JPH0713207B2 - 防錆塗料用水分散性樹脂組成物 - Google Patents

防錆塗料用水分散性樹脂組成物

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JPH0713207B2
JPH0713207B2 JP21453089A JP21453089A JPH0713207B2 JP H0713207 B2 JPH0713207 B2 JP H0713207B2 JP 21453089 A JP21453089 A JP 21453089A JP 21453089 A JP21453089 A JP 21453089A JP H0713207 B2 JPH0713207 B2 JP H0713207B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (1) 産業上の利用分野 本発明は、建物の内外装用金属、自動車のシャーシ等金
属構造物の表面被覆のための防錆塗料用ベヒクルに用い
られる水分散性樹脂組成物に関するものである。
(2) 従来の技術 従来、防錆塗料用ベヒクルとしては各種防錆剤と着色剤
とを溶剤型樹脂で分散した溶剤型塗料が、一般に用いら
れてきた。しかし、溶剤型のものは火災や爆発の危険
性、毒性を有するため労働安全衛生上、健康上、公害上
等数多くの問題点がある。
これらの問題点を解決するためセメントモルタルを用い
る方法も考案されているが、美麗な外観を与えにくく、
かつ重量が増して、これを用いる防錆塗料の用途はきわ
めて限定されたものである。
(3) 発明が解決しようとする課題 かかる情勢から、水系防錆塗料の期待は大きく、この用
途への各種水溶液樹脂や合成樹脂エマルジョンが紹介さ
れているが、水溶液樹脂をベヒクルとする塗料はタレを
生じやすくまた耐水性に劣るという欠点を有し、他方合
成樹脂エマルジョンをベヒクルとする塗料は光沢が低い
ため美装性に劣り、また金属素材への密着性、防錆性の
点でも満足できるのもではなかった。
(4) 課題を解決するための手段 本発明者らは、かかる情勢に鑑み、鋭意研究を重ねた結
果、粒子径がきわめて小さくしかもエマルジョン粒子に
乳化剤がグラフト等の共有結合により強く結合してい
る:(メタ)アクリル酸アルキルエステル共重合体水分
酸性樹脂エマルジョンが前記の問題点の解決に有効であ
ることを見出し本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は 不飽和カルボン酸を0.1〜10重量%含む、(メタ)アク
リル酸アルキルエステル又はそれとスチレンとの混合モ
ノマーから選ばれる(メタ)アクリル酸アルキルエステ
ル系モノマーを、反応性乳化剤の存在下に乳化重合して
得られる(メタ)アクリル酸アルキルエステル系共重合
体の水分散性樹脂組成物からなり、前記共重合体のガラ
ス転移温度が反応性乳化剤成分を除いた共重合体成分の
重量分率法で計算して20℃以上であり、且つ前記水分散
性樹脂の平均粒子径が200nm以下であることを特徴とす
る防錆塗料用水分散性樹脂組成物である。
以下、本発明を更に詳細に説明する。
本発明で使用される(メタ)アクリル酸アルキルエステ
ル系モノマーとしては(メタ)アクリル酸アルキルエス
テル又はそれとスチレンとの混合モノマーから選ばれ
る。その内で(メタ)アクリル酸アルキルエステルとし
てはアクリル酸又はメタクリル酸のC1〜C12アルキルエ
ステル、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、
アクリル酸ブチル、アクリル酸イソブチル、アクリル酸
2-エチルヘキシル、アクリル酸デシル、アクリル酸ドデ
シル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタ
クリル酸ブチル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸
2-エチルヘキシルなどであり、これらの一種またはそれ
以上を使用することができる。
また、不飽和カルボン酸の例としては一価または二価以
上のカルボン酸を含むものであり、アクリル酸、メタク
リル酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、クロ
トン酸、イタコン酸などである。
不飽和カルボン酸の使用量としてはモノマー100重量部
中0.1重量%以上10重量%以下、好ましくは1.0重量%以
上8重量%以下である。
不飽和カルボン酸量が0.1重量%未満の場合、金属素材
に対する密着力が低下し、逆に不飽和カルボン酸量が10
重量%を越えて多いと耐水性が著るしく低下する傾向を
