成(株)製)
脂肪酸アマイド系揺変剤:商品名「ディスパロンA603−20X」(楠本化成(株)製)
無水石膏:商品名「D−1」(ノリタケカンパニーリミテド(株)製)

Claims (20)

  1. 樹脂成分(A)とエステル化合物(B)を含み、
    前記エステル化合物(B)は、化学式(1)〜(5)で表される少なくとも1つのエステル化合物を含有する、防汚塗料組成物。
    (式中、X及びRは、それぞれ、ヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜22の炭化水素基であり、この炭化水素基は、脂肪族又は芳香族であり、直鎖状、分岐鎖状、又は環状構造を有する。2つのRは、同一又は異なる。)
    (式中、X及びRは、それぞれ、ヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜22の炭化水素基であり、この炭化水素基は、脂肪族又は芳香族であり、直鎖状、分岐鎖状、又は環状構造を有する。3つのRは、同一又は異なる。)
    (式中、R及びRは、それぞれ、ヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜22の炭化水素基であり、脂肪族又は芳香族であり、直鎖状、分岐鎖状、又は環状構造を有する。R、又はRがヒドロキシル基、アセチル基、又はフェニルオキシラニル基を含むか、Rが環状構造、又は2つ以上の分岐構造を有するか、若しくはR、又はRがヘテロ原子を含む芳香環を有する。)
    (式中、X及びRは、それぞれ、ヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜22の炭化水素基であり、この炭化水素基は、脂肪族又は芳香族であり、直鎖状、分岐鎖状、又は環状構造を有する。3つのRは、同一又は異なる。)
    (式中、X及びRは、それぞれ、ヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜22の炭化水素基であり、この炭化水素基は、脂肪族又は芳香族であり、直鎖状、分岐鎖状、又は環状構造を有する。2つのRは、同一又は異なる。)
  2. 前記エステル化合物(B)は、前記化学式(5)で表されるエステル化合物を含有する、請求項1に記載の防汚塗料組成物。
  3. 前記化学式(5)のXは、環状構造を有する、請求項2に記載の防汚塗料組成物。
  4. 前記化学式(5)のXは、脂肪族の六員環構造を有する、請求項2又は請求項3に記載の防汚塗料組成物。
  5. 前記エステル化合物(B)は、前記化学式(4)で表されるエステル化合物を含有する、請求項1〜請求項4の何れか1つに記載の防汚塗料組成物。
  6. 前記化学式(4)で表されるエステル化合物は、化学式(6)で表されるエステル化合物を含む、請求項5に記載の防汚塗料組成物。
    (式中、Rは、水素原子であるか、又はアシル基若しくはアセチル基を含み且つヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜22の炭化水素基である。)
  7. 前記エステル化合物(B)は、前記化学式(1)で表されるエステル化合物を含有する、請求項1〜請求項6の何れか1つに記載の防汚塗料組成物。
  8. 前記化学式(1)のXが、炭素数2〜18の脂肪族又は芳香族であり、直鎖状、分岐鎖状、又は環状構造を有する、請求項7に記載の防汚塗料組成物。
  9. 前記化学式(1)で表されるエステル化合物は、化学式(7)で表されるエステル化合物を含む、請求項7又は請求項8に記載の防汚塗料組成物。
    (式中、R,Rは、それぞれ、ヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜22の炭化水素基であり、この炭化水素基は、脂肪族又は芳香族であり、直鎖状、分岐鎖状、又は環状構造を有する。)
  10. 前記エステル化合物(B)は、前記化学式(2)で表されるエステル化合物を含有する、請求項1〜請求項9の何れか1つに記載の防汚塗料組成物。
  11. 前記化学式(2)で表されるエステル化合物は、化学式(8)で表されるエステル化合物を含む、請求項10に記載の防汚塗料組成物。
    (式中、R及びRは、それぞれ、ヘテロ原子を含んでもよい炭素数1〜22の炭化水素基であり、この炭化水素基は、脂肪族又は芳香族であり、直鎖状、分岐鎖状、又は環状構造を有する。2つのRは、同一又は異なる。)
  12. 前記エステル化合物(B)は、前記化学式(3)で表されるエステル化合物を含有する、請求項1〜請求項11の何れか1つに記載の防汚塗料組成物。
  13. 前記化学式(3)のR、又はRがヒドロキシル基、アセチル基又はフェニルオキシラニル基を含む、請求項12に記載の防汚塗料組成物。
  14. 前記化学式(3)のRが環状構造、又は2つ以上の分岐構造を有する、請求項12又は請求項13に記載の防汚塗料組成物。
  15. 前記化学式(3)のR、又はRがヘテロ原子を含む芳香環を有する、請求項12〜請求項14の何れか1つに記載の防汚塗料組成物。
  16. 前記樹脂成分(A)が、単量体(a)、単量体(b)、単量体(c)および単量体(d)のうちの1つ以上を含む単量体から得られる重合体である、請求項1〜請求項15の何れか1つに記載の防汚塗料組成物。
    (a)化学式(9):
    (式中、Rは、水素原子又はメチル基を示し、3つのRは、同一又は異なって、炭素数3〜8のα位、又はβ位が分岐した炭化水素基であり、この炭化水素基は、脂肪族又は芳香族であり、直鎖状、分岐鎖状、又は環状構造を示す。)
    (b)化学式(10):
    (式中、Rは、水素原子またはメチル基から選ばれる基であり、Mは、Zn、CuまたはMgの金属原子を表し、Rは有機酸残基を表す。)
    (c)化学式(11):
    (式中、2つのRは、同一又は異なって、水素原子またはメチル基から選ばれる基であり、Mは、Zn、CuまたはMgの金属原子を表す。)
    (d)単量体(a)、単量体(b)および単量体(c)以外のエチレン性不飽和単量体
  17. 前記樹脂成分(A)が、単量体(a)を含む単量体から得られる重合体である、請求項16に記載の防汚塗料組成物。
  18. 前記(A)樹脂成分が、単量体(b)および単量体(c)のうちの1つ以上を含む単量体から得られる重合体である、請求項16又は請求項17に記載の防汚塗料組成物。
  19. 前記(A)樹脂成分が、単量体(d)を含む単量体から得られる重合体である、請求項16〜請求項18の何れか1つに記載の防汚塗料組成物。
  20. 請求項1〜請求項19の何れか1つに記載の防汚塗料組成物を用いて形成される防汚塗膜を表面に有する塗装物。
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