JPS62131079A - 陰極電着塗装用結合剤 - Google Patents

陰極電着塗装用結合剤

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JPS62131079A
JPS62131079A JP61267913A JP26791386A JPS62131079A JP S62131079 A JPS62131079 A JP S62131079A JP 61267913 A JP61267913 A JP 61267913A JP 26791386 A JP26791386 A JP 26791386A JP S62131079 A JPS62131079 A JP S62131079A
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product
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acid
binder
polyaddition
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JP61267913A
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エーバーハルト、シュプ
ロルフ、オステルロー
ヴェルナー、ロホ
クラース、アーラース
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BASF Farben und Fasern AG
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BASF Farben und Fasern AG
BASF Lacke und Farben AG
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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】 産業上の利用分野 本発明は、被覆剤及び陰極電着塗料を製造するために適
当である、酸でプロトン化することにより水で希釈可能
な結合剤に関する。
従来の技術 ドイツ連邦共和国特許出願公開第2057799号明細
書には、正の電荷をイfするアミン含有樹脂及びブロッ
クされた多官能性イソシアネ−トから成る水中に分散さ
れた、イオン性の有機樹脂の陰極電着塗装法が記載され
ている。
ヨーロッパ特許第12463号明細書及び同第1108
69号明細書には、エステル交換反応を介して架橋する
熱硬化性被覆剤が記載されている。この場合には、使用
される架橋剤はB−ヒドロキシエステル基を含有する。
ドイツ連邦ノ(和国特許出願公開第2737375号明
細L1)からは、ポリエポキシ樹脂とポリアンの反応生
成物が公知である。該反応生成物は、アダクト1モル当
りモノエポキシド又はモノカルボン酸(1′1長C、l
= Cy−)少なくとも2モルを反応させることにより
得られ、この場合モノエポキシドが有利である。架橋剤
としては、アミノプラスト又はフェノプラストが使用さ
れる。
ドイツ連邦共和国特許出願公開第3311514号明細
書には、熱硬化性ラッカー成分中の結合剤成分として適
当である尿素縮合生成物が記載されている。この明細書
の実施例6においては、尿素縮合生成物がへキサメチレ
ンジアミン/ボリエボキンド付加生成物と二量体化され
た脂肪酸との縮合生成物と一緒に使用され、それにより
既に140℃の焼き付は温度で極めて良好な機械的特性
及び腐食保護特性を(1゛する陰極析出可能な電着塗料
が製造される。この結合剤における欠点は、専ら表面粗
面化が生じやすいこと及び電着塗装浴内で僅かに沈澱物
を形成する傾向を有することにある。
発明が解決しようとする問題点 本発明の課題は、前記欠点を排除し、しかもその他の良
好な特性、特にまた装置を腐食から保護するために有効
である、p H7以上の浴のp II値を得ることであ
った。
問題点を解決するだめの手段 前記課題は、本発明により、酸でブU7 トン化するこ
とにより水で希釈可能である塩基性窒素基を有する重付
加/重縮合生成物及び該重付加/重縮合生成物用の少な
くとも1種の架橋剤をベースとする陰極電着塗装用結合
剤において、(A) (a)  第二級アミンとポリエポキシ化合物から成り
、なお遊離エポキシ基を含有 する重付加生成物と、 (1+ )  少なくとも4個の炭素原子を有する第一
級ノアミンと、少なくとも1種の 、少なくとも6個の炭素原子を含有す るモノ−及び/又はジカルボン酸とか ら成る、第一級アミノ基を含有する縮 合生成物を、 但し、重付加生成物(2L)のそれぞれの遊離エポキシ
