JP4291768B2 - 水性着色塗料、塗装物、及び塗装物の製造方法 - Google Patents

水性着色塗料、塗装物、及び塗装物の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、水性着色塗料、水性着色塗料を用いた塗装物、及び水性着色塗料を用いた塗装物の製造方法に関する。
近年、環境汚染の低減や作業環境を改善するために、溶剤を用いない水性の着色塗料の需要が高まっている。このため、近年、水性着色塗料、水性着色塗料を用いた塗装物、及び水性着色塗料を用いた塗装物の製造方法について、様々なものが提案されている。(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
特開平10−273608号公報 特開2000−109741号公報
特許文献1では、次のような実施例が示されている。まず、光硬化型の樹脂(ポリエチレングリコールジアクリレート)100重量部と、水分散着色剤13.5重量部と、光増感剤5.0重量部と、水とを混合して、固形分含有率50重量%の水性着色塗料を用意する。次いで、この水性着色塗料を基材表面に0.4〜0.6g/(30cm)2塗布した後、170〜210(mJ/cm2)で紫外線を照射して、水性着色塗料を光硬化させる。次いで、光硬化型のクリア塗料(不飽和ポリエステル系)を塗布した後、260〜320(mJ/cm2)で紫外線を照射して、クリア塗料を光硬化させる。このように、特許文献1では、水性着色塗料を光硬化した後、クリア塗料を塗布し光硬化させて塗装物を製造する。
また、特許文献2では、多孔質部材の疎水部への着色を良好とするために、水性着色塗料の成分として、チクソトロピック増粘剤である繊維状珪酸マグネシウム質鉱物類の粉末(具体的には、繊維状アパタルジャイト粉末)を添加している。繊維状珪酸マグネシウム質鉱物類の粉末は、水性着色塗料中に1〜10重量%の割合で添加するのが最も好ましく、この範囲内では、添加量を増加するにしたがって、多孔質部材の疎水部への着色が良好となる結果が得られている。
しかしながら、特許文献1のように、水性着色塗料を光硬化した後、クリア塗料を塗布する手法では、水性着色塗料の単位面積当たりの塗布量を多くした場合(例えば、3.0g/(30cm)2)に、水性着色塗料に紫外線を照射しても、水性着色塗料を十分に光硬化させることが困難となる虞がある。このため、着色層の凝集破壊が生じる危険性があった。さらに、水性着色塗料を適度に硬化させるべく、紫外線の光量を増加した場合には、着色層の表面が光硬化し過ぎてしまい、今度は、着色層とクリア層との間で層間剥離が生じてしまう危険性があった。
また、特許文献2では、繊維状珪酸マグネシウム質鉱物類の粉末を添加することで、水性着色塗料が塗膜形成し難くなってしまう。このため、水性着色塗料の塗膜形成が妨げられ、着色層の凝集破壊が生じる危険性があった。
これに対し、本発明者は、水性着色塗料として、平均分子量が1000以上で、最低造膜温度が100℃以下である光硬化型水性樹脂と、水分散着色剤とを含む水性着色塗料を用いることで、上記の課題を解決できることを見出した(特願2004−126337号参照)。具体的には、上記水性着色塗料を基材の表面に塗布し、紫外線を照射することなく、熱乾燥によって水分除去し、着色層を形成する。次いで、この着色層の表面に、光硬化型樹脂を含有するクリア塗料を塗布し、紫外線照射により光硬化させて、クリア層を形成する。このような手法により、着色層とクリア層との層間密着性を良好とし、且つ、着色層の凝集破壊を抑制できることを見出した。
ところで、近年、住宅などに用いる木質材として、表面の仕上がり(色調)が、濃色や白色の木質材の需要が高まっている。この要求に応えるべく、本発明者が見出した上記手法(特願2004−126337号参照)により、濃色あるいは白色の水性着色塗料を用いて、塗装物を製造したところ、他の色の水性着色塗料を用いた場合と比較して、着色層の凝集破壊を抑制する効果が小さくなることが判明した。
これは、着色層(水性着色塗料)を濃色や白色とするために、他の色の場合と比較して、水性着色塗料中に、多量の水分散着色剤を添加したことによるものと考えられる。すなわち、水性着色塗料中に含まれる着色固形分(着色顔料や染料)の割合が大きくなることで、水性着色塗料中に含まれる水性樹脂の割合が小さくなり、水性樹脂による他成分(着色固形分など)の保持力が弱くなることが大きな要因であると考えられる。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、着色層を濃色または白色(白色に近似する色を含む)とすることができると共に、着色層とクリア層との層間密着性が良好で、且つ、着色層の凝集破壊を抑制できる水性着色塗料、塗装物、及び塗装物の製造方法を提供することを目的とする。
その解決手段は、光硬化型水性樹脂と、着色固形分と、光開始剤と、を含む水性着色塗料であって、当該水性着色塗料から上記光開始剤を除いた塗料成分中に、上記着色固形分を12wt%以上含み且つ上記着色固形分及び他の無機物を合わせて30wt%未満含み、上記光硬化型水性樹脂は、平均分子量が1000以上で、最低造膜温度が100℃以下であり、上記着色固形分及び他の無機物を合わせた重量W1と、上記光硬化型水性樹脂の重量W2とは、0.15≦W2/W1≦1.0の関係を満たし、当該水性着色塗料から上記光開始剤を除いた塗料成分100重量部に対し、上記光開始剤を0.6重量部以上含み、上記光開始剤は、可視光により開裂可能な可視光開裂型光開始剤である水性着色塗料である。
本発明の着色塗料は、水性の着色塗料である。このため、環境汚染の低減や作業環境に十分に配慮した塗料となっている。
さらに、水性着色塗料から光開始剤を除いた塗料成分中に、着色固形分(着色顔料や染料)を12wt%以上含んでいる。このような割合で着色固形分を含む着色塗料を用いて、着色層を形成すれば、適切に、着色層を濃色または白色にすることができる。特に、白色(白色に近似する色を含む)は発色し難いが、上記割合で着色固形分を含む着色塗料を用いて着色層を形成すれば、適切に、着色層を白色(白色に近似する色を含む)とすることができる。
さらに、本発明の水性着色塗料は、最低造膜温度(以下、MFTともいう)が100℃以下である光硬化型水性樹脂を含んでいる。このため、本発明の水性着色塗料を基材表面に塗布し、熱乾燥(水分除去)させるだけで、塗膜形成することができる。
さらに、光硬化型水性樹脂の平均分子量が1000以上であるため、基材表面に塗布した水性着色塗料を乾燥(水分除去)させたときに、塗膜表面をタックフリー状態にすることができる。従って、紫外線などの光を照射して着色塗料(着色層)を光硬化させなくても、この着色層上に光硬化型のクリア塗料を適切に塗布することができる。
さらには、このクリア塗料を光硬化させたとき、このクリア層と着色層とを密着させることができる。これは、着色層を光硬化させていないため、その表面には未反応の官能基が多数存在しており、クリア塗料に紫外線などの光を照射したとき、着色層の表面の樹脂(分子)とクリア塗料の樹脂(分子)とが反応して結合するためと考えられる。
しかも、本発明の水性着色塗料には、光硬化型樹脂に加えて、可視光開裂型光開始剤も含有させている。可視光開裂型光開始剤を用いることにより、水性着色塗料を硬化させるために、波長の長い(可視光に近い波長)紫外線や可視光を用いることができる。このため、本発明の水性着色塗料のように、着色固形分(着色顔料や染料)が多量に含まれている場合でも、光が水性着色塗料の塗膜(着色層)の内部にまで届き易くなる。従って、着色層を、適切に、光硬化させることができる。しかも、当該水性着色塗料から上記光開始剤を除いた塗料成分100重量部に対し、上記光開始剤を0.6重量部以上含む。このような割合で、上記光開始剤を含有させることで、水性着色塗料を、適切に、光硬化させることができる。可視光開裂型光開始剤としては、例えば、ダロキュアー4265(チバスペシャリティケミカルズ社製、商品名)、ルシリンTPO−L(BASF社製、商品名)などが挙げられる。なお、ダロキュアー4265は、2,4,6−トリメチルベンゾイル−ジフェニル−フォスフィンオキサイドと2−ヒドロキシ2−メチル1−フェニル−プロパン−1−オンとを1:1の割合で含む開始剤である。また、ルシリンTPO−Lは、2,4,6−トリメチルベンゾイル−フェニル−エトキシフォスフィンオキサイドからなる開始剤である。
なお、光硬化型水性樹脂のMFTは、公知のMFT測定装置を用いて測定することができる。MFT測定装置としては、例えば、TP−801 MFTテスター(テスター産業株式会社製、商品名)が挙げられる。この装置では、ステンレス製の基盤上に試料である光硬化型水性樹脂を配置し、上記基盤の温度を変動(上昇)させ、光硬化型水性樹脂が白化あるいはひび割れを生じたときの温度をMFTとして測定できる。
また、光硬化型水性樹脂の平均分子量は、公知の平均分子量測定装置を用いて測定することができる。平均分子量測定装置としては、例えば、高速GPC装置 HLC−8220G(東ソー株式会社製、商品名)が挙げられる。この装置では、光硬化型水性樹脂をTHF(テトラヒドロフラン)等の溶剤に溶解させたものをサンプルとし、このサンプルの分子量の分布ピークに基づいて水性樹脂の平均分子量を測定できる。
また、光硬化型水性樹脂としては、例えば、ラロマーLR8949、ラロマーLR8983、ラロマーLR9005(以上、BASF社製、商品名)等に含まれる樹脂固形分(具体的には、ウレタンアクリレートなど)が挙げられる。
また、着色固形分としては、公知の水分散性の着色顔料や水可溶性の染料を使用することができる。なお、着色固形分は、有機物、無機物、天然物、合成物の何れでもよい。また、着色固形分は、単独で、あるいは2種以上組み合わせて使用することができる。
水分散性の着色顔料としては、例えば、酸化チタン、カーボンブラック、ナフトールレッド、ジスアゾイエロー、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、弁柄等を挙げることができる。
また、水可溶性の染料としては、例えば、ダイレクトスカーレット、ダイレクトオレンジR、ダイレクトファストオレンジWS、クリンフェニンG、ダイレクトダークグリーンB、ダイレクトブラウンKGG、ダイレクトブルーBB、ダイレクトブラックEX、ローゼリン、アシッドアゾルビン、アシッドオレンジB、メタニルエロー、ブリリアントミリンググリーンB、アシッドブラウンR、アシッドブルーブラック10B等を挙げることができる。
