JPS63295680A - 熱硬化型水性塗料組成物 - Google Patents

熱硬化型水性塗料組成物

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JPS63295680A
JPS63295680A JP62130676A JP13067687A JPS63295680A JP S63295680 A JPS63295680 A JP S63295680A JP 62130676 A JP62130676 A JP 62130676A JP 13067687 A JP13067687 A JP 13067687A JP S63295680 A JPS63295680 A JP S63295680A
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resin
group
formula
acid residue
water
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JP62130676A
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Hideyoshi Noda
野田 秀吉
Motoyoshi Yoshikawa
元祥 吉川
Sakukazu Konishi
小西 ▲さく▼一
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Nippon Paint Co Ltd
Original Assignee
Nippon Paint Co Ltd
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    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/02Emulsion paints including aerosols
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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 本発明は水性塗料組成物にかかり、さらに詳しくは塗装
作業性に優れ、特に高光沢で高平滑性の塗膜を与えるこ
とができ、自動車などの上塗として極めて有用な樹脂分
散型水性塗料組成物に関するものである。
従来の技術 水と水性樹脂からなる系に疎水性樹脂を分散含有せしめ
た水性塗料組成物は大気汚染、火災などの防止、および
高価且つ有害な有機溶剤の節約という点だけでなく、各
種樹脂の組合せが可能で、それら樹脂の特性を各々発揮
すしめうる点で注目を集めている。しかし水に起因する
特性のため、かかる水性塗料組成物は一般に耐ワキ性が
劣る。
これを回避するため、一般に低反応性のメラミン樹脂な
どのアミノブラストを使用するが、このような場合、焼
付後耐候性を満足させる硬化塗膜が得難い。そこで耐ワ
キ性と耐候性を両立させるため、焼付初期は低反応性で
あり、その後この反応性を増大させるため触媒が屡々用
いられるが、従来の触媒、例えばp−トルエンスルホン
酸ナトリウムや         CH3 C1(2=CI−CONH−C−C)I2−So、NH
4CH3 などでは焼付時間と粘度上昇が直線的に推移し、耐ワキ
性の制御が不可能であった。
発明が解決しようとする問題点 そこで水、水性樹脂、疎水性樹脂および硬化剤を主成分
として含み、樹脂種が広範囲のものから選択され、ワキ
性能を低下させずに十分な硬化塗膜を得るような触媒が
均一に分散され、しかも高タレ性能を従来どおり維持で
きる樹脂粒子分散型塗料組成物が水性塗料として得られ
るならば、自動車、家電製品などの中塗りおよび上塗り
として極めて有用であり、かかる塗料組成物を得ること
