JPH0953033A - 鉛フリーカチオン電着塗料組成物 - Google Patents

鉛フリーカチオン電着塗料組成物

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JPH0953033A
JPH0953033A JP22755995A JP22755995A JPH0953033A JP H0953033 A JPH0953033 A JP H0953033A JP 22755995 A JP22755995 A JP 22755995A JP 22755995 A JP22755995 A JP 22755995A JP H0953033 A JPH0953033 A JP H0953033A
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JP
Japan
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electrodeposition coating
coating composition
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cationic electrodeposition
resin
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JP22755995A
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Ryohei Hayashi
良平 林
Yukitsugu Ito
幸嗣 伊藤
Mitsuo Yamada
光夫 山田
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Nippon Paint Co Ltd
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Nippon Paint Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電着浴鉄配管の早期腐食を防止するカチオン
電着塗料組成物を提供する。 【構成】 鉛フリーカチオン電着塗料組成物へベンゾト
リアゾール化合物の微量を添加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明の背景 本発明は、電着浴の種々の鉄配管の腐食を防止し得るカ
チオン電着塗料組成物に関する。
【0002】電着塗料は、耐食性、つきまわり性にすぐ
れており、均一な厚みの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。塗料が満足な耐食性を発揮するために
は、防錆顔料を含むことが必要であるが、この目的に対
しては塩基性珪酸鉛などの鉛系防錆顔料が最も有効であ
る。しかしながら鉛の毒性の問題からその使用が制限さ
れるようになったため、これに代わる無毒性顔料として
リン酸系、モリブデン酸系、ホウ酸系などの防錆顔料を
含む鉛フリー電着塗料に代わりつつある。
【0003】ところが鉛フリー電着塗料の普及につれて
新たな問題が発生する。すなわち、電着浴に使用されて
いる鉄配管の早期腐食の問題である。電着浴には塗料ま
たはその成分を補給したり、濾過によって成分の一部を
除去したり、塗料を循環させるため等の目的で種々の配
管が電着浴と連通して設けられており、その多くに鉄素
材が使用されている。鉛系防錆顔料を含む塗料の場合
は、一種の無電解メッキによって素材表面に沈着した鉛
の保護作用によって鉄配管の早期腐食は防止されるが、
鉛フリーの電着塗料にあっては腐食が早く進行し、特に
配管溶接部において著しい。
【0004】そこで本発明は、鉛フリー電着塗料へベン
ゾトリアゾール化合物の微量を添加することにより、こ
の問題を解決することに成功した。
【0005】本発明の開示 本発明は、カチオン基を有する変性エポキシ樹脂および
架橋剤を、中和剤を含む水性媒体中に分散してなる鉛フ
リーカチオン電着塗料組成物を提供する。本発明のカチ
オン電着塗料組成物は、電着浴の鉄配管の早期腐食を防
止するベンゾトリアゾール化合物を含むことを特徴とし
ている。
【0006】使用し得るベンゾトリアゾール化合物の好
ましい例は、ベンゼン環上に置換基を持っていることも
あるベンゾトリアゾールおよびそのN−アルキル誘導体
である。これを一般式で示すと次のとおりである。
【0007】
【化2】
【0008】ここに、R1 は水素またはアルキル基であ
り、R2 は水素、ハロゲン、アルコキシ、ヒドロキシ、
メルカプト、アミノ、カルボキシ、モノ−またはジアル
キルアミノである。ベンゾトリアゾール自体は融点9
8.5℃の公知化合物である。そのN−アルキル誘導体
は通常のアルキル化剤との反応によって得られ、ベンゼ
ン核への置換基の導入はハロゲン化、次いでハロゲン化