ところで、水性着色塗料中に含まれる着色固形分の割合を大きくし過ぎると、一方で、光硬化型水性樹脂の割合が小さくなり過ぎることになるので、水性着色塗料(着色層)を光硬化させても、着色層の膜強度(凝集力)が弱く、凝集破壊してしまう危険性がある。また、水性着色塗料中に含まれる着色固形分の割合を大きくするのに合わせて、光硬化型水性樹脂の割合も大きくしてゆくと、水性着色塗料の粘性が大きくなりすぎて、さらには、時間の経過と共にゲル化が進行してしまい、適切に塗装できなくなる虞がある。
これに対し、本発明の水性着色塗料では、水性着色塗料から光開始剤を除いた塗料成分中に、着色固形分及び他の無機物を合わせて30wt%未満に制限している。これにより、水性着色塗料中に、適切な割合で、光硬化型水性樹脂を含有させることができるので、上記のような問題が生じる虞がなく、適切に塗装することができる。さらに、これを、光硬化させることにより、適度な膜強度(凝集力)を有する着色層を形成することができるので、着色層の凝集破壊を抑制することができる。
なお、他の無機物としては、体質顔料や繊維状珪酸マグネシウム質鉱物類の粉末などが挙げられる。また、着色固形分は、前述のように、有機物、無機物、天然物、合成物の何れでもよい。
また、本発明の水性着色塗料は、着色固形分の他に体質顔料などの無機物を含有しない水性着色塗料も含み、この場合には、着色固形分を30wt%未満含むようにすれば良い。
また、水性着色塗料中の着色固形分の割合に対し、光硬化型水性樹脂の割合を小さくし過ぎると、水性着色塗料(着色層)を光硬化させても、着色層の膜強度(凝集力)が弱く、凝集破壊してしまう危険性がある。これに対し、本発明の水性着色塗料では、着色固形分及び他の無機物と光硬化型水性樹脂と重量割合を、W2/W1≧0.15の関係を満たすようにしている。このように、光硬化型水性樹脂を、着色固形分及び他の無機物の0.15倍(重量換算)以上含有させることで、光硬化させた際、適度な膜強度(凝集力)を有する着色層を形成することができる。従って、着色層の凝集破壊を抑制することができる。
一方、光硬化型水性樹脂の割合を大きくし過ぎると、水性着色塗料の粘性が大きくなりすぎて、さらには、貯蔵安定性が低下して、時間の経過と共にゲル化が進行してしまい、適切に塗装できなくなる虞がある。これに対し、本発明の水性着色塗料では、W2/W1≦1.0の関係を満たすようにしている。このように、光硬化型水性樹脂の割合を制限することで、上記のような問題が生じる虞がなく、水性着色塗料を適切に塗布することができる。
なお、本発明の水性着色塗料は、着色固形分の他に体質顔料などの無機物を含有しない水性着色塗料も含み、この場合には、着色固形分の重量がW1となる。
さらに、上記の水性着色塗料であって、前記着色固形分及び他の無機物を合わせた重量W1と、前記光硬化型水性樹脂の重量W2とは、W2/W1>0.18の関係を満たしてなる水性着色塗料であると好ましい。
W2/W1>0.18とすることで、より一層、着色層の凝集破壊を抑制することができる。
さらに、上記いずれかの水性着色塗料であって、前記光硬化型水性樹脂の平均分子量は、1600以上15000以下である水性着色塗料であると好ましい。
本発明の水性着色塗料では、光硬化型水性樹脂の平均分子量を、1600以上15000以下としている。このため、本発明の水性着色塗料を基材表面に塗布した後、乾燥(水分除去)させるだけで、好適に、タックフリー状態の着色層を形成することができる。従って、紫外線などの光を用いて着色塗料(着色層)を光硬化させなくても、この着色層上に光硬化型のクリア塗料を好適に塗布することができる。
さらに、上記いずれかの水性着色塗料であって、前記光硬化型水性樹脂の最低造膜温度は、60℃以下である水性着色塗料であると好ましい。
光硬化型水性樹脂の最低造膜温度(MFT)を60℃以下としているため、この水性着色塗料を基材表面に塗布し、乾燥(水分除去)させるだけで、適切に塗膜形成することができる。
さらに、上記いずれかの水性着色塗料であって、前記光硬化型水性樹脂の最低造膜温度は、0℃以下である水性着色塗料であると好ましい。
本発明の水性着色塗料では、光硬化型水性樹脂の最低造膜温度(MFT)を0℃以下としている。このため、本発明の水性着色塗料を基材表面に塗布し、乾燥(水分除去)させるだけで、確実に塗膜形成することができる。
さらに、上記いずれかの水性着色塗料であって、前記光硬化型水性樹脂は、平均分子量が2500以上で、最低造膜温度が0℃以下である水性着色塗料とすると良い。
本発明の水性着色塗料では、平均分子量が2500以上で、且つ、最低造膜温度が0℃以下の光硬化型水性樹脂を用いている。このため、本発明の水性着色塗料を基材表面に塗布した後、乾燥(水分除去)させるだけで、タックフリー状態で且つ好適に乾燥硬化した着色層を形成することができる。
さらに、上記の水性着色塗料であって、チクソトロピック性を有する増粘剤を含む水性着色塗料であると好ましい。
本発明の水性着色塗料は、チクソトロピック性を有する増粘剤を含んでいる。このため、基材表面の凹部(例えば、木質基材の導管部分等)内への充填塗装が良好となる。さらに、塗布後硬化前に、塗料が流れる虞も少ないため、単位面積当たりの塗布量を多くして、厚膜の着色層を形成することも可能となる。
さらに、上記の水性着色塗料であって、前記チクソトロピック性増粘剤は、会合型である水性着色塗料であると好ましい。
チクソトロピック性増粘剤として、会合型のものを用いることにより、水性着色塗料中の他の分子との結合が比較的良好となるので、水性着色塗料を適切に乾燥硬化させることができる。このため、基材表面の凹部(例えば、木質基材の導管部分等)内への充填塗装を良好としつつ、着色層の凝集破壊の危険性も小さくすることができる。
なお、会合型でチクソトロピック性を有する増粘剤としては、例えば、プライマルRM−12W(ローム&ハース社製、商品名)、レオレート288(Rheox社製、商品名)等が挙げられる。
さらに、上記いずれかの水性着色塗料であって、ニュートニアン粘性あるいはこれに近い粘性を有する増粘剤を含む水性着色塗料とするのが好ましい。
本発明の水性着色塗料は、ニュートニアン粘性あるいはこれに近い粘性を有する増粘剤を含んでいる。このため、水性着色塗料の流動性が良好となり、基材表面の平坦部への転写塗装が可能となる。ニュートニアン粘性とは、外部からの負荷の変化に影響されることなく、粘度が変化しない性質をいう。従って、ニュートニアン粘性を有する塗料は、流動性が良好となる。
さらに、上記の水性着色塗料であって、前記ニュートニアン粘性あるいはこれに近い粘性を有する増粘剤は、会合型である水性着色塗料であると好ましい。
ニュートニアン粘性あるいはこれに近い粘性を有する増粘剤として、会合型のものを用いることにより、水性着色塗料中の他の分子との結合が比較的良好となるので、水性着色塗料を適切に乾燥硬化させることができる。このため、水性着色塗料の流動性を良好としつつ、着色層の凝集破壊の危険性も小さくすることができる。
なお、会合型で、ニュートニアン粘性あるいはこれに近い粘性を有する増粘剤としては、例えば、プライマルRM−8W、プライマルRM−825、プライマルRM−2020NPR(以上、ローム&ハース社製、商品名)、レオレート350(Rheox社製、商品名)等が挙げられる。
他の解決手段は、基材と、上記基材の表面に塗布した、上記いずれかの水性着色塗料を、光硬化させてなる着色層と、上記着色層の表面に塗布した光硬化型樹脂を含有するクリア塗料を、光硬化させてなるクリア層と、を備え、上記着色層の上記光硬化型水性樹脂を構成する分子と上記クリア層の上記光硬化型樹脂を構成する分子とが結合し、上記着色層と上記クリア層とが密着してなる塗装物である。
本発明の塗装物は、水性着色塗料から光開始剤を除いた塗料成分中に、着色固形分(着色顔料や染料)を12wt%以上含む水性着色塗料を用いて形成した着色層を有している。このため、本発明の塗装物は、着色層(塗装面)が、濃色あるいは白色となる。さらに、この着色層は、光硬化されているため、上記のように塗料固形分を多量に含んでいても、適度な膜強度(凝集力)を有することとなる。従って、本発明の塗装物では、着色層が凝集破壊してしまう虞が小さい。
さらに、着色層の光硬化型水性樹脂を構成する分子とクリア層の光硬化型樹脂を構成する分子とが結合し、着色層とクリア層とが密着している。このため、本発明の塗装物は、着色層とクリア層との層間剥離の危険性も極めて少なくなる。
なお、本発明の塗装物の基材としては、例えば、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ABS樹脂等からなるプラスチック成形品、プラスチックフィルム、プラスチックシートが挙げられる。また、単板、合板、パーティクルボード、ハードボード、MDFなどの木質材が挙げられる。また、SBR、EPM、ウレタン等からなるゴム質成形品、ゴム質シートが挙げられる。また、布、紙等のシート状基材や、缶、ロッカー等の金属成形品、プレコートメタル鋼板等の金属板などが挙げられる。
また、本発明の塗装物は、例えば、携帯電話、腕時計、コンパクトディスク、オーディオ機器、OA機器等の電気電子機器の材料として用いることができる。また、タッチパネル、ブラウン管の反射防止板等の電子材料部品として用いることができる。また、冷蔵庫、掃除機、電子レンジ、照明器具等の家電製品の材料として用いることができる。また、自動車のメーターパネル、ダッシュボード等の自動車内装材として用いることができる。また、ボディ、バンパー、スポイラー、ドアノブ、ハンドル、ヘッドランプ、オートバイのガソリンタンク、メッキ・蒸着・スパッタリングが施されたアルミホイール、ドアミラー等の自動車部品として用いることができる。また、階段、床、テーブル、机、椅子、タンス等の家具類などの木工製品の材料として用いることができる。また、カーポートの屋根材、採光用の屋根材として用いることができる。
他の解決手段は、光硬化型水性樹脂、着色固形分、及び光開始剤を含む水性着色塗料であって、当該水性着色塗料から上記光開始剤を除いた塗料成分中に、上記着色固形分を12wt%以上含み、上記光硬化型水性樹脂は、平均分子量が1000以上で、最低造膜温度が100℃以下である水性着色塗料を、基材の表面に塗布し、光硬化させることなく、熱乾燥によって水分除去し、着色層を形成する着色工程と、上記着色層の表面に、光硬化型樹脂を含有するクリア塗料を塗布し、上記着色層と共に光硬化させて、クリア層を形成するクリア層形成工程と、を備え、上記水性着色塗料は、当該水性着色塗料から上記光開始剤を除いた塗料成分中に、上記記着色固形分及び他の無機物を合わせて30wt%未満含み、上記着色固形分及び他の無機物を合わせた重量W1と、上記光硬化型水性樹脂の重量W2とが、0.15≦W2/W1≦1.0の関係を満たし、当該水性着色塗料から上記光開始剤を除いた塗料成分100重量部に対し、上記光開始剤を0.6重量部以上含み、上記光開始剤が、可視光により開裂可能な可視光開裂型光開始剤である塗装物の製造方法である。
