JP2006137866A - Lead-free cationic electrocoating material composition - Google Patents

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JP2006137866A
JP2006137866A JP2004329157A JP2004329157A JP2006137866A JP 2006137866 A JP2006137866 A JP 2006137866A JP 2004329157 A JP2004329157 A JP 2004329157A JP 2004329157 A JP2004329157 A JP 2004329157A JP 2006137866 A JP2006137866 A JP 2006137866A
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Toshio Kaneko
敏雄 金子
Yasuhisa Sugawara
靖久 菅原
Hiroyuki Morishita
洋行 森下
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Honda Motor Co Ltd
Nippon Paint Co Ltd
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Honda Motor Co Ltd
Nippon Paint Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lead-free cationic electrocoating material composition capable of providing a coated film having excellent rust preventative properties and formed on the surface of a base material. <P>SOLUTION: The lead-free cationic electrocoating material composition contains a zinc polyphosphate, a cationic epoxy resin and a blocked isocyanate curing agent. The content of the zinc polyphosphate is 7-50 pts.wt. based on 100 pts.wt. solid component of the coating material. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、基材の表面に、防錆性に優れた塗膜を形成することができる、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 that can form a coating film excellent in rust prevention on the surface of a substrate.

熱延鋼板または冷延鋼板などの鋼板は、加工性に優れるため工業材料として汎用されている。これらの鋼板は鉄であり錆が生じる。そのため、自動車用途など耐食性が要求される用途においては、亜鉛めっき処理を施した亜鉛めっき鋼板、亜鉛−ニッケルめっき処理を施した亜鉛−ニッケルめっき鋼板などが用いられている。しかし、近年の経済情勢から原料コストの削減が重要な課題となりつつあり、そのため、コスト的により安価な無処理の鋼板の使用も検討されるようになってきた。   Steel sheets such as hot-rolled steel sheets and cold-rolled steel sheets are widely used as industrial materials because of their excellent workability. These steel plates are iron and cause rust. Therefore, in applications requiring corrosion resistance such as automobile applications, galvanized steel sheets subjected to galvanizing treatment, zinc-nickel plated steel sheets subjected to zinc-nickel plating treatment, and the like are used. However, due to the recent economic situation, reduction of raw material costs is becoming an important issue, and therefore, the use of untreated steel sheets, which are cheaper in terms of cost, has been considered.

ところで、自動車などの基材の表面には、種々の役割を持つ複数の塗膜を形成して、基材を保護すると同時に美しい外観を付与している。このような複数の塗膜には電着塗膜が含まれる。電着塗膜は、導電性基材の上に塗装する塗膜であり、主として基材の耐食性、防錆性を向上させるために設けられる。   By the way, a plurality of coating films having various roles are formed on the surface of a substrate such as an automobile to protect the substrate and at the same time give a beautiful appearance. Such a plurality of coating films include electrodeposition coating films. An electrodeposition coating film is a coating film coated on a conductive substrate, and is mainly provided to improve the corrosion resistance and rust prevention properties of the substrate.

これまで電着塗料組成物には、耐食性を付与するため、鉛を含む耐食性付与剤が添加されてきた。近年、鉛は環境に対して悪影響を与えることから、使用量の削減が要求されている。そのため鉛を含む耐食性付与剤を含まない、いわゆる無鉛性カチオン電着塗料が主として利用されつつある。しかし、電着塗料組成物に鉛を使用しないことによって、電着塗膜の耐食性付与性能が低下することが多く、特に無処理の鋼板表面を無鉛性電着塗料組成物で電着塗装した基材は、耐食性が劣ることとなる。   Until now, an electrodeposition coating composition has been added with a corrosion resistance imparting agent containing lead in order to impart corrosion resistance. In recent years, since lead has an adverse effect on the environment, reduction of the amount of use has been demanded. Therefore, so-called lead-free cationic electrodeposition coatings that do not contain lead-containing corrosion resistance imparting agents are mainly being used. However, by not using lead in the electrodeposition coating composition, the corrosion resistance imparting performance of the electrodeposition coating film is often lowered, and in particular, the surface of an untreated steel sheet is electrodeposited with a lead-free electrodeposition coating composition. The material is inferior in corrosion resistance.

特開2001−2997号公報(特許文献1)には、カチオン電着塗料用樹脂(A)、ハイドロタルサイト系固溶体(B)及びビスマス含有化合物(C)を含有することを特徴とするカチオン電着塗料が記載されている。このカチオン電着塗料は、無処理鋼板に塗装しても防錆性がすぐれ、エッジ防錆性、つきまわり性、耐薬品性、平滑性などの良好な塗膜を形成することができる旨が記載されている。しかしながら、これは必ずしも満足のいくレベルの性能を有するものではない。   Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-2997 (Patent Document 1) discloses a cationic electrodeposition resin containing a resin for cationic electrodeposition coating (A), a hydrotalcite-based solid solution (B), and a bismuth-containing compound (C). The paint is described. This cationic electrodeposition paint is excellent in rust prevention even when applied to an untreated steel sheet, and can form a good coating film such as edge rust prevention, throwing power, chemical resistance and smoothness. Are listed. However, this does not necessarily have a satisfactory level of performance.

特開2001−329221号公報(特許文献2)には、カチオン電着塗料用樹脂(A)、縮合リン酸アルミニウム及び/又は亜鉛化合物(B)、ならびに酸化アルミニウム及び/又は水酸化アルミニウム(C)を含有することを特徴とするカチオン電着塗料が記載されている。この文献の実施例によると、亜鉛化合物として酸化亜鉛が用いられている。ここでは、トリポリリン酸アルミニウム粒子にシリカ及び酸化亜鉛処理を施してなる材料にさらに水酸化アルミニウム処理をなしている。これは、酸化亜鉛に含まれる亜鉛の量が本発明と比較して少なく、防錆効果が不充分である。   JP 2001-329221 A (Patent Document 2) discloses a resin for cationic electrodeposition coating (A), a condensed aluminum phosphate and / or a zinc compound (B), and aluminum oxide and / or aluminum hydroxide (C). A cationic electrodeposition paint characterized in that it contains is described. According to the examples in this document, zinc oxide is used as the zinc compound. Here, aluminum hydroxide treatment is further performed on a material obtained by subjecting aluminum tripolyphosphate particles to silica and zinc oxide treatment. This is because the amount of zinc contained in zinc oxide is small compared to the present invention, and the rust prevention effect is insufficient.

特開2001−2997号公報JP 2001-2997 A 特開2001−329221号公報JP 2001-329221 A

本発明は上記従来技術の問題点を解決することを課題とする。より特定すれば、本発明は、基材(特に、無処理の鋼板)の表面に、防錆性に優れた塗膜を形成することができる、無鉛性カチオン電着塗料組成物を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art. More specifically, the present invention provides a lead-free cationic electrodeposition coating composition capable of forming a coating film excellent in rust prevention on the surface of a substrate (particularly, an untreated steel sheet). Is an issue.

