JPH05287218A - Ｖｏｃコンプライアント前処理プライマー - Google Patents

Ｖｏｃコンプライアント前処理プライマー

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JPH05287218A
JPH05287218A JP4037849A JP3784992A JPH05287218A JP H05287218 A JPH05287218 A JP H05287218A JP 4037849 A JP4037849 A JP 4037849A JP 3784992 A JP3784992 A JP 3784992A JP H05287218 A JPH05287218 A JP H05287218A
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pigment
butyl
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JP4037849A
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English (en)
Inventor
William B Lesney
ビー レスニー ウィリアム
M Jakime Frank
エム ジェイキム フランク
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Sherwin Williams Co
Original Assignee
Sherwin Williams Co
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    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/002—Priming paints

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  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 下記の（ａ）及び（ｂ）の二成分を含む清浄
金属表面に適用する前処理プライマー系。 (a) (1) 樹脂（例：アクリロニトリル−アクリルコポリ
マー）、（2)クロム酸亜鉛顔料、（3)リン酸亜鉛顔料、
及び（4)パッケージ安定剤を含む水性第１成分、 (b) 前記第１成分に対する触媒溶液を含む水性第２成
分。 【効果】 この前処理プライマー系は低ＶＯＣの、タイ
コートとして役立つ前処理プライマーとして有用であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】産業及び自動車工業において使用される
前処理プライマーは揮発性有機含量（ＶＯＣ）が非常に
高い。典型的なＶＯＣレベルは5.０lb／ガロン（パッケ
ージ）及び6.０lb／ガロン（噴霧可能粘度に薄めて）以
上である。環境に関する法律及び規則における多くの最
近の展開はペイント及び塗料製品のＶＯＣ含量を厳しく
制限する。例えばカリフォルニア南部沿岸大気環境管理
地区（California SouthCoast Air Quality Management
District) は3.５lb／ガロンの前処理プライマーに対
するＶＯＣ制限を提案した。現在効力を発生しつつある
厳しい制限に鑑みて、我々の努力は、高ＶＯＣ前処理プ
ライマー組成物と同等に実施する低ＶＯＣの、水希釈可
能な前処理プライマー組成物に焦点を合せた。本発明は
3.５lb／ガロン未満のＶＯＣをもつ、清浄不処理金属表
面上に用いる塗膜形成前処理プライマーに関する。本発
明のコーティングは産業及び自動車工業において金属基
体とトップコートとの間のタイコートとして役立つ前処
理プライマーとして殊に有用である。
【０００２】
【発明の概要】本発明は清浄金属表面に適用する二成分
前処理プライマー系に関する。該前処理プライマーは表
面と適当なトップコートとの間のタイコートとして役立
