JP2005170958A - Cationic electrodeposition paint composition and cationic electrodeposition coating method - Google Patents

Cationic electrodeposition paint composition and cationic electrodeposition coating method Download PDF

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JP2005170958A JP2003393873A JP2003393873A JP2005170958A JP 2005170958 A JP2005170958 A JP 2005170958A JP 2003393873 A JP2003393873 A JP 2003393873A JP 2003393873 A JP2003393873 A JP 2003393873A JP 2005170958 A JP2005170958 A JP 2005170958A
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Takashi Miyamura
岳志 宮村
Kazuo Sato
佐藤  一雄
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DKS Co Ltd
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Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cationic electrodeposition paint composition which can acquire both a cold-setting property and a long-term stability. <P>SOLUTION: The cationic electrodeposition paint composition contains a cationic polymer which is a substrate resin and a blocked isocyanate which is a hardener and has isocyanate groups blocked by a blocking agent. The blocked isocyanate contains at least three blocked isocyanate groups, at least one of which is sequestered by an alcohol compound having an active hydrogen reactive with the isocyanate group and at least two tertiary nitrogens. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明はカチオン電着塗料組成物及びカチオン電着塗装方法に関し、更に詳細には、低温かつ短時間で焼き付けることが可能なカチオン電着塗料組成物及びカチオン電着塗装方法に関する。   The present invention relates to a cationic electrodeposition coating composition and a cationic electrodeposition coating method, and more particularly to a cationic electrodeposition coating composition and a cationic electrodeposition coating method that can be baked at a low temperature in a short time.

従来より、自動車用電着塗料の分野では、カチオン変性エポキシ樹脂をセルとし、ブロックドイソシアネートをコアとするコアセルベーション物を電極に電着させ、その後加熱して両者を架橋させる方法が一般的に用いられるようになってきている。その場合の焼き付け(架橋)は、通常、約180℃という比較的高い温度で行われている。この焼き付けにより電着塗膜を形成した後、中塗層及び上塗層が約140℃で形成されるのが通常である。   Conventionally, in the field of electrodeposition coatings for automobiles, a method in which a cation-modified epoxy resin is used as a cell, a coacervation product having a blocked isocyanate as a core is electrodeposited on an electrode, and then heated to cross-link both of them. It has come to be used for. In this case, baking (crosslinking) is usually performed at a relatively high temperature of about 180 ° C. After the electrodeposition coating is formed by this baking, the intermediate coating layer and the top coating layer are usually formed at about 140 ° C.

しかし、近年、エネルギーコストの削減のため、カチオン電着塗料には低温かつ短時間で焼き付けることが要求されており、電着塗膜上に形成される中塗層及び上塗層の乾燥温度と同水準の140℃で架橋することが可能な電着塗膜を形成し得るカチオン電着塗料が要望されるに至っている。電着塗膜を中塗層及び上塗層の乾燥温度と同じ約140℃で焼き付けることができれば、エネルギー削減と工程の短縮とが可能となり、大幅なコスト削減を達成することができる。   However, in recent years, in order to reduce energy costs, cationic electrodeposition paints are required to be baked at low temperature in a short time, and the drying temperature of the intermediate coating layer and the top coating layer formed on the electrodeposition coating film There has been a demand for a cationic electrodeposition coating material that can form an electrodeposition coating film that can be crosslinked at 140 ° C. of the same level. If the electrodeposition coating can be baked at about 140 ° C., which is the same as the drying temperature of the intermediate coating layer and the top coating layer, energy can be reduced and the process can be shortened, and a significant cost reduction can be achieved.

このような要望に対して、基材樹脂である変性エポキシ樹脂の架橋温度を低温化するために、ブロック剤として低温域で解離するオキシム類、活性メチレン含有化合物、フェノール類等を使用することが提唱されている(特許文献1、特許文献2等)。しかし、これらの低温域で解離するブロック剤を使用した場合、塗料としての長期安定性が低下する等の問題が指摘されている。
特開平7−233239 特開平10−120947
In order to reduce the crosslinking temperature of the modified epoxy resin, which is a base resin, in response to such demands, it is possible to use oximes, active methylene-containing compounds, phenols, etc. that dissociate in a low temperature range as blocking agents. It has been proposed (Patent Document 1, Patent Document 2, etc.). However, when such a blocking agent that dissociates in a low temperature range is used, problems such as a decrease in long-term stability as a paint have been pointed out.
JP-A-7-233239 JP-A-10-120947

本発明はこのような従来技術の問題点を解決するものであり、本発明の目的は、低温硬化性と長期安定性とを両立し得るカチオン電着塗料組成物及びそれを用いたカチオン電着塗装方法を提供することである。   The present invention solves such problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a cationic electrodeposition coating composition capable of achieving both low-temperature curability and long-term stability, and cationic electrodeposition using the same. It is to provide a painting method.

