WO2017094861A1 - 塗料組成物および塗装体 - Google Patents

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WO2017094861A1
WO2017094861A1 PCT/JP2016/085804 JP2016085804W WO2017094861A1 WO 2017094861 A1 WO2017094861 A1 WO 2017094861A1 JP 2016085804 W JP2016085804 W JP 2016085804W WO 2017094861 A1 WO2017094861 A1 WO 2017094861A1
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meth
acrylate
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polymer
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PCT/JP2016/085804
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俊 齋藤
志郎 江畑
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旭硝子株式会社
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    • C09D127/02Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Coating compositions based on derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
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    • C09D175/04Polyurethanes
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    • E04BUILDING
    • E04FFINISHING WORK ON BUILDINGS, e.g. STAIRS, FLOORS
    • E04F13/00Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings
    • E04F13/02Coverings or linings, e.g. for walls or ceilings of plastic materials hardening after applying, e.g. plaster

Definitions

  • the present invention relates to a coating composition and a coated body.
  • Fluoropolymer paints are used as building exterior materials such as roofing materials, wall materials, and glass opening members, which have excellent weather resistance of coating films and high maintenance-free requirements.
  • a metal plate coated with a fluororesin paint is excellent in physical and chemical properties of a fluororesin coating film, that is, weather resistance, chemical resistance, stain resistance, etc.
  • a thermoplastic fluororesin paint mainly made of polyvinylidene fluoride is generally used for the metal plate coated with the fluororesin paint.
  • thermosetting fluororesin paints are superior to thermoplastic fluororesin paints in terms of coating strength, chemical resistance, and heat resistance, but the base material is rusted due to cracks and cracks in the processed parts. In other applications where strict processability is not required.
  • Patent Documents 1 and 2 provide a thermosetting (meth) acrylate polymer to the thermosetting fluororesin for such a problem.
  • a blended thermosetting fluoropolymer paint is disclosed.
  • the cured coating film obtained even if the paint containing the hydroxyl group-containing fluoropolymer and the hydroxyl group-containing (meth) acrylate polymer, which are thermosetting fluororesins, are poorly compatible and the paint after mixing is uniform in appearance. May take a sea-island structure between the cured portion of the fluoropolymer and the cured portion of the (meth) acrylate polymer, and as a result, the UV degradation of the cured portion of the (meth) acrylate polymer over time may occur. There was a problem of being conspicuous. Moreover, there was a problem that cracking occurred with time after construction. Further, the workability was not at a sufficiently satisfactory level, and there was a problem that a crack occurred in the processed portion during the construction of the coated plate.
  • An object of the present invention has been made in view of such a problem, and is to provide a coating composition capable of forming a cured coating film excellent in workability and weather resistance.
  • the present invention has the configurations described in [1] to [12] below.
  • the (meth) acrylate polymer has a unit based on hydroxyalkyl (meth) acrylate and a unit based on (meth) acrylate having no crosslinkable group.
  • the coating composition according to any one of [1] to [3], which is a polymer having a ratio of 1/99 to 30/70.
  • the cured coating film excellent in workability can be formed. That is, since the cured coating film is excellent in followability, when the base material having the cured coating film is formed by bending or the like, cracks occur in the processed portion of the cured coating film immediately after the molding. Can be suppressed. Moreover, according to the coating composition of this invention, since the cured coating film excellent in the weather resistance is obtained, even if it uses outdoors for a long period of time, a crack does not generate
  • unit based on monomer means an atomic group directly formed by polymerization of one monomer molecule and an atomic group obtained by chemically converting a part of the atomic group. It is a generic name.
  • the unit based on the monomer is also simply referred to as “unit”.
  • (meth) acrylate” is a general term for “acrylate” and “methacrylate”
  • (meth) acrylate-based polymer is a polymer containing units based on (meth) acrylate. The polymer is different from the fluorine-containing polymer in the present invention.
  • the number average molecular weight of a polymer is a number average molecular weight measured by gel permeation chromatography using polystyrene as a standard substance.
  • the number average molecular weight is also simply referred to as “Mn”.
  • the glass transition temperature of a polymer is a glass transition temperature measured by the method of JIS K 6240: 2011. The glass transition temperature is also simply referred to as “Tg”.
  • the hydroxyl value of the fluoropolymer in the present invention is 5 to 100 mgKOH / g, preferably 7 to 95 mgKOH / g, more preferably 9 to 90 mgKOH / g.
  • the hydroxyl value of the fluoropolymer is 5 mgKOH / g or more, it reacts with the curing agent, and a tough cured coating film is obtained.
  • the hydroxyl value of a fluoropolymer is 100 mg / g or less which is an upper limit, the softness
  • the cured coating film is also simply referred to as “coating film”.
  • the Mn of the fluoropolymer is preferably from 3000 to 500,000, more preferably from 5000 to 300,000, particularly preferably from 10,000 to 100,000.
  • the Tg of the fluoropolymer is preferably 5 to 100 ° C, more preferably 10 to 80 ° C, and particularly preferably 15 to 60 ° C. When Tg is 5 ° C. or higher, the adhesion to the substrate is good, and when Tg is 100 ° C. or lower, the heat resistance of the coating film is good.
  • the fluorinated polymer preferably contains a unit having a hydroxyl group.
  • the fluorine-containing polymer is preferably a fluorine-containing polymer containing the following units (1) to (3) from the viewpoint of the weather resistance of the coating film and the adhesion to the substrate.
  • Unit (1) Unit based on fluoroolefin.
  • Unit (2) A unit based on a monomer having a hydroxyl group.
  • Unit (3) A unit based on a monomer having neither a fluorine atom nor a hydroxyl group.
  • a fluoroolefin is a compound in which one or more hydrogen atoms of the olefin are substituted with fluorine atoms.
  • the carbon number of the fluoroolefin is preferably 2 to 8, and more preferably 2 to 6.
  • the number of fluorine atoms in the fluoroolefin (hereinafter referred to as “fluorine substitution number”) is preferably 2 or more, and more preferably 3 to 4. If the fluorine substitution number is 2 or more, the weather resistance of the formed coating film is improved.
  • one or more hydrogen atoms not substituted with fluorine atoms may be substituted with chlorine atoms.
  • the unit (1) may be one type or two or more types.
  • the unit (1) is preferably a structural unit directly formed by polymerizing a fluoroolefin.
  • Examples of the monomer having a hydroxyl group include hydroxyalkyl vinyl ether, polyalkylene glycol monovinyl ether, hydroxyalkyl allyl ether, hydroxyalkyl vinyl ester, polyalkylene glycol monoallyl ether, polyalkylene glycol monovinyl ester, hydroxyalkyl isopropenyl ether, hydroxycyclohexane.
  • Examples thereof include alkyl vinyl ethers, hydroxyalkyl-substituted cycloalkyl vinyl ethers, and hydroxyalkyl (meth) acrylates.
  • the hydroxyalkyl group is preferably a hydroxyalkyl group having 6 or less carbon atoms, and the polyalkylene glycol has 2 to 6 repeating units of the oxyalkylene group, and the oxyalkylene group has 2 or 3 carbon atoms. Certain polyalkylene glycols are preferred.
  • the monomer having a hydroxyl group may be a monomer having two or more hydroxyl groups.
  • the monomer having a hydroxyl group include the following monomers.
  • Hydroxyalkyl vinyl ether 2-hydroxyethyl vinyl ether, 3-hydroxypropyl vinyl ether, 2-hydroxypropyl vinyl ether, 2-hydroxy-2-methylpropyl vinyl ether, 4-hydroxybutyl vinyl ether, 4-hydroxy-2-methylbutyl vinyl ether, 5- Hydroxypentyl vinyl ether, 6-hydroxyhexyl vinyl ether.
  • Polyalkylene glycol monovinyl ether diethylene glycol monovinyl ether, triethylene glycol monovinyl ether, tetraethylene glycol monovinyl ether.
  • Hydroxyalkyl allyl ether 2-hydroxyethyl allyl ether, 4-hydroxybutyl allyl ether, glycerol monoallyl ether.
  • Hydroxyalkyl vinyl ester other monomers: 2-hydroxyethyl vinyl ester, 4-hydroxybutyl vinyl ester, hydroxyethyl allyl ester, hydroxybutyl allyl ester, hydroxyethyl (meth) acrylate.
  • the monomer having a hydroxyl group is preferably a hydroxyalkyl vinyl ether from the viewpoint of easy availability, more preferably 2-hydroxyethyl vinyl ether, 3-hydroxypropyl vinyl ether and 4-hydroxybutyl vinyl ether, and 2-hydroxyethyl vinyl ether and 4-hydroxybutyl vinyl ether. More preferred is hydroxybutyl vinyl ether.
  • the unit (2) may be one type or two or more types.
  • the unit (2) is preferably a unit formed directly by polymerizing a monomer having a hydroxyl group.
  • the unit (3) is a unit based on a monomer having no fluorine atom and hydroxyl group.
  • the monomer preferably does not have a crosslinkable group such as a carboxy group, an epoxy group, an oxetane group and an alkoxysilyl group in addition to the hydroxyl group.
  • the monomer has neither a fluorine atom nor a hydroxyl group, vinyl ether, allyl ether, isopropenyl ether, carboxylic acid vinyl ester, carboxylic acid allyl ester, carboxylic acid isopropenyl ester, methallyl ether, carboxylic acid methallyl ester, Examples include ⁇ -olefins and (meth) acrylates.
  • alkyl vinyl ethers As monomers having no fluorine atom and hydroxyl group, alkyl vinyl ethers, cycloalkyl vinyl ethers, carboxylic acid vinyl esters, alkyl allyl ethers and carboxylic acids having no fluorine atom and hydroxyl group are preferred because of their excellent copolymerizability with fluoroolefins. Allyl esters are preferred, carboxylic acids which are derivatives of alkyl vinyl ethers having linear, branched or alicyclic alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms and saturated fatty acids which may have branches having 12 or less carbon atoms More preferred are vinyl esters.
  • the unit (3) may be one type or two or more types.
  • the monomer having no fluorine atom or hydroxyl group include the following monomers.
  • the content of the unit (1) with respect to all the structural units in the fluoropolymer is preferably 20 to 80 mol%, more preferably 30 to 70 mol%.
  • the content of the unit (1) is at least the lower limit value, excellent weather resistance is easily obtained.
  • content of a unit (1) is below an upper limit, the adhesiveness to a base material is securable.
  • the content of the unit (2) with respect to all the structural units in the fluoropolymer is preferably 0.5 to 60 mol%, more preferably 1 to 50 mol%. If content of a unit (2) is more than a lower limit, it will be easy to react with a hardening
  • the content of the unit (3) with respect to all the units in the fluoropolymer is preferably 0.5 to 60 mol%, more preferably 1 to 50 mol%. If content of a unit (3) is more than a lower limit, the softness
  • a fluoropolymer may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
  • a method for producing the fluorine-containing polymer a method of copolymerizing a monomer mixture containing a fluoroolefin, a monomer having a hydroxyl group, and a monomer having no fluorine atom and hydroxyl group is preferable.
  • a radical polymerization method by the action of a radical polymerization initiator can be employed.
  • the polymerization form solution polymerization, suspension polymerization, emulsion polymerization and the like can be employed.
  • the reaction temperature in the polymerization is usually 0 to 130 ° C., and the reaction time is usually 1 to 50 hours.
  • the polymerization solvent in the polymerization include ion exchange water; alcohols such as ethanol, butanol and propanol; saturated hydrocarbons such as n-hexane and n-heptane; aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; methyl ethyl ketone and cyclohexanone. Ketones; and esters such as ethyl acetate and butyl acetate.
  • radical polymerization initiator examples include peroxydicarbonates such as diisopropyl peroxydicarbonate and di-n-propyl peroxydicarbonate; peroxydicarbonates such as t-hexyl peroxypivalate and t-butyl peroxypivalate.
