JP2019056020A - Aqueous coating composition - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車車体などの塗装において好適に用いることができる水性塗料組成物に関する。 The present invention relates to a water-based coating composition that can be suitably used for painting automobile bodies and the like.
自動車車体などの被塗物の表面には、種々の役割を持つ複数の塗膜を順次形成して、被塗物を保護すると同時に美しい外観および優れた意匠を付与している。このような複数の塗膜の形成方法としては、例えば鋼板に対しては、導電性に優れた被塗物上に電着塗膜などの下塗り塗膜を形成し、その上に、中塗り塗膜、ベース塗膜およびクリヤー塗膜を順次形成する方法が一般的である。 A plurality of coating films having various roles are sequentially formed on the surface of an object such as an automobile body to protect the object to be coated and at the same time impart a beautiful appearance and an excellent design. As a method for forming such a plurality of coating films, for example, for steel sheets, an undercoat coating film such as an electrodeposition coating film is formed on an object having excellent conductivity, and an intermediate coating film is formed thereon. A method of sequentially forming a film, a base coating film and a clear coating film is common.
ところで、近年における、省エネルギー化およびCO2排出量削減といった環境負荷低減に対するさらなる要請により、塗膜形成における加熱硬化温度を低くすることが求められている。また、自動車製造分野においては、電気自動車の開発に従い、自動車車体のさらなる軽量化が求められている。自動車車体を軽量化することは、燃費向上をもたらし、省エネルギー化およびCO2排出量削減の面でも効果がある。自動車車体の軽量化手段の1つとして、鋼板部を樹脂部に置き換える手法が挙げられる。 By the way, in recent years, due to further demand for environmental load reduction such as energy saving and CO 2 emission reduction, it is required to lower the heat curing temperature in coating film formation. Further, in the automobile manufacturing field, further weight reduction of the automobile body is required in accordance with the development of electric vehicles. Reducing the weight of an automobile body brings about an improvement in fuel consumption, and is also effective in terms of energy saving and CO 2 emission reduction. One method for reducing the weight of an automobile body is to replace the steel plate with a resin.
鋼板および樹脂部材に対する従来の塗装においては、各部材の特性および軟化温度を考慮して、別々の塗料組成物が用いられることが一般的であった。一方で、自動車車体の塗装においては、塗装工程および塗装管理の簡易化および塗装物における色相一致性向上などを目的として、種々の構成部品の塗装に用いられる塗料組成物を共通化することに対する要望ある。しかしながら、鋼板および樹脂部材に用いる塗料組成物を共通化する場合は、樹脂部材の耐熱性を考慮して、塗料組成物の硬化温度を、従来の硬化温度より低い温度に設計する必要がある。さらに、鋼板部および樹脂部の両方を有する被塗物に塗膜を形成する場合においては、加熱硬化時において、各部材の熱膨張係数の違いによって、変形が生じるおそれがある。そのため、塗料組成物の共通化において、加熱硬化温度をより低くし、各部材に対する熱履歴の影響を最小化することは極めて重要である。 In conventional coating on steel plates and resin members, it is common to use separate coating compositions in consideration of the characteristics and softening temperature of each member. On the other hand, in the painting of automobile bodies, there is a demand for the common use of paint compositions used for painting various components for the purpose of simplifying the painting process and painting management, and improving the hue consistency of the painted products. is there. However, when the coating composition used for the steel plate and the resin member is shared, it is necessary to design the curing temperature of the coating composition to be lower than the conventional curing temperature in consideration of the heat resistance of the resin member. Furthermore, when a coating film is formed on an object having both a steel plate portion and a resin portion, deformation may occur due to a difference in thermal expansion coefficient of each member during heat curing. Therefore, it is extremely important to lower the heat curing temperature and minimize the influence of the thermal history on each member in the common use of the coating composition.
一方で、加熱硬化温度を低くすることによって、得られる塗膜の架橋密度が低くなり、耐水性、耐チッピング性などの塗膜性能が劣ることがあった。 On the other hand, by lowering the heat curing temperature, the crosslinking density of the resulting coating film is lowered, and the coating film performance such as water resistance and chipping resistance may be inferior.
特開2011−131135号公報(特許文献1)は、鋼板およびプラスチック基材の両方を有する基材上に、水性中塗り塗料組成物を塗装して中塗り塗膜を形成し、形成された中塗り塗膜上に水性ベース塗料組成物を塗装してベース塗膜を形成した後、有機溶剤型クリヤー塗料組成物を塗布してクリヤー塗膜を形成し、上記中塗り塗膜、ベース塗膜およびクリヤー塗膜の三層を加熱し硬化させる複層塗膜の形成方法であって、前記水性ベース塗料組成物が、(a)アクリル樹脂エマルション、(b)水溶性アクリル樹脂、および(c)メラミン樹脂、(d)プロピレングリコールモノアルキルエーテルを含む、複層塗膜の形成方法について記載する。一方でこの形成方法によって得られる複層塗膜は、例えば100℃以下の温度で硬化させた場合においては、十分な耐チッピング性が得られないおそれがある。 JP-A-2011-131135 (Patent Document 1) discloses that an intermediate coating film is formed by coating an aqueous intermediate coating composition on a substrate having both a steel plate and a plastic substrate. An aqueous base coating composition is applied onto the coating film to form a base coating film, and then an organic solvent-type clear coating composition is applied to form a clear coating film. A method for forming a multilayer coating film in which three layers of a clear coating film are heated and cured, wherein the aqueous base coating composition comprises (a) an acrylic resin emulsion, (b) a water-soluble acrylic resin, and (c) melamine It describes about the formation method of the multilayer coating film containing resin and (d) propylene glycol monoalkyl ether. On the other hand, when the multilayer coating film obtained by this forming method is cured at a temperature of 100 ° C. or lower, for example, there is a possibility that sufficient chipping resistance may not be obtained.
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、低温条件下での加熱条件であっても良好な塗膜硬度および耐水性を有する塗膜を形成することができる、水性塗料組成物を提供することにある。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object of the present invention is to form a coating film having good coating film hardness and water resistance even under heating conditions under low temperature conditions. An object of the present invention is to provide an aqueous coating composition.
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]
水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂(A1)、
ポリイソシアネート化合物(B)、
親水化変性カルボジイミド化合物(C)、および
メラミン樹脂(D)
を含む水性塗料組成物であって、
上記水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂(A1)は、樹脂固形分換算で、80〜200mgKOH/gの水酸基価、および、10〜40mgKOH/gの酸価を有し、
上記親水化変性カルボジイミド化合物(C)は、下記一般式(I)、(II)または(III)で表されるものであり、
上記メラミン樹脂(D)は、メラミン核1個当たりの平均イミノ基量が1.0個以上であり、かつ、平均メチロール基が0.5個以上であり、
上記水性塗料組成物中に含まれるメラミン樹脂(D)の含有量は、上記水性塗料組成物の樹脂固形分に対して3〜23質量%であり、および
上記ポリイソシアネート化合物(B)およびメラミン樹脂(D)の等質量混合物の硬化物のゲル分率が、80〜100%の範囲内である、
水性塗料組成物。
[2]
上記親水化変性カルボジイミド化合物(C)の含有量は、上記水性塗料組成物の樹脂固形分に対して1〜8質量%である、水性塗料組成物。
[3]
上記水性塗料組成物中に含まれる水性樹脂(A1)が有する酸基の当量に対する、上記親水化変性カルボジイミド化合物(C)が有するカルボジイミド基の当量の比が、0.1〜0.6である、水性塗料組成物。
[4]
上記水性塗料組成物を被塗物に塗装して、未硬化の塗膜を形成する、塗膜形成工程、
得られた塗膜を、加熱して硬化する、硬化工程、
を包含する、塗膜形成方法。
[5]
水性中塗り塗料組成物を被塗物に塗装して、未硬化の中塗り塗膜を形成する、中塗り塗膜形成工程、
得られた未硬化の中塗り塗膜の上に、水性ベース塗料組成物を塗装して、未硬化のベース塗膜を形成する、ベース塗膜形成工程、
得られた未硬化の中塗り塗膜およびベース塗膜を加熱して硬化する、硬化工程、
を包含する、複層塗膜形成方法であって、
上記水性中塗り塗料組成物が、上記水性塗料組成物であり、
上記水性ベース塗料組成物は、
水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂(A2)、
メラミン樹脂(E)、
弱酸触媒(F)、および
水性ポリウレタン樹脂(G)、
を含む水性塗料組成物であり、
上記水性ベース塗料組成物中に含まれる、水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂(A2)は、樹脂固形分換算で、80〜200mgKOH/gの水酸基価を有し、
上記メラミン樹脂(E)は、メラミン核1個当たりの平均イミノ基量が1.0個以上であり、かつ、平均メチロール基が0.5個以上であり、
上記水性ベース塗料組成物中に含まれる水性樹脂(A2)およびメラミン樹脂(E)の質量比が、固形分換算で、(A2)/(E)=0.7〜3の範囲内であり、
上記水性ベース塗料組成物中に含まれる弱酸触媒(F)の含有量が、上記水性ベース塗料組成物中に含まれる水性樹脂(A2)およびメラミン樹脂(E)の固形分質量((A2)+(E))100質量部に対して、0.1〜10.0質量部であり、
上記水性ポリウレタン樹脂(G)は、ガラス転移点(Tg)が−50℃以下であり、
上記水性ポリウレタン樹脂(G)の硬化膜の破断伸度が−20℃において400%以上である、
複層塗膜形成方法。
[6]
上記水性ポリウレタン樹脂(G)の含有量は、上記水性ベース塗料組成物の樹脂固形分に対して8質量%以上30質量%以下である、上記複層塗膜形成方法。
[7]
上記弱酸触媒(F)が、リン酸エステル化合物を含むものであり、および、
上記弱酸触媒(F)の含有量が、上記水性ベース塗料組成物中に含まれる水性樹脂(A2)およびメラミン樹脂(E)の固形分質量((A2)+(E))100質量部に対して、0.1〜5.0質量部である、上記複層塗膜形成方法。
[8]
上記被塗物は、鋼板部および樹脂部を含む上記複層塗膜形成方法。
[9]
上記ベース塗膜形成工程で得られた未硬化のベース塗膜の上に、クリヤー塗料組成物を塗装して、未硬化のクリヤー塗膜を形成する、クリヤー塗膜形成工程、をさらに包含し、
上記硬化工程は、得られた未硬化の中塗り塗膜、ベース塗膜およびクリヤー塗膜を、加熱して硬化する工程である、
上記複層塗膜形成方法。
[10]
上記硬化工程における加熱温度は、68〜120℃である、上記複層塗膜形成方法。
In order to solve the above problems, the present invention provides the following aspects.
[1]
An aqueous resin (A1) having a hydroxyl group and a carboxyl group,
Polyisocyanate compound (B),
Hydrophilic modified carbodiimide compound (C) and melamine resin (D)
An aqueous coating composition comprising:
The aqueous resin (A1) having a hydroxyl group and a carboxyl group has a hydroxyl value of 80 to 200 mgKOH / g and an acid value of 10 to 40 mgKOH / g in terms of resin solid content,
The hydrophilized modified carbodiimide compound (C) is represented by the following general formula (I), (II) or (III),
The melamine resin (D) has an average imino group amount per melamine nucleus of 1.0 or more, and an average methylol group of 0.5 or more.
Content of the melamine resin (D) contained in the said aqueous coating composition is 3-23 mass% with respect to the resin solid content of the said aqueous coating composition, and the said polyisocyanate compound (B) and melamine resin The gel fraction of the cured product of the equal mass mixture of (D) is in the range of 80 to 100%.
Water-based paint composition.
[2]
Content of the said hydrophilization modified carbodiimide compound (C) is a water-based coating composition which is 1-8 mass% with respect to the resin solid content of the said water-based coating composition.
[3]
The ratio of the equivalent of the carbodiimide group of the hydrophilized modified carbodiimide compound (C) to the equivalent of the acid group of the aqueous resin (A1) contained in the aqueous coating composition is 0.1 to 0.6. A water-based paint composition.
[4]
A coating film forming step of coating the water-based coating composition on the object to be coated to form an uncured coating film,
The obtained coating film is heated and cured, a curing step,
A method for forming a coating film.
[5]
An intermediate coating film forming step of forming an uncured intermediate coating film by coating a water-based intermediate coating composition on an object to be coated;
A base coating film forming step for forming an uncured base coating film by coating an aqueous base coating composition on the obtained uncured intermediate coating film,
A curing step of heating and curing the obtained uncured intermediate coating film and base coating film,
A method for forming a multilayer coating film, comprising:
The aqueous intermediate coating composition is the aqueous coating composition,
The aqueous base coating composition is:
An aqueous resin (A2) having a hydroxyl group and a carboxyl group,
Melamine resin (E),
A weak acid catalyst (F), and an aqueous polyurethane resin (G),
An aqueous paint composition comprising
The aqueous resin (A2) having a hydroxyl group and a carboxyl group contained in the aqueous base coating composition has a hydroxyl value of 80 to 200 mgKOH / g in terms of resin solid content,
The melamine resin (E) has an average imino group amount per melamine nucleus of 1.0 or more and an average methylol group of 0.5 or more,
The mass ratio of the aqueous resin (A2) and the melamine resin (E) contained in the aqueous base coating composition is in the range of (A2) / (E) = 0.7-3 in terms of solid content,
The content of the weak acid catalyst (F) contained in the aqueous base coating composition is such that the solid content mass of the aqueous resin (A2) and melamine resin (E) contained in the aqueous base coating composition ((A2) + (E)) 0.1 to 10.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass,
The aqueous polyurethane resin (G) has a glass transition point (Tg) of −50 ° C. or lower,
The elongation at break of the cured film of the aqueous polyurethane resin (G) is 400% or more at −20 ° C.,
A method for forming a multilayer coating film.
[6]
Content of the said water-based polyurethane resin (G) is the said multilayer coating-film formation method which is 8 to 30 mass% with respect to the resin solid content of the said aqueous base coating composition.
[7]
The weak acid catalyst (F) contains a phosphate ester compound, and
The content of the weak acid catalyst (F) is based on 100 parts by mass of the solid content mass ((A2) + (E)) of the aqueous resin (A2) and the melamine resin (E) contained in the aqueous base coating composition. The method for forming a multilayer coating film, wherein the content is 0.1 to 5.0 parts by mass.
[8]
The multilayer coating film forming method, wherein the object to be coated includes a steel plate portion and a resin portion.
[9]
A clear coating film forming step of coating the clear coating composition on the uncured base coating film obtained in the base coating film forming step to form an uncured clear coating film;
The curing step is a step of heating and curing the obtained uncured intermediate coating film, base coating film and clear coating film,
The method for forming a multilayer coating film.
[10]
The heating method in the said hardening process is the said multilayer coating-film formation method which is 68-120 degreeC.
本発明の水性塗料組成物は、低温条件下での加熱条件(例えば100℃以下の加熱条件)であっても、優れた塗膜物性を有する硬化塗膜が得られるなどの利点がある。本発明の水性塗料組成物は、例えば、高温加熱硬化処理が困難であるにも関わらず、優れた塗膜物性(塗膜硬度、耐水性、耐チッピング性など)が必要とされる、鋼板部および樹脂部を有する被塗物の塗装に好適に用いることができる。 The water-based coating composition of the present invention has an advantage that a cured coating film having excellent coating film properties can be obtained even under heating conditions under low temperature conditions (for example, heating conditions of 100 ° C. or lower). The aqueous coating composition of the present invention is, for example, a steel plate part that requires excellent coating properties (coating hardness, water resistance, chipping resistance, etc.) in spite of difficulty in high-temperature heat curing treatment. And it can use suitably for the coating of the to-be-coated object which has a resin part.
水性塗料組成物
本発明の方法で用いられる水性塗料組成物は、水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂(A1)、ポリイソシアネート化合物(B)、親水化変性カルボジイミド化合物(C)、および、メラミン樹脂(D)、を含む。
Aqueous paint composition The aqueous paint composition used in the method of the present invention comprises an aqueous resin (A1) having a hydroxyl group and a carboxyl group, a polyisocyanate compound (B), a hydrophilized modified carbodiimide compound (C), and a melamine resin ( D).
水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂(A1)
水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂(A1)は、ポリイソシアネート化合物(B)および親水化変性カルボジイミド化合物(C)と硬化反応するバインダー成分である。そして本発明において用いられる水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂(A1)は、
・樹脂固形分換算での水酸基価が80〜200mgKOH/gであり、
・樹脂固形分換算での酸価が10〜40mgKOH/gである、
ことを要件とする。
樹脂固形分換算での水酸基価は80〜160mgKOH/gがより好ましく、樹脂固形分換算での酸価は15〜35mgKOH/gがより好ましい。
Water-based resin having hydroxyl group and carboxyl group (A1)
The aqueous resin (A1) having a hydroxyl group and a carboxyl group is a binder component that undergoes a curing reaction with the polyisocyanate compound (B) and the hydrophilized modified carbodiimide compound (C). And the aqueous resin (A1) having a hydroxyl group and a carboxyl group used in the present invention is:
-The hydroxyl value in terms of resin solid content is 80-200 mgKOH / g,
-The acid value in terms of resin solid content is 10 to 40 mg KOH / g,
Is a requirement.
The hydroxyl value in terms of resin solid content is more preferably 80 to 160 mgKOH / g, and the acid value in terms of resin solid content is more preferably 15 to 35 mgKOH / g.
本発明において用いられる水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂(A1)は、酸価と比較して水酸基価の値が高い。このような水性樹脂(A1)と、成分(B)〜(C)とを含むことによって、水性塗料組成物を塗装した後、低温で硬化させた場合であっても、良好な耐チッピング性が得られる利点がある。 The aqueous resin (A1) having a hydroxyl group and a carboxyl group used in the present invention has a higher hydroxyl value than the acid value. By including such an aqueous resin (A1) and the components (B) to (C), good chipping resistance can be obtained even when the aqueous coating composition is applied and then cured at a low temperature. There are benefits to be gained.
上記水性樹脂(A1)は、樹脂固形分換算での水酸基価および酸価についての上記要件を満たす単一の樹脂で構成されてもよく、または、水酸基価および酸価についての上記要件を満たす複数の樹脂から構成されていてもよい。 The aqueous resin (A1) may be composed of a single resin that satisfies the above requirements for the hydroxyl value and acid value in terms of resin solids, or a plurality that satisfies the above requirements for the hydroxyl value and acid value. You may be comprised from these resin.
上記水性樹脂(A1)は、硬化に関与する反応性基として、水酸基およびカルボキシル基の2種類の官能基を有している。そして本発明の水性塗料組成物において、水性樹脂(A1)の水酸基はポリイソシアネート化合物(B)と反応し、水性樹脂(A1)のカルボキシル基は親水化変性カルボジイミド化合物(C)と反応する。 The aqueous resin (A1) has two types of functional groups, a hydroxyl group and a carboxyl group, as reactive groups involved in curing. In the aqueous coating composition of the present invention, the hydroxyl group of the aqueous resin (A1) reacts with the polyisocyanate compound (B), and the carboxyl group of the aqueous resin (A1) reacts with the hydrophilized modified carbodiimide compound (C).
上記水性樹脂(A1)は、上記水酸基およびカルボキシル基についての要件を満たしていれば、その種類は特に限定されないが、アクリル樹脂および/またはポリエステル樹脂であることが製造および入手が容易なことから好ましい。塗膜物性の調整の観点から、上記水性樹脂(A1)として、アクリル樹脂単独、または、アクリル樹脂およびポリエステル樹脂の混合物、を用いることが好ましい。例えば中塗り塗料組成物として用いられる場合は、水性樹脂(A1)として、アクリル樹脂およびポリエステル樹脂の混合物を用いるのがより好ましい。また、例えば上塗りベース塗料組成物として用いられる場合は、水性樹脂(A1)として、アクリル樹脂を用いるのがより好ましい。 The type of the aqueous resin (A1) is not particularly limited as long as it satisfies the requirements for the hydroxyl group and carboxyl group, but an acrylic resin and / or a polyester resin are preferable because they are easy to produce and obtain. . From the viewpoint of adjusting the physical properties of the coating film, it is preferable to use an acrylic resin alone or a mixture of an acrylic resin and a polyester resin as the aqueous resin (A1). For example, when used as an intermediate coating composition, it is more preferable to use a mixture of an acrylic resin and a polyester resin as the aqueous resin (A1). For example, when used as a top coat base coating composition, it is more preferable to use an acrylic resin as the aqueous resin (A1).
水性樹脂(A1)として好適に用いることができるアクリル樹脂は、例えば、水酸基を有するα,β−エチレン性不飽和モノマーおよびカルボキシル基を有するα,β−エチレン性不飽和モノマーを含むモノマーを、上記水酸基およびカルボキシル基について上記水酸基価および酸価の要件を満たす量でアクリル共重合することによって、目的とする樹脂が得られる。 Examples of the acrylic resin that can be suitably used as the aqueous resin (A1) include a monomer containing an α, β-ethylenically unsaturated monomer having a hydroxyl group and an α, β-ethylenically unsaturated monomer having a carboxyl group. By subjecting the hydroxyl group and the carboxyl group to acrylic copolymerization in an amount that satisfies the above-mentioned requirements for the hydroxyl value and acid value, the desired resin can be obtained.
上記水酸基を有するα,β−エチレン性不飽和モノマーとしては、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、アリルアルコール、メタクリルアルコール、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチルとε−カプロラクトンとの付加物を挙げることができる。これらの中で好ましいものは、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチルとε−カプロラクトンとの付加物である。なお、本明細書において「(メタ)アクリル」とはアクリルとメタクリルとの両方を意味するものとする。 Examples of the α, β-ethylenically unsaturated monomer having a hydroxyl group include 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, allyl alcohol, and methacryl. Mention may be made of adducts of alcohol, hydroxyethyl (meth) acrylate and ε-caprolactone. Among these, preferred are 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 4-hydroxybutyl (meth) acrylate, and an adduct of 2-hydroxyethyl (meth) acrylate and ε-caprolactone. In this specification, “(meth) acryl” means both acrylic and methacrylic.
また、カルボキシル基を有するα,β−エチレン性不飽和モノマーとして、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸二量体、クロトン酸、2−アクリロイルオキシエチルフタル酸、2−アクリロイルオキシエチルコハク酸、ω−カルボキシ−ポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などを挙げることができる。これらの中で好ましいものは、アクリル酸、メタクリル酸である。 Further, α, β-ethylenically unsaturated monomers having a carboxyl group include acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid dimer, crotonic acid, 2-acryloyloxyethylphthalic acid, 2-acryloyloxyethyl succinic acid, ω- Carboxy-polycaprolactone mono (meth) acrylate, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid and the like can be mentioned. Among these, acrylic acid and methacrylic acid are preferable.
上記水性樹脂(A1)を得るためのアクリル共重合において、必要に応じて、その他のα,β−エチレン性不飽和モノマーを用いることができる。上記その他のα,β−エチレン性不飽和モノマーとしては、(メタ)アクリル酸エステル(例えば(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、メタクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸t−ブチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタジエニル、(メタ)アクリル酸ジヒドロジシクロペンタジエニルなど)、重合性アミド化合物(例えば、(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミドなど)を挙げることができる。 In the acrylic copolymerization for obtaining the aqueous resin (A1), other α, β-ethylenically unsaturated monomers can be used as necessary. Examples of the other α, β-ethylenically unsaturated monomers include (meth) acrylate esters (for example, methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, (meth) acrylic). N-butyl acid, isobutyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, lauryl methacrylate, phenyl acrylate, isobornyl (meth) acrylate, cyclohexyl methacrylate, ( (Meth) acrylic acid t-butylcyclohexyl, (meth) acrylic acid dicyclopentadienyl, (meth) acrylic acid dihydrodicyclopentadienyl, etc.), polymerizable amide compounds (for example, (meth) acrylamide, N-methylol ( (Meth) acrylamide, N-butoxymethyl (meth) acrylic Amide etc.).
上記水性樹脂(A1)を得る方法として、溶液重合を行ってアクリル樹脂を得た後に水性化する方法と、水性媒体中で乳化重合を行ってエマルションを得る方法とが挙げられる。 Examples of the method for obtaining the aqueous resin (A1) include a method of obtaining an acrylic resin after performing solution polymerization, and a method of obtaining an emulsion by performing emulsion polymerization in an aqueous medium.
上記乳化重合を行ってエマルションを得る場合には、上記その他のα,β−エチレン性不飽和モノマーとして、架橋性モノマーを使用することができる。上記架橋性モノマーは、分子内に2つ以上のラジカル重合可能なエチレン性不飽和基を有する化合物であり、例えば、ジビニルベンゼン、アリル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレートなどが挙げられる。 When the emulsion polymerization is carried out to obtain an emulsion, a crosslinkable monomer can be used as the other α, β-ethylenically unsaturated monomer. The crosslinkable monomer is a compound having two or more radically polymerizable ethylenically unsaturated groups in the molecule, and examples thereof include divinylbenzene, allyl (meth) acrylate, and ethylene glycol di (meth) acrylate. .
上記溶液重合は、加熱条件下において、原料として使用するα,β−エチレン性不飽和モノマーを混合したものを重合開始剤と共に溶媒中へ滴下しながら撹拌する方法が一般的である。溶液重合する際の条件は、例えば、重合温度が60〜160℃、滴下時間が0.5〜10時間である。上記原料として使用するα,β−エチレン性不飽和モノマーは、2段階に分けて重合することも可能である。この場合、原料として使用するα,β−エチレン性不飽和モノマー全体として、上記水酸基およびカルボキシル基についての要件を満たしていればよい。 The above-mentioned solution polymerization is generally a method in which a mixture of α, β-ethylenically unsaturated monomers used as raw materials is stirred while being dropped into a solvent together with a polymerization initiator under heating conditions. The conditions for solution polymerization are, for example, a polymerization temperature of 60 to 160 ° C. and a dropping time of 0.5 to 10 hours. The α, β-ethylenically unsaturated monomer used as the raw material can be polymerized in two stages. In this case, it is sufficient that the α, β-ethylenically unsaturated monomer used as a raw material satisfies the requirements for the hydroxyl group and the carboxyl group as a whole.
上記重合開始剤は、通常の重合に用いられるものであれば特に限定されず、例えば、アゾ系化合物、過酸化物などが挙げられる。一般に、モノマー混合物100質量部に対する重合開始剤の量は0.1〜18質量部であり、好ましくは0.3〜12質量部である。 The polymerization initiator is not particularly limited as long as it is used for normal polymerization, and examples thereof include azo compounds and peroxides. Generally, the amount of the polymerization initiator with respect to 100 parts by mass of the monomer mixture is 0.1 to 18 parts by mass, preferably 0.3 to 12 parts by mass.
また、ここで用い得る溶媒は反応に悪影響を与えないものであれば特に限定されず、例えば、アルコール、ケトン、エーテルおよび炭化水素系溶媒などが挙げられる。さらに、分子量を調節するために、ラウリルメルカプタンのようなメルカプタン、および、α−メチルスチレンダイマーなどの連鎖移動剤を必要に応じて用いることができる。 Moreover, the solvent which can be used here will not be specifically limited if it does not have a bad influence on reaction, For example, alcohol, a ketone, ether, a hydrocarbon solvent, etc. are mentioned. Furthermore, in order to adjust the molecular weight, a mercaptan such as lauryl mercaptan and a chain transfer agent such as α-methylstyrene dimer can be used as necessary.
