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JP3243262B2 - 陰極析出性塗料結合剤のための架橋成分の製造方法 - Google Patents

陰極析出性塗料結合剤のための架橋成分の製造方法

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JP3243262B2
JP3243262B2 JP23608991A JP23608991A JP3243262B2 JP 3243262 B2 JP3243262 B2 JP 3243262B2 JP 23608991 A JP23608991 A JP 23608991A JP 23608991 A JP23608991 A JP 23608991A JP 3243262 B2 JP3243262 B2 JP 3243262B2
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パール ヴィリバルド
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は、ヒドロキシル官能性カルバミン
酸エステル化合物と半ブロック・ジイソシアネートとの
反応生成物である陽イオン性塗料結合剤のための架橋成
分の製造方法に関する。
【０００２】特に耐腐食性プライマーまたは装飾用単層
塗料(One-layer coatings)用の電着塗装方法（ＣＥＤ
法）においては、各種の陽イオン性塗料結合剤がそれら
のプロトン化された、水で希釈できる形態において使用
されている。しかし、他の塗料系で通常行なわれている
アミノ樹脂またはフェノール樹脂による架橋は、塗布し
たフィルムの塩基性のために、陽イオン性結合剤に対し
ては最良の解決策ではない。
【０００３】それ故、米国特許第２，９９５，５３１号
では、焼き付け温度においてはブロックが解除される様
にブロックされたポリイソシアネートを架橋に使用する
方法が提案されている。独国特許第２，０５７，７９９
号によれば、ＣＥＤ法により塗布された塗料フィルムに
もこの方法が適用されている。多くの刊行物では、ＣＥ
Ｄ結合剤用のその様な架橋成分は様々な方法で変性され
ている。
【０００４】ヨーロッパ特許出願第Ａ２−１４９，１５
６号は、ポリ第一アミンと有機炭酸エステルとから得ら
れたカルバミン酸エステル系の、イソシアネート成分を
使用せずにウレタン結合させることができる架橋成分を
開示している。しかし、これらの技術により調製したこ
れらすべての架橋成分では、比較的大量の重金属触媒、
例えばスズまたは鉛の塩を使用しないと、焼き付け温度
を下げることができない。
【０００５】架橋成分として、ヒドロキシル官能性カル
バミン酸エステル化合物と半ブロック・ジイソシアネー
トとの反応生成物を使用することにより、これらの技術
の欠点を回避できることが見い出された。
【０００６】したがって、本発明は、水酸基および／ま
たは第一または第二アミノ基を有する陽イオン性塗料結
合剤のための架橋成分の製造方法であって、公知の方法
で、環状有機炭酸エステル、好ましくはエチレンカーボ
ネートおよび／またはプロピレンカーボネートと、脂肪
族モノアミンおよび／またはジアミンおよび／またはト
リアミンおよび／またはテトラアミンおよび／またはア
ルカノールアミン（これらのアミンはすべて第一および
／または第二および、適当であれば、第三反応不活性ア
ミノ基を有する）との反応により得られる化合物の様な
ヒドロキシル官能性カルバミン酸エステル化合物のイソ
シアネート反応性基の少なくとも５０％、好ましくは６
０〜１００％を、モノヒドロキシ化合物によって半分ブ
ロックされていて、１８０℃以下の温度においてそのブ
ロックが解除されるジイソシアネートと反応させること
を特徴とする方法に関する。
【０００７】また、本発明は、特に陰極析出性電着塗装
用の、水で希釈できる塗料用の結合剤として、本発明に
より調製した架橋成分を、水酸基および／または第一ま
たは第二アミノ基を含有し、プロトン化した後に水で希
釈できる陽イオン性ベース樹脂と組み合わせて使用する
方法にも関する。
【０００８】本発明により調製した架橋成分を、水酸基
および／または第一または第二アミノ基を含む陽イオン
性樹脂成分、好ましくはエポキシド／アミン付加物また
は類似の分子単位を含む物質との組み合わせることによ
り、１４０℃以上の温度においても焼き付け可能な結合
剤が得られる。このようにして得られたフィルムは、前
処理されていないまたは前処理された基質上において優
れた耐食性を示す。
