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JP2008030474A - Coated metal substrate, active energy ray-curable coating composition, and method for producing coated metal substrate - Google Patents

Coated metal substrate, active energy ray-curable coating composition, and method for producing coated metal substrate Download PDF

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JP2008030474A
JP2008030474A JP2007173900A JP2007173900A JP2008030474A JP 2008030474 A JP2008030474 A JP 2008030474A JP 2007173900 A JP2007173900 A JP 2007173900A JP 2007173900 A JP2007173900 A JP 2007173900A JP 2008030474 A JP2008030474 A JP 2008030474A
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洋 金井
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Abstract

【課題】金属基材への密着性、成形加工性、耐溶剤性等の種々の特性に優れ、特に、優れた成形加工性と耐摩耗性とが両立した被覆膜を有する被覆金属基材、その製造用として好適な活性エネルギー線硬化型塗料組成物、該活性エネルギー線硬化型塗料組成物を用いて得られる被覆金属基材及びその製造方法の提供。
【解決手段】特定の化学式で示される燐酸エステル化合物(A)、及び前記(A)と他の原子又は原子団とが結合してなる燐酸エステル誘導体(A)から選択される少なくとも1種と、塩を形成しうる基及び末端エチレン性二重結合基を有するポリウレタン樹脂(B)、及び前記(B)と他の原子又は原子団とが結合してなるポリウレタン樹脂誘導体(B**)から選択される少なくとも1種と、シリカ粒子(C)と、アルミナ粒子(D)とを含有する被覆膜で金属基材の表面の少なくとも一部が被覆された被覆金属基材。
【選択図】なし
[PROBLEMS] To provide a coated metal substrate having a coating film excellent in various properties such as adhesion to a metal substrate, molding processability and solvent resistance, and in particular, having both excellent molding processability and wear resistance. An active energy ray-curable coating composition suitable for production thereof, a coated metal substrate obtained using the active energy ray-curable coating composition, and a method for producing the same.
A phosphoric acid ester compound (A) represented by a specific chemical formula, and at least one selected from a phosphoric acid ester derivative (A * ) formed by bonding (A) with another atom or atomic group A polyurethane resin (B * ) having a group capable of forming a salt and a terminal ethylenic double bond group, and a polyurethane resin derivative (B ** ) formed by bonding (B * ) to another atom or atomic group A coated metal substrate in which at least a part of the surface of the metal substrate is coated with a coating film containing at least one selected from the group consisting of silica particles (C * ) and alumina particles (D).
[Selection figure] None

Description

本発明は、金属基材の表面の少なくとも一部が被覆膜で被覆された被覆金属基材、当該被覆金属基材の製造に好適に用いられる活性エネルギー線硬化型塗料組成物、該活性エネルギー線硬化型塗料組成物を用いて形成された被覆膜を有する被覆金属基材、及び前記活性エネルギー線硬化型塗料組成物を用いた被覆金属基材の製造方法に関する。   The present invention relates to a coated metal substrate in which at least a part of the surface of the metal substrate is coated with a coating film, an active energy ray-curable coating composition suitably used for producing the coated metal substrate, and the active energy The present invention relates to a coated metal substrate having a coating film formed using a wire curable coating composition, and a method for producing a coated metal substrate using the active energy beam curable coating composition.

金属基材、例えばアルミニウム、銅、鉄等の金属板やメッキ鋼板等の表面を改質するために、各種の塗料組成物を用いて金属基材の表面に被覆膜を形成する表面処理が行われている。表面処理の主な目的は、指紋跡付着防止性、成形加工性、耐食性等を向上させることである。
例えば、従来、上記のような金属基材の加工成形を行う場合は、金属基材表面に潤滑油を塗布して成形加工し、その後、脱脂する工程を経ていたが、加工成形のためだけに潤滑油を塗布し、加工後、脱脂するのは煩雑であり、潤滑油を塗油する工程及び脱脂する工程を簡略化したいという要望が強い。そのため、潤滑油に代わる潤滑性を付与し、さらには防錆性、他の塗料等の重ね塗りが可能な機能等の種々の機能を付与するために、金属基材表面に被覆膜を設けることが行われている。
In order to modify the surface of a metal substrate such as a metal plate such as aluminum, copper or iron, or a plated steel plate, a surface treatment is performed to form a coating film on the surface of the metal substrate using various coating compositions. Has been done. The main purpose of the surface treatment is to improve fingerprint trace adhesion prevention, molding processability, corrosion resistance and the like.
For example, in the past, when processing and forming a metal substrate as described above, a lubricating oil was applied to the surface of the metal substrate, the forming process was performed, and then a degreasing process was performed. It is cumbersome to apply lubricating oil and degrease after processing, and there is a strong demand to simplify the process of applying lubricating oil and the process of degreasing. Therefore, a coating film is provided on the surface of the metal base material in order to provide lubrication in place of the lubricating oil, and further to provide various functions such as rust prevention and the ability to repeatedly coat other paints. Things have been done.

被覆膜の形成は、主に、有機樹脂(バインダー樹脂)を含有する塗料組成物を金属基材表面に塗装して有機塗膜を形成することによって行われている。
また、このような有機系の被覆膜を形成する前に、予め、金属基材表面に、耐食性や耐溶剤性等を向上させる目的で、クロメート処理、燐酸亜鉛処理等を行うことにより、無機系の下地処理層を形成し、その上に有機系の被覆膜を形成する2コート塗装が通常行われている。特にクロメート処理は、耐食性、金属表面と被覆膜との密着性の向上等に有効であるため、行われることが多かった。
しかし、クロメート処理剤やそれを用いて形成される下地処理層に含まれる6価クロムについては毒性があることが報告されている。そのため、クロメート処理剤に代わる毒性のない処理剤を用いた処理法が要望されているが、毒性がなく、クロメート処理剤に匹敵する密着性を確保できる処理剤の開発は困難で、いまだに十分な密着性が得られる金属表面用の処理剤は得られていない。
そこで、クロメート処理の有無に関わらず、金属基材に対して良好な密着性を有する被覆膜を形成できる塗料、すなわち金属基材表面に直接塗装する1コート塗装であっても良好な密着性を有する被覆膜を形成できる塗料が求められている。
The formation of the coating film is mainly performed by coating a coating composition containing an organic resin (binder resin) on the surface of the metal substrate to form an organic coating film.
In addition, before forming such an organic coating film, the surface of the metal substrate is subjected to inorganic treatment by performing chromate treatment, zinc phosphate treatment, etc. for the purpose of improving corrosion resistance, solvent resistance, etc. Two-coat coating is generally performed in which a base undercoat layer is formed and an organic coating film is formed thereon. In particular, the chromate treatment is often performed because it is effective for improving the corrosion resistance and the adhesion between the metal surface and the coating film.
However, it has been reported that the chromate treatment agent and hexavalent chromium contained in the base treatment layer formed using the same are toxic. For this reason, there is a demand for a treatment method using a non-toxic treatment agent instead of the chromate treatment agent, but it is difficult to develop a treatment agent that is non-toxic and can secure adhesion comparable to that of the chromate treatment agent. No treatment agent for metal surfaces that can provide adhesion is obtained.
Therefore, a paint that can form a coating film having good adhesion to a metal substrate regardless of the presence or absence of a chromate treatment, that is, good adhesion even with a one-coat coating that is applied directly to the surface of a metal substrate. There is a need for a coating material that can form a coating film having the following.

一方、従来の塗料・コーティング剤・インキ等の分野においては、塗装・印刷といった塗工に適した塗料粘度を得るために、バインダー樹脂を溶剤で希釈する溶剤型が主流である。しかし、有機溶剤を使用することは、安全衛生性や作業環境の面で問題がある。
有機溶剤を用いない無溶剤型塗料では、有機溶剤による問題は考慮しなくてよいが、常温では塗料粘度が高すぎ、塗工に適した塗料粘度を得るために塗料の加熱を必要とする場合がある。また、モノマーを添加して粘度を下げようとすると、添加する希釈モノマーに皮膚毒性、臭気等があるなど、溶剤型と同様に問題がある。特に、バインダー樹脂として、塗膜物性を改良するために高分子量のものを使用すると、塗料粘度が高くなりすぎるため、高分子量のバインダー樹脂を使用することは困難であり、従って、優れた塗膜物性を得ることが難しい。
On the other hand, in the fields of conventional paints, coating agents, inks, etc., in order to obtain a paint viscosity suitable for coating and printing, a solvent type in which a binder resin is diluted with a solvent is the mainstream. However, the use of organic solvents has problems in terms of safety and health and work environment.
Solvent-free paints that do not use organic solvents do not need to consider problems due to organic solvents, but the paint viscosity is too high at room temperature, and it is necessary to heat the paint to obtain a paint viscosity suitable for coating There is. Moreover, when it is going to reduce a viscosity by adding a monomer, there exists a problem like a solvent type, such as there exists skin toxicity, an odor, etc. in the diluted monomer to add. In particular, when a high molecular weight binder resin is used to improve the physical properties of the coating film, it is difficult to use a high molecular weight binder resin because the viscosity of the coating becomes too high, and thus an excellent coating film. It is difficult to obtain physical properties.

これらの問題を解決するため、近年、安全無害な水を溶剤として容易に塗料粘度を調整できる、塗料の水性化の研究開発が盛んに行われている。
例えば特許文献1〜4には、要求される塗膜物性を保持し、かつ安全性や環境問題等を全て解決する手段として、活性エネルギー線硬化性水性ポリウレタン樹脂組成物が提案されている。
これらの活性エネルギー線硬化性水性ポリウレタン樹脂組成物は何れも、分子内に活性エネルギー線硬化性エチレン性不飽和二重結合と塩を形成しうる基とを併せ有する水性ポリウレタン樹脂を含有するものであり、その塗膜は活性エネルギー線によって硬化し、アクリロイル基濃度が高く、架橋度が高いほど耐溶剤性は高くなる。
こうした活性エネルギー線硬化性水性ポリウレタン樹脂組成物は、プラスチックフィルム、木質建材、建材化粧紙等の有機材料、金属材料やガラス等の無機材料の何れに対しても密着性が優れ、耐溶剤性にも優れ、塗料、コーティング剤、インキ等の用途に用いられている。
しかし、これらの活性エネルギー線硬化性水性ポリウレタン樹脂組成物においては、水性化のために、樹脂に塩を形成しうる基や極性基を導入する必要があり、このため、極性溶媒に対する充分な耐溶剤性を得るのが困難になる傾向にある。耐溶剤性を得るためにバインダー樹脂の架橋度を極度に上げると、塗膜がもろくなってしまい、密着性及びそれに伴う加工性が低下する傾向がある。このような被覆膜を有する金属基材は、絞り加工などに耐える高度の加工性と密着性を必要とする用途には使用できない。
In order to solve these problems, research and development of water-based paints that can easily adjust the viscosity of paints using safe and harmless water as a solvent have been actively conducted in recent years.
For example, Patent Documents 1 to 4 propose active energy ray-curable water-based polyurethane resin compositions as means for retaining required coating film properties and solving all safety and environmental problems.
Any of these active energy ray-curable aqueous polyurethane resin compositions contains an aqueous polyurethane resin having both an active energy ray-curable ethylenically unsaturated double bond and a group capable of forming a salt in the molecule. The coating film is cured by active energy rays, and the higher the acryloyl group concentration and the higher the degree of crosslinking, the higher the solvent resistance.
Such an active energy ray-curable aqueous polyurethane resin composition is excellent in adhesion to any organic material such as plastic film, wooden building materials, and decorative paper for building materials, and inorganic materials such as metal materials and glass, and has good solvent resistance. In addition, it is used for applications such as paints, coating agents, and inks.
However, in these active energy ray-curable aqueous polyurethane resin compositions, it is necessary to introduce a group capable of forming a salt or a polar group into the resin in order to make it water-based. It tends to be difficult to obtain solvent properties. If the degree of cross-linking of the binder resin is extremely increased in order to obtain solvent resistance, the coating film becomes brittle, and the adhesion and the processability associated therewith tend to be reduced. A metal substrate having such a coating film cannot be used for applications that require a high degree of workability and adhesion to withstand drawing and the like.

また、特許文献5には、エマルジョンの安定性に優れ、基材への密着性も良い組成物として、重合性二重結合を有し、かつカルボキシル基、燐酸エステル基、カルボン酸塩基、燐酸エステル塩基等のアニオン性親水基を含有する活性エネルギー線硬化性乳化剤を含む活性エネルギー線硬化性エマルジョンが開示されている。
しかし、得られるエマルジョンタイプの組成物は塗膜形成時に均質化し難く、塗膜の表面平滑性、光沢といった塗膜表面の物性ばかりでなく、耐溶剤性、耐薬品性に劣る。
さらには、該エマルジョン組成物は非ニュートン流動を示すので、均質な水溶性タイプに比べ、塗料にした場合、ロール塗工等の塗工適性に劣る。
この、塗膜形成時に均質化しないという欠点は、数ミクロンの薄い硬化塗膜において顕著に現れ、このため、塗膜の耐溶剤性、基材への密着性、加工性に劣る結果となる。
Patent Document 5 discloses a composition having excellent emulsion stability and good adhesion to a substrate, having a polymerizable double bond, and having a carboxyl group, a phosphate group, a carboxylate group, and a phosphate ester. An active energy ray-curable emulsion containing an active energy ray-curable emulsifier containing an anionic hydrophilic group such as a base is disclosed.
However, the emulsion-type composition obtained is difficult to homogenize when forming a coating film, and is inferior in solvent resistance and chemical resistance as well as physical properties of the coating film surface such as surface smoothness and gloss.
Furthermore, since the emulsion composition exhibits non-Newtonian flow, it is inferior in coating suitability, such as roll coating, when used as a paint, compared to a homogeneous water-soluble type.
This defect of not homogenizing at the time of forming the coating film is prominent in a thin cured coating film of several microns, which results in poor solvent resistance, adhesion to the substrate and workability of the coating film.

このような問題に対し、本出願人らは、特許文献6において、エチレン性不飽和二重結合を有する燐酸エステル化合物、エチレン性不飽和二重結合と、塩を形成しうる基とを合わせ有する水性ポリウレタン樹脂、及びコロイダルシリカを含有する活性エネルギー線硬化性水性塗料組成物を提案している。
特開平8−259888号公報 特開平9−31150号公報 特開平10−251360号公報 特開平10−251361号公報 特開平10−298213号公報 国際公開第03/008507号パンフレット
In order to solve such a problem, the applicants of Patent Document 6 have a phosphoric ester compound having an ethylenically unsaturated double bond, an ethylenically unsaturated double bond, and a group capable of forming a salt. An active energy ray-curable aqueous coating composition containing an aqueous polyurethane resin and colloidal silica is proposed.
JP-A-8-259888 JP-A-9-31150 Japanese Patent Laid-Open No. 10-251360 Japanese Patent Laid-Open No. 10-251361 JP-A-10-298213 International Publication No. 03/008507 Pamphlet

上記特許文献6記載の活性エネルギー線硬化性水性塗料組成物によれば、クロメート処理を行わなくとも、金属表面への密着性や成形加工性、耐食性、耐溶剤(薬品)性等の種々の機能性に優れた被覆膜を得ることができる。
しかしながら、このような組成物を用いて得られる被覆膜は、耐摩耗性が、それ以前のものに比べて比較的優れているものの、たとえば紙との接触等により傷や摩滅が生じるなど充分ではなく、さらなる向上が求められている。
したがって、本発明の課題は、金属基材への密着性、成形加工性、耐溶剤性等の種々の特性に優れ、特に、優れた成形加工性と耐摩耗性とが両立した被覆膜を有する被覆金属基材、該被覆金属基材の製造用として好適な活性エネルギー線硬化型塗料組成物、該活性エネルギー線硬化型塗料組成物を用いて形成された被覆膜を有する被覆金属基材、及び前記活性エネルギー線硬化型塗料組成物を用いた被覆金属基材の製造方法を提供することにある。
According to the active energy ray-curable aqueous coating composition described in Patent Document 6, various functions such as adhesion to metal surfaces, molding processability, corrosion resistance, and solvent resistance (chemicals) can be used without performing chromate treatment. A coating film having excellent properties can be obtained.
However, the coating film obtained by using such a composition has a relatively superior wear resistance compared to the previous one, but it is sufficient that, for example, scratches or abrasion occurs due to contact with paper or the like. Rather, there is a need for further improvements.
Therefore, the object of the present invention is to provide a coating film that is excellent in various properties such as adhesion to a metal substrate, molding processability and solvent resistance, and in particular, has excellent molding processability and wear resistance. Coated metal base material, active energy ray curable coating composition suitable for production of the coated metal base material, and coated metal base material having a coating film formed using the active energy ray curable paint composition And providing a method for producing a coated metal substrate using the active energy ray-curable coating composition.

本発明者らは、鋭意検討の結果、特定の燐酸エステル化合物及び/又はその誘導体と、特定のポリウレタン樹脂及び/又はその誘導体と、シリカ粒子と、アルミナ粒子とを含有する被覆膜で金属基材の表面の少なくとも一部が被覆された被覆金属基材が上記課題を解決することを見出し、本発明に至った。
すなわち、本発明の第一の態様は、金属基材の表面の少なくとも一部が被覆膜で被覆された被覆金属基材であって、前記被覆膜が、
下記一般式(1)又は(2)で示される燐酸エステル化合物(A)、及び前記燐酸エステル化合物(A)と他の原子又は原子団とが結合してなる燐酸エステル誘導体(A)からなる群から選択される少なくとも1種と、
塩を形成しうる基及び末端エチレン性二重結合基を有するポリウレタン樹脂(B)、及び前記ポリウレタン樹脂(B)と他の原子又は原子団とが結合してなるポリウレタン樹脂誘導体(B**)からなる群から選択される少なくとも1種と、
シリカ粒子(C)と、
アルミナ粒子(D)とを含有することを特徴とする被覆金属基材である。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that a metal group is formed with a coating film containing a specific phosphate ester compound and / or derivative thereof, a specific polyurethane resin and / or derivative thereof, silica particles, and alumina particles. The present inventors have found that a coated metal substrate on which at least a part of the surface of the material is coated solves the above-mentioned problems, and has reached the present invention.
That is, the first aspect of the present invention is a coated metal substrate in which at least a part of the surface of the metal substrate is coated with a coating film,
The phosphoric acid ester compound (A) represented by the following general formula (1) or (2), and the phosphoric acid ester derivative (A) formed by bonding the phosphoric acid ester compound (A) with another atom or atomic group * At least one selected from the group consisting of
A polyurethane resin having a group capable of forming a salt and a terminal ethylenic double bond group (B * ), And the polyurethane resin (B * ) And other atoms or atomic groups bonded to a polyurethane resin derivative (B ** At least one selected from the group consisting of
Silica particles (C * )When,
A coated metal substrate comprising alumina particles (D).

Figure 2008030474
(式中、Rはメチル基又は水素原子を示し、Rは水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示し、sは2〜12の整数を示し、mは0〜5の整数を示し、aは1〜3の整数を示し、bは0〜2の整数を示し、cは0〜2の整数を示し、かつa+b+c=3である。
Figure 2008030474
(In the formula, R 1 represents a methyl group or a hydrogen atom, R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, s represents an integer of 2 to 12, and m represents an integer of 0 to 5) A represents an integer of 1 to 3, b represents an integer of 0 to 2, c represents an integer of 0 to 2, and a + b + c = 3.
)

Figure 2008030474
(式中、Rはメチル基又は水素原子を示し、Rは水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示し、tは2〜4の整数を示し、nは1〜10の整数を示し、aは1〜3の整数を示し、bは0〜2の整数を示し、cは0〜2の整数を示し、かつa+b+c=3である。
Figure 2008030474
(Wherein R 1 represents a methyl group or a hydrogen atom, R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, t represents an integer of 2 to 4, and n represents an integer of 1 to 10) A represents an integer of 1 to 3, b represents an integer of 0 to 2, c represents an integer of 0 to 2, and a + b + c = 3.
)

本発明の第二の態様は、下記一般式(1)又は(2)で示される燐酸エステル化合物(A)と、塩を形成しうる基及び末端エチレン性二重結合基を有する水性ポリウレタン樹脂(B)と、コロイダルシリカ(C)と、アルミナ粒子(D)とを含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化型塗料組成物である。   The second aspect of the present invention is an aqueous polyurethane resin having a phosphate-forming ester compound (A) represented by the following general formula (1) or (2), a group capable of forming a salt and a terminal ethylenic double bond group ( An active energy ray-curable coating composition comprising B), colloidal silica (C), and alumina particles (D).

Figure 2008030474
(式中、Rはメチル基又は水素原子を示し、Rは水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示し、sは2〜12の整数を示し、mは0〜5の整数を示し、aは1〜3の整数を示し、bは0〜2の整数を示し、cは0〜2の整数を示し、かつa+b+c=3である。
Figure 2008030474
(In the formula, R 1 represents a methyl group or a hydrogen atom, R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, s represents an integer of 2 to 12, and m represents an integer of 0 to 5) A represents an integer of 1 to 3, b represents an integer of 0 to 2, c represents an integer of 0 to 2, and a + b + c = 3.
)

Figure 2008030474
(式中、Rはメチル基又は水素原子を示し、Rは水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示し、tは2〜4の整数を示し、nは1〜10の整数を示し、aは1〜3の整数を示し、bは0〜2の整数を示し、cは0〜2の整数を示し、かつa+b+c=3である。
Figure 2008030474
(Wherein R 1 represents a methyl group or a hydrogen atom, R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, t represents an integer of 2 to 4, and n represents an integer of 1 to 10) A represents an integer of 1 to 3, b represents an integer of 0 to 2, c represents an integer of 0 to 2, and a + b + c = 3.
)

本発明の第三の態様は、金属基材の表面の少なくとも一部に、前記第二の態様の活性エネルギー線硬化型塗料組成物を活性エネルギー線で硬化させてなる被覆膜を有することを特徴とする被覆金属基材である。
本発明の第四の態様は、前記第二の態様の活性エネルギー線硬化型塗料組成物を含む水性塗料を金属基材表面の少なくとも一部に塗装して塗膜を形成した後、該塗膜に活性エネルギー線を照射して被覆膜を形成することを特徴とする被覆金属基材の製造方法である。
The third aspect of the present invention is to have a coating film formed by curing the active energy ray-curable coating composition of the second aspect with active energy rays on at least a part of the surface of the metal substrate. It is the coated metal base material characterized.
According to a fourth aspect of the present invention, an aqueous paint containing the active energy ray-curable coating composition of the second aspect is applied to at least a part of the surface of a metal substrate to form a paint film. A method for producing a coated metal substrate, comprising irradiating an active energy ray to form a coating film.

本発明によって、金属基材への密着性、成形加工性、耐溶剤性等の種々の特性に優れ、特に、優れた成形加工性と耐摩耗性とが両立した被覆膜を有する被覆金属基材、該被覆金属基材の製造用として好適な活性エネルギー線硬化型塗料組成物、該活性エネルギー線硬化型塗料組成物を用いて形成された被覆膜を有する被覆金属基材、及び前記活性エネルギー線硬化型塗料組成物を用いた被覆金属基材の製造方法を提供できる。   According to the present invention, a coated metal substrate having a coating film excellent in various properties such as adhesion to a metal substrate, molding processability and solvent resistance, and in particular, having both excellent molding processability and wear resistance. Material, active energy ray-curable coating composition suitable for producing the coated metal substrate, coated metal substrate having a coating film formed using the active energy ray-curable coating composition, and the activity A method for producing a coated metal substrate using the energy ray-curable coating composition can be provided.

≪被覆金属基材≫
本発明の被覆金属基材は、金属基材の表面の少なくとも一部が、燐酸エステル化合物(A)及び燐酸エステル誘導体(A)からなる群から選択される少なくとも1種(以下、これらをまとめて(A/A)成分ということがある。)と、ポリウレタン樹脂(B)及びポリウレタン樹脂誘導体(B**)からなる群から選択される少なくとも1種(以下、これらをまとめて(B/B**)成分ということがある。)と、シリカ粒子(C)と、アルミナ粒子(D)とを含有する被覆膜で被覆されたものである。
≪Coated metal substrate≫
The coated metal substrate of the present invention has at least one surface selected from the group consisting of a phosphate ester compound (A) and a phosphate ester derivative (A * ) (hereinafter, these are summarized). (A / A * ) component) and at least one selected from the group consisting of a polyurethane resin (B * ) and a polyurethane resin derivative (B ** ) (hereinafter these are collectively represented by (B * / B ** ) component)), silica particles (C * ), and alumina particles (D).

<被覆膜>
被覆膜は、少なくとも、(A/A)成分、(B/B**)成分、シリカ粒子(C)及びアルミナ粒子(D)を含有する。
<Coating film>
The coating film contains at least (A / A * ) component, (B * / B ** ) component, silica particles (C * ) and alumina particles (D).

[(A/A)成分](燐酸エステル化合物(A))
燐酸エステル化合物(A)は、上記一般式(1)又は(2)で示される化合物である。
これらは、少なくとも1つの(メタ)アクリロイル基を含む燐酸エステル化合物であり、分子末端に少なくとも1つのエチレン性不飽和二重結合を有している点で共通している。
[(A / A * ) component] (phosphate ester compound (A))
The phosphoric ester compound (A) is a compound represented by the general formula (1) or (2).
These are phosphate ester compounds containing at least one (meth) acryloyl group, and are common in that they have at least one ethylenically unsaturated double bond at the molecular end.

一般式(1)中、Rはメチル基又は水素原子である。
は水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示し、好ましくは水素原子である。
sは2〜12の整数であり、好ましくは2〜4である。
mは0〜5の整数であり、好ましくは1〜5であり、より好ましくは1〜3である。
aは1〜3の整数であり、bは0〜2の整数であり、cは0〜2の整数であり、a+b+c=3である。
aは、好ましくは1又は2である。
bは、好ましくは0である。
cは、好ましくは1又は2である。
In general formula (1), R 1 is a methyl group or a hydrogen atom.
R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, preferably a hydrogen atom.
s is an integer of 2 to 12, preferably 2 to 4.
m is an integer of 0 to 5, preferably 1 to 5, and more preferably 1 to 3.
a is an integer of 1 to 3, b is an integer of 0 to 2, c is an integer of 0 to 2, and a + b + c = 3.
a is preferably 1 or 2.
b is preferably 0.
c is preferably 1 or 2.

一般式(1)で示される化合物(以下、化合物(1)ということがある。)としては、例えば、燐酸と2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレートを脱水縮合して得られる化合物、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレートにε−カプロラクトンを開環付加して得られる化合物と燐酸の脱水縮合物等を代表として挙げることができる。   Examples of the compound represented by the general formula (1) (hereinafter sometimes referred to as the compound (1)) include compounds obtained by dehydration condensation of phosphoric acid, 2-hydroxyethyl acrylate and 2-hydroxyethyl methacrylate, 2 A representative example is a dehydration condensate of phosphoric acid with a compound obtained by ring-opening addition of ε-caprolactone to -hydroxyethyl acrylate or 2-hydroxyethyl methacrylate.

一般式(2)中、R、R、a、b、cは、一般式(1)中のR、R、a、b、cと同様である。
tは2〜4の整数である。
nは1〜20の整数であり、好ましくは3〜20である。
In the general formula (2), R 1, R 2, a, b, c are the same as the general formula (1) of R 1, R 2, a, b, c.
t is an integer of 2-4.
n is an integer of 1-20, preferably 3-20.

一般式(2)で示される化合物(以下、化合物(2)ということがある。)としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート等のエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、テトラヒドロフラン等の付加物と燐酸とを脱水縮合して得られる化合物を代表として挙げることができる。   Examples of the compound represented by the general formula (2) (hereinafter sometimes referred to as the compound (2)) include ethylene oxide such as acrylic acid, methacrylic acid, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, and propylene. A representative example is a compound obtained by dehydration condensation of an adduct such as oxide or tetrahydrofuran and phosphoric acid.

燐酸エステル化合物(A)は、塩基性化合物で中和されていることが好ましい。これにより、燐酸エステル化合物(A)が水に溶解又は均一に分散可能となっている。そのため、本発明の被覆金属基材を製造する場合に、当該燐酸エステル化合物(A)を水等の水性媒体に溶解又は分散させて水性塗料とした際に、白濁、沈殿等のない、保存安定性の良い水性塗料が得られる。   The phosphate ester compound (A) is preferably neutralized with a basic compound. Thereby, the phosphate ester compound (A) can be dissolved or uniformly dispersed in water. Therefore, when the coated metal substrate of the present invention is produced, when the phosphate ester compound (A) is dissolved or dispersed in an aqueous medium such as water to form an aqueous paint, storage stability without cloudiness or precipitation is obtained. A water-based paint with good properties can be obtained.

