JP2020193251A - Water-based coating composition for topcoat of metal siding, and metal siding - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属サイディングのトップコート用水性塗料組成物、金属サイディングに関する。 The present invention relates to a water-based coating composition for a top coat of metal siding, metal siding.
従来より、サイディングとして、窯業サイディングと金属サイディングが知られている(例えば、特許文献1、2)。 Conventionally, ceramic siding and metal siding have been known as siding (for example, Patent Documents 1 and 2).
近年、こうしたサイディングは意匠性向上のため、例えばロール印刷やインクジェット印刷等によって加飾が施され(加飾層の形成)、さらにこの加飾層の保護や耐候性の向上のためにクリヤー塗料を用いた塗装(トップコート層の形成)が行われることが多くなっている。加えて、自然環境及び労働環境に対する配慮及び各種規制から、溶剤系塗料から水性塗料への切り替えが進み、こうしたクリヤー塗料は水性のものが使用されることが非常に多くなっている。 In recent years, such siding has been decorated by, for example, roll printing or inkjet printing (formation of a decorative layer) in order to improve the design, and a clear paint has been applied to protect the decorative layer and improve weather resistance. The coating used (formation of the top coat layer) is often performed. In addition, due to consideration for the natural environment and working environment and various regulations, the switch from solvent-based paints to water-based paints is progressing, and it is very common for such clear paints to be water-based.
一般的に、サイディングは屋外で使用されるため、風雨に曝されることから、水の影響を受けやすい。その中でも、窯業サイディングは、湿気や水分を吸収しやすいセメントや繊維質原料(例えば、木質繊維)が原料として使われている。このため、窯業サイディングの基材の内部に水が浸透しやすく、こうした水が凍結と融解(膨張と収縮)とを繰り返すことによって、窯業サイディング上に設けられた加飾層やトップコート層に影響を与え、これらの塗膜がひび割れたり基材から剥離したりするといった現象が発生することが知られていた(例えば、特許文献1、2)。ここで、このような現象は、凍害と呼ばれている。 Since siding is generally used outdoors, it is exposed to wind and rain and is therefore susceptible to water. Among them, in ceramic siding, cement and fibrous raw materials (for example, wood fibers) that easily absorb moisture and moisture are used as raw materials. For this reason, water easily penetrates into the base material of the ceramic siding, and the water repeatedly freezes and thawes (expansions and contractions), which affects the decorative layer and the top coat layer provided on the ceramic siding. It has been known that these coating films are cracked or peeled off from the substrate (for example, Patent Documents 1 and 2). Here, such a phenomenon is called frost damage.
一方、金属サイディングは、そもそも基材が金属であり、窯業サイディングのように基材に水が浸透するということは考えにくい。そして、加飾層やトップコート層は、その金属基材上に設けられるため、窯業系サイディングで発生するような凍害現象は起こりにくいと考えられてきた(例えば、特許文献1、2)。 On the other hand, in metal siding, the base material is metal in the first place, and it is unlikely that water permeates the base material as in ceramic siding. Since the decorative layer and the top coat layer are provided on the metal base material, it has been considered that the frost damage phenomenon that occurs in ceramic siding is unlikely to occur (for example, Patent Documents 1 and 2).
しかし、本発明者らは、寒冷地のような気温の低い地域では、金属サイディングにおいても凍害現象が発生することを発見した。このため、かかる課題の解決が望まれていた。なお、発明者らの知りうる限りにおいて、従来、金属サイディングにおいても凍害現象が発生することはそもそも課題として認識されていなかったと考えられる。 However, the present inventors have discovered that the frost damage phenomenon also occurs in metal siding in cold regions such as cold regions. Therefore, it has been desired to solve such a problem. As far as the inventors know, it is considered that the occurrence of the frost damage phenomenon even in metal siding has not been recognized as a problem in the first place.
本発明者らは、金属サイディングでも凍害現象が発生する理由については以下のように推察した。 The present inventors inferred the reason why the frost damage phenomenon occurs even in metal siding as follows.
溶剤系塗料であれ、水性塗料であれ、塗料により塗膜を形成する目的のひとつは、基材や下塗層などへの水の浸透を防いで保護することにある。しかし、一般的に、水性塗料は、乳化剤等の水になじみやすい原料を使用していることなどから、溶剤系塗料に比べると、僅かな量とはいえ、塗膜中に水分が浸透しやすい傾向にあると考えられる。ただし、水性塗料を用いてトップコート層を設けた金属サイディングの場合に、風雨などにより多少の水分がその塗膜中に浸透したとしても、例えば温暖な地域などでは、気温の上昇によってすぐに水分が塗膜から抜ける(蒸発する)ため、こうした水分が原因となって問題が発生することは無かったと考えられる。 One of the purposes of forming a coating film with a paint, whether it is a solvent-based paint or a water-based paint, is to prevent and protect water from penetrating into a base material or an undercoat layer. However, in general, water-based paints use raw materials such as emulsifiers that are easily compatible with water, so water easily penetrates into the paint film, albeit in a small amount, compared to solvent-based paints. It seems that there is a tendency. However, in the case of metal siding in which a top coat layer is provided using water-based paint, even if some moisture permeates into the coating film due to wind and rain, for example, in warm regions, the moisture immediately increases due to the rise in temperature. Is removed (evaporates) from the coating film, so it is probable that such moisture did not cause any problems.
しかし、寒冷地のような気温の低い地域では、特に冬場などは気温があまり高くならないことから、いったん塗膜中に浸透した水分は抜けにいと考えられる。そうすると、こうした水分は、外気温の変化に伴い凍結と融解(膨張と収縮)を繰り返したり、長期にわたり塗膜中で凍結状態(膨張した状態)に置かれることになると考えられる。その結果として、これまで特に凍害現象が発生すると考えられていなかった金属サイディングにおいても、塗膜が白化したり、基材から剥離するといった、「凍害現象」が発生したと考えられる。 However, in areas with low temperatures such as cold regions, the temperature does not rise so much, especially in winter, so it is thought that the water that has once penetrated into the coating film cannot escape. Then, it is considered that such water is repeatedly frozen and thawed (expansion and contraction) as the outside air temperature changes, or is left in a frozen state (expanded state) in the coating film for a long period of time. As a result, even in metal siding, which has not been considered to cause a frost damage phenomenon, it is considered that a "freezing damage phenomenon" such as whitening of the coating film or peeling from the base material has occurred.
以上のような推察のもとで鋭意検討を行った結果、本発明者らは、以下に提供される発明を完成させ、上記課題を解決した。 As a result of diligent studies based on the above inferences, the present inventors have completed the inventions provided below and solved the above problems.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and can be realized as the following forms.
(1)本発明の一形態によれば、金属サイディングのトップコート用水性塗料組成物が提供される。この金属サイディングのトップコート用水性塗料組成物は、(メタ)アクリル酸エステル系重合体を含み、前記(メタ)アクリル酸エステル系重合体は、Fedorsの推算法を用いた相溶性パラメーター(以下、単に「SP値」とも呼ぶ)が9.4以下である(メタ)アクリル酸エステル系単量体に由来する構成単位を、1種以上有する。この形態の金属サイディングのトップコート用水性塗料組成物によれば、耐凍害性に優れる金属サイディング用トップコートを形成することができる。 (1) According to one embodiment of the present invention, a water-based coating composition for a top coat of metal siding is provided. The water-based coating composition for a top coat of this metal siding contains a (meth) acrylic acid ester-based polymer, and the (meth) acrylic acid ester-based polymer has a compatibility parameter using the Fedors estimation method (hereinafter, It has one or more structural units derived from (meth) acrylic acid ester-based monomers having a (simply also referred to as “SP value”) of 9.4 or less. According to the water-based coating composition for a top coat of a metal siding of this form, a top coat for a metal siding having excellent frost damage resistance can be formed.
