JP2983370B2 - 電着塗料組成物 - Google Patents
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Description
れた塗膜を形成でき、低温硬化性に優れ、かつ長期間の
浴安定性が良好な電着塗料組成物に関する。
食性に優れた塗膜を形成することから、袋状構造部を多
く有する部材、例えば自動車、電気器具等の塗装に広く
実用化されている。
に防食性に優れた塗膜を形成することから、自動車ボデ
ー等防食性が重要視される分野では、アニオン電着塗装
からカチオン電着塗装に置き換えられつつある。
イソシアネート基と水酸基との反応によって硬化するタ
イプの樹脂を用いたものが主流であり、この場合には、
ブロックイソシアネート基の解離触媒(硬化触媒)とし
て有機スズ化合物、例えばジブチル錫オキサイド(DB
TO)、ジオクチル錫オキサイド(DOTO)、ジブチ
ル錫ジラウレート(DBTDL)、ジオクチル錫ジラウ
レート(DOTDL)、ジブチル錫ジアセテート(DB
TDA)などが用いられている(特公昭61−9986
号公報、特開昭61−203181号公報、特開昭62
−295972号公報等参照)。DBTOやDOTOな
どは溶剤に難溶性のため微粉末化して使用され、DBT
DL、DOTDLやDBTDAなどは、そのまま、又は
溶剤に溶解して使用されている。しかしながら、これら
解離触媒を粉末で使用する際は、電着浴上に浮遊するた
め取扱いが難かしく触媒被毒の問題があり、また塗料組
成物中に分散する必要があるが、分散が不充分な場合ハ
ジキなどの塗膜異常をもたらす。また充分な硬化性を得
るためには、粒子状であるため、多量に使用する必要が
あり、コスト面で不利である。一方、DBTDL、DO
TDL、DBTDAなどは取扱いやすく、かつ分散する
必要がないため実用上好ましいといえるが、一般的に電
着塗料に用いられている樹脂、特にエポキシ樹脂との相
溶性が悪いため、電着塗料組成物中に配合した場合、ハ
ジキ、ブツなどの塗膜異常が発生しやすく、また経時で
有機スズ化合物が硬化反応系外にはじき出され、触媒効
果を失うなどの重大な欠点を有している。
よい有機スズ化合物が提案され(特開平1−69677
号公報など参照)、上記問題はかなり改善されたが、該
解離触媒でも十分満足しうる低温硬化性や防食性を付与
するには至っていない。
に、しばしば防錆顔料としてまた触媒として酢酸鉛やク
ロム酸鉛などの鉛化合物を電着塗料に配合することが多
く行なわれるが、公害対策上かかる鉛化合物を使用せず
に同等の防食性が得られる方策が望まれている。
易で触媒被毒の心配がなく、かつ少量で効果的なアルキ
ル錫エステル化合物(液状)とビスマス化合物あるいは
ジルコニウム化合物を電着塗料中に配合した場合に、ハ
ジキ、ブツなどの塗膜異常を発生せず、また経時的に触
媒効果が低下せず、低温硬化性及び防食性に非常に優れ
た塗膜を形成しうるブロックイソシアネート基含有電着
塗料組成物を提供するためになされたものである。
成物を低温で硬化させる触媒について種々研究した結
果、ブロックイソシアネート基含有電着塗料組成物用の
硬化触媒として、ジアルキル錫芳香族カルボン酸塩の少
なくとも1種と、ビスマス化合物、ジルコニウム化合物
の少なくとも1種とを併用することにより、十分な防食
性が得られ、かつ焼付硬化温度を大幅に下げられること
を見出し、本発明を完成するに至った。
(I)及び(II)
アルキル基を表わし、R2は水素原子又は1〜4個の炭
素を有するアルキル基を表わす]で示されるジアルキル
錫芳香族カルボン酸塩の少なくとも1種と、(b)ビス
マス化合物及びジルコニウム化合物の少なくとも1種と
を含有することを特徴とするブロックイソシアネート基
含有電着塗料組成物が提供される。
基の解離触媒として使用する芳香族カルボン酸のアルキ
ル錫エステル化合物としては、アルキル錫の芳香族カル
ボン酸エステルであれば特に制限なく使用できるが、ア
ルキル錫のアルキル基の炭素数は10以下が好ましく、
また芳香族カルボン酸としては、安息香酸、置換安息香
酸が好ましい。芳香族カルボン酸のアルキル錫エステル
化合物の代表例としては、下記式で表わされるジオクチ
ル錫ベンゾエートオキシ、ジブチル錫ベンゾエートオキ