(燐酸エステル誘導体(A))
燐酸エステル誘導体(A)は、前記燐酸エステル化合物(A)と他の原子又は原子団とが結合してなるものである。
ここで、本明細書及び特許請求の範囲において、「他の原子又は原子団」とは、当該化合物の分子内の原子又は原子団以外の原子又は原子団を意味する。
燐酸エステル化合物(A)が結合する他の原子又は原子団としては、当該被覆膜に含まれる他の成分(ポリウレタン樹脂(B)、シリカ粒子(C)、アルミナ粒子(D)等)、塗料中に含まれる溶剤、金属基材やその表面のめっきに由来する原子又は原子団等が挙げられる。
「燐酸エステル化合物(A)と他の原子又は原子団とが結合してなる」とは、燐酸エステル化合物(A)が、他の原子又は原子団に結合(共有結合、イオン結合、水素結合、配位結合等)している状態にあることを意味し、当該燐酸エステル化合物(A)が結合した他の原子又は原子団は、燐酸エステル誘導体(A)には含まれない。
(Phosphate ester derivative (A * ))
The phosphate ester derivative (A * ) is formed by bonding the phosphate ester compound (A) with another atom or atomic group.
Here, in the present specification and claims, “another atom or atomic group” means an atom or atomic group other than the atom or atomic group in the molecule of the compound.
As other atoms or atomic groups to which the phosphate ester compound (A) is bonded, other components contained in the coating film (polyurethane resin (B * ), silica particles (C * ), alumina particles (D), etc.) Examples thereof include a solvent contained in the paint, an atom or an atomic group derived from the metal substrate and plating on the surface thereof.
“The phosphoric acid ester compound (A) is bonded to another atom or atomic group” means that the phosphoric acid ester compound (A) is bonded to another atom or atomic group (covalent bond, ionic bond, hydrogen bond, Other atoms or atomic groups to which the phosphate ester compound (A) is bonded are not included in the phosphate ester derivative (A * ).

燐酸エステル誘導体(A)としては、燐酸エステル化合物(A)の反応性活性部位の一部又は全部と他の原子又は原子団とが結合してなるものが挙げられる。
燐酸エステル化合物(A)の反応性活性部位には、少なくとも、末端エチレン性不飽和二重結合基と燐酸基由来の結合基とが含まれる。
末端エチレン性不飽和二重結合基は、上記一般式(1)又は(2)中の基HC=C(R)−におけるHC=C<を示す。
燐酸基由来の結合基は、上記一般式(1)又は(2)中の基−P(=O)(OR(OH)に由来する水酸基(−OH)及び燐酸エステル結合基(≧P−OR)を示す。
末端エチレン性不飽和二重結合基は、通常、二重結合が開裂し、−CH−C<となって、他の原子又は原子団(たとえば(B/B**)成分、シリカ粒子(C)、アルミナ粒子(D)の原子又は原子団等)に共有結合すると考えられる。
水酸基は、通常、−Oとなって、他の原子又は原子団(たとえば金属基材の金属原子)にイオン結合するか、又は他の原子又は原子団(たとえば金属酸化物)に水素結合すると考えられる。
燐酸エステル結合基は、通常、Rが、水性塗料としたときに用いられる水性媒体に由来する原子又は原子団(たとえば水に由来する水素原子、アルコールに由来する炭化水素基R)で置換されて、≧P−O−H、≧P−O−R等を形成すると考えられる。
Examples of the phosphoric acid ester derivative (A * ) include those in which part or all of the reactive active site of the phosphoric acid ester compound (A) is bonded to another atom or atomic group.
The reactive active site of the phosphate ester compound (A) includes at least a terminal ethylenically unsaturated double bond group and a bond group derived from a phosphate group.
The terminal ethylenically unsaturated double bond group represents H 2 C═C <in the group H 2 C═C (R 1 ) — in the general formula (1) or (2).
The bonding group derived from the phosphoric acid group includes a hydroxyl group (—OH) and a phosphate ester bonding group derived from the group —P (═O) (OR 2 ) b (OH) c in the general formula (1) or (2) ( ≧ P-OR 2 ).
In the terminal ethylenically unsaturated double bond group, the double bond is usually cleaved to become —CH—C <, and other atoms or atomic groups (for example, (B * / B ** ) component, silica particles ( C), atoms or atomic groups of alumina particles (D), etc.).
Hydroxyl group, usually, -O - become, or ionically bonded to another atom or group (e.g. a metal atom of the metal substrate), or other atom or group (e.g. metal oxides) in the hydrogen bonding Conceivable.
In the phosphate ester bonding group, R 2 is usually substituted with an atom or an atomic group derived from an aqueous medium used when forming an aqueous paint (for example, a hydrogen atom derived from water, a hydrocarbon group R 3 derived from alcohol). ≧ P—O—H, ≧ P—O—R 3 and the like.

被覆膜中には、(A/A)成分(前記燐酸エステル化合物(A)及び燐酸エステル誘導体(A)からなる群から選択される少なくとも1種)が含まれる。
被覆膜は、燐酸エステル化合物(A)のみを含有してもよく、燐酸エステル誘導体(A)のみを含有してもよく、燐酸エステル化合物(A)及び燐酸エステル誘導体(A)の両方を含有してもよい。
本発明においては、特に、被覆膜の金属基材への密着性を考慮すると、少なくとも、燐酸エステル誘導体(A)を含有することが好ましい。
被覆膜中、(A/A)成分の含有量は、当該被覆膜の総質量に対して、1〜30質量%であることが好ましく、5〜15質量%であることがより好ましい。上記範囲内であると、特に金属基材への密着性が向上する。
The coating film contains an (A / A * ) component (at least one selected from the group consisting of the phosphoric acid ester compound (A) and the phosphoric acid ester derivative (A * )).
Coating film, both may contain only phosphoric acid ester compound (A), may contain only phosphoric acid ester derivative (A *), phosphate compound (A) and phosphoric acid ester derivatives (A *) May be contained.
In the present invention, it is preferable to contain at least a phosphate ester derivative (A * ), particularly considering the adhesion of the coating film to the metal substrate.
In the coating film, the content of the component (A / A * ) is preferably 1 to 30% by mass and more preferably 5 to 15% by mass with respect to the total mass of the coating film. . When it is within the above range, adhesion to a metal substrate is particularly improved.

燐酸エステル誘導体(A)は、通常、他の原子又は原子団の存在下で、燐酸エステル化合物(A)に対し、紫外線等の活性エネルギー線を照射することにより形成される。 The phosphate ester derivative (A * ) is usually formed by irradiating the phosphate ester compound (A) with active energy rays such as ultraviolet rays in the presence of other atoms or atomic groups.

[(B/B**)成分](ポリウレタン樹脂(B))
ポリウレタン樹脂(B)は、塩を形成しうる基及び末端エチレン性二重結合基を有するポリウレタン樹脂である。
ここで、本明細書及び特許請求の範囲において、「ポリウレタン樹脂」は、主鎖にウレタン結合(−NH−CO−O−)を有する樹脂であり、少なくとも、ポリイソシアネート成分及びポリオール成分を有する。
ポリウレタン樹脂における「成分」とは、当該樹脂を構成する繰り返し単位を意味し、ポリイソシアネート成分は、2個以上のイソシアネート基(−NCO)を有するポリイソシアネート化合物(B1)に由来するものであり、ポリオール成分は、2個以上の水酸基(−OH)を有するポリオール化合物(B2)に由来するものである。
「塩を形成しうる基」は、塩基と塩を形成して塩の基となる酸性の基、又は、酸と塩を形成して塩の基となる塩基性の基である。
「末端エチレン性二重結合基」は、当該基の末端に、炭素−炭素二重結合を有する基であり、たとえばHC=C<で表される基が挙げられる。末端エチレン性二重結合基としては、たとえばビニル基(HC=CH−)や、ビニル基の水素原子の一部又は全部が置換基(アルキル基等)で置換された基が挙げられる。
[(B * / B ** ) component] (polyurethane resin (B * ))
The polyurethane resin (B * ) is a polyurethane resin having a salt-forming group and a terminal ethylenic double bond group.
Here, in the present specification and claims, the “polyurethane resin” is a resin having a urethane bond (—NH—CO—O—) in the main chain, and has at least a polyisocyanate component and a polyol component.
The “component” in the polyurethane resin means a repeating unit constituting the resin, and the polyisocyanate component is derived from a polyisocyanate compound (B1) having two or more isocyanate groups (—NCO). The polyol component is derived from the polyol compound (B2) having two or more hydroxyl groups (—OH).
The “group capable of forming a salt” is an acidic group that forms a salt with a base to form a salt group, or a basic group that forms a salt with an acid to form a salt group.
The “terminal ethylenic double bond group” is a group having a carbon-carbon double bond at the terminal of the group, and examples thereof include a group represented by H 2 C═C <. Examples of the terminal ethylenic double bond group include a vinyl group (H 2 C═CH—) and a group in which part or all of the hydrogen atoms of the vinyl group are substituted with a substituent (such as an alkyl group).

ポリウレタン樹脂(B)は、塩を形成しうる基を有することにより、水に安定に溶解又は分散可能となっており、本発明の被覆金属基材を製造する際に、当該ポリウレタン樹脂(B)を水等の水性媒体に溶解又は分散させて水性塗料とし、本発明の被覆金属基材の製造に好適に用いることができる。また、末端エチレン性二重結合基を有することにより、活性エネルギー線照射によって当該被覆膜を形成可能となっている。すなわち、当該被覆膜を形成する際、活性エネルギー線を照射すると、末端エチレン性不飽和二重結合が重合して架橋構造を形成し、硬化被膜を形成する。 Since the polyurethane resin (B * ) has a group capable of forming a salt, it can be stably dissolved or dispersed in water. When the coated metal substrate of the present invention is produced, the polyurethane resin (B * ) Can be dissolved or dispersed in an aqueous medium such as water to form an aqueous paint, which can be suitably used for producing the coated metal substrate of the present invention. Moreover, by having a terminal ethylenic double bond group, the said coating film can be formed by active energy ray irradiation. That is, when the coating film is formed, when irradiated with active energy rays, the terminal ethylenically unsaturated double bonds are polymerized to form a crosslinked structure, thereby forming a cured film.

ポリウレタン樹脂(B)は、例えば、ポリイソシアネート化合物(B1)と、ポリオール化合物(B2)と、塩を形成しうる基を有し、かつイソシアネート基との反応性を有する官能基を2個以上有する化合物(B3)(以下、化合物(B3)と略記する。)とを反応させることによって得ることができる。これらの化合物は、たとえば、水酸基1個と不飽和二重結合1個以上とを末端に有する活性エネルギー線硬化性化合物(B4)(以下、化合物(B4)と略記する。)、架橋剤(B5)等を用いて反応させることができる。 The polyurethane resin (B * ) has, for example, two or more functional groups having a group capable of forming a salt with the polyisocyanate compound (B1), the polyol compound (B2), and having reactivity with the isocyanate group. It can be obtained by reacting the compound (B3) having (hereinafter abbreviated as compound (B3)). These compounds include, for example, an active energy ray-curable compound (B4) (hereinafter abbreviated as compound (B4)) having one hydroxyl group and one or more unsaturated double bonds at the terminal, and a crosslinking agent (B5). ) Or the like.

「ポリイソシアネート化合物(B1)」
ポリイソシアネート化合物(B1)としては、例えば、
1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート;
前記脂肪族ジイソシアネートの三量体、低分子トリオールと前記脂肪族ジイソシアネートのアダクト体等の脂肪族ポリイソシアネート;
イソホロンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタンー4,4’−ジイソシアネート、水添トリレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート、イソプロピリデンシクロヘキシル−4,4’−ジイソシアネート、ノルボルネンジイソシアネート等の脂環族ジイソシアネート;
前記脂環族ジイソシアネートの三量体、低分子トリオールと前記脂環族ジイソシアネートのアダクト体等の脂環族ポリイソシアネート;
キシリレンジイソシアネート等の芳香脂肪族ジイソシアネート;
キシリレンジイソシアネートの三量体、低分子トリオールと前記芳香脂肪族ジイソシアネートのアダクト体等の芳香脂肪族ポリイソシアネート;ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、トリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート;
トリフェニルメタントリイソシアネート、前記芳香族ジイソシアネートの三量体、低分子トリオールと前記芳香族ジイソシアネートのアダクト体等の芳香族ポリイソシアネート、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート等の3官能以上のポリイソシアネート;
コスモネートLL(三井化学(株)製:カルボジイミド化したジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネートとジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネートとの混合物);
カルボジライトV−05(日清紡(株)製:カルボジイミド基を有する末端脂肪族ポリイソシアネート化合物)等のカルボジイミド基を有するポリイソシアネート化合物類等が挙げられる。
これらのポリイソシアネート化合物はいずれかを単独で用いてもよく、二種類以上を混合して用いることもできる。
本発明においては、これらの中でも、耐溶剤性に優れた硬化塗膜が得られることから、脂環族ジイソシアネートが好ましく、特にジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネートが好ましい。
"Polyisocyanate compound (B1)"
As the polyisocyanate compound (B1), for example,
Aliphatic diisocyanates such as 1,6-hexamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate;
Aliphatic polyisocyanates such as trimers of aliphatic diisocyanates, adducts of low molecular triols and aliphatic diisocyanates;
Cycloaliphatic diisocyanates such as isophorone diisocyanate, dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate, hydrogenated tolylene diisocyanate, methylcyclohexylene diisocyanate, isopropylidenecyclohexyl-4,4′-diisocyanate, norbornene diisocyanate;
An alicyclic polyisocyanate such as a trimer of the alicyclic diisocyanate, an adduct of a low-molecular triol and the alicyclic diisocyanate;
Aromatic aliphatic diisocyanates such as xylylene diisocyanate;
Aroaliphatic polyisocyanates such as adducts of xylylene diisocyanate trimers, low molecular triols and the above aromatic aliphatic diisocyanates; aromatic diisocyanates such as diphenylmethane-4,4′-diisocyanate, tolylene diisocyanate;
Trifunctional or higher polyisocyanates such as triphenylmethane triisocyanate, trimers of the above aromatic diisocyanates, aromatic polyisocyanates such as adducts of low molecular triols and aromatic diisocyanates, and polymethylene polyphenyl isocyanate;
Cosmonate LL (Mitsui Chemicals, Inc .: a mixture of carbodiimidized diphenylmethane-4,4′-diisocyanate and diphenylmethane-4,4′-diisocyanate);
And polyisocyanate compounds having a carbodiimide group such as Carbodilite V-05 (Nisshinbo Co., Ltd .: terminal aliphatic polyisocyanate compound having a carbodiimide group).
Any of these polyisocyanate compounds may be used alone, or two or more kinds may be mixed and used.
Among these, alicyclic diisocyanates are preferable and dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate is particularly preferable because a cured coating film excellent in solvent resistance can be obtained.

「ポリオール化合物(B2)」
ポリオール化合物(B2)としては、例えば、グリコール類、高分子ポリオール等を使用することが出来る。
グリコール類としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、シクロヘキサン−1,4−ジメタノール、1,3−ブチレングリコール、1,4−ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、2−エチル−1,3−ヘキサンジオール、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、シクロヘキシルジメタノール、ビスフェノールA、ビスフェノールF、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールF、ひまし油変性ジオール等を挙げることができる。
さらに、グリセリン、トリメチロールプロパン等のトリオール、ペンタエリスリトール等のテトラオール、ひまし油変性ポリオール等を挙げることができる。
"Polyol compound (B2)"
As the polyol compound (B2), for example, glycols, polymer polyols and the like can be used.
Examples of glycols include ethylene glycol, propylene glycol, diethylene glycol, cyclohexane-1,4-dimethanol, 1,3-butylene glycol, 1,4-butylene glycol, neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, 3 -Methyl-1,5-pentanediol, 2-ethyl-1,3-hexanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 2-methyl-1,8-octanediol, 1,9 -Nonanediol, cyclohexyldimethanol, bisphenol A, bisphenol F, hydrogenated bisphenol A, hydrogenated bisphenol F, castor oil-modified diol, and the like.
Furthermore, triols such as glycerin and trimethylolpropane, tetraols such as pentaerythritol, castor oil-modified polyol and the like can be mentioned.

高分子ポリオールの分子量は数平均分子量(Mn)が500〜5000の範囲のものが好ましい。
高分子ポリオールとしてはポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリエーテルポリオール等を挙げることができる。
ポリエステルポリオールとしては、エチルグリシジルエーテル、メチルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、ラウリルグリシジルエーテル、デシルグリシジルエーテル、ステアリルグリシジルエーテル等のアルキルモノグリシジルエーテル類、あるいは、アルキルグリシジルエステル(製品名カージュラE10:シェルジャパン製)等から選ばれる1種以上のモノエポキシ化合物と、アジピン酸、アゼライン酸、セバチン酸、ダイマー酸等の脂肪族二塩基酸、又は無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、無水トリメリット酸等の芳香族多塩基酸又はその無水物、又は無水ヒドロフタル酸、ジメチル−1,4−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族多塩基酸又はその無水物等から選ばれる1種以上の多塩基酸あるいは酸無水物との付加反応及び/又は縮合反応によって得られるポリエステルポリオールが挙げられる。さらに、ポリオールと、ε−カプロラクトン、β−メチル−δ−バレロラクトンの開環重合によって得られるポリエステルポリオールが挙げられる。
ポリカーボネートポリオールとしては、1,6ヘキサンジオールを原料とするヘキサメチレン系ポリカーボネートポリオール、1,4−ブチレングリコールを用いてなるポリカーボネートジオール、ネオペンチルグリコールを用いてなるポリカーボネートジオール、3−メチル−1,5ペンタンジオールを用いてなるポリカーボネートジオール、1,9−ノナンジオールを用いてなるポリカーボネートジオールが挙げられる。
ポリエーテルポリオールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール及びポリテトラメチレングリコール等のポリアルキレングリコールが挙げられる。
The molecular weight of the polymer polyol is preferably a number average molecular weight (Mn) in the range of 500 to 5,000.
Examples of the polymer polyol include polyester polyol, polycarbonate polyol, and polyether polyol.
Examples of the polyester polyol include alkyl monoglycidyl ethers such as ethyl glycidyl ether, methyl glycidyl ether, butyl glycidyl ether, 2-ethylhexyl glycidyl ether, lauryl glycidyl ether, decyl glycidyl ether and stearyl glycidyl ether, or alkyl glycidyl esters (product names). One or more monoepoxy compounds selected from Cardura E10 (manufactured by Shell Japan) and the like, aliphatic dibasic acids such as adipic acid, azelaic acid, sebacic acid and dimer acid, or phthalic anhydride, isophthalic acid, terephthalic acid, From aromatic polybasic acid such as trimellitic anhydride or its anhydride, or alicyclic polybasic acid such as hydrophthalic anhydride or dimethyl-1,4-cyclohexanedicarboxylic acid or its anhydride, etc. Polyester polyols obtained by addition reaction and / or condensation reaction of one or more polybasic acids or acid anhydrides barrel like. Furthermore, the polyester polyol obtained by the ring-opening polymerization of a polyol and (epsilon) -caprolactone and (beta) -methyl-delta-valerolactone is mentioned.
As the polycarbonate polyol, hexamethylene-based polycarbonate polyol using 1,6-hexanediol as a raw material, polycarbonate diol using 1,4-butylene glycol, polycarbonate diol using neopentyl glycol, 3-methyl-1,5 Examples thereof include polycarbonate diols using pentanediol and polycarbonate diols using 1,9-nonanediol.
Examples of the polyether polyol include polyalkylene glycols such as polyethylene glycol, polypropylene glycol, and polytetramethylene glycol.

「化合物(B3)」
化合物(B3)は、塩を形成しうる基を有し、かつイソシアネート基との反応性を有する官能基を2個以上有する化合物である。
本発明において、「塩を形成しうる基」とは、上述したように、塩基と塩を形成して塩の基となる酸性の基、又は、酸と塩を形成して塩の基となる塩基性の基である。
“Compound (B3)”
The compound (B3) is a compound having a group capable of forming a salt and having two or more functional groups having reactivity with an isocyanate group.
In the present invention, the “group capable of forming a salt” is, as described above, an acidic group that forms a salt with a base to form a salt group, or a salt group that forms a salt with an acid. Basic group.

塩基と塩を形成して塩の基となる酸性の基としては、カルボキシ基、燐酸基、スルホン酸基(−SOH)等が例示される。
リン酸基としては、下記式(g1)又は(g2)で表される基が挙げられる。
The group of acidic and form salts with bases underlying salt, a carboxyl group, a phosphoric acid group, such as sulfonic acid group (-SO 3 H) can be exemplified.
Examples of the phosphoric acid group include groups represented by the following formula (g1) or (g2).

Figure 2008030474
Figure 2008030474

上記式(g2)中、Rは炭化水素基を示す。該炭化水素基としては、アルキル基、アリール基等が挙げられる。
アルキル基は、炭素数1〜4のアルキル基が好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が挙げられる。
アリール基は、炭素数6〜10のアリール基が好ましく、具体的には、フェニル基、ナフチル基が挙げられる。
In the above formula (g2), R represents a hydrocarbon group. Examples of the hydrocarbon group include an alkyl group and an aryl group.
The alkyl group is preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and specific examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a butyl group.
The aryl group is preferably an aryl group having 6 to 10 carbon atoms, and specific examples include a phenyl group and a naphthyl group.

塩を形成しうる基が、塩基と塩を形成して塩の基となる酸性の基である場合、塩を形成しうる基としては、金属原子との反応性に優れており、被覆膜の金属基材に対する密着性、塗料中のポリウレタン樹脂の水への親和性等に優れることから、カルボキシ基、燐酸基及びスルホン酸基からなる群から選択される1種以上が好ましい。すなわち、ポリウレタン樹脂(B)の塩を形成しうる基が、カルボキシ基、燐酸基及びスルホン酸基からなる群から選択される1種以上であることが好ましい。
かかる塩を形成しうる基としては、1種単独で含有してもよく、2種以上を含有してもよい。
上記の中でも、とりわけ、カルボキシ基が、種々の点でバランスが取り易く好ましい。
When the group capable of forming a salt is an acidic group that forms a salt with a base to form a salt group, the group capable of forming a salt has excellent reactivity with a metal atom, and the coating film One or more selected from the group consisting of a carboxy group, a phosphoric acid group, and a sulfonic acid group is preferable because of its excellent adhesion to the metal substrate and the affinity of the polyurethane resin in the paint for water. That is, the group capable of forming a salt of the polyurethane resin (B * ) is preferably one or more selected from the group consisting of a carboxy group, a phosphoric acid group, and a sulfonic acid group.
As group which can form this salt, it may contain individually by 1 type and may contain 2 or more types.
Among these, a carboxy group is particularly preferable because it is easy to balance in various respects.

酸と塩を形成して塩の基となる塩基性の基としては、アミノ基(−NH)、2級アミノ基、3級アミノ基等が例示される。
ここで、2級アミノ基は、アミノ基の水素原子の1つが炭化水素基で置換されたN−置換アミノ基であり、下記式(g3)で表される。
3級アミノ基は、アミノ基の水素原子の2つが炭化水素基で置換されたN,N−ジ置換アミノ基であり、下記式(g4−1)または(g4−2)で表される。
Examples of the basic group that forms a salt with an acid to form a salt group include an amino group (—NH 2 ), a secondary amino group, and a tertiary amino group.
Here, the secondary amino group is an N-substituted amino group in which one of the hydrogen atoms of the amino group is substituted with a hydrocarbon group, and is represented by the following formula (g3).
The tertiary amino group is an N, N-disubstituted amino group in which two hydrogen atoms of the amino group are substituted with a hydrocarbon group, and is represented by the following formula (g4-1) or (g4-2).

Figure 2008030474
Figure 2008030474

上記式(g3)、(g4−1)及び(g4−2)中、Rは、それぞれ独立に、炭化水素基を示す。該炭化水素基としては、上記式(g2)中のRの炭化水素基として挙げたものと同様のものが挙げられる。
式(g4−1)中の2つのRはそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
In the above formulas (g3), (g4-1) and (g4-2), R each independently represents a hydrocarbon group. Examples of the hydrocarbon group include the same groups as those exemplified as the hydrocarbon group for R in the above formula (g2).
Two R in the formula (g4-1) may be the same or different.

塩を形成しうる基が、酸と塩を形成して塩の基となる塩基性の基である場合、塩を形成しうる基としては、3級アミノ基が好ましい。すなわち、ポリウレタン樹脂(B)の塩を形成しうる基が3級アミノ基であることが好ましい。
かかる塩を形成しうる基としては、1種単独で含有してもよく、2種以上を含有してもよい。
When the group capable of forming a salt is a basic group which forms a salt group by forming a salt with an acid, the group capable of forming a salt is preferably a tertiary amino group. That is, the group capable of forming a salt of the polyurethane resin (B * ) is preferably a tertiary amino group.
As group which can form this salt, it may contain individually by 1 type and may contain 2 or more types.

イソシアネート基との反応性を有する官能基としては、水酸基、アミノ基等が挙げられる。
イソシアネート基との反応性を有する官能基を2個以上有する化合物としては、例えば、ジオール類、ジアミン類等が挙げられる。
Examples of the functional group having reactivity with an isocyanate group include a hydroxyl group and an amino group.
Examples of the compound having two or more functional groups having reactivity with an isocyanate group include diols and diamines.

化合物(B3)として、具体的には、トリメチロールプロパンモノリン酸エステル;トリメチロールプロパンモノ硫酸エステル;二塩基酸成分の少なくとも一部がナトリウムスルホ琥珀酸、あるいはナトリウムスルホイソフタル酸であるポリエステルジオール;N−メチルジエタノールアミン;例えば、リシン、シスチン等のジアミノカルボン酸類;2,6−ジヒドロキシ安息香酸ならびに3,5ジヒドロキシ安息香酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸、2,2−ビス(ヒドロキシエチル)プロピオン酸、2,2−ビス(ヒドロキシプロピル)プロピオン酸、ビス(ヒドロキシメチル)酢酸、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)ブタン酸等のジヒドロキシアルキルアルカン酸;ビス(4−ヒドロキシフェニル)酢酸;2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)ペンタン酸;酒石酸;N,N−ジヒドロキシエチルグリシン;N,N−ビス(2−ヒドロキシエチル)−3−カルボキシ−プロピオンアミド;あるいは、ジヒドロキシアルキルアルカン酸にε−カプロラクトン等のラクトン化合物を付加させたカルボキシル基含有ポリカプロラクトンジオール等が挙げられる。   Specific examples of the compound (B3) include trimethylolpropane monophosphate; trimethylolpropane monosulfate; polyester diol in which at least a part of the dibasic acid component is sodium sulfosuccinic acid or sodium sulfoisophthalic acid; N -Methyldiethanolamine; for example, diaminocarboxylic acids such as lysine and cystine; 2,6-dihydroxybenzoic acid and 3,5-dihydroxybenzoic acid, 2,2-bis (hydroxymethyl) propionic acid, 2,2-bis (hydroxyethyl) ) Dihydroxyalkylalkanoic acids such as propionic acid, 2,2-bis (hydroxypropyl) propionic acid, bis (hydroxymethyl) acetic acid, 2,2-bis (hydroxymethyl) butanoic acid; bis (4-hydroxyphenyl) acetic acid; 2, 2 Bis (4-hydroxyphenyl) pentanoic acid; tartaric acid; N, N-dihydroxyethylglycine; N, N-bis (2-hydroxyethyl) -3-carboxy-propionamide; or dihydroxyalkylalkanoic acid and ε-caprolactone, etc. Carboxyl group-containing polycaprolactone diol to which the lactone compound is added.

塩を形成しうる基の必要量、すなわち化合物(B3)の使用量は、配合成分の種類と組成比に応じて適宜決めることができる。
たとえば、化合物(B3)として、カルボキシ基等の、塩基と塩を形成して塩の基となる酸性の基を有する化合物を用いる場合、化合物(B3)は、得られるポリウレタン樹脂(B)の酸価が、20〜100KOHmg/gの範囲となる量を用いることが好ましく、20〜60KOHmg/gの範囲となる量を用いることがより好ましい。ポリウレタン樹脂(B)の酸価が上記範囲内であると、当該ポリウレタン樹脂(B)を水性媒体に溶解又は分散させて水性ポリウレタン樹脂の溶液又は分散液とした際の貯蔵安定性に優れる。
The required amount of the group capable of forming a salt, that is, the amount of the compound (B3) used can be appropriately determined according to the type and composition ratio of the compounding components.
For example, when a compound having an acidic group that forms a salt with a base, such as a carboxy group, is used as the compound (B3), the compound (B3) is obtained from the polyurethane resin (B * ) obtained. It is preferable to use an amount in which the acid value is in the range of 20 to 100 KOH mg / g, and it is more preferable to use an amount in the range of 20 to 60 KOH mg / g. When the acid value of the polyurethane resin (B * ) is within the above range, the polyurethane resin (B * ) is excellent in storage stability when dissolved or dispersed in an aqueous medium to obtain a solution or dispersion of the aqueous polyurethane resin. .

「活性エネルギー線硬化性化合物(B4)」
活性エネルギー線硬化性化合物(B4)は、水酸基1個と不飽和二重結合1個以上とを末端に有するものである。
活性エネルギー線硬化性化合物(B4)の具体例としては、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート等のモノヒドロキシモノ(メタ)アクリレート;あるいは、グリセリンジ(メタ)アクリレート、ライトエステルG−201P(共栄社化学製)の如きモノヒドロキシジ(メタ)アクリレート;ペンタエリスリトールトリアクリレート等のモノヒドロキシトリアクリレート;ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等のモノヒドロキシペンタアクリレート類や;グリセリンモノ(メタ)アクリレート等のジヒドロキシモノ(メタ)アクリレート;及びこれらにエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、テトラヒドロフランあるいはεカプロラクトンを付加重合した化合物等が挙げられる。
"Active energy ray-curable compound (B4)"
The active energy ray-curable compound (B4) has one hydroxyl group and one or more unsaturated double bonds at the terminal.
Specific examples of the active energy ray-curable compound (B4) include monohydroxy mono (meth) acrylates such as 2-hydroxyethyl (meth) acrylate, 2-hydroxypropyl (meth) acrylate, hydroxybutyl (meth) acrylate, and the like. Or monohydroxy di (meth) acrylate such as glycerin di (meth) acrylate and light ester G-201P (manufactured by Kyoeisha Chemical); monohydroxy triacrylate such as pentaerythritol triacrylate; monohydroxy such as dipentaerythritol pentaacrylate Pentaacrylates; dihydroxy mono (meth) acrylates such as glycerin mono (meth) acrylate; and these include ethylene oxide, propylene oxide, tetrahydrofuran Compounds obtained by addition polymerization of ε-caprolactone.

