JPH06256708A - Aqueous resin composition for metal coating - Google Patents
Aqueous resin composition for metal coatingInfo
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- JPH06256708A JPH06256708A JP7293993A JP7293993A JPH06256708A JP H06256708 A JPH06256708 A JP H06256708A JP 7293993 A JP7293993 A JP 7293993A JP 7293993 A JP7293993 A JP 7293993A JP H06256708 A JPH06256708 A JP H06256708A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、金属被覆用水性樹脂組
成物に関するものであり、本発明の金属被覆用水性樹脂
組成物は、耐水性、特に耐スチ−ム性に優れており、加
圧スチーム処理をされた後でも硬度が高くかつ加工性に
優れる塗膜を形成し、家電機器または自動車等に用いら
れる鋼板および金属缶用の水性塗料として特に有用であ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aqueous resin composition for metal coating, and the aqueous resin composition for metal coating of the present invention is excellent in water resistance, particularly steam resistance. It forms a coating film having high hardness and excellent workability even after being subjected to pressure steam treatment, and is particularly useful as a water-based paint for steel plates and metal cans used in home appliances, automobiles and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術及びその問題点】金属用塗料、特に清涼飲
料水または加工食品等を包装する金属缶用塗料には、加
熱下での耐水性及び加工性等の物性が求められ、従来か
かる金属用塗料としては、加熱硬化によって優れた塗膜
を形成するエポキシ/アミノ系樹脂、アクリル/アミノ
系樹脂およびポリエステル/アミノ系樹脂等の有機溶剤
型塗料が用いられていた。しかし、それらの溶剤型塗料
では、塗装時に多量の有機溶剤が大気中に蒸散するた
め、環境汚染ならびに資源浪費等の問題があった。2. Description of the Related Art Metal coatings, particularly coatings for metal cans for packaging soft drinks or processed foods, are required to have physical properties such as water resistance under heating and processability. As the paint for use, organic solvent type paints such as epoxy / amino resins, acrylic / amino resins and polyester / amino resins that form excellent coating films by heat curing have been used. However, these solvent-based paints have problems such as environmental pollution and waste of resources because a large amount of organic solvent evaporates into the atmosphere during coating.
【0003】そのために、上記溶剤型塗料に代えて、水
を媒体とする水性塗料の採用が検討されているが、従来
の水性塗料では、耐水性に劣り、沸騰水程度の熱水処理
には耐えても、120℃以上の加圧スチームによる処理
(レトルト処理)を受けると、塗膜物性が著しく劣化す
る点で実用に耐えないというのが現状であった。For this reason, it has been considered to use a water-based paint in which water is used as a medium instead of the above solvent-based paint. However, the conventional water-based paint is inferior in water resistance and is not suitable for hot water treatment such as boiling water. Even if it withstands, it is the current situation that it cannot be put into practical use because it undergoes a treatment (retort treatment) with a pressure steam of 120 ° C. or more, because the physical properties of the coating film are significantly deteriorated.
【0004】上記加圧スチーム処理に耐える水性塗料を
目的とする多数の提案があり、例えば、特開平3−72
577号公報には、(イ)芳香族ビニル単量体及び(メ
タ)アクリル酸アルキルを主成分とし、分子中にカルボ
キシル基及び水酸基を有する共重合体を塩基で中和した
水性アクリル樹脂、(ロ)水酸基含有ポリオールおよび
(ハ)アミノ樹脂からなる水性塗料が提案されている
が、得られる塗膜の物性はなお実用的に満足できる水準
に至っていない。There are a number of proposals aimed at water-based paints that withstand the above-mentioned pressure steam treatment, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 3-72.
No. 577 discloses an aqueous acrylic resin obtained by neutralizing a copolymer having (a) an aromatic vinyl monomer and an alkyl (meth) acrylate as main components and having a carboxyl group and a hydroxyl group in the molecule with a base, ( B) A water-based coating composition comprising a hydroxyl group-containing polyol and (C) amino resin has been proposed, but the physical properties of the resulting coating film have not yet reached a level that is practically satisfactory.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために鋭意検討した結果、カルボキシル基を
有する単量体およびその他の単量体からなる単量体混合
物と、ヒドロキシル基を有する下記マクロモノマーとを
共重合して得られる、特定の構成の共重合体中のカルボ
キシル基を塩基で中和した水性共重合体およびアミノ樹
脂からなる樹脂組成物が、耐水性に優れ、120℃以上
の加圧スチームによる処理後にも硬度及び加工性に優れ
る塗膜を形成することを見出し、本発明を完成するに至
った。Means for Solving the Problems As a result of intensive studies for solving the above problems, the present inventors have found that a monomer mixture containing a monomer having a carboxyl group and another monomer, and a hydroxyl group. Obtained by copolymerizing the following macromonomer having, a resin composition comprising an amino resin and an aqueous copolymer obtained by neutralizing a carboxyl group in a copolymer having a specific constitution with a base, excellent water resistance, The inventors have found that a coating film having excellent hardness and workability can be formed even after treatment with pressure steam of 120 ° C. or higher, and have completed the present invention.
