JP2005194520A - 水分散スラリー塗料 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 水性媒体中に、活性水素基を有する樹脂(a1)からなる微粒子(A)、親水部と芳香環を含有する炭素数6〜100の炭化水素基を有する疎水部とからなり、イソシアネート基、ブロックイソシアネート基、及びエポキシ基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基を親水部に有し、オキシエチレン基を20重量%〜97重量%含有する反応性界面活性剤(B)、および必要により硬化剤(a2)を含有してなる水分散スラリー塗料;及び、水性媒体中に、活性水素基を有する樹脂(a1)からなる微粒子(A)、親水部と疎水部からなり、アミノ基、水酸基及びカルボキシル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基を親水部に有する反応性界面活性剤(B0)、並びに、硬化剤(a2)を含有してなる水分散スラリー塗料。
【選択図】 なし
Description
すなわち第一の本発明は、水性媒体中に、活性水素基を有する樹脂(a1)からなる微粒子(A)、並びに、親水部と疎水部からなり、イソシアネート基、ブロックイソシアネート基及びエポキシ基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基を親水部に有する反応性界面活性剤(B)を含有してなることを特徴とする水分散スラリー塗料、及び該塗料からなる塗膜である。
また、第二の本発明は、水性媒体中に、活性水素基を有する樹脂(a1)からなる微粒子(A)、親水部と疎水部からなり、アミノ基、水酸基及びカルボキシル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基を親水部に有する反応性界面活性剤(B0)、並びに、硬化剤(a2)を含有してなることを特徴とする水分散スラリー塗料、及び該塗料からなる塗膜である。
本発明における反応性界面活性剤(B)及び(B0)は、親水部と疎水部からなり、(B)においては、親水部には、イソシアネート基、ブロックイソシアネート基、及びエポキシ基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基を有し、(B0)においては、アミノ基、水酸基及びカルボキシル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基を有する。疎水部としては、芳香環を含有する炭素数6〜100の炭化水素基を有するものが好ましい。親水部としては、オキシエチレン基を有することが好ましい。
また、(B)及び(B0)はそれぞれ、オキシエチレン基を親水部の重量に対して好ましくは70重量%以上、さらに好ましくは75重量%以上、特に好ましくは80重量%以上含有し、好ましくは99重量%以下、さらに好ましくは98重量%以下、特に好ましくは97重量%以下含有する。オキシエチレン基が70重量%以上99重量%以下であると、乳化力が強く、安定なスラリー塗料を得ることができる。
HLB=10×(無機性/有機性)
親水部(BH)としては、例えば、疎水部(BL)のフェノール性又はアルコール性水酸基に結合する以下の基(BH1)、(BH2)が挙げられる。(BH1):(B)においては、イソシアネート基、ブロック化イソシアネート基またはエポキシ基を末端に有するポリオキシアルキレンエーテルから1個の水素を除いた基、(BH2):(B)においては、イソシアネート基、ブロックイソシアネート基、及びエポキシ基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基を末端に有し、ポリオキシアルキレンエーテルとジイソシアネートからなるウレタン樹脂から1個の水素を除いた基;(B0)においては、アミノ基、水酸基及びカルボキシル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基を末端に有し、ポリオキシアルキレンエーテルとジイソシアネートからなるウレタン樹脂から1個の水素を除いた基。
(1)炭素数(NCO基中の炭素を除く、以下同様)2〜18の脂肪族ジイソシアネート[例えば、エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、ドデカメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、2,6−ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2−イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2−イソシアナトエチル)カーボネート、2−イソシアナトエチル−2,6−ジイソシアナトヘキサノエート等];
(2)炭素数4〜15の脂環族ジイソシアート[例えば、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート(水添MDI)、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート(水添TDI)、ビス(2−イソシアナトエチル)−4−シクロへキセン等];
(3)炭素数6〜14の芳香族ジイソシアネート[例えば、1,3−又は1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−又は2,6−トリレンジイソシアネート(TDI)、粗製TDI、2,4’−又は4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトビフェニル、3,3’−ジメチル−4,4’−ジイソシアナトジフェニルメタン、粗製MDI、1,5−ナフチレンジイソシアネート等];
