JP2001072919A - 塗料用樹脂組成物および塗料 - Google Patents

塗料用樹脂組成物および塗料

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JP2001072919A
JP2001072919A JP27657299A JP27657299A JP2001072919A JP 2001072919 A JP2001072919 A JP 2001072919A JP 27657299 A JP27657299 A JP 27657299A JP 27657299 A JP27657299 A JP 27657299A JP 2001072919 A JP2001072919 A JP 2001072919A
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acrylic resin
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Ariyoshi Ando
有美 安藤
Kazuji Kageishi
一二 影石
Yoshitaka Osanai
良隆 小山内
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Toray Industries Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】低温(80℃以下)での硬化性に優れた、とり
わけ一液タイプの塗料用樹脂組成物および該塗料用樹脂
組成物を使用して得られる塗料を提供する。さらに、塗
膜の屈曲性、耐候性、仕上がり外観(チヂミ)に優れた
塗膜を提供する。 【解決手段】側鎖に水酸基と脂環式エポキシ基を有する
アクリル樹脂、脂環式エポキシ樹脂、一分子中にグリシ
ジル基と加水分解性アルコキシシラン基を有するオルガ
ノアルコキシシラン化合物、およびアルミニウムキレー
ト化合物を特定の割合で配合する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低温、特に80℃
以下での硬化性に優れた塗料用樹脂組成物および塗料に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来から、低温(80℃以下)での硬化
性に優れた一液タイプの塗料用樹脂組成物が望まれてお
り、これまで以下のような技術が提案されてはいるが、
貯蔵安定性、硬化性、その他数多くの塗料に要求される
性能をバランスよく具備しているものはなかった。
【0003】すなわち、従来から実施されている分子側
鎖に水酸基を有するアクリルポリオールとメラミン樹脂
またはブロックイソシアネートの硬化系樹脂、あるいは
潜在性触媒(硬化剤)を用いたエポキシ樹脂では、12
0℃で硬化するのが実力であり、それ以下の硬化温度で
は十分な架橋密度が得られず塗膜性能等が期待できな
い。それ以下の温度での硬化には多液化が必要であり、
作業性に多くの問題を残していた。また、ポリイソシア
ネートを使用すれば、低温でも硬化性は良好であるが、
イソシアネートの毒性の問題を無視できない。
【0004】また、近年は環境保護の観点から、塗料の
ハイソリッド化が要求されるようになっているが、塗膜
性能と塗膜外観をバランスよく備えることが要求される
ためこれらの塗料、塗装系では限界があり、不適切であ
る。さらに、自動車バンパー等の伸びのある基材に塗装
する場合には、塗膜を柔軟にする必要があり、結果とし
て塗料の乾燥性、硬化性や塗膜の耐候性、耐薬品性、お
よび耐傷付き性等が犠牲になることがあった。
【0005】比較的最近の技術として、側鎖にアルコキ
シシラン基、エポキシ基を有するアクリル樹脂にアルミ
ニウムキレート化合物等の金属キレート化合物を添加し
た塗料用樹脂組成物が開示されているが(特公昭55−
41712号公報、特公昭60−50223号公報、特
公昭60−50225号公報、特公昭61−23816
号公報、特公昭61−23817号公報、特開昭64−
75502号公報、特開平4−139281号公報、特
開平1−259071号公報、特開平1−287177
号公報)、この系の塗料は、アクリル樹脂が側鎖にアル
コキシシラン基(または加水分解されたシラノール基)
を有するため、貯蔵安定性が悪く、また、本系は一般市
場(建築塗装等の現場塗装に多く見られる)では、80
℃以下の低温硬化に際しては2液タイプとして適用され
ており、一液化した場合には80℃以下の低温での硬化
性が不足している。
【0006】さらに、アクリル樹脂の側鎖にアルコキシ
シラン基を有するために、顔料とのシーディング(凝集
等)を起こしやすく、また、塗装した際塗膜表面だけが
優先的に乾燥硬化したり(したがって、塗膜内部には溶
剤がいつまでも残存し、期待される塗膜性能が得られな
い)、湿度が高いときや、低温乾燥時に塗装した場合に
は、塗膜表面にいわゆるチヂミが発生するという問題が
あった。
【0007】さらに、特開昭62−119276号公報
には、側鎖にエポキシ基、水酸基を有するアクリル樹脂
とビスフェノールA型エポキシ樹脂、アミノ基またはグ
リシジル基を有するシラン化合物、および、アルミニウ
ムキレート化合物とからなるプライマー組成物が、また
特開平2−73825号公報には、(1)水酸基含有アク
リル樹脂、脂環式エポキシ樹脂、シラン化合物、およ
び、アルミニウムキレート化合物等の金属キレート化合
物、および、(2)(脂環式)エポキシ基と水酸基を有す
るアクリル樹脂、シラン化合物、およびアルミニウムキ
レート化合物等の金属キレート化合物、を含有する樹脂
組成物およびその硬化方法が開示されている。しかしな
がら、アクリル樹脂、エポキシ樹脂の両者に脂環式エポ
キシ基を有し、かつグリシジル基を有するシラン化合物
を併用することに関する記載は全くない。
【0008】また、特開平10−87942号公報に
は、側鎖に水酸基とエポキシ基を有するアクリル樹脂、
