JPH04331274A

JPH04331274A - 水性被覆組成物

Info

Publication number: JPH04331274A
Application number: JP10084491A
Authority: JP
Inventors: Tokio Goto; 時夫後藤; Chika Tagaito; 親田垣内; Yasuko Hasegawa; 泰子長谷川
Original assignee: Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
Current assignee: DIC Corp
Priority date: 1991-05-02
Filing date: 1991-05-02
Publication date: 1992-11-19

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】本発明は新規にして有用なる水性
被覆組成物に関する。さらに詳細には、アルキド樹脂ま
たはその誘導体と、乳化重合体とを必須の皮膜形成性成
分とし、必要に応じて、さらに顔料をも含んで成る、と
くに、常乾ならびに加熱乾燥において速乾性を有し、か
つ、防食性に優れた水性被覆組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】これまでにも、金属材料を被覆して防錆
せしめるという目的で、種々の防錆塗料が使用されて来
ている。

【０００３】その多くは、油性の塗料であって、その中
に含まれる多量の有機溶剤は、作業面や安全面で好まし
くないばかりか、環境汚染源ともなり得るために、近年
、水性塗料への転換の要求が高まっている。

【０００４】ところで、問題の水性塗料というのは、水
溶性ないしは水分散性の、いわゆる水性樹脂をビヒクル
として含んでいるものであるが、樹脂の水への溶解性や
分散性を向上せしめるために、樹脂内にカルボキシル基
、水酸基またはエチレンオキシド基などを多量に含める
とか、乳化剤の如き分散化成分を添加せしめるとかして
得られる場合が多い。

【０００５】それゆえに、水性樹脂の保水性が高く、し
かも、主溶剤である水の蒸発潜熱と相俟って、水性塗料
の乾燥性は、油性塗料に比して小さい処から、水性塗料
の普及を阻害している。

【０００６】そこで、こうした水性塗料の乾燥性を向上
させるために、ＳＢＲラテックス、アクリル系またはア
クリルスチレン系の乳化重合体を、塗料のビヒクルとし
て、多量に使用すれば、一応、解決することも可能では
あるけれども、こうした場合には、得られる塗膜の防食
性が低下するという傾向にあって、結局の処、好ましい
ものとは言えない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、本発明者ら
は、上述した如き従来型水性塗料の有する乾燥性の遅さ
を、塗膜の防食性を損なうことなく、向上させるべく、
鋭意、研究を行った。

【０００８】したがって、本発明が解決しようとする課
題は、一にかかって、常乾ならびに加熱乾燥において速
乾性を有し、かつ、防食性に優れた水性被覆組成物を提
供しようとすることである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
上述した如き発明が解決しようとする課題に照準を合わ
せて、鋭意、検討を重ねた結果、特定の樹脂固形分酸価
を有するアルキド樹脂またはその誘導体と、特定の理論
ガラス転移温度と粒子径を有する乳化重合体を特定の比
率でバインダーとして含む水性塗料が、すぐれた乾燥性
を示すし、しかも、得られる塗膜の防食性もまた優れる
ことを見い出して、本発明を完成させるに到った。

【００１０】すなわち、本発明は必須の成分として、基
本的には、アルキド樹脂またはその誘導体（Ａ）と、乳
化重合体（Ｂ）とを、含有するか、あるいは、アルキド
樹脂またはその誘導体（Ａ）と、乳化重合体（Ｂ）と、
顔料（Ｃ）とを含有する水性被覆組成物を提供しようと
するもおであり、具体的には、それぞれ、固形分酸価が
１０〜５０なるアルキド樹脂またはその誘導体（Ａ）を
、固形分で１０〜４０重量％と、理論ガラス転移温度が
２０〜５０℃で、かつ、平均粒子径が０．０４〜０．１
５ミクロン（μｍ）なる範囲内にある乳化重合体（Ｂ）
を、固形分で９０〜６０重量％と、さらに必要に応じて
、適量の顔料とを含んで成る、とりわけ、乾燥性に優れ
る水性被覆組成物に関する。

