JP6073291B2 - 水性塗料組成物、及び塗装物品の製造方法 - Google Patents
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Description
しかし、従来の水性ベースコート塗料(水性上塗り塗料)及び複層塗膜形成方法においては、低温で加熱すると、複層塗膜の硬化が不十分であり、複層塗膜の付着性、耐水性等が低下する場合があった。
アクリル変性ポリエステル樹脂の水分散体(A);
ノニオン性親水基を有するブロックポリイソシアネート化合物(B);及び
アクリル系重合体微粒子の水分散体(C);
を含有することを特徴とする水性塗料組成物を提供する。
アクリル変性ポリエステル樹脂の水分散体(A)は、水性媒体に分散されているアクリル変性ポリエステル樹脂(a1)を意味する。アクリル変性ポリエステル樹脂(a1)は、アクリルで変性されたポリエステルを意味し、公知の方法により得られる。アクリル変性ポリエステル樹脂(a1)は、例えば、ラジカル重合性不飽和基含有ポリエステル樹脂(a11)及び重合性不飽和モノマー(a12)のラジカル重合、ポリエステル樹脂とアクリル樹脂とのエステル化反応等によって得られる。
(i)アルキル又はシクロアルキル(メタ)アクリレート:
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、n−プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、n−ヘキシル(メタ)アクリレート、n−オクチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、tert−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロドデシル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート等
イソボルニル(メタ)アクリレート等
(iii)アダマンチル基を有する重合性不飽和モノマー:
アダマンチル(メタ)アクリレート等
トリシクロデセニル(メタ)アクリレート等
(v)芳香環含有重合性不飽和モノマー:
ベンジル(メタ)アクリレート、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等
(vi)アルコキシシリル基を有する重合性不飽和モノマー:
ビニルトリメトキシシラン、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、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン等
パーフルオロブチルエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート等のパーフルオロアルキル(メタ)アクリレート;フルオロオレフィン等
(viii)マレイミド基等の光重合性官能基を有する重合性不飽和モノマー
(ix)ビニル化合物:
N−ビニルピロリドン、エチレン、ブタジエン、クロロプレン、プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル等
(x)カルボキシル基含有重合性不飽和モノマー:
(メタ)アクリル酸、マレイン酸、クロトン酸、β−カルボキシエチルアクリレート等
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、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸と、炭素数約2〜約8の2価アルコールとのモノエステル;(メタ)アクリル酸と、炭素数約2〜約8の2価アルコールとのモノエステルのε−カプロラクトン変性体;N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド;アリルアルコール;分子末端が水酸基であるポリオキシエチレン鎖を有する(メタ)アクリレート等
(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、エチレンビス(メタ)アクリルアミド、グリシジル(メタ)アクリレートとアミン化合物との付加物等
アリル(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート等
(xiv)エポキシ基含有重合性不飽和モノマー:
グリシジル(メタ)アクリレート、β−メチルグリシジル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルエチル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルプロピル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル等
(xvi)スルホン酸基を有する重合性不飽和モノマー:
2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、2−スルホエチル(メタ)アクリレート、アリルスルホン酸、4−スチレンスルホン酸等;これらスルホン酸のナトリウム塩及びアンモニウム塩等
アシッドホスホオキシエチル(メタ)アクリレート、アシッドホスホオキシプロピル(メタ)アクリレート、アシッドホスホオキシポリ(オキシエチレン)グリコール(メタ)アクリレート、アシッドホスホオキシポリ(オキシプロピレン)グリコール(メタ)アクリレート等
