JP2003020441A - 水性中塗り塗料 - Google Patents
水性中塗り塗料Info
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Abstract
中塗り塗料及びそれを使用した複層上塗り塗膜の形成方
法。 【構成】1分子中に水酸基及びブロックイソシアネート
基が併存するウレタン変性ポリエステル樹脂、ブロック
ポリイソシアネート化合物、メラミン樹脂及び偏平状顔
料粒子を含有する水性中塗り塗料及び、被塗物に下塗り
塗料、中塗り塗料及び上塗り塗料を塗装して複層塗膜を
形成するにあたり、中塗り塗料として上記の水性中塗り
塗料を使用する複層塗膜形成方法。
Description
すぐれた塗膜を形成する水性中塗り塗料及びこの中塗り
塗料を使用して複層塗膜を形成する方法に関する。
及び美感の付与を目的に、通常、下塗り塗膜、中塗り塗
膜及び上塗り塗膜からなる複層塗膜で被覆されている。
そして、自動車の走行中に路面上の小石、砂利、凍結防
止剤、氷塊などが巻き上げられ、これらが車体外板部に
衝突して複層塗膜にキズをつけ、その複層塗膜が局所的
に破損・脱落して、美感を損なったり、金属素地面が露
出し、発錆、腐食する(この現象を「チッピング性」と
いう)などの欠陥が生じる。従来、中塗り塗料として水
酸基含有ポリエステル樹脂とメラミン樹脂を含有する熱
硬化性塗料が使用されているが、かかる組成の中塗り塗
料ではチッピング性を防止することが困難であった。
欠陥を解消することであり、鋭意研究の結果、1分子中
に水酸基及びブロックイソシアネート基が併存するウレ
タン変性ポリエステル樹脂、ブロックポリイソシアネー
ト化合物、メラミン樹脂及び偏平状顔料粒子を含有する
水性中塗り塗料が、耐チッピング性にすぐれた塗膜を形
成し、目的が達成できることを見出し、本発明を完成す
るに至った。
中に水酸基及びブロックイソシアネート基が併存するウ
レタン変性ポリエステル樹脂、(B)ブロックポリイソ
シアネート化合物、(C)メラミン樹脂及び(D)偏平
状顔料粒子を含有することを特徴とする水性中塗り塗料
(以下、「本組成物」という)を提供することができ
る。
る。
びブロックイソシアネート基が併存するウレタン変性ポ
リエステル樹脂で、自己架橋性樹脂である。
テル樹脂中の水酸基の一部に、部分ブロックポリイソシ
アネート化合物をウレタン化反応せしめることによって
得ることができる。
2個以上の水酸基を有しており、このものは多塩基酸と
多価アルコールとのエステル化反応により調製すること
ができる。
シル基を有する化合物であり、例えば、テレフタル酸、
イソフタル酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ビ
フェニルジカルボン酸、ジフェニルメタンジカルボン酸
などの芳香族ジカルボン酸及びその無水物;ヘキサヒド
ロイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒ
ドロフタル酸、テトラヒドロフタル酸などの脂環族ジカ
ルボン酸及びその無水物;アジピン酸、セバシン酸、ス
ベリン酸、コハク酸、グルタル酸、マレイン酸、クロロ
マレイン酸、フマル酸、ドデカン二酸、ピメリン酸、ア
ゼライン酸、イタコン酸、シトラコン酸、ダイマー酸な
どの脂肪族ジカルボン酸及びその無水物;これらの低級
アルキルエステル;トリメリット酸、無水トリメリット
酸、ピロメリット酸、無水ピロメット酸、トリメシン酸
及びその無水物などの3価以上の多塩基酸などがあげら
れる。
酸基を有する化合物であり、例えば、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ト
リメチレングリコール、テトラエチレングリコール、ト
リエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ブタ
ンジオール、ペンタンジオール、ジメチルトリメチレン
グリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサンジオ
ール、ネオペンチルグリコールなどの2価アルコール;
これらの2価アルコールにε−カプロラクトンなどのラ
クトン類を付加したポリラクトンジオール;ビス(ヒド
ロキシエチル)テレフタレートなどのエステルジオール
類;ビスフェノールAのアルキレンオキサイド付加物、
ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、
ポリブチレングリコールなどのポリエーテルジオール
類;プロピレンオキサイド及びブチレンオキサイドなど
のα−オレフィンエポキシド、カージュラE10[シェ
ル化学社製、商品名、合成高分岐飽和脂肪酸のグリシジ