【００１１】ここにおいて、まず、本発明の水性被覆組
成物の主構成成分である、上記したアルキド樹脂（Ａ）
としては、就中、特定の酸価を有するアルキド樹脂（Ａ
）としては、公知慣用のいずれの方法によっても調製す
ることができものであって、特に限定されるものではな
いが、得られる塗膜の防食性をも考慮するならば、エポ
キシエステル樹脂の使用が望ましく、さらに、得られる
塗膜の硬さをも考慮するならば、ビニル変性エポキシエ
ステル樹脂の使用が望ましい。

【００１２】こうしたエポキシエステル樹脂なり、ビニ
ル変性エポキシエステル樹脂などは、たとえば、脂肪酸
および／または油の２５〜６０重量部と、エポキシ樹脂
の２５〜６０重量部と、炭素数が６〜１８なる一塩基酸
の０〜１５重量部と、ポリオールの０〜３０重量部と、
さらに、多塩基酸および／またはその無水物の０〜２０
重量部とから、適宜、それらの総計が１００重量部とな
る量の原料成分を、公知慣用の方法で、所望の酸価に達
するまで縮合を進めることによって得られるようなもの
、

【００１３】つまり、エポキシエステル樹脂であり、そ
して、かかるエポキシエステル樹脂の固型分５０〜９０
重量部の存在下に、総計が１００重量部となるようにし
て、５０〜１０重量部のエチレン性不飽和単量体を、公
知慣用の方法で、重合せしめることによって得られるよ
うなもの、つまり、ビニル変性エポキシエステル樹脂で
ある。

【００１４】また、これらのいずれの場合においても、
アルキド樹脂またはその誘導体（Ａ）の固型分酸価は、
１０〜５０なる範囲内にあることが必要である。この酸
価が１０未満である場合には、当該（Ａ）それ自体の水
中への分散性、顔料分散性および皮膜の基材付着性が低
下することになるし、一方、酸価が５０を超えて余りに
高くなるような場合には、どうしても、皮膜の耐食性や
耐水性などが低下することになるので、いずれの場合も
好ましくない。

【００１５】次に、本発明の組成物のもう一方の主構成
成分である、前記した乳化重合体（Ｂ）について述べる
。かかる乳化重合体（Ｂ）の理論ガラス転移温度（Ｔｇ
）は、２０〜５０℃なる範囲内にあることが必要である
。

【００１６】２０℃未満では、どうしても、得られる皮
膜の硬さが所望の域に到達しにくく、ひいては、組成物
の乾燥性が低下するばかりか、皮膜が熱で軟化しやすく
、防食性も低下することになるので、好ましくない。

【００１７】さらに好ましくは、このＴｇが２５〜４５
℃なる範囲内にあるものの使用が適切である。また、乳
化重合体（Ｂ）の平均粒子径は、小さいほど造膜性が向
上し、塗膜の防食性も向上するという反面、組成物の乾
燥過程での水などの蒸散が低下し、ひいては、乾燥性が
低下する。

【００１８】したがって、組成物の乾燥性と防食性との
兼ね合いより、かかる平均粒子径としては、０．０４〜
０．１５　μｍ、さらに好ましくは、０．０４〜０．１
０μｍなる範囲内にあるのが適切である。

【００１９】一般に市販されている乳化重合体は、該乳
化重合体を調製するに当たって、重合開始剤として、過
硫酸アンモニア、過硫酸ナトリウムまたは過硫酸カリウ
ムなどの過硫酸塩を使用しているものが多いが、これら
の重合開始剤を用いると、分解成分として、硫酸塩が乳
化重合体に含まれることとなり、これらの硫酸塩がまた
、得られる皮膜の防食性を損なうことになるので、好ま
しくない。

【００２０】そのためにも、かかる重合開始剤としては
、過酸化ベンゾイル、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキサ
イド、ｔｅｒｔ−ブチルパーベンゾエイト、ｔｅｒｔ−
ブチルオクトエートまたはアセチルパーオキサイドの如
き有機過酸化物類；あるいは、過酸化水素などが特に代
表的な好ましい例であり、これらは単独使用でも２種以
上の併用でもよいことは、勿論である。

【００２１】当該乳化重合体（Ｂ）のポリマー組成とし
ては、皮膜の防食性や、乳化重合体の設計のし易さなど
を考慮すると、アクリル系あるいはアクリルスチレン系
の使用が望ましい。

