JP2003231859A - 水性塗料用樹脂組成物及びこれを含む水性塗料組成物 - Google Patents
水性塗料用樹脂組成物及びこれを含む水性塗料組成物Info
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Abstract
耐候性、耐水性等に優れた塗膜を形成し得る水性塗料用
樹脂組成物を提供する。 【解決手段】(a)乾性油脂肪酸及び/又は半乾性油脂
肪酸とエポキシ基含有重合性不飽和モノマーとを反応さ
せてなる脂肪酸変性モノマーを1〜60重量%、(b)
カルボニル基含有重合性不飽和モノマーを0.5〜35
重量%、及び(c)その他の重合性不飽和モノマーを5
〜98.5重量%含有するモノマー混合物を共重合して
得られる共重合体(I)、ヒドラジド基、セミカルバジ
ド基及びヒドラゾン基から選ばれる少なくとも1種以上
の官能基を1分子中に2個以上有する化合物(II)、及
び水性媒体(III)を含み、該共重合体(I)が水性媒
体(III)中に分散されてなる。
Description
など仕上り性に優れ、さらに耐候性、耐水性等に優れた
塗膜を形成し得る水性塗料用樹脂組成物及びこれを含む
水性塗料組成物に関する。
野では、省資源、環境衛生、無公害、非危険物化等の点
から、有機溶剤型から水性型への転換が進められてい
る。従来の水性塗料は、アクリル系共重合体エマルショ
ンをビヒクル成分とするものが主流であり、成膜過程で
エマルション粒子の融着を要するため、樹脂のガラス転
移温度を高くできず耐汚染性、耐水性が不十分であっ
た。これに対し本出願人は、エマルション粒子間を比較
的分子量の小さい架橋剤で架橋させることを提案し(特
開平4−249587号公報)、これにより造膜性を補
強し耐汚染性、耐水性だけでなく、耐候性、初期乾燥性
も確保した。しかしながら、近年、この水性塗料につい
ても、得られる塗膜の肉持感や光沢のさらなる向上が求
められている。
マルションも従来からよく知られている(例えば特開昭
51−80334号、特開昭59−8773号公報等)
が、水性塗料に用いられる脂肪酸変性されたアクリル樹
脂は、極性の低い軟質成分である脂肪酸を含有している
ので、金属面への付着性には優れているものの、一方で
耐候性、耐水性や耐酸・耐アルカリ性などの塗膜性能に
ついてはまだ十分とはいえないものであった。
を解決すべく鋭意検討した結果、カルボニル基による架
橋エマルションに酸化硬化性の脂肪酸を導入することに
よって、高肉持感、高光沢など仕上り性に優れ、さらに
耐候性、耐水性等に優れた塗膜を形成し得ることを見出
し本発明を完成するに至った。
又は半乾性油脂肪酸とエポキシ基含有重合性不飽和モノ
マーとを反応させてなる脂肪酸変性モノマーを1〜60
重量%、(b)カルボニル基含有重合性不飽和モノマー
を0.5〜35重量%、及び(c)その他の重合性不飽
和モノマーを5〜98.5重量%含有するモノマー混合
物を共重合して得られる共重合体(I)、ヒドラジド
基、セミカルバジド基及びヒドラゾン基から選ばれる少
なくとも1種以上の官能基を1分子中に2個以上有する
化合物(II)、及び水性媒体(III)を含み、該共重合
体(I)が水性媒体(III)中に分散されてなることを
特徴とする水性塗料用樹脂組成物を提供するものであ
る。
は、乾性油脂肪酸及び/又は半乾性油脂肪酸とエポキシ
基含有重合性不飽和モノマーとを反応させてなる脂肪酸
変性モノマー(a)、カルボニル基含有重合性不飽和モ
ノマー(b)及びその他の重合性不飽和モノマー(c)
