JP2528193B2 - プライマ―用水性液 - Google Patents
プライマ―用水性液Info
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Description
リ性無機質基材の表面改質に用いられるプライマー用水
性液に関するものである。
の無機建材は、表面層が脆弱なため、その補強、ならび
に表面仕上げ用の塗装等に対する接着力,密着力の向上
を目的として、その表面にプライマー液を塗布すること
が起われている。このようなプライマー液としては、従
来から、合成樹脂を有機溶剤に溶解した溶剤型のプライ
マー液が使用されている。しかし、上記溶剤型のプライ
マー液は、溶剤が揮発性であるため、引火しやすく、ま
た吸入によつて人体に悪影響を及ぼす等、安全面,衛生
面で問題が多い。そこで、本出願人は、有機溶剤を用い
す、水を媒体とするプライマー用水性液を開発し、すで
に出願している(特願昭62−80694号)。
環境下で架橋反応を行つて優れた耐水性皮膜を形成する
ものであり、アルカリ度の高い一般的な基材に対して使
用する場合には問題がないが、アルカリ度の低い基材、
あるいは中性の基材に対して塗布した場合には、充分に
耐用性ある皮膜が得られないのでその改良が求められて
いた。
材浸透性,基材補強性等に優れ、しかも基材のアルカリ
度の高低に関係なく強固な皮膜を形成しうるプライマー
用水性液の提供をその目的とする。
記の(A)成分を5〜99.5重量%、下記の(B)成分を
0.5〜95重量%の割合で共重合させてなる共重合体が含
有されているプライマー用水性液を第1の要旨とし、 (A)下記の一般式(I)で表されるカチオン性アル
カリ架橋型単量体。
単量体。
(B)成分を0.5重量%以上、エチレン性不飽和単量体
を94.5重量%以下の割合で共重合させてなる共重合体が
含有されているプライマー用水性液を第2の要旨とし、
上記2種類のプライマー用水性液のいずれかに、エチレ
ン性不飽和単量体を重合させてなる重合体が分散含有さ
れているプライマー用水性液を第3の要旨とする。
かかわらず耐用性ある強固な皮膜を形成しうるプライマ
ー用水性液を見いだすべく、水溶性樹脂、なかでもアク
リル系樹脂を中心に一連の研究を行つた。その結果、前
記一般式(I),(II)で表される特殊な単量体(A成
分,B成分)を特定の割合で共重合させると、得られる鎖
状重合体は水に対して良好な溶解性を示し、しかもその
水溶液が基材の表面層に良好に浸透して耐水性,耐アル
カリ性に優れた皮膜を形成することを見いだした。ま
た、その皮膜は、基材表面を高強度に補強すると同時
に、上塗り塗料の塗膜や接着剤層との接着性,密着性に
優れていることもわかつた。
のように高強度となるのは、つぎのような理由によると
考えられる。すなわち、本発明の、前記一般式(I)で
表されるカチオン性アルカリ架橋型単量体(A成分)に
由来する重合体構成成分が、アルカリ環境下で基材中の
アルカリによつて活性化され、鎖状重合体相互間に架橋
反応を生じ、三次元網状構造体皮膜を形成させる。ま
た、前記一般式(II)で表されるアルコキシシラン単量
体(B成分)に由来する重合体構成成分が、水性液中に
存在する水分によつて加水分解され、この加水分解生成
物が、この水性液塗布後の乾燥時に、水の蒸発に伴つて
架橋反応を生じ、やはり三次元網状構造体皮膜を形成さ
せる。したがつて、本発明のプライマー用水性液は、中
性に近い基材に用いると、上記アルコキシシラン単量体
に由来する成分によつて架橋反応を生じて耐水性,耐ア
ルカリ性に優れた皮膜を形成し、またアルカリ度の高い
基材に用いると、上記カチオン性アルカリ架橋型単量体
に由来する成分による架橋反応とアルコキシシラン単量
体に由来する成分による架橋反応との相乗効果によつ
て、架橋密度が増大し、耐水性,耐アルカリ性に極めて
優れた皮膜を形成するのである。このため、基材表面が