(2)上述の金属サイディングのトップコート用水性塗料組成物であって、前記(メタ)アクリル酸エステル系単量体は、t−ブチルメタクリレートと、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートとの少なくとも一方を含んでもよい。この形態の金属サイディングのトップコート用水性塗料組成物によれば、耐凍害性により優れる金属サイディング用トップコートを形成することができる。 (2) In the above-mentioned water-based coating composition for a top coat of metal siding, the (meth) acrylic acid ester-based monomer contains at least one of t-butyl methacrylate and 2-ethylhexyl (meth) acrylate. It may be included. According to the water-based coating composition for a top coat of a metal siding of this form, a top coat for a metal siding having more excellent frost damage resistance can be formed.
本発明は、金属サイディングのトップコート用水性塗料組成物以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、金属サイディングのトップコート用水性塗料組成物を用いて被覆層を形成した金属サイディングなどの形態で実現することができる。 The present invention can also be realized in various forms other than the water-based coating composition for a top coat of metal siding. For example, it can be realized in the form of metal siding in which a coating layer is formed by using a water-based coating composition for a top coat of metal siding.
本発明によれば、金属サイディングに対し、寒冷地等のような温度変化の激しい地域でも十分に性能を発揮する、すなわち、耐凍害性に優れたトップコートを形成することが可能なトップコート用水性塗料組成物が提供される。また、本発明によれば、耐凍害性に優れた金属サイディングが提供される。 According to the present invention, for a top coat capable of forming a top coat having excellent frost damage resistance, that is, it exhibits sufficient performance against metal siding even in a region where the temperature changes drastically such as a cold region. A water-based coating composition is provided. Further, according to the present invention, a metal siding having excellent frost damage resistance is provided.
本明細書の開示は、金属サイディングのトップコート用水性塗料組成物に関する。本実施形態における金属サイディングのトップコート用水性塗料組成物は、(メタ)アクリル酸エステル系重合体を含み、(メタ)アクリル酸エステル系重合体は、SP値が9.4以下である(メタ)アクリル酸エステル系単量体に由来する構成単位を、1種以上有する。なお、本明細書において、「(メタ)アクリル」とは、メタクリル又はアクリルを意味する。また、本明細書において、「トップコート」とは、金属サイディングの着色層を覆う層を意味する。なお、トップコートの上に、例えば、表面改質剤により形成された層などの他の層が形成されていてもよい。また、着色層とトップコートとの間に他の層が形成されていてもよい。 The disclosure herein relates to water-based coating compositions for topcoats of metal siding. The water-based coating composition for a top coat of metal siding in the present embodiment contains a (meth) acrylic acid ester-based polymer, and the (meth) acrylic acid ester-based polymer has an SP value of 9.4 or less (meth). ) It has one or more structural units derived from an acrylic ester-based monomer. In addition, in this specification, "(meth) acrylic" means methacrylic or acrylic. Further, in the present specification, the “top coat” means a layer covering a colored layer of metal siding. In addition, another layer such as a layer formed by a surface modifier may be formed on the top coat. Further, another layer may be formed between the colored layer and the top coat.
本実施形態における金属サイディングのトップコート用水性塗料組成物によれば、耐凍害性に優れる金属サイディング用トップコートを形成することができる。以下、本実施形態における金属サイディングのトップコート用水性塗料組成物が、耐凍害性に優れる推定メカニズムについて説明する。 According to the water-based coating composition for a top coat of metal siding in the present embodiment, it is possible to form a top coat for metal siding having excellent frost damage resistance. Hereinafter, an estimation mechanism in which the water-based coating composition for a top coat of metal siding in the present embodiment is excellent in frost damage resistance will be described.
本実施形態における金属サイディングのトップコート用水性塗料組成物は、(メタ)アクリル酸エステル系重合体を含む。この(メタ)アクリル酸エステル系重合体は、SP値が9.4以下である(メタ)アクリル酸エステル系単量体に由来する構成単位を、1種以上有する。つまり、この(メタ)アクリル酸エステル系重合体は、疎水度が高い単量体に由来する構成単位を含む。このため、本実施形態の水性塗料組成物を用いて形成されるトップコートは、屋外で風雨に曝された場合も、塗膜中に水分を浸透させにくくすることができると考えられる。また、塗膜中に水が浸透してしまった場合でも、その水分が抜けやすいと考えられる。 The water-based coating composition for a top coat of metal siding in the present embodiment contains a (meth) acrylic acid ester-based polymer. This (meth) acrylic acid ester-based polymer has one or more structural units derived from the (meth) acrylic acid ester-based monomer having an SP value of 9.4 or less. That is, this (meth) acrylic acid ester-based polymer contains a structural unit derived from a monomer having a high hydrophobicity. Therefore, it is considered that the top coat formed by using the water-based coating composition of the present embodiment can make it difficult for water to permeate into the coating film even when exposed to wind and rain outdoors. Further, even if water permeates into the coating film, it is considered that the water is easily removed.
以上の点から、本実施形態の金属サイディングのトップコート用水性塗料組成物によれば、塗膜中に水分を浸透させにくく、さらに塗膜中の水分も抜けやすくした結果として、耐凍害性が向上すると考えられる。 From the above points, according to the water-based coating composition for the top coat of the metal siding of the present embodiment, it is difficult for water to permeate into the coating film, and as a result of facilitating the removal of water in the coating film, frost damage resistance is improved. It is thought that it will improve.
以下、本実施形態の金属サイディングのトップコート用水性塗料組成物及びその製造方法について詳述する。 Hereinafter, the water-based coating composition for the top coat of the metal siding of the present embodiment and the method for producing the same will be described in detail.
A.(メタ)アクリル酸エステル系重合体
本実施形態における金属サイディングのトップコート用水性塗料組成物は、(メタ)アクリル酸エステル系重合体を含む。本明細書において、「(メタ)アクリル酸エステル系重合体」とは、(メタ)アクリル酸と(メタ)アクリル酸エステルとの少なくとも一方の単量体に由来する構造単位を含む重合体を意味する。このため、(メタ)アクリル酸エステル系重合体は、(メタ)アクリル酸及び(メタ)アクリル酸エステルではない単量体に由来する構造単位を一部に含んでいてもよい。ただし、商業的入手のしやすさから、(メタ)アクリル酸エステル系重合体は、(メタ)アクリル酸と(メタ)アクリル酸エステルとの少なくとも一方の単量体に由来する構造単位により形成されていることが好ましい。また、本実施形態における金属サイディングのトップコート用水性塗料組成物は、(メタ)アクリル酸エステル系重合体以外の重合体を含んでもよい。
A. (Meta) Acrylic Ester Polymer The water-based coating composition for a top coat of metal siding in the present embodiment contains a (meth) acrylic ester polymer. As used herein, the term "(meth) acrylic acid ester-based polymer" means a polymer containing a structural unit derived from at least one monomer of (meth) acrylic acid and (meth) acrylic acid ester. To do. Therefore, the (meth) acrylic acid ester-based polymer may partially contain structural units derived from monomers other than (meth) acrylic acid and (meth) acrylic acid ester. However, due to commercial availability, the (meth) acrylic acid ester-based polymer is formed by structural units derived from at least one monomer of (meth) acrylic acid and (meth) acrylic acid ester. Is preferable. Further, the water-based coating composition for a top coat of metal siding in the present embodiment may contain a polymer other than the (meth) acrylic acid ester-based polymer.
