JP2984129B2 - 水性樹脂被覆用組成物の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、有機溶剤（以下、単に
溶剤という）含有量が少ないレベルであるにもかかわら
ず、塗料及び塗膜物性の良好な水性樹脂被覆用組成物の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】水性樹脂被覆用組成物は、塗装作業環境
の衛生上、また防災上好ましい条件を備えているため、
近年、広く使用されている。しかしながら、その塗装作
業性、基材への密着性、耐環境汚染性又は製造作業性上
の問題が十分解決されているとはいえない。このため種
々の対応策が提案されている。例えば、特定の酸価、水
酸基価を有する水酸基含有多価カルボン酸樹脂と非水溶
性アミノ樹脂との予備縮合体に、水希釈化工程を塩基性
物質による中和化工程に先立たせることなく行って、他
の工程は任意の順序で行った後、常圧下又は減圧下で、
脱溶剤する方法（特開昭５２−１０７０３４号公報）。
また、加圧加熱下に、炭素数２〜６のアルコールでエポ
キシ樹脂を溶解した後、カルボキシル基を導入して、水
分散体とし、次いで、アルコールを留去する方法（特公
平２−４２１１９号公報）。

【０００３】更に、水性媒体に分散されたアンモニウム
塩又はアミン塩の自己乳化型及び自己架橋型樹脂分散液
を、減圧下に共沸蒸留する方法（特公平３−２４６１号
公報）等である。

【０００４】しかしながら、これらは消泡剤を添加しな
いと、塗料製造時又は塗装時、発泡するという欠点があ
る。また、消泡剤を単純に添加したのみでは、塗装時ハ
ジキやすく、平滑な塗膜が得られない。これに対し、表
面張力調整剤等の界面活性剤を添加して、対応する方法
もあるが、この場合、塗膜の耐水性、耐蝕性、硬化性等
が低下することがある。また、脱溶剤後、顔料分散安定
剤、色分れ防止剤、沈降防止剤、レベリング剤、造膜助
剤等を添加する場合は、より多量の添加剤が必要とな
り、塗膜物性が低下するという欠点を生じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決して、塗装特性、硬化特性及び塗膜特性（耐水
性、耐蝕性等）が良好で、溶剤含有量の少ない水性樹脂
被覆用組成物の製造方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このため
鋭意検討を重ねた結果、各種添加剤は、十分な量の溶剤
の存在下に、水性樹脂に添加することにより、その効果
が発揮され、その後脱溶剤すれば、前記目的が達成され
ることを見出し、本発明を完成するに至った。

【０００７】すなわち、本発明は、水と水混和性有機溶
剤とからなる水性媒体中に、水性樹脂が分散又は溶解さ
れた水性樹脂液に、常圧での沸点が１１０℃以上の添加
剤を添加後に脱溶剤することを特徴とする水性樹脂被覆
用組成物の製造方法である。

【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。

【０００９】本発明で使用する水性樹脂は、アンモニア
又はアミン、あるいはギ酸、酢酸等の低分子酸で、部分
的ないし完全中和することにより、水性媒体中に分散又
は溶解できるエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエ
ーテル系樹脂、ポリエステル系樹脂が挙げられ、これら
の組み合わせによる混合物及び変性物も用いることがで
きる。また、必要であれば、硬化剤として、フェノール
樹脂、メラミン樹脂を併用することができる。

【００１０】使用するアミンとしては、例えば、トリメ
チルアミン、トリエチルアミン、ブチルアミン等のアル
キルアミン；ジメチルアミノエタノール、ジエタノール
アミン、トリエタノールアミン、アミノメチルプロパノ
ール、ジメチルアミノメチルプロパノール等のアルコー
ルアミン；モルホリン；エチレンジアミン、ジエチレン
トリアミン等の多価アミンが挙げられる。

【００１１】使用する低分子酸の例としては、ギ酸、酢
酸、酪酸等が挙げられる。

【００１２】本発明で使用する水性樹脂の媒体を構成す
る溶剤としては、水と混和性があれば、特に制限はない
が、水と共沸するものが好ましい。例えば、エタノー
ル、イソプロパノール、ｎ−ブタノール等のアルコー
ル；メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロ
ソルブ、メチルカルビトール、エチルカルビトール等の
エーテルアルコール；メチルセロソルブアセテート、エ
チルセロソルブアセテート等のエーテルエステル；ベン
ゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素；メチル
エチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン；酢
酸エチル、酢酸ブチル等のエステル；ジオキサン、テト
ラヒドロフラン等の環状エーテルを挙げることができ
る。

