JPH0826271B2 - 水性塗料組成物 - Google Patents

水性塗料組成物

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JPH0826271B2
JPH0826271B2 JP63093889A JP9388988A JPH0826271B2 JP H0826271 B2 JPH0826271 B2 JP H0826271B2 JP 63093889 A JP63093889 A JP 63093889A JP 9388988 A JP9388988 A JP 9388988A JP H0826271 B2 JPH0826271 B2 JP H0826271B2
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哲久 中村
顕 井上
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Toyo Ink Mfg Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は,水性アクリル樹脂,ビスフェノールAアル
キレンオキシド付加物及びアミンホルムアルデヒド縮合
物を配合した水性塗料組成物に関し,特に耐水性,加工
性に優れ,溶剤の含有量を低減させることができる水性
塗料組成物に関する。
清涼飲料水等を収容する飲料缶及び食品を包装する食
缶の外面は,缶材の腐食を防止し,美的商品価値を高
め,かつ食品殺菌処理時の熱処理工程に耐えうる塗膜に
より被覆形成されている。従来これらの塗料は,エポキ
シ/アミノ系樹脂,アクリル/アミノ系樹脂,ポリエス
テル/アミノ系樹脂等の有機溶剤溶液をロールコーター
にて塗装し,ガスオーブンにて焼付硬化する方法が行わ
れている。しかしこれらの塗料は,焼付時に多量の溶剤
揮散をもたらし,大気汚染の原因となり,省資源の点か
らも好ましくない。そこで,これらの問題点を解決可能
な水性塗料の出現が望まれている。
公知の水性塗料は水分散性と水溶性の2タイプがあ
り,水分散性樹脂は通常,界面活性剤を用いて乳化重合
法で合成されるものが多く,使用する界面活性剤が塗膜
形成後も塗膜中に残存し,耐水性を低下させる欠点があ
った。一方,界面活性剤を使用しないで有機溶剤系で合
成し酸分(カルボキシル基)を含む樹脂を合成し,揮発
性塩基で中和し分散体ないしは水溶性とする方法もある
が,これらの水性塗料は,基本となる樹脂構造中に酸価
20以上の酸分が必要であり,耐水性,耐アルカリ性等の
性能が劣る欠点があった。これらの欠点を改善するため
にヘキサメトキシメチルメラミン,メチル化ベンゾグア
ナミン等の水性アミノ樹脂を多量に混合する方法が行わ
れてきたが,加工性の低下が大きく,一方,加工性を改
善するために水性アミノ樹脂を低減させると,塗膜硬度
が低下する傾向があり,耐水性,塗膜硬度,および加工
性のバランスをとるのが困難であった。
また,従来の水溶性塗料は,塗料の貯蔵安定性及び塗
膜形成におけるレベリング向上のために有機溶剤を10重
量%以上含んでおり,焼付時における溶剤揮酸による大
気汚染及び省資源の点でまだ不充分であった。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は,上記現状に鑑みてなされたものであり,そ
の目的とするところは飲料缶,食缶殺菌処理の熱処理工
程にも耐えうる耐水性を有し,缶の搬送過程で傷つきに
くい高硬度で,しかも各種缶形態に加工しうる加工性の
優れた塗膜を被覆形成し,かつ有機溶剤含有量が低い缶
外面用水性塗料組成物を提供するものである。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) すなわち,本発明は, a)共重合物を基準にして, 芳香族ビニルモノマー 15〜45wt% エチルアクリレートもしくはブチルアクリレート15〜60
wt% α・βモノエチレン性不飽和カルボン酸 2〜15wt% および, 炭素数が1〜5のヒドロキシアルキルアクリレートもし