種々シラン化合物、アルミニウムキレート化合物等の硬
化触媒、および、有機溶剤からなる一液型組成物が開示
されている。しかしながら、これらの方法では、80℃
以下の低温での硬化性が不十分であり、さらにチヂミの
発生が極めて起こりやすく、防錆性、付着性その他の塗
料性能と塗装外観をバランスよく高いレベルで達成する
ことに関しまだ不十分であった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点を解決し、貯蔵安定性が良好な低温、
具体的には80℃以下の温度での硬化性および塗料の耐
候性に優れた塗料用樹脂組成物、とりわけ一液タイプの
塗料用樹脂組成物およびその塗料用樹脂組成物を使用し
得られる塗料を提供することにある。
【0010】そして本発明の塗料用樹脂組成物を含有す
る塗料は、ハイソリッド化が可能で、ポリプロピレンな
どの伸びのある基材に塗装しても割れ、剥がれ等を起こ
さず、塗料用樹脂として要求される諸性能(密着性、外
観、耐候性、耐薬品性、耐溶剤性、耐衝撃性等)にもバ
ランスがとれて優れた機能を発揮する塗料を提供するこ
とにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、側鎖に水酸基
と脂環式エポキシ基を有するアクリル樹脂(A)、エポ
キシ当量が100〜1,000の脂環式エポキシ樹脂
(B)、一分子中にグリシジル基と加水分解性アルコキ
シシラン基を有するオルガノアルコキシシラン化合物
(C)、アルミニウムキレート化合物(D)および、塗
膜形成後にソフトセグメントとして機能する化合物
(E)を含有する塗料用樹脂組成物である。
【0012】本発明の塗料用樹脂組成物においては、次
の好ましい態様を有している。(a) アクリル樹脂
(A)、脂環式エポキシ樹脂(B)、オルガノアルコキ
シシラン化合物(C)、アルミウムキレート化合物
(D)およびソフトゼグメントとして機能する化合物
(E)が、重量比の下記(1)〜(4)の関係を満たす
ものであること。 (1)A/B=60/40〜99/1 (2)(A+B)/C=50/50〜95/5 (3)(A+B+C)/D=100/0.5〜100/
10 および (4)A/E=40/60〜98/2 (b) ソフトゼグメントとして機能する化合物(E)が、
ポリアルキレンポリオール(アルキレン基の炭素原子数
は2〜4である)、そのウレタン変性物、またはポリア
ルキレンポリオールのグリシジルエーテルであること。 (c) ポリアルキレンポリオールが、ポリエチレングリコ
ール、ポリプロピレングリコール、およびポリテトラメ
チレングリコールから選択される一であること。 (d) この塗料用樹脂組成物を塗料の主成分として用いる
こと。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明における側鎖に水酸基と脂
環式エポキシ基を有するアクリル樹脂(A)は、アクリ
ル樹脂を製造する際に、水酸基含有不飽和単量体と脂環
式エポキシ基含有不飽和単量体を共重合することにより
製造できる。
【0014】水酸基含有不飽和単量体としては、アクリ
ル酸2−ヒドロキシエチル、アクリル酸2−ヒドロキシ
プロピル、アクリル酸4−ヒドロキシブチル、1,4−
ジメチロールシクロヘキサンのモノアクリレート、メタ
クリル酸2−ヒドロキシエチル、メタクリル酸2−ヒド
ロキシプロピル、メタクリル酸4−ヒドロキシブチル、
1,4−ジメチロールシクロヘキサンのモノメタクリレ
ート、アクリル酸またはメタクリル酸の炭素原子数が2
〜8個のヒドロキシアルキルエステルとε−カプロラク
トンまたはγ−バレロラクトン等のラクトン類との付加
物、ポリアルキレングリコールのモノアクリレートまた
はメタクリレート(ただし、アルキレン基の炭素原子数
は1〜4個)、等を例示することができる。水酸基含有
不飽和単量体は単独であっても、もしくは2種類以上の
混合物であってもよい。
【0015】これらの水酸基含有不飽和単量体の中で
は、ホモポリマーのガラス転移温度(Tg)が0℃以下
のものが好ましい。Tgが0℃以下の場合には、塗料の
硬化性が向上する傾向にあり、水酸基含有不飽和単量体
の配合量を減らすことが可能となって、未反応で残存す
る水酸基量の低減をはかれ耐水性、耐アルコール性など
の耐薬品性が向上する傾向にある。
【0016】Tgが0℃以下の水酸基含有不飽和単量体
としては、アクリル酸2−ヒドロキシエチル(ホモポリ
マーのTg=−15℃)、アクリル酸2−ヒドロキシプ
ロピル(Tg=−45℃)、アクリル酸4−ヒドロキシ
ブチル(Tg=−80℃)、アクリル酸またはメタクリ
ル酸の炭素原子数が2〜8個のヒドロキシアルキルエス
テルとε−カプロラクトンまたはγ−バレロラクトン等
のラクトン類との付加物(Tg=−5〜−60℃)等が
例示できる。かかる水酸基含有不飽和単量体は単独であ
っても、もしくは2種類以上の混合物であってもよい。
【0017】Tgが−30℃以下の場合には(例えば、
アクリル酸4−ヒドロキシブチル(Tg=−80℃)を
共重合したとき)、塗膜外観(光沢、鮮映性等)が向上
する傾向にあり、推奨される。
【0018】これらの水酸基含有不飽和単量体はアクリ
ル樹脂の水酸基価が0.5〜80mgKOH、好ましく
は5〜50mgKOHとなるように共重合される。水酸
基価が5mgKOH未満では、低温での硬化性がやや遅
くなる傾向にあり、耐薬品性、耐候性が悪化することが
ある。水酸基価が80mgKOHを超える場合には、低
温乾燥時に塗膜厚を100μm程度の厚膜化した際、塗
膜にチヂミが多く発生しやすく美麗な塗装物品が得られ
ないことがある。
【0019】脂環式エポキシ基含有不飽和単量体として
は、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルアクリレー
ト、3,4−エポキシシクロヘキシルメチルメタクリレ
ート等のシクロアルキル基に直接結合したオキシラン基
を有する不飽和単量体が例示できる。脂環式エポキシ基
含有不飽和単量体は単独であっても、もしくは2種類以
