JP7715519B2 - Epoxy resin coating composition - Google Patents
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Description
この発明は、エポキシ樹脂を有する主剤とアミン系硬化剤とを含んだエポキシ樹脂塗料組成物に関し、詳しくは、溶剤含有量の少ないハイソリッドエポキシ樹脂塗料でありながら、塗装した際に外観異常を起こし難いエポキシ樹脂塗料組成物に関する。 This invention relates to an epoxy resin coating composition containing an epoxy resin-containing base agent and an amine-based curing agent. More specifically, it relates to an epoxy resin coating composition that is a high-solids epoxy resin coating with a low solvent content, yet is less likely to cause abnormalities in appearance when applied.
主剤であるエポキシ樹脂と硬化剤であるアミン系化合物との反応による2液硬化形塗料において、低温環境における硬化後の塗膜のべとつきやクラックなどの外観異常や、水濡れに伴い白化を生じることは、溶剤含有量の少ないハイソリッド系塗料においてしばしば起こる現象である。 In two-component curing paints, which are produced by a reaction between the base epoxy resin and the curing agent amine compound, the coating film can become sticky or crack after curing in low-temperature environments, and whitening can occur when the paint gets wet. These are phenomena that often occur in high-solid paints with low solvent content.
塗料から発生する揮発性有機溶剤の削減は、環境面や作業者への負荷を低減する観点から塗料業界の大きな目標のひとつである。ハイソリッド系塗料はその解決策になるが、上記のような塗膜品質上での問題は、その普及にあたっての大きな課題となっている。 Reducing the amount of volatile organic solvents emitted from paint is one of the paint industry's major goals, from the perspective of reducing the burden on the environment and workers. High-solid paints offer a solution, but the problems with paint film quality mentioned above pose a major obstacle to their widespread adoption.
塗膜のべとつきや外観異常の原因は、エポキシ樹脂とアミン系化合物の硬化反応速度に比べて、アミン系化合物と環境雰囲気中の水分や二酸化炭素との反応速度の方が速くなり、エポキシ樹脂塗膜中にカルバミン酸塩が多量に生成するためであると考えられている。特に、塗膜を塗布する環境での温度(気温)が低いと、エポキシ樹脂とアミン系化合物との反応速度が遅くなるため、このような外観異常が発生し易くなってしまう。 The stickiness and abnormal appearance of the coating are thought to be caused by the fact that the reaction rate between the amine compound and the moisture and carbon dioxide in the ambient atmosphere is faster than the curing reaction rate between the epoxy resin and the amine compound, resulting in the formation of large amounts of carbamate in the epoxy resin coating. In particular, if the temperature (air temperature) in the environment in which the coating is applied is low, the reaction rate between the epoxy resin and the amine compound slows, making such abnormal appearance more likely to occur.
一般に、溶剤の含有量の少ない塗料の場合、エポキシ樹脂やアミン系化合物は分子量が比較的に小さいものが使われる。なかでも、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、キシリレンジアミン、イソホロンジアミン等といった2液硬化形塗料で一般に採用されるアミン系化合物は表面張力の影響で塗膜表面に現れ易いため、前述したようなアミン系化合物の反応により、白化のような外観異常を引き起こす。 Generally, in paints with low solvent content, epoxy resins and amine compounds with relatively small molecular weights are used. In particular, amine compounds commonly used in two-component curing paints, such as 1,3-bis(aminomethyl)cyclohexane, 4,4'-methylenebis(cyclohexylamine), xylylenediamine, and isophoronediamine, tend to appear on the surface of the paint film due to the effects of surface tension, and the reactions of the amine compounds mentioned above can cause abnormal appearances such as whitening.
そのため、これまではアミン系化合物の変性によって反応性を抑えたり、分子量を大きくして塗膜表面へのブリード(にじみ)を抑制して、外観不良を防ぐことが行われてきた。具体的には、(i)フェノール系化合物及びアルデヒド化合物とのマンニッヒ反応による変性や(ii)エポキシ樹脂との反応によるアダクト変性のほか、(iii)カルボキシル基を有する化合物との反応による変性、(iv)アクリル系化合物とのマイケル反応による変性などが挙げられる。 For this reason, in the past, poor appearances have been prevented by suppressing reactivity through modification of amine compounds or by increasing the molecular weight to suppress bleeding onto the coating surface. Specific examples include (i) modification through the Mannich reaction with phenolic compounds and aldehyde compounds, (ii) adduct modification through reaction with epoxy resins, (iii) modification through reaction with compounds containing carboxyl groups, and (iv) modification through the Michael reaction with acrylic compounds.
