JP2013133445A - Aqueous coating composition - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aqueous coating composition which can be cured at a low temperature and which has excellent coating stability and satisfactory crosslink density.SOLUTION: The aqueous coating composition includes: (A) an aqueous resin having a hydroxyl group and a carboxyl group; (B) a polyisocyanate compound; and (C) a hydrophilization modified carbodiimide compound; wherein (A) has, in terms of resin solid content, 80 to 200 mgKOH/g hydroxyl value and 10 to 40 mgKOH/g acid value and the ratio of the hydroxyl value to the value of the acid value of (A) is 3 to 15, the ratio of an equivalent weight of carbodiimide group included in (C) to the equivalent weight of the isocyanate group included in (B) is 0.01 to 0.20, (C) is represented by general formula (I), the ration of the equivalent weight of isocyanate group included in (B) to the equivalent weight of the hydroxyl group included in (A) is 0.6 to 1.5 and the ratio of the equivalent weight of the carbodiimide group included in (C) to the equivalent weight of acid radical included in (A) is 0.1 to 1.0. [ In the formula, X denotes a bifunctional organic group containing at least one carbodiimide group, Y denotes a structure formed by removing hydroxyl groups from the same or different polyalkylene glycol monoalkylether and Z denotes a structure formed by removing hydroxyl groups from a bifunctional polyol having a number average molecular weight of 200 to 5,000].

Description

本発明は、低温で硬化可能な水性塗料組成物に関する。   The present invention relates to an aqueous coating composition that can be cured at a low temperature.

塗装分野においては、環境保護の観点などから、溶剤型塗料による塗装から水性塗料による塗装への転換が求められている。また一方では、塗装工程における省エネルギー化の要望、そして熱に弱い基材を被塗物とする塗装を目的とした、低温硬化が可能な塗料も求められている。これらの要件を満たすものとして、ポリオールをバインダー成分とし、ポリイソシアネート化合物を硬化剤として用いる、ウレタン系水性塗料が挙げられる。しかし、ウレタン系水性塗料は低温での硬化性が十分でないという課題がある。   In the field of painting, from the viewpoint of environmental protection, there is a demand for switching from solvent-based coating to water-based coating. On the other hand, there is also a need for a paint that can be cured at low temperature for the purpose of energy saving in the painting process and for the purpose of painting with a heat-sensitive substrate. As a material satisfying these requirements, there is a urethane-based water-based paint using a polyol as a binder component and a polyisocyanate compound as a curing agent. However, the urethane-based water-based paint has a problem that the curability at low temperature is not sufficient.

低温硬化性の要求を達成する手段の1つとして、ポリカルボジイミド化合物の使用が検討されている。例えば特表平9−510747号公報(特許文献1)には、水に希釈可能な水酸基と酸基とを有する樹脂(A)、ポリイソシアネート成分(B)、およびポリエーテル鎖を有するカルボジイミド成分(C)を含有する水性多成分−ポリウレタン−被覆剤が開示されている(請求項1など)。しかしながらこの特許文献1の被覆剤で用いられているカルボジイミド成分(C)は、十分な水分散性を有していないため、得られる被覆剤の安定性も劣るという問題がある。さらに、特許文献1の被覆剤を用いて得られる被膜は、実際の使用において要求される架橋密度と比較して著しく低いという問題もある。   The use of polycarbodiimide compounds has been studied as one means for achieving the low temperature curability requirement. For example, JP-A-9-510747 (Patent Document 1) discloses a resin (A) having a hydroxyl group and an acid group dilutable in water, a polyisocyanate component (B), and a carbodiimide component having a polyether chain ( An aqueous multicomponent-polyurethane-coating agent containing C) is disclosed (claim 1 etc.). However, since the carbodiimide component (C) used in the coating material of Patent Document 1 does not have sufficient water dispersibility, there is a problem that the stability of the resulting coating material is also poor. Furthermore, the film obtained by using the coating material of Patent Document 1 also has a problem that it is remarkably lower than the crosslinking density required in actual use.

特開2011−094102号公報(特許文献2)には、(A)水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂、(B)ポリイソシアネート化合物、および、(C)分子内に、−OCONH−X−NHCOOY[Xは少なくとも1個のカルボジイミド基を含有する2官能性有機基であり、Yはポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルから水酸基を除いた構造である。]で表される構造単位を複数個有する、親水化変性ポリカルボジイミド化合物、を含む水性塗料組成物が記載されている(請求項1など)。この特許文献2記載の水性塗料組成物は、優れた塗料安定性と優れた低温硬化性という、2つの性能が高位に両立されていると記載されている。しかしながら、この特許文献2の水性塗料組成物によって形成される塗膜もまた、実際の使用において要求される架橋密度を有していないことが判明した。   JP 2011-094102 A (Patent Document 2) includes (A) an aqueous resin having a hydroxyl group and a carboxyl group, (B) a polyisocyanate compound, and (C) -OCONH-X-NHCOOY [ X is a bifunctional organic group containing at least one carbodiimide group, and Y has a structure in which a hydroxyl group is removed from a polyalkylene glycol monoalkyl ether. ] The water-based coating composition containing the hydrophilization modified polycarbodiimide compound which has multiple structural units represented by this is described (Claim 1 etc.). The aqueous coating composition described in Patent Document 2 describes that two performances of excellent coating stability and excellent low-temperature curability are compatible at a high level. However, it has been found that the coating film formed by the aqueous coating composition of Patent Document 2 also does not have the crosslinking density required in actual use.

水性塗料組成物においては一般に、耐水性、耐候性といった塗膜性能が、溶剤型塗料組成物と比べて低くなる傾向がある。これは、水性塗料組成物の調製において、分散安定性を確保するために、樹脂成分などを水性化する際に導入される水性官能基が、形成される塗膜中に残存するなどの要因に起因すると考えられる。そのため、水性塗料組成物において、塗膜の耐候性や強い衝撃や力に対する密着性を向上させるために、形成される塗膜において十分な架橋密度を確保することは、重要な課題の1つである。しかしながら、十分な架橋密度を確保することを目的として、単に、樹脂成分の反応性を高くすると、塗料安定性が劣ることとなる。このため、低温硬化型の水性塗料組成物において、塗料安定性などを確保しつつ、得られる塗膜の架橋密度を高めて、優れた耐水性、耐候性、密着性などを確保することは、極めて困難であった。   In the aqueous coating composition, generally, the coating performance such as water resistance and weather resistance tends to be lower than that of the solvent-based coating composition. This is because, in the preparation of the aqueous coating composition, in order to ensure dispersion stability, an aqueous functional group introduced when the resin component or the like is made aqueous remains in the formed coating film. It is thought to be caused. Therefore, in the aqueous coating composition, in order to improve the weather resistance of the coating film and the adhesion to strong impact and force, securing a sufficient crosslinking density in the formed coating film is one of the important issues. is there. However, simply increasing the reactivity of the resin component for the purpose of ensuring a sufficient crosslinking density results in poor paint stability. For this reason, in the low-temperature curable aqueous coating composition, while ensuring the coating stability and the like, it is possible to increase the crosslinking density of the obtained coating film to ensure excellent water resistance, weather resistance, adhesion, etc. It was extremely difficult.

特表平9−510747号公報JP 9-510747 gazette 特開2011−094102号公報JP 2011-094102 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、低温で硬化可能であって塗料安定性に優れた水性塗料組成物であって、さらに、十分な架橋密度を有する塗膜が得られる、水性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 an aqueous coating composition that is curable at low temperatures and has excellent coating stability, and further provides a coating film having a sufficient crosslinking density. The task is to do.

本発明は、
(A)水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂、
(B)ポリイソシアネート化合物、および、
(C)親水化変性カルボジイミド化合物、
を含む水性塗料組成物であって、
この(A)水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂は、樹脂固形分換算で、80〜200mgKOH/gの水酸基価、および、10〜40mgKOH/gの酸価を有し、
この(A)水性樹脂の酸価の値に対する水酸基価の値の比が3〜15であり、
この(B)ポリイソシアネート化合物が有するイソシアネート基の当量に対する、この(C)親水化変性カルボジイミド化合物が有するカルボジイミド基の当量の比が、0.01〜0.20であり、
この(C)親水化変性カルボジイミド化合物が、下記一般式(I)、(II)または(III)で表されるものであり、
この(A)水性樹脂が含有する水酸基の当量に対する、この(B)ポリイソシアネート化合物が有するイソシアネート基の当量の比が、0.6〜1.5であり、
この(A)水性樹脂が有する酸基の当量に対する、この(C)親水化変性カルボジイミド化合物が有するカルボジイミド基の当量の比が、0.1〜1.0である、
水性塗料組成物、

Figure 2013133445
[Xは、少なくとも1個のカルボジイミド基を含有する2官能性有機基であり、Yは、同一または異種のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルから水酸基を除いた構造であり、Zは、数平均分子量200〜5000の2官能ポリオールから水酸基を除いた構造である。]
Figure 2013133445
[Xは少なくとも1個のカルボジイミド基を含有する2官能性有機基であり、Yは、同一または異種のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルから水酸基を除いた構造であり、Rは、水素、メチル基、またはエチル基であり、Rは、炭素数4以下のアルキレン基であり、nは0または1であり、mは0〜60である。]
Figure 2013133445
[Xは、少なくとも1個のカルボジイミド基を含有する2官能性有機基であり、Yは、同一または異種のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルから水酸基を除いた構造である。]
を提供するものであり、これにより上記課題が解決される。 The present invention
(A) an aqueous resin having a hydroxyl group and a carboxyl group,
(B) a polyisocyanate compound, and
(C) a hydrophilized modified carbodiimide compound,
An aqueous coating composition comprising:
The aqueous resin having a hydroxyl group and a carboxyl group (A) has a hydroxyl value of 80 to 200 mgKOH / g and an acid value of 10 to 40 mgKOH / g in terms of resin solid content.
The ratio of the hydroxyl value to the acid value of the aqueous resin (A) is 3 to 15,
The ratio of the equivalent of the carbodiimide group of the (C) hydrophilized modified carbodiimide compound to the equivalent of the isocyanate group of the (B) polyisocyanate compound is 0.01 to 0.20,
This (C) hydrophilized modified carbodiimide compound is represented by the following general formula (I), (II) or (III),
The ratio of the equivalent of the isocyanate group of this (B) polyisocyanate compound to the equivalent of the hydroxyl group contained in this (A) aqueous resin is 0.6 to 1.5,
The ratio of the equivalent of the carbodiimide group of the (C) hydrophilized modified carbodiimide compound to the equivalent of the acid group of the (A) aqueous resin is 0.1 to 1.0.
Water-based paint composition,
Figure 2013133445
[X is a bifunctional organic group containing at least one carbodiimide group, Y is a structure obtained by removing a hydroxyl group from the same or different polyalkylene glycol monoalkyl ether, and Z is a number average molecular weight of 200. It is the structure which remove | excluded the hydroxyl group from -5000 bifunctional polyol. ]
Figure 2013133445
[X is a bifunctional organic group containing at least one carbodiimide group, Y is a structure obtained by removing a hydroxyl group from the same or different polyalkylene glycol monoalkyl ether, and R 0 is a hydrogen or methyl group. Or an ethyl group, R 1 is an alkylene group having 4 or less carbon atoms, n is 0 or 1, and m is 0-60. ]
Figure 2013133445
[X is a bifunctional organic group containing at least one carbodiimide group, and Y has a structure in which a hydroxyl group is removed from the same or different polyalkylene glycol monoalkyl ether. ]
This solves the above problem.

上記(B)ポリイソシアネート化合物が有するイソシアネート基の当量に対する上記(C)親水化変性カルボジイミド化合物が有するカルボジイミド基の当量の比が、0.01〜0.09であるのが好ましい。   The ratio of the equivalent of the carbodiimide group of the (C) hydrophilized modified carbodiimide compound to the equivalent of the isocyanate group of the (B) polyisocyanate compound is preferably 0.01 to 0.09.

また、上記(A)水性樹脂が有する酸基の当量に対する、上記(C)親水化変性カルボジイミド化合物が有するカルボジイミド基の当量の比が、0.1〜0.6であるのが好ましい。   Moreover, it is preferable that ratio of the equivalent of the carbodiimide group which the said (C) hydrophilization modified carbodiimide compound has with respect to the equivalent of the acid group which said (A) aqueous resin has is 0.1-0.6.

また、上記(A)水性樹脂は、数平均分子量が10,000〜80,000であるアクリルエマルションを含むのが好ましい。   The (A) aqueous resin preferably contains an acrylic emulsion having a number average molecular weight of 10,000 to 80,000.

上記式(III)で表される(C)親水化変性カルボジイミド化合物が、下記化合物である態様が好ましい。

Figure 2013133445
[Xは、少なくとも1個のカルボジイミド基を含有する2官能性有機基であり、Yは、下記(i)または(ii):
(i)繰り返し数6〜20のポリエチレンオキサイドユニットの末端に、炭素数1〜3のアルキル基がエーテル結合した、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテルから、水酸基を除いた構造、
(ii)繰り返し数4〜60のポリプロピレンオキサイドユニットの末端に、炭素数1〜8のアルキル基がエーテル結合した、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテルから、水酸基を除いた構造:
から選択される、同一または異種の構造である。] An embodiment in which the (C) hydrophilized modified carbodiimide compound represented by the above formula (III) is the following compound is preferred.
Figure 2013133445
[X is a bifunctional organic group containing at least one carbodiimide group, and Y is the following (i) or (ii):
(I) a structure in which a hydroxyl group is removed from polyethylene glycol monoalkyl ether in which an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is ether-bonded to a terminal of a polyethylene oxide unit having 6 to 20 repeating units;
(Ii) Structure in which a hydroxyl group is removed from polypropylene glycol monoalkyl ether in which an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is ether-bonded to the terminal of a polypropylene oxide unit having 4 to 60 repeats:
It is the same or different structure selected from. ]

上記式(III)で表される(C)親水化変性カルボジイミド化合物において、何れか一方のYが(i)であって他方のYが(ii)であり、および、上記構造(i)および(ii)の比率が、(i):(ii)=1:0.7〜1:8の範囲内であるのがより好ましい。   In the (C) hydrophilized modified carbodiimide compound represented by the above formula (III), any one Y is (i) and the other Y is (ii), and the structures (i) and ( More preferably, the ratio of ii) is within the range of (i) :( ii) = 1: 0.7-1: 8.

本発明はまた、上記水性塗料組成物を塗装して得られる塗膜も提供する。   The present invention also provides a coating film obtained by coating the aqueous coating composition.

本発明の水性塗料組成物は、(A)水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂、(B)ポリイソシアネート化合物、および(C)親水化変性カルボジイミド化合物を含み、そして各成分が有する官能基の当量比などが特定範囲であることを特徴とする。本発明の水性塗料組成物は、低温硬化型の水性塗料組成物において、優れた塗料安定性が達成されており、かつ、得られる塗膜の架橋密度が高いという、極めて優れた塗料性能および塗膜性能が達成されていることを特徴とする。   The aqueous coating composition of the present invention comprises (A) an aqueous resin having a hydroxyl group and a carboxyl group, (B) a polyisocyanate compound, and (C) a hydrophilized modified carbodiimide compound, and an equivalent ratio of functional groups of each component. Is a specific range. The water-based coating composition of the present invention has excellent coating performance and coating properties that achieve excellent coating stability in a low-temperature curable aqueous coating composition and that the resulting coating film has a high crosslinking density. The membrane performance is achieved.

本発明の水性塗料組成物は、(A)水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂、(B)ポリイソシアネート化合物、および(C)親水化変性カルボジイミド化合物を含む。そして本発明の水性塗料組成物においては、(A)水性樹脂の酸価の値に対する水酸基価の値の比が3〜15であり、(B)ポリイソシアネート化合物が有するイソシアネート基の当量に対する(C)親水化変性カルボジイミド化合物が有するカルボジイミド基の当量の比が、0.01〜0.20であり、そして、(A)水性樹脂が有する酸基の当量に対する、(C)親水化変性カルボジイミド化合物が有するカルボジイミド基の当量の比が0.1〜1.0であることなどを特徴とする。以下、各成分(A)〜(C)およびこれらの特徴について詳述する。   The aqueous coating composition of the present invention comprises (A) an aqueous resin having a hydroxyl group and a carboxyl group, (B) a polyisocyanate compound, and (C) a hydrophilized modified carbodiimide compound. In the aqueous coating composition of the present invention, (A) the ratio of the hydroxyl value to the acid value of the aqueous resin is 3 to 15, and (B) the equivalent of the isocyanate group of the polyisocyanate compound (C The ratio of equivalents of carbodiimide groups possessed by the hydrophilized modified carbodiimide compound is 0.01 to 0.20, and (A) the hydrophilized modified carbodiimide compound is equivalent to the equivalent of acid groups possessed by the aqueous resin. The equivalent ratio of the carbodiimide group is 0.1 to 1.0. Hereinafter, each component (A)-(C) and these characteristics are explained in full detail.

(A)水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂
(A)水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂は、後述する(B)ポリイソシアネート化合物および(C)親水化変性カルボジイミド化合物と硬化反応するバインダー成分である。そして本発明において用いられる(A)水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂は、
・樹脂固形分換算での水酸基価が80〜200mgKOH/gであり、
・樹脂固形分換算での酸価が10〜40mgKOH/gであり、かつ、
・酸価の値に対する水酸基価の値の比が3〜15である、
ことを要件とする。
また、樹脂固形分換算での水酸基価は80〜160mgKOH/gがより好ましく、樹脂固形分換算での酸価は15〜35mgKOH/gがより好ましい。
本発明において用いられる(A)水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂は、酸価の値に対する水酸基価の値が3〜15と、水酸基価の値が、酸価の値と比べて非常に多いことを特徴とする。この比率は、4〜10がより好ましい。このような(A)水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂を用いることによって、塗料安定性を確保しつつ、十分な架橋密度を有する塗膜が得られることとなる。
酸価または水酸基価が上記範囲に満たない場合は、硬化性が十分でないおそれがある。一方で、酸価または水酸基価が上記範囲を超える場合は、得られる塗膜の耐水性が十分でないおそれがある。
また、酸価の値に対する水酸基価の値の比が3未満である場合は、十分な架橋密度を有する塗膜が得られない。一方で、この比が15を超える場合は、十分な水分散性が得られないおそれがある。
(A) Aqueous resin having a hydroxyl group and a carboxyl group (A) The aqueous resin having a hydroxyl group and a carboxyl group is a binder component that undergoes a curing reaction with the later-described (B) polyisocyanate compound and (C) a hydrophilized modified carbodiimide compound. And (A) aqueous resin which has a hydroxyl group and a carboxyl group used in the present invention,
-The hydroxyl value in terms of resin solid content is 80-200 mgKOH / g,
The acid value in terms of resin solids is 10 to 40 mg KOH / g, and
The ratio of the hydroxyl value to the acid value is 3 to 15;
Is a requirement.
The hydroxyl value in terms of resin solid content is more preferably 80 to 160 mgKOH / g, and the acid value in terms of resin solid content is more preferably 15 to 35 mgKOH / g.
The aqueous resin having a hydroxyl group and a carboxyl group (A) used in the present invention has a hydroxyl value of 3 to 15 with respect to the acid value, and the hydroxyl value is much larger than the acid value. It is characterized by. This ratio is more preferably 4-10. By using such an aqueous resin having a hydroxyl group and a carboxyl group (A), a coating film having a sufficient crosslinking density can be obtained while ensuring the coating stability.
If the acid value or hydroxyl value is less than the above range, curability may not be sufficient. On the other hand, when the acid value or the hydroxyl value exceeds the above range, the resulting coating film may not have sufficient water resistance.
On the other hand, when the ratio of the hydroxyl value to the acid value is less than 3, a coating film having a sufficient crosslinking density cannot be obtained. On the other hand, if this ratio exceeds 15, sufficient water dispersibility may not be obtained.

