JP5642073B2 - 水性プライマー塗料組成物及び複層塗膜形成方法 - Google Patents
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Description
項1.ポリイソシアネート成分(a1)とポリオール成分(a2)とを原料として製造される酸価が6〜18mgKOH/gであり、かつ重量平均分子量が50000以上であるウレタン樹脂エマルション(A)及び
水トレランスが10以上であり、かつ数平均分子量が200〜1500であるオリゴマー(B)
を含有することを特徴とする水性プライマー塗料組成物であって、
該ポリイソシアネート成分(a1)が、脂環族ジイソシアネートを含有し、
該ポリオール成分(a2)が、ポリエステルポリオール及びポリテトラメチレングリコールからなる群から選ばれた少なくとも1種(a2−1)、ならびにアニオン性基含有ジオール(a2−2)を含有し、かつ
該(a2−1)成分が、ポリテトラメチレングリコールからなる場合、ウレタン樹脂エマルション(A)の重量平均分子量が200000以下である、
水性プライマー塗料組成物。
R3は、同一又は異なって、炭素数2〜4のアルキレン基を示す。
mは、3〜25の整数を示す。]
で表されるジエステル化合物である項1に記載の水性プライマー塗料組成物。
本発明におけるウレタン樹脂エマルション(A)は、
脂環族ジイソシアネートを必須成分として含有するポリイソシアネート成分(a1)、及び
ポリエステルポリオール及びポリテトラメチレングリコールの少なくとも一方(a2−1)とアニオン性基含有ジオール(a2−2)とを必須成分として含有するポリオール成分(a2)
を含む構成成分から得られるウレタン樹脂エマルションである。
酸価(mgKOH/g)=56.1×V×C/m
V:滴定量(ml)、C:滴定液の濃度(mol/l)、m:試料の固形分重量(g)
水酸基価(mgKOH/g)=〔V×56.1×C/m〕+D
V:滴定量(ml)、C:滴定液の濃度(mol/l)、m:試料の固形分重量(g)、D:試料の酸価(mgKOH/g)
本発明におけるオリゴマー(B)は、水トレランス10以上であり、重量平均分子量が200〜1500であるオリゴマーである。
R3は炭素数2〜4のアルキレン基を示す。
mは3〜25の整数を示す。]
で表されるジエステル化合物である。
上記のように、一般式(1)中、R3は、同一でも異なっていてもよい。すなわち、m個のオキシアルキレン単位(R3−O)は互いに同じであっても又は互いに異なっていても良い。
その他の樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン変性ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等を挙げることができる。
本発明において、アクリル樹脂としては、ラジカル重合性モノマーを共重合することによって既知の方法で、常法に従い、合成することができるアクリル樹脂を挙げることができる。溶液重合により合成されるものを好適に用いることができる。反応に使用する有機溶剤としては、例えば、プロピレングリコールエーテル系、ジプロピレングリコールエーテル系等の親水性有機溶剤を使用するのが好ましい。また、水分散性の観点から、該アクリル樹脂はカルボキシル基等の酸基を有しているものが好ましい。
本発明で好適に用いられるポリエステル樹脂は、既知の方法で、常法に従い、多塩基酸と多価アルコ−ルとをエステル化反応させることによって合成することができる。また、水分散性の観点から、該ポリエステル樹脂としては、カルボキシル基等の酸基を有しているものが好ましい。
架橋剤(D)としては、例えば、以下に挙げるブロック化ポリイソシアネート硬化剤(d1)、水分散性ブロック化ポリイソシアネート硬化剤(d2)、メラミン樹脂(d3)を用いることができる。上記のうち、仕上り外観及び耐チッピング性の観点から、ブロック化ポリイソシアネート硬化剤(d1)及び水分散性ブロック化ポリイソシアネート硬化剤(d2)を好適に使用することができる。
顔料(E)としては、例えば、酸化チタン、亜鉛華、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、プルシアンブルー、コバルトブルー、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、イソインドリン顔料、スレン系顔料、ペリレン顔料等の着色顔料;タルク、クレー、カオリン、バリタ、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、シリカ、アルミナホワイト等の体質顔料等を好適に用いることができる。
被塗物としては、特に限定されるものではないが、例えば、自動車、二輪車、コンテナ等の各種車両の車体であるのが好ましい。また、これら車体を形成する冷延鋼板、亜鉛メッキ鋼板、亜鉛合金メッキ鋼板、ステンレス鋼板、錫メッキ鋼板等の鋼板、アルミニウム板、アルミニウム合金板等の金属基材;各種プラスチック素材等であってもよい。
製造例1