ルエステル]などのモノエポキシ化合物;グリセリン、
トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ヘキ
サントリオール、ペンタエリスリトール、ジペンタエリ
スリトール、ソルビトール、マンニットなどの3価以上
のアルコール;これらの3価以上のアルコールにε−カ
プロラクトンなどのラクトン類を付加させたポリラクト
ンポリオール類;1,4−シクロヘキサンジメタノー
ル、トリシクロデカンジメタノール、水添ビスフェノー
ルA、水添ビスフェノールF、水添ビスフェノールA及
び水添ビスフェノールFなど脂環族多価アルコールなど
があげられる。
めの上記多塩基酸と多価アルコールとのエステル化反応
は水酸基過剰で、それ自体既知の方法により行なうこと
ができる。
は、ブロックされていない遊離のイソシアネート基及び
ブロック剤で封鎖されたブロックイソシアネート基が1
分子中に併存している化合物であり、例えば、ポリイソ
シアネート化合物中の遊離イソシアネート基の一部をブ
ロック剤で封鎖することにより得られる。
に、封鎖されていない遊離のイソシアネート基を2個以
上有する化合物である。具体的には、ヘキサメチレンジ
イソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、テト
ラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシ
アネート、プロピレンジイソシアネート、ブチレンジイ
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、ダイマー酸ジイソシアネート、リジンジイソシア
ネートなどの脂肪族系ジイソシアネート化合物;イソホ
ロンジイソシアネート、メチレンビス(シクロヘキシル
イソシアネート)、メチルシクロヘキサンジイソシアネ
ート、ジ(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、シク
ロヘキサンジイソシアネート、シクロペンタンジイソシ
アネートなどの脂環式系ジイソシアネート化合物;キシ
リレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネー
ト、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイ
ソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、トルイジ
ンジイソシアネ−ト、ジフェニルエーテルジイソシアネ
ート、フェニレンジイソシアネート、ビフェニレンジイ
ソシアネート、ジメチル−ビフェニレンジイソシアネー
ト、イソプロピリデンビス(4−フェニルイソシアネー
ト)などの芳香族ジイソシアネート化合物;トリフェニ
ルメタントリイソシアネート、トリイソシアナトベンゼ
ン、トリイソシアナトトルエン、ジメチルジフェニルメ
タンテトライソシアネートなどの1分子中に3個以上の
イソシアネ−ト基を有するポリイソシアネート化合物;
エチレングリコール、プロピレングリコール、ジメチロ
ールプロピオン酸、ポリアルキレングリコール、トリメ
チロ−ルプロパンなどのポリオールの水酸基にイソシア
ネート基が過剰量となる比率でポリイソシアネート化合
物を反応させてなるウレタン化付加物;ヘキサメチレン
ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリ
レンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、
ジフェニルメタンジイソシアネート、メチレンビス(シ
クロヘキシルイソシアネート)などのビューレットタイ
プ付加物、イソシアレート環タイプ付加物などがあげら
れる。
鎖する化合物である。ブロックされたイソシアネート基
は、例えば100℃以上、好ましくは130℃以上に加
熱すると、ブロック剤が解離して遊離のイソシアネート
基が再生され、水酸基などと容易に反応させることがで
きる。
クレゾールなどのフェノール系;ε−カプロラクタム、
δ−バレロラクタムなどのラクタム系;メタノール、エ
タノール、プロピルアルコール、ブチルアルコール、ラ
ウリルアルコールなどの脂肪族系;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ブチルエーテル、ジエ
チレングリコールモノエチルエーテルなどのエーテル
系;ベンジルアルコール;グリコール酸メチル、グリコ
ール酸エチルなどのグリコール酸エステル;乳酸、乳酸
メチル、乳酸エチル、乳酸ブチルなどの乳酸エステル;
メチロール尿素、ジアセトンアルコールなどのアルコー