上の混合物であってもよい。
【0020】脂環式エポキシ基含有不飽和単量体は、ア
クリル樹脂(A)中に1〜30重量%共重合されるのが
好ましく、より好ましくは2〜20重量%共重合され
る。1重量%未満では十分な低温硬化性が得られない場
合があり、密着性、耐水性、耐薬品性などが悪化するこ
とがある。30重量%を超えて共重合する場合には、5
0℃以上の高温での貯蔵安定性が悪化する傾向にあり、
また塗膜にチヂミが発生しやすくなる傾向にある。
【0021】本発明では水酸基含有不飽和単量体および
脂環式エポキシ基含有不飽和単量体以外に、共重合可能
なその他の不飽和単量体が使用できる。
【0022】その他の不飽和単量体としては、アクリル
酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチル、
アクリル酸t−ブチル、アクリル酸iso−ブチル、ア
クリル酸プロピル、アクリル酸シクロヘキシル、アクリ
ル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸ラウリル、メタク
リル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−
ブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸iso
−ブチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸シクロ
ヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリ
ル酸ラウリル、メタクリル酸ステアリル等の(メタ)ア
クリル酸の炭素原子数1〜18のアルキルエステルを例
示できる。さらに、スチレン、酢酸ビニル等の共重合可
能なエチレン性不飽和単量体が例示できる。その他の不
飽和単量体は単独であっても、もしくは2種類以上の混
合物であってもよい。
【0023】また本発明で用いられるアクリル樹脂
(A)として、重合性不飽和二重結合を有するベンゾト
リアゾール系紫外線吸収剤をアクリル樹脂(A)中の
0.05〜10重量%を共重合したものを用いたものも
好ましい一例である。
【0024】重合性不飽和二重結合を有するベンゾトリ
アゾール系紫外線吸収剤は、不飽和二重結合を有するも
のであれば、特に限定されるものではないが、例えば、
2−(2´−ヒドロキシ−5´−アクリロキシエチルフ
ェニル)−2H−ベンゾトリアゾール、2−(2´−ヒ
ドロキシ−5´−メタクリロキシエチルフェニル)−2
H−ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系紫外
線吸収剤を(メタ)アクリロイル化したものなどが挙げ
られる。これら重合性ベンゾトリアゾール系紫外線吸収
性化合物を用いることで、塗料の硬化性、貯蔵安定性が
優れ、長期にわたって良好な耐候性が持続される。 ま
た、下塗り塗料や基材の保護(基材の光による褪色や劣
化の防止)を兼ねることがあり、好ましく使用される。
【0025】これらの重合性不飽和二重結合を有するベ
ンゾトリアゾール系紫外線吸収剤は、単独であっても、
2種類以上の混合物であってもよい。これらの紫外線吸
収剤はアクリル樹脂(A)を製造する際に同時に共重合
し、アクリル樹脂(A)の成分としてアクリル樹脂中に
組み込むことが望ましい。このとき、長期にわたる良好
な耐候性が確保され、良好な塗料の硬化性と塗膜の耐候
性にバランスがとれて優れたものとなる。
【0026】また、さらに必要であれば、3−メタクリ
ロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタク
リロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−
メタクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、3
−メタクリロイルオキシプロピルメチルジエトキシシラ
ン、3−アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラ
ン、3−アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシ
シラン、3−アクリロイルオキシプロピルトリエトキシ
シラン、3−アクリロイルオキシプロピルメチルジエト
キシシラン等で例示される加水分解性アルコキシシラン
基を有する不飽和単量体、3−メルカプトプロピルトリ
メトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメト
キシシラン、3−メルカプトプロピルトリエトキシシラ
ン、3−メルカプトプロピルメチルジエトキシシラン等
で例示される加水分解性アルコキシシラン基を有する連
鎖移動剤(重合度調節剤)を共重合または配合すること
も可能である。該単量体または連鎖移動剤は単独であっ
ても、もしくは2種類以上の混合物であってもよい。
【0027】アクリル樹脂(A)は、通常のラジカル共
重合により、溶剤溶液あるいは水分散体等として製造さ
れる。本発明の場合には、トルエン、キシレン、酢酸ブ
チル、酢酸エチル、イソプロピルアルコール、n−ブチ
ルアルコール、エチレングリコールモノブチルエーテ
ル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、シクロ
ヘキサノン等の有機溶剤を用い、α,α´−アゾビスイ
ソブチロニトリル、α,α´−アゾビスバレロニトリル
等の有機アゾ系重合開始剤、過酸化ベンゾイル、t−ブ
チルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート等の有機過
酸化物を重合開始剤として使用し、重合温度40〜15
0℃で、水酸基含有不飽和単量体、脂環式エポキシ基含
有不飽和単量体、および、その他の共重合可能な不飽和
単量体を溶液重合することにより製造されるのが好まし
