JPH0259184B2 - - Google Patents
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- JPH0259184B2 JPH0259184B2 JP57128360A JP12836082A JPH0259184B2 JP H0259184 B2 JPH0259184 B2 JP H0259184B2 JP 57128360 A JP57128360 A JP 57128360A JP 12836082 A JP12836082 A JP 12836082A JP H0259184 B2 JPH0259184 B2 JP H0259184B2
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Description
この発明は、エポキシ樹脂を基剤とする水分散
性塗料組成物に関する。エポキシ樹脂は、加水分
解と化学的侵触に対して高度の耐性を有する強靭
な塗膜を形成することが可能である。加水分解に
対して特に高度の耐性を示す塗膜は、例えば、果
汁又はビールのごとき酸性水溶液と接触した状態
での加熱に耐えなければならない食品用缶及び飲
料用缶の内部塗膜として必要である。この塗膜
は、加水分解を受けて、食品又は飲料の風味を損
なうある種の物質を溶離するようなものであつて
はならず、且つ、食品又は飲料の殺菌中に避ける
ことができない条件に耐えて、通常ブリキ製又は
アルミニウム製である缶と十分に接着するもので
なければならない。
しかしながら、エポキシ樹脂を含む水分散性の
塗料組成物を製造することは困難である。揮発性
有機溶剤を基剤とする塗膜は、蒸発した溶剤が環
境汚染の原因となり、又有機溶剤のコストが急激
に上昇しているため、漸次使用されなくなつてい
る。この発明は、水を主とする稀釈剤の溶液又は
安定な分散体から下地に塗布することができる、
エポキシ樹脂を基材とする塗料組成物を製造する
ことを目的とする。
殴州特許公開第6334号及び第6336号には、溶剤
可溶性のカルボキシル−機能性ポリマー;を、オ
キシラン官能価を有する芳香族ポリエーテルで、
該芳香族ポリエーテルの少なくとも5%がジエポ
キシドにより構成され、芳香族ポリエーテルの混
合物が全樹脂固形分の少なくとも40%を構成し、
且つカルボキシル−官能性ポリマー中のカルボキ
シル官能価に対して1:2〜1:20の化学量論的
不足量のオキシラン官能価を供するエポキシ樹脂
でエステル化し、上記のエステル化反応を、エス
テル化される反応体の重量に対して2%より多い
量のアミンエステル化触媒の存在下、有機溶剤媒
体中で、オキシラン官能価をカルボキシル官能価
と反応せしめてオキシラン官能価を実質上完全に
消失せしめるのに十分な高温において行い、そし
て、これによつて生成した、ポリマー−エポキシ
樹脂ヒドロキシエステル反応生成物中のカルボキ
シル官能価の少なくとも1部分を塩基と反応せし
めて、反応生成物を、水に対して自己乳化性にす
ることを特徴とする自己乳化性エポキシエステル
コポリマー混合物の製造方法が記載されている。
殴州特許公開第6334号には、反応混合物のゲル化
を回避するために、反応体に対して4〜10重量%
という高比率のアミンエステル化触媒を使用する
必要がある旨示されている。英国特許公報第
2059968号には、水と有機溶剤との混合物中で、
エポキシ樹脂を、カルボキシル−官能アクリルポ
リマー及びアミンの溶液と反応せしめて成る、水
分散性塗料組成物の上記以外の製造方法が記載さ
れている。この方法においても、エポキシ樹脂と
カルボキシル−官能性ポリマーとの反応において
高比率のアミンが存在する。エポキシ樹脂及びカ
ルボン酸基を含む付加重合体を基剤とする水分散
性塗料組成物の前記以外の製造方法が米国特許第
4212781号に記載されている。この方法において
は、6〜7重量%の過酸化ベンゾイル触媒の存在
下で、エポキシ樹脂を、少なくとも部分的にカル
ボン酸官能基を有する付加重合性物質と反応せし
める。この発明においては、前記のごとき高レベ
ルの触媒の使用を必要としないで、エポキシ樹脂
から水分散性塗料組成物を製造する。
本発明に従えば、アミンの存在下に高温で(a)分
子当たり1.0〜2.0エポキシド基の平均エポキシ官
能価を有するエポキシ樹脂組成物40〜90重量%並
びに(b)カルボン酸基を含みかつオレフイン系不飽
和カルボン酸10〜85重量%及び少なくとも一種の
オレフイン系不飽和コモノマー90〜15重量%の付
加共重合体である共重合体10〜60重量%を(b)中の
カルボン酸基と(a)中のエポキシド基との比率
1.5:1〜20:1で一緒に反応せしめて水分散性
エステルグラフト化エポキシ/アクリルポリマー
塗料組成物を製造するにあたり、該反応を、5〜
30重量%の水を含む水混和性有機溶剤混合物中に
おいて0.5〜3.0重量%のアミンの存在下に(但し
エポキシ基当量当り1当量未満のアミンの存在下
に)(前記水及びアミンのパーセントはエポキシ
樹脂(a)及び共重合体(b)の合計重量基準)行うこと
を特徴とする水分散性塗料組成物の製造方法が提
供される。
本発明に従えば、更に、0.5〜3.0重量%のアミ
ンの存在下に、5〜30重量%の水を含む水混和性
有機溶剤混合物中において、(a)分子当たり1.0〜
2.0エポキシド基の平均エポキシ官能価を有する
エポキシ樹脂組成物40〜90重量%及び(b)カルボン
酸基を含みかつオレフイン系不飽和カルボン酸10
〜85重量%及び少なくとも一種のオレフイン系不
飽和コモノマー90〜15重量%の付加共重合体であ
る共重合体10〜60重量%を(b)中のカルボン酸基と
