(57)【要約】【課題】貯蔵安定性に優れたエアゾール用の一液型ウレタンプレポリマー塗料を提供すること。【解決手段】エアゾール容器に充填して使用される一液型ウレタンプレポリマー塗料であって、該ウレタンプレポリマーは下記式で求めるイソシアネート％が１〜８質量％であって、該塗料は、更に、該プレポリマー中のＮＣＯ基の硬化反応を生じない有機溶剤を、該プレポリマーの総質量に対して、質量比で２００〜８００％含有し、ジメチルエーテルを、該プレポリマーと有機溶剤との総体積に対して、体積比で３０〜８０％含有し、脱水材を、該プレポリマーと有機溶剤とジメチルエーテルとの総質量に対して、質量比で１〜２０％含有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分との架橋反応により硬化するウレタンプレポリマーを含有し、エアゾール容器に充填して使用される一液型ウレタンプレポリマー塗料であって、
該ウレタンプレポリマーは下記式で求めるイソシアネート％が１〜８質量％であって、
該塗料は、更に、
該プレポリマー中のＮＣＯ基の硬化反応を生じない有機溶剤を、該プレポリマーの総質量に対して、質量比で２００〜８００％含有し、
噴射剤としてジメチルエーテルを、該プレポリマーと有機溶剤との総体積に対して、体積比で３０〜８０％含有し、
脱水材を、該プレポリマーと有機溶剤とジメチルエーテルとの総質量に対して、質量比で１〜２０％含有することを特徴とするエアゾール用の一液型ウレタンプレポリマー塗料。
イソシアネート％＝（（プレポリマー１分子中のＮＣＯ基の数×４２）÷プレポリマー１分子の分子量））×１００
【請求項２】
脱水材が、合成ゼオライトと粘度鉱物の焼成混合物、あるいは、アルミノケイ酸ナトリウムと粘度鉱物の焼成混合物の少なくとも何れかであることを特徴とする請求項１記載のエアゾール用の一液型ウレタンプレポリマー塗料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアゾール用の一液型ウレタンプレポリマー塗料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ウレタンは、耐久性・耐候性等、塗膜としての各種特性に優れているため、金属コーティングの他、木工用、コンクリート、モルタル、スレート、電子回路基板等の塗膜として、広範に用いられている。
【０００３】
ウレタン塗膜は、プレポリマー（モノマーの縮合反応を途中で止めた中間生成物）であるポリウレタンを含有する溶剤を吹付塗膜後、ポリウレタン中に存在するＮＣＯ基が空気中の水分と反応して硬化することにより形成される。
【０００４】
ウレタン塗膜の施工技術として、主剤と硬化剤からなる二液型ポリウレタンを、射出時に混合して噴射させるエアレスタイプの現場施工が従来から広く行われている。このような施工方法は、広範な壁面等への塗膜の際には、特に能率的で便利であるという利点を有するが、一方、吹付設備が大型化し、施工作業にも手間がかかるという欠点があった。
【０００５】
これに対し、特許文献１には、湿気硬化型ウレタン樹脂をエアゾール化してスプレー缶に充填する一液型のエアゾールスプレー用塗料の技術が開示されている。当該技術によれば、専門家の手を借りることなく、日常的な簡易補修を簡便迅速に行うことができる。
【０００６】
しかし、特許文献１のエアゾールスプレー用塗料をはじめ、従来のエアゾールスプレー用塗料は貯蔵安定性に欠け、スプレー缶内で塗料が短期間に硬化して使用不可能となるため、未だ実用性には欠けるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−７５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は前記の問題を解決し、耐久性・耐候性等、塗膜としての各種特性に優れるウレタン塗膜を簡便迅速に形成することができ、かつ、貯蔵安定性に優れたエアゾール用の