高強度に補強される。しかも、この皮膜は、上記カチオ
ン性アルカリ架橋型単量体に由来するカチオン性の構成
単位を有しているため、この皮膜の上に塗布されうる上
塗り塗料や接着剤等との接着性,密着性をも向上させ
る。なお、上記2種類の特殊な単量体(A成分,B成分)
と、エチレン性不飽和単量体とを共重合させると、一層
皮膜の仕上げ層に対する密着性,接着性が向上すること
がわかつた。また、上記エチレン性不飽和単量体は、単
独で乳化重合等によつて重合させ、これを(A)+
(B)の共重合体含有液もしくは(A)+(B)+エチ
レン性不飽和単量体の共重合含有液と混合させるように
しても、同様の効果が得られることがわかつた。
し、共重合させるカオチン性アルカリ架橋型単量体の溶
解性を高めたり、あるいは基材に対する浸透性を高めた
りすることを目的として、水に易溶性の有機溶剤を併用
しても差し支えない。また、有機溶剤のみを用いてもよ
い。このような有機溶剤としては、メタノール,エタノ
ール,プロパノール,アセトン,メチルエチルケトン,
ジオキサン,エラレングリコール,プロピレングリコー
ル,グリセリン,メチルカルビトール,エチルカルビト
ールブチルカルビトール,メチルセロソルブ,エチルセ
ロソルブ,酢酸,前記アルコールの酢酸エステル類,前
記カルビトールの酢酸エステル類および上記セロソルブ
の酢酸エステル類等があげられる。このような有機溶剤
を併用する場合には、得られるプライマー用水性液の安
全性の観点から、媒体全体の50重量%(以下「%」と略
す)の範囲で使用することが好ましく、特に20%以下の
範囲で使用することが好ましい。なお、上記有機溶剤を
使用した場合には、重合反応終了後に、蒸留等によつて
これを回収するようにしてもよい。
リ架橋型単量体(A成分)としては、ジメチルアミノメ
チルアクリルアミドエピクロルヒドリン付加物のハロゲ
ン化塩,ジメチルアミノメチルメタクリルアミドエピク
ロルヒドリン付加物のハロゲン化塩,ジメチルアミノプ
ロピルアクリルアミドエピクロルヒドリン付加物のハロ
ゲン化塩およびアルキルスルホン酸塩,ジメチルアミノ
プロピルメタクリルアミドエピクロルヒドリン付加物の
ハロゲン化塩およびアルキルスルホン酸塩,ジメチルア
ミノメチルアクリルエステルエピクロルヒドリン付加物
のハロゲン化塩,ジメチルアミノメチルメタクリルエス
テルエピクロルヒドリン付加物のハロゲン化塩,ジメチ
ルアミノプロピルアクリルエステルエピクロルヒドリン
付加物のハロゲン化塩,ジメチルアミノプロピルメタク
リルエステルエピクロルヒドリン付加物のハロゲン化塩
およびアルキルスルホン酸塩,あるいはそれらに対応す
るエポキサイド体(前記一般式《I》においてQが である化合物)があげられる。
単量体に対し5%以上の割合で配合させることが必要で
ある。すなわち、カチオン性アルカリ架橋型単量体が5
%未満では、得られる皮膜の強度および上塗り塗料,接
着剤との密着性が不充分となるからである。
単量体(B成分)としては、ビニルトリエトキシシラ
ン,ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン,3−
メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等があげら
れる。上記アルコキシシラン単量体は、全単量体に対し
0.5%以上の割合で配合することが必要である。すなわ
ち、アルコキシシラン単量体が0.5%未満では、上記カ
チオン性アルカリ架橋型単量体の場合と同様、得られる
皮膜の強度および上塗り塗料,接着剤との密着性,接着
性が不充分となるからである。
るエチレン性不飽和単量体としては、酢酸ビニル,アク
リル酸アルキルエステル,メタクリル酸アルキルエステ
ル類,スチレン,アクリロニトリル,メタクリロニトリ
ル等の疎水性単量体があげられる。これらは単独で用い
ても2種以上を併用するようにしてもよい。なお、上記