  • Oxyesters such as ketone peroxides such as cyclohexanone peroxide and methyl ethyl ketone peroxide; peroxides such as 1,1-bis (t-hexylperoxy) cyclohexane and 1,1-bis (t-butylperoxy) cyclohexane Oxyketals; peroxycarbonate esters such as t-hexylperoxy-n-butyl carbonate and t-butylperoxy-n-propyl carbonate; diacyl peroxides such as isobutyryl peroxide and lauroyl peroxide; Mill peroxide, dialkyl peroxides such as di -t- butyl peroxide and the like.
  • polymerization can be carried out by the action of a polymerization initiator such as a water-soluble peroxide, a persulfate, or a water-soluble azo compound in water and in the presence of an anionic emulsifier and a nonionic emulsifier.
  • a polymerization initiator such as a water-soluble peroxide, a persulfate, or a water-soluble azo compound in water and in the presence of an anionic emulsifier and a nonionic emulsifier.
  • a buffer in advance during the polymerization.
  • the content of the fluoropolymer is preferably 10 to 80% by mass, more preferably 20 to 70% by mass, based on the solid content of the coating composition. If content of a fluoropolymer is 10 mass% or more, the weather resistance of a coating film will not fall easily. If the content of the fluorine-containing polymer is 80% by mass or less, it is easy to design a viscosity optimum for coating.
  • solid content of a coating composition means the composition except the component removed before hardening a coating composition, such as the below-mentioned organic solvent and an aqueous medium.
  • the (meth) acrylate polymer having a hydroxyl group in the present invention (hereinafter also simply referred to as “(meth) acrylate polymer”) has a Tg of 15 to 70 ° C. Since Tg is 15 ° C. or higher, the hardness of the coating film is increased and sufficient weather resistance is obtained. Therefore, even when used outdoors for a long time, cracks are unlikely to occur in the processed part. Moreover, since Tg is 70 degrees C or less, the hardness of a coating film does not become high too much and it is excellent in workability. As a result, cracks are unlikely to occur in the processed part even immediately after molding.
  • the lower limit of Tg of the (meth) acrylate polymer is 15 ° C.
  • Tg of the (meth) acrylate polymer is 70 ° C. or less, preferably 67 ° C. or less, more preferably 65 ° C. or less, still more preferably 60 ° C. or less, from the point that the above effect is more exhibited.
  • a temperature of 40 ° C. or lower is particularly preferable.
  • the absolute value of the difference between the Tg of the fluoropolymer and the Tg of the (meth) acrylate polymer is preferably within 30 ° C, more preferably within 25 ° C, and even more preferably within 20 ° C.
  • the coating film formed from the coating composition is excellent in weather resistance, workability, and thermal cooling cycle properties.
  • the lower limit of the difference between the two is not particularly limited, but may be 0 ° C.
  • the Tg of the fluoropolymer and the Tg of the (meth) acrylate polymer are compared, the Tg of the (meth) acrylate polymer is superior to that of the fluoropolymer in terms of better weather resistance and workability of the coating film. It is preferable that it is higher than Tg of coalescence.
  • the Mn of the (meth) acrylate polymer in the present invention is preferably 3000 to 500,000, more preferably 5000 to 300,000, and particularly preferably 10,000 to 100,000.
  • the absolute value of the difference between Mn of the fluoropolymer and Mn of the (meth) acrylate polymer is within 5000, preferably within 4500, more preferably within 4000, and particularly preferably within 3000.
  • the (meth) acrylate polymer in the present invention has a hydroxyl value of preferably 20 to 80 mgKOH / g, more preferably 21 to 77 mgKOH / g, and further preferably 22 to 75 mgKOH / g.
  • the hydroxyl value of the (meth) acrylate polymer is in the above range, the compatibility with the fluoropolymer having a hydroxyl value in the numerical range described above is improved.
  • a more uniform coating film is obtained, the followability of the coating film to the member is improved, and cracks are less likely to occur in the processed portion immediately after molding.
  • the weather resistance of a coating film improves and generation
  • the (meth) acrylate polymer in the present invention is a unit based on hydroxyalkyl (meth) acrylate (hereinafter also referred to as unit b1) and a unit based on (meth) acrylate having no crosslinkable group (hereinafter referred to as unit). b2)).
  • unit b1 hydroxyalkyl (meth) acrylate
  • unit b2 a unit based on (meth) acrylate having no crosslinkable group
  • having no crosslinkable group means having no crosslinkable groups such as a hydroxyl group, a carboxy group, an epoxy group, an oxetane group, and an alkoxysilyl group.
  • the content of the unit b1 is Y mol% and the content of the unit b2 is Z mol% with respect to all the units of the (meth) acrylate polymer.
  • the molar ratio (Y / Z) between the content of the unit b1 and the content of the unit b2 is preferably in the range of 1/99 to 30/70, more preferably 3/97 to 25/75. 95 to 20/80 is more preferable.
  • hydroxyalkyl (meth) acrylate examples include hydroxymethyl (meth) acrylate, hydroxyethyl (meth) acrylate, hydroxypropyl (meth) acrylate and the like. Since it is easy to obtain a polymer having physical properties such as Tg, hydroxyalkyl (meth) acrylate is preferably hydroxyalkyl methacrylate, and the coating film has high flexibility and the workability of the coated plate is better. Is particularly preferred.
  • the (meth) acrylate having no crosslinkable group an alkyl (meth) acrylate having an alkyl having 6 or less carbon atoms is preferable. Further, it is more preferable to combine an alkyl (meth) acrylate having 1 or 2 carbon atoms with an alkyl (meth) acrylate having 3 to 6 carbon atoms.
  • the unit b2 in the (meth) acrylate polymer includes a first unit based on an alkyl (meth) acrylate having 1 or 2 carbon atoms and a second unit based on an alkyl (meth) acrylate having 3 to 6 carbon atoms. More preferably, it consists of a combination with units.
  • the unit b2 in the (meth) acrylate polymer includes a first unit based on at least one (meth) acrylate selected from methyl (meth) acrylate and ethyl (meth) acrylate, n-butyl ( It preferably consists of a combination with a second unit based on at least one (meth) acrylate selected from meth) acrylate, i-butyl (meth) acrylate and t-butyl (meth) acrylate.
  • the alkyl (meth) acrylate is more preferably an alkyl methacrylate.
  • solvent solubility, compatibility with a fluorine-containing polymer, weather resistance of a coating film, adhesion, followability to a substrate, and the like are further improved.
  • the content of the (meth) acrylate polymer in the coating composition is preferably 10 to 90% by mass, more preferably 20 to 80% by mass, based on the solid content of the coating composition.
  • the content ratio of the fluoropolymer to the (meth) acrylate polymer (content of fluoropolymer (mass%)) / (content of (meth) acrylate polymer (mass) %) Is preferably 90/10 to 30/70, more preferably 85/15 to 35/65, and still more preferably 80/20 to 40/60.
  • the coating composition of the present invention contains at least one curing agent selected from the group consisting of an isocyanate curing agent, a blocked isocyanate curing agent, and an amino resin.
  • the isocyanate curing agent include non-yellowing polyisocyanate and non-yellowing polyisocyanate modified.
  • the isocyanate group of the isocyanate curing agent is not blocked.
  • Specific examples of the non-yellowing polyisocyanate include alicyclic polyisocyanates such as isophorone diisocyanate (IPDI) and dicyclohexylmethane diisocyanate (HMDI), and aliphatic polyisocyanates such as hexamethylene diisocyanate (HDI).
  • non-yellowing polyisocyanate-modified product examples include a diisocyanate isocyanurate, a diisocyanate polyol-modified product, a diisocyanate polyamine-modified product, a modified product obtained by modifying a part of the isocyanate group of the diisocyanate isocyanurate with a polyol, Examples thereof include a mixture of these modified products.
  • the blocked isocyanate curing agent is a curing agent in which the isocyanate group of the isocyanate curing agent is blocked with a blocking agent.
  • the blocking agent examples include epsilon caprolactam (E-CAP), methyl ethyl ketone oxime (MEK-OX), methyl isobutyl ketone oxime (MIBK-OX), pyraridine, triazine (TA) and the like.
  • E-CAP epsilon caprolactam
  • MEK-OX methyl ethyl ketone oxime
  • MIBK-OX methyl isobutyl ketone oxime
  • TA triazine
  • the amino resin examples include melamine resin, guanamine resin, sulfoamide resin, urea resin, aniline resin and the like. Especially, a melamine resin is preferable from the point that a cure rate is quick. These resins have a reactive group such as a hydroxymethyl group bonded to a nitrogen atom of an amino group or an alkyl etherified hydroxymethyl group. Specific examples of melamine resins include alkyl etherified melamine resins and the like. Especially, as a melamine resin, it is more preferable to consist of methylol melamine or its partial condensate by which the hydroxyl group was substituted by at least one of the methoxy group and the butoxy group.
  • the content of the curing agent is preferably 1 to 40 parts by mass, and more preferably 3 to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the fluoropolymer in the present invention. If content of a hardening
  • curing agent may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
  • the coating composition of the present invention may contain a pigment.
  • the pigment is preferably at least one pigment selected from the group consisting of rust preventive pigments, colored pigments and extender pigments.
  • the rust preventive pigment is a pigment for preventing corrosion and alteration of the base material to which the coating composition is applied.
  • Lead-free rust preventive pigments are preferred because of their low environmental impact. Examples of lead-free rust preventive pigments include cyanamide zinc, zinc oxide, zinc phosphate, calcium magnesium phosphate, zinc molybdate, barium borate, and calcium cyanamide zinc.
  • the color pigment is a pigment for coloring the coating film.
  • the color pigment include titanium oxide, carbon black, iron oxide, moazo yellow, phthalocyanine blue, phthalocyanine green, and quinacridone red.
  • titanium oxide is preferably titanium oxide in which the pigment surface has been subjected to treatment for suppressing photocatalytic action. D918 (trade name, manufactured by Sakai Chemical Co., Ltd.), PFC 105 (product) Name, manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd.) is particularly preferable.
  • the extender pigment is a pigment for improving the hardness of the coating film and increasing the thickness. Examples of extender pigments include talc, barium sulfate, mica, and calcium carbonate. As the pigment component, titanium oxide is particularly preferable in terms of excellent weather resistance.
  • the content of the pigment is usually 5 to 250% by mass with respect to the total content of the fluorine-containing polymer and the (meth) acrylate polymer. , More than 30 mass% and 100 mass% or less is particularly preferable. If the pigment content is equal to or higher than the lower limit value, the pigment function (coating color, rust prevention, hardness, etc.) can be easily obtained. The occurrence of cracks in the coating film) and hardness (abrasion resistance due to raindrop collision, etc.) are likely to be improved.
  • the coating composition of the present invention may contain a curing catalyst for the purpose of promoting the crosslinking reaction.
  • a curing catalyst for the purpose of promoting the crosslinking reaction.
  • the curing catalyst accelerates the curing reaction of the fluoropolymer and enhances the chemical performance and physical performance of the coating film.
  • the coating composition of the present invention may contain an organic solvent or an aqueous medium.
  • the organic solvent and the aqueous medium are used to improve the coating property of the coating composition.
  • the composition is cured. Let it be a cured film.
  • the removal of the organic solvent and the aqueous medium is usually performed by evaporative removal by heating. This evaporative removal may be performed in a separate process from the curing of the composition, and the evaporative removal and curing are continuously performed in the heat curing process of the composition. Can also be done.
  • the coating composition of the present invention may be a powder coating composition that is a coating composition that does not contain an organic solvent or an aqueous medium.
  • organic solvent examples include aromatic hydrocarbons such as xylene and toluene, ketones such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and cyclohexanone, acetate esters such as butyl acetate and amyl acetate, propylene glycol alkyl ethers such as propylene glycol monomethyl ether, and the like. Is mentioned.
  • the content of the organic solvent in the coating composition containing the organic solvent is preferably 5 to 55% by mass, more preferably 15 to 50% by mass. If the content of the organic solvent is 5% by mass or more, the viscosity of the coating composition becomes lower and the coating operation becomes easier. If content of an organic solvent is 55 mass% or less, it will become easy to remove an organic solvent and to form a coating film.