【0006】即ち、本発明は、(a)(メタ)アクリル
酸ヒドロキシアルキルおよびその他のα,β−エチレン
性不飽和単量体からなる重合体の片末端にラジカル重合
性基を有するマクロモノマー、(b)α,β−エチレン
性不飽和カルボン酸、(c)(メタ)アクリル酸ヒドロ
キシアルキルおよび(d)その他のビニル単量体からな
る共重合体であって、上記成分(a)〜(d)に基づく
各単位の合計量を基準にして、成分(a)に基づく単位
が3〜30重量%、成分(b)単量体単位が3〜20重
量%、成分(c)単量体単位が5〜40重量%、また成
分(d)単量体単位が10〜91重量%であり、かつ水
酸基価が20〜150KOH mg/gである共重合体中のカ
ルボキシル基を塩基で中和してなる水性共重合体および
アミノ樹脂からなる金属被覆用水性樹脂組成物である。That is, the present invention relates to (a) a macromonomer having a radically polymerizable group at one terminal of a polymer comprising hydroxyalkyl (meth) acrylate and other α, β-ethylenically unsaturated monomers, (B) a copolymer composed of α, β-ethylenically unsaturated carboxylic acid, (c) hydroxyalkyl (meth) acrylate and (d) another vinyl monomer, wherein the components (a) to (( Based on the total amount of each unit based on d), the unit based on the component (a) is 3 to 30% by weight, the monomer unit on the component (b) is 3 to 20% by weight, and the component (c) is the monomer. The carboxyl group in the copolymer having a unit of 5 to 40% by weight, a monomer unit of component (d) of 10 to 91% by weight, and a hydroxyl value of 20 to 150 KOH mg / g is neutralized with a base. Made of water-based copolymer and amino resin It is a coating aqueous resin composition.
【0007】以下、本発明について更に詳しく説明す
る。本発明における塩基による中和前の上記共重合体
は、成分(a)すなわちマクロモノマーに基づく重合体
単位を枝成分とし、他の成分(b)〜(d)からなる重
合体を幹成分とするグラフト共重合体であり、以下中和
前のグラフト共重合体をカルボキシル基含有グラフト共
重合体という。The present invention will be described in more detail below. The above-mentioned copolymer before neutralization with a base in the present invention has a component (a), that is, a polymer unit based on a macromonomer as a branch component, and a polymer including other components (b) to (d) as a trunk component. The graft copolymer before neutralization is referred to as a carboxyl group-containing graft copolymer.
【0008】本発明における上記成分(a)は、前記の
とおり、(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルおよび
その他のα,β−エチレン性不飽和単量体からなる重合
体の片末端にラジカル重合性基を有するマクロモノマー
であり、ラジカル重合性基としては、(メタ)アクリロ
イル基が好ましく、またマクロモノマーの好ましい分子
量は、数平均分子量で2000〜30000である。数
平均分子量が2000未満であると、加圧スチーム処理
後の塗膜における加工性と硬度のどちらか一方が損なわ
れ易い。一方30000を超えると、未反応マクロモノ
マーが共重合体中に多く残り塗膜物性に劣る。なお、本
発明における数平均分子量は、ゲルパーミエーション・
クロマトグラフィーによるポリスチレン換算の数平均分
子量である。As mentioned above, the component (a) in the present invention is a radically polymerizable group at one end of a polymer composed of hydroxyalkyl (meth) acrylate and other α, β-ethylenically unsaturated monomers. The (meth) acryloyl group is preferable as the radically polymerizable group, and the preferable molecular weight of the macromonomer is 2,000 to 30,000 in terms of number average molecular weight. When the number average molecular weight is less than 2000, either the workability or the hardness of the coating film after the pressure steam treatment is likely to be impaired. On the other hand, when it exceeds 30,000, a large amount of unreacted macromonomer remains in the copolymer, resulting in poor physical properties of the coating film. The number average molecular weight in the present invention is gel permeation
It is the number average molecular weight in terms of polystyrene by chromatography.
【0009】マクロモノマーの骨格となる重合体におけ
る(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキル単量体単位の
好ましい割合は、構成単量体単位の合計量を基準にして
5〜40重量%であり、さらに好ましくは15〜35重
量%である。(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキル単
量体単位の割合が、5重量%未満であると、得られる水
性樹脂組成物が耐水性に劣り、一方40重量%越えると
塗膜の加工性に劣る。(メタ)アクリル酸ヒドロキシア
ルキルとしては、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチ
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3−ヒドロキシプロピルおよび(メタ)
アクリル酸ヒドロキシブチル等が挙げられる。The preferred proportion of the hydroxyalkyl (meth) acrylate monomer unit in the polymer forming the skeleton of the macromonomer is 5 to 40% by weight based on the total amount of the constituent monomer units, and more preferred Is 15 to 35% by weight. When the proportion of the hydroxyalkyl (meth) acrylate monomer unit is less than 5% by weight, the resulting aqueous resin composition is inferior in water resistance, while when it exceeds 40% by weight, the processability of the coating film is inferior. Examples of hydroxyalkyl (meth) acrylate include hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, 3-hydroxypropyl (meth) acrylate, and (meth)
Examples thereof include hydroxybutyl acrylate.
【0010】(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルと
共にマクロモノマーの重合体骨格を形成する、他のα,
β−エチレン性不飽和単量体としては、(メタ)アクリ
ル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アク
リル酸ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシ
ル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル等の(メタ)ア
クリル酸アルキルエステル、スチレン、α−メチルスチ
レン、p−メチルスチレン等のスチレン誘導体、(メ
タ)アクリロニトリル等のニトリル基含有ビニル単量体
および(メタ)アクリル酸アルキルアミノエステル等が
挙げられる。The other α, which forms the polymer backbone of the macromonomer with the hydroxyalkyl (meth) acrylate,
Examples of β-ethylenically unsaturated monomers include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, and cyclohexyl (meth) acrylate. Examples thereof include styrene derivatives such as (meth) acrylic acid alkyl ester, styrene, α-methylstyrene and p-methylstyrene, nitrile group-containing vinyl monomers such as (meth) acrylonitrile, and (meth) acrylic acid alkylamino ester. .