【０００９】本発明において使用されるヒドロキシル官
能性カルバミン酸エステル化合物は、公知の方法によっ
て、環状有機炭酸エステル、特にエチレンカーボネート
および／またはプロピレンカーボネートの様なアルキレ
ンカーボネートと、脂肪族モノアミンおよび／またはジ
アミンおよび／またはトリアミンおよび／またはテトラ
アミンおよび／またはアルカノールアミン（これらのア
ミンはすべて第一および／または第二および、適当であ
れば、第三反応不活性アミノ基を有する）との反応によ
り得られる。
【００１０】本発明に係わる方法には、第一アミノ基を
有する脂肪族ジアミンの１モルとモノエポキシド化合物
の２モルとの反応、または第一アミノ基を有する脂肪族
モノアミンおよび／または第一および第三反応不活性ア
ミノ基を有する脂肪族ジアミンの２モルとジエポキシド
化合物の１モルとの反応により得られた第二アミノ化合
物を出発生成物として含むヒドロキシル官能性カルバミ
ン酸エステル化合物を使用することもできる。
【００１１】勿論、異なったアミンの混合物も使用でき
る。カルバミン酸エステル化合物の合成は、公知の方法
を用いて６０〜１２０℃において、アミン価が１０mgKO
H/g 未満になるまで行なう。
【００１２】本発明に係わる架橋成分の製造は、カルバ
ミン酸エステルのイソシアネート反応性水酸基および存
在すれば第二アミノ基と、半ブロック・ジイソシアネー
ト化合物とを、６０〜１２０℃において、必要であれば
トリエチルアミンまたはジブチルスズジラウレートの様
な触媒の存在下における反応させることによって行なわ
れる。存在するイソシアネート反応性基の少なくとも５
０％、好ましくは６０〜１００％が半ブロック・ジイソ
シアネートと反応する。
【００１３】半ブロック・ジイソシアネートは、公知の
方法により、ジイソシアネートとモノヒドロキシ化合物
との等モル量の反応によって得られる。公知の脂肪族、
環状脂肪族および芳香族ジイソシアネートを使用でき
る。これらの化合物の代表として、ヘキサメチレンジイ
ソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トルイレ
ンジイソシアネートまたはキシリレンジイソシアネート
を挙げることができる。トルイレンジイソシアネートま
たはイソホロンジイソシアネートの様な、イソシアネー
ト基が異なった反応性を示すジイソシアネートを使用す
るのが好ましい。
【００１４】モノヒドロキシ化合物によって半分ブロッ
クされたジイソシアネートは、実用に適しており、１８
０℃以下のブロック解除温度を有していなければならな
い。イソシアネート基のブロックに好適なモノヒドロキ
シ官能性化合物は、２−エチルヘキサノールまたはエチ
レングリコールモノエチルエーテルの様な脂肪族アルコ
ールまたはグリコールエーテル、あるいはアクリル酸ヒ
ドロキシルエチルの様な不飽和アルコールである。メチ
ルフェノールおよび同族化合物の様な置換フェノール、
または異なったブロック剤の組合わせも使用できる。特
に好ましいモノヒドロキシ化合物としてケトキシムを使
用すると、触媒を使用しない結合剤系においても焼き付
け温度を１４０℃まで下げることができる。
【００１５】塗料の製造は、本発明により製造した架橋
成分を使用し、わずかに昇温した温度において、公知の
方法でベース樹脂成分と混合することにより行なう。本
発明により製造した架橋成分は、全結合剤に対して１０
〜４０重量％、好ましくは１５〜３０重量％の量で使用
する。塗料の配合、その着色、製造および加工、特に陰
極電着塗装方法による加工は当業者には公知である。
【００１６】下記の実施例により本発明を説明するが、
これは本発明の範囲を制限するものではない。部数およ
び百分率は、他に指示が無い限り、すべて重量単位で表
わす。実施例においては、使用する原料に関して、下記
の略号を使用する。 （ａ）アミノ化合物 ＰＡ ｎ−ペンチルアミン ＤＯＬＡ ジエタノールアミン ＡＥＰＤ ２−アミノエチルプロパン−１，３−ジオ
ール ＡＥＥＡ アミノエチルエタノールアミン ＨＭＤＡ １，６−ヘキサメチレンジアミン ＤＥＴＡ ジエチレントリアミン ＤＡ Ｉ １モルのポリオキシアルキレンジアミン
（分子量約４００）と２モルの２−エチルヘキシルグリ
シジルエーテルとの反応生成物 ＤＡ II １モルのポリプロピレングリコール系ジエ
ポキシド樹脂（分子量約６４０）と２モルの３−ジエチ
