JPH03269071A - 熱硬化性樹脂組成物 - Google Patents

熱硬化性樹脂組成物

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JPH03269071A
JPH03269071A JP2068191A JP6819190A JPH03269071A JP H03269071 A JPH03269071 A JP H03269071A JP 2068191 A JP2068191 A JP 2068191A JP 6819190 A JP6819190 A JP 6819190A JP H03269071 A JPH03269071 A JP H03269071A
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泰志 中尾
Mitsuhiro Fukuda
福田 光博
Motoshi Den
藪田 元志
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、耐酸性、耐溶剤性、耐水性および仕上がり外
観などの物性にすぐれた塗膜を形成することができ、特
に自動車外板の上塗り塗料組成物において有用な熱硬化
性樹脂組成物に関する。
従来の技術とその課題 自動車上塗り塗料用樹脂組成物として、アクリル樹脂・
メラミン樹脂系やポリエステル樹脂・メラミン樹脂系な
どはl成型として使用でき、耐候性、耐溶剤性および仕
上がり外観がすぐれた塗膜を形成するので広く用いられ
ているが、近年地球的規模で問題となっているi黄酸化
物や窒素酸化物などの大気汚染物質に基づく酸性雨(P
H2〜5)に対する抵抗性が不十分である。一方、ポリ
イソシアネート化合物を架橋剤とするウレタン塗料はす
ぐれた耐酸性を示すが、2液形であるために取扱いが煩
雑で、しかも該ポリイソシアネート化合物が強い毒性を
有しているという欠点がある。
また、該ポリインシアネート化合物をブロックしてなる
ブロックポリイソシアネート化合物を使えば、それらの
欠点は解決できるが、ブロック剤の解離温度が高く現用
ライン焼付温度(140−150℃)では塗膜の硬化が
不充分であり、しかもブロック剤によって塗膜が熱黄変
しやすいという問題がある。
また、カルボキシル基含有樹脂とエポキシ基含有樹脂と
からなる樹脂組成物も知られており、このものは塗膜の
7MM性がすぐれているが、前記のものに比べて耐溶剤
性が劣る。
さらに、カルボキシル基含有樹脂、エポキシ基含有樹脂
およびメラミン樹脂からなる樹脂組成物も提案されてい
る(特開昭63−113087号公報、特開平1−13
9655号分報参照)が、耐酸性や耐溶剤性などを向上
させるために官能基を多く導入すると相溶性が低下する
という欠点がある。
一方、同一分子中にカルボキシル基、エポキシ基および
水酸基を含有する樹脂とメラミン樹脂とからなる樹脂組
成物も知られているが(特公昭47−3734号公報参
照)、塗膜の耐酸性などを向上させるために前者の樹脂
に上記官能基を多く導入しようとすると重合反応中にゲ
ル化しやすく、該樹脂自体の合成が困難であり、また長
期貯蔵安定性の面でも不利である。
課題を解決するための手段 本発明者らはか−る問題点を解決するために鋭意研究の
結果、今回、特に耐酸性に優れた塗膜を形成しうる熱硬
化性樹脂組成物を見比し本発明を完成するに至った。
かくして本発明によれば、 (A)同一分子中にカルボキシル基、水酸基およびエポ
キシ基を含有し、゛かつ酸価が15〜15Q BKOH
/g−水酸基価が30mgKOH/g以上、エポキシ当
量が3.000−15,000g/eqおよび数平均分
子量が3,000〜30,000であるアクリル樹脂、 (B)同一分子中にカルボキシル基、水酸基およびエポ
キシ基を含有し、かつ酸価が2〜10mgKOH/g、
水酸基価が30鋤HKOH/g以上、エポキシ当量が2
50〜2500 g/eqおよび数平均分子量が3.0
