JP3210474B2 - 塗料用樹脂組成物及び塗料 - Google Patents

塗料用樹脂組成物及び塗料

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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、屋外建材用或いは金属
製器物または、金属鋼板の塗装に用いるポリエステル系
樹脂組成物およびこの組成物を用いた塗料に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来金属器物や屋外用金属建材などは、
特に加工性、耐候性等が要求されている。用途によって
塗装は加工後施される物と、予め塗装してからその塗装
鋼板を後加工する二通りがある。近年、作業効率を高め
るために後者の比重が高まっている。現在までに開発さ
れ又、開示されている塗料で、加工性、耐汚染性、耐候
性などの性能をバランス良く有する塗料は未だなく、加
工性を良くすれば、耐汚染性、硬度が低下し耐汚染、硬
度などを良くすれば加工性が悪くなるという状態にあ
り、その改良が進められつつある状況である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このような状況の中
で、塗装鋼板を後加工して金属器物や、屋外建材を製造
しようとする流れは、一段と高まってきている。また塗
り替えなどは塗装コストなどとの関係で、出来るだけ避
ける方向になってきている。これは言い換えればメイン
テナンスフリー塗料或いは、再塗装迄の間隔を極力広げ
た塗料を求める要求が、益々強くなることを示してお
り、そのような性能を有する鋼板用塗料の開発が強く望
まれている。
【0004】従って本発明の目的は、上記課題を解決す
るために、かかる要求性能を満足するような塗料用樹脂
組成物を提供することにあり、具体的には加工性、硬
度、耐汚染性、耐候性などにおいてバランスのとれた塗
料用ポリエステル系樹脂組成物およびこの樹脂組成物を
用いた塗料を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決を樹脂の
組成面から図るため数々の一価及び多価カルボン酸と、
多価アルコールとの組合せについて鋭意研究を行ったと
ころ、1,3−プロパンジオール及びグリセリン、トリ
メチロールエタン、トリメチロールプロパンよりなる群
から選択される少なくとも1種の多価アルコールを多官
能アルコール成分として用いることにより加工性、耐汚
染性、耐候性、硬度、耐衝撃性などでバランスの取れた
性能を持つ塗料用樹脂が得られることが分かった。
【0006】元来、屋根用や器物用の塗装鋼板にまず第
一に要求される性能は加工性である。ついで屋外用途で
は耐候性、屋内用途では耐汚染性が重視され、その他の
性能として、光沢、硬度などが求められる。この様な用
途に用いられる塗料用樹脂には種々の特徴を有するもの
が利用されているが、中でもアクリル樹脂、ポリエステ
ル樹脂等とアミノ樹脂系硬化剤との組み合わせが最も汎
用的に用いられている。
【0007】アクリル樹脂系の場合、十分な加工性を持
たせるためには塗膜をやわらかくする必要がある。その
結果硬度の不足をきたし易い。逆に硬度を満足させると
塗膜が硬くなり過ぎ必要とされる加工性が得られなくな
る。この事はポリエステル樹脂系の場合にも言える。現
在までのところ芳香族系、脂環族系ならびに脂肪族系の
一塩基酸、多塩基酸、多価アルコールとを種々組合せる
ことにより加工性と硬度のバランスを取るように検討さ
れているが、良好なバランスを持つものは未だ得られて
いない。
【0008】このような現状において本発明者等は鋭意
研究の結果、多価アルコール成分として1,3−プロパ
ンジオール及びグリセリン、トリメチロールエタン、ト
リメチロールプロパンよりなる群から選択される少なく
とも1種の多価アルコールを併用すれば加工性と耐汚染
性、耐候性、硬度との間にバランスの取れた性能を持つ
塗料用樹脂組成物が得られることを見いだし、本発明を
達成するに至った。
【0009】即ち、本発明の塗料用ポリエステル系樹脂
組成物は、加工性、硬度、耐汚染性、耐候性においてバ
ランスのとれた塗料用ポリエステル系樹脂組成物におい
て、塗料用ポリエステル樹脂の構成要素のうち全仕込み
量中5〜40重量%の1,3−プロパンジオール及びグ
リセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロ
パンよりなる群から選択される少なくとも1種の多価ア
ルコールを必須で含有し、数平均分子量が2000〜2
0000、水酸基価が30〜150である塗料用ポリエ
ステル樹脂95〜50重量%および、アミノ樹脂5〜5
0重料%(いずれも固形分で表示)から構成される事を
特徴とする。
【0010】本発明におけるポリエステル樹脂/アミノ
樹脂からなる塗料用バインダーのポリエステル樹脂と
は、オイルフリーポリエステル樹脂はもとよりオイルレ
スポリエステル樹脂(脂肪酸含有率20%以下のポリエ
