JP4511493B2 - クリアーアニオン電着塗料組成物及び塗膜形成方法 - Google Patents
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上記アクリル樹脂は、重量平均分子量5000〜100000、分散度が6未満であることが好ましい。
上記アクリル樹脂は、酸価15〜150mgKOH/g、水酸基価30〜200mgKOH/gのものであることが好ましい。
上記クリアーアニオン電着塗料組成物は、艶を有する塗料であることが好ましい。
本発明はまた、上述のクリアーアニオン電着塗料組成物を金属基材に電着塗装することを特徴とする塗膜形成方法でもある。
上記塗膜形成方法において、上記金属基材は、アルミニウム基材であることが好ましい。
上記塗膜形成方法は、艶を有する塗膜を形成するものであることが好ましい。
以下、本発明を詳細に説明する。
(1)アクリル樹脂の溶解性パラメーター(SP値)の算出方法
次式に基づき、使用単量体のδ値を求める。
このδ値は、ポリマーどうしの溶解性を見積もるための指標となるFedorsの溶解性パラメーター算出式(R.F.Fedors,Polym.Eng.Sci.,14[2]147(1974)具体的な数値は、例えば、材料技術研究協会編「実用版プラスチックのコーティング技術総覧」第97〜138頁に記載されている。)により得られる計算値である。
δ=(ΔE/V)1/2=(ΣΔe1/ΣΔv1)1/2
ΔE:凝集エネルギー密度
V:モル体積
Δe1:原子又は原子団の蒸発エネルギー
Δv1:原子又は原子団のモル体積
アクリル樹脂のSP値=δ1×w1+δ2×w2+・・・・・・+δn×wn
上式中、δ1、δ2、・・・δnは算出された各モノマーのδ値、w1、w2、・・・wnは各モノマーのモノマー総量に対する質量分率を表す。
使用モノマーのTg値は、例えば、北岡協三著、新高分子文庫7 塗料用合成樹脂入門(高分子刊行会)p168等の成書に記載されている値を用い、次式によりTg値を算出した。
アクリル樹脂の1/Tg値=1/Tg1×w1+1/Tg2×w2+・・・・・・+1/Tgn×wn
上式中、Tg1、Tg2、・・・Tgnは成書記載の各モノマーのTg値、w1、w2、・・・wnは各モノマーのモノマー総量に対する質量分率を表わす。
上記アクリル樹脂は、酸価15〜150mgKOH/gであることが好ましい。15mgKOH/g未満であると、樹脂の水分散性が劣り、均一な塗料を製造することができないおそれがある。150mgKOH/gを超えると、塗膜の耐食性、耐酸性等が不良となるおそれがある。上記酸価は、40〜80mgKOH/gであることがより好ましい。
なお、本明細書では、上記重量平均分子量Mw、上記数平均分子量Mnは、スチレンポリマーを標準とするGPC法において決定される値である。
本発明の電着塗料組成物の調製方法は特に限定されず、従来公知の方法により調製することができ、例えば、アクリル樹脂をアルカリ性物質によって中和し、そこに硬化剤を加え、更に必要に応じて、有機溶剤、流動性調整剤、紫外線吸収剤等の添加剤を添加し、混合した後、水分散することにより調製することができる。
上記艶を有する塗膜が形成される場合において、その電着塗膜(艶を有する塗膜)の60度鏡面光沢度は、80以上であることが好ましい。これにより、艶を有する塗膜として好適に用いることができる。80未満であると、所望の外観が得られないおそれがある。より好ましくは、85以上である。上記範囲の60度鏡面光沢度を有する電着塗膜は、使用するクリアーアニオン電着塗料組成物、電着塗装条件を適切に選択することによって得ることができる。
上記60度鏡面光沢度は、Uni−Gross 60(ミノルタ社製)を用いて測定することができる。
表1に示す配合で、以下に示す方法にてアクリル樹脂を合成した。
