JPH04327591A - 有機スズ製剤、それらの製造方法およびそれらの使用 - Google Patents

有機スズ製剤、それらの製造方法およびそれらの使用

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JPH04327591A
JPH04327591A JP4023124A JP2312492A JPH04327591A JP H04327591 A JPH04327591 A JP H04327591A JP 4023124 A JP4023124 A JP 4023124A JP 2312492 A JP2312492 A JP 2312492A JP H04327591 A JPH04327591 A JP H04327591A
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dibutyltin oxide
oxazolidine
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JP4023124A
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English (en)
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Willibald Paar
ヴィリバルト パール
Helmut Hoenig
ヘルムート ヘーニッヒ
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Vianova Resins AG
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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】
【0001】本発明は、有機スズ製剤、それらの製造方
法、およびカチオン塗料結合剤の架橋反応に触媒作用さ
せるためのそれらの使用に関する。
【0002】特にカソード析出性電気塗装用塗料の配合
に使用されるカチオン塗料結合剤は、高温において、エ
ステル交換、ウレタン交換または末端二重結合の反応に
より著しく架橋する。この種の架橋反応は金属化合物に
より触媒作用を受けることが知られている。カソード析
出した塗膜を硬化させる場合、工業用途に要求される様
々な特性を得るために、その様な触媒が事実上すべての
場合に必要である。
【0003】実際に使用されている最も重要な触媒は、
例えば酸化ジブチルスズ(C4H9)2SnOとして、
ジラウリン酸ジブチルスズ(C4H9)2Sn(OCO
C12H25)2または酸化ジブチルスズとアルコール
またはフェノールの反応生成物として使用される4価の
スズの有機化合物であるが、これらの触媒にはすべて欠
点がある。すなわち、酸化ジブチルスズは固体であり、
溶液中でのみ触媒として十分な効果を発揮するので、で
きるだけ細かく粉砕した粉末の形で塗料に配合しなけれ
ばならない。したがって、この触媒を使用する場合は、
均質化するための長い時間が必要である。顔料や増量材
でよく行なわれるように塗料中で粉砕により粉末化する
と、粉砕工程中に起こる温度上昇により酸化ジブチルス
ズの触媒作用が開始され、結合剤の反応性が早過ぎる時
期に、好ましくない程度に活性化されることがある。
【0004】他方、結合剤に対して不活性な分散媒体を
使用すると、焼き付けた塗膜中に架橋していない分子部
分が生じ、やはり好ましくない。ジラウリン酸ジブチル
スズを使用すると、加水分解により酸が放出されるが、
これは特に電気塗装装置の運転に障害を引き起こす。酸
化ジブチルスズおよびジラウリン酸ジブチルスズは、使
用する塗料結合剤との相溶性が十分でないことが多い。 多くの場合、これは貯蔵安定性、特に電気塗装装置で上
掛け材料として使用する希釈塗料の貯蔵安定性を損なう
。EP  0,261,486  B1に記載されてい
る様な、酸化ジブチルスズ(DBTO)とアルコールま
たはフェノールの反応生成物は、即使用可能な塗料にお
いて優れた相溶性および安定性を有する。しかし、塗膜
の架橋に必要な温度では、架橋工程の際に分解生成物が
生じ、これが焼き付けた塗膜の表面欠陥、例えばピンホ
ールやへこみの原因となる。