本発明の塗装物の製造方法では、着色工程において、水性着色塗料から光開始剤を除いた塗料成分中に、着色固形分(着色顔料や染料)を12wt%以上含む水性着色塗料を塗布する。このような割合で着色固形分を含む着色塗料を用いて、着色層を形成すれば、適切に、着色層を濃色とすることができる。特に、白色(白色に近似する色を含む)は発色し難いが、上記割合で着色固形分を含む着色塗料を用いて着色層を形成すれば、適切に、着色層を白色(白色に近似する色を含む)とすることができる。
さらに、この水性着色塗料には、最低造膜温度が100℃以下である光硬化型水性樹脂を含有させている。このため、紫外線などの光を照射する(光硬化させる)ことなく、熱乾燥(水分除去)するだけで、塗膜形成させることができる。さらに、光硬化型水性樹脂の平均分子量が1000以上であるため、基材表面に塗布した水性着色塗料を熱乾燥(水分除去)するだけで、タックフリー状態の着色層を形成することができる。従って、紫外線などの光を用いて着色塗料(着色層)を光硬化させなくても、この着色層上に光硬化型のクリア塗料を適切に塗布することが可能となる。
さらに、光硬化型樹脂を含有する水性着色塗料を用いながらも、光硬化させる(紫外線などの光を照射する)ことなく着色層を形成し、その着色層の表面に光硬化型樹脂を含有するクリア塗料を塗布した後、光硬化させている(紫外線などの光を照射している)。
このため、着色層と、この表面上に形成したクリア層との層間密着性が良好になり、両者の層間剥離の危険性も極めて少なくなる。これは、着色工程において着色層を光硬化していないため、その表面には未反応の官能基が多数存在しており、クリア塗料に紫外線などの光を照射したとき、着色層の表面の樹脂(分子)とクリア塗料の樹脂(分子)とが反応して結合するためと考えられる。
しかも、本発明の製造方法によれば、クリア層と共に、着色層も光硬化させることができる。これは、次のような理由によるものであると考えられる。
水性着色塗料には、光硬化型樹脂に加えて光開始剤も含有させている。このため、クリア層形成工程において、紫外線や可視光などの光を照射したとき、着色層中の光開始剤の作用により、着色層中の光硬化型樹脂を光硬化させることが可能となる。詳細には、本発明の製造方法では、着色固形分(着色顔料や染料)を12wt%以上含む水性着色塗料を用いているため、着色層が濃色または白色となるが、クリア塗料に紫外線などの光を照射したときに、ある程度、水性着色塗料(着色層)も光硬化させることができる。従って、着色層の凝集破壊を抑制することができる。
ところで、水性着色塗料中に含まれる着色固形分の割合を大きくし過ぎると、一方で、光硬化型水性樹脂の割合が小さくなり過ぎることになるので、水性着色塗料(着色層)を光硬化させても、着色層の膜強度(凝集力)が弱く、凝集破壊してしまう危険性がある。また、水性着色塗料中に含まれる着色固形分の割合を大きくするのに合わせて、光硬化型水性樹脂の割合も大きくしてゆくと、水性着色塗料の粘性が大きくなりすぎて、さらには、時間の経過と共にゲル化してしまい、適切に塗装できなくなる虞がある。
これに対し、本発明の製造方法では、着色工程において、水性着色塗料から光開始剤を除いた塗料成分中に、着色固形分及び他の無機物を合わせて30wt%未満含む水性着色塗料を用いている。このように着色固形分の割合を制限した水性着色塗料では、水性着色塗料中に、適切な割合で、光硬化型水性樹脂を含有させることができる。従って、上記のような問題が生じる虞がなく、適切に、水性着色塗料を塗装することができる。さらに、クリア層形成工程において、光硬化させることにより、適度な膜強度(凝集力)を有する着色層を形成することができるので、着色層の凝集破壊を抑制することができる。
なお、他の無機物としては、体質顔料や繊維状珪酸マグネシウム質鉱物類の粉末などが挙げられる。
また、水性着色塗料中には、着色固形分の他に、体質顔料などの無機物が含まれていなくても良く、この場合には、着色固形分を30wt%未満含んでいれば良い。
また、水性着色塗料中の着色固形分の割合に対し、光硬化型水性樹脂の割合を小さくし過ぎると、水性着色塗料(着色層)を光硬化させても、着色層の膜強度(凝集力)が弱く、凝集破壊してしまう危険性がある。これに対し、本発明の製造方法では、着色工程において、着色固形分及び他の無機物と光硬化型水性樹脂と重量割合が、0.15≦W2/W1の関係を満たす水性着色塗料を用いている。このように、光硬化型水性樹脂を、着色固形分の0.15倍(重量換算)以上含有させた水性着色塗料を用いることで、クリア層形成工程において光硬化させた際、適度な膜強度(凝集力)を有する着色層を形成することができる。従って、着色層の凝集破壊の危険性を小さくすることができる。
一方、光硬化型水性樹脂の割合を大きくし過ぎると、水性着色塗料の粘性が大きくなりすぎて、さらには、貯蔵安定性が低下して、時間の経過と共にゲル化してしまい、適切に塗装できなくなる虞がある。これに対し、本発明の製造方法では、W2/W1≦1.0の関係を満たす水性着色塗料を用いている。このように、光硬化型水性樹脂の割合を制限した水性着色塗料を用いることで、上記のような問題が生じる虞がなく、水性着色塗料を適切に塗布することができる。
なお、水性着色塗料中には、着色固形分の他に、体質顔料などの無機物が含まれていなくても良く、この場合には、着色固形分の重量がW1となる。
さらに前記水性着色塗料は、当該水性着色塗料から前記光開始剤を除いた塗料成分100重量部に対し、上記光開始剤を0.6重量部以上含む
着色工程において、上記割合で光開始剤を含む水性着色塗料を用いることで、クリア層形成工程においてクリア層を光硬化させる際、着色層も、適切に、光硬化させることができる。
さらに、上記いずれかの塗装物の製造方法であって、前記着色工程では、前記水性着色塗料を2.5g/(30cm)2以上塗布する塗装物の製造方法であると良い。
近年、塗装物の美観を高めるために、着色層の厚みを厚くする要望が高まっている。ところが、従来の手法では、水性着色塗料を厚く(具体的には、2.5g/(30cm)2以上)塗布すると、着色層の硬化が不十分となって凝集破壊が生じてしまう問題があった。反対に、着色層を十分に硬化させるべく紫外線などの光の照射量を増大させると、着色層の表面が光硬化し過ぎて、クリア層との間で層間剥離が生じてしまう問題があった。特に、着色層を濃色あるいは白色とする場合には、上記問題が深刻であった。
これに対し、本発明の製造方法では、上述のように、光硬化型樹脂を含有する水性着色塗料を用いながらも、紫外線などの光を照射することなく塗膜形成することができ、その塗膜の表面に、光硬化型樹脂を含有するクリア塗料を塗布し、紫外線などの光を照射することにより光硬化させて、クリア層を形成する。このため、着色層とこの表面上に形成したクリア層との層間密着性が良好になり、両者の層間剥離の危険性が極めて小さくなる。
しかも、水性着色塗料には光開始剤を含有させているため、クリア塗料に紫外線などの光を照射したとき、クリア塗料を光硬化させると共に、着色層も光硬化させることができる。これにより、水性着色塗料を2.5g/(30cm)2以上塗布した場合でも、着色層の凝集破壊の危険性を小さくすることができる。
さらに、上記いずれかの塗装物の製造方法であって、前記水性着色塗料に含まれる前記光硬化型水性樹脂は、平均分子量が2500以上で、最低造膜温度が0℃以下である塗装物の製造方法であると好ましい。
本発明の塗装物の製造方法では、平均分子量が2500以上で、且つ、最低造膜温度が0℃以下の光硬化型水性樹脂を含有する水性着色塗料を用いている。このため、水性着色塗料を基材表面に塗布した後、乾燥(水分除去)させるだけで、タックフリー状態で且つ好適に塗膜形成した着色層を形成することができる。従って、紫外線を用いて着色塗料(着色層)を光硬化させなくても、この着色層上に光硬化型のクリア塗料を好適に塗布することができる。
前記いずれかの水性着色塗料を、基材の表面に塗布し、光硬化させることなく、熱乾燥によって水分除去し、着色層を形成する着色工程と、上記着色層の表面に、光硬化型樹脂を含有するクリア塗料を塗布し、上記着色層と共に硬化させて、クリア層を形成するクリア層形成工程と、を備える塗装物の製造方法であると好ましい。
本発明の塗装物の製造方法では、着色工程において、水性着色塗料から光開始剤を除いた塗料成分中に、着色固形分(着色顔料や染料)を12wt%以上含む水性着色塗料を塗布する。このような割合で着色固形分を含む着色塗料を用いて、着色層を形成すれば、適切に、着色層を濃色または白色とすることができる。特に、白色(白色に近似する色を含む)は発色させ難いが、上記割合で着色固形分を含む着色塗料を用いて着色層を形成すれば、適切に、着色層を白色(白色に近似する色を含む)とすることができる。
さらに、この水性着色塗料には、最低造膜温度が100℃以下である光硬化型水性樹脂を含有させている。このため、紫外線などの光を照射する(光硬化させる)ことなく、熱乾燥(水分除去)するだけで、塗膜形成させることができる。さらに、光硬化型水性樹脂の平均分子量が1000以上であるため、基材表面に塗布した水性着色塗料を熱乾燥(水分除去)するだけで、タックフリー状態の着色層を形成することができる。従って、紫外線などの光を用いて着色塗料(着色層)を光硬化させなくても、この着色層上に光硬化型のクリア塗料を適切に塗布することが可能となる。
さらに、光硬化型樹脂を含有する水性着色塗料を用いながらも、光硬化させる(紫外線などの光を照射する)ことなく着色層を形成し、その着色層の表面に光硬化型樹脂を含有するクリア塗料を塗布した後、光硬化させている(紫外線などの光を照射している)。
このため、着色層と、この表面上に形成したクリア層との層間密着性が良好になり、両者の層間剥離の危険性も極めて少なくなる。これは、着色工程において着色層を光硬化していないため、その表面には未反応の官能基が多数存在しており、クリア塗料に紫外線などの光を照射したとき、着色層の表面の樹脂(分子)とクリア塗料の樹脂(分子)とが反応して結合するためと考えられる。
しかも、本発明の製造方法によれば、クリア層と共に、着色層も光硬化させることができる。これは、次のような理由によるものであると考えられる。