「架橋剤(B5)」
架橋剤(B5)としては、例えば、エチレンジアミン、ピペラジン、N−アミノエチルピペラジン、ヘキサメチレンジアミン、ヒドラジン、ジエチルトリアミン、トリエチルテトラミン、又はテトラエチレンペンタミン等の脂肪族アミン、シクロヘキシレンジアミン、イソホロンジアミン、ノルボルナンジアミノメチル等の脂環族アミン、トリレンジアミン、キシレンジアミン、フェニレンジアミン、トリス(2−アミノエチル)アミン、2,6−ジアミノピリジン等の芳香族アミン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−ジアミノプロピルトリエトキシシラン、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、又は、N−β−(アミノエチル)−γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等のアミノシランが挙げられる。
更にケチミン化合物としては、上記例示のジアミン、トリアミン等の1級アミンとイソブチルケトンとの間で脱水生成されたケチミン化合物が挙げられる。
"Crosslinking agent (B5)"
Examples of the crosslinking agent (B5) include ethylenediamine, piperazine, N-aminoethylpiperazine, hexamethylenediamine, hydrazine, diethyltriamine, triethyltetramine, aliphatic amines such as tetraethylenepentamine, cyclohexylenediamine, isophoronediamine, Alicyclic amines such as norbornanediaminomethyl, tolylenediamine, xylenediamine, phenylenediamine, tris (2-aminoethyl) amine, aromatic amines such as 2,6-diaminopyridine, γ-aminopropyltrimethoxysilane, γ Aminosilanes such as -diaminopropyltriethoxysilane, N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropyltrimethoxysilane, or N-β- (aminoethyl) -γ-aminopropylmethyldimethoxysilane; It is.
Further, examples of ketimine compounds include ketimine compounds dehydrated between primary amines such as the above-exemplified diamines and triamines and isobutyl ketone.

ポリウレタン樹脂(B)の代表的な製造方法を以下に示す。
まず、反応溶媒(イソシアネート基と反応しない有機溶媒)中で、ポリイソシアネート化合物(B1)と、ポリオール化合物(B2)と、化合物(B3)とを、ポリオール化合物(B2)の水酸基及び化合物(B3)の官能基の合計に対してイソシアネート基が過剰になるように配合し、これらを反応させることにより、イソシアネート基を末端に有し、かつ塩を形成しうる基を有するポリウレタン(以下、イソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマーという。)を得る。
A typical production method of the polyurethane resin (B * ) is shown below.
First, in a reaction solvent (an organic solvent that does not react with an isocyanate group), the polyisocyanate compound (B1), the polyol compound (B2), and the compound (B3) are combined with the hydroxyl group of the polyol compound (B2) and the compound (B3). A polyurethane having an isocyanate group at the terminal and having a group capable of forming a salt (hereinafter referred to as an isocyanate group terminal) A polyurethane prepolymer).

水酸基とイソシアネート基の反応は、無溶媒で、又は反応溶媒中で、20〜120℃の範囲内に於いて行うことが出来る。
反応溶媒としては、イソシアネート基に対して不活性な有機溶剤が好ましく、このような有機溶剤として、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、ジオキサン、アセトニトリル、テトラヒドロフラン、ベンゼン、トルエン、キシレン、モノグライム、ジグライム、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン等が挙げられる。これらは、単独あるいは混合して用いることができる。
又、この時、公知の重合禁止剤、反応触媒を適当量任意に添加することが出来る。
重合禁止剤としては、ハイドロキノン、ターシャリーブチルハイドロキノン、メトキノン等が挙げられる。
反応触媒としては、例えば、ジラウリン酸ジブチル錫、オクチル酸第一錫、トリエチルアミン、N,N−ジメチルベンジルアミン、水酸化ナトリウム、ジエチル亜鉛テトラ(n−ブトキシ)チタン等のウレタン化触媒が挙げられる。
The reaction between the hydroxyl group and the isocyanate group can be carried out in the range of 20 to 120 ° C. without solvent or in the reaction solvent.
As the reaction solvent, an organic solvent inert to an isocyanate group is preferable. Examples of such an organic solvent include acetone, methyl ethyl ketone, ethyl acetate, dioxane, acetonitrile, tetrahydrofuran, benzene, toluene, xylene, monoglyme, diglyme, Examples include dimethyl sulfoxide and N-methylpyrrolidone. These can be used alone or in combination.
At this time, an appropriate amount of a known polymerization inhibitor and reaction catalyst can be arbitrarily added.
Examples of the polymerization inhibitor include hydroquinone, tertiary butyl hydroquinone, and methoquinone.
Examples of the reaction catalyst include urethanization catalysts such as dibutyltin dilaurate, stannous octylate, triethylamine, N, N-dimethylbenzylamine, sodium hydroxide, and diethylzinc tetra (n-butoxy) titanium.

次いで、このイソシアネート基末端ポリウレタンプレポリマーに、水酸基1個と不飽和二重結合1個以上とを末端に有する活性エネルギー線硬化性化合物(B4)を反応させて、分子鎖末端に不飽和二重結合を有し、かつ塩を形成しうる基を有するポリウレタン(以下、エチレン性不飽和二重結合含有ポリウレタンプレポリマーという。)を得る。   Next, this isocyanate group-terminated polyurethane prepolymer is reacted with an active energy ray-curable compound (B4) having one hydroxyl group and one or more unsaturated double bonds at the ends, and unsaturated double bonds are formed at the molecular chain ends. A polyurethane having a bond and a group capable of forming a salt (hereinafter referred to as an ethylenically unsaturated double bond-containing polyurethane prepolymer) is obtained.

このとき、活性エネルギー線硬化性化合物(B4)を反応する際、あるいは活性エネルギー線硬化性化合物(B4)を反応させた後のその他の反応時においても、ハイドロキノン、ターシャリーブチルハイドロキン、メトキノン等の重合禁止剤を用いることが望ましい。   At this time, when reacting the active energy ray-curable compound (B4), or during other reactions after reacting the active energy ray-curable compound (B4), hydroquinone, tertiary butylhydroquin, methoquinone, etc. It is desirable to use a polymerization inhibitor.

次いで、エチレン性不飽和二重結合含有ポリウレタンプレポリマーを、50℃以下で中和し、イオン化した中和溶液(プレポリマー中和溶液)を水中に分散することにより、当該ポリウレタンプレポリマーを水相に転相し、水・有機溶媒混合溶液を調製する。   Next, the polyurethane prepolymer containing ethylenically unsaturated double bonds is neutralized at 50 ° C. or less, and an ionized neutralization solution (prepolymer neutralization solution) is dispersed in water, whereby the polyurethane prepolymer is dispersed in an aqueous phase. To prepare a water / organic solvent mixed solution.

このとき、塩を形成しうる基の中和は、従来公知の方法により行うことができ、たとえば塩を形成しうる基が酸性の基であれば塩基性の化合物を添加し、塩を形成しうる基が塩基性の基であれば酸性の化合物を添加することにより中和できる。
具体例としては、例えば、塩を形成しうる基の例として挙げたカルボキシ基、燐酸基等の酸性の基を中和する塩基性の化合物としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン等のトリアルキルアミン類;ジメチルモノエタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、ジエタノールモノメチルアミン等のアルキルアルカノールアミン類;ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート等の塩基性ビニルモノマーを挙げることができる。
塩を形成しうる基の例として挙げた3級アミノ基等の塩基性の基を中和する酸性の化合物としては、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、コハク酸、酪酸、グルタル酸、乳酸、クエン酸等の有機酸類や、アクリル酸、メタクリル酸、桂皮酸等の不飽和二重結合を有する有機酸、スルホン酸、パラトルエンスルホン酸、メタンスルホン酸等の有機スルホン酸類、及び、硫酸、燐酸、亜リン酸等の無機酸等が挙げられる。また、水への親和性を向上する為に、3級アミノ基(上記式(g4−1)または(g4−2)で表される基)の全てあるいは一部を公知の4級化剤を用いることにより4級化してもよい。4級化された3級アミノ基としては、たとえば下記式(g5)で表される基が挙げられる。
−N(R)(R’) X (g5)
上記式(g5)中、Rは、式(g4−1)または(g4−2)中のRと同じである。R’は4級化剤に由来する基であり、R’としては、メチル基等が挙げられる。
としては、下記式(g6)で表されるイオン等が挙げられる。
CH−O−S(=O)−O (g6)
前記3級アミンを4級化する4級化剤としては、例えば、ジメチル硫酸、ジエチル硫酸等のジアルキル硫酸類や、メタンスルホン酸メチル、パラトルエンスルホン酸メチル等のアルキル又はアリールスルホン酸メチル類、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレート等のエポキシ類などを使用できることができる。
At this time, neutralization of a group capable of forming a salt can be performed by a conventionally known method. For example, if a group capable of forming a salt is an acidic group, a basic compound is added to form a salt. If the group that can be obtained is a basic group, it can be neutralized by adding an acidic compound.
Specific examples of the basic compound that neutralizes an acidic group such as a carboxy group and a phosphoric acid group exemplified as a group capable of forming a salt include trialkylamines such as trimethylamine and triethylamine; Examples include alkyl alkanolamines such as monoethanolamine, diethylethanolamine, and diethanolmonomethylamine; and basic vinyl monomers such as dimethylaminoethyl methacrylate and diethylaminoethyl methacrylate.
Examples of acidic compounds that neutralize basic groups such as tertiary amino groups mentioned as examples of groups capable of forming salts include formic acid, acetic acid, propionic acid, succinic acid, butyric acid, glutaric acid, lactic acid, and citric acid Organic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, cinnamic acid, etc., organic sulfonic acids such as sulfonic acid, paratoluenesulfonic acid, methanesulfonic acid, sulfuric acid, phosphoric acid, Examples include inorganic acids such as phosphoric acid. In order to improve the affinity for water, all or part of the tertiary amino group (the group represented by the above formula (g4-1) or (g4-2)) is replaced with a known quaternizing agent. You may make it quaternized by using. Examples of the quaternized tertiary amino group include a group represented by the following formula (g5).
-N + (R) 2 (R ') X - (g5)
In the above formula (g5), R is the same as R in the formula (g4-1) or (g4-2). R ′ is a group derived from a quaternizing agent, and examples of R ′ include a methyl group.
Examples of X include an ion represented by the following formula (g6).
CH 3 -O-S (= O ) 2 -O - (g6)
Examples of the quaternizing agent for quaternizing the tertiary amine include, for example, dialkyl sulfates such as dimethyl sulfate and diethyl sulfate, and alkyl or aryl sulfonates such as methyl methanesulfonate and methyl paratoluenesulfonate, Epoxys such as ethylene oxide, propylene oxide, butyl glycidyl ether, and glycidyl methacrylate can be used.

その後、必要に応じて、前記水・有機溶媒混合溶液に、水又は有機溶媒に溶解した架橋剤(B5)を30℃以下で添加する。このとき、該架橋剤(B5)はエチレン性不飽和二重結合含有ポリウレタンプレポリマーと反応して、エチレン性不飽和二重結合含有ポリウレタンプレポリマーを架橋又はポリマー鎖を延長させる。
ここで、架橋剤(B5)を用いて架橋又はポリマー鎖を延長させる別の方法として、架橋剤(B5)を予め水相に溶解し、次いで、当該水相中に、上記と同様にしてイオン化したプレポリマー中和溶液を分散することにより水・有機溶媒混合溶液を調製する方法が挙げられる。
このようにして得られた水・有機溶媒混合溶液中には、ポリウレタン樹脂(B)が溶解又は分散している。
Thereafter, if necessary, a crosslinking agent (B5) dissolved in water or an organic solvent is added to the water / organic solvent mixed solution at 30 ° C. or lower. At this time, the crosslinking agent (B5) reacts with the ethylenically unsaturated double bond-containing polyurethane prepolymer to crosslink the ethylenically unsaturated double bond-containing polyurethane prepolymer or extend the polymer chain.
Here, as another method of crosslinking or extending the polymer chain using the crosslinking agent (B5), the crosslinking agent (B5) is previously dissolved in the aqueous phase, and then ionized into the aqueous phase in the same manner as described above. There is a method of preparing a water / organic solvent mixed solution by dispersing the prepolymer neutralized solution.
In the water / organic solvent mixed solution thus obtained, the polyurethane resin (B * ) is dissolved or dispersed.

このようにして得られるポリウレタン樹脂(B)においては、ポリイソシアネート化合物(B1)に由来するポリイソシアネート成分と、ポリオール化合物(B2)に由来するポリオール成分とが含まれている。
本発明において、ポリウレタン樹脂(B)は、ポリオール成分中に、トリオール以上の成分、すなわち水酸基を3個以上有するポリオール化合物に由来する成分を、10〜40モル%有することが好ましい。これにより、ポリウレタン樹脂(B)のポリマー鎖の分岐の度合いを高めることができる。ポリマー鎖の分岐度合いが高まると、ポリウレタン樹脂(B)の凝集力が高められ、被覆膜の耐摩耗性が向上する。
水酸基を3個以上有するポリオール化合物としては、ひまし油、トリメチロールプロパン、トリメチロールプロパンEO付加物、トリメチロールエタン、グリセリン、ペンタエリストリオール等、又はこれら化合物とエステル結合したポリエステルポリオールを例示することができる。
The polyurethane resin (B * ) thus obtained contains a polyisocyanate component derived from the polyisocyanate compound (B1) and a polyol component derived from the polyol compound (B2).
In the present invention, the polyurethane resin (B * ) preferably has 10 to 40 mol% of a component derived from a polyol compound having three or more hydroxyl groups in the polyol component, that is, three or more hydroxyl groups. Thereby, the degree of branching of the polymer chain of the polyurethane resin (B * ) can be increased. When the degree of branching of the polymer chain is increased, the cohesive force of the polyurethane resin (B * ) is increased, and the wear resistance of the coating film is improved.
Examples of the polyol compound having three or more hydroxyl groups include castor oil, trimethylolpropane, trimethylolpropane EO adduct, trimethylolethane, glycerin, pentaerythritol, and the like, or polyester polyol ester-bonded to these compounds. .

また、ポリオール成分中に、トリオール以上の成分を10〜40モル%有する場合、ポリウレタン樹脂(B)は、末端エチレン性不飽和二重結合を1.0〜6.0当量/kgの濃度で有することが好ましい。これにより、硬化性が向上し、被覆膜が、優れた耐摩耗性を示すものとなる。
エチレン性不飽和二重結合の濃度は、活性エネルギー線硬化性化合物(B4)に含まれるエチレン性不飽和二重結合の数によって調節でき、たとえば活性エネルギー線硬化性化合物(B4)のエチレン性不飽和二重結合の数を多くするほど、エチレン性不飽和二重結合の濃度を高くすることができる。
ポリウレタン樹脂(B)中の末端エチレン性不飽和二重結合の濃度を1.0当量/kg以上とするためには、活性エネルギー線硬化性化合物(B4)に含まれるエチレン性不飽和二重結合の数を、一分子あたり2個以上とすることが好ましい。
特に、活性エネルギー線硬化性化合物(B4)として、水酸基を有し、一分子あたり3個以上のエチレン性不飽和二重結合を有する活性エネルギー線硬化性化合物1〜40質量%を、水に転相する前の段階で導入することにより、優れた耐摩耗性を示す被覆膜が得られる。
一分子あたり3個以上のエチレン性不飽和二重結合を有する活性エネルギー線硬化性化合物(B6)としては、ジトリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエルスリトールテトラアクリレート等のモノマー及び/又はオリゴマー、又は、これらのモノマー及び/又はオリゴマーのエチレンオキシド(EO)及び/又はプロピレンオキシド(PO)付加物が挙げられる。
In addition, when the polyol component has 10 to 40 mol% of a triol or higher component, the polyurethane resin (B * ) has a terminal ethylenically unsaturated double bond at a concentration of 1.0 to 6.0 equivalents / kg. It is preferable to have. Thereby, sclerosis | hardenability improves and a coating film shows the outstanding abrasion resistance.
The concentration of the ethylenically unsaturated double bond can be adjusted by the number of ethylenically unsaturated double bonds contained in the active energy ray-curable compound (B4), for example, the ethylenically unsaturated double bond of the active energy ray-curable compound (B4). The greater the number of saturated double bonds, the higher the concentration of ethylenically unsaturated double bonds.
In order to set the concentration of the terminal ethylenically unsaturated double bond in the polyurethane resin (B * ) to 1.0 equivalent / kg or more, the ethylenically unsaturated double contained in the active energy ray-curable compound (B4) The number of bonds is preferably 2 or more per molecule.
In particular, as the active energy ray-curable compound (B4), 1 to 40% by mass of an active energy ray-curable compound having a hydroxyl group and having 3 or more ethylenically unsaturated double bonds per molecule is converted to water. By introducing it at a stage prior to the application, a coating film exhibiting excellent wear resistance can be obtained.
As the active energy ray-curable compound (B6) having 3 or more ethylenically unsaturated double bonds per molecule, monomers and / or oligomers such as ditrimethylolpropane triacrylate and pentaerthritol tetraacrylate, or These monomers and / or oligomers include ethylene oxide (EO) and / or propylene oxide (PO) adducts.

また、ポリウレタン樹脂(B*)中に一分子あたり3個以上のエチレン性不飽和二重結合を有する活性エネルギー線硬化性化合物(B6)1〜40質量%を、水に転相する前の段階で導入(ウレタン樹脂に内包)することにより、優れた耐摩耗性を示す被覆膜が得られる。
一分子あたり3個以上のエチレン性不飽和二重結合を有する活性エネルギー線硬化性化合物(B6)としては、トリメチロールプロパントリアクリレート、グリセリントリアクリレート、ジトリメチロールプロパントリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエルスリトールトリアクリレート、ペンタエルスリトールテトラアクリレート、ジペンタエルスリトールヘキサアクリレート等のモノマー及び/又はオリゴマー、又は、これらのモノマー及び/又はオリゴマーのエチレンオキシド(EO)及び/又はプロピレンオキシド(PO)付加物、または、イソシアヌル酸EO変性トリアクリレート、15官能ウレタンアクリレート(例えば、ニューフロンティアR−1150;第一工業製薬社製)等の多官能ウレタンアクリレート等の活性エネルギー線硬化型モノマー、オリゴマーが挙げられる。
Moreover, the stage before phase-inverting 1-40 mass% of active energy ray hardening compounds (B6) which have a 3 or more ethylenically unsaturated double bond per molecule in a polyurethane resin (B *) to water. Introducing (encapsulated in urethane resin), a coating film exhibiting excellent wear resistance can be obtained.
Examples of the active energy ray-curable compound (B6) having 3 or more ethylenically unsaturated double bonds per molecule include trimethylolpropane triacrylate, glycerin triacrylate, ditrimethylolpropane triacrylate, ditrimethylolpropane tetraacrylate, Monomers and / or oligomers such as pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, or ethylene oxide (EO) and / or propylene oxide (PO) of these monomers and / or oligomers ) Additives or polyfunctional urea such as isocyanuric acid EO-modified triacrylate, 15-functional urethane acrylate (for example, New Frontier R-1150; manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) Examples include active energy ray-curable monomers and oligomers such as tan acrylate.

前記一分子あたり3個以上のエチレン性不飽和二重結合を有する活性エネルギー線硬化性化合物(B6)を内包する水性ウレタン樹脂(B)の水への分散安定性を保持するために、ノニオン性のポリアルキレンエーテルの構造を公知の方法で導入してもよい。ポリアルキレンエーテルの活性エネルギー線硬化性水性ウレタン樹脂組成物として、1個の水酸基を含有するポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル類を用いた活性エネルギー線硬化性含水樹脂組成物(例えば、特許第2590682号公報参照)、ポリアルキレングリコールがペンダント状に側鎖に導入された活性エネルギー線硬化性含水樹脂組成物(例えば、特開2007−023177、特開2007−023178号公報参照)が提案されている。   In order to maintain the dispersion stability in water of the water-based urethane resin (B) containing the active energy ray-curable compound (B6) having 3 or more ethylenically unsaturated double bonds per molecule, it is nonionic. The structure of the polyalkylene ether may be introduced by a known method. An active energy ray-curable water-containing resin composition using polyalkylene glycol monoalkyl ethers containing one hydroxyl group as an active energy ray-curable aqueous urethane resin composition of polyalkylene ether (for example, Japanese Patent No. 2590682) And active energy ray-curable water-containing resin compositions in which polyalkylene glycol is introduced into the side chain in a pendant manner (see, for example, JP-A-2007-023177 and JP-A-2007-023178).

上記の効果は、特に、ポリウレタン樹脂(B)の数平均分子量(Mn)が1000以上である場合に特に顕著である。
したがって、ポリウレタン樹脂(B)は、ポリオール成分中にトリオール以上の成分を10〜40モル%有し、末端エチレン性不飽和二重結合を1.0〜6.0当量/kg有し、Mnが1000以上のポリウレタン樹脂であることが好ましい。
ポリウレタン樹脂(B)のMnは、より好ましくは1000〜500000であり、さらに好ましくは1000〜100000である。
The above effect is particularly remarkable when the number average molecular weight (Mn) of the polyurethane resin (B * ) is 1000 or more.
Accordingly, the polyurethane resin (B * ) has 10 to 40 mol% of a triol or higher component in the polyol component, 1.0 to 6.0 equivalents / kg of terminal ethylenically unsaturated double bonds, and Mn Is preferably a polyurethane resin of 1000 or more.
Mn of the polyurethane resin (B * ) is more preferably 1000 to 500,000, and further preferably 1000 to 100,000.

また、ポリウレタン樹脂(B)は、ポリイソシアネート成分の一部乃至は全部が、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート(以下、水添MDIという。)であることが好ましい。すなわち、ポリウレタン樹脂(B)が、ポリイソシアネート化合物(B1)として水添MDIを用いて製造されたものであることが好ましい。かかるポリウレタン樹脂は、特に、耐溶剤性に優れる点で好ましく用いられる。
全ポリイソシアネート化合物(B1)中に占める水添MDIの配合比率は、25質量%以上であることが好ましい。
In the polyurethane resin (B * ), part or all of the polyisocyanate component is preferably dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate (hereinafter referred to as hydrogenated MDI). That is, it is preferable that the polyurethane resin (B * ) is produced using hydrogenated MDI as the polyisocyanate compound (B1). Such a polyurethane resin is particularly preferably used because of its excellent solvent resistance.
The blending ratio of hydrogenated MDI in the total polyisocyanate compound (B1) is preferably 25% by mass or more.

(ポリウレタン樹脂誘導体(B**))
ポリウレタン樹脂誘導体(B**)は、前記ポリウレタン樹脂(B)と他の原子又は原子団とが結合してなるものである。
ポリウレタン樹脂(B)が結合する他の原子又は原子団としては、当該被覆膜に含まれる他の成分(燐酸エステル化合物(A)、シリカ粒子(C)、アルミナ粒子(D)等)、金属基材やその表面のめっきに由来する原子又は原子団等が挙げられる。
「ポリウレタン樹脂(B)と他の原子又は原子団とが結合してなる」とは、ポリウレタン樹脂(B)が、他の原子又は原子団に結合(共有結合、イオン結合、水素結合、配位結合等)している状態にあることを意味し、当該ポリウレタン樹脂(B)が結合した他の原子又は原子団は、ポリウレタン樹脂誘導体(B**)には含まれない。
(Polyurethane resin derivative (B ** ))
The polyurethane resin derivative (B ** ) is formed by bonding the polyurethane resin (B * ) with another atom or atomic group.
As other atoms or atomic groups to which the polyurethane resin (B * ) is bonded, other components contained in the coating film (phosphate ester compound (A), silica particles (C * ), alumina particles (D), etc.) And atoms or atomic groups derived from the metal substrate and plating on the surface thereof.
“Polyurethane resin (B * ) and another atom or atomic group are bonded” means that polyurethane resin (B * ) is bonded to another atom or atomic group (covalent bond, ionic bond, hydrogen bond, Other atoms or atomic groups to which the polyurethane resin (B * ) is bonded are not included in the polyurethane resin derivative (B ** ).

ポリウレタン樹脂誘導体(B**)としては、ポリウレタン樹脂(B)の反応性活性部位の一部又は全部と他の原子又は原子団とが結合してなるものが挙げられる。
ポリウレタン樹脂(B)の反応性活性部位には、少なくとも、前記塩を形成しうる基と末端エチレン性不飽和二重結合基とが含まれる。
末端エチレン性不飽和二重結合基は、通常、二重結合が開裂し、−CH−C<となって、他の原子又は原子団(たとえば(A/A)成分、シリカ粒子(C)、アルミナ粒子(D)の原子又は原子団等)に共有結合すると考えられる。
Examples of the polyurethane resin derivative (B ** ) include those in which a part or all of the reactive active sites of the polyurethane resin (B * ) are bonded to other atoms or atomic groups.
The reactive active site of the polyurethane resin (B * ) includes at least a group capable of forming the salt and a terminal ethylenically unsaturated double bond group.
In the terminal ethylenically unsaturated double bond group, the double bond is usually cleaved to become —CH—C <, and other atoms or atomic groups (for example, (A / A * ) component, silica particles (C) It is considered that they are covalently bonded to an alumina particle (D) atom or atomic group.

塩を形成しうる基は、通常、イオン化して他の原子又は原子団(たとえば金属基材の金属原子)にイオン結合すると考えられる。
本発明においては、上述したように、ポリウレタン樹脂(B)における塩を形成しうる基が、カルボキシ基、燐酸基及びスルホン酸基からなる群から選択される1種以上であることが好ましく、したがって、ポリウレタン樹脂誘導体(B**)においても、塩を形成しうる基が、カルボキシ基、燐酸基及びスルホン酸基からなる群から選択される1種以上であることが好ましい。
この場合、ポリウレタン樹脂誘導体(B**)においては、これらの塩を形成しうる基の一部又は全部が金属原子と結合していることが好ましい。これらの塩を形成しうる基は、金属原子との反応性に優れており、通常、アニオン化し、金属基材等の金属原子にイオン結合すると考えられる。
A group capable of forming a salt is usually considered to ionize and ionically bond to another atom or atomic group (for example, a metal atom of a metal substrate).
In the present invention, as described above, the group capable of forming a salt in the polyurethane resin (B * ) is preferably at least one selected from the group consisting of a carboxy group, a phosphoric acid group, and a sulfonic acid group. Therefore, in the polyurethane resin derivative (B ** ), the group capable of forming a salt is preferably at least one selected from the group consisting of a carboxy group, a phosphoric acid group, and a sulfonic acid group.
In this case, in the polyurethane resin derivative (B ** ), it is preferable that some or all of the groups capable of forming these salts are bonded to a metal atom. These groups capable of forming salts are excellent in reactivity with metal atoms, and are usually considered to be anionized and ionically bonded to metal atoms such as a metal substrate.

また、本発明においては、上述したように、ポリウレタン樹脂(B)における塩を形成しうる基が、3級アミノ基であることが好ましく、したがって、ポリウレタン樹脂誘導体(B**)においても、塩を形成しうる基が、3級アミノ基であることが好ましい。
この場合、ポリウレタン樹脂誘導体(B**)においては、塩を形成しうる基の一部又は全部が、金属原子と結合した他原子もしくは原子団、及び/又は金属酸化物と結合した他原子もしくは原子団と結合していることが好ましい。3級アミノ基は、通常、−N(R) 等のカチオンとなって、金属基材等の金属原子や、シリカ、アルミナ等の金属酸化物に結合した他原子又は原子団にイオン結合すると考えられ、たとえばシリカに結合した他原子又は原子団としては、ケイ酸が挙げられる。
In the present invention, as described above, the group capable of forming a salt in the polyurethane resin (B * ) is preferably a tertiary amino group. Therefore, in the polyurethane resin derivative (B ** ), The group capable of forming a salt is preferably a tertiary amino group.
In this case, in the polyurethane resin derivative (B ** ), part or all of the group capable of forming a salt is another atom or atomic group bonded to a metal atom and / or another atom bonded to a metal oxide or It is preferably bonded to an atomic group. Tertiary amino groups are usually cations such as —N (R) 3 +, and ionic bonds to other atoms or atomic groups bonded to metal atoms such as metal substrates and metal oxides such as silica and alumina. For example, silicic acid can be cited as another atom or atomic group bonded to silica.