(a)中のエポキシド基との比率1.5:1〜20:1(但
しエポキシ当量当り1当量未満のアミンの存在下
に)で一緒に高温で反応せしめて水分散性エステ
ルグラフト化エポキシ/アクリルポリマー塗料組
成物を製造し(前記アミン及び水のパーセントは
エポキシ樹脂(a)及び共重合体(b)の合計重量基準)、
そして、この水分散性塗料組成物を塩基、主とし
て水性連続相を形成せしめるのに十分な量の水と
混合することを特徴とする安定分散型塗料組成物
の製造方法が提供される。
エポキシ樹脂としては、エーテル結合によつて
結合した芳香族基を有するものが好ましく、又、
1500以上の平均分子量を有するものが好ましく、
2000〜12000の平均分子量を有するものが特に好
ましい。有用なエポキシ樹脂の例としては、ビス
フエノールAとして知られる2,2−ビス(4−
ヒドロキシフエニル)プロパンのごときビスフエ
ノールの縮合グリシジルエーテルが挙げられる。
このようなエポキシ樹脂は、「エピコート
(Epikote)1007」(エポキシ官能価約1.4)、「エピ
コート(Epikote)1009」(エポキシ官能価約1.2」
「ダウデル(Dow DER)668」、「ダウデル667」
及び「ダウデル669」の商標名の下に販売されて
いる。これに替えて、適当なエポキシ樹脂は、エ
ピコート1001のごとき比較的分子量が低く約2.0
の官能価を有するエポキシ樹脂をビスフエノール
Aのごときビスフエノールと反応せしめることに
より製造することができる。エポキシ樹脂の混合
物を使用することもでき、例えば、エピコート
1001のごとき樹脂をこれより高分子量の樹脂と混
合して使用することができる。高官能価エポキシ
樹脂、例えばエポキシ・ノボラツク樹脂は、エピ
コート1009のごとき低官能価エポキシ樹脂と混合
して、分子当たり1.0〜2.0エポキシド基の平均官
能価を有するエポキシ樹脂混合物として使用する
ことができる。
カルボン酸基を有するポリマーとしては、オレ
フイン系不飽和カルボン酸、例えばアクリル酸、
メタアクリル酸、マレイン酸、イタコン酸又はシ
トラコン酸、の付加重合体が好ましい。オレフイ
ン系不飽和酸は、オレフイン系不飽和コモノマ
ー、例えば、メタアクリル酸メチル、アクリル酸
ブチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピ
ル、メタアクリル酸プロピル、メタアクリル酸ブ
チル、メタアクリル酸ヘキシル、メタアクリル酸
2−ヒドロキシプロピル、アクリル酸2−ヒドロ
キシエチル、メタアクリル酸2−ヒドロキシエチ
ルもしくはメタアクリル酸2−ヒドロキシプロピ
ルのごときアクリル酸エステル;アクリルアミン
メタアクリレート;スチレン;又はα−メチルス
チレン;の少なくとも1種と共重合せしめるのが
好ましい。コポリマーとしては、10〜85重量%の
不飽和カルボン酸単位を含むものが好ましく、30
〜60重量%の不飽和カルボン酸単位を含むものが
特に好ましい。カルボン酸基を有するポリマー中
のカルボン酸基とエポキシ樹脂中のエポキシド基
の比率は2:1〜10:1とするのが好ましい。カ
ルボン酸基を有するポリマーは、水と完全又は部
分混和性の有機溶剤、例えば、2−エトキシエタ
ノール、2−メトキシエタノールもしくは2−ブ
トキシエタノールのごときエーテルアルコール、
エタノールもしくはブタノールのごときアルコー
ル、及び/又は酢酸エチル、酢酸ブチルもしくは
酢酸2−エトキシエチルのごときエステル中でラ
ジカル重合により製造するのが望ましい。キシレ
ン又はトルエンのごとき芳香族炭化水素の少量を
水混和性有機溶剤に混合することができ、これに
より、次のエステル化反応におけるゲル化を回避
することができよう。
エポキシ樹脂と、カルボン酸基を有するポリマ
ーとの反応は、アミン、好ましくはジメチルアミ
ノエタノール、ジエチルアミノエタノール、トリ
エチルアミン、トリエタノールアミン、ジメチル
ベンジルアミン、N−エチルモルホリン又は2−
(N,N−ジメチルアミノ)−2−メチルプロパノ
ールのごとき第三アミンにより触媒するのが好ま
しい。存在するアミンの量は、エポキシ樹脂、及
びカルボン酸基を有するポリマーの合計重量の
0.5〜3.0%とするのが好ましく、1.0〜2.0%とす
るのが最も好ましい。アミンをこれより高い比率
で使用することも可能であるが、発明者等は、エ
ポキシ樹脂及びカルボン酸基を有するポリマーの
合計重量に対して5〜30%、好ましくは5〜20%
又は25%の水の存在下で反応を行う場合には、そ
のように多量のアミンを使用する必要がないこと
を見出した。水の存在量が5重量%未満の場合に
は、反応混合物のゲル化を回避するためにアミン
を高比率で使用する必要があり、他方、水が30重
量%より多く存在する場合には、経済的に望まし
い反応速度を達成するためにはより多量のアミン
及び有機溶剤を必要とする。
カルボン酸基を有するポリマーとエポキシ樹脂
との間の反応は、エポキシ樹脂を、場合によつて
は追加の有機溶剤と共に、カルボン酸基を有する
ポリマー、例えば、前記のごとき水混和性有機溶
剤中で溶液重合により生成せしめたアクリルポリ
マー、の溶液に混合することにより行うのが好ま
しい。アミン触媒と水は前もつて混合し、そし
て、溶解した樹脂に加えるのが好ましい。この方
法に替えて、カルボキシル基を有するポリマーを
エポキシ樹脂と混合する前に、アミン及び水をカ
ルボキシル基を有するポリマーの溶液に加えるこ
ともできる。反応は、80〜120℃の温度範囲にお
いて行うのが好ましく、通常は、約95〜100℃の
温度において、還流しながら行う。実質上すべて
のエポキシ基が反応するのに十分な反応時間を確
