JP2011225674A - Coating composition for surface application used for blade of wind-power generator, and blade of wind-power generator and process for production thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、風力発電機のブレードに用いる表面塗布用塗料組成物、ならびに風力発電機のブレードおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a coating composition for surface coating used for a blade of a wind power generator, a blade of a wind power generator, and a method for producing the same.
風力発電機は、クリーンなエネルギーが得られることから各地に普及されてきている。このような風力発電機は、強い風が長時間吹く場所に設置されるのが一般的であり、特に周辺に高い建築物や木等がない海岸線に設置されることが多い。風力発電機としては、たとえば、塔体と、塔体上に設けられた塔頂回動部と、塔頂回動部に回動支持部を介して取り付けられたブレードとを有する風力発電機が挙げられる。塔頂回動部は、風向きに応じて回動し、ブレードを風が吹いている方に向けられるようになっている。ブレードとしては、たとえば、木材からなる翼状の板片の表面が繊維強化プラスチック(FRP)により補強されたブレード等が用いられる。近年、風力発電機は大型化しており、たとえば、塔体の高さは数十メートルにもなる。 Wind power generators have been popularized in various places because clean energy can be obtained. Such a wind power generator is generally installed in a place where strong winds blow for a long time, and is often installed especially on a coastline where there are no high buildings or trees in the vicinity. As the wind power generator, for example, there is a wind power generator having a tower body, a tower top rotating part provided on the tower body, and a blade attached to the tower top rotating part via a rotation support part. Can be mentioned. The tower top rotating part rotates in accordance with the direction of the wind so that the blade is directed toward the direction where the wind is blowing. As the blade, for example, a blade in which the surface of a wing-like plate piece made of wood is reinforced with fiber reinforced plastic (FRP) is used. In recent years, wind power generators have become larger, and for example, the height of the tower is several tens of meters.
このような大型の風力発電機のブレードは、高速回転しているために虫や鳥が衝突しやすく、また落雷、塩害等による劣化が生じやすい。しかし、大型の風力発電機のブレードは、非常に高い場所にあるためその補修が難しく、風力発電機が海上に設置されている場合は特にその補修が困難である。そこで、風力発電機のブレードは、できるだけ補修作業を減らすために、虫や鳥の衝突による損傷や、落雷、塩害による劣化等を抑制する塗膜が設けられることが望まれる。 The blades of such large wind power generators rotate at a high speed, so that insects and birds are likely to collide with each other, and are easily deteriorated due to lightning strikes, salt damage, and the like. However, the blades of large wind power generators are difficult to repair because they are in a very high place, especially when the wind power generator is installed on the sea. Therefore, in order to reduce the repair work as much as possible, it is desirable that the blade of the wind power generator is provided with a coating film that suppresses damage due to insect and bird collisions, lightning strikes, deterioration due to salt damage, and the like.
このような要求特性の下、たとえば、表面にブロックコポリエステルカーボネート保護コーティング層を有する形成したブレード(特許文献1)が提案されている。 Under such required characteristics, for example, a blade (Patent Document 1) formed with a block copolyestercarbonate protective coating layer on the surface has been proposed.
しかし、特許文献1の保護コーティング層の耐候性は充分とは言えなかった。
本発明は、風力発電機のブレード表面に設ける塗膜として、施工性に優れ、かつ耐擦傷性、耐候性に優れた塗膜を形成できる風力発電機のブレードに用いる表面塗布用塗料組成物の提供を目的とする。
また、本発明は、施工性に優れ、かつ耐候性に優れた塗膜を有する風力発電機のブレード、およびその製造方法の提供を目的とする。
However, the weather resistance of the protective coating layer of Patent Document 1 was not sufficient.
The present invention provides a coating composition for surface coating used for a blade of a wind power generator capable of forming a coating film having excellent workability and excellent scratch resistance and weather resistance as a coating film provided on the blade surface of a wind power generator. For the purpose of provision.
Another object of the present invention is to provide a blade of a wind power generator having a coating film excellent in workability and weather resistance, and a manufacturing method thereof.
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。
[1]エチレンに基づく繰り返し単位とテトラフルオロエチレンに基づく繰り返し単位とを有する含フッ素共重合体(A)と、該含フッ素共重合体(A)の融点以下の温度で該含フッ素共重合体(A)を溶解可能な溶媒とを含有する、風力発電機のブレードに用いる表面塗布用塗料組成物。
[2]前記含フッ素共重合体(A)中の全単量体単位に対する、テトラフルオロエチレンおよびエチレン以外の単量体に基づく繰り返し単位の割合が、0.1〜30モル%である[1]に記載の風力発電機のブレードに用いる表面塗布用塗料組成物。
[3]前記含フッ素共重合体(A)が、架橋性基を有する含フッ素重合体である[1]または[2]に記載の風力発電機のブレードに用いる表面塗布用塗料組成物。
[4]前記架橋性基が、ヒドロキシ基、カルボキシル基、酸無水物基、酸ハライド基、アミノ基、エポキシ基、アルコキシシリル基およびイソシアネート基からなる群から選ばれる少なくとも1種以上である[3]に記載の風力発電機のブレードに用いる表面塗布用塗料組成物。
[5]前記溶媒における、下記式(1)で示されるハンセン溶解度パラメータに基づく前記含フッ素共重合体(A)に対する溶解指標(R)が25未満である[1]〜[4]のいずれかに記載の風力発電機のブレードに用いる表面塗布用塗料組成物。
R=4×(δd−15.7)2+(δp−5.7)2+(δh−4.3)2 …(1)
(式(1)中、δd、δpおよびδhは、ハンセン溶解度パラメータにおける、分散項、極性項および水素結合項をそれぞれ示し、単位はいずれも(MPa)1/2である。)
[6]防錆顔料、着色顔料および体質顔料からなる群から選ばれる1種以上の顔料成分(C)を含有する[1]〜[5]のいずれかに記載の風力発電機のブレードに用いる表面塗布用塗料組成物。
[7]前記含フッ素重合体(A)を、含フッ素重合体(A)の融点以下の温度で前記溶媒に溶解させる工程を有する[1]〜[6]のいずれかに記載の表面塗布用塗料組成物の製造方法。
[8]ブレード基体表面に、[1]〜[6]のいずれかに記載の風力発電機のブレードに用いる表面塗布用塗料組成物を塗布して塗布層を形成、次いで塗布層から溶媒を除去して塗膜を形成する風力発電機のブレードの製造方法。
[9]ブレード基体表面に、[1]〜[6]のいずれかに記載の風力発電機のブレードに用いる表面塗布用塗料組成物から形成された塗膜を有する風力発電機のブレード。
The present invention employs the following configuration in order to solve the above problems.
[1] A fluorine-containing copolymer (A) having a repeating unit based on ethylene and a repeating unit based on tetrafluoroethylene, and the fluorine-containing copolymer at a temperature below the melting point of the fluorine-containing copolymer (A) A coating composition for surface coating used for a blade of a wind power generator, comprising a solvent capable of dissolving (A).
[2] The ratio of repeating units based on monomers other than tetrafluoroethylene and ethylene to the total monomer units in the fluorine-containing copolymer (A) is 0.1 to 30 mol%. ] The coating composition for surface application | coating used for the blade of a wind power generator as described in above.
[3] The coating composition for surface coating used for a blade of a wind power generator according to [1] or [2], wherein the fluorine-containing copolymer (A) is a fluorine-containing polymer having a crosslinkable group.
[4] The crosslinkable group is at least one selected from the group consisting of a hydroxy group, a carboxyl group, an acid anhydride group, an acid halide group, an amino group, an epoxy group, an alkoxysilyl group, and an isocyanate group. ] The coating composition for surface application | coating used for the blade of a wind power generator as described in above.
[5] Any of [1] to [4], wherein a solubility index (R) for the fluorinated copolymer (A) based on a Hansen solubility parameter represented by the following formula (1) in the solvent is less than 25 The coating composition for surface coating used for the blade of the wind power generator described in 1.
R = 4 × (δd−15.7) 2 + (δp−5.7) 2 + (δh−4.3) 2 (1)
(In the formula (1), δd, δp, and δh represent a dispersion term, a polar term, and a hydrogen bond term in the Hansen solubility parameter, respectively, and the unit is (MPa) 1/2 .)
[6] Used for a blade of a wind power generator according to any one of [1] to [5], which contains one or more pigment components (C) selected from the group consisting of rust preventive pigments, colored pigments and extender pigments. A coating composition for surface application.
[7] For surface coating according to any one of [1] to [6], comprising a step of dissolving the fluoropolymer (A) in the solvent at a temperature not higher than the melting point of the fluoropolymer (A). A method for producing a coating composition.
[8] The surface coating composition used for the blade of the wind power generator according to any one of [1] to [6] is applied to the blade substrate surface to form a coating layer, and then the solvent is removed from the coating layer. A method of manufacturing a blade of a wind power generator that forms a coating film.
[9] A blade of a wind power generator having a coating film formed from the coating composition for surface coating used for the blade of the wind power generator according to any one of [1] to [6] on the blade base surface.
本発明の風力発電機のブレード表面塗布用塗料組成物は、風力発電機のブレード表面に設ける塗膜として、施工性に優れ、かつ耐擦傷性、耐候性に優れた塗膜を形成できる。
また、本発明の風力発電機のブレードは、施工性に優れ、耐擦傷性、耐候性に優れた塗膜を有する。
また、本発明の製造方法によれば、耐擦傷性、耐候性に優れた塗膜を有する風力発電機のブレードを簡便に製造できる。
The coating composition for coating a blade surface of a wind power generator according to the present invention can form a coating film having excellent workability and excellent scratch resistance and weather resistance as a coating film provided on the blade surface of a wind power generator.
In addition, the blade of the wind power generator of the present invention has a coating film excellent in workability and excellent in scratch resistance and weather resistance.
Moreover, according to the manufacturing method of this invention, the blade of the wind power generator which has a coating film excellent in abrasion resistance and a weather resistance can be manufactured simply.
<風力発電機のブレードに用いる表面塗布用塗料組成物>
本発明の風力発電機のブレードに用いる表面塗布用塗料組成物は、風力発電機のブレード表面に塗布して塗膜を形成する塗料組成物であって、含フッ素共重合体(A)を含有する。含フッ素共重合体を含有する塗料組成物によって塗膜を形成することにより、風力発電機のブレードの耐候性が向上する。
<Coating composition for surface coating used for blade of wind power generator>
The coating composition for surface coating used for the blade of the wind power generator of the present invention is a coating composition that is applied to the blade surface of the wind power generator to form a coating film, and contains the fluorine-containing copolymer (A). To do. By forming the coating film with the coating composition containing the fluorine-containing copolymer, the weather resistance of the blade of the wind power generator is improved.
本発明の表面塗布用塗料組成物に含有される含フッ素共重合体(A)は、フルオロオレフィンに基づく重合単位を有する重合体であることが好ましい。 The fluorine-containing copolymer (A) contained in the surface coating composition of the present invention is preferably a polymer having polymer units based on fluoroolefin.
[含フッ素共重合体(A)]
含フッ素共重合体(A)としては、エチレンに基づく繰り返し単位と、テトラフルオロエチレンに基づく繰り返し単位とを含有する含フッ素共重合体であれば、他に特に制限はない。このような含フッ素共重合体の例として具体的には、エチレンに基づく繰り返し単位とテトラフルオロエチレン(以下、「TFE」と呼ぶことがある。)に基づく繰り返し単位とを共重合体中の主な繰り返し単位とするETFE等が挙げられる。ここで、本明細書において「ETFE」の用語は、TFEおよびエチレン以外の共単量体に基づく繰り返し単位を共重合体の構成単位として含んでもよい、TFEおよびエチレンを共重合体中の主な繰り返し単位とする含フッ素共重合体の総称として用いるものである。
[Fluorine-containing copolymer (A)]
The fluorine-containing copolymer (A) is not particularly limited as long as it is a fluorine-containing copolymer containing a repeating unit based on ethylene and a repeating unit based on tetrafluoroethylene. As an example of such a fluorine-containing copolymer, specifically, a repeating unit based on ethylene and a repeating unit based on tetrafluoroethylene (hereinafter sometimes referred to as “TFE”) are mainly contained in the copolymer. ETFE, which is a repeating unit. Here, in this specification, the term “ETFE” may include a repeating unit based on a comonomer other than TFE and ethylene as a constituent unit of the copolymer. It is used as a general term for fluorine-containing copolymers having repeating units.
本発明における含フッ素共重合体(A)としては、TFEに基づく繰り返し単位/エチレンに基づく繰り返し単位のモル比が、好ましくは70/30〜30/70、より好ましくは65/35〜40/60、最も好ましくは60/40〜40/60のものが挙げられる。 As the fluorine-containing copolymer (A) in the present invention, the molar ratio of the repeating unit based on TFE / the repeating unit based on ethylene is preferably 70/30 to 30/70, more preferably 65/35 to 40/60. The most preferable examples are 60/40 to 40/60.
また、本発明における含フッ素共重合体(A)においては、得られる共重合体に各種機能を付加するために、TFEおよびエチレンの他に、これら以外の共単量体に基づく繰り返し単位を含んでいることが好ましい。このようなTFEおよびエチレンとともに用いる共単量体としては、架橋性基を有さない単量体(以下、「非架橋性単量体」という。)と架橋性基を有する単量体(以下、「架橋性単量体」という。)が挙げられる。架橋性基は、基材と化学結合するか、水素結合等により相互作用をする場合には、基材との密着性にも寄与することがある。 In addition, the fluorine-containing copolymer (A) in the present invention includes a repeating unit based on a comonomer other than these in addition to TFE and ethylene in order to add various functions to the obtained copolymer. It is preferable that As a comonomer used with such TFE and ethylene, a monomer having no crosslinkable group (hereinafter referred to as “non-crosslinkable monomer”) and a monomer having a crosslinkable group (hereinafter referred to as “non-crosslinkable monomer”). And “crosslinkable monomer”). The crosslinkable group may contribute to adhesion to the substrate when chemically bonded to the substrate or interacts by hydrogen bonding or the like.
