JPH0551558A - 塗料用樹脂組成物 - Google Patents

塗料用樹脂組成物

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JPH0551558A
JPH0551558A JP2092091A JP2092091A JPH0551558A JP H0551558 A JPH0551558 A JP H0551558A JP 2092091 A JP2092091 A JP 2092091A JP 2092091 A JP2092091 A JP 2092091A JP H0551558 A JPH0551558 A JP H0551558A
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silicone
resin
coating
resin composition
acid
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JP2092091A
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Koji Osugi
宏治 大杉
Atsushi Ogaki
敦 大垣
Yoshio Eguchi
芳雄 江口
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Nippon Paint Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 塗膜の加工性、耐候性及び強度に優れた塗料
用樹脂組成物を得る。 【構成】 (I)(i)一般式、 【化1】 で表わされるシリコーンジオール5〜40wt%、(ii)多
塩基酸、そのC1〜C4アルキルエステル及びその酸無水
物から成る群より選択される化合物30〜55wt%、及
び(iii)C2〜C21の多価アルコール20〜45wt%を共
重合して得られる水酸基価5〜80mgKOH/g、数平
均分子量3000〜20000のシリコーンポリエステ
ル樹脂、及び(II)架橋剤を含有する塗料用樹脂組成物で
あることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、加工性に優れ、なおか
つ塗膜耐候性に優れた塗料用樹脂組成物に関するもので
ある。特に外装用の塗装鋼板用塗料樹脂用組成物として
有用である。
【0002】
【従来の技術】ポリシロキサン樹脂は耐熱性、撥水性、
耐候性等に優れるが、単独では機械的強度に劣るため、
エポキシ樹脂やアクリル樹脂の変性に使用してその特徴
を生かす工夫がなされている。しかし、従来のポリシロ
キサン樹脂をアクリル樹脂やポリエステル樹脂に導入す
る方法はポリシロキサン樹脂のシラノール基あるいはア
ルコキシ基と有機樹脂の水酸基とを縮合させることによ
り行われていた。すなわちSi−O−C結合により両者
が結合されるが、この結合は加水分解を受け易くポリシ
ロキサン樹脂が脱離し、耐食性、耐候性、耐汚染性等が
徐々に悪くなる欠点を有している。
【0003】この問題点を解決するために特開平2−6
4181号公報には比較的有機性の高いシリコーン化合
物にアルコール性の水酸基を導入し、アクリル樹脂また
は/およびポリエステル樹脂と複合化する事によりシリ
コーンが安定に硬化系に導入され、塗膜の高耐候性化が
達成されると記載されている。
【0004】一方、塗料以外の分野においても熱可塑性
のポリエステル樹脂としてアルコール性水酸基含有ポリ
シロキサンを用いたシリコーンポリエステル樹脂が応用
されている。特開平2−1731号公報にはアルコール
性の水酸基を末端に有するシリコーンジオールを共重合
して得られる迅速結晶性シリコーン変性ポリエステル樹
脂や特開昭59−168027号公報にはジヒドロキシ
基末端ポリジメチルシロキサンブロック共重合体を用い
た高滑性ポリエステルフィルムが報告されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】塗膜の加工性に優れか
