JP2747391B2 - 塗料組成物 - Google Patents

塗料組成物

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JP2747391B2
JP2747391B2 JP4362292A JP4362292A JP2747391B2 JP 2747391 B2 JP2747391 B2 JP 2747391B2 JP 4362292 A JP4362292 A JP 4362292A JP 4362292 A JP4362292 A JP 4362292A JP 2747391 B2 JP2747391 B2 JP 2747391B2
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博美 青山
隆久 蟹江
博志 伊藤
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Aisin Chemical Co Ltd
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Aisin Chemical Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、カルボキシル基とグリ
シジル基との反応と、水酸基とアミノ樹脂との反応の2
種類の反応により硬化する加熱硬化型の塗料組成物に関
する。
【0002】
【従来の技術】自動車の塗料としては、従来より下塗り
塗料にはアルキド樹脂とメラミン樹脂が主として用いら
れ、上塗りにはアクリル樹脂とメラミン樹脂が主として
用いられている。ところが近年酸性雨が各地で観測さ
れ、それによる石像や建造物の被害が顕在化しているこ
とを鑑みると、自動車の最外部に表出する上塗り塗膜に
おいても、耐酸性のさらなる向上が望まれる。
【0003】そこで上塗り塗料の架橋密度をさらに高く
することを目的とし、水酸基とメラミン樹脂の反応によ
る従来の架橋構造に加えて、カルボキシル基とグリシジ
ル基の反応とを行わせるようにした複合硬化系が提唱さ
れている(特開昭63−113083号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところがカルボキシル
基とグリシジル基との反応は常温でも徐々に進行するた
めに、塗料が徐々に増粘するという不具合がある。一
方、カルボキシル基−グリシジル基架橋系と水酸基−メ
ラミン架橋系とを併用した塗料では、形成される塗膜表
面がチリチリした肌となり、光沢や鮮映性などに不具合
がある。このようになる原因としては、水酸基とメラミ
ン樹脂の反応の方がカルボキシル基とグリシジル基の反
応より加熱時の反応速度が大きく、この反応速度の差に
より塗膜に歪みが生じるためであろうと推察されてい
る。したがってカルボキシル基とグリシジル基の反応速
度を水酸基とメラミン樹脂の反応に近づけることで、塗
膜外観を向上させることができる。しかし、樹脂の組成
の変更などによりカルボキシル基とグリシジル基の反応
性を向上させ加熱時の反応速度を大きくすると、常温で
の反応速度までも大きくなるため、上記した経時の増粘
が一層激しくなるという問題がある。
【0005】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、カルボキシル基−グリシジル基架橋系と水
酸基−メラミン架橋系とを併用した塗料組成物におい
て、経時の増粘を防止するとともに、形成される塗膜の
表面外観を向上させることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の塗料組成物は、カルボキシル基含有樹脂と、グリシ
ジル基含有樹脂と、水酸基含有樹脂と、アミノ樹脂とを
樹脂成分とする加熱硬化型塗料組成物において、酸触媒
と有機錫系触媒の両方を含むことを特徴とする。
【0007】カルボキシル基含有樹脂としては、ポリエ
ステル、アクリル樹脂が代表的に挙げられ、自動車用塗
料の場合は主としてアクリル樹脂が用いられる。そして
アクリル樹脂にカルボキシル基を導入するには、アクリ
ル酸(AA)、メタクリル酸(MA)、エタクリル酸、
プロピルアクリル酸、イソプロピルアクリル酸、クロト
ン酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのモノマ
ーを、全モノマーの一部に用いてアクリル樹脂を合成す
ればよい。なかでもアクリル酸及びメタクリル酸は、形
成される塗膜の光沢を向上させる効果があるので、特に
推奨される。なおカルボキシル基の含有量としては、酸
価で15〜120の範囲がよい。酸価が15より小さい
と耐酸性の向上が小さく、120より高くなると作業性
が低下し良好な塗面が得にくくなる。
【0008】グリシジル基含有樹脂としてはエポキシ樹
脂が代表的であるが、本発明の場合はアクリル樹脂を用
いることが望ましい。アクリル樹脂にグリシジル基を導
入するにはグリシジル基をもつモノマーを共重合すれば
よい。このようなモノマーとしてはα,β−不飽和カル
ボン酸グリシジルエステルが代表的なものであり、アク
リル酸グリシジル(GA)、メタクリル酸グリシジル
