JP5635845B2 - 水性塗料組成物 - Google Patents
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Description
1.共重合体(A)、共重合体(B)及び樹脂エマルション成分(C)(共重合体(A)を除く)を含む水性塗料組成物であって、共重合体(A)が、(m−1)(メタ)アクリル酸と炭素数3〜24のアルキル基を有する1価アルコールのモノエステル化物である炭素数3〜24のアルキル基を有する重合性不飽和モノマー(a)を5〜100質量%含有するモノマー成分(I)を重合することにより得られる重合体鎖と重合性不飽和基とを有する数平均分子量が1,000〜7,000の範囲内のマクロモノマー、(m−2)N−置換(メタ)アクリルアミド、ポリオキシアルキレン鎖を有する重合性不飽和モノマー及びN−ビニル−2−ピロリドンからなる群より選ばれる少なくとも1種のノニオン性の親水基を有する重合性不飽和モノマー及び(m−3)その他の重合性不飽和モノマーからなるモノマー成分(m)を共重合することにより得られる重量平均分子量が100,000以上の共重合体であり、共重合体(B)が、ポリオキシアルキレン鎖を有する重合性不飽和モノマーを10〜40質量%含む重合性不飽和モノマー成分を共重合して得られる酸価が20〜100mgKOH/gの範囲内、重量平均分子量が100,000未満の共重合体であることを特徴とする水性塗料組成物、
2. ノニオン性の親水基を有する重合性不飽和モノマー(m−2)が、N−置換(メタ)アクリルアミドである1項に記載の水性塗料組成物、
3. 共重合体(A)における(m−1)、(m−2)及び(m−3)の共重合割合が、(m−1)が1〜29質量%、(m−2)が20〜99質量%、(m−3)が0を超えて〜79質量%の範囲内にある1項又は2項に記載の水性塗料組成物、
4. モノマー成分(I)が少なくともその一部として、水酸基含有重合性不飽和モノマーを、モノマー成分(I)の合計質量を基準として5〜60質量%含有する1項ないし3のいずれか1項に記載の水性塗料組成物、
5. 樹脂エマルション成分(C)がアクリル樹脂エマルションを含み、該アクリル樹脂エマルションが、界面活性剤によって水分散性が付与されたものである1項ないし4項のいずれか1項に記載の水性塗料組成物、
6. 共重合体(A)及び共重合体(B)の含有量が、樹脂エマルション成分(C)の樹脂固形分100質量部を基準として、(A)が0.01〜10質量部、(B)が0.01〜10質量部の範囲内にある1項ないし5項のいずれか1項に記載の水性塗料組成物、
7. 被塗物に、1項ないし6項のいずれか1項に記載の水性塗料組成物を用いて塗膜を形成する塗膜形成方法、
8. 7項に記載の塗膜形成方法により塗装された塗装物品、
に関する。
本発明における共重合体(A)は、(m−1)炭素数3〜24のアルキル基を有する重合性不飽和モノマー(a)を5〜100質量%含有するモノマー成分(I)を重合することにより得られる重合体鎖と重合性不飽和基とを有する数平均分子量が1,000〜7,000の範囲内のマクロモノマー、(m−2)ノニオン性の親水基を有する重合性不飽和モノマー及び(m−3)その他の重合性不飽和モノマーからなるモノマー成分(m)を共重合することにより得られる重量平均分子量が100,000以上である共重合体である。
前記炭素数3〜24のアルキル基を有する重合性不飽和モノマー(a)としては、例えば、(メタ)アクリル酸と炭素数3〜24のアルキル基を有する1価アルコールのモノエステル化物を使用することができる。具体的には、例えば、例えば、n−プロピル(メタ)アクリレート、iso−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、iso−ブチル(メタ)アクリレート、tert−ブチル(メタ)アクリレート、ペンチル(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、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、ドデシル(メタ)アクリレート(ラウリル(メタ)アクリレート)、トリデシル(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、t−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、イソボルニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート等のアルキル又はシクロアルキル(メタ)アクリレートが挙げられ、これらは、それぞれ単独でもしくは2種以上を組み合わせて使用することができる。
モノマー成分(I)は、上記炭素数3〜24のアルキル基を有する重合性不飽和モノマー(a)を5〜100質量%含有する。なかでも、得られる塗膜の仕上がり性の観点から、モノマー成分(I)中の上記炭素数3〜24のアルキル基を有する重合性不飽和モノマー(a)の含有割合が、30〜95質量%、好ましくは45〜90質量%の範囲内であることが好適である。
