WO2016143706A1 - カチオン電着塗料組成物の調製方法 - Google Patents

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治広 宮前
誠之 小谷
哲矢 大原
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Definitions

  • the cationic electrodeposition coating composition generally includes a resin emulsion and a pigment dispersion paste.
  • organotin compounds have been widely used as curing catalysts.
  • the use of organotin compounds may be restricted in the future due to recent environmental regulation trends. Therefore, it is necessary to develop an alternative catalyst for organotin compounds.
  • a method for preparing a cationic electrodeposition coating composition comprising a step of mixing a resin emulsion (i) and a pigment dispersion paste,
  • the resin emulsion (i) includes an aminated resin (A) and a blocked isocyanate curing agent (B),
  • the pigment dispersion paste is an amine-modified epoxy containing a bismuth mixture (C) obtained by previously mixing a bismuth compound (c1) and an organic acid (c2); a pigment dispersion resin (D); an amine-modified epoxy resin (E).
  • the pigment dispersion paste is Mixing the bismuth mixture (C) and the pigment dispersion resin (D), mixing the resulting mixture and the amine-modified epoxy resin emulsion (ii), and then mixing the pigment (F), Mixing the bismuth mixture (C), pigment dispersion resin (D) and amine-modified epoxy resin emulsion (ii) and then mixing the pigment (F), or The bismuth mixture (C) and the amine-modified epoxy resin emulsion (ii) are mixed, and the resulting mixture is mixed with the pigment dispersion resin (D) and the pigment (F).
  • the preparation method of the present invention makes it possible to prepare a cationic electrodeposition coating composition containing a bismuth compound that is excellent in coating stability, curability, coating film appearance, and the like. Furthermore, in the method of the present invention, there is no need to prepare an aqueous solution of a bismuth compound having a low solubility in an aqueous medium, so that there is an advantage that an electrodeposition coating composition can be prepared more easily.
  • a cationic electrodeposition coating composition having excellent curability and excellent coating stability and coating film appearance can be easily prepared even when substantially free of an organic tin compound.
  • the pigment dispersion paste containing the pigment at a high concentration contained the finely divided bismuth, thereby causing the aggregation of the pigment and the generation of the aggregate.
  • the aggregates are generated, color unevenness occurs in the electrodeposition coating film, and the appearance of the coating film is deteriorated.
  • Resin emulsion (i) The resin emulsion (i) contains an aminated resin (A) and a blocked isocyanate curing agent (B). The resin emulsion (i) may further contain other components as necessary.
  • ethylene glycol mono- mer may be added to some oxirane rings for the purpose of adjusting molecular weight or amine equivalent and improving heat flow.
  • a monohydroxy compound such as -2-ethylhexyl ether, ethylene glycol mono n-butyl ether, propylene glycol mono-2-ethylhexyl ether, or a monocarboxylic acid compound such as octylic acid may be added.
  • the primary amine and the secondary amine include, for example, butylamine, octylamine, diethylamine, dibutylamine, methylbutylamine, monoethanolamine, diethanolamine, N-methylethanolamine and the like.
  • Specific examples of the secondary amine having a blocked primary amine include, for example, aminoethylethanolamine ketimine, diethylenetriamine diketimine, and the like.
  • Specific examples of the tertiary amine that may be used as needed include triethylamine, N, N-dimethylbenzylamine, N, N-dimethylethanolamine, and the like. These amines may be used alone or in combination of two or more.
  • the amine compound to be reacted with the oxirane ring of the epoxy resin is 50 to 95% by mass of secondary amine, 0 to 30% by mass of secondary amine having a blocked primary amine, and 0 to 20% by mass of primary amine. Those containing within the above range are preferred.
  • the number average molecular weight is a polystyrene-equivalent number average molecular weight measured by gel permeation chromatography (GPC).
  • the amine value of the aminated resin (A) is preferably in the range of 20 to 100 mgKOH / g.
  • the amine value of the aminated resin (A) is 20 mgKOH / g or more, the emulsion dispersion stability of the aminated resin (A) in the electrodeposition coating composition is improved.
  • the amine value is 100 mgKOH / g or less, the amount of amino groups in the cured electrodeposition coating film becomes appropriate, and there is no possibility of reducing the water resistance of the coating film.
  • the amine value of the aminated resin (A) is more preferably in the range of 20 to 80 mgKOH / g.
  • aminated resin (A) if necessary, aminated resins having different amine values and / or hydroxyl values may be used in combination. When two or more kinds of amine resins having different amine values and hydroxyl values are used in combination, the average amine value and the average hydroxyl value calculated based on the mass ratio of the aminated resin used are within the above numerical range. preferable.
  • the aminated resin (A) used in combination is an aminated resin having an amine value of 20 to 50 mgKOH / g and a hydroxyl value of 50 to 300 mgKOH / g, and an amine value of 50 to 200 mgKOH / g.
  • polyisocyanates examples include hexamethylene diisocyanate (including trimers), tetramethylene diisocyanate, aliphatic diisocyanates such as trimethylhexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, and cycloaliphatic such as 4,4′-methylenebis (cyclohexyl isocyanate).
  • Aromatic diisocyanates such as polyisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate, xylylene diisocyanate and the like can be mentioned.
  • sealants include monovalent alkyl (or aromatic) alcohols such as n-butanol, n-hexyl alcohol, 2-ethylhexanol, lauryl alcohol, phenol carbinol, methylphenyl carbinol; ethylene glycol mono Cellosolves such as hexyl ether and ethylene glycol mono 2-ethylhexyl ether; Polyether type terminal diols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol and polytetramethylene ether glycol phenol; ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, etc.
  • monovalent alkyl (or aromatic) alcohols such as n-butanol, n-hexyl alcohol, 2-ethylhexanol, lauryl alcohol, phenol carbinol, methylphenyl carbinol
  • ethylene glycol mono Cellosolves such as hexyl ether and ethylene glycol mono 2-
  • the blocked isocyanate curing agent (B) reacts preferentially with the primary amine of the aminated resin (A) and further reacts with a hydroxyl group to be cured.
  • the curing agent at least one curing agent selected from the group consisting of an organic curing agent such as a melamine resin or a phenol resin, a silane coupling agent, and a metal curing agent may be used in combination with the blocked isocyanate curing agent (B). .
  • the resin emulsion (i) was prepared by dissolving the aminated resin (A) and the blocked isocyanate curing agent (B) in an organic solvent, and mixing these solutions. Thereafter, it can be prepared by neutralizing with a neutralizing acid.
  • the neutralizing acid include organic acids such as methanesulfonic acid, sulfamic acid, lactic acid, dimethylolpropionic acid, formic acid, and acetic acid.
  • the content of the curing agent (B) reacts with an active hydrogen-containing functional group such as a primary amino group, a secondary amino group or a hydroxyl group in the aminated resin (A) at the time of curing to form a good cured coating film. A sufficient amount is needed to give.
  • the preferable content of the curing agent (B) is 90/10 to 90% expressed by the solid content mass ratio of the aminated resin (A) and the curing agent (B) (aminated resin (A) / curing agent (B)). 50/50, more preferably in the range of 80/20 to 65/35.
  • the neutralizing acid is preferably used in an amount of 10 to 100%, more preferably 20 to 70%, as the equivalent ratio of the neutralizing acid to the equivalent of the amino group of the aminated resin (A). Is more preferable.
  • the equivalent ratio of the neutralized acid to the equivalent of the amino group of the aminated resin (A) is defined as the neutralization rate. When the neutralization rate is 10% or more, affinity for water is ensured and water dispersibility is improved.
  • the bismuth mixture is a mixture prepared by previously mixing the bismuth compound (c1) and the organic acid (c2) in the preparation of the pigment dispersion paste. In the preparation of the pigment dispersion paste, by mixing the bismuth compound (c1) and the organic acid (c2) in advance, the bismuth compound is dispersed in a finely divided state, and good catalytic activity can be obtained.
  • the bismuth compound (c1) is in powder form.
  • the average particle size of the bismuth compound (c1) is preferably 0.5 to 20 ⁇ m, and more preferably 1 to 3 ⁇ m.
  • the average particle size is a volume average particle size D50, and ion exchange is performed using a laser Doppler particle size analyzer (manufactured by Nikkiso Co., Ltd., “Microtrac UPA150”) so that the signal level is appropriate. The value measured after dilution with water.
  • the amount of the bismuth compound (c1) contained in the electrodeposition coating composition in the present invention is 0.05 in terms of metal element with respect to the resin solid content of the resin emulsion (i) contained in the electrodeposition coating composition. It is preferable that the amount be from ⁇ 1.0% by mass. When the amount of the bismuth compound (c1) is within the above range, the resin component of the resin emulsion (i) is cured well, and the storage stability of the electrodeposition coating composition can be kept good.
  • metal element conversion is a metal element conversion coefficient (a coefficient for converting a metal compound amount into a metal element amount to a metal compound content, specifically, a metal element in a metal compound. Is the value obtained by dividing the atomic weight of the product by the molecular weight of the metal compound.) To obtain the target metal element amount.
  • the bismuth compound (c1) is bismuth oxide (Bi 2 O 3 , molecular weight 466)
  • the electrodeposition coating composition containing 0.5% by mass of bismuth oxide based on the resin solid content of the resin emulsion i
  • the metal element equivalent content of bismuth is calculated as 0.448% by mass by the calculation of 0.5% by mass ⁇ (418 ⁇ 466).
  • Organic acid (c2) is, for example, one or more compounds selected from the group consisting of hydroxycarboxylic acid and sulfonic acid.
  • the sulfonic acid is an organic sulfonic acid, and examples thereof include alkanesulfonic acids having 1 to 5 carbon atoms, preferably 1 to 3 carbon atoms such as methanesulfonic acid and ethanesulfonic acid.
  • organic acid (c2) it is preferable to use one or more selected from the group consisting of monohydroxymonocarboxylic acid, dihydroxymonocarboxylic acid, and alkanesulfonic acid.
  • organic acid (c2) it is more preferable to use one or more selected from the group consisting of lactic acid, dimethylolpropionic acid and methanesulfonic acid.
  • the half-blocked isocyanate used for reacting with the epoxy resin is prepared by partially blocking the polyisocyanate.
  • the reaction between the polyisocyanate and the blocking agent can be performed by cooling to 40 to 50 ° C. while dropping the blocking agent in the presence of a curing catalyst (for example, a tin-based catalyst) as necessary. preferable.
  • Suitable blocking agents for preparing the above half-blocked isocyanate include lower aliphatic alkyl monoalcohols having 4 to 20 carbon atoms. Specific examples include butyl alcohol, amyl alcohol, hexyl alcohol, 2-ethylhexyl alcohol, heptyl alcohol and the like.
  • neutralizing acid used by mixing with the said tertiary amine Specifically, it is inorganic acid or organic acid like hydrochloric acid, nitric acid, phosphoric acid, formic acid, acetic acid, lactic acid, etc. .
  • the reaction between the neutralized salt of tertiary amine thus obtained and the epoxy resin can be carried out by a conventional method.
  • the above epoxy resin is dissolved in a solvent such as ethylene glycol monobutyl ether, and the resulting solution is heated to 60 to 100 ° C., and a neutralized acid salt of a tertiary amine is added dropwise thereto to give an acid value of 1.
  • the reaction mixture is held at 60-100 ° C. until it is.
  • Amine-modified epoxy resin (E) and amine-modified epoxy resin emulsion (ii) The preparation method of the present invention is characterized in that an amine-modified epoxy resin (E) is used in the preparation of a pigment dispersion paste.
  • This amine-modified epoxy resin (E) is distinguished from the pigment dispersion resin (D) in that the hydroxyl value is 150 to 650 mgKOH / g.
  • the use of the amine-modified epoxy resin (E) improves the dispersion stability of the pigment dispersion paste containing the bismuth compound (c1).
  • the amine-modified epoxy resin (E) preferably has a number average molecular weight in the range of 1,000 to 5,000. When the number average molecular weight is in the above range, good pigment dispersion stability can be obtained, which is preferable.
  • the number average molecular weight of the amine-modified epoxy resin (E) is more preferably in the range of 2,000 to 3,500. When the number average molecular weight of the amine-modified epoxy resin (E) is 1,000 or more, physical properties such as solvent resistance and corrosion resistance of the obtained cured electrodeposition coating film are improved. Further, when the number average molecular weight of the amine-modified epoxy resin (E) is 5,000 or less, the dispersibility and dispersion stability of the obtained pigment dispersion paste are improved.
  • the amine-modified epoxy resin (E) preferably has a base milligram equivalent (MEQ (B)) of 50 to 350 based on 100 g of the solid content of the resin (E).
  • MEQ (B) milligram equivalent
  • the milligram equivalent (MEQ (B)) of a base with respect to 100 g of solid content of resin (E) can be adjusted with the kind and quantity of the amine compound made to react in preparation of resin (E).
  • the amine-modified epoxy resin (E) used in the preparation of the pigment dispersion paste is prepared and used in the state of an amine-modified epoxy resin emulsion (ii).
  • a method of preparing in the same manner as the resin emulsion (i) can be mentioned.
  • the amine-modified epoxy resin (E) and the blocked isocyanate curing agent (B) are dissolved in an organic solvent to prepare a solution, and after mixing these solutions, a neutralizing acid is used.
  • the amine-modified epoxy resin emulsion (ii) can be prepared by dispersing in water.
  • the amine-modified epoxy resin (E) is dissolved in an organic solvent to prepare a solution, and then dispersed in water using a neutralizing acid.
  • An amine-modified epoxy resin emulsion (ii) can be prepared.
  • the neutralizing acid that can be used for the preparation of the amine-modified epoxy resin emulsion (ii) include organic acids such as methanesulfonic acid, sulfamic acid, lactic acid, dimethylolpropionic acid, formic acid, and acetic acid.
  • the neutralizing acid it is more preferable to use one or more acids selected from the group consisting of formic acid, acetic acid and lactic acid.
  • Pigment (F) is a pigment usually used in an electrodeposition coating composition.
  • pigments for example, commonly used inorganic and organic pigments, eg colored pigments such as titanium white (titanium dioxide), carbon black and bengara; like kaolin, talc, aluminum silicate, calcium carbonate, mica and clay
  • extender pigments such as iron phosphate, aluminum phosphate, calcium phosphate, aluminum tripolyphosphate, and rust preventive pigments such as aluminum phosphomolybdate and zinc aluminum phosphomolybdate.
  • the pigment (F) is preferably used in an amount of 1 to 30% by mass relative to the resin solid content of the cationic electrodeposition coating composition.
  • the pigment dispersion paste in the present invention is prepared by any one of the following methods 1 to 3.
  • Method 1 A bismuth mixture (C) obtained by previously mixing a bismuth compound (c1) and an organic acid (c2) and a pigment dispersion resin (D) are mixed, and the resulting mixture and the amine-modified epoxy resin emulsion ( ii) and then the pigment (F).
  • Method 2 A bismuth mixture (C) obtained by previously mixing a bismuth compound (c1) and an organic acid (c2), a pigment dispersion resin (D), and an amine-modified epoxy resin emulsion (ii) are mixed, and then the pigment Mixing (F),
  • Method 3 A bismuth mixture (C) obtained by previously mixing a bismuth compound (c1) and an organic acid (c2) and an amine-modified epoxy resin emulsion (ii) are mixed, and the resulting mixture and the pigment dispersion resin are mixed. (D) and pigment (F) are mixed.
  • the bismuth compound (c1) and the organic acid (c2) are mixed in advance prior to the other components to prepare a bismuth mixture (C).
  • a bismuth mixture (C) By preparing the bismuth mixture (C) by mixing the bismuth compound (c1) and the organic acid (c2) in advance, the solubility of the bismuth compound is improved, thereby improving the catalytic activity and being excellent in curability and corrosion resistance.
  • a coated film can be formed.
  • the mixing of the bismuth compound (c1) and the organic acid (c2) is performed by dispersing the bismuth compound (c1) particles in the organic acid (c2) aqueous solution by stirring.
  • Conditions such as temperature and agitation speed in mixing may be those normally performed in the production of a coating composition, for example, at 10 to 30 ° C., preferably at room temperature, at an agitation speed at which an agitating flow is generated. Can do.
  • the stirring time can be appropriately selected according to the size of the reaction system, and can be selected, for example, in the range of 0.1 to 24 hours.
  • the amount of the amine-modified epoxy resin (E) is out of the above range, the dispersion stability of the pigment may be deteriorated. Further, when the amount of the amine-modified epoxy resin (E) is 1 / 0.3 or more, the storage stability of the pigment dispersion paste may be lowered.
  • One embodiment (method 1) in the preparation procedure of the pigment dispersion paste is the mixing of the bismuth mixture (C) obtained by previously mixing the bismuth compound (c1) and the organic acid (c2) with the pigment dispersion resin (D). Then, the obtained mixture and the amine-modified epoxy resin emulsion (ii) are mixed, and then the pigment (F) is mixed.
  • the pigment dispersion resin (D) and the pigment (F) may be added sequentially in any order to the mixture of the bismuth mixture (C) and the amine-modified epoxy resin emulsion (ii), and these may be added simultaneously. May be.
  • Method 3 apart from the mixture of the bismuth mixture (C) and the amine-modified epoxy resin emulsion (ii), the pigment dispersion resin (D) and the pigment (F) are mixed in advance, and these two kinds of mixtures are mixed. By doing so, an electrodeposition coating composition providing a more excellent coating film appearance can be obtained, which is more preferable.
  • Conditions such as temperature and stirring speed in mixing may be those normally performed in the production of a coating composition.
  • a stirring stream capable of dispersing the pigment is used at 10 to 50 ° C., preferably 20 to 40 ° C. It can be carried out at the stirring speed to the extent that it occurs.
  • the stirring time is preferably performed until, for example, the dispersed particle size of the pigment is 10 ⁇ m or less.
  • the dispersed particle size of the pigment can be confirmed by measuring the volume average particle size of the pigment.
  • the electrodeposition paint composition of the present invention can be prepared by mixing the resin emulsion (i) and the pigment dispersion paste.
  • the electrodeposition coating composition contains a rare earth metal salt (G)
  • the corrosion resistance is improved, and in particular, the edge rust prevention property is improved.
  • the electrodeposition coating composition contains a rare earth metal salt (G)
  • it is 0.0001 to 0.5% by mass in terms of the metal element of the rare earth metal with respect to the resin solid content of the resin emulsion (i). It is preferable to include.
  • the rare earth metal salt (G) can be added to the electrodeposition coating composition by any method.
  • an aqueous solution of a rare earth metal salt (G) is prepared in advance and added to the electrodeposition coating composition.
  • the electrodeposition coating composition of the present invention may contain an amino acid as necessary.
  • an amino acid may be further mixed when the bismuth compound (c1) and the organic acid (c2) are mixed in advance.
  • an amino acid having a strong chelating property can be coordinated with the bismuth compound, whereby the dissolution stability of the bismuth compound can be improved.
  • the solid content of the electrodeposition coating composition of the present invention is preferably 1 to 30% by mass with respect to the total amount of the electrodeposition coating composition.
  • the amount of the solid content of the electrodeposition coating composition is less than 1% by mass, the amount of electrodeposition coating deposited decreases, and it may be difficult to ensure sufficient corrosion resistance.
  • the resin solid content of an electrodeposition coating composition exceeds 30 mass%, there exists a possibility that throwing power or a coating external appearance may worsen.