上記(A)水性樹脂は、樹脂固形分換算での水酸基価および酸価についての上記要件を満たす単一の樹脂で構成されてもよく、または、水酸基価および酸価についての上記要件を満たす組み合わせである複数の樹脂から構成されていてもよい。   The (A) water-based resin may be composed of a single resin that satisfies the above requirements for the hydroxyl value and acid value in terms of resin solids, or a combination that satisfies the above requirements for the hydroxyl value and acid value. It may be composed of a plurality of resins.

上記(A)水性樹脂は、硬化に関与する反応性基として、水酸基およびカルボキシル基の2種類の官能基を有している。そして本発明の水性塗料組成物において、(A)水性樹脂の水酸基は(B)ポリイソシアネート化合物と反応し、(A)水性樹脂のカルボキシル基は(C)親水化変性カルボジイミド化合物と反応する。   The (A) aqueous resin has two types of functional groups, a hydroxyl group and a carboxyl group, as reactive groups involved in curing. In the aqueous coating composition of the present invention, (A) the hydroxyl group of the aqueous resin reacts with (B) the polyisocyanate compound, and (A) the carboxyl group of the aqueous resin reacts with (C) the hydrophilized modified carbodiimide compound.

上記(A)水性樹脂は、上記水酸基およびカルボキシル基についての要件を満たしていれば、その種類は特に限定されないが、アクリル樹脂および/またはポリエステル樹脂であることが製造および入手が容易なことから好ましい。塗膜物性の調整の観点から、上記(A)水性樹脂として、アクリル樹脂単独、または、アクリル樹脂およびポリエステル樹脂の混合物、を用いることが好ましい。   The type of the (A) aqueous resin is not particularly limited as long as it satisfies the requirements for the hydroxyl group and carboxyl group, but is preferably an acrylic resin and / or a polyester resin because it is easy to produce and obtain. . From the viewpoint of adjusting the physical properties of the coating film, it is preferable to use an acrylic resin alone or a mixture of an acrylic resin and a polyester resin as the aqueous resin (A).

(A)水性樹脂として好適に用いることができるアクリル樹脂は、例えば、水酸基を有するα,β−エチレン性不飽和モノマーおよびカルボキシル基を有するα,β−エチレン性不飽和モノマーを含むモノマーを、上記水酸基およびカルボキシル基について上記水酸基価および酸価の要件を満たす量でアクリル共重合することによって、目的とする樹脂が得られる。   (A) The acrylic resin that can be suitably used as the aqueous resin includes, for example, a monomer containing an α, β-ethylenically unsaturated monomer having a hydroxyl group and an α, β-ethylenically unsaturated monomer having a carboxyl group. By subjecting the hydroxyl group and the carboxyl group to acrylic copolymerization in an amount that satisfies the above-mentioned requirements for the hydroxyl value and acid value, the desired resin can be obtained.

上記水酸基を有するα,β−エチレン性不飽和モノマーとしては、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、アリルアルコール、メタクリルアルコール、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチルとε−カプロラクトンとの付加物を挙げることができる。これらの中で好ましいものは、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチルとε−カプロラクトンとの付加物である。なお、本明細書において「(メタ)アクリル」とはアクリルとメタクリルとの両方を意味するものとする。   Examples of the α, β-ethylenically unsaturated monomer having a hydroxyl group include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, allyl alcohol, and methacryl. Mention may be made of adducts of alcohol, hydroxyethyl (meth) acrylate and ε-caprolactone. Among these, preferred are 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, and an adduct of 2-hydroxyethyl (meth) acrylate and ε-caprolactone. In this specification, “(meth) acryl” means both acrylic and methacrylic.

また、カルボキシル基を有するα,β−エチレン性不飽和モノマーとして、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸二量体、クロトン酸、2−アクリロイルオキシエチルフタル酸、2−アクリロイルオキシエチルコハク酸、ω−カルボキシ−ポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などを挙げることができる。これらの中で好ましいものは、アクリル酸、メタクリル酸である。   Further, α, β-ethylenically unsaturated monomers having a carboxyl group include acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid dimer, crotonic acid, 2-acryloyloxyethylphthalic acid, 2-acryloyloxyethyl succinic acid, ω- Carboxy-polycaprolactone mono (meth) acrylate, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid and the like can be mentioned. Among these, acrylic acid and methacrylic acid are preferable.

上記(A)水性樹脂を得るためのアクリル共重合において、必要に応じて、その他のα,β−エチレン性不飽和モノマーを用いることができる。上記その他のα,β−エチレン性不飽和モノマーとしては、(メタ)アクリル酸エステル(例えば(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、メタクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸t−ブチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタジエニル、(メタ)アクリル酸ジヒドロジシクロペンタジエニルなど)、重合性アミド化合物(例えば、(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミドなど)を挙げることができる。   In the acrylic copolymerization for obtaining the (A) aqueous resin, other α, β-ethylenically unsaturated monomers can be used as necessary. Examples of the other α, β-ethylenically unsaturated monomers include (meth) acrylate esters (for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, (meth) acrylic). N-butyl acid, isobutyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, lauryl methacrylate, phenyl acrylate, isobornyl (meth) acrylate, cyclohexyl methacrylate, ( (Meth) acrylic acid t-butylcyclohexyl, (meth) acrylic acid dicyclopentadienyl, (meth) acrylic acid dihydrodicyclopentadienyl, etc.), polymerizable amide compounds (for example, (meth) acrylamide, N-methylol ( (Meth) acrylamide, N-butoxymethyl (meth) acrylic Amide etc.).

上記(A)水性樹脂を得る方法として、溶液重合を行ってアクリル樹脂を得た後に水性化する方法と、水性媒体中で乳化重合を行ってエマルションを得る方法とが挙げられる。   Examples of the method for obtaining the aqueous resin (A) include a method for obtaining an acrylic resin after performing solution polymerization and a method for obtaining an emulsion by performing emulsion polymerization in an aqueous medium.

上記乳化重合を行ってエマルションを得る場合には、上記その他のα,β−エチレン性不飽和モノマーとして、架橋性モノマーを使用することができる。上記架橋性モノマーは、分子内に2つ以上のラジカル重合可能なエチレン性不飽和基を有する化合物であり、例えば、ジビニルベンゼン、アリル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。   When the emulsion polymerization is carried out to obtain an emulsion, a crosslinkable monomer can be used as the other α, β-ethylenically unsaturated monomer. The crosslinkable monomer is a compound having two or more radically polymerizable ethylenically unsaturated groups in the molecule, and examples thereof include divinylbenzene, allyl (meth) acrylate, and ethylene glycol di (meth) acrylate. .

上記溶液重合は、加熱条件下において、原料として使用するα,β−エチレン性不飽和モノマーを混合したものを重合開始剤と共に溶媒中へ滴下しながら撹拌する方法が一般的である。溶液重合する際の条件は、例えば、重合温度が60〜160℃、滴下時間が0.5〜10時間である。上記原料として使用するα,β−エチレン性不飽和モノマーは、2段階に分けて重合することも可能である。この場合、原料として使用するα,β−エチレン性不飽和モノマー全体として、上記水酸基およびカルボキシル基についての要件を満たしていればよい。   The above-mentioned solution polymerization is generally a method in which a mixture of α, β-ethylenically unsaturated monomers used as raw materials is stirred while being dropped into a solvent together with a polymerization initiator under heating conditions. The conditions for solution polymerization are, for example, a polymerization temperature of 60 to 160 ° C. and a dropping time of 0.5 to 10 hours. The α, β-ethylenically unsaturated monomer used as the raw material can be polymerized in two stages. In this case, it is sufficient that the α, β-ethylenically unsaturated monomer used as a raw material satisfies the requirements for the hydroxyl group and the carboxyl group as a whole.

上記重合開始剤は、通常の重合に用いられるものであれば特に限定されず、例えば、アゾ系化合物や過酸化物が挙げられる。一般に、モノマー混合物100質量部に対する重合開始剤の量は0.1〜18質量部であり、好ましくは0.3〜12質量部である。   The polymerization initiator is not particularly limited as long as it is used for normal polymerization, and examples thereof include azo compounds and peroxides. Generally, the amount of the polymerization initiator with respect to 100 parts by mass of the monomer mixture is 0.1 to 18 parts by mass, preferably 0.3 to 12 parts by mass.

また、ここで用い得る溶媒は反応に悪影響を与えないものであれば特に限定されず、例えば、アルコール、ケトン、エーテルおよび炭化水素系溶媒などが挙げられる。さらに、分子量を調節するために、ラウリルメルカプタンのようなメルカプタン、および、α−メチルスチレンダイマーなどの連鎖移動剤を必要に応じて用いることができる。   Moreover, the solvent which can be used here will not be specifically limited if it does not have a bad influence on reaction, For example, alcohol, a ketone, ether, a hydrocarbon solvent, etc. are mentioned. Furthermore, in order to adjust the molecular weight, a mercaptan such as lauryl mercaptan and a chain transfer agent such as α-methylstyrene dimer can be used as necessary.

このように溶液重合で得られるアクリル樹脂の数平均分子量は、4,000〜20,000であるのが好ましい。本明細書において、溶液重合で得られるアクリル樹脂の数平均分子量は、ポリスチレン標準サンプル基準を用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)で測定することができる。   Thus, the number average molecular weight of the acrylic resin obtained by solution polymerization is preferably 4,000 to 20,000. In this specification, the number average molecular weight of the acrylic resin obtained by solution polymerization can be measured by gel permeation chromatography (GPC) using a polystyrene standard sample standard.

また、アクリル樹脂のガラス転移温度(Tg)は−20〜80℃の範囲内であることが好ましい。ガラス転移温度は示差走査型熱量計(DSC)によって測定することができる。   Moreover, it is preferable that the glass transition temperature (Tg) of an acrylic resin exists in the range of -20-80 degreeC. The glass transition temperature can be measured by a differential scanning calorimeter (DSC).

上記溶液重合で得られたアクリル樹脂は、必要に応じて溶剤を除去した後、塩基性化合物を加えて水性化することにより、上記(A)水性樹脂が得られる。上記塩基性化合物としては、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジエチルアミノエタノール、トリエタノールアミンなどが挙げられる。上記塩基性化合物を加える量は、上記溶液重合で得られたアクリル樹脂が有するカルボキシル基に対して中和率が60〜100%であることが好ましい。中和率が60%未満だと、水性化が十分でなく、貯蔵安定性に劣るおそれがある。このようにして得られる(A)水性樹脂の樹脂固形分は、25〜55質量%とすることが一般的である。   The acrylic resin obtained by the solution polymerization, after removing the solvent as necessary, is made aqueous by adding a basic compound, whereby the above (A) aqueous resin is obtained. Examples of the basic compound include ammonia, methylamine, ethylamine, dimethylamine, diethylamine, trimethylamine, triethylamine, dimethylethanolamine, diethanolamine, diethylaminoethanol, triethanolamine and the like. The amount of the basic compound added is preferably such that the neutralization rate is 60 to 100% with respect to the carboxyl group of the acrylic resin obtained by the solution polymerization. If the neutralization rate is less than 60%, the aqueous solution is not sufficient and the storage stability may be poor. The resin solid content of the (A) aqueous resin thus obtained is generally 25 to 55% by mass.

こうして得られたアクリル樹脂は、アクリル水分散体として用いることができる。このようなアクリル水分散体は、体積平均粒子径が0.01〜1μmの範囲内であることが好ましい。体積平均粒子径が上記範囲内であることによって、水分散体の安定性が良好となり、さらに、得られる塗膜の外観が良好となるという利点がある。また、後述するアクリルエマルションについても同様であり、体積平均粒子径の調節は、モノマー組成および/または乳化重合条件を調整することにより可能である。   The acrylic resin thus obtained can be used as an acrylic water dispersion. Such an acrylic water dispersion preferably has a volume average particle diameter in the range of 0.01 to 1 μm. When the volume average particle diameter is in the above range, there is an advantage that the stability of the aqueous dispersion is improved and the appearance of the obtained coating film is improved. The same applies to the acrylic emulsion described later, and the volume average particle diameter can be adjusted by adjusting the monomer composition and / or the emulsion polymerization conditions.

上記(A)水性樹脂の調製において、水性媒体中での乳化重合を行う場合は、例えば、水、または必要に応じてアルコールなどのような有機溶剤を含む水性媒体中に乳化剤を溶解させ、加熱撹拌下、原料として使用するα,β−エチレン性不飽和モノマーを混合したものおよび重合開始剤を滴下することにより行うことができる。原料として使用するα,β−エチレン性不飽和モノマーを混合したものは、乳化剤と水とを用いて予め乳化しておいてもよい。   In the preparation of the aqueous resin (A), when emulsion polymerization is carried out in an aqueous medium, for example, the emulsifier is dissolved in an aqueous medium containing water or an organic solvent such as alcohol, if necessary, and heated. Under stirring, a mixture of an α, β-ethylenically unsaturated monomer used as a raw material and a polymerization initiator can be added dropwise. What mixed the (alpha), (beta) -ethylenically unsaturated monomer used as a raw material may be previously emulsified using an emulsifier and water.

乳化重合に好適に用いることができる重合開始剤としては、アゾ系の油性化合物(例えば、アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)および2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)など)、および水性化合物(例えば、アニオン系の4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、2,2−アゾビス(N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジンおよびカチオン系の2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン));並びにレドックス系の油性過酸化物(例えば、ベンゾイルパーオキサイド、パラクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイドおよびt−ブチルパーベンゾエートなど)、および水性過酸化物(例えば、過硫酸カリおよび過硫酸アンモニウムなど)が挙げられる。   Examples of the polymerization initiator that can be suitably used for emulsion polymerization include azo oily compounds (for example, azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), and 2,2′- Azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) and the like, and aqueous compounds (for example, anionic 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid), 2,2-azobis (N- (2-carboxyethyl)) -2-methylpropionamidine and cationic 2,2′-azobis (2-methylpropionamidine)); and redox oily peroxides (eg, benzoyl peroxide, parachlorobenzoyl peroxide, lauroyl peroxide and t-butyl perbenzoate), and aqueous peroxides such as potassium persulfate and persulfate Ammonium and the like).

乳化剤は、当業者が通常用いる一般的な乳化剤を用いることができる。乳化剤として、反応性乳化剤、例えば、アントックス(Antox)MS−60(日本乳化剤社製)、エレミノールJS−2(三洋化成工業社製)、アデカリアソープNE−20(旭電化社製)およびアクアロンHS−10(第一工業製薬社製)、ラテムルPD−104(花王社製)などが特に好ましい。また、分子量を調節するために、ラウリルメルカプタンのようなメルカプタンおよびα−メチルスチレンダイマーなどのような連鎖移動剤を必要に応じて用いることができる。   As the emulsifier, a general emulsifier usually used by those skilled in the art can be used. As emulsifiers, reactive emulsifiers such as Antox MS-60 (manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.), Eleminol JS-2 (manufactured by Sanyo Kasei Kogyo Co., Ltd.), Adekari Soap NE-20 (manufactured by Asahi Denka Co., Ltd.) and Aqualon HS-10 (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), Latem PD-104 (Kao Co., Ltd.) and the like are particularly preferable. In order to adjust the molecular weight, a mercaptan such as lauryl mercaptan and a chain transfer agent such as α-methylstyrene dimer can be used as necessary.

反応温度は開始剤により決定され、例えば、アゾ系開始剤や過酸化物では60〜90℃であり、レドックス系では30〜70℃で行うことが好ましい。一般に、反応時間は1〜8時間である。一般にモノマー混合物100質量部に対する開始剤の量は、0.1〜5質量%である。上記乳化重合は多段階で行うことができ、例えば、二段階で行うことができる。すなわち、まず上記原料として使用するα,β−エチレン性不飽和モノマーを混合したもののうちの一部を乳化重合し、ここに上記α,β−エチレン性不飽和モノマー混合物の残りをさらに加えて乳化重合を行うものである。   The reaction temperature is determined by the initiator. For example, it is preferably 60 to 90 ° C. for an azo initiator or peroxide, and preferably 30 to 70 ° C. for a redox system. In general, the reaction time is 1 to 8 hours. Generally, the amount of the initiator with respect to 100 parts by mass of the monomer mixture is 0.1 to 5% by mass. The emulsion polymerization can be performed in multiple stages, for example, in two stages. That is, first, a part of the mixture of α, β-ethylenically unsaturated monomers used as the raw material is subjected to emulsion polymerization, and the remainder of the α, β-ethylenically unsaturated monomer mixture is further added to emulsify. Polymerization is performed.

上記エマルションは、貯蔵安定性の観点から、塩基性化合物で中和することにより、pH5〜10で用いることができる。上記塩基性化合物は、先の溶液重合で得られるアクリル樹脂の水性化の際に使用するのと同じであってよい。上記中和は、乳化重合の前または後に、上記塩基性化合物を系に添加することによって行うことが好ましい。   The said emulsion can be used by pH 5-10 by neutralizing with a basic compound from a storage-stable viewpoint. The basic compound may be the same as that used in making the acrylic resin obtained in the previous solution polymerization aqueous. The neutralization is preferably performed by adding the basic compound to the system before or after emulsion polymerization.

(A)水性樹脂としてアクリルエマルションを用いる場合は、数平均分子量が10,000〜80,000であるのが好ましい。アクリルエマルションの水酸基価が80〜200mgKOH/gであり、酸価が10〜40mgKOH/gであり、酸価の値に対する水酸基価の値の比が3〜15であり、かつ、数平均分子量が10,000〜80,000の範囲であることによって、塗料安定性を良好に確保しつつ、得られる塗膜における架橋密度がより良好な範囲となるという利点がある。これは、数平均分子量の範囲が10,000〜80,000と比較的高い範囲であり、かつ、アクリルエマルションが水酸基を上記範囲のように多く有することによって、(A)水性樹脂が有する水酸基と反応する(B)ポリイソシアネート化合物の低温硬化性が確保され、これにより、得られる塗膜における架橋密度がより良好な範囲となるためと考えられる。   (A) When an acrylic emulsion is used as the aqueous resin, the number average molecular weight is preferably 10,000 to 80,000. The acrylic emulsion has a hydroxyl value of 80 to 200 mg KOH / g, an acid value of 10 to 40 mg KOH / g, a ratio of the hydroxyl value to the acid value of 3 to 15, and a number average molecular weight of 10 The range of 1,000,000 to 80,000 has the advantage that the crosslink density in the resulting coating film is in a better range while ensuring good paint stability. This is because the number average molecular weight is in a relatively high range of 10,000 to 80,000, and the acrylic emulsion has many hydroxyl groups in the above range, so that (A) the hydroxyl group in the aqueous resin It is considered that the low-temperature curability of the reacting (B) polyisocyanate compound is ensured, whereby the crosslinking density in the resulting coating film is in a better range.