示す。
本発明のガラス転移温度(Tg)は、反応性乳化剤成分を
除いた共重合体を構成するそれぞれの成分のガラス転移
温度より次式によって求めることができる。
Tg :共重合体のガラス転移温度 WA :A成分の重量分率 WB :B成分の重量分率 TgA:A成分のガラス転移温度 TgB:B成分のガラス転移温度 本発明の(メタ)アクリル酸アルキルエステル共重合体
は、この式によって求められるガラス転移温度が20℃以
上である必要がある。20℃以下では防錆力が劣り、ガラ
ス転移温度が20℃以上好ましくは30℃以上であること
が、防錆力を発現する上で好適である。またガラス転移
温度が高い場合には室温乾燥では均一な皮膜を形成しな
いことがあるが、当業界でよく知られている造膜助剤の
添加、高温乾燥あるいはこれらの手段の併用等により金
属素材表面上に均一な皮膜を形成することが可能であ
り、防錆性能を始めとする諸性能も十分発現することが
できる。
次に本発明で用いられる反応性乳化剤としては乳化重合
により平均粒子径が200nm以下の粒子を形成でき、かつ
その化学構造中にビニル基、アリル基、メタクリル基な
どの重合性反応基をもった乳化剤であればよいが、特に
好ましい反応性乳化剤としては以下の一般式をもったも
のがあげられる。
(1)一般式 (但し、R1は置換基を有していてもよい炭化水素基を、
R2は水素またはメチル基を、MはNaまたはNH4を示
す。) (2)一般式 2 (但し、R1は置換基を有してもよい炭化水素基を、R2
水素またはメチル基を、MはNaまたはNH4を示す。) (3)一般式 3 (但し、R1は置換基を有してもよい炭化水素基を、R2
水素またはメチル基を示し、Aは炭素数2〜4のアルキ
レン基であり、mは0〜100の数であり、Xは水素、ま
たはノニオンまたはアニオン系の親水基である。) (4)一般式 4 (但し、R1は炭素数4〜18のアルキル基、アルケニル
基、もしくはアラルキル基、R2は水素または炭素数4〜
18のアルキル基、アルケニル基、もしくはアラルキル
基、Aは炭素数2〜4のアルキレン基、もしくは置換ア
ルキレン基、nは2〜200の整数であり、Mはアルカリ
金属原子、NH4、アルカノールアミン残基である。) 以上の構造式をもった反応性乳化剤は本発明の目的が生
成した水分散性樹脂の平均粒子径が200nm以下のものを
得ることであることから、イオン性はアニオンであるこ
とが望ましい。
公知のアニオン性、ノニオン性およびカチオン性乳化剤
も必要に応じて併用してよいが、生成水分散性樹脂の平
均粒子径200nm以下になるように配慮すべきである。
水分散性樹脂の平均粒子径が200nmを越えて大きい場
合、その水分散性樹脂組成物をベヒクルとした防錆塗料
は平滑性、光沢等の性能が劣り、又基材表面の微細な凹
凸部に十分に浸漬することができず密着性が劣ることが
あって本発明の目的を達することができない。
重合開始剤としては過硫酸カリウム、過硫酸アンモニウ
ムなどの過硫酸塩、過酸化水素ベンゾイルパーオキサイ
ド、クメンハイドロパーオキサイド、tert-ブチルハイ
ドロパーオキサイドなどの過酸化物、アゾビスイソブチ
ロニトリルなどが一般的に用いられるが、特に水溶性開
始剤および水溶性のレドックス型開始剤系が好適であ
る。
本発明における水分散性樹脂組成物を得るにあたっては
前記モノマー類を前期反応性乳化剤と開始剤との存在下
で従来公知の乳化重合方法をそのまま使用することがで
きる。例えば前記モノマー類の0.1〜1.0重量%に相当す
る開始剤および0.3〜3.0重量%に相当する反応性乳化剤
の存在下でモノマー類の重合を行い、固型分濃度が通常
40〜60重量%の水分散性樹脂組成物を得る。
本発明の水分散性樹脂組成物は前記したようにガラス転
移温度が20℃以上、不飽和カルボン酸を固型分中0.1〜1
0重量%を含み、反応性乳化剤の存在下で乳化重合して
得られる平均粒子径が200nm以下の水分散性樹脂組成物
であるが必要に応じてこの種の水分散性樹脂組成物に慣
用されている成膜助剤、分散剤、防腐剤、消泡剤、防蝕
剤等の補助添加剤を添加することができる。
(5) 実施例 次に実施例により本発明を詳細に説明する。
塗料処方 水分散性樹脂組成物(濃度40%) 70.0重量部 水 6.0 アンモニア水 1.3 テキサノール(注1) 2.3 ブチルセロソルブ 3.5 メタノール 2.3 アデカネートUH-420(注2) 0.15 ビスサーフ1400(注3) 0.15 水 6.0 SAブラックSBB-167(注4) 2.9 粘調水(注5) α (注1)イーストマンコダック社製造膜助剤 (注2)旭電化工業(株)製増粘剤 (注3)花王(株)製増粘剤 (注4)御国色素(株)製カーボン・ブラック分散物 (注5)塗料粘度が210cps(30℃BL型粘度計60rpm)前