が本発明の目的である。
すなわち本発明の上記目的は、 く^)水媒体 (II)水性樹脂 (C)疎水性樹脂粉末または疎水性樹脂と有機溶剤との
樹脂液体の粒子 (D)硬化剤 を含む系に、 (E)式(I> (式中、R1は置換基を有していてもよい炭化水素基、
フェニル基、アミノ基またはカルボン酸残基;R2は水
素原子またはメチル基; Aは炭素数2〜4のアルキレ
ン基;nは0〜Inの正の数;xlは−CONH基また
は一〇CH2−CH−C)12−COO−; Ylはカ
ルH ボン酸残基またはスルホン酸残基;MlはYlと塩を形
成するもので1価または2価の陽イオン、アンモニウム
イオンもしくは低級アミン類;aは0または1の正の数
を示す) もしくは式(n) CH2・C−CH2−X2−CHY2−M2     
   ・・・ (II)CH2→C00−)、−→AO
+r−R5(式中、R3は置換基を有していてもよい炭
化水素基、フェニル基、アミン基またはカルボン酸残基
;R4は水素原子またはメチル基; Aは炭素数2〜4
のアルキレン基;nは0〜100の正の数;X2は−C
ONH基、−000基または −0CH2−CH−CH
2−COO−;冨 H Y2はカルボン酸残基またはスルホン酸残基;M2はY
2と塩を形成するもので1価または2価の陽イオン、ア
ンモニウムイオンもしくは低級アミン類;aは0または
1の正の数を示す) で表される化合物を、硬化触媒として全固形分に対し、
0.1〜10重量%存在せし7めた熱硬化型水性塗料組
成物により達成せられる。
本発明で用いられる水性樹脂は、通常塗料用に用いられ
ているものであれば特に制限なく使用可能であり、アニ
オン系、カチオン系、両性イオン系でも、またイオン性
を持たぬものであっても良い。特に好ましい態様として
は後述の水トレランスと水溶液の表面張力により特徴づ
けられるアルキド系、ポリエステル系、エポキシ系、ウ
レタン系、アミノプラスト系、マレイン化油系などの任
意の水溶性乃至は水分散性樹脂が挙げられる。すなわち
、かかる樹脂は1重量%水溶液の表面張力が51dyn
e/cm以下であることと、塗料製造に用いられる通常
の水性ワニス5gを 100mJビーカーに秤取し、脱
イオン水で希釈してゆき、ビーカーごしに1号活字が読
めなくなる時の水希釈倍率で表した水トレランスが〈4
以上であることが好ましい。上に定義した水トレランス
が4に満たぬ場合には、不溶性樹脂を加えた時、組成物
の粘度が増大する傾向を示し、また分散安定性が損なわ
れるし、また表面張力が514yne/cmを超える場
合にも同じく粘度増大、分散安定性の低下をもたらす傾
向がある。かかる水性樹脂を使用するに当たっては、例
えば水性樹脂がアクリル系、アルキド系などのアニオン
樹脂である場合には塩基性化合物により中和し、またカ
チオン樹脂である場合には酸性化合物で中和して、水溶
性乃至は水分散性となし、水に溶解乃至は分散させるの
である。
尚、水性樹脂がアニオン樹脂の場合、前記特開昭57−
164145号発明とは異なり、その酸価は30以上2
00以下、好ましくは30〜100の通常の樹脂酸価の
範囲のものが用いられ優れた分散機能と溶解特性を発揮
することができるし、またカチオン樹脂の場合、樹脂固
形分100g当り30〜3θQ mmoJの窒素原子を
持つものが同様に好適に使用せられる。
さて本発明においては、かかる水性樹脂と水媒体からな
る系に、疎水性樹脂粉末または疎水性樹脂と有機溶剤と
の樹脂液体の粒子が分散含有せしめられる。この場合、
疎水性樹脂粉末は、塗料用として通常用いられているも
のであれば、特に制限されない。それらは水不溶性の液
状あるいは固体の樹脂で、樹脂種としては、例えばアク
リル樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ
樹脂、アミノプラスト樹脂、アクリル変性アルキド樹脂
