JP2001234116A - 高耐候性カチオン電着塗料組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】中塗りおよび上塗りを施さなくても、十分な耐
食性と耐候性とを有する塗膜を形成することができるカ
チオン電着塗料を提供する。 【解決方法】中和剤を含む水性媒体中に、アミノ基含有
エポキシ樹脂とアミノ基含有アクリル樹脂とブロックポ
リイソシアネート硬化剤とを分散してなるカチオン電着
塗料組成物において、上記アミノ基含有アクリル樹脂が
上記アミノ基含有エポキシ樹脂よりも０．８５以上低い
ＳＰ値を有するものであり、かつ上記ブロックポリイソ
シアネート硬化剤が２種類のブロックポリイソシアネー
トＡおよびＢからなり、上記ブロックポリイソシアネー
トＡと上記アミノ基含有アクリル樹脂とのＳＰ値の差が
０．２４以下であり、上記ブロックポリイソシアネート
Ｂと上記アミノ基含有エポキシ樹脂とのＳＰ値の差が
０．６以下であるカチオン電着塗料組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はカチオン電着塗料組
成物に関し、特に耐候性および耐食性に優れたカチオン
電着塗料組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属基材に対しては、通常、下塗り、中
塗り、および上塗りが施されている。これを素材の保護
という観点から見てみると、一般的には、耐食性につい
ては下塗り、耐候性については上塗りがその機能を果た
しており、この下塗りとしてカチオン電着塗装が用いら
れている。

【０００３】一方、資源および労力の節約のため、塗装
工程の簡略化が求められている。この傾向は、特に外観
よりも耐候性および耐食性を重視する、建設業や運送業
に用いられる機器への塗装について高い。このような分
野では、必要とする機能を有する塗膜が１回の塗装で得
られることが期待されている。

【０００４】このような要求に対して、特開昭６２−１
７４２７７号公報、特開昭６３−５１４７０号公報、お
よび特開平２−１６０８７６号公報等には、エポキシ樹
脂とアクリル樹脂とをブレンドしたカチオン電着塗料組
成物が開示されている。これらによれば、金属基材側に
耐食性の優れたエポキシ樹脂層が、塗膜表面側に耐候性
の優れたアクリル樹脂層がそれぞれ形成され、１回の塗
装で耐食性と耐候性を有する電着塗膜が得られる、いわ
ゆる１コート電着塗装が可能となる。しかしながら、こ
れらカチオン電着塗料組成物の耐食性および耐候性のレ
ベルは充分なものではなく、特に、金属基材としてリン
酸鉄処理された黒皮鋼板に電着塗装した場合には、塗膜
の硬化不足のため、十分な耐食性と耐候性とを兼ね備え
ることが困難であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、中塗
りおよび上塗りを施さなくても、十分な耐食性と耐候性
とを有する塗膜を形成することができるカチオン電着塗
料を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のカチオン電着塗
料組成物は、中和剤を含む水性媒体中に、アミノ基含有
エポキシ樹脂とアミノ基含有アクリル樹脂とブロックポ
リイソシアネート硬化剤とを分散してなるカチオン電着
塗料組成物において、上記アミノ基含有アクリル樹脂が
上記アミノ基含有エポキシ樹脂よりも０．８５以上低い
ＳＰ値を有するものであり、かつ上記ブロックポリイソ
シアネート硬化剤が２種類のブロックポリイソシアネー
トＡおよびＢからなり、上記ブロックポリイソシアネー
トＡと上記アミノ基含有アクリル樹脂とのＳＰ値の差が
０．２４以下であり、上記ブロックポリイソシアネート
Ｂと上記アミノ基含有エポキシ樹脂とのＳＰ値の差が
０．６以下であることを特徴とするものである。

【０００７】更に本発明のカチオン電着塗料組成物で
は、上記ブロックポリイソシアネートＡが、４，４’―
メチレンビス（シクロヘキシルイソシアネート）をブロ
ック剤でブロックしたものであることが好ましい。

【０００８】更に好ましくは、上記ブロックポリイソシ
アネートＡのブロック剤が下記の式で示されるグリコー
ルモノエーテルである。 Ｒ¹−（ＯＲ²）_n−ＯＨ （ここで、Ｒ¹は、炭素数４以上１０以下のアルキル基
であり、Ｒ²はエチレン基、又はプロピレン基であり、
ｎは１または２である。）

【０００９】一方、上記ブロックポリイソシアネートＢ
が、脂環族系ポリイソシアネートをブロック剤でブロッ
クしたものであることが好ましい。

【００１０】また、上記アミノ基含有アクリル樹脂と前
記ブロックポリイソシアネートＡとの重量比が５０／５
０〜９０／１０であり、上記アミノ基含有エポキシ樹脂
と上記ブロックポリイソシアネートＢとの重量比が５０
／５０〜９０／１０であり、上記アミノ基含有アクリル
樹脂と上記アミノ基含有エポキシ樹脂との重量比が２０
／８０〜８０／２０であることが好ましい。

【００１１】一方、本発明の電着塗膜を形成する方法
は、上記カチオン電着塗料組成物を、金属基材表面に塗
装し、電着塗膜を形成する方法である。

【００１２】更に、上記金属基材が黒皮鋼板であること
が好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明のカチオン電着塗料組成物
は、中和剤を含む水性媒体中にアミノ基含有エポキシ樹
脂とアミノ基含有アクリル樹脂とブロックポリイソシア
ネート硬化剤とを分散したものである。

【００１４】ここで上記のアミノ基含有エポキシ樹脂と
しては、一般的なカチオン電着塗料に使用される公知の
樹脂であり、特公昭５５−３４２３８号公報、同５６−
３４１８６号公報、同５９−１５９２９号公報に、その
詳細内容が記載されている。そのアミン基含有エポキシ
樹脂の分子量としては６００〜８０００であり、アミン
価としては１６〜２３０であり、エポキシ当量としては
３００〜４０００であるものが、一般的に用いられてい
る。

