JP3141422B2 - 着色用原色塗料 - Google Patents

着色用原色塗料

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JP3141422B2 JP03109937A JP10993791A JP3141422B2 JP 3141422 B2 JP3141422 B2 JP 3141422B2 JP 03109937 A JP03109937 A JP 03109937A JP 10993791 A JP10993791 A JP 10993791A JP 3141422 B2 JP3141422 B2 JP 3141422B2
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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、顔料の分散性にすぐれ
ると共に、塗料用の各種樹脂と良好に相溶する顔料分散
用樹脂を用いた着色用原色塗料に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、塗料のベースとして目的に応じて
用いられている樹脂の種類は多い。たとえば外観を重視
する場合には、アクリル系、アルキド系などの樹脂が用
いられ、その各々に焼付け型、常温乾燥型があり、さら
に目的に応じて焼き付け型アクリル塗料でも、性質の異
なる樹脂を用いることもある。また、その他にエポキシ
系、ビニル系などの樹脂も使用されている。
【0003】塗料で色合わせを行う場合には、同等の樹
脂をベースとした複数の原色塗料を混合して色合わせを
行うのが通常の方法である。仮に、互いに異なる樹脂系
の塗料を混合することは、樹脂同志の相溶性がよくない
場合があり、その場合には、塗面の光沢が低下したり、
その他塗料本来の物理的化学的性能が少なからず損なわ
れることになる。
【0004】したがつて、ひとつの樹脂系塗料に何種類
かの原色塗料が必要であり、同様に他の樹脂系塗料毎に
それぞれ何種類かの原色塗料が必要であるなどで、原色
塗料の種類は膨大な数になり、生産効率上好ましくな
く、また生産管理上のトラブルの原因にもなつている。
【0005】一方、比較的広い範囲の樹脂と相溶性のあ
る低分子の樹脂、たとえば尿素系、トリアジン系、ポリ
グリコール系、アクリル系などの低分子の樹脂を用い、
これに顔料を分散させた原色塗料を調製することによ
り、上記の如き生産効率上などの問題を回避することが
考えられている。しかしながら、このような低分子の樹
脂では、これと塗料用の各種樹脂と混ぜ合わせたとき
に、その塗膜物性や塗膜耐久性が一般に悪くなるという
欠点を免れなかつた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来にお
いては、塗料用の各種樹脂とよく相溶して、かつ良好な
塗膜特性を発揮しうるような顔料分散用樹脂は、ほとん
ど見い出されておらず、その出現が強く望まれていた。
【0007】本発明は、上記従来の事情に鑑み、顔料の
分散性にすぐれると共に、アルキド系、アクリル系、ビ
ニル系、エポキシ系などの各種塗料用の樹脂と良好に相
溶して、これら樹脂に混合したときに各樹脂本来の性能
を損なうことなく良好な塗膜特性を付与しうるような顔
料分散用樹脂を用いた着色用原色塗料を提供することを
目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために鋭意検討した結果、アルコール成分
の一種としてN−アルキロール脂肪酸アミドを用いた特
定のポリエステルプレポリマーを中間原料とし、これに
多官能イソシアネート化合物を反応させて得られるウレ
タン変性ポリエステル樹脂が広い範囲の樹脂と良好に相
溶し、かつ良好な顔料分散性を示すことを見い出し、本
発明を完成するに至つた。
【0009】すなわち、本発明は、多塩基酸および多価
アルコ―ルのほかにポリエステルプレポリマ―の原料中