本発明は、
ポリリン酸亜鉛、
カチオン性エポキシ樹脂、および
ブロックイソシアネート硬化剤、
を含有する無鉛性カチオン電着塗料組成物であって、
このポリリン酸亜鉛が、塗料固形分100重量部に対して7〜50重量部含まれる、無鉛性カチオン電着塗料組成物、を提供するものであり、これにより上記目的が達成される。
The present invention
Zinc polyphosphate,
A cationic epoxy resin, and a blocked isocyanate curing agent,
A lead-free cationic electrodeposition coating composition comprising:
This zinc polyphosphate provides a lead-free cationic electrodeposition coating composition containing 7 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content of the coating, thereby achieving the above object.

上記ポリリン酸亜鉛は、カチオン電着塗料組成物により得られる硬化電着塗膜0.3gを、pH4以下の水溶液100ml中に浸漬した場合における亜鉛イオンの濃度が100〜400ppmとなる量でカチオン電着塗料組成物中に含まれるのが好ましい。   The zinc polyphosphate is a cationic electrodeposition in such an amount that the concentration of zinc ions becomes 100 to 400 ppm when 0.3 g of a cured electrodeposition coating film obtained by the cationic electrodeposition coating composition is immersed in 100 ml of an aqueous solution having a pH of 4 or less. It is preferably contained in the coating composition.

さらに、本発明の無鉛性カチオン電着塗料組成物は、無処理の鋼板の電着塗装用として用いることができる。   Furthermore, the lead-free cationic electrodeposition coating composition of the present invention can be used for electrodeposition coating of untreated steel sheets.

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.

本発明の電着塗料組成物は防錆性付与性能に優れるものである。本発明の電着塗料組成物は、鉛を含む耐食性付与剤が含まれないことにも関わらず、高い防錆性を付与することができる。本発明の電着塗料組成物は特に、亜鉛めっき処理などなされていない無処理の鋼板に対して、高い防錆性を付与することができる。本発明の電着塗料組成物を無処理の鋼板に電着塗装することによって、亜鉛めっき鋼板を電着塗装した場合と同等の防錆性を付与することができる。本発明の電着塗料組成物は、亜鉛めっき鋼板を無処理の鋼板に代替する可能性を提供する。   The electrodeposition coating composition of the present invention has excellent rust prevention performance. The electrodeposition coating composition of the present invention can impart high antirust properties despite the absence of lead-containing corrosion resistance imparting agents. In particular, the electrodeposition coating composition of the present invention can impart high rust resistance to an untreated steel sheet that has not been subjected to galvanization. By electrodeposition-coating the electrodeposition coating composition of the present invention on an untreated steel plate, it is possible to impart rust prevention equivalent to that obtained when electrodepositing a galvanized steel plate. The electrodeposition coating composition of the present invention offers the possibility of replacing galvanized steel sheets with untreated steel sheets.

最初に、本発明に至る過程を記載する。亜鉛めっきは、鉄の錆を防止する手段として知られている。亜鉛は鉄よりイオン化傾向が大きいため、鉄と亜鉛とを接触させた状態とすると、水の存在下において亜鉛が溶けだし、鉄の腐食が防止されるからである。この知見に基づき、本発明者らは、酸化亜鉛粉末を含む電着塗料組成物を無処理の鋼板に電着塗装することによって、亜鉛めっき処理を行った鋼板を用いる場合と同等の効果が得られるのではないかと考えた。しかし、これらの効果を得るのに必要とされる量の酸化亜鉛を電着塗料組成物中に加えることを試みたところ、顔料分散ペーストの調製の段階で不具合が生じた。具体的には、酸化亜鉛は中和酸による溶出が高いため、顔料分散ペーストを調製する段階で亜鉛が溶出して顔料分散ペーストの増粘が生じ、塗料としての性状をなさなくなってしまった。   First, the process leading to the present invention will be described. Zinc plating is known as a means for preventing iron rust. This is because zinc has a higher ionization tendency than iron, and therefore, when iron and zinc are brought into contact with each other, zinc starts to melt in the presence of water, and iron corrosion is prevented. Based on this knowledge, the present inventors obtained the same effect as when using a galvanized steel sheet by electrodeposition coating an electrodeposition coating composition containing zinc oxide powder on an untreated steel sheet. I thought it would be possible. However, when an attempt was made to add the amount of zinc oxide required to obtain these effects into the electrodeposition coating composition, problems occurred in the stage of preparing the pigment dispersion paste. Specifically, since zinc oxide is highly eluted by a neutralizing acid, zinc was eluted at the stage of preparing the pigment dispersion paste, resulting in thickening of the pigment dispersion paste, and the properties of the paint were no longer achieved.

本発明者らは研究を重ねた結果、ポリリン酸亜鉛を用いることによって、塗料調製に関する上記不良事象を解消することができること、さらに、カチオン電着塗料組成物により得られる硬化電着塗膜0.3gを、pH4以下の水溶液100ml中に浸漬した場合における亜鉛イオンの濃度が100〜400ppmとなる量で、このポリリン酸亜鉛をカチオン電着塗料組成物中に含めることによって、電着塗料の防錆性をより向上させることができることを見出した。   As a result of repeated researches, the present inventors have been able to eliminate the above-mentioned defective events related to paint preparation by using zinc polyphosphate, and further to obtain a cured electrodeposition coating film obtained by a cationic electrodeposition coating composition. By containing this zinc polyphosphate in the cationic electrodeposition coating composition in such an amount that the concentration of zinc ions is 100 to 400 ppm when immersed in 100 ml of an aqueous solution having a pH of 4 or less, 3 g of rust prevention of the electrodeposition coating is achieved. It was found that the property can be further improved.

本発明は、ポリリン酸亜鉛を電着塗料組成物に含めることによって、無処理の鋼板に電着塗装した場合においても高い防錆性を付与できることを見出している。これは、亜鉛めっき鋼板を無処理の鋼板に代替する可能性を見出したこととなる。以下、本発明について記載していく。   The present invention has found that by including zinc polyphosphate in an electrodeposition coating composition, high antirust property can be imparted even when electrodeposited on an untreated steel sheet. This has found the possibility of replacing the galvanized steel sheet with an untreated steel sheet. Hereinafter, the present invention will be described.

本発明の無鉛性カチオン電着塗料組成物は、カチオン性エポキシ樹脂及びブロックイソシアネート硬化剤を含むバインダー樹脂が、水性媒体中に分散・溶解した電着塗料組成物である。電着塗料組成物は一般に、バインダー樹脂以外にも、中和酸、有機溶媒、顔料、硬化触媒などを含む。そして本発明の無鉛性カチオン電着塗料組成物は、ポリリン酸亜鉛を含有することを特徴とする。   The lead-free cationic electrodeposition coating composition of the present invention is an electrodeposition coating composition in which a binder resin containing a cationic epoxy resin and a blocked isocyanate curing agent is dispersed and dissolved in an aqueous medium. The electrodeposition coating composition generally contains a neutralizing acid, an organic solvent, a pigment, a curing catalyst and the like in addition to the binder resin. The lead-free cationic electrodeposition coating composition of the present invention is characterized by containing zinc polyphosphate.