、アクリル変性ポリエステル樹脂などでありうる。
本発明で用いられる硬化剤は、この種の熱硬化型水性塗
料組成物として通常用いられているものであれば特に制
限なく使用可能であり、例えばアミノプラスト、ブロッ
クイソシアネート、エポキシ化合物、フェノールプラス
トなどが挙げられ、アミノプラストとしてはへキサメト
キシメチロールメラミン、メチル・ブチル化メラミンな
どが代表的なものとして例示される。
本発明ではさらに触媒として次のような化合物を使用す
る。すなわち、式(I) (式中、R1は置換基を有していてもよい炭化水素基、
フェニル基、アミノ基またはカルボン酸残基;R2は水
素原子またはメチル基: Aは炭素数2〜4のアルキレ
ン基;nは0〜100の正の数;Xlは−CONH基ま
たは一0CH2−CH−CH2−COO−; Ytはカ
ルH ボン酸残基またはスルホン酸残基;MlはYlと塩を形
成するもので1価または2価の陽イオン、アンモニウム
イオンもしくは低級アミン類;aは0または1の正の数
を示す) もしくは、式、(■) (式中、R3は置換基を有していてもよい炭化水素基、
フェニル基、アミノ基またはカルボン酸残基;R4は水
素原子またはメチル基; Aは炭素数2〜4のアルキレ
ン基;nはO〜100の正の数;x2は−CON1(基
、−000基または −oclI2−c)l−cu2−
coo−;H Y2はカルボン酸残基またはスルホン酸残基;M2はY
2と塩を形成するもので1価まなは2価の陽イオン、ア
ンモニウムイオンもしくは低級アミン類;a (、t 
Oまたは1の正の数を示す)で表される化合物であり、
式(I)および(II)において好ましくはn=o〜2
であり、R1およびR3は炭化水素基で、R1およびR
3で特に好ましいのはラウリル、ミリスチル、オレイル
およびステアリル基などである。さらに式(II)にお
いてX2がH 式(■) 誕 (式中R3、R4、A、n、M2などはすべて式(II
)と同一の意味を持つ) で表されるスルホコハク酸ジエステル塩は、特にこの発
明の目的に好適に使用せられる。
上記の化合物の使用量は全固形分に対し0.1〜10重
量%が必要であり、好ましくは1〜6%である。1%未
満では他の硬化系と併用しない限り硬化不良となり、1
0%以上では耐水性不良となり、好ましくない。
このようなスルホコハク酸ジエステル塩は、例えば特開
昭58−203960号に記述されているように次の如
くして製造される。
H (■) R。
式(V)で表されるハーフェステルのR3としては、ア
ルキル基、アルケニル基(アリル、メタリル、オレイル
基など)、シクロアルキル基、アリール基、アルキルア
リール基などの炭化水素基;またこれらに、しドロキシ
ル基、ハロゲン原子、アミド基などの基が結合した炭化
水素基;アルコール類、フェノール類、カルボン酸類、
アミンなどの活性水素含有化合物にアルキレンオキサイ
ドを付加して得られたオキシアルキレン化合物の残基を
挙げることができる。
さて本発明では前記の通り、疎水性樹脂粉末または疎水
性樹脂と有機溶剤との樹脂液体の粒子と前記硬化剤およ
び前記化合物(I>または(II)とを、前記の水−水
性樹脂からなる系に、平均粒径100μ以下の微小な粒
子または液滴の形で分散されるが、この場合通常の塗料
用ミキサーによる混合で分散目的を達成することができ
る。混合に際しては、通常35〜95°C程度の温度が
用いられ、例えばラボラトリ−ミキサーにより15分程
度の混合で十分である。
尚この場合、前記化合物(I>または(II)はかかる
混合分散系において通常の塗料用水性樹脂と十分な相溶
性を示し、また乳化機能を持つため微粒子樹脂を安定に
分散せしめる作用もあり、好適に系中に配合せられるが
、かかる化合物(I)または(II)は反応性であるた
め、必ずしもかかる混合分散によってのみでなく、所望
により水性樹脂あるいは疎水性樹脂粉末自体に予め組み