数平均分子量2000のポリテトラメチレングリコール73.5部を、真空下110℃で脱水し、脱水後、60℃まで冷却した。次いで、2−ジメチロールプロパン酸3.2部、アセトン152.2部、及びジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート23.3部を順次加え、温度を50〜55℃の範囲に保持して、撹拌しながら、反応率が98%以上となるまで反応させた。
表1に示す組成で製造例1と同様にして、合成することにより、各ウレタン樹脂エマルション(A−2)〜(A−14)を得た。得られた各ウレタン樹脂エマルションの特数値を併せて表1に示す。
(注1)PTMG−2000;ポリテトラメチレングリコール、分子量2000、三菱化学社製。
(注2)P−1010;ポリエステルジオール(構成成分;アジピン酸/メチルペンタンジオール)、クラレ社製。
(注3)T−6001;ポリカーボネートジオール、旭化成社製。
(注4)DMPA;ジメチロールプロピオン酸
(注5)DMBA;ジメチロールブタン酸
(注6)H12MDI;ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート
(注7)IPDI;イソホロンジイソシアネート
(注8)HMDI;ヘキサメチレンジイソシアネート
製造例15
ポリエステルポリオール1(重量平均分子量2000、商品名ポリライトOD−X−2610、DIC社製)364部及びポリエステルポリオール2(重量平均分子量2000、商品名ポリライトOD−X−2420、DIC社製)364部を反応容器に仕込み、真空条件下110℃で脱水し、脱水後、60℃まで冷却した。次いで、2−ジメチロールプロピオン酸32部、メチルエチルケトン660部、及びジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート240部を順次加え、温度を70〜75℃の範囲に保持して、撹拌しながら、反応率が98%以上となるまで反応させイソシアネート末端プレポリマー溶液を得た。
表2に示す組成で製造例15と同様にして、合成することにより、各ウレタン樹脂エマルション(A−16)〜(A−24)を得た。得られた各ウレタン樹脂エマルションの特数値を併せて表2に示す。尚、ジエチレントリアミン配合量は、固形分質量で示す。
製造例25
加熱装置、攪拌装置、温度計、還流冷却器及び水分離器を備えた4つ口フラスコに、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸61.9部、アジピン酸70.1部、トリメチロールプロパン62.8部、ネオペンチルグリコール24.2部及び1,4−シクロヘキサンジメタノール44.6部を装入してなる内容物を160℃から230℃まで3時間かけて昇温させた後、230℃で1時間保持し生成した縮合水を精留塔を用いて留去させた。
製造例26
温度計、サーモスタット、撹拌装置、還流冷却器、窒素導入管及び滴下装置を備えた反応容器に、プロピレングリコールモノプロピルエーテル30部を仕込み85℃に昇温後、スチレン10部、メチルメタクリレート30部、2−エチルヘキシルアクリレート15部、n−ブチルアクリレート11.5部、ヒドロキシエチルアクリレート30部、アクリル酸3.5部、プロピレングリコールモノプロピルエーテル10部及び2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)2部の混合物を4時間かけて滴下し、滴下終了後1時間熟成した。その後さらに、プロピレングリコールモノプロピルエーテル5部及び2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)1部の混合物を1時間かけてフラスコに滴下し、滴下終了後1時間熟成した。さらに2−(ジメチルアミノ)エタノール3.03部を加え、脱イオン水を徐々に添加することにより、固形分濃度40%のアクリル樹脂1の溶液を得た。得られたアクリル樹脂1の酸価は27mgKOH/g、水酸基価は145mgKOH/g、数平均分子量は5000であった。
実施例1
製造例25で得たポリエステル樹脂1 50部(固形分20部)、カーボンMA−100(カーボンブラック、三菱化学社製)4部、JR−806(チタン白、テイカ社製)56部及びタルクPK−S(微粉タルク、日本タルク社製)10部を混合し、ペイントシェーカーで30分間分散し、顔料分散ペースト1を得た。
下記表3及び4に示す組成で実施例1と同様にして、調整することにより、各水性プライマー塗料組成物No.2〜41を得た。なお、表中、塗料配合中の各成分の配合量はすべて固形分質量である。
(注9)GP−600;ポリオキシプロピレングルセリルエーテル、数平均分子量約600、水トレランス80<、三洋化成社製。
(注10)オリゴマーX;エチレングリコールの3量体、水トレランス80<、分子量150。
(注11)GP−3000;ポリオキシプロピレングルセリルエーテル、数平均分子量約3000、水トレランス15、三洋化成社製。
(注12)ポリイソシアネート化合物1; ヘキサメチレンジイソシアネート三量体のオキシムブロック体。
(注13)PUR60;TAFIGEL PUR60 ウレタン会合型増粘剤 MUNZING CHEMIE GMBH社製。
実施例1〜29及び比較例1〜12で得た水性プライマー塗料組成物No.1〜41を用いて、以下のようにしてそれぞれ試験板を作製し、評価試験を行なった。
