JPH07331123A - 防錆塗料用水分散性樹脂組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 防錆性、耐水性、金属と塗膜の密着性の改善
された防錆塗料用水分散性樹脂組成物の提供。 【構成】 一般式（１） 【化１】 〔式中ＲはＨまたはメチル基、ＡおよびＢはアルキル
基、ｍおよびｎは０〜１００の数を表わす。〕で示され
る単量体を少なくとも０．１重量％含む重合体の水分散
性組成物である防錆塗料用水分散性樹脂組成物。

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系
防錆塗料用水分散性樹脂組成物に関する。さらに詳細に
は、本発明は防錆性、耐水性、金属に対する密着性（付
着性）に優れる水系防錆塗料用水分散性樹脂組成物に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、鉄骨等の防錆塗料プライマーとし
ては長油、中油等からなるアルキッド樹脂をトルエン、
キシレン等の混合溶剤で希釈したフタル酸アルキッド系
塗料が多く使用されてきた。

【０００３】しかしながら、近年有機溶剤による大気汚
染に関する社会問題や、１９９０年５月の消防法改訂に
よる輸送および貯蔵に関する規制処置への対応による、
水系で環境汚染のない防錆塗料の開発が望まれてきてい
る。従って、有機溶剤系塗料のもたらす人体への悪影響
を含め、解決すべき課題は明らかである。

【０００４】ところで、防錆塗料の無公害化の対策の一
つとして、水を媒体とする水分散性樹脂組成物の利用
は、有機溶剤系塗料の溶剤による中毒、大気汚染、引火
による火災や爆発など、いくつかの解決すべき課題に対
し有効である。しかしながら、水を媒体とする水分散性
樹脂系塗料は金属面を被塗物とする場合、防錆能、金属
への付着性等の点で有機溶剤等を媒体とする非水系塗料
に比してその能力は不十分である。

【０００５】一般に塗膜の防錆性は塗膜の金属に対する
密着性、耐水性、水蒸気を透過させない緻密性によるも
のである。通常は塗膜を構成する高分子のカルボン酸や
水酸基等、官能基と金属との水素結合により塗膜を密着
させ、また架橋や疎水化により塗膜の耐水性、緻密性を
向上させるが、密着性は金属と塗膜構成分子とが化学結
合しない限り、水素結合のみでは結合面に水が存在した
ときに効果がなくなる。例えば通常の水系の乳化重合樹
脂組成物から得られる皮膜では、その成膜形態と親水部
分の存在より、塗膜と金属基材との界面に微量の水も到
達させないような完璧な耐水性、緻密性は不可能であ
り、水素結合による密着性に頼ることは困難であった。

【０００６】しかし社会的、実用的事情により有機溶剤
を使用せず、金属面への密着性の優れた無公害型防錆塗
料の開発が大いに望まれていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、通常防錆塗
料として用いられている環境汚染、溶剤中毒、火災等に
問題を有する有機溶剤系塗料に代え、このような問題の
ない水を媒体とする安全、無公害型の防錆性、耐水性の
優れた水分散性樹脂組成物塗料であり、かつ水系樹脂塗
料の最大の問題である塗膜と金属との密着性を改善した
防錆塗料に用いることができる樹脂組成物の開発を目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、一般式（１）

【化２】 〔式中Ｒは水素原子またはメチル基、ＡおよびＢは置換
基を有することもある炭素数１〜１０のアルキル基、ｍ
およびｎは０〜１００の数を表わす。〕で示される単量
体を少なくとも０．１重量％含む重合体の水分散性組成
物である防錆塗料用水分散性樹脂組成物、および一般式
（１）で示される単量体１〜８０重量％、および少なく
ともスチレンおよび（メタ）アクリル酸アルキルエステ
ルの単量体の一種または２種以上の共重合性単量体９９
〜２０重量％からなる混合単量体１００重量部、界面活
性剤０．００１〜５重量部、水３０〜８０重量部を水溶
性重合開始剤と共に乳化重合を行なうことを特徴とする
防錆塗料用水分散性樹脂組成物の製造方法を開発するこ
とにより上記の目的を達成した。

