JP4314322B2 - 消泡剤組成物 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は水系塗料用消泡剤、特にカチオン電着塗料において電着塗装工程およびその直後に実施される水洗工程における消泡剤に関し、広い温度範囲にて発泡に伴う各種トラブルを解消でき、かつ泡切れ性の良い新規で有用な消泡剤組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
カチオン電着塗料はその優れた防錆性により自動車車体のプライマー塗装に必須となっている。塗装時の発泡は塗膜欠陥を生ずるため避ける必要がある。一方経済的理由により、電着浴から引き上げられた被塗物面から余分な付着塗料を洗い落とす水洗もまた必須の工程となっている。さらに環境保護の観点から、この工程に電着浴液を限外濾過膜にて濾過処理した濾液(以下、UF濾液と称す)を利用することが主流となっている。UF濾液は通常塗料からの発泡性の強い活性剤成分などを含むため元々発泡性が高く、また泡が塗装面から滑り落ちにくい、泡切れ性が不良の場合には、結果的に泡による塗膜欠損を生じることがある。
【0003】
UF濾液の発泡性を抑える従来の技術としては、分子量500〜1500のポリプロピレングリコールをUF濾液に添加する特公平6−45916、あるいはポリエーテルの両末端をアルキル化した特公平6−45772などが知られていたが、泡を消す消泡作用、塗装面からの泡の滑り落ち、泡切れ作用が十分でなかった。またサーフィノールシリーズとしてエアプロダクツ社のアセチレングリコール系などを電着塗料製造の際に予め添加しておく方法などが知られているが、消泡性が十分でない、単価が高く経済的でないという問題点があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記従来公知の消泡剤の欠点を解決し、カチオン電着塗装時およびUF濾液での水洗時において優れた消泡性を発揮し、かつ泡切れ性が良くて塗膜欠損を生じにくい、安価で取り扱い性に優れた消泡剤を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、本発明に達した。すなわち、ショ糖と炭素数3〜4のアルキレンオキシドとの化合物[A]と、炭素数8〜16の分岐型第一級モノアルコールと炭素数2〜3のアルキレンオキシドとの化合物および/または炭素数9〜15の直鎖型第二級モノアルコールと炭素数2〜3のアルキレンオキシドとの化合物[B]からなるカチオン電着塗料用消泡剤組成物ならびに上記化合物[A]、化合物[B]および炭素数が2〜4で1〜3個の水酸基を持つアルコール類と炭素数2〜3のアルキレンオキシドとの化合物[C]からなり、
[C]が炭素数2〜4で1〜3個の水酸基を持つアルコール類に炭素数2〜3のアルキレンオキシドを25〜55モル重合し、ブチルジグリコール25質量%水溶液法での曇点が10〜25℃であり、
[A]/[B]/[C]の質量に基づく配合比が55〜99.5/0.5〜10/5〜35であるカチオン電着塗料用消泡剤組成物、である。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明において、[A]のショ糖に付加重合させる炭素数3〜4のアルキレンオキシドとしては、プロピレンオキシド(以下、POと略記)および1,2−ブチレンオキシド(以下、BOと略記)が挙げられる。PO、BOの付加モル数は30〜45モルであり、好ましくは32〜43モルである。30モルより低い場合、また45モルを越える場合は十分な消泡性が得られない。このうち、BOの付加モル数は0〜3であり、3モルを越える場合は消泡性が低下する。PO、BOの付加重合の順序は特に限定されず、また重合形式もブロック、ランダム何れでもよいが通常まずPOを、次いでBOを重合させる。
【0007】
