JP4440590B2 - カチオン性塗料組成物及び塗膜形成方法 - Google Patents

カチオン性塗料組成物及び塗膜形成方法 Download PDF

Info

Publication number
JP4440590B2
JP4440590B2 JP2003338007A JP2003338007A JP4440590B2 JP 4440590 B2 JP4440590 B2 JP 4440590B2 JP 2003338007 A JP2003338007 A JP 2003338007A JP 2003338007 A JP2003338007 A JP 2003338007A JP 4440590 B2 JP4440590 B2 JP 4440590B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coating film
coating
cationic
meth
acrylate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2003338007A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2005105064A (ja
Inventor
滋朗 西口
昭彦 嶋崎
英基 飯島
神門  孝司
忠義 平木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kansai Paint Co Ltd
Original Assignee
Kansai Paint Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kansai Paint Co Ltd filed Critical Kansai Paint Co Ltd
Priority to JP2003338007A priority Critical patent/JP4440590B2/ja
Priority to CA002481168A priority patent/CA2481168C/en
Priority to GB0420965A priority patent/GB2408046B/en
Priority to US10/947,389 priority patent/US20050067284A1/en
Publication of JP2005105064A publication Critical patent/JP2005105064A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4440590B2 publication Critical patent/JP4440590B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/28Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the compounds used containing active hydrogen
    • C08G18/40High-molecular-weight compounds
    • C08G18/64Macromolecular compounds not provided for by groups C08G18/42 - C08G18/63
    • C08G18/6415Macromolecular compounds not provided for by groups C08G18/42 - C08G18/63 having nitrogen
    • C08G18/643Reaction products of epoxy resins with at least equivalent amounts of amines
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L63/00Compositions of epoxy resins; Compositions of derivatives of epoxy resins
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/50Multilayers
    • B05D7/52Two layers
    • B05D7/54No clear coat specified
    • B05D7/546No clear coat specified each layer being cured, at least partially, separately
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/08Processes
    • C08G18/0804Manufacture of polymers containing ionic or ionogenic groups
    • C08G18/0809Manufacture of polymers containing ionic or ionogenic groups containing cationic or cationogenic groups
    • C08G18/0814Manufacture of polymers containing ionic or ionogenic groups containing cationic or cationogenic groups containing ammonium groups or groups forming them
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/72Polyisocyanates or polyisothiocyanates
    • C08G18/80Masked polyisocyanates
    • C08G18/8061Masked polyisocyanates masked with compounds having only one group containing active hydrogen
    • C08G18/807Masked polyisocyanates masked with compounds having only one group containing active hydrogen with nitrogen containing compounds
    • C08G18/8077Oximes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G18/00Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/06Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen
    • C08G18/70Polymeric products of isocyanates or isothiocyanates with compounds having active hydrogen characterised by the isocyanates or isothiocyanates used
    • C08G18/81Unsaturated isocyanates or isothiocyanates
    • C08G18/8141Unsaturated isocyanates or isothiocyanates masked
    • C08G18/815Polyisocyanates or polyisothiocyanates masked with unsaturated compounds having active hydrogen
    • C08G18/8158Polyisocyanates or polyisothiocyanates masked with unsaturated compounds having active hydrogen with unsaturated compounds having only one group containing active hydrogen
    • C08G18/8175Polyisocyanates or polyisothiocyanates masked with unsaturated compounds having active hydrogen with unsaturated compounds having only one group containing active hydrogen with esters of acrylic or alkylacrylic acid having only one group containing active hydrogen
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C09D163/00Coating compositions based on epoxy resins; Coating compositions based on derivatives of epoxy resins
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C09D175/00Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D175/04Polyurethanes
    • C09D175/12Polyurethanes from compounds containing nitrogen and active hydrogen, the nitrogen atom not being part of an isocyanate group
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • 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
    • C09D5/44Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes for electrophoretic applications
    • C09D5/4419Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes for electrophoretic applications with polymers obtained otherwise than by polymerisation reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C09D5/443Polyepoxides
    • C09D5/4453Polyepoxides characterised by the nature of the curing agent
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D13/00Electrophoretic coating characterised by the process
    • C25D13/22Servicing or operating apparatus or multistep processes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/007Processes for applying liquids or other fluent materials using an electrostatic field
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/02Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by baking
    • B05D3/0209Multistage baking
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/02Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by baking
    • B05D3/0254After-treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/06Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to radiation
    • B05D3/061Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by exposure to radiation using U.V.
    • B05D3/065After-treatment
    • B05D3/067Curing or cross-linking the coating
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/582Recycling of unreacted starting or intermediate materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Description