ルアミノ−１−プロピルアミンとの反応生成物 （ｂ）環状炭酸エステル ＥＣ エチレンカーボネート ＰＣ プロピレンカーボネート （ｃ）ジイソシアネート化合物 ＩＣ １ ヘキサメチレンジイソシアネート ＩＣ ２ トルイレン２，４−ジイソシアネート ＩＣ ３ イソホロンジイソシアネート ＩＣ ４ キシリレンジイソシアネート （ｄ）ヒドロキシル官能性ブロック剤 ＨＶ １ エチレングリコールモノブチルエーテル ＨＶ ２ ２−エチルヘキサノール ＨＶ ３ メチルエチルケトキシム ＨＶ ４ ２−ヒドロキシプロピルアクリル酸エステ
ル （ｅ）有機溶剤 ＤＧＤＭＥ ジエチレングリコールジメチルエーテル ＭＩＢＫ メチレンイソブチルケトン Ｘ キシレン （ｆ）触媒 ＴＥＡ トリエチルアミン ＤＢＴＬ ジブチルスズジラウレート ＤＭＢＡ ジメチルベンジルアミン
【００１７】架橋成分製造用の出発物質の量および性
質、および反応条件は、下記の表１〜３に示す。陰極析
出性電着塗装において実施例１〜８による架橋成分を試
験するために、下記のベース樹脂を調製した。
【００１８】（ＢＨ １） 攪拌後、温度計および還流
冷却器を備えた反応容器中において、１０００ｇのエポ
キシド樹脂（ビスフェノールＡ系、エポキシド当量約５
００）を５１２ｇのエチレングリコールモノエチルエー
テル中に６０〜７０℃において溶解する。次いで、３７
ｇのジエチルアミンおよび１５８ｇのジエタノールアミ
ンを加え、このバッチを１００℃において３時間反応さ
せる（ヒドロキシル価＝３７５mgKOH/g ）。最終的な固
形分含有量は７０％である。
【００１９】（ＢＨ ２） １６８ｇのイソノナン酸、
５３ｇのジエタノールアミンおよび３３ｇのジエチルア
ミノプロピルアミンを、１．０００ｇのエポキシド樹脂
（ビスフェノールＡ系、エポキシド当量約５００）を５
５１ｇのメトキシプロパノールに溶解した溶液中に７０
℃において加え、この反応混合物を、酸価が３mgKOH/g
（ヒドロキシル価＝２７０mgKOH/g ）未満になるまで９
５〜１００℃に保持する。得られた固形分含有量は６
９．５％である。
【００２０】（ＢＨ ３） ５００部のエポキシド樹脂
（ビスフェノールＡ系、エポキシド当量約５００）を２
１４部のプロピレングリコールモノメチルエーテル中に
溶解し、１１０℃において、無水フタル酸と２−エチル
ヘキサノールとの半エステルの８３部と、触媒としての
０．５ｇのトリエチルアミンの存在下において、酸価が
３mgKOH/g 未満になるまで反応させる。次いで、アミノ
エチルエタノールアミン、アクリル酸２−エチルヘキシ
ルおよびホルムアルデヒドから得たＮＨ−官能性オキサ
ゾリジンの１２０部、およびジエチルアミノプロピルア
ミンの２６部を加え、エポキシド価が事実上０に下がる
までこのバッチを８０℃において反応させる。このバッ
チを２００部のプロピレングリコールモノメチルエーテ
ルで希釈し、９７部の３Ｎギ酸で部分中和する。得られ
た固形分含有量は５８．８％である。
【００２１】表４に示す結合剤混合物から、この表に示
すデータに対応する塗料を調製し、ギ酸で中和し、脱イ
オン水で固形分含有量１８％まで希釈した後に、リン酸
亜鉛処理した鋼シート上にこの塗料を公知の方法で電気
的に析出させた。表に示す焼き付け温度において被覆し
たシートは、２３±２μm のフィルム厚において、１，
０００時間を超えるＡＳＴＭ−Ｂ １１７−８５による
耐塩水噴霧性を示した（クロスカットで浸透２mm未
満）。
【００２２】使用した顔料ペーストは、１００部の粉砕
樹脂（固体）、１部のカーボンブラック顔料、１２部の
塩基性ケイ酸鉛および１４７部の二酸化チタンを含有す
る。（ＢＨ３）を粉砕樹脂として使用する。
【００２３】比較例（Ｖ）として、ウレタン架橋剤を下
記の様に合成した。１３４部のトリメチロールプロパン
を、２３９部のジエチレングリコールジメチルエーテル
中で、２−エチルヘキサノールで半分ブロックされたト
ルイレンジイソシアネートの８２１部と、すべてのイソ
シアネート基が完全に消費されるまで８０℃で反応させ
る。
【００２４】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ゲオルグ パンプキディス オーストリア国．エー − 8010 グラ ーツ，オベーレ タイヒシュトラッセ 31 (72)発明者 ヴィリバルド パール オーストリア国．エー − 8010 グラ ーツ，シャンツェルガッセ 19 (56)参考文献 特開 昭54−3013（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−213579（ＪＰ，Ａ) 特表 平１−501318（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C09D 175/00 - 175/16 C09D 5/44 C08G 18/80