非架橋性単量体としては、CF2=CFCl、CF2=CH2等のフルオロエチレン類(ただし、TFEを除く。);CF2=CFCF3、CF2=CHCF3、CH2=CHCF3等のフルオロプロピレン類;CF3CF2CH=CH2、CF3CF2CF2CF2CH=CH2、CF3CF2CF2CF=CH2、CF3CF2CF2CF2CF=CH2、CF2HCF2CF2CF=CH2等の炭素数が2〜12のフルオロアルキル基を有するポリフルオロアルキルエチレン類;Rf(OCFXCF2)mOCF=CF2(式中Rfは、炭素数1〜6のペルフルオロアルキル基、Xは、フッ素原子またはトリフルオロメチル基、mは、0〜5の整数を表す。)等のペルフルオロビニルエーテル類;プロピレン等の炭素数3個のC3オレフィン、ブチレン、イソブチレン等の炭素数4個のC4オレフィン、4−メチル−1−ペンテン、シクロヘキセン、スチレン、α−メチルスチレン等のオレフィン(ただし、エチレンを除く。)類;酢酸ビニル、乳酸ビニル、酪酸ビニル、ピバリン酸ビニル、安息香酸ビニル等のビニルエステル類;酢酸アリル等のアリルエステル類;メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル、イソブチルビニルエーテル、tert−ブチルビニルエーテル、シクロヘキシルビニルエーテル、等のビニルエーテル類;(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル等の(メタ)アクリル酸エステル類;塩化ビニル、塩化ビニリデン等のクロロオレフィン類などが挙げられる。 Non-crosslinkable monomers include fluoroethylenes such as CF 2 = CFCl and CF 2 = CH 2 (excluding TFE); CF 2 = CFCF 3 , CF 2 = CHCF 3 , CH 2 = CHCF 3 CF 3 CF 2 CH═CH 2 , CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 CH═CH 2 , CF 3 CF 2 CF 2 CF═CH 2 , CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 CF═CH 2, CF 2 HCF 2 CF 2 CF = polyfluoroalkyl ethylenes CH 2 carbon atoms, such as having from 2 to 12 fluoroalkyl group; R f (OCFXCF 2) m OCF = CF 2 ( wherein R f is A perfluoroalkyl group having 1 to 6 carbon atoms, X represents a fluorine atom or a trifluoromethyl group, and m represents an integer of 0 to 5.) Ters; C3 olefins having 3 carbon atoms such as propylene, C4 olefins having 4 carbon atoms such as butylene and isobutylene, olefins such as 4-methyl-1-pentene, cyclohexene, styrene and α-methylstyrene (however, ethylene Vinyl esters such as vinyl acetate, vinyl lactate, vinyl butyrate, vinyl pivalate, vinyl benzoate; allyl esters such as allyl acetate; methyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, butyl vinyl ether, isobutyl vinyl ether, tert- Vinyl ethers such as butyl vinyl ether and cyclohexyl vinyl ether; methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-butyl (meth) acrylate, isobutyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, etc. (Meth) acrylic acid esters; chloroolefins such as vinyl chloride and vinylidene chloride.
これらの単量体の中でも、含フッ素共重合体(A)の溶媒への溶解性を向上させる観点からはフルオロオレフィン類、特にCF2=CH2が好ましい。また、含フッ素共重合体の靭性や耐ストレスクラック性を向上させる観点からは、ポリフルオロアルキルエチレン、特にCF3CF2CF2CF2CH=CH2が好ましい。
これらの非架橋性単量体は、単独でまたは2種以上を組み合わせて使用してもよい。
Among these monomers, fluoroolefins, particularly CF 2 ═CH 2 is preferable from the viewpoint of improving the solubility of the fluorinated copolymer (A) in a solvent. Further, from the viewpoint of improving the toughness and stress crack resistance of the fluorinated copolymer, polyfluoroalkylethylene, particularly CF 3 CF 2 CF 2 CF 2 CH═CH 2 is preferred.
These non-crosslinkable monomers may be used alone or in combination of two or more.
架橋性単量体が有する架橋性基としては、ヒドロキシ基、カルボン酸基、1分子中の2つのカルボキシ基が脱水縮合した残基(以下、「酸無水物基」という。)、スルホン酸基、エポキシ基、シアノ基、カーボネート基、イソシアネート基、エステル基、アミド基、アルデヒド基、アミノ基、加水分解性シリル基、炭素−炭素二重結合、カルボン酸ハライド基が挙げられる。前記カルボン酸基とは、カルボキシ基とその塩(−COOM1:M1はカルボン酸と塩を形成しうる金属原子または原子団)を、スルホン酸基とは、スルホ基とその塩(−SO3M2:M2はスルホン酸と塩を形成しうる金属原子または原子団)を意味する。
最も好ましくは、ヒドロキシ基、カルボン酸基、酸無水物基およびカルボン酸ハライド基からなる群から選ばれる少なくとも1種である。
Examples of the crosslinkable group possessed by the crosslinkable monomer include a hydroxy group, a carboxylic acid group, a residue obtained by dehydration condensation of two carboxy groups in one molecule (hereinafter referred to as “acid anhydride group”), and a sulfonic acid group. , Epoxy group, cyano group, carbonate group, isocyanate group, ester group, amide group, aldehyde group, amino group, hydrolyzable silyl group, carbon-carbon double bond, carboxylic acid halide group. The carboxylic acid group is a carboxy group and a salt thereof (—COOM 1 : M 1 is a metal atom or an atomic group capable of forming a salt with a carboxylic acid), and the sulfonic acid group is a sulfo group and a salt thereof (—SOSO). 3 M 2 : M 2 means a metal atom or atomic group capable of forming a salt with sulfonic acid.
Most preferably, it is at least one selected from the group consisting of a hydroxy group, a carboxylic acid group, an acid anhydride group, and a carboxylic acid halide group.
ヒドロキシ基を有する単量体としては、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、3−ヒドロキシプロピルビニルエーテル、2−ヒドロキシ-2−メチルプロピルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、4−ヒドロキシ−2−メチルブチルビニルエーテル、5−ヒドロキシペンチルビニルエーテル、6−ヒドロキシヘキシルビニルエーテル等のヒドロキシ基含有ビニルエーテル類;2−ヒドロキシエチルアリルエーテル、4−ヒドロキシブチルアリルエーテル、グリセロールモノアリルエーテル等のヒドロキシ基含有アリルエーテル類等が挙げられる。これらの中でもヒドロキシ基含有ビニルエーテル類、特に4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、2−ヒドロキシエチルビニルエーテルが入手容易性、重合反応性、架橋性基の架橋性が優れる点でより好ましい。
酸無水物としては、無水イタコン酸、無水マレイン酸、無水シトラコン酸、5−ノルボルネン−2,3−ジカルボン酸無水物等が挙げられる。これらの中でも無水イタコン酸が好ましい。
Examples of the monomer having a hydroxy group include 2-hydroxyethyl vinyl ether, 3-hydroxypropyl vinyl ether, 2-hydroxy-2-methylpropyl vinyl ether, 4-hydroxybutyl vinyl ether, 4-hydroxy-2-methylbutyl vinyl ether, 5- Examples include hydroxy group-containing vinyl ethers such as hydroxypentyl vinyl ether and 6-hydroxyhexyl vinyl ether; and hydroxy group-containing allyl ethers such as 2-hydroxyethyl allyl ether, 4-hydroxybutyl allyl ether, and glycerol monoallyl ether. Among these, hydroxy group-containing vinyl ethers, particularly 4-hydroxybutyl vinyl ether and 2-hydroxyethyl vinyl ether are more preferable in terms of easy availability, excellent polymerization reactivity, and excellent crosslinkability of the crosslinkable group.
Examples of the acid anhydride include itaconic anhydride, maleic anhydride, citraconic anhydride, 5-norbornene-2,3-dicarboxylic acid anhydride, and the like. Of these, itaconic anhydride is preferred.
カルボキシル基を有する単量体としては、アクリル酸、メタクリル酸、ビニル酢酸、クロトン酸、桂皮酸、ウンデシレン酸、3−アリルオキシプロピオン酸、3−(2−アリロキシエトキシカルボニル)プロピオン酸、フタル酸ビニル等の不飽和モノカルボン酸類;マレイン酸、フマル酸、イタコン酸等の不飽和ジカルボン酸類;イタコン酸モノエステル、マレイン酸モノエステル、フマル酸モノエステル等の不飽和ジカルボン酸物エステル類が挙げられる。エポキシ基を有する単量体としては、グリシジルビニルエーテル、グリシジルアリルエーテル等のエポキシ基を有する単量体が挙げられる。
これらの中で硬度の高い塗膜を得るという観点や基材との密着性を高めるという観点から、ヒドロキシ基を有する単量体および酸無水物が好ましい。
これらの架橋性単量体は、単独でまたは2種以上を組み合わせて使用してもよい。すなわち、架橋性基は、含フッ素共重合体(A)1分子中に異なる種類のものが2種類以上存在していてもよい。
含フッ素共重合体(A)が、架橋性単量体に基づく単位を含有する場合は、その含有割合は、含フッ素共重合体(A)の全単量体繰り返し単位のうち、好ましくは0.1〜10モル%であり、より好ましくは0.1〜5モル%である。
As monomers having a carboxyl group, acrylic acid, methacrylic acid, vinyl acetic acid, crotonic acid, cinnamic acid, undecylenic acid, 3-allyloxypropionic acid, 3- (2-allyloxyethoxycarbonyl) propionic acid, phthalic acid Unsaturated monocarboxylic acids such as vinyl; unsaturated dicarboxylic acids such as maleic acid, fumaric acid and itaconic acid; unsaturated dicarboxylic acid esters such as itaconic acid monoester, maleic acid monoester and fumaric acid monoester . Examples of the monomer having an epoxy group include monomers having an epoxy group such as glycidyl vinyl ether and glycidyl allyl ether.
Among these, a monomer having a hydroxy group and an acid anhydride are preferable from the viewpoint of obtaining a coating film having high hardness and improving the adhesion to a substrate.
These crosslinkable monomers may be used alone or in combination of two or more. That is, two or more different types of crosslinkable groups may exist in one molecule of the fluorinated copolymer (A).
When the fluorinated copolymer (A) contains a unit based on a crosslinkable monomer, the content is preferably 0 among all the monomer repeating units of the fluorinated copolymer (A). 0.1 to 10 mol%, more preferably 0.1 to 5 mol%.
上記含フッ素共重合体(A)がこれらのTFEおよびエチレン以外の共単量体に基づく繰り返し単位を含有する場合は、その含有割合の合計は、含フッ素共重合体(A)の全単量体繰り返し単位のうち、好ましくは0.1〜30モル%であり、より好ましくは0.1〜25モル%であり、さらに好ましくは0.1〜20モル%であり、最も好ましくは0.1〜15モル%である。なお、溶解性を一層向上させるなどの目的によっては、上限を50モル%としてTFEおよびエチレン以外の共単量体に基づく繰り返し単位を含有してもよい。 When the fluorine-containing copolymer (A) contains a repeating unit based on a comonomer other than TFE and ethylene, the total content thereof is the total amount of the fluorine-containing copolymer (A). Among the body repeating units, it is preferably 0.1 to 30 mol%, more preferably 0.1 to 25 mol%, further preferably 0.1 to 20 mol%, most preferably 0.1. ~ 15 mol%. Depending on the purpose such as further improving the solubility, the upper limit may be 50 mol%, and a repeating unit based on a comonomer other than TFE and ethylene may be contained.
本発明の表面塗布用組成物に使用する含フッ素共重合体(A)において、TFEおよびエチレン以外の共単量体に基づく繰り返し単位の含有量がこの範囲にあると、ほぼTFEおよびエチレンのみで構成されるETFEが有する特性を損なうことなく、高い溶解性、撥水性、撥油性、硬化性、基材に対する接着性などの機能を付与することが可能になる。 In the fluorine-containing copolymer (A) used for the surface coating composition of the present invention, when the content of the repeating unit based on a comonomer other than TFE and ethylene is in this range, it is almost only TFE and ethylene. Functions such as high solubility, water repellency, oil repellency, curability and adhesion to a substrate can be imparted without impairing the properties of the constructed ETFE.
なお、表面塗布用組成物から得られる塗膜の硬度や基材との密着性の観点から、本発明の表面塗布用組成物に用いる含フッ素共重合体(A)は、前記架橋性基を分子の主鎖または側鎖に有していることが好ましい。該架橋性基は、含フッ素共重合体(A)の分子末端または側鎖または主鎖のいずれに有していてもよい。また、該架橋性基は、含フッ素共重合体(A)中に1種が単独で用いられていてもよく、また2種類以上が併用されていてもよい。基材に対して接着性を有する官能基の種類、含有量は、表面塗布用組成物を塗布する基材の種類、形状、用途、要求される接着性、接着方法、官能基導入方法等により適宜選択される。 From the viewpoint of the hardness of the coating film obtained from the composition for surface coating and the adhesion to the substrate, the fluorinated copolymer (A) used in the composition for surface coating of the present invention contains the crosslinkable group. It is preferable to have in the main chain or side chain of the molecule. The crosslinkable group may be present at either the molecular end, the side chain or the main chain of the fluorine-containing copolymer (A). Moreover, this crosslinking | crosslinked group may be used individually by 1 type in the fluorine-containing copolymer (A), and 2 or more types may be used together. The type and content of the functional group having adhesiveness to the substrate depends on the type, shape, application, required adhesiveness, adhesion method, functional group introduction method, etc. of the substrate to which the surface coating composition is applied. It is selected appropriately.
