JPWO2020071537A1 - 防汚塗料組成物、防汚塗膜、並びに防汚塗膜付き基材及びその製造方法 - Google Patents

防汚塗料組成物、防汚塗膜、並びに防汚塗膜付き基材及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

1分子中に少なくとも2個のシラノール基を有する硬化性オルガノポリシロキサン(A)、1分子中に少なくとも2個の加水分解性基を有するオルガノシラン及びその部分加水分解縮合物から選ばれる1種以上の有機ケイ素架橋剤(B)、並びにアルカリ金属化合物を含有する硬化触媒(C)を含有する防汚塗料組成物、前記防汚塗料組成物を調製するためのキット、前記防汚塗料組成物から形成された防汚塗膜、並びに防汚塗膜付き基材及びその製造方法であり、錫系触媒、ビスマス系触媒を使用せず、低温環境下においても迅速な硬化性を有し、さらに防汚性にも優れた防汚塗料組成物を提供する。

Description

本発明は、防汚塗料組成物、防汚塗膜、並びに防汚塗膜付き基材及びその製造方法に関する。
硬化性オルガノポリシロキサンを用いたオルガノポリシロキサン系防汚塗膜は、船舶、水中構造物、漁業資材等への水生生物の付着を防止するために広く用いられている。オルガノポリシロキサン系防汚塗膜は、表面自由エネルギーが低く、低弾性率であるなどの特性を有することにより、フジツボ、イガイなどのマクロ生物の付着や定着を防止することができるという利点がある。
例えば、特許文献1には、(A)1分子中に少なくとも2個のシラノール基を有するジオルガノポリシロキサン、(B)1分子中に少なくとも2個の加水分解性基を有するオルガノシラン及び/又はその部分加水分解縮合物、及び(C)ピリチオン金属塩を含有する防汚塗料組成物が開示されている。
国際公開第2014/077205号 特開2011−32473号公報 特開2011−32474号公報
特許文献1に開示された硬化性オルガノポリシロキサン系防汚塗料組成物は、さらに任意成分として硬化性触媒(G)を含有する。このような触媒としては、例えば、錫系触媒、ビスマス系触媒等の有機金属系触媒が挙げられる。しかしながら、錫系触媒は有害性が危惧され、環境規制により使用量が規制されるという問題がある。そのため、錫系触媒の代替触媒として安全性や汎用性の高い触媒を用いることが長期に亘って課題とされてきた。また、ビスマス系触媒は資源の希少性の観点から使用量の低減が望まれていた。
特許文献2、3には、接着剤及びシール材等の用途に適する一成分系の室温硬化性(RTV)シリコーン組成物に含まれる触媒として、有機カルボン酸のリチウム、ナトリウム、カリウム、亜鉛、又はストロンチウム等の金属塩が開示されている。しかしながら、上記用途に適するシリコーン組成物を水生生物の付着を防止するための防汚塗料用途に適用する場合には硬化性等の性能に不具合を生じる場合があり、改善の余地が残されている。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであって、錫系触媒、ビスマス系触媒を使用せず、低温環境下においても迅速な硬化性を有し、さらに防汚性にも優れた防汚塗料組成物を提供することにある。
本発明者らは、上記の課題に鑑み鋭意研究したところ、シラノール基含有硬化性オルガノポリシロキサンと、加水分解性基含有オルガノシラン及びその部分加水分解縮合物から選ばれる1種以上の有機ケイ素架橋剤と、硬化触媒としてアルカリ金属化合物とを配合することにより、錫系触媒、ビスマス系触媒を使用せず、低温環境下においても迅速な硬化性を有し、さらに防汚性にも優れた防汚塗料組成物が得られることを見出し、本発明を完成させた。
本発明の要旨は下記[1]〜[15]のとおりである。
[1] 1分子中に少なくとも2個のシラノール基を有する硬化性オルガノポリシロキサン(A)、1分子中に少なくとも2個の加水分解性基を有するオルガノシラン及びその部分加水分解縮合物から選ばれる1種以上の有機ケイ素架橋剤(B)、並びに硬化触媒(C)を含有する防汚塗料組成物であって、該硬化触媒(C)が少なくとも1種のアルカリ金属を含むアルカリ金属化合物を含有する、防汚塗料組成物。
[2] 前記硬化触媒(C)が、さらに亜鉛化合物を含有する、[1]に記載の防汚塗料組成物。
[3] 前記アルカリ金属化合物が、炭素数6〜24のカルボン酸を含むカルボン酸のアルカリ金属塩である、[1]又は[2]に記載の防汚塗料組成物。
[4] 前記カルボン酸が、2種以上のカルボン酸を含む、[3]に記載の防汚塗料組成物。
[5] 前記硬化触媒(C)中のアルカリ金属の含有量が、前記硬化触媒(C)中の金属の総量に対して50質量%以上である、[1]〜[4]のいずれか一項に記載の防汚塗料組成物。
[6] 前記防汚塗料組成物中におけるアルカリ金属の含有量が100mg/kg以上である、[1]〜[5]のいずれか一項に記載の防汚塗料組成物。
[7] 前記硬化性オルガノポリシロキサン(A)の重量平均分子量が5,000〜100,000である、[1]〜[6]のいずれか一項に記載の防汚塗料組成物。
[8] さらに、シリコーンオイル(D)、及びエーテル基含有重合体(E)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する、[1]〜[7]のいずれか一項に記載の防汚塗料組成物。
[9] さらに、有機溶剤(H)を含有し、該有機溶剤(H)が炭素数1〜5のアルコール系有機溶剤を含有する、[1]〜[8]のいずれか一項に記載の防汚塗料組成物。
[10] [1]〜[9]のいずれか一項に記載の防汚塗料組成物を調製するためのキットであって、
該キットが、前記硬化性オルガノポリシロキサン(A)を含有する主剤コンポーネントと、前記有機ケイ素架橋剤(B)、及び前記硬化触媒(C)を含有する硬化剤コンポーネントとをそれぞれ別個に有する多液型の形態にある、キット。
[11] [1]〜[9]のいずれか一項に記載の防汚塗料組成物を調製するためのキットであって、
該キットが、前記硬化性オルガノポリシロキサン(A)を含有する主剤コンポーネントと、前記有機ケイ素架橋剤(B)を含有する硬化剤コンポーネントと、添加剤コンポーネントとをそれぞれ別個に有する多液型の形態にあり、
前記硬化触媒(C)が、該硬化剤コンポーネント、及び該添加剤コンポーネントからなる群から選ばれる少なくとも1つのコンポーネントに含有される、キット。
[12] [1]〜[9]のいずれか一項に記載の防汚塗料組成物から形成された防汚塗膜。
[13] [12]に記載の防汚塗膜を基材上に有する、防汚塗膜付き基材。
[14] 前記基材が船舶、水中構造物又は漁具である、[13]に記載の防汚塗膜付き基材。
[15] 下記工程(1)及び工程(2)を有する、又は下記工程(i)及び工程(ii)を有する、防汚塗膜付き基材の製造方法。
工程(1):[1]〜[9]のいずれか一項に記載の防汚塗料組成物を基材に塗布又は含浸することにより、塗布体又は含浸体を得る工程
工程(2):前記工程(1)で得られた塗布体又は含浸体を乾燥することにより、前記防汚塗料組成物を硬化させて塗膜を形成する工程
工程(i):[1]〜[9]のいずれか一項に記載の防汚塗料組成物を硬化させて塗膜を形成する工程
工程(ii):前記工程(i)で得られた塗膜を基材に貼付する工程
本発明によれば、錫系触媒、ビスマス系触媒を使用せず、低温環境下においても迅速な硬化性を有し、さらに防汚性にも優れた防汚塗料組成物を提供することができる。
また、本発明によれば、前記防汚塗料組成物を調製するためのキット、前記防汚塗料組成物から形成された防汚塗膜、並びに該防汚塗膜付き基材及びその製造方法を提供することができる。
以下、本発明に係る防汚塗料組成物、防汚塗料組成物を調製するためのキット、防汚塗膜、並びに防汚塗膜付き基材及びその製造方法について詳細に説明する。本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨の範囲内で種々に変形して実施することができる。
[防汚塗料組成物]
本発明の防汚塗料組成物(以下、単に「塗料組成物」ともいう。)は、1分子中に少なくとも2個のシラノール基を有する硬化性オルガノポリシロキサン(A)、1分子中に少なくとも2個の加水分解性基を有するオルガノシラン及びその部分加水分解縮合物から選ばれる1種以上の有機ケイ素架橋剤(B)、並びに硬化触媒(C)を含有する。
〔硬化性オルガノポリシロキサン(A)〕
本発明の防汚塗料組成物は、防汚塗膜の防汚性を高めることを目的として、1分子中に少なくとも2個のシラノール基を有する硬化性オルガノポリシロキサン(A)(以下、単に「硬化性オルガノポリシロキサン(A)」ともいう。)を含有する。硬化性オルガノポリシロキサン(A)は、単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明に用いる硬化性オルガノポリシロキサン(A)としては、例えば、分子中に反応性基を有し、該反応性基が互いに反応するか、又は該反応性基と、後述する有機ケイ素架橋剤(B)の反応性基とが反応することにより三次元架橋構造を形成して硬化するものが挙げられる。なお、これらの反応性基の反応としては、例えば、縮合反応、及び付加反応が挙げられ、縮合反応としては、脱アルコール反応、脱オキシム反応、及び脱アセトン反応等が挙げられる。
前記分子中に反応性基を有する硬化性オルガノポリシロキサン(A)としては、硬化時にシリコーンゴムを形成するものが好ましく、例えば、下記一般式(A1)で表される化合物が好ましい。
11 (3−r)12 SiO−(SiR13 O)−SiR11 (3−r)12 ・・・(A1)
式(A1)中、R11及びR13は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜16のアルキル基、炭素数2〜16のアルケニル基、炭素数6〜16のアリール基、炭素数7〜16のアラルキル基、又は炭素数1〜16のハロゲン化アルキル基を示し、R12は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基、又は加水分解性基を示す。また、rは1〜3の整数を示し、sは10〜10,000を示す。ただし、複数存在するR12のうち少なくとも2個はヒドロキシ基を示す。
11及びR13における炭素数1〜16のアルキル基としては、直鎖状でも分岐鎖状でもよく、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、及びヘキサデシル基等が挙げられる。
11及びR13における炭素数2〜16のアルケニル基としては、直鎖状、分岐鎖状、環状のいずれでもよく、例えば、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、イソブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基、オクテニル基、デセニル基、及びドデセニル基等が挙げられる。
11及びR13における炭素数6〜16のアリール基としては、芳香環上にアルキル基等の置換基を有していてもよく、例えば、フェニル基、トリル基(メチルフェニル基)、キシリル基(ジメチルフェニル基)、及びナフチル基等が挙げられる。
11及びR13における炭素数7〜16のアラルキル基としては、例えば、ベンジル基、2−フェニルエチル基、2−ナフチルエチル基、及びジフェニルメチル基等が挙げられる。
11及びR13における炭素数1〜16のハロゲン化アルキル基としては、例えば、前記アルキル基に含まれる水素原子の一部又は全部がフッ素原子、塩素原子、臭素原子、及びヨウ素原子等のハロゲン原子に置き換えられた基が挙げられる。
これらの中でも、R11としては、水素原子、炭素数が1〜16のアルキル基、炭素数2〜16のアルケニル基及び炭素数が6〜16のアリール基が好ましく、メチル基、エチル基、ビニル基及びフェニル基がより好ましく、メチル基が更に好ましい。
