JP5502272B2 - Water-based paint composition - Google Patents

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JP5502272B2 JP2007293222A JP2007293222A JP5502272B2 JP 5502272 B2 JP5502272 B2 JP 5502272B2 JP 2007293222 A JP2007293222 A JP 2007293222A JP 2007293222 A JP2007293222 A JP 2007293222A JP 5502272 B2 JP5502272 B2 JP 5502272B2
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Description

本発明は、アクリル樹脂変性エポキシ樹脂系の水性塗料組成物に関し、特に、加工性、接着性、耐食性に優れた塗膜を形成できる、缶の塗装、なかでも缶蓋の塗装に適した水性塗料組成物及びこの水性塗料組成物を用いた金属板上への塗膜形成方法に関する。   The present invention relates to an acrylic resin-modified epoxy resin-based aqueous coating composition, and in particular, an aqueous coating composition that can form a coating film excellent in processability, adhesion, and corrosion resistance, and that is suitable for can coating, especially for can lid coating. The present invention relates to a composition and a method for forming a coating film on a metal plate using the aqueous coating composition.

従来、缶蓋用塗料としては、加工性に優れた塗膜を形成できることから有機溶剤系の塩ビゾル塗料が多く使用されているが、有機溶剤の揮散による環境、安全衛生の問題があり、缶蓋用塗料の水性化が急務となっている。   Conventionally, organic solvent-based vinyl chloride sol paints are often used as paints for can lids because they can form coating films with excellent processability. There is an urgent need to make the paint for lids water-based.

従来、缶内面用の水性塗料として、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂を適宜、組合わせたり、反応させてなる塗料が主として使用されている。これらの水性塗料は、缶蓋の塗装に使用すると、得られる塗膜は一般的に硬く、缶蓋用の塩ビゾル塗料からの塗膜に比べて加工性、基材への接着性、耐食性が劣り、また、缶蓋のタブを開いたときに塗膜が残り、耐膜残り性が悪いという問題がある。   Conventionally, as a water-based paint for the inner surface of a can, a paint obtained by appropriately combining or reacting an epoxy resin, an acrylic resin, and a phenol resin is mainly used. When these water-based paints are used for can lid coating, the resulting coating film is generally hard and has processability, adhesion to a substrate, and corrosion resistance compared to a coating film from a vinyl chloride sol paint for can lids. In addition, there is a problem that when the tab of the can lid is opened, the coating film remains and the film resistance is poor.

これらの問題を解決する方法が種々提案されている。例えば特許文献1には、ビスフェノールF型エポキシ樹脂から誘導されるカルボキシル基含有の自己乳化性エポキシ樹脂によって形成された外側部と共役ジエン系樹脂によって形成された芯部とを有する水分散型微粒子状樹脂を含む金属被覆用水性樹脂組成物が提案されている。また、特許文献2には、数平均分子量が9,000以上である芳香族高分子エポキシ樹脂を必須成分とするカルボキシル基含有アクリル樹脂変性エポキシ樹脂を水分散化した水性塗料が提案されている。さらに特許文献3には、アクリル樹脂変性エポキシ樹脂に、特定のレゾール型フェノール樹脂及びスチレン共重合体ゴムを配合した水性塗料組成物が提案されている。   Various methods for solving these problems have been proposed. For example, Patent Document 1 discloses water-dispersed fine particles having an outer portion formed of a carboxyl group-containing self-emulsifying epoxy resin derived from a bisphenol F-type epoxy resin and a core portion formed of a conjugated diene resin. An aqueous resin composition for metal coating containing a resin has been proposed. Patent Document 2 proposes an aqueous paint in which a carboxyl group-containing acrylic resin-modified epoxy resin having an aromatic polymer epoxy resin having a number average molecular weight of 9,000 or more as an essential component is dispersed in water. Further, Patent Document 3 proposes an aqueous coating composition in which a specific resol type phenol resin and a styrene copolymer rubber are blended with an acrylic resin-modified epoxy resin.

しかしながら、上記提案のいずれの組成物においても、得られる塗膜は、加工性、基材への接着性、耐食性、耐膜残り性のバランスが十分でなく実用化に至っていない。   However, in any of the proposed compositions, the obtained coating film has not yet been put into practical use because the balance of workability, adhesion to a substrate, corrosion resistance, and film resistance is not sufficient.

本発明の目的は、上記のような問題がなく、加工性、基材への接着性、耐食性及び耐膜残り性に優れた塗膜を形成でき、缶蓋用としての適性を有する水性塗料を得ることである。   The object of the present invention is to provide a water-based paint having no problems as described above, capable of forming a coating film excellent in processability, adhesion to a substrate, corrosion resistance and film resistance, and suitable for use as a can lid. Is to get.

特開平5−9431号公報JP-A-5-9431 特開平7−138523号公報JP-A-7-138523 特開平11−263938号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-263939

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、アクリル樹脂変性エポキシ樹脂と高分子量で架橋度が極めて低い特定の水分散性アクリル重合体粒子とを含有する水性塗料によって上記課題を解決できることを見出し本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by an aqueous paint containing an acrylic resin-modified epoxy resin and specific water-dispersible acrylic polymer particles having a high molecular weight and a very low degree of crosslinking. As a result, the present invention has been completed.

かくして、本発明によれば、「1.(A)アクリル樹脂変性エポキシ樹脂及び、該樹脂(A)100質量部を基準にして、(B)カルボキシル基含有重合性不飽和モノマー0.1〜15質量%、ならびにアクリル酸又はメタクリル酸と炭素数1〜4の1価アルコールとのモノエステル化物及びスチレンから選ばれる重合性不飽和モノマー85〜99.9質量%からなるモノマーを、該重合性不飽和モノマーの総質量に対して0.01〜1.0質量%の、25℃の水に対する溶解度が3質量%以下の水難溶性のアゾ化合物であるラジカル重合開始剤、及び該重合性不飽和モノマーの総質量に対して1.5〜6質量%の分散安定剤の存在下で乳化重合してなる共重合体であって、酸価が3〜35mgKOH/gで、重量平均分子量が30万以上であり、かつ質量濃度1.35%の1,4−ジオキサンを溶媒とする液とした分光光度計による波長330nmにおける吸光度の値が0.2以下である水分散性アクリル重合体粒子0.5〜30質量部を含有することを特徴とする水性塗料組成物。
Thus, according to the present invention, “1. (A) acrylic resin-modified epoxy resin and (B) carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer 0.1 to 15 based on 100 parts by mass of the resin (A)”. And a monomer comprising 85 to 99.9% by weight of a polymerizable unsaturated monomer selected from monoesterified products of acrylic acid or methacrylic acid and a monohydric alcohol having 1 to 4 carbon atoms and styrene. Radical polymerization initiator which is a poorly water-soluble azo compound having a solubility in water at 25 ° C. of 0.01 to 1.0% by mass relative to the total mass of the saturated monomer and 3% by mass or less, and the polymerizable unsaturated monomer A copolymer obtained by emulsion polymerization in the presence of 1.5 to 6% by mass of a dispersion stabilizer with respect to the total mass of the acid, having an acid value of 3 to 35 mgKOH / g and a weight average molecular weight of 300,000 or more so Ri and mass concentration 1.35% of 1,4-dioxane and the absorbance values Ru der 0.2 Water-dispersible acrylic polymer particles at a wavelength of 330nm by spectrophotometer with a liquid as a solvent 0.5 A water-based coating composition containing ˜30 parts by mass.

2.アクリル樹脂変性エポキシ樹脂(A)が、ビスフェノール型エポキシ樹脂(a)とカルボキシル基含有アクリル樹脂(b)とをエステル化反応させてなるか又はビスフェノール型エポキシ樹脂(a)にカルボキシル基含有重合性不飽和モノマーを含有する重合性不飽和モノマー成分をグラフト重合させてなるアクリル樹脂変性エポキシ樹脂である上記項1記載の水性塗料組成物、
3.水分散性アクリル重合体粒子(B)の重量平均分子量が30万〜1000万である上記項1又は2記載の水性塗料組成物。
2. The acrylic resin-modified epoxy resin (A) is obtained by esterifying the bisphenol type epoxy resin (a) and the carboxyl group-containing acrylic resin (b), or the bisphenol type epoxy resin (a) is not polymerized with a carboxyl group. Item 2. The aqueous coating composition according to Item 1, which is an acrylic resin-modified epoxy resin obtained by graft polymerization of a polymerizable unsaturated monomer component containing a saturated monomer.
3. Item 3. The aqueous coating composition according to Item 1 or 2, wherein the water-dispersible acrylic polymer particles (B) have a weight average molecular weight of 300,000 to 10,000,000.

4.水分散性アクリル重合体粒子(B)が、1分子中に、
−(CHCHO)n−(式中、nは5〜60の整数)で表わされるポリオキシエチレン基及び重合性不飽和基を有する反応性乳化剤の存在下で乳化重合してなるものである上記項1〜3のいずれか一項に記載の水性塗料組成物。
4). Water-dispersible acrylic polymer particles (B) are in one molecule,
What is obtained by emulsion polymerization in the presence of a reactive emulsifier having a polyoxyethylene group and a polymerizable unsaturated group represented by — (CH 2 CH 2 O) n — (where n is an integer of 5 to 60) The aqueous coating composition according to any one of Items 1 to 3, which is

5.さらに、架橋剤(C)として、フェノール樹脂及びアミノ樹脂のうちの少なくとも1種を含有する上記項1〜4のいずれか一項に記載の水性塗料組成物、
6.(A)成分の樹脂固形分100質量部を基準にして、(C)成分の固形分量が0〜15質量%である上記項1〜5のいずれか一項に記載の水性塗料組成物、
7.上記項1〜6のいずれか一項に記載の水性塗料組成物を、金属板上にロール塗装し、焼付け硬化させることを特徴とする塗膜形成方法。」を提供するものである。
5. Furthermore, as a crosslinking agent (C), the water-based coating composition as described in any one of said claim | item 1-4 containing at least 1 sort (s) of a phenol resin and an amino resin,
6). The water-based coating composition according to any one of Items 1 to 5, wherein the solid content of the component (C) is 0 to 15% by mass, based on 100 parts by mass of the resin solid content of the component (A).
7). 7. A coating film forming method, wherein the aqueous coating composition according to any one of items 1 to 6 is roll-coated on a metal plate and baked and cured. Is provided.

本発明の水性塗料組成物は、アクリル樹脂変性エポキシ樹脂に、重量平均分子量が30万以上であり、かつ、質量濃度1.35%の1,4−ジオキサンを溶媒とする液とした分光光度計による波長330nmにおける吸光度の値が0.2以下である、高分子量でありながら架橋度が極めて低い水分散性アクリル重合体粒子を配合したものである。この特定の配合とすることにより加工性、基材への接着性、加工性、耐水性、耐食性、衛生性及び耐膜残り性などの塗膜性能に優れた塗膜を形成できたものであり、缶の内外面の塗装用なかでも、缶蓋用として好適に使用することができる。   The water-based coating composition of the present invention is a spectrophotometer using a liquid in which 1,4-dioxane having a weight average molecular weight of 300,000 or more and a mass concentration of 1.35% is used as a solvent in an acrylic resin-modified epoxy resin. The water-dispersible acrylic polymer particles having a high molecular weight and a very low degree of crosslinking are blended with an absorbance value at a wavelength of 330 nm of 0.2 or less. With this specific formulation, it was possible to form a coating film with excellent coating performance such as processability, adhesion to a substrate, processability, water resistance, corrosion resistance, hygiene and film resistance. Among the cans for painting the inner and outer surfaces of the can, it can be suitably used as a can lid.

以下に、本発明の水性塗料組成物について詳細に説明する。まず、本発明の水性塗料組成物の各成分について説明する。   Below, the water-based coating composition of this invention is demonstrated in detail. First, each component of the water-based coating composition of this invention is demonstrated.

アクリル樹脂変性エポキシ樹脂(A)
本発明組成物の(A)成分であるアクリル樹脂変性エポキシ樹脂は、アクリル樹脂によって変性されたエポキシ樹脂であり、好適な具体例として、例えば、下記の(I)、(II)を挙げることができる。
(I)ビスフェノール型エポキシ樹脂(a)[以下、「エポキシ樹脂(a)」と略称することがある]とカルボキシル基含有アクリル樹脂(b)[以下、「アクリル樹脂(b)」と略称することがある]とをエステル付加反応させてなる樹脂、
(II)ビスフェノール型エポキシ樹脂(a)にカルボキシル基含有重合性不飽和モノマーを含有する重合性不飽和モノマー成分をグラフト重合させてなる樹脂。
Acrylic resin modified epoxy resin (A)
The acrylic resin-modified epoxy resin that is the component (A) of the composition of the present invention is an epoxy resin modified with an acrylic resin, and suitable specific examples include, for example, the following (I) and (II). it can.
(I) Bisphenol type epoxy resin (a) [hereinafter sometimes abbreviated as “epoxy resin (a)”] and carboxyl group-containing acrylic resin (b) [hereinafter abbreviated as “acrylic resin (b)”) A resin obtained by an ester addition reaction with
(II) A resin obtained by graft polymerization of a polymerizable unsaturated monomer component containing a carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer to a bisphenol type epoxy resin (a).

上記(I)においては、エポキシ樹脂(a)とアクリル樹脂(b)とを、例えば有機溶剤溶液中、エステル化触媒の存在下にて加熱することにより容易にエステル付加反応させることができる。   In the above (I), the epoxy resin (a) and the acrylic resin (b) can be easily subjected to an ester addition reaction by heating, for example, in an organic solvent solution in the presence of an esterification catalyst.

