JPH0796600B2 - アミノホルムアルデヒド樹脂の製造方法 - Google Patents

アミノホルムアルデヒド樹脂の製造方法

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JPH0796600B2
JPH0796600B2 JP60110292A JP11029285A JPH0796600B2 JP H0796600 B2 JPH0796600 B2 JP H0796600B2 JP 60110292 A JP60110292 A JP 60110292A JP 11029285 A JP11029285 A JP 11029285A JP H0796600 B2 JPH0796600 B2 JP H0796600B2
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一則 鎌田
隆明 鈴木
和徳 辻永
純 斉藤
隆俊 三ツ石
浩 脇
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三井東圧化学株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、主として、熱硬化型塗料の架橋剤として用
いるアミノホルムアルデヒド樹脂の製造方法に関する。
従来の技術および問題点 熱硬化型塗料用架橋剤として従来より、メラミンにホル
ムアルデヒドを反応させ、さらにアルコールにより変性
を行なうことによつて得られるメラミンホルムアルデヒ
ド樹脂が使用されている。これらのメラミンホルムアル
デヒド樹脂を架橋剤とする場合、通常焼付温度は150〜1
60℃である。
しかしながら最近、省エネルギーやコストダウン、ある
いは作業性の向上のため焼付温度の低温化の要求があ
る。この要求に対して、メラミンホルムアルデヒド樹脂
(以下メラミン樹脂と略称する)のアルコキシ変性化度
を下げる方法(メチロール基を多く残す方法)あるいは
酸触媒を併用する方法が試みられてきた。
しかしながらメラミン樹脂のアルコキシ変性化度を下げ
る方法では、硬化時に主剤との架橋反応の他にメラミン
樹脂間の自己縮合反応が起こり易くなるため硬化後の塗
膜が硬くなり、可撓性の要求される分野では使用が困難
とされてきた。
又、酸触媒を併用する方法では酸触媒が塗膜に残り易
く、そのため、耐水性、耐薬品性の要求物性を満足する
ことが困難であつた。
本発明者は、メラミン骨核へのホルマリン結合量および
結合ホルマリンのアルコキシ変性化度が低温硬化性に重
要な関係があることを見出した。
すなわち、次の一般式で示されるメラミンホルムアルデ
ヒド化合物(以下MF化合物と略称する)を樹脂中に50モ
ル%以上含有するメラミンホルムアルデヒド樹脂組成物
は低温架橋性に優れ、かつメラミン樹脂間の自己縮合反
応もなく、塗料の架橋剤として用いた場合の塗膜の物性
も優れていた。
(式中、R1〜R6のうち、少なくとも1つ以上、4つ以下
はHであって、残りはCH2OR1基であり、R1はH、又は炭
素数が4〜20のアルキル基であって、かつ全CH2OR1基数
に対する該アルキル基を有するCH2OR1基数の比は0.7〜
1.0であるようにR1〜R6及びR1は選択される。) しかしながらこのようなメラミン樹脂を得ることは従来
の一般のメラミン樹脂を得る方法によつては極めて困難
であつた。すなわち従来の方法によればメラミンと反応
させるホルムアルデヒドは通常ホルマリンのアルコール
溶解液かあるいはパラホルムアルデヒドをアルコールに
溶解し液状でメラミンと混合するのが一般的であるが、
このような方法によれば製造反応のアルキル化工程中に
多核体形成反応が生じ易く、メラミン樹脂中の多核体濃
度が高くなる。従つて得られるメラミン樹脂は成分中に
自己縮合物を多量に含むため、架橋剤として用いた場
合、低温硬化性を示すものの、自己縮合物のため塗膜が
硬くなり、可撓性の要求を満足することができなかつ
た。
上記のようなMF化合物を50モル%以上含有するメラミン
樹脂を得るためには、大過剰のアルコールを使用して変
性反応を行なうことが必要であるが、このような方法で
製造した場合、回収されるアルコール量が多くなるとと
もに、得られる樹脂量が極めて少なく、すなわち製造効