ル系;アセトキシム、メチルエチルケトキシム、ジアセ
チルモノオキシム、ベンゾフェノンオキシム、シクロヘ
キサンオキシムなどのオキシム系;マロン酸ジエチル、
アセト酢酸エチル、アセト酢酸メチル、アセチルアセト
ンなどの活性メチレン系;ブチルメルカプタン、t−ブ
チルメルカプタン、ヘキシルメルカプタン、t−ドデシ
ルメルカプタン、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;アセトアニリド、アセトアニ
シジド、メタクリルアミド、酢酸アミド、ベンズアミド
などの酸アミド系;フタル酸イミド、マレイン酸イミド
などのイミド系;ジフェニルアミン、フェニルナフチル
アミン、カルバゾール、アニリン、ナフチルアミン、ブ
チルアミンなどアミン系;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;尿素、チオ尿素、エ
チレン尿素、ジフェニル尿素などの尿素系;N−フェニ
ルカルバミン酸フェニルなどのカルバミン酸エステル
系;エチレンイミン、プロピレンイミンなどのイミン
系;重亜硫酸ソーダ、重亜硫酸カリなどの亜硫酸塩系な
どがあげられる。
シアネート化合物中のイソシアネート基の一部をブロッ
ク剤で封鎖して、1分子中に遊離のイソシアネート基及
び封鎖されたブロックイソシアネート基を1分子中に1
個以上有する部分ブロックポリイソシアネート化合物を
あらかじめ準備しておくことが好ましい。ポリイソシア
ネート化合物とブロック剤との反応は既知の条件で行な
うことができる。また、両成分の比率は、得られる部分
ブロックポリイソシアネート化合物が、1分子中に、遊
離のイソシアネート基及び封鎖されたブロックイソシア
ネート基をそれぞれ少なくとも1個づつ有している範囲
内であれば、特に制限はない。
合物を、水酸基含有ポリエステル樹脂中の一部の水酸基
に反応せしめることにより(A)成分が得られる。部分
ブロックポリイソシアネート化合物と水酸基含有ポリエ
ステル樹脂とのウレタン化反応は、通常のウレタン化反
応の条件下で行なうことができる。
酸基の一部に未ブロックのポリイソシアネート化合物の
一部のイソシアネート基を反応せしめてなる生成物の残
りのイソシアネート基をブロック剤で封鎖することによ
っても(A)成分が得られる。
ルプロピオン酸などのカルボキシル基含有多価アルコー
ルも含まれる)、部分ブロックポリイソシアネート化合
物及び未ブロックポリイソシアネート化合物をイソシア
ネート基過剰の比率で反応せしめてなる生成物を、水酸
基含有ポリエステル樹脂中の一部の水酸基に反応せしめ
ることにより(A)成分が得られる。かくして得られる
(A)成分は、水酸基価が20〜200mgKOH/
g、特に40〜120mgKOH/g、イソシアネート
基価が5〜120mgKOH/g、特に10〜50、酸
価が100mgKOH/g以下、特に10〜60mgK
OH/g、数平均分子量が1000〜20000、特に
1500〜10000の範囲内が好ましい。
化合物 ブロックポリイソシアネート化合物は、1分子中に遊離
のイソシアネート基を2個以上有するポリイソシアネー
ト化合物のすべてのイソシアネート基をブロック剤で封
鎖した化合物が使用できる。ポリイソシアネート化合物
及びブロック剤としては、上記の(A)成分で例示した
ものが好適に使用でき、該両成分による反応は既知の方
法で行なうことができる。(B)成分数平均分子量は、
200〜10000、特に300〜2000の範囲内が
好ましい。
られるメチロール化メラミン樹脂があげられる。アルデ
ヒドとしては、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒ
ド、アセトアルデヒド、ベンツアルデヒド等がある。ま
た、このメチロール化メラミン樹脂のメチロール基の一
部又は全部をモノアルコールによってエーテル化したも
のも使用できる。エーテル化に用いられるモノアルコー
ルとしてはメチルアルコール、エチルアルコール、プロ
ピルアルコール、ブチルアルコール、2−エチルブタノ
ール、2−エチルヘキサノールなどがあげられる。
基が平均3個以上メチルエーテル化されたメラミンや、
そのメトキシ基の一部を炭素数2個以上のモノアルコー
ルで置換したメラミン樹脂であって、さらにイミノ基を
有し、かつ平均縮合度約2以下で1核体の含有率が約5
0重量%以上である親水性メラミンが好適に使用でき
る。
タルク、アルミニウムフレーク、雲母フレークなどがあ
げられ、このうちタルクが好ましい。これらの大きさ
は、厚さは0.1〜2μm、特に0.2〜1.5μm、
長手方向寸法は1〜100μm、特に2〜20μmが好
ましい。本組成物における上記の(A)成分、(B)成
分、(C)成分及び(D)成分の構成比率は特に制限さ
