JPH06287478A - 油面防錆性水分散樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 全モノマー成分中に、(１)不飽和カルボン酸
を０．１〜１０重量％、(２)グリシジル基を有する不飽
和モノマーを０．１〜１０重量％、（３）イソボルニル
アクリレートまたはイソボルニルメタクリレートを０．
１〜２０重量％、(４)アクリル酸アルキルエステルと共
重合可能なモノマーを２０〜６０重量％および(５)アク
リル酸アルキルエステルを１０〜８０重量％含むモノマ
ー成分の重合体を含有する油面防錆性水分散樹脂組成
物。 【効果】 防錆油の付着した金属基材表面に直接塗装す
ることができ、かつ金属基材表面への塗装性と付着性に
優れ、耐水性の良好な、安全無公害型水系防錆塗料用ベ
ヒクルとして有用である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、建物の内外装用金属、
家具、自動車の車体シャーシ、エンジン周囲部および缶
等金属構造物や鋳物、さらにはコンクリートやＡＬＣ等
の各種発泡コンクリートで被覆される鉄芯やラス等、特
に脱脂処理工程前の金属面にスプレーやディッピング、
その他の塗装器具により直接塗布または塗装するに際
し、これら各種金属面の被覆用水系防錆剤として極めて
有用な油面防錆性水分散樹脂組成物に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、普通金属表面に塗料を塗装する場
合、金属表面には防錆油が塗布されており、何らかの処
理なしにそのまま直接その上に塗料を施すことは不可能
に近かった。少なくとも塗料が水系の場合は油面塗装性
がまったくなく、油により水がはじかれ、ぬれ性もな
く、塗りムラが生じ、さらに金属との密着もまったくな
いというような状態であった。従って、従来は特殊な油
吸収能を有する薬剤を配合した一部の溶剤系塗料の独壇
場となっていた。

【０００３】溶剤系塗料の場合、よく知られるように現
在世界的な社会問題となっている環境問題、火災等消防
法関連対応の問題、労働安全衛生上の問題等、社会ニー
ズからはおおよそ相反するものであることは疑う余地も
ない。これらの観点からは、溶剤系塗料から水系塗料へ
のスムーズな置換が要求される所であるが、元来水系塗
料の宿命的、致命的な性質において油とは相溶せず、こ
れら要求にはむしろ不可能またはほど遠いものであっ
た。

【０００４】従来、水系塗料を使用する場合は、先ず防
錆油が多量に付着した金属素材をアルカリ水溶液により
脱脂し、アルカリ水溶液は酸中和により凝集沈澱させ、
湯洗いし、次に水洗、表面調整を行いさらに水洗し、化
成処理工程を経てさらに水洗を繰り返すといった各種の
工程を経た後、はじめて塗装可能の条件を得るという莫
大な労力と費用がかかる作業を経なければならなかっ
た。その上、廃塗料、廃油および表面処理液中の脱脂液
化成処理液の廃棄に莫大な費用と環境問題を包含してい
る。

【０００５】本発明者らは、先に防錆機能の観点から
は、グリシジル基を有する不飽和モノマーと不飽和カル
ボン酸とのある組み合わせによって共重合した水分散性
樹脂組成物が極めて良好な防錆力を発現することを見い
だし、提案した（特開平３−１９２１６６号公報）。し
かしながら、上記の水分散性樹脂組成物は、これのみで
も防錆機能としては抜群の効果を発揮するけれども、前
記諸情勢を踏まえた油面塗装性の観点からは十分満足す
べきものではなかった。