【0011】得られる水性樹脂組成物による塗膜の耐水
性および耐候性の点で、炭素数が4〜8のアルキル基を
有する(メタ)アクリル酸アルキルが好ましく、マクロ
モノマーの重合体骨格における該(メタ)アクリル酸ア
ルキル単量体単位の好ましい量は、その重合体骨格を構
成する全単量体単位の合計量を基準にして、50〜95
重量%である。From the viewpoint of water resistance and weather resistance of the coating film obtained from the resulting aqueous resin composition, alkyl (meth) acrylate having an alkyl group having 4 to 8 carbon atoms is preferable, and the alkyl (meth) acrylate in the polymer skeleton of the macromonomer is The preferred amount of the alkyl (meth) acrylate monomer unit is 50 to 95 based on the total amount of all the monomer units constituting the polymer skeleton.
% By weight.
【0012】カルボキシル基含有グラフト共重合体にお
ける上記成分(a)に基づく単位の割合は、前記のとお
り、共重合体を構成する各単位すなわち成分(a)〜
(d)に基づく単位の合計量を基準にして、3〜30重
量%であり、さらに好ましくは5〜20重量%である。
成分(a)単位の割合が3重量%未満である共重合体で
は、該共重合体から得られる水性共重合体からなる塗膜
が耐水性に劣り、一方30重量%を超える共重合体で
は、耐水性と水性化の両立が困難である。The proportion of the units based on the above component (a) in the carboxyl group-containing graft copolymer is, as described above, each unit constituting the copolymer, that is, the components (a) to (a).
It is 3 to 30% by weight, and more preferably 5 to 20% by weight, based on the total amount of the units based on (d).
In the case of a copolymer in which the proportion of the component (a) unit is less than 3% by weight, the coating film made of the aqueous copolymer obtained from the copolymer is inferior in water resistance, while in the case of a copolymer exceeding 30% by weight, It is difficult to achieve both water resistance and water resistance.
【0013】成分(b)のα,β−エチレン性不飽和カ
ルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、クロト
ン酸、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸およびイ
タコン酸等が挙げられ、好ましくは、アクリル酸および
メタクリル酸である。成分(b)単量体単位の割合が3
重量%未満である共重合体は、水性化が困難であり、一
方20重量%を超えると塗膜が耐水性に劣る。Examples of the α, β-ethylenically unsaturated carboxylic acid as the component (b) include acrylic acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, maleic anhydride, fumaric acid and itaconic acid, and preferably, Acrylic acid and methacrylic acid. The ratio of the monomer unit of component (b) is 3
If the content of the copolymer is less than 20% by weight, it is difficult to make it water-soluble, while if it exceeds 20% by weight, the coating film has poor water resistance.
【0014】成分(c)の(メタ)アクリル酸ヒドロキ
シアルキルとしては、前記マクロモノマーの成分として
挙げた各種(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルが使
用できる。成分(c)単量体単位の割合すなわちグラフ
ト共重合体における幹成分中の(メタ)アクリル酸ヒド
ロキシアルキル単量体単位の割合は、前記のとおり、全
構成単位の合計量を基準にして5〜40重量%であり、
さらに好ましくは10〜30重量%である。As the hydroxyalkyl (meth) acrylate as the component (c), various hydroxyalkyl (meth) acrylates listed as the components of the macromonomer can be used. The ratio of the monomer unit of the component (c), that is, the ratio of the hydroxyalkyl (meth) acrylate monomer unit in the trunk component in the graft copolymer is, as described above, 5 based on the total amount of all the constituent units. ~ 40% by weight,
More preferably, it is 10 to 30% by weight.
【0015】本発明におけるカルボキシル基含有グラフ
ト共重合体には、上記成分(c)に由来するヒトロキシ
ル基および前記マクロモノマー中の(メタ)アクリル酸
ヒドロキシアルキル単量体単位に由来するヒドロキシル
基が含まれるが、該共重合体におけるヒドロキシル基の
合計量は、20〜150KOH mg/gであり、好ましくは
40〜100KOH mg/gである。グラフト共重合体にお
けるヒドロキシル基の合計量が、20KOH mg/g未満で
あると加工性に劣り、一方150KOH mg/gを越えると
耐水性に劣る。The carboxyl group-containing graft copolymer in the present invention contains a human roxyl group derived from the above component (c) and a hydroxyl group derived from a hydroxyalkyl (meth) acrylate monomer unit in the macromonomer. However, the total amount of hydroxyl groups in the copolymer is 20 to 150 KOH mg / g, preferably 40 to 100 KOH mg / g. If the total amount of hydroxyl groups in the graft copolymer is less than 20 KOH mg / g, the processability will be poor, while if it exceeds 150 KOH mg / g, the water resistance will be poor.
【0016】成分(d)のその他のビニル単量体として
は、(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2−エチルヘキシル、(メ
タ)アクリル酸ブチル、(メタ)アクリル酸シクロヘキ
シル等の(メタ)アクリル酸アルキル、スチレン、α−
メチルスチレン等の芳香族ビニル単量体、(メタ)アク
リル酸アルキルアミノエステル、N−メトキシメチル
(メタ)アクリルアミドおよびN−(n−ブトキシ)メ
チル(メタ)アクリルアミド等が挙げられ、これらは単
独でまたは2種以上併用して使用できる。Other vinyl monomers of component (d) include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, butyl (meth) acrylate, and (meth) acrylate. Alkyl (meth) acrylate such as cyclohexyl acrylate, styrene, α-
Aromatic vinyl monomers such as methylstyrene, alkylaminoesters of (meth) acrylic acid, N-methoxymethyl (meth) acrylamide, N- (n-butoxy) methyl (meth) acrylamide and the like are mentioned, and these are used alone. Alternatively, two or more kinds can be used in combination.
