JP2003041186A - Water-dispersed polyurethane composition for coating metallic material free from chrome finishing and method for producing the same - Google Patents

Water-dispersed polyurethane composition for coating metallic material free from chrome finishing and method for producing the same

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JP2003041186A
JP2003041186A JP2001230670A JP2001230670A JP2003041186A JP 2003041186 A JP2003041186 A JP 2003041186A JP 2001230670 A JP2001230670 A JP 2001230670A JP 2001230670 A JP2001230670 A JP 2001230670A JP 2003041186 A JP2003041186 A JP 2003041186A
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保 永松
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a water-dispersed polyurethane composition suitable as a coating material for a metallic material free from chrome finishing and imparting the material with adhesivity to a substrate, alkali resistance and solvent resistance. SOLUTION: The water-dispersed polyurethane composition is composed of a polyisocyanate component at least containing an alicyclic polyisocyanate such as dicyclohexylmethane diisocyanate, a polyhydroxy component at least containing a polyhydroxy compound having an aromatic ring such as a polyester polyol derived from 3-methyl-1,5-pentanediol and terephthalic acid, melamine, a silane compound such as γ-aminopropyltriethoxysilane, a chain extender component at least containing a dicarboxylic acid dihydrazide such as adipic acid dihydrazide and water.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、家電製品や建材等
に使用されるノンクロム処理金属材塗料に用いられる水
分散型ポリウレタン組成物に関するものであり、詳しく
は、クロム処理を施さない金属材のプレコート塗料、プ
レコートプライマー塗料、潤滑塗料等の塗料に用いられ
る特定の配合からなる水分散型ポリウレタン組成物及び
その製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a water-dispersed polyurethane composition used for non-chromium-treated metal material coatings used in home appliances, building materials, etc. More specifically, it relates to a metal material not treated with chromium. The present invention relates to a water-dispersed polyurethane composition having a specific composition used for paints such as precoat paints, precoat primer paints and lubricating paints, and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】家電
用、建材用、自動車用などに用いられる鋼板等の金属材
には耐食性が要求されるため、プライマーにクロム系の
防錆顔料を含有させたり、プライマーの下地処理として
クロメート処理被膜を施すクロム処理が行われている。
特に亜鉛系めっき鋼板の防錆用途では、耐食性付与被膜
としてクロメート処理被膜が使用されている。
2. Description of the Related Art Metallic materials such as steel plates used for home appliances, building materials, automobiles, etc. are required to have corrosion resistance. Therefore, a primer should contain a chromium-based rust preventive pigment. Alternatively, a chromium treatment for applying a chromate treatment film is performed as a primer base treatment.
In particular, in the anticorrosive use of zinc-based plated steel sheets, a chromate-treated film is used as a corrosion resistance imparting film.

【0003】しかしながら、クロメート処理被膜及びク
ロム系防錆顔料を含む有機被膜から6価のクロムが溶出
するおそれがあり、環境汚染、労働衛生、安全性の観点
から、最近ではノンクロム防錆処理、ノンクロム有機被
膜に対する要望が高まっている。
However, since hexavalent chromium may be eluted from the chromate-treated film and the organic film containing a chromium-based rust preventive pigment, recently, from the viewpoint of environmental pollution, occupational health and safety, non-chrome rust preventive treatment and non-chromium are recently used. The demand for organic coatings is increasing.

【0004】一方、金属のコーティングに用いられてい
る金属材用塗料も同様に、環境汚染、労働衛生、安全性
の観点から、水系塗料が用いられている。これらの樹脂
成分としてポリウレタン、エポキシ樹脂等の各種樹脂材
料が用いられているが、塗膜の延び、強度等の物性のバ
ランスがよいのでポリウレタンが適している。例えば、
特開平7−331160号、特開平9−221629
号、特開平2000−73179号、特開平2000−
107686号公報等で水分散性ポリウレタン組成物の
使用が報告されている。
On the other hand, the paints for metal materials used for coating metals are also water-based paints from the viewpoints of environmental pollution, occupational health and safety. Various resin materials such as polyurethane and epoxy resin have been used as these resin components, but polyurethane is suitable because it has a good balance of physical properties such as elongation of the coating film and strength. For example,
JP-A-7-331160, JP-A-9-221629
No. 2000-73179, No. 2000-73179
The use of a water-dispersible polyurethane composition has been reported in Japanese Patent No. 107686.

【0005】しかし、クロメート処理は、コーティング
層の下地金属材への密着性を高める効果を有しており、
これを施していないノンクロム金属材用としては、上記
の水分散性ポリウレタン組成物は、塗料に充分な密着性
を付与していない問題点を有している。また、塗装面に
は、塗装後の工程において、耐アルカリ性(耐アルカリ
脱脂工程)、及び耐溶剤性(耐エタノールラビング)が
必要である。従来の水分散性ポリウレタン組成物は、こ
れらについても充分ではなかった。
However, the chromate treatment has the effect of increasing the adhesion of the coating layer to the underlying metal material,
For non-chromium metal materials not subjected to this, the above water-dispersible polyurethane composition has a problem that it does not impart sufficient adhesion to the coating material. In addition, the coated surface is required to have alkali resistance (alkali degreasing step) and solvent resistance (ethanol rubbing resistance) in the step after coating. Conventional water-dispersible polyurethane compositions have not been sufficient for these either.

【0006】従って、本発明の目的は、ノンクロム処理
金属材塗料用に好適な、基材に対する密着性と耐アルカ
リ性及び耐溶剤性を与える水分散性ポリウレタン組成物
を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a water-dispersible polyurethane composition which is suitable for a chromium-free metal coating material and which provides adhesion to a substrate, alkali resistance and solvent resistance.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、検討を重
ねた結果、特定の成分及び配合比から得られる水分散型
ポリウレタン組成物が上記課題を解決しうることを知見
し本発明を完成するに至った。
As a result of extensive studies, the inventors of the present invention found that a water-dispersed polyurethane composition obtained from a specific component and a compounding ratio can solve the above-mentioned problems. It came to completion.

【0008】すなわち本発明の第1は、脂環式ポリイソ
シアネートを必須成分とし、他のポリイソシアネート化
合物を任意成分として含有してなるポリイソシアネート
成分(a)、芳香環を有するポリヒドロキシル化合物を
必須成分とし、他のポリヒドロキシル化合物を任意成分
として含有してなるポリヒドロキシル化合物成分
(b)、メラミン化合物(c)、下記一般式(I)で表
されるシラン化合物(d)、ジカルボン酸ジヒドラジド
化合物を必須成分とし、ジアミン化合物を任意成分とし
て含有してなる鎖延長剤成分(e)及び水から得られる
ノンクロム処理金属材塗料用水分散型ポリウレタン組成
物を提供する。
That is, the first aspect of the present invention is a polyisocyanate component (a) containing an alicyclic polyisocyanate as an essential component and another polyisocyanate compound as an optional component, and a polyhydroxyl compound having an aromatic ring as an essential component. As a component, a polyhydroxyl compound component (b) containing another polyhydroxyl compound as an optional component, a melamine compound (c), a silane compound (d) represented by the following general formula (I), and a dicarboxylic acid dihydrazide compound. To provide a water-dispersible polyurethane composition for a chromium-free metal coating material obtained from water and a chain extender component (e) containing a diamine compound as an optional component.

【0009】[0009]

【化3】 [Chemical 3]

【0010】(式中、Xは、水素原子又は炭素数1〜4
のアルキル基を表し、lは、0又は1を表し、nは、
1、2又は3を表す。Rは、炭素数1〜8のアルキル基
を表し、Ramは、アミノ基又はNH基を有する有機基を
表し、Yは、単結合、−O−、−S−、−N−、−NH
−、−NR’−を表し、Zは炭素数1〜4のアルキレン
基を表し、mは、Yが単結合、−O−、−S−、−NH
−、−NR’−の場合は1を表し、Yが−N−の場合は
2を表し、R’は、炭素数1〜18の有機基を表す。) 本発明の第2は、ポリヒドロキシル化合物成分(b)中
の、芳香環を含有するポリヒドロキシル化合物の含有率
が、質量比で10〜100%である本発明の第1に記載
のノンクロム処理金属材塗料用水分散型ポリウレタン組
成物を提供する。本発明の第3は、芳香環を含有するポ
リヒドロキシル化合物が、芳香族ジカルボン酸と低分子
ジオールから得られるポリエステルジオールである本発
明の第1又は2に記載のノンクロム処理金属材塗料用水
分散型ポリウレタン組成物を提供する。本発明の第4
は、芳香環を含有するポリヒドロキシル化合物が、下記
一般式(II)で表される化合物である本発明の第1又は
2に記載のノンクロム処理金属材塗料用水分散型ポリウ
レタン組成物を提供する。
(In the formula, X represents a hydrogen atom or 1 to 4 carbon atoms.
Represents an alkyl group of, 1 represents 0 or 1, and n represents
Represents 1, 2 or 3. R represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, Ram represents an organic group having an amino group or an NH group, Y represents a single bond, -O-, -S-, -N-, -NH.
Represents-, -NR'-, Z represents an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, m, Y represents a single bond, -O-, -S-, -NH.
In the case of-and -NR'-, it represents 1, when Y is -N-, it represents 2, and R'represents an organic group having 1 to 18 carbon atoms. ) A second aspect of the present invention is the chromium-free treatment according to the first aspect of the present invention, wherein the content of the polyhydroxyl compound containing an aromatic ring in the polyhydroxyl compound component (b) is 10 to 100% by mass. Provided is a water-dispersed polyurethane composition for metal material coating. A third aspect of the present invention is a water-dispersible type for non-chromium-treated metal material coating according to the first or second aspect of the present invention, wherein the polyhydroxyl compound having an aromatic ring is a polyester diol obtained from an aromatic dicarboxylic acid and a low molecular weight diol. A polyurethane composition is provided. Fourth of the present invention
Provides a water-dispersible polyurethane composition for non-chromium-treated metal material coating according to the first or second aspect of the present invention, wherein the polyhydroxyl compound containing an aromatic ring is a compound represented by the following general formula (II).

【0011】[0011]

【化4】 [Chemical 4]

