JP3107198B2 - プレコートメタル用塗料組成物 - Google Patents

プレコートメタル用塗料組成物

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JP3107198B2
JP3107198B2 JP08187328A JP18732896A JP3107198B2 JP 3107198 B2 JP3107198 B2 JP 3107198B2 JP 08187328 A JP08187328 A JP 08187328A JP 18732896 A JP18732896 A JP 18732896A JP 3107198 B2 JP3107198 B2 JP 3107198B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、塗料組成物に関す
るもので、ハードコーティング、厚膜コーティング等に
用いられる有機成分と無機成分とを複合した特にプレコ
ートメタル用に適した塗料組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、有機成分と無機成分とを複合した
塗料組成物としては、トリアルコキシシラン化合物の有
機成分と水分散性シリカの無機成分との結合、ポリイソ
シアネートの有機成分とコロイダルシリカの無機成分と
の結合などの技術が知られている。これらの塗料組成物
は、耐摩耗性と可撓性を両立しているものが多い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの塗料
組成物は、15μm以上の厚膜塗膜にした場合には、塗
膜にワレを生じ、また100℃以上で加熱した場合にも
塗膜にワレが生じ、さらには、折り曲げ加工によりワレ
を生じ、加工部の塗膜が剥離し易く、プレコートメタル
用塗料として使用するには問題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、厚膜塗膜
にして、100℃以上で加熱した場合にも塗膜にワレを
生じないプレコートメタル用塗料組成物につき鋭意検討
した結果、含フッ素共重合体、コロイダルシリカ及びブ
ロックポリイソシアネートを特定量で混合することによ
り、本発明のプレコートメタル用塗料組成物に到達し
た。
【0005】すなわち、本発明は、フルオロオレフィン
が10〜60モル%、水酸基を有するビニルモノマーが
0.1〜50モル%、及びその他のビニルモノマーが1
〜70モル%の割合で共重合させた、数平均分子量が
7,000〜100,000、水酸基価が40〜120
mgKOH/gである含フッ素共重合体100重量部
(樹脂固形分)に対し、粒子表面にシラノール基を有す
るシリカ粉末を有機溶剤中に分散させたコロイダルシリ
カ100〜400重量部(シリカ固形分)及びブロック
ポリイソシアネート20〜200重量部(樹脂固形分)
を含有することを特徴とするプレコートメタル用塗料組
成物である。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。
【0007】本発明において使用する含フッ素共重合体
は、焼付時の塗膜のワレ及び加工部の塗膜のワレや剥離
を防止し、さらに耐候性や耐汚染性を維持する目的で使
用される。本発明において使用する含フッ素共重合体
は、水酸基を含有する含フッ素共重合体であり、水酸基
を有する含フッ素共重合体はフルオロオレフィン、水酸
基を有するビニルモノマー、及びその他のビニルモノマ
ーを使用することにより製造された共重合体である。
【0008】フルオロオレフィンとしては、例えばフッ
化ビニル、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロエチ
レン、テトラフルオロエチレン、1,1−ジクロロ−
2,2−ジフルオロエチレン、1−クロロ−2,2−ジ
フルオロエチレン、1−クロロ−1、2−ジフルオロエ
チレン、ヘキサフルオロプロピレン、1,1,3,3,
3−ペンタフルオロプロピレン、2,3,3,3−テト
ラフルオロプロピレン、3,3,3−トリフルオロプロ
ピレン、1,1,2−トリフルオロプロピレン等が挙げ
られるが、これらに限定される訳ではない。本発明で
は、これらを1種または2種以上混合して用いることが
できる。
【0009】水酸基を有するビニルモノマーとしては、
例えばヒドロキシエチルビニルエーテル、ヒドロキシブ
チルビニルエーテル、ヒドロキシシクロヘキシルビニル
エーチル等のビニルエーチル類、ヒドロキシブチルアリ
ルエーテル等のアリルエーテル類、2−ヒドロキシエチ
ルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレー
ト、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒド
ロキシブチルメタクリレート、ポリエチレングリコール
メタクリレート等のアクリル酸エステル及びメタクリル
酸エステル類、ヒドロキシエチルアクリルアミド、ヒド
ロキシエチルメタクリルアミド等のアクリルアミド及び
