JPH07252442A - 環状カーボネート架橋性塗装組成物を用いる陰極電着塗装法 - Google Patents
環状カーボネート架橋性塗装組成物を用いる陰極電着塗装法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 好ましいウレタン架橋連鎖を有する丈夫な電
着塗膜を得る電着塗装法の提供。 【構成】 水性媒体中に次のＡ）およびＢ）を含んでな
る電着塗装組成物中に導電性基質を浸漬させる電着塗装
法 Ａ）複数の酸性塩一級アミン基を有する樹脂，および Ｂ）複数の環状カーボネート基を有する硬化剤
着塗膜を得る電着塗装法の提供。 【構成】 水性媒体中に次のＡ）およびＢ）を含んでな
る電着塗装組成物中に導電性基質を浸漬させる電着塗装
法 Ａ）複数の酸性塩一級アミン基を有する樹脂，および Ｂ）複数の環状カーボネート基を有する硬化剤
Description
【０００１】発明の分野 本発明は陰極電着塗装方法に関するものである。
【０００２】発明の背景 電着塗装組成物および電着塗装方法は産業分野で現在広
く用いられている。電着塗装では比較的低分子量のイオ
ン荷電樹脂を分散させた電着浴中に導電性基質を浸漬
し、この基質および反対荷電の極（通常は浴を収容する
容器の壁）との間に電圧を印加して基質上に該樹脂を析
出させる。これにより基質上に低分子量樹脂の比較的柔
らかい塗膜が生ずる。通常この塗膜は、樹脂を硬化すな
わち架橋させることにより高分子量の硬い塗膜に転化さ
せる。
く用いられている。電着塗装では比較的低分子量のイオ
ン荷電樹脂を分散させた電着浴中に導電性基質を浸漬
し、この基質および反対荷電の極（通常は浴を収容する
容器の壁）との間に電圧を印加して基質上に該樹脂を析
出させる。これにより基質上に低分子量樹脂の比較的柔
らかい塗膜が生ずる。通常この塗膜は、樹脂を硬化すな
わち架橋させることにより高分子量の硬い塗膜に転化さ
せる。
【０００３】硬化方法の一つは、電着塗装組成物中に存
在させたメラミンホルムアルデヒド樹脂系架橋剤が、電
着した樹脂上のヒドロキシル官能基と反応する機構を利
用している。この種の硬化方法では比較的低温（例えば
１３２℃）で優れた硬化ができるが、この場合の架橋結
合中には不都合なエーテル連鎖が含まれるので、生成塗
膜のチップおよびサイクリック耐食性の低下はもとよ
り、総体的腐食抵抗の低下を招くという欠点がある。
在させたメラミンホルムアルデヒド樹脂系架橋剤が、電
着した樹脂上のヒドロキシル官能基と反応する機構を利
用している。この種の硬化方法では比較的低温（例えば
１３２℃）で優れた硬化ができるが、この場合の架橋結
合中には不都合なエーテル連鎖が含まれるので、生成塗
膜のチップおよびサイクリック耐食性の低下はもとよ
り、総体的腐食抵抗の低下を招くという欠点がある。
【０００４】メラミン架橋電着塗膜に伴ういくつかの問
題を回避する目的で、ポリイソシアネート系架橋剤を用
いて電着樹脂上に存在するヒドロキシル官能基と反応さ
せる方法を多くのユ−ザーが採用している。この硬化方
法によると好ましいウレタン架橋結合が生成するが、同
時に種々の欠点を伴う。例えば電着塗装組成物の早期ゲ
ル化を防止するために、架橋剤上の高度反応性イソシア
ネート基を（例えばオキシムまたはアルコールで）ブロ
ックする必要がある。しかしブロックされたポリイソシ
アネートはブロックを解除して硬化反応を開始させるの
に、高温（例えば１５０℃またはそれより高い温度）を
必要とする。また生成電着塗膜は黄変しやすい。その
上、硬化中に生ずる揮発性ブロック剤が各種塗膜物性に
悪影響を及ぼすと同時にＶＯＣを増加させる。したがっ
て、この分野では好ましいウレタン架橋連鎖を提供する
一方でブロック化ポリイソシアネート架橋剤の使用に伴
う上記欠点を回避する電着塗装組成物の提供が望まれて
いる。また、ヒドロキシ官能性樹脂に対するメラミンお
よびポリイソシアネート架橋剤は電着塗膜組成物以外の
各種塗料組成物中にも使用されて同様の欠点を示すの
で、かかる要望は広義の塗料業界に認められるものであ
る。
題を回避する目的で、ポリイソシアネート系架橋剤を用
いて電着樹脂上に存在するヒドロキシル官能基と反応さ
せる方法を多くのユ−ザーが採用している。この硬化方
法によると好ましいウレタン架橋結合が生成するが、同
時に種々の欠点を伴う。例えば電着塗装組成物の早期ゲ
ル化を防止するために、架橋剤上の高度反応性イソシア
ネート基を（例えばオキシムまたはアルコールで）ブロ
ックする必要がある。しかしブロックされたポリイソシ
アネートはブロックを解除して硬化反応を開始させるの
に、高温（例えば１５０℃またはそれより高い温度）を
必要とする。また生成電着塗膜は黄変しやすい。その
上、硬化中に生ずる揮発性ブロック剤が各種塗膜物性に
悪影響を及ぼすと同時にＶＯＣを増加させる。したがっ
て、この分野では好ましいウレタン架橋連鎖を提供する
一方でブロック化ポリイソシアネート架橋剤の使用に伴
う上記欠点を回避する電着塗装組成物の提供が望まれて
いる。また、ヒドロキシ官能性樹脂に対するメラミンお
よびポリイソシアネート架橋剤は電着塗膜組成物以外の
各種塗料組成物中にも使用されて同様の欠点を示すの
で、かかる要望は広義の塗料業界に認められるものであ
る。
【０００５】発明の要約 水性媒体中に下記のものを含有する塗装組成物中に導電
性基質を浸漬させて電着塗装することにより、好ましい
ウレタン架橋連鎖を含有する丈夫な塗膜が得られること
が判明した。 Ａ）複数の酸性塩第一級アミン基を有する樹脂、および Ｂ）複数の環状カーボネート基を有する架橋剤
性基質を浸漬させて電着塗装することにより、好ましい
ウレタン架橋連鎖を含有する丈夫な塗膜が得られること
が判明した。 Ａ）複数の酸性塩第一級アミン基を有する樹脂、および Ｂ）複数の環状カーボネート基を有する架橋剤
【０００６】好ましい実施態様の説明 第一級アミン基含有樹脂（Ａ）は、この分野で知られて
