JP2002179990A - 水性塗料組成物 - Google Patents

水性塗料組成物

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JP2002179990A JP2000334311A JP2000334311A JP2002179990A JP 2002179990 A JP2002179990 A JP 2002179990A JP 2000334311 A JP2000334311 A JP 2000334311A JP 2000334311 A JP2000334311 A JP 2000334311A JP 2002179990 A JP2002179990 A JP 2002179990A
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Takeshi Fujii
毅 藤井
Takashi Okubo
崇 大久保
Hiroshi Igarashi
浩史 五十嵐
Naohito Adachi
尚人 安達
Tetsuo Ogawa
哲夫 小川
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Kansai Paint Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 塗料安定性、塗膜性能及び外観に優れ
た水性塗料組成物を提供する。 【解決手段】 ブロック共重合体懸濁安定剤の存在下
で、熱硬化性塗料組成物を水中に分散させ、必要に応じ
て水分散液から有機溶剤を除いた平均粒子径0.1〜1
0μmの水性塗料組成物であって、ブロック共重合体が
一般式1 [QとYはH、R、O2CR、COOH、COOR、CO
NHR、CONR2、CN、CONH2、CONR、フェ
ニル基又はハロゲン、XはH又はR、ZはH、SR、S
OR、SOOR又はRを示す(Rは同一もしくは異な
り、アルキル、アリール、アラルキル、アルカリル、オ
ルガノシリル又はアルコキシシリル基を示し、エポキ
シ、オキセタン、オキシラン環、水酸基、アルコキシ、
アミノ、オキサゾリン、ハロゲン又はハロゲン化アルキ
ル基の1種以上を含んでもよい。)]の化合物(a)と重
合性不飽和モノマー(b)とを重合開始剤の存在下でラ
ジカル重合させた化合物(c)を塩基性物質で中和し
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【従来の技術及びその課題】 当産業界、特に自動車ボ
ディーの塗装業界では地球環境保護の観点から低VOC(V
olatile Organic Compounds、揮発性有機化合物)の塗
料が強く望まれている。また塗膜の高仕上がり、高性能
化(耐候性、耐酸性、耐水性等)への要求も著しい。こ
のような低VOC塗料として粉体塗料、粒径1〜10μmの
粉体塗料粒子を水中に分散させた粉体スラリー塗料およ
び水性塗料(水性エマルション塗料など)がある。
【0002】しかし、粉体塗料は仕上がり向上の為には
微粒子化することが有効ではあるものの、塗着効率が大
幅に低下するので粒子径が5μm以下の粒子を使用する
ことは難しい。また、塗装設備も粉体塗装専用設備が必
要となるため膨大な設備投資が必要となる。また、粒径
1μm以下の水性塗料(水性エマルション塗料など)は
仕上がりが不十分で、既存の水性塗装設備を利用できる
利点はあるが、ワキ等も発生しやすく、問題点も多い。
【0003】それに対し、粉体スラリー塗料は従来の粉
体塗料に比べて微粉が使用でき、塗布したときの粒子の
パッキングが緻密になるため、塗面の平滑性が良好であ
ること。既存の水性塗装設備での塗装が可能であるとい
った利点がある。また、水性塗料に比べて粒子径が大き
いため、ワキが発生しにくく、仕上がりも良好である。
【0004】しかし、粉体塗料粒子を水中に分散させる
タイプの粉体スラリー塗料は製造工程が極めて多く、経
済的にも、エネルギー的にも非常に不利である。また、
安全面、衛生面でも不利な点が多く、より簡便にスラリ
ー型の塗料を得る方法が望まれている。
【0005】また、粉体スラリー塗料のような水分散型
の塗料組成物では、懸濁安定剤を用いて水中に粒子を分
散させた後、増粘剤を添加し、そのまま塗装されるた
め、懸濁安定剤が塗膜中に残存することになる。ポリビ
ニルアルコールやポリエチレンオキシドは懸濁安定剤と
して水分散性、貯蔵安定性は良好であるものの、塗膜成
分との相溶性が悪く、塗膜成分中に取り込まれないた
め、塗膜が白濁する、耐水性、耐酸性などの塗膜物性が
低下するといった問題が必ず発生する。また、高酸価、
高水酸基価のポリエステル樹脂やアクリル樹脂を塩基性
物質で中和した水溶性樹脂などの検討も行われてはいる
ものの、塗料の低VOC化、水分散性、貯蔵安定性、塗膜
の高仕上がり、耐水性、耐酸性の全てを十分に満足させ
るような水分散型の塗料組成物は得られていない。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者等はかかる問題
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、熱硬化性塗料
組成物をブロック共重合体を懸濁安定剤として用いて水
中に分散させて水分散液を製造した後、必要に応じて得
られた水分散液から有機溶剤を除くことによって得られ
る平均粒子径0.1〜10μmの水分散液であり、該ブ
ロック共重合体として、上記一般式(1)で示される化
合物(a)と重合性不飽和モノマー(b)とをラジカル重
合開始剤の存在下でラジカル重合させて得られるブロッ
ク共重合体である化合物(c)を塩基性物質で中和した
ものを用いることによって、塗料の低VOC化、塗膜の高
仕上がり、高性能化(耐酸性、耐水性)の全てを高いレ
ベルで満足させ得ることが可能であることを見出し、本
