JP7623021B2

JP7623021B2 - 水性エマルション塗料用ローラー塗装性向上剤及びこれを含有する水性エマルション塗料

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Publication number: JP7623021B2
Application number: JP2023002025A
Authority: JP
Inventors: 麻里江土井
Original assignee: San Nopco Ltd
Current assignee: San Nopco Ltd
Priority date: 2023-01-10
Filing date: 2023-01-10
Publication date: 2025-01-28
Anticipated expiration: 2043-01-10
Also published as: JP2024098463A

Description

本発明は水性エマルション塗料用ローラー塗装性向上剤及びこれを含有する水性エマルション塗料に関する。

水性エマルション塗料のローラー塗装性を向上させるための薬剤として、「下記の一般式（１）で表される粘性調整剤。

（式中、Ｒ^１～Ｒ^４はそれぞれ炭素数１～１３の直鎖アルキル基を表し、Ｒ^５及びＲ^６は下記の式（２）又は（３）で表されるいずれかの基を表し、ｍ及びｎはそれぞれ３～１５の数を表し、ｘは４０～８００の数を表し、ｙは１以上の数を表す。ただし、Ｒ^１とＲ^２の炭素数の和及びＲ^３とＲ^４の炭素数の和はいずれも１０～１４でなければならない。）

」が知られている（特許文献１）。

特開２０１３－１２２０１１号公報

従来の粘性調整剤では、水性エマルション塗料のローラー塗装性が劣るという問題がある。すなわち、従来の粘性調整剤を水性エマルション塗料に適用してローラー塗装する際、塗料の飛散を防止するために粘性調整剤を添加して塗料を高粘度にすると塗料が塗り広がりにくくなり、一方、粘性調整剤の添加量を減らしたり、希釈溶媒を添加したりして塗料を低粘度にするとローラーへの含浸量が少ないことに加え、塗料が飛散するという問題がある。
本発明の目的は、ローラー塗装性に優れたローラー塗装性向上剤を提供することである。

本発明の水性エマルション塗料用ローラー塗装性向上剤の特徴は、式（１）で表されるポリオキシアルキレン化合物（Ｘ）を含有してなる点を要旨とする。

Ｒ－Ｎ｛－（ＡＯ）_ｎ―Ｈ｝_２（１）

Ｒは炭素数８～２２のアルキル基又はアルケニル基、Ｎは窒素原子、Ｈは水素原子、ＡＯは炭素数２～４のオキシアルキレン基、ｎは２～２０の整数を表す。

本発明の水性エマルション塗料の特徴は、水、エマルション樹脂及び上記のローラー塗装性向上剤を含んでなる水性エマルション塗料であって、
このローラー塗装性向上剤の含有量が水、エマルション樹脂及びローラー塗装性向上剤の重量に基づいて０．５～５重量％である点を要旨とする。

本発明の水性エマルション塗料用ローラー塗装性向上剤は、優れたローラー塗装適性を発揮する。したがって、優れたローラー塗装適性を発揮する水性エマルション塗料を容易に調製できる。すなわち、本発明の水性エマルション塗料用ローラー塗装性向上剤を水性エマルション塗料に適用してローラー塗装する際、塗料の飛散防止性、塗料の塗り広がり性及びローラー含浸性に優れている。

本発明の水性エマルション塗料は、上記のローラー塗装性向上剤を含むので、優れたローラー塗装性を発揮し、この水性エマルション塗料をローラー塗装する際、塗料の飛散防止性、塗料の塗り広がり性及びローラー含浸性に優れている。

実施例１の水性エマルション塗料用ローラー塗装性向上剤（１）を用いて調製した評価用エマルション塗料（１）について、３．塗料塗り広がり性、（１）スレートボードへの転移量及びかすれの有無を評価した直後の塗装面の状態を撮影した写真である。比較例１の比較用の粘性調整剤（Ｈ１）を用いて調製した評価用エマルション塗料（Ｈ１）について、３．塗料塗り広がり性、（１）スレートボードへの転移量及びかすれの有無を評価した直後の塗装面の状態を撮影した写真である。実施例の欄において、評価用エマルション塗料(ブランク)について、３．塗料塗り広がり性、（１）スレートボードへの転移量及びかすれの有無を評価した直後の塗装面の状態を撮影した写真である。実施例の欄において、３．塗料塗り広がり性、（２）膜厚の平均値及び標準偏差値を算出するための膜厚を測定した箇所（○印部分）を示す概略図である（数値は各○印の間隔（単位ｃｍ）を示すものである。）。