本発明は、光照射と加熱によって硬化するカチオン性塗料組成物、塗膜形成方法、及び塗装物品に関する。
自動車塗装分野においても生産コスト最適化面、環境対応面等の各視点から、さまざまな開発や取り込みがなされている。
生産コスト最適化面としては、ユーザーに安価な製品を提供するために、自動車ボディの生産工程の見直し(例えば、省工程、省エネルギー、省スペース、タクトアップ、プラスチック部品と鋼板の一体化塗装)、材料の低コスト化などが挙げられる。
環境対応面としては、乾燥炉からの排気ガス、ヤニ、ススの低減、VOC(揮発性有機物質)低減のための中/上塗り塗料の水性化、粉体化や中塗りレスといった生産環境面での検討や、電着塗膜から鉛、錫フリー化といった製品環境面で有害金属フリー化などが進められている。
従来の発明に、光に反応する官能基を持ったアクリル樹脂と、熱硬化性の硬化剤を含有した塗料に関する発明がある[特許文献1]。しかしこの塗料系では電着塗装を施すことはできず、またアクリル樹脂が多く含まれるため防食性が不十分であった。
他に、ビスフェノールA型エポキシジ(メタ)アクリレートなどを含有し、光重合反応によって硬化塗膜を得る光硬化型の自動車補修用パテに関する発明がある[特許文献2]。しかし光硬化だけでは十分な硬化性を得るに至らず、仕上がり性や防食性が不十分であった。
他に、工程短縮、省エネルギー化を目的に、カチオン電着塗料組成物を塗装後、中塗り塗料をウェットオンウェット(wet/wet)での塗装が試みられている[特許文献3]。しかしカチオン電着塗膜の未硬化塗膜上に中塗り塗料を塗装するため、電着塗膜と中塗り塗膜の混層が生じ、仕上がり性や防食性が低下する。
他に、塗膜形成性樹脂としてスルホニウム基とプロパルギル基とを持つ樹脂組成物を用い、カチオン電着塗装の後、光重合により塗膜硬化を行わしめる新規のカチオン電着塗料組成物及び塗膜形成方法を提供し、これにより低温硬化、短時間硬化を実現することを目的とする発明がある[特許文献4]。特許文献4は、スルホニウム基の硫黄(S)が焼き付け硬化時に空気中に揮散したり、また被塗物のリサイクル時に塗膜から溶出することが懸念され環境へ負荷が大きい。
このような背景から生産コスト最適化、例えば、電着塗膜の加熱乾燥炉や加熱工程を省略した工程短縮や省エネルギー化、環境への負荷が少なく、かつ防食性、仕上がり性が良好なカチオン性塗料組成物、さらには中塗り塗料や上塗り塗料を含めた複層塗膜での塗膜形成方法が求められてきた。
特開昭64−11169号公報 特開平9−241533号公報 国際公開第99/12660号公報 特開2002−265822号公報
解決しようとする課題は、省工程、省エネルギー、省スペース化が可能で、かつ乾燥炉からの排気ガス、ヤニ・ススの低減など、環境負荷を低減できる塗料組成物、塗膜形成方法が求められていた。
上記課題を解決すべく本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、不飽和基変性ブロック化ポリイソシアネート架橋剤(A)、カチオン性エポキシ樹脂(B)、光重合開始剤(C)を含有するカチオン性塗料組成物であって、該塗料組成物の塗膜を光照射と加熱によって硬化塗膜を得る塗膜形成方法を見出した。
また該カチオン性塗料組成物の塗膜に光照射のみを施して、次に中塗り塗料、及び/又は上塗り塗料を塗装し、複層塗膜を加熱して硬化塗膜を得る複層塗膜形成方法を見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、
1.水酸基含有不飽和化合物(a)、ブロック剤(b)、及びポリイソシアネート化合物(c)を反応させて得られる不飽和基変性ブロック化ポリイソシアネート架橋剤(A)、カチオン性エポキシ樹脂(B)及び光重合開始剤(C)を含有するカチオン性塗料組成物、
2.不飽和基変性ブロック化ポリイソシアネート架橋剤(A)の不飽和基濃度が、架橋剤(A)の固形分を基準にして、0.25〜4.5モル/kgであることを特徴とする1項に記載のカチオン性塗料組成物、
3.さらに重合性不飽和基含有化合物(D)を含有する1項又は2項に記載のカチオン性塗料組成物、
4.1項〜3項のいずれか1項に記載のカチオン性塗料組成物が、カチオン電着塗料であって、電着塗装によって得た塗膜に、光照射及び加熱を施すことによって硬化塗膜を得る塗膜形成方法、
5.順次以下の工程1〜工程4:
(1)被塗物に、1項〜3項のいずれか1項に記載のカチオン性塗料組成物を塗装して塗膜を形成する工程、
(2)工程1で得た塗膜に光照射する工程、
(3)中塗り塗料、及び/又は上塗り塗料を塗装して塗膜を形成する工程、及び
(4)カチオン電着塗膜、中塗り塗膜、及び/又は上塗り塗膜の複層塗膜を同時に加熱することにより硬化させる工程よりなることを特徴とする複層塗膜形成方法、
6.工程1において塗膜形成後、60〜120℃の温度でプレヒートを行うことを特徴とする5項に記載の複層塗膜形成方法、
7.5項、又は6項に記載の複層塗膜形成方法によって被覆された塗装物品、に関する。
本発明のカチオン性塗料組成物によって、カチオン電着塗膜の架橋反応に光と熱を併用することで、省工程や省エネルギー化、省スペース化が可能となり、また乾燥炉からの排気ガス、ヤニ・ススの低減に効果があり環境への負荷も少ない。カチオン性塗料組成物がカチオン電着塗料である場合には、塗膜は加熱減量(焼き付け乾燥後の塗膜の減量分)が少ない。
またカチオン性塗料組成物の塗膜に、光照射によってカチオン性塗料組成物の塗膜を硬化させ、次に中塗り塗膜及び/又は上塗り塗膜を形成後、同時に加熱硬化してなる複層塗
膜での塗膜形成方法は、従来、カチオン電着塗膜が未硬化のまま中塗り塗膜及び/又は上塗り塗膜を塗り重ねると仕上り性や、耐水性の低下を招いたが、本発明の塗膜形成方法は、カチオン電着塗膜と中塗り塗膜及び/又は上塗り塗膜との混層などがなく仕上がり性、耐水性に優れる塗膜を得ることができる。
本発明は、光照射と加熱によって硬化可能なカチオン性塗料組成物による塗膜形成方法であって、従来に比べ、省工程、省エネルギー、省スペース化が可能で、生産コストを下げ、かつ乾燥炉からの排気ガス、ヤニ・ススの低減等、環境負荷の低減することが可能であり、仕上り性、耐水性に優れる塗装物品が得られる。
さらには、カチオン性塗料組成物の塗膜に光照射、その塗膜上に中塗り塗料や上塗り塗料を塗装し、同時に加熱してなる塗膜形成方法に関するものである。以下に、詳細に説明する。
カチオン性塗料組成物
本発明のカチオン性塗料組成物は、不飽和基変性ブロック化ポリイソシアネート架橋剤(A)、カチオン性エポキシ樹脂(B)、光重合開始剤(C)を含有し、さらには重合性不飽和基含有化合物(D)を併用することもできる。
不飽和基変性ブロック化ポリイソシアネート架橋剤(A):
上記のブロックポリイソシアネート架橋剤(A)は、水酸基含有不飽和化合物(a)、ブロック剤(b)、ポリイソシアネート化合物(c)の付加反応生成物である。ここで使用される水酸基含有不飽和化合物(a)は、水酸基とポリイソシアネート化合物を反応させることにより、不飽和基を架橋剤に導入することができる。水酸基含有不飽和基化合物としては、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとカプロラクトンとの付加物(例えば、ダイセル化学社製の商品名、プラクセルFA−2、FM−3等)などを挙げることができる。これらはそれぞれ単独で、又は2種以上組み合せて使用することができる。
ブロック剤(b)は、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基に付加してブロックするものであり、そして付加によって生成するブロックポリイソシアネート化合物は常温において安定であるが、塗膜の焼付け温度(通常約100〜200℃)に加熱した際、ブロック剤が解離して遊離のイソシアネート基を再生しうるものであることが望ましい。
このような要件を満たすブロック剤としては、例えば、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクタムなどのラクタム系化合物;メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシムなどのオキシム系化合物;フェノール、パラ−t−ブチルフェノール、クレゾールなどのフェノール系化合物;n−ブタノール、2−エチルヘキサノールなどの脂肪族アルコール類;フェニルカルビノール、メチルフェニルカルビノールなどの芳香族アルキルアルコール類;エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルなどのエーテルアルコール系化合物等を挙げることができる。
ポリイソシアネート化合物(c)は、例えば、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−2,4’−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート(通常「MDI」と呼ばれる)、クルードMDI、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、メチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどの芳香族、脂肪族又は脂環族のポリイソシアネート化合物;