上記(II)においては、例えば有機溶剤中において、ベンゾイルパーオキサイド等のラジカル発生剤の存在下にて、エポキシ樹脂(a)に重合性不飽和モノマー成分をグラフト重合させることができる。   In the above (II), for example, a polymerizable unsaturated monomer component can be graft-polymerized to the epoxy resin (a) in the presence of a radical generator such as benzoyl peroxide in an organic solvent.

上記(I)、(II)において使用されるビスフェノール型エポキシ樹脂(a)としては、例えばエピクロルヒドリンとビスフェノールとを、必要に応じてアルカリ触媒などの触媒の存在下に高分子量まで縮合させてなる樹脂、エピクロルヒドリンとビスフェノールとを、必要に応じてアルカリ触媒などの触媒の存在下に、縮合させて低分子量のエポキシ樹脂とし、この低分子量エポキシ樹脂とビスフェノールとを重付加反応させることにより得られた樹脂、及び得られたこれらの樹脂又は上記低分子量エポキシ樹脂に、二塩基酸を反応させてなるエポキシエステル樹脂のいずれであってもよい。   As the bisphenol type epoxy resin (a) used in the above (I) and (II), for example, a resin obtained by condensing epichlorohydrin and bisphenol to a high molecular weight in the presence of a catalyst such as an alkali catalyst, if necessary. A resin obtained by condensing epichlorohydrin and bisphenol, if necessary, in the presence of a catalyst such as an alkali catalyst to form a low molecular weight epoxy resin, and subjecting this low molecular weight epoxy resin and bisphenol to a polyaddition reaction And any of epoxy resins obtained by reacting these obtained resins or the low molecular weight epoxy resin with a dibasic acid.

上記ビスフェノールとしては、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン[ビスフェノールF]、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)エタン、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン[ビスフェノールA]、2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ブタン[ビスフェノールB]、ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1−イソブタン、ビス(4−ヒドロキシ−tert−ブチル−フェニル)−2,2−プロパン、p−(4−ヒドロキシフェニル)フェノール、オキシビス(4−ヒドロキシフェニル)、スルホニルビス(4−ヒドロキシフェニル)、4,4´−ジヒドロキシベンゾフェノン、ビス(2−ヒドロキシナフチル)メタンなどを挙げることができ、なかでもビスフェノールA、ビスフェノールFが好適に使用される。上記ビスフェノール類は、1種で又は2種以上の混合物として使用することができる。   Examples of the bisphenol include bis (4-hydroxyphenyl) methane [bisphenol F], 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) ethane, 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane [bisphenol A], 2, 2-bis (4-hydroxyphenyl) butane [bisphenol B], bis (4-hydroxyphenyl) -1,1-isobutane, bis (4-hydroxy-tert-butyl-phenyl) -2,2-propane, p- (4-hydroxyphenyl) phenol, oxybis (4-hydroxyphenyl), sulfonylbis (4-hydroxyphenyl), 4,4′-dihydroxybenzophenone, bis (2-hydroxynaphthyl) methane and the like can be mentioned among others. Bisphenol A and bisphenol F are preferably used . The bisphenols can be used alone or as a mixture of two or more.

前記エポキシエステル樹脂の製造に用いられる二塩基酸としては、下記式
HOOC−(CH2 )n −COOH
(式中、nは1〜12の整数である。)で示される化合物が好適に用いられ、具体的には、コハク酸、アジピン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカン二酸、ヘキサヒドロフタル酸等を例示できる。
As the dibasic acid used for the production of the epoxy ester resin, the following formula HOOC- (CH2) n-COOH
(Wherein, n is an integer of 1 to 12) is preferably used, and specifically, succinic acid, adipic acid, pimelic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedioic acid, hexa Examples include hydrophthalic acid.

ビスフェノール型エポキシ樹脂(a)の市販品としては、例えば、ジャパンエポキシレジン社製の、エピコート1007(エポキシ当量約1,700、数平均分子量約2,900)、エピコート1009(エポキシ当量約3,500、数平均分子量約3,750)、エピコート1010(エポキシ当量約4,500、数平均分子量約5,500);旭チバ社製の、アラルダイトAER6099(エポキシ当量約3,500、数平均分子量約3,800);及び三井化学(株)製の、エポミックR−309(エポキシ当量約3,500、数平均分子量約3,800)などを挙げることができる。   Commercially available products of the bisphenol type epoxy resin (a) include, for example, Epicoat 1007 (epoxy equivalent of about 1,700, number average molecular weight of about 2,900), Epicoat 1009 (epoxy equivalent of about 3,500, manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd. , Number average molecular weight of about 3,750), Epicoat 1010 (epoxy equivalent of about 4,500, number average molecular weight of about 5,500); Araldite AER6099 (epoxy equivalent of about 3,500, number average molecular weight of about 3) manufactured by Asahi Ciba , 800); and Epomic R-309 (epoxy equivalent of about 3,500, number average molecular weight of about 3,800) manufactured by Mitsui Chemicals, Inc., and the like.

ビスフェノール型エポキシ樹脂(a)としては、なかでも数平均分子量が2,000〜35,000、好ましくは4,000〜30,000であり、エポキシ当量が1,000〜12,000、好ましくは3,000〜10,000の範囲のビスフェノール型エポキシ樹脂であることが、得られる塗膜の加工性、耐食性などの点から好適である。
なお、本明細書において、後記水分散性アクリル重合体粒子(B)以外の樹脂の数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフで測定したクロマトグラムから標準ポリスチレンの数平均分子量を基準にして算出した値である。ゲルパーミエーションクロマトグラフは、「HLC8120GPC」(東ソー社製)を使用した。カラムとしては、「TSKgel G−4000HXL」、「TSKgel G−3000HXL」、「TSKgel G−2500HXL」、「TSKgel G−2000HXL」(いずれも東ソー(株)社製、商品名)の4本を用い、移動相;テトラヒドロフラン、測定温度;40℃、流速;1cc/分、検出器;RIの条件で行った。
The bisphenol type epoxy resin (a) has a number average molecular weight of 2,000 to 35,000, preferably 4,000 to 30,000, and an epoxy equivalent of 1,000 to 12,000, preferably 3. It is suitable from the point of workability, corrosion resistance, etc. of the coating film obtained that it is a bisphenol type epoxy resin in the range of 10,000 to 10,000.
In the present specification, the number average molecular weight of resins other than the water-dispersible acrylic polymer particles (B) described later was calculated from the chromatogram measured by gel permeation chromatography based on the number average molecular weight of standard polystyrene. Value. As the gel permeation chromatograph, “HLC8120GPC” (manufactured by Tosoh Corporation) was used. As the columns, four columns of “TSKgel G-4000HXL”, “TSKgel G-3000HXL”, “TSKgel G-2500HXL”, “TSKgel G-2000HXL” (both manufactured by Tosoh Corporation, trade name) were used, Mobile phase: Tetrahydrofuran, measurement temperature: 40 ° C., flow rate: 1 cc / min, detector: RI

前記(I)においては、エステル付加反応の際に、エポキシ樹脂(a)中のエポキシ基にアクリル樹脂(b)中のカルボキシル基がエステル付加反応するので、エポキシ樹脂(a)中にエポキシ基が必要であり、エポキシ樹脂1分子当りエポキシ基は平均0.5〜2個、好ましくは0.5〜1.6個の範囲内であるのがよい。一方、前記(II)においては、グラフト反応がエポキシ樹脂主鎖の水素引き抜きによって起こりグラフト重合反応が進行するので、エポキシ樹脂(a)中にエポキシ基は実質上存在しなくてもよい。   In the above (I), since the carboxyl group in the acrylic resin (b) undergoes an ester addition reaction with the epoxy group in the epoxy resin (a) during the ester addition reaction, an epoxy group is present in the epoxy resin (a). The average number of epoxy groups per molecule of epoxy resin is 0.5 to 2, preferably 0.5 to 1.6. On the other hand, in the above (II), since the grafting reaction is caused by hydrogen abstraction of the epoxy resin main chain and the graft polymerization reaction proceeds, the epoxy resin (a) may be substantially free of epoxy groups.

上記(1)において使用されるカルボキシル基含有アクリル樹脂(b)は、カルボキシル基含有重合性不飽和モノマーとその他の重合性不飽和モノマーとを単量体成分とする共重合体樹脂である。   The carboxyl group-containing acrylic resin (b) used in the above (1) is a copolymer resin having a carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer and another polymerizable unsaturated monomer as monomer components.

上記カルボキシル基含有重合性不飽和モノマーとしては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸などの1種又は2種以上の混合物を挙げることができ、なかでもメタクリル酸が好適に使用される。   Examples of the carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer include one or a mixture of two or more of acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, itaconic acid, maleic acid, fumaric acid, etc., among which methacrylic acid Are preferably used.

カルボキシル基含有アクリル樹脂(b)の単量体成分である、その他の重合性不飽和モノマーは、上記カルボキシル基含有重合性不飽和モノマーと共重合可能なモノマーであればよく、求められる性能に応じて適宜選択して使用することができるものであり、例えば、スチレン、ビニルトルエン、2−メチルスチレン、t−ブチルスチレン、クロルスチレンなどの芳香族系ビニルモノマー;アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸n−,i−又はt−ブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸デシル、アクリル酸ラウリル、アクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸n−,i−又はt−ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸デシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸シクロヘキシル等のアクリル酸又はメタクリル酸の炭素数1〜18のアルキルエステル又はシクロアルキルエステル;2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−ヒドロキシプロピルアクリレート、ヒドロキシブチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、3−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ヒドロキシブチルメタクリレートなどのアクリル酸またはメタクリル酸のC2 〜C8 ヒドロキシアルキルエステル;N−メチロールアクリルアミド、N−ブトキシメチルアクリルアミド、N−メトキシメチルアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド、N−ブトキシメチルメタクリルアミドなどのN−置換アクリルアミド系又はN−置換メタクリルアミド系モノマーなどの1種又は2種以上の混合物を挙げることができる。上記その他の重合性不飽和モノマーとしては、特にスチレン及びアクリル酸エチルの混合物が好ましく、スチレン/アクリル酸エチルの構成質量比が99.9/0.1〜40/60、さらには99/1〜50/50の範囲内であることが適している。   The other polymerizable unsaturated monomer that is the monomer component of the carboxyl group-containing acrylic resin (b) may be any monomer that can be copolymerized with the carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer, depending on the required performance. For example, aromatic vinyl monomers such as styrene, vinyltoluene, 2-methylstyrene, t-butylstyrene, chlorostyrene; methyl acrylate, ethyl acrylate, acrylic N-propyl acid, isopropyl acrylate, n-, i- or t-butyl acrylate, hexyl acrylate, 2-ethylhexyl acrylate, n-octyl acrylate, decyl acrylate, lauryl acrylate, cyclohexyl acrylate, methacryl Acid methyl, ethyl methacrylate, methacrylic acid n-propyl Acrylic acid or methacrylic acid such as pill, isopropyl methacrylate, n-, i- or t-butyl methacrylate, hexyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, octyl methacrylate, decyl methacrylate, lauryl methacrylate, cyclohexyl methacrylate C1-C18 alkyl ester or cycloalkyl ester of 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 3-hydroxypropyl acrylate, hydroxybutyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 3- C2-C8 hydroxyalkyl esters of acrylic acid or methacrylic acid such as hydroxypropyl methacrylate, hydroxybutyl methacrylate; N-methyl 1 type or 2 types of N-substituted acrylamide type or N-substituted methacrylamide type monomers such as acrylamide, N-butoxymethyl acrylamide, N-methoxymethyl acrylamide, N-methylol methacrylamide, N-butoxymethyl methacrylamide The mixture of the above can be mentioned. As the other polymerizable unsaturated monomer, a mixture of styrene and ethyl acrylate is particularly preferable, and a constitutional mass ratio of styrene / ethyl acrylate is 99.9 / 0.1 to 40/60, more preferably 99/1 to It is suitable to be in the range of 50/50.

カルボキシル基含有アクリル樹脂(b)は、モノマーの構成比率、種類は特に制限されるものではないが、通常、カルボキシル基含有重合性不飽和モノマーが15〜60質量%、特に20〜50質量%であることが好ましく、その他の重合性不飽和モノマーが85〜40質量%、特に80〜50質量%であることが好ましい。   The carboxyl group-containing acrylic resin (b) is not particularly limited in the constitutional ratio and type of the monomer, but usually the carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer is 15 to 60% by mass, particularly 20 to 50% by mass. It is preferable that the other polymerizable unsaturated monomer is 85 to 40% by mass, particularly 80 to 50% by mass.

カルボキシル基含有アクリル樹脂(b)の調製は、例えば、上記した単量体組成を重合開始剤の存在下、有機溶剤中で溶液重合することにより容易に行うことができる。アクリル樹脂(b)は、樹脂酸価が100〜400、数平均分子量が5,000〜100,000の範囲内であるのがよい。   The carboxyl group-containing acrylic resin (b) can be easily prepared, for example, by solution polymerization of the above monomer composition in an organic solvent in the presence of a polymerization initiator. The acrylic resin (b) preferably has a resin acid value of 100 to 400 and a number average molecular weight of 5,000 to 100,000.

前記(I)でのエステル付加反応において、上記エポキシ樹脂(b)とカルボキシル基含有アクリル樹脂(b)との配合割合は、エポキシ基の当量に対してカルボキシル基の当量が過剰となる条件下で、塗装作業性や塗膜性能に応じて適宜選択すればよいが、エポキシ樹脂(a)とアクリル樹脂(b)との固形分質量比で前者:後者が、通常、6:4〜9:1、さらには7:3〜9:1の範囲内であることが好ましい。   In the ester addition reaction in (I), the blending ratio of the epoxy resin (b) and the carboxyl group-containing acrylic resin (b) is such that the equivalent of the carboxyl group is excessive relative to the equivalent of the epoxy group. The ratio may be appropriately selected according to the coating workability and the coating film performance, but the former: the latter is usually 6: 4 to 9: 1 in terms of the solid mass ratio of the epoxy resin (a) and the acrylic resin (b). Furthermore, it is preferable to be within the range of 7: 3 to 9: 1.

