JP3470367B2 - 無溶剤二液型ウレタン樹脂組成物 - Google Patents

無溶剤二液型ウレタン樹脂組成物

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は無公害、省資源型の無溶
剤二液型ウレタン樹脂組成物に関し、更に詳しくは素材
への付着性を上げることにより、厚塗り可能で、耐衝撃
性、耐水性及び耐食性に優れ、しかも発泡の少ない無溶
剤二液型ウレタン樹脂組成物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、産業機械用、車両用、防食用、木
工用、無機建材用、床用等の樹脂としては、アルキド樹
脂塗料、ウレタン樹脂塗料等の比較的分子量が高く、外
観に優れた汎用塗料が使用されている。しかし、これら
の多くは、本質的な塗膜形成には不必要な有機溶剤を多
量に含有する為、今日の省資源的要求にそぐわず、引火
爆発の危険性を有し、また乾燥過程で大気中に揮散し
て、大気汚染の発生源ともなる。
【0003】また、有機溶剤類は労働安全衛生法の有機
溶剤中毒予防法規則に定められた通り、その取扱いはい
ずれも安全衛生法上の問題がある。更に、近年、深刻な
大気汚染問題に鑑み、VOC(揮発性有機化合物)の規
制が進んだ結果、従来の有機溶剤を多く含有する汎用塗
料は使用しにくくなって来ている。
【0004】無溶剤塗料の場合には、塗装作業性、特に
粘度を考慮すると、樹脂組成成分は比較的低分子量にし
なければならない。そこで、低分子量で反応性の高い二
液型ウレタン樹脂塗料が最も物性を上げ易いと考えられ
る。しかしながら、従来のウレタン樹脂塗料では、凝集
力が強いために、金属に対する付着性が悪く、更にプラ
イマーを使用しなければならなかった。
【0005】これらの欠点を改良したものとして、近
年、無溶剤二液型ウレタン樹脂塗料が開発されてきた。
最も単純なウレタン樹脂組成物は、ひまし油または水酸
基末端ポリブタジェンと、ポリイソシアネートの二成分
系から成るものである。しかしながら、その硬化塗膜は
粘着性があり、硬度が低く、又耐食性も劣る為に、実用
的ではなかった。
【0006】また、ひまし油系のものとしては、ひまし
油等のポリエステルポリオールと、多価アルコールから
なるポリオール(特開昭49−110724公報、特公
昭1−29389公報)や、更にこれにエポキシ変性体
をブレンドしたポリオール(特開昭51−41737公
報)、ひまし油ポリオールとアミンポリオールからなる
ポリオール(特公昭63−17304公報、特公昭63
−28474公報)
【0007】及びこれにキシレン樹脂を加えてなるポリ
オール(特公平1−36866公報、特公平1−368
67公報)、ひまし油ポリオールとそれ以外のポリオー
ルと芳香族炭化水素油又は芳香族炭化水素樹脂からなる
ポリオール(特公昭63−42945公報)、
【0008】ひまし油とポリエーテルポリオール等から
なるポリオール(特公昭1−11234公報、特公平1
−11235公報)等があり、また水酸基末端ポリブタ
ジェン系のものとしては、水酸基末端ポリブタジェンと
エポキシエステルと脂肪酸エステルからなるポリオール
(特公昭60−34587公報)、水酸基末端ポリブタ
ジェンと水酸基価が120mg/KOH以下のポリオー
ル及びそれよりも高いポリオールから成るポリオール
(特公昭63−57234公報)等があり、
【0009】更にこれらひまし油ポリオールと水酸基末
端ポリブタジェンの混合系として、液状ポリブタジェン
系ポリオールとひまし油エステル交換物と可塑剤からな
るポリオール(特公昭62−49288公報)、水酸基
末端ポリブタジェンとひまし油誘導体と多価アルコール
又は多価アミンからなるポリオール(特公昭62−38
391公報)、高分子ポリオールとビスフェノール類の
オキシアルキレンエーテルからなるポリオール(特開昭
57−92060公報)及びこれに低分子ポリオールを
加えて成るポリオール(特公昭63−34909公報)
などがある。
【0010】これらのポリオールのうち、ポリエステル
を主体としたものは、一般に耐アルカリ性、耐水性が悪
く、またポリエーテルを含むものは、一般に吸水性が高
く、塗膜の発泡や、素地との付着劣化を起こしやすい等
の欠点があり、いずれも満足すべき性能を有しない。
【0011】これらの中でもビスフェノール類のオキシ
アルキレンエーテルをベースとしたポリオールは、ポリ
イソシアネートとともに硬化させる事により、耐加水分
解性に優れた被膜を与えるものであるが、金属素材との
付着性が十分ではなく、長期の耐食性に不安があった。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の課題
を解決するために、塗装時に発泡し難く、素材、特に金
属素材に対する付着性に優れ、かつ耐アルカリ性、耐水
性及び耐食性が、従来公知の塗料と同等以上に優れる無
溶剤二液型塗料用のポリウレタン樹脂組成物を提供する
ものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、(A)ひまし
油誘導体(a)20〜80重量部と、分子量80〜10
00の末端にカルボキシル基を有する化合物(b)10
〜70重量部とを、反応及び/又は混合して得られる水
酸基価150〜500の活性水素含有化合物と、(B)
ポリイソシアネートとを、(B)のポリイソシアネート
のイソシアネート基と(A)の活性水素含有化合物の水
酸基との当量比(NCO/OH)が、(0.7〜1.
