JP2013189524A - カチオン性電着塗料組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 防食性、耐水性、素地密着性、平滑性、上塗り適正、塗装作業性等の特性を損なうことなく、少なくとも３日間の撹拌停止後においても、再撹拌を行うと短時間で容易に再分散して撹拌停止前と同等の性能を実現することができる、省電力の環境対応型カチオン性電着塗料組成物を提供する。
【解決手段】 構成成分として（Ａ）カチオン基を有する樹脂（基剤樹脂）、（Ｂ）ブロック化ポリイソシアネート（硬化剤）、（Ｃ）顔料および（Ｄ）平均粒径が２０〜１００μｍ、嵩密度が０．１〜０．７ｇ／ｃｍ^３の結晶性セルロースを必須成分とする電着塗料において、顔料（Ｃ）１００重量部に対して、結晶性セルロース（Ｄ）が０．１〜１０重量部であることを特徴とするカチオン性電着塗料組成物により、上記課題が達成される。
【選択図】 なし

Description

本発明は、塗料浴液を一定期間撹拌停止して静置した後、再撹拌して電着塗装を行う際、容易に再分散され塗料浴槽にほとんど沈降物が残存しない、塗料安定性に優れた新規なカチオン性電着塗料組成物に関するものである。

電着塗装は、自動車、電気器具等、袋部構造を有する部材に対し、エアースプレー塗装や静電スプレー塗装と比較して、付き回り性に優れまた環境汚染も少ないことから、プライマー塗装、ワンコート塗装等広く実用化されるに至っている。しかしながら、最近は省エネルギー、環境対応をより積極的に進めるため、電着塗装を休止する場合は塗料浴液の撹拌を極力停止して対応するという要求が高まっている。電着塗料は粘度が極めて低いため、電着塗料に要求される特性を維持しつつ、顔料沈降をいかに抑制するか、あるいは沈降した顔料をいかに容易に再分散させるかということが最大の課題である。

上記の問題点を解決するために提案された従来技術としては、下記が挙げられるがいずれもいまだ不十分である。
すなわち、特許文献１においては、電着塗料中の固形分に対する顔料灰分が３〜１０％と極めて低い値に設定されており、従来の電着塗料に比べて塗膜の隠蔽性が劣るという問題点がある。また電着塗料中の固形分も５〜１２％と低く、塗料の付き廻り性が低下し、塗料使用量が増加するという課題を有している。
特許文献２においては使用される顔料が、カーボンブラックあるいは有機顔料に限定されており、特にカオリン、クレー等で代表される無機の体質顔料を含んでいないため、カチオン電着塗料の重要な特性のひとつである耐油ハジキ性が不十分である。

さらに特許文献３においては顔料沈降防止剤として、脂肪酸、脂肪酸の誘導体、アミン化合物等の低分子化合物を併用するため、電着塗料の性能に対して悪影響を及ぼす。このためその使用量に限界がある。
特許文献４においては、微細セルロースに水溶性ガム類あるいはその他の親水性物質を混合したセルロース複合体を併用して、一定時間撹拌停止をした後の塗料の再分散性を改良する技術であるが、明細書に記載のとおり２４時間の撹拌停止に対応するものであり、少なくとも３日程度の長期間にわたって撹拌を停止できる技術ではない。
また特許文献５においては、使用する体質顔料の見掛け比重とその配合量が規定されており、該文献で特定される体質顔料を使用しない場合には、撹拌再開後の顔料再分散効果が発揮されない。

特開２００４−２３１９８９号公報 特開２００４−３０７８００号公報 特開２００５−２４７８９２号公報 特開２００６−１１１６９９号公報 特開２００８−１４４０７０号公報

本発明は電着塗料の各種の要求性能、例えば防食性、耐水性、素地密着性、平滑性、上塗り適正、塗装作業性等の特性を損なうことなく、長期間の撹拌停止においても、再撹拌を行うと短時間で容易に再分散して組成の均一な塗料浴液が再形成され、電着浴槽の底部にほとんど沈降物が残らない、カチオン電着塗料組成物を提供するものである。本発明において撹拌停止が可能な期間は少なくとも３日間を可能にするものであり、例えば毎週土曜、日曜の休みは確実に撹拌停止が可能である。

