JP2005194389A - Lead-free cationic electrodeposition coating composition - Google Patents

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与志夫 児島
Hiroshi Hosono
宏 細野
Makoto Ito
伊藤  誠
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Nippon Paint Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lead-free cationic electrodeposition coating composition having a low VOC and metal ion concentration, hardly giving effects on the environment because of a small amount of the used electrodeposition coating material itself, and having high throwing power. <P>SOLUTION: The lead-free cationic electrodeposition coating composition has 0.1-1.0 wt.% content of volatile organic components in the cationic electrodeposition coating composition, 50-500 ppm metal ion concentration, and 10-30 mg-eq. amount of neutralizing acid based on 100 g solid in a binder resin, and provides a film coated by the electrodeposition on a material to be coated so as to have 10-20 μm thickness, and having 1,000-1,500 kΩ/cm<SP>2</SP>membrane resistance. The blocked polyisocyanate curing agent is obtained by blocking a polyisocyanate containing diphenylmethanediisocyanate, and has (-5)-20°C glass transition temperature. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、無鉛性カチオン電着塗料組成物に関し、特に、揮発性有機分含有量(VOC)及び金属イオン濃度が低い、高つきまわり性の無鉛性カチオン電着塗料組成物に関する。   The present invention relates to a lead-free cationic electrodeposition coating composition, and more particularly to a lead-free cationic electrodeposition coating composition having a high throwing power and a low volatile organic content (VOC) and metal ion concentration.

カチオン電着塗装は、複雑な形状を有する被塗物であっても細部にまで塗装を施すことができ、自動的かつ連続的に塗装することができるので、特に自動車車体等の大型で複雑な形状を有する被塗物の下塗り塗装方法として広く実用化されている。カチオン電着塗装は、カチオン電着塗料中に被塗物を陰極として浸漬させ、電圧を印加することにより行なわれる。   Cationic electrodeposition coating can be applied to the details even if the object has a complicated shape, and can be applied automatically and continuously. It has been widely put into practical use as an undercoating method for objects having a shape. Cationic electrodeposition coating is performed by immersing an object to be coated as a cathode in a cationic electrodeposition coating and applying a voltage.

これまで電着塗料には、塗膜の耐食性を改良するため、鉛を含む金属触媒(耐食性付与剤等)が添加されてきた。近年、金属イオン、特に鉛イオンは環境に対して悪影響を与えることから、電着塗料に使用する金属触媒の量を削減することが要求されている。   Until now, in order to improve the corrosion resistance of the coating film, a metal catalyst containing lead (such as a corrosion resistance imparting agent) has been added to the electrodeposition paint. In recent years, since metal ions, particularly lead ions, have an adverse effect on the environment, it has been required to reduce the amount of metal catalyst used in electrodeposition paints.

さらに、最近、環境に対する意識が高まるにつれ、先進国などでは、有害大気汚染物質(HAPs)の量を規制する方向に進んでいる。電着塗料は樹脂を合成する際の溶剤として、及び電着塗膜のフロー助剤や塗装作業性の調整剤として、揮発性有機溶媒を含んでいる。そのため、環境規制基準が強化された場合は使用が困難となる怖れがある。   Furthermore, as environmental awareness has increased recently, advanced countries and the like are moving toward regulating the amount of harmful air pollutants (HAPs). The electrodeposition paint contains a volatile organic solvent as a solvent for synthesizing the resin, and as a flow aid for the electrodeposition coating film and a regulator for coating workability. Therefore, there is a fear that the use becomes difficult when the environmental regulation standard is strengthened.

一方で、近年は塗装コストを低減させることが要求されており、塗料自体の使用量の減少も望まれている。   On the other hand, in recent years, it has been required to reduce the coating cost, and a reduction in the amount of paint used is also desired.

カチオン電着塗装の過程における塗膜の析出は電気化学的な反応によるものであり、電圧の印加により、被塗物表面に塗膜が析出する。析出した塗膜は絶縁性を有するので、塗装過程において、塗膜の析出が進行して析出膜の増加するのに従い、塗膜の電気抵抗は大きくなる。その結果、塗膜が析出した部位での塗料の析出は低下し、代わって、未析出部位への塗膜の析出が始まる。このようにして、順次被着部分に塗料固形分が被着して塗装を完成させる。本明細書中、被塗物の未着部位に塗膜が順次形成される性質をつきまわり性という。   The deposition of the coating film in the process of cationic electrodeposition coating is due to an electrochemical reaction, and the coating film is deposited on the surface of the object to be coated by applying a voltage. Since the deposited coating has insulating properties, the electrical resistance of the coating increases as the deposition of the coating proceeds and the deposited film increases in the coating process. As a result, the deposition of the paint at the site where the coating film is deposited decreases, and instead, the deposition of the coating film on the undeposited site begins. In this way, the coating solids are sequentially deposited on the deposited portion to complete the coating. In this specification, the property that a coating film is sequentially formed on an unattached portion of an object to be coated is called throwing power.

カチオン電着塗装は、通常は下塗り塗装に使用され、防錆等を主目的として行われることから、複雑な構造を有する被塗物であっても、すべての部分でその塗膜の膜厚を所定値以上にする必要がある。そのため、膜厚にムラがあると、厚い部分は塗り過ぎであり、塗料が過剰に使用されていることとなる。従って、塗料の使用量を減少させるためには、電着塗料のつきまわり性を改良し、膜厚を均一にする必要がある。   Cationic electrodeposition coating is usually used for undercoating and is mainly used for rust prevention, etc. It is necessary to make it a predetermined value or more. Therefore, if the film thickness is uneven, the thick part is overcoated, and the paint is used excessively. Therefore, in order to reduce the amount of paint used, it is necessary to improve the throwing power of the electrodeposition paint and make the film thickness uniform.

つきまわり性低下の要因としては、形成させる塗膜中に、塗料に含まれているイオン性基、水和官能基等が残存し、これらが電荷移動媒体となることによって塗膜の電気抵抗値を下げてしまうことが考えられる。従って、カチオン電着塗装において、高いつきまわり性を実現するためには、このような要因を除去して塗膜の電気抵抗値を上げる必要がある。   As a factor of decrease in throwing power, ionic groups, hydrated functional groups, etc. contained in the coating remain in the coating film to be formed, and these become a charge transfer medium, thereby causing an electrical resistance value of the coating film It may be possible to lower the value. Therefore, in order to achieve high throwing power in cationic electrodeposition coating, it is necessary to remove such factors and increase the electrical resistance value of the coating film.

つきまわり性低下の他の要因は、バインダー樹脂の析出性が低いことが考えられる。被塗物の未着部位に印加される電圧は弱く、当該部位に塗料固形分が被塗物に析出し難くなるのである。この場合、塗料エマルションから被塗物ヘのバインダー樹脂の析出性を高めることができれば、被塗物の未着部位に印加される弱い電圧によっても塗料固形分が析出し、被塗物の全ての部分に均一に塗膜が形成されることとなる。   Another cause of the decrease in throwing power is considered to be low precipitation of the binder resin. The voltage applied to the non-deposited part of the article to be coated is weak, and the solid content of the paint hardly deposits on the article to be coated at the part. In this case, if the precipitation property of the binder resin from the coating emulsion to the coating object can be enhanced, the coating solid content is deposited even by a weak voltage applied to the non-attached portion of the coating object, and all of the coating object is deposited. A coating film is uniformly formed on the portion.

特開2002−356647号公報(特許文献1)には、本出願人らの提案による無鉛性カチオン電着塗料組成物が記載されている。この提案によって高つきまわり性の電着塗料組成物を得ることができるが、高つきまわり性などに対するさらなる要求により、バインダー樹脂の構成成分についてさらに検討する余地もでてきた。   JP 2002-356647 (Patent Document 1) describes a lead-free cationic electrodeposition coating composition proposed by the present applicants. This proposal makes it possible to obtain a high throwing power electrodeposition coating composition, but due to the further demand for high throwing power, etc., there is room for further study of the constituent components of the binder resin.

特開2002−356647号公報JP 2002-356647 A

本発明は、VOC及び金属イオン濃度が低く、また、電着塗料自体の使用量も少なくて済むために環境に与える影響が少ない、高つきまわり性の無鉛性カチオン電着塗料組成物を提供することにある。   The present invention provides a lead-free cationic electrodeposition coating composition with high throwing power and low impact on the environment because the concentration of VOC and metal ions is low and the amount of the electrodeposition coating itself is small. There is.

本発明は、水性媒体、水性媒体中に分散するか又は溶解した、カチオン性オキサゾリドン環含有エポキシ樹脂及びブロックポリイソシアネート硬化剤を含むバインダー樹脂、カチオン性エポキシ樹脂を中和するための中和酸、有機溶媒、金属触媒を含有する無鉛性カチオン電着塗料組成物であって、揮発性有機分含有量が0.1〜1.0重量%であり、金属イオン濃度が50〜500ppmであり、中和酸の量がバインダー樹脂固形分100gに対して10〜30mg当量であり、被塗物に対して厚さ10〜20μmに電着された塗膜の膜抵抗が1000〜1500kΩ/cm2であり、ブロックポリイソシアネート硬化剤が、ジフェニルメタンジイソシアネートを含むポリイソシアネートをブロック化して得られるブロックポリイソシアネート硬化剤であって、このブロックポリイソシアネート硬化剤のガラス転移温度が−5〜20℃である、無鉛性カチオン電着塗料組成物を提供するものであり、そのことにより上記目的が達成される。 The present invention relates to an aqueous medium, a binder resin containing a cationic oxazolidone ring-containing epoxy resin and a block polyisocyanate curing agent dispersed or dissolved in the aqueous medium, a neutralizing acid for neutralizing the cationic epoxy resin, A lead-free cationic electrodeposition coating composition containing an organic solvent and a metal catalyst, wherein the volatile organic content is 0.1 to 1.0% by weight, the metal ion concentration is 50 to 500 ppm, The amount of the sum acid is 10 to 30 mg equivalent to 100 g of binder resin solid content, and the film resistance of the coating electrodeposited to a thickness of 10 to 20 μm with respect to the coating is 1000 to 1500 kΩ / cm 2 . Block polyisocyanate obtained by blocking polyisocyanate containing diphenylmethane diisocyanate A curing agent, the glass transition temperature of the blocked polyisocyanate curing agent is a-5-20 ° C., there is provided a lead-free cationic electrodeposition coating composition, the object is achieved.

