JP5468802B2 - 水性塗料用組成物及びトップコート用塗料 - Google Patents
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Description
しかしながら、水性塗料による塗膜は、一般に溶剤型の塗料による塗膜に比べ、塗膜硬度が低く、汚染物質が付着した際の染み込み性が高い傾向にある。そこで、このような水性塗料の課題を解決するために、例えば、オキサゾリン基含有単量体、反応性基含有単量体及び反応性乳化剤を必須とする単量体成分を重合して得られる重合体を含む水性樹脂組成物(特許文献1参照。)や、(メタ)アクリルエマルションと水溶性樹脂とを必須として構成され、かつ、(メタ)アクリルエマルションと水溶性樹脂とが架橋構造を形成し得るものである塗料用水性樹脂組成物(特許文献2参照。)等の技術が開発されている。
なお、このような成膜助剤は、組成物の全量100質量%中に少なくとも約5〜6質量%以上は含有されるのが通常であり、特許文献1、2実施例においても、この程度の量が使用されている。
本発明はまた、上記水性塗料用組成物を含むトップコート用塗料でもある。
以下に本発明を詳述する。
このような組成物においては、本発明の効果を妨げない限り、他の成分を含んでもよいが、(メタ)アクリルエマルションと、オキサゾリン基含有重合体及び/又はオキサゾリン化合物とが、上記組成物の主成分であることが好適である。主成分であるとは、上記組成物100質量%中、(メタ)アクリルエマルションと、オキサゾリン基含有重合体及びオキサゾリン化合物との合計量が50質量%以上であることを意味する。この含有割合は、要求される物性によって異なるが、70質量%以上であることが好ましく、より好ましくは80質量%以上、更に好ましくは90質量%以上である。
上記オキサゾリン基含有単量体としては、下記一般式(1);
上記一般式(1)で表されるオキサゾリン基含有単量体としては、例えば、2−ビニル−2−オキサゾリン、2−ビニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−ビニル−5−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン、2−イソプロペニル−4−メチル−2−オキサゾリン、2−イソプロぺニル−5−エチル−2−オキサゾリン等が挙げられ、1種又は2種以上を使用することができる。中でも、工業的に入手容易性の観点から、2−イソプロペニル−2−オキサゾリンが好ましい。
なお、ここでいう「水性塗料用組成物100質量%に対するオキサゾリン化合物の総含有量」とは、オキサゾリン基含有重合体を用いる場合は、水性塗料用組成物を構成する全成分に対する、重合成分としてのオキサゾリン基含有単量体の使用割合を意味する。
このような(メタ)アクリルエマルションの分子量は、1万〜300万であることが好適である。分子量が1万未満であると、耐水性をより充分なものとすることができないおそれがあり、300万を超えると造膜性を更に向上することができないおそれがある。より好ましくは5万〜150万である。
なお、ここでの分子量は、重量平均分子量(Mw)であり、例えば、(メタ)アクリルエマルションを0.2質量%溶液になるようにTHF(テトラヒドロフラン)に溶解した溶液を試料とし、下記条件下、ゲルパーミュエーションクロマトグラフィー(以下「GPC」という)により、測定することができる。
<GPC測定条件>
GPC本体:東ソー社製「HLL−8120GPC」
GPCカラム:東ソー社製「TSK−GEL G5000HXL」と「GMHXL−L」との連結カラム
移動相:テトラヒドロフラン
検量線:ポリスチレン標準サンプルを用いて作成する。
なお、平均粒子径は、体積平均粒子径を意味し、動的光散乱法により求めることができる。例えば、動的光散乱法による粒度分布測定器(Particle Sizing Systems社製「NICOMP Model 380」)を用いて求めることができる。
上記2種以上の重合体のTgは、Tgが最も高い重合体においては、50〜200℃であることが好適である。50℃未満であると、塗膜硬度がより充分とはならず、200℃を超えると、低温造膜性をより向上させることができないおそれがある。より好ましくは60〜150℃であり、更に好ましくは70〜120℃である。
