JP5562140B2 - 水性ベース塗料およびそれを用いる複層塗膜形成方法 - Google Patents
水性ベース塗料およびそれを用いる複層塗膜形成方法 Download PDFInfo
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(a)アクリル樹脂エマルションが固形分で10〜60質量%、
(b)水溶性アクリル樹脂が固形分で5〜40質量%、
(c)メラミン樹脂が固形分で20〜40質量%、および
(d)炭素数10〜16のαーオレフィン化合物(i)と不飽和二重結合を有するカルボン酸無水物(ii)との共重合体に、炭素数8〜22およびHLB10〜20のポリエチレングリコールモノアルキルエーテル(iii)を反応させて得られる、固形分酸価20〜60mgKOH/g、重量平均分子量10,000〜100,000のノニオン変性オレフィン樹脂が0.1〜5質量%
含有する水性ベース塗料を提供する。
前記水性ベース塗料が、樹脂固形分100質量%中、
(a)アクリル樹脂エマルションが固形分で10〜60質量%、
(b)水溶性アクリル樹脂が固形分で5〜40質量%、
(c)メラミン樹脂が固形分で20〜40質量%、および
(d)炭素数10〜16のαーオレフィン化合物(i)と不飽和二重結合を有するカルボン酸無水物(ii)との共重合体に、炭素数8〜22およびHLB10〜20のポリエチレングリコールモノアルキルエーテル(iii)を反応させて得られる、固形分酸価20〜60mgKOH/g、重量平均分子量10,000〜100,000のノニオン変性オレフィン樹脂が0.1〜5質量%
含有することを特徴とする複層塗膜形成方法も提供する。
(a)アクリル樹脂エマルションが固形分で10〜60質量%、
(b)水溶性アクリル樹脂が固形分で5〜40質量%、および
(c)メラミン樹脂が固形分で20〜40質量%、
(d)炭素数10〜16のαーオレフィン化合物(i)と不飽和二重結合を有するカルボン酸無水物(ii)との共重合体に、炭素数8〜22およびHLB10〜18のポリエチレングリコールモノアルキルエーテル(iii)を反応させて得られる、固形分酸価20〜60mgKOH/g、重量平均分子量10,000〜100,000のノニオン変性オレフィン樹脂が0.1〜5質量%
含有することを特徴とするものである。
本発明の複層塗膜形成方法に用いられる水性ベース塗料は、(a)アクリル樹脂エマルションが固形分で10〜60質量%、(b)水溶性アクリル樹脂が固形分で5〜40質量%、(c)メラミン樹脂が固形分で20〜40質量%および(d)特定のノニオン変性オレフィン樹脂、更に必要に応じて顔料を含有する。それぞれの成分について説明する。
成分(a)のアクリル樹脂エマルションは、α,βーエチレン性不飽和モノマーの混合物をエマルション重合することによって得られる。上記モノマー混合物は、酸基または水酸基を有するα,β−エチレン性不飽和モノマーをその中に含むことにより、酸価および水酸基価を有することができる。酸価や水酸基価は、水溶性や架橋性に寄与する。
本発明の水性ベース塗料は、水溶性アクリル樹脂(b)を含有する。水溶性アクリル樹脂は、水性ベース塗料中に5〜40質量%、好ましくは10〜30質量%の量で含有する。5質量%より少ないと、塗着時の粘度上昇が速すぎ、得られる塗膜の色ムラが発生する。40質量%を超えると、良好なFF性が出なくなる。
本発明の水性ベース塗料は、メラミン樹脂(c)を硬化剤として含有する。メラミン樹脂は、水溶性であっても、非水溶性であってもよい。メラミン樹脂のなかでも水トレランスが3.0以上のものを用いることが、安定性上好ましい。ここで用いる水トレランスとは、親水性の度合を評価するためのものであり、その値が高いほど親水性が高いことを意味する。水トレランス値の測定方法は、25℃において、100mlビーカー内で、サンプル0.5gをアセトン10mlに混合して分散させ、ビュウレットを用いてイオン交換水を徐々に加え、混合物が白濁を生じるまでに要するイオン交換水の量(ml)を測定し、このイオン交換水の量(ml)を水トレランス値としたものである。