【００２２】さらには、アクリルスチレン系の使用が望
ましい。当該乳化重合体の酸価は、高いほど、皮膜の基
材付着性が向上しく、好ましいことではあるが、これが
高すぎると、得られる皮膜の耐水性が低下するようにな
るので、より高酸価のものは歓迎され得なく、したがっ
て、こうした兼ね合より、不飽和カルボン酸が、全単量
体中に４〜１０重量％、さらに好ましくは、４〜８重量
％なる範囲内で共重合されている形の乳化重合体の使用
がよい。

【００２３】当該乳化重合体（Ｂ）の調製に使用される
乳化剤の量としては、特に制限こそないけれども、得ら
れる皮膜の耐水性や防食性などを考慮すると、乳化重合
に用いられる全単量体の０．２〜４重量％となるような
範囲内が適切である。

【００２４】乳化重合時に、公知慣用の反応性乳化剤、
連鎖移動剤または架橋剤などを使用することは、特に差
し支えは無い。本発明の水性被覆組成物は、それぞれ、
アルキド樹脂またはその誘導体（Ａ）を、固形分で１０
〜４０重量％と、乳化重合体（Ｂ）を、固形分で９０〜
６０重量％（総計１００重量％）とから構成されるのが
好ましく、（Ａ）成分の使用量が１０重量％未満の場合
には、どうしても、得られる皮膜の防食性が劣るように
なるし、一方、（Ａ）成分の使用量が４０重量％を超え
て余りに多く用いられると、乾燥性が低下することにな
るので、いずれの場合も好ましくない。

【００２５】また、塗膜の硬さや外観とか、乾燥性や隠
ぺい性などをも向上させるために、顔料を使用すること
は好ましいが、そのさいの使用量としては、塗膜の防食
性の観点より、顔料重量濃度（ＰＷＣ）で６０％以下と
なるような量が好ましい。

【００２６】さらに、防錆顔料の使用は、塗膜の乾燥性
や防食性などを向上させるために特に好ましく、その使
用量としては、顔料重量濃度（ＰＷＣ））で０．１〜２
０％なる範囲内が適切である。

【００２７】かかる防錆顔料としては、公知慣用のもの
でよく、それらのうちでも特に代表的なもののみを例示
するにとどめれば、塩基性クロム酸鉛、ジンクロメート
、ストロンチウムクロメートもしくはクロム酸バリウム
の如き、各種のクロム酸塩化合物；鉛酸カルシウム、鉛
丹もしくは鉛シアナミドの如き、各種の鉛系化合物；

【
００２８】燐酸亜鉛、トリポリ燐酸アルミニウムもしく
は亜燐酸亜鉛の如き、各種の燐酸塩系化合物；塩基性モ
リブデン酸亜鉛もしくはモリブデン酸カルシウムの如き
、各種のモリブデン酸塩系化合物；メタほう酸バリウム
、メタホウ酸カルシウムもしくはカルシウムボロシリケ
ートの如き、各種のほう酸塩系化合物；

【００２９】雲
母状酸化鉄（ＭＩＯ）もしくは一般式ＭｅＯ・Ｆｅ２Ｏ
３　　　　　　　　………〔Ｉ〕（ただし、式中のＭｅ
はＣａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｍｇ、ＺｎまたはＭｎなる二価の
金属原子を表わすものとする。）で示される磁性フェラ
イトの如き、各種の鉄酸化物系化合物；またはタングス
テン酸亜鉛もしくはタングステン酸カルシウムの如き、
各種の塩基性タングステン酸塩系化合物などであり、こ
れらは単独使用でも、２種以上の併用でもよいことは、
勿論である。

【００３０】本発明の組成物には、必要に応じて、公知
慣用の顔料分散剤、沈降防止剤、増粘剤、チクソ化剤、
消泡剤、ドライヤー、硬化剤、溶剤、造膜助剤またはレ
ベリング剤などの各種の添加剤類を添加し塗料化せしる
ことが出来る。

【００３１】かくして得られる本発明の水性被覆組成物
、特に水性防食被覆組成物は、とりわけ、建築用鋼材や
バネなどの大型鋼板やその加工材への工場塗装剤として
、あるいは、鋳鉄管またはプーリーなどの鋳物ならびに
その加工材のような大型基材の工場塗装剤として適用し
、利用することができる。

【００３２】

【実施例】次に、本発明を参考例、実施例、比較例、応
用例および比較応用例により、一層、具体的に説明する
が、部および％は特に断りのない限り、すべて重量基準
であるものとする。