マクロモノマー(m−1)は、上記炭素数3〜24のアルキル基を有する重合性不飽和モノマー(a)を含むモノマー成分(I)を重合することにより得られる重合体鎖と重合性不飽和基とを有する数平均分子量が1,000〜7,000の範囲内のマクロモノマーである。なお、本発明において、マクロモノマーは、重合体の末端に重合性不飽和基を有する高分子量のモノマーである。
本発明において、ノニオン性の親水基を有する重合性不飽和モノマー(m−2)としては、例えば、N−置換(メタ)アクリルアミド、ポリオキシアルキレン鎖を有する重合性不飽和モノマー及びN−ビニル−2−ピロリドン等を挙げることができる。これらはそれぞれ単独でもしくは2種以上を組み合わせて使用することができ、なかでも、塗料減粘抑制効果の点からN−置換(メタ)アクリルアミドが好ましい。
で示される重合性不飽和モノマーを挙げることができる。
その他の重合性不飽和モノマー(m−3)は、前記マクロモノマー(m−1)及び(m−2)以外の重合性不飽和モノマーである。該その他の重合性不飽和モノマー(m−3)は、共重合体に望まれる特性に応じて適宜選択して使用することができる。
(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、i−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−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、t−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。
(ii) イソボルニル基を有する重合性不飽和モノマー: 例えば、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: 例えば、アダマンチル(メタ)アクリレート等。
(iv) トリシクロデセニル基を有する重合性不飽和モノマー: 例えば、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: 例えば、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) 加水分解性シリル基を有する重合性不飽和モノマー: 例えば、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、ビニルトリエトキシシラン、ビニルメチルジエトキシシラン、ビニルトリス(2−メトキシエトキシ)シラン、ビニルトリイソプロポキシシラン、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メチルジメトキシシラン、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、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリ−n−プロポキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリイソプロポキシシラン、ビニルトリアセトキシシラン、β−(メタ)アクリロイルオキシエチルトリメトキシシラン等。
(vii) フッ素化アルキル基を有する重合性不飽和モノマー: 例えば、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: 例えば、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) リン酸基含有重合性不飽和モノマー: 例えば、2−アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2−メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2−アクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート、2−メタクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート等。
(xi) 水酸基含有重合性不飽和モノマー: 例えば、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2〜8の2価アルコールとのモノエステル化物;該(メタ)アクリル酸と炭素数2〜8の2価アルコールとのモノエステル化物のε−カプロラクトン変性体;アリルアルコール等。
(xii) カルボキシル基含有重合性不飽和モノマー: 例えば、(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。
