説明

電着塗料

【課題】 鉛化合物やクロム化合物などの有害物質を含まなくても、防食性、仕上り性等に優れた無公害性の電着塗料を提供する。
【解決手段】 下記式(1)及び(2) (xMHPO3HO)・(ySiO)・(mCaSiO)・(nCaCO) (1) (Ca(PO3HO)・(ySiO)・(mCaSiO)・(nCaCO) (2) 式中、 MはMg又はCaであり、 x、y及びmはそれぞれ1〜3の整数であり、そして nは0〜3の整数である、よりなる群から選ばれる少なくとも1種のシリカ変性リン酸化合物を防錆剤として含有することを特徴とする電着塗料。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、防食性、塗膜の仕上り性、塗料安定性などに優れた、鉛化合物やクロム化合物を含まない塗膜を形成する無公害型の電着塗料に関する。
【背景技術】
【0002】
電着塗料は、自動車車体や自動車部品を始めとする幅広い用途分野に使用されており、従来から種々の特性を有するものが開発されている。
【0003】
例えば、自動車車体の塗装のような焼付け型の電着塗料以外に、熱容量が大きく乾燥炉の熱が十分に伝達しない被塗物や、プラスチックやゴムが組み込まれていて加熱することができない被塗物(例えば、トラクターなどの産業用機械)に対しては、常温硬化型の電着塗料が用いられている。
【0004】
従来、電着塗料には、塗膜の防食性向上を目的として、鉛化合物やクロム化合物が配合されていたが、近年、環境保護のため、鉛化合物やクロム化合物の電着塗料への使用が規制されている。
【0005】
特許文献1には、鉛化合物やクロム化合物に代わる無毒性ないしは低毒性の防錆剤として、トリポリリン酸二水素アルミニウムを使用することが開示されている。この化合物は有害性の観点からは問題が少ないが、防食性が不十分であるため、電着塗料中に多量に添加しなければならず、多量に添加すると塗膜の仕上り性や塗料安定性が損なわれるという問題がある。
【0006】
また、有害金属を使用しない常温硬化型の電着塗料として、特許文献2には、リン酸亜鉛、亜リン酸亜鉛カルシウム、亜リン酸亜鉛ストロンチウム、モリブデン酸カルシウム、リンモリブデン酸アルミニウム等を防錆剤として配合した電着塗料が開示されている。しかしながら、これらの化合物は比較的安価であるが防食性が不十分であり、塗膜の防食性を確保するために電着塗料中に多量に含有すると、塗膜の仕上り性や塗料安定性が損なわれるという問題がある。
【特許文献1】特開平7−331129号公報
【特許文献2】特開2003−277679号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の目的は、無公害型でかつ防食性に優れた防錆剤を含有する、防食性、塗膜の仕上り性、塗料安定性などに優れた、鉛化合物やクロム化合物を含まない無公害型の電着塗料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、上記の目的を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、今回、在る種の特定のシリカ変性リン酸化合物が毒性がなく且つ非常に強力な防食性を有しており、電着塗料用の防錆剤として極めて有用であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0009】
かくして、本発明は、下記式(1)及び(2)

(xMHPO3HO)・(ySiO)・(mCaSiO)・(nCaCO) (1)

(Ca(PO3HO)・(ySiO)・(mCaSiO)・(nCaCO)
(2)
式中、
MはMg又はCaであり、x、y及びmはそれぞれ1〜3の整数であり、そして
nは0〜3の整数である、
よりなる群から選ばれる少なくとも1種のシリカ変性リン酸化合物を防錆剤として含有することを特徴とする電着塗料を提供するものである。
【発明の効果】
【0010】
本発明の電着塗料は、鉛化合物やクロム化合物を含まず無毒性であって環境汚染を生ずることがなく、防食性、塗膜の仕上り性に優れた塗装物品を与える。
【0011】
前記式(1)及び(2)の化合物は、塗料又は塗膜中へのイオンの溶出量が適度に抑制されているため、式(1)又は(2)の化合物を含有する本発明の電着塗料は、機械的なシェアや長期間の攪拌を受けても塗料安定性や塗膜の仕上り性が損なわれることがなく、また、形成される塗膜は防食性の持続に優れ、長期間にわたる防食性を示す。
【0012】
以下、本発明の電着塗料についてさらに詳細に説明する。
【0013】
防錆剤として塗料に配合される物質は、一般に、防錆に必要なイオンを溶出して金属表面に保護膜を形成したり、金属表面でpH緩衝作用を示すことによって金属の腐食を抑制する効果を発揮するが、防錆に必要なイオンの溶出量が少ないものは塗膜の防食性が低く、反対にイオンの溶出量が多すぎるものは塗料安定性を低下させる。
【0014】
本発明に従い電着塗料に配合される前記式(1)及び(2)のシリカ変性リン酸化合物は無毒性であり、かつ金属の防食に必要なイオンを適量ずつ長期にわたり溶出し、しかもその溶出量の経時的な変化が少ないという顕著な特長を有しており、さらに電着塗料中での分散性にも優れており、電着塗料に配合するための無公害型の防錆剤として最適である。
【0015】
前記式(1)の化合物は、例えば、次のようにして製造することができる。
(a) 反応釜に炭酸カルシウム又は酸化マグネシウムを適量仕込み、水を加え、約50〜約80℃に昇温して約1〜約3時間攪拌することにより「分散液A」を調製する。
(b) 別の容器にリン酸を入れ、水を加えて1〜30%に希釈してリン酸水溶液を調製する。次に、分散液Aの入った反応釜に、その温度を約50〜約80℃に保った状態で攪拌しながら、上記のリン酸水溶液を約10〜約60分間かけて均等に滴下し、その後約60℃にて約30分間〜約3時間反応させる。
(c) 別の攪拌羽根を備えた容器に適量の炭酸カルシウムをとり、水を加えて攪拌し、さらに硝酸、水を加えて「分散液B」を調製する。
(d) 上記(b)に記載の反応後の反応釜に、その温度約50〜約80℃に保ったまま、分散液Bを約30〜約120分間かけて滴下し、十分に攪拌して「分散液C」を調製する。
(e) 別の攪拌羽根を備えた容器にケイ酸ナトリウムを適量とり、水を加えて攪拌しながら約50〜約80℃に昇温し、その後約1〜約3時間攪拌して「分散液D」を調製する。
(f) 上記(d)に記載の分散液Cが添加された反応釜に、その温度を約50〜約80℃に保ったまま、分散液Dを攪拌しながら約30〜約120分間かけて滴下し、その後十分に攪拌する。
(g) 生成物を反応釜から取り出し、十分に水洗、濾過し、生ずるケーキを約100〜約120℃で約10〜約120分間乾燥した後に粉砕する。
【0016】
かくして、前記式(1)の化合物を高収率で得ることができる。式(1)の化合物の具体例としては、例えば、
2MgHPO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
3MgHPO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
MgHPO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
2MgHPO・3HO・2SiO・CaSiO・CaCO
2CaHPO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
3CaHPO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
CaHPO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
2CaHPO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
などが挙げられる。
【0017】
また、前記式(2)の化合物は、例えば、式(1)の化合物の製造における工程(a)で炭酸カルシウムを用い、かつ工程(b)におけるリン酸の添加量を式(1)の化合物の場合に比べて変更する以外は、式(1)の化合物の製造の場合と同様にして製造することができる。
【0018】
式(2)の化合物の具体例としては、例えば、
Ca(PO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
Ca(PO・3HO・2SiO・CaSiO・3CaCO
Ca(PO・3HO・2SiO・2CaSiO・2CaCO
Ca(PO・3HO・3SiO・CaSiO・2CaCO