くはメタクリレート 5〜35wt% を含むビニルモノマーの共重合物を揮発性塩基で水中に
可溶ないし分散せしめた水性アクリル樹脂 32〜70wt% b)ビスフェノールAポリアルキレンオキシド付加物5
〜18wt% および, c)アミンホルムアルデヒド縮合物 10〜50wt% を樹脂成分とすることを特徴とする水性塗料組成物であ
る。
本発明における芳香族ビニルモノマーは,スチレン,
ビニルトルエン,α−メチルスチレンなどがあり,特に
スチレンが好ましい。芳香族ビニルモノマーは共重合物
中15〜45wt%が使用され,15wt%未満では耐水性と塗膜
硬度が低下し,45wt%より多いと塗膜の可とう性が劣
る。
エチルアクリレートもしくはブチルアクリレーは,塗
膜の可とう性を向上させるため必要な成分であり,共重
合物中15〜60wt%が使用される。
α・βモノエチレン不飽和カルボン酸は,アクリル
酸,メタクリル酸,クロトン酸,マレイン酸,フマル
酸,イタコン酸などがあり,特にアクリル酸,メタクリ
ル酸が好ましい。α・βモノエチレン性不飽和カルボン
酸は,共重合物中2〜15wt%が使用され,2wt%未満では
水性化が困難となり,15wt%以上では塗膜の耐水性が不
良となる。
炭素数が1〜5のヒドロキシアルキルアクリレートも
しくはメタクリレートは,ヒドロキシメチルアクリレー
ト,ヒドロキシエチルアクリレート,ヒドロキシプロピ
ルアクリレート,ヒドロキシアミルアクリレート,ヒド
ロキシブチルアクリレート及び相当するメタクリレート
があり,好ましくは,ヒドロキシメチルアクリレート,
ヒドロキシエチルアクリレートもしくはメタクリレート
がよい。これらのモノマーは,共重合物の5〜35wt%が
使用され,5wt%未満になると架橋点が少なくなる結果,
塗膜の耐水性が劣り,また親水性基が少ないことから塗
料安定性に欠け,逆に35wt%以上になると架橋点が多す
ぎる結果,塗膜の可とう性が劣る。
本発明のアクリル共重合物には上記モノマーを必須成
分として配合するが,この他にも共重合可能なビニルモ
ノマーを使用してもよい。これらのビニルモノマーとし
ては,例えば,2−エチルヘキシルアクリレート,シクロ
ヘキシルアクリレート,メチルメタクリレート,エチル
メタクリレート,ブチルメタクリレート,ステアリルメ
タクリレート,シクロヘキシルメタクリレートなどのア
クリル酸またはメタクリルのアルキルエステル,または
酢酸ビニル,ビニルエチルエーテル,N−(メトキシメチ
ル)アクリルアマイド,N−(n−ブトキシ)アクリルア
マイドなどのN−アルコキシアルキル置換アミドなどが
ある。
本発明のアクリル共重合物は,通常の溶液重合法によ
って得ることができる。すなわち,上記のモノマー混合
物を有機溶剤中でベンゾイルパーオキサイドのような過
酸化物または2,2′アゾビスイソブチロニトリルのよう
なアゾ化合物を触媒としラジカル重合する。
水性アクリル樹脂とするには,溶液重合で得られた共
重合物の溶液に,水とともにアンモニアまたは有機アミ
ン等の揮発性塩基を加える。揮発性塩基はアクリル共重
合物中のカルボン酸を少なくとも部分的に中和する量で
あればよい。有機アミンとしては,例えば,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などがある。つい
で,溶液中に有機溶剤を減圧下40〜80℃の範囲内で留去
するとによって水中に可溶もしくは分散した水性アクリ
ル樹脂が得られる。このため合成時の有機溶剤は、後工
程の留去を考慮すると,沸点が150℃以下が好ましく,
合成時の温度及び合成共重合体の有機溶剤への溶解力を
考慮に入れると,沸点が80〜150℃の範囲内のイソプロ
ピルアルコール,n−ブタノール,イソブチルアルコー
ル,n−アミルアルコール,イソアミルアルコール等のア
ルコール系溶剤及びエチレングリコールモノメチルエー
テル,エチレングリコールモノエチルエーテル,エチレ
ングリコールモノイソプロルエーテル,エチレングリコ
ールモノブチルエーテル等のエステル系溶剤が好まし
い。
本発明の水性アクリル樹脂は,全塗料組成物の樹脂固
形物中32〜70wt%が使用され,32wt%未満では金属下地