メタクリルアミド類等が挙げられるが、これらに限定さ
れる訳ではない。
【0010】その他のビニルモノマーとしては、例えば
アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、ク
ロトン酸、イタコン酸、2−メタクリルロイルオキシエ
チルコハク酸、2−メタクリロイルオキシエチルフタル
酸、2−メタクリロイルオキシエチルマレイン酸、2−
アクリロイルオキシエチルコハク酸、β−カルボキシエ
チルメタクリレート、CF2 =CFO(CF2n CO
OH(nは0〜8の整数)、CF2 =CF(CF2n
COOH(nは0〜8の整数)等のカルボキシル基含有
ビニルモノマー、シクロヘキシルビニルエーテル、ある
いはエチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテル等の
炭素数2〜8の側鎖を有するビニルエーテル類、安息香
酸ビニル、ピバリン酸ビニル、酢酸ビニル、酪酸ビニ
ル、ペオパモノマー等のカルボン酸ビニルエステル類、
メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−ブチル
アクリレート、イソブチルアクリレート、t−ブチルア
クリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、シクロ
ヘキシルアクリレート、イソアミルアクリレート、トリ
デシルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレ
ート、メトキシポリエチレングリコールアクリレート、
ブトキシエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメ
タクリレート、グリシジルアクリレート、イソボルニル
アクリレート等のアクリル酸エステル類、メチルメタク
リレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタク
リレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメ
タクリレート、イソブチルメタクリレート、t−ブチル
メタクリレート、ラウリルメタクリレート、ステアリル
メタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、トリ
デシルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタク
リレート、ベンジルメタクリレート、メトキシエチルメ
タクリレート、エトキシエチルメタクレート、ブトキシ
エチルメタクリレート、メトキシポリエチレングリコー
ルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレー
ト、ジエチルアミノエチルメタクリレート、t−ブチル
アミノエチルメタクリレート、グリシジルメタクリレー
ト、イソボルニルメタクリレート、ジシクロペンテニル
メタクリレート等のメタクリル酸エステル類、アクリロ
ニトリル、メタクリロニトリル類のニトリル類、アクリ
ルアミド、メタクリルアミド、ジメチルアクリルアミ
ド、メチレンビスアクリルアミド、メトキシメチルアク
リルアミド、N−ブトキシメチルアクリルアミド、ジメ
チルアミノプロピルアクリルアミド、N−メチロールア
クリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド等のア
クリルアミド及びメタクリルアミド類、アリルグリシジ
ルエーテル等のアリルエーテル類、CH2 =CHCH2
OCH2 CH(OH)CH2 NCONH、CH2 =CH
CH2 OCH2 CH 2 (OH)CH2 OCH2 CH2
CONH等のアリルウレイドモノマー、塩化ビニル、塩
化ビニリデン等の塩素含有モノマー、一般式:CH2
C(R)COOXで表わされる化合物、例えばCH2
CHCOOCH2 CF3 、CH2 =CHCOOCH2
2 CF2 H、CH2 =CHCOOCH2 (CF2 CF
22H、CH2 =CHCOOCH2 (CF2 CF23
H、CH2 =CHCOOCH 2715、CH2 =C
HCOOCH2 CH2817等のフッ素含有モノマ
ー、ビニルトリクロルシラン、ビニルトリス(β−メト
キシエトキシ)シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビ
ニルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピル
トリエトキシシラン等の含珪素ビニルモノマー、2−ア
クリルアミノメチルプロパンスルホン酸、t−ブチルア
クリルアミドスルホン酸、スチレンスルホン酸ソーダ、
CH2 =CHCH2 OOCCH(SO3 Na)CH2
OOR、CH 2 =CHCH2 OCH2 CH(OH)CH
2 OOCCH(SO3 M)CH2 COOR (M=N
a、NH4 )、アクリロイルオキシエチルアシッドホス
フェート等のスルホン及びリン酸基含有モノマー等が挙
