JP5266448B2 - 水性塗料用粘性調整剤及びこれを含有してなる塗料 - Google Patents
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Description
そこで、本発明は、大きな垂れ止め効果が得られ、且つレベリング性、ワキ防止性、耐水性等に悪影響を与えない水性塗料及びこれに添加する粘性調整剤を提供することを目的とする。
S1−LG(−U−LG−S2−LG)q−U−LG−S1 (1)
炭素数2〜15のグリコール(a3)1モル部と炭素数2〜4のアルキレンオキシド(a2)10〜50モル部との化学反応(2)から化合物(a32)を得る工程(2);及び
化合物(a12)1モル部と、化合物(a32)0.1〜0.75モル部と、炭素数10〜50のジグリシジルエーテル(a5)0.5〜1.5モル部との化学反応(4)から、ポリオキシアルキレン化合物(Y1)を得る工程(3)を含む点を要旨とする。
S1−L(−S2−L)q−S1 (5)
たとえば、一般式(1)で表されるポリオキシアルキレン化合物(Y1)は、非還元性の二又は三糖類(a1)1モル部と、炭素数2〜4のアルキレンオキシド(a2)10〜100モル部の化学反応(1)から化合物(a12)を得る工程(1);
炭素数2〜15のグリコール(a3)1モル部と炭素数2〜4のアルキレンオキシド(a2)10〜50モル部との化学反応(2)から化合物(a32)を得る工程(2);及び
化合物(a12)1モル部と、化合物(a32)0.1〜0.75モル部と、炭素数10〜50のジグリシジルエーテル(a5)0.5〜1.5モル部との化学反応(4)から、ポリオキシアルキレン化合物(Y1)を得る工程(3)を含む方法等により製造できる。
化合物(a12)1モル部と、炭素数6〜20のジイソシアネート(a4)0.5〜0.75モル部との化学反応(5)、又は化合物(a12)1モル部と、炭素数10〜50のジグリシジルエーテル(a5)0.5〜0.75モル部との化学反応(6)から、ポリオキシアルキレン化合物(Y2)を得る工程(4)を含む方法等により製造できる。
反応触媒としては、通常使用されるアルキレンオキシド付加反応用触媒等が使用でき、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の水酸化物(水酸化カリウム、水酸化ルビジウム及び水酸化セシウム等)、アルカリ金属のアルコラート(カリウムメチラート及びセシウムエチラート等)、アルカリ金属若しくはアルカリ土類金属の炭酸塩(炭酸カリウム、炭酸セシウム及び炭酸バリウム等)、炭素数3〜24の第3級アミン(トリメチルアミン、トリオクチルアミン、トリエチレンジアミン及びテトラメチルエチレンジアミン等)、及びルイス酸(塩化第二錫及びトリフッ化ホウ素等)等が用いられる。これらのうち、アルカリ金属の水酸化物及び第3級アミンが好ましく、さらに好ましくは水酸化カリウム、水酸化セシウム及びトリメチルアミンである。
アルキルアミドとしては、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジエチルアセトアミド、N−メチル−N−プロピルアセトアミド及び2−ジメチルアミノアセトアルデヒドジメチルアセタール等が挙げられる。
減圧留去する条件としては、0.6〜27kPaの減圧下にて100〜150℃にて留去する条件等が適用できる。
吸着除去としては、合成アルミノシリケート等のアルカリ吸着剤{例えば、商品名:キョーワード700、協和化学工業(株)製}を用いて処理する方法等が適用できる。例えば、キョーワード700を用いる場合、アルカリ吸着剤の添加量(重量%)は、化合物(a12)の重量に基づいて、0.1〜10程度、処理温度は60〜120℃程度、処理時間は0.5〜5時間程度である。続いてろ紙又はろ布等を用いてろ別してアルカリ吸着剤を取り除くことにより、反応溶媒の残存量を減少させることができる。
また、qは一般式(1)又は(5)に対応する。