【０００９】以下に本発明をさらに詳細に説明する。本
発明に使用可能な一般式（１）で示される単量体として
は、ベンジルアクリレート、

【化３】 ベジジルメタクリレート、

【化４】 フェノキシエチルアクリレート、

【化５】 フェノキシエチルメタクリレート、

【化６】 フェノキシジエチレングリコールアクリレート、

【化７】 フェノキシジエチレングリコールメタクリレート、

【化８】 ２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレー
ト、

【化９】 ２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルメタクリレー
ト、

【化１０】

【００１０】一般式（１）で示される単量体の使用量
は、全混合単量体の少なくとも０．１重量％、好ましく
は１〜８０重量％、さらに好ましくは２〜５０重量％で
ある。全混合単量体は、そのすべてが一般式（１）で示
される単量体であってもよい。一般式（１）で示される
単量体の使用量が全混合単量体中の０．１重量％未満で
は、本発明の効果が得られない。

【００１１】また、本発明は上記一般式（１）で示され
る単量体と共に、これと共重合できるスチレンおよび
（メタ）アクリル酸アルキルエステルの少なくとも一種
からなる共重合性単量体（以下、単に共重合性単量体と
いう。）を使用することができる。共重合性単量体の代
表的なものを例示すれば、例えばスチレン、（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−ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸イソブチ
ル、（メタ）アクリル酸−ｔｅｒｔ−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
デシル、（メタ）アクリル酸ドデシル、（メタ）アクリ
ル酸シクロヘキシルなど、あるいはこれら共重合性単量
体の混合物も同様に用いることができる。

【００１２】以上に挙げられた共重合性単量体のほか、
得られる乳化共重合体の貯蔵安定性等の安定性を向上す
るため、樹脂皮膜の凝集力を高めるために粒子内あるい
は粒子間で架橋をさせるため、あるいは、金属への付着
性を向上せしめるためなど夫々の目的により、さらに共
重合可能な（メタ）アクリル酸、マレイン酸、フマル
酸、イタコン酸、（メタ）アクリル酸グリシジル、グリ
シジルクロトネート、グリシジルアリルエーテル、（メ
タ）アクリルアミド、Ｎ−メチロール（メタ）アクリル
アミド、α−メチルスチレン、（メタ）アクリロニトリ
ル、塩化ビニリデン、（メタ）アクリル酸−２−ヒドロ
キシエチル、（メタ）アクリル酸ヒドロキシプロピル等
の不飽和単量体を前記共重合性単量体に加え１種または
２種以上を加えた混合物として使用できる。

【００１３】共重合性単量体は、使用しなくてもよい
が、もし使用するときはこれらの共重合性単量体の使用
量は、全混合単量体の多くとも９９．９重量％以下、好
ましくは９９〜２０重量％、より好ましくは９８〜５０
重量％である。

【００１４】また得られる共重合体の架橋ないし高分子
量化のために、必要に応じてジビニルベンゼン、エチレ
ングリコールジ（メタ）アクリレートまたはグリセリン
トリ（メタ）アクリレートのごとき、一分子中に不飽和
結合を２個以上有するような架橋性単量体を併用でき
る。かかる架橋性単量体は、全混合単量体中１０重量％
以下の量で用いられるのが望ましい。

【００１５】さらに、乳化重合用界面活性剤としては、
従来より一般的に使用されている公知慣用の界面活性剤
が使用される。好ましくは反応性界面活性剤、例えばア
クアロンＨＳ−１０，Ｈ−３３３０ＰＬ（第一工業製薬
（株）製）、アデカリアソープＳＥ−１０Ｎ（旭電化工
業（株）製）、ラテムルＳ−１８０Ａ（花王（株）
製）、エレミノールＪＳ−２，エレミノールＲＳ−３０
（三洋化成工業（株）製）等や、高分子（オリゴマー）
系の乳化剤を使用することが皮膜の耐水性を損なわない
ため好ましい。乳化重合する場合、界面活性剤は、混合
単量体１００重量部に対して０．００１重量部以上添加
することが必要である。界面活性剤の配合量が多くとも
乳化重合反応には影響はないが、得られる塗膜は親水性
を増すことになるので、強いて上限を決めるとすれば５
重量部以下にすることが好ましい。