なお、アクリルエマルションの数平均分子量は、水分を減圧乾燥などにより除去した後、ポリスチレン標準サンプル基準を用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によって測定することができる。   The number average molecular weight of the acrylic emulsion can be measured by gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene standard sample standards after removing water by drying under reduced pressure or the like.

上記(A)水性樹脂は、ポリエステル樹脂を含んでもよい。(A)水性樹脂として用いることができるポリエステル樹脂は、一般的には、多価アルコール成分と多塩基酸成分とを、上記水酸基およびカルボキシル基についての要件を満たすよう縮合することによって、調製することができる。   The (A) aqueous resin may include a polyester resin. (A) A polyester resin that can be used as an aqueous resin is generally prepared by condensing a polyhydric alcohol component and a polybasic acid component so as to satisfy the requirements for the hydroxyl group and carboxyl group. Can do.

上記多価アルコール成分の例としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、1,9−ノナンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステル、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2,2,4−トリメチルペンタンジオールなどのヒドロキシカルボン酸成分を挙げることができる。   Examples of the polyhydric alcohol component include, for example, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 2, 2-diethyl-1,3-propanediol, neopentyl glycol, 1,9-nonanediol, 1,4-cyclohexanediol, hydroxypivalic acid neopentyl glycol ester, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propane Examples thereof include hydroxycarboxylic acid components such as diol, 3-methyl-1,5-pentanediol, and 2,2,4-trimethylpentanediol.

上記多塩基酸成分の例としては、例えば、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、無水トリメリット酸、テトラクロロ無水フタル酸、無水ピロメリット酸などの芳香族多価カルボン酸および酸無水物;ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、1,4−および1,3−シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環族多価カルボン酸および無水物;無水マレイン酸、フマル酸、無水コハク酸、アジピン酸、セバチン酸などの脂肪族多価カルボン酸および無水物などの多塩基酸成分およびそれらの無水物などを挙げることができる。必要に応じて安息香酸やt−ブチル安息香酸などの一塩基酸を併用してもよい。   Examples of the polybasic acid component include, for example, aromatic polyvalent carboxylic acids and acid anhydrides such as phthalic anhydride, isophthalic acid, terephthalic acid, trimellitic anhydride, tetrachlorophthalic anhydride, pyromellitic anhydride; Hexahydrophthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, alicyclic polycarboxylic acids and anhydrides such as 1,4- and 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid; maleic anhydride, fumaric acid, succinic anhydride, adipic acid, sebatin Examples thereof include polybasic acid components such as aliphatic polyvalent carboxylic acids such as acids and anhydrides, and anhydrides thereof. A monobasic acid such as benzoic acid or t-butylbenzoic acid may be used in combination as necessary.

また、反応成分として、更に、1価アルコール、カージュラE(商品名:シエル化学製)などのモノエポキサイド化合物、およびラクトン類(β−プロピオラクトン、ジメチルプロピオラクトン、ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、γ−カプロラクトンなど)を併用してもよい。   Further, as reaction components, mono-epoxide compounds such as monohydric alcohol, Cardura E (trade name: manufactured by Ciel Chemical), and lactones (β-propiolactone, dimethylpropiolactone, butyrolactone, γ-valerolactone, ε-caprolactone, γ-caprolactone, etc.) may be used in combination.

上記成分に加えてヒマシ油、脱水ヒマシ油などの脂肪酸、およびこれらの脂肪酸のうち1種、または2種以上の混合物である油成分を、上記酸成分およびアルコール成分に加えてもよい。また、アクリル樹脂やビニル樹脂をグラフト化したり、ポリイソシアネート化合物を反応させたりすることも、上記水酸基およびカルボキシル基についての要件を満たしていれば可能である。   In addition to the above components, fatty acids such as castor oil and dehydrated castor oil, and an oil component that is one or a mixture of two or more of these fatty acids may be added to the acid component and the alcohol component. It is also possible to graft an acrylic resin or vinyl resin or to react a polyisocyanate compound as long as the above-mentioned requirements for the hydroxyl group and carboxyl group are satisfied.

このようにして得られるポリエステル樹脂の数平均分子量は、500〜20,000であるのが好ましく、1,500〜10,000であるのがより好ましい。数平均分子量が500未満であるとポリエステル樹脂を水分散させた時の貯蔵安定性が低下するおそれがある。また数平均分子量が20,000を超えると、ポリエステル樹脂の粘度が上がるため、塗料にした場合の固形分濃度が下がり、塗装作業性が低下するおそれがある。   The number average molecular weight of the polyester resin thus obtained is preferably 500 to 20,000, and more preferably 1,500 to 10,000. If the number average molecular weight is less than 500, the storage stability when the polyester resin is dispersed in water may be lowered. On the other hand, when the number average molecular weight exceeds 20,000, the viscosity of the polyester resin increases, so that the solid content concentration in the case of coating is lowered, and the coating workability may be lowered.

また、上記ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、−20〜80℃であることが好ましい。上記ガラス転移温度が−20℃未満である場合、得られる塗膜の硬度が低下するおそれがあり、80℃を超える場合、下地隠蔽性が低下する恐れがある。ガラス転移温度は0〜60℃であるのがより好ましい。ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、アクリル樹脂の場合と同様に、DSCによって測定することができる。   Moreover, it is preferable that the glass transition temperature of the said polyester resin is -20-80 degreeC. When the said glass transition temperature is less than -20 degreeC, there exists a possibility that the hardness of the coating film obtained may fall, and when it exceeds 80 degreeC, there exists a possibility that base concealment property may fall. The glass transition temperature is more preferably 0 to 60 ° C. The glass transition temperature of the polyester resin can be measured by DSC as in the case of the acrylic resin.

このようにして得られるポリエステル樹脂に対して、先に挙げた塩基性化合物で中和することによって、(A)水性樹脂を得ることができる。   By neutralizing the polyester resin thus obtained with the basic compounds mentioned above, (A) an aqueous resin can be obtained.

(B)ポリイソシアネート化合物
本発明の水性塗料組成物は、上記(A)水性樹脂を硬化させる成分として、(B)ポリイソシアネート化合物および(C)親水化変性カルボジイミド化合物の2種の成分が含まれる。ここで(B)ポリイソシアネート化合物は、水分散性であってもよく、また疎水性であってもよい。疎水性であっても、後述する水分散性に優れた(C)親水化変性カルボジイミド化合物との相互作用により、水分散性が確保される。
(B) Polyisocyanate Compound The aqueous coating composition of the present invention includes two components, (B) a polyisocyanate compound and (C) a hydrophilized modified carbodiimide compound, as the component (A) for curing the aqueous resin. . Here, the (B) polyisocyanate compound may be water-dispersible or hydrophobic. Even if it is hydrophobic, water dispersibility is ensured by the interaction with the (C) hydrophilized modified carbodiimide compound, which is excellent in water dispersibility described later.

上記(B)ポリイソシアネート化合物で疎水性のものとして、例えば、トリレンジイソシアネート(TDI)、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、メタキシリレンジイソシアネート(MXDI)などの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)などの脂肪族ジイソシアネート;イソホロンジイソシアネート(IPDI)、水添MDIなどの脂環式ジイソシアネート;これらのジイソシアネート化合物を不揮発性化し、毒性を低くした形態の化合物;これらのジイソシアネート化合物のビューレット体、ウレトジオン体、イソシアヌレート体またはアロハネート体などのアダクト体;比較的低分子のウレタンプレポリマー;などのポリイソシアネート化合物を挙げることができる。   Examples of the above-mentioned (B) polyisocyanate compound that is hydrophobic include tolylene diisocyanate (TDI), 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI), xylylene diisocyanate (XDI), metaxylylene diisocyanate (MXDI), and the like. Aromatic diisocyanates; Aliphatic diisocyanates such as hexamethylene diisocyanate (HDI); Cycloaliphatic diisocyanates such as isophorone diisocyanate (IPDI) and hydrogenated MDI; Compounds in a form in which these diisocyanate compounds are made non-volatile and less toxic; Polyisocyanates such as burettes, uretdiones, isocyanurates or allophanates of diisocyanate compounds; relatively low molecular weight urethane prepolymers; Mention may be made of the compound.

一方、上記(B)ポリイソシアネート化合物で水分散性を有するものとしては、上記ポリイソシアネート化合物に親水性基を導入したもの、および、界面活性剤を混合乳化させて、いわゆる自己乳化させたものを挙げることができる。   On the other hand, as the (B) polyisocyanate compound having water dispersibility, those obtained by introducing a hydrophilic group into the polyisocyanate compound and those obtained by mixing and emulsifying a surfactant, so-called self-emulsification Can be mentioned.

上記親水性基として、カルボキシル基およびスルホン酸基などのアニオン性基、第三級アミノ基などのカチオン性基およびポリオキシアルキレン基などのノニオン性基が挙げられる。これらの中で、得られる塗膜の耐水性を考慮すると、上記親水性基はノニオン性基であることが好ましい。具体的なノニオン性基として、親水性が高いポリオキシエチレン基が好ましい。   Examples of the hydrophilic group include an anionic group such as a carboxyl group and a sulfonic acid group, a cationic group such as a tertiary amino group, and a nonionic group such as a polyoxyalkylene group. Among these, considering the water resistance of the resulting coating film, the hydrophilic group is preferably a nonionic group. As a specific nonionic group, a highly hydrophilic polyoxyethylene group is preferred.

上記ポリイソシアネート化合物と界面活性剤とを混合し乳化させた、自己乳化ポリイソシアネート化合物の調製に好適に用いられる界面活性剤として、例えば、カルボキシル基およびスルホン酸基などのアニオン性基を有するアニオン界面活性剤、第三級アミノ基などのカチオン性基を有するカチオン界面活性剤、およびポリオキシアルキレン基などのノニオン性基を有するノニオン界面活性剤が挙げられる。これらの中で、得られる塗膜の耐水性を考慮すると、ノニオン界面活性剤を用いるのがより好ましい。   As the surfactant suitably used for the preparation of the self-emulsifying polyisocyanate compound obtained by mixing and emulsifying the polyisocyanate compound and the surfactant, for example, an anionic interface having an anionic group such as a carboxyl group and a sulfonic acid group Examples thereof include a surfactant, a cationic surfactant having a cationic group such as a tertiary amino group, and a nonionic surfactant having a nonionic group such as a polyoxyalkylene group. Among these, it is more preferable to use a nonionic surfactant in consideration of water resistance of the resulting coating film.

水分散性を有する(B)ポリイソシアネート化合物として、市販品を用いてもよい。市販されているものとしては、アクアネート100、アクアネート110、アクアネート200およびアクアネート210(日本ポリウレタン工業社製)、バイヒジュールTPLS−2032、SUB−イソシアネートL801、バイヒジュールVPLS−2319、バイヒジュール3100、VPLS−2336およびVPLS−2150/1、バイヒジュール305、バイヒジュールXP−2655(住化バイエルウレタン社製)、タケネートWD−720、タケネートWD−725およびタケネートWD−220(三井武田ケミカル社製)、レザミンD−56(大日精化工業社製)などが挙げられる。   A commercially available product may be used as the (B) polyisocyanate compound having water dispersibility. Commercially available products include AQUANATE 100, AQUANATE 110, AQUANATE 200, and AQUANATE 210 (manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.), Bihydur TPLS-2032, SUB-isocyanate L801, Bihjul VPLS-2319, Bihjur 3100, VPLS. -2336 and VPLS-2150 / 1, Bihijoule 305, Bihijoule XP-2655 (manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd.), Takenate WD-720, Takenate WD-725 and Takenate WD-220 (manufactured by Mitsui Takeda Chemical), Resamine D- 56 (manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd.).

本発明においては、(B)ポリイソシアネート化合物として、水分散性を有するものを用いるのがより好ましい。なお、(B)ポリイソシアネート化合物として、1種を単独で用いてもよく、また2種以上を組み合わせて用いてもよい。   In this invention, it is more preferable to use what has water dispersibility as (B) polyisocyanate compound. In addition, as a (B) polyisocyanate compound, 1 type may be used independently and 2 or more types may be used in combination.

(C)親水化変性カルボジイミド化合物
本発明の水性塗料組成物に含まれる(C)親水化変性カルボジイミド化合物は、分子内に、
−OCONH−X−NHCOOY
[Xは少なくとも1個のカルボジイミド基を含有する2官能性有機基であり、Yはポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルから水酸基を除いた構造である。]
で表される構造単位を1個または複数個有している。上記構造単位を有することで、優れた水分散性および優れた硬化性の両方の性能が得られると考えられる。
(C) Hydrophilized modified carbodiimide compound (C) Hydrophilized modified carbodiimide compound contained in the aqueous coating composition of the present invention contains,
-OCONH-X-NHCOOY
[X is a bifunctional organic group containing at least one carbodiimide group, and Y has a structure in which a hydroxyl group is removed from a polyalkylene glycol monoalkyl ether. ]
One or more structural units represented by By having the above structural unit, it is considered that both excellent water dispersibility and excellent curability are obtained.

上記(C)親水化変性カルボジイミド化合物として、上記構造単位を1個有するもの、2個有するもの、そして3個有するもの、の3種がある。
上記構造単位を2個有するものとしては、下記一般式(I)で表されるものがある。
There are three types of (C) hydrophilized modified carbodiimide compounds: those having one structural unit, those having two structural units, and those having three structural units.
As what has two said structural units, there exists what is represented with the following general formula (I).

Figure 2013133445
Figure 2013133445

上記一般式(I)において、Xは少なくとも1個のカルボジイミド基を含有する2官能性有機基であり、Yは同一または異種のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルから水酸基を除いた構造であり、Zは数平均分子量200〜5000の2官能ポリオールから水酸基を除いた構造である。   In the above general formula (I), X is a bifunctional organic group containing at least one carbodiimide group, Y is a structure obtained by removing a hydroxyl group from the same or different polyalkylene glycol monoalkyl ether, and Z is It is a structure obtained by removing a hydroxyl group from a bifunctional polyol having a number average molecular weight of 200 to 5,000.

さらにここで、上記Xは、下記一般式(a)で表すことができる。   Further, the above X can be represented by the following general formula (a).

Figure 2013133445
Figure 2013133445

上記一般式(a)において、Rは、炭素数6〜15の炭化水素基であることが好ましい。具体的なものとして、フェニレン基、ジフェニレンメチル基、ジフェニレン(ジメチル)メチル基、メチルフェニレン基、ジメチルフェニレン基、テトラメチルキシリレン基、ヘキシレン基、シクロヘキシレン基、ジシクロヘキシレンメチル基などを挙げることができる。好ましいものは、ジシクロヘキシレンメチル基である。また、上記pは、1〜10である。pは上記構造単位に存在するカルボジイミド基の個数であり、硬化性の観点から2以上であることが好ましく、その上限値は8以下であることがさらに好ましい。 In the general formula (a), R 2 is preferably a hydrocarbon group having 6 to 15 carbon atoms. Specific examples include a phenylene group, a diphenylenemethyl group, a diphenylene (dimethyl) methyl group, a methylphenylene group, a dimethylphenylene group, a tetramethylxylylene group, a hexylene group, a cyclohexylene group, and a dicyclohexylenemethyl group. be able to. Preference is given to a dicyclohexylenemethyl group. The p is 1-10. p is the number of carbodiimide groups present in the structural unit, preferably 2 or more from the viewpoint of curability, and more preferably 8 or less.

なお、本明細書において、上記pに限らず、繰り返し数は平均値として表されるものである。   In the present specification, the number of repetitions is expressed as an average value, not limited to p.

上記Yは、下記一般式(b)または(c)で表すことができる。   Y can be represented by the following general formula (b) or (c).

Figure 2013133445
Figure 2013133445

上記一般式(b)および(c)において、Rは、炭素数1〜20のアルキル基であることが好ましい。具体的なものとして、メチル基、エチル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、ステアリル基などを挙げることができる。また、Rは水素原子またはメチル基であり、水素原子であることが好ましい。qは4〜40である。なお上記一般式(b)および(c)において、Rが水素である場合は、上記一般式(b)および(c)は同じ構造を示すこととなる。 In the general formulas (b) and (c), R 3 is preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, a butyl group, a hexyl group, an octyl group, a decyl group, a dodecyl group, and a stearyl group. R 4 is a hydrogen atom or a methyl group, and is preferably a hydrogen atom. q is 4-40. In the general formulas (b) and (c), when R 4 is hydrogen, the general formulas (b) and (c) show the same structure.

なお、上記Zは、エーテル結合、エステル結合、またはカーボネート結合によって構成されている重合体構造であり、一般式化することは困難である。これについては、後述する数平均分子量200〜5,000の2官能ポリオールについての説明を参照されたい。   In addition, said Z is a polymer structure comprised by the ether bond, the ester bond, or the carbonate bond, and it is difficult to formulate. About this, please refer to the description about the bifunctional polyol of the number average molecular weight 200-5,000 mentioned later.

上記構造単位を2個有する(C)親水化変性カルボジイミド化合物は、1分子中にイソシアネート基を少なくとも2個含有する原料カルボジイミド化合物と、分子末端に水酸基を有し、数平均分子量200〜5,000である2官能ポリオールとを、上記原料カルボジイミド化合物のイソシアネート基のモル量が上記ポリオールの水酸基のモル量を上回る比率で反応させて得られた反応生成物に、さらにポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルを反応させて得ることができる。   The (C) hydrophilized modified carbodiimide compound having two structural units has a raw material carbodiimide compound containing at least two isocyanate groups in one molecule, a hydroxyl group at the molecular end, and a number average molecular weight of 200 to 5,000. To the reaction product obtained by reacting the above bifunctional polyol with a molar ratio of the isocyanate group of the raw material carbodiimide compound exceeding the molar amount of the hydroxyl group of the polyol, and further reacting with a polyalkylene glycol monoalkyl ether Can be obtained.

上記分子中にイソシアネート基を少なくとも2個含有する原料カルボジイミド化合物は、反応性の観点から、両末端にイソシアネート基を有していることが好ましい。上記両末端にイソシアネート基を有する原料カルボジイミド化合物の製造方法は、当業者によってよく知られており、例えば、有機ジイソシアネートの脱二酸化炭素を伴う縮合反応を利用することができる。   The raw material carbodiimide compound containing at least two isocyanate groups in the molecule preferably has isocyanate groups at both ends from the viewpoint of reactivity. The method for producing a raw material carbodiimide compound having an isocyanate group at both ends is well known by those skilled in the art, and for example, a condensation reaction involving decarbonization of an organic diisocyanate can be used.