水性着色塗料には、光硬化型樹脂に加えて光開始剤も含有させている。このため、クリア層形成工程において、紫外線や可視光などの光を照射したとき、着色層中の光開始剤を開裂させ、着色層中の光硬化型樹脂を光硬化させることが可能となる。詳細には、本発明の製造方法では、着色固形分(着色顔料や染料)を12wt%以上含む水性着色塗料を用いているため、着色層が濃色または白色となるが、クリア塗料に紫外線などの光を照射したときに、ある程度、水性着色塗料(着色層)も光硬化させることができる。従って、着色層の凝集破壊を抑制することができる。
(実施例及び比較例)
本発明の実施例及び比較例について、以下に説明する。
(実施例1及び参考例1
本発明の塗装物(実施例1)及び参考例1として、サンプルD(サンプルD1〜D5)を製造した。なお、サンプルD3〜5が本発明の実施例1に含まれる。一方、サンプルD1,2が参考例1に含まれる。
サンプルD1に用いた、水性着色塗料の製造方法について、図1を参照しつつ説明する。まず、水64.0重量部に、水性樹脂組成物8.0重量部を攪拌混合する。その後、助剤として、防腐剤、消泡剤、レベリング剤、及び凍結防止剤を合わせて3.2重量部を攪拌添加する。なお、本発明の実施例(実施例1〜3)では、いずれも、水性樹脂組成物として、BASF社製、商品名LR8983(平均分子量10000、MFT0℃、ウレタンアクリレート)を用いている。
次いで、チクソトロピック性を有する会合型増粘剤2.4重量部を攪拌添加した。なお、本発明の実施例(実施例1〜3)では、いずれも、チクソトロピック性を有する会合型増粘剤として、プライマルRM−12W(ローム&ハース社製、商品名)を用いている。次いで、ニュートニアン粘性を有する会合型増粘剤2.4重量部を攪拌添加した。なお、本発明の実施例(実施例1〜3)では、いずれも、ニュートニアン粘性を有する会合型増粘剤として、レオレート350(Rheox社製、商品名)を用いている。
次いで、水分散着色剤を20.0重量部を攪拌添加して、サンプルD1に用いる水性着色塗料を得た。なお、本発明の実施例(実施例1〜3)では、いずれも、水分散着色剤として、大日精化社製の着色加工顔料、商品名AFカラーホワイトを用いている。
サンプルD2〜D5用の水性着色塗料は、サンプルD1用の水性着色塗料に対し、光開始剤1を、それぞれ、0.15重量部、0.3重量部、0.6重量部、1.2重量部添加したものである。なお、光開始剤1は、ダロキュアー4265(チバスペシャリティケミカルズ社製、商品名、可視光開裂型)である。
ここで、上記のようにして製造した、サンプルD(サンプルD1〜D5)用の水性着色塗料の成分含有率を、図2の上段に示す。サンプルD1用の水性着色塗料は、光硬化型水性樹脂(ウレタンアクリレート)を3.6wt%、着色固形分(着色顔料分)を5.0wt%、その他の固形分(助剤、増粘剤1,2など)を4.6wt%、揮発分(主に水)を86.8wt%含んでいる。サンプルD2〜D5用の水性着色塗料は、サンプルD1の成分に加えて、光開始剤1を、それぞれ、0.15wt%、0.30wt%、0.60wt%、1.20wt%含んでいる。
次に、本実施例1及び参考例1の塗装物であるサンプルD(サンプルD1〜D5)の製造方法について説明する。
まず、着色工程において、上記のようにして製造した水性着色塗料を用いて、木質基材の表面に着色層を形成した。具体的には、スポンジ塗布、リバースカキトリ、ナチュラルゴムロール塗布の順で、木質基材の表面に水性着色塗料を3.0g/(30cm)2塗布した。次いで、ヒータを用いて、塗布した水性着色塗料を熱風乾燥(80℃×1分)し(水分除去)、着色層を形成した。
ところで、本実施例1では、木質基材の表面の凹部(例えば、木質基材の導管部分等)内への充填塗装が良好であった。これは、水性着色塗料の成分として、チクソトロピック性を有する増粘剤、具体的にはプライマルRM−12W(ローム&ハース社製、商品名)を添加したためと考えられる。さらには、木質基材の表面の平坦部への転写塗装も良好であった。これは、本発明の水性着色塗料の成分として、ニュートニアン粘性を有する増粘剤、具体的にはレオレート350(Rheox社製、商品名)を添加したためと考えられる。
次いで、クリア層形成工程において、着色層の表面上にクリア層を形成した。具体的には、まず、ロールコータを用いて、下塗りとして、光硬化型樹脂を含有するクリア塗料(具体的には、IST200(ナトコ株式会社製、商品名))を2.0g/(30cm)2塗布した。その後、紫外線ランプを用いて、光(ピーク波長360〜370nm)をクリア塗料に照射し、光硬化させてクリア層を形成した。さらに、中塗りとして、光硬化型樹脂を含有するクリア塗料(具体的には、IST400(ナトコ株式会社製、商品名))を2.0g/(30cm)2塗布し、下塗りと同様にして光硬化させた。さらに、上塗りとして、光硬化型樹脂を含有するクリア塗料(具体的には、IST500(ナトコ株式会社製、商品名))を2.0g/(30cm)2塗布し、下塗りと同様にして光硬化させた。このようにして、3層からなるクリア層を形成した。
以上のようにして、本実施例1及び参考例1にかかる5種類の塗装物(サンプルD1〜D5)を得た。
ところで、本実施例1では、塗布した水性着色塗料を光硬化させる(紫外線などの光を照射する)ことなく、熱風乾燥(水分除去)(80℃×1分)しただけで、好適に塗膜形成することができた。これは、水性着色塗料を製造する際に添加した水性樹脂組成物(LR8983)に含まれる光硬化型水性樹脂(ウレタンアクリレート)の最低造膜温度が0℃であるので、水性着色塗料中の水分を適度に除去できれば、十分に塗膜形成できるためと考えられる。
さらには、熱風乾燥(水分除去)(80℃×1分)しただけで、好適に、着色層の表面をタックフリー状態にすることができた。これは、水性樹脂組成物(LR8983)に含まれる光硬化型水性樹脂(ウレタンアクリレート)の平均分子量が10000であるためと考えられる。このため、紫外線などの光(光開始剤1が開裂する光)を照射して水性着色塗料(着色層)を光硬化させなくても、クリア層形成工程において、着色層上にクリア塗料を適切に塗布することができた。
(比較例1)
比較例1の塗装物として、サンプルA(サンプルA1〜A14)を製造した。
まず、サンプルA1に用いる水性着色塗料を、実施例1(サンプルD)の水性着色塗料と同様の手法で製造した。具体的には、図1に示すように、水73.9重量部、水性樹脂組成物9.0重量部、助剤(防腐剤、消泡剤、レベリング剤、凍結防止剤)を3.7重量部、チクソトロピック性を有する会合型増粘剤2.8重量部、ニュートニアン粘性を有する会合型増粘剤2.8重量部、及び水分散着色剤を7.8重量部を攪拌混合して製造した。
なお、本比較例1(サンプルA1〜A14)においても、実施例1と同様に、水性樹脂組成物として、BASF社製、商品名LR8983(平均分子量10000、MFT0℃、ウレタンアクリレート)を用いている。また、チクソトロピック性を有する会合型増粘剤として、プライマルRM−12W(ローム&ハース社製、商品名)を用いている。また、ニュートニアン粘性を有する会合型増粘剤として、レオレート350(Rheox社製、商品名)を用いている。さらに、水分散着色剤として、大日精化社製の着色加工顔料、商品名AFカラーホワイトを用いている。
次いで、サンプルA2〜A14用の水性着色塗料を製造した。具体的には、サンプルA2〜A5用の水性着色塗料は、サンプルA1用の水性着色塗料に対し、光開始剤1(ダロキュアー4265)を、それぞれ、0.15重量部、0.30重量部、0.60重量部、1.20重量部添加して得た。また、サンプルA6〜A9用の水性着色塗料は、サンプルA1用の水性着色塗料に対し、光開始剤2を、それぞれ、0.15重量部、0.30重量部、0.60重量部、1.20重量部を添加して得た。また、サンプルA10〜A14用の水性着色塗料は、サンプルA1用の水性着色塗料に対し、光開始剤3を、それぞれ、0.15重量部、0.30重量部、0.60重量部、1.20重量部、3.00重量部添加して得た。
なお、光開始剤2は、ルシリンTPO−L(BASF社製、商品名、可視光開裂型)である。また、光開始剤3は、イルガキュアー184(チバスペシャリティケミカルズ社製、商品名、紫外線開裂型)またはダロキュアー1173(チバスペシャリティケミカルズ社製、商品名、紫外線開裂型)である。
次いで、上記の14種類(サンプルA1〜A14)の水性着色塗料を、それぞれ、実施例1と同様にして、木質基材の表面に3.0g/(30cm)2塗布し、熱風乾燥(80℃×1分)させて(水分除去)、着色層を形成した。なお、本比較例1でも、実施例1と同様に、木質基材の表面の凹部(例えば、木質基材の導管部分等)内への充填塗装が良好であった。
その後、実施例1と同様にして、着色層の表面上に、3層からなるクリア層(下塗り、中塗り、上塗り)を形成した。なお、本比較例1でも、実施例1と同一のクリア塗料を用いている。以上のようにして、比較例1にかかる14種類の塗装物(サンプルA1〜A14)を得た。
(比較例2)
比較例2の塗装物として、サンプルBを製造した。
まず、サンプルBに用いる水性着色塗料を、実施例1(サンプルD)の水性着色塗料と同様の手法で製造した。具体的には、図1に示すように、水70.05重量部、水性樹脂組成物8.75重量部、助剤(防腐剤、消泡剤、レベリング剤、凍結防止剤)を3.50重量部、チクソトロピック性を有する会合型増粘剤2.60重量部、ニュートニアン粘性を有する会合型増粘剤2.60重量部、及び水分散着色剤を12.5重量部を攪拌混合して製造した。
なお、本比較例2(サンプルB)においても、実施例1と同様に、水性樹脂組成物として、BASF社製、商品名LR8983(平均分子量10000、MFT0℃、ウレタンアクリレート)を用いている。また、チクソトロピック性を有する会合型増粘剤として、プライマルRM−12W(ローム&ハース社製、商品名)を用いている。また、ニュートニアン粘性を有する会合型増粘剤として、レオレート350(Rheox社製、商品名)を用いている。さらに、水分散着色剤として、大日精化社製の着色加工顔料、商品名AFカラーホワイトを用いている。
次いで、上記の水性着色塗料を、それぞれ、実施例1と同様にして、木質基材の表面に3.0g/(30cm)2塗布し、熱風乾燥(80℃×1分)させて(水分除去)、着色層を形成した。なお、本比較例2でも、実施例1と同様に、木質基材の表面の凹部(例えば、木質基材の導管部分等)内への充填塗装が良好であった。