【0017】上記その他のビニル単量体の内、N−メト
キシメチル(メタ)アクリルアミド又はN−(n−ブト
キシ)メチル(メタ)アクリルアミド等の水酸基と反応
性の官能基を有する単量体を使用すると、塗膜の架橋密
度を高めることができる。Among the above other vinyl monomers, a monomer having a functional group reactive with a hydroxyl group such as N-methoxymethyl (meth) acrylamide or N- (n-butoxy) methyl (meth) acrylamide is used. Then, the crosslink density of the coating film can be increased.
【0018】成分(d)単量体単位の割合は、カルボキ
シル基含有グラフト共重合体の構成単位の合計量100
重量%から、前記成分(a)〜(c)に基づく単位の割
合を差し引いた量であり、具体的には10〜89重量%
である。前記N−メトキシメチル(メタ)アクリルアミ
ドおよびN−(n−ブトキシ)メチル(メタ)アクリル
アミド等の水酸基と反応性の官能基を有する単量体に基
づく単位の好ましい割合は、0〜30重量%である。The proportion of the monomer unit of component (d) is such that the total amount of the constituent units of the carboxyl group-containing graft copolymer is 100.
It is the amount obtained by subtracting the ratio of the units based on the components (a) to (c) from the weight%, specifically 10 to 89% by weight.
Is. A preferable ratio of the unit based on the monomer having a functional group reactive with a hydroxyl group such as N-methoxymethyl (meth) acrylamide and N- (n-butoxy) methyl (meth) acrylamide is 0 to 30% by weight. is there.
【0019】上記重合性成分(a)〜(d)は、公知の
重合方法、例えば後記した実施例に記載されているよう
な重合方法により、いずれの成分もほぼ100%の重合
率で重合できるので、上記構成の共重合体を得るには、
その構成に対応する割合で(a)〜(d)を重合に供す
ればよい。Any of the above polymerizable components (a) to (d) can be polymerized at a polymerization rate of about 100% by a known polymerization method, for example, a polymerization method as described in Examples below. Therefore, in order to obtain the above-mentioned copolymer,
Polymerization of (a) to (d) may be carried out at a ratio corresponding to the constitution.
【0020】上記カルボキシル基含有共重合体の合成法
の概要は、以下のとおりである。すなわち、イソプロピ
ルアルコール、n−ブタノール、イソブチルアルコー
ル、エチレングリコールモノメチルエーテルまたはエチ
レングリコールモノエチルエーテル等を重合溶剤に使用
して、アゾビスイソブチロニトリル等のラジカル重合開
始剤の存在下に60〜150℃で、前記重合性成分をラ
ジカル重合させれば良い。The outline of the method for synthesizing the carboxyl group-containing copolymer is as follows. That is, isopropyl alcohol, n-butanol, isobutyl alcohol, ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether or the like is used as a polymerization solvent in the presence of a radical polymerization initiator such as azobisisobutyronitrile at 60 to 150. The polymerizable component may be radically polymerized at ℃.
【0021】上記重合においては、n−ドデシルメルカ
プタン、メルカプト酢酸、チオリンゴ酸、メルカプトエ
タノール及びメルカプトプロピオン酸等の連鎖移動剤を
適量使用することにより、得られる共重合体の分子量を
調製することができる。本発明におけるカルボキシル基
含有共重合体の好ましい分子量は、数平均分子量で20
00〜15000であり、さらに好ましくは3000〜
15000である。In the above polymerization, the molecular weight of the resulting copolymer can be adjusted by using an appropriate amount of a chain transfer agent such as n-dodecyl mercaptan, mercaptoacetic acid, thiomalic acid, mercaptoethanol and mercaptopropionic acid. . The preferred carboxyl group-containing copolymer of the present invention has a number average molecular weight of 20.
00-15000, and more preferably 3000-
It is 15,000.
【0022】つぎに、上記カルボキシル基含有共重合体
中のカルボキシル基を塩基で中和する。中和において
は、共重合体中の全カルボキシル基を中和しても良い
が、必要に応じてカルボキシル基の一部を中和しても良
い。中和の具体的な操作としては、前記重合によって得
られた共重合体の有機溶剤溶液に、塩基の水溶液を添加
して中和する操作が簡便である。Next, the carboxyl group in the carboxyl group-containing copolymer is neutralized with a base. In the neutralization, all the carboxyl groups in the copolymer may be neutralized, but if necessary, some of the carboxyl groups may be neutralized. As a specific operation for neutralization, it is convenient to add an aqueous solution of a base to an organic solvent solution of the copolymer obtained by the above-mentioned polymerization for neutralization.
【0023】塩基としては、モノエタノールアミン、ジ
メチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、ト
リエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、ジメ
チルエタノールアミン等の有機アミンおよびアンモニウ
ム等が使用できる。As the base, organic amines such as monoethanolamine, dimethylamine, diethylamine, triethylamine, triethanolamine, diethylethanolamine and dimethylethanolamine, and ammonium can be used.
【0024】上記操作によって得られた水性共重合体溶
液から、重合溶剤として使用された有機溶剤を減圧下で
留去した後、水を加えることにより、金属被覆に好適な
固形分濃度20〜70重量%の共重合体水性溶液ないし
水性分散液を得る。From the aqueous copolymer solution obtained by the above operation, the organic solvent used as a polymerization solvent is distilled off under reduced pressure, and water is added to the solution to obtain a solid content concentration of 20 to 70 suitable for metal coating. A weight percent copolymer aqueous solution or dispersion is obtained.