2−ヒドロキシ−4−(3−メタクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)ベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−(3−アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)ベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−(3−メタクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)ベンゾフェノン、2,2’−ジヒドロキシ−4−(3−アクリロイルオキシ−2−ヒドロキシプロポキシ)ベンゾフェノン、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)−2H−ベンゾトリアゾール等
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)アクリロイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−シアノ−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、1−(メタ)アクリロイル−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、1−(メタ)アクリロイル−4−シアノ−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−クロトノイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、4−クロトノイルアミノ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン、1−クロトノイル−4−クロトノイルオキシ−2,2,6,6−テトラメチルピペリジン等
アクロレイン、ダイアセトンアクリルアミド、ダイアセトンメタクリルアミド、アセトアセトキシエチルメタクリレート、ホルミルスチロール、炭素原子数約4〜約7のビニルアルキルケトン(例えば、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルブチルケトン)等。
(x)カルボキシル基含有重合性不飽和モノマーを、好ましくは約5〜約50質量%、より好ましくは約7〜約45質量%、そしてさらに好ましくは約15〜約40質量%、
(v)芳香環含有重合性不飽和モノマーを、好ましくは約10〜約60質量%、より好ましくは約15〜約55質量%、そしてさらに好ましくは約20〜約50質量%、
含む。
ノニオン性親水基を有するブロックポリイソシアネート化合物(B)(以下、「ブロックポリイソシアネート化合物(B)」と省略する場合がある)は、1分子中に2以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物の一部のイソシアネート基がノニオン性親水基で修飾され、残りの一部又は全部のイソシアネート基がブロック剤で封鎖されている化合物である。
本発明の水性塗料組成物では、ブロックポリイソシアネート化合物(B)は、水性塗料組成物に含まれる水性媒体に分散されているか、又は溶解されている。
1分子中に2以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート化合物(b1)は、1分子中に2以上のイソシアネート基を有する化合物であれば特に制限されず、例えば、脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート、芳香族ポリイソシアネート、及びそれらの誘導体、並びにそれらの任意の組み合わせ等が挙げられる。
また、ポリイソシアネート化合物(b1)は、イソシアネート基含有重合性不飽和モノマーのポリマー又はコポリマーであってもよい。
ノニオン性親水基を有する活性水素含有化合物(b2)としては、例えば、ポリオキシアルキレン基を有する活性水素含有化合物が挙げられる。上記ポリオキシアルキレン基としては、例えば、ポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基、並びにそれらの任意の組み合わせ、例えば、ポリオキシエチレン(オキシプロピレン)基が挙げられる。なかでも、ブロックポリイソシアネート化合物(B)の貯蔵安定性の観点から、活性水素含有化合物(b2)は、ポリオキシエチレン基を有する活性水素含有化合物(b21)であることが好ましい。
ブロック剤(b3)としては、例えば、フェノール系、アルコール系、活性メチレン系、メルカプタン系、酸アミド系、酸イミド系、イミダゾール系、尿素系、オキシム系、アミン系イミン系、並びにそれらの任意の組み合わせが挙げられる。ブロック剤(b3)の具体例を、下記に示す。
フェノール、クレゾール、エチルフェノール、ブチルフェノール等
(2)アルコール系;
エチレングリコール、ベンジルアルコール、メタノール、エタノール等
(3)活性メチレン系;
マロン酸ジエステル、アセト酢酸エステル、イソブチリル酢酸エステル等、
(4)メルカプタン系;
ブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン等
アセトアニリド、酢酸アミド、ε−カプロラクタム、δ−バレロラクタム、γ−ブチロラクタム等
(6)酸イミド系;
コハク酸イミド、マレイン酸イミド等
(7)イミダゾール系;
イミダゾール、2−メチルイミダゾール等
(8)尿素系;
尿素、チオ尿素、エチレン尿素等
ホルムアルドオキシム、アセトアルドオキシム、メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシム等
(10)カルバミン酸系;
N−フェニルカルバミン酸フェニル等
(11)アミン系;
ジフェニルアミン、アニリン、カルバゾール等
(12)イミン系;エチレンイミン、ポリエチレンイミン等
ブロック剤(b3)は、形成される塗膜の低温硬化性の観点から、活性メチレン系であることが好ましい。
ノニオン性親水基を有するブロックポリイソシアネート化合物(B11)(以下、「ブロックポリイソシアネート化合物(B11)」と称する場合がある)は、下記一般式(IV):