いる多数の樹脂のいずれでもよい。これらの樹脂として
は各種のものが知られていて、エポキシ、アクリル、ポ
リエステル、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリアミ
ド、ポリブタジエン、およびフエノール樹脂が包含され
る。
いる多数の樹脂のいずれでもよい。これらの樹脂として
は各種のものが知られていて、エポキシ、アクリル、ポ
リエステル、ポリエーテル、ポリウレタン、ポリアミ
ド、ポリブタジエン、およびフエノール樹脂が包含され
る。
【０００７】好ましい実施態様において、樹脂はポリグ
リシジルエーテルとして公知のエポキシ樹脂である。好
ましいポリグリシジルエーテルは、ビスフエノールＡお
よびこれと類似のポリフエノールのポリグリシジルエー
テルである。有用なエポキシ樹脂の重量平均分子量（そ
れはＧＰＣにより測定できる）は３０００乃至６０００
である。エポキシ当量（重量基準）は５００乃至１９０
０、好ましくは８７０乃至１２００、の範囲である。エ
ポキシ樹脂類は、エピハロヒドリン、例えばエピクロロ
ヒドリン、を用いてポリフエノールをアルカリの存在下
でエーテル化して得られる。
リシジルエーテルとして公知のエポキシ樹脂である。好
ましいポリグリシジルエーテルは、ビスフエノールＡお
よびこれと類似のポリフエノールのポリグリシジルエー
テルである。有用なエポキシ樹脂の重量平均分子量（そ
れはＧＰＣにより測定できる）は３０００乃至６０００
である。エポキシ当量（重量基準）は５００乃至１９０
０、好ましくは８７０乃至１２００、の範囲である。エ
ポキシ樹脂類は、エピハロヒドリン、例えばエピクロロ
ヒドリン、を用いてポリフエノールをアルカリの存在下
でエーテル化して得られる。
【０００８】ポリフエノール類のポリグリシジルエーテ
ル類を第一級アミン含有ポリアミンと反応させることに
よりアミノ基を導入することができる。この際、アミン
基末端樹脂を調製するために、過剰のアミンを用いるこ
とが必要である。好ましい実施態様では、ポリグリシジ
ルエーテル上のエポキシ基を、第二級アミン基およびケ
チミンでブロック化した少なくとも一種の潜在第一級ア
ミン基、を含んでなる化合物と反応させる。本発明で用
いる樹脂は好ましくは３００乃至３０００、さらに好ま
しくは８５０乃至１３００、の範囲の第一級アミン当量
（重量基準）を有する。塗膜物性を改良するために、こ
の反応性エポキシ基の一部をポリオールまたはポリカル
ボキシル酸等の変性材料と反応させることもまた有益で
ある。
ル類を第一級アミン含有ポリアミンと反応させることに
よりアミノ基を導入することができる。この際、アミン
基末端樹脂を調製するために、過剰のアミンを用いるこ
とが必要である。好ましい実施態様では、ポリグリシジ
ルエーテル上のエポキシ基を、第二級アミン基およびケ
チミンでブロック化した少なくとも一種の潜在第一級ア
ミン基、を含んでなる化合物と反応させる。本発明で用
いる樹脂は好ましくは３００乃至３０００、さらに好ま
しくは８５０乃至１３００、の範囲の第一級アミン当量
（重量基準）を有する。塗膜物性を改良するために、こ
の反応性エポキシ基の一部をポリオールまたはポリカル
ボキシル酸等の変性材料と反応させることもまた有益で
ある。
【０００９】アクリルポリマー類はこの分野で公知であ
り、モノマー、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸、
メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチ
ル、メタクリル酸シクロヘキシル、から調製できる。置
換アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル、例
えばアクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキ
シブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、およびアク
リル酸ｎ−ブチル、も使用できる。共重合可能なエチレ
ン性不飽和コモノマー、例えばスチレン、を共重合させ
たポリマーも包含される。第一級アミノ基は、メタクリ
ルアミドまたはアクリルアミド等のアミノ基含有アクリ
ルモノマーの共重合により、アクリルポリマー中に導入
できる。
り、モノマー、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸、
メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチ
ル、メタクリル酸シクロヘキシル、から調製できる。置
換アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル、例
えばアクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキ
シブチル、アクリル酸２−エチルヘキシル、およびアク
リル酸ｎ−ブチル、も使用できる。共重合可能なエチレ
ン性不飽和コモノマー、例えばスチレン、を共重合させ
たポリマーも包含される。第一級アミノ基は、メタクリ
ルアミドまたはアクリルアミド等のアミノ基含有アクリ
ルモノマーの共重合により、アクリルポリマー中に導入
できる。
【００１０】本発明による組成物中の樹脂として、ポリ
エステルも使用することができる。そのようなポリエス
テルはこの分野で公知であり、有機ポリカルボン酸（例
えばフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、アジピン酸、マ
レイン酸）またはこれらの無水物を第一級または第二級
ヒドロキシル基（例えばエチレングリコール、ブチレン
グリコール、ネオペンチルグリコール）含有有機ポリオ