上記金属触媒は、セリウムイオン、ビスマスイオン、銅イオン、亜鉛イオン、モリブデンイオン、アルミニウムイオンからなる群から選択される一種以上であるのが好ましい。また、上記中和酸は、酢酸、乳酸、蟻酸、スルファミン酸からなる群から選択される一種以上であるのが好ましい。   The metal catalyst is preferably at least one selected from the group consisting of cerium ions, bismuth ions, copper ions, zinc ions, molybdenum ions, and aluminum ions. The neutralizing acid is preferably at least one selected from the group consisting of acetic acid, lactic acid, formic acid, and sulfamic acid.

本明細書でいう「無鉛性」とは、実質上鉛を含まないことをいい、環境に悪影響を与えるような量で鉛を含まないことを意味する。具体的には、電着浴中の鉛化合物濃度が50ppm、好ましくは20ppmを超える量で鉛を含まないことをいう。   As used herein, “lead-free” means that it contains substantially no lead, and means that it does not contain lead in an amount that adversely affects the environment. Specifically, it means that the lead compound concentration in the electrodeposition bath does not contain lead in an amount exceeding 50 ppm, preferably 20 ppm.

本発明の無鉛性カチオン電着塗料組成物はVOC及び金属イオン濃度が低く、つきまわり性が高く、塗料自体の使用量も少なくて済むために、環境に与える影響が少ない。   The lead-free cationic electrodeposition coating composition of the present invention has a low VOC and metal ion concentration, a high throwing power, and a small amount of the coating itself, and therefore has little influence on the environment.

カチオン電着塗料組成物は、水性媒体、水性媒体中に分散するか又は溶解した、バインダー樹脂、中和酸、有機溶媒、金属触媒等種々の添加剤を含有する。バインダー樹脂は官能基を有するカチオン性樹脂とこれを硬化させるブロックポリイソシアネート硬化剤とを含む。水性媒体としては、イオン交換水等が一般に用いられる。   The cationic electrodeposition coating composition contains various additives such as an aqueous medium, a binder resin, a neutralizing acid, an organic solvent, and a metal catalyst that are dispersed or dissolved in the aqueous medium. The binder resin contains a cationic resin having a functional group and a block polyisocyanate curing agent that cures the cationic resin. As the aqueous medium, ion exchange water or the like is generally used.

本発明の無鉛性カチオン電着塗料組成物では、カチオン性樹脂としてエポキシ樹脂のエポキシ環にアミン等活性水素化合物を反応させ、そのエポキシ基を開環してカチオン性基を導入したカチオン性エポキシ樹脂を用い、ブロックポリイソシアネート硬化剤としてジフェニルメタンジイソシアネートのイソシアネート基をブロックしたものを用いることが好ましい。   In the lead-free cationic electrodeposition coating composition of the present invention, a cationic epoxy resin in which an active hydrogen compound such as an amine is reacted with an epoxy ring of an epoxy resin as a cationic resin and the epoxy group is opened to introduce a cationic group It is preferable to use a blocked polyisocyanate curing agent obtained by blocking the isocyanate group of diphenylmethane diisocyanate.

カチオン性エポキシ樹脂
本発明で用いるカチオン性エポキシ樹脂として、カチオン性オキサゾリドン環含有エポキシ樹脂を用いる。カチオン性オキサゾリドン環含有エポキシ樹脂として、アミンで変性されたオキサゾリドン環含有エポキシ樹脂が好ましい。カチオン性エポキシ樹脂として、カチオン性オキサゾリドン環含有エポキシ樹脂と併せて、特開昭54−4978号、同昭56−34186号などに記載されている公知の樹脂を用いることもできる。
Cationic Epoxy Resin As the cationic epoxy resin used in the present invention, a cationic oxazolidone ring-containing epoxy resin is used. As the cationic oxazolidone ring-containing epoxy resin, an amine-modified oxazolidone ring-containing epoxy resin is preferable. As the cationic epoxy resin, known resins described in JP-A Nos. 54-4978 and 56-34186 can be used together with the cationic oxazolidone ring-containing epoxy resin.

カチオン性エポキシ樹脂は、典型的には、ビスフェノール型エポキシ樹脂のエポキシ環の全部をカチオン性基を導入し得る活性水素化合物で開環するか、または一部のエポキシ環を他の活性水素化合物で開環し、残りのエポキシ環をカチオン性基を導入し得る活性水素化合物で開環して製造される。   Cationic epoxy resins typically open all of the epoxy rings of a bisphenol-type epoxy resin with an active hydrogen compound capable of introducing a cationic group, or some epoxy rings with other active hydrogen compounds. It is produced by opening the ring and opening the remaining epoxy ring with an active hydrogen compound capable of introducing a cationic group.

ビスフェノール型エポキシ樹脂の典型例はビスフェノールA型またはビスフェノールF型エポキシ樹脂である。前者の市販品としてはエピコート828(油化シェルエポキシ社製、エポキシ当量180〜190)、エピコート1001(同、エポキシ当量450〜500)、エピコート1010(同、エポキシ当量3000〜4000)などがあり、後者の市販品としてはエピコート807、(同、エポキシ当量170)などがある。   A typical example of the bisphenol type epoxy resin is bisphenol A type or bisphenol F type epoxy resin. As the former commercial product, there are Epicoat 828 (manufactured by Yuka Shell Epoxy Co., Epoxy Equivalent 180-190), Epicoat 1001 (Same, Epoxy Equivalent 450-500), Epicoat 1010 (Same, Epoxy Equivalent 3000-4000), etc. Examples of the latter commercially available product include Epicoat 807 (same as above, epoxy equivalent 170).

本発明では、特開平5−306327号公報に記載される、下記式   In the present invention, the following formula described in JP-A-5-306327 is disclosed.

Figure 2005194389
Figure 2005194389

[式中、Rはジグリシジルエポキシ化合物のグリシジルオキシ基を除いた残基、R’はジイソシアネート化合物のイソシアネート基を除いた残基、nは正の整数を意味する。]で示されるオキサゾリドン環含有エポキシ樹脂をカチオン性エポキシ樹脂に用いる。耐熱性及び耐食性に優れた塗膜が得られるからである。 [Wherein R represents a residue excluding the glycidyloxy group of the diglycidyl epoxy compound, R ′ represents a residue excluding the isocyanate group of the diisocyanate compound, and n represents a positive integer. ] Is used for the cationic epoxy resin. This is because a coating film having excellent heat resistance and corrosion resistance can be obtained.

エポキシ樹脂にオキサゾリドン環を導入する方法としては、例えば、メタノールのような低級アルコールでブロックされたブロックポリイソシアネートとポリエポキシドを塩基性触媒の存在下で加熱保温し、副生する低級アルコールを系内より留去することで得られる。   As a method for introducing an oxazolidone ring into an epoxy resin, for example, a block polyisocyanate blocked with a lower alcohol such as methanol and a polyepoxide are heated and kept in the presence of a basic catalyst, and a by-product lower alcohol is introduced from the system. Obtained by distilling off.

二官能エポキシ樹脂とモノアルコールでブロックしたジイソシアネート(すなわち、ビスウレタン)とを反応させるとオキサゾリドン環を含有するエポキシ樹脂が得られることは公知である。このオキサゾリドン環含有エポキシ樹脂の具体例及び製造方法は、例えば特開2000−128959号公報に記載されており、公知である。   It is known that an epoxy resin containing an oxazolidone ring can be obtained by reacting a bifunctional epoxy resin with a diisocyanate blocked with a monoalcohol (ie, bisurethane). Specific examples and production methods of this oxazolidone ring-containing epoxy resin are described in, for example, JP-A No. 2000-128959, and are known.

これらのエポキシ樹脂は、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、および単官能性のアルキルフェノールのような適当な樹脂で変性しても良い。また、エポキシ樹脂はエポキシ基とジオール又はジカルボン酸との反応を利用して鎖延長することができる。   These epoxy resins may be modified with suitable resins such as polyester polyols, polyether polyols, and monofunctional alkylphenols. In addition, the epoxy resin can be chain-extended using a reaction between an epoxy group and a diol or dicarboxylic acid.

これらのエポキシ樹脂は、開環後0.3〜4.0meq/gのアミン当量となるように、より好ましくはそのうちの5〜50%が1級アミノ基が占めるように活性水素化合物で開環するのが望ましい。   These epoxy resins are ring-opened with an active hydrogen compound so that an amine equivalent of 0.3 to 4.0 meq / g is obtained after ring opening, and more preferably 5 to 50% of them are occupied by primary amino groups. It is desirable to do.

カチオン性基を導入し得る活性水素化合物としては1級アミン、2級アミン、3級アミンの酸塩、スルフィド及び酸混合物がある。本発明の1級、2級又は/及び3級アミノ基含有エポキシ樹脂を調製するためには1級アミン、2級アミン、3級アミンの酸塩をカチオン性基を導入し得る活性水素化合物として用いる。   Active hydrogen compounds that can introduce a cationic group include primary amines, secondary amines, tertiary amine acid salts, sulfides and acid mixtures. In order to prepare the primary, secondary or / and tertiary amino group-containing epoxy resin of the present invention, an acid salt of a primary amine, secondary amine or tertiary amine is used as an active hydrogen compound capable of introducing a cationic group. Use.

具体例としては、ブチルアミン、オクチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン、メチルブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、N−メチルエタノールアミン、トリエチルアミン塩酸塩、N,N−ジメチルエタノールアミン酢酸塩、ジエチルジスルフィド・酢酸混合物などのほか、アミノエチルエタノールアミンのケチミン、ジエチレントリアミンのジケチミンなどの1級アミンをブロックした2級アミンがある。アミン類は複数のものを併用して用いてもよい。   Specific examples include butylamine, octylamine, diethylamine, dibutylamine, methylbutylamine, monoethanolamine, diethanolamine, N-methylethanolamine, triethylamine hydrochloride, N, N-dimethylethanolamine acetate, diethyl disulfide / acetic acid mixture, etc. In addition, there are secondary amines in which primary amines such as aminoethylethanolamine ketimine and diethylenetriamine diketimine are blocked. A plurality of amines may be used in combination.