4)/1.0である無溶剤二液型ウレタン樹脂組成物で
あって、カルボキシル基を有する化合物(b)が、ロジ
ン、水添ロジン及び重合ロジンから成る群から選ばれる
1種以上のロジン誘導体である無溶剤二液型ウレタン樹
脂組成物を提供するものである。
【0014】以下に本発明を更に詳細に説明する。本発
明における(A)の活性水素含有化合物は、ひまし油誘
導体(a)と末端カルボキシル基を有する化合物(b)
とを、反応及び/又は混合して得られるが、(a)と
(b)の混合の際に、混合温度によっては反応するもの
であっても差し支えない。
【0015】本発明に用いられるひまし油誘導体(a)
の具体的化合物としては、ひまし油、及びそのアルキレ
ンオキシド付加物、そのエポキシ化物、そのハロゲン化
物、更にひまし油を原料とした二価以上の多価アルコー
ルとのエステル交換物等の誘導体が挙げられる。
【0016】これらは、ひまし油を、塩基性触媒、より
具体的には、例えば水酸化リチウムの存在下で、ポリオ
ール等の水酸基含有化合物と、200〜250℃で、エ
ステル交換させることにより得られる分子量300〜7
00のひまし油誘導体が好ましい。
【0017】本発明に用いられる分子量80〜1000
の末端にカルボキシル基を有する化合物(b)は、ロジ
ン、水添ロジン及び重合ロジンから成る群から選ばれる
1種以上のロジン誘導体であり、これらの代表的な例を
挙げれば、分子量300〜700のロジン、水添ロジ
ン、ダイマーロジン等の重合ロジン類である。
【0018】本発明を構成する(B)成分であるポリイ
ソシアネートは、活性水素含有化合物(A)の硬化剤で
あり、公知慣用の脂肪族系、脂環式系、芳香族系のポリ
イソシアネート又はそれらの混合物を使用できる。これ
らのうち代表的な具体例を挙げれば、脂肪族系ポリイソ
シアネートでは、ヘキサメチレンジイソシアネート(H
DI)、脂環式系ではイソホロンジイソシアネート(I
PDI)、水添ジフェニルメタンジイソシアネート(H
12MDI)、
【0019】芳香族系ではトリレンジイソシアネート
(TDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、
ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)ポリフェ
ニルメタンポリイソシアネート(クルードMDI)等を
使用した二量体化合物、ビューレット構造又はイソシア
ヌレート構造を有する三量体化合物、ポリオールの付加
反応化合物、その他、既知の方法による種々変性体とし
て使用される。
【0020】特に耐黄変性を重視しない場合には、価
格、塗装作業性、硬化性、硬化塗膜の物性の点で、クル
ードMDI、変性MDI等の芳香族系のポリイソシアネ
ートが好ましい。反面、屋外等耐候性が必要な場合、脂
肪族、脂環族系ポリイソシアネートが望ましい。
【0021】本発明で用いる活性水素含有化合物(A)
中の(a)成分であるひまし油誘導体の量は、20〜8
0重量部、好ましくは40〜60重量部である。30重
量部未満では樹脂の粘度が上昇するため、作業性に支障
を来し、また硬化塗膜の平滑性が失われる。一方、70
重量部を越えると、ひまし油誘導体単独の性質に近づ
き、塗膜硬度および耐食性の低下をきたす。
【0022】また、活性水素含有化合物(A)中の
(b)成分であるカルボキシル基を有する分子量80〜