つ高耐候性機能を有する樹脂の設計が、特に外装用の塗
装鋼板用塗料において望まれている。
【0006】上述の比較的有機性の高いシリコーン化合
物にアルコール性の水酸基を導入し、アクリル樹脂また
はポリエステル樹脂と複合化した樹脂、つまりシリコー
ングラフト化ポリマーにおいては、シリコーン化合物の
有するフレキシビリティを充分に生かすことができず、
良好な加工性を有する塗膜を設計することはむずかし
い。
【0007】また、上述の熱可塑性シリコーンポリエス
テル樹脂を塗料系に応用した場合、塗膜としての充分な
機械的強度を有する硬化膜を形成することはできない。
【0008】一方、ジメチルシリコーンジオールを共重
合したシリコーンポリエステル/メラミンまたイソシア
ネート硬化塗膜を塗膜のガードコートとして応用した例
が特開平1−249177号公報に報告されている。し
かし、これを上塗り塗膜として用いるには塗膜耐候性、
加工性、外観およびリコート性等の諸物性のバランス化
において問題が生じる。つまり、ジメチルシリコーンジ
オールの共重合量が少ないと充分な塗膜の加工性が生じ
ず、また共重合量の増加に伴いジメチルシリコーンの低
表面エネルギーに起因した、塗膜のリコート性の低下を
生じる。ジメチルシリコーンジオールの分子量増大によ
る塗膜加工性の向上も考えられるが、その分子量の増大
によりポリマー系のシリコーン/ポリエステル間の不均
一性に基づく相分離が生じ、リコート性が不良となり問
題が生じる。
【0009】
【課題を解決するための手段】塗膜の高耐候性化の手段
としてシリコーンとポリエステル樹脂との結合種を安定
化するためにシリコーンジオールの共重合体を設計し、
塗膜の加工性とリコート性とを両立化するためには、シ
リコーンの分子量と共重合量との範囲、シリコーンの側
鎖構造およびシリコーンポリエステルの反応性基である
水酸基価を規定しなければならないことを見いだした。
【0010】即ち本発明は、(I)(i)一般式、
【化4】 で表わされるシリコーンジオール5〜40wt%、(ii)多
塩基酸、そのC1〜C4アルキルエステル及びその酸無水
物から成る群より選択される化合物30〜55wt%、及
び(iii)C2〜C21の多価アルコール20〜45wt%を共
重合して得られる水酸基価5〜80mgKOH/g、数平
均分子量3000〜20000のシリコーンポリエステ
ル樹脂、及び(II)架橋剤を含有する塗料用樹脂組成物を
提供する。
【0011】本発明の塗料組成物に配合されるシリコー
ンポリエステル樹脂(I)は、シリコーンジオール(i)、
多塩基酸、そのアルキルエステル、及び/又はその酸無
水物(ii)(以下、単に「多塩基酸類(ii)」ということもあ
る。)及び多価アルコール(iii)を共重合して調製され
る。
【0012】シリコーンジオール(i)としては、前記一
般式[A]で表わされるものが好ましい。一般式[A]中、
1としては分岐していてもよいC2〜C10の、ヒドロキ
シアルキル基及びヒドロキシアルキルオキシアルキル基
等が挙げられる。具体的には、ヒドロキシアルキル基と
しては、例えばヒドロキシエチル基、ヒドロキシ−(i
若しくはn)−プロピル基等が挙げられる。また、ヒド
ロキシアルキルオキシアルキル基としては、例えばヒド
ロキシエチルオキシプロピル基(HO−C24−O−C3
6−)等が挙げられる。R2としては、分岐していても
よいC1〜C8のアルキル基、C6〜C10のアリール基、
及びC7〜C9のアラルキル基等が挙げられる。具体的に
はアルキル基としては、メチル基、エチル基、i−若し
くはn−プロピル基等が挙げられる。アリール基として
は、フェニル基(Ph−)、ナフチル基、トリル基等が挙
げられる。また、アラルキル基としては、ベンジル基、
2−フェニルエチル基、2−フェニルプロピル基等が挙
げられる。尚、分子中に存するあらゆる各R2は、部分
的に又は全て、同一でも異なってもよい。整数Nの範囲
は3〜45が最適である。Nが3より小さいと塗膜に充