ところが、これらの変性を行うとアミン系化合物の粘度が高くなってしまう。そのため、結局は希釈溶剤の量を増やす必要があり、溶剤含有量の少ないハイソリッド系塗料の開発は困難である。また、希釈溶剤の代わりに非反応性希釈剤(可塑剤)等を使用することもあるが、塗料において重要な耐食性を損なってしまうという問題もある。 However, these modifications increase the viscosity of the amine-based compound. This ultimately requires an increase in the amount of diluting solvent, making it difficult to develop a high-solids paint with a low solvent content. Non-reactive diluents (plasticizers) are sometimes used instead of diluting solvents, but this poses the problem of impairing the corrosion resistance that is important for paints.
そこで、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサンやキシリレンジアミン又はその変性物等からなるポリアミン化合物とアルキルアミン化合物とを配合したエポキシ樹脂塗料組成物が知られている(特許文献1~3参照)。このようなエポキシ樹脂塗料組成物によれば、従来使用されてきたポリアミン化合物にアルキルアミン化合物を配合したことで、塗膜表面の粘着状態を解消してべとつきを防ぐことができ、また、塗膜に水滴が付着した際に生じる白化を防止することもできる。 Therefore, epoxy resin coating compositions are known that combine a polyamine compound, such as 1,3-bis(aminomethyl)cyclohexane, xylylenediamine, or a modified product thereof, with an alkylamine compound (see Patent Documents 1 to 3). By combining a conventionally used polyamine compound with an alkylamine compound, these epoxy resin coating compositions can eliminate the tackiness of the coating surface and prevent stickiness, and can also prevent whitening that occurs when water droplets adhere to the coating.
前述したような特許文献1~3に係るエポキシ樹脂塗料組成物はこれまでに比較的広く使用されており、べとつきや白化等の外観不良を抑制する効果が認められる。 The epoxy resin coating compositions described in Patent Documents 1 to 3 mentioned above have been used relatively widely to date, and are known to be effective in suppressing poor appearance such as stickiness and whitening.
しかしながら、これらの効果はある一定の環境下においては有効であるものの、相応しくない環境、具体的に高湿度環境ではその効果は限定的となる。これは、アミン系化合物が塗膜表面に現れて空気中の二酸化炭素と反応する際には水が触媒のように作用するため、湿度が高い環境ではアミン系化合物と二酸化炭素との反応を防ぐことが難しいためである。しかも、アルキルアミン化合物を配合したことで、かえって塗膜の外観が悪化してしまうことがある。 However, while these effects are effective under certain circumstances, their effectiveness is limited in unsuitable environments, specifically high humidity environments. This is because water acts as a catalyst when amine compounds appear on the coating surface and react with carbon dioxide in the air, making it difficult to prevent the reaction between amine compounds and carbon dioxide in high humidity environments. Furthermore, the addition of alkylamine compounds can actually worsen the appearance of the coating.
そこで、本発明者らは上記の問題について鋭意検討した結果、驚くべきことには、エポキシ樹脂塗料組成物ではこれまで採用されてこなかった低級アルコールを溶剤として使用することで、低温環境であっても湿度が高い環境下であっても、塗膜のべとつきやクラック、白化等の外観不良を抑制することができることを見出し、本発明を完成させた。 The inventors therefore conducted extensive research into the above-mentioned problems and surprisingly discovered that by using a lower alcohol as a solvent, which had not previously been used in epoxy resin coating compositions, it was possible to suppress poor appearance such as stickiness, cracking, and whitening of the coating film, even in low-temperature and high-humidity environments, and thus completed the present invention.
したがって、本発明の目的は、使用環境によらずに塗膜の外観不良を確実に抑制することができるエポキシ樹脂塗料組成物を提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to provide an epoxy resin coating composition that can reliably prevent poor appearance of the coating film regardless of the usage environment.