ブロックポリイソシアネート硬化剤
本発明のブロックポリイソシアネート硬化剤は、ポリイソシアネートであるジフェニルメタンジイソシアネートをブロック化して得られる。本発明のブロックポリイソシアネート硬化剤は、ガラス転移温度(Tg)が下限−5℃、上限20℃である。上記下限は0℃であるのがより好ましく、上記上限は15℃であるのがより好ましい。Tgが−5℃未満であると塗膜の粘性が低く塗膜抵抗値が十分得られず、つきまわり性が劣ることとなり、20℃を越えると電着塗装時の熱フローが十分得られず外観不良となるおそれがある。
Block polyisocyanate curing agent The block polyisocyanate curing agent of the present invention is obtained by blocking diphenylmethane diisocyanate, which is a polyisocyanate. The block polyisocyanate curing agent of the present invention has a glass transition temperature (Tg) of a lower limit of −5 ° C. and an upper limit of 20 ° C. The lower limit is more preferably 0 ° C, and the upper limit is more preferably 15 ° C. If the Tg is less than -5 ° C, the viscosity of the coating film is low and the coating resistance value cannot be obtained sufficiently, and the throwing power is inferior. If it exceeds 20 ° C, the heat flow during electrodeposition coating cannot be obtained sufficiently. There is a risk of poor appearance.

ブロックポリイソシアネート硬化剤のTgの調節は当業者に周知の方法により行なえば足りる。ここでいうTgは樹脂のガラス転移温度であって、示差走査熱量計で樹脂のガラス転移に伴う熱変化を検出することにより測定された値をいう。使用できる示差走査熱量計としては、例えば、セイコー電子工業社製DSC220C等を挙げることができる。   It is sufficient to adjust the Tg of the block polyisocyanate curing agent by a method well known to those skilled in the art. Tg here is a glass transition temperature of the resin, and is a value measured by detecting a thermal change accompanying a glass transition of the resin with a differential scanning calorimeter. Examples of the differential scanning calorimeter that can be used include DSC220C manufactured by Seiko Denshi Kogyo.

本発明においては、ポリイソシアネートとして、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)を含むポリイソシアネートを使用する。ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)を含むポリイソシアネートを使用することにより、高いつきまわり性を得ることができるからである。   In the present invention, a polyisocyanate containing diphenylmethane diisocyanate (MDI) is used as the polyisocyanate. This is because high throwing power can be obtained by using a polyisocyanate containing diphenylmethane diisocyanate (MDI).

本発明で使用されるジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)として、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、またはこれらの混合物、あるいは一般にクルードMDIといわれる多核体との混合物、の何れも使用することができる。   As diphenylmethane diisocyanate (MDI) used in the present invention, any of diphenylmethane-4,4′-diisocyanate, diphenylmethane-2,4′-diisocyanate, or a mixture thereof, or a mixture with a polynuclear substance generally referred to as crude MDI Can also be used.

上記ポリイソシアネートとしては、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)を必須成分として用いるが、そのほかにトリレンジイソシアネート(TDI)、p−フェニレンジイソシアネート、及びナフタレンジイソシアネート等のような芳香族ジイソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、2,2,4−トリメチルヘキサンジイソシアネート、及びリジンジイソシアネート等のような炭素数3〜12の脂肪族ジイソシアネート;1,4−シクロヘキサンジイソシアネート(CDI)、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート(水添MDI)、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、イソプロピリデンジシクロヘキシル−4,4’−ジイソシアネート、及び1,3−ジイソシアナトメチルシクロヘキサン(水添XDI)、水添TDI、2,5−もしくは2,6−ビス(イソシアナートメチル)−ビシクロ[2.2.1]ヘプタン(ノルボルナンジイソシアネートとも称される。)等のような炭素数5〜18の脂環式ジイソシアネート;キシリレンジイソシアネート(XDI)、及びテトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)等のような芳香環を有する脂肪族ジイソシアネート;これらのジイソシアネートの変性物(ウレタン化物、カーボジイミド、ウレトジオン、ウレトイミン、ビューレット及び/又はイソシアヌレート変性物);等を含んでもよい。これらは、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)に加えて1種類が含まれてもよく、または2種以上が含まれてもよい。しかし、ポリイソシアネートとしてジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)を単独で使用するのがより好ましい。   As the polyisocyanate, diphenylmethane diisocyanate (MDI) is used as an essential component. In addition, aromatic diisocyanates such as tolylene diisocyanate (TDI), p-phenylene diisocyanate, and naphthalene diisocyanate; hexamethylene diisocyanate (HDI), C3-C12 aliphatic diisocyanates such as 2,2,4-trimethylhexane diisocyanate and lysine diisocyanate; 1,4-cyclohexane diisocyanate (CDI), isophorone diisocyanate (IPDI), 4,4′-dicyclohexylmethane Diisocyanate (hydrogenated MDI), methylcyclohexane diisocyanate, isopropylidene dicyclohexyl-4,4′-diisocyanate, and , 3-Diisocyanatomethylcyclohexane (hydrogenated XDI), hydrogenated TDI, 2,5- or 2,6-bis (isocyanatomethyl) -bicyclo [2.2.1] heptane (also called norbornane diisocyanate) Aliphatic diisocyanates having 5 to 18 carbon atoms such as xylylene diisocyanate (XDI) and aliphatic diisocyanates having aromatic rings such as tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI); modification of these diisocyanates (Urethane product, carbodiimide, uretdione, uretoimine, burette and / or isocyanurate modified product); One of these may be contained in addition to diphenylmethane diisocyanate (MDI), or two or more thereof may be contained. However, it is more preferable to use diphenylmethane diisocyanate (MDI) alone as the polyisocyanate.

ジフェニルメタンジイソシアネートを含むポリイソシアネートを、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオールなどの多価アルコールとNCO/OH比2以上で反応させて得られる付加体ないしプレポリマーもブロックポリイソシアネート硬化剤に使用してよい。   Adducts or prepolymers obtained by reacting polyisocyanates containing diphenylmethane diisocyanate with polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, trimethylolpropane and hexanetriol at an NCO / OH ratio of 2 or more can also be used as block polyisocyanate curing agents. May be used.

ポリイソシアネートをブロック化するブロック剤は、ポリイソシアネート基に付加し、常温では安定であるが解離温度以上に加熱すると遊離のイソシアネート基を再生し得るものである。   A blocking agent for blocking polyisocyanate is added to a polyisocyanate group and is stable at room temperature, but can regenerate free isocyanate groups when heated to a dissociation temperature or higher.

ブロック剤としては、ε−カプロラクタムやブチルセロソルブ等通常使用されるものを用いることができる。しかしながら、これらの内、揮発性のブロック剤はHAPsの対象として規制されているものが多く、使用量は必要最小限とすることが好ましい。   As the blocking agent, those usually used such as ε-caprolactam and butyl cellosolve can be used. However, among these, many volatile blocking agents are regulated as targets of HAPs, and it is preferable that the amount used is minimized.

顔料
本発明の無鉛性カチオン電着塗料組成物は、必要に応じた顔料を含んでもよい。含まれ得る顔料として、着色顔料、防錆顔料および体質顔料が挙げられるが、これらの顔料は塗料のつきまわり性を著しく低下させない範囲の量で用いられる。具体的には塗料組成物中に含まれる顔料と樹脂固形分との重量比(P/V)が1/2.5以下になる量で用いるのが好ましい。
Pigment The lead-free cationic electrodeposition coating composition of the present invention may contain a pigment as required. Examples of pigments that can be included include color pigments, rust preventive pigments, and extender pigments, but these pigments are used in amounts that do not significantly reduce the throwing power of the paint. Specifically, it is preferably used in such an amount that the weight ratio (P / V) between the pigment and the resin solid content contained in the coating composition is 1 / 2.5 or less.

本発明の無鉛性カチオン電着塗料組成物に含有させてよい顔料の具体例としては、カーボンブラックのような着色顔料、カオリン、タルク、ケイ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、マイカ、クレー及びシリカのような体質顔料、リン酸亜鉛、リン酸鉄、リン酸アルミニウム、リン酸カルシウム、亜リン酸亜鉛、シアン化亜鉛、酸化亜鉛、トリポリリン酸アルミニウム、モリブデン酸亜鉛、モリブデン酸アルミニウム、モリブデン酸カルシウム及びリンモリブデン酸アルミニウム、リンモリブデン酸アルミニウム亜鉛のような防錆顔料等が挙げられる。   Specific examples of pigments that may be included in the lead-free cationic electrodeposition coating composition of the present invention include color pigments such as carbon black, kaolin, talc, aluminum silicate, calcium carbonate, mica, clay and silica. Extender pigment, zinc phosphate, iron phosphate, aluminum phosphate, calcium phosphate, zinc phosphite, zinc cyanide, zinc oxide, aluminum tripolyphosphate, zinc molybdate, aluminum molybdate, calcium molybdate and aluminum phosphomolybdate, Examples thereof include rust preventive pigments such as aluminum zinc phosphomolybdate.

顔料分散ペースト顔料を電着塗料の成分として用いる場合、一般に顔料を予め高濃度で水性媒体に分散させてペースト状にする。顔料は粉体状であるため、電着塗料組成物で用いる低濃度均一状態に一工程で分散させるのは困難だからである。一般にこのようなペーストを顔料分散ペーストという。   Pigment-dispersed paste When a pigment is used as a component of an electrodeposition paint, generally the pigment is dispersed in advance in an aqueous medium at a high concentration to form a paste. This is because the pigment is in a powder form, and it is difficult to disperse in a single step in a low concentration uniform state used in the electrodeposition coating composition. Such a paste is generally called a pigment dispersion paste.

顔料分散ペーストは、顔料を顔料分散樹脂と共に水性媒体中に分散させて調製する。顔料分散樹脂としては、一般に、カチオン性又はノニオン性の低分子量界面活性剤や4級アンモニウム基及び/又は3級スルホニウム基を有する変性エポキシ樹脂等のようなカチオン性重合体を用いる。水性媒体としてはイオン交換水や少量のアルコール類を含む水等を用いる。一般に、顔料分散樹脂は5〜40重量部、顔料は20〜50重量部の固形分比で用いる。   The pigment dispersion paste is prepared by dispersing a pigment together with a pigment dispersion resin in an aqueous medium. As the pigment dispersion resin, a cationic polymer such as a cationic or nonionic low molecular weight surfactant or a modified epoxy resin having a quaternary ammonium group and / or a tertiary sulfonium group is generally used. As the aqueous medium, ion-exchanged water or water containing a small amount of alcohol is used. Generally, the pigment dispersion resin is used at a solid content ratio of 5 to 40 parts by weight, and the pigment is used at a solid content ratio of 20 to 50 parts by weight.