(xiii) 含窒素重合性不飽和モノマー: 例えば、(メタ)アクリロニトリル、(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、2−(メタクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムクロライド、グリシジル(メタ)アクリレートとアミン類との付加物等。
(xiv) 重合性不飽和基を1分子中に少なくとも2個有する重合性不飽和モノマー: 例えば、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。
(xv) エポキシ基含有重合性不飽和モノマー: 例えば、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) 分子末端がアルコキシ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。
(xvii) スルホン酸基を有する重合性不飽和モノマー: 例えば、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。
(xviii) 紫外線吸収性官能基を有する重合性不飽和モノマー: 例えば、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。
(xix) 光安定性重合性不飽和モノマー: 例えば、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。
(xx) カルボニル基を有する重合性不飽和モノマー: 例えば、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、4〜7個の炭素原子を有する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。
(xxi) 酸無水物基を有する重合性不飽和モノマー: 例えば、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸等。
マクロモノマー(m−1):1〜29質量%、好ましくは3〜20質量%
ノニオン性の親水基を有する重合性不飽和モノマー(m−2)の合計質量:20〜99質量%、好ましくは40〜97質量%
その他の重合性不飽和モノマー(m−3):0〜79質量%、好ましくは5〜57質量%。
本発明において共重合体(B)は、上記共重合体(A)以外の共重合体であって、ポリオキシアルキレン鎖含有重合性不飽和モノマーを10〜40質量%含む重合性不飽和モノマー成分を共重合して得られる酸価が20〜100mgKOH/gの範囲内、好ましくは25〜75mgKOH/g、重量平均分子量が100,000未満、好ましくは10,000〜50,000の範囲内の共重合体である。
本発明において、樹脂エマルション成分(C)としては、従来から水性塗料のバインダー成分として使用されているそれ自体既知の樹脂エマルションを使用することができる。該樹脂エマルション成分(C)の樹脂の種類としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられ、これらは単独でも2種以上を併用したものであってもよい。
(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、i−プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレート、i−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、t−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。
(ii) イソボルニル基を有する重合性不飽和モノマー: 例えば、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: 例えば、アダマンチル(メタ)アクリレート等。
(iv) トリシクロデセニル基を有する重合性不飽和モノマー: 例えば、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: 例えば、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) 水酸基含有重合性不飽和モノマー: 例えば、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2〜8の2価アルコールとのモノエステル化物;該(メタ)アクリル酸と炭素数2〜8の2価アルコールとのモノエステル化物のε−カプロラクトン変性体;アリルアルコール等。
(vii) カルボキシル基含有重合性不飽和モノマー: 例えば、(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。