【0005】ここで、酸化ジブチルスズを使用しても、
少なくとも一つのオキサゾリじン化合物および特殊な溶
剤の混合物中でその酸化ジブチルスズを機械的に分散す
ることにより、電気塗装用塗料に使用するカソード析出
性塗料結合剤の架橋反応に対する、工業的に有利な触媒
作用が可能であることが分かった。
【0006】したがって、本発明は、有機スズ製剤であ
って、機械的分散の後0.1〜最大5μmの粒径で存在
する酸化ジブチルスズ、および(a)60〜100重量
%の、ヒドロキシアルキルアミノ化合物とホルムアルデ
ヒドとの反応によって得られた、少なくとも一つのオキ
サゾリジン構造要素を含み、ヒドロキシル価が第一ヒド
ロキシル基で最高50mg  KOH/gであり、(計
算)分子量が500〜4000である、必要に応じて部
分的にまたは完全にプロトン化した少なくとも一つの置
換したオキサゾリジン化合物、(b)0〜40重量%の
、成分(a)と相溶性があり、酸化ジブチルスズに対し
て反応性がなく、沸点が150〜250℃であり、少な
くとも一つの水と相溶性がある溶剤、所望により(成分
(b)の量に対して)20重量%までの界面活性剤と共
に使用する、および(c)0〜40重量%の、沸点が1
00〜150℃である、少なくとも一つの水と相溶性が
ある溶剤からなる分散媒体を含み、成分(a)、(b)
および(c)の百分率の合計が100になり、その有機
スズ製剤の酸化ジブチルスズの含有量が(スズ含有量で
)5〜30重量%、好ましくは12〜25重量%である
ことを特徴とする有機スズ製剤に関する。
【0007】本発明はさらに、有機スズ製剤の製造方法
、エステル交換および/またはウレタン交換および/ま
たは末端二重結合の反応により架橋し得る、カソード析
出性電気塗装用塗料に使用されるカチオン塗料結合剤の
架橋反応に触媒作用させるためのそれらの使用、および
本発明に係わる有機スズ製剤により触媒作用を受けるカ
チオン塗料、特にカソード析出性電気塗装用塗料にも関
する。
【0008】この分散媒体の成分(a)としては、ヒド
ロキシアルキルアミノ化合物とホルムアルデヒドの反応
により得られる置換オキサゾリジン化合物を使用する。 一つ以上のオキサゾリジン構造を有し、(計算)分子量
が500〜4000である、その様な物質の例は、オー
ストリア特許第380,264および同第380,26
6号に記載されている。分散工程で生じる高温において
オキサゾリジン化合物と酸化ジブチルスズが反応するの
を防ぐために、これらの化合物はほんの少量の第一ヒド
ロキシル基だけを含むべきである。ヒドロキシル価は5
0mg  KOH/gを超えてはならない。これらの化
合物のプロトン化し得る基はすべて、分散工程の前また
は後に、完全にまたは部分的に中性化できる。
【0009】成分(b)としては、150〜250℃の
沸点を有し、成分(a)と相溶性があり、酸化ジブチル
スズに対して不活性であり、水に対して十分な相溶性を
有する高沸点溶剤を使用する。相分離を引き起こすこと
なく、有機スズ製剤[成分(c)を含む]を含水塗料結
合剤に導入する場合、水に対する相溶性が重要になる。 効果的に使用できるこの種の溶剤は、ジアルキレンおよ
びトリアルキレングリコールのジアルキルエーテルまた
は2,2,4−トリメチルペンタンジオールモノイソブ
チレート(商品名テキサノール)である。
【0010】成分(b)の上記溶剤の(成分(b)に対
して)20重量%までを界面活性剤で置き換えることが
できる。これらの界面活性剤は、本質的にアルコキシル
化したフェノールまたは2,4,7,9−テトラメチル
デシ−5−イン−4,7−ジオール型のアセチレン誘導
体である。
【0011】成分(c)の溶剤は、100〜150℃の
沸点を有する、水に対して相溶性がある溶剤である。ケ
トン、またはエチレングリコールまたはプロピレングリ
コールのアルキルエーテルの様な、これらの溶剤の主目
的は、有機スズ製剤の粘度を取り扱いに有利な程度に調
整することである。
【0012】市販の酸化ジブチルスズを好適な媒体に分
散するには、ビードミルまたは3本ロールミルの様な従
来の粉砕装置を使用する。目標とする粒径は、カソード
析出性電気塗装用塗料の製造に通常使用される均質化時
間を考慮に入れて、5μm未満であり、これによって溶
液中に存在する酸化ジブチルスズの触媒効果が確保され
る。
【0013】酸化ジブチルスズ含有量が(スズ含有量で