本発明のカチオン電着塗料組成物は、基材樹脂としてのカチオン性ポリマーと、ブロック剤によりブロックされたイソシアネート基を有するブロックドイソシアネートとを含有するカチオン電着塗料組成物であって、前記ブロックドイソシアネートは3つ以上のイソシアネート基を含有し、該3つ以上のイソシアネート基のうち少なくとも1つのイソシアネート基が、イソシアネート基との反応性を有する1つの活性水素と2個以上の第三級窒素とを有するアルコール化合物によって封鎖されていることを特徴とする。   The cationic electrodeposition coating composition of the present invention is a cationic electrodeposition coating composition containing a cationic polymer as a base resin and a blocked isocyanate having an isocyanate group blocked by a blocking agent, wherein the block The deisocyanate contains three or more isocyanate groups, and at least one of the three or more isocyanate groups includes one active hydrogen having reactivity with the isocyanate group and two or more tertiary nitrogens. It is blocked by an alcohol compound having

上記のように、本発明ではブロックドイソシアネートが3つ以上のイソシアネート基を含有しているため、架橋効果が高くなる。また、3つ以上のイソシアネート基のうち少なくとも1つのイソシアネート基が、イソシアネート基との反応性を有する1つの活性水素と2個以上の第三級窒素とを有するアルコール化合物によって封鎖されているため、解離温度が低くなる。   As described above, in the present invention, since the blocked isocyanate contains three or more isocyanate groups, the crosslinking effect is enhanced. In addition, since at least one isocyanate group among the three or more isocyanate groups is blocked by an alcohol compound having one active hydrogen having reactivity with the isocyanate group and two or more tertiary nitrogens, The dissociation temperature is lowered.

電着塗料組成物として、長期保存安定性を維持しながら、中塗層及び上塗層の乾燥温度と同水準の140℃で電着塗膜の架橋が可能となり、エネルギー面での大幅な合理化が可能となる。   As an electrodeposition coating composition, while maintaining long-term storage stability, the electrodeposition coating can be cross-linked at 140 ° C, which is the same level as the drying temperature of the intermediate coating layer and the top coating layer, resulting in significant rationalization in terms of energy Is possible.

上述のように、本発明のカチオン電着塗料組成物では、ブロックドイソシアネートは3つ以上のイソシアネート基を含有している。ブロックドイソシアネートを構成するイソシアネート化合物としては、3価以上の多価アルコールに、芳香族系ジイソシアネート、芳香脂肪族ジイソシアネート等をアダクトさせたウレタンプレポリマーを例示することができる。   As described above, in the cationic electrodeposition coating composition of the present invention, the blocked isocyanate contains three or more isocyanate groups. Examples of the isocyanate compound constituting the blocked isocyanate include urethane prepolymers in which aromatic diisocyanates, araliphatic diisocyanates and the like are adducted with trihydric or higher polyhydric alcohols.

3価以上の多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパン等の3官能ポリオール、ジグリセリン、ペンタエリスリトール等の4官能ポリオールを例示することができ、これらの3官能ポリオールや4官能ポリオールにエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドを付加したものも使用することができる。3官能ポリオール、4官能ポリオール、及びこれらのアルキレンオキサイドの付加体は、2種以上混合して用いることもできる。   Examples of the trihydric or higher polyhydric alcohol include trifunctional polyols such as glycerin and trimethylolpropane, and tetrafunctional polyols such as diglycerin and pentaerythritol. Examples of these trifunctional polyols and tetrafunctional polyols include: What added alkylene oxides, such as ethylene oxide, a propylene oxide, a butylene oxide, can also be used. Trifunctional polyols, tetrafunctional polyols, and adducts of these alkylene oxides can be used in admixture of two or more.

芳香族系ジイソシアネートとしては、例えば、2,6−トリレンイソシアネート、2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、4,4’−ジベンジルジイソシアネート、1,5−ナフチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート等を例示することができる。   Examples of the aromatic diisocyanate include 2,6-tolylene isocyanate, 2,2′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4′-diphenylmethane diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, and 4,4′-diphenyldimethylmethane diisocyanate. 4,4′-dibenzyl diisocyanate, 1,5-naphthylene diisocyanate, xylylene diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate and the like.

芳香脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、ジアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、テトラアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、α,α,α,α−テトラメチルキシリレンジイソシアネート等を例示することができる。   Examples of the araliphatic diisocyanate include dialkyldiphenylmethane diisocyanate, tetraalkyldiphenylmethane diisocyanate, α, α, α, α-tetramethylxylylene diisocyanate, and the like.

これらの有機ポリイソシアネート化合物は、単独で用いることができ、また、2種以上混合して用いることもできる。これらの有機ポリイソシアネート化合物のうち、芳香族系イソシアネートが、140℃以下での硬化を促進するという観点から好ましい。   These organic polyisocyanate compounds can be used alone or in combination of two or more. Of these organic polyisocyanate compounds, aromatic isocyanates are preferred from the viewpoint of promoting curing at 140 ° C. or lower.

