(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記アニリン系化合物1モルに対する前記ホルムアルデヒドの使用量が1.1〜3.0モルであり、かつ、前記炭素数1〜8のアルコールの使用量が0.1〜5.0モルである、請求項3に記載の樹脂組成物。
【発明を実施するための形態】
【0018】
≪樹脂組成物≫
本発明の樹脂組成物は、アニリン樹脂(A)と、水酸基およびイソシアネート基から選ばれる基を少なくとも1つ有する樹脂(B)とを含む。
本発明の樹脂組成物は、このように、特定の樹脂(A)と樹脂(B)を含むため、貯蔵安定性および硬化性に優れる組成物であり、前記効果を奏する硬化物を容易に形成することができる。
また、本発明の樹脂組成物は低温(120℃以下)で硬化しやすいため、本発明の樹脂組成物は、塗料として好適に用いることができ、樹脂製等の耐熱性に劣る基材に対しても好適に使用可能であると考えられる。
【0019】
<アニリン樹脂(A)>
前記アニリン樹脂(A)としては、特に制限されず、アニリン類を原料として用いて得られる樹脂が挙げられる。
本発明では、特定の樹脂(B)とともに、アニリン樹脂(A)を用いることで、硬度、耐水性および耐溶剤性にバランスよく優れる硬化物を低温で形成することができる。
【0020】
前記アニリン樹脂(A)のGPCによるポリスチレン換算の重量平均分子量は、好ましくは200〜10000であり、より好ましくは800〜3000であり、さらに好ましくは1000〜2000である。
重量平均分子量が前記範囲にあることで、適度な粘性を有する樹脂組成物を得ることができ、機械特性、平滑性、外観などに優れる硬化物を得ることができる。
なお、前記重量平均分子量は、具体的には、下記実施例に記載の方法で測定することができる。
【0021】
本発明の樹脂組成物において、前記アニリン樹脂(A)の含有量は、好ましくは10〜90質量%であり、より好ましくは20〜50質量%である。
アニリン樹脂(A)の含有量が前記範囲にあることで、より貯蔵安定性に優れる樹脂組成物が得られ、より、外観(白濁なく透明、表面が平滑)、鋼板などの基材に対する密着性、耐水性、硬度およびキシレンなどの溶剤に対する耐性にバランスよく優れる硬化物を容易に、低温で得ることができる。
本発明の樹脂組成物には、前記アニリン樹脂(A)を1種単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
【0022】
前記アニリン樹脂(A)は、好ましくは、アニリン類とアルデヒド類とを反応させることにより得ることができる。
【0023】
前記アニリン類としては、例えば、アニリン、ナフチルアミン、アルキルアニリン(例えば、トルイジン、キシリジン、オクチルアニリン、ノニルアニリンなどのC
1-20アルキルアニリン)、アルコキシアニリン(例えば、2−メトキシアニリン、3−メトキシアニリン、4−メトキシアニリン、2,5−ジメトキシアニリン、4−オクチルオキシアニリン、4−ドデシルオキシアニリンなどのC
1-20アルコキシアニリン)、N−アルキルアニリン(例えば、N−メチルアニリン、N−エチルアニリン、N,N−ジメチルアニリン、N,N−ジエチルアニリンなどのN−C
1-6アルキルアニリン)、ハロゲン化アニリン、ビスアニリン(例えば、ベンジジン、4,4'−ジアミノジフェニルメタン)が挙げられる。これらのアニリン類は、1種単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
【0024】
前記アルデヒド類としては、例えば、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒドなどの脂肪族アルデヒド、フェニルアセトアルデヒドなどの芳香族アルデヒドが挙げられる。また、トリオキサンやパラホルムアルデヒドなどのホルムアルデヒドの縮合体も使用できる。これらのアルデヒド類は、1種単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
アニリン類1モルに対するアルデヒド類の使用割合は、好ましくは0.5〜4.0モル程度である。
