JP3455671B2 - 防汚塗料組成物 - Google Patents
防汚塗料組成物Info
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Description
および耐水性とともに、安定した防汚性能を長期にわた
り維持できる防汚塗料組成物に関する。
共重合体を使用した防汚塗料は、船舶などの表面への海
中生物の付着を防止する防汚性能に優れたものである
が、海洋汚染の問題から、近年その使用が制限されてい
る。この海洋汚染を防止するために、加水分解性の有機
珪素エステル基が側鎖に導入された有機珪素含有重合体
を用いた防汚塗料が、米国特許第4,593,055号
に開示されている。この防汚塗料を用いて形成される塗
膜は海水中で塗膜表面が加水分解を受けて徐々に溶解す
ることによって防汚効果を維持し、船底への海中生物の
付着を防止して船舶などの燃費を軽減させるものであ
る。
有機珪素含有重合体は、防汚塗料とした場合、塗膜の内
部に水が徐々に浸透し、塗膜が膨潤したり、剥がれたり
することから、防汚性能が不十分になるという問題があ
った。
は、トリメチルシラノールを併用した例があるが、トリ
メチルシラノールのような小さなアルキル基をもったシ
ラノールでは、沸点が低く、塗料に添加して塗膜にした
場合、溶剤とともに揮発してしまうため、全く塗膜の改
良にならない。
耐水性が優れ、安定した防汚性能を長期にわたり維持で
きる防汚塗料を提供することを課題とする。
上記の目的を達成するため、鋭意検討した結果、有機珪
素含有重合体に特定の有機珪素化合物を添加することに
より、優れた塗膜物性、耐水性が得られ、しかも防汚性
能も長期にわたって維持できることを見出し、本発明を
完成するに至った。
少なくとも1つの、次式:
8のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及び
アラルキル基の中から選ばれた基であって、互いに同一
の基であっても異なる基であってもよく、R1〜R3の少
なくとも1つが炭素数3以上である]で表されるトリ有
機珪素エステル基を有する有機珪素含有重合体をビヒク
ルとして用いる防汚塗料において、B)次式:
8のアルキル基、シクロアルキル基、アリール基、及び
アラルキル基の中から選ばれた基であって、互いに同一
の基であっても異なる基であってもよく、R4〜R6の炭
素数の合計は6以上であり、R9は水素原子、塩素原
子、水酸基または炭素数1〜18のアルキル基、シクロ
アルキル基、アリール基、及びアラルキル基の中から選
ばれた基であり、nは0又は1である]で表される有機
珪素化合物を含有することを特徴とする防汚塗料組成物
に関する。
物を、塗料中の固形分に対して0.1〜30重量%含有
することを特徴とする前記(1)項記載の防汚塗料組成
物に関する。
体が、トリ有機珪素エステル基を有する(メタ)アクリ
ル酸エステル共重合体、マレイン酸エステル共重合体ま
たはフマール酸エステル共重合体である前記(1)また
は(2)項記載の防汚塗料組成物に関する。
含有重合体には、上記の式(I)で表されるトリ有機珪
素エステル基を有する有機珪素含有単量体(以下、単量
体Aという)の1種又は2種以上の重合体(以下、重合
体Aという)と、上記単量体Aの1種又は2種以上と、
これと共重合可能なビニル系単量体(以下、単量体Bと
いう)の1種又は2種以上との共重合体(以下、共重合
体ABという)とが含まれ、必要により上記の重合体A
と共重合体ABとを併用してもよい。
炭素数1〜18のアルキル基としては、たとえばメチ
ル、エチル、n−プロピル、i−プロピル、n−ブチ
ル、i−ブチル、s−ブチル、t−ブチル、n−アミ
ル、i−アミル、ヘキシル、オクチル、ラウリル、ステ
アリルなどの直鎖状または分岐状アルキル基があげられ
る。シクロアルキル基としては、シクロペンチル、シク
ロヘキシル、シクロオクチル、シクロドデシル、メチル
シクロヘキシル、メトキシシクロヘキシル、クロロシク
ロヘキシルなど、未置換のシクロアルキル基またはアル
キル基、アルコキシ基、ハロゲン原子などの1種または