つ。ここに十分説明される本発明の前処理プライマー
は、 (a) (1) 樹脂、(2) クロム酸亜鉛顔料、(3) リン酸亜鉛
顔料、及び(4) パッケージ安定剤を含む水性第１成分、
並びに (b) 前記第１成分に対する触媒溶液を含む水性第２成
分、を含む。従って、本発明の目的はは従来の高ＶＯＣ
前処理プライマーと同等に働く低ＶＯＣ前処理組成物を
教示する。この及び他の目的は以下の詳細な説明から容
易に明らかになろう。
【０００３】
【詳細な説明】上記のように、本発明は低ＶＯＣ前処理
プライマーに関する。このプライマーは、 (a) (1) 樹脂、(2) クロム酸亜鉛顔料、(3) リン酸亜鉛
顔料、及び(4) パッケージ安定剤を含む水性第１成分、
並びに (b) 前記第１成分に対する触媒溶液を含む水性第２成
分、を含む。 本発明の組成物の背後の概念は従来の前処理プライマー
のそれに類似する。該組成物は、有機溶媒中に溶解して
金属表面上に適用すると、金属表面と反応してプライマ
ー中の活性成分からの金属成分並びに金属表面からの金
属成分からなる密着性錯体表面コーティングを形成す
る。これらの前処理プライマーは、金属部材の大きさ又
は適合性が別個のリン酸塩処理法により金属を処理する
ことを魅力なくする設備において代用のリン酸塩処理法
として有利に役立つことができる。
【０００４】従来の高ＶＯＣ前処理プライマーに反し
て、本発明の組成物は水性樹脂とリン酸亜鉛顔料とを同
一成分中に組合せる水性組成物である。この顔料はリン
酸イオンを組成物を与え、それがクロム酸亜鉛顔料との
組合せで組成物を清浄金属表面に容易に密着させる。リ
ン酸イオン源が別個の触媒溶液により与えられる従来の
前処理プライマーに反して、本発明はリン酸イオン源が
塗膜形成樹脂と同一の溶液中に混合される。本発明にお
いて、別個の触媒が主に金属の酸エッチに役立つ。本発
明の第１成分中の使用に適する樹脂にはペイント及びコ
ーティング技術において広く知られた水性ラテックス樹
脂が含まれる。それらは典型的にはアクリル及びビニル
モノマー並びにプレポリマーの乳化重合の結果である。
適当なモノマーはアクリロニトリル、メタクリロニトリ
ル、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、並びにこ
れらの酸のエステル殊にヒドロキシエチルアクリレート
及びメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリレート
及びメタクリレート、メチルアクリレート及びメタクリ
レート、エチルアクリレート及びメタクリレート、ブチ
ルアクリレート及びメタクリレート、ラウリルアクリレ
ート及びメタクリレートなど、トリメチロールプロパン
トリアクリレート及びトリメタクリレート、ヘキサンジ
オールジアクリレート、アクリルアミド、メタクリルア
ミド、塩化ビニル、塩化ビニリデン、スチレン、ジビニ
ルベンゼン、ビニルトルエン、ビニルナフタレン、多官
能エポキシド、メラミン酸及びイソシアナート類、並び
にそれらの混合物からなる群から選ぶことができる。純
モノマーに加えて、プレフォームドポリマー及び高分子
中間体を使用することができる。
【０００５】本発明の樹脂は乳化重合体の製造によく知
られた方法により製造することができ、又は樹脂を容易
に入手できる源から購入することができる。本発明に対
する樹脂系の選択において必要なことの１つは、皮膜形
成により風乾し、一般に約３０℃以下の、種々の湿度下
に良好な塗膜形成を与えるに足る十分低いTgをもち、相
当程度の耐溶媒性を示し（溶媒支持トップコートととも
に使用されるときの浮きを防ぐため）、また重要なこと
に、不処理金属表面上に良好な密着を示す樹脂を製造
し、又は使用することに関する。本発明の第１成分中の
使用に殊に好ましい樹脂系の１つはローム・アンド・ハ
ース（Rohm and Haas Company)から「ＭＶ９」の呼称で
市販される。ＭＶ９は約２０℃のTgをもつアクリロニト
リル−アクリルコポリマーを基にしたラテックスであ