本発明では、系中の疎水性材料に対する乳化安定化能を確保するために、水性ベース塗料中に炭素数10〜16のαーオレフィン化合物(i)と不飽和二重結合を有するカルボン酸無水物(ii)との共重合体に、炭素数8〜22およびHLB10〜20のポリエチレングリコールモノアルキルエーテル(iii)を反応させて得られる、固形分酸価20〜60mgKOH/g、重量平均分子量10,000〜100,000のノニオン変性オレフィン樹脂が0.1〜5質量%、好ましくは0.5〜3質量%の量で添加される。添加量が0.1質量%より少ないと、塗料の安定性(特に、耐付着安定性)が低下して、ブツが発生する。5質量%を超えると、塗料のチクソトロピックインデックス値(TI値)が低下して、塗装品質が悪くなる。
本発明の水性ベース塗料は、顔料を含む。顔料としては、光輝性顔料および着色顔料が挙げられる。光輝性顔料としては、形状は特に限定されず、また着色されていてもよいが、例えば、平均粒径(D50)が2〜50μmであり、かつ厚さが0.1〜5μmであるものが好ましい。また、平均粒径が10〜35μmの範囲のものが光輝感に優れ、さらに好適に用いられる。具体的には、アルミニウム、銅、亜鉛、鉄、ニッケル、スズ、酸化アルミニウム等の金属または合金等の無着色あるいは着色された金属製光輝剤およびその混合物が挙げられる。この他に干渉マイカ顔料、ホワイトマイカ顔料、グラファイト顔料などもこの中に含めるものとする。
上記有機溶剤型クリヤー塗料は、特に限定されず、塗膜形成性樹脂および硬化剤等を含有するクリヤー塗料を利用できる。更に下地の意匠性を妨げない程度であれば着色顔料を含有することもできる。
本発明の塗膜形成方法は、種々の基材、例えば金属、プラスチック、発泡体等、特に金属表面、および鋳造物に有利に用い得るが、カチオン電着塗装可能な金属製品に対し、特に好適に使用できる。
本発明の複層塗膜形成方法では、必要により電着塗膜および中塗り塗膜を形成した被塗物上に、水性ベース塗料によるベース塗膜及び有機溶剤型クリヤー塗料によるクリヤー塗膜を、順次形成することができる。
反応容器に脱イオン水126.5部を加え、窒素気流中で混合撹拌しながら80℃に昇温した。次いで、アクリル酸メチル27.61部、アクリル酸エチル53.04部、スチレン4.00部、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル9.28部、メタクリル酸3.07部およびメタクリル酸アリル3.00部のモノマー混合物100部、アクアロンHS−10(ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル硫酸エステル、第一工業製薬社製)0.7部、アデカリアソープNE−20(α−[1−[(アリルオキシ)メチル]−2−(ノニルフェノキシ)エチル]−ω−ヒドロキシオキシエチレン、旭電化社製)0.5部、および脱イオン水80部からなるモノマー乳化物と、過硫酸アンモニウム0.3部、および脱イオン水10部からなる開始剤溶液とを2時間にわたり並行して反応容器に滴下した。滴下終了後、2時間同温度で熟成を行った。次いで、40℃まで冷却し、400メッシュフィルターで濾過した後、脱イオン水70部およびジメチルアミノエタノール0.32部を加えpH6.5に調整し、平均粒子径150nm、不揮発分25%、固形分酸価20mgKOH/g、水酸基価40mgKOH/gの単層のアクリル樹脂エマルション1を得た。
製造例1において、アクリル酸メチルの配合量を30.61部に変更し、メタクリル酸アリルを配合しない以外は、製造例1と同様に処理して、平均粒子径150nm、不揮発分25%、固形分酸価20mgKOH/g、水酸基価40mgKOH/gの単層のアクリル樹脂エマルション2を得た。
反応容器にトリプロピレングリコールメチルエーテル23.89部およびプロピレングリコールメチルエーテル16.11部を加え、窒素気流中で混合撹拌しながら105℃に昇温した。次いで、メタクリル酸メチル13.1部、アクリル酸エチル68.4部、メタクリル酸2−ヒドロキシエチル11.6部およびメタクリル酸6.9部を含むモノマー混合物を作成し、そのモノマー混合物100部、トリプロピレングリコールメチルエーテル10.0部およびターシャルブチルパーオキシ2−エチルヘキサノエート1部からなる開始剤溶液を3時間にわたり並行して反応容器に滴下した。滴下終了後、0.5時間同温度で熟成を行った。