このように溶液重合で得られるアクリル樹脂の数平均分子量は、4,000〜20,000であるのが好ましい。本明細書において、溶液重合で得られるアクリル樹脂の数平均分子量は、ポリスチレン標準サンプル基準を用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)で測定することができる。 Thus, the number average molecular weight of the acrylic resin obtained by solution polymerization is preferably 4,000 to 20,000. In this specification, the number average molecular weight of the acrylic resin obtained by solution polymerization can be measured by gel permeation chromatography (GPC) using a polystyrene standard sample standard.
また、アクリル樹脂のガラス転移点(Tg)は−20〜80℃の範囲内であることが好ましい。アクリル樹脂のガラス転移点は、アクリル樹脂の調製に用いたモノマーの種類および量から計算によって求めることができる。また、アクリル樹脂のガラス転移点を、示差走査型熱量計(DSC)によって測定してもよい。 Moreover, it is preferable that the glass transition point (Tg) of an acrylic resin exists in the range of -20-80 degreeC. The glass transition point of an acrylic resin can be calculated | required by calculation from the kind and quantity of the monomer used for preparation of an acrylic resin. Moreover, you may measure the glass transition point of an acrylic resin with a differential scanning calorimeter (DSC).
上記溶液重合で得られたアクリル樹脂は、必要に応じて溶媒を除去した後、塩基性化合物を加えて水性化することにより、上記水性樹脂(A1)が得られる。上記塩基性化合物としては、アンモニア、メチルアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジエチルアミノエタノール、トリエタノールアミンなどが挙げられる。上記塩基性化合物を加える量は、上記溶液重合で得られたアクリル樹脂が有するカルボキシル基に対して中和率が60〜100%であることが好ましい。中和率が60%未満である場合は、水性化が十分でなく、貯蔵安定性に劣るおそれがある。このようにして得られる水性樹脂(A1)の樹脂固形分は、25〜55質量%とすることが一般的である。 The aqueous resin (A1) can be obtained by removing the solvent as necessary from the acrylic resin obtained by the solution polymerization and then adding the basic compound to make it aqueous. Examples of the basic compound include ammonia, methylamine, ethylamine, dimethylamine, diethylamine, trimethylamine, triethylamine, dimethylethanolamine, diethanolamine, diethylaminoethanol, triethanolamine and the like. The amount of the basic compound added is preferably such that the neutralization rate is 60 to 100% with respect to the carboxyl group of the acrylic resin obtained by the solution polymerization. When the neutralization rate is less than 60%, the aqueous solution is not sufficient and the storage stability may be inferior. The resin solid content of the aqueous resin (A1) thus obtained is generally 25 to 55% by mass.
こうして得られたアクリル樹脂は、アクリル水分散体として用いることができる。このようなアクリル水分散体は、体積平均粒子径が0.01〜1μmの範囲内であることが好ましい。体積平均粒子径が上記範囲内であることによって、水分散体の安定性が良好となり、さらに、得られる塗膜の外観が良好となるという利点がある。また、後述するアクリルエマルションについても同様であり、体積平均粒子径の調節は、モノマー組成および/または乳化重合条件を調整することにより可能である。 The acrylic resin thus obtained can be used as an acrylic water dispersion. Such an acrylic water dispersion preferably has a volume average particle diameter in the range of 0.01 to 1 μm. When the volume average particle diameter is in the above range, there is an advantage that the stability of the aqueous dispersion is improved and the appearance of the obtained coating film is improved. The same applies to the acrylic emulsion described later, and the volume average particle diameter can be adjusted by adjusting the monomer composition and / or the emulsion polymerization conditions.
上記水性樹脂(A1)の調製において、水性媒体中での乳化重合を行う場合は、例えば、水、または必要に応じてアルコールなどのような有機溶媒を含む水性媒体中に乳化剤を溶解させ、加熱撹拌下、原料として使用するα,β−エチレン性不飽和モノマーを混合したものおよび重合開始剤を滴下することにより行うことができる。原料として使用するα,β−エチレン性不飽和モノマーを混合したものは、乳化剤と水とを用いて予め乳化しておいてもよい。 In the preparation of the aqueous resin (A1), when emulsion polymerization is performed in an aqueous medium, for example, the emulsifier is dissolved in an aqueous medium containing water or an organic solvent such as alcohol as necessary, and heated. Under stirring, a mixture of an α, β-ethylenically unsaturated monomer used as a raw material and a polymerization initiator can be added dropwise. What mixed the (alpha), (beta) -ethylenically unsaturated monomer used as a raw material may be previously emulsified using an emulsifier and water.
乳化重合に好適に用いることができる重合開始剤としては、アゾ系の油性化合物(例えば、アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)および2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)など)、および水性化合物(例えば、アニオン系の4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、2,2−アゾビス(N−(2−カルボキシエチル)−2−メチルプロピオンアミジンおよびカチオン系の2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン));並びにレドックス系の油性過酸化物(例えば、ベンゾイルパーオキサイド、パラクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイドおよびt−ブチルパーベンゾエートなど)、および水性過酸化物(例えば、過硫酸カリおよび過硫酸アンモニウムなど)が挙げられる。 Examples of the polymerization initiator that can be suitably used for emulsion polymerization include azo oily compounds (for example, azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), and 2,2′- Azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) and the like, and aqueous compounds (for example, anionic 4,4′-azobis (4-cyanovaleric acid), 2,2-azobis (N- (2-carboxyethyl)) -2-methylpropionamidine and cationic 2,2′-azobis (2-methylpropionamidine)); and redox oily peroxides (eg, benzoyl peroxide, parachlorobenzoyl peroxide, lauroyl peroxide and t-butyl perbenzoate), and aqueous peroxides such as potassium persulfate and persulfate Ammonium and the like).
乳化剤は、当業者が通常用いる一般的な乳化剤を用いることができる。乳化剤として、反応性乳化剤、例えば、アントックス(Antox)MS−60(日本乳化剤社製)、エレミノールJS−2(三洋化成工業社製)、アデカリアソープNE−20(旭電化社製)およびアクアロンHS−10(第一工業製薬社製)、ラテムルPD−104(花王社製)などが特に好ましい。また、分子量を調節するために、ラウリルメルカプタンのようなメルカプタンおよびα−メチルスチレンダイマーなどのような連鎖移動剤を必要に応じて用いることができる。 As the emulsifier, a general emulsifier usually used by those skilled in the art can be used. As emulsifiers, reactive emulsifiers such as Antox MS-60 (manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd.), Eleminol JS-2 (manufactured by Sanyo Kasei Kogyo Co., Ltd.), Adekari Soap NE-20 (manufactured by Asahi Denka Co., Ltd.) and Aqualon HS-10 (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.), Latem PD-104 (Kao Co., Ltd.) and the like are particularly preferable. In order to adjust the molecular weight, a mercaptan such as lauryl mercaptan and a chain transfer agent such as α-methylstyrene dimer can be used as necessary.
反応温度は開始剤により決定され、例えば、アゾ系開始剤、過酸化物では、60〜90℃であり、レドックス系では30〜70℃で行うことが好ましい。一般に、反応時間は1〜8時間である。一般にモノマー混合物100質量部に対する開始剤の量は、0.1〜5質量%である。上記乳化重合は多段階で行うことができ、例えば、二段階で行うことができる。すなわち、まず上記原料として使用するα,β−エチレン性不飽和モノマーを混合したもののうちの一部を乳化重合し、ここに上記α,β−エチレン性不飽和モノマー混合物の残りをさらに加えて乳化重合を行うものである。 The reaction temperature is determined by the initiator. For example, it is preferably 60 to 90 ° C. for an azo initiator or peroxide, and preferably 30 to 70 ° C. for a redox system. In general, the reaction time is 1 to 8 hours. Generally, the amount of the initiator with respect to 100 parts by mass of the monomer mixture is 0.1 to 5% by mass. The emulsion polymerization can be performed in multiple stages, for example, in two stages. That is, first, a part of the mixture of α, β-ethylenically unsaturated monomers used as the raw material is subjected to emulsion polymerization, and the remainder of the α, β-ethylenically unsaturated monomer mixture is further added to emulsify. Polymerization is performed.
上記エマルションは、貯蔵安定性の観点から、塩基性化合物で中和することにより、pH5〜10で用いることができる。上記塩基性化合物は、先の溶液重合で得られるアクリル樹脂の水性化の際に使用するのと同じであってよい。上記中和は、乳化重合の前または後に、上記塩基性化合物を系に添加することによって行うことが好ましい。 The said emulsion can be used by pH 5-10 by neutralizing with a basic compound from a storage-stable viewpoint. The basic compound may be the same as that used in making the acrylic resin obtained in the previous solution polymerization aqueous. The neutralization is preferably performed by adding the basic compound to the system before or after emulsion polymerization.
水性樹脂(A1)としてアクリルエマルションを用いる場合は、数平均分子量が10,000〜80,000であるのが好ましい。アクリルエマルションの水酸基価が80〜200mgKOH/gであり、酸価が10〜40mgKOH/gであり、かつ、数平均分子量が10,000〜80,000の範囲であることによって、塗料安定性を良好に確保しつつ、得られる塗膜における架橋密度がより良好な範囲となるという利点がある。これは、数平均分子量の範囲が10,000〜80,000と比較的高い範囲であり、かつ、アクリルエマルションが水酸基を上記範囲のように多く有することによって、水性樹脂(A1)が有する水酸基と反応するポリイソシアネート化合物(B)の低温硬化性が確保され、これにより、得られる塗膜における架橋密度がより良好な範囲となるためと考えられる。 When an acrylic emulsion is used as the aqueous resin (A1), the number average molecular weight is preferably 10,000 to 80,000. The acrylic emulsion has a hydroxyl value of 80 to 200 mgKOH / g, an acid value of 10 to 40 mgKOH / g, and a number average molecular weight in the range of 10,000 to 80,000. In addition, there is an advantage that the crosslinking density in the obtained coating film is in a better range. This is because the number average molecular weight is in a relatively high range of 10,000 to 80,000, and the acrylic emulsion has many hydroxyl groups in the above range, so that the aqueous resin (A1) has hydroxyl groups. It is considered that the low-temperature curability of the reacting polyisocyanate compound (B) is ensured, and thereby the crosslink density in the obtained coating film is in a better range.
なお、アクリルエマルションの数平均分子量は、水分を減圧乾燥などにより除去した後、ポリスチレン標準サンプル基準を用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)によって測定することができる。 The number average molecular weight of the acrylic emulsion can be measured by gel permeation chromatography (GPC) using polystyrene standard sample standards after removing water by drying under reduced pressure or the like.
上記水性樹脂(A1)は、ポリエステル樹脂を含んでもよい。水性樹脂(A1)として用いることができるポリエステル樹脂は、一般的には、多価アルコール成分と多塩基酸成分とを、上記水酸基およびカルボキシル基についての要件を満たすよう縮合することによって、調製することができる。 The aqueous resin (A1) may contain a polyester resin. The polyester resin that can be used as the aqueous resin (A1) is generally prepared by condensing a polyhydric alcohol component and a polybasic acid component so as to satisfy the requirements for the hydroxyl group and the carboxyl group. Can do.
上記多価アルコール成分の例としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、2,2−ジエチル−1,3−プロパンジオール、ネオペンチルグリコール、1,9−ノナンジオール、1,4−シクロヘキサンジオール、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステル、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2,2,4−トリメチルペンタンジオールなどのヒドロキシカルボン酸成分を挙げることができる。 Examples of the polyhydric alcohol component include, for example, ethylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 2, 2-diethyl-1,3-propanediol, neopentyl glycol, 1,9-nonanediol, 1,4-cyclohexanediol, hydroxypivalic acid neopentyl glycol ester, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propane Examples thereof include hydroxycarboxylic acid components such as diol, 3-methyl-1,5-pentanediol, and 2,2,4-trimethylpentanediol.
上記多塩基酸成分の例としては、例えば、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、無水トリメリット酸、テトラクロロ無水フタル酸、無水ピロメリット酸などの芳香族多価カルボン酸および酸無水物;ヘキサヒドロ無水フタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、1,4−および1,3−シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環族多価カルボン酸および無水物;無水マレイン酸、フマル酸、無水コハク酸、アジピン酸、セバチン酸などの脂肪族多価カルボン酸および無水物などの多塩基酸成分およびそれらの無水物などを挙げることができる。必要に応じて安息香酸またはt−ブチル安息香酸などの一塩基酸を併用してもよい。 Examples of the polybasic acid component include, for example, aromatic polyvalent carboxylic acids and acid anhydrides such as phthalic anhydride, isophthalic acid, terephthalic acid, trimellitic anhydride, tetrachlorophthalic anhydride, pyromellitic anhydride; Hexahydrophthalic anhydride, tetrahydrophthalic anhydride, alicyclic polycarboxylic acids and anhydrides such as 1,4- and 1,3-cyclohexanedicarboxylic acid; maleic anhydride, fumaric acid, succinic anhydride, adipic acid, sebatin Examples thereof include polybasic acid components such as aliphatic polyvalent carboxylic acids such as acids and anhydrides, and anhydrides thereof. If necessary, a monobasic acid such as benzoic acid or t-butylbenzoic acid may be used in combination.
また、反応成分として、更に、1価アルコール、カージュラE(商品名:シエル化学製)などのモノエポキサイド化合物、およびラクトン類(β−プロピオラクトン、ジメチルプロピオラクトン、ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、ε−カプロラクトン、γ−カプロラクトンなど)を併用してもよい。 Further, as reaction components, mono-epoxide compounds such as monohydric alcohol, Cardura E (trade name: manufactured by Ciel Chemical), and lactones (β-propiolactone, dimethylpropiolactone, butyrolactone, γ-valerolactone, ε-caprolactone, γ-caprolactone, etc.) may be used in combination.
上記成分に加えてヒマシ油、脱水ヒマシ油などの脂肪酸、およびこれらの脂肪酸のうち1種、または2種以上の混合物である油成分を、上記酸成分およびアルコール成分に加えてもよい。また、アクリル樹脂、ビニル樹脂などをグラフト化したり、ポリイソシアネート化合物を反応させたりすることも、上記水酸基およびカルボキシル基についての要件を満たしていれば可能である。 In addition to the above components, fatty acids such as castor oil and dehydrated castor oil, and an oil component that is one or a mixture of two or more of these fatty acids may be added to the acid component and the alcohol component. In addition, it is possible to graft an acrylic resin, a vinyl resin, or the like, or to react a polyisocyanate compound as long as the above requirements for the hydroxyl group and the carboxyl group are satisfied.
このようにして得られるポリエステル樹脂の数平均分子量は、500〜20,000であるのが好ましく、1,500〜10,000であるのがより好ましい。数平均分子量が500未満であるとポリエステル樹脂を水分散させた時の貯蔵安定性が低下するおそれがある。また数平均分子量が20,000を超えると、ポリエステル樹脂の粘度が上がるため、塗料組成物にした場合の固形分濃度が下がり、塗装作業性が低下するおそれがある。 The number average molecular weight of the polyester resin thus obtained is preferably 500 to 20,000, and more preferably 1,500 to 10,000. If the number average molecular weight is less than 500, the storage stability when the polyester resin is dispersed in water may be lowered. On the other hand, when the number average molecular weight exceeds 20,000, the viscosity of the polyester resin is increased, so that the solid content concentration in the case of a coating composition is decreased, and the coating workability may be decreased.
また、上記ポリエステル樹脂のガラス転移点は、−20〜80℃であることが好ましい。上記ガラス転移点が−20℃未満である場合、得られる塗膜の硬度が低下するおそれがあり、80℃を超える場合、下地隠蔽性が低下する恐れがある。ガラス転移点は0〜60℃であるのがより好ましい。ポリエステル樹脂のガラス転移点は、アクリル樹脂の場合と同様に、ポリエステル樹脂の調製に用いたモノマーの種類および量から計算によって求めることができる。また、ポリエステル樹脂のガラス転移点を、示差走査型熱量計(DSC)によって測定してもよい。 Moreover, it is preferable that the glass transition point of the said polyester resin is -20-80 degreeC. When the glass transition point is less than −20 ° C., the hardness of the resulting coating film may be reduced, and when it exceeds 80 ° C., the base concealability may be reduced. The glass transition point is more preferably 0 to 60 ° C. The glass transition point of the polyester resin can be obtained by calculation from the kind and amount of the monomer used for preparing the polyester resin, as in the case of the acrylic resin. Moreover, you may measure the glass transition point of a polyester resin with a differential scanning calorimeter (DSC).
このようにして得られるポリエステル樹脂に対して、先に挙げた塩基性化合物で中和することによって、水性樹脂(A1)を得ることができる。 The aqueous resin (A1) can be obtained by neutralizing the polyester resin thus obtained with the basic compounds mentioned above.
本発明の水性塗料組成物中に含まれる上記水性樹脂(A1)の含有量は、水性塗料組成物の樹脂固形分に対して30〜80質量%であるのが好ましく、50〜80質量%であるのがより好ましい。 The content of the aqueous resin (A1) contained in the aqueous coating composition of the present invention is preferably 30 to 80% by mass with respect to the resin solid content of the aqueous coating composition, and is 50 to 80% by mass. More preferably.
例えば、上記水性塗料組成物が中塗り塗料組成物として用いられる場合において、水性樹脂(A1)として、アクリル樹脂およびポリエステル樹脂の混合物を用いる場合は、アクリル樹脂およびポリエステル樹脂の比率は、アクリル樹脂/ポリエステル樹脂=7/1〜0.5/1の範囲内であるのが好ましく、6/1〜1/1の範囲であるのがさらに好ましい。 For example, when the aqueous coating composition is used as an intermediate coating composition, when a mixture of an acrylic resin and a polyester resin is used as the aqueous resin (A1), the ratio of the acrylic resin to the polyester resin is acrylic resin / The polyester resin is preferably in the range of 7/1 to 0.5 / 1, and more preferably in the range of 6/1 to 1/1.
ポリイソシアネート化合物(B)
本発明の水性塗料組成物は、上記水性樹脂(A1)を硬化させる成分として、ポリイソシアネート化合物(B)および親水化変性カルボジイミド化合物(C)の2種の成分が含まれる。ここでポリイソシアネート化合物(B)は、水分散性であってもよく、また疎水性であってもよい。疎水性であっても、後述する水分散性に優れた親水化変性カルボジイミド化合物(C)との相互作用により、水分散性が確保される。
Polyisocyanate compound (B)
The aqueous coating composition of the present invention includes two components, a polyisocyanate compound (B) and a hydrophilized modified carbodiimide compound (C), as components for curing the aqueous resin (A1). Here, the polyisocyanate compound (B) may be water-dispersible or hydrophobic. Even if it is hydrophobic, water dispersibility is ensured by the interaction with the hydrophilic modified carbodiimide compound (C) having excellent water dispersibility described later.
上記ポリイソシアネート化合物(B)で疎水性のものとして、例えば、トリレンジイソシアネート(TDI)、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、キシリレンジイソシアネート(XDI)、メタキシリレンジイソシアネート(MXDI)などの芳香族ジイソシアネート;ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)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(IPDI)、水添MDIなどの脂環式ジイソシアネート;これらのジイソシアネート化合物を不揮発性化し、毒性を低くした形態の化合物;これらのジイソシアネート化合物のビューレット体、ウレトジオン体、イソシアヌレート体またはアロハネート体などのアダクト体;比較的低分子のウレタンプレポリマー;などのポリイソシアネート化合物を挙げることができる。 Examples of hydrophobic polyisocyanate compounds (B) include tolylene diisocyanate (TDI), 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (MDI), xylylene diisocyanate (XDI), and metaxylylene diisocyanate (MXDI). Aromatic diisocyanates; Aliphatic diisocyanates such as hexamethylene diisocyanate (HDI); Cycloaliphatic diisocyanates such as isophorone diisocyanate (IPDI) and hydrogenated MDI; Compounds in a form in which these diisocyanate compounds are made non-volatile and less toxic; Polyisocyanates such as burettes, uretdiones, isocyanurates or allophanates of diisocyanate compounds; relatively low molecular weight urethane prepolymers; Mention may be made of the compound.
一方、上記(B)ポリイソシアネート化合物で水分散性を有するものとしては、上記ポリイソシアネート化合物に親水性基を導入したもの、および、界面活性剤を混合乳化させて、いわゆる自己乳化させたものを挙げることができる。 On the other hand, as the (B) polyisocyanate compound having water dispersibility, those obtained by introducing a hydrophilic group into the polyisocyanate compound and those obtained by mixing and emulsifying a surfactant, so-called self-emulsification Can be mentioned.
上記親水性基として、カルボキシル基およびスルホン酸基などのアニオン性基、第三級アミノ基などのカチオン性基およびポリオキシアルキレン基などのノニオン性基が挙げられる。これらの中で、得られる塗膜の耐水性を考慮すると、上記親水性基はノニオン性基であることが好ましい。具体的なノニオン性基として、親水性が高いポリオキシエチレン基が好ましい。 Examples of the hydrophilic group include an anionic group such as a carboxyl group and a sulfonic acid group, a cationic group such as a tertiary amino group, and a nonionic group such as a polyoxyalkylene group. Among these, considering the water resistance of the resulting coating film, the hydrophilic group is preferably a nonionic group. As a specific nonionic group, a highly hydrophilic polyoxyethylene group is preferred.
上記ポリイソシアネート化合物と界面活性剤とを混合し乳化させた、自己乳化ポリイソシアネート化合物の調製に好適に用いられる界面活性剤として、例えば、カルボキシル基およびスルホン酸基などのアニオン性基を有するアニオン界面活性剤、第三級アミノ基などのカチオン性基を有するカチオン界面活性剤、およびポリオキシアルキレン基などのノニオン性基を有するノニオン界面活性剤が挙げられる。これらの中で、得られる塗膜の耐水性を考慮すると、ノニオン界面活性剤を用いるのがより好ましい。 As the surfactant suitably used for the preparation of the self-emulsifying polyisocyanate compound obtained by mixing and emulsifying the polyisocyanate compound and the surfactant, for example, an anionic interface having an anionic group such as a carboxyl group and a sulfonic acid group Examples thereof include a surfactant, a cationic surfactant having a cationic group such as a tertiary amino group, and a nonionic surfactant having a nonionic group such as a polyoxyalkylene group. Among these, it is more preferable to use a nonionic surfactant in consideration of water resistance of the resulting coating film.
水分散性を有するポリイソシアネート化合物(B)として、市販品を用いてもよい。市販されているものとしては、アクアネート100、アクアネート110、アクアネート200およびアクアネート210(日本ポリウレタン工業社製)、バイヒジュールTPLS−2032、SUB−イソシアネートL801、バイヒジュールVPLS−2319、バイヒジュール3100、VPLS−2336およびVPLS−2150/1、バイヒジュール305、バイヒジュールXP−2655(住化バイエルウレタン社製)、タケネートWD−720、タケネートWD−725およびタケネートWD−220(三井武田ケミカル社製)、レザミンD−56(大日精化工業社製)などが挙げられる。 A commercially available product may be used as the polyisocyanate compound (B) having water dispersibility. Commercially available products include AQUANATE 100, AQUANATE 110, AQUANATE 200, and AQUANATE 210 (manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.), Bihydur TPLS-2032, SUB-isocyanate L801, Bihjul VPLS-2319, Bihjur 3100, VPLS. -2336 and VPLS-2150 / 1, Bihijoule 305, Bihijoule XP-2655 (manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd.), Takenate WD-720, Takenate WD-725 and Takenate WD-220 (manufactured by Mitsui Takeda Chemical), Resamine D- 56 (manufactured by Dainichi Seika Kogyo Co., Ltd.).
本発明においては、ポリイソシアネート化合物(B)として、水分散性を有するものを用いるのがより好ましい。なお、ポリイソシアネート化合物(B)として、1種を単独で用いてもよく、また2種以上を組み合わせて用いてもよい。 In the present invention, it is more preferable to use a polyisocyanate compound (B) having water dispersibility. In addition, as a polyisocyanate compound (B), 1 type may be used independently and 2 or more types may be used in combination.
本発明の水性塗料組成物中に含まれる上記ポリイソシアネート化合物(B)の含有量は、水性塗料組成物の樹脂固形分に対して5〜55質量%であるのが好ましく、10〜45質量%であるのがより好ましい。 The content of the polyisocyanate compound (B) contained in the aqueous coating composition of the present invention is preferably 5 to 55% by mass with respect to the resin solid content of the aqueous coating composition, and 10 to 45% by mass. It is more preferable that
親水化変性カルボジイミド化合物(C)
本発明の水性塗料組成物に含まれる親水化変性カルボジイミド化合物(C)は、分子内に、
−OCONH−X−NHCOOY
[Xは少なくとも1個のカルボジイミド基を含有する2官能性有機基であり、Yはポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルから水酸基を除いた構造である。]
で表される構造単位を1個または複数個有している。上記構造単位を有することで、優れた水分散性および優れた硬化性の両方の性能が得られると考えられる。
Hydrophilic modified carbodiimide compound (C)
The hydrophilized modified carbodiimide compound (C) contained in the aqueous coating composition of the present invention has, in its molecule,
-OCONH-X-NHCOOY
[X is a bifunctional organic group containing at least one carbodiimide group, and Y has a structure in which a hydroxyl group is removed from a polyalkylene glycol monoalkyl ether. ]
One or more structural units represented by By having the above structural unit, it is considered that both excellent water dispersibility and excellent curability are obtained.
上記親水化変性カルボジイミド化合物(C)として、上記構造単位を1個有するもの、2個有するもの、そして3個有するもの、の3種がある。
上記構造単位を2個有するものとしては、下記一般式(I)で表されるものがある。
As the hydrophilized modified carbodiimide compound (C), there are three types, one having one structural unit, one having two structural units, and one having three structural units.
As what has two said structural units, there exists what is represented with the following general formula (I).
上記一般式(I)において、Xは少なくとも1個のカルボジイミド基を含有する2官能性有機基であり、Yは同一または異種のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルから水酸基を除いた構造であり、Zは数平均分子量200〜5000の2官能ポリオールから水酸基を除いた構造である。 In the above general formula (I), X is a bifunctional organic group containing at least one carbodiimide group, Y is a structure obtained by removing a hydroxyl group from the same or different polyalkylene glycol monoalkyl ether, and Z is It is a structure obtained by removing a hydroxyl group from a bifunctional polyol having a number average molecular weight of 200 to 5,000.
さらにここで、上記Xは、下記一般式(a)で表すことができる。 Further, the above X can be represented by the following general formula (a).
上記一般式(a)において、R2は、炭素数6〜15の炭化水素基であることが好ましい。具体的なものとして、フェニレン基、ジフェニレンメチル基、ジフェニレン(ジメチル)メチル基、メチルフェニレン基、ジメチルフェニレン基、テトラメチルキシリレン基、ヘキシレン基、シクロヘキシレン基、ジシクロヘキシレンメチル基などを挙げることができる。好ましいものは、ジシクロヘキシレンメチル基である。また、上記pは、1〜10である。pは上記構造単位に存在するカルボジイミド基の個数であり、硬化性の観点から2以上であることが好ましく、その上限値は8以下であることがさらに好ましい。 In the general formula (a), R 2 is preferably a hydrocarbon group having 6 to 15 carbon atoms. Specific examples include a phenylene group, a diphenylenemethyl group, a diphenylene (dimethyl) methyl group, a methylphenylene group, a dimethylphenylene group, a tetramethylxylylene group, a hexylene group, a cyclohexylene group, and a dicyclohexylenemethyl group. be able to. Preference is given to a dicyclohexylenemethyl group. The p is 1-10. p is the number of carbodiimide groups present in the structural unit, preferably 2 or more from the viewpoint of curability, and more preferably 8 or less.
なお、本明細書において、上記pに限らず、繰り返し数は平均値として表されるものである。 In the present specification, the number of repetitions is expressed as an average value, not limited to p.