(viii) スルホン酸基を有する重合性不飽和モノマー: 例えば、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。
(ix) リン酸基含有重合性不飽和モノマー: 例えば、2−アクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2−メタクリロイルオキシエチルアシッドホスフェート、2−アクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート、2−メタクリロイルオキシプロピルアシッドホスフェート等。
(x) 酸無水物基を有する重合性不飽和モノマー: 例えば、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸等。
(xi) 含窒素重合性不飽和モノマー: 例えば、(メタ)アクリロニトリル、(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、2−(メタクリロイルオキシ)エチルトリメチルアンモニウムクロライド、グリシジル(メタ)アクリレートとアミン類との付加物等。
(xii) カルボニル基含有重合性不飽和モノマー:例えば(メタ)アクロレイン、ホルミルスチロール、炭素数4〜7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など)、アセトアセトキシエチル(メタ)アクリレート、アセトアセトキシアリルエステル、ダイアセトン(メタ)アクリルアミド等。
(xiii)脂肪酸変性重合性不飽和モノマー:例えば魚油脂肪酸、脱水ヒマシ油脂肪酸、サフラワー油脂肪酸、亜麻仁油脂肪酸、大豆油脂肪酸、ゴマ油脂肪酸、ケシ油脂肪酸、エノ油脂肪酸、麻実油脂肪酸、ブドウ核油脂肪酸、トウモロコシ油脂肪酸、トール油脂肪酸、ヒマワリ油脂肪酸、綿実油脂肪酸、クルミ油脂肪酸、ゴム種油脂肪酸、ハイジエン酸脂肪酸等の乾性油脂肪酸及び半乾性油脂肪酸とグリシジル(メタ)アクリレート等のエポキシ基含有重合性不飽和モノマーとの反応生成物等。
(xix) 重合性不飽和基を1分子中に少なくとも2個有する重合性不飽和モノマー:例えば、アリル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、テトラエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,3−ブチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(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、ペンタエリスリトールジ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、グリセロールジ(メタ)アクリレート、1,1,1−トリスヒドロキシメチルエタンジ(メタ)アクリレート、1,1,1−トリスヒドロキシメチルエタントリ(メタ)アクリレート、1,1,1−トリスヒドロキシメチルプロパントリ(メタ)アクリレート、トリアリルイソシアヌレート、ジアリルテレフタレート、ジビニルベンゼン等。
(xv) 紫外線吸収性官能基を有する重合性不飽和モノマー: 例えば、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。
(xvi) 光安定性重合性不飽和モノマー: 例えば、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を使用することができる。これらの重合性不飽和モノマーはそれぞれ単独でもしくは2種以上で組み合わせて使用することができる。
本発明の水性塗料組成物は、上記共重合体(A)、共重合体(B)及び樹脂エマルション成分(C)を含んでなる。
本発明の水性塗料組成物は、種々の被塗物に塗装することにより、優れた外観の塗膜を形成することができる。
本発明の水性塗料組成物を適用する被塗物は、特に制限されるものではないが、建築物が適している。
本発明の水性塗料組成物の塗膜形成方法では、平滑仕上げでも凹凸仕上げでも目的とした仕上がり性が得られるものであり、種々の塗装手段を用いて行うことができる。例えば、ローラー、エアスプレー、エアレススプレー、リシンガン、万能ガン、ハケ、ロールコーターなど基材の用途等に応じて適宜選択することができる。形成塗膜の乾燥は、常温乾燥の条件で行うことができるが、必要に応じて加熱乾燥、強制乾燥を行うこともできる。
製造例1
