JP2004263147A - 水分散粉体スラリー塗料 - Google Patents

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Abstract

【課題】硬化塗膜の耐水性、耐酸性雨性が非常に優れた水分散粉体スラリー塗料を提供する。
【解決手段】水分散粉体スラリー塗料であって、前記水分散粉体スラリー塗料から形成される塗膜の、加熱硬化後の該塗膜をエタノールを使用して78℃で2時間抽出を行ったときの抽出物含量が、加熱硬化前の塗膜の抽出物含量の10%以下である水分散粉体スラリー塗料、好ましくは活性水素を有する樹脂(a1)と硬化剤(a2)とからなる微粒子(A)、および、ブロック化されていてもよいイソシアネート基及び/又はエポキシ基を有する反応性界面活性剤(B)を主要構成成分とする水分散粉体スラリー塗料を使用する。
【選択図】 なし

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体スラリー塗料に関するものである。さらに詳しくは、水中に分散された樹脂の分散性、および焼付け後の硬化塗膜の耐酸性雨性に優れる粉体スラリー塗料に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
粉体スラリー塗料は、樹脂微粒子が水中に分散した形態を有するため、これを使用する際には粒子同士の合着や沈降を抑制し、樹脂微粒子を水中で安定に分散させるために、界面活性剤や増粘剤等の各種添加剤が用いられる。従来、塗装性を向上するために増粘剤を添加すれば、耐酸性雨性が低下した(例えば特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平7−196953号(第2〜3頁)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
スラリー塗料を塗装し焼付けた塗膜が屋外に暴露される場合、耐酸性雨性が必要となる。しかしながら、上記スラリー塗料では塗膜中に残存する界面活性剤や粘弾性調整剤等の添加剤が、酸性雨の揮発とともに凝集して外観を悪化させたり、塗膜を劣化させる。本発明は、上記の問題が改善された、耐酸性雨性に優れた粉体スラリー塗料を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記問題を解決するべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。すなわち、本発明は、水分散粉体スラリー塗料であって、前記水分散粉体スラリー塗料から形成される塗膜の、加熱硬化後の該塗膜をエタノールを使用して78℃で2時間抽出を行ったときの抽出物含量が、加熱硬化前の塗膜の抽出物含量の10%以下である水分散粉体スラリー塗料である。
本発明はまた、上記水分散粉体塗料を塗布し、焼き付けることによって得られる塗膜でもある。
以下本発明について詳述する。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明の水分散粉体スラリー塗料から形成される塗膜は、加熱硬化後の該塗膜の抽出物含量が、加熱硬化前の塗膜の抽出物含量の10%以下、好ましくは5%以下、さらに好ましくは1%以下、最も好ましくは0.1%以下である。
上記加熱硬化後の塗膜の抽出物含量を加熱硬化前の塗膜の抽出物含量で除した値(以下、抽出物含量比と記載する。)が10%を越えると塗膜中に残存する添加剤が酸性雨中に溶出し、塗膜を劣化させたり、酸性雨の揮発と共に酸化変性した抽出物が凝集して外観を悪化させる。
上記抽出物含量は加熱硬化後の該塗膜をエタノールを使用し78℃で2時間抽出を行ったときの抽出物含量を測定することにより得られる。
上記加熱硬化は水分散粉体スラリー塗料を、例えば、リン酸亜鉛処理鋼板にスプレー塗布し、好ましくは80℃で10分間前焼付けした後、150℃で20分間焼付け乾燥する条件で行う。
【0007】
本発明の抽出物含量比が10重量%以下である塗膜を得るためには、例えば活性水素を有する樹脂(a1)からなる微粒子(A)、硬化剤(a2)、並びにブロック化されていてもよいイソシアネート基及び/又はエポキシ基を有する反応性界面活性剤(B)を主要構成成分とし、必要によりさらに反応性粘弾性調整剤(C)を含有する水分散粉体スラリー塗料を使用すればよい。
該水分散粉体スラリー塗料は、必要により非反応性界面活性剤(B0)、必要によりさらに非反応性粘弾性調整剤(C0)を含有していてもよい。
非反応性界面活性剤(B0)の含有量は、上記反応性界面活性剤(B)と上記非反応性界面活性剤(B0)の合計量に対する割合が、0重量%以上、好ましくは5重量%以上であり、好ましくは50重量%以下、さらに好ましくは30重量%以下である。
非反応性粘弾性調整剤(C0)の含有量は、上記反応性粘弾性調整剤(C)と上記非反応性粘弾性調整剤(C0)の合計量に対する割合が、0重量%以上、好ましくは5重量%以上であり、好ましくは50重量%以下さらに好ましくは30重量%以下である。
【0008】
本発明の抽出物含量比を小さくするためには、上記反応性界面活性剤(B)+上記非反応性界面活性剤(B0)に対する上記反応性界面活性剤(B)の含量、及び上記反応性粘弾性調整剤(C)+上記非反応性粘弾性調整剤(C0)に対する上記反応性粘弾性調整剤(C)の含量をいずれも100重量%に近づければよい。
【0009】
反応性界面活性剤(B)は、以下のようなウレタン樹脂(L)又はイオン性化合物(M)からなる化合物であることが好ましい。
ウレタン樹脂(L)は、1価フェノール又は1価の芳香族アルコール(b1)とブロック化されていてもよいイソシアネート基を有するビニルモノマー(b2)及び/又はエポキシ基を有するビニルモノマー(b2’)とからなる付加反応物又はそのアルキレンオキサイド付加物(b3)、有機ジイソシアネート(b4)、並びに、ポリオキシエチレン単位を含有するポリオキシアルキレン鎖を有するジオール及び/又はジアミン(b5)を主要構成要素としてなる、ブロック化されていてもよいイソシアネート基及び/又はエポキシ基を有するウレタン樹脂である。
イオン性化合物(M)は、1価フェノール又は1価の芳香族アルコール(b1)とブロック化されていてもよいイソシアネート基を有するビニルモノマー(b2)及び/又はエポキシ基を有するビニルモノマー(b2’)とからなる付加反応物の残基又はそのアルキレンオキサイド付加物の残基(b3’)と、アニオン基、カチオン基、及び両性イオン基の群から選ばれる少なくとも1種のイオン基(d)を主要構成要素としてなる。
【0010】
反応性界面活性剤(B)は、これを使用して得られた水性分散体から得られる皮膜の耐酸性雨性の観点から、ブロック化されていてもよいイソシアネート基及び/又はエポキシ基を反応性界面活性剤(B)1分子あたり好ましくは1〜20個、より好ましくは1〜15個、さらに好ましくは1〜10個、特に好ましくは1〜5個含有する。
【0011】
反応性界面活性剤(B)の親水部は、ノニオン性基[ポリオキシエチレン基等]、アニオン基、カチオン基、および両性イオン基のいずれか1種または2種以上の親水基を含有することが好ましい。
該親水基の含有量は、該親水基がオキシエチレン単位である場合には、オキシエチレン単位を反応性界面活性剤(B)の重量に対して好ましくは20重量%以上、さらに好ましくは30重量%以上、特に好ましくは50重量%以上であり、好ましくは90重量%以下、さらに好ましくは85重量%以下、特に好ましくは80重量%以下である。オキシエチレン単位が20重量%以上90重量%以下であると、乳化力が強く、安定なスラリー塗料を得ることができる。
以下、親水部として、ノニオン性基を有する本発明の反応性界面活性剤を反応性界面活性剤(B1)、親水部として、アニオン基、カチオン基、及び両性イオン基の群から選ばれる少なくとも1種の基を有する本発明の反応性界面活性剤を反応性界面活性剤(B2)、アニオン基、カチオン基、及び両性イオン基の群から選ばれる少なくとも1種の基を有する上記反応性界面活性剤(B1)を反応性界面活性剤(B3)とする。
【0012】
本発明における反応性界面活性剤(B)は、1種以上の疎水部を含有する。該疎水部としては、たとえば、炭素数6〜100またはそれ以上、好ましくは8〜80の芳香環を含む炭化水素基で、分子内に、ブロック化されていてもよいイソシアネート基及び/又はエポキシ基を含有するものが挙げられる。該芳香環を含む炭化水素基としては、例えば、スチレン化フェニル基、ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールS、ビスフェノールFなど)の水酸基を除いた残基、およびこれら化合物にビニルモノマーを付加させたものなどが挙げられる。
該疎水部としてはまた、オキシエチレン以外の疎水性のオキシアルキレン単位、例えば、オキシプロピレン単位、オキシテトラメチレン単位等であってもよい。
【0013】
該疎水部に含有される、これらのブロック化されていてもよいイソシアネート基及び/又はエポキシ基を導入する方法は特に限定されないが、たとえば、二重結合を有するブロック化されていてもよいイソシアネート化合物及び/又はエポキシ基を有するビニルモノマーを、他の不飽和モノマーと付加重合させる方法がある。
【0014】
二重結合を有するイソシアネート化合物の具体例としては、たとえば、イソシアネートエチル(メタ)アクリレート、イソシアネートプロピル(メタ)アクリレート、イソシアネートブチル(メタ)アクリレート、イソシアネートヘキシル(メタ)アクリレート、3−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネート、3−エチレニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネート、及び上記の2種以上の混合物が挙げられる。
これらのうち、好ましいものは、3−イソプロペニル−α、α−ジメチルベンジルイソシアネート及び3−エチレニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネートである。
【0015】
イソシアネート基のブロック化剤としては、例えば、ラクタム類(ε−カプロラクタム、δ−バレロラクタム、γ−ブチロラクタム等)、フェノール類(フェノール、クレゾール、エチルフェノール、ブチルフェノール、ノニルフェノール、ジノニルフェノール等)、オキシム類(メチルエチルケトンオキシム、アセトフェノンオキシム、ベンゾフェノンオキシム等)、アルコール類(メタノール、エタノール、ブタノールシクロヘキサノール等)、ジケトン類(マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセチルアセトン等)、メルカプタン類(ブチルメルカプタン、ドデシルメルカプタン等)、ウレトジオン類(イソホロンジイソシアネートダイマー、ヘキサメチレンジイソシアネートダイマー等)、アミド類(アセトアニリド、酢酸アミド等)、イミド類(コハク酸イミド、マレイン酸イミド等)及び亜硫酸塩類(重亜硫酸ソーダ等)、及び上記の2種以上の混合物が挙げられる。
これらのうち、好ましいものとしては、アルコール類、ラクタム類、オキシム類、フェノール類が好ましく、特にメタノール、エタノール、メチルエチルケトンオキシムが好ましい。
【0016】
上記エポキシ基を有するビニルモノマーとしては、エポキシ基と重合性ビニル基を分子内に含有する各種公知の化合物であれば特に限定されず、例えば、不飽和カルボン酸グリシジルエステル((メタ)アクリル酸グリシジル、α−エチルアクリル酸グリシジル、α−n−プロピルアクリル酸グリシジル、α−n−ブチルアクリル酸グリシジル、(メタ)アクリル酸−3,4−エポキシブチル、(メタ)アクリル酸−4,5−エポキシペンチル、(メタ)アクリル酸−6,7−エポキシヘプチル、α−エチルアクリル酸−6,7−エポキシヘプチル、(メタ)アクリル酸メチルグリシジル等)、及び不飽和グリシジルエーテル(スチレン−p−グリシジルエーテル、2,3−ジグリシジルオキシスチレン、4−ビニル−1−シクロヘキセン−1,2−エポキシド、3,4−ジグリシジルオキシスチレン、2,4−ジグリシジルオキシスチレン、3,5−ジグリシジルオキシスチレン、2,6−ジグリシジルオキシスチレン、2,3−ジヒドロキシメチルスチレンジグリシジルエーテル、3,4−ジヒドロキシメチルスチレンジグリシジルエーテル、2,4−ジヒドロキシメチルスチレンジグリシジルエーテル、3,5−ジヒドロキシメチルスチレンジグリシジルエーテル、2,6−ジヒドロキシメチルスチレンジグリシジルエーテル、2,3,4−トリヒドロキシメチルスチレントリグリシジルエーテル、1,3,5−トリヒドロキシメチルスチレントリグリシジルエーテル、5−ビニルピロガロールトリグリシジルエーテル、4−ビニルピロガロールトリグリシジルエーテル、ビニルフロログリシノールトリグリシジルエーテル等)が挙げられる。