上記エステル付加反応は、従来公知の方法で行うことができ、例えば、エポキシ樹脂(a)とアクリル樹脂(b)との均一な有機溶剤溶液中にエステル化触媒を配合せしめ、実質的にエポキシ基の全てが消費されるまで、通常、60〜130℃の反応温度にて約1〜6時間反応させることによって行うことができる。上記エステル化触媒としては、例えば、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミンなどの第3級アミン類やトリフェニルフォスフィンなどの第4級塩化合物などを挙げることができ、なかでも第3級アミン類が好適である。   The ester addition reaction can be carried out by a conventionally known method. For example, an esterification catalyst is blended in a uniform organic solvent solution of the epoxy resin (a) and the acrylic resin (b), so that an epoxy group is substantially added. Until all of the above is consumed, the reaction can usually be carried out at a reaction temperature of 60 to 130 ° C. for about 1 to 6 hours. Examples of the esterification catalyst include tertiary amines such as triethylamine and dimethylethanolamine, and quaternary salt compounds such as triphenylphosphine. Among them, tertiary amines are preferable. is there.

エポキシ樹脂(a)とアクリル樹脂(b)との反応系における固形分濃度は、反応系が反応に支障のない粘度範囲内である限り特に限定されるものではない。また、エステル付加反応させる際にエステル化触媒を使用する場合には、その使用量はエポキシ樹脂(b)中のエポキシ基1当量に対して通常、0.1〜1当量の範囲で使用するのがよい。   The solid content concentration in the reaction system of the epoxy resin (a) and the acrylic resin (b) is not particularly limited as long as the reaction system is within a viscosity range that does not hinder the reaction. Moreover, when using an esterification catalyst at the time of carrying out ester addition reaction, the usage-amount is normally used in the range of 0.1-1 equivalent with respect to 1 equivalent of epoxy groups in an epoxy resin (b). Is good.

アクリル樹脂変性エポキシ樹脂(A)が前記(II)による樹脂である場合、エポキシ樹脂(a)にグラフト重合させるカルボキシル基含有重合性不飽和モノマーを含有する重合性不飽和モノマー成分は、前記(I)におけるカルボキシル基含有アクリル樹脂(b)の製造に用いられる単量体成分であるカルボキシル基含有重合性不飽和モノマー及びその他の重合性不飽和モノマーを挙げることができる。   When the acrylic resin-modified epoxy resin (A) is a resin according to the above (II), the polymerizable unsaturated monomer component containing a carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer to be graft-polymerized to the epoxy resin (a) is The carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer and other polymerizable unsaturated monomers, which are monomer components used in the production of the carboxyl group-containing acrylic resin (b) in FIG.

前記(II)の反応において、エポキシ樹脂(a)とカルボキシル基含有重合性不飽和モノマーを含有する重合性不飽和モノマー成分との使用割合は、特に制限されるものではないが、通常、前者:後者の比が、95〜70質量%:5〜30質量%の範囲内とするのがよい。この場合、カルボキシル基含有重合性不飽和モノマーは、全重合性不飽和モノマー中、20〜80質量%となる配合とするのがよい。グラフト重合反応におけるラジカル発生剤の使用量は、カルボキシル基含有重合性不飽和モノマーを含有する重合性不飽和モノマー成分に対して通常、3〜15質量%の範囲内が適当である。   In the reaction (II), the use ratio of the epoxy resin (a) and the polymerizable unsaturated monomer component containing the carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer is not particularly limited, but usually the former: The latter ratio is preferably in the range of 95 to 70% by mass: 5 to 30% by mass. In this case, the carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer is preferably blended in an amount of 20 to 80% by mass in the total polymerizable unsaturated monomer. The amount of the radical generator used in the graft polymerization reaction is usually in the range of 3 to 15% by mass with respect to the polymerizable unsaturated monomer component containing the carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer.

上記(II)におけるグラフト重合反応は、従来公知の方法で行うことができ、例えば、80〜150℃に加熱されたエポキシ樹脂(a)の有機溶剤溶液中に、ラジカル発生剤と重合性不飽和モノマー成分との均一な混合溶液を徐々に添加し、同温度に1〜10時間程度保持することによって行うことができる。上記ラジカル発生剤としては、例えば、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾイルパーオキサイド、t−ブチルパーベンゾイルオクタノエート、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエートなどを挙げることができる。   The graft polymerization reaction in the above (II) can be carried out by a conventionally known method. For example, a radical generator and a polymerizable unsaturated are contained in an organic solvent solution of the epoxy resin (a) heated to 80 to 150 ° C. It can be carried out by gradually adding a uniform mixed solution with the monomer component and maintaining the same temperature for about 1 to 10 hours. Examples of the radical generator include azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, t-butyl perbenzoyl octanoate, t-butyl peroxy-2-ethylhexanoate, and the like.

上記(I)でのエステル付加反応や上記(II)でのグラフト重合反応の際に使用される有機溶剤としては、エポキシ樹脂(a)とアクリル樹脂(b)又はカルボキシル基含有重合性不飽和モノマーを含有する重合性不飽和モノマー成分とを溶解し、且つこれらの反応生成物であるアクリル樹脂変性エポキシ樹脂(A)を中和、水性化する場合にエマルジョンの形成に支障を来さない有機溶剤である限り、従来公知のものを使用することができる。   Examples of the organic solvent used in the ester addition reaction in the above (I) and the graft polymerization reaction in the above (II) include an epoxy resin (a) and an acrylic resin (b) or a carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer. An organic solvent that dissolves a polymerizable unsaturated monomer component containing aldehyde and does not hinder the formation of an emulsion when the reaction product, the acrylic resin-modified epoxy resin (A), is neutralized and made aqueous As long as it is, a conventionally well-known thing can be used.

上記有機溶媒としては、アルコール系溶剤、エチレングリコールモノアルキルエーテル系溶剤及びジエチレングリコールモノアルキルエーテル系溶剤が好ましい。この有機溶剤の具体例としては、イソプロパノール、ブチルアルコール、2−ヒドロキシ−4−メチルペンタン、2−エチルヘキシルアルコール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,3−ブチレングリコール、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテルなどを挙げることができる。また有機溶剤としては、上記以外の水と混合し難い有機溶剤もカルボキシル基含有反応生成物(A)の水性媒体中での安定性に支障を来さない範囲で使用可能であり、この有機溶剤としては、例えばトルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類、アセトン、メチルエチルケトン等のケトン類等がすることができる。   As the organic solvent, alcohol solvents, ethylene glycol monoalkyl ether solvents, and diethylene glycol monoalkyl ether solvents are preferable. Specific examples of the organic solvent include isopropanol, butyl alcohol, 2-hydroxy-4-methylpentane, 2-ethylhexyl alcohol, cyclohexanol, ethylene glycol, diethylene glycol, 1,3-butylene glycol, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene Examples include glycol monobutyl ether and diethylene glycol monomethyl ether. As the organic solvent, organic solvents that are difficult to mix with water other than those described above can be used as long as they do not hinder the stability of the carboxyl group-containing reaction product (A) in the aqueous medium. Examples thereof include aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene, esters such as ethyl acetate and butyl acetate, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, and the like.

上記(I)又は(II)によって得られるアクリル樹脂変性エポキシ樹脂(A)は、カルボキシル基を有し、樹脂酸価が10〜160、さらには20〜100の範囲内であることが水分散性、塗膜性能などの観点から好ましい。   The acrylic resin-modified epoxy resin (A) obtained by the above (I) or (II) has a carboxyl group and has a resin acid value in the range of 10 to 160, more preferably in the range of 20 to 100. From the viewpoint of coating film performance and the like, it is preferable.

アクリル樹脂変性エポキシ樹脂(A)は、塩基性化合物で樹脂中のカルボキシル基の少なくとも一部を中和することによって水性媒体中に分散可能となる。上記カルボキシル基の中和に用いられる塩基性化合物としては、アミン類やアンモニアが好適に使用される。上記アミン類の代表例としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミンなどのアルキルアミン類;ジメチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、アミノメチルプロパノールなどのアルカノールアミン類;モルホリンなどの環状アミン類などを挙げることができる。アクリル樹脂変性エポキシ樹脂(A)の中和程度は、特に限定されるものではないが、樹脂(A)中のカルボキシル基に対して通常0.1〜2.0当量中和の範囲であることが好ましい。   The acrylic resin-modified epoxy resin (A) can be dispersed in an aqueous medium by neutralizing at least a part of the carboxyl groups in the resin with a basic compound. As the basic compound used for neutralization of the carboxyl group, amines and ammonia are preferably used. Representative examples of the amines include alkylamines such as trimethylamine, triethylamine, and tributylamine; alkanolamines such as dimethylethanolamine, diethanolamine, and aminomethylpropanol; and cyclic amines such as morpholine. The degree of neutralization of the acrylic resin-modified epoxy resin (A) is not particularly limited, but is usually in the range of 0.1 to 2.0 equivalent neutralization with respect to the carboxyl group in the resin (A). Is preferred.

上記水性媒体は、水のみであってもよいが、水と有機溶剤との混合物であってもよい。この有機溶剤としてはアクリル樹脂変性エポキシ樹脂(A)の水性媒体中での安定性に支障を来さない、水と混合し得る有機溶媒である限り、従来公知のものをいずれも使用でき、前記アクリル樹脂変性エポキシ樹脂(A)製造の際に使用できる有機溶剤として挙げたものを好適に使用することができる。本発明の水性塗料組成物における有機溶剤の量は、環境保護の観点などから20質量%以下の範囲であることが望ましい。   The aqueous medium may be only water, but may be a mixture of water and an organic solvent. As this organic solvent, any conventionally known organic solvent can be used as long as it is an organic solvent that can be mixed with water without affecting the stability of the acrylic resin-modified epoxy resin (A) in an aqueous medium. What was mentioned as an organic solvent which can be used in the case of acrylic resin modified epoxy resin (A) manufacture can be used conveniently. The amount of the organic solvent in the aqueous coating composition of the present invention is preferably in the range of 20% by mass or less from the viewpoint of environmental protection.

アクリル樹脂変性エポキシ樹脂(A)を水性媒体中に中和、分散するには、常法によればよく、例えば中和剤である塩基性化合物を含有する水性媒体中に撹拌下にアクリル樹脂変性エポキシ樹脂(A)を徐々に添加する方法、アクリル樹脂変性エポキシ樹脂(A)を塩基性化合物によって中和した後、撹拌下にて、この中和物に水性媒体を添加するか又はこの中和物を水性媒体中に添加する方法などを挙げることができる。   In order to neutralize and disperse the acrylic resin-modified epoxy resin (A) in an aqueous medium, a conventional method may be used. For example, an acrylic resin modified with stirring in an aqueous medium containing a basic compound as a neutralizing agent. A method of gradually adding the epoxy resin (A), neutralizing the acrylic resin-modified epoxy resin (A) with a basic compound, and then adding an aqueous medium to the neutralized product with stirring or neutralizing the neutralized product Examples thereof include a method of adding a product into an aqueous medium.

水分散性アクリル重合体粒子(B)
本発明の水性塗料組成物は、中和されたアクリル樹脂変性エポキシ樹脂(A)に加えて、(B)成分として、特定の水分散性アクリル重合体粒子を含有する。
Water dispersible acrylic polymer particles (B)
The aqueous coating composition of the present invention contains specific water-dispersible acrylic polymer particles as the component (B) in addition to the neutralized acrylic resin-modified epoxy resin (A).

水分散性アクリル重合体粒子(B)は、重量平均分子量が30万以上、かつ、質量濃度1.35%の1,4−ジオキサンを溶媒とする液とした分光光度計による波長330nmにおける吸光度の値が0.2以下である水分散性アクリル重合体粒子である。上記吸光度の値が低いほど1,4−ジオキサンを溶媒とする液としたときの透明性が高く、重合体粒子は架橋度が低いものとなる。水分散性アクリル重合体粒子(B)は、上記吸光度測定による吸光度の値が0.2以下であり、極めて透明度が高いという特徴を有するものである。なお、本明細書においては、1,4−ジオキサンを溶媒とする液とは、1,4−ジオキサンを溶媒とする溶液及び分散液の両方を包含する。   The water-dispersible acrylic polymer particles (B) have an absorbance at a wavelength of 330 nm by a spectrophotometer using 1,4-dioxane having a weight average molecular weight of 300,000 or more and a mass concentration of 1.35% as a solvent. Water-dispersible acrylic polymer particles having a value of 0.2 or less. The lower the absorbance value, the higher the transparency when a liquid using 1,4-dioxane as a solvent is obtained, and the polymer particles have a lower degree of crosslinking. The water-dispersible acrylic polymer particles (B) are characterized in that the absorbance value obtained by the absorbance measurement is 0.2 or less and the transparency is extremely high. In addition, in this specification, the liquid which uses 1, 4- dioxane as a solvent includes both the solution and dispersion liquid which use 1, 4- dioxane as a solvent.