を含有するモノマー混合物を共重合して得られる。
脂肪酸及び/又は半乾性油脂肪酸とエポキシ基含有重合
性不飽和モノマーとを、従来公知の方法等によって反応
させて得られるものである。
は、酸化硬化形の重合性不飽和基をもつ脂肪酸であっ
て、該脂肪酸としては、例えば魚油脂肪酸、脱水ヒマシ
油脂肪酸、サフラワー油脂肪酸、アマニ油脂肪酸、大豆
油脂肪酸、ゴマ油脂肪酸、ケシ油脂肪酸、エノ油脂肪
酸、麻実油脂肪酸、ブドウ核油脂肪酸、トウモロコシ油
脂肪酸、トール油脂肪酸、ヒマワリ油脂肪酸、綿実油脂
肪酸、クルミ油脂肪酸、ゴム種油脂肪酸等が挙げられ
る。該乾性油脂肪酸及び/又は半乾性油脂肪酸には、さ
らに必要に応じて、例えばヤシ油脂肪酸、水添ヤシ油脂
肪酸、パーム油脂肪酸等の不乾性油脂肪酸;カプロン
酸、カプリン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチ
ン酸、ステアリン酸等を併用することができる。
ては、例えば(メタ)アクリル酸グリシジル、(メタ)
アクリル酸β−メチルグリシジル、(メタ)アクリル酸
3,4−エポキシシクロヘキシルメチル、(メタ)アク
リル酸3,4−エポキシシクロヘキシルプロピル、アリ
ルグリシジルエーテル等が挙げられる。
は、「アクリル又はメタクリル」を意味するものとす
る。
飽和モノマーは、該脂肪酸中のカルボキシル基とエポキ
シ基含有重合性不飽和モノマー中のエポキシ基との当量
比が、0.25:1〜 1.25:1の範囲内であるこ
とが好適である。
キシ基含有重合性不飽和モノマー中のエポキシ基との反
応に際しては、通常、ハイドロキノン等の重合禁止剤、
N,N−ジメチルアミノエタノール等の3級アミン、臭
化テトラエチルアンモニウム、臭化テトラブチルアンモ
ニウム等の4級アンモニウム塩等のエステル化反応触媒
を用いることができ、さらにこれら官能基に対して不活
性な有機溶剤が存在していてもよい。その反応条件は、
ゲル化などの反応上の問題を起こすことなく、脂肪酸成
分中のカルボキシル基とエポキシ基含有重合性不飽和モ
ノマー中のエポキシ基とが反応できる条件であればよ
く、通常、約100〜180℃で、約2〜10時間加熱
する条件が適当である。
ては、例えばアクロレイン、ダイアセトンアクリルアミ
ド、ダイアセトンメタクリルアミド、アセトアセトキシ
エチルメタクリレ−ト、ホルミルスチロ−ル、4〜7個
の炭素原子を有するビニルアルキルケトン(例えばビニ
ルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルブチルケ
トン)等が挙げられる。このうち特にダイアセトンアク
リルアミド、ダイアセトンメタクリルアミドが好適であ
る。
ては、例えば(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アク
リル酸エチル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)
アクリル酸n−、i−、t−ブチル、(メタ)アクリル
酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)ア
クリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸ノニ
ル、(メタ)アクリル酸デシル、(メタ)アクリル酸シ
クロヘキシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)
アクリル酸ステアリル、(メタ)アクリル酸イソボルニ