上記Yは、下記一般式(b)または(c)で表すことができる。 Y can be represented by the following general formula (b) or (c).
上記一般式(b)および(c)において、R3は、炭素数1〜20のアルキル基であることが好ましい。具体的なものとして、メチル基、エチル基、ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基、ステアリル基などを挙げることができる。また、R4は水素原子またはメチル基であり、水素原子であることが好ましい。qは4〜40である。なお上記一般式(b)および(c)において、R4が水素である場合は、上記一般式(b)および(c)は同じ構造を示すこととなる。 In the general formulas (b) and (c), R 3 is preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. Specific examples include a methyl group, an ethyl group, a butyl group, a hexyl group, an octyl group, a decyl group, a dodecyl group, and a stearyl group. R 4 is a hydrogen atom or a methyl group, and is preferably a hydrogen atom. q is 4-40. In the general formulas (b) and (c), when R 4 is hydrogen, the general formulas (b) and (c) show the same structure.
なお、上記Zは、エーテル結合、エステル結合、またはカーボネート結合によって構成されている重合体構造であり、一般式化することは困難である。これについては、後述する数平均分子量200〜5,000の2官能ポリオールについての説明を参照されたい。 In addition, said Z is a polymer structure comprised by the ether bond, the ester bond, or the carbonate bond, and it is difficult to formulate. About this, please refer to the description about the bifunctional polyol of the number average molecular weight 200-5,000 mentioned later.
上記構造単位を2個有する親水化変性カルボジイミド化合物(C)は、1分子中にイソシアネート基を少なくとも2個含有する原料カルボジイミド化合物と、分子末端に水酸基を有し、数平均分子量200〜5,000である2官能ポリオールとを、上記原料カルボジイミド化合物のイソシアネート基のモル量が上記ポリオールの水酸基のモル量を上回る比率で反応させて得られた反応生成物に、さらにポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルを反応させて得ることができる。 The hydrophilized modified carbodiimide compound (C) having two structural units has a raw material carbodiimide compound containing at least two isocyanate groups in one molecule, a hydroxyl group at the molecular terminal, and a number average molecular weight of 200 to 5,000. To the reaction product obtained by reacting the above bifunctional polyol with a molar ratio of the isocyanate group of the raw material carbodiimide compound exceeding the molar amount of the hydroxyl group of the polyol, and further reacting with a polyalkylene glycol monoalkyl ether Can be obtained.
上記分子中にイソシアネート基を少なくとも2個含有する原料カルボジイミド化合物は、反応性の観点から、両末端にイソシアネート基を有していることが好ましい。上記両末端にイソシアネート基を有する原料カルボジイミド化合物の製造方法は、当業者によってよく知られており、例えば、有機ジイソシアネートの脱二酸化炭素を伴う縮合反応を利用することができる。 The raw material carbodiimide compound containing at least two isocyanate groups in the molecule preferably has isocyanate groups at both ends from the viewpoint of reactivity. The method for producing a raw material carbodiimide compound having an isocyanate group at both ends is well known by those skilled in the art, and for example, a condensation reaction involving decarbonization of an organic diisocyanate can be used.
上記有機ジイソシアネートとしては、具体的には、芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネート、およびこれらの混合物を用いることができ、具体的には1,5−ナフチレンジイソシアネート、4,4−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4−ジフェニルジメチルメタンジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート、1,4−フェニレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネートと2,6−トリレンジイソシアネートとの混合物、ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサン−1,4−ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−4,4−ジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどを挙げることができる。反応性の観点から、ジシクロヘキシルメタン−4,4−ジイソシアネートが好ましい。 Specific examples of the organic diisocyanate include aromatic diisocyanates, aliphatic diisocyanates, alicyclic diisocyanates, and mixtures thereof. Specifically, 1,5-naphthylene diisocyanate, 4,4- Diphenylmethane diisocyanate, 4,4-diphenyldimethylmethane diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate, 1,4-phenylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate Mixture with 2,6-tolylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, cyclohexane-1,4-diisocyanate, xylylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, dicyclohexylmethane 4,4-diisocyanate, and the like methylcyclohexane diisocyanate, tetramethylxylylene diisocyanate. From the viewpoint of reactivity, dicyclohexylmethane-4,4-diisocyanate is preferable.
上記縮合反応には、通常、カルボジイミド化触媒が用いられる。上記カルボジイミド化触媒としては、具体的には、1−フェニル−2−ホスホレン−1−オキシド、3−メチル−2−ホスホレン−1−オキシド、1−エチル−2−ホスホレン−1−オキシド、3−メチル−1−フェニル−2−ホスホレン−1−オキシド、およびこれらの3−ホスホレン異性体などのホスホレンオキシドなどを挙げることができる。反応性の観点から、3−メチル−1−フェニル−2−ホスホレン−1−オキシドが好ましい。 A carbodiimidization catalyst is usually used for the condensation reaction. Specific examples of the carbodiimidization catalyst include 1-phenyl-2-phospholene-1-oxide, 3-methyl-2-phospholene-1-oxide, 1-ethyl-2-phospholene-1-oxide, 3- Mention may be made of phospholene oxides such as methyl-1-phenyl-2-phospholene-1-oxide and their 3-phospholene isomers. From the viewpoint of reactivity, 3-methyl-1-phenyl-2-phospholene-1-oxide is preferable.
次に、分子末端に水酸基を有する2官能ポリオールは、特に限定されないが、反応効率の観点から、数平均分子量が200〜5,000であることが好ましい。上記分子末端に水酸基を有する2官能ポリオールとして、具体的には、ポリエーテルジオール、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオールを挙げることができ、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレン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、ポリヘキサメチレンエーテルグリコール、ポリオクタメチレンエーテルグリコールなどのポリアルキレングリコール、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート、ポリヘキサメチレンアジペート、ポリネオペンチルアジペート、ポリ−3−メチルペンチルアジペート、ポリエチレン/ブチレンアジペート、ポリネオペンチル/ヘキシルアジペートなどのポリエステルジオール、ポリカプロラクトンジオール、ポリ−3−メチルバレロラクトンジオールなどのポリラクトンジオール、ポリヘキサメチレンカーボネートジオールなどのポリカーボネートジオールおよびこれらの混合物などを例示することができる。 Next, the bifunctional polyol having a hydroxyl group at the molecular end is not particularly limited, but the number average molecular weight is preferably 200 to 5,000 from the viewpoint of reaction efficiency. Specific examples of the bifunctional polyol having a hydroxyl group at the molecular terminal include polyether diol, polyester diol, and polycarbonate diol, such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, polyethylene propylene glycol, polytetramethylene ether glycol, Polyalkylene glycols such as polyhexamethylene ether glycol and polyoctamethylene ether glycol, polyethylene adipate, polybutylene adipate, polyhexamethylene adipate, polyneopentyl adipate, poly-3-methylpentyl adipate, polyethylene / butylene adipate, polyneopentyl / Polyester diol such as hexyl adipate, polycaprolactone diol, poly-3- Polylactone diols such as chill valerolactone diol, polycarbonate diols such as polyhexamethylene carbonate diol and mixtures thereof and the like can be exemplified.
上記1分子中にイソシアネート基を少なくとも2個含有する原料カルボジイミド化合物と、上記分子末端に水酸基を有し、数平均分子量200〜5,000である2官能ポリオールとの反応は、上記原料カルボジイミド化合物のイソシアネート基のモル量が上記ポリオールの水酸基のモル量を上回る比率で反応させて行われる。上記イソシアネート基のモル量が上記水酸基のモル量を下回るかまたは同量である場合は、後述のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルの反応を十分に行うことができない。 The reaction between the raw material carbodiimide compound containing at least two isocyanate groups in one molecule and the bifunctional polyol having a hydroxyl group at the molecular end and a number average molecular weight of 200 to 5,000 is the reaction of the raw material carbodiimide compound. The reaction is carried out at a ratio in which the molar amount of the isocyanate group exceeds the molar amount of the hydroxyl group of the polyol. When the molar amount of the isocyanate group is less than or equal to the molar amount of the hydroxyl group, the reaction of the polyalkylene glycol monoalkyl ether described later cannot be performed sufficiently.
上記原料カルボジイミド化合物のイソシアネート基のモル量と上記分子末端に水酸基を有するポリオールの水酸基のモル量との比率は、反応効率および経済性の観点から、1.0:1.1〜1.0:2.0であることが好ましい。なお、この工程によって得られる反応生成物における原料カルボジイミド化合物と分子末端に水酸基を有する2官能ポリオールとの重合度は、反応効率の観点から、1〜10が好ましい。 The ratio between the molar amount of the isocyanate group of the raw material carbodiimide compound and the molar amount of the hydroxyl group of the polyol having a hydroxyl group at the molecular end is from 1.0: 1.1 to 1.0: 2.0 is preferable. In addition, as for the polymerization degree of the raw material carbodiimide compound and the bifunctional polyol which has a hydroxyl group at the molecular terminal in the reaction product obtained by this process, 1-10 are preferable from a viewpoint of reaction efficiency.
このようにして得られた反応生成物に、さらにポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルを反応させることにより、上記構造単位を2個有する親水化変性カルボジイミド化合物(C)を得ることができる。ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルとしては、下記一般式(b’)または(c’)で表されるものが用いられる。 The reaction product thus obtained can be further reacted with a polyalkylene glycol monoalkyl ether to obtain a hydrophilic modified carbodiimide compound (C) having two structural units. As the polyalkylene glycol monoalkyl ether, those represented by the following general formula (b ′) or (c ′) are used.
上記一般式(b’)および(c’)において、R3、R4、およびqは、先の一般式(b)および(c)のところで説明した内容がそのまま適用される。上記ユニットにおけるR4の種類およびqは、貯蔵安定性、水分散性および水が揮発した後の反応性を考慮して、それぞれ上記範囲内において適宜設定される。水分散性の観点から、上記モノアルコキシポリアルキレングリコールにおけるR3はメチル基であり、R4は水素原子であることが好ましい。さらに、上記qは、水分散性および水が揮発した後の反応性の観点から、4〜20が好ましく、6〜12がさらに好ましい。 In the general formulas (b ′) and (c ′), the contents described in the general formulas (b) and (c) are applied as they are to R 3 , R 4 , and q. The type and q of R 4 in the above unit are appropriately set within the above ranges in consideration of storage stability, water dispersibility, and reactivity after water volatilizes. From the viewpoint of water dispersibility, R 3 in the monoalkoxypolyalkylene glycol is preferably a methyl group and R 4 is preferably a hydrogen atom. Furthermore, 4-20 are preferable from the viewpoint of water dispersibility and the reactivity after water volatilizes, and 6-12 are more preferable.
上記ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルとしては、数平均分子量が200〜5,000である、ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルが好ましく用いられる。このポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルのアルキル基は、炭素数1〜20のアルキル基であるのが好ましい。ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルの具体例として、例えば、炭素数1〜20のアルキル基で片末端が封鎖された、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールまたはそれらの混合物からなるものなどが挙げられる。このようなポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルのより詳細な具体例として、例えば、数平均分子量200〜5,000である、ポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、ポリエチレングリコールモノラウリルエーテル、ポリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノ−2−エチルヘキシルエーテル、ポリプロピレングリコールモノラウリルエーテルなどを挙げることができる。 As the polyalkylene glycol monoalkyl ether, a polyalkylene glycol monoalkyl ether having a number average molecular weight of 200 to 5,000 is preferably used. The alkyl group of the polyalkylene glycol monoalkyl ether is preferably an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. Specific examples of the polyalkylene glycol monoalkyl ether include those composed of polyethylene glycol, polypropylene glycol or a mixture thereof having one end blocked with an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms. As more detailed specific examples of such polyalkylene glycol monoalkyl ether, for example, polyethylene glycol monomethyl ether, polyethylene glycol mono-2-ethylhexyl ether, polyethylene glycol monolauryl ether having a number average molecular weight of 200 to 5,000, Examples thereof include polypropylene glycol monomethyl ether, polypropylene glycol mono-2-ethylhexyl ether, and polypropylene glycol monolauryl ether.
上記反応生成物と上記ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルとは、上記反応生成物のイソシアネート基のモル量が上記ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルの水酸基のモル量と同量または上回る比率で反応を行う。上記イソシアネート基のモル量が上記水酸基のモル量を下回る場合は、上記反応生成物に対する上記ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルの反応を充分に行うことができない。なお、上記反応生成物のイソシアネート基のモル量は直接測定により求められる他、仕込み配合から計算される値を採用しても構わない。 The reaction product and the polyalkylene glycol monoalkyl ether are reacted at a ratio in which the molar amount of the isocyanate group of the reaction product is the same as or higher than the molar amount of the hydroxyl group of the polyalkylene glycol monoalkyl ether. When the molar amount of the isocyanate group is less than the molar amount of the hydroxyl group, the reaction of the polyalkylene glycol monoalkyl ether with the reaction product cannot be sufficiently performed. In addition, the molar amount of the isocyanate group of the reaction product may be obtained by direct measurement, or may be a value calculated from the charged composition.
上記原料カルボジイミド化合物と上記分子末端に水酸基を有する2官能ポリオールとの反応、および上記反応生成物とポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルとの反応においては、触媒を使用することができる。上記反応時の温度は、特に限定されないが、反応系の制御および反応効率の観点から、60〜120℃が好ましい。また、上記反応においては活性水素を含有しない有機溶媒を用いることが好ましい。 In the reaction between the raw material carbodiimide compound and the bifunctional polyol having a hydroxyl group at the molecular end, and the reaction between the reaction product and the polyalkylene glycol monoalkyl ether, a catalyst can be used. Although the temperature at the time of the said reaction is not specifically limited, 60-120 degreeC is preferable from a viewpoint of control of a reaction system and reaction efficiency. In the above reaction, it is preferable to use an organic solvent containing no active hydrogen.
このような2段階の反応を経ることによって、上記構造単位を2個有する親水化変性カルボジイミド化合物(C)を得ることができる。このようにして製造された親水化変性カルボジイミド化合物(C)は、先に示した一般式(I)のみの構造を有するわけではなく、用いた原料に由来する、種々のその他の反応生成物を含む混合物である。しかし、一般的には、上記一般式(I)の構造を有していると見なして差し支えない。 By undergoing such a two-step reaction, a hydrophilized modified carbodiimide compound (C) having two structural units can be obtained. The hydrophilized modified carbodiimide compound (C) produced in this way does not have the structure of the general formula (I) shown above, but various other reaction products derived from the raw materials used. It is a mixture containing. However, in general, it may be regarded as having the structure of the general formula (I).
また、上記親水化変性カルボジイミド化合物(C)として、上記構造単位を3個有するものとしては、下記一般式(II)で表されるものがある。 Moreover, as the said hydrophilic modification carbodiimide compound (C), what has three said structural units has what is represented by the following general formula (II).
上記一般式(II)において、XおよびYは、先の上記構造単位を2個有するものについてのXおよびYの説明をそのまま適用することができる。また、R0は水素、メチル基、またはエチル基である。R1は炭素数4以下のアルキレン基であり、同一であっても異なっていてもよい。具体的なアルキレン基として、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基などが挙げられる。nは0または1、mは0〜60である。 In the general formula (II), the description of X and Y with respect to those having the above two structural units can be applied to X and Y as they are. R 0 is hydrogen, a methyl group, or an ethyl group. R 1 is an alkylene group having 4 or less carbon atoms, and may be the same or different. Specific examples of the alkylene group include a methylene group, an ethylene group, a propylene group, and a butylene group. n is 0 or 1, and m is 0-60.
R0、R1、nおよびmは、親水化変性カルボジイミド化合物(C)を製造する際に用いる3官能ポリオールによって決定される。 R 0 , R 1 , n, and m are determined by the trifunctional polyol used in producing the hydrophilized modified carbodiimide compound (C).
mが11以上である場合、疎水部に対する親水部の割合が2.0〜6.3であることが好ましい。上記疎水部に対する親水部の割合は、カルボジイミド化合物中に存在するオキシメチレン基またはオキシエチレン基の部分の分子量を、カルボジイミド化合物の分子量で除して求めることができる。 When m is 11 or more, the ratio of the hydrophilic part to the hydrophobic part is preferably 2.0 to 6.3. The ratio of the hydrophilic part to the hydrophobic part can be determined by dividing the molecular weight of the oxymethylene group or oxyethylene group part present in the carbodiimide compound by the molecular weight of the carbodiimide compound.
上記構造単位を3個有する親水化変性カルボジイミド化合物(C)は、1分子中にイソシアネート基を少なくとも2個含有する原料カルボジイミド化合物と、ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルとを、上記原料カルボジイミド化合物のイソシアネート基の当量が上記ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルの水酸基の当量を上回る比率で得られた反応生成物に、さらに3官能ポリオールを反応させて得ることができる。 The hydrophilized modified carbodiimide compound (C) having three structural units comprises a raw material carbodiimide compound containing at least two isocyanate groups in one molecule, a polyalkylene glycol monoalkyl ether, and an isocyanate group of the raw material carbodiimide compound. Can be obtained by further reacting a trifunctional polyol with the reaction product obtained at a ratio exceeding the equivalent of the hydroxyl group of the polyalkylene glycol monoalkyl ether.
上記1分子中にイソシアネート基を少なくとも2個含有する原料カルボジイミド化合物は、先の上記構造単位を2個有する親水化変性カルボジイミド化合物(C)の原料カルボジイミド化合物についての説明がそのまま適用される。 For the raw material carbodiimide compound containing at least two isocyanate groups in one molecule, the description of the raw material carbodiimide compound of the hydrophilized modified carbodiimide compound (C) having two structural units is applied as it is.
上記原料カルボジイミド化合物と、ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルとの反応は、反応後に3官能ポリオールとさらに反応させるため、イソシアネート基が残存している必要がある。このため、上記反応においては、イソシアネート基の当量が水酸基の当量を上回っている必要があり、好ましくは、イソシアネート基と水酸基との当量比が2/1になる量であることが好ましい。反応は通常、当業者によく知られた条件で行うことができ、必要に応じてスズ系の触媒を使用することができる。 Since the reaction between the raw material carbodiimide compound and the polyalkylene glycol monoalkyl ether is further reacted with the trifunctional polyol after the reaction, the isocyanate group needs to remain. For this reason, in the said reaction, the equivalent of an isocyanate group needs to exceed the equivalent of a hydroxyl group, Preferably, it is preferable that the equivalent ratio of an isocyanate group and a hydroxyl group is 2/1. The reaction can usually be carried out under conditions well known to those skilled in the art, and a tin-based catalyst can be used if necessary.
上記ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルとしては、先の上記構造単位を2個有する親水化変性カルボジイミド化合物(C)のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルについての説明がそのまま適用される。 As the polyalkylene glycol monoalkyl ether, the description of the polyalkylene glycol monoalkyl ether of the hydrophilically modified carbodiimide compound (C) having two structural units is applied as it is.
次に、このようにして得られた反応生成物に、3官能ポリオールを反応させる。反応に用いられる上記3官能ポリオールの量は、反応物のイソシアネート当量以上の水酸基当量になる量であることが好ましく、上記イソシアネート当量と水酸基当量とが等しいことがさらに好ましい。なお、上記反応生成物のイソシアネート当量は、直接測定する以外に、先の工程におけるジイソシアネート化合物とポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルとの配合比から計算によって求めることも可能である。反応は先の原料カルボジイミド化合物とポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルとの反応と同様に行うことができる。 Next, the trifunctional polyol is reacted with the reaction product thus obtained. The amount of the trifunctional polyol used in the reaction is preferably such that the hydroxyl equivalent of the reactant is equal to or greater than the isocyanate equivalent, and more preferably the isocyanate equivalent and the hydroxyl equivalent are equal. In addition, the isocyanate equivalent of the said reaction product can also be calculated | required by calculation from the compounding ratio of the diisocyanate compound and polyalkylene glycol monoalkyl ether in a previous process other than measuring directly. The reaction can be carried out in the same manner as the reaction between the raw material carbodiimide compound and the polyalkylene glycol monoalkyl ether.
上記3官能ポリオールは、トリメチロールプロパン、グリセリン、またはそれらのアルキレンオキサイド付加物であることが、入手が容易な点から好ましい。上記アルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイドなどが挙げられる。グリセリンのアルキレンオキサイド付加物は三洋化成社からGPシリーズとして市販されている。得られる3鎖型親水性カルボジイミド化合物の硬化反応性を考慮すると、1つの水酸基に対してアルキレンオキサイドがそれぞれ付加した構造を持つものが特に好ましい。先のGPシリーズの中で、このような構造を持つものはGP−250、GP−3000などが挙げられる。 The trifunctional polyol is preferably trimethylolpropane, glycerin, or an alkylene oxide adduct thereof from the viewpoint of easy availability. Examples of the alkylene oxide include ethylene oxide and propylene oxide. The alkylene oxide adduct of glycerin is commercially available as a GP series from Sanyo Chemical. In view of the curing reactivity of the resulting three-chain hydrophilic carbodiimide compound, those having a structure in which an alkylene oxide is added to one hydroxyl group are particularly preferred. Among the previous GP series, those having such a structure include GP-250 and GP-3000.
このような2段階の反応を経ることによって、上記構造単位を3個有する親水化変性カルボジイミド化合物(C)を得ることができる。このようにして製造された親水化変性カルボジイミド化合物(C)は、先に述べたように、一般式(II)のみの構造を有するわけではないが、上記一般式(II)の構造を有していると見なして差し支えない。 By undergoing such a two-step reaction, a hydrophilized modified carbodiimide compound (C) having three structural units can be obtained. As described above, the hydrophilically modified carbodiimide compound (C) thus produced does not have the structure of the general formula (II) alone, but has the structure of the general formula (II). Can be considered as being.
上記親水化変性カルボジイミド化合物(C)として、上記構造単位を1個有するものとしては、下記一般式(III)で表されるものがある。 As said hydrophilic modification carbodiimide compound (C), what has one said structural unit has what is represented by the following general formula (III).
一般式(III)におけるXは、上記の一般式(I)における式(a)で表すことができる基である。 X in the general formula (III) is a group that can be represented by the formula (a) in the above general formula (I).
一般式(III)におけるYは、同一または異種のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルから水酸基を除いた構造である。このYは、上述の一般式(I)におけるYと同様のものを示すことができる。一般式(III)で示される親水化変性カルボジイミド化合物(C)を用いることによって、架橋密度がより高いレベルで保持されるという利点がある。考えられる理由としては、カルボジイミドのユニットが複数ある一般式(I)(II)では水性樹脂の酸価が低い中で、酸との反応効率が低いこと、また、一般式(III)は一般式(I)(II)のようにかさ高い構造を有していないため、水性樹脂の水酸基とイソシアネートの架橋を阻害することがないことより、一般式(III)で示される親水化変性カルボジイミド化合物(C)の架橋密度が高くなったと考えている。 Y in the general formula (III) has a structure in which a hydroxyl group is removed from the same or different polyalkylene glycol monoalkyl ether. This Y can show the same thing as Y in the above-mentioned general formula (I). By using the hydrophilized modified carbodiimide compound (C) represented by the general formula (III), there is an advantage that the crosslinking density is maintained at a higher level. Possible reasons are that the general formula (I) (II) having a plurality of carbodiimide units has a low reaction efficiency with an acid while the acid value of the aqueous resin is low, and the general formula (III) is a general formula (I) Since it does not have a bulky structure as in (II), it does not hinder the crosslinking of the hydroxyl group and isocyanate of the aqueous resin, so that the hydrophilic modified carbodiimide compound represented by the general formula (III) ( It is considered that the crosslink density of C) has increased.
一般式(III)におけるYは、好ましくは、下記(i)または(ii):
(i)繰り返し数6〜20のポリエチレンオキサイドユニットの末端に、炭素数1〜3のアルキル基がエーテル結合した、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテルから、水酸基を除いた構造
(ii)繰り返し数4〜60のポリプロピレンオキサイドユニットの末端に、炭素数1〜8のアルキル基がエーテル結合した、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテルから、水酸基を除いた構造:
から選択される、同一または異種の構造であるのがより好ましい。
さらに好ましくは、前記(ii)のポリプロピレンオキサイドユニットの繰り返し数が15〜60である。
上記(i)および(ii)を有する、一般式(III)で示される親水化変性カルボジイミド化合物(C)を用いることによって、水分散性に優れ、安定性が向上し、さらに架橋密度がより高いレベルで保持されるという利点がある。
Y in the general formula (III) is preferably the following (i) or (ii):
(I) Structure obtained by removing a hydroxyl group from polyethylene glycol monoalkyl ether in which an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is ether-bonded to the terminal of a polyethylene oxide unit having 6 to 20 repeats (ii) having 4 to 60 repeats A structure obtained by removing a hydroxyl group from a polypropylene glycol monoalkyl ether in which an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is ether-bonded to the end of a polypropylene oxide unit:
More preferably, they are the same or different structures selected from
More preferably, the number of repetitions of the polypropylene oxide unit (ii) is 15 to 60.
By using the hydrophilized modified carbodiimide compound (C) represented by the general formula (III) having the above (i) and (ii), the water dispersibility is excellent, the stability is improved, and the crosslinking density is higher. There is an advantage of being held at the level.
一般式(III)で示される親水化変性カルボジイミド化合物(C)は、上述した有機ジイソシアネートの脱二酸化炭素を伴う縮合反応によって得られた、原料カルボジイミド化合物に、同一または異種のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルを反応させることによって調製することができる。 The hydrophilized modified carbodiimide compound (C) represented by the general formula (III) is a polyalkylene glycol monoalkyl ether which is the same or different from the raw material carbodiimide compound obtained by the above-described condensation reaction involving decarbonization of the organic diisocyanate. Can be prepared by reacting.
上記ポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルは、
・繰り返し数6〜20のポリエチレンオキサイドユニットの末端に、炭素数1〜3のアルキル基がエーテル結合した、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテル、または、
・繰り返し数4〜60のポリプロピレンオキサイドユニットの末端に、炭素数1〜8のアルキル基がエーテル結合した、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテル、
であるのがより好ましい。一般式(III)で示される親水化変性カルボジイミド化合物(C)の調製において、これらのポリエチレングリコールモノアルキルエーテルおよびポリプロピレングリコールモノアルキルエーテルは、単独で用いてもよく、併用してもよい。
The polyalkylene glycol monoalkyl ether is
-Polyethylene glycol monoalkyl ether in which an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms is ether-bonded to the terminal of a polyethylene oxide unit having 6 to 20 repeats, or
-Polypropylene glycol monoalkyl ether in which an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is ether-bonded to the end of a polypropylene oxide unit having 4 to 60 repeats,
It is more preferable that In preparing the hydrophilized modified carbodiimide compound (C) represented by the general formula (III), these polyethylene glycol monoalkyl ethers and polypropylene glycol monoalkyl ethers may be used alone or in combination.
上記ポリエチレングリコールモノアルキルエーテルとしては、具体的にはポリエチレングリコールモノメチルエーテル、ポリエチレングリコールモノエチルエーテル、ポリエチレングリコールモノプロピルエーテルが挙げることができ、特にポリエチレングリコールモノメチルエーテルが好適である。
上記ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテルとしては、具体的にはポリプロピレングリコールモノメチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノエチルエーテル、ポリプロピレングリコールモノブチルエーテル、ポリプロピレングリコール2−エチルヘキシルエーテル等を挙げることができ、特にポリプロピレングリコールモノブチルエーテルが好適である。
Specific examples of the polyethylene glycol monoalkyl ether include polyethylene glycol monomethyl ether, polyethylene glycol monoethyl ether, and polyethylene glycol monopropyl ether, with polyethylene glycol monomethyl ether being particularly preferred.