  • the pH of the electrodeposition coating composition of the present invention is preferably 4.5-7.
  • the pH of the electrodeposition coating composition can be set in the above range by adjusting the amount of neutralizing acid used, the amount of free acid added, and the like.
  • the pH of the electrodeposition coating composition can be measured using a commercially available pH meter having a temperature compensation function.
  • the milligram equivalent (MEQ (A)) of the acid with respect to 100 g of the solid content of the electrodeposition coating composition is preferably 40 to 120.
  • the milligram equivalent (MEQ (A)) of the acid with respect to 100 g of the resin solid content of the electrodeposition coating composition can be adjusted by the amount of neutralized acid and the amount of free acid.
  • MEQ (A) is an abbreviation for mg equivalent (acid), and is the sum of mg equivalents of all acids per 100 g of solid content of the paint.
  • This MEQ (A) is obtained by accurately weighing about 10 g of the solid content of the electrodeposition coating composition and dissolving it in about 50 ml of a solvent (THF: tetrahydrofuran), followed by potentiometric titration using a 1/10 N NaOH solution. The amount of acid contained in the electrodeposition coating composition can be quantified and measured.
  • THF tetrahydrofuran
  • the electrodeposition coating composition contains substantially neither a tin compound nor a lead compound.
  • “the electrodeposition coating composition is substantially free of both a tin compound and a lead compound” means that the concentration of the lead compound contained in the electrodeposition coating composition does not exceed 50 ppm as a lead metal element, And it means that the concentration of the organic tin compound does not exceed 50 ppm as a tin metal element.
  • the electrodeposition coating composition of the present invention contains a bismuth compound (c1). Therefore, it is not necessary to use a lead compound or an organic tin compound as a curing catalyst. Thereby, the electrodeposition coating composition which does not contain any of a tin compound and a lead compound can be prepared.
  • the electrodeposition coating composition of the present invention comprises additives generally used in the coating field, such as ethylene glycol monobutyl ether, ethylene glycol monohexyl ether, ethylene glycol monoethyl hexyl ether, propylene glycol monobutyl ether, dipropylene glycol.
  • Organic solvents such as monobutyl ether and propylene glycol monophenyl ether, surfactants such as anti-drying agents and antifoaming agents, viscosity modifiers such as acrylic resin fine particles, anti-fogging agents, vanadium salts, copper, iron, manganese, magnesium,
  • An inorganic rust preventive agent such as a calcium salt may be included as necessary.
  • auxiliary complexing agents may be blended depending on the purpose.
  • These additives may be mixed during the preparation of the resin emulsion, may be mixed during the preparation of the pigment dispersion paste, or may be mixed during or after the mixing of the resin emulsion and the pigment dispersion paste.
  • the electrodeposition coating composition of the present invention may contain other film forming resin components in addition to the aminated resin (A).
  • film forming resin components include acrylic resin, polyester resin, urethane resin, butadiene resin, phenol resin, xylene resin, and the like.
  • the aminated resin which does not correspond to the aminated resin (A) as described above may be used.
  • Phenol resins and xylene resins are preferred as other film-forming resin components that can be included in the electrodeposition coating composition.
  • the phenol resin and xylene resin include xylene resins having 2 or more and 10 or less aromatic rings.
  • the preparation method of the present invention makes it possible to prepare a cationic electrodeposition coating composition containing a bismuth compound that is excellent in coating stability, curability, coating film appearance, and the like. Furthermore, in the method of the present invention, there is no need to prepare an aqueous solution of a bismuth compound having a low solubility in an aqueous medium, so that there is an advantage that an electrodeposition coating composition can be prepared more easily.
  • a cationic electrodeposition coating composition having excellent curability and excellent coating stability and coating film appearance can be easily prepared without substantially containing any of an organic tin compound and a lead compound. can do.
  • electrodeposition coating is performed by applying a voltage of 50 to 450 V after the object to be coated is immersed in the electrodeposition coating composition. If the applied voltage is less than 50V, electrodeposition may be insufficient, and if it exceeds 450V, the coating film may be destroyed and an abnormal appearance may be obtained.
  • the bath temperature of the coating composition is usually adjusted to 10 to 45 ° C.
  • the voltage application time varies depending on the electrodeposition conditions, but can generally be 2 to 5 minutes.
  • various objects that can be energized can be used.
  • coatings that can be used include cold-rolled steel sheets, hot-rolled steel sheets, stainless steel, electrogalvanized steel sheets, hot-dip galvanized steel sheets, zinc-aluminum alloy-plated steel sheets, zinc-iron alloy-plated steel sheets, zinc-magnesium alloy-based plating Examples include steel plates, zinc-aluminum-magnesium alloy-based plated steel plates, aluminum-based plated steel plates, aluminum-silicon alloy-based plated steel plates, and tin-based plated steel plates.
  • the reaction mixture was kept at 85 to 95 ° C. until the acid value became 1, and then 964 parts of deionized water was added to obtain the desired pigment dispersion resin (solid content 50% by mass).
  • the obtained pigment-dispersed resin had a hydroxyl value of 75 mgKOH / g.
  • Production Example 2-2 Production of Aminated Resin (A-2) 92 parts of methyl isobutyl ketone, 940 parts of bisphenol A type epoxy resin (trade name: DER-331J, manufactured by Dow Chemical Company), 382 parts of bisphenol A, 63 parts of octylic acid Then, 2 parts of dimethylbenzylamine was added, the temperature in the reaction vessel was maintained at 140 ° C., and the reaction was continued until the epoxy equivalent reached 850 g / eq, and then the reaction vessel was cooled to 120 ° C.
  • A-2 Aminated Resin (A-2) 92 parts of methyl isobutyl ketone, 940 parts of bisphenol A type epoxy resin (trade name: DER-331J, manufactured by Dow Chemical Company), 382 parts of bisphenol A, 63 parts of octylic acid Then, 2 parts of dimethylbenzylamine was added, the temperature in the reaction vessel was maintained at 140 ° C., and the reaction was continued until the epoxy equivalent reached 850
  • B-1 Production of Blocked Isocyanate Curing Agent (B-1 ) 1680 parts of hexamethylene diisocyanate (HDI) and 732 parts of MIBK were charged into a reaction vessel and heated to 60 ° C. A solution obtained by dissolving 346 parts of trimethylolpropane in 1067 parts of MEK oxime was added dropwise at 60 ° C. over 2 hours. After further heating at 75 ° C. for 4 hours, in the IR spectrum measurement, it was confirmed that the absorption based on the isocyanate group disappeared, and after standing to cool, 27 parts of MIBK was added, and a blocked isocyanate curing agent having a solid content of 78% ( B-1) was obtained. The isocyanate group value was 252 mgKOH / g.
  • Production Example 3-2 Production of Blocked Isocyanate Curing Agent (B-2) 1,340 parts of 4,4′-diphenylmethane diisocyanate and 277 parts of MIBK were charged into a reaction vessel and heated to 80 ° C., and then 226 parts of ⁇ -caprolactam Was dissolved in 944 parts of butyl cellosolve dropwise at 80 ° C. over 2 hours. After further heating at 100 ° C. for 4 hours, in the IR spectrum measurement, it was confirmed that the absorption based on the isocyanate group disappeared, and after cooling, 349 parts of MIBK was added to obtain a blocked isocyanate curing agent (B-2). (Solid content 80%). The isocyanate group value was 251 mgKOH / g.
  • Production Example 4-2 Production of Amine-Modified Epoxy Resin Emulsion (ii-2 ) 350 parts (solid content) of the aminated resin (A-1) obtained in Production Example 2-1 and ethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether It added so that it might become 3% (15 parts) with respect to solid content. Next, neutralize by adding formic acid so that the addition amount is equivalent to a resin neutralization rate of 40%, slowly dilute by adding ion-exchanged water, and then reduce the methyl content under reduced pressure so that the solid content becomes 40%. Isobutyl ketone was removed to obtain an amine-modified epoxy resin emulsion (ii-2).
  • Production Example 4-4 Production of amine-modified epoxy resin emulsion (ii-4 ) 350 parts (solid content) of aminated resin (A-2) obtained in Production Example 2-2 and block obtained in Production Example 3-1. Ethylene glycol mono-2-ethylhexyl was mixed with 75 parts (solid content) of the isocyanate curing agent (B-1) and 75 parts (solid content) of the blocked isocyanate curing agent (B-2) obtained in Production Example 3-2. Ether was added to 3% (15 parts) based on solids. Next, neutralize by adding formic acid so that the total addition amount is equivalent to a resin neutralization rate of 40%, and slowly dilute by adding ion-exchanged water, then under reduced pressure so that the solid content becomes 40%. Methyl isobutyl ketone was removed to obtain an amine-modified epoxy resin emulsion (ii-4).
  • Production Example 4-5 Production of Amine-Modified Epoxy Resin Emulsion (ii-5 ) 350 parts (solid content) of the aminated resin (A-3) obtained in Production Example 2-3 and the block obtained in Production Example 3-1. Ethylene glycol mono-2-ethylhexyl was mixed with 75 parts (solid content) of the isocyanate curing agent (B-1) and 75 parts (solid content) of the blocked isocyanate curing agent (B-2) obtained in Production Example 3-2. Ether was added to 3% (15 parts) based on solids.
  • Example 1 Manufacture of pigment dispersion paste Manufacture here while stirring and mixing 3.1 parts of 50% lactic acid aqueous solution and 4 parts of bismuth oxide in 120 parts of ion-exchanged water so that the solid content concentration of the dispersion paste is 45% by mass.
  • 200 parts of the pigment dispersion resin (D) obtained in Example 1 was added, and the mixture was stirred at 1000 rpm for 1 hour at room temperature.
  • 25 parts of the amine-modified epoxy resin emulsion (ii-1) obtained in Production Example 4-1 was added, and 1 part of carbon as a pigment, 40 parts of titanium oxide, and 59 parts of satinton (calcined kaolin) were added.
  • a pigment dispersion paste was obtained by stirring at 2000 rpm for 1 hour at 40 ° C. using a sand mill.
  • Example 2 Production of Pigment Dispersion Paste A pigment dispersion paste was prepared in the same manner as in Example 1 except that in the production of the pigment dispersion paste, the amount of the pigment dispersion resin (D) was changed to 70 parts.
  • Example 4 Production of Pigment Dispersion Paste
  • 115 parts of ion-exchanged water, 3.1 parts of 50% lactic acid aqueous solution and 4 parts of bismuth oxide were stirred and mixed so that the solid content concentration of the dispersion paste was 45% by mass.
  • 70 parts of the pigment dispersion resin (D) obtained in 1 was added and stirred at 1000 rpm for 1 hour at room temperature.
  • 75 parts of the amine-modified epoxy resin emulsion (ii-1) obtained in Production Example 4-1 was added, and 1 part of carbon as a pigment, 40 parts of titanium oxide, and 59 parts of satinton (calcined kaolin) were added.
  • a pigment dispersion paste was obtained by stirring at 2000 rpm for 1 hour at 40 ° C. using a sand mill.
  • Example 5 A pigment dispersion paste was prepared in the same manner as in Example 2 except that in the production of the pigment dispersion paste, the amount of the amine-modified epoxy resin emulsion (ii-1) was changed to 5 parts. Using the obtained pigment dispersion paste, an electrodeposition coating composition was obtained in the same manner as in Example 2.
  • Example 6 In the production of the pigment dispersion paste, the pigment dispersion paste was prepared in the same manner as in Example 2, except that 25 parts of the amine-modified epoxy resin emulsion was changed from (ii-1) to (ii-2). Prepared. Using the obtained pigment dispersion paste, an electrodeposition coating composition was obtained in the same manner as in Example 2.
  • Example 7 In the production of the pigment dispersion paste, the pigment dispersion paste was prepared in the same manner as in Example 2, except that 25 parts of the amine-modified epoxy resin emulsion was changed from (ii-1) to (ii-3). Prepared. Using the obtained pigment dispersion paste, an electrodeposition coating composition was obtained in the same manner as in Example 2.
  • Example 9 In the production of the pigment dispersion paste, the pigment dispersion paste was prepared in the same manner as in Example 2, except that 25 parts of the amine-modified epoxy resin emulsion was changed from (ii-1) to (ii-5). Prepared. Using the obtained pigment dispersion paste, an electrodeposition coating composition was obtained in the same manner as in Example 2.
  • Example 10 A pigment dispersion paste was prepared in the same manner as in Example 2 except that in the production of the pigment dispersion paste, 3.1 parts of the 50% lactic acid aqueous solution was changed to 2.4 parts of dimethylolpropionic acid. Using the obtained pigment dispersion paste, an electrodeposition coating composition was obtained in the same manner as in Example 2.
  • Example 11 A pigment dispersion paste was prepared in the same manner as in Example 2 except that in the production of the pigment dispersion paste, 3.1 parts of 50% lactic acid aqueous solution was changed to 2.1 parts of 80% methanesulfonic acid aqueous solution. Using the obtained pigment dispersion paste, an electrodeposition coating composition was obtained in the same manner as in Example 2.
  • Example 13 Production of Pigment Dispersion Paste 70 parts of the pigment dispersion resin obtained in Production Example 1, 1 part of carbon as a pigment, 40 parts of titanium oxide, and 59 parts of satinton were mixed and dispersed. In a separate container, 120 parts of ion-exchanged water, 3.1 parts of 50% lactic acid aqueous solution and 4 parts of bismuth oxide were stirred and mixed, and the amine-modified epoxy resin emulsion (ii) obtained in Production Example 4-1 was added thereto. -1) 25 parts were added and stirred at 1000 rpm for 1 hour at room temperature. The obtained pigment dispersion paste was obtained by adding the obtained mixture to the dispersion.
  • Example 14 In the production of an electrodeposition coating composition, a neodymium acetate aqueous solution (concentration: 10% by mass) was added in such an amount that the concentration in the electrodeposition coating composition was 500 ppm (0.005% by mass) in terms of metal element. Obtained an electrodeposition coating composition in the same manner as in Example 2.
  • Example 15 In the production of an electrodeposition coating composition, a neodymium acetate aqueous solution (concentration: 10% by mass) was added in such an amount that the concentration in the electrodeposition coating composition was 1000 ppm (0.01% by mass) in terms of a metal element. Obtained an electrodeposition coating composition in the same manner as in Example 2.
  • Comparative Example 2 Manufacture of pigment dispersion paste 1 parts at room temperature while stirring and mixing 3.1 parts of 50% lactic acid aqueous solution and 4 parts of bismuth oxide in 113 parts of ion-exchanged water so that the solid content concentration of the dispersion paste is 45% by mass. Stir for 1000 hours at 1000 rpm. Add 25 parts of amine-modified epoxy resin emulsion (ii-1), add 1 part of carbon as a pigment, 40 parts of titanium oxide and 59 parts of satinton, and stir at 2000 rpm for 1 hour at 40 ° C. using a sand mill. A pigment dispersion paste was obtained.
  • Paint film appearance horizontal paint appearance
  • the electrodeposition coating compositions obtained in Examples and Comparative Examples were stirred at 1000 rpm, then the stirring was stopped, the steel plate was all buried horizontally, held for 3 minutes, voltage application was started, and the pressure was increased for 30 seconds. Then, after reaching 180 V, a voltage was applied under the condition of holding for 150 seconds to deposit an uncured electrodeposition film on the object to be coated (cold rolled steel sheet).
  • the obtained uncured electrodeposition film was heat-cured at 160 ° C. for 15 minutes to obtain an electrodeposition coated plate having an electrodeposition film.
  • the evaluation criteria were as follows.
  • the upper and lower surfaces have a uniform coating appearance, and there is no unevenness.
  • ⁇ ⁇ The upper and lower surface coating has a portion that can be visually recognized as being somewhat uneven, but the overall appearance is almost uniform. (No problem in practical use)
  • There are portions that are visually recognized as unevenness in the upper and lower surface coatings, and the coating film has a non-uniform appearance as a whole (there is a practical problem)
  • X It is visually recognized that the coating on the horizontal lower surface side is extremely uneven (practically problematic)
  • Curability A cured electrodeposition coating film obtained by coating according to the above evaluation method was immersed in acetone and heated to reflux at 56 ° C. for 4 hours. After the reflux, the cured electrodeposition coating film was dried, and the coating film residual rate was determined from the following formula from the coating film mass before and after immersion in acetone, and the curability was evaluated.
  • Edge corrosion test The evaluation of this test was performed by immersing an L-type blade (LB10K: manufactured by Olfa Co., Ltd.) in a surf cleaner EC90 (manufactured by Nippon Paint Co., Ltd.) at 50 ° C. for 2 minutes. After degreasing treatment, surface adjustment with Surffine GL-1 (manufactured by Nippon Paint Co., Ltd.), followed by 40 in Surfdyne SD-5000 (manufactured by Nippon Paint Co., Ltd., zinc phosphate chemical conversion treatment liquid). What was immersed in 2 degreeC for 2 minutes and performed the zinc phosphate chemical conversion treatment was used.
  • the electrodeposition coating compositions obtained by the above Examples and Comparative Examples were electrodeposited under the same conditions as the above electrodeposition coating and heat-cured to form a cured electrodeposition coating film, and then JIS Z A salt spray test (35 ° C. ⁇ 168 hours) in accordance with 2371 (2000) was conducted to examine the number of rust generated at the tip of the L-shaped dedicated blade. Evaluation criteria ⁇ : Less than 10 ⁇ : 10 or more to less than 20 ⁇ ⁇ : 20 or more to less than 50 ⁇ : 50 or more to less than 100 ⁇ : 100 or more
  • the electrodeposition coating compositions and pigment dispersion pastes obtained according to the examples are both excellent in dispersion stability, and the electrodeposition coating compositions have good curability and the obtained curing electrode. It was confirmed that the applied coating had a good coating appearance. In addition, it was confirmed that the electrodeposition coating composition containing rare earth elements also has a high edge rust prevention property.
  • Comparative Example 1 the amine-modified epoxy resin (E) is not used in the preparation of the pigment dispersion paste.
  • the electrodeposition coating composition obtained in Comparative Example 1 was inferior in storage stability of the pigment dispersion paste. Also, the appearance of the obtained cured electrodeposition coating film was greatly inferior.
  • Comparative Examples 2 and 3 the pigment dispersion resin (D) is not used in the preparation of the pigment dispersion paste.
  • the electrodeposition coating compositions obtained in Comparative Examples 2 and 3 were greatly inferior in the dispersion stability and dispersibility of the pigment dispersion paste and the electrodeposition coating composition. Moreover, the coating film appearance of the obtained cured electrodeposition coating film was also inferior.
  • Comparative Example 4 the amine-modified epoxy resin (E) is not used in the preparation of the pigment dispersion paste, and the organic acid (c2) is not used in the preparation of the pigment dispersion paste.
  • the electrodeposition coating composition obtained in Comparative Example 4 was greatly inferior in the dispersion stability and dispersibility of the pigment dispersion paste and the electrodeposition coating composition. Moreover, the curability of the electrodeposition coating composition was also greatly inferior.
  • Comparative Example 5 the amine-modified epoxy resin (E) is not used in the preparation of the pigment dispersion paste.
  • the electrodeposition coating composition obtained in Comparative Example 5 was inferior in storage stability of the pigment dispersion paste. Also, the appearance of the obtained cured electrodeposition coating film was greatly inferior. Furthermore, the curability also decreased.
  • a cationic electrodeposition coating composition containing a bismuth compound which is excellent in coating stability, curability, coating film appearance and the like, can be prepared more easily.
  • a cationic electrodeposition coating composition having excellent curability and excellent coating stability and coating film appearance can be easily prepared even when substantially free of an organic tin compound.

