JP2002146296A - アニオン型電着塗料 - Google Patents
アニオン型電着塗料Info
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Abstract
で、または新規な意匠性を有するアニオン型電着塗料を
見出すこと。 【解決手段】 微粒子酸化チタン(A)、水酸基及びカ
ルボキシル基を含有する水性樹脂(B)、架橋剤
(C)、塩基性化合物(D)を含有する塗料組成物を水
中に分散させてなることを特徴とするアニオン型電着塗
料。
Description
(A)を含有する、光沢ムラ、スジムラ、ダイスマーク
などの仕上がり性に優れたアニオン型電着塗料組成物に
関する。
などに比べて高温における加工性が良いので、熱間押し
出しにより種々の断面形状を持つ型材を比較的容易に得
ることができる。また、アルミニウムは軽量で加工性が
容易であることや耐食性に優れるといった、本来のアル
ミニウムの優れた性質を利用して、特に建材関係の材料
として多く使用されるようになってきている。
通常、円柱形のアルミニウム鋳塊を加熱して溶融させ、
次いでこの溶融物を押し出し機に入れ、所定の断面形状
の孔を持つダイスに押し付けて、ところてん式に孔を通
過させて所定の形状を持つ型材を得る方法である。
に対しては腐食され難いが、耐アルカリ性(モルタル
等)に対して容易に腐食するため、通常、アルミニウム
を陽極酸化処理した後、アニオン型電着塗料等によりク
リヤー塗膜が被覆されているのが一般的である。
例えば、水分散性ビニル系共重合体などの水溶性樹脂
に、架橋剤としてメラミン樹脂やブロック化ポリイソシ
アネートやなどを配合してなるものが公知である。
陽極酸化被膜処理したアルミニウム型材に電着塗装した
場合に、アルミニウム型材のダイスマークが目立ち易く
商品価値が劣るといった問題点がある。
目的として、酸化チタンを添加していた。しかしダイス
マーク隠蔽性を上げるためには添加量を多くしなければ
ならず、そのために塗料の安定性が低下や、酸化チタン
の光活性による耐候性低下や新規な意匠性のユーザーか
らの要求があり改良が求められていた。
た問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、アニ
オン型電着塗料中に微粒子酸化チタンを配合することに
より塗料の安定性を有し、ダイスマーク隠蔽性、及び新
規な意匠性を得ることができ、本発明を完成するに至っ
た。即ち、本発明は、 1.微粒子酸化チタン(A)、水酸基及びカルボキシル
基を含有する水性樹脂(B)、架橋剤(C)、塩基性化
合物(D)を含有する塗料組成物を水中に分散させてな
ることを特徴とするアニオン型電着塗料、 2.微粒子酸化チタン(A)の配合割合が、水酸基及び
カルボキシル基を含有する水性樹脂(B)、架橋剤
(C)、塩基性化合物(D)の固形分の総合計量に対し
て0.1〜40重量%配合してなる請求項1記載のアニ
オン型電着塗料、 3.微粒子酸化チタン(A)の平均粒子径が、0.01
〜0.08μmである1項又は2項のいずれか1項に記
載のアニオン型電着塗料、 4.粒子表面に、アルミニウム、ケイ素、チタニウム、
ジルコニウム、亜鉛、鉄、セリウムのうち1種又は2種
以上の、酸化物又は水酸化物をコーティングすることを
特徴とする微粒子酸化チタン(A)である、1項乃至3
のいずれか1項に記載のアニオン型電着塗料、に関す
る。
中に微粒子酸化チタン(A)を含有することを特徴とし
ており、該微粒子酸化チタン(A)を分散剤及びその他
の顔料とともにデスパー攪拌してなる顔料ペースト
(I)、及び基体樹脂として水酸基及びカルボキシル基
を含有する水性樹脂(B)、硬化成分として架橋剤
(C)、塩基性化合物(D)としてアミンなどの中和
剤、その他の添加剤、脱イオン水を加え分散してなる水
性エマルション(II)、を水などで希釈してなるアニオ
ン型電着塗料である。
サンドミル、シェーカーなどを用い分散し顔料ペースト
(I)として用いられることが多く、分散性の良し悪し
は塗料の製造時には生産性に影響したりする。
体のほぐれ易さと、ほぐれた後に個々の顔料が再凝集せ
ずに安定して分散樹脂中に存在するかという分散安定性
