JPH0853637A - セリウムを含む陰極電着塗料組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 有毒な鉛系防錆顔料を含まない耐食性にすぐ
れた陰極電着塗料組成物を提供する。 【構成】 塗料へ、塗料固形分を基準として、アルミニ
ウム塩、カルシウム塩および亜鉛塩から選ばれた少なく
とも１種のリンモリブデン酸塩０．１〜２０重量％、お
よび水溶性セリウム（III ）塩を金属として０．０１〜
２．０重量％添加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】産業上の利用分野 本発明は、陰極電着塗料組成物において、特に未処理冷
延鋼板に対する耐食性を改良した組成物に関する。

【０００２】従来の技術 電着塗料は、耐食性、つきまわり性に優れており、均一
な塗膜を形成させることができるため、自動車の車体、
部品用プライマーを中心に広く使用されている。従来の
カチオン電着塗料は、リン酸亜鉛などの処理が完全にな
されている素材に対しては、十分な耐食性を発現するこ
とができるものの、表面処理が不十分な素材に対して
は、耐食性確保のために防錆顔料として、塩基性珪酸鉛
などの鉛化合物を使用する必要がある。ところが、鉛の
毒性の問題により、その使用が制限されるようになって
きた。そこで、鉛に代わる無毒防錆顔料として、リン酸
系顔料、モリブデン酸系顔料、ホウ酸系顔料などが検討
されてきたが、防錆性は低い。また、特開平２−２７９
７７３号公報には酸化鉄の使用が、特開平５−１４０４
８７号公報には水酸化ビスマス／スズ、水酸化セリウム
／スズ、水酸化ニッケル／スズの使用が記載されてい
る。さらには、特開平５−２４７３８５号公報にはビス
マス／スズ、特開平４−３２５５７２号公報には銅、ニ
ッケル、亜鉛、コバルト、アルミニウム、マンガン、ジ
ルコニウム、スズ、鉄の使用が記載されている。これら
の提案のいずれも鉛化合物に匹敵する防錆性能が得られ
ていない。また、これらのメタルカチオンを過剰に用い
ると、耐食性向上効果はあるものの、その触媒機能か
ら、塗膜物性、特に耐衝撃性が低下することもある。

【０００３】発明が解決しようとする課題 本発明は、塗膜物性を確保しながら、有毒な防錆顔料を
使用することなく、それと同等、ないしはそれ以上の優
れた耐食性、特に、未処理冷延鋼板に対する耐食性を有
する塗膜を形成しうる陰極電着塗料組成物を提供するこ
とを目的としている。

【０００４】課題を解決するための手段 本発明は、カチオン基を有する親水性フィルム形成性樹
脂および架橋剤を、中和剤を含む水性媒体中に分散して
なる陰極電着塗料組成物において、塗料固形分を基準に
して、アルミニウム塩、カルシウム塩および亜鉛塩より
選ばれた少なくとも１種のリンモリブデン酸塩を０．１
〜２０重量％，および水溶性セリウム（III ）塩を金属
として０．０１〜２．０重量％を含むことを特徴とする
陰極電着塗料組成物を提供する。

【０００５】本発明において用いられるリンモリブデン
酸塩は、リンモリブデン酸アルミニウム、リンモリブデ
ン酸カルシウム、およびリンモリブデン酸亜鉛である。

【０００６】本発明において用いられるセリウム（III
）塩は、水溶性塩、例えば、ギ酸、酢酸、プロピオン
酸、乳酸の如き有機酸の塩、硝酸、リン酸、硫酸の如き
無機酸塩、塩化物、臭化物の如きハロゲン化物等が使用
できる。特に、モノカルボン酸（ギ酸、酢酸、プロピオ
ン酸、乳酸）塩および硝酸セリウムが好適である。

【０００７】上記リンモリブデン酸塩の電着塗料組成物
内の含有量は、全塗料固形分中０．１〜２０重量％であ
り、特に１〜１０重量％の範囲内が好適である。リンモ
リブデン酸塩が少なければ耐食性への効果が少なく、あ
まり多くてもそれ以上の効果を期待できないから経済的
に不利である。