(4)炭素数8〜15の芳香脂肪族ジイソシアネート[例えば、m−又はp−キシリレンジイソシアネート(XDI)、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)等];
(5)これらのジイソシアネートの変性物[例えば、カーボジイミド基、ウレトジオン基、ウレトイミン基、ウレア基等を有するジイソシアネート変性物等];
(6)およびこれら(1)〜(5)の2種以上の混合物;
(7)上記に例示の有機ジイソシアネートの変性物(ウレタン基、カルボジイミド基、アロファネート基、ウレア基、ビューレット基、イソシアヌレート基またはオキサゾリドン基含有変性物など)、HDIイソシアヌレート、HDIビューレット、IPDIイソシアヌレート、IPDIビューレット、粗製MDI[粗製ジアミノジフェニルメタン{ホルムアルデヒドと芳香族アミン(アニリン)またはその混合物との縮合生成物:ジアミノジフェニルメタンと少量(たとえば5〜20質量%)の3官能以上のポリアミンとの混合物など}のホスゲン化物:ポリアリルポリイソシアネート(PAPI)など]、およびこれらのブロックイソシアネート化合物等が挙げられる。
これらのうち好ましいものはHDI、TDIおよびIPDIである。
これらのうち、好ましいものとしては、アルコール類、ラクタム類、オキシム類、フェノール類が好ましく、特にメタノール、エタノール、メチルエチルケトンオキシムが好ましい。
芳香族ポリカルボン酸のグリシジルエステル(フタル酸ジグリシジルエステル、イソフタル酸ジグリシジルエステル、テレフタル酸ジグリシジルエステル、トリメリット酸ジグリシジルエステル等);多価フェノールのグリシジルエーテル体(ビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ビスフェノールBジグリシジルエーテル、ビスフェノールADジグリシジルエーテル、ビスフェノールSジグリシジルエーテル、ハロゲン化ビスフェノールAジグリシジルエーテル、テトラクロロビスフェノールAジグリシジルエーテル、カテキンジグリシジルエーテル、レゾルシノールジグリシジルエーテル、ハイドロキノンジグリシジルエーテル、ピロガロールトリグリシジルエーテル、1,5−ジヒドロキシナフタリンジグリシジルエーテル、ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル、オクタクロロ−4,4’−ジヒドロキシビフェニルジグリシジルエーテル、フェノールまたはクレゾールノボラック樹脂のポリグリシジルエーテル体、ビスフェノールA2モルとエピクロロヒドリン3モルの反応から得られるジグリシジルエーテル体、フェノールとグリオキザール、グルタールアルデヒド、またはホルムアルデヒドの縮合反応によって得られるポリフェノールのポリグリシジルエーテル体、およびレゾルシンとアセトンの縮合反応によって得られるポリフェノールのポリグリシジルエーテル体等);グリシジル芳香族ポリアミン(N,N−ジグリシジルアニリン、N,N,N’,N’−テトラグリシジルジフェニルメタンジアミン等);脂環式ポリエポキシ化合物(ビニルシクロヘキセンジオキシド、リモネンジオキシド、ジシクロペンタジエンジオキシド、ビス(2,3−エポキシシクロペンチル)エーテル、エチレングリコールビスエポキシジシクロペンチルエーテル、3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル−3’,4’−エポキシ−6’−メチルシクロヘキサンカルボキシレート、ビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)アジペート、およびビス(3,4−エポキシ−6−メチルシクロヘキシルメチル)ブチルアミン等)が挙げられる。好ましいものはビスフェノールFジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテルである。
Q−(−CONH−G−NHCO−J−)m−Z (2)
これらのうち、好ましいものは、フェノール、クミルフェノールである。
脂肪族ビニル系炭化水素としては、例えば、エチレン、プロピレン、ブテン、イソブチレン、ペンテン、ヘプテン、ジイソブチレン、オクテン、ドデセン、オクタデセン、ブタジエン、イソプレン、1,4−ペンタジエン、1,6−ヘキサジエン、1,7−オクタジエン、前記以外のα−オレフィン等が、脂環式ビニル系炭化水素としては、例えば、シクロヘキセン、(ジ)シクロペンタジエン、ピネン、リモネン、インデン、ビニルシクロヘキセン、エチリデンビシクロヘプテン等が、芳香族ビニル系炭化水素としては、例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、2,4−ジメチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、ブチルスチレン、フェニルスチレン、シクロヘキシルスチレン、ベンジルスチレン、クロチルベンゼン、ビニルナフタレン、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジビニルキシレン、ジビニルケトン、トリビニルベンゼン等が挙げられる。
これらのうち、好ましいものは、スチレンである。
使用されるアルキレンオキサイド(以下,AOと略記、炭素数1〜30)としては特に限定されず、例えば、エチレンオキサイド(以下、EOと略記)、プロピレンオキサイド(以下、POと略記)、1,2−、1,3−又は2,3−ブチレンオキサイド、テトラヒドロフラン、α−オレフィン(炭素数4〜30)オキサイド、エピクロロヒドリン、スチレンオキサイド、及び上記の2種以上の混合物等が挙げられる。これらのうち好ましいものは、EOである。付加様式はランダム、及び/又はブロックが好ましい。
アルキレンオキサイドの付加モル数は、1〜30モル、好ましくは1〜10モル、更に好ましくは1〜5モルである。