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Abstract

 本発明は、塗料安定性、硬化性、塗膜外観などに優れた、ビスマス化合物を含むカチオン電着塗料組成物を調製する方法を提供することを課題とする。 本発明は、樹脂エマルション(i)および顔料分散ペーストを混合する工程を包含する、カチオン電着塗料組成物の調製方法であって、上記樹脂エマルション(i)は、アミン化樹脂(A)およびブロックイソシアネート硬化剤(B)を含み、上記顔料分散ペーストは、ビスマス化合物(c1)および有機酸(c2)を予め混合して得られたビスマス混合物(C);顔料分散樹脂(D);アミン変性エポキシ樹脂(E)を含むアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)、および;顔料(F);を含み、上記顔料分散樹脂(D)は、水酸基価が20~120mgKOH/gであり、上記アミン変性エポキシ樹脂(E)は、水酸基価が150~650mgKOH/gである、カチオン電着塗料組成物の調製方法を提供する。

Description

カチオン電着塗料組成物の調製方法
 本発明は、カチオン電着塗料組成物の調製方法に関する。
 カチオン電着塗料組成物は一般に、樹脂エマルションおよび顔料分散ペーストを含む。このようなカチオン電着塗料組成物においては、硬化触媒として、有機錫化合物が広く使用されてきた。しかしながら、有機錫化合物は、昨今の環境規制動向から、今後は使用を制限されるおそれがある。そのため、有機錫化合物の代替触媒を開発する必要がある。
 ビスマス化合物を、カチオン電着塗料組成物の硬化触媒として用いる検討が行われている。しかしながら、例えば、酸化ビスマスまたは水酸化ビスマスなどのビスマス化合物を顔料分散ペーストに単に分散させるのみでは、ビスマス化合物の触媒活性が低くなり、塗膜を十分に硬化させることができなかった。また、ビスマス化合物をカチオン電着塗料組成物中に加えることによって、塗料組成物または顔料分散ペーストの保存安定性が低下し、保存時に凝集が生じるという問題があった。
 ビスマス化合物をアミノ酸などのアミン含有カルボン酸と予め混合および溶解させた後、得られた混合物を顔料分散ペーストの調製に用いる方法が開示されている(特許文献1)。またビスマス化合物を乳酸と予め混合および溶解させた後、得られた混合物を塗料に添加する方法も開示されている(特許文献2)。これらの文献に記載されるように、ビスマスを予め溶解させることによって、触媒活性が向上する利点がある。その一方で、ビスマスを予め溶解させるためには、多量の酸を用いる必要がある。ビスマスの溶解に多量の酸を用いることによって、電着塗料組成物の電導度が高くなり、電着塗装作業性が低下し、また得られる塗膜の外観が悪化するという不具合がある。
特許第3293633号 特許第3874386号
 本発明は上記従来の課題を解決するものであり、その目的とするところは、塗料安定性、硬化性、塗膜外観などに優れた、ビスマス化合物を含むカチオン電着塗料組成物を調製する方法を提供することにある。
 上記課題を解決するため、本発明は下記態様を提供する。
[1]
 樹脂エマルション(i)および顔料分散ペーストを混合する工程を包含する、カチオン電着塗料組成物の調製方法であって、
 上記樹脂エマルション(i)は、アミン化樹脂(A)およびブロックイソシアネート硬化剤(B)を含み、
 上記顔料分散ペーストは、ビスマス化合物(c1)および有機酸(c2)を予め混合して得られたビスマス混合物(C);顔料分散樹脂(D);アミン変性エポキシ樹脂(E)を含むアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)、および;顔料(F);を含み、
 上記顔料分散樹脂(D)は、水酸基価が20~120mgKOH/gであり、
 上記アミン変性エポキシ樹脂(E)は、水酸基価が150~650mgKOH/gであり、
 上記顔料分散ペーストは、
上記ビスマス混合物(C)および顔料分散樹脂(D)を混合し、得られた混合物と上記アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)とを混合し、次いで上記顔料(F)を混合するか、
上記ビスマス混合物(C)、顔料分散樹脂(D)およびアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)を混合し、次いで上記顔料(F)を混合するか、または、
上記ビスマス混合物(C)およびアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)を混合し、得られた混合物と、上記顔料分散樹脂(D)および顔料(F)とを混合する、
ことによって調製される、
カチオン電着塗料組成物の調製方法。
[2]
 上記方法によって得られたカチオン電着塗料組成物は、上記ビスマス化合物(c1)を、樹脂エマルション(i)の樹脂固形分に対して、金属元素換算で0.05~1.0質量%の量で含む、カチオン電着塗料組成物の調製方法。
[3]
 上記顔料分散ペーストに含まれる、顔料(F)および顔料分散樹脂(D)の比率は、固形分質量比として、顔料(F)/顔料分散樹脂(D)=1/0.1~1/1であり、および、
 上記顔料分散ペーストに含まれる、顔料(F)およびアミン変性エポキシ樹脂(E)の比率は、固形分質量比として、顔料(F)/アミン変性エポキシ樹脂(E)=1/0.02~1/0.3である、
カチオン電着塗料組成物の調製方法。
[4]
 上記アミン変性エポキシ樹脂(E)は、数平均分子量が1000~5000であり、
 上記アミン変性エポキシ樹脂(E)の、樹脂固形分100gに対する塩基のミリグラム当量(MEQ(B))が50~350である、
カチオン電着塗料組成物の調製方法。
[5]
 上記アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)は、ギ酸、酢酸および乳酸からなる群から選択される1種またはそれ以上の酸によって中和されたエマルションである、カチオン電着塗料組成物の調製方法。
[6]
 上記有機酸(c2)は、乳酸、ジメチロールプロピオン酸およびメタンスルホン酸からなる群から選択される1種またはそれ以上である、カチオン電着塗料組成物の調製方法。
[7]
 上記カチオン電着塗料組成物は、さらに、ネオジム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、イッテルビウムからなる群から選択される希土類金属の塩(G)を含む、カチオン電着塗料組成物の調製方法。
[8]
 上記カチオン電着塗料組成物の調製方法によって得られたカチオン電着塗料組成物。
[9]
 樹脂エマルション(i)および顔料分散ペーストを含むカチオン電着塗料組成物であって、
 上記樹脂エマルション(i)が、アミン化樹脂(A)およびブロックイソシアネート硬化剤(B)を含み、
 上記顔料分散ペーストが、ビスマス化合物(c1)および有機酸(c2)を予め混合して得られたビスマス混合物(C);顔料分散樹脂(D);アミン変性エポキシ樹脂(E)を含むアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)、および;顔料(F);を含み、ここで、
 上記顔料分散樹脂(D)は、水酸基価が20~120mgKOH/gであり、
 上記アミン変性エポキシ樹脂(E)は、水酸基価が150~650mgKOH/gであり、数平均分子量が1000~5000であり、
 上記アミン変性エポキシ樹脂(E)の、樹脂固形分100gに対する塩基のミリグラム当量(MEQ(B))が50~350であり、
 上記顔料分散ペーストは、
上記ビスマス混合物(C)および顔料分散樹脂(D)を混合し、得られた混合物と上記アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)とを混合し、次いで上記顔料(F)を混合するか、
上記ビスマス混合物(C)、顔料分散樹脂(D)およびアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)を混合し、次いで上記顔料(F)を混合するか、または、
上記ビスマス混合物(C)およびアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)を混合し、得られた混合物と、上記顔料分散樹脂(D)および顔料(F)とを混合する、
ことによって調製される、
カチオン電着塗料組成物。
[10]
 さらに、ネオジム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、イッテルビウムからなる群から選択される希土類金属の塩(G)を含む、上記カチオン電着塗料組成物。
 本発明の調製方法によって、塗料安定性、硬化性、塗膜外観などに優れた、ビスマス化合物を含むカチオン電着塗料組成物を調製することができる。さらに本発明の方法においては、水性媒体に対する溶解度が低いビスマス化合物の水溶液を調製する必要がないため、電着塗料組成物をより簡便に調製することができる利点がある。本発明の調製方法によって、実質的に有機錫化合物を含まなくても、硬化性に優れ、そして塗料安定性および塗膜外観に優れたカチオン電着塗料組成物を容易に調製することができる。
発明の経緯
 まず、本発明に至った経緯を説明する。本発明者らは、ビスマス成分を電着塗料組成物中に安定に分散させることを目的として、顔料分散ペースト中にビスマスを分散させることを検討した。この検討において、ビスマス化合物を酸成分と予め混合して加えることによって、ビスマスが微細化された状態となり、触媒活性が向上し、硬化性が向上することが判明した。一方で、ビスマス化合物を酸成分と予め混合した状態で、顔料分散ペーストに含めると、顔料分散ペーストにおいて凝集物が発生する不具合が生じることがあることが判明した。これは、顔料を高濃度で含む顔料分散ペースト中に、微細化されたビスマスが含まれることによって、顔料の凝集が生じ、これにより凝集物が発生したためと考えられる。凝集物が発生することによって、電着塗膜において色むらなどが生じ、塗膜外観が悪化するという不具合がある。
 本発明者らは、ビスマス化合物の触媒活性を向上させつつ、かつ、ビスマス化合物を顔料ペースト中に含めた場合であっても顔料の凝集などが生じない方法を開発することを目的とした。そして、顔料分散ペーストの調製において、通常用いられる顔料分散樹脂に加えて、アミン変性エポキシ樹脂を用いることによって、微細化されたビスマスが含まれる場合であっても、顔料分散ペーストの安定性が向上することを実験により見いだし、本発明を完成するに至った。以下、本発明の調製方法について詳述する。
カチオン電着塗料組成物の調製方法
 本発明のカチオン電着塗料組成物の調製方法は、樹脂エマルション(i)および顔料分散ペーストを混合する工程を包含する。上記樹脂エマルション(i)は、アミン化樹脂(A)およびブロックイソシアネート硬化剤(B)を含む。そして上記顔料分散ペーストは、ビスマス化合物(c1)および有機酸(c2)を予め混合して得られたビスマス混合物(C);顔料分散樹脂(D);アミン変性エポキシ樹脂(E)を含むアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)、および;顔料(F);を含む。
樹脂エマルション(i)
 上記樹脂エマルション(i)は、アミン化樹脂(A)およびブロックイソシアネート硬化剤(B)を含む。樹脂エマルション(i)は、必要に応じて他の成分をさらに含んでもよい。
  アミン化樹脂(A)
 アミン化樹脂(A)は電着塗膜を構成する塗膜形成樹脂である。アミン化樹脂(A)として、エポキシ樹脂骨格中のオキシラン環を、アミン化合物で変性して得られるアミン変性エポキシ樹脂が好ましい。一般にアミン変性エポキシ樹脂は、出発原料樹脂分子内のオキシラン環を、1級アミン、2級アミンあるいは3級アミンおよび/またはその酸塩などのアミン化合物との反応によって開環して調製される。出発原料樹脂の典型例は、ビスフェノールA、ビスフェノールF、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などの多環式フェノール化合物とエピクロルヒドリンとの反応生成物であるポリフェノールポリグリシジルエーテル型エポキシ樹脂である。また他の出発原料樹脂の例として、特開平5-306327号公報に記載のオキサゾリドン環含有エポキシ樹脂を挙げることができる。これらのエポキシ樹脂は、ジイソシアネート化合物、またはジイソシアネート化合物のイソシアネート基をメタノール、エタノールなどの低級アルコールでブロックして得られたビスウレタン化合物と、エピクロルヒドリンとの反応によって調製することができる。
 上記出発原料樹脂は、アミン化合物によるオキシラン環の開環反応の前に、2官能性のポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、ビスフェノール類、2塩基性カルボン酸などにより鎖延長して用いることができる。
 また、アミン化合物によるオキシラン環の開環反応の前に、分子量またはアミン当量の調節、熱フロー性の改良などを目的として、一部のオキシラン環に対して2-エチルヘキサノール、ノニルフェノール、エチレングリコールモノ-2-エチルヘキシルエーテル、エチレングリコールモノn-ブチルエーテル、プロピレングリコールモノ-2-エチルヘキシルエーテルなどのモノヒドロキシ化合物またはオクチル酸などのモノカルボン酸化合物を付加して用いることもできる。
 上記エポキシ樹脂のオキシラン環とアミン化合物とを反応させることによって、アミン変性エポキシ樹脂が得られる。オキシラン環と反応させるアミン化合物として、1級アミンおよび2級アミンが挙げられる。エポキシ樹脂と2級アミンとを反応させると、3級アミノ基を有するアミン変性エポキシ樹脂が得られる。また、エポキシ樹脂と1級アミンとを反応させると、2級アミノ基を有するアミン変性エポキシ樹脂が得られる。さらに、ブロックされた1級アミンを有する2級アミンを用いることにより、1級アミノ基を有するアミン変性エポキシ樹脂を調製することができる。例えば、1級アミノ基および2級アミノ基を有するアミン変性エポキシ樹脂の調製は、エポキシ樹脂と反応させる前に、1級アミノ基をケトンでブロック化してケチミンにしておいて、これをエポキシ樹脂に導入した後に脱ブロック化することによって調製することができる。なお、オキシラン環と反応させるアミンとして、必要に応じて、3級アミンを併用してもよい。
 1級アミン、2級アミンの具体例として、例えば、ブチルアミン、オクチルアミン、ジエチルアミン、ジブチルアミン、メチルブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、N-メチルエタノールアミンなどが挙げられる。ブロックされた1級アミンを有する2級アミンの具体例として、例えば、アミノエチルエタノールアミンのケチミン、ジエチレントリアミンのジケチミンなどが挙げられる。また、必要に応じて用いてもよい3級アミンの具体例として、例えば、トリエチルアミン、N,N-ジメチルベンジルアミン、N,N-ジメチルエタノールアミンなどが挙げられる。これらのアミン類は1種のみを単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