で示されるブロックイソシアネート基、及びノニオン性親水基を有する。
ノニオン性親水基を有するブロックポリイソシアネート化合物(B12)(以下、「ブロックポリイソシアネート化合物(B12)」と称する場合がある)は、下記一般式(V):
で示されるブロックイソシアネート基、及びノニオン性親水基を有する。
ノニオン性親水基を有するブロックポリイソシアネート化合物(B2)(以下、「ブロックポリイソシアネート化合物(B2)」と称する場合がある)は、例えば、ブロックポリイソシアネート化合物(B1)と、下記一般式(VI):
で示される2級アルコール(b4)とを反応させることによって得られる。
2級アルコール(b4)は、一般式(VI)で示される化合物であり、ブロックポリイソシアネート化合物(B1)と、2級アルコール(b4)との反応性を高める観点から、R2はメチル基であることが好ましい。また、R3、R4及びR5は、それぞれ炭素数が多いと、得られるノニオン性親水基を有するブロックポリイソシアネート化合物(B2)の極性が低下し、他の塗料成分との相溶性が低下する場合があるため、R3は炭素数約1〜約3のアルキレン基であることが好ましく、そしてR4及びR5はメチル基であることが好ましい。
ノニオン性親水基を有するブロックポリイソシアネート化合物(B21)(以下、「ブロックポリイソシアネート化合物(B21)」と称する場合がある)は、例えば、下記一般式(IV):
で示されるブロックイソシアネート基及びノニオン性親水基を有するブロックポリイソシアネート化合物(B11)と、2級アルコール(b4)とを反応させることによって得られる。
で示される基に置換される。
で示されるブロックイソシアネート基、及び/又は下記一般式(II):
で示されるブロックイソシアネート基を有する。
ノニオン性親水基を有するブロックポリイソシアネート化合物(B22)(以下、「ブロックポリイソシアネート化合物(B22)」と称する場合がある)は、例えば、一般式(V):
で示されるブロックイソシアネート基及びノニオン性親水基を有するブロックポリイソシアネート化合物(B12)と、2級アルコール(b4)とを反応させることによって得られる。
で示される基に置換される。
で示されるブロックイソシアネート基を有する。
アクリル系重合体微粒子の水分散体(C)は、水性媒体に分散されているアクリル系重合体微粒子を意味する。アクリル系重合体微粒子の水分散体(C)は、例えば、公知の重合性不飽和モノマーを、公知の方法、例えば、水中での乳化重合法、水中でのミニエマルション重合法等の方法により共重合させることによって製造することができる。
本発明の水性塗料組成物は、アクリル変性ポリエステル樹脂の水分散体(A)、ノニオン性親水基を有するブロックポリイソシアネート化合物(B)及びアクリル系重合体微粒子の水分散体(C)を含有する水性塗料組成物である。
好ましくは約10〜約70部、より好ましくは約15〜約60部、そしてさらに好ましくは約20〜約55部
ノニオン性親水基を有するブロックポリイソシアネート化合物(B):
好ましくは約1〜約30部、より好ましくは約2〜約20部、そしてさらに好ましくは約3〜約15部
アクリル系重合体微粒子の水分散体(C):
好ましくは約10〜約60部、より好ましくは約20〜約50部、そしてさらに好ましくは約25〜約45部
上記疎水性溶媒は、20℃において、好ましくは約10g以下、より好ましくは約5g以下、そしてさらに好ましくは約1g以下の、100gの水に対する溶解度を有する。
本発明の水性塗料組成物は、アクリル変性ポリエステル樹脂の水分散体(A)、ノニオン性親水基を有するブロックポリイソシアネート化合物(B)及びアクリル系重合体微粒子の水分散体(C)、並びに所望によるブロックポリイソシアネート化合物(B)以外の硬化剤、ポリウレタン樹脂、顔料、疎水性溶媒及びその他の塗料用添加剤を、公知の方法により混合及び/又は分散することによって調製することができる。また、上記水性媒体としては、脱イオン水、脱イオン水と親水性有機溶媒との混合物等が挙げられる。
本発明の水性塗料組成物は、種々の被塗物に塗装して、平滑性、鮮映性、付着性及び耐水性に優れた塗膜を形成することができる。本発明の水性塗料組成物は、平滑性、鮮映性、付着性及び耐水性に優れた複層塗膜を形成できるため、水性塗料を塗り重ねる、塗装物品の製造方法において、ベースコート塗膜又は上塗り塗膜用の水性塗料として使用することが好ましい。
本発明の水性塗料組成物は、アクリル変性ポリエステル樹脂の水分散体(A)に含まれるアクリル変性ポリエステル樹脂(a1)によって耐水性に優れた塗膜を形成するものと推察される。
水性塗料組成物を塗装すべき被塗物は、特に限定されるものではなく、例えば、乗用車、トラック、オートバイ、バス等の自動車車体の外板部;バンパー等の自動車部品;携帯電話、オーディオ機器等の家庭電気製品の外板部等は挙げられ、自動車車体の外板部及び自動車部品が好ましい。
本発明の水性塗料組成物の塗装方法としては、特に限定されず、例えば、エアスプレー塗装、エアレススプレー塗装、回転霧化塗装、カーテンコート塗装等が挙げられ、そして上記塗装方法により、水性塗料組成物のウェット塗膜を形成することができる。上記塗装方法において、エアスプレー塗装、回転霧化塗装等が好ましい。本発明の水性塗料組成物の塗装において、所望により静電印加することができる。
上記方法は、例えば、下記方法Iに従って実施することができる。
方法Iは、下記の工程1−1〜1−4を含む。
工程1−1:被塗物を、プライマー塗料で塗装し、上記被塗物の上に未硬化のプライマー塗膜を形成する工程
工程1−2:上記未硬化のプライマー塗膜を有する被塗物を、ベースコート用の水性塗料組成物で塗装して、その上に未硬化のベースコート塗膜を形成する工程
工程1−3:上記未硬化のプライマー塗膜と、上記未硬化のベースコート塗膜とを有する被塗物を、クリヤー塗料で塗装し、その上に未硬化のクリヤー塗膜を形成する工程