水分散性アクリル重合体粒子(B)は、例えば、ビニルモノマーに代表される重合性不飽和モノマーを界面活性剤などの分散安定剤の存在下で、ラジカル重合開始剤を用いて乳化重合せしめることによって得ることができる。

Figure 0005502272
For example, the water-dispersible acrylic polymer particles (B) are obtained by subjecting a polymerizable unsaturated monomer typified by a vinyl monomer to emulsion polymerization using a radical polymerization initiator in the presence of a dispersion stabilizer such as a surfactant. Can be obtained by:
Figure 0005502272

乳化重合せしめる重合性不飽和モノマーとしては、カルボキシル基含有重合性不飽和モノマー(M−1)、及び重合性不飽和基を1分子中に1個以上有するその他の重合性不飽和モノマー(M−2)、ならびに必要に応じて、重合性不飽和基を1分子中に2個以上有する多ビニル化合物(M−3)等を使用することができる。   As the polymerizable unsaturated monomer to be emulsion-polymerized, carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer (M-1) and other polymerizable unsaturated monomers having one or more polymerizable unsaturated groups in one molecule (M- 2) and, if necessary, a polyvinyl compound (M-3) having two or more polymerizable unsaturated groups in one molecule can be used.

カルボキシル基含有重合性不飽和モノマー(M−1)は、1分子中に1個以上のカルボキシル基と1個の重合性不飽和基とを有する化合物であり、水分散性アクリル重合体粒子(B)にカルボキシル基を導入するためのモノマーであって、例えばアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、イタコン酸等を挙げることができる。さらに、これらの化合物の酸無水物や該酸無水物を半エステル化したモノカルボン酸なども該モノマー(M−1)に包含されるものとする。これらのカルボキシル基含有重合性不飽和モノマーは、単独で又は2種以上を組合せて使用することができる。   The carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer (M-1) is a compound having one or more carboxyl groups and one polymerizable unsaturated group in one molecule, and water-dispersible acrylic polymer particles (B ) Is a monomer for introducing a carboxyl group, and examples thereof include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, and itaconic acid. Furthermore, acid anhydrides of these compounds, monocarboxylic acids obtained by half-esterification of the acid anhydrides, and the like are also included in the monomer (M-1). These carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomers can be used alone or in combination of two or more.

カルボキシル基含有重合性不飽和モノマー(M−1)としては、アクリル酸又はメタクリル酸が、一般によく用いられるが、耐水性等の塗膜性能の観点から、なかでもメタクリル酸を好適に使用することができる。アクリル酸を使用した場合は、アクリル酸はメタクリル酸に比べ水中での解離度が高いので、生成した重合体粒子におけるカルボキシル基が粒子表面に局在化しやすくなる。これに対し、メタクリル酸を使用した場合は、アクリル酸を使用した場合に比べ、カルボキシル基が粒子内部に均一に分布しやすくなる。このような理由により、メタクリル酸を使用すると、アクリル酸を使用した場合に比べ、塗膜としたときに、親水基であるカルボキシル基が粒子内部に均一に分布することとなるため、塗膜の耐水性(耐白化性)が良好になるものと推定している。   As the carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer (M-1), acrylic acid or methacrylic acid is generally used, but methacrylic acid is preferably used from the viewpoint of coating performance such as water resistance. Can do. When acrylic acid is used, since acrylic acid has a higher degree of dissociation in water than methacrylic acid, carboxyl groups in the produced polymer particles are likely to be localized on the particle surface. On the other hand, when methacrylic acid is used, the carboxyl groups are more likely to be uniformly distributed inside the particles than when acrylic acid is used. For this reason, when methacrylic acid is used, the carboxyl groups that are hydrophilic groups are uniformly distributed inside the particles when used as a coating film, compared to the case where acrylic acid is used. It is estimated that the water resistance (whitening resistance) is improved.

その他の重合性不飽和モノマー(M−2)は、上記モノマー(M−1)以外の、1分子中に1個の重合性不飽和基を有する化合物であり、その具体例を以下の(1)〜(9)に列挙する。   The other polymerizable unsaturated monomer (M-2) is a compound having one polymerizable unsaturated group in one molecule other than the monomer (M-1). Specific examples thereof are as follows (1) ) To (9).

(1)アクリル酸又はメタクリル酸と炭素数1〜20の1価アルコールとのモノエステル化物:例えば、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、プロピルアクリレート、プロピルメタクリレート、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ラウリルアクリレート、ラウリルメタクリレート、ステアリルアクリレート、ステアリルメタクリレート等;
(2)芳香族系ビニルモノマー:例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等;
(3)グリシジル基含有ビニルモノマー:1分子中に1個以上のグリシジル基と1個の重合性不飽和結合とを有する化合物で、具体的には、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレート等;
(4)含窒素アルキル(炭素数1〜20)(メタ)アクリレート:例えばジメチルアミノエチルアクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート等;
(5)重合性不飽和基含有アミド系化合物:1分子中に1個以上のアミド基と1個の重合性不飽和結合とを有する化合物で、例えば、アクリルアミド、メタクリルアミド、ジメチルアクリルアミド、N,N−ジメチルプロピルアクリルアミド、N−ブトキシメチルアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド等;
(6)水酸基含有重合性不飽和モノマー:1分子中に1個以上の水酸基と1個の重合性不飽和基とを有する化合物で、例えば、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、3−ヒドロキシプロピルアクリレート、4−ヒドロキシブチルアクリレート等の水酸基含有アクリレートモノマー、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、3−ヒドロキシプロピルメタクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリレート等のアクリル酸又はメタクリル酸と炭素数2〜10個の2価アルコールとのモノエステル化物;N−メチロールアクリルアミド、N−メチロールメタクリルアミド等;
(7)重合性不飽和基含有ニトリル系化合物:例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等;
(8)ジエン系化合物:例えばブタジエン、イソプレン等;
(9)ビニル化合物:例えば酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、塩化ビニル等。
(1) Monoesterified product of acrylic acid or methacrylic acid and monohydric alcohol having 1 to 20 carbon atoms: for example, methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, propyl acrylate, propyl methacrylate, butyl acrylate, butyl methacrylate, 2-ethylhexyl acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, cyclohexyl acrylate, cyclohexyl methacrylate, lauryl acrylate, lauryl methacrylate, stearyl acrylate, stearyl methacrylate, etc .;
(2) Aromatic vinyl monomers: for example, styrene, α-methylstyrene, vinyltoluene and the like;
(3) Glycidyl group-containing vinyl monomer: a compound having one or more glycidyl groups and one polymerizable unsaturated bond in a molecule, specifically, glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, etc .;
(4) Nitrogen-containing alkyl (C1-20) (meth) acrylate: for example, dimethylaminoethyl acrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, etc .;
(5) Polymerizable unsaturated group-containing amide compound: a compound having one or more amide groups and one polymerizable unsaturated bond in one molecule, such as acrylamide, methacrylamide, dimethylacrylamide, N, N-dimethylpropylacrylamide, N-butoxymethylacrylamide, diacetone acrylamide, etc .;
(6) Hydroxyl-containing polymerizable unsaturated monomer: A compound having one or more hydroxyl groups and one polymerizable unsaturated group in one molecule, such as 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 3 Hydroxyl group-containing acrylate monomers such as hydroxypropyl acrylate and 4-hydroxybutyl acrylate, acrylic acid or methacrylic acid such as 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 3-hydroxypropyl methacrylate, 4-hydroxybutyl methacrylate and the number of carbon atoms Monoesterified product of 2 to 10 dihydric alcohols; N-methylolacrylamide, N-methylolmethacrylamide and the like;
(7) Polymerizable unsaturated group-containing nitrile compound: for example, acrylonitrile, methacrylonitrile, etc .;
(8) Diene compounds: for example, butadiene, isoprene and the like;
(9) Vinyl compound: For example, vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl chloride and the like.

これらのその他の重合性不飽和モノマー(M−2)は、1種で又は2種以上組合せて使用することができる。   These other polymerizable unsaturated monomers (M-2) can be used alone or in combination of two or more.

多ビニル化合物(M−3)は、重合性不飽和基を1分子中に2個以上有する化合物であり、例えば、エチレングリコールジアクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、アリルメタクリレート、アリルアクリレート、ジビニルベンゼン、トリメチロールプロパントリアクリレート、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、エチレンビス(メタ)アクリルアミド等を挙げることができる。なお、多ビニル化合物(M−4)には前記ジエン系化合物は含まれない。これらの多ビニル化合物は、1種で又は2種以上を組合せて使用することができる。   The polyvinyl compound (M-3) is a compound having two or more polymerizable unsaturated groups in one molecule, such as ethylene glycol diacrylate, ethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate. Examples include methacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, allyl methacrylate, allyl acrylate, divinylbenzene, trimethylolpropane triacrylate, methylene bis (meth) acrylamide, and ethylene bis (meth) acrylamide. In addition, the said diene type compound is not contained in a polyvinyl compound (M-4). These polyvinyl compounds can be used alone or in combination of two or more.

水分散性アクリル重合体粒子(B)における重合性不飽和モノマーの配合割合は、重合性不飽和モノマーの総量を基準にして、下記のとおりである。
カルボキシル基含有重合性不飽和モノマー(M−1):0.1〜15質量%、好ましくは3〜10質量%、
その他の重合性不飽和モノマー(M−2):85〜99.9質量%、好ましくは90〜97質量%、
多ビニル化合物(M−3):0〜1質量%、好ましくは0〜0.3質量%。
The blending ratio of the polymerizable unsaturated monomer in the water-dispersible acrylic polymer particles (B) is as follows based on the total amount of the polymerizable unsaturated monomer.
Carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer (M-1): 0.1 to 15% by mass, preferably 3 to 10% by mass,
Other polymerizable unsaturated monomer (M-2): 85-99.9% by mass, preferably 90-97% by mass,
Polyvinyl compound (M-3): 0 to 1% by mass, preferably 0 to 0.3% by mass.

カルボキシル基含有重合性不飽和モノマー(M−1)は、該重合体粒子の水分散性及び耐水性等の観点から、0.1〜15質量%である。多ビニル化合物(M−3)は、必要に応じて使用されるが、前記吸光度の値が0.2以下である透明度の高い、換言すれば、極めて架橋度の低い水分散性アクリル重合体粒子とする観点からは、使用する場合においても極少量とするのが好ましい。
上記重合性不飽和モノマーを乳化重合する際に使用される分散安定剤としては、アニオン系乳化剤、ノニオン系乳化剤、両性イオン乳化剤などを挙げることができる。具体的には、アニオン系乳化剤としては、例えば、脂肪酸、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルフォン酸塩、アルキルリン酸塩などが挙げられる。ノニオン系乳化剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル、ポリオキシエチレン誘導体、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アルキルアルカノールアミドなどをあげることができる。両性イオン乳化剤としては、アルキルベダインなどを挙げることができる。
The carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer (M-1) is 0.1 to 15% by mass from the viewpoint of water dispersibility and water resistance of the polymer particles. Polyvinyl compound (M-3) is used as necessary, but the water-dispersible acrylic polymer particles having a high transparency, that is, a very low degree of crosslinking, in which the absorbance value is 0.2 or less. From the viewpoint of, it is preferable to make it extremely small even when used.
Examples of the dispersion stabilizer used in emulsion polymerization of the polymerizable unsaturated monomer include an anionic emulsifier, a nonionic emulsifier, and an amphoteric ion emulsifier. Specifically, examples of the anionic emulsifier include fatty acids, alkyl sulfate esters, alkylbenzene sulfonates, and alkyl phosphates. Nonionic emulsifiers include, for example, polyoxyethylene alkyl ethers, polyoxyethylene alkyl allyl ethers, polyoxyethylene derivatives, sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene sorbitan fatty acid esters, polyoxyethylene alkyl amines, alkyl alkanolamides, and the like. Can do. Examples of the zwitterionic emulsifier include alkylbedine.

なお、分散安定剤としては、水分散性アクリル重合体粒子を形成するビニルモノマーの乳化重合反応における共重合性、本塗料中における水分散性アクリル重合体粒子の分散安定性、本塗料により得られる塗膜の耐水性等の塗膜性能及び環境対策のための残存モノマー削減等の観点から、特に反応性乳化剤を好適に使用することができる。反応性乳化剤とは、ビニルモノマーとラジカル反応性を有する乳化剤であり、換言すれば、1分子中に重合性不飽和基を有する界面活性剤である。   In addition, as a dispersion stabilizer, the copolymerization property in the emulsion polymerization reaction of the vinyl monomer that forms the water-dispersible acrylic polymer particles, the dispersion stability of the water-dispersible acrylic polymer particles in the paint, and obtained by the paint A reactive emulsifier can be particularly preferably used from the viewpoint of coating film performance such as water resistance of the coating film and reduction of residual monomer for environmental measures. The reactive emulsifier is an emulsifier having radical reactivity with a vinyl monomer, in other words, a surfactant having a polymerizable unsaturated group in one molecule.

反応性乳化剤の具体例としては、エレミノールJS−1、エレミノールJS−2(三洋化成社製)、S−120、S−180A、S−180、ラテムルPD−104、ラテムルPD−420、ラテムルPD−430S、ラテムルPD−450(花王社製)、アクアロンHS−10、アクアロンKH−10(第一工業製薬社製)、アデカリアソープSE−10N、アデカリアソープSE−20N、アデカリアソープSR−1025、アデカリアソープER−10、アデカリアソープER−20、アデカリアソープER−30、アデカリアソープER−40(旭電化社製)、ANTOX MS−60(日本乳化剤社製)などを挙げることができる。   Specific examples of reactive emulsifiers include Eleminol JS-1, Eleminol JS-2 (manufactured by Sanyo Chemical Co., Ltd.), S-120, S-180A, S-180, Latem PD-104, Latem PD-420, Latem PD- 430S, Latemul PD-450 (manufactured by Kao Corporation), Aqualon HS-10, Aqualon KH-10 (manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), Adekaria soap SE-10N, Adekaria soap SE-20N, Adekaria soap SR-1025 ADEKA rear soap ER-10, ADEKA rear soap ER-20, ADEKA rear soap ER-30, ADEKA rear soap ER-40 (manufactured by Asahi Denka Co., Ltd.), ANTOX MS-60 (manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.) and the like. it can.

