JPH072920B2 - 導電性支持体の被覆法、水性ラッカー、ウレタン基含有付加生成物の製法及びウレタン基含有付加生成物 - Google Patents

導電性支持体の被覆法、水性ラッカー、ウレタン基含有付加生成物の製法及びウレタン基含有付加生成物

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は導電性支持体の被覆法に関し、その際、 (1) 導電性支持体を水性電着塗料中に浸漬し、 (2) 支持体を陰極として接続し、 (3) 直流によって支持体上に薄膜を析出させ、 (4) 被覆された支持体を電着塗料から取り出しかつ (5) 析出したラッカー薄膜を焼付ける。
また本発明は、水性ラッカー、ウレタン基含有付加生成
物の製法及びウレタン基含有付加生成物に関する。
前記の陰極電着塗装法は公知であり(例えば西ドイツ国
特許公開(DE−OS)第3518732号公報、西ドイツ国特許
公開(DE−OS)第3518770号公報、欧州特許機構(EP−
A)第4090号明細書、欧州特許機構(EP−A)第12463
号明細書及び欧州特許機構(EP−A)第262069号明細書
参照)、かつ特に自動車車体の下塗りに使用される。
陰極電着塗装法に依り、(特に、陽イオン性のアミノ変
性化エポキシド樹脂をバインダーとして含有する電着塗
料の使用の際)質的に優れたラッカー塗膜が得られる。
欧州特許機構(EP−A)第262069号号明細書では、電着
塗料にウレタン基含有付加生成物を添加することによ
り、得られるラッカー塗膜の柔軟性、衝撃弾性及び石衝
撃強度が改善されうることが明らかである。しかし、欧
州特許機構(EP−A)第262069号明細書に示されたウレ
タン基含有付加生成物の添加は不都合にも、焼付けられ
た薄膜の溶剤耐性の低下及び電着塗料の貯蔵安定性の減
少をもたらす。更に欧州特許機構(EP−A)第262069号
明細書に示されたウレタン基含有付加生成物の添加は、
得られるラッカー塗膜の腐食防止性に同様にマイナスに
作用する。
本発明の基礎にある課題は、前記の公知技術水準の欠点
を持たないもしくは低減された程度で有するラッカー塗
布がそれで得られうる特許請求項1の上位概念による新
規方法を提供することにある。
この課題は、意外にも、特許請求項1の上位概念による
方法によって解明され、その際、水性電着塗料は、少な
くとも部分的にプロトン化され、ウレタン基を含有する
付加生成物を含有し、これは、 (A) 数平均分子量400〜5000、殊に600〜2000を有す
るポリエーテル−又はポリエステルポリオール又はこれ
らポリエーテル−及び/又はポリエステルポリオールの
混合物 (B) ポリイソシアネート又はポリイソシアネートよ
りなる混合物及び (C) 分子中に1個のヒドロキシル基及び少なくとも
1個のケチミン基を有する化合物又はこれら化合物の混
合物 を互いに反応させ、かつケチミン基の加水分解後に生成
した一級アミノ基を少なくとも部分的にプロトン化させ
ることによって得られる。
本発明による方法によって製造されたラッカー塗膜は、
欧州特許機構(EP−A)第262069号明細書によって製造
されたラッカー塗膜に比べて、溶剤耐性、耐腐食性、柔
軟性、衝撃弾性、石衝撃強度及び支持体への付着の点で
優れている。更に、本発明により使用されるウレタン基
含有付加生成物を含有する電気浸漬ラッカーは、欧州特
許機構(EP−A)第262069号明細書で示されたウレタン
基含有付加生成物を含有する電着塗料よりも良好な貯蔵
安定性を示す。
本発明により使用される電着塗料は、通例少なくとも1
種の陰極析出可能な合成樹脂、場合により少なくとも1
種の架橋剤及び顔料、填料、少なくとも1種の錬磨樹脂
(Reib−harz)及び昔の一般に良く知られた添加剤、例
えば消泡剤、流展助剤等を含有する。
本発明により使用される電着塗料は原則的には、電着塗
料の製造に適した全ての陰極析出可能な異種−又は自己
架橋合成樹脂を含有しうる。本発明により使用される電
着塗料は異なる陰極析出可能な合成樹脂の混合物を含有
してもよい。
しかしながら、陽イオン性のアミン変性されたエポキシ
ド樹脂を陰極析出可能な合成樹脂として含有する電着塗
料が有利である。自己−並びに異種架橋性の陽イオン性
のアミン変性されたエポキシド樹脂が公知である。異種
架橋性の陽イオン性の、アミン変性されたエポキシド樹
脂を使用するのが有利である。
陽イオン性のアミン変性されたエポキシド樹脂とは、 (a) 場合により変性されたポリエポキシド及び (b) アミン よりなる陽イオン性の反応生成物のことである。
ポリエポキシドとは、分子中に2個又はそれ以上のエポ
キシド基を有する化合物のことである。
特に有利な(a)−成分は、 (i) エポキシド当量2000以下を有するジエポキシド
化合物又はジエポキシド化合物の混合物と、 (ii) 所定の反応条件下でエポキシド基に対して一官
能的に反応する、1個のフェノール−又はチオール基を
有する化合物又はこれら化合物の混合物との反応によっ
て製造可能である化合物であり、この際、成分(i)及
び(ii)をモル比10:1〜1:1、有利に4:1〜1.5:1で使用
しかつ成分(i)と成分(ii)との反応を100〜190℃
で、場合により触媒の存在で実施する(西ドイツ国特許
公開公報(DE−OS)第3518770号明細書参照)。
他の特に有利な(a)−成分は、100〜195℃で、場合に
より触媒の存在で実施され、アルコール性OH−基、フェ
ノール性OH−基又はSH−基を有する一官能で反応する重
合開始剤によって開始される、場合により少なくとも1
種のモノエポキシド化合物と一緒の、ジエポキシド化合
物及び/又はジエポキシド化合物の混合物のエポキシド
樹脂への重付加によって製造可能である化合物であり、
この際ジエポキシド化合物及び重合開始剤は、より大き