などが挙げられる。
【0019】
式(1)及び(2)の化合物として好適なものとしては、
3CaHPO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
CaHPO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
2CaHPO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
Ca(PO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
などが挙げられる。
【0020】
これらのシリカ変性リン酸化合物の電着塗料中における含有量は、配合すべき電着塗料の種類などに応じて変えることができるが、通常、塗料中の樹脂成分(基体樹脂及び硬化剤)の合計固形分100重量部あたり0.1〜50重量部、好ましくは1〜20重量部、さらに好ましくは2〜10重量部の範囲内とすることができる。
【0021】
本発明に従って上記式(1)及び/又は(2)化合物を配合することができる電着塗料には特に制約はなく、カチオン型又はアニオン型のいずれの電着塗料に対しても、また
常温乾燥型又は熱硬化型のいずれの電着塗料に対しても適用可能であり、具体的には、例えば、常温乾燥型電着塗料、熱硬化型アニオン電着塗料、熱硬化型カチオン電着塗料などが挙げられる。以下、これらの電着塗料についてさらに説明する。
【0022】
常温乾燥型電着塗料:
常温乾燥型電着塗料としては、例えば、常温(50℃以下)で24時間〜10日間、好ましくは3〜7日間放置することにより塗膜を硬化させることができるものが包含され、樹脂成分として脂肪酸変性アクリル樹脂を含有するものが好ましい。
【0023】
樹脂成分として用いられる脂肪酸変性アクリル樹脂としては、例えば、脂肪酸変性アクリル系単量体(a)、カルボキシル基含有ラジカル重合性不飽和単量体(b)及びその他のラジカル重合性不飽和単量体(c)の共重合体が挙げられる。
【0024】
上記脂肪酸変性アクリル系単量体(a)は、例えば、不飽和脂肪酸と水酸基含有アクリル系エステルとを反応させることにより得ることができる。
【0025】
該不飽和脂肪酸としては、相互に共役関係にない二重結合を1分子中に少なくとも2個含有する脂肪族モノカルボン酸が包含され、特に、乾性油脂肪酸及び半乾性油脂肪酸が好適である。ここで、乾性油脂肪酸は、一般に、ヨウ素価が130以上の不飽和脂肪酸をいい、半乾性油脂肪酸はヨウ素価が100〜130の不飽和脂肪酸をいう。そのような不飽和脂肪酸としては、例えば、サフラワー油脂肪酸、アマニ油脂肪酸、ダイズ油脂肪酸、ゴマ油脂肪酸、ケシ油脂肪酸、エノ油脂肪酸、麻実油脂肪酸、ブドウ核油脂肪酸、トウモロコシ油脂肪酸、トール油脂肪酸、ヒマワリ油脂肪酸、綿実油脂肪酸、クルミ油脂肪酸等が挙げられ、これら脂肪酸はそれぞれ単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
【0026】
これらの不飽和脂肪酸の使用量は、塗膜に要求される性能などに応じて適宜変えることができるが、一般には、脂肪酸変性アクリル樹脂を構成するモノマーの固形分の合計量に対して5〜65重量%、特に10〜60重量%の範囲内が好ましい。また必要に応じて、30重量%以下、好ましくは20重量%以下の割合で、キリ油脂肪酸、オイチシカ油脂肪酸、脱水ヒマシ油脂肪酸、ハイジエン脂肪酸などの共役二重結合を有する不飽和脂肪酸を併用してもよい。
【0027】
不飽和脂肪酸と反応せしめられる水酸基を含有するアクリル酸エステル又はメタクリル酸エステル(以下、水酸基含有アクリル系エステルと称することがある)としては、アクリル酸又はメタクリル酸のエステル残基部分に1個の水酸基を有しかつ該エステル残基部分に2〜24個、好ましくは2〜8個の炭素原子を含むものが挙げられる。そのような水酸基含有アクリル系エステルとしては、例えば、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレートなどのヒドロキシアルキルアクリレート又はヒドロキシメタクリレートが挙げられる。
【0028】
上記脂肪酸変性アクリル系単量体(a)は、不飽和脂肪酸を水酸基含有アクリル系エステルと、不活性な溶媒中でエステル化触媒の存在下に反応させることにより製造することができる。反応温度は、通常約100〜約180℃、好ましくは約120〜約160℃の範囲内、そして反応時間は約0.5〜約10時間、好ましくは約1〜約6時間とすることができる。
【0029】
水酸基含有アクリル系エステルは、通常、不飽和脂肪酸1モル当たり0.5〜1.9モル、好ましくは1.0〜1.5モルの割合で使用することができる。
【0030】
上記反応に使用されるエステル化触媒としては、例えば、硫酸、硫酸アルミニウム、
硫酸水素カリウム、p−トルエンスルホン酸、塩酸、硫酸メチル、リン酸などが挙げられ、これらは不飽和脂肪酸と水酸基含有アクリル系エステルの合計量に対して0.05〜2.0重量%の範囲内で用いることが好ましい。
【0031】
また、不活性溶媒としては、約180℃以下の温度で還流しうる水−非混和性の有機溶媒が好ましく、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素;ヘプタン、ヘキサン、オクタンなどの脂肪族炭化水素が挙げられる。また、反応系に必要に応じて重合禁止剤、例えば、ハイドロキノン、メトキシフェノール、tert-ブチルカテコール、ベンゾキノンなどを加え、水酸基含有アクリル系エステル及び/又は生成する脂肪酸変性アクリル系エステルの重合を抑制することができる。
【0032】
上記反応において、水酸基含有アクリル系エステルの水酸基と不飽和脂肪酸のカルボキシル基との間でエステル化が起り、不飽和脂肪酸で変性されたアクリル系エステルが得られる。
【0033】
さらに別法として、グリシジル基含有アクリル酸エステル又はメタクリル酸エステル、例えばグリシジルメタクリレートと不飽和脂肪酸を酸エポキシ反応により反応させることによっても、不飽和脂肪酸で変性された脂肪酸変性アクリル系単量体(a)を得ることができる。この場合、上記と同様に必要に応じて重合禁止剤を用いることが好ましい。
【0034】
カルボキシル基含有ラジカル重合性不飽和単量体(b)としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸等が挙げられ、これらは単独で又は2種以上組み合せて使用することができる。
【0035】
その他のラジカル重合性不飽和単量体(c)としては、以下に例示するものを使用することができる。
【0036】
アクリル酸又はメタクリル酸のエステル:例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ブチル、アクリル酸ヘキシル、アクリル酸オクチル、アクリル酸ラウリル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸ヘキシル、メタクリル酸オクチル、メタクリル酸ラウリル等のアクリル酸又はメタクリル酸のC〜C18アルキルエステル;アクリル酸メトキシブチル、メタクリル酸メトキシブチル、アクリル酸メトキシエチル、メタクリル酸メトキシエチル、アクリル酸エトキシブチル、メタクリル酸エトキシブチル等のアクリル酸又はメタクリル酸のアルコキシアルキルエステル;アクリル酸ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル等のアクリル酸又はメタクリル酸のC〜Cヒドロキシアルキルエステル;アリルオキシエチルアクリレート、アリルオキシメタクリレート等のアクリル酸又はメタクリル酸のアルケニルオキシアルキルエステルなど。
【0037】
ビニル芳香族化合物:例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン、p−クロルスチレン、ビニルピリジンなど。
【0038】
ポリオレフィン系化合物:例えば、ブタジエン、イソプレン、クロロプレンなど。
【0039】
アクリル酸又はメタクリル酸のアミド:例えば、アクリルアミド、N−メチロールアクリルアミド、N−ブトキシメチルアクリルアミドなど。
【0040】
他に、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、メチルイソプロペニルケトンなど。
【0041】
その他のラジカル重合性不飽和単量体(c)として、さらに含窒素複素環を有するビニル単量体(d)を使用することもできる。ビニル単量体(d)には、1〜3個、好ましくは1又は2個の窒素原子を含む単環又は多環の複素環がビニル基に結合したモノマーが包含され、特に以下に示す単量体を例示することができる。