保すべきであり、この時間は、例えば2〜8時間
である。反応生成物の酸価は30〜100の範囲とす
るが好ましい。
カルボン酸基を有する望ましいポリマーと望ま
しいエポキシ樹脂は相溶性溶液を形成しないであ
ろうから、反応混合物は反応の出発時において不
均一であり、曇つた分散状の外観を呈する。ある
場合には、反応混合物は、反応の終点に近ずくに
従つて均一な混合物となり、透明になる傾向を有
する。
エポキシ樹脂とカルボン酸基を有するポリマー
との間の反応が完結した後、一般に、反応生成物
に塩基を加え、過剰の遊離カルボン酸基を少なく
とも部分的に中和する。塩基としては、例えば、
アンモニア又はアミンを使用することができ、一
般的には、水溶液の形で反応混合物に加える。例
えば、トリエチルアミン、トリエタノールアミン
又はジメチルアミノエタノールのごとき第三アミ
ンを使用するのが好ましい。好ましい手順におい
ては、塩基は、塗料組成物を、分散安定性を喪失
することなくさらに水で稀釈することができるよ
うな水を主とする連続相を有する安定な分散体に
転化するのに十分な量の水に溶解した稀薄溶液と
して加える。塩基は、反応生成物中の遊離カルボ
ン酸基の40〜120%又は130%を中和するのに十分
な量使用するのが好ましい。塩基及び水を添加し
た後に生成するなめらかな白色の分散体は、塗料
組成物として直接使用することもでき、あるい
は、さらに水で稀釈して所望の粘度にして使用す
ることもできる。所望により、塗料組成物の製造
に使用した有機溶剤は、該組成物から完全に又は
部分的に除去し、そして回収することができる。
例えば、ブタノール、酢酸エチル及び/又はキシ
レンは、共沸蒸留により塗料組成物から除去する
ことができる。
この発明の塗料組成物は、果汁用及びビール用
缶を含む食品用及び飲料用缶の内部表面塗膜用と
して特に適する。この塗膜は、ブリキ、スチール
及びアルミニウムのごとき金属、並びに食品用及
び飲料用缶の下塗に使用されるポリマーに対して
卓越した接着性を有し、さらに、この発明の塗料
組成物の重層膜は相互によく接着する。塗料組成
物には、一般には必要ないが所望であれば、塗膜
に追加の架橋を与えて硬化せしめるために、アミ
ノプラスト樹脂又はフエノール樹脂を含有せしめ
ることができる。アミノプスト樹脂は、中和及び
稀釈段階の前又は後で塗料組成物に加えることが
できる。適当なアミノプラスト樹脂の例として
は、メラミンホルムアルデヒド樹脂、特に、主と
してヘキサメトキシメチルメラミンからなる該樹
脂が挙げられる。塗料組成物は噴霧法により下地
に適用するのが好ましいが、浸漬被覆法、陰イオ
ン電気被覆法、直接ローラー被覆法もしくはリバ
ーズローラー被覆法、フローコーテイング法又は
リンスコーテイング法により適用することもでき
る。塗膜は、硬化せしめるために、100〜240℃で
10秒間〜20分間加熱することが望ましく、温度と
しては150〜210℃が特に好ましい。
次に、この発明を実施例により説明する。
実施例 1
次の様にしてアクリルプレポリマー溶液を調製
した。
This invention relates to water-dispersible coating compositions based on epoxy resins. Epoxy resins are capable of forming tough coatings that are highly resistant to hydrolysis and chemical attack. Coatings exhibiting a particularly high degree of resistance to hydrolysis are required, for example, as internal coatings for food and beverage cans that must withstand heating in contact with acidic aqueous solutions such as fruit juice or beer. be. The coating must not be subject to hydrolysis and elute certain substances that impair the flavor of the food or beverage, and must not be subject to conditions that cannot be avoided during sterilization of the food or beverage. It must be durable and adhere well to the can, usually made of tin or aluminum. However, it is difficult to produce water-dispersible coating compositions containing epoxy resins. Coatings based on volatile organic solvents are gradually being phased out because the evaporated solvents cause environmental pollution and the cost of organic solvents is rapidly increasing. The invention can be applied to a substrate from a water-based diluent solution or stable dispersion.