【００１５】典型的なものとして、ビスフェノール型エ
ポキシ樹脂のエポキシ環の全部をカチオン性基を導入し
得る活性水素化合物で開環するか、または一部のエポキ
シ環を他の活性水素で開環し、残りのエポキシ環をカチ
オン性基を導入し得る活性水素化合物で開環して製造さ
れる。

【００１６】上記のビスフェノール型エポキシ樹脂の典
型例は、ビスフェノールＡ型またはビスフェノールＦ型
エポキシ樹脂である。前者の市販品としては、エピコー
ト８２８（油化シェルエポキシ社製 エポキシ当量１８
０〜１９０）、エピコート１００１（同、エポキシ当量
４５０〜５００）、エピコート１０１０（同、エポキシ
当量３０００〜４０００）などがあり、後者の市販品と
しては、エピコート８０７、（同、エポキシ当量１７
０）などがある。

【００１７】上記カチオン性基を導入し得る活性水素化
合物としては、１級アミン、２級アミンがある。その例
としては、ブチルアミン、オクチルアミン、ジエチルア
ミン、ジブチルアミン、メチルブチルアミン、モノエタ
ノールアミン、ジエタノールアミン、Ｎ−メチルエタノ
ールアミンなどのほか、アミノエチルエタノールアミン
のケチミン、ジエチレントリアミンのジケチミンなどの
１級アミンをブロックした２級アミンがある。このアミ
ン類は複数のものを併用してもよい。

【００１８】上記エポキシ環を開環するために使用し得
る他の活性水素化合物としては、フェノール、クレゾー
ル、ノニルフェノール、ニトロフェノールなどのモノフ
ェノール類；ヘキシルアルコール、２−エチルヘキサノ
ール、ステアリルアルコール、エチレングリコールまた
はプロピレングリコールのモノブチルーまたはモノヘキ
シルエーテルなどのモノアルコール類；ステアリン酸お
よびオクチル酸などの脂肪族モノカルボン酸；グリコー
ル酸、ジメチロールプロピオン酸、ヒドロキシピバリン
酸、乳酸、クエン酸などの脂肪族ヒドロキシカルボン
酸；およびメルカプトエタノールなどのメルカプトアル
カノールが挙げられる。

【００１９】また、上記アミノ基含有エポキシ樹脂とし
ては、特開平５−３０６３２７号公報、特開平６−３２
９７５５号公報、特開平７−３３８４８号公報に開示さ
れているような、オキサゾリドン環を樹脂骨格中に含ん
でいるエポキシ樹脂であることが好ましい。

【００２０】そこで、上記のオキサゾリドン環を含有す
るアミノ基含有エポキシ樹脂について、さらに詳しく説
明する。

【００２１】二官能エポキシ樹脂とモノアルコールでブ
ロックしたジイソシアネート化合物すなわちビスウレタ
ンを反応させるとオキサゾリドン環を含有する鎖延長さ
れたエポキシ樹脂が得られることは公知である。このエ
ポキシ樹脂のエポキシ環をアミンによって開環して得ら
れるアミノ基含有エポキシ樹脂はその一例である。ま
た、上記特開平７−３３８４８号公報に開示されている
方法により、ジイソアイアネート化合物の一方のイソシ
アネート基をモノアルコールで可逆的にブロックし、他
方のイソシアネート基はヒドロキシル基含有化合物で非
可逆的にブロックした非対称ビスウレタン化合物を二官
能エポキシ樹脂に反応させると、オキサゾリドン環を含
有する変性エポキシ樹脂が得られる。このようにして得
られる変性エポキシ樹脂のエポキシ環を、アミン等のカ
チオン性基を導入し得る活性水素化合物で開環すると、
カチオン性のアミノ基含有エポキシ樹脂が得られる。

【００２２】一方、本発明で用いるアミノ基含有アクリ
ル樹脂は、アミノ基含有アクリルモノマー、水酸基含有
アクリルモノマーおよびその他のエチレン性不飽和モノ
マーの共重合によって得られる。さらにアミノ基含有ア
クリルモノマーの代わりにエポキシ基含有アクリルモノ
マーを水酸基含有アクリルモノマーおよびその他のエチ
レン性不飽和モノマーと共重合し、得られた共重合体の
エポキシ基をアミンで開環することにより得ることもで
きる。

【００２３】上記アミノ基含有モノマーの例としては、
Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチル（メタ）アクリレート、
Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート、
Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピル（メタ）アクリレー
ト、Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノプロピル（メタ）アクリレ
ート等を挙げることができる。

【００２４】上記水酸基含有アクリルモノマーの例は、
２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、２−ヒド
ロキシプロピル（メタ）アクリレート、６−ヒドロキシ
ヘキシル（メタ）アクリレート、４−ヒドロキシブチル
（メタ）アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ
（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールモノ
（メタ）アクリレート等のようなアルキレンジオールの
モノ（メタ）アクリレート類が好ましい。

【００２５】また、Ｎ−ヒドロキシエチル（メタ）アク
リルアミド、Ｎ−ヒドロキシプロピル（メタ）アクリル
アミド等のような（メタ）アクリルアミド類も好まし
く、更にヒドロキシアルキルモノ（メタ）アクリレート
とε−カプロラクトンとの反応生成物またはヒドロキシ
アルキルモノ（メタ）アクリレートと六員環カーボネー
トとの反応生成物も、上記の水酸基含有アクリルモノマ
ーとして好適に使用できる。

【００２６】上記のその他のエチレン性不飽和モノマー
の例は、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）
アクリレート、ｎ−プロピル（メタ）アクリレート、イ
ソプロピル（メタ）アクリレート、ｎ−ブチル（メタ）
アクリレート、イソブチル（メタ）アクリレート、シク
ロヘキシル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル
（メタ）アクリレート、ドデシル（メタ）アクリレー
ト、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、
（メタ）アクリロニトリル、（メタ）アクリルアミド、
酢酸ビニルなどである。