ルなどの(メタ)アクリル酸の炭素数4以上、好ましく
は炭素数4〜10のアルキル又はシクロアルキルエステ
ル;(メタ)アクリル酸1,2,2,6,6−ペンタメ
チルピペリジル、(メタ)アクリル酸2,2,6,6−
テトラメチルピペリジニル、2−(2′−ヒドロキシ−
5′−メタクリルオキシフェニル)−2H−ベンゾトリ
アゾール;スチレン、ビニルトルエンなどのビニル芳香
族化合物;N−ビニルピロリドン、エチレン、ブタジエ
ン、クロロプレン、プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル、
(メタ)アクリロニトリルなどが挙げられ、これらは所
望の性能に応じて適宜使用される。
として、親水性基である酸基や水酸基を有するモノマ−
も使用可能であり、塗膜の透水量に悪影響を及ぼさない
範囲内で使用することが望ましい。かかる親水性基を有
するモノマ−としては、例えば(メタ)アクリル酸、マ
レイン酸、クロトン酸、β−カルボキシエチルアクリレ
−ト、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホ
ン酸、アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸ナトリウ
ム塩、スルホエチルメタクリレ−ト及びそのナトリウム
塩やアンモニウム塩など;(メタ)アクリルアミド、ジ
メチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、ジメチ
ルアミノエチル(メタ)アクリレ−ト、さらにグリシジ
ル(メタ)アクリレ−トとアミン類との付加物など;ポ
リオキシエチレン鎖を有する(メタ)アクリレ−トな
ど;2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレ−ト、ヒド
ロキシプロピル(メタ)アクリレ−トなどの(メタ)ア
クリル酸の炭素数2〜8のヒドロキシアルキルエステル
等が挙げられる。
が1〜60重量%、好ましくは5〜50重量%、(b)
が0.5〜35重量%、好ましくは1〜30重量%、及
び(c)が5〜98.5重量%、好ましくは20〜94
重量%である。(a)の使用割合が1重量%未満では、
塗布後の塗膜の酸化重合が進行せず、一方60重量%を
越えると、乾燥経時で塗膜が硬く脆くなり、また耐候
性、耐アルカリ性が劣るので好ましくない。また(b)
が0.5重量%未満では、得られる塗膜の耐水性、耐ア
ルカリ性が不十分であり、一方35重量%を越えると、
塗膜の親水性が高くなりすぎて硬化後も耐水性が低下し
てしまうので好ましくない。
合などの従来公知のラジカル重合方法により得られるも
のであり、該共重合体(I)が水性媒体中に分散されて
共重合体エマルションが得えらるものである。
例えば乳化剤の存在下で、上記モノマ−混合物を乳化重
合させることで容易に得られる。乳化剤としては、アニ
オン性界面活性剤、ノニオン性界面活性剤、反応性乳化
剤などが挙げられる。該乳化剤の1種又は2種以上の存
在下で重合開始剤を使用して乳化重合することができ
る。
シェル型であってもよい。その際は、まずコア成分を形
成するモノマ−混合物を乳化剤の存在下で重合開始剤を
使用して第1段階の乳化重合を行い共重合体水分散液を
得た後、該水分散液中にシェル成分を形成するモノマ−
混合物を、重合開始剤を使用して第2段階の乳化重合を
行い、コア−シェル粒子水分散液として得られるもので
ある。コア及びシェルを形成するモノマ−混合物の組成
やコア/シェルの重量比は、モノマ−全体の使用割合が
