JPH07126573A - 水性被覆組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、耐水性、耐熱水性等に優れ
た低ＶＯＣ値のハイソリッド熱硬化型水性被覆組成物を
提供することである。 【構成】 本発明は、芳香族多価カルボン酸又はその酸
無水物と多価アルコールとから得られる水酸基価１００
〜２８０、酸価０〜２０のポリエステル樹脂３０〜９５
重量％とメラミン系樹脂及び／又はベンゾグアナミン系
樹脂７０〜５重量％とからなる樹脂成分を、水と親水性
有機溶剤からなる混合溶媒に溶解もしくは分散せしめ
た、固形分５０〜８０重量％の水性被覆組成物である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特にアルミニウム等の
金属製基材の被覆剤として好適な、耐水性、耐熱水性等
に優れた低ＶＯＣ（揮発性有機化合物：Ｖｏｌａｔｉｌ
ｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）値のハイソ
リッドの熱硬化型水性被覆組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、大気汚染防止、省資源等の観点か
ら、従来の有機溶剤型被覆剤から水又は水と有機溶剤を
溶媒として用いる水性被覆剤への転換が急速に進められ
つつある。

【０００３】ところで水性被覆剤としては、樹脂中に多
量のカルボキシル基を持たせ、それを中和剤で中和させ
た水溶性被覆剤と、乳化剤や分散剤等の存在下でモノマ
ーを乳化重合せしめた水分散性被覆剤が主として利用さ
れている。

【０００４】しかしながらこのような従来の水性被覆剤
は、樹脂中に多量のカルボキシル基を含んでいること、
あるいは乳化剤や分散剤を含んでいること等の原因で、
得られる被膜は、耐水性等が劣る問題点があり、また固
形分が低くく、すなわち水の量が多いため塗布もしくは
印刷した後、十分セッティングして焼付けしないと被膜
にワキが生じやすい等の問題点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の水性被覆剤の欠点を克服した、耐水性等に優れ
た、低公害性のハイソリッドの熱硬化型水性被覆組成物
を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、このよう
な現状を克服するため研究を行なった結果、特定の樹脂
成分と水及び親水性有機溶剤からなる混合溶媒を使用す
ることにより、中和剤や乳化剤等を使用しなくとも溶媒
に安定に溶解もしくは分散することが可能で、かつ低Ｖ
ＯＣ値のハイソリッドの水性被覆剤が得られるという知
見を得て、本発明を完成したものである。

【０００７】すなわち本発明は、芳香族多価カルボン酸
又はその酸無水物と多価アルコールとから得られる水酸
基価１００〜２８０、酸価０〜２０のポリエステル樹脂
３０〜９５重量％とメラミン系樹脂及び／又はベンゾグ
アナミン系樹脂７０〜５重量％とからなる樹脂成分を、
水と親水性有機溶剤からなる混合溶媒に溶解もしくは分
散せしめた、固形分５０〜８０重量％の水性被覆組成物
を提供する。

【０００８】以下本発明を詳細に説明する。

【０００９】本発明の水性被覆組成物を構成する樹脂成
分は、ポリエステル樹脂と架橋剤であるメラミン系樹脂
及び／又はベンゾグアナミン系樹脂とからなる。

【００１０】前記ポリエステル樹脂は、多価カルボン酸
又はその酸無水物と多価アルコールとを常法に従って縮
重合反応させることにより得られるものである。

【００１１】多価カルボン酸、酸無水物としては、得ら
れる被膜の耐水性をよくするため本発明においては芳香
族のものを使用する。具体的にはフタル酸、イソフタル
酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、無水フタ
ル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、無水トリメリット
酸、エンドメチレンテトラヒドロ無水フタル酸等が代表
的なものとして挙げられる。但し本発明においてはアジ
ピン酸、マレイン酸、コハク酸等の脂肪族もしくは脂環
族の多価カルボン酸あるいはその酸無水物や安息香酸等
のモノカルボン酸を酸成分の２０モル％以下、好ましく
は１０モル％以下まで併用することも可能である。

【００１２】多価アルコールとしては、エチレングリコ
ール、ジエチレングリコール、プロパンジオール、ネオ
ペンチルグリコール、ブタンジオール、ペンタンジオー
ル、オクタデカンジオール、トリメチロールプロパン、
ペンタエリスリトール等の通常のポリエステルのアルコ
ール成分が特に制限なく使用出来る。

【００１３】本発明で使用するポリエステル樹脂の水酸
基価は１００〜２８０、好ましくは１２０〜２５０、酸
価は０〜２０、好ましくは１０以下、重量平均分子量は
５００〜３０，０００、好ましくは１，０００〜１０，
０００が適当である。

【００１４】なお、水酸基価が前記範囲より小さいと水
との親和性が小さくなり、組成物の貯蔵安定性が悪くな
り、有機溶剤を多くする必要が生じ、一方前記範囲より
大きいと得られる被膜の可撓性等が悪くなるので好まし
くない。