0.5〜10.0重量%となる割合のつぎの一般式
(a); RCON(R1)(R2) …(a) (式中、Rは炭素数1〜18の脂肪族炭化水素基、R1
は炭素数1〜18のヒドロキシアルキル基、R2は水素
原子、炭素数1〜18のヒドロキシアルキル基、炭素数
1〜18のアルキル基、炭素数2〜18のジヒドロキシ
アルキル基の中から選ばれた基である)で表されるN−
アルキロ―ル脂肪酸アミドを必須成分として用いて縮合
反応させて得た数平均分子量が350〜1500、水酸
基価が100〜300のアミド変性ポリエステルプレポ
リマ―に、このプレポリマ―の水酸基1当量に対してイ
ソシアネ―ト基が0.1〜0.7当量となる割合の多官
能イソシアネ―ト化合物を反応させて得られる、水酸基
価が40〜240、数平均分子量が700〜2000の
ウレタン変性ポリエステル樹脂からなる顔料分散用樹脂
の有機溶剤溶液に顔料を分散してなる着色用原色塗料
係るものである。
【0010】
【発明の構成・作用】本発明において中間原料として用
いられるアミド変性ポリエステルプレポリマーは、多塩
基酸および多価アルコールのほかに、N−アルキロール
脂肪酸アミドを必須成分として用い、さらに必要に応じ
てその他の有機酸をも出発原料として、これらを周知の
方法で縮合反応させることにより、得ることができる。
【0011】多塩基酸としては、ヘキサヒドロ無水フタ
ル酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テトラヒドロ無水
フタル酸、無水トリメリツト酸、アジピン酸、セバシン
酸、無水マレイン酸などのポリエステル製造用として一
般に用いられている各種の多塩基酸が挙げられ、これら
の中からその1種または2種以上が用いられる。中で
も、物性、耐候性、相溶性などの点から、ヘキサヒドロ
無水フタル酸を用いるのが特に好ましい。
【0012】多価アルコールとしては、エチレングリコ
ール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、
ポリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、
ヘキシレングリコールなどの2価アルコールのほか、グ
リセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロ
パンなどの3価ないしそれ以上の多価アルコールが挙げ
られ、これらの中からその1種または2種以上が用いら
れる。
【0013】N−アルキロール脂肪酸アミドとしては、
つぎの一般式(a); RCON(R1)(R2) …(a) (式中、Rは炭素数1〜18の脂肪族炭化水素基、R1
は炭素数1〜18のヒドロキシアルキル基、R2は水素
原子、炭素数1〜18のヒドロキシアルキル基、炭素数
1〜18のアルキル基、炭素数2〜18のジヒドロキシ
アルキル基の中から選ばれた基である) で表される水酸基含有の脂肪酸アミドが用いられる。な
お、上記式中、脂肪族炭化水素基を示すRは、その基内
に不飽和結合や水酸基を有していてもよい。この脂肪酸
アミドの分子内に含まれる水酸基の数は通常1〜3個で
ある。
【0014】このようなN−アルキロール脂肪酸アミド
の具体例としては、N,N−ジエタノールラウリン酸ア
ミド、N,N−ジプロパノール酢酸アミド、N,N−ジ
ブタノール酢酸アミド、N−プロパノールステアリン酸
アミド、N−ラウリルアルコール酪酸アミドなどが挙げ
られ、これらの中からその1種または2種以上を使用す
ることができる。
【0015】N−アルキロール脂肪酸アミドの使用量
は、アミド変性ポリエステルプレポリマーを得るための
原料全体(必要に応じて用いられる他の有機酸をも含
む)中、0.5〜10.0重量%の範囲内とすることが
必要で、特に好ましくは1.0〜6.0重量%の範囲内
とするのがよい。0.5重量%に満たないときは顔料の
分散性に劣り、10.0重量%を超えると塗膜の耐久性
が悪くなり、また塗膜の着色の原因ともなる。