発明を完成させるに至った。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明に用いる化合物(a)は、
それ自体公知の化合物であって、例えば、触媒的連鎖移
動重合法(Catalytic Chain Transfer Polymerization,
CCTP法)によって製造することが好ましい。また、特
表平7−506392号公報および特表平7−5063
93号公報および特開平7−2954等にに記載された
不飽和化合物の存在下に重合性不飽和モノマーをラジカ
ル重合させて得られる化合物等を利用することも出来
る。
【0008】CCTP法については、例えば、特公平6−2
3209号公報、特公平7−35411号公報、特表平
9−501457号公報、特開平9−176256号公
報、Macromolecules 1996, 29, 8083-8089などに記載さ
れており、化合物(a)は、これらの記載に基づいて、
例えば、重合性不飽和モノマーを、触媒的連鎖移動剤で
ある金属錯体およびラジカル重合開始剤の存在下で、有
機溶剤中での溶液重合法、水中でのエマルション重合法
などの方法で重合せしめることによって得られる。
【0009】化合物(a)あるいは化合物(a)と重合性
不飽和モノマー(b)をラジカル反応させて得られる化
合物(c)を製造する際に使用できるモノマーはラジカ
ル重合性の不飽和基を有する必要がある。このようなモ
ノマーは単独で用いても良いが、2種以上混合して用い
ても良い。
【0010】金属錯体としては、例えば、コバルト錯
体、鉄錯体、ニッケル錯体、ルテニウム錯体、ロジウム
錯体、パラジウム錯体、レニウム錯体、イリジウム錯体
等を挙げることができる。中でもコバルト錯体が効率よ
く連鎖移動剤として作用するので好ましい。
【0011】このようなコバルト錯体としては、例え
ば、特公平6−23209号公報、特公平7−3541
1号公報、USP4526945号公報、 USP46940
54号公報、 USP4837326号公報、 USP4886
861号公報、 USP5324879号公報、WO95/1
7435号公報等に記載されたものを使用することがで
きる。具体的には、例えば、ビス(ボロンジフルオロジ
メチルジオキシイミノシクロヘキサン)Co(II)、ビ
ス(1,2−ジオキシイミノエタン)Co(II)、ビス
(ボロンジフルオロジメチルグリオキシメイト)Co(I
I)、ビス(ボロンジフルオロジフェニルグリオキシメ
イト)Co(II)、ビシナルイミノヒドロキシイミノ化
合物のコバルト(II)キレート、テトラアザテトラア
ルキルシクロテトラドデカテトラエンのコバルト(I
I)キレート、N,N'−ビス(サリチリデン)エチレン
ジアミンのコバルト(II)キレート、ジアルキルジア
ザジオキソジアルキルドデカジエンのコバルト(II)
キレート、ジアルキルジアザジオキソジアルキルトリデ
カジエンのコバルト(II)キレート、コバルト(I
I)ポルフィリン錯体などを挙げることができる。これ
らの内、特に容易に入手が可能なビス(ボロンジフルオ
ロジメチルグリオキシメイト)Co(II)、ビス(ボロ
ンジフルオロジフェニルグリオキシメイト)Co(II)
などを好適に用いることができる。
【0012】また、例えば、特公平8−19172に記
載されているように金属に直接ラジカル開裂が可能な基
が結合した錯体を、上記の金属錯体に代えて、使用する
ことも可能である。ラジカル開裂が可能な基としては、
例えば、アルキル基、アリール基、あるいは複素環式基
などが挙げられる。さらに、可視光あるいは紫外線に照
射された際、または加熱された際に金属イオンからホモ
リチック解離できるような置換誘導体、またはキレート
金属イオンに結合したハロゲン化物あるいは他の陰イオ
ン、あるいはニトリル、エステル、金属イオンに結合し
た炭素原子で置換した芳香族または置換芳香族基などが
挙げられる。これらの錯体を使用する系では、ラジカル
重合開始剤を併用しなくても差し支えない。
【0013】これらの金属錯体の使用量は特に限定され
るものではないが、通常、モノマー100重量部に対し
て、1×10-6〜1重量部、好ましくは1×10-4
0.5重量部の範囲内であることが好適である。
【0014】また、金属錯体の反応性の調整や溶解性を
良くするために、従来公知の配位化合物を必要に応じて
配合することもできる。該配位化合物としては、例え
ば、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィンの
ようなリン化合物;ピリジン、トリブチルアミンのよう
なアミン化合物などを挙げることができる。
【0015】CCTP法による化合物(a)の製造ならびに
化合物(c)の製造に用いられるラジカル重合開始剤と
しては、例えば、シクロヘキサノンパーオキサイド、
3,3,5−トリメチルシクロヘキサノンパーオキサイ
ド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド、1,1−
ビス(tert−ブチルパーオキシ)−3,3,5−トリメ
チルシクロヘキサン、1,1−ビス(tert−ブチルパー
オキシ)シクロヘキサン、n−ブチル−4,4−ビス(t
ert−ブチルパーオキシ)バレレート、クメンハイドロ
パーオキサイド、2,5−ジメチルヘキサン−2,5−
ジハイドロパーオキサイド、1,3−ビス(tert−ブチ
ルパーオキシ−m−イソプロピル)ベンゼン、2,5−
ジメチル−2,5−ジ(tert−ブチルパーオキシ)ヘキ
サン、ジイソプロピルベンゼンパーオキサイド、 tert
−ブチルクミルパーオキサイド、デカノイルパーオキサ
イド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキ
サイド、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、
ビス(tert−ブチルシクロヘキシル)パーオキシジカー