またTgが最も低い重合体においては、−40〜40℃であることが好適である。−40℃未満であると、塗膜硬度がより充分とはならず、40℃を超えると、低温造膜性をより向上させることができないおそれがある。より好ましくは−40〜15℃であり、更に好ましくは−40〜0℃である。
1/Tg=Σ(Wn/Tgn)/100
(式中、Wnは、単量体nの質量分率(質量%)を表す。Tgnは、単量体nのホモポリマーのガラス転移温度(K:絶対温度)を表す。)
なお、上述したTgの数値(ガラス転移温度)は、上述したFox式による計算値であるが、実測値の場合にも、同様の範囲が好ましい。Tgの実測値は、例えば、水性塗料用組成物を示差熱走査熱量分析することによって求めることができる。
なお、(メタ)アクリル系単量体の含有量は、(メタ)アクリルエマルションを得るために使用される単量体成分の全量100質量%に対し、10質量%以上であることが好適である。より好ましくは30質量%以上である。
2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等の水酸基を有する(メタ)アクリレート類;
アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、シトラコン酸、これらの酸無水物等の酸性官能基を有する(メタ)アクリレート類;
(メタ)アクリル酸エチレングリコール、メトキシ(メタ)アクリル酸エチレングリコール、(メタ)アクリル酸ジエチレングリコール、メトキシ(メタ)アクリル酸ジエチレングリコール等のオキソ基を有する重合性単量体類;
(メタ)アクリルアミド、N,N−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)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジアセトン(メタ)アクリルアミド等の窒素原子含有重合性単量体類;
グリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基を有する重合性単量体類;
2−〔2’−ヒドロキシ−5’−(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル〕−2H−ベンゾトリアゾール、2−〔2’−ヒドロキシ−3’−tert−ブチル−5’−(メタ)アクリロイルオキシエチルフェニル〕−2H−ベンゾトリアゾール、2−ヒドロキシ−4−(2−ヒドロキシ−3−(メタ)アクリロイルオキシプロポキシ)ベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−(2−(メタ)アクロイルオキシエトキシ)ベンゾフェノン等の紫外線吸収性重合性単量体類;
4−(メタ)アクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(メタ)アクリロイルオキシ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン、4−(メタ)アクリロイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−(メタ)アクリロイルアミノ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン等の紫外線安定性重合性単量体類等。
上記オキサゾリン基含有単量体としては、上述したオキサゾリン基含有単量体の1種又は2種以上を使用することができる。
なお、上記単量体成分としてオキサゾリン基等の架橋構造を形成し得る官能基を有する単量体を用いる場合、該単量体は最終段に重合することが好適である。但し、それ以前の重合工程に含まれていてもよい。(メタ)アクリルエマルションとしてパワーフィード構造を有するものを製造する場合は、徐々にオキサゾリン基等の架橋構造を形成し得る官能基を増加していくことが好ましい。
上記シランカップリング剤としては、ビニル重合性シラン化合物、エポキシ基含有シラン化合物等が挙げられ、具体的には、下記化合物等の1種又は2種以上を使用することができる。
ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニルシラン類;
γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等の(メタ)アクリルシラン類;
β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシシラン類;
N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジエトキシシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノシラン類;
γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等のチオシラン類等。
(R10)n−Si−(R11)4−n (2)
(式(2)中、R10は、ラジカル重合性を有する基であり、R11は、水酸基、アルキル基、エポキシ基、ハロゲン原子、アルコキシ基、アシロキシ基、フェノキシ基、メルカプト基のうちから選択される1種以上を有する置換基であり、nは、1〜3の整数である。)で示されるSi含有単量体を含むことが好ましい。これによりアクリルポリマー鎖をシロキサン結合によって強固に架橋した構造を形成し、例えば、光酸化触媒反応によるポリマー劣化の抑制や、耐温水白化性、更に耐ブロッキング性を向上させることができる。
上記一般式(2)で示されるSi含有単量体そのものの具体例としては、例えば、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリイソプロポキシシラン等が挙げられる。中でも、耐汚染性、耐温水白化性を考慮すると、(メタ)アクリルシラン類が好ましい。特に好ましくは、γ−メタクリロイルオキシエチルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシエチルトリメトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシエチルトリエトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシランである。なお、Si含有単量体は1種のみを用いてもよいし、2種以上であってもよい。
なお、シランカップリング剤の全量100質量%中、上記Si含有単量体の占める割合が70質量%以上であることが好適である。より好ましくは80質量%以上、更に好ましくは90質量%以上である。
なお、重合開始剤の添加方法は特に限定されず、例えば、一括仕込み、分割仕込み、連続滴下等のいずれの方法であってもよい。また、重合の完了を速めるためには、最終段の重合性単量体成分の滴下終了前後に、重合開始剤の一部を添加してもよい。
上記アニオン性乳化剤としては、例えば、ナトリウムアルキルジフェニルエーテルジスルフォネート(例えば、花王製「ペレックスSSL」)、アンモニウムドデシルスルフォネート、ナトリウムドデシルスルフォネート等のアルキルスルフォネート塩;アンモニウムドデシルベンゼンスルフォネート、ナトリウムドデシルナフタレンスルフォネート等のアルキルアリールスルフォネート塩;ポリオキシエチレンアルキルスルフォネート塩(例えば、第一工業製薬社製「ハイテノール18E」、花王社製「ラテムルE−118B」等);ジアルキルスルホコハク酸塩;アリールスルホン酸ホルマリン縮合物;アンモニウムラウリレート、ナトリウムステアリレート等の脂肪酸塩;ビス(ポリオキシエチレン多環フェニルエーテル)メタクリレート化スルフォネート塩(例えば、日本乳化剤社製「アントックスMS−60」等)、プロペニル−アルキルスルホコハク酸エステル塩、(メタ)アクリル酸ポリオキシエチレンスルフォネート塩、(メタ)アクリル酸ポリオキシエチレンホスフォネート塩(例えば、三洋化成工業社製「エレミノールRS−30」等)、アリルオキシメチルアルキルオキシポリオキシエチレンのスルフォネート塩(例えば、第一工業製薬社製「アクアロンKH−10」等)等のアリル基を有する硫酸エステル(塩)、アリルオキシメチルアルコキシエチルポリオキシエチレンの硫酸エステル塩(例えば、旭電化工業社製「アデカリアソープSR−10」等)、ポリオキシアルキレンアルケニルエーテル硫酸アンモニウム(例えば、花王社製「ラテムルPD−104」等)等が好適である。