2種以上の置換基で置換されたシクロアルキル基があげ
られる。アリール基としては、フェニル、トリル、キシ
リル、メシチル、エチルフェニル、イソプロピルフェニ
ル、メトキシフェニル、フェノキシフェニル、クロロフ
ェニル、ナフチルなど、未置換のアリール基またはアル
キル基、アルコキシ基、ハロゲン原子などの1種または
2種以上の置換基で置換されたアリール基があげられ
る。アラルキル基としては、ベンジル、2−フェニルエ
チル、1−フェニルエチル、メチルベンジル、メトキシ
ベンジル、フェノキシベンジル、クロロベンジルなど、
未置換のアラルキル基またはアルキル基、アルコキシ
基、ハロゲン原子などの1種または2種以上の置換基で
置換されたアラルキル基があげられる。
ないように、R1〜R3のうちの少なくとも1つは炭素数
が3以上もの、すなわち炭素数3以上のアルキル基、シ
クロアルキル基、アリール基、アラルキル基であるのが
好ましい。
トリ有機珪素エステル基を有する(メタ)アクリレー
ト、マレート、イタコネート、フマレートなどがあげら
れる。マレート、イタコネート、フマレートは式(I)
で表わされるトリ有機珪素エステル基を1つ有していて
もよく、2つ有していてもよい。1つのばあい、残りの
カルボキシル基もエステル化されているのがよく、その
ばあいのアルコール残基部分としては、前記のR1〜R3
について例示した炭素数1〜18のアルキル基、シクロ
アルキル基、アリール基、アラルキル基などがあげられ
る。
−n−プロピルシリル(メタ)アクリレート、トリ−i
−プロピルシリル(メタ)アクリレート、トリ−n−ブ
チルシリル(メタ)アクリレート、トリ−i−ブチルシ
リル(メタ)アクリレート、トリ−s−ブチルシリル
(メタ)アクリレート、トリフェニルシリル(メタ)ア
クリレート、トリベンジルシリル(メタ)アクリレー
ト、トリ−2−フェニルエチルシリル(メタ)アクリレ
ート、ジメチルラウリルシリル(メタ)アクリレート、
ジメチルステアリルシリル(メタ)アクリレート、ジメ
チルフェニルシリル(メタ)アクリレート、ジ−i−プ
ロピル−n−ブチルシリル(メタ)アクリレート、シク
ロヘキシルジフェニルシリル(メタ)アクリレート、n
−ブチルジフェニルシリル(メタ)アクリレート、t−
ブチルジフェニルシリル(メタ)アクリレート、ラウリ
ルジフェニルシリル(メタ)アクリレート、トリ−n−
ブチルシリルメチルマレート、トリ−n−ブチルシリル
−n−ブチルマレート、トリ−n−ブチルシリル−i−
アミルマレート、トリ−n−ブチルシリルステアリルマ
レート、トリ−n−ブチルシリルシクロヘキシルマレー
ト、トリ−n−ブチルシリルフェニルマレート、トリ−
n−ブチルシリルベンジルマレート、トリ−i−プロピ
ルシリルメチルマレート、トリ−i−プロピルシリル−
n−ブチルマレート、トリ−i−プロピルシリル−i−
アミルマレート、トリ−i−プロピルシリルラウリルマ
レート、トリ−i−プロピルシリルステアリルマレー
ト、t−ブチルジフェニルシリルラウリルマレート、ビ
ス(トリ−n−ブチルシリル)マレート、ビス(トリ−
i−プロピルシリル)マレート、ビス(トリフェニルシ
リル)マレート、ビス(ジメチルラウリルシリル)マレ
ート、ビス(ジメチルステアリルシリル)マレート、ビ
ス(ジメチルフェニルシリル)マレート、ビス(n−ブ
チルジフェニルシリル)マレート、ビス(t−ブチルジ
フェニルシリル)マレート、ビス(シクロヘキシルジフ
ェニルシリル)マレート、トリ−n−ブチルシリルメチ
ルイタコネート、トリ−n−ブチルシリル−n−ブチル
イタコネート、トリ−n−ブチルシリルラウリルイタコ
ネート、トリ−i−プロピルシリルメチルイタコネー
ト、トリ−i−プロピルシリル−n−ブチルイタコネー
ト、トリ−i−プロピルシリルラウリルイタコネート、
ビス(トリ−n−ブチルシリル)イタコネート、ビス
(トリ−i−プロピルシリル)イタコネート、ビス(ト
リフェニルシリル)イタコネート、ビス(ジメチルラウ
リルシリル)イタコネート、ビス(ジメチルフェニルシ
リル)イタコネート、ビス(n−ブチルジフェニルシリ