【0025】
なお、前記アニリン樹脂(A)としては、前述のアニリン類と、ジオキシベンゼン類、フェノール類(例えば、フェノール、クレゾール、キシレノール、アルキルフェノール、アリールフェノール)、ナフトール類、ビスフェノール類(例えば、ビスフェノールA、ビスフェノールS)、アルキルベンゼン類(例えば、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、メシチレン)、尿素類(例えば、尿素、メラミン類、グアナミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン)などの共縮合成分との共縮合体であってもよい。
【0026】
前記アニリン樹脂(A)としては、特に貯蔵安定性に優れる樹脂組成物が得られ、特に、外観(白濁なく透明、表面が平滑)、鋼板などの基材に対する密着性、耐水性、硬度およびキシレンなどの溶剤に対する耐性にバランスよく優れる硬化物を容易に、低温で得ることができる等の点から、少なくとも下記式(1)で表されるアニリン系化合物とホルムアルデヒドとを含む原料を用いて得られる樹脂(a1)、または、少なくとも下記式(1)で表されるアニリン系化合物とホルムアルデヒドと炭素数1〜8のアルコールとを含む原料を用いて得られる樹脂(a2)であることが好ましい。
【0027】
前記樹脂(a2)は、少なくとも一部のメチロール基がアルキル置換されたアルキル化アニリン樹脂であり、この樹脂を用いることで、硬度と耐溶剤性とにバランス良く優れる硬化物を形成することができ、特に、貯蔵安定性に優れる樹脂組成物が得られ、外観(白濁なく透明、表面が平滑)、鋼板などの基材に対する密着性、耐水性、硬度およびキシレンなどの溶剤に対する耐性にバランスよく優れる硬化物を低温で容易に得ることができる。
【0028】
このような樹脂(a2)によれば硬度と耐溶剤性とにバランス良く優れる硬化物を得ることができる理由は定かではないが、硬化の際に−CH
2OHの反応に追随して、−CH
2OR
A(R
Aは炭素数1〜8の炭化水素基)が反応すると考えられ、そのため、樹脂全体にわたって満遍なく硬化反応が進行し、硬度と耐溶剤性とにバランス良く優れる硬化物となるのではないかと考えられる。
【0030】
式(1)中、R
1は水素原子または炭素数1〜6のアルキル基を表し、好ましくは水素原子である。R
2は炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基またはハロゲン原子を表す。
nは0〜5の整数を表し、好ましくは0である。
なお、nが2以上の場合、2つ以上存在するRは、それぞれ同一であってもよく、異なっていてもよい。
前記アニリン系化合物は、1種単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
【0031】
前記ホルムアルデヒドは、水溶液であってもよく、固形のパラホルムアルデヒドであってもよい。経済性の観点からホルマリン濃度が80%以上のパラホルムアルデヒドが好ましい。
なお、トリオキサンやパラホルムアルデヒドなどのホルムアルデヒドの縮合体は、ホルムアルデヒドを用いて得られるため、例えば、パラホルムアルデヒドを用いて得られる樹脂は、ホルムアルデヒドを含む原料を用いて得られる樹脂である。
前記ホルムアルデヒドは、1種単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
【0032】
前記炭素数1〜8のアルコールとしては、特に制限されないが、メタノール、エタノール、n−ブタノール、イソブタノール、ヘキサノール、オクタノール等が挙げられ、好ましくはメタノール、エタノール、n−ブタノール、イソブタノールである。
前記炭素数1〜8のアルコールは、1種単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
【0033】