【0012】(式中、R1及びR2は、各々水素原子又は
炭素数1〜4のアルキル基を表し、Aは、炭素数2〜4
のアルキレン基を表し、p及びqは、1〜10を表
す。) 本発明の第5は、ポリヒドロキシル化合物成分(b)が
アニオン性基導入ポリオールを含む請求項1〜4のいず
れかに記載のノンクロム処理金属塗料用水分散型ポリウ
レタン組成物を提供する。本発明の第6は、本発明の第
1に示された、ポリイソシアネート成分(a)、ポリヒ
ドロキシル化合物成分(b)、メラミン化合物(c)、
シラン化合物(d)及び鎖延長剤成分(e)を使用し
て、下記(イ)、(ロ)又は(ハ)の方法によるノンク
ロム処理金属塗料用水分散型ポリウレタン組成物の製造
方法。ポリイソシアネート成分(a)、ポリヒドロキシ
ル化合物成分(b)及びメラミン化合物(c)からプレ
ポリマーを合成して、これを水中でシラン化合物(d)
及び鎖延長剤成分(e)と反応させる方法(イ);ポリ
イソシアネート成分(a)、ポリヒドロキシル化合物成
分(b)、メラミン化合物(c)及びシラン化合物
(d)からプレポリマーを合成して、これを水中で鎖延
長剤成分(e)と反応させる方法(ロ);ポリイソシア
ネート成分(a)、ポリヒドロキシル化合物成分
(b)、メラミン化合物(c)、シラン化合物(d)及
び鎖延長剤成分(e)からポリマーを合成して、これを
水中にフィードして分散させる方法(ハ)を提供する。
本発明の第7は、ポリイソシアネート成分(a)、ポリ
ヒドロキシル化合物成分(b)、メラミン化合物(c)
及びシラン化合物(d)からプレポリマーを合成して、
これを水中で鎖延長剤成分(e)と反応させる本発明の
第6に記載の製造方法を提供する。
(In the formula, R 1 and R 2 each represent a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and A represents 2 to 4 carbon atoms.
Represents an alkylene group, and p and q represent 1 to 10. ) A fifth aspect of the present invention provides the water-dispersible polyurethane composition for a chromium-free metal coating according to any one of claims 1 to 4, wherein the polyhydroxyl compound component (b) contains an anionic group-introduced polyol. A sixth aspect of the present invention is the polyisocyanate component (a), the polyhydroxyl compound component (b), the melamine compound (c), which is the same as the first aspect of the present invention.
A method for producing a water-dispersible polyurethane composition for a non-chromium-treated metal coating by the following method (a), (b) or (c) using a silane compound (d) and a chain extender component (e). A prepolymer is synthesized from the polyisocyanate component (a), the polyhydroxyl compound component (b) and the melamine compound (c), and the prepolymer is synthesized in water with the silane compound (d).
And a method (a) of reacting with a chain extender component (e); a prepolymer is synthesized from a polyisocyanate component (a), a polyhydroxyl compound component (b), a melamine compound (c) and a silane compound (d), Method (b) of reacting this with a chain extender component (e) in water; polyisocyanate component (a), polyhydroxyl compound component (b), melamine compound (c), silane compound (d) and chain extender component A method (c) for synthesizing a polymer from (e) and feeding and dispersing the polymer in water is provided.
The seventh aspect of the present invention is a polyisocyanate component (a), a polyhydroxyl compound component (b), a melamine compound (c).
And synthesizing a prepolymer from the silane compound (d),
There is provided the production method according to the sixth aspect of the present invention, in which this is reacted with the chain extender component (e) in water.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
詳細に説明する。本発明に係るポリイソシアネート成分
(a)は、必須成分である脂環式ポリイソシアネート及
び必要に応じて用いられる他のポリイソシアネート化合
物からなり、その配合等により特に制限を受けるもので
はない。上記脂環式ポリイソシアネートとしては、イソ
ホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−
4,4’−ジイソシアネート、トランス及び/又はシス
−1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、ノルボル
ネンジイソシアネート等が挙げられ、これらは、カルボ
ジイミド変性、イソシアヌレート変性、ビウレット変性
等の変性物の形で用いてもよく、各種のブロッキング剤
によってブロックされたブロックイソシアネートの形で
用いてもよい。これらの脂環式ポリイソシアネートの成
分(a)中の含有量(質量%)は、50%より小さいと
耐水性が悪化するおそれがあるので50%以上が好まし
く、70%以上がより好ましい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below. The polyisocyanate component (a) according to the present invention comprises an alicyclic polyisocyanate which is an essential component and another polyisocyanate compound which is optionally used, and is not particularly limited by its blending and the like. Examples of the alicyclic polyisocyanate include isophorone diisocyanate and dicyclohexylmethane-
4,4'-diisocyanate, trans and / or cis-1,4-cyclohexane diisocyanate, norbornene diisocyanate and the like can be mentioned, and these may be used in the form of modified products such as carbodiimide modified, isocyanurate modified and biuret modified. Alternatively, it may be used in the form of a blocked isocyanate blocked with various blocking agents. If the content (mass%) of these alicyclic polyisocyanates in the component (a) is less than 50%, the water resistance may deteriorate, so 50% or more is preferable, and 70% or more is more preferable.

【0014】また、上記のポリイソシアネート成分
(a)において、必要に応じて用いられる他のポリイソ
シアネート化合物としては、トリレンジイソシアネー
ト、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート
(MDI)、p−フェニレンジイソシアネート、キシリ
レンジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシア
ネート、3,3’−ジメチルジフェニル−4,4’−ジ
イソシアネート、ジアニシジンジイソシアネート、テト
ラメチルキシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソ
シアネート化合物;1,6−ヘキサメチレンジイソシア
ネート、2,2,4及び/又は(2,4,4)−トリメ
チルヘキサメチレンジイソシアネート、リシンジイソシ
アネート等脂肪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、1−メチルベンゾール−
2,4,6−トリイソシアネート、ジメチルトリフェニ
ルメタンテトライソシアネート、上記MDIの高分子量
化したポリメリックMDI等の三官能以上のイソシアネ
ート化合物が挙げられ、これらのイソシアネート化合物
はカルボジイミド変性、イソシアヌレート変性、ビウレ
ット変性等の変性物の形で用いてもよく、各種のブロッ
キング剤によってブロックされたブロックイソシアネー
トの形で用いてもよい。
Further, in the above polyisocyanate component (a), other polyisocyanate compounds used as necessary include tolylene diisocyanate, diphenylmethane-4,4'-diisocyanate (MDI), p-phenylene diisocyanate, Aromatic diisocyanate compounds such as xylylene diisocyanate, 1,5-naphthylene diisocyanate, 3,3′-dimethyldiphenyl-4,4′-diisocyanate, dianisidine diisocyanate and tetramethylxylylene diisocyanate; 1,6-hexamethylene diisocyanate , 2,2,4 and / or (2,4,4) -trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate and other aliphatic diisocyanate compounds; triphenylmethane triisocyanate, - methyl benzol -
Trifunctional or higher functional isocyanate compounds such as 2,4,6-triisocyanate, dimethyltriphenylmethanetetraisocyanate, and polymeric MDI having a high molecular weight of the above MDI are mentioned. These isocyanate compounds are carbodiimide-modified, isocyanurate-modified, biuret. It may be used in the form of a modified product such as a modification, or may be used in the form of a blocked isocyanate blocked with various blocking agents.

【0015】本発明に係るポリヒドロキシル化合物成分
(b)は、芳香環を有するポリヒドロキシル化合物を必
須成分とし、他のポリヒドロキシル化合物を任意成分と
して含有してなり、これらの化合物は、分子中に上記の
ポリイソシアネート成分(a)のイソシアネート基と反
応してウレタン結合を形成せしめるヒドロキシル基を2
個以上有する。
The polyhydroxyl compound component (b) according to the present invention comprises a polyhydroxyl compound having an aromatic ring as an essential component and another polyhydroxyl compound as an optional component, and these compounds are contained in the molecule. The hydroxyl group which reacts with the isocyanate group of the above polyisocyanate component (a) to form a urethane bond is 2
Have more than one.

【0016】上記の必須成分であるポリヒドロキシル芳
香族化合物としては、例えば、カテコール、レゾルシ
ン、ハイドロキノン、3−メチルレゾルシン、3−エチ
ルレゾルシン、3−プロピルレゾルシン、3−ブチルレ
ゾルシン、3−第三ブチルレゾルシン、3−フェニルレ
ゾルシン、3−クミルレゾルシン、3−メチルハイドロ
キノン、3−エチルハイドロキノン、3−プロピルハイ
ドロキノン、3−ブチルハイドロキノン、3−第三ブチ
ルハイドロキノン、3−フェニルハイドロキノン、3−
クミルハイドロキノン4,4’−ジヒドロキシジフェニ
ル、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)−2,
4,4−トリメチルシクロペンタン、1,1−ビス(4
−ヒドロキシフェニル)シクロヘキサン、1,1−ビス
(4−ヒドロキシフェニル)−3,3−ジメチルシクロ
ヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)シ
クロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニ
ル)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、1,1
−ビス(4−ヒドロキシ−3,5−ジメチルフェニル)
シクロヘキサン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニ
ル)シクロドデカン、1,1−ビス(4−ヒドロキシ−
3,5−ジメチルフェニル)シクロドデカン、1,1−
ビス(4−ヒドロキシフェニル)シクロドデカン、1,
4−ビス(4−ヒドロキシフェニルスルホニル)ベンゼ
ン、4,4−ビス(4−ヒドロキシフェニルスルホニ
ル)ベンゼン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタ
ン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン
(別名ビスフェノールF)、1,2−ビス(4−ヒドロ
キシフェノキシ)エタン、1,3−ビス(4−ヒドロキ
シフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ
フェニル)プロパン(別名ビスフェノールA)、2,2
−ビス(3−クロロ−4−ヒドロキシフェニル)プロパ
ン、2,2−ビス(3,5−ジクロロ−4−ヒドロキシ
フェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ−
3,5−ジメチルフェニル)プロパン、2,2−ビス
(4−ヒドロキシ−3,5−ジブロモフェニル)プロパ
ン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル−3−メチ
ルフェニル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシ
フェニル−3−シクロヘキシルフェニル)プロパン、
2,2−ビス(4−ヒドロキシ−3−第三ブチルフェニ
ル)プロパン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル
−3−メトキシフェニル)プロパン、1,1−ビス(4
−ヒドロキシフェニル)ブタン、1,1−ビス(4−ヒ
ドロキシフェニル)イソブタン、2,2−ビス(4−ヒ
ドロキシ)ブタン、2,4−ビス(4−ヒドロキシフェ
ニル2−メチル)ブタン、及びこれらポリヒドロキシル
芳香族化合物のエチレンオキサイド及び/又はプロピレ
ンオキサイド付加物等が挙げられる。
Examples of the polyhydroxyl aromatic compound which is the above-mentioned essential component include, for example, catechol, resorcin, hydroquinone, 3-methylresorcin, 3-ethylresorcin, 3-propylresorcin, 3-butylresorcin, and 3-tert-butyl. Resorcin, 3-phenylresorcin, 3-cumylresorcin, 3-methylhydroquinone, 3-ethylhydroquinone, 3-propylhydroquinone, 3-butylhydroquinone, 3-tert-butylhydroquinone, 3-phenylhydroquinone, 3-
Cumyl hydroquinone 4,4'-dihydroxydiphenyl, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -2,
4,4-trimethylcyclopentane, 1,1-bis (4
-Hydroxyphenyl) cyclohexane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) -3,3-dimethylcyclohexane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclohexane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl)- 3,3,5-trimethylcyclohexane, 1,1
-Bis (4-hydroxy-3,5-dimethylphenyl)
Cyclohexane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) cyclododecane, 1,1-bis (4-hydroxy-
3,5-Dimethylphenyl) cyclododecane, 1,1-
Bis (4-hydroxyphenyl) cyclododecane, 1,
4-bis (4-hydroxyphenylsulfonyl) benzene, 4,4-bis (4-hydroxyphenylsulfonyl) benzene, bis (4-hydroxyphenyl) methane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) ethane (also known as bisphenol F), 1,2-bis (4-hydroxyphenoxy) ethane, 1,3-bis (4-hydroxyphenyl) propane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane (also known as bisphenol A), 2,2
-Bis (3-chloro-4-hydroxyphenyl) propane, 2,2-bis (3,5-dichloro-4-hydroxyphenyl) propane, 2,2-bis (4-hydroxy-)
3,5-Dimethylphenyl) propane, 2,2-bis (4-hydroxy-3,5-dibromophenyl) propane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl-3-methylphenyl) propane, 2,2- Bis (4-hydroxyphenyl-3-cyclohexylphenyl) propane,
2,2-bis (4-hydroxy-3-tert-butylphenyl) propane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl-3-methoxyphenyl) propane, 1,1-bis (4
-Hydroxyphenyl) butane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) isobutane, 2,2-bis (4-hydroxy) butane, 2,4-bis (4-hydroxyphenyl2-methyl) butane, and polys thereof. Examples thereof include ethylene oxide and / or propylene oxide adducts of hydroxyl aromatic compounds.

【0017】上記の芳香環を有するポリヒドロキシル化
合物としては、芳香族ジカルボン酸と後述する低分子ポ
リオール中の低分子ジオールから得られるポリエステル
ジオール又は前記一般式(II)で表されるものが、得ら
れる水分散型ポリウレタン組成物の分散安定性が良いの
で好ましい。
As the polyhydroxyl compound having an aromatic ring, a polyester diol obtained from an aromatic dicarboxylic acid and a low molecular diol in a low molecular polyol described later or a compound represented by the general formula (II) is obtained. The water-dispersed polyurethane composition to be used is preferable because it has good dispersion stability.