)5〜30重量%、好ましくは12〜25重量%の有機
スズ製剤は、結合剤に、使用可能な顔料粉砕樹脂に、ま
たは顔料ペーストに濃縮形で加えることができ、プロト
ン化は適当であれば結合剤に関して行なう。しかし、製
剤がプロトン化し得る基を含む場合は、その製剤を、電
気塗装装置の運転時に、希釈塗料または浴材料に中和し
た形で、水および/または補助溶剤で処理した後に加え
ることもできる。
【0014】触媒を含む電気塗装用塗料は、結合剤固体
に対して計算して、0.1〜3.0重量%、好ましくは
1.0〜2.0重量%のスズを有機スズ製剤の形で含む
。また、この有機スズ製剤は低温における塗料結合剤と
完全な相溶性がある。分散媒体の親有機性のために、酸
化ジブチルスズは希釈試料の樹脂相に、したがって膜中
に残り、電気塗装工程の際に起こる内浸透により水から
十分に分離される。
【0015】エステル交換、ウレタン交換または末端二
重結合の反応による架橋が本発明に係わる有機スズ製剤
により触媒作用を受ける塗料結合剤の多くは、文献から
知られる。さらに、これらの物質の合成および化学に関
するこれ以上の詳細な説明は不要である。以下に、実施
例により本発明を説明するが、本発明の範囲を制限する
ものではない。他に指示が無い限り、すべての部数およ
び百分率は重量で表わす。
【0016】(A)分散媒体の調製 (A1):380部のビスフェノールAジグリシジルエ
ーテル(エポキシド当量約190)を268部(1モル
)の牛脂アミンおよび104部(0.8モル)のジエチ
ルアミノプロピルアミンと反応させ、続いて66部(2
モル)の91%パラホルムアルデヒドと反応させ、42
部の反応水を真空中で除去することにより、オキサゾリ
ジン化合物を調製する。この反応生成物100部を、テ
キサノール30部、2−エチルヘキサノール中50重量
%アセチレン系界面活性剤の(2,4,7,9−テトラ
メチルデシ−5−イン−4,7−ジオール)溶液5部、
およびモノエチレングリコールモノブチルエーテル11
.6部と混合する。第一ヒドロキシル基のヒドロキシル
価はゼロであり、分子量は約780であり、固体含有量
は70%である。
【0017】(A2):116部(1モル)のヘキサメ
チレンジアミンおよび500部(2モル)の1,1−ジ
メチル−(C7−C9)−アルカンカルボン酸のグリシ
ジルエステルの工業用混合物、および66部(2モル)
の91%パラホルムアルデヒドを反応させ、42部の反
応水を共沸分離することにより得た付加物からジオキサ
ゾリジンを形成する。必要量の水が形成されたら、連行
剤として使用する石油エーテル(沸点80〜120℃)
を真空により除去する。この反応生成物100部を20
部のテキサノールと混合する。第一ヒドロキシ基のヒド
ロキシル価はゼロであり、分子量は約640であり、固
体含有量は83%である。
【0018】(A3):100部の、(A1)で調製し
たジオキサゾリジン化合物を、30部のジエチレングリ
コールジメチルエーテルおよび4部の、分子量が約34
0のエトキシル化したノニルフェノール(商品名トリト
ンX35)と混合する。固体含有量は約75%である。
【0019】(A4):640部のポリプロピレングリ
コール系エポキシ樹脂(エポキシド当量約320)、1
29部(1モル)の2−エチルヘキシルアミンおよび6
1部(1モル)のモノエタノールアミンから、80℃で
、すべてのエポキシド基を完全に反応させることにより
、1モルのジ第二アミンを調製する。814部のメトキ
シプロパノールに溶解した1900部のビスフェノール
A系エポキシ樹脂(エポキシド当量約475)を加え、
80℃で、第二アミノ基に相当するモル量のエポキシド
基が消費されるまで、アミンと反応させる。次いで、2
04部(2.0モル)のジメチルアミノプロピルアミン
および66部(2.0モル)の91%パラホルムアルデ
ヒド並びに連行剤としてキシレンを加え、90〜140
℃で共沸蒸留する。オキサゾリジンが形成されたら、蒸
留により反応媒体からキシレンを除去し、混合物を25
0部のエチレングリコールモノブチルエーテルで希釈す
る。第一ヒドロキシル基のヒドロキシル価は約19mg
  KOH/gであり、計算分子量は約2960であり
、固体含有量は約74%である。
【0020】(B)有機スズ製剤の製造必要であれば酢
酸でプロトン化したこの分散媒体および酸化ジブチルス
ズ(DBTO)を表1に示す比率により混合し、均質な