ル)イタコネート、ビス(シクロヘキシルジフェニルシ
リル)イタコネート、トリ−n−ブチルシリルメチルフ
マレート、トリ−n−ブチルシリル−n−ブチルフマレ
ート、トリ−n−ブチルシリルラウリルフマレート、ト
リ−n−ブチルシリルステアリルフマレート、トリ−i
−プロピルシリルメチルフマレート、トリ−i−プロピ
ルシリル−n−ブチルフマレート、ビス(トリ−n−ブ
チルシリル)フマレート、ビス(トリ−i−プロピルシ
リル)フマレート、ビス(トリフェニルシリル)フマレ
ート、ビス(ジメチルラウリルシリル)フマレート、ビ
ス(ジメチルフェニルシリル)フマレート、ビス(n−
ブチルジフェニルシリル)フマレート、ビス(t−ブチ
ルジフェニルシリル)フマレート、ビス(シクロヘキシ
ルジフェニルシリル)フマレートなどが挙げられる。
しては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(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、t−ブチル(メタ)アク
リレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、
シクロヘキシル(メタ)アクリレート、フェニル(メ
タ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、メ
トキシエチル(メタ)アクリレート、エトキシエチル
(メタ)アクリレート、3−メトキシブチル(メタ)ア
クリレート、2−ヒドロキシエチル(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、ジメ
チルアミノエチル(メタ)アクリレートなどの(メタ)
アクリル酸エステル類;塩化ビニル、塩化ビニリデン、
(メタ)アクリロニトリル、酢酸ビニル、プロピオン酸
ビニル、酪酸ビニル、安息香酸ビニル、ベオバ(シェル
社製商品名、ビニルエステル系単量体)、i−ブチルビ
ニルエーテル、ラウリルビニルエーテル、N−ビニルピ
ロリドンなどの官能基を有するビニル化合物;スチレ
ン、ビニルトルエン、α−メチルスチレンなどの芳香族
ビニル化合物;ジメチルマレート、ジ−n−ブチルマレ
ート、ジメチルフマレート、ジ−n−ブチルフマレート
などの不飽和二塩基酸のジアルキルエステル化合物;ア
クリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン
酸、モノメチルマレート、モノ−n−ブチルマレート、
モノラウリルマレート、モノステアリルマレート、フマ
ル酸、モノメチルフマレート、モノ−n−ブチルフマレ
ート、モノラウリルフマレート、モノステアリルフマレ
ート、イタコン酸、モノメチルイタコネート、モノ−n
−ブチルイタコネート、モノラウリルイタコネート、モ
ノステアリルイタコネートなどの不飽和カルボン酸化合
物などがある。これら単量体Bは、単量体Aとともに1
種又は2種以上用いることができる。
しやすい点からは、共重合体ABの方が好ましく使用さ
れる。共重合体ABの共重合比は、塗膜物性、消耗速度
などを考慮して適宜決めればよいが、通常単量体Aと単
量体Bのモル比は10:90〜90:10、なかんづく
20:80〜60:40の範囲が好ましい。単量体Aの
割合が前記範囲より多いと塗膜の消耗速度が速い傾向が
あり、一方単量体Aの割合が前記範囲より少ないと塗膜
の消耗速度が遅い傾向がある。
子量は5,000〜500,000、なかんづく10,
000〜200,000の範囲が好ましい。重量平均分
子量が前記範囲未満では塗膜が脆く弱くなる傾向があ
り、一方前記範囲を超えると塗膜は丈夫になるが、海水
に溶解し難くなる傾向がある。
任意であり、有機過酸化物やアゾ化合物などの種々のラ
ジカル重合触媒を用いて、溶液重合法、懸濁重合法、乳
化重合法、塊状重合法などの公知の重合法により合成す
ることができる。
体ABからなるビヒクルは、塗料の全固形分中、通常5
〜80重量%となる割合とするのがよい。
は、前記の式(II)で表わされる化合物である。