被覆膜中には、(B/B**)成分(前記ポリウレタン樹脂(B)及びポリウレタン樹脂誘導体(B**)からなる群から選択される少なくとも1種)が含まれる。
被覆膜は、ポリウレタン樹脂(B)のみを含有してもよく、ポリウレタン樹脂誘導体(B**)のみを含有してもよく、ポリウレタン樹脂(B)及びポリウレタン樹脂誘導体(B**)の両方を含有してもよい。
本発明においては、特に、被覆膜の金属基材への密着性等を考慮すると、少なくとも、ポリウレタン樹脂誘導体(B**)を含有することが好ましい。
被覆膜中、(B/B**)成分の含有量は、当該被覆膜の総質量に対して、30〜90質量%であることが好ましく、40〜80質量%であることがより好ましい。上記範囲内であると、耐摩耗性が特に良好である。
The coating film contains a component (B * / B ** ) (at least one selected from the group consisting of the polyurethane resin (B * ) and the polyurethane resin derivative (B ** )).
Coating may contain only polyurethane resin (B *) may contain only the polyurethane resin derivative (B **), polyurethane resin (B *) and a polyurethane resin derivative (B **) Both of them may be contained.
In the present invention, it is preferable to contain at least a polyurethane resin derivative (B ** ), particularly considering the adhesion of the coating film to the metal substrate.
In the coating film, the content of the component (B * / B ** ) is preferably 30 to 90% by mass, and preferably 40 to 80% by mass with respect to the total mass of the coating film. More preferred. Within the above range, the wear resistance is particularly good.

ポリウレタン樹脂誘導体(B**)は、通常、他の原子又は原子団の存在下で、ポリウレタン樹脂(B)に対し、紫外線等の活性エネルギー線を照射することにより形成される。
被覆膜中にポリウレタン樹脂誘導体(B**)が含まれているかどうかは、当該被覆膜について、赤外線分光測定装置等により分析することにより確認できる。
The polyurethane resin derivative (B ** ) is usually formed by irradiating the polyurethane resin (B * ) with active energy rays such as ultraviolet rays in the presence of other atoms or atomic groups.
Whether or not the polyurethane resin derivative (B ** ) is contained in the coating film can be confirmed by analyzing the coating film with an infrared spectrometer or the like.

[シリカ粒子(C)]
シリカ粒子(C)としては、特に、当該被覆膜の形成の際、シリカ粒子が水性塗料中においてコロイド(コロイダルシリカ)として安定に存在できる(コロイド粒子安定性に優れる)ことから、アルミニウム化合物で表面処理されたものが好ましい。かかるシリカ粒子(C)として、好ましい例示としては、スノーテックスC(日産化学工業(株)製)に含まれるシリカ粒子を挙げることが出来る。
シリカ粒子(C)の配合量は、耐溶剤性を高める点で、被覆膜の総質量に対して、3〜60質量%であることが好ましく、特に、脱脂液等の薬品に対する耐薬品性を考慮すると、5〜25質量%であることがより好ましい。
[Silica particles (C * )]
As the silica particles (C * ), particularly when the coating film is formed, the silica particles can stably exist as colloids (colloidal silica) in the aqueous paint (excellent colloidal particle stability), so that the aluminum compound What was surface-treated with is preferable. Preferred examples of such silica particles (C * ) include silica particles contained in Snowtex C (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.).
The compounding amount of the silica particles (C * ) is preferably 3 to 60% by mass with respect to the total mass of the coating film in terms of enhancing solvent resistance, and in particular, chemical resistance against chemicals such as a degreasing liquid. In view of the properties, the content is more preferably 5 to 25% by mass.

[アルミナ粒子(D)]
アルミナ粒子(D)は、アルミナから構成される粒子である。
アルミナ粒子(D)の平均粒子径(d)は、特に制限はなく、一般的に市販されているアルミナ粒子が使用できる。一般的には、平均粒子径が約20〜40nmから数十μmのアルミナ粒子が市販されている。
本発明においては、特に、アルミナ粒子(D)の平均粒子径(d)と、当該アルミナ粒子(D)を含有する塗料組成物を用いて形成される被覆膜の厚さ(t)とが、d≦(2t/3)の関係を満たすと、優れた耐摩耗性が得られるため好ましい。平均粒径がd>(2t/3)の場合、アルミナ粒子の一部が被覆膜上に突出するおそれがある。被覆膜上に突出したアルミナ粒子は、摩耗時に被覆膜から欠落しやすく、また、欠落したアルミナ粒子が摩耗剤として作用して、アルミナ粒子を含有しない膜よりも摩耗しやすくなるおそれがある。
[Alumina particles (D)]
The alumina particles (D) are particles composed of alumina.
The average particle diameter (d) of the alumina particles (D) is not particularly limited, and generally commercially available alumina particles can be used. In general, alumina particles having an average particle diameter of about 20 to 40 nm to several tens of μm are commercially available.
In the present invention, in particular, the average particle diameter (d) of the alumina particles (D) and the thickness (t) of the coating film formed using the coating composition containing the alumina particles (D) , D ≦ (2t / 3) is preferable because excellent wear resistance can be obtained. When the average particle diameter is d> (2t / 3), a part of the alumina particles may protrude on the coating film. The alumina particles protruding on the coating film are likely to be missing from the coating film during wear, and the missing alumina particles may act as a wear agent, and may be more easily worn than a film containing no alumina particles. .

アルミナ粒子(D)の形状は、耐摩耗性に良好な結果を与えることから、球状であることが好ましい。アルミナ粒子(D)がリーフ形状、不定形状の場合、被覆膜形成時に、膜表面からアルミナ粒子(D)の一部が突出することにより、摩耗時に被覆膜から欠落しやすく、また、欠落したアルミナ粒子が摩耗剤として作用して、アルミナ粒子を含有しない膜よりも摩耗しやすくなるおそれがある。   The shape of the alumina particles (D) is preferably spherical in order to give good results in wear resistance. When the alumina particles (D) have a leaf shape or an indefinite shape, a part of the alumina particles (D) protrudes from the surface of the film when the coating film is formed, so that the particles are easily missing from the coating film during wear. The prepared alumina particles act as an abrasion agent and may be more easily worn than a film containing no alumina particles.

被覆膜中のアルミナ粒子(D)の含有量は、当該被覆膜の総質量に対し、1〜20質量%であることが好ましく、1〜15質量%であることがより好ましい。1質量%以上であると、優れた耐摩耗性が得られる。また、20質量%以下であると、他の成分とのバランスが良好であり、本発明の効果に優れる。たとえばアルミナ粒子(D)の含有量が少ないほど、ポリウレタン樹脂(B)の割合が高くなり、架橋反応し得るエチレン性不飽和二重結合の塗料組成物中の濃度が充分に高くなるため、活性エネルギー線の照射により優れた表面硬度の膜が形成され、結果、耐摩耗性が良好となる。 The content of the alumina particles (D) in the coating film is preferably 1 to 20% by mass and more preferably 1 to 15% by mass with respect to the total mass of the coating film. When it is 1% by mass or more, excellent wear resistance can be obtained. Moreover, the balance with another component is favorable in it being 20 mass% or less, and it is excellent in the effect of this invention. For example, the lower the content of alumina particles (D), the higher the proportion of polyurethane resin (B * ), and the concentration in the coating composition of ethylenically unsaturated double bonds capable of crosslinking reaction is sufficiently high. A film having excellent surface hardness is formed by irradiation with active energy rays, and as a result, wear resistance is improved.

[その他]
被覆膜は、任意成分として、上記以外の成分を含有してもよい。
上記以外の成分としては、後述する本発明の第二の態様の活性エネルギー線硬化型塗料組成物において任意成分として挙げる成分、及びそれらの成分が他の原子又は原子団と結合してなるものが挙げられる。
他の原子又は原子団と結合してなる成分として、具体的には、たとえば、シランカップリング剤と、有機材料(たとえば燐酸エステル化合物(A)、ポリウレタン樹脂(B)等)又は無機材料(たとえばコロイダルシリカ(C)、アルミナ粒子(D)、金属基材等)とが結合してなるもの;水に溶解もしくは易分散する活性エネルギー線硬化型モノマー及び/又はオリゴマーが他の原子又は原子団(たとえば上述したポリウレタン樹脂(B)の反応性活性部位)に結合してなる反応生成物等が挙げられる。
[Others]
The coating film may contain components other than those described above as optional components.
As components other than those described above, components listed as optional components in the active energy ray-curable coating composition of the second aspect of the present invention to be described later, and those formed by bonding these components to other atoms or atomic groups. Can be mentioned.
Specifically, as a component formed by bonding with another atom or atomic group, for example, a silane coupling agent, an organic material (for example, a phosphoric ester compound (A), a polyurethane resin (B * ), etc.) or an inorganic material ( For example, colloidal silica (C), alumina particles (D), metal substrate, etc.); active energy ray-curable monomers and / or oligomers that are dissolved or easily dispersed in water are other atoms or atomic groups Examples thereof include reaction products formed by bonding to (for example, the reactive active site of the polyurethane resin (B * ) described above).

被覆膜は、目的に応じて、金属基材の少なくとも一部に形成されていればよい。すなわち、少なくとも、耐摩耗性や耐傷付性などを要求される部位に形成されていればよく、金属基材上の一部に形成されていてもよく、金属基材表面全体に形成されていてもよい。   The coating film should just be formed in at least one part of the metal base material according to the objective. In other words, it should be formed at least in a site where wear resistance, scratch resistance, etc. are required, may be formed on a part of the metal substrate, or formed on the entire surface of the metal substrate. Also good.

被覆膜の厚さは特に限定されず、目的に応じて決めればよい。例えば、耐指紋性、潤滑性を付与したい場合には、通常1〜3μm程度の膜厚が好ましく、アースをとるなど導電性の確保が必要な場合には、0.5〜1μm程度のやや薄い膜厚が好ましい。
なお、上述したように、アルミナ粒子(D)の平均粒子径(d)と、被覆膜の厚さ(t)とは、d≦(2t/3)の関係を満たすことが好ましい。
The thickness of the coating film is not particularly limited and may be determined according to the purpose. For example, when it is desired to provide fingerprint resistance and lubricity, a film thickness of about 1 to 3 μm is usually preferable, and when it is necessary to ensure conductivity such as grounding, the thickness is about 0.5 to 1 μm. Film thickness is preferred.
As described above, the average particle diameter (d) of the alumina particles (D) and the thickness (t) of the coating film preferably satisfy the relationship d ≦ (2t / 3).

被覆膜の付着量は、特に限定されず、目的とする被覆膜の厚さに応じて決めればよいが、0.2〜5.0g/mの範囲にあることが好ましく、0.5〜3.0g/mの範囲にあることがより好ましい。付着量が0.2g/m以上であると、被覆膜の厚さが、全体的に、十分な耐摩耗性、耐傷付性が得られるものとなる。5.0g/m以下であると、充分な耐摩耗性、耐傷付性が得られるとともに、材料コストが少なく、実用的である。 The adhesion amount of the coating film is not particularly limited and may be determined according to the thickness of the target coating film, but is preferably in the range of 0.2 to 5.0 g / m 2 . More preferably, it is in the range of 5 to 3.0 g / m 2 . When the adhesion amount is 0.2 g / m 2 or more, the thickness of the coating film as a whole can provide sufficient wear resistance and scratch resistance. When it is 5.0 g / m 2 or less, sufficient wear resistance and scratch resistance can be obtained, and the material cost is low, which is practical.

被覆膜の付着量が0.2〜5.0g/mの範囲にある場合、被覆膜は、ボールオンディスク試験(直径10mmのSUS440C製のステンレス球を質量1kgで被験面に押下し、直径70mmの円周上を60rpmで摺動させる)において、摺動を受ける部位の被覆膜が、元の膜厚の1/4摩滅するまでの摺動周回数が500回以上であるか、又は、総摺動距離が100m以上であることが好ましい。 When the coating amount of the coating film is in the range of 0.2 to 5.0 g / m 2 , the coating film is subjected to a ball-on-disk test (10 mm diameter stainless steel sphere made of SUS440C is pressed onto the test surface with a mass of 1 kg. Slid on the circumference of 70 mm in diameter at 60 rpm) is the number of sliding circumferences until the coating film of the part subjected to sliding wears down to 1/4 of the original film thickness? Or, the total sliding distance is preferably 100 m or more.

また、被覆膜の付着量が0.2〜5.0g/mの範囲にある場合、被覆膜は、紙摩耗性評価試験(JIS−P−0001記載の上質紙を外周に貼付した直径50mm、幅12mmの摩耗輪を質量500gで被験面に押下し、ストロ−ク30mmで往復摺動させる)において、摺動を受ける部位の被覆膜が、元の膜厚の1/4摩滅するまでの摺動回数が3000往復以上であることが好ましい。
このような紙摩耗性評価試験は、たとえば、スガ試験機(株)製のスガ式摩耗試験機を用いて行うことができる。
Moreover, when the adhesion amount of the coating film is in the range of 0.2 to 5.0 g / m 2 , the coating film is a paper abrasion resistance evaluation test (high quality paper described in JIS-P-0001 is attached to the outer periphery. A wear ring having a diameter of 50 mm and a width of 12 mm is pressed onto the test surface with a mass of 500 g and reciprocally slid with a stroke of 30 mm). It is preferable that the number of times of sliding until is 3000 reciprocations or more.
Such a paper wear resistance evaluation test can be performed using, for example, a Suga type abrasion tester manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.

また、被覆膜の付着量が0.2〜5.0g/mの範囲にある場合、被覆膜は、スチールウール摩耗試験評価試験(スチールウール#0000を荷重0.98N/cmで被験面を押下し、ストローク50mmを往復速度40往復/分で往復摺動させる)において、摺動を受ける部位の被覆膜が、金属基材が露出するまでの摺動回数を20往復以上であることが好ましい。
このようなスチールウール摩耗性評価試験は、たとえば、太平理化工業(株)製ラビングテスターI型を用いて行うことができる。
Further, when the coating film adhesion amount is in the range of 0.2 to 5.0 g / m 2 , the coating film has a steel wool wear test evaluation test (steel wool # 0000 is applied at a load of 0.98 N / cm 2 . The test surface is pushed down and reciprocated at a stroke of 50 mm at a reciprocating speed of 40 reciprocations / minute). Preferably there is.
Such a steel wool abrasion evaluation test can be performed using, for example, a rubbing tester type I manufactured by Taihei Rika Kogyo Co., Ltd.

<金属基材>
本発明において、金属基材を構成する金属の種類は、特に限定されず、任意の金属基材が適用可能である。
具体的には、例えば、鉄、アルミニウム、チタン、亜鉛、銅、ニッケル等の金属;前記金属を2種以上混合した、もしくは前記金属に異種金属元素又は炭素、ケイ素などの非金属元素を添加した合金等が挙げられる。
異種金属元素としては、コバルト、モリブデン、タングステン、ニッケル、チタン、クロム、アルミニウム、マンガン、鉄、マグネシウム、鉛、アンチモン、錫、銅、カドミウム、ヒ素等が挙げられる。
鉄を含む合金としては、鋼、即ち鉄-炭素系合金で炭素濃度が0.02〜約2質量%のものが好ましく、鋼としては、その種類を特に限定せず、炭素だけを合金元素として含む普通鋼(炭素鋼)であっても、普通鋼に炭素以外の1種以上の元素を添加した合金鋼(特殊鋼)、たとえばステンレス鋼、クロムモリブデン鋼等のクロム含有鋼、ニッケル鋼、マンガン鋼等であっても良い。
本発明において、金属基材は、普通鋼、合金鋼、アルミニウム、アルミニウム系合金、チタン、及びチタン系合金のいずれか1種から構成される金属基材(M1)であることが好ましい。
<Metal base material>
In the present invention, the type of metal constituting the metal substrate is not particularly limited, and any metal substrate can be applied.
Specifically, for example, metals such as iron, aluminum, titanium, zinc, copper, and nickel; two or more kinds of the above metals are mixed, or different metal elements or non-metallic elements such as carbon and silicon are added to the metal. An alloy etc. are mentioned.
Examples of the different metal element include cobalt, molybdenum, tungsten, nickel, titanium, chromium, aluminum, manganese, iron, magnesium, lead, antimony, tin, copper, cadmium, and arsenic.
As an alloy containing iron, steel, that is, an iron-carbon alloy having a carbon concentration of 0.02 to about 2% by mass is preferable. Even ordinary steel (carbon steel) containing alloy steel (special steel) in which one or more elements other than carbon are added to ordinary steel, for example, chromium-containing steels such as stainless steel and chromium molybdenum steel, nickel steel, manganese Steel or the like may be used.
In the present invention, the metal substrate is preferably a metal substrate (M1) composed of any one of ordinary steel, alloy steel, aluminum, aluminum-based alloy, titanium, and titanium-based alloy.

また、金属基材は、その表面の少なくとも一部がめっきで被覆されためっき金属基材であってもよい。
めっきの種類は、特に限定しないが、亜鉛、アルミニウム、コバルト、錫及びニッケルのいずれか1種の金属元素からなるめっき、又は、前記金属元素の少なくとも2種、若しくは前記金属元素の少なくとも1種と、前記金属元素以外の金属元素及び/又は非金属元素とを含有してなる合金めっきが好ましい。更には、これらのめっきに、少量の異種元素としてコバルト、モリブデン、タングステン、ニッケル、チタン、クロム、アルミニウム、マンガン、鉄、マグネシウム、鉛、アンチモン、錫、銅、カドミウム、ヒ素等の1種又は2種以上を含有したもの、シリカ、アルミナ、チタニア等の無機物を分散させたものであってもよい。
本発明において、めっきは、前記めっきと他の種類のめっき、例えば鉄めっき、鉄−燐めっき等と組み合わせた複層めっきであってもよい。
金属基材表面へのめっきの付着量は、特に限定されないが、めっきによる金属基材の耐食性や塗装密着性の改善、外観や装飾性の向上などの効果発現を考慮すると、1g/m〜500g/mの範囲内であることが好ましく、3g/m〜250g/mの範囲内であることがより好ましい。
Further, the metal substrate may be a plated metal substrate in which at least a part of its surface is coated with plating.
The type of plating is not particularly limited, but plating composed of any one metal element of zinc, aluminum, cobalt, tin and nickel, or at least two of the metal elements, or at least one of the metal elements Alloy plating containing a metal element other than the metal element and / or a non-metal element is preferable. Furthermore, for these plating, as a small amount of different elements, one or two of cobalt, molybdenum, tungsten, nickel, titanium, chromium, aluminum, manganese, iron, magnesium, lead, antimony, tin, copper, cadmium, arsenic, etc. It may be one containing more than seeds or one in which an inorganic substance such as silica, alumina, titania or the like is dispersed.
In the present invention, the plating may be multilayer plating in combination with the above plating and other types of plating, such as iron plating, iron-phosphorus plating, and the like.
The adhesion amount of the plating on the surface of the metal base material is not particularly limited, but considering the expression of effects such as improvement of the corrosion resistance and coating adhesion of the metal base material by plating, and improvement of appearance and decoration, 1 g / m 2 to preferably in the range of 500 g / m 2, more preferably in the range of 3g / m 2 ~250g / m 2 .

めっきの形成方法は、特に限定せず、例えば電気めっき、無電解めっき、溶融めっき、気相めっき等を用いることができる。
めっきを形成する際の処理方法は、連続式、バッチ式のいずれでもよく、例えば溶融めっきでは、連続式は主に薄板材、線材類に用いられ、バッチ式のめっきは、金属基材を、管材、圧延材、加工品、ボルト・ナット類、鋳鍛造品類等の最終的な形状に成形した後に溶融めっき浴に浸漬することによる(いわゆる後めっき)。
また、めっきが施された金属基材に対し、めっき後の処理として、溶融めっき後の外観均一処理であるゼロスパングル処理、めっき層の改質処理である焼鈍処理、表面状態や材質調整のための調質圧延等を行ってもよい。
The method for forming the plating is not particularly limited, and for example, electroplating, electroless plating, hot dipping, vapor phase plating, or the like can be used.
The treatment method for forming the plating may be either a continuous type or a batch type. For example, in hot dipping, the continuous type is mainly used for thin plate materials and wire rods, and the batch type plating uses a metal substrate. By forming into final shapes such as pipe materials, rolled materials, processed products, bolts / nuts, cast forged products, etc., and then immersing them in a hot dipping bath (so-called post-plating).
Also, for plated metal substrates, as post-plating treatment, zero spangle treatment, which is uniform appearance after hot dipping, annealing treatment, which is a modification treatment of the plating layer, for surface condition and material adjustment The temper rolling may be performed.

本発明においては、金属基材が、前記金属基材(M1)、又は、該金属基材(M1)の表面の少なくとも一部がめっきで被覆されためっき金属基材(M2)であることが好ましい。   In the present invention, the metal substrate is the metal substrate (M1) or a plated metal substrate (M2) in which at least a part of the surface of the metal substrate (M1) is coated with plating. preferable.

金属基材表面の粗さは、特に限定されず、目的に応じて決めればよいが、被覆膜の付着量を考慮して決定することが好ましい。
例えば、被覆膜の付着量が上述した0.2〜5.0g/mの範囲にある場合、金属基材は、少なくとも前記被覆膜で被覆される被覆部位において、3.0μm以下の算術平均粗さを有することが好ましく、特に、2.0μm以下が好ましい。
ここで、本発明における算術平均粗さとは、JIS−B0601(表面粗さの定義と表示)に定義されている算術平均粗さRaのことである。算術平均粗さRaは、被験表面を触針式ピックアップでトレ−スして表面形状を測定する装置(市販の表面粗さ測定機)を用いて容易に測定することができる。
The roughness of the surface of the metal substrate is not particularly limited and may be determined according to the purpose, but is preferably determined in consideration of the amount of coating film attached.
For example, when the adhesion amount of the coating film is in the range of 0.2 to 5.0 g / m 2 described above, the metal substrate is 3.0 μm or less at least in the coating portion coated with the coating film. It preferably has an arithmetic average roughness, and particularly preferably 2.0 μm or less.
Here, the arithmetic average roughness in the present invention is the arithmetic average roughness Ra defined in JIS-B0601 (definition and display of surface roughness). The arithmetic average roughness Ra can be easily measured using an apparatus (commercially available surface roughness measuring machine) that measures the surface shape by tracing the test surface with a stylus type pickup.

以下、被覆膜の付着量が0.2〜5.0g/mの範囲にある場合に金属基材の被覆部位の表面の算術平均粗さが3.0μm以下であることが好ましい理由を説明する。
本発明の被覆金属基材の代表的な製造方法は、後述するように、本発明の活性エネルギー線硬化型塗料組成物を含む水性塗料を金属基材表面の少なくとも一部に塗装し、水を主体とする揮発分を蒸発、乾燥させた後、紫外線を照射して被覆膜を形成する方法である。
このような被覆金属基材の製造方法において、金属基材表面に塗布された塗料は、金属基材表面の微小起伏の凹部を埋めるため、凹部には凸部より多くの塗料が滞留する。
金属基材表面の粗さレベルが、塗料乾燥後に形成される塗膜(未硬化皮膜)の平均膜厚と大きく異ならない場合や、平均膜厚より大きい場合、塗料構成成分、塗料と金属表面の濡れ性、乾燥条件などにより程度の差はあるが、金属基材表面の凸部を覆う皮膜厚が特に薄くなったり、金属基材表面の凸部の少なくとも一部が露出して全体の皮膜被覆率が低くなる傾向がある。
特に、もとの金属基材表面の算術平均粗さが3.0μmを超えると、その基材の被覆膜の付着量が0.2〜5.0g/mの範囲では、もとの金属基材表面の凸部を覆う皮膜部位が極端に薄い膜となったり、場合によっては、金属基材表面の凸部の一部が皮膜に覆われず露出し、その部位の耐摩耗性、耐傷付性、さらに防錆性など他の必要特性が不十分になるおそれがある。
Hereinafter, the reason why it is preferable that the arithmetic average roughness of the surface of the coated portion of the metal substrate is 3.0 μm or less when the amount of coating film attached is in the range of 0.2 to 5.0 g / m 2. explain.
As will be described later, a typical method for producing the coated metal substrate of the present invention is to apply an aqueous paint containing the active energy ray-curable coating composition of the present invention to at least a part of the surface of the metal substrate, and then apply water. This is a method of forming a coating film by irradiating ultraviolet rays after evaporating and drying main volatile components.
In such a method for producing a coated metal base material, the coating material applied to the surface of the metal base material fills the concave portions of the micro undulations on the surface of the metal base material, so that more paint stays in the concave portion than the convex portions.
If the roughness level of the surface of the metal substrate is not significantly different from the average film thickness of the paint film (uncured film) formed after drying the paint, or greater than the average film thickness, Although there are some differences depending on wettability, drying conditions, etc., the film thickness covering the convex part on the surface of the metal substrate becomes particularly thin, or at least part of the convex part on the surface of the metal substrate is exposed and the entire film is covered. The rate tends to be low.
In particular, when the arithmetic average roughness of the surface of the original metal substrate exceeds 3.0 μm, the amount of the coating film on the substrate is in the range of 0.2 to 5.0 g / m 2 , The film part covering the convex part on the surface of the metal base becomes an extremely thin film, or in some cases, a part of the convex part on the surface of the metal base is exposed without being covered with the film, and the wear resistance of the part, Other necessary characteristics such as scratch resistance and rust prevention may be insufficient.

本発明で用いる金属基材表面の算術平均粗さの制御には、どのような方法を用いてもよい。例えば、固体金属の圧延により圧延ロ−ル表面の凹凸(算術平均粗さが3.0μm以下)を金属基材に転写する方法、金属の鋳造時に金型表面の凹凸(算術平均粗さが3.0μm以下)を鋳造材に転写する方法、金属基材表面を酸、アルカリ液や電解液などにより化学的にエッチングする方法、ブラストやウォータージェットなどで機械的に研削し、算術平均粗さが3.0μm以下の凹凸を付与する方法等が挙げられる。   Any method may be used to control the arithmetic average roughness of the surface of the metal substrate used in the present invention. For example, a method of transferring unevenness (arithmetic average roughness of 3.0 μm or less) on the surface of a rolling roll to a metal substrate by rolling a solid metal, and unevenness (arithmetic average roughness of 3) on a mold surface during metal casting. 1.0 μm or less) to a cast material, a method of chemically etching the surface of a metal substrate with an acid, an alkaline solution or an electrolytic solution, mechanically grinding with a blast or water jet, and the arithmetic average roughness is Examples thereof include a method of imparting irregularities of 3.0 μm or less.

金属基材の形状は、特に限定されず、目的に応じ種々の形状が使用可能であるが、板材、帯材、棒材、形材(例えばH鋼等の3次元の金属基材)、管材、線材が好ましい。
金属基材の製造方法も、特に限定されず、従来公知の製造方法が使用できる。例えば、製造の最終工程として冷延、熱延などの圧延、鋳造、鍛造、押出し、引き抜きなどを行う製造方法が挙げられる。
The shape of the metal substrate is not particularly limited, and various shapes can be used depending on the purpose. However, a plate material, a strip material, a rod material, a shape material (for example, a three-dimensional metal substrate such as H steel), a pipe material, and the like. Wires are preferred.
The method for producing the metal substrate is not particularly limited, and a conventionally known production method can be used. For example, as a final process of production, a production method in which rolling such as cold rolling and hot rolling, casting, forging, extrusion, drawing, etc. is performed.

本発明において、金属基材表面には、下地処理層が設けられていてもよい。すなわち、被覆膜が形成される前に、金属基材表面にリン酸塩処理やクロメート処理などの下地処理を施し、クロメート皮膜等の下地処理層を設けることにより、被覆膜の金属基材面に対する密着性や耐食性がさらに向上する。
ただし、本発明においては、安全性、環境影響等を考慮すると、金属基材が、クロメート処理が施されていない金属基材であることが好ましい。
In the present invention, a surface treatment layer may be provided on the surface of the metal substrate. In other words, before the coating film is formed, the metal substrate surface is subjected to a base treatment such as phosphate treatment or chromate treatment, and a base treatment layer such as a chromate film is provided, thereby providing a metal base material for the coating film. Adhesion to the surface and corrosion resistance are further improved.
However, in the present invention, in consideration of safety, environmental influences, and the like, the metal substrate is preferably a metal substrate that has not been subjected to chromate treatment.

クロメート処理としては、電解型クロメート、反応型クロメート及び塗布型クロメートのいずれでもよい。
クロメート皮膜は、部分還元したクロム酸にシリカ、リン酸、親水性樹脂の中から1種あるいは2種以上を含有したクロメート液を塗布、乾燥したものが好ましい。
クロメート処理におけるクロメートの付着量としては、金属クロム換算で5〜150mg/mが好ましく、10〜50mg/mがより好ましい。5mg/m以上であると優れた密着性及び耐食性が得られる。付着量が150mg/mを越えると、摺動を受けた時や成形加工時にクロメート皮膜の凝集破壊が生じ、耐摩耗性や加工性が低下するおそれがある。
リン酸塩処理において、リン酸塩の付着量としては、リン酸塩として0.5〜3.5g/mの範囲が好ましい。
As the chromate treatment, any of electrolytic chromate, reactive chromate and coating chromate may be used.
The chromate film is preferably obtained by applying and drying a chromate solution containing one or more of silica, phosphoric acid and hydrophilic resin to partially reduced chromic acid.
The adhesion amount of the chromate in the chromate treatment is preferably 5 to 150 mg / m 2 reckoned as metal chromium, 10 to 50 mg / m 2 is more preferable. Excellent adhesion and corrosion resistance can be obtained when it is 5 mg / m 2 or more. If the adhesion amount exceeds 150 mg / m 2 , the chromate film may cohesively break when subjected to sliding or during molding, which may reduce wear resistance and workability.
In the phosphate treatment, the amount of phosphate adhered is preferably in the range of 0.5 to 3.5 g / m 2 as the phosphate.