＜ポリオキシアルキレン化合物（Ｘ）＞
炭素数８～２２（１０～２０が好ましく、さらに好ましくは１２～１８）のアルキル基又はアルケニル基（Ｒ）としては、ｎ－オクチル、２－エチルヘキシル、ｎ－ノニル、ｎ－デシル、イソデシル、ｎ－ウンデシル、ｎ－ドデシル、ｎ－トリデシル、イソトリデシル、ｎ－テトラデシル、ｎ－ペンタデシル、ｎ－ヘキサデシル、ｎ－ヘプタデシル、ｎ－オクタデシル、イソオクタデシル、ｎ－ドコシル、ｎ－デセニル、２－ドデセニル、イソトリデセニル及びｎ－オクタデセニル等が挙げられる。

炭素数２～４のオキシアルキレン基（ＡＯ）としては、オキシエチレン、オキシプロピレン及びオキシブチレンが含まれる。
（ＡＯ）_ｎとして、複数種類のオキシアルキレン基を含む場合、結合様式はブロック状、ランダム状及びこれらの混合のいずれでもよい。

式（１）で表されるポリオキシアルキレン化合物（Ｘ）としては、炭素数８～２２のアルキルアミン（ａ１）又はアルケニルアミン（ａ２）とエチレンオキシド、プロピレンオキシド及び／又はブチレンオキシド（ａ３）との化学反応により製造される構造を有するポリオキシアルキレン化合物が含まれる｛（ａ１）又は（ａ２）１モルに対して（ａ３）４～４０モルの量が好ましい。｝。

炭素数８～２２のアルキルアミン（ａ１）又はアルケニルアミン（ａ２）としては、ｎ－オクチルアミン、２－エチルヘキシルアミン、ｎ－ノニルアミン、ｎ－デシルアミン、イソデシルアミン、ｎ－ウンデシルアミン、ｎ－ドデシルアミン、ｎ－トリデシルアミン、イソトリデシルアミン、ｎ－テトラデシルアミン、ｎ－ペンタデシルアミン、ｎ－ヘキサデシルアミン、ｎ－ヘプタデシルアミン、ｎ－オクタデシルアミン、イソオクタデシルアミン、ｎ－ドコシルアミン、ｎ－デセニルアミン、２－ドデセニルアミン、イソトリデセニルアミン及びｎ－オクタデセニルアミン等が挙げられる。

＜ポリオキシアルキレン化合物Ｙ＞
本発明の水性エマルション塗料用ローラー塗装性向上剤には、式（２）で表されるポリオキシアルキレン化合物（Ｙ）を含有することが好ましい。

Ｑ｛－（ＡＯ）_ｍ－Ｈ｝_ｔ（２）

ただし、Ｑは非還元性の二又は三糖類のｔ個の１級水酸基から水素原子を除いた残基、ＡＯは炭素数２～４のオキシアルキレン基、ｍは５～３０の整数、ｔは２～４の整数、Ｈは水素原子を表し、ＡＯの総数は残基（Ｑ）１個当たり２０～８０個であり、ｔ個の（ＡＯ）_ｍは同じでも異なっていてもよい。

非還元性の二又は三糖類のｔ個の１級水酸基から水素原子を除いた残基（Ｑ）を構成することができる非還元性の二又は三糖類としては、蔗糖（サッカロース）、トレハロース、イソトレハロース、イソサッカロース、ゲンチアノース、ラフィノース、メレチトース及びプランテオース等が挙げられる。これらのうち、ローラー塗装性の観点から、蔗糖、トレハロース、ゲンチアノース、ラフィノース及びプランテオースが好ましく、さらに好ましくは蔗糖、トレハロース及びラフィノースであり、供給性及びコスト等の観点から特に好ましくは蔗糖である。