【０００８】上記セリウム塩の量は金属濃度として全塗
料固形分中０．０１〜２重量％の範囲であり、特に０．
１〜０．８重量％の範囲内が好適である。金属濃度が少
ないと、耐食性への効果が少なく、あまり多い場合に
は、平滑性、電着性（クーロン効率など）において、不
都合を生じる。また、セリウム塩単独添加系において
は、著しい耐食性向上効果は発現しない。

【０００９】上記リンモリブデン酸塩の電着塗料用組成
物への導入は、特に制限されるものではなく、通常の顔
料分散法と同様にして行うことができ、例えば、分散用
樹脂中に予めリンモリブデン酸塩を分散させて分散ペー
ストを作製し、それを配合することができる。セリウム
塩の場合には、塗料用樹脂エマルジョン作製後にそのま
ま配合することにより行うことができる。なお、顔料分
散用樹脂としては、カチオン電着塗料用の一般的なもの
（エポキシ系スルホニウム塩型樹脂、エポキシ系４級ア
ンモニウム塩型樹脂、エポキシ系３級アミン型樹脂、ア
クリル系４級アンモニウム塩型樹脂など）が用いられ
る。

【００１０】基体樹脂としては、ビスフェノール型エポ
キシ樹脂から誘導される、数平均分子量が１００〜１０
０００、好ましくは、１０００〜３０００のものが利用
できる。基体樹脂の塩基当量は、通常の範囲でよく、具
体的には４０〜１５０（ミリ当量／１００ｇ）、好まし
くは、６０〜１００（ミリ当量／１００ｇ）である。特
に、本出願人の特開平５−３０６３２７に開示されてい
るように、ジイソシアネート化合物と反応させたビスウ
レタン化合物あるいは他の活性水素化合物を反応させた
ヘテロウレタン化合物と、エポキシ樹脂とを脱アルコー
ル反応させることにより得られるオキサゾリドン環変性
エポキシ樹脂が好適に用いられる。

【００１１】架橋剤としては、ブロックポリイソシアネ
ート化合物が用いられる。

【００１２】ブロック化イソシアネート架橋剤は、多官
能性イソシアネート化合物とイソシアネートブロック剤
との付加反応により得られることができる。使用する多
官能性イソシアネート化合物としては、脂肪族、脂環式
又は芳香族ポリイソシアネートが使用される。例えば、
トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネー
ト、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘ
キサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシア
ネートおよびそのイソシアヌレート体などが挙げられ
る。一方、イソシアネートブロック剤は、付加によって
生成するブロックイソシアネート化合物が常温において
は安定であり、１００〜２００℃に加熱した際にブロッ
ク剤を解離して、遊離のイソシアネート基を再生しうる
ものであることが望ましい。例えば、ラクタム系化合物
（ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクタムなど）、フ
ェノール系化合物（フェノール、クレゾール、キシレノ
ールなど）、アルコール系化合物（メタノール、エタノ
ール、フルフリルアルコール、ブチルセロソルブな
ど）、オキシム系化合物（メチルエチルケトンオキシ
ム、シクロヘキサノンオキシムなど）が挙げられる。

【００１３】硬化触媒として、錫化合物（ジブチルチン
オキシド、ジブチルチンジラウレートなど）を用いるこ
とができる。

【００１４】上記ブロック化イソシアネート架橋剤の添
加量は、基体樹脂との比率で決定するのが好ましい。通
常は、基体樹脂と架橋剤との比率は固形分として９０／
１０〜５０／５０に設定される。架橋剤の比率の少ない
場合は、十分な硬化性が得られず、逆にあまり多いと加
熱減量が増加する。

【００１５】本発明の陰極電着塗料組成物の中和・水溶
化は、基体樹脂および硬化剤をギ酸、酢酸、プロピオン
酸、乳酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、アクリル酸な
どの水溶性有機酸または塩酸、リン酸などの無機酸を中
和剤として含む水性媒体中に分散することによって行わ
れる。