シ、ジオクチル錫ジベンゾエート、ジブチル錫ジベンゾ
エートなどが挙げられる。
ルキル錫エステル化合物と併用されるビスマス化合物及
びジルコニウム化合物としては、例えば、水酸化ビスマ
ス、三酸化ビスマス、硝酸ビスマス、安息香酸ビスマ
ス、クエン酸ビスマス、オキシ炭酸ビスマス、ケイ酸ビ
スマス、二酸化ジルコニウム、ケイ酸ジルコニウム、水
酸化ジルコニウムなどが挙げられる。これらの中、特に
水酸化ビスマス、ケイ酸ビスマス及び水酸化ジルコニウ
ムが好適である。またアンチモン化合物でも若干同様の
効果が認められ、上記ビスマス化合物やジルコニウム化
合物と併用して使用することができる。
ル錫エステル化合物及びビスマス化合物及び/又はジル
コニウム化合物の合計配合量は、電着塗料に要求される
性能に応じて選択することができるが、一般には、電着
塗料の樹脂固形分100重量部に対して0.1〜10重
量部、好ましくは0.2〜5重量部の範囲内とすること
ができる。
合物とビスマス化合物及びジルコニウム化合物の少なく
とも1種の混合比は、重量比で1:10〜10:1の範
囲内であればいかなる割合でも、それぞれ単独の使用の
場合よりも塗膜の硬化性において向上が認められる。更
に1:2〜2:1の範囲内の混合比であれば、より好ま
しい結果が得られる。
ネート基含有電着塗料組成物としては、ブロックイソシ
アネート基を樹脂組成物中に有しており、硬化時に、ブ
ロックイソシアネート基のブロック剤が解離し、イソシ
アネート基と樹脂組成物中の活性水素含有部とが反応し
て硬化するタイプの電着塗料を用いることができる。本
発明の電着塗料組成物は、ブロックイソシアネート基を
基体樹脂分子中に有していて架橋剤を必要とせず自己架
橋するタイプのものであってもよく、また、ブロックイ
ソシアネート基を基体樹脂中に有しておらず、樹脂組成
物中に架橋剤としてブロックイソシアネート化合物を含
有する外部架橋タイプのものであってもよい。
ソシアネート化合物には、各々理論量のポリイソシアネ
ート化合物とイソシアネートブロック剤との付加反応生
成物が包含される。このポリイソシアネート化合物とし
ては、例えば、トリレンジイソシアネート、キシリレン
ジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ビス
(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、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、メチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシア
ネートなどの芳香族、脂環族、脂肪族のポリイソシアネ
ート化合物、およびこれらのイソシアネート化合物の過
剰量にエチレングリコール、プロピレングリコール、ト
リメチロールプロパン、ヘキサントリオール、ヒマシ油
などの低分子活性水素含有化合物を反応させて得られる
末端イソシアネート含有化合物等が挙げられる。
リイソシアネート化合物のイソシアネート基に付加して
ブロックするものであり、そして付加によって生成する
ブロックイソシアネート化合物は、常温において安定
で、且つ通常約100〜約200℃の範囲内の温度に加
熱した際にブロック剤を解離して遊離のイソシアネート
基を再生しうるものであることが重要である。このよう
な要件を満たすブロック剤としては、例えば、ε−カプ
ロラクタム、γ−ブチロラクタムなどのラクタム系化合
物;メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキ
シムなどのオキシム系化合物;フェノール、パラ−t−
ブチルフェノール、クレゾールなどのフェノール系化合
物;n−ブタノール、2−エチルヘキサノールなどの脂
肪族アルコール類;フェニルカルビノール、メチルフェ
ニルカルビノールなどの芳香族アルキルアルコール類;
エチレングリコールモノブチルエーテルなどのエーテル
アルコール系化合物等が挙げられる。
系のブロック剤が比較的低温で解離するブロック剤であ
るため、電着塗料組成物の硬化性の点から特に好適であ
る。ブロックイソシアネート基を基体樹脂分子中に有し
ていて自己架橋するタイプにおける基体樹脂中へのブロ
ックイソシアネート基の導入は、それ自体既知の方法を