前記効果を奏する組成物および硬化物を容易に得ることができる等の点から、前記アニリン系化合物1モルに対するホルムアルデヒドの使用量は、好ましくは1.1〜3.0モルであり、より好ましくは1.5〜2.2モルであり、前記アニリン系化合物1モルに対する炭素数1〜8のアルコールの使用量は、好ましくは0.1〜5.0モルである。
【0034】
アニリン類とアルデヒド類との反応は、通常、酸触媒の存在下または中性下で行うことができるが、容易に、安価にアニリン樹脂(A)を得ることができる等の点から、酸触媒の存在下で行うことが好ましい。
前記酸触媒としては有機酸および無機酸のいずれも用いることができ、有機酸としては蟻酸、蓚酸、パラトルエンスルホン酸などが挙げられ、無機酸としては燐酸、塩酸、硫酸、硝酸などが挙げられる。これらの中でも、有機酸が好ましく、パラトルエンスルホン酸がより好ましい。
【0035】
前記酸触媒の使用量は、使用するアニリン類を1モルとした時に、好ましくは0.01〜10ミリモルであり、より好ましくは0.1〜4ミリモルである。酸触媒の使用量が前記範囲にあると、効率よく前記アニリン樹脂(A)を合成することができる。
【0036】
また、アニリン類とアルデヒド類との反応は、従来公知の溶媒の存在下で行ってもよく、さらに、得られた生成物の貯蔵安定性を高める点から、塩基性化合物を用いてもよい。
【0037】
特に、前記樹脂(a2)としては、炭素数1〜8のアルコールの存在下でアニリン系化合物にホルムアルデヒドを付加させた後、酸触媒の存在下で縮合(アルコール含む)させ、次いで、得られた生成物を塩基性化合物で中和し、水や反応せずに残ったアルコールなどを、蒸留操作によって反応溶液から除去することにより得られる樹脂が好ましい。
【0038】
前記塩基性化合物としては、特に制限されず、無機塩基および有機塩基のいずれも使用することができる。
無機塩基としては、例えばアンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどが挙げられ、有機塩基としては、例えばモノエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン等を始めとするアルカノールアミン類、ジエチルアミン、トリエチルアミン、トリブチルアミン等のアルキルアミン類、アミンモルホリン等のその他のアミン類などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。これらの中でも、有機塩基が好ましく、特にアルカノールアミン類が好ましい。
【0039】
前記塩基性化合物の使用量は、使用するアニリン系化合物を1モルとした時に、好ましくは0.01〜20ミリモルであり、より好ましくは0.1〜7ミリモルである。塩基性化合物の使用量が前記範囲にあると、効率よく前記アニリン樹脂(A)を合成することができる。
【0040】
前記蒸留操作によって反応溶液から水やアルコールなどを除去する方法としては、特に制限されず、減圧蒸留でもよいが、キシレン等の非極性溶媒の存在下で共沸蒸留することが好ましい。
【0041】
<樹脂(B)>
本発明の樹脂組成物は、水酸基およびイソシアネート基から選ばれる基を少なくとも1つ有する樹脂(B)を含有する。
前記アニリン樹脂(A)とともに、樹脂(B)を用いることで、硬度と耐溶剤性とにバランス良く優れる硬化物を得ることができる。
前記樹脂(B)としては、アニリン樹脂(A)と架橋反応する熱硬化型樹脂であることが好ましく、これらの中でも、より硬度と耐溶剤性とにバランス良く優れる硬化物が得られる等の点から、水酸基を有する樹脂がより好ましい。
【0042】
前記水酸基を有する樹脂としては、水酸基を有すれば特に制限されないが、水酸基を有するアクリル樹脂、水酸基を有するポリエステル樹脂、水酸基を有するエポキシ樹脂、水酸基を有するウレタン樹脂およびポリビニルアルコールなどが挙げられる。
前記水酸基を有する樹脂は、1種単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
【0043】
前記イソシアネート基を有する樹脂としては、イソシアネート基を有すれば特に制限されないが、イソシアヌレート、アダクト、ビウレット、ブロックイソシアネートまたはポリオール等で伸長したウレタンプレポリマーなどが挙げられる。