分な柔軟性を与えることができずさらにポリエステル
(I)の合成反応においてその揮発性からポリマーに組み
込まれにくい。又Nが45を超えると、共重合しても系
のミクロな相分離が生じ、塗膜のリコート性および外観
に悪影響を及ぼす。
【0013】そのようなシリコーンジオール(i)として
は、一般式
【化5】 で表わされるシリコーンジオール、及び一般式、
【化6】 で表わされるシリコーンジオールが好ましい。尚、上記
一般式[A1]中、繰返単位
【化7】
【化8】 の個数を、以下それぞれn1及びn2とする。一般式
[A1]及び[A2]において、n1、n2及びn3がそれぞれ
上記範囲未満だと充分な加工性が生じず、又上記範囲を
超えると共重合しても系のミクロな相分離が生じ、塗膜
のリコート性および外観に悪影響を及ぼす。
【0014】尚、シリコーンジオール[A1]はその分子
中上記繰返単位式「化7」と式「化8」との並び方は限
定されず、例えばブロック及び/又はランダムであって
もよい。シリコーンジオール[A1]の具体例としては、
例えばR1としてヒドロキシエチルオキシプロピル基等
であり、n1とn2が2と8、3と8、8と15、又は1
5と30等であるものが挙げられる。シリコーンジオー
ル[A2]の具体例としては、例えばR1としてはヒドロキ
シエチルオキシプロピル基及び/又はヒドロキシ−(i
又はn)−プロピル基等であり、n3が3、4、10、1
5、20、25、又は30等であるものが挙げられる。
【0015】さらに、共重合体塗膜の加工性、リコート
性、耐候性および外観をバランス化させるにはシリコー
ンジオール[A1]と[A2]とを併用する事が望まし
い。具体的には、一般式[A]で表されるシリコーンジ
オール(i)が重量比で[A1]/[A2]=0.2〜
5.0の比率のシリコーンジオール[A1]および
[A2]からなる場合が上記性能をバランス化するのに
優位である。
【0016】その他、シリコーンジオール(i)として
は、例えば
【化9】
【化10】
【化11】
【化12】
【化13】
【化14】 および
【化15】 等が挙げられる。シリコーンジオール(i)は1種以上使
用してよい。
【0017】シリコーンポリエステル樹脂(I)の調製に
使用する多塩基酸類(II)としては、例えば、多塩基酸と
しては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、マレ
イン酸、フマール酸、メサコン酸、シトラコン酸、イタ
コン酸、コハク酸、アジピン酸、セバシン酸、マロン
酸、リノレイン酸、アゼライン酸、テトラヒドロフタル
酸、ヘキサヒドロフタル酸等が挙げられる。アルキルエ
ステルのアルキルとしてはC1〜C4アルキル(例えばメ
チル、エチル、i−若しくはn−プロピル等)が好まし
い。尚、アルキルエステルは部分エステルであってもよ
い。アルキルエステルの具体例としては、例えば上記多
塩基酸のジメチルエステル等が挙げられる。酸無水物の
具体例としては、例えば上記多塩基酸の無水物等が挙げ
られる。これらは1種以上使用できる。
【0018】シリコーンポリエステル樹脂(I)の調製に
使用する多価アルコール(iii)としては、C2〜C21のも
のである。具体的には2価アルコールとしては、エチレ
ングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパ
ンジオール、1,4−ブタンジオール、1,3−ブタンジ
オール、1,6−ヘキサンジオール、1,9−ノナンジオ
ール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコー
ル、テトラエチレングリコール、ネオペンチルグリコー
ル、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエス
テル、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノー
ル、ジプロピレングリコール、ビスフェノールジヒドロ
キシプロピルエーテル等が挙げられる。具体的には3価
