JP2599143B2 - 水性分散体組成物 - Google Patents

水性分散体組成物

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は,塗料に配合され塗膜に潤滑効果を付与する
ことのできる水性分散体に関し,さらには,塗膜に優れ
た潤滑性を与えるとともに潤滑剤が塗膜表面から脱離し
たり,塗膜との接触物に移行して被接触物を潤滑剤で汚
染することのない潤滑剤成分を含む水性分散体に関す
る。
(従来の技術) 鉄,アルミニウム等の金属製品には,美観および金属
の腐食防止の目的で印刷および塗装がなされることが多
い。これらの金属用塗料には,塗装板あるいは製品の移
送を良好に行い,移送中における塗膜面の傷付き防止の
目的で潤滑剤を添加することが一般的に行われている。
これらの潤滑剤は,パーム油もしくはカルナバワックス
のような天然ワックスや合成ワックスあるいはシリコー
ン系の添加剤が用いられてきた。
しかしながら,これらの従来型潤滑剤は,塗料表面
に浮き出ている潤滑剤が他の物質との接触により脱落し
被接触面を汚す,水,溶媒等との接触により添加剤が
抽出され潤滑性が経時変化する,塗装面にハジキ,ア
イホール等が発生することがある,等の問題点があり,
高度に潤滑性がありしかも塗膜表面からの脱離もしくは
接触物への移行が少なく,経時的にも安定した潤滑性も
与える塗料用潤滑剤もしくは塗料の開発が要望されてい
た。
特に金属缶外面塗料の場合,印刷.塗装を行った塗装
板を製缶工程を経て製缶を行い,さらに内容物を充填
し,殺菌処理を行う等,塗装後に種々の機械的工程を経
るため,上記の特性は金属缶の性能を維持する極めて重
要な特性となっているが,現在満足できる水準にないの
が実情であった。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明者は,現状を解決するため,塗膜表面からの脱
離もしくは被接触物への移行が極めて少なく,かつ,環
境による潤滑性の変化あるいは組成物の保存安定性に優
れ,塗装性に悪影響を与えない塗料用潤滑剤の開発を目
的として鋭意研究を重ねてきた 〔発明の構成〕 (問題点を解決するための手段) その結果,本発明者は,官能基を有するワックスと塗
料用樹脂とを反応させ,その生成物を塗料中に配合せし
めることにより上記目的を達成できることを見い出し
た。
すなわち,本発明は,カルボキシル基もしくは水酸基
を有するポリオレフィン系ワックスもしくは天然ワック
スと,カルボキシル基もしくは水酸基と反応し得る官能
基を有する塗料用樹脂との反応生成物を分散助剤の存在
下で水中に分散せしめてなる水性分散体組成物である。
本発明におけるカルボキシル基もしくは水酸基を有す
るポリオレフィン系ワックスの例としては,ポリエチレ
ンワックスを酸化処理して得られる酸変性ポリエチレン
ワックスがある。これらは,アライド社製のAC629,AC68
0,AC330,三井石油化学(株)製のハイワックス4052E,42
02Eが市販品として入手できる。
また,エチレンもしくはプロピレンと,アクリル酸,
メタクリル酸を共重合させたもの,あるいは,ポリエチ
レンもしくはポリプロピレンを主成分とする合成ワック
スに,アクリル酸,メタアクリル酸,マレイン酸,イタ
コン酸等の重合性不飽和カルボン酸あるいはその酸無水
物をグラフト重合させることにによって得られる変性ポ
リオレフィンワックスであってもよく,これらは,ハイ
ワックス1105A,2203A,アライド社製AC−540等として入
手できる。これらのカルボキシル基含有ポリオレフィン
ワックスは,酸価が10〜100KOHmg/gの範囲にあることが
望ましい。
また,水酸基含有ポリオレフィンワックスとしては,
バレコ社製ポリワックスOH425,550,700として入手でき
る。
本発明におけるカルボキシル基もしくは水酸基を有す
る天然ワックスとしては,その成分中に遊離脂肪酸もし