ステル樹脂)をも含むものでありその水酸基価は、30
〜150、望ましくは40〜120である。水酸基価3
0未満では塗膜が硬化不足となり、又、150を越すと
アミノ樹脂との相溶性や塗膜の耐水性などの低下を招
く。
【0011】本発明におけるポリエステル樹脂の構成成
分の中で使用される多価カルボン酸及び一価のカルボン
酸、脂肪酸としては例えば、オルソフタル酸及びその無
水物、イソフタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸及
びその無水物、アジピン酸、琥珀酸及びその無水物、ア
ゼライン酸、セバシン酸、1,4−シクロヘキサンジカ
ルボン酸、テトラヒドロフタル酸及びその無水物、ヘキ
サヒドロフタル酸及びその無水物、安息香酸、パラター
シャリーブチル安息香酸、ノナン酸、ステアリン酸、椰
子脂肪酸、脱水ひまし脂肪酸、大豆脂肪酸、ハイジエン
(綜研化学社製品)などの合成脂肪酸等があげられる。
これらは一種もしくは二種以上の形で用いても良い。一
方、該ポリエステル樹脂の構成成分である多価アルコー
ル成分としては1,3−プロパンジオール、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以
外のものとして通常使用されているものが使用できる。
代表例としてエチレングリコール、ジエチレングリコー
ル、1,2−プロピレングリコール、ジプロピレングリ
コール、ネオペンチルグリコール、2−メチル−1,3
−プロパンジオール、2−エチル−1,3−プロパンジ
オール、2−エチル−2−ブチルプロパンジオール、2
−ブチル−1,3−プロパンジオール、1,2−ブタン
ジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジ
オール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,
5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、
2,5−ヘキサンジオール、エステルジオール204
(ユニオンカーバイド社製,商品名)、1,4−シクロ
ヘキサンジメタノール、水素化ビスフェノールA、ペン
タエリスリトール、ジペンタエリスリトール、等があ
り、これらは一種もしくは二種以上の混合物としても使
用出来る。該ポリエステル樹脂は公知の製造技術によっ
て製造される。即ち、例えば上記記載の酸成分とアルコ
ール成分とを重縮合させることによって製造され得る。
その際分子末端封鎖剤として上記の一官能カルボン酸や
カージュラE−10(シェル化学(株)製,商品名)、
等が分子量調整剤として使用可能である。また重縮合反
応に際し、エステル化触媒例えば、パラトルエンスルホ
ン酸、ジブチル錫オキサイド、テトライソプロピルチタ
ネート等を使用しても差し支えない。上記酸成分とアル
コール成分の仕込み割合は得られるポリエステル樹脂の
水酸基価が30〜150の内に入るように調節される。
【0012】本発明によるポリエステル樹脂を硬化させ
るのに用いられるアミノ樹脂としては、メラミン樹脂、
ベンゾグアナミン樹脂、アセトグアナミン樹脂、スピロ
グアナミン樹脂、等があげられる。最も好ましいのは耐
候性の点からメラミン樹脂である。これらの樹脂を用い
て架橋させる場合には硬化促進剤として、例えばパラト
ルエンスルホン酸のような芳香族スルホン酸や既知の有
機酸があげられ、一種もしくは二種以上の形で使用され
る。本発明において架橋剤として使用されるアミノ樹脂
とポリエステル樹脂との比率は、アミノ樹脂が全固形分
に対して5〜50重量%、好ましくは10〜30重量%
が良い。5重量%未満では硬化が不十分で硬度が低く、
又、50重量%を越えると硬度が高くなり加工性が悪く
なる。
【0013】本発明のポリエステル系樹脂組成物を塗料
に用いる場合、必要に応じて、既知の着色顔料、体質顔
料や塗装作業性、塗膜の仕上がり性等に有効な流動助
剤、表面調整剤などの各種添加剤が使われる。又、付着
性を良くしたりする目的でエポキシ樹脂など他の塗膜形
成樹脂を加えることも可能である。このようにして得ら
れた本発明の組成物を塗装する方法としてははけ塗り、
浸せき塗装、スプレー塗装、及びロールコートなど周知
の各種塗装方法が用いられる。硬化温度条件は組成物中
の架橋性官能基の含有量、膜厚、硬化促進剤の有無など
により異なるが、通常100〜200℃の温度範囲内の
適当な温度で、5〜40分間加熱乾燥する方法或いは2
00〜260℃の温度範囲の適当な温度で、数十秒から
数分間乾燥することにより硬化塗膜とすることが出来
る。
【0014】
【実施例】以下、本発明を実施例および比較例により説
明する。なお、例中の部又は%は、重量部又は重量%を
表す。 実施例1 攪拌器、温度計、冷却管(パーシャルコンデンサー、ト
ータルコンデンサー)及び窒素ガス導入管を備えた反応
容器に、イソフタル酸710.5g、1,3−プロパン
ジオール97.6g、ネオペンチルグリコール311.