パルボンド#3020(日本パーカライジング社製、りん酸亜鉛処理)を施した冷延鋼板に、カチオン電着塗料(商品名「エレクロンGT−10」関西ペイント社製)を硬化膜厚20μmとなるように電着塗装し、170℃で30分間加熱して硬化させて試験用被塗物とした。
試験用被塗物上に実施例1で製造した水性プライマー塗料組成物No.1を、ダスト部、薄膜部も形成されるように、膜厚に勾配をつけて傾斜塗装(0〜6μm、成膜部標準膜厚4μm)を行なった(ハンドガン塗装、ブース温度23℃、相対湿度63%)。80℃で3分間プレヒートを行なった後、該プライマー塗膜上に、フォードカップNo.4で45秒の粘度に調整した水性中塗塗料WP−306T(関西ペイント社製、ポリエステル・メラミン樹脂系水性中塗り塗料)を膜厚30μmとなるように塗装した(ブース温度24℃、相対湿度70%)。その後、3分間放置し、80℃で3分間プレヒートを行った後、150℃で30分間加熱することにより、中塗塗装試験板を得た。
実施例30において、実施例1で得た水性プライマー塗料組成物No.1を上記表3及び4に示す水性プライマー塗料組成物No.2〜41のいずれかに変更する以外は、実施例30と同様にして各試験板を作製した。
上記実施例30〜58及び比較例13〜24で得られた各試験板について、下記の試験方法により評価を行なった。評価結果を下記表5及び6に示す。
仕上り外観:中塗塗装試験板及び上塗塗装試験板の水性プライマー塗料組成物の成膜部及びダスト部について、チッピングプライマー未塗装部(塗面は平滑で、ツヤがあり、仕上り外観良好)との目視による仕上り外観の差を以下の基準で評価した:
A:チッピングプライマー未塗装部との仕上り外観の差がなく、極めて良好;
B:チッピングプライマー未塗装部との仕上り外観の差がなく、良好;
C:チッピングプライマー未塗装部との仕上り外観の差が軽微で、仕上り外観の差がほとんど感じられない;
D:チッピングプライマー未塗装部との仕上り外観の差がややあり、チッピングプライマー塗装部の平滑性及び/又はツヤがやや劣る;
E:チッピングプライマー未塗装部との仕上り外観の差が大きく、チッピングプライマー塗装部の平滑性及び/又はツヤが大きく劣る。
A:キズの大きさが小さく、電着面及び素地の鋼板が露出していない;
C:キズの大きさは小さいが、電着面及び/又は素地の鋼板が露出している;
E:キズの大きさはかなり大きく、素地の鋼板も大きく露出している。
(塗面状態)
A:異常なく、良好;
E:ツヤビケ又は白ボケが認められる。
A:中塗塗装試験板の成膜部及びダスト部、ならびに上塗塗装試験板の成膜部及びダスト部の仕上がり外観、耐チッピング性、成膜部及びダスト部の耐水性が全てAである;
B:上記項目が全てA又はBであり、かつ少なくとも1つがBである;
C:上記項目が全てA、B又はCであり、かつ少なくとも1つがCである;
D:上記項目が全てA、B、C又はDであり、かつ少なくとも1つがDである。
E:上記項目が全てA、B、C、D又はEであり、かつ少なくとも1つがEである。
Claims (8)
- ポリイソシアネート成分(a1)とポリオール成分(a2)とを原料として製造される酸価が6〜18mgKOH/gであり、かつ重量平均分子量が50000以上であるウレタン樹脂エマルション(A)及び
水トレランスが10以上であり、かつ数平均分子量が200〜1500であるオリゴマー(B)
を含有することを特徴とする水性プライマー塗料組成物であって、
該ポリイソシアネート成分(a1)が、脂環族ジイソシアネートを含有し、
該ポリオール成分(a2)が、ポリエステルポリオール及びポリテトラメチレングリコールからなる群から選ばれた少なくとも1種(a2−1)、ならびにアニオン性基含有ジオール(a2−2)を含有し、かつ
該(a2−1)成分が、ポリテトラメチレングリコールからなる場合、ウレタン樹脂エマルション(A)の重量平均分子量が200000以下である、
水性プライマー塗料組成物。 - オリゴマー(B)が、下記一般式(1)
R3は、同一又は異なって、炭素数2〜4のアルキレン基を示す。
mは、3〜25の整数を示す。]
で表されるジエステル化合物である請求項1に記載の水性プライマー塗料組成物。 - さらに、ブロック化ポリイソシアネート硬化剤を含有することを特徴とする請求項1に記載の水性プライマー塗料組成物。
- さらに、ウレタン会合型増粘剤を含有することを特徴とする請求項1に記載の水性プライマー塗料組成物。
- 被塗物上に請求項1に記載の水性プライマー塗料組成物を塗装してプライマー塗膜を形成し、形成された未硬化のプライマー塗膜上に、水性着色塗料を塗装して着色塗膜を形成し、形成されたプライマー塗膜及び着色塗膜を同時に硬化することを特徴とする複層塗膜形成方法。
- 被塗物上に電着塗料を塗装し、請求項1に記載の水性プライマー塗料組成物を塗装してプライマー塗膜を形成し、形成された未硬化のプライマー塗膜上に、水性中塗塗料を塗装して中塗塗膜を形成し、硬化後又は硬化することなく、上塗塗料を1層以上塗装することを特徴とする複層塗膜形成方法。
- 請求項1に記載の水性プライマー塗料組成物が塗装された物品。
- 請求項5又は6に記載の複層塗膜形成方法により塗装された物品。
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