また、R13としては、水素原子、炭素数が1〜16のアルキル基、炭素数2〜16のアルケニル基、及び炭素数が6〜16のアリール基が好ましく、メチル基、エチル基、ビニル基及びフェニル基がより好ましく、メチル基、エチル基、及びフェニル基が更に好ましく、メチル基及びフェニル基がより更に好ましい。
なお、複数存在するR13はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。また、R11が複数存在するとき、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
上記式(A1)におけるR12は、それぞれ独立に、ヒドロキシ基又は加水分解性基を示す。ただし、複数存在するR12のうち少なくとも2個はヒドロキシ基を示す。
12における加水分解性基としては、例えば、オキシム基、アシルオキシ基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アミノ基、アミド基、及びアミノオキシ基等が挙げられる。
12におけるオキシム基としては、炭素数1〜10のオキシム基が好ましく、例えば、ジメチルケトオキシム基、メチルエチルケトオキシム基、ジエチルケトオキシム基、及びメチルイソプロピルケトオキシム基等が挙げられる。
12におけるアシルオキシ基(RC(=O)O−)としては、炭素数1〜10の脂肪族系アシルオキシ基、又は炭素数7〜13の芳香族系アシルオキシ基が好ましく、例えば、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、ブチリルオキシ基、及びベンゾイルオキシ基等が挙げられる。
12におけるアルコキシ基としては、炭素数1〜10のアルコキシ基が好ましい。なお、R12におけるアルコキシ基は、アルキル鎖の炭素−炭素結合の間にエーテル基(−O−)が介在していてもよい。
12におけるアルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、メトキシエトキシ基、及びエトキシエトキシ基等が挙げられる。
12におけるアルケニルオキシ基としては、炭素数3〜10のアルケニルオキシ基が好ましく、例えば、イソプロペニルオキシ基、イソブテニルオキシ基、及び1−エチル−2−メチルビニルオキシ基等が挙げられる。
12におけるアミノ基としては、1級アミノ基、2級アミノ基、及び3級アミノ基のいずれでもよく、中でも、2級アミノ基、及び3級アミノ基が好ましく、炭素数1〜10のアミノ基がより好ましい。好ましいアミノ基としては、例えば、N−メチルアミノ基、N−エチルアミノ基、N−プロピルアミノ基、N−ブチルアミノ基、N,N−ジメチルアミノ基、N,N−ジエチルアミノ基、及びN−シクロヘキシルアミノ基等が挙げられる。
なお、本明細書において、1級アミノ基とは、−NHで表される基であり、2級アミノ基とは、−NHの1つの水素原子がアルキル基等で置換された基を意味し、3級アミノ基とは、−NHの2つの水素原子がアルキル基等で置換された基を意味する。
12におけるアミド基としては、炭素数2〜10のアミド基が好ましく、例えば、N−メチルアセトアミド基、N−エチルアセトアミド基、及びN−メチルベンズアミド基等が挙げられる。
12におけるアミノオキシ基としては、炭素数2〜10のアミノオキシ基が好ましく、例えば、N,N−ジメチルアミノオキシ基、及びN,N−ジエチルアミノオキシ基等が挙げられる。
これらの中でも、R12は、ヒドロキシ基、オキシム基、及びアルコキシ基が好ましく、ヒドロキシ基及びオキシム基がより好ましく、ヒドロキシ基が更に好ましい。また、複数存在するR12は、少なくとも2個のヒドロキシ基に加えて、1種又は2種以上の加水分解性基を有していてもよいが、複数存在するR12の全てがヒドロキシ基であることが好ましい。
上記式(A1)におけるrは1〜3の整数を示す。
12がヒドロキシ基である場合、rは好ましくは1であり、R12がヒドロキシ基と加水分解性基とを含む場合、rは好ましくは2である。
上記式(A1)におけるsは10〜10,000を示し、好ましくは100〜1,000であり、下記重量平均分子量を満たすように適宜調整することができる。
なお、sは、−(SiR13 −O)−の平均繰り返し数を意味する。
1分子中に少なくとも2個のシラノール基を有する硬化性オルガノポリシロキサン(A)としては、両末端にヒドロキシ基を有する化合物が好ましく、このような化合物としては、下記一般式(A2)で表される化合物が挙げられる。
Figure 2020071537

式(A2)中、R11、R13及びsは、式(A1)中のものと同じであり、好ましいものも同じである。
硬化性オルガノポリシロキサン(A)の重量平均分子量(Mw)は、塗料組成物の製造時の作業性を向上させる観点、塗料組成物のスプレー霧化性、硬化性、及び形成された塗膜の強度を向上させる観点から、好ましくは500以上、より好ましくは5,000以上、更に好ましくは10,000以上、より更に好ましくは15,000以上、より更に好ましくは20,000以上であり、そして、好ましくは1,000,000以下、より好ましくは100,000以下、更に好ましくは50,000以下、より更に好ましくは40,000以下である。
本発明において、硬化性オルガノポリシロキサン(A)や、後述するエーテル基含有重合体(E)等の「重量平均分子量(Mw)」は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)を用いて測定し、分子量既知の標準ポリスチレンで換算して算出される。
また、硬化性オルガノポリシロキサン(A)の23℃における粘度は、塗料組成物の製造時の作業性を向上させる観点、塗料組成物のスプレー霧化性、硬化性、及び形成された塗膜の強度を向上させる観点から、好ましくは20mPa・s以上、より好ましくは100mPa・s以上、更に好ましくは500mPa・s以上であり、そして、好ましくは100,000mPa・s以下、より好ましくは10,000mPa・s以下、更に好ましくは5,000mPa・s以下である。
なお、本明細書において、硬化性オルガノポリシロキサン(A)の23℃における粘度は、B型回転粘度計(例えば、型式:BM、(株)東京計器製)により測定した粘度を指す。
防汚塗料組成物中の硬化性オルガノポリシロキサン(A)の含有量は、塗膜強度を向上させる観点から、好ましくは10質量%以上、より好ましくは20質量%以上、更に好ましくは30質量%以上であり、そして、好ましくは90質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは70質量%以下である。
また、防汚塗料組成物の固形分中の硬化性オルガノポリシロキサン(A)の含有量は、好ましくは15質量%以上、より好ましくは25質量%以上、更に好ましくは35質量%以上であり、そして、好ましくは95質量%以下、より好ましくは85質量%以下、更に好ましくは75質量%以下である。
なお、本明細書において「防汚塗料組成物の固形分」とは、後述する有機溶剤(H)及び各成分に溶剤として含まれる揮発成分を除いた成分を指し、「防汚塗料組成物の固形分中の含有量」は、防汚塗料組成物を125℃の熱風乾燥機中で1時間乾燥させて得られた固形分中の含有量として算出することができる。
硬化性オルガノポリシロキサン(A)としては、市販されているものを使用することができる。市販品としては、例えば、GELEST社製「DMS−S35」等が挙げられる。また、硬化性オルガノポリシロキサン(A)としては、特開2001−139816号公報に記載されているものを用いることもできる。
〔有機ケイ素架橋剤(B)〕
本発明の防汚塗膜、及び該防汚塗膜を形成する防汚塗料組成物は、防汚塗膜の硬化性及び塗膜強度を向上させることを目的として、1分子中に少なくとも2個の加水分解性基を有するオルガノシラン及びその部分加水分解縮合物から選ばれる1種以上の有機ケイ素架橋剤(B)(以下、単に「有機ケイ素架橋剤(B)」ともいう。)を含有する。
有機ケイ素架橋剤(B)は、下記式(B1)で表される化合物、及びその部分加水分解縮合物から選ばれる1種以上であることが好ましい。
21 SiY(4−d) (B1)
式(B1)中、R21は、炭素数1〜6の炭化水素基を示し、Yは、それぞれ独立に、加水分解性基を示し、dは0〜2の整数を示す。
式(B1)におけるR21は、炭素数1〜6の1価の炭化水素基を示し、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等の直鎖状又は分岐鎖状アルキル基、シクロヘキシル基等の環状アルキル基、ビニル基等のアルケニル基、又はフェニル基等のアリール基等が挙げられる。これらの中でも、メチル基、及びエチル基が好ましい。
なお、dが2であるとき、複数存在するR21は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
式(B1)におけるYは、それぞれ独立に、加水分解性基を示し、加水分解性基としては前記式(A1)におけるR12で例示した加水分解性基が挙げられる。これらの中でも、アルコキシ基及びオキシム基が好ましく、アルコキシ基がより好ましく、メトキシ基、及びエトキシ基が更に好ましい。なお、複数存在するYはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。
式(B1)におけるdは0〜2の整数を示し、防汚塗膜の硬化性及び塗膜強度を向上させる観点から、0が好ましい。
なお、本発明において、「炭化水素基」とは、特にことわりのない限り、炭素及び水素のみからなる基を意味するものであり、飽和又は不飽和の、直鎖状、及び分岐鎖状脂肪族基、脂環式基、並びに芳香族基を含む。
有機ケイ素架橋剤(B)が1分子中に少なくとも2個の加水分解性基を有するオルガノシランの部分加水分解縮合物である場合には、1種のオルガノシランの部分加水分解縮合物でも、又は2種以上のオルガノシランの部分加水分解縮合物であってもよい。
有機ケイ素架橋剤(B)としては、市販されているものを使用することができる。市販品として、例えば、テトラエチルオルトシリケートとしてはコルコート社製「エチルシリケート28」、及び多摩化学工業(株)製「正珪酸エチル」が挙げられる。テトラエチルオルトシリケートの部分加水分解縮合物としては、多摩化学工業(株)製「シリケート40」、及び旭化成ワッカーシリコーン(株)製「WACKER SILICATE TES 40 WN」が挙げられる。アルキルトリアルコキシシランとしては、信越化学工業(株)製「KBM−13」等が挙げられる。
有機ケイ素架橋剤(B)は、単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の防汚塗料組成物の固形分中の有機ケイ素架橋剤(B)の含有量は、形成される塗膜の硬化速度を調整する観点、及び塗膜強度を向上させる観点から、好ましくは0.2質量%以上、より好ましくは0.4質量%以上であり、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下である。
塗料組成物中の有機ケイ素架橋剤(B)の含有量は、ガスクロマトグラフィー等の分析手法を用いて分析することができる。例えば、ガスクロマトグラフィー質量分析法では検出されるピークのマスパターンから、シラン化合物を定性することができ、標準物質による検量線を作成することで、各成分を定量することもできる。
〔硬化触媒(C)〕
本発明の防汚塗料組成物は、形成される塗膜の硬化速度を向上させ、塗膜強度を向上させることを目的として、硬化触媒(C)を含有する。