率が非常に悪いという欠点がある。
問題点を解決するための手段 本発明者は、前記問題点を解決するため更に鋭意研究を
行い、本発明を完成するに至つたものである。
すなわち本発明は、メラミン、固型パラホルムアルデヒ
ド、アルコールを混合した後、酸性雰囲気下で変性反応
を行うことを特徴とする、MF化合物を50モル%以上含有
するアミノホルムアルデヒド樹脂の製造方法である。
本発明においてはメチロール化反応に用いるホルムアル
デヒドとして固型のパラホルムアルデヒドを用いる点に
おいて特徴的である。従来はホルムアルデヒドは前記の
ようにホルマリンのアルコール溶液かあるいはパラホル
ムアルデヒドをアルコールに溶解し、液状としてメラミ
ン等と混合していたため、得られるメラミン樹脂中には
MF化合物があまり多く含まれていなかつた。本発明にお
いては固型のパラホルムアルデヒドを直接メラミン、ア
ルコールと混合する為、得られるメラミン樹脂中にはMF
化合物が多量に含まれる。なお固型パラホルムアルデヒ
ドには粒状、粉体状、フレーク状、塊状等のパラホルム
アルデヒドが含まれるが、取り扱い易さ、入手のし易さ
等より粒状パラホルムアルデヒドが好ましい。
本発明において用いるメラミン、固型パラホルムアルデ
ヒド、アルコールの割合はメラミン1モルに対して固型
パラホルムアルデヒドがホルムアルデヒドとして約2〜
5モル、アルコールが約7〜10モルである。
本発明におけるMF化合物中、R1のアルキル基は、次の反
応によって導入される。この反応は酸性雰囲気下で行わ
れる。
ここで、アルキルエーテル化反応に用いるアルコール類
としては、炭素数が4〜20の脂肪族又は脂環族アルコー
ルである。炭素数が1〜3のアルコールを用いると、そ
れらで変性したメラミン樹脂は塗膜時の作業性(塗膜の
ピンホール等)や塗膜の可撓性を満足させることができ
ない。
すなわち上記反応式中で用いられるアルコール類として
はn−ブタノール、iso−ブタノール、sec−ブタノー
ル、tert−ブタノール、n−アミルアルコール、iso−
アミルアルコール、tert−アミルアルコール、n−ヘキ
シルアルコール、sec−ヘキシルアルコール、2−メチ
ルペンタノール、sec−ヘキシルアルコール、2−エチ
ルブチルアルコール、sec−ヘプチルアルコール、n−
オクチルアルコール、2−エチルヘキシルアルコール、
sec−オクチルアルコール、シクロヘキサノール、エー
テルアルコール類としては、例えばエチレングリコール
モノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノブ
チルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテ
ル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、ケト
ンアルコール類として例えばアセトニルメタノール、ジ
アセトンアルコール、ピルビルアルコール等が挙げられ
る。
又、上記アルコールは単独でも複数種併用でも用いられ
るとともにアルコールは本発明の反応における溶媒でも
ある。
本発明により得られるメラミン樹脂は従来のメラミン樹
脂に対し、MF化合物を50モル%以上含有する点において
特徴的である。即ち該化合物は a)R1〜R6のうち少なくとも1つ以上4つ以下はHであ
る、即ちメチロール化されない遊離のNH基が1以上4以
下存在する、 b)全CH2OR1基数に対する、アルキル基を有するCH2OR1
基数の比が0.7〜1.0であること、即ちメラミン骨核に結
合したメチロール基数のうち少くとも70%以上はアルコ
キシ変性され、遊離のメチロール基の割合は30%未満で
あること、を特徴としている。
上記化合物においてR1〜R6のうち5個以上がHである場
合、即ち結合ホルマリンの個数が1個以下では生成した
メラミン樹脂の溶剤あるいは組み合わせて用いられる主
剤との相溶性が悪くなり、メラミン樹脂が析出してくる
可能性が大きくなり、R1〜R6が6個ともHでない場合、
即ち全てがCH2OR1である場合は低温硬化性が悪くなる
か、又は得られる塗膜の可撓性が悪くなる。また全CH2O
R1基数に対するアルキル基を有するCH2OR1基数の比が0.