【００１３】本発明で使用する添加剤としては、その有
効成分の沸点が１１０℃以上で、好ましくは、水と共沸
しないものである。以下、その例を挙げる。 １）消泡剤：シリコーン系、ミネラルオイル系、ポリグ
リコールエーテル系、脂肪酸エステル系、金属石ケン
系、フッ素系等。 ２）塗料粘弾性調整剤：粘土系、セルロース系、タンパ
ク質系、アルギン酸系、ポリビニル系、ポリアクリル酸
系、ポリエーテル系、無水マレイン酸共重合体系、ザン
タンガム系等。 ３）レベリング剤：シリコーン系、フッ素系、アクリル
系、ポリカルボン酸系、ポリエーテル系、セルロース
系、不飽和カルボン酸系等。

【００１４】４）分散剤，湿潤剤：ポリカルボン酸アン
モニウム系、不飽和カルボン酸系、シリコーン系、フッ
素系、アルギン酸系、セルロース系、ポリエーテル系、
アリルスルホン酸系、レシチン系、ポリカルボン酸金属
塩系等。 ５）スリップ剤：脂肪族炭化水素系、脂肪酸系、脂肪族
アルコール系、脂肪酸エステル系、金属石ケン系、トリ
グリセライド系、アミド系、アミン系、シリコーン系、
ロジン系、フッ素系、シリカ系、ポリオレフィン系等。 ６）可塑剤：フタル酸エステル系、脂肪族二塩基酸エス
テル系、リン酸エステル系、エポキシ系、塩素化パラフ
ィン系、ポリエステル系等。

【００１５】７）防汚剤：銅系、有機スズ化合物系、チ
オカルバメート系等。 ８）防腐剤：フェノール系、有機スズ系、有機ヨード
系、チアゾール系、イミダゾール系、ニトリル誘導体系
等。 ９）光安定剤：ベンゾフェノン系、ベンゾトリアゾール
系、ヒンダードアミン系等。 10）難燃剤：リン系、ハロンゲン系、無機系等。

【００１６】本発明における脱溶剤は、上記添加剤を添
加後に行うことが必要であり、常圧下又は減圧下、好ま
しくは温度３０〜７０℃、１０〜５０cmHgの減圧下で行
い、組成物中の溶剤含有量が１０重量％以下になるまで
脱溶剤することが好ましい。常圧下における脱溶剤の好
ましい温度は５０〜９０℃である。

【００１７】本発明の組成物においては、必要に応じ
て、着色顔料、防錆顔料、体質顔料等を、既に知られた
方法で分散配合することができる。この場合、これらの
顔料は、脱溶剤前に分散配合してもよいし、脱溶剤後に
分散配合してもよい。ただし、いずれの場合も分散剤は
脱溶剤工程の前に添加しなければならない。

【００１８】塗装方法としては、スプレー、はけ塗り、
ロールコーター、フローコーター、浸漬塗装、電着塗装
等の公知の方法が使用できる。

【００１９】塗膜の硬化は、常温乾燥又は強制乾燥によ
って実施する。強制乾燥としては、熱風乾燥炉、赤外線
加熱炉、高周波誘導加熱炉等の単独又はそれらを組合せ
た設備が採用できる。

【００２０】本発明の水性樹脂被覆用組成物は、基材と
して、金属、例えば、鉄鋼板、アルミニウム板又は鉄鋼
板の表面に亜鉛、スズ、クロム、ニッケル、アルミニウ
ム等の単独若しくは複数の金属をめっき処理しためっき
鋼板、あるいはこれらの表面をクロム酸、リン酸等で化
学処理又は電解処理したもの、更には、紙、木材等の塗
装に有用である。

【００２１】

【作用】本発明の組成物において、溶剤含有量が少ない
にもかかわらず、塗料及び塗膜物性の良好なことは、添
加剤添加時、水性樹脂溶液中に、十分な量の溶剤が存在
するので、添加剤は樹脂鎖又は樹脂粒子と必要な作用効
果を発揮できる状態を形成することが容易にできるため
である。一方、溶剤が少ない状態では、この形成が困難
である。

【００２２】

【実施例】以下、実施例を挙げ、本発明を詳細に説明す
るが、これにより本発明の範囲が特に限定されるもので
はない。なお、以下の例において、「部」又は「％」は
それぞれ「重量部」又は「重量％」を意味する。

【００２３】合成例１ ネオペンチルグリコール３００部、トリメチロールプロ
パン１６０部、無水フタル酸４５０部及び無水トリメリ
ット酸６０部を２２０℃で５時間反応させた後、無水フ
タル酸９０部を添加して、更に１６０℃で１時間反応さ
せ、メチルイソブチルケトン２５０部及びｎ−ブタノー
ル２５０部を加え、５０℃に冷却した。これにジメチル
アミノエタノール６６部及びイオン交換水１７４０部を
加えてポリエステル樹脂水性溶液を得た。

