JPWO2015125400A1 - 共重合体樹脂及び塗料組成物 - Google Patents

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Abstract

本発明は、貯蔵安定性が良好で、かつ長期間にわたって撥水撥油性を確保でき、さらに耐薬品性、加工性が良好な塗料組成物を提供することを課題とする。斯かる課題を解決する手段として、多塩基酸成分(a1)と、2級水酸基を有する多価アルコール成分(a21)及びカルボキシル基と反応して2級水酸基を生成する化合物(a22)から選ばれる少なくとも1種の化合物(a2)と、特定のフッ素含有ジオール(f)とを、構成成分として含む樹脂であって、構成成分の質量合計を基準にして、成分(f)の割合が0.1〜30質量%である共重合体樹脂(A)を提供する。

Description

[関連出願の相互参照]
本出願は、2014年2月19日に出願された、日本国特許出願第2014−29126号明細書及び2014年7月18日に出願された、日本国特許出願第2014−148232号明細書及び(それらの開示全体が参照により本明細書中に援用される。)に基づく優先権を主張する。
本発明は、透明性、貯蔵安定性が良好な共重合体樹脂に関する。また本発明は、貯蔵安定性が良好で、かつ撥水撥油性、耐薬品性、加工性が良好な塗膜を形成できる塗料組成物に関する。
屋内外用として使用されている塗料は、ポリウレタン樹脂系塗料、フッ素樹脂系塗料、シリコン樹脂系塗料、アクリル樹脂系塗料、ポリエステル系塗料などが例示される。特に屋外用の塗装物は、雨(酸性雨)、油を含んだ煤煙、強風による砂塵、太陽熱等の影響によって、塗装物表面が劣化する問題点がある。このような背景から、屋内外の塗装物品(例えば、建造物、表示物、ガードフェンス、器具、機械等)の塗膜には、撥水撥油性、耐薬品性、加工性に優れた塗膜性能が要求されてきた。
特許文献1には、ヘキサフルオロ−1,5−ペンタンジオール、オクタフルオロ−1,6−ヘキサンジオール、1,3−ビス(2−ヒドロキシヘキサフルオロ−2−プロピル)ベンゼン等のフッ素含有モノマー、多価アルコール及び多塩基酸を重合して得られたフッ素含有ポリエステル樹脂が開示されている。
また、特許文献2には、特定の水酸基を有するペルフルオロポリエーテルを、酸無水物及びポリオールと反応させることにより得られるフッ素ポリエステル樹脂が開示されている。しかし引用文献1又は特許文献2に記載の樹脂を用いたとしても、長期間に渡って十分な撥水撥油性を確保できるものではなく、さらに耐薬品性、加工性が良好な塗膜を形成できなかった。
特開平2−232270号公報 特開平7−25997号公報
本発明が解決しようとする課題は、透明性、貯蔵安定性が良好な共重合体樹脂を提供することである。さらに、貯蔵安定性が良好で、かつ撥水撥油性、耐薬品性、加工性が良好な塗膜を形成できる塗料組成物を提供することである。
本発明者らは、鋭意検討した結果、多塩基酸成分(a1)と、2級水酸基を有する多価アルコール成分(a21)及びカルボキシル基と反応して2級水酸基を生成する化合物(a22)から選ばれる少なくとも1種の化合物(a2)と、特定のフッ素含有ジオール(f)とを、構成成分として含む配合物を共重合して得られる樹脂であって、構成成分の質量合計を基準にして、成分(f)の割合が0.1〜30質量%である共重合体樹脂(A)を用いることによって、課題を達成できることを見出した。
即ち、本発明は、下記の態様を包含する:
項1、多塩基酸成分(a1)と、
2級水酸基を有する多価アルコール成分(a21)及びカルボキシル基と反応して2級水酸基を生成する化合物(a22)から選ばれる少なくとも1種を含有する化合物(a2)と、
下記式(1)で表される両末端に水酸基を有するフッ素含有ジオール(f)とを、構成成分として含む配合物を重合して得られる樹脂であって、
構成成分の質量合計を基準にして、成分(f)の割合が0.1〜30質量%である共重合体樹脂(A)。
Figure 2015125400
(式(1)において、a=0〜20の整数、b=0〜20の整数、Rは下記式(2)を表す。)
Figure 2015125400
(式(2)において、c=1〜50の整数、d=0〜50の整数、Xはフッ素原子又はCFを表す。)
項2、多塩基酸成分(a1)として、無水フタル酸及び/又はヘキサヒドロ無水フタル酸を含有する請求項1に記載の共重合体樹脂(A)。
項3、2級水酸基を有する多価アルコール成分(a21)として、1,2−プロパンジオール及び2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールから選ばれる少なくとも1種を含有する請求項1又は2に記載の共重合体樹脂(A)。
項4、化合物(a2)として、1級水酸基を含有する多価アルコール成分(a23)をさらに含有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の共重合体樹脂(A)。
項5、1級水酸基を含有する多価アルコール成分(a23)が、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン及びペンタエリスリトールから選ばれる少なくとも1種である請求項4に記載の共重合体樹脂(A)。
項6、多塩基酸成分(a1)と、カルボキシル基と反応して2級水酸基を生成する化合物(a22)と、1級水酸基を含有する多価アルコール成分(a23)と、フッ素含有ジオール(f)とを構成成分として含む樹脂である請求項4又は5に記載の共重合体樹脂(A)。
項7、請求項1〜6のいずれか1項に記載の共重合体樹脂(A)を含有する塗料組成物。
項8、水酸基含有樹脂(B)及び架橋剤(C)をさらに含有する、請求項7に記載の塗料組成物。
項9、水酸基含有樹脂(B)と架橋剤(C)の固形分合計100質量部に対して、共重合体樹脂(A)を固形分で0.1〜30質量部含有する、請求項7又は8に記載の塗料組成物。
項10、請求項7〜9のいずれか1項に記載の塗料組成物を塗装して得られた塗装物品。
本発明の共重合体樹脂は、透明性及び貯蔵安定性に優れる。本発明の共重合体樹脂を配合した塗料組成物は、貯蔵安定性が良好であることから長期間の貯蔵や輸送に有利である。本発明の塗料組成物を塗装して得られた塗装物品は、長期間にわたって撥水撥油性を維持でき、さらに耐薬品性、加工性が良好である。
本発明は、多塩基酸成分(a1)と、2級水酸基を有する多価アルコール成分(a21)及びカルボキシル基と反応して2級水酸基を生成する化合物(a22)から選ばれる少なくとも1種を含有する化合物(a2)と、特定の両末端に水酸基を有するフッ素含有ジオール(f)とを、構成成分として含む樹脂であって、構成成分の質量合計を基準にして、成分(f)の割合が0.1〜30質量%である共重合体樹脂(A)に関する。以下、「両末端に水酸基を有するフッ素含有ジオール(f)」を「フッ素含有ジオール(f)」と略称することがある。
また、本発明は、共重合体樹脂(A)、水酸基含有樹脂(B)及び架橋剤(C)を含む塗料組成物に関する。以下、詳細に説明する。
共重合体樹脂(A)
本発明の共重合体樹脂(A)は、多塩基酸成分(a1)と、2級水酸基を有する多価アルコール成分(a21)及びカルボキシル基と反応して2級水酸基を生成する化合物(a22)から選ばれる少なくとも1種の化合物(a2)と、フッ素含有ジオール(f)とを、構成成分として含む樹脂であって、構成成分の質量合計を基準にして、成分(f)の割合が0.1〜30質量%、好ましくは8〜25質量%である共重合体樹脂である。
多塩基酸成分(a1)
本発明の共重合体樹脂(A)の製造に用いる多塩基酸成分(a1)は、後記化合物(a2)と反応してエステル結合(−(C=O)−O−)を形成し得る、2つ以上のカルボキシル基を有する化合物またはその無水物である。カルボキシル基を有する場合は、カルボキシル基の数は特に限定されないが、2〜3個であることが好ましい。無水物である場合は、無水カルボキシル基(カルボキシル基2個に相当する。)の数は特に限定されないが、1個であることが好ましい。多塩基酸成分(a1)としては、例えば、脂環族多塩基酸、脂肪族多塩基酸、芳香族多塩基酸等及びこれらの多塩基酸成分の無水物、低級アルキルエステル化物を使用することができる。
上記脂環族多塩基酸としては、例えば、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸、1,3,5−シクロヘキサントリカルボン酸等の脂環族多価カルボン酸等が挙げられる。上記、脂環族多塩基酸としては、単独でもしくは2種以上を組合せて使用することができる。