すなわち本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、具体的には、
（１）構成成分として（Ａ）カチオン基を有する樹脂（基剤樹脂）、（Ｂ）ブロック化ポリイソシアネート（硬化剤）、（Ｃ）顔料、および（Ｄ）平均粒子径が２０〜１００μｍ、嵩密度が０．１〜０．７ｇ／ｃｍ^３の結晶性セルロースを必須成分とする電着塗料において、顔料（Ｃ）１００重量部に対して、結晶性セルロース（Ｄ）が０．１〜１０重量部であることを特徴とする、カチオン性電着塗料組成物であり、
（２）さらには顔料（Ｃ）１００重量部に対して、結晶性セルロース（Ｄ）が０．３〜５重量部であることを特徴とする、カチオン性電着塗料組成物であり、
（３）さらには顔料（Ｃ）１００重量部に対して、結晶性セルロース（Ｄ）が０．５〜３重量部であることを特徴とする、カチオン性電着塗料組成物であり、
（４）さらにはカチオン基を有する樹脂（Ａ）が、アミノ基を含有する、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、あるいはポリウレタン樹脂から選ばれ、そのアミノ基が酸でカチオン化されることを特徴とするカチオン性電着塗料組成物であり、
（５）さらにはカチオン性電着塗料組成物が顔料（Ｃ）、結晶セルロース（Ｄ）、および顔料分散樹脂（Ｅ）を必須成分とする顔料分散ペーストを使用する電着塗料組成物であり、該顔料ペーストの分散度がツブゲージ測定において１０μｍ以下であることを特徴とする、カチオン性電着塗料組成物に関している。

本発明の電着塗料を適用することにより、各種の要求性能、例えば防食性、耐水性、素地密着性、平滑性、上塗り適正、塗装作業性等の特性を損なうことなく、少なくとも３日間の撹拌停止後においても、再撹拌を行うと短時間で容易に再分散して組成の均一な塗料浴液が再形成され、撹拌停止前と同等の性能を実現することができる。

以下に、本発明のカチオン電着塗料組成物について詳細に説明する。
［カチオン基を有する樹脂（基剤樹脂）について］
本発明の（Ａ）基剤樹脂に用いるカチオン基を有する樹脂については、エポキシ樹脂、エポキシ基含有アクリル樹脂、エポキシ基不含アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂等にアミノ基を導入し、このアミノ基を酸でカチオン化することによって得られる。アミノ基の量は特に限定はないが、通常樹脂（固形分）１０００ｇ当たり０．５〜３当量が適当である。特に好ましいカチオン基を有する樹脂はエポキシ樹脂およびアクリル樹脂である。

エポキシ樹脂については、好ましくは平均して１分子当り２個のエポキシ基を有するエポキシ樹脂であり、その分子量は２００〜７０００、特に３００〜４０００が好ましい。具体的に例示すると、一つには１分子中に２個のフェノール性水酸基を有するポリフェノールのグリシジルエーテル、あるいはその重縮合物であり、好ましいポリフェノールとしては、レゾルシン、ハイドロキノン、２，２−ビス−（４−ヒドロキシフェニル）−プロパン（通称ビスフェノールＡ）、４，４’−ジヒドロキシベンゾフェノン、１，１−ビス−（４−ヒドロキシフェニル）−メタン、１，１−ビス−（４−ヒドロキシフェニル）−エタン、４，４’−ジヒドロキシビフェニール等を挙げることができる。

またその他としては、１分子中に２個のアルコール性水酸基を有するジオールのグリシジルエーテル、あるいはその重縮合物であり、好ましいジオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジオール等の低分子ジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等のオリゴマージオールを挙げることができるが、これらに限定されるものではなく、上記エポキシ樹脂の混合物も可能である。

好適な分子量を得るためには、連結剤を用いて上記エポキシ樹脂を高分子量化する。好ましい連結剤には、上記のポリフェノールあるいはジオールがあり、さらには１分子中に２個のカルボキシル基を有するジカルボン酸、例えばアジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、イソフタル酸、ダイマー酸、カルボキシル基含有のブタジエン重合体あるいはブタジエン／アクリロニトリル共重合体等を挙げることができる。またアミンとしては、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン、イソプロピルアミン、ｎ−ブチルアミン、イソブチルアミン、モノエタノールアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン等の１級アミン、あるいはヘキサメチレンジアミン等のジアミンの、各アミノ基を２級化したジアミン挙げることができる。またポリイソシアネートによる鎖長延長も可能である。