(メタ)アクリル酸エステル系重合体は、例えば、(メタ)アクリル酸エステル系単量体の単独重合体や共重合体、または(メタ)アクリル酸エステル系単量体と他のエチレン性不飽和単量体との共重合体などであってよい。他のエチレン性不飽和単量体としては、特に限定されないが、例えば、(i)スチレン、α−メチルスチレン等のスチレン系単量体、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等のビニル系単量体、(ii)イタコン酸、マレイン酸、フマル酸等の不飽和カルボン酸単量体などが挙げられる。 The (meth) acrylic acid ester-based polymer is, for example, a homopolymer or copolymer of the (meth) acrylic acid ester-based monomer, or an ethylenically unsaturated product with the (meth) acrylic acid ester-based monomer. It may be a copolymer with a monomer or the like. The other ethylenically unsaturated monomer is not particularly limited, but for example, (i) a styrene-based monomer such as styrene or α-methylstyrene, a vinyl-based monomer such as vinyl acetate or vinyl propionate, and the like. (Ii) Examples thereof include unsaturated carboxylic acid monomers such as itaconic acid, maleic acid, and fumaric acid.
本実施形態の(メタ)アクリル酸エステル系重合体は、SP値が9.4以下である(メタ)アクリル酸エステル系単量体に由来する構成単位を、1種以上有する。ここで、本明細書におけるSP値の算出には、「R.F.Fedors: Polym. Eng. Sci., 14〔2〕, 147-154(1974)」を参考にした。より具体的には、凝集エネルギー(cal/mol)をEとし、分子容量(cm3/mol)をVとした場合、SP値は、(ΣE/ΣV)1/2で表すことができる。表1は、Fedorsの提案した各原子団の凝集エネルギーとモル分子容の値とを示す。表2は、それぞれの(メタ)アクリル酸エステル系単量体のSP値を示す。 The (meth) acrylic acid ester-based polymer of the present embodiment has one or more structural units derived from the (meth) acrylic acid ester-based monomer having an SP value of 9.4 or less. Here, in the calculation of the SP value in the present specification, "RF Fedors: Polym. Eng. Sci., 14 [2], 147-154 (1974)" was referred to. More specifically, when the aggregation energy (cal / mol) is E and the molecular capacity (cm 3 / mol) is V, the SP value can be expressed by (ΣE / ΣV) 1/2 . Table 1 shows the aggregation energy and the molar molecular weight value of each atomic group proposed by Fedors. Table 2 shows the SP values of each (meth) acrylic acid ester-based monomer.
図1は、単量体のSP値の計算法を説明する図である。図1では、メチルメタクリレートを例に説明する。図1の左側には単量体の状態を示し、図1の右側には重合体の状態を示す。本明細書では、重合体の状態における原子団を数えることにより、単量体のSP値を算出する。 FIG. 1 is a diagram illustrating a method for calculating the SP value of a monomer. In FIG. 1, methyl methacrylate will be described as an example. The left side of FIG. 1 shows the state of the monomer, and the right side of FIG. 1 shows the state of the polymer. In the present specification, the SP value of the monomer is calculated by counting the atomic groups in the state of the polymer.
図1に示すメチルメタクリレートの場合、その重合体の繰り返し単位の原子団を数えることにより、メチルメタクリレートのSP値を算する。具体的には、メチルメタクリレートの重合体の繰り返し単位は、「−CH3」を2個と、「−CH2−」を1個と、「>C<」を1個と、「−CO2−」を1個有する。このため、ΣEは8080となり、ΣVは81.9となるため、メチルメタクリレートのSP値は、9.9となる。 In the case of methyl methacrylate shown in FIG. 1, the SP value of methyl methacrylate is calculated by counting the atomic groups of the repeating units of the polymer. Specifically, the repeating units of the methyl methacrylate polymer are two "-CH 3 ", one "-CH 2- ", one "> C <", and "-CO 2 ". -”Has one. Therefore, ΣE is 8080 and ΣV is 81.9, so that the SP value of methyl methacrylate is 9.9.
SP値が9.4以下である(メタ)アクリル酸エステル系単量体としては、特に限定されず、例えば、t−ブチルメタクリレート(t−BMA)、2−エチルヘキシルアクリレート(2−EHA)、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、n−ペンチルメタクリレート、n−ヘキシルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、n−ラウリル(メタ)アクリレート、n−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、t−ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート等が挙げられる。耐凍害性、重合安定性、商業的入手のしやすさの観点から、SP値が9.4以下である(メタ)アクリル酸エステル系単量体としては、t−ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートが好ましい。また、(メタ)アクリル酸エステル系単量体として、汎用的に用いられているメチルメタクリレートとガラス転移温度が同じであることから、配合設計の自由度が高いため、SP値が9.4以下である(メタ)アクリル酸エステル系単量体としては、t−ブチルメタクリレートが好ましい。 The (meth) acrylic acid ester-based monomer having an SP value of 9.4 or less is not particularly limited, and is, for example, t-butyl methacrylate (t-BMA), 2-ethylhexyl acrylate (2-EHA), or isopropyl. Methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, n-pentyl methacrylate, n-hexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, n-lauryl (meth) acrylate, n-stearyl (meth) acrylate, isostearyl (meth) acrylate, t- Butylcyclohexyl (meth) acrylate, isobornyl (meth) acrylate and the like can be mentioned. From the viewpoint of frost damage resistance, polymerization stability, and availability for commercial use, t-butyl methacrylate and 2-ethylhexyl (meth) acrylic acid ester-based monomers having an SP value of 9.4 or less are used. Meta) acrylate is preferred. In addition, since the glass transition temperature is the same as that of methyl methacrylate, which is widely used as a (meth) acrylic acid ester-based monomer, the degree of freedom in compounding design is high, and the SP value is 9.4 or less. As the (meth) acrylic acid ester-based monomer, t-butyl methacrylate is preferable.
(メタ)アクリル酸エステル系単量体に由来する構成単位としては、SP値が9.4よりも大きいものを含んでいてもよい。SP値が9.4よりも大きい(メタ)アクリル酸エステル系単量体としては、特に限定されないが、例えば、n−ヘキシルアクリレート、n−プロピルメタクリレート、n−ペンチルアクリレート、2−エトキシエチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、2−メトキシエチルメタクリレート、メチルメタクリレート、アダマンチルメタクリレート、n−プロピルアクリレート等が挙げられる。汎用性が高いため、SP値が9.4よりも大きい(メタ)アクリル酸エステル系単量体としては、メチルメタクリレート、n−ブチルアクリレートが好ましい。また、耐候性を向上させる観点から、SP値が9.4よりも大きい(メタ)アクリル酸エステル系単量体としては、シクロヘキシルメタクリレートが好ましい。 The structural unit derived from the (meth) acrylic acid ester-based monomer may include one having an SP value of more than 9.4. The (meth) acrylic acid ester-based monomer having an SP value of more than 9.4 is not particularly limited, and for example, n-hexyl acrylate, n-propyl methacrylate, n-pentyl acrylate, 2-ethoxyethyl methacrylate, etc. Examples thereof include ethyl methacrylate, isopropyl acrylate, n-butyl acrylate, cyclohexyl methacrylate, 2-methoxyethyl methacrylate, methyl methacrylate, adamantyl methacrylate and n-propyl acrylate. Methyl methacrylate and n-butyl acrylate are preferable as the (meth) acrylic acid ester-based monomer having an SP value of more than 9.4 because of its high versatility. Further, from the viewpoint of improving weather resistance, cyclohexyl methacrylate is preferable as the (meth) acrylic acid ester-based monomer having an SP value of more than 9.4.