金属基材表面には、さらに、目的に応じ、下地に酸洗処理、アルカリ処理、電解還元処理、コバルトフラッシュ処理、シランカップリング剤処理、無機シリケート処理などが施されていてもよい。   Depending on the purpose, the surface of the metal substrate may further be subjected to pickling treatment, alkali treatment, electrolytic reduction treatment, cobalt flash treatment, silane coupling agent treatment, inorganic silicate treatment, and the like.

本発明の被覆金属基材は、たとえば、上記各成分を含有する水性塗料を、金属基材表面の少なくとも一部に塗装し、硬化させる等により製造できる。
本発明の被覆金属基材の製造に用いられる水性塗料としては、下記本発明の第二の態様の活性エネルギー線硬化型塗料組成物が好適に用いられる。
本発明の被覆金属基材の製造には、下記本発明の第四の態様の被覆金属基材の製造方法が好適に用いられる。
The coated metal substrate of the present invention can be produced, for example, by applying an aqueous paint containing each of the above components to at least a part of the surface of the metal substrate and curing it.
As the aqueous paint used for the production of the coated metal substrate of the present invention, the active energy ray-curable coating composition of the second aspect of the present invention described below is preferably used.
For the production of the coated metal substrate of the present invention, the following method for producing a coated metal substrate of the fourth aspect of the present invention is preferably used.

≪第二の態様≫
本発明の第二の態様の活性エネルギー線硬化型塗料組成物(以下、塗料組成物と略記することがある。)は、燐酸エステル化合物(A)、水性ポリウレタン樹脂(B)、コロイダルシリカ(C)及びアルミナ粒子(D)を含有する。
ここで、本明細書及び特許請求の範囲において、「活性エネルギー線」とは、紫外線、可視光、電子線、X線等のエネルギー線をいう。
本発明の活性エネルギー線硬化型塗料組成物は、活性エネルギー線の照射により硬化する活性エネルギー硬化性を有するものであり、かかる活性エネルギー線硬化型塗料組成物を用いて形成された塗膜に活性エネルギーを照射することにより、当該塗膜が硬化して、被覆膜が形成される。
このようにして形成される被覆膜は、金属基材表面に対して優れた密着性を有する。これは、活性エネルギー線照射により、燐酸エステル化合物(A)の末端エチレン性不飽和二重結合及び水性ポリウレタン樹脂(B)の末端エチレン性不飽和二重結合が重合して架橋構造を形成するとともに、燐酸エステル化合物(A)に由来する燐酸エステル結合基(≧P−OR)が、金属基材表面に対して親和性あるいは化学的結合性を有しているためと考えられる。
≪Second aspect≫
The active energy ray-curable coating composition of the second aspect of the present invention (hereinafter sometimes abbreviated as “coating composition”) comprises a phosphoric ester compound (A), an aqueous polyurethane resin (B), colloidal silica (C ) And alumina particles (D).
Here, in the present specification and claims, the “active energy ray” refers to an energy ray such as ultraviolet ray, visible light, electron beam, X-ray.
The active energy ray-curable coating composition of the present invention has active energy curability that is cured by irradiation with active energy rays, and is active on a coating film formed using such an active energy ray-curable coating composition. By irradiating energy, the coating film is cured and a coating film is formed.
The coating film thus formed has excellent adhesion to the surface of the metal substrate. This is because, by irradiation with active energy rays, the terminal ethylenically unsaturated double bond of the phosphate ester compound (A) and the terminal ethylenically unsaturated double bond of the aqueous polyurethane resin (B) are polymerized to form a crosslinked structure. This is probably because the phosphate ester bonding group (≧ P-OR 2 ) derived from the phosphate ester compound (A) has affinity or chemical binding to the metal substrate surface.

[燐酸エステル化合物(A)]
燐酸エステル化合物(A)としては、上記本発明の第一の態様の被覆金属基材において挙げた燐酸エステル化合物(A)と同様のものが挙げられる。
[Phosphate ester compound (A)]
Examples of the phosphoric acid ester compound (A) include those similar to the phosphoric acid ester compound (A) exemplified in the coated metal substrate of the first aspect of the present invention.

燐酸エステル化合物(A)は、塩基性化合物で中和されていることが好ましい。これにより、燐酸エステル化合物(A)が水に溶解又は均一に分散し、白濁、沈殿等のない保存安定性の良い活性エネルギー硬化型塗料組成物が得られる。   The phosphate ester compound (A) is preferably neutralized with a basic compound. Thereby, the phosphoric acid ester compound (A) is dissolved or uniformly dispersed in water, and an active energy curable coating composition having good storage stability free from white turbidity and precipitation is obtained.

本発明の塗料組成物中、燐酸エステル化合物(A)の配合量は、当該塗料組成物の総固形分に対して、1〜30質量%であることが好ましく、5〜15質量%であることがより好ましい。上記範囲内であると、特に金属基材への密着性が向上する。   In the coating composition of the present invention, the amount of the phosphate ester compound (A) is preferably 1 to 30% by mass, and 5 to 15% by mass with respect to the total solid content of the coating composition. Is more preferable. When it is within the above range, adhesion to a metal substrate is particularly improved.

[水性ポリウレタン樹脂(B)]
水性ポリウレタン樹脂(B)は、塩の基を形成しうる基及び末端エチレン性不飽和二重結合を有するポリウレタン樹脂が水性媒体に溶解又は分散してなるものである。
水性媒体(溶媒又は分散媒)としては、水を基本とするものであればよい。ここで、水を基本とするとは、水のみからなるか、又は、水と、水に溶解する、あるいは混和、縣濁して水と分離しない有機溶剤とを含有する溶剤を意味する。
水性ポリウレタン樹脂(B)は、塩の基を形成しうる基を有することにより、水性媒体に安定に溶解又は分散している。水性ポリウレタン樹脂(B)は、活性エネルギー線が照射されると、エチレン性不飽和二重結合が重合して架橋構造を形成し、硬化被膜を形成する。
[Aqueous polyurethane resin (B)]
The aqueous polyurethane resin (B) is obtained by dissolving or dispersing a polyurethane resin having a group capable of forming a salt group and a terminal ethylenically unsaturated double bond in an aqueous medium.
Any aqueous medium (solvent or dispersion medium) may be used as long as it is based on water. Here, “basic on the water” means a solvent composed of water alone or containing water and an organic solvent that dissolves in, mixes with, or suspends in water and does not separate from water.
The aqueous polyurethane resin (B) has a group capable of forming a salt group, so that it is stably dissolved or dispersed in an aqueous medium. When the aqueous polyurethane resin (B) is irradiated with active energy rays, the ethylenically unsaturated double bonds are polymerized to form a crosslinked structure, thereby forming a cured film.

水性ポリウレタン樹脂(B)としては、上記本発明の第一の態様の被覆金属基材において挙げたポリウレタン樹脂(B)が水に溶解又は分散してなるものが挙げられる。
水性ポリウレタン樹脂(B)の好ましい態様は、水に溶解又は分散している以外は、上記ポリウレタン樹脂(B)と同様である。
水性ポリウレタン樹脂(B)は、例えば、上述したように、ポリウレタン樹脂(B)の製造において、当該ポリウレタン樹脂(B)を含有する水・有機溶媒混合溶液を調製した後、該水・有機溶媒混合溶液から有機溶媒の一部又は全部を減圧留去することによって得ることができる。
Examples of the aqueous polyurethane resin (B) include those obtained by dissolving or dispersing the polyurethane resin (B * ) exemplified in the coated metal substrate of the first aspect of the present invention in water.
A preferred embodiment of the aqueous polyurethane resin (B) is the same as the polyurethane resin (B * ) except that it is dissolved or dispersed in water.
Aqueous polyurethane resin (B), for example, as described above, in the production of polyurethane resin (B *), After preparing the water-organic solvent mixed solution containing the polyurethane resin (B *), water, organic It can be obtained by distilling off part or all of the organic solvent from the solvent mixed solution under reduced pressure.

本発明の塗料組成物中、水性ポリウレタン樹脂(B)の配合量は、当該塗料組成物の総固形分に対して、30〜90質量%であることが好ましく、40〜80質量%であることがより好ましい。上記範囲内であると、耐摩耗性が特に良好である。   In the coating composition of the present invention, the blending amount of the aqueous polyurethane resin (B) is preferably 30 to 90% by mass, and 40 to 80% by mass with respect to the total solid content of the coating composition. Is more preferable. Within the above range, the wear resistance is particularly good.

[コロイダルシリカ(C)]
本発明に用いられるコロイダルシリカ(C)は、負に帯電した無定型シリカ粒子が水中に分散してコロイド状をなしているものである。
コロイダルシリカ(C)は、粒子安定化のためにアミン等を加え、ゾル安定化されていてもよい。
コロイダルシリカ(C)としては、特に、コロイド粒子安定性に優れることから、アルミニウム化合物で表面処理されたコロイダルシリカが好ましい。かかるコロイダルシリカとして、好ましい例示としては、スノーテックスC(日産化学工業(株)製)を挙げることが出来る。
コロイダルシリカ(C)の配合量は、耐溶剤性を高める点で、活性エネルギー線硬化型塗料組成物の総固形分に対して、3〜60質量%であることが好ましく、特に、脱脂液等の薬品に対する耐薬品性を考慮すると、5〜25質量%であることがより好ましい。
[Colloidal silica (C)]
The colloidal silica (C) used in the present invention is a colloidal form in which negatively charged amorphous silica particles are dispersed in water.
Colloidal silica (C) may be sol-stabilized by adding amine or the like for particle stabilization.
As the colloidal silica (C), colloidal silica surface-treated with an aluminum compound is particularly preferable because of its excellent colloidal particle stability. A preferable example of such colloidal silica is Snowtex C (manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.).
The blending amount of the colloidal silica (C) is preferably 3 to 60% by mass with respect to the total solid content of the active energy ray-curable coating composition from the viewpoint of improving solvent resistance, and in particular, a degreasing solution or the like. Considering the chemical resistance to chemicals, it is more preferably 5 to 25% by mass.

[アルミナ粒子(D)]
アルミナ粒子(D)としては、上記本発明の第一の態様の被覆金属基材において挙げたアルミナ粒子(D)と同様のものが挙げられる。
塗料組成物中のアルミナ粒子(D)の配合量は、当該塗料組成物の総固形分に対し、1〜20質量%であることが好ましく、1〜15質量%であることがより好ましい。1質量以上であると、優れた耐摩耗性が得られる。また、20質量%以下であると、他の成分とのバランスが良好であり、本発明の効果に優れる。たとえばアルミナ粒子(D)の含有量が少ないほど、水性ポリウレタン樹脂(B)の割合が高くなり、架橋反応し得るエチレン性不飽和二重結合の塗料組成物中の濃度が充分に高くなるため、活性エネルギー線の照射により優れた表面硬度の膜が形成され、結果、耐摩耗性が良好となる。
[Alumina particles (D)]
Examples of the alumina particles (D) include those similar to the alumina particles (D) exemplified in the coated metal substrate of the first aspect of the present invention.
The blending amount of the alumina particles (D) in the coating composition is preferably 1 to 20% by mass and more preferably 1 to 15% by mass with respect to the total solid content of the coating composition. When the amount is 1 mass or more, excellent wear resistance can be obtained. Moreover, the balance with another component is favorable in it being 20 mass% or less, and it is excellent in the effect of this invention. For example, the smaller the content of alumina particles (D), the higher the proportion of the aqueous polyurethane resin (B), and the concentration in the coating composition of ethylenically unsaturated double bonds capable of crosslinking reaction is sufficiently high. A film having excellent surface hardness is formed by irradiation with active energy rays, and as a result, wear resistance is improved.

[任意成分]
本発明の塗料組成物は、任意成分として、上記燐酸エステル化合物(A)、水性ポリウレタン樹脂(B)、コロイダルシリカ(C)及びアルミナ粒子(D)以外の成分を含有してもよい。
本発明の塗料組成物は、特に、シランカップリング剤を含有することが好ましい。これにより、高い耐煮沸性を得ることが出来る。
シランカップリング剤としては、分子中に、有機材料(たとえば燐酸エステル化合物(A)、水性ポリウレタン樹脂(B)等)との親和性や反応性を有する官能基又は分子単位と、無機材料(たとえばコロイダルシリカ(C)、アルミナ粒子(D)、金属基材等)との親和性や反応性を有するアルコキシシラン基とを有するシランカップリング剤が好ましい。
かかるシランカップリング剤として、具体的には、例えば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(βメトキシエトキシ)シラン等のようなビニルシラン、γ−(メタクリロルオキシプロピル)トリメトキシシラン、γ−(メタクリロルオキシプロピル)メチルジメトキシシラン等の(メタ)アクリロイルシラン、β(3,4エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシシラン、γ−アニリノプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、n−デシルトリメトキシシラン,n−オクタデシルトリメトキシシラン等のアルキルシラン等を挙げることが出来る。
これらのシランカップリング剤は、いずれか1種を単独で用いてもよく、これらの中から2種以上を予め混合し、あるいは別々に添加することができる。例えば、アミノシランとエポキシシランを予め混合し、添加することができる。
シランカップリング剤としては、特に耐煮沸性に優れることから、(メタ)アクリロイルシランが好ましく、γ−(メタクリロルオキシプロピル)トリメトキシシランが最も好ましい。
シランカップリング剤の配合量は、任意に選ぶことが出来るが、耐煮沸性に優れることから、該塗料組成物の総固形分に対し、0.1〜20質量%程度が好ましい。
[Optional ingredients]
The coating composition of this invention may contain components other than the said phosphate ester compound (A), aqueous polyurethane resin (B), colloidal silica (C), and an alumina particle (D) as arbitrary components.
In particular, the coating composition of the present invention preferably contains a silane coupling agent. Thereby, high boiling resistance can be obtained.
As the silane coupling agent, a functional group or molecular unit having affinity or reactivity with an organic material (for example, a phosphate ester compound (A), an aqueous polyurethane resin (B), etc.) and an inorganic material (for example, A silane coupling agent having an alkoxysilane group having affinity and reactivity with colloidal silica (C), alumina particles (D), metal base material, and the like is preferable.
Specific examples of such silane coupling agents include vinyl silanes such as vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltris (βmethoxyethoxy) silane, γ- (methacryloloxypropyl) trimethoxysilane, γ -(Meth) acryloylsilane such as (methacryloloxypropyl) methyldimethoxysilane, β (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane, γ-glycidoxypropyltriethoxysilane Such as epoxy silane, γ-anilinopropyltrimethoxysilane, γ-aminopropyltriethoxysilane, and other aminosilanes, γ-mercaptopropyltrimethoxysilane, isobutyltrimethoxysilane, n-decyltrimethoxysilane Alkyl silane can be mentioned, such as n- octadecyl trimethoxysilane.
Any one of these silane coupling agents may be used alone, and two or more of these may be mixed in advance or added separately. For example, aminosilane and epoxysilane can be premixed and added.
As the silane coupling agent, (meth) acryloylsilane is preferable and γ- (methacryloloxypropyl) trimethoxysilane is most preferable because it is particularly excellent in boiling resistance.
Although the compounding quantity of a silane coupling agent can be selected arbitrarily, since it is excellent in boiling resistance, about 0.1-20 mass% is preferable with respect to the total solid of this coating composition.

本発明の塗料組成物には、水性ウレタン樹脂の活性エネルギー線による架橋反応を進め、耐摩耗性を更に向上するために、水に溶解もしくは易分散する活性エネルギー線硬化型モノマー、オリゴマーを必要に応じて添加することができる。
活性エネルギー線硬化型モノマーの具体例としては、EO付加トリメチロールプロパントリアクリレート及びPO付加トリメチロールプロパントリアクリレートのポリアルキレンエーテル変性の多官能アクリレート、ペンタエリストールトリアクリレートのOH基を有する多官能モノマー、ペンタエリストールトリアクリレートのOH基を有する多官能モノマーに無水酸を反応せしめた多塩基酸変性多官能アクリレート(例えば、東亞合成(株)製、アロニックスTO−756)のアミン中和物、或いはグリセリントリアクリレート等が挙げられる。
また、活性エネルギー線硬化型オリゴマーの代表例としては、日本合成(株)製の紫光UV101等の多官能オリゴマーが挙げられる。
これらの化合物は、好ましくは1〜40質量%が添加できるが、添加量が多くなると被覆膜が脆くなり耐摩耗性が劣化することになる。
The coating composition of the present invention requires an active energy ray-curable monomer or oligomer that dissolves or easily disperses in water in order to advance the crosslinking reaction by active energy rays of the water-based urethane resin and further improve the wear resistance. Can be added accordingly.
Specific examples of active energy ray-curable monomers include polyfunctional acrylates modified with polyalkylene ether of EO-added trimethylolpropane triacrylate and PO-added trimethylolpropane triacrylate, and polyfunctional monomers having an OH group of pentaerythritol triacrylate. , An amine neutralized product of polybasic acid-modified polyfunctional acrylate (for example, Aronix TO-756 manufactured by Toagosei Co., Ltd.) obtained by reacting an anhydride with a polyfunctional monomer having an OH group of pentaerythritol triacrylate, or Examples include glycerin triacrylate.
Moreover, as a typical example of an active energy ray hardening-type oligomer, polyfunctional oligomers, such as purple light UV101 by Nippon Gosei Co., Ltd., are mentioned.
These compounds can be added preferably in an amount of 1 to 40% by mass. However, if the amount added is increased, the coating film becomes brittle and the wear resistance deteriorates.

また、水性ウレタン樹脂の活性エネルギー線による架橋反応を進め、耐摩耗性を更に向上するために、一分子あたり3個以上のエチレン性不飽和二重結合を有する活性エネルギー線硬化型化合物(B6)1〜40質量%を、水性ウレタン樹脂(B)の水に転相する前の段階で導入することができる(ウレタン樹脂に内包)。
一分子あたり3個以上のエチレン性不飽和二重結合を有する活性エネルギー線硬化型化合物(B6)としては、トリメチロールプロパントリアクリレート、グリセリントリアクリレート、ジトリメチロールプロパントリアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ペンタエルスリトールトリアクリレート、ペンタエルスリトールテトラアクリレート、ジペンタエルスリトールヘキサアクリレート等のモノマー及び/又はオリゴマー、又は、これらのモノマー及び/又はオリゴマーのエチレンオキシド(EO)及び/又はプロピレンオキシド(PO)付加物、または、イソシアヌル酸EO変性トリアクリレート、15官能のウレタンアクリレート(例えば、ニューフロンティアR−1150;第一工業製薬社製)等の多官能ウレタンアクリレート等の活性エネルギー線硬化型モノマー、オリゴマーが挙げられる。
前記、一分子あたり3個以上のエチレン性不飽和二重結合を有する活性エネルギー線硬化性化合物(B6)の水への分散安定性を保持するために、水性ウレタン樹脂(B)にノニオン性のポリアルキレンエーテルの構造を公知の方法で導入してもよい。ポリアルキレンエーテルの構造を活性エネルギー線硬化性水性ウレタン樹脂の導入した例は、1個の水酸基を含有するポリアルキレングリコールモノアルキルエーテル類を用いた活性エネルギー線硬化性含水樹脂組成物(例えば、特許第2590682号公報参照)、ポリアルキレングリコールがペンダント状に側鎖に導入された活性エネルギー線硬化性含水樹脂組成物(例えば、特開2007−023177号公報、特開2007−023178号公報参照)等が挙げられる。
Moreover, in order to advance the crosslinking reaction by the active energy ray of aqueous | water-based urethane resin, and to further improve abrasion resistance, the active energy ray hardening-type compound (B6) which has three or more ethylenically unsaturated double bonds per molecule 1-40 mass% can be introduce | transduced in the step before phase-shifting to the water of water-based urethane resin (B) (inclusive in a urethane resin).
Examples of the active energy ray-curable compound (B6) having 3 or more ethylenically unsaturated double bonds per molecule include trimethylolpropane triacrylate, glycerin triacrylate, ditrimethylolpropane triacrylate, ditrimethylolpropane tetraacrylate, Monomers and / or oligomers such as pentaerythritol triacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol hexaacrylate, or ethylene oxide (EO) and / or propylene oxide (PO) of these monomers and / or oligomers ) Additives, or polyfunctional compounds such as isocyanuric acid EO-modified triacrylate, 15-functional urethane acrylate (for example, New Frontier R-1150; manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) Examples include active energy ray-curable monomers and oligomers such as ethane acrylate.
In order to maintain the dispersion stability of the active energy ray-curable compound (B6) having 3 or more ethylenically unsaturated double bonds per molecule in water, the aqueous urethane resin (B) has a nonionic property. The structure of the polyalkylene ether may be introduced by a known method. An example in which an active energy ray-curable aqueous urethane resin is introduced into the structure of a polyalkylene ether is an active energy ray-curable water-containing resin composition using a polyalkylene glycol monoalkyl ether containing one hydroxyl group (for example, a patent) No. 2590682), active energy ray-curable water-containing resin composition in which polyalkylene glycol is introduced into the side chain in a pendant form (for example, see JP 2007-023177, JP 2007-023178), etc. Is mentioned.

本発明の塗料組成物は、本発明の効果を損なわない範囲で、上記燐酸エステル化合物(A)以外の、一分子中に1つ以上のエチレン性不飽和二重結合を有する燐酸エステル化合物(A’)を含有してもよい。
燐酸エステル化合物(A’)としては、例えば、化合物(1)中の燐酸モノエステル化合物又は燐酸ジエステル化合物と、アルキルモノグリシジルエーテル類、アルキルグリシジルエステル乃至はポリエポキシ化合物との反応物;グリシジルメタクリレート等のエポキシ基と不飽和二重結合とを併せ有する化合物と、燐酸、燐酸モノエステル化合物又は燐酸ジエステル化合物等との反応物等を挙げることが出来る。
The coating composition of the present invention is a phosphoric acid ester compound (A) having one or more ethylenically unsaturated double bonds in one molecule other than the phosphoric acid ester compound (A) as long as the effects of the present invention are not impaired. ') May be contained.
Examples of the phosphoric acid ester compound (A ′) include a reaction product of the phosphoric monoester compound or phosphoric diester compound in the compound (1) with an alkyl monoglycidyl ether, an alkyl glycidyl ester or a polyepoxy compound; glycidyl methacrylate, etc. And a reaction product of a compound having both an epoxy group and an unsaturated double bond with phosphoric acid, a phosphoric acid monoester compound, a phosphoric acid diester compound, or the like.

本発明の塗料組成物は、さらに、必要に応じて、公知の添加剤、たとえば活性エネルギー線重合性モノマー、活性エネルギー線重合性オリゴマー、活性エネルギー線硬化用重合開始剤、樹脂組成物、アミノプラスト、希釈剤、界面活性剤、可塑剤、ワックス、加水分解防止剤、乳化剤、レベリング剤、消泡剤、抗酸化剤、抗菌剤、シリカ粉末等の無機粉末、染料、顔料等の着色料、防錆顔料、防錆剤等を含有してもよい。
特に、活性エネルギー線として紫外線を用いる場合は、光重合開始剤を配合することが好ましい。光重合開始剤の種類は公知の材料から任意に選ぶことができる。光重合開始剤の添加量も任意に選ぶことができ、例えば、該塗料組成物の総固形分に対し、0.2〜20質量%の範囲であることが好ましく、0.5〜10質量%がより好ましい。
なお、活性エネルギー線として電子線を用いて塗膜を硬化させる場合は、重合開始剤は特に必要としない。
The coating composition of the present invention may further contain known additives such as active energy ray polymerizable monomers, active energy ray polymerizable oligomers, active energy ray curing polymerization initiators, resin compositions, aminoplasts, if necessary. , Diluents, surfactants, plasticizers, waxes, hydrolysis inhibitors, emulsifiers, leveling agents, antifoaming agents, antioxidants, antibacterial agents, silica powders and other inorganic powders, dyes, pigments and other colorants, You may contain a rust pigment, a rust preventive agent, etc.
In particular, when ultraviolet rays are used as active energy rays, it is preferable to add a photopolymerization initiator. The kind of photopolymerization initiator can be arbitrarily selected from known materials. The addition amount of the photopolymerization initiator can also be arbitrarily selected, and is preferably in the range of 0.2 to 20% by mass, for example, 0.5 to 10% by mass with respect to the total solid content of the coating composition. Is more preferable.
In addition, when hardening a coating film using an electron beam as an active energy ray, a polymerization initiator is not especially required.

[活性エネルギー線硬化型塗料組成物の調製方法]
本態様の活性エネルギー線硬化型塗料組成物は、上記した燐酸エステル化合物(A)、水性ポリウレタン樹脂(B)、コロイダルシリカ(C)及びアルミナ粒子(D)を水性媒体に溶解又は分散させることにより調製できる。たとえば、水に溶解又は分散した、又は水希釈性を保持した水性ポリウレタン組成物(B)、コロイダルシリカ(C)及びアルミナ粒子(D)との混合物と、燐酸エステル化合物(A)とを、混合することにより調製することが好ましい。また、アルミナ粒子(D)は、水性媒体中での貯蔵安定性を考慮して、アニオン系の界面活性剤、ノニオン系の界面活性剤、水系分散剤あるいはワックス等にて予め水に分散して使用するとよい。
このとき、燐酸エステル化合物(A)は、白濁、沈殿のない保存安定性の良い活性エネルギー線硬化型塗料組成物を得るために、他の成分と混合する前に、塩基性化合物で中和することが好ましい。
[Method for preparing active energy ray-curable coating composition]
The active energy ray-curable coating composition of this embodiment is obtained by dissolving or dispersing the above-described phosphate ester compound (A), aqueous polyurethane resin (B), colloidal silica (C), and alumina particles (D) in an aqueous medium. Can be prepared. For example, a mixture of an aqueous polyurethane composition (B), colloidal silica (C) and alumina particles (D) dissolved or dispersed in water or retaining water dilutability, and a phosphate ester compound (A) are mixed. It is preferable to prepare it. In addition, the alumina particles (D) are preliminarily dispersed in water with an anionic surfactant, a nonionic surfactant, an aqueous dispersant or a wax in consideration of storage stability in an aqueous medium. It is good to use.
At this time, the phosphoric acid ester compound (A) is neutralized with a basic compound before mixing with other components in order to obtain an active energy ray-curable coating composition that is free from cloudiness and precipitation and has good storage stability. It is preferable.

水性媒体(溶媒又は分散媒)としては、上述したように、水を基本とするものであればよく、水の他に、燐酸エステル化合物(A)、水性ポリウレタン樹脂(B)、コロイダルシリカ(C)及びアルミナ粒子(D)を溶解又は分散し得る範囲で、水性塗料に使用できる有機溶剤を含んでいてもよい。
有機溶剤としては、エタノール、イソプロピルアルコール等のアルコール;プロピルセルセロソルブ、ブチルセロソルブ、ブチルジグリコールエーテル等のグリコール誘導体、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド等の含窒素水溶性溶剤が挙げられる。場合によっては、塗料の分散安定性を向上するために、ブタノール、ヘキサノール等の非水溶剤を加えても良い。
有機溶剤の含有量は、安全性、衛生性あるいは、環境汚染を少なくする意味から、水性媒体の総質量に対して5質量%以下が好ましい。
As described above, the aqueous medium (solvent or dispersion medium) may be based on water. In addition to water, the phosphoric ester compound (A), the aqueous polyurethane resin (B), colloidal silica (C ) And alumina particles (D) may be contained in an amount that can be dissolved or dispersed, and an organic solvent that can be used for the water-based paint may be included.
Examples of the organic solvent include alcohols such as ethanol and isopropyl alcohol; glycol derivatives such as propylcellosolve, butylcellosolve, and butyldiglycol ether; and nitrogen-containing water-soluble solvents such as N-methylpyrrolidone and dimethylformamide. In some cases, a nonaqueous solvent such as butanol or hexanol may be added in order to improve the dispersion stability of the paint.
The content of the organic solvent is preferably 5% by mass or less based on the total mass of the aqueous medium from the viewpoint of safety, hygiene, or environmental pollution.

また、上述したような添加剤を配合する場合、添加剤は、上記の塗料組成物の調製の際に添加することができるが、特開平8−259888号公報に開示されているように、水性ポリウレタン樹脂(B)を調製する際に、水に転相する前の段階で導入することもできる。この場合、添加剤が非水溶性化合物の場合であっても容易に混合することができるため好ましい。この場合、これらの添加剤の混合は、水酸基とイソシアネート基との反応が全て終了した後に行うことが好ましい。       In addition, when the additive as described above is blended, the additive can be added during the preparation of the coating composition, but as disclosed in JP-A-8-259888, an aqueous solution is used. When the polyurethane resin (B) is prepared, it can be introduced at a stage before phase inversion into water. In this case, even if the additive is a water-insoluble compound, it can be easily mixed, which is preferable. In this case, the mixing of these additives is preferably performed after the reaction between the hydroxyl group and the isocyanate group is completed.

≪第三の態様≫
本発明の第三の態様は、金属基材の表面の少なくとも一部に、前記本発明の第二の態様の活性エネルギー線硬化型塗料組成物を活性エネルギー線で硬化させてなる被覆膜を有する被覆金属基材である。
前記本発明の第二の態様の活性エネルギー線硬化型塗料組成物を活性エネルギー線で硬化させてなる被覆膜は、上記本発明の第一の態様の被覆金属基材の被覆膜と同様、金属基材への密着性、成形加工性、耐溶剤性等の種々の特性に優れ、特に、優れた成形加工性と耐摩耗性とが両立したものである。
≪Third aspect≫
According to a third aspect of the present invention, there is provided a coating film obtained by curing the active energy ray-curable coating composition according to the second aspect of the present invention with active energy rays on at least a part of the surface of a metal substrate. It is the covering metal substrate which has.
The coating film obtained by curing the active energy ray-curable coating composition of the second aspect of the present invention with active energy rays is the same as the coating film of the coated metal substrate of the first aspect of the present invention. It is excellent in various properties such as adhesion to a metal substrate, molding processability, solvent resistance, etc., and in particular, excellent molding processability and wear resistance are compatible.