上記反応性乳化剤のうち、特に好ましいものとして、1分子中に−(CHCHO)n−(式中、nは5〜60、好ましくは10〜55、さらに好ましくは20〜45の整数)で表わされるポリオキシエチレン基及び重合性不飽和基を有する反応性乳化剤を挙げることができる。上記特に好ましい反応性乳化剤の具体例として、アデカリアソープER−30、アデカリアソープER−40、ラテムルPD−450等を挙げることができる。 Among the reactive emulsifiers, as a particularly preferable one, — (CH 2 CH 2 O) n — (wherein n is an integer of 5 to 60, preferably 10 to 55, more preferably 20 to 45, in one molecule. And a reactive emulsifier having a polyoxyethylene group and a polymerizable unsaturated group. Specific examples of the particularly preferable reactive emulsifier include Adequaria soap ER-30, Adequaria soap ER-40, Latemul PD-450, and the like.

上記ポリオキシエチレン基及び重合性不飽和基を有する反応性乳化剤を用いて合成される水分散性アクリル重合体粒子は、水分散性アクリル重合体粒子の主鎖に該反応性乳化剤が有するポリオキシエチレン基が枝状にグラフトした構造となるので、塗料組成物としての塗液状態では、塗料組成物中の他の樹脂成分等に対して分散安定剤的な作用をし、未硬化の塗膜状態においては他の樹脂成分等との相溶化剤的な作用をするので、本発明の塗料組成物の水分散性アクリル重合体粒子(B)として特に好ましい。上記乳化剤等の分散安定剤は、乳化重合反応において、1種で又は2種以上を組合せて用いることができる。   The water-dispersible acrylic polymer particles synthesized using the reactive emulsifier having a polyoxyethylene group and a polymerizable unsaturated group are polyoxyethylene particles having the reactive emulsifier in the main chain of the water-dispersible acrylic polymer particles. Since it has a structure in which ethylene groups are grafted in branches, in the coating liquid state as a coating composition, it acts as a dispersion stabilizer on other resin components in the coating composition, and an uncured coating film Since it acts as a compatibilizer with other resin components in the state, it is particularly preferable as the water-dispersible acrylic polymer particles (B) of the coating composition of the present invention. The above dispersion stabilizers such as emulsifiers can be used alone or in combination of two or more in the emulsion polymerization reaction.

水分散性アクリル重合体粒子(B)の乳化重合に際して用いられる分散安定剤の使用量は、重合性不飽和モノマーの総量を基準にして、0.1〜10質量%、特に1〜7.5質量%、さらに特に、1.5〜6質量%の範囲であるのが好ましい。   The amount of the dispersion stabilizer used in the emulsion polymerization of the water-dispersible acrylic polymer particles (B) is 0.1 to 10% by mass, particularly 1 to 7.5, based on the total amount of the polymerizable unsaturated monomer. It is preferably in the range of mass%, more particularly 1.5-6 mass%.

また、水分散性アクリル重合体粒子(B)の乳化重合に際して用いられるラジカル重合開始剤としては、例えば、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム、過酸化アンモニウム等に代表される過酸化物、これら過酸化物と、亜硫酸水素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、ロンガリット、アスコルビン酸などの還元剤とが組み合わされたいわゆるレドックス系開始剤、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、4,4’−アゾビス(4−シアノペンタン酸)、2,2’−アゾビス〔2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)−プロピオンアミド〕などのアゾ化合物等を挙げることができる。これらのうち、アゾ化合物が好ましい。   Examples of the radical polymerization initiator used in emulsion polymerization of the water-dispersible acrylic polymer particles (B) include peroxides represented by ammonium persulfate, potassium persulfate, ammonium peroxide, and the like. And a so-called redox initiator, 2,2′-azobisisobutyronitrile, 4,4′-azobis (4-), which is a combination of a reducing agent such as sodium bisulfite, sodium thiosulfate, Rongalite, and ascorbic acid. And azo compounds such as 2,2′-azobis [2-methyl-N- (2-hydroxyethyl) -propionamide]. Of these, azo compounds are preferred.

また、アゾ化合物の中でも25℃の水に対する溶解度が3質量%以下の水難溶性のアゾ化合物が好ましい。このようなアゾ化合物の具体例としては、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス−2−メチルブチロニトリル、2,2’−アゾビス−2,4−ジメチルバレロニトリル、1,1’−アゾビス(1−シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス〔2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)−プロピオンアミド〕、2,2’−アゾビス〔2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン〕、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレート等を挙げることができ、特に2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス〔2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン〕、ジメチル−2,2’−アゾビスイソブチレートが高分子量化の観点から好ましい。   Of the azo compounds, a poorly water-soluble azo compound having a solubility in water of 25 ° C. of 3% by mass or less is preferable. Specific examples of such azo compounds include 2,2'-azobisisobutyronitrile, 2,2'-azobis-2-methylbutyronitrile, 2,2'-azobis-2,4-dimethylvalero. Nitrile, 1,1′-azobis (1-cyclohexane-1-carbonitrile), 2,2′-azobis [2-methyl-N- (2-hydroxyethyl) -propionamide], 2,2′-azobis [ 2- (2-imidazolin-2-yl) propane], dimethyl-2,2′-azobisisobutyrate and the like, and in particular, 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2 ′ -Azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] and dimethyl-2,2'-azobisisobutyrate are preferable from the viewpoint of increasing the molecular weight.

ラジカル重合開始剤の量は水分散性アクリル重合体粒子を形成する重合性不飽和モノマーの総重量に対して、通常、0.01〜5.0質量%、好ましくは0.01〜1.0質量%の範囲内であるのが適している。また、乳化重合反応系における重合性不飽和モノマーの濃度は、通常、0.1〜60質量%、好ましくは0.5〜50質量%の範囲内であることが適している。   The amount of the radical polymerization initiator is usually 0.01 to 5.0% by mass, preferably 0.01 to 1.0%, based on the total weight of the polymerizable unsaturated monomers forming the water-dispersible acrylic polymer particles. It is suitable to be in the mass% range. Further, the concentration of the polymerizable unsaturated monomer in the emulsion polymerization reaction system is usually 0.1 to 60% by mass, preferably 0.5 to 50% by mass.

乳化重合の際の反応温度は、使用するラジカル重合開始剤により異なるが、通常40〜100℃、好ましくは50〜90℃、さらに好ましくは60〜80℃とすることができる。
反応時間は通常3〜24時間、好ましくは5〜20時間、さらに好ましくは7〜16時間とすることができる。
The reaction temperature during emulsion polymerization varies depending on the radical polymerization initiator used, but is usually 40 to 100 ° C, preferably 50 to 90 ° C, and more preferably 60 to 80 ° C.
The reaction time is usually 3 to 24 hours, preferably 5 to 20 hours, and more preferably 7 to 16 hours.

水分散性アクリル重合体粒子(B)は、通常の均一構造又はコア/シェル構造などの多層構造のいずれであってもよい。コア/シェル構造の水分散性アクリル重合体粒子は、具体的には、例えば、最初にカルボキシル基含有重合性不飽和モノマー(M−1)を全く又は殆んど含有しない重合性不飽和モノマー成分を乳化重合し、その後、カルボキシル基含有重合性不飽和モノマー(M−1)を多量に含んだ重合性不飽和モノマー成分を加えて乳化重合することによって得ることができる。   The water-dispersible acrylic polymer particles (B) may have a normal uniform structure or a multilayer structure such as a core / shell structure. Specifically, the water-dispersible acrylic polymer particles having a core / shell structure are, for example, a polymerizable unsaturated monomer component that initially contains no or almost no carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer (M-1). Can be obtained by emulsion polymerization and then emulsion polymerization by adding a polymerizable unsaturated monomer component containing a large amount of carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer (M-1).

コア部とシェル部とを結合させる場合は、例えば、最初の重合性不飽和モノマー成分中にアリルアクリレート、アリルメタクリレート等を含有させておき、コア部の表面に残存するアリルアクリレート、アリルメタクリレート等に基く未反応の重合性不飽和結合(アリル基)に、カルボキシル基含有重合性不飽和モノマー(M−1)を含む重合性不飽和モノマー成分を共重合させることによって行なうことができる。   When combining the core part and the shell part, for example, allyl acrylate, allyl methacrylate, etc. are contained in the first polymerizable unsaturated monomer component, and allyl acrylate, allyl methacrylate, etc. remaining on the surface of the core part are included. It can be carried out by copolymerizing a polymerizable unsaturated monomer component containing a carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer (M-1) with an unreacted polymerizable unsaturated bond (allyl group).

また、水分散性アクリル重合体粒子は、貯蔵安定性や得られる塗膜の耐水性等の観点から、0.5〜120mgKOH/g、好ましくは0.5〜80mgKOH/g、さらに好ましくは3〜35mgKOH/gの範囲内の酸価を有することができる。   The water-dispersible acrylic polymer particles are 0.5 to 120 mg KOH / g, preferably 0.5 to 80 mg KOH / g, more preferably 3 to 3, from the viewpoint of storage stability and water resistance of the resulting coating film. It can have an acid value in the range of 35 mg KOH / g.

さらに、水分散性アクリル重合体粒子(B)は、粒子の分散安定性及び塗膜とした時の平滑性の観点から、10〜500nm、好ましくは20〜300nm、さらに好ましくは40〜200nmの範囲内の平均粒子径を有することが適している。   Furthermore, the water-dispersible acrylic polymer particles (B) are in the range of 10 to 500 nm, preferably 20 to 300 nm, more preferably 40 to 200 nm, from the viewpoint of dispersion stability of the particles and smoothness when used as a coating film. It is suitable to have an average particle size within.

本明細書において、水分散性アクリル重合体粒子の平均粒子径は、サブミクロン粒度分布測定装置を用いて、常法により脱イオン水で希釈してから20℃で測定した値である。サブミクロン粒度分布測定装置としては、例えば、「COULTER N4型」(商品名、ベックマン・コールター社製)を用いることができる。   In the present specification, the average particle size of the water-dispersible acrylic polymer particles is a value measured at 20 ° C. after dilution with deionized water by a conventional method using a submicron particle size distribution measuring device. As the submicron particle size distribution measuring device, for example, “COULTER N4 type” (trade name, manufactured by Beckman Coulter, Inc.) can be used.

水分散性アクリル重合体粒子(B)の重量平均分子量は、貯蔵安定性や得られる塗膜の加工性、基材への接着性、耐食性、耐膜残り性等の塗膜性能の観点から、30万以上であり、好ましくは30万〜1000万、さらに好ましくは80〜500万である。   The weight-average molecular weight of the water-dispersible acrylic polymer particles (B) is from the viewpoint of coating stability such as storage stability, processability of the resulting coating film, adhesion to the substrate, corrosion resistance, film resistance, etc. It is 300,000 or more, preferably 300,000 to 10 million, more preferably 80 to 5 million.

水分散性アクリル重合体粒子(B)の重量平均分子量は、静的光散乱法により求めることができる。具体的には、多角度の光散乱検出装置を使用し、ジムプロット等を作成することにより値を得ることができる。あるいは、サイズ排除クロマトグラフに多角度光散乱検出器を接続したSEC−MALLS法により、デバイプロット等を作成することにより得ることができる。   The weight average molecular weight of the water-dispersible acrylic polymer particles (B) can be determined by a static light scattering method. Specifically, a value can be obtained by using a multi-angle light scattering detector and creating a Jim plot or the like. Or it can obtain by creating a Debye plot etc. by the SEC-MALLS method which connected the multi-angle light scattering detector to the size exclusion chromatograph.

本明細書においては、上記のSEC−MALLS法により重量平均分子量の測定を行なうものとする。   In the present specification, the weight average molecular weight is measured by the SEC-MALLS method.