【0018】上記任意成分であるポリオール化合物とし
ては、低分子ポリオール類、ポリエーテルポリオール
類、ポリエステルポリオール類、ポリエステルポリカー
ボネートポリオール類、ポリカーボネートポリオール類
等、及び後述するイオン基導入ポリオールが挙げられ
る。
Examples of the above-mentioned optional polyol compound include low molecular weight polyols, polyether polyols, polyester polyols, polyester polycarbonate polyols, polycarbonate polyols, and the like, and ion group-introduced polyols described later.

【0019】上記低分子ポリオール類としては、例え
ば、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、
1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロ
パンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロ
パンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチル
グリコール、3−メチル−2,4−ペンタンジオール、
2,4−ペンタンジオール、1,5−ペンタンジオー
ル、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−メチ
ル−2,4−ペンタンジオール、2,4−ジエチル−
1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオー
ル、1,7−ヘプタンジオール、3,5−ヘプタンジオ
ール、1,8−オクタンジオール、2−メチル−1,8
−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,1
0−デカンジオール等の脂肪族ジオール化合物、シクロ
ヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオール、水添
ビスフェノールA等の脂環式ジオール化合物、トリメチ
ロールエタン、ジトリメチロールエタン、トリメチロー
ルプロパン、ジトリメチロールプロパン、テトラメチロ
ールプロパン、ヘキシトール類、ペンチトール類、グリ
セリン、ポリグリセリン、ペンタエリスリトール、ジペ
ンタエリスリトール等の三価以上のアルコール化合物が
挙げられる。
Examples of the low molecular weight polyols include ethylene glycol, 1,2-propanediol,
1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 3-methyl-2, 4-pentanediol,
2,4-pentanediol, 1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2-methyl-2,4-pentanediol, 2,4-diethyl-
1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 3,5-heptanediol, 1,8-octanediol, 2-methyl-1,8
-Octanediol, 1,9-nonanediol, 1,1
Aliphatic diol compounds such as 0-decanediol, cyclohexanedimethanol, cyclohexanediol, alicyclic diol compounds such as hydrogenated bisphenol A, trimethylolethane, ditrimethylolethane, trimethylolpropane, ditrimethylolpropane, tetramethylolpropane, tetramethylolpropane, Examples thereof include trihydric or higher alcohol compounds such as hexitols, pentitols, glycerin, polyglycerin, pentaerythritol, and dipentaerythritol.

【0020】ポリエーテルポリオール類としては、例え
ば、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等
のエチレンオキサイド付加物、ジプロピレングリコー
ル、トリプロピレングリコール等のプロピレンオキサイ
ド付加物、上記の低分子ポリオールのエチレンオキサイ
ド及び/又はプロピレンオキサイド付加物、ポリテトラ
メチレングリコール等が挙げられる。
Examples of the polyether polyols include ethylene oxide adducts such as diethylene glycol and triethylene glycol, propylene oxide adducts such as dipropylene glycol and tripropylene glycol, and ethylene oxide and / or propylene of the above low molecular weight polyols. Examples thereof include oxide adducts and polytetramethylene glycol.

【0021】ポリエステルポリオール類としては、上記
に例示の低分子ポリオール等のポリオールとその化学量
論的量より少ない量の多価カルボン酸又はそのエステ
ル、無水物、ハライド等のエステル形成性誘導体、及び
/又は、ラクトン類もしくはその加水分解開環して得ら
れるヒドロキシカルボン酸化合物、との直接エステル化
反応及び/又はエステル交換反応により得られるものが
挙げられる。多価カルボン酸としては、例えば、シュウ
酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピ
メリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ド
デカン二酸、2−メチルコハク酸、2−メチルアジピン
酸、3−メチルアジピン酸、3−メチルペンタン二酸、
2−メチルオクタン二酸、3,8−ジメチルデカン二
酸、3,7−ジメチルデカン二酸、ダイマー酸、水添ダ
イマー酸等の脂肪族ジカルボン酸類;シクロヘキサンジ
カルボン酸等の脂環式ジカルボン酸類;フタル酸、イソ
フタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の
芳香族ジカルボン酸類;トリメリット酸、トリメシン
酸、ひまし油脂肪酸の三量体等のトリカルボン酸類、ピ
ロメリット酸等のテトラカルボン酸などのポリカルボン
酸が挙げられ、そのエステル形成性誘導体としては、こ
れらの多価カルボン酸の酸無水物;該多価カルボン酸の
クロライド、ブロマイド等のハライド;該多価カルボン
酸のメチルエステル、エチルエステル、プロピルエステ
ル、イソプロピルエステル、ブチルエステル、イソブチ
ルエステル、アミルエステル等の低級脂肪族エステル等
が挙げられる。上記ラクトン類としては、γ−カプロラ
クトン、δ−カプロラクトン、ε−カプロラクトン、ジ
メチル−ε−カプロラクトン、δ−バレロラクトン、γ
−バレロラクトン、γ−ブチロラクトン等のラクトン類
等が挙げられる。
Examples of the polyester polyols include polyols such as the low molecular weight polyols exemplified above, and polyvalent carboxylic acids or their esters, anhydrides, and ester-forming derivatives such as halides in an amount smaller than the stoichiometric amount thereof, and And / or those obtained by a direct esterification reaction and / or transesterification reaction with a lactone or a hydroxycarboxylic acid compound obtained by hydrolytic ring opening thereof. Examples of the polycarboxylic acid include oxalic acid, malonic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, 2-methylsuccinic acid, and 2-methyladipic acid. , 3-methyladipic acid, 3-methylpentanedioic acid,
Aliphatic dicarboxylic acids such as 2-methyloctanedioic acid, 3,8-dimethyldecanedioic acid, 3,7-dimethyldecanedioic acid, dimer acid and hydrogenated dimer acid; alicyclic dicarboxylic acids such as cyclohexanedicarboxylic acid; Aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid and naphthalene dicarboxylic acid; tricarboxylic acids such as trimellitic acid, trimesic acid and trimer of castor oil fatty acid, and polycarboxylic acids such as tetracarboxylic acid such as pyromellitic acid Examples of the ester-forming derivative thereof include acid anhydrides of these polyvalent carboxylic acids; halides of the polyvalent carboxylic acids such as chloride and bromide; methyl esters, ethyl esters, propyl esters of the polyvalent carboxylic acids. , Isopropyl ester, butyl ester, isobutyl ester, amylue Lower aliphatic esters such as ether can be mentioned. Examples of the lactones include γ-caprolactone, δ-caprolactone, ε-caprolactone, dimethyl-ε-caprolactone, δ-valerolactone, γ
Examples include lactones such as valerolactone and γ-butyrolactone.

【0022】芳香環を有するポリヒドロキシル化合物の
成分(b)中の含有量(質量%)は、10〜100%で
あると、得られる塗膜の強度と耐水性が良好となるので
好ましく、25〜100%がより好ましい。
When the content (mass%) of the polyhydroxyl compound having an aromatic ring in the component (b) is 10 to 100%, the strength and water resistance of the resulting coating film will be good, which is preferable. -100% is more preferable.

【0023】本発明に係るメラミン系化合物(c)とし
ては、特に制限を受けず、ポリウレタンに用いられる周
知一般のメラミン化合物、及びグアナミン化合物を用い
ることができる。該メラミン化合物としては、メラミ
ン、モノメチロールメラミン、ジメチロールメラミン、
トリメチロールメラミン、テトラメチロールメラミン、
ペンタメチロールメラミン、ヘキサメチロールメラミ
ン、メチル化メチロールメラミン、ブチル化メチロール
メラミン、メラミン樹脂等が挙げられる。グアナミン化
合物としては、グアナミン、ベンゾグアナミン、これら
のモノもしくはジメチロール化合物、グアナミン樹脂等
が挙げられる。水分散性ポリウレタン組成物の分散性と
塗膜の基材密着性に特に優れるのでメラミンが好まし
い。
The melamine-based compound (c) according to the present invention is not particularly limited, and well-known general melamine compounds and guanamine compounds used for polyurethane can be used. As the melamine compound, melamine, monomethylol melamine, dimethylol melamine,
Trimethylol melamine, tetramethylol melamine,
Examples include pentamethylol melamine, hexamethylol melamine, methylated methylol melamine, butylated methylol melamine, and melamine resin. Examples of the guanamine compound include guanamine, benzoguanamine, mono- or dimethylol compounds thereof, and guanamine resin. Melamine is preferred because it is particularly excellent in dispersibility of the water-dispersible polyurethane composition and adhesion of the coating film to the substrate.

【0024】本発明に係る前記一般式(I)で表される
シラン化合物(d)は、該化合物のアミノ基又はNH基
とイソシアネート基との反応により、水分散性ポリウレ
タンの末端に加水分解性シリル基及び/又はこれが加水
分解されたシリル基を導入するものである。
The silane compound (d) represented by the general formula (I) according to the present invention is hydrolyzable at the terminal of the water-dispersible polyurethane by the reaction of the amino group or NH group of the compound with the isocyanate group. A silyl group and / or a silyl group hydrolyzed by this is introduced.

【0025】前記一般式(I)において、Rで表される
炭素数1〜8のアルキルとしては、例えば、メチル、エ
チル、プロピル、イソプロピル、ブチル、第二ブチル、
第三ブチル、イソブチル、アミル、イソアミル、第三ア
ミル、ヘキシル、シクロヘキシル、ヘプチル、イソヘプ
チル、第三ヘプチル、n−オクチル、イソオクチル、第
三オクチル、2−エチルヘキシル等が挙げられ、Xで表
される炭素数1〜4のアルキル基としては、メチル、エ
チル、プロピル、イソプロピル、ブチル、第二ブチル、
第三ブチル、イソブチル等が挙げられる。Rがメチル又
はエチルでありXがメチルのものが入手が容易で低コス
トなので好ましい。
In the general formula (I), the alkyl having 1 to 8 carbon atoms represented by R is, for example, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, sec-butyl,
Carbons represented by X include tert-butyl, isobutyl, amyl, isoamyl, tert-amyl, hexyl, cyclohexyl, heptyl, isoheptyl, tert-heptyl, n-octyl, isooctyl, tert-octyl, 2-ethylhexyl and the like. Examples of the alkyl groups of the numbers 1 to 4 include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, sec-butyl,
Examples thereof include tertiary butyl and isobutyl. It is preferable that R is methyl or ethyl and X is methyl because it is easily available and at low cost.

【0026】また、Zとしては、メチレン、エチレン、
プロピレン、1−メチルエチレン、2−メチルエチレ
ン、ブチレン、1−メチルプロピレン、2−メチルプロ
ピレン等が挙げられ、R’としては、メチル、エチル、
プロピル、イソプロピル、ブチル、第二ブチル、オクチ
ル、ラウリル、ステアリル、フェニル、ナフチル、2−
メチルフェニル、3−メチルフェニル、4−メチルフェ
ニル、4−ビニルフェニル、3−イソプロピルフェニ
ル、ベンジル、フェネチル、2−フェニルプロパン−2
−イル、ジフェニルメチル、トリフェニルメチル、スチ
リル、シンナミル、ビニル、アリル等が挙げられる。好
ましくはメチル、エチル、プロピル、イソプロピルであ
る。
As Z, methylene, ethylene,
Propylene, 1-methylethylene, 2-methylethylene, butylene, 1-methylpropylene, 2-methylpropylene and the like can be mentioned, and as R ′, methyl, ethyl,
Propyl, isopropyl, butyl, sec-butyl, octyl, lauryl, stearyl, phenyl, naphthyl, 2-
Methylphenyl, 3-methylphenyl, 4-methylphenyl, 4-vinylphenyl, 3-isopropylphenyl, benzyl, phenethyl, 2-phenylpropane-2
-Yl, diphenylmethyl, triphenylmethyl, styryl, cinnamyl, vinyl, allyl and the like. Preferred are methyl, ethyl, propyl and isopropyl.

【0027】また、Ramで表されるアミノ基又はNH基
を有する有機基としては、例えば、下記式で表される基
が挙げられる。
Examples of the organic group having an amino group or NH group represented by Ram include the groups represented by the following formulas.

