JPS6295354A - アクリルウレタン塗料用樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、主剤中のアクリルポリオールの水酸基と、硬
化剤中のイソシアネート基との架橋反応により塗膜を形
成するアクリルウレタン塗料用樹脂組成物に関し、詳し
くは主剤と硬化剤の混合時の可使時間が長く、１２０℃
以下の低温焼き付は乾燥に有用なアクリルウレタン塗料
用樹脂組成物に関する。

本発明のアクリルウレタン樹脂塗料用組成物は、車両用
、車両補修用、家電製品用など様々な分野に利用できる
。

［従来の技術］ ２液型アクリルウレタン樹脂塗料は、１９られる塗膜内
にウレタン結合を有し、その塗膜は硬度、屈曲性、耐摩
耗性、耐（ト品性などの物性に浸れているために、様々
な分野に用いられている。しかしながら主剤と硬化剤の
二液は混合後、室温でも徐々に反応し、粘度が徐々に高
くなって遂には塗装不能となるという不具合がある。そ
して混合時からこの塗装不能となる時間を一般に可使時
間（以下ポットライフという）といい、調合の煩わしさ
、塗料のロスの軽減という観点からポットライフの良い
ものが望まれている。しかしながらポットライフと塗膜
の反応速度とは、負の相関関係があり、ポットライフを
長くすると反応速度は小さくなって硬化に時間がかかっ
たり高温が必要となり、反応速度を大きくして硬化を速
くしようとするとポットライフが短くなるという不具合
がある。このような問題点を解決するものとして従来種
々の方法が提案されている。

例えば特開昭５９−２２６０６２号公報に見られるよう
に、イソシアネート基をオキシム、ラクタム、フェノー
ル、第３級アルコールなどのブロック剤でブロックし、
加熱によりブロックをｗｌ除してポリオールの水１１ｇ
とイソシアネート基とを反応させる方法がある。この方
法では、常温ではブロック剤はほとんど解離しないので
ボッ１〜ライフはほとんど無視できるほど長くなり、−
液化が可能である。そして加熱により急速に反応、硬化
するので特に好ましい方法である。

また溶媒にメチルエチルケトン、シクロベキ１ナノンな
どのケトン系溶剤を用いる方法も一般に行なわれている
。この方法ではケ１〜ン基が水酸基およびイソシアネー
ト基と会合してそれぞれの反応基をマスクし、溶液状態
ではポットライフは非常に長くなる。そして塗装後ケト
ン系溶剤が揮発すると、マスクが解除されて硬化反応が
進行するため好ましい方法である。さらにアクリルポリ
オールのモノマー組成を調整し、水酸基１西を小さくし
たり、ガラス転移点を上げ！こりして反応性を下げる方
法らある。

［発明が解決しようとする問題点１ 上記した従来の方法では、確かにポットライフは長くな
るが、ブロック剤を用いる方法ではブロック剤の解離に
一般に１２０℃以上という高温が必要であり、１２０°
Ｃ以下の低湿で反応させる場合には実用的ではない。ま
た敢えて低温で解離するブロック剤を用いても、ポット
ライフは長くならないという不具合がある。ケトン系溶
剤を用いる方法では、ケトン系溶剤は臭気が強く、かつ
溶解力が強いので雪装ホース、あるいは被塗物などを侵
すという不具合がある。又アクリルポリオール自体を調
整してポットライフを長くする方法では、半面塗膜物性
が低下するという不具合があった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、ポッ
トライフが長く、かつ１２０℃以下の低温で硬化可能な
アクリルウレタン塗料用樹脂組成物を提供することを目
的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明のアクリルウレタン塗料用樹脂組成物はアクリル
ポリオールを主成分とする主剤と、ポリイソシアネート
を主成分とする硬化剤と、を使用時に混合して用いる２
夜型アクリルウレタン塗料用樹脂組成物において、該ア
クリルポリオールは、側鎖に少なくとも第２級の水ＩＩ
？基を有し、該第２級の水酸基による水酸基価が１８〜
８０であることを特徴とする。

