JP2001240793A - 再利用可能な常温硬化型水性塗料組成物 - Google Patents
再利用可能な常温硬化型水性塗料組成物Info
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Abstract
優れた再利用可能な常温硬化型水性塗料組成物を提供す
る。 【解決手段】 (a)酸化重合型変性エポキシ樹脂を水
性媒体に分散して得られる、200nm以下の平均粒径
を有する、酸価25〜60の酸化重合型変性エポキシ樹
脂水性媒体分散体、(b)両性金属の酸化物、および
(c)ドライヤーを含有する再利用可能な常温硬化型水
性塗料組成物であって、前記成分(a)中の酸化重合型
変性エポキシ樹脂が、エポキシ樹脂、不飽和脂肪酸成分
および酸基含有アクリル成分を原料とし、前記エポキシ
樹脂30〜50重量%を、前記不飽和脂肪酸成分25〜
40重量%および前記酸基含有アクリル成分10〜45
重量%で変性して得られる樹脂であり、かつ中和剤を用
いて、110〜250%の中和率で中和する再利用可能
な常温硬化型水性塗料組成物。
Description
硬化型水性塗料組成物に関する。より詳しくは、本発明
は、特定組成の塗料安定性、耐水性および耐食性に優れ
た常温硬化型水性塗料組成物に関する。
等には、プライマーとして、防錆性を有する水性塗料が
塗装されているものが多い。このような水性塗料は、耐
熱性が弱い被塗物や熱容量が大きな被塗物に適用する場
合には、通常、80℃以下で乾燥硬化する必要があり、
これらは通常、常温硬化型水性塗料と呼ばれている。
おいてスプレー塗装すると、被塗物に塗着しない塗料の
ダストが多く発生する。このような塗料スプレーダスト
は、塗装ブース内のブース水(捕集液とも呼ぶ)に溶解
または分散させて捕集する。このようにして捕集された
塗料ダストは、非常に多量になるため、これをそのまま
廃棄することは、塗料の損失になると共に、環境汚染の
問題にも繋がる。
を、水により捕集した塗料希釈水を逆浸透膜や限外濾過
膜に通すことにより、塗料組成物を濃縮して回収し、そ
の後、この濃縮された塗料組成物を、元の水性塗料組成
物の不揮発分濃度と同程度となるように再調整した後、
再使用する方法が知られている。また、上記濃縮の際に
濾液として得られる水性液を再度、塗装ブースに戻して
スプレーダストの捕集液として再使用することも提案さ
れている。
された濃縮塗料や濾液は再使用すると、様々な不都合を
生じることがある。例えば、回収された濃縮塗料では、
揮発分濃度が低下することから、揮発分中の中和アミン
量および溶剤量が減少し、塗料組成物中の樹脂の水和安
定性の低下による塗料の凝集や分離をもたらすことがあ
る。
元の水性塗料組成物中の樹脂の親水性を高め、それによ
り、再使用における樹脂の水和安定性を高める方法も提
案されている。しかしながら、このような方法を利用す
ると、耐食性や耐水性等の塗料の塗膜性能の低下が生じ
ることがある。
は、塗料の安定性が良い、耐水性および耐食性に優れた
常温硬化型水性塗料組成物を提供することである。
合型変性エポキシ樹脂を水性媒体に分散して得られる、
200nm以下の平均粒径を有する、酸価25〜60の
酸化重合型変性エポキシ樹脂水性媒体分散体、(b)両
性金属の酸化物、および(c)ドライヤーを含有する再
利用可能な常温硬化型水性塗料組成物であって、前記成
分(a)中の酸化重合型変性エポキシ樹脂が、エポキシ
樹脂、不飽和脂肪酸成分および酸基含有アクリル成分を
原料とし、前記エポキシ樹脂30〜50重量%を、前記
不飽和脂肪酸成分25〜40重量%および前記酸基含有
アクリル成分10〜45重量%で変性して得られる樹脂
であり、かつ中和剤を用いて、110〜250%の中和
率で中和する再利用可能な常温硬化型水性塗料組成物を