【0016】必要に応じて用いられる他の有機酸として
は、炭素数8〜18の脂肪酸、ダイマー酸、安息香酸な
どを使用することができる。これらの有機酸の使用量と
しては、アミド変性ポリエステルプレポリマーを得るた
めの原料全体中、通常10重量%以下に抑えられている
のがよい。
【0017】このようなポリエステルプレポリマー原料
において、各成分の使用割合は、多価アルコールおよび
N−アルキロール脂肪酸アミドに含まれる水酸基と、多
塩基酸および他の有機酸に含まれる酸基との当量比が、
通常1/1〜1.5/1となる範囲内で適宜選択するこ
とができる。
【0018】このような出発原料から得られる本発明の
中間原料であるアミド変性ポリエステルプレポリマー
は、その数平均分子量が350〜1500、水酸基価が
100〜300であることが必要で、特に好ましくは数
平均分子量が500〜1000、水酸基価が110〜2
00であるのがよい。また、酸価としては、通常15以
下であるのがよい。数平均分子量が350未満では、最
終目的とするウレタン変性ポリエステル樹脂の物性や耐
候性などが悪くなり、1500を超えると、上記樹脂と
他の塗料用の各種樹脂との相溶性が悪くなる。また、水
酸基価が100未満かあるいは300を超えてしまう
と、いずれも上記ウレタン変性ポリエステル樹脂の耐久
性や他の塗料用の各種樹脂との相溶性が悪くなる。
【0019】本発明においては、上記のアミド変性ポリ
エステルプレポリマーを中間原料として、これに多官能
イソシアネート化合物を反応させることにより、ウレタ
ン変性ポリエステル樹脂を生成する。
【0020】ここで用いる多官能イソシアネート化合物
としては、たとえばヘキサ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、トリレンジイソシアネー
ト、メタキシレンジイソシアネートおよびこれらの2量
体や3量体のほか、これらのイソシアネート化合物と
水、エチレングリコール、プロピレングリコールなどの
多価アルコールとの反応物などが挙げられ、その1種ま
たは2種以上が用いられる。これらの各化合物は、いず
れも1分子当り2個または3個のイソシアネート基を有
するものである。
【0021】この多官能イソシアネート化合物の使用量
は、アミド変性ポリエステルプレポリマーに含まれる水
酸基1当量に対してイソシアネート基が0.1〜0.7
当量となる割合とする。0.1当量未満では、顔料の分
散性、塗膜の物性、耐候性などが悪くなり、0.7当量
を超えると、反応物であるウレタン変性ポリエステル樹
脂の分子量が高くなりすぎ、塗料用の各種樹脂との相溶
性が悪くなる。
【0022】このようにして得られる本発明のウレタン
変性ポリエステル樹脂、つまり顔料分散用樹脂は、その
水酸基価が40〜240で、数平均分子量が700〜2
000に設定されていることが重要で、特に好ましくは
水酸基価が50〜200で、数平均分子量が800〜1
500に設定されているのがよい。また、酸価として
は、通常15以下であるのが望ましい。水酸基価が40
未満となつたり240を超えてしまうと、塗膜の耐久性
が悪くなつたり、塗料用の各種樹脂との相溶性が悪くな
る。また、数平均分子量が700未満では、塗膜の物性
や耐候性などが悪くなり、2000を超えると、塗料用
の各種樹脂との相溶性が悪くなる。
【0023】このようなウレタン変性ポリエステル樹脂
は、骨格がポリエステル樹脂からなるため、他の樹脂に
較べて本来低粘度で顔料への濡れ性にすぐれ、かつ他の
樹脂との相溶性も良好であるが、さらにこの分子内にア
ミド基と共にウレタン結合を導入し、併せて水酸基価が
40〜240の範囲となる最適の溶解性パラメータ値に
設定し、またその分子量を塗膜形成機能と他の樹脂との
相溶性とを考慮した最適の範囲に設定していることによ
り、上記本来の特性がさらに助長されて、顔料分散用と
して望まれるすぐれた性能を発揮する。
【0024】本発明において、上記のウレタン変性ポリ
エステル樹脂を顔料分散用樹脂として用いる場合、一般
