JP2014218612A - コート剤及び複合材 - Google Patents
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Abstract
軟質基材表面に形成されたプライマー層の表面にスルホン酸基を含む親水性塗料を塗布した場合、基材の影響で親水成分が表面に偏析しない場合があり、高度に親水化した表面をもつ軟質の複合基材を安定して製造することが困難であった。
【解決手段】
親水成分と、造膜成分と、溶媒と、揮発性造膜成分を含有しており、親水成分は少なくとも一つのスルホン酸基と、一つのエチレン性不飽和基を有しており、造膜成分は分子内に少なくとも一つのエチレン性不飽和基を有し、溶解性パラメータ(SP値)が22(MPa/cm3)1/2以下、かつ粘度300 (mPa・s)以上(25℃条件)であり、前記溶媒はSP値が23.5(MPa/cm3)1/2以上、または相対蒸発速度が1.0 以上を満たす溶媒であることを特徴とする親水性のコート剤。
【選択図】図1
Description
(式中A’は、水酸基、モルホリノ基、フルフリル基、アミド基のいずれかの親水性基を表す。BはH、CH3のいずれかを表す。R’は炭素数1〜5の脂肪族炭化水素であり、フェニレン基、エステル基、エーテル基のいずれかを含んでいても良い。)
本発明のコート剤は、親水成分、造膜成分、溶媒、揮発性造膜成分を含む。
本発明の親水成分は、分子内にスルホン酸基と少なくとも一つのエチレン性不飽和基を有する化合物である。
本発明の造膜成分は、分子内にエチレン性不飽和基を少なくとも二つ以上有する化合物である。
δ=(ΣEcoh/ΣV)1/2
ΣEcohは造膜成分の凝集エネルギー、ΣVは造膜成分のモル分子量を示す。
本発明のコート剤は、基材への濡れ性向上や塗料の粘度を調整するために溶媒を使用することが好ましい。
本発明の揮発性造膜成分は、親水成分よりも分子量が小さく分子内に一つのエチレン性不飽和基と親水性基を有する揮発性の化合物であることが好ましい。ここで、揮発性の化合物とは、沸点が280℃以下、より好ましくは260℃以下の化合物である。
本発明のコート剤を重合させるために、コート剤に公知のラジカル重合開始剤、硬化触媒、重合促進剤等の反応開始剤が親水性を阻害しない範囲で任意に加えられる。
その他の任意成分として、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、レベリング剤、消泡剤、増粘剤、沈降防止剤や塗料の意匠性を制御する染料、顔料、艶消し剤などの各種添加剤を塗料の親水性を阻害しない範囲で添加することができる。
本発明のコート剤を基材表面に塗布し硬化することによって得られる塗膜である。
本発明の基材は、軟質基材と、その表面にプライマー層が形成されたものである。
軟質基材は、ヤング率1000MPa未満を示すものであることが好ましい。さらに好ましくはヤング率250MPa未満を示すものが望ましい。これにより人が不快な硬さを感じないようにすることが可能となる。
プライマー層は、比較的低い温度(例えば、150℃以下)で硬化が可能な樹脂を用いることが好ましい。さらに好ましくは120℃以下で硬化が可能な樹脂を用いる。さらに好ましくは90℃以下で硬化が可能な樹脂を用いる。
本発明の複合材は、基材の表面にコーティング層が形成されたものである。
本発明の複合材の製造方法は、本発明のコート剤を基材の表面に塗布する塗布工程と、溶媒と揮発性造膜成分を揮発させる加熱工程と、活性エネルギー線又は熱を加えることにより、親水成分、造膜成分、残存した揮発性造膜成分を共重合させる硬化工程からなる。コート剤には、重合開始剤を混合させることが好ましく、任意の希釈剤を混合させても良い。ここで各工程間には、基材をベルトコンベアー等で移動させる移動工程や各工程に移るために生じる待機工程があっても良い。
本発明の塗布工程において、コート剤を基材に塗布する方法は、例えば、ハケ塗り、スプレーコート、ディップコート、スピンコート、カーテンコートなど公知のものを用いることができる。コーティング層の厚さは、十分な親水性と耐摩耗を有し、かつクラックを発生させず、基材との良好な密着性を発現させるため、0.1μm〜300μmの範囲、好ましくは1〜100μmの範囲、さらに好ましくは3〜20μmの範囲であることが好ましい。従って、コート剤は前記範囲の膜厚となるように塗布量を調節して塗布される。