また、本発明に於いて使用し得るブロック剤としては、ε−カプロラクタム、σ−バレロラクタム、γ−ブチロラクタム、β−プロピオラクタムなどのラクタム系ブロック剤を挙げることができる。これらのラクタム系ブロック剤のうち、汎用的に用いることができるという観点から、ε−カプロラクタムが好適に使用される。なお、低温解離型であるオキシム系、活性メチレン系及びフェノール系を使用した場合、140℃以下の硬化は可能であるものの、塗料としての長期安定性が低下するので好ましくない。   Examples of the blocking agent that can be used in the present invention include lactam blocking agents such as ε-caprolactam, σ-valerolactam, γ-butyrolactam, and β-propiolactam. Among these lactam blocking agents, ε-caprolactam is preferably used from the viewpoint that it can be used for general purposes. In addition, when the low temperature dissociation type oxime type, active methylene type and phenol type are used, curing at 140 ° C. or lower is possible, but the long-term stability as a coating is lowered, which is not preferable.

本発明のカチオン電着塗料組成物では、3つ以上のイソシアネート基のうち少なくとも1つのイソシアネート基は、イソシアネート基との反応性を有する1つの活性水素と2個以上の第三級窒素とを有するアルコール化合物によって封鎖されている。ここで、イソシアネート基との反応性を有する1つの活性水素と2個以上の第三級窒素とを有するアルコール化合物としては、下記の化1に示すN−メチル−N−(N,N−ジメチルアミノエチル)アミノエタノール)、化2に示すN−メチル−N−[N−メチル−N−(N,N−ジメチルアミノエチル)−アミノエチル]−アミノエタノール、化3に示すN−メチル−N−(N,N−ジメチルアミノエチル)−アミノイソプロパノール、化4に示すN−メチル−N−(N,N−ジメチルアミノプロピル)−アミノエタノール、化5に示すN−メチル−N−(N,N−ジメチルアミノプロピル)−アミノイソプロパノール、化6に示すN−メチル−N−[N−メチル−N−(N,N−ジメチルアミノエチル)−アミノエチル]−アミノイソプロパノールなどが挙げられる。   In the cationic electrodeposition coating composition of the present invention, at least one of the three or more isocyanate groups has one active hydrogen having reactivity with the isocyanate group and two or more tertiary nitrogens. Blocked by an alcohol compound. Here, as an alcohol compound having one active hydrogen having reactivity with an isocyanate group and two or more tertiary nitrogens, N-methyl-N- (N, N-dimethyl) represented by the following chemical formula 1 is used. Aminoethyl) aminoethanol), N-methyl-N- [N-methyl-N- (N, N-dimethylaminoethyl) -aminoethyl] -aminoethanol as shown in Chemical Formula 2, N-methyl-N as shown in Chemical Formula 3 -(N, N-dimethylaminoethyl) -aminoisopropanol, N-methyl-N- (N, N-dimethylaminopropyl) -aminoethanol represented by Chemical Formula 4, N-methyl-N- (N, N-dimethylaminopropyl) -aminoisopropanol, N-methyl-N- [N-methyl-N- (N, N-dimethylaminoethyl) -aminoethyl] -aminoisol Propanol and the like.

Figure 2005170958
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分子に1個のみの三級窒素を有するアミノアルコール、例えば、N,N−ジメチルエタノールアミン、N,N−ジメチルプロパノールアミン、N,N−ジメチルイソプロパノールアミン、N,N−ジメチルブタノールアミン、N,N−ジエチルエタノールアミン、2−[2−(ジメチルアミノ)エトキシ]エタノール、2−(2−[2−(ジメチルアミノ)エトキシ]エトキシ)エタノールなどを分子骨格に導入した場合に比較して、本発明のように1分子中に2個以上の三級窒素を有するアルコール化合物を導入した場合の方が、140℃以下でも硬化が促進されることが判明している。   Aminoalcohols having only one tertiary nitrogen in the molecule, such as N, N-dimethylethanolamine, N, N-dimethylpropanolamine, N, N-dimethylisopropanolamine, N, N-dimethylbutanolamine, N, Compared to the case where N-diethylethanolamine, 2- [2- (dimethylamino) ethoxy] ethanol, 2- (2- [2- (dimethylamino) ethoxy] ethoxy) ethanol or the like is introduced into the molecular skeleton, It has been found that curing is promoted even at 140 ° C. or lower when an alcohol compound having two or more tertiary nitrogen atoms in one molecule is introduced as in the invention.

上記の1分子中に2個以上の第三級窒素を有するアルコール化合物を導入することにより、カプロラクタム系ブロック剤にブロックされているイソシアネート基の電子密度が高まり、反応性が高まって解離温度が低下するため、低温解離性を実現できるものと考えられる。   By introducing an alcohol compound having two or more tertiary nitrogens in one molecule, the electron density of the isocyanate group blocked by the caprolactam-based blocking agent increases, the reactivity increases, and the dissociation temperature decreases. Therefore, it is considered that low temperature dissociation can be realized.