【0017】
上記他の不飽和モノマーとしては特に限定されず、脂肪族ビニル系炭化水素、脂環式ビニル系炭化水素、および芳香族ビニル系炭化水素を用いることができる。
脂肪族ビニル系炭化水素としては、例えば、エチレン、プロピレン、ブテン、イソブチレン、ペンテン、ヘプテン、ジイソブチレン、オクテン、ドデセン、オクタデセン、ブタジエン、イソプレン、1,4−ペンタジエン、1,6−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン、前記以外のα−オレフィン等が;脂環式ビニル系炭化水素としては、例えば、シクロヘキセン、(ジ)シクロペンタジエン、ピネン、リモネン、インデン、ビニルシクロヘキセン、エチリデンビシクロヘプテン等が;芳香族ビニル系炭化水素としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、2,4−ジメチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、フェニルスチレン、シクロヘキシルスチレン、ベンジルスチレン、クロチルベンゼン、ビニルナフタレン、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、ジビニルケトン、トリビニルベンゼン等が挙げられる。
【0018】
本発明のノニオン性の反応性界面活性剤(B1)は、好ましくは例えば、ブロック化されていてもよいイソシアネート基及び/又はエポキシ基を有するウレタン樹脂(L)からなる。上記ウレタン樹脂(L)は、1価フェノール又は1価の芳香族アルコール(b1)とブロック化されていてもよいイソシアネート基を有するビニルモノマー(b2)及び/又はエポキシ基を有するビニルモノマー(b2’)とからなる付加反応物又はそのアルキレンオキサイド付加物(b3)、有機ジイソシアネート(b4)、並びに、ポリオキシエチレン単位を含有するポリオキシアルキレン鎖を有するジオール及び/又はジアミン(b5)を主要構成要素としてなるが、必要に応じて、更に、伸長剤(b10)、停止剤(b11)を用いたものであってもよい。
【0019】
反応性界面活性剤(B1)の重量平均分子量は好ましくは1,000〜150,000、さらに好ましくは5,000〜100,000、特に好ましくは10,000〜25,000である。重量平均分子量は、十分な界面活性能力が得られる点で、1,000以上が好ましく、低粘度で安定な樹脂水性分散体が得られる点で150,000以下が好ましい。なお、重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により測定することができる。すなわち、ポリスチレンゲルなどを充填したカラムに高分子溶液を流し、溶出液の高分子濃度および分子量を、溶出量の関数として検出するものである。
【0020】
上記1価フェノール又は1価の芳香族アルコール(b1)との付加反応において、上記ビニルモノマー(b2)及び/又は上記エポキシ基を有するビニルモノマー(b2’)と、必要に応じて更に、イソシアネート基及びエポキシ基の双方を有しないビニルモノマー(b9)を用いても良い。
【0021】
反応性界面活性剤(B1)を構成する上記1価フェノール又は1価の芳香族アルコール(b1)としては特に限定されず、例えば、フェノール、アルキル(炭素数1〜18)フェノール(例えばノニルフェノール、ドデシルフェノール、オクチルフェノール等)、アリールアルキル化フェノール(例えばクミルフェノール等)、ビスフェノール類のアルキル(炭素数1〜18)エーテル類(例えばビスフェノールAのモノメチルエーテル、ビスフェノールAのモノブチルエーテル、ビスフェノールSのモノブチルエーテル等)、及び上記の2種以上の混合物等が挙げられる。
これらのうち、好ましいものは、フェノール、クミルフェノールである。
また、1価の芳香族アルコールとしては、例えば、ベンジルアルコール、2−ビフェニルエタノール、4−ビフェニルエタノール等が挙げられる。これらのうち、好ましくはベンジルアルコールである。
【0022】
上記ビニルモノマー(b2)としては、上記で挙げた二重結合を有するイソシアネート化合物が挙げられる。これらのうち、好ましいものは、3−イソプロペニル−α、α−ジメチルベンジルイソシアネート及び3−エチレニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネートである。
【0023】
上記エポキシ基を有するビニルモノマー(b2’)としては、上記で挙げたエポキシ基を有するビニルモノマーが挙げられる。これらのうち、好ましいものは、スチレン−p−グリシジルエーテル及び2,3−ジグリシジルオキシスチレンである。
【0024】
必要に応じて用いられるイソシアネート基を有さないビニルモノマー(b9)としては特に限定されず、上記で挙げた不飽和モノマーを挙げることができる。
これらのうち、好ましいものは、スチレンである。
【0025】
上記付加反応物又はそのアルキレンオキサイド付加物(b3)において、上記1価フェノール又は1価の芳香族アルコール(b1)、上記ビニルモノマー(b2)及び/又は上記エポキシ基を有するビニルモノマー(b2’)、必要により上記ビニルモノマー(b9)を付加させる方法としては特に限定されないが、フリーデルクラフツ反応によるのが好ましい。
フリーデルクラフツ反応の方法としては、公知の方法が使用でき、例えば、1価フェノール又は1価の芳香族アルコール(b1)に、ブロック化されていてもよいイソシアネート基を有するビニルモノマー(b2)及び/又はエポキシ基を有するビニルモノマー(b2’)、及び必要に応じてビニルモノマー(b9)を、公知のルイス酸触媒(例えば、塩化鉄、塩化アルミニウム等)を用いて重付加させる方法等が挙げられる。
【0026】
本発明において、上記反応性界面活性剤(B1)はまた、上記1価フェノール又は1価の芳香族アルコール(b1)、上記ビニルモノマー(b2)及び/又は上記エポキシ基を有するビニルモノマー(b2’)、及び必要により上記ビニルモノマー(b9)を付加させて得た付加反応物に、更にアルキレンオキサイドを付加させたものであってよい。
使用されるアルキレンオキサイド(以下,AOと略記、炭素数1〜30)としては特に限定されず、例えば、エチレンオキサイド(以下、EOと略記)、プロピレンオキサイド(以下、POと略記)、1,2−、1,3−又は2,3−ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン、α−オレフィン(炭素数4〜30)オキサイド、エピクロロヒドリン、スチレンオキサイド、及び上記の2種以上の混合物等が挙げられる。これらのうち好ましいものは、EOである。付加様式はランダム、及び/又はブロックが好ましい。
アルキレンオキサイドの付加モル数は、1〜30モル、好ましくは1〜10モル、更に好ましくは1〜5モルである。
【0027】
上記付加反応物又はそのアルキレンオキサイド付加物(b3)において、構成単位である1価フェノール又は1価の芳香族アルコール(b1)、ビニルモノマー(b2)及び/又はエポキシ基を有するビニルモノマー(b2’)、ビニルモノマー(b9)、付加されたAOの重量比率は、好ましくは(1〜5)/(1〜20)/(0〜20)/(0〜50)であり、さらに好ましくは(1〜3)/(1〜10)/(1〜10)/(1〜25)である。
【0028】
有機ジイソシアネート(b4)としては特に限定されず、例えば、
▲1▼炭素数(NCO基中の炭素を除く、以下同様)2〜18の脂肪族ジイソシアネート[例えば、エ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、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ドデカメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2−イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2−イソシアナトエチル)カーボネート、2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエート等];
▲2▼炭素数4〜15の脂環族ジイソシアート[例えば、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート(水添MDI)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート(水添TDI)、ビス(2−イソシアナトエチル)−4−シクロへキセン等];
▲3▼炭素数6〜14の芳香族ジイソシアネート[例えば、1,3−又は1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−又は2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、粗製TDI、2,4’−又は4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトジフェニルメタン、粗製MDI、1,5−ナフチレンジイソシアネート等];
▲4▼炭素数8〜15の芳香脂肪族ジイソシアネート[例えば、m−又はp−キシリレンジイソシアネート(XDI)、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)等];
▲5▼これらのジイソシアネートの変性物[例えば、カーボジイミド基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、ウレア基等を有するジイソシアネート変性物等];
▲6▼およびこれら▲1▼〜▲5▼の2種以上の混合物等が挙げられる。
これらのうち好ましいものはHDI、TDIおよびIPDIである。
【0029】
ポリオキシアルキレン鎖を有するジオール及び/又はジアミン(b5)は、上記反応性界面活性剤(B)の乳化力の観点から、ポリオキシエチレン単位を上記ジオール及び/又はジアミン(b5)の重量に対して好ましくは20〜100重量%、さらに好ましくは50〜100重量%、特に好ましくは70〜100重量%含有する。
上記ジオール及び/又はジアミン(b5)としては、例えば、末端水酸基のポリエーテルジオール(b5−1)、末端水酸基のポリエステルジオール(b5−2)、末端アミノ基のポリエーテルジアミン(b5−3)等が含まれ、ジオール成分のみ、ジアミン成分のみ、又は、ジオール成分及びジアミン成分の両方を使用することができる。
【0030】
上記ポリエーテルジオール(b5−1)としては、例えば、低分子ジオール又は2価フェノールにAOが付加した構造の化合物及びこれらの2種以上の混合物等が使用できる。
【0031】
上記低分子ジオールとしては特に限定されず、例えば、エチレングリコール(以下EGと略記)、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4−ブタンジオール(以下14BGと略記)、1,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール;環状基を有する低分子ジオール類[例えば、特公昭45−1474号公報記載のもの、ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、ビス(ヒドロキシエチル)ベンゼン、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物等]、及びこれらの2種以上の混合物等が挙げられる。
