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水性化 書籍

1306

塗料・インキ・接着剤水 性 化 技 術

〜樹脂設計、架橋反応、顔料分散、添加剤配合、作業性、規制動向〜

■ 執筆者(敬称略)
日本ペイント(株)
ジャパンエポキシレジン(株)
住化バイエルウレタン(株)
(株)日本触媒
埼玉化成技術研究所
荒川化学工業(株)
(株)カネカ
元・関西ペイント(株)
大阪府立大学
日本ペイント(株)
チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)
桑島 輝昭
倉林 正樹
吉田 裕昭
横田 善行
鈴木 敏弘
沢田 浩
南部 俊郎
三代澤 良明
角岡 正弘
寺田 剛
大野 恭弘
日本曹達(株)
大日本塗料(株)
フォトポリマー懇話会
上村工業(株)
東洋インキ製造(株)
(株)トーツヤ・エコー
東洋モートン(株)
(株)住化分析センター
コニシ(株)
化学品安全管理研究所
日本塗装機械工業会
新井 重文
朝倉 光彦
滝本 靖之
鈴木 祥一郎
川島 大幸
藤 徹
大橋 正人
佐藤 淳
下間 澄也
大島 輝夫
平野 克己
■ 目  次

第1章 序論

1. はじめに
2. 環境保護問題と規制動向
3. 各産業での水性化動向
 3.1 塗料の水性化動向
 3.2 接着剤の水性化動向
 3.3 インキの水性化動向
4. おわりに


第2章 水性樹脂の物性向上、制御、改質と複合化技術

第1節 水性エポキシ樹脂の特性と物性向上

1. 溶剤系エポキシ樹脂塗料
2. 水系エポキシ樹脂塗料
3. 新世代水系エポキシ樹脂塗料「New Gen」

第2節 水性ウレタン樹脂の硬化形態と特性、および物性向上

1. イソシアネートの反応とウレタン塗料の硬化形態
2. 種々の水性ウレタン塗料
3. 種々の水性ウレタン樹脂とその特性
 3.1 ポリウレタン・ディスパージョン(PUD)
 3.2 水性2液ポリウレタン・システム
  3.2.1 コンセプトと特長
  3.2.2 水分散可能なポリイソシアネートとジェット・ディスパーザー
  3.2.3 ポリオール・ディスパージョン
  3.2.4 性能を左右する因子
  3.2.5 用途と実施例
  3.2.6 水性ソフト・フィール塗料
 3.3 水性ブロック・イソシアネート硬化システム(水性1液焼付け硬化システム)
 3.4 水性UV硬化型ウレタン・アクリレート
4. まとめ

第3節 水性アクリル樹脂の特徴、物性、改質技術

1. アクリル樹脂の特徴
2. 水系アクリル樹脂の形態別特徴
3. 水系アクリル樹脂の製造方法
 3.1 水溶性アクリル樹脂及びディスパージョン型樹脂の製造方法
 3.2 アクリルエマルションの製造方法
 3.3 水性アクリル樹脂の精密重合
  3.3.1 ニトロキシドを用いたリビングラジカル重合(TEMPO)
  3.3.2 可逆的付加開裂型連鎖移動剤を用いたリビングラジカル重合(RAFT)
  3.3.3 連鎖金属錯体を用いたリビングラジカル重合(ATRP)
4. 水性アクリル樹脂における塗膜物性の改質技術
 4.1 成膜性向上技術
 4.2 複合化技術
  4.2.1 アクリルシリコン変性樹脂
  4.2.2 ハルス複合アクリル樹脂(商品名:ユーダブル)
  4.2.3 フッ素変性アクリル樹脂
  4.2.4 ウレタン変性アクリル樹脂
  4.2.5 エポキシ変性アクリル樹脂
  4.2.6 有機無機複合アクリル樹脂

第4節 水性ポリエステル樹脂の構造および加水分解安定性

1. ポリエステル樹脂の構造
2. ポリエステル樹脂の水性化
3. 水性ポリエステル樹脂の硬化反応および性能向上

第5節 水性UV/EB硬化樹脂の種類と特性及び応用事例

1. はじめに
2. UV/EB樹脂の水性化
3. 水性UV/EB硬化性樹脂の設計
 3.1 オリゴマーの設計
 3.2 希釈モノマーの選択
 3.3 光開始剤の選択
4. エマルジョン型UV/EB硬化性樹脂の特性
5. 水溶性UV/EB硬化性樹脂の特性
6. 水性UV/EB硬化性樹脂の応用事例

