JPH04220424A

JPH04220424A - 顔料分散用樹脂

Info

Publication number: JPH04220424A
Application number: JP2418124A
Authority: JP
Inventors: Koki Murakami; 村上　弘毅; Yoshihide Chihara; 千原　義英
Original assignee: Nippon Oil and Fats Co Ltd
Current assignee: NOF Corp
Priority date: 1990-12-21
Filing date: 1990-12-21
Publication date: 1992-08-11
Anticipated expiration: 2014-02-24
Also published as: JP2861402B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、顔料の分散性にすぐれ
ると共に、塗料用の各種樹脂と良好に相溶する顔料分散
用樹脂に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、塗料のベースとして目的に応じて
用いられている樹脂の種類は多い。たとえば外観を重視
する場合には、アクリル系、アルキド系などの樹脂が用
いられ、その各々に焼付け型、常温乾燥型があり、さら
に目的に応じて焼き付け型アクリル塗料でも、性質の異
なる樹脂を用いることもある。また、その他にエポキシ
系、ビニル系などの樹脂も使用されている。

【０００３】塗料で色合わせを行う場合には、同等の樹
脂をベースとした複数の原色塗料を混合して色合わせを
行うのが通常の方法である。仮に、互いに異なる樹脂系
の塗料を混合することは、樹脂同志の相溶性がよくない
場合があり、その場合には、塗面の光沢が低下したり、
その他塗料本来の物理的化学的性能が少なからず損なわ
れることになる。

【０００４】したがつて、ひとつの樹脂系塗料に何種類
かの原色塗料が必要であり、同様に他の樹脂系塗料毎に
それぞれ何種類かの原色塗料が必要であるなどで、原色
塗料の種類は膨大な数になり、生産効率上好ましくなく
、また生産管理上のトラブルの原因にもなつている。

【０００５】一方、比較的広い範囲の樹脂と相溶性のあ
る低分子の樹脂、たとえば尿素系、トリアジン系、ポリ
グリコール系、アクリル系などの低分子の樹脂を用い、
これに顔料を分散させた原色塗料を調製することにより
、上記の如き生産効率上などの問題を回避することが考
えられている。しかしながら、このような低分子の樹脂
では、これと塗料用の各種樹脂と混ぜ合わせたときに、
その塗膜物性や塗膜耐久性が一般に悪くなるという欠点
を免れなかつた。

【０００６】〔発明が解決しようとする課題〕このよう
に、従来においては、塗料用の各種樹脂とよく相溶して
、かつ良好な塗膜特性を発揮しうるような顔料分散用樹
脂は、ほとんど見い出されておらず、その出現が強く望
まれていた。

【０００７】本発明は、上記従来の事情に鑑み、顔料の
分散性にすぐれると共に、アルキド系、アクリル系、ビ
ニル系、エポキシ系などの各種塗料用の樹脂と良好に相
溶して、これら樹脂に混合したときに各樹脂本来の性能
を損なうことなく良好な塗膜特性を付与しうるような顔
料分散用樹脂を提供することを目的としている。

【０００８】〔課題を解決するための手段〕本発明者ら
は、上記の目的を達成するために鋭意検討した結果、ア
ルコール成分の一種としてアミノアルコールを用いた特
定のポリエステルプレポリマーを中間原料とし、これに
多官能イソシアネート化合物を反応させて得られるウレ
タン変性ポリエステル樹脂が広範囲の樹脂と良好に相溶
し、かつ良好な顔料分散性を示すことを見い出し、本発
明を完成した。

【０００９】すなわち、本発明は、多塩基酸および多価
アルコールのほかにポリエステルプレポリマーの原料中
０．５〜７．０重量％となる割合のアミノアルコールを
必須成分として用いて縮合反応させて得た数平均分子量
が３５０〜１５００、水酸基価が１００〜３００のアミ
ン変性ポリエステルプレポリマーに、このプレポリマー
の水酸基１当量に対してイソシアネート基が０．１〜０
．７当量となる割合の多官能イソシアネート化合物を反
応させて得られる、水酸基価が４０〜２４０、数平均分
子量が７００〜２０００のウレタン変性ポリエステル樹
脂からなることを特徴とする顔料分散用樹脂に係るもの
である。

