JP4865216B2 - ビスフェノールフリー水性塗料 - Google Patents
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Description
しかし火災の危険や溶剤の揮散に伴う環境汚染の問題があるため、樹脂に極性を持たせた水性系の塗料が開発された。これらの樹脂は結果として下地アルミニウム金属との密着性が確保できるものであったが、塗膜硬度を維持するためこれらの塗膜形性要素に加えてエポキシ樹脂、特にビスフェノールA型エポキシ樹脂とフェノール樹脂硬化剤とを組合わせた水性塗料(例えば特許文献1〜6等参照)が数多く提案されてきた。
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意研究の結果、塗膜硬度、塗膜の下地との密着性等の性能を低下させることなく、塗膜硬度が向上した水性塗料を開発するところにある。
[1] 樹脂成分として、(A)ポリエステル樹脂30〜40重量%、(B)アクリル樹脂5〜16重量%、(C)アミノ樹脂52〜60重量%及び(D)高融点ワックスを(A)〜(C)の合計100重量部に対し1.3〜2.5重量部からなる水性塗料、
[2](C)アミノ樹脂が52〜58重量%である上記[1]に記載の水性塗料、
[3] 固形分として40〜55重量%、水性媒体として有機溶剤が40〜60重量%の水性媒体を用いた水性塗料であって、35±3℃におけるフォードカップ粘度が30〜45秒である上記[1]または[2]に記載の水性塗料、
を開発することにより上記の課題を解決した。
なお、水性塗料であるため、溶剤系塗料に比してやや早い揮発性を有し、配合されているワックスがブリードするためか滑性が高く、またベンゾグアナミンを配合しているためもあってまた耐傷つき性に優れ、豊富な官能基どうしの架橋システムによって塗膜硬度が高い特徴がある。このため本水性塗料を印刷したアルミニウム缶は、従来の溶剤系塗装物に比して強い耐摩擦性のアルミニウム缶を提供できる。
さらにこれらのポリエステル樹脂の製造の際に用いられる酸成分及びアルコール成分を反応させて得られる低分子量のポリエステル樹脂を、ポリイソシアネート化合物とそれ自体既知の方法で反応せしめたものであっても良い。
カルボキシル基含有アクリル樹脂の調製は、例えば、上記したモノマー組成を重合開始剤の存在下、有機溶剤中で溶液重合することにより容易に行うことができる。アクリル樹脂は、樹脂酸価が100〜400、数平均分子量が2,000〜100,000、好ましくは5、000〜30、000の範囲内であるのがよい。本アクリル樹脂の樹脂成分中の含有量は5〜20重量%、好ましくは13±3重量%である。本アクリル樹脂はその配合により塗膜硬度を上げる効果がある。これは、外面塗料の場合、輸送時に缶同士あるいは、缶とカートンケース(段ボール箱)とのコスレにより塗膜が剥離するのを防止するため、耐輸送性が求められるので、塗膜硬度を高くする必要があり、その効果がある。また、アクリル樹脂により樹脂成分に水溶性が出て来る。
尚、メラミン系アミノ樹脂を用いた場合には、自己縮合反応が促進され、硬化性と加工性が低下する傾向にある。
また、ベンゾグアナミン/メラミン共縮合樹脂としては、ベンゾグアナミン樹脂の場合と同様にメチロール基の一部もしくは全部がエーテル化されてなる樹脂が挙げられる。
なお、アミノ樹脂中の官能基(−NH)基が、ポリエステル樹脂中の官能基(−OH、−COOH)、アクリル樹脂中の官能基(−OH、−CONH、−COOH)と反応して架橋するものと推定している。