本発明のアクリルウレタン塗料用樹脂組成物は、アクリ
ルポリオールを主成分とする主剤と、ポリイソシアネー
トを主成分とする硬化剤と力日ら構成される。

主剤中には、芳香族炭化水素系溶剤、脂肪族炭化水素系
溶剤、エステル系溶剤、ケトン系溶剤などの各種有機溶
剤、 金属塩、第３級アミンなどの触媒、 有機、無機各種顔料、 染料、あるい（，１各種添加剤など一般に用いられる塗
料配合物を目的により種々選択しで配合することができ
る。

本発明の最大の特徴は、主剤中のアクリルポリオールの
組成にある。

アクリルポリオールは一般にラジカル重合による溶液重
合で合成された共重合体であり、希望する物性に鑑み、
各種そツマ−の種類、配合量を種々選択して合成されて
いる。本発明はこの七ツマー組成に大きな特徴を有する
ものである。

本発明のアクリルウレタン樹脂塗料用組成物に用いられ
るアクリルポリオールは、側鎖に少なくとも第２級の水
酸基を有し、その第２級の水酸基による水酸基価が１８
〜８０である。この第２級の水Ｈ基はメタクリル酸ヒド
ロキシプロビル（ＨＰＭＡ）、アクリル酸ヒドロキシプ
ロビル＜１−ＩＰＡ）などのモノマーにより導入される
。

従来のアクリルポリオールの水酸基は、一般にメタクリ
ル酸２−ヒドロキシエチル（２−ＦＩＥＭへ）モノマー
により導入され、第１級の水′Ｍ基であった。そして第
１級の水酸基は反応性が高く、ポットライフが短くなる
原因となっていた。

本発明者等は、アクリルポリオール側鎖に第２級水酸基
！基を導入し、その檄、他のモノマーの組成およびポリ
イソシアネ−１・の種類などを１２意研究の結果、ポッ
トライフが長く、かつ硬化性に優れた組成を見出して本
発明を完成したものである。

第２級の水ｌＳ！基は、その第２級の水酸基による水１
３３価が１８〜８０、好ましくは３９〜５つとなるよう
にアクリルポリオール中に導入される。

これはＨＰ　Ｍ　Ａモノマーに換算すれば、全配合モノ
マー中ＨＰＭ△モノマーが約５〜２０（好ましくは１０
〜１５〉ｍｍ％に相当する。水酸基価が１８より低くな
ると、得られる塗膜の架橋密度が低くなって塗膜物性の
低下をきたし、８０より高くなると塗膜の硬度は増ザが
、被塗物への付着性が低下し、ポットライフも短くなる
。

アクリルポリオール中の第２級の水酸基以外の官能基は
、内部触媒として作用するカルボキシル基、第１級水酸
基、エポキシ基など従来と同様に種々の官能基を導入す
ることができる。なお第１級水酸基については、水酸基
価として約１３より低い価となるように導入する必要が
ある。約１３より高くなるとポットライフが短くなる。

なおこれは２−１−Ｉ　ＨＭ　Ａモノマーに換算して、
全配合上ツマー中の約３重量％以下である。

アクリルポリオールの重合度は従来と同様目的に合せて
種々選択することが可能である。一般には重椿平均分子
由が１５０００〜４００００の範囲のものが用いられる
。またメタクリル酸メチル（ＭＭΔ）、などのハードモ
ノマーと、アクリルｆｊｎ−ブチルなどのソフトモノマ
ーの配合量を調整して、ガラス転移点（ＴＱ　）を２０
℃〜６５℃とするのも好ましい。これによりポリイソシ
アネートとの反応性、および硬化後の塗膜物性に優れた
アクリルポリオールが１ｑられる。