にこの樹脂をべースとして、着色顔料、有機溶剤および
必要に応じて流動性調整剤、表面張力調整剤、顔料分散
剤などを配合して、各インター(単独顔料を分散させた
着色用原色塗料)を調製することができる。
【0025】着色顔料としては、たとえば酸化チタン、
弁柄、クロムイエロー、カーボンブラツク、キナクリド
ン系、ペリレン系、アゾ系顔料、フタロシアニンなどを
使用できるが、これらに限定されるものではなく、塗料
用として一般に用いられている顔料のすべてを使用でき
る。インターにあつては、各樹脂系塗料への混合量をよ
り少なくするため、顔料濃度は通常の塗料よりも高く設
計される。
【0026】有機溶剤としては、たとえば炭化水素系、
エステル系、ケトン系、アルコール系、セロソルブ系な
どを使用できるが、これらに限定されるものではなく、
塗料用として一般に用いられている各種の溶剤を広く使
用できる。
【0027】
【発明の効果】本発明の顔料分散用樹脂は、各種の有機
顔料、無機顔料に対して良好な分散性を示し、また塗料
用に用いられる樹脂の多くと良好な相溶性を示すので、
この樹脂に顔料を分散させたインターは、常温乾燥型ア
ルキド塗料、焼き付け型アルキド塗料、常温乾燥型アク
リル塗料、焼き付け型アクリル塗料、塩化ビニル系塗
料、エポキシ系塗料、ニトロセルローズ系塗料などの塗
料の着色用として使用することができ、その結果インタ
ーの種類を大幅に減少させ、塗料の生産性を著しく向上
させることができる。
【0028】
【実施例】つぎに、実施例および比較例により、本発明
の内容をより具体的に説明する。なお、例中の部は、重
量部である。また、以下の実施例および比較例で用いた
ポリエステルプレポリマー溶液AE1〜AE4、E5お
よびAE6、ウレタン変性ポリエステル樹脂溶液UE1
〜UE5、試験用アクリルワニスAC7は、それぞれつ
ぎの方法で調製した。
【0029】<ポリエステルプレポリマー溶液の調製>
撹拌機、精留塔、水分離器冷却管、温度計および窒素ガ
ス吹き込み口を備えたフラスコに、つぎの表1,表2に
示す配合に基づき、多塩基酸および多価アルコール、ま
たはこれらとN−アルキロール脂肪酸アミドとを仕込
み、窒素ガス雰囲気中で加熱攪拌し、160℃から23
0℃まで、生成する縮合水を系外へ留去させながら、4
時間かけて一定昇温速度で昇温させた。
【0030】その後、キシレン1.5部を徐々に添加
し、温度230℃に維持して縮合反応を続けた。酸価1
0以下になつたとき反応を終了し、残りのキシレンにて
希釈し、6種類のポリエステルプレポリマー溶液AE1
〜AE4、E5およびAE6を得た。このうち、試料番
号E5はアミド未変性のポリエステルプレポリマー溶液
であり、他はすべてアミド変性のポリエステルプレポリ
マー溶液である。
【0031】得られた各ポリエステルプレポリマーの数
平均分子量、水酸基価および酸価を測定し、その結果
を、各ポリエステルプレポリマーの製造に用いたN−ア
ルキロール脂肪酸アミドの原料全体中に占める割合(重
量%)および各ポリエステルプレポリマー溶液の固形分
濃度と共に、表1,表2に併記した。なお、ポリエステ
ルプレポリマー溶液E5およびAE6の粘度(ガードナ
ー;25℃)は、それぞれDおよびRであつた。
【0032】
【表1】
【0033】
【表2】
【0034】<ウレタン変性ポリエステル樹脂溶液の調
製>上記で調製したポリエステルプレポリマー溶液AE
1〜AE4を、それぞれ80℃に冷却したのち、下記の
表3に示す多官能イソシアネート化合物を加え、80℃
で3時間攪拌を続けながら、赤外級吸収スペクトル分析
で未反応のイソシアネート基を追跡した。イソシアネー
ト基が消失した時点で反応を終了し、5種類のウレタン
変性ポリエステル樹脂溶液UE1〜UE5を得た。
【0035】得られた各ウレタン変性ポリエステル樹脂
の水酸基価、数平均分子量および酸価を測定し、その結
果を、各ウレタン変性ポリエステル樹脂溶液の固形分濃
度および粘度(ガードナー;25℃)と共に、表3に併
記した。