【００１０】

【発明の構成・作用】本発明において中間原料として用
いられるアミン変性ポリエステルプレポリマーは、多塩
基酸および多価アルコールのほかに、アミノアルコール
を必須成分として用い、さらに必要に応じてその他の有
機酸をも出発原料として、これらを周知の方法で縮合反
応させることにより、得ることができる。

【００１１】多塩基酸としては、ヘキサヒドロ無水フタ
ル酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テトラヒドロ無水
フタル酸、無水トリメリツト酸、アジピン酸、セバシン
酸などのポリエステル製造用として一般に用いられてい
る各種の多塩基酸が挙げられ、これらの中からその１種
または２種以上が用いられる。物性、耐候性、相溶性な
どの点からすると、ヘキサヒドロ無水フタル酸が特に好
ましい。

【００１２】多価アルコールとしては、エチレングリコ
ール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、
ポリプロピレングリコール、ネオペンチルグリコール、
ヘキシレングリコールなどの２価アルコールのほか、グ
リセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロ
パン、ペンタエリスリトールなどの３価ないしそれ以上
の多価アルコールが挙げられ、これらの中からその１種
または２種以上が用いられる。

【００１３】アミノアルコールとしては、つぎの一般式
；Ｎ（Ｒ１）（Ｒ２）（Ｒ３）〔式中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ
３は水素原子、炭素数１〜１８のアルキル基、炭素数１
〜１８のヒドロキシアルキル基または炭素数２〜１８の
ジヒドロキシアルキル基の中から選ばれた基であつて、
互いに同一であつても異なる基であつてもよいが、少な
くともひとつは炭素数１〜１８のヒドロキシアルキル基
である〕で表される１価〜３価のアミノアルコールが好
ましく用いられる。

【００１４】このようなアミノアルコールの具体例とし
ては、アミノプロパノール、Ｎ−ジメチルアミノプロパ
ノール、Ｎ−ドデシルアミノエタノールなどのモノアル
コールアミン、２−（Ｎ−ヒドロキシメチルアミノ）エ
タノール、Ｎ−イソブチルジエタノールアミン、Ｎ−メ
チルジブタノールアミンなどのジアルコールアミン、ト
リエタノールアミン、トリブタノールアミンなどのトリ
アルコールアミンなどが挙げられ、これらの中からその
１種または２種以上が用いられる。

【００１５】アミノアルコールの使用量は、アミン変性
ポリエステルプレポリマーを得るための原料全体中、０
．５〜７．０重量％の範囲内とすることが必要で、特に
好ましくは１．０〜５．０重量％の範囲内とするのがよ
い。０．５重量％に満たないときは顔料の分散性に劣り
、７．０重量％を超えると塗膜の耐久性が悪くなり、ま
た塗膜の着色の原因ともなる。

【００１６】必要に応じて用いられるその他の有機酸と
しては、炭素数８〜１８の脂肪酸、ダイマー酸、安息香
酸などを使用することができる。これらの有機酸の使用
量としては、アミン変性ポリエステルプレポリマーを得
るための原料全体中、１０重量％以下に抑えられている
のがよい。

【００１７】このような出発原料を縮合反応させて得ら
れる、本発明の中間原料であるアミン変性ポリエステル
プレポリマーは、その数平均分子量が３５０〜１５００
、水酸基価が１００〜３００であることが必要で、特に
好ましくは数平均分子量が５００〜１０００、水酸基価
が１１０〜２５０であるのがよい。また、酸価としては
、通常１５以下であるのがよい。数平均分子量が３５０
未満では、最終目的とするウレタン変性ポリエステル樹
脂の物性や耐候性などが悪くなり、１５００を超えると
、上記樹脂と他の塗料用の各種樹脂との相溶性が悪くな
る。また、水酸基価が１００未満かあるいは３００を超
えてしまうと、いずれも上記ウレタン変性ポリエステル
樹脂の耐久性や他の塗料用の各種樹脂との相溶性が悪く
なる。