金属触媒
本発明の無鉛性カチオン電着塗料組成物には塗膜の耐食性を改良するための触媒として、金属触媒を金属イオンとして含有させる。その金属イオンとしては、セリウムイオン、ビスマスイオン、銅イオン、亜鉛イオンが好ましい。これらは適当な酸と組み合わせた塩や金属イオンを含有する顔料からの溶出物として電着塗料組成物に配合される。酸としては、カチオン性エポキシ樹脂を中和するための中和酸として後に説明する塩酸、硝酸、リン酸、ギ酸、酢酸、乳酸のような無機酸または有機酸のいずれかであればよい。好ましい酸は酢酸である。
Metal Catalyst The lead-free cationic electrodeposition coating composition of the present invention contains a metal catalyst as a metal ion as a catalyst for improving the corrosion resistance of the coating film. The metal ions are preferably cerium ions, bismuth ions, copper ions, and zinc ions. These are blended in the electrodeposition coating composition as an eluate from a pigment containing a salt or metal ion combined with an appropriate acid. The acid may be any of an inorganic acid or an organic acid such as hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, formic acid, acetic acid, and lactic acid, which will be described later as a neutralizing acid for neutralizing the cationic epoxy resin. A preferred acid is acetic acid.

金属触媒の配合量は、電着塗料中の金属イオン濃度の上限が500ppmとなる量で配合する。環境への影響をより少なくするためである。電着塗料中の金属イオン濃度の下限は50ppmであるのが好ましく、100ppmであるのがより好ましい。上記上限は450ppmであるのがより好ましい。但し、塗料組成物に顔料を含ませる場合は、顔料から溶出する金属イオンの量も考慮して、上記範囲内に制御する必要がある。顔料から溶出する金属イオンの例としては、亜鉛イオン、モリブデンイオン、アルミニウムイオン等がある。   The metal catalyst is blended in such an amount that the upper limit of the metal ion concentration in the electrodeposition coating is 500 ppm. This is to reduce the environmental impact. The lower limit of the metal ion concentration in the electrodeposition coating is preferably 50 ppm, more preferably 100 ppm. The upper limit is more preferably 450 ppm. However, when a pigment is included in the coating composition, it is necessary to control within the above range in consideration of the amount of metal ions eluted from the pigment. Examples of metal ions eluted from the pigment include zinc ions, molybdenum ions, and aluminum ions.

電着塗料中の金属イオン濃度が500ppmを超えると環境に対して与える影響が大きくなり、また、金属イオンの濃度が高くなると塗膜の析出性も低下することとなるため、塗料のつきまわり性も低下する。電着塗料中の金属イオン濃度は遠心分離処理により得られた上澄み液を原子吸光分析することにより測定する。   If the metal ion concentration in the electrodeposition coating exceeds 500 ppm, the impact on the environment will increase, and if the metal ion concentration increases, the deposition of the coating will also decrease. Also decreases. The metal ion concentration in the electrodeposition paint is measured by atomic absorption analysis of the supernatant obtained by the centrifugal separation treatment.

電着塗料組成物
本発明の無鉛性カチオン電着塗料組成物は、上に述べた金属触媒、カチオン性エポキシ樹脂、ブロックポリイソシアネート硬化剤、及び顔料分散ペーストを水性媒体中に分散することによって調製される。また、通常、水性媒体にはカチオン性エポキシ樹脂を中和して、バインダー樹脂エマルションの分散性を向上させるために中和酸を含有させる。中和酸は塩酸、硝酸、リン酸、ギ酸、酢酸、乳酸のような無機酸または有機酸である。
Electrodeposition Coating Composition The lead-free cationic electrodeposition coating composition of the present invention is prepared by dispersing the above-described metal catalyst, cationic epoxy resin, blocked polyisocyanate curing agent, and pigment dispersion paste in an aqueous medium. Is done. Further, the aqueous medium usually contains a neutralizing acid in order to neutralize the cationic epoxy resin and improve the dispersibility of the binder resin emulsion. The neutralizing acid is an inorganic or organic acid such as hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, formic acid, acetic acid, lactic acid.

塗料組成物に含有させる中和酸の量が多くなるとカチオン性エポキシ樹脂の中和率が高くなり、バインダー樹脂粒子の水性媒体に対する親和性が高くなり、分散安定性が増加する。このことは、電着塗装時に被塗物に対してバインダー樹脂が析出し難い特性を意味し、塗料固形分の析出性は低下する。   When the amount of the neutralizing acid contained in the coating composition is increased, the neutralization rate of the cationic epoxy resin is increased, the affinity of the binder resin particles to the aqueous medium is increased, and the dispersion stability is increased. This means that the binder resin hardly deposits on the object to be coated during electrodeposition coating, and the depositability of the solid content of the paint is lowered.

逆に、塗料組成物に含有させる中和酸の量が少ないとカチオン性エポキシ樹脂の中和率が低くなり、バインダー樹脂粒子の水性媒体に対する親和性が低くなり、分散安定性が減少する。このことは、塗装時に被塗物に対してバインダー樹脂が析出し易い特性を意味し、塗料固形分の析出性は増大する。   Conversely, if the amount of the neutralizing acid contained in the coating composition is small, the neutralization rate of the cationic epoxy resin is lowered, the affinity of the binder resin particles to the aqueous medium is lowered, and the dispersion stability is reduced. This means that the binder resin is likely to be deposited on the object to be coated at the time of coating, and the depositability of the solid content of the paint is increased.

従って、電着塗料のつきまわり性を改良するためには、塗料組成物に含有させる中和酸の量を減らしてカチオン性エポキシ樹脂の中和率を低レベルに抑えることが好ましい。   Therefore, in order to improve the throwing power of the electrodeposition coating, it is preferable to reduce the neutralization rate of the cationic epoxy resin by reducing the amount of neutralizing acid contained in the coating composition.

具体的には、中和酸の量は、カチオン性エポキシ樹脂及びブロックポリイソシアネート硬化剤を含むバインダー樹脂固形分100gに対して下限10mg当量、上限30mg当量の範囲が好ましい。上記下限は15mg当量であるのがより好ましく、上記上限は29mg当量であるのがより好ましい。中和酸の量が10mg当量未満であると水への親和性が十分でなく水への分散ができないか、著しく安定性に欠ける状態となり、30mg当量を超えると析出に要する電気量が増加し、塗料固形分の析出性が低下し、つきまわり性が劣る状態となる。   Specifically, the amount of the neutralizing acid is preferably in the range of a lower limit of 10 mg equivalent and an upper limit of 30 mg equivalent with respect to 100 g of binder resin solid content including the cationic epoxy resin and the block polyisocyanate curing agent. The lower limit is more preferably 15 mg equivalent, and the upper limit is more preferably 29 mg equivalent. If the amount of the neutralizing acid is less than 10 mg equivalent, the affinity for water is not sufficient and the dispersion in water cannot be performed or the stability is extremely poor. If the amount exceeds 30 mg equivalent, the amount of electricity required for precipitation increases. , The precipitation of the solid content of the paint is lowered and the throwing power is inferior.

尚、本明細書において中和酸の量は塗料組成物に含まれているバインダー樹脂固形分100gに対するmg当量数で表わし、MEQ(A)と表示する。   In the present specification, the amount of neutralizing acid is expressed in terms of mg equivalents with respect to 100 g of binder resin solid content contained in the coating composition, and expressed as MEQ (A).

ブロックポリイソシアネート硬化剤の量は、硬化時にカチオン性エポキシ樹脂中の1級、2級アミノ基、水酸基等の活性水素含有官能基と反応して良好な硬化塗膜を与えるのに十分でなければならず、一般にカチオン性エポキシ樹脂のブロックポリイソシアネート硬化剤に対する固形分重量比で表して一般に90/10〜50/50、好ましくは80/20〜65/35の範囲である。   The amount of block polyisocyanate curing agent must be sufficient to react with active hydrogen-containing functional groups such as primary, secondary amino groups and hydroxyl groups in the cationic epoxy resin during curing to give a good cured coating film. Rather, it is generally in the range of 90/10 to 50/50, preferably 80/20 to 65/35, expressed as a solid weight ratio of the cationic epoxy resin to the blocked polyisocyanate curing agent.

塗料組成物は、ジラウリン酸ジブチルスズ、ジブチルスズオキサイドのようなスズ化合物や、通常のウレタン開裂触媒を含むことができる。鉛を実質的に含まないため、その量は樹脂固形分の0.1〜5重量%とすることが好ましい。   The coating composition may contain a tin compound such as dibutyltin dilaurate and dibutyltin oxide, and a normal urethane cleavage catalyst. Since lead is not substantially contained, the amount is preferably 0.1 to 5% by weight of the resin solid content.

有機溶媒はカチオン性エポキシ樹脂、ブロックポリイソシアネート硬化剤、顔料分散樹脂等の樹脂成分を合成する際に溶剤として必ず必要であり、完全に除去するには煩雑な操作を必要とする。また、バインダー樹脂に有機溶媒が含まれていると造膜時の塗膜の流動性が改良され、塗膜の平滑性が向上する。   An organic solvent is indispensable as a solvent when synthesizing resin components such as a cationic epoxy resin, a block polyisocyanate curing agent, and a pigment dispersion resin, and complicated operation is required for complete removal. Moreover, when the organic solvent is contained in binder resin, the fluidity | liquidity of the coating film at the time of film forming will be improved, and the smoothness of a coating film will improve.

塗料組成物に通常含まれる有機溶媒としては、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテル等が挙げられる。   Examples of the organic solvent usually contained in the coating composition include ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, ethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, and propylene glycol monophenyl ether. Can be mentioned.

従って、従来、樹脂成分からこれらの有機溶媒を完全には除去せず、また、別途有機溶媒を加えることにより、電着塗料のVOCをある程度高め、重量基準で1〜5%程度に調節されている。ここで、VOC(揮発性有機分含有量)で表現されている、揮発性有機分とは、沸点250℃以下の有機溶媒のことをいい、上記で具体的に列挙したものが該当する。   Therefore, conventionally, these organic solvents are not completely removed from the resin component, and by adding an additional organic solvent, the VOC of the electrodeposition paint is increased to some extent and adjusted to about 1 to 5% on a weight basis. Yes. Here, the volatile organic content expressed by VOC (volatile organic content) means an organic solvent having a boiling point of 250 ° C. or lower, and specifically listed above.