7未満、即ちCH2OR1基のうち遊離のメチロール基の割合
が30%以上である場合は塗料用架橋剤として用いたと
き、得られる塗膜の可撓性が悪くなる。またR1が炭素数
3以下のアルキル基である場合、得られるメラミン樹脂
組成物は塗装のハジキ等の作業性の問題が生じたり、塗
膜の可撓性を満足することができなくなる。
本発明に関するメラミン樹脂の構造決定に際しては、電
解脱離質量分析法(Field Desorption Mass Spectromet
ry以下FD−MS法と略称する。)にて行なう。
この分析法は分離同定を同時に行なえる手段として知ら
れているが特に熱的に不安定な難不揮発性物質の分析に
有効である。
その特徴は分子イオンあるいは擬分子イオンが観測され
やすくフラグメントイオンが少ないため、そのスペクト
ルからの分子量が決定でき、同族体の混合物であるオリ
ゴマーやポリマーでは分子量分布や分子種分布が得ら
れ、アミノホルムアルデヒド樹脂の構造解析が容易に行
なえることが報告されている(熱硬化性樹脂Vol.1.18.1
980斉藤ら)。
すなわち、各試料のFD−MSスペクトル測定で得られたア
ール・アイ・シー(Recountructed Ion Current)クロ
マトグラフから、メラミン核体数毎の量関係を算出し、
各MSスペクトル分子種解析から生成分子種の−CH2OH、
−NH、−CH2OR1の比率等を測定した。
本発明により得られるアミノホルムアルデヒド樹脂は主
に合成樹脂塗料、特に熱硬化型塗料に対し、通常5〜50
重量%の割合で使用される。
合成樹脂としてはヒドロキシル基、カルボキシル基、グ
リシジル基、メチロールアミド基、アルコキシメチロー
ルアミド基、アミノ基、チオニル基等を一種以上含有す
る(メタ)アクリル酸エステル、及びスチレン共重合
物、ヒドロキシル基及びカルボキシル基を含有するアル
キツド樹脂、ポリエステル樹脂、メチロール基を含有す
るメラミン樹脂等が挙げられる。
発明の効果 本発明により得られるアミノ樹脂組成物は、低温硬化性
を有し、塗料用に使用されている種々の樹脂、たとえ
ば、アルキツド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂
などと併用して、硬化させた場合その塗膜は硬度、可撓
性、耐溶剤性等の諸物性に優れた性能が得られ、さらに
塗装時の塗膜のタレ、焼付後の塗膜ピンホール等の作業
性に対しても優れた性能が得られる。
さらに、本発明における製造方法にてメラミン樹脂を製
造した場合アルコール過剰率が低いにもかかわらず、目
的とするアミノホルムアルデヒド化合物が得られるとと
もに、反応工程の短縮により、従来の製造方法に比較し
短時間でアミノホルムアルデヒド樹脂が得られる等の特
徴を有する。
実施例 以下本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例1 各原料仕込比率を下記のように設定した。
メラミン 1モル ホルムアルデヒド 4モル n−ブタノール 10モル 温度計、攪拌機、還流冷却管及び溶剤副生成物回収装置
を備えた1の容量の反応器に、原料仕込量が800gにな
るように各原料を仕込んだ。
すなわち仕込原料の各重量は以下のようになる。
メラミン 99.2g 粒状パラホルムアルデヒド 112.1 (ホルムアルデヒド80重量%含有) n−ブタノール 582.7 計800.0 攪拌を行ないながら蓚酸の10重量%水溶液を加え、反応
液のpHを4.0に調整した。その後加熱し、反応液の還流
温度条件下で水を系外へ除去しながら5時間継続した
後、50℃迄冷却し、苛性ソーダの10重量%水溶液でpHを
7.0に調整した。その後加熱減圧下で系内の温度を50℃
以下に保ちながら、樹脂の加熱残分(JIS K−5400の測
定法による))が60.0重量%になるように過剰のブタノ
ールを系外へ除去した。
このとき得られたメラミン樹脂の粘度は2.0ポイズ(20
℃)で、得られた樹脂量は520gであつた。
FD−MSスペクトルの測定はJEOL−JMS−300型二重収束型
質量分析計にて行なつた。
試料をカーボンエミツター上に塗布し、カソード電圧5.