ボネート、 tert−ブチルパーオキシベンゾエート、
2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキ
シ)ヘキサン等の過酸化物系重合開始剤;2,2'−ア
ゾビス(イソブチロニトリル)、1,1−アゾビス(シ
クロヘキサン−1−カルボニトリル)、アゾクメン、
2,2'−アゾビスメチルバレロニトリル、4,4'−ア
ゾビス(4−シアノ吉草酸)、2−( tert−ブチルア
ゾ)−2−シアノプロパン、2,2'−アゾビス(2,
4,4−トリメチルペンタン)、2,2'−アゾビス
(2−メチルプロパン)、ジメチル−2,2'−アゾビ
ス(2−メチルプロピオネート)等のアゾ系開始剤を挙
げることができる。
【0016】上記ラジカル重合開始剤の使用量は、特に
限定されるものではないが、通常、モノマー100重量
部に対して、0.1〜20重量部、好ましくは0.5〜
10重量部の範囲内であることが適当である。
【0017】上記ラジカル重合を有機溶剤中で行う場合
に使用される有機溶剤としては、重合に使用するモノマ
ーおよび重合によって得られるポリマーを溶解または分
散できるものであれば特に制限なく使用することができ
る。上記有機溶剤の具体例としては、例えば、ヘプタ
ン、トルエン、キシレン、オクタン、ミネラルスピリッ
ツ等の炭化水素系溶剤;酢酸エチル、酢酸n−ブチル、
酢酸イソブチル、エチレングリコールモノメチルエーテ
ルアセテート、エチレングリコールモノブチルエーテル
アセテート等のエステル系溶剤;メチルエチルケトン、
メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロ
ヘキサノン等のケトン系溶剤;メタノール、エタノー
ル、イソプロパノール、n−ブタノール、sec−ブタノー
ル、イソブタノール等のアルコール系溶剤;n−ブチル
エーテル、ジオキサン、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等の
エーテル系;コスモ石油社製のスワゾール310、スワ
ゾール1000、スワゾール1500等の芳香族石油系
溶剤等を挙げることができる。これらの有機溶剤は1種
でまたは2種以上を組み合わせて使用することができ
る。共重合時において上記有機溶剤は、モノマー成分の
合計量に対して通常、400重量%以下となる範囲が好
ましい。
【0018】化合物(a)の製造に使用される重合性不
飽和モノマーならびに重合性不飽和モノマー(b)は、
1分子中に1個以上の重合性不飽和結合を有する化合物
である。
【0019】重合性不飽和モノマーとして、例えば、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、tert―ブチル
(メタ)アクリレート、2―エチルヘキシル(メタ)ア
クリレート、 n―オクチル(メタ)アクリレート、ラウ
リル (メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アク
リレート、ステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘ
キシル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)ア
クリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート
等のC1 24のアルキル または環状アルキル(メタ)ア
クリレート;アクリル酸、メタアクリル酸、無水マレイ
ン酸などのカルボキシル基含有エチレン性不飽和モノマ
ー; 2―ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒ
ドロキシプロピル (メタ)アクリレート、 4―ヒドロ
キシブチル(メタ)アクリレートなどの水酸基含有エチ
レン性不飽和モノマー;グリシジル(メタ)アクリレー
ト、3,4―エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレ
ートなどのエポキシ基含有エチレン性不飽和モノマー;
N,N―ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミ
ド、 N,N―ジエチルアミノエチル(メタ)アクリル
アミド、 N,N―ジメチルアミノプロピル(メタ)ア
クリルアミド、N―メチロールアクリルアミドメチルエ
ーテル、 N―メチロールアクリルアミドブチルエーテ
ルなどの(メタ)アクリルアミドまたはその誘導体;3
−エチル−3−メタクリロイルオキシメチルオキセタ
ン、3−メチル−3−メタクリロイルオキシメチルオキ
セタン、3−ブチル−3−メタクリロイルオキシメチル
オキセタンなどのオキセタン環含有エチレン性不飽和モ
ノマー;アクリロニトリル、(メタ)アクリロニトリ
ル、スチレン、酢酸ビニル、ピペリジニル含有(メタ)
アクリレート(例えば、日立化成社製、商品名「FA−7
11MM」、「FA−712HM」など)、フッ素含有アルキ
ル(メタ)アクリレート、シロキサン含有(メタ)アク
リレート、イソシアネート基含有(メタ)アクリレー
ト、アルコキシシリル基含有(メタ)アクリレートなど
が挙げられる。これらのモノマーは1種で、または2種
以上を組み合わせて使用することが出来る。
【0020】これらの重合性不飽和モノマーのうち、特
にメタクリル酸あるいはメタクリル酸エステル類、スチ
レンおよびその誘導体、α−メチルスチレンおよびその
誘導体が高収率で化合物(a)または(c)を得るために
好適に用いることが出来る。化合物(a)をCCTP法によ
って製造するにあたり、重合性不飽和モノマーを、金属
錯体及びラジカル開始剤の存在下で、有機溶剤中で加熱
して重合を行うが、重合反応熱による系の温度上昇を抑
えるために以下の(1)または(2)の方法が好適に用
いられる。