炭素数２～４のオキシアルキレン基（ＡＯ）としては、オキシエチレン、オキシプロピレン及びオキシブチレン等が挙げられる。これらのうち、ローラー塗装性の観点から、残基（Ｑ）１個当たりのオキシアルキレン基（ＡＯ）の総数が２５～５９個の場合、オキシプロピレン単独が好ましく、この総数が１５～２４個の場合、オキシブチレンとオキシプロピレンの混合が好ましく、この総数が６０～８０個の場合、オキシエチレンとオキシプロピレンの混合が好ましい。

オキシプロピレン及び／又はオキシブチレンとオキシエチレンとの混合を含む場合、オキシエチレンの含有割合（モル％）は、オキシアルキレン基の全モル数に基づいて、２～１０が好ましく、さらに好ましくは２～８、特に好ましくは４～６である。また、この場合、反応残基（Ｑ）から離れた端部にオキシプロピレン及び／又はオキシブチレンが位置することが好ましい。すなわち、この場合、反応残基（Ｑ）にオキシエチレン基が直接的に結合していることが好ましい。また、複数種類のオキシアルキレン基（ＡＯ）を含む場合、結合様式はブロック状、ランダム状及びこれらの混合のいずれでもよいが、少なくともブロック状を含むことが好ましい。

ｍは、５～３０の整数が好ましく、さらに好ましくは７～２８の整数、特に好ましくは１０～２５の整数である。この範囲であると、ローラー塗装性がさらに良好となる。

ｔは、２～４の整数が好ましく、さらに好ましくは３である。この範囲であると、ローラー塗装性がさらに良好となる。

ポリオキシアルキレン化合物（Ｙ）を含有する場合、ポリオキシアルキレン化合物（Ｘ）と、ポリオキシアルキレン化合物（Ｙ）の含有重量比｛（Ｘ）：（Ｙ）｝は、ローラー塗装性の観点から、５０～９５：５０～５が好ましく、さらに好ましくは５５～９０：４５～１０である。

本発明の水性エマルション塗料用ローラー塗装性向上剤には、必要により公知の添加剤（消泡剤、湿潤剤等）等を含有できる。

消泡剤としてはＳＮデフォーマー１８０及び同１８４（サンノプコ株式会社製）等が挙げられ、湿潤剤としてはＳＮウエット１２５及び同１２６（サンノプコ株式会社製）等が挙げられる。なお、公知の添加剤を含有する場合、これらの含有量は、ポリオキシアルキレン化合物(Ｘ)の重量に基づいて、０．０１～１０重量％程度が好ましい。

本発明の水性エマルション塗料用ローラー塗装性向上剤の製造方法は、特に制限は無く公知の方法が適用でき、公知のアルキレンオキシド付加反応等により、ポリオキシアルキレン化合物（Ｘ）を調製でき、ポリオキシアルキレン化合物（Ｙ）を含有する場合、公知のアルキレンオキシド付加反応等により、ポリオキシアルキレン化合物（Ｙ）を調製でき、ポリオキシアルキレン化合物（Ｘ）及びはポリオキシアルキレン化合物（Ｙ）を均一混合することにより得ることができる。均一混合温度に制限はないが、混合効率の観点から、１０～７０℃程度が好ましい。

本発明の水性エマルション塗料用ローラー塗装性向上剤は、特に水性エマルション塗料に好適であるが、水を含む塗料にも広く適用できる。

＜水性エマルション塗料＞
本発明の水性エマルション塗料としては、水、エマルション樹脂及び上記の水性エマルション塗料用ローラー塗装性向上剤を含んでなり、必要により、顔料、分散剤、湿潤剤、粘弾性調整剤、消泡剤、防腐剤及び／又は造膜助剤を含むことができる。