一液型ウレタンプレポリマー塗料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた本発明のエアゾール用の一液型ウレタンプレポリマー塗料は、水分との架橋反応により硬化するウレタンプレポリマーを含有し、エアゾール容器に充填して使用される一液型ウレタンプレポリマー塗料であって、該ウレタンプレポリマーは下記式で求めるイソシアネート％が１〜８質量％であって、該塗料は、更に、該プレポリマー中のＮＣＯ基の硬化反応を生じない有機溶剤を、該プレポリマーの総質量に対して、質量比で２００〜８００％含有し、噴射剤としてジメチルエーテルを、該プレポリマーと有機溶剤との総体積に対して、体積比で３０〜８０％含有し、脱水材を、該プレポリマーと有機溶剤とジメチルエーテルとの総質量に対して、質量比で１〜２０％含有することを特徴とするものである。
イソシアネート％＝（（プレポリマー１分子中のＮＣＯ基の数×４２）÷プレポリマー１分子の分子量））×１００
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の一液型ウレタンプレポリマー塗料において、脱水材が、合成ゼオライトと粘度鉱物の焼成混合物、あるいは、アルミノケイ酸ナトリウムと粘度鉱物の焼成混合物の少なくとも何れかであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るエアゾール用の一液型ウレタンプレポリマー塗料は、エアゾール容器に充填して使用される一液型ウレタンプレポリマー塗料において、イソシアネート％が１〜８質量％のウレタンプレポリマーを主原料とし、更に、有機溶剤を、該プレポリマーの総質量に対して、質量比で２００〜８００％含有し、噴射剤を、該プレポリマーと有機溶剤との総体積に対して、体積比で３０〜８０％含有し、脱水材を、該プレポリマーと有機溶剤とジメチルエーテルとの総質量に対して、質量比で１〜２０％含有する構成により、エアゾール容器内で、ウレタンプレポリマーのＮＣＯ基が縮合反応を生じる現象を効果的に回避可能としている。これによりウレタンプレポリマーの硬化反応が長期的に抑制され、エアゾール容器内での充填状態における塗料の貯蔵安定性の実現を図っている。  更に当該構成によれば、耐久性・耐候性等、塗膜としての各種特性にも優れるウレタン塗膜を簡便迅速に形成することができる。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、脱水材として、合成ゼオライトと粘度鉱物の焼成混合物、あるいは、アルミノケイ酸ナトリウムと粘度鉱物の焼成混合物の少なくとも何れかを採用し、これらの脱水材は金属カチオンにより、極性分子である水分子を化学的に吸着する特性を有するため、スプレー缶内に混入した水分をきっかけにウレタンプレポリマーのＮＣＯ基が縮合反応する現象を効果的に抑制し、塗料が短期間に硬化して使用不可能となる問題を効果的に回避することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
【００１４】
本発明のエアゾール用ウレタンプレポリマー塗料は、イソシアネート％が１〜８質量％のウレタンプレポリマーに、有機溶剤と、噴射剤と、脱水材とを、所定の比率で混合したものをエアゾール容器に充填して使用するものであり、必要に応じて適量をスプレー塗布後、残りの塗料は、長期的に安定して該エアゾール容器内で貯蔵することができるものである。
【００１５】
本発明において、ウレタンプレポリマーのイソシアネート％とは、イソシアネート％＝（（プレポリマー１分子中のＮＣＯ基の数×４２）÷プレポリマー１分子の分子量））×１００で求めた値を意味する。
【００１６】
イソシアネート（−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ  という部分構造を持つ化合物）は、スプレー塗布後の塗布面において、空気中の水分と反応して短時間で硬化して、強靭なウレタン結合を有する塗膜を形成する。