【0021】(1)上記金属錯体および有機溶剤を反応
槽に仕込み、60〜200℃の温度で撹拌しながら、上
記モノマーとラジカル重合開始剤を所定の時間をかけて
混合滴下または分離滴下する方法。
【0022】(2)上記(1)の方法において、金属錯
体の一部または全部をモノマーと共に混合滴下、または
分離滴下する方法。また、化合物(a)はその他の公知
の方法で得ることが可能である。例えば付加開裂型の連
鎖移動剤の存在下に重合性不飽和モノマーをラジカル重
合する方法が挙げられる。付加開裂型連鎖移動剤として
2,4―ジフェニル―4―メチル―1―ペンテンを用い
た方法が特開平12-169531号公報に開示されて
いる。この方法によると、CCTPの工程を経ずに化合
物(a)を得ることが出来る。本発明において使用する
化合物(a)は、付加開裂型の連鎖移動反応性を有する
化合物であり、ラジカル重合開始剤の存在下で化合物
(a)と重合性不飽和モノマーのラジカル重合を行うこ
とによって、ラジカル重合反応がリビング的に進行し、
ブロック共重合体が得られることが公知の化合物であ
る。
【0023】つまり、化合物(a)と重合性不飽和モノ
マー(b―1)のラジカル重合を行うことにより、AB
型のジブロック共重合体の合成が可能であり、そこへ更
に重合性不飽和モノマー(b―2)をラジカル重合させ
ることによりABC型のトリブロック型のブロック共重
合体の合成が可能となる。
【0024】このようにして、任意の分子量、ブロック
長、モノマー組成でブロック共重合体を合成することが
可能であり、つまり、アクリル樹脂の各分子中での官能
基の分布状態を任意に制御することが可能である。
【0025】ブロック共重合体の水酸基価は0〜300
mgKOH/g、好ましくは20〜200mgKOH/gが適当であ
る。ブロック共重合体の水酸基価が300mgKOH/gより
も大きいと、基体樹脂との相溶性が低下し、塗膜の仕上
がりが低下するので好ましくない。
【0026】また上記ブロック共重合樹脂に水酸基を付
与するために共重合する水酸基含有モノマーとしては、
2―ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキ
シプロピル(メタ)アクリレートなどの(メタ)アクリ
ル酸の炭素数2〜8個のヒドロキシアルキルエステル、
N―メチロールアクリルアミド、アリルアルコール、ε
―カプロラクトン変性アクリルモノマーなどが挙げら
れ、これを1種または2種以上併用して用いることが出
来る。
【0027】ブロック共重合体の酸価は1〜300mgKO
H/g、好ましくは3〜200mgKOH/gが適当である。酸価
が1mgKOH/gよりも小さいと水性塗料の分散安定性が低
下するので好ましくない。酸価が300mgKOH/gよりも
大きくなるとブロック共重合体と基体樹脂との相溶性が
低下し、塗膜の仕上がりが低下するので好ましくない。
【0028】また上記ブロック共重合体に酸価を付加す
る方法としては以下の(1)または(2)の方法が好適
に用いられる。 (1)酸性基含有モノマーを共重合させる方法。 (2)酸性基を含有しない各種官能基を含有したブロッ
ク共重合体を合成した後、酸性基を含有する化合物を付
加させる方法。
【0029】上記(1)で用いられる酸性基含有モノマ
ーとしては、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、クロト
ン酸、イタコン酸、β―カルボキシエチルアクリレー
ト、2―アクリルアミド―2―メチルプロパンスルホン
酸、アリルスルホン酸、スルホエチルメタクリレート、
あるいはライトエステルPM(共栄社化学社製)などの
リン酸基含有モノマーが挙げられ、これらを1種又は2
種以上併用して用いることが出来る。
【0030】上記(2)の酸性基を含有しない各種官能
基としては、エポキシ基、オキセタン基、オキサゾリン
基、水酸基、アミド基、オルガノシリル基、カルバメー
ト基、ハロゲンなど化学反応し得るあらゆる官能基が挙
げられ、また、酸性基を含有する化合物としては、各種
官能基との化学反応によってブロック共重合体に付加す
ることによって、カルボン酸、リン酸、スルホン酸など
の酸性官能基をブロック共重合体に付与しうる化合物で
あれば特に制限なく用いることが出来る。
【0031】またこれらの酸の中和剤として用いられる
塩基性物質としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、水酸化リチウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウ
ムなどのアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化
物、アンモニア、エチルアミン、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などの
第1級モノアミン、ジエチルアミン、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、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、ジメチルエタノールアミンなど
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を挙
げることが出来る。特に第3級モノアミンが望ましいブ
ロック共重合体は重量平均分子量が、500〜50,0
00、特に1,000〜30,000であることが望ま
しい。分子量が500よりも小さいと分散安定性が低下
するので好ましくない。また50,000よりも大きい
と、ブロック共重合体と基体樹脂との相溶性が低下する
ので好ましくない。また50,000よりも大きいとブ
ロック共重合体と基体樹脂との相溶性が低下し、塗膜の
仕上がりが低下するので好ましくない。
【0032】ブロック共重合体は水性塗料組成物の固形