硬化剤に用いられるポリイソシアネートは、従来と同様
トリレンジイソシアネート（ＴＤ　Ｉ　’）、キシリレ
ンジイソシアネート（ＸＤ　Ｉ　）　、ヘキナメチレン
ジインシアネート（ＨＭＤ　Ｉ　＞　、イソホロンジイ
ソシアネート（ＩＰＤＩ＞など種々のポリイソシアネー
トを用いることができる。なお本発明者等の研究によれ
ば、前述のアクリルポリオールに対しては、ＨＭＤＩな
どの脂肪族系ポリイソシアネートとの組合せが最も望ま
しいことが明らかとなっている。この組合せにより１２
０℃以下の低温で硬化し、ポットライフと硬化性とのバ
ランスがとれ、かつ耐候性に優れているからである。

なお硬化剤中には主剤と同様に、各種有機溶剤、添加剤
など種々の配合物を目的により種々配合することができ
る。しかしながら、例えばアルコールなど、イソシアネ
ートと反応する水酸基などを有するものは、勿論避ける
べきである。

アクリルポリオールとポリイソシアネートの配合比は目
的により種々選択できるが、一般にはイソシアネートｗ
　（ＮＧＯ＞と水酸基（○Ｈ）との当量比（インデック
ス）が１．０近傍にあることが望ましい。

本発明のアクリルウレタン塗料用樹脂組成物は、従来と
同様に他の配合物を加えて主剤と硬化剤とを調整し、混
合復、エアスプレー、ロールコータ−、フローコーター
など従来行なわれている塗装方法で塗装することかでき
る。そして常Ａ乾燥から１４０℃以上の高温焼付乾燥ま
で種々の濡麿で硬化さぼることができる。但し本発明の
特徴を生かせば、７０〜１００’Ｃ程度の低温焼付乾燥
で硬化させることが望ましい。硬化速度も速く、省エネ
ルギーとなるからである。

［発明の作用および効果］ 本発明によれば、第２級水酸基の立体障害により、常温
での第２級水酸基とイソシアネート基との反応が遅くな
り、ポットライフを長くすることができる。又塗装後の
加熱により分子運動が活発となり、第２級水酸基の反応
性は第１級水酸基の反応性に近づく。これにより７０　
’Ｃ〜１００℃程度で低温焼付乾燥を行なえば、第２級
水酸基は第１級水酸基とほぼ同等にイソシアネート基と
反応し、実用に供せられる塗膜が１ｑられる。又焼付後
も徐々に反応が進行することも明らかとなっているが、
このように反応曲線がなだらかになることにより、得ら
れる塗膜の内部応力が小さくなり、付着性、耐候性など
に浸れた塗膜が得られる。

し実施例］ 以下具体的実施例により更に詳細に説明する。

（実施例１） （１）・・・アクリルポリオールの合成第１表にも示す
ように、アクリルモノマーとしてメタクリル酸ヒドロキ
シプロビル５重量部、スチレン１５重量部、メタクリル
酸メチル（ＭＭＡ）５４．５重量部、アクリル酸ｎ−ブ
チル（Ｂ△）２５重開部、アクリル酸（ＡＡ）０．５重
量部を配合し、アゾビスイソブチロニトリル１．５重Ｍ
部を開始剤として加え、トルエン４０重量部、醋酸ブチ
ル４０重量部、およびキシシン２０重最部の入ったフラ
スコ中に、Ｎ２ガス雰囲気中１０５℃に保持しながら、
上記配合モノマーの全量を２時間かかって滴下し、その
侵１０５℃で６時間反応してアクリルポリオールを合成
した。得られたアクリルポリオールは、水酸基価１９．
５、Ｔ　ｑ４３℃、重量平均分子量は２５０００であり
、不揮発分５０％に稀釈された状態である。