くは遊離アルコールを含有するものであり,例えば,カ
ルナバワックス(遊離脂肪酸含有量3〜4%;遊離アル
コール含有量10〜12%,以下同じ順序で記す。),キャ
ンデリラワックス(10〜20%;10〜15%),木ロウ(3.7
〜5.6%;1.2〜1.6%)等の植物系ワックス,蜜ロウ(7
〜16%;1〜2ぱ),ラノリンワックス(微量;3〜5%)
等の動物系ワックス,モンタンワックス(酸価115〜17
5;ケン化価135〜175)のような鉱物系ワックスを挙げる
ことができる。天然ワックスを重合性カルボン酸等で変
性してカルボキシル基を導入したものを使用してもよ
い。
本発明における塗料用樹脂に含有される官能基として
は,エポキシ基,カルボキシル基,水酸基,イソシアネ
ート基,アミノ基等の官能基であり,これらの官能基を
有する合成樹脂としては,アクリル系樹脂、アルキッド
樹脂、変性アルキッド樹脂、オイルフリーアルキッド樹
脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルポリオール樹脂、
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ビニル樹脂、変性ビニ
ル樹脂、カプロラクトン変性樹脂、ポリアミド樹脂、ウ
レタン樹脂、ユリア樹脂、カルボキシル基含有ポリオレ
フィン樹脂を挙げることができる。
本発明の水性分散体は,ワックス5〜90重量%と樹脂
10〜95重量%,好ましくは30〜90重量%を含む混合物
を,150〜230℃に加熱して溶融させた後,酸もしくはア
ルカリ触媒の存在下または不存在下で反応させる。ワッ
クスの使用量が90重量%以上では単独で使用した場合に
近くなるので好ましくない。
ワックスと樹脂との反応の際使用される酸触媒として
は,塩酸,リン酸,p−トルエンスルホン酸等があり,ア
ルカリ触媒としては,水酸化ナトリウム,水酸化カリウ
ム,有機アミン類等がある。反応の終点は合成樹脂の官
能基当量,ワックスに含有されるカルボキシル基もしく
は水酸基の当量によって異なり,また使用用途によって
も異なるものの,ワックスの官能基濃度が5ないし100
%低下する範囲で選定される。
ワックスと樹脂の反応生成物を含む組成物は水中に分
散させる。組成物を水分散体とするには,反応生成物を
含む組成物を溶融状態にして乳化剤を加え,これを加温
した水に徐々に添加していくか,あるいは,これに加温
水を添加して相転換させてもよい。このような乳化剤と
しては,ノニオン系もしくはアニオン系の乳化剤を単独
もしくは併用して用いることができる。乳化剤として好
ましいものとしては,例えば,ステアリン酸石けん,ラ
ウリン酸石けん,バスフ社製エマルファー1178C,ネカニ
ール910を挙げることができる。
また,反応生成物がカルボキシル基のような酸性基を
含有する場合には,分散助剤として塩基性化合物を使用
して水中に分散させても良い。この場合においても乳化
剤を併用することが好ましい。中和に使用される塩基性
化合物としては,水酸化アルカリ,アンモニア,メチル
ジエタノールアミン,トリエタノールアミンのようなア
ルカノールアミン,ジメチルエタノールアミン,ジエチ
レンエタノールアミンのようなジアルキルアルカノール
アミンが使用できる。分散助剤の添加量としては反応生
成物を含む組成物の100重量部に対し,1〜40重量部が好
ましい。
ワックスと樹脂との反応生成物を分散させる水中に
は,アルコール系溶剤,セロソルブ系溶剤,ケトン系溶
剤のような水と相溶性のある有機溶剤あるいは塗膜表面
改良用配合剤を添加してあってもよい。
本発明の水性分散体は,ホモミキサー,ホモジナイザ
ー,ボールミル,サンドミル,アトライタ等のような分
散機によって微分散させることができる。
本発明の水性分散体組成物が配合される水性塗料とし
てはアクリル系塗料,アルキド系塗料,ポリエステル系
塗料,エポキシ系塗料等の熱硬化性塗料が好ましい。
本発明の分散体の塗料への添加量は,通常,塗料100