分(塗膜形成成分)100重量部に対し0.1〜80重
量部、特に1〜50重量部使用することが好ましい。使
用量が0.1重量部よりも少ないと粒子の水分散性が低
下するので好ましくない。また、使用量が80重量部よ
りも多くなると、塗膜の仕上がり、耐酸性、耐候性等が
低下するので好ましくない。
【0033】本発明において、水中に分散させるために
使用する熱硬化性塗料組成物は、従来から公知のあらゆ
る熱硬化性塗料組成物を特に制限なく使用することが出
来る。具体的には、例えば、アクリル系樹脂、ポリエス
テル系樹脂、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂、エポキシ
系樹脂、アミン変性樹脂、フェノール樹脂、ウレタン系
樹脂等の基体樹脂に、水酸基、カルボキシル基、エポキ
シ基、不飽和基、イソシアネート基、カルバメート基、
アルコキシシリル基、オキセタン基、オキサゾリン基等
の官能基を導入した熱硬化性基体樹脂に、これらの官能
基と化学的に結合(架橋構造)を形成し得る官能基を有
する硬化剤、例えば、ブロックイソシアネート化合物、
ポリイソシアネート化合物、ポリカルバメート化合物、
ポリエポキシド、ポリカルボン酸化合物、ポリ酸無水
物、カルボキシル基及び酸無水基含有カルボン酸化合
物、アミノ樹脂、フェノール樹脂、ヒドラジド系化合
物、過酸化物、イソシアヌレート系化合物、ポリアミ
ド、ポリアジリジン系化合物等を配合してなる分離型の
もの、または熱硬化性基体樹脂に導入した官能基のみに
よって架橋する自己硬化型のものが挙げられる。
【0034】熱硬化性塗料の硬化形態が分離型、自己硬
化型いずれの場合も、基体樹脂および硬化剤に挙げた官
能基や原料は1種もしくは2種以上を組み合わせて使用
することが出来る。
【0035】本発明において、熱硬化性塗料組成物ある
いはブロック共重合体に含まれ得る溶剤としてはとくに
規定されるものではないが、脱溶剤を容易にするために
沸点が160℃以下若しくは水との共沸混合物を形成す
るものが望ましい。例えば、トルエン、キシレンなどの
芳香族系溶剤、n―プロピルアルコール、イソプロピル
アルコール、 n―ブタノール、イソブタノール、t―
ブタノールなどのアルコール系溶剤、メチルエチルケト
ン、メチルイソブチルケトンなどのケトン系溶剤、酢酸
エチル、酢酸ブチルなどのエステル系溶剤が挙げられ
る。また、熱硬化性塗料組成物には、必要に応じて着色
顔料、体質顔料、防錆顔料、表面調整剤、粘度調整剤、
硬化促進剤、紫外線吸収材、紫外線安定剤、ワキ防止剤
等も配合することが可能である。
【0036】熱硬化性塗料組成物をブロック共重合体を
懸濁安定剤として用いて水中に分散させて水分散液を製
造する手順は、懸濁安定剤を予め水に溶解させた水溶液
に塗料組成物を加えて分散させても良いし、或いは塗料
組成物に懸濁安定剤を配合し、これに水を加えて分散し
ても良い。
【0037】塗料組成物の濃度は20〜100重量%の
範囲で使用できる。樹脂溶液の濃度を調整することで懸
濁液の粘度を調整することが可能である。水分散にはホ
モジナイザーのような高速せん断を利用した撹拌機が使
用できる。また塗料組成物及びブロック共重合体の水溶
液の粘度が高い場合、さらに水で希釈して粘度調整を行
っても良い。
【0038】熱硬化性塗料組成物をブロック共重合体を
懸濁安定剤として用いて水中に分散させて得られる水分
散液は固形分(塗膜形成成分)が25〜80重量%にな
るように調整される。水性塗料組成物の固形分が25重
量%よりも小さいと水性塗料の粘度調整が困難になり、
塗装時のワキ、タレが起こり易くなるので好ましくな
い。水性塗料の固形分が80重量%よりも大きくなると
水分散塗料粒子の凝集が起こるので好ましくない。
【0039】水性塗料より必要に応じて溶剤を留去する
場合の温度は、減圧によって容易にコントロールするこ
とが出来る。従って、減圧調整により、熱硬化性塗料組
成物の反応温度以下の温度で脱溶剤することが出来る。
溶剤は全く含まれないことがVOC削減の点からは好ま
しいが、必要に応じて若干含んでいても良い。減圧脱溶
剤時に沸騰による泡立ちが激しい場合は、脱溶剤前に消
泡剤を添加することが出来る。
【0040】粒子の水分散性をさらに向上させるため
に、ブロック共重合体と界面活性剤などの添加剤を組み
合わせて使用することも可能である。界面活性剤として
多価カルボン酸塩、ノニルフェノールスルホン酸塩など
のアニオン性のものやエチレンオキシド鎖を持つノニオ
ン性のもの、アセチレン系界面活性剤などが挙げられる
が、特に塗料組成物との相溶性を著しく低下させるもの
でなければ特に制限なく使用することが可能である。
【0041】また、水性塗料に増粘剤を加えスプレー塗
装が可能な粘度に調整しても良い。増粘剤は塗料組成物
との相溶性を低下させるものでなければ特に制限されな
い。さらに、必要に応じて表面調整剤などの添加剤や溶
剤を加えることもできる。得られた塗料は水性塗料用塗
装設備をそのまま使用して塗装することが出来る。さら
に、水分散塗料であるため、濾過することで塗料中のゴ
ミ、ブツの除去が容易に行うことが出来る。
【0042】
【実施例】以下に、本発明の実施例および比較例につい
て説明する。下記の諸例は本発明をさらに説明するため
のものである。本発明はこれらの例に限定されるもので
はない。また「部」および「%」は重量を基準にしてお
り、また、塗膜の厚さは硬化塗膜についてである。
【0043】懸濁安定剤用ブロック共重合体の製造例 化合物(a―1)の製造例 全ての重合性不飽和モノマーおよび溶媒は、使用する前
に、これらの中に窒素ガスを少なくとも1時間通送する
ことにより、脱気(脱酸素)を行った。温度計、サーモ
スタット、撹拌機、環流冷却器および滴下装置を備え付
けた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテ
ル35部を仕込み、窒素ガスを通送しながら105℃に
加熱して、重合性不飽和モノマーとして2―ヒドロキシ
エチルメタクリレートを25部、メタクリル酸を2部、
メチルメタクリレートを20部、n―ブチルメタクリレ
ートを53部、金属錯体としてビス(ボロンジフルオロ
ジメチルグリオキシメイト)Co(II)0.01部、ラ
ジカル開始剤として2、2’―アゾビス(2―メチルブ
チロニトリル)2部の混合物を3時間かけて滴下した。
滴下終了後105℃で1時間放置し、更に2、2’―ア
ゾビス(2―メチルブチロニトリル)0.5部、プロピ
レングリコールモノメチルエーテル5部を1時間かけて
滴下し、滴下終了後105℃で1時間放置し、化合物
(a―1)(X=CH3、Y=Q=COORまたはCOOH、R=
ヒドロキシエチル基またはメチル基またはn―ブチル
基、Z=H、n=約15)の溶液(固形分70%)を製造
した。
【0044】化合物(a―2)〜(a―3)の製造例 表1に記載の配合で化合物(a―1)と同様にして化合
物(a―2)〜(a―3)の溶液(固形分70%)を製
造した。
【0045】化合物(a―4)の製造例 温度計、サーモスタット、撹拌機、環流冷却器および滴
下装置を備え付けた反応容器にエチレングリコールモノ
ブチルエーテルを25.9部と2,4―ジフェニル―4
―メチル―1―ペンテンを20部仕込み、窒素ガスを吹
き込みながら、160℃に加熱した。重合性不飽和モノ
マーとして2―ヒドロキシエチルメタクリレート20部
とメタクリル酸30部とメチルメタクリレート30部を
混合し、重合開始剤溶液としてパーヘキシルD(日本油
脂社製)を2部とエチレングリコールモノブチルエーテ
ル15部を混合した。これらの滴下を同時に開始し、重
合性不飽和モノマーを3時間、開始剤溶液は4時間で滴
下した。開始剤溶液を滴下終了後、1時間撹拌し、化合
物(a―4)( X=CH3、Y=COORまたはCOOH、Q=フ
ェニル、 Z=開始剤切片またはジフェニルメチル基、n
=約9)の溶液(固形分70%)を製造した。
【0046】化合物a−1〜4までの配合及び特性値を
表1に示す。
【0047】
【表1】表1
【0048】ブロック共重合体(c―1)の製造例 温度計、サーモスタット、撹拌器、環流冷却器および滴
下装置を備え付けた反応容器に、上記の通り調整した化
合物(a―1)溶液を29部(固形分20部)、プロピ
レングリコールモノメチルエーテル24部を仕込み、窒
素ガスを通送しながら125℃に加熱して、メチルメタ
クリレート20部 、n―ブチルメタクリレート60
部、2、2’―アゾビス(2―メチルブチロニトリル)
0.5部の混合物を3時間かけて滴下した。滴下終了後
125℃で1時間放置し、更に2、2’―アゾビス(2
―メチルブチロニトリル)0.5部、プロピレングリコ
ールモノメチルエーテル10部を1時間かけて滴下し、
滴下終了後125℃で1時間放置し、ブロック共重合体
(c―1)溶液(固形分70%)を製造した。その後、
ジメチルエタノールアミンで0.7当量中和し、脱イオ
ン水を加え、樹脂濃度が30%となるまで希釈した。
【0049】ブロック共重合体(c―2)〜(c―8)
の製造例 表2に記載の配合でブロック共重合体(c―1)と同様
にしてブロック共重合体(c―2)〜(c―8)を製造
した。その後、ジメチルエタノールアミンで0.7当量
中和し、脱イオン水を加え、樹脂濃度が30%となるま
で希釈した。
【0050】ブロック共重合体(c―9)の製造例 温度計、サーモスタット、撹拌器、環流冷却器および滴
下装置を備え付けた反応容器に、上記の通り調整した化
合物(a―1)溶液を29部(固形分20部)、プロピ
レングリコールモノメチルエーテル24部を仕込み、窒
素ガスを通送しながら125℃に加熱して、2―ヒドロ
キシエチルメタクリレート0.8部、メタクリル酸1.
9部、メチルメタクリレート7.3部 、n―ブチルア
クリレート20部、2,2’―アゾビス(2―メチルブ
チロニトリル)0.2部の混合物を1時間かけて滴下し
た。滴下終了後、n―ブチルアクリレート50部、2,
2’―アゾビス(2―メチルブチロニトリル)0.3部
の混合物を2時間かけて滴下した。滴下終了後、125
℃で1時間放置し、更に2、2’―アゾビス(2―メチ
ルブチロニトリル)0.5部、プロピレングリコールモ
ノメチルエーテル10部を1時間かけて滴下し、滴下終
了後125℃で1時間放置し、ブロック共重合体(c―
9)溶液(固形分70%)を製造した。その後、ジメチ
ルエタノールアミンで0.7当量中和し、脱イオン水を
加え、樹脂濃度が30%となるまで希釈した。
【0051】化合物c−1〜9までの配合及び特性値を
表2に示す。
【0052】
【表2】表2
【0053】比較用懸濁安定剤用アクリル樹脂の製造例 水溶性アクリル樹脂(I)の製造例 温度計、サーモスタット、撹拌器、環流冷却器および滴
下装置を備え付けた反応容器にn―ブタノール65部を
仕込み110℃に加熱して、2―ヒドロキシエチルアク
リレート15部、アクリル酸15部、メチルメタクリレ
ート35部、 n―ブチルメタクリレート35部、2、
2’―アゾビス(2―メチルブチロニトリル)2部の混
合物を3時間かけて滴下した。滴下終了後110℃で1
時間放置し、更に2、2’―アゾビス(2―メチルブチ
ロニトリル)0.5部、 n―ブタノール10部を1時
間かけて滴下し、滴下終了後110℃で1時間放置し、
反応を終了した(固形分57%)。その後、ジメチルエ
タノールアミンで0.7当量中和し、脱イオン水を加
え、樹脂濃度が30%となるまで希釈した。
【0054】水溶性アクリル樹脂(II)(III)の
製造例 表3に記載の配合で水溶性アクリル樹脂(I)と同様の
方法で水溶性アクリル樹脂(II)(III)を製造し
た。樹脂I〜IIIまでの配合及び特性値を表3に示
す。
【0055】
【表3】表3
【0056】熱硬化性塗料組成物の製造例 熱硬化性塗料組成物(A)の製造例 温度計、サーモスタット、撹拌器、環流冷却器および滴