前記範囲内となれば特に制限なく適宜選択できる。
中、重合開始剤の存在下、上記モノマ−混合物を重合さ
せることで容易に得られる。得られた共重合体のエマル
ション化は、例えば、上記共重合体中に親水基を導入
し、この親水基を中和剤で中和して水性化する、もしく
は親水基の働きにより水中に自己乳化させる方法、共重
合体を乳化剤の存在下にて水中に強制撹拌して水中に分
散させる方法、さらに共重合体を、粒子を超微粒化する
特定の乳化装置を用いて水中に分散させる方法、これら
を併用した方法などを挙げることができる。
0,000〜300,000、好ましくは20,000
〜200,000であることが適当である。該数平均分
子量が10,000未満では、得られる塗膜の耐候性、
耐水性が低下する場合があり、一方300,000を超
えると造膜性が低下する場合があるので好ましくない。
ボニル基含有不飽和モノマーを含む重合性不飽和モノマ
ー混合物を乳化重合してなる上記共重合体(I)以外の
乳化重合体を併用することができる。使用されるカルボ
ニル基含有不飽和モノマーを含む重合性不飽和モノマー
混合物は、上記共重合体(I)の説明で列記のモノマー
(b)及び(c)から1種又は2種以上適宜選択するこ
とができる。該乳化重合体を併用する場合には、(I)
との合計固形分重量中で好適には50%以下となるよう
に配合することができる。
ラジド基、セミカルバジド基及びヒドラゾン基から選ば
れる少なくとも1種以上の官能基を1分子中に2個以上
有するものであり、該化合物(II)としては、例えば蓚
酸ジヒドラジド、マロン酸ジヒドラジド、グルタル酸ジ
ヒドラジド、こはく酸ジヒドラジド、アジピン酸ジヒド
ラジド、セバシン酸ジヒドラジド等の2〜18個の炭素
原子を有する飽和脂肪酸カルボン酸ジヒドラジド;マレ
イン酸ジヒドラジド、フマル酸ジヒドラジド、イタコン
酸ジヒドラジドなどのモノオレフィン性不飽和ジカルボ
ン酸ジヒドラジド、フタル酸、テレフタル酸またはイソ
フタル酸ジヒドラジド、並びにピロメリット酸のジヒド
ラジド、トリヒドラジドまたはテトラヒドラジド;ニト
リロトリヒドラジド、クエン酸トリヒドラジド、1,
2,4−ベンゼントリヒドラジド、エチレンジアミンテ
トラ酢酸テトラヒドラジド、1,4,5,8−ナフトエ
酸テトラヒドラジド、カルボン酸低級アルキルエステル
基を有する低重合体をヒドラジンまたはヒドラジン水化
物(ヒドラジンヒドラード)と反応させてなるポリヒド
ラジド(特公昭52−22878号参照);炭酸ジヒド
ラジド、ビスセミカルバジド;ヘキサメチレンジイソシ
アネートやイソホロンジイソシアネート等のジイソシア
ネート及びそれにより誘導されるポリイソシアネート化
合物にN,N−ジメチルヒドラジン等のN,N−置換ヒ
ドラジンや上記例示のヒドラジドを過剰に反応させて得
られる多官能セミカルバジド、該ポリイソシアネート化
合物とポリエーテルとポリオール類やポリエチレングリ
コールモノアルキルエーテル類等の親水性基を含む活性
水素化合物との反応物中のイソシアネート基に上記例示
のジヒドラジドを過剰に反応させて得られる水系多官能
セミカルバジド、或いは該多官能セミカルバジドと水系
多官能セミカルバジドとの混合物(特開平8−1513
58号、特開平8−283377号、特開平8−245
878号参照)等が挙げられる。
くは共重合体(I)にこれ以外のカルボニル基含有共重
合体を併用してなるもの)中に含まれるカルボニル基の
1モルに対して化合物(II)中のヒドラジド基、セミカ
ルバジド基及びヒドラゾン基から選ばれる官能基が0.