The purpose is to produce a coating composition based on epoxy resin. Patent Publication Nos. 6334 and 6336 disclose a solvent-soluble carboxyl-functional polymer; an aromatic polyether having oxirane functionality;
at least 5% of the aromatic polyether is made up of diepoxide, and the mixture of aromatic polyethers makes up at least 40% of the total resin solids;
and esterifying with an epoxy resin that provides a stoichiometric deficit of oxirane functionality of 1:2 to 1:20 with respect to the carboxyl functionality in the carboxyl-functional polymer; reacting the oxirane functionality with the carboxyl functionality in an organic solvent medium in the presence of an amine esterification catalyst in an amount greater than 2% by weight of the reactants to substantially completely eliminate the oxirane functionality. and reacting at least a portion of the carboxyl functionality in the resulting polymer-epoxy resin hydroxyester reaction product with a base, and converting the reaction product to water. A method for preparing a self-emulsifying epoxy ester copolymer mixture is described, which is characterized in that it is self-emulsifying.
In Pangzhou Patent Publication No. 6334, 4 to 10% by weight of the reactants is added to avoid gelation of the reaction mixture.
It has been shown that it is necessary to use a high ratio of amine esterification catalyst. British Patent Publication No.
In No. 2059968, in a mixture of water and an organic solvent,
Other methods of making water-dispersible coating compositions have been described in which an epoxy resin is reacted with a solution of a carboxyl-functional acrylic polymer and an amine. In this method too, a high proportion of amine is present in the reaction of the epoxy resin and the carboxyl-functional polymer. Another method for producing a water-dispersible coating composition based on an epoxy resin and an addition polymer containing carboxylic acid groups is disclosed in the US Patent No.
Described in No. 4212781. In this process, an epoxy resin is reacted with an addition polymerizable material having at least a partial carboxylic acid functionality in the presence of 6-7% by weight of a benzoyl peroxide catalyst. In this invention, water-dispersible coating compositions are prepared from epoxy resins without requiring the use of such high levels of catalysts. According to the present invention, at elevated temperature in the presence of an amine, (a) 40 to 90% by weight of an epoxy resin composition having an average epoxy functionality of 1.0 to 2.0 epoxide groups per molecule; 10-60% by weight of a copolymer, which is an addition copolymer of 10-85% by weight of an unsaturated carboxylic acid and 90-15% by weight of at least one olefinic unsaturated comonomer, is added to the carboxylic acid groups in (b) and ( Ratio to epoxide groups in a)
1.5:1 to 20:1 to produce a water-dispersible ester-grafted epoxy/acrylic polymer coating composition.
in the presence of 0.5 to 3.0 wt.% amine, but less than 1 equivalent of amine per equivalent of epoxy group, in a water-miscible organic solvent mixture containing 30 wt.% water, where the percentages of water and amine are (based on the total weight of the epoxy resin (a) and the copolymer (b)) is provided. In accordance with the invention, it is further provided that in a water-miscible organic solvent mixture containing from 5 to 30% by weight of water in the presence of from 0.5 to 3.0% by weight of an amine, (a)
40-90% by weight of an epoxy resin composition having an average epoxy functionality of 2.0 epoxide groups and (b) 10% by weight of an olefinically unsaturated carboxylic acid containing carboxylic acid groups;
10-60% by weight of a copolymer which is an addition copolymer of ~85% by weight and 90-15% by weight of at least one olefinic unsaturated comonomer with the carboxylic acid groups in (b).
Water-dispersible ester-grafted epoxy/acrylic polymers are reacted together at elevated temperature with the epoxide groups in (a) in a ratio of 1.5:1 to 20:1 (but in the presence of less than 1 equivalent of amine per equivalent of epoxy). producing a coating composition (the percentages of amine and water are based on the combined weight of epoxy resin (a) and copolymer (b));
There is also provided a method for producing a stably dispersible coating composition, which comprises mixing the water-dispersible coating composition with a base, primarily water in an amount sufficient to form a continuous aqueous phase. The epoxy resin preferably has an aromatic group bonded through an ether bond, and
Those having an average molecular weight of 1500 or more are preferable,
Particularly preferred are those having an average molecular weight of 2,000 to 12,000. Examples of useful epoxy resins include 2,2-bis(4-
Examples include condensed glycidyl ethers of bisphenols such as hydroxyphenyl)propane.
Such epoxy resins include "Epikote 1007" (epoxy functionality approximately 1.4), "Epikote 1009" (epoxy functionality approximately 1.2).