い。
【0028】アクリル樹脂(A)のGPCを用いポリス
チレン換算として測定される数平均分子量(Mn)は、
好ましくは2,000〜80,000、より好ましくは
2,500〜50,000である。分子量の調節は、よく
知られているようにn−ドデシルメルカプタン等の連鎖
移動剤をアクリル樹脂の製造時に併用することにより実
施できる。数平均分子量が2,000未満では、低温硬
化性がやや悪くなる傾向にあり、塗膜がチヂミを発生し
やすくなる傾向にある。数平均分子量が80,000を
超える場合には、塗膜光沢が低下しやすく、良好な仕上
がり外観が得られないことがある。ただし、ベースコー
ト用として用いる場合には、この限りでない。
【0029】ハイソリッド塗料を製造する場合には、M
nが2,000〜10,000、好ましくは2,500〜
8,000であることが望ましい。Mnが2,000未満
では、低温硬化性がやや悪くなる傾向にあり、塗膜がチ
ヂミを発生しやすくなる傾向にある。Mnが10,00
0を超える場合には、十分に高い塗装時固形分を有する
ハイソリッド塗料の設計が実施しにくくなることがあ
る。
【0030】ポリプロピレン製のバンパーのように伸び
のある基材に塗装する場合には、ベースコート用とし
て、Mnは10,000〜80,000、トップコート用
として、3,000〜40,000であることが好まし
い。ベースコート用のMnをトップコート用のMnより
やや大きくすることが好ましく、このとき良好な仕上が
りと、塗膜の柔軟性を両立できる。
【0031】エポキシ当量が100〜1,000の脂環
式エポキシ樹脂(B)としては、13197の化学商
品、化学工業日報社(1997年) P923〜931
に例示され、中でも3,4−エポキシシクロヘキシルメ
チル−3,4−エポキシシクロヘキシルカルボキシレー
ト、および下記構造式1〜5
【0032】
【化1】 を有するもの等、分子中に脂環式エポキシ基を有する化
合物が例示される。脂環式エポキシ樹脂(B)は単独で
あっても、2種類以上の混合物であってもよい。
【0033】脂環式エポキシ樹脂(B)のエポキシ当量
が100未満の場合には、低温での硬化性は良好となる
ものの、塗膜が硬く脆くなり、低温衝撃性、屈曲性が悪
化することがある。また、エポキシ当量が1,000を
超える場合には、硬化性にやや遅れが見られ、塗膜初期
硬度の立ち上がりが遅れ、初期の耐傷つき性、耐ガソリ
ン性などが不足する場合がある。
【0034】脂環式エポキシ樹脂(B)は、アクリル樹
脂(A)に対し、重量比で好ましくはA/B=60/4
0〜99/1、より好ましくは70/30〜98/2の
範囲で使用される。脂環式エポキシ樹脂(B)の配合量
が1未満の場合には、低温での硬化性が悪化する場合が
あり、耐水性、耐候性などが若干悪くなる傾向にある。
配合量が40を超える場合には、塗膜がチヂミを起こし
やすくなり、光沢がやや低くなることがある。
【0035】一分子中にグリシジル基と加水分解性アル
コキシシラン基を有するオルガノアルコキシシラン化合
物(C)としては、γ−グリシドキシプロピルトリメト
キシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシ
ラン、γ−グリシドキシプロピルトリイソプロポキシシ
ラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラ
ン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルジ
メトキシシランなどが例示される。これらのオルガノア
ルコキシシラン化合物(C)は単独であっても、もしく
は2種類以上の混合物であってもよい。またこれらのオ
ルガノアルコキシシラン化合物(C)の加水分解物、あ
るいは部分縮合物であってもよい。オルガノアルコキシ
シラン化合物(C)は単独で、あるいはアクリル樹脂
(A)側鎖の脂環式エポキシ基、水酸基、および脂環式
エポキシ樹脂(B)との間で反応し、塗膜に架橋構造を
付与する。
【0036】良好な低温硬化性を得るためには、シラン
化合物として、グリシジル基と加水分解性アルコキシシ
ラン基(またはシラノール基)を併有することが重要で
あり、どちらの官能基が欠けても低温硬化性は得難くな
る傾向にある。例えば、シラン化合物に変え、グリシジ
ル基を有さないフェニルトリメトキシシランのような加
水分解性アルコキシシラン化合物を使用た場合には、8
0℃以下の低温では十分な硬化反応が起こらず、耐水
性、耐薬品性、耐ガソリン性、耐候性等の塗膜性能が悪
化する傾向にある。
【0037】オルガノアルコキシシラン化合物(C)
は、アクリル樹脂(A)と脂環式エポキシ樹脂(B)の
総量に対して、重量比で好ましくは(A+B)/C=5
0/50〜95/5、より好ましくは、55/45〜9
0/10の範囲で使用される。使用量が5未満の場合に
は、低温硬化性がやや悪くなる。また、使用量が50を
超える場合には、塗膜の不具合部分を補修するために再
塗装したとき、塗料のリコート密着性が悪くなる傾向に
ある。
【0038】アルミニウムキレート化合物(D)として
は、アルミニウムエチルアセトアセテートジイソプロピ
レート、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテー
ト)、アルミニウムトリス(アセチルアセテート)、ア
ルミニウムビスエチルアセトアセテートモノアセチルア
セトネート等が例示できる。アルミニウムキレート化合
物は、アクリル樹脂、脂環式エポキシ樹脂、オルガノア
ルコキシシラン化合物が相互に反応し、架橋塗膜を形成
するための触媒、架橋剤として作用する。アルミニウム
キレート化合物(D)は単独であっても、もしくは2種
類以上の混合物であってもよい。
【0039】アルミニウムキレート化合物(D)は、ア
クリル樹脂(A)、脂環式エポキシ樹脂(B)およびオ
ルガノアルコキシシラン化合物(C)に対して、重量比
で好ましくは(A+B+C)/D=100/0.5〜1