Specific examples of the polypropylene glycol monoalkyl ether include polypropylene glycol monomethyl ether, polypropylene glycol monoethyl ether, polypropylene glycol monobutyl ether, and polypropylene glycol 2-ethylhexyl ether, and polypropylene glycol monobutyl ether is particularly preferable. is there.
上記一般式(III)で示される親水化変性カルボジイミド化合物(C)において、何れか一方のYが(i)であって他方のYが(ii)であり、そして、上記(i)繰り返し数6〜20のポリエチレンオキサイドユニットの末端に、炭素数1〜3のアルキル基がエーテル結合した、ポリエチレングリコールモノアルキルエーテルから、水酸基を除いた構造、および(ii)繰り返し数4〜60のポリプロピレンオキサイドユニットの末端に、炭素数1〜8のアルキル基がエーテル結合した、ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテルから、水酸基を除いた構造の比率が、(i):(ii)=1:0.7〜1:8の範囲内であるのがより好ましい。
一般式(III)で示される親水化変性カルボジイミド化合物(C)において、塗膜が形成したときに耐水性を向上させるため、カルボジイミド基の周辺がある程度疎水性となっていることが好ましい。また、水によるカルボジイミドの失活を抑止し、安定性を保持するため、カルボジイミド基の周辺がある程度疎水性となっており、水分子との接触が低い状態に保たれているのが好ましい。その一方で、一般式(III)で示されるカルボジイミド化合物において、親水性を維持するためには、ポリエチレングリコール構造を一定量有することが必要となる。ここで、上記(i)および(ii)の構造が、(i):(ii)=1:0.7〜1:8の範囲内で存在する場合において、カルボジイミド化合物の親水性を確保しつつ、一方でカルボジイミド基の周辺においてある程度疎水性を保つことができる。これにより、低温硬化性により優れ、かつ、塗料安定性にもより優れた水性塗料組成物が得られるという利点がある。なお、上記比率(i):(ii)は、(i):(ii)=1:0.7〜1:1.5の範囲内であるのがさらに好ましい。
In the hydrophilized modified carbodiimide compound (C) represented by the general formula (III), any one Y is (i), the other Y is (ii), and (i) the number of repetitions 6 The structure which remove | excluded the hydroxyl group from the polyethylene glycol monoalkyl ether which the C1-C3 alkyl group ether-bonded to the terminal of -20 polyethylene oxide units, and (ii) The number of repetitions of the polypropylene oxide unit of 4-60 The ratio of the structure obtained by removing the hydroxyl group from the polypropylene glycol monoalkyl ether having an ether bond with an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms at the end is (i) :( ii) = 1: 0.7 to 1: 8 More preferably within the range.
In the hydrophilized modified carbodiimide compound (C) represented by the general formula (III), it is preferable that the periphery of the carbodiimide group is somewhat hydrophobic in order to improve water resistance when a coating film is formed. Moreover, in order to suppress the deactivation of carbodiimide by water and maintain stability, it is preferable that the periphery of the carbodiimide group is hydrophobic to some extent and the contact with water molecules is kept low. On the other hand, the carbodiimide compound represented by the general formula (III) needs to have a certain amount of polyethylene glycol structure in order to maintain hydrophilicity. Here, when the structures of (i) and (ii) above exist within the range of (i) :( ii) = 1: 0.7-1: 8, while ensuring the hydrophilicity of the carbodiimide compound On the other hand, hydrophobicity can be maintained to some extent around the carbodiimide group. Thereby, there exists an advantage that the water-based coating composition which was more excellent in low-temperature curability and was excellent also in coating-material stability is obtained. The ratio (i) :( ii) is more preferably in the range of (i) :( ii) = 1: 0.7 to 1: 1.5.
上記水性塗料組成物中に含まれる、親水化変性カルボジイミド化合物(C)の含有量は、前記水性塗料組成物の樹脂固形分に対して1〜8質量%であるのが好ましい。親水化変性カルボジイミド化合物(C)の量が上記範囲であることによって、得られる複層塗膜において良好な耐水性および耐水チヂミ性が得られる利点がある。 The content of the hydrophilized modified carbodiimide compound (C) contained in the aqueous coating composition is preferably 1 to 8% by mass with respect to the resin solid content of the aqueous coating composition. When the amount of the hydrophilized modified carbodiimide compound (C) is in the above range, there is an advantage that good water resistance and water resistance are obtained in the obtained multilayer coating film.
メラミン樹脂(D)
水性塗料組成物中に含まれるメラミン樹脂(D)は、下記式(1)で表されるように、メラミン核(トリアジン核)の周囲に3個の窒素原子を介してR5〜R10の基が結合した構造を含むものである。上記メラミン樹脂は、一般的には、複数のメラミン核が互いに結合した多核体により構成されるものである。一方で、上記メラミン樹脂は、1個のメラミン核からなる単核体であってもよい。また、メラミン樹脂を構成することになるメラミン核の構造は、下記式(1)で表されるものが好ましい。
Melamine resin (D)
As represented by the following formula (1), the melamine resin (D) contained in the water-based coating composition contains R 5 to R 10 via three nitrogen atoms around the melamine nucleus (triazine nucleus). It includes a structure in which groups are bonded. The melamine resin is generally composed of a polynuclear body in which a plurality of melamine nuclei are bonded to each other. On the other hand, the melamine resin may be a mononuclear body composed of one melamine nucleus. Moreover, what is represented by following formula (1) for the structure of the melamine nucleus which comprises a melamine resin is preferable.
上記式(1)において、R5〜R10は、同一または異なって、水素原子(イミノ基)、CH2OH(メチロール基)、CH2OR11、または、他のメラミン核との結合部分を表す。R11は、アルキル基であり、好ましくは、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の炭素数1〜4のアルキル基である。 In the above formula (1), R 5 to R 10 are the same or different and each represents a hydrogen atom (imino group), CH 2 OH (methylol group), CH 2 OR 11 , or a bonding part with other melamine nuclei. Represent. R 11 is an alkyl group, preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms such as a methyl group, an ethyl group, a propyl group, or a butyl group.
上記メラミン樹脂は、メラミン核1個当たりの平均イミノ基量が1.0個以上、かつ平均メチロール基量が0.5個以上である。すなわち、R5〜R10のうち、イミノ基が平均1.0個以上含まれ、メチロール基が平均0.5個以上含まれている。このようなメラミン樹脂は、1分子中にイミノ基およびメチロール基が混在したイミノメチロール型メラミン樹脂誘導体である。イミノ基によってメラミン樹脂を自己縮合させることができ、メチロール基が水性樹脂の水酸基と反応して共縮合させることができる。上記メラミン樹脂は、水性樹脂(A1)との反応によって、架橋構造が形成され、良好な物性、品質を有する塗膜が得られることになる。 The melamine resin has an average imino group amount of 1.0 or more per melamine nucleus and an average methylol group amount of 0.5 or more. That is, among R 5 to R 10, an average of 1.0 or more imino groups and an average of 0.5 or more methylol groups are included. Such a melamine resin is an iminomethylol type melamine resin derivative in which an imino group and a methylol group are mixed in one molecule. The melamine resin can be self-condensed by the imino group, and the methylol group can react with the hydroxyl group of the aqueous resin to be co-condensed. The melamine resin has a crosslinked structure formed by reaction with the aqueous resin (A1), and a coating film having good physical properties and quality can be obtained.
本発明においては、メラミン核1個当たりのイミノ基およびメチロール基の量を上記特定範囲に設定することによって、低温硬化性および貯蔵安定性のいずれも向上させることができる。平均イミノ基量の好ましい下限値は、1.2個であり、平均メチロール基量の好ましい下限値は、0.65個であり、より好ましい下限値は、0.7個である。平均イミノ基量および平均メチロール基量の上限値は、特に限定されないが、製造上の観点からは、平均イミノ基量の好ましい上限値は、3.0個であり、平均メチロール基量の好ましい上限値は、1.0個である。 In the present invention, both the low-temperature curability and the storage stability can be improved by setting the amounts of imino groups and methylol groups per melamine nucleus within the specific range. The preferable lower limit value of the average imino group amount is 1.2, the preferable lower limit value of the average methylol group amount is 0.65, and the more preferable lower limit value is 0.7. The upper limit values of the average imino group amount and the average methylol group amount are not particularly limited, but from the viewpoint of production, the preferable upper limit value of the average imino group amount is 3.0, and the preferable upper limit of the average methylol group amount. The value is 1.0.
上記メラミン樹脂におけるGPCで測定される数平均分子量は、好ましくは、300〜1,300である。数平均分子量が上記範囲内であると、塗膜の外観、耐アルカリ性および耐水性を向上させることができる。数平均分子量のより好ましい範囲は、300〜1,000、特に好ましい範囲は300〜800である。 The number average molecular weight measured by GPC in the melamine resin is preferably 300 to 1,300. When the number average molecular weight is within the above range, the appearance, alkali resistance and water resistance of the coating film can be improved. A more preferable range of the number average molecular weight is 300 to 1,000, and a particularly preferable range is 300 to 800.
上記メラミン樹脂としては、当業者において通常用いられる製法によって、メラミン核1個当たりの平均イミノ基量および平均メチロール基量が上述したように高い値となるように調整して合成することができる。また、上記メラミン樹脂として、市販品を用いてもよい。市販品の具体例として、例えば、オルネクスジャパン社製の「サイメル(登録商標)701」、「サイメル202」等が挙げられる。後述する実施例においては、これらの市販品に加えて、これらよりも平均イミノ基量および平均メチロール基量が高くなるように調製したものを用いている。上記メラミン樹脂は、1種のみを用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 The melamine resin can be synthesized by adjusting the average imino group amount and the average methylol group amount per melamine nucleus so as to be a high value as described above by a method usually used by those skilled in the art. Moreover, you may use a commercial item as said melamine resin. Specific examples of commercially available products include “Cymel (registered trademark) 701” and “Cymel 202” manufactured by Ornex Japan. In the examples described later, in addition to these commercially available products, those prepared so that the average imino group amount and the average methylol group amount are higher than these are used. The said melamine resin may use only 1 type and may use 2 or more types together.
前記水性塗料組成物中に含まれるメラミン樹脂(D)の含有量は、前記水性塗料組成物の樹脂固形分に対して3〜23質量%である。上記含有量の下限は5質量%であるのが好ましい。また上記上限は20質量%であるのが好ましい。 Content of the melamine resin (D) contained in the said water-based coating composition is 3-23 mass% with respect to the resin solid content of the said water-based coating composition. The lower limit of the content is preferably 5% by mass. The upper limit is preferably 20% by mass.
本発明において、ポリイソシアネート化合物(B)およびメラミン樹脂(D)の等質量混合物の硬化物のゲル分率が、80〜100%の範囲内であることを条件とする。すなわち本発明の水性塗料組成物においては、メラミン樹脂(D)は、硬化剤であるポリイソシアネート化合物(B)と反応する成分として用いられていることを特徴とする。従来の塗料組成物において、メラミン樹脂およびポリイソシアネート化合物は、共に硬化剤として用いられてきた。従って、従来の塗料組成物において、メラミン樹脂およびポリイソシアネート化合物の反応硬化性については、着目されていない。これに対して本発明においては、メラミン樹脂(D)として、ポリイソシアネート化合物と高率で反応するメラミン樹脂を選択的に用いることを特徴とする。このようなメラミン樹脂(D)が上記水性塗料組成物中に含まれることによって、上記水性樹脂(A1)、ポリイソシアネート化合物(B)およびメラミン樹脂(D)の反応が複合的に進行すると考えられる。これにより、低温条件下において加熱硬化する場合であっても、十分な硬度を有するとともに、膜の硬化性も増加し硬く強靭な塗膜を得ることが可能となった。 In this invention, the gel fraction of the hardened | cured material of the equal mass mixture of a polyisocyanate compound (B) and a melamine resin (D) is in the range of 80 to 100%. That is, the aqueous coating composition of the present invention is characterized in that the melamine resin (D) is used as a component that reacts with the polyisocyanate compound (B) that is a curing agent. In conventional coating compositions, both melamine resins and polyisocyanate compounds have been used as curing agents. Therefore, in the conventional coating composition, attention is not paid to the reaction curability of the melamine resin and the polyisocyanate compound. On the other hand, in the present invention, as the melamine resin (D), a melamine resin that reacts with the polyisocyanate compound at a high rate is selectively used. By including such a melamine resin (D) in the aqueous coating composition, the reaction of the aqueous resin (A1), the polyisocyanate compound (B) and the melamine resin (D) is considered to proceed in a complex manner. . As a result, even when heat-curing under low-temperature conditions, it is possible to obtain a hard and tough coating film having sufficient hardness and increased film curability.
ポリイソシアネート化合物(B)およびメラミン樹脂(D)の等質量混合物の硬化物のゲル分率は、以下の手順により測定する。
ポリイソシアネート化合物(B)50質量部(樹脂固形分量)と、メラミン樹脂(D)50質量部(樹脂固形分量)とを十分に混合し、混合後直ちに、ポリプロピレン板に乾燥膜厚が20μとなるようにエアスプレーにて塗布し、次いで80℃で30分加熱する。
得られた塗膜をポリプロピレン板から剥離して硬化物を得る。
得られた硬化物を20℃で1時間放置し、質量を測定する(M1)。次いで、アセトン中に、硬化物を、20℃で24時間浸漬する。浸漬後の残存硬化物を乾燥させ、質量を測定する(M2)。ゲル分率は、下記式より算出する。
ゲル分率=(M2/M1) × 100
The gel fraction of the cured product of an equal mass mixture of the polyisocyanate compound (B) and the melamine resin (D) is measured by the following procedure.
The polyisocyanate compound (B) 50 parts by mass (resin solid content) and the melamine resin (D) 50 parts by mass (resin solid content) are sufficiently mixed, and immediately after mixing, the dry film thickness becomes 20 μm on the polypropylene plate. And then heated at 80 ° C. for 30 minutes.
The obtained coating film is peeled from the polypropylene plate to obtain a cured product.
The obtained cured product is allowed to stand at 20 ° C. for 1 hour, and the mass is measured (M 1 ). Next, the cured product is immersed in acetone at 20 ° C. for 24 hours. The residual cured product after the immersion is dried and the mass is measured (M 2 ). The gel fraction is calculated from the following formula.
Gel fraction = (M 2 / M 1 ) × 100
上記メラミン樹脂(D)のうち好ましいものとして、例えば、オルネクスジャパン社製の、サイメル(登録商標)701、370、327、202などが挙げられる。 Preferable examples of the melamine resin (D) include Cymel (registered trademark) 701, 370, 327, and 202 manufactured by Ornex Japan.
水性塗料組成物の調製など
上記水性塗料組成物においては、ポリイソシアネート化合物(B)が有するイソシアネート基の当量に対する親水化変性カルボジイミド化合物(C)が有するカルボジイミド基の当量の比が、0.01〜0.20の範囲であるのが好ましい。このように本発明においては、イソシアネート基の当量に対して、カルボジイミド基の当量が非常に少ないことを特徴としている。上記水性塗料組成物においては、このようにイソシアネート基の当量に対するカルボジイミド基の当量の比が0.01〜0.20の範囲であることによって、低温硬化性を確保しつつ、得られる塗膜の架橋密度が高くなり、良好な塗膜物性が確保されることとなるという利点がある。この当量比は、0.01〜0.09の範囲であるのがより好ましい。
In the aqueous coating composition such as the preparation of the aqueous coating composition, the ratio of the equivalent of the carbodiimide group of the hydrophilized modified carbodiimide compound (C) to the equivalent of the isocyanate group of the polyisocyanate compound (B) is 0.01 to A range of 0.20 is preferred. As described above, the present invention is characterized in that the equivalent of the carbodiimide group is very small relative to the equivalent of the isocyanate group. In the aqueous coating composition, the ratio of the equivalent of the carbodiimide group to the equivalent of the isocyanate group is in the range of 0.01 to 0.20, so that the low temperature curability is ensured and the obtained coating film is obtained. There is an advantage that the crosslink density is increased and good coating properties are ensured. The equivalent ratio is more preferably in the range of 0.01 to 0.09.
本発明において用いられる水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂(A1)は、上述の通り、樹脂固形分換算で80〜200mgKOHの水酸基価および10〜40mgKOH/gの酸価を有している。すなわち、水酸基価の値が、酸価の値と比べて非常に多いことを特徴とする。そしてこのような水性樹脂(A1)を用いることに加えて、ポリイソシアネート化合物(B)が有するイソシアネート基の当量に対する親水化変性カルボジイミド化合物(C)が有するカルボジイミド基の当量の比が0.01〜0.20の範囲であることによって、塗料安定性を確保しつつ、十分な架橋密度を有する塗膜が得られる利点がある。例えば、上記のような水性樹脂(A1)を用いることなく、ポリイソシアネート化合物(B)が有するイソシアネート基の当量に対する親水化変性カルボジイミド化合物(C)が有するカルボジイミド基の当量の比を単に低くした場合は、塗料安定性が大幅に低下するおそれがある。これは、水性塗料組成物中において、親水化変性カルボジイミド化合物(C)が存在することによって、ポリイソシアネート化合物(B)の塗料組成物内における安定性が向上していることに由来する。
本発明においては、酸価に対して水酸基価が非常に高い水性樹脂(A1)を用いることを特徴としている。水性樹脂(A1)の水酸基価がこのように高いことによって、得られる塗膜において高い架橋密度が達成されることとなる。また、水性樹脂(A1)の酸価が低いことによって、水性樹脂(A1)の酸基とポリイソシアネート化合物(B)のイソシアネート基と間によって生じうる、望ましくない副反応の抑制が達成される。そして、ポリイソシアネート化合物(B)が有するイソシアネート基の当量に対する親水化変性カルボジイミド化合物(C)が有するカルボジイミド基の当量の比が0.01〜0.20の範囲と、カルボジイミド基の量が極めて少ないことによって、塗料組成物保存後においても十分な架橋密度が達成されなどの利点がある。
As described above, the aqueous resin (A1) having a hydroxyl group and a carboxyl group used in the present invention has a hydroxyl value of 80 to 200 mgKOH and an acid value of 10 to 40 mgKOH / g in terms of resin solid content. That is, the value of the hydroxyl value is very large compared to the value of the acid value. And in addition to using such aqueous resin (A1), ratio of the equivalent of the carbodiimide group which the hydrophilic modification carbodiimide compound (C) has with respect to the equivalent of the isocyanate group which the polyisocyanate compound (B) has is 0.01 to By being in the range of 0.20, there is an advantage that a coating film having a sufficient crosslinking density can be obtained while ensuring the coating stability. For example, when the ratio of the equivalent of the carbodiimide group of the hydrophilized modified carbodiimide compound (C) to the equivalent of the isocyanate group of the polyisocyanate compound (B) is simply reduced without using the aqueous resin (A1) as described above There is a possibility that the stability of the paint is greatly reduced. This is because the stability of the polyisocyanate compound (B) in the coating composition is improved by the presence of the hydrophilized modified carbodiimide compound (C) in the aqueous coating composition.
In the present invention, an aqueous resin (A1) having a very high hydroxyl value relative to the acid value is used. When the hydroxyl value of the aqueous resin (A1) is so high, a high crosslink density is achieved in the resulting coating film. Further, since the acid value of the aqueous resin (A1) is low, suppression of undesirable side reactions that can occur between the acid group of the aqueous resin (A1) and the isocyanate group of the polyisocyanate compound (B) is achieved. And the ratio of the equivalent of the carbodiimide group which the hydrophilic modification carbodiimide compound (C) has to the equivalent of the isocyanate group which the polyisocyanate compound (B) has is in the range of 0.01 to 0.20, and the amount of the carbodiimide group is extremely small. As a result, there is an advantage that a sufficient crosslinking density is achieved even after storage of the coating composition.
また上記水性塗料組成物において、水性樹脂(A1)が含有する水酸基の当量に対する、ポリイソシアネート化合物(B)が有するイソシアネート基の当量の比は、0.6〜1.5の範囲内であるのが好ましい。水性樹脂(A1)の水酸基およびポリイソシアネート化合物(B)のイソシアネート基は、互いに反応しあう基である。そしてこれらの基の当量比が上記範囲であることによって、低温においても硬化反応が良好に進行し、これにより、望ましい架橋密度を有する塗膜が得られるという利点がある。 Moreover, in the said aqueous coating material composition, the ratio of the equivalent of the isocyanate group which polyisocyanate compound (B) has with respect to the equivalent of the hydroxyl group which water-based resin (A1) contains is in the range of 0.6-1.5. Is preferred. The hydroxyl group of the aqueous resin (A1) and the isocyanate group of the polyisocyanate compound (B) are groups that react with each other. And when the equivalent ratio of these groups is in the above range, there is an advantage that the curing reaction proceeds well even at a low temperature, whereby a coating film having a desired crosslinking density can be obtained.
上記水性塗料組成物においては、さらに、水性樹脂(A1)が有する酸基の当量に対する、親水化変性カルボジイミド化合物(C)が有するカルボジイミド基の当量の比が、0.1〜1.0の範囲であるのが好ましい。この当量比は0.1〜0.6の範囲であるのがより好ましい。この場合は、互いに反応するカルボジイミド基および酸基の当量において、酸基の方が過剰量存在することとなる。これにより、形成される硬化塗膜中においては基本的にはカルボジイミド基が残存しない状態となる一方で、酸基が残存することとなり、被塗物に対する塗膜密着性が向上するという利点がある。 In the aqueous coating composition, the ratio of the equivalent of the carbodiimide group of the hydrophilized modified carbodiimide compound (C) to the equivalent of the acid group of the aqueous resin (A1) is in the range of 0.1 to 1.0. Is preferred. This equivalent ratio is more preferably in the range of 0.1 to 0.6. In this case, an excess amount of the acid group is present in an equivalent amount of the carbodiimide group and the acid group that react with each other. Thereby, while the carbodiimide group basically does not remain in the cured coating film to be formed, the acid group remains and there is an advantage that the adhesion of the coating film to the object is improved. .
上記水性塗料組成物は、上記成分(A1)〜(D)以外に、必要に応じて、顔料、硬化触媒、表面調整剤、消泡剤、顔料分散剤、可塑剤、造膜助剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤などを含有することができる。上記水性塗料組成物は、低温での反応性に優れているため、塗装現場で製造することが好ましい。上記水性塗料組成物は、上記成分(A1)〜(D)成分を混合することによって得ることができる。 In addition to the above components (A1) to (D), the water-based coating composition may contain a pigment, a curing catalyst, a surface conditioner, an antifoaming agent, a pigment dispersant, a plasticizer, a film-forming aid, and an ultraviolet ray as necessary. Absorbers, antioxidants and the like can be contained. Since the water-based paint composition is excellent in reactivity at low temperatures, it is preferable to produce it at a painting site. The aqueous coating composition can be obtained by mixing the components (A1) to (D).
上記水性塗料組成物は、上記親水化変性カルボジイミド化合物(C)が水分散性に優れているため、上記ポリイソシアネート化合物(B)の水分散性が十分でない場合においても、上記硬化剤組成物を形成することで水性塗料組成物の貯蔵安定性を高めることができる。 In the aqueous coating composition, since the hydrophilized modified carbodiimide compound (C) is excellent in water dispersibility, the curing agent composition is used even when the water dispersibility of the polyisocyanate compound (B) is not sufficient. By forming, the storage stability of the aqueous coating composition can be enhanced.
上記水性塗料組成物の樹脂固形分濃度は、塗装条件によって異なるが、一般的には、15〜60質量%に設定することが好ましい。上記水性塗料組成物は、水性中塗り塗料組成物として好適に用いることができる。 Although the resin solid content concentration of the water-based coating composition varies depending on the coating conditions, it is generally preferably set to 15 to 60% by mass. The aqueous coating composition can be suitably used as an aqueous intermediate coating composition.
水性ベース塗料組成物
本発明はさらに、
上記水性塗料組成物を水性中塗り塗料組成物として被塗物に塗装して、未硬化の中塗り塗膜を形成する、中塗り塗膜形成工程、
得られた未硬化の中塗り塗膜の上に、水性ベース塗料組成物を塗装して、未硬化のベース塗膜を形成する、ベース塗膜形成工程、および
得られた未硬化の中塗り塗膜およびベース塗膜を加熱して硬化する、硬化工程、
を包含する、複層塗膜形成方法も提供する。この複層塗膜形成方法で用いられる水性ベース塗料組成物は、水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂(A2)、メラミン樹脂(E)、弱酸触媒(F)、および、水性ポリウレタン樹脂(G)、を含む。
Aqueous base paint composition
An intermediate coating film forming step of forming the uncoated intermediate coating film by applying the aqueous coating composition to an object to be coated as an aqueous intermediate coating composition;
An aqueous base coating composition is applied on the obtained uncured intermediate coating film to form an uncured base coating film, and the obtained uncured intermediate coating A curing process for heating and curing the film and the base coating film,
A method for forming a multilayer coating film is also provided. The aqueous base coating composition used in this multilayer coating film forming method includes an aqueous resin (A2) having a hydroxyl group and a carboxyl group, a melamine resin (E), a weak acid catalyst (F), and an aqueous polyurethane resin (G), including.
水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂(A2)
水性ベース塗料組成物中に含まれる水性樹脂(A2)は、水性中塗り塗料組成物中に含まれる上記水性樹脂(A1)と同様の樹脂であるものの、水性樹脂(A1)における酸価の範囲規定を伴わない樹脂である。すなわち、水性ベース塗料組成物中に含まれる水性樹脂(A2)は、樹脂固形分換算で80〜200mgKOH/gの水酸基価を有する樹脂である。この水性ベース塗料組成物中に含まれる水性樹脂(A2)は、10〜40mgKOH/gの酸価を有するのが好ましい。
Aqueous resin having hydroxyl group and carboxyl group (A2)
The aqueous resin (A2) contained in the aqueous base coating composition is the same resin as the aqueous resin (A1) contained in the aqueous intermediate coating composition, but the acid value range in the aqueous resin (A1) It is a resin with no regulations. That is, the aqueous resin (A2) contained in the aqueous base coating composition is a resin having a hydroxyl value of 80 to 200 mgKOH / g in terms of resin solid content. The aqueous resin (A2) contained in the aqueous base coating composition preferably has an acid value of 10 to 40 mg KOH / g.
水性ベース塗料組成物中に含まれる水性樹脂(A2)は、樹脂固形分換算で、水酸基価が80〜200mgKOHであることによって、上記成分を含む水性ベース塗料組成物において、塗料安定性を良好に確保しつつ、得られる硬化塗膜の架橋密度が良好な範囲となり、耐水性などの性能が向上するなどの利点がある。これは、水性樹脂(A2)の水酸基価が上記範囲のように比較的高く、そして、水性ベース塗料組成物中に、特定のメラミン樹脂(E)、弱酸触媒(F)および水性ポリウレタン樹脂(G)がさらに含まれることによって、塗料組成物の低温硬化性が確保され、これにより、得られる塗膜における架橋密度が良好な範囲となるためと考えられる。 The aqueous resin (A2) contained in the aqueous base coating composition has a hydroxyl value of 80 to 200 mgKOH in terms of resin solids, so that the aqueous base coating composition containing the above components has good coating stability. While ensuring, there exists an advantage that the crosslinking density of the cured coating film obtained becomes a favorable range, and performances such as water resistance are improved. This is because the hydroxyl value of the aqueous resin (A2) is relatively high as in the above range, and in the aqueous base coating composition, a specific melamine resin (E), a weak acid catalyst (F) and an aqueous polyurethane resin (G ) Is further ensured, the low-temperature curability of the coating composition is ensured, and thereby the crosslinking density in the resulting coating film is in a good range.
