JP3041904B2 - 着色用原色塗料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、顔料の分散性すぐれると共に、塗料用の各
種樹脂と良好に相溶する顔料分散用樹脂を用いた着色用
原色塗料に関する。

〔従来の技術〕 現在、塗料のベ−スとして目的に応じて用いられてい
る樹脂の種類は多い。たとえば外観を重視する場合に
は、アクリル系、アルキド系などの樹脂が用いられ、そ
の各々に焼付け型、常温乾燥型があり、さらに目的に応
じて焼き付け型アクリル塗料でも、性質の異なる樹脂を
用いることもある。また、その他にエポキシ系、ビニル
系などの樹脂も使用されている。

塗料で色合わせを行う場合には、同等の樹脂をベ−ス
とした複数の原料塗料を混合して色合わせを行うのが通
常の方法である。仮に、互いに異なる樹脂系の塗料を混
合することは、樹脂同志の相溶性がよくない場合があ
り、その場合には、塗面の光沢が低下したり、その他塗
料本来の物理的化学的性能が少なからず損なわれること
になる。

したがつて、ひとつの樹脂系塗料に何種類かの原色塗
料が必要であり、同様に他の樹脂系塗料毎にそれぞれ何
種類かの原色塗料が必要であるなどで、原色塗料の種類
は膨大な数になり、生産効率上好ましくなく、また生産
管理上のトラブルの原因にもなつている。

一方、比較的広い範囲の樹脂と相溶性のある低分子の
樹脂、たとえば尿素系、トリアジン系、ポリグリコ−ル
系、アクリル系などの低分子の樹脂を用い、これに顔料
を分散させた原色塗料を調製することにより、上記の如
き生産効率上などの問題を回避することが考えられてい
る。

しかし、このような低分子の樹脂では、これと塗料用
の各種樹脂と混ぜ合わせたときに、その塗膜物性や塗膜
耐久性が一般に悪くなるという欠点を免れなかつた。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、従来においては、塗料用の各種樹脂とよ
く相溶してかつ良好な塗膜特性を発揮しうるような顔料
分散用樹脂はほとんど見い出されておらず、その出現が
強く望まれていた。

本発明は、上記従来の事情に鑑み、顔料の分散性にす
ぐれると共に、アルキド系、アクリル系、ビニル系、エ
ポキシ系などの各種塗料用の樹脂と良好に相溶して、こ
れら樹脂に混合したときに各樹脂本来の性能を損なうこ
となく良好な塗膜特性を付与しうるような顔料分散用樹
脂を用いた着色用原色塗料を提供することを目的として
いる。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意検討
した結果、特定のポリエステルプレポリマ−に多官能イ
ソシアネ−ト化合物を反応させて得られるウレタン変性
ポリエステル樹脂が広範囲の樹脂と良好に相溶し、かつ
良好な顔料分散性を示すことを見い出し、本発明を完成
した。

すなわち、本発明は、数平均分子量が350〜1,500、水
酸基価が100〜300のポリエステルプレポリマ−に、この
プレポリマ−の水酸基１当量に対してイソシアネ−ト基
が0.2〜0.7当量となる割合の多官能イソシアネ−ト化合
物を反応させて得られる、水酸基価が40〜240、数平均
分子量が700〜2,000のウレタン変性ポリエステル樹脂か
らなる顔料分散用樹脂の有機溶剤溶液に顔料を分散して
なる着色用原色塗料に係るものである。

〔発明の構成・作用〕

本発明において中間原料として用いるポリエステルプ
レポリマ−は、多価アルコ−ル、多塩基酸および必要に
応じてその他の有機酸を出願原料として、これらの周知
の方法で縮合重合させることにより、得ることができ
る。

多価アルコ−ルとしては、エチレングリコ−ル、プロ
ピレングリコ−ル、ジエチレングリコ−ル、ポリプロプ
レングリコ−ル、ネオペンチルグリコ−ル、ヘキシレン
グリコ−ルなどの２価アルコ−ル、グリセリン、トリメ
チロ−ルエタン、トリメチロ−ルプロパンなどの中から
その１種または２種以上を混合して使用することができ
る。

多塩基酸としては、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水
フタル酸、イソフタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、
無水トリメリツト酸、アジピン酸、セバシン酸、無水マ
レイン酸などのポリエステル製造用として一般に用いら
れている各種の多塩基酸の中からその１種または２種以
上を混合して使用することができる。中でも、物性、耐
候性、相溶性などの点から、ヘキサヒドロ無水フタル酸
を用いるのが特に好ましい。