【００１７】
本発明では、イソシアネート％が１〜８質量のウレタンプレポリマーを使用することにより、エアゾールの噴射による作業性を良好に確保するとともに、硬化後のウレタン塗膜の耐久性・耐候性も良好に確保している。
【００１８】
イソシアネート％が１質量％に満たない場合には、粘度が高くなりエアゾールの噴射が困難になる他、架橋反応の反応点が少なくなり緻密な架橋構造を形成できず、塗膜が柔らかくなるため、実用性を欠き好ましくない。一方、イソシアネート％が８質量％を超える場合には、反応性が高くなるため、空気中の水分と反応した際に、塗膜にＣＯ２が発生して、硬化後に気泡痕として残るため外観を損なう上、塗膜が脆くなり好ましくない。
【００１９】
有機溶剤は、ウレタンプレポリマー中のＮＣＯ基の硬化反応を生じないものであれば、特に限定されず、例えば、トルエン、キシレン、ミネラルスピリット等の炭化水素系溶剤；メチルイソブチルケトン等のケトン系溶剤；グリコール系溶剤のメチルエーテル、エチルエーテル、プロピルエーテル、ブチルエーテル等のアセテートやプロピオネートなどのグリコールエーテル系溶剤が挙げられる。これらは１種または２種以上を混合して使用でき、有機溶剤全体の引火点が好ましくは２１℃以上になるように選択することが安全性の面から望ましい。これらのうち、特にエアゾール用塗料としての貯蔵安定性の確保の点からは、グリコールエーテル系溶剤が好適である。
【００２０】
上記有機溶剤の使用量は、ウレタンプレポリマーの総質量に対して、質量比で２００〜８００％とすることが好ましい。有機溶剤の使用量が、２００質量％に満たない場合には、ウレタンプレポリマー塗料全体の粘度が高くなりエアゾールの噴射が困難になる他、塗膜のレベリング性が低下するため好ましくない。一方、８００質量％を超える場合には、塗膜の厚みを十分に確保することができず、塗布基材の表面保護機能に欠ける他、外観も損なうため好ましくない。
【００２１】
噴射剤としては、公知のジメチルエーテル、ＬＰガス等を単独又は混合して使用することができるが、特に塗料の溶解性、霧化性の点から、ジメチルエーテルが好適である。
【００２２】
上記噴射剤の使用量は、ウレタンプレポリマーと有機溶剤との総体積に対して、体積比で３０〜８０％とするのが好適である。３０％に満たない場合には、噴射圧が小さくなりミストが細かくならず、均一な塗布ができないため好ましくない。一方、８０％を超える場合には、塗料中の他の成分が減少するため好ましくない。
【００２３】
脱水材としては、合成ゼオライトと粘度鉱物の焼成混合物、あるいは、アルミノケイ酸ナトリウムと粘度鉱物の焼成混合物の少なくとも何れかを使用することが好ましい。これらの脱水材は金属カチオンにより、極性分子である水分子を化学的に吸着する特性を有するため、スプレー缶内に混入した水分をきっかけにウレタンプレポリマーのＮＣＯ基が縮合反応する現象を効果的に抑制し、塗料が短期間に硬化して使用不可能となる問題を効果的に回避することができる。
【００２４】
上記脱水材の使用量は、ウレタンプレポリマーとジメチルエーテルとの総質量に対して、質量比で１〜２０％とするのが好適である。１質量％に満たない場合には、脱水効果が発揮できず好ましくない。一方、脱水効果は２０質量％でほぼ飽和状態となるため、２０質量％超える使用は好ましくない。
【００２５】
上記各成分をエアゾール容器に充填する際には水分が混入しないよう作業することが望ましい。水の混入量は約７５０ＰＰＭ以下、好ましくは５００ＰＰＭ以下となるように制御することが望ましい。該水分混入の制御は、上述の脱水剤の配合以外に、塗料中の各使用原料を予め脱水処理するなどして行なえる。
【００２６】
上記の本発明のエアゾール用ウレタンプレポリマー塗料は、耐久性・耐候性に優れた強靭な塗膜を形成するため、木工用や、ＰＶＣフロアコーティング、金属コーティング、コンクリート・モルタル・スレート等のトップコートに好適に使用することができる。