1000の化合物は、塗膜の基材に対する付着性を上げ
るために使用される。(b)成分の量は10〜70重量
部、好ましくは5〜30重量部であり、3重量部以下で
は効果が少なく、30重量部を越えると樹脂の粘度が上
昇するため、作業性に支障を来し、また硬化塗膜の平滑
性が失われる。
【0023】前記活性水素含有化合物(A)の硬化剤で
ある(B)成分のポリイソシアネートは、化合物(A)
の水酸基と、該ポリイソシアネートのイソシアネート基
の当量比が0.7〜1.4なる範囲で使用され、好まし
くは0.8〜1.3である。0.7未満では硬化は不十
分となり、また1.5を越えると塗膜は脆くなり、物性
の低下が著しく、いずれも耐食性に悪影響を及ぼす。
【0024】本発明の無溶剤二液型ウレタン樹脂組成物
には、(A)成分と(B)成分以外に、必要に応じ、ジ
ブチルチンジラウレート、ジブチルチンジアセテート等
の有機金属化合物や各種アミン類等の硬化触媒を添加す
ることができる。
【0025】またアゾ系、銅フタロシアニン系、弁柄、
黄鉛、酸化チタン、亜鉛華、カーボンブラック等の有機
または無期系の着色顔料、鉛丹、鉛白、塩基性クロム酸
鉛、塩基性硫酸鉛、ジンククロメート、亜鉛末、MIO
等の防錆顔料、沈降性硫酸バリウム、クレー、シリカ、
タルク、炭酸カルシウム、マイカ等の体質顔料や、レベ
リング剤、吸湿剤、シランあるいはチタネート系カップ
リング剤等の各種助剤を必要に応じて添加しても良い。
【0026】また、ジオクチルフタネート、アスファル
ト、タール等の可塑剤成分や、A重油などの石油系不揮
発性希釈剤等も本発明の効果を損なわない範囲で使用す
ることができる。本樹脂組成物から得られる塗料の塗装
方法にあたっては、塗料を常温あるいは50〜80℃に
加熱して、スプレー塗装する方法が取られているが、特
に作業性を考慮して二液エアスプレー装置を用いること
が好ましい。
【0027】本発明の無溶剤二液型ウレタン樹脂組成物
は、塗装素材との付着性、特に金属との付着性に優れ、
金属表面に厚さ0.1〜数mmの厚塗り塗膜を形成する
ことができる。
【0028】
【実施例】以下に、本発明を実施例および比較例によ
り、具体的に説明するが、もとより本発明はこれらに限
定されるべきものではない。
【0029】(製造例1)A1の製造 ひまし油60重量部と、エポキシ当量480のビスフェ
ノールA型エポキシ樹脂20重量部とを、水酸化リチウ
ム0.08重量部の存在下に、220℃にて3時間エス
テル交換反応させて得られたひまし油誘導体と、ダイマ
ーロジン(分子量680)20重量部を混合させて得ら
れる、分子量880、水酸基価198、酸価28.0、
粘度11ポイズ(25℃)の活性水素化合物A1を得
た。
【0030】(製造例2)A2の製造 ひまし油60重量部と、1,3−ブタンジオール20重
量部を水酸化リチウム0.02重量部の存在下250℃
で1時間エステル交換反応させて得られたひまし油誘導
体と、水添ロジン20重量部を反応させ、分子量74
0、水酸基価230、酸価29.0、粘度10ポイズ
(25℃)の活性水素化合物A2を得た。
【0031】(製造例3)A3の製造 ひまし油60重量部と、エポキシ当量480のビスフェ
ノールA型エポキシ樹脂20重量部を水酸化リチウム
0.08重量部の存在下220℃にて3時間反応させて
得られたひまし油誘導体と、水添ロジン20重量部を反
応させて、分子量720、水酸基価198、酸価26.