これに対し、本発明の無鉛性カチオン電着塗料組成物では、有機溶媒の含有量を従来と比較して低くすることが好ましい。環境に対して悪影響を与えるのを防止するためである。具体的には、塗料組成物のVOCを下限0.1重量%、上限1.0重量%とする。上記下限は0.2重量%であるのがより好ましい。また上記上限は0.8重量%であるのがより好ましく、0.5重量%であるのがさらに好ましい。塗料組成物のVOCが上記範囲から外れる場合は、環境に対して与える影響が大きくなり、また、析出塗膜に対する流動性改良により塗膜抵抗値も減少するので、塗料のつきまわり性も低下する。   On the other hand, in the lead-free cationic electrodeposition coating composition of the present invention, it is preferable to lower the content of the organic solvent as compared with the conventional one. This is to prevent adverse effects on the environment. Specifically, the VOC of the coating composition is set to a lower limit of 0.1% by weight and an upper limit of 1.0% by weight. The lower limit is more preferably 0.2% by weight. The upper limit is more preferably 0.8% by weight, even more preferably 0.5% by weight. When the VOC of the coating composition is out of the above range, the influence on the environment is increased, and the coating resistance value is reduced by improving the fluidity of the deposited coating, so that the throwing power of the coating is also reduced. .

VOCを1.0重量%以下にする方法としては、反応時の粘度調整に使用される有機溶媒については、反応温度を上げ低溶剤又は無溶剤で反応させることで削減する。また反応時にどうしても必要な有機溶媒については、脱ソルベントなどの工程で回収されるよう低沸点の溶媒を使用するなどして、最終製品の揮発性有機分含有量を削減することができる。塗装時の粘性調整などに用いる有機溶媒については、ソフトセグメントによる変性等、樹脂を低粘度化するなどして、その含有量を削減することができる。   As a method of making VOC 1.0% by weight or less, the organic solvent used for viscosity adjustment at the time of reaction is reduced by raising the reaction temperature and reacting with a low solvent or no solvent. As for the organic solvent that is absolutely necessary during the reaction, the volatile organic content in the final product can be reduced by using a low boiling point solvent so that it can be recovered in a process such as desolvation. About the organic solvent used for viscosity adjustment at the time of coating, the content can be reduced by reducing the viscosity of the resin, such as modification by a soft segment.

VOCの測定は、内部標準法によるガスクロ測定を実施し、有機溶媒として配合されているVOC成分量を測定することにより行なうことができる。   VOC can be measured by performing gas chromatography measurement by an internal standard method and measuring the amount of VOC component blended as an organic solvent.

塗料組成物は、上記のほかに、可塑剤、界面活性剤、酸化防止剤、及び紫外線吸収剤などの常用の塗料用添加剤を含むことができる。   In addition to the above, the coating composition may contain conventional coating additives such as a plasticizer, a surfactant, an antioxidant, and an ultraviolet absorber.

本発明の無鉛性カチオン電着塗料組成物は被塗物に電着塗装され、電着塗膜(未硬化)を形成する。被塗物としては導電性のあるものであれば特に限定されず、例えば、鉄板、鋼板、アルミニウム板及びこれらを表面処理したもの、これらの成型物等を挙げることができる。   The lead-free cationic electrodeposition coating composition of the present invention is electrodeposited on an object to form an electrodeposition coating (uncured). The material to be coated is not particularly limited as long as it is electrically conductive, and examples thereof include iron plates, steel plates, aluminum plates, those obtained by surface treatment thereof, and molded products thereof.

電着塗装は、被塗物を陰極として陽極との間に、通常、50〜450Vの電圧を印加して行う。印加電圧が50V未満であると電着が不充分となり、450Vを超えると、塗膜が破壊され異常外観となる。電着塗装時、塗料組成物の浴液温度は、通常10〜45℃に調節される。   Electrodeposition coating is usually performed by applying a voltage of 50 to 450 V between the object to be coated as a cathode and the anode. When the applied voltage is less than 50V, electrodeposition is insufficient, and when it exceeds 450V, the coating film is destroyed and an abnormal appearance is obtained. At the time of electrodeposition coating, the bath temperature of the coating composition is usually adjusted to 10 to 45 ° C.

電着過程は、(i)カチオン電着塗料組成物に被塗物を浸漬する過程、及び(ii)上記被塗物を陰極として、陽極との間に電圧を印加し、被膜を析出させる過程、から構成される。また、電圧を印加する時間は、電着条件によって異なるが、一般には、2〜4分とすることができる。   The electrodeposition process includes (i) a process of immersing the object to be coated in the cationic electrodeposition coating composition, and (ii) a process in which a voltage is applied between the object to be coated and the anode to deposit a film. Is composed of. Moreover, although the time which applies a voltage changes with electrodeposition conditions, generally it can be made into 2 to 4 minutes.

電着塗膜の膜厚は10〜20μmとすることが好ましい。膜厚が10μm未満であると、防錆性が不充分であり、20μmを超えると、塗料の浪費につながる。また、電着塗膜の膜抵抗は膜厚10〜20μmにおいて下限1000kΩ/cm2、上限1500kΩ/cm2の範囲であることが好ましい。上記上限は1300kΩ/cm2であるのがより好ましい。塗膜の膜抵抗が1000kΩ/cm2未満であると十分な電気抵抗が得られていない状態であり、つきまわり性に劣る状態となり、1500kΩ/cm2を超えると塗膜外観が著しく劣ることとなる。 The film thickness of the electrodeposition coating film is preferably 10 to 20 μm. When the film thickness is less than 10 μm, the antirust property is insufficient, and when it exceeds 20 μm, the paint is wasted. The film resistance of the electrodeposition coating film is preferably in the range of a lower limit of 1000 kΩ / cm 2 and an upper limit of 1500 kΩ / cm 2 at a film thickness of 10 to 20 μm. The upper limit is more preferably 1300 kΩ / cm 2 . When the film resistance of the coating film is less than 1000 kΩ / cm 2 , sufficient electrical resistance is not obtained, and the throwing power is inferior, and when it exceeds 1500 kΩ / cm 2 , the coating film appearance is extremely inferior. Become.

電着塗膜の膜抵抗は、析出膜の電荷移動媒体量や粘性を制御することにより調節できる。   The film resistance of the electrodeposition coating film can be adjusted by controlling the charge transfer medium amount and viscosity of the deposited film.

上述のようにして得られる電着塗膜は、電着過程の終了後、そのまま又は水洗した後、120〜260℃、好ましくは160〜220℃で、10〜30分間焼き付けることにより硬化させる。   The electrodeposition coating film obtained as described above is cured by baking at 120 to 260 ° C., preferably 160 to 220 ° C. for 10 to 30 minutes after completion of the electrodeposition process or after washing with water.

以下の実施例により本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。実施例中、「部」および「%」は、ことわりのない限り、重量基準による。   The following examples further illustrate the present invention in detail but are not to be construed to limit the scope thereof. In the examples, “parts” and “%” are based on weight unless otherwise specified.

製造例1 カチオン性基を有する変性エポキシ樹脂の製造
撹拌機、冷却管、窒素導入管、温度計および滴下漏斗を装備したフラスコに、液状エポキシ940部、メチルイソブチルケトン(以下、MIBKと略す)61.4部およびメタノール24.4部を仕込んだ。反応混合物は撹拌下室温から40℃まで昇温したあと、ジブチル錫ラウレート0.01部およびトリレンジイソシアネート(以下TDIと略す)21.75部を投入した。40〜45℃で30分間反応を継続した。反応はIRスペクトルの測定において、イソシアネート基に基づく吸収が消失するまで継続した。
Production Example 1 Production of Modified Epoxy Resin Having Cationic Group In a flask equipped with a stirrer, a condenser tube, a nitrogen introduction tube, a thermometer and a dropping funnel, 940 parts of liquid epoxy, methyl isobutyl ketone (hereinafter abbreviated as MIBK) 61 4 parts and 24.4 parts of methanol were charged. The reaction mixture was heated from room temperature to 40 ° C. with stirring, and then 0.01 part of dibutyltin laurate and 21.75 parts of tolylene diisocyanate (hereinafter abbreviated as TDI) were added. The reaction was continued for 30 minutes at 40-45 ° C. The reaction was continued until the absorption based on the isocyanate group disappeared in the measurement of IR spectrum.

上記反応物にポリオキシエチレンビスフェノールAエーテル82.0部、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート 125.0部を添加した。反応は55℃〜60℃で行い、IRスペクトルの測定において、イソシアネート基に基づく吸収が消失するまで継続した。続いて昇温し100℃でN,N-ジメチルベンジルアミン2.0部投入し、130℃で保持、分留管を用いメタノールを分留すると共に反応させたところ、エポキシ当量は284となった。   To the reaction product, 82.0 parts of polyoxyethylene bisphenol A ether and 125.0 parts of diphenylmethane-4,4'-diisocyanate were added. The reaction was performed at 55 ° C. to 60 ° C. and continued until absorption based on the isocyanate group disappeared in the measurement of IR spectrum. Subsequently, the temperature was raised, 2.0 parts of N, N-dimethylbenzylamine was added at 100 ° C., held at 130 ° C., methanol was fractionated using a fractionation tube and reacted, and the epoxy equivalent was 284. .

その後、MIBKで不揮発分95%となるまで希釈し反応混合物を冷却し、ビスフェノールA268.1部と2-エチルヘキサン酸93.6部を投入した。反応は120℃〜125℃で行いエポキシ当量が1320となったところでMIBKで不揮発分85%となるまで希釈し反応混合物を冷却した。ジエチレントリアミンの1級アミンをMIBKブロックしたもの93.6部、N−メチルエタノールアミン65.2部を加え、120℃で1時間反応させた。その後、カチオン性基を有するオキサゾリドン環含有変性エポキシ樹脂(樹脂固形分85%)を得た。   Thereafter, the reaction mixture was diluted with MIBK until the nonvolatile content was 95%, and 268.1 parts of bisphenol A and 93.6 parts of 2-ethylhexanoic acid were added. The reaction was performed at 120 ° C. to 125 ° C., and when the epoxy equivalent reached 1320, the reaction mixture was diluted with MIBK until the nonvolatile content was 85%, and the reaction mixture was cooled. 93.6 parts of MIBK-blocked primary amine of diethylenetriamine and 65.2 parts of N-methylethanolamine were added and reacted at 120 ° C. for 1 hour. Thereafter, an oxazolidone ring-containing modified epoxy resin having a cationic group (resin solid content: 85%) was obtained.