る。ＭＶ９は、組成物中に水溶性のリン酸イオン源が存
在して溶液に酸性度を与えるならば本発明のクロム酸亜
鉛顔料で架橋されることができることが見いだされた。
このリン酸イオン源は溶液中に存在するリン酸亜鉛顔料
により与えられる。
【０００６】樹脂に加えて、第１成分はさらに金属基体
と錯化できる顔料を含まねばならない。本発明におい
て、２つの別個の顔料の組合せが使用される。第１顔料
にはクロム酸亜鉛顔料が含まれる。好ましくはこの第１
顔料にはテトラオキシクロム酸亜鉛顔料の微粒分離粒子
が含まれる。殊に適するテトラオキシクロム酸亜鉛顔料
はミネラル・ピグメンツ（Mineral Pigments Corporati
on) から市販されている。第２顔料にはリン酸亜鉛顔料
が含まれる。好ましくはこの第２顔料には亜鉛、BaS
O4 、SiO2、MgO 及びPO4 を含む亜鉛シリカホスフェー
ト水和物が含まれる。殊に適するリン酸亜鉛顔料はヒュ
ーバッシュ（Heubach)から商品名ヒューコホス（Heucop
hos)ＺＢＺ（tm）で市販されている。これに使用される
組合せた顔料配合は基体表面上の他の金属カチオンと錯
化するアノード機構を生じて基体に対するコーティング
の密着を与える。適当に機能するため、これに使用され
る顔料配合は適当なイオン化のためにわずかに水溶性で
なければならない。しかし、この水溶解性はパッケージ
安定性に不利に影響を与えることができ、従って、顔料
配合のレベルが臨界的である。クロム酸亜鉛顔料に対す
る第１成分中の顔料配合レベルは一般に約4.５％ＰＶＣ
未満又はそれに等しく、好ましくは約３％ＰＶＣであ
る。リン酸亜鉛顔料に対する第１成分中の顔料配合レベ
ルは一般に約６％ＰＶＣ未満又はそれに等しく、好まし
くは約3.５％ＰＶＣである。
【０００７】上記顔料に加えて、場合により１種又はそ
れ以上の不活性顔料を組成物の第１成分中に含めること
ができる。好ましくは、そのような顔料の１つは比較的
低レベル、約４％ＰＶＣまで、好ましくは約２％ＰＶＣ
までの超微粒タルクである。超微粒タルクは組成物の膜
を通る水分の透過に対する耐性に有利に影響し、またコ
ーティングの乾燥時間を改善することができる。
【０００８】上記に加えて、本発明の第１成分はさら
に、好ましくは定着（adhesion promoting) 成分を含
む。好ましい定着成分には安定化されたカゼイン溶液が
含まれる。カゼインはよく知られたリンタンパク質組成
物である。それは水及び無極性有機溶媒中にわずかに溶
性であるが、しかしアルカリ溶液中に溶性であり、塩を
形成する。本発明の第１成分中のカゼイン溶液の使用は
基体に対するコーティングの密着を改良し、顔料の濡れ
を改良し、従ってパッケージ安定性の改良に役立つ。殊
に好ましいカゼイン溶液の１つはウルトラ・アディティ
ブス（Ultra Additives)から商品名ウラゼイン（Ulasei
n)１５（tm) で市販されている。そのような溶液は本発
明の第１成分に約５重量％まで、好ましくは約１重量％
まで添加できる。
【０００９】本発明の第１成分は、さらにパッケージ安
定性のために分散剤を含まねばならない。好ましくはパ
ッケージ安定性試剤はカルボキシル化高分子電解質のナ
トリウム塩を含む。そのような試剤はラテックス系に対
して安定性を与えることが知られ、有用である。殊に好
ましい安定剤はローム・アンド・ハースから市販される
タモール（Tamol)８５０（tm) である。それは約0.１〜
約4.０％（全顔料重量基準）の量に、好ましくは約2.０
〜約3.０％（全顔料重量基準）の量に添加できる。
【００１０】上記安定剤に加えて、本発明の第１の成分
は、一般にさらに増粘剤を含む。殊に好ましい増粘剤の
１つはローム・アンド・ハースから商品名アクリゾル
（Acrysol)ＴＴ−６１５（tm) で市販されるアルカリ膨
潤性アクリルポリマーエマルションである。使用される
ならば、それは、好ましくは顔料分散中に含まれ、従っ
て、第１成分に摩砕段階の間に添加される。しかし、組
成物の不安定化の回避に注意すれば、希釈（letdown)段