攪拌、加熱、冷却、滴下、窒素による加圧及び真空ポンプによる減圧の可能な耐圧反応容器に、精製グラニュー糖{台糖(株)製蔗糖}342部(1モル部)、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF){三菱ガス化学(株)製、以下同じ}1000部を加えた。次いで窒素ガスを用いて、ゲージ圧で0.4MPaになるまで加圧し0.02MPaになるまで排出する操作を3回繰り返した(以下、「窒素置換」と略す)。その後攪拌しつつ100℃まで昇温し、次いで同温度にてプロピレンオキシド(PO)580部(10モル部)を4時間かけて滴下し、さらに同温度にて4時間攪拌を続け残存するPOを完全に反応させた(以下、残存するPO等を完全に反応させる操作の記載を「反応させた」と略す)。次いでオイル拡散式真空ポンプ{MODEL SW−150、佐藤真空(株)製}を用い、120℃にて1.3〜13kPaの減圧下にてDMFを除去(以下、「DMFを除去」と略す)し、蔗糖/PO10モル付加物(S1)を得た。
製造例1と同様な耐圧反応容器に、蔗糖/PO10モル付加物(S1)922部(1モル部)及び、水酸化カリウム{試薬特級、和光純薬工業(株)製、使用量は水分を除いた純分換算量で表示した。以下同じ}3部を加えて窒素置換し、さらに120℃にてオイル拡散式真空ポンプを用いて0.6〜1.3kPaの減圧下にて脱水した(以下、「脱水」と略す)。次いで減圧のまま100℃にて、(PO)580部(10モル部)を滴下、反応させて重合体を得た。次いで90℃にて脱イオン水25部(重合体のおよそ2重量%となる量、以下同じ)を加えた後、キョーワード600S{協和化学工業(株)製、「キョーワード」は同社の登録商標である}45部(重合物のおよそ3重量%となる量、以下同じ)を加え、同温度にて1時間攪拌し、同温度にてNo.2濾紙{東洋濾紙(株)製}を用いて濾過してキョーワードを取り除き、さらに1.3〜2.7kPaの減圧下120℃にて1時間脱水(以下、「キョーワード処理」と略する。)して、蔗糖/PO20モル付加物(S2)を得た。
製造例1と同様な耐圧反応容器に、蔗糖/PO10モル付加物(S1)922部(1モル部)及び、水酸化カリウム5部を加えて脱水した。次いで減圧のまま100℃にて、(PO)1740部(30モル部)を滴下、反応させた。次いでキョーワード処理して、蔗糖/PO40モル付加物(S3)を得た。
製造例1と同様な耐圧反応容器に、蔗糖/PO10モル付加物(S1)922部(1モル部)及び、水酸化カリウム7.5部を加えて脱水した。次いで減圧のまま100℃にて、(PO)2900部(50モル部)を滴下、反応させた。次いでキョーワード処理して、蔗糖/PO60モル付加物(S4)を得た。
製造例1と同様な耐圧反応容器に、蔗糖/PO10モル付加物(S1)922部(1モル部)及び、水酸化カリウム10部を加えて脱水した。次いで減圧のまま100℃にて、(PO)4060部(70モル部)を滴下、反応させた。次いでキョーワード処理して、蔗糖/PO80モル付加物(S5)を得た。
製造例1と同様な耐圧反応容器に、蔗糖/PO10モル付加物(S1)922部(1モル部)及び、水酸化カリウム2.6部を加えて脱水した。次いで減圧のまま100℃にて、1,2−ブチレンオキシド(BO)370部(5モル部)を滴下、反応させた。次いでキョーワード処理して、蔗糖/PO10モル/BO5モル付加物(S6)を得た。
製造例1と同様な耐圧反応容器に、蔗糖/PO10モル付加物(S1)922部(1モル部)及び、水酸化カリウム11部を加えて脱水した。次いで減圧のまま100℃にて、エチレンオキシド(EO)176部(4モル部)を滴下、反応させた。さらに(PO)4408部(76モル部)を滴下、反応させた。次いでキョーワード処理して、蔗糖/PO10モル/EO4モル/PO76モル付加物(S7)を得た。