重量部に対して固形分として0.01ないし10重量部の範囲
である。
以下,実施例について説明する。例中,「部」「%
は,それぞれ「重量部」,「重量%」である。
(実施例) 実施例 1 アクリル樹脂(オレスターQ−171,三井東圧化学
(株)製,水酸基価45,樹脂分50%)80部(固形分)と
酸変性ポリエチレンワックス(三井石油化学工業(株)
製三井ハイワックス2203A,酸価30)20部を四ッ口フラス
コに投入し加熱溶解した。温度140℃にて7時間反応を
行ない樹脂混合物の酸価が15KOHmg/gとなったところ
で,温度を100℃まで下げ,トリエタノールアミンを10
部添加し,約30分間撹拌を行い反応生成物を中和した。
この中和物にステアリン酸石けんを10部添加した後,95
℃の水480部を30分を要して徐々に添加して固形分20%
の水性分散体を得た。
この分散体の1部(固形分)を水溶性ポリエステル樹
脂(三井東圧化学(株)製アルマテックスWP616)80部
とメラミン樹脂(三井東圧化学(株)製サイメル303)2
0部を成分(固形分)とするポリエステル系塗料に配合
し,アルミニウム板に乾燥膜厚が6μとなるように塗装
し,170℃で10分間加熱硬化させ,塗装板試料を作成し
た。
上記で得られた塗装板を,塗膜表面をガーゼで拭いた
前後における脱離した潤滑剤粒子の有無を,光学顕微鏡
で観察することにより,潤滑剤脱離製試験を行ったが,
潤滑剤の塗膜表面からの脱離は認められなかった。
また,塗装板試料の動摩擦係数を測定したところ0.11
であった。同じ試料の30分間ボイル処理後のものについ
て測定したところ,0.12であり,動摩擦係数にはほとん
ど変化が認められなかった。
なお、動摩擦係数は塗装板試料上に5cm×5cmのステン
レスブロック(荷重500g)を乗せ15m/分の速度でこのブ
ロックを引張ることにより測定した。
実施例 2 実施例1においてアクリル樹脂にかえてエポキシ樹脂
(油化シェルエポキシ(株)製エポン828,エポキシ当量
200)を使用する他は実施例1と同様にして分散体を得
た。
この分散体を使用して実施例1と同様にしてポリエス
テル塗料を調製し,実施例1と同様に作成した塗装板に
ついて潤滑剤脱離試験を行ったが潤滑剤の脱離は認めら
れなかった。
また塗装板の動摩擦係数を測定したところ,未処理で
0.12であり,ボイル処理後も変化は認められなかった。
実施例 3 実施例1においてアクリル樹脂に代えてポリエステル
樹脂(三井東圧(株)製,オレスターQ173,水酸基価26
5)を使用し,酸変性ポリエチレンワックスに代えてカ
ルナバワックス(酸価5KOHmg/g)を使用した他は実施例
1と同様にして分散体を得た。
この分散体を使用して実施例1と同様にしてポリエス
テル塗料を調製し,実施例1と同様に作成した塗装板に
ついて潤滑剤脱離試験を行ったが潤滑剤の脱離は認めら
れなかった。
また塗装板の動摩擦係数を測定したところ,未処理で
0.11であり,ボイル処理後も変化は認められなかった。
実施例 4 実施例1においてアクリル樹脂に代えてメラミン樹脂
(三井サイアナミド(株)製,サイメル303)を使用
し,酸変性ポリエチレンワックスに代えてモンタンワッ
クス(酸価20KOHmg/g)を使用した他は実施例1と同様
にして分散体を得た。
この分散体を使用して実施例1と同様にしてポリエス
テル塗料を調製し,実施例1と同様にして作成した塗装
板について潤滑剤脱離試験を行ったが潤滑剤の脱離は認
められなかった。
また塗装板の動摩擦係数を測定したところ,未処理で
0.09,ボイル処理後は0.11であった。
実施例 5 実施例1においてアクリル樹脂に代えてアクリル樹脂
(三井東圧化学(株)製アルマテックスWA911,酸価30KO
Hmg/g)を使用し,酸変性ポリエチレンワックスに代え
てラノリンワックス(水酸基価10)を使用した他は実施
例1と同様にして分散体を得た。
この分散体を使用して実施例1と同様にしてポリエス
テル塗料を調製し,実施例1と同様にして作成した塗装