(メタ)アクリル酸エステル系単量体100質量部に対して、SP値が9.4以下である(メタ)アクリル酸エステル系単量体は、重合安定性の観点から、80質量部以下であることが好ましく、60質量部以下であることがより好ましく、40質量部以下であることがさらに好ましい。一方、耐凍害性の観点から、(メタ)アクリル酸エステル系単量体100質量部に対して、SP値が9.4以下である(メタ)アクリル酸エステル系単量体は、10質量部以上であることが好ましく、20質量部以上であることがより好ましく、30質量部以上であることがさらに好ましい。 The SP value of the (meth) acrylic acid ester-based monomer is 9.4 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the (meth) acrylic acid ester-based monomer, from the viewpoint of polymerization stability, 80 parts by mass or less. It is preferably 60 parts by mass or less, and further preferably 40 parts by mass or less. On the other hand, from the viewpoint of frost damage resistance, 10 parts by mass of the (meth) acrylic acid ester-based monomer having an SP value of 9.4 or less with respect to 100 parts by mass of the (meth) acrylic acid ester-based monomer. The above is preferable, 20 parts by mass or more is more preferable, and 30 parts by mass or more is further preferable.
B.その他の材料
本開示の効果を奏する範囲内において、本開示のトップコート用水性塗料組成物は、他の材料を含んでもよい。他の材料は、特に限定されないが、例えば、造膜助剤、表面調整剤、消泡剤、増粘剤、樹脂ビーズや無機フィラーなどの艶消し剤、紫外線吸収剤、光安定剤、防カビ剤、防藻剤、防腐剤などが挙げられる。
B. Other Materials To the extent that the effects of the present disclosure are exhibited, the water-based coating composition for a top coat of the present disclosure may contain other materials. Other materials are not particularly limited, but are, for example, film-forming aids, surface conditioners, defoamers, thickeners, matting agents such as resin beads and inorganic fillers, ultraviolet absorbers, light stabilizers, and fungicides. Examples include agents, antifungal agents and preservatives.
以下に、本明細書の開示を具現化した具体例を示す。ただし、本明細書の開示は、以下の具体例に限定されるものではない。 Hereinafter, specific examples embodying the disclosure of the present specification will be shown. However, the disclosure of the present specification is not limited to the following specific examples.
C.実施例
<(メタ)アクリル酸エステル系重合体を含む組成物の作製>
メチルメタクリレート(MMA)47質量部、n−ブチルアクリレート(BA)33質量部、t−ブチルメタクリレート(t−BMA)20質量部を混合し、単量体組成物を作製した。次に、過硫酸カリウム(KPS)1質量部、アクアロンHS−10(第一工業製薬株式会社製)4質量部、及び、水96質量部を混合し、乳化剤水溶液を作製した。この乳化剤水溶液に、上述の単量体組成物を添加したうえで混合した後、ホモミキサーで撹拌することにより、単量体組成物の乳化物を作製した(以下、「単量体乳化液A」とも呼ぶ)。
C. Example <Preparation of composition containing (meth) acrylic acid ester polymer>
A monomer composition was prepared by mixing 47 parts by mass of methyl methacrylate (MMA), 33 parts by mass of n-butyl acrylate (BA), and 20 parts by mass of t-butyl methacrylate (t-BMA). Next, 1 part by mass of potassium persulfate (KPS), 4 parts by mass of Aqualon HS-10 (manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), and 96 parts by mass of water were mixed to prepare an aqueous emulsifier solution. The above-mentioned monomer composition was added to this aqueous emulsifier solution, mixed, and then stirred with a homomixer to prepare an emulsion of the monomer composition (hereinafter, "monomer emulsion A"). Also called).
次に、撹拌機、温度計、還流冷却器を備えた500mlフラスコに、水48質量部を仕込み80℃に昇温した。そして、単量体乳化液Aを2時間かけてこのフラスコに滴下し、さらに2時間80℃のまま撹拌した。その後、このフラスコに25%アンモニア水1部を添加し、系のpHが7以上になったことを確認して重合を終了し、(メタ)アクリル酸エステル系重合体を合成した。その後、(メタ)アクリル酸エステル系重合体を室温まで冷却し、さらに水を添加して濃度を調製し、(メタ)アクリル酸エステル系共重合体を40質量%含む乳化組成物(A−1)を得た。得られた乳化組成物(A−1)に含まれる(メタ)アクリル酸エステル系共重合体のガラス転移温度Tgは37.7℃、全単量体成分のSP値の平均値は9.7であった。 Next, 48 parts by mass of water was placed in a 500 ml flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a reflux condenser, and the temperature was raised to 80 ° C. Then, the monomeric emulsion A was added dropwise to this flask over 2 hours, and the mixture was further stirred at 80 ° C. for 2 hours. Then, 1 part of 25% aqueous ammonia was added to this flask, and after confirming that the pH of the system became 7 or more, the polymerization was terminated to synthesize a (meth) acrylic acid ester-based polymer. Then, the (meth) acrylic acid ester-based polymer is cooled to room temperature, and water is further added to adjust the concentration, and the emulsified composition (A-1) containing 40% by mass of the (meth) acrylic acid ester-based copolymer. ) Was obtained. The glass transition temperature Tg of the (meth) acrylic acid ester-based copolymer contained in the obtained emulsified composition (A-1) was 37.7 ° C., and the average SP value of all the monomer components was 9.7. Met.
<水性塗料組成物の作製>
上述の乳化組成物(A−1)250質量部(樹脂固形分として100質量部を含む)に対し、造膜助剤としてブチルセロソルブ12.5質量部、テキサノール(JNC株式会社製、CS−12)2.5質量部、アセチレングリコール系表面調整剤(EVONIK社製、サーフィノール104E)5質量部、シリコーン系消泡剤(ビックケミー・ジャパン株式会社製、BYK−025)1質量部をそれぞれディスパーで撹拌しながら添加した。その後、適切な量の増粘剤(ダウ・ケミカル社製、プライマルASE−60)と水を添加し、B型粘度計による粘度(25℃、60rpm)が、おおよそ700mPa・sの水性塗料組成物(固形分35%)を作製した。この水性塗料組成物を実施例1とする。実施例2,3及び比較例1についても、後述する表3に示す配合にて、同様の方法により水性塗料組成物を作製した。ここで、表3に示す配合量は、いずれも質量部である。なお、表3では、内容の理解を容易とするために、配合量として(メタ)アクリル酸エステル系単量体の配合のみ記載する。
<Preparation of water-based paint composition>
12.5 parts by mass of butyl cellosolve as a film-forming aid, texanol (manufactured by JNC Corporation, CS-12) with respect to 250 parts by mass (including 100 parts by mass of resin solid content) of the above-mentioned emulsified composition (A-1). Stir 2.5 parts by mass, 5 parts by mass of acetylene glycol-based surface conditioner (EVONIK, Surfinol 104E), and 1 part by mass of silicone-based defoamer (BYK-025, manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd.) with a disper. It was added while adding. After that, an appropriate amount of thickener (Primal ASE-60 manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.) and water are added, and the viscosity (25 ° C., 60 rpm) by a B-type viscometer is about 700 mPa · s. (Solid content 35%) was prepared. This water-based coating composition is referred to as Example 1. In Examples 2 and 3 and Comparative Example 1, a water-based coating composition was prepared by the same method with the formulations shown in Table 3 described later. Here, the blending amounts shown in Table 3 are all parts by mass. In Table 3, only the blending of the (meth) acrylic acid ester-based monomer is described as the blending amount in order to facilitate understanding of the contents.