00〜30,000であるアクリル樹脂、および (C)アミノ樹脂 を主成分とし、そして(A)成分のカルボキシル基/(
B)成分のエポキシ基モル比がI10、5〜0.5/l
であって、かつ(C)成分を(A)、(B)および(C
)成分の合計量に基づいて10〜40重量%含有するこ
とを特徴とする熱硬化性樹脂組成物が提供される。
本発明の組成物は、(A) 、(B)両成分が共にカル
ボキシル基を有しているために該同成分同士はもちろん
のこと、(C)成分との相溶性もすぐれており、しかも
耐酸性、耐溶剤性、耐候性および仕上り外観等のすぐれ
た塗膜を形成する。
また、(A)成分は、カルボキシル基が多いがエポキシ
基が少なく、逆に(B)成分はエポキシ基は多いがカル
ボキシル基が少ないため、前記各成分の重合中にカルボ
キシル基とエポキシ基との反応に基づくゲル化や高分子
量化は殆ど認められないという利点がある。さらに本発
明ではイソノアネート化合物を用いる必要がないので、
イソノアネート化合物を用いたことによる前記の如き欠
点が認められない。
以下、本発明の組成物についてさらに詳細に説明する。
(A)成分: 同一分子中にカルボキシル基、水酸基お
よびエポキシ基を含有し、かつ酸価が15〜15Q曽g
KOH/g、水酸基価が30 +oFiKOH/g以上
、エポキシ当量が3,000〜15.000g/eqお
よび数平均分子量が3.000〜30.000であるア
クリル樹脂。
上記特性をもつアクリル樹脂[(A)成分1は、例えば
、カルボキシル基含有単量体、水酸基含有単量体および
エポキシ基含有単量体を必須成分とし、さらに必要に応
じてその他の単量体を用いて共重合せしめることによっ
て得ることができる。
カルボキシル基含有単量体は、1分子中に1個以上のカ
ルボキシル基と1個の重合性不飽和結合とを有する重合
性七ツマ−5特にカルボキシル基含有アクリル系モノマ
ーが好ましく、具体的には、アクリル酸、メタクリル酸
を例示することができ、更にマレイン酸、無水マレイン
酸、イタコン酸及びそれらのモノエステル化物等が挙げ
られ、これらは1種または2種以上用いることができる
水酸基含有単量体は、1分子中に1個以上の水酸基と1
個の重合性不飽和結合を有する重合性七ツマ−1特に水
酸基含有アクリル糸上ツマ−が好ましく、具体的には、
ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキンプ
ロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ
)アクリレトなどのヒドロキシアルキル(メタ)アクリ
レート:1,4−ブタンジオールモノ(メタ)アクリレ
ート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレ一トのε−カ
プロラクトン付加物、ヒドロキンエチル(メタ)アクリ
レートのエチレン及びプロピレン付加物等が挙げられ、
これらは1種または2種以上組合わせて用いることがで
きる。
エポキシ基含有単量体は、1分子中イニ1個以上のエポ
キシ基(又はグリシジル基)と1個の重合性不飽和結合
とを有する重合性七ツマー1殊にエポキシ基含有アクリ
ル系モノマーが好ましく、具体的には、グリシジルメタ
アクリレート、グリシジルアクリレート、メチルグリシ
ジルメタアクリレート、メチルグリシジルアクリレート
、アリルグリシジルエーテル等が例示され、これらは1
種または2種以上用いることができる。
また、上記単量体と共重合可能なその他の単量体は、上
記カルボキシル基、水酸基およびエポキシ基を含有せず
、しかも重合性不飽和結合を1個有し、かつ上記各単量
体と共重合可能なモノマが好ましく、具体的には、メチ
ル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート
、プロピル(メタ)アクリレート、n−ブチル(メタ)
アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、te
rt−ブチル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシ
ル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレ
ート、トリデシル(メタ)アクリレトなどのアルキル(
メタ)アクリレート:ンクロヘキシル(メタ)アクリレ
ートなどのシクロアルキル(メタ)アクリレート;ベン
ジル(メタ)アクリレート、フェニル(メタ)アクリレ
ート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート;ジ
エチルアミノエチル(メタ)アクリレートなどのジ(ア
ルキル)アミノアルキル(メタ)アクリレト等のアクリ
ル酸およびメタアクリル酪のエステル類を挙げることが
できる。さらに、スチレン、α−メチルスチレン、ビニ
ルトルエンなどのビニル芳香族化合物:アクリロニトリ
ル、メタクリルニトリル、酢酸ビニル、プロピオン酸ビ
ニル、アクリルアミド、メタクリルアミド、メチロール
アクリルアミド、メチロールメタクリルアミド、塩化ビ
ニル、プロピレン、エチレン、04〜C8゜のa−オレ
フィン等を用いることもできる。
(A)成分において、上記各単量体の構成比率はこれら
の単量体から形成される共重合体(アクリル樹脂)の厳
価、水酸基価およびエポキシ当量が前記した範囲内に包
含されるように調整すればよい。また、該各車量体によ
る共重合反応は常法により行なうことができ、例えば溶
液重合法、懸濁重合法、塊状重合法、乳化重合法等の既
知の何れの重合法にても製造することができる。その際
、重合開始剤としてはアゾビスイソブチロニトリル、4
.4’−アゾビス(4−ノアノペンタ酸)、ベンゾイル
パーオキサイド、t−プチルパーオキン=2−エチルヘ
キサノエート、クメンバイトロバオキサイド、カリウム
バーサル7エート、過酸化水素、2,2′−アゾビス[
2−メチル−N−(2−ヒドロキシエチル)プロピオア
ミド]等を用いることができ、また、必要に応じて連鎖
移動剤としてドデシルメルカプタン、メルカプトエタノ
ール、σ−メチルスチレンダイマ〜等を用いることもで
きる。
また、反応温度は重合中におけるカルボキシル基/エポ
キシ基の反応をおさえるために約70〜約130℃、好
ましくは約70〜約110℃範囲内が好都合である。か
くして得られるアクリル樹脂[(A)成分]は15〜1
50 mgKOH/g、好ましくは50〜120鋤gK
OH/gの範囲内の酸価をもつことができる。酸価が1
5より少ないと(B)成分のエポキシ基との反応性が低
下し、形成される塗膜の耐酸性が、向上せず、逆に15
0 mgKOKより大きくなると溶剤溶解性や(E)成
分との相溶性などが低下する傾向がみられる。また、該
アクリル樹脂は30 mgKOH/g以上、好ましくは
35〜100 mgKOH/gの範囲内の水酸基価をも
つことが重要であって、その水酸基価が30 s+gK
OH/gより小さくなると(C)成分との架橋反応性が
劣る。
さらに、該アクリル樹脂はエポキシ当量が3,000〜
15.000g/eq、好ましくは3,200−9 、
OOOg/eqの範囲内にあり、エポキシ価が15.0
00より大きくなると(B)成分との相溶性が悪くなり
、逆に3.000より小さくなると(A)成分の合成反
応中にカルボキシル基とエポキシ基との反応が進んで高
分子量化・ゲル化に到りやすい。また、(A)成分の数
平均分子量はGPC(ゲルパーミュエーションクロマト
クラフ)を用いたポリスチレン換算の値であり、3,0
00〜30,000、好ましくは5,000〜20゜0
00の範囲内にあることができる。(A)成分の数平均
分子量が3.000より小さくなると塗膜の耐候性、耐
水性が劣り、30,000より大きくなると仕上り外観
などの低下をまねきやすい。
(B)成分二 同一分子中にカルボキシル基、水酸基お