温度計、サーモスタット、撹拌装置、還流冷却器、窒素ガス導入管及び滴下装置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16部及び2,4−ジフェニル−4−メチル−1−ペンテン(以下、「MSD」と略称することがある)9.0部を仕込み、気相に窒素ガスを通気し、攪拌しながら160℃に昇温した。160℃に達したら、n−ブチルメタクリレート50部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート50部及びジ−tert−アミルパーオキサイド7部からなる混合液を3時間かけて滴下し、同温度で2時間攪拌した。次いで、30℃まで冷却し、エチレングリコールモノブチルエーテルで希釈して固形分65%のマクロモノマー溶液(m−1−1)を得た。得られたマクロモノマーの水酸基価は216mgKOH/g、数平均分子量は2,500であった。また、プロトンNMRでの解析によるとMSD由来のエチレン性不飽和基のうち97%以上がポリマー鎖末端に存在し、2%は消失していた。
モノマー成分を下記表1に示す配合とする以外は、製造例1と同様にして合成し、固形分65%のマクロモノマー溶液(m−1−2)〜(m−1−8)を得た。
製造例9
温度計、サーモスタット、撹拌装置、還流冷却器、窒素ガス導入管及び2つの滴下装置を備えた反応容器に、製造例1で得たマクロモノマー溶液(m−1−1)10.8部(固形分7.0部)、エチレングリコールモノブチルエーテル20部及びジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート30部を仕込み、液中に窒素ガスを吹き込みながら85℃に昇温した。次いで、同温度に保持した反応容器内に、N,N−ジメチルアクリルアミド32.6部、N−イソプロピルアクリルアミド32.6部、2−ヒドロキシエチルアクリレート27.9部、エチレングリコールモノブチルエーテル10部及びジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート40部からなる混合液と、「パーブチル O」(商品名、日本油脂社製、重合開始剤、tert−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート)0.15部及びエチレングリコールモノブチルエーテル20部からなる混合液とをそれぞれ4時間かけて、同時に反応容器内に滴下し、滴下終了後、同温度で2時間攪拌して熟成を行なった。次いで、同温度に保持した反応容器内に、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.3部及びエチレングリコールモノブチルエーテル15部からなる混合液を1時間かけて滴下し、滴下終了後、同温度で1時間攪拌して熟成を行なった。次いで、エチレングリコールモノブチルエーテルを添加しながら、30℃まで冷却し、固形分35%の共重合体溶液を得た。得られた共重合体の重量平均分子量は23万であった。得られた共重合体溶液に脱イオン水382部を添加し、固形分15%の共重合体溶液(A−1)を得た。
製造例9において、モノマー組成を下記表2に示す配合とする以外は、製造例9と同様にして、固形分15%の共重合体溶液(A−2)〜(A−10)を得た。
製造例19
温度計、サーモスタット、撹拌装置、還流冷却器、窒素ガス導入管及び滴下装置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30部を仕込み、気相に窒素ガスを通気し、攪拌しながら95℃に昇温した。95℃に達したら、スチレン5部、メチルメタクリレート35部、n−ブチルアクリレート35部、アクリル酸5部、固形分濃度が50%のメトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート(「MPEG2000MA」と記する場合がある)40部とエチレングリコールモノブチルエーテル4部及び2、2−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)3.5部からなる混合液を4時間かけて滴下し、同温度で30分攪拌した。次いで、95℃で、2−アゾビス(2−メチルブチロニトリル) 0.5部とエチレングリコールモノブチルエーテル 2部の混合液を1時間かけて滴下したのち、同温度1時間攪拌した。その後エチレングリコールモノブチルエーテルを固形分が60%となるように加えて30℃まで冷却した。この樹脂溶液にトリエチルアミン5.6部を加え15分攪拌したのち、脱イオン水を攪拌しながら添加し、固形分20%の共重合体溶液(B−1)を得た。得られた共重合体の樹脂酸価は39.0mgKOH/g、重量平均分子量は3.7×104であった。
上記製造例19において、滴下するモノマー組成及び開始剤量を表3に記載の通りとする以外は製造例19と同様にして共重合体溶液(B−2)〜共重合体溶液(B−8)を得た。
製造例27
還流冷却器、撹拌器、温度計、滴下ロートを装備した反応容器に脱イオン水28.5部、「Newcol 707SF」(日本乳化剤社製、商品名、アニオン性乳化剤、固形分30%)0.12部を加え、窒素置換後、80℃に保った。この中に過硫酸アンモニウム0.1部を添加し、添加20分後から下記組成をエマルション化してなるプレエマルションを4時間にわたって滴下した。
脱イオン水 36.1部