一般に光散乱法による分子量測定には、以下の光散乱の基礎式(1)
Kc/R(θ)=1/MwP(θ)+2Ac+・・・ (1)
R(θ)=角度θにおける散乱光(レイリー係数)の還元強度
c=サンプル濃度
Mw=重量平均分子量
=第2ビリアル係数
K=光学パラメーター
P(θ)=角度散乱関数
が用いられるが、本発明の重量平均分子量は、サイズ排除クロマトグラフに多角度光散乱検出器を接続したSEC−MALLS法と同様、上記式(1)において、第2ビリアル係数とサンプル濃度との積である第2項以降を無視した式から求めた値をいうものとする。
後記製造例等における測定を含め、本明細書においては、検出器として、DAWN DSP Laser Photometer(Wyatt Technology Co.製)を用い、カラムとして、「KF−806L」を2本、「KF−802」を1本(いずれもShodex社製、商品名)の計3本を用い、溶媒;テトラヒドロフラン、測定温度;40℃、流速;1cc/分、サンプル濃度;0.1質量%の条件で行うものとする。
試料の調製は、水分散性アクリル重合体粒子(B)のエマルションを常温にて乾燥させ、乾燥した重合体粒子を、固形分濃度が2.5質量%となるようテトラヒドロフランに加え、2時間室温にて溶解させることにより行なった。測定時はテトラヒドロフランにて、さらに濃度0.1質量%に希釈し、ポアサイズ1μmのメンブランフィルターにてろ過したものを測定試料として用いた。
水分散性アクリル重合体粒子の1,4−ジオキサンを溶媒とする液の吸光度は、水分散性アクリル重合体粒子のエマルションを常温にて乾燥した後、1,4−ジオキサンを溶媒とする濃度1.35wt%液に調整したものを試料とし、分光光度計を用いて、波長330nmの条件で、吸光度を測定し、その測定値をセルの長さ(cm単位)で除して、1cm当たりの吸光度にすることにより求めた。分光光度計としては、U−4100(HITACHI社製)を用いた。上記1,4−ジオキサンを溶媒とする液は、乾燥した重合体粒子を2時間室温で溶解させようとしたものであり、溶液、分散液のいずれをも包含する。
In general, for molecular weight measurement by the light scattering method, the following basic formula of light scattering (1)
Kc / R (θ) = 1 / MwP (θ) + 2A 2 c + (1)
R (θ) = Reduction intensity of scattered light (Rayleigh coefficient) at angle θ
c = sample concentration
Mw = weight average molecular weight
A 2 = second virial coefficient
K = optical parameter
P (θ) = Angle scattering function is used, but the weight average molecular weight of the present invention is the same as that in the above formula (1) as in the SEC-MALLS method in which a multi-angle light scattering detector is connected to a size exclusion chromatograph. A value obtained from an expression ignoring the second and subsequent terms, which is the product of the 2 virial coefficient and the sample concentration.
In this specification, including measurement in the production examples described later, in this specification, DAWN DSP Laser Photometer (manufactured by Wyatt Technology Co.) is used as a detector, and two “KF-806L” are used as columns, “KF-802”. 1 (both manufactured by Shodex, trade name), a total of three, solvent: tetrahydrofuran, measurement temperature: 40 ° C., flow rate: 1 cc / min, sample concentration: 0.1% by mass To do.
The sample was prepared by drying an emulsion of the water-dispersible acrylic polymer particles (B) at room temperature, adding the dried polymer particles to tetrahydrofuran so that the solid content concentration becomes 2.5% by mass, and room temperature for 2 hours. The solution was dissolved in At the time of measurement, tetrahydrofuran was further diluted to a concentration of 0.1% by mass and filtered through a membrane filter having a pore size of 1 μm as a measurement sample.
The absorbance of the water-dispersible acrylic polymer particles using 1,4-dioxane as a solvent is 1 after the emulsion of water-dispersible acrylic polymer particles is dried at room temperature and then using 1,4-dioxane as the solvent. Using a spectrophotometer as a sample, the absorbance was measured under the condition of wavelength of 330 nm, and the measured value was divided by the cell length (in cm). It was determined by taking the absorbance. As a spectrophotometer, U-4100 (manufactured by HITACHI) was used. The liquid using 1,4-dioxane as a solvent is intended to dissolve dried polymer particles at room temperature for 2 hours, and includes both solutions and dispersions.

水分散性アクリル重合体粒子(B)は、1.35質量%の1,4−ジオキサンを溶媒とする液とした分光光度計による波長330nmにおける吸光度の値が、得られる塗膜の仕上り性の観点から、0.2以下であり、好ましくは0.15以下、さらに好ましくは0.1以下である。   The water-dispersible acrylic polymer particles (B) have an absorbance value at a wavelength of 330 nm measured by a spectrophotometer using a liquid containing 1.35% by mass of 1,4-dioxane as a solvent. From the viewpoint, it is 0.2 or less, preferably 0.15 or less, more preferably 0.1 or less.

水分散性アクリル重合体粒子(B)は塩基性化合物で中和することが好ましい。水分散性アクリル重合体粒子(B)の中和剤としては、アンモニア又は水溶性アミノ化合物、例えば、モノエタノールアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、プロピルアミン、ジプロピルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、トリエタノールアミン、ブチルアミン、ジブチルアミン、2−エチルヘキシルアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、メチルエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、2−アミノ−2−メチルプロパノール、ジエタノールアミン、モルホリン等を好適に使用することができる。   The water-dispersible acrylic polymer particles (B) are preferably neutralized with a basic compound. As a neutralizing agent for water-dispersible acrylic polymer particles (B), ammonia or a water-soluble amino compound such as monoethanolamine, ethylamine, dimethylamine, diethylamine, triethylamine, propylamine, dipropylamine, isopropylamine, diisopropyl Amine, triethanolamine, butylamine, dibutylamine, 2-ethylhexylamine, ethylenediamine, propylenediamine, methylethanolamine, dimethylethanolamine, diethylethanolamine, 2-amino-2-methylpropanol, diethanolamine, morpholine, etc. are preferably used. can do.

架橋剤(C)
本発明組成物は、硬化性を向上するために、前記(A)成分や(B)成分中の官能基と反応性を有する架橋剤(C)を必要に応じて含有することができる。(A)成分や(B)成分中には、官能基として水酸基、カルボキシル基などが存在することができ、これらの官能基と反応性を有すると架橋剤(C)としてフェノール樹脂やアミノ樹脂などを含有することができる。
Cross-linking agent (C)
In order to improve curability, this invention composition can contain the crosslinking agent (C) which has the reactivity with the functional group in the said (A) component or (B) component as needed. In the component (A) and the component (B), a hydroxyl group, a carboxyl group and the like can exist as a functional group. When having reactivity with these functional groups, a phenol resin or an amino resin can be used as the crosslinking agent (C). Can be contained.

上記フェノール樹脂としては、例えば、フェノールやビスフェノールAなどのフェノール類とホルムアルデヒドなどのアルデヒド類とを反応触媒の存在下で縮合反応させて、メチロール基を導入してなるレゾール型フェノール樹脂を挙げることができる。アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンツアルデヒド等が挙げられる。また、上記樹脂のメチロール基の少なくとも一部をメチルアルコール、エチルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコールなどの炭素原子数1〜8のアルコールにてエーテル化したものも使用できる。レゾール型フェノール樹脂としては、数平均分子量が200〜2,000、好ましくは300〜1,200の範囲内であり、かつベンゼン核1核当りのメチロール基の平均数が0.3〜3.0個、好ましくは0.5〜3.0個、さらに好ましくは0.7〜3.0個の範囲内であることが適当である。   Examples of the phenol resin include a resol type phenol resin in which a methylol group is introduced by a condensation reaction of phenols such as phenol and bisphenol A and aldehydes such as formaldehyde in the presence of a reaction catalyst. it can. Examples of aldehydes include formaldehyde, paraformaldehyde, acetaldehyde, and benzaldehyde. Further, those obtained by etherifying at least part of the methylol group of the resin with an alcohol having 1 to 8 carbon atoms such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, and the like can also be used. The resol type phenol resin has a number average molecular weight of 200 to 2,000, preferably 300 to 1,200, and an average number of methylol groups per benzene nucleus of 0.3 to 3.0. The number is preferably within the range of 0.5 to 3.0, more preferably 0.7 to 3.0.

架橋剤(C)として用いられる上記アミノ樹脂としては、メラミン、尿素、ベンゾグアナミン、スピログアナミン、ジシアンジアミド等のアミノ成分とアルデヒドとの反応によって得られるメチロール化アミノ樹脂が挙げられる。アルデヒド類としては、ホルムアルデヒド、パラホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、ベンツアルデヒド等が挙げられる。また、上記樹脂のメチロール基の少なくとも一部をメチルアルコール、エチルアルコール、n−ブチルアルコール、イソブチルアルコールなどの炭素原子数1〜8のアルコールにてエーテル化したものも使用できる。   Examples of the amino resin used as the crosslinking agent (C) include methylolated amino resins obtained by reacting amino components such as melamine, urea, benzoguanamine, spiroguanamine, dicyandiamide and the aldehyde. Examples of aldehydes include formaldehyde, paraformaldehyde, acetaldehyde, and benzaldehyde. Further, those obtained by etherifying at least part of the methylol group of the resin with an alcohol having 1 to 8 carbon atoms such as methyl alcohol, ethyl alcohol, n-butyl alcohol, isobutyl alcohol, and the like can also be used.

水性塗料組成物
本発明の水性塗料組成物において、前記水分散性アクリル重合体粒子(B)及び架橋剤(C)の配合割合は、アクリル樹脂変性エポキシ樹脂(A)100質量部を基準にして、固形分量で下記の範囲内にあることが好適である。
(B)成分:0.5〜30質量%、好ましくは3〜20質量%、
(C)成分:0〜15質量%、好ましくは0〜8質量%。
Aqueous paint composition In the aqueous paint composition of the present invention, the blending ratio of the water-dispersible acrylic polymer particles (B) and the crosslinking agent (C) is based on 100 parts by mass of the acrylic resin-modified epoxy resin (A). The solid content is preferably within the following range.
(B) component: 0.5-30 mass%, Preferably 3-20 mass%,
(C) component: 0-15 mass%, Preferably it is 0-8 mass%.

本発明の水性塗料組成物は、アクリル樹脂変性エポキシ樹脂(A)が中和され、水性媒体中に分散されており、その組成物中に水分散性アクリル重合体粒子(B)及び必要に応じて架橋剤(C)を含有するものであるが、塗装性、塗膜性能及び塗膜の美粧性の向上、加工時や輸送時の塗膜の傷付き防止、臭気の改善などの目的で、さらに必要に応じて、界面活性剤、消泡剤、顔料、ワックス、香料などを適宜含有するものであってもよい。本発明の水性塗料組成物の固形分濃度は特に限定されるものではないが、通常20〜45重量%の範囲で用いられる。   In the aqueous coating composition of the present invention, the acrylic resin-modified epoxy resin (A) is neutralized and dispersed in an aqueous medium. In the composition, water-dispersible acrylic polymer particles (B) and, if necessary, It contains a cross-linking agent (C), but for the purposes of improving paintability, coating film performance and coating beauty, preventing damage to the coating film during processing and transportation, and improving odor. Furthermore, a surfactant, an antifoaming agent, a pigment, a wax, a fragrance and the like may be appropriately contained as necessary. Although the solid content concentration of the aqueous coating composition of the present invention is not particularly limited, it is usually used in the range of 20 to 45% by weight.

本発明の水性塗料組成物は、種々の基材に適用することができ、例えばブリキ、アルミニウム、ティンフリースチール、鉄、亜鉛、銅、亜鉛メッキ鋼板、合金メッキ鋼板などの金属、これらの金属にリン酸塩処理やクロメート処理などの表面処理を施した化成処理金属板、及びこれらの金属板にエポキシ系、ビニル系などのプライマーを塗装した金属板など、ならびにこれらの金属板を缶などに加工したものなどを挙げることができる。本発明組成物から得られる塗膜は、加工性、基材への接着性、加工性、耐水性、耐食性、衛生性に優れており、缶蓋に適用した場合にタブを開けた際の耐膜残り性にも優れている。   The water-based paint composition of the present invention can be applied to various base materials, for example, metals such as tinplate, aluminum, tin-free steel, iron, zinc, copper, galvanized steel sheet, alloy-plated steel sheet, and these metals. Chemically treated metal plates that have undergone surface treatment such as phosphate treatment and chromate treatment, metal plates that are coated with an epoxy or vinyl primer on these metal plates, and these metal plates are processed into cans. Can be mentioned. The coating film obtained from the composition of the present invention is excellent in processability, adhesion to a substrate, processability, water resistance, corrosion resistance and hygiene, and when applied to a can lid, the resistance when opening a tab. Excellent film residue.

本発明の水性塗料組成物を基材に塗装する方法としては、公知の各種の方法、例えばロールコータ塗装、スプレー塗装、浸漬塗装や電着塗装等が適用できる。なかでもロールコータ塗装が好ましい。塗膜厚は用途によって適宜選定すればよいが、通常3〜20μm程度が好ましい。塗装した塗膜の乾燥条件としては、通常、素材到達最高温度が120〜300℃となる条件で10秒〜30分間が好ましく、ロールコータ塗装の場合には、200〜280℃で10秒〜50秒間の範囲内であるがさらに好ましい。   Various known methods such as roll coater coating, spray coating, dip coating, and electrodeposition coating can be applied as a method of coating the aqueous coating composition of the present invention on the substrate. Of these, roll coater coating is preferred. The coating thickness may be appropriately selected depending on the use, but is usually preferably about 3 to 20 μm. The drying conditions of the coated film are usually preferably 10 seconds to 30 minutes under the condition that the maximum material reaching temperature is 120 to 300 ° C., and in the case of roll coater coating, 10 to 50 seconds at 200 to 280 ° C. More preferably within the range of seconds.

以下、製造例、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお、特に断らない限り「部」及び「%」は、それぞれ「質量部」及び「質量%」を意味する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to production examples, examples and comparative examples. Unless otherwise specified, “parts” and “%” mean “parts by mass” and “% by mass”, respectively.

製造例1 カルボキシル基含有アクリル樹脂溶液の製造
撹拌機、還流冷却器、温度計、滴下ロート及び窒素導入口を備えた4ツ口フラスコにブタノール400部を秤取した。次にメタクリル酸174部、スチレン87部、エチルアクリレート29部及びベンゾイルパーオキサイド(75%水湿潤物)14.5部をビーカーに秤取し、よく混合撹拌し、予備混合物を調製した。フラスコ中のブタノールの温度を105℃に加熱し、この温度において前記予備混合物を滴下ロートから3時間に亙って滴下した。同温度で更に2時間保持し、共重合反応を完了させた。次いで2−ブトキシエタノール290部を加えて、粘度370センチポイズ、樹脂酸価390、固形分濃度30%のカルボキシル基含有アクリル系樹脂溶液(以下「アクリル系樹脂溶液a」という)を得た。
Production Example 1 Production of Carboxyl Group-Containing Acrylic Resin Solution 400 parts of butanol was weighed into a four-necked flask equipped with a stirrer, reflux condenser, thermometer, dropping funnel and nitrogen inlet. Next, 174 parts of methacrylic acid, 87 parts of styrene, 29 parts of ethyl acrylate, and 14.5 parts of benzoyl peroxide (75% water-wet product) were weighed in a beaker, well mixed and stirred to prepare a premix. The temperature of butanol in the flask was heated to 105 ° C., and the premix was added dropwise at this temperature over 3 hours from the dropping funnel. The copolymerization reaction was completed by maintaining the same temperature for another 2 hours. Next, 290 parts of 2-butoxyethanol was added to obtain a carboxyl group-containing acrylic resin solution (hereinafter referred to as “acrylic resin solution a”) having a viscosity of 370 centipoise, a resin acid value of 390, and a solid content concentration of 30%.