水性エマルション塗料用ローラー塗装性向上剤の使用量（重量％）は、水、エマルション樹脂及び水性エマルション塗料用ローラー塗装性向上剤の重量に基づいて０．５～５が好ましく、さらに好ましくは１～４である。この範囲であると、ローラー塗装性がさらに良好となる。

本発明の水性エマルション塗料は、公知の方法等により得られ、水性エマルション塗料用ローラー塗装性向上剤はいずれの工程で混合できるが、溶解工程（レットダウン工程）で混合することが好ましい。

本発明の水性エマルション塗料は、各種用途に用いることができ、建築塗料又はタンク・橋梁等の構造物用塗料等の塗料、塗工紙用コーティング液、電磁気・光学部材等の電子材料用塗料、セラミックスを使用した構造材料用塗料及び各種成型体へ塗布する機能性スラリー用塗料等のコーティング組成物等に適用できる。

＜実施例１～７＞
式（１）で表されるポリオキシアルキレン化合物（Ｘ）として、ｎ－オクタデシルアミン・エチレンオキシド２０モル付加体（Ｘ１）、イソデシルアミン・エチレンオキシド７モル付加体（Ｘ２）、ｎ－デセニルアミン・エチレンオキシド４モル付加体（Ｘ３）及び２－ドデセニルアミン・エチレンオキシド４０モル付加体（Ｘ４）を用い、式（２）で表されるポリオキシアルキレン化合物（Ｙ）として、蔗糖・エチレンオキシド３モル・プロピレンオキシド７２モルブロック付加体（Ｙ１）、トレハロース・プロピレンオキシド１２モル・ブチレンオキシド８モルランダム付加体（Ｙ２）、蔗糖・エチレンオキシド４モル・プロピレンオキシド６３モルブロック付加体（Ｙ３）及び蔗糖・プロピレンオキシド５９モル付加体（Ｙ４）を用いて、それぞれ、表１に記載した量（重量部）を均一混合して、実施例１～７の水性エマルション塗料用ローラー塗装性向上剤（１）～（７）を調製した。

＜比較例１＞
特許文献１の実施例の欄に記載された本発明品３を、同実施例の欄の記載に準じて、重量平均分子量８０００のポリオキシエチレングリコール８００ｇ（０．１モル）、炭素数１２～１４の２級アルコール１２ＥＯ｛１モルのアルコール１（炭素数１２～１４の２級アルコール３ＥＯ（ソフタノールＭ３０、株式会社日本触媒、「ソフタノール」は同社の登録商標である）にエチレンオキサイド９モル付加して得られる。｝（アルコール３）４０．２ｇ（０．２モル）及びヘキサメチレンジイソシアネート３４ｇ（０．２モル）から調製し、これを比較用の粘性調整剤（Ｈ１）とした。

＜評価１＞
１．評価用エマルション塗料の調製
表２に記載した原料組成にて、円盤型羽根を装着した卓上サンドミル（カンペ家庭塗料株式会社、カンペサンドミル）でグラインディングし、ついでアンカー型羽根を装着した撹拌機（東京理化器械株式会社、ＭＡＺＥＬＬＡＺＺ－１１００、「ＭＡＺＥＬＬＡ」は同社の登録商標である。）でレットダウンして、エマルションベース塗料を調製した。このエマルションベース塗料９８重量部並びに実施例で得たローラー塗装性向上剤（１）～（７）のいずれか又は比較用の粘性調整剤（Ｈ１）のいずれか２重量部をコーレス型羽根を装着したエクセルオートホモジナイザー（日本精器株式会社、モデルＥＤ）にて２５℃、２０００ｒｐｍ、５分間攪拌混合して評価用エマルション塗料（１）～（７）及び（Ｈ１）を得た。また、エマルションベース塗料９８重量部及び水２重量部を上記と同様に攪拌混合して評価用エマルション塗料（ブランク）を得た。