本発明に於いては、カチオン電着塗料組成物を構成する基材樹脂として、公知のカチオン性樹脂を用いることができる。カチオン性樹脂としては、例えば、アミン変性エポキシ樹脂、アミン変性ポリウレタンポリオール樹脂、アミン変性ポリブタジエン樹脂、アミン変性アクリル酸樹脂等を例示することができる。これらのカチオン性樹脂は、ビスフェノール型エポキシ樹脂に、1級アミン、2級アミン、又は3級アミンと酸とを付加反応させ、エポキシ環を開環することにより得ることができる。また、ジイソシアネートと低級アルカノール化合物との反応により得られるビスウレタン化合物と、ビスフェノール型エポキシ樹脂とを反応させて得られる鎖中にオキサゾリドン環を有するエポキシ樹脂を出発原料とし、同様にアミンを付加して得られる樹脂を使用することもできる。   In the present invention, a known cationic resin can be used as the base resin constituting the cationic electrodeposition coating composition. Examples of the cationic resin include an amine-modified epoxy resin, an amine-modified polyurethane polyol resin, an amine-modified polybutadiene resin, and an amine-modified acrylic acid resin. These cationic resins can be obtained by adding a primary amine, a secondary amine, or a tertiary amine and an acid to a bisphenol-type epoxy resin and opening the epoxy ring. Also, starting from an epoxy resin having an oxazolidone ring in the chain obtained by reacting a bisurethane compound obtained by reacting a diisocyanate with a lower alkanol compound and a bisphenol type epoxy resin, an amine is added in the same manner. The resulting resin can also be used.

本発明に於いては、基材樹脂とブロックドイソシアネートとの架橋反応を促進するために、有機錫系の硬化触媒を配合することができる。有機錫系の硬化触媒の例として、錫オクトエート、ジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジネオデカネート、ジオクチル錫ジラウレート、マンガン、コバルト、鉛、ビスマス錫酸塩、鉛錫酸塩、ジルコニウムオクトエート、ジンクオクトエート、ジブチル錫−ビス−o−フェニルフェニレン、ジブチル錫−S,S−ジブチルジチオ−カーボネート、トリフェニルアンチモニージクロライド、ジブチル錫マレエート、ジブチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレートメルカプチド、トリエチレンジアミン、ビスマスステアレート、鉛ステアレート、ジメチル錫ジクロライドなどを挙げることができる。硬化触媒の配合量は、通常、基材樹脂とブロックドイソシアネートとの合計100重量部あたり、0.1〜10重量部の範囲が適している。   In the present invention, an organic tin-based curing catalyst can be blended in order to promote the crosslinking reaction between the base resin and the blocked isocyanate. Examples of organotin curing catalysts include tin octoate, dibutyltin dilaurate, dioctyltin dineodecanate, dioctyltin dilaurate, manganese, cobalt, lead, bismuth stannate, lead stannate, zirconium octoate, zinc octoate, dibutyl Tin-bis-o-phenylphenylene, dibutyltin-S, S-dibutyldithio-carbonate, triphenylantimony dichloride, dibutyltin maleate, dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate mercaptide, triethylenediamine, bismuth stearate, lead stearate Rate, dimethyltin dichloride and the like. The blending amount of the curing catalyst is usually in the range of 0.1 to 10 parts by weight per 100 parts by weight in total of the base resin and the blocked isocyanate.

ブロックドイソシアネートを調製するための、ポリイソシアネート化合物とブロック剤との反応は既知の方法により行うことができ、得られるブロックドイソシアネートは実質的に遊離のイソシアネート基を有していない。   The reaction of the polyisocyanate compound and the blocking agent for preparing the blocked isocyanate can be performed by a known method, and the resulting blocked isocyanate has substantially no free isocyanate group.

本発明のカチオン電着塗料組成物に於ける、基材樹脂とブロックドイソシアネートとの構成比率は、特に制限はないが、これら両成分の合計固形分重量に基づいて、基材樹脂40〜90%及びブロックドイソシアネート60〜10%の範囲であることが好ましく、特に基材樹脂50〜80%及びブロックドイソシアネート50〜20%の範囲内にあることが好ましい。   The constituent ratio of the base resin and blocked isocyanate in the cationic electrodeposition coating composition of the present invention is not particularly limited, but based on the total solid content weight of these two components, the base resin 40 to 90 % And blocked isocyanate is preferably in the range of 60 to 10%, particularly preferably in the range of 50 to 80% of the base resin and 50 to 20% of the blocked isocyanate.

本発明のカチオン電着塗料組成物に於いては、基材樹脂中のカチオン性基を、酢酸、ギ酸、乳酸、りん酸などの酸性化合物で中和してから、ブロックドイソシアネート(a−2)と共に、水に分散混合することによって調製することができ、その水分散液のpHは、一般に3〜9、特に5〜7の範囲内にあることが好ましく、また樹脂固形分濃度は5〜30重量%の範囲が適している。   In the cationic electrodeposition coating composition of the present invention, the cationic group in the base resin is neutralized with an acidic compound such as acetic acid, formic acid, lactic acid and phosphoric acid, and then blocked isocyanate (a-2). In addition, the pH of the aqueous dispersion is preferably in the range of 3 to 9, particularly 5 to 7, and the resin solid content concentration is 5 to 5. A range of 30% by weight is suitable.