00/5、より好ましくは100/1〜100/4の範
囲で使用される。使用量が0.5未満では、低温での硬
化性が悪くなる場合があり、十分な塗膜性能を得るため
に時間を要することがある。5重量%を超えて使用する
場合には、貯蔵安定性、耐候性が悪化する場合がある。
【0040】貯蔵中に、不用意に機能を発揮しないよう
対応するキレート化剤を安定剤として添加することはよ
く知られており、本発明でも好適に実施される。すなわ
ち、貯蔵安定性を向上するために、アセチルアセトン、
ダイアセトンアルコール、アセト酢酸メチル、アセト酢
酸エチル等を添加するのが好ましい。
【0041】塗膜形成後にソフトセグメントとして機能
する化合物(E)としては、ポリブタジエン、ポリイソ
プレン、スチレン−ブタジエン共重合体等のポリオレフ
ィン系ゴム、塩化ゴム、塩素化ポリプロピレン(塗料の
貯蔵安定性の観点から、塩素化度が10〜90のものが
望ましい)等の塩素化ポリオレフィン系ゴム、アクリル
樹脂(A)または脂環式エポキシ樹脂(B)と相互に反
応、または、絡み合ってソフトセグメントを形成しうる
化合物、例えば、ポリプロピレングリコール、ポリテト
ラメチレングリコール、これらが共重合されたポリエス
テル樹脂やこれらから誘導される化合物等が例示され
る。これらは単独で、あるいは塗膜形成後にアクリル樹
脂(A)または脂環式エポキシ樹脂との関係で、塗膜に
柔軟性を付与することができる化合物である。
【0042】より詳細に説明すれば、例えば、ポリプロ
ピレングリコールやポリテトラメチレングリコールは単
独では塗膜を形成することが困難であり、それ自身何ら
の機械的な物性は有さないが、塗料に配合され、塗膜が
形成された後には、アクリル樹脂(A)または脂環式エ
ポキシ樹脂と相互に反応し、または、絡み合って塗膜に
良好な柔軟性を付与しうるものである。該化合物は単独
であっても、もしくは2種類以上の混合物であってもよ
い。
【0043】塗膜形成後にソフトセグメントとして機能
する化合物(E)の選択、配合にあたっては、アクリル
樹脂(A)、脂環式エポキシ樹脂(B)との間に適度な
相溶性と非相溶性を有するものを選択するのが重要であ
る。この観点から、該化合物(E)の重量平均分子量は
通常100〜100,000程度、より好ましくは20
0〜10,000である。分子量が100未満では、十
分な柔軟性を得ることが難しく、−20℃以下の低温時
塗膜が割れやすい。分子量が100,000を超える場
合には、アクリル樹脂との相溶性が悪くなる傾向にあ
り、塗膜が濁りやすくなって、塗膜外観が悪化すること
がある。
【0044】該化合物(E)は、塗膜形成後に、塗膜に
低温屈曲性、耐衝撃性を付与するために好適に配合され
る。該化合物(E)は、アクリル樹脂(A)に対し、重
量比で好ましくはA/E=40/60〜98/2、より
好ましくは60/40〜95/5の割合で配合される。
配合量が2未満の場合には、アクリル樹脂(A)の組成
によっては耐衝撃性が悪化する場合があり、60を超え
て配合する場合には、塗膜が高い温度(80℃以上)に
曝された場合、塗膜にべたつきが生じる場合がある。
【0045】該化合物(E)として、ポリアルキレンポ
リオール(アルキレン基の炭素原子数は2〜4であ
る)、ポリアルキレンポリオールのウレタン変性物、ポ
リアルキレンポリオールのグリシジルエーテルから選択
されるものであるときより効果的な機能を発揮し得る。
さらに、ポリアルキレンポリオールがポリエチレングリ
コール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレ
ングリコールであるとき、効果はより顕著である。
【0046】ポリアルキレンポリオールのウレタン変性
物は、ポリアルキレンポリオールとイソシアヌレート基
含有化合物との反応よって得られる。ポリアルキレンポ
リオールとイソシアヌレート基含有化合物が(n+1)
/n〜n/nのモル比で配合され、反応されるのが好ま
しい。ここでnは1から100の整数である。ポリアル
キレンポリオールと反応させるイソシアヌレート基含有
化合物は、具体的には、ヘキサメチレンジイソシアネー
ト、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、等の
脂肪族イソシアネート、イソホロンジイソシアネート、
シクロヘキサンジイソシアネートなどの脂環族イソシア
ネート、キシリレンジイソシアネート等の芳香族イソシ
アネート、3−イソシアネー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、3−イソシアネートプロピルメチルジメトキシシラ
ン等、一分子中にイソシアヌレート基とアルコキシシラ
ン基を有するシラン化合物などがあげられる。これらは
1種もしくは2種以上使用することができる。
【0047】ポリアルキレンポリオールのグリシジルエ
ーテルが脂環式エポキシ基を有するものであれば、耐水
性、耐候性、硬化性などの諸性能が向上するためより好
ましい。ポリアルキレンポリオールのグリシジルエーテ
ルとしては、ポリプロピレングリコールジグリシジルエ
ーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル
などがあげられる。
【0048】本発明の塗料用樹脂組成物は、アクリル樹
脂(A)と、エポキシ当量が100〜1000の脂環式
エポキシ樹脂(B)、オルガノアルコキシシラン化合物
(C)、アルミニウムキレート化合物(D)、およびソ
フトセグメント形成成分(E)が均一に混合されれば、
どのような手段で製造しても目的を達成することができ
る。
【0049】例えば、撹拌装置の付いた容器に、アクリ
ル樹脂(A)と特定の構造式を有する脂環式エポキシ樹
脂(B)、ソフトセグメント形成成分(E)を仕込み撹
拌する。次いで、アルミニウムキレート化合物(D)を
少量ずつ仕込み、溶解する。最後に、オルガノアルコキ
シシラン化合物(C)を添加し、均一になるまで撹拌を