れず、目的に応じて任意に選択できる。具体的には、
(A)、(B)及び(C)成分の合計重量を基準に
(A)成分は30〜60%、特に35〜55%、(B)
成分は5〜45%、特に5〜50重量%の範囲内が好ま
しい。また、(D)成分は、(A)、(B)及び(C)
成分の合計固形分100重量部あたり、5〜50重量
部、特に10〜30重量部が適している。
ステル樹脂を含有せしめることができる。このものは、
上記の(A)成分とは異なり、ブロックイソシアネート
基を有しておらず、しかもウレタン変性もされていな
い。具体的には、(A)成分の説明で例示した多塩基酸
と多価アルコールを使用し、それ自体既知の方法でエス
テル化反応することにより調製することができる。水酸
基価は20〜200mgKOH/g、特に40〜150
mgKOH/g、酸価は100mgKOH/g以下、特
に10〜60mgKOH/g、数平均分子量は1000
〜20000、特に1500〜10000の範囲内が好
ましい。
分、(C)成分及び(D)成分、さらに必要によりポリ
エステル樹脂も併用し、これらを水に混合・分散せしめ
ることにより調製することができる。このうち(A)成
分及びポリエステル樹脂は、その分子中にカルボキシル
基を有していれば、それを中和剤で中和することによ
り、水分散性が改良されるのでより好ましい。中和剤と
して、例えば、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
のアルカリ金属又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、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
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;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を挙げることができ
る。
分、(C)成分及び(D)成分に加え、さらに必要に応
じて、ポリエステル樹脂、ソリッドカラー顔料、メタリ
ック顔料、光干渉性顔料、体質顔料、分散剤、沈降防止
剤、有機溶剤、ウレタン化反応促進用触媒(例えば有機
スズ化合物など)、水酸基とメラミン樹脂との架橋反応
促進用触媒(例えば、酸触媒)、消泡剤、増粘剤、防錆
剤、表面調整剤などを適宜に配合することができる。
り、エアースプレー、エアレススプレー、静電塗装など
により塗装することができ、その膜厚は硬化塗膜で10
〜100μm、特に20〜60μmの範囲内が好まし
く、その塗膜は120〜170℃、特に130〜160
℃で、10〜40分間加熱することにより架橋硬化させ
ることができる。
ピング性がすぐれているので、自動車車体の外板部など
に形成する下塗り塗膜、中塗り塗膜及び上塗り塗膜から
なる複層塗膜における中塗り塗膜の形成に使用すること
が好ましい。
料などの下塗り塗料を塗装し、その塗膜を加熱硬化して
から、又は硬化せずに、その塗面に本組成物を塗装し、
その塗膜を加熱硬化してから、又は硬化せずに、その塗
面に上塗り塗料を塗装し、加熱してこれらの塗膜を硬化
させることによって行われる。
メタリック塗料、光干渉性塗料及びクリヤ塗料などが使
用でき、これらから選ばれた1種又は2種以上用いて、
単層、2層以上の複層上塗り塗膜を形成することができ
る。これらのカチオン電着塗料及び上塗り塗料(有機溶
剤系、水系のいずれでも適用可能である)としてそれ自
体既知の塗料が使用できる。
成する下塗り塗膜、中塗り塗膜及び上塗り塗膜からなる
複層塗膜における中塗り塗膜の形成に使用することによ
り、複層塗膜の耐チッピング性を顕著に向上することが
できた。
ついて説明する。部及び%はいずれも重量に基いてお
り、又塗膜の膜厚は硬化塗膜についてである。
6−ヘキサンジオール0.8モル、シクロヘキシルジカ
ルボン酸0、4モル及びアジピン酸0.3モルを反応さ
せた後、さらに無水トリメリット酸0.05モルを付加
してなるポリエステル樹脂(100部)に、4,4‘−
メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)2モル
とジメチロールプロピオン酸1モルを反応させてなるポ
リウレタン(30部)とをメチルエチルケトン中で反応
させてなる生成物(130部)に含まれる水酸基の一部
に、メチルエチルケトンオキシムと4,4‘−メチレン
ビス(シクロヘキシルイソシアネート)とを等モル比で
反応させてなる半ブロックポリイソシアネート化合物
(10部)を反応せしめ、ついで脱溶剤し、ジメチルエ
タノールアミンを加えて中和し、水に混合して水分散液
とした。かくして得られた(A−1)成分の水酸基価は