【００１６】本発明の陰極電着塗料組成物には、さらに
必要に応じて通常の塗料添加物、例えば、二酸化チタ
ン、カーボンブラック、ベンガラなどの着色顔料、タル
ク、炭酸カルシウム、クレー、シリカなどの体質顔料を
顔料分散樹脂で分散し、顔料分散ペーストとして添加し
てもよい。また、必要に応じて他の防錆顔料、例えばク
ロム系顔料（ストロンチウムクロメート、ジンククロメ
ート）、鉛系顔料（塩基性珪酸鉛、塩基性クロム酸鉛、
鉛丹、シアナミド鉛など）、リン酸系顔料（リン酸アル
ミニウム、リン酸亜鉛、リン酸カルシウムなど）、ホウ
酸系顔料（メタホウ酸バリウムなど）、表面調整剤、有
機溶剤などの塗料添加物を配合することができる。

【００１７】本発明の陰極電着塗料組成物は、カチオン
電着塗装によって所望の基材表面に塗装することができ
る。カチオン電着塗装はそれ自体既知の方法にしたが
い、一般には、固形分濃度が５〜４０重量％、好ましく
は、１５〜２５重量％となるように、脱イオン水で希釈
し、さらに、ｐＨを５．５〜８．５の範囲内に調整した
本発明の陰極電着塗料組成物からなる電着浴を通常、浴
温２０℃〜３５℃に調整し、負荷電圧１００〜４５０Ｖ
の条件で行うことができる。

【００１８】本発明の陰極電着塗料組成物を用いて形成
しうる電着塗装の膜厚は、特に制限されるものではない
が、一般には、硬化塗膜に基づいて、５〜６０μｍ、好
ましくは、１０〜４０μｍの範囲内が適当である。ま
た、塗膜の焼付け硬化温度は、一般に１００〜２００
℃、好ましくは、１５０〜１８０℃で１０〜３０分間の
時間の範囲で焼き付けることが適している。

【００１９】実施例 合成例１（オキサゾリドン環含有基体樹脂の合成） 攪拌機、冷却器、窒素注入管、温度計および滴下ロート
を取り付けたフラスコを用意した。このフラスコに２，
４−／２，６−トリレンジイソシアネート（重量比＝８
／２）９２ｇ、メチルイソブチルケトン９５ｇおよびジ
ブチルチンジラウレート０．５ｇを加え、これを攪拌し
ながらメタノール２１ｇをさらに滴下した。反応は室温
から始め、発熱により６０℃まで昇温した。その後、３
０分間反応を継続した後に、エチレングリコールモノ−
２−エチルヘキシルエーテル５７ｇを滴下ロートより滴
下し、さらにビスフェノールＡ−プロピレンオキシド５
モル付加体４２ｇを加えた。反応は、主に６０℃〜６５
℃の範囲で行い、ＩＲスペクトルを測定しながらイソシ
アネート基が消失するまで継続した。次に、ビスフェノ
ールＡとエピクロルヒドリンから合成したエポキシ当量
１８８のエポキシ樹脂３６５ｇを加え、１２５℃まで昇
温した。その後、ベンジルジメチルアミン１．０ｇを加
え、エポキシ当量４１０になるまで１３０℃で反応させ
た。続いてビスフェノールＡ８７ｇを反応容器に加えて
１２０℃で反応させたところ、エポキシ当量は１１９０
となった。その後冷却し、ジエタノールアミン１１ｇ、
Ｎ−メチルエタノールアミン２４ｇ、およびアミノエチ
ルエタノールアミンのケチミン化合物（７９重量％メチ
ルイソブチルケトン溶液）２５ｇを加え、１１０℃で２
時間反応させた。その後、メチルイソブチルケトンで不
揮発分８０％になるまで希釈し、オキサゾリドン環含有
基体樹脂を得た。