製造例2 エポキシ樹脂溶液の製造
エピコート828(ジャパンエポキシレジン社製エポキシ樹脂、エポキシ当量約190、粘度約130ポイズ、25℃)505部、ビスフェノールA286部、トリ−n−ブチルアミン0.5部及びメチルイソブチルケトン88部を反応容器に入れ、窒素気流下で135℃に加熱したところ、内容物は180℃まで発熱した。このものを160℃まで冷却し、約3時間反応を行なってエポキシ当量4000、溶液粘度(25℃における樹脂分40%のブチルカルビトール溶液のガードナーホルト粘度)Z4の90%エポキシ樹脂溶液(以下「エポキシ樹脂溶液b−1」という)を得た。
Production Example 2 Production of Epoxy Resin Solution Epicoat 828 (epoxy resin manufactured by Japan Epoxy Resin Co., Ltd., epoxy equivalent of about 190, viscosity of about 130 poise, 25 ° C.) 505 parts, bisphenol A 286 parts, tri-n-butylamine 0.5 part and methyl When 88 parts of isobutyl ketone was placed in a reaction vessel and heated to 135 ° C. under a nitrogen stream, the contents generated heat up to 180 ° C. This was cooled to 160 ° C. and reacted for about 3 hours to give an epoxy equivalent of 4000 and a solution viscosity (Gardner-Holt viscosity of a butyl carbitol solution with a resin content of 40% at 25 ° C.) 90% epoxy resin solution (hereinafter “ Epoxy resin solution b-1 ") was obtained.

製造例3
エピコート828 を165部 、エピコート806H(ジャパンエポキシレジン社製、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、エポキシ当量約170、分子量約320) 579部 ビスフェノールF 410部 、テトラブチルアンモニウムブロマイド 0.6部及びメチルイソブチルケトン88部を反応容器に入れ、窒素気流下160℃で反応を行った。反応はエポキシ当量で追跡し、約6時間反応することにより数平均分子量約8,000、エポキシ当量約6,500の90%ビスフェノールA/F共重合型エポキシ樹脂溶液b−2を得た。
Production Example 3
165 parts Epicoat 828, Epicoat 806H (Japan Epoxy Resin, bisphenol F type epoxy resin, epoxy equivalent of about 170, molecular weight of about 320) 579 parts Bisphenol F 410 parts, tetrabutylammonium bromide 0.6 parts and methyl isobutyl ketone 88 The portion was placed in a reaction vessel and reacted at 160 ° C. under a nitrogen stream. The reaction was monitored by epoxy equivalent and reacted for about 6 hours to obtain a 90% bisphenol A / F copolymer type epoxy resin solution b-2 having a number average molecular weight of about 8,000 and an epoxy equivalent of about 6,500.

製造例4 アクリル樹脂変性エポキシ樹脂の水分散液の製造
配 合
(1)アクリル樹脂溶液a 165部
(2)エポキシ樹脂溶液b−1 312部
(3)n−ブタノール 86部
(4)2−ブトキシエタノール 47部
(5)脱イオン水 3.2部
(6)ジメチルアミノエタノール 5.3部
(7)ジメチルアミノエタノール 9.5部
(8)脱イオン水 372部
上記(1)〜(8)の合計は、1000部である。
Production Example 4 Production and Combination of Acrylic Resin Modified Epoxy Resin Aqueous Dispersion (1) Acrylic Resin Solution a 165 parts (2) Epoxy Resin Solution b-1 312 parts (3) n-Butanol 86 parts (4) 2-Butoxy Ethanol 47 parts (5) Deionized water 3.2 parts (6) Dimethylaminoethanol 5.3 parts (7) Dimethylaminoethanol 9.5 parts (8) Deionized water 372 parts Of the above (1) to (8) The total is 1000 copies.

反応容器に上記(1)〜(4)を入れ、窒素気流下で115℃に加熱し、樹脂成分を溶解せしめた。溶解後105℃まで冷却し、(5)〜(6)の順に加え、105℃で3時間保持した。反応生成物はアクリル系樹脂/エポキシ樹脂の固形分質量比が15/85である。反応は、酸価を測定して追跡し、反応終点では酸価51であった。次いで3時間後に(7)を添加し、ついで、(8)を30分間に亙って添加して水分散化させて、固形分約33%のアクリル樹脂変性エポキシ樹脂水分散液a−1を得た。   Said (1)-(4) was put into reaction container, and it heated at 115 degreeC under nitrogen stream, and dissolved the resin component. After dissolution, the mixture was cooled to 105 ° C., added in the order of (5) to (6), and held at 105 ° C. for 3 hours. The reaction product has an acrylic resin / epoxy resin solid mass ratio of 15/85. The reaction was followed by measuring the acid value, with an acid value of 51 at the end of the reaction. Next, after 3 hours, (7) is added, and then (8) is added over 30 minutes to disperse in water to obtain an acrylic resin-modified epoxy resin aqueous dispersion a-1 having a solid content of about 33%. Obtained.

製造例5
製造例4において、エポキシ樹脂溶液b−1のかわりにをエポキシ樹脂b−2を使用する以外は製造例4と同様に行い、固形分約33%のアクリル樹脂変性エポキシ樹脂水分散液a−2を得た。
Production Example 5
In Production Example 4, the same procedure as in Production Example 4 was carried out except that epoxy resin b-2 was used instead of epoxy resin solution b-1, and an acrylic resin-modified epoxy resin aqueous dispersion a-2 having a solid content of about 33%. Got.

製造例6
配合
エポキシ樹脂溶液b−1 80部
n−ブタノール 28部
ジエチレングリコールモノブチルエーテル 33部
メタクリル酸 12部
スチレン 6部
エチルアクリレート 2部
過酸化ベンゾイル 2部
ジメチルアミノエタノール 5部
脱イオン水 135部
反応容器に上記(1)〜(3)を入れ、窒素気流下で115℃に加熱し、樹脂を溶解せしめた。溶解後、115℃を保持して(4)〜(6)の混合物を滴下ロートから1時間かけて滴下し、さらに、同温度を保持して約2時間反応を行った。ついで、105℃まで冷却し、(8)を添加して5分間撹拌した後、系の温度を70℃とし、上記(9)を徐々に加えて水分散を行った。さらに減圧蒸留により過剰の溶剤を除去し、固形分約33%のアクリル樹脂変性エポキシ樹脂の水分散液a−3を得た。
Production Example 6
Compound epoxy resin solution b-1 80 parts n-butanol 28 parts diethylene glycol monobutyl ether 33 parts methacrylic acid 12 parts styrene 6 parts ethyl acrylate 2 parts benzoyl peroxide 2 parts dimethylaminoethanol 5 parts deionized water 135 parts 1) to (3) were added and heated to 115 ° C. under a nitrogen stream to dissolve the resin. After dissolution, the mixture of (4) to (6) was dropped from the dropping funnel over 1 hour while maintaining 115 ° C., and the reaction was carried out for about 2 hours while maintaining the same temperature. Subsequently, it cooled to 105 degreeC, (8) was added, and after stirring for 5 minutes, the temperature of the system was set to 70 degreeC and the said (9) was added gradually and water dispersion was performed. Furthermore, excess solvent was removed by distillation under reduced pressure to obtain an aqueous dispersion a-3 of an acrylic resin-modified epoxy resin having a solid content of about 33%.

製造例7 水分散性アクリル重合体粒子の水分散液の製造
温度計、サーモスタット、撹拌器、還流冷却器及び滴下装置を備えた反応容器に脱イオン水85部を仕込み、窒素気流中で撹拌混合し、75℃に昇温した。次いで下記のモノマーと開始剤の乳化物(注1)全量のうちの3%量及び0.5%過硫酸アンモニウム水溶液10部とを反応容器内に導入し75℃で2時間保持した。その後、残りのモノマーと開始剤の乳化物を5時間かけて反応容器内に滴下し、滴下終了後6時間熟成を行なった。その後、30℃まで冷却し、5.0%ジメチルエタノールアミン水溶液と脱イオン水を用いて固形分濃度40%、pHが6.8となるように調整した。ついで、200メッシュのナイロンクロスで濾過しながら排出し、固形分40%の水分散性アクリル樹脂1の水分散液を得た。得られた水分散性アクリル樹脂1は、平均粒子径140nm(サブミクロン粒度分布測定装置「COULTER N4型」(ベックマン・コールター社製)を用いて、脱イオン水で希釈し20℃で測定した。)、酸価10mgKOH/gを有していた。
Production Example 7 Production of water dispersion of water-dispersible acrylic polymer particles 85 parts of deionized water was charged into a reaction vessel equipped with a thermometer, thermostat, stirrer, reflux condenser and dropping device, and stirred and mixed in a nitrogen stream. The temperature was raised to 75 ° C. Next, 3% of the total amount of the following monomer and initiator emulsion (Note 1) and 10 parts of a 0.5% aqueous solution of ammonium persulfate were introduced into the reaction vessel and held at 75 ° C. for 2 hours. Thereafter, the emulsion of the remaining monomer and initiator was dropped into the reaction vessel over 5 hours, and aging was performed for 6 hours after the completion of the dropping. Then, it cooled to 30 degreeC and adjusted so that solid content concentration might be 40% and pH might be 6.8 using 5.0% dimethylethanolamine aqueous solution and deionized water. Next, the solution was discharged while being filtered through a 200 mesh nylon cloth to obtain an aqueous dispersion of water-dispersible acrylic resin 1 having a solid content of 40%. The obtained water-dispersible acrylic resin 1 was diluted with deionized water and measured at 20 ° C. using an average particle diameter of 140 nm (submicron particle size distribution measuring device “COULTER N4 type” (manufactured by Beckman Coulter, Inc.). ), Acid value 10 mg KOH / g.

(注1)モノマーと開始剤の乳化物:脱イオン水55部、ドデシルベンゼンスルホン酸アミン塩乳化剤3.0部、スチレン28.5部、アクリル酸エチル70部、メタクリル酸1.5部、2,2’−アゾビス〔2−(2−イミダゾリン−2−イル)プロパン〕0.2部を混合攪拌して、モノマーと開始剤の乳化物を得た。   (Note 1) Emulsion of monomer and initiator: 55 parts deionized water, 3.0 parts dodecylbenzenesulfonic acid amine salt emulsifier, 28.5 parts styrene, 70 parts ethyl acrylate, 1.5 parts methacrylic acid, 2 , 2′-azobis [2- (2-imidazolin-2-yl) propane] was mixed and stirred to obtain an emulsion of a monomer and an initiator.

製造例8〜14
モノマーと開始剤の乳化物の組成を下記表1に示すとおりとする以外、製造例7と同様にして合成を行い、水分散性アクリル重合体粒子2〜8の水分散液を得た。製造例7と併せて、得られた水分散性アクリル樹脂1〜8の重量平均分子量、吸光度、平均粒子径、酸価及び固形分濃度を下記表1に示す。
Production Examples 8-14
Synthesis was performed in the same manner as in Production Example 7 except that the composition of the emulsion of the monomer and the initiator was as shown in Table 1 below, and aqueous dispersions of water-dispersible acrylic polymer particles 2 to 8 were obtained. Table 1 below shows the weight average molecular weight, absorbance, average particle size, acid value, and solid content concentration of the water-dispersible acrylic resins 1 to 8 obtained in combination with Production Example 7.

Figure 0005502272
製造例15
還流管、温度計、撹拌機を装着した四つ口フラスコに、フェノール188部、37%ホルムアルデヒド水溶液324部をフラスコに仕込み、50℃に加熱し内容物を均一に溶解した。次に、酢酸亜鉛を添加、混合して系内のpHを5.0に調整した後、90℃に加熱し5時間反応を行った。ついで50℃に冷却し、32%水酸化カルシウム水分散液をゆっくり添加しpHを8.5に調整した後、50℃で4時間反応を行った。反応終了後、20%塩酸でpHを4.5に調整した後、キシレン/n−ブタノール=1/1(質量比)の混合溶剤で樹脂分の抽出を行い、触媒、中和塩を除去し、ついで減圧下で共沸脱水し、固形分60%のフェノール樹脂溶液を得た。得られた樹脂(固形分)は、数平均分子量約320で、ベンゼン核1核当り、平均メチロール基数1.3個、平均アルコキシメチル基数0.2個を有していた。
Figure 0005502272
Production Example 15
A four-necked flask equipped with a reflux tube, a thermometer, and a stirrer was charged with 188 parts of phenol and 324 parts of a 37% aqueous formaldehyde solution, and heated to 50 ° C. to uniformly dissolve the contents. Next, zinc acetate was added and mixed to adjust the pH in the system to 5.0, and then heated to 90 ° C. and reacted for 5 hours. Next, the mixture was cooled to 50 ° C., and a 32% calcium hydroxide aqueous dispersion was slowly added to adjust the pH to 8.5, followed by reaction at 50 ° C. for 4 hours. After completion of the reaction, the pH is adjusted to 4.5 with 20% hydrochloric acid, and then the resin is extracted with a mixed solvent of xylene / n-butanol = 1/1 (mass ratio) to remove the catalyst and neutralized salt. Then, azeotropic dehydration was performed under reduced pressure to obtain a phenol resin solution having a solid content of 60%. The obtained resin (solid content) had a number average molecular weight of about 320 and an average number of methylol groups of 1.3 and an average number of alkoxymethyl groups of 0.2 per benzene nucleus.