上記脂環族多塩基酸の無水物としては、例えば、ヘキサヒドロ無水フタル酸、3−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、4−メチル−ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、3−メチル−テトラヒドロ無水フタル酸、1,2,4−シクロヘキサントリカルボン酸の無水物、等が挙げられる。
上記脂肪族多塩基酸としては、例えば、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、ブラシル酸、オクタデカン二酸、クエン酸等の脂肪族多価カルボン酸等が挙げられる。脂肪族多塩基酸は、単独でもしくは2種以上組み合わせて使用することができる。上記脂肪族多塩基酸の無水物としては、例えば、無水コハク酸等が挙げられる。
上記芳香族多塩基酸としては、例えば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、4,4’−ビフェニルジカルボン酸、トリメリット酸等の芳香族多価カルボン酸等が挙げられる。芳香族多塩基酸は、単独でもしくは2種以上組合せて使用することができる。上記芳香族多塩基酸の無水物としては、例えば、無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水ピロメリット酸が挙げられる。多塩基酸成分(a1)の無水物の中でも、特に、無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸を含有することが、貯蔵安定性、撥水撥油性の向上の為に好ましい。
化合物(a2)
本発明の共重合体樹脂(A)の製造に用いる化合物(a2)は、2級水酸基を有する多価アルコール成分(a21)及びカルボキシル基と反応して2級水酸基を生成する化合物(a22)から選ばれる少なくとも1種である。ただし、後記フッ素含有ジオール(f)を除く成分である。化合物(a2)は、多塩基酸成分(a1)と反応してエステル結合(−(C=O)−O−)を形成し得る化合物である。
化合物(a2)は、必要に応じて任意選択で、多価アルコール成分(a21)と化合物(a22)以外の多価アルコール成分(a23)を含有することができる。化合物(a2)として、上記2級水酸基を有する多価アルコール成分(a21)及びカルボキシル基と反応して2級水酸基を生成する化合物(a22)以外に含有することができるのは、アルコール成分のみである。
2級水酸基を有する多価アルコール成分(a21)
2級水酸基を有する多価アルコール成分(a21)は、2以上の水酸基を有し、かつ、そのうち1つ以上が2級水酸基であるアルコール化合物である。水酸基の数は特に限定されないが、2〜6個であることが好ましい。2以上の水酸基のうち、少なくとも1つが2級水酸基であればよい。
2級水酸基を有する多価アルコール成分(a21)としては、例えば、1,2−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,2−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、ジプロピレングリコール、3−メチル−1,2−ブタンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,3−ペンタンジオール、1,4−ペンタンジオール、2,3−ペンタンジオール、2,4−ペンタンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、1,5−ヘキサンジオール、1,4−ヘキサンジオール、2,5−ヘキサンジオール、グリセリン、ジグリセリン、トリグリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、ソルビトール、マンニットが挙げられる。中でも特に、1,2−プロパンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールを用いることが、加工性の向上の為に好ましい。
カルボキシル基と反応して2級水酸基を生成する化合物(a22)
カルボキシル基と反応して2級水酸基を生成する化合物(a22)は、カルボキシル基と反応して2級水酸基を生成する基を1以上有する化合物である。カルボキシル基と反応して2級水酸基を生成する基の数は特に限定されない。例えば、カルボキシル基と反応して2級水酸基を生成する基は1〜5つ、1〜3つ、又は、1若しくは2つである。カルボキシル基と反応して2級水酸基を生成する基としては、エポキシ基が例示される。
例えば、エポキシ当量が100〜500、さらに好ましくはエポキシ当量が110〜300のエポキシ化合物が挙げられる。
上記エポキシ化合物の市販品としては、デナコールEX−141、デナコールEX−145、デナコールEX−146、デナコールEX−171、デナコールEX−201、デナコールEX−211、デナコールEX−212、デナコールEX−214、デナコールEX−321(以上、ナガセケムテックス株式会社、商品名)、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシド等の炭素数2〜8のアルキレンオキシド、1,2−エポキシシクロヘキサン、グリシドール、メチルグリシデート(共栄社製、商品名)及びカージュラE10(HEXION Specialty Chemicals社製、商品名)などが挙げられる。
共重合体樹脂(A)中に、化合物(a22)を配合することによって、塗料の貯蔵安定性、得られた塗膜における耐薬品性、加工性の向上を図ることができる。
多価アルコール成分
化合物(a2)としては、任意選択で、多価アルコール成分(a21)と化合物(a22)以外の多価アルコール成分をさらに使用することもできる。ただし、後記フッ素含有ジオール(f)は除外される。
前記多価アルコール成分(a21)と化合物(a22)以外の多価アルコール成分としては、例えば、2級水酸基を有さないジオール、2級水酸基を有さない3価以上のアルコールなどの2級水酸基を有さない多価アルコールを挙げることができる。中でも、多価アルコール成分(a21)と化合物(a22)以外であり、かつ、1級水酸基を含有する多価アルコール成分(a23)が好ましい例として挙げられる。
具体的には、例えば、1,4−シクロヘキサンジメタノール、トリシクロデカンジメタノール、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールF等の2価アルコール;これらの2価アルコールにε−カプロラクトン等のラクトン化合物を付加したポリラクトンジオール等の脂環族ジオールが挙げられる。これらは単独でもしくは2種以上組合せて使用することができる。
他には、エチレングリコール、1,3−プロピレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコール、テトラエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,4−ブタンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、1,5−ペンタンジオール、2,3−ジメチルトリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール、1,12−ドデカンジオール、ネオペンチルグリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等の脂肪族ジオールが挙げられる。これらは単独でもしくは2種以上組合せて使用することができる。
他には、ビス(ヒドロキシエチル)テレフタレート等のエステルジオール化合物;ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物等の芳香族ジオールが挙げられる。これらは単独でもしくは2種以上組合せて使用することができる。
他には、例えば、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジペンタエリスリトール等のアルコール;これらのアルコールにε−カプロラクトン等のラクトン化合物を付加させたポリラクトンポリオール化合物;トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、トリス(2−ヒドロキシプロピル)イソシアヌレート、トリス(2−ヒドロキシブチル)イソシアヌレート等のトリス(ヒドロキシアルキル)イソシアヌレート等が挙げることができる。