製造例1と同様な耐圧反応容器に、蔗糖/PO10モル付加物(S1)922部(1モル部)及び、水酸化カリウム12部を加えて脱水した。次いで減圧のまま100℃にて、エチレンオキシド(EO)176部(4モル部)を滴下、反応させた。さらに(PO)4988部(86モル部)を滴下、反応させた。次いでキョーワード処理して、蔗糖/PO10モル/EO4モル/PO86モル付加物(S8)を得た。
製造例1と同様な耐圧反応容器に、ラフィノース{試薬特級、和光純薬工業(株)製}504部(1モル部)及びDMF1500部を加えて窒素置換した。その後攪拌しつつ100℃まで昇温し、同温度にて(PO)1160部(20モル部)を滴下、反応させた。次いでDMFを除去し、ラフィノース/PO20モル付加物(S9)を得た。
製造例1と同様な耐圧反応容器に、ラフィノース/PO20モル付加物(S9)1664部(1モル)及び水酸化カリウム8部を加えて脱水した。次いで減圧のまま100℃にて、(PO)2320(40モル部)を滴下、反応させた。次いでキョーワード処理して、ラフィノースPO60モル付加物(S10)を得た。
製造例1と同じ耐圧反応容器に、ジエチレングリコール{試薬特級、和光純薬工業(株)製、以下、「deg」と略す}106部(1モル部)及び水酸化カリウム1.5部を投入した後、窒素置換した。その後攪拌しつつ100℃まで昇温し、次いで同温度にて(PO)812部(14モル部)を滴下、反応させた。次いでキョーワード処理して、deg/PO14モル付加物(U1)を得た。
製造例1と同じ耐圧反応容器に、deg/PO14モル付加物(U1)918部(1モル部)及び水酸化カリウム3.5部を投入した後、窒素置換した。その後攪拌しつつ100℃まで昇温し、次いで同温度にて(PO)928部(16モル部)を滴下、反応させた。次いでキョーワード処理して、deg/PO30モル付加物(U2)を得た。
製造例1と同じ耐圧反応容器に、deg/PO14モル付加物(U1)918部(1モル部)及び水酸化カリウム6部を投入した後、窒素置換した。その後攪拌しつつ100℃まで昇温し、次いで同温度にて(PO)2088部(36モル部)を滴下、反応させた。次いでキョーワード処理して、deg/PO50モル付加物(U3)を得た。
製造例1と同様な耐圧反応容器に、ジプロピレングリコール{試薬特級、和光純薬工業(株)製、以下、「dpg」と略す}134部(1モル部)及び水酸化カリウム1.5部を投入した後、窒素置換した。その後攪拌しつつ100℃まで昇温し、次いで同温度にて(PO)580部(10モル部)を滴下、反応させた。次いでキョーワード処理して、dpg/PO10モル付加物(U4)を得た。
製造例1と同様な耐圧反応容器に、dpg/PO10モル付加物(U4)714部(1モル部)及び水酸化カリウム2.5部を投入した後、窒素置換、脱水した。その後攪拌しつつ100℃まで昇温し、次いで同温度にて(PO)580部(10モル部)を滴下、反応させた。次いでキョーワード処理して、dpg/PO20モル付加物(U5)を得た。
製造例1と同様な耐圧反応容器に、dpg/PO10モル付加物(U4)714部(1モル部)及び水酸化カリウム4.5部を投入した後、窒素置換、脱水した。その後攪拌しつつ100℃まで昇温し、次いで同温度にて(PO)1508部(26モル部)を滴下、反応させた。さらに(EO)176部(4モル部)を滴下、反応させた。次いでキョーワード処理して、dpg/PO36モル/EO4モル付加物(U6)を得た。
製造例1と同様な耐圧反応容器に、dpg/PO10モル付加物(U4)714部(1モル部)及び水酸化カリウム5部を投入した後、窒素置換、脱水した。その後攪拌しつつ100℃まで昇温し、次いで(PO)1856部(32モル部)を滴下、反応させた。さらに(EO)176部(4モル部)を滴下、反応させた。次いでキョーワード処理して、dpg/PO42モル/EO4モル付加物(U7)を得た。