上記両性乳化剤としては、例えば、ベタインエステル型乳化剤等が好適である。
上記高分子乳化剤としては、例えば、ポリアクリル酸ナトリウム等のポリ(メタ)アクリル酸塩;ポリビニルアルコール;ポリビニルピロリドン;ポリヒドロキシエチルアクリレート等のポリヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート;これらの重合体を構成する重合性単量体のうちの1種以上を共重合成分とする共重合体等が好適である。
上記反応性乳化剤とは、単量体中に不飽和二重結合を有する、その他の単量体と重合可能な界面活性剤を意味する。具体的には、分子中にビニル基、(メタ)アクリロイル基、アリル基、プロペニル基等のラジカル重合性の二重結合を有し、非反応性乳化剤と同様に乳化、分散機能を持つ乳化剤である。重合安定性や塗膜性能の観点から、ポリオキシアルキレン鎖を分子構造中に有するものが特に好ましい。
なお、上記単量体成分(i)に含まれるカルボキシル基含有単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン酸、イタコン酸、シトラコン酸、これらの酸無水物等の酸性官能基を有する(メタ)アクリレート類が挙げられる。
上記共重合体としては、N−ビニルピロリドンやN−ビニルカプロラクタムを、酢酸ビニル、(メタ)アクリル酸やそのエステル、マレイン酸やそのエステル、アクリロニトリル、スチレン、アルキルビニルエーテル、N−ビニルイミダゾール、ビニルピリジン、アリルアルコール、オレフィン類等と共重合させて得られるコポリマーが挙げられる。これらの中でも、N−ビニルピロリドンやN−ビニルカプロラクタムを酢酸ビニルと共重合させて得られる共重合体が好ましい。なお、(メタ)アクリル酸、マレイン酸のエステルとしては、炭素数1〜20のアルキルエステル、ジメチルアミノアルキルエステル及びその四級塩、ヒドロキシアルキルエステル等が挙げられる。
なお、ここでの分子量は、重量平均分子量であり、例えば、上述したGPC測定方法により求めることができる。
ここで、「実質的に含まない」とは、揮発性有機化合物を意図的に添加していないことを意味し、例えば、塗料中に含有される揮発性有機化合物の含有量を測定する際に検出されない量以下であることが挙げられる。
なお、MFTは、JIS K6828−2(2003)に準じて測定され、適当な温度勾配を有する平板の上に帯状にエマルションを塗布したときの造膜した部分と造膜していない部分との境界温度であり、「亀裂のない均一皮膜が得られる最低温度」と定義される。具体的には、熱勾配試験機の上に置いたガラス板上に厚さ0.2mmのアプリケーターで組成物を塗工、乾燥し、その塗膜にクラックの生じた温度を最低成膜温度(MFT)(℃)とすることができる。
上記顔料としては、例えば、無機顔料として酸化チタン、三酸化アンチモン、亜鉛華、リトポン、鉛白等の白色顔料、カーボンブラック、黄鉛、モリブデン赤、ベンガラ等の着色顔料等が挙げられ、有機顔料としてベンジジン、ハンザイエロー等のアゾ化合物やフタロシアニンブルー等のフタロシアニン類等が挙げられる。なお、これらを単独で使用してもよいし、2種以上を併用して使用してもよい。
上記顔料の中でも、塗膜の耐候性を低下させることのないように、耐候性の良好なものを選択することが好適であり、例えば、白色顔料である酸化チタンに関しては、アナタース型の酸化チタンを用いるよりもルチル型の酸化チタンを用いる方が塗膜の耐候性の面で好ましい。また、ルチル型としては、硫酸法酸化チタンよりは塩素法酸化チタンの方が長期に耐候性を維持発現させることができるため好適である。
上記重ね塗りの方法は、例えば、プライマー処理やシーラー処理等を施した塗装対象物に、第1層(下塗り層)の塗料を塗布して乾燥させ、続いて第2層(上塗り層)の塗料を上塗りして乾燥させる方法等を挙げることができる。塗料を塗布する方法としては、スプレーやローラー、ハケ、コテ等を用いることができる。
<評価方法>
(1)pH
pHメーター(堀場製作所社製「F−23」)により25℃での値を測定した。
(2)粘度
BM型粘度計(東京計器社製)により30min−1、25℃にて測定した。粘度測定時には、粘度に応じてローターを選定した。
(3)平均粒子径