特に好ましい高分子量化は、上記ポリフェノールのグリシジルエーテルあるいは上記ジオールのグリシジルエーテルを、上記ポリフェノールで連結反応する方法であり、反応温度は７０〜１８０℃が適当である。

エポキシ基含有アクリル樹脂については、エポキシ基含有不飽和モノマーと、アクリルモノマーおよび必要に応じてアクリルモノマー以外の不飽和モノマーを、重合開始剤の存在下で共重合して得られる。エポキシ基含有不飽和モノマーとしては、グリシジルアクリルレート、グリシジルメタクリレート、アリルグリシジルエーテル等がある。またアクリルモノマーとしては、エチルアクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレート、メチルメタクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、Ｎ−（ｎ−ブトキシメチル）−アクリルアミド等、またアクリルモノマー以外の不飽和モノマーとしては、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、シクロヘキシルビニルエーテル、アクリロニトリル等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

上記エポキシ樹脂あるいはエポキシ基含有アクリル樹脂のエポキシ基を、アミノ化するアミノ化剤については、メチルアミン、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン、イソプロピルアミン、モノエタノールアミン、ｎ−プロパノールアミン、イソプロパノールアミン、ジエチルアミン、ジエタノールアミン、Ｎ−メチルエタノールアミン、Ｎ−エチルエタノールアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、ヒドロキシエチルアミノエチルアミン、エチルアミノエチルアミン、メチルアミノプロピルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、ジエチルアミノプロピルアミン等あるいはこれらの混合物を挙げることができる。これらの中で水酸基を有するアルカノールアミン類が特に好ましい。また１級アミノ基をあらかじめケトンと反応させてブロック化後、残りの活性水素とエポキシ基と反応させてもよい。アミノ化の具体的な方法としては、溶剤中または溶剤なしの溶融体中で行うことができ、反応温度は４０〜１５０℃が適当である。

エポキシ基不含アクリル樹脂については、ジメチルアミノエチルアクリレート、ジエチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド、ジアリルアミン等のアミノ基含有不飽和モノマーと上記アクリルモノマーおよび必要に応じてアクリルモノマー以外の不飽和モノマーを、重合開始剤の存在下で共重合して得られる。

ポリウレタン樹脂については、１分子当たり２個のイソシアネート基を有するジイソシアネートと１分子当たり２個の水酸基を有するジオールを反応させ、末端イソシアネート基に３級アミノ基を有するアミノアルコール等を反応させた樹脂、あるいは末端のイソシアネート基にグリシドール等を反応させたポリウレタン樹脂のエポキシ基を、既述の方法によりアミノ化して得られる。

［ブロック化ポリイソシアネート（硬化剤）について］
本発明における（Ｂ）ブロック化ポリイソシアネート（硬化剤）は、ポリイソシアネートとブロック剤との反応物であり、ポリイソシアネートとしては、芳香族あるいは脂肪族（脂環式を含む）のポリイソシアネートであり、例示すると、２，４−または２，６−トリレンジイソシアネートおよびこれらの混合物、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−４，４' −ジイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、シクロヘキシルメタン−４，４' −ジイソシアネート、１, ３あるいは１, ４−ビス−（イソシアネートメチル）−シクロヘキサン、ジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジイソシアネート、ビス−（イソシアネートメチル）−ノルボルナン、３あるいは４−イソシアネートメチル−１−メチルシクロヘキシルイソシアネート、ｍ−あるいはｐ−キシリレンジイソシアネート、ｍ−あるいはｐ−テトラメチルキシリレンジイソシアネートが挙げられる。

さらには上記イソシアネートのビュレット変性体あるいはイソシアヌレート変性体、あるいは上記イソシアネートのイソシアネート基の一部を、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，４−シクロヘキサンジオール等の低分子ジオール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリラクトンジオール等のオリゴマージオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール等のポリオールで連結したポリイソシアネートあるいはこれらの混合物を挙げることができる。

ブロック剤にとしては、メタノール、エタノール、ｎ−ブタノール、２−エチルヘキサノール等の脂肪族アルコール化合物、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルルエーテル等のセロソルブ系化合物、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル等のカルビトール系化合物、アセトンオキシム、メチルエチルケトンオキシム、シクロヘキサノンオキシム等のオキシム化合物、ε−カプロラクタム等のラクタム化合物、フェノール、クレゾール、キシレノール等のフェノール系化合物、アセト酢酸エチルエステル、マロン酸ジエチルエステル等の活性メチレン基含有化合物を挙げることができる。