上記水性樹脂(A2)は、例えば、水性ベース塗料組成物の樹脂固形分に対して20〜60質量%の範囲内で含まれるのが好ましい。上記範囲は30〜50質量%であるのがより好ましい。 The aqueous resin (A2) is preferably contained within a range of, for example, 20 to 60% by mass with respect to the resin solid content of the aqueous base coating composition. The above range is more preferably 30 to 50% by mass.
メラミン樹脂(E)
水性ベース塗料組成物中に含まれるメラミン樹脂(E)は、メラミン核1個当たりの平均イミノ基量が1.0個以上であり、かつ、平均メチロール基が0.5個以上であるものであれば、特に限定されることなく用いることができる。メラミン樹脂(E)として、上記水性塗料組成物において用いることができるメラミン樹脂(D)と同様の構造を有するものを用いることができる。本発明の方法において、水性ベース塗料組成物中に含まれるメラミン樹脂(E)と、上記水性塗料組成物中に含まれるメラミン樹脂(D)とは、完全に同一の樹脂であってもよく、またそれぞれの定義範囲内において互いに異なる樹脂であってもよい。
Melamine resin (E)
The melamine resin (E) contained in the aqueous base coating composition has an average imino group amount per melamine nucleus of 1.0 or more and an average methylol group of 0.5 or more. If there is, it can be used without any particular limitation. As the melamine resin (E), a resin having the same structure as the melamine resin (D) that can be used in the aqueous coating composition can be used. In the method of the present invention, the melamine resin (E) contained in the aqueous base coating composition and the melamine resin (D) contained in the aqueous coating composition may be completely the same resin, Also, different resins may be used within the respective definition ranges.
弱酸触媒(F)
上記弱酸触媒(F)は、水溶液中での電離度が比較的小さい酸であればよく、例えば、pKa(H2O)が1より大きい酸触媒が好適である。pKa(H2O)は、水に対する酸解離定数であり、一般的に知られている20℃における値を用いればよい。このような弱酸触媒としては、酢酸、プロピオン酸、安息香酸等のカルボン酸;リン酸、リン酸エステル、フェノール、炭酸、ホウ酸、硫化水素等が挙げられる。弱酸触媒(F)として、これらのいずれか1種を用いてもよく、または2種以上を組み合わせて用いてもよい。弱酸触媒(F)が、リン酸エステル化合物を含む態様が特に好ましい。弱酸触媒を用いることによって、低温硬化性を向上させつつ、貯蔵安定性を確保することができる。
Weak acid catalyst (F)
The weak acid catalyst (F) may be an acid having a relatively low degree of ionization in an aqueous solution. For example, an acid catalyst having a pKa (H 2 O) of greater than 1 is suitable. pKa (H 2 O) is an acid dissociation constant for water, and a generally known value at 20 ° C. may be used. Examples of such weak acid catalysts include carboxylic acids such as acetic acid, propionic acid, and benzoic acid; phosphoric acid, phosphoric ester, phenol, carbonic acid, boric acid, hydrogen sulfide, and the like. Any one of these may be used as the weak acid catalyst (F), or two or more may be used in combination. An embodiment in which the weak acid catalyst (F) includes a phosphate ester compound is particularly preferable. By using a weak acid catalyst, storage stability can be ensured while improving low-temperature curability.
上記水性塗料組成物は、実質的にpKa(H2O)が1以下の酸触媒を包含しない。実質的にとは、上記水性塗料組成物に対するpKa(H2O)が1以下の酸触媒の配合量が、0.01質量%を超えないことを意味する。前記濃度を超えてpKa(H2O)が1以下の酸触媒を包含すると、低温硬化の効果が得られない。 The aqueous coating composition does not substantially contain an acid catalyst having a pKa (H 2 O) of 1 or less. “Substantially” means that the compounding amount of the acid catalyst having a pKa (H 2 O) of 1 or less with respect to the aqueous coating composition does not exceed 0.01% by mass. When the concentration exceeds the above concentration and an acid catalyst having a pKa (H 2 O) of 1 or less is included, the effect of low temperature curing cannot be obtained.
水性ポリウレタン樹脂(G)
上記水性ベース塗料組成物は、上記成分に加えて水性ポリウレタン樹脂(G)を含む。水性ベース塗料組成物中に、特定の水性ポリウレタン樹脂(G)が含まれることによって、上記水性塗料組成物(水性中塗り塗料組成物)および水性ベース塗料組成物を塗装し、次いで、低温硬化条件で水性塗料組成物を焼き付け硬化させる場合であっても、水性ポリウレタン樹脂が自己および他の組成分と融着することで強靭な塗膜を形成することが可能なため、塗膜間密着性、耐水密着性などに優れた複層複層が得られることとなる。
Aqueous polyurethane resin (G)
The aqueous base coating composition contains an aqueous polyurethane resin (G) in addition to the above components. By including the specific aqueous polyurethane resin (G) in the aqueous base coating composition, the aqueous coating composition (aqueous intermediate coating composition) and the aqueous base coating composition are applied, and then low-temperature curing conditions are applied. Even when the aqueous coating composition is baked and cured, the aqueous polyurethane resin can form a tough coating film by fusing with itself and other components, A multi-layer with excellent water-resistant adhesion and the like will be obtained.
上記水性ポリウレタン樹脂(G)は、ポリオール化合物(G−1)と、分子内に活性水素基と親水基を有する化合物(G−2)と、有機ポリイソシアネート(G−3)と、必要により鎖伸長剤および重合停止剤を用いて得られるポリマーであって、得られたポリマーを水中に溶解または分散することによって、調製することができる。 The aqueous polyurethane resin (G) comprises a polyol compound (G-1), a compound (G-2) having an active hydrogen group and a hydrophilic group in the molecule, an organic polyisocyanate (G-3), and a chain if necessary. A polymer obtained by using an extender and a polymerization terminator, and can be prepared by dissolving or dispersing the obtained polymer in water.
ポリオール化合物(G−1)としては、水酸基を2つ以上有するポリオール化合物であれば特に限定されない。ポリオール化合物(G−1)が、例えば、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、1,6−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、グリセリン等の多価アルコール、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、等のポリエーテルポリオール;アジピン酸、セバシン酸、イタコン酸、無水マレイン酸、フタル酸、イソフタル酸等のジカルボン酸とエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、トリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール等のグリコールから得られるポリエステルポリオール類;ポリカプロラクトンポリオール;ポリブタジエンポリオール;ポリカーボネートポリオール;ポリチオエーテルポリオール;等が挙げられる。上記ポリオール化合物(G−1)は単独で用いてもよく、または2種類以上を併用してもよい。ポリオール化合物(G−1)は、数平均分子量500〜5000であるのが好ましい。 The polyol compound (G-1) is not particularly limited as long as it is a polyol compound having two or more hydroxyl groups. The polyol compound (G-1) is, for example, ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, trimethylolpropane, glycerin or other polyhydric alcohol, polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetra Polyether polyols such as methylene ether glycol; dicarboxylic acids such as adipic acid, sebacic acid, itaconic acid, maleic anhydride, phthalic acid, isophthalic acid, and ethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, butylene glycol, tripropylene glycol, Polyester polyols obtained from glycols such as neopentyl glycol; polycaprolactone polyols; polybutadiene polyols; polycarbonate polyols; Oh polyether polyol; and the like. The polyol compound (G-1) may be used alone or in combination of two or more. The polyol compound (G-1) preferably has a number average molecular weight of 500 to 5,000.
分子内に活性水素基と親水基を有する化合物(G−2)としては、活性水素とアニオン基{アニオン基またはアニオン形成性基(塩基と反応してアニオン基を形成するものであり、この場合にはウレタン化反応前、途中または後に塩基で中和することによってアニオン基に変える)}を含有する化合物として公知のもの(例えば、特公昭42−24192号公報明細書および特公昭55−41607号公報明細書に記載のもの、具体例としてはα,α−ジメチロールプロピオン酸、α,α−ジメチロール酪酸、ジメチロール酢酸などのジメチロールアルカン酸)、分子内に活性水素とカチオン基を有する化合物として公知のもの(たとえば特公昭43−9076号公報明細書に記載のもの)および分子内に活性水素とノニオン性の親水基を有する化合物として公知のもの(例えば、特公昭48−41718号公報に記載のもの、具体的には、ポリエチレングリコール、アルキルアルコールアルキレンオキシド付加物など)が挙げられる。分子内に活性水素基と親水基を有する化合物(G−2)として、ジメチロールアルカン酸を用いるのが好ましい。 The compound (G-2) having an active hydrogen group and a hydrophilic group in the molecule includes an active hydrogen and an anion group {an anion group or an anion-forming group (which reacts with a base to form an anion group. In this case, Is converted into an anionic group by neutralizing with a base before, during or after the urethanization reaction)} (for example, Japanese Patent Publication No. 42-24192 and Japanese Patent Publication No. 55-41607) As described in the specification of the gazette, specific examples include α, α-dimethylolpropionic acid, α, α-dimethylolbutyric acid, dimethylolalkanoic acid such as dimethylolacetic acid), compounds having active hydrogen and cationic groups in the molecule Known substances (for example, those described in Japanese Patent Publication No. 43-9076) and having active hydrogen and nonionic hydrophilic groups in the molecule Those known as compounds (e.g., those described in JP-B-48-41718, specifically, polyethylene glycol, alkyl alcohol alkylene oxide adduct) and the like. As the compound (G-2) having an active hydrogen group and a hydrophilic group in the molecule, dimethylolalkanoic acid is preferably used.
有機ポリイソシアネート(G−3)としては、分子中に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。有機ポリイソシアネート(G−3)の具体例として、
ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサンジイソシアネート、リジンジイソシアネ−トなどの、炭素数2〜12の脂肪族ジイソシアネート;
1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート、イソプロピリデンシクロヘキシル−4,4’−ジイソシアネートなどの、炭素数4〜18の脂環族ジイソシアネート;
2,4−トルイレンジイソシアネート、2,6−トルイレンジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、1,5’−ナフテンジイソシアネート、トリジンジイソシアネート、ジフェニルメチルメタンジイソシアネート、テトラアルキルジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、4,4’−ジベンジルジイソシアネート、1,3−フェニレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート;
リジンエステルトリイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、1,6,11−ウンデカントリイソシアネート、1,8−ジイソシアネート−4,4−イソシアネートメチルオクタン、1,3,6−ヘキサメチレントリイソシアネート、ビシクロヘプタントリイソシアネート等のトリイソシアネート類;
などが挙げられる。
また、これらのポリイソシアネート化合物の、ダイマー、トリマー(イソシアヌレート結合)で用いられてもよく、また、アミンと反応させてビウレットとして用いてもよい。更に、これらのポリイソシアネート化合物と、ポリオールを反応させたウレタン結合を有するポリイソシアネートも用いることができる。
有機ポリイソシアネート(G−3)として、脂肪族ジイソシアネートを用いるのがより好ましい。脂肪族ジイソシアネートを用いて水性ポリウレタン樹脂(G)を調製することによって、得られる塗膜の透水性を適切な範囲に調節することができ、また良好な低温初期耐水性を得ることができるという利点がある。
The organic polyisocyanate (G-3) is not particularly limited as long as it has two or more isocyanate groups in the molecule. As a specific example of the organic polyisocyanate (G-3),
Aliphatic diisocyanates having 2 to 12 carbon atoms such as hexamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexane diisocyanate, lysine diisocyanate;
C4-C18 alicyclic diisocyanates such as 1,4-cyclohexane diisocyanate, isophorone diisocyanate, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, methylcyclohexylene diisocyanate, isopropylidenecyclohexyl-4,4′-diisocyanate;
2,4-toluylene diisocyanate, 2,6-toluylene diisocyanate, diphenylmethane-4,4′-diisocyanate, 1,5′-naphthene diisocyanate, tolidine diisocyanate, diphenylmethylmethane diisocyanate, tetraalkyldiphenylmethane diisocyanate, xylylene diisocyanate, Aromatic diisocyanates such as tetramethylxylylene diisocyanate, 4,4′-dibenzyl diisocyanate, 1,3-phenylene diisocyanate;
Lysine ester triisocyanate, triphenylmethane triisocyanate, 1,6,11-undecane triisocyanate, 1,8-diisocyanate-4,4-isocyanate methyloctane, 1,3,6-hexamethylene triisocyanate, bicycloheptane triisocyanate Triisocyanates such as;
Etc.
Further, these polyisocyanate compounds may be used as dimers and trimers (isocyanurate bonds), or may be used as biurets by reacting with amines. Further, polyisocyanates having urethane bonds obtained by reacting these polyisocyanate compounds with polyols can also be used.
It is more preferable to use an aliphatic diisocyanate as the organic polyisocyanate (G-3). By preparing the aqueous polyurethane resin (G) using an aliphatic diisocyanate, the water permeability of the obtained coating film can be adjusted to an appropriate range, and good low temperature initial water resistance can be obtained. There is.
水性ポリウレタン樹脂(G)の調製時において必要により用いることができる鎖伸長剤としては、活性水素基を2つ以上含有していれば特に限定されないが、例えば、低分子(数平均分子量500未満)ポリオール、ポリアミンなどがあげられる。上記低分子ポリオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、3−メチルペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオールおよびトリメチロールプロパンなどが挙げられる。上記ポリアミンとしては、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、ヒドラジン、キシリレンジアミン、イソホロンジアミンなどが挙げられる。 The chain extender that can be used as necessary when preparing the aqueous polyurethane resin (G) is not particularly limited as long as it contains two or more active hydrogen groups. For example, a low molecular weight (number average molecular weight of less than 500) Examples include polyols and polyamines. Examples of the low molecular polyol include ethylene glycol, propylene glycol, 1,4-butanediol, 3-methylpentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, and trimethylolpropane. Examples of the polyamine include ethylenediamine, hexamethylenediamine, diethylenetriamine, hydrazine, xylylenediamine, and isophoronediamine.
また、重合停止剤としては、分子内に活性水素を1個有する化合物、またはモノイソシアネート化合物が挙げられる。 Moreover, as a polymerization terminator, the compound which has one active hydrogen in a molecule | numerator, or a monoisocyanate compound is mentioned.
上記分子内に活性水素を1個有する化合物としては、例えば、モノアルコール(例えば、メタノール、ブタノール、オクタノールなどのアルキルアルコール、アルキルアルコールアルキレンオキサイド付加物など)または、モノアミン(例えば、ブチルアミン、ジブチルアミンなどのアルキルアミンなど)が挙げられる。 Examples of the compound having one active hydrogen in the molecule include monoalcohol (eg, alkyl alcohols such as methanol, butanol and octanol, alkyl alcohol alkylene oxide adducts), or monoamines (eg, butylamine, dibutylamine, etc.) Of the alkylamine).
上記モノイソシアネート化合物としては、例えば、メチルイソシアネート、エチルイソシアネート、プロピルイソシアネート、ブチルイソシアネート、ラウリルイソシアネート、シクロヘキシルイソシアネート、フェニルイソシアネート、トリレンイソシアネートなどが挙げられる。 Examples of the monoisocyanate compound include methyl isocyanate, ethyl isocyanate, propyl isocyanate, butyl isocyanate, lauryl isocyanate, cyclohexyl isocyanate, phenyl isocyanate, and tolylene isocyanate.
水性ポリウレタン樹脂(G)を製造するにあたっての反応方法は、各成分を一度に反応させるワンショット法または段階的に反応させる多段法{活性水素含有化合物の一部(例えば、高分子ポリオール)とポリイソシアネートを反応させてNCO末端プレポリマーを形成したのち活性水素含有化合物の残部を反応させて製造する方法}のいずれの方法でもよい。水性ポリウレタン樹脂(G)の合成反応は通常40〜140℃、好ましくは60〜120℃で行われる。反応を促進させるため通常のウレタン化反応に用いられるジブチルスズラウレ−ト、オクチル酸スズ等のスズ系あるいはトリエチレンジアミン等アミン系の触媒を使用してもよい。また上記反応は、イソシアネートに不活性な有機溶媒(例えば、アセトン、トルエン、ジメチルホルムアミドなど)の中で行ってもよく、反応の途中または反応後に溶媒を加えてもよい。 The reaction method for producing the aqueous polyurethane resin (G) is a one-shot method in which each component is reacted at once or a multistage method in which the components are reacted stepwise {part of an active hydrogen-containing compound (for example, a polymer polyol) and Any method of producing an NCO-terminated prepolymer by reacting isocyanate and then reacting the remainder of the active hydrogen-containing compound may be used. The synthesis reaction of the aqueous polyurethane resin (G) is usually performed at 40 to 140 ° C, preferably 60 to 120 ° C. In order to accelerate the reaction, a tin-based catalyst such as dibutyltin laurate or tin octylate used in a normal urethanization reaction or an amine-based catalyst such as triethylenediamine may be used. The above reaction may be performed in an organic solvent inert to isocyanate (for example, acetone, toluene, dimethylformamide, etc.), and a solvent may be added during or after the reaction.
本発明における水性ポリウレタン樹脂(G)は、公知の方法(アニオン形成性基の場合は塩基で中和してアニオン基を形成する方法、カチオン形成性基の場合は4級化剤でカチオン基を形成する方法、または、酸で中和してカチオン基を形成する方法)で処理した後、水中に分散させることにより、調製することができる。 The aqueous polyurethane resin (G) in the present invention is a known method (in the case of an anion-forming group, a method of neutralizing with a base to form an anion group, and in the case of a cation-forming group, a quaternizing agent is used to form a cation group. It can be prepared by dispersing in water after treatment with a method of forming or a method of forming a cationic group by neutralization with an acid.
上記の水中に溶解する工程は特に限定されず、上記反応後でも多段法の途中の段階でも良い。例えば、NCO末端プレポリマーの段階で水中に溶解するときは水および/またはポリアミンで鎖伸長しながら水中に溶解することにより水性ポリウレタン樹脂(G)が得られる。 The step of dissolving in water is not particularly limited, and may be after the reaction or in the middle of the multistage method. For example, when dissolving in water at the stage of the NCO-terminated prepolymer, the aqueous polyurethane resin (G) can be obtained by dissolving in water while chain-extending with water and / or polyamine.
また、イソシアネートに不活性な有機溶媒を使用した場合、水中に溶解した後に脱溶媒を行ってもよい。 When an inert organic solvent is used for the isocyanate, the solvent may be removed after dissolving in water.
本発明における水性ポリウレタン樹脂(G)は、ガラス転移点(Tg)が−50℃以下であり、水性ポリウレタン樹脂(G)の硬化膜の破断伸度が−20℃において400%以上であることを条件とする。 The aqueous polyurethane resin (G) in the present invention has a glass transition point (Tg) of −50 ° C. or less, and the elongation at break of the cured film of the aqueous polyurethane resin (G) is 400% or more at −20 ° C. Condition.
上記水性ポリウレタン樹脂(G)のガラス転移点(Tg)が−50℃を超える場合は、得られる複層塗膜の塗膜密着性、耐チッピング性および耐水性が劣ることとなる。上記ガラス転移点(Tg)は、−55℃以下であるのがより好ましく、−58℃以下であるのがさらに好ましい。水性ポリウレタン樹脂(G)のガラス転移点(Tg)は、示差走査熱量計によって測定することができる。 When the glass transition point (Tg) of the water-based polyurethane resin (G) exceeds -50 ° C, the resulting multilayer coating film has poor coating adhesion, chipping resistance and water resistance. The glass transition point (Tg) is more preferably −55 ° C. or lower, and further preferably −58 ° C. or lower. The glass transition point (Tg) of the aqueous polyurethane resin (G) can be measured by a differential scanning calorimeter.
上記水性ポリウレタン樹脂(G)の硬化膜の破断伸度が、−20℃において400%未満である場合は、得られる複層塗膜の塗膜密着性、耐チッピング性および耐水性が劣ることとなる。上記破断伸度は、500%以上であるのがより好ましい。 When the elongation at break of the cured film of the water-based polyurethane resin (G) is less than 400% at −20 ° C., the coating film adhesion, chipping resistance and water resistance of the resulting multilayer coating film are inferior. Become. The breaking elongation is more preferably 500% or more.
上記水性ポリウレタン樹脂(G)の硬化膜の破断伸度は、JIS K7127に従って求めることができる。
具体的には、水性ポリウレタン樹脂(G)95質量部(樹脂固形分量)および上記カルボジイミド化合物5質量部(樹脂固形分量)を混合する。得られた混合物を、乾燥膜厚が20μmとなるようにドクターブレードで均一に塗装する。20℃で10分間静置した後、80℃で3分間プレヒートを行い、水分を揮発させた後に、120℃で30分間焼き付けて、硬化膜を調製する。得られた硬化膜を、JIS K7127に従い、試験時温度−20℃の条件下で引張性能試験を行い、破断時の伸び率を測定し、得られた伸び率を破断伸度とする。
水性ポリウレタン樹脂と一般式(I)、(II)または(III)で表されるカルボジイミド化合物を混合し焼き付けてフィルム状にすることで、水性ポリウレタン樹脂とカルボジイミド樹脂の相互の架橋または/および融着が進行し、水性ポリウレタン樹脂の破断伸度を評価できるようになる。
The breaking elongation of the cured film of the aqueous polyurethane resin (G) can be determined according to JIS K7127.
Specifically, 95 parts by mass (resin solid content) of the aqueous polyurethane resin (G) and 5 parts by mass (resin solid content) of the carbodiimide compound are mixed. The obtained mixture is uniformly coated with a doctor blade so that the dry film thickness becomes 20 μm. After standing at 20 ° C. for 10 minutes, preheating is performed at 80 ° C. for 3 minutes to volatilize moisture, and baking is performed at 120 ° C. for 30 minutes to prepare a cured film. The obtained cured film is subjected to a tensile performance test under a test temperature of −20 ° C. according to JIS K7127, the elongation at break is measured, and the obtained elongation is defined as the elongation at break.
The aqueous polyurethane resin and the carbodiimide compound represented by the general formula (I), (II) or (III) are mixed and baked to form a film, whereby the aqueous polyurethane resin and the carbodiimide resin are mutually crosslinked or / and fused. Advances, and the elongation at break of the aqueous polyurethane resin can be evaluated.
上記水性ポリウレタン樹脂(G)として、市販品を用いてもよい。市販品として、例えば、楠本化成社から販売される水性ポリウレタン樹脂であるNeoRezシリーズ、アデカ社から販売される水性ポリウレタン樹脂であるHUXシリーズ、三洋化成社から販売される水性ポリウレタン樹脂である、ユーコートシリーズ、パーマリンシリーズ、ユープレンシリーズなどが挙げられる。 A commercially available product may be used as the aqueous polyurethane resin (G). Commercially available products include, for example, NeoRez series, which is an aqueous polyurethane resin sold by Enomoto Kasei Co., Ltd., HUX series, which is an aqueous polyurethane resin sold by Adeka, and U-coat series, which is an aqueous polyurethane resin sold by Sanyo Kasei. , Permarin series, Upren series and so on.
上記水性ポリウレタン樹脂(G)の含有量は、水性ベース塗料組成物の樹脂固形分に対して8質量%以上であるのが好ましく、10質量%以上であるのがより好ましく、15質量%以上であるのがより好ましい。上記水性ポリウレタン樹脂(G)の含有量が8質量%以上であることによって、低温硬化条件で水性塗料組成物を焼き付け硬化させる場合であっても、水性ポリウレタン樹脂が自己および他の組成分と融着することで強靭な塗膜を形成することが可能なため、塗膜間密着性、耐水密着性などに優れた複層複層が得られる利点がある。含有量の上限は、30質量%以下であるのがより好ましい。 The content of the aqueous polyurethane resin (G) is preferably 8% by mass or more, more preferably 10% by mass or more, and more preferably 15% by mass or more based on the resin solid content of the aqueous base coating composition. More preferably. When the content of the aqueous polyurethane resin (G) is 8% by mass or more, even when the aqueous coating composition is baked and cured under low-temperature curing conditions, the aqueous polyurethane resin melts with itself and other components. Since it is possible to form a tough coating film by wearing, there is an advantage that a multilayer having excellent adhesion between coating films, water-resistant adhesion and the like can be obtained. The upper limit of the content is more preferably 30% by mass or less.
その他の樹脂
上記水性ベース塗料組成物は、必要に応じて、上記水性樹脂(A2)以外の樹脂成分(その他の樹脂)を含んでもよい。その他の樹脂の1例として、例えば、上記水性樹脂(A2)と同様に調製される樹脂であって、水酸基価が80mgKOH/g未満である樹脂が挙げられる。その他の樹脂の他の1例として、例えば、ポリエーテルジオール、ポリカーボネートジオールなどの、水酸基を有する樹脂などが挙げられる。
Other resin The aqueous base coating composition may contain a resin component (other resin) other than the aqueous resin (A2), if necessary. As an example of the other resin, for example, a resin prepared in the same manner as the aqueous resin (A2) and having a hydroxyl value of less than 80 mgKOH / g can be given. Other examples of other resins include resins having a hydroxyl group, such as polyether diol and polycarbonate diol.
このようなその他の樹脂は、水性ベース塗料組成物の機能(耐水性、耐チッピング性など)などを損なうことがないことを条件として、任意の量で用いることができる。水酸基価が80mgKOH/g未満である樹脂は、例えば、水性ベース塗料組成物の樹脂固形分に対して15〜45質量%の範囲内で含むのが好ましい。 Such other resins can be used in any amount provided that the functions (water resistance, chipping resistance, etc.) of the aqueous base coating composition are not impaired. The resin having a hydroxyl value of less than 80 mgKOH / g is preferably contained, for example, in the range of 15 to 45% by mass with respect to the resin solid content of the aqueous base coating composition.
水性ベース塗料組成物の調製
上記水性ベース塗料組成物中に含まれる水性樹脂(A2)およびメラミン樹脂(E)の質量比が、固形分換算で、(A2)/(E)=0.7〜3の範囲内である。上記範囲を外れて水性樹脂(A2)が多くなりメラミン樹脂(E)が少なくなると、硬化(架橋)反応性に影響を及ぼし、低温硬化性が充分なものとはならないおそれがある。一方で、上記範囲を外れて水性樹脂(A2)が少なくなりメラミン樹脂(E)が多くなると、水性ベース塗料組成物中における酸基の量の増加によって貯蔵中にも硬化(架橋)反応性を促進させることによって、貯蔵安定性の低下をきたすおそれがある。好ましくは、水性樹脂(A2)とメラミン樹脂(E)との質量比が、固形分換算で(A2)/(E)=0.7〜2.7の範囲内であるのが好ましく、0.8〜2.7の範囲内であるのがより好ましい。
Preparation of aqueous base coating composition The mass ratio of the aqueous resin (A2) and the melamine resin (E) contained in the aqueous base coating composition is (A2) / (E) = 0.7 to 0.7 in terms of solid content. Within the range of 3. If the aqueous resin (A2) increases and the melamine resin (E) decreases outside the above range, the curing (crosslinking) reactivity may be affected, and the low temperature curability may not be sufficient. On the other hand, if the aqueous resin (A2) decreases and the melamine resin (E) increases outside the above range, the curing (crosslinking) reactivity is increased even during storage due to an increase in the amount of acid groups in the aqueous base coating composition. By promoting it, the storage stability may be lowered. Preferably, the mass ratio of the aqueous resin (A2) to the melamine resin (E) is preferably in the range of (A2) / (E) = 0.7 to 2.7 in terms of solid content. More preferably, it is in the range of 8 to 2.7.