これらのポリイシアネート化合物の環化重合体、イソシアネートビゥレット体;これらのイソシアネート化合物の過剰量にエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、ヒマシ油などの低分子活性水素含有化合物を反応させて得られる末端イソシアネート含有化合物などを挙げることができる。これらはそれぞれ単独で又は2種以上組合わせて使用することができる。
不飽和基変性ブロック化ポリイソシアネート架橋剤(A)の不飽和基濃度は、架橋剤(B)の固形分あたり0.25〜4.5 mol/kgの範囲が好ましい。この範囲を外れ
ると光照射による塗膜硬化と加熱による塗膜硬化時のバランスがくずれ、架橋が不均一となることから、仕上り性や防食性が低下するので好ましくない。
カチオン性エポキシ樹脂(B):カチオン性エポキシ樹脂(B)におけるエポキシ樹脂は、塗膜の防食性等の観点から、特に、ポリフェノール化合物とエピハロヒドリン、例えば、エピクロルヒドリンとの反応により得られるエポキシ樹脂が好適である。
該エポキシ樹脂の形成のために用い得るポリフェノール化合物としては、例えば、ビス(4−ヒドロキシフェニル)−2,2−プロパン(ビスフェノールA)、4,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン(ビスフェノールF)、ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1−エタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1−イソブタン、ビス(4−ヒドロキシ−tert−ブチル−フェニル)−2,2−プロパン、ビス(2−ヒドロキシナフチル)メタン、テトラ(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,2,2−エタン、4,4−ジヒドロキシジフェニルスルホン(ビスフェノールS)、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等を挙げることができる。
また、ポリフェノール化合物とエピクロルヒドリンとの反応によって得られるエポキシ樹脂としては、中でも、ビスフェノールAから誘導される下記式
Figure 0004440590
(ここでn=0〜8で示されるものが好適である。)
エポキシ樹脂は、一般に180〜2,500、好ましくは200〜2,000であり、さらに好ましくは400〜1,500の範囲内のエポキシ当量を有することができ、また、一般に少なくとも200、特に400〜4,000、さらに特に800〜2,500の範囲内の数平均分子量を有するものが適している。
かかるエポキシ樹脂の市販品としては、例えば、ジャパンエポキシレジン(株)からエピコート828EL、同左1002、同左1004、同左1007なる商品名で販売されているものが挙げられる。
カチオン性エポキシ樹脂(B)におけるカチオン性基含有化合物は、カチオン性基、例えば、アミノ基、アンモニウム塩基、スルホニウム塩基、ホスホニウム塩基などを含有する化合物であるが、この中でも水分散性を考慮した場合、アミノ基が好適であり、このアミノ基含有化合物をエポキシ樹脂に付加することによりエポキシ樹脂に導入することができる。
アミノ基含有化合物は、エポキシ樹脂基体にアミノ基を導入して、該エポキシ樹脂をカチオン化するためのカチオン性付与成分であり、エポキシ基と反応する活性水素を少なくとも1個含有するものが用いられる。
そのような目的で使用されるアミノ基含有化合物としては、例えば、モノメチルアミン、ジメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、モノイソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、モノブチルアミン、ジブチルアミンなどのモノ−、もしくはジ−アルキルアミン;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノ(2−ヒドロキシプロピル)アミン、ジ(2−ヒドロキシプロピル)アミン、トリ(2−ヒドロキシプロピル)アミン、モノメチルアミノエタノール、モノエチルアミノエタノールなどのアルカノールアミン;エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、ジエチルアミノプロピルアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどのアルキレンポリアミン及びこれらのポリアミンのケチミン化物;エチレンイミン、プロピレンイミンなどのアルキレンイミン;ピペラジン、モルホリン、ピラジンなどの環状アミンなどが挙げられる。
エポキシ樹脂に対する、カチオン性基含有化合物の各反応成分の割合は、厳密に制限されるものではなく、塗料組成物の用途に応じて適宜変えることができるが、エポキシ樹脂、カチオン性基含有化合物の固形分合計を基準にして、エポキシ樹脂が60〜95重量%、好ましくは65〜90重量%、カチオン性基含有化合物が5〜40重量%、好ましくは10〜35重量%の範囲がよい。
上記の付加反応は、通常、適当な溶媒中で、約80〜約170℃、好ましくは約90〜約150℃の温度で1〜6時間程度、好ましくは1〜5時間程度行うことができる。上記の溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、n−ヘキサンなどの炭化水素系;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル系;アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルアミルケトンなどのケトン系;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド系;メタノール、エタノール、n−プロパノール、iso−プロパノールなどのアルコール系;あるいはこれらの混合物などが挙げられる。
またカチオン性エポキシ樹脂(B)は、可塑化変性されていても良く、可塑化変性剤としてはエポキシ樹脂との相溶性があり、かつ疎水性のものが好ましい。可塑変性量としては可塑化に必要な最少量に留める必要があり、エポキシ樹脂100重量部に対し3〜40重量部、さらには5〜30重量部が好ましい。好ましい変性剤の例としては、エポキシ基との反応性を有するキシレンホルムアルデヒド樹脂やポリカプロラクトンポリオールが挙げられる。
またカチオン性エポキシ樹脂(B)は、不飽和基変性されていても良い。不飽和基は、不飽和基含有化合物をエポキシ樹脂に付加することによりエポキシ樹脂に導入することができる。
不飽和基含有化合物としては、カルボキシル基含有不飽和モノマー(例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸など)、あるいは水酸基含有不飽和モノマー(例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートとカプロラクトンとの付加物(例えば、ダイセル化学社製の商品名、プラクセルFA−2、FM−3等))とジイソシアネート化合物(例えば、トリレンジイソシアネート、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシア
ネート、4,4′−メチレンビスシクロヘキシルイソシアネートなど)との付加物を挙げることができる。このうち合成上の自由度から、ジイソシアネート化合物とのモノ付加物であることが好ましい。
カチオン性エポキシ樹脂(B)の不飽和基濃度としては、カチオン性エポキシ樹脂(B)の固形分あたり0〜1.0mol/kgの範囲がよい。この範囲を外れると貯蔵安定性が低下するので好ましくない。
不飽和基変性ブロック化ポリイソシアネート架橋剤(A)、カチオン性エポキシ樹脂(B)の比率は、不飽和基変性ブロック化ポリイソシアネート架橋剤(A)とカチオン性エポキシ樹脂(B)の固形分合計を基準にして、架橋剤(A)が10〜50重量%、好ましくは15〜40重量%、エポキシ樹脂(B)が50〜90重量%、好ましくは60〜 8
5重量%の範囲が好ましい。
光重合開始剤(C):
カチオン性塗料組成物における光重合開始剤(C)は、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン、2−メチル−2−モルフォリノ(4−チオメチルフェニル)プロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)−ブタノン、2,4,6−トリメチルベンゾイルフェニルフォスフィンオキサイド、2,4,6−トリメチルベンゾイルフェニルエトキシフォスフィンオキサイド、ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、ヒドロキシベンゾフェノン、2−イソプロピルチオキサントン、2,4−ジメチルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン、2,4,6−トリス(トリクロロメチル)−S−トリアジン、2−メチル−4,6−ビス(トリクロロ)−S−トリアジン、2−(4−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−S−トリアジンなどが挙げられる。