提供する。
チルアミンまたはジメチルエタノールアミン)の使用、
特定の酸化重合型変性エポキシ樹脂(例えば、ヨウ素価
30〜100である酸化重合型変性エポキシ樹脂)の使
用、不飽和脂肪酸成分中の共役二重結合を有する不飽和
脂肪酸を特定の量(例えば、少なくとも50重量%)、
および両性金属の酸化物を酸化重合型変性エポキシ樹脂
固形分100重量部に対して特定の量(例えば、0.1
〜15重量部)で用いることにより、長期的に再利用で
きる常温硬化型水性塗料組成物を提供する。
ポキシ樹脂とは、エポキシ樹脂を、不飽和脂肪酸成分お
よび酸基含有アクリル成分と反応させることにより、不
飽和基および酸基を導入することで得られる酸化重合可
能なエポキシ樹脂をいう。本発明では、この酸化重合型
変性エポキシ樹脂中の酸基を中和した後、水性媒体に分
散して得られる分散体の内、酸価25〜60であるもの
を用いる。好ましい酸価の範囲は25〜55である。酸
価が60を超えると耐水性が悪くなり、25より下回る
と塗料安定性が悪くなる。
体中で、粒子形状を保持しているものであり、その平均
粒径は200nm以下、好ましくは20nm〜100n
m、より好ましくは40〜100nmである。平均粒径
が200nmを超えると希釈安定性が劣り、濃縮時に凝
集を生ずることがある。100nm以下では、耐水性や
耐食性が特に良いので好ましい。平均粒径が20nmよ
りも小さいと、濾過効率が悪くなる可能性がある。もち
ろん、平均粒径が20nm以下のものでも使用は可能で
ある。平均粒径の測定は一般に光散乱法と言われている
ものを用いる。具体的には、樹脂水分散液を脱イオン水
により100倍〜1000倍程度に希釈した大希釈溶液
を、例えば、大塚電子製ELS−800光散乱測定装置
等を用いて行うことで平均粒径を自動的に得ることがで
きる。
キシ樹脂と不飽和脂肪酸成分と酸基含有アクリル成分と
を原料として得られるものである。前記原料の合計重量
100重量%に対し、エポキシ樹脂は30〜50重量
%、不飽和脂肪酸成分は25〜40重量%および酸基含
有アクリル成分10〜45重量%である。
量%よりも少ないと、耐食性が不良となることがある。
50重量%を超えると塗料の安定性が悪くなる。
5重量%よりも少ないと、硬化が不充分となり、40重
量%を超えると塗料の貯蔵安定性が低下する。
める割合が10重量%よりも少ないと、樹脂の水分散が
困難となり、45重量%を超えると防食性が低下する。
〜100であるものが好ましく、さらにヨウ素価は35
〜90であってもよい。ヨウ素価はJIS K−007
0の方法で測定する。ヨウ素価が30よりも少ないと、
酸化重合能力が不十分になり、硬化性が悪くなる。逆に
ヨウ素価が100を超えると、塗料の貯蔵安定性が悪く
なる。
うにエポキシ樹脂を不飽和脂肪酸成分および酸基含有ア
クリル成分と反応させて、不飽和基および酸基を導入し
たものである。使用しうるエポキシ樹脂としては、例え
ば、「エピコート828」、「エピコート1001」、
「エピコート1002」、「エピコート1004」、
「エピコート1007」および「エピコート1009」
(いずれもシェル社製、ビスフェノールA型エポキシ樹
脂);「エポトートYD−128」、「エポトートYD
−011」、「エポトートYD−012」、「エポトー
トYD−014」、「エポトートYD−017」および
「エポトートYD−019」(東都化成社製、ビスフェ
ノールA型エポキシ樹脂);「エポトートST−570
0」(東都化成社製、水添ビスフェノールA型エポキシ
樹脂)および「エポトートYDF−2004」(東都化
成社製、ビスフェノールF型エポキシ樹脂)等の市販の
エポキシ樹脂が使用できる。上記エポキシ樹脂は、1種
または2種以上を同時に使用してよい。