前記イソシアネート基を有する樹脂は、1種単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
【0044】
アニリン樹脂(A)と樹脂(B)とは、重量比(樹脂(A)/樹脂(B))が、好ましくは0.5/9.5〜8/2、より好ましくは2/8〜5/5となるように本発明の樹脂組成物に配合することが望ましい。配合量が前記範囲にあると、貯蔵安定性および硬化性などに優れる樹脂組成物を得ることができる。
【0045】
<その他の成分>
本発明の樹脂組成物は、所望の用途に応じ、本発明の効果を損なわない範囲で、溶媒や分散媒などの希釈剤、顔料、染料、レベリング剤、安定性向上剤、発泡抑制剤、耐候性向上剤、ワキ防止剤および酸化防止剤などのその他の成分を配合したものであってもよい。
【0046】
例えば、樹脂組成物の貯蔵安定性を向上させるために、上述した塩基性化合物、特に有機塩基を添加したり、本発明の樹脂組成物を塗料として用いる場合には、塗装性を向上させるために溶媒や分散媒などの希釈剤を添加したり、得られる硬化膜表面の平滑性の改良または発泡防止等の目的で、レベリング剤や発泡抑制剤を添加するなど、所望の用途に応じて、公知の塗装作業性改良方法および硬化膜改良方法を適用することができる。
【0047】
前記希釈剤としては、溶媒や分散媒として通常用いられるものを用いることができ、樹脂(A)や樹脂(B)の溶解性、樹脂組成物の塗装方法および塗装環境、また、硬化膜の形成条件等を考慮して希釈剤の種類、添加量等を決定することが望ましい。
このような希釈剤を含む樹脂組成物は、溶剤系の組成物であってもよく、水性組成物であってもよい。
【0048】
また、本発明の樹脂組成物は、公知の塗料用樹脂を配合してもよい。塗料用樹脂としては、エポキシ樹脂、アミノ樹脂(メラミン樹脂、尿素樹脂、ベンゾグアナミン樹脂)などが挙げられる。
【0049】
<樹脂組成物の調製方法>
本発明の樹脂組成物は、前記樹脂(A)、樹脂(B)および必要により前記その他の成分や公知の塗料用樹脂を混合することで調製することができる。
【0050】
≪硬化膜≫
本発明の硬化膜は、前記樹脂組成物を硬化させることで形成される。
本発明の硬化膜は、硬度および耐溶剤性にバランス良く優れ、さらに、耐溶剤性、耐水性、基材との密着性、耐候性、機械特性などにも優れる。
【0051】
前記硬化膜の製造方法は特に制限されないが、基材上に前記樹脂組成物を塗布し、その後、該樹脂組成物を硬化させる方法が好ましい。
このような方法で得られた硬化膜は、基材から剥離して用いてもよいし、基材によっては、基材から剥離せず、そのまま基材と硬化膜との積層体として用いてもよい。
【0052】
前記基材としては、特に制限されないが、鋼板、鉄板等の金属基板、ポリプロピレン等からなる樹脂製基板などが挙げられる。
前記樹脂組成物は、低温でも比較的硬化させやすいため、耐熱性に劣る樹脂製基板などを基材として用いて、比較的低温で加熱して硬化させて塗膜を得ることもできるが、本発明の効果をより発揮できることなどから、前記基材としては、金属基板が好ましい。
【0053】
前記基材として金属基板を用いる場合には、金属基板を本発明の硬化膜がコートすることで、さびなどの金属基板の腐食を防ぐことができ、本発明の硬化膜は、特に、耐水性や耐溶剤性に優れるため、金属基板をよりよく保護することができる。
【0054】
なお、前記基材としては、金属基板や樹脂製基板表面を表面処理したもの、金属基板や樹脂製基板上にプライマーが塗布されたもの、金属基板や樹脂製基板上に機能膜が形成されたものなどであってもよい。
前記樹脂組成物は、低温で硬化可能であるため、耐熱性に劣る基材を用いることができるなど、所望の用途に応じて、様々な基材を選択することができる。
【0055】
前記樹脂組成物を基材上に塗布する方法としては、特に制限されず、ロールコート法、グラビアコート法、スピンコート法、および、バーコーターやドクターブレードを用いる方法等が挙げられる。
【0056】
前記樹脂組成物を硬化させる方法としては、特に制限されないが、例えば、樹脂組成物を加熱する方法が挙げられる。