エチレン性不飽和単量体によつて重合体を作製する場合
には、上記疎水性単量体とともに、アクリル酸,メタク
リル酸,アクリル酸またはメタクリル酸のアミド類,メ
チロール化アミド類,アルコキシメチル化アミド類,ア
ルキルアミノエステル類,前記一般式(I)で表される
カチオン性アルカリ架橋型単量体,モノクロル酢酸ビニ
ル,1−クロロ−2−ヒドロキシプロピルアクリレート等
の親水性単量体が併用される。これらも、単独で用いて
も2種以上を併用してもよい。上記親水性単量体は、い
うまでもなく、生成重合体が水性媒体に可溶性とならな
いような範囲内で使用される。上記エチレン性不飽和単
量体を、前記(A)成分と(B)成分とともに共重合さ
せるか、前記(A)成分と(B)成分とは別に、乳化重
合させて重合体(エマルジヨン)とし、これを(A)+
(B)の共重合体を含有する媒体に混合するようにする
と、基材表面と、上塗り塗料,接着剤等との接着性,密
着性が一層向上する。また、(A)+(B)+上記エチ
レン性不飽和単量体の共重合体を含有する媒体に、上記
エチレン性不飽和単量体からつくつた重合体(エマルジ
ヨン)を混合するようにしても、同様の効果がある。た
だし、両者を均一に混合することは容易でないため、な
るべく三者を共重合させる方が好ましい。
量体を用い、例えばつぎのようにして製造することがで
きる。すなわち、まず重合媒体である水もしくは有機溶
剤あるいは水と有機溶剤の混合物中に、重合開始剤を添
加し、酸によつて系を酸性に維持しながら、前記カチオ
ン性アルカリ架橋型単量体,アルコキシシラン単量体お
よびエチレン性不飽和単量体を60〜90℃で1〜5時間か
けて滴下して重合させる。なお、必要であれば、予め、
分子量調節を目的として2−メルカプトエタノール等の
連鎖移動剤を添加する。また、重合後に、必要に応じ
て、各種の添加剤、例えばブチセロソルブ,ブチルカル
ビトール,アセテート等の造膜助剤,消泡剤,顔料,増
粘防止剤等を添加することができる。このようにして、
目的とするプライマー用水性液を得ることができる。
場合には、公知の乳化重合の方法に従えばよい。そし
て、得られたエマルジヨンを、上記共重合体(A+Bも
しくはA+B+エチレン性不飽和単量体からなる共重合
体)含有媒体に混合することにより、目的とするプライ
マー用水性液を得ることができる。
いようなものを選択使用することが必要である。そし
て、重合開始剤としては、過酸化ベンゾイル、アゾビス
イソブチロニトリル、2,2′−アゾビスアミノジプロパ
ン塩酸塩,過硫酸アンモン等があげられる。さらに、上
記媒体を酸性に維持するのは、重合中に系がゲル化する
ことを防止するために重要で、pH調整用の酸としては、
ギ酸,酢酸,シユウ酸等の有機酸や、塩酸,硫酸,硝酸
等の無機酸があげられる。
液は、コンクリート,モルタル,スレート板,ケイカル
板,ALC板等の無機基材表面にプライマーとして塗布され
る。この塗布液は、媒体の浸透とともに速やかに基材の
表面層に浸透し、乾燥過程において、アルカリおよび水
分によつて活性化された官能基が架橋して、耐水性,耐
アルカリ性に優れた三次元網状構造の強固な皮膜とな
る。その結果、溶剤系プライマーを用いたと同様の、堅
牢で耐久性のある補強が基材になされるようになる。し
かも、本発明のプライマー用水性液は、親水性の媒体を
用いているため、有毒な溶剤が揮発するようなことがな
く、安全性、公害防止の点で優れており、実用性が極め
て高い。しかも、本発明のプライマー用水性液は、構成
成分の一部がカチオンになつているため、そのカチオン
性に起因して、プライマー塗布層の上にさらに塗布され
る上塗り塗料や接着剤等に対しての親和性,密着性が高
く、表面仕上げ層を強固に基材に一体化させることがで
きる。
フラスコに、イソプロピルアルコールを40重量部(以下
「部」と略す)、水10部を投入し、これに重合開始剤で
あるアゾビスイソブチロニトリル1部と連鎖移動剤であ