"Dow DER 668", "Dow DER 667"
and sold under the trade name "Dowdell 669". Alternatively, a suitable epoxy resin, such as Epicote 1001, has a relatively low molecular weight of about 2.0
can be prepared by reacting an epoxy resin having a functionality of 1 with a bisphenol, such as bisphenol A. Mixtures of epoxy resins can also be used, for example Epicote
Resins such as 1001 can be used in combination with higher molecular weight resins. High functionality epoxy resins, such as epoxy novolac resins, can be mixed with low functionality epoxy resins such as Epicote 1009 to provide epoxy resin mixtures having an average functionality of 1.0 to 2.0 epoxide groups per molecule. Examples of polymers having carboxylic acid groups include olefinic unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid,
Addition polymers of methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid or citraconic acid are preferred. Olefinic unsaturated acids are olefinic unsaturated comonomers, such as methyl methacrylate, butyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, propyl methacrylate, butyl methacrylate, hexyl methacrylate, methacrylic acid. At least one of acrylic acid esters such as 2-hydroxypropyl, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, or 2-hydroxypropyl methacrylate; acrylamine methacrylate; styrene; or α-methylstyrene; It is preferable to copolymerize with. Preferably, the copolymer contains 10 to 85% by weight of unsaturated carboxylic acid units;
Particularly preferred are those containing ~60% by weight of unsaturated carboxylic acid units. The ratio of carboxylic acid groups in the polymer having carboxylic acid groups to epoxide groups in the epoxy resin is preferably 2:1 to 10:1. Polymers having carboxylic acid groups can be prepared using organic solvents that are fully or partially miscible with water, such as ether alcohols such as 2-ethoxyethanol, 2-methoxyethanol or 2-butoxyethanol;
Preferably, they are prepared by radical polymerization in alcohols such as ethanol or butanol, and/or esters such as ethyl acetate, butyl acetate or 2-ethoxyethyl acetate. A small amount of an aromatic hydrocarbon such as xylene or toluene could be mixed into the water-miscible organic solvent, which would avoid gelation in the subsequent esterification reaction. The reaction between the epoxy resin and the polymer having carboxylic acid groups is performed using an amine, preferably dimethylaminoethanol, diethylaminoethanol, triethylamine, triethanolamine, dimethylbenzylamine, N-ethylmorpholine or 2-ethylmorpholine.
Preferably it is catalyzed by a tertiary amine such as (N,N-dimethylamino)-2-methylpropanol. The amount of amine present is based on the total weight of the epoxy resin and the polymer with carboxylic acid groups.
It is preferably 0.5 to 3.0%, most preferably 1.0 to 2.0%. Although it is possible to use amines in higher proportions, we have determined that the amines may be used in proportions between 5 and 30%, preferably between 5 and 20%, based on the total weight of the epoxy resin and the polymer with carboxylic acid groups.
Alternatively, it has been found that when the reaction is carried out in the presence of 25% water, it is not necessary to use such a large amount of amine. If the amount of water present is less than 5% by weight, it is necessary to use a high proportion of amine to avoid gelation of the reaction mixture, while if more than 30% by weight water is present, Higher amounts of amine and organic solvent are required to achieve economically desirable reaction rates. The reaction between a polymer having carboxylic acid groups and an epoxy resin involves mixing the epoxy resin with the polymer having carboxylic acid groups, optionally with additional organic solvent, in a water-miscible organic solvent such as those mentioned above. It is preferable to carry out this by mixing with a solution of an acrylic polymer produced by solution polymerization. Preferably, the amine catalyst and water are premixed and added to the dissolved resin. Alternatively, the amine and water can be added to the solution of the carboxyl polymer before mixing the carboxyl polymer with the epoxy resin. The reaction is preferably carried out at a temperature in the range of 80 to 120°C, usually at a temperature of about 95 to 100°C, under reflux. Sufficient reaction time should be ensured for substantially all of the epoxy groups to react, this time being for example 2 to 8 hours. The acid value of the reaction product is preferably in the range of 30 to 100. Since the desired polymer having carboxylic acid groups and the desired epoxy resin will not form a compatible solution, the reaction mixture will be heterogeneous at the beginning of the reaction and will have a cloudy, dispersion appearance. In some cases, the reaction mixture tends to become a homogeneous mixture and clear toward the end of the reaction. After the reaction between the epoxy resin and the polymer having carboxylic acid groups is complete, a base is generally added to the reaction product to at least partially neutralize the excess free carboxylic acid groups. As the base, for example,
Ammonia or amines can be used and are generally added to the reaction mixture in the form of an aqueous solution. Preference is given to using tertiary amines such as, for example, triethylamine, triethanolamine or dimethylaminoethanol. In a preferred procedure, the base is sufficient to convert the coating composition into a stable dispersion with a water-based continuous phase such that it can be further diluted with water without loss of dispersion stability. Add as a dilute solution in a suitable amount of water. Preferably, the base is used in an amount sufficient to neutralize 40-120% or 130% of the free carboxylic acid groups in the reaction product. The smooth white dispersion that forms after addition of base and water can be used directly as a coating composition or further diluted with water to the desired viscosity. If desired, the organic solvent used in the preparation of the coating composition can be completely or partially removed from the composition and recovered.
For example, butanol, ethyl acetate and/or xylene can be removed from the coating composition by azeotropic distillation. The coating composition of this invention is particularly suitable for coating the internal surfaces of food and beverage cans, including fruit juice and beer cans. The coating has excellent adhesion to metals such as tinplate, steel and aluminum, as well as to polymers used in food and beverage can base coatings, and furthermore, the coating composition of the present invention has superior adhesion properties to metals such as tinplate, steel and aluminum. adhere well to each other. The coating composition may contain an aminoplast resin or a phenolic resin, if desired, although generally not required, to provide additional crosslinking to the coating for curing. The aminopsut resin can be added to the coating composition before or after the neutralization and dilution steps. Examples of suitable aminoplast resins include melamine formaldehyde resins, especially those consisting primarily of hexamethoxymethyl melamine. The coating composition is preferably applied to the substrate by spraying, but it can also be applied by dip coating, anionic electrocoating, direct roller coating or reverse roller coating, flow coating or rinse coating. The coating film is heated at 100 to 240℃ to cure it.