上記水性ベース塗料組成物中に含まれる弱酸触媒(F)の含有量は、水性ベース塗料組成物中に含まれる水性樹脂(A2)およびメラミン樹脂(E)の固形分質量((A2)+(E))100質量部に対して、0.1〜10.0質量部である。なお、溶媒に溶解または分散させた弱酸触媒を用いる場合には、弱酸触媒(F)の含有量は、溶媒(揮発分)を除いた有効成分の量に基づいて計算される。上記範囲を超えて弱酸触媒の含有量が上限値より多くなると、貯蔵安定性が低下したり、塗膜物性が低下する(塗膜外観における縮み)などのおそれがある。上記範囲未満で弱酸触媒の含有量が下限値より少なくなると、硬化(架橋)反応性が低下し、低温硬化性が充分なものとはならず、また、塗膜物性も低下するおそれがある。より好ましくは、弱酸触媒(F)の含有量が、水性ベース塗料組成物中に含まれる水性樹脂(A2)およびメラミン樹脂(E)の固形分質量((A2)+(E))100質量部に対して、0.1〜5.0質量部である。これらの範囲は、弱酸触媒(F)が、特に、リン酸エステル化合物を含むものであるときに好ましい。 Content of the weak acid catalyst (F) contained in the said aqueous base coating composition is solid content mass ((A2) + (A2) + melamine resin (E) contained in the aqueous base coating composition. E)) 0.1 to 10.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass. When a weak acid catalyst dissolved or dispersed in a solvent is used, the content of the weak acid catalyst (F) is calculated based on the amount of the active ingredient excluding the solvent (volatile matter). When the content of the weak acid catalyst exceeds the upper limit beyond the above range, the storage stability may be deteriorated or the physical properties of the coating film may be deteriorated (shrinkage in the appearance of the coating film). When the content of the weak acid catalyst is less than the lower limit below the above range, the curing (crosslinking) reactivity is lowered, the low-temperature curability is not sufficient, and the physical properties of the coating film may be lowered. More preferably, the content of the weak acid catalyst (F) is 100 parts by mass of the solid content ((A2) + (E)) of the aqueous resin (A2) and the melamine resin (E) contained in the aqueous base coating composition. It is 0.1-5.0 mass parts with respect to. These ranges are preferable when the weak acid catalyst (F) contains a phosphate ester compound.
上記水性ベース塗料組成物は、上記塗料組成物に対する中和率が50%以上であることが好ましい。すなわち、塗料組成物中に含まれる酸基量を100モル%とすると、それに対して50モル%以上の塩基量となるように、塩基性化合物で塗料組成物が中和されたものであることが好ましい。これは、塗料組成物中に、理論上対となる塩基が存在しない酸量が全体の50%を超えないことを意味する。中和率を上記範囲とすることによって、塗料組成物の水系媒体中における安定性を保つことができるとともに、貯蔵安定性を充分に確保することができる。50%未満であると、貯蔵中においても水性樹脂とメラミン樹脂との硬化(架橋)反応を促進し、それによって貯蔵安定性が低下するおそれがある。より好ましくは、50%を超えるようにすることである。また、塗料組成物に対する中和率の上限は、150%以下であることが好ましい。150%を超えると、弱酸触媒(F)の働きが妨げられるため、硬化(架橋)反応性が低下し、低温硬化性が充分なものとはならず、また、塗膜物性も低下するおそれがある。 The aqueous base coating composition preferably has a neutralization rate of 50% or more with respect to the coating composition. That is, when the amount of acid groups contained in the coating composition is 100 mol%, the coating composition is neutralized with a basic compound so that the amount of base is 50 mol% or more. Is preferred. This means that the amount of acid in which no theoretically paired base is present in the coating composition does not exceed 50% of the total. By setting the neutralization rate within the above range, the stability of the coating composition in the aqueous medium can be maintained, and the storage stability can be sufficiently ensured. If it is less than 50%, the curing (crosslinking) reaction between the aqueous resin and the melamine resin is promoted even during storage, which may reduce storage stability. More preferably, it exceeds 50%. Moreover, it is preferable that the upper limit of the neutralization rate with respect to a coating composition is 150% or less. If it exceeds 150%, the action of the weak acid catalyst (F) is hindered, so the curing (crosslinking) reactivity is lowered, the low temperature curability is not sufficient, and the physical properties of the coating film may also be lowered. is there.
上記塩基性化合物としては、中和剤として一般的に用いられるものを用いることができ、例えば、アンモニア;メチルアミン、エチルアミン、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、ジエチルアミノエタノール、トリエタノールアミン等のアミン化合物;アルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩等が挙げられ、これらの1種または2種以上を用いることができる。 As the basic compound, those generally used as a neutralizing agent can be used. For example, ammonia; methylamine, ethylamine, dimethylamine, diethylamine, trimethylamine, triethylamine, dimethylethanolamine, diethanolamine, diethylaminoethanol, Examples include amine compounds such as triethanolamine; hydroxides or carbonates of alkali metals or alkaline earth metals, and one or more of these can be used.
上記水性ベース塗料組成物においては、メラミン樹脂としてイミノ基とメチロール基の量が多いものを使用するため、水性樹脂(A2)とメラミン樹脂(E)との質量比の範囲、中和率の範囲を設定することが貯蔵安定性に影響を及ぼすことになる。本発明の好ましい形態においては、これらを最適範囲に設定すれば、低温硬化技術においても貯蔵安定性を充分に確保することができるところに一つの技術的意義がある。 In the aqueous base coating composition, since a melamine resin having a large amount of imino groups and methylol groups is used, the range of the mass ratio between the aqueous resin (A2) and the melamine resin (E), the range of the neutralization rate Setting the value will affect the storage stability. In a preferred embodiment of the present invention, if these are set in the optimum range, there is one technical significance in that sufficient storage stability can be secured even in the low temperature curing technique.
上記水性ベース塗料組成物は、上記成分以外を含有していてもよく、例えば、上記親水性変性カルボジイミド化合物、水分散ブロックイソシアネートを含有するものであってもよく、これらの少なくとも一方が含まれることによって、低温硬化性を向上させることができる。 The aqueous base coating composition may contain components other than the above components, for example, may contain the hydrophilic modified carbodiimide compound and water-dispersed blocked isocyanate, and include at least one of these. Can improve low-temperature curability.
上記水性ベース塗料組成物は、塗料組成物を構成する各成分を、通常用いられる手段によって混合することによって、調製することができる。上記水性ベース塗料組成物は、必要に応じて、顔料、表面調整剤(消泡剤、レベリング剤等)、顔料分散剤、可塑剤、造膜助剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、難燃剤、帯電防止剤、静電助剤、熱安定剤、光安定剤、溶剤(水、有機溶剤)その他の添加剤を含有してもよい。 The aqueous base coating composition can be prepared by mixing the components constituting the coating composition by commonly used means. The above-mentioned aqueous base coating composition may contain pigments, surface conditioners (antifoaming agents, leveling agents, etc.), pigment dispersants, plasticizers, film-forming aids, ultraviolet absorbers, antioxidants, flame retardants as necessary. , Antistatic agents, electrostatic assistants, heat stabilizers, light stabilizers, solvents (water, organic solvents) and other additives may be contained.
上記水性ベース塗料組成物が顔料を含む場合における顔料含有率としては、適用用途に応じて通常設定される範囲とすればよい。例えば、上記水性ベース塗料組成物中の樹脂および硬化剤の合計固形分および顔料の合計100質量部に対する顔料の質量%(PWC:Pigment Weight Concentration)として、0.1〜50質量%とすることが好ましい。 The pigment content in the case where the aqueous base coating composition contains a pigment may be a range that is usually set according to the application. For example, the weight percentage (PWC: Pigment Weight Concentration) of the pigment and the total solid content of the resin and the curing agent in the water-based base coating composition and 100 parts by mass of the pigment may be 0.1 to 50% by mass. preferable.
塗膜形成方法および複層塗膜形成方法
本発明の塗膜形成方法は、
上記水性塗料組成物を被塗物に塗装して、未硬化の塗膜を形成する、塗膜形成工程、
得られた塗膜を、加熱して硬化する、硬化工程、
を包含する、塗膜形成方法である。
また、本発明の複層塗膜形成方法は、
上記水性塗料組成物を水性中塗り塗料組成物として被塗物に塗装して、未硬化の中塗り塗膜を形成する、中塗り塗膜形成工程、
得られた未硬化の中塗り塗膜の上に、水性ベース塗料組成物を塗装して、未硬化のベース塗膜を形成する、ベース塗膜形成工程、および
得られた未硬化の中塗り塗膜およびベース塗膜を加熱して硬化する、硬化工程、
を包含する。
また、本発明の複層塗膜形成方法においては、上記特定の水性塗料組成物(水性中塗り塗料組成物)および水性ベース塗料組成物を用いることによって、低温硬化条件であっても、塗膜物性に優れた塗膜を得ることができる。上記硬化工程における塗膜の加熱硬化温度は、特に限定されず、好ましくは68〜120℃、より好ましくは68〜110℃、さらに好ましくは68〜100℃である。本発明の複層塗膜形成方法においては、このように、100℃以下の低温硬化条件で行うこともできる。このような低温硬化条件としては、塗膜の加熱硬化温度はさらに68〜90℃といった硬化条件であってよい。
Coating film forming method and multilayer coating film forming method
A coating film forming step of coating the water-based coating composition on the object to be coated to form an uncured coating film,
The obtained coating film is heated and cured, a curing step,
Is a method for forming a coating film.
In addition, the multilayer coating film forming method of the present invention,
An intermediate coating film forming step of forming the uncoated intermediate coating film by applying the aqueous coating composition to an object to be coated as an aqueous intermediate coating composition;
An aqueous base coating composition is applied on the obtained uncured intermediate coating film to form an uncured base coating film, and the obtained uncured intermediate coating A curing process for heating and curing the film and the base coating film,
Is included.
In the method for forming a multilayer coating film of the present invention, the coating film can be used even under low-temperature curing conditions by using the specific aqueous coating composition (aqueous intermediate coating composition) and the aqueous base coating composition. A coating film having excellent physical properties can be obtained. The heat curing temperature of the coating film in the curing step is not particularly limited, and is preferably 68 to 120 ° C, more preferably 68 to 110 ° C, and still more preferably 68 to 100 ° C. Thus, in the multilayer coating-film formation method of this invention, it can also carry out on low temperature curing conditions of 100 degrees C or less. As such low-temperature curing conditions, the coating film may be further cured at a temperature of 68 to 90 ° C.
被塗物
上記方法における被塗物として、鉄、鋼、ステンレス、アルミニウム、銅、亜鉛、スズなどの金属およびこれらの合金などの鋼板;ポリエチレン樹脂、EVA樹脂、ポリオレフィン樹脂(ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂など)、塩化ビニル樹脂、スチロール樹脂、ポリエステル樹脂(PET樹脂、PBT樹脂などを含む)、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)樹脂、アクリロニトリルスチレン(AS)樹脂、ポリアミド樹脂、アセタール樹脂、フェノール樹脂、フッ素樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリフェニレンオキサイド(PPO)などの樹脂;および、有機−無機ハイブリッド材などが挙げられる。これらは成形された状態であってもよい。
Articles to be coated As the objects to be coated in the above method, steel sheets such as iron, steel, stainless steel, aluminum, copper, zinc, tin and alloys thereof; polyethylene resins, EVA resins, polyolefin resins (polyethylene resins, polypropylene resins, etc.) ), Vinyl chloride resin, styrene resin, polyester resin (including PET resin, PBT resin, etc.), polycarbonate resin, acrylic resin, acrylonitrile butadiene styrene (ABS) resin, acrylonitrile styrene (AS) resin, polyamide resin, acetal resin, phenol Examples thereof include resins such as resins, fluororesins, melamine resins, urethane resins, epoxy resins, and polyphenylene oxide (PPO); and organic-inorganic hybrid materials. These may be in a molded state.
上記鋼板は、必要に応じて、化成処理が施された後に電着塗膜が形成された状態であってもよい。化成処理として、例えば、リン酸亜鉛化成処理、ジルコニウム化成処理、クロム酸化成処理などが挙げられる。また電着塗膜として、カチオン電着塗料組成物またはアニオン電着塗料組成物を用いた電着塗装によって得られる電着塗膜が挙げられる。 If necessary, the steel sheet may be in a state where an electrodeposition coating film is formed after the chemical conversion treatment. Examples of the chemical conversion treatment include zinc phosphate chemical conversion treatment, zirconium chemical conversion treatment, and chromium oxidation chemical conversion treatment. Examples of the electrodeposition coating film include an electrodeposition coating film obtained by electrodeposition coating using a cationic electrodeposition coating composition or an anion electrodeposition coating composition.
上記樹脂は、必要に応じて、有機溶媒を用いた蒸気洗浄が行われていてもよく、または中性洗剤を用いた洗浄が行われていてもよい。さらに、必要に応じたプライマー塗装が施されていてもよい。 If necessary, the resin may be subjected to steam cleaning using an organic solvent, or may be cleaned using a neutral detergent. Furthermore, primer coating may be applied as necessary.
本発明の複層塗膜形成方法は、低温硬化条件であっても塗膜物性に優れた塗膜を形成することができることを特徴とする。そのため、本発明の方法を好適に用いることができる被塗物として、例えば、鋼板部および樹脂部を含む被塗物が挙げられる。このような被塗物に対して、本発明の複層塗膜形成方法によって複層塗膜を形成することによって、樹脂部に対して熱変形が生じるような加熱を加えることなく、樹脂部および鋼板部の両方に対して良好な物性を有する複層塗膜を形成することが可能となる。本発明の複層塗膜形成方法によって、樹脂および鋼板といった異なる素材に対しても、共通した塗料組成物を用いて塗装することができる。これにより、得られる塗膜の色相をより高度なレベルで一致させることができる利点がある。 The multilayer coating film forming method of the present invention is characterized in that a coating film having excellent coating film properties can be formed even under low temperature curing conditions. Therefore, as an object to which the method of the present invention can be preferably used, an object to be coated including a steel plate part and a resin part is exemplified. For such an object to be coated, by forming a multilayer coating film by the multilayer coating film forming method of the present invention, the resin portion and It becomes possible to form a multilayer coating film having good physical properties for both of the steel plate portions. By the multilayer coating film forming method of the present invention, different materials such as a resin and a steel plate can be applied using a common coating composition. Thereby, there is an advantage that the hue of the obtained coating film can be matched at a higher level.
本発明の複層塗膜形成方法における被塗物として好適である他の被塗物として、例えば、産業機械および建設機械などが挙げられる。産業機械および建設機械などは、一般に大型であり、そして強い荷重に耐えうるため、自動車車体などと比較して構成基材(鋼板)の厚みがあるという特徴がある。そのため、このような産業機械、建設機械が被塗物である場合は、被塗物の熱容量が大きく、加熱炉中において被塗物に熱が十分に伝達しないという問題がある。本発明の複層塗膜形成方法は、低温で硬化可能であること、そして低温で硬化させた場合であっても高い架橋密度を有する塗膜が得られることを、特徴の1つとする。そのため、本発明の複層塗膜形成方法は、このように被塗物の熱容量が大きく、塗装後の高温加熱硬化処理が困難である、産業機械・建設機械を被塗物とする塗装においても、好適に用いることができる。 Examples of other objects to be coated that are suitable as the objects to be coated in the method for forming a multilayer coating film of the present invention include industrial machines and construction machines. Industrial machines and construction machines are generally large in size and can withstand strong loads, and therefore have a feature that the constituent base material (steel plate) is thicker than automobile bodies and the like. Therefore, when such an industrial machine or construction machine is an object to be coated, there is a problem that the heat capacity of the object to be coated is large and heat is not sufficiently transferred to the object to be coated in a heating furnace. The multi-layer coating film forming method of the present invention is characterized in that it can be cured at a low temperature and that a coating film having a high crosslinking density can be obtained even when cured at a low temperature. Therefore, the multi-layer coating film forming method of the present invention also has a large heat capacity of the object to be coated, and it is difficult to perform high-temperature heat-curing treatment after coating. Can be preferably used.
上記水性塗料組成物(水性中塗り塗料組成物)および水性ベース塗料組成物の塗装は、通常用いられる塗装方法によって塗装することができる。例えば、水性中塗り塗料組成物および水性ベース塗料組成物を自動車車体に塗装する場合は、得られる塗膜の外観を高めるために、エアー静電スプレー塗装による多ステージ塗装、好ましくは2ステージで塗装するか、または、エアー静電スプレー塗装と、通称「μμ(マイクロマイクロ)ベル」、「μ(マイクロ)ベル」あるいは「メタベル」等と言われる回転霧化式の静電塗装機とを組み合わせた塗装方法などを用いることができる。 The aqueous coating composition (aqueous intermediate coating composition) and the aqueous base coating composition can be applied by a commonly used coating method. For example, when an aqueous intermediate coating composition and an aqueous base coating composition are applied to an automobile body, in order to enhance the appearance of the resulting coating film, multistage coating by air electrostatic spray coating, preferably two stages, is applied. Or air electrostatic spray coating and a combination of rotary atomization type electrostatic coating machines called "μμ (micro) bell", "μ (micro) bell" or "metabell" A coating method or the like can be used.
水性中塗り塗料組成物の塗膜の膜厚は、所望の用途などに応じて適宜選択することができる。膜厚は、例えば8〜40μmであるのが好ましく、15〜30μmであるのがさらに好ましい。 The film thickness of the coating film of the aqueous intermediate coating composition can be appropriately selected according to the desired application. The film thickness is preferably 8 to 40 μm, for example, and more preferably 15 to 30 μm.
水性ベース塗料組成物の塗膜の膜厚は、所望の用途などに応じて適宜選択することができる。膜厚は、例えば10〜30μmであるのが好ましい。 The film thickness of the coating film of the aqueous base coating composition can be appropriately selected depending on the desired application. The film thickness is preferably 10 to 30 μm, for example.
本発明の塗膜形成方法は、上記ベース塗膜が未硬化の状態において、さらにクリヤー塗料組成物を塗装して、クリヤー塗膜を形成し、その後に未硬化の複層塗膜を硬化させる態様も含む。この方法は、焼き付け乾燥炉を省略することができ、経済性および環境保護の面からも好ましい。 In the coating film forming method of the present invention, in the above-described base coating film in an uncured state, a clear coating composition is further applied to form a clear coating film, and then the uncured multilayer coating film is cured. Including. This method can omit the baking and drying furnace, and is preferable from the viewpoint of economy and environmental protection.
上記塗装工程において好適に用いることができるクリヤー塗料組成物の例として、ウレタンクリヤー塗料組成物が挙げられる。ウレタンクリヤー塗料組成物としては、水酸基含有樹脂とイソシアネート化合物硬化剤とを含むクリヤー塗料組成物を挙げることができる。上記硬化剤としてのイソシアネート化合物としては特に限定されず、例えば、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)、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イソシアネート、1,3−シクロペンタンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、1,2−シクロヘキサンジイソシアネートなどの脂肪族環式イソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)、2,4−トリレンジイソシアネート(TDI)、2,6−トリレンジイソシアネートなどの芳香族イソシアネート、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ノルボルナンジイソシアネートメチルなどの脂環族イソシアネート、これらのビュレット体、ヌレート体などの多量体および混合物などを挙げることができる。 An example of a clear coating composition that can be suitably used in the coating step is a urethane clear coating composition. Examples of the urethane clear coating composition include a clear coating composition containing a hydroxyl group-containing resin and an isocyanate compound curing agent. The isocyanate compound as the curing agent is not particularly limited, and examples thereof include aliphatic isocyanates such as trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate (HDI), and trimethylhexamethylene diisocyanate, 1,3-cyclohexane. Aliphatic cyclic isocyanates such as pentane diisocyanate, 1,4-cyclohexane diisocyanate, 1,2-cyclohexane diisocyanate, xylylene diisocyanate (XDI), 2,4-tolylene diisocyanate (TDI), 2,6-tolylene diisocyanate, etc. Aromatic isocyanates, isophorone diisocyanate (IPDI), norbornane diisocyanate methyl and other alicyclic isocyanates These biuret, etc. multimers and mixtures such as isocyanurate body can be exemplified.
上記水酸基含有樹脂の水酸基価としては、20〜200mgKOH/gの範囲内であることが好ましい。上限を超えると塗膜の耐水性が低下し、下限を下回ると塗膜の硬化性が低下する。上記下限は、30mgKOH/gがより好ましく、上記上限は、180mgKOH/gがより好ましい。 The hydroxyl value of the hydroxyl group-containing resin is preferably in the range of 20 to 200 mgKOH / g. When the upper limit is exceeded, the water resistance of the coating film decreases, and when the lower limit is exceeded, the curability of the coating film decreases. The lower limit is more preferably 30 mgKOH / g, and the upper limit is more preferably 180 mgKOH / g.
更に、上記水酸基含有樹脂の数平均分子量は、1000〜20000の範囲内であることが好ましい。上記数平均分子量が1000より小さいと作業性および硬化性が十分でなくなるおそれがある。また、20000を超えると、塗装時の不揮発分が低くなり、作業性が悪くなるおそれがある。上記下限は、2000がより好ましく、上記上限は、15000がより好ましい。 Furthermore, the number average molecular weight of the hydroxyl group-containing resin is preferably in the range of 1000 to 20000. If the number average molecular weight is less than 1000, workability and curability may be insufficient. Moreover, when it exceeds 20000, the non-volatile content at the time of coating will become low, and there exists a possibility that workability | operativity may worsen. The lower limit is more preferably 2000, and the upper limit is more preferably 15000.
上記水酸基含有樹脂は、更に、2〜30mgKOH/gの範囲内の酸価を有することが好ましい。上記上限を超えると塗膜の耐水性が低下し、下限を下回ると塗膜の硬化性が低下する。上記下限は、3mgKOH/gがより好ましく、上記上限は、25mgKOH/gがより好ましい。 The hydroxyl group-containing resin preferably further has an acid value within a range of 2 to 30 mgKOH / g. When the above upper limit is exceeded, the water resistance of the coating film is lowered, and when it is less than the lower limit, the curability of the coating film is lowered. The lower limit is more preferably 3 mgKOH / g, and the upper limit is more preferably 25 mgKOH / g.
水酸基含有樹脂に対するイソシアネート化合物の含有量は、当業者において通常用いられる範囲で適宜選択することができる。例えば、イソシアネート基(NCO)と水酸基(OH)との当量比(NCO/OH)が、0.5〜1.7の範囲内となる量で用いるのが好ましい。上記下限は、0.7がより好ましく、上記上限は、1.5がより好ましい。 The content of the isocyanate compound relative to the hydroxyl group-containing resin can be appropriately selected within the range usually used by those skilled in the art. For example, it is preferable that the equivalent ratio (NCO / OH) of isocyanate group (NCO) and hydroxyl group (OH) is used in an amount in the range of 0.5 to 1.7. The lower limit is more preferably 0.7, and the upper limit is more preferably 1.5.
クリヤー塗料組成物の製造方法は、特に限定されず、当業者の周知の任意の方法を用いることができる。また、クリヤー塗料組成物として、市販品を用いることもできる。市販品として、例えば、ポリウレエクセルO−1100クリヤー、O−1200クリヤー(日本ペイント・オートモーティブコーティングス株式会社製、イソシアネート硬化型クリヤー塗料組成物)などが挙げられる。 The method for producing the clear coating composition is not particularly limited, and any method known to those skilled in the art can be used. Moreover, a commercial item can also be used as a clear coating composition. Examples of commercially available products include Polyurexel O-1100 Clear and O-1200 Clear (manufactured by Nippon Paint Automotive Coatings Co., Ltd., an isocyanate curable clear coating composition).
上記クリヤー塗料組成物を用いる場合は、上記水性ベース塗料組成物を塗装して、未硬化のベース塗膜を形成した後に、クリヤー塗料組成物をウェットオンウェットで塗装し、次いで、例えば68〜120℃、好ましくは68〜110℃、より好ましくは68〜100℃で10〜30分間焼き付け硬化を行うことによって、複層塗膜を形成することができる。さらなる低温硬化条件としては、68〜90℃、さらには68〜80℃、特に68〜75℃で10〜30分間焼き付け硬化を行う硬化条件であってもよい。 When the clear coating composition is used, the aqueous base coating composition is applied to form an uncured base coating, and then the clear coating composition is applied wet-on-wet. A multi-layer coating film can be formed by baking and curing at 10 ° C., preferably 68 to 110 ° C., more preferably 68 to 100 ° C. for 10 to 30 minutes. As further low temperature curing conditions, 68 to 90 ° C., 68 to 80 ° C., particularly 68 to 75 ° C., and curing conditions for performing baking and curing for 10 to 30 minutes may be used.
本発明においては、被塗物の材質に応じて、上記ウレタンクリヤー塗料組成物以外のクリヤー塗料組成物を用いることもできる。例えば、酸エポキシ硬化系クリヤー塗料組成物、アクリルメラミン硬化系クリヤー塗料組成物なども用いることができる。これらクリヤー塗料組成物の例として、例えば、ポリエポキシドとポリ酸とを含有するクリヤー塗料組成物である、日本ペイント・オートモーティブコーティングス株式会社から発売されている「マックフロー O−570クリヤー」あるいは「マックフロー O−1820クリヤー」など、および、アクリル樹脂とメラミン硬化剤とを含むクリヤー塗料組成物である、日本ペイント・オートモーティブコーティングス株式会社から発売されている「スーパーラック O−100クリヤー」(商品名)などが挙げられる。これらのクリヤー塗料組成物を用いる場合の加熱硬化条件は、各クリヤー塗料組成物の組成に応じた条件を適宜選択することができる。これらのクリヤー塗料組成物を用いる場合の加熱硬化条件の一例として、例えば、120〜140℃で10〜30分間加熱する条件などが挙げられる。 In the present invention, a clear coating composition other than the urethane clear coating composition can be used according to the material of the object to be coated. For example, an acid epoxy curable clear coating composition, an acrylic melamine curable clear coating composition, and the like can also be used. Examples of these clear coating compositions include, for example, “Mac Flow O-570 Clear” or “Mack”, which is a clear coating composition containing polyepoxide and polyacid, which is sold by Nippon Paint Automotive Coatings Co., Ltd. “Super Lac O-100 Clear” (trade name) sold by Nippon Paint Automotive Coatings Co., Ltd., which is a clear coating composition containing an acrylic resin and a melamine curing agent. ) And the like. The heat curing conditions when these clear coating compositions are used can be appropriately selected according to the composition of each clear coating composition. As an example of the heat curing conditions when these clear coating compositions are used, for example, conditions of heating at 120 to 140 ° C. for 10 to 30 minutes may be mentioned.
クリヤー塗料組成物の塗装方法として、上述の公知の塗装方法を用いることができ、例えばエアスプレー、静電塗装などにより塗装することができる。クリヤー塗料組成物は、乾燥膜厚として一般に10〜80μm、好ましくは20〜50μmとなるように塗装するのが好ましい。 As the coating method of the clear coating composition, the above-mentioned known coating method can be used, and for example, it can be applied by air spray, electrostatic coating or the like. The clear coating composition is preferably applied so that the dry film thickness is generally 10 to 80 μm, preferably 20 to 50 μm.
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。 The following examples further illustrate the present invention, but the present invention is not limited thereto. In the examples, “parts” and “%” are based on mass unless otherwise specified.