【０００６】このような情勢から、当業界においては、
前記脱脂工程、化成処理工程、それに伴う廃塗料、廃油
問題のまったくない防錆油の付着した金属基材にそのま
まに何の処理工程も要せず直接塗装が可能な油面塗装性
の防錆性水分散樹脂組成物の登場が望まれている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、前記従
来の水系塗料の欠点を克服し、大気汚染の心配がなく、
また脱脂工程、化成処理工程、それに伴う廃塗料、廃油
問題のまったくない、防錆油の付着した金属基材表面に
直接塗装が可能であり、かつ防錆性、金属基材表面への
塗装性と付着性に優れ、耐水性の良好な、安全無公害型
水系防錆塗料用のベヒクルとして極めて有用な油面防錆
性水分散樹脂組成物を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
を重ねた結果、前記グリシジル基を有する不飽和モノマ
ーおよび不飽和カルボン酸の他にさらにイソボルニル基
を有する不飽和モノマーを共重合することによって得ら
れる水分散樹脂組成物が、油面塗装性の観点から極めて
好結果をもたらし、上記のような課題を解決することが
できることを見出し、本発明を完成するに至った。

【０００９】すなわち、本発明は、全モノマー成分中
に、(１)不飽和カルボン酸を０．１〜１０重量％、(２)
グリシジル基を有する不飽和モノマーを０．１〜１０重
量％、（３）イソボルニルアクリレートまたはイソボル
ニルメタクリレートを０．１〜２０重量％、(４)アクリ
ル酸アルキルエステルと共重合可能なモノマーを２０〜
６０重量％および(５)アクリル酸アルキルエステルを１
０〜８０重量％含むモノマー成分の重合体を含有する油
面防錆性水分散樹脂組成物に関する。

【００１０】本発明の油面防錆性水分散樹脂組成物は、
完全に水系であり、溶剤による大気汚染がまったくな
く、そのために完全な環境対応型であり、労働安全衛生
法や中毒予防規則にも完全に対応でき、また該水分散樹
脂組成物を用いて作製した塗料は、使用される防錆顔料
等においても重金属フリー型となっており、安全性は言
うに及ばず、安全で良好な作業環境を提供するものであ
る。

【００１１】以下、本発明をさらに詳細に説明する。本
発明において使用される（１）成分の不飽和カルボン酸
は、一価または二価の不飽和カルボン酸であり、それら
の例としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、マレ
イン酸、フマル酸、イタコン酸等が挙げられる。不飽和
カルボン酸の使用量は、全モノマー成分中０．１〜１０
重量％であり、より好ましくは０．５〜５重量％であ
る。０．１重量％より少ない場合には、水分散樹脂組成
物およびこれを用いた塗料の安定性に乏しく、好ましく
ない。１０重量％を超える場合には、塗料の膜の耐水性
に問題を生じ、好ましくない。

【００１２】また、本発明において使用される（２）成
分のグリシジル基を有する不飽和モノマーの例として
は、グリシジルアクリレート、グリシジルメタクリレー
ト、グリシジルクロトネート、グリシジルアリルエーテ
ル等が挙げられるが、通常はグリシジルメタクリレート
が多用される。グリシジル基を有する不飽和モノマーの
使用量は、全モノマー成分中０．１〜１０重量％であ
り、より好ましくは０．５〜５重量％である。０．１重
量％より少ない場合には、十分な防錆力を発揮し得ず、
逆に１０重量％を超える場合には、塗料の膜が硬くなり
過ぎ、クラック等発生の可能性もあり、好ましくない。