含フッ素共重合体(A)に、架橋性基を導入する方法としては、(i)含フッ素共重合体(A)の重合時に、接着性官能基を有する共重合可能な単量体を他の原料単量体とともに共重合する方法、(ii)重合開始剤、連鎖移動剤等により、重合時に含フッ素共重合体(A)の分子末端に接着性官能基を導入する方法、(iii)接着性官能基とグラフト化が可能な官能基とを有する化合物(グラフト化合物)を含フッ素共重合体(A)にグラフトさせる方法等が挙げられる。これらの導入方法は単独で、あるいは適宜、組み合わせて用いることができる。耐久性を考慮した場合、上記(i)、(ii)の方法の少なくとも一方で製造される含フッ素共重合体(A)が好ましい。 As a method for introducing a crosslinkable group into the fluorinated copolymer (A), (i) other monomers having an adhesive functional group may be used in the polymerization of the fluorinated copolymer (A). (Ii) a method of introducing an adhesive functional group into the molecular terminal of the fluorine-containing copolymer (A) at the time of polymerization using a polymerization initiator, a chain transfer agent, and the like (iii) Examples thereof include a method of grafting a compound (graft compound) having an adhesive functional group and a functional group capable of grafting onto the fluorine-containing copolymer (A). These introduction methods can be used alone or in appropriate combination. In view of durability, the fluorine-containing copolymer (A) produced by at least one of the methods (i) and (ii) is preferable.
本発明の表面塗布用組成物は、上記エチレンに基づく繰り返し単位とTFEに基づく繰り返し単位とを有する含フッ素共重合体(A)として、該含フッ素共重合体の作製に必須の共単量体であるエチレンおよびTFEと、さらに任意に含んでいてもよい上記説明したその他共単量体とを通常の方法で共重合させたものを用いることが可能であるが、商業品目として得られるものを用いることもできる。このような含フッ素共重合体(A)の市販品として、具体的には、旭硝子社製:Fluon(登録商標)ETFE Series、Fluon(登録商標)LM−ETFE Series、Fluon(登録商標)LM−ETFE AH Series、ダイキン工業社製:ネオフロン(登録商標)、Dyneon社製:Dyneon(登録商標)ETFE、DuPont社製:Tefzel(登録商標)等が挙げられる。 The composition for surface coating of the present invention is a comonomer essential for the production of the fluorine-containing copolymer as the fluorine-containing copolymer (A) having the repeating unit based on ethylene and the repeating unit based on TFE. It is possible to use a copolymer obtained by copolymerizing ethylene and TFE as described above, and other comonomer described above which may optionally be contained, by a usual method. It can also be used. As a commercially available product of such a fluorinated copolymer (A), specifically, Asahi Glass Co., Ltd .: Fluon (registered trademark) ETFE Series, Fluon (registered trademark) LM-ETFE Series, Fluon (registered trademark) LM- ETFE AH Series, Daikin Industries, Ltd .: Neoflon (registered trademark), Dyneon: Dyneon (registered trademark) ETFE, DuPont: Tefzel (registered trademark), and the like.
本発明の表面塗布用組成物には、これら含フッ素共重合体(A)の1種を単独で用いて、あるいは2種以上を併用して、含有させることが可能である。 In the composition for surface coating of the present invention, one of these fluorine-containing copolymers (A) can be used alone, or two or more thereof can be used in combination.
[溶媒]
本発明の表面塗布用組成物は上記含フッ素共重合体(A)とともに溶媒を含有する。本発明の表面塗布用組成物に用いる溶媒としては、上記含フッ素共重合体(A)の融点以下の温度でこの含フッ素共重合体(A)を溶解可能な溶媒である。さらにこの溶媒に含フッ素共重合体(A)を溶解した溶液から含フッ素共重合体(A)を析出させた際に、少なくとも常温常圧において、分散状態を維持することができるものであることが好ましい。
[solvent]
The composition for surface coating of this invention contains a solvent with the said fluorine-containing copolymer (A). The solvent used in the composition for surface coating of the present invention is a solvent capable of dissolving the fluorine-containing copolymer (A) at a temperature not higher than the melting point of the fluorine-containing copolymer (A). Furthermore, when the fluorine-containing copolymer (A) is precipitated from a solution in which the fluorine-containing copolymer (A) is dissolved in this solvent, the dispersion state can be maintained at least at normal temperature and pressure. Is preferred.
本発明に用いる溶媒としては、上記条件に適合する範囲で種々の溶媒が挙げられる。ここで、用いる溶媒が上記条件に適合するためには、その溶媒が有する極性はある特定の範囲にあることが好ましい。本発明においては、上記条件に適合する溶媒を、ハンセン溶解度パラメータ(Hansen solubility parameters)に基づいて、ある特定の範囲の極性を有する溶媒として選択する、以下の方法を用いた。 Examples of the solvent used in the present invention include various solvents within a range that satisfies the above conditions. Here, in order for the solvent to be used to meet the above conditions, the polarity of the solvent is preferably within a specific range. In the present invention, the following method is used in which a solvent that satisfies the above conditions is selected as a solvent having a certain range of polarities based on Hansen solubility parameters.
ハンセン(Hansen)溶解度パラメータは、ヒルデブランド(Hildebrand)によって導入された溶解度パラメータを、分散項δd,極性項δp,水素結合項δhの3成分に分割し、3次元空間に表したものである。分散項δdは分散力のよる効果、極性項δpは双極子間力による効果、水素結合項δhは水素結合力の効果を示す。 The Hansen solubility parameter is obtained by dividing the solubility parameter introduced by Hildebrand into three components of a dispersion term δd, a polar term δp, and a hydrogen bond term δh, and representing it in a three-dimensional space. The dispersion term δd indicates the effect due to the dispersion force, the polar term δp indicates the effect due to the force between the dipoles, and the hydrogen bond term δh indicates the effect due to the hydrogen bond force.
なお、ハンセン溶解度パラメータの定義と計算は、Charles M.Hansen著、Hansen Solubility Parameters: A Users Handbook (CRCプレス,2007年)に記載されている。 The definition and calculation of Hansen solubility parameters are described in Charles M. et al. Hansen, Hansen Solubility Parameters: A Users Handbook (CRC Press, 2007).
また、コンピュータソフトウエア Hansen Solubility Parameters in Practice(HSPiP)を用いることにより、簡便にハンセン溶解度パラメータを推算することができる。本発明では、HSPiPバージョン3でデータベースに登録されている溶媒に関しては、その値を、データベースにない溶媒に関しては推算される値を用いることにより、使用する溶媒を選定することが好ましい。 In addition, Hansen Solubility Parameters in Practice (HSPiP) can be used to easily estimate Hansen solubility parameters. In the present invention, it is preferable to select a solvent to be used by using the value registered for the database in HSPiP version 3 and the estimated value for the solvent not in the database.
一般に、特定の重合体のハンセン溶解度パラメータは、その重合体のサンプルをハンセン溶解度パラメータが確定している数多くの異なる溶媒に溶解させて溶解度を測る試験を行うことによって決定され得る。具体的には、上記溶解度試験に用いた溶媒のうちその重合体を溶解した溶媒の3次元上の点をすべて球の内側に内包し、溶解しない溶媒の点は球の外側になるような球(溶解度球)を探し出し、その球の中心座標をその重合体のハンセン溶解度パラメータとする。 In general, the Hansen solubility parameter for a particular polymer can be determined by conducting a test to measure the solubility of a sample of the polymer in a number of different solvents in which the Hansen solubility parameter is established. Specifically, a sphere in which all three-dimensional points of the solvent in which the polymer is dissolved among the solvents used in the solubility test are included inside the sphere, and the non-dissolved solvent points are outside the sphere. (Solubility sphere) is found and the center coordinate of the sphere is used as the Hansen solubility parameter of the polymer.
ここで、たとえば、上記重合体のハンセン溶解度パラメータの測定に用いられなかったある別の溶媒のハンセン溶解度パラメータが(δd,δp,δh)であった場合、その座標で示される点が上記重合体の溶解度球の内側に内包されれば、その溶媒は、上記重合体を溶解すると考えられる。一方、その座標点が上記重合体の溶解度球の外側にあれば、この溶媒は上記重合体を溶解することができないと考えられる。 Here, for example, when the Hansen solubility parameter of another solvent that has not been used for the measurement of the Hansen solubility parameter of the polymer is (δd, δp, δh), the point indicated by the coordinates is the polymer. If it is encapsulated inside the solubility sphere, the solvent is considered to dissolve the polymer. On the other hand, if the coordinate point is outside the solubility sphere of the polymer, it is considered that this solvent cannot dissolve the polymer.
本発明においては、このハンセン溶解度パラメータを利用して、表面塗布用組成物が含有する含フッ素共重合体(A)をその融点以下の温度で溶解可能な溶媒であり、室温において該含フッ素共重合体(A)を微粒子として分散する最適な溶媒であるジイソプロピルケトンを基準として、そのハンセン溶解度パラメータである座標(15.7,5.7,4.3)から一定の距離にある溶媒群を好ましい溶媒として使用することができる。 In the present invention, the Hansen solubility parameter is used to dissolve the fluorine-containing copolymer (A) contained in the surface coating composition at a temperature below its melting point. Based on diisopropyl ketone, which is an optimum solvent for dispersing the polymer (A) as fine particles, a group of solvents at a certain distance from the coordinates (15.7, 5.7, 4.3) which are Hansen solubility parameters. It can be used as a preferred solvent.
すなわち、下記式(1)で示されるハンセン溶解度パラメータに基づく値であるRを上記含フッ素共重合体(A)に対する溶解指標とした。
R=4×(δd−15.7)2+(δp−5.7)2+(δh−4.3)2 …(1)
(式(1)中、δd、δpおよびδhは、ハンセン溶解度パラメータにおける、分散項、極性項および水素結合項をそれぞれ示し、単位はいずれも(MPa)1/2である。)。
That is, R, which is a value based on the Hansen solubility parameter represented by the following formula (1), was used as a solubility index for the fluorine-containing copolymer (A).
R = 4 × (δd−15.7) 2 + (δp−5.7) 2 + (δh−4.3) 2 (1)
(In the formula (1), δd, δp, and δh represent a dispersion term, a polar term, and a hydrogen bond term in the Hansen solubility parameter, respectively, and the unit is (MPa) 1/2 .)
本発明において用いる溶媒は、その溶媒のハンセン溶解度パラメータ座標(δd,δp,δh)を用いて上記式(1)で算出される溶解指標(R)が25未満であることが好ましく、16未満であることがより好ましい。上記式(1)で示されるRが、この範囲に入るハンセン溶解度パラメータを有する溶媒は、含フッ素共重合体(A)との親和性が高く、溶解性および含フッ素共重合体(A)を微粒子とした場合の分散性が高い。 The solvent used in the present invention preferably has a solubility index (R) calculated by the above formula (1) of less than 25 using Hansen solubility parameter coordinates (δd, δp, δh) of the solvent, and less than 16. More preferably. A solvent having a Hansen solubility parameter in which R represented by the above formula (1) falls within this range has high affinity with the fluorine-containing copolymer (A), and the solubility and fluorine-containing copolymer (A) are High dispersibility in the case of fine particles.
また、本発明に用いる溶媒においては、化合物1種からなる溶媒でも、2種以上の化合物の混合溶媒であっても、上記式(1)によりハンセン溶解度パラメータに基づいて算出されるRの値を、含フッ素共重合体(A)の溶解指標とすることができる。たとえば、混合溶媒を用いる場合には、用いる溶媒の混合比(体積比)による平均のハンセン溶解度パラメータを求め、それをハンセン溶解度パラメータとして用いて上記溶解指標(R)を算出することができる。 Further, in the solvent used in the present invention, the value of R calculated based on the Hansen solubility parameter by the above formula (1), whether it is a solvent composed of one compound or a mixed solvent of two or more compounds, , And can be used as a solubility index for the fluorinated copolymer (A). For example, when a mixed solvent is used, the average Hansen solubility parameter based on the mixing ratio (volume ratio) of the solvent to be used is obtained, and the solubility index (R) can be calculated using the Hansen solubility parameter.
また、本発明に用いる溶媒の沸点は、取扱い性および塗布後の溶媒除去性の観点から、210℃以下が好ましく、180℃以下がより好ましい。また、溶媒の沸点が低すぎると、たとえば、組成物をコーティングした後の溶媒の蒸発除去(以下、乾燥ともいう)時に気泡が発生しやすい等の問題があるため、40℃以上が好ましく、55℃以上がさらに好ましく、80℃以上が特に好ましい。 In addition, the boiling point of the solvent used in the present invention is preferably 210 ° C. or less, and more preferably 180 ° C. or less from the viewpoints of handleability and solvent removability after coating. Further, when the boiling point of the solvent is too low, for example, there is a problem that bubbles are easily generated when the solvent is evaporated and removed after coating the composition (hereinafter also referred to as drying). More preferably, it is 80 ° C. or higher.