【0032】
上記2価フェノールとしては特に限定されず、例えば、炭素数6〜30の2価フェノールが使用できる。具体的には単環2価フェノール、例えば、カテコール、レゾルシノール、ハイドロキノン等;縮合環2価フェノール、例えば、ジヒドロキシナフタレン等;ビスフェノール、例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールS、ジヒドロキシジフェニルエーテル、ジヒドロキシジフェニルチオエーテル等;及びビナフトール;ならびにこれらのアルキル(炭素数1〜10)又はハロゲン(塩素、臭素など)置換体(例えば臭素化ビスフェノールA)等が挙げられる。
【0033】
上記ポリエステルジオール(b5−2)としては、例えば、数平均分子量1000以下の上記ポリエーテルジオール(b5−1)とジカルボン酸及び/又は低分子ジオールとを反応させて得られる縮合ポリエステルジオールのうち、ポリオキシエチレン単位を上記記載の如く含有するもの等が挙げられる。
【0034】
低分子ジオールとしては、例えば、上記記載のものが挙げられる。
ジカルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸など)、芳香族ジカルボン酸(テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸など)、これらのジカルボン酸のエステル形成性誘導体[酸無水物、低級アルキル(炭素数1〜4)エステルなど]及びこれらの2種以上の混合物等が挙げられる。
【0035】
上記ポリエーテルジアミン(b5−3)としては、上記ポリエーテルジオール(b5−1)の末端ヒドロキシル基をさらにアミノ基に変成することで得られるものを使用することができる。
末端ヒドロキシル基をアミノ基に変成する方法としては、公知の方法が使用でき、例えば、上記ポリエーテルジオール(b5−1)の末端ヒドロキシル基をシアノアルキル化して得られる末端シアノアルキル基を還元しアミノアルキル化する方法(例えば、末端ヒドロキシル基を有する上記ポリエーテルジオール(b5−1)とアクリロニトリル又はノネンニトリルとを反応させ、得られるシアノエチル化物を水素添加する方法)等が挙げられる。
これらのうち、好ましいものは、上記ポリエーテルジオール(b5−1)の末端ヒドロキシル基をシアノアルキル化して得られる末端シアノアルキル基を還元しアミノアルキル化する方法である。
【0036】
上記ジオール及び/又はジアミン(b5)の水酸基及び/又はアミノ基1個あたりの数平均分子量は100〜10,000又はそれ以上であることが好ましく、より好ましくは400〜4,000である。
【0037】
必要に応じて使用される伸長剤(b10)としては、例えば、水;上記に記載した低分子ジオール;ジアミン類[炭素数2〜6の脂肪族ジアミン(例えばエチレンジアミン、1,2−プロピレンジアミンなど)、炭素数6〜15の脂環式ジアミン(例えばイソホロンジアミン、4,4’−ジアミノジシクロヘキシルメタンなど)、炭素数6〜15の芳香族ジアミン(例えば4,4’−ジアミノジフェニルメタンなど)など];モノアルカノールアミン(例えばモノエタノールアミンなど)、ヒドラジン又はその誘導体(例えばアジピン酸ジヒドラジドなど)及びこれらの2種以上の混合物等が挙げられる。これらのうち好ましいものは低分子ジオールであり、特に好ましいものはEGおよび14BGである。
【0038】
また、停止剤(b11)としては特に限定されず、例えば、1価脂肪族アルコール(b11−1)、脂肪族モノアミン(b11−2)等が挙げられる。
上記1価脂肪族アルコール(b11−1)としては、例えば、炭素数1〜18の飽和脂肪族1価アルコール(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、オクチルアルコール、ラウリルアルコール、2−オクチルアルコール、2−エチルヘキシルアルコール等)、炭素数1〜18の不飽和1価脂肪族アルコール(オレイルアルコール等)などが挙げられる。
【0039】
上記脂肪族モノアミン(b11−2)としては、例えば、炭素数1〜18の脂肪族モノアミン[オクチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、ドデシルアミン、ジブチルアミン、ジオクチルアミン、ジ(2−エチルヘキシル)アミン等]、炭素数1〜18の不飽和脂肪族モノアミン(オレイルアミン等)、炭素数1〜16のヒドロキシアルキル基含有モノアミン(モノエタノールアミン、ジエタノールアミン等)などが挙げられる。
これらのうち好ましいものは1価脂肪族アルコールおよび脂肪族モノアミンであり、特に好ましいものは1価脂肪族アルコールである。
【0040】
本発明において、上記ウレタン樹脂(L)としては、下記一般式(1)で表される化合物が好ましい。
【0041】
【化1】
Figure 2004263147
【0042】
式中、Qは、1価のフェノール又は1価の芳香族アルコール(b1)とブロック化されていてもよいイソシアネート基を有するビニルモノマー(b2)及び/又はエポキシ基を有するビニルモノマー(b2’)との付加物もしくはそのポリオキシアルキレンエーテル(b3)の残基を、Gは、ウレア結合を有していてもよい有機ジイソシアネート(b4)の残基を、Xは、O又はNHを、Jは、ポリオキシエチレン単位を含有するポリオキシアルキレン鎖を有するジオール及び/又はジアミン(b5)の残基を、Zは、水素、−COO−Qで表される基、または、−CO−Y(Yは、−OR(R:炭素数1〜18の1価アルコールの残基)又は−NR(R:炭素数1〜18の炭化水素基又は炭素数1〜16のヒドロキシアルキル基、R:水素、炭素数1〜18の炭化水素基又は炭素数1〜16のヒドロキシアルキル基)である)を、それぞれ表す。mは、1〜500の整数である。
【0043】
本発明において、上記ウレタン樹脂(L)の製法は特に限定されず、通常のポリウレタン樹脂を製造する方法(ワンショット法または多段法)で、上記付加反応物又はそのアルキレンオキサイド付加物(b3)〜上記ジオール及び/又はジアミン(b5)、必要に応じて上記伸長剤(b10)、および上記停止剤(b11)をウレタン化反応させることにより得られる。ウレタン化の反応温度は好ましくは30〜200℃、より好ましくは50〜180℃である。反応時間は好ましくは0.1〜30時間、より好ましくは0.1〜8時間である。
該ウレタン化反応は無溶剤系又はイソシアネートに不活性な有機溶剤中で行なうことが好ましい。該有機溶剤としては、例えば、アセトン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキサイド、トルエン、ジオキサン等が挙げられる。該有機溶剤はウレタン樹脂(L)を生成させたのち、蒸留法等により除去されるのが好ましい。
【0044】
上記ウレタン化反応において、ヒドロキシル(OH)基及びアミノ基(NH)と、上記(b4)のイソシアネート(NCO)基との当量比[(OH+NH)/NCO比]は、好ましくは1:(0.8〜1.5)、さらに好ましくは1:(0.9〜1.3)である。NCO基の当量比が0.8〜1.5であると、得られるポリウレタン樹脂が適度の分子量となり、得られる樹脂水性分散体からの皮膜の耐水性が良好となる。
【0045】
反応性界面活性剤(B2)を構成する親水基としては、特に限定されず、例えば、アニオン基であればカルボン酸塩の基(−COO)、スルホン酸塩の基(−SO )、硫酸エステル塩の基(−OSO )、リン酸エステル塩の基(−OPO,−OPO 2−・2X)等が(Xは、例えば、ナトリウム、カリウム、アンモニウム、アルカノールアミン塩等)、カチオン基であれば第1級アミンの塩の基、第2級アミンの塩の基、第3級アミンの塩の基、第4級アンモニウム塩の基等が、両性イオン基ではベタイン基等の親水基が挙げられる。
【0046】
親水基の含量は、反応性界面活性剤(B2)の重量に対して好ましくは1重量%以上、さらに好ましくは5重量%以上、特に好ましくは10重量%以上であり、好ましくは80重量%以下、さらに好ましくは60重量%以下、特に好ましくは40重量%以下含有する。該親水基の含有量が1重量%以上80重量%以下であると、乳化力が強く、安定なスラリー塗料を得ることができる。
【0047】
反応性界面活性剤(B2)の重量平均分子量は好ましくは300〜100,000、さらに好ましくは800〜50,000、特に好ましくは1,000〜8,000である。重量平均分子量は、十分な界面活性能力が得られる点で、300以上が好ましく、低粘度で安定な樹脂水性分散体が得られる点で100,000以下が好ましい。
【0048】
反応性界面活性剤(B2)は、好ましくは、例えば、1価フェノール又は1価の芳香族アルコール(b1)とブロック化されていてもよいイソシアネート基を有するビニルモノマー(b2)及び/又はエポキシ基を有するビニルモノマー(b2’)とからなる付加反応物又はそのアルキレンオキサイド付加物の残基(b3’)と、アニオン基、カチオン基、及び両性イオン基の群から選ばれる少なくとも1種のイオン基を主要構成要素としてなる。
【0049】
アニオン基、カチオン基、及び両性イオン基の群から選ばれる少なくとも1種のイオン基は、残基(b3’)中のいずれの部位に付加されていてもよく、例えば、芳香環、上記1価フェノール又は1価の芳香族アルコール(b1)により導入された水酸基、又は、この水酸基にアルキレンオキサイドが付加されたことにより導入された水酸基等に付加され得る。
【0050】
本発明において、上記反応性界面活性剤(B2)の製法は特に限定されず、たとえば、上述した付加反応物又はそのアルキレンオキサイド付加物(b3)末端のヒドロキシル基を、アニオン化(B2−1)、カチオン化(B2−2)、両性イオン化(B2−3)することで得られる。
【0051】
上記アニオン化(B2−1)の方法としては、例えば、上述した付加反応物又はそのアルキレンオキサイド付加物(b3)末端のヒドロキシル基の、無水硫酸、クロルスルホン酸等による硫酸エステル化、無水リン酸などによるリン酸エステル化などが挙げられる。反応温度は好ましくは20℃〜200℃、さらに好ましくは20℃〜100℃である。反応時間は好ましくは0.1〜30時間、より好ましくは0.1〜10時間である。
【0052】
上記カチオン化(B2−2)の方法としては、例えば、アミノ化された上記付加反応物又はそのアルキレンオキサイド付加物(b3)末端の酸による中和、アルキル化剤による第4級化などが挙げられる。中和に用いる酸は特に限定されず、例えば、塩酸、酢酸などが挙げられる。また、第4級化に用いるアルキル化剤は、例えば、メチルクロライド、メチルブロマイド、ベンジルクロライド、長鎖アルキルクロライド、エピクロルヒドリン、ジメチル硫酸、エチレンオキサイド等が挙げられる。末端をアミノ化する方法としては、例えば上記付加反応物又はそのアルキレンオキサイド付加物(b3)のヒドロキシル基に、水酸化カリウム等のアルカリ触媒存在下、アクリロニトリルを10〜80℃で滴下して付加させた後、用いたアルカリ触媒を除去して、メタノール等の溶媒中で高圧下(例えば30〜100kg/cm)、ニッケルやコバルト等の触媒を用いて水素添加する方法等が挙げられる。
中和反応の反応温度は、好ましくは20〜150℃、より好ましくは20〜100℃である。反応時間は好ましくは0.1〜20時間、より好ましくは0.1〜6時間である。
アルキル化剤による反応温度は、好ましくは50〜300℃、より好ましくは80〜150℃である。反応時間は好ましくは0.1〜20時間、より好ましくは0.1〜12時間である。
【0053】
上記両性イオン化(B2−3)の方法としては、例えば、上述した付加反応物又はそのアルキレンオキサイド付加物(b3)末端のアミノ基を上記アルキル化剤で第3級化した後、モノクロル酢酸ナトリウムの水溶液と反応させる方法、ビニル基含有エステルもしくはビニル基含有ニトリルを付加させた後、アルカリでケン化する方法などが挙げられる。ビニル基含有エステルとしては、例えば、アクリル酸メチル、アクリロニトリル等が挙げられる。