成系の不飽和脂肪酸がいずれも使用でき、例えば、桐
油、アマニ油、ヒマシ油、脱水ヒマシ油、サフラワー
油、トール油、大豆油、ヤシ油から得られる不飽和脂肪
酸が挙げられる。上記不飽和脂肪酸成分として、不飽和
脂肪酸を1種または2種以上を同時に使用することもで
きる。中でも、共役二重結合を有している不飽和脂肪酸
を、上記不飽和脂肪酸成分の少なくとも50重量%含有
していることが好ましい。50重量%未満であると、防
食性を向上させることが困難となる恐れがある。特に、
本発明において、不飽和脂肪酸成分は、共役二重結合を
有する不飽和脂肪酸を含有する。本発明における、「共
役二重結合を有している不飽和脂肪酸」とは、その不飽
和脂肪酸中に共役二重結合を有する脂肪酸化合物が30
%以上含まれているものを意味する。これを満たす不飽
和脂肪酸の具体例としては、脱水ヒマシ油、ハイジエン
(高共役リノール酸)を挙げることができる。
タ)アクリル酸、無水マレイン酸あるいはイタコン酸等
の酸基含有アクリルモノマーである。ここで(メタ)アク
リル酸は、アクリル酸とメタクリル酸の両方を表わす用
語として用いる。酸基含有アクリル成分は、重合性の二
重結合であるアクリル基(α,β−不飽和基)を通じて、
エポキシ樹脂と不飽和脂肪酸との反応物と重合する。重
合に際して、上記酸基含有アクリルモノマー以外に、酸
基を含有しない一般のアクリルモノマー、例えばスチレ
ン、(メタ)アクリル酸エステル等のモノマーを加えても
よい。酸基を含有しないアクリルモノマーは、得られる
塗膜の硬度の観点から、スチレンが好ましい。
うにして得ることができる。まずエポキシエステル樹脂
を形成する。このエポキシエステル樹脂は上記エポキシ
樹脂と不飽和脂肪酸成分とから従来公知の方法で得る。
例えば、エポキシ樹脂と不飽和脂肪酸成分とを、例え
ば、トルエン、キシレン等の適当な溶媒中、縮合触媒を
用いて、必要に応じて、窒素ガス等の不活性ガス雰囲気
下において、150〜250℃で、所望の酸価となるま
で反応させることができる。上記縮合触媒としては、ジ
ブチル錫オキサイドやテトラn−ブチルアンモニウムブ
ロマイド等を用いる。
上記酸基含有アクリル成分と反応させて、酸化重合型変
性エポキシ樹脂を得る。エポキシエステル樹脂と上記酸
基含有アクリル成分との反応は、重合開始剤の存在下、
窒素ガス等の不活性ガス雰囲気下において、80〜15
0℃の温度範囲で行うことができる。
過酸化物、アゾ化合物等の当該分野に既知のものがいず
れも使用でき、例えば、化薬アクゾ製「カヤブチルB
(アルキルパーエステル系)」等を、使用するモノマー
合計量に対して0.1〜20重量%の量で使用できる。
基を中和剤を用いて、110〜250%好ましくは13
0〜200%の中和率となるように中和して水性媒体中
に分散させる。中和率は、理論的に算出されたものであ
る。即ち、上記酸化重合型変性エポキシ樹脂中の酸基の
酸当量の1.1〜2.5倍の塩基当量に相当する量の中
和剤を加えて中和することになる。中和率が、110%
未満であると、塗料の安定性が不十分であり、250%
を超えると、耐水性、耐食性が悪化する恐れがある。
チルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノ
エチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、モ
ノ−n−プロピルアミン、ジメチル−n−プロピルアミ
ン、モノエタノールアミン、ジメタノールアミン、トリ
エタノールアミン、N−メチルエタノールアミン、N−
メチルジエタノールアミン、ジメチルエタノールアミ
ン、イソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミ
ン等が挙げられる。特にトリエチルアミン、ジメチルエ