【0028】[0028]

【化5】 [Chemical 5]

【0029】(式中、R4は、水素原子、アルキル基、
シクロヘキシル基、フェニル基を表し、R5は、アルキ
レン基、シクロアルカンジイル基、アリーレン基、カル
ボニル基、アルキレンカルボニル基、(ポリ)オキシア
ルキレン基を表す。)
(In the formula, R 4 is a hydrogen atom, an alkyl group,
It represents a cyclohexyl group or a phenyl group, and R 5 represents an alkylene group, a cycloalkanediyl group, an arylene group, a carbonyl group, an alkylenecarbonyl group or a (poly) oxyalkylene group. )

【0030】上記の式において、R4で表されるアルキ
ル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、イ
ソプロピル、ブチル、第二ブチル、第三ブチル、イソブ
チル、アミル、イソアミル、第三アミル等が挙げられ、
5で表されるアルキレン基としては、メチレン、エチ
レン、プロピレン、メチルエチレン、ブチレン、1−メ
チルプロピレン、2−メチルプロピレン、1,2−ジメ
チルプロピレン、1,3−ジメチルプロピレン、1−メ
チルブチレン、2−メチルブチレン、3−メチルブチレ
ン、4−メチルブチレン、2,4−ジメチルブチレン、
1,3−ジメチルブチレン、ペンチレン、へキシレン、
ヘプチレン、オクチレン等が挙げられ、シクロアルカン
ジイル基としては、シクロブタン−1,3−ジイル、シ
クロヘキサン−1,4−ジイル等が挙げられ、アリーレ
ン基としては、1,2−フェニレン、1,3−フェニレ
ン、1,4−フェニレン、2,5−ジメチル−1,4−
フェニレン、ジフェニルメタン−4,4’−ジイル、
2,2−ジフェニルプロパン−4,4’−ジイル等が挙
げられ、アルキレンカルボニル基としては、上記例示の
アルキレン基とカルボニル基が結合した基が挙げられ、
(ポリ)オキシアルキレン基としては、オキシエチレ
ン、ポリオキシエチレン、オキシプロピレン、ポリオキ
シプロピレン等が挙げられる。
In the above formula, examples of the alkyl group represented by R 4 include methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, sec-butyl, tert-butyl, isobutyl, amyl, isoamyl, tert-amyl and the like. Named
Examples of the alkylene group represented by R 5 include methylene, ethylene, propylene, methylethylene, butylene, 1-methylpropylene, 2-methylpropylene, 1,2-dimethylpropylene, 1,3-dimethylpropylene and 1-methylbutylene. , 2-methylbutylene, 3-methylbutylene, 4-methylbutylene, 2,4-dimethylbutylene,
1,3-dimethylbutylene, pentylene, hexylene,
Heptylene, octylene and the like, cycloalkanediyl groups include cyclobutane-1,3-diyl, cyclohexane-1,4-diyl and the like, and arylene groups include 1,2-phenylene, 1,3- Phenylene, 1,4-phenylene, 2,5-dimethyl-1,4-
Phenylene, diphenylmethane-4,4'-diyl,
2,2-diphenylpropane-4,4'-diyl and the like, and examples of the alkylenecarbonyl group include groups in which the above-exemplified alkylene group and carbonyl group are bonded,
Examples of the (poly) oxyalkylene group include oxyethylene, polyoxyethylene, oxypropylene, polyoxypropylene and the like.

【0031】前記の一般式(I)で表されるシラン化合
物(d)のさらなる具体例としては、下記式で表される
ものが挙げられる。
Further specific examples of the silane compound (d) represented by the general formula (I) include those represented by the following formula.

【0032】[0032]

【化6】 [Chemical 6]

【0033】[0033]

【化7】 [Chemical 7]

【0034】(式中、Rは、上記一般式(II)のRと同
様の基を表す。)
(In the formula, R represents the same group as R in the general formula (II).)

【0035】本発明に係るジカルボン酸ジヒドラジド化
合物を必須成分とし、ジアミン化合物を任意成分として
含有してなる鎖延長剤成分(e)とは、ジカルボン酸ジ
ヒドラジド化合物及び必要に応じて用いられるジアミン
化合物からなるものであり、その配合等により特に制限
を受けるものではない。必須成分であるジカルボン酸ジ
ヒドラジドとしては、上記のポリエステルポリオールに
用いられる多価カルボン酸で例示したジカルボン酸とヒ
ドラジンの化合物が挙げられる。中でも脂肪族ジカルボ
ン酸ジヒドラジドは、得られる塗膜について熱による劣
化が少なく、水分散性ポリウレタン組成物の分散安定性
を保つことができるので好ましく、アジピン酸ジヒドラ
ジドがより好ましい。鎖延長剤成分中のジカルボン酸ジ
ヒドラジドのモル比率(%)は、5%より少ないと使用
効果が得られず、95%を超えると分散安定性が低下す
る場合があるので5〜95%が好ましく、10〜80%
がより好ましい。
The chain extender component (e) containing the dicarboxylic acid dihydrazide compound according to the present invention as an essential component and the diamine compound as an optional component means a dicarboxylic acid dihydrazide compound and a diamine compound optionally used. However, the composition is not particularly limited. Examples of the dicarboxylic acid dihydrazide which is an essential component include compounds of the dicarboxylic acid and hydrazine exemplified as the polyvalent carboxylic acid used in the above polyester polyol. Among them, the aliphatic dicarboxylic acid dihydrazide is preferable because the resulting coating film is less deteriorated by heat and the dispersion stability of the water-dispersible polyurethane composition can be maintained, and the adipic acid dihydrazide is more preferable. If the molar ratio (%) of dicarboxylic acid dihydrazide in the chain extender component is less than 5%, the use effect cannot be obtained, and if it exceeds 95%, the dispersion stability may decrease, so 5 to 95% is preferable. , 10 to 80%
Is more preferable.

【0036】上記の必要に応じて用いられるジアミン化
合物としては、エチレンジアミン、プロピレンジアミン
等の前記例示の低分子ジオールのアルコール性水酸基が
アミノ基に置換されたものである低分子ジアミン類、ポ
リオキシプロピレンジアミン、ポリオキシエチレンジア
ミン等のポリエーテルジアミン類、メンセンジアミン、
イソホロンジアミン、ノルボルネンジアミン、ビス(4
−アミノ−3−メチルジシクロヘキシル)メタン、ジア
ミノジシクロヘキシルメタン、ビス(アミノメチル)シ
クロヘキサン、3,9−ビス(3−アミノプロピル)
2,4,8,10−テトラオキサスピロ(5,5)ウン
デカン等の脂環式ジアミン類、m−キシレンジアミン、
α−(m/p−アミノフェニル)エチルアミン、m−フ
ェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミ
ノジフェニルスルホン、ジアミノジエチルジメチルジフ
ェニルメタン、ジアミノジエチルジフェニルメタン、ジ
メチルチオトルエンジアミン、ジエチルトルエンジアミ
ン、α,α’−ビス(4−アミノフェニル)−p−ジイ
ソプロピルベンゼン等の芳香族ジアミン類が挙げられ
る。中でも低分子ジアミン類が低コストなので、好まし
く、エチレンジアミン、プロピレンジアミンがより好ま
しい。
Examples of the diamine compound used according to the above need include low molecular weight diamines obtained by substituting the alcoholic hydroxyl groups of the low molecular weight diols exemplified above such as ethylenediamine and propylenediamine with amino groups, and polyoxypropylene. Diamines, polyether diamines such as polyoxyethylenediamine, mensendiamine,
Isophorone diamine, norbornene diamine, bis (4
-Amino-3-methyldicyclohexyl) methane, diaminodicyclohexylmethane, bis (aminomethyl) cyclohexane, 3,9-bis (3-aminopropyl)
Alicyclic diamines such as 2,4,8,10-tetraoxaspiro (5,5) undecane, m-xylenediamine,
α- (m / p-aminophenyl) ethylamine, m-phenylenediamine, diaminodiphenylmethane, diaminodiphenylsulfone, diaminodiethyldimethyldiphenylmethane, diaminodiethyldiphenylmethane, dimethylthiotoluenediamine, diethyltoluenediamine, α, α′-bis (4 And aromatic diamines such as -aminophenyl) -p-diisopropylbenzene. Among them, low molecular weight diamines are preferable because they are low in cost, and ethylenediamine and propylenediamine are more preferable.

【0037】本発明のノンクロム処理金属材塗装用水分
散性ポリウレタン組成物において、その製造方法につい
ては、特に制限を受けず、周知一般の方法を適用するこ
とができる。製造方法としては、反応に不活性且つ水と
の親和性の大きい溶媒中で反応させプレポリマーを合成
してから、これを水にフィードして分散させるプレポリ
マー法が好ましい。例えば、ポリイソシアネート成分
(a)、ポリヒドロキシル化合物成分(b)及びメラミ
ン化合物(c)からプレポリマーを合成して、これを水
中でシラン化合物(d)及び鎖延長剤成分(e)と反応
させる方法(イ);ポリイソシアネート成分(a)、ポ
リヒドロキシル化合物成分(b)、メラミン化合物
(c)及びシラン化合物(d)からプレポリマーを合成
して、これを水中で鎖延長剤成分(e)と反応させる方
法(ロ);ポリイソシアネート成分(a)、ポリヒドロ
キシル化合物成分(b)、メラミン化合物(c)、シラ
ン化合物(d)及び鎖延長剤成分(e)からポリウレタ
ンを合成して、これを水中にフィードして分散させる方
法(ハ)等が挙げられる。
The method for producing the water-dispersible polyurethane composition for coating a chromium-free metal material of the present invention is not particularly limited, and a well-known general method can be applied. As a production method, a prepolymer method in which a prepolymer is synthesized by reacting it in a solvent which is inert to the reaction and has a high affinity for water, and then fed and dispersed in water is preferable. For example, a prepolymer is synthesized from the polyisocyanate component (a), the polyhydroxyl compound component (b) and the melamine compound (c), and this is reacted with the silane compound (d) and the chain extender component (e) in water. Method (a): A prepolymer is synthesized from a polyisocyanate component (a), a polyhydroxyl compound component (b), a melamine compound (c) and a silane compound (d), and this is a chain extender component (e) in water. Method (b) of reacting with a polyisocyanate component (a), polyhydroxyl compound component (b), melamine compound (c), silane compound (d) and chain extender component (e) to synthesize polyurethane, A method (C) of feeding and dispersing the above in water is mentioned.

【0038】上記の製造方法については、(イ)又は
(ロ)の方法が組成、反応の制御が容易で、良好な分散
性を得られるので好ましく、(ロ)がより好ましい。
Of the above production methods, the method (a) or (b) is preferable because the composition and reaction can be easily controlled and good dispersibility can be obtained, and the method (b) is more preferable.

【0039】上記の好適な製造方法に使用される反応に
不活性で水との親和性の大きい溶媒としては、例えば、
アセトン、メチルエチルケトン、ジオキサン、テトラヒ
ドロフラン、N−メチル−2−ピロリドン等を挙げるこ
とができる。これらの溶媒は、通常、プレポリマーを製
造するために用いられる上記原料の合計量に対して、3
〜100質量%が用いられる。これら溶媒のなかで、沸
点100℃以下の溶媒はプレポリマー合成後、減圧留去
することが好ましい。
Examples of the solvent which is inert to the reaction and has a high affinity for water used in the above-mentioned preferred production method include:
Acetone, methyl ethyl ketone, dioxane, tetrahydrofuran, N-methyl-2-pyrrolidone and the like can be mentioned. These solvents are usually used in an amount of 3 relative to the total amount of the above-mentioned raw materials used for producing the prepolymer.
~ 100% by weight is used. Of these solvents, those having a boiling point of 100 ° C. or lower are preferably distilled off under reduced pressure after the prepolymer synthesis.