【0036】
【表3】
【0037】<試験用アクリルワニスの調製>キシレン
40部およびブチルアルコール10部を投入し、135
℃に昇温してこれら溶剤を還流させている反応容器中
に、メタクリル酸メチル28部、アクリル酸ブチル13
部、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル5部、アクリル
酸1部およびクメンハイドロパーオキサイド1部の混合
液を、3時間かけて滴下し、さらに同温度で2時間撹拌
を続けて、試験用アクリルワニスAC7を得た。
【0038】実施例1〜3および比較例1〜4 表3に示すウレタン変性ポリエステル樹胎溶液UE1〜
UE3を本発明の顔料分散用樹脂溶液(実施例1〜3)
とし、また表3に示すウレタン変性ポリエステル樹脂溶
液UE4,UE5および表2に示すアミド未変性のポリ
エステルプリポリマー溶液E5およびアミド変性ポリエ
ステルプリポリマー溶液AE6を比較用の顔料分散用樹
脂溶液(比較例1〜4)とした。
【0039】これらの各顔料分散用樹脂溶液を用いて、
以下の相溶性試験(試験I)、塗料調合試験(試験I
I)および調色試験(試験III)を行つた。
【0040】<試験I;相溶性試験>下記の表4に示す
4種類の一般的な塗料用ワニスと、各顔料分散用樹脂溶
液とを、樹脂固形分の重量比が8/2となるように混合
し、この混合液をガラス板上に塗布したのち、乾燥塗膜
の濁りの具合を調べた。透明なものを○(合格)、濁り
のあるものを×(不合格)、で表した。結果を表4に併
記した。
【0041】
【表4】
【0042】なお、表4中、「常温乾燥型アルキドワニ
ス」は油長60%大豆油脂肪酸変性フタル酸ワニス(固
形分55重量%)、「メラミン/アルキドワニス」はn
−ブタノール変性メラミン樹脂ワニスと油長40%大豆
油脂肪酸変性フタル酸ワニスとの固形分重量比2/8の
混合ワニス(固形分50重量%)、「メラミン/アクリ
ルワニス」はn−ブタノール変性メラミン樹脂ワニスと
試験用アクリルワニスAC7との固形分重量比2/8の
混合ワニス(固形分50重量%)、「塩化ビニルワニ
ス」は塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体ワニス(ユニオ
ンカーバイド社製のビニライトVAGH;固形分20重
量%)、である。
【0043】<試験II;塗料調合試験>§インター白
の調製 各顔料分散用樹脂溶液をベースにして、その各20部に
対し酸化チタンRCR3(BTP社)を60部、キシレ
ンを15部、メトキシプロピルアセテート(以下、MP
Aという)を5部混合し、サンドミルにより粒度が10
μm以下となるまで分散して、7種類のインター白W1
〜W7を調製した。
【0044】§白塗料の調製 上記のインター白W1〜W7の各30部と、試験用アク
リルワニスAC7(固形分50重量%)58部と、メラ
ミンワニス〔日立化成工業(株)製のメラン#28;固
形分60重量%〕12部とを混合し、7種類の白塗料W
P1〜WP7を調製した。この各塗料を、キシレンとM
PAとの重量比7/3の混合シンナーを用いて、スプレ
ー可能な粘度にまで希釈した。
【0045】§塗膜の形成 上記の如く希釈した白塗料WP1〜WP7を、燐酸亜鉛
処理をした0.8mm×70mm×150mmの鋼板
(以下、処理鋼板という)に、乾燥膜厚が30μmとな
るようにスプレー塗装し、140℃,20分の焼き付け
を行つたのち、塗面状態、塗膜物性および耐久性を評価
した。その結果を下記の表5に示した。
【0046】
【表5】
【0047】なお、表5中、「60度鏡面光沢度」はJ
IS−K−5400(1979)6.7にしたがい、8
0以上を合格とした。「鉛筆引つかき試験」はJIS−
K−5400(1979) 6.14にしたがい、HB
より硬いものを合格とした。「碁盤目試験」はJIS−
K−5400(1979) 6.15にしたがい、10
点を合格、8点以下を不合格とした。また、「耐衝撃
性」はJIS−K−5400(1979) 6.13.