【0042】
ビニルピロリドン類:例えば、1−ビニル−2−ピロリドン、1−ビニル−3−ピロリドンなど。
【0043】
ビニルピリジン類:例えば、2−ビニルピリジン、4−ビニルピリジン、5−メチル−2−ビニルピリジン、5−エチル−2−ビニルピリジンなど。
【0044】
ビニルイミダゾール類:例えば、1−ビニルイミダゾール、1−ビニル−2−メチルイミダゾールなど。
【0045】
ビニルカルバゾール類:例えば、N−ビニルカルバゾールなど。
【0046】
ビニルキノリン類:例えば、2−ビニルキノリンなど。
【0047】
ビニルピペリジン類:例えば、3−ビニルピペリジン、N−メチル−3−ビニルピペリジンなど。
【0048】
上記のビニル単量体の中でも、特に、環窒素原子が3級化されているものが好適である。これらの単量体はそれぞれ単独で又は2種もしくはそれ以上組み合せて使用することができる。
【0049】
脂肪酸変性アクリル系単量体(a)、カルボキシル基含有ラジカル重合性不飽和単量体(b)及びその他のラジカル重合性不飽和単量体(c)の共重合は、例えば、溶液重合法、乳化重合法、懸濁重合法等を用いて行うことができる。
【0050】
共重合を行う場合の各単量体の使用割合は、単量体(a)、(b)及び(c)の合計重量を基準にして、通常、脂肪酸変性アクリル系単量体(a)は7〜94重量%、好ましくは10〜80重量%、カルボキシル基含有ラジカル重合性不飽和単量体(b)は3〜20重量%、好ましくは5〜15重量%、そしてその他のラジカル重合性不飽和単量体(c)は1〜88重量%、好ましくは18〜78重量%の範囲内とすることができる。
【0051】
含窒素複素環を有するビニル単量体(d)の使用割合は、単量体(a)、(b)及び(c)の合計重量を基準にして、通常、1〜80重量%、好ましくは25〜65重量%の範囲内とすることができる。
【0052】
これらの単量体の共重合反応は、例えば、溶媒中で、重合触媒の存在下に、約30〜約180℃、好ましくは約40〜約170℃の温度において、約1〜20時間、好ましくは約6〜約10時間行うことができる。
【0053】
得られる脂肪酸変性アクリル樹脂は、一般に20〜150mgKOH/g、好ましくは25〜120mgKOH/gの範囲内の酸価を有することができる。また、該脂肪酸変性アクリル樹脂は、一般に500〜100,000、好ましくは2,000〜20,000の範囲内の数平均分子量を有することができる。
【0054】
さらに、塗膜性能として高い防食性が要求される電着塗料の場合には、樹脂成分として、上記の如き脂肪酸変性アクリル樹脂にさらにエポキシ当量が180〜2,500の範囲内のエポキシ樹脂を反応させてなるエポキシ樹脂変性/脂肪酸変性アクリル樹脂を用いることもできる。
【0055】
上記のエポキシ樹脂は、例えば、ポリフェノール化合物をエピハロヒドリン、例えばエピクロルヒドリンと反応させることによって得ることができる。該エポキシ樹脂の形成のために用いることができるポリフェノール化合物としては、例えば、ビス(4−ヒドロキシフェニル)−2,2−プロパン(ビスフェノールA)、4,4−ジヒドロキシベンゾフェノン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)メタン(ビスフェノールF)、ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1−エタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1−イソブタン、ビス(4−ヒドロキシ−tert−ブチル−フェニル)−2,2−プロパン、ビス(2−ヒドロキシナフチル)メタン、テトラ(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,2,2−エタン、4,4−ジヒドロキシジフェニルスルホン、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等を挙げることができる。
【0056】
また、ポリフェノール化合物とエピクロルヒドリンとの反応によって得られるエポキシ樹脂としては、中でも、ビスフェノールAから誘導される下記式
【0057】
【化1】

【0058】
で示されるものが好適である。
【0059】
かかるエポキシ樹脂の市販品としては、例えば、ジャパンエポキシレジン(株)からエピコート828EL、同1002、同1004、同1007なる商品名で販売されているものが挙げられる。
【0060】
エポキシ樹脂変性/脂肪酸変性アクリル樹脂を製造する際の、脂肪酸変性アクリル樹脂とエポキシ当量が180〜2,500のエポキシ樹脂の使用割合は、通常、脂肪酸変性アクリル樹脂の固形分100重量部に対して、エポキシ樹脂が0.01〜50重量%、特に0.1〜35重量%の範囲内が好適である。
【0061】
反応は、例えば、脂肪酸変性アクリル樹脂とエポキシ樹脂を有機溶剤中で混合し、室温ないし約200℃の温度で約0.2〜約30時間行うことができる。また、触媒として、酸−エポキシ反応において通常用いられる3級アミン、4級アンモニウム塩等を用いることができる。反応の進行は、滴定により樹脂の酸価の減少を追跡することによって把握することができる。
【0062】
式(1)及び/又は(2)の化合物の常温乾燥型電着塗料への導入は、通常の電着塗料の調製法に準じて、分散用樹脂として、例えば、上記の如き脂肪酸変性アクリル樹脂又はエポキシ樹脂変性/脂肪酸変性アクリル樹脂等を用い、これらの分散用樹脂に式(1)及び/又は(2)の化合物、ならびに顔料、例えば、酸化チタン、カーボンブラック、ベンガラ等の着色顔料;クレー、マイカ、バリタ、炭酸カルシウム、シリカなどの体質顔料;リンモリブデン酸アルミニウム、トリポリリン酸アルミニウムなどの防錆顔料;オクチル酸亜鉛やギ酸亜鉛などの硬化触媒;ビスマス、水酸化ビスマス、塩基性炭酸ビスマス、硝酸ビスマス、ケイ酸ビスマスなどのビスマス化合物;表面調整剤、界面活性剤等を適宜配合し、ボールミル分散やサンドミル分散を用いて分散処理することにより、顔料分散ペーストを調製し、別に調製した樹脂成分として上記の脂肪酸変性アルキル樹脂又はエポキシ樹脂変性/脂肪酸変性アクリル樹脂を含有する電着塗料用エマルションと混合することにより行うことができる。
【0063】
上記の電着塗料用エマルションは、例えば、脂肪酸変性アクリル樹脂又はエポキシ樹脂変性アクリル樹脂に、必要に応じて、有機溶剤、はじき防止剤、表面調整剤、造膜剤などを加え、脂肪酸変性アクリル樹脂又はエポキシ樹脂変性アクリル樹脂のカルボキシル基に対し0.1〜1.1当量、好ましくは0.5〜1.1当量の中和剤、例えば、アンモニア、ジエチルアミン、エチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン、モノプロパノールアミン、イソプロパノールアミン、エチルアミノエチルアミン、ヒドロキシエチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン、ジエチレントリアミンなどの有機アミン;カセイソーダ、カセイカリなどのアルカリ金属水酸化物を添加し、脱イオン水を加えてディスパーなどを用いて分散することによって作製することができる。このエマルションに前述の顔料分散ペーストを混合し、脱イオン水を加えて、pHを7.0〜10.0とし、塗料固形分を5〜30重量%、好ましくは10〜20重量%に希釈することによって、式(1)及び/又は式(2)の化合物を防錆剤として含有する常温乾燥型電着塗料を製造することができる。
【0064】
式(1)及び/又は(2)の化合物の常温乾燥型電着塗料における含有量は、要求される塗膜性能等に応じて広範囲にわたって変えることができるが、通常、常温乾燥型電着塗料中の樹脂成分の固形分100重量部あたり、0.1〜50重量部、特に1〜20重量部、さらに特に2〜8重量部の範囲内が好適である。
【0065】
電着塗装は、上記の如くして調製される常温乾燥型電着塗料を電着塗料浴として、浴温を通常15〜40℃、好ましくは20〜35℃に調整し、負荷電圧20〜400V、好ましくは30〜300Vで1〜10分間通電することによって行うことができる。
【0066】
電着塗膜の膜厚は、特に制限されるものではないが、一般には、硬化塗膜に基づいて10〜40μmの範囲内が好ましい。被塗物を電着浴から引き上げ、必要に応じて塗面を水洗し、場合によっては、塗膜の硬化性を向上させるために、約100℃以下で約5〜約40分間強制乾燥を行った後、約50℃以下で24時間〜約10日間、好ましくは3〜7日間放置することにより、塗膜を硬化させることができる。