ール類を用いてポリエステル化することにより調製でき
る。第一級アミノ基はカルボン酸官能性ポリエステルを
過剰モルの第一級アミンプレポリマーと反応させること
によりポリエステル中に導入できる。
エステルも使用することができる。そのようなポリエス
テルはこの分野で公知であり、有機ポリカルボン酸（例
えばフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、アジピン酸、マ
レイン酸）またはこれらの無水物を第一級または第二級
ヒドロキシル基（例えばエチレングリコール、ブチレン
グリコール、ネオペンチルグリコール）含有有機ポリオ
ール類を用いてポリエステル化することにより調製でき
る。第一級アミノ基はカルボン酸官能性ポリエステルを
過剰モルの第一級アミンプレポリマーと反応させること
によりポリエステル中に導入できる。
【００１１】本発明の樹脂として、ポリウレタンも使用
できる。ポリウレタンはこの分野で公知であり、ポリイ
ソシアネートとポリオールとを反応させて調製する。有
用なポリイソシアネートの例には、ヘキサメチレンジイ
ソシアネート、トルエンジイソシアネート、ＭＤＩ、イ
ソホロンジイソシアネート、およびこれらジイソシアネ
ートのビウレットおよびトリイソシアヌレートが包含さ
れる。有用なポリオールの例には、低分子量脂肪族ポリ
オール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオ
ール、脂肪アルコールおよびその他が包含される。第一
級アミン基はこのポリウレタンを過剰量の第一級アミン
含有ポリアミンを用いてキヤッピングするか、またはケ
チミンによりブロックされた少なくとも一つの潜在第一
級アミン基および、第二級アミン基を有する化合物を用
いてキヤッピングすることによりポリウレタン中に導入
することができる。
できる。ポリウレタンはこの分野で公知であり、ポリイ
ソシアネートとポリオールとを反応させて調製する。有
用なポリイソシアネートの例には、ヘキサメチレンジイ
ソシアネート、トルエンジイソシアネート、ＭＤＩ、イ
ソホロンジイソシアネート、およびこれらジイソシアネ
ートのビウレットおよびトリイソシアヌレートが包含さ
れる。有用なポリオールの例には、低分子量脂肪族ポリ
オール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオ
ール、脂肪アルコールおよびその他が包含される。第一
級アミン基はこのポリウレタンを過剰量の第一級アミン
含有ポリアミンを用いてキヤッピングするか、またはケ
チミンによりブロックされた少なくとも一つの潜在第一
級アミン基および、第二級アミン基を有する化合物を用
いてキヤッピングすることによりポリウレタン中に導入
することができる。
【００１２】本発明の樹脂としてポリエーテルも使用す
ることができる。有用なポリエーテルの例としてはプロ
ピレンオキシドおよび／またはポリエチレンオキシドを
原料とするポリエーテルが挙げられる。この分野で公知
のように、これらのポリエーテルはエポキシまたは第一
級アミン末端とすることができて、次いでビスフエノー
ルＡ系エポキシ樹脂中に取り込まれる。
ることができる。有用なポリエーテルの例としてはプロ
ピレンオキシドおよび／またはポリエチレンオキシドを
原料とするポリエーテルが挙げられる。この分野で公知
のように、これらのポリエーテルはエポキシまたは第一
級アミン末端とすることができて、次いでビスフエノー
ルＡ系エポキシ樹脂中に取り込まれる。
【００１３】本発明の樹脂としてエポキシ変性ノボラッ
ク樹脂を使用することができる。このエポキシ−ノボラ
ック樹脂は、第二級アミン基およびケチミンでブロック
化した少なくとも一つの第一級アミン基、およびを含有
する化合物を用いてキヤッピングすることができる。
ク樹脂を使用することができる。このエポキシ−ノボラ
ック樹脂は、第二級アミン基およびケチミンでブロック
化した少なくとも一つの第一級アミン基、およびを含有
する化合物を用いてキヤッピングすることができる。
【００１４】本発明の樹脂としてポリブタジエン、ポリ
イソプレン、または他のエポキシ変性ゴム系ポリマーを
使用することができる。このエポキシ化ゴムは、第二級
アミン基およびケチミンでブロック化した少なくとも一
つの潜在第一級アミン基を有する化合物を用いてキヤッ
ピングできる。
イソプレン、または他のエポキシ変性ゴム系ポリマーを
使用することができる。このエポキシ化ゴムは、第二級
アミン基およびケチミンでブロック化した少なくとも一
つの潜在第一級アミン基を有する化合物を用いてキヤッ
ピングできる。
【００１５】上記樹脂上にヒドロキシル基等の他の官能
基を含有させると有利である。これらの官能基は任意の
補助架橋剤、例えばアミノプラスト樹脂、に対する反応
サイトを提供する。かかる基の導入方法はこの分野で公
知である。
基を含有させると有利である。これらの官能基は任意の
補助架橋剤、例えばアミノプラスト樹脂、に対する反応
サイトを提供する。かかる基の導入方法はこの分野で公
知である。
【００１６】好ましい実施態様では、第一級アミン基は
酸、例えば酢酸、乳酸またはクエン酸等、を用いて塩と
されている。塩の形成は、樹脂の水溶性または分散性が
要求される水性塗装組成物の場合に特に有効である。ま
た電着セルの陰極に電着するようにカチオン荷電を樹脂
が帯びる必要がある陰極電着塗装組成物の場合にも極め
て有用である。
酸、例えば酢酸、乳酸またはクエン酸等、を用いて塩と
されている。塩の形成は、樹脂の水溶性または分散性が
要求される水性塗装組成物の場合に特に有効である。ま
た電着セルの陰極に電着するようにカチオン荷電を樹脂
が帯びる必要がある陰極電着塗装組成物の場合にも極め
て有用である。
【００１７】本発明の塗装組成物中には複数の環状カー
ボネート基を有する硬化剤である成分（Ｂ）をも含んで