また、上記化合物(a2)としては、例えば、メタノール、エタノール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、ステアリルアルコール、2−フェノキシエタノール等のモノアルコールなども必要に応じて任意選択で使用できる。
化合物(a2)として、例えば、2級水酸基を有する多価アルコール成分(a21)若しくはカルボキシル基と反応して2級水酸基を生成する化合物(a22)を単独で、または、(a21)及び(a22)を組み合わせて使用することができる。化合物(a2)として多価アルコール成分(a23)を併せて使用する場合は、(a21)と(a23)との組み合わせ、(a22)と(a23)との組み合わせ、及び(a21)と(a22)と(a23)との組み合わせ、を使用することができる。
フッ素含有ジオール(f)
フッ素含有ジオール(f)は、下記式(1)で表される化合物である。
Figure 2015125400
(式(1)において、a=0〜20の整数、好ましくはa=1〜20の整数、b=0〜20の整数、好ましくはb=1〜20の整数、Rは下記式(2)を表す。)
Figure 2015125400
(式(2)において、c=1〜50の整数、d=1〜50の整数、Xはフッ素原子又はCFを表す。)
フッ素含有ジオール(f)は、詳細には、HO−(CO)a−CHCFO−(CO)c(CFO)d−CFCHO−(CO)b−H、HO−CHCFO−(CO)c−(CFO)d−CFCH−OH、等で表される。
フッ素含有ジオール(f)の市販品は、例えば、フルオロリンクE10−H(ソルベイ社製、商品名、式(1)においてa=1〜20)、フルオロリンクD10−H(ソルベイ社製、商品名、式(1)においてa=0、b=0)が挙げられる。
共重合体樹脂(A)の製造方法
共重合体樹脂(A)は、多塩基酸成分(a1)、化合物(a2)及びフッ素含有ジオール(f)を配合して、これを共重合反応させて得ることができる。化合物(a2)としては、必要に応じて任意選択で、多価アルコール成分(a23)などのその他のアルコール成分をも使用することができる。
共重合体樹脂(A)を製造する際に、フッ素含有ジオール(f)の割合は、構成成分の質量合計を基準にして、0.1〜30質量%であり、好ましくは1〜20質量%である。
共重合体樹脂(A)を製造する際の多塩基酸成分(a1)、化合物(a2)、フッ素含有ジオール(f)及びその他のアルコール成分の配合量は、共重合体樹脂(A)を得るための配合物を構成する全モノマー成分の合計量に対して、
多塩基酸成分(a1):30〜62質量%、好ましくは42〜55質量%、
化合物(a2):8〜52質量%、好ましくは15〜35質量%、
フッ素含有ジオール(f):0.1〜30質量%、好ましくは1〜20質量%、
その他のアルコール成分:0〜29.9質量%、好ましくは3〜9質量%
(なお「0質量%」は配合しないことを表す)の範囲内にあることが塗膜性能向上の為に望ましい。
具体的な製造方法としては、下記の方法1が例示される:
(方法1)
多塩基酸成分(a1)、化合物(a2)、フッ素含有ジオール(f)、必要に応じて、その他のアルコール成分を、一括で仕込んで攪拌混合し、窒素気流中、必要に応じて触媒を配合し、150〜250℃、好ましくは170〜230℃で、1〜10時間、好ましくは2〜7時間反応させてエステル化反応を行なうことにより得られる。
さらに上記反応後、酸無水物を反応させて、ハーフエステル化させてもよい。
また、共重合体樹脂(A)は、多塩基酸成分(a1)、化合物(a2)、フッ素含有ジオール(f)、必要に応じて、その他のアルコール成分を、多段階に分けて配合して得ることができる。
具体的には、下記の方法2が例示される:
(方法2)
工程1:共重合体樹脂(A)は、多塩基酸成分(a1)の無水物とフッ素含有ジオール(f)とを仕込んで攪拌混合し、窒素気流中、必要に応じて触媒を配合し、50〜200℃、好ましくは100〜180℃で、10分〜5時間、好ましくは30分〜2時間反応させてエステル化反応を行なう。
工程2:その後、前記多塩基酸成分の無水物以外の多塩基酸成分(a1)、化合物(a2)を混合し、窒素気流中、必要に応じて触媒を配合し、150〜250℃、好ましくは170〜230℃で、1〜10時間、好ましくは2〜7時間反応させてエステル化反応を行なうことにより得られる。
さらに上記反応後、酸無水物を反応させて、ハーフエステル化させてもよい。
なお、上記(方法2)の重合反応を用いることによって、特に透明性に優れた共重合体樹脂(A)を得ることができる。
上記触媒としては、ジブチル錫オキサイド、三酸化アンチモン、酢酸亜鉛、酢酸マンガン、酢酸コバルト、酢酸カルシウム、酢酸鉛、テトラブチルチタネート、テトライソプロピルチタネート等の既知の触媒を使用することができる。また、共重合体樹脂(A)は、該樹脂の反応途中、もしくはエステル化反応後に、脂肪酸、油脂、ポリイソシアネート化合物等で変性することができる。
上記脂肪酸としては、例えば、ヤシ油脂肪酸、綿実油脂肪酸、麻実油脂肪酸、米ぬか油脂肪酸、魚油脂肪酸、トール油脂肪酸、大豆油脂肪酸、アマニ油脂肪酸、桐油脂肪酸、ナタネ油脂肪酸、ヒマシ油脂肪酸、脱水ヒマシ油脂肪酸、サフラワー油脂肪酸等の脂肪酸;ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等を挙げることができる。
上記油脂としては、例えば、ヤシ油、綿実油、麻実油、米ぬか油、魚油、トール油、大豆油、アマニ油、桐油、ナタネ油、ヒマシ油、脱水ヒマシ油、サフラワー油等が挙げられる。
上記変性に用いられるポリイソシアネート化合物としては、例えば、リジンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート化合物;水素添加キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、メチルシクロヘキサン−2,4−ジイソシアネート、メチルシクロヘキサン−2,6−ジイソシアネート、4,4’−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、1,3−(イソシアナトメチル)シクロヘキサン等の脂環族ジイソシアネート化合物;トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート化合物;リジントリイソシアネート等の3価以上のポリイソシアネート等の有機ポリイソシアネートそれ自体、又はこれらの各有機ポリイソシアネートと多価アルコール、低分子量ポリエステル樹脂もしくは水等との付加物、あるいは上記した各有機ジイソシアネート同士の環化重合体(例えば、イソシアヌレート)、ビゥレット型付加物等を挙げることができる。これらは、単独でもしくは2種以上組合せて使用することができる。
得られた共重合体樹脂(A)は、塗料安定性、撥水撥油性、耐薬品性及び加工性の観点から、重量平均分子量が1,000〜30,000、好ましくは2,000〜20,000、水酸基価が0〜300mgKOH/g、好ましくは1〜200mgKOH/g、酸価が0〜100mgKOH/g、好ましくは1〜50mgKOH/gが望ましい。
なお、本明細書において、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ(GPC)を用いて測定した重量平均分子量を標準ポリスチレンの分子量を基準にして換算した値である。
具体的には、ゲルパーミュエーションクロマトグラフとして、「HLC8120GPC」(商品名、東ソー社製)を使用し、カラムとして、「TSKgel G−4000HXL」、「TSKgel G−3000HXL」、「TSKgel G−2500HXL」及び「TSKgel G−2000HXL」(商品名、いずれも東ソー社製)の4本を使用し、移動相テトラヒドロフラン、測定温度40℃、流速1mL/min及び検出器RIの条件下で測定し、換算して重量平均分子量を求めることができる。
水酸基含有樹脂(B)
水酸基含有樹脂(B)は、水酸基を有する樹脂であり、必要に応じて任意選択で、カルボキシル基を有していてもよい。水酸基含有樹脂(B)の具体例としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。なかでも加工性の向上の面から水酸基含有ポリエステル樹脂が好ましい。
上記、水酸基含有アクリル樹脂は、水酸基含有アクリルモノマーとその他のモノマーを共重合反応して得られる共重合体樹脂である。水酸基含有モノマーは,1分子中に水酸基及び重合性不飽和結合をそれぞれ1個以上有する化合物である。該水酸基含有モノマーとしては、例えばヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシイコシル(メタ)アクリレートなどの炭素数2〜20のグリコールと(メタ)アクリル酸とのモノエステル化物などが挙げられる。