ポリイソシアネートとブロック剤との反応は、溶剤中あるいは溶剤なしの溶融体中で実施することができる。反応に使用する溶剤としては、ポリイソシアネートと反応しない溶剤、例えばアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサノン、イソホロン等のケトン類、トルエン、キシレン、クロルベンゼン、ニトロベンゼン等の芳香族炭化水素類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等の環状エーテル、クロロホルム、四塩化炭素等のハロゲン化炭化水素を例示することができる。反応温度については特に限定はないが、好ましくは３０〜１５０℃である。

本発明のカチオン基を有する樹脂（基剤樹脂）とブロック化ポリイソシアネート（硬化剤）の含有割合は、固形分重量比で９０〜４０／１０〜６０であり、好ましくは８５〜４０／１５〜６０、より好ましくは、８０〜５５／２０〜４５である。

［顔料について］
本発明における（Ｃ）顔料とは、電着塗料分野で一般的に用いられる顔料のことで、体質顔料、着色顔料、防錆顔料等が挙げられる。例えば、カオリン（クレー）、タルク、炭酸カルシウム、シリカ、珪藻土、硫酸バリウム等の体質顔料、チタンホワイト、カーボンブラック、黒色酸化鉄、赤色酸化鉄、モリブデンレッド、黄色酸化鉄、チタンイエロー、クロムチタンイエロー、コバルトグリーン、酸化クロムグリーン、群青、コバルトブルー等の無機着色顔料、アゾ系、アントラキノン系、チオインジゴ系、ペリレン系、キナクリドン系、イソインドリン系、フタロシアニン系、ジオキサジン系等の有機着色顔料、リン酸亜鉛、リン酸鉄、リン酸アルミニウム、リン酸カルシウム、亜リン酸亜鉛、亜リン酸アルミニウム、シアン化亜鉛、酸化亜鉛、トリポリリン酸アルミニウム、モリブデン酸亜鉛、モリブデン酸アルミニウム、モリブデン酸カルシウム、リンモリブデン酸亜鉛、リンモリブデン酸アルミニウム、水酸化ビスマス等の防錆顔料を挙げることができるがこれらに限定されない。

顔料の使用範囲について、塗料固形分中の顔料量が１０重量％より低い場合は、塗膜の隠蔽性が低下し耐油ハジキ性も低下する。逆に顔料量が３５重量％より高い場合は、撹拌を停止した場合顔料の沈降量が増加し撹拌開始後の再分散性も低下する。

[結晶性セルロースについて]
本発明における（Ｄ）結晶性セルロースの使用目的は、電着塗料において、無撹拌の状態においても顔料の沈降を極力抑制し、かつ一定期間無撹拌の状態の後、撹拌を再開すれば、沈降した顔料が容易に再分散して均一な塗料浴液組成を再形成することが可能な電着塗料を得るためである。

本発明における（Ｄ）結晶性セルロースとは、基本的には結晶性セルロース１００％からなり、キサンタンガム、カラヤガム、タラガム、シェラガム、アラビアガム、トラガントガム等の多糖類、澱粉、デキストリン、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩、アルギン酸、アルギン酸ナトリウム等の親水性高分子は全く含まれていない。従って親水性高分子を含むセルロース複合体と比較して、電着塗料の基本性能に悪影響を及ぼすことが極めて少なく、また塗料が経時で腐敗劣化することもない。

本発明における（Ｄ）結晶性セルロースは、例えば、酸、あるいはアルカリを使用して加水分解により、木材パルプ、コットンリンター、コットン繊維、麻繊維、さらには穀物あるいは果実由来の食物繊維等の、セルロース系材質の非結晶性部分を除去した後、残りの結晶部分を取り出し精製して得られる結晶子の複合体である。その粒子径は２０〜１００μｍであり、結晶子の複合体であるため、内部には多数の微細な空隙を有している。従って本発明に使用する結晶性セルロースの嵩密度は０．１〜０．７ｇ／ｃｍ^３である。