【００１８】本発明においては、上記のアミン変性ポリ
エステルプレポリマーを中間原料として、これに多官能
イソシアネート化合物を反応させることにより、ウレタ
ン変性ポリエステル樹脂を生成する。

【００１９】ここで用いる多官能イソシアネート化合物
としては、ヘキサ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、トリレンジイソシアネートおよび
これらの２量体や３量体のほか、これらのイソシアネー
ト化合物と水、エチレングリコール、プロピレングリコ
ールなどの多価アルコールとの反応物などが挙げられ、
その１種または２種以上が用いられる。これらの各化合
物は、いずれも１分子当り２個または３個のイソシアネ
ート基を有するものである。

【００２０】このような多官能イソシアネート化合物の
使用量は、アミン変性ポリエステルプレポリマーの水酸
基１当量に対してイソシアネート基が０．１〜０．７当
量となる割合にすベきであり、特に好ましくは０．２〜
０．６当量となる割合とするのがよい。０．１当量未満
ではは、顔料の分散性、塗膜の物性、耐候性などが悪く
なり、０．７当量を超えると、反応物であるウレタン変
性ポリエステル樹脂の分子量が高くなりすぎて、他の塗
料用の各種樹脂との相溶性が悪くなる。

【００２１】このようにして得られる本発明のウレタン
変性ポリエステル樹脂は、その水酸基価が４０〜２４０
で、数平均分子量が７００〜２０００に設定されている
ことが重要で、特に好ましくは水酸基価が５０〜１５０
で、数平均分子量が１０００〜１９００に設定されてい
るのがよい。また、酸価としては、通常１５以下である
のが望ましい。水酸基価が４０未満となつたり２４０を
超えてしまうと、塗膜の耐久性が悪くなつたり、塗料用
の各種樹脂との相溶性が悪くなる。また、数平均分子量
が７００未満では、塗膜の物性や耐候性などが悪くなり
、２０００を超えると、塗料用の各種樹脂との相溶性が
悪くなる。

【００２２】このようなウレタン変性ポリエステル樹脂
は、骨格がポリエステル樹脂からなるため、他の樹脂に
較べて本来低粘度で顔料の分散性にすぐれ、かつ他の樹
脂との相溶性も良好であるが、さらにこの分子内にアミ
ノ基と共にウレタン結合を導入し、併せて水酸基価が４
０〜２４０となる最適の溶解性パラメータ値に設定し、
またその分子量を塗膜形成機能と他の樹脂との相溶性と
を考慮した最適の範囲に設定していることにより、上記
本来の特性がさらに助長されて、顔料分散用として望ま
れるすぐれた性能を発揮する。

【００２３】本発明において、上記のウレタン変性ポリ
エステル樹脂を顔料分散用樹脂として用いる場合、一般
にこの樹脂をベースとして、着色顔料、有機溶剤および
必要に応じて流動性調整剤、表面張力調整剤、顔料分散
剤などを配合して、各インター（単独顔料を分散させた
着色用原色塗料）を調製することができる。

【００２４】着色顔料としては、酸化チタン、弁柄、ク
ロムイエローなどの無機顔料、フタロシアニンブルー、
キナクリドン系、ペリレン系、アゾ系などの有機顔料、
カーボンブラツクなどが挙げられるが、これらに限定さ
れることなく、塗料用として一般に用いられている着色
顔料のすべてを使用できる。

【００２５】有機溶剤としては、炭化水素系、エステル
系、ケトン系、アルコール系、グリコール系などの溶剤
が挙げられるが、これらに限定されず、塗料用として一
般に用いられている各種の有機溶剤を広く使用できる。