01〜2モル、好ましくは0.05〜1.5モルとなる
ように配合されるのが適当である。該化合物(II)の配
合比が0.01モル未満では、十分な架橋効果が得られ
ず造膜時の脆弱性の問題が発生し、2モルを越えても所
望の架橋効果以上の効果を得ることはできない。
または水を主体としてこれに水溶性有機溶媒などの有機
溶媒を溶解してなる水−有機溶媒混合溶液などを挙げる
ことができる。
られる本発明の樹脂組成物を含むものであり、さらに必
要に応じて、酸化チタン・カーボンブラック・ベンガラ
などの着色顔料、炭酸カルシュウム・タルク・マイカ・
クレー・バリタなどの体質顔料、リン酸亜鉛、リン酸カ
ルシウム系、トリポリリン酸二水素アルミニウムなどの
防錆顔料、その他充填剤や骨材などを含有することがで
きる。本発明の水性塗料組成物は、これら顔料類の組成
や顔料濃度を適宜調整することで、所望に応じて有光沢
塗料あるいは艶消し塗料とすることが可能である。
応じて顔料分散剤、湿潤剤、消泡剤、可塑剤、造膜助
剤、有機溶剤、増粘剤、防腐剤、防かび剤、pH調整
剤;ラストスポット剤などの防錆剤、金属ドライヤーな
どの硬化触媒などの塗料用添加剤を適宜選択し組合わせ
て含有することができる。
来公知の方法、例えばロ−ラ−塗り、スプレ−塗装、刷
毛塗装などの方法によって塗布される。
等、防水性の要求される部位に使用されるコンクリ−
ト、モルタル、スレ−ト、スレ−ト瓦、窒素系建材、金
属、プラスチックなどの素材面やそれらに塗装されてな
る旧塗膜面などが挙げられる。該基材面には、水性又は
溶剤型の下塗り材を塗布でき、該下塗り材を塗布した
後、上記水性塗料組成物を塗布することができる。下塗
り材としては、例えばアクリル樹脂系、アクリルゴム
系、塩化ゴム系、スチレン−ブタジエンゴム系、エポキ
シ系などのシ−ラ−やプライマ−、またセメント成分を
含む下地補修材、さらに下地調整剤、厚付け材などが挙
げられる。
説明する。尚、「部」及び「%」は「重量部」及び「重
量%」を示す。
度で反応させて、脂肪酸変性モノマー(a−1)を得
た。エポキシ基とカルボキシル基の付加反応は、残存カ
ルボキシル基の量を測定しながら追跡した。反応が完了
するまで約3時間かかった。 アマニ油脂肪酸 237部 メタクリル酸グリシジル 119部 ハイドロキノン 0.4部 テトラエチルアンモニウムブロマイド 0.2部
0℃の温度で反応させて、脂肪酸変性モノマー(a−
2)を得た。エポキシ基とカルボキシル基の量を測定し
ながら追跡した。反応が完了するまで約4.5時間かか
った。 トール油脂肪酸 235部 メタクリル酸グリシジル 119部 ハイドロキノン 0.4部 テトラエチルアンモニウムブロマイド 0.2部
1)0.36部の入ったフラスコを、窒素置換後、80
℃まで加温した。内液を80℃に維持しながら0.1部
の過硫酸アンモニウムを加えてから下記組成の単量体エ
マルションを3時間にわたって滴下した。 脱イオン水 52.4部 脂肪酸変性モノマー(a−1) 15部 ダイアセトンアクリルアミド 5部 アクリル酸 1部 スチレン 10部 メチルメタクリレート 30部 n−ブチルアクリレート 39部 Newcol 707SF 9.6部 過硫酸アンモニウム 0.2部 滴下終了後30分より、30分間0.1部の過硫酸アン
モニウムを1部の脱イオン水に溶かした溶液を滴下し、
さらに2時間80℃に保って不揮発分50%の共重合体
エマルション(A−1)を得た。この共重合体の数平均
分子量は約15万であった。
レン鎖を有するアニオン性界面活性剤、不揮発分30% 作成例2〜5 作成例1において、単量体エマルションの組成を表1に
示す通りとする以外は作成例1と同様にして各共重合体
エマルション(A−2)〜(A−5)を得た。
込み、ディスパーで30分間均一になるまで攪拌を続け
顔料ペーストを得た。その後、表2の組成(C)に示さ
れる各配合物を該顔料ペーストに順次添加し、各水性塗
料を得た。また比較例3として「SDホルス1000」
(合成樹脂調合ペイント、関西ペイント社製)を用意し