上記有機ジイソシアネートとしては、具体的には、芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネート、およびこれらの混合物を用いることができ、具体的には1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4−ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネートと2,6−トリレンジイソシアネートとの混合物、ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4−ジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどを挙げることができる。反応性の観点から、ジシクロヘキシルメタン−4,4−ジイソシアネートが好ましい。   Specific examples of the organic diisocyanate include aromatic diisocyanates, aliphatic diisocyanates, alicyclic diisocyanates, and mixtures thereof. Specifically, 1,5-naphthylene diisocyanate, 4,4- Diphenylmethane diisocyanate, 4,4-diphenyldimethylmethane diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate Mixture with 2,6-tolylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, cyclohexane-1,4-diisocyanate, xylylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, dicyclohexylmethane 4,4-diisocyanate, and the like methylcyclohexane diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate. From the viewpoint of reactivity, dicyclohexylmethane-4,4-diisocyanate is preferable.

上記縮合反応には、通常、カルボジイミド化触媒が用いられる。上記カルボジイミド化触媒としては、具体的には、1−フェニル−2−ホスホレン−1−オキシド、3−メチル−2−ホスホレン−1−オキシド、1−エチル−2−ホスホレン−1−オキシド、3−メチル−1−フェニル−2−ホスホレン−1−オキシドや、これらの3−ホスホレン異性体などのホスホレンオキシドなどを挙げることができる。反応性の観点から、3−メチル−1−フェニル−2−ホスホレン−1−オキシドが好ましい。   A carbodiimidization catalyst is usually used for the condensation reaction. Specific examples of the carbodiimidization catalyst include 1-phenyl-2-phospholene-1-oxide, 3-methyl-2-phospholene-1-oxide, 1-ethyl-2-phospholene-1-oxide, 3- Examples thereof include phospholene oxides such as methyl-1-phenyl-2-phospholene-1-oxide and isomers of these 3-phospholenes. From the viewpoint of reactivity, 3-methyl-1-phenyl-2-phospholene-1-oxide is preferable.

次に、分子末端に水酸基を有する2官能ポリオールは、特に限定されないが、反応効率の観点から、数平均分子量が200〜5,000であることが好ましい。上記分子末端に水酸基を有する2官能ポリオールとして、具体的には、ポリエーテルジオール、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオールを挙げることができ、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレンプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリヘキサメチレンエーテルグリコール、ポリオクタメチレンエーテルグリコールなどのポリアルキレングリコール、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリヘキサメチレンアジペート、ポリネオペンチルアジペート、ポリ−3−メチルペンチルアジペート、ポリエチレン/ブチレンアジペート、ポリネオペンチル/ヘキシルアジペートなどのポリエステルジオール、ポリカプロラクトンジオール、ポリ−3−メチルバレロラクトンジオールなどのポリラクトンジオール、ポリヘキサメチレンカーボネートジオールなどのポリカーボネートジオールおよびこれらの混合物などを例示することができる。   Next, the bifunctional polyol having a hydroxyl group at the molecular end is not particularly limited, but the number average molecular weight is preferably 200 to 5,000 from the viewpoint of reaction efficiency. Specific examples of the bifunctional polyol having a hydroxyl group at the molecular terminal include polyether diol, polyester diol, and polycarbonate diol, such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyethylene propylene glycol, polytetramethylene ether glycol, Polyalkylene glycols such as polyhexamethylene ether glycol and polyoctamethylene ether glycol, polyethylene adipate, polybutylene adipate, polyhexamethylene adipate, polyneopentyl adipate, poly-3-methylpentyl adipate, polyethylene / butylene adipate, polyneopentyl / Polyester diol such as hexyl adipate, polycaprolactone diol, poly-3- Polylactone diols such as chill valerolactone diol, polycarbonate diols such as polyhexamethylene carbonate diol and mixtures thereof and the like can be exemplified.

上記1分子中にイソシアネート基を少なくとも2個含有する原料カルボジイミド化合物と、上記分子末端に水酸基を有し、数平均分子量200〜5,000である2官能ポリオールとの反応は、上記原料カルボジイミド化合物のイソシアネート基のモル量が上記ポリオールの水酸基のモル量を上回る比率で反応させて行われる。上記イソシアネート基のモル量が上記水酸基のモル量を下回るかまたは同量である場合は、後述のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルの反応を十分に行うことができない。   The reaction between the raw material carbodiimide compound containing at least two isocyanate groups in one molecule and the bifunctional polyol having a hydroxyl group at the molecular end and a number average molecular weight of 200 to 5,000 is the reaction of the raw material carbodiimide compound. The reaction is carried out at a ratio in which the molar amount of the isocyanate group exceeds the molar amount of the hydroxyl group of the polyol. When the molar amount of the isocyanate group is less than or equal to the molar amount of the hydroxyl group, the reaction of the polyalkylene glycol monoalkyl ether described later cannot be performed sufficiently.

上記原料カルボジイミド化合物のイソシアネート基のモル量と上記分子末端に水酸基を有するポリオールの水酸基のモル量との比率は、反応効率および経済性の観点から、1.0:1.1〜1.0:2.0であることが好ましい。なお、この工程によって得られる反応生成物における原料カルボジイミド化合物と分子末端に水酸基を有する2官能ポリオールとの重合度は、反応効率の観点から、1〜10が好ましい。   The ratio between the molar amount of the isocyanate group of the raw material carbodiimide compound and the molar amount of the hydroxyl group of the polyol having a hydroxyl group at the molecular end is from 1.0: 1.1 to 1.0: 2.0 is preferable. In addition, as for the polymerization degree of the raw material carbodiimide compound and the bifunctional polyol which has a hydroxyl group at the molecular terminal in the reaction product obtained by this process, 1-10 are preferable from a viewpoint of reaction efficiency.

このようにして得られた反応生成物に、さらにポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルを反応させることにより、上記構造単位を2個有する(C)親水化変性カルボジイミド化合物を得ることができる。ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルとしては、下記一般式(b’)または(c’)で表されるものが用いられる。   By further reacting the reaction product thus obtained with a polyalkylene glycol monoalkyl ether, a (C) hydrophilized modified carbodiimide compound having two structural units can be obtained. As the polyalkylene glycol monoalkyl ether, those represented by the following general formula (b ′) or (c ′) are used.

Figure 2013133445
Figure 2013133445

上記一般式(b’)および(c’)において、R、R、およびqは、先の一般式(b)および(c)のところで説明した内容がそのまま適用される。上記ユニットにおけるRの種類およびqは、貯蔵安定性、水分散性および水が揮発した後の反応性を考慮して、それぞれ上記範囲内において適宜設定される。水分散性の観点から、上記モノアルコキシポリアルキレングリコールにおけるRはメチル基であり、Rは水素原子であることが好ましい。さらに、上記qは、水分散性および水が揮発した後の反応性の観点から、4〜20が好ましく、6〜12がさらに好ましい。 In the general formulas (b ′) and (c ′), the contents described in the general formulas (b) and (c) are applied as they are to R 3 , R 4 , and q. The type and q of R 4 in the above unit are appropriately set within the above ranges in consideration of storage stability, water dispersibility, and reactivity after water volatilizes. From the viewpoint of water dispersibility, R 3 in the monoalkoxypolyalkylene glycol is preferably a methyl group and R 4 is preferably a hydrogen atom. Furthermore, 4-20 are preferable from the viewpoint of water dispersibility and the reactivity after water volatilizes, and 6-12 are more preferable.

上記ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルとしては、数平均分子量が200〜5,000である、ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルが好ましく用いられる。このポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルのアルキル基は、炭素数1〜20のアルキル基であるのが好ましい。ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルの具体例として、例えば、炭素数1〜20のアルキル基で片末端が封鎖された、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールまたはそれらの混合物からなるものなどが挙げられる。このようなポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルのより詳細な具体例として、例えば、数平均分子量200〜5,000である、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、ポリエチレングリコールモノラウリルエーテル、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、ポリプロピレングリコールモノラウリルエーテルなどを挙げることができる。   As the polyalkylene glycol monoalkyl ether, a polyalkylene glycol monoalkyl ether having a number average molecular weight of 200 to 5,000 is preferably used. The alkyl group of the polyalkylene glycol monoalkyl ether is preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. Specific examples of the polyalkylene glycol monoalkyl ether include those composed of polyethylene glycol, polypropylene glycol or a mixture thereof having one end blocked with an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. As more detailed specific examples of such polyalkylene glycol monoalkyl ether, for example, polyethylene glycol monomethyl ether, polyethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether, polyethylene glycol monolauryl ether having a number average molecular weight of 200 to 5,000, Examples thereof include polypropylene glycol monomethyl ether, polypropylene glycol mono-2-ethylhexyl ether, and polypropylene glycol monolauryl ether.

上記反応生成物と上記ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルとは、上記反応生成物のイソシアネート基のモル量が上記ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルの水酸基のモル量と同量または上回る比率で反応を行う。上記イソシアネート基のモル量が上記水酸基のモル量を下回る場合は、上記反応生成物に対する上記ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルの反応を充分に行うことができない。なお、上記反応生成物のイソシアネート基のモル量は直接測定により求められる他、仕込み配合から計算される値を採用しても構わない。   The reaction product and the polyalkylene glycol monoalkyl ether are reacted at a ratio in which the molar amount of the isocyanate group of the reaction product is the same as or higher than the molar amount of the hydroxyl group of the polyalkylene glycol monoalkyl ether. When the molar amount of the isocyanate group is less than the molar amount of the hydroxyl group, the reaction of the polyalkylene glycol monoalkyl ether with the reaction product cannot be sufficiently performed. In addition, the molar amount of the isocyanate group of the reaction product may be obtained by direct measurement, or may be a value calculated from the charged composition.

上記原料カルボジイミド化合物と上記分子末端に水酸基を有する2官能ポリオールとの反応、および上記反応生成物とポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルとの反応においては、触媒を使用することができる。上記反応時の温度は、特に限定されないが、反応系の制御や、反応効率の観点から、60〜120℃が好ましい。また、上記反応においては活性水素を含有しない有機溶媒を用いることが好ましい。   In the reaction between the raw material carbodiimide compound and the bifunctional polyol having a hydroxyl group at the molecular end, and the reaction between the reaction product and the polyalkylene glycol monoalkyl ether, a catalyst can be used. Although the temperature at the time of the said reaction is not specifically limited, 60-120 degreeC is preferable from a viewpoint of control of a reaction system or reaction efficiency. In the above reaction, it is preferable to use an organic solvent containing no active hydrogen.

このような2段階の反応を経ることによって、上記構造単位を2個有する(C)親水化変性カルボジイミド化合物を得ることができる。このようにして製造された(C)親水化変性カルボジイミド化合物は、先に示した一般式(I)のみの構造を有するわけではなく、用いた原料に由来する、種々のその他の反応生成物を含む混合物である。しかし、一般的には、上記一般式(I)の構造を有していると見なして差し支えない。   By undergoing such a two-stage reaction, a (C) hydrophilized modified carbodiimide compound having two structural units can be obtained. The (C) hydrophilized modified carbodiimide compound thus produced does not have the structure of the general formula (I) shown above, but various other reaction products derived from the raw materials used. It is a mixture containing. However, in general, it may be regarded as having the structure of the general formula (I).

また、上記(C)親水化変性カルボジイミド化合物として、上記構造単位を3個有するものとしては、下記一般式(II)で表されるものがある。   Moreover, as said (C) hydrophilization modified carbodiimide compound, what has three said structural units has what is represented by the following general formula (II).

Figure 2013133445
Figure 2013133445

上記一般式(II)において、XおよびYは、先の上記構造単位を2個有するものについてのXおよびYの説明をそのまま適用することができる。また、Rは水素、メチル基、またはエチル基である。Rは炭素数4以下のアルキレン基であり、同一であっても異なっていてもよい。具体的なアルキレン基として、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基などが挙げられる。nは0または1、mは0〜60である。 In the general formula (II), the description of X and Y with respect to those having the above two structural units can be applied to X and Y as they are. R 0 is hydrogen, a methyl group, or an ethyl group. R 1 is an alkylene group having 4 or less carbon atoms, and may be the same or different. Specific examples of the alkylene group include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, and a butylene group. n is 0 or 1, and m is 0-60.

、R、nおよびmは、(C)親水化変性カルボジイミド化合物を製造する際に用いる3官能ポリオールによって決定される。 R 0 , R 1 , n and m are determined by the trifunctional polyol used in producing the (C) hydrophilized modified carbodiimide compound.

mが11以上である場合、疎水部に対する親水部の割合が2.0〜6.3であることが好ましい。上記疎水部に対する親水部の割合は、カルボジイミド化合物中に存在するオキシメチレン基またはオキシエチレン基の部分の分子量を、カルボジイミド化合物の分子量で除して求めることができる。   When m is 11 or more, the ratio of the hydrophilic part to the hydrophobic part is preferably 2.0 to 6.3. The ratio of the hydrophilic part to the hydrophobic part can be determined by dividing the molecular weight of the oxymethylene group or oxyethylene group part present in the carbodiimide compound by the molecular weight of the carbodiimide compound.

上記構造単位を3個有する(C)親水化変性カルボジイミド化合物は、1分子中にイソシアネート基を少なくとも2個含有する原料カルボジイミド化合物と、ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルとを、上記原料カルボジイミド化合物のイソシアネート基の当量が上記ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルの水酸基の当量を上回る比率で得られた反応生成物に、さらに3官能ポリオールを反応させて得ることができる。   The (C) hydrophilized modified carbodiimide compound having three structural units comprises a raw material carbodiimide compound containing at least two isocyanate groups in one molecule, a polyalkylene glycol monoalkyl ether, and an isocyanate group of the raw material carbodiimide compound. Can be obtained by further reacting a trifunctional polyol with the reaction product obtained at a ratio exceeding the equivalent of the hydroxyl group of the polyalkylene glycol monoalkyl ether.

上記1分子中にイソシアネート基を少なくとも2個含有する原料カルボジイミド化合物は、先の上記構造単位を2個有する(C)親水化変性カルボジイミド化合物の原料カルボジイミド化合物についての説明がそのまま適用される。   For the raw material carbodiimide compound containing at least two isocyanate groups in one molecule, the description of the raw material carbodiimide compound of the (C) hydrophilized modified carbodiimide compound having the two structural units is applied as it is.

上記原料カルボジイミド化合物と、ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルとの反応は、反応後に3官能ポリオールとさらに反応させるため、イソシアネート基が残存している必要がある。このため、上記反応においては、イソシアネート基の当量が水酸基の当量を上回っている必要があり、好ましくは、イソシアネート基と水酸基との当量比が2/1になる量であることが好ましい。反応は通常、当業者によく知られた条件で行うことができ、必要に応じてスズ系の触媒を使用することができる。   Since the reaction between the raw material carbodiimide compound and the polyalkylene glycol monoalkyl ether is further reacted with the trifunctional polyol after the reaction, the isocyanate group needs to remain. For this reason, in the said reaction, the equivalent of an isocyanate group needs to exceed the equivalent of a hydroxyl group, Preferably, it is preferable that the equivalent ratio of an isocyanate group and a hydroxyl group is 2/1. The reaction can usually be carried out under conditions well known to those skilled in the art, and a tin-based catalyst can be used if necessary.

上記ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルとしては、先の上記構造単位を2個有する(C)親水化変性カルボジイミド化合物のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルについての説明がそのまま適用される。   As the polyalkylene glycol monoalkyl ether, the description of the polyalkylene glycol monoalkyl ether of the (C) hydrophilized modified carbodiimide compound having two structural units is applied as it is.

次に、このようにして得られた反応生成物に、3官能ポリオールを反応させる。反応に用いられる上記3官能ポリオールの量は、反応物のイソシアネート当量以上の水酸基当量になる量であることが好ましく、上記イソシアネート当量と水酸基当量とが等しいことがさらに好ましい。なお、上記反応生成物のイソシアネート当量は、直接測定する以外に、先の工程におけるジイソシアネート化合物とポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルとの配合比から計算によって求めることも可能である。反応は先の原料カルボジイミド化合物とポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルとの反応と同様に行うことができる。   Next, the trifunctional polyol is reacted with the reaction product thus obtained. The amount of the trifunctional polyol used in the reaction is preferably such that the hydroxyl equivalent of the reactant is equal to or greater than the isocyanate equivalent, and more preferably the isocyanate equivalent and the hydroxyl equivalent are equal. In addition, the isocyanate equivalent of the said reaction product can also be calculated | required by calculation from the compounding ratio of the diisocyanate compound and polyalkylene glycol monoalkyl ether in a previous process other than measuring directly. The reaction can be carried out in the same manner as the reaction between the raw material carbodiimide compound and the polyalkylene glycol monoalkyl ether.

上記3官能ポリオールは、トリメチロールプロパン、グリセリン、またはそれらのアルキレンオキサイド付加物であることが、入手が容易な点から好ましい。上記アルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドなどが挙げられる。グリセリンのアルキレンオキサイド付加物は三洋化成社からGPシリーズとして市販されている。得られる3鎖型親水性カルボジイミド化合物の硬化反応性を考慮すると、1つの水酸基に対してアルキレンオキサイドがそれぞれ付加した構造を持つものが特に好ましい。先のGPシリーズの中で、このような構造を持つものはGP−250、GP−3000などが挙げられる。   The trifunctional polyol is preferably trimethylolpropane, glycerin, or an alkylene oxide adduct thereof from the viewpoint of easy availability. Examples of the alkylene oxide include ethylene oxide and propylene oxide. The alkylene oxide adduct of glycerin is commercially available as a GP series from Sanyo Chemical. In view of the curing reactivity of the resulting three-chain hydrophilic carbodiimide compound, those having a structure in which an alkylene oxide is added to one hydroxyl group are particularly preferred. Among the previous GP series, those having such a structure include GP-250 and GP-3000.

このような2段階の反応を経ることによって、上記構造単位を3個有する(C)親水化変性カルボジイミド化合物を得ることができる。このようにして製造された(C)親水化変性カルボジイミド化合物は、先に述べたように、一般式(II)のみの構造を有するわけではないが、上記一般式(II)の構造を有していると見なして差し支えない。   By undergoing such a two-stage reaction, a (C) hydrophilized modified carbodiimide compound having three structural units can be obtained. The (C) hydrophilized modified carbodiimide compound thus produced does not have the structure of the general formula (II) as described above, but has the structure of the general formula (II). Can be considered as being.

上記(C)親水化変性カルボジイミド化合物として、上記構造単位を1個有するものとしては、下記一般式(III)で表されるものがある。   As said (C) hydrophilization modified carbodiimide compound, what has one said structural unit has what is represented by the following general formula (III).

Figure 2013133445
[Xは、少なくとも1個のカルボジイミド基を含有する2官能性有機基であり、Yは、同一または異種のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルから水酸基を除いた構造である。]
Figure 2013133445
[X is a bifunctional organic group containing at least one carbodiimide group, and Y has a structure in which a hydroxyl group is removed from the same or different polyalkylene glycol monoalkyl ether. ]

一般式(III)におけるXは、上記の一般式(I)における式(a)で表すことができる基である。   X in the general formula (III) is a group that can be represented by the formula (a) in the above general formula (I).