く２）・・・塗料の調整 上記により１ｇられたアクリルポリオールを用い、サン
ドミルにて酸化チタン粉末を分散してアクリルポリオー
ル固形分５０重量部に対し５０重！■部含むように配合
し、白色塗膜を調整した。又上記アクリルポリオールを
用い、アルミベ・−ス１〜（１１０９Ｍ、東洋アルミ社
製）をアルミニウム粉末マクリル コ噺１オール固形分９０手は部に対し１０市ω品となる
ように配合してメタリック塗料を調整した。

上Ｆ＋ｔＥ　２種類の塗料に対し、硬化剤となるｌ−Ｉ
　Ｍ　ＤＩ（コロネートＥＨ１日本ポリウレタン社製）
をＮＣ○１０Ｈ＝１．０となるように配合し、（〜ルエ
ン２０重量部、酢酸ブチル２０重間部、キシレン２Ｏｆ
ｆｌｆｆｔ部、酢酸エチル２０重量部、セロソルブアセ
テート１０重量部、およびツルペッツ１００が１０重量
部からなるシンナーにて、塗装粘度である１５秒（Ｎｏ
、４フオードカツプ、２０℃）に希釈した。

（３）・・・ポットライフの測定 上記により１５秒の粘度に調整した２種類の塗料を密閉
状態で４０℃中に保持し、一定時間ごとに取り出してエ
アスプレーにて塗装し、明らかに塗面の平滑度が悪くな
った時点を測定してポットライフとした。又同時に上記
１５秒の粘度に希釈済みの塗料を、４０℃にて８時間密
閉状態で加温する促進試験を行ない、初期の１５秒に対
する促進試験後の粘度の比をとって増結率とした。結果
を第２表に示す。

（４）・・・塗装 「塗料の調整」で希釈された１５秒の粘度の２種類の塗
料につき、カチオン電着塗膜上に中塗塗装が施され、本
所された７　０ｍｍｘ　１５０ｍｍｘ　０８ｍｍの大き
さの鋼板に、膜厚３５〜４０μとなるように、それぞれ
エアスプレーにて１８し、８０℃にて３０分焼付乾燥を
行なった。更に２４時間室温に放置したものを試験片と
し、以下の試験を行なった。

〈５）・・・試験 以下の試験は、上記で１ｑられた白色塗膜ｊ３よびメタ
リック塗膜の２種類につきそれぞれ行なった。

鉛筆硬度試験は、三菱：Ｌ二鉛筆を用い、４５度の角度
で塗膜を引掻いて硬度を測定した。付着性はカッタープ
イフにて塗膜に１ミリ四方の■盤目を１００個きざみ、
セロテープを圧着して引き剥がしたときの塗膜が残存す
るます目の数でγり断した。耐水付着性は４０℃の温水
中に試験片を１０Ｅ１間浸漬し、その後上記付着性試験
を行なった。

光沢は６０度グロスでの光沢計の数値を測定−した。

耐候性はウェザ・オ・メータにて１２００時間促進耐候
性試験を行ない、その後の光沢を測定し、初期の光沢に
対リ−る光沢保持率をｎ出した。又同時に色差計（スガ
試験機社製）にて、耐候性試験前のものとのハンターの
１−ａｂによる△Ｅを測定した。結果を第２表に示す。

（実施例２） ＨＰＭＡを１０重量部、ＭＭＡを４９．５重量部とする
こと以外は実施例１と全く同様にしてアクリルポリオー
ルを合成し、同様に塗料を調整し、同様に塗装、乾燥を
行ない、同様にポットライフの測定を行ない、同様の試
験を行なった。結果を第２表に示す。

（実施例３） １−Ｉ　Ｐ　Ｍ　Ａを２０重量部、ＭＭＡを３９．５重
量部とすること以外は実施例１と全く同様にしてアク１
ノルポリオールを合成し、同様に塗料を調整し、同様に
塗装、乾燥を行ない、同様にポットライフの測定を行な
い、同様に試験を行なった。結果を第２表に示す。

