JP2671136B2

JP2671136B2 - ポリエステル系塗料組成物

Info

Publication number: JP2671136B2
Application number: JP63204581A
Authority: JP
Inventors: 直記岡本; 芳明立野; 良文石井; 和昭加藤
Original assignee: 東和化成工業株式会社
Priority date: 1988-08-19
Filing date: 1988-08-19
Publication date: 1997-10-29
Anticipated expiration: 2012-10-29
Also published as: JPH0253881A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は塗膜の柔軟性や耐水性を損なうことがなく、
塗膜の耐候性が高く、塗膜性能のバランスの優れたポリ
エステル系塗料用樹脂組成物に関するものである。

（従来の技術と発明が解決しようとする課題）一般にポリエステル系塗料用組成物は、多塩基又はそ
の酸形成性誘導体（例えば酸無水物、エステルなど）及
び多価アルコール並びに、更に必要に応じて油との反応
生成物を塗膜形成主要素としたものであり、塗装の際の
作業性に優れ、肉持感及び光沢のある美しい塗膜外観を
有し、柔軟性や耐候性などの優れた塗膜を与える特徴が
あることから、自動車などの塗装用に使用されている。

しかし、塗膜が長時間屋外に暴露されるなどの厳しい
条件の用途に使用された場合、時間とともに塗膜表面が
劣化して膜表面の光沢が低下したり、ワックス等により
色落ちや色焼けを生じるなどの課題があった。

近年、省資源の観点から、更に耐候性が優れ、且つ寿
命が長い塗料用組成物の開発が各種産業分野で要望され
てきた。とりわけ自動車産業においてその要望が強く、
２〜３年の屋外暴露、1000時間のサンシャイン型ウェザ
オメーターによる促進暴露を経た後の光沢保持率が、そ
れぞれ70〜80％、80％以上と高度な目標が設定されるよ
うになってきた。

多塩基酸又はその酸形成性誘導体の酸成分が一種類だ
けからなるポリエステル系塗料の場合には、柔軟性、耐
水性及び耐候性といった塗膜性能のバランスを良好に保
持することが比較的に困難であるので、二種以上の多塩
基酸等の混合物を酸成分として多価アルコールと反応さ
せることが行われている。

しかし、二種以上の多塩基酸の混合物等を反応に使用
すると各酸成分の反応性がそれぞれ異なるので均一な重
合体が得られず、一定の品質のものを安定的に製造する
ことが困難であったり、塗膜性能の総合的な改良効果が
不十分になるなどの欠点があった。

一方、このような課題を解決し、前記要求に応えよう
とした塗料用組成物の製造技術も紹介されており、それ
には例えば特開昭59−93759号公報に紹介されているよ
うな方法がある。その要点は特定の酸成分を各々別個に
アルコール成分と常法に従い反応させて、得られた少な
くとも二種以上の反応生成物を常温〜150℃でブレンド
する方法である。またそのときの反応条件は例えば180
〜250℃で加熱反応するというものであった。

しかしこの方法は、二種以上の反応工程が別個に要求
されることやその他にブレンド工程が要求されるという
繁雑な製造工程を経るものであり、製造コストが高くな
ってしまうので経済的に有利なものとは言い難い。

従って、商業的な生産が有利にできて、且つ、柔軟性
及び耐水性並びに耐候性等の塗膜性能のバランスの優れ
た塗料用組成物が切望されていた。

（課題を解決するための手段）本発明者等は、上記課題を解決するべく鋭意研究を重
ねた結果、酸成分を芳香族カルボン酸又はその酸形成性
誘導体の中から選ばれた少なくとも一種及び1,4−シク
ロヘキサンジカルボン酸に特定してアルコール成分との
反応を一段にし、更にそれぞれの割合を特定の範囲にす
ることにより均一に重合体を調製し、塗膜の柔軟性や耐
水性を損なうことなく塗膜の耐候性を高め、塗膜性能の
バランスに優れたポリエステル系塗料組成物を開発する
ことに成功し、本発明を完成するに至った。

以下に本発明の内容を更に詳細に説明する。

本発明のポリエステル系塗料組成物は（ａ）1,4−シクロヘキサンジカルボン酸40〜80重量
部、及び（ｂ）芳香族カルボン酸及びその酸形成性誘導体の中か
ら選ばれた少なくとも一種の酸成分20〜60重量部［但
し、（ａ）＋（ｂ）＝100重量部］の組成を有する酸成
分と多価アルコールとをエステル化反応させて得られた
生成物を含むことを特徴とするポリエステル系塗料組成
物である。