本発明において曇点とは非イオン系界面活性剤の親水性の尺度となるもので、一般に曇点が高いほど親水性が大きいことを表わしている。本発明での測定法はISO1065−1975(E)、「エチレンオキシド系非イオン界面活性剤−曇り点測定法」の中の「測定法B」に準じた。すなわち、まず25質量%のブチルジグリコール(ブタノール/EO2モル付加物)水溶液に、試料を10質量%濃度になるように溶解する。次いでこの試料溶液約5ccを試験管に採り、試験管中に温度計を入れて攪拌しながら徐々に加熱するとついには試料溶液が白濁する。次いで攪拌しながら徐々に冷却し、試料溶液が白濁から透明に転ずる温度を読みとり、これを曇点とする。本発明の[A]の曇点は40〜55℃、好ましくは42〜53℃である。曇点が55℃を越えても、また40℃を下廻っても十分な消泡性が得られない。
【0008】
本発明においてショ糖類へのPO、BOの付加重合に用いられる触媒は、アルカリあるいはアルカリ土類の水酸化物または炭酸塩およびトリアルキルアミン等が挙げられる。これらのうち好ましくは水酸化カリウム、水酸化セシウム、トリメチルアミンおよびトリエチルアミン等である。触媒の使用量は重合終了時の該ポリエーテルに対して0.05〜2.0質量%の範囲であり、好ましくは0.1〜1.0質量%である。通常はまずアミン系触媒を用い80〜120℃にて10〜15モル程度の低付加重合体を製造し、次いで水酸化カリウム、水酸化セシウム等の触媒にて高付加重合体を製造する。
【0009】
本発明において[B]を成す炭素数9〜15の分岐型第一級モノアルコールおよび/または炭素数9〜15の直鎖型第二級モノアルコールとは、いわゆるY字型構造を持つアルコールのことで、平均炭素数9〜15の分岐のアルキル基と一級の水酸基を持つアルコールおよび平均炭素数9〜15の直鎖のアルキル基と二級の水酸基を持つモノアルコールのことで、主にオキソ法、チーグラー法などによる合成アルコールである。具体的にはイソデシルアルコール、イソトリデシルルアルコール、2−ブチルオクタノール、2−ヘキシルオクタノールまたはおよびこれらの混合物等およびノルマルパラフィン酸化法による炭素数12〜14の直鎖のアルキル基を持つソフタノール[株式会社日本触媒製]等が挙げられる。水酸基はできるだけアルコール分子の中央部にあることが好ましい。炭素数の平均値が9未満または15を越えると、泡の滑り落ち性を改善する事ができない。
【0010】
本発明において[B]の製造に用いる炭素数2〜3のアルキレンオキシドとしては、EO、POが挙げられる。アルコールに対する付加モル数は、2〜6好ましくは3〜5、このうちEOは2〜5、好ましくは3〜4である。EO、POの付加モル数が2〜6モルの範囲を超えると泡切れ性を改善する事ができない。EO、POの付加重合の順序は特に限定されず、その重合形式もブロック、ランダム何れでもよい。
【0011】
本発明において表面張力とは、ジュヌーイ型表面張力計で測定する静的表面張力のことである。本発明の[B]の表面張力は、25℃、0.1%水溶液での測定で40mN/m以下、好ましくは38mN/m以下であることが必要である。40mN/m以上の場合は泡切れ性を改善する事ができない。
【0012】
本発明において[C]を成す炭素数が2〜4で1〜3個の水酸基を持つアルコール類としては例えばエタノール、ブタノール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、グリセリンなどが挙げられる。これらのうち好ましいのは炭素数2〜4のモノアルコールである。またこれらに付加重合させる炭素数2〜3のアルキレンオキシドとしてはEOおよびPOが挙げられるが、好ましいのはPOである。これらの付加モル数は25〜55、好ましくは27〜53である。EO、POの付加重合の順序は特に限定されず、重合形式もブロック、ランダム何れでもよい。また、本発明の化合物[C]の曇点は10〜25℃、好ましくは12〜23℃である。曇点が25℃を越えても、また10℃を下廻っても十分な消泡性が得られない。
【0013】