(GMA)が特に推奨される。両者の間には熱硬化性、
貯蔵安定性などの性能に差異は認められず、僅かにアク
リル酸グリシジルが生成塗膜に柔軟性を与える。したが
ってアクリル酸グリシジルとメタクリル酸グリシジルと
は、それぞれを単独で用いてもよいし、両者を併用する
こともできる。
【0009】水酸基含有樹脂としては、ポリエステル、
アクリル樹脂が代表的に挙げられ、自動車用塗料の場合
は主としてアクリル樹脂が用いられる。そしてアクリル
樹脂に水酸基を導入するには、メタクリル酸ヒドロキシ
エチル(HEMA)、アクリル酸ヒドロキシエチル(H
EA)、メタクリル酸ヒドロキシプロピル(HPM
A)、アクリル酸ヒドロキシプロピル(HPA)などの
水酸基含有モノマを共重合すればよい。水酸基の含有量
は、OH価で30〜160程度が望ましい。
【0010】カルボキシル基と水酸基、及び水酸基とグ
リシジル基は、それぞれを含むモノマーを共重合するこ
とにより同一分子内に共存させることができる。もちろ
んそれぞれを含む樹脂を混合して用いてもよい。しかし
カルボキシル基とグリシジル基とは樹脂合成中に反応す
るため同一分子中に共存させることは困難であり、それ
ぞれを含む樹脂を混合して用いることが望ましい。
【0011】上記したアクリル樹脂を構成する他のモノ
マーとしては、例えば、メタクリル酸メチル(MM
A)、メタクリル酸エチル(EMA)、メタクリル酸ノ
ルマルブチル(nBMA)、メタクリル酸イソブチル
(iBMA)、メタクリル酸2エチルヘキシル(2EH
MA)、メタクリル酸ラウリル(LMA)などのメタク
リル酸エステル、アクリル酸メチル(MA)、アクリル
酸エチル(EA)、アクリル酸ノルマルブチル(nB
A)、アクリル酸イソブチル(iBA)、アクリル酸2
エチルヘキシル(2EHA)、アクリル酸ラウリル(L
A)などのアクリル酸エステル、さらにはスチレン、α
メチルスチレンなどのスチレン系モノマから選択して用
いることができる。
【0012】塗料組成物中のカルボキシル基とグリシジ
ル基のモル比は、1/9〜9/1となる範囲が可能であ
る。このモル比が1/9より小さくなると硬化性が低下
し、9/1より大きくなると塗膜の耐水性が低下するよ
うになる。グリシジル基の含有量はカルボキシル基の含
有量に応じて設定され、当量比がほぼ1となるように設
定するのがよい。
【0013】アミノ樹脂としては、メラミン樹脂、ベン
ゾグアナミン樹脂、尿素樹脂などを単独または混合して
用いることができる。そして従来と同様に、n−ブチル
アルコール、イソブチルアルコール、メチルアルコー
ル、エチルアルコールなど、種々のアルコールで変性さ
れたものが利用できる。このアミノ樹脂の配合量は、全
体の30〜5重量%の範囲が適当である。30重量%よ
り多いと耐酸性が低下し、5重量%未満であると仕上が
り外観及び硬さなどの物性が低下する。
【0014】酸触媒は、カルボキシル基とグリシジル基
との常温における反応を抑制して貯蔵安定性を向上させ
るものであり、パラトルエンスルホン酸、ドデシルベン
ゼンスルホン酸、ジノニルナフタレンジスルホン酸など
のスルホン酸系のものが好ましい。またこれらのブロッ
クタイプを用いることもできる。この酸触媒の配合量
は、塗料組成物全体の0.1〜10重量%の範囲が好ま
しい。
【0015】有機錫系触媒は、カルボキシル基とグリシ
ジル基との加熱時における反応を促進するものであり、
次式に示すようなアルキル化錫脂肪酸塩などを利用でき
る。この有機錫系触媒の配合量は、塗料組成物全体の
0.1〜10重量%の範囲が好ましい。 (R1 はメチル基、エチル基、ブチル基など、R2 はC
1123、C1735など) 本発明の塗料組成物には、各
種添加剤、溶剤、顔料などを従来と同様に配合すること
ができ、一液型焼き付け塗料として従来と同様に用いる
ことができる。
【0016】
【作用】本発明の塗料組成物では、常温では酸触媒の作
用によりカルボキシル基とグリシジル基の反応が抑制さ
れる。これにより経時の増粘が防止され貯蔵安定性が向
上する。また塗布後の焼き付け時には、有機錫系触媒の
反応促進作用が酸触媒の反応抑制作用に打ち勝ち、カル
ボキシル基とグリシジル基との反応が促進される。これ
によりカルボキシル基とグリシジル基との反応速度が水
酸基とアミノ樹脂との反応速度に近接し、反応速度が均
一となり反応時の塗膜の歪みが生じにくい。
【0017】
【実施例】以下、実施例により具体的に説明する。な
お、以下にいう「部」は重量部を意味する。 (1)カルボキシル基及び水酸基含有樹脂の合成 スチレンモノマー 20部 メタクリル酸ブチル 50部 アクリル酸ブチル 10部 メタクリル酸2ヒドロキシエチル 15部 アクリル酸 5部 AIBN 4部 を混合し、 ソルベッソ#100 80部 n−ブタノール 20部 からなる溶媒中に120℃で4時間かけて滴下し、滴下
終了後120℃にて1時間保持した後、AIBN2部を
2時間かけて徐々に添加し、さらに2時間120℃で保
温して粘度R〜S、固形分51.0%の樹脂溶液Aを得
た。 (2)グリシジル基含有樹脂の合成 スチレンモノマー 20部 メタクリル酸ブチル 40部 アクリル酸ブチル 10部 メタクリル酸2ヒドロキシエチル 15部 メタクリル酸グリシジル 15部 AIBN 5部 を混合し、 ソルベッソ#100 80部 n−ブタノール 20部 からなる溶媒中に120℃で4時間かけて滴下し、滴下
