JPS5921907B2 - ワニス結合剤 - Google Patents

ワニス結合剤

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JPS5921907B2
JPS5921907B2 JP50047609A JP4760975A JPS5921907B2 JP S5921907 B2 JPS5921907 B2 JP S5921907B2 JP 50047609 A JP50047609 A JP 50047609A JP 4760975 A JP4760975 A JP 4760975A JP S5921907 B2 JPS5921907 B2 JP S5921907B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、マンニツヒ塩基及びエポキシ樹脂の5 反応
によつて得られるワニス結合剤、ならびにこれを酸を用
いてプロトン化することによつて得られる水による希釈
可能な形においてカチオン住の電気的浸液ワニス結合剤
として使用することに関する。
“0 すでに多くのカチオン住の電気的浸液ワニス結合
剤系が、たとえばドイツ特許出願公開第2033770
号、同第2163143号、同第2057799号、同
第1930949号及び同第2252536号明細書中
に提案されており、″5 これらはたとえば防食の点で
は良好な結果を示すが、結合剤としての性質の全般に関
しては満足しうるものでない。
公知の系の本質的な欠点は、特にこれが陽極による電気
的浸液塗装において採用される7〜9のノ0pH範囲に
おいて加工に使用し得ないことである(エレクトロデポ
ジション・オブ・コーテイングズ、アドバンセス・イン
・ケミストリー ・シリーズ119、110〜127頁
、アメリカン・ケミカル・ソサエテイ1973年及びイ
ンダストリアフ5 ル・フィエッジシダ49巻8号19
73年18〜23頁参照)。
さらに他の欠点は、指示された架橋反応が所望のpH範
囲に調和せず、そしてあまり良好でない浴安定住が認め
られるに過ぎず、その結果としては10−部では浴温を
低く、たとえば25゜C以下に保持する必要があり、こ
の処置により冷却のための高い費用が必要となることで
ある。
浴を安定化するための溶剤の併用は望ましくない。なぜ
ならば制御のための高い費用を必要とし、さらに結合剤
の?5 特性に悪影響を及ぼすからである。本発明の目
的は、公知の技術水準に比して本質的な改善を示し、か
つその性質において要望を満たすワニス結合剤、特にカ
チオン性の電気的浸液ワニス結合剤を提供することであ
つた。
本発明は、分子1個につき少なくとも2個のフエノール
肚水酸基を有する、エーテル基不含の縮合フエノール(
a1)、分子1個につき少なくとも1個のエーテル基を
有し、かつ分子中に少なくとも1個のフエノール性水酸
基を有する縮合フエノール(A2)、少なくとも1個の
ヒドロキシアルキル基を有する第二級アミン又はこの種
の第二級アミンと他の第二級アミンとの混合物(A3)
及びホルムアルデヒド又はホルムアルデヒド供与化合物
(A4)からのマンニツヒ塩基(a)と、エポキシ樹脂
(b)との反応によつて得られた生成物を成分とする、
本質的にエポキシ基不含のワニス結合剤である。
本発明のワニス結合剤の特に有利な実施態様においては
、ワニス結合剤が成分(a)50〜90重量%と成分(
b)10〜50重量%との反応によつて得られたもので
あり、さらに他の結合剤を30重量%以下含有してもよ
く、そして成分(A3)としてジエタノールアミン又は
ジエタノールアミンと他の第二級アミンとの混合物を用
いる。
本発明のワニス結合剤を常法により酸を用いてプロトン
化することは特に有利である。
本発明のワニス結合剤をそのプロトン化された形におい
て、電気的浸液浴が6〜10.2の阻価を示す条件で、
導電性表面の陰極による電気的浸液塗装に使用すること
が特に好ましい。
本発明のカチオン件電気的浸液ワニス結合剤の特に有利
な点は、これがその電気泳動による加工のため常法によ
る特に少ない量の酸、たとえば好ましくは酢酸(1,3
〜2.0重量0f))を用いてプロトン化すればよく、
かつ7.0〜10.2のPH価を有する安定な分散液又
はコロイド状分散液を生じ、そしてこれによる加工は追
加的な溶剤の存在なしで有利に行なわれることである。
本発明のカチオン件電気的浸液ワニス結合剤のさらに他
の特別な利点は、これが優れた湿潤膜固着(エージング