誘導体の求核置換反応によって行うことができる。
【0009】ベンゾトリアゾール化合物の添加量は一般
に500〜2,000ppmでよく、その添加方法は任
意であるが、塗料中へ均一に分散させるため、顔料分散
用樹脂の一部を使用して分散液をつくり、塗料調製時に
所望のベンゾトリアゾール濃度になるように配合するの
が好ましい。その際イソプロピルアルコールのような両
親媒性有機溶剤を分散液へ配合すると塗料中へ一層均一
に分散することができる。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】本発明のカチオン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】本発明のカチオン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、必要に応じて鉛フリー防錆顔料、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)、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】本発明のカチオン電着塗料組成物は、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100〜450
Vの条件で行うことができる。
【0018】本発明のカチオン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、5〜60μ
m、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100〜2
00℃、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】以上の製造例、実施例中、「部」および
「%」は重量による。
【0020】製造例1ポリウレタン架橋剤 攪拌装置、冷却管、窒素導入管および温度計を備え付け
た反応容器に、ヘキサメチレンジイソシアヌレート19
9.1部を入れ、メチルイソブチルケトン(以下、MI
BKと略す)31.6部で希釈した後、ジブチルスズジ
ラウレート0.2部を加えた。50℃に昇温後、メチル
エチルケトオキシム87部を攪拌しながら乾燥窒素雰囲
気中で滴下し、反応温度を50℃に維持した。赤外吸収
スペクトルによりイソシアネート基が消失するまで70
℃に保ち、その後MIBK35.8部、n−ブタノール
4.0部で希釈してポリウレタン架橋剤を得た。
【0021】製造例2アミノ化エポキシ樹脂 攪拌装置、冷却管、窒素導入管および温度計を備え付け
た反応容器に、エピコート1001(油化シェルエポキ
シ社製、エポキシ当量475のビスフェノールA型エポ
キシ樹脂)99.8部、エピコート1004(油化シェ
ルエポキシ社製、エポキシ当量950のビスフェノール
A型エポキシ樹脂)850.2部、ノニルフェノール5
5部、MIBK193.3部およびベンジルジメチルア
ミン4.5gを加え、140℃で4時間反応し、エポキ
シ当量1175を有する樹脂を得た。ここにエチレング
リコールn−ヘキシルエーテル69.1部、2−アミノ
エチルエタノールアミンのMIBKケチミン化物のMI
BK溶液(固形分78重量%)35.4部、N−メチル
エタノールアミン26.5部およびジエタノールアミン
37.1部を加えた。これを120℃で2時間反応さ
せ、目的とする樹脂を得た。
【0022】製造例3顔料分散用樹脂 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222.0部を加え、メチルイ
ソブチルケトン39.1部で希釈した後にジブチルスズ
ジラウレート0.2部を加えた。50℃に昇温後、2−
エチルヘキサノール131.5部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%)
【0023】攪拌機、窒素注入管、冷却管を備えた反応
容器にエポン828(シェル化学社製エポキシ樹脂、エ
ポキシ当量:190)351.6部およびビスフェノー
ルA99.2部を仕込み、窒素雰囲気下130℃まで加
熱し、ベンジルジメチルアミン1.41部を添加し、1
70℃で約1時間反応させることにより、エポキシ当量
450のビスフェノール型エポキシ樹脂を得た。次い
で、140℃まで冷却した後、上で調整した2−エチル
ヘキサノールハーフブロック化IPDI218.3部
(固形分量196.5部)を加え反応させた。これを1
40℃に1時間保った後、ジプロピレングリコールモノ
ブチルエーテル172.3部を加えて希釈した後に、反
応混合物を100℃に冷却し、SHP−100(1−
(2−ヒドロキシエチルチオ)−2−プロパノール、三
洋化成製)408.0部(固形分量136.0部)、ジ
メチロールプロピオン酸134.0部および脱イオン水
144.0部を加えた。これを70〜75℃で酸価3.