前記加熱の条件は、基材や樹脂(B)に応じて適宜決めればよく、例えば加熱温度は90〜180℃であることが好ましいが、本発明の樹脂組成物が有する効果をより発揮でき、経済性や基材選択性等の点から、加熱温度は、より好ましくは80〜120℃であり、さらに好ましくは90〜100℃である。加熱時間としては、20〜30分であることが好ましい。
なお、加熱は二段階以上で行ってもよい。
さらに、前記硬化は、減圧下で行ってもよく、不活性ガス雰囲気下等で行ってもよい。
【0057】
前記硬化膜の厚さは、特に限定されず、所望の用途に応じて適宜選択すればよいが、好ましくは10〜60μmであり、より好ましくは15〜40μmである。
【0058】
前記硬化膜の鉛筆硬度は、好ましくはB以上であり、より好ましくはHB以上である。
前記鉛筆硬度は、以下の実施例に記載の方法で測定することができる。
【実施例】
【0059】
本発明を実施例により具体的に説明する。しかし、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。なお、以下実施例における「部」は、特記しない限り重量部を示す。
【0060】
<外観>
下記製造例1および2で得られた樹脂溶液を目視により観察することで、該樹脂溶液の外観を評価した。結果を表1に示す。
【0061】
<不揮発分>
下記製造例1および2で得られた樹脂溶液中の不揮発分は、JIS K5601−1−2に基づいて測定した。結果を表1に示す。
【0062】
<粘度>
下記製造例1および2で得られた樹脂溶液の粘度(気泡粘度)は、JIS K5600−2−2に基づいて測定した。結果を表1に示す。
【0063】
<重量平均分子量>
下記製造例1および2で得られた樹脂の重量平均分子量は、GPCにより以下の条件で測定した。結果を表1に示す。
装置: 昭和電工(株)製、Shodex GPC−101
検出器: RI−71S
カラム: 昭和電工(株)製、GPC KF804L(Φ8.0mm×300mm)×3本
測定温度: 40℃
溶離液: THF(テトラヒドロフラン)
流速: 1.0ml/min
【0064】
[製造例1]
アニリン樹脂溶液1の製造
撹拌機、温度計、還流コンデンサーおよび窒素導入管を備えた4つ口フラスコに、ホルマリン濃度が92%のパラホルムアルデヒド58.7g(1.8モル)およびキシレン120gを仕込み、90℃まで昇温した。1時間メチロール化反応を行った後、パラトルエンスルホン酸0.75gを加え、還流状態にてアニリン94.0g(1モル)を1時間かけて滴下し、脱水縮合反応を5時間行った。その後、トリエタノールアミン1gを加え、減圧下で生成水を留去した後、不揮発分が60重量%となるまでキシレンで希釈することで、アニリン樹脂溶液1を得た。
【0065】
[製造例2]
アニリン樹脂溶液2の製造
92%のパラホルムアルデヒドの使用量を71.7gに変更し、キシレン120gの代わりにメタノール150gを用い、不揮発分が70重量%となるまでキシレンで希釈した以外は、製造例1と同じ方法でアニリン樹脂溶液2を得た。
【0066】
【表1】
【0067】
<塗膜の外観>
下記実施例1〜8および比較例1〜3で得られた硬化膜を目視により観察することで、硬化膜の外観を評価した。結果を表2に示す。
なお、硬化膜が、白濁なく透明であり、表面が平滑である場合を「○」とした。
【0068】
<密着性>
下記実施例1〜8および比較例1〜3で得られた硬化膜付試験板を用い、JIS K5600−5−6に基づいて、テープ剥離後の密着部位の個数で鋼板と硬化膜との密着性を評価した。結果を表2に示す。
なお、100マス中、剥離した部分が全くない場合を100/100と記載し、全てが剥離した場合を0/100と記載する。
【0069】
<耐水性>
下記実施例1〜8および比較例1〜3で得られた硬化膜付試験板を60℃の水中に1週間浸漬した後の硬化膜の変化を目視により観察した。結果を表2に示す。
なお、水中に浸漬前の硬化膜の状態と同じで、白濁なく透明であり、表面が平滑である場合を「○」とし、水中に浸漬前の硬化膜の状態から変化し、白濁したり、表面状態が変化した場合を「×」とした。