水酸基含有モノマー以外のその他のモノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸の炭素数1〜22のアルキルエステル、(メタ)アクリル酸の炭素数2〜18のアルコキシアルキルエステル、エポキシ基含有モノマー、カルボキシル基含有モノマー、1分子中にイソシアネート基及び重合性不飽和基を併存するモノマー、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、アクリロニトリル、酢酸ビニル、塩化ビニル等を使用することができる。
上記(メタ)アクリル酸の炭素数1〜22のアルキルエステルとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。(メタ)アクリル酸の炭素数2〜18のアルコキシアルキルエステルとしては、例えば、メトキシブチル(メタ)アクリレート、メトキシエチル(メタ)アクリレート等が挙げられる。エポキシ基含有モノマーとしては、例えば、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート等が挙げられる。カルボキシル基含有モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、フマル酸、メサコン酸、及びこれらの無水物やハーフエステル化物等が挙げられる。水酸基含有モノマー以外のその他のモノマーは、1種又は2種以上を組み合わせて使用できる。
上記の水酸基含有アクリル樹脂の数平均分子量は、1,000〜50,000程度が好ましく、2,000〜20,000程度がより好ましい。また、該樹脂の水酸基価は20〜200mgKOH/g程度が好ましく、50〜150mgKOH/g程度がより好ましい。
上記水酸基含有ポリエステル樹脂は、通常、多塩基酸成分(b1)及び多価アルコール成分(b2)とのエステル化反応によって製造することができる。上記多塩基酸成分(b1)は、共重合体樹脂(A)の製造に使用した多塩基酸と同様の多塩基酸を使用できる。
また多価アルコール成分(b2)は、共重合体樹脂(A)の製造に使用した多価アルコールと同様の多価アルコールを使用できる。
水酸基含有ポリエステル樹脂の製造は、特に限定されるものではなく、通常の方法に従って行なうことができる。例えば、前記多塩基酸成分(b1)と多価アルコール成分(b2)、必要に応じて、前記カルボキシル基と反応して2級水酸基を生成する化合物(a2)とを混合し、窒素気流中、必要に応じて触媒を配合し、150〜250℃、好ましくは170〜230℃で、1〜10時間、好ましくは2〜7時間反応させてエステル化反応を行なうことにより得ることができる。
上記エステル化反応では、上記多塩基酸成分(b1)と多価アルコール成分(b2)を一度に添加してもよいし、数回に分けて添加してもよい。また、水酸基含有ポリエステル樹脂を合成した後、酸無水物を反応させてハーフエステル化させてもよい。
上記触媒としては、前記共重合体樹脂(A)の製造に使用した触媒と同様の触媒を使用できる。また、水酸基含有ポリエステル樹脂は、該樹脂の調製中、もしくはエステル化反応後に、脂肪酸、油脂、モノエポキシ化合物、ポリイソシアネート化合物等で変性することができる。なお脂肪酸又は油脂で変性した水酸基含有ポリエステル樹脂をアルキド樹脂という。上記脂肪酸は、共重合体樹脂(A)の製造に使用した脂肪酸と同様の脂肪酸を使用できる。これらは、単独でもしくは2種以上組合せて使用することができる。
水酸基含有ポリエステル樹脂の数平均分子量は、塗膜の耐薬品性、加工性の観点から、2,000〜30,000が好ましく、特に3,000〜20,000の範囲内の数平均分子量を有することが好適である。
水酸基含有ポリエステル樹脂の水酸基価は、塗膜の硬化性の観点から5〜250mgKOH/gが好ましく、特に10〜200mgKOH/gの範囲内が好適である。また、水酸基含有ポリエステル樹脂の酸価は、耐薬品性の観点から、好ましくは30mgKOH/g以下、さらに好ましくは2〜20mgKOH/gの範囲が好適である。
架橋剤(C)
本発明の塗料組成物における架橋剤(C)は、加熱により水酸基含有樹脂(B)の水酸基と反応して、塗料組成物を硬化させることができるものであれば特に制限なく使用することができる。例えば、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂及びブロック化ポリイソシアネート等を挙げることができる。
メラミン樹脂としては、例えば、メチロール化メラミン樹脂のメチロール基を炭素数1〜8の1価アルコールでエーテル化したメラミン樹脂を使用できる。上記エーテル化メラミン樹脂は、メチロール化メラミン樹脂のメチロール基がすべてエーテル化されているものでもよいし、又は、部分的にエーテル化され、メチロール基やイミノ基が残存しているものでもよい。
メラミン樹脂の具体例としては、完全アルキル型メチル/ブチル混合エーテル化メラミン樹脂、メチロール基型メチル/ブチル混合エーテル化メラミン樹脂、イミノ型メチル/ブチル混合エーテル化メラミン樹脂、完全アルキル型メチル化メラミン樹脂、イミノ基型メチル化メラミン樹脂を挙げることができる。これらのメラミン樹脂は、1種のみ用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
上記メラミン樹脂の市販品としては、例えばサイメル232、サイメル232S、サイメル235、サイメル236、サイメル238、サイメル266、サイメル267、サイメル285などの完全アルキル型メチル/ブチル混合エーテル化メラミン樹脂;サイメル272などのメチロール基型メチル/ブチル混合エーテル化メラミン樹脂;サイメル202、サイメル207、サイメル212、サイメル253、サイメル254などのイミノ型メチル/ブチル混合エーテル化メラミン樹脂;サイメル300、サイメル301、サイメル303、サイメル350などの完全アルキル型メチル化メラミン樹脂;サイメル325、サイメル327、サイメル703、サイメル712、サイメル254、サイメル253、サイメル212、サイメル1128などのイミノ基型メチル化メラミン樹脂(以上、日本サイテックインダストリーズ社製)、ユーバン20SE60(三井サイテック株式会社製、ブチルエーテル化メラミン樹脂)等が挙げられる。
ベンゾグアナミン樹脂は、ベンゾグアナミンとアルデヒドとの反応によって得られるメチロール化ベンゾグアナミン樹脂が挙げられる。アルデヒドとしては、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンズアルデヒド等が挙げられる。また、このメチロール化ベンゾグアナミン樹脂を1種又は2種以上のアルコールによってエーテル化したものも上記ベンゾグアナミン樹脂に包含される。エーテル化に用いられるアルコールとしては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコール、2−エチルブタノール、2−エチルヘキサノール等の1価アルコールが挙げられる。これらのうち、なかでもメチロール化ベンゾグアナミン樹脂のメチロール基の少なくとも一部を炭素数1〜4の1価アルコールでエーテル化してなるベンゾグアナミン樹脂が好適である。
上記ベンゾグアナミン樹脂の具体例としては、例えば、マイコート102、マイコート105、マイコート106(以上、いずれも三井サイテック社製)、ニカラックSB−201、ニカラックSB−203、ニカラックSB−301、ニカラックSB−303、ニカラックSB−401(以上、いずれも三和ケミカル社製)などのメチルエーテル化ベンゾグアナミン樹脂;サイメル1123(以上、三井サイテック社製)などのメチルエーテルとエチルエーテルとの混合エーテル化ベンゾグアナミン樹脂;マイコート136(以上、三井サイテック社製)、ニカラックSB−255、ニカラックSB−355、ニカラックBX−37、ニカラックBX−4000(以上、いずれも三和ケミカル社製)などのメチルエーテルとブチルエーテルとの混合エーテル化ベンゾグアナミン樹脂;マイコート1128(以上、三井サイテック社製)などのブチルエーテル化ベンゾグアナミン樹脂などを挙げることができる。