フリーデルクラフツ反応の方法としては、公知の方法が使用でき、例えば、1価フェノール又は1価の芳香族アルコール(b1)に、必要に応じてビニルモノマー(b2)を、公知のルイス酸触媒(例えば、塩化鉄、塩化アルミニウム等)を用いて重付加させる方法等が挙げられる。
上記(b5)としては、例えば、末端水酸基のポリエーテルジオール(b5−1)、末端水酸基のポリエステルジオール(b5−2)、末端アミノ基のポリエーテルジアミン(b5−3)等が含まれ、ジオール成分のみ、ジアミン成分のみ、又は、ジオール成分及びジアミン成分の両方を使用することができる。
ジカルボン酸としては、例えば、脂肪族ジカルボン酸(コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸など)、芳香族ジカルボン酸(テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸など)、これらのジカルボン酸のエステル形成性誘導体[酸無水物、低級アルキル(炭素数1〜4)エステルなど]及びこれらの2種以上の混合物等が挙げられる。
末端ヒドロキシル基をアミノ基に変成する方法としては、公知の方法が使用でき、例えば、上記(b5−1)の末端ヒドロキシル基をシアノアルキル化して得られる末端シアノアルキル基を還元しアミノアルキル化する方法(例えば、末端ヒドロキシル基を有する上記(b5−1)とアクリロニトリル又はノネンニトリルとを反応させ、得られるシアノエチル化物を水素添加する方法)等が挙げられる。
これらのうち、好ましいものは、上記(b5−1)の末端ヒドロキシル基をシアノアルキル化して得られる末端シアノアルキル基を還元しアミノアルキル化する方法である。
上記(b1)、(b2)、(b6)、(b7)、(b3’)におけるアルキレンオキサイドは、上記(B1)におけるものと同様である。
Q’−CONH−G−NHCO−Y (3)
Q’−Z (4)
式中、Q’は、1価フェノール又は1価の芳香族アルコール(b1)と必要によりビニルモノマー(b2)とからなる付加反応物のアルキレンオキサイド付加物(b3’)の残基を、Gは、有機ジイソシアネート(b4)の残基を、Yは、ブロック化剤(b6)の残基を、Zはポリエポキシ化合物(b7)の残基を表す。
上記(b1)、(b3’’)におけるアルキレンオキサイドは、上記(B1)におけるものと同様である。
Q−(−CONH−G−NHCO−J−)m−OH (5)
Q−(−CONH−G−NHCO−J−)m−NH2 (6)
式中、Q、G及びJは上記と同様である。複数のG、複数のJは、それぞれ、同一でも異なっていてもよい。mは1〜20である。
上記(b5’)としては、上記(b5)に例示の化合物のうち、末端水酸基のポリオキシアルキレンエーテル、末端アミノ基のポリオキシアルキレンエーテルが挙げられる。
(1)末端がイソシアネート基でブロック化されている場合は、通常のポリウレタン樹脂を製造する方法(ワンショット法または多段法)で、(b3)〜(b5)、(b6)をウレタン化反応させ、片末端がNCO基のポリウレタン樹脂を作製、最後にブロック化剤で末端のイソシアネート基をブロック化することにより得られる。反応温度は通常30〜200℃、好ましくは50〜180℃である。反応時間は通常0.1〜30時間、好ましくは0.1〜8時間である。
該反応は無溶剤系又はイソシアネートに不活性な有機溶剤中で行なうことが好ましい。該有機溶剤としてはアセトン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキサイド、トルエン、ジオキサン等が挙げられる。該有機溶剤は(B)を生成させたのち、蒸留法等により除去されるのが好ましい。
また、溶剤の使用についても上記と同様であってよい。
また、溶剤の使用についても上記と同様であってよい。
該反応は無溶剤系又は有機溶剤中で行なうことが好ましい。該有機溶剤としては上記と同様のものを使用できる。該有機溶剤は(B)を生成させたのち、蒸留法等により除去されるのが好ましい。
(1)通常のポリウレタン樹脂を製造する方法(ワンショット法または多段法)で、(b3’’)、(b4)、(b5’)をウレタン化反応させ、片末端が水酸基又はアミノ基の樹脂を作製することにより得られる。反応温度及び反応時間は上記と同様であってよい。
また、溶剤の使用についても上記と同様であってよい。さらに必要により、末端水酸基又はアミノ基に対して酸無水物(例えば、無水コハク酸、無水酢酸、無水フタル酸、無水マレイン酸等)を反応させる等の方法によりカルボキシル基を導入すればよい。
本発明のスラリー塗料において、微粒子(A)の粒子形状は不定形であっても球状であっても良いが、塗膜の平滑性、均一性の点で球状の方が好ましい。ここで球状というのは粒子の長径/短径の比率が1.0〜1.5の範囲にあるものを指す。
また、該(A)の体積平均粒径は、分散剤の添加量、耐水性の観点から好ましくは0.5μm以上、さらに好ましくは0.8μm以上、最も好ましくは1.0μm以上であり、粒子の溶融に由来する塗膜の平滑性の観点から好ましくは50μm以下、さらに好ましくは20μm以下、最も好ましくは10μm以下である。粒径の測定法は電子顕微鏡測定、沈降法、エレクトロゾーン法、動的光散乱法等があるが、測定粒度範囲の適合性より、動的光散乱法での測定が好ましい。
脂肪族または脂環式炭化水素系溶剤としては、例えば、n−ヘキサン、n−ヘプタン、ミネラルスピリット、シクロヘキサンなどが挙げられる。
ハロゲン系溶剤溶剤としては、例えば、塩化メチル、臭化メチル、ヨウ化メチル、メチレンジクロライド、四塩化炭素、トリクロロエチレン、パークロロエチレンなどが挙げられる。
エステル系またはエステルエーテル系溶剤としては、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、メトキシブチルアセテート、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブアセテートなどが挙げられる。