製造例1と同様な耐圧反応容器に、dpg134部(1モル部)及び水酸化カリウム1.5部を投入した後、窒素置換した。その後攪拌しつつ100℃まで昇温し、次いで同温度にて(PO)754部(13モル部)を滴下、反応させた。さらに(EO)132部(3モル部)を滴下、反応させ、dpg/PO13モル/EO3モル付加物(EO1.5モル−PO15モル−EO1.5モルのプルロニックグリコール)を得た。次いで水酸化カリウム112.2部(2モル部)を50%水溶液として投入した後、脱水した。さらにエピクロルヒドリン{鹿島ケミカル(株)製}189.6部(2.05モル部)を攪拌下40℃にて3時間で滴下した。さらに同温度にて3時間攪拌した後キョーワード処理して、プルロニックグリコール(EO1.5モル−PO15モル−EO1.5モル)ジグリシジルエーテル(g1)を得た。エポキシ当量は570(g/eq)であった。
攪拌、加熱、冷却及び真空ポンプによる減圧の可能な反応容器に、製造例2で得た蔗糖/PO20モル付加物(S2)4506部(3モル部)、製造例16で得たdpg/PO36モル/EO4モル付加物(U6)4796部(2モル部)及び水酸化ナトリウム14部(最終的な合計仕込み量のおよそ0.1%となる量)を仕込み脱水した。その後、製造例18で得たプルロニックグリコール(EO1.5モル−PO15モル−EO1.5モル)ジグリシジルエーテル(g1)4560部(4モル部)を加え130℃にて6時間反応させエポキシ基の消失を確認した。次いでキョーワード処理してポリオキシアルキレン化合物(Y101)を得た。そして、このポリオキシアルキレン化合物(Y101)を本発明の水性塗料用粘性調整剤(1)とした。
「蔗糖/PO20モル付加物(S2)4506部(3モル部)」、「dpg/PO36モル/EO4モル付加物(U6)4796部(2モル部)」及び「プルロニックグリコール(EO1.5モル−PO15モル−EO1.5モル)ジグリシジルエーテル(g1)4560部(4モル部)」を、それぞれ表3に示した化合物及び使用モル数に変更したこと以外、実施例1と同様にして、ポリオキシアルキレン化合物(Y102)〜(Y108)及び本発明の粘性調整剤(2)〜(8)を得た。
なお、水酸化ナトウムの使用量は、合計仕込み量のおよそ0.1%となるように調整した。
実施例1と同様な反応容器に、製造例1で得た蔗糖/PO10モル付加物(S1)3688部(4モル部)、製造例13で得たdeg/PO50モル付加物(U3)3006部(3モル部)及びHDI(d1)1008部(6モル部)を仕込み窒素置換を3回繰り返した。その後攪拌しつつ1時間で110℃まで昇温し、同温度にて6時間攪拌を続けた後にイソシアナト基の消失を確認して、ポリオキシアルキレン化合物(Y109)を得た。そして、このポリオキシアルキレン化合物(Y109)をこのまま本発明の粘性調整剤(9)とした。
「蔗糖/PO10モル付加物(S1)3688部(4モル部)」、「deg/PO50モル付加物(U3)3006部(3モル部)」及びHDI(d1)1008部(6モル部)」を、それぞれ表3に示した化合物及び使用モル数に変更したこと以外、実施例9と同様にして、ポリオキシアルキレン化合物(Y110)〜(Y112)及び本発明の粘性調整剤(10)〜(12)を得た。
「蔗糖/PO20モル付加物(S2)4506部(3モル部)」、「dpg/PO36モル/EO4モル付加物(U6)4796部(2モル部)」及び「プルロニックグリコール(EO1.5モル−PO15モル−EO1.5モル)ジグリシジルエーテル(g1)4560部(4モル部)」を、それぞれ、製造例10で得たラフィノースPO60モル付加物(S10)19920部(5モル部)、製造例14で得たdpg/PO10モル付加物(U4)714部(1モル部)及び製造例18で得た(g1)4560部(4モル部)に変更したこと以外、実施例1と同様にして、ポリオキシアルキレン化合物(Y113){(S10)2モル部、(U1)1モル部及び(g1)2モル部の反応体}とポリオキシアルキレン化合物(Y201){(S10)3モル部及び(g1)2モル部の反応体}との混合物(Y1Y201)及び本発明の粘性調整剤(13)を得た。