工程1−4:上記未硬化のプライマー塗膜、上記未硬化のベースコート塗膜及び上記未硬化のクリヤー塗膜を加熱し、硬化させる工程
[工程1−1]
・プライマー塗料
上記プライマー塗料としては、公知の中塗り塗料、プラスチック用プライマーが挙げられる。具体的には、上記プライマー塗料は、例えば、被膜形成性樹脂、架橋剤、着色顔料、体質顔料、光輝性顔料及び溶媒を含有することができ、所望により、紫外線吸収剤、光安定剤、硬化触媒、可塑剤、付着付与剤、相溶化剤、消泡剤、増粘剤、防錆剤、表面調整剤、導電剤等の塗料添加剤を適宜含有することができる。
プライマー塗料で被塗物を塗装すると同時に、あらかじめ質量(M1)を測定しておいたアルミホイル上にもプライマー塗料を塗装する。次いで、未硬化のプライマー塗膜を有する被塗物をプレヒートした後且つ次の塗料が塗装される前に、上記アルミホイルを回収し、その質量(M2)を測定する。次いで、回収したアルミホイルを、110℃で60分間乾燥し、デシケーター内で室温(25℃)まで放冷した後に、上記アルミホイルの質量(M3)を測定し、以下の式に従って固形分濃度を求める。
上述の方法により、プライマー塗膜、ベースコート塗膜、及びクリヤー塗膜の任意の時点における固形分濃度を算出することができる。
工程1−2では、未硬化のプライマー塗膜上に、水性塗料組成物をベースコート塗料として塗装し、その上に未硬化のベースコート塗膜を形成する。上記水性塗料組成物は、上述の水性塗料組成物であることができる。
プレヒート(予備乾燥)、エアブロー等により、ベースコート塗膜の固形分濃度が、通常約60〜約100質量%、好ましくは約80〜約100質量%、そしてより好ましくは約90〜約100質量%の範囲となるように調整される。
工程1−3では、上記未硬化のプライマー塗膜と、上記未硬化のベースコート塗膜とを有する被塗物を、クリヤー塗料で塗装し、その上に未硬化のクリヤー塗膜を形成する。
上記基体樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂等を挙げることができる。架橋剤としては、例えば、ポリイソシアネート化合物、ブロックポリイソシアネート化合物、メラミン樹脂、尿素樹脂、カルボキシル基含有化合物、カルボキシル基含有樹脂、エポキシ基含有樹脂、エポキシ基含有化合物等が挙げられる。
上記クリヤー塗料は、通常約10〜約80μm、好ましくは約15〜約60μm、そしてより好ましくは約20〜約50μmの範囲の硬化膜厚を有するように塗装される。
工程1−4では、上記未硬化のプライマー塗膜、上記未硬化のベースコート塗膜及び上記未硬化のクリヤー塗膜を加熱し、硬化させる。
未硬化のプライマー塗膜、ベースコート塗膜及びクリヤー塗膜は、通常の塗膜の焼付け手段、例えば、熱風加熱、赤外線加熱、高周波加熱等により硬化される。
上記方法は、例えば、下記方法IIに従って実施することができる。
方法IIは、下記の工程2−1及び2−2を含む。
工程2−1:被塗物を、上塗り塗料としての水性塗料組成物で塗装して、上記被塗物上に上塗り塗膜を形成する工程
工程2−2:未硬化の上塗り塗膜を加熱し、硬化させる工程
工程2−1において、上記クリヤー塗膜の加熱は、工程1−4と同様に実施することができる。
また、被塗物にプライマー塗膜が形成されている場合には、プライマー塗料は、通常約3〜約40μm、好ましくは約5〜約30μm、そしてより好ましくは約7〜約20μmの範囲の硬化膜厚を有するように塗装される。
上記方法は、例えば、下記方法IIIに従って実施することができる。
方法IIIは、下記の工程3−1〜3−3を含む。
工程3−1:被塗物を、ベースコート用の水性塗料組成物を塗装し、被塗物の上に、未硬化のベースコート塗膜を形成する工程
工程3−2:上記未硬化のベースコート塗膜を有する被塗物を、クリヤー塗料で塗装し、その上に未硬化のクリヤー塗膜を形成する工程
工程3−3:上記未硬化のベースコート塗膜及び未硬化のクリヤー塗膜を加熱し、硬化させる工程
また、工程3−1及び/又は工程3−2において、未硬化のベースコート塗膜及び/又は未硬化のクリヤー塗膜を、所望により、室温で約1〜約60分間のインターバルを設けるか、塗膜が実質的に硬化しない加熱条件(例えば、約40〜約80℃の温度で約1〜約60分間)でプレヒート(予備加熱)するか、又はエアブロー等を行うことができる。
[製造例1]
温度計、サーモスタット、攪拌装置、還流冷却器及び水分離器を備えた反応容器に、エチレングリコールモノブチルエーテル60部及びイソブチルアルコール15部を加え、窒素気流中で内容物を110℃に加温した。内容物の温度が110℃に達したら、スチレン10部、メチルメタクリレート48部、n−ブチルアクリレート26部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート10部、アクリル酸6部及びアゾビスイソブチロニトリル1部の混合物を、反応容器に3時間かけて滴下した。
[製造例2]
温度計、サーモスタット、攪拌装置、還流冷却器及び水分離器を備えた反応容器に、トリメチロールプロパン109部、1,6−ヘキサンジオール141部、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸無水物126部及びアジピン酸120部を添加し、内容物を160℃から230℃まで3時間かけて昇温させ、生成した縮合水を水分離器により留去させながら230℃で4時間、内容物を縮合反応させた。
[製造例3]
混合容器に、製造例2で得られた水酸基含有ポリエステル樹脂(PE)の溶液42.9部(固形分30部)と、「JR−806」(商品名、テイカ社製、ルチル型二酸化チタン)112部と、「ケッチェンブラックEC600J」(商品名、ライオン社製、導電性カーボン)8部と、脱イオン水137.1部とを添加し、内容物を混合した。次いで、2−(ジメチルアミノ)エタノールを用いて、内容物のpHを8.0に調整した。次いで、内容物と、分散メジアとしての直径約1.3mmφのガラスビーズとを広口ガラスビンに入れ、広口ガラスビンを密封し、そして広口ガラスビンをペイントシェイカーにて4時間振とうすることにより、顔料分散液(P−1)を得た。