混合物を形成し、その混合物を好適な装置、好ましくは
ビードミルまたは3本ロールミル中で粒径が約3μmに
なるまで粉砕する。                          
        表  1    製剤       
   分散媒体          DBTO    
    Sn(金属として)            
                         
                     重量% 
 ────────────────────────
──────────      K1      1
35部の(A1)     90部         
    18.3                 
 9部のAC*)  ───────────────
───────────────────      
K2      200部の(A2)     80部
              19.1  ─────
─────────────────────────
────      K3        75部の(
A2)     50部              
13.4                95部の(
A3)                  8部のA
C*)  ────────────────────
──────────────      K4   
   100部の(A4)     25部     
           9.0           
     10部のAC*)  ──────────
──────────────────────── 
 AC*):5N酢酸
【0021】(C)有機スズ製剤を触媒とするカソード
析出性電気塗装用塗料の製造およびその特性試験表2に
示すデータにより、知られた方法で着色塗料を製造する
。                          
        表  2実施例      結合剤1
)     ギ酸     顔料      製剤の部
数      結合剤100部          (
100部の    (ミリ    混合物2)    
               あたりのSn    
       固体樹脂)    モル)   部数 
                     の重量%
─────────────────────────
───────────  1         B1
        50     55      K1
 3.8部       0.7  2       
  B1        50     50    
  K2 4.2部       0.8  3   
      B1        50     50
      K3 7.5部       1.0  
4         B2        60   
  35      K4 6.7部       0
.6  5         B2        6
0     35      K3 7.5部    
   1.0  6         B3     
   50     40      K2 5.2部
       1.0───────────────
─────────────────────  1)
 この結合剤の調製方法を以下に記載する。 2) 顔料混合物     2部のカーボンブラック9
4部の二酸化チタン(ルチル) 4部のオキシケイ酸鉛(basic lead sil
icate)(約75重量%のPb)
【0022】この塗料は、脱イオン水で固体含有量20
%に希釈しても、室温で3週間は沈降せず、安定してい
る。攪拌安定性(室温で開放容器中で塗料を攪拌)はす
べての塗料について8週間後にも良好である、すなわち
焼き付けた塗膜に変化は見られない。焼き付けた塗膜の
厚さが約20±2μmになる様に条件を設定して、これ
らの塗料を脱脂した鋼板上に電着させる。塗膜の架橋は
180℃で20分間かけて行なう。いずれの場合も、「
水平塗装」方法により観察してピンホールやへこみなど
の表面欠陥は無い。
【0023】「水平塗装」:鋼板(約10×20cm)
を中央で直角に折り曲げる。L字形の板の水平部分が塗
料浴の表面の約15cm下に位置し、垂直部分が上を向
く様にして、この板を塗装浴中に釣り下げる。塗装は、
攪拌機のスイッチを切った状態で、約4分間行なう。塗