い2:1〜10:1のモル比で組み込まれている(西ドイツ国
特許公開公報(DE−OS)第3518732号明細書参照)。
特に有利な(a)−成分の製造のために、かつまた自体
(a)−成分として使用可能であるポリエポキシドは、
ポリフェノール及びエピハロヒドリンから製造されたポ
リフェノールのポリグリシジルエーテルである。ポリフ
ェノールとしては例えば極めて特に有利なビスフェノー
ルA及びビスフェノールFを使用することができる。更
にまた4,4′−ジヒドロキシベンゾフェノン、ビス−
(4−ヒドロキシフェニル)−1,1−エタン、ビス−
(4−ヒドロキシフェニル)−1,1−イソブタン、ビス
−(4−ヒドロキシ−t−ブチルフェニル)−2,2−プ
ロパン、ビス−(2−ヒドロキシナフチル)−メタン、
1,5−ジヒドロキシナフタリン及びフェノール性ノボラ
ック樹脂が好適である。
他の適当なポリエポキシドは、多価アルコール、例えば
エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチ
レングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,4−プ
ロピレングリコール、1,5−ペンタンジオール、1,2,6−
ヘキサントリオール、グリセリン及びビス−(4−ヒド
ロキシシクロヘキシル)2,2プロパンのポリグリシジル
エーテルである。
またポリカルボン酸、例えばオキザル酸、コハク酸、グ
ルタル酸、テレフタル酸、2,6−ナフタリンジカルボン
酸、二量体化されたリノール酸のポリグリシジルエステ
ルを使用することができる。典型例は、グリシジルアジ
ペート及びグリシジルフタレートである。
更にヒダントインエポキシド、エポキシド化されたポリ
ブタジェン及びオレフィン系不飽和脂肪族化合物のエポ
キシド化によって得られるポリエポキシド化合物が好適
である。
変性されたポリエポキシドとは、その中の反応性基の一
部が変性する化合物と反応しているポリエポキシドのこ
とである。
変性する化合物の例としては、次のものが挙げられる: a) カルボキシル基含有化合物、例えば飽和又は不飽
和モノカルボン酸(例えば安息香酸、亜麻仁油脂肪酸、
2−エチルヘキサン酸、ベルザチック(Versatic)
酸)、様々な鎖長の脂肪族、環状脂肪族及び/又は芳香
族ジカルボン酸(例えばアジピン酸、セバシン酸、イソ
フタル酸又は二量体の脂肪酸)、ヒドロキシアルキルカ
ルボン酸(例えば乳酸、ジメチロールプロピオン酸)並
びにカルボキシル基含有のポリエステル又は b) アミノ基含有化合物、例えばジエチルアミン又は
エチルヘキシルアミン又は二級アミノ基を有するジアミ
ン、例えばN,N′−ジアルキルアルキレンジアミン、例
えばジメチルエチレンジアミン、N,N′−ジアルキル−
ポリオキシアルキレンアミン、例えばN,N′−ジメチル
ポリオキシプロピレンジアミン、シアンアルキル化され
たアルキレンジアミン、例えばビス−N,N′−シアンエ
チルエチレンジアミン、シアンアルキル化されたポリオ
キシアルキレンアミン、例えばビス−N,N′−シアンエ
チルポリオキシプロピレンジアミン、ポリアミノアミ
ド、例えばベルサミド(Versamide)、特にジアミン
(例えばヘキサメチレンジアミン)、ポリカルボン酸、
特に二量体脂肪酸及びモノカルボン酸、特に脂肪酸より
なる末端位のアミノ基含有反応生成物又はジアミノヘキ
サン1モルとモノグリシジルエーテル又はモノグリシジ
ルエステル、殊にα−分岐鎖の脂肪酸、例えばベルサチ
ック酸のグリシジルエステル2モルとの反応生成物、又
は c) ヒドロキシル基含有の化合物、例えばネオペンチ
ルグリコール、ビス−エトキシル化されたネオペンチル
グリコール、ヒドロキシビバリン酸ネオペンチルグリコ
ールエステル、ジメチルヒダントイン−N,N′−ジエタ
ノール、ヘキサンジオール−1,6、ヘキサンジオール−
2,5、1,4−ビス−(ヒドロキシメチル)シクロヘキサ
ン、1,1−イソプロピリデン−ビス−(p−フェノキ
シ)−2−プロパノール、トリメチロールプロパン、ペ
ンタエリスリット又はアミノアルコール、例えばトリエ
タノールアミン、メチルジエタノールアミン又はヒドロ
キシル基含有アルキルケチミン、例えばアミノメチルプ
ロパンジオール−1,3−メチル−イソブチルケチミン又
はトリス−(ヒドロキシメチル)−アミノメタン−シク
ロヘキサノンケチミン並びに同様に種々の官能価及び分
子量のポリグリコールエーテル、ポリエステルポリオー
ル、ポリエーテルポリオール、ポリカプロラクトンポリ
オール、ポリカプロラクタムポリオール又は d) ナトリウムメチラートの存在でエポキシド樹脂の
ヒドロキシル基とエステル交換される飽和又は不飽和の
脂肪酸メチルエステル。
成分(b)としては、一級及び/又は二級アミンを使用
することができる。
アミンは水に溶性の化合物が有利である。そのようなア
ミンの例は、モノ−及びジアルキルアミン、例えばメチ
ルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミ
ン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、ジプロピルアミ
ン、メチルブチルアミン等である。同様にアルカノール
アミン、例えばメチルエタノールアミン、ジエタノール
アミン等が好適である。更にジアルキルアミノアルキル
アミン、例えばジメチルアミノエチルアミン、ジエチル
アミノプロピルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン
等が好適である。殆んどの場合に低分子アミンを使用す
るが、高分子モノアミンを使用することもできる。
アミンは、更に他の基を含有してもよいが、それらはア