【0025】本発明において、上記水性共重合体と併用
されるアミノ樹脂としては、メチルエーテル化メラミ
ン、ブチルエーテル化メラミン等のアルキルエーテル化
メラミン;アルキルエーテル化尿素樹脂;メチルエーテ
ル化ベンゾグアナミンおよびエチルエーテル化ベンゾグ
アナミン等のアルキルエーテル化ベンゾグアナミン等が
挙げられ、これらは単独でまたは2種以上併用して使用
できる。上記アミノ樹脂は、水性樹脂組成物の用途に応
じて選択することが好ましく、食品包装用金属缶等の高
度な耐水性の要求される用途には、アルキルエーテル化
ベンゾグアナミンが適しており、耐候性の求められる自
動車関係の用途には、アルキルエーテル化メラミンが適
している。In the present invention, as the amino resin used in combination with the above-mentioned aqueous copolymer, alkyl etherified melamine such as methyl etherified melamine and butyl etherified melamine; alkyl etherified urea resin; methyl etherified benzoguanamine and ethyl etherified Examples thereof include alkyl etherified benzoguanamine such as benzoguanamine and the like, and these can be used alone or in combination of two or more kinds. The amino resin is preferably selected according to the application of the aqueous resin composition, and for applications requiring high water resistance such as metal cans for food packaging, alkyl etherified benzoguanamine is suitable and has weather resistance. Alkyl etherified melamine is suitable for automobile-related applications where
【0026】上記アルキルエーテル化メラミン、アルキ
ルエーテル化尿素樹脂およびアルキルエーテル化ベンゾ
グアナミン等は、それらの単量体以外に2量体、3量体
等の多量体も使用でき、またアルキルエーテル化度に関
しては、アミノ基の活性水素原子の全てまたは一部がア
ルキルエーテル基に置換されたもののいずれも使用でき
る。With respect to the alkyl etherified melamine, alkyl etherified urea resin, alkyl etherified benzoguanamine and the like, dimers, trimers and other multimers can be used in addition to the monomers, and the degree of alkyl etherification Can be any of those in which all or some of the active hydrogen atoms of the amino group are substituted with alkyl ether groups.
【0027】本発明の金属被覆用水性樹脂組成物におい
ては、その主成分として用いられる前記水性共重合体
が、前記したアミノ樹脂のいずれに対しても良好な相溶
性を有するために、いずれのアミノ樹脂を選択しても均
一な水性樹脂組成物が得られる。In the aqueous resin composition for metal coating of the present invention, the above-mentioned aqueous copolymer used as the main component has good compatibility with any of the above-mentioned amino resins. Even if an amino resin is selected, a uniform aqueous resin composition can be obtained.
【0028】アミノ樹脂の好ましい使用量は、前記水性
共重合体の固形分100重量部当たり、10〜80重量
部(アミノ樹脂固形分)である。本発明の金属被覆用水
性樹脂組成物には、上記水性共重合体及びアミノ樹脂以
外に各種塗料用添加剤が配合されても良く、添加剤の一
例としては、エチレングリコールモノブチルエーテル等
の成膜助剤が挙げられる。The preferred amount of the amino resin used is 10 to 80 parts by weight (amino resin solid content) per 100 parts by weight of the solid content of the aqueous copolymer. In the metal coating aqueous resin composition of the present invention, various coating additives may be blended in addition to the above aqueous copolymer and amino resin. As an example of the additive, a film of ethylene glycol monobutyl ether or the like may be formed. Examples include auxiliary agents.
【0029】水性共重合体の水溶液ないし水分散液とア
ミノ樹脂を前記割合で混合して得られる樹脂組成物を、
アルミニウム、ステンレス、亜鉛処理鋼板およびその他
の各種処理鋼板ならびにブリキ等の金属基材に塗布した
後、150℃〜220℃で3〜20分程度加熱硬化させ
ることにより、硬化塗膜が形成できる。A resin composition obtained by mixing an aqueous solution or dispersion of an aqueous copolymer and an amino resin in the above proportions,
A cured coating film can be formed by applying it to a metal base material such as aluminum, stainless steel, a zinc-treated steel sheet and other various treated steel sheets and a tin plate, and then heat-curing it at 150 ° C. to 220 ° C. for about 3 to 20 minutes.
【0030】以下、実施例及び比較例を挙げて、本発明
を更に具体的に説明する。尚、以下の具体例で使用され
たマクロモノマーAA−6は、東亞合成化学工業(株)
製で、ポリメチルメタクリレート型マクロモノマー(重
合性基;メタクリロイル基、数平均分子量;6000)
である。Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples. The macromonomer AA-6 used in the following specific examples is Toagosei Chemical Industry Co., Ltd.
Made of polymethylmethacrylate type macromonomer (polymerizable group; methacryloyl group, number average molecular weight; 6000)
Is.
【0031】<参考例1> (マクロモノマーM−1の合成)メタクリル酸シクロヘ
キシル4.9g、メタクリル酸2−エチルヘキシル5
5.0gおよびメタクリル酸2−ヒドロキシエチル2
5.1gの混合液を調製し、攪拌機、2個の滴下ロー
ト、ガス導入管および温度計の付いたガラスフラスコ
に、上記混合液の1/3、スチレン10.5g、連鎖移
動剤のメルカプトプロピオン酸0.9gおよびトルエン
30gを仕込み、90℃に昇温した。その後、一方の滴
下ロートから、上記混合液の残りの2/3、スチレン
4.5gおよびメルカプトプロピオン酸2.1gを3時
間かけて滴下すると共に、同時にもう一方のロートから
トルエン35.0gに溶解したアゾビスイソブチロニト
リル0.3gを3時間かけて滴下した。Reference Example 1 (Synthesis of Macromonomer M-1) Cyclohexyl methacrylate 4.9 g, 2-ethylhexyl methacrylate 5
5.0 g and 2-hydroxyethyl methacrylate 2
5.1 g of a mixed solution was prepared, and in a glass flask equipped with a stirrer, two dropping funnels, a gas introduction tube and a thermometer, 1/3 of the above mixed solution, 10.5 g of styrene, and mercaptopropion as a chain transfer agent. 0.9 g of acid and 30 g of toluene were charged and the temperature was raised to 90 ° C. After that, the remaining 2/3 of the mixed solution, 4.5 g of styrene and 2.1 g of mercaptopropionic acid were added dropwise from one dropping funnel over 3 hours, and at the same time, dissolved in 35.0 g of toluene from the other funnel. Azobisisobutyronitrile (0.3 g) was added dropwise over 3 hours.