という2つの意味を持っており、この分散性が不良であ
ると着色性、光沢、塗面平滑性が劣る。
ても、分散安定性が塗料の貯蔵中に顔料凝集、顔料沈降
などを生じ、変色や粘度変化の原因となる。さらには、
塗膜形成時の流動性、色浮き、色分かれ、ダイス目の隠
蔽性、耐候性等にも影響する。
るのに酸化チタンを用いているが、顔料として用いる場
合にはAl2O3・nH2OやSiO2・nH2Oなどの含
水酸化物を表面処理し、水溶性樹脂への吸着性を上げる
のが一般的である。
ッシなどの屋外で太陽光に晒されることも多く、ユーザ
ーの要求に耐候性の向上が強く言われるようになってき
た。
ウム型材のダイスマークが目立ち易く商品価値が劣ると
いった問題点あった。
を該塗料中に配合することにより、従来からの酸化チタ
ンに比べ耐候性やダイス目隠蔽性の向上を見出した。微
粒子酸化チタンを塗料に用いる発明として特開2000
−86945号公報があるが、微粒子酸化チタンと金属
酸化物被覆アルミナフレークとの併用により、エアスプ
レー塗装や静電塗装による塗膜形成で意匠性やダイス目
隠蔽性の向上が得られるものである。
〜20重量%であり、溶媒が水であることから用いられ
る顔料のヌレ性や、分散性により安定性向上、また、電
着時において電圧負荷による塗膜への移行や、ムラなく
隠蔽性や耐候性を、従来の酸化チタンに比べて向上した
ことは、上記発明からは容易に考えられないことであ
る。
(A)であるが、平均粒子径が0.01〜0.08μ
m、比表面積が30〜100m2/gであり、従来の酸化
チタンの平均粒子径が0.1〜0.4μm、比表面積が
3〜10m2/gくらいであるのとは異なり、微小かつ
表面積の大きいものである。ここで平均粒子径が0.0
1未満であるとダイス目の隠蔽性が不十分となり、0.
08μmを越えると塗料中での安定性が問題となる。
100対して、SiO2として8〜15重量%、好まし
くは10〜13重量%のSiO2がコーティングされ
る。SiO2のコーティング量が8重量%未満である
と、着色性の保持、顔料分散性が不十分であり、またS
iO2のコーティング量が15重量%を越えると微粒子
酸化チタンの含有量が少なくなり、紫外線遮蔽能が損な
われることによる耐候性の低下がみられる。
微粒子酸化チタンの重量に対してAl2O3として5〜1
0重量%、好ましくは6〜9重量%である。Al2O3の
コーティング量が5重量%未満であると着色性の保持が
不十分となり、Al2O3がコーティング量が10重量%
を越えると分散性や耐候性の低下を招く恐れがある。次
に、SiO2、Al2O3をコーティングした上に、さら
にアルギン酸ソーダやアルギン酸カリウムなどの水溶性
アルギン酸塩から得られるアルギン酸をコーティングす
る場合もある。コーティング量としては、微粒子酸化チ
タンの重量に対して2〜7重量%、好ましくは3〜6重
量%くらいである。効果としては、分散性や、耐候性の
向上が期待できる。
l2O3以外の金属、例えば、ジルコニウム、チタン、亜
鉛、鉄、セリウムなどの酸化物、又は水酸化物をコーテ
ィングすることもできる。微粒子酸化チタン(A)は、
その他着色顔料、体質顔料、添加剤などを分散樹脂とと
もにボールミル、サンドミル、シェーカーなどで分散す
ることによって、顔料ペースト(I)が得られる。
成である、水酸基及びカルボキシル基を含有する水性樹
脂(B)としては、例えば、ビニル系共重合体、ポリエ
ステル樹脂、アルキド樹脂、フッ素樹脂、シリコ−ン樹
脂などを挙げることができる。これらの樹脂は1種もし
くは2種以上組み合わせて使用することができ、これら
の中でも、下記のビニル系共重合体を使用することが好
ましい。
有ビニル系モノマ−、(2)エチレン性不飽和カルボン
酸、及び必要に応じて(3)その他の不飽和モノマ−を
ラジカル共重合反応させてなるビニル系共重合体が挙げ
られる。これらのモノマ−成分としては、下記のものを
挙げることができる。
えば、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレ−ト、ヒドロ
キシプロピル(メタ)アクリレ−ト、ヒドロキシブチル
(メタ)アクリレ−ト、(ポリ)エチレングリコ−ルモ