ミンとエポキシド基との反応を妨害してはならずかつ又
反応混合物のゲル化を越してはならない。
(b)−成分として二級アミンが有利に使用される。
水希釈性及び電気析出のために必要な電荷は、水溶性の
酸(例えば硼酸、蟻酸、乳酸、有利に酢酸)でのプロト
ン化によって得られる。
成分(a)への陽イオン基の導入のためのもう1つの可
能性は、成分(a)のエポキシド基とアミン塩との反応
にある。
陽イオン性の、アミン変性されたエポキシド樹脂は、異
種架橋性合成樹脂としても自己架橋性合成樹脂としても
使用されうる。自己架橋性陽イオン性のアミン変性され
たエポキシド樹脂は例えば陽イオン性アミン変性された
エポキシド樹脂の化学的変性によって得られる。自己架
橋性系は、例えば、陽イオン性アミン変性されたエポキ
シド樹脂を、1分子当り平均して1個の遊離イソシアネ
ート基を有しかつそのブロックされたイソシアネート基
は高められた温度ではじめてブロックを解かれる部分的
にブロックされたポリイソシアネートと反応させること
によって得られうる。
有利な電着塗料は、陰極析出可能な合成樹脂として、異
種架橋性で陽イオン性のアミン変性されたエポキシド樹
脂を適当な架橋剤と組合せて使用する場合に得られる。
適当な架橋剤の例は、フェノプラスト、多官能性のマン
ニッヒ塩基、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ブ
ロックされたポリイソシアネート及び少なくとも2個の
一般式R1−O−CO−の基を含有する化合物である。
基R1は次のものを表わす: R1=R2O−CO−CH2−、R3−CHOH−CH2、R4−CHOR5−CHOH
−CH2−、 R2=アルキル、 R3=H、アルキル、R6−O−CH2又はR6−CO−O−CH
2−、 R4=H又はアルキル、 R5=H、アルキル又はアリール、 R6=アルキル、シクロアルキル又はアリール。
有利な電気浸漬ラッカーは、架橋剤としてブロックされ
たポリイソシアネートを使用する場合に得られる。
ブロックされたポリイソシアネートとしては、その中の
イソシアネート基が化合物と反応している任意のポリイ
ソシアネートを使用することができ、従って生じたブロ
ックされたポリイソシアネートは、ヒドロキシル−及び
アミノ基に対して室温では安定であるが、高められた温
度、通例約90℃〜約300℃の範囲では反応する。ブロッ
クされたポリイソシアネートの製法では、架橋に適した
任意の有機ポリイソシアネートを使用することができ
る。約3〜36、特に約8〜15個の炭素原子を含有するイ
ソシアネートが有利である。好適なジイソシアネートの
例は、ヘキサメチレンジイソシアネート、2,4−トルイ
レンジイソシアネート、2,6−トルイレンジイソシアネ
ート及び1−イソシアナトメチル−5−イソシアナト−
1,3,3−トリメチルシクロヘキサンである。高級イソシ
アネート官能性のポリイソシアネートを使用することも
できる。その例は三量化されたヘキサメチレンジイソシ
アネート及び三量化されたイソホロンジイソシアネート
である。更にまたポリイソシアネートの混合物を使用す
ることができる。本発明で架橋剤として考慮される有機
ポリイソシアネートは、例えばポリエーテルポリオール
又はポリエステルポリオールを含むポリオールから誘導
されるプレポリマーであってもよい。
ポリイソシアネートのブロックには、任意の適当な脂肪
族、環状脂肪族又は芳香族のアルキルモノアルコールを
使用することができる。その例は脂肪族アルコール、例
えばメチル−、エチル−、クロルエチル−、プロピル
−、ブチル−、アミル−、ヘキシル−、ヘプチル−、オ
クチル−、ノニル−、3,3,5−トリメチルヘキシル−、
デシル−及びラウリルアルコール;環状脂肪族アルコー
ル、例えばシクロペンタノール及びシクロヘキサノー
ル;芳香族アルキルアルコール、例えばフェニルカルビ
ノール及びメチルフェニルカルビノールである。
他の適当なブロッキング剤は、ヒドロキシルアミン、例
えばエタノールアミン、オキシム、例えばメチルエチル
ケトンオキシム、アセトンオキシム及びシクロヘキサノ
ンオキシム又はアミン、例えばジブチルアミン及びジイ
ソプロピルアミンである。前記のポリイソシアネート及
びブロッキング剤は適当な量比で前記の部分的にブロッ
クされたポリイソシアネートの製造にも使用されうる。
架橋剤は、通常、陽イオン性アミン変性されたエポキシ
ド樹脂に対して、5〜60重量%、有利に20〜40重量%の
量で使用される。
説明されている方法で、少なくとも部分的にプロトン化
されたウレタン基含有付加生成物を含有する電着塗料を
使用することは本発明の本質であり、これは、 (A) 数平均分子量400〜5000、殊に600〜2000を有す
るポリエーテル−又はポリエステルポリオール又はこれ
らポリエーテル−及び/又はポリエステルポリオールの
混合物 (B) ポリイソシアネート又はポリイソシアネートの
混合物及び (C) 分子中に1個のヒドロキシル基及び少なくとも
1個のケチミン基を有する化合物又はこれら化合物の混
合物 を互いに反応させかつケチミン基の加水分解後に生成し
た一級アミノ基を少なくとも部分的にプロトン化するこ
とによって得られる。
成分(A)、(B)及び(C)の反応は、塊状でも、イ
ソシアネート基に対して不活性の溶剤又は溶剤混合物中
でも、場合により高めた温度で、殊に40〜100℃で実施
されうる。この反応は、触媒、例えばジブチル錫ジラウ
レートの添加による触媒作用されうる。
成分を、イソシアネート基1当量当り、ヒドロキシル基
0.75〜1.5、殊に0.9〜1.1、特に有利に1.0当量になるよ
うな量比で互いに反応させる。成分(A)としてポリエ
ーテル−又はポリエステルジオールをかつ成分(B)と
してジイソシアネートを使用する場合には、成分(A)