後になるように粘稠水を添加する。
塗料物性の評価方法 (A)光 沢 塗料を冷間圧延鋼板ブライト(SPCC・B70×150×0.8m
m)に口径2.0mmのスプレーガンを用い、スプレー圧2kg/
cm2で塗膜厚20〜30μmとなるように吹きつけ、特別の
注意書きがない限り、20℃,65%RHの条件下で24時間乾
燥させて得られた塗板の塗面60゜グロスをスガ試験機株
式会社製デジタル変角光沢計UGV-4Dを用いて測定した。
(B)耐水性 (A)光沢の項で述べたと同様の手続きで作製した塗板
につき、塗面以外の部分をパラフィンでシールした後、
20℃の水に24時間浸漬し、塗面の白化、ブリスターの状
態等の外観を目視判定した。
(C)耐塩水噴霧性 (A)光沢の項で述べたと同様の手続きで作製した塗板
につき、塗面以外の部分をパラフィンでシールした後ク
ロスカットを入れJIS Z-2371に準じて5%食塩水を噴霧
する。48時間塩水を噴霧した後の外観を目視判定した。
(D)タ レ 塗料をJIS G-3303(STE)に規定されたブリキ板(0.3×
200×300mm)に口径2.0mmのスプレーガンを用いてスプ
レー圧2.0kg/cm2で塗膜厚20〜30μmとなるように吹き
つけ20℃,65%RHの条件下に垂直に保持して塗膜のタレ
状況を目視判定した。
(E)水分散性樹脂の粒子径 乳化重合して得られた水分散性樹脂組成物の平均粒子径
は、大塚電子(株)製DYNAMIC LIGHT SCATTERING SPECT
ROPHOTOMETER DLS-700を用いて測定した。
実施例 1 温度計、攪拌棒、還流冷却器および滴下ロートを備えた
反応容器に一般式2で示される反応性乳化剤(エレミノ
ールJS-2 三洋化成工業(株)製)4.19重量部と水317.
1重量部を加え温度を75℃に昇温する。一方、水221重量
部に一般式2で示される反応性乳化剤(エレミノールJS
-2 三洋化成工業(株)製)6.0重量部とエチレンオキ
サイドの付加モル数が30のポリオキシエチレンノニルフ
ェニルエーテル(HLB 16)7重量部とを加えて溶解
し、これにメチルメタクリレート300.77重量部、2-エチ
ルヘキシルアクリレート111.25重量部、メタクリル酸2
8.67重量部の混合モノマー440.69重量部を添加、攪拌し
よく乳化しこれを滴下ロートに入れる。次にこの乳化液
のうち33.73重量部を反応器に移し重合開始剤として10
重量%の過硫酸カリウム水溶液8.5重量部を加えて80℃
に昇温してから10分保持した後、残りの乳化液と3重量
%の過流酸カリウム水溶液50.0重量部とを3時間かけて
均一滴下する。滴下終了後80℃で1時間熟成反応を行っ
た後室温に冷却し、アンモニア水5重量部加えて中和
し、所期の水分散性樹脂組成物を得た。
実施例 2 モノマーとしてメチルメタクリレート300.77重量部のか
わりにスチレン300.77重量部とした以外はすべて実施例
1と同様にして乳化重合を行い所期の水分散性樹脂組成
物を得た。
実施例 3 乳化剤として一般式2で示される反応性乳化剤のかわり
に、一般式3で示す反応性乳化剤を用いる以外はすべて
実施例1と同様にして乳化重合を行い、所期の水分散性
樹脂組成物を得た。
実施例 4 モノマーとしてメチルメタクリレート300.77重量部のか
わりに282.65重量部、2エチレンヘキシル111.25重量部
のかわりにブチルアクリレートを129.37重量部用いる以
外はすべて実施例1と同様に乳化重合を行い、所期の水
分散性樹脂組成物を得た。
実施例 5 乳化剤として一般式2で示される反応性乳化剤のかわり
に、一般式4で示す反応性乳化剤を用いる以外はすべて
実施例1と同様にして乳化重合を行い、所期の水分散性
樹脂組成物を得た。
実施例 6 乳化剤として一般式2で示される反応性乳化剤のかわり
に、一般式1で示す反応性乳化剤を用いる以外はすべて
実施例1と同様にして乳化重合を行い、所期の水分散性
樹脂組成物を得た。
実施例 7 モノマーとしてメチルメタクリレート300.77重量部のと
ころを354.75重量部、2エチルヘキシルアクリレート11
1.25重量部のところを57.27重量部とする以外はすべて
実施例1と同様にして乳化重合を行い、所期の水分散性
樹脂組成物を得た。
この水分散性樹脂組成物の重量分率法によるガラス転移
温度は65℃と高いので先に示した塗料処方による塗料を
スプレーガンで吹きつけ、80℃の熱風循環式乾燥機中に
20分間放置して乾燥し塗板を作製した。
比較例 1 乳化剤として一般式2で示される反応性乳化剤のかわり
に通常の非反応性乳化剤ポリオキシエチレンアルキルサ