【0054】
また、末端OHのノニオン性の反応性界面活性剤(B1)を反応させ、アニオン基、カチオン基、及び両性イオン基の群から選ばれる少なくとも1種の基を有するものは上述した本発明における反応性界面活性剤(B3)となる。その製造は、上述の反応性界面活性剤(B2)の製法に準じて行うことができる。
【0055】
反応性界面活性剤(B3)において、アニオン基、カチオン基、又は両性イオン基の含量は、上記反応性界面活性剤(B3)の重量に対して好ましくは0.1重量%以上、さらに好ましくは1重量%以上、特に好ましくは5重量%以上であり、好ましくは50重量%以下、さらに好ましくは20重量%以下、特に好ましくは10重量%以下含有する。該親水基の含有量が0.1重量%以上50重量%以下であると、乳化力が強く、安定なスラリー塗料を得ることができる。
【0056】
上記反応性界面活性剤(B3)の重量平均分子量は好ましくは1,000〜100,000、さらに好ましくは2,000〜50,000、特に好ましくは4,000〜20,000である。重量平均分子量は、十分な界面活性能力が得られる点で、1,000以上が好ましく、低粘度で安定な樹脂水性分散体が得られる点で100,000以下が好ましい。
【0057】
本発明において反応性界面活性剤(B)のHLBは、エチレン性不飽和単量体を乳化する力および樹脂微粒子を分散させて安定な水性分散体又は水性エマルジョンとする観点から、5〜40が好ましく、5〜20がさらに好ましい。上記反応性界面活性剤(B)のHLBの調整は、たとえば上記反応性界面活性剤(B)中の疎水基の種類とその含有量の調整および親水基の種類とその含有量の調整により行うことができる。該HLBは、例えば、藤本武彦著「全訂版新・界面活性剤入門」三洋化成工業株式会社、1992年発行の197頁に記載の小田の方法により求めることができる。すなわち、各官能基の無機性(親水性)又は有機性(疎水性)の数値を炭素原子数に基づいて評価した有機性と無機性の数値(この数値は、例えば、上記文献の第3・3・11表に掲載されている)を用いて、上記反応性界面活性剤(B)中の疎水基の種類とその含有量及び親水基の種類とその含有量から、その有機性の値と無機性の値を求め、以下の式によりHLBを計算する。
HLB=10×(無機性/有機性)
【0058】
本発明において、反応性界面活性剤(B)は、良好な界面活性能と分散安定性を示す。それとともに、分散体を塗布後、焼き付けを行うことによって、該界面活性剤が被分散体と化学結合を起こし、皮膜中に取り込まれ、遊離成分として塗膜に残存しないために良好な耐酸性雨性を示す。
【0059】
反応性粘弾性調整剤(C)は、上記反応性界面活性剤(B)と同じ構造を有する。
反応性粘弾性調整剤(C)の重量平均分子量は好ましくは1000〜500000、さらに好ましくは2000〜100000特に好ましくは5000〜50000である。重量平均分子量は十分な増粘作用が得られる点で1000以上が好ましく水に対する安定した溶解性に関する点で500000以下が好ましい。
【0060】
本発明において、必要により含有してもよい非反応性界面活性剤(B0)としては特に限定されず、例えばア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、ノニオン性界面活性剤などが挙げられる。具体例として、アニオン性界面活性剤としては、例えば高級アルコール硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩などが挙げられ、カチオン性界面活性剤としては、例えば高級アルキルアミン塩、アルキルトリメチルアンモニウムなどが挙げられ、両性界面活性剤としては、例えばアルキルジメチルベタイン、ラウリルアミノプロピオン酸ナトリウムなどが挙げられ、ノニオン性界面活性剤としては、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物グリセロール脂肪酸エステルなどが挙げられる。
【0061】
本発明において、必要により含有してもよい非反応性粘弾性調整剤(C0)としては特に限定されず、例えば無機系粘弾性調整剤、高分子型粘弾性調整剤、会合型粘弾性調整剤などが挙げられる。具体例としては、例えば、無機系粘弾性調整剤としては、モンモリロナイト、コロイド状アルミナなどが挙げられ、高分子型粘弾性調整剤としては、例えば、ポリアクリル酸−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、カルボキシメチルセルロースなどが挙げられ、会合型粘弾性調整剤としては、例えば、ポリエーテルジアルキルエステル。ポリエーテルウレタン変性物などが挙げられる。
【0062】
本発明のスラリー塗料において、必要により公知の添加剤(D)(たとえば、粘弾性調整剤、動的表面張力調整剤、湿潤剤、反応促進剤、充填剤、耐熱もしくは耐候安定剤、レベリング剤、消泡剤、防腐剤、着色料、他の乳化剤など)を併用することができる。
【0063】
併用する場合の(D)のうち、粘弾性調整剤は親水性が高く、耐酸性雨性悪化の原因となるため、分子内に反応性基を有することが好ましい。
【0064】
反応性基を有する粘弾性調整剤としては、例えば反応性界面活性剤(B)と同じ組成を有する粘弾性調整剤が挙げられる。併用する場合の使用量は、スラリー塗料の重量に対して好ましくは20重量%以下、より好ましくは10重量%以下、特に好ましくは5重量%以下であり、好ましくは0.05重量%以上、さらに好ましくは0.1重量%以上、特に好ましくは0.5重量%以上である。添加量がスラリー塗料に対して20%以下であると耐酸性雨性が良好となり、0.05%以上であると塗装に適した粘度となる。
【0065】
動的表面張力調整剤としては、たとえばアセチレングリコール系動的表面張力調整剤、フッ素系動的表面張力調整剤やシリコーン系動的表面張力調整剤等が挙げられる。配合量はスラリー塗料に対して好ましくは0.05%以上20.0%以下、より好ましくは0.1以上10%以下である。
【0066】
湿潤剤としては、たとえばアセチレングリコールなどが挙げられる。配合量はスラリー塗料に対して好ましくは0.05%以上10%以下、より好ましくは0.5%以上3%以下である。
【0067】
反応促進剤としては、金属触媒たとえば錫系触媒[トリメチルチンラウレート、トリメチルチンヒドロキサイド、ジメチルチンジラウレート、ジブチルチンジアセテート、ジブチルチンジラウレート、スタナスオクトエート、ジブチルチンマレエートなど]、鉛系触媒[オレイン酸鉛、2−エチルヘキサン酸鉛、ナフテン酸鉛、オクテン酸鉛など]、その他の金属触媒[ナフテン酸コバルトなどのナフテン酸金属塩、フェニル水銀プロピオン酸塩など];およびアミン系触媒たとえばトリエチレンジアミン、テトラメチルエチレンジアミン、テトラメチルヘキシレンジアミン、ジアザビシクロアルケン類[1,8−ジアザビシクロ[5,4,0]ウンデセン−7〔DBU(サンアプロ製,登録商標)〕など];ジアルキルアミノアルキルアミン類[ジメチルアミノエチルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ジブチルアミノエチルアミン、ジメチルアミノオクチルアミン、ジプロピルアミノプロピルアミンなど]または複素環式アミノアルキルアミン類[2−(1−アジリジニル)エチルアミン、4−(1−ピペリジニル)−2−ヘキシルアミンなど]の炭酸塩および有機酸塩(ギ酸塩など)等;N−メチルモルホリン、N−エチルモルホリン、トリエチルアミン、ジエチルエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン等;およびこれらの2種以上の併用が挙げられる。配合量はスラリー塗料に対して好ましくは0.05%以上10%以下、より好ましくは0.5%以上3%以下である。
【0068】
耐候安定剤としては、たとえばフェニルサリシレート、p−tert−ブチルフェニルサリシレート等のサリチル酸系紫外線吸収剤、2,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、2−ヒドロキシ−4−メトキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系紫外線吸収剤、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、2−(2’−ヒドロキシ−5’−tert−ブチルフェニル)ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤、2−エチルヘキシル−2−シアノ−3,3’−ジフェニルアクリレート等のシアノアクリレート系紫外線吸収剤、オクチル化ジフェニルアミン、イソオクチル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェノール)プロピオネート等のヒンダードアミン系光安定剤が挙げられる。配合量はスラリー塗料に対して好ましくは0.05%以上10%以下、より好ましくは0.5%以上3%以下である。
【0069】
レベリング剤としては特に限定されないが、たとえば低分子ポリエチレン、低分子ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂、エチレン−アクリル共重合体、エチレン−メタクリル共重合体などのオレフィン共重合体、(メタ)アクリル共重合体、ポリビニルピロリドンなどが挙げられる。配合量はスラリー塗料に対して好ましくは0.2%以上6%以下、より好ましくは0.5%以上3%以下である。
【0070】
必要により用いる着色料としては特に限定されないが、たとえば無機顔料、有機顔料、染料などが挙げられる。無機顔料としてはたとえば、酸化チタン、カーボンブラック、酸化クロム、フェライト等が挙げられる。有機顔料としてはアゾレーキ系、モノアゾ系、ジスアゾ系、キレートアゾ系等のアゾ顔料、ベンズイミダゾロン系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ジオキサジン系、イソインドリノン系、チオインジゴ系、ペリレン系、キノフタロン系、アンスラキノン系等の多環式顔料が挙げられる。染料としてはニグロシン系、アニリン系が挙げられる。配合量としては着色料の種類によって異なるが、スラリー塗料に対して好ましくは0.5%以上30%以下、より好ましくは1.0%以上10%以下である。
【0071】
本発明のスラリー塗料において、微粒子(A)は、活性水素を含有する樹脂(a1)からなり、さらに硬化剤(a2)を含有することが好ましい。上記樹脂(a1)及び上記硬化剤(a2)は例えば、有機系溶剤に溶解させるか、溶融混練させることで混合される。
本発明のスラリー塗料において、微粒子(A)の粒子形状は不定形であっても球状であっても良いが、塗膜の平滑性、均一性の点で球状の方が好ましい。ここで球状というのは粒子の長径/短径の比率が1.0〜1.5の範囲にあるものを指す。
また、該微粒子(A)の平均粒径は、好ましくは0.1〜50μm、より好ましくは0.5〜20μm、さらに好ましくは1.0〜10μmである。粒径の測定法は電子顕微鏡測定、沈降法、エレクトロゾーン法、動的光散乱法等があるが、測定粒度範囲の適合性より、動的光散乱法での測定が好ましい。
【0072】
微粒子(A)は、平均の長径/短径比率が1.0〜1.5の球形であり、好ましくは1.0〜1.2である。長径/短径比率は光学顕微鏡を用いて粒子を観察し、Heywoodの定義により、粒子の平面図について輪郭に接する二つの平行線の最短距離を短径、それに直角方向の平行線の最大距離を長径とし、測定される値の長径と短径の比率を計算して求める。
【0073】
本発明のスラリー塗料において、活性水素を含有する樹脂(a1)を溶解させる有機系溶剤としては、たとえば、芳香族炭化水素系溶剤、脂肪族または脂環式炭化水素系溶剤、ハロゲン系溶剤、エステル系またはエステルエーテル系溶剤、エーテル系溶剤、ケトン系溶剤、アルコール系溶剤、アミド系溶剤、スルホキシド系溶剤、複素環式化合物系溶剤、ならびにこれらの2種以上の混合溶剤が挙げられる。これらのうち好ましいのはエーテル系溶剤またはエステルエーテル系溶剤または芳香族炭化水素系溶剤である。