また、ベンゾグアナミン単独系アミノ樹脂にベンゾグアナミン/メラミン共縮合系アミノ樹脂を併用した場合、ベンゾグアナミン単独系/共縮合系の比率は100/0〜50/50が好ましい。ベンゾグアナミン単独系/共縮合系の比率が50/50より小さいと短時間焼付性において耐溶剤性は向上するものの加工性において低下する傾向を示す。
本発明の水性塗料は、溶剤系塗料に比して粘度が高いが、塗装には従来の塗装設備をそのまま使用してよくとくに特別な装置を必要とするものではない。
なお本水性塗料の方が薄い塗膜でも、アルミニウム缶として特に重要な塗膜性能(塗膜硬度、耐剥離性、滑り性)の良い塗膜が形成される。
(い)塗膜硬度
鉛筆硬度:三菱鉛筆 ユニ使用、室温、80℃温湯中×30分。
(ろ)耐衝撃性:デュポン衝撃値、撃芯1/2インチ、荷重300g、高さ30cmより落下させたときの凹部を評価。
(に)密着性:碁盤目剥離試験、セロテープ(登録商標)による剥離状況の確認。
a;レトルト白化:缶体に水をはり、レトルト処理(125℃×30分)後の白化を目視して測定。
b;ブリスター:塗装板上に冷水を入れたステンレスケースを置き、パンチメタルを介して直接蒸気を当て、ブリスターを目視で評価。
c:塩水腐食試験:塗装缶を1%食塩水に完全に浸し、40℃×1週間静置した後取り出して墨インキ部のセロテープ(登録商標)剥離を行い、剥離程度を目視評価。
(と)耐摩耗性
a:GV−cat:塗装缶を切り開き、短冊状にしたものを、市販缶に巻き付け、塗膜どうしを接触させた形でGV−cat試験器にて振動摩耗試験を行い、塗膜表面の傷付を目視にて評価。(振幅;3/8インチ、2Hz/400秒、125℃×30分−レトルト処理後)
b:フリクションプレーヤー:フリクションプレーヤーを用いて傷つきまでの回転回数を評価。荷重 1000g、1500rpm。
使用缶サイズ:350ml
塗装重量: 水性BPAフリー塗料:120±15mg/缶
溶剤系塗料(従来品):140±15mg/缶
塗装温度:35±3℃
ベーキング条件:温度200×30秒
上記の塗装を行ったものの塗膜物性を測定した。結果を表2〜8に示す。
本発明の水性塗料組成物は、アルミニウム缶の外側面塗装を目的として開発されたものであるが、アルミニウム缶以外の各種基材、例えば金属板、耐熱性プラスチックフィルム、又は金属板にプラスチックフィルムを積層してなるもの等に、ロールコート、コイルコート、スプレー、刷毛塗り等公知の手段により塗装することができる。金属板としては、電気メッキ錫鋼板、アルミニウム鋼板、ステンレス鋼板が挙げられる。
Claims (5)
- 樹脂成分として、(A)ポリエステル樹脂30〜40重量%、(B)アクリル樹脂5〜16重量%、(C)アミノ樹脂52〜60重量%及び(D)高融点ワックスを(A)〜(C)の合計100重量部に対し1.3〜2.5重量部からなる水性塗料。
- (C)アミノ樹脂が52〜58重量%である請求項1に記載の水性塗料。
- 固形分として40〜55重量%、水性媒体として有機溶剤が40〜60重量%の水性媒体を用いた水性塗料であって、35±3℃におけるフォードカップ粘度が30〜45秒である請求項1または2に記載の水性塗料。
- 樹脂成分として、(A)ポリエステル樹脂30〜40重量%、(B)アクリル樹脂5〜16重量%、(C)アミノ樹脂52〜60重量%及び(D)高融点ワックスを(A)〜(C)の合計100重量部に対し1.3〜2.5重量部からなる水性塗料を用い、印刷し、温度150〜210℃、時間20〜45secで硬化させることを特徴とするアルミニウム缶を印刷する方法。
- アルミニウム缶の外側面を、請求項1〜3のいずれか1項に記載のアルミニウム缶用水性塗料で印刷されたアルミニウム缶。
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