込んで使用することも可能であり、いづれの場合にも好
ましい硬化触媒としての作用を示す。
すなわち前記化合物(I>または(I[)を使用した場
合、前記塗料組成物を塗布した塗膜の焼付乾燥時、その
焼付初期の粘度上昇は低く、焼付後段において急激な粘
度上昇が得られ、また化合物(I)または(II)の使
用量を増大した場合、焼付初期粘度上昇はあまり影響さ
れず、焼付後段の急激な粘度上昇がより加速されるため
、従来の触媒よりその使用量比を大にすることが可能で
あり耐ワキ性が十分制御され、極めて好ましい硬化触媒
であることが見出された。
また化合物(I)または(II)は末端にエチレン性不
飽和基を有しているので予め疎水性樹脂と共重合させる
ことも可能であるし、また混合系の場合には塗膜を焼付
乾燥した場合偏りなく塗膜中に取り込まれ均一に分散さ
れ、また好ましい態様として化合物(■)のように水酸
基を有するものを使用した場合は、例えばメラミン樹脂
などのアミノブラスト系硬化剤と反応し、いづれにして
も塗膜中に取り込まれるため塗膜中にフリーで残存させ
ることを避は得ることから塗膜性能の向上に寄与できる
のみでなく、さらにこの種の化合物は前述の通りの界面
活性能を有するので分散性、相溶性も良好である。また
好ましい態様として、従来の触媒に比し、その側鎖を長
くし得るので、疎・水性樹脂との相溶性を一層向上せし
め得ることがら、組成物全体が均一に分散し水が蒸発す
るまで分散系がくずれに<<、硬化開始時間を遅らせる
ことができるし、また量的に多量に配合できるので耐ワ
キ性と耐候性の制御がさらに容易となる9尚、前記の樹
脂、硬化剤、硬化触媒の分散液にはまた、所望により顔
料、染料、塗料添加剤、可塑剤などを溶解乃至は分散含
有せしめうる。
かくして得られる本発明の塗料組成物は、分散性、硬化
性、作業性(特に耐ワキ性)が優れているなめ塗膜外観
(特に光沢、平滑性)、耐水性、耐候性に優れた焼付塗
膜を与え得るため自動車、家電製品などの中塗り゛およ
び上塗り塗料として極めて有用である。
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれ
らの実施例に限られるものではない。また下記において
特にことわりなき限り、部および%は重量による。
尚、化合物、硬fヒ剤、水性樹脂、疎水性樹脂粉末およ
び疎水性樹脂と有機溶剤との樹脂液体として、次のよう
なものを用いた。
ヘキサメトキシメチロールメラミン (三井サイアナミド社製、サイメール303)メチル・
ブチル化メラミン (三相ケミカル社製、二カラツクMX−40)メチル・
ブチル化メラミン (三相ケミカル社製、二カラツクMX−45)水工JL
IIり≦し& (I)酸価65、水酸価48、数平均分子量3900の
アクリル樹脂のエチルセロソルブ溶液(固形分80重量
%)100部に、ジメチルエタノールアミン8.3部と
水211.7部を加え、混合処理して、中和率80%、
固形分重量25%の水性樹脂フェス(I)を調製した。
(l−1)上記(I)に、(I)の固形分の2%の化合
物(I7)を配合して水性樹脂フェス(I−1>を調製
しな。
(l−2)カヤエステル0(化薬ヌーリ社製、パーオキ
サイド系重合開始剤)7部とエチル七ロソルブ21.6
部とを混合し 125℃にて、アクリルモノマー混合液
(スチレン:アクリル酸2−エチルへキシル:アクリル
酸2−ヒドロキシエチル:メタクリル酸メチル=40:
 40: 10: 10>  100部と化合物〈イ)
溶液(水:エチルセロソルブ=50:50、固形分重量
33%) 13.6部とをそれぞれ3時間かけて同時滴
下し、滴下終了後1時間エージングして水性樹脂ワニス
(l−2)を調製した。
(II)酸価35、水酸価80、数平均分子i 170
0のアルキド樹脂のブチルセロソルブ溶液(固形分80
重量%)  100部にジメチルエタノールアミン5.