加熱工程は、赤外線または熱風等により加熱する公知の方法を用いることができる。加熱温度は、通常、室温〜200℃の範囲、好ましくは35℃〜150℃、加熱時間が短すぎると溶媒の揮発が十分でなく親水性が十分に発現しない。また、加熱時間が長すぎると軟質基材が熱可塑性樹脂であるため、基材の変形が発生する。さらに量産性も低下するため好ましい加熱時間としては20分以内、より好ましくは10分以内が良い。
基材に塗布されたコート剤を硬化させる手段としては、熱硬化、活性エネルギー線硬化、またはその組み合わせ等エチレン性不飽和基を含んだ親水成分を重合させる公知の方法を使用することができる。熱硬化により重合硬化を行う場合は、重合開始剤が用いられる。加熱は加熱工程と同様に赤外線または熱風等により加熱する公知の方法を用いることができる。なお、熱硬化の場合は、加熱工程と硬化工程とを一つの工程で同時に行うことがきる。
(実施例1〜11、比較例1〜10における親水成分)
(実施例1,6〜11、比較例6〜10における造膜成分)
理論平均分子量≒1400(k≒4, m≒2 k及びmは平均値を示す。)
(実施例2における造膜成分)
(実施例3における造膜成分)
理論分子量≒2200(k≒5, t≒3 k及びtは平均値を示す)
(実施例4における造膜成分)
理論分子量≒3500(k≒5, t≒6 k及びtは平均値を示す)
(実施例5における造膜成分)
(比較例1における造膜成分)
(比較例2における造膜成分)
l+m+n=9
(比較例3における造膜成分)
(比較例4における造膜成分)
(比較例5における造膜成分、及び実施例1〜11、比較例1〜9における揮発性造膜成分)
化学式1で表わされる親水成分として、3−スルホニルプロピルメタリレートカリウム塩(以後SPMA−Kと略す。)0.32重量部を2.6重量部の水に溶解させた後、造膜成分としてジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(新中村化学社製NKエステルA−DPH)28重量部と、溶媒としてメトキシエタノール59重量部と、揮発性造膜成分としてヒドロキシメチルメタアクリレート(HEMA)を9.5重量部、反応開始剤としてイルガキュアー500(BASF社製)0.55重量部を加えた溶液をスターラーで60分撹拌することによって実施例1のコ−ト剤を調製した。
実施例2は、表1に示すように造膜成分としてA−PG5009Eを用いた以外は、実施例1と同様に複合材を作製した。
(実施例3)
実施例3は、表1に示すように造膜成分としてABE−300を用いた以外は、実施例1と同様に複合材を作製した。
(実施例4)
実施例4は、表1に示すように造膜成分としてA−PG5027Eを用いた以外は、実施例1と同様に複合材を作製した。
(実施例5)
実施例5は、表1に示すように造膜成分としてA−PG5054Eを用いた以外は、実施例1と同様に複合材を作製した。
(実施例6)
実施例6は、表1に示すように溶媒としてエタノールを用いた以外は、実施例1と同様に複合材を作製した。
(実施例7)
実施例7は、表1に示すように溶媒としてメタノールを用いた以外は、実施例1と同様に複合材を作製した。
(実施例8)
実施例8は、表1に示すように溶媒として酢酸エチルを用いた以外は、実施例1と同様に複合材を作製した。
(実施例9)
実施例9は、表1に示すように溶媒としてアセトンを用いた以外は、実施例1と同様に複合材を作製した。
(実施例10)
実施例10は、表1に示すように溶媒として2−ブタノンを用いた以外は、実施例1と同様に複合材を作製した。
(実施例11)
実施例11は、表1に示すように溶媒としてテトラヒドロフランを用いた以外は、実施例1と同様に複合材を作製した。
比較例1は、表1に示すように造膜成分として9Gを用いた以外は、実施例1と同様に複合材を作製した。
(比較例2)
比較例2は、表1に示すように造膜成分としてA−TMPTを用いた以外は、実施例1と同様に複合材を作製した。