<試験基材の作製>
まず、作成した水性塗料組成物100質量部に対して10質量部の水を加え、塗工液を作製した。また、以下に示すYKKAP株式会社製のアルミ外装材(以下、「金属サイディング基材」とも呼ぶ)を準備した。
製品名 :アルカベール/スタンダードシリーズ/ノベルライン
カラー :フロスティグレイ
サイズ :厚さ15mm×幅400mm×長さ3,790mm
素材構成:
表面材・・・ポリエステル塗装が施されたアルミニウム
芯材・・・・ノンフロン硬質プラスチックフォーム断熱材
裏面材・・・アルミ蒸着ラミネート紙
<Preparation of test base material>
First, 10 parts by mass of water was added to 100 parts by mass of the prepared water-based paint composition to prepare a coating liquid. In addition, the following aluminum exterior material manufactured by YKK AP Inc. (hereinafter, also referred to as "metal siding base material") was prepared.
Product name: Alkaber / Standard series / Novel line Color: Frosty gray Size: Thickness 15 mm x Width 400 mm x Length 3,790 mm
Material composition:
Surface material: Aluminum core material with polyester coating: Non-fluorocarbon hard plastic foam Insulation material Back material: Aluminum-deposited laminated paper
そして、上述の金属サイディング基材における表面材の表面到達温度が60℃となるように熱風処理した後、金属サイディング基材の表面(ポリエステル塗装が施された面)に、乾燥後の質量が20g/m2となるようにエアーレススプレーで上述の塗工液を塗装した。その後、塗装した金属サイディング基材を常温(25℃)で1分間静置した後、板面風速(表面材の表面での風速)8m/秒、表面材の到達温度80℃、到達温度保持時間5分で熱風処理することにより、トップコート用水性塗料組成物を用いて被覆層を形成した金属サイディング(以下、「試験基材」とも呼ぶ)を作製した。 Then, after hot air treatment is performed so that the surface temperature of the surface material of the above-mentioned metal siding base material reaches 60 ° C., the surface of the metal siding base material (the surface coated with polyester) has a weight of 20 g after drying. The above coating liquid was applied with an airless spray so as to have a temperature of / m 2 . Then, after allowing the painted metal siding base material to stand at room temperature (25 ° C.) for 1 minute, the plate surface wind speed (wind speed on the surface of the surface material) is 8 m / sec, the ultimate temperature of the surface material is 80 ° C., and the ultimate temperature holding time. By treating with hot air in 5 minutes, a metal siding (hereinafter, also referred to as “test base material”) having a coating layer formed using the water-based coating composition for top coating was prepared.
D.評価方法等
<水性塗料組成物の評価>
水性塗料組成物の評価として重合安定性の評価を行った。また、(メタ)アクリル酸エステル系重合体のガラス転移温度についても計算した。
D. Evaluation method, etc. <Evaluation of water-based paint composition>
Polymerization stability was evaluated as an evaluation of the water-based coating composition. The glass transition temperature of the (meth) acrylic acid ester polymer was also calculated.
<ガラス転移温度(Tg)の計算方法>
ガラス転移温度Tg(℃)は、(メタ)アクリル酸エステル系重合体を構成する各単量体組成物のホモポリマーのガラス転移温度を用いて、以下に示すフォックス(Fox)の式(1)によって計算した。
1/(Tg+273.16)=(W1/(Tg1+273.16))+(W2/(Tg2+273.16))+(W3/(Tg3+273.16))+・・・・
+(Wn/(Tgn+273.16)) (1)
[式中、Tgは、ガラス転移温度(℃)を示し、W1、W2、W3・・・Wnは、それぞれの単量体の質量分率を示し、Tg1、Tg2、Tg3・・・・Tgnは、それぞれの単量体のホモポリマーのガラス転移温度を示す。]
<Calculation method of glass transition temperature (Tg)>
The glass transition temperature Tg (° C.) is the Fox (Fox) formula (1) shown below using the glass transition temperature of the homopolymer of each monomer composition constituting the (meth) acrylic acid ester-based polymer. Calculated by.
1 / (Tg + 273.16) = (W1 / (Tg1 + 273.16)) + (W2 / (Tg2 + 273.16)) + (W3 / (Tg3 + 273.16)) + ...
+ (Wn / (Tgn + 273.16)) (1)
[In the formula, Tg indicates the glass transition temperature (° C.), W1, W2, W3 ... Wn indicates the mass fraction of each monomer, and Tg1, Tg2, Tg3 ... Tgn are , The glass transition temperature of the homopolymer of each monomer is shown. ]
<重合安定性の評価方法>
合成した乳化組成物を80メッシュの金網でろ過することにより、乳化重合工程中に生成した凝集物をろ過した。ろ過残渣を水洗後、105℃で2時間乾燥させ、その残留物の質量を、ろ過したディスパージョンの固形分量に対する質量%で示した。なお、残留物の質量%が小さいほど、重合安定性が良く、3以上がより好ましい。
5:残留物が0.1質量%未満
4:残留物が0.1質量%以上1.0質量%未満
3:残留物が1.0質量%以上2.0質量%未満
2:残留物が2.0質量%以上5.0質量%未満
1:残留物が5.0質量%以上
<Evaluation method of polymerization stability>
The synthesized emulsified composition was filtered through an 80-mesh wire mesh to filter the agglomerates produced during the emulsion polymerization step. The filtration residue was washed with water and dried at 105 ° C. for 2 hours, and the mass of the residue was shown as% by mass based on the solid content of the filtered dispersion. The smaller the mass% of the residue, the better the polymerization stability, and 3 or more is more preferable.
5: Residue is less than 0.1% by mass 4: Residue is 0.1% by mass or more and less than 1.0% by mass 3: Residue is 1.0% by mass or more and less than 2.0% by mass 2: Residue is 2.0% by mass or more and less than 5.0% by mass 1: Residue is 5.0% by mass or more
<塗膜の評価>
塗膜の評価として、耐凍害性の評価を行った。また、耐水性、耐候性に関しても追加して評価を行った。
<Evaluation of coating film>
As an evaluation of the coating film, frost damage resistance was evaluated. In addition, water resistance and weather resistance were additionally evaluated.