具体的には、商品名として、例えば、サイラキュアUVI−6970、サイラキュアUVI−6974、サイラキュアUVI−6990、サイラキュアUVI−6950(以上、米国ユニオンカーバイド社製、商品名)、イルガキュア184、イルガキュア819、イルガキュア261(以上、チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、商品名)、SP−150、SP−170(以上、旭電化工業株式会社製、商品名)、CG−24−61(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製、商品名)、DAICAT−II(ダイセル化学工業社製、商品名)、CI−2734、CI−2758、CI−2855(以上、日本曹達社製、商品名)、PI−2074(ローヌプーラン社製、商品名、ペンタフルオロフェニルボレートトルイルクミルヨードニウム塩)、FFC509(3M社製、商品名)、BBI102(ミドリ化学社製、商品名)等が挙げられる。
これらの光重合開始剤(C)は、単独で、又は2種類以上を組合せて使用でき、その配合量は不飽和基変性ブロック化ポリイソシアネート架橋剤(A)、カチオン性エポキシ樹脂(B)の固形分合計に対して、光重合開始剤(C)が0.1〜15重量%、好ましくは0.2〜10重量%の範囲内が光硬化性の点から好ましい。
また、上記光ラジカル重合開始剤による光重合反応を促進させるため、光増感促進剤を光重合開始剤と併用してもよい。併用し得る光増感促進剤としては、例えば、トリエチルアミン、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸(2−ジメチルアミノ)エチル、ミヒラーケトン、4,4’−ジエチルアミノ
ベンゾフェノン等の3級アミン系、トリフェニルホスフィン等のアルキルフォスフィン系、β−チオジグリコール等のチオエーテル系などが挙げられる。
これらの光増感促進剤はそれぞれ単独で又は2種類以上を組合せて使用でき、その配合量は、不飽和基変性ブロック化ポリイソシアネート架橋剤(A)とカチオン性エポキシ樹脂(B)の固形分合計に対して、0〜5重量%の範囲内が好ましい。
重合性不飽和基含有化合物(D):カチオン性塗料組成物は、さらに重合性不飽和基含有化合物(D)を併用することができる。そのような重合性不飽和基含有化合物(D)としては、1分子中にラジカル重合性不飽和基を1個以上有する化合物であり、硬化性の観点から、2個以上有するのが好ましい。
具体例としては、例えば、1官能重合性モノマ−として、例えば、スチレン、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、2ーエチルヘキシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキセニル(メタ)アクリレート、2ーヒドロキシル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、εーカプロラクトン変性テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、εーカプロラクトン変性ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート、2ーヒドロキシー3ーフェノキシプロピル(メタ)アクリレート、2ーヒドロキシー3ーブトキシプロピル(メタ)アクリレート、フタル酸モノヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、アロニックスM110(東亞合成化学工業(株)製、商品名)、Nーメチロール(メタ)アクリルアミド、Nーメチロール(メタ)アクリルアミドブチルエーテル、アクリロイルモルロリン、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N−ビニルー2ーピロリドンなどが挙げられる。
2官能重合性モノマーとして、例えば、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ジプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,4ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、1,6ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAエチレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAプロピレンオキサイド変性ジ(メタ)アクリレート、2ーヒドロキシ1ーアクリロキシ3ーメタクリロキシプロパン、トリシクロデカンジメタノールジ(メタ)アクリレート、ジ(メタ)アクリロイルオキシエチルアシッドフォスフェート、カヤラッドHX−220,620,R−604,MANDA(以上日本化薬(株)社製、商品名)、フォトマー3016(コグニス株式会社製、商品名、エポキシオリゴマー)などが挙げられる。
3官能以上の重合性モノマーとして、例えば、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンエチレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンプロピレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、グリセリントリ(メタ)アクリレート、グリセリンエチレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、グリセリンプロピレンオキサイド変性トリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸エチレンオキサイド変性トリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘ
キサ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。これらの化合物は1種または2種以上併用して使用することができる。
重合性不飽和基含有化合物(D)の配合割合は、不飽和基変性ブロック化ポリイソシアネート化合物(A)、カチオン性エポキシ樹脂(B)の固形分合計を基準にして、重合性不飽和基含有化合物(D)が0〜45重量%の範囲が好ましい。
カチオン性塗料組成物は、その組成中の不飽和基変性ブロック化ポリイソシアネート架橋剤(A)、カチオン性エポキシ樹脂(B)、及び光重合開始剤(C)、さらに場合によっては重合性不飽和基含有化合物(D)や添加剤を混合し、十分に攪拌した後、通常水性媒体中において、水溶性の酸で中和し、水溶化ないし水分散化することによって得たカチオン電着塗料として用いられることが好ましい。
上記の中和のための酸として、好ましい例として、有機カルボン酸が挙げられ、特に、酢酸、ギ酸、又はこれらの混合物が好適である。また有機カルボン酸を中和に用いることによって、形成される塗料組成物の仕上がり性、つきまわり性、塗料の安定性が向上する。
本発明のカチオン性塗料組成物には、防錆剤としてビスマス化合物を含有せしめることができる。配合しうるビスマス化合物の種類には特に制限はなく、例えば、酸化ビスマス、水酸化ビスマス、塩基性炭酸ビスマス、硝酸ビスマス、ケイ酸ビスマスなどの無機ビスマス化合物が挙げられる。特に、これらの中でも水酸化ビスマスが好ましい。
また、ビスマス化合物として、2種以上の有機酸と上記の如きビスマス化合物とを反応させることによって製造され且つ該有機酸の少なくとも1種が脂肪族ヒドロキシカルボン酸である有機酸ビスマス塩を使用することもできる。
該有機酸ビスマス塩の製造に用いうる有機酸としては、例えば、グリコール酸、グリセリン酸、乳酸、ジメチロールプロピオン酸、ジメチロール酪酸、ジメチロール吉草酸、酒石酸、リンゴ酸、ヒドロキシマロン酸、ジヒドロキシコハク酸、トリヒドロキシコハク酸、メチルマロン酸、安息香酸、クエン酸などが挙げられる。上記の無機ビスマス化合物及び有機酸ビスマス塩はそれぞれ単独で使用すること、又は2種以上併用してもよい。
本発明のカチオン性塗料組成物におけるこれらのビスマス化合物の含有量は厳密に規定されるものではなく、塗料に要求される性能等に応じて広範囲にわたって変えることができるが、通常、塗料中の樹脂固形分100重量部あたりのビスマス含有量が0〜10重量%、好ましくは0.05〜5重量%の範囲内となるようにするのが適当である。
本発明のカチオン性塗料組成物は、場合により、硬化触媒として錫化合物を含有することができる。該錫化合物としては、例えば、ジブチル錫オキサイド、ジオクチル錫オキサイドなどの有機錫化合物;ジブチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジアセテート、ジオクチル錫ジベンゾエート、ジブチル錫ジベンゾエートなどのジアルキル錫の脂肪族または芳香族カルボン酸塩等を挙げることができ、このうち低温硬化性の点からジアルキル錫芳香族カルボン酸塩などが好適である。
