JP2815946B2 - 防錆塗料用樹脂組成物 - Google Patents

防錆塗料用樹脂組成物

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JP2815946B2 JP33264189A JP33264189A JP2815946B2 JP 2815946 B2 JP2815946 B2 JP 2815946B2 JP 33264189 A JP33264189 A JP 33264189A JP 33264189 A JP33264189 A JP 33264189A JP 2815946 B2 JP2815946 B2 JP 2815946B2
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宏隆 本多
正二 関
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、防錆塗料用樹脂組成物に関する。より詳細
には、耐摩耗性、耐蝕性、耐水性に優れた常温乾燥型の
防錆塗料用の水性ウレタン樹脂組成物に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
従来、防錆塗料用樹脂組成物としては、芳香族系の有
機溶剤を多量に含有した、ウレタン樹脂、アルキッド樹
脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等
を用いた組成物が広く使用されてきた。
特にウレタン樹脂は、耐摩耗性、耐蝕性に優れ、車両
用、各種金属部品、電気製品など広範囲に使用されてき
た。しかしながら、近年大気汚染、完全性、省資源の観
点から、有機溶剤を使用しない水分散性合成樹脂組成物
に置き換えられつつある。ところが、一般に水難溶性の
樹脂を水に分散させるためには、界面活性剤等の低分子
分散剤を使用するので、耐水性、耐蝕性が低下する。
一方、界面活性剤を含まないものとして、ソープフリ
ー型アクリルエマルジョンや水溶性アクリル樹脂があ
る。しかし、アクリル樹脂の場合には、造膜性に問題が
あり、樹脂のガラス転移温度(Tg)を下げるか分子量を
低くしないと、充分な耐摩耗性、耐蝕性が得られない。
また、樹脂を硬くしたり、分子量を上げると、ブロッキ
ングを起こしやすく、塗膜が脆くなるという欠点があ
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の課題は、上記の問題点を解決した改良された
防錆塗料用樹脂組成物を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者らは、これらの課題を解決すべく、鋭意検討
を重ねた結果、特定のウレタンポリマーを、アミンまた
はアンモニア水等の塩基を含有する水に分散させ得られ
た樹脂が、上記問題点を解決し、水性で常温乾燥型の耐
摩耗性、耐蝕性、耐水性に優れた防錆塗料用の樹脂組成
物として有用なことを見出し、本発明を完成させるに至
った。
すなわち、本発明は、つぎのA成分、B成分およびC
成分を、酸価が5〜100mg/solidで、残存活性イソシア
ネート基を0.01〜10重量%/solid含有するように反応さ
せて得られるウレタンポリマーを、塩基を含む水中に分
散させてなる防錆塗料用樹脂組成物である。
A成分: 水酸基を2個有し、かつ平均分子50〜200未満の1種
または2種以上のポリオールを1〜60重量部、 水酸基を2個有し、かつ平均分子量200〜5000の1種
または2種以上のポリオールを35〜99重量部、 水酸基を3個以上有するポリオール0〜5重量部、 からなる分子量の異なる2種以上のポリオールの混合
物、 B成分:塩基で中和可能な官能基を1個以上有し、かつ
イソシアネートと反応し得る水酸基を2個以上有するポ
リオール、および C成分:有機ジイソシアネート。
本発明の組成物において、主たる成分は、つぎのA成
分、B成分およびC成分を反応させて得られるウレタン
ポリマーである。
ウレタンポリマーを得るのに使用するA成分は 水酸基を2個有し、かつ平均分子量50〜200未満の1
種または2種以上のポリオールを1〜60重量部、 水酸基を2個有し、かつ平均分子量200〜5000の1種
または2種以上のポリオールを35〜99重量部、 水酸基を3個以上有するポリオール0〜5重量部、 からなる分子量の異なる2種以上の、イソシアネートと
反応し得るポリオールを混合したものである。
このポリオールの混合物において、 (1)水酸基を2個有し、かつ平均分子量が50〜200未
満のポリオールとしては、具体的には、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、
トリエチレングリコール、1,3−ブチレングリコール、
1,4−ブタンジオール、テトラメチレングリコール、ヘ
キサメチレングリコール、水添ビスフェノールA、ビス
フェノールAのエチレンオキサイドもしくはプロピレン
オキサイド付加物、ネオペンチルグリコール、シクロヘ
キサンジメタノール、1,6−ヘキサンジオール等が挙げ
られる。
(2)水酸基を2個有し、かつ平均分子量が200〜5000
のポリオールとしては、具体的には、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
ングリコール等のポリエーテル類;エチレングリコール
とアジピン酸、ヘキサンジオールとアジピン酸、エチレ
ングリコールとフタル酸等の縮合物のポリエステル類;