nモル、成分(B)n+1モル及び成分(C)2モルを
互いに反応させるのが有利である。
成分(A)としてポリエーテル−又はポリエステルジオ
ール又はポリエーテル−及び/又はポリエステルジオー
ルよりなる混合物及び成分(B)としてジイソシアネー
ト又はジイソシアネートよりなる混合物を使用すること
が有利である。また高官能性のポリエーテル−及び/又
はポリエステルポリオール及び/又はポリイソシアネー
トを使用することができる。しかしそのような場合に
は、(例えば一官能性の反応成分の添加混合による)反
応混合物がゲル化しないように注意すべきである。
成分(A)、(B)及び(C)を反応させる順番に関し
ては、いくつかの可能性がある:すなわち例えば第1段
階で、成分(A)及び(B)から末端位のイソシアネー
ト基を有するプレポリマーを製造し、次いでそのイソシ
アネート基を第2段階で成分(C)と反応させることが
できる。しかし成分(A)及び(C)を前もって装入し
かつ成分(B)を徐々に添加することも可能である。3
番目のあまり有利ではない変法は、第1段階で成分
(B)及び(C)からイソシアネート基含有の前生成物
を製造し、これを次いで第2段階で成分(A)と反応さ
せることにある。
成分(A)、(B)及び(C)の反応後に得られる生成
物を加水分解しかつその際生成した一級アミノ基を少な
くとも部分的にプロトン化する。これは(A)、(B)
及び(C)から得られる反応生成物に水及び酸を添加す
ることによって有利に行なわれる。そうして得られる水
性分散液を次いで水性電気浸漬ラッカーに加えることが
できる。勿論、(A)、(B)及び(C)から製造され
た反応生成物を前記の陰極析出可能な合成樹脂と一緒に
酸の存在で水中に分散させかつそうして得られる分散液
を水性電着塗料に更に加工することも可能である。更
に、(A)、(B)及び(C)から得られる反応生成物
を前記の陰極析出可能な合成樹脂の水性分散液に、もし
くは完成した水性電着塗料に加えることが可能である。
(A)、(B)及び(C)から得られる反応生成物を水
性分散液中で、もしくは水性電着塗料中で加水分解しか
つ分散液中もしくは電着塗料中に存在する酸によってプ
ロトン化する。多くの場合に分散液もしくは電着塗料に
更に少量の酸を添加することが必要でありうる。
成分(A)として、数平均分子量400〜5000、殊に600〜
2000を有するポリエーテル−又はポリエステルポリオー
ル又はそのようなポリエーテル−及び/又はポリエステ
ルポリオールよりなる混合物を使用する。成分(A)と
して殊に数平均分子量400〜5000、殊に600〜2000を有す
るポリエーテル−又はポリエステルジオール又はこれら
ポリエーテル−及び/又はポリエステルジオールの混合
物を使用する。特に有利に、数平均分子量400〜5000、
殊に600〜2000を有するポリエーテルジオールを成分
(A)として使用する。
好適なポリエーテルポリオールの例としては、一般式H
−(O(CHR)n−)mOHの脂肪族ポリエーテルジオール
が挙げられる。R=水素又は低級アルキル基、n=2〜
6、有利に3〜4及びm=2〜100、有利に5〜50。直
鎖又は分岐鎖のポリエーテルポリオール、例えばポリ
(エチレンオキシド)、ポリ(プロピレンオキシド)、
ポリ(ブチレンオキシド)及び/又はエチレンオキシド
とプロピレンオキシドとの共重合によって得られるポリ
エーテルポリオールを成分(A)として使用することが
できる。
成分(A)として、数平均分子量600〜2000を有するポ
リ(プロピレンオキシド)及びエチレンオキシド及びプ
ロピレンオキシドよりなるコポリマーを使用するのが特
に有利である。
勿論種々のポリエーテルポリオールよりなる混合物を
(A)−成分として使用することもできる。
また数平均分子量400〜5000、殊に600〜2000を有するポ
リエステルポリオール、特にポリエステルジオールを成
分(A)として使用することができる。
ポリエステルジオールは、有機ジカルボン酸又はその無
水物と有機ジオールとのエステル化によって製造される
か又はヒドロキシカルボン酸又はラクトンから誘導され
る。分枝鎖のポリエステルポリオールを製造するため
に、高価なポリオール又はポリカルボン酸を狭い範囲で
使用することができる。ジカルボン酸及びジオールは直
鎖又は分枝鎖の脂肪族、環状脂肪族又は芳香族ジカルボ
ン酸又はジオールであってよい。
ポリエステルの製造のために使用されるジオールは、例
えばアルキレングリコール、例えばエチレングリコー
ル、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ブタ
ンジオール−1,4、ヘキサンジオール−1,6、ネオペンチ
ルグリコール及び他のジオール、例えばジメチロールシ
クロヘキサンから成る。ポリエステルの酸成分はまず第
1に分子中に2〜30、有利に4〜18個の炭素原子を有す
る低分子量のジカルボン酸又はその無水物から成る。好
適な酸は、例えばo−フタル酸、イソフタル酸、テレフ
タル酸、テトラヒドロフタル酸、シクロヘキサンジカル
ボン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシ
ン酸、マレイン酸、フマル酸、グルタル酸、ヘキサクロ
ルヘプタンジカルボン酸、テトラクロルフタル酸及び/
又は二量体化された脂肪酸である。これらの酸の代り
に、存在する限り、その無水物を使用することもでき
る。ポリエステルポリオールの生成の際には、3個又は
それ以上のカルボキシル基を有するカルボン酸、例えば
無水トリメリット酸又は不飽和脂肪酸への無水マレイン
酸の付加生成物の少量が存在していてもよい。
本発明によればラクトンとジオールとの反応により得ら
れるポリエステルジオールも使用される。これは、末端
位のヒドロキシル基及び式(−CO−(CHR)n−CH2