よびエポキシ基を含有し、かつ酸価が2〜l Q mg
KOH/g−水酸基価が30醜gKOH/g以上、エポ
キシ当量が250〜2500 g/eqおよび数平均分
子量が3,000〜30,000であるアクリル樹脂。
上記特性をもつアクリル樹脂[(B)成分]は、例えば
カルボキシル基含有単量体、水酸基含有単量体およびエ
ポキシ基含有単量体を必須成分とし、さらに必要に応じ
てその他の単量体を用いて共重合せしめることによって
得ることができ、これらの単量体としては前記(A)成
分の説明で例示したものから選ばれる1種または2種以
上が好ましく、これら各単量体の構成比率は得られるア
クリル樹脂[(B)成分]の酸価、水酸基価およびエポ
キシ当量が上記範囲内に含まれるように調整することが
必要である。また、これらの単量体の共重合は前記(A
)成分l二ついて述べたと同様の方法で行なうことがで
きる。
(B)成分としてのアクリル樹脂において、酸価は2〜
l Oa+gKOH/gの範囲内にあることが重要であ
り、その酸価が2未満では(A)成分との相溶性が悪く
なり、逆に10を越えると該(B)成分の合成中にカル
ボキシル基とエポキシ基との反応が進んで高分子量化・
ゲル化が起りやすい。また、該アクリル樹脂の水酸基価
は30 mgKOH/g以上、好ましくは35−100
 mgKOH/gの範囲内にあって、その水酸基価が3
0未満であると(C)成分との架橋反応性が低下する。
さらt;、該アクリル樹脂のエポキシ当量は250〜2
,500、好ましくは300〜1.500の範囲内にあ
ることが望ましく、エポキシ当量が2゜500より多い
とカルボキシル基との反応性が低下し、塗膜の耐酸性が
向上せず、反対に250未満では(A)成分との相溶性
が低下しやすい。
アクリル樹脂[(B)成分]は3,000〜3o、oo
o、好ましくは5.000〜20.000の範囲内の数
平均分子量をもつことができ、その数平均分子量が3.
000未満ではm膜の耐候性、耐水性が劣り、30.0
00より大きくなると塗膜の仕上り外観などが低下しや
すい。
(C)成分: アミノ樹脂 アミノ樹脂としては、例えば、メラミン、〆素、ベンゾ
グアナミン等の少なくとも1種と、ホルムアルデヒド類
とから合成されるメチロール化アミノ樹脂が包含され、
さらにメタノール、エタノール、フロパノール、イング
ロバノール、ブタノール等の低級1価アルコールによっ
てメチロール基の一部又は全部をアルキルエーテル化し
たものもアミノ樹脂として用いられる。
本発明の組成物は上記(A) 、(B)および(C)成
分を混合することにより調製することができ、混合に際
して使用しうる溶媒もしくは分散媒としては有機溶剤が
適している。
(A) 、(B)および(C)成分の構成比率は厳密に
制限されるものではなく、各成分の種類や用途等に応じ
て変うるが、一般的には、まず、(A)成分と(B)成
分との比率は(A)成分のカルボキシル基/(B)成分
のエポキシ基のモル比に基づいて110.5〜0.5/
1、好ましくは110.6〜0.6/1の範囲内とする
ことができ、この範囲から外れると塗膜の耐溶剤性、付
着性が低下しやすい。また、(C)成分の配合比率は、
(A) 、(B)および(C)成分の合計量に基いて1
0〜40重量%、好ましくは15〜30重量%の範囲内
とすることができ、(C)成分が10重量%より少ない
と(C) ffi分と(A)成分、(B)成分の水酸基
との架橋反応が不充分となり、塗膜の耐溶剤性が低下し
やすく、反対に40重量%より多くなると塗膜の耐酸性
が劣る傾向がある。
本発明の組成物は上記(A) 、(B)および(C)成
分を有機溶剤および/又は水に溶解もしくは分散して使
用することが好ましい。有機溶剤としては通常の塗料用
有機溶剤を使用することができる。
本発明の組成物には、さらに必要に応じて硬化触媒、粘
度調整剤(例えば、有機モンモリナイト、ミクロゲル、
ポリアミドなど)、塗面調整剤(例えばシリコン系、ア