下装置を備え付けた反応容器にn―ブタノール72部を
仕込み120℃に加熱して、グリシジルメタクリレート
35部、スチレン15部、メチルメタクリレート30
部、 iso―ブチルメタクリレート20部、2、2’
―アゾビス(2―メチルブチロニトリル)5部の混合物
を3時間かけて滴下した。滴下終了後120℃で1時間
放置し、更に2、2’―アゾビス(2―メチルブチロニ
トリル)0.5部、キシレン10部を1時間かけて滴下
し、滴下終了後120℃で1時間放置し、反応を終了し
た。反応終了後、160℃に昇温し、60mmHgでキ
シレンを留去し、固形の基体樹脂を得た。こうして得ら
れた樹脂100部とドデカン2酸25.3部をヘンシェ
ルミキサーでドライブレンドし、エクストルーダーで溶
融混練を行った。得られた塗料組成物を冷却し、フレー
ク状に粉砕した後、ジェットミルで平均粒径4.5μm
にまで微粉砕して、熱硬化性塗料組成物(A)(固形分
100%)を得た。
【0057】熱硬化性塗料組成物(B)の製造例 温度計、サーモスタット、撹拌器、環流冷却器および滴
下装置を備え付けた反応容器にキシレン72部を仕込み
120℃に加熱して、2―ヒドロキシエチルメタクリレ
ート25部、スチレン30部、 n―ブチルメタクリレ
ート20部、 iso―ブチルメタクリレート25部、
2、2’―アゾビス(2―メチルブチロニトリル)5部
の混合物を3時間かけて滴下した。滴下終了後120℃
で1時間放置し、更に2、2’―アゾビス(2―メチル
ブチロニトリル)0.5部、キシレン10部を1時間か
けて滴下し、滴下終了後120℃で1時間放置し、基体
樹脂溶液を得た。こうして得られた樹脂溶液にブロック
ドイソシアネート硬化剤B―1530(ダイセル・ヒュ
ルス社製、ε―カプロラクトンブロックイソホロンジイ
ソシアネート)を50部、キシレン45部、ネオスタン
U―100(日東化成社製、ジブチルスズジラウレー
ト)を0.5部加え、熱硬化性塗料組成物(B)(固形
分55%)を得た。
【0058】熱硬化性塗料組成物(C)の製造例 温度計、サーモスタット、撹拌器、環流冷却器および滴
下装置を備え付けた反応容器にタケネートD―170N
H(武田薬品社製、ヘキサメチレンジイソシアネートヌ
レートタイプ)を35.4部仕込んだ後、60℃に昇温
し、1時間かけて2―エチルヘキサノールを24.6部
滴下した後、120℃まで昇温し、ウレタン価が1以下
となるまで撹拌した。反応終了後、室温まで冷却し、サ
イメル303(三井サイテック社製、メチルエーテルタ
イプフルエーテルメラミン、固形分100%)を40部
とNacure―5543(キングインダストリイズ社
製、スルホン酸塩系酸触媒溶液、有効成分約25%)1
部を加えて撹拌し、熱硬化性塗料組成物(C)(不揮発
分99%)を得た。
【0059】水性塗料の製造例 実施例、比較例の各水性塗料組成物を構成する懸濁安定
剤と熱硬化性塗料組成物との組み合わせを表4に示し
た。
【0060】実施例(1)〜(3)、(5)〜(10)
および比較例(1)〜(3)の水性塗料製造例 30%懸濁安定剤用アクリル樹脂水溶液16.7部、イ
オン交換水74.2部からなる高分子水溶液中に、熱硬
化性塗料組成物(A)100部を加えた後、ホモジナイ
ザーを用いて14,000rpmで混合することによ
り、水性塗料を得た。
【0061】実施例(4)および比較例(4)の水性塗
料製造例 30%懸濁安定剤用アクリル樹脂水溶液66.7部、イ
オン交換水51.5部からなる高分子水溶液中に、熱硬
化性塗料組成物(A)100部を加えた後、ホモジナイ
ザーを用いて14,000rpmで混合することによ
り、水性塗料を得た。
【0062】実施例(11)〜(13)、(15)〜
(20)および比較例(5)〜(7)の水性塗料製造例 30%懸濁安定剤用アクリル樹脂水溶液16.7部、イ
オン交換水74.2部からなる高分子水溶液中に、熱硬
化性塗料組成物(B)181.8部を加えた後、ホモジ
ナイザーを用いて14,000rpmで混合することに
より、懸濁液を作成した。この懸濁液を脱イオン水25
部で希釈し、これを温度計、サーモスタット、撹拌器、
環流冷却器および減圧装置を備えた容器に移した。この
懸濁液を55℃まで昇温した後、120mmHgに調節
し、加熱残分が55%となるまで脱溶剤を行った。得ら
れた懸濁液を200メッシュ絹布で濾過して水性塗料を
得た。
【0063】実施例(14)および比較例(8)の水性
塗料製造例 30%懸濁安定剤用アクリル樹脂水溶液66.7部、イ
オン交換水51.5部からなる高分子水溶液中に、熱硬
化性塗料組成物(B)181.8部を加えた後、ホモジ
ナイザーを用いて14,000rpmで混合することに
より、懸濁液を作成した。この懸濁液を脱イオン水25
部で希釈し、これを温度計、サーモスタット、撹拌器、
環流冷却器および減圧装置を備えた容器に移した。この
懸濁液を55℃まで昇温した後、120mmHgに調節
し、加熱残分が55%となるまで脱溶剤を行った。得ら
れた懸濁液を200メッシュ絹布で濾過して水性塗料を
得た。
【0064】実施例(21)〜(23)、(25)〜
(30)および比較例(9)〜(11)の水性塗料製造
例 30%懸濁安定剤用アクリル樹脂水溶液16.7部、イ
オン交換水74.2部からなる高分子水溶液中に、熱硬
化性塗料組成物(C)100部を加えた後、ホモジナイ
ザーを用いて14,000rpmで混合することによ
り、水性塗料を得た。
【0065】実施例(24)および比較例(12)の水
性塗料製造例 30%懸濁安定剤用アクリル樹脂水溶液66.7部、イ
オン交換水51.5部からなる高分子水溶液中に、熱硬
化性塗料組成物(C)100部を加えた後、ホモジナイ
ザーを用いて14,000rpmで混合することによ
り、水性塗料を得た。
【0066】以上の実施例および比較例で得られた塗料
を以下の項目について評価し、表4、5にまとめた。
【0067】
【表4】表4
【0068】