このようにして得られる結晶性セルロースを電子顕微鏡で観察すると、微粒子化した結晶子が網目状に配列しており、網目状化した結晶子の間には無数の空隙が見られる。従って本発明における（Ｄ）結晶性セルロースとは、結晶子が複合化して二次粒子化したものを意味しており、複合化した二次粒子の平均粒子径は２０〜１００μｍ、好ましくは２０〜８０μｍの範囲内である。平均粒子径が1００μｍより大きい場合は、撹拌停止後の顔料の沈降を極力抑制し、撹拌再開後の再分散性を確保する点において、結晶性セルロースとしての効果が十分に得られず、また顔料分散ペーストの分散が困難となり、電着塗装後の塗装面においてブツ発生が多く、塗面の平滑性が悪くなる。一方結晶性セルロースの平均粒子径が２０μｍよりも小さい場合は、顔料分散ペーストの粘度が上昇して、塗料の製造が困難となることがある。

また（Ｄ）結晶性セルロースの嵩密度は０．１〜０．７ｇ／ｃｍ^３、好ましくは０．２〜０．６ｇ／ｃｍ^３の範囲である。結晶性セルロースの嵩密度が０．７ｇ／ｃｍ^３より大きい場合は、結晶性セルロースの密度が高く顔料分散ペースト製造時に結晶性セルロースが小粒径化し難く、そのため撹拌停止後の顔料の沈降を極力抑制し、撹拌再開後の再分散性を確保する点において、結晶セルロースとしての効果が十分に得られない。また電着塗装後の塗装面においてブツ発生が多く、塗面の平滑性が悪くなる。一方結晶性セルロースの嵩密度が０．１ｇ／ｃｍ^３より低い場合は、顔料分散ペーストの粘度が大きく上昇して塗料の製造が困難となる。

本発明における結晶セルロース（Ｄ）の粒子径の測定は、レーザー回折式粒度分布測定装置ＬＡ−９１０（（株）堀場製作所製）を用いて行う。なお、測定に当たっては、結晶性セルロースに、１０重量％になるよう蒸留水を加え、１０分間スターラーによる弱い攪拌を加えた後に測定を行う。
平均粒子径については、頻度分布を算術平均した値で、次の式で求められる。

粒度分布測定装置の測定条件は、測定レンジを０．１〜１０００μｍに設定し、屈折率は１．１〜０．０ｉの標準屈折率用を選択することとし、内蔵された超音波発振器は２次粒子の粉砕を避けるために常時オフとする。

また本発明における嵩密度の測定は、Ｓｃｏｔｔ Ｖｏｌｕｍｅｔｅｒ（日本ルフト（株）製）を用いて測定した値を採用する。

本発明における結晶性セルロース（Ｄ）の市販品としては、セオラスＵＦ−Ｆ７１１（平均粒径４８μｍ、嵩密度０．２２ｇ／ｃｍ^３）、セオラスＵＦ−Ｆ７０２（平均粒径４３μｍ、嵩密度０．２９ｇ／ｃｍ^３）、セオラスＳＴ−１００（平均粒径５２μｍ、嵩密度０．１２ｇ／ｃｍ^３）、セオラスＳＴ−０２（平均粒径４４μｍ、嵩密度０．２１ｇ／ｃｍ^３）、セオラスＦＤ−１０１（平均粒径３１μｍ、嵩密度０．２９ｇ／ｃｍ^３）、セオラスＦＤ−３０１（平均粒径４０μｍ、嵩密度０．４１ｇ／ｃｍ^３）、セオラスＦＤ−Ｆ２０（平均粒径２４μｍ、嵩密度０．２３ｇ／ｃｍ^３）（以上、旭化成ケミカルズ（株）製、商品名）などが挙げられる。

［顔料分散ペーストの調製］
本発明に使用する顔料分散ペーストの製造方法は、電着塗料に使用する顔料（Ｃ）、顔料分散樹脂（Ｅ）、および本発明の結晶性セルロース（Ｄ）を混合し、必要に応じて添加剤を併用して、ボールミル、アトライター、サンドミル、ロールミル等の各種のミル、あるいはホモジナイザー等で分散を行うと、ツブゲージスケールで分散度が１０μｍ以下の顔料分散ペーストが得られる。使用した結晶性セルロースおよび顔料は、通常の顔料分散条件において十分に微粒化され、得られた顔料分散ペーストは平滑な電着塗膜を提供することができる。また結晶性セルロースを併用した顔料分散において、水を共存させると、結晶性セルロースの微粒化が効率よく達成される。