【００１３】本発明で（３）成分として使用されるイソ
ボルニルアクリレートまたはイソボルニルメタクリレー
トは、下記の構造を有するものである。

【００１４】

【化１】 （式中、ＲはＨまたはＣＨ₃を示す）

【００１５】上記、イソボルニルアクリレートまたはイ
ソボルニルメタクリレートは、その構造からみられるよ
うに高度な親油性に富み、金属基材上の油分を吸収し
て、各モノマー成分との相互作用により、塗膜を脱脂工
程を経ずして均一に油分付着金属面に形成し、水分散樹
脂組成物をビヒクルとする防錆塗料としては極めて高度
な防錆性、密着性、機械加工性等の性能を塗膜に付与さ
せる。油面接着性を付与するためには、イソボルニルア
クリレートまたはイソボルニルメタクリレートの使用量
は、全モノマー成分中０．１〜２０重量％、より好まし
くは０.５〜１０重量％である。０.１重量％より少ない
場合には、油面塗装性に乏しく、塗料はハジキを生じ、
よく油分を吸収し得ない。また塗膜は密着性に乏しく、
簡単に金属基材から剥離する。２０重量％を超えて使用
する場合には、塗膜が硬すぎてクラック等の問題を生
じ、好ましくない。本発明においては、イソボルニルア
クリレートとイソボルニルメタクリレートは、併用して
もよい。

【００１６】本発明において(４)成分として使用される
アクリル酸アルキルエステルと共重合可能なモノマーと
しては、例えばメタクリル酸メチル、メタクリル酸エチ
ル、メタアクリル酸プロピル、メタクリル酸イソプロピ
ル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸イソブチル、メ
タクリル酸ラウリル、メタクリル酸２−エチルヘキシ
ル、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒド
ロキシイソプロピル、メタクリル酸２−ヒドロキシエチ
ル、ポリエチレングリコールモノメタクリレート等のメ
タクリル酸のＣ₁ 〜Ｃ₁₂アルキルエステル、スチレン、
アクリルアミド、α−メチロールアクリルアミド、α−
メチルスチレン、アクリロニトリル、塩化ビニリデン等
が挙げられる。これらの中でスチレン、アクリルニトリ
ル、メタクリル酸メチルが最も重要で実用的である。ア
クリル酸アルキルエステルと共重合可能なモノマーの使
用量は、全モノマー成分中２０〜６０重量％であり、よ
り好ましくは３０〜５０重量％である。２０重量％より
少ない場合には、形成される塗料の膜が軟らかくなり過
ぎ、ブロッキング等の問題を起こしやすく、好ましくな
い。また６０重量％を超えて使用する場合には、皮膜形
成能が低く、塗料の膜にクラック等を生ずる場合があ
り、好ましくない。

【００１７】本発明で使用される（５）成分のアクリル
酸アルキルエステルとしては、アクリル酸のＣ₁ 〜Ｃ₁₂
アルキルエステル、例えばアクリル酸メチル、アクリル
酸エチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸プロピル、ア
クリル酸イソプロピル、アクリル酸イソブチル、アクリ
ル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸デシル、アクリル
酸ドデシル等が挙げられ、これらの一種またはそれ以上
を使用することができる。アクリル酸アルキルエステル
の使用量は、全モノマー成分中１０〜８０重量％、好ま
しくは２０〜７０重量％である。１０重量％より少ない
場合には、皮膜形成能が悪く、塗料の膜にクラック等を
生ずる場合があり、好ましくない。また８０重量％を超
えて使用する場合には、形成される塗料の膜が軟らかく
なり過ぎ、ブロッキング等の問題を起こしやすく、好ま
しくない。

【００１８】本発明における油面防錆性水分散樹脂組成
物を製造するにあたっては、前記各モノマー成分を当業
界では公知の乳化剤と重合開始剤との存在下で従来公知
の乳化重合法による合成法がそのまま使える。例えば前
記各モノマー成分の総重量に対して０．１〜１．０重量
％に相当する重合開始剤および０．３〜３重量％に相当
する乳化剤の存在下で重合すると、固形分濃度が通常３
０〜６０重量％の水分散性樹脂組成物を得ることができ
る。

【００１９】本発明の油面防錆性水分散樹脂組成物を製
造するための乳化剤としては公知のアニオン性、ノニオ
ン性の乳化剤、あるいは反応性乳化剤等いずれも使用可
能である。

【００２０】重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過
硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、過酸化水素、ベンゾイ
ルパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、te
rt−ブチルハイドロパーオキサイド等の過酸化物、アゾ
ビスイソブチロニトリル等が一般に用いられるが、特に
水溶性重合開始剤および水溶性のレドックス型重合開始
剤が好適である。