本発明のカチオン電着塗料組成物には、必要に応じて、アルミニウム、ニッケル、亜鉛、ストロンチウム、ジルコニウム、モリブデン、錫、アンチモン、ランタン、タングステン、ビスマス等から選ばれる金属の水酸化物、酸化物、有機酸塩、無機酸塩のような防錆性を有する、硬化触媒、体質顔料、着色顔料、防錆顔料、沈降防止剤などを適宜配合することができる。   The cationic electrodeposition coating composition of the present invention includes a metal hydroxide or oxide selected from aluminum, nickel, zinc, strontium, zirconium, molybdenum, tin, antimony, lanthanum, tungsten, bismuth, and the like, if necessary. Curing catalysts, extender pigments, color pigments, rust preventive pigments, anti-settling agents, and the like having rust preventive properties such as organic acid salts and inorganic acid salts can be appropriately blended.

本発明のカチオン電着塗料組成物を用いて形成した塗膜の架橋硬化反応の開始時間、即ち加熱を開始してから架橋硬化開始までの時間は、例えば、ポリイソシアネート化合物、ブロック剤、硬化触媒などの種類や配合量などを適宜選択することによって容易に調整することができる。好ましい架橋硬化反応の開始時間は、約3〜約20分であり、特に好ましい開始時間は約5〜約15分の範囲である。   The start time of the cross-linking curing reaction of the coating film formed using the cationic electrodeposition coating composition of the present invention, that is, the time from the start of heating to the start of cross-linking curing is, for example, a polyisocyanate compound, a blocking agent, a curing catalyst. It can be easily adjusted by appropriately selecting the type and blending amount. Preferred onset times for the cross-linking cure reaction are from about 3 to about 20 minutes, with particularly preferred onset times ranging from about 5 to about 15 minutes.

本発明のカチオン電着塗料組成物を用いた塗料の塗装は、例えば、上記の被塗物をアノードとし炭素板をカソードとして、浴温20〜35℃、電圧100〜400V、電流密度O.01〜5A、通電時間1〜10分で行うことができる。塗装膜厚は、一般に、硬化後に於いて10〜40μm程度が好ましい。   Application of the coating using the cationic electrodeposition coating composition of the present invention is carried out, for example, with the above-mentioned article as an anode and a carbon plate as a cathode, a bath temperature of 20 to 35 ° C., a voltage of 100 to 400 V, a current density of O.D. It can be performed in 01 to 5 A and energization time 1 to 10 minutes. In general, the coating film thickness is preferably about 10 to 40 μm after curing.

本発明を実施例に基づいて以下に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、本明細書中に於ける「%」及び「部」は、特に断らない限り、それぞれ「重量%」、「重量部」を表している。   The present invention will be described in detail below based on examples, but the present invention is not limited to these examples. In the present specification, “%” and “part” represent “% by weight” and “part by weight”, respectively, unless otherwise specified.

<基材樹脂Xの調製>
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(エピコート828、ジャパンエポキシレジン(株)、エポキシ当量=186)465.0部をMIBK(メチルイソブチルケトン)264部に溶解させ、ジエチレントリアミンのメチルイソブチルジケチミンのMIBK70%溶液191.4部と、N−メチルエタノールアミン150.3部とを添加し、120℃で1時間反応させて基材樹脂Xを得た。
<Preparation of base resin X>
465.0 parts of bisphenol A type epoxy resin (Epicoat 828, Japan Epoxy Resin Co., Ltd., epoxy equivalent = 186) was dissolved in 264 parts of MIBK (methyl isobutyl ketone), and a MIBK 70% solution of methyl isobutyl diketimine in diethylenetriamine 191. 4 parts and 150.3 parts of N-methylethanolamine were added and reacted at 120 ° C. for 1 hour to obtain a base resin X.

<硬化剤(ブロックドイソシアネート)の調製>
(合成例1…硬化剤1)
ポリメリックMDI(ポリメチレンポリフェニルポリイソシアネート、PAPI−135、ダウポリウレタン日本(株)製、NCO含有率30%)500.0部と、MIBKを419.3部と、N−メチル−N−(N,N−ジメチルアミノエチル)−アミノエタノールを99.0部とを仕込み、撹拌しながら50℃で30分間反応を行った。次に、ε−カプロラクタムを347.4部と、トリエチルアミン2.4部とを添加し、65℃で2時間反応を行ってブロックドイソシアネートを得、これを硬化剤1とした。この硬化剤1の固形分換算の再生遊離イソシアネート基含有量=12.84%(理論値)であった。
<Preparation of curing agent (blocked isocyanate)>
(Synthesis Example 1 ... Curing Agent 1)
500.0 parts of polymeric MDI (polymethylene polyphenyl polyisocyanate, PAPI-135, manufactured by Dow Polyurethane Japan Co., Ltd., NCO content 30%), 419.3 parts of MIBK, N-methyl-N- (N , N-dimethylaminoethyl) -aminoethanol was charged with 99.0 parts and reacted at 50 ° C. for 30 minutes with stirring. Next, 347.4 parts of ε-caprolactam and 2.4 parts of triethylamine were added and reacted at 65 ° C. for 2 hours to obtain a blocked isocyanate. The content of regenerated free isocyanate group in terms of solid content of the curing agent 1 was 12.84% (theoretical value).