【0040】上記の製造方法において、その配合比は、
特に制限を受けるものではない。該配合比は、製造時に
反応させる段階でのイソシアネート基と各成分のイソシ
アネート反応基とのモル比に置き換えることができ、該
モル比については、イソシアネート基1に対して、イソ
シアネート反応性基は0.3〜2が好ましく、0.5〜
1.5がより好ましい。また、ポリヒドロキシル化合物
成分(b)、メラミン化合物(c)、シラン化合物
(d)及び鎖延長剤成分(e)の配合比については、モ
ル比において、ポリヒドロキシル化合物1に対して、メ
ラミン化合物(c)が0.05〜0.5、シラン化合物
(d)が0.01〜0.3、鎖延長剤成分(e)が0.
01〜1.0になる範囲が好ましい。
In the above manufacturing method, the compounding ratio is
There is no particular limitation. The compounding ratio can be replaced by the molar ratio of the isocyanate group at the stage of reacting at the time of production and the isocyanate reactive group of each component. Regarding the molar ratio, 1 isocyanate group to 0 isocyanate reactive group 3 to 2 is preferable, and 0.5 to
1.5 is more preferable. Moreover, regarding the compounding ratio of the polyhydroxyl compound component (b), the melamine compound (c), the silane compound (d), and the chain extender component (e), the molar ratio of the polyhydroxyl compound 1 to the melamine compound ( c) is 0.05 to 0.5, the silane compound (d) is 0.01 to 0.3, and the chain extender component (e) is 0.
The range of 01 to 1.0 is preferable.

【0041】また、本発明のノンクロム処理金属材塗料
用水分散ポリウレタン組成物において、その固形分は、
特に制限を受けず、任意の値を選択できる。該固形分は
1〜60質量%が分散性と塗装性が良好なので好まし
く、5〜40質量%がより好ましい。
Further, in the water-dispersed polyurethane composition for non-chromium-treated metal material coating of the present invention, the solid content is
There is no particular limitation, and any value can be selected. The solid content is preferably 1 to 60% by mass because the dispersibility and coatability are good, and more preferably 5 to 40% by mass.

【0042】また、本発明に係るポリウレタン化合物の
固形分の珪素含有量については、原料の配合を変えるこ
とにより任意の値を選択することができるが、0.01
質量%より小さいとシラン基含有率が小さくなり、充分
なシラン基の導入効果が得られず、密着性が向上しない
場合があり、5.0質量%より大きいと組成物の分散安
定性が損なわれることがあるので0.01〜5.0質量
%が好ましい。
Regarding the silicon content of the solid content of the polyurethane compound according to the present invention, an arbitrary value can be selected by changing the blending of the raw materials.
When the content is less than mass%, the silane group content becomes small, the effect of introducing a sufficient silane group may not be obtained, and the adhesiveness may not be improved, and when it exceeds 5.0 mass%, the dispersion stability of the composition is impaired. Therefore, 0.01 to 5.0 mass% is preferable.

【0043】本発明の水分散性ポリウレタン組成物の状
態としては、エマルション、サスペンション、コロイダ
ル分散液、水溶液等である。これらの水分散性ポリウレ
タン組成物を得る方法としては、ポリウレタン分子中に
アニオン性基又はカチオン性基のイオン性基を導入する
イオン法、ポリウレタン分子中にノニオン性基を導入す
るノニオン法、界面活性剤等の乳化剤を使用する方法が
挙げられ、また、これらの2種類以上を併用して用いて
もよい。
The state of the water-dispersible polyurethane composition of the present invention is an emulsion, suspension, colloidal dispersion, aqueous solution or the like. As a method for obtaining these water-dispersible polyurethane compositions, an ionic method of introducing an anionic group or an ionic group of a cationic group into a polyurethane molecule, a nonionic method of introducing a nonionic group into a polyurethane molecule, and a surfactant Examples of the method include using an emulsifier such as an agent, and two or more of these may be used in combination.

【0044】上記のイオン法としては、例えば、ポリヒ
ドロキシル化合物成分(b)中にイオン基導入ポリオー
ルを用いてイオン性基を導入し、これを、中和剤により
中和する方法が容易でコストも小さいので好ましい。イ
オン性基を導入するのに用いるポリオールの使用量は、
特に制限を受けず、適宜選択することができる。該イオ
ン性基導入ポリオール化合物の使用量は、モル比で全ポ
リヒドロキシル化合物成分(b)100中に、1より小
さいと分散安定性が低下し、90より大きいと水分散性
ポリウレタン組成物から得られる塗膜等の耐水性が悪化
する場合があるので、1〜90が好ましく、5〜75が
より好ましい。
As the above-mentioned ionic method, for example, a method of introducing an ionic group into the polyhydroxyl compound component (b) by using an ionic group-introduced polyol and neutralizing this with a neutralizing agent is easy and cost-effective Is also preferable because it is small. The amount of the polyol used to introduce the ionic group is
It is not particularly limited and can be appropriately selected. When the amount of the ionic group-introduced polyol compound is less than 1 in the total polyhydroxyl compound component (b) 100 in terms of molar ratio, the dispersion stability is lowered, and when it is more than 90, it is obtained from the water-dispersible polyurethane composition. Since the water resistance of the coating film and the like to be obtained may deteriorate, 1 to 90 is preferable, and 5 to 75 is more preferable.

【0045】上記のイオン性基導入ポリオールとして
は、アニオン性基を導入するものとして、例えば、ジメ
チロールプロピオン酸、ジメチロールブタン酸、ジメチ
ロール酪酸、ジメチロール吉草酸等のカルボキシル基を
含有するポリオール類、1,4−ブタンジオール−2−
スルホン酸等のスルホン酸基を含有するポリオール類が
挙げられ、カチオン性基を導入するものとしては、例え
ば、N,N−ジアルキルアルカノールアミン類、N−メ
チル−N,N−ジエタノールアミン、N−ブチル−N,
N−ジエタノールアミン等のN−アルキル−N,N−ジ
アルカノールアミン類、トリアルカノールアミン類が挙
げられる。
The above-mentioned ionic group-introduced polyols include those that introduce an anionic group, for example, polyols containing a carboxyl group such as dimethylolpropionic acid, dimethylolbutanoic acid, dimethylolbutyric acid, and dimethylolvaleric acid. 1,4-butanediol-2-
Examples thereof include polyols containing a sulfonic acid group such as sulfonic acid, and examples of introducing a cationic group include N, N-dialkylalkanolamines, N-methyl-N, N-diethanolamine and N-butyl. -N,
Examples thereof include N-alkyl-N, N-dialkanolamines such as N-diethanolamine and trialkanolamines.

【0046】上記のイオン法に用いられるアニオン性基
の中和剤としては、例えばトリメチルアミンやトリエチ
ルアミン等のトリアルキルアミン類、N,N−ジアルキ
ルアルカノールアミン類、N−アルキル−N,N−ジア
ルカノールアミン類、トリアルカノールアミン類等の3
級アミン、アンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリ
ウム、水酸化リチウム等の塩基性化合物が挙げられ、カ
チオン性基の中和剤としては、蟻酸、酢酸、乳酸、コハ
ク酸、グルタル酸、クエン酸等の有機カルボン酸、パラ
トルエンスルホン酸、スルホン酸アルキル等の有機スル
ホン酸、塩酸、リン酸、硝酸、スルホン酸等の無機酸、
エピハロヒドリン等エポキシ化合物の他、ジアルキル硫
酸、ハロゲン化アルキル等の4級化剤が挙げられる。こ
れらの中和剤の使用量は、通常、イオン性基1モルに対
して過不足が大きいと水分散性ポリウレタン組成物から
得られる塗膜等の耐水性、強度、延び等の物性が低下す
るおそれがあるので0.5〜2.0モルが好ましく、
0.8〜1.5モルがより好ましい。
Examples of the anionic group neutralizing agent used in the above ion method include trialkylamines such as trimethylamine and triethylamine, N, N-dialkylalkanolamines, N-alkyl-N, N-dialkanols. 3 such as amines and trialkanol amines
Basic compounds such as secondary amines, ammonia, sodium hydroxide, potassium hydroxide, lithium hydroxide and the like can be mentioned. As the cationic group neutralizing agent, formic acid, acetic acid, lactic acid, succinic acid, glutaric acid, citric acid, etc. Organic carboxylic acids, paratoluene sulfonic acid, organic sulfonic acids such as alkyl sulfonate, hydrochloric acid, phosphoric acid, nitric acid, inorganic acids such as sulfonic acid,
In addition to epoxy compounds such as epihalohydrin, quaternizing agents such as dialkyl sulfuric acid and alkyl halides can be used. When the amount of these neutralizing agents used is too large or small with respect to 1 mol of the ionic group, physical properties such as water resistance, strength and elongation of the coating film obtained from the water-dispersible polyurethane composition are deteriorated. Therefore, 0.5 to 2.0 mol is preferable because
0.8-1.5 mol is more preferable.

【0047】上記のノニオン法は、ポリウレタン分子の
主鎖や側鎖にオキシエチレン鎖等のノニオン性親水基を
導入して、水分散性を与える方法である。親水性基の導
入は、ウレタンプレポリマーの側鎖及び又は主鎖に必要
量のオキシエチレン鎖を組み込む方法が挙げられる。
The above nonionic method is a method of imparting water dispersibility by introducing a nonionic hydrophilic group such as an oxyethylene chain into the main chain or side chain of a polyurethane molecule. The hydrophilic group can be introduced by a method of incorporating a required amount of oxyethylene chain into the side chain and / or main chain of the urethane prepolymer.

【0048】また、上記の乳化剤としては、水分散性ポ
リウレタンに使用される周知一般のアニオン性界面活性
剤、ノニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両
性界面活性剤、高分子系面活性剤、反応性界面活性剤等
を使用することができる。中でも、アニオン性界面活性
剤、ノニオン性界面活性剤又はカチオン性界面活性剤が
コストも低く、良好な乳化が得られるので好ましい。
As the above-mentioned emulsifier, well-known general anionic surfactants, nonionic surfactants, cationic surfactants, amphoteric surfactants, polymer surface active agents used in water-dispersible polyurethanes are used. Agents, reactive surfactants and the like can be used. Among them, anionic surfactants, nonionic surfactants or cationic surfactants are preferable because they are low in cost and good emulsification can be obtained.

【0049】上記のアニオン性界面活性剤としては、例
えば、ナトリウムドデシルサルフェート、カリウムドデ
シルサルフェート等アンモニウムドデシルサルフェート
等のアルキルサルフェート類;ナトリウムドデシルポリ
グリコールエーテルサルフェート;ナトリウムスルホリ
シノレート;スルホン化パラフィンのアルカリ金属塩、
スルホン化パラフィンのアンモニウム塩等のアルキルス
ルホネート;ナトリウムラウレート、トリエタノールア
ミンオレート、トルエタノールアミンアビエテート等の
脂肪酸塩;ナトリウムベンゼンスルホネート、アルカリ
フェノールヒドロキシエチレンのアルカリ金属サルフェ
ート等のアルキルアリールスルホネート;高アルキルナ
フタレンスルホン酸塩;ナフタレンスルホン酸ホルマリ
ン縮合物;ジアルキルスルホコハク酸塩;ポリオキシエ
チレンアルキルサルフェート塩;ポリオキシエチレンア
ルキルアリールサルフェート塩などが挙げられる。
Examples of the above-mentioned anionic surfactants include alkylsulfates such as sodium dodecyl sulfate, potassium dodecyl sulfate and ammonium dodecyl sulfate; sodium dodecyl polyglycol ether sulfate; sodium sulforicinolate; alkali metal of sulfonated paraffin. salt,
Alkyl sulfonates such as ammonium salts of sulfonated paraffins; fatty acid salts such as sodium laurate, triethanolamine oleate and toluethanolamine abiate; alkyl aryl sulfonates such as sodium benzene sulfonate and alkali metal sulphates of alkali phenol hydroxyethylene; high alkyl Naphthalene sulfonate; naphthalene sulfonic acid formalin condensate; dialkyl sulfosuccinate; polyoxyethylene alkyl sulfate salt; polyoxyethylene alkyl aryl sulfate salt and the like.