【００２１】本発明の油面防錆性水分散樹脂組成物には
必要に応じて当業界において慣用されている成膜助剤、
消泡剤、防腐剤が適宜添加することができる。また、油
面塗装性の防錆塗料を作製する場合には、該油面防錆性
水分散樹脂組成物をビヒクルとして使用し、これに適宜
分散剤、表面調整剤や低公害の重金属を含まない防蝕
剤、防錆顔料の使用が十分可能であり、前記した油面塗
装性と防錆力を兼ね備えた塗料が得られる。

【００２２】

【作用】本発明の油面防錆性水分散樹脂組成物は、何故
に防錆作用を発揮するかその作用機構の詳細は必ずしも
明らかではないが、不飽和カルボン酸、グリシジル基を
有する不飽和モノマー、イソボルニルアクリレートまた
はイソボルニルメタクリレート、アクリル酸アルキルエ
ステルと共重合可能なモノマーおよびアクリル酸アルキ
ルエステルの特定割合の組み合わせが、緻密な膜を形成
させ、そのために錆発生に決定的に悪作用を及ぼす酸素
や水やスルホン酸等の酸性物質の透過抑制に大きな寄与
をして防錆作用を発揮するものと推定される。

【００２３】

【実施例】以下、実施例および比較例を挙げて本発明を
さらに詳細に説明する。なお、実施例および比較例中、
部および％は特に断りのない限り重量基準である。

【００２４】実施例１ 温度計、撹拌棒、還流冷却器および滴下ロートを備えた
反応容器に、下式

【００２５】

【化２】 で示される反応型乳化剤（アデカリアソープＳＥ−１０
Ｎ，旭電化工業(株)製）２.０部と水３４２.１部を加
え、温度を７５℃に昇温する。一方、水２４４．５部
に、上記式で示される反応型乳化剤(アデカリアソープ
ＳＥ−１０Ｎ)２．０部を加えて溶解し、これにスチレ
ン２３０部、アクリル酸２−エチルヘキシル２３０部、
グリシジルメタクリレート１９部、メタクリル酸１２．
５部およびイソボルニルメタクリレート２５部との不飽
和モノマー混合物を添加撹拌し、よく乳化してからこれ
を滴下ロートにいれる。次に、このモノマー混合物の５
％を反応器に移し、重合開始剤として０．５部の過硫酸
カリウムを加えて８０℃に昇温してから１０分保持した
後、残りのモノマー混合物の乳化物と３％の過硫酸カリ
ウム水溶液５０．０部とを３時間かけて均一滴下した。
滴下終了後、８０℃で１時間熟成反応を行った後室温に
冷却し、アンモニア水３．５部を加えて中和し、固形分
濃度が４５重量％の水分散性樹脂組成物を得た。

【００２６】実施例２ 実施例１において、スチレンの使用量を２５２．５部、
イソボルニルメタクリレートの使用量を２．５部とした
以外は、すべて実施例１と同様にして乳化重合を行い、
固形分濃度が４５重量％の水分散性樹脂組成物を得た。

【００２７】実施例３ 実施例１において、スチレンの使用量を２０２．５部、
イソボルニルメタクリレートの使用量を５２．５部とし
た以外は、すべて実施例１と同様にして乳化重合を行
い、固形分濃度が４５重量％の水分散性樹脂組成物を得
た。

【００２８】実施例４ 実施例１において、イソボルニルメタクリレートの代り
にイソボルニルアクリレート２５部を使用した以外は、
すべて実施例１と同様にして乳化重合を行い、固形分濃
度が４５重量％の水分散性樹脂組成物を得た。

【００２９】実施例５ 実施例１において、メタクリル酸の代わりにイタコン酸
１２．５部用いた以外は、すべて実施例１と同様にして
乳化重合を行い、固形分濃度が４５重量％の水分散性樹
脂組成物を得た。