【００２６】

【発明の効果】本発明の顔料分散用樹脂は、各種の有機
顔料、無機顔料に対して良好な分散性を示し、また塗料
用に用いられる樹脂の多くと良好な相溶性を示すので、
この樹脂に顔料を分散させたインターは、常温乾燥型ア
ルキド塗料、焼き付け型アルキド塗料、常温乾燥型アク
リル塗料、焼き付け型アクリル塗料、塩化ビニル系塗料
、エポキシ系塗料、ニトロセルローズ系塗料などの塗料
の着色用として使用することができ、その結果インター
の種類を大幅に減少させ、塗料の生産性を著しく向上さ
せることができる。

【００２７】

【実施例】つぎに、実施例および比較例により、本発明
の内容をより具体的に説明する。なお、例中の部は、重
量部である。また、以下の実施例および比較例で用いた
アミン変性または未変性のポリエステルプレポリマー溶
液Ｅ１〜Ｅ８、ウレタン変性ポリエステル樹脂溶液ＵＥ
１〜ＵＥ７、試験用アクリルワニスＡＣ９は、それぞれ
つぎの方法で調製した。

【００２８】＜ポリエステルプレポリマー溶液の調製＞
撹拌機、精留塔、水分離器冷却管、温度計および窒素ガ
ス吹き込み口を備えたフラスコに、つぎの表１，表２に
示す配合に基づき、多塩基酸および多価アルコール、ま
たはこれらとアミノアルコールとを仕込み、窒素ガス雰
囲気中で加熱撹拌し、１６０℃から２３０℃まで、生成
する縮合水を系外へ留去させながら、４時間かけて一定
昇温速度で昇温させた。

【００２９】その後、キシレン１．５部を徐々に添加し
、温度２３０℃に維持して縮合反応を続けた。酸価１０
以下になつたとき反応を終了し、残りのキシレンにて希
釈し、８種類のポリエステルプレポリマー溶液Ｅ１〜Ｅ
８を得た。このうち、試料番号Ｅ６はアミン未変性のポ
リエステルプレポリマー溶液で、他はすべてアミン変性
のポリエステルプレポリマー溶液である。

【００３０】得られた各ポリエステルプレポリマーの数
平均分子量、水酸基価および酸価を測定し、その結果を
、各ポリエステルプレポリマーの製造に用いたアミノア
ルコールの原料全体中に占める割合（重量％）および各
ポリエステルプレポリマー溶液の固形分濃度と共に、表
１，表２に併記した。なお、ポリエステルプレポリマー
溶液Ｅ８の粘度（ガードナー；２５℃）は、Ｚ３であつ
た。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】＜ウレタン変性ポリエステル樹脂溶液の調
製＞上記で調製したポリエステルプレポリマー溶液Ｅ１
〜Ｅ７を、それぞれ８０℃に冷却したのち、下記の表３
，表４に示す多官能イソシアネート化合物を加え、８０
℃で３時間撹拌を続けながら、赤外級吸収スペクトル分
析で未反応のイソシアネート基を追跡した。イソシアネ
ート基が消失した時点で反応を終了し、７種類のウレタ
ン変性ポリエステル樹脂溶液ＵＥ１〜ＵＥ７を得た。

【００３４】得られた各ウレタン変性ポリエステル樹脂
の水酸基価、数平均分子量および酸価を測定し、その結
果を、各ウレタン変性ポリエステル樹脂溶液の固形分濃
度および粘度（ガードナー；２５℃）と共に、表３，表
４に併記した。

【００３５】

【表３】

【００３６】

【表４】

【００３７】＜試験用アクリルワニスの調製＞キシレン
４０部およびブチルアルコール１０部を投入し、１３５
℃に昇温してこれら溶剤を還流させている反応容器中に
、メタクリル酸メチル２８部、アクリル酸ブチル１３部
、メタクリル酸β−ヒドロキシエチル５部、アクリル酸
１部およびクメンハイドロパーオキサイド１部の混合液
を、３時間かけて滴下し、さらに同温度で２時間撹拌を
続けて、試験用アクリルワニスＡＣ９を得た。