8部と水220部を加え、ラボミキサーにて室温で15
分間混合処理して、中和率80%、固形分重量25%の
水性樹脂ワニス(n)を調製した。
(II−1>上記(If)に、(II)の固形分の2%
の化合物(イ)を配合して水性樹脂ワニス(If−1>
を調製した。
(n−2>上記(I[)に、(It)の固形分の2%の
化合物(+7)を配合して水性樹脂ワニス(II−2)
を調製した。
(1)酢酸で中和されたカチオン樹脂であって、窒素原
子当量(注)1040、中和率100%、固形分重量2
5%、分子量5000を有する水性樹脂ワニスを調製し
、水性樹脂ワニス(III)とした。
(注)窒素原子当量とは数平均分子量/1分子中の窒素
原子数を意味する。
(lll−1)重合開始剤として2.2′アゾビスイソ
ブチロニトリルを7部とエチルセロソルブ21.6部と
を混合し100℃にて、アクリルモノマー混合液(スチ
レン:アクリル酸エチル:アクリル酸2−エチルへキシ
ル:メタクリル酸ジメチルアミノエチル=42: 30
: 10: 1♂)100部と化合物(ロ)溶液(固形
分重量50%)9部とをそれぞれ3時間かけて同時滴下
し、滴下終了後1時間エージングし、次いで酢酸6.9
部で中和し、中和率100%、固形分重量25%、数平
均分子量5000を有する水性樹脂ワニス(II−1)
を調製した。
1に1il症友 下記の第1表に示したエポキシ樹脂粉末■、■およびカ
ルボキシル基含有樹脂粉末■、■を使用し、それらおよ
び化合物(() (T7) (ハ)を組合せて第1表に
示すような各樹脂粉末の配合とし、それぞれプレミック
ス槽に入れて攪拌し、その後混練機に入れて95℃で溶
融混練し、次いで冷却後、粉砕機で粉砕し、分級機15
0メツシユの篩を通過させて 100μ以下の粉末を得
た。このようにしてそれぞれ疎水性樹脂粉末(^−1)
 、(B−1) 、(A−2)、(B−2)を調製した
陳述JLIL詣ヱしく (C) SP値9.35、水酸価40、Tg  30℃
、数平均分子量4000のアクリル樹脂をツルペッツ1
50(エッソ石油社製、芳香族炭化水素系溶剤)に溶解
し、固形分80%、SP値9.20の樹脂液体(C)を
調製した。
(C−1)カヤエステル010部とツルペッツ1502
1.6部とを混合し 125℃にてアクリルモノマー混
合液(スチレン:アクリル酸2−ヒドロキシエチル:メ
タクリル酸メチル:アクリル酸2−エチルヘキシル=5
9.1:  8j:  9j: 23j)  100部
と化合物(イ)溶液(水:エチルセロソルブ=50:5
0、固形分重量33%) 13.6部とをそれぞれ3時
間かけて同時滴下し、滴下終了後1時間エージングして
疎水性樹脂液体(C−1)を調製した。
(D) SP値10.1、水酸価60、酸価10、数平
均分子量1700のアルキド樹脂をキシレンに溶解し、
固形分85%のワニスとし、このワニス 100部にブ
チル化メラミンホルムアルデヒド樹脂50部を混合分散
せしめ、SP値10.0の樹脂液体(D)を調製した。
(D−1)上記(D)と(D)の固形分の1%の触媒(
+7)を配合して樹脂液体(D−1)を調製した。
(D−2>上記(It)と、(ロ)の固形分の0,2%
の触媒(ニ)を配合して樹脂液体(D−2)を調製した
(E)前記水性樹脂ワニス(III−1>80部をコル
ベンに入れ、重合開始剤としてアゾイソブチロニトリル
5部、水20部を加え80°Cに昇温しで、スチレン:
エチルメタクリレート:メタクリル酸2−ヒドロキシエ
チル=40:40:10のモノマー溶液20部を徐々に
滴下して共重合せしめ、樹脂粒子の分散液体(Hを調製
した。
実施例1 (顔料ペーストの作成) 水性樹脂(n−1)40部とタイベークR−930(石
原産業社製、チタン白)40部を脱イオン水にて希釈し
、予備混合後、ペイントコンディショナーにてガラス媒
体中で室温40分間分散処理して、顔料ペーストを作成
した。
(樹脂粒子ペーストの作成) 液体樹脂(A−1) 20部と水性樹脂(II−1>6
0部を脱イオン水にて希釈し、粘度(20℃)約100
ボイズ、60℃で30分間ラボミキサーにて分散処理し