動的光散乱法による粒度分布測定器(Particle Sizing Systems社製「NICOMP Model 380」)を用い、体積平均粒子径を測定した。
(4)最低造膜温度(MFT)
熱勾配試験機の上に置いたガラス板上に厚さ0.2mmのアプリケーターで得られた水性樹脂分散体を塗工、乾燥し、その塗膜にクラックの生じた温度を最低成膜温度(MFT)(℃)とした。
(メタ)アクリルエマルションを構成する各単量体成分のホモポリマーのガラス転移温度を用いて、上記Foxの式より計算した値を採用した。
(6)ポリビニルピロリドンポリマーのK値
ポリビニルピロリドンポリマーを水に1質量%の濃度で溶解させた溶液の粘度を25℃において毛細管粘度計によって測定し、この測定値を用いて次のフィケンチャー式:
(logηrel)/C=〔(75Ko2)/(1+1.5KoC)〕+KoK=1000Ko
(式中、Cは、溶液100ml中のポリビニルピロリドンのg数を表す。ηrelは、溶媒に対する溶液の粘度を表す。)から計算した。K値が高いほど、分子量は高いと言える。
(7)NV(不揮発分、Nonvolatile matter)
サンプル1gを150℃で20分加熱した後の残渣の質量から、サンプル中のNV(%)を求めた。
(1)塗料VOC量(%)の評価方法
実施例・比較例で作成した塗料を、1℃風速1m/sの恒温恒湿ボックス内で、Wet150μm塗布し、6時間後に塗膜を観察し、クラックの有無を確認する。クラックが生じた塗料については、クラックが入らなくなるまで、成膜助剤である「CS−12」(チッソ社製、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールモノイソブチレート)を1%ずつ追加して試験を行い、判明した必要成膜助剤量を塗料VOC量(%)とした。クラックが生じなかった塗料には、成膜助剤は使用しなかった(すなわち、0%)。
なお、下記の塗料の評価試験(2)〜(4)における塗料配合中の成膜助剤量は、低温造膜性試験でクラックが入らない上記の最小量を添加した配合にて行った。
JIS A5430(2004年)に準ずるスレート板(70mm×150mm×6mm、日本テストパネル社製)に、溶剤系シーラー(エスケー化研社製、商品名「EXシーラー」)を乾燥重量20g/m2になるようにエアスプレーにて塗装し、23℃、湿度50%にて24時間乾燥させた後、実施例・比較例の塗料を6milアプリケーターにて塗装し、23℃、湿度50%にて2週間静置養生して試験体を得た。養生後、該試験板のL値(L0)を色差計(日本電色工業社製、分光式色差計SE−2000)にて測定し、JIS Z2381(大気暴露試験方法通則)に準じ、以下の条件にて屋外暴露試験を行った。1ヵ月後、6ヵ月後に試験板を引き上げ、上記色差計にてL値(L1)を測定した。
ΔL=(L1)−(L0)として、L値の変化値を算出し、1ヵ月後のL値で初期汚染性、6ヵ月後のL値で長期汚染性を評価した。
−試験条件−
南面30°、直接暴露(暴露地:大阪府吹田市/日本触媒社敷地内)
−評価基準−
◎:ΔL=2.0未満
○:ΔL=2.0以上、3.0未満
△:ΔL=3.0以上、4.0未満
×:ΔL=4.0以上
耐汚染性試験で調整した養生後の試験体の光沢値(Gs60°)を測定し、JIS A6909(耐候性B法)に準じてキセノンウェザーメーターにて試験を行い評価した。
−評価基準−
○:JIS区分、耐侯形1種
△:JIS区分、耐候形2種
×:JIS区分、耐侯形3種
(4)耐水性試験
耐汚染性試験で調整した養生後の試験体を23℃の水に浸漬し、3日後の塗膜状態を観察し基準に基づき判定評価した。
−評価基準−
○:異常なし
△:5%未満の面積でフクレ・剥がれが見られる
×:5%以上の面積でフクレ・剥がれが見られる
製造例A1