すなわち、本発明は、エポキシ樹脂を有する主剤とアミン系硬化剤とを含んだエポキシ樹脂塗料組成物であって、沸点が200℃未満である溶剤の含有量が1~15質量%であり、該溶剤の50質量%以上が炭素数1~5の低級アルコールであることを特徴とするエポキシ樹脂塗料組成物である。 That is, the present invention is an epoxy resin coating composition containing a base agent having an epoxy resin and an amine-based curing agent, characterized in that the content of a solvent having a boiling point of less than 200°C is 1 to 15 mass %, and 50 mass % or more of the solvent is a lower alcohol having 1 to 5 carbon atoms.
本発明では、エポキシ樹脂塗料組成物において使用される溶剤について、その溶剤での割合で50質量%以上、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90%以上、更に好ましくは99%以上が炭素数1~5の低級アルコールである。このような低級アルコールを使用するのは、アミン系硬化剤のエポキシ樹脂への相溶を促すことを考慮してのものであり、特に、後述するように、本発明において好適に使用される環状脂肪族ポリアミンの場合における良好な相溶性を実現するためである。これにより、本発明におけるエポキシ樹脂塗料組成物では、環境による影響を受けずにアミン系硬化剤のブリードを抑制する。 In the present invention, the solvent used in the epoxy resin coating composition is a lower alcohol having 1 to 5 carbon atoms, accounting for at least 50% by mass, preferably at least 80% by mass, more preferably at least 90%, and even more preferably at least 99% of the solvent. The use of such lower alcohols is intended to promote compatibility of the amine curing agent with the epoxy resin, particularly to achieve good compatibility with the cyclic aliphatic polyamines preferably used in the present invention, as described below. This prevents bleeding of the amine curing agent in the epoxy resin coating composition of the present invention without being affected by the environment.
このような炭素数1~5の低級アルコールについては特に制限されないが、例えば、1級アルコールとしてメタノール、エタノール、プロパン-1-オール、ブタン-1-オール、ペンタン-1-オール、2級アルコールとして、プロパン-2-オール、ブタン-2-オール、ペンタン-2-オール、1-メトキシ-2-プロパノール等を挙げることができ、これらの1種又は2種以上を用いることができる。なかでも好ましくは、1級アルコールである。 Such lower alcohols having 1 to 5 carbon atoms are not particularly limited, but examples of primary alcohols include methanol, ethanol, propan-1-ol, butan-1-ol, and pentan-1-ol, and examples of secondary alcohols include propan-2-ol, butan-2-ol, pentan-2-ol, and 1-methoxy-2-propanol. One or more of these can be used. Of these, primary alcohols are preferred.
また、本発明においては、上述した量的な制限を満たす範囲であれば、炭素数1~5の低級アルコール以外の溶剤を含めることができる。このようなその他の溶剤については、沸点が200℃未満であることを除いて特に制限はないが、低級アルコールはエポキシ樹脂に対して比較的に良溶剤ではないことから、好ましくは以下のようなものであるのが望ましい。すなわち、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系有機溶剤、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル系有機溶剤、トルエン、キシレン等の炭化水素系溶剤である。 In addition, in the present invention, solvents other than lower alcohols having 1 to 5 carbon atoms can be included as long as the above-mentioned quantitative restrictions are met. There are no particular restrictions on these other solvents, except that they must have a boiling point of less than 200°C. However, since lower alcohols are relatively poor solvents for epoxy resins, the following are preferred: ketone-based organic solvents such as acetone, methyl ethyl ketone, and methyl isobutyl ketone; ester-based organic solvents such as methyl acetate, ethyl acetate, and butyl acetate; and hydrocarbon solvents such as toluene and xylene.