製造例2 ブロックポリイソシアネート硬化剤Aの製造
クルードMDI 1330部およびMIBK276.1部とジブチル錫ラウレート2部を反応容器に仕込み、これを85〜95℃まで加熱した後、カプロラクタムのエチレングリコールモノブチルエーテル溶液(当量比20/80)1170部を2時間かけて滴下した。滴下終了後100℃に昇温し一時間保温した。IRスペクトルの測定において、イソシアネート基に基づく吸収が消失したことを確認しその後MIBK347.6部を投入し、ガラス転位温度が0℃のブロックポリイソシアネート硬化剤Aを得た。
Production Example 2 Production of Block Polyisocyanate Curing Agent A After charging 1330 parts of crude MDI and 276.1 parts of MIBK and 2 parts of dibutyltin laurate into a reaction vessel and heating it to 85-95 ° C., an ethylene glycol monobutyl ether solution of caprolactam (Equivalent ratio 20/80) 1170 parts were added dropwise over 2 hours. After completion of dropping, the temperature was raised to 100 ° C. and kept for 1 hour. In the measurement of IR spectrum, it was confirmed that the absorption based on the isocyanate group had disappeared, and thereafter, 347.6 parts of MIBK was added, and a block polyisocyanate curing agent A having a glass transition temperature of 0 ° C. was obtained.

製造例3 ブロックポリイソシアネート硬化剤Bの製造
クルードMDI 1330部およびMIBK585.6部を反応容器に仕込み、これを85〜95℃まで加熱した後、ブチルジグリコールエーテル456.6部を2.5時間かけて滴下した。滴下終了後、一時間保温した。その後MIBK194.8部を投入し50℃まで冷却し、プロピレングリコール532部を滴下した。滴下完了後60℃に加温し、一時間保温した。ジブチル錫ラウレートを0.4部投入した後昇温し、70℃にて1時間保温した後、IRスペクトルの測定において、イソシアネート基に基づく吸収が消失したことを確認し、ガラス転位温度が8℃のブロックポリイソシアネート硬化剤Bを得た。
Production Example 3 Production of Block Polyisocyanate Curing Agent B After charging 1330 parts of crude MDI and 585.6 parts of MIBK into a reaction vessel and heating it to 85-95 ° C., 456.6 parts of butyl diglycol ether was added for 2.5 hours. It was dripped over. After completion of dropping, the mixture was kept warm for 1 hour. Thereafter, 194.8 parts of MIBK was added and cooled to 50 ° C., and 532 parts of propylene glycol was added dropwise. After completion of dropping, the mixture was heated to 60 ° C. and kept for 1 hour. After adding 0.4 parts of dibutyltin laurate, the temperature was raised and the temperature was kept at 70 ° C. for 1 hour, and in the IR spectrum measurement, it was confirmed that absorption based on the isocyanate group disappeared, and the glass transition temperature was 8 ° C. The block polyisocyanate curing agent B was obtained.

製造例4 ブロックポリイソシアネート硬化剤Cの製造
ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート1250部およびMIBK206部を反応容器に仕込み、これを45〜50℃まで加熱した後、ブチルグリコールエーテル531部を4時間かけて滴下した。滴下終了後、一時間保温した。その後ジブチル錫ラウレートを0.3部投入した。さらにトリメチロールプロパン201部を5分割で投入した。反応熱で120℃まで上昇した後その温度で一時間保温した。保温の後、IRスペクトルの測定において、イソシアネート基に基づく吸収が消失したことを確認しMIBK794部で希釈し、ガラス転位温度が16℃のブロックポリイソシアネート硬化剤Cを得た。
Production Example 4 Production of Block Polyisocyanate Curing Agent C 1250 parts of diphenylmethane-4,4′-diisocyanate and 206 parts of MIBK were charged into a reaction vessel and heated to 45 to 50 ° C., and then 531 parts of butyl glycol ether was added over 4 hours. And dripped. After completion of dropping, the mixture was kept warm for 1 hour. Thereafter, 0.3 part of dibutyltin laurate was added. Further, 201 parts of trimethylolpropane was added in 5 parts. The temperature was raised to 120 ° C. with the heat of reaction, and the temperature was kept for 1 hour. After the incubation, in the IR spectrum measurement, it was confirmed that the absorption based on the isocyanate group disappeared, and diluted with 794 parts of MIBK to obtain a block polyisocyanate curing agent C having a glass transition temperature of 16 ° C.

製造例5 ブロックポリイソシアネート硬化剤Dの製造
クルードMDI 1330部を反応容器に仕込み、これを45〜50℃まで加熱した後、ジブチルグリコールエーテル1620部を4時間かけて滴下した。滴下終了後、ジブチル錫ラウレートを2部投入した。120℃で一時間保温した。保温の後、IRスペクトルの測定において、イソシアネート基に基づく吸収が消失したことを確認しMIBK440部で希釈し、ガラス転位温度が−20℃のブロックポリイソシアネート硬化剤Dを得た。
Production Example 5 Production of Block Polyisocyanate Curing Agent D After charging 1330 parts of crude MDI into a reaction vessel and heating it to 45 to 50 ° C., 1620 parts of dibutyl glycol ether was added dropwise over 4 hours. After completion of dropping, 2 parts of dibutyltin laurate was added. The temperature was kept at 120 ° C. for 1 hour. After the incubation, in the IR spectrum measurement, it was confirmed that the absorption based on the isocyanate group had disappeared, and diluted with 440 parts of MIBK to obtain a block polyisocyanate curing agent D having a glass transition temperature of −20 ° C.

製造例6 ブロックイソシアネート硬化剤Eの製造
ヘキサメチレンジイソシアネートのヌレート体199部とMIBK71部を反応容器に仕込み、これを45〜50℃まで加熱した後、メチルエチルケトオキシム87部を3時間かけて滴下した。滴下終了後、ジブチル錫ラウレートを0.1部投入し80℃で一時間保温した。保温の後、IRスペクトルの測定において、イソシアネート基に基づく吸収が消失したことを確認し、ガラス転位温度が−5℃のブロックイソシアネート硬化剤Eを得た。
Production Example 6 Production of Blocked Isocyanate Curing Agent E 199 parts of hexamethylene diisocyanate nurate and 71 parts of MIBK were charged into a reaction vessel and heated to 45-50 ° C., and then 87 parts of methyl ethyl ketoxime was added dropwise over 3 hours. After completion of dropping, 0.1 part of dibutyltin laurate was added and kept at 80 ° C. for 1 hour. After the incubation, in the measurement of IR spectrum, it was confirmed that the absorption based on the isocyanate group disappeared, and a blocked isocyanate curing agent E having a glass transition temperature of −5 ° C. was obtained.

製造例7 顔料分散樹脂の製造
撹拌装置、冷却管、窒素導入管および温度計を装備した反応容器にイソホロンジイソシアネート(以下IPDIと略す)2220部MIBK342.1部を仕込み、昇温し50℃でジブチル錫ラウレート2.2部を投入し60℃でメチルエチルケトンオキシム(以下MEKオキシムと略)878.7部を仕込んだ。その後、60℃で1時間保温し、NCO当量が348となっていることを確認し、ジメチルエタノールアミン890部を投入した。60℃で1時間保温しIRでNCOピークが消失していることを確認後60℃を超えないよう冷却しながら50%乳酸1872.6部と脱イオン水495部を投入して4級化剤を得た。ついで異なる反応容器にTDI870部およびMIBK49.5部を仕込み、50℃以上にならないように2−エチルヘキサノール667.2部を2.5時間かけて滴下した。滴下終了後MIBK35.5部を投入し、30分保温した。その後NCO当量が330〜370になっていることを確認しハーフブロックポリイソシアネートを得た。
Production Example 7 Production of Pigment Dispersing Resin Into a reaction vessel equipped with a stirrer, a cooling tube, a nitrogen introduction tube and a thermometer, 2220 parts of isophorone diisocyanate (hereinafter abbreviated as IPDI) and 342.1 parts of MIBK were charged and heated to dibutyl at 50 ° C. Then, 2.2 parts of tin laurate was added, and 878.7 parts of methyl ethyl ketone oxime (hereinafter abbreviated as MEK oxime) was charged at 60 ° C. Thereafter, the mixture was kept at 60 ° C. for 1 hour, and it was confirmed that the NCO equivalent was 348, and 890 parts of dimethylethanolamine was added. Incubate at 60 ° C. for 1 hour, and after confirming that the NCO peak has disappeared by IR, add 1872.6 parts of 50% lactic acid and 495 parts of deionized water while cooling so as not to exceed 60 ° C. Got. Then, 870 parts of TDI and 49.5 parts of MIBK were charged in different reaction vessels, and 667.2 parts of 2-ethylhexanol was added dropwise over 2.5 hours so as not to be 50 ° C. or higher. After the completion of dropping, 35.5 parts of MIBK was added and kept warm for 30 minutes. Thereafter, it was confirmed that the NCO equivalent was 330 to 370, and half-block polyisocyanate was obtained.