滴下ロート、攪拌機、窒素導入管、温度計及び還流冷却管を備えたフラスコに、脱イオン水335部を仕込んだ。滴下ロートに、脱イオン水78部、乳化剤(「アクアロンHS−10/第一工業製薬社製」)の25%水溶液40部、2−エチルヘキシルアクリレート90部、メチルメタクリレート155部、アクリル酸5部からなる1段目のプレエマルションを調整し、そのうち全量合性単量体成分の総量の10%にあたる144部をフラスコに投入し、ゆるやかに窒素ガスを吹き込みながら80℃まで昇温し、過硫酸アンモニウムの5%水溶液60部を添加し重合を開始した。その後、1段目のプレエマルションの残部を90分にわたり均一に滴下した。滴下終了後、同温度で60分間維持し、1段目の重合を終了した。次に25%アンモニア水溶液4.7部を添加し、系のPHが7以上になったことを確認し、引き続いて、脱イオン水233部、乳化剤(「アクアロンHS−10/第一工業製薬社製」)の25%水溶液120部、2−エチルへキシルアクリレート250部、メチルメタクリレート180部、シクロへキシルメタクリレート300部、アクリル酸2部からなる2段目のプレエマルションを180分間にわたって均一に滴下した。滴下終了後、同温度で180分間維持し2段目に重合を終了した。得られた反応液を室温まで冷却後、300メッシュの金網でろ過して水性樹脂組成物(水性樹脂組成物(A1)とする。)を得た。
なお、表1に、1段目、2段目にそれぞれ使用した各単量体の量を、両段で使用した全単量体成分合計量100部に対する比率(重量部)で示した。
表1に示す乳化剤及び単量体成分を使用して重合した(製造例A6及びA7については3段重合し、中和は2段目終了後に行った)以外は、製造例A1と同様にして水性樹脂組成物(A2)〜(A7)を得た。
製造例B1
冷却管、窒素導入ライン、温度計を設置した重合容器に、脱イオン水206部と、N−ビニルピロリドン90部を加え、窒素を導入して窒素雰囲気とした。室温下で攪拌しながら、0.1%の硫酸銅水溶液0.045部、25%アンモニア水溶液0.5部、30%過酸化水素水溶液2.1部を加え、重合を開始した。内温が重合熱によって上昇した後、80℃で1.5時間加熱攪拌を続けた。次に、30%過酸化水素水溶液1.0部を加えた後、更に1時間加熱攪拌を続け、ポリビニルピロリドン(PVP)ポリマー溶液を得た。得られたポリマー溶液はNV30.0%、K値は29.8であった。
冷却管、窒素導入ライン、温度計を設置した重合容器に、脱イオン水39.1部と、製造例B1で得たPVPポリマー溶液400部を加え、窒素を導入して窒素雰囲気とした。室温下で攪拌しながら、85℃まで昇温し、温度が一定になったところで、80%アクリル酸水溶液37.5部、脱イオン水75.2部、25%アンモニア水溶液34.5部を混合した水溶液を90分かけて投入した。平行して過硫酸アンモニウム3.7部を脱イオン水69.5部に溶解させた開始剤水溶液を同様に90分かけて投入した。投入終了後、同温度で1時間加熱攪拌を続け、反応を終了した。得られたポリマー溶液(重合体B2:VP−AAとも称す。)はNV29.6%であった。
なお、表2に、重合体B2を得るために使用したPVPポリマーと、アクリル酸との質量割合を示す。
冷却管、窒素導入ライン、温度計を設置した重合容器に、脱イオン水39.1部と、製造例B1で得たPVPポリマー溶液400部を加え、窒素を導入して窒素雰囲気とした。室温下で攪拌しながら、85℃まで昇温し、温度が一定になったところで、2−イソプロペニル−2−オキサゾリン30.0部、脱イオン水82.7部、25%アンモニア水溶液34.5部を混合した水溶液を90分かけて投入した。平行して過硫酸アンモニウム3.7部を脱イオン水69.5部に溶解させた開始剤水溶液を同様に90分かけて投入した。投入終了後、同温度で1時間加熱攪拌を続け、反応を終了した。得られたポリマー溶液(重合体B3:VP−OXとも称す。)はNV29.4%であった。
なお、表2に、重合体B2を得るために使用したPVPポリマーと、オキサゾリン基含有単量体(2−イソプロペニル−2−オキサゾリン)との質量割合を示す。
<乳化剤>
アクアロンHS−10:第一工業製薬社製
アクアロンKH−10:第一工業製薬社製
アデカリアソープSR−10:旭電化工業社製
アクアロンRN−20:第一工業製薬社製
2EHA:2−エチルヘキシルアクリレート(Tg:−70℃)
MMA:メチルメタクリレート(Tg:105℃)
St:スチレン(Tg:100℃)
CHMA:シクロヘキシルメタクリレート(Tg:83℃)
t−BMA:ターシャリーブチルメタクリレート(Tg:107℃)
IBMA:イソボルニルメタクリレート(Tg:180℃)
MAA:メタクリル酸(Tg:130℃)
AA:アクリル酸(Tg:106℃)
IPO:2−イソプロペニル−2−オキサゾリン(Tg:100℃)