JR−806の量を112部から264部に変更した以外、製造例3と同様にして、顔料分散液(P−2)を得た。
[プライマー塗料(X)の製造]
製造例1で得られた水酸基含有アクリル樹脂(AC)の溶液30部(固形分15部)と、「タケラックWS5000」50部(固形分15部)(商品名、三井武田ケミカル社製、ポリウレタンディスパージョン、シラノール基含有の自己架橋型、固形分30%)と、「スーパークロンE−403」133.3部(固形分40部)(商品名、日本製紙社製、塩素化ポリプロピレンの水分散品、樹脂の塩素含有率15%、固形分30%)と、製造例3で得られた顔料分散液(P−1)300部とを混合容器に添加し、内容物を混合し、次いで、「ACRYSOL ASE−60」(商品名、ロームアンドハース社製、ポリアクリル酸系増粘剤)、2−(ジメチルアミノ)エタノール及び脱イオン水により、pH、濃度及び粘度を調整し、8.0のpHと、45%の固形分濃度と、40秒の粘度(フォードカップNo.4,20℃)の水性プライマー塗料(X−1)を得た。
[製造例6]
温度計、サーモスタット、攪拌機、加熱装置及び精留塔を具備した反応容器に、ヘキサヒドロ無水フタル酸92.4部、アジピン酸52.6部、1,6−ヘキサンジオール82.6部、ネオペンチルグリコール10.5部、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール32部、無水マレイン酸1.96部及びジブチル錫オキサイド0.12部を添加し、反応容器を、攪拌しながら160℃まで昇温した。次いで、内容物を160℃から240℃まで4時間かけて徐々に昇温し、精留塔を通して生成した縮合水を留去した。
組成を下記表1に示されるように変更した以外は、製造例6と同様にして、アクリル変性水性ポリエステル樹脂の水分散体(A−2)〜(A−10)を得た。
温度計、サーモスタット、攪拌機、加熱装置及び精留塔を具備した反応容器に、ヘキサヒドロ無水フタル酸92.4部、アジピン酸55.5部、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール32部、1,6−ヘキサンジオール82.6部、ネオペンチルグリコール10.5部及びジブチル錫オキサイド0.12部を添加し、内容物を攪拌しながら、反応容器を160℃まで昇温し、次いで、反応容器を160℃から240℃まで4時間かけて徐々に昇温し、精留塔を通して生成した縮合水を留去した。
温度計、サーモスタット、攪拌装置、還流冷却器及び水分離器を備えた反応容器に、キシレン50部を加え、窒素気流下で、反応容器を135℃に加温した。反応容器の温度が135℃に達したら、反応容器に、n−ブチルアクリレート82.2部、アクリル酸17.8部及びtert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート6.5部の混合物を4時間かけて滴下した。滴下終了後、反応容器を135℃で30分間保持し、次いで、反応容器に、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート0.2部とキシレン4部との混合物を1時間かけて滴下した。反応容器を135℃で1時間保持し、反応容器を冷却し、そして内容物をキシレン18.3部で希釈することにより、変性用アクリル樹脂を得た。変性用アクリル樹脂の固形分は、60%であった。
[製造例17]
温度計、サーモスタット、攪拌装置、還流冷却器及び水分離器を備えた反応容器に、1,6−ヘキサンジオール82.6部、ネオペンチルグリコール10.5部、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール32.0部、ヘキサヒドロ無水フタル酸46.2部、アジピン酸99.3部及びジブチル錫オキサイド0.12部を添加し、内容物を、攪拌しながら160℃まで昇温させた。次いで、内容物を160℃から240℃まで4時間かけて徐々に昇温した後、内容物を240℃で4時間縮合反応させ、縮合反応生成物を得た。
[製造例18]
温度計、サーモスタット、攪拌装置、還流冷却器、窒素導入管、滴下装置及び除去溶媒簡易トラップを備えた反応容器に、「スミジュールN−3300」(商品名、住化バイエルウレタン社製、ヘキサメチレンジイソシアネート由来のイソシアヌレート構造含有ポリイソシアネート、固形分約100%、イソシアネート基含有率21.8%)1610部、「ユニオックスM−550」(日油社製、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、平均分子量約550)275部及び2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール0.9部を添加し、内容物を混合し、そして反応容器を窒素気流下で130℃で3時間加熱した。
温度計、サーモスタット、攪拌装置、還流冷却器、窒素導入管、滴下装置及び除去溶媒簡易トラップを備えた反応容器に、「スミジュールN−3300」1610部、ユニオックスM−550」275部、「PEG#600」(日油社製、ポリエチレングリコール、平均分子量約600)25部及び2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール0.9部を添加し、内容物を攪拌しながら、反応容器を窒素気流下で130℃で3時間加熱した。
温度計、サーモスタット、攪拌装置、還流冷却器、窒素導入管、滴下装置及び除去溶媒簡易トラップを備えた反応容器に、「デュラネートTPA−100」(商品名、旭化成ケミカルズ社製、ヘキサメチレンジイソシアネート由来のイソシアヌレート構造含有ポリイソシアネート、固形分約100%、イソシアネート基含有率23.0%)1510部、「ユニオックスM−550」275部、及び2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール0.9部を添加し、内容物を攪拌しながら、反応容器を窒素気流下で130℃で3時間加熱した。