本発明は、エポキシ樹脂を有する主剤とアミン系硬化剤とを含んだ2液形のエポキシ樹脂塗料組成物であり、塗料としての一般的な使用態様を考慮して、溶剤は沸点が200℃未満のものを対象とする。特に、本発明におけるエポキシ樹脂塗料組成物はハイソリッド系塗料であることを前提としており、エポキシ樹脂塗料組成物における溶剤の含有量は1~15質量%である。この溶剤の含有量は、好適には1~10質量%であり、より好適には1~5質量%である。なお、その定義にもよるが、一般には、溶剤の含有量が30以下のものをハイソリッド系塗料と呼ぶ場合があるが、本発明は、それよりも更に溶剤の含有量が少ないエポキシ樹脂塗料組成物である。 The present invention is a two-component epoxy resin paint composition containing an epoxy resin-containing base and an amine-based curing agent. Taking into account typical use as a paint, the solvent has a boiling point of less than 200°C. In particular, the epoxy resin paint composition of the present invention is a high-solids paint, and the solvent content in the epoxy resin paint composition is 1 to 15% by mass. This solvent content is preferably 1 to 10% by mass, and more preferably 1 to 5% by mass. While this definition may vary, paints with a solvent content of 30% or less are generally referred to as high-solids paints. However, the present invention is an epoxy resin paint composition with an even lower solvent content.
本発明のエポキシ樹脂塗料組成物におけるアミン系硬化剤については特に制限はなく、アミン系硬化剤として一般に使用される脂肪族アミン又は芳香族アミンのいずれのアミン系化合物を用いることができるが、なかでも、優れた耐食性と作業性を担保することが可能であることなどから、アミノ基を2つ以上有した環状脂肪族ポリアミンや脂肪族ポリアミンからなるアミン系化合物を含有したアミン系硬化剤であるのがよく、或いは、これら両方のアミン系化合物を含有したアミン系硬化剤であるのがよい。 There are no particular restrictions on the amine curing agent used in the epoxy resin coating composition of the present invention, and any amine compound, either an aliphatic amine or an aromatic amine, commonly used as an amine curing agent can be used. However, because they can ensure excellent corrosion resistance and workability, an amine curing agent containing an amine compound made from a cyclic aliphatic polyamine or an aliphatic polyamine having two or more amino groups is preferred, or an amine curing agent containing both of these amine compounds is preferred.
このうち、環状脂肪族ポリアミンの具体例としては、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、キシリレンジアミン、イソホロンジアミン等を挙げることができ、その1種又は2種以上を用いることができる。また、脂肪族ポリアミンの具体例としては、ポリオキシプロピレンジアミン、テトラエチレンペンタミン等を挙げることができ、その1種又は2種以上を用いることができる。その塗料の粘度が塗装可能な範囲である限りにおいて、アミン系硬化剤として用いるアミン系化合物は変性物であってもよい。なかでも、その硬化反応速度や得られる塗膜性能等を考慮して、フェノール系化合物、アルデヒド系化合物、エポキシ樹脂、アクリル系化合物等で変性したものを用いることができる。 Specific examples of cyclic aliphatic polyamines include 1,3-bis(aminomethyl)cyclohexane, 4,4'-methylenebis(cyclohexylamine), xylylenediamine, and isophoronediamine, and one or more of these can be used. Specific examples of aliphatic polyamines include polyoxypropylenediamine and tetraethylenepentamine, and one or more of these can be used. The amine compound used as the amine curing agent may be modified, as long as the viscosity of the paint is within a range that allows application. In particular, those modified with phenolic compounds, aldehyde compounds, epoxy resins, acrylic compounds, etc. can be used, taking into account the curing reaction speed and the performance of the resulting coating film.
また、上記のようなアミン系硬化剤には、粘度調整等の目的から可塑剤成分を含めるようにしてもよい。可塑剤成分としては、ベンジルアルコールや高沸点炭化水素等のような非反応性希釈剤が一般に用いられる。 The above-mentioned amine-based curing agents may also contain a plasticizer component for purposes such as viscosity adjustment. Non-reactive diluents such as benzyl alcohol and high-boiling-point hydrocarbons are commonly used as plasticizer components.