【００２４】合成例２ フラスコにエピコート１００９（シェル化学社製、エポ
キシ当量２８００）８００部、ｎ−ブタノール１０００
部を入れ、１１５℃で完全に溶解させた後、これに、メ
タクリル酸１２０部、スチレン６０部、エチルアクリレ
ート２０部及び過酸化ベンゾイル４７部の混合物を４時
間かけて徐々に滴下した。滴下終了後、１１５℃で４時
間撹拌した後、ｎ−ブタノール１４２部を加えて８０℃
に冷却し、次いでジメチルアミノエタノール１００部と
イオン交換水３２４２部の混合物を１時間かけて徐々に
滴下し、乳白色のアクリル樹脂変性エポキシ樹脂水性溶
液を得た。

【００２５】合成例３ 石炭酸９４部、３７％ホルマリン４０５部及び２５％水
酸化ナトリウム水溶液１２１部を混合し、５０℃で２時
間反応させた。これを塩酸で中和後、酢酸エチル／ｎ−
ブタノール＝１／１の混合溶剤で抽出して、固形分６０
％のレゾール型フェノール樹脂を得た。

【００２６】実施例１ 合成例１で得たポリエステル樹脂水性溶液５００部にア
ジトールＸＬ２０４（ヘキスト社製、シリコーン系分散
剤）１．５部を加え、５０cmHgの減圧下、４０〜５０℃
で減圧蒸留を行い、固形分４０％、溶剤含有量１０％と
した。これにチタン白１００部を加えて、サンドグライ
ンドミルで３０分かけて分散させて水性樹脂被覆用組成
物を得た。粒度計による顔料の最大分散粒径は８μｍで
あった。

【００２７】比較例１ 顔料分散剤アジトールＸＬ２０４を減圧脱溶剤後に加え
た以外は、実施例１と同様にしてサンドグラインドミル
で３０分かけて分散させて水性樹脂被覆用組成物を得
た。顔料の最大分散粒径は２５μｍであり、最大分散粒
径を８μｍにするのに２時間を要した。

【００２８】実施例２ 合成例２で得たアクリル樹脂変性エポキシ樹脂水性溶液
５００部、合成例３で得たレゾール型フェノール樹脂１
５部及びアジトールＶＸＷ４９３２（ヘキスト社製、ミ
ネラルオイル系消泡剤）０．５部の混合物を、５０cmHg
の減圧下、４０〜５０℃で減圧蒸留して、固形分３０
％、溶剤含有量６％水性樹脂被覆用組成物とした。

【００２９】この被覆組成物のディスパー撹拌後の消泡
性は良好であった。また同組成物を厚さ０．３mmの脱脂
アルミ板にバーコーターで乾燥塗布膜厚４μｍとなるよ
うに塗装し、２７０℃で３０秒焼付け、目視判定でハジ
キ等の塗膜欠陥のない外観良好な塗膜が得られた。

【００３０】比較例２ アジトールＶＸＷ４９３２を加えなかった以外は、実施
例２と同様にして被覆用組成物とした。これのディスパ
ー撹拌後の消泡性は著しく不良であった。厚さ０．３mm
の脱脂アルミ板に乾燥塗布膜厚４μm となるように塗装
し、２７０℃で３０秒焼付けた。塗膜に多数のピンホー
ルが認められた。

【００３１】比較例３ アジトールＶＸＷ４９３２を脱溶剤後に加えた以外は、
実施例２と同様にして水性樹脂被覆用組成物とした。こ
れのディスパー撹拌後の消泡性は良好であるが、厚さ
０．３mmの脱脂アルミ板に塗装しても、著しいハジキが
認められ、平滑な塗膜を得ることができなかった。

【００３２】比較例４ 比較例３の被覆用組成物に、脱溶剤前の溶剤組成と同じ
になるように、ｎ−ブタノールを加えてもハジキは直ら
なかった。

【００３３】実施例３ 合成例２で得たアクリル樹脂変性エポキシ樹脂水性溶液
５００部、疎水性メラミン樹脂（サイメル２３６：三井
サイアナミド（株）製）１２部、アジトールＶＸＷ４９
３２ ０．５部及び無水ラノリン（脂肪酸エステル系ス
リップ剤）０．２部の混合物を、５０cmHgの減圧下４０
〜５０℃で減圧蒸留して、固形分３０％、溶剤含有量５
％の水性樹脂被覆用組成物とした。この被覆用組成物の
ディスパー撹拌後の消泡性は良好であった。また、同組
成物を厚さ０．３mmの脱脂アルミ板にバーコーターで乾
燥塗布膜厚５μｍとなるように塗装し、２６０℃で３０
秒焼付け、目視観察でハジキ等の塗膜欠陥のない平滑性
の良好な塗膜が得られた。