【0067】
被塗物は、少なくともその表面が導電性金属で構成されているものであればその大きさや形状等には特に制限はなく、どのようなものであってもよく、その材質としては、例えば、鉄、アルミニウム、鋼及びこれらの表面に化成処理を施したものなどが包含され、具体的には、熱容量が大きく塗膜を十分に加熱できない物品、プラスチックやゴムなどを組み込んだ物品、建設機械などが挙げられる。
【0068】
熱硬化型アニオン電着塗料
本発明に従い式(1)及び/又は式(2)の化合物を配合することができる熱硬化型アニオン電着塗料には、カルボキシル基のようなアニオン形成性官能基を有するアニオン性樹脂及び硬化剤を樹脂成分として含んでなるものが包含される。
【0069】
上記のアニオン性樹脂としては、通常のアニオン電着塗料に配合されるそれ自体既知のものを使用することができ、具体的には、例えば、カルボキシル基及び水酸基を有する、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂などの樹脂を使用することができる。
【0070】
該アニオン性樹脂は、そのカルボキシル基を、アンモニア、ジエチルアミン、エチルエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノエタノールアミン、モノプロパノールアミン、イソプロパノールアミン、エチルアミノエチルアミン、ヒドロキシエチルアミン、ジエチレントリアミンなどの有機アミン;カセイソーダ、カセイカリなどのアルカリ金属水酸化物などの中和剤で中和することにより水溶化又は水分散化することができる。
【0071】
上記のカルボキシル基及び水酸基を有するアクリル樹脂としては、例えば、カルボキシル基含有不飽和単量体、水酸基含有アクリル系単量体及びさらに必要に応じてその他の重合性単量体をラジカル重合させてなる共重合体が挙げられる。
【0072】
上記の単量体の具体例としては下記のものをあげることができる。
【0073】
カルボキシル基含有不飽和単量体:1分子中にカルボキシル基と重合性不飽和結合をそれぞれ1個以上有する化合物であり、例えば、(メタ)アクリル酸、マレイン酸、カプロラクトン変性カルボキシル基含有(メタ)アクリル系単量体(ダイセル化学社製、商品名、プラクセルFM1A、プラクセルFM4A、プラクセルFM10A)などが挙げられる。
【0074】
水酸基含有アクリル系単量体:1分子中に水酸基と重合性不飽和結合をそれぞれ1個以上有する化合物であり、例えば、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、(ポリ)エチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、(ポリ)プロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート;これらの水酸基含有アクリル系単量体と、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、γ−カプロラクトン、γ−カプリロラクトン、γ−ラウリロラクトン、ε−カプロラクトン、δ−カプロラクトンなどのラクトン類化合物との反応物など、市販品として、プラクセルFM1、プラクセルFM2、プラクセルFM3、プラクセルFA1、プラクセルFA2、プラクセルFA3(以上いずれもダイセル化学社製、商品名、カプロラクトン変性(メタ)アクリル酸ヒドロキシエステル)などが挙げられる。
【0075】
その他の重合性単量体:以上に述べたカルボキシル基含有不飽和単量体及び水酸基含有アクリル系単量体以外の重合性単量体であって、1分子中に重合性不飽和結合を少なくとも1個有する化合物であり、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)アクリル酸プロピル、(メタ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸ヘキシル、(メタ)アクリル酸オクチル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシルなどの(メタ)アクリル酸のC〜C18のアルキル又はシクロアルキルエステル;スチレン、ビニルトルエンなどのビニル芳香族化合物;(メタ)アクリル酸アミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−メチロ−ル(メタ)アクリルアミドなどの(メタ)アクリルアミド及びその誘導体;(メタ)アクリロニトリル化合物;γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシランなどのアルコキシシリル基含有重合性単量体などが挙げられる。
【0076】
これらの単量体のラジカル共重合は、例えば、それ自体既知の溶液重合方法などによって行うことができる。得られるアクリル樹脂は、一般に、10,000以下、好ましくは4,000〜8,000の範囲内の数平均分子量、20〜200mgKOH/g、好ましくは25〜150mgKOH/gの範囲内の水酸基価、及び20〜150mgKOH/g、好ましくは25〜120mgKOH/gの範囲内の酸価を有することができる。
【0077】
アニオン性樹脂と組み合わせて用いられる硬化剤としては、例えば、メラミン樹脂、ブロックポリイソシアネート化合物、ポリオキサゾリン化合物などが挙げられるが、中でもメラミン樹脂が好適である。
【0078】
メラミン樹脂としては、メラミンにホルムアルデヒドなどを反応させてなるメチロール化メラミン樹脂のメチロ−ル基の一部もしくは全部を少なくとも1種のC〜C10モノアルコールで変性したエ−テル化メラミン樹脂を好適に使用することができる。かかるメラミン樹脂としては、1核体〜多(約2〜5)核体のものが50重量%以上占めるものが好ましい。また、メラミン樹脂はイミノ基、メチロ−ル基、その他の官能基を含んでいてもよい。
【0079】
ブロックポリイソシアネ−ト化合物は、ポリイソシアネ−ト化合物のイソシアネート基をブロック剤で封鎖したものであって、具体的には、後述のカチオン電着塗料において例示するブロックポリイソシアネート化合物を好適に使用することができる。ブロックポリイソシアネート化合物は加熱すると、ブロック剤が解離して遊離のイソシアネ−ト基が再生し、それがアニオン性樹脂中の水酸基などと架橋反応する。
【0080】
以上に述べたアニオン性樹脂及び硬化剤は、一般に、両者の合計固形分を基準にして、
アニオン性樹脂は50〜95重量%、特に65〜85重量%の範囲内、そして硬化剤は5〜50重量%、特に15〜35重量%の範囲内で使用することができる。
【0081】
熱硬化型カチオン電着塗料:
本発明に従い式(1)及び/又は(2)の化合物を配合することができる熱硬化型カチオン電着塗料には、基体樹脂としてカチオン性樹脂及び硬化剤としてブロック化ポリイソシアネート化合物を含んでなるものが包含される。基体樹脂として使用されるカチオン性樹脂には、例えば、分子中にアミノ基、アンモニウム塩基、スルホニウム塩基、ホスホニウム塩基などのカチオン化可能な基を有する樹脂が挙げられ、樹脂種としては、電着塗料の基体樹脂として通常使用されるもの、例えば、エポキシ系、アクリル系、ポリブタジエン系、アルキド系、ポリエステル系などのいずれのタイプの樹脂であってもよく、特にポリエポキシド化合物にアミンを付加反応させてなるアミン付加エポキシ樹脂が好適に使用できる。
【0082】
アミン付加エポキシ樹脂としては、例えば、(1)ポリエポキシド化合物と1級モノ−及びポリアミン、2級モノ−及びポリアミン又は1、2級混合ポリアミンとの付加物(例えば、米国特許第3,984,299号明細書参照);(2)ポリエポキシド化合物とケチミン化された1級アミノ基を有する2級モノ−及びポリアミンとの付加物(例えば、米国特許第4,017,438号 明細書参照);(3)ポリエポキシド化合物とケチミン化された1級アミノ基を有するヒドロキシ化合物とのエーテル化により得られる反応物(例えば、特開昭59−43013号公報参照)等を挙げることができる。
【0083】
上記アミン付加エポキシ樹脂の製造に使用されるポリエポキシド化合物は、エポキシ基を1分子中に1個以上、好ましくは2個以上有する化合物であり、一般に、少なくとも200、好ましくは400〜4,000、更に好ましくは800〜2,500の範囲内の数平均分子量(注1)及び少なくとも160、好ましくは180〜2,500、さらに好ましくは400〜1,500の範囲内のエポキシ当量を有するものが適しており、特に、ポリフェノール化合物とエピクロルヒドリンとの反応によって得られるものが好ましい。
