JPH07188605A - 水性塗料組成物及びそれを用いた金属板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の水性塗料物は、耐水性、耐加工性、塗
膜硬度に優れた塗膜を被膜形成し、かつ有機溶剤含有量
が低い塗料組成物およびそれを塗布してなる金属板を提
供するものである。 【構成】（ａ）下記一般式で表されるポリオール １〜
３０重量部、（ｂ）水性アクリル樹脂又は、ポリエステ
ル樹脂 ２０〜８０重量部、（ｃ）アミノ樹脂１０〜６
０重量部、を樹脂成分とする事を特徴とする水性塗料組
成物。一般式 【化１】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水性塗料組成物に関
し、更に詳しくは、樹脂成分中に窒素基含有ポリオール
樹脂を含有させることにより、加工性に優れ、さらには
耐レトルト性、硬度、塗装性に優れ、溶剤の含有量を低
減させる事のできる水性塗料組成物及びそれを用いた金
属に関する。

【０００２】

【従来の技術】塗料は家電、自動車、缶等の金属に塗ら
れ、その耐腐食性、美観の向上等に貢献している。しか
しながら、最近特に塗料の性能に対する要望が強く、さ
らなる物性の向上が要求されている。従来より美観が要
求されている分野には、エポキシ／アミノ系樹脂、アク
リル／アミノ系樹脂、ポリエステル／アミノ系樹脂等の
有機溶剤溶液をロールコーターにて塗装し、ガスオーブ
ンにて焼付硬化する方法が行われている。

【０００３】しかしこれらの塗料は、焼付時に多量の溶
剤揮発をもたらし、大気汚染の原因となり、省資源の点
からもこのましくない。そこで、これらの問題点を解決
可能な水性塗料の出現が望まれていた。

【０００４】公知の水性塗料は水分散性と水溶性の２タ
イプがあり、水分散性樹脂は通常、界面活性剤を用いて
乳化重合法で合成されるものが多く、使用する界面活性
剤が塗膜形成後も塗膜中に残存し、耐水性を低下させる
欠点があった。一方、界面活性剤を使用しないで有機溶
剤系で合成し酸分、例えばカルボキシル基を含む樹脂を
合成し、揮発性塩基で中和し分散体ないしは水溶性とす
る方法もあるが、これらの水性塗料は、基本となる樹脂
構造中に酸化２０以上の酸成分が必要であり、耐水性、
耐アルカリ性等の性能が劣る欠点があった。これらの欠
点を改善するために一つの方法としてヘキサメトキシメ
チルメラミン、メチル化ベンゾグアナミン等の水性アミ
ノ樹脂を多量に混合する方法が行われてきたが、加工性
の低下が大きく、一方、加工性を改善するために水性ア
ミノ樹脂を低減させると、塗膜硬度が低下する傾向があ
り、耐水性、塗膜硬度、および加工性のバランスをとる
のが困難であり、実用上満足出来る水性塗料でなかっ
た。

【０００５】また、別の方法として、燐酸あるいはカル
ボン酸変性エポキシ樹脂を混合する方法が行われてきた
が、アクリル樹脂との相溶性が悪いため、特に塗料の貯
蔵安定性および塗膜形成におけるレベリングに問題を生
じており、この傾向は顔料分散時に特に顕著に現れてい
た。また、従来の水溶性塗料は、塗料の貯蔵安定性およ
び塗膜形成におけるレベリング向上のために有機溶剤を
１０％以上含んでおり、焼付時における溶剤揮発による
大気汚染及び省資源の点でまだ不充分であった。さら
に、従来の水性塗料では、耐水性として沸騰水程度の処
理を受けても異常のないものは得られていたが、１２０
℃以上のレトルト処理に耐えうる耐水性と耐加工性バラ
ンスをとるのが困難であった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記現状に
鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、
耐水性、耐加工性、塗膜硬度を得る樹脂組成物およびそ
れを塗布してなる金属板を提供するものであり、かつ有
機溶剤含有量が低い水性塗料組成物を供給するものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第一の発明は、（ａ）下
記一般式で表されるポリオール １〜３０重量部、
（ｂ）水性アクリル樹脂又は、ポリエステル樹脂 ２０
〜８０重量部、（ｃ）アミノ樹脂 １０〜６０重量部、
上記（ａ），（ｂ），および（ｃ）を樹脂成分とするこ
とを特徴とする水性塗料組成物である。第二の発明は、
第一の発明の水性塗料組成物を塗布硬化してなることを
特徴とする金属板である。

【０００８】一般式

【０００９】

【化２】

【００１０】本発明における窒素含有ポリオール樹脂
は、全塗料組成物の樹脂固形分中の１〜２０重量部使用
され、３０重量部を越えると耐水性が低下する。好まし
くは１〜１０重量部である。