エーテル系溶剤としては、例えば、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、エチルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテルなどが挙げられる。
ケトン系溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジ−n−ブチルケトン、シクロヘキサノンなどが挙げられる。
アルコール系溶剤としては、例えば、メタノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、t−ブタノール、2−エチルヘキシルアルコール、ベンジルアルコールなどが挙げられる。
アミド系溶剤としては、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどが挙げられる。
スルホキシド系溶剤としては、例えば、ジメチルスルホキシドなどが挙げられる。
複素環式化合物系溶剤としては、例えば、N−メチルピロリドンなどが挙げられる。
このうち好ましいものは、アクリル樹脂(a1−1)である。
(a1)の活性水素当量は好ましくは100〜10,000、さらに好ましくは100〜5,000、特に好ましくは100〜2000である。
アクリル樹脂(a1−1)における(a1−1−1)、(a1−1−2)及び(a1−1−3)の重量比は、好ましくは(0〜80)/(1〜100)/(0〜50)であり、より好ましくは(1〜50)/(1〜50)/(0〜20)である。
(a1−1)は溶液重合、塊状重合、懸濁重合などの公知の重合法により製造され、重量平均分子量は、好ましくは1,000〜200,000、より好ましくは2,000〜50,000、さらに好ましくは3,000〜20,000である。
(a1−1−1)としては、例えば、(シクロ)アルキル(メタ)アクリレート[メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート等]などが挙げられる。
これらのうち好ましいものはメチル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)アクリレートである。
(a1−1−2)としてはヒドロキシアルキル(炭素数2〜4)(メタ)アクリレート、たとえば2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートなどが挙げられる。
これらのうち好ましいものは2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートである。
(a1−1−3)としては、例えば、スチレン、イソボルニル(メタ)アクリレートなどが挙げられ、これらのうち好ましいものは、スチレンである。
また、分子量1,000以下のポリアルキレンエーテルジオールとしては、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
ジイソシアネートの具体例としては、上記に例示のものが挙げられる。ポリオールの具体例としては、例えば、活性水素原子含有多官能化合物にアルキレンオキサイド(以下AOと略記)が付加した構造の化合物およびこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
これらのAOのうちで好ましいものはEO単独、PO単独、THF単独、POおよびEOの併用、POおよび/またはEOとTHFの併用(併用の場合、ランダム、ブロックおよび両者の混合系)である。
さらに、本発明において前記芳香族系ポリエポキシドとして、トリレンジイソシアネートまたはジフェニルメタンジイソシアネートとグリシドールの付加反応によって得られるジグリシジルウレタン化合物、前記2反応物にポリオールも反応させて得られるグリシジル基含有ポリウレタン(プレ)ポリマーおよびビスフェノールAのアルキレンオキシド(エチレンオキシドまたはプロピレンオキシド)付加物のジグリシジルエーテル体も含む。
多価脂肪族アルコールのポリグリシジルエーテル体としては、エチレングリコールジグリシジルエーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル、テトラメチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリエチレングリコールジグリシジルエーテル、ポリプロピレングリコールジグリシジルエーテル、トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル、ペンタエリスリトールテトラグリシジルエーテル、およびソルビトールポリグリシジルエーテルなどが挙げられる。
多価脂肪酸のポリグリシジルエステル体としては、ジグリシジルアジペートなどが挙げられる。
グリシジル脂肪族アミンとしては、N,N,N’,N’−テトラグリシジルヘキサメチレンジアミンなどが挙げられる。
また、本発明において脂肪族系としては、グリシジル(メタ)アクリレートの(共)重合体も含む。
これらのうちで好ましいものはHDIイソシアヌレートおよびIPDIイソシアヌレートである。
ブロック化剤としては、上記に例示のブロック化剤、およびこれらの2種以上の併用が挙げられる。
樹脂分が20〜75重量%であるとき、微粒子(A)の水中での分散性は良好となる。また、微粒子(A)の粒径が0.5〜50μmであるとき、水中での粒子の沈降は無く、焼付け時の水分揮発および粘度調整が容易となる。
(1)脱溶剤法[(B)又は(B0)を含む水性媒体中に、樹脂(a1)および必要により硬化剤(a2)を上記記載の有機系溶剤に溶解させ、ホモミキサー等で反応容器に分散させ、必要により最高100℃まで加熱しながら、0.1〜15Torrまで減圧して、水を残存させるよう、上記の水混和性溶媒及び有機系溶剤だけを脱溶剤し、体積平均粒径0.5μm〜50μmとした微粒子を水中に分散させる方法];