【0084】
(注1)数平均分子量:JIS K0124-83に準じて行ない、分離カラムにTSK GEL4000HXL+G3000HXL+G2500HXL+G2000HXL(東ソー株式会社製)を用いて40℃で流速1.0ml/分、溶離液にGPC用テトラヒドロフランを用いて、RI屈折計で得られたクロマトグラムとポリスチレンの検量線から計算により求めたものである。
【0085】
該エポキシド樹脂の形成のために用い得るポリフェノール化合物としては、例えば、ビス(4−ヒドロキシフェニル)−2,2−プロパン、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1−エタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1−イソブタン、ビス(4−ヒドロキシ−tert−ブチル−フェニル)−2,2−プロパン、ビス(2−ヒドロキシナフチル)メタン、テトラ(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,2,2−エタン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等を挙げることができる。
【0086】
該エポキシド樹脂は、ポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリアミドアミン、ポリカルボン酸、ポリイソシアネート化合物などと一部反応させたものであってもよく、更にまた、ε−カプロラクトンなどのカプロラクトン、アクリルモノマーなどをグラフト重合させたものであってもよい。
【0087】
該エポキシ樹脂の形成のために用い得るポリフェノール化合物としては、例えば、ビス(4−ヒドロキシフェニル)−2,2−プロパン、4,4’−ジヒドロキシベンゾフェノン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1−エタン、ビス(4−ヒドロキシフェニル)−1,1−イソブタン、ビス(4−ヒドロキシ−2もしくは3−tert−ブチル−フェニル)−2,2−プロパン、ビス(2−ヒドロキシナフチル)メタン、テトラ(4−ヒドロキシフェニル)−1,1,2,2−エタン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等を挙げることができる。
【0088】
上記(1)のアミン付加エポキシ樹脂の製造に使用される第1級モノ−及びポリアミン、第2級モノ−及びポリアミン又は第1、2級混合ポリアミンとしては、例えば、モノメチルアミン、ジメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、モノイソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、モノブチルアミン、ジブチルアミンなどのモノ−もしくはジ−アルキルアミン;モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、モノ(2−ヒドロキシプロピル)アミン、モノメチルアミノエタノールなどのアルカノールアミン;エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどのアルキレンポリアミンなどを挙げることができる。
【0089】
上記(2)のアミン付加エポキシ樹脂の製造に使用されるケチミン化された第1級アミノ基を有する第2級モノ−及びポリアミンとしては、例えば、上記(1)のアミン付加エポキシ樹脂の製造に使用される第1級モノ−及びポリアミン、第2級モノ−及びポリアミン又は第1、2級混合ポリアミンのうち、第1級アミノ基を有する化合物(例えば、モノメチルアミン、モノエタノールアミン、エチレンジアミン、ジエチレントリアミンなど)にケトン化合物を反応させてなるケチミン化物を挙げることができる。
【0090】
上記(3)のアミン付加エポキシ樹脂の製造に使用されるケチミン化された第1級アミノ基を有するヒドロキシ化合物としては、例えば、上記(1)のアミン付加エポキシ樹脂の製造に使用される第1級モノ−及びポリアミン、第2級モノ−及びポリアミン又は第1、2級混合ポリアミンのうち、第1級アミノ基とヒドロキシル基を有する化合物(例えば、モノエタノールアミン、モノ(2−ヒドロキシプロピル)アミンなど)にケトン化合物を反応させてなるヒドロキシル基含有ケチミン化物を挙げることができる。
【0091】
前記アミン付加エポキシ樹脂には、さらに、前記エポキシ樹脂、1分子中に2個以上の活性水素含有基を有する化合物にカプロラクトンを付加して得られるポリオール化合物及びアミノ基含有化合物を反応させてなるポリオール変性アミン付加エポキシ樹脂も包含され、好適に使用することができる。
【0092】
上記1分子中に2個以上の活性水素含有基を有する化合物としては、一般に、62〜5,000の範囲内の分子量を有し、1分子当り2〜30個の活性水素含有基を含有するものが好ましく、該活性水素含有基としては、例えば、水酸基、第1級アミノ基、第2級アミノ基などを挙げることができる。
【0093】
上記1分子中に2個以上の活性水素含有基を有する化合物の具体例としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールなどの低分子量ポリオール;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グリコール、ビスフェノールAポリエチレングリコールエーテルなどの線状又は分岐状ポリエーテルポリオール;コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、マレイン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸などの有機ジカルボン酸又はその無水物と、上記低分子量ポリオールなどの有機ジオールとを有機ジオール過剰の条件下で重縮合反応させてなるポリエステルポリオール;ブチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、テトラエチレンペンタミン、ペンタエチレンヘキサミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノ(2−ヒドロキシプロピル)アミン、ジ(2−ヒドロキシプロピル)アミン、1,3−ビスアミノメチルシクロヘキサノン、イソホロンジアミン、キシリレンジアミン、メタキシリレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、フェニレンジアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミンなどのアミン化合物;ピペラジンやこれらのアミン化合物から誘導されるポリアミド、ポリアミドアミン、エポキシ化合物とのアミンアダクト、ケチミン、アルジミンなどを挙げることができる。
【0094】
上記1分子中に2個以上の活性水素含有基を有する化合物に付加反応せしめられるカプロラクトンとしては、例えば、γ−カプロラクトン、ε−カプロラクトン、δ−カプロラクトンなどが挙げられ、特にε−カプロラクトンが好適である。
【0095】
上記1分子中に2個以上の活性水素含有基を有する化合物とカプロラクトンとの付加反応は、それ自体既知の方法で行うことができ、この付加反応によってポリオール化合物が得られる。
【0096】
上記ポリオール変性アミン付加エポキシ樹脂の製造に用いられるアミノ基含有化合物は、樹脂中にアミノ基を導入して、該樹脂をカチオン性化するためのカチオン性付与成分であり、エポキシ基と反応する活性水素を少なくとも1個有するものを使用することができる。
【0097】
その具体例としては、例えば、前記(1)のアミン付加エポキシ樹脂の製造に使用される第1級モノ−及びポリアミン、第2級モノ−及びポリアミン又は第1、2級混合ポリアミン;前記(2)のアミン付加エポキシ樹脂の製造に使用されるケチミン化された第1級アミノ基を有する第2級モノ−及びポリアミン;前記(3)のアミン付加エポキシ樹脂の製造に使用されるケチミン化された第1級アミノ基を有するヒドロキシ化合物として使用可能なものなどを挙げることができる。
【0098】