【００１１】本発明に用いられるアクリル樹脂は、（メ
タ）アクリル酸、フマル酸、マレイン酸等のカルボキシ
ル基含有ビニルモノマー、（メタ）アクリル酸ヒドロキ
シメチル、アクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒ
ドロキシプロピル、アクリル酸ヒドロキシアミルアクリ
レート等の水酸基含有ビニルモノマー、及びこれらと共
有重合可能なモノマー、例えばアクリル酸エチル、アク
リル酸メチル等のアクリル酸アクリルエステル、スチレ
ン、ビニルトルエン等の芳香族ビニルモノマー、Ｎ−
（メトキシメチル）アクリルアミド等のＮ−アルコキシ
アルキル置換アミド基含有ビニルモノマーなどと適宜選
択して共重合して得られるものなど広範囲のものを使用
できる。この水性アクリル樹脂は、全塗料組成物の樹脂
固形分中２０〜８０重量部使用する。２０重量部未満で
は、下地素材への密着性が低下し、水分散性も劣り、塗
料の貯蔵安定性も劣り、顔料添加時には顔料分散性も劣
る。また８０重量部以上では、硬度が低下し、耐水性も
劣る。

【００１２】本発明に用いられるポリエステル樹脂とし
ては、多価アルコールと多価カルボン酸もしくはその無
水物を脱水縮合反応し、好ましくは酸価５以下としたオ
イルフリーポリエステル樹脂、あるいはアルキッド樹脂
があり、更に多価のカルボン酸もしくは無水物を反応さ
せて、酸価１０以上とし揮発性塩基の存在下に水性媒体
中に溶解もしくは分散可能とした樹脂である。多価アル
コールとしては、エチレングリコール、プロピレングリ
コール、１，３−ブチレングリコール、１，６−ヘキサ
ンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリ
コール、ネオペンチルグリコール、トリエチレングリコ
ール等の２価アルコール、トリメチロールエタン、トリ
メチロールプロパン、トリスヒドロキシメチルアミノメ
タン、ペンタエリスリット、ジペンタエリスリット、ジ
グリセリン等の２価以上のアルコールがある。

【００１３】多価カルボン酸もしくは酸無水物として
は、（無水）フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、
（無水）コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバチ
ン酸、テトラヒドロ（無水）フタル酸、ヘキサヒドロ
（無水）フタル酸、（無水）ハイミック酸（無水）マレ
イン酸、フマル酸、イタコン酸、（無水）トリメリット
酸、メチレンシクロヘキセントリカルボン酸（無水
物）、（無水）ピロメリット酸等がある。

【００１４】本発明に用いられる水性アミノ樹脂は、水
性媒体中に溶解もしくは分散可能なアミノ樹脂であっ
て、部分アルキルエーテル化メラミン樹脂、部分アルキ
ルエーテル化ベンゾグアナミン樹脂、またはスピログア
ナミン単独またはスピログアナミンとメラミンもしくは
ベンゾグアナミンとの混合物をメチロール化し、炭素数
１〜３のアルコールで部分アルキルエーテル化したスピ
ログアナミン樹脂から選ばれる。特に、スピログアナミ
ン樹脂が塗料の焼付時に発生するタール状低分子量の発
生がメラミン樹脂またはベンゾグアナミン樹脂に比較し
て少ないという点でこのましい。水性アミノ樹脂は、全
塗料組成物の樹脂固形分中１０〜６０重量部を使用す
る。１０重量部未満では、硬度は十分でなく、６０重量
部を越えると塗膜の加工性が低下する。

【００１５】本発明の塗料組成物には、必要に応じて硬
化助剤として酸触媒、またはそのアミンブロック剤、例
えばｐ−トルエンスルホン酸、ドジシルベンゼンスルホ
ン酸、ジノリルナフタレンスルホン酸等を樹脂固形分１
００部に対して０．１〜４部を添加することができる。
同様に、従来公知のレベリング剤、消泡剤、潤滑剤等を
添加することもできる。また、酸化チタン、アルミニウ
ム顔料、キナクリドン等の顔料を前記アクリル樹脂、ポ
リエステル 樹脂とサンドミル、ディスパー等の公知の
分散機を用いて練肉し、顔料ぺーストを作成し前述と同
様の方法で塗料化できる。

【００１６】また、水性塗料用樹脂として一般的に用い
られている水溶性樹脂、水分散性樹脂、例えばアミンあ
るいは酸等で変性した水溶性あるいは水分散性エポキシ
樹脂、マレイン化脂肪酸などを混合することも可能であ
る。本発明の水性塗料はロールコート、スプレー、はけ
塗り等の公知の手段により基材に塗装することができ
る。本発明に用いられる金属板は、板厚０．０１〜２．
０ｍｍの冷延鋼板、ステンレス鋼板、アルミニウム合金
板等である。これらの金属板の表面は、場合によって
は、クロム、錫、亜鉛、ニッケル等の無機金属、アクリ
ル樹脂等の有機物の１種もしくは２種以上の合金または
複合物をメッキ、蒸着、塗装さらにはジルコニウム、ア
ルマイト、燐酸処理等が施されている。またこれらの板
にポリエチレンテレフタレートもしくはポリブチレンテ
レフタレート等の樹脂フィルムをラミネートした金属板
も用いる事ができる。