 上記エポキシ樹脂のオキシラン環と反応させるアミン化合物は、2級アミンが50~95質量%、ブロックされた1級アミンを有する2級アミンが0~30質量%、1級アミンが0~20質量%の量範囲で含むものが好ましい。
 アミン化樹脂(A)の数平均分子量は、1,000~5,000の範囲であるのが好ましい。数平均分子量が1,000以上であることにより、得られる硬化電着塗膜の耐溶剤性および耐食性などの物性が良好となる。一方で、数平均分子量が5,000以下であることにより、アミン化樹脂の粘度調整が容易となって円滑な合成が可能となり、また、得られたアミン化樹脂(A)の乳化分散の取扱いが容易になる。アミン化樹脂(A)の数平均分子量は2,000~3,500の範囲であるのがより好ましい。
 なお、本明細書において、数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)で測定したポリスチレン換算の数平均分子量である。
 アミン化樹脂(A)のアミン価は、20~100mgKOH/gの範囲内であるのが好ましい。アミン化樹脂(A)のアミン価が20mgKOH/g以上であることにより、電着塗料組成物中におけるアミン化樹脂(A)の乳化分散安定性が良好となる。一方で、アミン価が100mgKOH/g以下であることにより、硬化電着塗膜中のアミノ基の量が適正となり、塗膜の耐水性を低下させるおそれがなくなる。アミン化樹脂(A)のアミン価は、20~80mgKOH/gの範囲内であるのがより好ましい。
 アミン化樹脂(A)の水酸基価は、150~650mgKOH/gの範囲内であるのが好ましい。水酸基価が150mgKOH/g以上であることにより、硬化電着塗膜において硬化が良好となり、塗膜外観も向上する。一方で、水酸基価が650mgKOH/g以下であることにより、硬化電着塗膜中に残存する水酸基の量が適正となり、塗膜の耐水性を低下させるおそれがなくなる。アミン化樹脂(A)の水酸基価は、180~300mgKOH/gの範囲内であるのがより好ましい。
 本発明の電着塗料組成物において、数平均分子量が1,000~5,000の範囲内であり、アミン価が20~100mgKOH/gであり、かつ、水酸基価が150~650mgKOH/gであるアミン化樹脂(A)を用いることによって、被塗物に優れた耐食性を付与することができるという利点がある。
 なおアミン化樹脂(A)としては、必要に応じて、アミン価および/または水酸基価の異なるアミン化樹脂を併用してもよい。2種以上の異なるアミン価、水酸基価のアミン化樹脂を併用する場合は、使用するアミン化樹脂の質量比に基づいて算出する平均アミン価および平均水酸基価が、上記の数値範囲であるのが好ましい。また、併用するアミン化樹脂(A)としては、アミン価が20~50mgKOH/gであり、かつ、水酸基価が50~300mgKOH/gであるアミン化樹脂と、アミン価が50~200mgKOH/gであり、かつ、水酸基価が200~500mgKOH/gであるアミン化樹脂との併用が好ましい。このような組合わせを用いると、エマルションのコア部がより疎水となりシェル部が親水となるため優れた耐食性を付与することができるという利点がある。
 なおアミン化樹脂(A)は、必要に応じて、アミノ基含有アクリル樹脂、アミノ基含有ポリエステル樹脂などを含んでもよい。
  ブロックイソシアネート硬化剤(B)
 ブロックイソシアネート硬化剤(B)(以下、単に「硬化剤(B)」ということがある)は、電着塗膜を構成する塗膜形成樹脂である。ブロックイソシアネート硬化剤(B)は、ポリイソシアネートを、封止剤でブロック化することによって調製することができる。
 ポリイソシアネートの例としては、ヘキサメチレンジイソシアネート(3量体を含む)、テトラメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族ジイソシアネート、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)などの脂環式ポリイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、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などの芳香族ジイソシアネートが挙げられる。
 封止剤の例としては、n-ブタノール、n-ヘキシルアルコール、2-エチルヘキサノール、ラウリルアルコール、フェノールカルビノール、メチルフェニルカルビノールなどの一価のアルキル(または芳香族)アルコール類;エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノ2-エチルヘキシルエーテルなどのセロソルブ類;ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコールフェノールなどのポリエーテル型両末端ジオール類;エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4-ブタンジオールなどのジオール類と、シュウ酸、コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸などのジカルボン酸類から得られるポリエステル型両末端ポリオール類;パラ-t-ブチルフェノール、クレゾールなどのフェノール類;ジメチルケトオキシム、メチルエチルケトオキシム、メチルイソブチルケトオキシム、メチルアミルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシムなどのオキシム類;およびε-カプロラクタム、γ-ブチロラクタムに代表されるラクタム類が好ましく用いられる。
 ブロックイソシアネート硬化剤(B)のブロック化率は100%であるのが好ましい。これにより、電着塗料組成物の貯蔵安定性が良好になるという利点がある。
 ブロックイソシアネート硬化剤(B)は、脂肪族ジイソシアネートを封止剤でブロック化することによって調製された硬化剤と、芳香族ジイソシアネートを封止剤でブロック化することによって調製された硬化剤とを併用することが好ましい。
 ブロックイソシアネート硬化剤(B)は、アミン化樹脂(A)の1級アミンと優先的に反応し、さらに水酸基と反応して硬化する。硬化剤としては、メラミン樹脂またはフェノール樹脂などの有機硬化剤、シランカップリング剤、金属硬化剤からなる群から選ばれる少なくとも一種の硬化剤を、ブロックイソシアネート硬化剤(B)と併用してもよい。
  樹脂エマルション(i)の調製
 樹脂エマルション(i)は、アミン化樹脂(A)およびブロックイソシアネート硬化剤(B)それぞれを、有機溶媒中に溶解させて、溶液を調製し、これらの溶液を混合した後、中和酸を用いて中和することにより、調製することができる。中和酸として、例えば、メタンスルホン酸、スルファミン酸、乳酸、ジメチロールプロピオン酸、ギ酸、酢酸などの有機酸が挙げられる。本発明においては、アミン化樹脂(A)および硬化剤(B)を含む樹脂エマルションを、ギ酸、酢酸および乳酸からなる群から選択される1種またはそれ以上の酸によって中和するのがより好ましい。
 硬化剤(B)の含有量は、硬化時にアミン化樹脂(A)中の、1級アミノ基、2級アミノ基または水酸基などの活性水素含有官能基と反応して、良好な硬化塗膜を与えるのに十分な量が必要とされる。好ましい硬化剤(B)の含有量は、アミン化樹脂(A)と硬化剤(B)との固形分質量比(アミン化樹脂(A)/硬化剤(B))で表して90/10~50/50、より好ましくは80/20~65/35の範囲である。アミン化樹脂(A)と硬化剤(B)との固形分質量比の調整により、造膜時の塗膜(析出膜)の流動性および硬化速度が改良され、塗装外観が向上する。
 樹脂エマルションの固形分量は、通常、樹脂エマルション全量に対して25~50質量%、特に35~45質量%であるのが好ましい。ここで「樹脂エマルションの固形分」とは、樹脂エマルション中に含まれる成分であって、溶媒の除去によっても固形となって残存する成分全ての質量を意味する。具体的には、樹脂エマルション中に含まれる、アミン化樹脂(A)、硬化剤(B)および必要に応じて添加される他の固形成分の質量の総量を意味する。
 中和酸は、アミン化樹脂(A)が有するアミノ基の当量に対する中和酸の当量比率として、10~100%となる量で用いるのがより好ましく、20~70%となる量で用いるのがさらに好ましい。本明細書において、アミン化樹脂(A)が有するアミノ基の当量に対する中和酸の当量比率を、中和率とする。中和率が10%以上であることにより、水への親和性が確保され、水分散性が良好となる。
顔料分散ペースト
 本発明の方法で用いられる顔料分散ペーストは、ビスマス化合物(c1)および有機酸(c2)を予め混合して得られたビスマス混合物(C);顔料分散樹脂(D);アミン変性エポキシ樹脂(E)を含むアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)、および;顔料(F);を含む。
  ビスマス混合物(C)
 ビスマス混合物は、ビスマス化合物(c1)および有機酸(c2)を、顔料分散ペーストの調製において、予め混合することによって調製される、混合物である。顔料分散ペーストの調製において、ビスマス化合物(c1)および有機酸(c2)を予め混合することによって、ビスマス化合物が微細化された状態で分散されることとなり、良好な触媒活性を得ることができる。
 ビスマス化合物(c1)はビスマス金属を含有する化合物であり、例えば、酸化ビスマス、水酸化ビスマス、硝酸ビスマスまたはそれらの混合物が挙げられる。好ましいビスマス化合物(c1)は、酸化ビスマスおよび水酸化ビスマスからなる群から選択される少なくとも1種である。
 ビスマス化合物(c1)は、粉体形態のものを用いる。ビスマス化合物(c1)の平均粒子径は、0.5~20μmであるのが好ましく、1~3μmであるのがより好ましい。本明細書中、平均粒子径は体積平均粒子径D50であり、レーザードップラー式粒度分析計(日機装社製、「マイクロトラックUPA150」)を用いて、分散体を信号レベルが適性になるようイオン交換水で希釈して測定した値をいう。
 本発明における電着塗料組成物中に含まれるビスマス化合物(c1)の量は、電着塗料組成物中に含まれる樹脂エマルション(i)の樹脂固形分に対して、金属元素換算で0.05~1.0質量%であるのが好ましい。ビスマス化合物(c1)の量が上記範囲であることによって、樹脂エマルション(i)の樹脂成分が良好に硬化し、かつ、電着塗料組成物の保存安定性を良好に保つことができる。
 なお「樹脂エマルション(i)の樹脂固形分」とは、樹脂エマルション(i)中に含まれる樹脂成分、すなわちアミン化樹脂(A)および硬化剤(B)の固形分の質量の総量を意味する。
 本明細書において「金属元素換算」とは、金属化合物の含有量に金属元素換算係数(金属化合物量を金属元素量に換算するための係数であり、具体的には、金属化合物中の金属元素の原子量を、金属化合物の分子量で除算した値を意味する。)を積算することにより、目的の金属元素量を求めることである。例えば、ビスマス化合物(c1)が酸化ビスマス(Bi、分子量466)である場合、酸化ビスマスを、樹脂エマルション(i)の樹脂固形分に対して0.5質量%含む電着塗料組成物における、ビスマスの金属元素換算含有量は、0.5質量%×(418÷466)の計算により、0.448質量%と算出される。
  有機酸(c2)
 有機酸(c2)は、例えば、ヒドロキシカルボン酸およびスルホン酸からなる群から選択される1種またはそれ以上の化合物である。
 ヒドロキシカルボン酸としては、例えば、以下の化合物が挙げられる;
・乳酸、グリコール酸などの全炭素原子数2~5、好ましくは2~4のモノヒドロキシモノカルボン酸、特に脂肪族モノヒドロキシモノカルボン酸;
・ヒドロキシマロン酸、リンゴ酸などの全炭素原子数2~5、好ましくは2~4のモノヒドロキシジカルボン酸、特に脂肪族モノヒドロキシジカルボン酸;
・ジメチロールプロピオン酸(DMPA)、グリセリン酸などの全炭素原子数3~7、好ましくは3~6のジヒドロキシモノカルボン酸、特に脂肪族ジヒドロキシモノカルボン酸;
・酒石酸、ブドウ酸などの全炭素原子数3~6、好ましくは3~5のジヒドロキシジカルボン酸、特に脂肪族ジヒドロキシジカルボン酸。
 スルホン酸は有機スルホン酸であり、例えば、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸などの全炭素原子数1~5、好ましくは1~3のアルカンスルホン酸が挙げられる。
 有機酸(c2)として、モノヒドロキシモノカルボン酸、ジヒドロキシモノカルボン酸、アルカンスルホン酸からなる群から選択される1種またはそれ以上を用いるのが好ましい。有機酸(c2)として、乳酸、ジメチロールプロピオン酸およびメタンスルホン酸からなる群から選択される1種またはそれ以上を用いるのがさらに好ましい。
 有機酸(c2)の使用形態は特に限定されず、例えば、固体形態、液体形態、溶媒に溶解された溶液形態、特に水溶液形態、などが挙げられる。
 ビスマス混合物(C)における、ビスマス化合物(c1)および有機酸(c2)の含有量は、ビスマス化合物(c1)におけるビスマス金属および有機酸(c2)のモル比が、Bi:有機酸=1:0.5~1:4となる比率であるのが好ましく、1:1~1:2となる比率であるのがより好ましい。
  顔料分散樹脂(D)
 顔料分散樹脂(D)は、顔料(F)の分散性能を向上させるための樹脂であり、水性媒体中に分散されて使用される。顔料分散樹脂として、4級アンモニウム基および3級スルホニウム基から選択される少なくとも1種またはそれ以上を有する変性エポキシ樹脂などの、カチオン基を有する顔料分散樹脂を用いることができる。例えば、4級アンモニウム基を有する変性エポキシ樹脂は、エポキシ樹脂と3級アミンとを反応させることによって調製することができる。水性溶媒としてはイオン交換水または少量のアルコール類を含む水などを用いる。
 顔料分散樹脂(D)は、水酸基価が20~120mgKOH/gである点において、以下に詳述するアミン変性エポキシ樹脂(E)と区別される。このような水酸基価を有する顔料分散樹脂は、例えば、水酸基を有するエポキシ樹脂の水酸基に対して、ハーフブロックイソシアネートを反応させて、ブロックイソシアネート基を導入することによって、調製することができる。
 上記エポキシ樹脂としては、一般的にはポリエポキシドが用いられる。このエポキシドは、1分子中に平均2個以上の1,2-エポキシ基を有する。このようなポリエポキシドの有用な例として、上述のエポキシ樹脂が挙げられる。
 エポキシ樹脂と反応させるために用いられるハーフブロックイソシアネートは、ポリイソシアネートを部分的にブロックすることにより調製される。ポリイソシアネートとブロック剤との反応は、必要に応じた硬化触媒(例えばスズ系触媒など)の存在の下で、攪拌下、ブロック剤を滴下しながら40~50℃に冷却することにより行うことが好ましい。
 上記のポリイソシアネートは、1分子中に平均で2個以上のイソシアネート基を有するものであれば特に限定されない。具体的な例としては、上記ブロックイソシアネート硬化剤の調製で用いることができるポリイソシアネートを用いることができる。
 上記のハーフブロックイソシアネートを調製するための適当なブロック化剤としては、4~20個の炭素原子を有する低級脂肪族アルキルモノアルコールが挙げられる。具体的には、ブチルアルコール、アミルアルコール、ヘキシルアルコール、2-エチルヘキシルアルコール、ヘプチルアルコールなどが挙げられる。