【００２７】
また、上記の本発明のエアゾール用ウレタンプレポリマー塗料は、従来の二液型ポリウレタン塗料では必要であった二液混合前の計量配合が不要なうえ、エアゾール容器内での貯蔵安定性に優れるため、必要量を使用後、エアゾール容器内に残った使い残しの塗料を硬化させることなく繰り返し使用することができる。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例・比較例により本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。
【００２９】
以下の実施例・比較例において、有機溶剤はシンナーとしてキシレン／酢酸ノルマルブチル／メチルイソブチルケトン／ブチルセロソルブアセテートを質量比で３０／３０／３０／１０混合したものを使用した。脱水材としては、モレキュラーシーブ（ユニオン昭和株式会社製  ４ＡＸＨ−５  ４×８  ）を使用した。
【００３０】
モレキュラーシーブは、天然に産出するゼオライトの特異な吸着特性に着目した合成ゼオライトである。モレキュラーシーブは、合成結晶アルミノシリケートの含水金属塩からなり、この金属塩がもつ結晶水を加熱脱離除去すると、結晶水の取り除かれた跡に空洞が残り、この空洞の内壁に被吸着分子を吸着することにより脱水機能を奏するものである。これらの被吸着分子がこの空洞に入り込むためには、表面からつながっている均一な細孔を通過する必要があるが、モレキュラーシーブはこの細孔の孔が非常に均一であるため、分子レベルの篩の役目をし、これを通過し得る分子だけが、空洞の内壁に到達して吸着されることを特徴とする。なお、モレキュラーシーブは、結晶性ゼオライトで一般式は次の化学式で示され、下記の金属カチオンにより、極性分子である水分子を強力に化学吸着する特性を有する。
【化１】
2012167201.tif 000002
【００３１】
本実施例において使用したモレキュラーシーブ（ユニオン昭和株式会社製  ４ＡＸＨ−５  ４×８  ）は、次の化学式で示さる。
【化２】
2012167201.tif 000003
【００３２】
（実施例１）
イソシアネート％が１．７質量％のウレタンプレポリマー（ウレタン技研工業(株)製  セフコート２０８）と、該プレポリマーの総質量に対して質量比で４００％のシンナーと、該プレポリマーと有機溶剤との総体積に対して、体積比で５０％のジメチルエーテルと、更に、該プレポリマーと有機溶剤とジメチルエーテルとの総質量に対して、質量比で３．５％のモレキュラーシーブ（ユニオン昭和株式会社製  ４ＡＸＨ−５  ４×８  ）を添加したものを、エアゾール容器に充填して、エアゾール用の一液型ウレタンプレポリマー塗料を作成した。
（実施例２）
イソシアネート％が１．２質量％のウレタンプレポリマー（ウレタン技研工業(株)製  セフコート２０９）と、該プレポリマーの総質量に対して質量比で７９０％のシンナーと、該プレポリマーと有機溶剤との総体積に対して、体積比で３２％のジメチルエーテルと、更に、該プレポリマーと有機溶剤とジメチルエーテルとの総質量に対して、質量比で７．８％のモレキュラーシーブ（ユニオン昭和株式会社製  ４ＡＸＨ−５  ４×８  ）を添加したものを、エアゾール容器に充填して、エアゾール用の一液型ウレタンプレポリマー塗料を作成した。
（実施例３）
イソシアネート％が７．９質量％のウレタンプレポリマーを作成し、該プレポリマーの総質量に対して質量比で２１０％のシンナーと、該プレポリマーと有機溶剤との総体積に対して、体積比で８０％のジメチルエーテルと、更に、該プレポリマーと有機溶剤とジメチルエーテルとの総質量に対して、質量比で１．２％のモレキュラーシーブ（ユニオン昭和株式会社製  ４ＡＸＨ−５  ４×８  ）を添加したものを、エアゾール容器に充填して、エアゾール用の一液型ウレタンプレポリマー塗料を作成した。
【００３３】
