JP2837575B2 - 焼付け塗料用樹脂 - Google Patents

焼付け塗料用樹脂

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JP2837575B2 JP4090308A JP9030892A JP2837575B2 JP 2837575 B2 JP2837575 B2 JP 2837575B2 JP 4090308 A JP4090308 A JP 4090308A JP 9030892 A JP9030892 A JP 9030892A JP 2837575 B2 JP2837575 B2 JP 2837575B2
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武 野口
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は表面硬度、加工性(屈曲
性)、耐溶剤性、耐候性、耐汚染性等に優れ、さらには
イソシアナートモノマーによる毒性を押さえた焼付け塗
料用樹脂に関するものである。
【0002】
【従来の技術】塗料用樹脂としてイソシアナート基を樹
脂の側鎖等に入れて、塗膜の接着性等の物性の改良をす
ることは行われており、またこれとは別にイソシアナー
ト基のマスキングに関する技術は従来より公知の事実で
ある。
【0003】イソシアナート基及び加水分解性シラン基
を含有するコポリマー並びにその製造方法に関しては特
開昭63−30512号に、またイソシアナート基及び
加水分解性シラン基を含有するコポリマーを一液硬化型
塗料として用いることは特公平3−23581号に提案
がある。
【0004】しかし、これらのコポリマーから得られた
塗膜は従来の塗膜に比し、耐溶剤性、耐熱性、硬度など
に改善は見られるが、なお表面硬度、放置安定性、樹脂
濃度、顔料との混和性、毒性の点で更なる改良が必要で
ある。
【0005】例えば、イソシアナート基含有モノマー及
び加水分解性シラン基含有モノマーから得られたコポリ
マーは、空気中等の水分等により放置安定性が問題とな
る。また、このコポリマーは、活性なイソシアナート基
を含んでいるため顔料との混和性及びコポリマーの分子
量や樹脂濃度にも制約を受ける。さらにはイソシアナー
ト基の毒性等々多くの問題を含んでいる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、塗料の基材
ポリマーとしてイソシアナート基及び加水分解性シラン
基を含有するポリマー塗膜の耐溶剤性、耐熱性、密着
性、屈曲性、塗膜硬度等の優れた特性をそのまま維持す
るか、さらに改善すると共に従来のポリマー塗膜の表面
硬度、屈曲性、及び塗料としての毒性、放置安定性、顔
料との混和性を改善できる焼付け塗料用樹脂の開発を目
的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、マスキングされたイソシアナート基を含有する不飽和
イソシアナート化合物、加水分解性の置換基を含む重合
性シラン化合物及びビニル系単量体を含むモノマー類を
共重合させたコポリマーであって、イソシアナート基
0.5重量%以上、ケイ素原子を0.4〜7.5重量%
含有し、かつガラス転移温度が0〜110℃の、側鎖に
マスキングされたイソシアナート基及び加水分解性の置
換基を含むシリル基を有する、炭素−炭素結合を主鎖と
するポリマーであることを特徴とする焼付け塗料用樹
脂、 記載の塗料用樹脂、顔料および溶剤を含む焼付け塗
料において、該樹脂に対して0.5〜5.0重量%のジ
アミン類及び/またはジオール類を添加したことを特徴
とする焼付け塗料、及記載の塗料用樹脂、顔料及び溶剤を含む焼付け塗料
において、該樹脂に対して0.5〜5.0重量%のアル
コール類及び/またはオルトギ酸エステルを配合してな
る焼付け塗料 を開発することにより上記の目的を達成し
た。
【0008】更に該樹脂を用い、表面硬度、耐溶剤性、
屈曲性、毒性の低い焼付け塗料を開発した。
【0009】本発明の焼付け塗料用樹脂はマスキングさ
れたイソシアナート基を含有する不飽和イソシアナート
化合物及び、加水分解性シラン基を有する重合性シラン
化合物との共重合体であり、主鎖成分としては更にビニ
ル系単量体を共重合して形成される。
【0010】本発明の共重合体に使用するイソシアナー
ト基を含有する不飽和イソシアナート化合物の具体例と
しては、イソシアナートエチルアクリレート、イソシア
ナートエチルメタアクリレート、イソシアナートプロピ
ルアクリレート、イソシアナートプロピルメタアクリレ
ート等の誘導体を挙げることができるが、イソシアナー
トエチルメタアクリレートが好適である。
【0011】不飽和イソシアナート化合物のマスキング
剤としては一般的に用いられているものを使用すること
ができる。代表的な例としては、エタノール、ε−カプ
ロラクタム、メチルエチルケトオキシム等があるが、焼
きつける温度によって使用するマスキング剤を変えれば
良い。メチルエチルケトオキシムがマスキングの効率、
実際上の焼付け温度を含めてもっとも好ましい。