また、カチオン性樹脂は、カチオン化可能な基としてアミノ基を有する場合には、ギ酸、酢酸、プロピオン酸、乳酸などの有機カルボン酸;塩酸、硫酸などの無機酸などの酸によって中和することにより水溶化ないしは水分散化することができ、他方、カチオン化可能な基としてアンモニウム塩基、スルホニウム塩基又はホスホニウム塩基などのオニウム塩基を有する場合には、中和することなく、そのまま水溶化ないしは水分散化することができる。
【0099】
以上に述べたカチオン性樹脂と組み合わせて硬化剤として用いられるブロックポリイソシアネート化合物には、ポリイソシアネート化合物とブロック剤とのほぼ化学量論量での付加反応生成物が包含される。ここで使用されるポリイソシアネート化合物としては、例えば、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、テトラ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、メチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなどの芳香族、脂肪族又は脂環族のポリイソシアネート化合物、及びこれらのイソシアネート化合物の過剰量にエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、ヘキサントリオール、ヒマシ油などの低分子活性水素含有化合物を反応させて得られる末端イソシアネート含有化合物などが挙げられる。
【0100】
一方、ブロック剤は、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基に付加してブロックするものであり、その付加によって生成するブロックポリイソシアネート化合物は常温においては安定であるが、塗膜の焼付け温度(通常約100〜約200℃)に加熱した際、ブロック剤が解離して遊離のイソシアネート基を再生しうるものであることが望ましい。このような要件を満たすブロック剤としては、例えば、ε−カプロラクタム、γ−ブチロラクタムなどのラクタム系化合物;メチルエチルケトオキシム、シクロヘキサノンオキシムなどのオキシム系化合物;フェノール、パラ−t−ブチルフェノール、クレゾールなどのフェノール系化合物;n−ブタノール、2−エチルヘキサノールなどの脂肪族アルコール類;フェニルカルビノール、メチルフェニルカルビノールなどの芳香族アルキルアルコール類;エチレングリコールモノブチルエーテルなどのエーテルアルコール系化合物等を挙げることができる。
【0101】
さらに、分子量76〜150のジオール又は分子量106〜500のカルボキシル基含有ジオールをブロック剤として用いたブロック化ポリイソシアネートも硬化剤として用いることができる。
【0102】
上記ジオールは、反応性の異なる2個の水酸基、例えば、第1級水酸基と第2級水酸基、第1級水酸基と第3級水酸基、第2級水酸基と第3級水酸基との組み合わせの2個の水酸基を有し且つ76〜150の分子量を有するものであることができ、例えば、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,2−ブタンジオール、3−メチル−1,2−ブタンジオール、1,2−ペンタンジオール、1,4−ペンタンジオール、3−メチル−4,3−ペンタンジオール、3−メチル−4,5−ペンタンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペンタンジオール、1,5−ヘキサンジオール、1,4−ヘキサンジオールなどの反応性の異なる2個の水酸基を有するジオールを挙げることができる。
【0103】
なかでもプロピレングリコールがブロック化ポリイシアネートの反応性、加熱減量の低減、塗料の貯蔵安定性などの観点から好適である。これらのジオールは、通常、反応性の高いほうの水酸基からイソシアネート基と反応しイソシアネート基をブロックする。
【0104】
上記のカルボキシル基含有ジオールには、分子量106〜500のカルボキシル基含有ジオールが包含され、分子中にカルボキシル基を有することによって、低温解離性が向上し低温での硬化性を向上させることができ、特に、硬化触媒として、有機錫化合物を使用した場合に低温での硬化性を大きく向上させることができる。
【0105】
カルボキシル基含有ジオールとしては、例えば、2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロールブタン酸、ジメチロール吉草酸、グリセリン酸等を挙げることができる。
【0106】
以上に述べたカチオン性樹脂及び硬化剤は、一般に、両者の合計固形分を基準にして、カチオン性樹脂は50〜95重量%、特に65〜85重量%の範囲内、そして硬化剤は5〜50重量%、特に15〜35重量%の範囲内で使用することができる。また、カチオン電着塗料は、カチオン性樹脂及び硬化剤を、合計固形分として、10〜40重量%、特に15〜25重量%の範囲内の濃度で含有することができる。
【0107】
以上に述べた樹脂成分を含んでなる熱硬化型アニオン又はカチオン電着塗料への式(1)及び/又は(2)の化合物の導入は、通常の電着塗料の調製法に準じて、分散用樹脂に、式(1)及び/又は(2)の化合物、ならびに顔料、例えば、酸化チタン、カーボンブラック、ベンガラ等の着色顔料;クレー、マイカ、バリタ、炭酸カルシウム、シリカなどの体質顔料;リンモリブデン酸アルミニウム、トリポリリン酸アルミニウム等の防錆顔料;ビスマス、水酸化ビスマス、塩基性炭酸ビスマス、硝酸ビスマス、ケイ酸ビスマス等のビスマス化合物;ジオクチル錫オキサイト、ジブチル錫オキサイト、錫オクトエート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジベンゾエートオキシ、オクチル酸亜鉛、ギ酸亜鉛などの硬化触媒;表面調整剤、界面活性剤等を適宜配合し、ボールミル分散やサンドミル分散を用いて分散処理することにより顔料分散ペーストを調製し、別に調製した前述の樹脂成分を含んでなる電着塗料用のエマルションと混合することにより行うことができる。
【0108】
電着塗料用エマルションは、例えば、熱硬化型アニオン又はカチオン電着塗料用の前述の如きアニオン性樹脂又はカチオン性樹脂に硬化剤を添加し、前述の如くして水溶化又は水分散化することにより調製することができる。
【0109】
上記の如くして調製される顔料分散ペーストと電着塗料用エマルションとを混合し、さらに脱イオン水を加えて塗料固形分を5〜30重量%、好ましくは10〜25重量%に希釈することによって、式(1)及び/又は(2)の化合物を含有する熱硬化型アニオン又はカチオン電着塗料を製造することができる。
【0110】
式(1)及び/又は式(2)の化合物の熱硬化型アニオン電着塗料又は熱硬化型カチオン電着塗料における含有量は、通常、電着塗料中の樹脂成分の固形分100重量部あたり、0.1〜50重量部、特に1〜20重量部、さらに特に2〜8重量部の範囲内が好適である。
【0111】
電着塗装は、例えば、電着塗料浴のpHを、通常、カチオン型電着塗料では5.0〜7.0そしてアニオン型電着塗料では7.0〜10.0とし且つ浴温を15〜40℃、好ましくは20〜35℃に調整し、負荷電圧20〜400V、好ましくは30〜200Vで1〜10分間通電することによって行うことができる。
【0112】
電着塗膜の膜厚は、特に制限されるものではないが、一般には、10〜40μm、好ましくは15〜30μmの範囲内とすることができる。また、塗膜の焼き付け硬化温度及び時間は、一般に、約110〜約220℃、好ましくは約120〜約170℃で、5分間〜120分間、好ましくは10分間〜50分間が適している。
【0113】
被塗物としては、例えば、自動車ボディ、自動車部品などの冷延鋼板、溶融亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛−鉄二層めっき鋼板、有機複合めっき鋼板などの鋼板;アルミニウム;及びこれらの混合物などが挙げられる。
【実施例】
【0114】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれにのみに限定されるものではない。なお、「部」及び「%」は、特にことわらない限り、「重量部」及び「重量%」である。
【0115】
製造例1 防錆剤No.1
(1)攪拌羽根を備えた反応釜に酸化マグネシウム60部を入れ、水1940部を加えて2000部とし、60℃に昇温して分散液Aを調製した。
(2)攪拌羽根を備えたフラスコに75%リン酸178.7部を入れ、水1021.3部を加えて、リン酸水溶液1200部を得た。
分散液Aの入った反応釜を攪拌しながら温度を60℃に保ち、リン酸水溶液を30分かけて均等に滴下した後、60℃にて1時間30分反応させた。