(2)粉砕粒子分散法[樹脂(a1)、および必要により(a2)を溶融混練し、冷却、粉砕し、体積平均粒径0.5〜50μmとした微粒子を、(B)又は(B0)を含む水性媒体と、ディスパーサー等で反応容器に分散させる方法];
上記のうち、好ましいのは(1)の方法である。
上記(1)による製造における(a1)、および必要により(a2)の、有機系溶剤中での濃度は20〜75重量%、好ましくは40〜60重量%である。
また、上記(1)および(2)の製造法による(a1)、および必要により(a2)の、分散体中での濃度は5〜70重量%、好ましくは30〜60重量%である。また、樹脂水性分散体における系内温度は通常−5〜100℃、好ましくは30〜80℃、脱溶剤は通常0.1〜50時間、好ましくは2〜10時間である。
塗膜形成方法は、被塗装物に対して、該スラリー塗料を、ウェット膜厚10μm以上200μm以下、好ましくは10μm以上50μm以下となるようにスプレー塗布し、これを100℃以上200℃以下、好ましくは120℃以上180℃以下の温度で、5分以上60分以下、好ましくは5分以上30分以下、さらに好ましくは5分以上20分以下の時間加熱することで塗膜を形成することができる。
本発明の塗料を塗布し、焼き付けることによって得られる塗膜の被塗装物における膜厚は10μm以上150μm以下、好ましくは15μm以上50μm以下である。
攪拌機、滴下ロート、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却器を備えた反応容器に4−α−クミルフェノール53部およびルイス酸触媒(水澤化学工業社製、GalleonEarth)23部を仕込み、攪拌下、系内を窒素ガスで置換し、90℃に昇温した。同温度にてスチレン181部を3時間かけて滴下し、さらに同温度にて5時間反応させた。これを30℃に冷却後、触媒を濾別することにより、スチレン7モルを4−α−クミルフェノール1モルに付加したもの(MW900)(B0−1)を220部を得た。B0−1にEOを付加したもの(EO含量45%;MW1800)22.1部、ポリエチレングリコール(MW6,000)73.7部、ヘキサメチレンジイソシアネート(以下HDIと略記)4.1部、メチルエチルケトンオキシム(以下MEKオキシムと略記)0.4部を80℃で3時間反応させ、ポリオキシエチレン鎖MW5,500、オキシエチレン単位含量87重量%、MW30,000、疎水部の炭化水素基の炭素数71、HLB16.6のブロックイソシアネート基を含有する反応性界面活性剤[B−1]100部を得た。
実施例1と同様のフリーデルクラフツ反応にて得られた、ヒドロキシル基含有炭化水素[スチレン2モルを4−α−クミルフェノール1モルに付加したものにEOを付加したも(EO含量20%);MW800]5.9部、ポリエチレングリコール(MW4,000)88.2部、HDI3.7部、ビスフェノールAジグリシジルエーテル2.2部を80℃で3時間反応させ、ポリオキシエチレン鎖MW5,500、オキシエチレン単位含量80重量%、MW30,000、疎水部の炭化水素基の炭素数31、HLB18.0のエポキシ基を含有する反応性界面活性剤[B−2]100部を得た。
実施例1と同様のフリーデルクラフツ反応にて得られた、ヒドロキシル基含有炭化水素[スチレン7モルを4−α−クミルフェノール1モルに付加したものにEOを付加したもの(EO含量80%);MW5000]94.4部、IPDI4.0部、MEKオキシム1.6部を80℃で3時間反応させ、ポリオキシエチレン鎖MW4,500、オキシエチレン単位含量31重量%、MW5,500、疎水部の炭化水素基の炭素数15、HLB6.2のブロックイソシアネート基を含有する反応性界面活性剤[B−3]100部を得た。
実施例1と同様のフリーデルクラフツ反応にて得られた、ヒドロキシル基含有炭化水素[スチレン7モルをフェノール1モルに付加したものにEOを付加したもの(EO含量45%);MW1700]9.5部、ポリエチレングリコール(MW1000)84.6部、HDI1.7部、MEKオキシム0.9部を80℃で3時間反応させ、ポリオキシエチレン鎖MW1,000、オキシエチレン単位含量84重量%、MW25,000、疎水部の炭化水素基の炭素数62、HLB16.4のブロックイソシアネート基を含有する反応性界面活性剤[B−4]100部を得た。
実施例1と同様のフリーデルクラフツ反応にて得られた、ヒドロキシル基含有炭化水素[スチレン7モルをフェノール1モルに付加したものにEOを付加したもの(EO含量45%);MW1700]16.9部、ポリエチレングリコール(MW4000)79.7部、HDI3.4部を80℃で3時間反応させ、ポリオキシエチレン鎖MW3,600、オキシエチレン単位含量87重量%、MW24,000、疎水部の炭化水素基の炭素数62、HLB17.2の水酸基を含有する反応性界面活性剤[B−5]100部を得た。
実施例1と同様のフリーデルクラフツ反応にて得られた、ヒドロキシル基含有炭化水素[スチレン7モルをフェノール1モルに付加したものにEOを付加したもの(EO含量45%);MW1700]42.2部、ポリエチレングリコール(MW1000)50.0部、HDI8.2部を80℃で3時間反応させ、ポリオキシエチレン鎖MW1,150、オキシエチレン単位含量72重量%、MW12,000、疎水部の炭化水素基の炭素数62、HLB16.2の水酸基を含有する反応性界面活性剤[B−6]100部を得た。
実施例1と同様のフリーデルクラフツ反応にて得られた、ヒドロキシル基含有炭化水素[スチレン7モルをフェノール1モルに付加したものにEOを付加したもの(EO含量45%);MW1700]21.2部、ポリエチレングリコール(MW3000)74,7部、HDI4.1部を80℃で3時間反応させ、ポリオキシエチレン鎖MW2,700、オキシエチレン単位含量84重量%、MW18,000、疎水部の炭化水素基の炭素数62、HLB16.8の水酸基を含有する反応性界面活性剤[B−7]100部を得た。