一方で、本発明のエポキシ樹脂塗料組成物において主剤を構成するエポキシ樹脂については、1分子中にエポキシ基を2個以上有して、アミン系硬化剤と反応して架橋塗膜を形成することができるものであればいずれも使用可能である。例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールAD型エポキシ樹脂等のビスフェノール型エポキシ樹脂のほか、キレート変性エポキシ樹脂やダイマー酸変性エポキシ樹脂、プロピレンオキサイド変性エポキシ樹脂、スルフィド含有エポキシ樹脂等の特殊エポキシ樹脂を挙げることができる。これらのエポキシ樹脂は1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。このようなエポキシ樹脂の市販品として、代表的には、日鉄ケミカル&マテリアル(株)製のYDシリーズや三菱ケミカル(株)製のjERシリーズ等を挙げることができる。 On the other hand, the epoxy resin constituting the base component of the epoxy resin coating composition of the present invention can be any epoxy resin that has two or more epoxy groups per molecule and can react with an amine-based curing agent to form a crosslinked coating film. Examples include bisphenol-type epoxy resins such as bisphenol A epoxy resin, bisphenol F epoxy resin, and bisphenol AD epoxy resin, as well as special epoxy resins such as chelate-modified epoxy resin, dimer acid-modified epoxy resin, propylene oxide-modified epoxy resin, and sulfide-containing epoxy resin. These epoxy resins can be used alone or in combination of two or more. Representative examples of commercially available epoxy resins include the YD series manufactured by Nippon Steel Chemical & Material Co., Ltd. and the jER series manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation.
なかでも、本発明では、エポキシ樹脂に対して良溶剤ではない低級アルコールが溶剤の主となるため、その溶解性を考慮して、好ましくは、エポキシ当量が100~1000のエポキシ樹脂を用いるのがよい。より好ましくは、エポキシ当量が100~300のエポキシ樹脂である。加えて、塗膜の耐食性や施工性の観点から、エポキシ樹脂の重量平均分子量としては、好ましくは200~4000であるのがよく、より好ましくは300~2000である。 In particular, in this invention, lower alcohols, which are not good solvents for epoxy resins, are the main solvent. Therefore, taking into consideration their solubility, it is preferable to use an epoxy resin with an epoxy equivalent weight of 100 to 1,000. Even more preferable is an epoxy resin with an epoxy equivalent weight of 100 to 300. Additionally, from the perspective of the corrosion resistance and workability of the coating film, the weight-average molecular weight of the epoxy resin is preferably 200 to 4,000, and more preferably 300 to 2,000.
本発明のエポキシ樹脂塗料組成物における主剤とアミン系硬化剤の割合については特に制限はなく、一般的なエポキシ樹脂塗料組成物での配合と同程度にすることができるが、そのひとつの目安として、アミン系硬化剤の使用量は、アミン系化合物中の活性水素量とエポキシ樹脂中のエポキシ基との比が0.3~1.5の範囲となるようにするのがよく、好ましくは、塗膜性能の観点からその比が0.5~1.0の範囲となるようにするのがよい。なお、後述するように、本発明のエポキシ樹脂塗料組成物が脂肪族モノアミンを含有する場合には、この脂肪族モノアミンの活性水素量を含めて、アミン系化合物中の活性水素量とエポキシ樹脂中のエポキシ基との比を考慮するのがよい。 There are no particular restrictions on the ratio of base agent to amine curing agent in the epoxy resin coating composition of the present invention, and it can be approximately the same as the formulation used in general epoxy resin coating compositions. However, as a guideline, the amount of amine curing agent used should be such that the ratio of the amount of active hydrogen in the amine compound to the epoxy groups in the epoxy resin is in the range of 0.3 to 1.5, and preferably, from the perspective of coating film performance, this ratio should be in the range of 0.5 to 1.0. Furthermore, as described below, when the epoxy resin coating composition of the present invention contains an aliphatic monoamine, it is advisable to consider the ratio of the amount of active hydrogen in the amine compound to the epoxy groups in the epoxy resin, including the amount of active hydrogen in this aliphatic monoamine.