用いて行なうことができ、例えば部分ブロックしたポリ
イソシアネート化合物中の遊離のイソシアネート基と基
体樹脂中の活性水素含有部とを反応させることによって
導入することができる。
カチオン型いずれでもよく、また基体樹脂として、エポ
キシ系、アクリル系、ポリブタジエン系、アルキド系、
ポリエステル系等いずれの樹脂でも使用することができ
るが、耐食性の点からカチオン型が好ましく、なかでも
例えばアミン付加エポキシ樹脂に代表されるポリアミン
樹脂が好ましい。これらの基体樹脂は、前記のように、
外部架橋タイプの場合には、前記ブロックイソシアネー
ト化合物を配合することが必要である。
えば、(I)ポリエポキシド化合物と1級モノ−及びポ
リアミン、2級モノ−及びポリアミン又は1,2級混合
ポリアミンとの付加物(例えば米国特許第3,984,
299号明細書参照);(II)ポリエポキシド化合物
とケチミン化された1級アミノ基を有する2級モノ−及
びポリアミンとの付加物(例えば米国特許第4,01
7,438号明細書参照);(III)ポリエポキシド
化合物とケチミン化された1級アミノ基を有するヒドロ
キシ化合物とのエーテル化により得られる反応物(例え
ば特開昭59−43013号公報参照)などが包含され
る。
されるポリエポキシド化合物は、エポキシ基を1分子中
に2個以上有する化合物であり、一般に少なくとも20
0、好ましくは400〜4000、更に好ましくは80
0〜2000の範囲内の数平均分子量を有するものが適
しており、特にポリフェノール化合物とエピクロルヒド
リンとの反応によって得られるものが好ましい。該ポリ
エポキシド化合物の形成のために用いうるポリフェノー
ル化合物としては、例えば、ビス(4−ヒドロキシフェ
ニル)−2,2−プロパン、4,4−ジヒドロキシベン
ゾフェノン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1
−エタン、ビス−(4−ヒドロキシフェニル)−1,1
−イソブタン、ビス(4−ヒドロキシ−tert−ブチ
ル−フェニル)−2,2−プロパン、ビス(2−ヒドロ
キシナフチル)メタン、1,5−ジヒドロキシナフタレ
ン、ビス(2,4−ジヒドロキシフェニル)メタン、テ
トラ(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,2,2−エ
タン、4,4−ジヒドロキシジフェニルスルホン、フェ
ノールノボラック、クレゾールノボラック等が挙げられ
る。
ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポ
リアミドアミン、ポリカルボン酸、ポリイソシアネート
化合物などと一部反応させたものであってもよく、更に
また、ε−カプロラクトン、アクリルモノマーなどをグ
ラフト重合させたものであってもよい。
ネート基含有電着塗料組成物中に、前記芳香族カルボン
酸のアルキル錫エステル化合物及びビスマス化合物また
はジルコニウム化合物を含有せしめるが、それらの混入
時点については、特に制限はないが、一般には、アルキ
ル錫エステル化合物は電着塗料樹脂の水溶性化の前に添
加することが好ましく、ビスマス化合物またはジルコニ
ウム化合物は他の顔料と一緒にボールミル等により粉砕
してペーストとして塗料中に加えるのが好ましい。アル
キル錫エステル化合物は水性化後に混入すると、うまく
相溶しない場合が多い。
系樹脂の場合には通常、該樹脂をギ酸、酢酸、乳酸など
の水溶性有機酸で中和して水溶化・水分散化することに
よって行なうことができる。アニオン系樹脂の場合に
は、水溶性有機酸のかわりにアミン、アルカリ金属水酸
化物などのアルカリで中和して、水溶化・水分散化する
ことによって行なうことができる。
に応じて、通常の塗料添加物、例えば、着色顔料、例え
ばチタン白、カーボンブラック、ベンガラ、黄鉛など;
体質顔料例えばタルク、炭酸カルシウム、マイカ、クレ
ー、シリカなど;防錆顔料例えばストロンチュウムクロ
メートなどのクロム顔料、塩基性ケイ酸鉛、クロム酸鉛
などの鉛顔料等を含ませることもできる。
って所望の基材表面に塗装することができる。電着塗装
は一般には、固形分濃度が約5〜40重量%となるよう
に脱イオン水などで希釈し、さらにpHを5.5〜9.