【００３０】比較例１ 実施例１において、スチレンの使用量を２５５部とし、
イソボルニルメタクリレートを使用しなかった以外は、
すべて実施例１と同様にして乳化重合を行い、固形分濃
度が４５重量％の水分散性樹脂組成物を得た。

【００３１】比較例２ 実施例１において、スチレンの使用量を２４９部とし、
グリシジルメタクリレートを使用しなかった以外は、す
べて実施例１と同様にして乳化重合を行い、固形分濃度
が４５重量％の水分散性樹脂組成物を得た。

【００３２】比較例３ 実施例１において、スチレンの使用量を１３０部、イソ
ボルニルメタクリレートの使用量を１２５部とした以外
は、すべて実施例１と同様にして乳化重合を行い、固形
分濃度が４５重量％の水分散性樹脂組成物を得た。

【００３３】比較例４ 実施例１において、スチレンの使用量を１７４部、グリ
シジルメタクリレートを使用量を７５部とした以外は、
すべて実施例１と同様にして乳化重合を行い、固形分濃
度が４５重量％の水分散性樹脂組成物を得た。

【００３４】比較例５ 実施例１において、スチレンの使用量を１６７．５部、
メタクリル酸の使用量を７５部とした以外は、すべて実
施例１と同様にして乳化重合を行い、固形分濃度が４５
重量％の水分散性樹脂組成物を得た。

【００３５】以上の実施例および比較例において得られ
た、水分散性樹脂組成物を表１の防錆塗料配合で塗料化
し、防錆性、防錆油を塗布した鋼板への塗装性、付着
性、防錆性、および耐水性を比較検討した。その結果を
表２にまとめて示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【表２】

【００３８】なお、塗装、乾燥条件および試験方法は下
記の方法に準じて行った。

【００３９】塗装、乾燥条件 防錆油を塗布した冷間圧延鋼板(ＳＰＣＣ−Ｂ;７０mm×
１５０mm×０.８mm)に口径２mmのスプレーガン（吹付け
圧２気圧）で、乾燥膜厚が２０〜３０mmになるようにス
プレー塗装し、９０℃で１０分間乾燥後各種テストを行
った。

【００４０】試験条件 塗装性は、粘度を２００〜３００cP(ブルックフィール
ド型回転粘度計１０rpm、３０℃）に調整した塗料を上
記条件で防錆油を塗布した冷間圧延鋼板へ直接塗装し、
乾燥状態（特にハジキ）を評価した。付着性はＪＩＳ
Ｋ−５４００に準じた碁盤目試験とコインスクラッチ
（１０円硬貨で引っかくことで傷の有無や状態を観察す
る）で評価した。防錆性はＪＩＳ Ｋ−５４００に準じ
た塩水噴霧性試験後に発生する錆幅により評価した。耐
水性は２０℃の水に４８時間浸漬し、フクレの発生状況
を評価した。

【００４１】

【発明の効果】本発明の油面防錆性水分散樹脂組成物
は、防錆油の付着した金属基材表面に直接塗装すること
ができ、かつ金属基材表面への塗装性と付着性に優れ、
耐水性の良好な、安全無公害型水系防錆塗料用ベヒクル
として有用である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０９Ｋ 3/00 Ｒ 9155−4Ｈ Ｃ２３Ｆ 11/00 Ｂ 8414−4Ｋ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 全モノマー成分中に、(１)不飽和カルボ
   ン酸を０．１〜１０重量％、(２)グリシジル基を有する
   不飽和モノマーを０.１〜１０重量％、(３）イソボルニ
   ルアクリレートまたはイソボルニルメタクリレートを
   ０．１〜２０重量％、(４)アクリル酸アルキルエステル
   と共重合可能なモノマーを２０〜６０重量％および(５)
   アクリル酸アルキルエステルを１０〜８０重量％含むモ
   ノマー成分の重合体を含有する油面防錆性水分散樹脂組
   成物。