 上記のエポキシ樹脂とハーフブロックイソシアネートとの反応は、好ましくは140℃で約1時間保つことにより行われる。
 上記3級アミンとして、炭素数1~6のものが好ましく用いることができる。3級アミンの具体例として、例えば、ジメチルエタノールアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルベンジルアミン、ジエチルベンジルアミン、N,N-ジメチルシクロヘキシルアミン、トリ-n-ブチルアミン、ジフェネチルメチルアミン、ジメチルアニリン、N-メチルモルホリンなどが挙げられる。
 さらに上記3級アミンと混合して用いられる中和酸としては、特に制限はなく、具体的には、塩酸、硝酸、リン酸、蟻酸、酢酸、乳酸のような無機酸または有機酸などである。このようにして得られる3級アミンの中和酸塩とエポキシ樹脂との反応は、常法により行うことができる。例えば、エチレングリコールモノブチルエーテルなどの溶剤に上記エポキシ樹脂を溶解させ、得られた溶液を60~100℃まで加熱し、ここへ3級アミンの中和酸塩を滴下して、酸価が1となるまで反応混合物を60~100℃に保持して行われる。
 上記顔料分散樹脂(D)は、エポキシ当量が1000~1800であるのが好ましい。このエポキシ当量は1200~1700であるのがより好ましい。また顔料分散樹脂(D)は、数平均分子量が1500~2700であるのが好ましい。
 上記顔料分散樹脂(D)は、100g当り35~70meq(ミリグラム当量数)の4級アンモニウム基を有するのが好ましく、100g当り35~55meqの4級アンモニウム基を有するのがより好ましい。4級アンモニウム基の量が上記範囲であることによって、顔料分散性能が向上し、また、電着塗料組成物の塗装作業性が良好となる利点がある。
  アミン変性エポキシ樹脂(E)およびアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)
 本発明の調製方法は、顔料分散ペーストの調製において、アミン変性エポキシ樹脂(E)を用いることを特徴とする。このアミン変性エポキシ樹脂(E)は、水酸基価が150~650mgKOH/gである点において、上記顔料分散樹脂(D)と区別される。顔料分散ペーストの調製において、アミン変性エポキシ樹脂(E)が用いられることによって、ビスマス化合物(c1)を含む顔料分散ペーストの分散安定性が向上することとなる。
 アミン変性エポキシ樹脂(E)は、エポキシ樹脂骨格中のオキシラン環に対して、アミン化合物を反応して変性することによって調製することができる。アミン変性エポキシ樹脂(E)は、上述したアミン化樹脂(A)のアミン変性エポキシ樹脂と同様にして調製することができる。アミン変性エポキシ樹脂(E)として、アミン化樹脂(A)におけるアミン変性エポキシ樹脂をそのまま用いてもよい。本発明において、アミン変性エポキシ樹脂(E)およびアミン化樹脂(A)のアミン変性エポキシ樹脂として、同一の樹脂を用いてもよく、また異なる樹脂を用いてもよい。
 アミン変性エポキシ樹脂(E)の調製において、エポキシ樹脂のオキシラン環と反応させるアミンは、2級アミンが50~95質量%、ブロックされた1級アミンを有する2級アミンが0~30質量%、1級アミンが0~20質量%であるのが好ましい。
 アミン変性エポキシ樹脂(E)は、数平均分子量が1,000~5,000の範囲であるのが好ましい。数平均分子量が上記範囲であることにより、良好な顔料分散安定性を得ることができ、好ましい。アミン変性エポキシ樹脂(E)の数平均分子量は、2,000~3,500の範囲であるのがさらに好ましい。アミン変性エポキシ樹脂(E)の数平均分子量が1,000以上であることによって、得られる硬化電着塗膜の耐溶剤性および耐食性などの物性が良好となる。またアミン変性エポキシ樹脂(E)の数平均分子量が5,000以下であることによって、得られる顔料分散ペーストの分散性および分散安定性が良好となる。
 上記アミン変性エポキシ樹脂(E)は、樹脂(E)の固形分100gに対する塩基のミリグラム当量(MEQ(B))が50~350であるのが好ましい。アミン変性エポキシ樹脂(E)のMEQ(B)が上記範囲内から外れる場合、特にMEQ(B)が50未満である場合は、顔料分散ペーストの貯蔵安定性が劣ることとなるおそれがある。なお、樹脂(E)の固形分100gに対する塩基のミリグラム当量(MEQ(B))は、樹脂(E)の調製において反応させるアミン化合物の種類および量によって調整することができる。
 ここでMEQ(B)とは、mg equivalent(base)の略であり、樹脂の固形分100g当たりの塩基のmg当量である。このMEQ(B)は、電着塗料組成物の固形分を約10g精秤し約50mlの溶剤(THF:テトラヒドロフラン)に溶解した後、無水酢酸7.5ml、酢酸2.5mlを加え、自動電位差滴定装置(例えば京都電子工業株式会社製、APB-410など)を用いて0.1N過塩素酸酢酸溶液で電位差滴定を行うことによって、樹脂(E)中の含塩基量を定量して測定することができる。
 本発明において、顔料分散ペーストの調製において用いられるアミン変性エポキシ樹脂(E)は、アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)の状態に調製して用いられる。アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)の調製方法の1態様として、上記樹脂エマルション(i)と同様にして調製する方法が挙げられる。具体的には、アミン変性エポキシ樹脂(E)および上記ブロックイソシアネート硬化剤(B)それぞれを、有機溶媒中に溶解させて、溶液を調製し、これらの溶液を混合した後、中和酸を用いて水中に分散させることにより、アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)を調製することができる。アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)の調製方法の他の1態様として、アミン変性エポキシ樹脂(E)を有機溶媒中に溶解させて溶液を調製し、中和酸を用いて水中に分散させることにより、アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)を調製することができる。アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)の調製に用いることができる中和酸として、例えば、メタンスルホン酸、スルファミン酸、乳酸、ジメチロールプロピオン酸、ギ酸、酢酸などの有機酸が挙げられる。中和酸として、ギ酸、酢酸および乳酸からなる群から選択される1種またはそれ以上の酸を用いるのがより好ましい。
  顔料(F)
 顔料(F)は、電着塗料組成物において通常用いられる顔料である。顔料として、例えば、通常使用される無機顔料および有機顔料、例えば、チタンホワイト(二酸化チタン)、カーボンブラックおよびベンガラのような着色顔料;カオリン、タルク、ケイ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、マイカおよびクレーのような体質顔料;リン酸鉄、リン酸アルミニウム、リン酸カルシウム、トリポリリン酸アルミニウム、およびリンモリブデン酸アルミニウム、リンモリブデン酸アルミニウム亜鉛のような防錆顔料など、が挙げられる。
 顔料(F)は、カチオン電着塗料組成物の樹脂固形分に対して1~30質量%となる量で用いるのが好ましい。
  顔料分散ペーストの調製
 本発明における顔料分散ペーストは、下記方法1~3いずれかによって調製される。
 方法1:ビスマス化合物(c1)および有機酸(c2)を予め混合して得られたビスマス混合物(C)および顔料分散樹脂(D)を混合し、得られた混合物と上記アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)とを混合し、次いで上記顔料(F)を混合する、
 方法2:ビスマス化合物(c1)および有機酸(c2)を予め混合して得られたビスマス混合物(C)、顔料分散樹脂(D)およびアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)を混合し、次いで上記顔料(F)を混合する、
 方法3:ビスマス化合物(c1)および有機酸(c2)を予め混合して得られたビスマス混合物(C)およびアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)を混合し、得られた混合物と、上記顔料分散樹脂(D)および顔料(F)とを混合する。
 上記方法1~3いずれにおいても、ビスマス化合物(c1)および有機酸(c2)を、他の成分に先立って、予め混合し、ビスマス混合物(C)を調製する。ビスマス化合物(c1)および有機酸(c2)を予め混合してビスマス混合物(C)を調製することによって、ビスマス化合物の溶解性が向上し、これにより触媒活性が向上し、硬化性および耐食性に優れた塗膜を形成することができる。
 ビスマス化合物(c1)および有機酸(c2)の混合は、ビスマス化合物(c1)粒子を、有機酸(c2)水溶液中、撹拌により分散させることによって行われる。混合における温度および撹拌速度などの条件は、塗料組成物の製造において通常行われる条件であってよく、例えば10~30℃、好ましくは室温条件下において、撹拌流が生じる程度の撹拌速度において行うことができる。撹拌時間は、反応系の大きさに応じて適宜選択することができ、例えば、0.1~24時間の範囲で選択することができる。
 本発明の方法においては、顔料分散ペーストの調製において、顔料分散樹脂(D)およびアミン変性エポキシ樹脂(E)の両方の樹脂成分を用いて調製することを特徴とする。そして、顔料分散ペーストに含まれる、顔料(F)および顔料分散樹脂(D)の比率は、固形分質量比として、顔料(F)/顔料分散樹脂(D)=1/0.1~1/1であるのが好ましい。顔料分散樹脂(D)の量が上記範囲を超える場合は、硬化性能が劣ることとなるおそれがある。また、顔料分散樹脂(D)の量が上記範囲未満である場合は、顔料分散不良が生じるおそれがある。
 また、顔料分散ペーストに含まれる、顔料(F)およびアミン変性エポキシ樹脂(E)の比率は、固形分質量比として、顔料(F)/アミン変性エポキシ樹脂(E)=1/0.02~1/0.3であるのが好ましい。アミン変性エポキシ樹脂(E)の量が上記範囲を外れる場合は、いずれも、顔料の分散安定性が劣ることとなるおそれがある。また、アミン変性エポキシ樹脂(E)の量が1/0.3以上の場合は、顔料分散ペーストの貯蔵安定性が低下するおそれがある。
 顔料分散ペーストの調製手順における1態様(方法1)は、ビスマス化合物(c1)および有機酸(c2)を予め混合して得られたビスマス混合物(C)と、顔料分散樹脂(D)とを混合し、そして、得られた混合物と上記アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)とを混合し、次いで、上記顔料(F)を混合する態様である。
 顔料分散ペーストの調製手順における他の1態様(方法2)は、ビスマス化合物(c1)および有機酸(c2)を予め混合して得られたビスマス混合物(C)、そして、顔料分散樹脂(D)、およびアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)を混合し、次いで上記顔料(F)を混合する態様である。
 顔料分散ペーストの調製手順における他の1態様(方法3)は、ビスマス化合物(c1)および有機酸(c2)を予め混合して得られたビスマス混合物(C)およびアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)を混合し、得られた混合物と、上記顔料分散樹脂(D)および顔料(F)とを混合する態様である。
 この方法3の態様においては、ビスマス混合物(C)およびアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)の混合物とは別に、顔料分散樹脂(D)および顔料(F)を予め混合してもよい。また、ビスマス混合物(C)およびアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)の混合物に対して、顔料分散樹脂(D)および顔料(F)を任意の順序で順次添加してもよく、またこれらを同時に添加してもよい。なお、この方法3において、ビスマス混合物(C)およびアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)の混合物とは別に、顔料分散樹脂(D)および顔料(F)を予め混合し、これら2種類の混合物を混合することによって、より優れた塗膜外観を提供する電着塗料組成物を得ることができ、より好ましい。
 混合における温度および撹拌速度などの条件は、塗料組成物の製造において通常行われる条件であってよく、例えば10~50℃、好ましくは20~40℃において、顔料を分散させることができる撹拌流が生じる程度の撹拌速度において行うことができる。撹拌時間は、例えば、顔料の分散粒度が10μm以下となるまで行うのが好ましい。ここで顔料の分散粒度は、顔料の体積平均粒子径を測定することによって確認することができる。
電着塗料組成物の製造
 本発明の電着塗料組成物は、上記樹脂エマルション(i)および顔料分散ペーストを混合することによって調製することができる。上記樹脂エマルション(i)および顔料分散ペーストの混合比率は、固形分質量比率として、樹脂エマルション(i):顔料分散ペースト=1:0.1~1:0.4の範囲内であるのが好ましく、1:0.15~1:0.3の範囲内であるのがより好ましい。
 本発明の電着塗料組成物は、さらに、ネオジム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、イッテルビウムからなる群から選択される希土類金属の塩(G)を含んでもよい。上記希土類金属の塩(G)の具体例として、例えば、上記希土類金属の酢酸塩、硝酸塩、硫酸塩、スルファミン酸塩、乳酸塩、ギ酸塩、炭酸塩などが挙げられる。
 電着塗料組成物が希土類金属の塩(G)を含むことによって、耐食性が向上し、特にエッジ防錆性が向上するという利点がある。電着塗料組成物が希土類金属の塩(G)を含む場合は、樹脂エマルション(i)の樹脂固形分に対して、希土類金属の金属元素換算で0.0001~0.5質量%の量で含むのが好ましい。
 上記希土類金属の塩(G)は、電着塗料組成物中に任意の方法によって加えることができる。例えば、希土類金属の塩(G)の水溶液を予め調製し、電着塗料組成物に加えるなどの方法が挙げられる。
 本発明の電着塗料組成物は、必要に応じてアミノ酸を含んでもよい。アミノ酸を含む場合は、顔料分散ペーストの調製において、ビスマス化合物(c1)および有機酸(c2)を予め混合する際に、さらにアミノ酸を混合してもよい。アミノ酸をさらに混合することによって、キレート性の強いアミノ酸を、ビスマス化合物に配位させることができ、これによってビスマス化合物の溶解安定性を向上させることができる。
 アミノ酸として、例えば、グリシン、アスパラギン酸またはそれらの混合物を用いることができる。アミノ酸を用いる場合は、ビスマス化合物(c1)およびアミノ酸のモル比が、Bi:アミノ酸で1:0.5~1:4.0となる量で用いるのが好ましく、1:1~1:2となる量で用いるのがさらに好ましい。