(合成例2…硬化剤2)
ポリメリックMDI(PAPI−135、ダウポリウレタン日本(株)製、NCO含有率30%)500.0部と、MIBKを419.3部と、N−メチル−N−(N,N−ジメチルアミノエチル)−アミノエタノール49.5部とを仕込み、撹拌しながら50℃で30分間反応を行った。次に、ε−カプロラクタム385.8部と、トリエチルアミン2.4部とを添加し、65℃で2時間反応を行ってブロックドイソシアネートを得、これを硬化剤2とした。この硬化剤2の固形分換算の再生遊離イソシアネート基含有量=14.51%(理論値)であった。
(Synthesis Example 2 ... Curing Agent 2)
Polymeric MDI (PAPI-135, manufactured by Dow Polyurethane Japan Co., Ltd., NCO content 30%) 500.0 parts, MIBK 419.3 parts, N-methyl-N- (N, N-dimethylaminoethyl) -Aminoethanol (49.5 parts) was charged and reacted at 50 ° C for 30 minutes with stirring. Next, 385.8 parts of ε-caprolactam and 2.4 parts of triethylamine were added and reacted at 65 ° C. for 2 hours to obtain a blocked isocyanate. The recycled free isocyanate group content in terms of solid content of the curing agent 2 was 14.51% (theoretical value).

(合成例3…硬化剤3)
ポリメリックMDI(PAPI−20J、ダウポリウレタン日本(株)製、NCO含有率30%)500.0部と、1,4−ブタンジオールを51.8部と、MIBKを309.4部とを仕込み、撹拌しながら65℃で60分間反応を行った。引き続きN−メチル−N−(N,N−ジメチルアミノエチル)−アミノエタノール91.4部を仕込み、撹拌しながら50℃で30分間反応を行った。次に、ε−カプロラクタム223.3部と、トリエチルアミン2.6部とを添加し、65℃で2時間反応を行ってブロックドイソシアネートを得、これを硬化剤3とした。この硬化剤3の固形分換算の再生遊離イソシアネート基含有量=8.68%(理論値)であった。
(Synthesis Example 3 ... Curing Agent 3)
500.0 parts of polymeric MDI (PAPI-20J, manufactured by Dow Polyurethane Japan Co., Ltd., NCO content 30%), 51.8 parts of 1,4-butanediol, 309.4 parts of MIBK, The reaction was performed at 65 ° C. for 60 minutes with stirring. Subsequently, 91.4 parts of N-methyl-N- (N, N-dimethylaminoethyl) -aminoethanol was added and reacted at 50 ° C. for 30 minutes with stirring. Next, 233.3 parts of ε-caprolactam and 2.6 parts of triethylamine were added and reacted at 65 ° C. for 2 hours to obtain a blocked isocyanate. The content of regenerated free isocyanate group in terms of solid content of the curing agent 3 was 8.68% (theoretical value).

(合成例4…硬化剤4)
ポリメリックMDI(PAPI−20J、ダウポリウレタン日本(株)製、NCO含有率30%)500.0部と、N−メチルジエタノールアミン68.5部と、MIBKを309.4部とを仕込み、撹拌しながら65℃で60分間反応を行った。引き続きN−メチル−N−(N,N−ジメチルアミノエチル)−アミノエタノール91.4部を仕込み、撹拌しながら50℃で30分間反応を行った。次に、ε−カプロラクタム223.3部と、トリエチルアミン2.6部とを添加し、65℃で2時間反応を行ってブロックドイソシアネートを得、これを硬化剤4とした。この硬化剤4の固形分換算の再生遊離イソシアネート基含有量=8.51%(理論値)であった。
(Synthesis Example 4 ... Curing Agent 4)
While stirring 500.0 parts of polymeric MDI (PAPI-20J, manufactured by Dow Polyurethane Japan Co., Ltd., NCO content 30%), 68.5 parts of N-methyldiethanolamine, and 309.4 parts of MIBK The reaction was performed at 65 ° C. for 60 minutes. Subsequently, 91.4 parts of N-methyl-N- (N, N-dimethylaminoethyl) -aminoethanol was added and reacted at 50 ° C. for 30 minutes with stirring. Next, 223.3 parts of ε-caprolactam and 2.6 parts of triethylamine were added and reacted at 65 ° C. for 2 hours to obtain a blocked isocyanate. The content of regenerated free isocyanate group in terms of solid content of the curing agent 4 was 8.51% (theoretical value).