ノ(メタ)アクリレ−ト、(ポリ)プロピレングリコ−
ルモノ(メタ)アクリレ−ト、ヒドロキシブチルビニル
エ−テル、(メタ)アリルアルコ−ル、及び上記した水
酸基含有ビニル系モノマ−類とβ−プロピオラクトン、
ジメチルプロピオラクトン、ブチロラクトン、γ−バレ
ロラクトン、γ−カプロラクトン、γ−カプリロラクト
ン、γ−ラウリロラクトン、ε−カプロラクトン、δ−
カプロラクトン等のラクトン類化合物との反応物等、商
品名としては、プラクセルFM1(ダイセル化学社製、
商品名、カプロラクトン変性(メタ)アクリル酸ヒドロ
キシエステル類)、プラクセルFM2(同左)、プラク
セルFM3(同左)、プラクセルFA−1(同左)、プ
ラクセルFA2(同左)、プラクセルFA3(同左)
等。
えば、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、プラクセルF
M1A(以下、ダイセル化学社製、カプロラクトン変性
カルボキシル基含有(メタ)アクリルモノマ−、商品
名)、プラクセルFM4A、プラクセルFM10A等。
ば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エ
チル、(メタ)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル
酸ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アク
リル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メ
タ)アクリル酸シクロヘキシルなどの(メタ)アクリル
酸のC1〜C18のアルキル又はシクロアルキルエステル
類、スチレンなどの芳香族ビニルモノマ−類、(メタ)
アクリル酸アミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリ
ルアミド、N−メチロ−ル(メタ)アクリルアミドなど
の(メタ)アクリルアミド及びその誘導体類、(メタ)
アクリロニトリル化合物類等、γ−(メアクリロキシプ
ロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシ
プロピルメチルジメトキシシラン、γ−(メタ)アクリ
ロキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキ
シシラン等のアルコキシシリル基含有ビニル系モノマ−
類。
酸基含有モノマ−類は、共重合体の水酸基価が約30〜
300mgKOH/gの範囲に入るように配合すればよ
い。配合割合としては、上記モノマ−類の総モノマ−量
固形分合計に対して、水酸基含有モノマ−類が約3〜4
0重量%、好ましくは約5〜30重量%の範囲である。
の酸価が約10〜200mgKOH/gの範囲に入るよ
うに配合する。配合割合としては、上記モノマ−類の総
モノマ−量に対してエチレン性不飽和カルボン酸が約3
〜30重量%、好ましくは約4〜20重量%の範囲であ
る。
は、(メタ)アクリル酸のC1〜C18のアルキル又はシ
クロアルキルエステル類及びスチレンなどの芳香族ビニ
ルモノマ−類を使用することが好ましい。該モノマ−類
の配合量は、上記モノマ−類の総モノマ−量に対して約
37〜95重量%、好ましくは約60〜91重量%の範
囲である。ラジカル共重合反応させる方法としては、従
来から公知の、溶液重合方法、塊状重合、乳化重合、懸
濁重合などがあるが、溶液重合方法が好ましい。
脂のメチロール基の一部もしくは全部がメタノール、エ
タノール、プロパノール、ブタノール、オクチルアルコ
ー2ーエチルヘキシルアルコール等の1種もしくは2種
以上の1価アルコールで変性されたものを使用すること
ができる。メラミン樹脂は1核体〜多(約2〜5)核体
のものが50重量%以上を占めるものが好ましい。ま
た、メラミン樹脂中にはイミノ基、メチロール基等のそ
の他の官能基を含んでも良い。また、本発明品を配合す
るアニオン型熱硬化性電着塗料としては、C3以上の1
価アルコール、特にC4〜C18の1価アルコールで変性
されたエーテル基がトリアジン環1核当たり平均約2.