て微小液体粒子ペーストを作成した。
(塗料組成物の調製) 上記顔料ペースト80部、加熱混合ペースト80部に二
カラツクMX−4015部を室温で攪拌混合して塗料組
成物を調製した。
実施例2〜4 第2表に示した各材料とその配合比を用いる他は実施例
1と同様の方法で顔料ペーストおよび樹脂粒子ペースト
を作成し、且つ実施例1と同様の方法で塗料組成物を調
製した。
実施例5 樹脂粒子ペーストとして、前記疎水性樹脂液体(Hその
ものを用いる以外は実施例1と同様の方法で、第2表に
示した各材料とその配合比を用いて顔料ペーストを作成
し、且つ実施例1と同様の方法で塗料組成物を調製した
実施例1〜5の各塗料組成物を脱イオン水で希釈して)
オードカップ#4で30秒の粘度に調整した。常法に従
い、鋼板上にスプレー塗装し、5分間セツティングした
後、100°Cで20分間焼付けて三次元化塗膜を得た
。各組成物の耐ワキ性および耐候性の試験結果は第2表
の通りである。
(以下余白) 注・・・サンシャインウエザオメーター(スガ試験機社
製)2000時間照射後のグロスリテンションの値であ
り、 〔照射後の光沢/照射前の光沢)X100で示される。
特許出願代理人

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) (A)水媒体 (B)水性樹脂 (C)疎水性樹脂粉末または疎水性樹脂と有機溶剤との
    樹脂液体の粒子 (D)硬化剤 を含む系に、 (E)式( I ) ▲数式、化学式、表等があります▼・・・( I ) (式中、R_1は置換基を有していてもよい炭化水素基
    、フェニル基、アミノ基またはカルボン酸残基;R_2
    は水素原子またはメチル基;Aは炭素数2〜4のアルキ
    レン基;nは0〜100の正の数;X_1は−CONH
    基または▲数式、化学式、表等があります▼;Y_1は
    カル ボン酸残基またはスルホン酸残基;M_1はY_1と塩
    を形成するもので1価または2価の陽イオン、アンモニ
    ウムイオンもしくは低級アミン類;aは0または1の正
    の数を示す) もしくは式(II) ▲数式、化学式、表等があります▼・・・(II) (式中、R_3は置換基を有していてもよい炭化水素基
    、フェニル基、アミノ基またはカルボン酸残基;R_4
    は水素原子またはメチル基;Aは炭素数2〜4のアルキ
    レン基;nは0〜100の正の数;X_2は−CONH
    基、−COO基または▲数式、化学式、表等があります
    ▼; Y_2はカルボン酸残基またはスルホン酸残基;M_2
    はY_2と塩を形成するもので1価または2価の陽イオ
    ン、アンモニウムイオンもしくは低級アミン類;aは0
    または1の正の数を示す) で表される化合物を、硬化触媒として全固形分に対し0
    .1〜10重量%存在せしめた熱硬化型水性塗料組成物
  2. (2)水性樹脂が、1重量%脱イオン水水溶液の表面張
    力が51dyne/cm以下で、水トレランスが4以上
    である少なくとも1種の水性樹脂である特許請求の範囲
    第1項記載の塗料組成物。
  3. (3)疎水性樹脂粉末または疎水性樹脂と有機溶剤との
    樹脂液体の粒子がアクリル樹脂、アルキド樹脂、ポリエ
    ステル樹脂、エポキシ樹脂、アミノプラスト樹脂、アク
    リル変性アルキド樹脂、アクリル変性ポリエステル樹脂
    である特許請求の範囲第1項または第2項記載の塗料組
    成物。
  4. (4)水性樹脂が酸価30〜200のアニオン樹脂で塩
    基性化合物により中和された樹脂である特許請求の範囲
    第1項または第2項記載の塗料組成物。
  5. (5)水性樹脂が樹脂固形分100g当たり30〜30
    0mmolの窒素原子を持つカチオン樹脂で、酸性化合
    物により中和された樹脂である特許請求の範囲第1項ま
    たは第2項記載の塗料組成物。
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