【００２７】アミノ基含有アクリル樹脂を調製するため
の別法として、水酸基を有するアクリルモノマーおよび
その他のエチレン性不飽和モノマーと、グリシジル（メ
タ）アクリレートのようなエポキシ基を含有するモノマ
ーとを共重合させた後、エポキシ基に２級アミンを反応
させてもよい。エポキシ基との反応に使用し得る２級ア
ミンは、ジエチルアミン、ジブチルアミン、ジシクロヘ
キシルアミン、モルホリン、ジエタノールアミン、Ｎ−
メチルエタノールアミン等であり、特に分子内にヒドロ
キシル基と２級アミノ基とを有するアミンが好ましい。
また、ジエチレンアミンのメチルイソブチルケトンジケ
チミン化物や２−（２−アミノエチルアミノ）エタノー
ルのメチルイソブチルケトンモノケチミン化物等も使用
できる。

【００２８】重合は溶液重合法のような常法により行う
ことができる。共重合体の数平均分子量は、１０００〜
５００００、好ましくは２０００〜２００００の範囲で
あり、場合によりドデシルメルカプタンやチオグリコー
ル酸２−エチルヘキシルのような連鎖移動剤を使用して
重合度を調整する。

【００２９】このようにして得られるアミノ基含有アク
リル樹脂の水酸基に対して、ハーフブロックジイソシア
ネートをウレタン結合により付加し、このようにしてし
て上記アクリル樹脂にブロックイソシアネート基を導入
することにより、自己硬化性を持たせても良い。その場
合、ジイソシアネートは、イソホロンジイソシアネート
（ＩＰＤＩ）、４，４’―メチレンビス（シクロヘキシ
ルイソシアネート）（水添ＭＤＩ）、ノルボルナンジイ
ソシアネート（ＮＢＤＩ）のような脂環族ジイソシアネ
ートを使用するのが好ましい。

【００３０】このようなハーフブロックジイソシアネー
トは、ジイソシアネートの一方のイソシアネート基をブ
ロックすることにより得られるが、このブロック化に
は、公知のブロック剤を用いる。ブロック剤の例は、ｎ
−ブタノール、２−エチルヘキサノール、エチレングリ
コールモノブチルエーテル、シクロヘキサノール等のア
ルコール類；フェノール、ニトロフェノール、クレゾー
ル、ノニルフェノール等のフェノール類；ジメチルケト
オキシム、メチルエチルケトオキシム、メチルイソブチ
ルケトオキシム等のオキシム類、ε―カプロラクタム等
のラクタム類などを使用できる。

【００３１】上記アミノ基含有アクリル樹脂は、上記ア
ミノ基含有エポキシ樹脂より、そのＳＰ値が０．８５以
上低いことが必要であり、０．６５〜２．０程度低けれ
ば、より好ましい。

【００３２】このように、アミノ基含有エポキシ樹脂
と、そのアミノ基含有エポキシ樹脂よりＳＰ値が０．８
５以上低いアミノ基含有アクリル樹脂とを併用すれば、
本発明の電着塗料組成物は、電着後焼付時にアミノ基含
有エポキシ樹脂が金属基材側に移行して防食性の層を形
成し、アミノ基含有アクリル樹脂が塗膜表面側に移行し
て耐候性の層を形成すると考えられ、その結果、その上
に上塗り塗装をしなくとも、防食性及び耐候性が優れた
塗膜を与えることになる。

【００３３】ここで、説明したアクリル樹脂のＳＰ値
は、通常、構成モノマーのホモポリマーのＳＰ値と、モ
ノマー混合物中の各構成モノマーの重量分率に基づいて
計算によって推定することができるので、アミノ基含有
エポキシ樹脂のＳＰ値を周知の方法により、実測で知る
ことができれば、所望のＳＰ値を有するアミノ基含有ア
クリル樹脂を設計することが可能である。

【００３４】上記ＳＰ値とは、溶解度パラメーターを言
い、文献（ＳＵＨ，ＣＬＡＲＫＥ，Ｊ．Ｐ．Ｓ．Ａ−
１，５，１６７１〜１６８１（１９６７）には詳細に記
載されており、その測定方法は、濁度法など当業者にと
って周知の方法である。

【００３５】本発明のカチオン電着塗料組成物に含まれ
る、ブロックポリイソシアネート硬化剤としては、２種
類のブロックポリイソシアネートＡ及びＢからなるもの
であり、、上記ブロックポリイソシアネートＡと上記ア
ミノ基含有アクリル樹脂とのＳＰ値の差が０．２４以下
であり、かつ上記ブロックポリイソシアネートＢと上記
アミノ基含有エポキシ樹脂とのＳＰ値の差が０．６以下
である必要がある。

【００３６】上記の如く、所定のＳＰ値に設定すること
により、ブロックポリイソシアネートＡは塗膜表面側に
移行して、上記アミノ基含有アクリル樹脂の架橋剤とし
て働き、耐候性を有する硬化膜の層を形成することにな
る。これは、上記ブロックポリイソシアネートＡが、上
記アミノ基含有アクリル樹脂と相溶性がよいため、その
アクリル樹脂と共に、塗膜表面に移行するためであると
考えられる。

【００３７】一方、上記ブロックポリイソシアネートＢ
は、上述のＳＰ値に設定することにより、上記アミノ基
含有エポキシ樹脂との相溶性が良好となるため、上記ア
ミノ基含有エポキシ樹脂とともに金属基材側に移行する
ことになり、その結果金属基材側にて、上記アミノ基含
有エポキシ樹脂の架橋剤として働き、耐食性を有する硬
化膜の層を形成することになる。

【００３８】ここで、上記ブロックポリイソシアネート
Ａと上記アミノ基含有アクリル樹脂とのＳＰの差が０．
２４を超えると、上記ブロックポリイソシアネートＡ
を、十分に塗膜表面側に移行させることができず、その
ため上記アミノ基含有アクリル樹脂が十分に硬化するこ
とができず、耐候性を有する塗膜を得ることができな
い。また、そのＳＰ値の差は、０．２４以下であればよ
く、上記ブロックポリイソシアネートＡが上記アミノ基
含有アクリル樹脂のＳＰの値よりも大きくても、小さく
ても、かまわない。