It is desirable to heat for 10 seconds to 20 minutes, and the temperature is particularly preferably 150 to 210°C. Next, the present invention will be explained with reference to examples. Example 1 An acrylic prepolymer solution was prepared as follows.
【表】
化合物(1)及び(2)を、撹拌機、還流凝縮器、モノ
マータンク、流量調節器、温度計及び添加用漏斗
を装着した反応器に仕込んだ。この溶剤混合物を
120℃に加熱し、そして、予かじめ混合したモノ
マー(化合物3〜5)、溶剤(7)及び過酸化物(6)を
2時間にわたつて添加した。バツチの温度を、モ
ノマー添加中及びその後の2時間にわたつて120
℃に保持し、この後バツチを室温に冷却した。こ
うして生成したアクリル溶液ポリマーは36%の固
形物を含み、254mgKOH/gの酸価(固形物に対
して)を有していた。
エポキシ/アクリレートポリマー分散体を次の
様にして調製した。[Table] Compounds (1) and (2) were charged into a reactor equipped with a stirrer, reflux condenser, monomer tank, flow regulator, thermometer and addition funnel. This solvent mixture
Heat to 120° C. and add premixed monomers (compounds 3-5), solvent (7) and peroxide (6) over a period of 2 hours. The temperature of the batch was increased to 120°C during and for 2 hours after the monomer addition.
The batch was then cooled to room temperature. The acrylic solution polymer thus produced contained 36% solids and had an acid value (based on solids) of 254 mg KOH/g. An epoxy/acrylate polymer dispersion was prepared as follows.
【表】
アクリルプレポリマー溶液(1)を、撹拌機、還流
凝縮器、温度計及び添加用漏斗を装着した反応器
に仕込んだ。該溶液を110℃に加熱し、そして、
この溶液にエポキシ樹脂を溶解せしめた。すべて
のエポキシ樹脂が溶解した時、反応混合物を90℃
に冷却し、そして、予じめ混合した水及びアミン
(化合物3及び4)を加えた。次に、この混合物
を、反応が完結するまで(一般には、約4時間)
還流した。ポリマーの酸価は63mgKOH/gであ
つた。
残りのジメチルアミノエタノール及び脱イオン
水(成分5及び6)を予じめ混合し、そして、エ
ステルグラフト重合したエポキシ/アクリルポリ
マーを分散せしめるのに適するステンレス鋼製容
器で70℃に加熱した。
前記のエステル化段階を終えた後、ポリマーを
水とアミンとの混合物中に排出した。この分散体
を室温に冷却し、そして、すぐ使用できるように
過した。この分散体は、固形物含量が25%であ
り、粘度が25℃における、フオードカツプ
(Ford Cup)No.4法で25〜35秒であり、そして、
水と溶剤の比率が80/20であつた。
実施例 2
アクリルプレポリマー溶液を次の様にして調製
した。[Table] Acrylic prepolymer solution (1) was charged to a reactor equipped with a stirrer, reflux condenser, thermometer and addition funnel. Heat the solution to 110°C, and
An epoxy resin was dissolved in this solution. When all the epoxy resin has dissolved, heat the reaction mixture to 90°C.
and the premixed water and amine (compounds 3 and 4) were added. This mixture is then stirred until the reaction is complete (generally about 4 hours).
It refluxed. The acid value of the polymer was 63 mgKOH/g. The remaining dimethylaminoethanol and deionized water (components 5 and 6) were premixed and heated to 70°C in a stainless steel vessel suitable for dispersing ester grafted epoxy/acrylic polymers. After completing the esterification step, the polymer was discharged into a mixture of water and amine. The dispersion was cooled to room temperature and filtered ready for use. The dispersion has a solids content of 25%, a viscosity of 25-35 seconds by Ford Cup No. 4 method at 25°C, and
The ratio of water to solvent was 80/20. Example 2 An acrylic prepolymer solution was prepared as follows.
【表】【table】
【表】
ブタノール(化合物1)を、撹拌機、還流凝縮
器、モノマータンク、流量調節器、温度計及び添
加用漏斗を装着した反応器に仕込み、そして還流
加熱した。モノマー及び過酸化物(化合物2〜
5)をモノマータンク中で予め混合し、そして、
2時間にわたつて反応器に加えた。バツチの温度
を、モノマー添加中及びさらに2時間、還流温度
に保持し、この後バツチを冷却し、そして、ブタ
ノール(化合物6)を加えて固形分が20%になる
ように調整した。このアクリルポリマーの酸価
は、469.5mgKOH/gであつた。
エポキシ/アクリレートポリマー分散体を次の
様にして調製した。Table: Butanol (compound 1) was charged to a reactor equipped with a stirrer, reflux condenser, monomer tank, flow regulator, thermometer and addition funnel and heated to reflux. Monomers and peroxides (compounds 2-
5) are pre-mixed in a monomer tank, and
Added to reactor over 2 hours. The temperature of the batch was maintained at reflux during the monomer addition and for an additional 2 hours, after which time the batch was cooled and the solids content was adjusted to 20% by addition of butanol (compound 6). The acid value of this acrylic polymer was 469.5 mgKOH/g. An epoxy/acrylate polymer dispersion was prepared as follows.