「蔗糖/PO20モル付加物(S2)4506部(3モル部)」、「dpg/PO36モル/EO4モル付加物(U6)4796部(2モル部)」及び「プルロニックグリコール(EO1.5モル−PO15モル−EO1.5モル)ジグリシジルエーテル(g1)4560部(4モル部)」を、それぞれ表3に示した化合物及び使用モル数に変更したこと以外は実施例1、実施例9と同様にして、ポリオキシアルキレン化合物(Y114){(S5)3モル部、(U4)2モル部及び(g4)4モル部の反応体}とポリオキシアルキレン化合物(Y202){(S5)3モル部及び(g4)2モル部の反応体}との混合物(Y1Y202)、ポリオキシアルキレン化合物(Y115){(S7)3モル部、(U1)2モル部及び(d2)4モル部の反応体}とポリオキシアルキレン化合物(Y203){(S7)3モル部及び(d2)2モル部の反応体}との混合物(Y1Y203)、ポリオキシアルキレン化合物(Y116){(S8)2モル部、(U4)1モル部及び(d1)2モル部の反応体}とポリオキシアルキレン化合物(Y204){(S8)4モル部及び(d1)3モル部の反応体}との混合物(Y1Y204)、並びに本発明の粘性調整剤(14〜16)を得た。
実施例1と同様な反応容器に、製造例1で得た蔗糖/PO10モル付加物(S1)6456部(7モル部)、製造例16で得たdpg/PO36モル/EO4モル付加物(U6)9592部(4モル部)及び水酸化ナトリウム10部を仕込み脱水した。その後、1,6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル(g2)1856部(8モル部)を加え130℃にて6時間反応させエポキシ基の消失を確認した。次いでキョーワード処理してポリオキシアルキレン化合物(Y117)を得た。
実施例1と同様な反応容器に、製造例2で得た蔗糖/PO20モル付加物(S2)4506部(3モル部)、製造例11で得たdeg/PO14モル付加物(U1)1836部(2モル部)及びHDI(d1)672部(4モル部)を仕込み窒素置換を3回繰り返した。その後攪拌しつつ1時間で110℃まで昇温し、同温度にて6時間攪拌を続けた後にイソシアナト基の消失を確認して、ポリオキシアルキレン化合物(Y118)を得た。
実施例1と同様な反応容器に、製造例6で得た蔗糖/PO10/BO5モル付加物(S6)9044部(7モル部)、製造例15で得たdpg/PO20モル付加物(U5)5176部(4モル部)及びIPDI(d2)1776部(8モル部)を仕込み窒素置換を3回繰り返した。その後攪拌しつつ1時間で110℃まで昇温し、同温度にて6時間攪拌を続けた後にイソシアナト基の消失を確認して、ポリオキシアルキレン化合物(Y119)を得た。
SNシックナー603{サンノプコ株式会社製、ウレタン変性ポリエーテル系、有効成分40%}を比較用の粘性調整剤(H1)とした。
SNシックナー613{サンノプコ株式会社製、変性ポリアクリル酸系、有効成分20%}を比較用の粘性調整剤(H2)とした。
なお、JIS K5600−2−5:1999に準拠して、評価用塗料及びブランク塗料に5μm以上の粒のないことを確認した。
評価用塗料及びブランク塗料について、垂れ防止性及びワキ防止性を評価し、表5に示した。
※2 三井サイアナミッド(株)製水溶性メラミン樹脂、「サイメル」はサイテツク テクノロジー コーポレーションの登録商標である。
※3 東洋アルミニウム(株)製アルミニウムフレーク、「アルペースト」は同社の登録商標である。
※4 サンノプコ(株)製消泡剤、「ノプコ」は、コグニス・ドイッチュランド・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング・ウント・コンパニー・コマンデイトゲゼルシヤフトの登録商標である。
※5 実施例及び比較例の粘性調整剤