6g、トリメチロールプロパン34.4g、ジブチル錫
オキサイド0.1gを仕込み、窒素ガス雰囲気下で攪拌
を行いながら加熱し、縮合水を除きながら230℃まで
昇温し、酸価が20mgKOH/gになるまで反応させ
た後、ショートアーム(水分離器付きの枝管)に切り替
え、キシレンを20g添加し共沸脱水反応を行い、酸価
5以下になるまで反応させた。これを、150℃以下に
冷却しキシレン480g、プロピレングリコールモノメ
チルエーテルアセテート500gで希釈し、GPC法に
よる数平均分子量5600、重量平均分子量3770
0、固形分酸価4.3、固形分水酸基価37である樹脂
OF−1を得た。
【0015】実施例2,3,4 実施例1の1,3−プロパンジオールとネオペンチルグ
リコールの比率を種々変え、実施例1と同様の方法で合
成した結果を表1に示す。
【0016】実施例5,6 グリコール成分として1,3−プロパンジオールを、3
5〜37重量部(実施例5:355.1g、実施例6:
371.1g)用いて実施例1と同様の方法で、合成し
た結果を表1に示す。
【0017】実施例7 実施例1のイソフタル酸の一部をアジピン酸に置き換
え、実施例1と同様の方法で合成した結果を表1に示
す。
【0018】実施例8 実施例1,2に類似の組成系で、イソフタル酸の一部を
1,4−シクロヘキサンジカルボン酸に置き換え実施例
1と同様の方法で合成した結果を表1に示す。
【0019】実施例9 実施例7に類似の組成系で、ネオペンチルグリコールの
一部を1,4−シクロヘキサンジメタノールに置き換え
実施例1と同様の方法で合成した結果を表1に示す。
【0020】実施例10 グリコール成分として、1,3−プロパンジオールを1
3.7重量部(136.5g)用いたやし油系オイルレ
スポリエステル樹脂を実施例1と同様の方法で合成した
結果を表1に示す。
【0021】比較例1 実施例2において1,3−プロパンジオールの代わりに
エチレングリコールを用いて、実施例1と同様の方法で
合成した結果を表1に示す。
【0022】比較例2 実施例2において1,3−プロパンジオールの代わりに
1,6−ヘキサンジオールを用いて実施例1と同様の方
法で合成した結果を表1に示す。
【0023】比較例3 実施例2において1,3−プロパンジオールの代わりに
1,2−プロパンジオールを用いて、実施例1と同様の
方法で合成した結果を表1に示す。
【0024】比較例4 加工性、耐汚染性に優れた実施例7において1,3−プ
ロパンジオールの代わりにエチレングリコールを用いて
実施例1と同様の方法で合成した結果を表1に示す。
【0025】比較例5 加工性、耐汚染性に優れた実施例7において1,3−プ
ロパンジオールの代わりに1,6−ヘキサンジオールを
用いて実施例1と同様の方法で合成した結果を表1に示
す。
【0026】比較例6 加工性、耐候性に優れた実施例8において1,3−プロ
パンジオールの代わりにエチレングリコールを用いて実
施例1と同様の方法で合成した結果を表1に示す。
【0027】比較例7 加工性、耐候性に優れた実施例9において1,3−プロ
パンジオールの代わりにエチレングリコールを用いて実
施例1と同様の方法で合成した結果を表1に示す。
【0028】比較例8 加工性、耐候性に優れた実施例10において1,3−プ
ロパンジオールの代わりにエチレングリコールを用いて
実施例1と同様の方法で合成した結果を表1に示す。
【0029】塗料配合 上記実施例1〜10、比較例1〜8の樹脂を次の塗料化
配合に従い塗料化した。
【数1】 (A)樹脂(不揮発分50%) 153g (B)酸化チタン *1 90g (C)混合溶剤 *2 30g ─────────────────────────── 計 273g
【0030】前述配合原料(A)〜(C)を450ml
マヨネーズ瓶に計量し、アルミナビーズ(直径5mm)
200gを加え、ペイントコンディショナーで1〜2時
間振とうし、粒ゲージ *3 で粒径が10ミクロン以下
であることを確認し、200メッシュのステンレス金網
でろ過した。以下、ミルベースと呼ぶ。
【数2】 (D)ミルベース 200.0 g (E)メラミン樹脂(サイメル303) *4 9.9 g (F)触媒(Nacure3525) *5 0.7 g (G)レベリング剤(フロラードFC−430) *6 0.07g (H)混合溶剤 *2 29.9 g ──────────────────────────────── 計 240.57g (D)〜(H)を混合し白エナメルを得た。配合比率は