HEMA:ヒドロキシエチルメタクリレート(Tg:55℃)
RUVA:2−[2’−ヒドロキシ−5’−メタクリロイルオキシエチルフェニル]−2
HALS:4−メタクリロイルオキシ−1,2,2,6,6−ペンタメチルピペリジン(Tg:130℃)
なお、上記単量体の化合物名の後に括弧書きにて示したTgは、当該単量体からなるホモポリマーのTg(℃)である。
表4に示す配合にて水性樹脂組成物(A)及び(B)を用いて水性塗料用組成物を調整した。なお、実施例1〜4及び比較例1〜3では、水性樹脂組成物(B)を使用していないため、水性樹脂組成物(A)のみを水性塗料用組成物とした。
得られた水性塗料用組成物の各々について、表3−2における塗料配合にて塗料化し、各種物性を評価した。評価結果を表4に示す。
すなわち、比較例1及び2は、オキサゾリン基含有重合体及びオキサゾリン化合物のいずれも含まない組成物の例であるが、比較例1のように成膜助剤を通常量(水性塗料用組成物100質量%に対して7質量%)使用した場合には、初期汚染性及び長期汚染性に劣り、また成膜助剤を多量使用しているために環境への負荷軽減を図ることができない。比較例2は、比較例1よりも成膜助剤の含有量を低減させた例であるが、この場合は、初期汚染性及び長期汚染性のいずれもが劣り、耐候性も良好ではない。これに対し、オキサゾリン基含有重合体及び/又はオキサゾリン化合物を用いた実施例1〜4、6〜7では、成膜助剤の含有量を大幅に低減又は実質的に含有しないこととしても、低温乾燥後にクラックが生じない、すなわち著しく低温造膜性に優れるうえ、初期汚染性及び長期汚染性や耐候性も良好で、各種塗料に極めて有用であることが明らかである。
Claims (8)
- (メタ)アクリルエマルションを含む水性塗料用組成物であって、
該組成物は、オキサゾリン基含有重合体及び/又はオキサゾリン化合物を含有するものであり、かつ該組成物100質量%に対し、揮発性有機化合物の総含有量が3質量%未満であり、
該(メタ)アクリルエマルションは、カルボキシル基含有単量体を含む単量体成分(i)を重合し、ここにオキサゾリン基含有単量体を含む単量体成分(ii)を更に加えて重合を行う段階的重合工程により得られるものであって、かつガラス転移温度(Tg)の異なる2種以上の重合体から構成されるものであり、そのうちTgが最も高い重合体のTgは、70〜200℃であることを特徴とする水性塗料用組成物。 - (メタ)アクリルエマルションを含む水性塗料用組成物であって、
該組成物は、オキサゾリン基含有重合体及び/又はオキサゾリン化合物を含有するものであり、かつ該組成物100質量%に対し、揮発性有機化合物の総含有量が3質量%未満であり、
該組成物は、N−ビニル環状ラクタム単位を有する重合体を含むことを特徴とする水性塗料用組成物。 - 前記揮発性有機化合物の総含有量は、前記水性塗料用組成物100質量%に対し、1質量%未満である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の水性塗料用組成物。 - 前記(メタ)アクリルエマルションは、ガラス転移温度が50〜200℃の重合体を、前記(メタ)アクリルエマルションを構成する全重合体の総量100質量%に対し、1〜30質量%含む
ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の水性塗料用組成物。 - 前記オキサゾリン基含有重合体及び/又はオキサゾリン化合物の配合割合は、オキサゾリン化合物の総含有量(オキサゾリン基含有重合体を用いる場合は、水性塗料用組成物を構成する全成分に対する、重合成分としてのオキサゾリン基含有単量体の割合を意味する。)として、水性塗料用組成物100質量%に対し、0.1〜10質量%であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の水性塗料用組成物。
- 前記(メタ)アクリルエマルションは、粒子であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の水性塗料用組成物。
- 請求項1〜7のいずれかに記載の水性塗料用組成物を含む
ことを特徴とするトップコート用塗料。
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