溶剤であるイソプロピルアルコール及びブチルセロソルブの所定量を反応容器に仕込み、90〜100℃に加熱し、緩やかに還流させながらモノマー、開始剤混合物を3時間かけて滴下した。滴下終了後1時間反応させた後、開始剤であるアゾイソプチロニトリル及びイソプロピルアルコールを1.5時間かけて滴下し、更に、2時間反応させた。得られたアクリルワニスの不揮発分、SP値、Tg値、水酸基価、酸価、重量平均分子量(Mw)、分散度(Mw/Mn)を表1に示す。
製造例で調製したアクリル樹脂ワニスとアミノ樹脂として商標サイメル235の名前で販売されているメラミン樹脂(三井サイテック社製、メチル/ブチル変性)を用いて実施例及び比較例の塗料を調製した。
アクリル樹脂ワニス35.0質量部にトリエチルアミンを中和率が60%、すなわちカルボキシル基に対して0.6当量分となるよう添加し、10分間攪拌して均一に混合した。この中に、表2に記載した配合量のメラミン樹脂を加え、10分間攪拌した。攪拌を続けながら脱イオン水を徐々に加えて固形分10%の水分散液を調製し、電着塗装用塗料とした。
6063Sアルミニウム合金板にアルマイト処理(アルマイト皮膜厚9μm)封孔処理(85℃の熱水に3分間浸漬)を施した板を、上記で調製した実施例及び比較例の塗料中へ浸け、100〜200Vの直流電圧を3分間印加して電着塗装した。その後180℃にて30分間焼付け、乾燥を行った。
上記電着塗装により得られたものについて、塗膜厚(μm、乾燥膜厚)、光沢値、塗膜の外観、付着性、耐食性、耐酸性及び耐アルカリ性(以上、電着時の塗料液温度20℃)を評価した。また、電着温度の違いによるを塗膜厚(μm)を評価した(電着時の塗料液温度15℃、20℃、25℃)。結果を表3に示した。
塗膜の光沢値は、Uni−Gloss60(ミノルタ製)によって得られた塗膜の60度鏡面光沢度を測定した。
塗膜の外観は、目視により、以下の基準に従って判定した。
表面の凹凸なし;〇、表面に僅かに凹凸あり;△、表面にかなりの凹凸あり;×
塗膜の付着性、耐食性、耐酸性、耐アルカリ性試験はJIS H 8602、JIS K 5600に準じて行い、塗膜表面の状態を調べた。
JIS H 8602 5.8に従い、試験片の塗膜面にカッターナイフの刃を用いて1mm間隔で縦横11本ずつの皮膜に達する線を引き、100個の碁盤目を作る。この上にJIS Z 1522に規定する幅12mmのテープを指で強く押し、はり付けてからすぐ真上の方向に強く引きはがす。このとき塗膜にはがれが認められないものを100/100とする。
JIS H 8602 5.10に従い、CASS耐食試験(使用溶液;5%塩化ナトリウム溶液、試験温度;50℃)を実施し、120時間後の塗膜状態を評価する。
〔耐アルカリ性〕
JIS H 8602 5.11に従い、20℃にて0.5%水酸化ナトリウム水溶液に塗膜を120時間接触後の状態を評価する。
〔耐酸性〕
JIS K 5600 6.1に従い、20℃にて5%硫酸水溶液に塗膜を120時間接触後の状態を評価する。
Claims (11)
- 側鎖にカルボキシル基及び水酸基を有するアクリル樹脂、並びに、硬化剤を含有するクリアーアニオン電着塗料組成物であって、
前記アクリル樹脂は、SP値10.0〜11.0、Tg値35〜55℃のものであり、
前記アクリル樹脂は、ラジカル重合性単量体1を10〜60質量%、ラジカル重合性単量体2を10〜65質量%、ラジカル重合性単量体3を0〜30質量%、ラジカル重合性単量体4を1.5〜25質量%及びラジカル重合性単量体5を5〜50質量%からなる単量体組成物(合計100質量%)を共重合することにより得られるものであり、
前記ラジカル重合性単量体1は、カルボキシル基及び水酸基を有さないδ値10.6以下かつTg値65℃未満である炭素数4〜20の直鎖若しくは分岐型炭化水素基、又は、脂環式炭化水素基を有する単量体であり、
前記ラジカル重合性単量体2は、カルボキシル基及び水酸基を有さないδ値10.6以下かつTg値65℃以上である炭素数4以下の直鎖若しくは分岐型炭化水素基、脂環式炭化水素基、又は、芳香族基を有する単量体であり、
前記ラジカル重合性単量体3は、カルボキシル基及び水酸基を有さない単量体であって、前記ラジカル重合性単量体1及び2以外の単量体であり、
前記ラジカル重合性単量体4は、カルボキシル基を有し、水酸基を有さない単量体であり、