階の間に第１成分に添加できる。使用されるとき、増粘
剤の適当な量は約2.０〜約１0.０重量％（ポリマー固体
基準）の範囲内であることができる。
【００１１】第１成分はまた、一般にさらに水混和性グ
リコールエーテル例えばブチルセロソルブ及びブチルカ
ルビトールからなる群から選ばれる凝集溶媒を含む。ブ
チルセロソルブの量（ポリマー固体に対するブチルセロ
ソルブ重量％）は一般に約３５〜約６０％、好ましくは
約４５％である。ブチルカルビトール（ポリマー固体に
対するブチルカルビトール重量％）は一般に約１０〜約
２０％、好ましくは約１５％である。ブチルセロソルブ
はコーティング組成物により短かい不粘着乾燥時間を与
えるために混合され、一方、ブチルカルビトールはコー
ティングの塗膜形成及び密着特性を向上させるために混
合される。さらに、エチレングリコールを第１成分に加
えてコーティングの適用特性を微調整し、また組成物の
摩砕を助けることができる。
【００１２】本発明の第２成分は前記第１成分に対する
触媒水溶液を含む。それは約１１のpHに前中和された天
然存在有機酸、好ましくはタンニン酸、及びテトラクロ
ロフタル酸無水物の水溶液を含む。一般にアンモニアが
pHの調整に使用される。好ましい触媒溶液は水中にタン
ニン酸約0.４〜約3.０重量％、テトラクロロフタル酸無
水物約0.１〜約1.０重量％を含む。
フロントページの続き (72)発明者 フランク エム ジェイキム アメリカ合衆国 イリノイ州 60409 カ ルメト シティー マーケット アベニュ ー 441

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 清浄金属表面に適用する二成分前処理プ
    ライマー系であって、 (a) (1) 樹脂、 (2) クロム酸亜鉛顔料、 (3) リン酸亜鉛顔料、及び (4) パッケージ安定剤 を含む水性第１成分、並びに (b) 前記第１成分に対する触媒溶液を含む水性第２成分
    を含む系。
  2. 【請求項２】 樹脂がアクリル及びビニルモノマー並び
    にプレポリマーからなる群から選ばれる１種又はそれ以
    上のモノマーの乳化重合生成物である、請求項１に記載
    の系。
  3. 【請求項３】 モノマーがアクリロニトリル、メタクリ
    ロニトリル、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸並
    びにこれらの酸のエステル殊にヒドロキシエチルアクリ
    レート及びメタクリレート、ヒドロキシプロピルアクリ
    レート及びメタクリレート、メチルアクリレート及びメ
    タクリレート、エチルアクリレート及びメタクリレー
    ト、ブチルアクリレート及びメタクリレート、ラウリル
    アクリレート及びメタクリレートなど、トリメチロール
    プロパントリアクリレート及びトリメタクリレート、ヘ
    キサンジオールジアクリレート、アクリルアミド、メタ
    クリルアミド、塩化ビニル、塩化ビニリデン、スチレ
    ン、ジビニルベンゼン、ビニルトルエン、ビニルナフタ
    レン、多官能エポキシド、メラミン類及びイソシアナー
    ト類、プレフォームドポリマー、高分子中間体、並びに
    それらの混合物からなる群から選ばれる、請求項２に記
    載の系。
  4. 【請求項４】 樹脂が約２０℃のTgをもつアクリロニト
    リル−アクリルコポリマーを含む、請求項３に記載の
    系。
  5. 【請求項５】 クロム酸亜鉛顔料がテトラオキシクロム
    酸亜鉛を含み、リン酸亜鉛顔料が亜鉛シリカホスフェー
    ト水和物を含む、請求項４に記載の系。
  6. 【請求項６】 パッケージ安定剤がカルボキシル化高分
    子電解質のナトリウム塩からなる群から選ばれる試剤を
    含む、請求項５に記載の系。
  7. 【請求項７】 パッケージ安定剤が約0.１〜約4.０％
    （全顔料重量基準）の量で存在する、請求項６に記載の
    系。
  8. 【請求項８】 パッケージ安定剤が約2.０〜約3.０％