  • One organic solvent may be used alone, or two or more organic solvents may be used in combination.
  • the aqueous medium examples include water alone or a medium containing water and a water-soluble solvent.
  • the water-soluble solvent include alcohols such as methanol and ethanol.
  • the content of the water-soluble solvent is preferably 10% by mass or less, and more preferably 5% by mass or less with respect to the total mass of the aqueous medium.
  • the coating composition of the present invention contains an aqueous medium, the content of the aqueous medium in the coating composition containing the aqueous medium is preferably 5 to 55% by mass, more preferably 15 to 50% by mass.
  • content of an aqueous medium is 5 mass% or more, the viscosity of a coating composition will become lower and an application
  • the curing catalyst is appropriately selected according to the type of the curing agent and the like.
  • the curing catalyst is preferably a tin catalyst or a zirconium catalyst.
  • the tin catalyst include tin octylate, tributyltin dilaurate, dibutyltin dilaurate, and the like.
  • Specific examples of the zirconium catalyst include zirconium chelate. Examples of commercially available zirconium catalysts include “K-KAT XC-4205” (trade name, manufactured by Enomoto Kasei Co., Ltd.).
  • the curing catalyst is preferably a blocked acid catalyst.
  • the blocked acid catalyst include amine salts of various acids such as carboxylic acid, sulfonic acid, phosphoric acid, diethanolamine salt or triethylamine salt of p-toluenesulfonic acid, diethanolamine salt or triethylamine salt of dodecylbenzenesulfonic acid, etc. And higher alkyl-substituted sulfonic acid amine salts.
  • the content of the curing catalyst is preferably 0.001 to 5.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the curing agent. If the ratio of the curing catalyst is at least the lower limit value, the catalytic effect can be sufficiently obtained. If the ratio of a curing catalyst is below an upper limit, it will be easy to suppress that a curing catalyst remains and it affects a coating film and water resistance falls.
  • One curing catalyst may be used alone, or two or more curing catalysts may be used in combination.
  • the coating composition of the present invention may contain a light stabilizer, an ultraviolet absorber, a surfactant, a silane coupling agent, a pigment dispersant, and the like.
  • the light stabilizer include hindered amine light stabilizers.
  • the ultraviolet absorber include benzophenone compounds, benzotriazole compounds, triazine compounds, cyanoacrylate compounds, and the like.
  • the coating composition contains a surfactant, the surface tension of the coating composition can be controlled, which is effective in adjusting the surface concentration of a specific component.
  • the surfactant any of a nonionic surfactant, a cationic surfactant, and an anionic surfactant may be used.
  • the coating composition contains a silane coupling agent, it is easy to form a coating film with good adhesion to the substrate.
  • the silane coupling agent include a silane coupling agent having at least one functional group selected from the group consisting of an epoxy group, a vinyl group, an amino group, a (meth) acryloyl group, a styryl group, a mercapto group, and an isocyanate group.
  • a silane coupling agent having an epoxy group is preferred.
  • the pigment dispersant examples include an anionic compound, a cationic compound, a nonionic compound, and a polymer compound having a molecular weight of several thousands to several tens of thousands.
  • the color floating property and color separation property of cyanine blue and carbon black are included.
  • a compound having at least one selected from the group consisting of sulfate groups, sulfonate groups, phosphate groups and fatty acid amine bases is preferred.
  • the coating composition of the present invention is preferably produced by mixing a fluorine-containing polymer, a (meth) acrylate polymer, and a curing agent and, if necessary, mixing the above-described components other than these.
  • the order of mixing each component is not particularly limited. Examples of the mixing method include a method of mixing using a ball mill, a paint shaker, a sand mill, a jet mill, a rocking mill, an attritor, a triple roll, a kneader.
  • the coated body of the present invention is a coated body having a coating film formed from the coating composition of the present invention on the surface of a substrate.
  • the coating composition of the present invention may be a coating composition in which a fluorine-containing polymer, a (meth) acrylate polymer, and a curing agent are dissolved or dispersed in an organic solvent or an aqueous medium depending on the substrate and environment to be used. It may be a powder coating composition that does not contain an organic solvent and an aqueous medium.
  • the base material which consists of heat-resistant materials, such as a metal material and inorganic materials other than a metal, is preferable. Examples of the metal material include iron, iron alloy, aluminum, and aluminum alloy.
  • the surface of the substrate made of a metal material may be subjected to a surface treatment such as plating.
  • inorganic materials other than metal include building materials produced by high heat treatment of non-metallic raw materials such as clay, silica sand, and limestone. More specifically, glass plates, tiles, bricks, glass fiber reinforced cement plates Asbestos cement board, wood chip cement board, cement calcium silicate board, gypsum slag board and the like.
  • an architectural exterior member is preferable.
  • the thickness of the coating film is usually 10 to 100 ⁇ m, preferably 20 to 60 ⁇ m.
  • the film thickness of the coating film is equal to or greater than the lower limit value, the transparency of the coating film can be suppressed, and if the film thickness of the coating film is equal to or less than the upper limit value, it is possible to suppress a decrease in workability such as cracking of the coating film. is there. Such an effect is particularly prominent in an embodiment in which the coating composition of the present invention contains a pigment as another component.
  • an undercoat layer and an intermediate coat layer may be included between the surface of the substrate and the coating film formed from the above-described coating composition.
  • the undercoat layer include epoxy paints, acrylic paints, polyester paints and the like from the viewpoint of adhesion to the base material and base material protection.
  • the intermediate layer includes adhesion between the undercoat layer and the topcoat layer, relaxation of the shrinkage stress between the undercoat layer and the topcoat layer, dispersibility of pigments and pigments for producing a color, UV light passing through the topcoat layer From the viewpoint of weather resistance, acrylic paints, polyvinylidene fluoride paints, silicone paints, acrylic silicone paints and the like can be mentioned.
  • the building exterior material preferably has an undercoat layer of an epoxy paint, an intermediate coat layer of an acrylic paint, and a coating film formed from the paint composition of the present invention.
  • the coated body can be produced by applying the coating composition to the surface of the substrate and then curing the formed coating layer to form a coating film.
  • the coating composition may be applied directly to the surface of the substrate, or may be applied after applying a known surface treatment (undercoating, intermediate coating, ground treatment, etc.) to the surface of the substrate.
  • Examples of the method for applying the coating composition include a method using a coating apparatus such as a brush, a roller, dipping, spraying, a roll coater, a die coater, an applicator, a spin coater, and an electrostatic coating machine.
  • the curing temperature is preferably from room temperature to 250 ° C, more preferably from 50 to 200 ° C. When the coating composition contains a volatile component such as an organic solvent, it is removed before the heating.
  • Examples of the heating method for heating the coating layer include a method using a sealed curing furnace, a tunnel furnace capable of continuous curing, and the like.
  • As the heating source hot air circulation, infrared heating, high-frequency heating or the like can be adopted.
  • the heating method is preferably a tunnel furnace from the viewpoint of continuous productivity.
  • the heat source is preferably hot air circulation or infrared heating from the viewpoint that the heat conduction is uniform and a uniform coating film is easily obtained.
  • the reaction was stopped by cooling the reactor with water. After cooling the reaction solution to room temperature, unreacted monomers were purged, and the resulting reaction solution was filtered through diatomaceous earth to remove solids. Next, a part of xylene and ethanol were removed by distillation under reduced pressure to obtain a xylene solution of a fluoropolymer 1 containing a hydroxyl group (nonvolatile content 60%, Mn 15000). Further, the xylene solution of fluoropolymer 1 was dried, and the hydroxyl value and Tg of fluoropolymer 1 were measured. As a result, the hydroxyl value was 52.0 mgKOH / g and Tg was 35 ° C.
  • Example 2 Into a 500 ml four-necked flask equipped with a thermometer, a reflux condenser, a stirrer, and a dropping funnel, 160 parts by mass of xylene was charged and heated to 80 ° C. while stirring. Next, at a temperature of 80 ° C., 23.9 parts by mass of hydroxyethyl methacrylate (hereinafter also referred to as HEMA), 36.7 parts by mass of methyl methacrylate (hereinafter also referred to as MMA), n-butyl methacrylate (hereinafter also referred to as n-BMA).
  • HEMA hydroxyethyl methacrylate
  • MMA methyl methacrylate
  • n-BMA n-butyl methacrylate
  • the xylene solution of the methacrylate polymer 1 was dried, and the hydroxyl value and Tg of the methacrylate polymer 1 were measured.
  • the hydroxyl value was 51.8 mgKOH / g and Tg was 36.5 ° C.
  • 1 H-NMR analysis confirmed that the methacrylate polymer 1 contains 12 mol%, 24 mol%, and 64 mol% in this order of units based on HEMA, units based on MMA, and units based on n-BMA. did.
  • Example 3 Into a 500 ml four-necked flask equipped with a thermometer, a reflux condenser, a stirrer, and a dropping funnel, 160 parts by mass of xylene was charged and heated to 80 ° C. while stirring. Next, at a temperature of 80 ° C., 20.6 parts by mass of HEMA, 96.0 parts by mass of ethyl methacrylate (hereinafter also referred to as EMA), 83.4 parts by mass of i-butyl methacrylate (hereinafter also referred to as i-BMA), initiator 8 parts by mass and xylene 32 parts by mass were mixed in advance and dropped at a constant rate with a dropping funnel over 2 hours.
  • HEMA ethyl methacrylate
  • i-BMA i-butyl methacrylate
  • the temperature of 100 ° C. was maintained for 5 hours, and then the obtained reaction solution was filtered through diatomaceous earth to obtain a xylene solution of methacrylate polymer 2 containing a hydroxyl group (nonvolatile content: 50%, Mn 19000). . Further, the xylene solution of the methacrylate polymer 2 was dried, and the hydroxyl value and Tg of the methacrylate polymer 2 were measured. As a result, the hydroxyl value was 43.2 mgKOH / g and Tg was 56.7 ° C.
  • Example 4 In a 500 ml four-necked flask equipped with a thermometer, a reflux condenser, a stirrer, and a dropping funnel, 160 parts by mass of xylene was charged and heated with stirring to 80 ° C. Next, at a temperature of 80 ° C., 14.3 parts by mass of HEMA, 179.3 parts by mass of i-BMA, 8 parts by mass of initiator, and 32 parts by mass of xylene were mixed in advance at a constant speed using a dropping funnel over 2 hours. It was dripped. After completion of the dropwise addition, the temperature of 100 ° C.
  • Example 5 In a 500 ml four-necked flask equipped with a thermometer, a reflux condenser, a stirrer, and a dropping funnel, 160 parts by mass of xylene was charged and heated with stirring to 80 ° C. Next, at a temperature of 80 ° C., 24.0 parts by mass of HEMA, 38.4 parts by mass of MMA, 137.6 parts by mass of t-butyl methacrylate (hereinafter also referred to as t-BMA), 6 parts by mass of initiator, and 34 parts by mass of xylene What was previously mixed uniformly was dropped at a constant speed with a dropping funnel over 2 hours. After completion of the dropwise addition, the temperature of 90 ° C.
  • the solid content concentration was determined by measuring the heating residue according to JIS K 5601-1-2 (established in 2009).
  • the number average molecular weight (Mn) was measured by GPC (manufactured by Tosoh Corporation, HLC-8220). Tetrahydrofuran was used as a developing solvent, and polystyrene was used as a standard substance.
  • the glass transition temperature (Tg) was measured using a thermal analyzer DSC (manufactured by Seiko Instruments Inc.) under a nitrogen atmosphere under a temperature increase rate of 10 ° C./min.
  • the structures of the methacrylate polymers 1 to 4 produced in Examples 2 to 5 are summarized in the following table.
  • first unit refers to the first unit of the unit b2
  • second unit refers to the second unit of the unit b2. Specific units are indicated by abbreviations of monomers.