続ければ製造できる。この製造工程中に必要であれば加
熱することもかまわないが、常温でも十分に製造は可能
であり、製造の安定性(製造中に硬化反応が進行しゲル
物が生成しないために)の観点からは、20〜50℃で
製造するのが好ましい。
【0050】より塗料の製造を安定に行なうためには、
アクリル樹脂(A)、脂環式エポキシ樹脂(B)、ソフ
トセグメント形成成分(E)を仕込み撹拌、混合した
後、オルガノアルコキシシラン化合物(C)を仕込んで
均一になるまで混合する。この組成物で塗料化(塗料の
製造)を行なった後、最後にアルミニウムキレート化合
物(D)を添加すればよい。この際、アルミニウムキレ
ート化合物(D)を、トルエン、キシレン等の有機溶
剤、および、アセチルアセトン等のキレート安定剤で溶
解しておくとより簡便で、製造は安定する。
【0051】また別の方法は、特にエナメル塗料(顔料
が配合、分散された着色塗料)の製造においては、アク
リル樹脂(A)と脂環式エポキシ樹脂(B)、ソフトセ
グメント形成成分(E)との混合液を製造した後、この
組成物で顔料分散を行なう。このようにして製造された
エナメル塗料(ミルベース(顔料ペースト))を、あら
かじめ製造されたアクリル樹脂(A)、脂環式エポキシ
樹脂(B)、ソフトセグメント形成成分(E)、オルガ
ノアルコキシシラン化合物(C)からなる組成物、また
は、オルガノアルコキシシラン化合物(C)だけでレッ
トダウン(適正な塗料粘度、顔料配合量になるよう希釈
すること)し、最後にアルミニウムキレート化合物(ま
たは前記希釈液)を添加し、均一になるまで混合して製
造する。
【0052】本発明の塗料用樹脂組成物には、以上のほ
かに塩基定数(PKb)が8以上のHALSを配合する
ことができる。HALSは、PKbが8以上であるため
に、組成物の貯蔵安定性、硬化性を阻害、妨害すること
なく、塗膜の耐候性を飛躍的に向上する作用がある。H
ALSは特に、二酸化チタン、カーボンブラック、アル
ミニウム顔料等の顔料が配合されたエナメル塗料のとき
に効力を発揮し、きわめて良好な耐候性が得られる。す
なわち、光沢の保持性や、塗膜色調の変化に対し優れた
性能が得られる。
【0053】PKbが8以上のHALSとしては、1−
{2−(3−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキ
シフェニル)プロピオニルオキシ)エチル}−4−{3
−(3,5−ジ−t−ブチル−4−ヒドロキシフェニ
ル)プロピオニルオキシ}−2,2,6,6−テトラメ
チルピペリジン、8−アセチル−3−ドデシル−7,
7,9,9−テトラメチル−1,3,8−トリアザスピ
ロ{4,5}デカン−2,4−ジオン等が例示される。
これらの化合物は単独であっても。もしくは2種類以上
の混合物であってもよい。
【0054】HALSは、アクリル樹脂(A)100重
量部に対して、好ましくは0.05〜10重量部、より
好ましくは0.5〜5重量部配合される。配合量が0.
05重量部未満では、耐候性向上機能がかんばしくな
い。10重量部を超えて配合される場合には、塗料の硬
化性、貯蔵安定性がやや悪化することがある。
【0055】本発明の塗料用樹脂組成物は、組成物のま
まで、あるいは、塗料を作製し、すなわち、必要に応じ
二酸化チタン、カーボンブラック、アルミペースト等の
顔料や、良く知られている塗料添加剤(レベリング剤
(特にシリコーン系のものが好適である)、顔料分散
剤、沈降防止剤、紫外線吸収剤(UVA)、光安定剤
(HALS)、消泡剤等)、希釈用の溶剤を配合した
後、ベースコート(下塗り塗料)としてもトップコート
(上塗り塗料)用としても使用できる。さらに、シリコ
ーンゴムまたはオイル(反応性官能基として(脂環式)
エポキシ基を有するものが好適)、および、他の塗料、
例えばアクリルウレタン樹脂塗料、ウレタン樹脂塗料、
アルキッド樹脂塗料、エポキシ樹脂塗料、フッ素樹脂塗
料、シリコーン樹脂塗料、アクリルシリコーン樹脂塗料
等(参考文献 : 13599の化学商品、化学工業日報
社(1999年発行))との併用も可能である。すなわ
ち、一例を挙げれば、本願の組成物を使用し作製された
塗料をベースコートとして塗装した後、アクリルウレタ
ン樹脂塗料をトップコートとして使用することも可能で
ある。
【0056】また、塗膜硬度を高め、耐傷つき性や弾性
率、耐衝撃性を改善するために、シリカゾル、アルミニ
ウムゾル、チタンウィスカー、ガラス繊維、炭素繊維等
の補強材を配合使用することもできる。
【0057】本発明の塗料用樹脂組成物が塗装できる基
材には、ABS(アクリロニトリル−スチレン−ブタジ
エン樹脂)、ポリスチレン、ポリカーボネート、ナイロ
ン等のプラスチック、鉄、アルミニウム、トタン、ブリ
キ等の金属、および、これらが化成処理されたものおよ
びカチオンまたはアニオン電着塗装を施されたもの、ガ
ラス(化粧瓶のようなものも含む)、モルタル、セメン
ト、石綿セメント、石綿セメントパーライト、煉瓦、
瓦、スレート等の建築材料等がある。
【0058】塗装方法はスプレー塗装、刷毛塗り、ロー
ラー塗り、ロールコーターによる塗装、カーテンコート
法、アニオン電着塗装、カチオン電着塗装等、本発明の
塗料用樹脂組成物を使用し作製された塗料が使用される
業界で通常行われている方法を適用することができる。
【0059】塗装された物品は、幅広い用途において使
用できる。すなわち、例を挙げれば自動車や2輪車(小
型のものから大型のものまで)のプラスチック部品や金
属材料、家庭用電化製品のプラスチック部品や金属部
材、外壁材(サイジングボード、カーテンウォール、ア
ルミサッシ)、屋根瓦、ガラス製やプラスチック製の化
粧小物(容器やブラシなど)等がある。
【0060】また、必要であれば、光増感剤(好ましく
は光カチオン増感剤(開始剤))を配合し、あるいは配
合しないままで、紫外線硬化(UV硬化)塗料としても
適用できる。
【0061】
【実施例】以下、実施例で本発明を詳細に説明する。な
お、特に断りがなければ、部数は重量部を、組成比は重