3 B法にしたがい、40cm以上を合格とした。「促
進耐候試験」はJIS−K−5400(1979)
6.17にしたがい、800時間試験後の60度鏡面光
沢度の保持率(%)として、〔(試験後の光沢度)/
(初期光沢度)〕×100を測定し、70%以上を合格
とした。
【0048】<試験III;調色試験>§インター黒の
調製 各顔料分散用樹脂溶液をベースにして、その各60部に
対しカーボンブラツク(COLOR BLACK FW
200:デクサ社)を5部、キシレンを25部、MPA
を10部混合し、サンドミルで粒度が10μm以下とな
るまで分散して、7種類のインター黒B1〜B7を調製
した。
【0049】§インター青の調製 各顔料分散用樹脂溶液をベースにして、その各50部に
対しフタロシアニンブルー〔リオノールブルーPRX;
東洋インキ製造(株)製〕を30部、キシレンを15
部、MPAを5部混合し、サンドミルで粒度が10μm
以下となるまで分散して、7種類のインター青F1〜F
7を調製した。
【0050】§調色塗料の調製 試験IIで調製した前記7種の白塗料WP1〜WP7の
各90部と、上記のインター黒B1〜B7の各5部と、
上記のインター青F1〜F7の各5部とを、下記の表6
に示す組み合わせで混合し、7種類の調色塗料P1〜P
7を調製した。
【0051】
【表6】
【0052】§塗膜物性および放置安定性 上記の調色塗料P1〜P7について、以下のラビングテ
スト、60度鏡面光沢度テストおよびスタンデイングテ
ストに供した。結果を表6に併記した。
【0053】〔ラビングテスト〕上記の調色塗料P1〜
P7をキシレンとMPAとの重量比7/3の混合シンナ
ーでスプレー可能な粘度にまで希釈し、この希釈塗料
を、50mm×150mmブリキ板に流し塗りし、室温
で3分間室内に静置したのち、塗面を指でこすつて、こ
すらない部分との色の差を比較した。色差のほとんどな
いものを○、色差の大きいものを×とした。
【0054】〔60度鏡面光沢度テスト〕ラビングテス
トに使用したブリキ板を、さらに140℃,20分焼き
付けて乾燥させ、塗膜の光沢度を測定した。80以上を
合格とした。
【0055】〔スタンデイングテスト〕ラビングテスト
で調製した各希釈塗料を試験管に入れ、3日後に色分か
れの状態を観察した。色分かれや色浮きのほとんどない
ものを○、色分かれや色浮きの明らかなものを×とし
た。
【0056】以上の表4〜表6の結果から明らかなよう
に、本発明の顔料分散用樹脂は、塗料用の各種樹脂と良
好な相溶性があり、かつすぐれた顔料分散性を示すもの
であることがわかる。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多塩基酸および多価アルコ―ルのほかに
    ポリエステルプレポリマ―の原料中0.5〜10.0重
    量%となる割合のつぎの一般式(a); RCON(R1)(R2) …(a) (式中、Rは炭素数1〜18の脂肪族炭化水素基、R1
    は炭素数1〜18のヒドロキシアルキル基、R2は水素
    原子、炭素数1〜18のヒドロキシアルキル基、炭素数
    1〜18のアルキル基、炭素数2〜18のジヒドロキシ
    アルキル基の中から選ばれた基である)で表されるN−
    アルキロ―ル脂肪酸アミドを必須成分として用いて縮合
    反応させて得た数平均分子量が350〜1500、水酸
    基価が100〜300のアミド変性ポリエステルプレポ
    リマ―に、このプレポリマ―の水酸基1当量に対してイ
    ソシアネ―ト基が0.1〜0.7当量となる割合の多官
    能イソシアネ―ト化合物を反応させて得られる、水酸基
    価が40〜240、数平均分子量が700〜2000の
    ウレタン変性ポリエステル樹脂からなる顔料分散用樹脂
    の有機溶剤溶液に顔料を分散してなる着色用原色塗料
JP03109937A 1991-02-18 1991-02-18 着色用原色塗料 Expired - Fee Related JP3141422B2 (ja)

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