【0050】上記のノニオン性界面活性剤としては、炭
素数1〜18のアルコールのエチレンオキサイド及び/
又はプロピレンオキサイド付加物、アルキルフェノール
のエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキサイド
付加物、アルキレングリコール及び/又はアルキレンジ
アミンのエチレンオキサイド及び/又はプロピレンオキ
サイド付加物等が挙げられる。
Examples of the above nonionic surfactants include ethylene oxide of alcohol having 1 to 18 carbon atoms and /
Or, a propylene oxide adduct, an ethylene oxide and / or a propylene oxide adduct of an alkylphenol, an ethylene oxide and / or a propylene oxide adduct of an alkylene glycol and / or an alkylenediamine, and the like can be mentioned.

【0051】上記のノニオン性界面活性剤を構成する炭
素数1〜18のアルコールとしては、メタノール、エタ
ノール、プロパノール、2−プロパノール、ブタノー
ル、2−ブタノール、第三ブタノール、アミルアルコー
ル、イソアミルアルコール、第三アミルアルコール、ヘ
キサノール、オクタノール、デカンアルコール、ラウリ
ルアルコール、ミリスチルアルコール、パルミチルアル
コール、ステアリルアルコール等が挙げられ、アルキル
フェノールとしては、フェノール、メチルフェノール、
2,4−ジ第三ブチルフェノール、2,5−ジ第三ブチ
ルフェノール、3,5−ジ第三ブチルフェノール、4−
(1,3−テトラメチルブチル)フェノール、4−イソ
オクチルフェノール、4−ノニルフェノール、4−第三
オクチルフェノール、4−ドデシルフェノール、2−
(3,5−ジメチルヘプチル)フェノール、4−(3,
5−ジメチルヘプチル)フェノール、ナフトール、ビス
フェノールA、ビスフェノールF等が挙げられ、アルキ
レングリコールとしては、エチレングリコール、1,2
−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、2−
メチル−1,3−プロパンジオール、2−ブチル−2−
エチル−1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジ
オール、ネオペンチルグリコール、1,5−ペンタンジ
オール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2,
4−ジエチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘ
キサンジオール等が挙げられ、アルキレンジアミンとし
ては、これらのアルキレングリコールのアルコール性水
酸基がアミノ基に置換されたものが挙げられる。また、
エチレンオキサイド及びプロピレンオキサイド付加物と
は、ランダム付加物でもブロック付加物でもよい。
Examples of the alcohol having 1 to 18 carbon atoms which constitutes the above nonionic surfactant include methanol, ethanol, propanol, 2-propanol, butanol, 2-butanol, tert-butanol, amyl alcohol, isoamyl alcohol, Examples include triamyl alcohol, hexanol, octanol, decane alcohol, lauryl alcohol, myristyl alcohol, palmityl alcohol, stearyl alcohol, and the like. As alkylphenol, phenol, methylphenol,
2,4-di-tert-butylphenol, 2,5-di-tert-butylphenol, 3,5-di-tert-butylphenol, 4-
(1,3-Tetramethylbutyl) phenol, 4-isooctylphenol, 4-nonylphenol, 4-tertiary octylphenol, 4-dodecylphenol, 2-
(3,5-Dimethylheptyl) phenol, 4- (3,3
5-dimethylheptyl) phenol, naphthol, bisphenol A, bisphenol F, and the like, and examples of the alkylene glycol include ethylene glycol, 1,2.
-Propanediol, 1,3-propanediol, 2-
Methyl-1,3-propanediol, 2-butyl-2-
Ethyl-1,3-propanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 2,
4-diethyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol and the like can be mentioned, and examples of the alkylenediamine include those in which the alcoholic hydroxyl group of these alkylene glycols is substituted with an amino group. Also,
The ethylene oxide and propylene oxide adduct may be a random adduct or a block adduct.

【0052】上記のカチオン性界面活性剤としては、1
級〜3級アミン塩、ピリジニウム塩、4級アンモニウム
塩などが挙げられる。
As the above-mentioned cationic surfactant, 1
Examples include primary to tertiary amine salts, pyridinium salts, and quaternary ammonium salts.

【0053】これらの乳化剤を使用する場合の使用量
は、特に制限を受けず任意の量を使用することができる
が、ポリウレタン化合物1に対する質量比で0.01よ
り小さいと充分な分散性が得られない場合があり、0.
3を超えると水分散性ポリウレタン組成物から得られる
塗膜等の耐水性、強度、延び等の物性が低下するおそれ
があるので0.01〜0.3が好ましく、0.05〜
0.2がより好ましい。
The amount of these emulsifiers to be used is not particularly limited, and any amount can be used, but if the weight ratio to the polyurethane compound 1 is less than 0.01, sufficient dispersibility can be obtained. It may not be possible, and 0.
If it exceeds 3, the physical properties such as water resistance, strength and elongation of the coating film obtained from the water-dispersible polyurethane composition may deteriorate, so 0.01 to 0.3 is preferable, and 0.05 to 0.3 is preferable.
0.2 is more preferable.

【0054】上記の水分散性ポリウレタン組成物を得る
分散方法は、ノンクロム処理金属材用塗料に添加される
防錆剤等の他の成分により適宜選択される。通常用いら
れているノンクロム防錆剤との相性がよいので、ポリウ
レタン分子中にアニオン性基を導入するアニオン法が好
ましい。
The dispersion method for obtaining the above water-dispersible polyurethane composition is appropriately selected depending on other components such as a rust preventive added to the chromium-free metal coating material. The anion method, in which an anionic group is introduced into the polyurethane molecule, is preferable because it has a good compatibility with the commonly used chromium-free anticorrosive agent.

【0055】本発明の水分散型ポリウレタン組成物に
は、必要に応じて、周知一般に用いられる各種添加剤を
用いてもよい。該添加剤としては、例えば、顔料、染
料、造膜助剤、硬化剤、カップリング剤、ブロッキング
防止剤、粘度調整剤、レベリング剤、消泡剤、ゲル化防
止剤、分散安定剤、光安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収
剤、ラジカル捕捉剤、耐熱性付与剤、無機及び有機充填
剤、可塑剤、滑剤、帯電防止剤、補強剤、触媒、揺変
剤、抗菌剤、防カビ剤、防腐触剤、加水分解性シリル基
安定剤等が挙げられる。また、基材に対して特に強固な
密着性が必要な場合は、コロイダルシリカ、テトラアル
コキシシラン及びその縮重合物を用いてもよい。
Various well-known and commonly used additives may be used in the water-dispersible polyurethane composition of the present invention, if necessary. Examples of the additives include pigments, dyes, film-forming aids, curing agents, coupling agents, antiblocking agents, viscosity modifiers, leveling agents, defoamers, gelation inhibitors, dispersion stabilizers, and light stabilizers. Agents, antioxidants, ultraviolet absorbers, radical scavengers, heat resistance imparting agents, inorganic and organic fillers, plasticizers, lubricants, antistatic agents, reinforcing agents, catalysts, thixotropic agents, antibacterial agents, antifungal agents, Examples include antiseptic agents and hydrolyzable silyl group stabilizers. Further, when particularly strong adhesion to the substrate is required, colloidal silica, tetraalkoxysilane and its polycondensation product may be used.

【0056】本発明の水分散性ポリウレタン組成物は、
クロム処理を施さないノンクロム金属材の塗料に使用さ
れる物である。該塗料には、フッ化亜鉛、ヘキサフルオ
ロ珪酸亜鉛、これらの水和物等のエッチング系フッ化物
や防錆剤が用いられことがあり、防錆剤を含有するのが
好ましい。防錆剤としては、例えば、リン酸系化合物、
バナジウム系化合物、これらを網目修飾イオン源とガラ
ス状物質の一方または両方を含有する混合物を焼成し粉
砕することにより得られるもの、表面をめっき処理され
たMg2Si合金粉末、モリブデン酸塩系化合物、メタ
硼酸バリウム等の硼酸系化合物等が挙げられる。
The water-dispersible polyurethane composition of the present invention comprises
It is used for non-chromium non-chromium paints. Etching-based fluorides such as zinc fluoride, zinc hexafluorosilicate and hydrates thereof and rust preventives may be used in the paint, and it is preferable to contain a rust preventive. Examples of the rust preventive agent include phosphoric acid compounds,
Vanadium-based compounds, those obtained by firing and pulverizing a mixture containing one or both of a network-modifying ion source and a glass-like substance, Mg 2 Si alloy powder having a surface plated, molybdate-based compounds And boric acid compounds such as barium metaborate.

【0057】上記のリン酸系化合物としては、オルトリ
ン酸、縮合リン、種々の金属のオルトリン酸塩または縮
合リン酸塩、五酸化リン、リン酸塩鉱物、市販の複合リ
ン酸塩顔料、リン酸アンモニウムまたはこれらの混合物
が挙げられる。なお、ここで言うオルトリン酸塩の中に
は、その一水素塩(HPO4 2-の塩)、二水素塩(H2
4 -の塩)も含む。また縮合リン酸塩の中にも水素塩を
含む。また縮合リン酸塩にはメタリン酸塩も含み、通常
のポリリン酸塩、ポリメタリン酸塩も含む。リン化合物
の具体例としてはリン酸塩鉱物、例えばモネタイト、ト
ルフィル石、ウィトロック石、ゼノタイム、スターコラ
イト、ストルーブ石、ラン鉄鉱等や、市販の複合リン酸
塩顔料、例えばポリリン酸シリカ等や、複合リン酸、例
えばピロリン酸、メタリン酸や、複合リン酸塩、例えば
メタリン酸塩、テトラメタリン酸塩、ヘキサメタリン酸
塩、ピロリン酸塩、酸性ピロリン酸塩、トリポリリン酸
塩や、あるいはこれらの混合物が挙げられる。リン酸塩
を形成する金属種は特に限定的でなく、アルカリ金属、
アルカリ土類金属、その他の典型元素の金属種および遷
移金属が挙げられる。好ましい金属種の例としては、マ
グネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、
チタン、ジルコニウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッ
ケル、亜鉛、アルミニウム、鉛、スズ等が挙げられる。
この他にバナジル、チタニル、ジルコニル等、オキソカ
チオンも含まれ、特に好ましいのはカルシウム、マグネ
シウムである。
Examples of the above phosphoric acid compounds include orthophosphoric acid, condensed phosphorus, orthophosphates or condensed phosphates of various metals, phosphorus pentoxide, phosphate minerals, commercially available complex phosphate pigments, and phosphoric acid. Ammonium or mixtures thereof may be mentioned. The orthophosphates mentioned here include monohydrogen salts (salts of HPO 4 2- ) and dihydrogen salts (H 2 P).
O 4 - salt) including. The condensed phosphate also contains a hydrogen salt. The condensed phosphate also includes metaphosphate, and includes ordinary polyphosphate and polymetaphosphate. Specific examples of the phosphorus compound include phosphate minerals such as monetite, toluphyrite, witlockite, xenotime, starcolite, struvite, oranite, and commercially available complex phosphate pigments such as polyphosphate silica. , Complex phosphoric acid, such as pyrophosphoric acid, metaphosphoric acid, and complex phosphate, such as metaphosphate, tetrametaphosphate, hexametaphosphate, pyrophosphate, acidic pyrophosphate, tripolyphosphate, or mixtures thereof. Is mentioned. The metal species forming the phosphate is not particularly limited, and alkali metal,
Examples thereof include alkaline earth metals, metal species of other typical elements, and transition metals. Examples of preferred metal species include magnesium, calcium, strontium, barium,
Examples thereof include titanium, zirconium, manganese, iron, cobalt, nickel, zinc, aluminum, lead and tin.
In addition to these, oxo cations such as vanadyl, titanyl and zirconyl are also included, and calcium and magnesium are particularly preferable.