本発明において、[A]、[B]および[C]の付加重合反応は通常の条件下で実施されてよく、例えば温度は60〜170℃、好ましくは80〜150℃である。また、重合中の最高圧力(ゲージ圧)は0〜0.8MPa、好ましくは0.1〜0.6MPaである。また反応に要する時間は通常2〜12時間である。
【0014】
本発明において、重合により得られる[A]、[B]および[C]からの触媒除去の方法としては、例えば特公昭47−3745号公報に記載のように、酸性成分によりアルカリ性触媒を中和し、生じた塩を濾過除去する方法、特開昭53−123499号公報のアルカリ吸着剤を用いる方法、特公昭49−14359号公報の溶媒に溶かして水洗する方法、特開昭51−23211号公報のイオン交換樹脂を用いる方法、特公昭52−33000号公報のアルカリ性触媒を炭酸ガスで中和して、生じた炭酸塩を濾過する方法および各種有機酸、無機酸により中和する方法などがあるが、そのいずれを用いても差し支えない。
【0015】
本発明の消泡剤組成物はUF濾液に対して[A]は安定した消泡性、特に消泡試験中後期(消泡試験開始後2分〜5分間)における消泡性を発揮し、[B]は特に塗装面からの泡の滑り落ち性泡切れ性に有効で、消泡性試験法−3では試験開始直後の泡残量を小さくする効果がある。または[C]は特に消泡試験初期(消泡試験開始1分〜2分間)における消泡性に有効である。よって[A]/[B]/[C]の質量に基づく配合比は55〜99.5/0.5〜10/0〜35、好ましくは65〜94/1〜5/5〜30である。[A]が55未満となると消泡性のバランスが崩れ、効果的な消泡性の発現がみられない。
【0016】
本発明の消泡剤組成物はカチオン電着塗料を形成する樹脂成分に添加されても、また樹脂成分、顔料ペースト成分および水を配合して電着塗料を製造する時に添加されてもよい。または[A]、[B]、[C]は予め配合された状態で添加しても、またそれぞれ個別に添加してもよい。個別に添加する場合、添加順序は特に限定されない。また、本発明の消泡剤組成物のカチオン電着塗料への添加量は通常100〜3,000ppmであり、好ましくは200〜2,000ppmである。
【0017】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。消泡性試験結果は表1に記載した。尚、実施例における部は質量部を意味する。
【0018】
[消泡性試験用カチオン電着塗料の製造]
カチオン電着塗料は、1,樹脂成分を含有するエマルション、2,顔料成分を含有する顔料ペースト、3,脱イオン水、4,消泡剤からなる。
【0019】
製造例1
樹脂成分を含有するエマルションの製造
市販のビスフェノールA型エポキシ樹脂(エポキシ当量:950)950部、メチルイソブチルケトン(MIBK)240部、N−メチルエタノールアミン55部、ジエチレントリアミンのMIBKジケチミン化物を75%含有するMIBK溶液80部を加えて得た樹脂溶液をエマルション−1成分とする。イソホロンジイソシアネート980部、MIBK600部、ジブチルチンジラウレート1部およびトリメチロールプロパン225部を70℃以下にて反応させたのち、メチルエチルケトオキシム430部を同温度にて加え、さらにn−ブタノール35部を加えた完全ブロック化ポリイソシアネート樹脂溶液をエマルション−2成分とする。上記エマルション−1成分1320部とエマルション−2成分570部にエチレングリコールモノブチルエーテル100部、6%酢酸水550部を加えて中和し、さらに脱イオン水2200部を加えて均一とした後、減圧下低沸点物を留去させ、固形分35%のエマルションを製造した。尚、脱イオン水は市販品を用いた。
【0020】
製造例2
ビスフェノールA型エポキシ系4級アンモニゥム塩顔料分散樹脂(固形分50%)20部、二酸化チタン32部、カオリン15部、塩基性ケイ酸鉛1.5部、カーボンブラック1部および脱イオン水30.5部を鋼鉄製のボールミルにて粒度10ミクロン以下まで分散させ、顔料ペーストを得た。
【0021】
[消泡性試験法−1]