下記の通り。 酸化チタン/バインダー=1.00(固形分比) メラミン/バインダー=0.15(固形分比) 触媒/バインダー=0.01 不揮発分 55% *1 石原産業(株)製、 *2 キシレン/プロピレングリコールモノメチルエー
テルアセテート50/50、 *3 JIS K5400−1992 分散度測定法
(分布図法)、 *4 三井サイアナミド(株)製、 *5 楠本化成(株)製、 *6 住友3M(株)製。
【0031】塗装条件 基材 JIS G3141 SPCC−SB Bt
#144 0.5×70×150mm 塗装 ワイヤーロッド(乾燥膜厚が20〜25ミク
ロンになる様ワイヤーロッドの番手調整) 焼付け 熱風循環乾燥器(自動排出型) 230℃
(メタルピーク温度)×75秒、セッティング無し
【0032】塗膜性能試験(JIS K5400−19
90に準ずる方法で試験した。) 光沢 光沢計による60度鏡面反射。 密着性 カッターで1mm間隔の基盤目を100個
作り、粘着テープによる剥離試験後の塗膜の残っている
割合で表示。 鉛筆硬度 三菱ユニ(引掻き値試験用)を用い、塗膜
に傷が認められる直前の硬度 T−ベンド 塗装試験板に同一厚みの試験板を挟んで折
り曲げ、屈曲部分に粘着テープを貼り剥離試験し、塗板
の屈曲部の状態で判定し剥離面に異常の無いときの挟ん
だ試験板の枚数で表示。 エリクセン エリクセン試験機による。0.1mm/s
ecの速度で押し出し、割れ、剥離を認めた直前の押し
出し距離。 耐衝撃性 デュポン式衝撃試験機による。1/2イン
チ マンドレル使用。 耐汚染性 市販のマジックインキ(赤、黒)を塗板に
塗り、24時間放置後、エタノールで拭き取り、塗膜の
インキ跡の有無で判定。 評価 (良い)○>△>×(劣) 耐候性 サンシャインウエザーメーターで所定時間
暴露した後、光沢値を測定し、初期光沢値との比をとり
光沢保持率として表示。 試験結果を表2に示す。
【0033】
【表1】
【0034】
【表2】
【0035】
【発明の効果】前記比較試験結果表より明らかな如く、
1,3−プロパンジオール及びグリセリン、トリメチロ
ールエタン、トリメチロールプロパンを用いた本発明の
樹脂組成物を用いた塗料から得られた塗膜は、加工性、
耐汚染性、耐候性、硬度、耐衝撃性等に非常に優れた性
能を示した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09D 167/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 加工性、硬度、耐汚染性、耐候性におい
    てバランスのとれた塗料用ポリエステル系樹脂組成物に
    おいて、塗料用ポリエステル樹脂の構成要素のうち全仕
    込み量中5〜40重量%の1,3−プロパンジオール
    びグリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロール
    プロパンよりなる群から選択される少なくとも1種の多
    価アルコールを必須で含有し、数平均分子量が2000
    〜20000、水酸基価が30〜150である塗料用ポ
    リエステル樹脂95〜50重量%および、アミノ樹脂5
    〜50重料%(いずれも固形分で表示)から構成される
    事を特徴とする塗料用ポリエステル系樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 塗料用ポリエステル樹脂の構成要素のう
    ち全仕込み量中、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よりなる群から選択される少な
    くとも1種の多価アルコールを1〜8重量%含有するこ
    とを特徴とする請求項1記載の塗料用ポリエステル系樹
    脂組成物。 【請求項】 請求項1または2記載の塗料用ポリエス
    テル系樹脂組成物を用いて得られた加工性、硬度、耐汚
    染性、耐候性においてバランスのとれた塗料。
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