【0032】その後さらに、トルエン35.0gに溶解
したアゾビスイソブチロニトリル0.3gを2時間かけ
て滴下した後、さらに2時間反応を継続させ、末端にカ
ルボキシル基を有する重合体を得た。次いで、上記末端
カルボキシル基を有する重合体の溶液中に、メトキシベ
ンゾキノン0.04g、テトラブチルアンモニウムブロ
ミド2.7gおよびメタクリル酸グリシジル2.2gを
添加して、空気を吹き込みながら、90℃で5時間反応
させた。重合体の酸価の減少度に基づき、メタクリロイ
ル基の末端基の純度が99.7%のマクロモノマーM−
1(ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによるポ
リスチレン換算の数平均分子量:3300)を得た。Thereafter, 0.3 g of azobisisobutyronitrile dissolved in 35.0 g of toluene was added dropwise over 2 hours, and the reaction was continued for another 2 hours to obtain a polymer having a carboxyl group at the terminal. . Next, 0.04 g of methoxybenzoquinone, 2.7 g of tetrabutylammonium bromide and 2.2 g of glycidyl methacrylate were added to the solution of the polymer having a terminal carboxyl group, and the mixture was blown with air at 90 ° C. for 5 hours. It was made to react. Based on the degree of decrease in the acid value of the polymer, the purity of the end group of the methacryloyl group is 99.7%, and the macromonomer M
1 (polystyrene-equivalent number average molecular weight by gel permeation chromatography: 3300) was obtained.
【0033】<参考例2> (マクロモノマーM−2の合成)連鎖移動剤のメルカプ
トプロピオン酸の使用合計量を0.79gとする以外、
参考例1と同様に操作して、メタクリロイル基の末端基
の純度が99.6%で、数平均分子量が6000のマク
ロモノマーM−2を得た。Reference Example 2 (Synthesis of Macromonomer M-2) Except that the total amount of the chain transfer agent mercaptopropionic acid used is 0.79 g,
The procedure of Reference Example 1 was repeated to obtain a macromonomer M-2 having a methacryloyl group terminal group purity of 99.6% and a number average molecular weight of 6000.
【0034】<参考例3> (カルボキシル基含有グラフト共重合体の合成)以下の
単量体およびスチレン11.0gを用いて共重合した。
なお、以下の単量体については、それらを混合して一つ
の液として用いた。 マクロモノマーM−1 ─────10g メタクリル酸メチル(以下MMAという) ──────1.8g アクリル酸エチル(以下EAという) ─────21.0g アクリル酸n−ブチル(以下nBAという) ─────38.0g アクリル酸(以下AAという) ───── 5.2g メタクリル酸2−ヒドロキシエチル(以下HEMAという)───13.0gReference Example 3 (Synthesis of Carboxyl Group-Containing Graft Copolymer) The following monomers and 11.0 g of styrene were used for copolymerization.
The following monomers were mixed and used as one liquid. Macromonomer M-1 ────── 10 g Methyl methacrylate (hereinafter referred to as MMA) ────── 1.8 g Ethyl acrylate (hereinafter referred to as EA) ───── 21.0 g n-Butyl acrylate ( Hereinafter referred to as nBA) ───── 38.0 g Acrylic acid (hereinafter referred to as AA) ───── 5.2 g 2-Hydroxyethyl methacrylate (hereinafter referred to as HEMA) ──13.0 g
【0035】上記成分の混合液の1/3、スチレン7.
7g、メルカプトエタノール0.38g、エチレングリ
コールモノブチルエーテル6.3g及びイソプロピルア
ルコール14.7gを撹拌機、還流冷却機、2個の滴下
ロート、ガス導入管及び温度計を取り付けたガラスフラ
スコに仕込み、87℃まで昇温した。1/3 of the mixture of the above components, styrene 7.
7 g, mercaptoethanol 0.38 g, ethylene glycol monobutyl ether 6.3 g and isopropyl alcohol 14.7 g were charged into a glass flask equipped with a stirrer, a reflux condenser, two dropping funnels, a gas introduction pipe and a thermometer, 87 The temperature was raised to ° C.
【0036】次いで、一方の滴下ロートから、前記混合
液の残りの2/3、スチレン3.3g及びメルカプトエ
タノール0.38gの混合液を3時間かけて滴下しなが
ら、同時にもう一方の滴下ロートから、エチレングリコ
ールモノブチルエーテル19.2g、イソプロピルアル
コール44.8g及び2,2’−アゾビス(2−メチル
ブチロニトリル)(以下ABN−Eという)0.2gか
らなる重合開始剤溶液を3時間かけて滴下した。その
後、さらにエチレングリコールモノブチルエーテル4.