【００２０】合成例２（ブロック化イソシアネートの合
成） 攪拌機、冷却器、窒素注入管、温度計および滴下ロート
を取り付けたフラスコを用意した。このフラスコにヘキ
サメチレンジイソシアネートの３量体（コロネートＨ
Ｘ：日本ポリウレタン株式会社製）１９９ｇとε−カプ
ロラクタム１１．３ｇとを加えた。そして、フラスコ内
の内容物を８０℃まで昇温し、均一に溶解させた。ここ
に、メチルイソブチルケトン３２ｇおよびジブチルスズ
ジラウレート０．０５ｇおよび１，８−ジアザビシクロ
（５，４，０）−７−ウンデセン０．０５ｇを加えた。
これを窒素をバブリングしながら攪拌しているところに
メチルエチルケトキシム７８．３ｇを発熱に注意しなが
ら滴下ロートから１時間かけて滴下した。ＩＲスペクト
ルでイソシアネート基が消失するまで反応させ、ブロッ
ク化イソシアネート架橋剤を得た。

【００２１】合成例３（顔料分散樹脂の生成） 攪拌機、冷却器、窒素注入管、温度計および滴下ロート
を取り付けたフラスコを用意した。このフラスコにイソ
ホロンジイソシアネート２２２．０ｇを加え、メチルイ
ソブチルケトン３９．１ｇで希釈した後にジブチルスズ
ジラウレート０．２ｇを加えた。５０℃に昇温後、２−
エチルヘキサノール１３１．５ｇを窒素をバブリングし
ながら攪拌しているところに滴下ロートから２時間かけ
て滴下した。適宜冷却することにより、この間の反応温
度を５０℃に維持した。その結果、２−エチルヘキサノ
ールハーフブロック化イソホロンジイソシアネートを得
た。（固形分９０％）

【００２２】攪拌機、冷却器、窒素注入管、温度計およ
び滴下ロートを取り付けたフラスコを用意した。このフ
ラスコにエポン８２８（シェル化学社製エポキシ樹脂）
３７６．０ｇ、ビスフェノールＡ１１４．０ｇを加え、
窒素雰囲気下１３０℃へ加熱し、ジメチルベンジルアミ
ン０．７５ｇを添加し、発熱反応１７０℃で１時間反応
させることにより、４９０のエポキシ当量を有するビス
フェノールＡ型エポキシ樹脂を得た。次いで、１４０℃
へ冷却後、上記２−エチルヘキサノールハーフブロック
化イソホロンジイソシアネート１９８．４ｇを加え、１
４０℃に１時間保ち反応させた後、エチレングリコール
モノブチルエーテル１６１．８ｇを加え反応混合物を１
００℃に冷却した。これにチオジエタノール３６６．０
ｇ、ジメチロールプロピオン酸１３４．０ｇ、及び脱イ
オン水１４４．０ｇを加え、７０℃から７５℃で０．２
４１の酸価が得られるまで反応させ、次いで、エチレン
グリコールモノブチルエーテル３５３．３で希釈し、ス
ルホニウム化率８２％の顔料分散樹脂を得た。（固形分
５０％）

【００２３】合成例４（顔料分散ペーストの調製） 合成例３で得た顔料分散樹脂にカーボンブラック、カオ
リン、二酸化チタン、およびリンモリブデン酸塩を分散
させ、サンドミルで粉砕、調製し、以下の配合にて顔料
分散ペーストを得た。

【００２４】 成 分 重量部 ────────────────── ─────── 顔料分散樹脂（固形分５０％） ６０ カーボンブラック ２ カオリン １５ ＊二酸化チタン＋リンモリブデン酸塩 ８３ 脱イオン ４０ ＊表１に示すリンモリブデン酸塩の添加量になるように調節した。

【００２５】 表１の添加量 二酸化チタン リンモリブデン酸塩 ────────── ──────── ──────────── ３．７５％ ６８ １５ １０％ ４３ ４０ １８％ １１ ７２