本発明に係る硬化触媒(C)は、少なくとも1種のアルカリ金属を含むアルカリ金属化合物(以下、「アルカリ金属化合物(C1)」ともいう)を含有する。アルカリ金属化合物(C1)としては、少なくとも1種のアルカリ金属を含む化合物であれば特に制限はないが、リチウム化合物、ナトリウム化合物、及びカリウム化合物が好ましく、低温硬化性および塗料組成物の貯蔵安定性、塗装作業性の観点からは、リチウム化合物が最も好ましい。硬化触媒(C)としてアルカリ金属化合物(C1)を含有することにより、錫系触媒のように法規制による使用の制限を受ける可能性が低いため、塗料組成物中に硬化触媒(C)を多く配合することも可能となる。
前記アルカリ金属化合物(C1)は、硬化触媒(C)中に1種又は2種以上を含有していてもよい。
前記アルカリ金属化合物(C1)としては、特に限定されるものではなく、少なくとも1種のアルカリ金属を含有する金属塩、及び金属錯体等が挙げられる。中でも、好ましくはカルボン酸アルカリ金属塩、より好ましくは炭素数6〜24のカルボン酸を含むカルボン酸のアルカリ金属塩である。炭素数6〜24のカルボン酸は長鎖カルボン酸であることが好ましい。前記アルカリ金属化合物(C1)として特に好ましくは、長鎖カルボン酸アルカリ金属塩である。ここで、長鎖カルボン酸における長鎖とは炭素数が6以上の鎖を意味する。
前記アルカリ金属化合物(C1)における、カルボン酸アルカリ金属塩を構成するカルボン酸としては、好ましくはモノカルボン酸である。
前記炭素数6〜24のカルボン酸としては、1種でも又は2種以上を含有してもよいが、塗料組成物の製造容易性、防汚性向上の観点から、2種以上のカルボン酸を含むことが好ましい。前記炭素数6〜24のカルボン酸が2種以上のカルボン酸を含む場合には、異性体混合物でもよく、炭素数の異なる複数のカルボン酸の混合物でもよい。更には、これらの組み合わせでもよい。
前記カルボン酸を構成する炭化水素鎖は飽和でも不飽和でもよく、また直鎖状でも分岐鎖状でもよく、環状構造を有してもよい。分岐鎖状の場合には、最長鎖の長さが炭素数6以上であることが好ましい。
前記カルボン酸の炭素数は、好ましくは6〜24であり、より好ましくは8〜22、更に好ましくは8〜16である。
前記カルボン酸の具体例としては、ヘキサン酸、ヘプタン酸、2−エチルヘキサン酸、オクタン酸、ノナン酸、バーサチック酸、デカン酸、ネオデカン酸、ウンデカン酸、ドデカン酸、トリデカン酸、テトラデカン酸、ペンタデカン酸、ヘキサデカン酸、ヘプタデカン酸、オクタデカン酸、ノナデカン酸、イコサン酸、ベヘン酸、エルカ酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、及びナフテン酸等が挙げられる。これらの中では、好ましくは直鎖又は分岐鎖の炭化水素鎖を有する長鎖カルボン酸であり、より好ましくは直鎖又は分岐鎖のアルキル鎖を有する長鎖カルボン酸であり、更に好ましくは2−エチルヘキサン酸、オクタン酸、ノナン酸、デカン酸、バーサチック酸であり、より更に好ましくは2−エチルヘキサン酸、オクタン酸、バーサチック酸である。バーサチック酸とは、炭素数10のモノカルボン酸を主体としたモノカルボン酸混合物(異性体混合物を含む)であり、バーサチック酸のアルカリ金属塩は、2種以上のカルボン酸を含む長鎖カルボン酸のアルカリ金属塩である。
アルカリ金属化合物(C1)が、リチウム化合物、ナトリウム化合物及びカリウム化合物から選ばれる少なくとも1種である場合、例えば、2−エチルヘキサン酸リチウム、オクタン酸リチウム、バーサチック酸リチウム、2−エチルヘキサン酸ナトリウム、オクタン酸ナトリウム、バーサチック酸ナトリウム、2−エチルヘキサン酸カリウム、オクタン酸カリウム、バーサチック酸カリウム等が好ましいものとして挙げられる。中でも、塗料組成物の製造容易性、防汚性向上の観点からバーサチック酸リチウム、バーサチック酸ナトリウム、バーサチック酸カリウムがより好ましく、バーサチック酸リチウムが特に好ましい。
前記硬化触媒(C)は、アルカリ金属化合物(C1)以外の金属化合物(C2)を含有することが好ましい。金属化合物(C2)に含まれるアルカリ金属以外の金属としては、亜鉛、ジルコニウム、バリウム、カルシウム、及びストロンチウム等が挙げられる。これらの中でも亜鉛が好ましい。
前記金属化合物(C2)としては、防汚性、及び硬化性の観点から、亜鉛化合物が好ましく、例えば、カルボン酸亜鉛塩、アセチルアセトン亜鉛錯体等が挙げられ、中でも、好ましくはカルボン酸亜鉛塩である。
前記カルボン酸亜鉛塩を構成するカルボン酸としては、前記炭素数6〜24のカルボン酸が挙げられる。
カルボン酸亜鉛塩としては、具体的には、例えば、2−エチルヘキサン酸亜鉛、オクタン酸亜鉛、ノナン酸亜鉛、デカン酸亜鉛、ナフテン酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、ネオデカン酸亜鉛、オレイン酸亜鉛等が挙げられる。これらの中では、オクタン酸亜鉛、ノナン酸亜鉛、デカン酸亜鉛が好ましい。
前記金属化合物(C2)は1種又は2種以上を含有していてもよい。
硬化触媒(C)としては、市販されているものを使用することができる。例えば、リチウム化合物の場合、King Industries社製「K−KAT XK−618」、「K−KAT XK−624」、OMG Borchers社製「Borchers Deca Lithium 2」等が挙げられ、ナトリウム化合物の場合、東栄化工株式会社製「ヘキソエートナトリウム3%」等が挙げられ、カリウム化合物の場合、OMG Borchers社製「15%Potassium Hex−Cem」、東栄化工株式会社製「ヘキソエートカリウム10%」等が挙げられる。上記で例示した市販の硬化触媒は、いずれもカルボン酸アルカリ金属塩を含むものであり、当該カルボン酸として異性体混合物等の2種以上の長鎖飽和モノカルボン酸を含むものである。
本発明の防汚塗料組成物の固形分中の硬化触媒(C)の含有量は、形成される塗膜の硬化速度を向上させる観点、及び該塗料組成物の調製後の硬化速度と可使時間とのバランスを良好にする観点から、好ましくは0.001質量%以上、より好ましくは0.01質量%以上であり、好ましくは10質量%以下、より好ましくは6質量%以下、更に好ましくは4質量%以下である。
前記硬化触媒(C)中のアルカリ金属の含有量は、前記硬化触媒(C)中の金属の総量に対して好ましくは50質量%以上、より好ましくは70質量%以上、更に好ましくは85質量%以上、より更に好ましくは90質量%以上である。該アルカリ金属の含有量は、好ましくは100質量%以下である。硬化触媒(C)中の金属の総量に対するアルカリ金属の含有量が前記範囲内にあると、低温環境下においても迅速な硬化性を有し、さらに防汚性にも優れる。
前記硬化触媒(C)が亜鉛化合物を含有する場合には、硬化触媒(C)中の亜鉛の含有量は、前記硬化触媒(C)中の金属の総量に対して好ましくは50質量%以下、より好ましくは30質量%以下、更に好ましくは15質量%以下である。
本発明の防汚塗料組成物中におけるアルカリ金属の含有量は、好ましくは100mg/kg以上、より好ましくは130mg/kg以上、更に好ましくは200mg/kg以上、より更に好ましくは300mg/kg以上である。防汚塗料組成物中におけるアルカリ金属の含有量が前記範囲内にあると、低温環境下においても迅速な硬化性を有し、さらに防汚性にも優れる。
硬化触媒(C)に含まれる各種金属元素の種類の同定、含有量の測定、及び塗料組成物に含まれる金属の含有量の測定は、例えばICP発光分析法、イオンクロマトグラフ法、RBS法、AES法、蛍光X線法で測定することができる。これらの中では、ICP発光分析法で測定することが好ましい。
<任意成分>
本発明の防汚塗料組成物は、硬化性オルガノポリシロキサン(A)、有機ケイ素架橋剤(B)、硬化触媒(C)の他に、必要に応じて、シリコーンオイル(D)、エーテル基含有重合体(E)、無機充填剤(F)、着色顔料(G)、有機溶剤(H)、防汚剤(I)、シランカップリング剤(J)、タレ止め−沈降防止剤(K)、及び酵素(L)等を含有していてもよい。任意成分は、1種でも、2種以上を組み合わせて使用してもよい。本発明において、例えば、任意成分として、シリコーンオイル(D)、及びエーテル基含有重合体(E)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する塗料組成物を好ましく挙げることができる。
〔シリコーンオイル(D)〕
本発明の防汚塗料組成物は、形成される防汚塗膜の防汚性を向上させることを目的として、シリコーンオイル(D)を含有してもよい。
シリコーンオイル(D)としては、下記一般式(D1)で表されるシリコーンオイルが好ましい。
31 SiOR33(SiR32 OR33SiR31 ・・・(D1)
式(D1)中、R31及びR32はそれぞれ独立に、水素原子、又は構造中にヘテロ原子を有する基を有していてもよい炭素数1〜50のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基若しくはハロゲン化アルキル基を示し、R33は、単結合、又はヘテロ原子を有する基が介在してもよい炭素数1〜50の2価の炭化水素基を示す。tは10〜1,000の整数を示す。
31及びR32が炭素数1〜50のアルキル基、アルケニル基、アリール基、アラルキル基、又はハロゲン化アルキル基を示す場合、それらはそれぞれ独立に、構造中にヘテロ原子を有するもの、つまり構造中にヘテロ原子を有する基を含有しているものであってもよい。
ヘテロ原子を有する基としては、例えば、エーテル基、チオエーテル基、エステル基、アミド基、アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、及びチオール基等が挙げられる。構造中にヘテロ原子を有する基を含有するとは、例えばアルキル基である場合には、アルキル基の炭素−炭素結合の間にヘテロ原子を有する基が介在する構造を有するもの、又はアルキル基の水素原子がヘテロ原子を有する基で置換されたものが挙げられる。ヘテロ原子を有する基は、1種でも、又は2種以上を有していてもよい。
複数存在するR31及びR32は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
シリコーンオイル(D)としては、R31及びR32がアルキル基のみで構成されたものや、アルキル基及びアリール基で構成されたものが好ましい。
31及びR32がアルキル基のみで構成されたシリコーンオイル(D)としては、複数存在するR31及びR32が、全てメチル基で構成されたもの、並びにメチル基及びメチル基以外のアルキル基で構成されたものが好ましく、全てメチル基で構成されたもの、並びにメチル基及びエーテル基を有するアルキル基で構成されたものがより好ましい。
エーテル基を有するアルキル基としては、例えば、下記の化学構造を有するものが挙げられる。
−R34(CO)(CO)35
式中、R34は炭素数1〜20のアルキレン基を示し、R35は炭素数1〜20のアルキル基を示し、a及びbはそれぞれ0〜30の整数を示し、a+bは1以上の整数である。
なお、本明細書において、R31及びR32が全てメチル基で構成されたシリコーンオイルを「ポリジメチルシロキサン(無変性)」と呼称する。また、R31及びR32がメチル基及びエーテル基を有するアルキル基で構成されたシリコーンオイルを「エーテル変性ポリジメチルシロキサン」と呼称する。
また、前記R31及びR32がアルキル基及びアリール基で構成されたシリコーンオイル(D)としては、R31及びR32がメチル基及びフェニル基で構成されたものが好ましく、全てのR31及びR32に占めるフェニル基の割合(フェニル変性率)3〜50%のものがより好ましい。
なお、本明細書において、R31及びR32がメチル基及びフェニル基で構成されたシリコーンオイルを「フェニル変性ポリジメチルシロキサン」とも呼称する。