尿素樹脂は、尿素とホルムアルデヒドとの縮合反応で得られ、溶剤又は水に溶解又は分散できる。ポリイソシアネート化合物は、1分子中に2個以上のイソシアネート基を有する化合物であり、例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート;テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート、リジンジイソシアネートなどの脂肪族ジイソシアネート;メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、イソホロンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、シクロヘキサンジイソシアネート及びシクロペンタンジイソシアネートなどの脂環族ジイソシアネート;該ポリイソシアネートのビユーレットタイプ付加物、イソシアヌル環タイプ付加物;これらのポリイソシアネートと低分子量もしくは高分子量のポリオール化合物(例えば、アクリルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオールなど)とをイソシアネート基過剰で反応させてなる遊離イソシアネート基含有プレポリマーなどが挙げられる。
さらに、これらのポリイソシアネート化合物の遊離イソシアネート基をフェノール化合物、オキシム化合物、活性メチレン化合物、ラクタム化合物、アルコール化合物、メルカプタン化合物、酸アミド系化合物、イミド系化合物、アミン系化合物、イミダゾール系化合物、尿素系化合物、カルバミン酸系化合物、イミン系化合物などのブロック剤で封鎖したブロックポリイソシアネートも使用することができる。
本発明の塗料組成物は、共重合体樹脂(A)を必須成分として含む。好ましくは、共重合体樹脂(A)、水酸基含有樹脂(B)及び架橋剤(C)を含む塗料である。水酸基含有樹脂(B)と架橋剤(C)との混合割合としては、両者の固形分合計100 質量部に基づき、固形分量で水酸基含有樹脂(B)が60〜95質量部、好ましくは70〜90質量部であり、架橋剤(C)が5〜40質量部、好ましくは10〜30質量部であることが、耐薬品性、加工性などが良好な塗膜を得る点から望ましい。
上記共重合体樹脂(A)は、水酸基含有樹脂(B)と架橋剤(C)の固形分合計100質量部に対して、固形分で0.1〜30質量部、好ましくは0.5〜10質量部、さらに好ましくは1〜8質量部含有することが、塗料安定性、撥水撥油性、耐薬品性及び加工性の為に望ましい。
また、本発明の塗料組成物には、上記共重合体樹脂(A)、水酸基含有樹脂(B)及び架橋剤(C)以外に、必要に応じて任意選択で、界面活性剤、潤滑性付与剤、着色顔料、体質顔料などの顔料、硬化触媒、顔料分散剤、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、消泡剤、表面調整剤、その他のフッ素系化合物等の塗料添加剤、シリカ微粉末、脱水剤等のその他の艶消し剤、有機溶剤等、その他の樹脂、従来から塗料に使用されている公知の材料も使用できる。
上記潤滑性付与剤としては、塗面外観を劣化させず、塗膜表面に滑り性を付与することができるものであれば、従来、塗料分野で既知の潤滑剤を使用することができる。代表例として、例えば、ポリエチレンワックスなどのポリオレフィンワックス;ポリエーテル変性シリコーンオイル、高級脂肪酸エステル変性シリコーンオイル、高級アルコキシ変性シリコーンオイルなどの変性シリコーンオイル;マイクロクリスタリンワックスなどパラフィンワックス;モンタンワックス、ラノリンワックス、カルナウバワックス、蜜ロウ、鯨ロウなどの脂肪酸エステルワックス、四フッ化エチレンなどのフッ素系ワックスを挙げることができる。
上記顔料としては、具体的には、チタン白、亜鉛華などの白色顔料;シアニンブルー、インダスレンブルーなどの青色顔料;シアニングリーン、緑青などの緑色顔料;アゾ系やキナクリドン系などの有機赤色顔料、ベンガラ、ベンガラなどの赤色顔料;ベンツイミダゾロン系、イソインドリノン系、イソインドリン系及びキノフタロン系などの有機黄色顔料、チタンイエロー、黄鉛、黄色酸化鉄などの黄色顔料;カーボンブラック、黒鉛、松煙などの黒色顔料等の着色顔料;クレー、タルク、バリタ、炭酸カルシウム等の体質顔料;トリポリリン酸アルミニウム、モリブデン酸亜鉛、五酸化バナジウムなどの防錆顔料;を挙げることができる。
例えば、硬化触媒は、水酸基含有樹脂(B)と架橋剤(C)との反応を促進するために必要に応じて任意選択で配合されるものであり、架橋剤(C)がアミノ樹脂である場合には、スルホン酸化合物又はスルホン酸化合物のアミン中和物が好適に用いられる。
上記スルホン酸化合物の代表例としては、p−トルエンスルホン酸、ドデシルベンゼンスルホン酸、ジノニルナフタレンスルホン酸、ジノニルナフタレンジスルホン酸などを挙げることができる。スルホン酸化合物のアミン中和物におけるアミンとしては、1級アミン、2級アミン、3級アミンのいずれであってもよい。これらのうち、塗料安定性、反応促進効果、得られる塗膜物性などの点から、p−トルエンスルホン酸のアミン中和物及び/又はドデシルベンゼンスルホン酸のアミン中和物が好適である。
架橋剤(C)が、ブロック化ポリイソシアネート化合物である場合には、硬化触媒としては、オクチル酸錫、ジブチル錫ジ(2−エチルヘキサノエート)、ジオクチル錫ジ(2−エチルヘキサノート)、ジオクチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫オキサイド、モノブチル錫トリオクテート、2−エチルヘキン酸鉛、オクチル酸亜鉛などの有機金属化合物を挙げることできる。硬化触媒は、水酸基含有樹脂(B)と架橋剤(C)との固形分合計量100質量部に対して、0.1〜5.0質量部、好ましくは0.2〜1.5質量部が適している。
本発明の塗料組成物は、共重合体樹脂(A)、水酸基含有樹脂(B)及び架橋剤(C)、必要に応じて、上記その他の成分を均一に混合して得ることができる。また塗料組成物における溶媒は、水であっても有機溶剤であってもよい。
本発明の塗料組成物を塗装するに際しては、フォードカップNo.4(20℃)で10〜100秒間の範囲の粘度が得られるよう、固形分濃度を20〜60質量%の範囲内に調整することが好ましい。本発明の塗料組成物を用いた塗膜形成方法は、例えば金属板上に、必要に応じてプライマー塗膜を形成し、その上に、本発明の塗料組成物を塗装することによって行うことができる。
上記金属板としては、冷延鋼板、溶融亜鉛メッキ鋼板、電気亜鉛メッキ鋼板、合金亜鉛メッキ鋼板(鉄−亜鉛、アルミニウム−亜鉛、ニッケル−亜鉛などの合金亜鉛メッキ鋼板)、アルミニウム板、ステンレス鋼板、銅板、銅メッキ鋼板、錫メッキ鋼板等が挙げられる。
金属板に塗装する場合に、被塗装材である金属表面が油等汚染物質で汚染されていなければそのまま塗装してもかまわないが、塗膜との間の付着性、耐食性を向上させるために公知の金属表面処理を施すのが望ましい。これら公知の表面処理方法としてリン酸塩系表面処理、クロム酸塩系表面処理、ジルコニウム系表面処理などが挙げられる。上記プライマー塗膜を形成するプライマー塗料は、鋼板塗装分野、産業用機械塗装分野、金属部品塗装分野等で用いられる公知のプライマー塗料を適用することができる。
プライマー塗料は、被塗装材の種類、金属表面処理の種類によって適宜選択されるが、特にエポキシ系、ポリエステル系プライマー塗料及びそれらの変性プライマー塗料が好適である。プライマー塗料は、乾燥膜厚1〜30μm、好ましくは乾燥膜厚2〜20μmとなるようにロールコータ塗装、スプレー塗装、浸漬塗装等公知の塗装方法により塗装され、通常、雰囲気温度80〜300℃の温度で5秒間〜1時間程度、加熱して硬化させる。
本発明の塗料組成物は、上記金属板上又はプライマー塗膜上に塗装される。塗装方法としては、カーテン塗装、ロールコータ塗装、浸漬塗装及びスプレー塗装等を挙げることができ、通常、乾燥膜厚が5〜50μm、好ましくは8〜25μmの範囲内となるように塗装される。本発明の塗料組成物による塗膜の硬化条件は、通常、素材到達最高温度120〜260℃、好ましくは150〜230℃で、15秒間〜60分間、好ましくは3分間〜30分間程度である。
以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。本発明は、以下の実施例により何ら限定されるものではない。なお、以下、「部」及び「%」はいずれも質量基準によるものとする。
実施例1 共重合体樹脂No.1溶液の製造
温度計、攪拌機、精留塔を具備した500mlの反応装置に、無水フタル酸51.7部、フルオロリンクE10−H(※3)を34.6部仕込み150℃まで昇温した。150℃で1時間保持した。次に、イソフタル酸52.2部、カージュラE10(※2)を166.9部を仕込み、攪拌しながら160℃まで昇温した。その後、160℃から220℃まで3時間かけて昇温し、220℃で2時間保持した後、精留塔を水分離器に置換し、反応装置と水分離器にキシレンを入れて水を共沸させて縮合水を除去しながら重縮合反応を行った。