実施例1
容器中で、製造例3で得た固形分33%のアクリル樹脂変性エポキシ樹脂の水分散液857.6部、脱イオン水107.0部、製造例9で得た固形分40%の水分散性アクリル樹脂3の水分散液21.2部、製造例15で得た固形分60%のレゾール型フェノール樹脂溶液14.2部を均一に混合し、固形分30%の水性塗料組成物を得た。
Example 1
In a container, 857.6 parts of an aqueous dispersion of an acrylic resin-modified epoxy resin having a solid content of 33% obtained in Production Example 3, 107.0 parts of deionized water, and an aqueous dispersion of 40% solid content obtained in Production Example 9 21.2 parts of an aqueous dispersion of a water-soluble acrylic resin 3 and 14.2 parts of a resol type phenolic resin solution with a solid content of 60% obtained in Production Example 15 are uniformly mixed to obtain an aqueous coating composition with a solid content of 30%. It was.

実施例2〜10及び12〜15、参考例11ならびに比較例1〜4
後記表2に示す配合とする以外は実施例1と同様に行い、各水性塗料組成物を得た。表2における配合量は、固形分量による表示である。
Examples 2 to 10 and 12 to 15 , Reference Example 11 and Comparative Examples 1 to 4
Each aqueous coating composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the formulation shown in Table 2 below was used. The compounding amount in Table 2 is a display by solid content.

上記実施例および比較例で得られた各水性塗料組成物について、各種試験を行なった。試験方法は下記方法に従って行なった。試験結果を後記表2に示す。   Various tests were performed on each of the water-based coating compositions obtained in the above Examples and Comparative Examples. The test method was performed according to the following method. The test results are shown in Table 2 below.

試験方法
試験塗板の作成:厚さ0.3mmのアルミニウム板に各例で得た水性塗料組成物を乾燥塗膜重量が120mg/100cmとなるようにバーコータにて塗装し、100℃で2分間セッティングした後、乾燥機にて素材到達最高温度が260℃となるよう雰囲気温度280℃、風速25m/分の条件で30秒間焼付けて試験板を得た。この試験板について、塗膜の密着性、耐沸騰水性、加工性、MEK抽出率および耐腐食性の各試験に供した。また厚さ0.1mmのアルミ箔を厚さ0.3mmのアルミニウム板のかわりに使用し、乾燥機の雰囲気温度を275℃とする以外は、上記試験板の作成と同様にして過マンガン酸カリウム消費量の試験用の試験板を得た。
Test method Preparation of test coated plate: The aqueous coating composition obtained in each example was applied to an aluminum plate having a thickness of 0.3 mm with a bar coater so that the dry coating weight was 120 mg / 100 cm 2, and the coating was performed at 100 ° C. for 2 minutes. After setting, a test plate was obtained by baking for 30 seconds under the conditions of an atmospheric temperature of 280 ° C. and a wind speed of 25 m / min so that the maximum material temperature reached 260 ° C. with a dryer. About this test board, it used for each test of adhesiveness of a coating film, boiling water resistance, workability, MEK extraction rate, and corrosion resistance. Further, potassium permanganate was prepared in the same manner as in the preparation of the above test plate except that an aluminum foil having a thickness of 0.1 mm was used instead of the aluminum plate having a thickness of 0.3 mm and the atmospheric temperature of the dryer was 275 ° C. A test plate for consumption test was obtained.

塗膜の密着性:試験塗板の塗膜面にナイフを使用して約1.5mmの幅で縦、横それぞれ11本の切り目をゴバン目状に入れる。24mm幅のセロハン粘着テープを密着させ、強く剥離した時のゴバン目部の密着性を観察する。
〇:全く剥離なし
△:若干剥離あり
×:著しい剥離あり
耐沸騰水性:試験塗板を約100℃の沸騰水中に30分間浸漬後、塗膜外観を目視で下記基準により評価し、試験後の塗板について上記密着性の試験と同一の評価法で密着性を判定する。
(塗膜外観)
◎:白化、フクレ、剥離などの異常が認められない。
○:わずかに白化が認められるが、フクレ、剥離は認められない。
△:白化がかなり認められるが、フクレ、剥離は認められない。
×:著しい白化、フクレ、剥離のいずれかが認められる。
Adhesiveness of the coating film: Using a knife on the coating film surface of the test coating plate, 11 vertical and horizontal cuts of about 1.5 mm in width are put in a goblet shape. A cellophane adhesive tape having a width of 24 mm is closely attached, and the adhesiveness of the gobang eyes when strongly peeled is observed.
○: No peeling at all Δ: Some peeling ×: Remarkable peeling Water resistance: Boiling water resistance: After immersing the test coating plate in boiling water at about 100 ° C. for 30 minutes, the appearance of the coating film is visually evaluated according to the following criteria, and the coating plate after the test Adhesion is determined by the same evaluation method as in the above adhesion test.
(Appearance of coating film)
A: No abnormality such as whitening, blistering or peeling is observed.
○: Slight whitening is observed, but no swelling or peeling is observed.
Δ: Fair whitening is observed, but no swelling or peeling is observed.
X: Significant whitening, swelling, or peeling is observed.

加工性:20℃の室内にて、特殊ハゼ折り型デュポン衝撃試験器を用い、下部を2つ折にした試験塗板の折曲げ部の間に厚さ0.3mmのアルミニウム板を1枚挟み、試験器にセットし、接触面が平らな重さ3kgの鉄のおもりを高さ50cmから落下させて折曲げ部に衝撃を与えた後、折曲げ先端部に印加電圧6.5Vで6秒間通電し、折曲げ先端部20mm幅の電流値(mA)を測定する。
○:5mA未満
△:5mA以上で、かつ15mA未満
×:15mA以上
過マンガン酸カリウム消費量:厚さ0.1mmのアルミ箔に塗装してなる試験塗板を、塗布面積1cm当り活性炭で処理した水道水が1ccとなるように該処理水を満たした耐熱ガラス製ボトルに入れ、ふたをして、125℃、30分間殺菌処理後、その内容液につき食品衛生法記載の試験法(厚生省434号)に準じて過マンガン酸カリウム消費量を測定した。消費量をppmで表す。
Workability: In a room at 20 ° C, using a special goby-fold type DuPont impact tester, a 0.3 mm thick aluminum plate was sandwiched between the bent portions of the test coating plate with the bottom folded in two. Set the instrument in a bowl, drop a 3 kg weight of iron with a flat contact surface from a height of 50 cm to give impact to the bent part, and then energize the bent tip with an applied voltage of 6.5 V for 6 seconds. The current value (mA) of the bent tip portion 20 mm width is measured.
○: Less than 5 mA Δ: 5 mA or more and less than 15 mA X: 15 mA or more Potassium permanganate consumption: Water pipe treated with activated carbon per 1 cm of coating area, coated on 0.1 mm thick aluminum foil Put it in a heat-resistant glass bottle filled with the treated water so that the water becomes 1 cc, cover it, and sterilize at 125 ° C for 30 minutes, then test the method described in the Food Sanitation Law for the liquid contents (Ministry of Health and Welfare No. 434) According to the above, consumption of potassium permanganate was measured. Consumption is expressed in ppm.

MEK抽出残率:試験塗板を10cm×10cmの大きさに切断し、塗布面積とメチルエチルケトン(MEK)量との比が1cm/1ccとなるようにして、沸騰しているメチルエチルケトン中に浸漬し、沸騰メチルエチルケトンで1時間抽出処理を行う。試験塗板の処理前の塗膜重量に対する抽出残量の割合を百分率で表わす。 MEK extraction residue ratio: The test coated plate was cut into a size of 10 cm × 10 cm, the ratio of the application area and methyl ethyl ketone (MEK) amount is set to be 1 cm 2/1 cc, it was immersed in methyl ethyl ketone of boiling, Extract with boiling methyl ethyl ketone for 1 hour. The ratio of the remaining amount of extraction to the coating weight before processing of the test coating plate is expressed as a percentage.

耐腐食性:製蓋プレス機を用いて試験塗板の製蓋加工を行った缶蓋を、リンゴ酸2部、クエン酸2部及び食塩2部を脱イオン水100部に溶解した水溶液を充填した缶胴に巻き締め、該製蓋加工された試験塗板の塗膜面が内容物に浸漬された状態で50℃の室内で14日間貯蔵した後、缶を切り開き缶蓋の状態を観察し下記基準にて評価した。
○:缶蓋に異常は認められない。
△:缶蓋に少し錆が認められる。
×:缶蓋に著しく錆が認められる。
Corrosion resistance: A can lid that had been made into a test plate using a lid press was filled with an aqueous solution in which 2 parts of malic acid, 2 parts of citric acid and 2 parts of salt were dissolved in 100 parts of deionized water. After being wound around the can body and stored for 14 days in a room at 50 ° C. with the coating surface of the test coating plate that has been made into a lid immersed in the contents, the can is opened, the state of the can lid is observed, and the following criteria are observed: Evaluated.
○: No abnormality is observed in the can lid.
Δ: Slight rust is observed on the can lid.
X: Remarkably rust is observed on the can lid.

Figure 0005502272
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Figure 0005502272
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Claims (7)

(A)アクリル樹脂変性エポキシ樹脂及び、該樹脂(A)100質量部を基準にして、(B)カルボキシル基含有重合性不飽和モノマー0.1〜15質量%、ならびにアクリル酸又はメタクリル酸と炭素数1〜4の1価アルコールとのモノエステル化物及びスチレンから選ばれる重合性不飽和モノマー85〜99.9質量%からなるモノマーを、該重合性不飽和モノマーの総質量に対して0.01〜1.0質量%の、25℃の水に対する溶解度が3質量%以下の水難溶性のアゾ化合物であるラジカル重合開始剤、及び該重合性不飽和モノマーの総質量に対して1.5〜6質量%の分散安定剤の存在下で乳化重合してなる共重合体であって、酸価が3〜35mgKOH/gで、重量平均分子量が30万以上であり、かつ質量濃度1.35%の1,4−ジオキサンを溶媒とする液とした分光光度計による波長330nmにおける吸光度の値が0.2以下である水分散性アクリル重合体粒子0.5〜30質量部を含有することを特徴とする水性塗料組成物。
(A) Acrylic resin-modified epoxy resin, and (B) 0.1 to 15% by mass of a carboxyl group-containing polymerizable unsaturated monomer based on 100 parts by mass of the resin (A), and acrylic acid or methacrylic acid and carbon A monomer composed of 85 to 99.9% by mass of a polymerizable unsaturated monomer selected from monoesterified products with monohydric alcohols of 1 to 4 and styrene is 0.01% with respect to the total mass of the polymerizable unsaturated monomer. 1.5 to 6% by weight of a radical polymerization initiator which is a poorly water-soluble azo compound having a solubility in water at 25 ° C. of 3% by weight or less and 1.0 to 6% by weight based on the total weight of the polymerizable unsaturated monomers A copolymer obtained by emulsion polymerization in the presence of a mass% dispersion stabilizer, having an acid value of 3 to 35 mg KOH / g, a weight average molecular weight of 300,000 or more, and a mass concentration of 1.35%. 1 The value of absorbance at a wavelength of 330 nm 4-dioxane by spectrophotometer with a liquid as a solvent is characterized by containing Ru der 0.2 Water-dispersible acrylic polymer particles 0.5 to 30 parts by weight Water-based paint composition.
アクリル樹脂変性エポキシ樹脂(A)が、ビスフェノール型エポキシ樹脂(a)とカルボキシル基含有アクリル樹脂(b)とをエステル化反応させてなるか又はビスフェノール型エポキシ樹脂(a)にカルボキシル基含有重合性不飽和モノマーを含有する重合性不飽和モノマー成分をグラフト重合させてなるアクリル樹脂変性エポキシ樹脂である請求項1記載の水性塗料組成物。 The acrylic resin-modified epoxy resin (A) is obtained by esterifying the bisphenol type epoxy resin (a) and the carboxyl group-containing acrylic resin (b), or the bisphenol type epoxy resin (a) is not polymerized with a carboxyl group. The water-based coating composition according to claim 1, which is an acrylic resin-modified epoxy resin obtained by graft polymerization of a polymerizable unsaturated monomer component containing a saturated monomer. 水分散性アクリル重合体粒子(B)の重量平均分子量が30万〜1000万である請求項1又は2記載の水性塗料組成物。 The water-based coating composition according to claim 1 or 2, wherein the water-dispersible acrylic polymer particles (B) have a weight average molecular weight of 300,000 to 10,000,000. 水分散性アクリル重合体粒子(B)が、1分子中に、
−(CHCHO)n−(式中、nは5〜60の整数)で表わされるポリオキシエチレン基及び重合性不飽和基を有する反応性乳化剤の存在下で乳化重合してなるものである請求項1〜3のいずれか一項に記載の水性塗料組成物。
Water-dispersible acrylic polymer particles (B) are in one molecule,
What is obtained by emulsion polymerization in the presence of a reactive emulsifier having a polyoxyethylene group and a polymerizable unsaturated group represented by — (CH 2 CH 2 O) n — (where n is an integer of 5 to 60) The water-based coating composition according to any one of claims 1 to 3.
さらに、架橋剤(C)として、フェノール樹脂及びアミノ樹脂のうちの少なくとも1種を含有する請求項1〜4のいずれか一項に記載の水性塗料組成物。 Furthermore, the aqueous coating composition as described in any one of Claims 1-4 which contains at least 1 sort (s) of a phenol resin and an amino resin as a crosslinking agent (C). (A)成分の樹脂固形分100質量部を基準にして、(C)成分の固形分量が0〜15質量%である請求項1〜5のいずれか一項に記載の水性塗料組成物。 The aqueous coating composition according to any one of claims 1 to 5, wherein the solid content of the component (C) is 0 to 15% by mass based on 100 parts by mass of the resin solid content of the component (A). 請求項1〜6のいずれか一項に記載の水性塗料組成物を、金属板上にロール塗装し、焼付け硬化させることを特徴とする塗膜形成方法。 A water-based coating composition according to any one of claims 1 to 6 is roll-coated on a metal plate and baked and cured.
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