基に対して縮合生成物(b)の少なくとも1個の第一級
アミノ基を使用して、反応させることにより得られた、
塩基性窒素基を(fする重付加/ 市N?i合生成物5
0〜90重量%と、 (I3)  反応温度では成分(A)と反応しないが、
但しより高い温度で成分(A)と反応して架橋する架橋
剤10〜501量% から成ることを特徴とする、陰極電着塗装用結合剤によ
って解決される。
成分/h)を製造するためにジカルボン酸として二量体
脂肪酸及び/又はモノカルボン酸として飽和又は不飽和
脂肪酸を使用した、本発明による結合剤が有利である。
成分(a)を製造するには、第一級アミンとして2〜3
6個の炭素原子並びに場合によりなお官能性基を有する
ジアルキルアミンを使用するのがr=T利である。
架橋剤(■3)としては、多価のブロックされたイソシ
アネート、アミノブラスト−又はフェノプラスト樹脂、
多重にアミノメチル化されたポリフェノール、エーテル
アミノ分解及び/又はエステル交換を介して硬化する架
橋剤又は尿素縮合生成物が有利である。
また、本発明の対象は、酸でプロトン化することにより
水で6釈可能な本発明による結合剤を、場合により顔料
、有機溶剤及び/又はその他の助剤を含有する水性分散
液の形で被覆剤として使用すること、及び本発明による
結合剤5〜30重量%を含有する陰極電着塗装用の水性
ラッカー浴として使用すること並びに本発明による結合
剤もしくは被覆剤を施しかつ焼き付けることにより得ら
れたラッカー被膜が施された物品である。
本発明による結合剤の構成成分には、詳細には以下のも
のが該当する。
成分(A)は、成分(a)と(b)の反応により得られ
る、塩基性窒素基を有する重付加/重縮合生成物である
K 分(a )は、第二級アミンとポリエポキシ化合物
の付加生成物であり、この場合付加生成物はなお遊離エ
ポキシ基を含有する。
ポリエポキシ化合物としては、成分(a)を製造するた
めに、多価のフェノールの常用のグリシジルポリエーテ
ルを使用することができる。このような多価のフェノー
ルの例は、レゾルシン、ヒドロキノン、p、po−ジヒ
ドロキシフェニルプロパン(ビスフェノールA)、p。
po−ジヒドロキシベンゾフェノン、p、p’−ジヒド
ロキジノフェニル、p、po−ジヒド〔ノキシジフェニ
ルエタン、ビス−(2−ヒト[lキンナフチル)−メタ
ン、1.5−ジヒド〔Iキシナフチレン及びノボラック
であり、ビスフェノールΔが有利である。ポリフェノー
ルはエピハ[7ゲンヒドリン、特にエビク【!ルヒドリ
ンと反応させることによりポリエポキシドに転化するこ
とができる。低分子ら1を有するポリエポキシドは大過
剰のエビハロゲンヒドリンを使用する際に生成し、高分
子量をイIするものは少!jλのエビハロゲンヒドリン
を使用する際に、又は低分子量のポリエポキシドをポリ
フェノールと反応させることにより得られる。本発明に
よる結合剤を製造するには、有利には約180〜250
0のエポキシ等量を有4−るビスフェノールΔのジグリ
シジルエーテルを使用する。
成分(a)を製造するには、ポリエポキシドを第二級ア
ミンと反応させる。エボキン基とアミノ基の等量比は、
広い範囲内で変動することができかつ一般に1.1:I
〜10:1、有利には1.4:1〜3.3:Iである。
この際、反応は塊状で又は溶剤の補助の下で実施するこ
とができる。反応温度及び反応時間は一定の限界内で変
動させことかできかつ使用される第二級アミンの種類に
左右される。例えば、20〜200℃の温度が適当であ
り、迅速な反応を達成°ケるためには、50〜150℃
に加熱するのがイア利である。
成分(a)を製造するための第二級アミンとしては、第
二級モノアミン、例えば2〜36個の炭素原子を有する
ジアルキルアミン、例えばジメチルアミン、ジエチルア
ミン、アルキルアルカノールアミン例えばメチルエタノ
ールアミン、エチルエタノールアミン、メチルイソプロ
パツールアミン、ジアルカノールアミン例えばジェタノ
ールアミン又はジイソプロパツールアミンを使用するこ
とができる。第二級モノアミンは、第二級アミンとポリ
ニオキシドとの反応を妨害しない限り、なお別の多官能
性基を含有することができる。前記の第二級モノアミン
は、弔独で又は混合物として使用することができ、また
付加的に第二級ジアミンをかつ第二級アミン、第一級/
第二級又はジエチルアミンを二次的な晴、例えば20等
量%までを使用することができる。
成分(b)を製造するには、少なくと64個の炭素原子
を有する第一級アミンを、少なくと66側の炭素原子を
含イjするモノ−及び/又はジカルボン酸と縮合させろ