上記式(D1)におけるR33は、単結合、又はヘテロ原子を有する基が介在してもよい炭素数1〜50の2価の炭化水素基を示す。ヘテロ原子を有する基としては、−NR−で表される基(Rは水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基を示す)、エーテル基(−O−)、チオエーテル基(−S−)、エステル基(−C(=O)−O−)、及びアミド基(−C(=O)−NR−、Rは水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基を示す)等が挙げられる。
33における炭素数1〜50の2価の炭化水素基としては、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、ヘキサメチレン基、オクタメチレン基、デカメチレン基、ドデカメチレン基、テトラデカメチレン基、ヘキサデカメチレン基、オクタデカメチレン基、イコサレン基等の直鎖状アルキレン基、プロピレン基、イソプロピレン基、イソブチレン基、2−メチルトリメチレン基、イソペンチレン基、イソへキシレン基、イソオクチレン基、2−エチルへキシレン基、イソデシレン基等の分岐鎖状のアルキレン基が挙げられる。
ヘテロ原子としては、例えば、酸素原子、窒素原子、及び硫黄原子等が挙げられる。
複数存在するR33は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
33としては、単結合が好ましい。
33が、エーテル基が介在する炭素数1〜50の2価の炭化水素基である場合、例えば、下記の化学構造をもつものが挙げられる。
−R36(CO)(CO)37
式中、R36及びR37はそれぞれ独立に炭素数1〜10のアルキレン基を示し、c及びdはそれぞれ0〜30の整数を示し、c+dは1以上の整数である。
シリコーンオイル(D)は、市販されているものを使用することができる。市販品としては、例えば、前記ポリジメチルシロキサン(無変性)として「KF−96−1,000cs」(信越化学工業(株)製)、前記フェニル変性ポリジメチルシロキサンとして、「KF−50−1,000cs」(信越化学工業(株)製、フェニル変性率5%)、前記エーテル変性ポリジメチルシロキサンとして「X−22−4272」(前記R31の一部が、エーテル基を有するアルキル基であるエーテル変性ポリジメチルシロキサン)、「KF−6020」(信越化学工業(株)製、前記R32の一部が、エーテル基を有するアルキル基であるエーテル変性ポリジメチルシロキサン)、「FZ−2203」(東レ・ダウコーニング(株)製、前記R33の一部が、エーテル基を有するアルキレン基であるポリジメチルシロキサン)等が挙げられる。
シリコーンオイル(D)は、単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
シリコーンオイル(D)の23℃における粘度は、塗料組成物の製造時の作業性を向上させる観点、塗料組成物のスプレー霧化性、硬化性、及び形成された塗膜の強度を向上させる観点から、好ましくは10mPa・s以上、より好ましくは20mPa・s以上、更に好ましくは40mPa・s以上、より更に好ましくは60mPa・s以上、より更に好ましくは80mPa・s以上であり、そして、好ましくは10,000mPa・s以下、より好ましくは5,000mPa・s以下、更に好ましくは4,000mPa・s以下である。
なお、本明細書において、シリコーンオイル(D)の23℃における粘度は、B型回転粘度計により測定した粘度を指す。
本発明の防汚塗料組成物がシリコーンオイル(D)を含有する場合、該塗料組成物の固形分中のシリコーンオイル(D)の含有量は、形成される防汚塗膜の防汚性を向上させる観点から、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1質量%以上、更に好ましくは3質量%以上であり、そして、好ましくは50質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは30質量%以下である。
〔エーテル基含有重合体(E)〕
本発明の防汚塗料組成物は、防汚塗膜の防汚性を向上させることを目的として、エーテル基含有重合体(E)を含有してもよい。
エーテル基含有重合体(E)としては、下記一般式(E1)で表される不飽和単量体に由来する構成単位を有する重合体であることが好ましい。
C=CR41[(R42O)(R43O)]R44 ・・・(E1)
式(E1)中、R41は水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基を示し、R42はエチレン基又はプロピレン基を示し、R43は炭素数4〜10の2価の炭化水素基を示し、R44は水素原子又は炭素数1〜30の1価の炭化水素基を示し、uは1〜50の整数を示し、vは0〜50の整数を示し、Xはエステル結合、アミド結合、又は単結合を示す。)
式(E1)中、R41は水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基を示し、該1価の炭化水素基としては、メチル基、エチル基等のアルキル基;ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基等のアルケニル基;フェニル基等のアリール基;ベンジル基等のアラルキル基が例示され、アルキル基が好ましい。1価の炭化水素基の炭素数は、1〜6が好ましく、1〜4がより好ましく、1又は2が更に好ましく、1(すなわち、1価の炭化水素基がメチル基であること)が特に好ましい。R41は水素原子又はメチル基が好ましく、水素原子がより好ましい。
式(E1)中、R42はエチレン基又はプロピレン基を示す。uが2以上である場合、複数存在するR42はそれぞれ同一でも異なっていてもよい。なお、uが2以上である場合、エチレン基を1つ以上有することが好ましい。R42は、エチレン基が好ましい。
43は炭素数4〜10の2価の炭化水素基を示し、このような基としては、ブチレン基等のアルキレン基;アルケニレン基;フェニレン基等のアリーレン基が例示され、これらの中でもアルキレン基が好ましく、ブチレン基がより好ましい。なお、vが2以上の整数である場合、複数存在するR43は同一でも異なっていてもよい。
44は水素原子又は炭素数1〜30の1価の炭化水素基を示し、該1価の炭化水素基としては、直鎖状、分岐鎖状、又は環状である飽和又は不飽和脂肪族炭化水素基や芳香族炭化水素基が挙げられ、より具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基、プロペニル基、ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、フェニル基、オクチル基、ドデシル基、オクタデシル基、ノニルフェニル基等が挙げられ、R44は好ましくは水素原子又はメチル基であり、より好ましくはメチル基である。
44がこのような置換基であることで、エーテル基含有重合体(E)が好ましい親水性を示し、得られる塗膜に優れた防汚性を付与することができる。
式(E1)中、uは1〜50の整数であり、好ましくは1〜15の整数である。
式(E1)中、vは0〜50の整数であり、好ましくは0〜20の整数であり、より好ましくは0である。
なお、本明細書において、2以上の異なる繰り返し単位を[ ]間に並列記載している場合、それらの繰り返し単位が、それぞれランダム状、交互状又はブロック状のいずれの形及び順序で繰り返されていてもよいことを示す。つまり、例えば、式−[X−Y]−(ただしX、Yは繰り返し単位を示す)では、−XXYXYY−のようなランダム状でも、−XYXYXY−のような交互状でも、−XXXYYY−又は−YYYXXX−のようなブロック状でもよい。
式(E1)中、Xはエステル結合(−C(=O)O−)、アミド結合(−C(=O)NH−)、又は単結合を示し、好ましくはエステル結合(−C(=O)O−)である。
なお、Xがエステル結合又はアミド結合である場合、カルボニル炭素が、R41が結合する炭素原子と結合することが好ましい。
このような不飽和単量体(e1)としては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−メトキシプロピル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール−プロピレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ポリ(エチレングリコール−ブチレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、アリルオキシポリ(エチレングリコール−プロピレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールメタクリレート、オクトキシポリ(エチレングリコール−プロピレングリコール)モノ(メタ)アクリレート、ドデシロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、オクタデシロキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ノニルフェノキシポリプロピレングリコールアクリレート、エチレングリコールモノアリルエーテル等が挙げられ、好ましくは2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−メトキシプロピル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートであり、更に好ましくは2−メトキシエチル(メタ)アクリレート、2−メトキシプロピル(メタ)アクリレート、メトキシポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレートである。
なお、本明細書において「(メタ)アクリルレート」とは、「アクリレート又はメタクリレート」を意味する表記であり、他の類似の表記も同様の意味である。
このような不飽和単量体(e1)として、市販のものを用いることができ、例えば、新中村化学工業(株)製のNKエステル AM−90G(メトキシポリエチレングリコール#400アクリレート)、NKエステル AM−130G(メトキシポリエチレングリコール#550アクリレート)、NKエステル M−90G(メトキシポリエチレングリコール#400メタクリレート)、NKエステル M−230G(メトキシポリエチレングリコール#1000メタクリレート);共栄社化学(株)製のライトアクリレートMTG−A(メトキシ−トリエチレングルコールアクリレート)、ライトアクリレートEC−A(エトキシ−ジエチレングルコールアクリレート)、ライトアクリレートEHDG−AT(2−エチルヘキシル−ジエチレングリコールアクリレート)、ライトエステルHOA(N)(2−ヒドロキシエチルアクリレート)、ライトエステルHO−250(N)(2−ヒドロキシエチルメタクリレート)、ライトエステルHOP(N)(2−ヒドロキシプロピルメタクリレート)、ライトエステル041MA(メトキシポリエチレングリコールメタクリレート);日油(株)製のブレンマーANP−300(ノニルフェノキシポリプロピレングリコールアクリレート);アルケマ(株)製のSR504(エトキシ化ノニルフェニルアクリレート);大阪有機化学工業(株)製のビスコート#MTG(メトキシポリエチレングリコールアクリレート)等が挙げられる。
前記エーテル基含有重合体(E)中の不飽和単量体(e1)に由来する構成単位の含有量は、好ましくは1質量%以上、より好ましくは3質量%以上、更に好ましくは5質量%以上、より更に好ましくは10質量%以上であり、そして、好ましくは100質量%以下、より好ましくは80質量%以下、更に好ましくは70質量%以下、より更に好ましくは50質量%以下である。
なお、エーテル基含有重合体(E)中の不飽和単量体(e1)に由来する構造単位の含有量(質量)の比率は、重合反応に用いる前記不飽和単量体(e1)の仕込み量(質量)の比率と同じものとしてみなすことができる。