【0058】また上記のバナジウム系化合物としては、
バナジウムの原子価が0、2、3、4または5のいずれ
かまたは2種以上を有する化合物であり、これらの酸化
物、水酸化物、種々の金属の酸素酸塩、バナジル化合
物、ハロゲン化物、硫酸塩、金属粉などが挙げられる。
中でも、5価のバナジウム化合物を1つの成分として含
むものが好ましい。バナジウム化合物の具体例として
は、酸化バナジウム(II)、水酸化バナジウム(II)、
酸化バナシウム(III)、酸化バナジウム(IV)、ハロ
ゲン化バナジル、酸化バナジウム(V)、種々の金属の
オルトバナジン酸塩、メタバナジン酸塩またはピロバナ
ジン酸塩、ハロゲン化バナジル、バナジン化アンモニウ
ム、またはこれらの混合物が挙げられる。バナジン酸塩
の金属種はリン酸塩で示したものと同じものが挙げられ
る。
As the vanadium compound,
Vanadium is a compound having a valence of 0, 2, 3, 4 or 5 or two or more thereof, and these oxides, hydroxides, oxyacid salts of various metals, vanadyl compounds, halides, Examples thereof include sulfate and metal powder.
Among them, those containing a pentavalent vanadium compound as one component are preferable. Specific examples of the vanadium compound include vanadium oxide (II), vanadium hydroxide (II),
Vanadium (III) oxide, vanadium (IV) oxide, vanadyl halide, vanadium (V) oxide, orthovanadate of various metals, metavanadate or pyrovanadate, vanadyl halide, ammonium vanadide, or these A mixture may be mentioned. The metal species of vanadate may be the same as those shown for phosphate.

【0059】本発明に係るノンクロム処理金属材として
は、例えば、熱延鋼板、冷延鋼板、電気亜鉛めっき鋼
板、溶融亜鉛めっき鋼板、合金化溶融亜鉛めっき鋼板、
亜鉛合金めっき鋼板、アルミめっき鋼板、ニッケルめっ
き鋼板、銅めっき鋼板、亜鉛ニッケルめっき鋼板、亜鉛
アルミめっき鋼板、亜鉛鉄めっき鋼板、スズめっき鋼板
などのめっき鋼板や、ステンレス鋼板、アルミ板、銅
板、アルミ合金板が挙げられる。
Examples of the chromium-free metal material according to the present invention include hot-rolled steel sheet, cold-rolled steel sheet, galvanized steel sheet, hot-dip galvanized steel sheet, galvannealed steel sheet,
Zinc alloy plated steel sheet, aluminum plated steel sheet, nickel plated steel sheet, copper plated steel sheet, zinc nickel plated steel sheet, zinc aluminum plated steel sheet, zinc iron plated steel sheet, tin plated steel sheet, and other plated steel sheets, stainless steel sheet, aluminum sheet, copper sheet, aluminum sheet Examples include alloy plates.

【0060】[0060]

【実施例】以下、実施例をもって本発明を更に詳細に説
明するが、本発明はこれらによって何ら制限を受けるも
のではない。なお、使用原料の略号を以下に示す。 (ポリイソシアネート) HMDI:ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート IPDI:イソホロンジイソシアネート (ポリヒドロキシル化合物) MPD/TPA:3−メチル−1,5−ペンタンジオー
ルとテレフタル酸のポリエステルポリオール 1,6HD/TPA:1,6−ヘキサンジオール/テレ
フタル酸のポリエステルポリオール 1,6HD/AA/IPA:1,6−ヘキサンジオール
とアジピン酸とイソフタル酸(AA/IPA=1/1モ
ル比)のポリエステルポリオール BPX(商品名:旭電化工業株式会社製):ビスフェノ
ールAのプロピレンオキサイド付加物であり、BPX
(平均分子量360)はプロピレンオキサイド2モル付
加物(式(II)で約p=q=1)、BPX(平均分子量
790)はプロピレンオキサイド10モル付加物(式
(II)で約p=q=5) MPD/AA:3−メチル−1,5−ペンタンジオール
とアジピン酸のポリエステルポリオール PPG:ポリプロピレングリコール(数平均分子量1,
000) (メラミン化合物) MM:メラミン (シラン化合物) AS−1:γ−アミノプロピルトリエトキシシラン AS−2:γ−アミノプロピルジエトキシメチルシラン (鎖延長剤) EDA:エチレンジアミン ADH:アジピン酸ジヒドラジド (イオン性基導入化合物) DMPA:ジメチロールプロピオン酸 (中和剤) TEA:トリエチルアミン
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited thereto. The abbreviations of the raw materials used are shown below. (Polyisocyanate) HMDI: Dicyclohexylmethane diisocyanate IPDI: Isophorone diisocyanate (polyhydroxyl compound) MPD / TPA: Polyester polyol of 3-methyl-1,5-pentanediol and terephthalic acid 1,6HD / TPA: 1,6-hexanediol / Polyester polyol of terephthalic acid 1,6HD / AA / IPA: 1,6-hexanediol, adipic acid and isophthalic acid (AA / IPA = 1/1 molar ratio) polyester polyol BPX (trade name: Asahi Denka Kogyo Co., Ltd.) Made by: propylene oxide adduct of bisphenol A, BPX
(Average molecular weight 360) is a 2 mol adduct of propylene oxide (about p = q = 1 in formula (II)), and BPX (average molecular weight 790) is an adduct of 10 mol of propylene oxide (about p = q = in formula (II)). 5) MPD / AA: polyester polyol PPG of 3-methyl-1,5-pentanediol and adipic acid PPG: polypropylene glycol (number average molecular weight 1,
000) (melamine compound) MM: melamine (silane compound) AS-1: γ-aminopropyltriethoxysilane AS-2: γ-aminopropyldiethoxymethylsilane (chain extender) EDA: ethylenediamine ADH: adipic dihydrazide ( Ionic group-introducing compound) DMPA: Dimethylolpropionic acid (neutralizing agent) TEA: Triethylamine

【0061】水分散性ポリウレタン組成物の評価を次の
ように行った。 (密着性評価)クロム処理を行っていない鋼板に、水分
散性ポリウレタン組成物をバーコーターで3g/m2
布し、220℃で20秒加熱して得た試験片を塗装面を
外側にして180℃折り曲げ加工を行った。加工部の塗
膜について、ルーペによるヒビの観察及びセロハンテー
プを圧着させた後、セロハンテープを剥がしたときの塗
膜の剥がれにより評価した。外観の点数基準は以下の通
りである。 ○:ヒビ及び剥がれなし。△:ヒビあり。×:剥がれあ
り。 (耐エタノール性評価)クロム処理を行っていない冷延
鋼板にバーコーターで3g/m2で塗布し、220℃で
20秒加熱して得た試験片の塗膜面を、圧力200g/
cm2、20往復のエタノールラビングを行い、塗膜の
評価を外観で行った。外観の点数基準は以下の通りであ
る。 5:外観変化なし。4:表面の艶引けあり。3:表面べ
とつきあり。2:剥離あり。1:溶解又は剥離。 (耐アルカリ性評価)クロム処理を行っていない冷延鋼
板にバーコーターで3g/m2で塗布し、220℃で2
0秒加熱して得た試験片を50℃の2質量%リン酸アン
モニウム溶液に5分間浸漬し、塗膜の評価を行った。外
観の点数基準は以下の通りである。 5:外観変化なし。4:表面の変色。3:表面の溶解あ
り。2:剥離あり。1:全剥離又は全溶解。
The water-dispersible polyurethane composition was evaluated as follows. (Adhesion evaluation) A steel plate not subjected to chromium treatment was coated with a water-dispersible polyurethane composition with a bar coater at 3 g / m 2 and heated at 220 ° C. for 20 seconds to obtain a test piece with the coated surface facing outside. 180 degreeC bending processing was performed. The coating film of the processed portion was evaluated by observing cracks with a magnifying glass and pressing the cellophane tape and then peeling the coating film when the cellophane tape was peeled off. The appearance score criteria are as follows. ◯: No cracking or peeling. Δ: There is a crack. X: There is peeling. (Ethanol resistance evaluation) A cold rolled steel sheet not subjected to chromium treatment was coated with a bar coater at 3 g / m 2 and heated at 220 ° C. for 20 seconds.
The rubbing was carried out with 20 reciprocations of cm 2 and the coating film was evaluated by appearance. The appearance score criteria are as follows. 5: No change in appearance. 4: There is gloss on the surface. 3: There is stickiness on the surface. 2: There is peeling. 1: Melt or peel. (Evaluation of alkali resistance) 3 g / m 2 was applied to a cold-rolled steel sheet not subjected to chrome treatment with a bar coater, and the temperature was 2 at 220 ° C.
The test piece obtained by heating for 0 second was immersed in a 2 mass% ammonium phosphate solution at 50 ° C. for 5 minutes to evaluate the coating film. The appearance score criteria are as follows. 5: No change in appearance. 4: Surface discoloration. 3: Surface melted. 2: There is peeling. 1: Total peeling or total dissolution.

【0062】[製造例]ウレタンプレポリマーの製造 表1及び表2に記載の配合により、ポリヒドロキシ化合
物成分、ポリイソシアネート成分、メラミン化合物:M
M、イオン性基導入化合物:DMPA、N−メチル−2
−ピロリドン(N−メチル−2−ピロリドンの量は反応
マス全体の30質量%である。)、及びシラン化合物を
反応フラスコに仕込み、窒素気流下で、125℃で2時
間反応させた後に中和剤;TEAを加え、更に1時間撹
拌しプレポリマーPP−1〜PP−13(表1)及びプ
レポリマーPP−14〜PP−17(表2)を得た。
[Manufacturing Example] Manufacture of Urethane Prepolymer By blending as shown in Tables 1 and 2, polyhydroxy compound component, polyisocyanate component, melamine compound: M
M, ionic group-introducing compound: DMPA, N-methyl-2
-Pyrrolidone (the amount of N-methyl-2-pyrrolidone is 30% by mass of the total reaction mass) and a silane compound were charged into a reaction flask, and the mixture was reacted under a nitrogen stream at 125 ° C for 2 hours and then neutralized. Agent; TEA was added, and the mixture was further stirred for 1 hour to obtain prepolymers PP-1 to PP-13 (Table 1) and prepolymers PP-14 to PP-17 (Table 2).

【0063】[0063]

【表1】 [Table 1]

【0064】[0064]

【表2】 [Table 2]

【0065】[実施例1]シリコーン系消泡剤SE−2
1(ワッカーシリコン社製)0.2gを溶解した545
gの水に、上記で得られたPP−2の400gを15分
で滴下した。その後、鎖延長剤成分としてエチレンジア
ミン、アジピン酸ヒドラジド(エチレンジアミン/アジ
ピン酸ヒドラジド(モル比)1/4)を加え、25℃で
30分撹拌して水分散型ポリウレタン組成物PU−1を
得た。なお、全ての実施例及び比較例では、鎖延長剤成
分のイソシアネート反応性基のモル数とプレポリマー中
のイソシアネート基のモル数との比は、殆ど同じNCO
過剰値に設定している。
[Example 1] SE-2 silicone antifoaming agent
545 in which 0.2 g of 1 (manufactured by Wacker Silicone) was dissolved
400 g of PP-2 obtained above was added dropwise to 15 g of water in 15 minutes. Then, ethylenediamine and adipic acid hydrazide (ethylenediamine / adipic acid hydrazide (molar ratio) 1/4) were added as a chain extender component, and the mixture was stirred at 25 ° C for 30 minutes to obtain a water-dispersed polyurethane composition PU-1. In all Examples and Comparative Examples, the ratio of the number of moles of isocyanate-reactive groups in the chain extender component to the number of moles of isocyanate groups in the prepolymer was almost the same.
Excessive value is set.