のアルコールとして、グリセリン、トリメチロールエタ
ン、トリメチロールプロパン、トリスヒドロキシメチル
アミノメタン等が挙げられる。4価以上のアルコールと
して、具体的には、ペンタエリトリット、ジペンタエリ
トリット等が挙げられる。これらは1種以上使用され
る。シリコーンポリエステル樹脂(I)の調製に際し、
使用して良い重合触媒としては、通常使用されるもの、
例えば錫系化合物(具体的にはジブチル錫オキサイド
等)、スルフォン酸系化合物(P−トルエンスルフォン
酸、ドデシルベンゼンスルフォン酸等)であってよい。
【0019】シリコーンポリエステル樹脂(I)の調製
に於いて重合組成は、組成物全重量に対し、シリコーン
ジオール(i)は5〜40wt%(特に10〜30wt
%)、多塩基酸類(ii)は30〜55wt%(特に40〜
50wt%)、多価アルコール(iii)は20〜45wt%
(特に30〜40wt%)が、それぞれ好ましい。シリコ
ーンジオール(i)の配合量に於いて、5wt%未満の場
合、十分な塗膜の加工性および耐候性を得る事ができ
ず、40wt%を越える場合、塗膜の機械的強度が低下し
好ましくない。又多価アルコール(iii)に於いて、
2〜C21の多価アルコールがC2〜C21の2価アルコー
ルとC3〜C6の3価アルコールとを含み、その比率が重
量比で(C2〜C21の2価アルコール)/(C3〜C6
3価アルコール)=50〜1.0(特に25〜5)であ
る事が好ましい。この比率が50を越える場合は1分子
中に充分な官能基(水酸基)濃度を有さない為、塗膜の
機械的強度が劣り、1.0未満の場合は塗膜の充分な加
工性を生じない。
【0020】シリコーンポリエステル樹脂(I)は、前
記各成分(i)〜(iii)を共重合して得られる。その調
製法としては、通常の重縮合反応であってよい。重合条
件は、例えば180〜230℃で15〜30時間であっ
てよい。
【0021】上記のようにして調製されるシリコーンポ
リエステル樹脂(I)は、水酸基価5〜80mgKOH
/g、数平均分子量3000〜20000(特に500
0〜12000)を有する。水酸基価が5mgKOH/
g未満であると塗膜における硬化性が低下し、例えば充
分な耐溶剤性が得られず、80mgKOH/gよりも大
きいと塗膜に充分な加工性を付与することができない。
塗膜の充分な機械的強度を発現する硬化性と加工性を両
立する範囲としては、好ましくは10〜50mgKOH
/gの範囲である。また、数平均分子量が3000未満
の場合は充分な塗膜加工性が得られず、20000より
大きいと塗料安定性が悪化する。
【0022】本発明の塗料用樹脂組成物は、上記シリコ
ーンポリエステル樹脂(I)及び架橋剤(II)を含有
する。架橋剤(II)としては、樹脂(I)の水酸基と
架橋反応するものであれば特に限定されず通常の物であ
ってよい。例えば、イソシアネート化合物としてトリレ
ンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イ
ソホロンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシア
ネート等、アミノ樹脂としてメラミン樹脂及びその変性
体(メラミン尿素共縮合物;n−ブタノール変性メラミ
ン樹脂、イソブタノール変性メラミン樹脂;メトキシ化
メラミン等)等が挙げられる。
【0023】本発明の塗料用樹脂組成物には、その他添
加剤として顔料、硬化触媒、溶剤、等を加えて良い。顔
料としては、体質顔料(炭酸カルシウム、カオリン、タ
ルク、ケイ酸アルミ、アエロジル等);無機顔料(酸化
チタン、酸化鉄、黄鉛、酸化カドミウム、カーボンブラ
ック、アルミ燐片等);有機顔料(アゾ系、アゾレーキ
系、フタロシアニン系、キナクリドン系、イソインドリ
ノン系の有機顔料等);防錆顔料(クロム酸ストロンチ
ウム、塩基性ケイ酸鉛等)が挙げられるがこれらに限定
されるものではない。硬化触媒としては、前述の重合触
媒が挙げられる。又溶剤としては、セロソルブアセテー