上記のような条件を満たす溶媒としては、炭素数3〜10のケトン類、エステル類、カーボネート類、エーテル類などが好ましく挙げられ、炭素数5〜9のケトン類、エステル類がさらに好ましく挙げられる。具体例としては、メチルエチルケトン、2−ペンタノン、メチルイソプロピルケトン、2−ヘキサノン、メチルイソブチルケトン、ピナコリン、2−ヘプタノン、4−ヘプタノン、ジイソピロピルケトン、イソアミルメチルケトン、2−オクタノン、2−ノナノン、ジイソブチルケトン、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、ギ酸イソプロピル、ギ酸ブチル、ギ酸イソブチル、ギ酸sec−ブチル、ギ酸t−ブチル、ギ酸アミル、ギ酸イソアミル、ギ酸ヘキシル、ギ酸シクロヘキシル、ギ酸ヘプチル、ギ酸オクチル、ギ酸2−エチルヘキシル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸イソプロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸t−ブチル、酢酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸ヘキシル、酢酸シクロヘキシル、酢酸ヘプチル、酢酸オクチル、酢酸2−エチルヘキシル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸イソプロピル、プロピオン酸ブチル、プロピオン酸イソブチル、プロピオン酸sec−ブチル、プロピオン酸t−ブチル、プロピオン酸アミル、プロピオン酸イソアミル、プロピオン酸ヘキシル、プロピオン酸シクロヘキシル、プロピオン酸ヘプチル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸プロピル、酪酸イソプロピル、酪酸ブチル、酪酸イソブチル、酪酸sec−ブチル、酪酸t−ブチル、酪酸アミル、酪酸イソアミル、酪酸ヘキシル、酪酸シクロヘキシル、イソ酪酸メチル、イソ酪酸エチル、イソ酪酸プロピル、イソ酪酸イソプロピル、イソ酪酸ブチル、イソ酪酸イソブチル、イソ酪酸sec−ブチル、イソ酪酸t−ブチル、イソ酪酸アミル、イソ酪酸イソアミル、イソ酪酸ヘキシル、イソ酪酸シクロヘキシル、吉草酸メチル、吉草酸エチル、吉草酸プロピル、吉草酸イソプロピル、吉草酸ブチル、吉草酸イソブチル、吉草酸sec−ブチル、吉草酸t−ブチル、吉草酸アミル、イソ吉草酸メチル、イソ吉草酸エチル、イソ吉草酸プロピル、イソ吉草酸イソプロピル、イソ吉草酸ブチル、イソ吉草酸イソブチル、イソ吉草酸sec−ブチル、イソ吉草酸t−ブチル、イソ吉草酸アミル、ヘキサン酸メチル、ヘキサン酸エチル、ヘキサン酸プロピル、ヘキサン酸イソプロピル、ヘキサン酸ブチル、ヘキサン酸イソブチル、ヘキサン酸sec−ブチル、ヘキサン酸t−ブチル、ヘプタン酸メチル、ヘプタン酸エチル、ヘプタン酸プロピル、ヘプタン酸イソプロピル、オクタン酸メチル、オクタン酸エチル、ノナン酸メチル、シクロヘキサンカルボン酸メチル、シクロヘキサンカルボン酸エチル、シクロヘキサンカルボン酸プロピル、シクロヘキサンカルボン酸イソプロピル、酢酸2−プロポキシエチル、酢酸2−ブトキシエチル、酢酸2−ペンチルオキシエチル、酢酸2−ヘキシルオキシエチル、1−エトキシ−2−アセトキシプロパン、1−プロポキシ−2−アセトキシプロパン、1−ブトキシ−2−アセトキシプロパン、1−ペンチルオキシ−2−アセトキシプロパン、酢酸3−メトキシブチル、酢酸3−エトキシブチル、酢酸3−プロポキシブチル、酢酸3−ブトキシブチル、酢酸3−メトキシ−3−メチルブチル、酢酸3−エトキシ−3−メチルブチル、酢酸3−プロポキシ−3−メチルブチル、酢酸4−メトキシブチル、酢酸4−エトキシブチル、酢酸4−プロポキシブチル、酢酸4−ブトキシブチル、炭酸エチルメチル、炭酸ジエチル、炭酸ジプロピル、炭酸ジブチル、テトラヒドロフランなどが挙げられる。なお、これらの溶媒はいずれも、上記式(1)から算出されるRが25未満の溶媒である。 Preferred examples of the solvent that satisfies the above conditions include ketones having 3 to 10 carbon atoms, esters, carbonates, ethers, and the like, and more preferably, ketones and esters having 5 to 9 carbon atoms. . Specific examples include methyl ethyl ketone, 2-pentanone, methyl isopropyl ketone, 2-hexanone, methyl isobutyl ketone, pinacholine, 2-heptanone, 4-heptanone, diisopyrrole ketone, isoamyl methyl ketone, 2-octanone, 2-nonanone. , Diisobutyl ketone, ethyl formate, propyl formate, isopropyl formate, butyl formate, isobutyl formate, sec-butyl formate, t-butyl formate, amyl formate, isoamyl formate, hexyl formate, cyclohexyl formate, heptyl formate, octyl formate, 2-formate 2- Ethylhexyl, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, isopropyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, sec-butyl acetate, t-butyl acetate, amyl acetate, isoamyl acetate, hexyl acetate, cyclohexyl acetate, acetic acid Butyl, octyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, isopropyl propionate, butyl propionate, isobutyl propionate, sec-butyl propionate, t-butyl propionate, amyl propionate, Isoamyl propionate, hexyl propionate, cyclohexyl propionate, heptyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, propyl butyrate, isopropyl butyrate, butyl butyrate, isobutyl butyrate, sec-butyl butyrate, t-butyl butyrate, amyl butyrate, isoamyl butyrate, Hexyl butyrate, cyclohexyl butyrate, methyl isobutyrate, ethyl isobutyrate, propyl isobutyrate, isopropyl isobutyrate, butyl isobutyrate, isobutyl isobutyrate, sec-butyl isobutyrate, iso T-butyl acid, amyl isobutyrate, isoamyl isobutyrate, hexyl isobutyrate, cyclohexyl isobutyrate, methyl valerate, ethyl valerate, propyl valerate, isopropyl valerate, butyl valerate, isobutyl valerate, sec-butyl valerate , T-butyl valerate, amyl valerate, methyl isovalerate, ethyl isovalerate, propyl isovalerate, isopropyl isovalerate, butyl isovalerate, isobutyl isovalerate, sec-butyl isovalerate, isoyoshi T-butyl herbate, amyl isovalerate, methyl hexanoate, ethyl hexanoate, propyl hexanoate, isopropyl hexanoate, butyl hexanoate, isobutyl hexanoate, sec-butyl hexanoate, t-butyl hexanoate, methyl heptanoate, Ethyl heptanoate, propyl heptanoate, iso-heptanoate Propyl, methyl octoate, ethyl octoate, methyl nonanoate, methyl cyclohexane carboxylate, ethyl cyclohexane carboxylate, propyl cyclohexane carboxylate, isopropyl cyclohexane carboxylate, 2-propoxyethyl acetate, 2-butoxyethyl acetate, 2-pentyl acetate Oxyethyl, 2-hexyloxyethyl acetate, 1-ethoxy-2-acetoxypropane, 1-propoxy-2-acetoxypropane, 1-butoxy-2-acetoxypropane, 1-pentyloxy-2-acetoxypropane, acetic acid 3- Methoxybutyl, 3-ethoxybutyl acetate, 3-propoxybutyl acetate, 3-butoxybutyl acetate, 3-methoxy-3-methylbutyl acetate, 3-ethoxy-3-methylbutyl acetate, 3-propoxy-3-methyl acetate Butyl acetate 4-methoxybutyl acetate 4-ethoxy butyl, acetic acid 4-propoxybutyl, acetic acid 4-butoxybutyl, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, dipropyl carbonate, dibutyl carbonate, tetrahydrofuran and the like. In addition, all of these solvents are solvents in which R calculated from the above formula (1) is less than 25.
これらのうちでも、本発明に用いる溶媒としてより好ましい化合物として具体的には、以下の化合物が例示できる。
メチルエチルケトン、2−ペンタノン、メチルイソプロピルケトン、2−ヘキサノン、メチルイソブチルケトン、ピナコリン、2−ヘプタノン、4−ヘプタノン、ジイソピロピルケトン、イソアミルメチルケトン、2−オクタノン、2−ノナノン、ジイソブチルケトン、ギ酸イソプロピル、ギ酸イソブチル、ギ酸sec−ブチル、ギ酸t−ブチル、ギ酸アミル、ギ酸イソアミル、ギ酸ヘキシル、ギ酸ヘプチル、ギ酸オクチル、ギ酸2−エチルヘキシル、酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソブチル、酢酸t−ブチル、酢酸アミル、酢酸イソアミル、酢酸ヘキシル、酢酸シクロヘキシル、酢酸ヘプチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、プロピオン酸イソプロピル、プロピオン酸ブチル、プロピオン酸イソブチル、プロピオン酸sec−ブチル、プロピオン酸t−ブチル、プロピオン酸アミル、プロピオン酸イソアミル、プロピオン酸ヘキシル、プロピオン酸シクロヘキシル、酪酸メチル、酪酸エチル、酪酸プロピル、酪酸イソプロピル、酪酸ブチル、酪酸イソブチル、酪酸sec−ブチル、酪酸t−ブチル、酪酸アミル、酪酸イソアミル、イソ酪酸メチル、イソ酪酸エチル、イソ酪酸プロピル、イソ酪酸イソプロピル、イソ酪酸ブチル、イソ酪酸イソブチル、イソ酪酸sec−ブチル、イソ酪酸t−ブチル、イソ酪酸アミル、イソ酪酸イソアミル、吉草酸メチル、吉草酸エチル、吉草酸プロピル、吉草酸イソプロピル、吉草酸ブチル、吉草酸イソブチル、吉草酸sec−ブチル、吉草酸t−ブチル、イソ吉草酸メチル、イソ吉草酸エチル、イソ吉草酸プロピル、イソ吉草酸イソプロピル、イソ吉草酸ブチル、イソ吉草酸イソブチル、イソ吉草酸sec−ブチル、イソ吉草酸t−ブチル、ヘキサン酸メチル、ヘキサン酸エチル、ヘキサン酸プロピル、ヘキサン酸イソプロピル、ヘプタン酸メチル、ヘプタン酸エチル、オクタン酸メチル、シクロヘキサンカルボン酸メチル、シクロヘキサンカルボン酸エチル、シクロヘキサンカルボン酸プロピル、シクロヘキサンカルボン酸イソプロピル、酢酸2−プロポキシエチル、酢酸2−ブトキシエチル、酢酸2−ペンチルオキシエチル、1−エトキシ−2−アセトキシプロパン、1−プロポキシ−2−アセトキシプロパン、1−ブトキシ−2−アセトキシプロパン、酢酸3−エトキシブチル、酢酸3−プロポキシブチル、酢酸3−メトキシ−3−メチルブチル、酢酸3−エトキシ−3−メチルブチル、酢酸4−メトキシブチル、酢酸4−エトキシブチル、酢酸4−プロポキシブチル。なお、これらの溶媒はいずれも、上記式(1)から算出されるRが16未満の溶媒である。
Among these, the following compounds can be specifically exemplified as more preferable compounds as the solvent used in the present invention.
Methyl ethyl ketone, 2-pentanone, methyl isopropyl ketone, 2-hexanone, methyl isobutyl ketone, pinacholine, 2-heptanone, 4-heptanone, diisopyrrole ketone, isoamyl methyl ketone, 2-octanone, 2-nonanone, diisobutyl ketone, formic acid Isopropyl, isobutyl formate, sec-butyl formate, t-butyl formate, amyl formate, isoamyl formate, hexyl formate, heptyl formate, octyl formate, 2-ethylhexyl formate, ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, isobutyl acetate, t-acetate Butyl, amyl acetate, isoamyl acetate, hexyl acetate, cyclohexyl acetate, heptyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, propyl propionate, isopropyl propionate, butyl propionate, propiate Isobutyl acetate, sec-butyl propionate, t-butyl propionate, amyl propionate, isoamyl propionate, hexyl propionate, cyclohexyl propionate, methyl butyrate, ethyl butyrate, propyl butyrate, isopropyl butyrate, butyl butyrate, isobutyl butyrate, Sec-butyl butyrate, t-butyl butyrate, amyl butyrate, isoamyl butyrate, methyl isobutyrate, ethyl isobutyrate, propyl isobutyrate, isopropyl isobutyrate, butyl isobutyrate, isobutyl isobutyrate, sec-butyl isobutyrate, t-isobutyrate Butyl, amyl isobutyrate, isoamyl isobutyrate, methyl valerate, ethyl valerate, propyl valerate, isopropyl valerate, butyl valerate, isobutyl valerate, sec-butyl valerate, t-butyl valerate, methyl isovalerate , Isovaleric acid Propyl isovalerate, isopropyl isovalerate, butyl isovalerate, isobutyl isovalerate, sec-butyl isovalerate, t-butyl isovalerate, methyl hexanoate, ethyl hexanoate, propyl hexanoate, hexanoic acid Isopropyl, methyl heptanoate, ethyl heptanoate, methyl octanoate, methyl cyclohexanecarboxylate, ethyl cyclohexanecarboxylate, propyl cyclohexane carboxylate, isopropyl cyclohexane carboxylate, 2-propoxyethyl acetate, 2-butoxyethyl acetate, 2-pentyl acetate Oxyethyl, 1-ethoxy-2-acetoxypropane, 1-propoxy-2-acetoxypropane, 1-butoxy-2-acetoxypropane, 3-ethoxybutyl acetate, 3-propoxybutyl acetate, 3-methoxy acetate Ci-3-methylbutyl, 3-ethoxy-3-methylbutyl acetate, 4-methoxybutyl acetate, 4-ethoxybutyl acetate, 4-propoxybutyl acetate. In addition, all of these solvents are solvents in which R calculated from the above formula (1) is less than 16.
上記溶媒は、上記本発明の条件を満たす範囲であれば、単独で用いても、2種以上を混合して用いてもよい。また、上記所定のハンセン溶解度パラメータを有していれば、上記溶媒に上記以外の溶媒を混合して用いてもよい。さらに、混合溶媒が上記条件を満たしていれば、上記以外の2種以上の溶媒を混合して用いることもできる。
このような混合溶媒は、混合溶媒とした際にこれを構成する各溶媒のハンセン溶解パラメータとその混合比から算出される混合溶媒における溶解指標(R)の値が上記好ましくは25未満、より好ましくは16未満となるように配合量が適宜調整されて作製される。
As long as the said solvent is the range which satisfy | fills the conditions of the said invention, it may be used independently or may be used in mixture of 2 or more types. Moreover, as long as it has the said predetermined Hansen solubility parameter, you may mix and use solvents other than the above in the said solvent. Furthermore, as long as the mixed solvent satisfies the above conditions, two or more kinds of solvents other than the above can be mixed and used.