さらに、1時間毎に酸価の測定を行って、樹脂酸価が8mgKOH/gとなるまで反応させた後、冷却し、キシレンで固形分を調整して固形分70質量%の共重合体樹脂No.1溶液を得た。共重合体樹脂No.1溶液の樹脂固形分は、酸価8mgKOH/g、水酸基価13mgKOH/g、重量平均分子量6,500であった。
実施例2 共重合体樹脂No.2溶液の製造
温度計、攪拌機、精留塔を具備した500mlの反応装置に、無水フタル酸67.3部、フルオロリンクE10−H(※3)を45.0部仕込み150℃まで昇温した。150℃で1時間保持した。次に、イソフタル酸67.9部、トリメチロールプロパン37.2部、デナコールEX−141(※1)94.5部を仕込み、攪拌しながら160℃まで昇温した。
その後、160℃から220℃まで3時間かけて昇温し、220℃で2時間保持した後、精留塔を水分離器に置換し、反応装置と水分離器にキシレンを入れて水を共沸させて縮合水を除去しながら重縮合反応を行った。
さらに、1時間毎に酸価の測定を行って、樹脂酸価が8mgKOH/gとなるまで反応させた後、冷却し、キシレンで固形分を調整して固形分70質量%の共重合体樹脂No.2溶液を得た。共重合体樹脂No.2溶液の樹脂固形分は、酸価8mgKOH/g、水酸基価68mgKOH/g、重量平均分子量7,000であった。
実施例3〜5 共重合体樹脂No.3〜No.5の製造
表1の配合内容とする以外は実施例2と同様にして、共重合体樹脂No.3〜No.5を得た。
実施例6 共重合体樹脂No.6溶液の製造
温度計、攪拌機、精留塔を具備した500mlの反応装置に、無水フタル酸108.9部、フルオロリンクE10−H(※3)を38.3部仕込み150℃まで昇温した。150℃で1時間保持した。次に、トリメチロールエタン28.6部、カージュラE10(※2)128.1部を仕込み、攪拌しながら160℃まで昇温した。
その後、160℃から220℃まで3時間かけて昇温し、220℃で2時間保持した後、精留塔を水分離器に置換し、反応装置と水分離器にキシレンを入れて水を共沸させて縮合水を除去しながら重縮合反応を行った。
さらに、1時間毎に酸価の測定を行って、樹脂酸価が8mgKOH/gとなるまで反応させた後、冷却し、キシレンで固形分を調整して固形分70質量%の共重合体樹脂No.6溶液を得た。共重合体樹脂No.6溶液の樹脂固形分は、樹脂酸価が8mgKOH/g、水酸基価58mgKOH/g、重量平均分子量7,000であった。
実施例7 共重合体樹脂No.7溶液の製造
表1の配合内容とする以外は実施例6と同様にして、共重合体樹脂No.7溶液を得た。
実施例8 共重合体樹脂No.8溶液の製造
温度計、攪拌機、精留塔を具備した500mlの反応装置に、トリメチロールプロパン31.4部、カージュラE10(※2)を126.7部、フルオロリンクE10−H(※3)を37.9部仕込み、系が均一に攪拌できるように150℃まで昇温して、さらに反応槽を攪拌しながらイソフタル酸120.9部を仕込み160℃まで昇温した。
その後、160℃から220℃まで3時間かけて昇温し、220℃で2時間保持した後、精留塔を水分離器と置換し、反応装置と水分離器にキシレンを入れて水とキシレンを共沸させて縮合水を除去しながら重縮合反応を行った。次いで、1時間毎に酸価の測定を行って、樹脂酸価が8mgKOH/gとなるまで反応させた後、冷却し、キシレンで固形分を調整して固形分70質量%の共重合体樹脂No.8溶液を得た。
共重合体樹脂No.8溶液の樹脂固形分は、水酸基価57mgKOH/g、重量平均分子量6,500であった。
実施例9〜10 共重合体樹脂No.9溶液〜No.10溶液の製造
表1の配合内容とする以外は実施例6と同様にして、共重合体樹脂No.9溶液、共重合体樹脂No.10溶液を得た。
Figure 2015125400
(*1)デナコールEX−141:ナガセケムテックス株式会社、商品名、エポキシ当量154、カルボキシル基と反応して2級水酸基を生成する化合物(a22)。
(*2)カージュラE10:HEXION Specialty Chemicals社製、商品名、合成高分岐飽和脂肪酸のグリシジルエステル、カルボキシル基と反応して2級水酸基を生成する化合物(a22)。
(*3)フルオロリンクE10−H:ソルベイ社製、商品名、式(1)で表される両末端に水酸基を有するフッ素含有ジオール(f)、式(1)において、a=1〜20、b=1〜20。
(*4)フルオロリンクD10−H:ソルベイ社製、商品名、式(1)で表される両末端に水酸基を有するフッ素含有ジオール(f)、式(1)において、a=0、b=0。
(*5)透明性:試験管(高さ20cm、容量20ml)に各共重合体樹脂を充填した。30℃で7日間静置した後、共重合体樹脂の状態を調べ、下記により評価した:
Sは、濁りがなく透明である、
Aは、濁りはわずかにあるが、問題ないレベルである、
Bは、濁りがはっきりみられる、
Cは、濁りが著しい。
実施例11 共重合体樹脂No.11溶液の製造
温度計、攪拌機、精留塔を具備した500mlの反応装置に、トリメチロールプロパン38.8部、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール97.2部、フルオロリンクE10−H(※3)を46.9部仕込み、系が均一に攪拌できるように150℃まで昇温して、さらに反応槽を攪拌しながらイソフタル酸149.5部を仕込み160℃まで昇温した。その後、160℃から220℃まで3時間かけて昇温し、220℃で2時間保持した後、精留塔を水分離器と置換し、反応装置と水分離器にキシレンを入れて水とキシレンを共沸させて縮合水を除去しながら重縮合反応を行った。
次いで、1時間毎に酸価の測定を行って、樹脂酸価が7mgKOH/gとなるまで反応させた後、冷却し、キシレンで固形分を調整して固形分70質量%の共重合体樹脂No.11溶液を得た。共重合体樹脂No.11溶液の樹脂固形分は、酸価7mgKOH/g、水酸基価81mgKOH/g、重量平均分子量6,500であった。
実施例12 共重合体樹脂No.12溶液の製造
温度計、攪拌機、精留塔を具備した500mlの反応装置に、無水フタル酸101.8部、フルオロリンクE10−H(※3)を0.5部仕込み150℃まで昇温した。150℃で1時間保持した。次に、イソフタル酸102.8部、トリメチロールプロパン56.4部、1,2−プロパンジオール73.2部を仕込み、攪拌しながら160℃まで昇温した。
その後、160℃から220℃まで3時間かけて昇温し、220℃で2時間保持した後、精留塔を水分離器に置換し、反応装置と水分離器にキシレンを入れて水を共沸させて縮合水を除去しながら重縮合反応を行った。
さらに、1時間毎に酸価の測定を行って、樹脂酸価が8mgKOH/gとなるまで反応させた後、冷却し、キシレンで固形分を調整して固形分70質量%の共重合体樹脂No.12溶液を得た。共重合体樹脂No.12溶液の樹脂固形分は、酸価8mgKOH/g、水酸基価111mgKOH/g、重量平均分子量7,000であった。
実施例13 共重合体樹脂No.13溶液の製造
表2の配合内容とする以外は、実施例12と同様にして、共重合体樹脂No.13を得た。
実施例14 共重合体樹脂No.14溶液の製造
温度計、攪拌機、精留塔を具備した500mlの反応装置に、無水フタル酸63.6部、フルオロリンクE10−H(※3)を85.1部仕込み150℃まで昇温した。150℃で1時間保持した。次に、イソフタル酸64.2部、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール85.0部、グリセリン23.7部を仕込み、攪拌しながら160℃まで昇温した。
その後、160℃から220℃まで3時間かけて昇温し、220℃で2時間保持した後、精留塔を水分離器に置換し、反応装置と水分離器にキシレンを入れて水を共沸させて縮合水を除去しながら重縮合反応を行った。
さらに、1時間毎に酸価の測定を行って、樹脂酸価が8mgKOH/gとなるまで反応させた後、冷却し、キシレンで固形分を調整して固形分70質量%の共重合体樹脂No.14溶液を得た。共重合体樹脂No.14溶液の樹脂固形分は、酸価8mgKOH/g、水酸基価72mgKOH/g、重量平均分子量65,00であった。
実施例15
表2の配合内容とする以外は、実施例12と同様にして、共重合体樹脂No.15を得た。
実施例16 共重合体樹脂No.16溶液の製造
温度計、攪拌機、精留塔を具備した500mlの反応装置に、ヘキサヒドロ無水フタル酸136.2部、フルオロリンクE10−H(※3)を46.1部仕込み150℃まで昇温した。150℃で1時間保持した。次に、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール95.5部、トリメチロールプロパン38.1部を仕込み、攪拌しながら160℃まで昇温した。