【００１５】また酸価が前記範囲より大きいと組成物の
粘度が高くなり、さらに得られる被膜の耐水性等が低下
するので好ましくない。

【００１６】前記架橋剤としては、得られる被膜の耐水
性、耐熱水性をよくするため本発明においてはトリアジ
ン環を有するメラミン系樹脂、トリアジン環と芳香族環
とを有するベンゾグアナミン系樹脂を使用する。具体的
にはアルキルエーテル化メラミン樹脂、アルキルエーテ
ルベンゾグアナミン樹脂、フェニレン核に２個のトリア
ジン環の結合したジグアナミンのアルキルエーテル化樹
脂が挙げられる。特に、芳香族環を有するベンゾグアナ
ミン系樹脂が好ましい。なお、同じアミノプラスト樹脂
である尿素系樹脂は、トリアジン環を有しておらず、耐
水性、耐熱水性が劣るため本発明においては不適である
が、１５重量％程度まで併用することは可能である。

【００１７】本発明の樹脂成分は、以上説明したポリエ
ステル樹脂と架橋剤とからなり、両者の混合割合は（３
０：７０〜９５：５）、好ましくは（４０：６０〜８
０：２０）［重量基準］である。

【００１８】なお、前者が前記範囲より少ないと架橋剤
同志の反応が起り易くなり、被膜の可撓性、耐薬品性等
が低下し、逆に多過ぎると架橋密度が低いため耐水性、
耐熱水性、耐溶剤性等が低下するため好ましくない。

【００１９】また、本発明において樹脂成分としてエポ
キシ系樹脂、キシレン系樹脂、アクリル系樹脂等の他の
樹脂を一部併用することも可能である。

【００２０】本発明の水性被覆組成物を構成する溶媒成
分としては水と親水性有機溶剤からなる混合溶媒を使用
する。

【００２１】前記親水性有機溶剤としては、メタノー
ル、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノー
ル、ｔｅｒｔ−ブタノール、エチレングリコール、アセ
トン、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレ
ングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコール
モノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコール
モノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチル
エーテル、３ーメチルー３ーメトキシブタノール、ジエ
チレングリコールモノエチルエーテル等の常温で水と任
意に混合する溶剤やｓｅｃ−ブタノール、メチルエチル
ケトン、ギ酸メチル、酢酸メチル、セロソルブアセテー
ト、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテー
ト等の常温で水とある程度混合する溶剤の一種もしくは
二種以上の混合物が使用できる。

【００２２】なお、親水性有機溶剤の外に、ミネラルス
ピリット、トルエン、キシレン等の疎水性有機溶剤を少
量併用することも可能である。

【００２３】水と親水性有機溶剤との混合割合は、被覆
組成物の固形分、ポリエステル樹脂の水酸基価等により
変わるが、通常（１５：８５〜７０：３０）、好ましく
は（２０：８０〜５５：４５）［重量基準］が適当であ
る。

【００２４】なお、有機溶剤量が前記範囲より少ないと
本発明の目的であるハイソリッド下における貯蔵安定性
が低下する傾向にあり、逆に多過ぎるとＶＯＣ値が高く
なり大気汚染防止、省資源の観点から望ましくない。

【００２５】本発明の水性被覆組成物は、以上説明した
樹脂成分と混合溶媒を必須成分とし、さらに必要に応じ
着色顔料、体質顔料等の顔料や酸性触媒、レベリング
剤、消泡剤、潤滑剤等の各種添加剤を配合することも可
能である。

【００２６】なお、水性被覆組成物中、樹脂成分は２０
〜８０重量％、顔料は０〜６０重量％、添加剤は０〜１
０重量％が適当である。混合溶媒は、水性被覆組成物の
固形分が５０〜８０重量％になるように配合する。

【００２７】本発明の水性被覆組成物は、アルミニウ
ム、ステンレス、鋼材等の金属製基材にロールコート、
フローコート、スプレー塗装、浸漬塗装等の塗布手段あ
るいはグラビア印刷、スクリーン印刷等の印刷手段によ
り乾燥膜厚約１〜２００μｍ、好ましくは２〜１００μ
ｍになるよう塗布もしくは印刷する。

【００２８】被膜の硬化は、１００〜２００℃で１〜３
０分間の焼付から２２０〜２５０℃で数十秒間の短時間
焼付まで幅広い焼付条件で硬化させることができる。

【００２９】本発明は酸成分の８０モル％以上が芳香族
である多価カルボン酸又はその酸無水物と多価アルコー
ルとから得られる水酸基価１００〜２８０、酸価０〜２
０のポリエステル樹脂３０〜９５重量％とメラミン系樹
脂及び／又はベンゾグアナミン系樹脂を８５重量％以上
含有する架橋剤、７０〜５重量％とからなる樹脂成分
を、水と親水性有機溶剤からなる混合溶媒に溶解もしく
は分散せしめた、固形分５０〜８０重量％の水性被覆組
成物である。