なる。成分（Ｂ）化合物は次の一般式にて表される。
ボネート基を有する硬化剤である成分（Ｂ）をも含んで
なる。成分（Ｂ）化合物は次の一般式にて表される。
【化１】 ［式中、Ｒは有機基を示し、ｎは２乃至８、好ましくは
２乃至６、さらに好ましくは３乃至４、である］
２乃至６、さらに好ましくは３乃至４、である］
【００１８】成分（Ｂ）として有用な化合物は、ポリエ
ポキシドを二酸化炭素と反応させてエポキシ基を環状カ
ーボネート基に転化させる反応により容易に調製するこ
とができる。ポリエポキシドはこの分野で公知である。
成分（Ｂ）化合物の調製に有用なポリエポキシドとして
はエピハロヒドリンとの反応によりエポキシ化されてい
るトリメチロールプロパン、およびエポキシ−ノボラッ
クも挙げられる。オリゴマー状またはポリマー状ポリエ
ポキシド、例えばメタクリル酸グリシジルまたはエポキ
シ末端ポリグリシジルエーテル含有アクリルポリマーま
たはオリゴマー、も使用できる。他のポリエポキシド、
例えばエポキシ−ノボラック、も使用できる。他のポリ
エポキシド類同様にエポキシ−ノボラック類も二酸化炭
素と反応させて環状カーボネート架橋剤を形成できる。
ポキシドを二酸化炭素と反応させてエポキシ基を環状カ
ーボネート基に転化させる反応により容易に調製するこ
とができる。ポリエポキシドはこの分野で公知である。
成分（Ｂ）化合物の調製に有用なポリエポキシドとして
はエピハロヒドリンとの反応によりエポキシ化されてい
るトリメチロールプロパン、およびエポキシ−ノボラッ
クも挙げられる。オリゴマー状またはポリマー状ポリエ
ポキシド、例えばメタクリル酸グリシジルまたはエポキ
シ末端ポリグリシジルエーテル含有アクリルポリマーま
たはオリゴマー、も使用できる。他のポリエポキシド、
例えばエポキシ−ノボラック、も使用できる。他のポリ
エポキシド類同様にエポキシ−ノボラック類も二酸化炭
素と反応させて環状カーボネート架橋剤を形成できる。
【００１９】官能性が３より高い環状カーボネートも考
慮に値する。例えば、ジイソシアネート、例えばイソホ
ロンジイソシアネート、上のイソシアネート基にポリオ
ール、例えばトリメチロールプロパン、を付加させて４
官能性アルコールとし、これをエピハロヒドリンでエポ
キシ化して４官能性ポリエポキシドを形成させ、次にこ
れを二酸化炭素と反応させて４官能性環状カーボネート
を形成させることができる。他の高級官能性ポリエポキ
シド、例えばテトラキス（４−グリシジルオキシフエニ
ル）エタン、も二酸化炭素と反応させて多環状カーボネ
ートを形成させることができる。
慮に値する。例えば、ジイソシアネート、例えばイソホ
ロンジイソシアネート、上のイソシアネート基にポリオ
ール、例えばトリメチロールプロパン、を付加させて４
官能性アルコールとし、これをエピハロヒドリンでエポ
キシ化して４官能性ポリエポキシドを形成させ、次にこ
れを二酸化炭素と反応させて４官能性環状カーボネート
を形成させることができる。他の高級官能性ポリエポキ
シド、例えばテトラキス（４−グリシジルオキシフエニ
ル）エタン、も二酸化炭素と反応させて多環状カーボネ
ートを形成させることができる。
【００２０】陰極電着塗装に有用な水分散性樹脂は、塩
になっていないアミノ基が成分（Ｂ）上の環状カーボネ
ート基と早期反応して塗装浴の物性に悪影響を与えるの
回避しうる程度まで充分に中和するべきである（中和の
程度は通常少なくとも８０％、好ましくは９０乃至１０
０％である）。
になっていないアミノ基が成分（Ｂ）上の環状カーボネ
ート基と早期反応して塗装浴の物性に悪影響を与えるの
回避しうる程度まで充分に中和するべきである（中和の
程度は通常少なくとも８０％、好ましくは９０乃至１０
０％である）。
【００２１】各種の被膜物性を向上させるために、水分
散性樹脂は水分散性樹脂を連続相とし、荷電性親水基を
有しない水不溶性任意樹脂（例えばエポキシアクリレー
ト）を分散相とする、エマルジョンの形態で使用するこ
とが多い。
散性樹脂は水分散性樹脂を連続相とし、荷電性親水基を
有しない水不溶性任意樹脂（例えばエポキシアクリレー
ト）を分散相とする、エマルジョンの形態で使用するこ
とが多い。
【００２２】本発明の実施に際して使用する電着塗装組
成物は水性媒体中に分散させる。本発明の概念中で使用
する”分散物”なる用語は２相から成る透明または不透
明の水性樹脂系を意味し、この系中では樹脂が分散相、
水が連続相を形成している。樹脂相の平均粒子径は約
０．１乃至１０ミクロン、好ましくは５ミクロン未満、
である。水性媒体中の樹脂濃度は一般に臨界的ではない
が、水性分散物の大部分が水の場合が普通である。通
常、この水分散物は約３乃至５０重量％、好ましくは１
０乃至４０重量％、の樹脂固形分を含有する。水でさら
に希釈しうる水性樹脂濃縮物は全固形分重量で１０乃至
３０の範囲である。
成物は水性媒体中に分散させる。本発明の概念中で使用
する”分散物”なる用語は２相から成る透明または不透
明の水性樹脂系を意味し、この系中では樹脂が分散相、
水が連続相を形成している。樹脂相の平均粒子径は約
０．１乃至１０ミクロン、好ましくは５ミクロン未満、
である。水性媒体中の樹脂濃度は一般に臨界的ではない
が、水性分散物の大部分が水の場合が普通である。通
常、この水分散物は約３乃至５０重量％、好ましくは１
０乃至４０重量％、の樹脂固形分を含有する。水でさら
に希釈しうる水性樹脂濃縮物は全固形分重量で１０乃至
３０の範囲である。
【００２３】上記成分は、樹脂に水分散性を付与するに
充分な程度のアミン基を中和するに足る量の酸を含有す
る水性媒体中に均一に分散させる。有用な酸の例にはリ
ン酸、酢酸、プロピオン酸、クエン酸、および乳酸が挙
げられる。
充分な程度のアミン基を中和するに足る量の酸を含有す
る水性媒体中に均一に分散させる。有用な酸の例にはリ
ン酸、酢酸、プロピオン酸、クエン酸、および乳酸が挙
げられる。