また、本発明のエポキシ樹脂塗料組成物は、炭素数10~20の脂肪族モノアミンを含有してもよい。この脂肪族モノアミンは、1官能のアミン化合物であることが望ましく、具体的には、ステアリルアミンや牛脂アルキルアミン等の1級アミンを有する化合物である。このような脂肪族モノアミンを配合することで、外観異常の抑制効果を補足することができる。但し、エポキシ樹脂塗料組成物に脂肪族モノアミンが過剰に配合されていると、塗料を塗り重ねた際の層間密着が悪化するおそれがある。そのため、脂肪族モノアミンを配合する場合には、エポキシ樹脂塗料組成物中に2質量%以下となるようにするのがよく、好ましくは1質量%以下、より好ましくは0.5質量%以下となるようにするのがよい。また、外観異常の抑制効果を補足するためには、エポキシ樹脂塗料組成物中に脂肪族モノアミンを0.01質量%以上配合するようにするのがよい。 The epoxy resin coating composition of the present invention may also contain an aliphatic monoamine having 10 to 20 carbon atoms. This aliphatic monoamine is preferably a monofunctional amine compound, specifically a compound having a primary amine such as stearylamine or tallow alkylamine. The incorporation of such an aliphatic monoamine can enhance the effect of suppressing appearance defects. However, if an excessive amount of aliphatic monoamine is incorporated into the epoxy resin coating composition, there is a risk of poor interlayer adhesion when coatings are reapplied. Therefore, when an aliphatic monoamine is incorporated, it is preferable to adjust the amount of the aliphatic monoamine to 2% by mass or less in the epoxy resin coating composition, preferably 1% by mass or less, and more preferably 0.5% by mass or less. Furthermore, to enhance the effect of suppressing appearance defects, it is preferable to incorporate 0.01% by mass or more of the aliphatic monoamine into the epoxy resin coating composition.
本発明のエポキシ樹脂塗料組成物には、顔料が含まれてもよい。顔料としては、通常塗料に使用されている各種体質顔料、着色顔料、防錆顔料等が使用可能である。代表的には、体質顔料として、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、シリカ等が挙げられる。着色顔料としては、酸化チタン、ベンガラ、黄色酸化鉄、カーボンブラック等が挙げられる。防錆顔料としては、ジンククロメート、ストロンチウムクロメート、リン酸亜鉛、リンモリブデン酸亜鉛、リン酸アルミニウム等が挙げられるが、クロム、鉛をはじめとする健康に有害性のある重金属を含有する防錆顔料よりも、安全面に配慮したリン酸系の防衛顔料を使用するのが望ましい。これら顔料の含有量は、塗膜の耐食性や塗料の可使時間等の観点から、含有される顔料の合計量が、エポキシ樹脂とアミン系化合物とを合計した樹脂成分の合計100質量に対して50~200質量部であるのがよく、好ましくは60~150質量部であるのがよい。 The epoxy resin paint composition of the present invention may contain a pigment. Pigments that can be used include various extender pigments, color pigments, and anti-rust pigments commonly used in paints. Typical extender pigments include calcium carbonate, barium sulfate, talc, and silica. Color pigments include titanium oxide, red iron oxide, yellow iron oxide, and carbon black. Anti-rust pigments include zinc chromate, strontium chromate, zinc phosphate, zinc phosphomolybdate, and aluminum phosphate. However, it is preferable to use phosphate-based protective pigments, which are safer than anti-rust pigments containing heavy metals such as chromium and lead that are harmful to health. From the perspectives of the corrosion resistance of the paint film and the usable life of the paint, the total amount of these pigments contained is preferably 50 to 200 parts by mass, and more preferably 60 to 150 parts by mass, per 100 mass of the resin components (epoxy resin and amine compound combined).
また、本発明のエポキシ樹脂塗料組成物には、塗装性能等を改良する目的などから、各種の添加剤を配合することができる。この添加剤としては、一般に使用されるシランカップリング剤、顔料分散剤、沈降防止剤、消泡剤等を代表的なものとして挙げることができる。 In addition, various additives can be blended into the epoxy resin coating composition of the present invention to improve coating performance, etc. Representative examples of such additives include commonly used silane coupling agents, pigment dispersants, anti-settling agents, and anti-foaming agents.