0以下になるまで反応させ、3級スルホニウム化率7
0.6%の樹脂を得た。これをジプロピレングリコール
モノブチルエーテル324.8部で希釈し、顔料分散用
樹脂を得た。(樹脂固形分50%)
【0024】製造例4顔料分散ペースト 製造例3の顔料分散用樹脂30.0部(固形分15.0
部)、脱イオン水754部、二酸化チタンR−900P
68.9部、カオリン14.4部、リンモリブデン酸ア
ルミ15.0部およびカーボンブラック1.7部を、サ
ンドグラインドミルで分散し、粒子10μ以下まで粉砕
した顔料分散ペーストを調製した。この顔料分散ペース
トは、総固形分56.0%、樹脂固形分7.3%、顔料
固形分48.7%であった。
【0025】実施例1〜4 製造例2のアミノ化エポキシ樹脂と、製造例1のポリウ
レタン架橋剤とを固形分として70:30の割合で混合
し、酢酸で中和率40.5%に中和し、脱イオン水を加
えてゆっくり希釈し、次いで固形分が36%になるよう
にメチルイソブチルケトンを除去し、メインエマルショ
ンを得た。
【0026】2L円筒形ステンレスビーカへ上のエマル
ションを入れ、製造例の顔料分散樹脂5部、イソプロピ
ルアルコール3部、ベンゾトリアゾール化合物1部より
なる分散液の所定量と、樹脂固形分に対して1.0%の
ジブチルスズオキサイドを加え、脱イオン水で不揮発分
18%になるように希釈し、酢酸でpH6.2に調節
し、所定濃度のベンゾトリアゾール化合物を含む電着塗
料浴を調製した。この塗料浴へ鋳鉄製継手(JIS B
2301,表面積約20cm2 ,重量約24g,初期腐
食抵抗約2,000Ωcm2 )を浸漬した。浴を30℃
に保ってマグネチックスターラー(250RPM)で攪
拌し、2週間後にサビ発生部を除去し、継手の重量減少
を測定した。
【0027】別途、上のメインエマルション2000部
へ、製造例4の顔料ペースト460部、樹脂固形分に対
して1.0%のジブチルスズオキサイド、および所定濃
度へ達するベンズトリアゾール化合物を加え、脱イオン
水で固形分が20%になるように希釈し、カチオン電着
塗料を調製した。この電着塗料を用いて表面未処理冷延
鋼板に乾燥膜厚が20μになるように電着塗装し、16
0℃×10分で硬化し、塗膜を作成し、塗膜外観(R
a)、耐食性について評価した。結果を表1に示す。
【0028】比較例1〜3 比較例1においてはベンゾトリアゾールを添加せず、比
較例2においてはベンゾトリアゾールの代わりにメルカ
プトベンゾチアゾールを5000ppmになるように添
加し、比較例3においては塩基性ケイ酸鉛を鉛として2
000ppmになるように添加し、実施例と同様に配管
腐食試験および塗膜評価を行った。結果を表1に示す。
【0029】1)配管腐食性:鋳鉄製継手をpH6.2
の塗料液に30℃で2週間浸漬したときの重量減少で評
価した。 ○:200mg以下 △:200〜400mg
×:著しいサビ 2)塗膜外観:表面粗さ計を用いて硬化塗膜のRaを測
定した。 3)耐食性:塗板にナイフで素地まで達するクロスカッ
トを入れ、塩水噴霧試験(3%食塩水、35℃×800
h)を行い、粘着テープによってカット部からの最大剥
離幅を測定した。 ○:<3mm △:3〜6mm ×:>6mm
【0030】 表 1 実施例 比較例 項目 1 2 3 4 1 2 3 添加成分 BTA BTA BTA MBTA なし MBT Pb 濃度,ppm 500 1000 2000 1000 ── 5000 2000 配管腐食性1) ○ ○ ○ ○ × × ○ 塗膜外観2) 0.22 0.22 0.28 0.25 0.22 0.22 0.30 耐食性3) ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 注)BTA:ベンゾトリアゾール MBTA:1−メチルベンゾトリアゾール MBT:メルカプトベンゾチアゾール

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カチオン基を有する変性エポキシ系樹脂お
    よび架橋剤を、中和剤を含む水散媒体中に分散してなる
    鉛フリーカチオン電着塗料組成物において、電着浴鉄配
    管の腐食を防止するベンゾトリアゾール化合物を含むこ
    とを特徴とするカチオン電着塗料組成物。
  2. 【請求項2】前記ベンゾトリアゾール化合物の配合量は
    500ないし2,000ppmである請求項1のカチオ
    ン電着塗料組成物。
  3. 【請求項3】前記ベンゾトリアゾール化合物は、下式 【化1】 (式中、R1 は水素またはアルキルであり、R2 は水
    素、ハロゲン、アルコキシ、ヒドロキシ、メルカプト、
    アミノ、モノ−またはジアルキルアミノである。)で表
    わされる化合物から選ばれる請求項1または2の電着塗
    料組成物。
  4. 【請求項4】電着浴の鉄配管の素材の腐食抵抗が2×1
    3 ないし4×105 Ωcm2 である請求項1ないし3
    のいずれかのカチオン電着塗料組成物。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012522129A (ja) * 2009-03-31 2012-09-20 ピーアールシー−デソト インターナショナル,インコーポレイティド 非クロム材料で基板の処理および/またはコーティングを行うための方法

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