    （全顔料重量基準）の量で存在する、請求項７に記載の
    系。
  9. 【請求項９】 第２成分が、約１１のpHに前中和された
    水中の天然存在有機酸とテトラクロロフタル酸無水物の
    ブレンドを含む、請求項８に記載の系。
  10. 【請求項１０】 第２成分が、約１１のpHに前中和され
    た水中のタンニン酸約0.４〜約3.０重量％とテトラクロ
    ロフタル酸無水物約0.１〜約1.０重量％のブレンドを含
    む、請求項９に記載の系。
  11. 【請求項１１】 さらに、グリコールエーテル溶媒から
    なる群から選ばれる少くとも１種の凝集溶媒を含む、請
    求項１０に記載の系。
  12. 【請求項１２】 凝集溶媒がブチルセロソルブ及びブチ
    ルカルビトールを含み、ブチルセロソルブの量（ポリマ
    ー固体に対するブチルセロソルブ重量％）が約３５〜約
    ６０％であり、ブチルカルビトールの量（ポリマー固体
    に対するブチルカルビトール重量％）が約１０〜約２０
    ％である、請求項１１に記載の系。
  13. 【請求項１３】 ブチルセロソルブの量（ポリマー固体
    に対するブチルセロソルブ重量％）が約４５％であり、
    ブチルカルビトールの量（ポリマー固体に対するブチル
    カルビトール重量％）が約１５％である、請求項１２に
    記載の系。
  14. 【請求項１４】 さらに、安定化されたカゼイン定着成
    分を含む、請求項１３に記載の系。
  15. 【請求項１５】 定着成分が約１重量％までの量で存在
    する、請求項１４に記載の系。
  16. 【請求項１６】 クロム酸亜鉛顔料がテトラオキシクロ
    ム酸亜鉛を含み、リン酸亜鉛顔料が亜鉛シリカホスフェ
    ート水和物を含む、請求項１に記載の系。
  17. 【請求項１７】 パッケージ安定剤がカルボキシル化高
    分子電解質のナトリウム塩からなる群から選ばれる試剤
    を含む、請求項１６に記載の系。
  18. 【請求項１８】 パッケージ安定剤が約0.１〜約4.０％
    （全顔料重量基準）の量で存在する、請求項１７に記載
    の系。
  19. 【請求項１９】 パッケージ安定剤が約2.０〜約3.０％
    （全顔料重量基準）の量で存在する、請求項１８に記載
    の系。
  20. 【請求項２０】 第２成分が、約１１のpHに前中和され
    た水中の天然存在有機酸とテトラクロロフタル酸無水物
    のブレンドを含む、請求項19に記載の系。
  21. 【請求項２１】 第２成分が、約１１のpHに前中和され
    た水中のタンニン酸約0.４〜約3.０重量％とテトラクロ
    ロフタル酸無水物約0.１〜約1.０重量％のブレンドを含
    む、請求項２０に記載の系。
  22. 【請求項２２】 さらに、グリコールエーテル溶媒から
    なる群から選ばれる少くとも１種の凝集溶媒を含む、請
    求項２１に記載の系。
  23. 【請求項２３】 凝集溶媒がブチルセロソルブ及びブチ
    ルカルビトールを含み、ブチルセロソルブの量（ポリマ
    ー固体に対するブチルセロソルブ重量％）が約３５〜約
    ６０％であり、ブチルカルビトールの量（ポリマー固体
    に対するブチルカルビトール重量％）が約１０〜約２０
    ％である、請求項２２に記載の系。
  24. 【請求項２４】 ブチルセロソルブの量（ポリマー固体
    に対するブチルセロソルブ重量％）が約４５％であり、
    ブチルカルビトールの量（ポリマー固体に対するブチル
    カルビトール重量％）が約１５％である、請求項２３に
    記載の系。
  25. 【請求項２５】 さらに、安定化されるカゼイン定着成
    分を含む、請求項２４に記載の系。
  26. 【請求項２６】 定着成分が約１重量％までの量で存在
    する、請求項２５に記載の系。
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