5g、イソプロピルアルコール10.5g及びABN−
E0.46gを2時間かけて滴下した。その後2時間攪
拌を続け、カルボキシル基含有グラフト共重合体を合成
した。該共重合体の数平均分子量は5500であった。Then, while the remaining 2/3 of the mixed solution, 3.3 g of styrene and 0.38 g of mercaptoethanol were added dropwise from one dropping funnel over 3 hours, at the same time, from the other dropping funnel. , Ethylene glycol monobutyl ether 19.2 g, isopropyl alcohol 44.8 g and 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile) (hereinafter referred to as ABN-E) 0.2 g over a period of 3 hours. Dropped. Then, further ethylene glycol monobutyl ether 4.
5 g, isopropyl alcohol 10.5 g and ABN-
0.46 g of E was added dropwise over 2 hours. Then, stirring was continued for 2 hours to synthesize a carboxyl group-containing graft copolymer. The number average molecular weight of the copolymer was 5,500.
【0037】得られたグラフト共重合体溶液を40℃に
加熱して、減圧下でイソプロピルアルコールを留去した
後、ジメチルエタノールアミン(以下DMEAという)
6.4gおよび蒸留水70gを加え中和した。上記操作
によって、固形分濃度が50重量%で、エチレングリコ
ールモノブチルエーテルを15重量%含むグラフト共重
合体Aの水性液を得た。The obtained graft copolymer solution was heated to 40 ° C., isopropyl alcohol was distilled off under reduced pressure, and then dimethylethanolamine (hereinafter referred to as DMEA).
Neutralization was performed by adding 6.4 g and 70 g of distilled water. By the above operation, an aqueous liquid of the graft copolymer A having a solid content concentration of 50% by weight and containing 15% by weight of ethylene glycol monobutyl ether was obtained.
【0038】<参考例4〜7>表1に記載の成分を使用
して、参考例1と同様な方法で重合した後、DMEAに
より中和して、グラフト共重合体Bの水性液(参考例
4)〜グラフト共重合体Eの水性液(参考例7)を得
た。なお、表1中、Stはスチレンを、またnBMAは
メタクリル酸n−ブチルを表す。<Reference Examples 4 to 7> Using components shown in Table 1, polymerization was carried out in the same manner as in Reference Example 1, followed by neutralization with DMEA to prepare an aqueous solution of the graft copolymer B (reference: Example 4) -Aqueous liquid of graft copolymer E (Reference Example 7) was obtained. In Table 1, St represents styrene and nBMA represents n-butyl methacrylate.
【0039】[0039]
【表1】 [Table 1]
【0040】[0040]
【実施例1〜5】参考例3〜5で得られた共重合体水性
液と、アミノ樹脂としてサイメル1123〔ベンゾグア
ナミン樹脂、三井サイアナミド(株)製〕または、サイ
メル303〔ヘキサメトキシメチロールメラミン、三井
サイアナミド(株)製〕を表2に記載の組合せで使用し
て、前記共重合体の固形分100重量部当たり、アミノ
樹脂を40重量部添加して水性樹脂組成物を得た。な
お、表2の硬化剤の欄において、H1はサイメル112
3を表し、またH2はサイメル303を表し、その点は
表3および表4の場合も同様である。Examples 1 to 5 The copolymer aqueous solutions obtained in Reference Examples 3 to 5 and Cymel 1123 [benzoguanamine resin, manufactured by Mitsui Cyanamide Co., Ltd.] as amino resin or Cymel 303 [hexamethoxymethylol melamine, Mitsui] Cyanamide Co., Ltd.] was used in the combination shown in Table 2 to add 40 parts by weight of amino resin to 100 parts by weight of the solid content of the copolymer to obtain an aqueous resin composition. In the hardener column in Table 2, H1 is Cymel 112.
3 and H2 represents Cymel 303, and the same applies to Tables 3 and 4.
【0041】上記水性樹脂組成物に、シリコン系レベリ
ング剤、エチレングリコールモノブチルエーテル及び水
を加えて、有機溶剤量が15重量%で、固形分濃度が3
0重量%の水性樹脂組成物とした。この樹脂組成物をア
ルミ板上にバーコーターで、膜厚5〜6μmとなる様に
塗布し、200℃で10分間加熱硬化させた。A silicone-based leveling agent, ethylene glycol monobutyl ether and water were added to the above aqueous resin composition to give an organic solvent amount of 15% by weight and a solid content concentration of 3%.
A 0% by weight aqueous resin composition was prepared. This resin composition was applied onto an aluminum plate with a bar coater so as to have a film thickness of 5 to 6 μm, and cured by heating at 200 ° C. for 10 minutes.
【0042】得られた硬化塗膜、並びにプレッシャーク
ッカー装置による加圧スチーム処理(130℃のスチー
ム中に30分間放置)後の塗膜について、各種物性を評
価した。結果は表2のとおりである。Various physical properties were evaluated for the obtained cured coating film and the coating film after pressure steam treatment by a pressure cooker device (standing in steam at 130 ° C. for 30 minutes). The results are shown in Table 2.
【0043】[0043]
【表2】 [Table 2]
【0044】表2における塗膜の物性は、いずれもJI
S K 5400に規定の測定法により測定した。 a.耐衝撃性──デュポン式衝撃試験(撃芯1/2イン
チ、荷重500g)。 b.耐水性────耐沸騰水性試験に準じた方法(試料
浸漬時間は60分)。 c.密着性────碁盤目テープ法試験法に準じた方法
(テープ剥離後の塗膜残存率で評価)。 d.硬度────鉛筆引っかき試験の試験機法。The physical properties of the coating films in Table 2 are all JI
It was measured by the measuring method specified in SK 5400. a. Impact resistance: DuPont type impact test (1/2 inch impact core, load 500g). b. Water resistance: A method based on the boiling water resistance test (sample immersion time is 60 minutes). c. Adhesion ──── A method according to the cross-cut tape method test method (evaluated by the coating film residual rate after tape peeling). d. Hardness ──── Test method for pencil scratch test.