その後、160℃から220℃まで3時間かけて昇温し、220℃で2時間保持した後、精留塔を水分離器に置換し、反応装置と水分離器にキシレンを入れて水を共沸させて縮合水を除去しながら重縮合反応を行った。
さらに、1時間毎に酸価の測定を行って、樹脂酸価が8mgKOH/gとなるまで反応させた後、冷却し、キシレンで固形分を調整して固形分70質量%の共重合体樹脂No.16溶液を得た。共重合体樹脂No.16溶液の樹脂固形分は、樹脂酸価が10mgKOH/g、水酸基価80mgKOH/g、重量平均分子量6,500であった。
実施例17 共重合体樹脂No.17溶液の製造
温度計、攪拌機、精留塔を具備した500mlの反応装置に、無水フタル酸63.0部、フルオロリンクE10−H(※3)を42.1部仕込み150℃まで昇温した。150℃で1時間保持した。次に、イソフタル酸63.6部、トリメチロールプロパン64.8部、
2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール45.3部、カージュラE10(※2)67.7部を仕込み、攪拌しながら160℃まで昇温した。
その後、160℃から220℃まで3時間かけて昇温し、220℃で2時間保持した後、精留塔を水分離器に置換し、反応装置と水分離器にキシレンを入れて水を共沸させて縮合水を除去しながら重縮合反応を行った。さらに、1時間毎に酸価の測定を行って、樹脂酸価が7mgKOH/gとなるまで反応させた後、冷却し、キシレンで固形分を調整して固形分70質量%の共重合体樹脂No.17溶液を得た。
共重合体樹脂No.17溶液の樹脂固形分は、酸価7mgKOH/g、水酸基価71mgKOH/g、重量平均分子量7,300であった。
実施例18 共重合体樹脂No.18溶液の製造
表2の配合内容とする以外は実施例17と同様にして、共重合体樹脂No.18溶液を得た。
実施例19 共重合体樹脂No.19溶液の製造
温度計、攪拌機、精留塔を具備した500mlの反応装置に、無水フタル酸129.2部、フルオロリンクE10−H(※3)を45.5部仕込み150℃まで昇温した。150℃で1時間保持した。次に、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール24.4部、デナコールEX−141(※1)を70.7部、トリメチロールプロパン37.6部を仕込み、攪拌しながら160℃まで昇温した。
その後、160℃から220℃まで3時間かけて昇温し、220℃で2時間保持した後、精留塔を水分離器に置換し、反応装置と水分離器にキシレンを入れて水を共沸させて縮合水を除去しながら重縮合反応を行った。
さらに、1時間毎に酸価の測定を行って、樹脂酸価が8mgKOH/gとなるまで反応させた後、冷却し、キシレンで固形分を調整して固形分70質量%の共重合体樹脂No.19溶液を得た。共重合体樹脂No.19溶液の樹脂固形分は、樹脂酸価が11mgKOH/g、水酸基価80mgKOH/g、重量平均分子量6,000であった。
Figure 2015125400
比較例1 共重合体樹脂No.20溶液の製造
温度計、攪拌機、精留塔を具備した500mlの反応装置に、トリメチロールプロパン43.1部、無水フタル酸77.9部、デナコールEX−141(※1)を113.5部仕込み、系が均一に攪拌できるように150℃まで昇温して、さらに反応槽を攪拌しながらイソフタル酸78.7部を仕込み160℃まで昇温した。
その後、160℃から220℃まで3時間かけて昇温し、220℃で2時間保持した後、精留塔を水分離器に置換し、反応装置と水分離器にキシレンを入れて水を共沸させて縮合水を除去しながら重縮合反応を行った。
さらに、1時間毎に酸価の測定を行って、樹脂酸価が8mgKOH/gとなるまで反応させた後、冷却し、キシレンで固形分を調整して固形分70質量%の共重合体樹脂No.20溶液を得た。共重合体樹脂No.20溶液の樹脂固形分は、水酸基価79mgKOH/g、重量平均分子量7,000であった。
比較例2 共重合体樹脂No.21溶液の製造
温度計、攪拌機、精留塔を具備した500mlの反応装置に、無水フタル酸47.7部、フルオロリンクE10−H(※3)を127.6部仕込み150℃まで昇温した。150℃で1時間保持した。次に、イソフタル酸48.1部、デナコールEX−141(※1)を59.5部、トリメチロールプロパン23.4部を仕込み、攪拌しながら160℃まで昇温した。
その後、160℃から220℃まで3時間かけて昇温し、220℃で2時間保持した後、精留塔を水分離器に置換し、反応装置と水分離器にキシレンを入れて水を共沸させて縮合水を除去しながら重縮合反応を行った。
さらに、1時間毎に酸価の測定を行って、樹脂酸価が8mgKOH/gとなるまで反応させた後、冷却し、キシレンで固形分を調整して固形分70質量%の共重合体樹脂No.21溶液を得た。共重合体樹脂No.21溶液の樹脂固形分は、酸価7mgKOH/g、水酸基価98mgKOH/g、重量平均分子量8,500であった。
比較例3 共重合体樹脂No.22溶液の製造例
表3の配合内容とする以外は比較例2と同様にして、共重合体樹脂No.22溶液を得た。
比較例4 共重合体樹脂No.23溶液の製造例
表3の配合内容とする以外は比較例1と同様にして、共重合体樹脂No.23溶液を得た。
比較例5 共重合体樹脂No.24溶液の製造例
表3の配合内容とする以外は比較例2と同様にして、共重合体樹脂No.24溶液を得た。
比較例6 共重合体樹脂No.25溶液の製造
温度計、攪拌機、精留塔を具備した500mlの反応装置に、無水フタル酸77.7部、フルオロリンクE10−H(※3)を52.1部仕込み150℃まで昇温した。150℃で1時間保持した。次に、イソフタル酸78.7部、トリメチロールプロパン43.1部、ネオペンチルグリコール74.7部を仕込み、攪拌しながら160℃まで昇温した。
その後、160℃から220℃まで3時間かけて昇温し、220℃で2時間保持した後、精留塔を水分離器に置換し、反応装置と水分離器にキシレンを入れて水を共沸させて縮合水を除去しながら重縮合反応を行った。
さらに、1時間毎に酸価の測定を行って、樹脂酸価が8mgKOH/gとなるまで反応させた後、冷却し、キシレンで固形分を調整して固形分70質量%の共重合体樹脂No.25溶液を得た。共重合体樹脂No.25溶液の樹脂固形分は、酸価10mgKOH/g、水酸基価86.8mgKOH/g、重量平均分子量7、500であった。
比較例7 共重合体樹脂No.26溶液の製造
温度計、攪拌機、精留塔を具備した500mlの反応装置に、無水フタル酸78.5部、ヘキサフルオロ−1,5−ペンタンジオールを45.0部仕込み150℃まで昇温した。150℃で1時間保持した。次に、イソフタル酸79.2部、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール80.6部、トリメチロールプロパン43.4部を仕込み、攪拌しながら160℃まで昇温した。
その後、160℃から220℃まで3時間かけて昇温し、220℃で2時間保持した後、精留塔を水分離器に置換し、反応装置と水分離器にキシレンを入れて水を共沸させて縮合水を除去しながら重縮合反応を行った。
さらに、1時間毎に酸価の測定を行って、樹脂酸価が8mgKOH/gとなるまで反応させた後、冷却し、キシレンで固形分を調整して固形分70質量%の共重合体樹脂No.26溶液を得た。共重合体樹脂No.26溶液の樹脂固形分は、酸価8mgKOH/g、水酸基価87.3mgKOH/g、重量平均分子量7、000であった。
Figure 2015125400
水酸基含有樹脂(B)の製造
製造例1 ポリエステル樹脂溶液の製造例
温度計、攪拌機、加熱装置及び精留搭を具備した反応装置に、イソフタル酸1079部、アジピン酸407部、ネオペンチルグリコール466部及びトリメチロールプロパン802部を仕込み、160℃まで昇温し、さらに160℃〜230℃まで3時間かけて徐々に昇温した。
次いで、230℃で30分間反応を続けた後、精留搭を水分離機と置換し、内容部にキシレン124部を加え水分離機にもキシレンを入れて、水とキシレンとを共沸させて縮合水を除去し、酸価が10mgKOH/gになるまで反応させ、冷却し、反応物にシクロヘキサノン855部を加えて、固形分55%のポリエステル樹脂溶液を得た。得られた樹脂は、水酸基価184mgKOH/g、重量平均分子量3,600を有していた。
製造例2 アクリル樹脂溶液の製造例
温度計、サーモスタット、攪拌機、還流冷却機及び滴下装置をつけた反応容器に、酢酸
ブチル480部を仕込み、窒素ガスを吹き込みながら130℃に加熱した後、その温度を保持しながら滴下装置から、スチレン200部、メチルメタクリレート290部、シクロヘキシルメタクリレート250部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート260部及び2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル50部」の混合溶液を3時間かけて滴下した。
滴下終了後、反応物を130℃で1時間熟成し、シクロヘキサノンで固形分を調整して樹脂固形分55%のアクリル樹脂溶液を得た。得られた樹脂は、水酸基価107mgKOH/g、重量平均分子量7,500を有していた。
塗料組成物の製造
実施例20 塗料組成物No.1の製造
実施例1で得た共重合体樹脂No.1を3部(固形分)、製造例1で得たポリエステル樹脂溶液80部(固形分)、サイメル303(※6)20部(固形分)、及びタイペークCR−95(※8)120部、ドデシルベンゼンスルホン酸0.5部に、有機溶剤(シクロヘキサノン/スワゾール1500=40/60(質量比)の混合溶剤)を加えて希釈し、粘度80秒(フォードカップ#4、25℃)の塗料組成物No.1を得た。
実施例21〜46 塗料組成物No.2〜No.27の製造
表4及び表5に示す配合内容する以外は、実施例20と同様にして、塗料組成物No.2〜No.27を得た。併せて、下記の性能試験に供した結果を示す。
比較例8〜17 塗料組成物No.28〜No.37の製造例
表6に示す配合内容する以外は、実施例20と同様にして、塗料組成物No.28〜No.37を得た。併せて、下記の性能試験に供した結果を示す。
Figure 2015125400
Figure 2015125400
Figure 2015125400
(*6)サイメル303:日本サイテックインダストリーズ株式会社製、商品名、メチルエーテル化メラミン樹脂。
(*7)ブロックポリイソシアネート化合物A:ヘキサメチレンジイソシアネート3量体のオキシムブロック化物、固形分37質量%、NCO含有率3.6%。
(*8)タイペークCR−95:石原産業社製、商品名、チタン白。
(*9)貯蔵安定性:1Lのガラス製の容器に各塗料組成物を入れて、40℃の恒温室に密閉貯蔵した。30日間貯蔵した後の状態を次の基準により評価した:
Sは、塗料組成物は、沈降もなく貯蔵前の状態と変化なし、
Aは、塗料組成物は、沈降がややあるが1分間未満の攪拌(直径3cmの撹拌羽根を用い500rpm)にて、貯蔵前の状態に戻る、
Bは、塗料組成物は、沈降がみられるが1〜60分間の攪拌(直径3cmの撹拌羽根を用い500rpm)にて、貯蔵前の状態に戻る、
Cは、塗料組成物は、沈降して60分間を越えて攪拌(直径3cmの撹拌羽根を用い500rpm)してもブツが残る。
試験板の作成
亜鉛−アルミニウム合金メッキ鋼板(GL材、5cm×10cm×0.35mm(板厚))上に、実施例及び比較例で得た塗料組成物No.1〜No.38を乾燥膜厚18μmとなるようにスプレー塗装し、素材到達最高温度が180℃となる条件で10分間焼き付けて試験板を得た。各試験板を用いて、後記の試験条件に従って試験した結果を前記表4〜表6に示す。
(*10)撥水撥油性:
<撥水性>
各試験板の塗面上に注射器にて脱イオン水を滴下(0.03mL)し、試験板と脱イオン水との接触角を協和化学社製CA−X150型接触角計を用いて測定した。撥水性を、次の基準により評価した: Sは、接触角が100°以上で撥水性がかなり良好である、
Aは、接触角が90°以上で、かつ100°未満で、撥水性は良好である、
Bは、接触角が80°以上で、かつ90°未満であり、撥水性がやや不良である、
Cは、接触角が80°未満であり、撥水性が著しく不良である。
<撥油性>
各試験板の塗面上に注射器にてオレイン酸を滴下(0.03mL)し、試験板とオレイン酸との接触角を協和化学社製CA−X150型接触角計を用いて測定した。撥油性を、次の基準により評価した:
Sは、接触角が70°以上で撥油性がかなり良好である、
Aは、接触角が60°以上でかつ70°未満で、撥油性は良好である、
Bは、接触角が50°以上でかつ60°未満であり、撥油性がやや不良である、
Cは、接触角が50°未満であり、撥油性が著しく不良である。
(*11)耐薬品性:
各試験板の表面側中央部に素地に達するクロスカットを入れた。次いで、20℃の5%水酸化ナトリウム水溶液に24時間浸漬した後、取り出して洗浄し、室温にて乾燥した試験板の塗膜外観を評価した。併せて、クロスカット部に粘着テープを密着させて急激に剥がした後のカット部からの剥離幅(片側)を、次の基準により評価した:
Sは、カット部からのテープ剥離幅が1.5mm以下、
Aは、カット部からのテープ剥離幅が1.5mmを超え、3mm以下、
Bは、カット部からのテープ剥離幅が3mmを超え、4mm以下、
Cは、カット部からのテープ剥離幅が4mmを超える。
(*12)加工性:
20℃の室内において、塗面を外側にして万力にて試験板を180度折曲げて、折曲げ部分にワレが発生しなくなるT数を下記基準で測定した。T数とは、折曲げ部分の内側に何もはさまずに180度折曲げを行なった場合を0T、試験板と同じ厚さの板を1枚はさんで折曲げた場合1T、試験板と同じ厚さの板を2枚はさんで折曲げた場合2T、試験板と同じ厚さの板を4枚はさんで折曲げた場合4T、試験板と同じ厚さの板を2枚はさんで折曲げた場合6Tとした。結果を以下により判定した:
Sは、2T折曲げ加工において、ワレが認められない、
Aは、2T折曲げ加工ではワレが認められるが、4T折曲げ加工においてワレが認められない、
Bは、4T折曲げ加工ではワレが認められるが、6T折曲げ加工においてワレが認められない、
Cは、6T折曲げ加工において、ワレが認められる。
本発明によって、撥水撥油性、耐薬品性及び加工性が良好な塗装物品を提供できる。

Claims (10)

  1. 多塩基酸成分(a1)と、
    2級水酸基を有する多価アルコール成分(a21)及びカルボキシル基と反応して2級水酸基を生成する化合物(a22)から選ばれる少なくとも1種を含有する化合物(a2)と、
    下記式(1)で表される両末端に水酸基を有するフッ素含有ジオール(f)とを、構成成分として含む配合物を重合して得られる樹脂であって、
    構成成分の質量合計を基準にして、成分(f)の割合が0.1〜30質量%である共重合体樹脂(A)。
    Figure 2015125400
    (式(1)において、a=0〜20の整数、b=0〜20の整数、Rは下記式(2)を表す。)
    Figure 2015125400
    (式(2)において、c=1〜50の整数、d=0〜50の整数、Xはフッ素原子又はCFを表す。)
  2. 多塩基酸成分(a1)として、無水フタル酸及び/又はヘキサヒドロ無水フタル酸を含有する請求項1に記載の共重合体樹脂(A)。
  3. 2級水酸基を有する多価アルコール成分(a21)として、1,2−プロパンジオール及び2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオールから選ばれる少なくとも1種を含有する請求項1又は2に記載の共重合体樹脂(A)。
  4. 化合物(a2)として、1級水酸基を含有する多価アルコール成分(a23)をさらに含有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の共重合体樹脂(A)。
  5. 1級水酸基を含有する多価アルコール成分(a23)が、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン及びペンタエリスリトールから選ばれる少なくとも1種である請求項4に記載の共重合体樹脂(A)。
  6. 多塩基酸成分(a1)と、カルボキシル基と反応して2級水酸基を生成する化合物(a22)と、1級水酸基を含有する多価アルコール成分(a23)と、フッ素含有ジオール(f)とを構成成分として含む樹脂である請求項4又は5に記載の共重合体樹脂(A)。
  7. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の共重合体樹脂(A)を含有する塗料組成物。
  8. 水酸基含有樹脂(B)及び架橋剤(C)をさらに含有する、請求項7に記載の塗料組成物。
  9. 水酸基含有樹脂(B)と架橋剤(C)の固形分合計100質量部に対して、共重合体樹脂(A)を固形分で0.1〜30質量部含有する、請求項7又は8に記載の塗料組成物。
  10. 請求項7〜9のいずれか1項に記載の塗料組成物を塗装して得られた塗装物品。
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