量%をそれぞれ示すものとする。
【0062】(実施例1〜5、比較例1〜4) 1.アクリル樹脂(A)の製造例 (1)アクリル樹脂(1)の製造 重合開始剤としてα,α´−アゾビスイソブチロニトリ
ル(ABN)を用い、重合温度93℃でトルエン(TO
L)/プロピレングリコールメチルエーテル(PM)
(=60/40)を溶媒として、メタクリル酸メチル
(MMA)/メタクリル酸n−ブチル(BMA)/アク
リル酸n−ブチル(BA)/3,4−エポキシシクロヘ
キシルメチルアクリレート(EPCA)/メタクリル酸
2−ヒドロキシエチル(HEMA、Tg=40℃)(=
28/26/26/10/10)からなる単量体混合物
を溶液重合し、アクリル樹脂(1)(=固形分60%、
Mn18000)を得た。
【0063】(2)アクリル樹脂(2)の製造 重合開始剤としてABNを用い、重合温度93℃でTO
L/PM(=60/40)を溶媒として、MMA/BM
A/BA/EPCA/アクリル酸4−ヒドロキシブチル
(4HB、Tg=−80℃)(=28/26/26/1
0/10)からなる単量体混合物を溶液重合し、アクリ
ル樹脂(2)(=固形分60%、Mn18000)を得
た。
【0064】(3)アクリル樹脂(3)の製造 重合開始剤としてABNを用い、重合温度93℃でTO
L/PM(=60/40)を溶媒として、MMA/BM
A/BA/EPCA/4HB(=28/26/26/1
0/10)からなる単量体混合物を溶液重合し、アクリ
ル樹脂(=固形分60%、Mn2800)を得る。これ
にさらに、8−アセチル−3−ドデシル−7,7,9,
9−テトラメチル−1,3,8−トリアザスピロ{4,
5}デカン−2,4−ジオン(PKbが8以上のHAL
S)を固形分の2%になるように配合し、アクリル樹脂
(3)を得た。
【0065】(4)アクリル樹脂(4)の製造 重合開始剤としてABNを用い、重合温度93℃でTO
L/PM(=60/40)を溶媒として、MMA/BM
A/BA/EPCA/4HB(=28/26/26/1
0/10)からなる単量体混合物を溶液重合し、アクリ
ル樹脂(4)(=固形分60%、Mn35000)を得
た。
【0066】(5)アクリル樹脂(5)の製造 重合開始剤としてABNを用い、重合温度93℃でTO
L/PM(=60/40)を溶媒として、MMA/BM
A/BA/EPCA/4HB/2−(2´−ヒドロキシ
−5´−メタクリロキシエチルフェニル)−2H−ベン
ゾトリアゾール(=28/26/24/10/10/
2)からなる単量体混合物を溶液重合し、アクリル樹脂
(5)(=固形分60%、Mn8000)を得た。
【0067】(6)アクリル樹脂(6)の製造 重合開始剤としてABNを用い、重合温度93℃でTO
L/PM(=60/40)を溶媒として、MMA/BM
A/BA/グリシジルメタクリレート(GMA)/HE
MA(=28/21/21/10/20)からなる単量
体混合物を溶液重合し、アクリル樹脂(6)(=固形分
60%、Mn5000)を得た。
【0068】2.塗料用樹脂組成物の製造 2.1 シラン化合物の加水分解物の製造例 撹拌装置とコンデンサが装着された1L四つ口フラスコ
に、イオン交換水(電導度 0.5μs/cm)28
g、3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン39
0gを仕込み、撹拌し、さらに10℃に温度調節をしな
がら0.1−mol/L塩酸28gを3時間かけて滴下
した。この後、2時間、10℃で撹拌を行ない加水分解
物を製造した。(GMP−H) 2.2 ポリアルキレングリコールのウレタン変性物の
製造例 撹拌装置とコンデンサが装着された1L四つ口フラスコ
に、Mw1000のプロピレングリコール(PP−10
00)100g、ジブチルチンジラウレート0.3gを
仕込み、撹拌し、85℃に温度調節をしながら、
イソホロンジイソシアネートを1時間かけて滴下し
た。この後、2時間、 85℃で撹拌を行ない、
プロピレングリコールのウレタン変性物を製造
した。(PP−U) 2.3 自動車バンパー用ポリプロピレンアロイ用プラ
イマーの製造例 表1に示した実施例3の組成物と、ハードレン13LL
B(塩素化ポリプロピレン樹脂、東洋化成(株)の製
品、塩素化度20〜27%)の混合物(70/30(固
形分比))に、CR−95(酸化チタン顔料、石原産業
(株)の製品)をPWCが20%になるように配合、分
散し、さらにトルエンを加え、フォードカップ#4での
粘度が14秒(25℃)になるように希釈した。これを
プライマーとした。
【0069】2.4 表1の配合組成に従い、各原料を
ステンレス製ビーカーに仕込み室温で均一になるまで撹
拌し、実施例1〜5および比較例1〜4の各塗料用樹脂
組成物を製造した。
【0070】3.試験用塗装板の作製 (1)自動車バンパー用ポリプロピレンアロイ板(トヨ
タ自動車のTSOP1をイソプロピルアルコールで脱脂
した後、プライマーを膜厚が5μmになるよう塗布し、
23℃で15分乾燥した(塗装板1)。
【0071】(2)表1の各塗料用樹脂組成物にアルペ
ースト7680NS(東洋アルミニウム(株)の製品)
を、次式の顔料の重量PWCが7%になるように配合
し、ディスパーでよく混合した。
【0072】
【式1】 次いで、トルエン/メチルプロピレングリコール/イソ
プロパノール(=50/30/20)の混合溶剤で、塗
料粘度がフォードカップ#4で15秒(25℃)になる
ように希釈し、塗装板1上にさらに塗膜厚が25μmに
なるよう塗装した(塗装板2)。
【0073】(3)表1の各塗料用樹脂組成物を、トル
エン/メチルプロピレングリコール/イソプロパノール
(=50/30/20)の混合溶剤で、塗料粘度がフォ
ードカップ#4で15秒(25℃)になるように希釈
し、前記塗装板2上にさらに塗膜厚が20μmになるよ
う塗装した。これを80℃で20分間焼き付け乾燥し試
験用塗装板3を得た。
【0074】なお、各塗装工程とも、塗装雰囲気は22
℃、30%RHであった。
【0075】試験用塗装板3についての評価結果を表2