0個以上、特に2.0〜5.0個含有することが好まし
い。
シアネートを用いることができ、例えばイソホロンジイ
ソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等の
「脂肪族や脂環族のポリイソシアネート化合物にε−カ
プロラクトン等のラクトン類やメタノール、エタノー
ル、プロパノール、ブタノール、ペンタノール等のアル
コール類や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でブロック化したものを
使用することができる。
ン、プロピルアミン、ブチルアミン、ベンジルアミン、
モノエタノールアミン、ネオペンタノールアミン、2−
アミノプロパノール、3−アミノプロパノールなどの第
1級モノアミン;ジエチルアミジエタノールアミン、ジ
−n−またはジ−iso −プロパノールアミン、N−メチ
ルエタノールアミン、N−エチルエタノールアミンなど
の第2級モノアミン;ジメチルエタノールアミン、トリ
メチルアミン、トリエチルアミン、トリイソプロピルア
ミン、メチルジエタノールアミン、ジメチルアミノエタ
ノールなどの第3級モノアミン;ジエチレントリアミ
ン、ヒドロキシエチルアミノエチルアミン、エチルアミ
ノエチルアミン、メチルアミノプロピルアミンなどのポ
リアミントリエチルアミンなどのうちから、1個又は2
個以上併用して選ばれるアミン系中和剤などがある。
は、水酸基及びカルボキシル基を含有する水性樹脂
(B)、架橋剤(C)、塩基性化合物(D)の固形分の
総合計量に対して0.1〜40重量%、好ましくは1〜
25重量%である。
(B)、架橋剤(C)、塩基性化合物(D)の配合割合
は、該成分の固形分総合計量に対して、水性樹脂(B)
が40〜75重量%、好ましくは50〜80重量%の範
囲、架橋剤(C)は15〜60重量%、好ましくは20
〜50重量%の範囲、塩基性化合物が0.01〜10重
量%の範囲、好ましく0.05〜5重量%である。
量%を下回るとダイス目の隠蔽性向上に効果がなく、4
0重量%を越えると塗料の安定性を損う。水性樹脂
(B)の配合割合が40重量部を下回ると、塗膜加工性
や耐候性が悪く、一方、75重量%を上回ると塗膜加工
性、塗膜平滑性が悪くなる。
性、耐擦り傷性、塗膜加工性等の塗膜性能が悪くなり、
60重量%を上回ると耐候性、塗膜加工性等の塗膜性能
が悪くなる。塩基性化合物(D)が0.01重量%を下
回ると水性エマルションの水分散性が劣り、10重量%
を上回ると耐候性、耐擦り傷性、塗膜加工性等の塗膜性
能が悪くなる。
拌しながら水分散し水性エマルション(II)を作成す
る。塗料は、顔料ペースト(I)に、水性エマルション
(II)を加えた後、上記と同様の、塩基性化合物(D)
などによりPH調整を行い、脱イオン水を加えて固形分
5重量%〜20重量%のアニオン型電着塗料を得ること
ができる。該塗料の被塗物としては、着色もしくは無着
色陽極酸化アルミニウム材を使用するアルミニウム建材
分野に塗装することが好ましい。
は、上記で得られたアニオン型電着塗料を浴(槽の中に
入れ)とし、この浴中に該アルミニウム材を浸漬した
後、乾燥膜厚が約5〜30μmになるようにアニオン電
着塗装を行い、水洗を行わず(ノンリンス)、又は水洗
(リンス)を行い、次いで室温でセッテングした後、焼
付け(例えば、約160〜200℃で約20〜40分
間)により塗膜を形成することができる。
タン(A)を配合することにより、従来の酸化チタンに
比べ少ない添加量でダイスマーク隠蔽性が向上すること