ポリリン酸亜鉛
ポリリン酸亜鉛は、縮合リン酸金属塩を主体とした化合物である。この中で、縮合リン酸金属塩を構成する縮合リン酸は、オルトリン酸の脱水縮合によって生じる直鎖状高分子リン酸(ピロリン酸、トリポリリン酸、トリメタリン酸、テトラメタリン酸等)の総称であり、一般式P3n+1(式中、nは2以上の整数である。)で示される。ポリリン酸亜鉛は、縮合リン酸金属塩と酸化亜鉛とから調製することができる。また市販品を用いてもよい。用いることができる市販品として、例えばZP−SB、ZP−50S、ZP−HS(以上キクチカラー(株)社製)などが挙げられる。
Zinc polyphosphate Zinc polyphosphate is a compound mainly composed of a condensed phosphate metal salt. Among them, the condensed phosphoric acid constituting the condensed phosphoric acid metal salt is a general term for linear polymer phosphoric acid (pyrophosphoric acid, tripolyphosphoric acid, trimetaphosphoric acid, tetrametaphosphoric acid, etc.) generated by dehydration condensation of orthophosphoric acid. And general formula P n O 3n + 1 (wherein n is an integer of 2 or more). Zinc polyphosphate can be prepared from a condensed metal phosphate metal salt and zinc oxide. Commercial products may also be used. Examples of commercially available products that can be used include ZP-SB, ZP-50S, and ZP-HS (manufactured by Kikuchi Color Co., Ltd.).

ところで、一般的に塗料に配合される顔料は、亜鉛化合物も含まれる。本発明においては、酸化亜鉛などの亜鉛化合物は、顔料に分類する。   By the way, generally the pigment mix | blended with a coating material also contains a zinc compound. In the present invention, zinc compounds such as zinc oxide are classified as pigments.

上記ポリリン酸亜鉛は、塗料固形分100重量部に対して下限7重量部上限50重量部となる量で、本発明のカチオン電着塗料組成物中に含有されるのが好ましい。上記下限は10重量部であるのがより好ましく、20重量部であるのがさらに好ましい。このポリリン酸亜鉛の含有量が7重量部より少ない場合は、ポリリン酸亜鉛の添加による効果(耐食効果)が不十分となる。またポリリン酸亜鉛の含有量が50重量部を超える場合は、塗膜外観の悪化による性能低下の不具合が生じる恐れがある。   The zinc polyphosphate is preferably contained in the cationic electrodeposition coating composition of the present invention in such an amount that the lower limit is 7 parts by weight and the upper limit is 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the coating solid content. The lower limit is more preferably 10 parts by weight, and even more preferably 20 parts by weight. When the content of this zinc polyphosphate is less than 7 parts by weight, the effect (corrosion resistance) due to the addition of zinc polyphosphate is insufficient. Moreover, when content of zinc polyphosphate exceeds 50 weight part, there exists a possibility that the malfunction of the performance fall by the deterioration of a coating-film external appearance may arise.

さらに本発明で用いられるポリリン酸亜鉛は、カチオン電着塗料組成物により得られる硬化電着塗膜0.3gを、pH4以下の水溶液100ml中に浸漬した場合における亜鉛イオンの濃度が100〜400ppmとなる量でカチオン電着塗料組成物中に含まれるのが好ましい。これにより、腐食環境下において溶出した亜鉛イオンが有効に腐食抑制作用を発現することとなる。亜鉛イオンの濃度が100ppmに満たない場合は、腐食抑制効果が不十分となるおそれがある。なお、本明細書における浸漬条件は、55℃の水に72時間浸漬した場合と定める。   Furthermore, the zinc polyphosphate used in the present invention has a zinc ion concentration of 100 to 400 ppm when 0.3 g of a cured electrodeposition coating film obtained by the cationic electrodeposition coating composition is immersed in 100 ml of an aqueous solution having a pH of 4 or less. Is preferably included in the cationic electrodeposition coating composition. As a result, zinc ions eluted in a corrosive environment effectively exhibit a corrosion inhibiting action. If the concentration of zinc ions is less than 100 ppm, the corrosion inhibition effect may be insufficient. In addition, the immersion conditions in this specification are defined as the case where it immerses in 55 degreeC water for 72 hours.

このポリリン酸亜鉛は、電着塗料組成物の調製に用いられる顔料ペーストを製造する際に、顔料と同様に加えてペースト化して加えてもよい。またはポリリン酸亜鉛のペースト物を、顔料ペーストの調製と同様にして個別に調製し、これを電着塗料組成物に加えてもよい。   This zinc polyphosphate may be added in the form of a paste in the same manner as the pigment when producing a pigment paste used for the preparation of the electrodeposition coating composition. Alternatively, the zinc polyphosphate paste may be prepared individually in the same manner as the pigment paste and added to the electrodeposition coating composition.

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には、アミンで変性されたエポキシ樹脂が含まれる。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 Resin The cationic epoxy resin used in the present invention includes an amine-modified epoxy resin. 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 a 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).

特開平5−306327号公報に記載される、下記式   The following formula described in JP-A-5-306327

Figure 2006137866
Figure 2006137866

[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てもよい。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. An oxazolidone ring-containing epoxy resin represented by the above formula may be used as 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硬化剤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 curing agent 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 used as a system. It is obtained by distilling from the inside.

特に好ましいエポキシ樹脂はオキサゾリドン環含有エポキシ樹脂である。耐熱性及び耐食性に優れ、更に耐衝撃性にも優れた塗膜が得られるからである。   Particularly preferred epoxy resins are oxazolidone ring-containing epoxy resins. This is because a coating film having excellent heat resistance and corrosion resistance and further excellent impact resistance can be obtained.

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号公報第0012〜0047段落に記載されており、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 the oxazolidone ring-containing epoxy resin are described in, for example, paragraphs 0012 to 0047 of JP-A No. 2000-128959 and are publicly 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。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 a primary, secondary or / and tertiary amino group-containing epoxy resin, 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.

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。アミン類は複数の種類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.

ブロックイソシアネート硬化剤
本発明のブロックイソシアネート硬化剤で使用するポリイソシアネートとは、1分子中にイソシアネート基を2個以上有する化合物をいう。ポリイソシアネートとしては、例えば、脂肪族系、脂環式系、芳香族系および芳香族−脂肪族系等のうちのいずれのものであってもよい。
Blocked isocyanate curing agent The polyisocyanate used in the blocked isocyanate curing agent of the present invention refers to a compound having two or more isocyanate groups in one molecule. The polyisocyanate may be, for example, any of aliphatic, alicyclic, aromatic and aromatic-aliphatic.