  • Mn difference refers to the absolute value of the difference between Mn (15000) of the fluoropolymer and Mn of the methacrylate polymers 1 to 4.
  • ⁇ Manufacture of coating composition In the production of the coating composition, a titanium oxide pigment (manufactured by Sakai Chemical Co., Ltd., trade name “D-918”), a curing agent (HDI isocyanurate body, Nippon Polyurethane Co., Ltd., trade name “Coronate HX”), A curing catalyst (a solution of dibutyltin dilaurate diluted 4 to 10 times with xylene) was further used.
  • a titanium oxide pigment manufactured by Sakai Chemical Co., Ltd., trade name “D-918”
  • a curing agent HDI isocyanurate body, Nippon Polyurethane Co., Ltd., trade name “Coronate HX”
  • a curing catalyst a solution of dibutyltin dilaurate diluted 4 to 10 times with xylene was further used.
  • Example 6 To 50.1 g of xylene solution of fluoropolymer 1 (nonvolatile content 60%) and 30.1 g of methacrylate polymer 1 (nonvolatile content 50%), add 200 g of titanium oxide pigment, 105.7 g of xylene, and 105.7 g of butyl acetate. Further, 369 g of glass beads having a diameter of 1 mm were added, and the mixture was stirred with a paint shaker for 2 hours. After stirring, filtration was performed to remove the glass beads to obtain a pigment composition.
  • Example 7 To 58.5 g of xylene solution of fluoropolymer 1 (nonvolatile content 60%) and 36.1 g of methacrylate polymer 2 (nonvolatile content 50%), add 200 g of titanium oxide pigment, 102.7 g of xylene, and 102.7 g of butyl acetate. Further, 369 g of glass beads having a diameter of 1 mm were added, and the mixture was stirred with a paint shaker for 2 hours. After stirring, filtration was performed to remove the glass beads to obtain a pigment composition.
  • Example 8 To 55.9 g of xylene solution of fluoropolymer 1 (nonvolatile content 60%) and 25.9 g of methacrylate polymer 3 (nonvolatile content 50%), add 200 g of titanium oxide pigment, 107.8 g of xylene, and 107.8 g of butyl acetate. Further, 369 g of glass beads having a diameter of 1 mm were added, and the mixture was stirred with a paint shaker for 2 hours. After stirring, filtration was performed to remove the glass beads to obtain a pigment composition.
  • Example 9 To 58.5 g of a xylene solution of fluoropolymer 1 (nonvolatile content 60%) and 30.1 g of acrylic resin 4 (nonvolatile content 50%), 200 g of titanium oxide pigment, 105.7 g of xylene, and 105.7 g of butyl acetate were added. Further, 369 g of glass beads having a diameter of 1 mm were added, and the mixture was stirred for 2 hours with a paint shaker. After stirring, filtration was performed to remove the glass beads to obtain a pigment composition.
  • the coating composition I to IV is applied to the surface of the chromate-treated aluminum plate so that the film thickness of the coating film after drying is 40 ⁇ m, and the coating film is cured in a constant temperature room at 25 ° C. for one week. Formed to obtain a test plate with a coating film, respectively. About each test plate with a coating film, the workability of a coating film and the weather resistance test of a process part coating film were done.
  • the coating composition is the same as the coating composition I except that the content of the titanium oxide pigment in the coating composition I (the content of the titanium oxide pigment is 33% by mass relative to the total mass of the fluoropolymer and the methacrylate polymer) is changed.
  • Composition I-1 content of the titanium oxide pigment 110 mass%)
  • coating composition I-2 content of the titanium oxide pigment 10 mass%) were prepared.
  • the coated plate of the coating composition I-2 had an evaluation result equivalent to that of the coating composition I, but was inferior in the effect of pigment blending (coloring effect of the coating film).
  • the coating composition I was applied so that the film thickness of the coating film after drying was 15 ⁇ m, 45 ⁇ m, and 75 ⁇ m, respectively, to obtain coated plates having different film thicknesses obtained from the coating composition I.
  • the coated plate having a film thickness of 75 ⁇ m had lower workability compared to that having a film thickness of 45 ⁇ m, and was equivalent to that of the coating composition II.
  • the coated plate with a film thickness of 15 ⁇ m had an evaluation result equivalent to that with a film thickness of 45 ⁇ m, but was inferior in the effect of pigment blending (coloring effect of the coating film).
  • the coating compositions (I, II) of the examples, particularly the coating composition (I), were excellent in the processability of the coating film. Moreover, it was confirmed by the accelerated test and the actual exposure test that the weather resistance is excellent. Furthermore, in the coating composition I, it was confirmed that a coating film having further excellent workability can be formed by controlling the blending amount of the pigment or the film thickness of the coating film to be formed.
  • the entire contents of the specification, claims and abstract of Japanese Patent Application No. 2015-235574 filed on Dec. 2, 2015 are incorporated herein as the disclosure of the specification of the present invention. It is.

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Abstract

加工性および耐候性に優れた硬化塗膜を形成可能な塗料用組成物、および該塗料用組成物から形成された硬化塗膜を有する塗装体を提供する。 本発明の塗料組成物は、水酸基価が5~100mgKOH/gである水酸基を有する含フッ素重合体と、ガラス転移温度が15~70℃である、水酸基を有する(メタ)アクリレート系重合体と、イソシアネート系硬化剤、ブロック化イソシアネート系硬化剤およびアミノ樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種の硬化剤と、を含有する塗料組成物であって、前記含フッ素重合体の数平均分子量と前記(メタ)アクリレート系重合体の数平均分子量との差の絶対値が5000以内である。

Description

塗料組成物および塗装体
 本発明は、塗料組成物および塗装体に関する。
 フッ素樹脂塗料は、塗膜の耐候性に優れ、メンテナンスフリーの要求が高い、屋根材、壁材、ガラス開口部材などの建築外装材として利用されている。
 たとえば、フッ素樹脂塗料を塗装した金属板は、フッ素樹脂塗膜の持つ物理的、化学的特性、すなわち、耐候性、耐薬品性、耐汚染性などに優れるため、屋根や壁などの建築外装部材として普及している。フッ素樹脂塗料が塗装された金属板には、成形加工時の加工性の観点から、一般的にポリフッ化ビニリデンを主原料とする熱可塑型フッ素樹脂塗料が使用される。