温度計、サーモスタット、攪拌装置、還流冷却器、窒素導入管、滴下装置及び除去溶媒簡易トラップを備えた反応容器に、「スミジュールN−3300」1610部、「ユニオックスM−550」275部、及び2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール0.9部を添加し、内容物を攪拌しながら、反応容器を、窒素気流下で、130℃で3時間加熱した。
温度計、サーモスタット、攪拌装置、還流冷却器、窒素導入管、滴下装置及び除去溶媒簡易トラップを備えた反応容器に、「スミジュールN−3300」(商品名、住化バイエルウレタン社製、ヘキサメチレンジイソシアネート由来のイソシアヌレート構造含有ポリイソシアネート、固形分約100%、イソシアネート基含有率21.8%)1610部、「ユニオックスM−550」(日油社製、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、平均分子量約550)275部、及び2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノール0.9部を添加し、内容物を攪拌しながら、反応容器を、窒素気流下、130℃で3時間加熱した。
温度計、サーモスタット、攪拌装置、還流冷却器、窒素導入管、滴下装置及び除去溶媒簡易トラップを備えた反応容器に、「スミジュールN−3300」1610部及びヒドロキシピバリン酸236部を添加し、内容物を攪拌しながら、反応容器を、窒素気流下で、130℃で3時間加熱した。
温度計、サーモスタット、撹拌装置、還流冷却器、窒素導入管、滴下装置及び除去溶媒簡易トラップを備えた反応容器に、「スミジュールN−3300」(商品名、住化バイエルウレタン社製、ヘキサメチレンジイソシアネート由来のイソシアヌレート構造含有ポリイソシアネート、固形分約100%、イソシアネート基含有率21.8%)480部、酢酸エチル150部、及びマロン酸ジイソプロピル365部を添加し、内容物を攪拌しながら、反応容器に、窒素気流下で、ナトリウムメトキシドの28%メタノール溶液4部を加え、65℃で8時間攪拌した。
[製造例25]
温度計、サーモスタット、撹拌装置、還流冷却器、窒素導入管及び滴下装置を備えた反応容器に、脱イオン水120部及び「アデカリアソープSR−1025」(商品名、ADEKA社製、乳化剤、有効成分25%)0.8部を添加し、内容物を撹拌しながら、反応容器を、窒素気流中で80℃に昇温させた。
脱イオン水54部、「アデカリアソープSR−1025」3.1部、アリルメタクリレート1部、スチレン10部、n−ブチルアクリレート35部、メチルメタクリレート10部、エチルアクリレート20部及び2−ヒドロキシエチルメタクリレート1部を混合することにより、コア部用モノマー乳化物を得た。
脱イオン水50部、「アデカリアソープSR−1025」1.8部、6%過硫酸アンモニウム水溶液0.04部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート5.3部、メタクリル酸2.6部、エチルアクリレート8部及びメチルメタクリレート7.1部を混合することにより、シェル部用モノマー乳化物を得た。
組成を下記表2に示すように変更した以外は、製造例25と同様にして、アクリル系重合体微粒子の水分散体(C−2)〜(C−6)を得た。
AMA:アリルメタクリレート
St:スチレン
nBA:n−ブチルアクリレート
MMA:メチルメタクリレート
EA:エチルアクリレート
HEMA:2−ヒドロキシエチルメタクリレート
MAAc:メタクリル酸
[製造例31]
混合容器に、アルミニウム顔料ペースト「GX−180A」(商品名、旭化成メタルズ社製、金属含有量74%)17.5部、2−エチル−1−ヘキサノール34.8部、リン酸基含有分散樹脂の溶液2)10部(固形分5部)、及び2−(ジメチルアミノ)エタノール0.2部を均一に混合して、光輝性顔料分散液(AL)を得た。
温度計、サーモスタット、撹拌器、還流冷却器、窒素導入管及び滴下装置を備えた反応容器にメトキシプロパノール27.5部、及びイソブタノール27.5部を含む混合溶剤を添加し、反応容器を110℃に加熱し、反応容器に、スチレン25部、n−ブチルメタクリレート27.5部、「イソステアリルアクリレート」(商品名、大阪有機化学工業社製、分岐高級アルキルアクリレート)20部、4−ヒドロキシブチルアクリレート7.5部、リン酸基含有重合性不飽和モノマー3)15部、2−メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート12.5部、イソブタノール10部、及びtert−ブチルパーオキシオクタノエート4部を含む混合物121.5部を、4時間かけて添加した。
温度計、サーモスタット、撹拌器、還流冷却器、窒素導入管及び滴下装置を備えた反応容器にモノブチルリン酸57.5部、及びイソブタノール41部を添加し、反応容器を90℃に昇温し、反応容器にグリシジルメタクリレート42.5部を2時間かけて滴下し、そして内容物を1時間攪拌して熟成させた。次いで、反応容器に、イソプロパノ−ル59部を加えて、固形分濃度50%のリン酸基含有重合性不飽和モノマーの溶液を得た。得られたリン酸基含有重合性不飽和モノマーは、285mgKOH/gのリン酸基に由来する酸価を有していた。
[実施例]