(比較例3)
比較例3は、表1に示すように造膜成分としてA−GLY−9Eを用いた以外は、実施例1と同様に複合材を作製した。
(比較例4)
比較例4は、表1に示すように造膜成分としてA−TMM−3LMNを用いた以外は、実施例1と同様に複合材を作製した。
(比較例5)
比較例5は、表1に示すように造膜成分としてHEMAを用いた以外は、実施例1と同様に複合材を作製した。
(比較例6)
比較例6は、表1に示すように溶媒としてシクロヘキサノンを用いた以外は、実施例1と同様に複合材を作製した。
(比較例7)
比較例7は、表1に示すように溶媒としてプロピレングリコール1−モノメチルエーテル2−アセタートを用いた以外は、実施例1と同様に複合材を作製した。
(比較例8)
比較例8は、表1に示すように溶媒としてn−ブタノールを用いた以外は、実施例1と同様に複合材を作製した。
(比較例9)
比較例9は、表1に示すように溶媒としてブトキシエタノールを用いた以外は、実施例1と同様に複合材を作製した。
比較例10は、表1に示すように揮発性造膜成分を用いない以外は、実施例1と同様に複合材を作製した。
参考例1は、基材として、厚さ2mmで大きさが10cm×10cmのアクリル板を用いた以外は、実施例1と同様に複合材を作製した。
(参考例2)
参考例2は、基材として、厚さ2mmで大きさが10cm×10cmのアクリル板を用いた以外は、実施例2と同様に複合材を作製した。
(参考例3)
参考例3は、基材として、厚さ2mmで大きさが10cm×10cmのアクリル板を用いた以外は、実施例3と同様に複合材を作製した。
(参考例4)
参考例4は、基材として、厚さ2mmで大きさが10cm×10cmのアクリル板を用いた以外は、実施例4と同様に複合材を作製した。
(参考例5)
参考例5は、基材として、厚さ2mmで大きさが10cm×10cmのアクリル板を用いた以外は、実施例5と同様に複合材を作製した。
(参考例6)
参考例6は、基材として、厚さ2mmで大きさが10cm×10cmのアクリル板を用いた以外は、実施例6と同様に複合材を作製した。
(参考例7)
参考例7は、基材として、厚さ2mmで大きさが10cm×10cmのアクリル板を用いた以外は、実施例7と同様に複合材を作製した。
(参考例8)
参考例8は、基材として、厚さ2mmで大きさが10cm×10cmのアクリル板を用いた以外は、実施例8と同様に複合材を作製した。
(参考例9)
参考例9は、基材として、厚さ2mmで大きさが10cm×10cmのアクリル板を用いた以外は、実施例9と同様に複合材を作製した。
(参考例10)
参考例10は、基材として、厚さ2mmで大きさが10cm×10cmのアクリル板を用いた以外は、実施例10と同様に複合材を作製した。
(参考例11)
参考例11は、基材として、厚さ2mmで大きさが10cm×10cmのアクリル板を用いた以外は、実施例11と同様に複合材を作製した。
(参考例12)
参考例12は、基材として、厚さ2mmで大きさが10cm×10cmのアクリル板を用いた以外は、比較例1と同様に複合材を作製した。
(参考例13)
参考例13は、基材として、厚さ2mmで大きさが10cm×10cmのアクリル板を用いた以外は、比較例2と同様に複合材を作製した。
(参考例14)
参考例14は、基材として、厚さ2mmで大きさが10cm×10cmのアクリル板を用いた以外は、比較例3と同様に複合材を作製した。
(参考例15)
参考例15は、基材として、厚さ2mmで大きさが10cm×10cmのアクリル板を用いた以外は、比較例4と同様に複合材を作製した。
(参考例16)
参考例16は、基材として、厚さ2mmで大きさが10cm×10cmのアクリル板を用いた以外は、比較例5と同様に複合材を作製した。
(参考例17)
参考例17は、基材として、厚さ2mmで大きさが10cm×10cmのアクリル板を用いた以外は、比較例6と同様に複合材を作製した。
(参考例18)
参考例18は、基材として、厚さ2mmで大きさが10cm×10cmのアクリル板を用いた以外は、比較例7と同様に複合材を作製した。
(参考例19)
参考例19は、基材として、厚さ2mmで大きさが10cm×10cmのアクリル板を用いた以外は、比較例8と同様に複合材を作製した。