顔料分散樹脂としては、３級アミノ基あるいは４級アンモニウム塩を含有するエポキシ樹脂、アクリル樹脂、あるいはウレタン樹脂等が挙げられる。

顔料分散ペースト中における結晶性セルロースの含有量は、顔料（Ｃ）１００重量部に対して、結晶性セルロース（Ｄ）が０．１〜１０重量部、好ましくは０．３〜５重量部、さらに好ましくは０．５〜３重量部の範囲内である。この範囲であれば、撹拌停止後の顔料の沈降を極力抑制し、撹拌再開後の再分散性を確保する点において、結晶セルロースとしての効果が十分に発揮され、かつ電着塗料の各種性能を損なうことがない。

各種ミル等の分散機による、顔料分散ペーストの分散の程度については、該顔料ペーストの分散度がツブゲージ測定において１０μｍ以下とすることが好ましい。該顔料ペーストの分散度がツブゲージ測定において１０μｍより大きい場合は、電着塗装後の膜厚によっては、塗装面においてブツ発生が多くなり、塗面の平滑性が悪くなることがある。なお、ツブゲージ測定法については、ＪＩＳ Ｋ ５６００−２−５（分散度）に規定されている方法で測定される。

［電着塗料組成物の調製］
カチオン基を有する基剤樹脂、硬化剤としてのブロック化ポリイソシアネート、中和剤としてのリン酸、トルエンスルホン酸、ナフタレンスルホン酸、蟻酸、酢酸、乳酸、プロピオン酸、クエン酸、リンゴ酸、スルファミン酸等を水性媒体中に分散させて得られる水分散樹脂組成物、上記の顔料ペースト、および必要により溶剤を混合し、水で濃度調製を行い電着塗料組成物を得る方法が一般的であるが、カチオン基を有する基剤樹脂、ブロック化ポリイソシアネート、顔料ペースト、中和剤の全てをあらかじめ混合した後、水性媒体中に分散させて電着塗料組成物を得る方法もある。電着塗料の固形分は２０％前後に調整し塗装に供せられる。好ましい中和剤量は塗料のｐＨが５〜８程度に調整されるように決定される。また必要により消泡剤、ハジキ防止剤、界面活性剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、硬化触媒等の一般的な塗料用添加剤を含むことができる。

［電着塗装方法］
本発明の電着塗料組成物は周知の方法で被塗物に塗装される。被塗物については、あらかじめリン酸亜鉛処理等の表面処理が施された導体が好ましいが、処理が施されていないものであっても特に問題はない。被塗物を陰極に接続し、塗料温度１５〜３５℃、負荷電圧１００〜４００Ｖ、通電時間３０秒〜５分で電着塗装を行い、塗装後焼付け炉中で１００〜２００℃、１０〜４０分間焼付けて硬化塗膜を得る。塗膜厚については特に制限はないが１０〜４０μｍが適当である。

次に、本発明について実施例を挙げ更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお下記における配合量等の数字は特別な記載のない限り、重量部、重量％を表す。

［基剤樹脂Ａ１およびＡ２の製造］
製造例１
撹拌器、温度計、冷却管を備えた反応容器にプロピレングリコールモノメチルエーテル１４５部、エチレングリコールモノブチルエーテル１４５部、イソプロパノール１１０部を仕込み、撹拌、加熱を行って１０５℃まで昇温した。昇温後還流下にブチルアクリレート４５０部、メチルメタクリレート１００部、スチレン１５０部、２−ヒドロキシエチルメタクリレート２００部、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド１００部、アゾビスイソブチロニトリル３０部の混合液を２時間かけて滴下した後４時間保温して基剤樹脂Ａ１を得た。固形分は７０％であった。

製造例２
撹拌器、温度計、冷却管を備えた反応容器にエポトートＹＤ−０１４（新日鉄化学(株)製のビスフェノールＡ系の固形エポキシ樹脂）１９００部、プロピレングリコールモノメチルエーテル９０４部を仕込み、撹拌、加熱を行って９０℃まで昇温した。次いで同温度を保持しながらジエタノールアミン２１０部を仕込み、２時間保温して基剤樹脂Ａ２を得た。固形分は７０％であった。

［硬化剤Ｂ１の製造］
製造例３
撹拌器、温度計、冷却管を備えた反応容器にイソホロン１３３部、トルエン１５０部、ＶＥＳＴＡＮＡＴ Ｔ−１８９０／１００（デグサＡＧ社製イソホロンジイソシアネートのヌレート体）３３３部、コロネートＨＸ（日本ポリウレタン（株）製ヘキサメチレンジイソシアネートのヌレート体）３００部を仕込み６０℃まで昇温した。次いで６０℃を保持しながらメチルエチルケトンオキシム２６１部を１時間で滴下し、さらに６０℃で２時間保温した。最後にプロピレングリコールモノメチルエーテル１００部を仕込んで固形分７５％の硬化剤Ｂ１を得た。