【００３４】比較例５ 消泡剤アジトールＶＸＷ４９３２及びスリップ剤無水ラ
ノリンを減圧脱溶剤後に加えた以外は、実施例３と同様
に行い塗膜を作成した。目視で塗膜には著しいハジキが
認められた。

【００３５】実施例４ 無水ラノリンの代りに、スリップエイドＳＬ−１８（サ
ンノプコ社製、ポリオレフィン系スリップ剤）０．５部
を加えた以外は、実施例３と同様に行い水性樹脂被覆用
組成物を得た。これのディスパー撹拌後の消泡性は良好
であった。また、実施例３と同様にして塗膜を形成し
た。目視観察で塗膜外観の異常は認められなかった。

【００３６】実施例５ 合成例１で得たポリエステル樹脂水性溶液１０００部及
びディスパロンＬ−１９８０−５０（楠本化成社製、ア
クリル樹脂系消泡剤）１部の混合物を、常圧、８０〜９
０℃で脱溶剤して、固形分４０％、溶剤含有量４％とし
た。これに、合成例３のレゾール型フェノール樹脂１５
部を加え水性樹脂被覆用組成物とした。この被覆用組成
物のディスパー撹拌後の消泡性は良好であった。また、
同組成物を厚さ０．３mmの脱脂磨き軟鋼板にバーコータ
ーで乾燥塗布膜厚５μｍとなるように塗装し、２６０℃
で３０秒焼付け、目視観察でハジキ等の塗膜欠陥のない
平滑な塗膜を得た。

【００３７】実施例６ 合成例１で得たポリエステル樹脂水性溶液５００部、親
水性メラミン樹脂（サイメル３０３：三井サイアナミド
（株）製）１０部及びＢＹＫ−３３１（ビック・ケミ社
製、シリコーン系レベリング剤）０．４部の混合物を５
０cmHgの減圧下、４０〜５０℃で減圧蒸留して、固形分
４０％、溶剤含有量４％の水性樹脂被覆用組成物とし
た。同組成物を厚さ０．５mmの脱脂磨き軟鋼板に乾燥塗
布膜厚８μｍとなるようにナチュラルロールコーターで
８０ｍ／分のスピードで塗装し、直ちに１８０℃で３分
焼付けた。目視観察でローピングのほとんど認められな
い平滑な塗膜が得られた。

【００３８】比較例６ シリコーン系レベリング剤ＢＹＫ−３３１を減圧脱溶剤
後に加えた以外は、実施例６と同様に行い塗膜を作成し
た。目視で、塗膜には著しいローピングが認められた。

【００３９】実施例７ 合成例１で得たポリエステル樹脂水性溶液１０００部
に、炭酸カルシウム２００部をサンドグラインドミルで
分散させた。これに疎水性メラミン樹脂（上記と同じ）
３０部及び３−メチル−４−クロロフェノール（防腐
剤）のエタノール３０％溶液４部を加え、この混合物
を、４０cmHgの減圧下、４０〜６０℃で減圧蒸留して、
固形分６０％、溶剤含有量２％の水性樹脂被覆用組成物
とした。これをブリキ製の５００ccの内面コート缶に３
００ｇ入れて蓋をし、常温で３ケ月保存したがカビの発
生は認められなかった。

【００４０】比較例７ ３−メチル−４−クロロフェノールのエタノール３０％
溶液を脱溶剤後に加えた以外は、実施例７と同様に行っ
たところ、著しいカビの発生が認められた。

【００４１】

【発明の効果】本発明の水性樹脂被覆用組成物の製造方
法の効果は以下のとおりである。 （１）水性樹脂の合成の段階では、十分な溶剤の存在が
可能であるので、品質の安定した樹脂が合成できる。 （２）脱溶剤工程で、水性樹脂中の低分子物も併せて留
去されるので、組成物の硬化性並びに塗膜の加工特性及
び水溶出特性が向上する。 （３）添加剤は必要最少限の添加量でよいので、組成物
の硬化性並びに塗膜の耐水性及び耐蝕性は低下すること
がない。 （４）作業環境及び地球環境を汚染しない。 （５）組成物の引火点及び燃焼点を上げることができ、
安全性が向上する。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−31425（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−136036（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C09D 7/14 C09D 5/00 C08J 3/03

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水と水混和性有機溶剤とからなる水性媒
   体中に、水性樹脂が分散又は溶解された水性樹脂液（除
   くウレタン系水性樹脂液）に、常圧での沸点が１１０℃
   以上の消泡剤、塗料粘弾性調整剤、レベリング剤、分散
   剤、湿潤剤、スリップ剤、可塑剤、防汚剤、防腐剤、光
   安定剤、難燃剤から選ばれる添加剤（除くアセチレンア
   ルコール系添加剤及び／又はアセチレングリコール系添
   加剤）を添加後に脱溶剤することを特徴とする水性樹脂
   被覆用組成物の製造方法。