攪拌機、コンデンサー、温度計を具備した反応容器にジメチルテレフタル酸372部、ジメチルイソフタル酸380部、2−メチル−1,3−プロパンジオール576部、1,5−ペンタンジオール222部、テトラブチルチタネート0.41部を仕込み、160℃から230℃まで昇温しつつ4時間かけてエステル交換反応を行った。次いで系内を徐々に減圧していき、20分かけて5mmHgまで減圧し、さらに0.3mmHg以下の真空下まで減圧して、260℃にて40分間重縮合反応を行った。窒素雰囲気下、220℃まで冷却し、無水トリメリット酸を23部投入し、220℃で30分間反応を行ってポリエステル樹脂を得た。得られたポリエステル樹脂は、NMRの組成分析の結果、カルボン酸成分がモル比でテレフタル酸/イソフタル酸/トリメリット酸:48/49/3であり、ポリオール成分がモル比で2−メチル−1,3−プロパンジオール/1,5−ペンタンジオール:65/35であった。つまりポリカルボン酸成分、ポリオール成分のそれぞれの合計量を100モル%としたとき、芳香族ジカルボン酸が97モル%、イソフタル酸が49モル%、所定のジオールの合計量が65モル%、エチレングリコールは0モル%であった。
(1)数平均分子量:ポリスチレン標準サンプル基準を用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)で測定したところ、12000であった。
(2)酸価:試料0.2gを精秤し20mlのクロロホルムに溶解した後、0.01Nの水酸化カリウム(エタノール溶液)で滴定したところ、16.1mgKOH/gであった。
攪拌機、温度調整器、冷却管を備えた1リットルの反応容器にエトキシプロパノール40部を仕込み、これにスチレン4部、n−ブチルアクリレート35.96部、エチルヘキシルメタアクリレート18.45部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート13.92部、メタクリル酸7.67部、エトキシプロパノール20部に、ホスマーPP(ユニケミカル社製アシッドホスホオキシヘキサ(オキシプロピレン)モノメタクリレート)20部を溶解した溶液40部、及びアゾビスイソブチロニトリル1.7部からなるモノマー溶液121.7部を120℃で3時間滴下した後、1時間さらに攪拌を継続した。得られた樹脂は、酸価105mgKOH/g、うちリン酸基による酸価55mgKOH/g、水酸基価60mgKOH/g、数平均分子量6000のアクリルワニスで、不揮発分が63%であった。
リニアレン16(出光興産株式会社から市販のαーオレフィン混合物;炭素数16の含有率99.4%)390gをジーt−ブチルパーオキサイド1.4gとトルエン10gをフラスコに仕込み、窒素ガス置換した後、150℃に加熱、撹拌しながら無水マレイン酸110gを2分毎に3.7gずつ、またジーtーブチルパーオキサイド1.4gを20分毎に0.7gずつ添加した。添加終了後、160℃に保ち、2時間反応させた。その後、HLB=16.6のエマルゲン420(花王株式会社から市販のポリエチレングリコールモノアルキルエーテル;アルキル炭素数18)を944g添加し、さらに2時間反応させた。その後、100℃以下まで冷却し、3−メチル−3−メトキシブタノールにて固形分濃度50%になるように希釈した。得られたノニオン変性オレフィン樹脂1の酸価は、44mgKOH/gで、重量平均分子量は48,000であった。表1に配合と、得られたノニオン変性オレフィン樹脂1の酸価と重量平均分子量を記載した。
下記表1に記載の配合を用いる以外は製造例6と同様に処理して、ノニオン変性オレフィン樹脂2〜5を合成した。得られたノニオン変性オレフィン樹脂2〜5の酸価と重量平均分子量も表1に記載した。
水性メタリックベース塗料の製造