【００３９】一方、上記ブロックポリイソシアネートＢ
と上記カチオン性アミノ含有エポキシ樹脂とのＳＰの差
が、０．６を超えると、上記ブロックポリイソシアネー
トＢを上記アミノ基含有エポキシ樹脂とともに金属基材
の側に十分に移行させることができず、このため、架橋
反応が不充分となり、耐食性を有する硬化膜を得ること
ができなくなる。また、そのＳＰ値の差は、０．６以下
であればよく、上記ブロックポリイソシアネートＢが上
記アミノ基含有エポキシ樹脂のＳＰの値よりも大きくて
も、小さくても、かまわない。

【００４０】上記ブロックポリイソシアネートＡは、上
記のＳＰ値に設定されたものであれば、特に制限され
ず、カチオン電着塗料において通常用いられている周知
のブロックイソシアネートである。ブロックポリイソシ
アネートのＳＰ値は、ブロックされる前のポリイソシア
ネート及びブロック剤の種類によって変動するので、上
記で述べた特定のＳＰ値になるように、このポリイソシ
アネート及びブロック剤を、適当に選択すれば良い。

【００４１】上記ポリイソシアネートとしては、このカ
チオン電着分野で一般的に使用されているものであり、
上記のＳＰ値を満たすものであれば特に制限はなく、例
えば、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、４，４’
―ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、キシ
リレンジイソシアネート（ＸＤＩ）などの芳香族ジイソ
シアネート化合物；４，４’−メチレンビス（シクロヘ
キシルイソシアネート）、イソホロンジイソシアネート
（ＩＰＤＩ）、２，５−もしくは２，６−ビス（イソシ
アナートメチル）ビシクロ［２，２，１］ヘプタン（ノ
ボルナンジイソシアネート、ＮＢＤＩ）など脂環族ジイ
ソシアネート化合物；ヘキサメチレンジイソシアネート
（ＨＭＤＩ）などの脂肪族ジイソシアネート化合物また
はこれらジイソシアネート化合物の二量体、三量体およ
びトリメチロールプロパン付加物などのポリイソシアネ
ート化合物などが挙げられる。形成された電着塗膜の耐
候性の点からは、上記ポリイソシアネートの中でも、脂
環族系もしくは脂肪族系のポリイソシアネートが好まし
い。その中でも特に、硬化性と得られる塗膜の硬度の点
から、４，４’−メチレンビス（シクロヘキシルイソシ
アネート）が好ましく、これを用いることにより、上記
ブロックポリイソシアネートＡのＳＰ値を、上記の所定
の範囲に容易に設定することができる。

【００４２】上記のブロック剤としては、イソシアネー
ト基に付加し、常温では安定であるが解離温度以上に加
熱すると遊離のイソシアネート基を再生し得るものであ
り、具体的には、フェノール、クレゾール、キシレノー
ル、クロロフェノールおよびエチルフェノールなどのフ
ェノール系ブロック剤；ε−カプロラクタム、δ−バレ
ロラクタム、γ−ブチロラクタムおよびβ−プロピオラ
クタムなどのラクタム系ブロック剤；アセト酢酸エチル
およびアセチルアセトンなどの活性メチレン系ブロック
剤；メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノー
ル、アミルアルコール、エチレングリコールモノメチル
エーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エ
チレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリ
コールモノメチルエーテル、ベンジルアルコール、グリ
コール酸メチル、グリコール酸ブチル、ジアセトンアル
コール、乳酸メチルおよび乳酸エチルなどのアルコール
系ブロック剤；ホルムアルドキシム、アセトアルドキシ
ム、アセトキシム、メチルエチルケトオキシム、ジアセ
チルモノオキシム、シクロヘキサンオキシムなどのオキ
シム系ブロック剤；ブチルメルカプタン、ヘキシルメル
カプタン、ｔ−ブチルメルカプタン、チオフェノール、
メチルチオフェノール、エチルチオフェノールなどのメ
ルカプタン系ブロック剤；酢酸アミド、ベンズアミドな
どの酸アミド系ブロック剤；コハク酸イミドおよびマレ
イン酸イミドなどのイミド系ブロック剤；イミダゾー
ル、２−エチルイミダゾールなどのイミダゾール系ブロ
ック剤；などを挙げることができる。

【００４３】上記ブロックポリイソシアネートＡが、前
述の如く、ポリイソシアネートとしては４，４’−メチ
レンビス（シクロヘキシルイソシアネート）を用い、か
つ、上記で述べたＳＰ値の範囲に設定するためには、下
記の式で示されるグリコールモノエーテルをブロック剤
として使用すればよい。 Ｒ¹−（ＯＲ²）_n−ＯＨ （ここで、Ｒ₁は、炭素数４以上１０以下のアルキル基
であり、Ｒ₂はエチレン基、又はプロピレン基であり、
ｎは１または２である。）

【００４４】上記グリコールエーテルの具体例として、
ブチルセロソルブ、ヘキシルセロソルブ、２−エチルヘ
キシルセロソルブ、プロピ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ヘキシルエーテル、
プロピレングリコール−２−エチルヘキシルエーテル、
ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレン
グリコールモノヘキシルエーテル、ジエチレングリコー
ル−２−エチルヘキシルエーテル等を挙げることができ
るが、中でも、上記で列挙したブロックポリイソシアネ
ートの大部分のものについて、そのいずれのもを使用し
ても、上記で述べたＳＰ値の範囲に容易に設定すること
ができる点から、２−エチルヘキシルセロソルブが好ま
しい。上記グリコールモノエーテルは、ブロック剤とし
て単独で用いても良く、他の異なる上記で列挙したブロ
ック剤と併用してもよい。例えば上記のラクタム系ブロ
ック剤、オキシム系ブロック剤と併用することにより、
低温硬化性が得られる。但し、その使用量としては、ブ
ロックポリイソシアネートＡのＳＰ値が上記範囲内であ
れば構わないが、通常、ブロックポリイソシアネートＡ
の全ブロック剤重量の半分まで使用することが好まし
い。