撹拌装置、冷却管、窒素導入管および温度計を装備した反応容器に、液状エポキシ940.0部メタノール38.5部で希釈した後、ここへジブチル錫ジラウレート0.1部を加えた。これを50℃に昇温した後、TDI87.1部投入さらに昇温した。100℃でN,N−ジメチルベンジルアミン1.4部を加え130℃で2時間保温した。このとき分留管によりメタノールを分留した。これを115℃まで冷却し、MIBKを固形分濃度90%になるまで仕込み、その後ビスフェノールA270.3部、2−エチルヘキサン酸39.2部を仕込み125℃で2時間加熱攪拌した後、前述のハーフブロックポリイソシアネート516.4部を30分間かけて滴下し、その後30分間加熱攪拌した。ポリオキシエチレンビスフェノールAエーテル1506部を徐々に加え溶解させた。90℃まで冷却後、前述の四級化剤を加え、70〜80℃に保ち酸価2以下を確認して顔料分散樹脂を得た。(樹脂固形分30%)   In a reaction vessel equipped with a stirrer, a cooling tube, a nitrogen introduction tube and a thermometer, 940.0 parts of liquid epoxy and 38.5 parts of methanol were diluted, and 0.1 part of dibutyltin dilaurate was added thereto. After raising the temperature to 50 ° C., 87.1 parts of TDI was added and the temperature was further raised. At 100 ° C., 1.4 parts of N, N-dimethylbenzylamine was added, and the mixture was kept at 130 ° C. for 2 hours. At this time, methanol was fractionated by a fractionation tube. This was cooled to 115 ° C., and MIBK was charged to a solid content concentration of 90%. Then, 270.3 parts of bisphenol A and 39.2 parts of 2-ethylhexanoic acid were added and heated and stirred at 125 ° C. for 2 hours. Half block polyisocyanate 516.4 parts was added dropwise over 30 minutes, and then heated and stirred for 30 minutes. 1506 parts of polyoxyethylene bisphenol A ether was gradually added and dissolved. After cooling to 90 ° C., the above-described quaternizing agent was added, and the acid value of 2 or less was confirmed while maintaining the temperature at 70 to 80 ° C. to obtain a pigment dispersion resin. (Resin solid content 30%)

製造例8 顔料分散ペーストの製造
サンドグラインドミルに製造例7で得た顔料分散用樹脂を106.9部、カーボンブラック1.6部、カオリン40部、二酸化チタン55.4部、リンモリブデン酸アルミニウム3部、脱イオン水13部を入れ、粒度10μm以下になるまで分散して、顔料分散ペーストを得た(固形分60%)。
Production Example 8 Production of Pigment Dispersion Paste 106.9 parts of pigment dispersion resin obtained in Production Example 7 in a sand grind mill, 1.6 parts of carbon black, 40 parts of kaolin, 55.4 parts of titanium dioxide, aluminum phosphomolybdate 3 parts and 13 parts of deionized water were added and dispersed until the particle size became 10 μm or less to obtain a pigment dispersion paste (solid content 60%).

実施例1 カチオン電着塗料組成物の製造
製造例1で得られたカチオン基を有するオキサゾリドン環含有変性エポキシ樹脂と製造例2で得られたブロックポリイソシアネート硬化剤Aを固形分比で70/30で均一になるよう混合した。さらに2−エチルヘキシルグリコールを樹脂固形分に対し3%添加したものに樹脂固形分100g当たり酸のミリグラム当量が33になるよう氷酢酸で中和し、さらにイオン交換水をゆっくりと加えて希釈した。減圧下でMIBKを除去することにより、固形分が36%のエマルションを得た。
Example 1 Production of Cationic Electrodeposition Coating Composition The oxazolidone ring-containing modified epoxy resin having a cationic group obtained in Production Example 1 and the block polyisocyanate curing agent A obtained in Production Example 2 in a solid content ratio of 70/30 And mixed uniformly. Further, 3% of 2-ethylhexyl glycol added to the resin solid content was neutralized with glacial acetic acid so that the milligram equivalent of acid per 100 g of resin solid content was 33, and further ion-exchanged water was slowly added for dilution. By removing MIBK under reduced pressure, an emulsion having a solid content of 36% was obtained.

このエマルション1730部および製造例8で得られた顔料分散ペースト295部と、イオン交換水1970部と10%酢酸セリウム水溶液20部およびジブチル錫オキサイド10部とを混合して、固形分20重量%のカチオン電着塗料組成物を得た。このカチオン電着塗料組成物の塗料中溶剤量は0.5%、樹脂固形分100g当たり酸のミリグラム当量は27.7、溶出しているセリウムイオンと亜鉛イオンの総量は210ppmであった。また浴温30℃における15μm塗装電圧は200Vで、電着終了時の残余電流から算出される塗膜抵抗値は1050KΩ・cm2であった。 1730 parts of this emulsion and 295 parts of the pigment dispersion paste obtained in Production Example 8, 1970 parts of ion-exchanged water, 20 parts of a 10% aqueous cerium acetate solution and 10 parts of dibutyltin oxide were mixed to obtain a solid content of 20% by weight. A cationic electrodeposition coating composition was obtained. The amount of the solvent in the paint of this cationic electrodeposition coating composition was 0.5%, the milligram equivalent of acid per 100 g of resin solids was 27.7, and the total amount of cerium ions and zinc ions eluted was 210 ppm. The coating voltage of 15 μm at a bath temperature of 30 ° C. was 200 V, and the coating resistance value calculated from the residual current at the end of electrodeposition was 1050 KΩ · cm 2 .

実施例2
製造例1で得られたカチオン基を有するオキサゾリドン環含有変性エポキシ樹脂と製造例3で得られたブロックポリイソシアネート硬化剤Bを固形分比で70/30で均一になるよう混合した。さらに2エチルヘキシルグリコールを樹脂固形分に対し2%添加したものに樹脂固形分100g当たり酸のミリグラム当量が27になるよう氷酢酸で中和し、さらにイオン交換水をゆっくりと加えて希釈した。減圧下でMIBKを除去することにより、固形分が36%のエマルションを得た。
Example 2
The oxazolidone ring-containing modified epoxy resin having a cationic group obtained in Production Example 1 and the block polyisocyanate curing agent B obtained in Production Example 3 were mixed so as to be uniform at a solid content ratio of 70/30. Further, 2% hexyl glycol added to 2% of resin solids was neutralized with glacial acetic acid so that the milligram equivalent of acid per 100 g of resin solids was 27, and further ion-exchanged water was slowly added for dilution. By removing MIBK under reduced pressure, an emulsion having a solid content of 36% was obtained.

このエマルション1730部および製造例8で得られた顔料分散ペースト295部と、イオン交換水1970部と10%酢酸セリウム水溶液40部およびジブチル錫オキサイド10部とを混合して、固形分20重量%のカチオン電着塗料組成物を得た。このカチオン電着塗料組成物の塗料中溶剤量は0.4%、樹脂固形分100g当たり酸のミリグラム当量は25.2、溶出しているセリウムイオンと亜鉛イオンの総量は448ppmであった。また浴温30℃における15μm塗装電圧は220Vで、電着終了時の残余電流から算出される塗膜抵抗値は1150KΩ・cm2であった。 1730 parts of this emulsion and 295 parts of the pigment dispersion paste obtained in Production Example 8, 1970 parts of ion-exchanged water, 40 parts of 10% aqueous cerium acetate solution and 10 parts of dibutyltin oxide were mixed to obtain a solid content of 20% by weight. A cationic electrodeposition coating composition was obtained. The amount of solvent in the paint of this cationic electrodeposition coating composition was 0.4%, the milligram equivalent of acid per 100 g of resin solids was 25.2, and the total amount of cerium ions and zinc ions eluted was 448 ppm. The 15 μm coating voltage at a bath temperature of 30 ° C. was 220 V, and the coating film resistance calculated from the residual current at the end of electrodeposition was 1150 KΩ · cm 2 .

実施例3
製造例1で得られたカチオン基を有するオキサゾリドン環含有変性エポキシ樹脂と製造例4で得られたブロックポリイソシアネート硬化剤Cを固形分比で70/30で均一になるよう混合した。さらに2エチルヘキシルグリコールを樹脂固形分に対し5%添加したものに樹脂固形分100g当たり酸のミリグラム当量が33になるよう氷酢酸で中和し、さらにイオン交換水をゆっくりと加えて希釈した。減圧下でMIBKを除去することにより、固形分が36%のエマルションを得た。
Example 3
The oxazolidone ring-containing modified epoxy resin having a cationic group obtained in Production Example 1 and the block polyisocyanate curing agent C obtained in Production Example 4 were mixed so as to be uniform at a solid content ratio of 70/30. Further, the mixture was neutralized with glacial acetic acid so that the milligram equivalent of acid per 100 g of resin solids was 33%, and further diluted with ion-exchanged water. By removing MIBK under reduced pressure, an emulsion having a solid content of 36% was obtained.

このエマルション1730部および製造例8で得られた顔料分散ペースト295部と、イオン交換水1970部と10%酢酸セリウム水溶液20部およびジブチル錫オキサイド10部とを混合して、固形分20重量%のカチオン電着塗料組成物を得た。このカチオン電着塗料組成物の塗料中溶剤量は0.9%、樹脂固形分100g当たり酸のミリグラム当量は28.1、溶出しているセリウムイオンと亜鉛イオンの総量は195ppmであった。また浴温30℃における15μm塗装電圧は220Vで、電着終了時の残余電流から算出される塗膜抵抗値は1230KΩ・cm2であった。 1730 parts of this emulsion and 295 parts of the pigment dispersion paste obtained in Production Example 8, 1970 parts of ion-exchanged water, 20 parts of a 10% aqueous cerium acetate solution and 10 parts of dibutyltin oxide were mixed to obtain a solid content of 20% by weight. A cationic electrodeposition coating composition was obtained. The amount of solvent in the paint of this cationic electrodeposition coating composition was 0.9%, the milligram equivalent of acid per 100 g of resin solid content was 28.1, and the total amount of cerium ions and zinc ions eluted was 195 ppm. The 15 μm coating voltage at a bath temperature of 30 ° C. was 220 V, and the coating film resistance value calculated from the residual current at the end of electrodeposition was 1230 KΩ · cm 2 .

比較例1
製造例1で得られたカチオン基を有するオキサゾリドン環含有変性エポキシ樹脂と製造例5で得られたブロックポリイソシアネート硬化剤Dを固形分比で70/30で均一になるよう混合した。さらに2エチルヘキシルグリコールを樹脂固形分に対し1.5%添加したものに樹脂固形分100g当たり酸のミリグラム当量が27になるよう氷酢酸で中和し、さらにイオン交換水をゆっくりと加えて希釈した。減圧下でMIBKを除去することにより、固形分が36%のエマルションを得た。
Comparative Example 1
The oxazolidone ring-containing modified epoxy resin having a cationic group obtained in Production Example 1 and the block polyisocyanate curing agent D obtained in Production Example 5 were mixed so as to be uniform at a solid content ratio of 70/30. Further, 1.5% of 2-ethylhexyl glycol added to the resin solid content was neutralized with glacial acetic acid so that the milligram equivalent of acid per 100 g of resin solid content was 27, and further diluted slowly with ion-exchanged water. . By removing MIBK under reduced pressure, an emulsion having a solid content of 36% was obtained.