の長い期間を経ても)及び特にこれから製造された顔料
を加えた系において良好な均一電着性を示すことである
。本結合剤のさらに他の特別な利点は、これが30℃の
エージングにおいて良好な浴安定値を示すことである。
本発明の結合剤から製造されたワニス膜の他の利点は、
その耐溶剤け、高い硬度及び弾註、亜鉛及び燐酸鉄を用
いて予備処理された薄鉄板(たとえばメタルゲゼルシヤ
フトのボンデル125及び1040)上の優れた防食件
、ならびに普通の車体用塗装構造を備えた試相における
優れた耐衝撃肚である。
本発明の電気的浸液ワニス結合剤の製造に用いられる成
分につき、以下詳細に説明する。
(a)マンニツヒ塩基の製造 (A,)分子1個につき少なくとも2個のフエノール件
水酸基を有する、エーテル基不含の縮合フエノールとし
ては、1個又は数個の芳香族残基を有する多価フエノー
ルが用いられる。
成分(a1)として特に適するものは一般式で表わされ
るフエノールであつて、式中水酸基はXに対しオルト位
及び(又は)パラ位にあり、そしてXが直鎖状又は分枝
状の1〜3個の炭素原子を有する2価の脂肪族残基又は
基〕SO2、〕SO,.〕C=O又は−0−を意味する
ものであり、特に好適なものはビスフエノールAである
。そのほか好ましいものは前記の縮合フエノールのアル
キル誘導体である。(A2)分子1個につき少なくとも
1個のエーテル基を有し、かつ分子中に少なくとも1個
のフエノール性水酸基を有する縮合フエノールとしては
、一般式(a1)の場合と同じ意味を有し、Eがフエノ
ール註水酸基へのエポキシ化合物の付加によつて得られ
る1個の水酸基を有する残基、Pがフエノール又はアル
キルフエノールの残基、そしてnが1〜3の整数を意味
するものが用いられる。
この際Eのためのエポキシ化合物としては、好ましくは
ビスフエノールA1ペンタエリトリツト、グリセリン、
トリメチロールプロパン、グリコール、グリコールエ一
テル(シエル社のエピコート828及び162)ならび
に他の多価、好ましくは2価ないし4価のアルコールの
グリシジルエーテルが用いられる。エポキシ基を有する
他の適当な化合物は、米国特許第3365471号明細
書に記載の窒素含有ジエポキシド、1,1−メチレンビ
ス−(5一置換ヒダントイン)からのエポキシ樹脂(米
国特許第3391097号明細書)、ビスイミドからの
ジエポキシド(米国特許第3450711号明細書)、
エポキシ化されたアミノメチルジフエニルオキシド(米
国特許第3312664号明細書)、複素環族N,N′
一ジグリシジル化合物(米国特許第3503979号明
細書)、アミノエポキシホスホナート(ドイツ特許第1
172916号明細書)、1,3,5−トリグリシジル
イソシアヌレート及び他の技術上よく知られたエボキシ
基含有物質である。
成分(A2)として特に好ましいものは、ビスフエノー
ルA又は多価の脂肪族アルコールたとえばペンタエリト
リツト、トリメチロールプロパン及びグリセリンのグリ
シジルエーテルとビスフエノールAならびに場合により
フエノールとの反応生成物であつて、フエノール基を含
有し実際上エポキシ基不含のものである。
この生成物は一般に650〜1300の分子量及び0.
004〜0.01のエポキシ価を示し、そしてたとえば
170〜180℃の温度において、また反応触媒の存在
においては相当するさらに低い温度において、製造する
ことができる。
(A3)少なくとも1個のヒドロキシアルキル基を有す
る二級アミン(A3)としては、たとえばアルキル基中
に1〜6個の炭素原子を有するアルキルエタノールアミ
ン又はアルキルイソプロパノールアミンが適している。
さらに好ましいものはジアルカノールアミン特にジエタ
ノールアミンならびにこれらの(ジ一)アルカノールア
ミンと他の二級アミンの混合物である。マンニツヒ塩基
(a)の中にジエタノールアミノメチル基及びアルキル
エタノールアミノメマンニツヒ塩基(a)の製造は文献
に示された普通の方法に従つて行なうことができ、たと
えばホウベンワイル著「メトーデン・デル・オルガニツ
シエン・ヘミ一」XI/1巻、731頁(1957年)
に記載の方法を用いることができる。
用いられる出発物質の量比はそれぞれの場合に求められ
る特性により明らかとなるが、成分(a1)対成分(A
2)の重量比は好ましくは1:0.1〜1:3.0、そ
して二級の水酸基含有アミン対他の二級アルキルアミン
の重量比は3:1〜1:3とすることができる。