装が終了した時点で、板を浴中に2分間保持する。次い
で板を浴から引上げ、さらに2分後に水で洗浄し、焼き
付ける。塗料の表面を、表面欠陥について評価する。
【0024】比較例 比較用に、実施例1に相当する塗料に、本発明で使用す
る有機スズ製剤の代わりに0.7重量%のジラウリン酸
ジブチルスズを加えて触媒作用させる。この比較塗料は
、僅か3日後に明らかな沈降を示す。別の比較で、上記
の組成の、触媒を含まない塗料に、1モルの2−エチル
ヘキサノールおよび0.5モルのDBTOとの縮合生成
物を使用して触媒作用させる。この塗料は沈降に対して
は安定しているが、「水平塗装」方法ではピンホール形
の膜欠陥を示す。
【0025】塗料に使用する結合剤の調製B1:220
部のノニルフェノール(1モル)を好適な反応容器中で
130部のジエチルアミノプロピルアミン(1モル)お
よび100部のトルエンと共に75℃に加熱し、次いで
この混合物を穏やかに冷却しながら33部の91%パラ
ホルムアルデヒド(1モル)で処理する。 温度を、連続的な共沸蒸留が起こるまで、徐々に上昇さ
せる。21部の反応水が分離されたところで、トルエン
を減圧蒸留で分離し、生成物を167部のジエチレング
リコールジメチルエーテルに溶解する。この様にして得
た溶液に、304部(1.0モル)の、2−エチルヘキ
サノールで半分閉塞したトルイレンイソシアネートを冷
却しながら30〜40℃で加え、温度を40℃で1.5
時間、NCO価が事実上ゼロになるまで維持する。続い
て、475部のビスフェノールA系エポキシ樹脂(エポ
キシド当量475)を200部のプロピレングリコール
モノメチルエーテルに溶解し、上で調製した中間体83
5部を加え、エポキシド価が事実上ゼロになるまで、9
5〜100℃で反応させる。固体含有量は約75%であ
る。
【0026】B2:攪拌機、温度計および還流冷却器を
備えた反応容器中で、1000部のビスフェノールA系
エポキシ樹脂(エポキシド当量約500)を492部の
エチルグリコールアセテートに60〜70℃で溶解し、
0.2部のヒドロキノンおよび144部(2モル)のア
クリル酸を加え、温度を100〜110℃に上昇させる
。反応をこの温度で、酸価が5mg  KOH/g未満
になるまで進行させる。次いで、この反応生成物を60
〜70℃で、1モルのトルイレンジイソシアネートと1
モルのジエチルエタノールアミン(メチルイソブチルケ
トン中70%溶液)から得られるモノイソシアネート6
52部(2モル)で処理し、NCO値が事実上ゼロにな
るまで反応を進行させる。固体含有量は約75%である
【0027】B3:500部のビスフェノールA系エポ
キシ樹脂(エポキシド当量約500)を214部のプロ
ピレングリコールモノメチルエーテルに溶解し、この溶
液を110℃で、触媒として0.5部のトリエチルアミ
ンの存在下で、無水フタル酸および2−エチルヘキサノ
ールから得られるセミエステル83部と、酸価が3mg
  KOH/g未満になるまで反応させる。次いで、ア
ミノエタノールアミン、アクリル酸2−エチルヘキシル
およびホルムアルデヒドから得られる、NH官能基を含
むオキサゾリジン120部およびジエチルアミノプロピ
ルアミン26部を加え、エポキシド価が事実上ゼロにな
るまで反応を80℃で進行させる。この混合物を200
部のプロピレングリコールモノメチルエーテルで希釈し
、97部の3Nギ酸で部分的に中和する。生成物の固体
含有量は58.8%である。この樹脂を、80:20の
固体の比で、以下に記載する様にして調製したエステル
交換硬化剤と混合する。この様にして調製した結合剤B
3の固体含有量は64%である。
【0028】エステル交換硬化剤の調製33部の91%
パラホルムアルデヒドを70℃で、160部のマロン酸
ジエチル、0.85部のピペリジンおよび0.54部の
85%ギ酸からなる混合物に、開始された発熱反応によ
り温度が90℃を超えない様な速度で少量ずつ加える。 この反応混合物を90℃で、パラホルムアルデヒドが完
全に溶解するまで、さらに攪拌する。温度を2時間かけ
て140℃に上昇させると、水が分離し始める。140
℃に達した時、連行剤として石油エーテル(沸点80〜
120℃)を使用して24部の水を蒸留分離する。次い
で、使用した連行剤を減圧蒸留で分離し、指定の粘度お
よび屈折率に達するまで、混合物を120℃に維持する
。得られた生成物は固体含有量(120℃、30分間)