 本発明の電着塗料組成物の固形分量は、電着塗料組成物全量に対して1~30質量%であるのが好ましい。電着塗料組成物の固形分量が1質量%未満である場合は、電着皮膜析出量が少なくなり、十分な耐食性を確保することが困難となるおそれがある。また電着塗料組成物の樹脂固形分量が30質量%を超える場合は、つきまわり性または塗装外観が悪くなるおそれがある。
 本発明の電着塗料組成物は、pHが4.5~7であることが好ましい。電着塗料組成物のpHが4.5未満である場合は、耐食性が劣り、また電着塗装においてスラッジの発生が生じるという不具合がある。電着塗料組成物のpHは、用いる中和酸の量、遊離酸の添加量などの調整によって、上記範囲に設定することができる。
 電着塗料組成物のpHは、温度補償機能を有する市販のpHメーターを用いて測定することができる。
 電着塗料組成物の固形分100gに対する酸のミリグラム当量(MEQ(A))は40~120であるのが好ましい。なお、電着塗料組成物の樹脂固形分100gに対する酸のミリグラム当量(MEQ(A))は、中和酸量および遊離酸の量によって調整することができる。
 ここでMEQ(A)とは、mg equivalent(acid)の略であり、塗料の固形分100g当たりのすべての酸のmg当量の合計である。このMEQ(A)は、電着塗料組成物の固形分を約10g精秤し約50mlの溶剤(THF:テトラヒドロフラン)に溶解した後、1/10NのNaOH溶液を用いて電位差滴定を行うことによって、電着塗料組成物中の含有酸量を定量して測定することができる。
 電着塗料組成物は、実質的に錫化合物および鉛化合物の何れも含まないものであるのが好ましい。本明細書において「電着塗料組成物が実質的に錫化合物および鉛化合物の何れも含まない」とは、電着塗料組成物に含まれる鉛化合物の濃度が鉛金属元素として50ppmを超えず、かつ、有機錫化合物の濃度が錫金属元素として50ppmを超えないことを意味する。本発明の電着塗料組成物においては、ビスマス化合物(c1)が含まれる。そのため、硬化触媒としての鉛化合物、有機錫化合物を用いる必要がない。これにより、実質的に錫化合物および鉛化合物の何れも含まない電着塗料組成物を調製することができる。
 本発明の電着塗料組成物は、塗料分野において一般的に用いられている添加剤、例えば、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノエチルヘキシルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノフェニルエーテルなどの有機溶媒、乾き防止剤、消泡剤などの界面活性剤、アクリル樹脂微粒子などの粘度調整剤、はじき防止剤、バナジウム塩、銅、鉄、マンガン、マグネシウム、カルシウム塩などの無機防錆剤など、を必要に応じて含んでもよい。またこれら以外に、目的に応じて公知の補助錯化剤、緩衝剤、平滑剤、応力緩和剤、光沢剤、半光沢剤、酸化防止剤、および紫外線吸収剤などを配合してもよい。これらの添加剤は、樹脂エマルションの調製時に混合してもよく、顔料分散ペーストの調製時に混合してもよく、また、樹脂エマルションと顔料分散ペーストとの混合時または混合後に混合してもよい。
 本発明の電着塗料組成物は、上記アミン化樹脂(A)以外にも、他の塗膜形成樹脂成分を含んでもよい。他の塗膜形成樹脂成分として、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ブタジエン系樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂などが挙げられる。上述したようなアミン化樹脂(A)に該当しないアミン化樹脂であってもよい。電着塗料組成物に含まれうる他の塗膜形成樹脂成分として、フェノール樹脂、キシレン樹脂が好ましい。フェノール樹脂、キシレン樹脂として、例えば、2以上10以下の芳香族環を有するキシレン樹脂が挙げられる。
 本発明の調製方法によって、塗料安定性、硬化性、塗膜外観などに優れた、ビスマス化合物を含むカチオン電着塗料組成物を調製することができる。さらに本発明の方法においては、水性媒体に対する溶解度が低いビスマス化合物の水溶液を調製する必要がないため、電着塗料組成物をより簡便に調製することができる利点がある。本発明の調製方法によって、実質的に有機錫化合物および鉛化合物のいずれも含まなくても、硬化性に優れ、そして塗料安定性および塗膜外観に優れたカチオン電着塗料組成物を容易に調製することができる。
電着塗装および電着塗膜形成
 本発明の電着塗料組成物を用いて被塗物に対し電着塗装および電着塗膜形成を行うことができる。
 本発明の電着塗料組成物を用いる電着塗装においては、被塗物を陰極とし、陽極との間に、電圧を印加する。これにより、電着皮膜が被塗物上に析出する。
 電着塗装工程において、電着塗料組成物中に被塗物を浸漬した後、50~450Vの電圧を印加することによって、電着塗装が行われる。印加電圧が50V未満であると電着が不充分となるおそれがあり、450Vを超えると、塗膜が破壊され異常外観となるおそれがある。電着塗装時、塗料組成物の浴液温度は、通常10~45℃に調節される。
 電圧を印加する時間は、電着条件によって異なるが、一般には、2~5分とすることができる。
 電着皮膜の膜厚は、加熱硬化により最終的に得られる電着塗膜の膜厚が好ましくは5~40μm、より好ましくは10~25μmとなるような膜厚とする。電着塗膜の膜厚が5μm未満であると、耐食性が不充分となるおそれがある。一方40μmを超えると、塗料の浪費につながる。
 上述のようにして得られる電着皮膜を、電着過程の終了後、そのまま、または水洗した後、120~260℃、好ましくは140~220℃で、10~30分間加熱することによって、加熱硬化した電着塗膜が形成される。
 本発明の電着塗料組成物を塗装する被塗物としては、通電可能な種々の被塗物を用いることができる。使用できる被塗物として例えば、冷延鋼板、熱延鋼板、ステンレス、電気亜鉛めっき鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、亜鉛-アルミニウム合金系めっき鋼板、亜鉛-鉄合金系めっき鋼板、亜鉛-マグネシウム合金系めっき鋼板、亜鉛-アルミニウム-マグネシウム合金系めっき鋼板、アルミニウム系めっき鋼板、アルミニウム-シリコン合金系めっき鋼板、錫系めっき鋼板などが挙げられる。
 以下の実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。実施例中、「部」および「%」は、ことわりのない限り、質量基準による。
製造例1 顔料分散樹脂(D)の製造
  2-エチルヘキサノールハーフブロック化イソホロンジイソシアネートの調製
 攪拌装置、冷却管、窒素導入管および温度計を装備した反応容器に、イソホロンジイソシアネート(以下、IPDIと略す)222.0部を入れ、メチルイソブチルケトン(MIBK)39.1部で希釈した後、ここヘジブチル錫ジラウレート0.2部を加えた。その後、これを50℃に昇温した後、2-エチルヘキサノール131.5部を攪拌下、乾燥窒素雰囲気で2時間かけて滴下し、2-エチルヘキサノールハーフブロック化IPDI(固形分90.0質量%)を得た。
  4級化剤の調製
 反応容器に、ジメチルエタノールアミン87.2部、75%乳酸水溶液117.6部およびエチレングリコールモノn-ブチルエーテル39.2部を順に加え、65℃で30分攪拌して4級化剤を調製した。
  顔料分散樹脂の製造
 ビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名:DER-331J、ダウケミカル社製)710.0部とビスフェノールA289.6部とを反応容器に仕込み、窒素雰囲気下、150~160℃で1時間反応させ、次いで、120℃に冷却した後、先に調製した2-エチルヘキサノールハーフブロック化IPDI(MIBK溶液)498.8部を加えた。反応混合物を110~120℃で1時間撹拌し、エチレングリコールモノn-ブチルエーテル463.4部を加え、混合物を85~95℃に冷却し、先に調製した4級化剤196.7部を添加した。酸価が1となるまで反応混合物を85~95℃に保持した後、脱イオン水964部を加えて、目的とする顔料分散樹脂を得た(固形分50質量%)。得られた顔料分散樹脂の水酸基価は、75mgKOH/gであった。
製造例2-1 アミン化樹脂(A-1)の製造
 メチルイソブチルケトン92部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名:DER-331J、ダウケミカル社製)940部、ビスフェノールA382部、オクチル酸63部、ジメチルベンジルアミン2部を加え、反応容器内の温度を140℃に保持し、エポキシ当量が1110g/eqになるまで反応させた後、反応容器内の温度が120℃になるまで冷却した。ついでジエチレントリアミンジケチミン(固形分73%のメチルイソブチルケトン溶液)78部とジエタノールアミン92部の混合物を添加し、120℃で1時間反応させることにより、アミン化樹脂(カチオン変性エポキシ樹脂)を得た。この樹脂の数平均分子量は2,560、アミン価(樹脂固形分100gに対する塩基のミリグラム当量:MEQ(B))は50mgKOH/g(うち1級アミンに由来するアミン価は14mgKOH/g)、水酸基価は240mgKOH/gであった。
製造例2-2 アミン化樹脂(A-2)の製造
 メチルイソブチルケトン92部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名:DER-331J、ダウケミカル社製)940部、ビスフェノールA382部、オクチル酸63部、ジメチルベンジルアミン2部を加え、反応容器内の温度を140℃に保持し、エポキシ当量が850g/eqになるまで反応させた後、反応容器内の温度が120℃になるまで冷却した。ついでジエチレントリアミンジケチミン(固形分73%のメチルイソブチルケトン溶液)100部とジエタノールアミン118部の混合物を添加し、120℃で1時間反応させることにより、アミン化樹脂(カチオン変性エポキシ樹脂)を得た。この樹脂の数平均分子量は2,560、アミン価は72mgKOH/g(うち1級アミンに由来するアミン価は21mgKOH/g)、水酸基価は270mgKOH/gであった。
製造例2-3 アミン化樹脂(A-3)の製造
 メチルイソブチルケトン92部、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(商品名:DER-331J、ダウケミカル社製)940部、ビスフェノールA330部、オクチル酸130部、ジメチルベンジルアミン2部を加え、反応容器内の温度を140℃に保持し、エポキシ当量が1150g/eqになるまで反応させた後、反応容器内の温度が120℃になるまで冷却した。ついでジエチレントリアミンジケチミン(固形分73%のメチルイソブチルケトン溶液)79部とジエタノールアミン92部の混合物を添加し、120℃で1時間反応させることにより、アミン化樹脂(カチオン変性エポキシ樹脂)を得た。この樹脂の数平均分子量は1,900、アミン価は56mgKOH/g(うち1級アミンに由来するアミン価は16mgKOH/g)、水酸基価は245mgKOH/gであった。
製造例3-1 ブロックイソシアネート硬化剤(B-1)の製造
 ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)1680部およびMIBK732部を反応容器に仕込み、これを60℃まで加熱した。ここに、トリメチロールプロパン346部をMEKオキシム1067部に溶解させたものを60℃で2時間かけて滴下した。さらに75℃で4時間加熱した後、IRスペクトルの測定において、イソシアネート基に基づく吸収が消失したことを確認し、放冷後、MIBK27部を加えて、固形分が78%のブロックイソシアネート硬化剤(B-1)を得た。イソシアネート基価は252mgKOH/gであった。
製造例3-2 ブロックイソシアネート硬化剤(B-2)の製造
 4,4’-ジフェニルメタンジイソシアナート1340部およびMIBK277部を反応容器に仕込み、これを80℃まで加熱した後、ε-カプロラクタム226部をブチルセロソルブ944部に溶解させたものを80℃で2時間かけて滴下した。さらに100℃で4時間加熱した後、IRスペクトルの測定において、イソシアネート基に基づく吸収が消失したことを確認し、放冷後、MIBK349部を加えて、ブロックイソシアネート硬化剤(B-2)を得た(固形分80%)。イソシアネート基価は251mgKOH/gであった。
製造例4-1 アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii-1)の製造
 製造例2-1で得たアミン化樹脂(A-1)350部(固形分)と、製造例3-1で得たブロックイソシアネート硬化剤(B-1)75部(固形分)および製造例3-2で得たブロックイソシアネート硬化剤(B-2)75部(固形分)とを混合し、エチレングリコールモノ-2-エチルヘキシルエーテルを固形分に対して3%(15部)になるように添加した。次に、ギ酸を添加量が樹脂中和率40%相当分になるように加えて中和し、イオン交換水を加えてゆっくり希釈し、次いで固形分が40%になるように減圧下でメチルイソブチルケトンを除去して、アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii-1)を得た。
 なお、アミン変性エポキシ樹脂エマルションの調製において用いたアミン化樹脂(A-1)は、アミン変性エポキシ樹脂(E)として用いられている。
製造例4-2 アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii-2)の製造
 製造例2-1で得たアミン化樹脂(A-1)350部(固形分)と、エチレングリコールモノ-2-エチルヘキシルエーテルを固形分に対して3%(15部)になるように添加した。次に、ギ酸を添加量が樹脂中和率40%相当分になるように加えて中和し、イオン交換水を加えてゆっくり希釈し、次いで固形分が40%になるように減圧下でメチルイソブチルケトンを除去して、アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii-2)を得た。
製造例4-3 アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii-3)の製造
 製造例2-1で得たアミン化樹脂(A-1)350部(固形分)と、製造例3-1で得たブロックイソシアネート硬化剤(B-1)75部(固形分)および製造例3-2で得たブロックイソシアネート硬化剤(B-2)75部(固形分)とを混合し、エチレングリコールモノ-2-エチルヘキシルエーテルを固形分に対して3%(15部)になるように添加した。次に、酢酸を添加量が樹脂中和率40%相当分になるように加えて中和し、イオン交換水を加えてゆっくり希釈し、次いで固形分が40%になるように減圧下でメチルイソブチルケトンを除去して、アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii-3)を得た。
製造例4-4 アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii-4)の製造