ポリイソシアネートの具体例には、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、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);等があげられる。これらは、単独で、または2種以上併用することができる。   Specific examples of polyisocyanates include aromatic diisocyanates such as tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), p-phenylene diisocyanate, and naphthalene diisocyanate; hexamethylene diisocyanate (HDI), 2,2,4- C3-C12 aliphatic diisocyanates such as 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 1,3-diisocyanatomethylcyclo Carbon such as xane (hydrogenated XDI), hydrogenated TDI, 2,5- or 2,6-bis (isocyanatomethyl) -bicyclo [2.2.1] heptane (also referred to as norbornane diisocyanate). Aliphatic diisocyanates having a number of 5 to 18; aliphatic diisocyanates having an aromatic ring such as xylylene diisocyanate (XDI) and tetramethylxylylene diisocyanate (TMXDI); modified products of these diisocyanates (urethanes, carbodiimides, Uretdione, uretoimine, burette and / or isocyanurate modified product); These may be used alone or in combination of two or more.

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イソシアネート硬化剤に使用してよい。   Adducts or prepolymers obtained by reacting polyisocyanates with polyhydric alcohols such as ethylene glycol, propylene glycol, trimethylolpropane and hexanetriol at an NCO / OH ratio of 2 or more may also be used as the block isocyanate curing agent.

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。   The blocking agent is added to a polyisocyanate group and is stable at ordinary temperature, but can regenerate a free isocyanate group when heated to a temperature higher than the dissociation temperature.

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
本発明のカチオン電着塗料組成物は、通常用いられる顔料を含んでもよい。使用し得る顔料の例としては、チタンホワイト、カーボンブラック及びベンガラのような着色顔料;カオリン、タルク、ケイ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、マイカおよびクレーのような体質顔料;リン酸鉄、リン酸カルシウム、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のような防錆顔料等が挙げられる。
Pigment The cationic electrodeposition coating composition of the present invention may contain a commonly used pigment. Examples of pigments that can be used include colored pigments such as titanium white, carbon black and bengara; extender pigments such as kaolin, talc, aluminum silicate, calcium carbonate, mica and clay; iron phosphate, calcium phosphate, molybdic acid Examples include rust preventive pigments such as aluminum, calcium molybdate and aluminum phosphomolybdate.

これらの顔料を用いる場合は、電着塗料組成物の塗料固形分100重量部に対して一般に1〜35重量部、好ましくは10〜30重量部を占める量で電着塗料組成物に含有される。但し本発明において用いられるポリリン酸亜鉛は、固体成分であり顔料の置き換え物と考えることもできるため、本発明の電着塗料組成物に含まれる顔料の配合量は少なくなる。   When these pigments are used, they are generally contained in the electrodeposition coating composition in an amount of 1 to 35 parts by weight, preferably 10 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the solid content of the electrodeposition coating composition. . However, since the zinc polyphosphate used in the present invention is a solid component and can be considered as a pigment replacement, the amount of the pigment contained in the electrodeposition coating composition of the present invention is reduced.

本発明のカチオン電着塗料組成物中における、上述のポリリン酸亜鉛および上記顔料を含めた全顔料濃度は、電着塗料組成物の固形分100重量部に対して一般的に7〜50重量部であり、好ましくは10〜45重量部であり、より好ましくは20〜45重量部である。この全顔料濃度が7重量部に満たない場合は、十分な性能が得られない恐れがある。また、全顔料濃度が50重量部を超えると、塗膜外観が低下する恐れがある。   In the cationic electrodeposition coating composition of the present invention, the total pigment concentration including the above-mentioned zinc polyphosphate and the pigment is generally 7 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content of the electrodeposition coating composition. Preferably, it is 10-45 weight part, More preferably, it is 20-45 weight part. If the total pigment concentration is less than 7 parts by weight, sufficient performance may not be obtained. Moreover, when the total pigment concentration exceeds 50 parts by weight, the appearance of the coating film may be deteriorated.

但し、本発明の電着塗料を無鉛性カチオン電着塗料とする場合は、鉛を含む耐食性付与剤、例えば、塩基性ケイ酸鉛、塩基性硫酸鉛、鉛丹、及びシアナミド鉛のような鉛系防錆顔料は使用しないか、または使用しても希釈塗料(電着浴へ加えられる状態)の鉛イオン濃度が100ppm以下となるような量で使用すべきである。鉛イオン濃度が高いと環境に対する負荷が大きいからである。   However, when the electrodeposition paint of the present invention is a lead-free cationic electrodeposition paint, corrosion resistance imparting agents containing lead, for example, lead such as basic lead silicate, basic lead sulfate, red lead, and cyanamide lead The anticorrosive pigment should not be used or should be used in such an amount that the lead ion concentration of the diluted paint (added to the electrodeposition bath) is 100 ppm or less. This is because when the lead ion concentration is high, the load on the environment is large.

顔料分散ペースト
上記のポリリン酸亜鉛、そして必要に応じた顔料は、予め高濃度で水性溶媒に分散させてペースト状に調製して加えるのが望ましい。ポリリン酸亜鉛および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 It is desirable that the above-mentioned zinc polyphosphate and, if necessary, the pigment are dispersed in an aqueous solvent at a high concentration in advance to prepare a paste. This is because zinc polyphosphate and the pigment are 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、ポリリン酸亜鉛および必要に応じた顔料を顔料分散樹脂ワニスと共に水性溶媒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。水性溶媒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、ポリリン酸亜鉛および必要に応じた顔料を含めた全顔料100重量部に対して固形分比20〜100重量部の量で用いる。顔料分散樹脂ワニスと顔料とを混合した後、その混合物中の顔料の粒径が所定の均一な粒径となるまで、ボールミルやサンドグラインドミル等の通常の分散装置を用いて分散させて、顔料分散ペーストを得ることができる。   The pigment dispersion paste is prepared by dispersing zinc polyphosphate and an optional pigment together with a pigment dispersion resin varnish in an aqueous solvent. 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 solvent, ion-exchanged water or water containing a small amount of alcohol is used. In general, the pigment-dispersed resin is used in an amount of 20 to 100 parts by weight based on 100 parts by weight of the total pigment including zinc polyphosphate and an optional pigment. After the pigment dispersion resin varnish and the pigment are mixed, the pigment is dispersed using a normal dispersing device such as a ball mill or a sand grind mill until the particle size of the pigment in the mixture reaches a predetermined uniform particle size. A dispersion paste can be obtained.

硬化触媒
本発明で使用される硬化触媒としては、ジブチル錫オキサイド、ジオクチル錫オキサイド、モノブチル錫オキサイドおよびそれらの混合物等が挙げられる。好ましくは、ジブチル錫オキサイドである。これらの硬化触媒は、ブロックイソシアネート硬化剤のブロック剤解離に対する触媒として作用する。
Curing catalyst Examples of the curing catalyst used in the present invention include dibutyltin oxide, dioctyltin oxide, monobutyltin oxide, and mixtures thereof. Dibutyltin oxide is preferable. These curing catalysts act as catalysts for the blocking agent dissociation of the blocked isocyanate curing agent.