必要に応じて用いられるその他の有機酸としては、炭
素数８〜18の脂肪酸、ダイマ−酸、安息香酸などを使用
することができる。

このような出発原料より得られる本発明のポリエステ
ルプレポリマ−は、その数平均分子量が350〜1,500、好
ましくは500〜1,000で、水酸基価が100〜300、好ましく
は110〜200であるのがよい。また、そのガラス転移温度
としては、−20〜50℃の範囲にあるのが好ましい。

数平均分子量が350未満では、生成するウレタン変性
ポリエステル樹脂の物性や耐候性などが悪くなり、1,50
0を超えると、上記樹脂と他の樹脂との相溶性が悪くな
る。また、水酸基価が100未満かあるいは300を超えてし
まうと、いずれも生成するウレタン変性ポリエステル樹
脂の耐久性や他の樹脂との相溶性が悪くなる。なお、ガ
ラス転移温度が低くなりすぎると塗膜に粘着感が残り、
逆に高くなりすぎると塗膜の耐衝撃性や耐折り曲げ性な
どの物性が悪くなるため、いずれも好ましくない。

本発明においては、上記の如き特定のポリエステルプ
レポリマ−を中間原料として、これに多官能イソシアネ
−ト化合物を反応させることにより、ウレタン変性ポリ
エステル樹脂を生成する。

ここで用いる多官能イソシアネ−ト化合物としては、
たとえばヘキサメチレンジイソシアネ−ト、イソホロン
ジイソシアネ−ト、トリレンジイソシアネ−トおよびこ
れらの２量体や３量体が挙げられ、またこれらイソシア
ネ−ト化合物と水、エチレングリコ−ル、プロピレング
リコ−ルなどの多価アルコ−ルとの反応物なども使用で
きる。これらの化合物は、いずれも１分子当り２個また
は３個のイソシアネ−ト基を有するものである。

この多官能イソシアネ−ト化合物の使用量は、プレポ
リマ−の水酸基１当量に対してイソシアネ−ト基が0.2
〜0.7当量、好ましくは0.3〜0.6当量となるような割合
として、生成するウレタン変性ポリエステル樹脂の水酸
基価が40〜240、好ましくは50〜150で、数平均分子量が
700〜2,000、好ましくは1,000〜1,9000となるようにす
るのがよい。

このようなウレタン変性ポリエステル樹脂は、骨格が
ポリエステル樹脂からなるため、他の樹脂に較べて本来
低粘度で顔料の分散性にすぐれ、かつ他の樹脂との相溶
性も良好であるが、さらにこの分子内にウレタン結合を
導入し、併せて水酸基価が40〜240となる最適の溶解性
パラメ−タ値に設定し、またその分子量を塗膜形成機能
と他の樹脂との相用性とを考慮した最適の範囲に設定し
ていることにより、上記本来の特性がさらに助長され
て、顔料分散用として望まれるすぐれた性能を発揮す
る。

なお、多官能イソシアネ−ト化合物の使用量が前記の
範囲外となり、生成するウレタン変性ポリエステル樹脂
の水酸基価および数平均分子量が前記の範囲を逸脱する
と、顔料の分散性、塗膜の物性や耐候性などが損なわれ
たり、塗料用の各種樹脂との相溶性が悪くなり塗膜物性
の低下に加えて塗面の光沢が低下してくるといつた種々
の問題をきたす結果となる。

本発明において、上記のウレタン変性ポリエステル樹
脂を顔料分散用樹脂として用いる場合、一般にこの樹脂
をベ−スとして、着色顔料、有機溶剤および必要に応じ
て流動性調整剤、表面張力調整剤、顔料分散剤などを配
合して、各インタ−（単独顔料を分散させた着色用原色
塗料）を調製することができる。

着色顔料としては、たとえば酸化チタン、弁柄、クロ
ムイエロ−、カ−ボンブラツク、キナクリドン系、ペリ
レン系、アゾ系顔料、フタロシアニンなどが挙げられる
が、これらに限定されることなく、塗料用として一般に
用いられている顔料のすべてを使用できる。インタ−に
あつては、各樹脂系塗料への混合量をより少なくするた
め、顔料濃度は通常の塗料の数倍と高く設計される。