に示す。
【0076】
【表1】 EP1:構造式1でnが3に相当する脂環式エポキシ樹
脂。
【0077】(エポキシ当量345〜360) EP2:3,4−エポキシシクロヘキシルメチル−3,
4−エポキシシクロヘキシルカルボキシレート(エポキ
シ当量131〜143) ビスA:ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当
量180) GMP:γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン AL :アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)
/TOL/PM=10/50/40の混合溶液 PP−400:分子量400のポリプロピレングリコー
ル PTMG−650:分子量650のポリテトラメチレン
グリコール PPG−400:PP−400のジグリシジルエーテル PP−U:PP−1000のウレタン変性物
【0078】
【表2】 チヂミ :塗膜表面のチリチリした感じを目視判定し
た。
【0079】○はチヂミが全くなく合格、△は塗装板の
エッジ部に少しチヂミがあるが全体としてはきれいな塗
膜であり合格、×は全体的にチヂミがあり不合格であ
る。 付着性 :JIS K 5400に準拠し試験。?/1
00で評価し、?の数値が高いほど付着性は優れてい
る。
【0080】100/100を合格とし、他は不合格と
する。 硬化性 :塗膜をトルエンを含ませたフェルトで50回
こすり(トルエンでのラビングテスト)、塗膜が侵され
るかどうかを判定した。
【0081】○は塗膜が全く侵されず合格、△はやや塗
膜が侵されるが全体としては残っており、合格、×は塗
膜が溶解され不合格である。 耐候性 :塗装板3をQUV促進耐候性試験機(Qパネ
ル(株)の試験機)で1000時間耐候性試験を行な
い、光沢保持率(%)を測定した。
【0082】光沢保持率が70%以上を合格とする。 屈曲性 :塗装板3を−20℃雰囲気中に48時間放置
する。これを−20℃で直径40mmの心棒の曲率に沿
って、約1秒間かけて約180度折り曲げ、塗膜、基材
の割れ、を目視評価した。
【0083】○は塗膜、基材とも亀裂、割れの発生が見
られず良好である。合格とする。
【0084】×は塗膜に亀裂が入り、不合格である。
【0085】
【発明の効果】本発明によれば、貯蔵安定性が良好な低
温、具体的には80℃以下の温度での硬化性および塗料
の耐候性に優れた塗料用樹脂組成物が得られる。とりわ
け一液タイプの塗料用樹脂組成物およびその塗料用樹脂
組成物を使用し得られる塗料が得られる。
【0086】本発明の塗料用樹脂組成物を含む塗料は、
低温での硬化性に優れるばかりでなく、美麗な塗膜外観
を得ることができ、付着性、耐候性などの数々の塗膜性
能にも優れている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J038 CG141 CH121 CH171 DB032 DB221 DB262 JA20 JC32 NA26

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 側鎖に水酸基と脂環式エポキシ基を有す
    るアクリル樹脂(A)、エポキシ当量が100〜1,0
    00の脂環式エポキシ樹脂(B)、一分子中にグリシジ
    ル基と加水分解性アルコキシシラン基を有するオルガノ
    アルコキシシラン化合物(C)、アルミニウムキレート
    化合物(D)、および、塗膜形成後にソフトセグメント
    として機能する化合物(E)を含有する塗料用樹脂組成
    物。
  2. 【請求項2】 アクリル樹脂(A)、脂環式エポキシ樹
    脂(B)、オルガノアルコキシシラン化合物(C)、ア
    ルミウムキレート化合物(D)およびソフトゼグメント
    として機能する化合物(E)が、重量比の下記(1)〜
    (4)の関係を満たすものである請求項1記載の塗料用
    樹脂組成物。 (1)A/B=60/40〜99/1 (2)(A+B)/C=50/50〜95/5 (3)(A+B+C)/D=100/0.5〜100/
    10 および (4)A/E=40/60〜98/2
  3. 【請求項3】 ソフトセグメントとして機能する化合物
    (E)が、ポリアルキレンポリオール(アルキレン基の
    炭素原子数は2〜4である)、そのウレタン変性物、ま
    たはポリアルキレンポリオールのグリシジルエーテルで
    ある請求項1または2記載の塗料用樹脂組成物。
  4. 【請求項4】 ポリアルキレンポリオールが、ポリエチ
    レングリコール、ポリプロピレングリコール、およびポ
    リテトラメチレングリコールから選択される一である請
    求項3記載の塗料用樹脂組成物。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の塗料用
    樹脂組成物を含有する塗料。
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RU2545302C1 (ru) * 2013-11-28 2015-03-27 Закрытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Спектр" Антикоррозионный состав для покрытий
RU2737693C1 (ru) * 2019-12-31 2020-12-02 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Башкирский государственный университет" Антикоррозионный состав для покрытий

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