出発物質(a1)、(A2)及び(A3)の量比はマン
ニツヒ塩基(a)の製造のため好ましくは、成分(A,
)及び(A2)の混合物の各フエノール性水酸基に対し
成分(A3)が約0.3〜2.0分子、特に有利には0
.5〜1,5分子となるように選ばれる。
マンニツヒ塩基(a)の製造に用いられる(A4)の量
は、(A3)の1モルに対し少なくとも1モル、好まし
くは1〜1.3モルである。
各成分は単独で又は2種以上の併用で用いられる。二級
アミンの量比を変更することにより、電気的浸液浴及び
層のl質に所望の影響を与えることができる。
ジエタノールアミンならびにアルキルエタノールアミン
と、ジ一n−ブチルアミン、ジn−ヘキシルアミン、ジ
一2−エチルヘキシルアミン、ジ一n−オクチルアミン
及びジ一2−アルコキシエチルアミンとの選ばれた量比
により、結合剤の分散可能肚、反応性、流れ性、架橋、
弾肚ならびに防食件を調整することができる。本発明の
特に好ましい実施態様においては、マンニツヒ塩基の製
造を、用いられたアミン成分と実際上当量におけるホル
ムアルデヒド供与化合物たとえばパラホルムアルデヒド
を用いて、アルコールたとえばイソプロパノール又はイ
ソブタノールの中で行ない、そして成分(a)を直接に
すなわちあとからさらに余分のホルムアルデヒドと反応
させることなくして、成分(b)と反応させることにあ
る。一般に成分(a)と成分(b)の反応は、生成する
本発明の結合剤が800〜5000、好ましくは100
0〜3000の平均分子量を示すように調節される。
成分(a)と成分(b)の反応は一般に20〜100℃
、特に60〜80℃の温度において、好ましくは有機溶
剤たとえばアルコール及びグリコールエーテルの中で行
なわれる。
各成分は単独で又は2種以上の併用で用いられる。マン
ニツヒ塩基(a)はたとえばノボラツク形成の意味にお
いてさらに余分のホルムアルデヒドと反応させることが
できるが、残りのホルムアルデヒド含量を考慮に入れた
結合剤のホルムアルデヒド含量は、マンニツヒ塩基(a
)に対し2.5〜5.0重量%を越えないように選ぶべ
きである。
マンニツヒ縮合生成物(a)は、本発明の電気的浸液ワ
ニス結合剤製造のため40〜90重量%、好ましくは5
0〜90重量%の量において10〜60重量%、好まし
くは10〜50重量%のエポキシ樹脂(b)と反応させ
、この際フエノール肚成分(A2)のエーテル化の程度
により特に安定性のほか他の本質的性質、たとえば引張
り強度にも影響を与えることができる。
(b) 1,2−ポリエポキシドとしては普通のポリエ
ポキシ化合物、たとえば(1)多価フエノール特に前記
の式 で表わされるもの、好ましくはビスフエノールAとエピ
クロルヒドリンの反応生成物であつて、これを基礎とす
る好適な市販の生成物はたとえばシエル社のエピコート
828、1001及び1004又はケマポールCSSR
社のエポキシ1/33であり、(2)多価アルコールた
とえばエチレングリコール、プロピレングリコール、エ
チレンジグリコール、ペンタエリトリツト、トリメチロ
ールプロパン又はグリセリンとエピクロルヒドリンの反
応生成物たとえばシエル社のエピコート162も用いら
れる。
他の好適なエポキシ基を有する樹脂からの化合物は、米
国特許第3365471号明細書に記載の窒素含有ジエ
ポキシド、1,1−メチレン−ビス−(5一置換ヒダン
トイン)からのエポキシ樹脂(米国特許第339109
7号明細書)、ビスイミドからのジエポキシド(米国特
許第3450711号明細書)、エポキシ化されたアミ
ノメチルジフエニルオキシド(米国特許第331266
4号明細書)、複素環族N,N′−ジグリシジル化合物
(米国特許第3503979号明細書)、アミノエポキ
シホスホナート(ドイツ特許第1172916号明細書
)、1,3,5−トリグリシジルイソシアヌレート及び
他の技術上よく知られたエポキシ基含有材料である。
この反応において反応させる樹脂としては、少なくとも
1個の1,2−エポキシ基を含有するほとんどすべての
樹脂を用いることができる。
この樹脂はたとえば一般的な分類であるポリエーテル、
ポリエステル、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレタン
樹脂などに属するものであつてよい。本発明の結合剤に
とつて本質的に重要なことは、これがO−アルカノール
アミノメチルフエノール残基、o−アルキルアミノメチ
ルフエノール残基もしくはo−ジエタノールアミノメチ