有機溶剤としては、たとえば炭化水素系、エステル
系、ケトン系、アルコ−ル系、セロソルブ系などが用い
られるが、これらに限定されず、塗料用として一般に用
いられている各種溶剤を広く使用できる。

〔発明の効果〕

本発明の顔料分散用樹脂は、各種の有機顔料、無機顔
料に対して良好な分散性を示し、また塗料用に用いられ
る樹脂の多くと良好な相溶性を示すので、この樹脂に顔
料を分散させたインタ−は、常温乾燥型アルキド塗料、
焼き付け型アルキド塗料、常温乾燥型アクリル塗料、焼
き付け型アクリル塗料、塩化ビニル系塗料、エポキシ系
塗料、ニトロセルロ−ズ系塗料などの塗料の着色用とし
て使用することができる。この結果インタ−の種類を大
幅に減少させ、塗料の生産性を著しく向上させることが
できる。

〔実施例〕

以下、実施例および比較例によつて本発明を具体的に
説明する。なお、例中の部は、重量部である。また、以
下の実施例および比較例で用いたポリエステルプレポリ
マ−溶液E1〜E8、ウレタン変性ポリエステル樹脂溶液UE
1〜UE5、試験用アクリルワニスAC9は、それぞれつぎの
方法で調製した。

＜ポリエステルプレポリマ−の調製＞ 撹拌機、精留塔、水分離器冷却管、温度計および窒素
ガス吹き込み口を備えたフラスコに、第１表に示す配合
に基づき、多塩基酸および多価アルコ−ルを仕込み、窒
素ガス雰囲気中で加熱撹拌し、160℃から230℃まで、生
成する縮合水を系外へ留去させながら、４時間かけて昇
温させた。その後、フラスコ内容物に対して1.5重量％
のキシレンを徐々に添加し、温度230℃に維持して縮合
反応を続けた。酸価10以下になつたとき反応を終了し、
残りのキシレンにて希釈し、８種類のポリエステルプレ
ポリマ−溶液E1〜E8を得た。各プレポリマ−の数平均分
子量、水酸基価、酸価などの測定結果は、つぎの第１表
に示すとおりであつた。

＜ウレタン変性ポリエステル樹脂溶液の調製＞ 上記で調製したポリエステルプレポリマ−溶液E1〜E4
およびE7を、それぞれ80℃に冷却したのち、第２表に示
す多官能イソシアネ−ト化合物を加え、80℃で３時間撹
拌を続けながら、赤外線吸収スペクトル分析で未反応の
イソシアネ−ト基を追跡した。イソシアネ−ト基が消失
した時点で反応を終了し、５種類のウレタン変性ポリエ
ステル樹脂溶液UE1〜UE5を得た。各溶液の不揮発分、粘
度（ガ−ドナ−、25℃）および樹脂の酸価などは、つぎ
の第２表に示すとおりであつた。

＜試験用アクリルワニスの調製＞ キシレン40部およびブチルアルコ−ル10部を投入して
135℃に昇温させた反応容器中に、メタクリル酸メチル2
8部、アクリル酸ブチル13部、メタクリル酸β−ヒドロ
キシエチル５部、アクリル酸１部およびクメンハイドロ
ペルオキシド１部の混合液を、３時間かけて滴下し、さ
らに同温度で２時間撹拌を続けて、試験用アクリルワニ
スAC9を得た。

実施例１〜４および比較例１〜４ 第２表に示すウレタン変性ポリエステル樹脂溶液UE1
〜UE4を本発明の顔料分散用樹脂溶液（実施例１〜４）
とし、また第２表に示すウレタン変性ポリエステル樹脂
溶液UE5と第１表に示すポリエステルプリポリマ−溶液E
5,E6,E8とを比較用の顔料分散用樹脂溶液（比較例１〜
４）とした。

これらの各顔料分散用樹脂溶液を用いて、以下の相溶
性試験（試験Ｉ）、塗料調合試験（試験II）および調色
試験（試験III）を行つた。

＜試験I;相溶性試験＞ つぎの第３表に示す４種類の一般的な塗料用ワニスと
各顔料分散用樹脂溶液とを、樹脂固型分重量比が8/2と
なるように混合し、この混合液をガラス板上に流し塗り
したのち、乾燥塗膜のニゴリの有無を見た。透明なもの
を○（合格）、濁りのあるものを×（不合格）で表し
た。その結果は、第３表に示すとおりであつた。