ト、アノン、イソホロン等が挙げられる。
【0024】本発明の塗料用樹脂組成物の組成におい
て、組成物全重量に基き、シリコーンポリエステル樹脂
(I)は60〜90wt%、架橋剤(II)は40〜10
wt%が好ましい。
【0025】本発明の塗料用樹脂組成物の調製法は特に
限定されず、例えば、各配合剤(I)及び(II)、及
び必要に応じ添加剤を加え、ボールミル等で均一分散混
合して行ってよい。
【0026】本発明の塗料が塗られる基材としては、例
えば鋼板、アルミ板、プラスチック板等が挙げられる。
塗装法は通常の方法、例えば、スプレー、はけ塗り等で
あってよい。硬化膜の膜厚としては、例えば、10〜3
0μmが好ましい。硬化条件は、例えば140℃〜23
0℃で1〜30分間であってよい。
【0027】
【発明の効果】本発明により、塗膜の加工性、耐候性お
よび強度に優れた塗料用樹脂組成物を得ることができ
る。
【0028】
【実施例】以下実施例により、本発明を具体的に説明す
る。尚、断りなき限り「部」は重量部を表す。
【0029】ポリエステル樹脂の調製 (製造例1)デカンターを備えた反応容器にイソフタル
酸25.4部、アジピン酸22.3部、ネオペンチルグリ
コール14.5部、1,6−ヘキサンジオール16.5
部、トリメチロールプロパン1.3部、シリコーンジオ
ールX−22−160AS(Mn=1000、α,ωー
ヒドロキシエトキシプロピルジメチルポリシロキサン:
信越化学工業(株)製)20部及びジブチル錫オキサイ
ド0.05部を仕込み、150℃に昇温した後200℃
まで6時間かけて昇温し、230℃まで10時間かけて
昇温し、樹脂固形分酸価が5になるまで脱水縮合反応を
行い、その後反応温度を100℃まで下げ、キシロール
30部、メチルイソブチルケトン150部を仕込み、外
観として透明なシリコーンポリエステル樹脂溶液を得
た。得られた樹脂溶液の特性は不揮発分が67.4wt%
でガードナー粘度(25℃)がYであり、樹脂の特数値
としてGPCによる分子量測定において(ポリスチレン
換算)数平均分子量7950であり、水酸基価15であ
った。
【0030】(製造例3、6、7、11及び12)表−
1に示す配合組成で、製造例1と同様にして各シリコー
ンポリエステル樹脂を調製した。得られた各樹脂の各物
性値も表−1に示す。
【0031】(製造例2)デカンターを備えた反応容器
にテレフタル酸ジメチル23.9部、ネオペンチルグリ
コール15.9部、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチル
グリコールエステル10.6部、トリメチロールプロパ
ン2.4部、シリコーンジオールX−22−160AS
30部及びジブチル錫オキサイド0.05部を仕込み、
130℃まで昇温した後200℃まで4時間かけて昇温
し、210℃まで4時間かけて昇温し、脱メタノール量
が7.9となるまで脱メタノール縮合反応を行った。そ
の後反応温度を100℃まで下げ、イソフタル酸20.
5部を仕込み170℃まで昇温し、230℃までさらに
7時間かけて昇温し、樹脂固形分酸価5.5になるまで
脱水縮合反応を行い、その後反応温度を100℃に下
げ、キシロール40部、メチルイソブチルケトン20部
を仕込み、外観として透明なシリコーンポリエステル樹
脂溶液を得た。得られた樹脂溶液の特性は不揮発分が5
7.8wt%でガードナー粘度(25℃)がXYであり、
樹脂の特数値としてGPCによる分子量測定において
(ポリスチレン換算)数平均分子量7860であり、水
酸基価22であった。
【0032】(製造例4、5、8〜10、13、14、
15及び比較製造例1〜4)表−1に示す配合組成で、
製造例2と同様にして各(シリコーン)ポリエステル樹
脂を調製した。得られた樹脂の各物性値も表−1に示
す。
【0033】
【表1】
【0034】
【表2】
【0035】
【表3】
【0036】
【表4】
【0037】
【表5】
【0038】
【表6】
【0039】塗料の調製 (実施例1)製造例1のシリコーンポリエステル樹脂溶