【００１６】混合単量体を乳化重合する際の水の使用量
は、混合単量体１００重量部に対して３０〜８０重量
部、好ましくは４０〜７０重量部である。水の使用量が
３０重量部未満では重合が困難であり、また８０重量部
より多いと固形分が少なく、粘度も低く実用的でない。

【００１７】重合開始剤としては、過硫酸カリウム、過
硫酸アンモニウム等の過硫酸塩、過酸化水素水、ベンゾ
イルパーオキサイド、ｔｅｒｔ−ブチルハイドロパーオ
キサイドなどの過酸化物、アゾビスイソブチルニトリル
等が一般的に用いられるが、特に好ましくは、水溶性重
合開始剤および水溶性のレドックス型重合開始剤系が好
適である。水溶性重合開始剤の使用量は、全混合単量体
１００重量部に対して０．００１〜０．０１重量部が好
ましい、。

【００１８】さらにまた、乳化共重合物の分子量を調整
し調節するために、各種のアルコール類（カテコール
類）やチオール類などの公知慣用の連鎖移動剤を用いて
もよい。乳化重合は、通常の方法によって行われる。重
合温度は３０〜９０℃の範囲内で行うことが好ましい。

【００１９】本発明の水分散性樹脂組成物は以上説明し
たように、必須の成分として一般式（１）で示される単
量体を全混合単量体の０．１〜１００重量％、好ましく
は１〜８０重量％、より好ましくは２〜５０重量％を含
む水系防錆塗料用水分散性樹脂組成物であるが、必要に
応じて可塑剤、成膜助剤、分散剤、表面調整剤、防腐
剤、消泡剤、防蝕剤等の公知慣用の添加剤を本発明の目
的を損なわない限りにおいて適宜選択して添加すること
ができる。着色塗料とするなら顔料を配合のうえ、クリ
アーフィルムであれば顔料を配合せずに使用する。

【００２０】

【作用】本発明の水分散性樹脂組成物は防錆性、耐水
性、金属への付着性に優れるものである。こうした本発
明の水分散性樹脂組成物の優れた物性が発現される理由
は、以下のように推定している。

【００２１】すなわち、防錆性は塗膜の金属に対する密
着性と、耐水性と、水蒸気を透過させない緻密性による
ものであり、通常は塗膜を金属との水素結合により密着
させ、架橋や疎水化により耐水性、緻密性を向上させる
が、水素結合のみでは水の存在により効果が発揮できな
くなる。乳化重合樹脂皮膜ではその成膜形態と親水部分
の存在より、成膜界面に水を到達させないような完璧な
耐水性、緻密性は極めて困難であった。

【００２２】ところが、本発明に用いる一般式（１）に
示す単量体を含む重合体にあっては、側鎖に比較的自由
に動き易いベンゼン環を有しており、このベンゼン環の
平面構造が金属面へ配向することにより金属面への密着
性を向上させることができ、また水素結合とは異なり水
の存在によっても密着性を阻害されることがないため優
れた防錆性、金属への密着性を得ることができる。

【００２３】本発明の水分散性樹脂組成物は、有機溶剤
を必要としない乳化重合により製造することが最も効果
的であるが、単に塗膜の密着性のみを目的とするならば
親水性溶剤中で溶液重合を行ない、次に水を加えて水性
化し分散したあるいは水溶化した樹脂組成物であっても
同様な効果を発揮できる。

【００２４】

【実施例】次に本発明を実施例および比較例により、一
層、具体的に説明する。以下において、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。