上記硬化触媒は、電着塗料中の樹脂固形分に対し0.5〜10重量%、好ましくは1〜5重量%の量で配合する。   The curing catalyst is blended in an amount of 0.5 to 10% by weight, preferably 1 to 5% by weight, based on the resin solid content in the electrodeposition paint.

無鉛性カチオン電着塗料組成物の調製
本発明の無鉛性カチオン電着塗料組成物は、上に述べた硬化触媒、カチオン性エポキシ樹脂、ブロックイソシアネート硬化剤、及びポリリン酸亜鉛を含む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することができる。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。その量は少なくとも20%、好ましくは30〜60%の中和率を達成する量である。
Preparation of lead-free cationic electrodeposition coating composition The lead-free cationic electrodeposition coating composition of the present invention comprises a pigment dispersion paste containing the above-described curing catalyst, cationic epoxy resin, blocked isocyanate curing agent, and zinc polyphosphate. It can be prepared by dispersing in an aqueous medium. 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. The amount is an amount that achieves a neutralization rate of at least 20%, preferably 30-60%.

カチオン性エポキシ樹脂、及び硬化剤としてブロックイソシアネートを配合し、水性媒体にこれらを分散させる方法として、カチオン性エポキシ樹脂にブロックイソシアネートを溶液状態で混合してエマルションとする方法がある。   As a method of blending a cationic epoxy resin and a blocked isocyanate as a curing agent and dispersing them in an aqueous medium, there is a method of mixing a cationic isocyanate with a cationic epoxy resin in a solution state to form an emulsion.

ブロック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(スルホニウム変性エポキシ樹脂および/またはアミン変性エポキシ樹脂)と、ブロックイソシアネート硬化剤との固形分重量比(エポキシ樹脂/硬化剤)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 blocked isocyanate curing agent must be sufficient to react with active hydrogen-containing functional groups such as primary, secondary amino groups, hydroxyl groups, etc. in the cationic epoxy resin during curing to give a good cured coating In general, it is generally expressed as 90/10 to 50 / in solid weight ratio (epoxy resin / curing agent) of a cationic epoxy resin (sulfonium-modified epoxy resin and / or amine-modified epoxy resin) and a blocked isocyanate curing agent. 50, preferably in the range of 80/20 to 65/35.

有機溶媒は、カチオン性エポキシ樹脂、ブロック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。   The organic solvent is necessary as a solvent when synthesizing resin components such as a cationic epoxy resin, a blocked isocyanate 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 monoethyl hexyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monophenyl ether and the like.

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 cationic electrodeposition coating composition of the present invention is electrodeposited on an object to form an electrodeposition coating film. 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.

本発明の電着塗料組成物は特に、無処理の鋼板に対して、高い防錆性を付与することができる。そのため、本発明のカチオン電着塗料組成物を、無処理の鋼板を電着塗装するためのカチオン電着塗料組成物として使用することもできる。無処理の鋼板として、熱延鋼板および冷延鋼板が挙げられる。また本発明でいう「無処理」とは、溶融亜鉛めっき処理、電気亜鉛めっき処理などのめっき処理がなされていない鋼板をいう。   Especially the electrodeposition coating material composition of this invention can provide high rust prevention property with respect to an untreated steel plate. Therefore, the cationic electrodeposition coating composition of the present invention can also be used as a cationic electrodeposition coating composition for electrodeposition-coating an untreated steel sheet. Examples of the untreated steel plate include a hot rolled steel plate and a cold rolled steel plate. In addition, the term “no treatment” in the present invention refers to a steel plate that has not been subjected to a plating treatment such as a hot dip galvanizing treatment or an electrogalvanizing treatment.

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、カチオン電着塗料組成物に被塗物を浸漬する過程、及び、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 a process of immersing an object to be coated in a cationic electrodeposition coating composition, and a process of applying a voltage between the object to be coated as a cathode and an anode to deposit a film. 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、好ましくは5〜25μm、より好ましくは20μmとする。膜厚が5μm未満であると、防錆性が不充分であり、25μmを超えると、塗料の浪費につながる。   The film thickness of the electrodeposition coating film is preferably 5 to 25 μm, more preferably 20 μm. When the film thickness is less than 5 μm, the rust prevention property is insufficient, and when it exceeds 25 μm, the paint is wasted.

上述のようにして得られる電着塗膜を、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140〜220℃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 140 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 present invention will be described in detail by the following examples, but the present invention is not limited thereto. In the examples, “parts” and “%” are based on weight unless otherwise specified.

製造例1 ブロックイソシアネート硬化剤の製造
攪拌機、冷却器、窒素注入管、温度計および滴下ロートを取り付けたフラスコにヘキサメチレンジイソシアネートの3量体(コロネートHX:日本ポリウレタン(株)製)199部とメチルイソブチルケトン32部、およびジブチルスズジラウレート0.03部を量りとり、攪拌、窒素をバブリングしながら、メチルエチルケトオキシム87.0部を滴下ロートより1時間かけて滴下した。温度は50℃からはじめ70℃まで昇温した。そのあと1時間反応を継続し、赤外線分光計によりNCO基の吸収が消失するまで反応させた。その後n−ブタノール0.74部、メチルイソブチルケトン39.93部を加え、不揮発分80%とした。
Production Example 1 Production of Blocked Isocyanate Curing Agent 199 parts of hexamethylene diisocyanate trimer (Coronate HX: manufactured by Nippon Polyurethane Co., Ltd.) and methyl in a flask equipped with a stirrer, cooler, nitrogen injection tube, thermometer and dropping funnel 32 parts of isobutyl ketone and 0.03 part of dibutyltin dilaurate were weighed out, and 87.0 parts of methyl ethyl ketoxime was added dropwise from the dropping funnel over 1 hour while stirring and bubbling nitrogen. The temperature was increased from 50 ° C. to 70 ° C. Thereafter, the reaction was continued for 1 hour, and the reaction was continued until the absorption of the NCO group disappeared with an infrared spectrometer. Thereafter, 0.74 parts of n-butanol and 39.93 parts of methyl isobutyl ketone were added to obtain a nonvolatile content of 80%.