示される炭素数1〜18のアルキル基、シクロアルキル
基、アリール基、及びアラルキル基としては、前記R1
〜R3について例示したものがあげられる。
中に長期間にわたり残存することにより、塗膜の耐水性
を向上させ消耗速度をコントロールすることができる。
なすぎると、有機珪素化合物の沸点が低く塗膜中の溶剤
の揮発とともに有機珪素化合物も揮発し、塗膜中にほと
んど残存しなくなる。この点から、R4〜R6で示される
基の炭素数の合計が6以上であることが好ましい。
えば、トリ−n−プロピルシラノール、トリ−i−プロ
ピルシラノール、トリ−n−ブチルシラノール、トリ−
i−ブチルシラノール、トリ−s−ブチルシラノール、
トリフェニルシラノール、トリベンジルシラノール、ト
リ−2−エチルヘキシルシラノール、ジメチルラウリル
シラノール、ジメチルステアリルシラノール、ジメチル
フェニルシラノール、n−ブチルジフェニルシラノー
ル、t−ブチルジフェニルシラノール、ラウリルジフェ
ニルシラノール、シクロヘキシルジフェニルシラノール
などのシラノール化合物;ヘキサ−n−プロピルジシロ
キサン、ヘキサ−i−プロピルジシロキサン、ヘキサ−
n−ブチルジシロキサン、ヘキサ−i−ブチルジシロキ
サン、ヘキサ−s−ブチルジシロキサン、ヘキサフェニ
ルジシロキサン、ヘキサベンジルジシロキサン、ヘキサ
−2−エチルヘキシルジシロキサン、テトラメチルジラ
ウリルジシロキサン、テトラメチルジステアリルジシロ
キサン、テトラメチルジフェニルジシロキサン、ジ−n
−ブチルテトラフェニルジシロキサン、ジ−t−ブチル
テトラフェニルジシロキサン、ジラウリルテトラフェニ
ルジシロキサン、ジシクロヘキシルテトラフェニルジシ
ロキサンなどのシロキサン化合物;トリ−n−プロピル
クロロシラン、トリ−i−プロピルクロロシラン、トリ
−n−ブチルクロロシラン、トリ−i−ブチルクロロシ
ラン、トリ−s−ブチルクロロシラン、トリフェニルク
ロロシラン、トリベンジルクロロシラン、トリ−2−エ
チルヘキシルクロロシラン、ジメチルラウリルクロロシ
ラン、ジメチルステアリルクロロシラン、ジメチルフェ
ニルクロロシラン、n−ブチルジフェニルクロロシラ
ン、t−ブチルジフェニルクロロシラン、ラウリルジフ
ェニルクロロシラン、シクロヘキシルジフェニルクロロ
シランなどのクロロシラン化合物;トリ−n−プロピル
シラン、トリ−i−プロピルシラン、トリ−n−ブチル
シラン、トリ−i−ブチルシラン、トリ−s−ブチルシ
ラン、トリフェニルシラン、トリベンジルシラン、トリ
−2−エチルヘキシルシラン、ジメチルラウリルシラ
ン、ジメチルステアリルシラン、ジメチルフェニルシラ
ン、n−ブチルジフェニルシラン、t−ブチルジフェニ
ルシラン、ラウリルジフェニルシラン、シクロヘキシル
ジフェニルシランなどのシリルハイドライド化合物等が
挙げられる。これらの有機珪素化合物は、1種又は2種
以上で使用される。
点が150℃以上の液体または固体のものが好ましい。
沸点が150℃未満では、塗膜の乾燥時に揮発しやすい
ので、塗膜に残る量が少なく、期待される効果が発揮さ
れない。
は、塗料中の固形分に対して0.1〜30重量%、好ま
しくは0.1〜20重量%となる割合とするのがよい。
有機珪素化合物が30重量%を超えても、それ以上の効
果は望めない。
法は、とくに限定するものではなく、重合体の合成時に
添加する方法や、塗料の調製時又は調製直後に添加する
方法などが可能である。
有重合体と、有機珪素化合物を必須成分とするほか、必
要に応じて亜酸化銅、酸化亜鉛、弁柄、二酸化チタン、
タルクなどの顔料、ジオクチルフタレート(DOP)、
トリクレジホスフェート(TCP)、塩素化パラフィン
などの可塑剤、アクリル樹脂、塩化ゴム、ロジンなどの
樹脂、テトラクロロイソフタロニトリル、3,4−ジク
ロロフェニル−1,1−ジメチルウレア、2−メルカプ
トピリジンN−オキシド亜鉛などの有機薬剤、エチルシ
リケート、オルトギ酸エチル、ゼオライトなどの水結合
剤、キシレン、トルエン、酢酸ブチル、メチルイソブチ
ルケトンなどの溶剤、揺変剤、染料などを使用すること
ができる。