を見出せた。隠蔽性が向上する理由として、従来の酸化
チタンに比べ比表面積が大きいため、光の乱反射量が多
くなり、下地を隠蔽するものと思われる。また、微粒子
チタン(A)の添加量が少なくてもダイスマーク隠蔽性
が向上することから、塗料の安定性が向上する効果も得
られた。他に、従来にはない「透明感のある乳白色」と
いう新規な意匠性がアルミニウム塗膜に得られた。この
理由として、微粒子酸化チタンは、被塗物と塗膜内で光
の干渉が複雑であるためと考えられる。
に説明する。本発明はこれによって限定されるものでは
ない。尚、「部」及び「%」は「重量部」及び「重量
%」を示す。
樹脂、分子量20000、酸価55、顔料分散樹脂)
5.45部、UV−TITAN L530(注1)25
部を加え、トリエチルアミン0.5部、脱イオン水2
5.05部を加えて、固形分50%の顔料ペーストAを
得た。
料ペーストB〜Fを作成した。
クチカラー社製、商品名、微粒子チタン) (注2)MT−500HD(テイカ社製、商品名、微粒
子酸化チタン) (注3)TTO−F−15(石原産業株式会社、商品
名、微粒子酸化チタン) (注4)二酸化チタンP25(日本アエロジル株式会
社、商品名、微粒子酸化チタン) (注5)二酸化チタンT805(日本アエロジル株式会
社、商品名、微粒子酸化チタン) (注6)Nanotek TiO2(シーアイ化成株式会社、商品
名、微粒子酸化チタン) (注7)CR−93(石原産業株式会社、商品名、酸化
チタン)。
80℃に保持した中へ、スチレン10g、メチルメタク
リレート31g、n−ブチルアクリレート10g、エチ
ルアクリレート30g、2−ヒドロキシエチルアクリレ
ート12g、アクリル酸7g、及びアゾビスジメチルバ
レロニトリル1gを添加し、80℃で1時間保持して反
応を行いアクリル共重合体樹脂(a)を製造した。該ア
クリル共重合体樹脂(a)は、重量平均分子量約20,
000、酸価55mgKOH/g、水酸基価58mgK
OH/gであった。
0℃に保持した中へスチレン10g、メチルメタクリレ
ート24g、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシ
シラン7g、n−ブチルアクリレート10g、エチルア
クリレート30g、2−ヒドロキシエチルアクリレート
12g、アクリル酸7g、及びアゾビスジメチルバレロ
ニトリル2gの混合物を3時間かけて滴下し、次いでア
ゾビスジメチルバレロニトリル1gを添加し、80℃で
1時間保持して反応を行いアクリル共重合体樹脂(b)
を製造した。該アクリル共重合体樹脂(a)は、重量平
均分子量約25,000、酸価55mgKOH/g、水
酸基価58mgKOH/gであった。
カルボキシル基に対して0.4当量のトリエチルアミン
を配合した後、混合分散し、次いでこのものに、ニカラ
ックMX600(三和ケミカル株式会社製、商品名、ブ
トキシ化メラミン樹脂)30部を混合分散した後、攪拌
を行いながら脱イオン水を徐々に滴下し、更にpHが
7.5になるようにトリエチルアミンを添加し固形分1
0%のエナメル系のアニオン電着塗料用の水性エマルシ
ョンを得た。
重合体樹脂(a)の代わりにアクリル共重合体樹脂
(b)70部(固形分)を用いる以外は、同様の操作に
て固形分10%のクリア系のアニオン電着塗料用の水性
エマルションを得た。
00部)に顔料ペーストA56部を配合し、更にpHが
8.5になるようにトリエチルアミンを添加し、脱イオ
ン水を加えて固形分10%のアニオン型電着塗料NO.