(3)別の攪拌羽根を備えたフラスコに炭酸カルシウム217.4部を入れ、水282.6部を加えて攪拌し、その中に67.5%硝酸152.6部を加え、さらに水347.4部を加えて1000部とし、分散液Bを得た。
(4)工程(2)の反応後の反応釜に60℃に保ったまま分散液Bを攪拌しながら1時間かけて滴下し、さらに1時間攪拌して分散液Cを調製した。
(5)別の攪拌羽根を備えたフラスコにケイ酸ナトリウム458部を入れ、水1542部を加えて2000部とし、分散液Dを得た。
(6)工程(4)の後の反応釜に60℃に保ったまま分散液D2000部を攪拌しながら1時間かけて滴下し、さらに1時間攪拌した。
(7)反応釜から生成物を取り出してよく水洗し、洗浄後得られたケーキを120℃で乾燥して粉砕し、防錆剤No.1を得た。
【0116】
防錆剤No.1の組成は、
2MgHPO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
であった。
【0117】
製造例2 防錆剤No.2
(1)攪拌羽根を備えた反応釜に炭酸カルシウム340部を入れ、水4160部を加えて4500部とし、60℃に昇温して分散液Aを調製した。
(2)攪拌羽根を備えたフラスコに75%リン酸490.4部を入れ、水1309.6部を加えてリン酸水溶液1800部を得た。
分散液Aの入った反応釜を攪拌しながら温度を60℃に保ち、リン酸水溶液を30分かけて均等に滴下した後、60℃にて1時間30分反応させた。
(3)別の攪拌羽根を備えたフラスコに炭酸カルシウム560部を入れ、水660部を加えて攪拌し、その中に67.5%硝酸366部を加え、さらに水414部を加えて2000部とし、分散液Bを得た。
(4)工程(2)の反応後の反応釜に60℃に保ったまま分散液Bを攪拌しながら1時間かけて滴下し、さらに1時間攪拌して分散液Cを調製した。
(5)別の攪拌羽根を備えたフラスコにケイ酸ナトリウム1080部を入れ、水7520部を加えて8600部とし、分散液Dを得た。
(6)工程(4)の後の反応釜に60℃に保ったまま分散液D8600部を攪拌しながら1時間かけて滴下し、さらに1時間攪拌した。
(7)反応釜から生成物を取り出してよく水洗し、洗浄後得られたケーキを120℃で乾燥して粉砕し、防錆剤No.2を得た。
【0118】
防錆剤No.2の組成は、
2CaHPO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
であった。
【0119】
製造例3〜6 防錆剤No.3〜No.6
工程(1)〜(7)で用いる原材料の種類及びその使用量を表1に示すように変更する以外、製造例2と同様の操作にて防錆剤No.3〜No.6を得た。
【0120】
【表1】

【0121】
得られた防錆剤No.3〜No.6の組成は以下のとおりであった。
【0122】
防錆剤No.3:3CaHPO・3HO・2SiO・CaSiO
2CaCO
防錆剤No.4:CaHPO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
防錆剤No.5:2CaHPO・3HO・2SiO・CaSiO・CaCO
防錆剤No.6:Ca(PO・3HO・2SiO・CaSiO
2CaCO
【0123】
製造例7 脂肪酸変性アクリル樹脂
アマニ油脂肪酸 236部
グリシジルメタクリレート 119部
ハイドロキノン 0.4部
テトラエチルアンモニウムブロマイド 0.2部
上記の各成分を反応容器に入れ、攪拌しながら140〜150℃の温度で反応させた。エポキシ基とカルボキシル基の付加反応を、残存カルボキシル基の量を測定しながら追跡し、4時間後に反応を停止して反応物(1)を得た。
【0124】
次に、エチレングリコールモノブチルエーテル54部を反応容器に入れ、加熱して120℃にした。温度を120℃に保ちながら、下記のモノマー混合物を約2時間かけて滴下した。
【0125】
反応物(1) 30部
スチレン 40部
n−ブチルメタアクリレート 15部
2−エチルヘキシルメタアクリレート 8部
アクリル酸 7部
アゾビスイソブチロニトリル 3部
滴下終了後、アゾビスイソブチロニトリル 1部を反応容器に加え、その後120℃に保ったまま3時間反応を行い、酸価55mgKOH/g及び固形分65%の脂肪酸変性アクリル樹脂を得た。
【0126】
製造例8 エポキシ樹脂変性/脂肪酸変性アクリル樹脂
上記製造例7と同様にして得た脂肪酸変性アクリル樹脂1500部にエピコート1001(ジャパンエポキシレジン社製、商品名、エポキシ樹脂)50部を加えて120℃に昇温し、酸価が48mgKOH/gになるまで反応させて固形分66%のエポキシ樹脂変性/脂肪酸変性アクリル樹脂を得た。
【0127】
製造例9 顔料分散ペーストNo.1
製造例7で得た脂肪酸変性アクリル樹脂12.3部(固形分8部)、ハイドライドPXN(注2)3部、カーボンMA−7(注3)2部、防錆剤No.1 6部、中和剤としてのトリエチルアミン1部及び脱イオン水13.7部を混合し、その混合物をボールミルに仕込み20時間攪拌することによって固形分50%の顔料分散ペーストNo.1を得た。
【0128】
製造例10〜18 顔料分散ペーストNo.2〜No.10
表2に示す配合成分を表2に示す割合で用いること以外、製造例9と同様に操作して顔料ペーストNo.2〜No.10を得た。
【0129】
【表2】

【0130】
(注2)ハイドライドPXN:Georgia Kaolin社製、商品名、アルミニウムシリケート
(注3)カーボンMA−7:三菱化学社製、商品名、カーボンブラック
(注4)P−W−2:キクチカラー社製、商品名、リン酸亜鉛
(注5)NP−1020C:東邦顔料社製、商品名、亜リン酸カルシウム亜鉛
(注6)KW−840E:テイカ社製、商品名、トリポリリン酸2水素アルミニウム
【0131】
製造例19 エマルションNo.1
製造例7で得た脂肪酸変性アクリル樹脂154部(固形分 100部)、エチレングリコールモノブチルエーテル20部、ベンジルアルコール15部、中和剤としてのトリエチルアミン10部及び脱イオン水140部をディスパーで攪拌しながら混合し、固形分30%のエマルションNo.1を得た。
【0132】
製造例20 エマルションNo.2
製造例8で得たエポキシ樹脂変性/脂肪酸変性アクリル樹脂151部(固形分 100部)、エチレングリコールモノブチルエーテル20部、ベンジルアルコール15部、中和剤としてのトリエチルアミン10部及び脱イオン水137部をディスパーで攪拌しながら混合し、固形分30%のエマルションNo.2を得た。
【0133】
実施例1
エマルションNo.1 333部(固形分 100部)に顔料分散ぺーストNo.1 38部(固形分 19部)を加え、さらに脱イオン水 422部を加えて撹拌し、固形分15%の電着塗料No.1を得た。
【0134】
実施例2〜7、比較例1〜4
表3及び表4に示すエマルションと顔料分散ペーストとを組み合せ、実施例1と同様にして、電着塗料No.2〜No.7(実施例2〜7)及び電着塗料No.8〜No.10(比較例1〜4)を得た。
【0135】
塗装試験
上記実施例及び比較例で得た電着塗料No.1〜No.11に、有機溶剤を用いて表面を脱脂した冷延ダル鋼板を浸漬し、これをアノードとして、浴温度25℃、負荷電圧150Vで3分間通電し、電着塗装を行なった。
【0136】
電着塗膜の膜厚は20μmであり、水洗後、電気熱風乾燥機を用い80℃−30分で強制乾燥し、次いで室温で7日間乾燥を行った。電着塗料No.1〜7(実施例)の塗膜性能を表3に、そして電着塗料No.8〜11(比較例)の塗膜性能を表4に示す。
【0137】
なお、性能試験は後記の方法に従って実施した。
【0138】
【表3】

【0139】
【表4】

【0140】
(注7)耐ソルトスプレー性:
得られた各電着塗板に素地に達するように電着塗膜にナイフでクロスカット傷を入れ、これをJIS Z−2371に準じて120時間耐塩水噴霧試験を行ない、ナイフ傷からの錆、フクレ幅によって以下の基準で評価した。
◎:錆、フクレの最大幅がカット部から2mm未満(片側)、
○:錆、フクレの最大幅がカット部から2mm以上でかつ3mm未満(片側)、
△:錆、フクレの最大幅がカット部から3mm以上でかつ4mm未満(片側)、
×:錆、フクレの最大幅がカット部から4mm以上(片側)。
(注8)塗料安定性:
電着塗料を容器に入れ密閉して30℃で4週間攪拌し、3Lの浴塗料を400メッシュ濾過網にて全量濾過した。
◎:濾過残さが5mg/L未満、
○:濾過残さが10mg/L未満、
△:濾過残さが10mg/L以上でかつ20mg/L未満、
×:濾過残さが20mg/L以上。
(注9)仕上り性:
塗面の外観を目視で評価した。
○:平滑性が良好で問題なし