被覆膜は、目的に応じて、金属基材の少なくとも一部に形成されていればよい。すなわち、少なくとも、耐摩耗性や耐傷付性などを要求される部位に形成されていればよく、金属基材上の一部に形成されていてもよく、金属基材表面全体に形成されていてもよい。       The coating film should just be formed in at least one part of the metal base material according to the objective. In other words, it should be formed at least in a site where wear resistance, scratch resistance, etc. are required, may be formed on a part of the metal substrate, or formed on the entire surface of the metal substrate. Also good.

被覆膜の厚さは特に限定されず、目的に応じて決めればよい。例えば、耐指紋性、潤滑性を付与したい場合には、通常1〜3μm程度の膜厚が好ましく、アースをとるなど導電性の確保が必要な場合には、0.5〜1μm程度のやや薄い膜厚が好ましい。
アルミナ粒子(D)の平均粒子径(d)と、被覆膜の厚さ(t)とは、上記本発明の第一の態様の被覆金属基材の被覆膜と同様、d≦(2t/3)の関係を満たすことが好ましい。
The thickness of the coating film is not particularly limited and may be determined according to the purpose. For example, when it is desired to provide fingerprint resistance and lubricity, a film thickness of about 1 to 3 μm is usually preferable, and when it is necessary to ensure conductivity such as grounding, the thickness is about 0.5 to 1 μm. Film thickness is preferred.
The average particle diameter (d) of the alumina particles (D) and the thickness (t) of the coating film are as follows: d ≦ (2t) / 3) is preferably satisfied.

被覆膜の付着量は、特に限定されず、目的とする被覆膜の厚さに応じて決めればよいが、0.2〜5.0g/mの範囲にあることが好ましく、0.5〜3.0g/mの範囲にあることがより好ましい。付着量が0.2g/m以上であると、被覆膜の厚さが、全体的に、十分な耐摩耗性、耐傷付性が得られるものとなる。5.0g/m以下であると、充分な耐摩耗性、耐傷付性が得られるとともに、材料コストが少なく、実用的である。 The adhesion amount of the coating film is not particularly limited and may be determined according to the thickness of the target coating film, but is preferably in the range of 0.2 to 5.0 g / m 2 . More preferably, it is in the range of 5 to 3.0 g / m 2 . When the adhesion amount is 0.2 g / m 2 or more, the thickness of the coating film as a whole can provide sufficient wear resistance and scratch resistance. When it is 5.0 g / m 2 or less, sufficient wear resistance and scratch resistance can be obtained, and the material cost is low, which is practical.

被覆膜の付着量が0.2〜5.0g/mの範囲にある場合、被覆膜は、ボールオンディスク試験(直径10mmのSUS440C製のステンレス球を質量1kgで被験面に押下し、直径70mmの円周上を60rpmで摺動させる)において、摺動を受ける部位の被覆膜が、元の膜厚の1/4摩滅するまでの摺動周回数が500回以上であるか、又は、総摺動距離が100m以上であることが好ましい。 When the coating amount of the coating film is in the range of 0.2 to 5.0 g / m 2 , the coating film is subjected to a ball-on-disk test (10 mm diameter stainless steel sphere made of SUS440C is pressed onto the test surface with a mass of 1 kg. Slid on the circumference of 70 mm in diameter at 60 rpm) is the number of sliding circumferences until the coating film of the part subjected to sliding wears down to 1/4 of the original film thickness? Or, the total sliding distance is preferably 100 m or more.

また、被覆膜の付着量が0.2〜5.0g/mの範囲にある場合、被覆膜は、紙摩耗性評価試験(JIS−P−0001記載の上質紙を外周に貼付した直径50mm、幅12mmの摩耗輪を質量500gで被験面に押下し、ストロ−ク30mmで往復摺動させる)において、摺動を受ける部位の被覆膜が、元の膜厚の1/4摩滅するまでの摺動回数が3000往復以上であることが好ましい。
このような紙摩耗性評価試験は、たとえば、スガ試験機(株)製のスガ式摩耗試験機を用いて行うことができる。
Moreover, when the adhesion amount of the coating film is in the range of 0.2 to 5.0 g / m 2 , the coating film is a paper abrasion resistance evaluation test (high quality paper described in JIS-P-0001 is attached to the outer periphery. A wear ring having a diameter of 50 mm and a width of 12 mm is pressed onto the test surface with a mass of 500 g and reciprocally slid with a stroke of 30 mm). It is preferable that the number of times of sliding until is 3000 reciprocations or more.
Such a paper wear resistance evaluation test can be performed using, for example, a Suga type abrasion tester manufactured by Suga Test Instruments Co., Ltd.

また、被覆膜の付着量が0.2〜5.0g/mの範囲にある場合、被覆膜は、スチールウール摩耗試験評価試験(スチールウール#0000を荷重0.98N/cmで被験面に押下し、ストローク50mmを往復速度40往復/分で往復摺動させる)において、摺動を受ける部位の被覆膜が、金属基材が露出するまでの摺動回数を20往復以上であることが好ましい。
このようなスチールウール摩耗性評価試験は、たとえば、太平理化工業(株)製ラビングテスターI型を用いて行うことができる。
Further, when the coating film adhesion amount is in the range of 0.2 to 5.0 g / m 2 , the coating film is a steel wool abrasion test evaluation test (steel wool # 0000 is applied at a load of 0.98 N / cm 2 . Press the test surface and reciprocate at a stroke of 50 mm at a reciprocating speed of 40 reciprocations / minute). Preferably there is.
Such a steel wool abrasion evaluation test can be performed using, for example, a rubbing tester type I manufactured by Taihei Rika Kogyo Co., Ltd.

[金属基材]
本発明において、金属基材を構成する金属の種類は、特に限定されず、任意の金属基材が適用可能である。
具体的には、上記本発明の第一の態様の被覆金属基材において、金属基材として挙げたものと同様のものが挙げられる。
[Metal base]
In the present invention, the type of metal constituting the metal substrate is not particularly limited, and any metal substrate can be applied.
Specifically, in the coated metal base material of the first aspect of the present invention, the same metal base materials as mentioned above can be mentioned.

本態様の被覆金属基材は、下記本発明の第四の態様の被覆金属基材の製造方法によって製造することができる。   The coated metal substrate of this embodiment can be produced by the method for producing a coated metal substrate of the fourth embodiment of the present invention described below.

≪第四の態様≫
次に、本発明の第四の態様の被覆金属基材の製造方法について説明する。
本態様の被覆金属基材の製造方法は、前記本発明の第二の態様の活性エネルギー線硬化型塗料組成物を含む水性塗料を金属基材表面の少なくとも一部に塗装して塗膜を形成した後、該塗膜に活性エネルギー線を照射して被覆膜を形成することを特徴とする。
≪Fourth aspect≫
Next, the manufacturing method of the covering metal base material of the 4th aspect of this invention is demonstrated.
In the method for producing a coated metal substrate according to this aspect, a coating film is formed by coating an aqueous paint containing the active energy ray-curable coating composition according to the second aspect of the present invention on at least a part of the surface of the metal substrate. Then, the coating film is formed by irradiating the coating film with active energy rays.

被覆金属基材の製造方法には、通常、下記の工程の1つ以上が含まれる。
(1)金属基材表面の汚れを除去し、塗料組成物の濡れ性や密着性を向上するための工程、例えば、アルカリ脱脂、酸洗、サンドブラスト、ショットブラスト、水洗、湯洗、溶剤洗浄、研磨等の公知の工程、(2)塗料組成物の濡れ性や密着性をさらに向上するための前処理工程、例えば、クロメート処理、燐酸亜鉛処理、燐酸鉄処理、その他のリン酸塩処理、複合酸化被膜処理、NiやCo等の置換析出処理等の公知である処理、及びこれらの処理を組み合わせた処理工程、(3)塗料組成物を金属基材表面に塗布する、又は付着させる工程、(4)金属基材表面上の塗料組成物中の溶媒を揮発させて塗膜を形成する工程、(5)塗膜の硬化反応を促進するための加熱工程、(6)塗膜の硬化反応を促進するための活性エネルギー線の照射工程、(7)前記した(4)及び/又は(5)の工程を促進するために事前に金属基材を予熱する工程等。
The method for producing a coated metal substrate usually includes one or more of the following steps.
(1) A process for removing dirt on the surface of a metal substrate and improving the wettability and adhesion of the coating composition, such as alkali degreasing, pickling, sand blasting, shot blasting, water washing, hot water washing, solvent washing, Known processes such as polishing, (2) Pretreatment processes for further improving the wettability and adhesion of the coating composition, such as chromate treatment, zinc phosphate treatment, iron phosphate treatment, other phosphate treatments, composites Known treatments such as oxide film treatment, substitution deposition treatment of Ni, Co, etc., and treatment steps combining these treatments, (3) step of applying or adhering the coating composition to the surface of the metal substrate, 4) a step of volatilizing the solvent in the coating composition on the surface of the metal substrate to form a coating film, (5) a heating step for promoting the curing reaction of the coating film, and (6) a curing reaction of the coating film. Irradiation of active energy rays to promote Extent, (7) the above-mentioned (4) and / or step to preheat the pre-metal substrate to facilitate the step (5) or the like.

本発明の第二の態様の活性エネルギー線硬化型塗料組成物は、活性エネルギー線によって組成物の硬化反応が進むため、たとえば、前記(3)の工程、(4)の工程、及び(6)の工程を必須の工程とし、その他の工程を適宜組み合わせて実施することにより、金属基材の表面に被覆膜を形成できる。
これらの工程の順序は、特に制限されず、目的や処理薬剤の種類に応じて、適宜選択し、順序を決めればよい。
また、これらの工程は、従来公知の方法により行うことができ、例えば(3)の塗布工程は、例えばロールコーター、カーテンコーター、浸漬塗布、スプレー、刷毛塗り、静電塗装等の公知の方法によることができる。
(4)の溶媒揮発工程は、風乾、熱風加熱、誘導加熱、近赤外線・遠赤外線等のエネルギー線照射、超音波振動等の公知の方法によることができる。
(5)の工程は、例えば(4)の工程で使用した金属材料を加熱する方法によることができる。
In the active energy ray-curable coating composition of the second aspect of the present invention, since the curing reaction of the composition proceeds by active energy rays, for example, the step (3), the step (4), and (6) By performing the above process as an indispensable process and performing other processes in combination as appropriate, a coating film can be formed on the surface of the metal substrate.
The order of these steps is not particularly limited, and may be appropriately selected and determined in accordance with the purpose and the type of treatment chemical.
Moreover, these processes can be performed by a conventionally well-known method, for example, the application | coating process of (3) is based on well-known methods, such as a roll coater, a curtain coater, dip coating, spraying, brush coating, electrostatic coating etc., for example. be able to.
The solvent volatilization step (4) can be performed by a known method such as air drying, hot air heating, induction heating, irradiation with energy rays such as near infrared rays and far infrared rays, and ultrasonic vibration.
The step (5) can be performed by, for example, a method of heating the metal material used in the step (4).

(6)の工程は、活性エネルギー線照射工程であり、活性エネルギー線硬化型塗料組成物の塗膜は、紫外線、可視光、電子線、X線等の活性エネルギー線を照射することによって硬化し、硬化塗膜(被覆膜)が形成される。塗膜の硬化は、活性エネルギー線を照射によって、該塗膜中の各成分の一部又は全部が他の原子又は原子団と反応して結合を形成するためと考えられる。このとき生じる反応としては、たとえば、水性ポリウレタン樹脂(B)の分子間の架橋;水性ポリウレタン樹脂(B)と燐酸エステル化合物(A)、コロイダルシリカ(C)、アルミナ粒子(D)、金属基材等との反応;燐酸エステル化合物(A)とコロイダルシリカ(C)、アルミナ粒子(D)、金属基材等との反応等が考えられる。   The step (6) is an active energy ray irradiation step, and the coating film of the active energy ray-curable coating composition is cured by irradiating active energy rays such as ultraviolet rays, visible light, electron beams, and X-rays. A cured coating film (coating film) is formed. Curing of the coating film is considered to be because a part or all of each component in the coating film reacts with other atoms or atomic groups to form bonds by irradiation with active energy rays. Examples of the reaction that occurs at this time include cross-linking between molecules of the aqueous polyurethane resin (B); the aqueous polyurethane resin (B) and the phosphoric ester compound (A), colloidal silica (C), alumina particles (D), and metal base material. Reaction with a phosphoric ester compound (A) and colloidal silica (C), alumina particles (D), a metal substrate, etc. are considered.

活性エネルギー線としては、紫外線、可視光、電子線、X線等が挙げられ、その中でも紫外線又は電子線が好ましく、特に、設備費やランニングコストが比較的安価であることから、紫外線が好ましい。
活性エネルギー線の照射は、空気等の酸素を含む雰囲気中で、又は不活性ガス雰囲気中で行うことができる。
特に、活性エネルギー線が紫外線である場合は、耐摩耗性が更に向上することから、紫外線を、不活性ガス雰囲気下で前記塗膜に照射することが好ましい。不活性ガス雰囲気下で紫外線を照射することにより、大気中の酸素によるラジカルの消費が抑制され、エチレン性不飽和結合の架橋反応を促進することができる。その結果、被覆膜の架橋度が向上し、耐摩耗性が向上する。
不活性ガスとしては、窒素ガス、炭酸ガス、アルゴンガス、及びこれらの少なくとも1種を含むガス等が挙げられる。これらの不活性ガス中の酸素濃度は0〜10%が望ましい。
Examples of the active energy rays include ultraviolet rays, visible light, electron beams, X-rays, etc. Among them, ultraviolet rays or electron beams are preferable, and ultraviolet rays are particularly preferable because facility costs and running costs are relatively low.
Irradiation with active energy rays can be performed in an atmosphere containing oxygen such as air or in an inert gas atmosphere.
In particular, when the active energy ray is ultraviolet light, the wear resistance is further improved, and therefore, it is preferable to irradiate the coating film with ultraviolet light in an inert gas atmosphere. By irradiating ultraviolet rays in an inert gas atmosphere, radical consumption due to oxygen in the atmosphere is suppressed, and a crosslinking reaction of ethylenically unsaturated bonds can be promoted. As a result, the degree of crosslinking of the coating film is improved and the wear resistance is improved.
Examples of the inert gas include nitrogen gas, carbon dioxide gas, argon gas, and a gas containing at least one of these. The oxygen concentration in these inert gases is preferably 0 to 10%.

塗膜に紫外線を照射して硬化させる場合は、光源として、例えば水銀灯、キセノンランプ等を用いることにより紫外線を照射できる。
塗膜に電子線を照射して硬化させる場合は、加速電圧20〜2000KeV、好ましくは150〜300KeVの電子線照射装置を用いて、少量の酸素を含むか、又は不活性ガス雰囲気中で、全照射量が5〜200kGy、好ましくは10〜100kGyとなるように照射することが好ましい。
When the coating film is cured by irradiating with ultraviolet rays, the ultraviolet rays can be irradiated by using, for example, a mercury lamp or a xenon lamp as a light source.
When the coating is irradiated with an electron beam and cured, an electron beam irradiation device with an acceleration voltage of 20 to 2000 KeV, preferably 150 to 300 KeV is used, and a small amount of oxygen is contained in an inert gas atmosphere. Irradiation is preferably performed so that the irradiation dose is 5 to 200 kGy, preferably 10 to 100 kGy.

(7)の工程は、(4)、(5)で述べた、金属基材を加熱する方法によることができる。それぞれのプロセスの具体的な条件については、適宜選択すればよい。   The step (7) can be performed by the method for heating the metal substrate described in (4) and (5). What is necessary is just to select suitably about the specific conditions of each process.

以下、実施例を用いて本発明を具体的に述べる。以下において、特に断りのない限り、部は質量部、%は質量%を表す。また、以下の文中、粘度はガードナー粘度を表す。ガードナー粘度は、一般に樹脂合成時に使用するガードナー気泡粘度計を用いて測定される値であり、基準の粘度菅と気泡が上昇する速度を比較することにより粘度を表すものである。ガードナー粘度は、アルファベットで、U−V等と表記され、U−Vの表記は“基準粘度管U”と“V”との中間の粘度を意味する。
先ず、合成例1〜6により、前記水性ポリウレタン樹脂(B)の合成例を示し、具体的に説明する。
Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples. In the following, unless otherwise specified, parts represent parts by mass and% represents mass%. In the following text, viscosity represents Gardner viscosity. The Gardner viscosity is a value generally measured using a Gardner bubble viscometer used at the time of resin synthesis, and represents the viscosity by comparing the reference viscosity 菅 with the rate at which the bubbles rise. The Gardner viscosity is expressed in alphabets as U-V or the like, and the notation of U-V means an intermediate viscosity between the “reference viscosity tube U” and “V”.
First, synthesis examples 1 to 6 show synthesis examples of the water-based polyurethane resin (B), which will be specifically described.

合成例1[水性ポリウレタン樹脂aの合成]
還流冷却管、窒素導入管及び温度計を備えた撹拌機付き反応器に、ポリオキシエチレングリコール(Mn=1000)234部、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸102部、ひまし油LM−R(豊国製油(株)製)113部、水添MDI(ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート)390部、メチルエチルケトン839部、ジブチル錫ラウリレート0.02部を入れて撹拌しながら70℃まで0.5時間で昇温し、70〜75℃で3時間反応させた。
これに、tert−ブチルハイドロキノン0.05部、ライトエステルG−201P(共栄社化学(株)製)161部、メチルエチルケトン384部を加え、窒素導入管を空気導入管に替えて、再び70〜75℃で、4時間毎にtert−ブチルハイドロキノン0.04部を加えながら10時間反応させて、ポリウレタン樹脂の溶液を得た。
この溶液に、トリエチルアミン70部、純水2609部を徐々に加え、30℃で2時間保持後、サーフィノールAK02(日信化学工業(株)製)0.5部を加えて50℃にてメチルエチルケトンを減圧留去して、透明液体の水性ポリウレタン樹脂aを得た。
該水性ポリウレタン樹脂aは、固形分濃度:29.3%、酸価:38.7KOHmg/g、粘度:U−V、ポリオール成分中のトリオール含有量:12モル%、末端エチレン性不飽和二重結合の濃度:1.4当量/kg、数平均分子量(Mn):3000であり、活性エネルギー線硬化性を有していた。
Synthesis Example 1 [Synthesis of aqueous polyurethane resin a]
In a reactor equipped with a stirrer equipped with a reflux condenser, a nitrogen inlet tube and a thermometer, 234 parts of polyoxyethylene glycol (Mn = 1000), 102 parts of 2,2-bis (hydroxymethyl) propionic acid, castor oil LM-R (Toyoku Oil Co., Ltd.) 113 parts, hydrogenated MDI (dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate) 390 parts, methyl ethyl ketone 839 parts, dibutyltin laurate 0.02 part was added and stirred to 70 ° C. The temperature was raised in 5 hours and reacted at 70 to 75 ° C. for 3 hours.
To this, 0.05 part of tert-butylhydroquinone, 161 parts of light ester G-201P (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), and 384 parts of methyl ethyl ketone were added, and the nitrogen introduction tube was replaced with an air introduction tube, again at 70 to 75 ° C. Then, the reaction was carried out for 10 hours while adding 0.04 part of tert-butylhydroquinone every 4 hours to obtain a polyurethane resin solution.
To this solution, 70 parts of triethylamine and 2609 parts of pure water are gradually added. After maintaining at 30 ° C. for 2 hours, 0.5 part of Surfynol AK02 (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) is added and methyl ethyl ketone is added at 50 ° C. Was distilled off under reduced pressure to obtain a transparent liquid aqueous polyurethane resin a.
The aqueous polyurethane resin a has a solid content concentration of 29.3%, an acid value of 38.7 KOH mg / g, a viscosity of U-V, a triol content in the polyol component: 12 mol%, and a terminal ethylenically unsaturated double. The bond concentration was 1.4 equivalent / kg, the number average molecular weight (Mn) was 3000, and had active energy ray curability.

合成例2[水性ポリウレタン樹脂bの合成]
還流冷却管、窒素導入管及び温度計を備えた撹拌機付き反応器に、ポリオキシエチレングリコール(Mn=600)37部、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸69部、トリメチロールプロパン28部、水添MDI(ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート)315部、ヘキサメチレンジイソシアネート28部、メチルエチルケトン498部、ジブチル錫ラウリレート0.02部を入れて撹拌しながら70℃まで0.5時間で昇温し、70〜75℃で3時間反応させた。
これに、tert−ブチルハイドロキノン0.05部、アロニックスM−403(東亜合成(株)製)741部、メチルエチルケトン743部を加え、窒素導入管を空気導入管に替えて、再び70〜75℃で、4時間毎にtert−ブチルハイドロキノン0.04部を加えながら6時間反応させて、ポリウレタン樹脂の溶液を得た。
この溶液に、トリエチルアミン52部添加後、純水2922部及び無水ピペラジン21部からなる溶液を30分間かけて徐々に加え、40℃で1時間撹拌混合した。これに、サーフィノールAK02(日信化学工業(株)製)0.5部を加えて50℃にてメチルエチルケトンを減圧留去して、乳白色水分散体の水性ポリウレタン樹脂bを得た。
該水性ポリウレタン樹脂bは、固形分濃度:30.3%、酸価:29.1KOHmg/g、粘度:100cp、ポリオール成分中のトリオール含有量:36モル%、末端エチレン性不飽和二重結合の濃度:3.7当量/kg、Mn:2700であり、活性エネルギー線硬化性を有していた。
Synthesis Example 2 [Synthesis of aqueous polyurethane resin b]
In a reactor equipped with a stirrer equipped with a reflux condenser, a nitrogen inlet tube and a thermometer, 37 parts of polyoxyethylene glycol (Mn = 600), 69 parts of 2,2-bis (hydroxymethyl) propionic acid, 28 trimethylolpropane Parts, 315 parts of hydrogenated MDI (dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate), 28 parts of hexamethylene diisocyanate, 498 parts of methyl ethyl ketone, 0.02 part of dibutyltin laurate and stirring to 70 ° C. in 0.5 hours The temperature was raised and reacted at 70 to 75 ° C. for 3 hours.
To this, 0.05 part of tert-butylhydroquinone, 741 parts of Aronix M-403 (manufactured by Toa Gosei Co., Ltd.) and 743 parts of methyl ethyl ketone were added, and the nitrogen introduction tube was replaced with an air introduction tube, and again at 70 to 75 ° C. Reaction was performed for 6 hours while adding 0.04 part of tert-butylhydroquinone every 4 hours to obtain a polyurethane resin solution.
After adding 52 parts of triethylamine to this solution, a solution consisting of 2922 parts of pure water and 21 parts of anhydrous piperazine was gradually added over 30 minutes, followed by stirring and mixing at 40 ° C. for 1 hour. To this, 0.5 part of Surfynol AK02 (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) was added, and methyl ethyl ketone was distilled off under reduced pressure at 50 ° C. to obtain an aqueous polyurethane resin b of milky white water dispersion.
The aqueous polyurethane resin b has a solid content concentration of 30.3%, an acid value of 29.1 KOH mg / g, a viscosity of 100 cp, a triol content in the polyol component: 36 mol%, and a terminal ethylenically unsaturated double bond. Concentration: 3.7 equivalent / kg, Mn: 2700, and had active energy ray curability.

合成例3[水性ポリウレタン樹脂cの合成]
還流冷却管、窒素導入管及び温度計を備えた撹拌機付き反応器に、ポリオキシエチレングリコール(Mn=1000)249部、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸109部、ひまし油LM−R(豊国製油(株)製)54部、水添MDI(ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート)416部、メチルエチルケトン828部、ジブチル錫ラウリレート0.02部を入れて撹拌しながら70℃まで0.5時間で昇温し、70〜75℃で3時間反応させた。
これに、tert−ブチルハイドロキノン0.05部、ライトエステルG−201P(共栄社化学(株)製)172部、メチルエチルケトン394部を加え、窒素導入管を空気導入管に替えて、再び70〜75℃で、4時間毎にtert−ブチルハイドロキノン0.04部を加えながら9時間反応させて、ポリウレタン樹脂の溶液を得た。
この溶液に、トリエチルアミン74部、純水2598部を徐々に加え、30℃で2時間保持後、サーフィノールAK02(日信化学工業(株)製)0.5部を加えて50℃にてメチルエチルケトンを減圧留去して、透明液体の水性ポリウレタン樹脂cを得た。
該水性ポリウレタン樹脂cは、固形分濃度:30.1%、酸価:41.3KOHmg/g、粘度:S、ポリオール成分中のトリオール含有量:6モル%、末端エチレン性不飽和二重結合の濃度:1.4当量/kg、Mn:2000であり、活性エネルギー線硬化性を有していた。
Synthesis Example 3 [Synthesis of aqueous polyurethane resin c]
In a reactor equipped with a stirrer equipped with a reflux condenser, a nitrogen inlet tube and a thermometer, 249 parts of polyoxyethylene glycol (Mn = 1000), 109 parts of 2,2-bis (hydroxymethyl) propionic acid, castor oil LM-R (Toyoku Oil Co., Ltd.) 54 parts, hydrogenated MDI (dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate) 416 parts, methyl ethyl ketone 828 parts, dibutyltin laurate 0.02 part was added and stirred to 70 ° C. with stirring. The temperature was raised in 5 hours, and the reaction was carried out at 70 to 75 ° C. for 3 hours.
To this, 0.05 part of tert-butylhydroquinone, 172 parts of light ester G-201P (manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) and 394 parts of methyl ethyl ketone were added, and the nitrogen introduction tube was changed to an air introduction tube, again at 70 to 75 ° C. Then, the reaction was carried out for 9 hours while adding 0.04 part of tert-butylhydroquinone every 4 hours to obtain a polyurethane resin solution.
To this solution, 74 parts of triethylamine and 2598 parts of pure water are gradually added. After maintaining at 30 ° C. for 2 hours, 0.5 part of Surfynol AK02 (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) is added and methyl ethyl ketone is added at 50 ° C. Was distilled off under reduced pressure to obtain a transparent liquid aqueous polyurethane resin c.
The aqueous polyurethane resin c has a solid content concentration of 30.1%, an acid value of 41.3 KOH mg / g, a viscosity of S, a triol content in the polyol component: 6 mol%, and a terminal ethylenically unsaturated double bond. Concentration: 1.4 equivalent / kg, Mn: 2000, and had active energy ray curability.

合成例4[水性ポリウレタン樹脂dの合成]
還流冷却管、窒素導入管及び温度計を備えた撹拌機付き反応器に、ポリオキシエチレングリコール(Mn=1000)264部、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸127部、ひまし油LM−R(豊国製油(株)製)127部、水添MDI(ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート)415部、メチルエチルケトン918部、ジブチル錫ラウリレート0.02部を入れて撹拌しながら70℃まで0.5時間で昇温し、70〜75℃で3時間反応させた。
これに、tert−ブチルハイドロキノン0.05部、ヒドロキシエチルアクリレート82部、メチルエチルケトン303部を加え、窒素導入管を空気導入管に替えて、再び70〜75℃で、4時間毎にtert−ブチルハイドロキノン0.04部を加えながら10時間反応させて、ポリウレタン樹脂の溶液を得た。
この溶液に、トリエチルアミン76部、純水2591部を徐々に加え、30℃で2時間保持後、サーフィノールAK02(日信化学工業(株)製)0.5部を加えて50℃にてメチルエチルケトンを減圧留去して、透明液体の水性ポリウレタン樹脂dを得た。
該水性ポリウレタン樹脂dは、固形分濃度:29.7%、酸価:42.2KOHmg/g、粘度:V、ポリオール成分中のトリオール含有量:12モル%、末端エチレン性不飽和二重結合の濃度:0.7当量/kg、Mn:3000であり、活性エネルギー線硬化性を有していた。
Synthesis Example 4 [Synthesis of aqueous polyurethane resin d]
In a reactor equipped with a stirrer equipped with a reflux condenser, a nitrogen inlet tube and a thermometer, 264 parts of polyoxyethylene glycol (Mn = 1000), 127 parts of 2,2-bis (hydroxymethyl) propionic acid, castor oil LM-R (Toyoku Oil Co., Ltd.) 127 parts, hydrogenated MDI (dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate) 415 parts, methyl ethyl ketone 918 parts, dibutyltin laurate 0.02 part was added and stirred to 70 ° C. with stirring. The temperature was raised in 5 hours and reacted at 70 to 75 ° C. for 3 hours.
To this, 0.05 part of tert-butyl hydroquinone, 82 parts of hydroxyethyl acrylate and 303 parts of methyl ethyl ketone were added, and the nitrogen introduction tube was replaced with an air introduction tube, and again at 70 to 75 ° C. every 4 hours. The reaction was carried out for 10 hours while adding 0.04 part to obtain a polyurethane resin solution.
To this solution, 76 parts of triethylamine and 2591 parts of pure water are gradually added, held at 30 ° C. for 2 hours, 0.5 part of Surfynol AK02 (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.) is added, and methyl ethyl ketone is added at 50 ° C. Was distilled off under reduced pressure to obtain a transparent liquid aqueous polyurethane resin d.
The aqueous polyurethane resin d has a solid content concentration of 29.7%, an acid value of 42.2 KOH mg / g, a viscosity of V, a triol content in the polyol component: 12 mol%, and a terminal ethylenically unsaturated double bond. Concentration: 0.7 equivalent / kg, Mn: 3000, and had active energy ray curability.