※１分散剤、サンノプコ株式会社、「ノプコール」は同社の登録商標である。
※２増粘剤、ダイセルファインケム株式会社
※３湿潤剤、サンノプコ株式会社
※４湿潤剤、サンノプコ株式会社
※５硫酸バリウム、堺化学工業株式会社、「バリエース」は同社の登録商標である。
※６二酸化チタン、石原産業株式会社、「タイペーク」は同社の登録商標である。
※７アクリルエマルション、ＤＩＣ株式会社、「ボンコート」は同社の登録商標である。
※８造膜調整剤、ＪＮＣ株式会社

２．ローラー含浸性
各評価用エマルション塗料を１４０ｍｌガラス瓶に１００ｇずつ入れ、密閉し、２５℃で１８時間放置後、２５℃に温度調整した部屋で評価用エマルション塗料８０ｇをローラー受け皿（幅２４０ｍｍ×奥７６ｍｍ×高さ３８５ｍｍ、商品名：ローラ皿４インチ、大塚刷毛製造株式会社）へ移し、重量測定した４インチスモールローラー（毛長１３ｍｍ、商品名：マロン内外装用、大塚刷毛製造株式会社）で１０往復させて塗料を含浸させた後、４インチスモールローラーの重量を計測し、塗料の含浸前後の重量から塗料の含浸量（ｇ）を算出し、下表に示した。この含浸量が多い程、ローラー含浸性に優れている。

３．塗料塗り広がり性
（１）スレートボードへの転移量及びかすれの有無
各評価用エマルション塗料を１４０ｍｌガラス瓶に１００ｇずつ入れ、密閉し、２５℃で１８時間放置後、２５℃に温度調整した部屋で、シーラー（商品名：水性シリコン下塗りシーラー、ニッペホームプロダクツ株式会社）で表面処理した２０ｃｍ×１３．５ｃｍのスレートボードの塗装範囲外をマスキングテープで養生してからスレートボードを垂直壁に短辺が上下、長辺が左右になるようにして保持した。ついで、評価用エマルション塗料８０ｇをローラー受け皿（幅２４０ｍｍ×奥７６ｍｍ×高さ３８５ｍｍ、商品名：ローラ皿４インチ、大塚刷毛製造株式会社）へ移し、重量測定した４インチスモールローラー（毛長１３ｍｍ、商品名：マロン内外装用、大塚刷毛製造株式会社）で１０往復塗料を含浸させた後、塗料含浸量が４０ｇになるようにローラーを往復すること、またはしごくことにより調整し、垂直壁に保持したスレートボードに３往復して塗装し、塗装直後のスモールローラーの重量を測定し、４０ｇの塗料うちスレートボードに転移した転移量（ｇ）を算出した。さらに、スレートボードからマスキングテープを剥がして、塗装面のかすれの有無を目視で確認し、これらを下表に示した。「スレートボードに転移した転移量（ｇ）」が多い程、塗料塗り広がり性が良好であり、さらに「かすれ」がないと塗料塗り広がり性が良好であるといえる。

（２）膜厚の平均値及び標準偏差値
「シーラー（商品名：水性シリコン下塗りシーラー、ニッペホームプロダクツ株式会社）で表面処理した２０ｃｍ×１３．５ｃｍのスレートボード」を「ブリキ板（縦３０ｃｍ×横２０ｃｍ×厚さ０．３ｍｍ、ＪＩＳＧ３３０３、ＴＰ技研株式会社）を２分割した１枚（縦１５ｃｍ×横１０ｃｍ）」に変更したこと以外、「（１）スレートボードへの転移量及びかすれの有無」と同様にして、ブリキ板に塗装し、ブリキ板からマスキングテープを剥がして、２５℃で２４時間乾燥した後、電磁式膜厚計（ＤＥＬＴＡＳＣＯＰＥＦＭＰ－１０、株式会社フィッシャー・インストルメンツ、「ＤＥＬＴＡＳＣＯＰＥ」はＨｅｌｍｕｔＦｉｓｃｈｅｒＧｍｂＨＩｎｓｔｉｔｕｔｆuｒＥｌｅｋｔｒｏｎｉｋｕｎｄＭｅｓｓｔｅｃｈｎｉｋの登録商標である。）を用いてＪＩＳＫ５６００－１－７：２０１４、５．５．６測定法７Ｃ磁気誘導膜厚計に準拠して、図４の丸印で示される箇所について合計１０ヵ所の膜厚(μｍ)を測定し、算術平均値(μｍ)及び標準偏差を算出し、これらを下表に示した。「膜厚の平均値」が２２μm以上であると塗料塗り広がり性が良好であり、さらに「標準偏差値」が小さい程、塗料塗り広がり性が良好であるといえる。