 一方、熱硬化型フッ素樹脂塗料は、熱可塑型フッ素樹脂塗料よりも塗膜の強度、耐薬品性、耐熱性という点では優れているが、加工部の割れやひびなどによって、基材に錆や塗膜の剥離が発生しやすいため、厳しい加工性が要求されない用途で使用されていた。このような問題に対して、特許文献1、2では、塗膜の加工性、基材との密着性を向上すべく、熱硬化性フッ素樹脂に熱硬化性型(メタ)アクリレート系重合体をブレンドした熱硬化型フッ素樹脂塗料が開示されている。
特開平9-87575号公報 特開2015-875号公報
 しかしながら、熱硬化性フッ素樹脂である水酸基含有含フッ素重合体と水酸基含有(メタ)アクリレート系重合体は相溶性が悪く、混合後の塗料が外見上均一になっていても、得られる硬化塗膜は、含フッ素重合体の硬化部分と(メタ)アクリレート系重合体の硬化部分との海島構造を取る場合があり、その結果、(メタ)アクリレート系重合体の硬化部分の経時的な紫外線劣化が目立ちやすいという問題があった。また、施工後経時的に割れが発生するという問題があった。
 また、加工性についても、充分満足できるレベルになく、塗装板の施工中に加工部に割れが発生する問題があった。
 本発明の課題は、かかる課題に鑑みてなされたものであって、加工性および耐候性に優れた硬化塗膜を形成可能な塗料用組成物の提供である。
 本発明は、以下の[1]~[12]に記載の構成を有する。
 [1]水酸基価が5~100mgKOH/gである水酸基を有する含フッ素重合体と、ガラス転移温度が15~70℃である、水酸基を有する(メタ)アクリレート系重合体と、イソシアネート系硬化剤、ブロック化イソシアネート系硬化剤およびアミノ樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種の硬化剤と、を含有する塗料組成物であって、前記含フッ素重合体の数平均分子量と前記(メタ)アクリレート系重合体の数平均分子量との差の絶対値が5000以内である、塗料組成物。
 [2]前記(メタ)アクリレート系重合体の水酸基価が20~80mgKOH/gである、[1]の塗料組成物。
 [3]前記含フッ素重合体のガラス転移温度と前記(メタ)アクリレート系重合体のガラス転移温度との差の絶対値が30℃以内である、[1]または[2]の塗料組成物。
 [4]前記(メタ)アクリレート系重合体が、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートに基づく単位と、架橋性基を有さない(メタ)アクリレートに基づく単位とを有し、単量体に基づく単位の全量に対するヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートに基づく単位の含有量をYモル%とし、架橋性基を有さない(メタ)アクリレートに基づく単位の含有量をZモル%とした場合にY/Z(モル比)が1/99~30/70の範囲にある、重合体である、[1]~[3]のいずれかの塗料組成物。
 [5]前記架橋性基を有さない(メタ)アクリレートが、炭素数6以下のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートである、[4]の塗料組成物。
 [6]前記架橋性基を有さない(メタ)アクリレートに基づく単位が、メチル(メタ)アクリレートおよびエチル(メタ)アクリレートから選択される少なくとも1種のアルキル(メタ)アクリレートに基づく第1の単位と、n-ブチル(メタ)アクリレート、i-ブチル(メタ)アクリレートおよびt-ブチル(メタ)アクリレートから選択される少なくとも1種のアルキル(メタ)アクリレートに基づく第2の単位との組合せからなり、単量体に基づく単位の全量に対する前記第1の単位の含有量をZモル%とし、前記第2の単位の含有量をZモル%とした場合にZ/Z(モル比)が5/99~70/30の範囲にある、[4]の塗料組成物。
 [7]前記アルキル(メタ)アクリレートがアルキルメタクリレートである、[5]または[6]の塗料組成物。
 [8]前記(メタ)アクリレート系重合体のガラス転移温度が15~40℃である、[1]~[7]のいずれかの塗料組成物。
 [9]さらに、顔料成分を含有し、前記顔料成分の含有量が、前記含フッ素重合体と前記(メタ)アクリレート系重合体の総含有量に対して、30質量超100質量%以下である、[1]~[8]のいずれかの塗料組成物。
 [10]前記[1]~[9]のいずれかの塗料組成物から形成された硬化塗膜を有する塗装体。
 [11]前記塗装体の基材が建築外装部材である、[10]の塗装体。
 [12]前記硬化塗膜の膜厚が20~60μmである、[10]または[11]の塗装体。
 本発明の塗料組成物によれば、加工性に優れた硬化塗膜を形成できる。すなわち、上記硬化塗膜は追従性に優れることから、上記硬化塗膜を有する基材が曲げ加工等の成形がなされた場合、その成形直後において、硬化塗膜の加工部に割れが生じることを抑制できる。
 また、本発明の塗料組成物によれば、耐候性に優れた硬化塗膜が得られるため、長期間屋外で使用した場合にも加工部に割れが発生しない。
 以下、本発明の塗料組成物、および塗装体について詳述する。
 本明細書において、「単量体に基づく単位」とは、単量体1分子が重合することで直接形成される原子団と、該原子団の一部を化学変換することで得られる原子団との総称である。なお、単量体に基づく単位は、以下、単に「単位」ともいう。
 本明細書において、「(メタ)アクリレート」とは「アクリレート」と「メタクリレート」の総称であり、「(メタ)アクリレート系重合体」とは、(メタ)アクリレートに基づく単位を含む重合体であり、本発明における含フッ素重合体とは異なる重合体である。
 本明細書において、重合体の数平均分子量は、ポリスチレンを標準物質としてゲルパーミエーションクロマトグラフィーで測定される数平均分子量である。なお、数平均分子量は、単に「Mn」ともいう。
 本明細書において、重合体のガラス転移温度は、JIS K 6240:2011の方法で測定したガラス転移点温度である。なお、ガラス転移温度は、単に「Tg」ともいう。
 以下、本発明の塗料組成物の各成分について詳述する。
 本発明における含フッ素重合体の水酸基価は、5~100mgKOH/gであり、7~95mgKOH/gが好ましく、9~90mgKOH/gがより好ましい。含フッ素重合体の水酸基価が5mgKOH/g以上であれば、硬化剤と反応し、強靭な硬化塗膜が得られる。また、含フッ素重合体の水酸基価が上限値である100mg/g以下であれば、硬化塗膜の柔軟性や基材への密着性が良好となる。
 なお、以下、硬化塗膜を単に「塗膜」ともいう。
 含フッ素重合体のMnは、3000~500000が好ましく、5000~300000がより好ましく、10000~100000が特に好ましい。
 含フッ素重合体のTgは、5~100℃が好ましく、10~80℃がより好ましく、15~60℃が特に好ましい。Tgが5℃以上であれば、基材への密着性が良好となり、Tgが100℃以下であれば、塗膜の耐熱性が良好となる。
 含フッ素重合体は、水酸基を有する単位を含むことが好ましい。
 含フッ素重合体は、塗膜の耐候性と基材への密着性の点から、下記単位(1)~(3)を含む含フッ素重合体が好ましい。
 単位(1):フルオロオレフィンに基づく単位。
 単位(2):水酸基を有する単量体に基づく単位。
 単位(3):フッ素原子および水酸基のいずれも有しない単量体に基づく単位。
 フルオロオレフィンは、オレフィンの水素原子の1個以上がフッ素原子で置換された化合物である。
 フルオロオレフィンの炭素数は、2~8が好ましく、2~6がより好ましい。
 フルオロオレフィンにおけるフッ素原子の数(以下、「フッ素置換数」という。)は、2以上が好ましく、3~4がより好ましい。フッ素置換数が2以上であれば、形成される塗膜の耐候性が向上する。フルオロオレフィンにおいては、フッ素原子で置換されていない水素原子の1個以上が塩素原子で置換されていてもよい。
 フルオロオレフィンとしては、CF=CF、CF=CFCl、CF=CHF、CH=CF、CF=CFCF、CF=CHCF等が挙げられ、塗膜の耐候性の点から、CF=CF、またはCF=CFClが好ましく、CF=CFClがより好ましい。
 単位(1)は、1種であってもよく、2種以上であってもよい。単位(1)としては、フルオロオレフィンを重合することで直接形成される構成単位が好ましい。
 水酸基を有する単量体としては、ヒドロキシアルキルビニルエーテル、ポリアルキレングリコールモノビニルエーテル、ヒドロキシアルキルアリルエーテル、ヒドロキシアルキルビニルエステル、ポリアルキレングリコールモノアリルエーテル、ポリアルキレングリコールモノビニルエステル、ヒドロキシアルキルイソプロペニルエーテル、ヒドロキシシクロアルキルビニルエーテル、ヒドロキシアルキル置換シクロアルキルビニルエーテル、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート等が挙げられる。ヒドロキシアルキル基としては、炭素数6以下のヒドロキシアルキル基が好ましく、ポリアルキレングリコールとしてはオキシアルキレン基の繰り返し単位の数が2~6であって、該オキシアルキレン基の炭素数が2または3であるポリアルキレングリコールが好ましい。また、水酸基を有する単量体は2以上の水酸基を有する単量体であってもよい。
 水酸基を有する単量体の具体例としては、下記の単量体が挙げられる。
 ヒドロキシアルキルビニルエーテル:2-ヒドロキシエチルビニルエーテル、3-ヒドロキシプロピルビニルエーテル、2-ヒドロキシプロピルビニルエーテル、2-ヒドロキシ-2-メチルプロピルビニルエーテル、4-ヒドロキシブチルビニルエーテル、4-ヒドロキシ-2-メチルブチルビニルエーテル、5-ヒドロキシペンチルビニルエーテル、6-ヒドロキシヘキシルビニルエーテル。
 ポリアルキレングリコールモノビニルエーテル:ジエチレングリコールモノビニルエーテル、トリエチレングリコールモノビニルエーテル、テトラエチレングリコールモノビニルエーテル。
 ヒドロキシアルキルアリルエーテル:2-ヒドロキシエチルアリルエーテル、4-ヒドロキシブチルアリルエーテル、グリセロールモノアリルエーテル。
 ヒドロキシアルキルビニルエステル、その他の単量体:2-ヒドロキシエチルビニルエステル、4-ヒドロキシブチルビニルエステル、ヒドロキシエチルアリルエステル、ヒドロキシブチルアリルエステル、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート。
 水酸基を有する単量体は、入手が容易な点から、ヒドロキシアルキルビニルエーテルが好ましく、2-ヒドロキシエチルビニルエーテル、3-ヒドロキシプロピルビニルエーテルおよび4-ヒドロキシブチルビニルエーテルがより好ましく、2-ヒドロキシエチルビニルエーテルおよび4-ヒドロキシブチルビニルエーテルがさらに好ましい。
 単位(2)は、1種であってもよく、2種以上であってもよい。単位(2)としては、水酸基を有する単量体を重合することで直接形成される単位が好ましい。
 単位(3)は、フッ素原子および水酸基を有しない単量体に基づく単位である。
 該単量体は、水酸基に加えて、カルボキシ基、エポキシ基、オキセタン基およびアルコキシシリル基等の架橋性基を有さないことが好ましい。
 該単量体としては、フッ素原子および水酸基のいずれも有しない、ビニルエーテル、アリルエーテル、イソプロペニルエーテル、カルボン酸ビニルエステル、カルボン酸アリルエステル、カルボン酸イソプロペニルエステル、メタリルエーテル、カルボン酸メタリルエステル、α-オレフィン、および(メタ)アクリレート等が挙げられる。
 フッ素原子および水酸基を有しない単量体としては、フルオロオレフィンとの共重合性に優れる点から、フッ素原子および水酸基を有しない、アルキルビニルエーテル、シクロアルキルビニルエーテル、カルボン酸ビニルエステル、アルキルアリルエーテルおよびカルボン酸アリルエステルが好ましく、炭素数1~10の直鎖状、分岐状または脂環状のアルキル基を有するアルキルビニルエーテルおよび炭素数12以下の分岐を有していてもよい飽和脂肪酸の誘導体であるカルボン酸ビニルエステルがより好ましい。
 単位(3)は、1種であってもよく、2種以上であってもよい。
 該フッ素原子および水酸基を有しない単量体の具体例としては、以下の単量体が挙げられる。
 エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、エチルアリルエーテル、シクロヘキシルアリルエーテル、メチルイソプロペニルエーテル、ベオバー10(商品名、炭素数10の分岐状脂肪酸の誘導体である飽和脂肪酸ビニルエステル、シェルケミカルズジャパン株式会社製)、酪酸ビニル、酢酸ビニル、ピバリン酸ビニル、バーサチック酸ビニル、プロピオン酸アリル、酢酸アリル、エチレン、プロピレン、イソブチレン、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート。
 本発明における含フッ素重合体中の全構成単位に対する単位(1)の含有量は、20~80モル%が好ましく、30~70モル%がより好ましい。単位(1)の含有量が下限値以上であれば、優れた耐候性が得られやすい。単位(1)の含有量が上限値以下であれば、基材への密着性が確保できる。
 含フッ素重合体中の全構成単位に対する単位(2)の含有量は、0.5~60モル%が好ましく、1~50モル%がより好ましい。単位(2)の含有量が下限値以上であれば、硬化剤と反応しやすく、強靭な塗膜が得られる。単位(2)の含有量が上限値以下であれば、塗膜の耐水性が低下しにくい。