1を得た。
2、実施例3のアニオン型電着塗料NO.2〜6を得
た。
100部)に顔料ペーストA6.2部を加え、更にpH
が8.5になるようにトリエチルアミンを添加し、脱イ
オン水を加えて固形分10%のアニオン型電着塗料N
O.7を得た。
00部)に顔料ペーストG(酸化チタンCR−97使
用、顔料ペースト)56部を加え、更にpHが8.5に
なるようにトリエチルアミンを添加し、脱イオン水を加
えて固形分10%アニオン型電着塗料NO.8を得た。
CR−93使用、顔料ペースト)6.2部を加えて、比
較例2のアニオン型電着塗料NO.9を得た。
して、このものに被塗物を2次電解処理(脱脂−エッチ
ング−中和−陽極化成処理−封孔)を施した被膜厚さ約
10μmの陽極酸化アルミニウム材(シルバー:大きさ
は150×70×0.5mm)を浸漬し、乾燥膜厚がエナ
メル系のアニオン型電着塗料が18μm、クリア系のア
ニオン型電着塗料が10μmになるように電着塗装を行
い、水洗後、180℃−30分間焼き付けた。その試験
内容及び試験結果を表3に示す。
(高さ20cm、容量20ml)に充填し、20℃で7
日間静置した後、容器の底に沈殿した残さの高さを調べ
た 評価:目視 ◎:沈殿物が0.5mm以下で良好 ○:沈殿物が0.6〜1mm以下でほぼ良好 △:沈殿物が1.1〜3.9mm以下でやや不良 ×:沈殿物が4.0mm以上で不良 (注10)塗膜平滑性:塗膜表面(ユズ肌、凸凹等)を
目視で評価した 評価:目視 ◎:良好 ○:ほぼ良好 △:やや光沢やラウンド感が低下 ×:不良 (注11)外 観 :ダイスマークの隠蔽性を評価し
た 評価:目視 ○:ダイス目隠蔽性が良好 △:ダイス目隠蔽性が劣る ×:ダイス目隠蔽性が著しく劣る (注12)L値:変角分光光度計ミノルタCR−300
(ミノルタ社製、商標名、分光光度計)を使用して測定
した (注13)光沢:JIS K−5400 7.6(19
90)の60度鏡面光沢度に従い、塗膜の光沢の程度
を、入射角と受光角とがそれぞれ60度のときの反射率
を測定して、鏡面光沢度の基準面の光沢度を100とし
たときの百分率で表す。
Claims (4)
- 【請求項1】 微粒子酸化チタン(A)、水酸基及びカ
ルボキシル基を含有する水性樹脂(B)、架橋剤
(C)、塩基性化合物(D)を含有する塗料組成物を水
中に分散させてなることを特徴とするアニオン型電着塗
料。 - 【請求項2】 微粒子酸化チタン(A)の配合割合が、
水酸基及びカルボキシル基を含有する水性樹脂(B)、
架橋剤(C)、塩基性化合物(D)の固形分の総合計量
に対して0.1〜40重量%配合してなる請求項1記載
のアニオン型電着塗料。 - 【請求項3】 微粒子酸化チタン(A)の平均粒子径
が、0.01〜0.08μmである請求項1又は2のい
ずれか1項に記載のアニオン型電着塗料。 - 【請求項4】 粒子表面に、アルミニウム、ケイ素、チ
タニウム、ジルコニウム、亜鉛、鉄、セリウムのうち1
種又は2種以上の、酸化物又は水酸化物をコーティング
することを特徴とする微粒子酸化チタン(A)である、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載のアニオン型電着
塗料。
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