一般式(III)におけるYは、同一または異種のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルから水酸基を除いた構造である。このYは、上述の一般式(I)におけるYと同様のものを示すことができる。一般式(III)で示される(C)親水化変性カルボジイミド化合物を用いることによって、架橋密度がより高いレベルで保持されるという利点がある。考えられる理由としては、カルボジイミドのユニットが複数ある一般式(I)(II)では水性樹脂の酸価が低い中で、酸との反応効率が低いこと、また、一般式(III)は一般式(I)(II)のようにかさ高い構造を有していないため、水性樹脂の水酸基とイソシアネートの架橋を阻害することがないことより、一般式(III)で示される(C)親水化変性カルボジイミド化合物の架橋密度が高くなったと考えている。   Y in the general formula (III) has a structure in which a hydroxyl group is removed from the same or different polyalkylene glycol monoalkyl ether. This Y can show the same thing as Y in the above-mentioned general formula (I). By using the (C) hydrophilized modified carbodiimide compound represented by the general formula (III), there is an advantage that the crosslinking density is maintained at a higher level. Possible reasons are that the general formula (I) (II) having a plurality of carbodiimide units has a low reaction efficiency with an acid while the acid value of the aqueous resin is low, and the general formula (III) is a general formula (I) Since it does not have a bulky structure as in (II), it does not hinder the crosslinking of the hydroxyl group and isocyanate of the aqueous resin, so that (C) hydrophilization modification represented by the general formula (III) It is thought that the crosslinking density of the carbodiimide compound has increased.

一般式(III)におけるYは、好ましくは、下記(i)または(ii):
(i)繰り返し数6〜20のポリエチレンオキサイドユニットの末端に、炭素数1〜3のアルキル基がエーテル結合した、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテルから、水酸基を除いた構造
(ii)繰り返し数4〜60のポリプロピレンオキサイドユニットの末端に、炭素数1〜8のアルキル基がエーテル結合した、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテルから、水酸基を除いた構造:
から選択される、同一または異種の構造であるのがより好ましい。
さらに好ましくは、前記(ii)のポリプロピレンオキサイドユニットの繰り返し数が15〜60である。
上記(i)および(ii)を有する、一般式(III)で示される(C)親水化変性カルボジイミド化合物を用いることによって、水分散性に優れ、安定性が向上し、さらに架橋密度がより高いレベルで保持されるという利点がある。
Y in the general formula (III) is preferably the following (i) or (ii):
(I) Structure obtained by removing a hydroxyl group from polyethylene glycol monoalkyl ether in which an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is ether-bonded to the terminal of a polyethylene oxide unit having 6 to 20 repeats (ii) having 4 to 60 repeats A structure obtained by removing a hydroxyl group from a polypropylene glycol monoalkyl ether in which an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is ether-bonded to the end of a polypropylene oxide unit:
More preferably, they are the same or different structures selected from
More preferably, the number of repetitions of the polypropylene oxide unit (ii) is 15 to 60.
By using the (C) hydrophilized modified carbodiimide compound represented by the general formula (III) having the above (i) and (ii), the water dispersibility is excellent, the stability is improved, and the crosslinking density is higher. There is an advantage of being held at the level.

一般式(III)で示される(C)親水化変性カルボジイミド化合物は、上述した有機ジイソシアネートの脱二酸化炭素を伴う縮合反応によって得られた、原料カルボジイミド化合物に、同一または異種のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルを反応させることによって調製することができる。   The (C) hydrophilized modified carbodiimide compound represented by the general formula (III) is a polyalkylene glycol monoalkyl ether which is the same or different from the raw material carbodiimide compound obtained by the above condensation reaction involving decarbonization of organic diisocyanate. Can be prepared by reacting.

上記ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルは、
・繰り返し数6〜20のポリエチレンオキサイドユニットの末端に、炭素数1〜3のアルキル基がエーテル結合した、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、または、
・繰り返し数4〜60のポリプロピレンオキサイドユニットの末端に、炭素数1〜8のアルキル基がエーテル結合した、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル、
であるのがより好ましい。一般式(III)で示される(C)親水化変性カルボジイミド化合物の調製において、これらのポリエチレングリコールモノアルキルエーテルおよびポリプロピレングリコールモノアルキルエーテルは、単独で用いてもよく、併用してもよい。
The polyalkylene glycol monoalkyl ether is
-Polyethylene glycol monoalkyl ether in which an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is ether-bonded to the terminal of a polyethylene oxide unit having 6 to 20 repeats, or
-Polypropylene glycol monoalkyl ether in which an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is ether-bonded to the end of a polypropylene oxide unit having 4 to 60 repeats,
It is more preferable that In the preparation of the (C) hydrophilized modified carbodiimide compound represented by the general formula (III), these polyethylene glycol monoalkyl ethers and polypropylene glycol monoalkyl ethers may be used alone or in combination.

上記ポリエチレングリコールモノアルキルエーテルとしては、具体的にはポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノエチルエーテル、ポリエチレングリコールモノプロピルエーテルが挙げることができ、特にポリエチレングリコールモノメチルエーテルが好適である。
上記ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテルとしては、具体的にはポリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノエチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノブチルエーテル、ポリプロピレングリコール2−エチルヘキシルエーテル等を挙げることができ、特にポリプロピレングリコールモノブチルエーテルが好適である。
Specific examples of the polyethylene glycol monoalkyl ether include polyethylene glycol monomethyl ether, polyethylene glycol monoethyl ether, and polyethylene glycol monopropyl ether, with polyethylene glycol monomethyl ether being particularly preferred.
Specific examples of the polypropylene glycol monoalkyl ether include polypropylene glycol monomethyl ether, polypropylene glycol monoethyl ether, polypropylene glycol monobutyl ether, and polypropylene glycol 2-ethylhexyl ether, and polypropylene glycol monobutyl ether is particularly preferable. is there.

上記一般式(III)で示される(C)親水化変性カルボジイミド化合物において、何れか一方のYが(i)であって他方のYが(ii)であり、そして、上記(i)繰り返し数6〜20のポリエチレンオキサイドユニットの末端に、炭素数1〜3のアルキル基がエーテル結合した、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテルから、水酸基を除いた構造、および(ii)繰り返し数4〜60のポリプロピレンオキサイドユニットの末端に、炭素数1〜8のアルキル基がエーテル結合した、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテルから、水酸基を除いた構造の比率が、(i):(ii)=1:0.7〜1:8の範囲内であるのがより好ましい。
一般式(III)で示される(C)親水化変性カルボジイミド化合物において、塗膜が形成したときに耐水性を向上させるため、カルボジイミド基の周辺がある程度疎水性となっていることが好ましい。また、水によるカルボジイミドの失活を抑止し、安定性を保持するため、カルボジイミド基の周辺がある程度疎水性となっており、水分子との接触が低い状態に保たれているのが好ましい。その一方で、一般式(III)で示されるカルボジイミド化合物において、親水性を維持するためには、ポリエチレングリコール構造を一定量有することが必要となる。ここで、上記(i)および(ii)の構造が、(i):(ii)=1:0.7〜1:8の範囲内で存在する場合において、カルボジイミド化合物の親水性を確保しつつ、一方でカルボジイミド基の周辺においてある程度疎水性を保つことができる。これにより、低温硬化性により優れ、かつ、塗料安定性にもより優れた水性塗料組成物が得られるという利点がある。なお、上記比率(i):(ii)は、(i):(ii)=1:0.7〜1:1.5の範囲内であるのがさらに好ましい。
In the (C) hydrophilized modified carbodiimide compound represented by the general formula (III), any one Y is (i), the other Y is (ii), and (i) the number of repetitions 6 The structure which remove | excluded the hydroxyl group from the polyethylene glycol monoalkyl ether which the C1-C3 alkyl group ether-bonded to the terminal of -20 polyethylene oxide units, and (ii) The number of repetitions of the polypropylene oxide unit of 4-60 The ratio of the structure obtained by removing the hydroxyl group from the polypropylene glycol monoalkyl ether having an ether bond with an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms at the end is (i) :( ii) = 1: 0.7 to 1: 8 More preferably within the range.
In the (C) hydrophilized modified carbodiimide compound represented by the general formula (III), it is preferable that the periphery of the carbodiimide group is somewhat hydrophobic in order to improve water resistance when a coating film is formed. Moreover, in order to suppress the deactivation of carbodiimide by water and maintain stability, it is preferable that the periphery of the carbodiimide group is hydrophobic to some extent and the contact with water molecules is kept low. On the other hand, the carbodiimide compound represented by the general formula (III) needs to have a certain amount of polyethylene glycol structure in order to maintain hydrophilicity. Here, when the structures of (i) and (ii) above exist within the range of (i) :( ii) = 1: 0.7-1: 8, while ensuring the hydrophilicity of the carbodiimide compound On the other hand, hydrophobicity can be maintained to some extent around the carbodiimide group. Thereby, there exists an advantage that the water-based coating composition which was more excellent in low-temperature curability and was excellent also in coating-material stability is obtained. The ratio (i) :( ii) is more preferably in the range of (i) :( ii) = 1: 0.7 to 1: 1.5.

水性塗料組成物
本発明の水性塗料組成物は、(A)水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂、(B)ポリイソシアネート化合物、および、(C)親水化変性カルボジイミド化合物を含む。
Aqueous coating composition The aqueous coating composition of the present invention comprises (A) an aqueous resin having a hydroxyl group and a carboxyl group, (B) a polyisocyanate compound, and (C) a hydrophilized modified carbodiimide compound.

本発明の水性塗料組成物においては、(B)ポリイソシアネート化合物が有するイソシアネート基の当量に対する(C)親水化変性カルボジイミド化合物が有するカルボジイミド基の当量の比が、0.01〜0.20の範囲であることを条件とする。このように本発明においては、イソシアネート基の当量に対して、カルボジイミド基の当量が非常に少ないことを特徴としている。本発明の水性塗料組成物においては、このようにイソシアネート基の当量に対するカルボジイミド基の当量の比が0.01〜0.20の範囲であることによって、低温硬化性を確保しつつ、得られる塗膜の架橋密度が高くなり、良好な塗膜物性が確保されることとなるという利点がある。この当量比は、0.01〜0.09の範囲であるのがより好ましい。   In the aqueous coating composition of the present invention, the ratio of the equivalent of the carbodiimide group of the (C) hydrophilized modified carbodiimide compound to the equivalent of the isocyanate group of (B) the polyisocyanate compound is in the range of 0.01 to 0.20. On condition that As described above, the present invention is characterized in that the equivalent of the carbodiimide group is very small relative to the equivalent of the isocyanate group. In the aqueous coating composition of the present invention, the ratio of the equivalent of the carbodiimide group to the equivalent of the isocyanate group is in the range of 0.01 to 0.20, so that the coating obtained can be obtained while ensuring low temperature curability. There is an advantage that the cross-linking density of the film is increased and good coating properties are ensured. The equivalent ratio is more preferably in the range of 0.01 to 0.09.

本発明において用いられる(A)水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂は、上述の通り、酸価の値に対する水酸基価の値が3〜15と、水酸基価の値が、酸価の値と比べて非常に多いことを特徴とする。そしてこのような(A)水性樹脂を用いることに加えて、(B)ポリイソシアネート化合物が有するイソシアネート基の当量に対する(C)親水化変性カルボジイミド化合物が有するカルボジイミド基の当量の比が0.01〜0.20の範囲であることによって、塗料安定性を確保しつつ、十分な架橋密度を有する塗膜が得られることとなった。例えば、上記のような(A)水性樹脂を用いることなく、(B)ポリイソシアネート化合物が有するイソシアネート基の当量に対する(C)親水化変性カルボジイミド化合物が有するカルボジイミド基の当量の比を単に低くした場合は、塗料安定性が大幅に低下するおそれがある。これは、水性塗料組成物中において、(C)親水化変性カルボジイミド化合物が存在することによって、(B)ポリイソシアネート化合物の塗料内における安定性が向上していることに由来する。
本発明においては、(B)ポリイソシアネート化合物が有するイソシアネート基の当量に対する(C)親水化変性カルボジイミド化合物が有するカルボジイミド基の当量の比が0.01〜0.20の範囲と、カルボジイミド基の量が極めて少ないことに加えて、酸価の値に対する水酸基価の値が3〜15である(A)水性樹脂を用いることを特徴としている。本発明において用いられる(A)水性樹脂は、酸価に対して水酸基価が非常に高い状態となっている。(A)水性樹脂の水酸基価がこのように高いことによって、得られる塗膜において高い架橋密度が達成されることとなる。また、(A)水性樹脂の酸価が低いことによって、(A)水性樹脂の酸基と(B)ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基と間によって生じうる、望ましくない副反応の抑制が達成される。
このように本発明においては、上記要件を組み合わることによって、塗料保存後においても十分な架橋密度が達成されることとなった。これにより、塗料安定性を確保しつつ、十分な架橋密度を有する塗膜が得られることとなった。
As described above, the aqueous resin having a hydroxyl group and a carboxyl group (A) used in the present invention has a hydroxyl value of 3 to 15 with respect to the acid value, and the hydroxyl value is higher than the acid value. It is characterized by a great number. And in addition to using such (A) aqueous resin, the ratio of the equivalent of the carbodiimide group which (C) hydrophilization modified carbodiimide compound has with respect to the equivalent of the isocyanate group which (B) polyisocyanate compound has is 0.01- By being in the range of 0.20, it was possible to obtain a coating film having a sufficient crosslinking density while ensuring the coating stability. For example, when the ratio of the equivalent of the carbodiimide group of the (C) hydrophilized modified carbodiimide compound to the equivalent of the isocyanate group of the (B) polyisocyanate compound is simply reduced without using the aqueous resin as described above (A) There is a possibility that the stability of the paint is greatly reduced. This is because (B) the stability of the polyisocyanate compound in the paint is improved by the presence of (C) the hydrophilized modified carbodiimide compound in the aqueous paint composition.
In the present invention, the ratio of the equivalent of the carbodiimide group of the (C) hydrophilized modified carbodiimide compound to the equivalent of the isocyanate group of the (B) polyisocyanate compound is in the range of 0.01 to 0.20, and the amount of the carbodiimide group In addition to being extremely small, (A) an aqueous resin having a hydroxyl value of 3 to 15 with respect to the acid value is used. The aqueous resin (A) used in the present invention has a very high hydroxyl value relative to the acid value. (A) When the hydroxyl value of the aqueous resin is so high, a high crosslink density is achieved in the resulting coating film. In addition, since the acid value of (A) the aqueous resin is low, suppression of undesirable side reactions that can occur between the acid group of (A) the aqueous resin and the isocyanate group of (B) the polyisocyanate compound is achieved.
As described above, in the present invention, by combining the above requirements, a sufficient crosslinking density can be achieved even after the paint is stored. Thereby, the coating film which has sufficient crosslinking density was obtained, ensuring the coating-material stability.

また本発明の水性塗料組成物において、(A)水性樹脂が含有する水酸基の当量に対する、(B)ポリイソシアネート化合物が有するイソシアネート基の当量の比は、0.6〜1.5の範囲内である。(A)水性樹脂の水酸基および(B)ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基は、互いに反応しあう基である。そしてこれらの基の当量比が上記範囲であることによって、低温においても硬化反応が良好に進行し、これにより、望ましい架橋密度を有する塗膜が得られるという利点がある。   In the aqueous coating composition of the present invention, the ratio of the equivalent of the isocyanate group of the (B) polyisocyanate compound to the equivalent of the hydroxyl group contained in the (A) aqueous resin is within the range of 0.6 to 1.5. is there. The hydroxyl group of (A) aqueous resin and the isocyanate group of (B) polyisocyanate compound are groups that react with each other. And when the equivalent ratio of these groups is in the above range, there is an advantage that the curing reaction proceeds well even at a low temperature, whereby a coating film having a desired crosslinking density can be obtained.

本発明の水性塗料組成物においては、さらに、(A)水性樹脂が有する酸基の当量に対する、(C)親水化変性カルボジイミド化合物が有するカルボジイミド基の当量の比が、0.1〜1.0の範囲であることを条件とする。この当量比は0.1〜0.6の範囲であるのが好ましい。このように本発明の水性塗料組成物においては、互いに反応するカルボジイミド基および酸基の当量において、酸基の方が過剰量存在している。これにより、形成される硬化塗膜中においては基本的にはカルボジイミド基が残存しない状態となる一方で、酸基が残存することとなり、被塗物に対する塗膜密着性が向上するという利点がある。   In the aqueous coating composition of the present invention, the ratio of the equivalent of the carbodiimide group of the (C) hydrophilized modified carbodiimide compound to the equivalent of the acid group of (A) the aqueous resin is 0.1 to 1.0. As long as it is in the range. This equivalent ratio is preferably in the range of 0.1 to 0.6. As described above, in the aqueous coating composition of the present invention, the acid groups are present in excess in the equivalents of the carbodiimide groups and acid groups that react with each other. Thereby, while the carbodiimide group basically does not remain in the cured coating film to be formed, the acid group remains and there is an advantage that the adhesion of the coating film to the object is improved. .

本発明の水性塗料組成物は、上記成分(A)〜(C)以外に、必要に応じて、顔料、硬化触媒、表面調整剤、消泡剤、顔料分散剤、可塑剤、造膜助剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤などを含有することができる。本発明の水性塗料組成物は、低温での反応性に優れているため、塗装現場で製造することが好ましい。本発明の水性塗料組成物は、上記成分(A)〜(C)成分を混合することによって得ることができる。   In addition to the above components (A) to (C), the water-based coating composition of the present invention includes a pigment, a curing catalyst, a surface conditioner, an antifoaming agent, a pigment dispersant, a plasticizer, and a film-forming aid as necessary. , UV absorbers, antioxidants and the like can be contained. Since the water-based coating composition of the present invention has excellent reactivity at low temperatures, it is preferable to produce it at a painting site. The aqueous coating composition of the present invention can be obtained by mixing the components (A) to (C).

本発明の水性塗料組成物は、上記(C)親水化変性カルボジイミド化合物が水分散性に優れているため、上記(B)ポリイソシアネート化合物の水分散性が十分でない場合においても、上記硬化剤組成物を形成することで水性塗料組成物の貯蔵安定性を高めることができる。   In the aqueous coating composition of the present invention, since the (C) hydrophilized modified carbodiimide compound is excellent in water dispersibility, the curing agent composition is used even when the water dispersibility of the (B) polyisocyanate compound is not sufficient. By forming the product, the storage stability of the aqueous coating composition can be enhanced.

本発明の水性塗料組成物の樹脂固形分濃度は、塗装条件によって異なるが、一般的には、15〜60質量%に設定することが好ましい。   Although the resin solid content concentration of the water-based coating composition of the present invention varies depending on the coating conditions, it is generally preferably set to 15 to 60% by mass.