△:うねり、ツヤビケ、チリ肌などの仕上がり性の低下がやや見られる、
×:うねり、ツヤビケ、チリ肌などの仕上がり性の低下が大きい。
【0141】
製造例21 アクリル樹脂溶液
反応容器中に混合溶剤A(注10)210部を仕込み、温度を85℃に保持しつつ、下記のモノマー混合物を3時間掛けて滴下し、次いでアゾビスジメチルバレロニトリル3部を添加し、85℃で4時間保持して反応を行って、固形分70重量%のアクリル樹脂溶液を製造した。
【0142】
モノマー混合物
スチレン 10.5部
メチルメタクリレート 36.8部
n−ブチルアクリレート 3.7部
エチルアクリレート 20.0部
2−エチルヘキシルメタクリレート 4.0部
アクリル酸 5.5部
2−ヒドロキシエチルアクリレート 12.0部
2−ヒドロキシエチルメタクリレート 7.5部
アゾビスジメチルバレロニトリル 2.1部

(注10)混合溶剤A:プロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点121℃)/イソプロピルアルコール(沸点82℃)/n−ブチルアルコール(沸点118℃)/エチレングリコールモノブチルエーテル(沸点171℃)=42部/42部/42部/84部。
【0143】
製造例22 顔料分散ペーストNo.11
製造例21で得た固形分70%アクリル樹脂溶液7.1部(固形分5部)、ハイドライドPXN(注2)3部、カーボンMA−7(注3)2部、防錆剤No.1 6部、トリエチルアミン0.24部及び脱イオン水13.7部を加え、これを混合してボールミルにて分散し、50%の熱硬化性アニオン電着塗料用の顔料分散ペ−ストNo.11を得た。
【0144】
製造例23〜28 顔料分散ペーストNo.12〜No.17
製造例22と同様にして、表5に示す配合成分を表5に示す割合で用いること以外、製造例22と同様に操作して、顔料分散ペ−ストNo.12〜No.17を得た。
【0145】
【表5】

【0146】
製造例29 エマルションNo.3
製造例21で得た70%のアクリル樹脂溶液85.7部(固形分60部)、サイメル232(注11)40部(固形分40部)及びトリエチルアミン1.9部を加え、脱イオン水184.9部を分散して、32%の熱硬化型アニオン電着塗料用のエマルションNo.3を得た。
(注11)サイメル232:三井サイテック社製、商品名、メチル/ブチルの混合エーテル化のメラミン樹脂)。
【0147】
実施例8 電着塗料No.12
製造例29で得た32%のエマルションNo.3 312.5部(固形分100部)に、顔料分散ペーストNo.11 32部(固形分16部)を配合したのち、脱イオン水428.5部を加えて電着塗料No.12を得た。
【0148】
実施例9及び10 電着塗料No.13及びNo.14
表6に示すエマルションと顔料分散ペーストを組み合せ、実施例8と同様にして、電着塗料No.13及びNo.14を得た。
【0149】
比較例5〜8 電着塗料No.15〜No.18
表6に示すエマルションと顔料分散ペーストを組み合せ、実施例8と同様にして、電着塗料No.15〜No.18を得た。
【0150】
塗装試験
上記実施例及び比較例で得た電着塗料No.12〜No.18に、リン酸亜鉛処理を施した冷延鋼板を浸漬し、これをアノードとして、浴温度25℃、負荷電圧150Vで3分間通電し、電着塗装を行った。電着塗膜の膜厚は20μmであり、水洗後、電気熱風乾燥機を用いて170℃で20分間焼付け乾燥を行った。
【0151】
電着塗料No.12〜No.18の塗膜性能を表6に示す。
【0152】
なお、性能試験は後記の方法に従って実施した。
【0153】
【表6】

【0154】
(注11)耐ソルトスプレー性:
得られた各電着塗板に素地に達するように電着塗膜にナイフでクロスカット傷を入れ、これをJIS Z−2371に準じて480時間耐塩水噴霧試験を行ない、ナイフ傷からの錆、フクレ幅によって以下の基準で評価した
○:錆、フクレの最大幅がカット部から3mm未満(片側)、
△:錆、フクレの最大幅がカット部から3mm以上でかつ4mm未満(片側)、
×:錆、フクレの最大幅がカット部から4mm以上(片側)。
(注12)塗料安定性:
電着塗料を容器に入れ密閉して30℃で4週間攪拌し、3Lの浴塗料を400メッシュ濾過網にて全量濾過した。
◎:濾過残さが5mg/L未満、
○:濾過残さが10mg/L未満、
△:濾過残さが10mg/L以上でかつ20mg/L未満、
×:濾過残さが20mg/L以上。
(注13)仕上り性:
塗面の外観を目視で評価した。
○:平滑性が良好で問題なし、
△:うねり、ツヤビケ、チリ肌などの仕上がり性の低下がやや見られる、
×:うねり、ツヤビケ、チリ肌などの仕上がり性の低下が大きい。
【産業上の利用可能性】
【0155】
上記実施例から明らかなとおり、本発明の電着塗料は、鉛やクロムなどの有害金属を含有しておらず無公害型の電着塗料であり、かつ、防食性、塗膜の仕上り性などに優れた塗装物品を提供することができる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
下記式(1)及び(2)

(xMHPO3HO)・(ySiO)・(mCaSiO)・(nCaCO)
(1)
(Ca(PO3HO)・(ySiO)・(mCaSiO)・(nCaCO)
(2)
式中、
MはMg又はCaであり、x、y及びmはそれぞれ1〜3の整数であり、そして
nは0〜3の整数である、
よりなる群から選ばれる少なくとも1種のシリカ変性リン酸化合物を防錆剤として含有することを特徴とする電着塗料。
【請求項2】
式(1)のシリカ変性リン酸化合物が
2MgHPO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
3MgHPO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
MgHPO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
2MgHPO・3HO・2SiO・CaSiO・CaCO
2CaHPO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
3CaHPO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
CaHPO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
2CaHPO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
から選ばれる請求項1に記載の電着塗料。
【請求項3】
式(2)のシリカ変性リン酸化合物が
Ca(PO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
Ca(PO・3HO・2SiO・CaSiO・3CaCO
Ca(PO・3HO・2SiO・2CaSiO・2CaCO
Ca(PO・3HO・3SiO・CaSiO・2CaCO
から選ばれる請求項1に記載の電着塗料。
【請求項4】
シリカ変性リン酸化合物が
3CaHPO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
CaHPO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
2CaHPO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
Ca(PO・3HO・2SiO・CaSiO・2CaCO
から選ばれる請求項1に記載の電着塗料。
【請求項5】
シリカ変性リン酸化合物を塗料中の樹脂成分の合計固形分100重量部あたり0.1〜50重量部含有する請求項1に記載の電着塗料。
【請求項6】
シリカ変性リン酸化合物を塗料中の樹脂成分の合計固形分100重量部あたり1〜20重量部含有する請求項1に記載の電着塗料。
【請求項7】
電着塗料が常温乾燥型電着塗料、熱硬化型アニオン電着塗料又は熱硬化型カチオン電着塗料である請求項1に記載の電着塗料。
【請求項8】
請求項1〜7のいずれか1項に記載の電着塗料を用いて電着塗装された物品。

【公開番号】特開2006−16598(P2006−16598A)
【公開日】平成18年1月19日(2006.1.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−137610(P2005−137610)
【出願日】平成17年5月10日(2005.5.10)
【出願人】(000001409)関西ペイント株式会社 (815)
【Fターム(参考)】