(比較合成例1…硬化剤a)
ポリメリックMDI(PAPI−135、ダウポリウレタン日本(株)製、NCO含有率30%)500.0部と、MIBKを419.3部と、N,N−ジメチルエタノールアミン60.3部とを仕込み、撹拌しながら50℃で30分間反応を行った。次に、ε−カプロラクタム347.4部と、トリエチルアミン2.4部とを添加し、65℃で2時間反応を行ってブロックドイソシアネートを得、これを硬化剤aとした。この硬化aの固形分換算の再生遊離イソシアネート基含有量=13.39%(理論値)であった。
(Comparative Synthesis Example 1 ... Hardener a)
500.0 parts of polymeric MDI (PAPI-135, manufactured by Dow Polyurethane Japan Co., Ltd., NCO content 30%), 419.3 parts of MIBK, and 60.3 parts of N, N-dimethylethanolamine were charged. The reaction was carried out at 50 ° C. for 30 minutes with stirring. Next, 347.4 parts of ε-caprolactam and 2.4 parts of triethylamine were added and reacted at 65 ° C. for 2 hours to obtain blocked isocyanate, which was used as curing agent a. The recycled free isocyanate group content in terms of solid content of the cured a was 13.39% (theoretical value).

(比較合成例2…硬化剤b)
ポリメリックMDI(PAPI−135、ダウポリウレタン日本(株)製、NCO含有率30%)500.0部と、MIBKを419.3部と、N−メチル−N−(N,N−ジメチルアミノエチル)−アミノエタノールを99.0部とを仕込み、撹拌しながら50℃で30分間反応を行った。次に、メチルエチルケトオキシム267.1部と、トリエチルアミン2.4部とを添加し、65℃で2時間反応を行ってブロックドイソシアネートを得、これを硬化剤bとした。この硬化bの固形分換算の再生遊離イソシアネート基含有量=14.03%(理論値)であった。
(Comparative Synthesis Example 2 ... Curing Agent b)
Polymeric MDI (PAPI-135, manufactured by Dow Polyurethane Japan Co., Ltd., NCO content 30%) 500.0 parts, MIBK 419.3 parts, N-methyl-N- (N, N-dimethylaminoethyl) -Aminoethanol was charged with 99.0 parts and reacted at 50 ° C for 30 minutes with stirring. Next, 267.1 parts of methyl ethyl ketoxime and 2.4 parts of triethylamine were added and reacted at 65 ° C. for 2 hours to obtain blocked isocyanate, which was used as curing agent b. The content of regenerated free isocyanate group in terms of solid content of the cured b was 14.4.03% (theoretical value).

(比較合成例3…硬化剤c)
HMDI(ヘキサメチレンジイソシアネート)ヌレート(デユラネートTPA100、旭化成(株)製、NCO含有率25%)600.0部と、MIBKを419.3部と、N,N−ジメチルエタノールアミン60.3部とを仕込み、撹拌しながら50℃で30分間反応を行った。次に、ε−カプロラクタム347.4部と、トリエチルアミン2.4部とを添加し、65℃で2時間反応を行ってブロックドイソシアネートを得、これを硬化剤cとした。この硬化cの固形分換算の再生遊離イソシアネート基含有量=12.06%(理論値)であった。
(Comparative Synthesis Example 3 ... Curing Agent c)
600.0 parts of HMDI (hexamethylene diisocyanate) nurate (deyuranate TPA100, manufactured by Asahi Kasei Corporation, NCO content 25%), 419.3 parts of MIBK, and 60.3 parts of N, N-dimethylethanolamine The reaction was carried out at 50 ° C. for 30 minutes while charging and stirring. Next, 347.4 parts of ε-caprolactam and 2.4 parts of triethylamine were added and reacted at 65 ° C. for 2 hours to obtain a blocked isocyanate, which was used as a curing agent c. The content of regenerated free isocyanate group in terms of solid content of the cured c was 12.06% (theoretical value).

<塗料の調製>
表1に示す配合で、基材樹脂Xと、各合成例及び各比較合成例で示し硬化剤と、触媒(ジオクチル錫ジネオデカネート)と、顔料(カオリン及び酸化チタン)と、エチレングリコールモノブチルエーテルと、カーボンブラックとを投入し、1時間撹拌混合を行った。次に酢酸を添加し、希釈水100重量部を添加して乳化を行って、実施例1〜4及び比較例1〜3のカチオン電着塗料を調製した。
<Preparation of paint>
In the formulation shown in Table 1, the base resin X, the curing agent shown in each synthesis example and each comparative synthesis example, a catalyst (dioctyltin dineodecanate), a pigment (kaolin and titanium oxide), ethylene glycol monobutyl ether, Carbon black was added and mixed with stirring for 1 hour. Next, acetic acid was added, 100 parts by weight of diluting water was added and emulsified to prepare cationic electrodeposition paints of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3.