た。
果を表3に示す。尚、表2中の(注2)〜(注7)は下
記の通りである。 (注2)「スラオフ72N」:武田薬品社製、防腐剤 (注3)「ノプコサントK」:サンノプコ社製、顔料分
散剤 (注4)「アデカノールUHー438」:アデカ社製、
増粘剤 (注5)「チタン白JRー600A」:テイカ社製、チ
タン白 (注6)「SNデフォーマー380」:サンノプコ社
製、消泡剤 (注7)「DICNATE 3111」:大日本インキ
化学工業社製、ドライヤー、Co含有率3%
ミルドクターブレードを用いてガラス板に塗装し、気温
20℃・相対湿度60%の条件下で乾燥させて各試験塗
板を得た。1日後に塗膜外観を目視にて評価した。 ◎: 肉持感が特に優れる ○: 肉持ち感に優れる △: 肉持ち感に乏しい (*2)60度グロス:上記(*1)と同様にして得た
試験塗板の60度グロスを測定した。
定する鋼板(150×70×0.8mm)をキシレンに
て脱脂し、その上に「ザウルスEX」(ターペン希釈型
エポキシさび止め塗料、関西ペイント社製)を塗装して
下塗り塗膜を形成し、その上に、実施例及び比較例の各
水性塗料を上水で約70KUに希釈して刷毛にて塗布量
150g/m2となるように塗装し、気温20℃・相対
湿度60%の条件下で1週間乾燥させて各試験塗板を得
た。尚、比較例3の塗料はシンナーで希釈して同様に塗
装した。
9.8.1(サンシャインカーボンアーク灯式)の促進
耐候試験に準じて、1000時間照射した後、各塗板面
をJIS K 5400の9.6白亜化度によって評価し
た。点数が低いほど白亜化が進んでいることを示す。
定する鋼板(150×70×0.8mm)をキシレンに
て脱脂し、その上に、実施例及び比較例の各水性塗料を
上水で約70KUに希釈して刷毛にて塗布量150g/
m2となるように塗装し、気温20℃・相対湿度60%
の条件下で1週間乾燥させて各試験塗板を得た。尚、比
較例3の塗料はシンナーで希釈して同様に塗装した。
19に準じて耐水性試験(96時間浸漬)に供した。試
験後の各塗面を下記基準で評価した。 ○:割れ、はがれ、また光沢保持率が60%以上である △:上記の内、1つでも該当しないものがある
様に作成した各試験塗板を、JISK 5400の8.
21に準じて耐アルカリ性試験(試験時間96時間)に
供した。試験後の各塗面を下記基準で評価した。 ○:割れ、はがれ、また光沢保持率が60%以上である △:上記の内、1つでも該当しないものがある
導入した架橋エマルションを含む塗料用樹脂組成物を用
いることによって、高肉持感、高光沢など仕上り性に優
れ、さらに耐候性、耐水性等に優れた塗膜を形成でき
る。
Claims (4)
- 【請求項1】(a)乾性油脂肪酸及び/又は半乾性油脂
肪酸とエポキシ基含有重合性不飽和モノマーとを反応さ
せてなる脂肪酸変性モノマーを1〜60重量%、(b)
カルボニル基含有重合性不飽和モノマーを0.5〜35
重量%、及び(c)その他の重合性不飽和モノマーを5
〜98.5重量%含有するモノマー混合物を共重合して
得られる共重合体(I)、ヒドラジド基、セミカルバジ
ド基及びヒドラゾン基から選ばれる少なくとも1種以上
の官能基を1分子中に2個以上有する化合物(II)、及
び水性媒体(III)を含み、該共重合体(I)が水性媒
体(III)中に分散されてなることを特徴とする水性塗
料用樹脂組成物。 - 【請求項2】共重合体(I)が、数平均分子量10,0
00〜300,000である請求項1記載の水性塗料用
樹脂組成物。 - 【請求項3】共重合体(I)と化合物(II)の配合比
が、該共重合体(I)中に含まれるカルボニル基1モル
に対して化合物(II)中の官能基が0.01〜2モルと
なるように配合される請求項1記載の水性塗料用樹脂組
成物。 - 【請求項4】請求項1ないし3のいずれか1項に記載の
水性塗料用樹脂組成物を含む水性塗料組成物。
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