【0074】
芳香族炭化水素系溶剤としては、例えば、トルエン、キシレン、エチルベンゼン、テトラリンなどが挙げられる。
脂肪族または脂環式炭化水素系溶剤としては、例えば、n−ヘキサン、n−ヘプタン、ミネラルスピリット、シクロヘキサンなどが挙げられる。
ハロゲン系溶剤溶剤としては、例えば、塩化メチル、臭化メチル、ヨウ化メチル、メチレンジクロライド、四塩化炭素、トリクロロエチレン、パークロロエチレンなどが挙げられる。
エステル系溶剤としては、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチルなどが挙げられる。
エステルエーテル系溶剤としては、例えば、メトキシブチルアセテート、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテートなどが挙げられる。
エーテル系溶剤としては、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどが挙げられる。
ケトン系溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジ−n−ブチルケトン、シクロヘキサノンなどが挙げられる。
アルコール系溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、t−ブタノール、2−エチルヘキシルアルコール、ベンジルアルコールなどが挙げられる。
アミド系溶剤としては、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。
スルホキシド系溶剤としては、例えば、ジメチルスルホキシドなどが挙げられる。
複素環式化合物系溶剤としては、例えば、N−メチルピロリドンなどが挙げられる。
【0075】
本発明において、活性水素[アルコール性水酸基、フェノール性水酸基、アミノ基、カルボン酸基、リン酸基、チオール基など]を含有する樹脂(a1)は、例えば、アクリル樹脂(a1▲1▼)、ポリエステル樹脂(a1▲2▼)、ポリウレタン樹脂(a1▲3▼)、エポキシ樹脂(a1▲4▼)等で、活性水素基を含有したものが挙げられる。
このうち好ましいものは、アクリル樹脂である。
反応性界面活性剤(B)がブロック化されていてもよいイソシアネート基を有する場合は、上記いずれの活性水素を有する樹脂に対しても反応性界面活性剤(B)は好ましく用いられるが、特にアクリル樹脂(a1▲1▼)が好ましい。
反応性界面活性剤(B)がエポキシ基を有する場合は、アルコール性水酸基、カルボン酸基、アミノ基、チオール基の活性水素を有する樹脂に対して反応性界面活性剤(B)は好ましく用いられ、特にアルコール性水酸基、カルボン酸基の活性水素を有するアクリル樹脂(a1▲1▼)が好ましい。
活性水素を含有する樹脂(a1)の活性水素当量は、好ましくは50〜50,000、さらに好ましくは100〜10,000、最も好ましくは200〜5,000である。
【0076】
上記アクリル樹脂(a1▲1▼)を構成するモノマーとしては、[水酸基を有しない(メタ)アクリル酸エステル、アクリルアミド、アクリロニトリル、等](a1▲1▼1)、及び、[水酸基を有する(メタ)アクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸等](a1▲1▼2)、必要により他のモノマー(a1▲1▼3)が挙げられる。アクリル樹脂(a1▲1▼)における上記モノマー(a1▲1▼1)、上記モノマー(a1▲1▼2)及び上記モノマー(a1▲1▼3)の重量%比は、好ましくは(0〜80)/(1〜100)/(0〜50)であり、より好ましくは(1〜50)/(1〜50)/(0〜20)である。
上記アクリル樹脂(a1▲1▼)は溶液重合、塊状重合、懸濁重合などの公知の重合法により製造され、重量平均分子量は好ましくは1,000〜200,000、より好ましくは2,000〜100,000、さらに好ましくは3,000〜50,000である。
上記モノマー(a1▲1▼1)としては、例えば、(メタ)アクリレート、(メタ)アクリレート(シクロ)アルキルエステル[前記(メタ)アクリレートと炭素数1〜25のアルコール類(メチルアルコール、エチルアルコール、ブチルアクコール、ステアリルアルコール、エチレングリコール、1,4ブタンジオール、シクロヘキサノール、イソボルネオールなど)とのエステル]、アクリルアミド、アクリロニトリルなどが挙げられる。
これらのうち好ましいものはメチル(メタ)アクリレート、n―ブチル(メタ)アクリルレートである。
上記モノマー(a1▲1▼2)としては、例えば、ヒドロキシアルキル(炭素数2〜4)(メタ)アクリレート、たとえば2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−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)アクリレートなどが挙げられる。
これらのうち好ましいものは2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートである。
上記モノマー(a1▲1▼3)としては、例えば、スチレンなどが挙げられ、これらのうち好ましいものは、スチレンである。
【0077】
ポリエステル樹脂(a1▲2▼)としては、例えば、低分子ポリオールおよび/または重量平均分子量5,000以下のポリアルキレンエーテルジオールとポリカルボン酸とを反応させて得られる縮合ポリエステルポリオール、ラクトンの開環重合により得られるポリラクトンジオール、低分子ジオールと低級アルコール(メタノールなど)の炭酸ジエステルとを反応させて得られるポリカーボネートジオールなどが含まれる。
【0078】
上記低分子ポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,4−、1,3−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール;環状基を有する低分子ジオール類[たとえば特公昭45−1474号公報記載のもの:ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、ビス(ヒドロキシエチル)ベンゼン、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物等]、およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
また、重量平均分子量5,000以下のポリアルキレンエーテルジオールとしては、例えば、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
【0079】
また、ポリカルボン酸としては例えば、脂肪族ジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸など)、芳香族ジカルボン酸(テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸など)、これらのジカルボン酸のエステル形成性誘導体[酸無水物、低級アルキル(炭素数1〜4)エステルなど]およびこれらの2種以上の混合物が挙げられ;ラクトンとしては例えば、ε−カプロラクトン、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
【0080】
ポリエステル化は、通常の方法、たとえば低分子ポリオールおよび/または重量平均分子量5,000以下のポリエーテルポリオールを、ポリカルボン酸もしくはそのエステル形成性誘導体[たとえば無水物(無水マレイン酸、無水フタル酸など)、低級エステル(アジピン酸ジメチル、テレフタル酸ジメチルなど)、ハライド等]と、またはその無水物およびアルキレンオキサイド(たとえばエチレンオキサイドおよび/またはプロピレンオキサイド)とを反応(縮合)させ、一方の構成成分であるポリオールを過剰に用いることで活性水素基を末端に残存させる方法、あるいは開始剤(低分子ジオールおよび/または重量平均分子量5,000以下のポリエーテルジオール)にラクトンを付加させる方法により製造することができる。
【0081】
ポリエステル樹脂(a1▲2▼)の具体例としては、例えば、ポリエチレンアジペートジオール、ポリブチレンアジペートジオール、ポリヘキサメチレンアジペートジオール、ポリネオペンチルアジペートジオール、ポリエチレンプロピレンアジペートジオール、ポリエチレンブチレンアジペートジオール、ポリブチレンヘキサメチレンアジペートジオール、ポリジエチレンアジペートジオール、ポリ(ポリテトラメチレンエーテル)アジペートジオール、ポリエチレンアゼレートジオール、ポリエチレンセバケートジオール、ポリブチレンアゼレートジオール、ポリブチレンセバケートジオール、ポリカプロラクトンジオールまたはトリオール、ポリヘキサメチレンカーボネートジオールなどが挙げられる。
【0082】
水酸基含有ポリエステルの構成成分の比率は、ポリオールとポリカルボン酸の比率が、水酸基[OH]とカルボキシル基[COOH]のモル比[OH]/[COOH]として、好ましくは2/1〜1/1、より好ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。他の構成成分の場合も、構成成分が変わるだけで比率は同様である。重量平均分子量は1,000〜50,000、好ましくは2,000〜20,000、さらに好ましくは3,000〜15,000である。
【0083】
ポリエステル樹脂(a1▲2▼)の活性水素基としては例えば、アルコールとカルボン酸の重縮合末端のアルコール性水酸基やカルボン酸基が挙げられる。
【0084】
ポリウレタン樹脂(a1▲3▼)としては、例えばポリオールとジイソシアネートの重付加物などが挙げられる。
ジイソシアネートの具体例としては、上記に例示のものが挙げられる。ポリオールの具体例としては、例えば、活性水素原子含有多官能化合物にアルキレンオキサイド(以下AOと略記)が付加した構造の化合物およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
【0085】
活性水素原子含有多官能化合物としては、例えば多価アルコール(a1▲3▼1)、多価フェノール類(a1▲3▼2)、アミン類(a1▲3▼3)、ポリカルボン酸(a1▲3▼4)、リン酸類(a1▲3▼5)、ポリチオール(a1▲3▼6)などが挙げられる。
【0086】
多価アルコール(a1▲3▼1)としては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ビス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサン、ビス(ヒドロキシエチル)ベンゼンなどの2価アルコール;グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ジグリセリン、α−メチルグルコシド、ソルビトール、キシリット、マンニット、ジペンタエリスリトール、グルコース、フルクトース、ショ糖などの3〜8価の多価アルコールなどが挙げられる。
【0087】
多価フェノール類(a1▲3▼2)としては、例えばピロガロール、カテコール、ヒドロキノンなどの多価フェノールのほかビスフェノールA、ビスフェノールF、ビスフェノールSなどのビスフェノール類などが挙げられる。
【0088】
アミン類(a1▲3▼3)としては、例えばアンモニア、炭素数1〜20のアルキルアミン類(ブチルアミンなど)、アニリンなどのモノアミン類;エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミンなどの脂肪族ポリアミン;ピペラジン、N−アミノエチルピペラジンおよびその他特公昭55−21044号公報記載の複素環式ポリアミン類;ジシクロヘキシルメタンジアミン、イソホロンジアミンなどの脂環式ポリアミン;フェニレンジアミン、トリレンジアミン、ジエチルトリレンジアミン、キシリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、ジフェニルエーテルジアミン、ポリフェニルメタンポリアミンなどの芳香族ポリアミン;およびモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、トリイソプロパノールアミンなどのアルカノールアミン類などが挙げられる。