本発明のカチオン性塗料組成物におけるこれらの錫化合物の含有量は、厳密に規定されるものではなく、塗料に要求される性能等に応じて広範囲にわたって変えることができるが、通常、塗料中の樹脂固形分100重量部あたりの錫含有量が0.01〜8.0重量部、好ましくは0.05〜5.0重量部の範囲内になるようにするのが好適である。
カチオン性塗料組成物は、さらに必要に応じて、キシレン樹脂、アクリル樹脂などの改質用樹脂を配合したカチオン電着塗料であることが好ましい。また必要に応じて、着色顔料、体質顔料、防錆顔料、有機溶剤、顔料分散剤、表面調整剤などの塗料添加物を配合することができる。塗装方法は、カチオン電着塗装の他に、スプレー塗装方法、静電塗装方法などで塗膜を形成することができる。
カチオン電着塗装は、一般には、固形分濃度が約5〜40重量%、好ましくは15〜25重量%となるように脱イオン水などで希釈し、さらにpHを5.5〜9.0の範囲内に調整し、電着浴を、通常、浴温15〜35℃に調整し、負荷電圧100〜400Vの条件で行うことができる。膜厚は、特に制限されるものではないが、一般的には、硬化塗膜に基づいて10〜40μm、特に15〜35μmの範囲内が好ましい。
塗膜の硬化乾燥に関しては、1.光照射して加熱する塗膜の硬化乾燥方法、2.加熱して光照射する塗膜の硬化乾燥方法、3.光照射と加熱を同時に行う塗膜の硬化乾燥方法、4.光照射のみを行い中塗り/上塗り塗料の加熱硬化を利用して同時に複層塗膜を硬化乾燥する方法などによって塗膜を硬化乾燥することができる。
光硬化は、波長としては、通常、200〜450nmの紫外線を照射して塗膜を硬化させる。紫外線は、光重合開始剤の種類に応じて、感度の高い波長を有する照射源を適宜選択して使用することができる。紫外線の照射源としては、例えば、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノンランプ、カーボンアーク、メタルハライドランプ、太陽光などを挙げることができる。塗膜への紫外線照射条件は、通常、線量が100〜5,000mJ/cm、好ましくは500〜3,000mJ/cmとなる範囲が適している。照射時間としては、数分程度で塗膜を硬化することができる。
加熱硬化は、被塗物表面で一般に約120〜約200℃、好ましくは約130〜約180℃の範囲内の温度が適しており、焼き付け時間は5〜60分程度、好ましくは10〜30分程度とすることができる。また次に述べるような中塗り塗膜、及び/又は上塗り塗膜を塗り重ねた複層塗膜を同時に加熱硬化する塗膜形成方法によっても行うことができる。
複層塗膜形成方法
本発明の複層塗膜形成方法は、カチオン性塗料組成物により形成された塗膜に、光照射のみを行い、次に中塗り/上塗り塗料の加熱硬化を利用して同時に複層塗膜を硬化させる方法であって、詳しくは、工程1:被塗物に、カチオン性塗料組成物の塗膜を形成する工程、工程2:工程1で得た塗膜に光照射する工程、工程3:さらに中塗り塗料、及び/又は上塗り塗料を塗装して塗膜を形成する工程、及び工程4:カチオン性塗料組成物の塗膜、中塗り塗膜、及び/又は上塗り塗膜の複層塗膜を同時に加熱することにより硬化させる工程よりなる複層塗膜形成方法である。以下、工程順に説明する。
工程1:カチオン性塗料組成物を塗装する工程である。カチオン性塗料組成物がカチオン電着塗料である場合には、被塗物として、例えば、鉄、アルミニウム、錫、亜鉛ならびにこれらの金属を含む合金などの自動車ボディ、部品、電気製品、建材などにカチオン電着塗装が施される。これらの導電性被塗物は、電着塗料を塗装する前にリン酸亜鉛などの表面処理を施しておくことが防食性の向上に好ましい。
電着塗装後の塗膜は、水洗後、水分を乾燥するために60〜120℃の温度でのプレヒート、または室温でのセッテイング、エアブローなどを施すことが、仕上がり性や防食性の向上に好ましい。
工程2:工程1の塗膜に光照射して架橋させる工程である。波長としては、通常、20
0〜450nmの紫外線を照射して塗膜を硬化させる。紫外線は、光重合開始剤の種類に応じて、感度の高い波長を有する照射源を適宜選択して使用することができる。紫外線の照射源としては、例えば、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、キセノンランプ、カーボンアーク、メタルハライドランプ、太陽光などを挙げることができる。塗膜への紫外線照射条件は、通常、線量が100〜5,000mJ/cm、好ましくは500〜3,000mJ/cmとなる範囲が適している。照射時間としては、数分程度で塗膜を硬化できる。
工程3:中塗り塗料、及び/又は上塗り塗料を塗装して塗膜を形成する工程である。
中塗り塗料や上塗り塗料は、基体樹脂および架橋剤よりなる水性、粉体又は有機溶剤型のいずれの塗料であってもよいが、環境対策からカルボキシル基や水酸基を含有するアクリル樹脂やポリエステル樹脂などの水分散体、又はエマルションからなる水性塗料であることが好ましく、通常、水性の中塗り塗料や水性の上塗り塗料はアニオン型であるが、カチオン性塗膜に光照射して乾燥することによって、形成される塗膜とカチオン性塗膜とが混層したり凝集したりすることなく、より仕上がり性が良好な複層塗膜を形成することができる。
上記基体樹脂は、水酸基及びカルボキシル基を含有する限り従来公知のものを広く使用でき、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、珪素含有樹脂等等が挙げられる。基体樹脂の水酸基価及び酸価は特に制限されるものではないが、水酸基価が30〜200mgKOH/g、特に50〜150mgKOH/g、酸価が10〜100mgKOH/g、特に15〜75mgKOH/g、数平均分子量は、通常1,000〜100,000程度、好ましくは5,000〜50,000程度が適している。
上記架橋剤としては、具体的にはメラミン樹脂、尿素樹脂、ベンゾグアナミン樹脂等やこれらのメチロール化物等、メチロール化物の一部又は全部を炭素数1〜8のモノアルコールでエーテル化したエーテル化アミノ樹脂、ブロック化イソシアネートを使用することもできる。
更に必要に応じて着色顔料、体質顔料、紫外線吸収剤等を適宜配合することもできる。顔料の配合量は、基体樹脂と架橋剤の合計100重量部当たり0〜150重量部とすることが好ましい。
中塗り塗料、及び/又は上塗り塗料の調整は、基体樹脂及び架橋剤を水と混合し、分散させることにより容易に調製される。水との混合割合も特に限定されるものではないが、塗装時の固形分が15〜60重量%となるように両者を混合するのがよい。上塗り塗料には、更に必要に応じて着色顔料、メタリック顔料、体質顔料、紫外線吸収剤等を適宜配合することもできる。
上記の中塗り塗料、及び/又は上塗り塗料の塗装は、それぞれ1層以上を塗装することができ、エアスプレー、エアレススプレー、回転霧化塗装(静電印加してもよい)などの方法によって膜厚が約10〜50μmとなるように塗装される。
工程4:カチオン性塗料組成物による塗膜、中塗り塗膜、及び/又は上塗り塗膜からなる複層塗膜を同時に加熱し硬化させる工程である。加熱温度は、約100〜200℃、好ましくは約120〜180℃の範囲、加熱時間は1〜120分間、好ましくは10〜30分間が好ましい。
加熱手段としては、特にこだわらず、電気炉、ガス炉などの直接、または間接の熱風乾燥方法、赤外線や遠赤外線による加熱方法、高周波による誘導加熱方法によるものが挙げ
られ、ゴミやホコリ対策として赤外線や遠赤外線による加熱方法を行った後、熱風乾燥方法などで加熱して、カチオン電着塗膜、中塗り塗膜、及び/又は上塗り塗膜からなる複層の塗膜を形成することができる。
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。本発明はこれによって限定されるものではない。尚、「部」及び「%」は「重量部」及び「重量%」を示す。
製造例1 架橋剤No.1(実施例用)
反応容器に、イソホロンジイソシアネート222g、メチルイソブチルケトン97gを加え50℃に昇温した。次に、ヒドロキシエチルアクリレート116g、メチルエチルケトキシム96g、ハイドロキノン0.5gをゆっくり加えた後、100℃に昇温した。
この温度を保ちながら、経時でサンプリングし、赤外吸収スペクトル測定にて未反応のイソシアネートの吸収がなくったことを確認し、不飽和基濃度が2.4mol/kg、固形分80%の不飽和基で変性した架橋剤No.1を得た。
製造例2 架橋剤No.2(実施例用)
反応容器に、ヘキサメチレンジイソシアネート168g、メチルイソブチルケトン87gを加え50℃に昇温した。次に、ヒドロキシエチルメタアクリレート 130g、メチ
ルエチルケトキシム96g、ハイドロキノン0.5gをゆっくり加えた後、100℃に昇温した。この温度を保ちながら、経時でサンプリングし、赤外吸収スペクトル測定にて未反応のイソシアネートの吸収がなくったことを確認し、不飽和基濃度が2.6mol/kg、固形分80%の不飽和基で変性した架橋剤No.2を得た。
製造例3 硬化剤No.3 (比較例用)