クリル樹脂系など)、紫外線吸収剤、ブロックポリイソ
シアネート化合物、着色顔料、メタリック顔料、干渉顔
料などを通常の量で配合することができる。
該硬化触媒としては、水酸基とアミン樹脂との架橋反応
を促進させるために、例えばジブチルリン酸等のリン酸
系触媒や、ドデシルベンゼンスルホン酸、パラトルエン
スルホン酸等のアミンブロック強酸触媒等が有利に用い
られ、また、カルボキシル基とエポキシ基との架橋反応
を促進させるためには、例えば、テトラブチルアンモニ
ウムクロライド等の4級アンモニウム塩テトラフェニル
ホスホニウムクロライド等の4級ホスホニウム塩等が適
している。
本発明の組成物は塗料用樹脂として使用することができ
、なかでも自動車、オートバイ、パス、家電製品および
事ム機器などの外板の上塗り塗料に適用することが最適
であり、ソリッドカラー塗料、メタリック塗料およびク
リヤー塗料として利用することができる。
以下、製造例および実施例に基づいて本発明をさらに具
体的に説明する。なお、部および%は原則としていずれ
も重量による。
■ 製造例 (1)(A)成分の製造: 撹拌機、温度計、コンデンサー及び窒素導入管を備えた
4ツロフラスコにキシレン450部、n〜ブタノール1
50部を仕込み100℃に加温する。ここに表−1に示
す単量体成分を4時間で滴下した後、2時間100℃に
保ち、然る後に、キジロール4QO部で希釈し、固型分
含有率50%のアクリル共重合体(a−1)〜(a−4
)を得た。
(2)(B)成分の製造: (A)成分の製造で用いたのと同様の反応装置にキシレ
ン300部、n−ブタノール300部を仕込み100℃
に加温する。これに表−1に示す単量体成分を4時間で
滴下した後、2時間100℃に保ち、然る後にキジロー
ル400部で希釈し、固型分含有率50%を有するアク
リル共重合体(b−1)〜(b−4)を得た。
H実施例、比較例 製造例で得た(A)および(B)成分にアミノ樹脂[(
C)成分]などを配合し、粘度調整して自動車用上塗り
塗料を製造した。
実施例1 クリヤ塗料(C−1): (a−])           880部b−1)−
80/1 60%ニーパン20SE            30
 //(三井東圧社製ブチル化メラミン) 表面調整剤            Q 、 l tt
(ビックケミ社製BYK−300) 紫外線吸収剤           1.07I(チバ
ガイギー社製チヌビン900) 上記混合物をスフゾール1000で希釈し、Ford 
cup # 4 20°Cで25秒の粘度に調整しlこ
 。
実施例2 クリヤ塗料(C−2): (a−2)           90部(b−2) 
                   7Q ttサ
イメル303            2Q tt(三
井サイアナミド、フルメトキシ メラミン) NACURE 5225              
    2  //(キング社製 ドデシルベンゼンス
ル ホン酸アミン中和物) 表面調整剤(BYK−300)         0.
1//紫外線吸収剤(チヌビン900)      1
.Qtt上記混合物を実施例1と同様に処理した。
実施例3 クリヤ塗料(C−3): (a−3)               80部(b
−3)               80 tt60
%ニーパン205E            20 t
t表面調整剤(BYK−300)         0
.1//紫外線吸収剤(チヌビン900)      
1.0//テトラブチルアンモニウムクロライド0.0
5//上記混合物を実施例1と同様に処理した。
比較例1 クリヤ塗料(C−4): (a−1)           100部(b−1)
               3Q //60%ニー
パン205E            40ノ!表面調
整剤(BYK−300)         O,] /
/UV吸収剤(チヌヒ7900)        1.