合成例5[水性ポリウレタン樹脂eの合成]
窒素導入管、冷却用コンデンサー、温度計、攪拌機を備えた1リットル4つ口丸底フラスコに、分子量1000のポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)65部、トリメチロールプロパン17部、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸54部、溶剤としてメチルエチルケトン(MEK)632部、水添MDI(ジシクロヘキシルメタン−4,4’ジイソシアネート)285部を仕込み、70〜75℃において2時間反応させた後、ウレタン化触媒としてオクチル酸第一スズを0.13部加えて更に3時間反応させた。反応溶液中のヒドロキシル基が全てNCOに置き換わった後に、窒素導入管を空気導入管に替えて、アロニックスM−305(東亜合成(株)製) 276部、MEK413部、メトキシキノン0.28部及びtert−ブチルハイドロキノン0.28部を添加した。再び70〜75℃に昇温し1時間反応させた後にオクチル酸第一スズ0.21部を加え8時間反応させてポリウレタン樹脂溶液を得た。この溶液に、トリメチロールプロパントリアクリレート77部投入し、更にトリエチルアミン41部加え中和した後に、純水2211部及び無水ピペラジン17部から成る溶液を30分かけて徐々に加え、40℃で1時間攪拌混合した。サーフィノールAK02(日信化学工業(株)製)2部を加えた後50℃にてメチルエチルケトンを減圧留去して、不揮発分:31.0%、固形分酸価29(KOHmg/g)、粘度:19cp、ポリオール成分中のトリオール含有量29モル%、不飽和基濃度が3.1当量/kg、数平均分子量4000の活性エネルギー線硬化型ポリウレタン樹脂の水性ポリウレタン樹脂(e)を得た。
Synthesis Example 5 [Synthesis of aqueous polyurethane resin e]
In a 1 liter four-necked round bottom flask equipped with a nitrogen inlet tube, a condenser for cooling, a thermometer, and a stirrer, 65 parts of polytetramethylene ether glycol (PTMG) with a molecular weight of 1000, 17 parts of trimethylolpropane, 2,2-bis 54 parts of (hydroxymethyl) propionic acid, 632 parts of methyl ethyl ketone (MEK) as a solvent and 285 parts of hydrogenated MDI (dicyclohexylmethane-4,4 ′ diisocyanate) were charged, reacted at 70 to 75 ° C. for 2 hours, and then urethanized. As a catalyst, 0.13 part of stannous octylate was added and reacted for another 3 hours. After all the hydroxyl groups in the reaction solution have been replaced with NCO, the nitrogen inlet tube is replaced with an air inlet tube, and 276 parts of Aronics M-305 (manufactured by Toagosei Co., Ltd.), 413 parts of MEK, 0.28 parts of methoxyquinone and 0.28 part of tert-butyl hydroquinone was added. After heating again to 70-75 degreeC and making it react for 1 hour, stannous octoate 0.21 part was added and it was made to react for 8 hours, and the polyurethane resin solution was obtained. To this solution, 77 parts of trimethylolpropane triacrylate was added, and after further adding 41 parts of triethylamine and neutralizing, a solution consisting of 2211 parts of pure water and 17 parts of anhydrous piperazine was gradually added over 30 minutes, and then at 40 ° C. for 1 hour. Stir and mix. After adding 2 parts of Surfinol AK02 (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.), methyl ethyl ketone was distilled off under reduced pressure at 50 ° C., nonvolatile content: 31.0%, solid content acid value 29 (KOHmg / g), An aqueous polyurethane resin (e) of an active energy ray-curable polyurethane resin having a viscosity of 19 cp, a triol content of 29 mol% in the polyol component, an unsaturated group concentration of 3.1 equivalent / kg, and a number average molecular weight of 4000 was obtained.

合成例6[水性ポリウレタン樹脂fの合成]
ポリアルキレンエーテルを水性ウレタン樹脂に導入するためにポリアルキレンエーテル鎖をペンダント状に有するジオール化合物1の調整例を示す。
窒素導入管、冷却用コンデンサー、温度計、攪拌機を備えた1リットル4つ口丸底フラスコに、あらかじめ50℃に加温して融解しておいたメトキシポリ(オキシエチレン/オキシプロピレン)−2−プロピルアミン(EO/PO=9/1モル比 分子量=1000),500g(0.5モル)を入れ攪拌した。ついで、内温を45〜50℃に保ちながら4−ヒドロキシブチルアクリレート 72g(0.5モル)を約30分で投入した。その後内温を30〜40℃に保ちながら5時間攪拌した。次に、水添MDI65.5g(0.25モル)を、内温を30〜40℃に保ちながら約30分かけて投入した。投入後内温を30〜40℃に保ちながら1時間攪拌した。赤外分光光度計でイソシアネート基のピークが無いことを確認して、取りだした。得られたジオール化合物は40℃でほとんど無色であり、室温でワックス状に固化した。高速液体クロマトグラフィー(東ソー 8020)でピ−クが1本で高純度品であることが確認できた。水酸基価の計算値44.0に対して水酸基価の実測値は44.2でほぼ一致し、水添MDIでの2量化の際、水酸基と水添MDIは反応していないことが確認された。
次に水性ウレタン樹脂fの合成例を示す。窒素導入管、冷却用コンデンサー、温度計、攪拌機を備えた1リットル4つ口丸底フラスコに、分子量1000のポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)81部、前述で得られたポリアルキレンエーテル鎖をペンダント状に有するジオール化合物1、31部、トリメチロールプロパン21部、2,2−ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸38部、溶剤としてメチルエチルケトン(MEK)703部、水添MDI(ジシクロヘキシルメタン−4,4’ジイソシアネート)298部を仕込み、70〜75℃において2時間反応させた後、ウレタン化触媒としてオクチル酸第一スズを0.14部加えて更に3時間反応させた。反応溶液中のヒドロキシル基が全てNCOに置き換わった後に、窒素導入管を空気導入管に替えて、アロニックスM−305(東亜合成(株)製) 206部、MEK390部、メトキシキノン0.30部及びtert−ブチルハイドロキノン0.30部を添加した。再び70〜75℃に昇温し1時間反応させた後にオクチル酸第一スズ0.22部を加え8時間反応させてポリウレタン樹脂溶液を得た。この溶液に、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート81部投入し、更にトリエチルアミン28部加え中和した後に、純水2211部及び無水ピペラジン28部から成る溶液を30分かけて徐々に加え、40℃で1時間攪拌混合した。サーフィノールAK02(日信化学工業(株)製)2部を加えた後50℃にてメチルエチルケトンを減圧留去して、不揮発分:31.5%、固形分酸価19(KOHmg/g)、粘度:19cp、ポリオール成分中のトリオール含有量27モル%、不飽和基濃度が3.1当量/kg、数平均分子量6000の活性エネルギー線硬化型ポリウレタン樹脂の水性ポリウレタン樹脂(f)を得た
Synthesis Example 6 [Synthesis of aqueous polyurethane resin f]
An example of preparation of the diol compound 1 having a polyalkylene ether chain in a pendant form in order to introduce the polyalkylene ether into an aqueous urethane resin will be described.
Methoxypoly (oxyethylene / oxypropylene) -2-propyl previously heated to 50 ° C. and melted in a 1-liter four-necked round bottom flask equipped with a nitrogen inlet tube, a condenser for cooling, a thermometer, and a stirrer Amine (EO / PO = 9/1 molar ratio, molecular weight = 1000) and 500 g (0.5 mol) were added and stirred. Then, 72 g (0.5 mol) of 4-hydroxybutyl acrylate was added in about 30 minutes while maintaining the internal temperature at 45 to 50 ° C. Then, it stirred for 5 hours, keeping internal temperature at 30-40 degreeC. Next, 65.5 g (0.25 mol) of hydrogenated MDI was added over about 30 minutes while maintaining the internal temperature at 30 to 40 ° C. It stirred for 1 hour, keeping internal temperature at 30-40 degreeC after throwing in. An infrared spectrophotometer was used to confirm that there was no isocyanate group peak, and the sample was taken out. The obtained diol compound was almost colorless at 40 ° C. and solidified into a wax at room temperature. It was confirmed by high performance liquid chromatography (Tosoh 8020) that it had a single peak and was a high purity product. The measured value of the hydroxyl value is almost equal to 44.2 with respect to the calculated value of the hydroxyl value of 44.0, and it was confirmed that the hydroxyl group and the hydrogenated MDI did not react during the dimerization with the hydrogenated MDI. .
Next, a synthesis example of the aqueous urethane resin f is shown. A 1-liter four-necked round bottom flask equipped with a nitrogen inlet tube, a condenser for cooling, a thermometer and a stirrer is pendant with 81 parts of polytetramethylene ether glycol (PTMG) having a molecular weight of 1000 and the polyalkylene ether chain obtained above. 1, 31 parts of diol compound, 21 parts of trimethylolpropane, 38 parts of 2,2-bis (hydroxymethyl) propionic acid, 703 parts of methyl ethyl ketone (MEK) as a solvent, hydrogenated MDI (dicyclohexylmethane-4,4 ′ 298 parts of diisocyanate) were charged and reacted at 70 to 75 ° C. for 2 hours. Then, 0.14 part of stannous octylate was added as a urethanization catalyst and further reacted for 3 hours. After all the hydroxyl groups in the reaction solution have been replaced with NCO, the nitrogen inlet tube is replaced with an air inlet tube, 206 parts of Aronics M-305 (manufactured by Toagosei Co., Ltd.), 390 parts of MEK, 0.30 parts of methoxyquinone and 0.30 part of tert-butyl hydroquinone was added. The temperature was raised again to 70 to 75 ° C. and reacted for 1 hour, and then 0.22 part of stannous octylate was added and reacted for 8 hours to obtain a polyurethane resin solution. To this solution, 81 parts of dipentaerythritol hexaacrylate was added, and after further neutralizing by adding 28 parts of triethylamine, a solution consisting of 2211 parts of pure water and 28 parts of anhydrous piperazine was gradually added over 30 minutes, and then at 40 ° C. for 1 hour. Stir and mix. After adding 2 parts of Surfynol AK02 (manufactured by Nissin Chemical Industry Co., Ltd.), methyl ethyl ketone was distilled off under reduced pressure at 50 ° C., nonvolatile content: 31.5%, solid content acid value 19 (KOHmg / g), An aqueous polyurethane resin (f) of active energy ray-curable polyurethane resin having a viscosity of 19 cp, a triol content of 27 mol% in the polyol component, an unsaturated group concentration of 3.1 equivalent / kg, and a number average molecular weight of 6000 was obtained.

配合例1〜14
合成例1〜6で得た水性ポリウレタン樹脂a〜fを用い、表1,2に従って、活性エネルギー線硬化型塗料組成物を調製した。
Formulation Examples 1-14
Using the aqueous polyurethane resins a to f obtained in Synthesis Examples 1 to 6, active energy ray-curable coating compositions were prepared according to Tables 1 and 2.

Figure 2008030474
Figure 2008030474

Figure 2008030474
Figure 2008030474

表1,2中の数値は、%表示以外はすべて質量部を表す。
表1,2に記載した水性ポリウレタン樹脂a〜fは、合成例1〜6で得た水性ポリウレタン樹脂a〜fである。
また、これら以外の各配合成分は、それぞれ下記の通りである。
・カヤマーPM21:日本化薬(株)製、メタクリロイルオキシ基を有する燐酸エステル化合物[上記一般式(1)において、Rがメチル基であり、sが2であり、mが1又は2(平均1.5)であり、aが1又は2(平均1.5)であり、bが0であり、cが1又は2(平均1.5)であり、かつa+cが3である化合物の混合物。]を表す。
・イルガキュア184:チバ・スペシャリティケミカルズ製、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン(光重合開始剤)を表す。
・スノーテックスC:日産化学(株)製、アルミニウム処理コロイダルシリカを表す。
・NUC−シリコンA−174:東レダウコーニング(株)製、γ−メタクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン(シランカップリング剤)を表す。
・Aquacer515:ビックケミー(株)製、水分散オレフィン系ワックスを表す。
・FZ−3153:東レダウコーニング(株)製、シリコーンエマルジョンを表す。
・Al−1:ビックケミー(株)製、NANOBOYK3600(粒径40nmの球状アルミナ粒子)を表す。
・Al−2:住友化学工業(株)製、スミコランダムAA−03(粒径0.3μmの球状アルミナ粒子)を表す。
・Al−3:住友化学工業(株)製、スミコランダムAA−07(粒径0.7μmの球状アルミナ粒子)を表す。
・Al−4:住友化学工業(株)製、スミコランダムAA−2(粒径2μmの球状アルミナ粒子)を表す。
The numerical values in Tables 1 and 2 all represent parts by mass except for%.
The aqueous polyurethane resins a to f described in Tables 1 and 2 are the aqueous polyurethane resins a to f obtained in Synthesis Examples 1 to 6.
Moreover, each compounding component other than these is as follows, respectively.
-Kayamar PM21: manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., a phosphate ester compound having a methacryloyloxy group [in the above general formula (1), R 1 is a methyl group, s is 2, and m is 1 or 2 (average 1.5), a is 1 or 2 (average 1.5), b is 0, c is 1 or 2 (average 1.5), and a + c is 3 . ].
Irgacure 184: manufactured by Ciba Specialty Chemicals, 1-hydroxycyclohexyl phenyl ketone (photopolymerization initiator).
Snowtex C: Represents an aluminum-treated colloidal silica manufactured by Nissan Chemical Co., Ltd.
-NUC-silicon A-174: Toray Dow Corning Co., Ltd., represents γ-methacryloyloxypropyltrimethoxysilane (silane coupling agent).
-Aquacer 515: manufactured by Big Chemie Co., Ltd., represents a water-dispersed olefin wax.
FZ-3153: Toray Dow Corning Co., Ltd., represents a silicone emulsion.
-Al-1: The product made by Big Chemie Co., Ltd., NANOBOYK3600 (spherical alumina particles having a particle size of 40 nm).
-Al-2: Sumitomo Chemical Co., Ltd. product, Sumiko Random AA-03 (spherical alumina particles having a particle size of 0.3 μm) is represented.
-Al-3: Sumitomo Chemical Co., Ltd. product, Sumiko Random AA-07 (spherical alumina particles having a particle size of 0.7 μm) is represented.
-Al-4: Sumitomo Chemical Co., Ltd. make, Sumicorundum AA-2 (spherical alumina particle with a particle size of 2 micrometers) is represented.

試験例1〜35
配合例1〜14で調製した活性エネルギー線硬化型塗料組成物を用いて、表3〜5に示す金属基材上に、下記に示す方法で被覆膜を作成した。
表3〜5中、金属基材M−1〜M−9はそれぞれ以下のものを示す。また、各金属基材表面の防錆油膜は、被覆膜を形成する前に、メチルエチルケトン(MEK)で除去した。
・M−1:クロメート処理を施していない電気亜鉛めっき鋼板(板厚:0.8mm、めっき厚:約2.8μm、算術平均粗さ:1.5μm)・M−2:電気亜鉛めっき鋼板(板厚:0.8mm、めっき厚:約6.0μm、算術平均粗さ:3.8μm)・M−3:Crを18質量%含有するフェライト系ステンレス鋼板(板厚:0.8mm、算術平均粗さ:1.2μm)・M−4:クロメート処理を施していない溶融亜鉛めっき鋼板(板厚:0.8mm、めっき厚:約7.0μm、算術平均粗さ:1.3μm)・M−5:Mgを4.5質量%含有するアルミニウム合金板(板厚:0.8mm、算術平均粗さ:1.4μm)・M−6:Crを18質量%及びNiを8質量%含有するオ−ステナイト系ステンレス鋼板(板厚:0.8mm、算術平均粗さ:1.0μm)・M−7:Crを13質量%含有するマルテンサイト系ステンレス鋼板(板厚:0.8mm、算術平均粗さ:1.1μm)・M−8:電気Zn-Ni合金めっき鋼板(板厚:0.8mm、めっき厚:約2.8μm、算術平均粗さ:1.8μm)・M−9:溶融Zn-11%Al-3%Mg-0.2%Si合金めっき鋼板(板厚:0.8mm、めっき厚:約6μm、算術平均粗さ:2.5μm)
Test Examples 1-35
Using the active energy ray-curable coating compositions prepared in Formulation Examples 1 to 14, coating films were formed on the metal substrates shown in Tables 3 to 5 by the method shown below.
In Tables 3-5, metal base material M-1 to M-9 shows the following, respectively. Moreover, the antirust oil film on the surface of each metal substrate was removed with methyl ethyl ketone (MEK) before forming the coating film.
M-1: electrogalvanized steel sheet not subjected to chromate treatment (plate thickness: 0.8 mm, plating thickness: about 2.8 μm, arithmetic average roughness: 1.5 μm) M-2: electrogalvanized steel sheet ( Plate thickness: 0.8 mm, plating thickness: about 6.0 μm, arithmetic average roughness: 3.8 μm) M-3: Ferritic stainless steel plate containing 18% by mass of Cr (plate thickness: 0.8 mm, arithmetic average) (Roughness: 1.2 μm) M-4: Hot-dip galvanized steel sheet not subjected to chromate treatment (plate thickness: 0.8 mm, plating thickness: about 7.0 μm, arithmetic average roughness: 1.3 μm) M- 5: Aluminum alloy plate containing 4.5% by mass of Mg (plate thickness: 0.8 mm, arithmetic average roughness: 1.4 μm) M-6: O containing 18% by mass of Cr and 8% by mass of Ni -Stainless steel plate (thickness: 0.8 mm, arithmetic average roughness: 1.0 μm) M-7: Martensitic stainless steel plate containing 13% by mass of Cr (plate thickness: 0.8 mm, arithmetic average roughness: 1.1 μm) M-8: Electrical Zn—Ni alloy plated steel plate (Plate thickness: 0.8 mm, plating thickness: about 2.8 μm, arithmetic average roughness: 1.8 μm) M-9: Molten Zn-11% Al-3% Mg-0.2% Si alloy-plated steel sheet ( (Plate thickness: 0.8 mm, plating thickness: about 6 μm, arithmetic average roughness: 2.5 μm)

[被覆金属基材の作成方法]
活性エネルギー線硬化型塗料組成物を、固形分濃度が20%となるよう調整し、これを。DDR(ドローダウンロッド)#2又は#5を使用して、0.8mm板厚の各金属基板に、表3〜5に示す被覆膜の付着量(約1g/m又は2g/m)となるよう塗布して塗膜を形成し、該塗膜を、送風乾燥機で80℃−20分間乾燥し、窒素ガスパージ式UV照射装置にて、120W高圧水銀灯−コンベア速度10m/分(照射量:260mJ/cm)で硬化させることにより、金属基材表面に被覆膜が形成された被覆金属基材を作成した。
このとき、不活性ガスとしては窒素を用い、UV照射装置内の酸素濃度は5〜10%となるように調整した。
被覆膜の付着量(g/m)及び該被覆膜の厚さを表3〜5に示す。
[Method for producing coated metal substrate]
Adjust the active energy ray-curable coating composition so that the solid content concentration is 20%, and this. Using DDR (draw down rod) # 2 or # 5, the coating amount of the coating film shown in Tables 3 to 5 (about 1 g / m 2 or 2 g / m 2 ) on each metal substrate having a thickness of 0.8 mm. ) To form a coating film, and the coating film is dried at 80 ° C. for 20 minutes with a blow dryer, and 120 W high-pressure mercury lamp-conveyor speed of 10 m / min (irradiation) with a nitrogen gas purge UV irradiation device. A coated metal base material having a coating film formed on the surface of the metal base material was cured by curing at a quantity of 260 mJ / cm 2 ).
At this time, nitrogen was used as the inert gas, and the oxygen concentration in the UV irradiation apparatus was adjusted to 5 to 10%.
The adhesion amount (g / m 2 ) of the coating film and the thickness of the coating film are shown in Tables 3 to 5.

得られた被覆金属基材の被覆膜に対し、ボールオンディスク試験、紙摩耗性評価試験、スチールウール摩耗試験、耐溶剤性試験(機械ラビング試験)、密着性試験(碁盤目セロハン粘着テ−プ剥離試験)、加工性試験I(碁盤目エリクセン加工性試験)、及び加工性試験II(万力折り曲げ加工試験)を以下の手順で行った。その結果を表3〜5に示す。
なお、ボールオンディスク試験、紙摩耗性評価試験、及びスチールウール摩耗試験は耐摩耗性、耐溶剤性試験は耐溶剤性、密着性試験は金属基材に対する密着性、加工性試験I及びIIは成形加工性を評価するための試験である。
Ball-on-disk test, paper wear test, steel wool wear test, solvent resistance test (mechanical rubbing test), adhesion test (cross-cut cellophane adhesive test) Detachment test), workability test I (cross cut Eriksen workability test), and workability test II (vise bending test) were performed in the following procedure. The results are shown in Tables 3-5.
The ball-on-disk test, the paper abrasion test, and the steel wool abrasion test are wear resistance, the solvent resistance test is solvent resistance, the adhesion test is adhesion to a metal substrate, and the workability tests I and II are This is a test for evaluating molding processability.

[ボールオンディスク試験]
100×100mmの試験片を作成し、摩擦摩耗試験機FR−2100((株)レスカ製)を用い、直径10mmのSUS440C製のステンレス鋼球を、質量1kgで被験面(被覆膜)に押下し、直径70mmの円周上を60rpmで摺動させ、摺動を受ける部位の被覆膜が、元の膜厚の1/4摩滅するまでの摺動周回数を測定した。膜厚測定は、被膜中のケイ素原子の蛍光X線分析に依った。
[Ball-on-disk test]
A test piece of 100 × 100 mm was prepared, and a 10 mm diameter SUS440C stainless steel ball was pressed onto the test surface (coating film) with a mass of 1 kg using a friction and wear tester FR-2100 (manufactured by Resuka Co., Ltd.). Then, it was slid at 60 rpm on a circumference having a diameter of 70 mm, and the number of sliding circumferences until the coating film of the part subjected to the sliding was abraded 1/4 of the original film thickness was measured. Film thickness measurement relied on fluorescent X-ray analysis of silicon atoms in the coating.

[紙摩耗性評価試験]
5×5cmの試験片を作成し、スガ摩耗試験機NUS−ISO 3(スガ試験機(株))の摩耗輪(直径50mm、幅12mm)の外周にJIS−P−0001記載の上質紙を巻き付け、該摩耗輪を、被験面(被覆膜)に質量500gで押下し、ストロ−ク30mmで往復摺動させた。このとき、摩耗輪が1回転する毎に上質紙を新しいものに交換し、常に新しい上質紙で摺動されるようにした。
判定は、摺動を受ける部位の被覆膜が、元の膜厚の1/4摩滅するまでの摺動回数を測定した。膜厚測定は、被膜中のケイ素原子の蛍光X線分析に依った。
[Paper abrasion evaluation test]
A test piece of 5 × 5 cm is prepared, and a high-quality paper described in JIS-P-0001 is wrapped around the outer periphery of a wear wheel (diameter 50 mm, width 12 mm) of Suga Abrasion Tester NUS-ISO 3 (Suga Test Instruments Co., Ltd.) The wear ring was pressed onto the test surface (coating film) with a mass of 500 g and slid back and forth with a stroke of 30 mm. At this time, the quality paper was replaced with a new one every time the wear wheel made one rotation, and was always slid with the new quality paper.
The determination was made by measuring the number of sliding times until the coating film of the part subjected to sliding wears down to 1/4 of the original film thickness. Film thickness measurement relied on fluorescent X-ray analysis of silicon atoms in the coating.

[スチールウール摩耗試験]
5×13cmの試験片を作成し、ラビングテスター:I型(太平理化工業(株)製)のヘッドに、スチールウール(#0000)を取り付け、0.98N/cmの荷重をかけて規定回数(5、10、20、50、100回)ラビング(摺動距離50mm、往復速度40往復/分)、金属基材が露出するまでのラビング回数を目視で判定した。
[Steel wool wear test]
A test piece of 5 × 13 cm is prepared, and steel wool (# 0000) is attached to the head of a rubbing tester: I type (manufactured by Taihei Rika Kogyo Co., Ltd.), and a specified number of times is applied with a load of 0.98 N / cm 2. (5, 10, 20, 50, 100 times) Rubbing (sliding distance 50 mm, reciprocating speed 40 reciprocations / min), the number of rubbing until the metal substrate was exposed was visually determined.

[耐溶剤性試験(機械ラビング試験)]
5×13cmの試験片を作成し、ラビングテスター:I型(太平理化工業(株)製)のヘッドに、脱脂綿0.8gを4.5×3.5cmのガーゼで包む様に取り付け、溶剤(エタノール又はMEK)を含ませ、300gの荷重をかけて規定回数(10、20、50、60回)ラビングし、下地が露出しているか否かで判定した。
◎ :全く露出部分が無く、ラビング跡も目立たない。
○ :全く露出部分がないがラビング跡がある。
△ :痕跡程度下地に達している部分がある。
× :塗膜が剥がれ下地が露出している。
表3〜5中、耐エタノール性は、上記耐溶剤試験の溶剤に試薬1級エタノールを使用した試験であり、耐MEK性は、上記耐溶剤試験の溶剤に試薬1級メチルエチルケトンを使用した試験である。
[Solvent resistance test (mechanical rubbing test)]
A test piece of 5 × 13 cm was prepared and attached to a rubbing tester: type I head (manufactured by Taihei Rika Kogyo Co., Ltd.) so that 0.8 g of absorbent cotton was wrapped in gauze of 4.5 × 3.5 cm, and a solvent ( Ethanol or MEK) was included, rubbed for a specified number of times (10, 20, 50, 60 times) with a load of 300 g, and whether or not the ground was exposed was determined.
A: There is no exposed part and rubbing marks are not noticeable.
○: There is no exposed part, but there is a rubbing trace.
Δ: There is a portion reaching the ground to the extent of traces.
X: The coating film was peeled off and the base was exposed.
In Tables 3-5, ethanol resistance is a test using reagent primary ethanol as a solvent for the solvent resistance test, and MEK resistance is a test using reagent primary methyl ethyl ketone as a solvent for the solvent resistance test. is there.

[密着性試験(碁盤目セロハン粘着テープ試験)]
100×100mmの試験片を作成し、該試験片の被覆膜側の中央部に、ナイフを用いて、1mm間隔で縦横それぞれ11本の、被覆膜を貫通する平行線を引き、1平方cmの中に枡目100個の碁盤目を設けた。次いで、碁盤目の上にセロハン粘着テープを圧着して急激に剥離し、碁盤目上に残存する碁盤目の数Xを求めた。
[Adhesion test (cross cellophane adhesive tape test)]
A test piece of 100 × 100 mm was prepared, and 11 parallel lines penetrating the coating film were drawn at 1 mm intervals in the center of the test piece on the coating film side at intervals of 1 mm. 100 square grids were provided in cm. Next, a cellophane adhesive tape was pressure-bonded on the grid and peeled off rapidly, and the number X of grids remaining on the grid was determined.

[加工性試験I(煮沸−碁盤目エリクセン加工性試験(JIS−Z−2247))]
予め3時間煮沸した50×150mmの試験片の端から3cmの中央に、上記の碁盤目作成方法と同じ方法で被覆膜に碁盤目を作り、碁盤目中央に向けてエリクセン試験機にて5mm絞った(押し出した)。上記同様に碁盤目の部分をセロハン粘着テープで剥離して、碁盤目上に残存する碁盤目の数Xを求めた。
[Processability Test I (Boiling-Crosscutter Ericksen Processability Test (JIS-Z-2247))]
Make a grid on the coating film in the same way as the grid pattern creation method above in the center of 3cm from the end of a 50x150mm test piece boiled for 3 hours in advance. Squeezed (extruded). In the same manner as described above, the grids were peeled off with a cellophane adhesive tape, and the number X of grids remaining on the grids was determined.

[加工性試験II(万力折り曲げ加工試験)]
50×150mmの試験片を用意し、被覆膜側を外側にして試験片と同じ厚さのT設定板を用意し、間に0〜複数枚のT設定板を挟み込むようにして180度曲げ、万力で挟み圧し曲げた。挟み込む枚数0を0T、1枚を1T、2枚を2T、3枚を3Tとする。曲げ部を上記同様にセロハン粘着テープで剥離して、剥離しないものを報告した。
[Workability test II (vise bending test)]
Prepare a 50 x 150 mm test piece, prepare a T setting plate with the same thickness as the test piece with the coating film side facing out, and bend 180 degrees with 0 to multiple T setting plates in between Squeezed and bent with a vise. The number of sandwiched sheets is 0T, 1T is 1T, 2T is 2T, and 3T is 3T. It was reported that the bent part was peeled off with a cellophane adhesive tape in the same manner as described above and did not peel off.