【００４５】上記ブロックポリイソシアネートＢとして
は、上記で述べたＳＰ値の範囲に設定されているもので
あれば、特に制限はされず、カチオン電着塗料において
通常用いられている周知のブロックイソシアネートを用
いることができる。その具体例は、上記ブロックポリイ
ソシアネートＡの場合と同様のブロックイソシアネート
であり、上記で述べたＳＰ値の範囲に設定されるよう
に、適宜イソシアネート及びブロック剤を選択すれば良
い。

【００４６】上記ブロックポリイソシアネートＢに使用
するイソシアネートとしては、形成された電着塗膜の耐
候性の点からは、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤ
Ｉ）、４，４’―メチレンビス（シクロヘキシルイソシ
アネート）（水添ＭＤＩ）、ノルボルナンジイソシアネ
ート（ＮＢＤＩ）のような脂環族系のポリイソシアネー
トが好ましい。また、そのブロックポリイソシアネート
Ｂに使用するブロック剤としては、低温硬化性が要求さ
れる場合は、オキシム系ブロック剤又はラクタム系ブロ
ック剤が好ましい。

【００４７】本発明のカチオン電着塗料組成物は、上記
アミノ基含有アクリル樹脂、アミノ基含有エポキシ樹脂
及び２種類のブロックポリイソシアネートを中和剤を含
む水性媒体中に分散させることによって得られる。

【００４８】その配合量としては、上記アミノ基含有ア
クリル樹脂と上記ブロックポリイソシアネートＡとの重
量比が、５０／５０〜９０／１０であり、上記アミノ基
含有エポキシ樹脂と上記ブロックポリイソシアネートＢ
との重量比が、５０／５０〜９０／１０であることが好
ましい。上記の範囲外では、上記アミノ基含有アクリル
樹脂と上記アミノ基含有エポキシ樹脂とが、各々塗膜表
面側、金属基材側へ移行した後、得られる各層での硬化
塗膜が十分に硬化せず、この結果、耐候性および耐食性
の優れた電着塗膜を得ることができない恐れがある。

【００４９】上記の２種類のブロックポリイソシアネー
トを、上記の配合比率で配合する場合、さらに上記アミ
ノ基含有アクリル樹脂と上記アミノ基含有エポキシ樹脂
との配合重量比は２０／８０〜８０／２０であることが
好ましい。２０／８０未満であると耐候性が十分に得ら
れず、８０／２０以上であると耐食性が十分に得られな
いおそれがある。

【００５０】上記中和剤としては、例えば、塩酸、硝
酸、燐酸、蟻酸、酢酸、乳酸のような無機酸または有機
酸などであり、その使用量は、これらの成分が水に分散
できる程度であれば十分である。

【００５１】本発明のカチオン電着塗料組成物は、上記
のアミノ基含有エポキシ樹脂、アミノ基含有アクリル樹
脂、２種類のブロックポリイソシアネートおよび中和剤
以外に、顔料分散ペーストを含有する。この顔料分散ペ
ーストは、電着塗料に通常用いられるもであり、顔料を
顔料分散用樹脂と共に水性媒体中に分散させて調整され
る。

【００５２】上記顔料は、通常用いられる顔料であれば
特に制限はなく、例えばチタンホワイト、カーボンブラ
ックおよびベンガラのような着色顔料、カオリン、タル
ク、ケイ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、硫酸バリウ
ム、マイカ、クレーおよびシリカのような体質顔料、リ
ン酸亜鉛、リン酸鉄、リン酸アルミニウム、リン酸カル
シウム、亜リン酸亜鉛、シアン化亜鉛、酸化亜鉛、トリ
ポリリン酸アルミニウム、モリブデン酸亜鉛、モリブデ
ン酸アルミニウム、モリブデン酸カルシウムおよびリン
モリブデン酸アルミニウムのような防錆顔料等が挙げら
れる。特に本発明のカチオン電着塗料は、中塗り及び上
塗りの塗装を施さない用途に用いられるため、種々の黒
色顔料が用いられる。その具体例としては、上記顔料の
内の、カーボンブラック、黒色酸化鉄、銅クロムブラッ
ク、銅鉄マンガンブラック等が好ましく用いられる。

【００５３】上記顔料分散樹脂としては、一般にカチオ
ン性またはノニオン性の低分子量界面活性剤や４級アン
モニウム基および／又は３級スルホニウム基を有する変
性エポキシ樹脂等などを用いることができる。

【００５４】また、上記顔料分散ペーストは、上記顔料
がカチオン電着塗料中の全樹脂固形分重量に対し、１０
〜２５％好ましくは、１５〜２０％となるように配合さ
れる。

【００５５】上記顔料分散ペーストは、上記顔料分散用
樹脂および顔料を所定量混合した後、その混合物中の顔
料の粒径が所定の均一な粒径となるまで、ボールミルや
サンドグラインドミル等の通常の分散装置を用いて分散
させることにより得ることができる。

【００５６】本発明のカチオン電着塗料組成物の調製
は、例えば以下のようにして行われる。すなわち、ま
ず、あらかじめ上記アミノ基含有アクリル樹脂とブロッ
クポリイソシアネートＡとを、所定量配合して均一に混
合した後、その混合物を、中和剤を含む水性媒体中に分
散させて、アミノ基含有アクリル樹脂とブロックポリイ
ソシアネートＡとの混合物のエマルション（以下アクリ
ルエマルションという）を得る。一方、これらとは別
に、上記アミノ基含有エポキシ樹脂とブロックポリイソ
シアネートＢとを、同様の方法により混合してエマルシ
ョン（以下エポキシエマルションという）にする。次
に、上記で得られた、アクリルエマルション、エポキシ
エマルション及び上記顔料分散ペースト、更にイオン交
換水を所定量配合して混合し、本発明のカチオン電着塗
料を得る。

【００５７】但し、上記アミノ基含有アクリル樹脂、上
記アミノ基含有エポキシ樹脂、上記ブロックポリイソシ
アネートＡおよびＢのエマルション製造方法は、上記の
ような方法に限定されることはなく、例えば、上記の４
成分を別々にエマルション化してもよいし、４成分すべ
てを混合した後エマルション化してもよい。