タノールアミン等が好ましい。
に対しては酸性、酸に対しては塩基性を示すような酸化
物である。具体的には、酸化アルミニウム、酸化亜鉛な
どが挙げられる。もっとも好ましいのは酸化亜鉛であ
る。この両性金属の酸化物は、好ましくは導電率600
μS/cm以下、より好ましくは30μS/cm以下を
有する。600μS/cmを超えると塗料の安定性が悪
くなる。
を吸着することで塗膜の耐水性を向上させる。これによ
り、防錆顔料よりも耐水性や耐食性がよくなる。この両
性金属の酸化物の使用量は酸化重合型変性エポキシ樹脂
固形分100重量部に対し、0.1〜15重量部、好ま
しくは1〜15重量部、より好ましくは2〜10重量部
である。0.1重量部よりも小さいと、耐水性向上の効
果が見られず、15重量部を超えると、塗料の安定性が
悪くなる。
体質顔料などとして使用されているものも包含するが、
体質顔料的な使用をする場合にはその使用量が樹脂固形
分100重量部に対し20重量部以上と大きな量で使用
するのが一般的であるが、今回のような耐水性や耐食性
のための添加剤として用いる場合には、15重量部以下
であることが特徴である。
ヤーと言われるものが配合される。ドライヤーとは、常
温における酸化乾燥時間を著しく短縮することができる
化合物であって、通常は鉛、マンガンまたはコバルトの
化合物である。ドライヤーの具体例としては、コバルト
ドライヤー(例えば、コバルト・ハイドロキュアーII
(サン・ノプコ社製)、DICNATE1000W(大
日本インキ社製)、Co−NAPHTHENATE5%
W(大日本インキ社製)、DICNATE3111(大
日本インキ社製))、マンガンドライヤー(例えば、M
n−NAPHTHENATE5%(大日本インキ社
製)、Mn−OCTOATE8%(大日本インキ社
製))および鉛ドライヤー(例えば、Pb−NAPHT
HENATE15%(大日本インキ社製)、Pb−OC
TOATE8%(大日本インキ社製))等が挙げられ
る。ドライヤーの使用量は、従来公知の使用量であって
よく、酸化重合型変性エポキシ樹脂固形分100重量部
に対し0.01〜5重量部、好ましくは0.01〜2重
量部、より好ましくは0.02〜2重量部である。0.
01重量部より少ないと、乾燥促進効果が達成されず、
5重量部を超えると塗料安定性が悪くなる。
着色顔料や体質顔料あるいは添加剤として消泡剤、展延
剤などを配合することができる。これらの添加剤等の使
用量は、特に限定されることはないが、酸化重合型変性
エポキシ樹脂固形分100重量部に対し0.01〜20
0重量部の量で用いることが一般的である。
水性媒体が含まれている。水性媒体は水を中心とした媒
体であるが、水溶性有機溶剤や水溶性有機溶剤と混和可
能な有機溶剤、界面活性剤などを使用することができ
る。
組成物は、塗装ブースにおいて通常塗装ガンを用いて塗
装される。この時、塗装されなかった塗料は、補集液か
らなるウオーターカーテンによって回収される。回収さ
れた塗料組成物は、限外濾過装置などにより濃縮され、
組成や濃度など再調整を行った後に、再び常温硬化型水
性塗料組成物として使用される。
る。本発明はこれら実施例に限定するものと解してはな
らない。
脂)738.2重量部、脱水ヒマシ油脂肪酸738.2
重量部、ジブチル錫オキサイド1.4重量部および循環
用キシロール42.0重量部を、反応容器に入れ、窒素
ガス雰囲気下において、撹拌しながら、酸価が4.4に
なるまで、210〜240℃で約6時間縮合反応させ
た。
揮発分95.7重量%および酸価4.4のエポキシエス
テル樹脂を得た。
部とブチルセロソルブ121.4重量部を反応容器に入
れ、140℃に昇温した。この温度において3時間かけ
て、スチレン54.6重量部、アクリル酸25.2重量