反応容器に、イソホロンジイソシアネート222g、メチルイソブチルケトン99gを加え50℃に昇温した。次に、メチルエチルケトキシム174gをゆっくり加えた後、70℃に昇温した。この温度を保ちながら、経時でサンプリングし、赤外吸収スペクトル測定にて未反応のイソシアネートの吸収がなくったことを確認することにより、固形分80%の架橋剤No.3を得た。
製造例4 カチオン性エポキシ樹脂No.1
エピコート828EL(ジャパンエポキシレジン株式会社製、商品名、エポキシ樹脂)1010gに、ビスフェノールA 390g及びジメチルベンジルアミン0.2gを加え
、130℃でエポキシ当量800になるまで反応させた。次に、ジエタノールアミン160g及びジエチレントリアミンのケチミン化物65gを加え、120℃で4時間反応させた後、ブチルセロソルブ355gを加え、アミン価67mgKOH/g、固形分80%のカチオン性エポキシ樹脂No.1を得た。
製造例5 カチオン性エポキシ樹脂No.2
温度計、還流冷却器及び撹拌機を備えた内容積2リットルのセパラブルフラスコに50%ホルマリン240g、フェノール55g、98%工業用硫酸101g及びメタキシレン212gを仕込み、84〜88℃で4時間反応させる。反応終了後、静置して樹脂相と硫酸水相とを分離した後、樹脂相を3回水洗し、20〜30mmHg/120〜130℃の条件で20分間未反応メタキシレンをストリッピングして、粘度1050センチポイズ(25℃)のフェノール変性キシレンホルムアルデヒド樹脂240gを得た。
別のフラスコに、エピコート828EL(ジャパンエポキシレジン(株)製、商品名、エポキシ樹脂、エポキシ当量190、分子量350)1000g、ビスフェノールA 4
00g及びジメチルベンジルアミン0.2gを加え、130℃でエポキシ当量750になるまで反応させた。
次に、キシレンホルムアルデヒド樹脂を300g、ジエタノールアミンを140g及びジエチレントリアミンのケチミン化物を65gを加え120℃で4時間反応させた後、ブチルセロソルブを420g加え、アミン価52mgKOH/g、樹脂固形分80%のカチオン性エポキシ樹脂No.2を得た。
製造例6 (不飽和基変性)カチオン性エポキシ樹脂No.3
温度計、還流冷却器、及び攪拌機を備えた内容積2リットルのセパラブルフラスコに50%ホルマリン240g、フェノール55g、98%工業用硫酸101g及びメタキシレン212gを仕込み、84〜88℃で4時間反応させる。反応終了後、静置して樹脂相と硫酸水相とを分離した後、樹脂相を3回水洗し、20〜30mmHg/120〜130℃の条件で20分間未反応メタキシレンをストリッピングして、粘度1050センチポイズ(25℃)のフェノール変性のキシレンホルムアルデヒド樹脂240gを得た。
次に、別のフラスコでエピコート828EL(ジャパンエポキシレジン(株)製、商品名、エポキシ樹脂 エポキシ当量190 分子量350)1000gにビスフェノールA 400g及びジメチルベンジルアミン0.2gを加え、130℃でエポキシ当量750に
なるまで反応させた。
次いで、フェノール変性のキシレンホルムアルデヒド樹脂を200g、アクリル酸36g、ハイドロキノン0.1g、ジエタノールアミンを95g及びジエチレントリアミンのケチミン化物を65g加え、120℃で4時間反応させた後、ブチルセロソルブ394gを加え、アミン価41mgKOH/g、不飽和当量3500、樹脂固形分80%の不飽和基変性したカチオン性エポキシ樹脂No.3を得た。
製造例7 エマルションNo.1の製造
架橋剤No.1 を37.5g(樹脂固形分で30g)、カチオン性エポキシ樹脂No
.1を87.5g(樹脂固形分70g)、イルガキュア184(注2)3g、イルガキュア819(注3)5g、10%酢酸を15g配合し、均一に攪拌した後、脱イオン水 1
70gを強く攪拌しながら約15分かけて滴下し、固形分34%のエマルションNo.1を得た。
製造例8〜13 エマルションNo.2〜No.7製造
製造例7と同様の操作にて、表1に示す配合(g)にてエマルションNo.2〜No.7を得た。
Figure 0004440590
(注1)フォトマー3016(コグニス社製、商品名、エポキシオリゴマー)
(注2)イルガキュア184(チバガイギー株式会社製、商品名、光重合開始剤)
(注3)イルガキュア819(チバガイギー株式会社製、商品名、光重合開始剤)
製造例14 顔料分散ペースト
60%の第4級塩化エポキシ樹脂5.83部(固形分3.5部)、チタン白 5部、水
酸化ビスマス2.0部に、脱イオン水 6.3部を加え、十分に攪拌して、固形分55%
の顔料分散ペーストを得た。
製造例15
エマルションNo.1318部(固形分108部)に、顔料分散ペースト19.1部(10.5部)、及び脱イオン水 255.4部を加えて固形分20%のカチオン電着塗料
No.1を得た。
製造例16〜23
製造例15と同様にして、固形分20%のカチオン電着塗料No.2〜No.9を得た。配合(部)を表2に示す。
Figure 0004440590
水性の中塗り塗料
WP−300T(関西ペイント社製、商品名、水性中塗り塗料)を用いた。
製造例24 水性の上塗り塗料の製造例
アクリル樹脂(水酸基価60mgKOH/g、酸価 35mgKOH/g、数平均分子
量6,000) 70部、ブチルエーテル化メラミン 30部、中和剤としてジメチルエタノールアミンを使用し、JR−806(テイカ(株)社製、商品名、チタン白) 60部
を混合し、水性の上塗り塗料を得た。
被塗物
被塗物として、パルボンド#3020(日本パーカライジング社製、商品名、リン酸亜鉛処理剤)で化成処理した冷延鋼板(70×150×0.8mm)を用いた。
実施例及び比較例
実施例1
カチオン電着塗料No.1の膜厚20μmとなるように塗装した。水洗後、100℃−5分のプレヒートを行い、120W/cmのメタルハライドランプで2000mJ/cmの紫外線を照射して(10秒間)光硬化し、さらに140℃−10分で加熱し、硬化塗膜を得た。
実施例2〜6
カチオン電着塗料No.1の代わりに、カチオン電着塗料No.2〜No.6を用い、表3の条件にて硬化塗膜を得た。
実施例7
カチオン電着塗料No.1の膜厚20μmとなるように塗装した。水洗後、100℃−5分のプレヒートを行い、120W/cmのメタルハライドランプで2000mJ/cm
の紫外線を照射して(10秒間)光硬化した。
次に、水性の中塗り塗料WP−300T(関西ペイント社製、商品名、水性塗料)を35μm、製造例24で得た水性の上塗り塗料を35μm塗装して、140℃−20分で加熱して3層からなる硬化塗膜を得た。
表3に実施例の工程を示す。
Figure 0004440590
比較例1
カチオン電着塗料No.1の膜厚20μmとなるように塗装した。水洗後、光照射を行うことなく、140℃−10分で加熱し硬化塗膜を得た。
比較例2〜5
表4の内容にて、比較例2〜5の硬化塗膜を得た。
比較例6
カチオン電着塗料No.1の膜厚20μmとなるように塗装した。水洗後、100℃−5分のプレヒートを行い、光照射を行わなかった。
水性の中塗り塗料WP−300Tを35μm、製造例で得た水性の上塗り塗料を35μm塗装し、次に140℃−20分で加熱して3層からなる硬化塗膜を得た。
比較例7
表4の内容にて、比較例7の3層からなる硬化塗膜を得た。
表4に比較例の工程を示す。
Figure 0004440590
実施例1〜7の塗膜性能を表5に示す。
Figure 0004440590
比較例1〜7の塗膜性能を表6に示す。
Figure 0004440590
(注4)ゲル分率:次の(1)〜(3)に従ってゲル分率を測定した。
(1).試験板の重量を測定する。
(2).20μm電着塗装し、硬化塗膜の重量を測定する。
(3).各試験板をアセトン(20℃)−24時間浸漬し、室温で乾燥後重量を測定する
。それぞれの重量から式(1)からゲル分率を求めた。高いほど硬化性が良好であることを意味する。
ゲル分率=(((3)−(1))/((2)−(1)))×100 式(1)
(注5)加熱減量:
(1).あらかじめ試験板の重量を測定する。
(2).20μm電着塗装し、105℃−3時間乾燥機に入れて、取り出し放冷した後、[塗膜+試験板]の重量を測定する。
(3).実施例1〜6、及び比較例1〜5の工程で塗膜を硬化させ、そののち[塗膜+試
験板]の重量を測定する。式(2)から加熱減量を求めた。
加熱減量(%)=(((2)−(3))/((2)−(1)))×100 式(2)
(注6)防食性:
単独膜の塗板を用いて、素地に達するように電着塗膜にナイフでクロスカット傷を入れ、これをJISZ−2371に準じて840時間耐塩水噴霧試験を行い、ナイフ傷からの錆、フクレ幅(mm)を測定した。
(注7)鏡面反射率 : 複層膜の塗板を用いて、JIS K−5400にもとずく60
度鏡面光沢度を測定した。
(注8)耐水性:50℃のブリスターボックスに上塗りまで塗装された塗板を入れ、240時間後に取り出す。そののち2時間室温で乾燥した後、2mm角のゴバン目を切った。次に、ビニールテープを張り付け、剥離後の残存した個数を数えた。
○:100/100個残存
△:90〜99/100個の範囲
×:90個未満/100個
本発明のカチオン性塗料組成物による塗膜形成方法は、焼き付け硬化時間を短縮できるため、省エネルギーや焼付け時の排出ガスの低減から環境への負荷を減らせる。