先の製造例1で得られたアクリル樹脂エマルション1を160部、10質量%ジメチルアミノエタノール10部、製造例3の水溶性アクリル樹脂33部(樹脂固形分30%)、製造例4のポリエステル樹脂33部(樹脂固形分30%)、メラミン樹脂としてサイメル204(三井サイテック社製混合アルキル化型メラミン樹脂、固形分80%、水トレランス3.6ml)を38部、プライムポールPX−1000(三洋化成工業社製2官能ポリエーテルポリオール)10部、製造例6で得られたノニオン変性オレフィン樹脂1を2部、光輝性顔料としてアルペーストMH8801(旭化成社製アルミニウム顔料)21部(固形分65%、PWC12%)、リン酸基含有アクリル樹脂5部、ラウリルアシッドフォスフェート0.3部を添加し、さらに、2−エチルヘキサノール30部、アデカノールUH−814N3.3部(ADEKA社製増粘剤、固形分30%)を均一分散することにより水性メタリックベース塗料を得た。
エマルションとノニオン変性オレフィン樹脂の配合量も記載する。
得られた水性メタリックベース塗料300gをポリプロピレン製カップに仕込み、マグネチックスターラーで1週間撹拌した。ポリプロピレン製カップに入った塗料を別の容器に200メッシュ網で濾過しながら移した。ポリプロピレン製カップを水で洗浄して、壁面のアルミニウム顔料の付着状態を目視で観察した。また、濾過残渣の有無も確認した。結果を以下の基準に従って評価をした。
ランク4:ポリプロピレン製カップの壁面にアルミニウム顔料の付着がないが、濾過残渣が若干観察される。
ランク3:ポリプロピレン製カップの壁面にアルミニウム顔料の付着が若干観察され、濾過残渣も若干観察される。
ランク2:ポリプロピレン製カップの壁面にアルミニウム顔料の付着が多く観察され、濾過残渣も若干観察される。
ランク1:ポリプロピレン製カップの壁面にアルミニウム顔料の付着が多く観察され、濾過残渣も多く観察される。
得られた水性メタリックベース塗料をデジタル表示型回転式粘度計ビスコベーシックプラス(ビスコテック社製B型粘度計)にて、25℃における回転数6rpmの時の粘度を3500〜4500mPa・sとなるように純水にて粘度調整した後、さらに25℃における回転数60rpmの時の粘度を測定し、(回転数6rpmの時の粘度)/(回転数60rpmの時の粘度)を計算してチクソトロピックインデックス値(TI値)とした。TI値5以上が優れていると評価した。
上記実施例1において、ノニオン変性オレフィン樹脂1の代わりにノニオン変性オレフィン樹脂2を2部用いる以外は実施例1と同様に処理して、水性メタリックベース塗料を形成した。得られた水性メタリックベース塗料について、実施例1と同様に耐付着安定性評価およびTI値を求めた。結果を表2に示す。
上記実施例1において、ノニオン変性オレフィン樹脂1の代わりにノニオン変性オレフィン樹脂3を2部用いる以外は実施例1と同様に処理して、水性メタリックベース塗料を形成した。得られた水性メタリックベース塗料について、実施例1と同様に耐付着安定性評価およびTI値を求めた。結果を表2に示す。
上記実施例1において、ノニオン変性オレフィン樹脂1の代わりにノニオン変性オレフィン樹脂2を0.5部用いる以外は実施例1と同様に処理して、水性メタリックベース塗料を形成した。得られた水性メタリックベース塗料について、実施例1と同様に耐付着安定性評価およびTI値を求めた。結果を表2に示す。
上記実施例1において、ノニオン変性オレフィン樹脂1の代わりにノニオン変性オレフィン樹脂2を2部用い、アクリル樹脂エマルション1を製造例2で得られたアクリル樹脂エマルション2を160質量部用いる以外は実施例1と同様に処理して、水性メタリックベース塗料を形成した。得られた水性メタリックベース塗料について、実施例1と同様に耐付着安定性評価およびTI値を求めた。結果を表2に示す。
上記実施例1において、ノニオン変性オレフィン樹脂1を添加しない以外は実施例1と同様に処理して、水性メタリックベース塗料を形成した。得られた水性メタリックベース塗料について、実施例1と同様に耐付着安定性評価およびTI値を求めた。結果を表2に示す。
上記実施例1において、ノニオン変性オレフィン樹脂1の代わりにノニオン変性オレフィン樹脂4を2部用いる以外は実施例1と同様に処理して、水性メタリックベース塗料を形成した。得られた水性メタリックベース塗料について、実施例1と同様に耐付着安定性評価およびTI値を求めた。結果を表2に示す。