評価用塗料又はブランク塗料をイオン交換水にてフォードカップNo.4(JIS K−5600−2−2に準拠)で20秒(25℃)になるように希釈し、アセトンにて脱脂したステンレス板(250mm×100mm、0.5mm厚さ)の全体に、スプレーガン{ワイダーW−88カップガン(岩田塗装(株)製)、以下同じ}を用いて、膜厚差のある塗膜を形成する(膜厚傾斜塗装、雰囲気条件:25℃、40%相対湿度)。引き続き、塗布板を60度に立て掛けて静置し、静置5分後に塗膜の垂れ具合をチェックし、限界垂れ膜厚〔垂れ始める直前の膜厚、焼付け乾燥後、電磁微膜厚計{オーウエル(株)製、SEM−100型}にて測定した。単位:μm〕を比較した。この値が高いほど垂れ防止性が良好であることを意味する。
評価塗料又はブランク塗料をイオン交換水で、フォードカップNo.4(JIS K−5600−2−2に準拠)で20秒(25℃)になるように希釈し、アセトンにて脱脂したステンレス板(250mm×100mm、0.5mm厚さ)に、スプレーガンを用いて、膜厚傾斜塗装した後、10分間セッテイング(25℃、40%相対湿度)した後、140℃、10分間焼き付けし、膜厚差のある塗膜を形成して、ワキ限界膜厚値を評価し、この値をワキ防止性とした。この値が高いほどワキ防止性が良好であることを意味する。
なお、ワキ限界膜厚値は、傾斜塗装して膜厚差のある塗膜を形成し、焼き付け乾燥を行うと、膜厚の薄い部分から厚い部分にかけてワキを発生するが、このワキが発生し始める部分の膜厚を意味し、電磁微膜厚計{オーウエル(株)製、SEM−100型}にて測定した(単位:μm)。
Claims (6)
- 一般式(1)で表されるポリオキシアルキレン化合物(Y1)を含有してなることを特徴とする水性塗料用粘性調整剤。
S1−LG(−U−LG−S2−LG)q−U−LG−S1 (1)
ただし、S1は一般式(2)で表される基、S2は一般式(3)で表される基、LGは炭素数10〜50のジグリシジルエーテルの反応残基、Uは一般式(4)で表される基、qは0、1又は2を表す。
Qは非還元性の二又は三糖類のt個の1級水酸基から水素原子を除いた残基、OAは炭素数2〜4のオキシアルキレン基、Zは炭素数2〜15のアルキレン基又はアリーレン基、Oは酸素原子、Hは水素原子、nは3〜50の整数、tは2〜4の整数、mは5〜25の整数を表し、S1単位又はS2単位に含まれるOAの総数はそれぞれ10〜100の整数であり、S1、S2、LG、U、(OA)n、(OA)m、Q、n、mは、それぞれ同じでも異なってもよい。 - さらに一般式(5)で表されるポリオキシアルキレン化合物(Y2)を含有してなる請求項1に記載の粘性調整剤。
S1−L(−S2−L)q−S1 (5)
ただし、S1、S2 、qは一般式(1)と同じ、Lは炭素数6〜20のジイソシアネートの反応残基(LD)又は炭素数10〜50のジグリシジルエーテルの反応残基(LG)である。 - 非還元性の二又は三糖類の反応残基(Q)が蔗糖の反応残基である請求項1又は2に記載の粘性調整剤。
- 非還元性の二又は三糖類(a1)1モル部と、炭素数2〜4のアルキレンオキシド(a2)10〜100モル部との化学反応(1)から化合物(a12)を得る工程(1);
炭素数2〜15のグリコール(a3)1モル部と炭素数2〜4のアルキレンオキシド(a2)10〜50モル部との化学反応(2)から化合物(a32)を得る工程(2);及び
化合物(a12)1モル部と、化合物(a32)0.1〜0.75モル部と、炭素数10〜50のジグリシジルエーテル(a5)0.5〜1.5モル部との化学反応(4)から、ポリオキシアルキレン化合物(Y1)を得る工程(3)を含むことを特徴とする水性塗料用粘性調整剤の製造方法。 - 水性ベース塗料と請求項1〜3のいずれかに記載の粘性調整剤とからなり、この粘性調整剤の含有量が水性ベース塗料及び粘性調整剤の重量に基づいて1〜5重量%であることを特徴とする塗料。
- 水性ベース塗料が加熱硬化型の塗料であり、且つ、フレーク状フィラーを含んでなる塗料である請求項5に記載の塗料。
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