消泡性試験は次の通りに実施した。製造例1で得たエマルション400部(比較例11の消泡剤サーフィノール110Nの場合、サーフィノールのメタノール溶液、有効成分50%品を1.5部加えて15分間攪拌する、サーフィノールは塗料に対して質量比で750ppm)に、一定量の消泡剤を添加して室温にて15分間攪拌して均一に混合する。次いで脱イオン水500部を投入、室温にて均一に混合させる。これに製造例2で得た顔料ペースト100部を加えて室温にて均一に混合させて電着塗料を得る。この後40℃、非密閉下にて5時間攪拌を続け、減じた質量分は脱イオン水を追加補充する。こうして得た塗料約1.5リットルのうち約100mLを28℃に温調、塗料での消泡性試験に供する。
【0022】
[消泡性試験法−2]
上記消泡性試験法−1で得た塗料約1.4リットルを28℃以下とし、旭化成(株)製UFモジュール、KCP−1010にて限外濾過しUF濾液150mLを得る。このUF濾液を28℃に温調し消泡性試験に供する。
【0023】
[消泡性試験法−3]
上記消泡性試験法−1、−2で得た塗料及びUF濾液をNo.4フォードカップ中に100mLを入れ、1m下に置いた500mLガラス製メスシリンダー中に落下させて泡を発生させる。メスシリンダー中に残存する泡量(mL)を5分間にわたって測定する。泡切れ性は、消泡性試験の開始直後の泡残量で表され、少ないほど良好であることを表す。これは泡がガラス製メスシリンダーの内面を滑り落ち易いためである。結果を表1に記載する。
【0024】
製造例3
攪拌、250℃までの加熱、冷却、滴下、脱気可能な耐圧容器に、サンニックスポリオールRP−410A[三洋化成工業(株)製、ショ糖/PO13モル付加物、平均水酸基価410、平均分子量1095]1095部に水酸化カリウム6.0部[試薬特級、以下同じ]を加え、130℃にて減圧下脱水の後、POの22モル、1276部を100〜120℃にて付加重合させた。所要反応時間は約8時間であった。次いで90℃にてイオン交換水2.5部を加えた後、アルカリ吸着剤であるキョーワード600[協和化学(株)製]50部を加え、同温度にて1時間攪拌した。次いで同温度にてNo.2濾紙[東洋濾紙(株)製]を用いて濾過して触媒を吸着除去しさらに減圧下120℃にて脱水処理して、ショ糖/PO35モル付加物、曇点50.2℃の[A−1]を得た。
【0025】
製造例4
製造例3と同様にして、ショ糖/PO30モル/BO1モル付加物、曇点54.2℃の[A−2]を得た。
【0026】
製造例5
製造例3と同様にして、ショ糖/PO43モル付加物、曇点42.3℃の[A−3]を得た。
【0027】
製造例6
製造例3と同様にして、ショ糖/PO20モル付加物、曇点60.6℃の[A−4]を得た。
【0028】
製造例7
製造例3と同様にして、ショ糖/PO50モル付加物、曇点38.2℃の[A−5]を得た。
【0029】
製造例8
製造例3と同様な耐圧容器に、イソオクチルアルコール[エクソン化学(株)製、EXXAL8]1モル130部に水酸化カリウム0.3部を加え、常温にて減圧下脱気の後、EOの3モル132部を120〜130℃にて約4時間で、次いでPOの1モル58部を110℃にて約2時間で反応させた。次いで製造例1と同様にして触媒を吸着除去、脱水処理して、イソオクチルアルコール/EO3モル/PO1モル付加物の[B−1]を得た。表面張力は34mN/mであった。
【0030】
製造例9
製造例3と同様な反応容器にソフタノール30[(株)日本触媒製、ソフタノール/EO3モル品]1モル335部に水酸化カリウム0.2部を加え、80℃にて減圧下脱気の後、EOの1モル44部を120〜130℃にて約2時間で反応させた。次いで製造例1と同様にして触媒を吸着除去、脱水処理して、ソフタノール/EO4モル付加物の[B−2]を得た。表面張力は31mN/mであった。
【0031】
製造例10
製造例3と同様な反応容器に2−ヘキシルデカノール[新日本理化(株)製、エヌジェコール160BR]1モル246部に水酸化カリウム0.5部を加え、常温にて減圧下脱気の後、EOの4モル176部を120〜130℃にて約4時間で反応させた。次いで製造例1と同様にして触媒を吸着除去、脱水処理して、2−ヘキシルデカノール/EO4モル付加物の[B−3]を得た。表面張力は37mN/mであった。