実施例１、２、３ともにエアゾール中のウレタンプレポリマーは３ヶ月以上、貯蔵が安定であり、塗料の噴射状態が安定であり、均一な塗膜を形成可能であった。
【００３４】
（比較例１）
イソシアネート％が８．３質量％のウレタンプレポリマーを作成し、該プレポリマーの総質量に対して質量比で４００％のシンナーと、該プレポリマーと有機溶剤との総体積に対して、体積比で４０％のジメチルエーテルと、更に、該プレポリマーと有機溶剤とジメチルエーテルとの総質量に対して、質量比で３．５％のモレキュラーシーブ（ユニオン昭和株式会社製  ４ＡＸＨ−５  ４×８  ）を添加したものを、エアゾール容器に充填して、エアゾール用の一液型ウレタンプレポリマー塗料を作成した。
（比較例２）
イソシアネート％が１．７質量％のセフコート２０８と、該プレポリマーの総質量に対して質量比で１８０％のシンナーと、該プレポリマーと有機溶剤との総体積に対して、体積比で５５％のジメチルエーテルと、更に、該プレポリマーと有機溶剤とジメチルエーテルとの総質量に対して、質量比で１．２％のモレキュラーシーブ（ユニオン昭和株式会社製  ４ＡＸＨ−５  ４×８  ）を添加したものを、エアゾール容器に充填して、エアゾール用の一液型ウレタンプレポリマー塗料を作成した。
（比較例３）
イソシアネート％が１．２質量％のセフコート２０９と、該プレポリマーの総質量に対して質量比で８１０％のシンナーと、該プレポリマーと有機溶剤との総体積に対して、体積比で３５％のジメチルエーテルと、更に、該プレポリマーと有機溶剤とジメチルエーテルとの総質量に対して、質量比で２．５％のモレキュラーシーブ（ユニオン昭和株式会社製  ４ＡＸＨ−５  ４×８  ）を添加したものを、エアゾール容器に充填して、エアゾール用の一液型ウレタンプレポリマー塗料を作成した。
（比較例４）
イソシアネート％が０．８質量％のウレタンプレポリマーを作成し、該プレポリマーの総質量に対して質量比で５００％のシンナーと、該プレポリマーと有機溶剤との総体積に対して、体積比で５５％のジメチルエーテルと、更に、該プレポリマーと有機溶剤とジメチルエーテルとの総質量に対して、質量比で３．５％のモレキュラーシーブ（ユニオン昭和株式会社製  ４ＡＸＨ−５  ４×８  ）を添加したものを、エアゾール容器に充填して、エアゾール用の一液型ウレタンプレポリマー塗料を作成した。
（比較例５）
イソシアネート％が１．７質量％のセフコート２０８と、該プレポリマーの総質量に対して質量比で５００％のシンナーと、該プレポリマーと有機溶剤との総体積に対して、体積比で２５％のジメチルエーテルと、更に、該プレポリマーと有機溶剤とジメチルエーテルとの総質量に対して、質量比で２．５％のモレキュラーシーブ（ユニオン昭和株式会社製  ４ＡＸＨ−５  ４×８  ）を添加したものを、エアゾール容器に充填して、エアゾール用の一液型ウレタンプレポリマー塗料を作成した。
（比較例６）
イソシアネート％が１．７質量％のセフコート２０８と、該プレポリマーの総質量に対して質量比で４５０％のシンナーと、該プレポリマーと有機溶剤との総体積に対して、体積比で８２％のジメチルエーテルと、更に、該プレポリマーと有機溶剤とジメチルエーテルとの総質量に対して、質量比で３．５％のモレキュラーシーブ（ユニオン昭和株式会社製  ４ＡＸＨ−５  ４×８  ）を添加したものを、エアゾール容器に充填して、エアゾール用の一液型ウレタンプレポリマー塗料を作成した。
（比較例７）
イソシアネート％が１．７質量％のセフコート２０８と、該プレポリマーの総質量に対して質量比で４００％のシンナーと、該プレポリマーと有機溶剤との総体積に対して、体積比で５０％のジメチルエーテルと、更に、該プレポリマーと有機溶剤とジメチルエーテルとの総質量に対して、質量比で０．８％のモレキュラーシーブ（ユニオン昭和株式会社製  ４ＡＸＨ−５  ４×８  ）を添加したものを、エアゾール容器に充填して、エアゾール用の一液型ウレタンプレポリマー塗料を作成した。