When such a mixed solvent is used as a mixed solvent, the value of the solubility index (R) in the mixed solvent calculated from the Hansen solubility parameter of each solvent constituting the mixed solvent and the mixing ratio thereof is preferably less than 25, more preferably Is prepared by appropriately adjusting the blending amount so as to be less than 16.
[表面塗布用組成物]
本発明の表面塗布用組成物に含有される含フッ素共重合体(A)は、溶解状態で存在していもよいが、以下に説明する溶媒中に分散した状態で存在していることが好ましい。ここで、含フッ素共重合体(A)が分散した状態で存在する場合には、該含フッ素共重合体(A)は、以下に説明する溶媒に溶解させた溶液から析出した含フッ素共重合体(A)であることが好ましい。含フッ素共重合体(A)は、溶媒に溶解させた溶液から析出することにより微粒子の状態で溶媒に分散する。この場合の含フッ素共重合体(A)の微粒子の平均粒子径は、20℃において、小角X線散乱法で測定した平均粒子径として、0.005〜2μmの範囲にあることが好ましく、0.005〜1μmであることがより好ましい。本発明の表面塗布用組成物において、含フッ素共重合体(A)の微粒子の平均粒子径が、この範囲にあれば均質で透明性、平坦性、密着性に優れた塗膜を形成することができる。
[Surface coating composition]
The fluorine-containing copolymer (A) contained in the composition for surface coating of the present invention may be present in a dissolved state, but is preferably present in a dispersed state in a solvent described below. . Here, when the fluorine-containing copolymer (A) is present in a dispersed state, the fluorine-containing copolymer (A) is a fluorine-containing copolymer precipitated from a solution dissolved in a solvent described below. It is preferable that it is a coalescence (A). The fluorine-containing copolymer (A) is dispersed in the solvent in the form of fine particles by being precipitated from a solution dissolved in the solvent. In this case, the average particle diameter of the fine particles of the fluorinated copolymer (A) is preferably in the range of 0.005 to 2 μm as an average particle diameter measured by a small angle X-ray scattering method at 20 ° C. More preferably, it is 0.005 to 1 μm. In the composition for surface coating of the present invention, if the average particle diameter of the fine particles of the fluorinated copolymer (A) is within this range, a uniform coating film having excellent transparency, flatness and adhesion is formed. Can do.
本発明の表面塗布用組成物中の含フッ素共重合体(A)の含有量は、目的とする成形物の膜厚に応じて適宜変えることができる。成膜性の観点から、含フッ素共重合体(A)の含有量は、組成物全量において0.05〜30質量%が好ましく、0.1〜20質量%がより好ましい。前記含有量がこの範囲にあると粘度、乾燥速度、膜の均一性等の取扱い性に優れ、含フッ素共重合体(A)からなる均質な塗膜を形成できる。 The content of the fluorine-containing copolymer (A) in the composition for surface coating of the present invention can be appropriately changed according to the film thickness of the target molded product. From the viewpoint of film formability, the content of the fluorine-containing copolymer (A) is preferably 0.05 to 30% by mass, more preferably 0.1 to 20% by mass in the total amount of the composition. When the content is within this range, handling properties such as viscosity, drying speed, and film uniformity are excellent, and a homogeneous coating film made of the fluorinated copolymer (A) can be formed.
本発明の表面塗布用組成物中の溶媒の含有量は、これを用いて成形物を得る際の成形性の観点から、組成物全量中70〜99.95質量%が好ましく、80〜99.9質量%がより好ましい。前記含有量がこの範囲にあると、表面塗布用組成物として塗膜作製における塗布時の取扱い性等に優れ、かつ得られる含フッ素共重合体(A)を含有する塗膜を均質かつ均一なものとすることができる。 The content of the solvent in the composition for surface coating of the present invention is preferably 70 to 99.95% by mass in the total amount of the composition, from the viewpoint of moldability when a molded product is obtained using this, and 80 to 99. 9 mass% is more preferable. When the content is in this range, the coating composition containing the fluorine-containing copolymer (A) is homogeneous and uniform, and the surface coating composition is excellent in handling at the time of coating in coating film production. Can be.
[表面塗布用組成物の製造方法]
本発明の表面塗布用組成物の製造方法について以下に説明する。本発明の製造方法は、具体的には、上に説明した本発明の表面塗布用組成物を製造する方法として用いられる。
[Method for producing surface coating composition]
The manufacturing method of the composition for surface coating of this invention is demonstrated below. Specifically, the production method of the present invention is used as a method for producing the surface coating composition of the present invention described above.
本発明の表面塗布用組成物の製造方法は、下記(1)および(2)の工程を有することが好ましい。
(1)エチレンに基づく繰り返し単位とテトラフルオロエチレンに基づく繰り返し単位とを有する含フッ素共重合体(A)を、前記含フッ素共重合体(A)の融点以下の温度で該含フッ素共重合体(A)を溶解可能な溶媒に溶解して溶液とする工程、(以下、「溶解工程」という。)
(2)前記溶液において前記溶媒中に前記含フッ素共重合体(A)を微粒子として析出させて、前記溶液を該微粒子が前記溶媒に分散した分散液とする工程(以下「析出工程」という。)
(1)溶解工程
溶解工程において使用する溶媒は、上記条件を満たす溶媒、すなわち、上記含フッ素共重合体(A)の融点以下の温度でこの含フッ素共重合体を溶解可能な溶媒である。さらに続いて析出工程を行って、この溶媒に含フッ素共重合体を溶解した溶液から含フッ素共重合体(A)の微粒子を析出させる場合には、使用する溶媒は、少なくとも常温常圧において、含フッ素共重合体(A)を安定して微粒子として分散させることができることが好ましい。
The method for producing a composition for surface coating of the present invention preferably includes the following steps (1) and (2).
(1) A fluorine-containing copolymer (A) having a repeating unit based on ethylene and a repeating unit based on tetrafluoroethylene is obtained at a temperature not higher than the melting point of the fluorine-containing copolymer (A). A step of dissolving (A) in a soluble solvent to form a solution (hereinafter referred to as “dissolution step”).
(2) A step of precipitating the fluorine-containing copolymer (A) as fine particles in the solvent in the solution to make the solution a dispersion in which the fine particles are dispersed in the solvent (hereinafter referred to as “precipitation step”). )
(1) Dissolution Step The solvent used in the dissolution step is a solvent that satisfies the above conditions, that is, a solvent that can dissolve this fluorine-containing copolymer at a temperature not higher than the melting point of the fluorine-containing copolymer (A). Further, when the precipitation step is carried out to precipitate the fine particles of the fluorine-containing copolymer (A) from the solution in which the fluorine-containing copolymer is dissolved in this solvent, the solvent used is at least at room temperature and normal pressure. It is preferable that the fluorinated copolymer (A) can be stably dispersed as fine particles.
上記溶解工程における温度、圧力、撹拌等の条件としては、上記溶媒に上記含フッ素共重合体(A)が溶解される条件であれば特に制限されないが、該溶解工程における温度条件としては、用いる含フッ素共重合体(A)の融点より低い温度であることが好ましい。本発明に用いる含フッ素共重合体(A)の融点は、最も高いもので概ね275℃であることから、上記溶媒にこれを溶解する工程の温度は、概ね275℃以下の温度であることが好ましい。前記含フッ素共重合体(A)を前記溶媒に溶解する温度としては、230℃以下がより好ましく、200℃以下が特に好ましい。また、この溶解工程の温度の下限としては、0℃が好ましく、20℃がより好ましい。前記溶解工程の温度が0℃未満では、十分な溶解状態が得られない場合があり、275℃を超える温度では、実際作業を行う上で、容易に実行できないことがある。 The temperature, pressure, stirring, and other conditions in the dissolution step are not particularly limited as long as the fluorine-containing copolymer (A) is dissolved in the solvent, but the temperature conditions in the dissolution step are used. The temperature is preferably lower than the melting point of the fluorinated copolymer (A). Since the melting point of the fluorinated copolymer (A) used in the present invention is the highest and is approximately 275 ° C., the temperature of the step of dissolving it in the solvent is approximately 275 ° C. or less. preferable. The temperature at which the fluorinated copolymer (A) is dissolved in the solvent is more preferably 230 ° C. or less, and particularly preferably 200 ° C. or less. Moreover, as a minimum of the temperature of this melt | dissolution process, 0 degreeC is preferable and 20 degreeC is more preferable. If the temperature of the melting step is less than 0 ° C., a sufficient dissolved state may not be obtained, and if it exceeds 275 ° C., it may not be easily performed when performing actual work.
本発明の表面塗布用組成物の製造方法が有する上記溶解工程において、温度以外の条件は特に限定されるものではなく、通常は常圧〜0.5MPa程度の微加圧の条件下に実施することが好ましい。含フッ素共重合体(A)や溶媒の種類によって、溶媒の沸点が溶解工程の温度より低い場合等には、耐圧容器中で、少なくとも自然発生圧力以下、好ましくは3MPa以下、より好ましくは2MPa以下、さらに好ましくは1MPa以下の条件下、最も好ましくは常圧以下の条件下で溶解する方法が挙げられるが、一般的には、0.01〜1MPa程度の条件下で溶解を実施することができる。 In the melting step of the method for producing a composition for surface coating of the present invention, conditions other than temperature are not particularly limited, and the conditions are usually carried out under normal pressure to about 0.5 MPa. It is preferable. Depending on the type of the fluorine-containing copolymer (A) and the solvent, when the boiling point of the solvent is lower than the temperature of the dissolution step, etc., in the pressure vessel, at least naturally occurring pressure or less, preferably 3 MPa or less, more preferably 2 MPa or less. More preferably, there is a method of dissolving under conditions of 1 MPa or less, most preferably under conditions of normal pressure or less, but in general, dissolution can be carried out under conditions of about 0.01 to 1 MPa. .
溶解時間は、本発明の表面塗布用組成物中の含フッ素共重合体(A)の含有量や該含フッ素共重合体(A)の形状等に依存する。用いる含フッ素共重合体(A)の形状は、溶解時間を短くする作業効率の点でいえば、粉末状のものが好ましいが、入手のし易さ等からペレット状等、その他の形状のものを用いることも可能である。 The dissolution time depends on the content of the fluorinated copolymer (A) in the surface coating composition of the present invention, the shape of the fluorinated copolymer (A), and the like. The shape of the fluorine-containing copolymer (A) used is preferably in the form of a powder in terms of work efficiency for shortening the dissolution time, but in other shapes such as a pellet because of its availability. It is also possible to use.
上記溶解工程における溶解の手段は特別なものではなく、一般的な方法によればよい。たとえば、表面塗布用組成物に配合する各成分の必要量を秤量し、好ましくは0℃以上用いる含フッ素共重合体の融点以下の温度、より好ましくは0〜230℃、特に好ましくは20〜200℃の温度でこれら成分を均一に混合して上記溶媒に溶解させればよい。なお、ホモミキサー、ヘンシェルミキサー、バンバリーミキサー、加圧ニーダー、一軸または二軸押出機等の一般的な撹拌混合機を用いて、上記溶解を実施することが効率の点で好ましい。また、溶解工程において加熱が必要な場合は、各種原料成分の混合と加熱は同時に行ってもよく、各種原料成分を混合した後、必要に応じて撹拌しながら加熱する方法をとってもよい。 The dissolution means in the dissolution step is not special and may be a general method. For example, the necessary amount of each component to be blended in the composition for surface coating is weighed, preferably a temperature not higher than the melting point of the fluorine-containing copolymer used at 0 ° C. or higher, more preferably 0 to 230 ° C., particularly preferably 20 to 200. What is necessary is just to mix these components uniformly at the temperature of 0 degreeC, and to make it melt | dissolve in the said solvent. In addition, it is preferable in terms of efficiency to carry out the dissolution using a general stirring mixer such as a homomixer, a Henschel mixer, a Banbury mixer, a pressure kneader, a single screw or twin screw extruder. Moreover, when heating is required in the dissolution step, mixing and heating of various raw material components may be performed simultaneously, or after mixing various raw material components, heating may be performed while stirring as necessary.
加圧下に溶解する場合には、撹拌機付きオートクレーブ等の装置を用いることができる。撹拌翼の形状としては、マリンプロペラ翼、パドル翼、アンカー翼、タービン翼等が用いられる。小スケールで行う場合には、マグネティックスターラー等を用いてもよい。
本発明の表面塗布用組成物としては、析出工程を行わずに、溶解工程によって溶媒に溶解した状態の含フッ素共重合体(A)を含有する組成物を使用することもできる。
When dissolving under pressure, an apparatus such as an autoclave with a stirrer can be used. As the shape of the stirring blade, a marine propeller blade, a paddle blade, an anchor blade, a turbine blade, or the like is used. When performing on a small scale, a magnetic stirrer or the like may be used.
As the composition for surface coating of the present invention, a composition containing the fluorinated copolymer (A) in a state of being dissolved in a solvent by a dissolving step can be used without performing a precipitation step.