【0012】 まず、本発明で用いられる加水分解性シ
ラン基を有する重合性シラン化合物は、一般式R−Si
(R’)a 3-a で表される化合物(但しR;ラジカル
重合性二重結合を有する不飽和基、R’;炭素数1〜1
0の炭化水素基、X;アルコキシ、アミノオキシ、アシ
ルオキシ基等の加水分解性基、a;0,1または2を表
す。)で表され、具体例としてはビニルトリエトキシシ
ラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリメトキシシラ
ン、γ−アクロリキシプロピルトリメトキシシラン等で
ある。
【0013】さらに主鎖成分として用いられるビニル系
単量体としては一般にラジカル重合性のある単量体であ
ればいずれのものも本発明のビニル系単量体として使用
可能であり、ビニルアセテート、ビニルプロピオネー
ト、ビニルバーサテート等のビニルエステル類;メチル
(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、
2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ボルニル
(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸エステル
類;並びにスチレン、p−メチルスチレン等の芳香族ビ
ニル類;その他にアクリロニトリル、メタアクリロニト
リル、アクリルアド、メタアクリルアド等は特に有
効であるが、これ以外にもメチルビニルエーテルのごと
きビニルエーテル類;塩化ビニリデン、塩化ビニル、フ
ッ化ビニリデン等のハロゲン含有ビニル化合物;エチレ
ンのごときオレフィン類;α、β−エチレン性不飽和
酸、例えばマレイン酸、イタコン酸、アクリル酸、メタ
アクリル酸等がそれらの例として挙げられる。
【0014】このようなモノマー類を常法により共重合
することによって本発明の焼付け塗料用樹脂とするが、
この重合に際しては樹脂として取り出す必要はなく、塗
料とする際の溶剤を使用して溶液重合することが便利で
ある。
【0015】焼付け塗料に使用する溶剤は、トルエン、
キシレン等の芳香族炭化水素類、酢酸エチル、酢酸ブチ
ル等のエステル類、1,4−ジオキサン、2−メトキシ
エチルアセテート等のヒドロキシ基を含まないグリコー
ルエーテルエステル類、1,1,1−トリクロルエタ
ン、トリクロルエチレン等の含塩素溶剤等が使用でき
る。
【0016】なお、得られた樹脂はガラス転移温度が0
〜110℃の範囲に入るものであり、樹脂中の官能基の
量はイソシアナート基として0.5重量%以上、加水分
解性シラン基(Si原子を基準として)0.4〜7.5
重量%の範囲のものが有効である。
【0017】該樹脂中のイソシアナート基の含有量が
0.5重量%に達しないとき、または加水分解性シラン
基中のケイ素原子含有量が0.4重量%に達しないとき
は、架橋効果が不十分となり、基材との密着性、耐溶剤
性などの性能が発揮されないことになる。また該ケイ素
原子含有量が7.5重量%を越える配合をしても性能の
向上はなく、単に高価になるだけで経済的に不利になる
だけである。
【0018】またガラス転移温度は塗膜の表面硬度、屈
曲性に影響を与えるものであり、ガラス転移温度が0℃
に達しない樹脂にあっては表面硬度が低く、また110
℃以上の樹脂にあっては屈曲性が不十分になる。
【0019】もちろん使用する不飽和イソシアナート化
合物は、マスキング剤でマスキングを行っておく必要が
ある。
【0020】このようにして得られた焼付け塗料用樹脂
は、非常に活性なイソシアナート基含有化合物をあらか
じめマスキング剤によりマスキングを行い、イソシアナ
ート基の活性を押さえたマスキングイソシアナート基含
有モノマー成分及び加水分解性シラン基を有するモノマ
ー成分を含有しており、数平均分子量が10,000〜
50,000(MW /MN =2.0〜3.5)と大き
く、樹脂濃度も50%以上と高濃度樹脂組成物が安定に
得られる。
【0021】このような焼付け塗料用樹脂に顔料を配合
して焼付け塗料とするが、この塗料中に不飽和イソシア
ナート化合物の架橋効果を更にあげるためにジアミン
類、ジオール類の添加剤を用いることが好ましい。
【0022】使用するジアミン類としてはエチレンジア
ミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン等
の脂肪族ジアミン類、O−フェニレンジアミン、m−フ
ェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン等の芳香族
ジアミンがある。
【0023】また使用するジオール類としては、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、1,8−オクタンジオール等々の脂肪族系
ジオール類、シクロペンタン−1,2−ジオール、シク
ロヘキサン−1,2−ジオール、シクロヘキサン−1,
4−ジオール等の脂環族系ジオールがある。
【0024】添加量としては樹脂に対して0.5〜5.