［顔料分散樹脂Ｅ１の製造］
製造例４
撹拌器、温度計、冷却管を備えた反応容器にメチルイソブチルケトン２９２部、スミジュールＴ−８０（住化バイエルウレタン（株）製のトリレンジイソシアネート）を８３５部仕込み、５０℃以下で２−エチルヘキサノール６８６部を１時間かけて滴下し、その後３時間保温して反応中間体を得た。
撹拌器、温度計、冷却管を備えた別の反応容器にエポトートＹＤ−０１４（新日鉄化学(株)製のビスフェノールＡ系の固形エポキシ樹脂）３０３９部、メチルイソブチルケトン１３０３部を仕込み９５℃まで昇温し、上記中間体を仕込んで９５℃で５時間反応させた。その後エチレングリコールモノブチルエーテル１０４０部を仕込み、減圧下９０℃前後でメチルイソブチルケトンを留去した。その後エチレングリコールモノブチルエーテル１５６５部を仕込み、ジメチルエタノールアミン４０９部と５０％乳酸５７９部の混合物を仕込んで８０℃で３時間反応させて、４級アンモニウム塩型の顔料分散樹脂Ｅ１を得た。固形分は６０％であった。

［実施例１〜６の電着塗料の調製］
表１の配合により、（１）〜（５）の混合樹脂中和物中に、よく撹拌しながら徐々にイオン交換水(６)を仕込みそれぞれの水分散樹脂液を得た。また、表１の配合により、（７）〜（１６）をディゾルバーで十分撹拌した後、横型サンドミルを用いて分散度がツブゲージ測定において１０μｍ以下になるまで分散し、それぞれの顔料ペーストを得た。そして、水分散樹脂液および顔料ペーストを混合し、実施例１〜６の電着塗料を得た。

［実施例７の電着塗料の調製］
表２の配合により、（１）〜（６）をディゾルバーで十分撹拌した後、横型サンドミルを用いて分散度がツブゲージ測定において１０μｍ以下になるまで分散し、顔料ペーストを得た。（７）〜（１１）の混合物であるレットダウン樹脂と顔料ペーストを混合し、混合樹脂中和物を得た。その混合樹脂中和物中に、よく撹拌しながら徐々にイオン交換水(１２)を仕込み電着塗料とした。

［比較例１〜４の電着塗料の調製］
表３の配合により、［実施例１〜６の電着塗料の調製］と同様の方法でそれぞれの水分散樹脂および顔料ペーストを得た。そして、水分散樹脂液および顔料ペーストを混合し、比較例１〜４の電着塗料を得た。

［塗装試験板の作製および試験結果］
上記で得られた電着塗料を用いてカーボン電極を陽極としリン酸亜鉛処理板（日本テストパネル（株）製のＰＢ−Ｌ３０８０、０．８×７０×１５０ｍｍ）を陰極とし、焼き付け後の膜厚が２０μｍとなる条件で電着塗装を行い、１５０℃で２５分間焼き付けを行った。電着塗料の性状および塗膜性能試験結果を表４、５、６に示す。

［原料の説明］
ＫＣ−１００ 共同薬品（株）製 ジブチル錫オキサイド（触媒）
ＡＳＰ−２００ Ｅｎｇｅｌｈａｒｄ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製 カオリン（体
質顔料）見掛け比重 ０．３２ｇ／ｃｍ^３
ＣＲ−９７ 石原産業（株）製 酸化チタン（着色顔料）
ＭＡ−１００ 三菱化学（株）製 カーボンブラック（着色顔料）
ＦＤ−３０１ 旭化成ケミカルズ（株）製 結晶セルロース
（平均粒径４０μｍ、嵩密度０．４１ｇ／ｃｍ^３）
ＵＦ−Ｆ７１１ 旭化成ケミカルズ（株）製 結晶セルロース
（平均粒径４８μｍ、嵩密度０．２２ｇ／ｃｍ^３）
ＦＤ−Ｆ２０ 旭化成ケミカルズ（株）製 結晶セルロース
（平均粒径２４μｍ、嵩密度０．２３ｇ／ｃｍ^３）
ＲＣ−Ｎ３０ 旭化成ケミカルズ（株）製 セルロース複合体
（結晶セルロース、キサンタンガム、デキストリンの複合体）