Claims (4)

  1. 水酸基含有不飽和化合物(a)、ブロック剤(b)、及びポリイソシアネート化合物(c)を反応させて得られる不飽和基変性ブロック化ポリイソシアネート架橋剤(A)、カチオン性エポキシ樹脂(B)及び光重合開始剤(C)を含有し、該不飽和基変性ブロック化ポリイソシアネート架橋剤(A)の不飽和基濃度が、架橋剤(A)の固形分を基準にして、0.25〜4.5モルkgであるカチオン性塗料組成物よりなるカチオン電着塗料を電着塗装して形成された電着塗膜に、光照射及び加熱を施して硬化塗膜を形成することを特徴とする塗膜形成方法。
  2. 該カチオン性塗料組成物が、さらに重合性不飽和基含有化合物(D)を含有する請求項1記載の塗膜形成方法。
  3. 順次以下の工程1〜工程4:
    ・ 被塗物に、請求項1又は2に記載のカチオン性塗料組成物よりなるカチオン電着塗料を電着塗層して電着塗膜を形成する工程、
    ・ 工程1で得た電着塗膜に光照射する工程、
    ・ 中塗り塗料、及び/又は上塗り塗料を塗装して塗膜を形成する工程、及び
    ・ カチオン電着塗膜、中塗り塗膜、及び/又は上塗り塗膜の複層塗膜を同時に加熱することにより硬化させる工程よりなることを特徴とする複層塗膜形成方法。
  4. 工程1において電着塗膜形成後、60〜120℃の温度でプレヒートを行うことを特徴とする請求項3に記載の複層塗膜形成方法。
    以 上
JP2003338007A 2003-09-29 2003-09-29 カチオン性塗料組成物及び塗膜形成方法 Expired - Fee Related JP4440590B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003338007A JP4440590B2 (ja) 2003-09-29 2003-09-29 カチオン性塗料組成物及び塗膜形成方法
CA002481168A CA2481168C (en) 2003-09-29 2004-09-10 Cationic coating composition and coating film-forming method
GB0420965A GB2408046B (en) 2003-09-29 2004-09-21 Cationic coating composition and coating film-forming method
US10/947,389 US20050067284A1 (en) 2003-09-29 2004-09-23 Cationic coating composition and coating film-forming method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003338007A JP4440590B2 (ja) 2003-09-29 2003-09-29 カチオン性塗料組成物及び塗膜形成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005105064A JP2005105064A (ja) 2005-04-21
JP4440590B2 true JP4440590B2 (ja) 2010-03-24