<耐凍害性の評価方法>
JIS A 1435(建築用外装材料の凍結融解試験方法)の3.3(気中凍結水中融解法)に記載されている方法に従い、試験基材の凍結融解試験を行なった(100サイクル)。試験後における試験基材表面の状態を目視により確認し、以下の評価基準に従って評価を行なった。点数が高いほど耐凍害性に優れ、3点以上であれば実用上問題は無い。
5:外観異常が全く認められない
4:塗膜の剥離は無いが、わずかに塗膜の白化が認められる
3:塗膜の剥離は無いが、若干、塗膜の白化が認められる
2:塗膜の剥離がはっきりと認められる
1:塗膜の剥離、白化がいたるところに認められる
<Evaluation method of frost damage resistance>
The freeze-thaw test of the test substrate was carried out according to the method described in 3.3 (Aerial Freezing Water Thawing Method) of JIS A 1435 (Freezing and Thawing Test Method for Building Exterior Materials) (100 cycles). The condition of the surface of the test substrate after the test was visually confirmed, and the evaluation was performed according to the following evaluation criteria. The higher the score, the better the frost damage resistance, and if the score is 3 or more, there is no practical problem.
5: No abnormal appearance is observed 4: No peeling of the coating film, but slight whitening of the coating film is observed.
3: There is no peeling of the coating film, but some whitening of the coating film is observed. 2: The peeling of the coating film is clearly observed. 1: The peeling and whitening of the coating film are observed everywhere.
<耐水性の評価方法>
耐水性の評価として、以下のように温水試験を行った。具体的には、試験基材を、50℃の温水に5日間浸漬した後、試験基材のトップコートの状態を目視により確認し、以下の評価基準に従って評価を行なった。点数が高いほど耐水性に優れている。
5:外観異常が全く認められない
4:塗膜の剥離は無いが、わずかに塗膜の白化が認められる
3:塗膜の剥離は無いが、若干、塗膜の白化が認められる
2:塗膜の剥離がはっきりと認められる
1:塗膜の剥離、白化がいたるところに認められる
<Evaluation method of water resistance>
As an evaluation of water resistance, a hot water test was conducted as follows. Specifically, the test base material was immersed in warm water at 50 ° C. for 5 days, and then the state of the top coat of the test base material was visually confirmed and evaluated according to the following evaluation criteria. The higher the score, the better the water resistance.
5: No abnormal appearance is observed 4: No peeling of the coating film, but slight whitening of the coating film is observed.
3: There is no peeling of the coating film, but some whitening of the coating film is observed. 2: The peeling of the coating film is clearly observed. 1: The peeling and whitening of the coating film are observed everywhere.
<耐候性の評価方法>
耐候試験機(ダイプラメタルウェザオメータ)を用いて、以下の条件で試験基材の促進耐候性試験を行った。
UVカットフィルター:KF−1
ブラックパネル温度:63℃
UV照射強度:750W/m2
降雨条件:2mm/120min
照射時間:480時間
<Evaluation method of weather resistance>
An accelerated weather resistance test of the test substrate was carried out under the following conditions using a weather resistance tester (dipla metal weather meter).
UV cut filter: KF-1
Black panel temperature: 63 ° C
UV irradiation intensity: 750 W / m 2
Precipitation conditions: 2mm / 120min
Irradiation time: 480 hours
試験実施前後における色差を色差計(日本電色工業株式会社製、分光式色差計SE−2000)で測定した後、試験前後に測定したそれぞれのL、a、b値から以下の式(1)から式(3)に基づいてΔL、Δa、Δbを算出した後に、以下の式(4)に基づいてΔEを算出した。
ΔL=(試験後塗板のL値)―(試験前塗板のL値) (1)
Δa=(試験後塗板のa値)―(試験前塗板のa値) (2)
Δb=(試験後塗板のb値)―(試験前塗板のb値) (3)
ΔE={(ΔL)2+(Δa)2+(Δb)2}1/2 (4)
After measuring the color difference before and after the test with a color difference meter (manufactured by Nippon Denshoku Industries Co., Ltd., spectrophotometric color difference meter SE-2000), the following formula (1) is used from the respective L, a, and b values measured before and after the test. After calculating ΔL, Δa, and Δb based on the equation (3), ΔE was calculated based on the following equation (4).
ΔL = (L value of the coated plate after the test)-(L value of the coated plate before the test) (1)
Δa = (a value of the coated plate after the test)-(a value of the coated plate before the test) (2)
Δb = (b value of the coated plate after the test)-(b value of the coated plate before the test) (3)
ΔE = {(ΔL) 2 + (Δa) 2 + (Δb) 2 } 1/2 (4)
耐候性の評価方法としては、以下の評価基準に従って評価を行なった。点数が高いほど耐候性に優れている。
5:ΔE値が1以下
4:ΔE値が1より大きく3以下
3:ΔE値が3より大きく5以下
2:ΔE値が5より大きく7以下
1:ΔE値が7を越える
As a method for evaluating weather resistance, evaluation was performed according to the following evaluation criteria. The higher the score, the better the weather resistance.
5: ΔE value is 1 or less
4: ΔE value is greater than 1 and 3 or less 3: ΔE value is greater than 3 and 5 or less 2: ΔE value is greater than 5 and 7 or less 1: ΔE value exceeds 7.
E.実験結果
実験結果を表3に示す。
E. Experimental results Table 3 shows the experimental results.
表3から、以下のことがわかる。実施例1から実施例3は、SP値が9.4以下である(メタ)アクリル酸エステル系単量体を含む。一方、比較例1は、SP値が9.4以下である(メタ)アクリル酸エステル系単量体を含まない。実施例1から実施例3と比較例1とを比較することにより、SP値が9.4以下である(メタ)アクリル酸エステル系単量体に由来する構成単位を含むことにより、本実施形態の水性塗料組成物は、耐凍害性が高いことが分かる。 From Table 3, the following can be seen. Examples 1 to 3 contain (meth) acrylic acid ester-based monomers having an SP value of 9.4 or less. On the other hand, Comparative Example 1 does not contain a (meth) acrylic acid ester-based monomer having an SP value of 9.4 or less. By comparing Example 1 to Example 3 with Comparative Example 1, the present embodiment includes a structural unit derived from a (meth) acrylic acid ester-based monomer having an SP value of 9.4 or less. It can be seen that the aqueous coating composition of the above has high frost damage resistance.
さらに、実施例1〜3、比較例1を比較すると、耐凍害性だけでなく、耐水性や耐候性についても実施例の方が優れることがわかる。これは、塗膜に水が浸透しにくくなったことや、塗膜中の水が抜けやすくなったことにより、塗膜に水が浸透することで起きる塗膜の白化や、紫外線による塗膜の加水分解が起きにくくなったためと考えられる。 Furthermore, when Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 are compared, it can be seen that the examples are superior not only in frost damage resistance but also in water resistance and weather resistance. This is because water has become difficult to penetrate into the coating film and water in the coating film has become easier to escape, resulting in whitening of the coating film caused by water penetrating into the coating film and the whitening of the coating film caused by ultraviolet rays. This is probably because hydrolysis is less likely to occur.
F.コアシェル型の重合体
本実施形態の(メタ)アクリル酸エステル系重合体として、コアシェル型の重合体を用いてもよい。コアシェル型の重合体は、中心部の樹脂層の組成と、外周部の樹脂層の組成が異なる。このため、コアシェル型の重合体は、表3で示すような均一な組成であるシングル重合体では得られないような物性(例えば、硬度や造膜性など)を得ることができる。
F. Core-shell type polymer As the (meth) acrylic acid ester-based polymer of the present embodiment, a core-shell type polymer may be used. In the core-shell type polymer, the composition of the resin layer in the central portion and the composition of the resin layer in the outer peripheral portion are different. Therefore, the core-shell type polymer can obtain physical properties (for example, hardness, film-forming property, etc.) that cannot be obtained with a single polymer having a uniform composition as shown in Table 3.