部およびカヤブチルB(化薬アクゾ社製、重合開始剤)
1.44重量部を滴下した。滴下終了後、0.5時間エ
ージングした。次いで、重合開始剤カヤブチルB(化薬
アクゾ社製、重合開始剤)0.16重量部およびブチル
セロソルブ91.6重量部を滴下した後、さらに1.5
時間エージングすることにより、ヨウ素価60、酸価4
2.2および不揮発分70重量%の酸化重合型変性エポ
キシ樹脂を得た。この酸化重合型変性エポキシ樹脂にお
ける、各原料の占める割合は、エポキシ樹脂が34重量
%、不飽和脂肪酸成分が33重量%、および酸基含有ア
クリル成分が33重量%であり、不飽和脂肪酸成分中の
共役二重結合を有する不飽和脂肪酸の量は100重量%
であった。
リエチルアミンを用いて理論中和率150%になるよう
に中和した後、水に分散させて不揮発物35重量%のエ
マルション樹脂を得た。このエマルション樹脂の光散乱
粒径は55nmであった。
量部に、ノプコ8034L(サンノプコ社製、消泡剤)
0.1重量部、LMS−300(富士タルク社製、体質
顔料)20.0重量部、B−34(堺化学社製、硫酸バ
リウム)20.0重量部、ミツビシカーボンMA−10
0(三菱化学社製、カーボンブラック)2.0重量部、
ディスパロンNo.501(楠本化成社製、MEKオキ
シム乾燥防止剤)0.2重量部、DICNATE311
1(大日本インキ社製、コバルト系ドライヤー)1.0
重量部、酸化亜鉛2.5重量部および水10.0重量部
を加えて混合して、常温乾燥型水性塗料組成物を調製し
た。
リエチルアミンを用いて、理論中和率200%および2
50%となるように中和してエマルション樹脂を調製し
た以外は、実施例1と同様にして、常温乾燥型水性塗料
組成物を調製した。ここで得られたエマルション樹脂の
光散乱粒径は、中和率200%(実施例2)、250%
(実施例3)ともに55nmであった。
チルアミンを用いて、理論中和率100%および300
%となるように中和してエマルション樹脂を調製した以
外は、実施例1と同様にして、常温乾燥型水性塗料組成
物を調製した。ここで得られたエマルション樹脂の光散
乱粒径は、中和率100%(比較例1)のときが、60
nm、300%(比較例2)のときが、50nmであっ
た。
原料を仕込み、攪拌しながら加熱した。 大豆油脂肪酸 34重量部 イソフタル酸 25重量部 無水トリメリット酸 9重量部 トリメチロールプロパン 31重量部 キシレン 1重量部 ジブチルスズオキサイド 0.02重量部
共沸させて除去し、酸価50、水酸基価125になるま
で加熱を継続し、反応を終了させた。得られた樹脂を不
揮発分73%となるようにブチルセロソルブで希釈し
て、アルキドワニスを得た。この樹脂ワニスをジメチル
エタノールアミンで理論中和率100%で中和し、脱イ
オン水にて不揮発分40%になるように調整して水溶性
アルキド樹脂ワニスを得た。
換水で希釈して、不揮発分15重量%の樹脂希釈水に調
製し、温度25〜30℃の条件で限外濾過し、ヨウ素価
40、不揮発分40重量%の水溶性アルキド樹脂ワニス
を得た。この樹脂の光散乱粒径は25nmであった。
0重量部に二酸化チタン(CR−97、 石原産業社
製)30重量部をラボミキサーを用いて分散し、水性塗
料を得た。この塗料に菊地色素社製「LFボウセイCP
−Z」を10重量部およびドライヤーDICNATE3
11を2重量部配合して、水性塗料組成物を得た。
得られた各常温硬化型水性塗料組成物を、60℃で5日
間静置後、、静置前の初期および5日間静置後の粘度
を、ストーマー粘度計(上島製作所社製)により、粘度
測定前にディスパーにて回転数900rpmの条件で1
0分間攪拌した後、塗料の温度を25℃に調整して、測
定した。その結果を表1に示す。ここで、粘度変化率