板について潤滑剤脱離試験を行なったが潤滑剤の脱離は
認められなかった。
また塗装板と動摩擦係数を測定したところ,未処理で
0.10,ボイル処理後は0.11であった。
実施例 6 実施例5で得られた分散体の1部(固形体)を水溶性
アクリル系樹脂(三井東圧化学(株)製アルマテックス
WA924)80部とメラミン樹脂(三井サイアナミド(株)
製,サイメル350)20部を成分(固形分)とするポリエ
ステル系塗料を配合し,実施例1と同様にして作成した
塗装板について潤滑剤脱離試験を行ったか潤滑剤の脱離
は認められなかった。
また,塗装板の動摩擦係数を測定したところ,未処理
で0.11,ボイル処理後は0.12であった。
比較例 1 実施例1で使用したポリエステル系塗料にマイクロク
リスタリンワックス水性散体を実施例1の潤滑剤固形分
と同量配合し,以下は実施例1と同様して塗装板を作成
した。
この塗装板について潤滑剤脱離試験を行ったところ,
潤滑剤の塗膜表面からの脱離が認められた。
また塗装板の動摩擦係数を測定したところ,未処理で
は0.10であったものが,ボイル処理後は0.15となり,塗
膜潤滑性は大きく低下した。
比較例 2 実施例1で使用したポリエステル系塗料に実施例3で
使用したカルナバワックスを水性分散体としたものを実
施例1の潤滑剤固形分と同量配合し,以下は実施例1と
同様して塗装板を作成した。
この塗装板について潤滑剤脱離試験を行ったところ,
潤滑剤の脱離が認められた。
また塗装板の動摩擦係数を測定したところ,未処理で
は0.10であったものが,ボイル処理後は0.16となり,塗
膜潤滑性は大きく低下した。
比較例 3 実施例6で使用したアクリル樹脂塗料に実施例4で使
用したモンタンワックスを水性分散体としたものを実施
例6の潤滑剤固形分と同量配合し,以下は実施例6と同
様して塗装板を作成した。
この塗装板について潤滑剤脱離試験を行ったところ,
潤滑剤の脱離が認められた。
また塗装板の動摩擦係数を測定したところ,未処理で
は0.10であったものが,ボイル処理後は0.19となり,塗
膜潤滑性は大きく低下した。
〔発明の効果〕
本発明の水性分散体組成物は,塗料用配合剤として有
用であり,この塗料から得られる塗膜を常温ないし加熱
した状態でこすっても潤滑剤粒子は塗膜表面から脱離せ
ず,接触によっても移行することも少なく,従来の塗料
用潤滑剤より極めて良好な性能を示すものである。この
ような性能は工業用塗料,特に金属缶外面,王冠,キャ
ップ外面の塗料にとっては極めて有用である。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カルボキシル基もしくは水酸基を有するポ
    リオレフィン系ワックスもしくは天然ワックスと、カル
    ボキシル基もしくは水酸基と反応し得る官能基を有す
    る、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、変性アルキッド
    樹脂、オイルフリーアルキッド樹脂、ポリエステル樹
    脂、ポリエステルポリオール樹脂、エポキシ樹脂、フェ
    ノール樹脂、ビニル樹脂、変性ビニル樹脂、カプロラク
    トン変性樹脂、ポリアミド樹脂、ウレタン樹脂、ユリア
    樹脂、カルボキシル基含有ポリオレフィン樹脂の群から
    選ばれる1種以上の塗料用樹脂との反応生成物を分散助
    剤の存在下に水中に分散せしめてなる水性分散体組成
    物。
  2. 【請求項2】ポリオレフィン系ワックスが酸化ポリエチ
    レンもしくはエチレン−(メタ)アクリル酸共重合体で
    ある特許請求の範囲第1項記載の水性分散体組成物。
  3. 【請求項3】天然ワックスがカルナバワックスもしくは
    モンタンワックスである特許請求の範囲第1項記載の水
    性分散体組成物。
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