るラウリルメルカプタン0.7部を添加した。そして、滴
下ロート中に、下記の第1表に示す組成からなる単量体
原料を投入し、攪拌下、イソプロピルアルコールの還流
温度で3時間かけて滴下することにより重合反応を行
い、さらに3時間完結反応を行つた。このようにして得
られた重合体含有液は、いずれも均一な溶液で、重合体
濃度は50%、粘度は500〜2000cps(BM型粘度計、30
℃)、pH=4であつた。
ているアクリル系エマルジヨンプライマー(アクリセツ
トEMN−17E,日本触媒工業社製)〔対照例1〕、アルカ
リ架橋型ポリアクリル酸エステルエマルジヨン(プライ
マールE−1126,ローム&ハース社製)〔対照例2〕を
用意した。
ントケイ酸カルシウム板(pH=9、比重0.7)および中
性化石綿セメントケイ酸カルシウム板(上記石綿セメン
トケイ酸カルシウム板をドライアイス中に密封して1週
間放置し、pHを9から7に下げたもの)のそれぞれに、
約120g/m2の割合で塗布し、室温下で30分間放置して乾
燥させた。そして、その上から、アクリル系塗料(上塗
り塗料)を約130g/m2の割合で塗布し、室温下で1週間
放置して充分に乾燥させた。つぎに、この塗装面を2mm
間隔の碁盤目状に区画分けして1cm平方の正方形内に25
個の微小区画をつくつた。そして、その表面に粘着テー
プ(ニチバンセロハンテープ、幅24mm)を圧着したのち
剥離して、基材側に残留した微小区画の数(残留区画
数)を数えた。これによつてプライマー層と上塗り塗料
との密着性を評価した。
20℃の水中に24時間浸浸したのち、上記と同様にして密
着性を評価した。
例品に比べて優れた性能を有していることがわかる。
し、上記実施例4品と、後記の第3表に示す組成で混合
することにより、プライマー用水性液を得た。
液について、実施例1と同様にしてその特性を評価し
た。その結果を下記の第3表に併せて示す。
製し、前記実施例品と混和させるようにしても、良好な
プライマーが得られることがわかる。
類の特殊な単量体を特定の割合で配合してなる共重合体
を含有しており、基材のアルカリ度にかかわらず架橋反
応を生じて耐水性,耐アルカリ性に優れた強固な皮膜を
形成する。したがつて、水性でありながら、従来の溶剤
タイプのプライマーと同等以上の優れた基材補強効果を
奏し、しかも安全で公害源ともならない。さらに、上塗
り塗料や接着剤等に対する親和性を発揮し、基材表面上
に形成される仕上げ剤層を、基材表面に強固に一体化さ
せるという優れた効果を有する。
Claims (3)
- 【請求項1】媒体中に、下記の(A)成分を5〜99.5重
量%、下記の(B)成分を0.5〜95重量%の割合で共重
合させてなる共重合体が含有されていることを特徴とす
るプライマー用水性液。 (A)下記の一般式(I)で表されるカチオン性アルカ
リ架橋型単量体。 R:HまたはCH3 Y:有機もしくは無機の一価アニオン n:1〜3の整数 (B)下記の一般式(II)で表されるアルコキシシラン
単量体。 R:HまたはCH3 Z:CH2 nまたは ただしnは0〜3 X:−OCH3もしくは−OC2H5または−OC2H4OCH3 - 【請求項2】媒体中に、上記(A)成分を5重量%以
上、上記(B)成分を0.5重量%以上、エチレン性不飽
和単量体を94.5重量%以下の割合で共重合させてなる共
重合体が含有されていることを特徴とするプライマー用
水性液。 - 【請求項3】請求項(1)記載のプライマー用水性液中
もしくは請求項(2)記載のプライマー用水性液中に、
エチレン性不飽和単量体を重合させてなる重合体が分散
含有されていることを特徴とするプライマー用水性液。
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1990
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