水性塗料組成物から得られる塗膜
上記水性塗料組成物を、被塗物に塗装することによって、塗膜を形成することができる。被塗物として、特に限定されず、種々の基材を用いることができる。本発明の水性塗料組成物は低温での硬化が可能であるため、一般的な金属素材に加えて、プラスチック素材に対しても行うことができる。上記金属素材として、鉄板、鋼板、アルミニウム板などが挙げられる。また、上記プラスチック素材として、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアマイド、ポリフェニレンオキサイド、アクリロニトリル/ブタジエン/スチレン共重合体(ABS樹脂)、ポリプロピレン、不飽和ポリエステル(SMC樹脂)などが挙げられる。これらの基材は表面処理が施されていてもよい。
Coating film obtained from aqueous coating composition A coating film can be formed by coating the above-mentioned aqueous coating composition on an article to be coated. The substrate is not particularly limited, and various substrates can be used. Since the aqueous coating composition of the present invention can be cured at a low temperature, it can be applied to a plastic material in addition to a general metal material. Examples of the metal material include an iron plate, a steel plate, and an aluminum plate. Examples of the plastic material include polyurethane, polycarbonate, polybutylene terephthalate, polyamide, polyphenylene oxide, acrylonitrile / butadiene / styrene copolymer (ABS resin), polypropylene, and unsaturated polyester (SMC resin). These base materials may be surface-treated.

本発明の塗膜は、自動車車体に設けることが好ましい。自動車車体の表面には、通常、複層塗膜が形成される。この複層塗膜は、電着塗膜、第1ベース塗膜、第2ベース塗膜、クリア塗膜などから構成されているが、本発明の塗膜は、ウレタン結合を多数含み耐チッピング性に優れると考えられるので、上記第1ベース塗膜として用いられることが好ましい。なお、第1ベース塗膜は中塗り塗膜、第2ベース塗膜は着色ベース塗膜と同じ意味である。上記第1ベース塗膜は、電着塗膜やプライマーまたはシーラーから形成された塗膜上に形成される。第1ベース塗膜の形成は、本発明の水性塗料組成物をエアースプレー、エアレススプレーなどを用いて静電塗装した後、加熱することによって行われる。硬化膜厚としては特に限定されず、例えば、10〜50μmになるよう設定することができる。   It is preferable to provide the coating film of this invention in a motor vehicle body. A multilayer coating film is usually formed on the surface of an automobile body. This multilayer coating film is composed of an electrodeposition coating film, a first base coating film, a second base coating film, a clear coating film, etc., but the coating film of the present invention contains many urethane bonds and is resistant to chipping. Therefore, it is preferably used as the first base coating film. The first base coating film has the same meaning as the intermediate coating film, and the second base coating film has the same meaning as the colored base coating film. The first base coating film is formed on an electrodeposition coating film or a coating film formed from a primer or a sealer. The formation of the first base coating film is performed by heating the aqueous coating composition of the present invention after electrostatic coating using air spray, airless spray, or the like. It does not specifically limit as a cured film thickness, For example, it can set so that it may become 10-50 micrometers.

硬化のための加熱は、被塗装物の耐熱性に応じて設定される。被塗装物が金属素材のように耐熱性が高い被塗装物である場合、120℃を超える温度を適用することができる。一方、耐熱性の低いプラスチック素材である場合には、加熱温度は120℃以下が好ましく、80℃以下で行われることがさらに好ましい。加熱時間は、上記温度に応じて適宜設定することができる。   Heating for curing is set according to the heat resistance of the object to be coated. When the object to be coated is an object having high heat resistance such as a metal material, a temperature exceeding 120 ° C. can be applied. On the other hand, in the case of a plastic material having low heat resistance, the heating temperature is preferably 120 ° C. or lower, and more preferably 80 ° C. or lower. The heating time can be appropriately set according to the temperature.

本発明の水性塗料組成物を塗装して未硬化の第1ベース塗膜を形成した後、この塗膜を硬化させることなく、第2ベース塗膜を形成するための第2ベース塗料を塗装する、いわゆるウェットオンウェット塗装で行うことができる。本発明の水性塗料組成物は、極めて優れた低温硬化性を有しているという特徴がある。そのため、通常のウェットオンウェット塗装において、第1ベース塗膜を形成した後に必要とされるプレヒート処理を行うことなく第2ベース塗膜を形成しても、第1ベース塗膜が硬化しているため、混層などの不具合を伴うことなく、複層塗膜を形成することができるという利点がある。   After applying the aqueous coating composition of the present invention to form an uncured first base coating film, the second base coating for forming the second base coating film is applied without curing the coating film. The so-called wet-on-wet coating can be performed. The aqueous coating composition of the present invention is characterized by having extremely excellent low-temperature curability. Therefore, in normal wet-on-wet coating, the first base coating film is cured even if the second base coating film is formed without performing the preheating treatment required after the first base coating film is formed. Therefore, there exists an advantage that a multilayer coating film can be formed, without accompanying troubles, such as a mixed layer.

なお、必要に応じて、上記ウェットオンウェット塗装において、未硬化の第1ベース塗膜を形成した後、ごく低温で加熱するプレヒートを行ってもよい。本発明の水性塗料組成物は、低温硬化性に優れているので、このプレヒートによって硬化が一部進行して、第2ベース塗料の塗装によって混層されない界面が形成されるという特徴がある。これにより、塗膜外観に極めて優れた複層塗膜を得ることができる。   In addition, in the said wet-on-wet coating, after forming a non-hardened 1st base coating film as needed, you may perform the preheating heated at very low temperature. Since the water-based coating composition of the present invention is excellent in low-temperature curability, there is a feature that a part of the curing proceeds by this preheating and an interface that is not mixed by the coating of the second base coating is formed. Thereby, the multilayer coating film excellent in the coating-film external appearance can be obtained.

上記ウェットオンウェット塗装は、第1ベース塗膜と第2ベース塗膜とに加えて、第2ベース塗膜とクリア塗膜との間にも行い得る。この場合の複層塗膜の形成は3ウェット塗装と呼ばれており、クリア塗膜を形成するクリア塗料の塗装後に、第1ベース塗膜、第2ベース塗膜、およびクリア塗膜を同時に所定の温度で焼き付けることによって複層塗膜が得られる。なお、上記第2ベース塗料およびクリア塗料、ならびにそれらの塗装については、当業者によく知られている塗料および塗装方法を用いることができる。   The wet-on-wet coating can be performed between the second base coating film and the clear coating film in addition to the first base coating film and the second base coating film. In this case, the formation of the multilayer coating film is called three-wet coating, and after the clear coating for forming the clear coating film is applied, the first base coating film, the second base coating film, and the clear coating film are simultaneously specified. A multilayer coating film is obtained by baking at a temperature of In addition, about the said 2nd base coating material and clear coating material, and those coating, the coating material and coating method well-known to those skilled in the art can be used.

本発明の水性塗料組成物を塗装する被塗物として好適である他の被塗物として、例えば、産業機械および建設機械などが挙げられる。産業機械および建設機械などは、一般に大型であり、そして強い荷重に耐えうるため、自動車車体などと比較して構成基材(鋼板)の厚みがあるという特徴がある。そのため、このような産業機械、建設機械が被塗物である場合は、被塗物の熱容量が大きく、加熱炉中において被塗物に熱が十分に伝達しないという問題がある。本発明の水性塗料組成物は、低温で硬化可能であること、そして低温で硬化させた場合であっても高い架橋密度を有する塗膜が得られることを、特徴の1つとする。そのため、本発明の水性塗料組成物は、このように被塗物の熱容量が大きく、塗装後の高温加熱硬化処理が困難である、産業機械・建設機械を被塗物とする塗装においても、好適に用いることができる。これらを被塗物とした塗装においては、本発明の水性塗料組成物を、被塗物の形状に応じた、当業者において通常用いられる塗装方法によって塗装した後、例えば50〜100℃で10分〜2時間加熱することによって、硬化塗膜を形成する態様が挙げられる。   Examples of other objects that are suitable as objects to be coated with the aqueous coating composition of the present invention include industrial machines and construction machines. Industrial machines and construction machines are generally large in size and can withstand strong loads, and therefore have a feature that the constituent base material (steel plate) is thicker than automobile bodies and the like. Therefore, when such an industrial machine or construction machine is an object to be coated, there is a problem that the heat capacity of the object to be coated is large and heat is not sufficiently transferred to the object to be coated in a heating furnace. One of the characteristics of the aqueous coating composition of the present invention is that it can be cured at a low temperature and that a coating film having a high crosslinking density can be obtained even when cured at a low temperature. Therefore, the water-based coating composition of the present invention is also suitable for coating with industrial machines and construction machinery to be coated, in which the heat capacity of the object to be coated is large and high-temperature heat curing after coating is difficult. Can be used. In the coating using these as a coating object, the aqueous coating composition of the present invention is coated by a coating method usually used by those skilled in the art according to the shape of the coating object, and then, for example, at 50 to 100 ° C. for 10 minutes. The aspect which forms a cured coating film by heating for -2 hours is mentioned.

以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例により限定されるものではない。なお、以下「部」は、「質量部」を意味する。   EXAMPLES Hereinafter, although a specific Example is given and this invention is demonstrated in detail, this invention is not limited by a following example. Hereinafter, “part” means “part by mass”.

製造例1 水酸基およびカルボキシル基を有するアクリルエマルションの製造
撹拌機、窒素導入管、温度制御装置、コンデンサー、滴下ロートを備えた反応容器に、脱イオン水1,000部を仕込み、窒素雰囲気下で攪拌しながら80℃に昇温した。
スチレン103部、メタクリル酸n−ブチル290部、アクリル酸n−ブチル280部、アクリル酸ヒドロキシエチル302部、アクリル酸26部、ドデシルメルカプタン3部および乳化剤としてのラテムルPD−104(花王社製、20%水溶液)100部を脱イオン水1,000部に加えて乳化したプレエマルションを、過硫酸アンモニウム3部を脱イオン水300部に溶解した開始剤水溶液とともに2時間かけて滴下した。
滴下終了後、さらに80℃ で1時間反応を継続した後冷却し、N、N−ジメチルアミノエタール8.2部を加え樹脂固形分30質量%のアクリルエマルションを得た。モノマー組成から計算される、このアクリルエマルションの樹脂固形分換算での水酸基価は130mgKOH/g、酸価は20mgKOH/gであった。また、得られたアクリルエマルションにおけるアクリル樹脂の、水分除去後のGPC測定による数平均分子量は、45,000であった。
Production Example 1 Production of acrylic emulsion having hydroxyl group and carboxyl group 1,000 parts of deionized water was charged into a reaction vessel equipped with a stirrer, nitrogen introduction tube, temperature controller, condenser, and dropping funnel, and stirred in a nitrogen atmosphere. The temperature was raised to 80 ° C.
103 parts of styrene, 290 parts of n-butyl methacrylate, 280 parts of n-butyl acrylate, 302 parts of hydroxyethyl acrylate, 26 parts of acrylic acid, 3 parts of dodecyl mercaptan and Latemul PD-104 (produced by Kao Corporation, 20 parts) A pre-emulsion obtained by adding 100 parts of deionized water to 1,000 parts of deionized water was added dropwise over 2 hours together with an initiator aqueous solution in which 3 parts of ammonium persulfate was dissolved in 300 parts of deionized water.
After completion of the dropwise addition, the reaction was further continued at 80 ° C. for 1 hour and then cooled, and 8.2 parts of N, N-dimethylaminoether was added to obtain an acrylic emulsion having a resin solid content of 30% by mass. The hydroxyl value in terms of resin solid content of this acrylic emulsion calculated from the monomer composition was 130 mgKOH / g, and the acid value was 20 mgKOH / g. Moreover, the number average molecular weight by the GPC measurement after the water removal of the acrylic resin in the obtained acrylic emulsion was 45,000.

製造例2 水酸基およびカルボキシル基を有するアクリルエマルションの製造
製造例1のモノマー混合物におけるモノマーの量を、スチレン90部、アクリル酸n−ブチル249部、メタクリル酸n−ブチル403部、アクリル酸ヒドロキシエチル232部、アクリル酸26部、ドデシルメルカプタン3部にそれぞれ変更する以外は同様にして重合した後、N、N−ジメチルアミノエタノール8.2部を添加し樹脂固形分30質量%のアクリルエマルションを得た。モノマー組成から計算される、このアクリルエマルションの樹脂固形分換算での水酸基価は100mgKOH/g、酸価は20mgKOH/gであった。また、得られたアクリルエマルションにおけるアクリル樹脂の、水分除去後のGPC測定による数平均分子量は、43,000であった。
Production Example 2 Production of Acrylic Emulsion Having Hydroxyl Group and Carboxyl Group The amount of monomers in the monomer mixture of Production Example 1 was changed to 90 parts of styrene, 249 parts of n-butyl acrylate, 403 parts of n-butyl methacrylate, and hydroxyethyl 232 acrylate. , 26 parts of acrylic acid, and 3 parts of dodecyl mercaptan were polymerized in the same manner, and then 8.2 parts of N, N-dimethylaminoethanol was added to obtain an acrylic emulsion having a resin solid content of 30% by mass. . The hydroxyl value in terms of resin solid content of this acrylic emulsion calculated from the monomer composition was 100 mgKOH / g, and the acid value was 20 mgKOH / g. Moreover, the number average molecular weight by GPC measurement after the water removal of the acrylic resin in the obtained acrylic emulsion was 43,000.

製造例3 水酸基およびカルボキシル基を有するアクリル水分散体の製造
撹拌機、窒素導入管、温度制御装置、コンデンサー、滴下ロートを備えた反応容器に、2−メトキシ−1−プロパノール712部を仕込み、窒素雰囲気下で攪拌しながら120℃に昇温した。
スチレン50部、アクリル酸2−エチルヘキシル20部、メタクリル酸2−エチルヘキシル122部、メタクリル酸n−ブチル426部、メタクリル酸ヒドロキシエチル182部のモノマー混合物を、カヤエステルO(化薬アクゾ社製のtert−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサネート)24部を2−メトキシ−1−プロパノール160部に溶解した開始剤溶液とともに1.5時間かけて滴下した。
滴下終了後、120℃で1時間保ち、次いで、メタクリル酸n−ブチル50部、メタクリル酸ヒドロキシエチル119部、アクリル酸31部のモノマー混合物を、カヤエステルO 6部を2−メトキシ−1−プロパノール40部に溶解した開始剤溶液とともに1時間かけて滴下した。
滴下終了後、120℃で0.5時間保った後、後ショットとして、さらにカヤエステルO 3部を2−メトキシ−1−プロパノール55部に溶解した開始剤溶液を0.5時間かけて滴下し、さらに120℃で1時間攪拌して、樹脂固形分50質量%、GPC測定による数平均分子量6,000のアクリル樹脂を得た。
減圧加熱して溶剤を留去した後、N、N−ジメチルアミノエタノール39部を添加した後、さらに脱イオン水1206部を投入、攪拌することによって、樹脂固形分45質量%のアクリル樹脂水分散体を得た。モノマー組成から計算される、このアクリル水分散体の樹脂固形分換算での水酸基価は130mgKOH/g、酸価は24mgKOH/gであった。
Production Example 3 Production of Acrylic Water Dispersion Having Hydroxyl Group and Carboxyl Group Into a reaction vessel equipped with a stirrer, nitrogen introduction tube, temperature controller, condenser, and dropping funnel, 712 parts of 2-methoxy-1-propanol was charged, and nitrogen was added. The temperature was raised to 120 ° C. with stirring under an atmosphere.
A monomer mixture of 50 parts of styrene, 20 parts of 2-ethylhexyl acrylate, 122 parts of 2-ethylhexyl methacrylate, 426 parts of n-butyl methacrylate and 182 parts of hydroxyethyl methacrylate was added to Kayaester O (Tert made by Kayaku Akzo). -Butyl peroxy-2-ethylhexanate) was added dropwise over 1.5 hours together with an initiator solution in which 160 parts of 2-methoxy-1-propanol was dissolved.
After completion of dropping, the mixture is kept at 120 ° C. for 1 hour, and then a monomer mixture of 50 parts of n-butyl methacrylate, 119 parts of hydroxyethyl methacrylate and 31 parts of acrylic acid, and 6 parts of Kayaester O are added to 2-methoxy-1-propanol. It dropped over 1 hour with the initiator solution melt | dissolved in 40 parts.
After the completion of the dropwise addition, the mixture was kept at 120 ° C. for 0.5 hours, and then an initiator solution in which 3 parts of Kayaester O was dissolved in 55 parts of 2-methoxy-1-propanol was added dropwise over 0.5 hours. The mixture was further stirred at 120 ° C. for 1 hour to obtain an acrylic resin having a resin solid content of 50% by mass and a number average molecular weight of 6,000 as measured by GPC.
After distilling off the solvent by heating under reduced pressure, 39 parts of N, N-dimethylaminoethanol was added, and then 1206 parts of deionized water was further added and stirred to disperse the acrylic resin in a water content of 45% by mass. Got the body. Calculated from the monomer composition, the hydroxyl value in terms of resin solid content of this acrylic water dispersion was 130 mgKOH / g, and the acid value was 24 mgKOH / g.

製造例4 水酸基およびカルボキシル基を有するポリエステル水分散体の製造
撹拌機、窒素導入管、温度制御装置、コンデンサー、デカンターを備えた反応容器に、トリメチロールプロパン250部、アジピン酸824部、シクロヘキサンジカルボン酸635部を加え、180℃に昇温して、水が留出しなくなるまで縮合反応を行った。60℃まで冷却した後、無水フタル酸120部を加え、140℃まで昇温して、これを60分間保ち、GPC測定による数平均分子量2,000のポリエステル樹脂を得た。ジメチルアミノエタノール59部(樹脂が有する酸価の80%相当(中和率80%))を80℃で加え、さらに脱イオン水1920部を投入、攪拌することによって、樹脂固形分45質量%のポリエステル水分散体を得た。このポリエステル水分散体の樹脂固形分換算での水酸基価は90mgKOH/g、酸価は35mgKOH/gであった。
Production Example 4 Production of Polyester Aqueous Dispersion Having Hydroxyl Group and Carboxyl Group In a reaction vessel equipped with a stirrer, nitrogen introduction tube, temperature controller, condenser and decanter, 250 parts of trimethylolpropane, 824 parts of adipic acid, cyclohexanedicarboxylic acid 635 parts were added, the temperature was raised to 180 ° C., and the condensation reaction was carried out until no water was distilled off. After cooling to 60 ° C., 120 parts of phthalic anhydride was added, the temperature was raised to 140 ° C., and this was maintained for 60 minutes to obtain a polyester resin having a number average molecular weight of 2,000 by GPC measurement. By adding 59 parts of dimethylaminoethanol (equivalent to 80% of the acid value of resin (neutralization rate 80%)) at 80 ° C., and further adding 1920 parts of deionized water, the resin solid content of 45% by mass was added. A polyester aqueous dispersion was obtained. The hydroxyl value in terms of resin solid content of this polyester aqueous dispersion was 90 mgKOH / g, and the acid value was 35 mgKOH / g.