また、コアシェル型の重合体には、外周部の樹脂層のガラス転移温度Tg(以下、「シェルTg」とも呼ぶ)のほうが中心部の樹脂層のガラス転移温度Tg(以下、「コアTg」とも呼ぶ)よりも低いハードコア型と、外周部の樹脂層のガラス転移温度Tgのほうが中心部の樹脂層のガラス転移温度Tgよりも高いソフトコア型とが存在する。一般的に、ハードコア型のほうがソフトコア型よりも造膜性に優れるため、造膜助剤の量や種類の自由度が高まるとともに、乾燥性などの各種物性の向上が望める。以下、コアシェル型の重合体の作製方法について説明する。なお、「コアTg」については、コアとなる一段目の単量体組成物の配合から、前述のフォックス(Fox)の式によって計算した。「シェルTg」についても、シェルとなる二段目の単量体組成物の配合から同様に計算した。 Further, in the core-shell type polymer, the glass transition temperature Tg of the resin layer on the outer periphery (hereinafter, also referred to as “shell Tg”) is higher than the glass transition temperature Tg (hereinafter, also referred to as “core Tg”) of the resin layer in the center. There are a hardcore type having a lower than (called) and a soft core type in which the glass transition temperature Tg of the resin layer in the outer peripheral portion is higher than the glass transition temperature Tg of the resin layer in the central portion. In general, the hardcore type has better film-forming properties than the soft-core type, so that the degree of freedom in the amount and type of film-forming auxiliary is increased, and various physical properties such as dryness can be expected to be improved. Hereinafter, a method for producing a core-shell type polymer will be described. The "core Tg" was calculated from the composition of the first-stage monomer composition serving as the core by the above-mentioned Fox formula. The “shell Tg” was also calculated in the same manner from the formulation of the second-stage monomer composition serving as the shell.
<コアシェル型の重合体の作製>
まず、メチルメタクリレート(MMA)37質量部、n−ブチルアクリレート(BA)3質量部を混合し、単量体組成物を作製した。次に、過硫酸カリウム(KPS)1質量部、アクアロンHS−10(第一工業製薬株式会社製)2質量部、及び、水40質量部を混合し、乳化剤水溶液を作製した。この乳化剤水溶液に、上述の単量体組成物を添加したうえで混合した後、ホモミキサーで撹拌することにより、単量体組成物の乳化物を作製した(以下、「単量体乳化液B」とも呼ぶ)。
<Preparation of core-shell type polymer>
First, 37 parts by mass of methyl methacrylate (MMA) and 3 parts by mass of n-butyl acrylate (BA) were mixed to prepare a monomer composition. Next, 1 part by mass of potassium persulfate (KPS), 2 parts by mass of Aqualon HS-10 (manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), and 40 parts by mass of water were mixed to prepare an aqueous emulsifier solution. The above-mentioned monomer composition was added to the aqueous emulsifier solution, mixed, and then stirred with a homomixer to prepare an emulsion of the monomer composition (hereinafter, "monomer emulsion B"). Also called).
次に、撹拌機、温度計、還流冷却器を備えた500mlフラスコに、水48質量部を仕込み80℃に昇温した。そして、単量体乳化液Bを2時間かけてこのフラスコに滴下し、滴下終了後、同温度で1時間維持し、一段目の重合を終了した。引き続いて、水57部、アクアロンHS−10(第一工業製薬社製)2部、メチルメタクリレート(MMA)20質量部、n−ブチルアクリレート(BA)30質量部、t−ブチルメタクリレート(t−BMA)10質量部を用い、過硫酸カリウムを含まないこと以外は単量体乳化液Bと同様の方法で作製した単量体組成物の乳化液を2時間にわたって均一に滴下した。さらに2時間80℃のまま撹拌し、続けて、25%アンモニア水1部を添加し、系のpHが7以上になったことを確認して(メタ)アクリル酸エステル系重合体の重合を終了した。 Next, 48 parts by mass of water was placed in a 500 ml flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a reflux condenser, and the temperature was raised to 80 ° C. Then, the monomeric emulsion B was added dropwise to this flask over 2 hours, and after the addition was completed, the temperature was maintained at the same temperature for 1 hour to complete the first-stage polymerization. Subsequently, 57 parts of water, 2 parts of Aqualon HS-10 (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), 20 parts by mass of methyl methacrylate (MMA), 30 parts by mass of n-butyl acrylate (BA), and t-butyl methacrylate (t-BMA). ) Using 10 parts by mass, the emulsion of the monomer composition prepared by the same method as the monomer emulsion B except that it did not contain potassium persulfate was uniformly added dropwise over 2 hours. Further, the mixture was stirred at 80 ° C. for 2 hours, and then 1 part of 25% aqueous ammonia was added to confirm that the pH of the system was 7 or more, and the polymerization of the (meth) acrylic acid ester-based polymer was completed. did.
その後、(メタ)アクリル酸エステル系重合体を室温まで冷却し、さらに水を添加して濃度を調製し、(メタ)アクリル酸エステル系重合体を40質量%含む乳化組成物(B−1)を得た。得られた乳化組成物(B−1)に含まれる(メタ)アクリル酸エステル系重合体のガラス転移温度Tgは37.7℃、全単量体成分のSP値の平均値は9.7であった。水性塗料組成物の作製方法については、上述の方法と同じであるため省略する。この方法で得られた水性塗料組成物を実施例4とする。実施例4以降の実施例及び比較例
2,3についても、表4、5に示す配合にて、同様の方法により水性塗料組成物を作製した。ここで、表4,5に示す配合量は、いずれも質量部である。なお、表4,5では、内容の理解を容易とするために、配合量として(メタ)アクリル酸エステル系単量体の配合のみ記載する。
Then, the (meth) acrylic acid ester-based polymer is cooled to room temperature, and water is further added to adjust the concentration, and the emulsified composition (B-1) containing 40% by mass of the (meth) acrylic acid ester-based polymer. Got The glass transition temperature Tg of the (meth) acrylic acid ester-based polymer contained in the obtained emulsified composition (B-1) was 37.7 ° C., and the average SP value of all the monomer components was 9.7. there were. The method for producing the water-based coating composition is the same as the above method and will be omitted. The water-based coating composition obtained by this method is referred to as Example 4. For Examples 4 and subsequent Examples and Comparative Examples 2 and 3, water-based coating compositions were prepared in the same manner with the formulations shown in Tables 4 and 5. Here, the blending amounts shown in Tables 4 and 5 are all parts by mass. In Tables 4 and 5, only the blending of the (meth) acrylic acid ester-based monomer is described as the blending amount in order to facilitate understanding of the contents.
G.実験結果
実験結果を表4,5に示す。
G. Experimental results The experimental results are shown in Tables 4 and 5.
表4、5から、以下のことがわかる。実施例4から実施例15は、SP値が9.4以下である(メタ)アクリル酸エステル系単量体を含む。一方、比較例2,3は、SP値が9.4以下である(メタ)アクリル酸エステル系単量体を含まない。実施例4から実施例15と比較例2,3とを比較することにより、SP値が9.4以下である(メタ)アクリル酸エステル系単量体に由来する構成単位を含むことにより、本実施形態の水性塗料組成物は、耐凍害性、耐水性、耐候性が高いことが分かる。 The following can be seen from Tables 4 and 5. Examples 4 to 15 include (meth) acrylic acid ester-based monomers having an SP value of 9.4 or less. On the other hand, Comparative Examples 2 and 3 do not contain the (meth) acrylic acid ester-based monomer having an SP value of 9.4 or less. By comparing Examples 4 to 15 with Comparative Examples 2 and 3, the present invention is made by including a structural unit derived from a (meth) acrylic acid ester-based monomer having an SP value of 9.4 or less. It can be seen that the water-based coating composition of the embodiment has high frost damage resistance, water resistance, and weather resistance.