本発明において、エーテル基含有重合体(E)は、1種の不飽和単量体(e1)に由来する構成単位を有する単独重合体であってもよく、また、2種以上の不飽和単量体(e1)に由来する構成単位を有する共重合体であってもよい。
本発明において、エーテル基含有重合体(E)は、1種以上の不飽和単量体(e1)に由来する構造単位と、必要に応じて更に1種以上のその他の不飽和単量体(e2)に由来する構成単位を有する共重合体であることが好ましい。その他の不飽和単量体(e2)としては、下記式(E2)で表される不飽和単量体(e21)を含有することが好ましい。
C=CR45−X−R46 ・・・(E2)
式(E2)中、R45は水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基を示し、R46は水素原子又は炭素数1〜30の1価の炭化水素基を示し、Xはエステル結合、アミド結合、又は単結合を示す。
式(E2)中、R45は水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基を示し、このような基としては、上記式(E1)におけるR41と同様の基が挙げられ、好ましくは水素原子又はメチル基である。
式(E2)中、R46は炭素数1〜50の1価の炭化水素基であり、このような基としては直鎖状又は分岐鎖状の炭化水素基であるメチル基、エチル基、プロピル基、プロペニル基、n−ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、n−ペンチル基、n−ヘキシル基、n−オクチル基、イソオクチル基、2−エチルヘキシル基、ドデシル基、オクタデシル基;環状の炭化水素基であるシクロヘキシル基、フェニル基、ベンジル基;等が挙げられ、好ましくはn−ブチル基、イソブチル基、2−エチルヘキシル基である。
式(E2)中、Xはエステル結合(−C(=O)O−)、アミド結合(−C(=O)NH−)、又は単結合を示し、これらの中でもエステル結合であることが好ましい。
なお、Xがエステル結合又はアミド結合である場合、カルボニル炭素が、R45が結合する炭素原子と結合することが好ましい。
不飽和単量体(e21)としては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、n−ペンチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、イソオクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、3,5,5−トリメチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレート、及びベンジル(メタ)アクリレート等が挙げられ、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、又は2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートを含むことが好ましい。
また、その他の不飽和単量体(e2)として、オルガノポリシロキサン基含有不飽和単量体(e22)を含むことも好ましい。
オルガノポリシロキサン基含有不飽和単量体(e22)としては市販のものを用いることができ、例えば、JNC(株)製のサイラプレーンTM−0701T(トリス(トリメチルシロキシ)シリルプロピルメタクリレート)、サイラプレーンFM−0711(メタクリロイルオキシ基含有ジメチルポリシロキサン、平均分子量1,000)、及びサイラプレーンFM−0721(メタクリロイルオキシ基含有ジメチルポリシロキサン、平均分子量5,000)等が挙げられる。
その他の不飽和単量体(e2)として、オルガノポリシロキサン基含有不飽和単量体(e22)を含むと、形成される防汚塗膜の防汚性を向上させることができるが、場合によっては塗膜の下地付着性を低下させるため、防汚塗膜を形成する下地の種類により適切に調整することが必要である。
エーテル基含有重合体(E)がその他の単量体(e2)に由来する構成単位を含有する場合、エーテル基含有重合体(E)中のその他の単量体(e2)に由来する構成単位の含有量は、好ましくは99質量%以下、より好ましくは97質量%以下、更に好ましくは95質量%以下、より更に好ましくは90質量%以下であり、そして好ましくは20質量%以上、より好ましくは30質量%以上、更に好ましくは50質量%以上である。
本発明において、エーテル基含有重合体(E)の重量平均分子量(Mw)は、形成する防汚塗膜の防汚性や粘度の観点から、好ましくは1,000以上、より好ましくは3,000以上、更に好ましくは5,000以上、特に好ましくは7,000以上であり、そして、好ましくは150,000以下、より好ましくは100,000以下、更に好ましくは50,000以下、特に好ましくは30,000以下である。
エーテル基含有重合体(E)は、単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の防汚塗料組成物がエーテル基含有重合体(E)を含有する場合、防汚塗料組成物中のエーテル基含有重合体(E)の含有量は、該塗料組成物から形成される防汚塗膜の防汚性を向上させる観点、及び塗膜強度を保持する観点から、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは0.3質量%以上、更に好ましくは0.5質量%以上であり、そして、好ましくは50質量%以下、より好ましくは25質量%以下、更に好ましくは10質量%以下である。
本発明の防汚塗料組成物がエーテル基含有重合体(E)を含有する場合、防汚塗料組成物の固形分中のエーテル基含有重合体(E)の含有量は、該塗料組成物から形成される防汚塗膜の防汚性を向上させる観点、及び塗膜強度を保持する観点から、好ましくは0.2質量%以上、より好ましくは0.5質量%以上、更に好ましくは0.8質量%以上、そして、好ましくは80質量%以下、より好ましくは50質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。
〔無機充填剤(F)〕
本発明の防汚塗料組成物は、該塗料組成物の流動性、及びチクソトロピー性を向上させることを目的として、無機充填剤(F)を含有してもよい。
本発明の防汚塗料組成物が無機充填剤(F)を含有する場合、前述のとおり防汚塗料組成物の流動性、及びチクソトロピー性が良好になり、垂直塗装面等に対しても充分な厚みの塗膜を少ない塗装回数で形成できる。更に得られた塗膜の硬さ、引張強さ、及び伸び等の物性がバランスよく向上する。
無機充填剤(F)としては、例えば、シリカ、マイカ、炭酸カルシウム、炭酸アルミニウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、酸化アルミニウム、水酸化アルミニウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、カリ長石、酸化亜鉛、カオリン、アルミナホワイト、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、硫化亜鉛及びガラス短繊維等が挙げられる。無機充填剤(F)は、単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの中でも、無機充填剤(F)としては、塗膜の硬さ、引張強さ、及び伸び等の物性をバランスよく向上させる観点からシリカが好ましい。
シリカとしては、例えば、湿式法シリカ(水和シリカ)、乾式法シリカ(フュームドシリカ、無水シリカ)等の親水性シリカ(表面未処理シリカ)を用いることができる。また、前記シリカの表面を疎水処理した疎水性シリカ、具体的には、疎水性湿式法シリカ、疎水性フュームドシリカ等を用いることもできる。これらのシリカは、単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
前記湿式法シリカに特に制限はないが、例えば、吸着水分含量が4〜8質量%、嵩密度が200〜300g/L、1次粒子径が10〜30μm、比表面積(BET表面積)が10m/g以上の湿式法シリカが好ましい。
前記乾式法シリカに特に制限はないが、例えば、水分含量が1.5質量%以下、嵩密度が50〜100g/L、1次粒子径が8〜20μm、比表面積が10m/g以上の乾式法シリカが好ましい。
前記疎水性フュームドシリカとしては、乾式法シリカをメチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、ヘキサメチルジシラザン、ヘキサメチルシクロトリシロキサン、及びオクタメチルシクロテトラシロキサン等の有機ケイ素化合物で表面処理したものが挙げられる。疎水性フュームドシリカは経時的な水分吸着が少なく、水分含量が好ましくは0.3質量%以下、より好ましくは0.1〜0.2質量%である。
前記疎水性フュームドシリカに特に制限はないが、例えば、1次粒子径が5〜50nm、嵩密度が50〜100g/L、比表面積が10m/g以上の疎水性フュームドシリカが好ましい。なお、疎水性フュームドシリカについて、後述する加熱処理を行った場合、熱処理後の疎水性フュームドシリカの表面に吸着している水分含量が低下する場合がある。その場合の疎水性フュームドシリカの水分含量は、好ましくは0.2質量%以下、より好ましくは0.1質量%以下、更に好ましくは0.05〜0.1質量%である。
このようなシリカとしては、市販されているものを使用することができる。市販品としては、例えば、日本アエロジル(株)製「AEROSIL R974」、「AEROSIL RX200」及び「AEROSIL 200」等が挙げられる。また、前記シリカとして、特開2001−139816号公報に記載されているものも用いることができる。
シリカは、硬化性オルガノポリシロキサン(A)と共に予め加熱処理した熱処理物としてもよい。シリカと硬化性オルガノポリシロキサン(A)の一部又は全部とを予め加熱処理することにより両成分の親和性が向上し、シリカの凝集を抑制する等の効果を得ることができる。
シリカと硬化性オルガノポリシロキサン(A)とを加熱処理する方法としては、例えば、常圧下又は減圧下において、好ましくは100℃以上、配合成分の分解温度以下、より好ましくは100〜300℃、更に好ましくは140〜200℃で、好ましくは3〜30時間処理する方法が挙げられる。
また、シリカは、硬化性オルガノポリシロキサン(A)と共に混練した混練物として塗料組成物に配合してもよい。硬化性オルガノポリシロキサン(A)とシリカとを混練した混練物を用いることにより、塗料組成物の粘度の過度な上昇を抑制することができる。
シリカと硬化性オルガノポリシロキサン(A)との混練物を製造する方法としては、例えば、特開2004−182908号公報に記載されている方法を挙げることができる。
本発明の塗料組成物が無機充填剤(F)を含有する場合、硬化性オルガノポリシロキサン(A)100質量部に対する無機充填剤(F)の量は、塗料組成物のチクソトロピー性を向上させる観点、及び塗膜強度や塗膜硬度を向上させる観点から、好ましくは0.5質量部以上、より好ましくは1質量部以上、更に好ましくは5質量部以上であり、塗料組成物の粘度の過度な上昇を抑制する観点から、好ましくは100質量部以下、より好ましくは50質量部以下、更に好ましくは20質量部以下である。
本発明の塗料組成物が無機充填剤(F)を含有する場合、該塗料組成物の固形分中の無機充填剤(F)の含有量は、塗膜強度や塗膜硬度を向上させる観点から、好ましくは0.1質量%以上、より好ましくは1質量%以上であり、そして、好ましくは20質量%以下、より好ましくは10質量%以下である。
〔着色顔料(G)〕
本発明の防汚塗料組成物は、該塗料組成物及びその塗膜の意匠性及び視認性を向上させることを目的として、前記無機充填剤(F)を除く着色顔料(G)を含有してもよい。