製造例5 親水化変性カルボジイミド化合物(1)の製造
4,4−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート700部および3−メチル−1−フェニル−2−ホスホレン−1−オキシド7部を170℃で7時間反応させ、上記一般式(a)で表される構造の、1分子にカルボジイミド基を3個有し、両末端にイソシアネート基を有するカルボジイミド化合物を得た。
次に、製造したイソシアネート末端を有する4,4−ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド180部に、PTMG−1000(三菱化学社製の数平均分子量1,000のポリテトラメチレングリコール、数平均分子量から計算されるテトラメチレンオキサイドの繰り返し単位13.6)95部およびジブチル錫ジラウレート0.2部を加えて、85℃に加熱し、これを2時間保った。
次いで、メチルポリグリコール130(日本乳化剤社製のポリエチレングリコールモノメチルエーテル、水酸基価130mgKOH/gから計算されるエチレンオキサイドの繰り返し数9)86.4部を加え、85℃で3時間保った。IR測定によりNCOのピークが消失していることを確認して反応を終了し、60℃に冷却した後、脱イオン水を加えて、樹脂固形分40質量%の親水化変性カルボジイミド化合物(1)の水分散体を得た。得られた親水化変性カルボジイミド化合物は、上記一般式(I)で表される化合物であった。
Production Example 5 Production of Hydrophilized Modified Carbodiimide Compound (1) 700 parts of 4,4-dicyclohexylmethane diisocyanate and 7 parts of 3-methyl-1-phenyl-2-phospholene-1-oxide were reacted at 170 ° C. for 7 hours, A carbodiimide compound having three carbodiimide groups per molecule and having isocyanate groups at both ends of the structure represented by the general formula (a) was obtained.
Next, 180 parts of 4,4-dicyclohexylmethanecarbodiimide having an isocyanate terminal was added to PTMG-1000 (a polytetramethylene glycol having a number average molecular weight of 1,000 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, and a tetramethylene calculated from the number average molecular weight. Oxide repeat unit 13.6) 95 parts and dibutyltin dilaurate 0.2 part were added and heated to 85 ° C. and held for 2 hours.
Subsequently, 86.4 parts of methyl polyglycol 130 (polyethylene glycol monomethyl ether manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd., ethylene oxide repeat number 9 calculated from a hydroxyl value of 130 mgKOH / g) was added and kept at 85 ° C. for 3 hours. The reaction was terminated after confirming that the NCO peak had disappeared by IR measurement, and after cooling to 60 ° C., deionized water was added to the hydrophilized modified carbodiimide compound (1) having a resin solid content of 40% by mass. An aqueous dispersion was obtained. The resulting hydrophilized modified carbodiimide compound was a compound represented by the above general formula (I).

製造例6 親水化変性カルボジイミド化合物(2)の製造
製造例5において製造したイソシアネート末端を有する4,4−ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド90部に、繰り返し数が平均19のポリプロピレングリコールモノブチルエーテル120部、メチルポリグリコール130 43.2部およびジブチル錫ジラウレート0.07部を加え、IRでNCOの吸収がなくなるまで80℃で保った。60℃に冷却した後、脱イオン水を加えて樹脂固形分25%の親水化変性カルボジイミド化合物(2)の水分散体を得た。得られた親水化変性カルボジイミド化合物は、上記一般式(III)で表される化合物であった。
また、得られた親水化変性カルボジイミド化合物における、(i)ポリエチレングリコールモノアルキルエーテルから水酸基を除いた構造、および(ii)ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテルから水酸基を除いた構造の比率は、(i):(ii)=1.0:1.0であった。
Production Example 6 Production of Hydrophilic Modified Carbodiimide Compound (2) In 90 parts of 4,4-dicyclohexylmethane carbodiimide having an isocyanate terminal produced in Production Example 5, 120 parts of polypropylene glycol monobutyl ether having an average of 19 repeats and methyl polyglycol 130. 43.2 parts and 0.07 part dibutyltin dilaurate were added and kept at 80 ° C. until there was no NCO absorption by IR. After cooling to 60 ° C., deionized water was added to obtain an aqueous dispersion of the hydrophilic modified carbodiimide compound (2) having a resin solid content of 25%. The resulting hydrophilized modified carbodiimide compound was a compound represented by the above general formula (III).
The ratio of (i) the structure obtained by removing the hydroxyl group from polyethylene glycol monoalkyl ether and (ii) the structure obtained by removing the hydroxyl group from polypropylene glycol monoalkyl ether in the resulting hydrophilized modified carbodiimide compound is (i): (Ii) = 1.0: 1.0.

製造例7 親水化変性カルボジイミド化合物(3)の製造
4,4−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート393部および3−メチル−1―フェニル−2−ホスホレン−1−オキシド8 部を180℃で16時間反応させ、下記式で表される構造の、1分子にカルボジイミド基を4個有し、両末端にイソシアネート基を有するカルボジイミド化合物を得た。ここに、オキシエチレン基の繰り返し数が9であるポリエチレングリコールモノメチルエーテル130部およびジブチル錫ジラウレート0.2部を加え、90℃で2時間加熱して、下記式で表される構造の、末端がイソシアネート基および親水性基であるカルボジイミド化合物を得た。さらに、GP−3000(三洋化成工業社製のグリセリンの3つの水酸基に、プロピレンオキサイドを平均で17モルずつ付加した構造を有する3価のポリオール)300部を加え、90℃で6時間反応させた。IR測定によりNCOのピークが消失していることを確認して反応を終了し、親水化変性カルボジイミド化合物(3)を得た。ここに脱イオン水を加えて撹拌し、樹脂固形分30質量%の親水化変性カルボジイミド化合物(3)の水分散体を得た。得られた親水化変性カルボジイミド化合物は、上記一般式(II)で表される化合物であった。
Production Example 7 Production of Hydrophilic Modified Carbodiimide Compound (3) 393 parts of 4,4-dicyclohexylmethane diisocyanate and 8 parts of 3-methyl-1-phenyl-2-phospholene-1-oxide were reacted at 180 ° C. for 16 hours. A carbodiimide compound having four carbodiimide groups per molecule and having an isocyanate group at both ends of the structure represented by the formula was obtained. To this, 130 parts of polyethylene glycol monomethyl ether having a repeating number of oxyethylene groups of 9 and 0.2 part of dibutyltin dilaurate were added, heated at 90 ° C. for 2 hours, and the end of the structure represented by the following formula was A carbodiimide compound which is an isocyanate group and a hydrophilic group was obtained. Furthermore, 300 parts of GP-3000 (a trivalent polyol having a structure in which propylene oxide was added in an average of 17 moles to three hydroxyl groups of glycerin manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) were added and reacted at 90 ° C. for 6 hours. . It was confirmed by IR measurement that the NCO peak had disappeared, and the reaction was terminated to obtain a hydrophilic modified carbodiimide compound (3). Deionized water was added thereto and stirred to obtain an aqueous dispersion of a hydrophilic modified carbodiimide compound (3) having a resin solid content of 30% by mass. The resulting hydrophilized modified carbodiimide compound was a compound represented by the above general formula (II).

製造例8 着色顔料ペーストの製造
分散剤「Disperbyk 190」(ビックケミー社製)9.2部、イオン交換水17.2部、ルチル型二酸化チタン73.0部を予備混合を行った後、ペイントコンディショナー中でビーズ媒体を加え、室温で粒度5μm以下となるまで混合分散し、ビーズ媒体を濾過にて取り除いて着色顔料ペーストを得た。
Production Example 8 Color Pigment Paste Production Dispersant “Disperbyk 190” (manufactured by Big Chemie) 9.2 parts, ion-exchanged water 17.2 parts, rutile titanium dioxide 73.0 parts premixed, paint conditioner The bead medium was added thereto, and the mixture was dispersed at room temperature until the particle size became 5 μm or less, and the bead medium was removed by filtration to obtain a colored pigment paste.

製造例9 比較用アクリル水分散体の製造
撹拌機、窒素導入管、温度制御装置、コンデンサー、滴下ロートを備えた反応容器に、
2−メトキシ−1−プロパノール161部とジプロピレングリコールモノメチルエーテル239部を仕込み、窒素雰囲気下で攪拌しながら120℃に昇温した。
スチレン100部、アクリル酸エチル545部、メタクリル酸メチル125部、アクリル酸ヒドロキシエチル145部、メタクリル酸85部のモノマー混合物を、カヤエステルO(化薬アクゾ社製のtert−ブチルペルオキシ−2−エチルヘキサネート)20部をジプロピレングリコールモノメチルエーテル100部に溶解した開始剤溶液とともに3時間かけて滴下した。
滴下終了後、120℃で0.5時間保った後、後ショットとして、さらにカヤエステルO 3部をジプロピレングリコールモノメチルエーテル50部に溶解した開始剤溶液を0.5時間かけて滴下し、さらに120℃で1時間攪拌して、樹脂固形分64質量%、GPC測定による数平均分子量9,000のアクリル樹脂を得た。
減圧加熱して溶剤を161部留去した後、N、N−ジメチルアミノエタノール71部(樹脂が有するカルボキシル基の量の100%相当)を添加した後、さらに脱イオン水1872部を投入、攪拌することによって、樹脂固形分30質量%のアクリル樹脂水分散体を得た。モノマー組成から計算される、このアクリル水溶液の樹脂固形分換算での水酸基価は70mgKOH/g、酸価は55.5mgKOH/gであった。
Production Example 9 Production of Comparative Acrylic Water Dispersion In a reaction vessel equipped with a stirrer, nitrogen introducing tube, temperature control device, condenser, and dropping funnel,
161 parts of 2-methoxy-1-propanol and 239 parts of dipropylene glycol monomethyl ether were charged, and the temperature was raised to 120 ° C. while stirring in a nitrogen atmosphere.
A monomer mixture of 100 parts of styrene, 545 parts of ethyl acrylate, 125 parts of methyl methacrylate, 145 parts of hydroxyethyl acrylate, and 85 parts of methacrylic acid was added to Kayaester O (tert-butylperoxy-2-ethyl produced by Kayaku Akzo Corporation). 20 parts of hexanate) was added dropwise over 3 hours together with an initiator solution dissolved in 100 parts of dipropylene glycol monomethyl ether.
After the completion of dropping, after maintaining at 120 ° C. for 0.5 hour, as an after-shot, an initiator solution in which 3 parts of Kayaester O was further dissolved in 50 parts of dipropylene glycol monomethyl ether was dropped over 0.5 hours, The mixture was stirred at 120 ° C. for 1 hour to obtain an acrylic resin having a resin solid content of 64% by mass and a number average molecular weight of 9,000 by GPC measurement.
After 161 parts of the solvent was distilled off by heating under reduced pressure, 71 parts of N, N-dimethylaminoethanol (corresponding to 100% of the amount of carboxyl groups of the resin) was added, and further 1872 parts of deionized water was added and stirred By doing this, an acrylic resin aqueous dispersion having a resin solid content of 30% by mass was obtained. Calculated from the monomer composition, the hydroxyl value in terms of resin solid content of this acrylic aqueous solution was 70 mgKOH / g, and the acid value was 55.5 mgKOH / g.

製造例10 比較用アクリルエマルションの製造
製造例1のモノマー混合物におけるモノマーの量を、スチレン103部、アクリル酸n−ブチル305部、メタクリル酸n−ブチル219部、アクリル酸ヒドロキシエチル302部、アクリル酸71部、ドデシルメルカプタン2.5部にそれぞれ変更する以外は同様にして重合した後、N、N−ジメチルアミノエタノール22部を添加し樹脂固形分30質量%のアクリルエマルションを得た。モノマー組成から計算される、このアクリルエマルションの樹脂固形分換算での水酸基価は130mgKOH/g、酸価は55.5mgKOH/gであった。また、得られたアクリルエマルションにおけるアクリル樹脂の、水分除去後のGPC測定による数平均分子量は、42,000であった。
Production Example 10 Production of Comparative Acrylic Emulsion The amount of monomer in the monomer mixture of Production Example 1 was changed to 103 parts of styrene, 305 parts of n-butyl acrylate, 219 parts of n-butyl methacrylate, 302 parts of hydroxyethyl acrylate, and acrylic acid. Polymerization was carried out in the same manner except that the content was changed to 71 parts and 2.5 parts of dodecyl mercaptan, respectively, and then 22 parts of N, N-dimethylaminoethanol was added to obtain an acrylic emulsion having a resin solid content of 30% by mass. Calculated from the monomer composition, the hydroxyl value in terms of resin solid content of this acrylic emulsion was 130 mgKOH / g, and the acid value was 55.5 mgKOH / g. Moreover, the number average molecular weight by the GPC measurement after the water removal of the acrylic resin in the obtained acrylic emulsion was 42,000.

実施例1 水性塗料組成物(1)の製造
製造例1で得られたアクリルエマルション100部に、バイヒジュール305(住化バイエルウレタン社製のエチレンオキサイド基を有するポリイソシアネート化合物、エチレンオキサイド含有量:20質量%、イソシアネート基含有量:16質量%)22部を攪拌しながら加え、さらに、製造例5で得られた親水化変性カルボジイミド化合物(1)の水分散体7部を加えて攪拌することにより、水性塗料組成物を得た。得られた水性塗料組成物について、下記評価を行った。結果を表1に示す。
Example 1 Production of water-based coating composition (1) 100 parts of the acrylic emulsion obtained in Production Example 1 were mixed with Bihydur 305 (polyisocyanate compound having an ethylene oxide group manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd., ethylene oxide content: 20). (Mass%, isocyanate group content: 16 mass%) 22 parts are added with stirring, and further, 7 parts of an aqueous dispersion of the hydrophilized modified carbodiimide compound (1) obtained in Production Example 5 is added and stirred. A water-based paint composition was obtained. The following evaluation was performed about the obtained water-based coating composition. The results are shown in Table 1.

<耐水性>
電着塗装を施した試験板上に、エアースプレー塗装で乾燥膜厚が30μmとなるよう塗装を行い、80℃で25分間焼付け乾燥を行った。次いで、塗膜が形成された試験板を40℃の水槽に10日間浸漬し、その後、目視で塗膜異常(フクレ)の発生の有無を確認した。この目視評価を、下記表中において「塗膜異常」として示す。加えて、水槽から引き上げてから1時間後に、カッターナイフで2mm角の碁盤目の切込み(10×10)を入れ、ここにセロハンテープを貼り付けて引き剥がす付着性試験を行い、マス目の剥がれた個数を数えた。この評価を、下記表中において「付着性」として示す。この「付着性」評価では、剥がれた個数が少ないほど耐水性が良好である。
<Water resistance>
On the test plate subjected to electrodeposition coating, coating was performed by air spray coating so that the dry film thickness was 30 μm, and baking was performed at 80 ° C. for 25 minutes for drying. Next, the test plate on which the coating film was formed was immersed in a water bath at 40 ° C. for 10 days, and then the presence or absence of occurrence of coating film abnormality (bullet) was confirmed visually. This visual evaluation is shown as “film abnormality” in the following table. In addition, one hour after pulling up from the water tank, a 2 mm square grid cut (10 × 10) is made with a cutter knife, and a cellophane tape is applied and peeled off to perform an adhesion test. I counted the number. This evaluation is shown as “adhesiveness” in the following table. In this “adhesiveness” evaluation, the smaller the number of peeled, the better the water resistance.

<塗料安定性>
水性塗料組成物を調製した後、室温で放置し、塗料液中に流動性のない塊ができるまでの時間、または塗料液全体が流動性をなくするまでの時間を測定した。6時間を超えるものが合格である。
<Paint stability>
After preparing the aqueous coating composition, it was allowed to stand at room temperature, and the time until a non-flowable lump was formed in the coating liquid or the time until the entire coating liquid was lost was measured. Those exceeding 6 hours are acceptable.

<架橋密度>
実施例および比較例において調製した直後の塗料組成物を、ポリプロピレン板上に乾燥膜厚30μmとなるようにエアースプレー塗装した。この板を80℃で25分加熱した後、ポリプロピレン板から塗膜を剥離してフリーフィルムを得た。得られたフリーフィルムをバイブロンDDV−II−EA型(東洋ボールドウィン社製動的粘弾性測定器、試験条件:周波数11Hz、昇温2℃/分)によって架橋密度を測定した。ここで測定した架橋密度は、下記表中において「初期架橋密度」として示した。
初期架橋密度は、1.0mmol/cc以上を合格と評価し、1.5mmol/cc以上がより好ましい。

<架橋密度保持率>
実施例および比較例において調製した後、室温で6時間放置した後の塗料組成物を用いて、上記と同様にして同様にフリーフィルムを作成した。得られたフリーフィルムの架橋密度を、上記と同様にして測定した。ここで測定した架橋密度は、下記表中において「6H後架橋密度」として示した。
架橋密度保持率(%)を、下記式
「6H後架橋密度」/「初期架橋密度」×100
によって算出した。
架橋密度保持率は80%以上を合格と評価し、95%以上がより好ましい。

<可使時間>
得られた水性塗料組成物の可使時間を、上記架橋密度保持率に基づいて評価した。上記架橋密度保持率(%)の値が80%以上である場合を合格と評価した。6時間後に架橋密度保持率が80%以上になった場合、「可使時間>6H」と示した。
<Crosslink density>
The coating composition just prepared in the examples and comparative examples was air spray-coated on a polypropylene plate so as to have a dry film thickness of 30 μm. After heating this plate at 80 ° C. for 25 minutes, the coating film was peeled off from the polypropylene plate to obtain a free film. The resulting free film was measured for crosslink density by vibron DDV-II-EA type (dynamic viscoelasticity measuring instrument manufactured by Toyo Baldwin, test condition: frequency 11 Hz, temperature rise 2 ° C./min). The crosslink density measured here is shown as “initial crosslink density” in the following table.
The initial crosslink density is evaluated to be 1.0 mmol / cc or higher, and more preferably 1.5 mmol / cc or higher.

<Crosslinking density retention>
A free film was prepared in the same manner as described above using the coating composition after being prepared in Examples and Comparative Examples and allowed to stand at room temperature for 6 hours. The crosslink density of the obtained free film was measured in the same manner as described above. The crosslink density measured here is shown as “6H post-crosslink density” in the table below.
Crosslinking density retention (%) is expressed by the following formula: “6H post-crosslinking density” / “initial crosslinking density” × 100
Calculated by
A crosslinking density retention rate of 80% or more is evaluated as acceptable, and 95% or more is more preferable.

<Pot life>
The pot life of the obtained aqueous coating composition was evaluated based on the crosslink density retention rate. A case where the value of the crosslink density retention rate (%) was 80% or more was evaluated as acceptable. When the crosslink density retention rate reached 80% or more after 6 hours, it was indicated as “pot life> 6H”.

実施例2〜10 水性塗料組成物(2)〜(10)の製造
表1に示す配合を用いたこと以外は、実施例と同様の手順により、それぞれ水性塗料組成物を得た。また、実施例1と同様にして各評価を行った。結果を表1に示す。
Examples 2 to 10 Production of aqueous coating compositions (2) to (10) Aqueous coating compositions were obtained in the same manner as in Examples, except that the formulations shown in Table 1 were used. Each evaluation was performed in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 1.