【表】
アクリルプレポリマー、ブタノール及びエチレ
ングリコールモノブチルエーテル(成分1〜3)
を、撹拌機、還流凝縮器、温度計及び添加用漏斗
を装着した反応器に仕込んだ。この混合物を110
℃に加熱し、そして、この混合物にエポキシ樹脂
を溶解せしめた。すべてのエポキシ樹脂が溶解し
たとき、混合物を90℃に冷却し、そして、予め混
合した水とアミン(成分5及び6)を加えた。そ
して、この反応混合物を、反応が完結するまで
(一般には約4時間)還流加熱し、これにより、
70mgKOH/gの酸価を有するポリマーを生成せ
しめた。酸価が前記の値に達した時、残りのジメ
チルアミノエタノール(7)及び脱イオン水(8)の一部
分をポリマー溶液に加え、この直後に残りの脱イ
オン水を加えた。これにより、水と溶剤の比率が
66/34で18%の固形分を含む分散体を形成した。
この分散体は、蒸留によつて過剰量の溶剤を除去
することにより、所望の固形分含量と水/溶剤の
比率に調整することができる。
比較例 1
実施例2に記載の方法で、メタクリル酸、スチ
レン及びアクリル酸エチルを47.6:27.9:24.5の
重量比で含む固形分20重量%のn−ブタノール溶
液からアクリルコポリマーを製造した。コポリマ
ーの酸価は300であつた。
エポキシ/アクリルポリマー分散体を次の様に
調製した。[Table] Acrylic prepolymer, butanol and ethylene glycol monobutyl ether (components 1 to 3)
was charged to a reactor equipped with a stirrer, reflux condenser, thermometer and addition funnel. Add this mixture to 110
℃ and the epoxy resin was dissolved in the mixture. When all the epoxy resin was dissolved, the mixture was cooled to 90°C and the premixed water and amine (components 5 and 6) were added. The reaction mixture is then heated to reflux until the reaction is complete (generally about 4 hours), thereby
A polymer with an acid value of 70 mg KOH/g was produced. When the acid number reached the above value, the remaining dimethylaminoethanol (7) and a portion of deionized water (8) were added to the polymer solution, followed immediately by the remaining deionized water. This allows the water to solvent ratio to
66/34 to form a dispersion containing 18% solids.
The dispersion can be adjusted to the desired solids content and water/solvent ratio by removing excess solvent by distillation. Comparative Example 1 An acrylic copolymer was produced by the method described in Example 2 from a 20% solids n-butanol solution containing methacrylic acid, styrene, and ethyl acrylate in a weight ratio of 47.6:27.9:24.5. The acid value of the copolymer was 300. An epoxy/acrylic polymer dispersion was prepared as follows.
【表】
アクリルポリマー溶液(1)並びに溶剤(2)及び(3)を
撹拌機、還流凝縮器及び温度計を備えた反応器中
に仕込み、次に固形エポキシ樹脂(4)を加え、溶解
した。アミン触媒(5)を加え、溶液を115℃で加熱
した。使用したアミン触媒(5)の量は樹脂固形分(1)
及び(4)当り1.8%に相当した。50分後に反応混合
物のゲル化が認められ、その後短時間で反応混合
物がゲル化して固形塊となつた。このゲル化生成
物は溶剤には溶解できず、また水に分散させるこ
ともできず、従つて塗膜としては使用できなかつ
た。[Table] Acrylic polymer solution (1) and solvents (2) and (3) were charged into a reactor equipped with a stirrer, reflux condenser and thermometer, then solid epoxy resin (4) was added and dissolved. . Amine catalyst (5) was added and the solution was heated to 115°C. The amount of amine catalyst (5) used is the resin solid content (1)
and (4) corresponded to 1.8%. Gelation of the reaction mixture was observed after 50 minutes, and within a short time thereafter the reaction mixture gelled into a solid mass. This gelled product could not be dissolved in solvents or dispersed in water and therefore could not be used as a coating.