5KV、エミツター電流を0mAから2mA/mmで上昇させ磁場掃
引し(100−200あるいは100−1000/10秒)、スペクトル
を測定した。データ処理はJEOL−JMA−3500で行なつ
た。スペトクルの出力は全スキヤンを積算し平均化した
ものである。測定の結果得られた樹脂は下記一般式にお
いて、R1〜R6が第1表に示される化合物(a)(b)
(c)(d)を合計で53.8モル%含有するブチル化メチ
ロールメラミン樹脂であつた。
比較例1 パラホルムアルデヒドを予めn−ブタノールに溶解して
使用する以外は実施例1と同じ仕込み量、同じ反応器を
用いて、下記の方法にてメラミン樹脂の製造を行なつ
た。
すなわち、パラホルムアルデヒド112.1gとn−ブタノー
ル582.7g仕込み90℃にて30分間攪拌してホルムアルデヒ
ドのn−ブタノール溶液を調整した後、苛性ソーダの10
%水溶液で系内のpHを9.0に調整した。次にメラミン99.
2gを加え60℃に加熱し攪拌を1時間行なつた。蓚酸の10
%水溶液でpHを4.0に下げた後反応液の還流温度条件下
で水を系外に除去しながら5時間継続した後、冷却し、
苛性ソーダの10%水溶液でpHを7.0に調整した。
その後、加熱減圧下で系内の温度を50℃以下に保ちなが
らメラミン樹脂の加熱残分が60.0%になるように過剰の
反応液を系外に除去した。この時得られた樹脂の粘度は
3.5ポイズであつた。又、得られた樹脂量は510gであつ
た。
実施例1と同様の方法で分析した結果(a)〜(d)の
構造を有する化合物を46.7%含有するブチル化メチロー
ルメラミン樹脂であつた。
(評価) 実施例1及び比較例1で得られたメラミン樹脂と市販品
塗料用アクリル樹脂アルマテツクスD−105(三井東圧
化学(株)製、粘度Z(ガードナー25℃)、不揮発分5
0.0重量%、酸価8、OH価30)を用い、下記第2表に示
す配合にて熱硬化性塗料組成物を作製した。
塗料A、Bを、それぞれリン酸亜鉛処理板に乾燥塗膜が
30μになるように塗装し、電気炉内で130℃、20分間加
熱して塗装板を作製し、得た評価結果を第3表に示す。
各項目測定方法 光沢:村上色差計を使用し、入射角60度の反射率で測定
した。
キシレン拭き:キシレンをガーゼに浸したものでこす
り、下地が見えるまでの往復回数で示した。
エリクセン:塗膜が割れるまでの押し出し高さで示し
た。
デユポン:500gのおもりを先端1/2″Rの打付具に落下さ
せて塗装面に衝撃を与え、塗膜が割れる高さで示した。
エンピツ硬度:三菱ユニーを使用し、塗膜が傷つかない
最高の硬さで示した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き 審判の合議体 審判長 橋本 傳一 審判官 沼辺 征一郎 審判官 川上 美秀 (56)参考文献 特開 昭51−18792(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】メラミン、固型パラホルムアルデヒド及び
    アルコールを混合した後、酸性雰囲気下で変性反応を行
    なうことを特徴とする、一般式 (式中、R1〜R6のうち、少なくとも1つ以上、4つ以下
    はHであって、残りはCH2OR1基であり、R1はH、又は炭
    素数が4〜20のアルキル基であって、かつ全CH2OR1基数
    に対する該アルキル基を有するCH2OR1基数の比は0.7〜
    1.0であるようにR1〜R6及びR1は選択される。)で示さ
    れる化合物を50モル%以上含有するアミノホルムアルデ
    ヒド樹脂の製造方法。
JP60110292A 1985-05-24 1985-05-24 アミノホルムアルデヒド樹脂の製造方法 Expired - Lifetime JPH0796600B2 (ja)

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