【0089】
ポリカルボン酸(a1▲3▼4)としては例えばコハク酸、アジピン酸などの脂肪族ポリカルボン酸、フタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸などの芳香族ポリカルボン酸があげられる。
【0090】
リン酸類(a1▲3▼5)としては例えば燐酸、亜燐酸、ホスホン酸などが挙げられる。
またポリチオール(a1▲3▼6)としては例えばグリシジル基含有化合物と硫化水素との反応で得られる多価ポリチオール化合物などが挙げられる。
【0091】
上述した活性水素原子含有化合物は2種以上使用することもできる。
【0092】
上述の活性水素原子含有化合物に付加するAOとしては、例えば、エチレンオキサイド(EO)、プロピレンオキサイド(PO)、1,2−、2,3−もしくは1,3−ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン(THF)、スチレンオキサイド、α−オレフィンオキサイド、エピクロルヒドリンなどがあげられる。
【0093】
AOは単独でも2種以上併用してもよく、後者の場合はブロック付加(チップ型、バランス型、活性セカンダリ―型など)でもランダム付加でも両者の混合系〔ランダム付加後にチップしたもの:分子中に任意に分布されたエチレンオキシド鎖を0〜50重量%(好ましくは5〜40重量%)有し、0〜30重量%(好ましくは5〜25重量%)のEO鎖が分子末端にチップされたもの〕でもよい。これらのAOのうちで好ましいものはEO単独、PO単独、THF単独、POおよびEOの併用、POおよび/またはEOとTHFの併用(併用の場合、ランダム、ブロックおよび両者の混合系)である。
【0094】
活性水素原子含有化合物へのAOの付加は、通常の方法で行うことができ、無触媒でまたは触媒(アルカリ触媒、アミン系触媒、酸性触媒)の存在下(とくにAO付加の後半の段階で)に常圧または加圧下に1段階または多段階で行なわれる。
【0095】
ポリオールの不飽和度は少ない方が好ましく、好ましくは0.1meq/g以下、より好ましくは0.05meq/g以下、さらに好ましくは0.02meq/g以下である。
【0096】
ポリオールとジイソシアネートの比率は、水酸基[OH]とイソシアネート基[NCO]のモル比[OH]/[NCO]として、好ましくは2/1〜1/1、より好ましくは1.5/1〜1/1、さらに好ましくは1.3/1〜1.02/1である。他の構成成分の場合も、構成成分が変わるだけで比率は同様である。重量平均分子量は好ましくは1,000〜50,000、より好ましくは2,000〜20,000、さらに好ましくは3,000〜15,000である。
【0097】
ポリウレタン樹脂(a1▲3▼)の活性水素基としては例えば、活性水素原子含有化合物由来のウレタン化されていない活性水素基や、ウレタン結合中の水素が挙げられる。
【0098】
エポキシ樹脂(a1▲4▼)としては、例えば、ポリエポキシド(a1▲4▼1)とポリカルボン酸(a1▲4▼2)との付加縮合物などが挙げられる。この付加重合の際、活性水素基を含有する水酸基が発生する。
エポキシ樹脂(a1▲4▼)の活性水素基としては例えば、エポキシ化により生成するアルコール性活性水素基が挙げられる。
【0099】
ポリカルボン酸(a1▲4▼2)としては、上記に例示のものが挙げられる。また、ポリエポキシド(a1▲4▼1)は、脂肪族系、脂環族系、複素環系あるいは芳香族系のいずれであってよい。
【0100】
芳香族系のポリエポキシド(a1▲4▼1)としては、例えば、多価フェノールのグリシジルエーテル体が挙げられ、例えば、ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールBジグリシジルエーテル、ビスフェノールADジグリシジルエーテル、ビスフェノールSジグリシジルエーテル、ハロゲン化ビスフェノールAジグリシジル、テトラクロロビスフェノールAジグリシジルエーテル、カテキンジグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ハイドロキノンジグリシジルエーテル、ピロガロールトリグリシジルエーテル、1,5−ジヒドロキシナフタリンジグリシジルエーテル、ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル、オクタクロロ−4,4’−ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル、フェノールまたはクレゾールノボラック樹脂のグリシジルエーテル体、ビスフェノールA2モルとエピクロロヒドリン3モルの反応から得られるジグリシジルエーテル体、フェノールとグリオキザール、グルタールアルデヒド、またはホルムアルデヒドの縮合反応によって得られるポリフェノールのポリグリシジルエーテル体、およびレゾルシンとアセトンの縮合反応によって得られるポリフェノールのポリグリシジルエーテル体が挙げられる。
さらに、本発明において前記芳香族系として、例えば、トリレンジイソシアネートまたはジフェニルメタンジイソシアネートとグリシドールの付加反応によって得られるジグリシジルウレタン化合物、前記2反応物にポリオールも反応させて得られるグリシジル基含有ポリウレタン(プレ)ポリマーおよびビスフェノールAのアルキレンオキシド(エチレンオキシドまたはプロピレンオキシド)付加物のジグリシジルエーテル体も含む。
【0101】
複素環系のポリエポキシド(a1▲4▼1)としては、例えば、トリスグリシジルメラミンが挙げられる。
【0102】
脂環族系のポリエポキシド(a1▲4▼1)としては、例えば、ビニルシクロヘキセンジオキシド、リモネンジオキシド、ジシクロペンタジエンジオキシド、ビス(2,3−エポキシシクロペンチル)エーテル、エチレングリコールビスエポキシジシクロペンチルエール、3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシ−6’−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、ビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)アジペート、およびビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)ブチルアミンが挙げられる。また、脂環族系としては、前記芳香族系ポリエポキシド化合物の核水添化物も含む。
【0103】
脂肪族系のポリエポキシド(a1▲4▼1)としては、例えば、多価脂肪族アルコールのポリグリシジルエーテル体、多価脂肪酸のポリグリシジルエステル体、およびグリシジル脂肪族アミンが挙げられる。
多価脂肪族アルコールのポリグリシジルエーテル体としては、例えば、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、テトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、およびソルビトールポリグリシジルエーテルが挙げられる。
多価脂肪酸のポリグリシジルエステル体としては、例えば、ジグリシジルアジペートが挙げられる。
グリシジル脂肪族アミンとしては、例えば、N,N,N’,N’−テトラグリシジルヘキサメチレンジアミンが挙げられる。
また、本発明において脂肪族系としては、グリシジル(メタ)アクリレートの(共)重合体も含む。
【0104】
これらのうち、好ましいのはビスフェノールAジグリシジルエーテルとアジピン酸との縮合物である。
付加縮合の際、活性水素基を含有する基が発生するため、活性水素を有する樹脂(a1)の活性水素当量は50〜50,000となることにより、重量平均分子量は好ましくは1,000〜200,000、より好ましくは2,000〜100,000、さらに好ましくは3,000〜50,000である。
【0105】
硬化剤(a2)としては、反応性界面活性剤(B)がブロック化されていてもよいイソシアネート基を有する場合は、活性水素と反応し得る官能基が1分子中に2個以上含有された化合物であれば特に限定されず、例えば、ブロック化されていても良いイソシアネート基含有化合物、エポキシ基含有化合物、メラミン樹脂、シリルエーテル基含有化合物、(ヘミ)アセタール基含有化合物等が挙げられる。
これらのうちで好ましいのは、ブロック化されていても良いイソシアネート基含有化合物である。
【0106】
ブロック化されていても良いイソシアネート基含有化合物としては、1分子中に2個以上のイソシアネート基を有する化合物であれば特に限定されず、例えば、上記に例示の有機ジイソシアネート、並びに、これらの変性物(ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、イソシアヌレート基またはオキサゾリドン基含有変性物など)、HDIイソシアヌレート、HDIビューレット、IPDIイソシアヌレート、IPDIビューレット、粗製MDI[粗製ジアミノジフェニルメタン{ホルムアルデヒドと芳香族アミン(アニリン)またはその混合物との縮合生成物:ジアミノジフェニルメタンと少量(たとえば5〜20質量%)の3官能以上のポリアミンとの混合物}のホスゲン化物]、ポリアリルポリイソシアネート(PAPI)、およびこれらのブロックイソシアネート化合物が挙げられる。
これらのうちで好ましいものはHDIイソシアヌレートおよびIPDIイソシアヌレートである。
ブロック化剤としては、上記に例示のブロック化剤、およびこれらの2種以上の併用が挙げられる。
【0107】
活性水素含有樹脂(a1)と硬化剤(a2)の比率は、上記活性水素含有樹脂(a1)の活性水素基と上記硬化剤(a2)のイソシアネート基のモル比として、好ましくは1/1以上2/1以下、より好ましくは1.2/1以上1.8/1以下、さらに好ましくは1.3/1以上1.6/1以下である。
【0108】
エポキシ基含有化合物としては、例えば、脂肪族系、脂環族系、複素環系あるいは芳香族系のポリエポキシド化合物が挙げられ、上記に挙げたポリエポキシドを挙げることができる。
【0109】
これらのうち、好ましいのは多価脂肪族アルコールのポリグリシジルエーテル体および多価フェノールのグリシジルエーテル体である。
活性水素を含有する樹脂(a1)とエポキシ基を有する硬化剤(a2)の比率は、樹脂(a1)の活性水素基と硬化剤(a2)のエポキシ基のモル比として、好ましくは1/1以上2/1以下、より好ましくは1.2/1以上1.8/1以下、さらに好ましくは1.3/1以上1.6/1以下である。
【0110】
硬化剤(a2)としては、反応性界面活性剤(B)がエポキシ基を有する場合は、活性水素と反応し得る官能基が1分子中に2個以上含有された化合物であれば特に限定されず、例えば、上記に例示の化合物等が挙げられる。
これらのうちで好ましいのは、エポキシ基含有化合物またはブロック化されていても良いイソシアネート基含有化合物である。
【0111】
本発明のスラリー塗料において、反応性界面活性剤(B)の含有量は、微粒子(A)および反応性界面活性剤(B)の合計重量に対して好ましくは0.1〜10重量%、さらに好ましくは0.5〜8重量%、最も好ましくは1〜5重量%である。
【0112】
本発明の方法により得られるスラリー塗料中の樹脂分は、好ましくは20〜75重量%、さらに好ましくは20〜60重量%であり、該分散体の25℃における粘度は好ましくは10〜100,000mPa・s、さらに好ましくは50〜5,000mPa・sである。また、該スラリー塗料中の樹脂粒子径は、0.1〜50μmである。
樹脂分が20〜75重量%であるとき、微粒子(A)の水中での分散性は良好となり、分散体粘度が10〜100,000mPa・sであるとき、塗料としての取り扱いが容易となる。また、微粒子(A)の平均粒径が0.1〜50μmであるとき、水中での粒子の沈降は無く、焼付け時の水分揮発および粘度調整が容易となる。