製造例2 アミン変性エポキシ樹脂エマルションの製造
攪拌機、冷却器、窒素注入管および滴下ロートを取り付けたフラスコに、2,4/2,6−トリレンジイソシアネート(80/20wt%)71.34部と、メチルイソブチルケトン111.98部と、ジブチルスズジラウレート0.02部を量り取り、攪拌、窒素バブリングしながらメタノール14.24部を滴下ロートより30分かけて滴下した。温度は室温から発熱により60℃まで昇温した。その後30分間反応を継続した後、エチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル46.98部を滴下ロートより30分かけて滴下した。発熱により70〜75℃へ昇温した。30分間反応を継続した後、ビスフェノールAプロピレンオキシド(5モル)付加体(三洋化成工業(株)製BP−5P)41.25部を加え、90℃まで昇温し、IRスペクトルを測定しながらNCO基が消失するまで反応を継続した。
Production Example 2 Production of amine-modified epoxy resin emulsion In a flask equipped with a stirrer, a cooler, a nitrogen injection tube and a dropping funnel, 71.34 parts of 2,4 / 2,6-tolylene diisocyanate (80/20 wt%), Methyl isobutyl ketone (111.98 parts) and dibutyltin dilaurate (0.02 parts) were weighed out and 14.24 parts of methanol was added dropwise from a dropping funnel over 30 minutes while stirring and nitrogen bubbling. The temperature was raised from room temperature to 60 ° C. due to heat generation. Thereafter, the reaction was continued for 30 minutes, and then 46.98 parts of ethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether was added dropwise from the dropping funnel over 30 minutes. The temperature was raised to 70 to 75 ° C. due to heat generation. After continuing the reaction for 30 minutes, 41.25 parts of bisphenol A propylene oxide (5 mol) adduct (BP-5P manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) was added, the temperature was raised to 90 ° C., and the IR spectrum was measured. The reaction was continued until the NCO group disappeared.

続いてエポキシ当量475のビスフェノールA型エポキシ樹脂(東都化成(株)製YD−7011R)475.0部を加え、均一に溶解した後、130℃から142℃まで昇温し、MIBKとの共沸により反応系から水を除去した。125℃まで冷却した後、ベンジルジメチルアミン1.107部を加え、脱メタノール反応によるオキサゾリドン環形成反応を行った。反応はエポキシ当量1140になるまで継続した。   Subsequently, 475.0 parts of a bisphenol A type epoxy resin having an epoxy equivalent of 475 (YD-7011R manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.) was added and dissolved uniformly, and then the temperature was raised from 130 ° C. to 142 ° C. To remove water from the reaction system. After cooling to 125 ° C., 1.107 parts of benzyldimethylamine was added to carry out an oxazolidone ring formation reaction by a demethanol reaction. The reaction was continued until an epoxy equivalent of 1140.

その後100℃まで冷却し、N−メチルエタノールアミン24.56部,ジエタノールアミン11.46部およびアミノエチルエタノールアミンケチミン(78.8%メチルイソブチルケトン溶液)26.08部を加え、110℃で2時間反応させた。その後エチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル20.74部とメチルイソブチルケトン12.85部を加えて希釈し、不揮発物82%に調節した。数平均分子量(GPC法)1380、アミン当量94.5meq/100gであった。   Thereafter, the mixture was cooled to 100 ° C., 24.56 parts of N-methylethanolamine, 11.46 parts of diethanolamine and 26.08 parts of aminoethylethanolamine ketimine (78.8% methyl isobutyl ketone solution) were added, and 110 ° C. for 2 hours. Reacted. Thereafter, 20.74 parts of ethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether and 12.85 parts of methyl isobutyl ketone were added to dilute to adjust to 82% non-volatile matter. The number average molecular weight (GPC method) was 1380, and the amine equivalent was 94.5 meq / 100 g.

別の容器にイオン交換水145.11部と酢酸5.04部を量り取り、70℃まで加温した上記アミン変性エポキシ樹脂320.11部(固形分として75.0部)および製造例1のブロックイソシアネート硬化剤190.38部(固形分として25.0部)の混合物を徐々に滴下し、攪拌して均一に分散させた。そのあとイオン交換水を加え固形分36%に調整した。   In another container, 145.11 parts of ion-exchanged water and 5.04 parts of acetic acid were weighed, and 320.11 parts of the amine-modified epoxy resin heated to 70 ° C. (75.0 parts as a solid content) and Production Example 1 A mixture of 190.38 parts of a blocked isocyanate curing agent (25.0 parts as a solid content) was gradually added dropwise and stirred to disperse uniformly. Thereafter, ion exchange water was added to adjust the solid content to 36%.

製造例3 顔料分散樹脂ワニスの製造
攪拌機、冷却器、窒素注入管、温度計および滴下ロートを取り付けたフラスコに、エポキシ当量188のビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名DER−331J)382.20部と、ビスフェノールA111.98部を量り取り、80℃まで昇温し、均一に溶解した後、2−エチル−4−メチルイミダゾール1%溶液1.53部を加え、170℃で2時間反応させた。140℃まで冷却した後、これに2−エチルヘキサノールハーフブロック化イソホロンジイソシアネート(不揮発分90%)196.50部を加え、NCO基が消失するまで反応させた。これにジプロピレングリコールモノブチルエーテル205.00部を加え、続いて1−(2−ヒドロキシエチルチオ)−2−プロパノール408.00部、ジメチロールプロピオン酸134.00部を添加し、イオン交換水144.00部を加え、70℃で反応させた。反応は酸価が5以下になるまで継続した。得られた樹脂ワニスはイオン交換1150.50部で不揮発分35%に希釈した。
Production Example 3 Production of Pigment Dispersion Resin Varnish To a flask equipped with a stirrer, a cooler, a nitrogen injection tube, a thermometer and a dropping funnel, 382.20 parts of bisphenol A type epoxy resin (trade name DER-331J) having an epoxy equivalent of 188 Then, 111.98 parts of bisphenol A was weighed, heated to 80 ° C., and uniformly dissolved, then 1.53 parts of a 1% solution of 2-ethyl-4-methylimidazole was added and reacted at 170 ° C. for 2 hours. After cooling to 140 ° C., 196.50 parts of 2-ethylhexanol half-blocked isophorone diisocyanate (non-volatile content: 90%) was added thereto and reacted until the NCO group disappeared. To this was added 205.00 parts of dipropylene glycol monobutyl ether, followed by 408.00 parts of 1- (2-hydroxyethylthio) -2-propanol and 134.00 parts of dimethylolpropionic acid. 0.000 part was added and it was made to react at 70 degreeC. The reaction was continued until the acid value was 5 or less. The resulting resin varnish was diluted to 350.5% non-volatile content with 1150.50 parts of ion exchange.

実施例1
サンドグラインドミルに、製造例3で得た顔料分散樹脂ワニス100部、ポリリン酸亜鉛(ZP−SB、キクチカラー(株)社製)100部、およびイオン交換水70部を入れ、粒度10μm以下になるまで分散させた。こうして、増粘することなく顔料分散ペーストを得ることができた。
Example 1
In a sand grind mill, 100 parts of the pigment-dispersed resin varnish obtained in Production Example 3, 100 parts of zinc polyphosphate (ZP-SB, manufactured by Kikuchi Color Co., Ltd.), and 70 parts of ion-exchanged water are put to a particle size of 10 μm or less. Until dispersed. Thus, a pigment dispersion paste could be obtained without increasing the viscosity.