着色顔料(G)としては、例えば、酸化チタン、カーボンブラック、弁柄(赤色酸化鉄)、黄色酸化鉄等の無機系着色顔料や、ナフトールレッド、フタロシアニンブルー等の有機系着色顔料が挙げられる。なお、着色顔料には、更に染料等の各種着色剤が含まれていてもよい。これらの着色顔料(G)は、単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の防汚塗料組成物が着色顔料(G)を含有する場合、該塗料組成物の固形分中の着色顔料(G)の含有量は、好ましくは0.5質量%以上であり、好ましくは20質量%以下である。
〔有機溶剤(H)〕
本発明の防汚塗料組成物は、該塗料組成物の粘度を低く保ち、スプレー霧化性を向上させることにより塗装作業性を向上させることを目的として、有機溶剤(H)を含有してもよい。
有機溶剤(H)としては、例えば、芳香族炭化水素系有機溶剤、脂肪族炭化水素系有機溶剤、脂環族炭化水素系有機溶剤、ケトン系有機溶剤、アルコール系有機溶剤、及びエステル系有機溶剤を挙げることができ、これらの中でも芳香族炭化水素系有機溶剤、ケトン系有機溶剤、及びアルコール系有機溶剤から選ばれる1種以上を含むことが好ましく、可使時間延長の観点からはアルコール系有機溶剤を含むことが特に好ましい。
アルコール系有機溶剤としては、エーテル基(−O−)が炭化水素鎖の炭素−炭素結合の間に介在していてもよい直鎖、分岐鎖又は環状の1価アルコールが挙げられ、例えばメタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール、1−ブタノール、、2−ブタノール、イソブチルアルコール、1−ペンタノール、2−ペンタノール、3−ペンタノール、1−ヘキサノール、2−ヘキサノール、3−ヘキサノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル等が挙げられる。また、これらアルコール系有機溶剤は、単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
アルコール系有機溶剤としては、炭素数1〜5の1価アルコールが好ましく、炭素数1〜5の直鎖アルコールがより好ましく、炭素数2〜4の直鎖アルコールがさらに好ましく、特に1−ブタノールが好ましい。有機溶剤(H)が炭素数1〜5の1価アルコール、特に1−ブタノールであると、防汚塗料組成物を混合した後の可使時間として長い時間が得られやすく、さらに形成される防汚塗膜の防汚性が優れたのものとなる。
本発明の防汚塗料組成物は、アルコール系有機溶剤以外の有機溶剤としては、具体的には、国際公開第2018/123928号に例示されている有機溶剤を用いることができる。有機溶剤(H)は、単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の防汚塗料組成物が有機溶剤(H)を含有する場合、該塗料組成物中の有機溶剤(H)の含有量は、該塗料組成物の粘度に応じて適宜調整することができるが、好ましくは1質量%以上、より好ましくは10質量%以上、更に好ましくは15質量%以上、より更に好ましくは20質量%以上であり、そして、塗装時のタレを抑制する観点から、好ましくは70質量%以下、より好ましくは40質量%以下である。
前記有機溶剤(H)がアルコール系有機溶剤を含有する場合には、有機溶剤(H)中のアルコール系有機溶剤の含有量は、好ましくは8質量%以上、より好ましくは12質量%以上、更に好ましくは14質量%以上であり、そして、好ましくは60質量%以下、より好ましくは40質量%以下、更に好ましくは20質量%以下である。
〔防汚剤(I)〕
本発明の防汚塗料組成物は、形成させる防汚塗膜の防汚性を向上させることを目的として、防汚剤(I)を含有してもよい。防汚剤(I)は、単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
防汚剤(I)としては、例えば、亜酸化銅、ロダン銅、銅、ピリチオン塩、4−ブロモ−2−(4−クロロフェニル)−5−(トリフルオロメチル)−1H−ピロール−3−カルボニトリル(別名:トラロピリル)、4,5−ジクロロ−2−n−オクチル−4−イソチアゾリン−3−オン、ボラン−窒素系塩基付加物(ピリジントリフェニルボラン、4−イソプロピルピリジンジフェニルメチルボラン等)、(+/−)−4−[1−(2,3−ジメチルフェニル)エチル]−1H−イミダゾール(別名:メデトミジン)、N,N−ジメチル−N’−(3,4−ジクロロフェニル)尿素、N−(2,4,6−トリクロロフェニル)マレイミド、2−メチルチオ−4−tert−ブチルアミノ−6−シクロプロピルアミノ−1,3,5−トリアジン、2,4,5,6−テトラクロロイソフタロニトリル、ビスジメチルジチオカルバモイルジンクエチレンビスジチオカーバメート、クロロメチル−n−オクチルジスルフィド、N,N−ジメチル−N’−フェニル−(N’−フルオロジクロロメチルチオ)スルファミド、テトラアルキルチウラムジスルフィド、ジンクジメチルジチオカーバメート、ジンクエチレンビスジチオカーバメート、2,3−ジクロロ−N−(2’,6’−ジエチルフェニル)マレイミド、及び2,3−ジクロロ−N−(2’−エチル−6’−メチルフェニル)マレイミド等が挙げられる。
前記ピリチオン塩としては、下記一般式(I)で表されるものが挙げられる。
Figure 2020071537
式(I)中、Rはそれぞれ独立に水素、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数3〜6のシクロアルキル基、炭素数2〜6のアルケニル基、フェニル基、炭素数1〜6のアルコキシ基又は炭素数1〜6のハロゲン化アルキル基を示し、MはCu、Zn、Na、Mg、Ca、Ba、Fe、又はSrの金属原子を示し、nは金属原子Mの価数である。
これらの中でも、防汚塗料組成物の貯蔵安定性や硬化性、形成される防汚塗膜の防汚性に優れる観点から、好ましくは亜酸化銅、ロダン銅、銅、ピリチオン塩、トラロピリル、4,5−ジクロロ−2−n−オクチル−4−イソチアゾリン−3−オン、ボラン−窒素系塩基付加物(ピリジントリフェニルボラン、及び4−イソプロピルピリジンジフェニルメチルボラン等)、より好ましくは上記式(I)におけるnが2であるピリチオン塩、更に好ましくは上記式(I)におけるMがCu又はZnであるピリチオン塩、より更に好ましくは上記式(I)におけるMがCuであるピリチオン塩である。
本発明の防汚塗料組成物が防汚剤(I)を含有する場合、該塗料組成物の固形分中の防汚剤(I)の含有量は、形成される防汚塗膜の防汚性を向上させる観点から、好ましくは0.05質量%以上、より好ましくは1質量%以上であり、そして、好ましくは50質量%以下、より好ましくは30質量%以下である。
〔シランカップリング剤(J)〕
本発明の防汚塗料組成物は、下地との接着性を向上させる目的として、シランカップリング剤(J)を含んでいてもよい。
シランカップリング剤(J)としては、例えば、下記式(J1)で表される化合物を用いることが好ましい。
(R51O)52 (3−W)Si−R53−Z ・・・(J1)
式(J1)中、R51及びR52はそれぞれ独立に炭素数1〜10の1価の炭化水素基を示し、R53はヘテロ原子を有する基が介在してもよい炭素数1〜20の2価の炭化水素基を示し、Zは極性基を示し、wは2又は3の整数を示す。
上記式(J1)におけるR51及びR52は、それぞれ独立に炭素数1〜10の1価の炭化水素基を示す。R51における炭素数1〜10の1価の炭化水素基としては、炭素数1〜10のアルキル基等が挙げられる。R52における炭素数1〜10の1価の炭化水素基としては、炭素数1〜10のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、及び炭素数6〜10のアリール基等が挙げられる。
51及びR52における炭素数1〜10のアルキル基、R52における炭素数2〜10のアルケニル基、及び炭素数6〜10のアリール基としては、前記式(A1)におけるR11及びR13で例示したもののうち、対応する炭素数のものが同様に挙げられる。
上記式(J1)におけるR51としては、メチル基、エチル基、プロピル基及びブチル基が好ましく、メチル基がより好ましい。
複数存在するR51は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
上記式(J1)におけるR52としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基及びフェニル基が好ましく、メチル基、エチル基、プロピル基、及びブチル基がより好ましく、メチル基が更に好ましい。
上記式(J1)における、R53はヘテロ原子を有する基が介在してもよい炭素数1〜20の2価の炭化水素基を示す。R53における炭素数1〜20の2価の炭化水素基としては、前記式(D1)におけるR33で例示したもののうち、対応する炭素数のものが同様に挙げられる。これらの中で、炭素数3〜11のアルキレン基が好ましい。
ヘテロ原子を有する基としては、前記式(D1)におけるR33で例示したものが同様に挙げられる。これらの中でも−NR−基が好ましく、−NH−基がより好ましい。R53におけるヘテロ原子を有する基は、1種でも、又は2種以上を含有していてもよく、ヘテロ原子を有する基が複数存在する場合は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。
上記式(J1)におけるZは、極性基を示す。極性基としては、好ましくはアミノ基、イミノアルキル基(−CR=NH、Rは水素原子又は炭素数1〜10の1価の炭化水素基を示す)、グリシドキシ基、イソシアネート基、チオール基、ヒドロシリル基、及び(メタ)アクリロイルオキシ基であり、より好ましくはアミノ基である。上記式(J1)のZにおけるアミノ基としては、1級アミノ基、2級アミノ基、及び3級アミノ基のいずれでもよく、中でも、1級アミノ基が好ましい。
式(J1)におけるwは、2又は3の整数であり、好ましくは3である。
このようなシランカップリング剤(J)としては、例えば、3−(2−アミノエチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−(2−(2−アミノエチルアミノ)エチルアミノ)プロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、及びN−フェニル−3−アミノプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
シランカップリング剤(J)としては、上記式(J1)で表される化合物の部分加水分解縮合物を用いてもよい。シランカップリング剤(J)は、単独でも、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本発明の防汚塗料組成物がシランカップリング剤(J)を含有する場合、該塗料組成物の固形分中のシランカップリング剤(J)の含有量は、防汚塗膜の基材や下塗り塗膜に対する接着性を向上させる観点から、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.05質量%以上であり、そして、好ましくは10質量%以下、より好ましくは2質量%以下である。
〔タレ止め−沈降防止剤(K)〕
本発明の防汚塗料組成物は、タレ止め−沈降防止剤(K)を含有してもよい。
タレ止め−沈降防止剤(K)としては、有機粘土系ワックス(Al、Ca、Znのステアレート塩、レシチン塩、アルキルスルホン酸塩等)、有機系ワックス(ポリエチレンワックス、酸化ポリエチレンワックス、アマイドワックス、ポリアマイドワックス、水添ヒマシ油ワックス等)、有機粘土系ワックスと有機系ワックスの混合物等が挙げられる。
タレ止め−沈降防止剤(K)としては、市販されているものを使用することができる。市販品としては、例えば、楠本化成(株)製「ディスパロン305」、「ディスパロン4200−20」及び「ディスパロンA630−20X」等が挙げられる。