４．塗料の飛散防止性
各評価用エマルション塗料を２５℃で１８時間放置後、２５℃に温度調整した部屋で、各評価用エマルション塗料にザーンカップ（Ｎｏ．３、オリフィス径：３．８５ｍｍ、容量４４ｍＬ、オールグッド株式会社、ＡＳＴＭＤ４２１２－１６）のカップ部分の全てを浸してから、ザーンカップを持ち上げてオリフィスから評価用エマルション塗料を落下させて、全量が落下し終わるまでの時間（秒：粘度）を計測し、この落下が完了した時間から１５秒間に評価用エマルション塗料が滴り落ちる回数を計測した。この操作を５回繰り返して、５回の平均値を算出し、滴り落ちる回数の平均値（回）を飛散防止性とし、下表に示した。この回数が少ないほど、曳糸性があり、塗料が飛散しにくいといえる。

以上の通り、本発明のローラー塗装性向上剤を用いた水性エマルション塗料は、比較用の粘性調整剤を用いた水性エマルション塗料やブランクに比較して、塗料の飛散防止性、塗料の塗り広がり性及びローラー含侵性に優れていた。

なお、図１～３に示したとおり、比較用の粘性調整剤を用いた水性エマルション塗料を塗装したもの(図２)では「かすれ」が認められ、この「かすれ」が膜厚の標準偏差にも影響している。また、評価用水性エマルション塗料(ブランク)を塗装したもの(図３)では「かすれ」が認めらないが、ローラーマーク（ローラー塗装跡）がないことに加えて、上辺付近の塗膜厚が薄く、下辺付近の塗膜厚が厚く、下辺付近（マスキングテープを剥がした付近）でタレが認められ、この塗膜厚差が膜厚の標準偏差にも影響している。

Claims

式（１）で表されるポリオキシアルキレン化合物（Ｘ）を含有してなることを特徴とする水性エマルション塗料用ローラー塗装性向上剤。

Ｒ－Ｎ｛－（ＡＯ）_ｎ―Ｈ｝_２（１）

Ｒは炭素数８～２２のアルキル基又はアルケニル基、Ｎは窒素原子、Ｈは水素原子、ＡＯは炭素数２～４のオキシアルキレン基、ｎは２～２０の整数を表す。
さらに、式（２）で表されるポリオキシアルキレン化合物（Ｙ）を含有する請求項１に記載のローラー塗装性向上剤。
Ｑ｛－（ＡＯ）_ｍ－Ｈ｝_ｔ（２）
ただし、Ｑは非還元性の二又は三糖類のｔ個の１級水酸基から水素原子を除いた残基、ＡＯは炭素数２～４のオキシアルキレン基、ｍは５～３０の整数、ｔは２～４の整数、Ｈは水素原子を表し、ＡＯの総数は残基（Ｑ）１個当たり２０～８０個であり、ｔ個の（ＡＯ）_ｍは同じでも異なっていてもよい。
非還元性の二又は三糖類の反応残基（Ｑ）が蔗糖の反応残基である請求項２に記載するローラー塗装性向上剤。
ポリオキシアルキレン化合物（Ｘ）と、ポリオキシアルキレン化合物（Ｙ）の含有重量比｛（Ｘ）：（Ｙ）｝が５０～９５：５０～５である請求項２に記載のローラー塗装性向上剤。
水、エマルション樹脂及び請求項１～４のいずれかに記載されたローラー塗装性向上剤を含んでなる水性エマルション塗料であって、このローラー塗装性向上剤の含有量が水、エマルション樹脂及びローラー塗装性向上剤の重量に基づいて０．５～５重量％であることを特徴とする水性エマルション塗料。