【００２５】実施例および比較例において得られたそれ
ぞれの水分散性樹脂組成物１００部に１０部のテキサノ
ール（成膜助剤）を加え、これを脱脂処理した冷間圧延
鋼板（ブライト仕上げ）にフィルムアプリケーターを用
いて乾燥膜厚３０μｍとなるように塗装し、そのまま２
０℃、６５％ＲＨ、２４時間乾燥後、各種テストを行な
った。

【００２６】試験条件 防錆性はＪＩＳ Ｋ−５４００に準じた耐塩水噴霧性試
験により評価し、金属への付着性はＪＩＳ Ｋ−５４０
０に準じた碁盤目試験により評価した。耐水性は試験片
の側面と裏面をシールしたのち２０℃の水道水に１６８
時間浸漬後ＪＩＳ Ｋ−５４００に準じた碁盤目試験を
実施し、耐水密着性により評価した。

【００２７】（実施例１）温度計、撹拌機、還流冷却器
および滴下ロートを備えた反応容器に界面活性剤（アデ
カリアソープＳＥ−１０Ｎ 旭電化工業（株）製）２．
０部および水２００．０部を入れ、温度を７５℃に昇温
する。一方水２０部に界面活性剤（アデカリアソープＳ
Ｅ−１０Ｎ 旭電化工業（株）製）３．０部を加えて溶
解し、これにスチレン２５０．０部と２−エチルヘキシ
ルアクリレート１００．０とベンジルアクリレート５
０．０部との混合単量体を添加撹拌し良く乳化した後こ
れを滴下ロートにいれ、この単量体乳化物の５％を反応
容器に投入、重合開始剤として０．５部の過硫酸カリウ
ムを加えて８０℃に昇温し１０分保持した後、残りの単
量体乳化物と３％の過硫酸カリウム水溶液５０．０部と
を３時間かけて均一滴下した。滴下終了後８０℃で１時
間熟成反応を行なった後室温に冷却して水分散性樹脂組
成物を得た。

【００２８】（実施例２）スチレン２４５．０部、２−
エチルヘキシルアクリレート９５．０、ベンジルアクリ
レート５０．０部とメタクリル酸１０．０部との混合単
量体を単量体乳化物とした以外は、すべて実施例１と同
様に乳化重合を行なった。最後にアンモニア水３部を加
えて中和し水分散性樹脂組成物を得た。

【００２９】（実施例３）温度計、撹拌機、還流冷却器
および滴下ロートを備えた反応容器に界面活性剤（Ｈ−
３３３０ＰＬ 第一工業製薬（株）製）３０．０部およ
び水２００．０部を入れ温度を７５℃に昇温する。一方
水２０部に界面活性剤（Ｈ−３３３０ＰＬ第一工業製薬
（株）製）２０．０部を加えて溶解し、これにスチレン
２５０．０部と２−エチルヘキシルアクリレート１０
０．０とベンジルアクリレート５０．０部との混合単量
体を添加撹拌し、良く乳化した後これを滴下ロートにい
れ、この単量体乳化物の５％を反応容器に投入、重合開
始剤として０．５部の過硫酸カリウムを加えて８０℃に
昇温し１０分保持した後、残りの単量体乳化物と３％の
過硫酸カリウム水溶液５０．０部とを３時間かけて均一
滴下した。滴下終了後８０℃で１時間熟成反応を行なっ
た後室温に冷却して水分散性樹脂組成物を得た。

【００３０】（実施例４）スチレン２２５．０部と２−
エチルヘキシルアクリレート７５．０部、ベンジルアク
リレート１００．０部との混合単量体を単量体乳化物と
した以外は、すべて実施例１と同様に乳化重合を行な
い、水分散性樹脂組成物を得た。

【００３１】（実施例５）スチレン２５０．０部と２−
エチルヘキシルアクリレート１００．０部およびベンジ
ルメタクリレート５０．０部との混合単量体を単量体乳
化物とした以外は、すべて実施例１と同様に乳化重合を
行ない、水分散性樹脂組成物を得た。