製造例2で得たカチオン性エポキシ樹脂エマルション100部に、上記の顔料分散ペースト20部を加え、混合した。さらにジブチル錫オキサイド0.6部およびイオン交換水110部を加えて、カチオン電着塗料組成物を得た。塗料固形分100重量部に対するポリリン酸亜鉛の含有量は、16重量部であった。   To 100 parts of the cationic epoxy resin emulsion obtained in Production Example 2, 20 parts of the pigment dispersion paste was added and mixed. Furthermore, 0.6 parts of dibutyltin oxide and 110 parts of ion-exchanged water were added to obtain a cationic electrodeposition coating composition. The content of zinc polyphosphate with respect to 100 parts by weight of the solid content of the paint was 16 parts by weight.

実施例2
サンドグラインドミルに、製造例3で得た顔料分散樹脂ワニス100部、ポリリン酸亜鉛(ZP−SB、キクチカラー(株)社製)100部、およびイオン交換水70部を入れ、粒度10μm以下になるまで分散させた。こうして、増粘することなく顔料分散ペーストを得ることができた。
Example 2
In a sand grind mill, 100 parts of the pigment-dispersed resin varnish obtained in Production Example 3, 100 parts of zinc polyphosphate (ZP-SB, manufactured by Kikuchi Color Co., Ltd.), and 70 parts of ion-exchanged water are put to a particle size of 10 μm or less. Until dispersed. Thus, a pigment dispersion paste could be obtained without increasing the viscosity.

製造例2で得たカチオン性エポキシ樹脂エマルション100部に、上記の顔料分散ペースト40部を加え、混合した。さらにジブチル錫オキサイド0.6部およびイオン交換水144部を加えて、カチオン電着塗料組成物を得た。塗料固形分100重量部に対するポリリン酸亜鉛の含有量は、26重量部であった。   To 100 parts of the cationic epoxy resin emulsion obtained in Production Example 2, 40 parts of the pigment dispersion paste was added and mixed. Furthermore, 0.6 parts of dibutyltin oxide and 144 parts of ion-exchanged water were added to obtain a cationic electrodeposition coating composition. The content of zinc polyphosphate with respect to 100 parts by weight of the solid content of the paint was 26 parts by weight.

実施例3
サンドグラインドミルに、製造例3で得た顔料分散樹脂ワニス100部、ポリリン酸亜鉛(ZP−SB、キクチカラー(株)社製)100部、およびイオン交換水70部を入れ、粒度10μm以下になるまで分散させた。こうして、増粘することなく顔料分散ペーストを得ることができた。
Example 3
In a sand grind mill, 100 parts of the pigment-dispersed resin varnish obtained in Production Example 3, 100 parts of zinc polyphosphate (ZP-SB, manufactured by Kikuchi Color Co., Ltd.), and 70 parts of ion-exchanged water are put to a particle size of 10 μm or less. Until dispersed. Thus, a pigment dispersion paste could be obtained without increasing the viscosity.

製造例2で得たカチオン性エポキシ樹脂エマルション100部に、上記の顔料分散ペースト106部を加え、混合した。さらにジブチル錫オキサイド0.6部およびイオン交換水239部を加えて、カチオン電着塗料組成物を得た。塗料固形分100重量部に対するポリリン酸亜鉛の含有量は、44重量部であった。   To 100 parts of the cationic epoxy resin emulsion obtained in Production Example 2, 106 parts of the pigment dispersion paste was added and mixed. Furthermore, 0.6 parts of dibutyltin oxide and 239 parts of ion-exchanged water were added to obtain a cationic electrodeposition coating composition. The content of zinc polyphosphate with respect to 100 parts by weight of the solid content of the paint was 44 parts by weight.

比較例1
サンドグラインドミルに、製造例3で得た顔料分散樹脂ワニス100部、リンモリブデン酸アルミニウム亜鉛100部、およびイオン交換水70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。
Comparative Example 1
In a sand grind mill, 100 parts of the pigment-dispersed resin varnish obtained in Production Example 3, 100 parts of aluminum phosphomolybdate and 70 parts of ion-exchanged water are dispersed and dispersed to a particle size of 10 μm or less to obtain a pigment-dispersed paste. It was.

製造例2で得たカチオン性エポキシ樹脂エマルション100部に、上記の顔料分散ペースト40部を加え、混合した。さらにジブチル錫オキサイド0.6部およびイオン交換水144部を加えて、カチオン電着塗料組成物を得た。リンモリブデン酸アルミニウム亜鉛の、塗料固形分100重量部に対する含有量は、26重量部であった。   To 100 parts of the cationic epoxy resin emulsion obtained in Production Example 2, 40 parts of the pigment dispersion paste was added and mixed. Furthermore, 0.6 parts of dibutyltin oxide and 144 parts of ion-exchanged water were added to obtain a cationic electrodeposition coating composition. The content of aluminum zinc phosphomolybdate relative to 100 parts by weight of the solid content of the paint was 26 parts by weight.

比較例2
サンドグラインドミルに、製造例3で得た顔料分散樹脂ワニス100部、ポリリン酸亜鉛(ZP−SB、キクチカラー(株)社製)20部、二酸化チタン39部、カーボンブラック1部、カオリン40部、およびイオン交換水25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。
Comparative Example 2
In a sand grind mill, 100 parts of pigment dispersion resin varnish obtained in Production Example 3, 20 parts of zinc polyphosphate (ZP-SB, manufactured by Kikuchi Color Co., Ltd.), 39 parts of titanium dioxide, 1 part of carbon black, 40 parts of kaolin And 25 parts of ion-exchanged water were added and dispersed until the particle size became 10 μm or less to obtain a pigment dispersion paste.

製造例2で得たカチオン性エポキシ樹脂エマルション100部に、上記の顔料分散ペースト32部を加え、混合した。さらにジブチル錫オキサイド0.6部およびイオン交換水139部を加えて、カチオン電着塗料組成物を得た。塗料固形分100重量部に対するポリリン酸亜鉛の含有量は5重量部であった。   To 100 parts of the cationic epoxy resin emulsion obtained in Production Example 2, 32 parts of the pigment dispersion paste was added and mixed. Furthermore, 0.6 parts of dibutyltin oxide and 139 parts of ion-exchanged water were added to obtain a cationic electrodeposition coating composition. The content of zinc polyphosphate with respect to 100 parts by weight of the solid content of the paint was 5 parts by weight.

比較例3
サンドグラインドミルに、製造例3で得た顔料分散樹脂ワニス100部、酸化亜鉛100部、およびイオン交換水70部を入れて分散させたところ、分散ペーストが増粘してしまい分散させることができず、電着塗料組成物を調製することができなかった。
Comparative Example 3
When 100 parts of the pigment-dispersed resin varnish obtained in Production Example 3, 100 parts of zinc oxide, and 70 parts of ion-exchanged water were dispersed in a sand grind mill, the dispersion paste thickened and could be dispersed. Thus, an electrodeposition coating composition could not be prepared.