【００２４】水以外にも、この電着塗装組成物の水性媒
体には合一溶剤を含有させてもよい。有用な合一溶剤と
しては、炭化水素、アルコール、エステル、エーテルお
よびケトンが挙げられる。好ましい合一溶剤の例中に
は、アルコール、ポリオールおよびケトンが包含され
る。具体的な合一溶剤の例として、エチレングリコール
のモノブチルおよびモノヘキシルエーテル、およびプロ
ピレンのフエニルエ−テル、グリコールエチルセロソル
ブ、プロピルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチレン
グリコールジメチルエーテル、またはジアセトンアルコ
ールが挙げられる。水と水混和性有機溶剤との混合物中
に水非混和性有機溶剤、例えばキシレン、トルエン、メ
チルイソブチルケトンまたは２−エチルヘキサノール、
の少量を添加してもよい。合一溶剤の量は必ずしも限定
されないが、全樹脂固形分基準で一般に約０乃至１５重
量％、好ましくは約０．５乃至５重量％、である。
体には合一溶剤を含有させてもよい。有用な合一溶剤と
しては、炭化水素、アルコール、エステル、エーテルお
よびケトンが挙げられる。好ましい合一溶剤の例中に
は、アルコール、ポリオールおよびケトンが包含され
る。具体的な合一溶剤の例として、エチレングリコール
のモノブチルおよびモノヘキシルエーテル、およびプロ
ピレンのフエニルエ−テル、グリコールエチルセロソル
ブ、プロピルセロソルブ、ブチルセロソルブ、エチレン
グリコールジメチルエーテル、またはジアセトンアルコ
ールが挙げられる。水と水混和性有機溶剤との混合物中
に水非混和性有機溶剤、例えばキシレン、トルエン、メ
チルイソブチルケトンまたは２−エチルヘキサノール、
の少量を添加してもよい。合一溶剤の量は必ずしも限定
されないが、全樹脂固形分基準で一般に約０乃至１５重
量％、好ましくは約０．５乃至５重量％、である。
【００２５】本発明の電着塗装組成物中には酸化チタ
ン、酸化第二鉄、カーボンブラック、ケイ酸アルミニウ
ム、沈降硫酸バリウム、ホスホモリブデン酸アルミニウ
ム、クロム酸ストロンチウム、塩基性ケイ酸鉛またはク
ロム酸鉛等の公知顔料を含有してもよい。顔料対樹脂重
量比は重要であり、好ましくは５０：１００未満、さら
に好ましくは４０：１００未満、通常は約２０〜４０：
１００、である。顔料：樹脂固形分重量比が大きいと合
一性および流動性に逆効果を及ぼす。
ン、酸化第二鉄、カーボンブラック、ケイ酸アルミニウ
ム、沈降硫酸バリウム、ホスホモリブデン酸アルミニウ
ム、クロム酸ストロンチウム、塩基性ケイ酸鉛またはク
ロム酸鉛等の公知顔料を含有してもよい。顔料対樹脂重
量比は重要であり、好ましくは５０：１００未満、さら
に好ましくは４０：１００未満、通常は約２０〜４０：
１００、である。顔料：樹脂固形分重量比が大きいと合
一性および流動性に逆効果を及ぼす。
【００２６】この電着塗装組成物は、任意成分、例えば
湿潤剤、界面活性剤、脱泡剤、酸化防止剤、ＵＶ吸収
剤、光安定剤およびその他、を含んでもよい。界面活性
剤および湿潤剤の例中には、Ciba-Geigy Industrial Ch
emicals からＡｍｉｎｅ Ｃ（商標名）として市販され
るアルキルイミダゾリンAir Products and Chemicalsか
らＳｕｒｆｙｎｏｌ １０４（商標名）として市販され
るアセチレンアルコールが包含される。これらの任意成
分の添加量は、存在するならば、樹脂固形分に対して約
０乃至２０重量％である。可塑剤も流動性を促進させる
任意成分として用いられる。その例は水非混和性高沸点
物質、例えばノニルフエノールまたはビスフエノールＡ
のエチレンまたはプロピレンオキシド付加物、が可塑剤
として使用できる。可塑剤は使用することができて、も
し使用するならば通常約０乃至１５重量％（樹脂固形分
基準）の量である。
湿潤剤、界面活性剤、脱泡剤、酸化防止剤、ＵＶ吸収
剤、光安定剤およびその他、を含んでもよい。界面活性
剤および湿潤剤の例中には、Ciba-Geigy Industrial Ch
emicals からＡｍｉｎｅ Ｃ（商標名）として市販され
るアルキルイミダゾリンAir Products and Chemicalsか
らＳｕｒｆｙｎｏｌ １０４（商標名）として市販され
るアセチレンアルコールが包含される。これらの任意成
分の添加量は、存在するならば、樹脂固形分に対して約
０乃至２０重量％である。可塑剤も流動性を促進させる
任意成分として用いられる。その例は水非混和性高沸点
物質、例えばノニルフエノールまたはビスフエノールＡ
のエチレンまたはプロピレンオキシド付加物、が可塑剤
として使用できる。可塑剤は使用することができて、も
し使用するならば通常約０乃至１５重量％（樹脂固形分
基準）の量である。
【００２７】一般には充分量の水を添加して、分散体の
固形分が２０重量％を超える、好ましくは３０重量％を
超える、になるように調整する。
固形分が２０重量％を超える、好ましくは３０重量％を
超える、になるように調整する。
【００２８】この電着塗装組成物の電気導電率は０．１
乃至５ｍＳ／ｃｍ、好ましくは０．５乃至３ｍＳ／ｃ
ｍ、である。この範囲より著しく小さい場合には、所望
の保護および他の機能を有する厚さの塗膜を得るのが困
難になり、一方、この範囲を大きく上回ると、浴中の基
質または対向電極の溶解等の諸問題、塗膜厚さの不均一
性または耐水性もしくは耐食性の低下を招来する。
乃至５ｍＳ／ｃｍ、好ましくは０．５乃至３ｍＳ／ｃ
ｍ、である。この範囲より著しく小さい場合には、所望
の保護および他の機能を有する厚さの塗膜を得るのが困
難になり、一方、この範囲を大きく上回ると、浴中の基
質または対向電極の溶解等の諸問題、塗膜厚さの不均一
性または耐水性もしくは耐食性の低下を招来する。
【００２９】電着塗装組成物は、電着塗装方法により、
不揮発分含有量１０乃至２５重量％で乾燥塗膜厚さ１５