【００３８】実施例１〜３および比較例１〜５表３に示
すウレタン変性ポリエステル樹脂溶液ＵＥ１〜ＵＥ３を
本発明の顔料分散用樹脂溶液（実施例１〜３）とし、ま
た表４に示すウレタン変性ポリエステル樹脂溶液ＵＥ４
〜ＵＥ７および表２に示すアミン変性ポリエステルプリ
ポリマー溶液Ｅ８を比較用の顔料分散用樹脂溶液（比較
例１〜５）とした。

【００３９】これらの各顔料分散用樹脂溶液を用いて、
以下の相溶性試験（試験Ｉ）、塗料調合試験（試験ＩＩ
）および調色試験（試験ＩＩＩ）を行つた。

【００４０】＜試験Ｉ；相溶性試験＞下記の表５に示す
４種類の一般的な塗料用ワニスと、各顔料分散用樹脂溶
液とを、樹脂固形分の重量比が８／２となるように混合
し、この混合液をガラス板上に塗布したのち、乾燥塗膜
の濁りの具合を調べた。透明なものを○（合格）、濁り
のあるものを×（不合格）、で表した。結果を表５に併
記した。

【００４１】

【表５】

【００４２】なお、表５中、「常温乾燥型アルキドワニ
ス」は油長６０％大豆油脂肪酸変性フタル酸ワニス（固
形分５５重量％）、「メラミン／アルキドワニス」はｎ
−ブタノール変性メラミン樹脂ワニスと油長４０％大豆
油脂肪酸変性フタル酸ワニスとの固形分重量比２／８の
混合ワニス（固形分５０重量％）、「メラミン／アクリ
ルワニス」はｎ−ブタノール変性メラミン樹脂ワニスと
試験用アクリルワニスＡＣ９との固形分重量比２／８の
混合ワニス（固形分５０重量％）、「塩化ビニルワニス
」は塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体ワニス（ユニオン
カーバイド社製のビニライトＶＡＧＨ；固形分２０重量
％）、である。

【００４３】＜試験ＩＩ；塗料調合試験＞§インター白
の調製各顔料分散用樹脂溶液をベースにして、その各２０部に
対し酸化チタンＲＣＲ３（ＢＴＰ社）を６０部、キシレ
ンを１５部、メトキシプロピルアセテート（以下、ＭＰ
Ａという）を５部混合し、サンドミルにより粒度が１０
μｍ以下となるまで分散して、８種類のインター白Ｗ１
〜Ｗ８を調製した。

【００４４】§白塗料の調製上記のインター白Ｗ１〜Ｗ８の各３０部と、試験用アク
リルワニスＡＣ９（固形分５０重量％）５８部と、メラ
ミンワニス〔日立化成工業（株）製のメラン＃２８；固
形分６０重量％〕１２部とを混合し、８種類の白塗料Ｗ
Ｐ１〜ＷＰ８を調製した。この各塗料を、キシレンとＭ
ＰＡとの重量比７／３の混合シンナーを用いて、スプレ
ー可能な粘度にまで希釈した。

【００４５】§塗膜の形成上記の如く希釈した白塗料ＷＰ１〜ＷＰ８を、燐酸亜鉛
処理をした０．８ｍｍ×７０ｍｍ×１５０ｍｍの鋼板（
以下、処理鋼板という）に、乾燥膜厚が３０μｍとなる
ようにスプレー塗装し、１４０℃，２０分の焼き付けを
行つたのち、塗面状態、塗膜物性および耐久性を評価し
た。その結果を下記の表６に示した。

【００４６】

【表６】

【００４７】なお、表６中、「６０度鏡面光沢度」はＪ
ＩＳ−Ｋ−５４００（１９７９）６．７にしたがい、８
０以上を合格とした。「鉛筆引つかき試験」はＪＩＳ−
Ｋ−５４００（１９７９）　　６．１４にしたがい、Ｈ
Ｂより硬いものを合格とした。「碁盤目試験」はＪＩＳ
−Ｋ−５４００（１９７９）　　６．１５にしたがい、
１０点を合格、８点以下を不合格とした。また、「耐衝
撃性」はＪＩＳ−Ｋ−５４００（１９７９）　　６．１
３．３　　Ｂ法にしたがい、４０ｃｍ以上を合格とした
。「促進耐候試験」はＪＩＳ−Ｋ−５４００（１９７９
）　　６．１７にしたがい、８００時間試験後の６０度
鏡面光沢度の保持率（％）として、〔（試験後の光沢度
）／（初期光沢度）〕×１００を測定し、７０％以上を
合格とした。