製造例6で得られたアクリル変性ポリエステル樹脂の水分散体(A−1)50.0部(固形分40部)、製造例18で得られたブロックポリイソシアネート化合物(B−1)の溶液16.7部(固形分10部)、製造例25で得られた水酸基含有アクリル系重合体微粒子の水分散体(C−1)133.3部(固形分35部)、「サイメル325」(メラミン樹脂、商品名、日本サイテックインダストリーズ社製、固形分80%)12.5部(固形分10部)、製造例31で得られた光輝性顔料分散液(AL)67.5部(樹脂固形分5部)、及び2−エチル−1−ヘキサノール10部を混合容器に入れ、内容物を均一に混合し、次いで「ACRYSOL ASE−60」、2−(ジメチルアミノ)エタノール及び脱イオン水により、pH、固形分濃度及び粘度を調整して、8.0pHと、25%の固形分濃度と、40秒の粘度(フォードカップNo.4,20℃)とを有する水性着色塗料(Y−1)を得た。
組成を下記表3に示すように変更した以外は、実施例1と同様にして、水性着色塗料(Y−2)〜(Y−32)を得た。
なお、下記表3の量は、全て固形分の値である。
[実施例29]
脱脂処理をしたポリプロピレン板(PP板)を、製造例5で得られたプライマー塗料(X−1)で、硬化膜厚が15μmとなるようにエアスプレー塗装し、PP板の上に未硬化のプライマー塗膜を形成した。未硬化のプライマー塗膜を有するPP板を、3分間静置した後、60℃で3分間プレヒートした。次いで、未硬化のプライマー塗膜を有するPP板を、実施例1で得られた水性着色塗料(Y−1)で、硬化膜厚が15μmとなるように静電式回転霧化塗装機を用いて塗装し、その上に未硬化のベースコート塗膜を形成した。
水性着色塗料(Y−1)を、表4に示される水性着色塗料(Y−2)〜(Y−27)及び(Y−29)〜(Y−32)のいずれかに変更した以外は、実施例29と同様にして試験板を作製した。
脱脂処理をしたポリプロピレン板(PP板)を、製造例5で得られたプライマー塗料(X−1)で、硬化膜厚が20μmとなるようにエアスプレー塗装し、PP板の上に未硬化のプライマー塗膜を形成した。未硬化のプライマー塗膜を有するPP板を、3分間静置した後、60℃で3分間プレヒートした。次いで、未硬化のプライマー塗膜を有するPP板を、実施例27で得られた水性着色塗料(Y−28)で、硬化膜厚が35μmとなるように静電式回転霧化塗装機を用いて塗装し、その上に未硬化の上塗り塗膜を形成した。
実施例29〜56及び比較例5〜8で得られた各試験板を、下記の試験方法により評価した。結果を、併せて表4に示す。
平滑性:
各試験板を、「Wave Scan DOI」(商品名、BYK Gardner社製)でスキャンし、測定されるWc値で評価した。なお、Wc値は、その値が小さいほど塗面の平滑性が高いことを意味する。
各試験板を、「Wave Scan DOI」(商品名、BYK Gardner社製)でスキャンし、測定されるWa値で評価した。なお、Wa値は、その値が小さいほど塗面の鮮映性が高いことを意味する。
各試験板を、40℃の温水に240時間浸漬し、引き上げ、20℃で12時間乾燥した後、各試験板の複層塗膜を、カッターで素地に達するように格子状に切り込み、大きさ2mm×2mmのサイズのゴバン目を100個形成した。続いて、その表面にセロハンテープを貼り付け、20℃においてセロハンテープを急激に剥離した後のゴバン目塗膜の残存状態を調べ、以下の基準に従って評価した。
○:ゴバン目塗膜が100個残存するが、カッターの切り込みの縁において塗膜の縁が欠けている
△:ゴバン目塗膜が90〜99個残存する
×:ゴバン目塗膜の残存数が89個以下である
40℃で1ヶ月貯蔵した各水性着色塗料(Y)を用いて、複層塗膜を有する各試験板を作製した。各試験板を40℃の温水に240時間浸漬し、引き上げ、そして20℃で12時間乾燥した後、各試験板の複層塗膜を、カッターで素地に達するように格子状に切り込み、2mm×2mmのサイズのゴバン目を100個形成した。その表面にセロハンテープを貼り付け、20℃においてセロハンテープを急激に剥離した後のゴバン目塗膜の残存状態を調べた。
○:ゴバン目塗膜が100個残存するが、カッターの切り込みの縁において塗膜の縁が欠けている
△:ゴバン目塗膜が90〜99個残存する
×:ゴバン目塗膜の残存数が89個以下である
[J1]
アクリル変性ポリエステル樹脂の水分散体(A);
ノニオン性親水基を有するブロックポリイソシアネート化合物(B);及び
アクリル系重合体微粒子の水分散体(C);
を含有することを特徴とする水性塗料組成物。
ブロックポリイソシアネート化合物(B)のノニオン性親水基が、ポリオキシアルキレン基である、J1に記載の水性塗料組成物。
[J3]
ブロックポリイソシアネート化合物(B)が、活性メチレン系のブロックイソシアネート基を有する、J1又はJ2に記載の水性塗料組成物。
ブロックポリイソシアネート化合物(B)が、下記一般式(I):
で示されるブロックイソシアネート基、下記一般式(II):
で示されるブロックイソシアネート基、及び下記一般式(III):
で示されるブロックイソシアネート基、並びにそれらの任意の組み合わせから成る群から選択されるブロックイソシアネート基を有する、J1〜J3のいずれか一項に記載の水性塗料組成物。
一般式(I)において、R1がイソプロピル基であり、そして一般式(III)において、R6がイソプロピル基である、J4に記載の水性塗料組成物。
ブロックポリイソシアネート化合物(B)が、下記一般式(IV):
で示されるブロックイソシアネート基及びノニオン性親水基を有するブロックポリイソシアネート化合物(B11)と、下記一般式(VI):
で示される2級アルコール(b4)とを反応させることにより得られたブロックポリイソシアネート化合物を含む、J1〜J5のいずれか一項に記載の水性塗料組成物。
ブロックポリイソシアネート化合物(B)が、下記一般式(V):
で示されるブロックイソシアネート基及びノニオン性親水基を有するブロックポリイソシアネート化合物(B12)と、下記一般式(VI):
で示される2級アルコール(b4)とを反応させることにより得られたブロックポリイソシアネート化合物を含む、J1〜J6のいずれか一項に記載の水性塗料組成物。