乃至３５ミクロンの範囲で導電性基質上に施すことがで
きる。施した後、使用樹脂の特性に応じて室温または昇
温下で塗膜を硬化させる。
不揮発分含有量１０乃至２５重量％で乾燥塗膜厚さ１５
乃至３５ミクロンの範囲で導電性基質上に施すことがで
きる。施した後、使用樹脂の特性に応じて室温または昇
温下で塗膜を硬化させる。
【００３０】本発明による塗装方法の電着はこの分野で
公知のいずれかの方法を用いて実施できる。すべての導
電性基質、例えばスチール、銅、アルミニウムおよびそ
の他の金属はいずれも電着することができる。
公知のいずれかの方法を用いて実施できる。すべての導
電性基質、例えばスチール、銅、アルミニウムおよびそ
の他の金属はいずれも電着することができる。
【００３１】本発明によれば、電着プライマー層を包含
するプライマー層上に重ねて着色樹脂塗装および必要に
応じて透明仕上げ層を施すことができる。自動車塗装で
は、この着色樹脂層はベースコートまたは着色ベースコ
ートと呼ばれる。着色樹脂中の樹脂はこの分野で多数知
られている。例えばアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、
またはポリエステル樹脂であることができる。ここに参
考として含める米国特許第４，７９１，１６８号、同第
４，４１４，３５７号、および同第４，５４６，０４６
号各明細書には典型的な着色樹脂塗料処方が開示されて
いる。好ましい一実施態様では、樹脂は、ここに参考と
して含める米国特許第４，７２０，５２８号明細書に開
示されているように、ε−カプロラクトン変性アクリル
樹脂である。着色樹脂は公知架橋機構および硬化剤、例
えば、メラミンポリオール反応（例えばヒドロキシ官能
性アクリル樹脂のメラミン架橋）、を用いて硬化され
る。このような複合塗装に用いる他の着色ベースコート
組成物もこの分野では公知であり、詳細な説明は要しな
い。ベースコート組成物中に使用して有用なこの分野で
公知のポリマーとしては、アクリル、ビニル、ポリウレ
タン、ポリカーボネート、ポリエステル、アルキドおよ
びポリシロキサンが挙げられる。好ましいポリマーはア
クリルおよびポリウレタンである。ベースコートポリマ
ーは架橋性であることが望ましく、したがって一種また
は二種より多い架橋性官能基を含んでなる。このような
官能性基の例中には、例えばヒドロキシ、イソシアネー
ト、アミン、エポキシ、アクリレート、ビニル、シラ
ン、およびアセトアセテート基が包含される。これらの
基はマスク化ないしブロック化して、すなわち所望の架
橋条件下、一般には昇温下、でブロック化から解放され
て架橋反応に使えるようにマスク化ないしブロック化す
ることができる。有用な架橋性官能基の例中には、ヒド
ロキシ、エポキシ、酸、無水物、シランおよびアセトア
セテート基が包含される。好ましい架橋性官能基の例は
ヒドロキシおよびアミノ官能基である。
するプライマー層上に重ねて着色樹脂塗装および必要に
応じて透明仕上げ層を施すことができる。自動車塗装で
は、この着色樹脂層はベースコートまたは着色ベースコ
ートと呼ばれる。着色樹脂中の樹脂はこの分野で多数知
られている。例えばアクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、
またはポリエステル樹脂であることができる。ここに参
考として含める米国特許第４，７９１，１６８号、同第
４，４１４，３５７号、および同第４，５４６，０４６
号各明細書には典型的な着色樹脂塗料処方が開示されて
いる。好ましい一実施態様では、樹脂は、ここに参考と
して含める米国特許第４，７２０，５２８号明細書に開
示されているように、ε−カプロラクトン変性アクリル
樹脂である。着色樹脂は公知架橋機構および硬化剤、例
えば、メラミンポリオール反応（例えばヒドロキシ官能
性アクリル樹脂のメラミン架橋）、を用いて硬化され
る。このような複合塗装に用いる他の着色ベースコート
組成物もこの分野では公知であり、詳細な説明は要しな
い。ベースコート組成物中に使用して有用なこの分野で
公知のポリマーとしては、アクリル、ビニル、ポリウレ
タン、ポリカーボネート、ポリエステル、アルキドおよ
びポリシロキサンが挙げられる。好ましいポリマーはア
クリルおよびポリウレタンである。ベースコートポリマ
ーは架橋性であることが望ましく、したがって一種また
は二種より多い架橋性官能基を含んでなる。このような
官能性基の例中には、例えばヒドロキシ、イソシアネー
ト、アミン、エポキシ、アクリレート、ビニル、シラ
ン、およびアセトアセテート基が包含される。これらの
基はマスク化ないしブロック化して、すなわち所望の架
橋条件下、一般には昇温下、でブロック化から解放され
て架橋反応に使えるようにマスク化ないしブロック化す
ることができる。有用な架橋性官能基の例中には、ヒド
ロキシ、エポキシ、酸、無水物、シランおよびアセトア
セテート基が包含される。好ましい架橋性官能基の例は
ヒドロキシおよびアミノ官能基である。
【００３２】ベースコートポリマーは自己架橋性であっ
てもよく、またはポリマーの官能基と反応性を有する別
途架橋剤を必要としてもよい。ポリマーが、例えばヒド
ロキシ官能基を含んでなる場合は、架橋剤は、アミノプ
ラスト樹脂、イソシアネートおよびブロック化イソシア
ネート（イソシアヌレートも包含する）、および酸もし
くは無水物官能性架橋剤その他がある。
てもよく、またはポリマーの官能基と反応性を有する別
途架橋剤を必要としてもよい。ポリマーが、例えばヒド
ロキシ官能基を含んでなる場合は、架橋剤は、アミノプ
ラスト樹脂、イソシアネートおよびブロック化イソシア
ネート（イソシアヌレートも包含する）、および酸もし
くは無水物官能性架橋剤その他がある。
【００３３】本発明に従って物品を電着塗装した後、塗
装層を硬化条件下に付す。常温硬化を包含する各種の硬
化方法が採用できるが、加熱硬化を行なうと、付加的利