（実施例４） 実施例２で合成したアクリルポリオールを用い、硬化剤
としてＨＭＤＩ（スミジュールＮ７５、住友バイエル社
製）を７重里部、Ｊ３よびＩＰＤＩ（ディスモジュール
Ｚ４３７０．住友バイエル社製）を３重は部からなるも
のを用いて、ＮＧＯ１０Ｈ＝１．○となるように配合す
ること以外は実施例１と全く同様にしてアクリルポリオ
ールを合成し、同様に塗料を調整し、同様に塗装、乾燥
を行ない、同様にポットライフの測定を行ない、同様に
試験を行なった。結果を第２表に示す。

（比較例１） ＨＰＭＡを用いｆ、２−トＩＥＭＡを５重Ｊ１部とする
こと以外は第１実施例と全く同様にしてアクリルポリオ
ールを合成し、同様に塗料を調整し、同様に塗装、乾燥
を行ない、同様にポットライフの測定を行ない、実施例
１と同様に試験を行なった。結果を第２表に示す。

（比較例２） １−Ｉ　Ｐ　Ｍ　Ａ　ｅ用イス、２−２−１−ＩＥをｌ
Ｏ重ｆｉｌ　Ｍとすること以外は実施例１と全く同様に
しててアクリルポリオールを合成し、同様に塗料を調整
し、同様に塗装、乾燥を行ない、同様にポットライフの
測定を行ない、同様に試験を行なった。結果を第２表に
示す。

（比較例３） １−Ｉ　Ｐ　Ｍ　Ａを用いず、２−ＨＥＭ△を２０重量
部としたこと以外は実施例１と全く同様にしてアクリル
ポリオールを合成し、同様に塗料を調整し、同様に塗装
、乾燥を行ない、同様にポットライ、フの測定を行ない
、同様に試験を行なった。結果を第２表に示す。

（比較例４） 比較例２で合成したアクリルポリオールを用い、硬化剤
としてＨＭＤＩ（スミジュールＮ７５、住友バイエル社
！ｌｌ）を７重量部、およびＩＰＤＩ（ディスモジュー
ルＺ４３７０、住友バイエル社！１１）を３小量部から
なるものを用いて、ＮＣＯ／○Ｈ＝１．０となるように
配合すること以外は実施例１と全く同様にして塗料を調
整し、同様に塗装、乾燥を行ない、同様にポットライフ
の測定を行ない、同様に試験を行なった。結果を第２表
に示づ。

（評１面〉 第２表より明らかに、本発明の実施例のアクリルウレタ
ン塗料用樹脂組成物は、各種塗膜性能は比較例とはと／
υど同等であるにもかかわらず、ポットライフが８時間
以上と充分長く増結率も小さくなっている。この結果は
）−Ｉ　Ｐ　Ｍ　Ａの第２級水酸基の効果によるもので
あることは明らかである。

１！ｒ　ｘｌ出願人　　　アイシン化二「株式会社代理
人　　　　弁理士　大川　宏 同　　　　　弁理士　丸山明夫

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）アクリルポリオールを主成分とする主剤と、ポリ
   イソシアネートを主成分とする硬化剤と、を使用時に混
   合して用いる２液型アクリルウレタン塗料用樹脂組成物
   において、 該アクリルポリオールは、側鎖に少なくとも第２級の水
   酸基を有し、該第２級の水酸基による水酸基価が１８〜
   ８０であることを特徴とするアクリルウレタン塗料用樹
   脂組成物。
2. （２）第２級の水酸基はアクリルポリオール主鎖中のメ
   タクリル酸ヒドロキシプロビルの水酸基である特許請求
   の範囲第１項記載のアクリルウレタン塗料用樹脂組成物
   。
3. （３）ポリイソシアネートは脂肪族系ポリイソシアネー
   トである特許請求の範囲第１項記載のアクリルウレタン
   塗料用樹脂組成物。