ポリカプロラクトンポリオール等が挙げられる。
また、(3)水酸基を3個以上有するポリオールとして
は、具体的には、グリセリン、トリメチロールエタン、
トリメチロールブロパン、ペンタエリスリトール等が挙
げられる。
これらは、それぞれにおいて、1種または2種以上が
使用できる。
A成分のポリオールの混合物において、上記の、
およびのポリオールの混合割合は、 のポリオールが、1〜60重量部、好ましくは20〜60重
量部、 のポリオールが、35〜99重量部、好ましくは40〜80重
量部、および のポリオールが、0〜5重量部である。
ここでのポリオールが60重量部を越えると、得られ
た防錆用塗料樹脂組成物の塗膜は固く、かつ脆くなり、
塗膜としての充分な性能を発揮することができない。
また、のポリオールが35重量部未満では、得られた
防錆塗料用樹脂組成物の塗膜は固く、かつ脆くなり、塗
料用樹脂として実用的ではない。また、99重量部を越え
ると、この樹脂組成物の乾燥塗膜は、軟らかく、べとつ
きがあり、引っかき等の外部刺激に対し、非常に弱くな
り、塗膜の機能である機材表面の保護作用を果たさなく
なる。
さらに、のポリオールが5重量部を越えると、得ら
れた樹脂組成物の乾燥塗膜は固く、かつ脆くなり、ウレ
タン樹脂の本来の性質はなくなる。また、最悪の場合、
重合不可能となる。
、およびのポリオールの使用量が前記混合割合
の範囲内であれば、得られる防錆塗料用樹脂組成物の乾
燥塗膜は、緻密で耐水性、密着性、耐摩耗性等ウレタン
特有の性質を有するものである。
また、ウレタンポリマーを得るのに使用するB成分
は、アミンまたはアンモニア水等の塩基で中和可能な官
能基を1個以上有し、かつ、イソシアネートと反応し得
る水酸基を2個以上有するポリオールであり、具体的に
は、2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロー
ル酪酸、2,2−ジメチロール吉草酸、(メタ)アクリル
酸と(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチルエーテル
との共重合物等が挙げられる。
さらに、ウレタンポリマーを得るのに使用するC成分
である有機ジイソシアネートとしては、具体的には、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、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、
m−フェニレンジイソシアネート、キシレンジイソシア
ネート、テトラメチレンジイソシアネート、リジンジイ
ソシアネートエステル、1,4−シクロヘキシレンジイソ
シアネート、4,4−ジシクロヘキシルメタンジイソシア
ネート、3,3−ジメチル−4,4−ビフェニレンジイソシア
ネート、3,3−ジメトキシ−4,4−ビフェニレンジイソシ
アネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、1,5−テ
トラヒドロナフタレンジイソシアネート、イソホロンジ
イソシアネート等が挙げられる。
これらのA、BおよびC成分を用いてウレタンポリマ
ーを製造するには、A成分のポリオールをイソシアネー
トに対して不活性な有機溶剤に溶かす。次いで、イソシ
アネートに対して不活性な有機溶剤中に、B成分のポリ
オールを、得られるウレタンポリマーの酸価が5〜100m
g−KOH/solidになるように添加する。ここで、酸価が5m
g−KOH/solid未満では、ウレタンポリマーを水中へ均一
に分散することが困難になる。また、100mg−KOH/solid
を越えると得られた防錆用塗料樹脂組成物の乾燥塗膜の
耐水性が著しく悪くなり、塗膜としての機能を果たさな
くなる。このため,水中への分散、乾燥塗膜の耐水性を
良くするためには、酸価が5〜100mg−KOH/solidになる
ように調節することが必要である。イソシアネートに対
して不活性な有機溶剤としては、例えば、トルエン、酢
酸エチル、酢酸ブチル、アセトン、メチルエチルケト
ン、キシレン、ジメチルホルムアミド、N−メチルピロ
リドン等が用いられる。
以上のようにA成分とB成分のポリオールを混合含有
するように調製した有機溶剤を加熱し、ポリオールを完
全に溶解させた後、C成分の有機ジイソシアネートを添
加し、均一に混合して反応させ、目的のウレタンポリマ
ーを得る。
ここで、添加する有機ジイソシアネートはウレタンポ
リマーの段階で、その残存活性(遊離)イソシアネート
基が0.01〜10重量%/solidになるように添加量を調節す
る。残存活性(遊離)イソシアネート基が0.01重量%/s
olid未満では、ウレタンポリマーの分子量を大きくする
鎖伸長反応が少なく、最終的に得られる防錆塗料用樹脂
組成物の分子量が小さくなり、ウレタン本来の柔軟で強
べんな性質を有しなくなる。
また、残存活性(遊離)イソシアネート基が10重量%
/solidを越えると、鎖伸長反応が激しく、分子量が大き
くなり、製造困難になる。
そのため、残存活性(遊離)イソシアネート基が0.01
〜10重量%/solidになるように調節することにより、適
度な分子量を有し、製造上制御可能なウレタンポリマー
を得ることが可能である。
以上のようにして得られるウレタンポリマーをアミン
またはアンモニア水等の塩基とともに含有するように分
散含有させて本発明の常温乾燥型防錆塗料用樹脂組成物
を得ることが出来る。
塩基としては、有機または無機塩基がいずれも使用可
能であり、例えば、ジメチルエタノールアミン、ジエチ