【００５８】本発明のカチオン電着塗料組成物は、ジラ
ウリン酸ジブチルスズ、ジブチルスズオキサイドのよう
なスズ化合物や、それら以外の通常のウレタン開裂触媒
を含むことができる。その添加量は、カチオン電着塗料
中の全樹脂固形分重量に対し、０．１〜５．０重量％で
あることが好ましい。

【００５９】また、本発明のカチオン電着塗料は、水混
和性有機溶剤、界面活性剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤
等の常用の塗料用添加剤を含むことができる。

【００６０】このようにして得られたカチオン電着塗料
は、金属基材の表面に電着塗装される。このように、上
記電着塗料が電着塗装されると、上記金属基材側に耐食
性の優れたエポキシ層が、塗膜表面側には耐候性の優れ
たアクリル樹脂層が形成され、１回のみの塗装で、耐食
性と耐候性を有する電着塗膜が得られる、いわゆる１コ
ート電着塗装が可能となる。即ち、本発明のカチオン電
着塗料組成物を用いて得られる電着塗膜は、耐食性と耐
候性の両方とも優れていることから、本発明のカチオン
電着塗料は、中塗り工程及び上塗り工程を省略して、１
回の塗装のみで金属基材の塗装を完成させる、いわゆる
１コート塗装方法に適用することができる。

【００６１】本発明のカチオン電着塗料は、黒皮鋼板の
基材表面に電着塗装された場合にあっても、十分に耐食
性と耐候性の優れた塗膜を得ることができる。

【００６２】

【実施例】以下の実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はこれらに限定されない。実施例中
「％」及び「部」は、特に断らないかぎり重量基準であ
る。

【００６３】製造例１ 顔料分散ペーストの調製 攪拌機、冷却管、窒素注入管、温度計及び滴下ロートを
取りつけたフラスコを用意した。このフラスコにイソホ
ロンジイソシアネート２２２．０部を加え、メチルイソ
ブチルケトン３９．１部で希釈した後ジブチルスズラウ
レート０．２部を加えた。５０℃に昇温後、２−エチル
ヘキサノール１３１．５部を窒素をバブリングしながら
攪拌しているところに滴下ロートから２時間かけて滴下
した。適宜冷却することにより、この間の反応温度を５
０℃に維持した。その結果、２−エチルヘキサノールハ
ーフブロック化イソホロンジイソシアネートを得た。
（固形分９０％）

【００６４】攪拌機、冷却管、窒素注入管を備えた反応
容器にエポン８２８（シェル化学社製エポキシ樹脂、エ
ポキシ当量１９０）３５１．６部及びビスフェノールＡ
９９．２部を仕込み、窒素雰囲気下１３０℃まで加熱
し、ベンジルジメチルアミン１．４１部を添加し、１７
０℃で約１時間反応させることにより、エポキシ当量４
５０のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を得た。

【００６５】次いで、反応溶液を１４０℃まで冷却した
後、上記で調整した２−エチルヘキサノールハーフブロ
ック化イソホロンジイソシアネート２１８．３部（固形
分１９６．５部）を加え、１４０℃に１時間保った。こ
こにジプロピレングリコールモノブチルエーテル１７
２．３部を加えて希釈し、反応溶液を１００℃に冷却
し、ＳＨＰ−１００（１−（２−ヒドロキシエチルチ
オ）−２−プロパノール、三洋化成社製）４０８．０部
（固形分１３６．０部）、ジメチロールプロピオン酸１
３４．０部及び脱イオン水１４４．０部を加え、７０〜
７５℃で酸価３．０以下になるまで反応させた。この反
応により、３級スルホニウム化率７０．６％の３級オニ
ウム基含有エポキシ樹脂を得た。これをジプロピレング
リコールモノブチルエーテル３２４．８部及びイオン交
換水１２０４．８部で希釈し、エポキシ系３級オニウム
塩型顔料分散用樹脂を得た。（樹脂固形分３０％）

【００６６】得られたエポキシ系３級オニウム塩型顔料
分散用樹脂（樹脂固形分３０％）１８０部、ＭＡ−１０
０（カーボンブラック、三菱化成社製）９部、硫酸バリ
ウムＢ−３０（堺化学工業社製）７６部、ＫＦボウセイ
ＰＭ−３０３Ｗ（リンモリブデン酸アルミニウム亜鉛系
無機顔料、キクチカラー社製）１５部、ジブチルスズオ
キサイド８部およびイオン交換水３６部を混合し、サン
ドグラインドミルで粒度１０μｍ以下まで粉砕して顔料
分散ペーストを調製した。

【００６７】製造例２ アミノ基含有エポキシ樹脂の調製 攪拌機、冷却管、窒素注入管、温度計を備えた反応容器
にエポキシ当量が９５０のエポトートＹＤ―０１４（ビ
スフェノールＡ型エポキシ樹脂、東都化成社製）９５０
部を入れ、メチルイソブチルケトン２３７．５部と共に
１００℃に加熱し完全に溶解させた。次いで、Ｎ−メチ
ルエタノールアミン６０部、ジエチレントリアミンのメ
チルイソブチルケチミン７３％メチルイソブチルケトン
溶液７３部を添加した。この混合物を１２０℃で１時間
保温し、ＳＰ値１１．４のアミノ基含有エポキシ樹脂の
溶液を得た。

【００６８】製造例３ アミノ基含有アクリル樹脂の調製 還流冷却機、攪拌機、滴下ロート及び窒素注入管を備え
たフラスコに、メチルイソブチルケトン４９部を仕込
み、窒素雰囲気下１１５℃に加熱保持した。これにヒド
ロキシエチルメタアクリレート２５．５２部、ジメチル
アミノエチルメタアクリレート２０．００部、２−エチ
ルヘキシルメタアクリレート５３．６５部、ｎ−ブチル
メタアクリレート０．８４部及びｔ−ブチルパーオクト
エート５部の混合物を３時間かけて滴下した。滴下終了
後３時間さらに１１５℃で反応後、冷却し、ＳＰ値１
０．０８のアミノ基含有アクリル樹脂を得た。