［試験結果］

［試験評価方法］
（１）再分散性 １Ｌのビーカー（内径８５ｍｍ）に電着塗料８００ｍｌを採取し１日間若しくは３日間静置後、沈降物を残して電着塗料上層液を別のビーカーに移し替え沈降物の重量（ａ）を測定する。次いでこの沈降物に、１ｍの高さから移し替えた電着塗料上層液を落下させた後、再度電着塗料上層液を移し替え、１Ｌビーカー内に分散されずに残った沈降物の重量（ｂ）を測定する。電着塗料８００ｍｌ中の固形分重量を（ｃ）として下記式から沈降率および再分散率を計算する。沈降率は値が低い方が優れ、再分散率は値が高い方が優れる。
沈降率＝（ａ／ｃ）×１００（％）
再分散率＝（１−ｂ／ａ）×１００（％）
○：沈降率が１５％以下、かつ再分散率が７０％以上
×：沈降率が１５％以上、若しくは再分散率が７０％以下
（２）外観 目視で判定しワキ、ブツ等が認められず、平滑なものを○と判定する。
（３）耐塩水噴霧試験 ＪＩＳ Ｚ ２７３１に準じて行った。電着塗装面に素
地に達する傷をカッターナイフで入れ、５００時間後の錆幅を評価する。
○：カッターナイフの傷より、腐食幅が３．０ｍｍ以下
×：カッターナイフの傷より、腐食幅が３．０ｍｍを超える
（４）碁盤目密着性 ＪＩＳ Ｋ ５６００準拠 塗膜上にカッターナイフで１００個の碁盤目を作り、その上にセロハンテープを貼り付けた後、すばやくセロハンテープを引き剥がした時の密着状態を観察する。なお性能評価表中の記載は次のことを意味する。
○：剥がれなし（１００／１００）
×：全部剥がれ（０／１００）
（５）耐水性 ４０℃のイオン交換水に１週間浸漬し、試験の終了した試験板は水槽から取り出し、水滴及び汚れを新しい柔らかい布でふき取る。その後、温度２０℃、湿度６５％の恒温恒湿室に２４時間放置後、碁盤目密着性の試験を行う。
外観においてふくれ、はがれ等の異常が無く、碁盤目密着性の試験において剥がれの認められないものを○とする。

本発明の電着塗料を適用することにより、少なくとも３日間の撹拌停止後においても、再撹拌を行うと短時間で容易に再分散して組成の均一な塗料浴液が再形成され、撹拌停止前と同等の性能を実現することができる。

Claims (5)

1. 構成成分として（Ａ）カチオン基を有する樹脂（基剤樹脂）、（Ｂ）ブロック化ポリイソシアネート（硬化剤）、（Ｃ）顔料、および（Ｄ）平均粒径が２０〜１００μｍ、嵩密度が０．１〜０．７ｇ／ｃｍ^３の結晶性セルロースを必須成分とする電着塗料において、顔料（Ｃ）１００重量部に対して、結晶性セルロース（Ｄ）が０．１〜１０重量部であることを特徴とするカチオン性電着塗料組成物。
2. 顔料（Ｃ）１００重量部に対して、結晶性セルロース（Ｄ）が０．３〜５重量部であることを特徴とする、請求項１に記載のカチオン性電着塗料組成物。
3. 顔料（Ｃ）１００重量部に対して、結晶性セルロース（Ｄ）が０．５〜３重量部であることを特徴とする、請求項１に記載のカチオン性電着塗料組成物。
4. カチオン基を有する樹脂（Ａ）が、アミノ基を含有する、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、あるいはポリウレタン樹脂から選ばれ、そのアミノ基が酸でカチオン化されることを特徴とする、請求項１、２あるいは３に記載のカチオン性電着塗料組成物。
5. カチオン性電着塗料組成物が顔料（Ｃ）、結晶セルロース（Ｄ）、および顔料分散樹脂（Ｅ）を必須成分とする顔料分散ペーストを使用する電着塗料組成物であり、該顔料ペーストの分散度がツブゲージ測定において１０μｍ以下であることを特徴とする、請求項１、２、３あるいは４に記載のカチオン性電着塗料組成物。