益、例えば浴からの残留水分または溶剤を追い出すこ
と、が得られるので好ましい。一般的には加熱硬化は塗
装物品を、主として放射線加熱源により供給される昇温
された温度にさらして行なう。硬化温度は架橋剤中に存
在する特定ブロッキング基の種類に応じて変わるが、一
般には９０℃および２００℃の間、好ましくは１２１℃
および１６２℃の間、さらに好ましくは１２１℃および
１４１℃の間、である。硬化時間は物理的パラメータ
ー、例えば使用した特定成分および膜厚、に応じて変わ
るが、典型的には１５乃至６０分である。
装層を硬化条件下に付す。常温硬化を包含する各種の硬
化方法が採用できるが、加熱硬化を行なうと、付加的利
益、例えば浴からの残留水分または溶剤を追い出すこ
と、が得られるので好ましい。一般的には加熱硬化は塗
装物品を、主として放射線加熱源により供給される昇温
された温度にさらして行なう。硬化温度は架橋剤中に存
在する特定ブロッキング基の種類に応じて変わるが、一
般には９０℃および２００℃の間、好ましくは１２１℃
および１６２℃の間、さらに好ましくは１２１℃および
１４１℃の間、である。硬化時間は物理的パラメータ
ー、例えば使用した特定成分および膜厚、に応じて変わ
るが、典型的には１５乃至６０分である。
【００３４】
【実施例】本発明を下記の諸例によりさらに説明する。調製例１（第一級アミン官能性樹脂） ビスフエノールＡのジグリシジルエーテル１５０４重量
部（４モル）、ビスフエノールＡ６８４重量部（３モ
ル）、およびキシレン２４３重量部を５リットル四ッ口
丸底フラスコ中に仕込んだ。この混合物を１３０℃に加
熱し、トリフエニルホスフイン２．２重量部を加えた。
次いで反応系を１５０℃に加熱し、この温度に９０分間
保った。キシレン３０８重量部およびエチレングリコー
ルモノブチルエーテル１５４重量部を添加して１００℃
に冷却した。さらにジエチレントリアミンのジケチミン
５７１．５重量部（４．５当量窒素）およびメチルエタ
ノールアミン３７．６重量部（０．５モル）を添加し
た。次いで１１０℃に１時間保持した。ｍｅｑ窒素は
１．３６ｍｅｑＮ／ｇ固形樹脂であり、アミン当量重量
は７３５グラム／ｅｑ窒素であった。
部（４モル）、ビスフエノールＡ６８４重量部（３モ
ル）、およびキシレン２４３重量部を５リットル四ッ口
丸底フラスコ中に仕込んだ。この混合物を１３０℃に加
熱し、トリフエニルホスフイン２．２重量部を加えた。
次いで反応系を１５０℃に加熱し、この温度に９０分間
保った。キシレン３０８重量部およびエチレングリコー
ルモノブチルエーテル１５４重量部を添加して１００℃
に冷却した。さらにジエチレントリアミンのジケチミン
５７１．５重量部（４．５当量窒素）およびメチルエタ
ノールアミン３７．６重量部（０．５モル）を添加し
た。次いで１１０℃に１時間保持した。ｍｅｑ窒素は
１．３６ｍｅｑＮ／ｇ固形樹脂であり、アミン当量重量
は７３５グラム／ｅｑ窒素であった。
【００３５】調製例２（顔料練肉樹脂（Grind Resin)） １２リットルフラスコ中に次の物質を仕込んだ。 （ｇ） ビスフエノールＡのジグリシジルエーテル ２１２５ ビスフエノールＡ ６４４ ドデシルフエノール ３７０ キシレン １６２ 混合物を１２５℃に加熱し、トリフエニルホスフイン
３．１ｇを添加した。反応温度を１３０℃に上昇させ、
同温度に３時間保持した。エチレングリコールモノブチ
ルエーテル７９５ｇおよびプロピレングリコールグリシ
ジルエーテル１９０７ｇを添加して反応系を冷却した。
２−アミノエトキシエタノール２１８ｇおよびジメチル
アミノプロピルアミン１７３ｇを添加して残留エポキシ
をキヤッピングした。１１０℃で４時間保持した。次い
で７０℃に冷却し、酢酸１６４ｇ、および脱イオン水１
４３９ｇを添加した。別の容器中で、生成樹脂を脱イオ
ン水６０００ｇで希釈した。
３．１ｇを添加した。反応温度を１３０℃に上昇させ、
同温度に３時間保持した。エチレングリコールモノブチ
ルエーテル７９５ｇおよびプロピレングリコールグリシ
ジルエーテル１９０７ｇを添加して反応系を冷却した。
２−アミノエトキシエタノール２１８ｇおよびジメチル
アミノプロピルアミン１７３ｇを添加して残留エポキシ
をキヤッピングした。１１０℃で４時間保持した。次い
で７０℃に冷却し、酢酸１６４ｇ、および脱イオン水１
４３９ｇを添加した。別の容器中で、生成樹脂を脱イオ
ン水６０００ｇで希釈した。
【００３６】調製例３（顔料練肉ペースト） 適当な容器中に次の成分を仕込んだ。 （ｇ） 練肉砕樹脂 １０、７００ カーボンブラック ３２５ ジブチル錫オキシド ５４２ ケイ酸鉛 ３７９ クレー １６２５ 二酸化チタン ８５０４ 脱イオン水 ２５７４ これらの成分を高せん断力下で混合し、次いで粉砕し
た。次いでこのペーストを脱イオン水２０００ｇで希釈
した。
た。次いでこのペーストを脱イオン水２０００ｇで希釈
した。
【００３７】調製例４（カーボネート架橋剤） トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル５００
ｇをイソブタノール２００ｇ中に溶解し、次いで触媒、
テトラ−ｎ−ブチルアンモニウムブロマイド１０ｇを添
加した。この混合物を１００℃に加熱し、定状流の二酸
化炭素ガスを反応混合物中にバブルした。反応の程度を
赤外分光およびエポキシド滴定の両法でモニターした。
滴定で測定して、反応が９５％よりも進行した時点でガ
スの導入を停止した。かくしてトリ環状カーボネート架
橋剤が得られた。
ｇをイソブタノール２００ｇ中に溶解し、次いで触媒、
テトラ−ｎ−ブチルアンモニウムブロマイド１０ｇを添
加した。この混合物を１００℃に加熱し、定状流の二酸
化炭素ガスを反応混合物中にバブルした。反応の程度を
赤外分光およびエポキシド滴定の両法でモニターした。
滴定で測定して、反応が９５％よりも進行した時点でガ