90mgKOH/g、酸価は38mgKOH/g、NC
O価は10、数平均分子量は2000であった。
「4,4‘−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネ
ート)」を「テトラメチルキシリレンジイソシアネー
ト」に変更した以外は、(A−1)成分に準じて行なっ
て(A−2)成分を得た。得られた(A−2)成分の水
酸基価は90mgKOH/g、酸価は38mgKOH/
g、NCO価は10、数平均分子量は2000であっ
た。
トリメチロールプロパン1モルとのウレタン化反応物の
遊離イソシネート基のすべてをメチルエチルケトンオキ
シムでフルブロックしたブロックポリイソシアネート化
合物。
製、商品名、イミノ基含有メラミン樹脂)。
方向寸法は5〜10μm) 5)他の成分 ポリエステル樹脂:ネオペンチルグリコール0.27モ
ル、トリメチロールプロパン0.33モル、ブチルエチ
ルプロパンジオール0.4モル、イソフタル酸0.25
モル、アジピン酸0.3モル及びヘキサヒドロ無水フタ
ル酸0.3モルを反応せしめてなる生成物に無水トリメ
リット酸0.05モルを付加せしめた後、脱溶剤を行な
い、ジメチルエタノールアミンで中和してから、水に混
合して水分散液とした。得られたポリエステル樹脂の水
酸基価は130mgKOH/g、酸価は25mgKOH
/g、数平均分子量は1800であった。
(三菱化学社製、商品名) 2.実施例及び比較例 上記の試料を用い、表1に記載した割合(固形分比)で
配合し、固形分含有率50%の本発明の水性中塗り塗料
を得た。
チオン電着塗料(「エレクロンGT10」、関西ペイン
ト社製、商品名、エポキシ樹脂系)を膜厚20μmにな
るように塗装し、170℃で30分加熱して塗膜を硬化
してから、その塗面に表1に記載の水性中塗り塗料を膜
厚30μmに塗装し、150℃30分加熱して硬化し、
ついでその塗面にメタリック塗料(「マジクロンTB5
15」関西ペイント社製、商品名、ポリエステル・メラ
ミン樹脂系)を膜厚15μmに塗装し、室温で3分間放
置してから、その未硬化塗面にクリヤ塗料(「マジクロ
ンTC71」関西ペイント社製、商品名、アクリル・メ
ラミン樹脂系)を膜厚35μmに塗装し、140℃で3
0分加熱してこの両塗膜を一緒に硬化せしめた。
行ない、その結果を表1に併記した。
製、Q−G−Rグラベロメータ(チッピング試験装置)
の試片保持台に試験板を設置し、−20℃において、3
kg/cm2の圧縮空気により粒度7号の花崗岩砕石5
0gを塗面に90度の角度で吹き付け、これによる塗膜
のキズの発生程度などを目視で観察し評価した。○はキ
ズの大きさは小さく、中塗り塗膜(本組成物の塗膜)が
露出している程度、△はキズの大きさは小さいが、素地
の鋼板が露出している、×は△はキズの大きさはかなり
大きく、素地の鋼板も大きく露出しているを示す。
果である。○は平滑性良好、△は平滑性やや劣る、×は
平滑性非常に劣るを示す。
込み、大きさ2mm×2mmのゴバン目を100個作
り、その塗面に粘着セロハンテープを貼着し、20℃に
おいてテープを急激に剥離したあとの残存ゴバン目塗膜
数を調べた。○は100個残存している、△は99〜9
5個残存している×は94個以下残存しているを示す。
浸漬した後の塗面を目視観察した結果である。○はブリ
スターなどの発生が全く認められない、△はブリスター
などの発生が少し認められる、×はブリスターなどの発
生が多く認められるを示す。
Claims (2)
- 【請求項1】(A)1分子中に水酸基及びブロックイソ
シアネート基が併存するウレタン変性ポリエステル樹
脂、(B)ブロックポリイソシアネート化合物、(C)
メラミン樹脂及び(D)偏平状顔料粒子を含有すること
を特徴とする水性中塗り塗料。 - 【請求項2】被塗物に下塗り塗料、中塗り塗料及び上塗
り塗料を塗装して複層塗膜を形成するにあたり、中塗り
塗料として請求項1記載の水性中塗り塗料を使用するこ
とを特徴とする複層塗膜形成方法。
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---|---|---|---|
JP2001204715A JP3974759B2 (ja) | 2001-07-05 | 2001-07-05 | 水性中塗り塗料 |
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---|---|---|---|
JP2001204715A JP3974759B2 (ja) | 2001-07-05 | 2001-07-05 | 水性中塗り塗料 |
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