製造例1 水酸基およびカルボキシル基を有するアクリルエマルション(AcEm−1)の製造
撹拌機、窒素導入管、温度制御装置、コンデンサー、滴下ロートを備えた反応容器に、脱イオン水2,000部を仕込み、窒素雰囲気下で攪拌しながら80℃に昇温した。
スチレン103部、メタクリル酸n−ブチル290部、アクリル酸n−ブチル280部、アクリル酸ヒドロキシエチル302部、アクリル酸26部、ドデシルメルカプタン3部および乳化剤としてのラテムルPD−104(花王社製、20%水溶液)100部を脱イオン水1,000部に加えて乳化したプレエマルションを、過硫酸アンモニウム3部を脱イオン水300部に溶解した開始剤水溶液とともに2時間かけて滴下した。
滴下終了後、さらに80℃ で1時間反応を継続した後冷却し、N、N−ジメチルアミノエタール8.2部を加え、樹脂固形分30質量%のアクリルエマルションを得た。モノマー組成から計算される、このアクリルエマルションの樹脂固形分換算での水酸基価は130mgKOH/g、酸価は20mgKOH/gであった。また、得られたアクリルエマルションにおけるアクリル樹脂の、水分除去後のGPC測定による数平均分子量は、45,000であった。
Production Example 1 Production of acrylic emulsion having hydroxyl group and carboxyl group (AcEm-1) 2,000 parts of deionized water were charged into a reaction vessel equipped with a stirrer, nitrogen introduction tube, temperature controller, condenser and dropping funnel, The temperature was raised to 80 ° C. with stirring in a nitrogen atmosphere.
103 parts of styrene, 290 parts of n-butyl methacrylate, 280 parts of n-butyl acrylate, 302 parts of hydroxyethyl acrylate, 26 parts of acrylic acid, 3 parts of dodecyl mercaptan and Latemul PD-104 (produced by Kao Corporation, 20 parts) A pre-emulsion obtained by adding 100 parts of deionized water to 1,000 parts of deionized water was added dropwise over 2 hours together with an initiator aqueous solution in which 3 parts of ammonium persulfate was dissolved in 300 parts of deionized water.
After completion of the dropwise addition, the reaction was further continued at 80 ° C. for 1 hour, followed by cooling, and 8.2 parts of N, N-dimethylaminoethal was added to obtain an acrylic emulsion having a resin solid content of 30% by mass. The hydroxyl value in terms of resin solid content of this acrylic emulsion calculated from the monomer composition was 130 mgKOH / g, and the acid value was 20 mgKOH / g. Moreover, the number average molecular weight by the GPC measurement after the water removal of the acrylic resin in the obtained acrylic emulsion was 45,000.
製造例2 水酸基およびカルボキシル基を有するポリエステル水分散体(PE−DP)の製造
撹拌機、窒素導入管、温度制御装置、コンデンサー、デカンターを備えた反応容器に、トリメチロールプロパン250部、アジピン酸824部、シクロヘキサンジカルボン酸635部を加え、180℃に昇温して、水が留出しなくなるまで縮合反応を行った。60℃まで冷却した後、無水フタル酸120部を加え、140℃まで昇温して、これを60分間保ち、GPC測定による数平均分子量2,000のポリエステル樹脂を得た。ジメチルアミノエタノール59部(樹脂が有する酸価の80%相当(中和率80%))を80℃で加え、さらに脱イオン水1920部を投入、攪拌することによって、樹脂固形分45質量%のポリエステル水分散体を得た。このポリエステル水分散体の樹脂固形分換算での水酸基価は90mgKOH/g、酸価は35mgKOH/gであった。
Production Example 2 Production of Polyester Water Dispersion (PE-DP) Having Hydroxyl Group and Carboxyl Group In a reaction vessel equipped with a stirrer, nitrogen introduction tube, temperature controller, condenser, and decanter, 250 parts of trimethylolpropane and adipic acid 824 Part and 635 parts of cyclohexanedicarboxylic acid were added, the temperature was raised to 180 ° C., and the condensation reaction was carried out until no water was distilled off. After cooling to 60 ° C., 120 parts of phthalic anhydride was added, the temperature was raised to 140 ° C., and this was maintained for 60 minutes to obtain a polyester resin having a number average molecular weight of 2,000 by GPC measurement. By adding 59 parts of dimethylaminoethanol (equivalent to 80% of the acid value of resin (neutralization rate 80%)) at 80 ° C., and further adding 1920 parts of deionized water, the resin solid content of 45% by mass was added. A polyester aqueous dispersion was obtained. The hydroxyl value in terms of resin solid content of this polyester aqueous dispersion was 90 mgKOH / g, and the acid value was 35 mgKOH / g.
製造例3 親水化変性カルボジイミド化合物(1)の製造
4,4−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート700部および3−メチル−1−フェニル−2−ホスホレン−1−オキシド7部を170℃で7時間反応させ、上記一般式(a)で表される構造の、1分子にカルボジイミド基を3個有し、両末端にイソシアネート基を有するカルボジイミド化合物を得た。
次に、製造したイソシアネート末端を有する4,4−ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド180部に、PTMG−1000(三菱化学社製の数平均分子量1,000のポリテトラメチレングリコール、数平均分子量から計算されるテトラメチレンオキサイドの繰り返し単位13.6)95部およびジブチル錫ジラウレート0.2部を加えて、85℃に加熱し、これを2時間保った。
次いで、メチルポリグリコール130(日本乳化剤社製のポリエチレングリコールモノメチルエーテル、水酸基価130mgKOH/gから計算されるエチレンオキサイドの繰り返し数9)86.4部を加え、85℃で3時間保った。IR測定によりNCOのピークが消失していることを確認して反応を終了し、60℃に冷却した後、脱イオン水を加えて、樹脂固形分40質量%の親水化変性カルボジイミド化合物(1)の水分散体を得た。得られた親水化変性カルボジイミド化合物は、上記一般式(I)で表される化合物であった。
Production Example 3 Production of Hydrophilic Modified Carbodiimide Compound (1) 700 parts of 4,4-dicyclohexylmethane diisocyanate and 7 parts of 3-methyl-1-phenyl-2-phospholene-1-oxide were reacted at 170 ° C. for 7 hours, A carbodiimide compound having three carbodiimide groups per molecule and having isocyanate groups at both ends of the structure represented by the general formula (a) was obtained.
Next, 180 parts of 4,4-dicyclohexylmethanecarbodiimide having an isocyanate terminal was added to PTMG-1000 (a polytetramethylene glycol having a number average molecular weight of 1,000 manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation, and a tetramethylene calculated from the number average molecular weight. Oxide repeat unit 13.6) 95 parts and dibutyltin dilaurate 0.2 part were added and heated to 85 ° C. and held for 2 hours.
Subsequently, 86.4 parts of methyl polyglycol 130 (polyethylene glycol monomethyl ether manufactured by Nippon Emulsifier Co., Ltd., ethylene oxide repeat number 9 calculated from a hydroxyl value of 130 mgKOH / g) was added and kept at 85 ° C. for 3 hours. The reaction was terminated after confirming that the NCO peak had disappeared by IR measurement, and after cooling to 60 ° C., deionized water was added to the hydrophilized modified carbodiimide compound (1) having a resin solid content of 40% by mass. An aqueous dispersion was obtained. The resulting hydrophilized modified carbodiimide compound was a compound represented by the above general formula (I).
製造例4 親水化変性カルボジイミド化合物(2)の製造
製造例3において製造したイソシアネート末端を有する4,4−ジシクロヘキシルメタンカルボジイミド90部に、繰り返し数が平均19のポリプロピレングリコールモノブチルエーテル120部、メチルポリグリコール130 43.2部およびジブチル錫ジラウレート0.07部を加え、IRでNCOの吸収がなくなるまで80℃で保った。60℃に冷却した後、脱イオン水を加えて樹脂固形分25%の親水化変性カルボジイミド化合物(2)の水分散体を得た。得られた親水化変性カルボジイミド化合物は、上記一般式(III)で表される化合物であった。
また、得られた親水化変性カルボジイミド化合物における、(i)ポリエチレングリコールモノアルキルエーテルから水酸基を除いた構造、および(ii)ポリプロピレングリコールモノアルキルエーテルから水酸基を除いた構造の比率は、(i):(ii)=1.0:1.0であった。
Production Example 4 Production of Hydrophilic Modified Carbodiimide Compound (2) In 90 parts of 4,4-dicyclohexylmethane carbodiimide having an isocyanate terminal produced in Production Example 3, 120 parts of polypropylene glycol monobutyl ether having an average of 19 repeats and methyl polyglycol 130. 43.2 parts and 0.07 part dibutyltin dilaurate were added and kept at 80 ° C. until there was no NCO absorption by IR. After cooling to 60 ° C., deionized water was added to obtain an aqueous dispersion of the hydrophilic modified carbodiimide compound (2) having a resin solid content of 25%. The resulting hydrophilized modified carbodiimide compound was a compound represented by the above general formula (III).
The ratio of (i) the structure obtained by removing the hydroxyl group from polyethylene glycol monoalkyl ether and (ii) the structure obtained by removing the hydroxyl group from polypropylene glycol monoalkyl ether in the resulting hydrophilized modified carbodiimide compound is (i): (Ii) = 1.0: 1.0.
製造例5 親水化変性カルボジイミド化合物(3)の製造
4,4−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート393部および3−メチル−1―フェニル−2−ホスホレン−1−オキシド8部を180℃で16時間反応させ、下記式で表される構造の、1分子にカルボジイミド基を4個有し、両末端にイソシアネート基を有するカルボジイミド化合物を得た。ここに、オキシエチレン基の繰り返し数が9であるポリエチレングリコールモノメチルエーテル130部およびジブチル錫ジラウレート0.2部を加え、90℃で2時間加熱して、下記式で表される構造の、末端がイソシアネート基および親水性基であるカルボジイミド化合物を得た。さらに、GP−3000(三洋化成工業社製のグリセリンの3つの水酸基に、プロピレンオキサイドを平均で17モルずつ付加した構造を有する3価のポリオール)300部を加え、90℃で6時間反応させた。IR測定によりNCOのピークが消失していることを確認して反応を終了し、親水化変性カルボジイミド化合物(3)を得た。ここに脱イオン水を加えて撹拌し、樹脂固形分30質量%の親水化変性カルボジイミド化合物(3)の水分散体を得た。得られた親水化変性カルボジイミド化合物は、上記一般式(II)で表される化合物であった。
Production Example 5 Production of hydrophilized modified carbodiimide compound (3) 393 parts of 4,4-dicyclohexylmethane diisocyanate and 8 parts of 3-methyl-1-phenyl-2-phospholene-1-oxide were reacted at 180 ° C. for 16 hours. A carbodiimide compound having four carbodiimide groups per molecule and having an isocyanate group at both ends of the structure represented by the formula was obtained. To this, 130 parts of polyethylene glycol monomethyl ether having a repeating number of oxyethylene groups of 9 and 0.2 part of dibutyltin dilaurate were added, heated at 90 ° C. for 2 hours, and the end of the structure represented by the following formula was A carbodiimide compound which is an isocyanate group and a hydrophilic group was obtained. Furthermore, 300 parts of GP-3000 (a trivalent polyol having a structure in which propylene oxide was added in an average of 17 moles to three hydroxyl groups of glycerin manufactured by Sanyo Chemical Industries, Ltd.) were added and reacted at 90 ° C. for 6 hours. . It was confirmed by IR measurement that the NCO peak had disappeared, and the reaction was terminated to obtain a hydrophilic modified carbodiimide compound (3). Deionized water was added thereto and stirred to obtain an aqueous dispersion of a hydrophilic modified carbodiimide compound (3) having a resin solid content of 30% by mass. The resulting hydrophilized modified carbodiimide compound was a compound represented by the above general formula (II).
製造例6 着色顔料ペーストの製造
市販の分散剤「Disperbyk 190」(ビックケミー社製)9.2部、イオン交換水17.8部、ルチル型二酸化チタン73.0部を予備混合した後、ペイントコンディショナー中でビーズ媒体を加え、室温で粒度5μm以下となるまで混合分散し、ビーズ媒体を濾過にて取り除いて着色顔料ペーストを得た。
Production Example 6 Production of Colored Pigment Paste After premixing 9.2 parts of a commercially available dispersant “Disperbyk 190” (manufactured by Big Chemie), 17.8 parts of ion-exchanged water, and 73.0 parts of rutile titanium dioxide, a paint conditioner The bead medium was added thereto, and the mixture was dispersed at room temperature until the particle size became 5 μm or less, and the bead medium was removed by filtration to obtain a colored pigment paste.
製造例7 水酸基価80mgKOH/g未満であるエマルション樹脂の製造
イオン交換水194.1部を仕込んだ反応容器に、アデカリアソープNE−20(旭電化社製α−[1−[(アリルオキシ)メチル]−2−(ノニルフェノキシ)エチル]−ω−ヒドロキシオキシエチレン、固形分80質量%水溶液)0.2部と、アクアロンHS−10(第一工業製薬社製ポリオキシエチレンアルキルプロペニルフェニルエーテル硫酸エステル)0.2部とを加え、窒素気流中で混合攪拌しながら80℃に昇温した。次いで、第1段目のα,β−エチレン性不飽和モノマー混合物として、アクリル酸メチル18.5部、アクリル酸エチル31.7部、アクリル酸2−ヒドロキシエチル5.8部、スチレン10.0部、アクリルアミド4.0部、アデカリアソープNE−20を0.3部、アクアロンHS−10を0.2部、およびイオン交換水70部からなるモノマー混合物と、過硫酸アンモニウム0.2部、およびイオン交換水7部からなる開始剤溶液とを2時間にわたり並行して反応容器に滴下した。滴下終了後、1時間同温度で熟成を行った。
さらに、80℃で第2段目のα,β−エチレン性不飽和モノマー混合物として、アクリル酸エチル24.5部、アクリル酸2−ヒドロキシエチル2.5部、メタクリル酸3.1部、アクアロンHS−10を0.3部、およびイオン交換水30部からなるモノマー混合物と、過硫酸アンモニウム0.1部、およびイオン交換水3部からなる開始剤溶液とを0.5時間にわたり並行して反応容器に滴下した。滴下終了後、2時間同温度で熟成を行った。
次いで、40℃まで冷却し、400メッシュフィルターで濾過した。さらに10質量%ジメチルアミノエタノール水溶液を加えpH7に調整し、平均粒子径110nm、固形分24質量%、固形分酸価20、水酸基価40のエマルション樹脂を得た。全モノマー組成に基づきガラス転移点を算出したところ、0℃であった。
Production Example 7 Production of emulsion resin having a hydroxyl value of less than 80 mg KOH / g In a reaction vessel charged with 194.1 parts of ion-exchanged water, Adekaria Soap NE-20 (α- [1-[(allyloxy) methyl by Asahi Denka Co., Ltd.) was used. ] -2- (nonylphenoxy) ethyl] -ω-hydroxyoxyethylene, solid 80% by weight aqueous solution) 0.2 part and Aqualon HS-10 (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. polyoxyethylene alkylpropenyl phenyl ether sulfate) ) 0.2 parts, and heated to 80 ° C. with mixing and stirring in a nitrogen stream. Next, as the first stage α, β-ethylenically unsaturated monomer mixture, methyl acrylate 18.5 parts, ethyl acrylate 31.7 parts, 2-hydroxyethyl acrylate 5.8 parts, styrene 10.0 A monomer mixture consisting of 0.3 parts of acrylamide, 0.3 part of acrylamide, 0.3 part of Adeka Soap NE-20, 0.2 part of Aqualon HS-10, and 70 parts of ion-exchanged water, 0.2 part of ammonium persulfate, and An initiator solution consisting of 7 parts of ion-exchanged water was dropped into the reaction vessel in parallel over 2 hours. After completion of the dropping, aging was performed at the same temperature for 1 hour.
Further, as the second stage α, β-ethylenically unsaturated monomer mixture at 80 ° C., 24.5 parts of ethyl acrylate, 2.5 parts of 2-hydroxyethyl acrylate, 3.1 parts of methacrylic acid, Aqualon HS A reactor vessel containing 0.3 parts of -10 and 30 parts of ion-exchanged water in parallel with an initiator solution consisting of 0.1 part of ammonium persulfate and 3 parts of ion-exchanged water over 0.5 hours. It was dripped in. After completion of the dropping, aging was performed at the same temperature for 2 hours.
Subsequently, it cooled to 40 degreeC and filtered with the 400 mesh filter. Furthermore, 10 mass% dimethylaminoethanol aqueous solution was added, and it adjusted to pH 7, and obtained emulsion resin with an average particle diameter of 110 nm, solid content of 24 mass%, solid content acid value of 20, and hydroxyl value of 40. It was 0 degreeC when the glass transition point was computed based on all the monomer compositions.
実施例1
水性中塗り塗料組成物の製造
製造例1で得られた、水性樹脂(A1)であるアクリルエマルション(AcEm−1)124.7部(樹脂固形分30.0%)および製造例2で得られたポリエステル水分散体(PE−DP)18.7部(樹脂固形分45.0%)およびメラミン樹脂(D)としてのオルネクスジャパン社製の「サイメル202」12.5部(樹脂固形分80%)を撹拌しつつ加えた。これに製造例6の着色顔料ペーストを137.7部配合し、ジメチルエタノールアミン(キシダ化学社製)0.01部でpHを8.0に調整し、アデカノールUH−814N(ウレタン会合型粘性剤、有効成分30%、旭電化工業社製、商品名)1.0部を混合攪拌し、メラミン樹脂(D)としてのオルネクスジャパン社製の「サイメル202」を10部(樹脂固形分量)を加えて均一になるまで攪拌した。これに、バイヒジュール305(住化バイエルウレタン社製のエチレンオキサイド基を有するポリイソシアネート化合物、エチレンオキサイド含有量:20質量%、イソシアネート基含有量:16質量%)40.9部および製造例3の親水化変性カルボジイミド化合物(1)8.3部(樹脂固形分40質量%)を攪拌しながら加えて撹拌することにより、水性中塗り塗料組成物を得た。
本実施例で使用した「サイメル202」は、イミノ−メチロール型メラミン樹脂であり、メラミン核1個当たりの平均イミノ基量が1.5個以上、かつ平均メチロール基量が0.5個以上1.0個未満であった。この「サイメル202」は、ポリイソシアネート化合物(B)およびメラミン樹脂(D)の等質量混合物の硬化物のゲル分率が84%であった。
Example 1
Production of aqueous intermediate coating composition obtained in Production Example 1 and 124.7 parts (resin solid content 30.0%) of acrylic emulsion (AcEm-1) which is aqueous resin (A1) and Production Example 2 Polyester aqueous dispersion (PE-DP) 18.7 parts (resin solid content 45.0%) and 12.5 parts of "Cymel 202" manufactured by Ornex Japan as melamine resin (D) (resin solid content 80 %) Was added with stirring. 137.7 parts of the color pigment paste of Production Example 6 was added thereto, pH was adjusted to 8.0 with 0.01 part of dimethylethanolamine (Kishida Chemical Co., Ltd.), and Adecanol UH-814N (urethane associative viscosity agent) , 30 parts of active ingredient, manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd., trade name) 1.0 part is mixed and stirred, and 10 parts (resin solid content) of “Cymel 202” manufactured by Ornex Japan as melamine resin (D) is mixed. In addition, the mixture was stirred until uniform. 40.9 parts of Bihijoule 305 (manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd., polyisocyanate compound having an ethylene oxide group, ethylene oxide content: 20 mass%, isocyanate group content: 16 mass%) and hydrophilicity of Production Example 3 An aqueous intermediate coating composition was obtained by adding and stirring 8.3 parts of the modified carbodiimide compound (1) (resin solid content 40 mass%) while stirring.
“Cymel 202” used in this example is an imino-methylol type melamine resin, the average imino group amount per melamine nucleus is 1.5 or more, and the average methylol group amount is 0.5 or more 1 Less than 0.0. This “Cymel 202” had a gel fraction of a cured product of an equal mass mixture of the polyisocyanate compound (B) and the melamine resin (D) of 84%.
水性ベース塗料組成物の製造
製造例1で得られた、水性樹脂(A2)であるアクリルエマルション116.7部(樹脂固形分30.0%)および製造例7で得た水酸基価80mgKOH/g未満であるエマルション樹脂104.2部(樹脂固形分25%)を混合した。得られた混合物に対して、表中に記載の水性ポリウレタン樹脂(F)66.7部(樹脂固形分30%)、および、光輝性顔料としてアルペーストMH8801(旭化成社製アルミニウム顔料)21部(固形分65%)、リン酸基含有アクリル樹脂5部、ラウリルアシッドフォスフェート0.3部を添加し、さらに、2−エチルヘキサノール30部、アデカノールUH−814N3.3部(ADEKA社製増粘剤、固形分30%)、ジメチルエタノールアミン(キシダ化学社製)0.01部、そしてイオン交換水 150部、更にメラミン樹脂(E)としてのオルネクスジャパン社製の「サイメル701」を20部(樹脂固形分量)加え、弱酸触媒(E)としてのオルネクスジャパン社製の「サイキャット(登録商標)296−9」(弱酸性リン酸エステル、pKa(H2O)1.8以上)を、水性樹脂(A2)であるアクリルエマルションおよびメラミン樹脂(D)の固形分合計量に対して0.5%(固形分=触媒有効量のみ)を撹拌しながら加えた後、更に、N、N−ジメチルアミノエタール(中和剤)0.5部を加えて攪拌することにより、水性ベース塗料組成物を得た。得られた塗料組成物のPWCは12.0%であった。
本実施例で使用した「サイメル701」は、イミノ−メチロール型メラミン樹脂であり、メラミン核1個当たりの平均イミノ基量が1.0個以上、かつ平均メチロール基量が0.5個以上1.0個未満であった。
Production of aqueous base paint composition 116.7 parts of acrylic emulsion (resin solid content 30.0%) obtained in Production Example 1 and less than 80 mg KOH / g of hydroxyl value obtained in Production Example 7 The emulsion resin 104.2 parts (resin solid content 25%) was mixed. With respect to the obtained mixture, 66.7 parts of aqueous polyurethane resin (F) shown in the table (resin solid content 30%), and 21 parts of Alpaste MH8801 (aluminum pigment manufactured by Asahi Kasei Co., Ltd.) as a bright pigment ( Solid content 65%), phosphoric acid group-containing acrylic resin 5 parts, lauryl acid phosphate 0.3 part, and 2-ethylhexanol 30 parts, Adecanol UH-814N 3.3 parts (made by ADEKA) , Solid content 30%), 0.01 part of dimethylethanolamine (manufactured by Kishida Chemical Co., Ltd.), 150 parts of ion-exchanged water, and 20 parts of “Cymel 701” made by Ornex Japan as melamine resin (E) ( Resin solid content), "Cycat (registered trademark) 296-9" (weakly acidic phosphorus, manufactured by Ornex Japan Ltd. as weak acid catalyst (E) Acid ester, pKa (H 2 O) 1.8 or more), 0.5% (solid content = catalyst effective amount) with respect to the total solid content of acrylic emulsion and melamine resin (D) which are aqueous resin (A2) Only) was added with stirring, and then 0.5 part of N, N-dimethylaminoethal (neutralizing agent) was further added and stirred to obtain an aqueous base coating composition. The PWC of the obtained coating composition was 12.0%.
The “Cymel 701” used in this example is an imino-methylol type melamine resin, the average imino group amount per melamine nucleus is 1.0 or more, and the average methylol group amount is 0.5 or more 1 Less than 0.0.
複層塗膜形成
被塗物として、リン酸亜鉛処理したダル鋼板に、パワーニクス150(商品名、日本ペイント・オートモーティブコーティングス株式会社製カチオン電着塗料)を、乾燥塗膜が20μmとなるように電着塗装し、160℃で30分間の加熱硬化後冷却して、鋼板基板を準備した。
得られた基板(被塗物)に、上記水性中塗り塗料組成物を回転霧化式静電塗装装置にて乾燥膜厚が25μmとなるように塗装し、ついで上記水性ベース塗料を回転霧化式静電塗装装置にて乾燥膜厚が15μmとなるように塗装し、80℃で3分間プレヒートを行った。なお、水性中塗り塗料組成物と水性ベース塗料組成物との塗装の間に6分間のインターバルを置いた。さらに、その塗板にクリヤー塗料として、ポリウレエクセル O−1200 (商品名、日本ペイント・オートモーティブコーティングス株式会社製、ポリイソシアネート化合物含有2液アクリルウレタン系有機溶剤型クリヤー塗料)を回転霧化式静電塗装装置にて乾燥膜厚が35μmとなるように塗装した後、70℃、75℃および80℃のうちいずれかの温度で20分間の加熱硬化を行い、複層塗膜が形成された試験片を得た。
As a multilayer coating film-formed article, a power plate 150 (trade name, cationic electrodeposition paint manufactured by Nippon Paint Automotive Coatings Co., Ltd.) is applied to a zinc phosphate-treated dull steel plate so that the dry coating film has a thickness of 20 μm. The steel plate substrate was prepared by electrodeposition coating, cooling after heating and curing at 160 ° C. for 30 minutes.
The above-mentioned aqueous intermediate coating composition is applied to the obtained substrate (substrate) with a rotary atomizing electrostatic coating apparatus so that the dry film thickness is 25 μm, and then the above-mentioned aqueous base coating is rotary atomized. The coating film was coated with an electrostatic coating apparatus so that the dry film thickness was 15 μm, and preheated at 80 ° C. for 3 minutes. Note that a 6-minute interval was provided between the coating of the aqueous intermediate coating composition and the aqueous base coating composition. Furthermore, Polyurexel O-1200 (trade name, manufactured by Nippon Paint Automotive Coatings Co., Ltd., polyisocyanate compound-containing two-component acrylic urethane-based organic solvent-type clear paint) is used as a clear paint on the coated plate. A test piece on which a multi-layer coating film was formed by coating with a coating apparatus so that the dry film thickness was 35 μm, followed by heat curing at 70 ° C., 75 ° C. or 80 ° C. for 20 minutes. Got.
実施例2〜7
水性中塗り塗料組成物の製造において、各成分の量を、表に記載の量に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、水性中塗り塗料組成物を製造した。
得られた水性中塗り塗料組成物を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、複層塗膜を形成した。
なお、下記表中に示される各成分の使用量は、固形分量で示している。
実施例2で使用した「サイメル701」は、イミノ−メチロール型メラミン樹脂であり、メラミン核1個当たりの平均イミノ基量が1.0個以上1.5個未満、かつ平均メチロール基量が0.5個以上1.0個未満であった。また、本実施例で使用した「サイメル701」は、ポリイソシアネート化合物(B)およびメラミン樹脂(D)の等質量混合物の硬化物のゲル分率が86%であった。
実施例3で使用した高イミノ−メチロール型メラミン樹脂(High−MF)は、メラミン核1個当たりの平均イミノ基量が2.5個以上、かつ平均メチロール基量が約1.0個に調整されたメラミン樹脂であった。また本実施例で使用した「High−MF」は、ポリイソシアネート化合物(B)およびメラミン樹脂(D)の等質量混合物の硬化物のゲル分率が85%であった。
Examples 2-7
In the production of the aqueous intermediate coating composition, an aqueous intermediate coating composition was produced in the same manner as in Example 1 except that the amounts of the respective components were changed to the amounts shown in the table.
A multilayer coating film was formed in the same manner as in Example 1 except that the obtained aqueous intermediate coating composition was used.
In addition, the usage-amount of each component shown in the following table | surface is shown with the amount of solid content.
“Cymel 701” used in Example 2 is an imino-methylol type melamine resin, the average imino group amount per melamine nucleus is 1.0 or more and less than 1.5, and the average methylol group amount is 0. .5 or more and less than 1.0. In addition, “Cymel 701” used in this example had a gel fraction of a cured product of an equal mass mixture of polyisocyanate compound (B) and melamine resin (D) of 86%.