その後、実施例1と同様にして、着色層の表面上に、3層からなるクリア層(下塗り、中塗り、上塗り)を形成した。なお、本比較例2でも、実施例1と同一のクリア塗料を用いている。以上のようにして、比較例2にかかる塗装物(サンプルB)を得た。
(比較例3)
比較例3の塗装物として、サンプルCを製造した。
まず、サンプルCに用いる水性着色塗料を、実施例1(サンプルD)の水性着色塗料と同様の手法で製造した。具体的には、図1に示すように、水67.5重量部、水性樹脂組成物8.5重量部、助剤(防腐剤、消泡剤、レベリング剤、凍結防止剤)を3.4重量部、チクソトロピック性を有する会合型増粘剤2.5重量部、ニュートニアン粘性を有する会合型増粘剤2.5重量部、及び水分散着色剤を15.6重量部を攪拌混合して製造した。
なお、本比較例3(サンプルC)においても、実施例1と同様に、水性樹脂組成物として、BASF社製、商品名LR8983(平均分子量10000、MFT0℃、ウレタンアクリレート)を用いている。また、チクソトロピック性を有する会合型増粘剤として、プライマルRM−12W(ローム&ハース社製、商品名)を用いている。また、ニュートニアン粘性を有する会合型増粘剤として、レオレート350(Rheox社製、商品名)を用いている。さらに、水分散着色剤として、大日精化社製の着色加工顔料、商品名AFカラーホワイトを用いている。
次いで、上記の水性着色塗料を、それぞれ、実施例1と同様にして、木質基材の表面に3.0g/(30cm)2塗布し、熱風乾燥(80℃×1分)させて(水分除去)、着色層を形成した。なお、本比較例3でも、実施例1と同様に、木質基材の表面の凹部(例えば、木質基材の導管部分等)内への充填塗装が良好であった。
その後、実施例1と同様にして、着色層の表面上に、3層からなるクリア層(下塗り、中塗り、上塗り)を形成した。なお、本比較例3でも、実施例1と同一のクリア塗料を用いている。以上のようにして、比較例3にかかる塗装物(サンプルB)を得た。
上記のようにして製造したサンプルA〜Dについて、塗装面の着色の程度を調査したところ、サンプルD(サンプルD1〜D5)では明瞭な白色を発色していた。これに対し、サンプルA〜Cでは、いずれも、着色が薄く、塗装面を明瞭な白色とすることができなかった。これは、水性着色塗料に含まれる着色固形分(具体的には、着色顔料分)の割合の違いによるものと考えられる。すなわち、図2に示すように、サンプルA〜C用の水性着色塗料では、水性着色塗料から光開始剤を除いた塗料成分中に含まれる着色顔料分が、5.0wt%、8.0wt%、10.0wt%と小さいのに対し、サンプルDでは、12.8wt%と大きいためと考えられる。この結果より、水性着色塗料から光開始剤を除いた塗料成分中に、着色固形分を12wt%以上含む水性着色塗料を用いることで、塗装面を明瞭な白色とすることができると言える。
次に、サンプルA〜Dの塗装物について、剥膜試験機を用いて、JIS K−5400に準じて、45度剥離の方法で塗膜剥離強度を測定した。具体的には、まず、サンプルA〜Dの塗装物の塗膜(クリア層及び着色層)を切断し、2mm角の正方形(以下、これを塗膜碁盤目ともいう)を100個作成する。次いで、剥膜試験機を用いて、塗膜碁盤目の上にセロハンテープを貼着し、このセロハンテープを45度の角度で引き上げた。このときの塗膜碁盤目の剥れ数を調査した。この結果を図2の下段に示す。
図2の下段に示すように、サンプルA(A1〜A14)、B、Cでは、いずれも、塗膜碁盤目剥れがなかった。すなわち、着色層の凝集破壊が生じることなく、さらに、着色層とクリア層との層間剥離も生じなかった。
これに対し、サンプルDでは、塗膜碁盤目剥れが生じたものがあった。具体的には、サンプルD1,2では、100個の塗膜碁盤目のうち、10以上の塗膜碁盤目が剥離してしまった。サンプルD3では、6〜9個の塗膜碁盤目が剥離してしまった。しかしながら、サンプルD4,5では、塗膜碁盤目剥れがなかった。なお、サンプルD1〜D3の塗膜碁盤目の剥離は、いずれも、着色層の凝集破壊による剥離であった。
ここで、上記の試験結果について検討する。
まず、光開始剤を含まない水性着色塗料を用いた4つのサンプル(A1,B,C,D1)について、比較検討する。サンプルA1,B,Cでは、いずれも、塗膜碁盤目剥れがなかったのに対し、サンプルD1では、10以上の塗膜碁盤目が剥離してしまった。これは、水性着色塗料に含まれる着色固形分(着色顔料分)の割合の違いによるものと考えられる。すなわち、サンプルD1では、サンプルA1,B,Cに比べて着色顔料分が多いために、着色層の塗膜強度(凝集力)が弱くなってしまったと考えられる。このため、着色層の凝集破壊が生じてしまったと考えられる。
ところが、サンプルD1〜D3と同等の着色固形分(着色顔料分)を含む水性着色塗料用いたサンプルD4,5では、着色層の凝集破壊が生じなかった。これは、水性着色塗料(着色層)中に、所定量の光開始剤を含有させたことにより、クリア層形成工程で光を照射したときに、クリア層と共に、着色層も適切に光硬化させることができたためと考えられる。これにより、着色層の塗膜強度(凝集力)を高めることができたと考えられる。
以上の結果より、水性着色塗料から光開始剤を除いた塗料成分中に、着色固形分を12wt%以上含む水性着色塗料を用いて着色層を形成する場合には、水性着色塗料中に所定量の光開始剤を含有させることで、着色層の凝集破壊を抑制することができると言える。
(実施例2)
次に、実施例2及び参考例2にかかる塗装物として、サンプルE(E1〜E14)、サンプルF(F1〜F14)、サンプルG(G1〜G14)、サンプルH(H1〜H5)、サンプルI、サンプルJを製造した。なお、サンプルF4,5,7〜9,13,14、サンプルG3〜9,11〜14、及びサンプルH3〜5が本発明の実施例2に含まれる。一方、サンプルE1〜14、サンプルF1〜3,6,10〜12、サンプルG1,2,10、サンプルH1,2、及びサンプルI,Jが、参考例1に含まれる。
まず、サンプルE1に用いる水性着色塗料を、実施例1及び参考例1(サンプルD)の水性着色塗料と同様の手法で製造した。具体的には、図3に示すように、水65.0重量部、水性樹脂組成物4.5重量部、助剤(防腐剤、消泡剤、レベリング剤、凍結防止剤)を3.8重量部、チクソトロピック性を有する会合型増粘剤1.35重量部、ニュートニアン粘性を有する会合型増粘剤1.35重量部、及び水分散着色剤を24.0重量部を攪拌混合して製造した。
なお、本実施例2及び参考例2(サンプルE〜J)においても、実施例1と同様に、水性樹脂組成物として、BASF社製、商品名LR8983(平均分子量10000、MFT0℃、ウレタンアクリレート)を用いている。また、チクソトロピック性を有する会合型増粘剤として、プライマルRM−12W(ローム&ハース社製、商品名)を用いている。また、ニュートニアン粘性を有する会合型増粘剤として、レオレート350(Rheox社製、商品名)を用いている。さらに、水分散着色剤として、大日精化社製の着色加工顔料、商品名AFカラーホワイトを用いている。
次いで、サンプルE2〜E14用の水性着色塗料を製造した。具体的には、サンプルE2〜E5用の水性着色塗料は、サンプルE1用の水性着色塗料に対し、光開始剤1(ダロキュアー4265)を、それぞれ、0.15重量部、0.30重量部、0.60重量部、1.20重量部添加して得た。また、サンプルE6〜E9用の水性着色塗料は、サンプルE1用の水性着色塗料に対し、光開始剤2を、それぞれ、0.15重量部、0.30重量部、0.60重量部、1.20重量部を添加して得た。また、サンプルE10〜E14用の水性着色塗料は、サンプルE1用の水性着色塗料に対し、光開始剤3を、それぞれ、0.15重量部、0.30重量部、0.60重量部、1.20重量部、3.00重量部添加して得た。
さらに、サンプルF1に用いる水性着色塗料を、実施例1及び参考例1(サンプルD)の水性着色塗料と同様の手法で製造した。具体的には、図3に示すように、水62.49重量部、水性樹脂組成物5.75重量部、助剤(防腐剤、消泡剤、レベリング剤、凍結防止剤)を4.3重量部、チクソトロピック性を有する会合型増粘剤1.73重量部、ニュートニアン粘性を有する会合型増粘剤1.73重量部、及び水分散着色剤を24.0重量部を攪拌混合して製造した。
次いで、サンプルF2〜F14用の水性着色塗料を製造した。具体的には、サンプルF2〜F5用の水性着色塗料は、サンプルF1用の水性着色塗料に対し、光開始剤1(ダロキュアー4265)を、それぞれ、0.15重量部、0.30重量部、0.60重量部、1.20重量部添加して得た。また、サンプルF6〜F9用の水性着色塗料は、サンプルF1用の水性着色塗料に対し、光開始剤2を、それぞれ、0.15重量部、0.30重量部、0.60重量部、1.20重量部を添加して得た。また、サンプルF10〜F14用の水性着色塗料は、サンプルF1用の水性着色塗料に対し、光開始剤3を、それぞれ、0.15重量部、0.30重量部、0.60重量部、1.20重量部、3.00重量部添加して得た。
さらに、サンプルG1に用いる水性着色塗料を、実施例1及び参考例1(サンプルD)の水性着色塗料と同様の手法で製造した。具体的には、図3に示すように、水60.0重量部、水性樹脂組成物7.0重量部、助剤(防腐剤、消泡剤、レベリング剤、凍結防止剤)を4.8重量部、チクソトロピック性を有する会合型増粘剤2.1重量部、ニュートニアン粘性を有する会合型増粘剤2.1重量部、及び水分散着色剤を24.0重量部を攪拌混合して製造した。
次いで、サンプルG2〜G14用の水性着色塗料を製造した。具体的には、サンプルG2〜G5用の水性着色塗料は、サンプルG1用の水性着色塗料に対し、光開始剤1(ダロキュアー4265)を、それぞれ、0.15重量部、0.30重量部、0.60重量部、1.20重量部添加して得た。また、サンプルG6〜G9用の水性着色塗料は、サンプルG1用の水性着色塗料に対し、光開始剤2を、それぞれ、0.15重量部、0.30重量部、0.60重量部、1.20重量部添加して得た。また、サンプルG10〜G14用の水性着色塗料は、サンプルG1用の水性着色塗料に対し、光開始剤3を、それぞれ、0.15重量部、0.30重量部、0.60重量部、1.20重量部、3.00重量部添加して得た。
さらに、サンプルH1に用いる水性着色塗料を、実施例1及び参考例1(サンプルD)の水性着色塗料と同様の手法で製造した。具体的には、図3に示すように、水29.0重量部、水性樹脂組成物37.5重量部、助剤(防腐剤、消泡剤、レベリング剤、凍結防止剤)を5.0重量部、チクソトロピック性を有する会合型増粘剤2.25重量部、ニュートニアン粘性を有する会合型増粘剤2.25重量部、及び水分散着色剤を24.0重量部を攪拌混合して製造した。