アクリル変性ポリエステル樹脂の水分散体(A)、ブロックポリイソシアネート化合物(B)及びアクリル系重合体微粒子の水分散体(C)を、水性塗料組成物中の樹脂固形分100質量部を基準として、それぞれ、固形分として、10〜70質量部、1〜30質量部、及び10〜60質量部含有する、J1〜J7のいずれか一項に記載の水性塗料組成物。
メラミン樹脂(D)をさらに含有する、J1〜J8のいずれか一項に記載の水性塗料組成物。
被塗物を、ベースコート塗料としての、J1〜J9のいずれか一項に記載の水性塗料組成物で塗装して、上記被塗物上に未硬化のベースコート塗膜を形成するステップ、次いで
上記未硬化のベースコート塗膜を有する被塗物を、クリヤー塗料で塗装し、その上に未硬化のクリヤー塗膜を形成するステップ、
を含む、塗装物品の製造方法。
被塗物を、上塗り塗料としての、J1〜J9のいずれか一項に記載の水性塗料組成物で塗装し、上記被塗物の上に上塗り塗膜を形成するステップ、
を含む、塗装物品の製造方法。
Claims (9)
- アクリル変性ポリエステル樹脂の水分散体(A);
ノニオン性親水基を有するブロックポリイソシアネート化合物(B);及び
アクリル系重合体微粒子の水分散体(C);
を含有する水性塗料組成物であって、
前記アクリル変性ポリエステル樹脂は、(メタ)アクリレートモノマーを含む重合性不飽和モノマーとラジカル重合性不飽和基含有ポリエステル樹脂との共重合体であり、
前記ブロックポリイソシアネート化合物(B)のノニオン性親水基が、ポリオキシアルキレン基であり、
前記ブロックポリイソシアネート化合物(B)が、活性メチレン系のブロックイソシアネート基を有する、
水性塗料組成物。 - ブロックポリイソシアネート化合物(B)が、下記一般式(I):
(式中、R 1 、R 2 、R 4 及びR 5 は、独立して、炭素数1〜12の炭化水素基を表し、そしてR 3 は、炭素数1〜12の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表す。)
で示されるブロックイソシアネート基、下記一般式(II):
(式中、R 2 、R 3 、R 4 及びR 5 は、上述の通りである。)
で示されるブロックイソシアネート基、及び下記一般式(III):
(式中、R 2 、R 3 、R 4 及びR 5 は、上述の通りであり、R 6 は、炭素数1〜12の炭化水素基を表す。)
で示されるブロックイソシアネート基、並びにそれらの任意の組み合わせから成る群から選択されるブロックイソシアネート基を有する、請求項1に記載の水性塗料組成物。 - 一般式(I)において、R 1 がイソプロピル基であり、そして一般式(III)において、R 6 がイソプロピル基である、請求項2に記載の水性塗料組成物。
- 請求項1又は2に記載の水性塗料組成物の製造方法であって、
アクリル変性ポリエステル樹脂の水分散体(A);
ノニオン性親水基を有するブロックポリイソシアネート化合物(B);及び
アクリル系重合体微粒子の水分散体(C);
を含む組成物を調製する工程を含み、
ブロックポリイソシアネート化合物(B)が、下記一般式(IV):
(式中、R 1 は、炭素数1〜12の炭化水素基を表し、そして各R 1 は、お互いに、同一であるか又は異なる。)
で示されるブロックイソシアネート基及びノニオン性親水基を有するブロックポリイソシアネート化合物(B 11 )と、下記一般式(VI):
(式中、R 2 、R 4 及びR 5 は、独立して、炭素数1〜12の炭化水素基を表し、そしてR 3 は、炭素数1〜12の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表す。)
で示される2級アルコール(b 4 )とを反応させることにより得られたブロックポリイソシアネート化合物を含む、方法。 - 請求項1又は2に記載の水性塗料組成物の製造方法であって、
アクリル変性ポリエステル樹脂の水分散体(A);
ノニオン性親水基を有するブロックポリイソシアネート化合物(B);及び
アクリル系重合体微粒子の水分散体(C);
を含む組成物を調製する工程を含み、
ブロックポリイソシアネート化合物(B)が、下記一般式(V):
(式中、R 6 は、炭素数1〜12の炭化水素基を表し、R 7 は炭素数1〜12の炭化水素基を表す。)
で示されるブロックイソシアネート基及びノニオン性親水基を有するブロックポリイソシアネート化合物(B 12 )と、下記一般式(VI):
(式中、R 2 、R 4 及びR 5 は、独立して、炭素数1〜12の炭化水素基を表し、そしてR 3 は、炭素数1〜12の直鎖状又は分岐状のアルキレン基を表す。)
で示される2級アルコール(b 4 )とを反応させることにより得られたブロックポリイソシアネート化合物を含む、方法。 - アクリル変性ポリエステル樹脂の水分散体(A)、ブロックポリイソシアネート化合物(B)及びアクリル系重合体微粒子の水分散体(C)を、水性塗料組成物中の樹脂固形分100質量部を基準として、それぞれ、固形分として、10〜70質量部、1〜30質量部、及び10〜60質量部含有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の水性塗料組成物。
- メラミン樹脂(D)をさらに含有する、請求項1〜3、及び6のいずれか一項に記載の水性塗料組成物。
- 被塗物を、ベースコート塗料としての、請求項1〜3、及び6〜7のいずれか一項に記載の水性塗料組成物で塗装して、上記被塗物上に未硬化のベースコート塗膜を形成するステップ、次いで
上記未硬化のベースコート塗膜を有する被塗物を、クリヤー塗料で塗装し、その上に未硬化のクリヤー塗膜を形成するステップ、
を含む、塗装物品の製造方法。 - 被塗物を、上塗り塗料としての、請求項1〜3、及び6〜7のいずれか一項に記載の水性塗料組成物で塗装し、上記被塗物の上に上塗り塗膜を形成するステップ、
を含む、塗装物品の製造方法。
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