本発明の防汚塗料組成物がタレ止め−沈降防止剤(K)を含有する場合、該塗料組成物の固形分中のタレ止め−沈降防止剤(K)の含有量は、好ましくは0.01質量%以上、より好ましくは0.1質量%以上であり、好ましくは10質量%以下、より好ましくは3質量%以下である。
〔酵素(L)〕
本発明の防汚塗料組成物は、防汚塗膜の防汚性を向上させることを目的として、酵素(L)を含有してもよい。
酵素(L)としては、例えばセリンプロテアーゼ、システインプロテアーゼ、メタロプロテイナーゼ、セルラーゼ、ヘミセルラーゼ、ペクチナーゼ及びグリコシダーゼ等が挙げられる。
本発明の防汚塗料組成物が酵素(L)を含有する場合、該塗料組成物の固形分中の酵素(L)の含有量は、好ましくは0.0005質量%以上、より好ましくは0.01質量%以上であり、好ましくは5質量%以下、より好ましくは0.1質量以下%である。
<塗料組成物を調製するためのキット>
本発明の防汚塗料組成物は、通常、2つ以上のコンポーネントからなる多液型塗料として提供される。
これらの各コンポーネント(各液)は、それぞれ1種以上の成分を含有しており、別個に包装された後、缶等の容器に入れられた状態で貯蔵保管される。各コンポーネントの内容物を塗装時に混合することにより塗料組成物を調製する。すなわち、本発明は一側面において、本発明に係る防汚塗料組成物を調製するための、上記のようなコンポーネントからなるキットを提供する。
オルガノポリシロキサン系防汚塗料組成物は、一般的に、該防汚塗料組成物のバインダー樹脂の主体をなすオルガノポリシロキサンを含有するコンポーネントを「主剤」と称し、このオルガノポリシロキサンと反応して架橋させる化合物を含有するコンポーネントを「硬化剤」と称し、さらにシランカップリング剤等、主剤コンポーネント及び硬化剤コンポーネントに含まれる化合物のいずれとも反応する化合物を含有するコンポーネントを「添加剤」と称している。
本発明に係る防汚塗料組成物を調製するためのキットの一形態は、硬化性オルガノポリシロキサン(A)を含有する主剤コンポーネント(X)と、有機ケイ素架橋剤(B)及び硬化触媒(C)を含有する硬化剤コンポーネント(Y)とがそれぞれ別個に有する多液型の形態にある。
本発明に係る防汚塗料組成物を調製するためのキットの一形態は、硬化性オルガノポリシロキサン(A)を含有する主剤コンポーネント(X)と、有機ケイ素架橋剤(B)を含有する硬化剤コンポーネント(Y)と、添加剤コンポーネント(Z)とがそれぞれ別個に有する多液型の形態にある。当該形態において、硬化触媒(C)が、硬化剤コンポーネント(Y)、及び添加剤コンポーネント(Z)からなる群から選ばれる少なくとも1つのコンポーネントに含有される。
本発明における主剤コンポーネント(X)は、硬化性オルガノポリシロキサン(A)を含有し、好ましくは更にその他の任意成分を含有する。前述したように、主剤コンポーネント(X)に配合される硬化性オルガノポリシロキサン(A)は、一部または全部が無機充填剤(F)であるシリカとの熱処理物、若しくは硬化性オルガノポリシロキサン(A)とシリカとを混練した混練物であってもよい。主剤コンポーネント(X)に配合することができる任意成分としては、フェニル変性ポリジメチルシロキサン及びエーテル変性ポリジメチルシロキサンに代表されるシリコーンオイル(D)、エーテル基含有重合体(E)、無機充填材(F)、着色顔料(G)、有機溶剤(H)、ピリチオン塩に代表される防汚剤(I)、タレ止め−沈降防止剤(K)及び酵素(L)等が挙げられる。
本発明における硬化剤コンポーネント(Y)は、好ましくはテトラエチルオルトシリケートに代表される有機ケイ素架橋剤(B)、及び主剤に含まれる成分との反応性が高い任意成分を含む。硬化剤コンポーネント(Y)に配合することができる任意成分としては、硬化触媒(C)、フェニル変性ポリジメチルシロキサン及びエーテル変性ポリジメチルシロキサンに代表されるシリコーンオイル(D)、有機溶剤(H)、タレ止め−沈降防止剤(K)等が挙げられる。なお、シリコーンオイル(D)、及びタレ止め−沈降防止剤(K)は、主剤コンポーネント(X)及び硬化剤コンポーネント(Y)の他の成分と望ましくない反応を起こさなければ、どちらのコンポーネントに配合してもよい。
本発明における添加剤コンポーネント(Z)は、好ましくは更に主剤コンポーネント(X)及び硬化剤コンポーネント(Y)に含まれる成分と反応性が高い任意成分を含む。添加剤コンポーネント(Z)に配合することができる任意成分としては、硬化触媒(C)、シランカップリング剤(J)等が挙げられる。
本発明に係る防汚塗料組成物の調製方法としては特に制限はないが、例えば、常法に従って、多液型の防汚塗料を構成する各成分、すなわち上述したようなキットの各コンポーネント(包装の内容物)及び必要に応じてさらなる任意成分を順次または同時に添加し、これらを混合することにより得られる。
[防汚塗膜]
本発明の防汚塗膜は、本発明の防汚塗料組成物から形成され、該防汚塗料組成物を硬化してなるものである。具体的には、例えば、本発明の防汚塗料組成物を基材等に塗布した後、乾燥させることにより防汚塗膜を形成することができる。
本発明の防汚塗料組成物を塗布する方法としては、刷毛、ローラー、及びスプレー等による公知の方法を挙げることができる。
前述の方法により塗布した防汚塗料組成物は、例えば、25℃の条件下、0.5〜7日間程度乾燥させることで防汚塗膜を形成することができる。また、本発明の防汚塗料組成物は低温環境下においても迅速な硬化性を示し、例えば、5℃の条件下、0.5〜7日間程度乾燥させることで防汚塗膜を形成することができる。なお、防汚塗料組成物の乾燥にあたっては、加熱下で送風しながら行ってもよい。
本発明の防汚塗膜の硬化後の厚さは、例えば、塗膜強度を向上させる観点から、100〜2,000μm程度が好ましい。この厚さの防汚塗膜を製造する方法としては、塗料組成物を1回の塗布あたり好ましくは30〜400μm、より好ましくは50〜300μmの厚さで、1回〜複数回塗布する方法が挙げられる。
[防汚塗膜付き基材、及びその製造方法]
本発明に係る防汚塗膜付き基材は、本発明の防汚塗膜を基材上に有するものである。
本発明の防汚塗膜付き基材の製造方法は特に限定されないが、例えば、下記工程(1)及び工程(2)を有する方法、又は下記工程(i)、及び工程(ii)を有する方法が挙げられる。
本発明の防汚塗膜付き基材は、本発明の防汚塗料組成物を基材に塗布又は含浸させることにより、塗布体又は含浸体を得る工程(1)、及び前記工程(1)により基材に塗布又は含浸させた塗料組成物を硬化させて塗膜を形成する工程(2)を有する方法によって製造することができる。
前記工程(1)において、塗料組成物を基材に塗布する方法は、前述の塗布方法を採用することができる。また、含浸させる方法に特に制限はなく、含浸させるのに十分な量の塗料組成物中に基材を浸すことにより行うことができる。更に、前記塗布又は含浸した塗料組成物を硬化させる方法に特に制限はなく、防汚塗膜を製造する際の方法と同様の方法で硬化させることができる。
また、本発明の防汚塗膜付き基材は、本発明の防汚塗料組成物を硬化させて塗膜を形成する工程(i)、及び前記工程(i)で得られた塗膜を基材に貼付する工程(ii)を有する方法によって製造することができる。
工程(i)において塗膜を形成する方法に特に制限はなく、塗膜を製造する際の方法と同様の方法により製造することができる。
工程(ii)において塗膜を基材に貼付する方法に特に制限はなく、例えば、特開2013−129724号公報に記載の方法のように、防汚塗膜からなる層を有する粘着テープを用いることにより塗膜を基材に貼付することができる。
前記基材としては、例えば、船舶(コンテナ船、及びタンカー等の大型鋼鉄船、漁船、FRP船、木船、並びにヨット等の船体外板;これらの新造船又は修繕船)、漁業資材(ロープ、漁網、漁具、浮き子、及びブイ等)、石油パイプライン、導水配管、循環水管、ダイバースーツ、水中メガネ、酸素ボンベ、水着、魚雷、火力・原子力発電所の給排水口等の水中構造物、海底ケーブル、海水利用機器類(海水ポンプ等)、メガフロート、湾岸道路、海底トンネル、港湾設備、及び運河・水路等における各種海洋土木工事用構造物等が挙げられる。
これらの中でも、基材としては、船舶、水中構造物又は漁具が好ましく、船舶又は水中構造物がより好ましく、船舶が更に好ましい。
<防汚塗膜を使用する防汚方法>
本発明の防汚塗膜を使用する防汚方法としては、特に限定されないが、水生生物の付着を防止したい対象物(基材)を本発明の防汚塗膜又は積層防汚塗膜で被覆する方法等が挙げられる。
前記積層防汚塗膜は、防食塗膜の上に、本発明の防汚塗膜を有することが好ましい。該防食塗膜としては、反応硬化型樹脂系、熱可塑性樹脂系の防食塗膜が挙げられ、付着性の観点から反応硬化型樹脂系の防食塗膜が好ましい。反応硬化型樹脂としては、具体的にはシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。
また、前記積層防汚塗膜は、本発明の防汚塗膜の上に、さらに本発明の防汚塗膜及びその他のシリコーン樹脂系防汚塗膜からなる群より選ばれる少なくとも1種の防汚塗膜を有してもよい。
本発明の防汚塗膜は、防汚性に優れ、該塗膜によって被覆された基材の水生生物による汚損を抑制することができる。
以下、実施例に基づいて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[物性評価方法]
<固形分(質量%)>
硬化触媒(C)溶液、エーテル基含有重合体(E)溶液、及び防汚塗料組成物の固形分は、下記方法により算出した。
試料1.0g(X1)を、1気圧、125℃の条件に保った恒温槽内で1時間保持し、揮発分を除去して不揮発分を得た。この不揮発分の量(X2(g))を測定し、下記式に基づいて、試料に含まれる固形分の含有率(質量%)を算出した。
固形分(質量%)=(X2/X1)×100
<エーテル基含有重合体(E)溶液の粘度>
E型粘度計(TV−25、東機産業(株)製)を用いて、液温25℃のエーテル基含有重合体(E)溶液の粘度(単位:mPa・s)を測定した。
<重量平均分子量(Mw)>
エーテル基含有重合体(E)および硬化性オルガノポリシロキサン(A)の重量平均分子量(Mw)を下記条件でGPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)を用いて測定した。
GPC条件
装置:「HLC−8220GPC」(東ソー(株)製)
カラム:「TSKgel SuperH2000」及び「TSKgel SuperH4000」を連結(いずれも東ソー(株)製、内径6mm/長さ15cm)
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
流速:0.500ml/min
検出器:RI
カラム恒温槽温度:40℃
標準物質:ポリスチレン
サンプル調製法:製造例1のエーテル基含有重合体(E)溶液または硬化性オルガノポリシロキサン(A)にTHFを加えて希釈した後、メンブレムフィルターで濾過して得られた濾物をGPC測定サンプルとした。
<硬化触媒中の各種金属元素の種類の同定、含有量の測定>
硬化触媒は下記条件でICP発光分析法により、組成分析を行い、硬化触媒中の金属含有量を求めた。
試験機器として、「SPECTRO CIROS−120(EOP)」((株)リガク製)を使用し、JIS K0116:2014に定められた方法で測定を行った。
試料の前処理として、硬化触媒を「ポリプロピレン製分解チューブ DigiTUBEs」(ジーエルサイエンス(株)製)に1g秤量し、硝酸(1+1)25mLを加えて、ブロックヒーターによる加熱分解を行った。放冷後、蒸留水で50mLにメスアップし検液Aとした。