ポリオキシアルキレンモノオール[スチレン7モル付加4−α−クミルフェノールにエチレンオキサイドを付加したもの;MW1,500]19.3部、ポリエチレングリコール(MW6,000)77.4部およびHDI3.3部を80℃でNCO含有量が0%になるまで3時間反応させ、界面活性剤[B’−8]100部を得た。
攪拌機、滴下ロート、窒素ガス導入管、温度計、還流冷却器を備えた反応容器に4−α−クミルフェノール53部およびルイス酸触媒(水澤化学工業社製、GalleonEarth)23部を仕込み、攪拌下、系内を窒素ガスで置換し、90℃に昇温した。同温度にて3−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネートのエタノールブロック物410部を3時間かけて滴下し、さらに同温度にて5時間反応させた。これを30℃に冷却後、触媒を濾別することにより、3−イソプロペニル−α,α−ジメチルベンジルイソシアネートモルを4−α−クミルフェノール1モルに付加したもの(MW1900)(B0−2)を220部を得た。B0−2にEOを付加したもの(EO含量45%;MW3400)22.1部、ポリエチレングリコール(MW6,000)73.7部、HDI4.1部を80℃で3時間反応させ、ポリオキシエチレン鎖MW5,400、オキシエチレン単位含量86重量%、MW15,000、疎水部の炭化水素基の炭素数71、HLB16.2のブロックイソシアネート基を疎水部に含有する反応性界面活性剤[B’−9]100部を得た。
キシレンの250部を反応器に入れ、加熱して100℃とし、ついで、次に示されるような割合の混合物を約3時間滴下した。その間の反応は、窒素雰囲気下にて行った。この滴下終了後、2時間のあいだ、100℃に保持して、反応を続行した。
(1) スチレン 23 部
(2) メチルメタクリレート 23 部
(3) アクリル酸ブチル 20 部
(4) アクリル酸ヒドロキシエチル 33 部
(5) パーオキシD(日本油脂製、過酸化物) 1 部
反応終了後、減圧蒸留によって有機溶剤および残存モノマーを除去し、その後、真空乾燥させることにより、水酸基当量420、数平均分子量12,000のアクリル系ヒドロキシ官能性樹脂(アクリル樹脂1)を得た。
上記で得られたアクリル樹脂1を59部とMEKオキシムブロックされたHDIトリマー(旭化成製、スミジュール)41部を100℃で加熱ニーダーを用いて混練後、5μm程度に粉砕し、体積平均粒径7μm、長径/短径比1.2のアクリル樹脂2を得た。
反応器にネオペンチルグリコール200部、エチレングリコール93部、テレフタル酸355部を投入し、230℃に加熱し生成する水を留去しながら2時間反応を進めた。その後0.2部のジブチルチンオキサイドを添加し、酸価が0.5以下になるまで反応を続けることで、本発明の塗膜に用いる、両末端に水酸基を有する、数平均分子量7000、水酸基価16.5mgKOH/g、水酸基当量926のポリエステル樹脂(ポリエステル樹脂1)を得た。
上記で得られたポリエステル樹脂1を93部とMEKオキシムブロックされたHDIトリマー(旭化成製、スミジュール)7部を100℃で加熱ニーダーを用いて混練後、5μm程度に粉砕し、体積平均粒径7μm、長径/短径比1.2のポリエステル樹脂2を得た。
製造例1〜7により得られた反応性界面活性剤[B−1]〜[B−7]、比較製造例1より得られた界面活性剤[B’−8]、比較製造例2より得られた界面活性剤[B’−9]、低分子量界面活性剤[B’−10](オクチルフェノールのEO付加物、数平均分子量1,000)、PVA[B’−11](部分ケン化ポリビニルアルコール、重合度1,700、ケン化度88%)のそれぞれ3部を水100部に分散し、分散液を得た。これを分散液1〜分散液10とする。
ビーカー内に、アクリル樹脂1を59部、MEKオキシムブロックされたHDIトリマー(旭化成製、スミジュール)41部、およびテトラヒドロフラン100部を混合しておき、これを分散液1の100部に添加した後、ウルトラディスパーサー(ヤマト科学製)を使用して、回転数9,000rpmで1分間混合し、体積平均粒径を5μmとした。混合後、攪拌棒および温度計をセットした4つ口フラスコにこの混合液を投入し、常温、減圧下で10時間脱溶剤した。次いでウレタン化触媒[「TEDA」、東ソー製]0.1部、耐光安定剤[「DIC−TBS」、大日本インキ化学工業製]0.1部、粘弾性付与剤[「SNシックナー−651」、サンノプコ社製]3.0部を加え、水分散スラリー塗料を得た。分散粒子の体積平均粒径4.7μmであった。
分散液1の代わりに分散液2を使用し、ウルトラディスパーサー(ヤマト科学製)での撹拌条件を回転数12,000rpm、1分間とする他は、実施例1と同様にして水分散スラリー塗料を得た。分散粒子の体積平均粒径3.1μmであった。
分散液1の代わりに分散液3を使用し、ウルトラディスパーサー(ヤマト科学製)での撹拌条件を回転数14,000rpm、2分間とする他は、実施例1と同様にして水分散スラリー塗料を得た。分散粒子の体積平均粒径2.4μmであった。
分散液1の代わりに分散液4を使用し、ウルトラディスパーサー(ヤマト科学製)での撹拌条件を回転数16,000rpm、2分間とする他は、実施例1と同様にして水分散スラリー塗料を得た。分散粒子の体積平均粒径1.8μmであった。
分散液1の代わりに分散液5を使用し、ウルトラディスパーサー(ヤマト科学製)での撹拌条件を回転数16,000rpm、2分間とする他は、実施例1と同様にして水分散スラリー塗料を得た。分散粒子の体積平均粒径1.7μmであった。
分散液1の代わりに分散液6を使用し、ウルトラディスパーサー(ヤマト科学製)での撹拌条件を回転数16,000rpm、2分間とする他は、実施例1と同様にして水分散スラリー塗料を得た。分散粒子の体積平均粒径1.9μmであった。
分散液1の代わりに分散液7を使用し、ウルトラディスパーサー(ヤマト科学製)での撹拌条件を回転数16,000rpm、2分間とする他は、実施例1と同様にして水分散スラリー塗料を得た。分散粒子の体積平均粒径2.3μmであった。