(2)析出工程
上記(1)溶解工程で得られた、上記含フッ素共重合体(A)を上記溶媒に溶解した溶液を、該含フッ素共重合体(A)が上記溶媒中に析出する条件下、一般的には常温常圧下におくことで、含フッ素共重合体(A)が上記溶媒中に析出する。具体的には、上記(1)溶解工程を加熱下で行った場合には、得られる溶液を含フッ素共重合体(A)が析出する温度以下の温度まで、通常は常温まで冷却することにより上記含フッ素共重合体(A)の微粒子を上記溶媒中に析出させることができる。この場合、冷却の方法は、特に制限されず、徐冷でもよく、急冷であってもよい。
(2) Precipitation step The fluorine-containing copolymer (A) is precipitated in the solvent from a solution obtained by dissolving the fluorine-containing copolymer (A) obtained in the dissolution step (1) in the solvent. Under conditions, generally, the fluorinated copolymer (A) is precipitated in the solvent by being kept at normal temperature and pressure. Specifically, when the (1) dissolution step is performed under heating, the resulting solution is cooled to a temperature not higher than the temperature at which the fluorinated copolymer (A) precipitates, usually to room temperature. Fine particles of the fluorine-containing copolymer (A) can be precipitated in the solvent. In this case, the cooling method is not particularly limited, and may be slow cooling or rapid cooling.
析出工程においては、上記含フッ素共重合体(A)は通常微粒子として析出し、該微粒子が上記溶媒中に分散した組成物が得られる。なお、析出工程において析出する含フッ素共重合体(A)微粒子の平均粒子径は、20℃において、小角X線散乱法で測定した平均粒子径として、0.005〜2μmの範囲にあることが好ましく、0.005〜1μmであることがより好ましい。 In the precipitation step, the fluorine-containing copolymer (A) is usually precipitated as fine particles, and a composition in which the fine particles are dispersed in the solvent is obtained. In addition, the average particle diameter of the fluorine-containing copolymer (A) fine particles precipitated in the precipitation step may be in the range of 0.005 to 2 μm as an average particle diameter measured by a small angle X-ray scattering method at 20 ° C. Preferably, it is 0.005 to 1 μm.
本発明においては、表面塗布用組成物として、微粒子として分散した状態の含フッ素共重合体(A)を含有する組成物を使用することが好ましい。 In the present invention, it is preferable to use a composition containing the fluorine-containing copolymer (A) in a dispersed state as fine particles as the surface coating composition.
[その他任意成分]
本発明における表面塗布用組成物は、必要に応じてその他任意成分を本発明の効果を損なわない範囲で含有することができる。このような任意成分として、たとえば、硬化剤、硬化促進剤、密着性改良剤、表面調整剤、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、架橋剤、滑剤、可塑剤、増粘剤、つや消し剤、分散安定剤、充填剤(フィラー)、強化剤、レベリング剤、顔料、染料、難燃剤、帯電防止剤、他の樹脂等の各種添加剤が挙げられる。また、本発明の効果を損なわないこれらの任意成分の含有量としては、表面塗布用組成物全量に対して30質量%以下の含有量を挙げることができる。
本発明における表面塗布用組成物は、含フッ素共重合体(A)を溶媒に溶解して溶液とする工程を含んでいるため、溶融混練などの方法と比較して、上記添加剤を必要に応じて多量に、かつ均一に混合することが可能である。また、そのような上記添加剤を高濃度に含有する表面塗布用組成物を使用すれば、より薄い膜厚で必要な機能を発揮することが可能であるため、含フッ素共重合体(A)の使用量を、より少なくすることができる。
[Other optional ingredients]
The composition for surface coating in the present invention can contain other optional components as needed within a range not impairing the effects of the present invention. Examples of such optional components include a curing agent, a curing accelerator, an adhesion improver, a surface conditioner, an antioxidant, a light stabilizer, an ultraviolet absorber, a crosslinking agent, a lubricant, a plasticizer, a thickener, and a mat. Various additives such as an agent, a dispersion stabilizer, a filler (filler), a reinforcing agent, a leveling agent, a pigment, a dye, a flame retardant, an antistatic agent, and other resins. Moreover, as content of these arbitrary components which do not impair the effect of this invention, content of 30 mass% or less can be mentioned with respect to the surface coating composition whole quantity.
Since the composition for surface coating in the present invention includes a step of dissolving the fluorine-containing copolymer (A) in a solvent to form a solution, the additive is necessary as compared with a method such as melt kneading. Accordingly, it is possible to mix in a large amount and uniformly. In addition, if a composition for surface coating containing such an additive at a high concentration is used, it is possible to exhibit a necessary function with a thinner film thickness. Therefore, the fluorine-containing copolymer (A) The amount of use can be reduced.
塗料を硬化させるには硬化剤を添加することが好ましいが、架橋性基の種類によっては乾燥するだけで硬化するので、硬化剤の添加が不要な場合もある。硬化剤は、含フッ素共重合体(A)に含まれる架橋性基により、適宜選択すればよい。
たとえば、架橋性基がヒドロキシ基の場合にはイソシアネート系硬化剤、メラミン樹脂、シリケート化合物、イソシアネート含有シラン化合物などを選択し、カルボキシル基の場合にはアミノ系硬化剤、エポキシ系硬化剤を選択し、アミノ基の場合にはカルボニル含有硬化剤、エポキシ系硬化剤、酸無水物系硬化剤を選択し、エポキシ基の場合にはカルボキシル基を選択し、イソシアネート基の場合にはヒドロキシ基を選択する。硬化剤が不要な架橋性基としては、加水分解性シリル基などがある。
It is preferable to add a curing agent to cure the paint, but depending on the type of the crosslinkable group, it can be cured only by drying, so there is a case where addition of the curing agent is unnecessary. What is necessary is just to select a hardening | curing agent suitably with the crosslinkable group contained in a fluorine-containing copolymer (A).
For example, when the crosslinkable group is a hydroxy group, an isocyanate curing agent, a melamine resin, a silicate compound, an isocyanate-containing silane compound, or the like is selected. When a carboxyl group is selected, an amino curing agent or an epoxy curing agent is selected. In the case of an amino group, a carbonyl-containing curing agent, an epoxy curing agent, and an acid anhydride curing agent are selected. In the case of an epoxy group, a carboxyl group is selected. In the case of an isocyanate group, a hydroxy group is selected. . Crosslinkable groups that do not require a curing agent include hydrolyzable silyl groups.
特に含フッ素共重合体がヒドロキシ基を有する場合には、硬化剤としてポリイソシアネートが好ましく、中でも無黄変ポリイソシアネートまたは無黄変ポリイソシアネートの変性体がより好ましい。
無黄色変性ポリイソシアネートとしては、IPDI(イソホロンジイソシアネート)、HMDI(ヘキサメチレンジイソシアネート)、HDI(ヘキサンジイソシアネート)、またはこれらの変性体が好ましい。
変性体としては、イプシロンカプロラクタム(E−CAP)やメチルエチルケトンオキシム(MEK−OX)、メチルイソブチルケトンオキシム(MIBK−OX)、ピラリジンまたはトリアジン(TA)を用い、イソシアネート基をブロックしたもの、ポリイソシアネート同士をカップリングしてウレトジオン結合としたもの等が好ましい。
硬化促進剤としては、たとえばスズ系、その他金属系、有機酸系、アミノ系硬化促進剤などが使用できる。
In particular, when the fluorine-containing copolymer has a hydroxy group, a polyisocyanate is preferable as the curing agent, and among them, a non-yellowing polyisocyanate or a modified product of a non-yellowing polyisocyanate is more preferable.
As the non-yellowing modified polyisocyanate, IPDI (isophorone diisocyanate), HMDI (hexamethylene diisocyanate), HDI (hexane diisocyanate), or a modified product thereof is preferable.
Examples of modified products include epsilon caprolactam (E-CAP), methyl ethyl ketone oxime (MEK-OX), methyl isobutyl ketone oxime (MIBK-OX), pyralidine or triazine (TA), blocked isocyanate groups, and polyisocyanates A uretdione bond and the like are preferably coupled.
As the curing accelerator, for example, tin-based, other metal-based, organic acid-based, and amino-based curing accelerators can be used.
密着性改良剤は特に限定されないが、たとえばシランカップリング剤を好適に用いることができる。シランカップリング剤としては、たとえば3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、ウレイドプロピルトリエトキシシランなどのアミノアルキルシラン類;ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、(メタ)アクリル酸3−(トリメトキシシリル)プロピル、(メタ)アクリル酸3−(トリエトキシシリル)プロピルなどの不飽和アルキルシラン類;2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシランなどのエポキシシラン類;3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアネートプロピルトリエトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシランなどが好ましい。 Although an adhesive improvement agent is not specifically limited, For example, a silane coupling agent can be used suitably. Examples of the silane coupling agent include aminoalkyls such as 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane, and ureidopropyltriethoxysilane. Silanes; Unsaturated alkylsilanes such as vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, 3- (trimethoxysilyl) propyl (meth) acrylate, 3- (triethoxysilyl) propyl (meth) acrylate; 2- Epoxysilanes such as (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane; 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, 3-isocyanatopropyltriethoxysilane, methyltriethoxy Orchids, etc. methyltrimethoxysilane is preferred.
本発明の表面塗布用塗料組成物には、防錆、着色、補強等を目的として、顔料成分が含有されていることが好ましい。顔料成分としては、防錆顔料、着色顔料および体質顔料からなる群から選ばれる1種以上の顔料が好ましい。
防錆顔料は、ブレード基体の腐食や変質を防止するための顔料である。環境への負荷が少ない無鉛防錆顔料が好ましい。
無鉛防錆顔料としては、シアナミド亜鉛、酸化亜鉛、リン酸亜鉛、リン酸カルシウムマグネシウム、モリブデン酸亜鉛、ホウ酸バリウム、シアナミド亜鉛カルシウム等が挙げられる。
着色顔料は、塗膜を着色するための顔料である。着色顔料としては、酸化チタン、カーボンブラック、酸化鉄等が挙げられる。
体質顔料は、塗膜の硬度を向上させ、かつ、塗膜の厚みを増すための顔料である。体質顔料としては、タルク、硫酸バリウム、マイカ、炭酸カルシウム等が挙げられる。
The coating composition for surface coating of the present invention preferably contains a pigment component for the purpose of rust prevention, coloring, reinforcement and the like. The pigment component is preferably at least one pigment selected from the group consisting of rust preventive pigments, colored pigments and extender pigments.
The rust preventive pigment is a pigment for preventing the blade base from being corroded or altered. Lead-free rust-proof pigments with low environmental impact are preferred.
Examples of lead-free rust preventive pigments include cyanamide zinc, zinc oxide, zinc phosphate, calcium magnesium phosphate, zinc molybdate, barium borate, and calcium cyanamide zinc.
The color pigment is a pigment for coloring the coating film. Examples of the color pigment include titanium oxide, carbon black, and iron oxide.
The extender pigment is a pigment for improving the hardness of the coating film and increasing the thickness of the coating film. Examples of extender pigments include talc, barium sulfate, mica, and calcium carbonate.
本発明の表面塗布用塗料組成物中の顔料成分の含有量は、使用時の塗料組成物(硬化剤成分を用いる場合は硬化剤成分を含む)の固形分の総量100質量部に対して、50〜500質量部が好ましく、100〜400質量部がより好ましい。顔料成分の含有量が50質量部以上であれば、顔料成分の機能が得られやすい。顔料成分の含有量が500質量部以下であれば、塗膜が虫や鳥の衝突等の衝撃で割れたり傷付いたりし難くなり、かつ、塗膜の耐候性が向上する。
顔料の中でも、酸化チタンは、光触媒作用により顔料が含まれている塗膜を分解劣化することが知られている。そこで酸化チタンとしては、内側から順に、酸化チタンを含む粒子、該粒子の外側を覆う酸化セリウムを含む第一の被覆層、および第一の被覆層の外側を覆う酸化ケイ素を含む第二の被覆層、とを含む複合粒子としたものを用いることが好ましい。
該複合粒子は、酸化セリウム被覆層、酸化ケイ素被覆層の内側または外側に他の被覆層を有していてもよい。たとえば酸化チタンを含む粒子と、該粒子の外側を覆う酸化セリウムを含む第一被覆層との間に、酸化ケイ素の被覆層を有することが好ましい。
The content of the pigment component in the coating composition for surface coating of the present invention is 100 parts by mass with respect to the total solid content of the coating composition at the time of use (including the curing agent component when a curing agent component is used). 50-500 mass parts is preferable, and 100-400 mass parts is more preferable. When the content of the pigment component is 50 parts by mass or more, the function of the pigment component is easily obtained. When the content of the pigment component is 500 parts by mass or less, the coating film is hardly cracked or damaged by impacts such as insect and bird collisions, and the weather resistance of the coating film is improved.
Among pigments, titanium oxide is known to decompose and deteriorate a coating film containing a pigment by photocatalysis. Therefore, as titanium oxide, in order from the inside, particles containing titanium oxide, a first coating layer containing cerium oxide covering the outside of the particles, and a second coating containing silicon oxide covering the outside of the first coating layer It is preferable to use a composite particle including a layer.
The composite particle may have another coating layer inside or outside the cerium oxide coating layer and the silicon oxide coating layer. For example, it is preferable to have a silicon oxide coating layer between a particle containing titanium oxide and a first coating layer containing cerium oxide covering the outside of the particle.
また、複合粒子の最外の被覆層には、複合粒子の要求特性に応じて、被覆層を構成する金属化合物とは別の金属化合物を添加することが好ましい。たとえば硬くして顔料がつぶれないようする目的でジルコニアを添加したり、親水性を高めて分散性をよくする目的でアルミナを添加することが好ましい。前記複合粒子の最外層が前記酸化ケイ素を含む第2層である場合には、酸化ケイ素に前記ジルコニア、アルミナを添加することが好ましい。被覆層に、被覆層を構成する金属化合物とは別の金属化合物を添加する場合の量は、被覆層を構成する金属化合物の総質量に対して10〜50質量%が好ましく、20〜30質量%がより好ましい。
レベリング剤としては、たとえばポリエーテル変性ポリジメチルシロキサン、ポリエーテル変性シロキサンなどが好ましい。
In addition, it is preferable to add a metal compound different from the metal compound constituting the coating layer to the outermost coating layer of the composite particle according to the required characteristics of the composite particle. For example, it is preferable to add zirconia for the purpose of hardening and preventing the pigment from collapsing, or alumina for the purpose of improving the hydrophilicity and improving the dispersibility. When the outermost layer of the composite particles is the second layer containing the silicon oxide, it is preferable to add the zirconia and alumina to the silicon oxide. The amount in the case where a metal compound different from the metal compound constituting the coating layer is added to the coating layer is preferably 10 to 50% by mass with respect to the total mass of the metal compound constituting the coating layer, and 20 to 30 masses. % Is more preferable.