 製造例2-2で得たアミン化樹脂(A-2)350部(固形分)と、製造例3-1で得たブロックイソシアネート硬化剤(B-1)75部(固形分)および製造例3-2で得たブロックイソシアネート硬化剤(B-2)75部(固形分)とを混合し、エチレングリコールモノ-2-エチルヘキシルエーテルを固形分に対して3%(15部)になるように添加した。次に、ギ酸を合計添加量が樹脂中和率40%相当分になるように加えて中和し、イオン交換水を加えてゆっくり希釈し、次いで固形分が40%になるように減圧下でメチルイソブチルケトンを除去して、アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii-4)を得た。
製造例4-5 アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii-5)の製造
 製造例2-3で得たアミン化樹脂(A-3)350部(固形分)と、製造例3-1で得たブロックイソシアネート硬化剤(B-1)75部(固形分)および製造例3-2で得たブロックイソシアネート硬化剤(B-2)75部(固形分)とを混合し、エチレングリコールモノ-2-エチルヘキシルエーテルを固形分に対して3%(15部)になるように添加した。次に、ギ酸を添加量が樹脂中和率40%相当分になるように加えて中和し、イオン交換水を加えてゆっくり希釈し、次いで固形分が40%になるように減圧下でメチルイソブチルケトンを除去して、アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii-5)を得た。
実施例1
顔料分散ペーストの製造
 分散ペーストの固形分濃度が45質量%になるように、イオン交換水120部に、50%乳酸水溶液3.1部および酸化ビスマス4部を撹拌・混合しながら、ここに製造例1で得られた顔料分散樹脂(D)を200部添加し、室温で1時間、1000rpmにて攪拌した。その後、製造例4-1で得られたアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii-1)25部を添加し、さらに顔料であるカーボン1部、酸化チタン40部、サテントン(焼成カオリン)59部を加え、サンドミルを用いて40℃で1時間、2000rpmにて撹拌することで顔料分散ペーストを得た。
電着塗料組成物の製造
 ステンレス容器に、イオン交換水496部、製造例4-1で得たアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii-1)(樹脂エマルション(i)として使用)316部および上記顔料分散ペースト144部を添加し、その後、40℃で16時間エージングして、電着塗料組成物を得た。
実施例2
顔料分散ペーストの製造
 顔料分散ペーストの製造において、顔料分散樹脂(D)の量を70部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、顔料分散ペーストを調製した。
電着塗料組成物の製造
 ステンレス容器に、イオン交換水490部、製造例4-1で得たアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii-1)(樹脂エマルション(i)として使用)366部および上記顔料分散ペースト99部を添加し、その後、40℃で16時間エージングして、電着塗料組成物を得た。
実施例3
顔料分散ペーストの製造
 顔料分散ペーストの製造において、顔料分散樹脂(D)の量を20部に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、顔料分散ペーストを調製した。得られた顔料分散ペーストを用いて、実施例1と同様にして電着塗料組成物を得た。
電着塗料組成物の製造
 ステンレス容器に、イオン交換水488部、製造例4-1で得たアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii-1)(樹脂エマルション(i)として使用)385部および上記顔料分散ペースト82部を添加し、その後、40℃で16時間エージングして、電着塗料組成物を得た。
実施例4
顔料分散ペーストの製造
 分散ペーストの固形分濃度が45質量%になるように、イオン交換水115部、50%乳酸水溶液3.1部および酸化ビスマス4部を撹拌・混合しながら、ここに製造例1で得られた顔料分散樹脂(D)を70部添加し、室温で1時間、1000rpmにて攪拌した。その後、製造例4-1で得られたアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii-1)75部を添加し、さらに顔料であるカーボン1部、酸化チタン40部、サテントン(焼成カオリン)59部を加え、サンドミルを用いて40℃で1時間、2000rpmにて撹拌することで顔料分散ペーストを得た。
電着塗料組成物の製造
 ステンレス容器に、イオン交換水492部、製造例4-1で得たアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii-1)(樹脂エマルション(i)として使用)350部および上記顔料分散ペースト113部を添加し、その後、40℃で16時間エージングして、電着塗料組成物を得た。
実施例5
 顔料分散ペーストの製造において、アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii-1)の量を5部に変更したこと以外は、実施例2と同様にして、顔料分散ペーストを調製した。得られた顔料分散ペーストを用いて、実施例2と同様にして電着塗料組成物を得た。
実施例6
 顔料分散ペーストの製造において、アミン変性エポキシ樹脂エマルションの種類を(ii-1)から(ii-2)に変更して25部用いたこと以外は、実施例2と同様にして、顔料分散ペーストを調製した。得られた顔料分散ペーストを用いて、実施例2と同様にして電着塗料組成物を得た。
実施例7
 顔料分散ペーストの製造において、アミン変性エポキシ樹脂エマルションの種類を(ii-1)から(ii-3)に変更して25部用いたこと以外は、実施例2と同様にして、顔料分散ペーストを調製した。得られた顔料分散ペーストを用いて、実施例2と同様にして電着塗料組成物を得た。
実施例8
 顔料分散ペーストの製造において、アミン変性エポキシ樹脂エマルションの種類を(ii-1)から(ii-4)に変更して25部用いたこと以外は、実施例2と同様にして、顔料分散ペーストを調製した。得られた顔料分散ペーストを用いて、実施例2と同様にして電着塗料組成物を得た。
実施例9
 顔料分散ペーストの製造において、アミン変性エポキシ樹脂エマルションの種類を(ii-1)から(ii-5)に変更して25部用いたこと以外は、実施例2と同様にして、顔料分散ペーストを調製した。得られた顔料分散ペーストを用いて、実施例2と同様にして電着塗料組成物を得た。
実施例10
 顔料分散ペーストの製造において、50%乳酸水溶液3.1部を、ジメチロールプロピオン酸2.4部に変更したこと以外は、実施例2と同様にして、顔料分散ペーストを調製した。得られた顔料分散ペーストを用いて、実施例2と同様にして電着塗料組成物を得た。
実施例11
 顔料分散ペーストの製造において、50%乳酸水溶液3.1部を、80%メタンスルホン酸水溶液 2.1部に変更したこと以外は、実施例2と同様にして、顔料分散ペーストを調製した。得られた顔料分散ペーストを用いて、実施例2と同様にして電着塗料組成物を得た。
実施例12
 顔料分散ペーストの製造において、酸化ビスマス4部を、水酸化ビスマス4.5部に変更したこと以外は、実施例2と同様にして、顔料分散ペーストを調製した。得られた顔料分散ペーストを用いて、実施例2と同様にして電着塗料組成物を得た。
実施例13
顔料分散ペーストの製造
 製造例1で得られた顔料分散樹脂70部、顔料であるカーボン1部、酸化チタン40部、サテントン59部を混合し、分散させた。別の容器で、上記イオン交換水120部、50%乳酸水溶液3.1部および酸化ビスマス4部を撹拌・混合しながら、ここに製造例4-1で得られたアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii-1)25部添加し、室温で1時間、1000rpmにて攪拌した。得られた混合物を、上記分散物に加えることで目的とする顔料分散ペーストを得た。
電着塗料組成物の製造
 ステンレス容器に、イオン交換水490部、製造例4-1で得たアミン変性エポキシ樹脂エマルション(樹脂エマルション(i)として使用)366部および上記顔料分散ペースト99部を添加し、その後、40℃で16時間エージングして、電着塗料組成物を得た。
実施例14
 電着塗料組成物の製造において、酢酸ネオジム水溶液(濃度:10質量%)を、電着塗料組成物中における濃度が金属元素換算で500ppm(0.005質量%)となる量で加えたこと以外は、実施例2と同様にして、電着塗料組成物を得た。
実施例15
 電着塗料組成物の製造において、酢酸ネオジム水溶液(濃度:10質量%)を、電着塗料組成物中における濃度が金属元素換算で1000ppm(0.01質量%)となる量で加えたこと以外は、実施例2と同様にして、電着塗料組成物を得た。
比較例1
顔料分散ペーストの製造
 分散ペーストの固形分濃度が45質量%になるように、イオン交換水122部に、50%乳酸水溶液3.1部および酸化ビスマス4部を撹拌・混合しながら、ここに製造例1で得られた顔料分散樹脂(D)を70部添加し、室温で1時間、1000rpmにて攪拌した。その後、顔料であるカーボン1部、酸化チタン40部、サテントン59部を加え、サンドミルを用いて40℃で1時間、2000rpmにて撹拌することで顔料分散ペーストを得た。
電着塗料組成物の製造
 ステンレス容器に、イオン交換水489部、製造例4-1で得たアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii-1)(樹脂エマルション(i)として使用)373部および上記顔料分散ペースト92部を添加し、その後、40℃で16時間エージングして、電着塗料組成物を得た。
比較例2
顔料分散ペーストの製造
 分散ペーストの固形分濃度が45質量%になるように、イオン交換水113部に、50%乳酸水溶液3.1部および酸化ビスマス4部を撹拌・混合しながら、室温で1時間、1000rpmにて攪拌した。アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii-1)を25部添加し、顔料であるカーボン1部、酸化チタン40部、サテントン59部を加え、サンドミルを用いて40℃で1時間、2000rpmにて撹拌することで顔料分散ペーストを得た。
電着塗料組成物の製造
 ステンレス容器に、イオン交換水487部、製造例4-1で得たアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii-1)(樹脂エマルション(i)として使用)393部および上記顔料分散ペースト75部を添加し、その後、40℃で16時間エージングして、電着塗料組成物を得た。
比較例3
顔料分散ペーストの製造
 分散ペーストの固形分濃度が45質量%になるように、イオン交換水113部に、50%乳酸水溶液3.1部および酸化ビスマス4部を撹拌・混合しながら、室温で1時間、1000rpmにて攪拌した。アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii-1)を88部添加し、顔料であるカーボン1部、酸化チタン40部、サテントン59部を加え、サンドミルを用いて40℃で1時間、2000rpmにて撹拌することで顔料分散ペーストを得た。
電着塗料組成物の製造
 ステンレス容器に、イオン交換水490部、製造例4-1で得たアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii-1)(樹脂エマルション(i)として使用)374部および上記顔料分散ペースト92部を添加し、その後、40℃で16時間エージングして、電着塗料組成物を得た。
比較例4
顔料分散ペーストの製造
 分散ペーストの固形分濃度が45質量%になるように、イオン交換水122部に、酸化ビスマス4部を撹拌・混合しながら、ここに製造例1で得られた顔料分散樹脂(D)を70部添加し、室温で1時間、1000rpmにて攪拌した。その後、顔料であるカーボン1部、酸化チタン40部、サテントン59部を加え、サンドミルを用いて40℃で1時間、2000rpmにて撹拌することで顔料分散ペーストを得た。
電着塗料組成物の製造
 ステンレス容器に、イオン交換水490部、製造例4-1で得たアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii-1)(樹脂エマルション(i)として使用)374部および上記顔料分散ペースト92部を添加し、その後、40℃で16時間エージングして、電着塗料組成物を得た。
比較例5
顔料分散ペーストの製造
 分散ペーストの固形分濃度が45質量%になるように、イオン交換水138部、50%乳酸水溶液3.1部および酸化ビスマス4部を撹拌・混合しながら、ここに製造例1で得られた顔料分散樹脂(D)を200部添加し、室温で1時間、1000rpmにて攪拌した。その後、顔料であるカーボン1部、酸化チタン40部、サテントン59部を加え、サンドミルを用いて40℃で1時間、2000rpmにて撹拌することで顔料分散ペーストを得た。
電着塗料組成物の製造
 ステンレス容器に、イオン交換水495部、製造例4-1で得たアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii-1)(樹脂エマルション(i)として使用)324部および上記顔料分散ペースト137部を添加し、その後、40℃で16時間エージングして、電着塗料組成物を得た。
 上記実施例および比較例の調製方法によって得られた電着塗料組成物を用いて、以下の評価を行った。
硬化電着塗膜を有する電着塗装板の作成
 冷延鋼板(JIS G3141、SPCC-SD)を、サーフクリーナーEC90(日本ペイント社製)中に50℃で2分間浸漬して、脱脂処理した。次にサーフファインGL1(日本ペイント社製)に常温30秒浸漬し、サーフダイン6350(日本ペイント社製)に35℃×2分間浸漬した。脱イオン水による水洗を行った。一方、実施例および比較例で得られた電着塗料組成物に、硬化後の電着塗膜の膜厚が15μmとなるように2-エチルヘキシルグリコールを必要量添加した。その後、電着塗料組成物に鋼板を全て埋没させた後、直ちに電圧の印加を開始し、30秒間昇圧し180Vに達してから150秒間保持する条件で電圧を印加して、被塗物(冷延鋼板)上に未硬化の電着皮膜を析出させた。得られた未硬化の電着皮膜を、160℃で15分間加熱硬化させて、硬化電着塗膜を有する電着塗装板を得た。
塗膜外観(水平面塗装外観)
 実施例および比較例で得られた電着塗料組成物を1000rpmで攪拌し、次いで攪拌を止め、鋼板を水平にすべて埋没させた後、3分間保持し、電圧の印加を開始し、30秒間昇圧し180Vに達してから150秒間保持する条件で電圧を印加して、被塗物(冷延鋼板)上に未硬化の電着皮膜を析出させた。得られた未硬化の電着皮膜を、160℃で15分間加熱硬化させて、電着塗膜を有する電着塗装板を得た。電着塗装板について、上下面の塗膜外観における異常の有無を目視で評価した。評価基準は以下の通りとした。