また、実施例4から実施例11及び比較例2は、ハードコア型の重合体の例であり、実施例12から実施例15及び比較例3は、ソフトコア型の重合体の例である。実験結果の傾向として、ハードコア型の重合体のほうが、ソフトコア型の重合体よりも耐凍害性が高いことが分かる。この根拠としては、ハードコアのほうが造膜性に優れるからと考えられる。なお、表3から表5の結果から、シングル重合体よりも、コアシェル型の重合体のほうが、耐凍害性、耐水性及び耐候性が高い傾向にあることが分かる。 Further, Examples 4 to 11 and Comparative Example 2 are examples of hardcore type polymers, and Examples 12 to 15 and Comparative Example 3 are examples of soft core type polymers. As a tendency of the experimental results, it can be seen that the hardcore type polymer has higher frost damage resistance than the soft core type polymer. The reason for this is thought to be that hardcore has better film-forming properties. From the results of Tables 3 to 5, it can be seen that the core-shell type polymer tends to have higher frost damage resistance, water resistance and weather resistance than the single polymer.
そして、いずれの例においても、重合安定性に優れる。一方、実施例6から実施例8を比較することにより、重合安定性の観点から、(メタ)アクリル酸エステル系単量体100質量部に対して、SP値が9.4以下である(メタ)アクリル酸エステル系単量体は、80質量部以下であることが好ましいことが分かり、60質量部以下であることがより好ましいことが分かり、40質量部以下であることがさらに好ましいことが分かる。 And, in any example, the polymerization stability is excellent. On the other hand, by comparing Examples 6 to 8, the SP value is 9.4 or less with respect to 100 parts by mass of the (meth) acrylic acid ester-based monomer from the viewpoint of polymerization stability (meth). It was found that the amount of the acrylic acid ester-based monomer was preferably 80 parts by mass or less, more preferably 60 parts by mass or less, and further preferably 40 parts by mass or less. ..
本発明は、上述の実施形態や実施例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and can be realized with various configurations within a range not deviating from the gist thereof. For example, the embodiment corresponding to the technical feature in each embodiment described in the column of the outline of the invention, the technical feature in the embodiment may be used to solve a part or all of the above-mentioned problems, or the above-mentioned. It is possible to replace or combine them as appropriate to achieve some or all of the effects. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be appropriately deleted.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
本発明の一形態によれば、金属サイディングのトップコート用水性塗料組成物が提供される。この金属サイディングのトップコート用水性塗料組成物は、(メタ)アクリル酸エステル系重合体を含み、前記(メタ)アクリル酸エステル系重合体は、Fedorsの推算法を用いた相溶性パラメーターが9.4以下である(メタ)アクリル酸エステル系単量体に由来する構成単位を、1種以上有し、前記(メタ)アクリル酸エステル系重合体は、コアシェル型の重合体である。
その他、本発明は、以下のような形態として実現することも可能である。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and can be realized as the following forms.
According to one embodiment of the present invention, a water-based coating composition for a top coat of metal siding is provided. This water-based coating composition for a top coat of metal siding contains a (meth) acrylic acid ester-based polymer, and the (meth) acrylic acid ester-based polymer has a compatibility parameter of 9. using the Fedors estimation method. The (meth) acrylic acid ester-based polymer has one or more structural units derived from the (meth) acrylic acid ester-based monomer which is 4 or less, and the (meth) acrylic acid ester-based polymer is a core-shell type polymer.
In addition, the present invention can also be realized in the following forms.
<水性塗料組成物の作製>
上述の乳化組成物(A−1)250質量部(樹脂固形分として100質量部を含む)に対し、造膜助剤としてブチルセロソルブ12.5質量部、テキサノール(JNC株式会社製、CS−12)2.5質量部、アセチレングリコール系表面調整剤(EVONIK社製、サーフィノール104E)5質量部、シリコーン系消泡剤(ビックケミー・ジャパン株式会社製、BYK−025)1質量部をそれぞれディスパーで撹拌しながら添加した。その後、適切な量の増粘剤(ダウ・ケミカル社製、プライマルASE−60)と水を添加し、B型粘度計による粘度(25℃、60rpm)が、おおよそ700mPa・sの水性塗料組成物(固形分35%)を作製した。この水性塗料組成物を実施例1とする。実施例2,3及び比較例1についても、後述する表3に示す配合にて、同様の方法により水性塗料組成物を作製した。ここで、表3に示す配合量は、いずれも質量部である。なお、表3では、内容の理解を容易とするために、配合量として(メタ)アクリル酸エステル系単量体の配合のみ記載する。なお、実施例1〜3は、参考例とする。
<Preparation of water-based paint composition>
12.5 parts by mass of butyl cellosolve as a film-forming aid, texanol (manufactured by JNC Corporation, CS-12) with respect to 250 parts by mass (including 100 parts by mass of resin solid content) of the above-mentioned emulsified composition (A-1). Stir 2.5 parts by mass, 5 parts by mass of acetylene glycol-based surface conditioner (EVONIK, Surfinol 104E), and 1 part by mass of silicone-based defoamer (BYK-025, manufactured by Big Chemie Japan Co., Ltd.) with a disper. It was added while adding. After that, an appropriate amount of thickener (Primal ASE-60 manufactured by Dow Chemical Co., Ltd.) and water are added, and the viscosity (25 ° C., 60 rpm) by a B-type viscometer is about 700 mPa · s. (Solid content 35%) was prepared. This water-based coating composition is referred to as Example 1. In Examples 2 and 3 and Comparative Example 1, a water-based coating composition was prepared by the same method with the formulations shown in Table 3 described later. Here, the blending amounts shown in Table 3 are all parts by mass. In Table 3, only the blending of the (meth) acrylic acid ester-based monomer is described as the blending amount in order to facilitate understanding of the contents. In addition, Examples 1 to 3 are reference examples.
Claims (3)
(メタ)アクリル酸エステル系重合体を含み、
前記(メタ)アクリル酸エステル系重合体は、Fedorsの推算法を用いた相溶性パラメーターが9.4以下である(メタ)アクリル酸エステル系単量体に由来する構成単位を、1種以上有する、金属サイディングのトップコート用水性塗料組成物。 A water-based paint composition for topcoats of metal siding
Contains (meth) acrylic acid ester polymer,
The (meth) acrylic acid ester-based polymer has one or more structural units derived from the (meth) acrylic acid ester-based monomer having a compatibility parameter of 9.4 or less using the Fedors estimation method. A water-based paint composition for topcoats of metal siding.
前記(メタ)アクリル酸エステル系単量体は、t−ブチルメタクリレートと、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートとの少なくとも一方を含む、金属サイディングのトップコート用水性塗料組成物。 The water-based coating composition for a top coat of a metal siding according to claim 1.
The (meth) acrylic acid ester-based monomer is a water-based coating composition for a top coat of metal siding containing at least one of t-butyl methacrylate and 2-ethylhexyl (meth) acrylate.
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