実施例および比較例で得られたカチオン電着塗料組成物およびそれらを電着塗装して得られた電着塗膜について、以下の方法により評価を行なった。   The cationic electrodeposition coating compositions obtained in the examples and comparative examples and the electrodeposition coating films obtained by electrodeposition coating thereof were evaluated by the following methods.

評価
サイクル腐食試験
基材としては、リン酸亜鉛処理した冷延鋼板(JIS G3141、SPCC−SDをサーフダインSD−5000(日本ペイント社製)で処理した鋼板。)を用いた。この基材に、実施例および比較例のカチオン電着塗料組成物を、乾燥塗膜の膜厚が20μmになるように電着塗装し、これを160℃で25分間焼き付けて硬化させた。加熱硬化させた塗膜に、基材に達するようにナイフでクロスカット傷を入れ、JASO M609−91「自動車用材料腐食試験方法」を100サイクル行なった。その後、クロスカット部からの錆やフクレ発生を観察した。観察評価結果を表1および2に示す。
Evaluation
As a cyclic corrosion test substrate, a cold-rolled steel sheet treated with zinc phosphate (a steel sheet obtained by treating JIS G3141, SPCC-SD with Surfdyne SD-5000 (manufactured by Nippon Paint Co., Ltd.)) was used. On this base material, the cationic electrodeposition coating compositions of Examples and Comparative Examples were electrodeposited so that the film thickness of the dried coating film was 20 μm, and baked at 160 ° C. for 25 minutes to be cured. The heat-cured coating film was cross-cut with a knife so as to reach the substrate, and JASO M609-91 “Automobile Material Corrosion Test Method” was performed 100 cycles. Thereafter, the occurrence of rust and blistering from the crosscut portion was observed. The observation evaluation results are shown in Tables 1 and 2.

表1および表2の評価として、
◎ 錆またはフクレの最大幅がカット部より2mm未満(両側);
○ 錆またはフクレの最大幅がカット部より2mm以上3mm未満(両側);
△ 錆またはフクレの最大幅がカット部より3mm以上4mm未満(両側)でかつ平面部にブリスターの発生が幾分認められる;
× 錆またはフクレの最大幅がカット部より4mm以上か、全面にブリスターの発生がみられる;
ことを示す。
As an evaluation of Table 1 and Table 2,
◎ The maximum width of rust or swelling is less than 2mm from the cut part (both sides);
○ The maximum width of rust or swelling is 2mm or more and less than 3mm from the cut part (both sides);
Δ The maximum width of rust or blisters is 3 mm or more and less than 4 mm (both sides) from the cut part, and some blisters are observed in the flat part;
× The maximum width of rust or swelling is 4 mm or more from the cut part, or blisters are observed on the entire surface;
It shows that.

硬化電着塗膜の溶出亜鉛イオン濃度の測定
上記サイクル腐食試験用試験片として作成した、膜厚25μmの硬化電着塗膜の一部を剥離し、0.3gの塗膜片を作成した。この塗膜片を、pH4のフタル酸標準緩衝液(和光純薬工業(株)社製)100ml中に入れ、55℃で72時間浸漬した後の、溶出した亜鉛イオンの濃度(ppm)を測定した。この亜鉛イオン濃度の測定は、亜鉛イオン標準液を用いて、蛍光X線測定により検量線を作成することによって、亜鉛イオンを定量した。測定結果を表1および表2に示す。
Measurement of the dissolved zinc ion concentration of the cured electrodeposition coating film A part of the cured electrodeposition coating film having a film thickness of 25 μm prepared as the test piece for the cycle corrosion test was peeled off to prepare a 0.3 g coating film piece. This coating film piece was placed in 100 ml of pH 4 phthalic acid standard buffer (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) and immersed at 55 ° C. for 72 hours, and the concentration (ppm) of eluted zinc ions was measured. did. The zinc ion concentration was measured by quantifying zinc ions by preparing a calibration curve by fluorescent X-ray measurement using a zinc ion standard solution. The measurement results are shown in Tables 1 and 2.

Figure 2006137866
Figure 2006137866

Figure 2006137866
Figure 2006137866

表1および2から、本発明の電着塗料組成物を無処理の鋼板に電着塗装した場合は、優れた耐食性が発揮されることがわかる。一方、比較例のものは耐食性に劣ることが確認できる。   It can be seen from Tables 1 and 2 that excellent corrosion resistance is exhibited when the electrodeposition coating composition of the present invention is electrodeposited on an untreated steel sheet. On the other hand, it can confirm that the thing of a comparative example is inferior to corrosion resistance.

本発明の無鉛性カチオン電着塗料組成物は、防錆性付与性能に優れるものである。本発明の電着塗料組成物は、鉛を含む耐食性付与剤が含まれないことにも関わらず、高い防錆性を付与することができる。本発明の電着塗料組成物は特に、亜鉛めっき処理などなされていない無処理の鋼板に対して、高い防錆性を付与することができる。本発明の電着塗料組成物により、亜鉛めっき鋼板に代わって無処理の鋼板を使用する可能性が提供される。
The lead-free cationic electrodeposition coating composition of the present invention is excellent in rust prevention performance. The electrodeposition coating composition of the present invention can impart high antirust properties despite the absence of lead-containing corrosion resistance imparting agents. In particular, the electrodeposition coating composition of the present invention can impart high rust resistance to an untreated steel sheet that has not been subjected to galvanization. The electrodeposition coating composition of the present invention provides the possibility of using an untreated steel sheet instead of a galvanized steel sheet.

Claims (2)

ポリリン酸亜鉛、
カチオン性エポキシ樹脂、および
ブロックイソシアネート硬化剤、
を含有する無鉛性カチオン電着塗料組成物であって、
該ポリリン酸亜鉛が、塗料固形分100重量部に対して7〜50重量部含まれる、
無鉛性カチオン電着塗料組成物。
Zinc polyphosphate,
A cationic epoxy resin, and a blocked isocyanate curing agent,
A lead-free cationic electrodeposition coating composition comprising:
The zinc polyphosphate is contained in an amount of 7 to 50 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the solid content of the paint.
Lead-free cationic electrodeposition coating composition.
前記ポリリン酸亜鉛は、カチオン電着塗料組成物により得られる硬化電着塗膜0.3gを、pH4以下の水溶液100ml中に浸漬した場合における亜鉛イオンの濃度が100〜400ppmとなる量でカチオン電着塗料組成物中に含まれる、請求項1記載の無鉛性カチオン電着塗料組成物。
The zinc polyphosphate is prepared in such an amount that the concentration of zinc ions becomes 100 to 400 ppm when 0.3 g of a cured electrodeposition coating film obtained by the cationic electrodeposition coating composition is immersed in 100 ml of an aqueous solution having a pH of 4 or less. The lead-free cationic electrodeposition coating composition according to claim 1, which is contained in the coating composition.
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JP2013067790A (en) * 2011-09-07 2013-04-18 Nippon Paint Co Ltd Electrodeposition coating composition

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