【００６９】製造例４ ブロックポリイソシアネートＡの調製（１） 攪拌機、冷却管、窒素注入管及び温度計を備えた反応容
器に４，４’−メチレンビス（シクロヘキシルイソシア
ネート）１３１部を入れ、メチルイソブチルケトン３
３．６部を加えて希釈した後、ジブチルスズジラウレー
ト０．２部を加えた。その後５０℃に昇温し、２−エチ
ルヘキシルセロソルブ１７４部を樹脂温度が８０℃を超
えないように加えた。赤外線吸収スペクトルによりイソ
シアネート基の吸収が実質上消滅するまで７０℃で１時
間保持し、その後、メチルイソブチルケトン３８．９部
を加えて希釈してブロックポリイソシアネートＡの溶液
（１）を得た。このブロックポリイソシアネートＡのＳ
Ｐ値は９．８８であった。

【００７０】製造例５ ブロックポリイソシアネートＡの調製（２） 攪拌機、冷却管、窒素注入管及び温度計を備えた反応容
器に４，４’−メチレンビス（シクロヘキシルイソシア
ネート）１３１部を入れ、メチルイソブチルケトン３
１．９部を加えて希釈した後、ジブチルスズジラウレー
ト０．２部を加えた。その後５０℃に昇温し、ε−カプ
ロラクタム２８．３部および２−エチルヘキシルセロソ
ルブ１３０．５部を樹脂温度が７０℃を超えないように
加えた。赤外線吸収スペクトルによりイソシアネート基
の吸収が実質上消滅するまで７０℃で１時間保持し、そ
の後、メチルイソブチルケトン３６．７部を加えて希釈
してブロックポリイソシアネートＡの溶液（２）を得
た。このブロックポリイソシアネートＡのＳＰ値は１
０．１９であった。

【００７１】製造例６ ブロックポリイソシアネートＢの調製 攪拌機、冷却管、窒素注入管及び温度計を備えた反応容
器にイソホロンジイソシアネート２２２部を入れ、メチ
ルイソブチルケトン５６部を加えて希釈した後、ジブチ
ルスズジラウレート０．２部を加えた。その後５０℃に
昇温し、メチルエチルケトオキシム１７４部を樹脂温度
が７０℃を超えないように加えた。赤外線吸収スペクト
ルによりイソシアネート基の吸収が実質上消滅するまで
７０℃で１時間保持し、その後、メチルイソブチルケト
ン４１部とブチルセロソルブ１．５部とを加えて希釈し
てブロックポリイソシアネートＢの溶液を得た。このブ
ロックポリイソシアネートＢのＳＰ値は１２．０であっ
た。

【００７２】製造例７ ブロックポリイソシアネートＣの調製 攪拌機、冷却機、窒素注入管及び温度計を備えた反応容
器に、ヘキサメチレンジイソシアネートのヌレート体１
９９．１部を入れ、メチルイソブチルケトン３１．６部
を加えて希釈した後、ジブチルスズジラウレート０．２
部を加えた。その後４０℃に昇温しメチルエチルケトオ
キシム８７．０部を樹脂温度が７０℃を超えないように
加えた。赤外線スペクトルによりイソシアネート基の吸
収が実質上消滅するまで、７０℃で１時間保持し、その
後メチルイソブチルケトン３８．７部、ブチルセロソル
ブ１．１部を加えて希釈して、ブロックイソシアネート
Ｃの溶液を得た。このブロックイソシアネートＣのＳＰ
値は、１１．３であった。

【００７３】実施例１ 製造例２で調製されたアミノ基含有エポキシ樹脂の溶液
３３．７部と製造例６のブロックポリイソシアネートＢ
の溶液７．２部とを仕込んで混合し、窒素雰囲気下６０
℃で３０分間保持し、酢酸０．８部を加えて十分攪拌し
ながらイオン交換水４７．４部を徐々に加えてアミノ基
含有エポキシ樹脂とブロックポリイソシアネートＢとを
含むエマルションを得た。（固形分３６％）

【００７４】これとは別に、製造例３で調製されたアミ
ノ基含有アクリル樹脂の溶液１１２部と製造例４で調製
されたブロックポリイソシアネートＡの溶液（１）４１
部とを仕込んで混合し、窒素雰囲気下６０℃で３０分間
保持し、酢酸２部を加えて十分攪拌しながらイオン交換
水２３５部を徐々に加えて、アミノ基含有アクリル樹脂
とブロックポリイソシアネートＡとを含むエマルション
を得た。（固形分２８％）

【００７５】上記で得られた、アミノ基含有エポキシ樹
脂とブロックポリイソシアネートＢとを含むエマルショ
ンを３４６部、アミノ基含有アクリル樹脂とブロックポ
リイソシアネートＡとを含むエマルションを５２０部及
び製造例１で調製した顔料ペースト１８０部とを混合
し、得られた混合物にイオン交換水を加えて固形分２０
％のカチオン電着塗料組成物を得た。

【００７６】上記で得られたカチオン電着塗料組成物を
用いて、リン酸鉄処理のされた黒皮鋼板に電着塗装を施
し、１６０℃で１０分焼付を行い膜厚２０μｍの硬化塗
膜を得た。この得られた硬化塗膜について、鉛筆硬度、
ラビング試験、耐食試験、耐候性試験を行った。その結
果を表１に示す。なお、表中のＭＩＢＫはメチルイソブ
チルケトンを表す。

【００７７】

【表１】

【００７８】実施例２ ブロックポリイソシアネートＡとして、製造例５で調製
されたブロックポリイソシアネートＡの溶液（２）を用
いる以外は、実施例１と同様にカチオン電着塗料を作成
し、同様の試験を行った。その結果を表１に示す。

【００７９】実施例３および４ 製造例５で調整されたブロックポリイソシアネートＡの
溶液（２）を用いて、その配合重量が、アミノ基含有ア
クリル樹脂中に２０％および２５％となるように、ブロ
ックポリイソシアネートＡとアミノ基含有アクリル樹脂
のエマルションを調製する以外は、実施例１と同様にし
てカチオン性電着塗料を作成し、同様の試験を行った。
その結果を表１に示す。