O)の繰り返しのポリエステル部分の存在を特徴とす
る。この際、nは有利に4〜6であり、かつ置換基Rは
水素、アルキル−、シクロアルキル−又はアルコキシ−
基である。置換基は12個以上の炭素原子を有しない。例
として、ポリ(ヒドロキシカプロン酸)、ポリ(ヒドロ
キシ酪酸)、ポリ(ヒドロキシデカン酸)及びポリ(ヒ
ドロキシステアリン酸)が挙げられる。出発物質として
使用されるラクトンは、次の一般式によって表わされう
る: [式中n及びRは前記のものである]。ポリエステルジ
オールの製造のためには、式中のnが値4を有しかつ全
てのR−置換基が水素である非置換のε−カプロラクト
ンが有利である。ラクトンとの反応は、低分子のポリオ
ール、例えばエチレングリコール、1,3−プロパンジオ
ール、1,4−ブタンジオール、ジメチロールシクロヘキ
サンによって開始される。しかしながら他の反応成分、
例えばエチレンジアミン、アルキルジアルカノールアミ
ン又は尿素をカプロラクトンと反応させることもでき
る。
成分(B)としては、分子中に少なくとも2個のイソシ
アネート基を有する脂肪族、環状脂肪族及び/又は芳香
族ポリイソシアネートを使用することができる。成分
(B)として殊にジイソシアネートを使用する。芳香族
ジイソシアネートとしては、フェニレンジイソシアネー
ト、トルイレンジイソシアネート、キシリレンジイソシ
アネート、ビフェニレンジイソシアネート、ナフチレン
ジイソシアネート及びジフェニルメタンジイソシアネー
トが好適である。
紫外線に対するその良好な耐性に基づき、僅少な黄変傾
向を有する(環状)脂肪族ジイソシアネート生成物が挙
げられる。その例は、イソホロンジイソシアネート、シ
クロペンチレンジイソシアネート並びに芳香族ジイソシ
アネートの水素添加生成物、シクロヘキシレンジイソシ
アネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート及
びジシクロヘキシルメタンジイソシアネートである。脂
肪族ジイソシアネートは式OCN−(CR2)r−NCO[式中
rは2〜20、特に6〜8の整数であり、かつRは同一又
は異なっていてよく、水素又は1〜8個のC−原子、殊
に1又は2個のC−原子を有する低級アルキル基であ
る]の化合物である。この例はトリメチレンジイソシア
ネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチ
レンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネー
ト、プロピレンジイソシアネート、エチルエチレンジイ
ソシアネート、ジメチルエチレンジイソシアネート、メ
チルトリメチレンジイソシアネート及びトリメチルヘキ
サンジイソシアネートである。ジイソシアネートとして
イソホロンジイソシアネート及びジシクロヘキシルメタ
ンジイソシアネートが特に有利である。
勿論異なるポリイソシアネートよりなる混合物を使用す
ることもできる。
成分(C)としては分子中に1個のヒドロキシル基及び
少なくとも1個のケチミン基を含有する化合物を使用す
る。この化合物は一般に良く知られた方法により、分子
中に1個のヒドロキシル基及び少なくとも1個の一級ア
ミノ基を有する化合物とケトンとの反応によって得られ
うる。分子中に1個のヒドロキシル基及び少なくとも1
個の一級アミノ基を有する化合物の例として、一般式H2
N−CR1R2−R3−O(CHR4−CHR5−O)nHの化合物が挙げ
られる。この式中R1及びR2は水素、アルキル−又は−CH
2−OH−基を表わし、R3は直鎖又は分岐鎖のアルキレン
基、特に1〜3個の炭素原子を有するアルキレン基を表
わし、R4及びR5は水素又は1〜4個の炭素原子を有する
アルキル基を表わしかつn=0−5である。分子中に1
個のヒドロキシル基及び少なくとも1個の一級アミノ基
を有する使用可能な化合物の例として具体的に次のもの
が挙げられる:エタノールアミン、プロパノールアミ
ン、フタノールアミン、2−アミノ−2−メチルプロパ
ノール−1(H2N−C(CH3−CH2OH)、2アミノ−
2−エチルプロパノール−1及びエトキシル化及び/又
はプロポキシル化エタノールアミン又はプロパノールア
ミン、例えば2,2′アミノエトキシエタノール(H2N−CH
2−CH2−O−CH2−CH2−OH)及びジエチレングリコール
モノ(3−アミノプロピル)エーテル(H2N−(CH2
−O−CH2−CH2−O−CH2−CH2−OH)。
アミノフェノールを使用することもできる。しかしなが
らこれはあまり有利ではない。分子中に1個のヒドロキ
シル基及び少なくとも1個の一級アミノ基を有する化合
物の一級アミノ基は、一般に良く知られた方法(例えば
西ドイツ国特許公開公報(DE−OS)第3519953号明細書
参照)によりケトンでケチミン基に変えられる。ケトン
としては例えば次のものを使用することができる:アセ
トン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、メチルプ
ロピルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチル−n
−ブチルケトン、メチルイソブチルケトン、エチルイソ
プロピルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノ
ン、アセトフェノン。特に有利なケトンは、アセトン、
メチルエチルケトン及びメチルイソブチルケトンであ
る。この方法で得られる、分子中に1個のヒドロキシル
基及び少なくとも1個のケチミン基を有する化合物は次
いで成分(C)として本発明により使用されるウレタン
基含有付加生成物の製造のために使用されうる。
本発明により使用されるウレタン基含有付加生成物は、