【0032】
製造例11
製造例3と同様な反応容器にn−ドデカノール1モル186部に水酸化カリウム0.4部を加え、100℃にて減圧下脱水の後、EOの3.5モル154部を130℃にて約3時間で付加重合させた。次いで製造例1と同様にして触媒を吸着除去、脱水処理して、n−ドデカノール/EO3.5モル付加物の[B−4]を得た。表面張力は47mN/mであった。
【0033】
製造例12
製造例3と同様な反応容器に2−ブチルオクタノール1モル186部に水酸化カリウム0.8部を加え、常温にて減圧下脱気の後、POの3モル174部を100〜110℃にて約4時間で反応させた。次いでEOの7モル308部を120〜130℃にて約4時間で反応させた。次いで製造例1と同様にして触媒を吸着除去、脱水処理して、2−ブチルオクタノール/PO3モル/EO7モル付加物の[B−5]を得た。表面張力は51mN/mであった。
【0034】
製造例13
製造例3と同様な耐圧容器に、プロピレングリコールの1モル76gに水酸化カリウム2.5部を加え、130℃にて減圧下脱水の後、POの27モル、1566部を100〜120℃にて付加重合させた。所要反応時間は約9時間であった。次いで90℃にてイオン交換水4.5部を加えた後、アルカリ吸着剤であるキョーワード600の50部を加え、同温度にて1時間攪拌した。次いで同温度にてNo.2濾紙を用いて濾過して触媒を吸着除去しさらに減圧下120℃にて脱水処理して、プロピレングリコール/PO27モル付加物、曇点24.0℃の[C−1]を得た。
【0035】
製造例14
製造例3と同様な耐圧容器に、グリセリンの1モル92gに水酸化カリウム5.0部を加え、130℃にて減圧下脱水の後、POの46モル、2668部を100〜120℃にて付加重合させた。所要反応時間は約12時間であった。次いで90℃にてイオン交換水6.5部を加えた後、アルカリ吸着剤であるキョーワード600の50部を加え、同温度にて1時間攪拌した。次いで同温度にてNo.2濾紙を用いて濾過して触媒を吸着除去しさらに減圧下120℃にて脱水処理して、グリセリン/PO46モル付加物、曇点12.7℃の[C−2]を得た。
【0036】
製造例15
製造例3と同様な耐圧容器に、ブタノールの1モル74gに水酸化カリウム5.0部を加え、130℃にて減圧下脱水の後、EOの2モル、88部を100〜120℃にて、次いでPOの38モル、2204部を100〜120℃にて付加重合させた。所要反応時間は約15時間であった。次いで90℃にてイオン交換水6.5部を加えた後、アルカリ吸着剤であるキョーワード600の50部を加え、同温度にて1時間攪拌した。次いで同温度にてNo.2濾紙を用いて濾過して触媒を吸着除去しさらに減圧下120℃にて脱水処理して、ブタノール/EO2モル/PO38モル付加物、曇点21.6℃の[C−3]を得た。
【0037】
製造例16
製造例13と同様にして、プロピレングリコール/PO58モル付加物、曇点9.0℃の[C−4]を得た。
【0038】
製造例17
製造例15と同様にして、ブタノール/PO22モル付加物、曇点27.4℃の[C−5]を得た。
【0039】
実施例1
[A−1]/[B−1]=96/4の消泡剤組成物を製造し消泡性試験に供した。
【0040】
実施例2
[A−2]/[B−2]=93/7の消泡剤組成物を製造し消泡性試験に供した。
【0041】
実施例3
[A−3]/[B−3]/[C−3]=80/1/19の消泡剤組成物を製造し消泡性試験に供した。
【0042】
実施例4
[A−1]/[B−2]/[C−2]=65/5/30の消泡剤組成物を製造し消泡性試験に供した。
【0043】
実施例5
[A−1]/[B−3]/[C−1]=80/9/11の消泡剤組成物を製造し消泡性試験に供した。
【0044】
実施例6