0//上記混合物を実施例1と同様に処理した。
比較例2 クリヤ塗料(C (a−4) (b−4) 60%ニーパン20SE 表面調整剤(BYK−300) UV吸収剤(チヌビン900) 上記混合物を実施例1 5) : 80部 80 〃 30// Q 、 l tt ]、 、 Q // と同様に処理した。
(帝国化工社製、二酸化チタ/) (a−3)                3Q t
t(b−2)               80 N
60〜ニーパン205E            3Q
 //表面調整剤(BYK−300)        
 0.1//の混合物をスフゾール1000で希釈し、
FordCup#425秒の粘度に調整した。
比較例3 ソリッドカラー塗料(S−2):チタン白J
R−701 (a−4,) (b −4) 100部 g(J  tt 011 60%ニーパン205E            3Q
 tt表面調整剤(BYK−300)        
 0,1//上と混合物を9!施例4と同様Aこして処
理した。
■性能試験結果 ■クリアー塗料ニ リン酸亜鉛処理した軟鋼板上に電M塗膜及び中塗塗膜を
形成し、下記メタリック塗料を塗装しく膜厚:硬化膜厚
で20μ)、室温で5分間放置後、その塗面に上記クリ
アー塗料(C−1)〜(C5)を塗装しく膜厚:同上4
0μ)、140℃で30分間加熱し両塗膜を硬化せしめ
た。得られた塗膜の性能試験結果を表−2に示す。
(メタリック塗料)ニ アクリデイック47−712) ブチル化メラミン          60部(三井東
圧社製、ニーパン205E−60)アルミペースト (東洋アルミ社製、アルミベ 55−51.9) スト 10部 上記をスフゾール61.00030部とトルエン70部
とからなる混合溶剤Iこよりフォードカップ隘4(20
°C)14秒に調整した。
■着色塗料: 前記と同様にして電着塗装及び中塗り塗装したリン酸亜
鉛処理鋼板に、上記着色塗料(S−1)〜(s−2)を
それぞれ塗装しく塗装膜厚:同上4、 Op )、14
0℃で30分加熱して硬化せしめた。得られた塗膜の性
能試験結果を表−2に示す。
また、表−2は、各塗料の各成分の配合比率も併記した
試験方法 耐酸性:40%硫酸溶液に、試験塗板をに浸漬し、50
°Cで5時間放置した後、水洗し、塗面を観察し、次の
基準で評価した。
○:全く変化のないもの。
△:塗面に異常はないが、浸漬部と非浸漬部の境界にわ
ずかに段差が認められるもの。
X:塗面が白化したもの。
リコート付着性:各試料を160°C130分で焼付は
後、その上に同じ上塗り(メタリックの場合はベースコ
ート/クリアコート)を塗装し140’C130分間焼
付けた後、Jim間隔でクロスカット100個を入れ、
セロテープで、そのハガレの有無を判定する。
○:全くハガレが認められない。
△:わずかにハガレが認められる。
×:著しいハガレが認められる。
耐衝撃性:デュポン衝撃試験器を用い、撃針元端半径%
インチ、落鍾重量500gで試験する。
塗面にワレ目の入らない最大高さで示す(5c@きざみ
)。
耐水性:40℃の温水に240時間浸漬した後、水洗し
塗面を観察し次の基準で評価した。
O:全く変化のないもの。
△:わずかにツヤ引けするもの。
×:塗面が白化したもの。
塗膜外観:目視により評価

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、(A)同一分子中にカルボキシル基、水酸基および
    エポキシ基を含有し、かつ酸価が15〜150mgKO
    H/g、水酸基価が30mgKOH/g以上、エポキシ
    当量が3000〜15000g/eqおよび数平均分子
    量が3,000〜30,000であるアクリル樹脂、 (B)同一分子中にカルボキシル基、水酸基およびエポ
    キシ基を含有し、かつ酸価が2〜10mgKOH/g、
    水酸基価が30mgKOH/g以上、エポキシ当量が2
    50〜2500g/eqおよび数平均分子量が3,00
    0〜30,000であるアクリル樹脂、および (C)アミノ樹脂 を主成分とし、そして(A)成分のカルボキシル基/(
    B)成分のエポキシ基モル比が1/0.5〜0.5/1
    であつて、かつ(C)成分を(A)、(B)および(C
    )成分の合計量に基づいて10〜40重量%含有するこ
    とを特徴とする熱硬化性樹脂組成物。 2、請求項1記載の熱硬化性樹脂組成物を主成分とする
    自動車用上塗り塗料組成物。 3、請求項1記載の塗料組成物を塗装してなる製品。
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