スチレン 15部
メチルメタクリレート 46部
n−ブチルアクリレート 18.5部
2−エチルヘキシルアクリレート 18.5部
2−ヒドロキシエチルアクリレート 1.0部
アクリル酸 1.0部
30%Newcol 707SF 6.6部
過硫酸アンモニウム 0.2部
滴下終了後、さらに2.5時間80℃に保持した。その後脱イオン水を加えながら40℃以下に温度を下げ、アンモニア水でpH7〜8に調整し、固形分濃度50%のアクリル樹脂エマルション(C−1)を得た。
上記製造例17において、プレエマルション組成を表4にする以外は製造例27と同様にして固形分濃度50%のアクリル樹脂エマルション(C−2)〜(C−4)を得た。
製造例31
還流冷却器、撹拌器、温度計、滴下ロートを装備した反応容器に脱イオン水28.5部、「Newcol707SF」(日本乳化剤社製、ポリオキシエチレン鎖を有するアニオン性界面活性剤、不揮発分30%)0.12部を加え、窒素置換後、80℃に保った。
この中に下記組成をエマルション化してなるコア用プレエマルションの2%分及び0.4部の過硫酸アンモニウム、10部の脱イオン水に溶解させた開始剤水溶液10.4部の25%分を添加し、添加20分後からコア用プレエマルションの残りと開始剤水溶液の50%分を170分かけて滴下した。
≪コア用プレエマルション≫
脱イオン水 25.3部
スチレン 10.5部
メチルメタクリレート 21.0部
n−ブチルアクリレート 18.6部
2−エチルヘキシルアクリレート 18.6部
ヒドロキシエチルアクリレート 0.7部
アクリル酸 0.7部
「Newcol 707SF」 4.6部
過硫酸アンモニウム 0.14部
滴下終了後、これをさらに30分間80℃に保持した後、この中に下記組成のエマルション化してなるシェル用プレエマルション及び上記開始剤水溶液の25%分を70分かけて滴下した。
≪シェル用プレエマルション≫
脱イオン水 10.8部
スチレン 2.0部
メチルメタクリレート 18.0部
n−ブチルアクリレート 3.5部
2−エチルヘキシルアクリレート 3.5部
ヒドロキシエチルアクリレート 0.3部
アクリル酸 0.3部
「Newcol 707SF」 2.0部
過硫酸アンモニウム 0.06部
滴下終了後、これをさらに2時間80℃に保持した後、脱イオン水を加えながら40℃以下に降温した。次いでアンモニア水でpH8〜9に調整し、固形分濃度50%のコア・シェル型の樹脂エマルション(C−5)を得た。
上記製造例31において、コア用及びシェル用プレエマルション組成を表4に記載の通りとする以外は製造例31と同様にして固形分濃度50%のアクリル樹脂エマルション(C−6)を得た。
ガラスビーカーに下記成分を入れ、ディスパーにて2000rpmで15分間攪拌し、予備乳化液を製造した後、この予備乳化液を、高圧エネルギーを加えて流体同士を衝突させる高圧乳化装置にて120MPaで高圧処理することにより、分散粒子の平均粒子径が190nmのモノマー乳化物を得た。
≪モノマー乳化物組成≫
脱イオン水 84.3部
脂肪酸変性重合性不飽和モノマー(注1) 30.0部
スチレン 15部
メチルメタクリレート 48.0部
2−エチルヘキシルアクリレート 5.0部
2−ヒドロキシエチルアクリレート 1.0部
アクリル酸 1.0部
「Newcol707SF」 8.0部
次いで上記モノマー乳化物をフラスコへ移した。その後82℃まで昇温させ、過硫酸アンモニウム0.5部を脱イオン水6.0部に溶解させた開始剤水溶液をフラスコ 1.5時間かけて滴下し、該温度を保持しながら1時間攪拌した。その後、過硫酸アンモニウム0.25部を脱イオン水3.0部に溶解させた開始剤水溶液を30分かけてフラスコに添加し、該温度を保持しながら2時間攪拌した後40℃まで冷却し、アンモニア水でpHを8.0に調整し、固形分濃度48%、分散樹脂の平均粒子径が185nmの脂肪酸変性アクリル樹脂エマルション(C−7)を得た。
(注1):反応容器にアマニ油脂肪酸280部、グリシジルメタクリレート142部を入れ、攪拌しながら反応温度140℃、5時間反応させて得られた反応生成物。
製造例34
攪拌混合容器内に下記組成を配合し、均一に混合して、白色顔料ペーストを得た。
上水 893部
エチレングリコール 96部
スラオフ72N(日本エンバイロケミカルズ(株)、防腐剤) 4.8部
ノプコサントK(サンノプコ社製、顔料分散剤) 24部
SNデフォーマーA−63(サンノプコ社製、消泡剤) 38部
チタン白 1056部。
実施例1
攪拌混合容器に製造例34で得た白色顔料ペースト120部、アクリル樹脂エマルション(C−1)200部(固形分100部)、共重合体溶液(A−1)1.26部(固形分0.19部)、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12部を入れ、均一に混合し、水性白色塗料を得た。