【0066】[比較例1]PP−2の代りにPP−14
〜16を用いた他は、実施例1と同様の操作により、そ
れぞれ比較用水分散型ポリウレタン組成物である比較P
U−1〜3を得た。また、PP−2の代りにPP−2、
14、15、16を用い、鎖延長剤成分をエチレンジア
ミンに変えた他は、実施例1と同様の操作により、それ
ぞれ比較PU−4〜7を得た。
Comparative Example 1 PP-14 instead of PP-2
The same procedure as in Example 1 was repeated except that Nos. 16 to 16 were used, and Comparative P, which was a comparative water-dispersed polyurethane composition, was used.
U-1 to 3 were obtained. Also, instead of PP-2, PP-2,
Comparative PU-4 to 7 were obtained in the same manner as in Example 1 except that the chain extender component was changed to ethylenediamine using 14, 15, and 16.

【0067】上記水分散性ポリウレタン組成物をクロム
処理を行っていない冷延鋼板に塗布し、評価を行った。
実施例1及び比較例1の成分の比較及び評価結果を表3
に示す。
The above water-dispersible polyurethane composition was applied to a cold-rolled steel sheet that had not been treated with chromium and evaluated.
The results of comparison and evaluation of the components of Example 1 and Comparative Example 1 are shown in Table 3.
Shown in.

【0068】[0068]

【表3】 [Table 3]

【0069】[実施例2]PP−2の代りにPP−6〜
8を使用した他は、実施例1と同様にして、それぞれ水
分散型ポリウレタン組成物PU−2〜4を得た。
[Embodiment 2] PP-6 to PP-6 instead of PP-2
Water-dispersed polyurethane compositions PU-2 to 4 were obtained in the same manner as in Example 1 except that No. 8 was used.

【0070】[比較例2]PP−2の代りにPP−17
を使用した他は、実施例1と同様の操作により、比較用
水分散型ポリウレタン組成物である比較PU−8を得
た。また、PP−2の代りにPP−17を用い、鎖延長
剤成分をエチレンジアミンに変えた他は、実施例1と同
様の操作により、比較PU−9を得た。
[Comparative Example 2] PP-17 was used instead of PP-2.
Comparative PU-8, which is a water-dispersible polyurethane composition for comparison, was obtained by the same operation as in Example 1 except that was used. Comparative PU-9 was obtained by the same procedure as in Example 1 except that PP-17 was used instead of PP-2 and the chain extender component was changed to ethylenediamine.

【0071】上記水分散性ポリウレタン組成物をクロム
処理を行っていない電気亜鉛めっき鋼板に塗布し、評価
を行った。実施例2及び比較例2の成分の比較及び評価
結果を表4に示す。
The above water-dispersible polyurethane composition was applied to an electrogalvanized steel sheet not treated with chromium and evaluated. Table 4 shows the comparison and evaluation results of the components of Example 2 and Comparative Example 2.

【0072】[0072]

【表4】 [Table 4]

【0073】[実施例3]PP−2の代りに、表5に示
すウレタンプレポリマーを使用した他は、実施例1と同
様にして、それぞれ水分散型ポリウレタン組成物PU−
5〜12を得た。
Example 3 Water-dispersible polyurethane composition PU-was prepared in the same manner as in Example 1 except that urethane prepolymers shown in Table 5 were used instead of PP-2.
5-12 were obtained.

【0074】上記水分散性ポリウレタン組成物をクロム
処理を行っていない電気亜鉛めっき鋼板に塗布し、評価
を行った。実施例3の成分の比較及び評価結果を表5に
示す。
The above water-dispersible polyurethane composition was applied to an electrogalvanized steel sheet not treated with chromium and evaluated. The results of comparison and evaluation of the components of Example 3 are shown in Table 5.

【0075】[0075]

【表5】 [Table 5]

【0076】[0076]

【発明の効果】本発明は、ノンクロム処理金属材塗料用
に好適な、基材に対する密着性と耐アルカリ性及び耐溶
剤性を与える水分散性ポリウレタン組成物を提供するこ
とができる。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide a water-dispersible polyurethane composition suitable for a chromium-free metal coating material, which provides adhesion to a substrate, alkali resistance and solvent resistance.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4J034 BA08 CA03 CA11 CA12 CA15 CA17 CB02 CB03 CB04 CB05 CC03 CC35 CD15 CE01 DA01 DB03 DG02 HA01 HA07 HB08 HC03 HC12 HC13 HC35 RA07 4J038 DA161 DA162 DA171 DA172 DG111 DG112 DG271 DG272 DG301 DG302 DL081 DL082 GA06 GA09 JB17 JC30 KA03 KA05 KA09 LA02 NA04 NA12 NA27 PA20 PC02    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 4J034 BA08 CA03 CA11 CA12 CA15                       CA17 CB02 CB03 CB04 CB05                       CC03 CC35 CD15 CE01 DA01                       DB03 DG02 HA01 HA07 HB08                       HC03 HC12 HC13 HC35 RA07                 4J038 DA161 DA162 DA171 DA172                       DG111 DG112 DG271 DG272                       DG301 DG302 DL081 DL082                       GA06 GA09 JB17 JC30 KA03                       KA05 KA09 LA02 NA04 NA12                       NA27 PA20 PC02

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 脂環式ポリイソシアネートを必須成分と
し、他のポリイソシアネート化合物を任意成分として含
有してなるポリイソシアネート成分(a)、芳香環を有
するポリヒドロキシル化合物を必須成分とし、他のポリ
ヒドロキシル化合物を任意成分として含有してなるポリ
ヒドロキシル化合物成分(b)、メラミン化合物
(c)、下記一般式(I)で表されるシラン化合物
(d)、ジカルボン酸ジヒドラジド化合物を必須成分と
し、ジアミン化合物を任意成分として含有してなる鎖延
長剤成分(e)及び水から得られるノンクロム処理金属
材塗料用水分散型ポリウレタン組成物。 【化1】 (式中、Xは、水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基
を表し、lは、0又は1を表し、nは、1、2又は3を
表す。Rは、炭素数1〜8のアルキル基を表し、Ram
は、アミノ基又はNH基を有する有機基を表し、Yは、
単結合、−O−、−S−、−N−、−NH−、−NR’
−を表し、Zは炭素数1〜4のアルキレン基を表し、m
は、Yが単結合、−O−、−S−、−NH−、−NR’
−の場合は1を表し、Yが−N−の場合は2を表し、
R’は、炭素数1〜18の有機基を表す。)
1. A polyisocyanate component (a) comprising an alicyclic polyisocyanate as an essential component and another polyisocyanate compound as an optional component, and a polyhydroxyl compound having an aromatic ring as an essential component, and another polyisocyanate compound. A polyhydroxyl compound component (b) containing a hydroxyl compound as an optional component, a melamine compound (c), a silane compound (d) represented by the following general formula (I), and a dicarboxylic acid dihydrazide compound as essential components, and a diamine. A water-dispersible polyurethane composition for a chromium-free metal coating material obtained from a chain extender component (e) containing a compound as an optional component and water. [Chemical 1] (In the formula, X represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, l represents 0 or 1, n represents 1, 2 or 3, and R represents 1 to 8 carbon atoms. Represents an alkyl group, Ram
Represents an organic group having an amino group or an NH group, and Y represents
Single bond, -O-, -S-, -N-, -NH-, -NR '
Represents-, Z represents an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms, and m
Y is a single bond, -O-, -S-, -NH-, -NR '.
In the case of-, 1 is represented, in the case of Y being -N-, 2,
R'represents an organic group having 1 to 18 carbon atoms. )
【請求項2】 ポリヒドロキシル化合物成分(b)中
の、芳香環を含有するポリヒドロキシル化合物の含有率
が、質量比で10〜100%である請求項1に記載のノ
ンクロム処理金属材塗料用水分散型ポリウレタン組成
物。
2. The water dispersion for a chromium-free metal coating material according to claim 1, wherein the content of the polyhydroxyl compound containing an aromatic ring in the polyhydroxyl compound component (b) is 10 to 100% by mass. -Type polyurethane composition.
【請求項3】 芳香環を含有するポリヒドロキシル化合
物が、芳香族ジカルボン酸と低分子ジオールから得られ
るポリエステルジオールである請求項1又は2に記載の
ノンクロム処理金属材塗料用水分散型ポリウレタン組成
物。
3. The water-dispersible polyurethane composition for non-chromium-treated metal material coating according to claim 1, wherein the polyhydroxyl compound having an aromatic ring is a polyester diol obtained from an aromatic dicarboxylic acid and a low molecular weight diol.
【請求項4】 芳香環を含有するポリヒドロキシル化合
物が、下記一般式(II)で表される化合物である請求項
1又は2に記載のノンクロム処理金属材塗料用水分散型
ポリウレタン組成物。 【化2】 (式中、R1及びR2は、各々水素原子又は炭素数1〜4
のアルキル基を表し、Aは、炭素数2〜4のアルキレン
基を表し、p及びqは、1〜10を表す。)
4. The water-dispersible polyurethane composition for a chromium-free metal coating material according to claim 1 or 2, wherein the polyhydroxyl compound having an aromatic ring is a compound represented by the following general formula (II). [Chemical 2] (In the formula, R 1 and R 2 are each a hydrogen atom or a carbon number of 1 to 4;
Represents an alkyl group, A represents an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and p and q represent 1 to 10. )
【請求項5】 ポリヒドロキシル化合物成分(b)がア
ニオン性基導入ポリオールを含む請求項1〜4のいずれ
かに記載のノンクロム処理金属塗料用水分散型ポリウレ
タン組成物。
5. The water-dispersible polyurethane composition for a chromium-free metal coating composition according to claim 1, wherein the polyhydroxyl compound component (b) contains an anionic group-introduced polyol.
【請求項6】 請求項1に示されたポリイソシアネート
成分(a)、ポリヒドロキシル化合物成分(b)、メラ
ミン化合物(c)、シラン化合物(d)及び鎖延長剤成
分(e)を使用して、下記(イ)、(ロ)又は(ハ)の
方法によるノンクロム処理金属塗料用水分散型ポリウレ
タン組成物の製造方法。ポリイソシアネート成分
(a)、ポリヒドロキシル化合物成分(b)及びメラミ
ン化合物(c)からプレポリマーを合成して、これを水
中でシラン化合物(d)及び鎖延長剤成分(e)と反応
させる方法(イ);ポリイソシアネート成分(a)、ポ
リヒドロキシル化合物成分(b)、メラミン化合物
(c)及びシラン化合物(d)からプレポリマーを合成
して、これを水中で鎖延長剤成分(e)と反応させる方
法(ロ);ポリイソシアネート成分(a)、ポリヒドロ
キシル化合物成分(b)、メラミン化合物(c)、シラ
ン化合物(d)及び鎖延長剤成分(e)からポリマーを
合成して、これを水中にフィードして分散させる方法
(ハ)。
6. A polyisocyanate component (a), a polyhydroxyl compound component (b), a melamine compound (c), a silane compound (d) and a chain extender component (e) as set forth in claim 1 are used. A method for producing a water-dispersible polyurethane composition for a non-chromium-treated metal coating by the following method (a), (b) or (c). A method of synthesizing a prepolymer from a polyisocyanate component (a), a polyhydroxyl compound component (b) and a melamine compound (c), and reacting this with a silane compound (d) and a chain extender component (e) in water ( A); a prepolymer is synthesized from the polyisocyanate component (a), the polyhydroxyl compound component (b), the melamine compound (c) and the silane compound (d), and this is reacted with the chain extender component (e) in water. Method (b): a polymer is synthesized from the polyisocyanate component (a), the polyhydroxyl compound component (b), the melamine compound (c), the silane compound (d) and the chain extender component (e), and this is prepared in water. How to feed and disperse in (c).
【請求項7】 ポリイソシアネート成分(a)、ポリヒ
ドロキシル化合物成分(b)、メラミン化合物(c)及
びシラン化合物(d)からプレポリマーを合成して、こ
れを水中で鎖延長剤成分(e)と反応させる請求項6に
記載の製造方法。
7. A prepolymer is synthesized from a polyisocyanate component (a), a polyhydroxyl compound component (b), a melamine compound (c) and a silane compound (d), and this is prepared in water by a chain extender component (e). The manufacturing method according to claim 6, which is reacted with
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