げられるが、これらに限定される訳ではない。本発明で
は、これらを1種または2種以上混合して用いることが
できる。
【0011】水酸基を有する含フッ素共重合体はフルオ
ロオレフィンが10〜60モル%、水酸基を有するビニ
ルモノマーが0.1〜50モル%、及びその他のビニル
モノマーが1〜70モル%の割合で共重合させたもので
ある。
【0012】含フッ素共重合体は、所定割合の単量体混
合物にキシレン、トルエン、酢酸エチル、酢酸ブチル等
の重合溶媒共存下に重合開始剤を作用して常法により共
重合反応を行わせることによって製造できる。
【0013】また、該含フッ素共重合体の数平均分子量
は、7,000〜100,000であり、好ましくは、
10,000〜50,000であり、数平均分子量が
7,000未満では、加工性が不良であ。逆に10
0,000を越えると塗料化の段階での相溶性に難があ
り、塗膜の光沢が出にくく、耐汚染性が低下する
【0014】また、前記共重合体のガラス転移温度は、
30〜60℃が好ましく、より好ましくは、35〜55
℃であり、ガラス転移温度が30℃未満では、塗膜硬度
が不足し、耐汚染性が低下し、好ましくない。逆に60
℃を越えると、加工性が低下し、好ましくない。
【0015】また、前記共重合体の水酸基価は、40〜
120mgKOH/gであ、50〜100mgKOH
/gであることが好ましく、水酸基価が40未満では、
塗膜硬度が不足し、耐汚染性が低下する。逆に120を
越えると加工性が低下する
【0016】また、含フッ素共重合体と相溶する重合
体、例えば、アクリル共重合体等であれば、含フッ素共
重合体と混合して使用することも可能である。
【0017】本発明で用いるコロイダルシリカとして
は、粒子表面にシラノール基を有するシリカ粉末を有機
溶剤中に分散させた平均粒子径約50nm以下のものが
好適に使用できる。
【0018】平均粒子径が50nmより大きいと硬化物
が白濁したり、硬化後の塗膜の光沢が出にくいという問
題が生じ、好ましくない。
【0019】該有機溶剤としては、シリカを安定に分散
させるものであれば、特に制限されないが、硬化時の発
泡を抑制する上で沸点が70〜240℃のものが好適に
使用できる。具体例としては、エチルアルコール、n−
プロピルアルコール、iso−プロピルアルコール、n
−ブチルアルコール、iso−ブチルアルコール、se
c−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコール、
n−ペンチルアルコール、n−ヘプチルアルコール等の
如きC1-8 の1価アルコール類;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、ジプロ
ピレングリコール等の如き多価アルコール類;エチルセ
ロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル、
ジエチレングリコールモノメチルエーテル、エチレング
リコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメ
チルエーテル等の如きエーテル類;N,N−ジメチルホ
ルムアミドの如きアミド類;アセトニトリルの如きニト
リル類等が挙げられる。また上記以外の有機溶剤、例え
ば芳香族炭化水類、エステル類、ケトン類等のものも組
合わせて使用できる。
【0020】また、前記コロイダルシリカは、分散させ
る有機溶剤中に芳香族系溶剤を20〜40重量%含有さ
せることが好ましい。
【0021】前記コロイダルシリカは、前記含有フッ素
共重合体100重量部(樹脂固形分)に対し、100〜
400重量部(シリカ固形分)、より好ましくは、15
0〜300重量部配合する。コロイダルシリカの配合量
が100重量部未満では、塗膜硬度が不足し、耐汚染性
が低下して好ましくない。逆に400重量部を越えると
塗膜が白濁し、成膜性に問題が生じて好ましくない。
【0022】本発明で用いるブロックポリイソシアネー
トとしては、多価イソシアネート化合物をマスク剤でマ
スクした化合物である。
【0023】多価イソシアネート化合物としてはヘキサ
メチ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、イソホロンジイソシアネート、水添ジフェニル
ジイソシアネート、水添キシレンジイソシアネート等の
脂肪族もしくは脂環族ジイソシアネート、あるいはこれ
らビューレット体、二量体、三量体、あるいはこれらイ
ソシアネート化合物の過剰量とエチレングリコール、グ
リセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリト
ール等の低分子ポリオールとの反応生成物が代表的なも
のとして挙げられる。
【0024】マスク剤としては、フェノール類、アルコ
ール類、オキシム類、ラクタム類、アミン類、アミド
類、ケトン類等のマスク剤が挙げられる。
【0025】前記ブロックポリイソシアネートは、前記
含フッ素共重合体100重量部(樹脂固形分)に対し、
20〜200重量部(樹脂固形物)より好ましくは、5