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 水酸基および／または第一または第二ア
    ミノ基を有する陽イオン性塗料結合剤のための架橋成分
    の製造方法であって、ヒドロキシル官能性カルバミン酸
    エステル化合物のイソシアネート反応性基の少なくとも
    ５０％を、モノヒドロキシ化合物によって半分ブロック
    されていてかつ１８０℃以下の温度においてブロックが
    解除されるジイソシアネートと反応させることを特徴と
    する方法。
  2. 【請求項２】 ヒドロキシル官能性カルバミン酸エステ
    ル化合物が、環状有機炭酸エステルに、モノアミン、ジ
    アミン、トリアミン、テトラアミンおよびアルカノール
    アミンからなる群より選択される第一または第二アミノ
    基を有する脂肪族アミンを反応させることにより得られ
    ることを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 脂肪族アミンが、さらに第三反応不活性
    アミノ基を有することを特徴とする請求項２記載の方
    法。
  4. 【請求項４】 環状有機炭酸エステルが、アルキレンカ
    ーボネートであることを特徴とする請求項２記載の方
    法。
  5. 【請求項５】 ヒドロキシル官能性カルバミン酸エステ
    ル化合物が、環状有機炭酸エステルに、第一アミノ基を
    有する脂肪族ジアミンの１モルとモノエポキシド化合物
    の２モルとの反応により得られた第二アミノ化合物を反
    応させることにより得られることを特徴とする請求項１
    記載の方法。
  6. 【請求項６】 ヒドロキシル官能性カルバミン酸エステ
    ル化合物が、環状有機炭酸エステルに、第一アミノ基を
    有する脂肪族モノアミンの２モルとジエポキシド化合物
    の１モルとの反応により得られた第二アミノ化合物を反
    応させることにより得られることを特徴とする請求項１
    記載の方法。
  7. 【請求項７】 ヒドロキシル官能性カルバミン酸エステ
    ル化合物が、環状有機炭酸エステルに、第一アミノ基お
    よび第三反応不活性アミノ基を有する脂肪族ジアミンの
    ２モルとジエポキシド化合物の１モルとの反応により得
    られた第二アミノ化合物を反応させることにより得られ
    ることを特徴とする請求項１記載の方法。
  8. 【請求項８】 脂肪族アミンが、ｎ−ペンチルアミン、
    ジエタノールアミン、２−アミノエチルプロパン−１，
    ３−ジオール、アミノエチルエタノールアミン、１，６
    −ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、分
    子量４００のポリオキシアルキレンジアミンの１モルと
    ２−エチルヘキシルグリシジルエーテルの２モルとの反
    応生成物、および分子量６４０のポリプロピレングリコ
    ール系ジエポキシド樹脂の１モルと３−ジエチルアミノ
    −１−プロピルアミンの２モルとの反応生成物からなる
    群から選択されることを特徴とする請求項２記載の方
    法。
  9. 【請求項９】 ヒドロキシル官能性カルバミン酸エステ
    ル化合物のイソシアネート反応性基の６０〜１００％
    が、半分ブロックされたジイソシアネートと反応するこ
    とを特徴とする請求項１記載の方法。
  10. 【請求項１０】 環状有機炭酸エステルが、エチレンカ
    ーボネートまたはプロピレンカーボネートであることを
    特徴とする請求項１記載の方法。
  11. 【請求項１１】 請求項１に記載の方法により製造され
    た架橋成分を使用する方法であって、該架橋成分を、水
    酸基および／または第一または第二アミノ基を含有しか
    つプロトン化した後に水で希釈できる陽イオン性ベース
    樹脂と組み合わせることからなることを特徴とする方
    法。
  12. 【請求項１２】陰極析出性電着塗装のためであることを
    特徴とする請求項１１記載の方法。
  13. 【請求項１３】陽イオン性ベース樹脂がエポキシドアミ
    ン付加物を含有することを特徴とする請求項１１記載の
    方法。
  14. 【請求項１４】架橋成分が１０〜４０重量％の量で混合
    物中に存在することを特徴とする請求項１１記載の方
    法。
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