上記実施例1において、ノニオン変性オレフィン樹脂1の代わりにノニオン変性オレフィン樹脂5を2部用いる以外は実施例1と同様に処理して、水性メタリックベース塗料を形成した。得られた水性メタリックベース塗料について、実施例1と同様に耐付着安定性評価およびTI値を求めた。結果を表2に示す。
上記実施例1において、ノニオン変性オレフィン樹脂1を6部用いる以外は実施例1と同様に処理して、水性メタリックベース塗料を形成した。得られた水性メタリックベース塗料について、実施例1と同様に耐付着安定性評価およびTI値を求めた。結果を表2に示す。
リン酸亜鉛処理した厚み0.8mm、縦30cm、横40cmのダル鋼板に、カチオン電着塗料「パワートップU−50」(日本ペイント社製)を、乾燥膜厚が20μmとなるように電着塗装し、160℃で30分間焼き付けた塗板に、25秒(No.4フォードカップを使用し、20℃で測定)に、予め希釈されたグレー中塗り塗料「オルガOP−30」(日本ペイント社製ポリエステル・メラミン系塗料)を、乾燥膜厚35μmとなるようにエアスプレーで2ステージ塗装し、140℃で30分間、焼き付けた。
Claims (10)
- 樹脂固形分100質量%中、
(a)アクリル樹脂エマルションが固形分で10〜60質量%、
(b)水溶性アクリル樹脂が固形分で5〜40質量%、
(c)メラミン樹脂が固形分で20〜40質量%、および
(d)炭素数10〜16のαーオレフィン化合物(i)と不飽和二重結合を有するカルボン酸無水物(ii)との共重合体に、炭素数8〜22およびHLB10〜20のポリエチレングリコールモノアルキルエーテル(iii)を反応させて得られる、固形分酸価20〜60mgKOH/g、重量平均分子量10,000〜100,000のノニオン変性オレフィン樹脂が0.1〜5質量%
含有する水性ベース塗料。 - アクリル樹脂エマルション(a)が、架橋性モノマーを0.2〜20質量%含んだモノマー混合物をエマルション重合して得られる請求項1記載の水性ベース塗料。
- 架橋性モノマーが、アリルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレートまたはジビニルベンゼンである請求項2記載の水性ベース塗料。
- 水性ベース塗料が、更に、光輝性顔料を含む請求項1記載の複層塗膜の形成方法。
- 水性ベース塗料が、更に、ポリエステル樹脂を含有する請求項1記載の複層塗膜の形成方法。
- 自動車用鋼板上に形成された中塗り塗膜上に、水性ベース塗料を塗装してベース塗膜を形成した後、有機溶剤型クリヤー塗料を塗布してクリヤー塗膜を形成し、上記ベース塗膜とクリヤー塗膜とを加熱し硬化させる複層塗膜の形成方法であって、
前記水性ベース塗料が、樹脂固形分100質量%中、
(a)アクリル樹脂エマルションが固形分で10〜60質量%、
(b)水溶性アクリル樹脂が固形分で5〜40質量%、
(c)メラミン樹脂が固形分で20〜40質量%、および
(d)炭素数10〜16のαーオレフィン化合物(i)と不飽和二重結合を有するカルボン酸無水物(ii)との共重合体に、炭素数8〜22およびHLB10〜20のポリエチレングリコールモノアルキルエーテル(iii)を反応させて得られる、固形分酸価20〜60mgKOH/g、重量平均分子量10,000〜100,000のノニオン変性オレフィン樹脂が0.1〜5質量%
含有することを特徴とする複層塗膜形成方法。 - アクリル樹脂エマルション(a)が、架橋性モノマーを0.2〜20質量%含んだモノマー混合物をエマルション重合して得られる請求項6記載の複層塗膜の形成方法。
- 架橋性モノマーが、アリルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレートまたはジビニルベンゼンである請求項7記載の複層塗膜の形成方法。
- 水性ベース塗料が、更に、光輝性顔料を含む請求項6記載の複層塗膜の形成方法。
- 水性ベース塗料が、更に、ポリエステル樹脂を含有する請求項6記載の複層塗膜の形成方法。
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