＜試験II;塗料調合試験＞ §インタ−白の調製 各顔料分散用樹脂溶液をベ−スにして、その各20部に
対し酸化チタンRCR3（ICI社）を60部、キシレンを15
部、メトキシプロピルアセテ−ト（以下、MPAという）
を５部混合し、サンドミルにより粒度が10μｍ以下とな
るまで分散して、８種類のインタ−白W1〜W8を調製し
た。

§白塗料の調製 上記のインタ−白W1〜W8を用いて下記の配合で混合
し、８種類の白塗料WP1〜WP8を調製したのち、キシレン
とMPAとの重量比7/3の混合シンナ−を用いてスプレ−可
能な粘度にまで希釈した。

§塗膜の形成 上記の如く希釈した白塗料WP1〜WP8を、燐酸亜鉛処理
をした0.8mm×70mm×150mmの鋼板（以下、処理鋼板とい
う）に、乾燥膜厚が30μｍとなるようにスプレ−塗装
し、140℃,20分の焼き付けを行つたのち、塗面状態、塗
膜物性および耐久性を評価した。その結果は、つぎの第
４表に示すとおりであつた。

＜試験III;調色試験＞ §インタ−黒の調製 各顔料分散用樹脂溶液をベ−スにして、その各60部に
対しカ−ボンブラツク（COLOR BLACK FW200:デクサ社）
を５部、キシレンを25部、MAPを10部混合し、サンドミ
ルで粒度が10μｍ以下となるまで分散して、８種類のイ
ンタ−黒B1〜B8を調製した。

§インタ−青の調製 各顔料分散用樹脂溶液をベ−スにして、その各50部に
対しフタロシアニンブル−〔リオノ−ルブル−PRX;東洋
インキ製造（株）製〕を30部、キシレンを15部、MAPを
５部混合し、サンドミルで粒度が10μｍ以下となるまで
分散して、８種類のインタ−青F1〜F8を調製した。

§調色塗料の調製 試験IIで調製した前記８種の白塗料WP1〜WP8と、上記
のインタ−黒B1〜B8およびインタ−青F1〜F8とを用い
て、下記の配合で、かつ第５表に示す組み合わせにて混
合し、８種類の調色塗料P1〜P8を調製した。

§塗膜物性および放置安定性 上記の調色塗料P1〜P8を用いて、以下のラビングテス
ト、60度鏡面光沢度テストおよびラタンデイングテスト
に供した。その結果は、つぎの第５表に示すとおりであ
つた。

〔ラビングテスト〕

上記の調色塗料P1〜P8をキシレンとMPAとの重量比7/3
の混合シンナ−でスプレ−可能な粘度にまで希釈し、こ
の希釈塗料を、50mm×150mmブリキ板に流し塗りし、室
温で３分間室内に静置したのち、塗面に指でこすつて、
こすらない部分との色の差を比較した。色差のほとんど
ないものを○、色差の大きいものを×とした。

〔60度鏡面光沢度テスト〕 ラビングテストに使用したブリキ板をさらに140℃,20
分焼き付けて乾燥させ、塗膜の光沢度を測定した。80以
上を合格とする。

〔スタンデイングテスト〕

ラビングテストで調製した各希釈塗料を試験管に入
れ、３日後に色分かれの状態を観察した。色分かれ、色
浮きのほとんどないものを○、色分かれ、色浮きのはげ
しいものを×とした。

上記の第３表〜第５表の結果から明らかなように、本
発明の顔料分散用樹脂は、各種の樹脂と良好な相溶性が
あり、かつすぐれた顔料分散性を示すものであることが
わかる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−178172（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−171719（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−135823（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−264128（ＪＰ，Ａ) 特許2861402（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09D 17/00 C09D 175/00 - 175/16 C08G 18/00 - 18/87 ＣＡ（ＳＴＮ) ＲＥＧＩＳＴＲＹ（ＳＴＮ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】数平均分子量が350〜1,500、水酸基価が10
   0〜300のポリエステルプレポリマ−に、このプレポリマ
   −の水酸基１当量に対してイソシアネ−ト基が0.2〜0.7
   当量となる割合の多官能イソシアネ−ト化合物を反応さ
   せて得られる、水酸基価が40〜240、数平均分子量が700
   〜2,000のウレタン変性ポリエステル樹脂からなる顔料
   分散用樹脂の有機溶剤溶液に顔料を分散してなる着色用
   原色塗料。