【0113】
本発明の方法により樹脂水性分散体を製造する方法としては、下記の方法が例示できるが、これらに限定されない。
▲1▼脱溶剤法[反応性界面活性剤(B)および必要により反応性粘弾性調整剤(C)を含む水性媒体中(水、またはメタノール、イソプロパノール等のアルコールやアセトン等のケトン溶剤の水混和性溶媒と水との混合溶媒)に、上記樹脂(a1)および硬化剤(a2)、および必要により上記反応性粘弾性調整剤(C)を上記記載の有機系溶剤に溶解させ、ホモミキサー等で反応容器に分散させ、必要により最高100℃まで加熱しながら、0.1〜15Torrまで減圧して、水を残存させるよう、上記の水混和性溶媒及び有機系溶剤だけを脱溶剤し、平均粒径0.1μm〜50μmとした樹脂粒子を水中に分散させる方法];
▲2▼粉砕粒子分散法[上記樹脂(a1)、および硬化剤(a2)、および必要により反応性粘弾性調整剤(C)を溶融混練し、冷却、粉砕し、平均粒径0.1〜50μmとした樹脂粒子を、反応性界面活性剤(B)および必要により上記反応性粘弾性調整剤(C)を含む水性媒体と、ディスパーサー等で反応容器に分散させる方法];
上記▲1▼による製造における上記樹脂(a1)および硬化剤(a2)の、有機系溶剤中での濃度は好ましくは20〜75重量%、より好ましくは40〜60重量%である。
また、上記▲1▼および▲2▼の製造法による上記樹脂(a1)および硬化剤(a2)の、分散体中での好ましくは濃度は5〜70重量%、より好ましくは30〜60重量%である。また、分散体の25℃粘度は、好ましくは50〜300,000mPa・s、より好ましくは100〜10,000mPa・s、さらに好ましくは1,000〜8,000mPa・sである。
また、樹脂水性分散体における系内温度は好ましくは−5〜100℃、より好ましくは30〜80℃、脱溶剤は好ましくは0.1〜50時間、より好ましくは2〜10時間である。
【0114】
上記の樹脂水性分散体を製造する方法で用いる分散機としては、例えば、ホモミキサー、高圧ホモミキサー、ディスパーサー、高圧ホモジナイザー、スタティックミキサー、膜乳化機、フィルミックス、超音波分散機等が挙げられる。このうち好ましいのはホモミキサーである。
【0115】
本発明のスラリー塗料は、従来の水性塗料用塗装設備、または溶剤塗料用塗装設備である、スプレー塗装機を使用して塗装することができ、新規の設備を必要としない。
塗膜形成方法は、被塗装物に対して、該スラリー塗料を、ウェット膜厚好ましくは10以上200μm以下、より好ましくは10μm以上50μm以下となるようにスプレー塗布する。塗料がスプレーノズルから被塗装物まで浮遊する間に、塗料中の水分が揮発して樹脂分が増加する。被塗装物に塗着時の塗料樹脂分(重量%)は、塗着塗料量と加熱後の塗膜重量との差を塗着塗料量で除した値と100との差で表すことができ、好ましくは50重量%以上95重量%以下、さらに好ましくは60重量%以上90重量%以下であり、塗着した塗料中の樹脂分が50重量%以上であると、塗料のタレが発生せず、平滑な塗膜が作成できる。
塗装された被塗装物を、好ましくは100℃以上200℃以下、さらに好ましくは120℃以上180℃以下の温度で、好ましくは5分以上60分以下、さらに好ましくは5分以上30分以下、特に好ましくは5分以上20分以下の時間加熱することで塗膜を形成することができる。
本発明の塗料を塗布し、焼き付けることによって得られる塗膜の被塗装物の膜厚は好ましくは10μm以上150μm以下、より好ましくは15μm以上50μm以下である。
【0116】
本発明の方法で得られるスラリー塗料は、特に自動車用トップコートとして、あるいは建築物や家電製品等、種々の製品の塗装に用いることができる。
【0117】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以下において「部」は重量部、「%」は重量%を示す。
【0118】
製造例1
攪拌機、滴下ロート、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却器を備えた反応容器に4−α−クミルフェノール53部およびルイス酸触媒(水澤化学工業社製、GalleonEarth)23部を仕込み、攪拌下、系内を窒素ガスで置換し、90℃に昇温した。同温度にて3−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネートのエタノールブロック物410部を3時間かけて滴下し、さらに同温度にて5時間反応させた。これを30℃に冷却後、触媒を濾別することにより、3−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネートエタノールブロック物7モルを4−α−クミルフェノール1モルに付加したもの(数平均分子量1,900)(B0−1)を463部を得た。(B0−1)にEOを付加したもの(EO含量45%)23.7部、ポリエチレングリコール(数平均分子量6,000)73.2部およびヘキサメチレンジイソシアネート(以下HDIと略記)3.0部を80℃で3時間反応させ、オキシエチレン単位含量83重量%、重量平均分子量40,000の反応性界面活性剤[B−1]100部を得た。
【0119】
製造例2
製造例1と同様のフリーデルクラフツ反応にて得られた、ヒドロキシル基含有炭化水素[スチレン2モルと、3−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネートのエタノールブロック物5モルを4−α−クミルフェノール1モルに付加したものにEOを付加したもの(EO含量10%);数平均分子量1,600]20.9部、ポリエチレングリコール(数平均分子量9,000)75.8部およびTDI3.2部を80℃で3時間反応させ、オキシエチレン単位含量80重量%、重量平均分子量30,000の反応性界面活性剤[B−2]100部を得た。
【0120】
製造例3
製造例1と同様のフリーデルクラフツ反応にて得られた、ヒドロキシル基含有炭化水素[スチレン2モルと、3−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネートのメチルエチルケトンオキシムブロック物5モルを4−α−クミルフェノール1モルに付加したものにEOを付加したもの(EO含量10%);数平均分子量1,600]20.9部、ポリエチレングリコール(数平均分子量9,000)75.8部およびHDI3.2部を80℃で3時間反応させ、オキシエチレン単位含量80重量%、重量平均分子量30,000の反応性界面活性剤[B−3]100部を得た。
【0121】
製造例4
製造例1と同様のフリーデルクラフツ反応にて得られた、ヒドロキシル基含有炭化水素[スチレン5モルと、3−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネートのエタノールブロック物2モルを4−α−クミルフェノール1モルに付加したものにEOを付加したもの(EO含量10%);数平均分子量1,600]20.9部、ポリエチレングリコール(数平均分子量9,000)75.8部およびTDI3.2部を80℃で3時間反応させ、オキシエチレン単位含量80重量%、重量平均分子量30,000の反応性界面活性剤[B−4]100部を得た。
【0122】
製造例5
製造例1と同様のフリーデルクラフツ反応にて得られた、ヒドロキシル基含有炭化水素[スチレン(5モル)と3−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネートのエタノールブロック物2モルを4−α−クミルフェノール1モルに付加したものにPOを付加したもの(PO含量15%);数平均分子量3,200]86.4部に無水硫酸13.6部を発熱が無いように少量ずつ添加し、80℃で3時間反応させた後、水酸化ナトリウムで中和して、親水基含量16重量%、重量平均分子量8,000の反応性界面活性剤[B−5]100部を得た。
【0123】
製造例6
製造例1と同様のフリーデルクラフツ反応にて得られた、ヒドロキシル基含有炭化水素[3−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネートのメチルエチルケトンオキシムブロック物7モルを4−α−クミルフェノール1モルに付加したものにEOを付加したもの(EO含量5%);数平均分子量1,600]20.6部に無水リン酸を発熱が無いように少量ずつ添加し、80℃で3時間反応させた後、水酸化ナトリウムで中和して、親水基含量21重量%、重量平均分子量2,000の本発明の塗膜に用いる反応性界面活性剤[B−6]100部を得た。
【0124】
製造例7
製造例1と同様のフリーデルクラフツ反応にて得られた、ヒドロキシル基含有炭化水素[3−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネートのメチルエチルケトンオキシムブロック物7モルをフェノール1モルに付加したものにEOを付加したもの(EO含量10%);数平均分子量1,800]52.6部に氷酢酸65部、重クロム酸ナトリウム2水和物52.6部を15℃で5時間反応させてカルボン酸とし、アミノエチルエタノールアミン44部と230℃で12時間反応させ、親水基含量27重量%、重量平均分子量3,000の反応性界面活性剤[B−7]100部を得た。
【0125】
製造例8
製造例1と同様のフリーデルクラフツ反応にて得られた、ヒドロキシル基含有炭化水素[スチレン(5モル)と3−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネートのエタノールブロック物2モルをフェノール1モルに付加したものにPOを付加したもの(PO含量15%);平均分子量3,200]51.4部に、水酸化カリウム0.5部存在下、アクリロニトリル15.2部を60℃で1時間滴下後、メタノール300部中、80℃でコバルト0.2部、水素ガスを用いて6時間反応させ、アミノ基含有炭化水素(B0−6)66.4部を得た。(B0−6)と水酸化ナトリウム10.6部、メチルクロライド24.5部を150℃で6時間反応させ3級アンモニウム化した後、モノクロル酢酸ナトリウムの30%水溶液73.6部を70℃で5時間反応させ、親水基含量21重量%、重量平均分子量5,000の反応性界面活性剤[B−8]100部を得た。
【0126】
製造例9
製造例1と同様のフリーデルクラフツ反応にて得られた、ヒドロキシル基含有炭化水素[スチレン2モルと、3−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネートのエタノールブロック物5モルを4−α−クミルフェノール1モルに付加したものにEOを付加したもの(EO含量10%);数平均分子量1,600]20.9部、ポリエチレングリコール(数平均分子量9,000)75.8部およびHDI3.2部を80℃で3時間反応させ、オキシエチレン単位含量80重量%、重量平均分子量30,000の反応性界面活性剤[B−9]100部を得た。
【0127】
製造例10
製造例1と同様のフリーデルクラフツ反応にて得られた、ヒドロキシル基含有炭化水素[スチレン2モルと、3−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネートのエタノールブロック物5モルを4−α−クミルフェノール1モルに付加したものにEOを付加したもの(EO含量10%);数平均分子量1,600]3.4部、ポリエチレングリコール(数平均分子量9,000)94.7部およびHDI1.9部を80℃で3時間反応させ、オキシエチレン単位含量80重量%、重量平均分子量100,000の反応性界面活性剤[B−10]100部を得た。
【0128】
比較製造例1
ポリオキシアルキレンモノオール[スチレン7モル付加4−α−クミルフェノールにエチレンオキサイドを付加したもの;数平均分子量1,500]19.3部、ポリエチレングリコール(数平均分子量6,000)77.4部およびHDI3.3部を80℃で3時間反応させ、親水基含量77重量%、重量平均分子量18,000の界面活性剤[B’−11]100部を得た。
【0129】