【００２６】実施例１〜９および比較例１〜９ 合成例１で得た基体樹脂３５０ｇ（固形分）と、合成例
２で得た架橋剤１５０ｇ（固形分）とを混合し、エチレ
ングリコールモノ−２−エチルヘキシルエーテルを固形
分に対して３％（１５ｇ）になるように添加した。次に
氷酢酸を中和率４０．５％になるように加えて中和し、
イオン交換水を加えてゆっくり希釈し、次いで固形分が
３６．０％になるように減圧下でメチルイソブチルケト
ンを除去した。

【００２７】このようにして得られたエマルジョン２０
００ｇへ、合成例４で得られた種々の顔料ペースト４６
０．０ｇ、イオン交換水２２５２．０ｇ、樹脂固形分に
対して１．０ｗｔ％のジブチルスズオキサイドを加えて
混合し、固形分が２０．０ｗｔ％の電着塗料を調製し
た。セリウムおよび銅化合物は水溶液として表１および
表２の添加量になるように各塗料へ加えた。

【００２８】この電着塗料浴に、陰極として表面（未）
処理冷延鋼板を浸漬し、乾燥膜厚が２０μになるように
電着塗装した後、１６０℃×１０分で硬化し、塗膜評価
した。表１に実施例の結果を、表２に比較例の結果をそ
れぞれ示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】表１，表２の脚注 １）塗膜平滑性：塗膜外観を目視評価した。 ○；良好 △；やや不良 ×；不良 ××；電着不可 ２）耐衝撃性：デュポン式衝撃試験機を用いて、撃心１
／２インチ、落錘高さ５０ｃｍ、測定雰囲気２０℃、湿
度６０％の条件で試験を行い、衝撃を受けた凹面を目視
で評価した。 ○；異常なし △；細かな亀裂あり ×；大きなワレあ
り ３）塗料濾過性：塗料をメッシュ（３８０）で濾過した
時のメッシュ上の残さ ○；なし △；少量 ×；多量 ４）塩水噴霧試験：塗板にナイフにて素地に達するクロ
スカットを入れ、塩水噴霧試験（５％食塩水、３５℃×
４８０ｈ）を行った。 剥離＝カット部からの最大剥離幅 ○；＜３ｍｍ △；３〜６ｍｍ ×；＞６ｍｍ ブリスター＝塗面のブリスター数／１５ｃｍ×７ｃｍ ○；非常に少ない △；少ない ×；多数 ５）塩水浸漬試験：塗板にナイフにて素地に達するカッ
トを入れ、塩水浸漬試験（５％食塩水、５５℃×１２０
ｈ）を行った。 剥離＝カット部からの最大剥離幅（ｍｍ） ○；３ｍｍ未満 △；３〜６ｍｍ ×；６ｍｍ以上 ブリスター＝塗面のブリスター数／１５ｃｍ×７ｃｍ ○；非常に少ない △；少ない ×；多数

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】カチオン基を有する親水性フィルム形成性
   樹脂および架橋剤を、中和剤を含む水性媒体中に分散し
   てなる陰極電着塗料組成物において、塗料固形分を基準
   にして、アルミニウム塩、カルシウム塩および亜鉛塩よ
   り選ばれた少なくとも１種のリンモリブデン酸塩を０．
   １〜２０重量％，および水溶性セリウム（III ）塩を金
   属として０．０１〜２．０重量％を含むことを特徴とす
   る陰極電着塗料組成物。
2. 【請求項２】水溶性セリウム（III ）塩が、硝酸塩また
   は有機モノカルボン酸塩である請求項１の陰極電着塗料
   組成物。
3. 【請求項３】カチオン基を有する親水性フィルム形成性
   樹脂が、樹脂骨格中に複数のオキサドリドン環を含みエ
   ポキシ環をカチオン基を導入し得る活性水素化合物で開
   環して得られる樹脂である請求項１または２の陰極電着
   塗料組成物。
4. 【請求項４】硬化剤が、ブロックポリイソシアネートで
   ある請求項１または２または３の陰極電着塗料組成物。