【００４８】＜試験ＩＩＩ；調色試験＞§９インター黒
の調製各顔料分散用樹脂溶液をベースにして、その各６０部に
対しカーボンブラツク（ＣＯＬＯＲ　　ＢＬＡＣＫ　　
ＦＷ２００：デクサ社）を５部、キシレンを２５部、Ｍ
ＰＡを１０部混合し、サンドミルで粒度が１０μｍ以下
となるまで分散して、８種類のインター黒Ｂ１〜Ｂ８を
調製した。

【００４９】§インター青の調製各顔料分散用樹脂溶液をベースにして、その各５０部に
対しフタロシアニンプルー〔リオノールブルーＰＲＸ；
東洋インキ製造（株）製〕を３０部、キシレンを１５部
、ＭＰＡを５部混合し、サンドミルで粒度が１０μｍ以
下となるまで分散して、８種類のインター青Ｆ１〜Ｆ８
を調製した。

【００５０】§調色塗料の調製試験ＩＩで調製した前記８種の白塗料ＷＰ１〜ＷＰ８の
各９０部と、上記のインター黒Ｂ１〜Ｂ８の各５部と、
上記のインター青Ｆ１〜Ｆ８の各５部とを、下記の表７
に示す組み合わせで混合し、８種類の調色塗料Ｐ１〜Ｐ
８を調製した。

【００５１】

【表７】

【００５２】§塗膜物性および放置安定性上記の調色塗
料Ｐ１〜Ｐ８について、以下のラビングテスト、６０度
鏡面光沢度テストおよびスタンデイングテストに供した
。結果を表７に併記した。

【００５３】〔ラビングテスト〕上記の調色塗料Ｐ１〜
Ｐ８をキシレンとＭＰＡとの重量比７／３の混合シンナ
ーでスプレー可能な粘度にまで希釈し、この希釈塗料を
、５０ｍｍ×１５０ｍｍブリキ板に流し塗りし、室温で
３分間室内に静置したのち、塗面を指でこすつて、こす
らない部分との色の差を比較した。色差のほとんどない
ものを○、色差の大きいものを×とした。

【００５４】〔６０度鏡面光沢度テスト〕ラビングテス
トに使用したブリキ板を、さらに１４０℃，２０分焼き
付けて乾燥させ、塗膜の光沢度を測定した。８０以上を
合格とした。

【００５５】〔スタンデイングテスト〕ラビングテスト
で調製した各希釈塗料を試験管に入れ、３日後に色分か
れの状態を観察した。色分かれ、色浮きのほとんどない
ものを○、色分かれ、色浮きのはげしいものを×とした
。

【００５６】以上の表５〜表７の結果から明らかなよう
に、本発明の顔料分散用樹脂は、塗料用の各種樹脂と良
好な相溶性があり、かつすぐれた顔料分散性を示すもの
であることがわかる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　多塩基酸および多価アルコールのほか
にポリエステルプレポリマーの原料中０．５〜７．０重
量％となる割合のアミノアルコールを必須成分として用
いて縮合反応させて得た数平均分子量が３５０〜１５０
０、水酸基価が１００〜３００のアミン変性ポリエステ
ルプレポリマーに、このプレポリマーの水酸基１当量に
対してイソシアネート基が０．１〜０．７当量となる割
合の多官能イソシアネート化合物を反応させて得られる
、水酸基価が４０〜２４０、数平均分子量が７００〜２
０００のウレタン変性ポリエステル樹脂からなることを
特徴とする顔料分散用樹脂。