 含フッ素重合体中の全単位に対する単位(3)の含有量は、0.5~60モル%が好ましく、1~50モル%がより好ましい。単位(3)の含有量が下限値以上であれば、塗膜の柔軟性や基材への密着性が良好となる。単位(3)の含有量が上限値以下であれば、塗膜の耐候性への影響が少ない。
 含フッ素重合体は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
 含フッ素重合体の製造方法としては、フルオロオレフィン、水酸基を有する単量体、およびフッ素原子および水酸基を有しない単量体を含む単量体混合物を共重合させる方法が好ましい。
 重合方法は、ラジカル重合開始剤の作用によるラジカル重合法が採用できる。重合形態としては、溶液重合、懸濁重合、乳化重合等を採用できる。重合における反応温度は通常、0~130℃であり、反応時間は通常、1~50時間である。
 重合における重合溶媒の具体例としては、イオン交換水;エタノール、ブタノール、プロパノール等のアルコール;n-へキサン、n-ヘプタン等の飽和炭化水素;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素;メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン;酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステルが挙げられる。
 ラジカル重合開始剤の具体例としては、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ-n-プロピルパーオキシジカーボネート等のパーオキシジカーボネート;t-ヘキシルパーオキシピバレート、t-ブチルパーオキシピバレート等のパーオキシエステル;シクロヘキサノンパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド等のケトンパーオキサイド;1,1-ビス(t-ヘキシルパーオキシ)シクロへキサン、1,1-ビス(t-ブチルパーオキシ)シクロへキサン等のパーオキシケタール;t-ヘキシルパーオキシ-n-ブチルカーボネート、t-ブチルパーオキシ-n-プロピルカーボネート等のパーオキシカーボネートエステル;イソブチリルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド等のジアシルパーオキサイド;ジクミルパーオキサイド、ジ-t-ブチルパーオキサイド等のジアルキルパーオキサイド等が挙げられる。
 乳化重合を採用する場合には、水中、かつアニオン系乳化剤、およびノニオン系乳化剤の存在下、水溶性過酸化物、過硫酸塩、水溶性アゾ化合物等の重合開始剤の作用により重合できる。また、重合反応中には微量の塩酸またはフッ酸が生成する場合があるため、重合時に緩衝液をあらかじめ添加することが好ましい。
 本発明の塗料組成物中、含フッ素重合体の含有量は、塗料組成物の固形分に対して、10~80質量%が好ましく、20~70質量%がより好ましい。含フッ素重合体の含有量が10質量%以上であれば、塗膜の耐候性が低下しにくい。含フッ素重合体の含有量が80質量%以下であれば、塗装に最適な粘度に設計しやすい。
 なお、塗料組成物の固形分とは、後述の有機溶媒や水性媒体等の、塗料組成物を硬化させる前に除去される成分を除いた組成物をいう。
 本発明における水酸基を有する(メタ)アクリレート系重合体(以下、単に「(メタ)アクリレート系重合体」ともいう。)は、Tgが15~70℃である。Tgが15℃以上であるため、塗膜の硬度が高くなり、充分な耐候性を有する。そのため、長期間屋外で使用した場合においても加工部に割れが発生しにくい。また、Tgが70℃以下であるため、塗膜の硬度が過度に高くなることがなく、加工性に優れる。その結果、成形直後においても加工部に割れが発生しにくい。
 (メタ)アクリレート系重合体のTgの下限値は、15℃以上であり、上記効果がより発揮される点から、17℃が好ましく、20℃以上がより好ましく、22℃以上がさらに好ましい。
 (メタ)アクリレート系重合体のTgの上限値は、70℃以下であり、上記効果がより発揮される点から、67℃以下が好ましく、65℃以下がより好ましく、60℃以下がさらに好ましく、40℃以下が特に好ましい。
 本発明において、含フッ素重合体のTgと(メタ)アクリレート系重合体のTgとの差の絶対値は、30℃以内が好ましく、25℃以内がより好ましく、20℃以内がさらに好ましい。該差の絶対値が上記範囲内であれば、塗料組成物により形成される塗膜が、耐候性および加工性、熱冷サイクル性により優れる。両者の差の下限は、特に制限されないが、0℃が挙げられる。
 なお、含フッ素重合体のTgと(メタ)アクリレート系重合体のTgとを比較すると、塗膜の耐候性および加工性がより優れる点で、(メタ)アクリレート系重合体のTgが含フッ素重合体のTgより高いことが好ましい。
 本発明における(メタ)アクリレート系重合体のMnは、3000~500000が好ましく、5000~300000がより好ましく、10000~100000が特に好ましい。
 本発明において、含フッ素重合体のMnと(メタ)アクリレート系重合体のMnとの差の絶対値は、5000以内であり、4500以内が好ましく、4000以内がより好ましく、3000以内が特に好ましい。これにより、含フッ素重合体と(メタ)アクリレート系重合体との相溶性が向上する。その結果、均一な塗膜を得ることが可能になり、部材への塗膜の追従性が向上し、成形直後において、加工部に割れがより発生しにくくなる。また、塗膜の耐候性が向上し、長期間屋外で使用した場合においても加工部に割れがより発生しにくくなる。
 本発明における(メタ)アクリレート系重合体は、水酸基価が20~80mgKOH/gが好ましく、21~77mgKOH/gがより好ましく、22~75mgKOH/gがさらに好ましい。(メタ)アクリレート系重合体の水酸基価が上記範囲であると、水酸基価が上述した数値範囲の含フッ素重合体と、の相溶性が向上する。その結果、より均一な塗膜が得られ、部材への塗膜の追従性が向上し、成形直後において、加工部に割れがより発生しにくくなる。また、塗膜の耐候性が向上し、長期間屋外で使用した場合も加工部での割れの発生を抑制できる。
 本発明における(メタ)アクリレート系重合体は、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートに基づく単位(以下、単位b1とも称する。)と、架橋性基を有さない(メタ)アクリレートに基づく単位(以下、単位b2とも称する。)と、を含むことが好ましい。これにより、塗料組成物により形成される塗膜の硬度が高くなる。また、(メタ)アクリレート系重合体と含フッ素重合体との相溶性が向上し、より均一な塗膜が得られ、基材への塗膜の追従性が向上し、成形直後において、加工部に割れがより発生しにくくなる。また、塗膜の耐候性が向上し、長期間屋外で使用した場合においても加工部に割れがより発生しにくくなる。
 なお、架橋性基を有さないとは、水酸基、カルボキシ基、エポキシ基、オキセタン基、アルコキシシリル基等の架橋性基を有さないことを意味する。
 また、単位b1および単位b2を含有する(メタ)アクリレート系重合体の場合、(メタ)アクリレート系重合体の全単位に対する単位b1の含有量がYモル%、単位b2の含有量がZモル%とすると、単位b1の含有量と単位b2の含有量とのモル比(Y/Z)は、1/99~30/70の範囲が好ましく、3/97~25/75がより好ましく、5/95~20/80がさらに好ましい。これにより、塗膜の加工性およびそれによる成形直後における加工部での割れの発生と、耐候性の向上による長期間屋外で使用した場合における加工部での割れの発生とを抑制できる。
 ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートとしては、ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート等が挙げられる。前記Tg等の物性を有する重合体を得やすいことより、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートは、ヒドロキシアルキルメタクリレートが好ましく、塗膜の柔軟性が高く塗装板の加工性がより優れることより、ヒドロキシエチルメタクリレートが特に好ましい。
 架橋性基を有さない(メタ)アクリレートとしては、炭素数6以下のアルキルを有するアルキル(メタ)アクリレートが好ましい。さらに、炭素数1または2のアルキル(メタ)アクリレートと炭素数3~6のアルキル(メタ)アクリレートとが組み合わされることがより好ましい。言い換えれば、(メタ)アクリレート系重合体における単位b2としては、炭素数1または2のアルキル(メタ)アクリレートに基づく第1の単位と炭素数3~6のアルキル(メタ)アクリレートに基づく第2の単位との組合せからなることがより好ましい。
 特に、(メタ)アクリレート系重合体における単位b2としては、メチル(メタ)アクリレートおよびエチル(メタ)アクリレートから選択される少なくとも1種の(メタ)アクリレートに基づく第1の単位と、n-ブチル(メタ)アクリレート、i-ブチル(メタ)アクリレートおよびt-ブチル(メタ)アクリレートから選択される少なくとも1種の(メタ)アクリレートに基づく第2の単位との組合せからなることが好ましい。
 前記Tg等の物性を有する重合体を得やすいことより、上記各アルキル(メタ)アクリレートとしては、アルキルメタクリレートがより好ましい。
 さらに、(メタ)アクリレート系重合体の全単位に対する第1の単位をZモル%とし、第2の単位をZモル%とした場合、そのモル比(Z/Z)は、5/95~70/30が好ましく、7/93~60/40がより好ましく、10/90~50/50がさらに好ましい。これにより、溶剤溶解性、含フッ素重合体との相溶性、塗膜の耐候性、密着性、基材への追従性などがより優れる。
 塗料組成物中、(メタ)アクリレート系重合体の含有量は、塗料組成物の固形分に対して、10~90質量%が好ましく、20~80質量%がより好ましい。
 また、塗料組成物中、含フッ素重合体と(メタ)アクリレート系重合体との含有比率(含フッ素重合体の含有量(質量%))/((メタ)アクリレート系重合体の含有量(質量%)は、90/10~30/70が好ましく、85/15~35/65がより好ましく、80/20~40/60がさらに好ましい。
 本発明の塗料組成物は、イソシアネート系硬化剤、ブロック化イソシアネート系硬化剤およびアミノ樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種の硬化剤を含む。
 イソシアネート系硬化剤の具体例としては、無黄変ポリイソシアネート、無黄変ポリイソシアネート変性体が挙げられる。イソシアネート系硬化剤のイソシアネート基はブロック化されていない。
 無黄変ポリイソシアネートの具体例としては、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(HMDI)等の脂環族ポリイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)等の脂肪族ポリイソシアネート等が挙げられる。
 無黄変ポリイソシアネート変性体の具体例としては、ジイソシアネートのイソシアヌレート体、ジイソシアネートのポリオール変性体、ジイソシアネートのポリアミン変性体、ジイソシアネートのイソシアヌレート体の一部のイソシアネート基をポリオールで変性した変性体、これらの変性体の混合物等が挙げられる。
 ブロック化イソシアネート系硬化剤は、イソシアネート系硬化剤のイソシアネート基がブロック化剤でブロック化された硬化剤である。
 ブロック化剤としては、イプシロンカプロラクタム(E-CAP)、メチルエチルケトンオキシム(MEK-OX)、メチルイソブチルケトンオキシム(MIBK-OX)、ピラリジン、トリアジン(TA)等が挙げられる。
 アミノ樹脂の具体例としては、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、スルホアミド樹脂、尿素樹脂、アニリン樹脂等が挙げられる。なかでも、硬化速度が速い点から、メラミン樹脂が好ましい。これらの樹脂はアミノ基の窒素原子に結合したヒドロキシメチル基やアルキルエーテル化されたヒドロキシメチル基等の反応性基を有する。
 メラミン樹脂の具体例としては、アルキルエーテル化したアルキルエーテル化メラミン樹脂等が挙げられる。なかでも、メラミン樹脂としては、水酸基がメトキシ基およびブトキシ基の少なくとも一方で置換されたメチロールメラミンやその部分縮合物からなることがより好ましい。
 塗料組成物中、硬化剤の含有量は、本発明における含フッ素重合体100質量部に対して、1~40質量部が好ましく、3~30質量部がより好ましい。硬化剤の含有量が下限値以上であれば、充分な架橋により強靭な塗膜が得られやすい。硬化剤の含有量が上限値以下であれば、イソシアネート基と水分との反応による塗膜の発泡を抑制しやすい。
 硬化剤は、1種を単独でも、2種以上を併用してもよい。
 本発明の塗料組成物は、顔料を含有してもよい。顔料としては、防錆顔料、着色顔料および体質顔料からなる群から選ばれる少なくとも1種の顔料が好ましい。
 防錆顔料は、塗料組成物を塗布する基材の腐食や変質を防止するための顔料である。環境への負荷が少ない点から無鉛防錆顔料が好ましい。無鉛防錆顔料としては、シアナミド亜鉛、酸化亜鉛、リン酸亜鉛、リン酸カルシウムマグネシウム、モリブデン酸亜鉛、ホウ酸バリウム、シアナミド亜鉛カルシウム等が挙げられる。