第6節 事例を踏まえた水性ポリマーの複合化技術とその評価

[1.水性アクリルシリコン樹脂]
1. 2液低汚染型アクリルシリコン樹脂
 1.1 主材・硬化剤設計
 1.2 塗料化配合
 1.3 光沢
 1.4 接触角
 1.5 屋外暴露試験での耐汚染性
 1.6 耐候性
2. 1液型アクリルシリコン樹脂

[2.は著作権の都合上、掲載しておりません]

[3.シリカ・有機ハイブリッドポリマー]
1. シリカ・有機ハイブリッドポリマーの位置付け
2. シリカ・有機ハイブリッド塗料の特徴と応用例
3. シリカ・有機ハイブリッドポリマーの設計
 3.1 塗料設計の必要条件
 3.2 無機系ポリマー材料とその特徴
4. 水性シリカ・有機ハイブリッドポリマーの合成方法
 4.1 合成方法の種類
5. 常温硬化形水性シリカ・アクリルハイブリッドポリマー
 5.1 特徴
 5.2 コロイダルシリカ・γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン・不飽和基含有ビニルモノマーによる合成
 5.3 コロイダルシリカ・反応性ノニオン界面活性剤・不飽和基含有ビニルモノマーによる合成
 5.4 アルコキシシリル基含有アクリルシリコーンポリマーの合成とコロイダルシリカの混合
6. 加熱硬化形水性シリカ・有機ハイブリッドポリマー
 6.1 特徴
 6.2 コロイダルシリカ・γ-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン・水酸基含有有機ポリマーによる合成
 6.3 6価クロムフリー形、金属表面処理剤としての適用
7. 今後の課題


第3章 水性化における架橋剤の特性と
            反応メカニズムおよび架橋反応最適設計

第1節 水性化における常温架橋反応の最適設計とその応用
1. はじめに
2. 水性塗料の架橋反応について
3. 常温架橋型水性塗料用樹脂
 3.1 常温硬化型水性アクリル樹脂
 3.2 アルキド樹脂
 3.3 エポキシ樹脂
4. 常温架橋反応
 4.1 カルボニル基/ヒドラジド基の架橋反応
 4.2 エポキシ基を用いた架橋反応
  4.2.1 エポキシ基とアミン基の架橋反応
  4.2.2 エポキシ基とカルボン酸基の架橋反応
 4.3 カルボジイミド基/カルボン酸基の架橋反応
 4.4 アルコキシシリル基の架橋反応
 4.5 活性メチレン基を利用した架橋反応
 4.6 酸化重合架橋系
 4.7 イソシアナート基と水酸基の架橋反応
5. おわりに

第2節 水系化における加熱架橋反応の最適設計とその評価
1. 水系加熱架橋系の種類
 1.1 アミノ樹脂との反応
 1.2 ブロックイソシアネート基との反応
 1.3 オキサゾリン基の反応
 1.4 エポキシ基との反応
 1.5 キレート反応等による金属架橋
2. 実用例
 2.1 カチオン電着塗料
 2.2 缶用塗料
3. レオロジーによる架橋構造の解析技術とその評価
 3.1 動的粘弾性測定
 3.2 静的粘弾性測定
4. 今後の課題

第3節 光架橋プロセスにおける架橋反応の最適設計とその評価
1. はじめに
2. 高分子鎖間の光架橋
 2.1 光架橋剤の利用
 2.2 感光基を持つ高分子の光架橋
3. 光重合と光架橋の併用
 3.1 ラジカルUV硬化の基礎
 3.2 酸素存在下で効率よくUV硬化を進める方法とチオール/エンUV硬化
 3.3 チオール/エンUV硬化
4. 光架橋反応の評価
5. おわりに

第4節は著作権の都合上、掲載しておりません



第4章 水性系での顔料分散の制御・安定化技術
1. 水性系での顔料分散の考え方
2. 静電的(酸塩基的)相互作用による樹脂吸着と分散安定化
 2.1 基本的な考え方
 2.2 樹脂の水和安定性と分散安定化
3. 疎水性相互作用による分散安定化
 3.1 疎水性顔料の分散
 3.2 親水性顔料における疎水性相互作用
 3.3 疎水性顔料の親水性度と分散性
 3.4 顔料特性と分散性
  3.4.1 顔料の最適親水度
  3.4.2 顔料の凝集構造と分散性
 3.5 共存有機溶剤の影響