Family

ID=33308244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003338007A Expired - Fee Related JP4440590B2 (ja) 2003-09-29 2003-09-29 カチオン性塗料組成物及び塗膜形成方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20050067284A1 (ja)
JP (1) JP4440590B2 (ja)
CA (1) CA2481168C (ja)
GB (1) GB2408046B (ja)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070023288A1 (en) * 2005-08-01 2007-02-01 Eiji Kuwano Method of forming multi-layered coating film
US7956144B2 (en) * 2006-02-03 2011-06-07 Ppg Industries Ohio, Inc. Acrylic resin for use in fluorocarbon coating compositions and method of forming the same
US7838582B2 (en) * 2006-02-03 2010-11-23 Ppg Industries Ohio, Inc. Hyperdispersant for use in fluorocarbon coating compositions
US20090012235A1 (en) * 2006-02-03 2009-01-08 Basf Corporation Dispersant for use in a fluorocarbon coating composition
US7790011B2 (en) * 2006-05-03 2010-09-07 Basf Coatings Gmbh Solid resin-crosslinker mixture for use in aqueous coatings
EP2440619B1 (en) 2009-06-12 2015-08-12 Coatings Foreign IP Co. LLC Radiation curable coating compositions
KR101724709B1 (ko) * 2010-10-27 2017-04-07 현대자동차주식회사 휘발성 유기물질 저감용 수성 도료 조성물
CN102296340A (zh) * 2011-09-09 2011-12-28 福清永动力弹簧科技有限公司 一种弹簧电泳工艺
MX2017009782A (es) 2015-02-10 2017-10-27 Valspar Sourcing Inc Sistema de electrodeposicion novedoso.
US20180237642A1 (en) * 2015-05-21 2018-08-23 Valspar Sourcing, Inc. Antimicrobial agent for coating composition
JP6511599B1 (ja) * 2018-09-25 2019-05-15 生春 古田 カチオン電着塗料組成物と塗膜形成方法
CN109576742A (zh) * 2019-01-26 2019-04-05 宁波市鄞州艾博化工科技有限公司 新型碱性无氰镀锌添加剂
JP7360986B2 (ja) 2020-04-01 2023-10-13 神東アクサルタコーティングシステムズ株式会社 カチオン電着塗料組成物

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5863760A (ja) * 1981-10-09 1983-04-15 Nippon Paint Co Ltd 光硬化性被覆組成物
US4481258A (en) * 1982-10-07 1984-11-06 Westinghouse Electric Corp. UV Curable composition and coil coatings
AU649695B2 (en) * 1990-08-02 1994-06-02 Ppg Industries Ohio, Inc. Photoimageable electrodepositable photoresist composition
JPH06295060A (ja) * 1992-10-29 1994-10-21 Ajinomoto Co Inc 感光性樹脂組成物又は感光性熱硬化性樹脂組成物及びそれらを使用したフォトソルダ−レジスト組成物
JP4393160B2 (ja) * 2002-11-26 2010-01-06 関西ペイント株式会社 カチオン性塗料組成物及び塗膜形成方法

Also Published As

Publication number Publication date
CA2481168C (en) 2009-11-17
GB2408046A (en) 2005-05-18
GB0420965D0 (en) 2004-10-20
CA2481168A1 (en) 2005-03-29
GB2408046B (en) 2007-12-27
US20050067284A1 (en) 2005-03-31
JP2005105064A (ja) 2005-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4440590B2 (ja) カチオン性塗料組成物及び塗膜形成方法
JP5622748B2 (ja) 塗料組成物、塗装物品及び複層塗膜形成方法
JP5156162B2 (ja) 導電性支持体上に多層コーティングを製造する方法
JP5677462B2 (ja) 塗膜形成方法
JP5215897B2 (ja) 塗膜形成方法
JP5762435B2 (ja) 塗料組成物及び塗膜形成方法
JP4393160B2 (ja) カチオン性塗料組成物及び塗膜形成方法
CN102906206B (zh) 低光泽度的可辐射固化的组合物
JP5555569B2 (ja) 硬化電着塗膜および多層塗膜の形成方法
JP5622277B2 (ja) 複層塗膜形成方法及び塗装物品
JP2003119410A (ja) 塗料組成物及びそれを用いた塗膜形成方法
JP2011256378A (ja) プレコートメタル用活性エネルギー線硬化型塗料組成物、及びこれを用いたプレコートメタルの製造方法
JPWO2003061850A1 (ja) 塗膜形成方法
WO2011132447A1 (ja) 塗料組成物及び塗膜形成方法
JP4420302B2 (ja) 電着塗膜の補修方法
JP3828398B2 (ja) 塗装方法
JP2006088089A (ja) 複層塗膜形成方法およびこれにより得られる複層塗膜
JP2006089623A (ja) エン・チオール硬化系を利用したカチオン電着塗料組成物および電着塗膜形成方法
WO2014137729A1 (en) Electrodepositable film-forming compositions capable of forming stratified films, and their use in compact processes
JP2001073192A (ja) 複層塗膜形成法
JP2019162732A (ja) 被覆金属板
JP2001342438A (ja) 水性着色ベース熱硬化型塗料とそれを使用した塗膜形成方法
JP2004141795A (ja) 塗装ラインにおける塗膜形成方法
JP2014508200A (ja) オーバーベーキングした多層塗装物のためのベース塗料
JP2003277991A (ja) アルミニウム合金の塗膜形成方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060801

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090611

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091006

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091201

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091228

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100107

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130115

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4440590

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130115

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130115

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130115

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140115

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees