JPWO2015125400A1 - 共重合体樹脂及び塗料組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
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。
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)。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
フッ素含有ジオール(f)は、詳細には、HO−(C2H4O)a−CH2CF2O−(C2F4O)c(CF2O)d−CF2CH2O−(C2H4O)b−H、HO−CH2CF2O−(C2F4O)c−(CF2O)d−CF2CH2−OH、等で表される。
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。
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。
(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。
(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。
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(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
<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。
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。
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。
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。
Claims (10)
- 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)。
- 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)。
- 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)。
- 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)。
- 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)。
- 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)。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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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