【００３５】
本発明では、ウレタンプレポリマーのイソシアネート％を、１〜８質量に規定している。これに対し、イソシアネート％が８質量％を超える比較例１においては、エアゾールから塗料を噴射したところ、塗膜に泡が発生し、外観不良が観察された。一方、イソシアネート％が１質量％に満たない比較例４においては、エアゾールから塗料を噴射した結果、粘度が高く噴射状態が不良であり、得られた塗膜は柔らかすぎて良好な塗料にはならなかった。
【００３６】
本発明では、有機溶剤の使用量を、ウレタンプレポリマーの総質量に対して、質量比で２００〜８００％に規定している。これに対し、有機溶剤の使用量がウレタンプレポリマーの総質量に対して、質量比で２００質量％に満たない比較例２においては、エアゾールから塗料の噴射を試みたが粘度が高く噴射が不可能であった。一方、８００質量％を超える比較例３においては、塗料を噴射したところ、塗膜の厚みが薄く外観不良の結果となった。
【００３７】
本発明では、噴射剤の使用量を、ウレタンプレポリマーと有機溶剤との総体積に対して、体積比で３０〜８０％に規定している。これに対し、噴射剤の使用量が、ウレタンプレポリマーと有機溶剤との総体積に対して、体積比で３０％に満たない比較例５においては、エアゾールから塗料の噴射を試みたところ噴射圧が弱く、霧が細かくならないため塗膜の外観が不良であった。一方、体積比で８０％を超える比較例６においては、エアゾールから塗料の噴射を試みたところ、実施例１〜３に比較して同じ膜厚を得るのに相当噴射時間が必要であった。
【００３８】
本発明では、脱水材の使用量を、ウレタンプレポリマーとジメチルエーテルとの総質量に対して、質量比で１〜２０％に規定している。１質量％に満たない比較例７においては、エアゾールから塗料の噴射は良好であったが、保存安定性が悪く、２週間の経過でエアゾール缶内に白濁が見られるようになり、２か月の経過で白色の析出物が顕著になり、３か月の経過ではゲル化が観察された。ゲル化したエアゾールは噴射が不可能であった。
【手続補正書】
【提出日】平成23年3月3日(2011.3.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
脱水材が、合成ゼオライトと粘土鉱物の焼成混合物、あるいは、アルミノケイ酸ナトリウムと粘土鉱物の焼成混合物の少なくとも何れかであることを特徴とする請求項１記載のエアゾール用の一液型ウレタンプレポリマー塗料。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の一液型ウレタンプレポリマー塗料において、脱水材が、合成ゼオライトと粘土鉱物の焼成混合物、あるいは、アルミノケイ酸ナトリウムと粘土鉱物の焼成混合物の少なくとも何れかであることを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、脱水材として、合成ゼオライトと粘土鉱物の焼成混合物、あるいは、アルミノケイ酸ナトリウムと粘土鉱物の焼成混合物の少なくとも何れかを採用し、これらの脱水材は金属カチオンにより、極性分子である水分子を化学的に吸着する特性を有するため、スプレー缶内に混入した水分をきっかけにウレタンプレポリマーのＮＣＯ基が縮合反応する現象を効果的に抑制し、塗料が短期間に硬化して使用不可能となる問題を効果的に回避することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
脱水材としては、合成ゼオライトと粘土鉱物の焼成混合物、あるいは、アルミノケイ酸ナトリウムと粘土鉱物の焼成混合物の少なくとも何れかを使用することが好ましい。これらの脱水材は金属カチオンにより、極性分子である水分子を化学的に吸着する特性を有するため、スプレー缶内に混入した水分をきっかけにウレタンプレポリマーのＮＣＯ基が縮合反応する現象を効果的に抑制し、塗料が短期間に硬化して使用不可能となる問題を効果的に回避することができる。