Figure 2008030474
Figure 2008030474

Figure 2008030474
Figure 2008030474

Figure 2008030474
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表3〜5に試験結果を示す。アルミナ粒子(D)の配合量が異なる以外は同様の組成の配合例1−1,1−2,1−3,1−5、配合例2,3,4,11、または配合例13−1,13−2,13−3,14の塗料組成物を用いた試験例1−1,1−2,1−3,1−5、試験例2,3,4,13、または試験例23,24,25,27を比較した。
(1)アルミナ粒子(D)の配合量が総固形分の1〜20質量%の範囲内である試験例1−1,1−2、試験例2,3、試験例23,24は、いずれの試験結果も良好であり、特に耐摩耗性は、ボールオンディスク試験、紙摩耗性評価試験、及びスチールウール摩耗試験とも、非常に良好な結果であった。
(2)一方、アルミナ粒子(D)を30質量%配合した塗料組成物を用いた試験例1−3、試験例4、試験例25は、耐摩耗性、加工性が低くなっていた。また、アルミナ粒子(D)が配合されていない塗料組成物を用いた試験例1−5、試験例13、試験例27は、耐摩耗性が低くなっていた。
Tables 3 to 5 show the test results. Formulation Example 1-1, 1-2, 1-3, 1-5, Formulation Example 2, 3, 4, 11 or Formulation Example 13-1 having the same composition except that the blending amount of the alumina particles (D) is different. , 13-2, 13-3, Test Example 1-1, 1-2, 1-3, 1-5, Test Example 2, 3, 4, 13, or Test Example 23, 24, 25 and 27 were compared.
(1) Test Examples 1-1 and 1-2, Test Examples 2 and 3, and Test Examples 23 and 24 in which the blending amount of the alumina particles (D) is within the range of 1 to 20% by mass of the total solid content The test results were also good. Particularly, the wear resistance was very good in the ball-on-disk test, the paper wear test, and the steel wool wear test.
(2) On the other hand, Test Example 1-3, Test Example 4, and Test Example 25 using a coating composition containing 30% by mass of alumina particles (D) had low wear resistance and workability. Moreover, the abrasion resistance was low in Test Example 1-5, Test Example 13, and Test Example 27 using the coating composition in which the alumina particles (D) were not blended.

試験例6と試験例7とを比較すると、いずれも同じ配合例6の塗料組成物を用いていたにもかかわらず、ボールオンディスク試験、紙摩耗性評価試験、及びスチールウール摩耗試験とも、試験例7の方が際だって良好な結果であった。これは、アルミナ粒子(D)として平均粒子径dが0.7μmのものを用いており、試験例6では膜厚tが1μmの被覆層を形成し、試験例7では膜厚tが2μmの被覆層を形成しており、試験例7はd≦(2t/3)を満たしていることによると考えられる。
同様に、試験例7と試験例8とを比較すると、同じ膜厚の被覆膜を形成したものの、アルミナ粒子(D)として平均粒子径dが2μmのものを用い、d≦(2t/3)を満たさない試験例8の方が耐摩耗性が低かった。
Comparing Test Example 6 and Test Example 7, both the ball-on-disk test, the paper wear resistance evaluation test, and the steel wool wear test were tested regardless of whether the same coating composition of Formulation Example 6 was used. Example 7 was markedly better. This uses alumina particles (D) having an average particle diameter d of 0.7 μm. In Test Example 6, a coating layer having a film thickness t of 1 μm is formed, and in Test Example 7, the film thickness t is 2 μm. A coating layer is formed, and it is considered that Test Example 7 satisfies d ≦ (2t / 3).
Similarly, when Test Example 7 and Test Example 8 are compared, a coating film having the same film thickness is formed, but alumina particles (D) having an average particle diameter d of 2 μm are used, and d ≦ (2t / 3 Test Example 8 that does not satisfy () has lower wear resistance.

燐酸エステル化合物(A)を配合しなかった配合例10の塗料組成物を用いた試験例12は、耐摩耗性、耐溶剤性、密着性、加工性のいずれの試験結果も非常に悪かった。     In Test Example 12 using the coating composition of Formulation Example 10 in which the phosphoric acid ester compound (A) was not blended, all the test results of wear resistance, solvent resistance, adhesion, and workability were very bad.

水性ポリウレタン樹脂(B)の種類以外は同様の組成の配合例1−1,2,8,9の塗料組成物を用いた試験例1−1,2,10,11を比較すると、ポリオール成分中にトリオール以上の成分を10〜40モル%有し、かつ末端エチレン性不飽和二重結合を1.0〜6.0当量/kg有する水性ポリウレタン樹脂a,bを用いた試験例1−1,2は、いずれの試験結果も良好であり、特に耐摩耗性は、ボールオンディスク試験、紙摩耗性評価試験、及びスチールウール摩耗試験とも、非常に良好な結果であった。
一方、試験例10,11は、若干、耐摩耗性、耐溶剤性が低かった。
Comparing Test Examples 1-1, 2, 10, and 11 using the coating compositions of Formulation Examples 1-1, 2, 8, and 9 having the same composition except for the type of the aqueous polyurethane resin (B), Test Example 1-1 using aqueous polyurethane resins a and b having 10 to 40 mol% of triol or higher components and 1.0 to 6.0 equivalents / kg of terminal ethylenically unsaturated double bonds No. 2 was good in any test results, and in particular, the wear resistance was very good in the ball-on-disk test, paper wear evaluation test, and steel wool wear test.
On the other hand, Test Examples 10 and 11 had slightly low wear resistance and solvent resistance.

試験例2と試験例9とを比較すると、同じ配合例2の塗料組成物を用いていたにもかかわらず、窒素ガス雰囲気中で紫外線照射による硬化(UV硬化)を行った試験例2の方が、ボールオンディスク試験の結果が良好であり、耐摩耗性が優れていた。     A comparison between Test Example 2 and Test Example 9 shows that test example 2 was cured by UV irradiation (UV curing) in a nitrogen gas atmosphere even though the coating composition of the same formulation example 2 was used. However, the results of the ball-on-disk test were good and the wear resistance was excellent.

配合例3、13−1の塗料組成物を用い、金属基材としてそれぞれM−1〜M−9を用いた試験例3,14〜21,23,28〜35を比較すると、3.0μm以下の算術平均粗さを有する金属基材を用いた試験例3,15〜21,29〜35は、いずれの試験結果も良好であり、特に耐摩耗性は、ボールオンディスク試験、紙摩耗性評価試験、及びスチールウール摩耗試験とも、非常に良好な結果であった。しかし、表面粗さが3.8μmのM−2を用いた試験例14,28は、若干、耐摩耗性が劣っていた。     Comparing Test Examples 3, 14-21, 23, 28-35 using the coating compositions of Formulation Examples 3 and 13-1 and M-1 to M-9 as metal substrates, respectively, 3.0 μm or less Test Examples 3, 15 to 21, and 29 to 35 using a metal base material having an arithmetic average roughness of 5 are good in any test results. Particularly, the wear resistance is a ball-on-disk test, a paper wear evaluation. Both the test and the steel wool wear test were very good results. However, Test Examples 14 and 28 using M-2 having a surface roughness of 3.8 μm were slightly inferior in wear resistance.

また、配合例3の塗料組成物を用い、金属基材表面が硬いM−3、M−6、M−7、M−8、M−9をそれぞれ用いた試験例15、18〜21は、それらより金属基材表面が柔らかいM−1を用いた試験例3に比べ、耐摩耗性が良好な結果であった。配合例13−1の塗料組成物を用い、金属基材表面が硬いM−3、M−6、M−7、M−8、M−9をそれぞれ用いた試験例29、32〜35は、それらより金属基材表面が柔らかいM−1を用いた試験例23と比べ、金属基材表面の硬さによる差異は確認できなかった。配合例13−1は水性ポリウレタン樹脂中にUV反応性オリゴマーを内包しており、それによる被覆膜は、配合例3による被覆膜に比べ硬くなるためと考えられる。
配合例3、13−1の塗料組成物を用い、金属基材としてそれぞれM−1を用いた試験例3、23を比較すると、水性ポリウレタン樹脂にUV反応性オリゴマーを内抱した水性ポリウレタン樹脂fを用いた試験例23の試験結果の方が良好であった。
Moreover, Test Examples 15 and 18 to 21 using the coating composition of Formulation Example 3 and using M-3, M-6, M-7, M-8, and M-9, each having a hard metal substrate surface, Compared to Test Example 3 using M-1 whose metal substrate surface was softer than those, the results were good in abrasion resistance. Test Examples 29 and 32-35 using the coating composition of Formulation Example 13-1 and using M-3, M-6, M-7, M-8, and M-9, each having a hard metal substrate surface, Compared with Test Example 23 using M-1 whose metal substrate surface was softer than those, a difference due to the hardness of the metal substrate surface could not be confirmed. It is considered that Formulation Example 13-1 includes the UV-reactive oligomer in the aqueous polyurethane resin, and the coating film thereby becomes harder than the coating film according to Formulation Example 3.
Comparing Test Examples 3 and 23 using the coating compositions of Formulation Examples 3 and 13-1 and M-1 as a metal substrate, respectively, an aqueous polyurethane resin f containing a UV-reactive oligomer in an aqueous polyurethane resin f The test result of Test Example 23 using was better.

本発明の被覆金属基材は、金属基材表面に対する密着性、成形加工性、耐溶剤性等の種々の特性に優れ、特に耐摩耗性に優れる被覆膜を有するものである。
また、本発明の被覆金属基材において、表面の被覆膜は、例えば、指紋跡付着防止用途、潤滑鋼板用途、プライマー用途、また上塗り塗装を不要とする塗膜用途等の各種の観点からの表面保護等の種々の目的において金属基材表面に設けることができる。そのため、本発明の被覆金属基材は、多様な用途に用いることができる。
本発明の活性エネルギー線硬化型塗料組成物は、上記本発明の被覆金属基材の製造用として好適なものであり、金属基材表面に対する密着性、成形加工性、耐溶剤性等の種々の特性に優れ、特に耐摩耗性に優れる被覆膜を形成できる。そのため、2コート塗装にも1コート塗装にも使用でき、特に1コート塗装が可能であることから、作業時等において、有機溶剤の使用やクロメート処理を施す必要がなく、安全性、作業環境性が良好である。
したがって、本発明の活性エネルギー線硬化型塗料組成物は、安全性が高く、作業環境を改善できる水性タイプの塗料として、塗料、コーティング剤、インキ、プライマーコーティング、アンカー剤等の用途に有用に用いることができる。
本発明の活性エネルギー線硬化型塗料組成物を用いる本発明の被覆金属基材の製造方法は、上記本発明の被覆金属基材の製造に好適に使用できる。
The coated metal substrate of the present invention has a coating film that is excellent in various properties such as adhesion to the metal substrate surface, molding processability, and solvent resistance, and particularly excellent in wear resistance.
In the coated metal substrate of the present invention, the coating film on the surface is, for example, from various viewpoints such as fingerprint mark adhesion prevention use, lubricating steel plate use, primer use, and coating use that does not require top coating. It can be provided on the surface of the metal substrate for various purposes such as surface protection. Therefore, the coated metal substrate of the present invention can be used for various applications.
The active energy ray-curable coating composition of the present invention is suitable for the production of the coated metal substrate of the present invention, and has various adhesive properties such as adhesion to the metal substrate surface, moldability, and solvent resistance. It is possible to form a coating film having excellent characteristics and particularly excellent wear resistance. For this reason, it can be used for both 2-coat and 1-coat coatings. In particular, since one-coat coating is possible, there is no need to use organic solvents or chromate treatment during work, etc., safety and work environment. Is good.
Therefore, the active energy ray-curable coating composition of the present invention is useful for applications such as paints, coating agents, inks, primer coatings, anchor agents, etc., as water-based paints that have high safety and can improve the working environment. be able to.
The method for producing a coated metal substrate of the present invention using the active energy ray-curable coating composition of the present invention can be suitably used for producing the coated metal substrate of the present invention.

Claims (30)

金属基材の表面の少なくとも一部が被覆膜で被覆された被覆金属基材であって、前記被覆膜が、
下記一般式(1)又は(2)で示される燐酸エステル化合物(A)、及び前記燐酸エステル化合物(A)と他の原子又は原子団とが結合してなる燐酸エステル誘導体(A)からなる群から選択される少なくとも1種と、
塩を形成しうる基及び末端エチレン性二重結合基を有するポリウレタン樹脂(B)、及び前記ポリウレタン樹脂(B)と他の原子又は原子団とが結合してなるポリウレタン樹脂誘導体(B**)からなる群から選択される少なくとも1種と、
シリカ粒子(C)と、
アルミナ粒子(D)とを含有することを特徴とする被覆金属基材。
Figure 2008030474
(式中、Rはメチル基又は水素原子を示し、Rは水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示し、sは2〜12の整数を示し、mは0〜5の整数を示し、aは1〜3の整数を示し、bは0〜2の整数を示し、cは0〜2の整数を示し、かつa+b+c=3である。

Figure 2008030474
(式中、Rはメチル基又は水素原子を示し、Rは水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示し、tは2〜4の整数を示し、nは1〜10の整数を示し、aは1〜3の整数を示し、bは0〜2の整数を示し、cは0〜2の整数を示し、かつa+b+c=3である。
A coated metal substrate in which at least a part of the surface of the metal substrate is coated with a coating film, wherein the coating film is
The phosphoric acid ester compound (A) represented by the following general formula (1) or (2), and the phosphoric acid ester compound (A * ) formed by bonding the phosphoric acid ester compound (A) with another atom or atomic group. At least one selected from the group;
A polyurethane resin (B * ) having a salt-forming group and a terminal ethylenic double bond group, and a polyurethane resin derivative (B * ) formed by bonding the polyurethane resin (B * ) to another atom or atomic group * ) At least one selected from the group consisting of:
Silica particles (C * ),
A coated metal substrate comprising alumina particles (D).
Figure 2008030474
(In the formula, R 1 represents a methyl group or a hydrogen atom, R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, s represents an integer of 2 to 12, and m represents an integer of 0 to 5) A represents an integer of 1 to 3, b represents an integer of 0 to 2, c represents an integer of 0 to 2, and a + b + c = 3.
)
Figure 2008030474
(Wherein R 1 represents a methyl group or a hydrogen atom, R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, t represents an integer of 2 to 4, and n represents an integer of 1 to 10) A represents an integer of 1 to 3, b represents an integer of 0 to 2, c represents an integer of 0 to 2, and a + b + c = 3.
)
前記燐酸エステル誘導体(A)が、前記燐酸エステル化合物(A)の反応性活性部位の一部又は全部と他の原子又は原子団とが結合してなるものであり、前記燐酸エステル化合物(A)の反応性活性部位が、少なくとも、末端エチレン性不飽和二重結合基と燐酸基由来の結合基とを含む請求項1に記載の被覆金属基材。 The phosphate ester derivative (A * ) is formed by bonding a part or all of the reactive active site of the phosphate ester compound (A) with another atom or atomic group, and the phosphate ester compound (A The coated metal substrate according to claim 1, wherein the reactive active site of () includes at least a terminal ethylenically unsaturated double bond group and a bond group derived from a phosphate group. 前記ポリウレタン樹脂誘導体(B**)が、前記ポリウレタン樹脂(B)の反応性活性部位の一部又は全部と他の原子又は原子団とが結合してなるものであり、前記ポリウレタン樹脂(B)の反応性活性部位が、少なくとも、前記塩を形成しうる基と前記末端エチレン性二重結合とを含む請求項1又は2に記載の被覆金属基材。 The polyurethane resin derivative (B ** ) is formed by bonding a part or all of the reactive active sites of the polyurethane resin (B * ) to another atom or atomic group, and the polyurethane resin (B The coated metal substrate according to claim 1 or 2, wherein the reactive active site of * ) includes at least a group capable of forming the salt and the terminal ethylenic double bond. 前記ポリウレタン樹脂(B)及び/又は前記ポリウレタン樹脂誘導体(B**)の塩を形成しうる基が、カルボキシ基、燐酸基及びスルホン酸基からなる群から選択される1種以上であり、前記ポリウレタン樹脂誘導体(B**)において、前記塩を形成しうる基の一部又は全部が金属原子と結合している請求項1〜3の何れかに記載の被覆金属基材。 The group capable of forming a salt of the polyurethane resin (B * ) and / or the polyurethane resin derivative (B ** ) is at least one selected from the group consisting of a carboxy group, a phosphoric acid group, and a sulfonic acid group, The coated metal substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein in the polyurethane resin derivative (B ** ), part or all of the group capable of forming the salt is bonded to a metal atom. 前記ポリウレタン樹脂(B)及び/又は前記ポリウレタン樹脂誘導体(B**)の塩を形成しうる基が3級アミノ基であり、前記ポリウレタン樹脂誘導体(B**)において、前記塩を形成しうる基の一部又は全部が、金属原子と結合した他原子もしくは原子団、及び/又は金属酸化物と結合した他原子もしくは原子団と結合している請求項1〜3の何れかに記載の被覆金属基材。 A group capable of forming a salt of the polyurethane resin (B * ) and / or the polyurethane resin derivative (B ** ) is a tertiary amino group, and in the polyurethane resin derivative (B ** ), the salt is formed. The part or all of the possible groups are bonded to other atoms or atomic groups bonded to metal atoms and / or to other atoms or atomic groups bonded to metal oxides. Coated metal substrate. 前記ポリウレタン樹脂(B)及び/又は前記ポリウレタン樹脂誘導体(B**)が、ポリオール成分中にトリオール以上の成分を10〜40モル%有するポリウレタン樹脂である請求項1〜5の何れかに記載の被覆金属基材。 The polyurethane resin (B * ) and / or the polyurethane resin derivative (B ** ) is a polyurethane resin having 10 to 40 mol% of a triol or higher component in a polyol component. Coated metal substrate. 前記ポリウレタン樹脂(B)及び/又は前記ポリウレタン樹脂誘導体(B**)のポリイソシアネート成分の一部乃至は全部がジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネートである請求項1〜6の何れかに記載の被覆金属基材。 A part or all of the polyisocyanate component of the polyurethane resin (B * ) and / or the polyurethane resin derivative (B ** ) is dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate. The coated metal substrate as described. 前記アルミナ粒子(D)が球状である請求項1〜7の何れかに記載の被覆金属基材。   The coated metal substrate according to any one of claims 1 to 7, wherein the alumina particles (D) are spherical. 前記アルミナ粒子(D)の含有量が、前記被覆膜の総固形分に対し、1〜20質量%である請求項1〜8の何れかに記載の被覆金属基材。   The content of the said alumina particle (D) is 1-20 mass% with respect to the total solid of the said coating film, The coated metal base material in any one of Claims 1-8. 前記シリカ粒子(C)が、アルミニウム化合物で表面処理されたものである請求項1〜9の何れかに記載の被覆金属基材。 The coated metal substrate according to any one of claims 1 to 9, wherein the silica particles (C * ) are surface-treated with an aluminum compound. 前記アルミナ粒子(D)の平均粒子径(d)と、前記被覆膜の厚さ(t)とが、d≦(2t/3)の関係を満たす請求項1〜10の何れかに記載の被覆金属基材。   The average particle diameter (d) of the alumina particles (D) and the thickness (t) of the coating film satisfy a relationship of d ≦ (2t / 3). Coated metal substrate. 前記被覆膜の付着量が0.2〜5.0g/mである請求項1〜11の何れかに記載の被覆金属基材。 The coated metal substrate according to claim 1, wherein the coating film has an adhesion amount of 0.2 to 5.0 g / m 2 . 前記金属基材の表面が、少なくとも前記被覆膜で被覆される被覆部位において、3.0μm以下の算術平均粗さを有する請求項12に記載の被覆金属基材。   The coated metal substrate according to claim 12, wherein the surface of the metal substrate has an arithmetic average roughness of 3.0 μm or less at least at a coating portion coated with the coating film. 前記被覆膜のボールオンディスク試験(直径10mmのSUS440C製のステンレス球を質量1kgで被験面に押下し、直径70mmの円周上を60rpmで摺動させる)において、摺動を受ける部位の被覆膜が、元の膜厚の1/4摩滅するまでの摺動周回数が500回以上であるか、又は、総摺動距離が100m以上である請求項12又は13に記載の被覆金属基材。   In the ball-on-disk test of the coating film (a stainless steel ball made of SUS440C having a diameter of 10 mm is pressed onto the test surface with a mass of 1 kg and slid on a circumference of 70 mm in diameter at 60 rpm), The coated metal substrate according to claim 12 or 13, wherein the coating film has a sliding circumference of 500 times or more until it wears down to 1/4 of the original film thickness, or the total sliding distance is 100 m or more. Wood. 前記被覆膜の紙摩耗性評価試験(JIS−P−0001記載の上質紙を外周に貼付した直径50mm、幅12mmの摩耗輪を質量500gで被験面に押下し、ストロ−ク30mmで往復摺動させる)において、摺動を受ける部位の被覆膜が、元の膜厚の1/4摩滅するまでの摺動回数が3000往復以上である請求項12〜14の何れかに記載の被覆金属基材。   Paper wear resistance evaluation test of the coating film (A 50 mm diameter, 12 mm wide wear ring with a high quality paper affixed to the outer periphery described in JIS-P-0001 was pressed onto the test surface with a mass of 500 g, and reciprocated with a stroke of 30 mm. 15. The coated metal according to any one of claims 12 to 14, wherein the coating film of the portion subjected to sliding is 3,000 reciprocations or more until the coating film is worn by 1/4 of the original film thickness. Base material. 前記被覆膜のスチール摩耗試験(5×13cmの試験片を作成し、スチールウール(#0000)を、0.98N/cmの荷重で被験面に押下し、ストロ−ク50mm、往復速度40往復/分で往復摺動させる)において、摺動を受ける部位の被覆膜が、金属基材が露出するまでの摺動回数が20往復以上である請求項12〜15の何れかに記載の被覆金属基材。 Steel abrasion test of the coating film (5 × 13 cm test piece was prepared, steel wool (# 0000) was pressed onto the test surface with a load of 0.98 N / cm 2 , a stroke of 50 mm, a reciprocating speed of 40 In the reciprocating sliding at a reciprocating / minute), the coating film of the portion subjected to the sliding has a sliding frequency of 20 reciprocations or more until the metal base material is exposed. Coated metal substrate. 前記金属基材が、普通鋼、添加元素含有鋼、合金鋼、アルミニウム、添加元素含有アルミニウム、アルミニウム系合金、チタン、添加元素含有チタン及びチタン系合金のいずれか1種から構成される金属基材(M1)、又は、該金属基材(M1)の表面の少なくとも一部がめっきで被覆されためっき金属基材(M2)である請求項1〜16の何れかに記載の被覆金属基材。       The metal substrate is composed of any one of ordinary steel, additive element-containing steel, alloy steel, aluminum, additive element-containing aluminum, aluminum-based alloy, titanium, additive element-containing titanium, and titanium-based alloy. The coated metal substrate according to any one of claims 1 to 16, which is (M1) or a plated metal substrate (M2) in which at least a part of the surface of the metal substrate (M1) is coated with plating. 前記めっきが、亜鉛、アルミニウム、コバルト、錫及びニッケルのいずれか1種の金属元素からなるめっき、又は、前記金属元素の少なくとも2種、若しくは前記金属元素の少なくとも1種と、前記金属元素以外の金属元素及び/又は非金属元素とを含有してなる合金めっきである請求項17に記載の被覆金属基材。       The plating is made of any one metal element of zinc, aluminum, cobalt, tin and nickel, or at least two of the metal elements, or at least one of the metal elements, and other than the metal elements The coated metal substrate according to claim 17, which is an alloy plating containing a metal element and / or a non-metal element. 前記金属基材が、クロメート処理が施されていない金属基材である請求項1〜18の何れかに記載の被覆金属基材。       The coated metal substrate according to any one of claims 1 to 18, wherein the metal substrate is a metal substrate that has not been subjected to chromate treatment. 前記金属基材が、板材、帯材、棒材、形材、管材又は線材である請求項1〜19の何れかに記載の被覆金属基材。       The said metal base material is a board | plate material, a strip | belt material, a bar material, a shape material, a pipe material, or a wire, The coated metal base material in any one of Claims 1-19. 下記一般式(1)又は(2)で示される燐酸エステル化合物(A)と、塩を形成しうる基及び末端エチレン性二重結合基を有する水性ポリウレタン樹脂(B)と、コロイダルシリカ(C)と、アルミナ粒子(D)とを含有することを特徴とする活性エネルギー線硬化型塗料組成物。
Figure 2008030474
(式中、Rはメチル基又は水素原子を示し、Rは水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示し、sは2〜12の整数を示し、mは0〜5の整数を示し、aは1〜3の整数を示し、bは0〜2の整数を示し、cは0〜2の整数を示し、かつa+b+c=3である。

Figure 2008030474
(式中、Rはメチル基又は水素原子を示し、Rは水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基を示し、tは2〜4の整数を示し、nは1〜10の整数を示し、aは1〜3の整数を示し、bは0〜2の整数を示し、cは0〜2の整数を示し、かつa+b+c=3である。
The phosphoric ester compound (A) represented by the following general formula (1) or (2), an aqueous polyurethane resin (B) having a group capable of forming a salt and a terminal ethylenic double bond group, and colloidal silica (C) And an active energy ray-curable coating composition comprising alumina particles (D).
Figure 2008030474
(In the formula, R 1 represents a methyl group or a hydrogen atom, R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, s represents an integer of 2 to 12, and m represents an integer of 0 to 5) A represents an integer of 1 to 3, b represents an integer of 0 to 2, c represents an integer of 0 to 2, and a + b + c = 3.
)
Figure 2008030474
(Wherein R 1 represents a methyl group or a hydrogen atom, R 2 represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, t represents an integer of 2 to 4, and n represents an integer of 1 to 10) A represents an integer of 1 to 3, b represents an integer of 0 to 2, c represents an integer of 0 to 2, and a + b + c = 3.
)
前記水性ポリウレタン樹脂(B)が、ポリオール成分中にトリオール以上の成分を10〜40モル%有し、末端エチレン性不飽和二重結合基を1.0〜6.0当量/kg有する数平均分子量1000以上の水性ポリウレタン樹脂である請求項21に記載の活性エネルギー線硬化型塗料組成物。       The water-based polyurethane resin (B) has 10 to 40 mol% of a triol or higher component in the polyol component, and 1.0 to 6.0 equivalents / kg of a terminal ethylenically unsaturated double bond group. The active energy ray-curable coating composition according to claim 21, which is 1000 or more water-based polyurethane resin. 前記水性ポリウレタン樹脂(B)が、末端エチレン性不飽和二重結合基を3以上含むオリゴマーを内包した数平均分子量1000以上の水性ポリウレタン樹脂である請求項21又は22に記載の活性エネルギー線硬化型塗料組成物。   The active energy ray curable type according to claim 21 or 22, wherein the aqueous polyurethane resin (B) is an aqueous polyurethane resin having a number average molecular weight of 1000 or more including an oligomer containing 3 or more terminal ethylenically unsaturated double bond groups. Paint composition. 前記水性ポリウレタン樹脂(B)のポリイソシアネート成分の一部乃至は全部がジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネートである請求項21〜23に記載の活性エネルギー線硬化型塗料組成物。       The active energy ray-curable coating composition according to claim 21, wherein a part or all of the polyisocyanate component of the aqueous polyurethane resin (B) is dicyclohexylmethane-4,4′-diisocyanate. 前記アルミナ粒子(D)が球状である請求項21〜24の何れかに記載の活性エネルギー線硬化型塗料組成物。       The active energy ray-curable coating composition according to any one of claims 21 to 24, wherein the alumina particles (D) are spherical. 前記アルミナ粒子(D)の含有量が、当該活性エネルギー線硬化型塗料組成物の総固形分に対し、1〜20質量%である請求項21〜25の何れかに記載の活性エネルギー線硬化型塗料組成物。       26. The active energy ray-curable type according to any one of claims 21 to 25, wherein the content of the alumina particles (D) is 1 to 20% by mass with respect to the total solid content of the active energy ray-curable coating composition. Paint composition. 前記コロイダルシリカ(C)が、アルミニウム化合物で表面処理されたものである請求項21〜26の何れかに記載の活性エネルギー線硬化型塗料組成物。       27. The active energy ray-curable coating composition according to claim 21, wherein the colloidal silica (C) is surface-treated with an aluminum compound. 金属基材の表面の少なくとも一部に、請求項21〜27の何れかに記載の活性エネルギー線硬化型塗料組成物を活性エネルギー線で硬化させてなる被覆膜を有することを特徴とする被覆金属基材。       A coating comprising a coating film obtained by curing the active energy ray-curable coating composition according to any one of claims 21 to 27 with an active energy ray on at least a part of a surface of a metal substrate. Metal substrate. 請求項21〜27の何れかに記載の活性エネルギー線硬化型塗料組成物を含む水性塗料を金属基材表面の少なくとも一部に塗装して塗膜を形成した後、該塗膜に活性エネルギー線を照射して被覆膜を形成することを特徴とする被覆金属基材の製造方法。       An aqueous coating material containing the active energy ray-curable coating composition according to any one of claims 21 to 27 is applied to at least a part of a metal substrate surface to form a coating film, and then the active energy beam is applied to the coating film. A method for producing a coated metal substrate, wherein a coating film is formed by irradiation with 前記活性エネルギー線が紫外線であり、該紫外線を、不活性ガス雰囲気下で前記塗膜に照射する請求項29に記載の被覆金属基材の製造方法。       30. The method for producing a coated metal substrate according to claim 29, wherein the active energy ray is an ultraviolet ray, and the coating film is irradiated with the ultraviolet ray in an inert gas atmosphere.
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