【0070】
<鉛筆硬度>
下記実施例1〜8および比較例1〜3で得られた硬化膜の鉛筆硬度をJIS K5600−5−4に基づいて測定した。結果を表2に示す。
【0071】
<Xyラビング>
下記実施例1〜8および比較例1〜3で得られた硬化膜表面を、ガーゼにキシレン(Xy)を浸したものでこすり、50回往復させたときの硬化膜の変化を目視により観察した。結果を表2に示す。
なお、硬化膜が変化しなかった場合を「○」とし、硬化膜が若干艶引けした場合を「△」とし、硬化膜が変化し、白濁したり、表面状態が変化したり、硬化膜が削れた場合を「×」とした。
【0072】
<貯蔵安定性>
下記実施例1〜8および比較例1〜3で得られた樹脂組成物を50mlのガラス管に30g量り取り、40℃で60時間放置後の外観変化を目視により評価した。結果を表2に示す。
なお、樹脂組成物の外観が変化しなかった場合を「○」とし、樹脂組成物の外観が変化し、白濁したり、沈殿が生じた場合を「×」とした。
【0073】
[実施例1]
54部の前記製造例1で得られた樹脂溶液1、108部の水酸基を有するポリエステル樹脂アルマテックスP646(商品名、不揮発分60%、三井化学(株)製)、および、希釈溶剤(キシレン/イソプロピルアルコール/酢酸ブチル=4/1/5)を混合し、樹脂組成物1を調製した。
得られた樹脂組成物1をリン酸亜鉛処理鋼板(150mm×70mm×0.8mm厚さ)に、硬化乾燥膜厚が15μmになるようにバーコーターを用いて塗装した後、該組成物を90℃で30分の条件で硬化させることで硬化膜付試験板を作成した。
【0074】
[実施例2]
実施例1において、樹脂溶液1(54部)の代わりに、製造例2で得られた樹脂溶液2を50部用いた以外は、実施例1と同様にして、樹脂組成物2を調製した。
得られた樹脂組成物2を用いた以外は、実施例1と同様にして、硬化膜付試験板を作成した。
【0075】
[実施例3]
実施例1において、アルマテックスP646(108部)の代わりに、水酸基を有するアクリル樹脂であるアルマテックス784(商品名、不揮発分50%、三井化学(株)製)を130部用いた以外は、実施例1と同様にして、樹脂組成物3を調製した。
得られた樹脂組成物3を用いた以外は、実施例1と同様にして、硬化膜付試験板を作成した。
【0076】
[実施例4]
実施例1において、アルマテックスP646(108部)の代わりに、水酸基を有するエポキシ樹脂であるエポキー813(商品名、不揮発分45%、三井化学(株)製)を144部用いた以外は、実施例1と同様にして、樹脂組成物4を調製した。
得られた樹脂組成物4を用いた以外は、実施例1と同様にして、硬化膜付試験板を作成した。
【0077】
[実施例5〜8]
実施例1において、硬化温度を表2に記載のように変更した以外は、実施例1と同様にして、硬化膜付試験板を作成した。
【0078】
[比較例1]
実施例1において、樹脂溶液1(54部)の代わりに、メチル化メラミン樹脂溶液(商品名、サイメル325:日本サイテックインダストリーズ(株)製、不揮発分80wt%)を38部用いた以外は、実施例1と同様にして、樹脂組成物を調製した。
得られた樹脂組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして、硬化膜付試験板を作成した。
【0079】
[比較例2]
実施例1において、樹脂溶液1(54部)の代わりに、ブチル化メラミン樹脂溶液(商品名、ユーバン20SE60:三井化学(株)製、不揮発分60%)を58部用いた以外は、実施例1と同様にして、樹脂組成物を調製した。
得られた樹脂組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして、硬化膜付試験板を作成した。
【0080】
[比較例3]
実施例1において、樹脂溶液1(54部)の代わりに、ブチル化尿素樹脂溶液(商品名、ユーバン10S60:三井化学(株)製、不揮発分60%)を58部用いた以外は、実施例1と同様にして、樹脂組成物を調製した。
得られた樹脂組成物を用いた以外は、実施例1と同様にして、硬化膜付試験板を作成した。
【0081】
【表2】