本発明におけるエポキシ樹脂塗料組成物は、1,3-ビス(アミノメチル)シクロヘキサン、4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルアミン)、キシリレンジアミン、イソホロンジアミン等の環状脂肪族ポリアミンを原料とするアミン系硬化剤の欠点であった塗膜のべとつきやクラックの発生、白化などの外観異常が解消され、耐水性に優れたエポキシ樹脂塗膜が得られるようになる。このエポキシ樹脂塗料組成物の用途は特に制限されず、例えば、鋼構造物の屋根や壁面、構造物の屋内鉄骨等を塗装する塗料や、床材等における金属やコンクリートの防食に用いる被覆材料として使用することができる。なかでも、低温環境や高湿度環境に晒され易い屋外塗装の用途において特に効果を発揮するものである。 The epoxy resin coating composition of the present invention eliminates the drawbacks of amine-based curing agents made from cycloaliphatic polyamines such as 1,3-bis(aminomethyl)cyclohexane, 4,4'-methylenebis(cyclohexylamine), xylylenediamine, and isophoronediamine, such as stickiness, cracking, and whitening, resulting in an epoxy resin coating with excellent water resistance. The applications of this epoxy resin coating composition are not particularly limited, and it can be used, for example, as a coating for coating the roofs and walls of steel structures and the indoor steel frames of structures, or as a coating material for corrosion prevention of metal and concrete in flooring materials, etc. It is particularly effective in outdoor coating applications that are prone to exposure to low-temperature and high-humidity environments.
本発明のエポキシ樹脂塗料組成物は、使用環境によらずに塗膜の外観不良を確実に抑制することができる。 The epoxy resin coating composition of the present invention can reliably prevent poor appearance of the coating film regardless of the usage environment.
以下、実施例に基づきながら本発明について説明するが、本発明はこれらの内容に制限されるものではない。また、実施例における「部」及び「%」は特に言及しない限り質量を基準とする。 The present invention will be explained below based on examples, but the present invention is not limited to these examples. Furthermore, "parts" and "%" in the examples are based on mass unless otherwise specified.
(エポキシ樹脂塗料組成物の作製)
表1に示した質量割合における配合で主剤とアミン系硬化剤とを準備し、それぞれの混合比で混合して、実施例1~7及び比較例1~7に係るエポキシ樹脂塗料組成物を用意した。使用した成分の詳細は次のとおりである。
(Preparation of epoxy resin coating composition)
The base agent and amine-based curing agent were prepared in the mass proportions shown in Table 1, and mixed at the respective mixing ratios to prepare epoxy resin coating compositions according to Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 7. Details of the components used are as follows:
エポキシ樹脂:エポトートYDF-170(日鉄ケミカル&マテリアル社製商品名、エポキシ当量170)
タルク:タルク PS-85(福岡タルク工業社製商品名、吸油量50ml/100g、平均粒径4.5μm)
酸化チタン:TITONE R-5N(堺化学工業社製商品名、平均粒径0.26μm)
カーボンブラック:MA-100(三菱ケミカル社製商品名)
溶剤(メタノール、エタノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、1-ヘキサノール、ベンジルアルコール、トルエン)
アミン系化合物A:エポキシ変性イソホロンジアミン、イソホロンジアミン、及び1,6-ヘキサンジアミン,2,2,4-トリメチルの混合物(エボニックジャパン社製商品名サンマイドIM-544、活性水素当量100)
アミン系化合物B:4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルアミン)と4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルアミン)の変性物の混合物(エボニックジャパン社製商品名アンカミン2143、活性水素当量118)
アミン系化合物C:ステアリルアミン(活性水素当量135)
Epoxy resin: Epotohto YDF-170 (product name of Nippon Steel Chemical & Material Co., Ltd., epoxy equivalent weight 170)
Talc: Talc PS-85 (trade name, manufactured by Fukuoka Talc Kogyo Co., Ltd., oil absorption capacity 50 ml/100 g, average particle size 4.5 μm)
Titanium oxide: TITONE R-5N (product name, manufactured by Sakai Chemical Industry Co., Ltd., average particle size 0.26 μm)
Carbon black: MA-100 (product name of Mitsubishi Chemical Corporation)
Solvents (methanol, ethanol, propylene glycol monomethyl ether, 1-hexanol, benzyl alcohol, toluene)
Amine compound A: a mixture of epoxy-modified isophorone diamine, isophorone diamine, and 1,6-hexanediamine, 2,2,4-trimethyl (trade name: Sanmaid IM-544, manufactured by Evonik Japan Co., Ltd., active hydrogen equivalent: 100)