得られた検液Aを蒸留水で任意の割合に希釈し、サンプル中の金属量を、ICP発光分析装置を用い測定した。尚、検量線は、0ppm、1ppm、2ppm及び4ppmの4点の残存金属イオン既知量サンプルを使用して作成した。また各金属の発光スペクトルの測定波長として、亜鉛は202.548nm、ビスマスは223.061nm、ジルコニウムは257.139nm、鉄は259.941nm、バリウムは455.404nm、ストロンチウムは407.771nm、リチウムは670.780nm、ナトリウムは589.592nm、カリウムは766.941nmをそれぞれ使用した。
[エーテル基含有重合体(E)溶液の製造]
<製造例1>
反応は常圧、窒素雰囲気下で行った。撹拌機、還流冷却器、温度計、窒素導入管、滴下ロートを備えた反応容器に、メチルアミルケトン 42.86gを仕込み、撹拌しながら内温が100℃になるまで加熱した。反応容器内のメチルアミルケトンの温度を100±5℃の範囲で保ちながら、NKエステル AM−90G(メトキシポリエチレングリコール#400アクリレート、新中村化学工業(株)製) 20g、イソブチルアクリレート 80g、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル) 4gからなるモノマー混合物を4時間かけて反応容器内に滴下した。その後同温度範囲を保ちながら2時間撹拌し、エーテル基含有重合体(E)溶液を得た。エーテル基含有重合体(E)の各種物性を測定し、結果を表1に示す。
Figure 2020071537
[硬化触媒(C)/バーサチック酸リチウム溶液の製造]
<製造例2>
反応は常圧、窒素雰囲気下で行った。攪拌機、還流冷却器、温度計、窒素導入管を備えた反応容器にバーサチック酸 57.33g、水酸化リチウム一水和物15.4g、ブチルセルソルブ28.49gを仕込み、撹拌しながら内温が80℃になるまで加熱した。反応容器内のバーサチック酸の温度を80±5℃の範囲で保ちながら、3時間撹拌し、バーサチック酸リチウム溶液(固形分60質量%)を得た。
[硬化触媒(C)/バーサチック酸ナトリウム溶液の製造]
<製造例3>
反応は常圧、窒素雰囲気下で行った。攪拌機、還流冷却器、温度計、窒素導入管を備えた反応容器にバーサチック酸 34.6g、水酸化ナトリウム8.0g、エタノール35.4gを仕込み、撹拌しながら内温が50℃になるまで加熱した。反応容器内のバーサチック酸の温度を50±5℃の範囲で保ちながら、3時間撹拌し、バーサチック酸ナトリウム溶液(固形分50質量%)を得た。
[硬化触媒(C)/バーサチック酸カリウム溶液の製造]
<製造例4>
反応は常圧、窒素雰囲気下で行った。攪拌機、還流冷却器、温度計、窒素導入管を備えた反応容器にバーサチック酸 34.6g、水酸化カリウム11.22g、エタノール38.62gを仕込み、撹拌しながら内温が50℃になるまで加熱した。反応容器内のバーサチック酸の温度を50±5℃の範囲で保ちながら、3時間撹拌し、バーサチック酸カリウム溶液(固形分50質量%)を得た。
[塗料組成物]
・配合成分
塗料組成物に用いられる配合成分を表2及び表3に示す。
なお、表2に示す硬化性オルガノポリシロキサン(A)及び無機充填剤(シリカ)(F)の混練物は、硬化性オルガノポリシロキサン(A)と無機充填剤(F)としてシリカを表2に記載の量を用い、公知の方法で混練することにより得たものである。
Figure 2020071537
Figure 2020071537
<実施例1〜13、及び比較例1〜7、:防汚塗料組成物の製造>
表4、表5に記載された配合量(質量部)に従って撹拌混合することにより主剤コンポーネント(X)、及び硬化剤コンポーネント(Y)からなる2液型塗料組成物を調製した。2液型塗料組成物を基材へ塗布する際には、主剤コンポーネント(X)、及び硬化剤コンポーネント(Y)を、分散機を用いて均一になるよう十分に撹拌混合した塗料組成物を使用した。
<防汚塗料組成物、及び防汚塗膜の物性試験>
(硬化性)
ISO9117−424に定められた方法で行い、試験機器として、TP技研株式会社製「RC型塗膜乾燥時間測定器I型(ドライングタイムレコーダー)」を使用した。300mm×25mmの長方形のガラスプレート上に0.5mmのアプリケーターを使用して、実施例、及び比較例の防汚塗料組成物を塗布した後、その上に針の先端を置き、任意の速度で針をガラスプレート上で直線に走行させ、硬化の段階(硬化時間)を測定することにより硬化性を評価した。測定は、恒温恒湿室(23℃、50%RH)および低温試験室内(5℃、30%RH)で行った。なお、塗料の硬化の初期段階では塗膜表面に針の痕が見られるが、塗料が一定程度硬化すると針の痕が見られなくなる。
防汚塗料組成物の硬化時間は、ガラスプレート上に防汚塗料組成物を塗布から針の痕が見られなくなるまでの時間とした(単位:時間)。
(可使時間)
防汚塗料組成物の主剤コンポーネント(X)および硬化剤コンポーネント(Y)の混合による防汚塗料組成物の調製後、塗料組成物中の成分同士の反応により塗料組成物の粘度は経時的に上昇する。塗料組成物の増粘により塗装作業性は低下していく。この塗装作業性が許容範囲内である時間は一般に可使時間(実用的なポットライフ)と称される。
そこで、防汚塗料組成物の可使時間の評価は以下のように行った。
すなわち、23℃、50%RHの条件下で、実施例9〜13の防汚塗料組成物の調製直後に塗料組成物の粘度を測定し(初期粘度)、その後30分ごとに塗料組成物の粘度を測定し、粘度の経時変化の値をグラフ上に直線で結び、その粘度が初期粘度の2倍を上回るまでの時間を10分ごとに判定し、初期粘度の2倍を上回る直前までの時間(単位:分)を防汚塗料組成物の可使時間とした。
粘度は、B型粘度計(東京計器株式会社製、型式:BM)を用いて、回転速度60rpm条件で測定した。このようにして計測した可使時間が60分以上であれば、その防汚塗料組成物の可使時間は良好といえる。
(防汚性)
<塗膜付き試験板の作製>
エポキシ系防食塗料(中国塗料(株)製「バンノー500」)を塗布したサンドブラスト板に、シリコーン系バインダーコート(中国塗料(株)製「CMPバイオクリンタイコート」を乾燥(硬化)後の厚さが100μmとなるよう塗布し、5℃下で5時間乾燥して下塗り塗膜を形成した。
次いで、この下塗り塗膜上に実施例、及び比較例の防汚塗料組成物を、乾燥(硬化)後の厚さが200μmとなるように5℃下で塗布した。5℃下で1週間経過後、塗膜付き試験板とした。
<防汚性試験>
上記試験板を広島県宮島湾にて静置浸漬して、3か月後に試験板表面に占めるスライムを含めた水生生物の付着面積の比率を目視観察にて評価し、防汚性の評価点とした。
(評価点)
5 : 水生生物の付着面積が試験面全体の1%未満
4 : 水生生物の付着面積が試験面全体の1%以上10%未満
3 : 水生生物の付着面積が試験面全体の10%以上30%未満
2 : 水生生物の付着面積が試験面全体の30%以上60%未満
1 : 水生生物の付着面積が試験面全体の60%以上
Figure 2020071537
Figure 2020071537
Figure 2020071537
これら実施例及び比較例の結果は、本発明による防汚塗料組成物が、錫系触媒、ビスマス系触媒を使用せず、低温環境下においても迅速な硬化性を有し、さらに優れた防汚性を有することを示している。
また、本発明による防汚塗料組成物が、有機溶剤(H)にアルコール系有機溶剤を含有することにより、塗料組成物を調製した後の可使時間として十分な時間を確保することができる。
本実施形態によれば、錫系触媒、ビスマス系触媒を使用せず、低温環境下においても迅速な硬化性を有し、さらに防汚性にも優れた防汚塗料組成物、前記防汚塗料組成物を調製するためのキット、前記防汚塗料組成物から形成された防汚塗膜、及びその製造方法前記防汚塗膜を船舶、水中構造物、又は漁具等の基材上に有する防汚塗膜付き基材及びその製造方法を提供することができる。

Claims (15)

  1. 1分子中に少なくとも2個のシラノール基を有する硬化性オルガノポリシロキサン(A)、1分子中に少なくとも2個の加水分解性基を有するオルガノシラン及びその部分加水分解縮合物から選ばれる1種以上の有機ケイ素架橋剤(B)、並びに硬化触媒(C)を含有する防汚塗料組成物であって、該硬化触媒(C)が少なくとも1種のアルカリ金属を含むアルカリ金属化合物を含有する、防汚塗料組成物。
  2. 前記硬化触媒(C)が、さらに亜鉛化合物を含有する、請求項1に記載の防汚塗料組成物。
  3. 前記アルカリ金属化合物が、炭素数6〜24のカルボン酸を含むカルボン酸のアルカリ金属塩である、請求項1又は2に記載の防汚塗料組成物。
  4. 前記カルボン酸が、2種以上のカルボン酸を含む、請求項3に記載の防汚塗料組成物。
  5. 前記硬化触媒(C)中のアルカリ金属の含有量が、前記硬化触媒(C)中の金属の総量に対して50質量%以上である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の防汚塗料組成物。
  6. 前記防汚塗料組成物中におけるアルカリ金属の含有量が100mg/kg以上である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の防汚塗料組成物。
  7. 前記硬化性オルガノポリシロキサン(A)の重量平均分子量が5,000〜100,000である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の防汚塗料組成物。
  8. さらに、シリコーンオイル(D)、及びエーテル基含有重合体(E)からなる群から選ばれる少なくとも1種を含有する、請求項1〜7のいずれか一項に記載の防汚塗料組成物。
  9. さらに、有機溶剤(H)を含有し、該有機溶剤(H)が炭素数1〜5のアルコール系有機溶剤を含有する、請求項1〜8のいずれか一項に記載の防汚塗料組成物。
  10. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の防汚塗料組成物を調製するためのキットであって、
    該キットが、前記硬化性オルガノポリシロキサン(A)を含有する主剤コンポーネントと、前記有機ケイ素架橋剤(B)、及び前記硬化触媒(C)を含有する硬化剤コンポーネントとをそれぞれ別個に有する多液型の形態にある、キット。
  11. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の防汚塗料組成物を調製するためのキットであって、
    該キットが、前記硬化性オルガノポリシロキサン(A)を含有する主剤コンポーネントと、前記有機ケイ素架橋剤(B)を含有する硬化剤コンポーネントと、添加剤コンポーネントとをそれぞれ別個に有する多液型の形態にあり、
    前記硬化触媒(C)が、該硬化剤コンポーネント、及び該添加剤コンポーネントからなる群から選ばれる少なくとも1つのコンポーネントに含有される、キット。
  12. 請求項1〜9のいずれか一項に記載の防汚塗料組成物から形成された防汚塗膜。
  13. 請求項12に記載の防汚塗膜を基材上に有する、防汚塗膜付き基材。
  14. 前記基材が船舶、水中構造物又は漁具である、請求項13に記載の防汚塗膜付き基材。
  15. 下記工程(1)及び工程(2)を有する、又は下記工程(i)及び工程(ii)を有する、防汚塗膜付き基材の製造方法。
    工程(1):請求項1〜9のいずれか一項に記載の防汚塗料組成物を基材に塗布又は含浸することにより、塗布体又は含浸体を得る工程
    工程(2):前記工程(1)で得られた塗布体又は含浸体を乾燥することにより、前記防汚塗料組成物を硬化させて塗膜を形成する工程
    工程(i)請求項1〜9のいずれか一項に記載の防汚塗料組成物を硬化させて塗膜を形成する工程
    工程(ii)前記工程(i)で得られた塗膜を基材に貼付する工程
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