ルフエノール残基を含有することである。成分(a)及
び(b)から得られる反応生成物は本質的にエポキシ基
不含であり、そして加工の時点まで反応生成物の分子1
個につき0.5個を越えるエポキシ基を含有してはなら
ない。
電気的浸液ワニス結合剤中の1,2−エポキシ基の絶対
的な不在は本発明にとつて本質的なことではない。
なぜならばエポキシ基の存在及びそのあとからの反応は
、たとえば浴の安定件に顕著な影響を与えることがない
からである。本発明のワニス結合剤は、普通のワニス溶
剤たとえばイソプロパノール、デカノール又は水ヒの有
機溶剤(混合物)を用いて希釈することができ、場合に
より顔料、充填剤及び普通の助剤と一緒にして、普通の
塗装法たとえば吹付け、浸液又は流延を採用して、被覆
もしくは塗装すべき基体たとえば木材、金属、ガラス又
は陶磁器の上に施し、乾燥し、そして17『C以上の温
度において硬化させることができる。
これを用いて得られる被覆はたとえぱ高い硬度及び耐溶
剤件により優れている。本発明のワニス結合剤は、好ま
しくは酸たとえば燐酸及びその誘導体、特に水溶件のカ
ルボン酸たとえば酢酸、義酸又は乳酸を用いてプロトン
化して使用される。
プロトン化されたワニス結合剤は水により希釈可能であ
り、そして前記の普通の塗装法の採用下に加工に用いる
ことができ、この際同様に価値ある性質を有する被覆を
得ることができる。しかしプロトン化の程度はできるだ
け少に希釈する。この生成物は1200〜1300の平
均分子量及び0.005のエポキシ価を有する。例2エ
ピコート828(シエル社、ビスフエノールA及びエピ
クロルヒドリンからの約065のエポキシ価を有するグ
リシジルエーテル)288.5部とビスフエノールA3
42.O部を、180℃において5時間反応させる。
130℃に冷却したのちイソブタノール300部を用い
て約76%の固体含量となるように希釈する。
この生成物は0.05のエポキシ価を有する。例3 例1により製造された成分(A2)250.0部、ビス
フエノールA375.O部、ジエタノールアミン235
.0部、ジ一n−ブチルアミン120.0部、ジ一n−
ヘキシルアミン150.0部及びパラホルムアルデヒド
131.0部から、イソブタノール250.0部の中で
マンニツヒ縮合生成物を製造する。
30分間50℃において撹拌し、80℃に加熱し、そし
てこの温度に3時間保持する。
エポキシ1/33(ケマポールCSSR社)412.0
部、エピコート162(シエル社)164.0部及びイ
ソブタノール150.0部を加えたのち反応を70℃に
おいて5時間継続させる。プラスチゲンG(BASF社
)133.0部、及びイソブタノール150.0部を加
えたのち、1300〜1400の平均分子量及び約71
%の固体含量を有する透明な樹脂が得られる。32のワ
ニス浴を製造するため、この結合剤1部を固体の樹脂に
対し、1.5(Fbの氷酢酸を用いてプロトン化し、そ
して完全に脱塩された水を用いて10%の固体含量とな
るように希釈する。
存在する溶剤を除去するため、ワニス浴を30℃におい
て72時間撹拌する。浴は8.3のPH価を有する。、
ボンデル1040(メタルゲゼルシヤフト社)を用いて
被覆された薄鋼板上に、結合剤を30℃で240ボルト
の電圧において2分間析出させると、熱処理(190℃
で20分間)ののち優れた性質及び0.018〜0.0
20mmの層の厚さを有するな ・めらかな膜が得られ
る。ASTM試験(DINSS5OO2l)による腐食
試験により500時間後にO〜1.5mmの値が得られ
る。浴安定性の試験のためには、前記の条件下で30℃
における1000時間の浴エージングののちにも欠点の
ない性状を有する被覆を製造することができる。例4 例3により製造された結合剤860部を氷酢酸9部を用
いてプロトン化し、完全に脱塩された水600部を用い
て希釈し、そして赤色酸化鉄AC5O52(バイエル社
)120部を添加したのちボールミル中で10μ以下の
粒径となるまで粉砕する。
続いて10%の固体含量となるまでさらに希釈し、そし
て溶剤を除去するため72時間撹拌下に30℃に保持す
る。均一電着性の測定のため、エム・マイツシユによる
「ツアイトシユリフト・インヅストリーラツキールベト
リーブ」33巻312頁(1965年)に記載の試験法
において用いられる燐酸塩処理された小舟状の薄鉄板を
、30℃及び360ボルトにおいて2分間、25オーム
の直列抵抗の使用下に被覆する。
小舟の外側においては焼付け(190℃において20分