第5章 水性化【塗料・インキ・接着剤】のための添加剤配合設計と粘性制御

第1節 顔料分散剤、増粘剤の特性と粘性制御技術および配合設計

1. 顔料分散剤
 1.1 顔料分散剤の安定化機構
  1.1.1 顔料について
  1.1.2 分散安定化のメカニズム
  1.1.3 分散剤吸着のメカニズム
 1.2 分散剤の種類と配合方法
  1.2.1 湿潤分散剤
  1.2.2 高分子分散剤
2. 増粘剤(粘性調整剤)
 2.1 レオロジーについて
  2.1.1 粘度の定義
  2.1.2 粘度の温度依存性
  2.1.3 ずり速度による粘度への影響
  2.1.4 粘性挙動について
 2.2 塗料・インクにおける粘性挙動とその特性
  2.2.1 塗膜の外観に及ぼす粘性挙動の影響
  2.2.2 粘度計(レオメーター)
 2.3 各種増粘剤について
  2.3.1 セルロース系増粘剤
  2.3.2 ウレタン系増粘剤
  2.3.3 アクリル系増粘剤
  2.3.4 その他の増粘剤
3. 配合例

第2節は著作権の都合上、掲載しておりません


第3節 殺菌剤の配合設計とその評価

1. 防腐剤の製品設計
 1.1 微生物汚染と防腐剤の役割
 1.2 防腐剤として使用される薬剤の種類
 1.3 防腐剤の配合設計及びその製剤
 1.4 各国のVOC定義の比較
 1.5 防腐剤の活性評価
2. 抗菌・防藻・防カビ剤の製品設計
 2.1 微生物汚染と抗菌・防藻・防カビ剤の役割及びその選択
 2.2 塗料
 2.3 接着剤
 2.4 インキ
 2.5 抗菌・防藻・防カビ剤として使用される薬剤の種類
 2.6 抗菌・防藻・防カビ剤の配合設計
 2.7 抗菌・防カビ・防藻剤の活性評価
3. 今後の開発動向予測


第6章 乾燥性、塗装性向上技術およびその評価

【塗料編】


第1節 水性塗料の概要と乾燥性

1. 水性塗料の概要
2. 水性塗料の乾燥
 2.1 乾燥・硬化
 2.2 乾燥に関わる課題
3. 塗料配合要因と乾燥
 3.1 水性樹脂
 3.2 水性塗料の共存溶剤
 3.3 増粘剤
4. 乾燥による欠陥
5. 水系塗料の進歩

第2節 水性塗料の塗装作業性向上技術の現状と課題


1.水性塗料の種類と塗装作業性
2. 塗装作業性改善のための課題と対策の概要
 2.1 塗料のタレ性
 2.2 塗料のワキ性
 2.3 塗料粘度と塗装温度
3.塗装作業性向上とエマルションの設計基準
 3.1 造膜性の確保
 3.2 凍結安定性の確保
 3.3 水溶性樹脂の粘度と官能基および疎水性側鎖の関係
4.塗料の品種ごとの技術
 4.1 自動車用水性塗料
 4.2 水性さび止塗料
 4.3 速乾建築内部向け水性塗料
 4.4 低VOCつや有り水性塗料

第3節 電着塗装の皮膜形成機構とその粒子構造


1. 電着塗装の歴史
2. 電着塗装プロセスの概要
3. 電着塗装の特徴
4. 電着塗料用樹脂
 4.1 電着塗料の構成
 4.2 水溶性樹脂の基本骨格
 4.3 樹脂の溶解性とその分散状態
 4.4 電着塗料用樹脂の化学
5. 多孔質皮膜形成機構
 5.1 電気泳動過程
 5.2 電極反応
  5.2.1 水の電気分解
  5.2.2 分散粒子の凝析反応
 5.3 皮膜成長過程と電気浸透過程
6. モデル樹脂によるカチオン型電着の析出特性
 6.1 定電圧電着挙動
 6.2 定電流電着挙動
 6.3 誘導期間における皮膜析出
 6.4 皮膜の析出界面−皮膜成長点
 6.5 初期皮膜が析出する際のpH
7. 新しい析出モデル−イオン透過膜型析出モデル
8. 樹脂の混合効果と溶剤の添加効果
 8.1 樹脂を混合した際の皮膜形成
 8.2 皮膜形成に及ぼす溶剤の効果