液90.7部、スーパーベッカミン114−60(大日
本インキ工業(株)製、メラミンホルムアルデヒド樹脂
溶液)19.8部、ファーストゲンブルー5408(東
洋インキ(株)製)3.1部、酸化チタンCR−95
(石原産業(株)製)12.5部およびセロソルブアセ
テート5部をボールミル分散し、鉄板に乾燥膜厚が20
μmになるように塗布し、220℃で1分間焼き付け
た。硬化塗膜の物性を表−2に示した。
【0040】尚、各物性値の測定は次のようにして行っ
た。塗膜加工性試験:硬化塗膜のT−Bendテストを
5℃および20℃の温度で実施し、塗膜にクラックの全
く生じない値を示した。 初期光沢:硬化塗膜の60°鏡面光沢値を測定した。 促進耐候性:サンシャインウェザオメーター2000時
間照射後の60°鏡面光沢の保持率と塗膜外観を目視判
定することにより耐候性を測定した。 キシロールラビング試験:キシレンを含浸させた1cm
X1cm大の脱脂綿で、塗膜を100往復こすった後の
外観を目視にて判定した。 粘着性試験:2枚の硬化塗膜を重ね合わせ、下記の基準
をもとに評価した。 ○:問題無し △:若干の粘着あり ×:粘着あり
【0041】(実施例7、11及び15)表−2に示す
配合組成で実施例1と同様にして、各塗料を調製して各
硬化膜を得た。得られた各塗膜の物性を表−2に示す。
【0042】(実施例2)製造例2のシリコーンポリエ
ステル樹脂溶液90.7部、ブロックイソシアネート
コロネート2507(日本ポリウレタン工業(株)製、
ヘキサメチレンジイソシアネート)9.2部、ファース
トゲンブルー5408(東洋インキ(株)製)3.1
部、酸化チタンCR−95(石原産業(株)製)12.5
部、ジブチル錫ジラウリレート0.05部およびセロソ
ルブアセテート5部をボールミル分散し、鉄板に乾燥膜
厚が20μmになるように塗布し、220℃で1分間焼
き付けた。硬化塗膜の物性を表−2に示した。
【0043】(実施例3〜6、8〜10、12〜14及
び比較例1〜4)表−2に示す配合組成で実施例2と同
様にして、各塗料を調製して各硬化膜を得た。得られた
各塗膜の物性を表−2に示す。
【0044】
【表7】
【0045】
【表8】
【0046】
【表9】
【0047】
【表10】

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(I)(i)一般式、 【化1】 で表わされるシリコーンジオール5〜40wt%、(ii)多
    塩基酸、そのC1〜C4アルキルエステル及びその酸無水
    物から成る群より選択される化合物30〜55wt%、及
    び(iii)C2〜C21の多価アルコール20〜45wt%を共
    重合して得られる水酸基価5〜80mgKOH/g、数平
    均分子量3000〜20000のシリコーンポリエステ
    ル樹脂、及び(II)架橋剤を含有する塗料用樹脂組成物。
  2. 【請求項2】一般式[A]で表わされるシリコーンジオ
    ール(i)が、一般式 【化2】 で表わされるシリコーンジオール、及び/又は一般式、 【化3】 で表わされるシリコーンジオールである請求項1記載の
    塗料用樹脂組成物。
  3. 【請求項3】一般式[A]で表されるシリコーンジオー
    ル(i)が、重量比で[A1]/[A2]=0.2〜5.0
    の比率からなるシリコーンジオール[A1]及び[A2
    を含む請求項2記載の塗料用樹脂組成物。
  4. 【請求項4】C2〜C21の多価アルコール(iii)が
    2〜C21の2価アルコールとC3〜C6の3価アルコー
    ルを含み、その比率が重量比で(C2〜C21の2価アル
    コール)/(C3〜C6の3価アルコール)=50〜1.
    0である請求項1又は2記載の塗料用樹脂組成物。
JP2092091A 1991-02-14 1991-02-14 塗料用樹脂組成物 Pending JPH0551558A (ja)

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