分散液1の代わりに分散液8〜分散液11を使用する他は、実施例1と同様にして水分散スラリー塗料を得た。比較例1:分散粒子の体積平均粒径4.8μm、比較例2:分散粒子の体積平均粒径5.1μm、比較例3:分散粒子の体積平均粒径4.9μm、比較例4:分散粒子の体積平均粒径4.8μmであった。
分散液の調製例により得られた分散液1の100部中に、上記で得られた、アクリル系ヒドロキシ官能性樹脂微粉(アクリル樹脂2)100部を加え、ウルトラディスパーサー(ヤマト科学製)を使用し、回転数9,000rpmで1分間混合した。次いでウレタン化触媒[「TEDA」、東ソー製]0.1部、耐光安定剤[「DIC−TBS」、大日本インキ化学工業製]0.1部を加え、分散粒子の体積平均粒径7μmである、目的の水分散スラリー塗料を得た。
分散液1の代わりに分散液2を使用する他は、実施例8と同様にして水分散スラリー塗料を得た。分散粒子の体積平均粒径7μmであった。
分散液1の代わりに分散液5を使用する他は、実施例8と同様にして水分散スラリー塗料を得た。分散粒子の体積平均粒径7μmであった。
分散液1の代わりに分散液8〜分散液11を使用する他は、実施例8と同様にして水分散スラリー塗料を得た。比較例5:分散粒子の体積平均粒径7μm、比較例6:分散粒子の体積平均粒径7μm、比較例7:分散粒子の体積平均粒径7μm、比較例8:分散粒子の体積平均粒径7μmであった。
ビーカー内に、ポリエステル樹脂1を93部、MEKオキシムブロックされたHDIトリマー(旭化成製、スミジュール)7部、およびテトラヒドロフラン100部を混合しておき、これを分散液1の100部に添加した後、ウルトラディスパーサー(ヤマト科学製)を使用して、回転数9,000rpmで1分間混合し、体積平均粒径を5μmとした。混合後、攪拌棒および温度計をセットした4つ口フラスコにこの混合液を投入し、常温、減圧下で10時間脱溶剤した。次いでウレタン化触媒[「TEDA」、東ソー製]0.1部、耐光安定剤[「DIC−TBS」、大日本インキ化学工業製]0.1部、粘弾性付与剤[「SNシックナー−651」、サンノプコ社製]3.0部を加え、分散粒子の体積平均粒径5.1μmである、目的の水分散スラリー塗料を得た。
分散液1の代わりに分散液2を使用する他は、実施例11と同様にして水分散スラリー塗料を得た。分散粒子の体積平均粒径4.9μmであった。
分散液1の代わりに分散液5を使用する他は、実施例11と同様にして水分散スラリー塗料を得た。分散粒子の体積平均粒径4.2μmであった。
分散液1の代わりに分散液8〜分散液11を使用する他は、実施例11と同様にして水分散スラリー塗料を得た。比較例9:分散粒子の体積平均粒径4.8μm、比較例10:分散粒子の体積平均粒径4.9μm、比較例11:分散粒子の体積平均粒径5.1μm、比較例12:分散粒子の体積平均粒径4.8μmであった。
分散液の調製例により得られた分散液1の100部中に、上記で得られた、ポリエステル系ヒドロキシ官能性樹脂微粉(ポリエステル樹脂2)100部を加え、ウルトラディスパーサー(ヤマト科学製)を使用し、回転数9,000rpmで1分間混合した。次いでウレタン化触媒[「TEDA」、東ソー製]0.1部、耐光安定剤[「DIC−TBS」、大日本インキ化学工業製]0.1部を加え、分散粒子の体積平均粒径7μmである、目的の水分散スラリー塗料を得た。
分散液1の代わりに分散液2を使用する他は、実施例14と同様にして水分散スラリー塗料を得た。分散粒子の体積平均粒径7μmであった。
分散液1の代わりに分散液5を使用する他は、実施例14と同様にして水分散スラリー塗料を得た。分散粒子の体積平均粒径7μmであった。
分散液1の代わりに分散液8〜分散液11を使用する他は、実施例14と同様にして水分散スラリー塗料を得た。比較例13:分散粒子の体積平均粒径7μm、比較例14:分散粒子の体積平均粒径7μm、比較例15:分散粒子の体積平均粒径7μm、比較例16:分散粒子の体積平均粒径7μmであった。
リン酸亜鉛処理を施した厚さ0.8mmの冷延鋼板にエポキシ樹脂系カチオン電着塗料を塗装し(20μm)、170℃で30分加熱硬化させた後、自動車用黒色中塗り塗料をエアースプレー塗装し(30μm)、140℃で30分加熱硬化して試験板を得た。該試験板に、得られた水分散スラリー塗料をスプレー塗装し、60℃で10分間前焼付けした後、150℃で20分間焼付け乾燥して、膜厚約40μmの塗膜を得た。
(試験方法)
<フィッシャー硬度の測定>:上記で得られた塗膜を、フィッシャー硬度計(フィッシュアー・インストルメンツ製フィッシャースコープH100V)で表面硬さを測定した。(加重0.4〜100mN、押し込み深さ5μm)
この試験方法は塗膜硬さを高精度で数値化できるうえ、一回の試験で押し込み硬さ、ヤング率等、多くの塗膜強度の要素を評価できるものである。
この表面硬さを測定することにより塗膜強度を評価することができる。
<耐酸性雨性の評価>:30%の硫酸水溶液0.4gを上記で得られた塗膜に滴下し、循風乾燥機にて80℃で30分間加熱した後水洗し、塗面を目視評価した。
○:塗面に変化が全く認められない。
△:滴下跡が少し認められる。
×:滴下跡にシミ、白化又はフクレが著しく認められる。
<溶出率の測定>:上記で得られた塗膜約10gを水に25℃で1時間浸漬し、水浸後のフィルムを循風乾燥機にて60℃で1時間加熱し乾燥し、漬浸前のフィルムの重量と比較して、重量減少率を測定し溶出率とした。
<耐水性の評価>:上記で得られた塗膜を水に40℃で10日間漬浸し、水浸後のフィルムを目視評価した。
○:塗膜に変化が全く認められない。
△:塗膜に白化が少し認められる。
×:塗膜に白化が著しく認められる。
Claims (17)