評価基準
○:上下面ともに均一な塗膜外観を有しており、ムラがない
○△:上下面被膜にややムラがあると視認される部分があるものの、全体として、ほぼ均一な塗膜外観を有している(実用上の問題なし)
△:上下面被膜にムラがあると視認される部分があり、全体として不均一な塗膜外観を有している(実用上の問題あり)
×:水平下面側被膜に著しくムラがあると視認される(実用上問題あり)
顔料分散ペーストの保存安定性
 実施例および比較例の電着塗料組成物の調製において用いた顔料分散ペーストを、40℃で1ヵ月間保管し、保管後の顔料分散ペーストの状態を、目視にて評価した。評価基準は以下の通りとした。

評価基準
○;分離および沈降の生成がいずれも確認されない
△;柔らかい沈降が確認されるものの、攪拌することによって均一な状態に戻るため、使用において大きな問題とはならない
×;硬い沈降が生成しており、攪拌しても均一な状態とはならない
塗料の保存安定性
 実施例および比較例で得られた電着塗料組成物を、40℃で1ヵ月間保管し、保管後の塗料組成物の状態を、塗料組成物のろ過性にて評価した。評価基準は以下の通りとした。

評価基準
○:508メッシュ(NBCメッシュテック社製:N-NO.508S、オープニング:20μm)を容易に通過する
△:508メッシュの通過にやや時間を有するものの、製造作業上は問題ない
×:508メッシュを通過することができず、製造作業上において問題となる
分散性
 各実施例および比較例で調製した顔料分散ペーストの調製において、顔料分散ペーストの混合時に、サンドミルを用いて、40℃で1時間、2000rpmにて撹拌したのち、ペーストの粒度を、粒ゲージを用いて、目視観察を行った。評価基準は以下の通りとした。

評価基準
○;粒度が5μm未満である
○△;粒度が5μm以上10μm未満である
△;粒度が10μm以上15μm未満である
×;粒度が15μm以上である
硬化性
 上記評価方法に従い塗装して得られた硬化電着塗膜を、アセトンに浸漬し、56℃で4時間加熱還流させた。還流後の硬化電着塗膜を乾燥させ、アセトン浸漬前後での塗膜質量から、下記式より塗膜残存率を求め、硬化性の評価を行った。評価基準は以下の通りとした。

塗膜残存率=Y/X
X=アセトン浸漬前の塗膜質量;
Y=アセトン浸漬後の塗膜質量。

評価基準
○;塗膜残存率 90%以上
△;塗膜残存率 85%以上90%未満(実用上問題なし)
×;塗膜残存率 85%未満(実用上問題あり)
エッジ腐食試験
 本試験の評価は、上記冷延鋼板ではなく、L 型専用替刃(LB10K:オルファ株式会社製)を、サーフクリーナーEC90(日本ペイント社製)中に50℃で2分間浸漬して脱脂処理し、サーフファインGL-1(日本ペイント社製)で表面調整し、次いでリン酸亜鉛化成処理液であるサーフダインSD-5000(日本ペイント社製、リン酸亜鉛化成処理液)中に40℃で2分間浸漬して、リン酸亜鉛化成処理を行ったものを用いた。これに、上記実施例および比較例によって得られた電着塗料組成物を、上記電着塗装と同様の条件で電着塗装して加熱硬化させ、硬化電着塗膜を形成したのち、JIS Z 2371(2000)に準拠した塩水噴霧試験(35℃×168時間)を行い、L型専用替刃先端部に発生した錆の個数を調べた。

評価基準
◎:10個未満
○:10個以上~20個未満
○△:20個以上~50個未満
△:50個以上~100個未満
×:100個以上
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 実施例によって得られた電着塗料組成物そして顔料分散ペーストは、いずれも、分散安定性に優れており、そして、電着塗料組成物は良好な硬化性を有し、また得られた硬化電着塗膜は、良好な塗膜外観を有していることが確認された。加えて、希土類元素を含む電着塗料組成物は、エッジ防錆性も高いことが確認された。
 比較例1は、顔料分散ペーストの調製において、アミン変性エポキシ樹脂(E)が用いられていない。この比較例1によって得られた電着塗料組成物は、顔料分散ペーストの保存安定性が劣っていた。また、得られた硬化電着塗膜の塗膜外観も大きく劣っていた。
 比較例2および3は、顔料分散ペーストの調製において、顔料分散樹脂(D)が用いられていない。この比較例2および3によって得られた電着塗料組成物は、顔料分散ペーストそして電着塗料組成物の分散安定性そして分散性が大きく劣っていた。また、得られた硬化電着塗膜の塗膜外観も劣っていた。
 比較例4は、顔料分散ペーストの調製において、アミン変性エポキシ樹脂(E)が用いられておらず、さらに顔料分散ペーストの調製において有機酸(c2)も用いられていない。この比較例4によって得られた電着塗料組成物は、顔料分散ペーストそして電着塗料組成物の分散安定性そして分散性が大きく劣っていた。また、電着塗料組成物の硬化性も大きく劣っていた。
 比較例5は、顔料分散ペーストの調製において、アミン変性エポキシ樹脂(E)が用いられていない。この比較例5によって得られた電着塗料組成物は、顔料分散ペーストの保存安定性が劣っていた。また、得られた硬化電着塗膜の塗膜外観も大きく劣っていた。さらに硬化性も低下した。
 本発明の調製方法によって、塗料安定性、硬化性、塗膜外観などに優れた、ビスマス化合物を含むカチオン電着塗料組成物を、より簡便に調製することができる。本発明の調製方法によって、実質的に有機錫化合物を含まなくても、硬化性に優れ、そして塗料安定性および塗膜外観に優れたカチオン電着塗料組成物を容易に調製することができる。

Claims (10)

  1.  樹脂エマルション(i)および顔料分散ペーストを混合する工程を包含する、カチオン電着塗料組成物の調製方法であって、
     前記樹脂エマルション(i)は、アミン化樹脂(A)およびブロックイソシアネート硬化剤(B)を含み、
     前記顔料分散ペーストは、ビスマス化合物(c1)および有機酸(c2)を予め混合して得られたビスマス混合物(C);顔料分散樹脂(D);アミン変性エポキシ樹脂(E)を含むアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)、および;顔料(F);を含み、
     前記顔料分散樹脂(D)は、水酸基価が20~120mgKOH/gであり、
     前記アミン変性エポキシ樹脂(E)は、水酸基価が150~650mgKOH/gであり、および、
     前記顔料分散ペーストは、
    前記ビスマス混合物(C)および顔料分散樹脂(D)を混合し、得られた混合物と前記アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)とを混合し、次いで前記顔料(F)を混合するか、
    前記ビスマス混合物(C)、顔料分散樹脂(D)およびアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)を混合し、次いで前記顔料(F)を混合するか、または、
    前記ビスマス混合物(C)およびアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)を混合し、得られた混合物と、前記顔料分散樹脂(D)および顔料(F)とを混合する、
    ことによって調製される、
    カチオン電着塗料組成物の調製方法。
  2.  前記方法によって得られたカチオン電着塗料組成物は、前記ビスマス化合物(c1)を、樹脂エマルション(i)の樹脂固形分に対して、金属元素換算で0.05~1.0質量%の量で含む、
    請求項1記載のカチオン電着塗料組成物の調製方法。
  3.  前記顔料分散ペーストに含まれる、顔料(F)および顔料分散樹脂(D)の比率は、固形分質量比として、顔料(F)/顔料分散樹脂(D)=1/0.1~1/1であり、および、
     前記顔料分散ペーストに含まれる、顔料(F)およびアミン変性エポキシ樹脂(E)の比率は、固形分質量比として、顔料(F)/アミン変性エポキシ樹脂(E)=1/0.02~1/0.3である、
    請求項1または2記載のカチオン電着塗料組成物の調製方法。
  4.  前記アミン変性エポキシ樹脂(E)は、数平均分子量が1000~5000であり、
     前記アミン変性エポキシ樹脂(E)の、樹脂固形分100gに対する塩基のミリグラム当量(MEQ(B))が50~350である、
    請求項1~3いずれかに記載のカチオン電着塗料組成物の調製方法。
  5.  前記アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)は、ギ酸、酢酸および乳酸からなる群から選択される1種またはそれ以上の酸によって中和されたエマルションである、請求項1~4いずれかに記載のカチオン電着塗料組成物の調製方法。
  6.  前記有機酸(c2)は、乳酸、ジメチロールプロピオン酸およびメタンスルホン酸からなる群から選択される1種またはそれ以上である、請求項1~5いずれかに記載のカチオン電着塗料組成物の調製方法。
  7.  前記カチオン電着塗料組成物は、さらに、ネオジム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、イッテルビウムからなる群から選択される希土類金属の塩(G)を含む、請求項1~6いずれかに記載のカチオン電着塗料組成物の調製方法。
  8.  請求項1~7いずれかに記載のカチオン電着塗料組成物の調製方法によって得られたカチオン電着塗料組成物。
  9.  樹脂エマルション(i)および顔料分散ペーストを含むカチオン電着塗料組成物であって、
     前記樹脂エマルション(i)が、アミン化樹脂(A)およびブロックイソシアネート硬化剤(B)を含み、
     前記顔料分散ペーストが、ビスマス化合物(c1)および有機酸(c2)を予め混合して得られたビスマス混合物(C);顔料分散樹脂(D);アミン変性エポキシ樹脂(E)を含むアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)、および;顔料(F);を含み、ここで、
     前記顔料分散樹脂(D)は、水酸基価が20~120mgKOH/gであり、
     前記アミン変性エポキシ樹脂(E)は、水酸基価が150~650mgKOH/gであり、数平均分子量が1000~5000であり、
     前記アミン変性エポキシ樹脂(E)の、樹脂固形分100gに対する塩基のミリグラム当量(MEQ(B))が50~350であり、
     前記顔料分散ペーストは、
    前記ビスマス混合物(C)および顔料分散樹脂(D)を混合し、得られた混合物と前記アミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)とを混合し、次いで前記顔料(F)を混合するか、
    前記ビスマス混合物(C)、顔料分散樹脂(D)およびアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)を混合し、次いで前記顔料(F)を混合するか、または、
    前記ビスマス混合物(C)およびアミン変性エポキシ樹脂エマルション(ii)を混合し、得られた混合物と、前記顔料分散樹脂(D)および顔料(F)とを混合する、
    ことによって調製される、
    カチオン電着塗料組成物。
  10.  さらに、ネオジム、イットリウム、ランタン、セリウム、プラセオジム、イッテルビウムからなる群から選択される希土類金属の塩(G)を含む、請求項9記載のカチオン電着塗料組成物。
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