。適当なジアミンの例は、1.4−ジアミノブタン、1
.5−ジアミノペンクン、1、6−ジアミツヘキザン又
は2−メチルペンタンジアミン−1,6である。
また、エーテル基含有ジアミン例えば4.9−ジオキサ
ドデカン−1,12〜ジアミン及び4.7.10−トリ
オキサトリデカン−1,13−ジアミンを使用すること
もできる。
適当なモノカルボン酸は、例えばアルファーエチルヘキ
サン酸、イソ−ノナン酸、カプリル酸、カビリン酸、ス
テアリン酸、す7ノール酸、リノーレン酸並びに安息香
酸である。
適当なジカルボン酸は、例えばアジピン酸、セバシン酸
、ノナン酸、デカン酸、ドデカンジカルボン酸4しびに
有利には不飽和CIfi% C24−脂肪酸(二量体脂
肪酸)、例えばFa、Unileverのブリボール(
Pripolo) I 014又はこれらのカルボン酸
の混合物である。
モノカルボン酸は単独で使用することらできるが、しか
しながら一般には、たいていの場合にジカルボン酸を併
用するのが有利である。逆に、ジカルボン酸だけを使用
することができるが、この場合にはたいていの場合優れ
た結合剤を形成するが、しかしながらしばしば、少量の
モノカルボン酸を共用するのが有利である。
ジアミンとカルボン酸との反応は、一般に100〜25
0℃、有利には150〜200℃の温度で実施する。綜
合の際に形成される水を筒中に除去するには、共沸添加
剤として適当な溶剤、例えばトルエン又はキシレンを添
加することができる。カルボン酸は、そのエステルの形
で使用することができる。この場合には、縮合の際に水
の代わりにアルコールが分離される。
従って、脂肪酸の代わりに、脂肪、即ち脂肪酸のグリセ
リンエステルを使用することができる。成分(b)を製
造するには、第一級ジアミン及びカルボン酸は、約2:
1,10:I、有利には2.5:I〜5:1のN II
 ?/ COOHの等量比で使用する。この場合には、
生成物はその都度使用される等量比に基づき、なお程度
の差こそあれ大量の遊離ジアミンを含有することは、有
害ではなく、その反対にたいていの場合好ましいことら
ある。
成分(a)と(b)は、重付加生成物(a)のそれぞれ
の遊離エポキシ基に対して、縮合成分(b)の少なくと
も1個の第−吸アミノ基が使用されるような比で相互に
反応させる。分子量を制限するにはたいていの場合、重
付加生成物(a)の1個の遊離エポキシ基に対して、1
個よりも多くの、例えば1.05〜1.5個の第一級ア
ミノ基が使用されるよう実施すべきである。過剰の量は
、約500〜10000、有利には1500〜5000
の範囲内にある(A)の所望の分子量の高さに基づき決
定される。
大;iのモノカルボン酸を含有する、第一級アミノ基を
含有する縮合生成物(b)を使用する際には、エポキシ
基に対する第一級アミノ基の過剰は、専らないしは主と
してジカルボン酸を含有するような縮合生成物における
よりも当然少なく選択することができる。
成分(λ)と(b)の反応は、室温で実施することがで
きるが、しかしながら反応を促進するために約150℃
、有利には約120℃までの高い温度を選択するのが有
利である。70〜90℃で2時間の反応時間で一般に十
分である成分(B)としては、主として陰極電着塗装で
使用するために適当な総ての架橋剤が該当する。
適当な架橋剤(B)は、例えばアミノブラスト樹脂、例
えば尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン樹脂又はベ
ンゾグアナミン樹脂、ブロックされたイソシアネート架
橋剤、エステルアミノ分解及び/又はエステル交換を介
して硬化する、1分子当り平均して少なくとも2個の活
性化されたエステル基を有する架橋剤、例えばヨー[I
ツバ特許第00/10867号明細書に記載のβ−ヒド
ロキシアルキルエステル架橋剤、及びドイツ連邦共和国
特許出願第P3233139.8号明細書に記載のカル
ボアルコキシメチルエステル架橋剤及びドイツ連邦共和
国特許出願公開第3311514号明細書に記載されて
いるような尿素縮合生成物である。
成分(A)と(B)の割合は、両成分内の架橋活性基の
種類及び数に基づき決定される。(A)対(I3)の比
は、一般に1:1〜9:1、但しイf利にはl:1〜5
:1、特に1.5:1〜4:lである。
被覆剤を製造するには、結合剤になお別の物質、例えば
顔料、助剤及び硬化触媒を添加することができる。
こうして製造された被覆剤は、常法で例えば噴霧、浸漬
及びドクター塗布により支持体例えば木材、ガラス、プ
ラスッヂク又は金属に施すことができる。
被覆剤の硬化は、その都度の架橋剤の種類に基づき80
〜220℃で40〜3分間で実施する。