(参考例20)
参考例20は、基材として、厚さ2mmで大きさが10cm×10cmのアクリル板を用いた以外は、比較例9と同様に複合材を作製した。
(参考例21)
参考例21は、基材として、厚さ2mmで大きさが10cm×10cmのアクリル板を用いた以外は、比較例10と同様に複合材を作製した。
溶媒のSP値は、文献(塗膜の流動と塗膜形成pp107−pp109,中道敏彦,技報堂出版株式会社)に記載の値(δ[cal/cm3]1/2)を単位換算によって求めた値を記載した。単位換算は下記式を用いた。
1(cal/cm3)1/2= 2.05(MPa/cm3)1/2
δ=(ΣEcoh/ΣV)1/2
ΣEcohは造膜成分の凝集エネルギー、ΣVは造膜成分のモル分子容を示す。Ecoh,Vの値は、文献(SP値基礎・応用と計算方法pp67,山本秀樹,情報機構株式会社)に記載の値(Ecoh[J/mol],V[cm3/mol])を用いた。
造膜成分の粘度は、文献値(カタログ「モノマーとオリゴマー NKエステル&NKオリゴ」,新中村化学工業)を用いた。
溶媒の相対蒸発速度は酢酸n−ブチルの蒸発速度を1としたときの各溶媒の相対的な蒸発速度を示しており、文献値(塗膜の流動と塗膜形成pp107−pp109,中道敏彦,技報堂出版株式会社)を用いた。
水に対する静的接触角は、FACE接触角計CA−X150(協和界面科学製)を用いて、室温2μLの水滴を滴下後20秒後の静的接触角をθ/2法で測定した。測定は製膜後に蒸留水で水洗いし乾燥させた後に3点測定し平均値を記載した。
オレイン酸にカーボンブラック(三菱化学社製MA100)を1重量%となるように加えた疎水性の疑似汚物を作成し、この疑似汚物約2mlを複合材の表面に滴下後、水道水で洗い流した後に目視で汚染状態を以下の要領で判定した。
○:試験体表面に汚染物質の付着がほとんどなくなっていた場合
△:僅かに付着して残っていた場合
×:明らかに付着して残っていた場合
表3に実施例1〜5、比較例1〜5の評価結果を示す。表4に参考例1〜5、12〜16の結果を示す。
表6に実施例1、6〜11、比較例6〜9の評価結果を示す。表7に参考例1、6〜10、17〜20の評価結果を示す。
表8に実施例1、比較例10の評価結果を示す。表9に参考例1、21の評価結果を示す。
Claims (9)
- 親水成分と、造膜成分と、溶媒と、揮発性造膜成分を含むコート剤において、
前記親水成分は少なくとも一つのスルホン酸基と、一つのエチレン性不飽和基を有しており、
前記造膜成分は分子内に少なくとも一つのエチレン性不飽和基を有し、溶解性パラメータ(SP値)が22(MPa/cm3)1/2以下、かつ粘度300 (mPa・s)以上(25℃条件)であり、
前記溶媒はSP値が23.5(MPa/cm3)1/2以上、または相対蒸発速度が1.0 以上であることを特徴とする、コート剤。 - 前記エチレン性不飽和基は、ビニル基、アクリロイル基、メタクリロイル基から選ばれる少なくともいずれか1種であることを特徴とする請求項1に記載のコート剤。
- 前記揮発性造膜成分は以下の化学式1または化学式2で表わされることを特徴とする請求項1又は2に記載のコート剤。
- 軟質基材の表面にプライマー層が形成された基材において、
前記基材表面に請求項1〜3のいずれか一項に記載のコート剤を塗布し硬化することによりコーティング層が形成された複合材。 - 前記プライマー層は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項4に記載の複合材。
- 前記プライマー層は、イソシアネート系硬化剤又はカルボジイミド系硬化剤を含んでおり、前記熱硬化性樹脂は、水酸基、カルボキシル基の少なくともいずれか1種の官能基を有することを特徴とする請求項5に記載の複合材。
- 前記熱硬化性樹脂は、アクリル系樹脂を主鎖とすることを特徴とする請求項4〜6のいずれか一項に記載の複合材。
- 水回りで用いられることを特徴とする請求項4〜7のいずれか一項に記載の複合材。
- 浴室用床であることを特徴とする請求項8に記載の複合材。
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