0〜150重量部配合する。ブロックポリイソシアネー
トの配合量20重量部未満では、塗膜硬度が不足し、好
ましくない。逆に200重量部を越えると塗膜の焼付時
に発泡が大となり成膜性不良であり、耐汚染性が低下
し、好ましくない。
【0026】本発明の塗料組成物には、酸化チタン、ベ
ンガラ、フタロシアニンブルー等の通常の塗料用着色顔
料やカオリン、沈降性硫酸バリウム、タルク等通常の塗
料用体質顔料及びクロム酸ストロンチウム等の通常の塗
料用防錆顔料等を添加し、着色塗膜を得ることが可能で
ある。この場合、顔料は、最大粒子径を15μm以下に
分散することが好ましい。
【0027】また、顔料は、含フッ素共重合体、コロイ
ダルシリカ及びブロックポリイソシアネートの合計量1
00重量部に対して、100重量部以下であることが好
ましい。
【0028】また、含フッ素共重合体と架橋させる目的
においては、ブロックポリイソシアネート以外にアミノ
プラスト樹脂等の公知の架橋剤を併用することも可能で
ある。ブロックポリイソシアネートの架橋反応を促進さ
せる目的においては、ジブチル錫ジラウレート等の公知
の触媒を添加することも可能である。
【0029】さらに、取扱い上及び塗装性の面等から、
トルエン、キシレン、メチルイソブチルケトン、セロソ
ルブ、エチレングリコールモノブチルエーテル、シクロ
ヘキサノン等の通常塗料用に使用されている有機溶剤を
必要に応じて使用することもできる。また、塗料用に一
般に使用されている増粘剤、沈降防止剤、分散剤、消泡
剤、スリップ剤等の添加剤等の添加剤や抗菌剤、防カビ
剤、紫外線吸収剤、光安定剤等も必要に応じて使用する
ことも可能である。
【0030】本発明の塗料組成物は、非鉄金属、メッキ
鋼板等の金属板に、カーテンフロー塗装、ロール塗装等
の公知の方法によって塗装し、焼付けることができる。
【0031】
【発明の効果】本発明のプレコートメタル用塗料組成物
は、100℃以上の温度で加熱した場合にもワレが生じ
ず、耐汚染性、加工性に優れる塗膜を与える。
【0032】
【実施例】以下に、合成例、実施例及び比較例を挙げて
本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実
施例に限定されるものではない。なお、実施例及び比較
例中の「部」及び「%」は、特に断らない限り重量基準
である。
【0033】<合成例1>ステンレス製攪拌機付き耐圧
反応器にt−ブタノール;180部、シクロヘキシルビ
ニルエーテル;13.8部(12モル%)、エチルビニ
ルエーテル;12.6部(19モル%)、ヒドロキシブ
チルビニルエーテル;20.3部(19モル%)、炭酸
カリウム;1部及びアゾビスイソブチロニトリル;0.
07部を仕込み、液体窒素を用いて固化脱気法により溶
存空気を除去した。その後、クロロトリフルオロエチレ
ン;53.3部(50モル%)を導入し、徐々に昇温さ
せた。そして温度を65℃に維持して攪拌下で反応を続
け、16時間後に反応器を水冷して反応を停止させた。
室温まで冷却した後、未反応モノマーを抜き出し、反応
器を解放した。得られた共重合体の組成はモノマー組成
にほぼ一致していた。この重合反応液から分散媒を除去
した後、シクロヘキサノン/キシレン=1/1溶液に溶
解して、固形分40%の共重合体溶液とした。また同様
にして、表1に示す組成(モル比)で重合を行い、固形
分40%の含フッ素共重合体溶液を調製した。これらの
共重合体の数平均分子量、ガラス転移温度、水酸基価を
表1に示す。
【0034】
【表1】
【0035】また、表1においては、CTFEは、クロ
ロトリフルオロエチレン、HBVEは、ヒドロキシブチ
ルビニルエーテル、CHVEは、シクロヘキシルビニル
エーテル、EVEは、エチルビニルエーテルを表す。
【0036】<実施例1〜6及び比較例1〜4>表2に
示す組成(固形分重量部)の塗料組成物を調製するた
め、含フッ素共重合体溶液、コロイダルシリカ及びブロ
ックポリイソシアネート溶液を分散機に入れ、均一に分
散させた。また、実施例6のように顔料を添加する場合
は、一部の含フッ素重合体溶液及びコロイダルシリカと
顔料とを分散機に入れて顔料の最大粒径を10μm以下
に分散させ、ついで含フッ素重合体溶液及びコロイダル
シリカの残部とブロックポリイソシアネート溶液を追加
して、分散させた。さらに、成膜性を向上させるため
に、得られた分散体にレベリング剤として、BYK31
0(ビックケミー・ジャパン社製商品名)を0.2%添
加し、塗料組成物を得た。
【0037】厚さ0.5mm溶融亜鉛メッキ鋼板(クロ
メート処理したもの)に、ポリエステル樹脂系Vニット
#160プライマー(大日本塗料株式会社製商品名)を
乾燥膜厚5μmとなるようにバーコーターにて塗布し、
ピークメタル温度216℃で45秒間焼付け、ついで、
得られた塗料組成物を乾燥膜厚10〜18μmとなるよ
うにバーコーターにて塗布し、ピークメタル温度241
℃で90秒間焼付け処理した。
【0038】得られた塗装鋼板の塗面状態、鉛筆硬度、
カーボン汚染性、20℃での加工性、促進耐候性につき