0の範囲内に調整した本発明の電着塗料組成物からなる
電着浴を、通常、浴温15〜35℃に調整し、負荷電圧
100〜400Vの条件で行なうことができる。
着塗装の膜厚は、特に制限されるものではないが、一般
には、硬化塗膜に基いて10〜40μmの範囲内が好ま
しい。また、塗膜の焼付け硬化温度は、一般に100〜
200℃の範囲内が適している。
電着塗料中のブロックイソシアネート基を解離させる触
媒として芳香族カルボン酸のアルキル錫エステル化合物
及びビスマス化合物またはジルコニウム化合物を従来の
解離触媒のかわりに使用することによって、ハジキ、ブ
ツなどの塗膜異常がなく、また経時で触媒効果を失わな
いばかりでなく、非常に低温硬化性に優れ、電着塗膜の
防食性および耐候性をも向上させることができる。特に
防食性については、鉛化合物等を配合した場合とほぼ同
等の防錆力を発揮することがわかった。
すのは、芳香族カルボン酸のアルキル錫エステル化合物
が、アルキル基および芳香環の両者を有しているため電
着塗料用樹脂と良好な相溶性を示すのに加えて、ビスマ
ス化合物及びジルコニウム化合物が、理由はまだ解明す
るに至っていないが、錫化合物との相乗的触媒作用が働
いて低温硬化性に優れるものと推定される。また、特に
防食性の優れた塗膜が得られるのも理由は明らかではな
いが、ビスマス化合物及びジルコニウム化合物が被塗物
との界面において何らかの作用を有するものと推定され
る。これによって従来の解離触媒では特に相溶性が悪い
ビスフェノールタイプのエポキシ樹脂系電着塗料樹脂を
基体樹脂として使用する場合においても、良好な相溶性
を示し、優れた防食性を有する電着塗膜を提供しうるも
のである。
説明するが、本発明はこれによって限定されるものでは
ない。実施例中、部は重量部を表わす。
001(シエル化学(株)製))500部をメチルイソ
ブチルケトン300部に溶解し、ジエチルアミン73部
を80〜100℃で滴下し、120℃で1時間加熱し
た。
エチルセロソルブ180部に60〜80℃で滴下し、1
20℃で1時間加熱した。
した。この樹脂溶液135部に表1に示す硬化触媒1
部、酢酸5部、脱イオン水860部を加え、pH4.0
の水分散液試料をそれぞれ作った。
て、25℃、190Vで2分間電着を行ない表1に示す
温度で30分間焼付けし、厚さ10μmの塗膜を得た。
次に焼付けした塗膜をエチルセロソルブ含有脱脂綿にて
往復10回強くこすり、乾燥後塗膜面を観察した結果を
表1に示す。尚、試料No.1〜8は比較例であり、同
9〜12は本発明の実施例である。その評価は下記基準
により判定した。
あるいはジルコニウム化合物の併用系の試料(No.9
〜12)が、従来使用されているスズ触媒を用いた試料
(No.2〜5)及び本発明で使用されているスズ化合
物単独使用の試料(No.6〜8)に比べて電着塗膜の
低温硬化性に非常に優れていることが判る。
1012部に溶解し、ジエチルアミン124部を80〜
100℃で滴下後120℃で2時間保持して、アミン価
47をもつエポキシ樹脂−アミン付加物を得た。
プポリアミド樹脂(商品名バーサミド460、ヘンケル
白水(株)製)1000部をメチルイソブチルケトン4
29部に溶かし、130〜150℃に加熱還流し、生成
水を留去して該アミド樹脂の末端アミノ基をケチミンに
変えた。このものを150℃で約3時間保持し、水の留
出が停止してから60℃に冷却する。ついでこのものを
前記エポキシ樹脂−アミン付加物に加えて、100℃に
加熱し、1時間保持後室温に冷却して固形分68%及び
アミン価65のエポキシ樹脂−アミノ−ポリアミド付加
樹脂のワニスを得た。
70部)、キシリレンジイソシアネートの2−エチルヘ
キシルアルコールブロック化物30部(固形分で)、ジ
ブチル錫ジベンゾエート1部、酢酸鉛1部および10%
酢酸15部を配合し、均一に撹拌した後、脱イオン水1
50部を強く撹拌しながら約15分間かけて滴下し、固