[A−1]/[B−3]/[C−1]=60/5/35の消泡剤組成物を製造し消泡性試験に供した。
【0045】
実施例7
[A−2]/[B−1]/[C−3]=70/5/25の消泡剤組成物を製造し消泡性試験に供した。
【0046】
比較例1
[消泡性試験法]記載中の消泡剤を添加せずに消泡性試験を実施した。
【0047】
比較例2
[A−1]を消泡性試験に供した。
【0048】
比較例3
[B−2]を消泡性試験に供した。
【0049】
比較例4
[C−3]を消泡性試験に供した。
【0050】
比較例5
[A−4]/[B−4]/[C−4]=70/5/25の消泡剤組成物を製造し消泡性試験に供した。
【0051】
比較例6
[A−5]/[B−5]/[C−5]=65/5/30の消泡剤組成物を製造し消泡性試験に供した。
【0052】
比較例7
[A−1]/[B−1]/[C−1]=40/20/40の消泡剤組成物を製造し消泡性試験に供した。
【0053】
比較例8
[A−2]/[B−5]/[C−4]=75/10/15の消泡剤組成物を製造し消泡性試験に供した。
【0054】
比較例9
[B−3]/[C−1]=15/85の消泡剤組成物を製造し消泡性試験に供した。
【0055】
比較例10
[A−1]/[C−2]=70/30の消泡剤組成物を製造し消泡性試験に供した。
【0056】
比較例11
消泡剤としてサーフィノール110N[エアプロダクツ(株)製、サーフィノール104に比べて疎水基の炭素数が2個多い]を用いた電着塗料を消泡性試験に供した。
【0057】
【表1】
【0058】
【発明の効果】
本発明による消泡剤組成物はカチオン電着塗料において塗装工程およびその直後に実施されるUF濾液による水洗工程で優れた消泡性を示し、また塗装面からの泡切れ性が優れているので、電着塗装工程での操業安定性等の向上に有用である。
Claims (6)
- ショ糖と炭素数3〜4のアルキレンオキシドとの化合物[A]と、炭素数8〜16の分岐型第一級モノアルコールと炭素数2〜3のアルキレンオキシドとの化合物および/または炭素数9〜15の直鎖型第二級モノアルコールと炭素数2〜3のアルキレンオキシドとの化合物[B]からなるカチオン電着塗料用消泡剤組成物。
- [A]/[B]の質量に基づく配合比が55〜99.5/0.5〜10である請求項1記載の消泡剤組成物。
- ショ糖と炭素数3〜4のアルキレンオキシドとの化合物[A]と、炭素数8〜16の分岐型第一級モノアルコールと炭素数2〜3のアルキレンオキシドとの化合物および/または炭素数9〜15の直鎖型第二級モノアルコールと炭素数2〜3のアルキレンオキシドとの化合物[B]および炭素数が2〜4で1〜3個の水酸基を持つアルコール類と炭素数2〜3のアルキレンオキシドとの化合物[C]からなり、
[C]が炭素数2〜4で1〜3個の水酸基を持つアルコール類に炭素数2〜3のアルキレンオキシドを25〜55モル重合し、ブチルジグリコール25質量%水溶液法での曇点が10〜25℃であり、
[A]/[B]/[C]の質量に基づく配合比が55〜99.5/0.5〜10/5〜35であるカチオン電着塗料用消泡剤組成物。 - [A]がショ糖に炭素数3〜4のアルキレンオキシドを30〜45モル重合し、ブチルジグリコール25質量%水溶液法での曇点が40〜55℃である請求項1〜3のいずれか記載の消泡剤組成物。
- [B]が炭素数8〜16の分岐型第一級モノアルコールに炭素数2〜3のアルキレンオキシド2〜6モルを重合させた化合物および/または炭素数9〜15の直鎖型第二級モノアルコールに炭素数2〜3のアルキレンオキシド2〜6モルを重合させた化合物で、0.1%水溶液、25℃での表面張力が40mN/m以下である請求項1〜4のいずれか記載の消泡剤組成物。
- 請求項1〜5のいずれかに記載されたカチオン電着塗料用消泡剤組成物を含有するカチオン電着塗料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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