電着塗料が、電着塗料中に含有する陰極折出可能な合成
樹脂及び(存在する場合には)架橋剤及び錬磨樹脂の総
量に対して、ウレタン基含有付加生成物1〜45重量%、
殊に1〜25重量%を含有するような量で、本発明による
電着塗料中に加えられる。
勿論ウレタン基含有付加生成物よりなる混合物を電着塗
料中で使用してもよい。
本発明により使用される電着塗料は、一般に良く知られ
た方法により製造される。陰極析出可能な合成樹脂の合
成は、良く知られた方法(例えば西ドイツ国特許公開公
報(DE−OS)第3518732号明細書、西ドイツ国特許公開
公報(DE−OS)第3518770号明細書、欧州特許機構(EP
−A)第4090号明細書及び欧州特許機構(EP−A)第12
463号明細書参照)により有機溶剤中で行なわれる。そ
うして得られる合成樹脂溶液もしくは一分散液は中和さ
れた形で水相に移行される。
顔料は、顔料ペーストの形で陰極析出可能な樹脂の水性
分散液に加えられる。
顔料ペーストの製造は一般に公知であり、この際詳説す
る必要はない(パーカー(D.H.Parker)、プリサンプル
ス・オブ・サーフィス・コーティング・テクノロジー
(Principles of Surface Coating Technology)、イン
ターサイエンス・パブリシャーズ(Intersience Publis
hers)、ニューヨーク(1965);ヤーテス(R.L.Yate
s)、エレクトロペインティング(Electropainting)、
ロバート・ドレパー社(Robert Draper Ltd.)テディン
グトン/英国(1966);ペイネ(H.F.Payne)、オルガ
ニック・コーティング・テクロノジー(Organic Coatin
g Technology)、2巻、ウイリー・アンド・ソンズ(Wi
lley and Sons)、ニューヨーク(1961)参照)。顔料
ペーストは、原則的には電着塗料に適した全ての顔料を
含有してよい。一般には、二酸化チタンが唯一の又は主
な白色顔料である。しかし他の白色顔料又は体質顔料
(Streckmittel)、例えば酸化アンモチン、酸化亜鉛、
塩基性炭酸塩、塩基性硫酸鉛、炭酸バリウム、磁器、粘
土、炭酸カルシウム、珪酸アルミニウム、二酸化珪素、
炭酸マグネシウム及び珪酸マグネシウムを使用すること
もできる。着色顔料として例えばカドミウムエロー、カ
ドミウムレッド、カーボンブラック、フタロシアニンブ
ルー、クロムエロー、トルイジルレッド及び水和された
酸化鉄を使用することができる。
顔料ペーストは、顔料のほかに軟化剤、填料、湿潤剤等
を含有することもできる。
顔料ペーストは、完成した電着塗料が析出に必要な特性
を有するような量で、陰極析出可能な合成樹脂の水性分
散液に加えられる。殆んど場合に、顔料及び陰極析出可
能な合成樹脂の間の重量比は0.05〜0.5である。
本発明により使用される電着塗料は、陰極析出可能な合
成樹脂、顔料ペースト及びウレタン基含有付加生成物の
ほかに、更に他の常用の添加剤、例えば添加溶剤、酸化
防止剤、界面活性剤等を含有することができる。
本発明により使用される電着塗料の固体は殊に7〜35重
量部、特に有利に12〜25重量部である。電着塗料のpH−
値は4〜8、殊に5〜7.5である。
電着塗料は電気伝導性の陽極とかつ陰極として接続され
た電気伝導性の指示体の接触させる。陽極及び陰極の間
の電流の通過の際に、しっかりと付着するラッカー薄膜
が陰極に析出される。
設定される電圧は大きな範囲で変動してよくかつ例えば
2〜1000ボルトであってよい。しかし典型的には50〜50
0ボルトの電圧で操作される。電流密度は通例約10〜100
アンペア/m2である。析出の経過で電流密度は降下傾向
を有する。
析出後に、被覆対象物を洗浄しかつ焼付け用意する。
析出されたラッカー薄膜は、一般に130〜200℃の温度で
10〜60分間の時間に渡って、殊に150〜180゜で、15〜30
分間の時間に渡って焼付けられる。
本発明による方法は、任意の電気伝導性の支持体の被覆
に、しかし特に金属、例えば鋼鉄、アルミニウム、銅等
の被覆に使用されうる。
本発明による水性ラッカーは、吹き付け、ハケ塗り、ド
クター塗り等により、電気伝導性並びに非電気伝導性の
支持体上に塗布されうる。
本発明を、次の実施例で詳説する。「部」及び「%」に
ついての全ての記載は、他の記載のない限り、「重量
部」及び「重量%」である。
1. ウレタン基含有付加生成物の製造 1.1 分子中に1個のヒドロキシル基及び少なくとも1
個のケチミン基を含有する化合物の製造。
1.1.1 ケチミンI 攪拌機、不活性ガス導入管、脱水器及び還流冷却器を有
する適当な反応器中に2,2′−アミノエトキシエタノー
ル(H2N−CH2−CH2−O−CH2−CH2−OH)1100g及びメチ
ルイソブチルケトン(MIBK)1886gを前もって装入しか
つ窒素下で110℃で加熱する。最初の反応水を循環から
除去し(au−reist)、温度を少しずつ140℃に上昇させ
かつ水189gが循環から除去されるまで、この温度で保
つ。40℃に冷却しかつ生成物の窒素雰囲気下で取り出
す。溶液はアミン−当量265を有する。
1.1.2 ケチミンII 1.1.1に記載した方法で、エタノールアミン836g及びメ
チルイソブチルケトン2210gを、水150gが循環除去され
るまで、反応させる。溶液はアミン当量200を有する。
1.2 付加生成物を製造 1.2.1 付加生成物I 反応溶器中で窒素雰囲気下でプルリオール(Pluriol)P
600(分子量600を有するポリプロピレングリコール(バ
スフ社(Fa.BASF))900g及びケチミンI 265gを60℃
に加熱する。ジブチル錫ジラウレート0.8gを添加しかつ
攪拌下で、温度が70℃以上に上昇しないように、デスモ