スの導入を停止した。かくしてトリ環状カーボネート架
橋剤が得られた。
【００３８】調製例５（カーボネート架橋剤） トリメチロールプロパントリグリシジルエーテル５００
ｇをイソブタノール２００ｇ中に溶解し、次いで触媒、
テトラ−ｎ−ブチルアンモニウムブロマイド１０ｇを添
加した。この混合物を１００℃に加熱し、定状流の二酸
化炭素ガスで反応器をパージした。１０乃至２０分後、
反応系をシールし、二酸化炭素ガスで１３０ｐｓｉに加
圧した。反応期間を通じて該圧力を維持した。反応の程
度を赤外分光およびエポキシド滴定の両法でモニター
し、滴定で測定して、反応が９８％よりも進行した時点
で反応系を冷却し常圧に戻した。これによりトリ環状カ
ーボネート架橋剤が得られた。
ｇをイソブタノール２００ｇ中に溶解し、次いで触媒、
テトラ−ｎ−ブチルアンモニウムブロマイド１０ｇを添
加した。この混合物を１００℃に加熱し、定状流の二酸
化炭素ガスで反応器をパージした。１０乃至２０分後、
反応系をシールし、二酸化炭素ガスで１３０ｐｓｉに加
圧した。反応期間を通じて該圧力を維持した。反応の程
度を赤外分光およびエポキシド滴定の両法でモニター
し、滴定で測定して、反応が９８％よりも進行した時点
で反応系を冷却し常圧に戻した。これによりトリ環状カ
ーボネート架橋剤が得られた。
【００３９】例１−２ 調製例１で得たアミン官能性樹脂２６４重量部を酢酸１
５．３重量部で中和した。次いで調製例４（例１）また
は調製例５（例２）のいずれかで得たカーボネート架橋
剤５５重量部、およびｐ−クレゾールのポリプロピレン
オキシド付加物２１重量部を添加し混合した。さらにポ
リビニルアルキルエーテル２重量部およびノニオン界面
活性剤系脱泡剤１重量部を加えた。この塩とした樹脂混
合物中に、激しく撹拌しながら脱イオン水５７７重量部
を徐々に添加して乳化を完成させた。エマルジョンのｐ
Ｈは６．０、粒子径は１６２ｎｍであった。
５．３重量部で中和した。次いで調製例４（例１）また
は調製例５（例２）のいずれかで得たカーボネート架橋
剤５５重量部、およびｐ−クレゾールのポリプロピレン
オキシド付加物２１重量部を添加し混合した。さらにポ
リビニルアルキルエーテル２重量部およびノニオン界面
活性剤系脱泡剤１重量部を加えた。この塩とした樹脂混
合物中に、激しく撹拌しながら脱イオン水５７７重量部
を徐々に添加して乳化を完成させた。エマルジョンのｐ
Ｈは６．０、粒子径は１６２ｎｍであった。
【００４０】このエマルジョン３４３重量部および脱イ
オン水１０６重量部を混合し、次いで調製例３で得た顔
料ペースト５２重量部を添加して電着塗装浴を調製し
た。浴の固形分は２０％であった。浴のｐＨは６．６
７、導電率は４６７０μＳであった。
オン水１０６重量部を混合し、次いで調製例３で得た顔
料ペースト５２重量部を添加して電着塗装浴を調製し
た。浴の固形分は２０％であった。浴のｐＨは６．６
７、導電率は４６７０μＳであった。
【００４１】スチール製テストパネルを上記電着塗装浴
中に浸漬し、電着塗膜が１５μｍの厚さになるまで電流
を流した。この塗膜を１１０℃で３０分間、硬化させて
硬い、丈夫な電着プライマー塗膜を得た。
中に浸漬し、電着塗膜が１５μｍの厚さになるまで電流
を流した。この塗膜を１１０℃で３０分間、硬化させて
硬い、丈夫な電着プライマー塗膜を得た。
【００４２】以上、この発明を特定の実施態様に就いて
詳しく記載した。この発明の精神と範囲の中で種々の修
正および変更が可能であることは明らかである。
詳しく記載した。この発明の精神と範囲の中で種々の修
正および変更が可能であることは明らかである。
Claims (13)
- 【請求項１】下記の１）〜３）から成る陰極電着塗装
法。 １）水性媒体中に次のＡ）およびＢ）を含んでなる塗装
組成物中に伝導電性基質を浸漬させる工程、 Ａ）複数の酸性塩第一級アミン基を有する樹脂、および Ｂ）複数の環状カーボネート基を有する硬化剤 ２）アノードと該導電性基質との間に電流電位を印加す
る工程、および ３）該塗装組成物中から基質を引き上げる工程 - 【請求項２】樹脂（Ａ）がエポキシ樹脂である、請求項
１に記載電着塗装法。 - 【請求項３】樹脂（Ａ）が次のａ）およびｂ）の酸性塩
反応生成物である、請求項１に記載の電着塗装法 ａ）ポリエポキシド樹脂、および ｂ）第二級アミン基、およびケチミンによりブロック化
された少なくとも一つの潜在性第一級アミン基を有する
化合物。 - 【請求項４】ポリエポキシド樹脂がポリフエノールのポ
リグリシジルエーテルである、請求項３に記載の電着塗
装法。 - 【請求項５】化合物（ｂ）が、一つの第二級アミン基、
およびケチミンによりブロック化された二つの潜在性第
一級アミン基を有する、請求項３に記載の電着塗装法。 - 【請求項６】エポキシ樹脂が、５００乃至１９００のエ
ポキシ重量当量を有する、請求項２に記載の電着塗装
法。 - 【請求項７】ポリエポキシド樹脂が、５００乃至１９０
０のエポキシ当量重量を有する、請求項３または４に記
載の電着塗装法。 - 【請求項８】カチオン樹脂が、３００乃至３０００の第
一級アミン当量重量を有する、請求項１乃至７の何れか
一つに記載の電着塗装法。 - 【請求項９】硬化剤（Ｂ）が、ポリエポキシドと二酸化
炭素との反応生成物である、請求項１乃至８の何れか一
つに記載の電着塗装法。 - 【請求項１０】ポリエポキシドがトリエポキシドであ
る、請求項９に記載の電着塗装法。 - 【請求項１１】トリエポキシドが、トリオールとエピハ
ロヒドリンとの反応生成物である、請求項１０に記載の
電着塗装法。 - 【請求項１２】媒体が水性媒体である、請求項１乃至１
１の何れか一つに記載の電着塗装法。 - 【請求項１３】請求項１乃至１２の何れか一つに記載の
方法による電着塗膜を有する基質含んでなる物品。
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