このエマルション1730部および製造例8で得られた顔料分散ペースト295部と、イオン交換水1970部と10%酢酸セリウム水溶液20部およびジブチル錫オキサイド10部とを混合して、固形分20重量%のカチオン電着塗料組成物を得た。このカチオン電着塗料組成物の塗料中溶剤量は0.2%、樹脂固形分100g当たり酸のミリグラム当量は24.8、溶出しているセリウムイオンと亜鉛イオンの総量は205ppmであった。また浴温30℃における15μm塗装電圧は180Vで、電着終了時の残余電流から算出される塗膜抵抗値は800KΩ・cm2であった。 1730 parts of this emulsion and 295 parts of the pigment dispersion paste obtained in Production Example 8, 1970 parts of ion-exchanged water, 20 parts of a 10% aqueous cerium acetate solution and 10 parts of dibutyltin oxide were mixed to obtain a solid content of 20% by weight. A cationic electrodeposition coating composition was obtained. The amount of the solvent in the paint of this cationic electrodeposition coating composition was 0.2%, the milligram equivalent of acid per 100 g of resin solids was 24.8, and the total amount of cerium ions and zinc ions eluted was 205 ppm. The 15 μm coating voltage at a bath temperature of 30 ° C. was 180 V, and the coating film resistance value calculated from the residual current at the end of electrodeposition was 800 KΩ · cm 2 .

比較例2
製造例1で得られたカチオン基を有するオキサゾリドン環含有変性エポキシ樹脂と製造例6で得られたブロックイソシアネート硬化剤Eを固形分比で70/30で均一になるよう混合した。さらに2−エチルヘキシルグリコールを樹脂固形分に対し1.5%添加したものに樹脂固形分100g当たり酸のミリグラム当量が27になるよう氷酢酸で中和し、さらにイオン交換水をゆっくりと加えて希釈した。減圧下でMIBKを除去することにより、固形分が36%のエマルションを得た。
Comparative Example 2
The oxazolidone ring-containing modified epoxy resin having a cationic group obtained in Production Example 1 and the blocked isocyanate curing agent E obtained in Production Example 6 were mixed so as to be uniform at a solid content ratio of 70/30. Further, neutralize with 1.5% of 2-ethylhexyl glycol added to the resin solid content with glacial acetic acid so that the milligram equivalent of acid per 100 g of resin solid content is 27, and then slowly add ion-exchanged water for dilution. did. By removing MIBK under reduced pressure, an emulsion having a solid content of 36% was obtained.

このエマルション1730部および製造例8で得られた顔料分散ペースト295部と、イオン交換水1970部と10%酢酸セリウム水溶液20部およびジブチル錫オキサイド10部とを混合して、固形分20重量%のカチオン電着塗料組成物を得た。このカチオン電着塗料組成物の塗料中溶剤量は0.2%、樹脂固形分100g当たり酸のミリグラム当量は25.1、溶出しているセリウムイオンと亜鉛イオンの総量は220ppmであった。また浴温30℃における15μm塗装電圧は200Vで、電着終了時の残余電流から算出される塗膜抵抗値は750KΩ・cm2であった。 1730 parts of this emulsion and 295 parts of the pigment dispersion paste obtained in Production Example 8, 1970 parts of ion-exchanged water, 20 parts of a 10% aqueous cerium acetate solution and 10 parts of dibutyltin oxide were mixed to obtain a solid content of 20% by weight. A cationic electrodeposition coating composition was obtained. The amount of solvent in the paint of this cationic electrodeposition coating composition was 0.2%, the milligram equivalent of acid per 100 g of resin solids was 25.1, and the total amount of cerium ions and zinc ions eluted was 220 ppm. The coating voltage of 15 μm at a bath temperature of 30 ° C. was 200 V, and the coating resistance value calculated from the residual current at the end of electrodeposition was 750 KΩ · cm 2 .

上記実施例1〜3ならびに比較例1および2で得られたカチオン電着塗料組成物について下記の項目について評価を行った。その結果を表1に示す。   The following items were evaluated for the cationic electrodeposition coating compositions obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2. The results are shown in Table 1.

つきまわり性
つきまわり性は、いわゆる4枚ボックス法により評価した。すなわち、図1に示すように、4枚のリン酸亜鉛処理鋼板(JIS G 3141 SPCC−SDのサーフダインSD−5000(日本ペイント社製)処理)11〜14を、立てた状態で間隔20mmで平行に配置し、両側面下部および底面を布粘着テープ等の絶縁体で密閉したボックス10を用いる。なお、鋼板14以外の鋼板11〜13には下部に8mmφの貫通穴15が設けられている。このボックス10を、図2に示すように各実施例または比較例の電着塗料21を入れた電着塗装容器20内に浸漬し、各貫通穴15からのみ希釈塗料21がボックス10内に侵入するようにする。そして、各鋼板を電気的に接続し、最も近い鋼板11との距離が150mmとなるように対極22を配置した。各鋼板11〜14を陰極、対極22を陽極として電圧を印加して鋼板にカチオン電着塗装を行った。塗装は、印加開始から5秒間で鋼板11のA面に形成される塗膜の膜厚が20μmに達する電圧まで昇圧し、その後175秒間その電圧を維持することにより行った。このときの電着塗装設定温度は28℃に調節した。塗装後の各鋼板は、水洗した後、160℃で20分間焼き付けし、空冷後、対極22に最も近い鋼板11のA面に形成された塗膜の膜厚と、対極22から最も遠い鋼板14のG面に形成された塗膜の膜厚とを測定し、G面の膜厚が10μmの時の膜厚(G面)/膜厚(A面)の比(G/A値)によりつきまわり性を評価した。この値が大きいほどつきまわり性が良いと評価できる。
Throwing power The throwing power was evaluated by a so-called four-sheet box method. That is, as shown in FIG. 1, four zinc phosphate-treated steel plates (JIS G 3141 SPCC-SD surfdyne SD-5000 (manufactured by Nippon Paint Co., Ltd.) treatment) 11 to 14 in an upright state with an interval of 20 mm. A box 10 is used, which is arranged in parallel and the lower and bottom surfaces of both sides are sealed with an insulator such as cloth adhesive tape. In addition, the steel plates 11 to 13 other than the steel plate 14 are provided with an 8 mmφ through-hole 15 at the bottom. As shown in FIG. 2, the box 10 is immersed in an electrodeposition coating container 20 containing the electrodeposition paint 21 of each example or comparative example, and the diluted paint 21 enters the box 10 only from each through hole 15. To do. And each steel plate was electrically connected and the counter electrode 22 was arrange | positioned so that the distance with the nearest steel plate 11 might be set to 150 mm. A voltage was applied to each steel plate 11 to 14 as a cathode and the counter electrode 22 as an anode to apply cation electrodeposition to the steel plate. The coating was performed by increasing the voltage up to a voltage at which the film thickness of the coating film formed on the A surface of the steel plate 11 reached 20 μm within 5 seconds from the start of application, and then maintaining the voltage for 175 seconds. The electrodeposition coating temperature at this time was adjusted to 28 ° C. Each coated steel sheet was washed with water, baked at 160 ° C. for 20 minutes, and after air cooling, the film thickness of the coating film formed on the A surface of the steel sheet 11 closest to the counter electrode 22 and the steel sheet 14 farthest from the counter electrode 22. The film thickness of the coating film formed on the G surface of the film was measured, and the film thickness (G surface) / film thickness (A surface) ratio (G / A value) when the G surface film thickness was 10 μm Circumstance was evaluated. It can be evaluated that the greater the value, the better the throwing power.

Figure 2005194389
Figure 2005194389

つきまわり性を評価する際に用いるボックスの一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the box used when evaluating throwing power. つきまわり性の評価方法を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the evaluation method of throwing power.

符号の説明Explanation of symbols

10…ボックス、
11〜14…リン酸亜鉛処理鋼板、
15…貫通穴、
20…電着塗装容器、
21…電着塗料、
22…対極。
10 ... box,
11-14 ... Zinc phosphate-treated steel sheet,
15 ... through hole,
20 ... Electrodeposition coating container,
21 ... Electrodeposition paint,
22 ... Counter electrode.

Claims (3)

水性媒体、水性媒体中に分散するか又は溶解した、カチオン性オキサゾリドン環含有エポキシ樹脂及びブロックポリイソシアネート硬化剤を含むバインダー樹脂、カチオン性エポキシ樹脂を中和するための中和酸、有機溶媒、金属触媒を含有する無鉛性カチオン電着塗料組成物であって、
揮発性有機分含有量が0.1〜1.0重量%であり、
金属イオン濃度が50〜500ppmであり、
中和酸の量がバインダー樹脂固形分100gに対して10〜30mg当量であり、
被塗物に対して厚さ10〜20μmに電着された塗膜の膜抵抗が1000〜1500kΩ/cm2であり、
ブロックポリイソシアネート硬化剤が、ジフェニルメタンジイソシアネートを含むポリイソシアネートをブロック化して得られるブロックポリイソシアネート硬化剤であって、
該ブロックポリイソシアネート硬化剤のガラス転移温度が−5〜20℃である、
無鉛性カチオン電着塗料組成物。
An aqueous medium, a binder resin containing a cationic oxazolidone ring-containing epoxy resin and a blocked polyisocyanate curing agent dispersed or dissolved in an aqueous medium, a neutralizing acid, an organic solvent, a metal for neutralizing the cationic epoxy resin A lead-free cationic electrodeposition coating composition containing a catalyst,
Volatile organic content is 0.1 to 1.0% by weight,
The metal ion concentration is 50-500 ppm,
The amount of neutralizing acid is 10 to 30 mg equivalent to 100 g of binder resin solid content,
The film resistance of the coating film electrodeposited to a thickness of 10 to 20 μm with respect to the object to be coated is 1000 to 1500 kΩ / cm 2 ,
The block polyisocyanate curing agent is a block polyisocyanate curing agent obtained by blocking polyisocyanate containing diphenylmethane diisocyanate,
The block polyisocyanate curing agent has a glass transition temperature of -5 to 20 ° C.
Lead-free cationic electrodeposition coating composition.
前記金属触媒がセリウムイオン、ビスマスイオン、銅イオン、亜鉛イオン、モリブデンイオン、アルミニウムイオンからなる群から選択される一種以上である請求項1記載の無鉛性カチオン電着塗料組成物。   The lead-free cationic electrodeposition coating composition according to claim 1, wherein the metal catalyst is at least one selected from the group consisting of cerium ions, bismuth ions, copper ions, zinc ions, molybdenum ions, and aluminum ions. 前記中和酸が酢酸、乳酸、蟻酸、スルファミン酸からなる群から選択される一種以上である請求項1記載の無鉛性カチオン電着塗料組成物。
The lead-free cationic electrodeposition coating composition according to claim 1, wherein the neutralizing acid is at least one selected from the group consisting of acetic acid, lactic acid, formic acid, and sulfamic acid.
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