- 水性媒体中に、活性水素基を有する樹脂(a1)からなる微粒子(A)、並びに、親水部と疎水部からなり、イソシアネート基、ブロックイソシアネート基及びエポキシ基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基を親水部に有する反応性界面活性剤(B)を含有してなることを特徴とする水分散スラリー塗料。
- 硬化剤(a2)をさらに含有してなる請求項1記載の水分散スラリー塗料。
- 水性媒体中に、活性水素基を有する樹脂(a1)からなる微粒子(A)、親水部と疎水部からなり、アミノ基、水酸基及びカルボキシル基からなる群より選ばれる少なくとも1種の基を親水部に有する反応性界面活性剤(B0)、並びに、硬化剤(a2)を含有してなることを特徴とする水分散スラリー塗料。
- 前記反応性界面活性剤(B)及び(B0)が、芳香環を含有する炭素数6〜100の炭化水素基を有する疎水部を含有してなる請求項1〜3のいずれか記載の水分散スラリー塗料。
- 前記反応性界面活性剤(B)及び(B0)が、オキシエチレン基をそれぞれ(B)又は(B0)の重量に対して20重量%以上97重量%以下含有する請求項1〜4のいずれか記載の水分散スラリー塗料。
- 前記反応性界面活性剤(B)及び(B0)が、ポリオキシエチレン鎖を有する親水部からなり、該ポリオキシエチレン鎖の重量平均分子量が1,000以上4,000以下であり、かつ前記反応性界面活性剤(B)及び(B0)の重量平均分子量が1,500以上30,000以下である請求項1〜5のいずれか記載の水分散スラリー塗料。
- 前記反応性界面活性剤(B)が、1価フェノール又は1価の芳香族アルコール(b1)と必要によりビニルモノマー(b2)とからなる付加反応物又はそのアルキレンオキサイド付加物(b3)、有機ジイソシアネート(b4)、ポリオキシアルキレン鎖を有するジオール及び/又はジアミン(b5)、並びにブロック化剤(b6)又はポリエポキシ化合物(b7)を主要構成要素としてなり、前記(b3)及び/又は前記(b5)にオキシエチレン基を含有し、前記(b3)及び/又は(b5)にブロック化されていてもよいイソシアネート基又はエポキシ基が付加してなるウレタン樹脂である請求項1、2、4〜6のいずれか記載の水分散スラリー塗料。
- 前記反応性界面活性剤(B)が、下記一般式(1)又は(2)で表される化合物の1種又は2種以上からなる請求項7記載の水分散スラリー塗料。
Q−(−CONH−G−NHCO−J−)m−CONH−G−NHCO−Y (1)
Q−(−CONH−G−NHCO−J−)m−Z (2)
[式中、Qは、1価フェノール又は1価の芳香族アルコール(b1)と必要によりビニルモノマー(b2)とからなる付加反応物もしくはそのアルキレンオキサイド付加物(b3)の残基を、Gは有機ジイソシアネート(b4)の残基を、Jは、ポリオキシアルキレン鎖を有するジオール及び/又はジアミン(b5)の残基を、Yはブロック化剤(b6)の残基を、Zはポリエポキシ化合物(b7)の残基を表す。複数のG、複数のJは、それぞれ、同一でも異なっていてもよい。mは1〜20である。] - 前記反応性界面活性剤(B)が、1価フェノール又は1価の芳香族アルコール(b1)と必要によりビニルモノマー(b2)とからなる付加反応物のアルキレンオキサイド付加物(b3’)、並びにブロック化剤(b6)又はポリエポキシ化合物(b7)を主要構成要素としてなり、前記(b3’)にオキシエチレン基を含有し、前記(b3’)にブロック化されていてもよいイソシアネート基又はエポキシ基が付加してなる化合物である請求項1、2、4〜6のいずれか記載の水分散スラリー塗料。
- 前記反応性界面活性剤(B)が、下記一般式(3)又は(4)で表される化合物の1種又は2種以上からなる請求項9記載の水分散スラリー塗料。
Q’−CONH−G−NHCO−Y (3)
Q’−Z (4)
[式中、Q’は、1価フェノール又は1価の芳香族アルコール(b1)と必要によりビニルモノマー(b2)とからなる付加反応物のアルキレンオキサイド付加物(b3’)の残基を、Gは、有機ジイソシアネート(b4)の残基を、Yは、ブロック化剤(b6)の残基を、Zはポリエポキシ化合物(b7)の残基を表す。] - 前記反応性界面活性剤(B0)が、1価フェノール又は1価の芳香族アルコール(b1)と必要によりビニルモノマー(b2)とからなる付加反応物のアルキレンオキサイド付加物(b3’’)、有機ジイソシアネート(b4)、及びポリオキシアルキレン鎖を有するジオール及び/又はジアミン(b5’)を主要構成要素としてなり、片末端がアミノ基又は水酸基の化合物である請求項3〜6のいずれか記載の水分散粉体スラリー塗料。
- 前記反応性界面活性剤(B0)が、下記一般式(5)又は(6)で表される化合物の1種又は2種以上からなる請求項11記載の水分散スラリー塗料。
Q−(−CONH−G−NHCO−J−)m−OH (5)
Q−(−CONH−G−NHCO−J−)m−NH2 (6)
[式中、Q、G及びJは上記と同様である。複数のG、複数のJは、それぞれ、同一でも異なっていてもよい。mは1〜20である。] - 前記活性水素基を有する樹脂(a1)が、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、及びエポキシ樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1〜12のいずれか記載の水分散スラリー塗料。
- 前記微粒子(A)の体積平均粒径が0.5μm以上50μm以下である請求項1〜13のいずれか記載の水分散スラリー塗料。
- 前記微粒子(A)は、長径/短径比率が1.0〜1.5の球形である請求項1〜14のいずれか記載の水分散スラリー塗料。
- 前記微粒子(A)が、前記活性水素を有する樹脂(a1)の溶剤溶液を水中に分散し、該溶剤を脱溶剤することによって得られる請求項1〜15のいずれか記載の水分散スラリー塗料。
- 請求項1〜16のいずれか記載の水分散スラリー塗料を塗布し、焼き付けることによって得られる塗膜。
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