一方、別の攪拌容器に、表5の着色顔料ペースト部分に記載の配合割合で、共重合体溶液(B−1)、上水、SNデホーマーA−63、スラオフ72Nを混合し、この混合液にオーカー顔料「TAROX LL−50」(商品名、チタン工業株式会社製)を攪拌しながら徐々に添加し、全量添加後15分間攪拌し前練分散液を得た。次いでこの前練分散液をペイントシェーカーにて1時間かけて振倒し、着色顔料ペーストを得た。このようにして得られた着色顔料ペーストのうち56.0部を上記水性白色塗料に添加し、攪拌混合してクリーム色の水性着色塗料(X−1)を得た。
実施例1において、配合組成を下記表5に示す通りとする以外は、実施例1と同様にして、水性着色塗料(X−2)〜(X−26)を得た。
尚、表5の数値は実配合表示、括弧内の数値は固形分表示である。
(注3)「アデカノールUH−530」:商品名、ADEKA社製、ポリエーテルポリオール系ポリウレタン
(注4)「SMA 1440H」:サートマー社製、スチレン−無水マレイン酸共重合体のハーフエステル化物
(*1)水性白色塗料の初期粘度
各水性白色塗料の温度を20℃に調整し、ストーマー型粘度計を用いて測定した値。
(*2)粘度保持率
各水性白色塗料に対して着色顔料ペーストを添加して得た水性着色塗料の温度を20℃に調整し、ストーマー型粘度計で測定し、(着色顔料分散ペースト添加後粘度/水性白色塗料粘度)×100の式で算出した。この値が低いほど、塗料減粘傾向が顕著であり、塗料の作業性低下や色味の変化があり不良である。
(*3)顔料分散性
各着色顔料ペーストを遠心式粒度分布測定器「BI−DCP」で測定した。
◎:0.25±0.025ミクロン
○:0.30±0.025ミクロン
△:0.35±0.025ミクロン
(*4)耐水性試験
70×150×0.8mm鋼板両面に「エスコ」(関西ペイント株式会社製、エポキシ・アミン系防錆下塗塗料)を塗装し24時間放置したものを被塗板とし、この片面に各水性着色塗料をエアスプレーにて120g/m2の塗布量で塗装した。温度20℃及び相対湿度75%の条件下1週間乾燥後、さらに同塗料をエアスプレーにて120g/m2の塗布量で塗り重ね、温度20℃及び相対湿度75%の条件下で2時間乾燥させた後、20℃の上水中に試験板を半没し、1時間後に試験板を引き上げて塗面を目視で評価した。
◎:全く変化なし、
〇:極わずかに微小なフクレが認められる、
△:フクレがかなり認められる、
×:全面的にフクレあり。
Claims (8)
- 共重合体(A)、共重合体(B)及び樹脂エマルション成分(C)(共重合体(A)を除く)を含む水性塗料組成物であって、共重合体(A)が、(m−1)(メタ)アクリル酸と炭素数3〜24のアルキル基を有する1価アルコールのモノエステル化物である炭素数3〜24のアルキル基を有する重合性不飽和モノマー(a)を5〜100質量%含有するモノマー成分(I)を重合することにより得られる重合体鎖と重合性不飽和基とを有する数平均分子量が1,000〜7,000の範囲内のマクロモノマー、(m−2)N−置換(メタ)アクリルアミド、ポリオキシアルキレン鎖を有する重合性不飽和モノマー及びN−ビニル−2−ピロリドンからなる群より選ばれる少なくとも1種のノニオン性の親水基を有する重合性不飽和モノマー及び(m−3)その他の重合性不飽和モノマーからなるモノマー成分(m)を共重合することにより得られる重量平均分子量が100,000以上の共重合体であり、共重合体(B)が、ポリオキシアルキレン鎖を有する重合性不飽和モノマーを10〜40質量%含む重合性不飽和モノマー成分を共重合して得られる酸価が20〜100mgKOH/gの範囲内、重量平均分子量が100,000未満の共重合体であることを特徴とする水性塗料組成物。
- ノニオン性の親水基を有する重合性不飽和モノマー(m−2)が、N−置換(メタ)アクリルアミドである請求項1に記載の水性塗料組成物。
- 共重合体(A)における(m−1)、(m−2)及び(m−3)の共重合割合が、(m−1)が1〜29質量%、(m−2)が20〜99質量%、(m−3)が0を超えて〜79質量%の範囲内にある請求項1又は2に記載の水性塗料組成物。
- モノマー成分(I)が少なくともその一部として、水酸基含有重合性不飽和モノマーを、モノマー成分(I)の合計質量を基準として5〜60質量%含有する請求項1〜3に記載の水性塗料組成物。
- 樹脂エマルション成分(C)がアクリル樹脂エマルションを含み、該アクリル樹脂エマルションが、界面活性剤によって水分散性が付与されたものである請求項1〜4に記載の水性塗料組成物。
- 共重合体(A)及び共重合体(B)の含有量が、樹脂エマルション成分(C)の樹脂固形分100質量部を基準として、(A)が0.01〜10質量部、(B)が0.01〜10質量部の範囲内にある請求項1〜5に記載の水性塗料組成物。
- 被塗物に、請求項1〜6に記載の水性塗料組成物を用いて塗膜を形成する塗膜形成方法。
- 請求項7に記載の塗膜形成方法により塗装された塗装物品。」
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