が97±1%である。9gの樹脂溶液および1gのエチ
ルグリコールの試料のガードナー−ホルト粘度はMであ
る。遊離ホルムアルデヒド含有量は1.5%未満であり
、屈折率の測定値はn20/D=1.4560である。 この化合物の平均分子量は約500である。エステル官
能性は1モルあたり6エステル当量、または生成物10
0gあたり1.17エステル当量である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  有機スズ製剤であって、機械的分散の
    後0.1〜最大5μmの粒径で存在する酸化ジブチルス
    ズ、および(a)60〜100重量%の、ヒドロキシア
    ルキルアミノ化合物とホルムアルデヒドとの反応によっ
    て得られた、少なくとも一つのオキサゾリジン構造要素
    を含み、ヒドロキシル価が第一ヒドロキシ基で最高50
    mg  KOH/gであり、(計算)分子量が500〜
    4000である、必要に応じて部分的にまたは完全にプ
    ロトン化した、少なくとも一つの置換オキサゾリジン化
    合物、(b)0〜40重量%の、成分(a)と相溶性が
    あり、酸化ジブチルスズに対して反応性がなく、沸点が
    150〜250℃である、少なくとも一つの水と相溶性
    がある溶剤、所望により(成分(b)の量に対して)2
    0重量%までの界面活性剤と共に使用する、および(c
    )0〜40重量%の、沸点が100〜150℃である、
    少なくとも一つの水と相溶性がある溶剤からなる分散媒
    体を含み、成分(a)、(b)および(c)の百分率の
    合計が100になり、該有機スズ製剤の酸化ジブチルス
    ズの含有量が(スズ含有量で)5〜30重量%、好まし
    くは12〜25重量%であることを特徴とする有機スズ
    製剤。
  2. 【請求項2】  請求項1の有機スズ製剤の製造方法で
    あって、酸化ジブチルスズを0.1〜最大5μmの粒径
    に機械的に分散させるために、(a)60〜100重量
    %の、ヒドロキシアルキルアミノ化合物とホルムアルデ
    ヒドとの反応によって得られた、少なくとも一つのオキ
    サゾリジン構造要素を含み、ヒドロキシル価が第一ヒド
    ロキシ基で最高50mg  KOH/gであり、(計算
    )分子量が500〜4000である、必要に応じて部分
    的にまたは完全にプロトン化した、少なくとも一つの置
    換オキサゾリジン化合物、(b)0〜40重量%の、成
    分(a)と相溶性があり、酸化ジブチルスズに対して反
    応性がなく、沸点が150〜250℃であり、少なくと
    も一つの水と相溶性がある溶剤、所望により(成分(b
    )の量に対して)20重量%までの界面活性剤と共に使
    用する、および(c)0〜40重量%の、沸点が100
    〜150℃である、少なくとも一つの水と相溶性がある
    溶剤からなる分散媒体を使用し、その比率を、成分(a
    )、(b)および(c)の百分率の合計が100になり
    、酸化ジブチルスズの含有量が(スズ含有量で)5〜3
    0重量%、好ましくは12〜25重量%になる様に選択
    することを特徴とする製造方法。
  3. 【請求項3】  エステル交換および/またはウレタン
    交換および/または末端二重結合の反応により架橋し得
    る、カチオン塗料結合剤の架橋反応に触媒作用させるた
    めの、請求項1の有機スズ製剤の使用。
  4. 【請求項4】  触媒作用を受けるカチオン塗料、特に
    カソード析出性電気塗装用塗料であって、結合剤固体に
    対して計算して、0.1〜3.0重量%、好ましくは1
    .0〜2.0重量%のスズを、請求項1の有機スズ製剤
    の形で含むことを特徴とする塗料。
JP4023124A 1991-02-12 1992-02-10 有機スズ製剤、それらの製造方法およびそれらの使用 Withdrawn JPH04327591A (ja)

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CA2061032A1 (en) 1992-08-13
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