試験を行った。結果を表2に示す。
【0039】尚、表1における数平均分子量、ガラス転
移温度及び実施例における平均分子量は、次の通り測定
した。平均分子量;ゲルパーミッションクロマトグラフ
ィー(GPC)によるスチレン換算の数平均分子量とし
て得た値、ガラス転移温度(℃);示差走査熱量計(D
SC)で測定して得た値、水酸基価;樹脂固形分1gに
たいするKOHのmg数として得た値である。さらに、
コロイダルシリカの平均粒子系;BET法により得た値
である。
【0040】<試験方法> 塗面状態;目視判定 ○:異常なし ×:塗面にワレ等の欠陥が認められる
【0041】鉛筆硬度;JIS−K−5400により、
三菱ユニを用いて塗膜をこすり、塗膜の破れにて評価し
た。
【0042】カーボン汚染性;1%カーボン水溶液を塗
面に塗布し、80℃にて24時間放置後、水洗して、塗
膜の汚れを目視評価した。
【0043】 ○:ほとんど汚染されない △:少し汚染される ×:汚染が著しい
【0044】加工性;20℃にて塗装面を外側にし、U
字曲げした後、内側に3枚の同一厚さのサンプル板を挟
み、プレス等で押しつぶす。Tベント後、曲げR部分に
セロテープを貼り付け、セロテープを剥離したときの塗
面状態を目視にて評価した。
【0045】 ○:良好なもの ×:塗膜が剥離するもの
【0046】促進耐候性;JIS−K−5400によ
り、サンシャインカーボンアーク灯を用いて、一定時間
後の光沢保持率(G.R.)を評価した。
【0047】 ○:2000時間後、G.R.=50%以上 △:1000時間後、G.R.=50%以上 ×:1000時間後、G.R.=50%未満
【0048】コロイダルシリカ1:XBA−ST(日産
化学工業社製商品名;平均粒子径10〜15nm、固形
分30%) コロイダルシリカ2:NPC−ST(日産化学工業社製
商品名;平均粒子径10〜15nm、固形分20%) ブロックポリイソシアネート溶液1:スミジュールBL
3175(住友バイエルウレタン社製商品名;固形分7
5%) ブロックポリイソシアネート2溶液:デスモジュールB
L4265(住友バイエルウレタン社製商品名;固形分
65%) 酸化チタン:タイペークCR95(石原産業社製商品
名)
【0049】表2の結果より、本願発明の塗料組成物で
ある実施例1〜6は、塗面状態、鉛筆硬度、カーボン汚
染性、加工性、促進耐候性において、良好であった。
【0050】コロイダルシリカの配合量が100重量部
未満の比較例1は、鉛筆硬度が低く、カーボン汚染性が
不良であった。コロイダルシリカの配合量が400重量
部を越えた比較例2は、塗面状態、加工性、促進耐候性
が不良であった。ブロックポリイソシアネートの配合量
が20重量部未満の比較例3は、鉛筆硬度が低く、促進
耐候性が不良であった。ブロックポリイソシアネートの
配合量が200重量部を越えた比較例4は、塗面状態、
カーボン汚染性、促進耐候性が不良であった。また、鉛
筆硬度が低かった。含フッ素重合体の数平均分子量が小
さく、水酸基価が120mgKOH/gよりも多い比較
例5は、加工性が不良であった。含フッ素重合体の数平
均分子量が大きく、水酸基価の小さい比較例6は、均一
な液状塗料にならず、不良であった。
【0051】
【表2】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−145332(JP,A) 特開 平2−300253(JP,A) 特開 平2−120350(JP,A) 特開 平8−60031(JP,A) 特開 平3−112640(JP,A) 特開 平2−209981(JP,A) 特開 昭63−193965(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09D 1/00 - 201/10 C08L 1/00 - 101/14 C08K 1/00 - 13/08

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 フルオロオレフィンが10〜60モル
    %、水酸基を有するビニルモノマーが0.1〜50モル
    %、及びその他のビニルモノマーが1〜70モル%の割
    合で共重合させた、数平均分子量が7,000〜10
    0,000、水酸基価が40〜120mgKOH/gで
    ある含フッ素共重合体100重量部(樹脂固形分)に対
    し、粒子表面にシラノール基を有するシリカ粉末を有機
    溶剤中に分散させたコロイダルシリカ100〜400重
    量部(シリカ固形分)及びブロックポリイソシアネート
    20〜200重量部(樹脂固形分)を含有することを特
    徴とするプレコートメタル用塗料組成物。
  2. 【請求項2】 含フッ素共重合体が、数平均分子量7,
    000〜100,000、ガラス転移温度30〜60
    ℃、水酸基価40〜120mgKOH/gであることを
    特徴とする請求項1記載のプレコートメタル用塗料組成
    物。
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