0、粘度10ポイズ(25℃)の活性水素化合物A4を
得た。
【0032】(比較製造例1)比較化合物A4の製造 ひまし油80重量部と、トリメチロールプロパン20重
量部を水酸化リチウム0.02重量部の存在下250℃
で1時間エステル交換反応させて得られたひまし油誘導
体、分子量730、水酸基価280、酸価2.0、粘度
9ポイズ(25℃)の活性水素化合物A4を得た。
【0033】(比較製造例2)比較化合物A5の製造 ひまし油75重量部と、1,3ブタンジオール25重量
部を水酸化リチウム0.02重量部の存在下250℃で
1時間エステル交換反応させて得られたひまし油誘導
体、分子量740、水酸基価260、酸価2、粘度10
ポイズ(25℃)の活性水素化合物A5を得た。
【0034】以上の実施例及び比較例で得た(A)活性
水素含有化合物A1〜A5の性状を表1及び表2に示
す。
【0035】更に、同じく表1及び表2に、これら
(A)活性水素含有化合物と、(B)ポリイソシアネー
トとを、(B)のポリイソシアネートのイソシアネート
基と(A)の活性水素含有化合物の水酸基との当量比
(NCO/OH)が、1.0/1.0と成るように配合
した実施例1〜4および比較例1〜4の無溶剤二液型ウ
レタン樹脂組成物の配合を示す。
【0036】(B)ポリイソシアネートとしては、代表
的なクルードMDI及びHDIイソシアヌレートを用い
た。HDIイソシアヌレートは、ヘキサメチレンジイソ
シアネート(HDI)のイソシアヌレート体である。
【0037】
【表1】
【0038】
【表2】
【0039】表1及び表2に示した無溶剤二液型ウレタ
ン樹脂組成物を用いて調製した塗料を塗装素材に塗装し
た結果を、表3及び表4に示す。塗装素材としては、鋼
板を用いた。本発明の実施例は発泡が極めて少なかっ
た。
【0040】(試験方法および判定方法) (1)塗膜外観:目視判定。 (2)硬度測定法:JIS A ショア硬度計による。 (3)付着性試験:JIS K5400に準じ、25m
m×25mmの塗膜を、カッターナイフで、5mm間隔
でカットし、残存付着目数を測定した。 (4)引張強度並びに破断伸度試験:JIS K711
3に準じて測定した。
【0041】(5)耐衝撃性試験:サンドブラスト鋼板
(1.6mm厚)上に膜厚1mmで塗布したものを用い
て、JIS K5400に準じて測定した。 (6)塗膜吸水率測定法:クリヤー塗膜(50×50×
1mm)を作成し、蒸留水に、20℃で6ヶ月浸漬した
後の重量変化を示す。 (7)耐水性並びに耐食性測定法:JIS K5004
に準じて測定した。
【0042】
【表3】
【0043】
【表4】
【0044】
【発明の効果】本発明は、塗装素材への付着性、特に金
属素材への付着性に優れ、かつ耐アルカリ性、耐水性お
よび耐食性に優れた、厚さ0.1〜数mmの厚塗り塗膜
を形成できる、無溶剤二液型ウレタン樹脂組成物を提供
できる。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)ひまし油誘導体(a)20〜80
    重量部と、分子量80〜1000の末端にカルボキシル
    基を有する化合物(b)10〜70重量部とを反応及び
    /又は混合して得られる水酸基価150〜500の活性
    水素含有化合物と、(B)ポリイソシアネートとを、
    (B)のポリイソシアネートのイソシアネート基と
    (A)の活性水素含有化合物の水酸基との当量比(NC
    O/OH)が、(0.7〜1.4)/1.0である無溶
    剤二液型ウレタン樹脂組成物であって、該カルボキシル
    基を有する化合物(b)が、ロジン、水添ロジン及び重
    合ロジンから成る群から選ばれる1種以上のロジン誘導
    である無溶剤二液型ウレタン樹脂組成物。
  2. 【請求項2】 前記ひまし油誘導体(a)が分子量30
    0〜700のひまし油誘導体である請求項1記載の無溶
    剤二液型ウレタン樹脂組成物。
  3. 【請求項3】 前記ロジン誘導体が、分子量300〜7
    00のロジン誘導体である請求項1又は2記載の無溶剤
    二液型ウレタン樹脂組成物。
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