0重量%程度である。0.5重量%未満では効果が不十
分であり、5.0重量%を越えた添加をすると、塗膜面
にジアミン類と思われる結晶の析出が見られる。
【0025】さらに加水分解性シラン基の安定剤として
アルコール類、一般式HC(OR13 で示されるオル
トギ酸エステル(式中R1 は炭素数1〜16のアルキ
ル、アリール、ハロゲン化アルキル、ハロゲン化アリル
等の1個の炭化水素基からなる基である。)を用いるこ
とも好ましい方法である。
【0026】添加量としては樹脂に対して0.5〜5.
0重量%である。特にオルギ酸エステルを添加すると
1重量%添加でも放置安定性は改良され、5重量%添加
したときは6ケ月の放置においても充分に安定であるこ
とが確認された。
【0027】
【作用】本発明の焼付け塗料用樹脂は、ポリマーの側鎖
にマスキングされたイソシアナート基及び加水分解性の
シラン基を有する新規な樹脂である。
【0028】樹脂の状態においてはイソシアナート基は
マスキングされているため毒性が低く、かつ活性度が著
しく低下しており、その反応性のゆえに混和が問題とな
っていた種々の顔料等との混和性が大きく改良されてい
る。
【0029】特にこの樹脂を含んだ塗料を被着体に塗布
し、焼付け処理を行うと、マスキング剤がはずれ、イソ
シアナート基の活性が回復する。このためこの塗料は炭
素−炭素結合(ビニル系ポリマー)特有の接着性に加
え、ビニル系ポリマーで接着性が問題となっているウレ
タン性の基材、あるいはシリコン性の基材とも被着体を
選ばずに良好な密着性を発揮する。
【0030】
【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説
明する。 (実施例1)撹拌機、滴下ロート(500ml)、冷却
管を備えつけた1リットルセパラブルコルベンにメチル
エチルケトオキシムでマスキングされたイソシアナート
エチルメタアクリレート16.9g、ブチルアクリレー
ト39.6g、メチルメタアクリレート39.6g、メ
タクリロキシプロピルトリエトキシシラン19.8g、
無水マレイン酸2.2g、トルエン211.6gを仕込
む。コルベン内を窒素ガスで置換する。触媒としてアゾ
イソブチロニトリル1.16gを投入し、内温を80℃
まであげる。反応開始後30分間プレ反応を行い、プレ
反応終了後、メチルエチルケトオキシムでマスキングさ
れたイソシアナートエチルメタアクリレート32.7
g、ブチルアクリレート76.8g、メチルメタアクリ
レート76.8g、メタクリロキシプロピルトリエトキ
シシラン36.6g、無水マレイン酸4.6g、トルエ
ン28.2g、アゾイソブチロニトリル2.08gを1
時間で均一に滴下した。滴下終了後、28.2gのトル
エンで滴下ロートを洗浄、コルベン内に入れる。モノマ
ー滴下終了後1時間後及び2時間後にアゾイソブチロニ
トリル0.48g、トルエン14gを投入し、未反応モ
ノマーを除去、更に80℃で1時間熟成を行い冷却後樹
脂濃度55%、数平均分子量22,000、MW /MN
=3.5、樹脂のガラス転移温度25℃の樹脂を得た。
【0031】(実施例2)実施例1においてブチルアク
リレート、メチルメタアクリレートの使用割合を50:
50から35:65に変更した以外は同じ条件で重合
し、樹脂濃度55%、数平均分子量18,000、MW
/MN =3.0、樹脂のガラス転移温度が44℃の樹脂
を得た。
【0032】(実施例3)実施例2の樹脂溶液に対して
ヘキサメチレンジアミンを5重量%添加した。
【0033】(比較例1)実施例2においてメタクリロ
キシプロピルトリエトキシシランを除いた以外は同じ条
件で重合した。濃度52%、数平均分子量11,00
0、MW /MN =3.4、樹脂のガラス転移温度が35
℃の樹脂を得た。
【0034】(比較例2)実施例2においてマスキング
されたイソシアナートエチルメタアクリレート、メタク
リロキシプロピルトリエトキシシランを除いた以外は同
じ条件で重合した。樹脂濃度44%、数平均分子量8,
900、MW /MN =2.3、樹脂のガラス転移温度が
30℃の樹脂を得た。実施例1,2,3及び比較例1,
2で得られた樹脂溶液を鋼板JIS G−3303(S
PTE)に、乾燥後の塗膜厚が40〜50μmになるよ
うに塗布した。
【0035】得られた塗膜を150〜300℃の温度で
焼付け処理を行った。焼付け処理をした塗膜の表面硬度
をJIS K−5652に準じた鉛筆硬度により求め
た。測定の際の加重は1Kgとした。被着体の加工性
(密着性)に関してはJIS K−5400屈曲性試験
により求めた。結果を表1に示した。
【0036】
【表1】
【0037】(実施例4)実施例2で得られた樹脂溶液
100gにチタン(R−820)を51g、トルエン5