前記ラジカル重合性単量体5は、水酸基を有し、カルボキシル基を有さない単量体である、クリアーアニオン電着塗料組成物。 - 前記ラジカル重合性単量体1は、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、tert−ブチルアクリレート、2−エチルへキシルアクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、シクロへキシルアクリレートからなる群から選択される1種またはそれ以上の単量体であり、
前記ラジカル重合性単量体2は、イソプロピルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、tert−ブチルメタクリレート、イソボルニルアクリレート、イソボルニルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、α−メチルステレン、スチレンからなる群から選択される1種またはそれ以上の単量体であり、
前記ラジカル重合性単量体3は、エチルアクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、N−ブトキシメチルアクリルアミド、ジメチルアミノエチルメタクリルアミド、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド、アクリロニトリル、グリシジルメタクリレート、塩化ビニル、リン酸エステルモノマー、スルフォン酸基含有モノマーからなる群から選択される1種またはそれ以上の単量体であり、
前記ラジカル重合性単量体4は、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、マレイン酸モノエステル、イタコン酸、イタコン酸モノエステル、クロトン酸、シトラコン酸からなる群から選択される1種またはそれ以上の単量体であり、
前記ラジカル重合性単量体5は、β−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、β−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、アリルアルコール、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、商標プラクセルFM1、商標プラクセルFM2、商標プラクセルFM3、商標プラクセルFM4、商標プラクセルFM5、商標プラクセルFA1、商標プラクセルFA2、商標プラクセルFA3、商標プラクセルFA4、商標プラクセルFA5からなる群から選択される1種またはそれ以上の単量体である、
請求項1記載のクリアーアニオン電着塗料組成物。 - 硬化剤は、アミノ樹脂及び/又はブロックイソシアネート化合物である請求項1又は2記載のクリアーアニオン電着塗料組成物。
- アクリル樹脂は、重量平均分子量5000〜100000、分散度が6未満である請求項1、2又は3記載のクリアーアニオン電着塗料組成物。
- アクリル樹脂は、酸価15〜150mgKOH/g、水酸基価30〜200mgKOH/gのものである請求項1、2、3又は4記載のクリアーアニオン電着塗料組成物。
- クリアーアニオン電着塗料組成物は、アルミニウム基材に適用するものである請求項1、2、3、4又は5記載のクリアーアニオン電着塗料組成物。
- クリアーアニオン電着塗料組成物は、艶を有する塗料である請求項1、2、3、4、5又は6記載のクリアーアニオン電着塗料組成物。
- 請求項1、2、3、4、5、6又は7記載のクリアーアニオン電着塗料組成物を金属基材に電着塗装することを特徴とする塗膜形成方法。
- 金属基材は、アルミニウム基材である請求項8記載の塗膜形成方法。
- 乾燥膜厚5〜7μmの塗膜を形成する請求項8又は9記載の塗膜形成方法。
- 艶を有する塗膜を形成する請求項8、9又は10記載の塗膜形成方法。
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