【００３２】（実施例６）スチレン２５０．０部と２−
エチルヘキシルアクリレート１００．０部およびフェノ
キシエチルアクリレート５０．０部との混合単量体を単
量体乳化物とした以外は、すべて実施例１と同様に乳化
重合を行ない、水分散性樹脂組成物を得た。

【００３３】（実施例７）スチレン２５０．０部と２−
エチルヘキシルアクリレート１００．０部および２−ヒ
ドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート５０．
０部との混合単量体を単量体乳化物とした以外は、すべ
て実施例１と同様に乳化重合を行ない、水分散性樹脂組
成物を得た。

【００３４】（実施例８）単量体としてベンジルメタク
リレート４００部を単量体乳化物とした以外は、すべて
実施例１と同様に乳化重合を行ない、水分散性樹脂組成
物を得た。

【００３５】（実施例９）スチレン２６７．０部と２−
エチルヘキシルアクリレート１１７．０部およびベンジ
ルアクリレート１６．０部との混合単量体を単量体乳化
物とした以外は、すべて実施例１と同様に乳化重合を行
ない、水分散性樹脂組成物を得た。

【００３６】（比較例１）スチレンを２７５．０部、２
−エチルヘキシルアクリレートを１２５．０部の混合単
量体を単量体乳化物とした以外は、すべて実施例１と同
様に乳化重合を行ない、水分散性樹脂組成物を得た。

【００３７】（比較例２）スチレンを２７０．０部、２
−エチルヘキシルアクリレートを１２０．０部およびメ
タクリル酸１０．０部との混合単量体を単量体乳化物と
した以外は、すべて実施例１と同様に乳化重合を行な
い、水分散性樹脂組成物を得た。

【００３８】（比較例３）スチレンを２７５．０部、２
−エチルヘキシルアクリレートを１２５．０部との混合
単量体を単量体乳化物とした以外は、すべて実施例３と
同様に乳化重合を行ない、水分散性樹脂組成物を得た。

【００３９】以上の各実施例および比較例において得ら
れたそれぞれの水分散性樹脂組成物についての単量体の
組成と、各実施例および比較例で得られた水分散性樹脂
組成物の防錆性、金属への付着性、耐水性を比較検討し
た処をまとめて表１に示す。

【００４０】

【表１】

【００４１】表１より明らかなように、本発明の防錆塗
料用水分散性樹脂組成物は防錆性、耐水性、金属への付
着性に優れるものである。

【００４２】

【発明の効果】本発明の防錆塗料用水分散性樹脂組成物
は、プライマーに限らず金属に直接塗装する塗料のすべ
てに用いることができ、防錆性、耐水性、金属への付着
性に優れており、無公害水系防錆塗料用ビヒクルとして
有用である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一般式（１） 【化１】 〔式中Ｒは水素原子またはメチル基、ＡおよびＢは置換
   基を有することもある炭素数１〜１０のアルキル基、ｍ
   およびｎは０〜１００の数を表わす。〕で示される単量
   体を少なくとも０．１重量％含む重合体の水分散性組成
   物である防錆塗料用水分散性樹脂組成物。
2. 【請求項２】 一般式（１）で示される単量体１〜８０
   重量％、および少なくともスチレンおよび（メタ）アク
   リル酸アルキルエステルからなる単量体の一種または２
   種以上の共重合性単量体９９〜２０重量％との共重合体
   の水分散性樹脂組成物である請求項１記載の防錆塗料用
   水分散性樹脂組成物。
3. 【請求項３】 一般式（１）で示される単量体１〜８０
   重量％、および少なくともスチレンおよび（メタ）アク
   リル酸アルキルエステルの単量体の一種または２種以上
   の共重合性単量体９９〜２０重量％からなる混合単量体
   １００重量部、界面活性剤０．００１〜５重量部、水３
   ０〜８０重量部を水溶性重合開始剤と共に乳化重合を行
   なうことを特徴とする防錆塗料用水分散性樹脂組成物の
   製造方法。