形分35%のカチオン電着用クリヤーエマルジョンを得
た。このクリヤーエマルジョン286部に下記表2の配
合1に示す処方の顔料ペースト69.7部を撹拌しなが
ら加え、脱イオン水294.2部で希釈してカチオン電
着塗料を得た。(*1)エポン1004:油化シエルエ
ポキシ社製、エポキシ当量約950を有するビスフェノ
ールA型エポキシ樹脂。
表2の配合3に示す処方の顔料ペーストを使用する以外
は実施例2と同様の操作を行ない、カチオン電着塗料を
得た。
にジオクチル錫ジベンゾエート1部を用い、そして配合
1の顔料ペーストの代りに表2の配合2の顔料ペースト
を使用する以外は実施例2と同様の操作を行ない、カチ
オン電着塗料を得た。
合量を17部とし、またジブチル錫ジベンゾエートの代
りにジオクチル錫ベンゾエートを使用する以外は実施例
2と同様の操作を行ないカチオン電着塗料を得た。
合量を17部とし、またジブチル錫ジベンゾエートのか
わりにジオクチル錫ジベンゾエートを使用し、そして配
合1の顔料ペーストの代りに表2の配合2の顔料ペース
トを使用する以外は実施例2と同様の操作を行ない、カ
チオン電着塗料を得た。
りに配合4の顔料ペーストを使用し、またジブチル錫ジ
ベンゾエートの配合量を2部にする以外は実施例2と同
様の操作を行ない、カチオン電着塗料を得た。
にジオクチル錫ジベンゾエート2部を使用する以外は比
較例1と同様の操作を行ない、カチオン電着塗料を得
た。
合量を17部とする以外は比較例1と同様の操作を行な
い、カチオン電着塗料を得た。
〜3で得たカチオン電着塗料中に、パルボンド#303
0(日本パーカライジング社製)(リン酸亜鉛処理剤)
で化成処理した0.8×150×70mmの冷延ダル鋼
板を浸漬し、それをカソードとして電着塗装を行なっ
た。塗装条件は、電圧300Vで膜厚(乾燥膜厚に基づ
いて)約20ミクロンの電着塗膜を形成し、水洗した
後、焼付けを行なった。なお焼付けは、雰囲気温度を6
段階とし、焼付時間を20分間として電気熱風乾燥器を
用いて行なった。結果を下記表3に示す。
面を、メチルイソブチルケトンをしみこませた4枚重ね
のガーゼで圧力約4kg/cm2で約3〜4cmの長さ
を20往復こすった時の塗面外観を目視で評価した。
ない。
を用いて、撃心の直径1/2インチ、落錘高さ50c
m、測定雰囲気20℃の条件で試験を行ない、衝撃を受
けた凹部を目視で評価した。
塗膜にナイフでクロスカットキズを入れ、これをJIS
Z2371に準じて840時間塩水噴霧試験を行な
い、ナイフ傷からの錆、フクレ幅によって評価した。
り1mm未満(片側)。
り1mm以上2mm未満(片側)。 △:錆またはフクレの最大幅がカツト部より2mm以上
3mm未満(片側)でかつ平面部にブリスタがかなり目
だつ。
り3mm以上でかつ塗面全体にブリスタの発生がみられ
る。
関西ペイント社製アミノアルキド系中塗塗料「アミラッ
クTP−37グレー」をスプレー塗装により乾燥膜厚が
約35ミクロンとなるよう塗装し、140℃で20分間
焼付けた後、さらに、その上に関西ペイント社製アミノ
アルキド系上塗塗料「アミラックTM13白」をスプレ
ー塗装により乾燥膜厚が約35ミクロンとなるよう塗装
し、140℃で20分間焼付けた塗板の鮮映性を写像性
測定器(スガ試験機(株)製)を用いて評価した。
Claims (1)
- 【請求項1】 (a)次式(I)及び(II) 【化1】 【化2】 [式中、R1は1〜12個の炭素を有するアルキル基を
表わし、R2は水素原子又は1〜4個の炭素を有するア
ルキル基を表わす]で示されるジアルキル錫芳香族カル
ボン酸塩の少なくとも1種と、(b)ビスマス化合物及
びジルコニウム化合物の少なくとも1種とを含有するこ
とを特徴とするブロックイソシアネート基含有電着塗料
組成物。
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