【００３０】また本発明は芳香族多価カルボン酸又はそ
の酸無水物と多価アルコールとから得られる水酸基価１
００〜２８０、酸価０〜２０のポリエステル樹脂３０〜
９５重量％とメラミン系樹脂及び／又はベンゾグアナミ
ン系樹脂７０〜５重量％とからなる樹脂成分を、水と親
水性有機溶剤からなる混合溶媒に溶解もしくは分散せし
めた、固形分５０〜８０重量％の水性被覆組成物であ
る。

【００３１】また、本発明は前記水性被覆組成物をアル
ミニウム等の金属製基材へ被覆する方法である。

【００３２】更には、本発明は前記水性被覆組成物が被
覆された金属製基材である。

【００３３】以下本発明を実施例により詳細に説明する
が、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【００３４】

【実施例】

実施例中「部」，「％」は重量基準でもって示す。 ＜ポリエステル樹脂ワニスＡ〜Ｇの調製＞表１に示す成
分を常法に従って調製した。

【００３５】

【表１】 （実施例１〜４）表２に示す成分を混合し、水性被覆組
成物を製造した。

【００３６】得られた水性被覆組成物を乾燥膜厚８μｍ
になるようにロールコーターにてクロメート処理アルミ
ニウム板（厚さ０．２ｍｍ）に塗装し、５秒間セッティ
ング後２２５℃、９０秒間焼付けた。

【００３７】得られた塗板につき、硬度、耐水性及び耐
衝撃性の試験をし、その結果を表３に示した。

【００３８】

【表２】

【表３】 （比較例１〜６）表４に示す成分を混合し、水性被覆組
成物を製造した。

【００３９】得られた水性被覆組成物を乾燥膜厚８μｍ
になるようにロールコーターにてクロメート処理アルミ
ニウム板（厚さ０．２ｍｍ）に塗装し、５秒間セッティ
ング後２２５℃、９０秒間焼付けた。得られた塗板につ
き、硬度、耐水性及び耐衝撃性の試験をし、その結果を
表５に示した。

【００４０】

【表４】

【００４１】

【表５】 表３及び表５より明らかの通り本発明の水性被覆組成物
である実施例１〜４は優れた被膜性能を有していた。

【００４２】一方水酸基価の大きいポリエステル樹脂を
使用した比較例１は、耐水性、耐衝撃が不良であった。
また水酸基価の小さいポリエステル樹脂を使用した比較
例２は塗料の安定性をよくするために有機溶剤量を多く
する必要があり、ＶＯＣ値が高く、また耐水性も不良で
あった。また脂肪族多価カルボン酸を過剰に使用した比
較例３は、湯中での硬度が小さくなり、キズ等の生じや
すいものであった。また酸価の大きいポリエステル樹脂
を使用した比較例４は、耐水性が不良であった。また尿
素系樹脂を架橋剤とした比較例５は、耐水性が不良であ
った。また従来の水性被覆組成物である水の量の多い比
較例は、セッティング時間が短かいと被膜に発泡が生じ
た。

【００４３】

【発明の効果】本発明の水性被覆組成物は、従来の水性
被覆組成物の如く高酸価の樹脂を中和剤で中和させたり
せず、また乳化剤等を使用しておらず、さらにポリエス
テル樹脂の酸成分として芳香族多価カルボン酸を使用
し、かつトリアジン環を有する架橋剤を使用しているた
め得られる被膜は耐水性、耐熱水性等に優れている。ま
た低ＶＯＣ値でハイソリッド化しているため大気汚染防
止や省資源が可能となり、さらに水の量が少いため従来
の水性被覆剤に比べワキが生じにくい特徴を有してい
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井伊 真希 大阪府大阪市西淀川区野里１−31−７− 309

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 芳香族多価カルボン酸又はその酸無水物
   と多価アルコールとから得られる水酸基価１００〜２８
   ０、酸価０〜２０のポリエステル樹脂３０〜９５重量％
   とメラミン系樹脂及び／又はベンゾグアナミン系樹脂７
   ０〜５重量％とからなる樹脂成分を、水と親水性有機溶
   剤からなる混合溶媒に溶解もしくは分散せしめた、固形
   分５０〜８０重量％の水性被覆組成物。
2. 【請求項２】 酸成分の８０モル％以上が芳香族であり
   ２０モル％以下が脂肪族若しくは脂環族である多価カル
   ボン酸又はその酸無水物と多価アルコールとから得られ
   る水酸基価１００〜２８０、酸価０〜２０のポリエステ
   ル樹脂３０〜９５重量％とメラミン系樹脂及び／又はベ
   ンゾグアナミン系樹脂７０〜５重量％とからなる樹脂成
   分を、水と親水性有機溶剤からなる混合溶媒に溶解もし
   くは分散せしめた、固形分５０〜８０重量％の水性被覆
   組成物。