デュル(Desmodur)W(ジシクロヘキシルメタンジイソ
シアネート、NCO−当量132.7(バイエル社(Fa.Baye
r))530.8gを添加する(90分間)。更に、IR−スペク
トルで遊離のイソシアネート基がそれ以上検出されなく
なるまで、なお30分間この温度を保つ。次いでメチルイ
ソブチルケトン331gで希釈しかつ生成物を取り出す。
1.2.2 付加生成物II 1.2.1に記載した方法で次に挙げた物質を反応させる: プルリオールP600 344g ボラノール(Voranol)P2000 600g (分子量2090を有するポリプロピレングリコール、ドウ
・ケミカル社(Fa.DOW Chemical)) ケチミンI 152g ジブチル錫ジラウレート 0.7g デスモデュルW 305g ブチルグリコール 68g メチルイソブチルケトン 229g 1.2.3 付加生成物III 1.2.1に記載した方法で次に挙げた物質を反応させる: ボラノールP2000 653g ケチミンI 55g ジブチル錫ジラウレート 0.4g デスモデュルW 110g ブチルグリコール 40g メチルイソブチルケトン 145g 1.2.4 付加生成物IV 1.2.1に記載した方法で次に挙げた物質を反応させる: プルリオール(Pluriol)P900 1404g (分子量900を有するポリプロピレングリコール、バス
フ社) ケチミンI 310g メチルイソブチルケトン 248g ジブチル錫ジラウレート 1.1g デスモデュルW 613g ブチルグリコール 112g メチルイソブチルケトン 113g 1.2.5 付加体V 1.2.1に記載した方法で次に挙げた物質を反応させる: ポリカプロラクトンジオール 851g (OH−数198) ケチミンII 200g ジブチル錫ジラウレート 0.7g イソホロンジイソシアネート 444g メチルイソブチルケトン 302g 2. 本発明による電着塗料の製造 2.1 バインダーの製造 攪拌機、還流冷却器、内部温度計及び窒素導入口を有す
る反応容器中に、エポキシド当量188を有するビスフェ
ノールAを基礎とする液状エポキシド樹脂1805部を、ノ
ニルウェノール352部、キシロール67部及びジメチルラ
ウリルアミン10部と一緒に前もって装入する。反応混合
物を130℃に加熱しかつエポキシド当量が450の値を達成
するまでこの温度で保つ。1時間以内にメチルイソブチ
ルケトン中のエタノールアミン−メチルイソブチルケチ
ミンの71.3%の溶液をこの温度で滴加する。ヘキシルグ
リコール141部で固体83.5%(1時間130℃で)に希釈す
る前に、反応を更にもう7時間保持する。樹脂は1.68ミ
リ当量/固体樹脂gのMEQ−塩基−値を有する。
2.2 架橋剤の製造 西ドイツ国特許公開公報(DE−OS)第2701002号明細
書、例1に依り、2−エチルヘキサノール218部を2,4−
/2,6−トルイレンジイソシアネートの80/20−異性体混
合物291部に攪拌下及び窒素雰囲気中で徐々に加え、そ
の際反応温度を外部冷却によって38℃以下に保つことに
よって、ブロックされたイソシアネート架橋剤(ポリウ
レタン架橋剤)を製造する。バッチを更にもう半時間38
℃に保ち、次いで60℃まで加熱し、その後にトリメチロ
ールプロパン75部及び引続いてジブチル錫ジラウレート
0.08部を触媒として添加する。発熱反応が開始した後
に、実際に全てのイソシアネート基が消費されてしまう
まで(これは赤外線スペクトルで検知することができ
る)、バッチを1.5時間121℃で保つ。次いでこのバッチ
をエチレングリコールモノエチルエーテル249部で希釈
する。
2.3 水性バインダー分散液の製造 2.3.1 分散液I 2.1により製造したバインダー898部を、2.2により製造
した架橋剤528部、ジブチル錫ジラウレート8部、消泡
剤溶液[ブチルグリコール中スルフィノール (Surfyn
ol)、エアー・プロダクツ(Air Products)]の50%の
溶液)1.2部、氷酢酸33.7部及び脱イオン水780部と共に
協力に混合する。20分間の均質化の後に、脱イオン水17
60部で少量ずつ希釈する。引続き分散液が固体含量28.5
重量%(60分間、130℃)を有するまで、分散液を真空
蒸留させる。この分散液4500部中に、付加生成物I(1.
2.1参照)178部、氷酢酸8.7部及び脱イオン水232部より
なる混合物を加入攪拌する。
2.3.2 分散液II 分散液IIを分散液Iと同様に製造する。付加生成物I
178部の代りに、付加生成物II(1.2.2参照)178部及び
氷酢酸8.7部の代りに氷酢酸3.0部を使用する。
2.3.3 分散液III 分散液IIIを分散液Iと同様に製造する。付加生成物I
178部の代りに付加生成物III(1.2.3参照)283.0部、
氷酢酸8.7部の代りに氷酢酸2.9部及び脱イオン水232部
の代りに脱イオン水417.0部を使用する。
2.3.4 分散液IV 分散液IVを分散液Iと同様に製造する。付加生成物I
178部の代りに付加生成物IV(1.2.4参照)400.8部、氷
酢酸8.7部の代りに氷酢酸5.3部及び脱イオン水232部の
代りに脱イオン水621.9部を使用する。
2.3.5 分散液V 分散液Vを分散液Iのように製造する。付加生成物I
178部の代りに付加生成物V(1.2.5参照)139.4部、氷
酢酸8.7部の代りに氷酢酸2.7部及び脱イオン水232部の
代りに脱イオン水164.9部を使用する。
2.4 灰色顔料ペーストの製造 ビスフェノールA−ジグリシジルエーテル27.81部、キ
シロール1.44部及びビスフェノールA5.81部をトリフェ
ニルホスフィン0.002部の存在で150−160℃でEEW345ま
で反応させる。次いで装入物をブチルグリコール21.61
部で希釈しかつ49℃に冷却する。次いで9−アミノ−3.