8gをホモミキサーを用いて混合、顔料分散塗料を得
た。
【0038】(比較例3)比較例1で得られた樹脂溶液
100gにチタン(R−820)を51g、トルエン5
8gをホモミキサーを用いて混合、顔料分散塗料を得
た。実施例4及び比較例3で得られた顔料分散塗料を用
いて顔料塗膜の性能を測定した。焼付け条件は220℃
−30分とした。結果を表2に示す。測定条件はJIS
K−5400に準じて実施した。
【0039】
【表2】
【0040】
【発明の効果】本発明により得られた焼付け塗料用樹脂
は、各種有機溶剤に可溶であるが、得られた塗膜を焼付
け処理することによりマスキングされたイソシアナート
基が活性となり、樹脂の架橋が行われ、硬度が高く、耐
溶剤性のある強靭な塗膜となる。
【0041】更に併用している加水分解性シラン基が各
種被着体との密着性に優れた性能を有しているため、本
発明の樹脂を用いることにより表面硬度がありながら、
屈曲性、耐溶剤性、耐候性、耐汚染性に優れた塗膜を得
ることができた。
【0042】マスキングしたイソシアナート単量体を用
いた共重合体樹脂を用いるために毒性も低く、更に顔料
との混和も自由である。本発明の樹脂を用いることに焼
付け塗料用樹脂として有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C09D 157/12 C09D 157/12 (56)参考文献 特開 昭63−30512(JP,A) 特開 昭62−250017(JP,A) 特開 昭64−75578(JP,A) 特開 平1−96264(JP,A) 特開 昭63−199773(JP,A) 岩田敬治著「ポリウレタン樹脂ハンド ブック」(昭和62−9−25)日刊工業新 聞社p.419−426 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C08F 20/00 - 20/70 C08F 220/00 - 220/70 C08F 30/00 - 30/10 C08F 230/00 - 230/10 C08G 18/00 - 18/87 C09D 133/00 - 133/26 C09D 143/00 - 143/04 C09D 157/00 - 157/12 C09D 175/00 - 175/16 CA(STN) REGISTRY(STN) WPIDS(STN)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マスキングされたイソシアナート基を含
    有する不飽和イソシアナート化合物、加水分解性の置換
    基を含む重合性シラン化合物及びビニル系単量体を含む
    モノマー類を共重合させたコポリマーであって、イソシ
    アナート基0.5重量%以上、ケイ素原子0.4〜
    7.5重量%含有し、かつガラス転移温度が0〜110
    の、側鎖にマスキングされたイソシアナート基及び加
    水分解性の置換基を含むシリル基を有する、炭素−炭素
    結合を主鎖とするポリマーであることを特徴とする焼付
    け塗料用樹脂。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の塗料用樹脂、顔料および
    溶剤を含む焼付け塗料において、該樹脂に対して0.5
    〜5.0重量%のジアミン類及び/またはジオール類を
    添加したことを特徴とする焼付け塗料。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の塗料用樹脂、顔料及び溶
    剤を含む焼付け塗料において、該樹脂に対して0.5〜
    5.0重量%のアルコール類及び/またはオルギ酸エ
    ステルを配合してなる焼付け塗料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH06823B2 (ja) * 1986-07-23 1994-01-05 昭和高分子株式会社 室温硬化性共重合体並びにその製造方法
JPS6475578A (en) * 1987-09-18 1989-03-22 Showa Highpolymer One-pack curing type coating having excellent preservation stability

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
岩田敬治著「ポリウレタン樹脂ハンドブック」(昭和62−9−25)日刊工業新聞社p.419−426

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