本発明による結合剤は、酸でプロトン化した後に水で希
釈可能でありかつ更に従来の方法で陰極電着塗装によっ
て塗装するこもできる。この場合には、導電性基板、例
えば場合により化学的に前処理された、例えば燐酸塩化
された、黄銅、銅、亜鉛、アルミニウム、鉄又は鋼から
成る金属部材又は薄板に被覆する。
結合剤をプロトン化するには、無機又は有機酸を使用す
ることができる。このためには、特に蟻酸、酢酸、プロ
ピオン酸、乳酸及び燐酸が特に適当である。
陰極電着塗装のためには、電着塗装浴の固体含量は、一
般に5〜45重量%、有利には10〜30重量%を使用
する。析出は一般に15〜40℃で30〜360秒間実
施する。浴のp 1(値は、一般に4.5〜9.0、有
利には5.0〜8.0、特に6.8〜8.0に調整する
。析出電圧は50〜500ボルトに調整する。被塗物は
陰極として接続する。析出した被膜は90℃よりも高い
温度で焼き付ける。
実施例 成分(A)の製−造工 成分(A1): まず、縮合生成物(bl)を製造した:実験室容器で、
ヘキサメヂレンジアミン580 oy、二ら1体脂肪酸
「ウニケマ社(Firma Unikcma)のプリボ
ール(Pr1pol■)〕7250y及びII+<麻仁
油脂肪酸140(1/を徐々に195℃加熱しかつその
際生成した水(5409)を溜去した。100℃に冷却
した後に、トルエン596I9で70重量%の固体金ら
1に布釈した。この生成物はアミン価+ 97 (KQ
H19#/)を有していた。
第2の容器で、まず第二級アミンとポリエポキン化合物
から成る付加生成物(at)を製造した。等量485を
有するビスフェノールA及びエピクロルヒドリンをベー
スとするジグリシジルエーテル[シェル(5hell)
社のエピコーチ(IipikoLe■)10001)1
0等噴量、トルエン1039g及びイソブタノールl0
39gから成る溶剤混合物中に加熱下に溶かした。生成
した70重量%の溶液を60℃に冷却しかつメチルエタ
ノールアミン300.4f?及びイソブタノール128
flを加えた。温度は5分以内で78℃に上昇した。こ
の時間後に、縮合生成物(bl)1850yを加えかつ
該混合物を80℃に2時間加熱した。該生成物は、ニブ
ツレヒト社(Firma EpprecbL)のプレー
ト−コーン粘度計を用いて75℃で測定した粘度230
0mPa。
Sをf丁していた。
成分(A2) (bl )の製法と同様に操作したが、但しこの場合に
は亜麻仁油14009の代わりに、付加的な二量体脂肪
酸(プリボール 1014)14509を使用した。生
成した生成物(b2)は、アミン価+90及び固体含量
70重量%をイjしており、この場合遊離へキサメチレ
ンジアミンは固体として計算した。
別の容器で、ビスフェノールA及びエピク【1ルヒドリ
ンから製造したエポキシ等量535を有するジグリシジ
ルエーテル+ 58 ’lをイソブタノール731.3
9中に溶かした。60℃でエチルエタノールアミン11
7.4gを加えた、この際初期に冷却しかつ後で加熱し
て温度を45分間7℃に保持した。この生成物を以下に
付加生成物(a2)と記載する。別の容器で、アミドア
ミン(b2)312.4gを装入しかつ80℃に加熱し
た。次いで、30分間以内で(a2)I 108f/を
加えかつ更に2時間80℃に保った。この生成物は、固
体含量70重h1%及びプレート−コーン粘度計を用い
て75℃で測定した粘度3400 mPa、sを有して
いた成分(A3): まず、成分(AI)におけると同様に、綜合生成物をジ
アミン及びカルボン酸から製造した。この際には、ヘキ
サメチレンジアミンの代わりに2−メチペンタメチレン
ジアミン−1,5を使用した。この生成物(b3)はア
ミン価195 (K OII+n/f/)を有していた
別の容器で、ビスフェノールA及びエピクロルヒドリン
をベースとするジグリシジルエーテル[シェル(She
ll)社のエピコーチ(Epikotre■)+000
11723ンをイソブタノール367gに溶かしかつジ
ェタノールアミン639を70℃で加えた。初期に冷却
しかつあとで加熱して、温度を90分間70℃に保った
。縮合生成物(b3)282.7gをガラスフラスコに
装入しかつ」−記付加生成物を80℃で5分間以内で加
えた、この際この温度を強度に冷却しながら保持した。
添加終了直後に、発熱反応は鎮静し、温度を80℃に保
持す北ためには熱を供給しなければならなかった。80
℃で2時間後に、生成物は100℃で測定した粘度88
0mPa、sを有していた。
成分(A4)ニ ガラス容器中で、エポキシ等rJ1189を杓°するビ
スフェノール八をベースとする芳香族エポキシ樹脂[ヂ
バーガイギ社(Firn+a Ciba−Gcigy)