比較製造例2
界面活性剤Tergitol(商品名)TMN−6(Union Carbide社製)20部と分散剤Tamol(商品名)731(Rohm and Haas社製)80部を混合し、界面活性剤混合物[B’−12]100部を得た。
【0130】
アクリル系ヒドロキシ官能性樹脂の調製
キシレンの250部を反応器に入れ、加熱して100℃とし、ついで、次に示されるような割合の混合物を約3時間滴下した。その間の反応は、窒素雰囲気下にて行った。この滴下終了後、2時間のあいだ、100℃に保持して、反応を続行した。
(1)スチレン 23 部
(2)メチルメタクリレート 23 部
(3)アクリル酸ブチル 20 部
(4)アクリル酸ヒドロキシエチル 33 部
(5)パーオキシD(日本油脂製、過酸化物) 1 部
反応終了後、減圧蒸留によって有機溶剤および残存モノマーを除去し、その後、真空乾燥させることにより、水酸基当量420、重量平均分子量30,000のアクリル系ヒドロキシ官能性樹脂[アクリル樹脂1]を得た。
上記で得られた[アクリル樹脂1]59部とMEKオキシムブロックされたHDIイソシアヌレート(旭化成製、ジュラネート)41部を100℃で加熱ニーダーを用いて混練後、5μm程度に粉砕し、平均粒径7μm、長径/短径比1.2の[アクリル樹脂2]を得た。
【0131】
ポリエステル系樹脂の調製
反応器にネオペンチルグリコール200部、エチレングリコール93部、テレフタル酸355部を投入し、230℃に加熱し生成する水を留去しながら2時間反応を進めた。その後0.2部のジブチルチンオキサイドを添加し、酸価が0.5以下になるまで反応を続けることで、本発明の塗膜に用いる、両末端に水酸基を有する、重量平均分子量14,000、水酸基価16.5mgKOH/gのポリエステル樹脂[ポリエステル樹脂1]を得た。
上記で得られた[ポリエステル樹脂1]93部とMEKオキシムブロックされたHDIイソシアヌレート(旭化成製、ジュラネート)7部を100℃で加熱ニーダーを用いて混練後、5μm程度に粉砕し、平均粒径7μm、長径/短径比1.2の[ポリエステル樹脂2]を得た。
【0132】
分散液の調製例
製造例1〜9により得られた反応性界面活性剤[B−1]〜[B−9]、および比較製造例1および2により得られた界面活性剤[B’−11]、[B’−12]、低分子量界面活性剤[B’−13](オクチルフェノールのEO付加物、数平均分子量1,000)、PVA[B’−14](部分ケン化ポリビニルアルコール、重合度1,700、ケン化度88%)のそれぞれ3部を水100部に分散し、分散液を得た。これを[分散液1]〜[分散液13]とする。
【0133】
実施例1〜9、比較例1〜4
ビーカー内に、[アクリル樹脂1]59部、MEKオキシムブロックされたHDIイソシアヌレート(旭化成製、ジュラネート)41部、およびテトラヒドロフラン100部を混合しておき、これを[分散液1]〜[分散液13]100部に添加した後、ウルトラディスパーサー(ヤマト科学製)を使用して、回転数9,000rpmで1分間混合し、平均粒径を5μmとした。混合後、攪拌棒および温度計をセットした4つ口フラスコにこの混合液を投入し、25℃、減圧下で10時間脱溶剤した。次いで反応性粘弾性調整剤(C)として製造例1〜8、10により得られた反応性界面活性剤[B−1]〜[B−8]、[B−10]および粘弾性調整剤[C’−15](「SNシックナー623N」サンノプコ社製)、会合型粘弾性調整剤[C’−16](「アクリゾルASE60」ロームアンドハース社製)、会合型粘弾性調整剤[C’−17](「アクリゾルRM8」ロームアンドハース社製))のいずれかを表1に示したように各6部、ウレタン化触媒[「TEDA」、東ソー製]0.1部、耐光安定剤[「DIC−TBS」、大日本インキ化学工業製]0.1部をそれぞれ加え、平均粒径、長径/短径比率及び粘度が表1に示すような樹脂水性分散塗料を得た。
【0134】
【表1】
Figure 2004263147
【0135】
実施例10〜18、比較例5〜8
分散液の調製例により得られた[分散液1]〜[分散液13]100部中に、上記で得られた、アクリル系ヒドロキシ官能性樹脂微粉[アクリル樹脂2]100部を加え、ウルトラディスパーサー(ヤマト科学製)を使用し、回転数9,000rpmで1分間混合した。次いで反応性粘弾性調整剤(C)として製造例1〜8、10により得られた反応性界面活性剤[B−1]〜[B−8]、[B−10]、および会合型粘弾性調整剤[C’−15]、会合型粘弾性調整剤[C’−16]、会合型粘弾性調整剤[C’−17]のいずれかを表2に示したように各6部、ウレタン化触媒「TEDA」0.1部、耐光安定剤「DIC−TBS」0.1部をそれぞれ加え、平均粒径、長径/短径比率及び粘度が表2に示すような樹脂水性分散体を得た。
【0136】
【表2】
Figure 2004263147
【0137】
実施例19〜27、比較例9〜12
ビーカー内に、[ポリエステル樹脂1]93部、MEKオキシムブロックされたHDIイソシアヌレート(旭化成製、ジュラネート)7部、およびテトラヒドロフラン100部を混合しておき、これを[分散液1]〜[分散液13]100部に添加した後、ウルトラディスパーサー(ヤマト科学製)を使用して、回転数9,000rpmで1分間混合し、平均粒径を5μmとした。混合後、攪拌棒および温度計をセットした4つ口フラスコにこの混合液を投入し、常温、減圧下で10時間脱溶剤した。次いで反応性粘弾性調整剤(C)として製造例1〜8、10により得られた反応性界面活性剤[B−1]〜[B−8]、[B−10]および会合型粘弾性調整剤[C’−15]、会合型粘弾性調整剤[C’−16]、会合型粘弾性調整剤[C’−17]のいずれかを表3に示したように各6部、ウレタン化触媒「TEDA」0.1部、耐光安定剤「DIC−TBS」0.1部、粘弾性付与剤[「SNシックナー−651」、サンノプコ社製]3.0部をそれぞれ加え、平均粒径、長径/短径比率及び粘度が表3に示すような樹脂水性分散塗料を得た。
【0138】
【表3】
Figure 2004263147
【0139】
実施例28〜36、比較例13〜16
分散液の調製例により得られた[分散液1]〜[分散液13]100部中に、上記で得られた、ポリエステル系ヒドロキシ官能性樹脂微粉[ポリエステル樹脂2]100部を加え、ウルトラディスパーサー(ヤマト科学製)を使用し、回転数9,000rpmで1分間混合した。次いで反応性粘弾性調整剤(C)として製造例1〜8、10により得られた反応性界面活性剤[B−1]〜[B−8]、[B−10]および会合型粘弾性調整剤[C’−15]、会合型粘弾性調整剤[C’−16]、会合型粘弾性調整剤[C’−17]のいずれかを表4に示したように各6部、ウレタン化触媒「TEDA」0.1部、耐光安定剤「DIC−TBS」0.1部をそれぞれ加え、平均粒径、長径/短径比率及び粘度が表4に示すような樹脂水性分散体を得た。
【0140】
【表4】
Figure 2004263147
【0141】
上記方法で得られた各樹脂水性分散体について、下記試験方法により評価を行った。その結果を表1、表2、表3および表4に示した。
【0142】
(試験片の作成)
得られた樹脂水性分散塗料をリン酸亜鉛処理鋼板にスプレー塗布し、80℃で10分間前焼付けした後、150℃で20分間焼付け乾燥して、膜厚0.03mmの塗膜を得た。
(試験方法)
抽出物含量比:上記で得られた加熱硬化後の塗膜10.0gをエタノールを使用しソックスレー抽出器を使用して78℃で2時間抽出を行ったときの抽出物含量を加熱硬化前の塗膜の抽出物含量で徐した値。
耐酸性雨性の評価:30%の硫酸水溶液0.4gを上記で得られた塗膜に滴下し、循風乾燥機にて80℃で30分間加熱した後水洗し、塗面を目視評価した。
○:塗面に変化が全く認められない。
△:滴下跡が少し認められる。
×:は滴下跡にシミ、白化又はフクレがが著しく認められる
分散性の評価:得られた樹脂水性分散塗料を遠心分離器にて、6,000rpmで15分間遠心分離し、分散樹脂の沈降状態を目視判定した。
○:遠心分離前後で、分散体外観がほぼ同じである
△:遠心分離により、一部の分散体が沈降
×:遠心分離により、分散体が完全に沈降
【0143】
【発明の効果】
本発明の水分散粉体スラリー塗料は、分散剤として使用している反応性界面活性剤又は反応性粘弾性調整剤が分子内にブロック化されていてもよいイソシアネート基あるいはエポキシ基を含有しているため、優れた分散安定性を示すとともに、硬化された塗膜は抽出物含量比が10%以下の塗膜であり、優れた耐酸性雨性を示す。
上記効果を奏することから本発明のスラリー塗料は、例えば、自動車、建築物、産業機械等の塗料用にきわめて有用である。

Claims (12)

  1. 水分散粉体スラリー塗料であって、前記水分散粉体スラリー塗料から形成される塗膜の、加熱硬化後の該塗膜をエタノールを使用して78℃で2時間抽出を行ったときの抽出物含量が、加熱硬化前の塗膜の抽出物含量の10%以下であることを特徴とする水分散粉体スラリー塗料。
  2. 活性水素を有する樹脂(a1)からなる微粒子(A)、硬化剤(a2)、並びに、ブロック化されていてもよいイソシアネート基及び/又はエポキシ基を有する反応性界面活性剤(B)を主要構成成分とする請求項1記載の水分散粉体スラリー塗料。
  3. さらに反応性粘弾性調整剤(C)を含有する請求項2記載のスラリー塗料。
  4. 加熱硬化後の塗膜の抽出物含量が、加熱硬化前の塗膜の抽出物含量の1%以下である請求項1〜3記載の水分散粉体スラリー塗料。
  5. 反応性界面活性剤(B)が、1価フェノール又は1価の芳香族アルコール(b1)とブロック化されていてもよいイソシアネート基を有するビニルモノマー(b2)及び/又はエポキシ基を有するビニルモノマー(b2’)とからなる付加反応物又はそのアルキレンオキサイド付加物(b3)、有機ジイソシアネート(b4)、並びに、ポリオキシエチレン単位を含有するポリオキシアルキレン鎖を有するジオール及び/又はジアミン(b5)を主要構成要素としてなる、ブロック化されていてもよいイソシアネート基及び/又はエポキシ基を有するウレタン樹脂(L)からなる化合物である請求項2〜4のいずれか記載の水分散粉体スラリー塗料。
  6. 前記(b2)が、イソシアネート基がブロック化されていてもよい、3−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネート又は3−エチレニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネートである請求項5記載の水分散粉体スラリー塗料
  7. 反応性界面活性剤(B)が、1価フェノール又は1価の芳香族アルコール(b1)とブロック化されていてもよいイソシアネート基を有するビニルモノマー(b2)及び/又はエポキシ基を有するビニルモノマー(b2’)とからなる付加反応物の残基又はそのアルキレンオキサイド付加物の残基(b3’)と、アニオン基、カチオン基、及び両性イオン基の群から選ばれる少なくとも1種のイオン基(d)を主要構成要素としてなるイオン性化合物(M)からなる請求項2〜6いずれか記載の水分散粉体スラリー塗料。
  8. 活性水素を有する樹脂(a1)が、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、及びエポキシ樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項2〜7いずれか記載の水分散粉体スラリー塗料。
  9. 微粒子(A)の平均粒径が0.1μm以上50μm以下である請求項2〜8のいずれか記載の水分散粉体スラリー塗料。
  10. 微粒子(A)が、長径/短径比率が1.0〜1.5の球形である請求項2〜9のいずれか記載の水分散粉体塗料。
  11. 微粒子(A)が、活性水素を有する樹脂(a1)の溶剤溶液を水中に分散し、該溶剤を脱溶剤することによって得られるものである請求項2〜10のいずれか記載の水分散粉体塗料。
  12. 請求項1〜11のいずれか記載の水分散粉体塗料を塗布し、焼き付けることによって得られる塗膜。
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