素材に対する密着性が低下し,また,塗膜のグロスが低
下する。
本発明のビスフェノールAポリアルキレンオキシド付
加物は,ビスフェノールAにエチレンオキシドもしくは
プロピレンオキシドが2〜30モル程度付加したものであ
る。エチレンオキシドとプロピレンオキシドの混合物を
使用してもよい。ビスフェノールAポリアルキレンオキ
シド付加物は,全塗料組成物の樹脂固形分中5〜18wt%
が使用され,5wt%未満では塗膜の加工性の向上が認めら
れず,18wt%を越えると塗膜の耐水性が低下する。
本発明のアミンホルムアルデヒド縮合物は,アルキル
エーテル化メラミン樹脂,アルキルエーテル化尿素樹
脂,フェニレン核に2個のトリアジン環の結合したジグ
アナミンのアルキルエーテル化樹脂,アルキルエーテル
化グリコール樹脂等を単独または2種以上を混合して用
いる。好ましくは,完全にエーテル化されたヘキサメト
キシメラミンがよい。アミンホルムアルデヒド縮合物
は,全塗料組成物の樹脂固形分中10〜50wt%が使用さ
れ,10wt%未満では架橋が不十分であり耐水性,塗膜硬
度が低下し,50wt%を越えると塗膜の加工性が低下す
る。
本発明の塗料組成物には,必要に応じて硬化助剤とし
てアミンでブロックした酸触触例えばp−トルエンベン
ゼンスルホン酸,ドデシルベンゼンスルホン酸,ジノニ
ルナフタレンジスルホン酸等を樹脂固形分100部に対し
0.1〜1部を添加して塗料化する。また水性塗料用樹脂
として一般的に用いられている水溶性樹脂,水分散性樹
脂,例えば,水溶性ポリエステル樹脂,マレイン化脂肪
酸,水溶性あるいは水分散性エポキシ樹脂などを混合す
ることも可能である。また,同様にレベリング剤,消泡
剤,潤滑剤を添加することもできる。また顔料を前記の
脱溶剤した共重合樹脂溶液と練肉し顔料ペーストを作成
し,前述と同様の方法で塗料化することができる。
本発明の水性塗料はロールコート,スプレー,はけ塗
り等の公知の手段により基材に塗装することができる。
基材としては,電気錫メッキ鋼板,ティンフリーステー
ル,アルミニウムなどの金属基材がある。
また本発明の水性塗料は,150〜200℃−10分間程度の
焼付から250℃−10秒程度の高温短時間焼付まで幅広い
焼付条件で硬化させることができる。
以下,実施例により本発明を説明する。例中,部とは
重量部を,%とは重量%をそれぞれ表す。
(実施例) 製造例 1 (水性アクリル樹脂溶液A1の製造) 温度計,撹拌機,還流冷却器,滴下槽,窒素ガス吹込
管を備えた四ツ口フラスコにn−ブタノール100部を仕
込み,窒素ガスを導入しつつかきまぜながら温度を105
℃に保ち,滴下槽からスチレン17部,エチルアクリレー
ト45部,アクリル酸8部,2−ヒドロキシエチルアクリレ
ート10部,メチルメタアクリレート19部,過酸化ベンゾ
イル3部の混合物を3時間にわたって滴下した。その後
105℃に保ち1時間反応し,過酸化ベンゾイル0.3部を添
加し,1時間反応させ終了した。40℃以下に冷却しジメチ
ルエタノールアミン9.9部および水200部を添加し,減圧
下80℃にてn−ブタノールを水とともに留去し,固形分
60%,残留n−ブタノール10%の透明で粘調の水性アク
リル樹脂溶液A1が得られた。
製造例 2〜7 製造例1と同様の方法に従い,表−1に示すモノマー
組成とジメチルエタノールアミンを使用して水性アクリ
ル樹脂溶液A2〜A5を得た。
製造例 8(顔料分散ペーストB1の製造) 水性アクリル樹脂溶液A1 25部,ルチル型チタン白50
部および水25部を混合し,アトライターで分散させ顔料
分散ペーストB1が得られた。
製造例 9(顔料分散ペーストB2の製造) 水性アクリル樹脂溶液A2 25部,ルチル型チタン白50
部および水25部を混合し,アトライターで分散させ顔料
分散ペーストB2が得られた。
実施例 1 水性アクリル樹脂溶液A1 40部,ビスフェノールAエ
チレンオキサイド10モル付加物4部,ヘキサメトキシメ
ラミン(三井東圧化学(株)社製サイメル303;以下の例
も同じ)12部,アミンブロックしたパラトルエンスルホ
ン酸0.08部,エチレングリコールモノブチルエーテル0.