次いで、サンプルH2〜H5用の水性着色塗料を製造した。具体的には、サンプルH1用の水性着色塗料に対し、光開始剤1(ダロキュアー4265)を、それぞれ、0.15重量部、0.30重量部、0.60重量部、1.20重量部添加して得た。
さらに、サンプルIに用いる水性着色塗料を、実施例1及び参考例1(サンプルD)の水性着色塗料と同様の手法で製造した。具体的には、図3に示すように、水21.5重量部、水性樹脂組成物45.0重量部、助剤(防腐剤、消泡剤、レベリング剤、凍結防止剤)を5.0重量部、チクソトロピック性を有する会合型増粘剤2.25重量部、ニュートニアン粘性を有する会合型増粘剤2.25重量部、及び水分散着色剤を24.0重量部を攪拌混合して製造した。
さらに、サンプルJに用いる水性着色塗料を、実施例1及び参考例1(サンプルD)の水性着色塗料と同様の手法で製造した。具体的には、図3に示すように、水6.5重量部、水性樹脂組成物60.0重量部、助剤(防腐剤、消泡剤、レベリング剤、凍結防止剤)を5.0重量部、チクソトロピック性を有する会合型増粘剤2.25重量部、ニュートニアン粘性を有する会合型増粘剤2.25重量部、及び水分散着色剤を24.0重量部を攪拌混合して製造した。
次に、上記の49種類(サンプルE1〜E14,F1〜F14,G1〜G14,H1〜H5,I,J)の水性着色塗料について、貯蔵安定性試験を実施した。
具体的には、49種類の水性着色塗料を、それぞれ、50℃の恒温室内に、1週間放置した。その結果、図4に示すように、47種類(サンプルE1〜E14,F1〜F14,G1〜G14,H1〜H5)の水性着色塗料は、特に、変化が生じることなく、貯蔵安定性が良好であった。
これに対し、サンプルI,J用の水性着色塗料では、ゲル化が進行していた。このため、サンプルI,J用の水性着色塗料を、木質基材の表面に塗装することができなかった。これは、次のような理由によるものと考えられる。
図4に示すように、サンプルE〜J用の水性着色塗料は、いずれも、着色固形分(着色顔料分)を同一の割合(具体的には、15wt%)で含んでいる。ところが、光硬化型水性樹脂(固形分)の割合が異なっており、サンプルE,F,G,H,I,Jの順に、含有率が高くなっている。すなわち、サンプルI,J用の水性着色塗料では、他のサンプル用塗料に比べて、光硬化型水性樹脂(固形分)の含有率が高くなっている。このため、貯蔵安定性が低下して、ゲル化が進行してしまったと考えられる。
以上の結果より、着色固形分(着色顔料分)を多量(具体的には、12wt%以上)に含む水性着色塗料において、貯蔵安定性を良好とするためには、着色固形分(着色顔料分)の重量W1に対する光硬化型水性樹脂(固形分)の重量W2の割合を抑制する必要があると言える。具体的には、ゲル化が進行したサンプルI,J用の水性着色塗料では、着色固形分(着色顔料分)を15wt%、光硬化型水性樹脂(固形分)を18wt%以上含んでいることから、W2/W1≧1.2(=18/15)としては、良好な貯蔵安定性は得られないと考えられる。換言すれば、W2/W1<1.2(=18/15)の関係を満たすことで、水性着色塗料の貯蔵安定性を良好にできると考えられる。
次いで、貯蔵安定性が良好であった47種類(サンプルE1〜E14,F1〜F14,G1〜G14,H1〜H5)の水性着色塗料を、それぞれ、実施例1と同様にして、木質基材の表面に3.0g/(30cm)2塗布し、熱風乾燥(80℃×1分)させて(水分除去)、着色層を形成した。なお、上記47種類の水性着色塗料は、実施例1と同様に、木質基材の表面の凹部(例えば、木質基材の導管部分等)内への充填塗装が良好であった。また、塗布した水性着色塗料に、紫外線などの光(光開始剤が開裂する光)を照射することなく、熱風乾燥(水分除去)(80℃×1分)しただけで、好適に塗膜形成することができると共に、着色層の表面をタックフリー状態にすることができた。
その後、実施例1と同様にして、着色層の表面上に、3層からなるクリア層(下塗り、中塗り、上塗り)を形成した。以上のようにして、本実施例2にかかる47種類の塗装物(サンプルE1〜E14,F1〜F14,G1〜G14,H1〜H5)を得た。なお、本実施例2及び参考例2でも、実施例1と同一のクリア塗料を用いている。
上記のようにして製造した47種類の塗装物(サンプルE1〜E14,F1〜F14,G1〜G14,H1〜H5)について、塗装面の着色の程度を調査したところ、いずれのサンプルにおいても、明瞭な白色を発色していた。これは、水性着色塗料から光開始剤を除いた塗料成分中に、着色固形分を12wt%以上(具体的には、15wt%)含む水性着色塗料を用いたためと考えられる。
次に、上記の47種類の塗装物(サンプルE1〜E14,F1〜F14,G1〜G14,H1〜H5)について、実施例1と同様にして、塗膜碁盤目の剥離試験を実施した。この結果を図4の下段に示す。
サンプルF〜H(F1〜F14,G1〜G14,H1〜H5)では、水性着色塗料に含まれる開始剤の割合を大きくするにしたがって、塗膜碁盤目の剥離を抑制できることがわかる。具体的には、所定量以上の開始剤を含む水性着色塗料を用いることで、着色層の凝集破壊を抑制することができた。
これに対し、サンプルE(サンプルE1〜E14)では、水性着色塗料に含まれる開始剤の割合を大きくしても、塗膜碁盤目の剥離を抑制できなかった。具体的には、水性着色塗料に含まれる開始剤の割合を大きくしても、着色層の凝集破壊を抑制できなかった。
これは、次のような理由によるものと考えられる。
図4に示すように、サンプルE〜J用の水性着色塗料は、いずれも、着色固形分(着色顔料分)を同一の割合(具体的には、15wt%)で含んでいる。ところが、光硬化型水性樹脂(固形分)の割合が異なっており、サンプルJ,I,H,G,F,Eの順に、光硬化型水性樹脂(固形分)の含有率が小さくなっている。すなわち、サンプルE用の水性着色塗料では、他のサンプルに比べて、光硬化型水性樹脂(固形分)の割合が小さくなっている。このため、クリア層形成工程において、下塗りクリア塗料と共に、着色層を光硬化させることができても、着色層の塗膜強度(凝集力)を十分に高めることができず、凝集破壊が生じたと考えられる。
以上の結果より、着色固形分(着色顔料分)を多量(具体的には、12wt%以上)に含む水性着色塗料を用いて、クリア層の下地として着色層を形成する場合、着色層の凝集破壊を抑制するためには、着色固形分(着色顔料分)の重量W1に対する光硬化型水性樹脂(固形分)の重量W2の割合を、所定の割合より大きくする必要があると言える。具体的には、光開始剤を添加しても凝集破壊を抑制できなかったサンプルE用の水性着色塗料では、着色固形分(着色顔料分)を15wt%、光硬化型水性樹脂(固形分)を1.8wt%含んでいることから、W2/W1≦0.12(=1.8/15)としては、着色層の凝集破壊が生じる可能性があると考えられる。従って、W2/W1>0.12(=1.8/15)の関係を満たすことで、着色層の凝集破壊を抑制できると考えられる。
次に、サンプルF〜H(F2〜F14,G2〜G14,H2〜H5)にかかる剥離試験の結果より、光開始剤1(ダロキュアー4265)、光開始剤2(ルシリンTPO−L)、及び光開始剤3(イルガキュアー184またはダロキュアー1173)の有効性について、比較検討する。
まず、サンプルF(F2〜F14)において、光開始剤1〜3の有効性について検討する。図4に示すように、光開始剤3(イルガキュアー184またはダロキュアー1173)を含む水性着色塗料を用いたサンプル(F10〜F14)の結果から、光開始剤3は、1.20wt%以上添加しなければ、着色層の凝集破壊を抑制することができない。
これに対し、光開始剤1(ダロキュアー4265)を含む水性着色塗料を用いたサンプル(F2〜F5)の結果からわかるように、光開始剤1は、0.60wt%添加すれば、着色層の凝集破壊を抑制することができる。さらに、光開始剤2(ルシリンTPO−L)を含む水性着色塗料を用いたサンプル(F6〜F9)の結果からわかるように、光開始剤2は、0.30wt%添加するだけで、着色層の凝集破壊を抑制することができる。
このように、水性着色塗料に含有させる光開始剤の種類により、凝集破壊を抑制する効果が異なっている。具体的には、紫外線開裂型である光開始剤3(イルガキュアー184またはダロキュアー1173)を添加する場合に比べて、可視光開裂型である光開始剤1(ダロキュアー4265)または光開始剤2(ルシリンTPO−L)を添加したほうが、凝集破壊を抑制する効果が高くなる。これは、次のような理由によるものと考えられる。
本実施例2及び参考例2では、実施例1と同様に、下塗りクリア層を光硬化させるために、波長の長い(可視光に近い波長)紫外線(ピーク波長が360〜370nm)を発する紫外線ランプを用いて、光を照射している。また、紫外線ランプから照射される光には、所定範囲内の様々な波長の光が含まれており、可視光も含まれている。可視光は、波長が長いため、本実施例2のように着色固形分(着色顔料分)が多量(15.0wt%)に含まれている場合でも、水性着色塗料の塗膜(着色層)の内部にまで届き易い。従って、可視光開裂型である光開始剤1または光開始剤2を添加したサンプルF2〜F9では、紫外線開裂型である光開始剤3を添加したサンプルF10〜14に比べて、着色層の内部を光硬化させやすくなるので、より効果的に、着色層を光硬化させることができたと考えられる。
また、サンプルG(G2〜G14)についても、同様に、可視光開裂型である光開始剤1または光開始剤2を添加したサンプルG2〜G9では、紫外線開裂型である光開始剤3を添加したサンプルG10〜G14に比べて、より効果的に、着色層を光硬化させることができた。このうち、サンプルG6では、水性着色塗料から光開始剤2を除いた塗料成分100重量部に対し、光開始剤2を0.15重量部だけ含有させた水性着色塗料を用いて、着色層の凝集破壊を抑制することができた。この結果より、水性着色塗料から光開始剤を除いた塗料成分100重量部に対し、光開始剤を0.15重量部以上含有させることで、水性着色塗料(着色層)を、適切に、光硬化させることが可能となり、着色層の凝集破壊を抑制することができると言える。
次に、サンプルF2〜F5、サンプルG2〜G5、サンプルH2〜H5の結果について、比較検討する。サンプルF2〜F5と、サンプルG2〜G5と、サンプルH2〜H5とは、水性着色塗料に含まれる光開始剤は同一であるが、光硬化型水性樹脂の含有率が異なっている。具体的には、サンプルF2〜F5では2.3wt%、サンプルG2〜G5では2.8wt%、サンプルH2〜H5では15.0wt%の光硬化型水性樹脂が含まれている。