 着色顔料は、塗膜を着色するための顔料である。着色顔料としては、酸化チタン、カーボンブラック、酸化鉄、モアゾイエロー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、キナクリドンレッド等が挙げられる。酸化チタンは、塗膜の耐候性をさらに向上させる目的で、顔料表面に光触媒作用を抑制するための処理が施された酸化チタンが好ましく、D918(商品名、堺化学社製)、PFC105(商品名、石原産業社製)が特に好ましい。
 体質顔料は、塗膜の硬度を向上させ、かつ、厚みを増すための顔料である。体質顔料としては、タルク、硫酸バリウム、マイカ、炭酸カルシウム等が挙げられる。
 顔料成分としては、耐候性に優れる点では、酸化チタンが特に好ましい。
 本発明の塗料組成物が顔料を含有する場合、顔料の含有量は、前記含フッ素重合体と前記(メタ)アクリレート系重合体の総含有量に対して、通常は5~250質量%であり、30質量超100質量%以下が特に好ましい。顔料の含有量が下限値以上であれば、顔料の機能(塗膜の着色、防錆、硬度等)が得られやすく、顔料の含有量が上限値以下であれば、塗膜の加工性(塗膜の割れの発生等)や硬度(雨滴の衝突等による耐擦傷性)が向上しやすい。
 本発明の塗料組成物は、架橋反応を促進する目的で硬化触媒を含有してもよい。特に、低温において短時間で硬化させる場合には、硬化触媒を含有することが好ましい。硬化触媒は、含フッ素重合体の硬化反応を促進し、塗膜の化学性能および物理性能を高める。
 本発明の塗料組成物は、有機溶媒や水性媒体を含有してもよい。有機溶媒や水性媒体は、塗料組成物の塗布性を向上させるために使用され、これらを含みかつ未硬化の組成物の塗布膜から有機溶媒や水性媒体を除去した後、組成物を硬化させて硬化した膜とする。有機溶媒や水性媒体の除去は、通常加熱による蒸発除去で行われ、この蒸発除去は、組成物の硬化と別工程で行ってもよく、組成物の加熱硬化工程において蒸発除去と硬化を連続的に行うこともできる。
 また、本発明の塗料組成物は、有機溶媒や水性媒体を含有しない塗料組成物である、粉体塗料組成物であってもよい。
 有機溶媒の具体例としては、キシレン、トルエン等の芳香族炭化水素、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン、酢酸ブチル、酢酸アミル等の酢酸エステル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のプロピレングリコールアルキルエーテル等が挙げられる。
 本発明の塗料組成物が有機溶媒を含有する場合、有機溶媒を含む塗料組成物に対する有機溶媒の含有量は、5~55質量%が好ましく、15~50質量%がより好ましい。有機溶媒の含有量が5質量%以上あれば、塗料組成物の粘度がより低くなり、塗布作業が容易になる。有機溶媒の含有量が55質量%以下であれば、有機溶媒を除去して塗膜を形成することが容易になる。
 有機溶媒は、1種を単独でも、2種以上を併用してもよい。
 水性媒体は、水のみ、または水と水溶性溶媒とを含む媒体が挙げられる。水溶性溶媒の具体例としては、メタノール、エタノール等のアルコールが挙げられる。水性媒体として水溶性溶媒を含有する場合、水溶性溶媒の含有量は、水性媒体全質量に対して10質量%以下が好ましく、5質量%以下がより好ましい。
 本発明の塗料組成物が水性媒体を含有する場合、水性媒体を含む塗料組成物に対する水性媒体の含有量は、5~55質量%が好ましく、15~50質量%がより好ましい。水性媒体の含有量が5質量%以上あれば、塗料組成物の粘度がより低くなり、塗布作業が容易になる。水性媒体の含有量が55質量%以下であれば、水性媒体を除去して塗膜を形成することが容易になる。
 硬化触媒は、硬化剤の種類等に応じて適宜選択され、硬化剤がイソシアネート系硬化剤またはブロック化イソシアネート系硬化剤である場合、硬化触媒は、錫触媒またはジルコニウム触媒が好ましい。
 錫触媒の具体例としては、オクチル酸錫、トリブチル錫ジラウレート、ジブチルチンジラウレート等が挙げられる。
 ジルコニウム触媒の具体例としては、ジルコニウムキレート等が挙げられる。ジルコニウム触媒の市販品としては、「K-KAT XC-4205」(楠本化成社製、商品名)等が挙げられる。
 硬化剤がアミノ樹脂である場合、硬化触媒は、ブロック化した酸触媒が好ましい。
 ブロック化した酸触媒としては、カルボン酸、スルホン酸、リン酸等の各種酸のアミン塩が挙げられ、p-トルエンスルホン酸のジエタノールアミン塩またはトリエチルアミン塩、ドデシルベンゼンスルホン酸のジエタノールアミン塩またはトリエチルアミン塩等の高級アルキル置換スルホン酸アミン塩が挙げられる。
 本発明の塗料組成物が硬化触媒を含有する場合、硬化触媒の含有量は、硬化剤100質量部に対して、0.001~5.0質量部が好ましい。硬化触媒の割合が下限値以上であれば、触媒効果が充分に得られやすい。硬化触媒の割合が上限値以下であれば、硬化触媒が残存して塗膜に影響し、耐水性が低下することを抑制しやすい。
 硬化触媒は、1種を単独でも、2種以上を併用してもよい。
 また、本発明の塗料組成物は、光安定剤、紫外線吸収剤、界面活性剤、シランカップリング剤、顔料分散剤等を含有してもよい。
 光安定剤としては、たとえば、ヒンダードアミン系光安定剤等が挙げられる。
 紫外線吸収剤としては、たとえば、ベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物、シアノアクリレート系化合物等が挙げられる。
 塗料組成物が界面活性剤を含有すれば、塗料組成物の表面張力を制御できるため、特定の成分の表面濃度を調整する場合に有効である。
 界面活性剤としては、ノニオン型界面活性剤、カチオン型界面活性剤、アニオン型界面活性剤のいずれでもよい。
 塗料組成物がシランカップリング剤を含有すれば、基材との密着性が良好な塗膜を形成しやすい。
 シランカップリング剤としては、エポキシ基、ビニル基、アミノ基、(メタ)アクリロイル基、スチリル基、メルカプト基およびイソシアネート基からなる群から選ばれる少なくとも1種の官能基を有するシランカップリング剤が挙げられ、エポキシ基を有するシランカップリング剤が好ましい。
 顔料分散剤としては、アニオン性化合物、カチオン性化合物、非イオン性化合物、分子量が数千~数万の高分子化合物が挙げられ、シアニンブルーとカーボンブラックとの色浮性および色分かれ性の点で、硫酸塩基、スルホン酸基、リン酸塩基および脂肪酸アミン塩基からなる群から選ばれる少なくとも1種を有する化合物が好ましい。
 本発明の塗料組成物は、含フッ素重合体、(メタ)アクリレート系重合体および硬化剤とを混合し、必要に応じて、これら以外の上述した成分を混合して製造するのが好ましい。それぞれの成分を混合順序は、特に限定されない。
 混合方法としては、ボールミル、ペイントシェーカー、サンドミル、ジェットミル、ロッキングミル、アトライター、三本ロール、ニーダー等を用いて混合する方法が挙げられる。
 本発明の塗装体は、基材の表面に、本発明の塗料組成物により形成された塗膜を有する、塗装体である。本発明の塗料組成物は、使用する基材や環境に応じ、含フッ素重合体、(メタ)アクリレート系重合体および硬化剤が有機溶媒または水性媒体に溶解または分散した塗料組成物であってもよく、有機溶媒および水性媒体を含まない粉体塗料組成物であってもよい。
 基材としては、金属材料、金属以外の無機質材料等の耐熱材料からなる基材が好ましい。金属材料としては、鉄、鉄合金、アルミニウム、アルミニウム合金等が挙げられる。金属材料からなる基板の表面はメッキ等の表面処理がなされていてもよい。
 金属以外の無機質材料としては、粘土、ケイ砂、石灰岩等の非金属原料を高熱処理して製造された建材が挙げられ、より具体的には、ガラス板、タイル、レンガ、ガラス繊維強化セメント板、石綿セメント板、木片セメント板、セメントけい酸カルシウム板、石こうスラグ板等が挙げられる。
 塗装体の基材としては、建築外装部材が好ましい。
 建築外装部材としては、窯業建材とも呼ばれる、上記金属以外の無機質材料からなる建築外装部材が好ましい。
 塗膜の膜厚は、通常は10~100μmであり、20~60μmが好ましい。塗膜の膜厚が下限値以上であれば、塗膜の透けなどを抑制でき、塗膜の膜厚が上限値以下であれば、塗膜の割れ等の加工性の低下を抑制できる効果がある。かかる効果は、本発明の塗料組成物が、他の成分として顔料を含む態様において、特に顕著に発現する。
 また、基材の表面と上述の塗料組成物により形成された塗膜の間に、下塗り層、中塗り層を含んでいてもよい。
 下塗り層としては、基材との密着性や基材保護の観点から、エポキシ系塗料、アクリル系塗料、ポリエステル系塗料等が挙げられる。
 中塗り層としては、下塗り層と上塗り層の密着性や、下塗り層と上塗り層の収縮応力の緩和、色味を出すための顔料や色素などの分散性、上塗り層を通過してくるUV光に対する耐候性の観点から、アクリル系塗料、ポリフッ化ビニリデン系塗料、シリコーン系塗料、アクリルシリコーン系塗料等が挙げられる。
 たとえば、建築外装材としては、エポキシ系塗料の下塗り層、アクリル系塗料の中塗り層、および本発明の塗料組成物により形成された塗膜を有することが好ましい。
 塗装体は、基材の表面に塗料組成物を塗布した後、形成された塗布層を硬化させて塗膜を形成することによって製造できる。
 塗料組成物は、基材の表面に直接塗布してもよく、基材の表面に公知の表面処理(下塗り、中塗り、下地処理等)を施した上に塗布してもよい。
 塗料組成物の塗布方法としては、刷毛、ローラー、ディッピング、スプレー、ロールコーター、ダイコーター、アプリケーター、スピンコーター、静電塗装機等の塗装装置を用いる方法が挙げられる。
 硬化温度は、室温~250℃が好ましく、50~200℃が好ましい。塗料組成物が有機溶媒等の揮発成分を含有する場合は、この加熱の前段で除去される。
 塗布層を加熱する場合の加熱方法としては、密封式硬化炉、連続硬化が可能なトンネル炉等を用いる方法が挙げられる。加熱源は、熱風循環、赤外線加熱、高周波加熱等を採用できる。加熱方法は、連続生産性の点から、トンネル炉が好ましい。加熱源は、熱伝道が均一で、均一な塗膜が得られやすい点から、熱風循環または赤外線加熱が好ましい。
 以下に、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されない。以下の説明では、特に説明がない限り、成分割合は「質量%」を単に「%」と示した。
<含フッ素重合体の製造>
[例1]
 内容積2500mLのステンレス製撹拌機付き耐圧反応器に、キシレンの590gと、エタノールの170gと、4-ヒドロキシブチルビニルエーテルの129gと、エチルビニルエーテルの206gと、シクロヘキシルビニルエーテルの208gと、炭酸カルシウムの11gと、パーブチルパーピバレートの3.5gとを仕込み、窒素による脱気により液中の溶存酸素を除去した。
 次に、CF=CFClの660gを導入して徐々に昇温し、温度65℃に維持しながら反応を続けた。10時間反応させた後、反応器を水冷して反応を停止した。該反応液を室温まで冷却した後、未反応モノマーをパージし、得られた反応液を珪藻土で濾過して固形物を除去した。次に、キシレンの一部とエタノールを減圧留去により除去し、水酸基を含有する含フッ素重合体1のキシレン溶液(不揮発分60%、Mn15000)を得た。また、含フッ素重合体1のキシレン溶液を乾燥し、含フッ素重合体1の水酸基価とTgを測定した結果、水酸基価52.0mgKOH/g、Tg35℃であった。
<メタクリレート系重合体の製造>
[例2]
 温度計、還流冷却器、撹拌機、滴下ロートを備えた容量500mlの4つ口フラスコに、キシレン160質量部を仕込み、撹拌しながら加熱して80℃に昇温した。次いで、80℃の温度で、ヒドロキシエチルメタクリレート(以下、HEMAとも称する)23.9質量部、メチルメタクリレート(以下、MMAとも称する)36.7質量部、n-ブチルメタクリレート(以下、n-BMAとも称する)139.4質量部、過酸化物系重合開始剤(日油(株)社製、「パーヘキシルO(商標、純度93%)」。以下、開始剤とも称する。)11質量部、キシレン29質量部を予め均一混合したものを、2時間かけて、滴下ロートにより等速滴下した。滴下終了後、100℃の温度を5時間維持した後、得られた反応液を珪藻土で濾過することで、水酸基を含有するメタクリレート重合体1のキシレン溶液(不揮発分50%、Mn13000)を得た。
 また、メタクリレート重合体1のキシレン溶液を乾燥し、メタクリレート重合体1の水酸基価とTgを測定した結果、水酸基価51.8mgKOH/g、Tg36.5℃であった。また、1H-NMR分析により、メタクリレート重合体1は、HEMAに基づく単位、MMAに基づく単位、n-BMAに基づく単位を、この順に12モル%、24モル%、64モル%含むことを確認した。
[例3]
 温度計、還流冷却器、撹拌機、滴下ロートを備えた容量500mlの4つ口フラスコに、キシレン160質量部を仕込み、撹拌しながら加熱して80℃に昇温した。次いで、80℃の温度で、HEMA20.6質量部、エチルメタクリレート(以下、EMAとも称する)96.0質量部、i-ブチルメタクリレート(以下、i-BMAとも称する)83.4質量部、開始剤8質量部、キシレン32質量部を予め均一混合したものを、2時間かけて、滴下ロートにより等速滴下した。滴下終了後、100℃の温度を5時間維持した後、得られた反応液を珪藻土で濾過することで、水酸基を含有するメタクリレート重合体2のキシレン溶液(不揮発分50%、Mn19000)を得た。