In the high imino-methylol type melamine resin (High-MF) used in Example 3, the average imino group amount per melamine nucleus was adjusted to 2.5 or more, and the average methylol group amount was adjusted to about 1.0. Melamine resin. Moreover, "High-MF" used in the present Example had a gel fraction of a cured product of an equal mass mixture of polyisocyanate compound (B) and melamine resin (D) of 85%.
実施例8
樹脂部材(ポリプロピレン)に、密着用水性プライマーとして、WB−3110CB (商品名、日本ペイント・オートモーティブコーティングス株式会社製、非塩素化ポリオレフィン含有導電塗料)を回転霧化式静電塗装装置にて乾燥膜厚が15μmとなるように塗装した。
得られた樹脂部材を被塗物として用いたこと以外は、実施例1と同様にして、複層塗膜を形成した。
Example 8
WB-3110CB (trade name, manufactured by Nippon Paint Automotive Coatings Co., Ltd., non-chlorinated polyolefin-containing conductive paint) as a water-based primer for adhesion to a resin member (polypropylene) is dried with a rotary atomizing electrostatic coating device. The coating was performed so that the film thickness was 15 μm.
A multilayer coating film was formed in the same manner as in Example 1 except that the obtained resin member was used as an article to be coated.
比較例1
水性中塗り塗料組成物の製造において、メラミン樹脂(D)を用いず、各成分の量を下記表に記載の量に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、水性中塗り塗料組成物を調製した。
得られた水性中塗り塗料組成物を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、複層塗膜を形成した。
Comparative Example 1
In the production of the aqueous intermediate coating composition, the aqueous intermediate coating composition was used in the same manner as in Example 1 except that the melamine resin (D) was not used and the amount of each component was changed to the amount shown in the following table. A product was prepared.
A multilayer coating film was formed in the same manner as in Example 1 except that the obtained aqueous intermediate coating composition was used.
比較例2、3
水性中塗り塗料組成物の製造において、メラミン樹脂(D)を表中に記載の種類に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、水性中塗り塗料組成物を得た。
得られた水性中塗り塗料組成物を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、複層塗膜を形成した。
Comparative Examples 2 and 3
In the production of the aqueous intermediate coating composition, an aqueous intermediate coating composition was obtained in the same manner as in Example 1 except that the melamine resin (D) was changed to the type described in the table.
A multilayer coating film was formed in the same manner as in Example 1 except that the obtained aqueous intermediate coating composition was used.
比較例4
水性中塗り塗料組成物の製造において、各成分の量を下記表に記載の量に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、水性中塗り塗料組成物を調製した。
得られた水性中塗り塗料組成物を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、複層塗膜を形成した。
Comparative Example 4
In the production of the aqueous intermediate coating composition, an aqueous intermediate coating composition was prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of each component was changed to the amount shown in the following table.
A multilayer coating film was formed in the same manner as in Example 1 except that the obtained aqueous intermediate coating composition was used.
比較例5
水性中塗り塗料組成物の製造において、親水化変性カルボジイミド化合物(C)を用いず、各成分の量を下記表に記載の量に変更したこと以外は、実施例1と同様にして、水性中塗り塗料組成物を調製した。
得られた水性中塗り塗料組成物を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、複層塗膜を形成した。
Comparative Example 5
In the production of the aqueous intermediate coating composition, in the same manner as in Example 1, except that the hydrophilized modified carbodiimide compound (C) was not used and the amount of each component was changed to the amount described in the following table. A coating composition was prepared.
A multilayer coating film was formed in the same manner as in Example 1 except that the obtained aqueous intermediate coating composition was used.
実施例における数平均分子量の測定は、以下のGPCシステム測定条件で測定した値である。
装置:東ソー社製HLC−8220 GPC
カラム:Shodex KF−606M、KF−603
流速:0.6ml/min
検出器:RI、UV254nm
移動層:テトラヒドロフラン
標準サンプル:TSK STANDARD POLYSTYRENE(東ソー社製)、A−500、A−2500、F−1、F−4、F−20、F−80、F−700、1−フェニルヘキサン(アルドリッチ社製)
The measurement of the number average molecular weight in an Example is the value measured on the following GPC system measurement conditions.
Equipment: HLC-8220 GPC manufactured by Tosoh Corporation
Column: Shodex KF-606M, KF-603
Flow rate: 0.6 ml / min
Detector: RI, UV254nm
Moving layer: Tetrahydrofuran Standard sample: TSK STANDARD POLYSTYRENE (manufactured by Tosoh Corporation), A-500, A-2500, F-1, F-4, F-20, F-80, F-700, 1-phenylhexane (Aldrich) (Made by company)
水性中塗り塗料組成物の調製に用いたメラミン樹脂(D)のゲル分率(ポリイソシアネート化合物(B)およびメラミン樹脂(D)の等質量混合物の硬化物のゲル分率)は、下記手順で測定した。
ポリイソシアネート化合物(B)50質量部(樹脂固形分量)と、メラミン樹脂(D)50質量部(樹脂固形分量)とを十分に混合し、混合後直ちに、ポリプロピレン板に乾燥膜厚が20μとなるようにエアスプレーにて塗布し、次いで80℃で30分加熱する。
得られた塗膜をポリプロピレン板から剥離して硬化物を得た。
得られた硬化物を20℃で1時間放置し、質量を測定した(M1)。次いで、アセトン中に、硬化物を、20℃で24時間浸漬した。浸漬後の残存硬化物を乾燥させ、質量を測定した(M2)。ゲル分率は、下記式より算出した。
ゲル分率=(M2/M1) × 100
上記の通りゲル分率を測定したところ、C202、C701、High−MFは、ゲル分率が80%を超えた。
一方で、C303、C235は、ゲル分率が80%未満であった。
The gel fraction of the melamine resin (D) used for the preparation of the aqueous intermediate coating composition (the gel fraction of the cured product of an equal mass mixture of the polyisocyanate compound (B) and the melamine resin (D)) is as follows. It was measured.
The polyisocyanate compound (B) 50 parts by mass (resin solid content) and the melamine resin (D) 50 parts by mass (resin solid content) are sufficiently mixed, and immediately after mixing, the dry film thickness becomes 20 μm on the polypropylene plate. And then heated at 80 ° C. for 30 minutes.
The obtained coating film was peeled from the polypropylene plate to obtain a cured product.
The obtained cured product was left at 20 ° C. for 1 hour, and the mass was measured (M 1 ). Next, the cured product was immersed in acetone at 20 ° C. for 24 hours. The residual cured product after the immersion was dried and the mass was measured (M 2 ). The gel fraction was calculated from the following formula.
Gel fraction = (M 2 / M 1 ) × 100
When the gel fraction was measured as described above, the gel fraction of C202, C701, and High-MF exceeded 80%.
On the other hand, C303 and C235 had a gel fraction of less than 80%.
各実施例および比較例で用いた水性ポリウレタン樹脂の破断伸度の測定は、以下の手順で行った。
水性ポリウレタン樹脂の破断伸度の測定
水性ポリウレタン樹脂95質量部(樹脂固形分量)および製造例3に記載の親水化変性カルボジイミド化合物(C)5質量部(樹脂固形分量)を、2つの樹脂固形分が合計で100質量部となるように混合した。埃、ダストなどがかからないような清浄な環境において、出来上がった混合液を、平坦なポリプロピレン板の上に、乾燥膜厚が20μmとなるように、ドクターブレードで均一に塗装した。20℃で10分間静置した後、80℃で3分間プレヒートを行い、水分を揮発させた後に、120℃で30分間焼き付けて、硬化膜を調製した。得られた硬化膜を、JIS K7127に従い、試験時温度−20℃の条件下で引張性能試験を行い、破断時の伸び率(破断伸度)を測定した。測定は20回行い、最大値と最低値を除いた18回の平均値をそのサンプルの破断伸度とした。
The measurement of the elongation at break of the water-based polyurethane resin used in each example and comparative example was performed according to the following procedure.
Measurement of elongation at break of aqueous polyurethane resin 95 parts by mass (resin solid content) of aqueous polyurethane resin and 5 parts by mass (resin solid content) of the hydrophilized modified carbodiimide compound (C) described in Production Example 3 Were mixed to be 100 parts by mass in total. In a clean environment free from dust, dust, etc., the resulting mixed solution was uniformly applied on a flat polypropylene plate with a doctor blade so that the dry film thickness was 20 μm. After standing at 20 ° C. for 10 minutes, preheating was performed at 80 ° C. for 3 minutes to volatilize moisture, and then baking was performed at 120 ° C. for 30 minutes to prepare a cured film. The obtained cured film was subjected to a tensile performance test in accordance with JIS K7127 under the condition of a test temperature of −20 ° C., and the elongation at break (breaking elongation) was measured. The measurement was performed 20 times, and the average value of 18 times excluding the maximum value and the minimum value was defined as the elongation at break of the sample.
上記実施例および比較例で得られた複層塗膜について、下記評価を行った。得られた試験結果を下記表にまとめて示す。 The following evaluation was performed about the multilayer coating film obtained by the said Example and comparative example. The test results obtained are summarized in the following table.
ケーニッヒ硬度の測定
各実施例および比較例で形成した複層塗膜を、23℃で24時間放置した後、塗膜を有する試験板を、振り子式硬度計にセットし、測定開始角度を6°とし、測定終了角度が3°を下回るまでの振り子(タングステンカーバイド製の鋼球、振子の重量が200g±0.2%、振子ボール直径:5mm)の往復回数を測定し、その測定された往復回数をケーニッヒ硬度(回)とした。この往復回数が多いほど、塗膜硬度が高いことを示す。
Measurement of Koenig Hardness After the multilayer coating film formed in each Example and Comparative Example was allowed to stand at 23 ° C. for 24 hours, the test plate having the coating film was set on a pendulum type hardness meter, and the measurement start angle was 6 °. And the number of reciprocations of the pendulum (tungsten carbide steel ball, pendulum weight 200 g ± 0.2%, pendulum ball diameter: 5 mm) until the measurement end angle falls below 3 ° was measured. The number of times was defined as the Koenig hardness (times). The greater the number of reciprocations, the higher the coating film hardness.
耐湿チヂミ性評価
試験板を温度50℃かつ99%湿度雰囲気に240時間暴露した後、20℃で24時間乾燥させた。試験板の塗膜状態を目視で視認し、試験前後での外観の変化を観察した。下記基準において、○および○△評価の場合は、実用性があると判断する。
○:艶、平滑性にほとんど差が見られない。
○△:艶、平滑性にわずかに変化が見られる。
△:艶、平滑性に変化がみられる。
△×:艶、平滑性とも変化がみられるが、特に艶の変化が顕著である。
×:艶、平滑性ともに顕著な差が確認できる。
The test plate for evaluating moisture resistance was exposed to an atmosphere of 50 ° C. and 99% humidity for 240 hours and then dried at 20 ° C. for 24 hours. The coating film state of the test plate was visually observed, and the change in appearance before and after the test was observed. In the following criteria, in the case of ○ and ○ △ evaluation, it is judged that there is practicality.
○: There is almost no difference in gloss and smoothness.
○ △: Slight changes in gloss and smoothness are observed.
Δ: Changes in gloss and smoothness are observed.
Δ ×: Changes in gloss and smoothness are observed, but the change in gloss is particularly remarkable.
X: A remarkable difference can be confirmed in both gloss and smoothness.
耐チッピング性評価
各実施例および比較例で得られた積層塗膜を有する試験板を、グラロベ試験機KSS−1(スガ試験機社製)を用い、以下の条件下で飛石試験を行った。
<試験条件>
石の大きさ:6〜8mm
石の量:0.7〜0.8g/個
距離:35cm
ショット圧:0.6kg/cm2
ショット角度:45°
試験温度:−20℃
飛石試験後の試験板を、下記基準により目視評価した。下記基準において、4点以上を、実用上の使用が可能であり合格と判断する。
5:剥離がほとんど見られない。
4:剥離面積は小さいが、電着塗膜と中塗り塗膜との界面での剥離は殆ど見られない。
3:剥離面積がやや大きく、電着塗膜と中塗り塗膜との界面で剥離が見られる。
2:剥離面積が大きく、電着塗膜と中塗り塗膜との界面で剥離が見られる。
1:剥離面積が大きく、電着塗膜が破壊している。
Chipping resistance evaluation The test board having the laminated coating film obtained in each Example and Comparative Example was subjected to a stepping stone test using the Gralove Tester KSS-1 (manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.) under the following conditions.
<Test conditions>
Stone size: 6-8mm
Stone amount: 0.7-0.8g / piece Distance: 35cm
Shot pressure: 0.6 kg / cm 2
Shot angle: 45 °
Test temperature: -20 ° C
The test plate after the stepping stone test was visually evaluated according to the following criteria. In the following criteria, 4 points or more are judged to be acceptable and usable.
5: Peeling is hardly seen.
4: Although the peeling area is small, peeling at the interface between the electrodeposition coating film and the intermediate coating film is hardly observed.
3: Peeling area is slightly large, and peeling is observed at the interface between the electrodeposition coating film and the intermediate coating film.
2: The peeling area is large, and peeling is observed at the interface between the electrodeposition coating film and the intermediate coating film.
1: The peeling area is large, and the electrodeposition coating film is broken.
上記表において、水性樹脂の欄に記載された「AcEm−1」は、製造例1で得られたアクリルエマルションを表す。また「PE−DP」は、製造例2で得られた、水酸基およびカルボキシル基を有するポリエステル水分散体を表す。
メラミン樹脂(D)、(E)の欄に記載された「C」は、「サイメル」の略称である。
弱酸触媒(F)の欄に記載された「C−」は、「サイキャット」の略称である。
弱酸触媒(F)の量*は、水性ベース塗料組成物中に含まれる水性樹脂(A2)およびメラミン樹脂(E)の固形分質量に対する質量%であり、下記式により算出される値である。
弱酸触媒の量=(F)/((A2)+(E)) (質量%)
In the above table, “AcEm-1” described in the column of the aqueous resin represents the acrylic emulsion obtained in Production Example 1. “PE-DP” represents the polyester aqueous dispersion having a hydroxyl group and a carboxyl group obtained in Production Example 2.
“C” described in the columns of melamine resins (D) and (E) is an abbreviation for “cymel”.
"C-" described in the column of the weak acid catalyst (F) is an abbreviation for "Cycat".
The amount * of the weak acid catalyst (F) is a mass% with respect to the solid content mass of the aqueous resin (A2) and the melamine resin (E) contained in the aqueous base coating composition, and is a value calculated by the following formula.
Amount of weak acid catalyst = (F) / ((A2) + (E)) (mass%)
実施例の水性中塗り塗料組成物を用いて形成した複層塗膜は、70℃、75℃および80℃という低温条件下で焼き付け硬化を行った場合のいずれにおいても、優れた塗膜硬度、耐湿性および耐チッピング性を有していることが確認された。
一方で、比較例の水性中塗り塗料組成物を用いて形成した複層塗膜は、塗膜硬度、耐湿性および耐チッピング性のうち1つまたは複数の性能が劣っていることが確認された。
比較例1は、水性中塗り塗料組成物中に、メラミン樹脂(D)が含まれていない例である。この場合では、上記表に示されるように、焼き付け温度が80℃である場合は、十分な耐湿性が得られている。その一方で、焼き付け温度が70℃および75℃の場合においては、耐湿性および耐水性が著しく低下している。この実験結果に示されるように、焼き付け温度を80℃未満とする場合は、得られる塗膜の耐水性は大きく低下することとなる。一方で、本発明の水性中塗り塗料組成物を用いる場合は、焼き付け温度が70℃および75℃の場合においても、耐湿性および耐水性の著しい低下を伴わないことが分かる。
比較例2、3は、本発明の範囲外であるメラミン樹脂を用いた例である。この比較例に示されるように、本発明の範囲外であるメラミン樹脂を用いる場合は、70℃および75℃硬化条件において、得られる塗膜の硬度はある程度向上することが分かった。その一方で、低温硬化条件において、耐湿性が大きく劣ることが分かる。
比較例4は、水性中塗り塗料組成物中に含まれるメラミン樹脂(D)の量が、本発明の範囲を超える例である。この場合は、耐チッピング性が劣ることとなった。
比較例5は、水性中塗り塗料組成物中に親水化変性カルボジイミド化合物(C)が含まれていない例である。この場合は、得られた複層塗膜の耐湿性が明らかに劣っている。
The multilayer coating film formed using the aqueous intermediate coating composition of the example has excellent coating film hardness in any of the cases where baking curing is performed under the low temperature conditions of 70 ° C., 75 ° C. and 80 ° C., It was confirmed to have moisture resistance and chipping resistance.
On the other hand, it was confirmed that the multilayer coating film formed using the aqueous intermediate coating composition of the comparative example was inferior in one or more performances among coating film hardness, moisture resistance and chipping resistance. .
Comparative Example 1 is an example in which the melamine resin (D) is not contained in the aqueous intermediate coating composition. In this case, as shown in the above table, when the baking temperature is 80 ° C., sufficient moisture resistance is obtained. On the other hand, when the baking temperature is 70 ° C. and 75 ° C., the moisture resistance and water resistance are remarkably lowered. As shown in the experimental results, when the baking temperature is less than 80 ° C., the water resistance of the obtained coating film is greatly reduced. On the other hand, when the aqueous intermediate coating composition of the present invention is used, it can be seen that there is no significant decrease in moisture resistance and water resistance even when the baking temperature is 70 ° C and 75 ° C.
Comparative Examples 2 and 3 are examples using a melamine resin that is outside the scope of the present invention. As shown in this comparative example, it was found that when a melamine resin that is outside the scope of the present invention is used, the hardness of the resulting coating film is improved to some extent at 70 ° C and 75 ° C curing conditions. On the other hand, it can be seen that the moisture resistance is greatly inferior under low temperature curing conditions.
Comparative Example 4 is an example in which the amount of the melamine resin (D) contained in the aqueous intermediate coating composition exceeds the range of the present invention. In this case, chipping resistance was inferior.
Comparative Example 5 is an example in which the hydrophilized modified carbodiimide compound (C) is not contained in the aqueous intermediate coating composition. In this case, the moisture resistance of the obtained multilayer coating film is clearly inferior.
以上の実施例および比較例から、成分(A1)〜(C)を含む水性中塗り塗料組成物に対して、さらに特定のメラミン樹脂(D)を含めることによって、例えば68〜120℃、より好ましくは68〜110℃、さらに好ましくは68〜100℃、さらには68〜90℃、特に70〜75℃といった、極めて低温の硬化条件においても、優れた塗膜硬度、耐湿性および耐チッピング性を有する塗膜を形成することが可能となるとの本発明の有利な効果が立証され、また、本明細書に記載された本発明の構成によって奏される作用機構を合わせて考えれば、本発明の技術的意義が充分に裏付けられたものといえる。 From the above examples and comparative examples, by including a specific melamine resin (D) with respect to the aqueous intermediate coating composition containing the components (A1) to (C), for example, 68 to 120 ° C. is more preferable. Has excellent film hardness, moisture resistance and chipping resistance even under extremely low temperature curing conditions such as 68-110 ° C, more preferably 68-100 ° C, even 68-90 ° C, especially 70-75 ° C. If the advantageous effect of the present invention that it is possible to form a coating film is proved and the action mechanism exhibited by the configuration of the present invention described in this specification is considered together, the technique of the present invention It can be said that the significance of this was fully supported.
本発明の水性塗料組成物は、低温条件下での加熱条件(例えば100℃以下の加熱条件)であっても、優れた塗膜物性を有する硬化塗膜が得られるなどの利点がある。本発明の水性塗料組成物は、例えば、鋼板部および樹脂部を有する被塗物の塗装に好適に用いることができる。本発明の水性塗料組成物を用いて塗装することによって、省エネルギー化およびCO2排出量削減といった環境負荷を低減することができる。 The water-based coating composition of the present invention has an advantage that a cured coating film having excellent coating film properties can be obtained even under heating conditions under low temperature conditions (for example, heating conditions of 100 ° C. or lower). The water-based paint composition of the present invention can be suitably used, for example, for coating an article having a steel plate portion and a resin portion. By coating with the aqueous coating composition of the present invention, it is possible to reduce environmental loads such as energy saving and CO 2 emission reduction.
Claims (10)
ポリイソシアネート化合物(B)、
親水化変性カルボジイミド化合物(C)、および
メラミン樹脂(D)
を含む水性塗料組成物であって、
前記水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂(A1)は、樹脂固形分換算で、80〜200mgKOH/gの水酸基価、および、10〜40mgKOH/gの酸価を有し、
前記親水化変性カルボジイミド化合物(C)は、下記一般式(I)、(II)または(III)で表されるものであり、
前記メラミン樹脂(D)は、メラミン核1個当たりの平均イミノ基量が1.0個以上であり、かつ、平均メチロール基が0.5個以上であり、
前記水性塗料組成物中に含まれるメラミン樹脂(D)の含有量は、前記水性塗料組成物の樹脂固形分に対して3〜23質量%であり、および
前記ポリイソシアネート化合物(B)およびメラミン樹脂(D)の等質量混合物の硬化物のゲル分率が、80〜100%の範囲内である、
水性塗料組成物。 An aqueous resin (A1) having a hydroxyl group and a carboxyl group,
Polyisocyanate compound (B),
Hydrophilic modified carbodiimide compound (C) and melamine resin (D)
An aqueous coating composition comprising:
The aqueous resin (A1) having a hydroxyl group and a carboxyl group has a hydroxyl value of 80 to 200 mgKOH / g and an acid value of 10 to 40 mgKOH / g in terms of resin solid content.
The hydrophilized modified carbodiimide compound (C) is represented by the following general formula (I), (II) or (III),
The melamine resin (D) has an average imino group amount of 1.0 or more per melamine nucleus, and an average methylol group of 0.5 or more,
Content of the melamine resin (D) contained in the said aqueous coating composition is 3-23 mass% with respect to the resin solid content of the said aqueous coating composition, and the said polyisocyanate compound (B) and melamine resin The gel fraction of the cured product of the equal mass mixture of (D) is in the range of 80 to 100%.
Water-based paint composition.
請求項1記載の水性塗料組成物。 Content of the said hydrophilic modification carbodiimide compound (C) is 1-8 mass% with respect to the resin solid content of the said water-based coating composition,
The water-based coating composition according to claim 1.
請求項1または2記載の水性塗料組成物。 The ratio of the equivalent of the carbodiimide group of the hydrophilized modified carbodiimide compound (C) to the equivalent of the acid group of the aqueous resin (A1) contained in the aqueous coating composition is 0.1 to 0.6. ,
The water-based coating composition according to claim 1 or 2.
得られた塗膜を、加熱して硬化する、硬化工程、
を包含する、塗膜形成方法。 A coating film forming step of coating the water-based coating composition according to any one of claims 1 to 3 on an object to form an uncured coating film,
The obtained coating film is heated and cured, a curing step,
A method for forming a coating film.
得られた未硬化の中塗り塗膜の上に、水性ベース塗料組成物を塗装して、未硬化のベース塗膜を形成する、ベース塗膜形成工程、
得られた未硬化の中塗り塗膜およびベース塗膜を加熱して硬化する、硬化工程、
を包含する、複層塗膜形成方法であって、
前記水性中塗り塗料組成物が、請求項1〜3いずれかに記載の水性塗料組成物であり、
前記水性ベース塗料組成物は、
水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂(A2)、
メラミン樹脂(E)、
弱酸触媒(F)、および
水性ポリウレタン樹脂(G)、
を含む水性塗料組成物であり、
前記水性ベース塗料組成物中に含まれる、水酸基およびカルボキシル基を有する水性樹脂(A2)は、樹脂固形分換算で、80〜200mgKOH/gの水酸基価を有し、
前記メラミン樹脂(E)は、メラミン核1個当たりの平均イミノ基量が1.0個以上であり、かつ、平均メチロール基が0.5個以上であり、
前記水性ベース塗料組成物中に含まれる水性樹脂(A2)およびメラミン樹脂(E)の質量比が、固形分換算で、(A2)/(E)=0.7〜3の範囲内であり、
前記水性ベース塗料組成物中に含まれる弱酸触媒(F)の含有量が、前記水性ベース塗料組成物中に含まれる水性樹脂(A2)およびメラミン樹脂(E)の固形分質量((A2)+(E))100質量部に対して、0.1〜10.0質量部であり、
前記水性ポリウレタン樹脂(G)は、ガラス転移点(Tg)が−50℃以下であり、
前記水性ポリウレタン樹脂(G)の硬化膜の破断伸度が−20℃において400%以上である、
複層塗膜形成方法。 An intermediate coating film forming step of forming an uncured intermediate coating film by coating a water-based intermediate coating composition on an object to be coated;
A base coating film forming step for forming an uncured base coating film by coating an aqueous base coating composition on the obtained uncured intermediate coating film,
A curing step of heating and curing the obtained uncured intermediate coating film and base coating film,
A method for forming a multilayer coating film, comprising:
The aqueous intermediate coating composition is the aqueous coating composition according to any one of claims 1 to 3,
The water-based base coating composition is
An aqueous resin (A2) having a hydroxyl group and a carboxyl group,
Melamine resin (E),
A weak acid catalyst (F), and an aqueous polyurethane resin (G),
An aqueous paint composition comprising
The aqueous resin (A2) having a hydroxyl group and a carboxyl group contained in the aqueous base coating composition has a hydroxyl value of 80 to 200 mgKOH / g in terms of resin solid content,
The melamine resin (E) has an average imino group amount of 1.0 or more per melamine nucleus, and an average methylol group of 0.5 or more,
The mass ratio of the aqueous resin (A2) and the melamine resin (E) contained in the aqueous base coating composition is in the range of (A2) / (E) = 0.7-3 in terms of solid content,
The content of the weak acid catalyst (F) contained in the aqueous base coating composition is such that the solid content mass of the aqueous resin (A2) and melamine resin (E) contained in the aqueous base coating composition ((A2) + (E)) 0.1 to 10.0 parts by mass with respect to 100 parts by mass,
The aqueous polyurethane resin (G) has a glass transition point (Tg) of −50 ° C. or lower,
The elongation at break of the cured film of the aqueous polyurethane resin (G) is 400% or more at −20 ° C.,
A method for forming a multilayer coating film.
請求項5記載の複層塗膜形成方法。 Content of the said water-based polyurethane resin (G) is 8 mass% or more and 30 mass% or less with respect to the resin solid content of the said water-based base coating composition.
The method for forming a multilayer coating film according to claim 5.
前記弱酸触媒(F)の含有量が、前記水性ベース塗料組成物中に含まれる水性樹脂(A2)およびメラミン樹脂(E)の固形分質量((A2)+(E))100質量部に対して、0.1〜5.0質量部である、
請求項5または6記載の複層塗膜形成方法。 The weak acid catalyst (F) contains a phosphate ester compound, and
The content of the weak acid catalyst (F) is 100 parts by mass of the solid content mass ((A2) + (E)) of the aqueous resin (A2) and the melamine resin (E) contained in the aqueous base coating composition. 0.1 to 5.0 parts by mass,
The method for forming a multilayer coating film according to claim 5 or 6.
前記硬化工程は、得られた未硬化の中塗り塗膜、ベース塗膜およびクリヤー塗膜を、加熱して硬化する工程である、
請求項5〜8いずれかに記載の複層塗膜形成方法。 A clear coating film forming step of forming an uncured clear coating film by coating the clear coating composition on the uncured base coating film obtained in the base coating film forming process;
The curing step is a step of heating and curing the obtained uncured intermediate coating film, base coating film and clear coating film.
The method for forming a multilayer coating film according to claim 5.
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