As the leveling agent, for example, polyether-modified polydimethylsiloxane, polyether-modified siloxane and the like are preferable.
風力発電機は、紫外線の強い屋外で長期間使用されるため、ブレードの紫外線による劣化の対策は重要である。そこで含フッ素共重合体(A)を必須成分とする塗料に紫外線吸収剤を添加して、塗膜に紫外線吸収の機能を付与することが好ましい。
紫外線吸収剤としては、有機系、無機系のいずれの紫外線吸収剤も用いることができる。有機化合物系では、たとえばサリチル酸エステル系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、シアノアクリレート系、の外線吸収剤などが挙げられ、無機系では酸化チタン、酸化亜鉛、酸化セリウムなどのフィラー型無機系紫外線吸収剤などが好ましい。
紫外線吸収剤として酸化チタンを用いる場合には、前記の複合粒子とした酸化チタンを用いることが好ましい。
紫外線吸収剤は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。紫外線吸収剤の量は、塗料中の含フッ素共重合体(A)の固形分総質量に対して0.1〜15質量%であることが好ましい。紫外線吸収剤の量が少なすぎる場合には、耐光性の改良効果が充分に得られず、また、多すぎても効果が飽和する。
Since a wind power generator is used outdoors for a long time with strong ultraviolet rays, it is important to take measures against deterioration of the blades due to ultraviolet rays. Therefore, it is preferable to add an ultraviolet absorber to the coating material containing the fluorinated copolymer (A) as an essential component to impart an ultraviolet absorbing function to the coating film.
As the ultraviolet absorber, both organic and inorganic ultraviolet absorbers can be used. Examples of organic compound systems include salicylic acid ester systems, benzotriazole systems, benzophenone systems, cyanoacrylate systems, and other external line absorbers, and inorganic systems include filler type inorganic UV absorbers such as titanium oxide, zinc oxide, and cerium oxide. Etc. are preferable.
When titanium oxide is used as the ultraviolet absorber, it is preferable to use titanium oxide as the composite particles.
An ultraviolet absorber may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type. It is preferable that the quantity of a ultraviolet absorber is 0.1-15 mass% with respect to the solid content total mass of the fluorine-containing copolymer (A) in a coating material. When the amount of the ultraviolet absorber is too small, the effect of improving the light resistance cannot be sufficiently obtained, and when the amount is too large, the effect is saturated.
光安定剤としては、たとえばヒンダードアミン系の光安定剤などが挙げられ、アデカスタブLA62、アデカスタブLA67(以上、アデカアーガス化学社製、商品名)、チヌビン292、チヌビン144、チヌビン123、チヌビン440(以上、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、商品名)などが好ましい。
光安定剤は1種または2種以上を組み合わせて用いてもよく、紫外線吸収剤と組み合わせて用いてもよい。
増粘剤としては、たとえばポリウレタン系会合性増粘剤などが挙げられる。
つや消し剤としては、超微粉合成シリカ等など常用の無機または有機のつや消し剤を用いることができる。
Examples of the light stabilizer include hindered amine-based light stabilizers and the like. Adekastab LA62, Adekastab LA67 (above, manufactured by Adeka Argus Chemical Co., Ltd., trade name), Tinuvin 292, Tinuvin 144, Tinuvin 123, Tinuvin 440 (above, Ciba Specialty Chemicals, trade name) and the like are preferable.
The light stabilizer may be used alone or in combination of two or more kinds, and may be used in combination with an ultraviolet absorber.
Examples of the thickener include a polyurethane-based associative thickener.
As the matting agent, a conventional inorganic or organic matting agent such as ultrafine powdered synthetic silica can be used.
他の樹脂としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリルポリオール樹脂、ポリエステルポリオール樹脂、ウレタン樹脂、アクリルシリコーン樹脂、シリコーン樹脂、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、オキセタン樹脂、アミノ樹脂等の非フッ素系樹脂等が挙げられる。他の樹脂は、架橋性基を有し、硬化剤によって架橋されて硬化する樹脂であってもよい。
本発明の表面塗布用塗料組成物に他の樹脂を配合する場合、他の樹脂の含有量は、含フッ素共重合体(A)の100質量部に対して1〜200質量部が好ましい。
前記のように調製した表面塗布用組成物中の含フッ素共重合体(A)の濃度は、塗料の全質量に対して1〜50質量%であることが好ましい。
Other resins include non-fluorinated resins such as acrylic resins, polyester resins, acrylic polyol resins, polyester polyol resins, urethane resins, acrylic silicone resins, silicone resins, alkyd resins, epoxy resins, oxetane resins, amino resins, etc. It is done. The other resin may be a resin having a crosslinkable group and cured by being crosslinked by a curing agent.
When mix | blending other resin with the coating composition for surface coatings of this invention, content of other resin has preferable 1-200 mass parts with respect to 100 mass parts of a fluorine-containing copolymer (A).
The concentration of the fluorine-containing copolymer (A) in the surface coating composition prepared as described above is preferably 1 to 50% by mass with respect to the total mass of the coating material.
以上説明した本発明の表面塗布用塗料組成物を用いれば、風力発電機のブレードを保護する塗膜として、優れた耐擦傷性、耐候性を有する塗膜を簡便に形成できる。さらに、含フッ素共重合体(A)に架橋性を有する官能基を導入し、塗膜として硬化塗膜層を形成すれば、架橋構造によって耐酸性が向上するため、酸性雨や鳥のフンによってブレードの劣化を抑制しやすい。加えて、該硬化塗膜層は、架橋構造によって撥水性も向上するため、雪の付着によってブレードの回転が妨げられることも抑制しやすい。さらに、架橋構造によってより硬い塗膜が形成されるために耐擦傷性も向上するうえ、耐熱性、耐水性、耐湿性等の耐久性も向上する。 If the coating composition for surface coating of the present invention described above is used, a coating film having excellent scratch resistance and weather resistance can be easily formed as a coating film for protecting a blade of a wind power generator. Furthermore, if a functional group having crosslinkability is introduced into the fluorinated copolymer (A) and a cured coating film layer is formed as a coating film, the acid resistance is improved by the crosslinked structure. It is easy to suppress blade deterioration. In addition, since the cured coating layer also improves water repellency due to the crosslinked structure, it is easy to inhibit the rotation of the blade from being hindered by snow adhesion. Furthermore, since a harder coating film is formed by the crosslinked structure, the scratch resistance is improved, and durability such as heat resistance, water resistance, and moisture resistance is improved.
<風力発電機のブレード>
以下、本発明の風力発電機のブレードの実施形態の一例について説明する。
ブレード基体としては、風力発電機に通常用いられるブレード基体を採用でき、たとえば、木材からなる翼状の板片の表面が繊維強化プラスチック(FRP)により補強されたブレード基体等が挙げられる。ブレード基体の形状および大きさは、特に限定されない。
<Wind generator blade>
Hereinafter, an example of an embodiment of a blade of a wind power generator according to the present invention will be described.
As the blade base, a blade base usually used in a wind power generator can be adopted, and examples thereof include a blade base in which the surface of a wing-like plate piece made of wood is reinforced with fiber reinforced plastic (FRP). The shape and size of the blade base are not particularly limited.
塗膜は、ブレード基体の耐候性および機械的耐久性向上のためにブレード基体の上に形成される層であり、前述した本発明の表面塗布用塗料組成物により形成される。塗膜の厚みは、50〜150μmが好ましい。塗膜は、耐候性に加えて、耐酸性、撥水性、耐久性、耐擦傷性が向上する点から、含フッ素共重合体(A)を含む表面塗布用塗料組成物により形成された硬化塗膜層であることが好ましい。 The coating film is a layer formed on the blade substrate in order to improve the weather resistance and mechanical durability of the blade substrate, and is formed by the above-described coating composition for surface coating of the present invention. The thickness of the coating film is preferably 50 to 150 μm. The coating film is a cured coating formed from a coating composition for surface coating containing the fluorinated copolymer (A) from the viewpoint of improving acid resistance, water repellency, durability, and scratch resistance in addition to weather resistance. A film layer is preferred.
ブレード基体と塗膜の間には、別の層が存在していてもよい。別の層としては、アルキッド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂からなる樹脂層、硬化塗膜層の密着性を向上させるためのシランカップリング剤からなる層等が挙げられる。 There may be another layer between the blade substrate and the coating. As another layer, the layer which consists of a silane coupling agent for improving the adhesiveness of the resin layer which consists of alkyd resin, an epoxy resin, an acrylic resin, and a cured coating film layer, etc. are mentioned.
(製造方法)
本発明の風力発電機のブレードの製造方法の一例として、前述した含フッ素共重合体(A)を含む表面塗布用塗料組成物を用いたブレード1の製造方法について説明する。
ブレードの製造方法としては、たとえば、ブレード基体の表面に、少なくとも含フッ素共重合体(A)を含む表面塗布用塗料組成物を塗布して塗布層を形成し、塗膜からなる塗膜を形成する方法が挙げられる。
(Production method)
As an example of the method for producing the blade of the wind power generator of the present invention, a method for producing the blade 1 using the coating composition for surface coating containing the fluorine-containing copolymer (A) described above will be described.
As a method for manufacturing a blade, for example, a coating composition for coating a surface is formed by applying a coating composition for surface coating containing at least a fluorinated copolymer (A) to the surface of the blade substrate, thereby forming a coating film comprising a coating film. The method of doing is mentioned.
表面塗布用塗料組成物の塗布は、刷毛、ローラ、スプレー、フローコータ、アプリケータ等を用いて実施できる。表面塗布用塗料組成物の塗布量は、乾燥膜厚が前記範囲内となるように適宜選定すればよい。表面塗布用塗料組成物を熱硬化する際の温度は、常温〜250℃が好ましい。
表面塗布用塗料組成物が溶媒を含有している場合には、該溶媒は硬化を行う前もしくは硬化を行うと同時に加熱、減圧等により揮発させる等して除去することが好ましい。
The coating composition for surface coating can be applied using a brush, roller, spray, flow coater, applicator or the like. What is necessary is just to select suitably the application quantity of the coating composition for surface application | coating so that a dry film thickness may become in the said range. The temperature for thermosetting the coating composition for surface application is preferably from room temperature to 250 ° C.
When the coating composition for surface coating contains a solvent, the solvent is preferably removed by volatilization by heating, decompression or the like before or after curing.
以上説明した風力発電機のブレードは、耐候性に優れた塗膜を有しており、フィルムを貼り付ける方法に比べてその施工も容易である。また、塗膜を、含フッ素共重合体(A)を用いて架橋構造を有する硬化塗膜層とすれば、耐酸性および撥水性も向上し、酸性雨や鳥のフンによる劣化、雪による回転の妨げ等を抑制しやすくなる。さらに、前記架橋構造を有する硬化塗膜層とすれば、耐熱性、耐水性、耐湿性等の耐久性が向上するうえ、耐擦傷性も向上するので虫や鳥の衝突等による損傷を抑制しやすい。
なお、本発明の風力発電機のブレードの製造方法は前述した方法には限定されない。たとえば、塗膜が硬化塗膜層ではない場合、表面塗布用塗料組成物を塗布して塗布層を形成して乾燥させて塗膜とする方法が挙げられる。
The blade of the wind power generator described above has a coating film excellent in weather resistance, and its construction is easier than the method of attaching a film. Moreover, if the coating film is a cured coating film layer having a cross-linked structure using the fluorine-containing copolymer (A), the acid resistance and water repellency are also improved, deterioration due to acid rain and bird dung, rotation due to snow It becomes easy to suppress the obstruction. Furthermore, if the cured coating layer having the crosslinked structure is used, durability such as heat resistance, water resistance, moisture resistance and the like is improved, and scratch resistance is also improved, so that damage caused by insect and bird collisions is suppressed. Cheap.
In addition, the manufacturing method of the blade of the wind power generator of this invention is not limited to the method mentioned above. For example, when a coating film is not a cured coating film layer, the method of apply | coating the coating composition for surface coating, forming an application layer, and drying and making it a coating film is mentioned.
以下、実施例および比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載によっては限定されない。
[含フッ素共重合体の表面塗布用組成物(A1)の製造]
<表面塗布用組成物(A1)>
硼珪酸ガラス製耐圧反応器に、含フッ素共重合体として、ETFE(構成単量体およびモル比:テトラフルオロエチレン/エチレン/ヘキサフルオロプロピレン/3,3,4,4,5,5,6,6,6−ノナフルオロ−1−ヘキセン/無水イタコン酸=44.6/45.6/8.1/1.3/0.4、融点:192℃、以下、「ETFE1」という。)の2.40g、ジイソプロピルケトン(上記式(1)で算出されるR(以下、単に「R」と表す。)=0)の37.60gを入れ、撹拌しながら140℃に加熱したところ、均一で透明な溶液となった。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples. However, the present invention is not limited by the following description.
[Production of Fluorocopolymer Surface Coating Composition (A1)]
<Surface coating composition (A1)>
In a pressure-resistant reactor made of borosilicate glass, ETFE (constituent monomer and molar ratio: tetrafluoroethylene / ethylene / hexafluoropropylene / 3,3,4,4,5,5,6, is used as a fluorine-containing copolymer. 6,6-nonafluoro-1-hexene / itaconic anhydride = 44.6 / 45.6 / 8.1 / 1.3 / 0.4, melting point: 192 ° C., hereinafter referred to as “ETFE1”) 40 g, 37.60 g of diisopropyl ketone (R calculated by the above formula (1) (hereinafter simply referred to as “R”) = 0) was added and heated to 140 ° C. with stirring. It became a solution.