5部および水43.42部,およびシリコーン系レベリング剤
0.1部を混合し塗料化した。
実施例 2〜10,比較例 1〜3 実施例1と同様の方法に従い,表−2に示す処方で水
性アクリル樹脂溶液,ビスフェノールAのポリアルキレ
ンオキシド付加物,ヘキサメトキシメラミンを使用して
塗料組成物を得た。
実施例 11 水性アクリル樹脂溶液A1 13.75部,顔料分散ペース
トB1 55.0部,ビスフェノールAのエチレンオキサイド
10モル付加物2.75部,ヘキサメトキシメラミン8.25部,
アミンブロックしたパラトルエンスルホン酸0.05部,エ
チレングリコールモノブチルエーテル1.75部,および水
18.45部を混合した白色塗料を得た。
実施例 12 実施例11と同様の方法に従い,表−2に示す処方によ
って白色塗料を得た。
各実施例および比較例で得られた塗料の塗料試験,塗
膜物性試験および塗装性試験を行った。
結果を表−3に記す。
各試験方法は下記のとおりである。
塗料試験 ○塗料安定性試験; 塗料を2ケ月間常温で保存した後,樹脂のゲル化分離
の状態を観察した。
○塗料中の有機溶剤含有量試験; 塗料をメチルエチルケトンで希釈し,そのままガスク
ロマトグラフィーにて定量した。
塗膜物性試験 板厚0.23mmの電気メッキブリキにロールコート塗装に
より乾燥後塗膜厚7μになるように塗装し,ガスオーブ
ンにて雰囲気温度190℃において10分間焼付塗装パネル
が作成した。傷つき性については塗装板を塗装面が缶外
面となるようにして成型した3ピース缶を作成して評価
した。
○耐水性試験; 塗装パネルを水中に浸漬し,100℃−30分間の熱処理を
行った後,塗膜の白化状態を評価した。
○加工性試験; エクセン試験を行った。
○耐衝撃性; デュポン式1/2インチ,500g荷重で試験した。
○鉛筆硬度試験; JIS企画にのっとった鉛筆硬度試験法により評価し
た。
○密着性試験; コバン目剥離試験を行った。
○傷つき性 缶に内容物を詰め,80℃温水中で缶外面を接触させて
缶外面塗料の傷つきの程度を評価した。
塗装性試験 ○フロー; ロールコーターにて塗装後直ちにガスオーブにて焼付
け,フロー状態を評価した。
〔発明の効果〕 本発明の缶外面用水性塗料組成物は,飲料缶,食缶等
の食品殺菌処理時の熱処理工程にも耐えうる耐水性を有
し,缶搬送過程で傷つきにくい高硬度で,各種缶形態に
加工しうる加工性が優れた塗膜を被覆形成し,かつ有機
溶剤含有率が塗料中の5%以下であっても優れた塗料安
定性およびフロー塗装適性を有している。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】a)共重合物を基準にして, 芳香族ビニルモノマー 15〜45wt% エチルアクリレートもしくはブチルアクリレート15〜60
    wt% α・βモノエチレン性不飽和カルボン酸 2〜15wt% および, 炭素数が1〜5のヒドロキシアルキルアクリレートもし
    くはメタクリレート 5〜35wt% を含むビニルモノマーの共重合物を揮発性塩基で水中に
    可溶ないし分散せしめた水性アクリル樹脂 32〜70wt% b)ビスフェノールAポリアルキレンオキシド付加物5
    〜18wt% および, c)アミンホルムアルデヒド縮合物 10〜50wt% を樹脂成分とすることを特徴とする水性塗料組成物。
JP63093889A 1988-04-15 1988-04-15 水性塗料組成物 Expired - Lifetime JPH0826271B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS57209963A (en) * 1981-06-22 1982-12-23 Toyo Ink Mfg Co Ltd Aqueous clear varnish composition and method for using same as topcoating agent

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