上記二種類の酸成分とアルコール成分とを加熱し、通
常のポリエステル化反応に従って反応させることによっ
て、本発明の改良された塗膜性能を与えるポリエステル
系樹脂組成物を得ることができる。この時の反応温度
は、例えば180〜250℃程度にすることができる。

無水フタル酸のような芳香族カルボン酸を核成分とし
て用いたポリエステル樹脂は最も一般的に実用化されて
いるものであるが、光沢や硬化性に優れているという反
面、高度の耐候性を得ることは極めて困難である。本発
明では、この問題点を解決するために鋭意検討を行った
結果、ポリエステル樹脂の原料である酸成分として、1,
4−シクロヘキサンジカルボン酸と芳香族カルボン酸及
びその酸形成性誘導体とを特定の比率で混合したものを
使用することにより、耐候性を有し、しかも光沢及び硬
化性等の性能を保持し、性能バランスの優れた塗料用ポ
リエステル系組成物を作ることに成功したのである。

次に、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸について更
に述べると、一般に、シクロヘキサン環を有する脂肪族
カルボン酸類は、芳香族カルボン酸類に比較して、それ
らより合成されるポリエステル類の塗料特性への影響と
して、耐候性を向上させる特性を有する。

これは、飽和された環の構成物は、芳香族間の構成物
に比べて、紫外線吸収の度合いが少ないためと考えられ
る。

しかも、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸は、その
一般的な特性に加え、通常シス体とトランス体の異性体
との均一な混合物であり、その融点は170℃以上である
が、ほとんどの多価アルコール中に、150℃以下の温度
で溶解することと、カルボン酸基が1,4−位に位置して
いるという構造的な特徴がある。即ち、立体規制上、ヘ
キサヒドロ無水フタル酸などのような、1,4位以外の位
置に置換した脂環族多塩基酸類に比し、1,4−シクロヘ
キサンジカルボン酸は各種の多価アルコールとのポリエ
ステル化反応が容易に進み易いという特徴があり、工業
化に際し、製造工程の短縮などの効率化も図ることがで
きる。

更に、反応生成物が線状のポリエステル構造体である
ことから染料用ポリエステル組成物の性状として、耐候
性だけが優れているのではなく、塗膜性能の総合バラン
ス、即ち塗膜の柔軟性や耐水性を損なうことなく、塗膜
の耐候性を高め、塗膜性能のバランスの優れた塗料を提
供することができる。この酸の構成成分（ａ）である1,
4−シクロヘキサンジカルボン酸の量が40〜80重量部の
範囲外の場合には、目標とする改良効果が充分には認め
られない。即ち、40重量部未満では耐候性が不十分であ
り、80重量部を超えた場合には芳香族カルボン酸に起因
する性能である塗膜の光沢性や硬化性が不十分となり、
いずれも好ましくない。

次に酸の構成成分（ｂ）である芳香族カルボン酸とし
ては、無水フタル酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフ
タル酸が代表的なものであるが、無水トリメリット酸あ
るいは無水ピロメリット酸などの多塩基酸も必要に応じ
て使用できる。但し、塗膜性能で、特に良好な耐候性を
望む場合には、最も一般的に使われる無水フタル酸より
もイソフタル酸が好ましく、また強靭性を望む場合に
は、トリメリット酸が好ましい。

次に、上記の酸成分と共に使用される多価アルコール
の代表例としては、エチレングリコール、プロピレング
リコール、1,3−ブチレングリコール、1,6−ヘキサンジ
オール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコー
ル、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノ
ール、水素化ビスフェノールＡなどの二価アルコール、
及びグリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロー
ルプロパンなどの三価アルコール、及びペンタエリスリ
トール、ジペンタエリスリトール、エリスリトール、キ
シリトール、マンニトール、ソルビトール、マルチトー
ル、ラクチトールなどの四価以上のアルコールなどを挙
げることが出来る。但し、塗膜性能で耐水性及び硬度を
望む場合には、トリメチロールプロパンやトリメチロー
ルエタン等が好ましい。その他の不随意な成分として使
用される油又は脂肪酸成分としては、ヤシ油、大豆油、
ヒマシ油、サフラワー油及びトール油脂肪酸などの天然
油脂やカージュラＥ（シェル化学社製品；α−アルキル
C₉〜₁₁モノカルボン酸の2,3−エポキシプロパノイルエ
ステルの商品名）などの合成樹脂酸など、従来アルキッ
ド樹脂用成分として一般に使用されているものを挙げる
ことができる。更に、主としてタワミ性、付着性及び耐
候性に優れた焼き付け型金属用塗料にするため、上記の
方法で製造したアルキッド樹脂を、さらにメラミン樹脂
や尿素樹脂などのアミノ・ホルムアルデヒド樹脂で変性
して自動車塗料用などに使用することができる。