該反応器を徐々に室温まで冷却したところ、均一で沈降物のない含フッ素共重合体微粒子分散液(ETFE1の濃度6重量%)として表面塗布用組成物(A1)が得られた。含フッ素共重合体微粒子の平均粒子径は、20℃において、小角X線散乱法で測定した平均粒子径として20nmであった。また、この分散液を0.05重量%に希釈して、透過型電子顕微鏡で観察したところ、1次粒子径は、20−30nmであることが確認できた。 When the reactor was gradually cooled to room temperature, a surface-coating composition (A1) was obtained as a fluorine-containing copolymer fine particle dispersion (ETFE1 concentration 6% by weight) that was uniform and free of sediment. The average particle size of the fluorine-containing copolymer fine particles was 20 nm as an average particle size measured by a small angle X-ray scattering method at 20 ° C. Further, when this dispersion was diluted to 0.05% by weight and observed with a transmission electron microscope, it was confirmed that the primary particle diameter was 20-30 nm.
この分散液をガラス基板上に室温でポッティングにより塗布・風乾後、120℃のホットプレート上で5分間加熱して乾燥し、表面にETFE1の薄膜が形成されたガラス基板を得た。得られた薄膜を光学顕微鏡(50倍)で観察したところ、均一で平滑な膜であることを確認した。また、触針式表面形状測定器にて膜厚を測定したところ、3μmであった。得られたETFE1膜の密着性を評価したところ、全く剥離は見られなかった。
<表面塗布用組成物(A2)>
溶媒としてシクロヘキサノン(R=25.6)を用いる以外は表面塗布用組成物(A1)と同様にして、表面塗布用組成物(A2)を得た。
This dispersion was applied to a glass substrate by potting at room temperature and air-dried, and then heated and dried on a hot plate at 120 ° C. for 5 minutes to obtain a glass substrate having a ETFE1 thin film formed on the surface. When the obtained thin film was observed with an optical microscope (50 times), it was confirmed to be a uniform and smooth film. Moreover, it was 3 micrometers when the film thickness was measured with the stylus type surface shape measuring device. When the adhesion of the obtained ETFE1 film was evaluated, no peeling was observed.
<Surface coating composition (A2)>
A surface coating composition (A2) was obtained in the same manner as the surface coating composition (A1) except that cyclohexanone (R = 25.6) was used as the solvent.
[顔料組成物の調製]
<顔料組成物(B1)>
得られた含フッ素共重合体を含有する表面塗布用組成物(A1)の40gに、酸化チタン顔料(石原産業社製、CR97、平均粒子径:0.25μm)のメチルエチルケトン分散液(固形分濃度:34.2%)の2.50gを加え、さらに、直径1mmのガラスビーズの40gを加えて、ペイントシェーカーで2時間撹拌する。撹拌後ろ過を行ってガラスビーズを取り除き、顔料組成物(B1)を得た。この顔料組成物(B1)をポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上に室温でポッティングにより塗布・風乾後、120℃のホットプレート上で5分間加熱して乾燥し、表面に顔料組成物(B1)の薄膜が形成されたPETフィルムを得た。得られた薄膜の可視光およびUVの透過率を調べたところ、200〜800nmの全範囲で、2%以下であった。
<顔料組成物(B2)>
表面塗布用組成物(A1)に代えて、表面塗布用組成物(A2)を用いた他は、顔料組成物(B1)と同様にして、顔料組成物(B2)を得る。
[Preparation of pigment composition]
<Pigment composition (B1)>
Methyl ethyl ketone dispersion (solid content concentration) of titanium oxide pigment (manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd., CR97, average particle size: 0.25 μm) to 40 g of the surface coating composition (A1) containing the obtained fluorinated copolymer : 34.2%) 2.50 g, and 40 g of 1 mm diameter glass beads are added, and the mixture is stirred for 2 hours with a paint shaker. After stirring, filtration was performed to remove the glass beads to obtain a pigment composition (B1). This pigment composition (B1) was applied to a polyethylene terephthalate (PET) film by potting at room temperature and air-dried, and then dried by heating on a hot plate at 120 ° C. for 5 minutes to form a thin film of the pigment composition (B1) on the surface. A PET film with a formed was obtained. When the visible light and UV transmittance of the obtained thin film were examined, it was 2% or less over the entire range of 200 to 800 nm.
<Pigment composition (B2)>
A pigment composition (B2) is obtained in the same manner as the pigment composition (B1) except that the surface coating composition (A2) is used in place of the surface coating composition (A1).
[表面塗布用塗料組成物]
<表面塗布用塗料組成物(D1)>
顔料組成物(B1)の40gに、表面塗布用組成物(A1)の10gを加えて混合し、表面塗布用塗料組成物(D1)を得る。
<塗料組成物(D2)>
顔料組成物(B1)に代えて顔料組成物(B2)を用い、かつ表面塗布用組成物(A1)に代えて、表面塗布用組成物(A2)を用いた他は、表面塗布用塗料組成物D1と同様にして、表面塗布用塗料組成物(D2)を得る。
[Coating composition for surface application]
<Coating composition for surface application (D1)>
10 g of the surface coating composition (A1) is added to and mixed with 40 g of the pigment composition (B1) to obtain a coating composition (D1) for surface coating.
<Coating composition (D2)>
The coating composition for surface coating except that the pigment composition (B2) is used instead of the pigment composition (B1) and the surface coating composition (A2) is used instead of the surface coating composition (A1). In the same manner as the product D1, a surface coating composition (D2) is obtained.
<表面塗布用塗料組成物により形成した塗膜(硬化塗膜層)の評価>
[実施例1]
ガラス基板の表面に、表面塗布用塗料組成物(D1)を膜厚が20μmとなるように塗布し、25℃の恒温室中で1週間養生させることにより塗膜を形成して、塗膜付試験板I−1を得る。
また、クロメート処理したアルミニウム板の表面に、表面塗布用塗料組成物(D1)を膜厚が20μmとなるように塗装し、25℃の恒温室中で1週間養生させることにより塗膜を形成して、塗膜付試験板I−2を得る。
塗膜付試験板I−1について、塗膜の硬度、耐水性、耐熱性を評価する。また、塗膜付試験板I−2について、塗膜の耐候性試験を行う。
<Evaluation of coating film (cured coating film layer) formed by coating composition for surface application>
[Example 1]
The coating composition (D1) for surface coating is applied to the surface of the glass substrate so that the film thickness becomes 20 μm, and the coating film is formed by curing in a constant temperature room at 25 ° C. for 1 week. A test plate I-1 is obtained.
In addition, the coating composition (D1) for surface coating was applied to the surface of the chromate-treated aluminum plate so as to have a film thickness of 20 μm, and was cured in a constant temperature room at 25 ° C. for 1 week to form a coating film. As a result, a coated test plate I-2 is obtained.
About the test board I-1 with a coating film, the hardness of a coating film, water resistance, and heat resistance are evaluated. Moreover, the weather resistance test of a coating film is done about the test plate with a coating film I-2.
[比較例1]
表面塗布用塗料組成物(D1)に代えて表面塗布用塗料組成物(D2)を用いた以外は、実施例1と同様にして、ガラス基板上に塗膜を形成した塗膜付試験板II−1と、アルミニウム板の表面に塗膜を形成した塗膜付試験板II−2を得る。
塗膜付試験板II−1について、塗膜の硬度、耐水性、耐熱性を評価する。また、塗膜付試験板II−1について、塗膜の耐候性試験を行う。
[Comparative Example 1]
Test plate with coating film II in which a coating film was formed on a glass substrate in the same manner as in Example 1 except that the coating composition for surface coating (D2) was used instead of the coating composition for surface coating (D1). -1 and test plate II-2 with a coating film in which a coating film is formed on the surface of an aluminum plate are obtained.
About the test board II-1 with a coating film, the hardness of a coating film, water resistance, and heat resistance are evaluated. Moreover, the weather resistance test of a coating film is done about the test plate with a coating film II-1.
[評価方法]
(硬度)
JIS K 5600−5−4(1999)に準拠した方法で塗膜の硬度を測定し、以下の基準に従って評価する。
「○」:鉛筆硬度H以上
「△」:鉛筆硬度2B〜F
「×」:鉛筆硬度3B以下
(耐水性)
JIS K 5600−6−2(1999)に準拠した方法で塗膜の耐水性試験を行い、以下の基準に従って評価する。
「○」:塗膜に膨れ、損傷等が確認されなかった。
「×」:塗膜に膨れ、損傷等が確認された。
[Evaluation methods]
(hardness)
The hardness of the coating film is measured by a method based on JIS K 5600-5-4 (1999) and evaluated according to the following criteria.
“◯”: Pencil hardness H or higher “Δ”: Pencil hardness 2B to F
“×”: pencil hardness of 3B or less (water resistance)
The water resistance test of the coating film is performed by a method based on JIS K 5600-6-2 (1999), and evaluated according to the following criteria.
“◯”: The coating film was swollen and no damage was observed.
"X": The coating film was swollen and damaged.
(耐熱性(1):熱分解温度)
示差熱重量同時測定装TG/DTA220(セイコーインスツルメント社製)を使用し、昇温速度10℃/分、窒素流量50mL/分の条件で熱重量分析を実施し、塗膜の熱分解温度を測定する。なお、塗膜の質量が5%減少した時点の温度を熱分解温度(℃)とする。測定結果を以下の基準に従って評価する。
「○」:250℃以上
「△」:150〜250℃
「×」:150℃以下
(耐候性)
沖縄県那覇市の屋外に塗膜付試験板I−2、II−2を設置し、設置直前と、2年後における塗膜表面の光沢を、PG−1M(光沢計:日本電色工業社製)を用いて測定する。設置直前の光沢の値を100%としたときの、2年後の光沢の値の割合を光沢保持率(単位:%)として算出し、以下の基準に従って耐候性を評価する。
「○」:光沢保持率が80%以上であった。
「△」:光沢保持率が60%以上80%未満であった。
「×」:光沢保持率が60%未満であった。
(Heat resistance (1): Thermal decomposition temperature)
Using a differential thermogravimetric simultaneous measurement device TG / DTA220 (manufactured by Seiko Instruments Inc.), thermogravimetric analysis was performed at a temperature rising rate of 10 ° C./min and a nitrogen flow rate of 50 mL / min, and the thermal decomposition temperature of the coating Measure. In addition, let the temperature at the time of the mass of a coating film reduce 5% be thermal decomposition temperature (degreeC). The measurement results are evaluated according to the following criteria.
“◯”: 250 ° C. or higher “Δ”: 150-250 ° C.
“×”: 150 ° C. or less (weather resistance)
Installed test plates I-2 and II-2 with paint film outdoors in Naha City, Okinawa Prefecture, and measured the gloss of the paint film surface immediately before installation and two years later with PG-1M (Gloss meter: Nippon Denshoku Industries Co., Ltd.) ). When the gloss value immediately before installation is 100%, the ratio of the gloss value after 2 years is calculated as the gloss retention (unit:%), and the weather resistance is evaluated according to the following criteria.
“◯”: The gloss retention was 80% or more.
“Δ”: The gloss retention was 60% or more and less than 80%.
"X": The gloss retention was less than 60%.
表1に示すように、本発明の表面塗布用塗料組成物により形成した実施例1の塗膜は、耐擦傷性に優れる。また、熱分解温度が高く耐熱性にも優れているうえ、耐水性にも優れる。さらに、耐候性試験では、塗膜を形成したアルミニウム板の光沢が高度に維持されてることから、優れた耐候性を有している。 As shown in Table 1, the coating film of Example 1 formed with the coating composition for surface coating of the present invention is excellent in scratch resistance. In addition, it has a high thermal decomposition temperature, excellent heat resistance, and excellent water resistance. Furthermore, in the weather resistance test, since the gloss of the aluminum plate on which the coating film is formed is maintained at a high level, it has excellent weather resistance.
また、最適なRの値を有する溶媒であるジイソプロピルケトンを用いた、微粒子の含フッ素共重合体が分散した表面塗布用塗料組成物(A1)より調製した表面塗布用塗料組成物(D1)により形成した実施例1の塗膜は、R=25.6であるシクロヘキサノンを溶媒に用いて調製した表面塗布用塗料組成物(A2)より調製した表面塗布用塗料組成物(D2)により形成した比較例1の塗膜に比べて、耐擦傷性がより優れており、耐熱性もより優れる。 Further, by using the surface coating composition (D1) prepared from the surface coating composition (A1) in which the fine fluorine-containing copolymer is dispersed using diisopropyl ketone, which is a solvent having an optimum R value. The formed coating film of Example 1 was compared with the surface coating composition (D2) prepared from the surface coating composition (A2) prepared using cyclohexanone with R = 25.6 as a solvent. Compared to the coating film of Example 1, the scratch resistance is superior and the heat resistance is also superior.
Claims (9)
R=4×(δd−15.7)2+(δp−5.7)2+(δh−4.3)2 …(1)
(式(1)中、δd、δpおよびδhは、ハンセン溶解度パラメータにおける、分散項、極性項および水素結合項をそれぞれ示し、単位はいずれも(MPa)1/2である。) The wind power generation according to any one of claims 1 to 4, wherein a solubility index (R) for the fluorine-containing copolymer (A) based on a Hansen solubility parameter represented by the following formula (1) in the solvent is less than 25. A coating composition for surface coating used for a blade of a machine.
R = 4 × (δd−15.7) 2 + (δp−5.7) 2 + (δh−4.3) 2 (1)
(In the formula (1), δd, δp, and δh represent a dispersion term, a polar term, and a hydrogen bond term in the Hansen solubility parameter, respectively, and the unit is (MPa) 1/2 .)
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