は、下記の式により算出し、50%以下を合格とした。 粘度変化率(%)=(60℃5日間静置後の塗料粘度−
静置前の初期塗料粘度)×100/静置前の初期塗料粘
度
および比較例2で得た常温硬化型水性塗料組成物を脱イ
オン水を用いてNK−2カップで30秒となるよう希釈
した。希釈した塗料組成物をブチルセロソルブ5重量%
を含有しかつジメチルエタノールアミンでpH9.0に
予め調整した捕集水に、エアースプレー法によって固形
分10%になるまで吹き込んだ。この塗料を吹き込んだ
捕集水を、NK−2カップで30秒となるよう限外濾過
濃縮し、濃縮塗料を得た。
物、ならびに上記で得られた濃縮塗料をそれぞれダル鋼
板上に、膜厚25〜30μmとなるようにスプレー塗布
した後、80℃で20分間乾燥し、さらに室温で1週間
放置した。その後、このようにして得られた各塗膜を有
するダル鋼板について、JIS K−5400に従っ
て、耐塩水噴霧試験を行った。サビ及びフクレ幅が3m
mを超えるまでに要する時間(hour:表中(H)と
略す)をそれぞれ耐塩水噴霧性として、表1に示す。
8) 上記耐塩水噴霧試験と同様に調製した、塗膜を有するダ
ル鋼板を、それぞれ40℃の温水に10日間浸漬した後
のブリスタの有無を確認した。ブリスタが発生するまで
の時間(hour:表中(H)と略す)を表1に示す。
10%以上の一定の範囲に調整して、酸化重合型変性エ
ポキシ樹脂を中和することにより、耐食性と耐水性が向
上するとともに塗料の安定性が向上することができた。
樹脂、不飽和脂肪酸成分、酸基含有アクリル樹脂成分と
を反応させてなる酸化重合型変性エポキシ樹脂を、11
0%以上の特定範囲の中和率で中和したエマルション、
両性金属酸化物を配合することにより、形成される塗膜
の耐水性、耐食性を向上させるとともに塗料の安定性を
向上させることができる。
Claims (5)
- 【請求項1】 (a)酸化重合型変性エポキシ樹脂を水
性媒体に分散して得られる、200nm以下の平均粒径
を有する、酸価25〜60の酸化重合型変性エポキシ樹
脂水性媒体分散体、(b)両性金属の酸化物、および
(c)ドライヤーを含有する再利用可能な常温硬化型水
性塗料組成物であって、前記成分(a)中の酸化重合型
変性エポキシ樹脂が、エポキシ樹脂、不飽和脂肪酸成分
および酸基含有アクリル成分を原料とし、前記エポキシ
樹脂30〜50重量%を、前記不飽和脂肪酸成分25〜
40重量%および前記酸基含有アクリル成分10〜45
重量%で変性して得られる樹脂であり、かつ、中和剤を
用いて、110〜250%の中和率で中和するものであ
る、再利用可能な常温硬化型水性塗料組成物。 - 【請求項2】 前記中和剤が、トリエチルアミンまたは
ジメチルエタノールアミンである、請求項1記載の再利
用可能な常温硬化型水性塗料組成物。 - 【請求項3】 前記酸化重合型変性エポキシ樹脂がヨウ
素価30〜100を有する請求項1または2記載の再利
用可能な常温硬化型水性塗料組成物。 - 【請求項4】 前記不飽和脂肪酸成分の少なくとも50
重量%が共役二重結合を有する不飽和脂肪酸である、請
求項1〜3のいずれか1つに記載の再利用可能な常温硬
化型水性塗料組成物。 - 【請求項5】 両性金属の酸化物(b)が酸化重合型変
性エポキシ樹脂固形分100重量部に対して0.1〜1
5重量部の量で含まれる請求項1〜4のいずれか1つに
記載の再利用可能な常温硬化型水性塗料組成物。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2002256209A (ja) * | 2001-03-02 | 2002-09-11 | Nippon Paint Co Ltd | 水性塗料組成物 |
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