【表5】表5
【0069】1.粒子の分散安定性評価 得られた水性塗料の分散安定性は脱溶剤後および30℃
で1カ月貯蔵後の粒径変化から評価した。粒径はLEE
DS&NORTHRUP社製マイクロトラックFRAを
用いて測定した平均粒径(50%累積粒径)で評価し
た。
【0070】2.塗膜の外観評価 塗膜作成条件:燐酸亜鉛化成処理を施した厚さ0.8m
mのダル鋼板上にエポキシ系カチオン電着塗料を乾燥膜
厚約20μmとなるように電着塗装し、焼き付けた電着
塗膜上に自動車中塗りサーフェーサーを乾燥膜厚約20
μmとなるように焼き付けした後、#400のサンドペ
ーパーで水研ぎし、水切り乾燥した。次いでマジクロン
ベースコートHM―22(関西ペイント株式会社製、メ
タリック塗料、商品名)を硬化膜厚で約15μmとなる
ように塗装し、乾燥器で80℃で10分間プレヒートさ
せて試験用の素材とした。
【0071】次いで該素材の表面に水性塗料を乾燥膜厚
が約40μmとなるように水性塗装設備で静電塗装し、
乾燥器で80℃で10分間プレヒートさせたのち、続い
て160℃で30分間加熱硬化させた。得られた塗板に
ついて次の試験を行った。
【0072】外観評価:塗膜の仕上がり外観をツヤ感、
平滑感から次の基準で評価した。○は良好なもの、△は
若干劣るもの、×は劣るもの。
【0073】耐水性:上記のように作成した塗板を40
℃の水中に10日間浸漬し、浸漬後の塗膜外観を評価し
た。○は塗膜状態に変化が見られないもの、△は塗膜に
僅かなブリスターが認められるもの、×は塗膜のブリス
ターが著しく、さらに白化が著しいもの。
【0074】耐酸性:40%硫酸水を塗膜表面に0.4
cc滴下し、85℃に加熱したホットプレート上で、1
5分間加熱した後、水洗し、塗膜を観察し、次の基準で
評価した。○は変化が無く良好なもの、△は滴下部と非
滴下部との界面に段差が認められ劣るもの、×は塗膜が
白化したもの。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安達 尚人 神奈川県平塚市東八幡4丁目17番1号 関 西ペイント株式会社内 (72)発明者 小川 哲夫 神奈川県平塚市東八幡4丁目17番1号 関 西ペイント株式会社内 Fターム(参考) 4J038 CD091 CG141 CR062 DA041 DB001 DD001 DG001 DL031 EA011 GA01 GA03 GA06 GA07 GA08 GA11 GA15 JA66 JB18 JC38 KA02 KA03 KA06 KA09 LA02 LA05 MA10 MA14 PA19

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ブロック共重合体を懸濁安定剤とし、そし
    て該懸濁安定剤の存在下で、熱硬化性塗料組成物を水中
    に分散させて水分散液を製造した後、必要に応じて得ら
    れた水分散液から有機溶剤を除くことによって得られる
    平均粒子径0.1〜10μmの水性塗料組成物であっ
    て、該ブロック共重合体が、下記一般式(1) 【化1】 [式(1)において、Q及びYはそれぞれH、R、O2
    R、COOH、COOR、CONHR、CONR2、C
    N、CONH2、CONR、フェニル基又はハロゲンを
    示し、XはH又はRを示し、ZはH、SR、SOR、S
    OOR又はRを示す。また、Rはアルキル基、アリール
    基、アラルキル基、アルカリル基、オルガノシリル基又
    はアルコキシシリル基を示す。なお、Rはエポキシ基、
    オキセタン、オキシラン環、ヒドロキシル基、アルコキ
    シ基、アミノ基、オキサゾリン、ハロゲン及びハロゲン
    化アルキル基から選ばれる少なくとも1種の基又は原子
    を含むことができる。また、Rは同一もしくは異なって
    いてもよい。]で示される化合物(a)と重合性不飽和モ
    ノマー(b)とをラジカル重合開始剤の存在下でラジカ
    ル重合させて得られる化合物(c)を塩基性物質で中和
    したものであることを特徴とする水性塗料組成物。
  2. 【請求項2】化合物(a)が、重合性不飽和モノマーを
    触媒的連鎖移動剤である金属錯体及びラジカル重合開始
    剤の存在下でラジカル重合して得られる化合物であるこ
    とを特徴とする請求項1に記載の水性塗料組成物。
  3. 【請求項3】ブロック共重合体が、酸価1〜300mgKO
    H/g及び水酸基価0〜300mgKOH/gの範囲であることを
    特徴とする請求項1又は2に記載の水性塗料組成物。
  4. 【請求項4】ブロック共重合体が、重量平均分子量50
    0〜50,000の範囲であることを特徴とする請求項
    1〜3のいずれか1項に記載の水性塗料組成物。
  5. 【請求項5】懸濁安定剤が、水性塗料組成物の固形分
    (塗膜形成成分)100重量部に対し0.1〜80重量
    部の範囲であることを特徴とする請求項1〜4のいずれ
    か1項に記載の水性塗料組成物。
  6. 【請求項6】化合物(a)が、2,4−ジフェニル−4
    −メチル−1−ペンテン及びラジカル重合開始剤の存在
    下で重合性不飽和モノマーとのラジカル重合によって得
    られる化合物であることを特徴とする請求項1〜5のい
    ずれか1項に記載の水性塗料組成物。
  7. 【請求項7】ブロック共重合体が、化合物(a)と重合
    性不飽和モノマー(b)とをラジカル重合させる際に、
    重合性不飽和モノマー(b)を組成の異なる2成分以上
    に分割して各成分を化合物(a)に対して順次重合させ
    て得られるブロック共重合体であることを特徴とする請
    求項1〜6のいずれか1項に記載の水性塗料組成物。
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