Figure 2005170958
Figure 2005170958

<塗装試料の作製>
このようにして得られたカチオン電着塗料を用い、リン酸亜鉛処理した鋼板に電着塗装を行い、140℃で15分間焼き付けを行うことにより、塗装試料を作製した。焼き付け後の塗膜の膜厚は、20±5μmであった。
<Preparation of paint sample>
Using the thus obtained cationic electrodeposition paint, a zinc phosphate-treated steel sheet was electrodeposited and baked at 140 ° C. for 15 minutes to prepare a coated sample. The film thickness of the coating after baking was 20 ± 5 μm.

<性能試験>
上記で得た塗料と塗装試料とを用いて、貯蔵安定、塗膜外観、塗膜平滑性及びゲル分率について試験を行った。各試験の条件は以下のとおりである。
<Performance test>
Using the coating material and the coating sample obtained above, tests were conducted for storage stability, coating film appearance, coating film smoothness and gel fraction. The conditions of each test are as follows.

(塗料の貯蔵安定性)
塗料を40℃で3ヶ月間貯蔵し、塗料の安定性を肉眼で観察した。
(Storage stability of paint)
The paint was stored at 40 ° C. for 3 months, and the stability of the paint was observed with the naked eye.

(塗膜外観及び塗膜平滑性)
上記焼き付け後の塗膜を目視で評価した。
(Appearance and smoothness of paint film)
The coating film after baking was visually evaluated.

(ゲル分率)
塗装試料をアセトンに常温下で24時間浸漬し、乾燥させた後の塗膜の残量(重量)を求めた。
(Gel fraction)
The coating sample was immersed in acetone at room temperature for 24 hours, and the remaining amount (weight) of the coating film after drying was determined.

(結果)
以上の性能試験の結果、実施例1〜4は何れも良好な試験結果となったが、比較例1及び3は、塗膜のゲル分率が低く、また、比較例2は塗料の貯蔵安定性が劣っていた。
(result)
As a result of the above performance test, Examples 1 to 4 were all good test results, but Comparative Examples 1 and 3 had a low gel fraction of the coating film, and Comparative Example 2 was the storage stability of the paint. The sex was inferior.

本発明の組成物は、長期保存安定性を維持しながら、中塗・上塗層の乾燥温度と同水準の140℃で電着層の架橋が可能であり、エネルギー面での大幅な合理化が図られるので、カチオン電着塗料組成物として利用可能であり、また、カチオン電着塗装方法に於いて使用することができる。
The composition of the present invention can crosslink the electrodeposition layer at 140 ° C., which is the same level as the drying temperature of the intermediate coating layer and the top coating layer, while maintaining long-term storage stability, thereby greatly streamlining energy. Therefore, it can be used as a cationic electrodeposition coating composition and can be used in a cationic electrodeposition coating method.

Claims (5)

基材樹脂としてのカチオン性ポリマーと、ブロック剤によりブロックされたイソシアネート基を有する硬化剤としてのブロックドイソシアネートとを含有するカチオン電着塗料組成物であって、
前記ブロックドイソシアネートは3つ以上の前記ブロックされたイソシアネート基を含有し、該3つ以上のイソシアネート基のうち少なくとも1つのイソシアネート基が、イソシアネート基との反応性を有する1つの活性水素と2個以上の第三級窒素とを有するアルコール化合物によって封鎖されていることを特徴とするカチオン電着塗料組成物。
A cationic electrodeposition coating composition containing a cationic polymer as a base resin and a blocked isocyanate as a curing agent having an isocyanate group blocked by a blocking agent,
The blocked isocyanate contains three or more of the blocked isocyanate groups, and at least one of the three or more isocyanate groups includes one active hydrogen and two reactive groups having reactivity with the isocyanate group. A cationic electrodeposition coating composition, which is blocked with an alcohol compound having the above tertiary nitrogen.
前記ブロックドイソシアネートは、140℃以下で解離することを特徴とする請求項1記載のカチオン電着塗料組成物。   The cationic electrodeposition coating composition according to claim 1, wherein the blocked isocyanate dissociates at 140 ° C. or lower. 前記ブロック剤は、カプロラクタム系ブロック剤である請求項1又は2記載のカチオン電着塗料組成物。   The cationic electrodeposition coating composition according to claim 1, wherein the blocking agent is a caprolactam-based blocking agent. 前記ブロックドイソシアネートを構成するポリイソシアネート成分として、芳香族系有機ポリイソシアネートを含有している請求項1乃至3の何れかに記載のカチオン電着塗料組成物。   The cationic electrodeposition coating composition according to any one of claims 1 to 3, comprising an aromatic organic polyisocyanate as the polyisocyanate component constituting the blocked isocyanate. 被塗物をアノードとして、請求項1乃至4の何れかに記載のカチオン電着塗料組成物を含有する電着塗料を用いて塗膜を形成した後、該塗膜を焼付硬化させることを特徴とするカチオン電着塗装方法。
A coating film is formed using an electrodeposition coating material containing the cationic electrodeposition coating composition according to any one of claims 1 to 4 with an article to be coated as an anode, and then the coating film is baked and cured. Cationic electrodeposition coating method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009535874A (en) * 2006-04-28 2009-10-01 アエスカ エス.ア. RFID device support and method of manufacturing the same
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