ルエタノールアミン、トリメチルアミン、アンモニア等
のアミン類またはアンモニアが好ましく用いられる。
塩基は、得られる組成物のpHが、6〜10の範囲となる
ように調節して組成物中に含有させる。したがって、塩
基の組成物への添加は特にその手段が限定されることは
なく、ウレタンポリマの水への分散に際し同時、または
予め水中に添加していてもよい。
また、必要により、組成物の調製に際して、鎖伸長剤
をウレタンポリマーまたは水中に添加してもよい。鎖伸
長剤としては、水またはジアミン類が用いられ、ジアミ
ン類としては、エチレンジアミン、ジエチレントリアミ
ン、トリエチレンテトラミン、プロピレンジアミン、ブ
チレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、シクロヘキ
シレンジアミン、ピペラジン、2−メチルピペラジン、
フェニレンジアミン、トリレンジアミン、α,α−メチ
レンビス(2−クロルアニリン)、3,3−ジクロル−
α,α−ビフエニルジアミン、2,6−ジアミノピリジ
ン、α,α−ジアミノジフェニルメタン、m−キシレン
ジアミン、イソフォロンジアミン、N−メチル−3,3−
ジアミノプロピルアミン、およびジエチレントリアミン
とアクリレートとのアダクトまたはその加水分解生成物
が挙げられる。
以上のように、反応させて得られたポリウレタンを、
例えば、塩基を含有する水に、撹拌下に添加し、分散さ
せて得ることができる。さらに、必要に応じて反応に際
して使用した溶剤を除去して本発明の常温乾燥型防錆塗
料用樹脂組成物を得ることができる。
また、本発明により得られた防錆塗料用樹脂組成物
は、通常使用される、増粘剤、消泡剤、防黴剤、香料、
顔料、各種水溶性溶剤等を配合することが可能である。
〔効果〕
以上のようにして得られた防錆塗料用樹脂組成物は、
耐摩耗性、耐食性、耐水性に優れた常温乾燥型水性ウレ
タン樹脂として有効である。
〔実施例〕
以下、本発明を実施例により、さらに詳細に説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例1 撹拌機、温度計および還流冷却器を備えた反応器にア
セトン156gを装入し、これにポリテトラメチレンエーテ
ルグリコール2000を60g、ネオペンチルグリコール37g、
トリメチロールプロパン3g、ジメチロール酪酸18.2gを
加え、加熱して溶解させた。
次にトリレンジイソシアネート108gを添加し撹拌し均
一に混合しウレタン反応を行い、残存活性(遊離)イソ
シアネートが3重量%/solidになるまで反応させる。
こうして得られたウレタンポリマーを純水363g、ジメ
チルエタノールアミン9.7gの混合水溶液中に撹拌下添加
し分散させた。ついで減圧下にアセトン除去し防錆塗料
用樹脂組成物(A)を得た。
得られた防錆塗料用樹脂組成物を用いて、下記の処方
により、金属防錆用クリヤー塗料を作製した。
成分 重量部 水性ウレタン樹脂(固形分38重量%) 100 ブチルセロソルブ 10 テキサノール 5 28重量%アンモニア水 2 水 35 得られたクリヤー塗料配合物をJIS G−3141(冷間圧
延鋼板および鋼帯)に規定する鋼板のSPCC−SBの良く脱
脂されたものに、バーコーターにて20μmの膜厚に塗布
する。塗布後、20℃×60%RHの雰囲気下で3日間乾燥す
る。この試験片をJIS K−5400に規定される耐水、耐塩
水噴霧および密着性試験を行う。評価は、4段階(◎、
○、△、×)にて行った。
結果を第1表に示す。
実施例2〜6および比較例1〜6 実施例1と同様な方法により、防錆塗料用樹脂組成物
(B〜L)を得た。これらを第1表に示す。
実施例1と同様に防錆塗料用樹脂組成物(B〜L)を
用いて、同様の処方により、金属防錆用クリヤー塗料を
作製し、同様の方法により組成物の性能を調べた。
以下結果を第1表に示す。
〔発明の効果〕 第1表に示す結果から、本発明で得られた防錆塗料用
樹脂組成物は優れた防錆力を有し、ウレタン特有の耐摩
耗性、密着性の優れたものであることが明らかである。
フロントページの続き (72)発明者 鎌田 景一 千葉県茂原市高師2665―9 (56)参考文献 特開 昭57−500566(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C09D 175/04 - 175/16,5/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】つぎのA成分、B成分およびC成分を、酸
    価が5〜100mg/solidで、残存活性イソシアネート基を
    0.01〜10重量%/solid含有するように反応させて得られ
    るウレタンポリマーを、塩基を含む水中に分散させてな
    る防錆塗料用樹脂組成物。 A成分: 水酸基を2個有し、かつ平均分子量50〜200未満の1
    種または2種以上のポリオールを1〜60重量部、 水酸基を2個有し、かつ平均分子量200〜5000の1種
    または2種以上のポリオールを35〜99重量部、 水酸基を3個以上有するポリオール0〜5重量部、 からなる分子量の異なる2種以上のポリオールの混合
    物、 B成分:塩基で中和可能な官能基を1個以上有し、かつ
    イソシアネートと反応し得る水酸基を2個以上有するポ
    リオール、および C成分:有機ジイソシアネート
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