 また、メタクリレート重合体2のキシレン溶液を乾燥し、メタクリレート重合体2の水酸基価とTgを測定した結果、水酸基価43.2mgKOH/g、Tg56.7℃であった。また、1H-NMR分析により、メタクリレート重合体2は、HEMAに基づく単位、EMAに基づく単位、i-BMAに基づく単位を、この順に10モル%、53モル%、37モル%含むことを確認した。
[例4]
 温度計、還流冷却器、撹拌機、滴下ロートを備えた容量500mlの4つ口フラスコに、キシレンの160質量部を仕込み、撹拌しながら加熱して80℃に昇温した。次いで、80℃の温度で、HEMA14.3質量部、i-BMA179.3質量部、開始剤8質量部、キシレン32質量部を予め均一混合したものを、2時間かけて、滴下ロートにより等速滴下した。滴下終了後、100℃の温度を5時間維持した後、得られた反応液を珪藻土で濾過することで、水酸基を含有するメタクリレート重合体3のキシレン溶液(不揮発分50%、Mn19000)を得た。
 また、メタクリレート重合体3のキシレン溶液を乾燥し、メタクリレート重合体3の水酸基価とTgを測定した結果、水酸基価60.5mgKOH/g、Tg97.1℃であった。また、1H-NMR分析により、メタクリレート重合体3は、HEMAに基づく単位、i-BMAに基づく単位を、この順に11モル%、89モル%含むことを確認した。
[例5]
 温度計、還流冷却器、撹拌機、滴下ロートを備えた容量500mlの4つ口フラスコに、キシレンの160質量部を仕込み、撹拌しながら加熱して80℃に昇温した。次いで、80℃の温度で、HEMA24.0質量部、MMA38.4質量部、t-ブチルメタクリレート(以下、t-BMAとも称する)137.6質量部、開始剤6質量部、キシレン34質量部を予め均一混合したものを、2時間かけて、滴下ロートにより等速滴下した。滴下終了後、90℃の温度を5時間維持した後、得られた反応液を珪藻土で濾過することで、水酸基を含有するメタクリレート重合体4のキシレン溶液(不揮発分50%、Mn22000)を得た。
 また、メタクリレート重合体4のキシレン溶液を乾燥し、メタクリレート重合体4の水酸基価とTgを測定した結果、水酸基価51.8mgKOH/g、Tg99.5℃であった。また、1H-NMR分析により、メタクリレート重合体4は、HEMAに基づく単位、MMAに基づく単位、t-BMAに基づく単位を、この順に12モル%、25モル%、63モル%含むことを確認した。
 なお、固形分濃度は、JIS K 5601-1-2(2009年制定)によって加熱残分を測定して求めた。
 数平均分子量(Mn)は、GPC(東ソー社製、HLC-8220)にて測定した。展開溶媒としてテトラヒドロフラン、標準物質としてポリスチレンを用いた。
 ガラス転移温度(Tg)は、熱分析装置DSC(セイコーインスツルメント製)を使用し、窒素雰囲気下、昇温速度10℃/分の条件で測定した。
 例2~5で製造したメタクリレート重合体1~4の構成を下記表にまとめて示す。
 なお、表中の記載中、「第1の単位」は単位b2のうちの前記第1の単位をいい、「第2の単位」は単位b2のうちの前記第2の単位をいう。具体的単位は単量体の略名で示した。また、「Mn差」とは含フッ素重合体のMn(15000)とメタクリレート重合体1~4のMnとの差の絶対値をいう。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
<塗料組成物の製造>
 塗料組成物の製造においては、酸化チタン顔料(堺化学社製、商品名「D-918」)と、硬化剤(HDIのイソシアヌレート体、日本ポリウレタン社製、商品名「コロネートHX」)と、硬化触媒(ジブチルチンジラウレートをキシレンで4~10倍に希釈した溶液)とを、更に使用した。
[例6]
 含フッ素重合体1のキシレン溶液(不揮発分60%)58.5g、メタクリレート重合体1(不揮発分50%)30.1gに、酸化チタン顔料200g、キシレン105.7g、酢酸ブチル105.7gを加え、さらに、直径1mmのガラスビーズの369gを加えて、ペイントシェーカーで2時間撹拌した。撹拌後、濾過を行ってガラスビーズを取り除き、顔料組成物を得た。
 次に、該顔料組成物の100gに、含フッ素重合体1のキシレン溶液(不揮発分60%)96.5gと、メタクリレート重合体1の49.6g、キシレン18.7g、硬化剤16.5gと、硬化触媒5.4gと、をさらに加えて混合し、塗料組成物Iを得た。
[例7]
 含フッ素重合体1のキシレン溶液(不揮発分60%)58.5g、メタクリレート重合体2(不揮発分50%)36.1gに、酸化チタン顔料200g、キシレン102.7g、酢酸ブチル102.7gを加え、さらに、直径1mmのガラスビーズの369gを加えて、ペイントシェーカーで2時間撹拌した。撹拌後、濾過を行ってガラスビーズを取り除き、顔料組成物を得た。
 次に、該顔料組成物の100gに、含フッ素重合体1のキシレン溶液(不揮発分60%)96.5gと、メタクリレート重合体2の59.5g、キシレンの8.8g、硬化剤16.5gと、硬化触媒5.4gと、をさらに加えて混合し、塗料組成物IIを得た。
[例8]
 含フッ素重合体1のキシレン溶液(不揮発分60%)58.5g、メタクリレート重合体3(不揮発分50%)25.9gに、酸化チタン顔料200g、キシレン107.8g、酢酸ブチル107.8gを加え、さらに、直径1mmのガラスビーズの369gを加えて、ペイントシェーカーで2時間撹拌した。撹拌後、濾過を行ってガラスビーズを取り除き、顔料組成物を得た。
 次に、該顔料組成物の100gに、含フッ素重合体1のキシレン溶液(不揮発分60%)96.5gと、メタクリレート重合体3の42.7g、キシレン25.6g、硬化剤16.5gと、硬化触媒5.4gと、をさらに加えて混合し、塗料組成物IIIを得た。
[例9]
 含フッ素重合体1のキシレン溶液(不揮発分60%)58.5g、アクリル樹脂4(不揮発分50%)30.1gに、酸化チタン顔料200g、キシレン105.7g、酢酸ブチル105.7gを加え、さらに、直径1mmのガラスビーズの369gを加えて、ペイントシェーカーで2時間撹拌した。撹拌後、濾過を行ってガラスビーズを取り除き、顔料組成物を得た。
 次に、該顔料組成物の100gに、含フッ素重合体1のキシレン溶液(不揮発分60%)96.5gと、メタクリレート重合体4の49.6g、キシレン18.7g、硬化剤16.5gと、硬化触媒5.4gと、をさらに加えて混合し、塗料組成物IVを得た。
<塗装板の作製とその評価>
 クロメート処理したアルミニウム板の表面に、塗料組成物I~IVを、乾燥後の塗膜の膜厚が40μmとなるように塗装し、25℃の恒温室中で1週間養生させることにより塗膜を形成して、塗膜付試験板をそれぞれ得た。
 それぞれの塗膜付試験板について、塗膜の加工性、加工部塗膜の耐候性試験を行った。
[評価方法]
(加工性)
 JIS K 5600-5-1(耐屈曲性、円筒形マンドレル法)に準拠し、以下の基準に従って評価した。
 すなわち、オールグッド社製、円筒形マンドレル屈曲試験器を使用し2mmのマンドレルを使用し評価を行った。
○:塗膜の割れ及び塗膜の剥離は見られなかった。
△:試験板の端部に、塗膜の割れが若干確認された。
×:加工部の全面に、塗膜の割れ及び塗膜の剥離が確認された。
(促進耐候性試験)
 Accelerated Weathering Tester(Q-PANEL LAB PRODUCTS社製、モデル:QUV/SE)を用い、5000時間暴露後の塗膜の割れ・塗膜の剥離の有無について、以下の基準に従って評価した。
○:塗膜の割れ及び塗膜の剥離は見られなかった。
△:試験板の端部に、塗膜の割れが若干確認された。
×:加工部の全面に、塗膜の割れ及び塗膜の剥離が確認された。
(実暴露試験)
 塗膜付試験板を沖縄県那覇市の屋外に設置し、1年後の塗膜剥離の有無について、以下の基準に従って評価した。
 ○:塗膜の割れ及び塗膜の剥離は見られなかった。
 △:試験板の端部に、塗膜の割れが若干確認された。
 ×:加工部の全面に、塗膜の割れ及び塗膜の剥離が確認された。
 結果を下記表にまとめて示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
<塗装板の作製とその評価(その2)>
 塗料組成物I(含フッ素重合体とメタクリレート重合体の総質量に対する酸化チタン顔料の含有量が33質量%)における酸化チタン顔料の含有量を変更する以外は、塗料組成物Iと同様にして塗料組成物I-1(該酸化チタン顔料の含有量110質量%)と塗料組成物I-2(該酸化チタン顔料の含有量10質量%)をそれぞれ調製した。それぞれの塗料組成物から得られた塗装板を評価した結果、塗料組成物I-1のそれは、加工性と促進耐候試験に関して、塗料組成物Iのそれに劣っており、塗料組成物IIのそれと同等であった。塗料組成物I-2の塗装板は、塗料組成物Iのそれと同等の評価結果であったが、顔料配合による効果(塗膜の着色効果)に劣っていた。
<塗装板の作製とその評価(その3)>
 塗料組成物Iを、乾燥後の塗膜の膜厚が、それぞれ15μm、45μm、75μmとなる様に塗装して、塗料組成物Iから得られる膜厚の異なる塗装板を得た。それぞれの塗装板を評価した結果、膜厚75μmの塗装板は、膜厚45μmのそれに比較して、加工性が低下しており、塗料組成物IIのそれと同等であった。膜厚15μmの塗装板は、膜厚45μmのそれと同等の評価結果であったが、顔料配合による効果(塗膜の着色効果)に劣っていた。
 表2に示すように、実施例の塗料組成物(I,II)、特に塗料組成物(I)は、塗膜の加工性に優れていた。また、促進試験及び実暴露試験により、耐候性に優れていることが確認された。さらに、塗料組成物Iにおいても、顔料の配合量、または形成される塗膜の膜厚を制御すれば、より一層、加工性に優れた塗膜を形成できることが確認された。
 なお、2015年12月2日に出願された日本特許出願2015-235674号の明細書、特許請求の範囲および要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims (12)

  1.  水酸基価が5~100mgKOH/gである水酸基を有する含フッ素重合体と、ガラス転移温度が15~70℃である、水酸基を有する(メタ)アクリレート系重合体と、イソシアネート系硬化剤、ブロック化イソシアネート系硬化剤およびアミノ樹脂からなる群から選ばれる少なくとも1種の硬化剤と、を含有する塗料組成物であって、
     前記含フッ素重合体の数平均分子量と前記(メタ)アクリレート系重合体の数平均分子量との差の絶対値が5000以内である、塗料組成物。
  2.  前記(メタ)アクリレート系重合体の水酸基価が20~80mgKOH/gである、請求項1に記載の塗料組成物。
  3.  前記含フッ素重合体のガラス転移温度と前記(メタ)アクリレート系重合体のガラス転移温度との差の絶対値が30℃以内である、請求項1または2に記載の塗料組成物。
  4.  前記(メタ)アクリレート系重合体が、ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートに基づく単位と、架橋性基を有さない(メタ)アクリレートに基づく単位とを有し、
     単量体に基づく単位の全量に対するヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートに基づく単位の含有量をYモル%とし、架橋性基を有さない(メタ)アクリレートに基づく単位の含有量をZモル%とした場合にY/Z(モル比)が1/99~30/70の範囲にある、重合体である、請求項1~3のいずれか1項に記載の塗料組成物。
  5.  前記架橋性基を有さない(メタ)アクリレートが、炭素数6以下のアルキル基を有するアルキル(メタ)アクリレートである、請求項4に記載の塗料組成物。
  6.  前記架橋性基を有さない(メタ)アクリレートに基づく単位が、メチル(メタ)アクリレートおよびエチル(メタ)アクリレートから選択される少なくとも1種のアルキル(メタ)アクリレートに基づく第1の単位と、n-ブチル(メタ)アクリレート、i-ブチル(メタ)アクリレートおよびt-ブチル(メタ)アクリレートから選択される少なくとも1種のアルキル(メタ)アクリレートに基づく第2の単位との組合せからなり、
     単量体に基づく単位の全量に対する前記第1の単位の含有量をZモル%とし、前記第2の単位の含有量をZモル%とした場合にZ/Z(モル比)が5/99~70/30の範囲にある、請求項4に記載の塗料組成物。
  7.  前記アルキル(メタ)アクリレートがアルキルメタクリレートである、請求項5または6に記載の塗料組成物。
  8.  前記(メタ)アクリレート系重合体のガラス転移温度が15~40℃である、請求項1~7のいずれか1項に記載の塗料組成物。
  9.  さらに、顔料成分を含有し、
     前記顔料成分の含有量が、前記含フッ素重合体と前記(メタ)アクリレート系重合体の総含有量に対して、30質量超100質量%以下である、請求項1~8のいずれか1項に記載の塗料組成物。
  10.  請求項1~9のいずれか1項に記載の塗料組成物から形成された硬化塗膜を有する塗装体。
  11.  前記塗装体の基材が建築外装部材である、請求項10に記載の塗装体。
  12.  前記硬化塗膜の膜厚が20~60μmである、請求項10または11に記載の塗装体。
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