【００３３】参考例　　１〔乳化重合体（Ａ）の調製例
〕撹拌機、還流冷却機、滴下ロート、温度計および窒素
ガス導入管を取り付けたステンレス製反応容器に、「ハ
イテノール　　Ｎ−０８」〔第一工業製薬（株）製のア
ニオン乳化剤〕の１．３部、「ノイゲン　　ＥＡ−１４
２」（同上社製のノニオン乳化剤）の０．５部およびス
チレンスルホン酸ナトリウム（反応性乳化剤）０．２部
とイオン交換水の１３０部を仕込み、窒素気流下に８０
℃にまで昇温した。

【００３４】次いで、ｎ−ブチルアクリレートの３５部
、スチレンの６０部、メタクリル酸の５部よりなる単量
体混合物と、イオン交換水の１０部に「ハイテノール　
　Ｎ−０８」の０．２部とｔｅｒｔ−ブチルハイドロパ
ーオキサイドの０．５部と重亜硫酸ナトリウムの０．３
部を溶解分散せしめたものとを、３時間に亘って滴下し
た。

【００３５】その後も、同温度に２時間のあいだ保持し
て反応を完結せしめた。しかるのち、室温まで冷却して
、１４％アンモニア水と水とで、ｐＨを８．５に、固形
分を４０％に調整した。

【００３６】かくして得られた乳化重合体は、平均粒子
径が０．０５μｍ（サブミクロン・アナライザーにて測
定）で、かつ、理論Ｔｇが３４℃であった。以下、これ
をＥＭ−１と略称する。

【００３７】参考例　　２〜７以下、単量体混合物などを種々変化させるように変更し
た以外は、参考例１と同様の手法により、第１表に示さ
れるような、それぞれ、乳化重合体（ＥＭ−２、３およ
び４）ならびに対照用の乳化重合体（ＥＭ’−１、２お
よび３）を調製した。

【００３８】

【表１】

【００３９】実施例　　１〜８ならびに比較例　　１か
くして得られた、それぞれの乳化重合体と、水分散性ア
ルキド系樹脂とを用いて、各種の水性被覆組成物を得た
。

【００４０】ただし、比較例１だけは、乳化重合体の使
用を、全く、欠如したものである。

【００４１】応用例　　１〜８ならびに比較応用例　　
１実施例１〜８ならびに比較例１および２で得られた、
それぞれの水性被覆組成物を用いて、各種の水性防食塗
料を得た。

【００４２】そのさいの顔料分散化には、水分散性アル
キド系樹脂の全量を使用して、ミルベースを作製し、予
め、造膜助剤で可塑化しておいた乳化重合体で、レット
ダウンするようにした。基本的な配合例を下記に示し、
配合表を第２表に示す。

【００４３】　　塗料配合　　「ウオーターゾール　　ＣＤ−５４０」　　または
「ウオーターゾール　　ＣＤ−５２０」　　　　５０部
（固形分２０部）　　「ＭＡ−１００」〔三菱化成工業
（株）製　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　の
カーボンブラック〕　　　　　　　　３部　　「ホモカ
ルＤ」　　〔白石産業（株）製の炭　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　酸カルシウム〕　　　　　　　
　　　　　２９部　　「ＰＷ−２」　　　　〔菊池色素
（株）製の燐　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　酸亜鉛系防錆顔料〕　　　　　　　　　　３部　　「
ＳＮデイ　フオーマー３７３」〔サンノプ　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　コ（株）製の消泡剤〕　
　　　　　　　０．２部　　────────────
───────────────────────　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　以上を、サンドミルにて分散

【００４４】　　乳化重合体＊　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　２２８部（固形分８０
部）　　「デイツクネート３１１１〔大日本インキ化　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　学工業（株）
製のドラ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　イ
ヤー〕　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　２部　　「ボンコート３７５０」（同上社製の増
粘　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　剤）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０．
２部　　　　　　　　水　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０〜
１０部　　トリエチルアミン　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０．２部　　
─────────────────────────
──────────　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　以上を撹拌Ｐ
ＷＣ；　　２６％固形分；　　４２±１％

【００４５】ただし、「ウオーターゾール　　ＣＤ−５
４０」は、同上社製のビニル変性エポキシエステル樹脂
水性分散体であって、固形分が４０％で、かつ、固形分
酸価が４０なるものである。