6−ジオキサノナン−1−オル7.77部及びN,N−ジメチル
アミノプロピルアミン4.07部よりなる混合物を6分間以
内に添加し、その後に温度は110℃に上昇する。ブチル
グリコール6.45部を添加する前に、混合物を1時間110
〜115℃に保ちかつバッチを77℃に冷却する。引続きノ
ニルフェノールグリシジルエーテル14.9部を添加する。
その後に温度は90℃に上昇しかつブチルグリコール10.0
3部で希釈する前に、そこで1時間保ちかつ冷却する。
希液状の樹脂溶液の固体含量は60%である。
顔料ペーストの製造のために、先ず水29.33部、酢酸(9
0%の)1.59部及び前記の樹脂溶液21.60部を前もって混
合する。次いで消泡剤(トリスター・アンチフォーム;T
ristar Antifoam,Tristar Chemical Co.ダラス、USA)
0.7部、カーボンブラック0.5部、塩基性鉛顔料4.8部、
体質顔料HEWP(English China Clay Int.社、英国)6.7
5部、二酸化チタン(R900)32.48部及びジブチル錫オキ
シド2.25部を添加し、かつ混合物を30分間急速回転する
溶解攪拌下で前もって分散される。引続き混合物を実験
室用小型ミル(モーター・ミニ・ミル;Mortor Mini Mil
l;Eiger Engineering Ltd.英国)中で1〜1.5時間、12
よりも小さい/等しいヘグマン(Hegmann)−細度まで
分散させ、かつ更に水で所望の加工粘度に微調整する。
極めて混合分離安定性の顔料ペーストが生じる。
2.5 本発明による電着塗料の製造及び析出 適当な容器中に脱イオン水1800部を前もって装入しかつ
10%の酢酸4部を加える。これにバインダー分散液2328
部及び顔料ペースト640部を加入攪拌しかつ脱イオン水2
28部で満たす。析出の前にラッカー槽液を10日間攪拌下
で老化させる。
ラッカー薄膜の析出は2分間270Vで燐酸亜鉛化の金属板
上で行なわれる薄膜を175℃で20分間焼付ける。360時間
ASTM塩噴霧試験の実施のために析出を250Vで非処理鋼板
上で行なった。析出結果を次の第1表にまとめる。
フロントページの続き (72)発明者 ライター,ウード ドイツ連邦共和国 デー―4404 テルクテ レーガーシュトラーセ 22 (72)発明者 ハイマン,ウルリッヒ ドイツ連邦共和国 デー―4400 ミュンス ター シュラークホルツ 28 (72)発明者 オスロフスキ,ハンス―ヨーゼフ ドイツ連邦共和国 デー―4400 ミュンス ター ハインリッヒシュトラーセ 5 (56)参考文献 国際公開88/5445(WO,A)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(1) 導電性の支持体を水性電着塗料中
    に浸漬し、 (2) 支持体を陰極として接続し、 (3) 直流によって薄膜を支持体上に析出させ (4) 被覆された支持体を電着塗料から取り出し かつ (5) 析出したラッカー薄膜を焼付ける 方法により導電性支持体を被覆する方法において、水性
    電着塗料は、カチオン性のアミン変性エポキシド樹脂及
    び (A) 数平均分子量400〜5000を有するポリエーテル
    −又はポリエステルポリオール又はこれらポリエーテル
    −及び/又はポリエステルポリオールの混合物 (B) ポリイソシアネート又はポリイソシアネートの
    混合物及び (C) 分子中に1個のヒドロキシル基及び少なくとも
    1個のケチミン基を有する化合物又はこれら化合物の混
    合物 を互いに反応させ、かつケチミン基の加水分解後に生成
    する一級アミノ基を少なくとも部分的にプロトン化する
    ことによって得られる、少なくとも部分的にプロトン化
    された、ウレタン基含有付加生成物を含有し、この際こ
    の付加生成物は、成分(A)、(B)及び(C)を、イ
    ソシアネート基1当量当り、ヒドロキシル基0.75〜1.5
    当量になる量比で相互に反応させることにより得られる
    ことを特徴とする、導電性支持体の被覆法。
  2. 【請求項2】カチオン性の、アミノ変性されたエポキシ
    ド樹脂及び (A) 数平均分子量400〜5000を有するポリエーテル
    −又はポリエステルポリオール又はこれらポリエーテル
    −及び/又はポリエステルポリオールの混合物 (B) ポリイソシアネート又はポリイソシアネートの
    混合物 (C) 分子中に1個のヒドロキシル基及び少なくとも
    1個のケチミン基を有する化合物又はそのような化合物
    よりなる混合物 を互いに反応させかつケチミン基の加水分解後に生成す
    る一級アミノ基を少なくとも部分的にプロトン化するこ
    とによって得られる、少なくとも部分的にプロトン化さ
    れた、ウレタン基含有付加生成物を含有し、この際この
    付加生成物は、成分(A)、(B)及び(C)を、イソ
    シアネート基1当量当り、ヒドロキシル基0.75〜1.5当
    量になるような量比で反応させて得られることを特徴と
    する水性ラッカー。
  3. 【請求項3】(A) 数平均分子量400〜5000を有する
    ポリエーテル−又はポリエステルポリオール又はそのよ
    うなポリエーテル−及び/又はポリエステルポリオール
    よりなる混合物 (B) ポリイソシアネート又はポリイソシアネートよ
    りなる混合物 (C) 分子中に1個のヒドロキシル基及び少なくとも
    1個のケチミン基を含有する化合物又はそのような化合
    物よりなる混合物 を互いに反応させ、この際、成分(A)、(B)及び
    (C)を、イソシアネート基1当量に対してヒドロキシ
    ル基0.75〜1.5当量になるような量比で相互に反応させ
    て付加生成物を得る、ウレタン基含有付加生成物の製
    法。
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