そこで、これらのサンプルについて、剥離試験の結果を比較すると、サンプルG2〜G5とサンプルH2〜H5とでは、光開始剤1を同等の割合で添加したサンプル同士を比較すると、同等の結果となった。ところが、サンプルF2〜F5は、サンプルG2〜G5及びサンプルH2〜H5との間で、光開始剤1を同等の割合で添加したサンプル同士を比較すると、全体的に着色層の塗膜強度(凝集力)が劣っていた。
これは、同一の光開始剤を用いることで、同程度に光硬化型水性樹脂を光硬化できたとしても、着色層に含まれる光硬化型水性樹脂の割合が多いほど、着色層の塗膜強度(凝集力)を高めることができるためと考えられる。前述したように、着色層の凝集破壊を抑制するためには、着色固形分(着色顔料分)の重量W1に対する光硬化型水性樹脂(固形分)の重量W2の割合を、W2/W1>0.12とするのが好ましい。さらに、好ましくは、上記の結果より、W2/W1>0.18(=2.8/15.0)とすることで、より一層、着色層の凝集破壊を抑制できると言える。
(実施例3)
次に、本発明(実施例3)及び参考例3の塗装物として、サンプルK(K1〜K5)、サンプルL(L1〜L5)、サンプルM(M1〜M5)、サンプルN、サンプルP(P1〜P5)、サンプルQを製造した。なお、サンプルK3〜5、サンプルL3〜5が本発明の実施例3に含まれる。一方、サンプルK1,2、サンプルL1,2、サンプルM,N,P,Qが参考例3に含まれる。
まず、サンプルK1に用いる水性着色塗料を、実施例1及び参考例1(サンプルD)の水性着色塗料と同様の手法で製造した。具体的には、図5に示すように、水27.7重量部、水性樹脂組成物37.5重量部、助剤(防腐剤、消泡剤、レベリング剤、凍結防止剤)を1.3重量部、チクソトロピック性を有する会合型増粘剤2.25重量部、ニュートニアン粘性を有する会合型増粘剤2.25重量部、水分散着色剤を24.0重量部、及び体質顔料5.0重量部を攪拌混合して製造した。
次いで、サンプルK2〜K5用の水性着色塗料を製造した。具体的には、サンプルK2〜K5用の水性着色塗料は、サンプルK1用の水性着色塗料に対し、光開始剤1(ダロキュアー4265)を、それぞれ、0.15重量部、0.30重量部、0.60重量部、1.20重量部添加して得た。
なお、本実施例3及び参考例3(サンプルK〜Q)においても、実施例1と同様に、水性樹脂組成物として、BASF社製、商品名LR8983(平均分子量10000、MFT0℃、ウレタンアクリレート)を用いている。また、チクソトロピック性を有する会合型増粘剤として、プライマルRM−12W(ローム&ハース社製、商品名)を用いている。また、ニュートニアン粘性を有する会合型増粘剤として、レオレート350(Rheox社製、商品名)を用いている。さらに、水分散着色剤として、大日精化社製の着色加工顔料、商品名AFカラーホワイトを用いている。また、本実施例3(サンプルK〜Q)では、体質顔料として、ASP072(ENGELBARD社製、商品名)を用いている。
さらに、サンプルL1に用いる水性着色塗料を、実施例1及び参考例1(サンプルD)の水性着色塗料と同様の手法で製造した。具体的には、図5に示すように、水22.9重量部、水性樹脂組成物37.5重量部、助剤(防腐剤、消泡剤、レベリング剤、凍結防止剤)を1.1重量部、チクソトロピック性を有する会合型増粘剤2.25重量部、ニュートニアン粘性を有する会合型増粘剤2.25重量部、水分散着色剤を24.0重量部、及び体質顔料10.0重量部を攪拌混合して製造した。
次いで、サンプルL2〜L5用の水性着色塗料を製造した。具体的には、サンプルL2〜L5用の水性着色塗料は、サンプルL1用の水性着色塗料に対し、光開始剤1(ダロキュアー4265)を、それぞれ、0.15重量部、0.30重量部、0.60重量部、1.20重量部添加して得た。
さらに、サンプルM1に用いる水性着色塗料を、実施例1及び参考例1(サンプルD)の水性着色塗料と同様の手法で製造した。具体的には、図5に示すように、水48.7重量部、水性樹脂組成物5.0重量部、助剤(防腐剤、消泡剤、レベリング剤、凍結防止剤)を4.3重量部、チクソトロピック性を有する会合型増粘剤1.5重量部、ニュートニアン粘性を有する会合型増粘剤1.5重量部、水分散着色剤を24.0重量部、及び体質顔料15.0重量部を攪拌混合して製造した。
次いで、サンプルM2〜M5用の水性着色塗料を製造した。具体的には、サンプルM2〜M5用の水性着色塗料は、サンプルM1用の水性着色塗料に対し、光開始剤1(ダロキュアー4265)を、それぞれ、0.15重量部、0.30重量部、0.60重量部、1.20重量部添加して得た。
さらに、サンプルP1に用いる水性着色塗料を、実施例1及び参考例1(サンプルD)の水性着色塗料と同様の手法で製造した。具体的には、図5に示すように、水42.25重量部、水性樹脂組成物8.75重量部、水分散着色剤を24.0重量部、及び体質顔料25.0重量部を攪拌混合して製造した。
次いで、サンプルP2〜P5用の水性着色塗料を製造した。具体的には、サンプルP2〜P5用の水性着色塗料は、サンプルP1用の水性着色塗料に対し、光開始剤1(ダロキュアー4265)を、それぞれ、0.15重量部、0.30重量部、0.60重量部、1.20重量部添加して得た。
次いで、サンプルK(K1〜K5),L(L1〜L5),M(M1〜M5),P(P1〜P5)にかかる20種類の水性着色塗料を、それぞれ、実施例1と同様にして、木質基材の表面に3.0g/(30cm)2塗布し、熱風乾燥(80℃×1分)させて(水分除去)、着色層を形成した。なお、上記20種類の水性着色塗料は、実施例1と同様に、木質基材の表面の凹部(例えば、木質基材の導管部分等)内への充填塗装が良好であった。また、塗布した水性着色塗料に、紫外線などの光(光開始剤が開裂する光)を照射することなく、熱風乾燥(水分除去)(80℃×1分)しただけで、好適に塗膜形成することができると共に、着色層の表面をタックフリー状態にすることができた。
その後、実施例1と同様にして、着色層の表面上に、3層からなるクリア層(下塗り、中塗り、上塗り)を形成した。以上のようにして、本実施例3及び参考例3にかかる20種類の塗装物(サンプルK1〜K5,L1〜L5,M1〜M5,P1〜P5)を得た。なお、本実施例3及び参考例3でも、実施例1と同一のクリア塗料を用いている。
上記のようにして製造した20種類の塗装物(サンプルK1〜K5,L1〜L5,M1〜M5,P1〜P5)について、塗装面の着色の程度を調査したところ、いずれのサンプルにおいても、明瞭な白色を発色していた。これは、水性着色塗料から光開始剤を除いた塗料成分中に、着色固形分を12wt%以上(具体的には、20〜40wt%)含む水性着色塗料を用いたためと考えられる。
次に、上記の20種類の塗装物(サンプルK1〜K5,L1〜L5,M1〜M5,P1〜P5)について、実施例1と同様にして、塗膜碁盤目の剥離試験を実施した。この結果を図6の下段に示す。
サンプルK,L(サンプルK1〜K5,L1〜L5)では、水性着色塗料に含まれる光開始剤1の割合を大きくするにしたがって、塗膜碁盤目の剥離を抑制できることがわかる。具体的には、水性着色塗料から光開始剤1を除いた塗料成分100重量部に対し、光開始剤1を0.30重量部以上含む水性着色塗料を用いることで、着色層の凝集破壊を抑制することができた。
これに対し、サンプルM,P(サンプルM1〜M5,P1〜P5)では、水性着色塗料に含まれる開始剤1の割合を大きくしても、塗膜碁盤目の剥離を抑制できなかった。具体的には、水性着色塗料に含まれる開始剤1の割合を大きくしても、着色層の凝集破壊を抑制できなかった。
これは、水性着色塗料に含まれる着色固形分(着色顔料)及び他の無機物(体質顔料)を合わせた含有率の違いによるものと考えられる。サンプルK,L(サンプルK1〜K5,L1〜L5)では、水性着色塗料から光開始剤を除いた塗料成分中に、着色固形分(着色顔料)及び他の無機物(体質顔料)を合わせた含有量を30wt%未満(具体的には、20.0wt%、25.0wt%)に制限している。これに対し、サンプルM,P(サンプルM1〜M5,P1〜P5)では、水性着色塗料から光開始剤を除いた塗料成分中に、着色固形分(着色顔料分)及び他の無機物(体質顔料)を合わせて、30.0wt%以上(具体的には、30wt%,40wt%)も含んでいる。
サンプルM,Pでは、上記のように、多量の着色固形分(着色顔料)及び他の無機物(体質顔料)を含有させるために、その一方で、光硬化型水性樹脂(固形分)の含有率を小さく(具体的には、2.0wt%、3.5wt%)している。詳細には、サンプルM,Pでは、着色固形分(着色顔料)及び他の無機物(体質顔料)を合わせた重量W1に対する光硬化型水性樹脂(固形分)の重量W2の割合が、それぞれ、W2/W1=0.07,0.09(<0.12)であった。このため、クリア層形成工程において、下塗りクリア層と共に、着色層を光硬化させても、着色層の塗膜強度(凝集力)を、凝集破壊を抑制出来る程度にまで、高めることができなかったと考えられる。
そこで、水性着色塗料から光開始剤を除いた塗料成分中に、着色固形分(着色顔料)及び他の無機物(体質顔料)を合わせて30.0wt%以上含む水性着色塗料について、W2/W1>0.12を満たすサンプルN,Q用の水性着色塗料を製造した。サンプルN,Q用の水性着色塗料を用いて着色層を形成することで、着色層の塗膜強度(凝集力)を、凝集破壊を抑制出来る程度にまで高めることができるか否かを検討することにした。
まず、サンプルN用の水性着色塗料を、実施例1及び参考例1(サンプルD)の水性着色塗料と同様の手法で製造した。具体的には、図5に示すように、水32.0重量部、水性樹脂組成物25.0重量部、助剤(防腐剤、消泡剤、レベリング剤、凍結防止剤)を1.0重量部、チクソトロピック性を有する会合型増粘剤1.5重量部、ニュートニアン粘性を有する会合型増粘剤1.5重量部、水分散着色剤を24.0重量部、及び体質顔料15.0重量部を攪拌混合して製造した。
さらに、サンプルQに用いる水性着色塗料を、実施例1及び参考例1(サンプルD)の水性着色塗料と同様の手法で製造した。具体的には、図5に示すように、水2.8重量部、水性樹脂組成物45.0重量部、助剤(防腐剤、消泡剤、レベリング剤、凍結防止剤)を0.8重量部、チクソトロピック性を有する会合型増粘剤1.2重量部、ニュートニアン粘性を有する会合型増粘剤1.2重量部、水分散着色剤を24.0重量部、及び体質顔料25.0重量部を攪拌混合して製造した。