物性、接着性、耐水性に優れており、海中の生物汚損の
防止が必要な船舶の船底部、魚網、発電所等の冷却水導
水管や海中構築物に用いられることができ、これら物体
表面の生物付着汚損に対して優れた防汚効果を長期にわ
たり維持させることができる。
よって具体的に説明する。例中の部および%は重量基準
である。分子量はGPCによる重量平均分子量(ポリス
チレン換算)を示す。
ラスコに、表1の配合割合にしたがって、反応用溶剤を
仕込み、所定の温度に昇温させ撹拌しながら単量体A、
単量体Bおよび重合触媒aの混合液をフラスコの中へ3
時間で滴下し、滴下終了後同温度で1時間保持した。つ
いで、重合触媒bを添加後、同温度で1時間撹拌を続け
た後、希釈溶剤を加えて冷却し、各重合体溶液A〜Gを
得た。
合物、顔料、他樹脂、有機防汚薬剤、水結合剤及び溶剤
を混合、分散させて塗料組成物を調製した。
各塗料について、下記の方法で耐水性試験、塗膜消耗試
験及び防汚性能試験を行った。
1、2で調製した各塗料をそれぞれ70mm×150m
m×1mmのガラス板の片面に乾燥塗膜が約100μm
になるようにアプリケータで塗布し、温度40℃のオー
ブンにて1日乾燥した後、各試験片を温度30℃に保っ
た天然海水に浸漬し、2週間ごとに海水中から引き揚
げ、温度40℃のオーブンにて1日乾燥後、塗膜状態を
観察した。試験結果を表3に示す。
例1、2で調製した各塗料をそれぞれ70mm×150
mm×1mmの硬質ポリ塩化ビニル板の片面に乾燥塗膜
が約100μmになるようにアプリケータで塗布し、温
度40℃のオーブンにて1日乾燥し試験片とした。直径
50cmの円筒形ドラムの外面に各試験片を固定した
後、25℃、pH8.1〜8.2の天然海水中に浸漬し
てドラムの周速が20ノットになるようにモーターで回
転させ、3カ月毎に各試験片の塗膜の状態を観察し、か
つ塗膜の消耗量を測定し、消耗速度(μm/月)を求め
た。結果を表4に示す。
1、2で調製した各塗料をそれぞれ100mm×200
mm×2mmの硬質ポリ塩化ビニル板の両面に乾燥塗膜
が約100μmになるようにハケで塗布し、温度40℃
のオーブンにて1日乾燥して試験片とした。この試験片
を三重県尾鷲湾にて18カ月間、海面下1mに浸漬して
試験片の塗膜上への付着生物の占有面積の割合を経時的
に観察し測定した。結果を表5に示す。
合物を添加した本発明の防汚塗料組成物は、塗膜物性、
耐水性が優れ、長期間塗膜の消耗速度が一定で、安定し
た防汚性能を長期にわたり維持できる。
Claims (3)
- 【請求項1】 A)分子内に、少なくとも1つの、次
式: 【化1】 [式中、R1〜R3はそれぞれ炭素数1〜18のアルキル
基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基
の中から選ばれた基であって、互いに同一の基であって
も異なる基であってもよく、R1〜R3の少なくとも1つ
が炭素数3以上である]で表されるトリ有機珪素エステ
ル基を有する有機珪素含有重合体をビヒクルとして用い
る防汚塗料において、B)次式: 【化2】 [式中、R4〜R8はそれぞれ炭素数1〜18のアルキル
基、シクロアルキル基、アリール基、及びアラルキル基
の中から選ばれた基であって、互いに同一の基であって
も異なる基であってもよく、R4〜R6の炭素数の合計は
6以上であり、R9は水素原子、塩素原子、水酸基また
は炭素数1〜18のアルキル基、シクロアルキル基、ア
リール基、及びアラルキル基の中から選ばれた基であ
り、nは0又は1である]で表される有機珪素化合物を
含有することを特徴とする防汚塗料組成物。 - 【請求項2】 前記有機珪素化合物を、塗料中の固形分
に対して0.1〜30重量%含有することを特徴とする
請求項1記載の防汚塗料組成物。 - 【請求項3】 前記有機珪素重合体が、トリ有機珪素エ
ステル基を有する(メタ)アクリル酸エステル共重合
体、マレイン酸エステル共重合体またはフマール酸エス
テル共重合体である請求項1または2記載の防汚塗料組
成物。
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