反応生成物の調製に際して、油成分を使用する場合に
は、全配分物中の油成分の量（油長と称する）が50重量
％以下であり、また、反応生成物の数平均分子量は1000
〜8000のものが通常使用される。

油長が50％を超えると塗膜硬度が低いのみならず、充
分な耐候性も得らなくなり、また数平均分子量が1000未
満である場合には、塗膜の硬度も低く、しかも耐薬品性
も悪く、逆に8000を超えるときには、分子量が高過ぎて
スプレー作業性が悪くなったり、アミノ・ホルムアルデ
ヒド樹脂とのブレンド時の貯蔵安定性を顕著に低下させ
ることにより実用性がなくなる。

アミノ・ホルムアルデヒド樹脂として代表的なものに
は、炭素数１〜４の一価アルコールでエーテル化された
メラミン樹脂や尿素樹脂があるが、より優れた耐候性を
望む場合は、メラミン樹脂が好ましい。尚、その配合量
は、一般のポリエステル系塗料組成物の場合の配合比と
変わるところはなく、酸成分とアルコール成分との反応
生成物の混合物、固形分重量あたり10〜50重量％の範囲
内、通常は20〜30重量％配合して焼き付け乾燥型の塗料
として用いられる。

（実施例）次に、実施例及び比較例を挙げて、本発明の具体的に
説明するが、本発明をこれらの実施例に限定するもので
ないことはいうまでもない。実施例中「部」及び「％」
は、特にことわらない限り重量基準である。

実施例−１撹拌機、温度計、冷却器、水分離及び窒素導入管を備
えた反応器内にヤシ油190部、トリメチロールエタン84
部を仕込み窒素気流中で撹拌しながら220℃で１時間ア
ルコール交換反応を行った。次いで、この反応液に1,4
−シクロヘキサンジカルボン酸238部、イソフタル酸239
部、トリメチロールエタン36部、ネオペンチルグリコー
ル188部、1,6−ヘキサンジオール39部をそれぞれ添加
し、200℃で３時間保持し、次いで220℃まで徐々に２時
間を要し昇温させ、さらに３時間脱水反応を行った。放
冷後、キシレンを添加して樹脂分60％の樹脂溶液を得
た。

実施例−２〜４第１表の配合にしたほかは実施例−１と全く同様に反
応させて樹脂溶液を得た。

比較例−１〜３第１表の配合にしたほかは実施例−１と全く同様に反
応させて樹脂溶液を得た。

比較試験前記の各実施例及び比較例で得た７種の反応生成物を
用いて以下の塗料を製造した。

次いで、これを溶剤で希釈し、エアースプレーで30〜
35μの膜厚に塗装した後、140℃で30分間焼き付けを行
って試験片を得た。それぞれの試験片を用いて塗膜性試
験を行った結果を第１表に示した。

（塗膜性能試験）各性能試験は、基本的にはJISK5401に準拠し行った。

○光沢性：鏡面光沢計を用いて、入射角と受光角とが、
それぞれ60度のときの反射率（％）で表した。

○耐候性：サンシャイン型ウェザオメータを用いて、10
00時間促進試験を行った後の光沢度を測定して耐候性と
した。

○：硬度：引っかき試験器を用いて、塗膜の引っかき抵
抗性を鉛筆のしんの硬さを変えたときの塗膜の破れで調
べた。

○：耐酸性：試験片を硫酸（１＋９）に５時間浸して、
塗膜の状態を調べた。

◎・・・優秀（全く異常が認められない） △・・・普通 ×・・・劣る（発明の効果）以上の記載から明らかなように、本発明によれば、商
業的に有利に、柔軟性及び耐水性並びに耐候性等の塗膜
性能のバランスの優れた塗料用組成物を製造することが
できる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）1,4−シクロヘキサンジカルボン酸4
0〜80重量部（ｂ）芳香族カルボン酸及びその酸形成性誘導体の中か
ら選ばれた少なくとも一種の酸成分20〜60重量部［但
し、（ａ）＋（ｂ）＝100重量部］上記（ａ）及び
（ｂ）の組成を有する酸成分と多価アルコールとをエス
テル化反応させて得られた生成物を含むことを特徴とす
るポリエステル系塗料組成物。