実施例11 水性塗料組成物(11)の製造
製造例1のアクリルエマルション85部および製造例3のアクリルディスパージョン10部の混合液に製造例8で得られた着色顔料ペースト74部を撹拌しながら加えた後、バイヒジュール305の22部および製造例6で得られた親水化変性カルボジイミド化合物(2)の水分散体7部を加えて攪拌することにより、水性塗料組成物を得た。実施例1と同様にして各種評価を行った。
架橋密度は3.5mmol/ccであり、6時間後の架橋密度保持率は97%であった。塗料安定性も6時間以上確保されており、耐水性にも問題は見られなかった。
Example 11 Production of Aqueous Coating Composition (11) While stirring 74 parts of the color pigment paste obtained in Production Example 8 in a mixed solution of 85 parts of the acrylic emulsion of Production Example 1 and 10 parts of the acrylic dispersion of Production Example 3. After the addition, 22 parts of bihijoule 305 and 7 parts of an aqueous dispersion of the hydrophilized modified carbodiimide compound (2) obtained in Production Example 6 were added and stirred to obtain an aqueous coating composition. Various evaluations were performed in the same manner as in Example 1.
The crosslinking density was 3.5 mmol / cc, and the crosslinking density retention after 6 hours was 97%. The coating stability was also secured for 6 hours or more, and no problem was seen in water resistance.

実施例12 水性塗料組成物(12)の製造
実施例11のアクリルディスパージョンを製造例4で得られるポリエステルディスパージョンに変更する以外は同様の手順により水性塗料組成物を得た。実施例1と同様にして各種評価を行った。
架橋密度は3.3mmol/ccであり、6時間後の架橋密度保持率は91%であった。塗料安定性も6時間以上確保されており、耐水性にも問題は見られなかった。
Example 12 Production of aqueous coating composition (12) An aqueous coating composition was obtained by the same procedure except that the acrylic dispersion of Example 11 was changed to the polyester dispersion obtained in Production Example 4. Various evaluations were performed in the same manner as in Example 1.
The crosslink density was 3.3 mmol / cc, and the crosslink density retention after 6 hours was 91%. The coating stability was also secured for 6 hours or more, and no problem was seen in water resistance.

比較例1〜5 比較用水性塗料組成物(1)〜(5)の製造
表2に示す配合を用いたこと以外は、実施例1と同様の手順により、それぞれ比較用水性塗料組成物を得た。実施例と同様にして、各種評価を行った。結果を表2に示す。
Comparative Examples 1 to 5 Production of Comparative Aqueous Coating Compositions (1) to (5) A comparative aqueous coating composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the formulation shown in Table 2 was used. It was. Various evaluations were performed in the same manner as in the examples. The results are shown in Table 2.

Figure 2013133445
Figure 2013133445

Figure 2013133445
Figure 2013133445

上記実施例において示されるように、本発明の水性塗料組成物は、被塗物に塗装した後、80℃での焼付け乾燥によって、高い架橋密度を有する塗膜が得られることが確認された。このように塗膜が高い架橋密度を有することで、耐候性に優れ、チッピング性や強い力に対する密着性に優れたものとなる。そして得られた水性塗料組成物を用いて形成した塗膜は、耐水性も良好であった。加えて、得られた水性塗料組成物の可使時間も6時間以上と、低温硬化性塗料組成物であるにも関わらず十分に長い可使時間を有していることが確認された。
比較例1の水性塗料組成物は、(B)ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基の当量に対する(C)親水化変性カルボジイミド化合物のカルボジイミド基の当量の比が0.20を超え、(A)水性樹脂の酸基の当量に対する(C)親水化変性カルボジイミド化合物のカルボジイミド基の当量の比が1.0を超える例である。この比較例1の水性塗料組成物においては、得られた塗膜の架橋密度が1未満と低いことが確認された。塗膜の架橋密度が1未満である場合は、例えば強い力がかかった時に塗膜が剥離するなどの塗膜不具合が生じることがある。
比較例2の水性塗料組成物は、(C)親水化変性カルボジイミド化合物が含まれない例である。この比較例2の水性塗料組成物においては、製造後室温で2時間経過した時点で、流動性のない塊の発生が確認された。さらに6時間経過後においては、塗料組成物全体がゲル化しており、塗装することができなかった。
比較例3の水性塗料組成物は、(B)ポリイソシアネート化合物が含まれない例である。この比較例3の水性塗料組成物を用いて得られた塗膜は、耐水性が著しく低いことが確認された。
比較例4の水性塗料組成物は、(A)水性樹脂の樹脂固形分換算での水酸基価が80mgKOH/g未満であり、かつ、酸価に対する水酸基価の比が3未満である例である。この比較例4の水性塗料組成物においては、得られた塗膜の架橋密度が1未満と低いことが確認された。塗膜の架橋密度が1未満である場合は、例えば強い力がかかった時に塗膜が剥離するなどの塗膜不具合が生じることがある。この比較例4は、(A)水性樹脂の水酸基価が低い場合は、十分な架橋密度が得られないことを示している。
比較例5の水性塗料組成物は、(A)水性樹脂の樹脂固形分換算での酸価が40mgKOH/gを超え、かつ、酸価に対する水酸基価の比が3未満である例である。この比較例5の水性塗料組成物においては、得られた塗膜の架橋密度が1未満と低いことが確認された。さらに、製造後室温で2時間経過した時点で、流動性のない塊の発生が確認された。さらに6時間経過後においては、塗料組成物全体がゲル化しており、塗装することができなかった。この比較例5で示されるように、(A)水性樹脂の酸価が高く、酸価に対する水酸基価の比が3未満である場合においては、塗料安定性が顕著に低下してしまうことがわかる。
As shown in the above Examples, it was confirmed that the aqueous coating composition of the present invention was able to obtain a coating film having a high crosslink density by baking and drying at 80 ° C. after being applied to an object. Thus, since a coating film has a high crosslinking density, it is excellent in a weather resistance, and becomes excellent in the chipping property and the adhesiveness with respect to strong force. And the coating film formed using the obtained aqueous coating material composition also had favorable water resistance. In addition, it was confirmed that the water-borne coating composition obtained had a sufficiently long pot life of 6 hours or more, despite being a low-temperature curable coating composition.
In the aqueous coating composition of Comparative Example 1, the ratio of the equivalent of the carbodiimide group of (C) the hydrophilized modified carbodiimide compound to the equivalent of the isocyanate group of (B) the polyisocyanate compound exceeds 0.20, This is an example in which the ratio of the equivalent of the carbodiimide group of the (C) hydrophilized modified carbodiimide compound to the equivalent of the acid group exceeds 1.0. In the aqueous coating composition of Comparative Example 1, it was confirmed that the obtained coating film had a low crosslinking density of less than 1. When the crosslink density of the coating is less than 1, there may be a coating failure such as peeling of the coating when a strong force is applied.
The aqueous coating composition of Comparative Example 2 is an example in which (C) a hydrophilized modified carbodiimide compound is not included. In the aqueous coating composition of Comparative Example 2, it was confirmed that a non-fluid lump was generated after 2 hours at room temperature after production. Further, after 6 hours, the entire coating composition was gelled and could not be applied.
The aqueous coating composition of Comparative Example 3 is an example in which (B) polyisocyanate compound is not included. It was confirmed that the coating film obtained using the aqueous coating composition of Comparative Example 3 has extremely low water resistance.
The aqueous coating composition of Comparative Example 4 is an example in which (A) the hydroxyl value in terms of resin solid content of the aqueous resin is less than 80 mgKOH / g, and the ratio of the hydroxyl value to the acid value is less than 3. In the aqueous coating composition of Comparative Example 4, it was confirmed that the resulting coating film had a low crosslink density of less than 1. When the crosslink density of the coating is less than 1, there may be a coating failure such as peeling of the coating when a strong force is applied. This Comparative Example 4 shows that when the hydroxyl value of the (A) aqueous resin is low, a sufficient crosslinking density cannot be obtained.
The aqueous coating composition of Comparative Example 5 is an example in which (A) the acid value in terms of resin solid content of the aqueous resin exceeds 40 mgKOH / g, and the ratio of the hydroxyl value to the acid value is less than 3. In the aqueous coating composition of Comparative Example 5, it was confirmed that the resulting coating film had a low crosslink density of less than 1. Furthermore, at the time when 2 hours passed at room temperature after production, the generation of lumps having no fluidity was confirmed. Further, after 6 hours, the entire coating composition was gelled and could not be applied. As shown in Comparative Example 5, when the acid value of (A) the aqueous resin is high and the ratio of the hydroxyl value to the acid value is less than 3, it can be seen that the coating stability is significantly reduced. .

実施例13 複層塗膜の形成方法
電着塗装を施した鋼板上に、実施例10で得られた水性塗料組成物を乾燥膜厚30μmとなる条件でエアースプレーを用いて塗装した後、10分間セッティングを行った。ここに、日本ペイント株式会社製の水性メタリックベース塗料AR−2000をエアースプレーで塗装し、80℃で3分間のプレヒートを行った後、2液ウレタン硬化型のクリア塗料を塗布した。塗布後、80℃で焼き付けて複層塗膜を得た。得られた複層塗膜について、目視で外観を評価したところ、特に異常は見られなかった。また、耐水性試験について実施したところ、塗膜外観に異常はなく、付着性も0/100で剥離がなく、良好な結果が得られた。さらに、下記に示す耐チッピング評価についても素地に達する剥離がなく、良好な結果が得られた。
Example 13 Formation Method of Multi-layer Coating Film After coating the aqueous coating composition obtained in Example 10 on a steel sheet subjected to electrodeposition coating using an air spray under a condition of a dry film thickness of 30 μm, 10 Setting for a minute. Here, an aqueous metallic base paint AR-2000 manufactured by Nippon Paint Co., Ltd. was applied by air spray, preheated at 80 ° C. for 3 minutes, and then a two-component urethane curable clear paint was applied. After coating, baking was performed at 80 ° C. to obtain a multilayer coating film. When the appearance of the obtained multilayer coating film was visually evaluated, no abnormality was found. Further, when the water resistance test was carried out, there was no abnormality in the appearance of the coating film, the adhesion was 0/100, no peeling, and good results were obtained. Furthermore, the chipping resistance evaluation shown below did not result in peeling reaching the substrate, and good results were obtained.

<耐チッピング性>
ノズルから吹きつけられた石が、塗装板に対して垂直に当たるようグラベロ試験機に塗装板を設置した。塗装板を−20℃に冷却した後、7号砕石(玄武岩)100gを0.3MPaのエアーにより塗装板に吹きつけた。テスト後の塗装板を目視で下記に示す基準により評価した。
○:素地に達する剥離が認められない
△:素地に達する剥離が微かに認められる
×:素地に達する剥離が多く認められる
<Chipping resistance>
The paint plate was installed in the gravel tester so that the stone blown from the nozzle hits the paint plate perpendicularly. After the coated plate was cooled to −20 ° C., 100 g of No. 7 crushed stone (basalt) was sprayed onto the coated plate with 0.3 MPa air. The painted plate after the test was visually evaluated according to the following criteria.
○: Peeling reaching the substrate is not observed Δ: Peeling reaching the substrate is slightly recognized ×: Peeling reaching the substrate is often observed

本発明の水性塗料組成物は、低温硬化型の水性塗料組成物において、優れた塗料安定性が達成されており、かつ、得られる塗膜の架橋密度が高いという、極めて優れた塗料性能および塗膜性能が達成されていることを特徴とする。本発明の水性塗料組成物は、耐熱性の低いプラスチック素材、被塗物の熱容量が大きく塗装後の高温加熱硬化処理が困難である産業機械・建設機械などを被塗物とする場合であっても、優れた架橋密度を有する塗膜を形成することができるという特徴を有する。   The water-based coating composition of the present invention has excellent coating performance and coating properties that achieve excellent coating stability in a low-temperature curable aqueous coating composition and that the resulting coating film has a high crosslinking density. The membrane performance is achieved. The water-based paint composition of the present invention is a case where a plastic material having low heat resistance, an industrial machine / construction machine, etc., in which the heat capacity of the object to be coated is large and high-temperature heat-curing treatment after coating is difficult to be coated Has a feature that a coating film having an excellent crosslinking density can be formed.

Claims (7)

(A)水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂、
(B)ポリイソシアネート化合物、および、
(C)親水化変性カルボジイミド化合物、
を含む水性塗料組成物であって、
該(A)水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂は、樹脂固形分換算で、80〜200mgKOH/gの水酸基価、および、10〜40mgKOH/gの酸価を有し、
該(A)水性樹脂の酸価の値に対する水酸基価の値の比が3〜15であり、
該(B)ポリイソシアネート化合物が有するイソシアネート基の当量に対する、該(C)親水化変性カルボジイミド化合物が有するカルボジイミド基の当量の比が、0.01〜0.20であり、
該(C)親水化変性カルボジイミド化合物が、下記一般式(I)、(II)または(III)で表されるものであり、
該(A)水性樹脂が含有する水酸基の当量に対する、該(B)ポリイソシアネート化合物が有するイソシアネート基の当量の比が、0.6〜1.5であり、
該(A)水性樹脂が有する酸基の当量に対する、該(C)親水化変性カルボジイミド化合物が有するカルボジイミド基の当量の比が、0.1〜1.0である、
水性塗料組成物。
Figure 2013133445
[Xは、少なくとも1個のカルボジイミド基を含有する2官能性有機基であり、Yは、同一または異種のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルから水酸基を除いた構造であり、Zは、数平均分子量200〜5,000の2官能ポリオールから水酸基を除いた構造である。]
Figure 2013133445
[Xは少なくとも1個のカルボジイミド基を含有する2官能性有機基であり、Yは、同一または異種のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルから水酸基を除いた構造であり、Rは、水素、メチル基、またはエチル基であり、Rは、炭素数4以下のアルキレン基であり、nは0または1であり、mは0〜60である。]
Figure 2013133445
[Xは、少なくとも1個のカルボジイミド基を含有する2官能性有機基であり、Yは、同一または異種のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルから水酸基を除いた構造である。]
(A) an aqueous resin having a hydroxyl group and a carboxyl group,
(B) a polyisocyanate compound, and
(C) a hydrophilized modified carbodiimide compound,
An aqueous coating composition comprising:
The aqueous resin having a hydroxyl group and a carboxyl group (A) has a hydroxyl value of 80 to 200 mgKOH / g and an acid value of 10 to 40 mgKOH / g in terms of resin solid content,
The ratio of the hydroxyl value to the acid value of the aqueous resin (A) is 3 to 15,
The ratio of the equivalent of the carbodiimide group of the (C) hydrophilized modified carbodiimide compound to the equivalent of the isocyanate group of the (B) polyisocyanate compound is 0.01 to 0.20,
The (C) hydrophilized modified carbodiimide compound is represented by the following general formula (I), (II) or (III):
The ratio of the equivalent of the isocyanate group of the (B) polyisocyanate compound to the equivalent of the hydroxyl group contained in the (A) aqueous resin is 0.6 to 1.5,
The ratio of the equivalent of the carbodiimide group of the (C) hydrophilized modified carbodiimide compound to the equivalent of the acid group of the (A) aqueous resin is 0.1 to 1.0.
Water-based paint composition.
Figure 2013133445
[X is a bifunctional organic group containing at least one carbodiimide group, Y is a structure obtained by removing a hydroxyl group from the same or different polyalkylene glycol monoalkyl ether, and Z is a number average molecular weight of 200. It is the structure remove | excluding the hydroxyl group from -5,000 bifunctional polyol. ]
Figure 2013133445
[X is a bifunctional organic group containing at least one carbodiimide group, Y is a structure obtained by removing a hydroxyl group from the same or different polyalkylene glycol monoalkyl ether, and R 0 is a hydrogen or methyl group. Or an ethyl group, R 1 is an alkylene group having 4 or less carbon atoms, n is 0 or 1, and m is 0-60. ]
Figure 2013133445
[X is a bifunctional organic group containing at least one carbodiimide group, and Y has a structure in which a hydroxyl group is removed from the same or different polyalkylene glycol monoalkyl ether. ]
前記(B)ポリイソシアネート化合物が有するイソシアネート基の当量に対する前記(C)親水化変性カルボジイミド化合物が有するカルボジイミド基の当量の比が、0.01〜0.09である、
請求項1記載の水性塗料組成物。
The ratio of the equivalent of the carbodiimide group of the (C) hydrophilized modified carbodiimide compound to the equivalent of the isocyanate group of the (B) polyisocyanate compound is 0.01 to 0.09.
The water-based coating composition according to claim 1.
前記(A)水性樹脂が有する酸基の当量に対する、前記(C)親水化変性カルボジイミド化合物が有するカルボジイミド基の当量の比が、0.1〜0.6である、
請求項1または2記載の水性塗料組成物。
The ratio of the equivalent of the carbodiimide group of the (C) hydrophilized modified carbodiimide compound to the equivalent of the acid group of the (A) aqueous resin is 0.1 to 0.6.
The water-based coating composition according to claim 1 or 2.
前記(A)水性樹脂は、数平均分子量が10,000〜80,000であるアクリルエマルションを含む、請求項1〜3いずれかに記載の水性塗料組成物。 The aqueous coating composition according to any one of claims 1 to 3, wherein the (A) aqueous resin includes an acrylic emulsion having a number average molecular weight of 10,000 to 80,000. 前記式(III)で表される(C)親水化変性カルボジイミド化合物が、下記化合物である、請求項1〜4いずれかに記載の水性塗料組成物。
Figure 2013133445
[Xは、少なくとも1個のカルボジイミド基を含有する2官能性有機基であり、Yは、下記(i)または(ii):
(i)繰り返し数6〜20のポリエチレンオキサイドユニットの末端に、炭素数1〜3のアルキル基がエーテル結合した、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテルから、水酸基を除いた構造、
(ii)繰り返し数4〜60のポリプロピレンオキサイドユニットの末端に、炭素数1〜8のアルキル基がエーテル結合した、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテルから、水酸基を除いた構造:
から選択される、同一または異種の構造である。]
The water-based coating composition in any one of Claims 1-4 whose (C) hydrophilization modified carbodiimide compound represented by the said formula (III) is the following compound.
Figure 2013133445
[X is a bifunctional organic group containing at least one carbodiimide group, and Y is the following (i) or (ii):
(I) a structure in which a hydroxyl group is removed from polyethylene glycol monoalkyl ether in which an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is ether-bonded to a terminal of a polyethylene oxide unit having 6 to 20 repeating units;
(Ii) Structure in which a hydroxyl group is removed from polypropylene glycol monoalkyl ether in which an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is ether-bonded to the terminal of a polypropylene oxide unit having 4 to 60 repeats:
It is the same or different structure selected from. ]
前記式(III)で表される(C)親水化変性カルボジイミド化合物において、何れか一方のYが(i)であって他方のYが(ii)であり、および、
前記構造(i)および(ii)の比率が、(i):(ii)=1:0.7〜1:8の範囲内である、
請求項5記載の水性塗料組成物。
In the (C) hydrophilized modified carbodiimide compound represented by the formula (III), any one Y is (i) and the other Y is (ii), and
The ratio of the structures (i) and (ii) is within the range of (i) :( ii) = 1: 0.7-1: 8,
The aqueous coating composition according to claim 5.
請求項1〜6のいずれかに記載の水性塗料組成物を塗装して得られる塗膜。 The coating film obtained by coating the water-based coating composition in any one of Claims 1-6.
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