ルフェートアンモニウム塩を用いる他はすべて実施例1
と同様にして乳化重合を行い所期の水分散性樹脂組成物
を得た。
比較例 2 モノマーとしてメチルメタクリレート300.77重量部、2-
エチルヘキシルアクリレート117.25重量部のかわりにメ
チルメタクリレート206.01重量部、2-エチルヘキシルア
クリレート206.01重量部とする以外はすべて実施例1と
同様にして乳化重合を行い所期の水分散性樹脂組成物を
得た。
比較例 3 メタクリル酸28.67重量部のかわりに、メタクリル酸1.4
重量部、メチルメタクリレート300.77重量部とし冷却後
添加するアンモニア水5重量部のかわりにアンモニア水
3重量部とした以外は実施例1と同様にして乳化重合を
行い、所期の水分散性樹脂組成物を得た。
比較例 4 メタクリル酸28.67重量部のかわりにメタクリル酸57.34
重量部とし、冷却後添加するアンモニア水5重量部のか
わりにアンモニア水10重量部とする以外は実施例1と同
様にして乳化重合を行い、所期の水分散性樹脂組成物を
得た。
比較例 5 実施例1に述べた反応装置に水317.1重量部を仕込み、
温度を80℃に昇温する。一方水221重量部に一般式2で
示される反応性乳化剤6.0重量部とエチレンオキサイド
の付加モル数が30のポリオキシエチレンノニルフェニル
エーテル(HLB16)7.0重量部とを加えて溶解し、これに
メチルメタクリレート300.77重量部、2-エチルヘキシル
アクリレート111.25重量部、メタクリル酸28.67重量部
の混合モノマー440.69重量部を添加攪拌しよく乳化し、
これを滴下ロートに加えた。一方、3重量%の過硫酸カ
リウム水溶液50.0重量部を別の滴下ロートに加えた。こ
れら乳化物と過硫酸カリウム水溶液を3時間かけて均一
滴下し、滴下終了後80℃で1時間熟成反応を行った後、
室温に冷却し、アンモニア水5重量部加えて中和して所
期の水分散性樹脂組成物を得た。
以上の反応処方及び得られた水分散性樹脂組成物の塗料
物性をまとめて第1表に示す。
(6) 発明の効果 本発明の防錆塗料用水分散性樹脂組成物は、粒子径が極
めて小さくしかもエマルジョン粒子に乳化剤が結合して
いるので、光沢、耐水性、耐塩水噴霧性及びタレ等に優
れ、防錆塗料用ベヒクルとして極めて有用である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C09D 131/06 PDT 133/06 PFY 151/00 PGZ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】不飽和カルボン酸を0.1〜10重量%含む、
    (メタ)アクリル酸アルキルエステル又はそれとスチレ
    ンとの混合モノマーから選ばれる(メタ)アクリル酸ア
    ルキルエステル系モノマーを、反応性乳化剤の存在下に
    乳化重合して得られる(メタ)アクリル酸アルキルエス
    テル系共重合体の水分散性樹脂組成物からなり、前記共
    重合体のガラス転移温度が反応性乳化剤成分を除いた共
    重合体成分の重量分率法で計算して20℃以上であり、且
    つ前記水分散性樹脂の平均粒子径が200nm以下であるこ
    とを特徴とする防錆塗料用水分散性樹脂組成物。
  2. 【請求項2】反応性乳化剤として下記の一般式1〜4で
    表される乳化剤の少なくとも1種を用いることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項に記載の防錆塗料用水分散性
    樹脂組成物。 (1)一般式 1 (但し、R1は置換基を有してもよい炭化水素基を、R2
    水素またはメチル基を、MはNaまたはNH4を示す。) (2)一般式 2 (但し、R1は置換基を有してもよい炭化水素基を、R2
    水素またはメチル基を、MはNaまたはNH4を示す。) (3)一般式 3 (但し、R1は置換基を有してもよい炭化水素基を、R2
    水素またはメチル基を示し、Aは炭素数2〜4のアルキ
    レン基であり、mは0〜100の数であり、Xは水素、ま
    たはノニオンまたはアニオン系の親水基である。) (4)一般式 4 (但し、R1は炭素数4〜18のアルキル基、アルケニル
    基、もしくはアラルキル基、R2は水素または炭素数4〜
    18のアルキル基、アルケニル基、もしくはアラルキル
    基、Aは炭素数2〜4のアルキレン基、もしくは置換ア
    ルキレン基、nは2〜200の整数であり、Mはアルカリ
    金属原子、NH4、アルカノールアミン残基である。)
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