【００４６】また、「ウオーターゾール　　ＣＤ−５２
０」は、同上社製のアルキド樹脂水性分散体であって、
固形分が４０％で、かつ、固形分酸価が１３なるもので
ある。

【００４７】＊　乳化重合体は、１００部に対して、ブ
チルセロソルブの４部、テキサノールの４部および水の
６．３部を加え、均一に撹拌して、固形分を３５％に調
整したものを使用した。

【００４８】次いで、かくして得られた、それぞれの水
性防食塗料について、下記するような要領に従って、乾
燥性ならびに防食性の比較試験を行った。

【００４９】応用試験方法乾燥性；（常乾）未処理ダル鋼板（日本テストパネル社製）に２０℃で、
かつ、６５％ＲＨなる条件で、それぞれの塗料を、１．
５ミル・アプリケーターで塗布した。

【００５０】塗布直後を試験開始時とし、指触による乾
燥時間を測定して、これを以て表示した。乾燥性；（加熱乾燥）上記の鋼板を板温が８０℃となるように予熱し、それぞ
れの塗料を、１．５ミル・アプリケーターで塗布した。

【００５１】その後は、２０℃で、かつ、６５％ＲＨな
る雰囲気下に放置して、上記と同様に測定した。防食性；（常乾）上記の鋼板に、それぞれの塗料を、乾燥膜厚が２０±１
μｍになるように塗布し、２０℃で、かつ、６５％ＲＨ
なる雰囲気下に７日間のあいだ放置して乾燥せしめた。

【００５２】その後は、それぞれの塗面を、カッターナ
イフでクロスカットし、塗面以外にバックシールを施し
たのち、ソルトスプレー試験機に塗板を入れて、所定の
時間、当該試験を行った。

【００５３】防食性；（加熱乾燥）上記と同様にして、乾燥膜厚が２０±１μｍになるよう
に、それぞれの塗料を塗布し、８０℃の雰囲気下で２０
分間、加熱乾燥せしめたのち、２０℃で、かつ、６５％
ＲＨなる雰囲気下に７日間のあいだ放置して乾燥せしめ
た。その後は、上記と同様にして試験を行った。それら
の応用試験の結果は、まとめて、第２表に示す。

【００５４】

【表２】

【００５５】

【発明の効果】以上の結果からも明らかなように、本発
明の水性被覆組成物は、常乾と加熱乾燥との、いずれの
場合においても、すぐれた乾燥性と防食性とを有する、
極めて有用なるものであると言えよう。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アルキド樹脂またはその誘導体（Ａ）と、
乳化重合体（Ｂ）とを、必須の成分として含有すること
を特徴とする、水性被覆組成物。
【請求項２】アルキド樹脂またはその誘導体（Ａ）と、
乳化重合体（Ｂ）と、顔料（Ｃ）とを、必須の成分とし
て含有することを特徴とする、水性被覆組成物。
【請求項３】固形分重量比で、それぞれ、固形分酸価が
１０〜５０なるアルキド樹脂またはその誘導体（Ａ）を
１０〜４０重量％、理論ガラス転移温度が２０〜５０℃
で、かつ、平均粒子径が０．０４〜０．１５ミクロンな
る範囲にある乳化重合体（Ｂ）を９０〜６０重量％、含
有し、必要に応じて、さらに、顔料をも含有することを
特徴とする、水性被覆組成物。
【請求項４】前記したアルキド樹脂またはその誘導体（
Ａ）がエポキシエステル系水性分散体である、請求項１
〜３のいずれか一つに記載の水性被覆組成物。
【請求項５】前記した乳化重合体（Ｂ）が、有機過酸化
物を重合開始剤として用いて重合され、かつ、単量体総
量を基準として４〜１０重量％の不飽和カルボン酸が共
重合されているアクリル系またはアクリルスチレン系乳
化重合体である、請求項１〜３のいずれか一つに記載の
水性被覆組成物。
【請求項６】前記した顔料（Ｃ）が防錆顔料である、請
求項２または３に記載の水性防食被覆組成物。
【請求項７】前記した顔料（Ｃ）が０．１〜２０％なる
顔料重量濃度で含まれているものである、請求項２、３
または６に記載の水性防食被覆組成物。