次いで、サンプルN,Q用の水性着色塗料を、実施例1と同様にして、木質基材の表面に塗布しようとしたが、適切に、塗布することができなかった。具体的には、スポンジ塗布した水性着色塗料を、リバースカキトリするときに、水性着色塗料がカキトリロールに付着してしまうことで、適切に、水性着色塗料をカキトリできなかった。これは、サンプルN,Q用の水性着色塗料では、水性着色塗料から光開始剤を除いた塗料成分中に、着色固形分(着色顔料)及び他の無機物(体質顔料)を合わせて30wt%以上も含むと共に、サンプルM,Pと比較して、光硬化性水性樹脂(固形分)を多量に含んでいるために、水性着色塗料の粘性が大きくなりすぎたためであると考えられる。
以上の結果より、水性着色塗料から光開始剤を除いた塗料成分中に、着色固形分及び他の無機物を合わせて30wt%以上含む水性着色塗料では、光硬化性水性樹脂(固形分)の含有率を調整しても、適切に水性着色塗料を塗布することができず、あるいは、適度な膜強度(凝集力)を有する着色層を形成することができず、着色層の凝集破壊が生じてしまうと言える。
換言すれば、水性着色塗料から光開始剤を除いた塗料成分中に、着色固形分及び他の無機物を合わせて30wt%未満に制限した水性着色塗料を用いることで、適切に、水性着色塗料を塗布できると共に、適度な膜強度(凝集力)を有する着色層を形成することができ、着色層の凝集破壊を抑制できると言える。
以上において、本発明を実施例1〜3に即して説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施例1〜3では、いずれも、水分散着色剤として、大日精化社製の着色加工顔料、商品名AFカラーホワイトを用い、水性着色塗料(着色層)を白色とした。しかしながら、水分散着色剤として、AFカラーホワイト、AFカラーブラック、AFカラーエロー、及びAFカラーレッド(いずれも、大日精化社製の着色加工顔料、商品名)を混合して用い、水性着色塗料(着色層)を濃色とした場合も、実施例1〜3と同様な結果を得ることが出来た。
また、本実施例2では、水性着色塗料中に、着色固形分の他に無機物を含有させていないため、着色固形分の重量をW1とした。しかしながら、水性着色塗料中に、着色固形分の他に無機物(体質顔料など)を含有させても良く、この場合には、着色固形分及び他の無機物を合わせた重量をW1とする。
また、実施例3では、水性着色塗料を製造するにあたり、水分散着色剤の他に、体質顔料を加えたが、体質顔料に代えて着色顔料を加えるようにしても良い。
また、実施例1〜3では、平均分子量が1万の光硬化型水性樹脂(ウレタンアクリレート)を含む水性樹脂組成物(具体的には、BASF社製、商品名LR8983)を用いたが、平均分子量が1000以上の光硬化型水性樹脂を含む水性樹脂組成物であれば、好適に使用できる。
具体的には、LR8983に代えて、平均分子量が1600の光硬化型水性樹脂(ウレタンアクリレート、MFT0℃)を含む水性樹脂組成物(具体的には、BASF社製、商品名LR9005)を用いた場合でも、実施例1〜3と同様な結果を得ることが出来た。
さらに、平均分子量が2500の光硬化型水性樹脂(ウレタンアクリレート、MFT0℃)を含む水性樹脂組成物(具体的には、BASF社製、商品名LR8949)を用いた場合でも、実施例1〜3と同様な結果を得ることが出来た。
さらに、平均分子量が10万の光硬化型水性樹脂(MFT85℃)を含む水性樹脂組成物(具体的には、新中村化学社製、商品名RP−116EH)を用いた場合でも、実施例1〜3と同様な結果を得ることが出来た。
さらに、平均分子量が20万の光硬化型水性樹脂(MFT20℃)を含む水性樹脂組成物(具体的には、住化バイエルウレタン社製、商品名バイヒドロールUVVPLS2280)を用いた場合でも、実施例1〜3と同様な結果を得ることが出来た。
特に、平均分子量が1600以上15000以下の光硬化型水性樹脂を含む水性着色塗料を用いた場合には、熱風乾燥させるだけで、好適に、着色層の表面をタックフリーの状態にすることができた。具体的には、LR9005(平均分子量1600)、LR8949(平均分子量2500)のいずれかを添加して製造した水性着色塗料を用いた場合には、実施例1〜3の水性着色塗料(LR8983を添加、平均分子量1万)と同程度に、熱風乾燥させるだけで、好適に、着色層の表面をタックフリーの状態にすることができた。
また、実施例1〜3では、MFTが0℃の光硬化型水性樹脂(ウレタンアクリレート)を含む水性樹脂組成物(具体的には、BASF社製、商品名LR8983)を用いたが、MFTが100℃以下の光硬化型水性樹脂を含む水性樹脂組成物であれば、好適に使用できる。上記のように、MFTが85℃の光硬化型水性樹脂を含む水性樹脂組成物(具体的には、新中村化学社製、商品名RP−116EH)を用いた場合でも、実施例1〜3と同様な結果を得ることが出来た。さらに、MFT20℃の光硬化型水性樹脂を含む水性樹脂組成物(具体的には、住化バイエルウレタン社製、商品名バイヒドロールUVVPLS2280)を用いた場合でも、実施例1〜3と同様な結果を得ることが出来た。
さらに、MFTが68℃の光硬化型水性樹脂(平均分子量10万)を含む水性樹脂組成物(具体的には、新中村化学社製、商品名RP−116EH+2)を用いた場合でも、実施例1〜3と同様な結果を得ることが出来た。
さらに、MFTが38℃の光硬化型水性樹脂(平均分子量10万)を含む水性樹脂組成物(具体的には、新中村化学社製、商品名RP−116EH+5)を用いた場合でも、実施例1〜3と同様な結果を得ることが出来た。
さらに、MFTが−45℃の光硬化型水性樹脂(平均分子量10万)を含む水性樹脂組成物(具体的には、新中村化学社製、商品名RP−116ES)を用いた場合でも、実施例1〜3と同様な結果を得ることが出来た。
このうち、MFTが60℃以下の光硬化型水性樹脂を含む水性着色塗料を用いた場合には、熱風乾燥させるだけで、好適に、着色層の塗膜を形成することができた。具体的には、バイヒドロールUVVPLS2280(MFT20℃)、RP−116EH+5(MFT38℃)、RP−116ES(MFT−45℃)のいずれかを添加した製造した水性着色塗料を用いた場合には、熱風乾燥させるだけで、好適に、着色層の塗膜を形成することができた。
特に、MFTが0℃以下の光硬化型水性樹脂を含む水性着色塗料を用いた場合には、熱風乾燥させるだけで、より好適に、着色層の塗膜を形成することができた。具体的には、RP−116ES(MFT−45℃)を添加した製造した水性着色塗料を用いた場合には、実施例1〜3の水性着色塗料(LR8983を添加、MFT0℃)と同程度に、熱風乾燥させるだけで、より好適に、着色層の塗膜を形成することができた。
また、実施例1〜3では、下塗り、中塗り、上塗りの3層からなるクリア層を形成したが、クリア層の数は、3層に限定されるものではなく、何層であっても良い。
また、実施例1〜3では、クリア層を形成するためのクリア塗料として、下塗り、中塗り、上塗り共に、光硬化型の塗料を用いた。しかし、中塗り、上塗りについては、光硬化型の塗料に限らず、熱硬化型等いずれの硬化形態の塗料を用いるようにしても良い。
また、実施例1〜3では、防腐剤等の各種助剤を添加したが、必要の応じて適宜添加すれば足り、必ずしも添加する必要はない。
サンプルA〜D用の水性着色塗料の製作に用いた物質を示す表である。 サンプルA〜D用の水性着色塗料の成分、及び塗装物の評価を示す表である。 サンプルE〜J用の水性着色塗料の製作に用いた物質を示す表である。 サンプルE〜J用の水性着色塗料の成分、及び塗装物の評価を示す表である。 サンプルK〜P用の水性着色塗料の製作に用いた物質を示す表である。 サンプルK〜P用の水性着色塗料の成分、及び塗装物の評価を示す表である。

Claims (4)

  1. 光硬化型水性樹脂と、
    着色固形分と、
    光開始剤と、
    を含む水性着色塗料であって、
    当該水性着色塗料から上記光開始剤を除いた塗料成分中に、上記着色固形分を12wt%以上含み且つ上記着色固形分及び他の無機物を合わせて30wt%未満含み、
    上記光硬化型水性樹脂は、平均分子量が1000以上で、最低造膜温度が100℃以下であり、
    上記着色固形分及び他の無機物を合わせた重量W1と、上記光硬化型水性樹脂の重量W2とは、0.15≦W2/W1≦1.0の関係を満たし、
    当該水性着色塗料から上記光開始剤を除いた塗料成分100重量部に対し、上記光開始剤を0.6重量部以上含み、
    上記光開始剤は、可視光により開裂可能な可視光開裂型光開始剤である
    水性着色塗料。
  2. 基材と、
    上記基材の表面に塗布した、請求項1に記載の水性着色塗料を、光硬化させてなる着色層と、
    上記着色層の表面に塗布した光硬化型樹脂を含有するクリア塗料を、光硬化させてなるクリア層と、
    を備え、
    上記着色層の上記光硬化型水性樹脂を構成する分子と上記クリア層の上記光硬化型樹脂を構成する分子とが結合し、上記着色層と上記クリア層とが密着してなる
    塗装物。
  3. 光硬化型水性樹脂、着色固形分、及び光開始剤を含む水性着色塗料であって、当該水性着色塗料から上記光開始剤を除いた塗料成分中に、上記着色固形分を12wt%以上含み、上記光硬化型水性樹脂は、平均分子量が1000以上で、最低造膜温度が100℃以下である水性着色塗料を、基材の表面に塗布し、光硬化させることなく、熱乾燥によって水分除去し、着色層を形成する着色工程と、
    上記着色層の表面に、光硬化型樹脂を含有するクリア塗料を塗布し、上記着色層と共に光硬化させて、クリア層を形成するクリア層形成工程と、を備え、
    上記水性着色塗料は、
    当該水性着色塗料から上記光開始剤を除いた塗料成分中に、上記記着色固形分及び他の無機物を合わせて30wt%未満含み、
    上記着色固形分及び他の無機物を合わせた重量W1と、上記光硬化型水性樹脂の重量W2とが、0.15≦W2/W1≦1.0の関係を満たし、
    当該水性着色塗料から上記光開始剤を除いた塗料成分100重量部に対し、上記光開始剤を0.6重量部以上含み、
    上記光開始剤が、可視光により開裂可能な可視光開裂型光開始剤である
    塗装物の製造方法。
  4. 請求項3に記載の塗装物の製造方法であって、
    前記着色工程では、前記水性着色塗料を2.5g/(30cm)2以上塗布する
    塗装物の製造方法。
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