【００１７】

【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。例
中、部とは重量部を、％とは重量％をそれぞれ表す。

【００１８】製造例１（水性アクリル樹脂溶液Ａの製
造） 温度形、攪拌機、還流冷却器、滴下槽、窒素ガス吹込菅
を備えた四ツ口フラスコにｎ−ブタノール１００部を仕
込み、窒素ガスを導入しつつかきまぜながら温度を１０
５℃に保ち、滴下槽からスチレン２０％、エチルアクリ
レート４０％、２−ヒドロキシエチルアクリレート１０
％、メチルメタクリルレート２０％、アクリル酸１０％
の混合物１００部に過酸化ベンゾイル５部を溶解させた
ものを３時間にわたって滴下した。その後１０５℃に保
ち１時間反応し、過酸化ベンゾイル５部を添加し、さら
に１時間反応させ終了した。これを減圧下８０℃にてｎ
−ブタノールを不揮発分８３％になるまで留去し、その
後、ジエタノールアミン１４．６部と水を入れ、固形分
５０％、残留ｎ−ブタノール１０％の透明で粘調な水性
アクリル樹脂Ａを得た。

【００１９】製造例２（水性ポリエステル樹脂溶液Ｂの
製造） 温度計、攪拌機、分離槽付き還流冷却器、窒素ガス吹込
菅を備えた四ツ口フラスコにエチレングリコール１２．
９部、ネオペンチルグリコール２１．６部、アジピン酸
２３．３部、テレフタル酸２６．５部を仕込み窒素ガス
を導入しつつかきまぜながら２３０℃に加温し、酸価が
５以下になるまで反応し、次に１６０℃迄冷却アジピン
酸１５．８部を添加し、更に反応を続け酸価が３５にな
った時点で反応を終了させた。８０℃以下に冷却しエチ
レングリコールモノブチルエーテル１７．５部、ジメチ
ルエタノールアミン４．８部および水５５．２部を添加
し固形分５０％、有機溶剤１１％の透明で粘調な中和前
酸価３５、水酸基価８８の水性ポリエステル樹脂溶液Ｂ
がえられた。

【００２０】実施例１〜５，比較例１〜４ 表１は各成分の固形分の比を百分率にて示したものであ
る。この表１に従って各成分を混合したのち（ただし、
実施例３においてはアクリル樹脂溶液と顔料を先に練肉
した。）ブチルセルソルブおよび水を添加して、塗料中
の有機溶剤量を１０％、固形分３５％に調整した。これ
に、パラトルエンスルホン酸アミン塩を０．３％、シリ
コーン系レベリング剤を０．３％添加して水性塗料組成
物を得た。実施例および比較例で作成した、塗料の安定
性及び塗膜物性について調べた結果を表２に示した。

【００２１】各試験方法は下記のとおりである。 塗料試験 ○塗料安定性試験 塗料を２ケ月間常温で保存した後、塗料中の樹脂のゲル
化分離の状態を観察した。 塗膜物性試験 板厚０．２３ｍｍの電気メッキブリキにロールコート塗
装により乾燥後塗膜厚７μになるように塗装し、ガスオ
ーブンにて雰囲気温度１９０℃において１０分間焼付塗
装パネルを作成した。傷つき性については塗装板を塗装
面が缶外面となるようにして成形した３ピース缶を作成
して評価した。

【００２２】○耐水性試験 塗装パネルを水中に浸漬し、１００℃−３０分間の熱水
処理、及び１３０℃−３０分のレトルト処理を行った
後、塗膜の白化状態を評価した。 ○加工性試験 エリクセン試験，ＪＩＳＺ−２２４７に準じ、下地の金
属板が割れはじめるところまで押し出し加工したのち塗
膜の状態を評価した。 ○密着性 ゴバン目剥離試験を行った。同様に、１３０℃−３０分
のレトルト処理後の評価もおこなった。

【００２３】○耐衝撃性 デュポン衝撃試験機を用いて、１／２インチ径、５００
ｇ荷重で試験した。 ○鉛筆硬度試験 ＪＩＳ規格「鉛筆引っかき試験」（ＪＩＳＮｏ．Ｋ５４
００）に登録されている方法に準じて行った。 塗装性試験 ○フロー ロールコーターにて塗装後直ちにガスオーブンにて焼付
け、レベリング状態を評価した。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【発明の効果】本発明により、塗膜の耐水性、耐加工
性、硬度、塗装性に優れ、溶剤の含有量を低減させる事
のできる水性塗料組成物および、それを塗布してなる金
属板を提供することができる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）下記一般式で表されるポリオール
   １〜３０重量部、（ｂ）水性アクリル樹脂又は、ポリエ
   ステル樹脂 ２０〜８０重量部、（ｃ）アミノ樹脂 １
   ０〜６０重量部、 上記（ａ），（ｂ），および（ｃ）を樹脂成分とするこ
   とを特徴とする水性塗料組成物。 【化１】
2. 【請求項２】請求項１記載の水性塗料組成物を塗布硬化
   してなることを特徴とする金属板。