)ののち0.020〜0.0221tmの層の厚さが測
定され、内側上部においては0.018mnの層の厚さ
が認められる。例5 例2により製造された成分(A2)163.5部、ビス
フエノールAl87.5部、ジエタノールアミン140
.0部、ジ一n−ブチルアミン54.0部、ジ一n−ヘ
キシルアミン74.5部及びパラホルムアルデヒド69
.0部から、イソブタノール125.0部の中で例3と
同様にしてマンニツヒ縮合生成物を製造する。
エポキシ1/33(ケマポールCSSR社)150.0
部、エピコート162(シエル社)82.0部及びイソ
ブタノール60部を加えたのち70℃において5時間反
応を継続させる。透明な樹脂は73%の固体含量を有す
る。ワニス浴の製造及び準備は例3と同様に行なわれる
。ポンデル1040(メタルゲゼルシヤフト社)を用い
て被覆された薄鋼板上に200ボルトで2分間30℃に
おいて前記結合剤を析出させることにより、熱処理(1
90℃において20分)ののち優れた件質を有するなめ
らかな膜(0.015〜0.020mm)が得られる。
ASTM塩水噴霧試験(DINSS5OO2l)におい
て500時間後に1.5〜2mmの値が認められる。例
6 例1により製造された成分(A2)(イソブタノ一ル中
700!))687.5部、ビスフエノールA375.
O部、ジエタノールアミン273部及びパラホルムアル
デヒド108.0部から、イソプロパノール250部中
で例3と同様にしてマンニツヒ縮合生成物を製造する。
エポキシ1/33(ケマポールCSSR社)250.0
部、エピコート162(シエル社)246部及びイソブ
タノール310部を加えたのち、反応を70℃において
5時間継続させると、70(Ft)の固体含量を有する
透明な樹脂が得られる。
31のワニス浴を製造するため、この結合剤1部を固体
の樹脂に対し1.5%の氷酢酸を用いてプロトン化し.
そして完全に脱塩された水を用いて10%の固体含量と
なるように希釈する。
最初の析出の前に溶剤を除去するため、ワニス浴を30
℃において72時間撹拌する。浴のPH価は8.3とな
る。ボンデル1040(メタルゲゼルシヤフト社)を用
いて被覆された薄鋼板上への結合剤の析出は、30℃の
浴温及び210ボルトの電圧において2分間行なわれる
。熱処理(190℃において20分)ののち優れた性質
を有するなめらかな膜が得られる。層の厚さは0.01
8〜0.020mmとなる。燐酸塩処理された薄鉄板た
とえばポンデル1040の上の、ASTM試験(DIN
SS5OO2l)による腐食試験により500時間後に
0.5〜1.5mmの値が得られる。例7 例6により製造された結合剤360部を氷酢酸10部を
用いてプロトン化し、完全に脱塩された水500部を用
いて希釈し、そして赤色酸化鉄AC5O52(バイエル
社)180部を加えたのち、ボールミル中で10μ以下
の粒径となるまで粉砕する。
続いて例6により製造された結合剤のさらに650部及
び氷酢酸2部を加え、完全に脱塩された水を用いて12
.50!)のワニス浴約61となるまで希釈し、そして
溶剤を除去するため30℃において撹拌下に72時間エ
ージングする。PH価は8,1となる。均一電着件の測
定のため、外部だけ燐酸塩処理された小舟状薄鉄板を3
0℃及び360ボルトにおいて2分間、25オームの直
列抵抗の使用下に被覆する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 分子1個につき少なくとも2個のフェノール性水酸
    基を有する、エーテル基不含の縮合フェノール、分子1
    個につき少なくとも1個のエーテル基を有し、かつ分子
    1個につき少なくとも1個のフェノール性水酸基を有す
    る縮合フェノール、少なくとも1個のヒドロキシアルキ
    ル基を有する第二級アミン又はこの種の第二級アミンと
    他の第二級アミンとの混合物及びホルムアルデヒド又は
    ホルムアルデヒド供与化合物からのマンニツヒ塩基(a
    )と、エポキシ樹脂(b)との反応によつて得られた生
    成物を成分とすることを特徴とする、本質的にエポキシ
    基不含のワニス結合剤。
JP50047609A 1974-04-20 1975-04-21 ワニス結合剤 Expired JPS5921907B2 (ja)

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