のアラルダイト(Araldit”)G Y 2600
 p、 737.69、ビスフェノールA178g及び
トリフェニルホスフィン0.24yを撹拌下に130℃
に加熱しかつこの温度で3時間保持した。
冷却した後に、イソブタノール196.2g及びトルエ
ンI9G、2gで希釈した。この溶液のエポキシ価は0
.181(エポキシ等量/100g)であった。65℃
で、メチルエタノールアミン71.+g及び水23.7
gを加えた。5分間以内で、温度は85℃に上昇した。
この時間後に、綜合生成物(bl)443.5Slを迅
速に加えかつ80℃で2時間保持した。
暖分ゴB)の製団: 成分(111): 三Eft体されたヘキサメチレンジイソシアネート5(
14yを、メチルイソブチルケトン3827に溶かした
。冷却しながら、70℃でジブデルアミン388gを滴
加した。イソシアネート価がほぼゼロになるまで撹拌し
た。この生成物は固体含量70重…%を有していた。
成分(B2)ニ トリメチロールプロパン67g、尿素550.89及び
ジ−n−ブチルアミン2322gを装入した。窒素で内
部圧を4バールに調整しかつ温度を撹拌下に140℃に
高めた。4バールの内部圧を一定に保った。約0,5時
間後に、内部温度を165℃に上昇させかつヘキサメチ
レンジアミン522gを1時間以内で窒素と一緒に容器
に圧入した。供給終了後に、210℃に加熱し、その際
また更に内部圧を4バールに保持した。計8時間の反応
時間後に、約190℃に冷却し、放圧しかつ過剰のジ−
n−ブチルアミンを溜去した。引き続き、l OQ ’
Cに冷却しかつメチルイソブヂルケトンで、固体金ft
t 80重’d%を有する無色ないし僅かに黄色の液体
が生成するまで、希釈した。
成分(1(3): ヨーロッパ特許第40867号明細書の実施例II d
 )からエステル交換を介して架橋するポリエステルを
製造した。
実施例1〜16 分−飲−’Kl (’) i!eJ m :成分(A)
及び(F()を以下の割合で混合しかつ1ojli’量
%の酢酸を加えた。引き続き、撹拌下に徐々に水を添加
することにより分散液を製造した。
分散液の 成分(A)  成分(H)  酢酸(10重
量%)  水実施例番号 1   695g(At)  260g(B2)   
160g     3121g2   695g(AI
)  298g(B1)   160g     30
83g3   695g(A2)  260g(82)
   160g     3121g4*    69
5g(A3)  208g(!’33)   180g
     3153g5   695g(A3)  2
60g(B2)   160g     3121g2
4%)を添加した。
成分(A I ) 525. 8yに、ブチルグリコー
ル168.79、水600g及び酢酸!6゜59を加え
た。次いで、二酸化チタン800g、カーボンブラック
I1g及び塩基性珪酸鉛50gを加えた。ボールミルで
9μm未満の粒度まで粉砕した。
引き続き、水で固体含量を49重量%に調整した。
趙lI九讃」ト それぞれの分散液に、撹拌下に含量べ一゛スト764g
を加えた。この浴を28℃で120時間撹拌した。陰極
に接続した鋼から成る燐酸亜鉛化試験板に、下記表に記
載の電圧で120秒間以内でラッカー塗膜を析出させか
つ170℃で20分間焼き付けた。ラッカー試験の結果
は、以下の表に示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、酸でプロトン化することにより水で希釈可能である
    塩基性窒素基を有する重付加/重縮合生成物及び該重付
    加/重縮合生成物用の少なくとも1種の架橋剤をベース
    とする陰極電着塗装用結合剤であって、該結合剤が主と
    して (A) (a)第二級アミンとポリエポキシ化合 物から成り、なお遊離エポキシ基を 含有する重付加生成物と、 (b)少なくとも4個の炭素原子を有す る第一級ジアミンと、少なくとも1 種の、少なくとも6個の炭素原子を 含有するモノ−及び/又はジカルボ ン酸とから成る、第一級アミノ基を 含有する縮合生成物を、 但し、重付加生成物(a)のそれぞれの遊 離エポキシ基に対して縮合生成物(b)の 少なくとも1個の第一級アミノ基を使用し て、反応させることにより得られた、塩基 性窒素基を有する重付加/重縮合生成物5 0〜90重量%と、 (B)反応温度では成分(A)と反応しな いが、但しより高い温度で成分(A)と反 応して架橋する架橋剤10〜50重量% から成ることを特徴とする、陰極電着塗装用結合剤。
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