Amine compound B: a mixture of 4,4'-methylenebis(cyclohexylamine) and modified 4,4'-methylenebis(cyclohexylamine) (trade name: Ancamine 2143, manufactured by Evonik Japan Co., Ltd., active hydrogen equivalent: 118)
Amine compound C: stearylamine (active hydrogen equivalent: 135)
これらを準備するにあたり、主剤としては、エポキシ樹脂、溶剤、各種顔料、各種添加剤を規定量加えた後に60分間分散を行い、顔料が十分に分散されたものを準備した。一方、アミン系硬化剤については、アミン系化合物A又はBのいずれかに対してアミン系化合物Cであるステアリルアミンを加えて、これらが均一に溶けるまでよく撹拌したものを準備した。準備したアミン系硬化剤の主剤への装入量は、アミン系化合物中のNH基(活性水素)当量(アミン系化合物Cを含む)と主剤中のエポキシ当量との比率(活性水素/エポキシ当量)が0.8~1.0になるように調整しながら、表1に示した質量割合で主剤と硬化剤を十分に混合してエポキシ樹脂塗料組成物とした。 To prepare these, the base resin was prepared by adding the specified amounts of epoxy resin, solvent, various pigments, and various additives, and then dispersing for 60 minutes until the pigments were thoroughly dispersed. Meanwhile, the amine-based curing agent was prepared by adding amine compound C (stearylamine) to either amine compound A or B, and stirring thoroughly until uniformly dissolved. The amount of amine-based curing agent added to the base resin was adjusted so that the ratio of the NH group (active hydrogen) equivalent in the amine compound (including amine compound C) to the epoxy equivalent in the base resin (active hydrogen/epoxy equivalent) was 0.8 to 1.0. The base resin and curing agent were thoroughly mixed in the mass proportions shown in Table 1 to prepare an epoxy resin coating composition.
(塗膜の外観観察)
グレーに着色した主剤を硬化剤と十分に混合し、ブリキ板に隙間600μmのアプリケーターを使用して塗装し、10℃ 30%RH、10℃ 80%RH、23℃ 30%RHの恒温恒湿器にて4日間養生を行った後、目視による外観観察で3段階による評価を行った。各判定基準は下記の通りであり、結果は表1にまとめて示す。
○:異常なし。(クラックなどの外観異常やべとつきなどの品質異常がない。)
△:軽微な異常あり。(ゆず肌や軽微なクラックなどの外観異常やべとつきなどの軽微な品質異常がある。)
×:異常あり。(しわ、クラックなどの外観異常やべとつきなどの品質異常がある。)
(Observation of the appearance of the coating film)
The gray-colored base resin was thoroughly mixed with the curing agent, and the mixture was applied to a tin plate using an applicator with a gap of 600 μm. The paint was then cured for four days in a thermo-hygrostat at 10°C and 30% RH, 10°C and 80% RH, or 23°C and 30% RH, after which the paint was visually observed for appearance and evaluated on a three-point scale. The evaluation criteria are as follows, and the results are summarized in Table 1.
○: No abnormalities (no appearance abnormalities such as cracks or quality abnormalities such as stickiness).
△: Minor abnormalities present (appearance abnormalities such as yuzu peel or slight cracks, or minor quality abnormalities such as stickiness).
×: Abnormal (Abnormal appearance such as wrinkles or cracks, or quality abnormality such as stickiness).
表1に示した結果から分かるように、主な溶剤として1-ヘキサノール、ベンジルアルコール、又はトルエンを使用した比較例1~7のエポキシ樹脂塗料組成物では、室温・低湿度環境下においては塗膜の外観は問題にならないが、それよりも低温になったり、湿度が高くなると外観異常が確認されるようになった。一方、主な溶剤として低級アルコールを使用した実施例1~7のエポキシ樹脂塗料組成物では、比較例の場合に比べて外観異常を抑えることができている。つまり、外観不良を減らして環境の変化に強いエポキシ樹脂塗料組成物を得ることができた。
As can be seen from the results shown in Table 1, the epoxy resin coating compositions of Comparative Examples 1 to 7, which used 1-hexanol, benzyl alcohol, or toluene as the main solvent, did not cause any problems with the appearance of the coating film at room temperature and in a low-humidity environment, but at lower temperatures or higher humidity, abnormal appearance became apparent. On the other hand, the epoxy resin coating compositions of Examples 1 to 7, which used a lower alcohol as the main solvent, were able to suppress abnormal appearance compared to the comparative examples. In other words, it was possible to obtain epoxy resin coating compositions that reduced appearance defects and were resistant to environmental changes.
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