【インキ編】

第1節 水性グラビアインキの作業性および乾燥性の解析と評価

1. グラビアインキの組成
2. グラビア印刷を取り巻く各種法規制と環境問題
3. 各種環境対応策(VOCの排出対策)
4.軟包装用水性グラビアインキ
 4.1 水性グラビアインキの現状(水性化比率)
 4.2 軟包装用水性グラビアインキの利点(メリット)
 4.3 軟包装用水性グラビアインキの課題(デメリット)
5.水性グラビア印刷の作業性向上
 5.1 乾燥性の確保
  5.1.1 乾燥・蒸発プロセス
  5.1.2 熱風乾燥方式による乾燥性向上
  5.1.3 補助乾燥装置の検討
  5.1.4 インキの高濃度化と浅版化による乾燥性の確保
  5.1.5 アルコール併用による乾燥性の確保
 5.2 印刷適性(版かぶり性、ロングラン適性など)の向上
  5.2.1 インキ面からの版かぶり性向上
  5.2.2 水性インキの潤滑性向上
  5.2.3 版かぶり性のその他の要因
 5.3 ロングラン印刷適性の確保

第2節 乾燥性,塗装性向上技術およびその評価

1. 水性グラビア
 1.1 水性化の現状と技術課題の概要
 1.2 版カブリ
  1.2.1 発生理由
  1.2.2 インキと版の相互関係
 1.3 印刷版・インキング装置
  1.3.1 印刷版
  1.3.2 印刷機のインキング装置
 1.4 水性インキの成分構成・物性の調整
 1.5 水性インキの印刷作業性,印刷適性の改善への指針
2.水性フレキソインキ
 2.1 水性フレキソインキの構成と印刷適性の改善
 2.2 インキング装置

【接着剤編】

第1節 コンバーターにおける無溶剤化技術の最新状況

第2節 水性および無溶剤型接着剤の塗工性

1.水性接着剤によるラミネート加工
 1.1 水性ドライラミネート方式の特徴
  1.1.1 塗工工程
  1.1.2 乾燥工程
  1.1.3 ラミネート工程
 1.2 水性接着剤の特徴
2.無溶剤型接着剤によるラミネート加工
 2.1 無溶剤型ラミネート方式の特徴
 2.2 塗布量の制御
 2.3 塗工適性
 2.4 無溶剤型接着剤
3.将来展望


第7章 法規制の動向と水性化への取組み

第1節 VOC規制動向と測定・評価の実際


1. 規制動向
2. 測定機器
 2.1 NDIR法
 2.2 FID法
3. 排出ガス採取方法
 3.1 試料採取の時期
 3.2 一施設で複数の排出口を有する場合の測定方法
 3.3 フレアスタックにより排出ガスを処理している場合の測定
 3.4 固定屋根式貯蔵タンクの場合の測定
4. 除外物質
 4.1 除外物質
 4.2 除外物質の補正方法について
 4.3 除外物質の測定方法について
5. 今後の予定

第2節 水性接着剤における環境対策

1. 室内濃度指針値策定物資への対応
 1.1 ホルムアルデヒド
 1.2 アセトアルデヒド
 1.3 フタル酸ジ-n-ブチル(DBP)、フタル酸ジ-2-エチルヘキシル(DEHP)
 1.4 トルエンおよびキシレン
2. 内分泌かく乱物質への対応
3. 脱溶剤型接着剤としての最近の開発動向
4. リサイクル問題への取り組み

第3節 コーティングとラミネート加工関連の法規制

第4節 改正化審法への対応と海外の化学物質規制法の特徴と最近の動向

1.化審法の制定と沿革
 1.1 化審法の制定
 1.2 化審法に毒性試験の導入
 1.3 平成15年の化審法の大改正
  1.3.1 改正の経緯
  1.3.2 改正化審法の主な内容
 1.4 化審法の対象
  1.4.1 化学物質の範囲
2.海外の化学物質規制
 2.1 海外の新規化学物質届出制度のある国
 2.2 化審法と各国の化学物質規制法との共通した相違点
 2.3 米国TSCA(有害物質規制法)
 2.4 EU第7次修正指令
 2.5 中国 新規化学物質環境管理規則
 2.6 韓国 有害化学物質管理法(TCCL)
3.内外の法規制の資料

第5節 技術者のためのPRTRとMSDS

T PRTR
1. PRTR制度制定の背景
2. 化学物質管理促進法のPRTR制度
 2.1 法令  2.2 化管法の内容
3. PRTRの実施手順
4. PRTRへの対応
U MSDS

第6節 水性化に向けた排水処理の課題と今後の取り組み

1. 塗料・インキ・接着分野での排水処理
 1.1 機器・装置洗浄
2. スプレー塗装のブース水の排水処理
 2.1 既存プロセスを利用し材料のみを水性化する場合
 2.2 排水処理の負荷と対策
3. 水性塗料の無排水リサイクルシステム
4. 水性化のLCAとしての評価