終了後120℃にて1時間保持した後、AIBN2部を
2時間かけて徐々に添加し、さらに2時間120℃で保
温して粘度S〜T、固形分51.2%の樹脂溶液Bを得
た。 (3)塗料組成物の調製 上記により得られた樹脂Aが102部、樹脂Bが68
部、メラミン樹脂(「u−VAN20SE−60」三井
東圧化学社製)25部、酸触媒(「nacure522
5」キング社製・ドデシルベンゼンスルホン酸のブロッ
クタイプ)2部、有機錫系触媒(「S−CAT−24」
三共有機合成社製・モノブチル錫脂肪酸塩)1部、酸化
防止剤(「サノールLS−440」三共(株)製)1
部、及び紫外線吸収剤(「チヌビン900」日本チバガ
イギー(株)製)1部を混合し、実施例1のクリア塗料
を調製した。そしてこのクリア塗料をソルベッソ#10
0で粘度25秒(フォードカップ#4、25℃)に希釈
して試験に供した。 (4)試験 電着塗膜及び下塗り塗膜が形成され水研された試験板を
用意し、アクリル樹脂(「アクリディック47−71
2」大日本インキ化学工業(株)製)160部、メラミ
ン樹脂(「L−117−60」大日本インキ化学工業
(株)製)30.3部、アルミペースト(「7640N
S」東洋アルミニウム(株)製)20部からなるメタリ
ックベース塗料を塗布する。次いでウェット・オン・ウ
ェットで上記クリア塗料を塗布し、120℃で30分焼
き付けた。
【0018】得られた試験板について、耐候性、仕上が
り性、耐酸性を調査し、結果を表1に示す。また上記ク
リア塗料の貯蔵安定性を測定し、結果を表1に示す。な
お、耐候性はSウェザオメータで3000時間暴露後の
塗膜の光沢保持率を測定し、保持率が70%以上のもの
を○とした。仕上がり性は塗膜の表面を目視で観察し、
チリチリが無く平滑なものを○、チリチリが僅かにある
ものを△、チリチリがひどいものを×とした。耐酸性は
40%硫酸中に50℃で24時間浸漬後の塗膜の異常を
観察した。また貯蔵安定性は、塗料を粘度30秒に調整
し、40℃で1ケ月保存したときの粘度の上昇の程度を
測定した。表1中、○は異常無しまたは粘度の上昇がほ
とんど無かったことを示す。 (5)比較例 表1に示すように、酸触媒及び有機錫系触媒の配合を種
々変化させたこと以外は実施例1と同様にして比較例1
〜比較例3のクリア塗料を調製した。
【0019】またアクリル酸を2部、メタクリル酸ブチ
ルを53部としたこと以外は樹脂Aと同様にして樹脂C
を合成し、その樹脂C140部とメラミン樹脂50部及
び紫外線吸収剤と酸化防止剤をそれぞれ1部混合して比
較例4のクリア塗料を調製した。これらのクリア塗料に
ついて実施例1と同様に試験し、結果を表1に示す。 (6)評価
【0020】
【表1】 表1より、酸触媒を含まない比較例1と比較例3のクリ
ア塗料では、常温における増粘が激しくゲル化が生じて
いる。また有機錫系触媒を含まない比較例1と比較例2
のクリア塗料では、塗膜表面のチリチリがひどく仕上が
り性が悪い。またグリシジル基を含まない比較例4のク
リア塗料では、仕上がり性や貯蔵安定性は問題ないが、
耐酸性が悪い。しかしグリシジル基を含み、酸触媒と有
機錫系触媒の両方を含む実施例1のクリア塗料では、全
ての性能が満足されている。
【0021】
【発明の効果】すなわち本発明の塗料組成物によれば、
カルボキシル基含有樹脂と、グリシジル基含有樹脂と、
水酸基含有樹脂と、アミノ樹脂とを樹脂成分とする加熱
硬化型塗料組成物において、貯蔵安定性と塗膜外観の両
方の不具合が解決されるので、耐酸性雨性に優れた自動
車用上塗り塗料として極めて有用である。
フロントページの続き (72)発明者 伊藤 博志 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−39452(JP,A) 特開 平4−57819(JP,A) 特開 平4−57820(JP,A) 特開 昭63−113083(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C09D 163/00 - 163/10 C09D 133/02 C09D 133/14 C09D 161/20 - 161/32 C09D 167/00 - 167/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 カルボキシル基含有樹脂と、グリシジル
    基含有樹脂と、水酸基含有樹脂と、アミノ樹脂とを樹脂
    成分とする加熱硬化型塗料組成物において、 酸触媒と有機錫系触媒の両方を含むことを特徴とする塗
    料組成物。
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JP6154175B2 (ja) * 2013-04-05 2017-06-28 桜宮化学株式会社 塗料組成物および塗装金属板
WO2019239533A1 (ja) * 2018-06-13 2019-12-19 共栄社化学株式会社 熱硬化性樹脂組成物及び硬化膜

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