【0045】<比較例1〜4>表3に記載の水性共重合
体およびアミノ樹脂を使用して、実施例1と同様な方法
で水性樹脂組成物を製造し、その塗膜の評価を行った。
結果は表3のとおりである。前記表2の実施例と比較す
ると、水性共重合体Dはベンゾグアナミン系硬化剤との
相溶性が悪く、均一な組成物が得られなかった。また水
性共重合体Dとメラミン系硬化剤の組合せでは、高水準
の耐水性を有する塗膜は得られなかった。他方、水性共
重合体Eでは、加圧スチーム後の塗膜の物性は著しく劣
っていた。<Comparative Examples 1 to 4> Using the aqueous copolymers and amino resins shown in Table 3, an aqueous resin composition was produced in the same manner as in Example 1 and the coating film was evaluated. It was
The results are shown in Table 3. As compared with the examples in Table 2, the aqueous copolymer D had poor compatibility with the benzoguanamine-based curing agent, and a uniform composition could not be obtained. Further, with the combination of the aqueous copolymer D and the melamine-based curing agent, a coating film having a high level of water resistance could not be obtained. On the other hand, with the aqueous copolymer E, the physical properties of the coating film after the pressure steam were remarkably inferior.
【0046】[0046]
【表3】 [Table 3]
【0047】[0047]
【発明の効果】本発明の金属被覆用水性樹脂組成物によ
れば、その主成分として使用される水性共重合体の特性
により、硬度、耐水性、加工性および光沢に優れる塗膜
が金属基材上に形成でき、該組成物は、高耐水性のプレ
コート鋼板用水性塗料として最適である。塗布対象物の
代表例としては、家電機器または自動車等に用いられる
鋼板および飲料水または加工食品包装用金属缶等があ
る。According to the aqueous resin composition for metal coating of the present invention, a coating film excellent in hardness, water resistance, processability and gloss is a metal-based film due to the characteristics of the aqueous copolymer used as the main component. It can be formed on a material, and the composition is most suitable as a water-based coating material for highly water-resistant precoated steel sheet. Typical examples of the object to be coated are steel plates used for home appliances, automobiles, etc., and metal cans for packaging drinking water or processed foods.
Claims (1)
ルキルおよびその他のα,β−エチレン性不飽和単量体
からなる重合体の片末端にラジカル重合性基を有するマ
クロモノマー、(b)α,β−エチレン性不飽和カルボ
ン酸、(c)(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルお
よび(d)その他のビニル単量体からなる共重合体であ
って、上記成分(a)〜(d)に基づく各単位の合計量
を基準にして、成分(a)に基づく単位が3〜30重量
%、成分(b)単量体単位が3〜20重量%、成分
(c)単量体単位が5〜40重量%、また成分(d)単
量体単位が10〜89重量%であり、かつ水酸基価が2
0〜150KOH mg/gである共重合体中のカルボキシル
基を塩基で中和してなる水性共重合体およびアミノ樹脂
からなる金属被覆用水性樹脂組成物。1. A macromonomer having a radically polymerizable group at one end of a polymer comprising (a) a hydroxyalkyl (meth) acrylate and other α, β-ethylenically unsaturated monomers, and (b) α. , Β-ethylenically unsaturated carboxylic acid, (c) hydroxyalkyl (meth) acrylate and (d) a copolymer of vinyl monomers, which is based on the above components (a) to (d) Based on the total amount of each unit, the unit based on the component (a) is 3 to 30% by weight, the monomer unit of the component (b) is 3 to 20% by weight, and the monomer unit of the component (c) is 5 to 5% by weight. 40% by weight, the component (d) monomer unit is 10 to 89% by weight, and the hydroxyl value is 2
An aqueous resin composition for metal coating comprising an amino resin and an aqueous copolymer obtained by neutralizing a carboxyl group in the copolymer of 0 to 150 KOH mg / g with a base.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7293993A JPH06256708A (en) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | Aqueous resin composition for metal coating |
| US08/202,564 US5455306A (en) | 1993-03-04 | 1994-02-28 | Aqueous coating composition |
| GB9403886A GB2276389B (en) | 1993-03-04 | 1994-03-01 | Aqueous coating composition |
| DE4407236A DE4407236A1 (en) | 1993-03-04 | 1994-03-04 | Aqueous coating composition |
| US08/495,392 US5516834A (en) | 1993-03-04 | 1995-06-28 | Aqueous coating composition |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7293993A JPH06256708A (en) | 1993-03-08 | 1993-03-08 | Aqueous resin composition for metal coating |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06256708A true JPH06256708A (en) | 1994-09-13 |
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ID=13503845
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7293993A Pending JPH06256708A (en) | 1993-03-04 | 1993-03-08 | Aqueous resin composition for metal coating |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06256708A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998011165A1 (en) * | 1996-09-10 | 1998-03-19 | Dainippon Ink And Chemicals, Inc. | Aqueous resin composition and aqueous paint |
| US6048924A (en) * | 1996-09-10 | 2000-04-11 | Dainippon Ink And Chemicals, Inc. | Aqueous resin composition and aqueous paint |
| JP2016011333A (en) * | 2014-06-27 | 2016-01-21 | 関西ペイント株式会社 | Food contact paint composition |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01287162A (en) * | 1988-05-12 | 1989-11-17 | Nippon Paint Co Ltd | Water-based coating composition |
-
1993
- 1993-03-08 JP JP7293993A patent/JPH06256708A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01287162A (en) * | 1988-05-12 | 1989-11-17 | Nippon Paint Co Ltd | Water-based coating composition |
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