【００８０】比較例 製造例７で調製されたブロックポリイソシアネートを、
ブロックポリイソシアネートＡの代わりに用いること以
外は、実施例１と同様にしてカチオン性電着塗料を作成
し、同様の試験を行った。その結果を表１に示す。

【００８１】試験方法 ＜鉛筆硬度＞所定の硬度の鉛筆を用いて塗膜面を引っか
き、傷ができなければ、更に高い硬度の鉛筆を用いて、
同様の試験を行った。傷ができる直前に用いた鉛筆の硬
度表示を、その塗膜の鉛筆硬度とした。

【００８２】＜ラビング試験＞メチルイソブチルケトン
またはアセトンを染み込ませたガーゼで、塗膜表面を２
０回こすって、その後の塗膜の外観変化を、以下の基準
で評価した。尚，３以上が合格レベルである。 塗膜面はまったく変化無し ５ 塗膜面の色が少し変化 ４ 塗膜面の一部が少し溶解 ３ 塗膜面の一部がさらに溶解 ２ 金属素地が露出 １

【００８３】＜耐塩水噴霧性試験＞電着塗装した塗膜に
小型カッター（例えば、ＮＴカッター）を用いて、交差
する対角線状に、素地に達するクロスカットを入れた。
ＪＩＳ Ｚ２３７１に規定する塩水噴霧試験器に２４０
時間入れ、クロスカット部の錆（ふくれ）幅を測定し
た。

【００８４】＜耐候性試験＞電着塗装した黒皮鋼板をサ
ンシャインウエザオメーター（ＪＩＳ Ｂ ７７５３
サンシャインカーボンアーク燈式耐候性試験機に規定さ
れるもの）に取りつけ、４００時間照射した。その後電
着塗膜表面の６０°グロスを測定し、初期６０°グロス
に対するグロス保持率を求めた。

【００８５】上記実施例及び比較例の結果から明らかな
ように、上記ブロックイソシアネートＡおよびＢを、所
定のＳＰ値の関係に設定することにより、鉛筆硬度やラ
ビング試験データから、十分に硬化した塗膜が得られて
いることが確認され、耐塩水噴霧試験からは、耐食性
が、そしてサンシャインウエザオメータによる、４００
時間照射後のグロス変化データからは、耐候性が、とも
に優れていることが確認された。

【００８６】

【発明の効果】本発明のカチオン電着塗料は、特定のＳ
Ｐ値の関係を有するアミノ基含有エポキシ樹脂とアミノ
基含有アクリル樹脂と２種類のブロックポリイソシアネ
ート硬化剤とを含んでいるため、金属基材に電着塗装し
た場合、一方のブロックイソシアネートは、エポキシ樹
脂と共に金属基材側に移行し、耐食性の優れたエポキシ
樹脂硬化膜層が形成され、もう一方のブロックイソシア
ネートは、アクリル樹脂と共に塗膜表面側に移行し、耐
候性の優れたアクリル樹脂硬化膜層が形成することがで
きる。よって、中塗りおよび上塗りの塗装を施さず、い
わゆる１コート塗装を行っても、従来の２コートや３コ
ートと同様に、耐食性と耐候性とを兼ね備えた電着塗膜
を得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０９Ｄ 163/00 Ｃ０９Ｄ 163/00 Ｆターム(参考） 4D075 BB89X CA32 CA33 EA06 EA10 EB22 EB33 EC37 4J038 CG001 CG002 CG141 CG142 CH201 CH202 DB151 DB152 DB281 DB282 DG302 GA09 MA08 NA03 PA04 PC02

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中和剤を含む水性媒体中に、アミノ基含有
   エポキシ樹脂とアミノ基含有アクリル樹脂とブロックポ
   リイソシアネート硬化剤とを分散してなるカチオン電着
   塗料組成物において、前記アミノ基含有アクリル樹脂が
   前記アミノ基含有エポキシ樹脂よりも０．８５以上低い
   ＳＰ値を有するものであり、かつ前記ブロックポリイソ
   シアネート硬化剤が２種類のブロックポリイソシアネー
   トＡおよびＢからなり、前記ブロックポリイソシアネー
   トＡと前記アミノ基含有アクリル樹脂とのＳＰ値の差が
   ０．２４以下であり、前記ブロックポリイソシアネート
   Ｂと前記アミノ基含有エポキシ樹脂とのＳＰ値の差が
   ０．６以下であることを特徴とするカチオン電着塗料組
   成物。
2. 【請求項２】前記ブロックポリイソシアネートＡが、
   ４，４’―メチレンビス（シクロヘキシルイソシアネー
   ト）をブロック剤でブロックしたものである請求項１記
   載のカチオン電着塗料組成物。
3. 【請求項３】前記ブロックポリイソシアネートＡのブロ
   ック剤が下記の式で示されるグリコールモノエーテルで
   ある請求項２記載のカチオン電着塗料組成物。 Ｒ¹−（ＯＲ²）_n−ＯＨ （ここで、Ｒ¹は、炭素数４
   以上１０以下のアルキル基であり、Ｒ²はエチレン基、
   又はプロピレン基であり、ｎは１または２である。）
4. 【請求項４】前記ブロックポリイソシアネートＢが、脂
   環族系ポリイソシアネートをブロック剤でブロックした
   ものである請求項１乃至３の一つに記載のカチオン電着
   塗料組成物。
5. 【請求項５】前記アミノ基含有アクリル樹脂と前記ブロ
   ックポリイソシアネートＡとの重量比が５０／５０〜９
   ０／１０であり、前記アミノ基含有エポキシ樹脂と前記
   ブロックポリイソシアネートＢとの重量比が５０／５０
   〜９０／１０であり、前記アミノ基含有アクリル樹脂と
   前記アミノ基含有エポキシ樹脂との重量比が２０／８０
   〜８０／２０である請求項１乃至４の一つに記載のカチ
   オン電着塗料組成物。
6. 【請求項６】請求項１から５の一つに記載のカチオン電
   着塗料組成物を、金属基材表面に塗装し、電着塗膜を形
   成する方法。
7. 【請求項７】前記金属基材が黒皮鋼板である、請求項６
   記載の電着塗膜を形成する方法。