Claims (1)
2.0エポキシド基の平均エポキシ官能価を有する
エポキシ樹脂組成物40〜90重量%並びに(b)カルボ
ン酸基を含みかつオレフイン系不飽和カルボン酸
10〜85重量%及び少なくとも一種のオレフイン系
不飽和コモノマー90〜15重量%の付加共重合体で
ある共重合体10〜60重量%を(b)中のカルボン酸基
と(a)中のエポキシド基との比率1.5:1〜20:1
で一緒に反応せしめて水分散性エステルグラフト
化エポキシ/アクリルポリマー塗料組成物を製造
するにあたり、該反応を、5〜30重量%の水を含
む水混和性有機溶剤混合物中において0.5〜3.0重
量%のアミンの存在下に(但しエポキシ基当量当
り1当量未満のアミンの存在下に)(前記水及び
アミンのパーセントはエポキシ樹脂(a)及び共重合
体(b)の合計重量基準)行うことを特徴とする水分
散性塗料組成物の製造方法。 2 反応をエポキシ樹脂(a)と共重合体(b)との合計
重量に対して5〜20重量%の水を含む水混和性有
機溶剤混合物中で行う特許請求の範囲第1項記載
の方法。 3 反応中に存在するアミンの量がエポキシ樹脂
(a)と共重合体(b)との合計重量に対して1.0〜2.0重
量%である特許請求の範囲第1項又は第2項記載
の方法。 4 アミンが第三アミンである特許請求の範囲第
1項〜第3項のいずれか1項に記載の方法。 5 エポキシ樹脂がエーテル結合により一緒に結
合された芳香族を含み、且つ2000〜12000の平均
分子量を有する特許請求の範囲第1項〜第4項の
いずれか1項に記載の方法。 6 (b)中のカルボン酸基と(a)中のエポキシド基の
比率が2:1〜10:1である特許請求の範囲第1
項〜第6項のいずれか1項に記載の方法。 7 0.5〜3.0重量%のアミンの存在下に、5〜30
重量%の水を含む水混和性有機溶剤混合物中にお
いて、(a)分子当たり1.0〜2.0エポキシド基の平均
エポキシ官能価を有するエポキシ樹脂組成物40〜
90重量%及び(b)カルボン酸基を含みかつオレフイ
ン系不飽和カルボン酸10〜85重量%及び少なくと
も一種のオレフイン系不飽和コモノマー90〜15重
量%の付加共重合体である共重合体10〜60重量%
を(b)中のカルボン酸基と(a)中のエポキシド基との
比率1.5:1〜20:1(但しエポキシ基当量当り1
当量未満のアミンの存在下に)で一緒に高温で反
応せしめて水分散性エステルグラフト化エポキ
シ/アクリルポリマー塗料組成物を製造し(前記
アミン及び水のパーセントはエポキシ樹脂(a)及び
共重合体(b)の合計重量基準)、そして、この水分
散性塗料組成物を塩基、主として水性連続相を形
成せしめるのに十分な量の水と混合することを特
徴とする安定分散型塗料組成物の製造方法。 8 塩基が第三アミンである特許請求の範囲第7
項記載の方法。 9 使用する塩基の量が、前記エポキシ樹脂組成
物とカルボン酸基含有共重合体との反応生成物中
の遊離カルボン酸基の40〜130%を中和するのに
十分な量である特許請求の範囲第7項又は第8項
記載の方法。 10 前記塗料組成物の形成に使用した有機溶剤
を、該組成物から、完全に又は部分的に除去する
特許請求の範囲第7項〜第9項のいずれか1項に
記載の方法。 11 前記有機溶剤を、前記塗料組成物から、共
沸蒸留によつて除去する特許請求の範囲第10項
記載の方法。[Claims] 1. (a) 1.0 to 1.0 per molecule at high temperature in the presence of an amine;
40-90% by weight of an epoxy resin composition having an average epoxy functionality of 2.0 epoxide groups; and (b) an olefinically unsaturated carboxylic acid containing carboxylic acid groups.
10 to 60% by weight of a copolymer which is an addition copolymer of 10 to 85% by weight and 90 to 15% by weight of at least one olefinically unsaturated comonomer with carboxylic acid groups in (b) and epoxides in (a). Ratio with base 1.5:1~20:1
in a water-miscible organic solvent mixture containing 5 to 30 wt. of amine (but less than 1 equivalent of amine per equivalent of epoxy groups) (the percentages of water and amine are based on the combined weight of epoxy resin (a) and copolymer (b)). A method for producing a characteristic water-dispersible paint composition. 2. The method according to claim 1, wherein the reaction is carried out in a water-miscible organic solvent mixture containing 5 to 20% by weight of water based on the total weight of the epoxy resin (a) and the copolymer (b). . 3 The amount of amine present during the reaction
The method according to claim 1 or 2, wherein the amount is 1.0 to 2.0% by weight based on the total weight of (a) and copolymer (b). 4. The method according to any one of claims 1 to 3, wherein the amine is a tertiary amine. 5. A method according to any one of claims 1 to 4, wherein the epoxy resin contains aromatics bonded together by ether bonds and has an average molecular weight of 2000 to 12000. 6 Claim 1 in which the ratio of the carboxylic acid group in (b) to the epoxide group in (a) is from 2:1 to 10:1.
6. The method according to any one of Items 6 to 6. 7 In the presence of 0.5 to 3.0% by weight of amine, 5 to 30
(a) an epoxy resin composition having an average epoxy functionality of from 1.0 to 2.0 epoxide groups per molecule in a water-miscible organic solvent mixture containing % by weight of water;
90% by weight and (b) Copolymers 10 to 10 containing carboxylic acid groups and being addition copolymers of 10 to 85% by weight of olefinically unsaturated carboxylic acids and 90 to 15% by weight of at least one olefinically unsaturated comonomer. 60% by weight
The ratio of the carboxylic acid group in (b) to the epoxide group in (a) is 1.5:1 to 20:1 (however, 1.5:1 to 20:1 per equivalent of epoxy group)
(in the presence of less than an equivalent amount of amine) together at elevated temperature to produce a water-dispersible ester-grafted epoxy/acrylic polymer coating composition (wherein the percentages of amine and water are equal to or less than the epoxy resin (a) and the copolymer). (b)) and the water-dispersible coating composition is mixed with a base, primarily water in an amount sufficient to form a continuous aqueous phase. Production method. 8 Claim 7 in which the base is a tertiary amine
The method described in section. 9. A patent claim in which the amount of base used is sufficient to neutralize 40 to 130% of the free carboxylic acid groups in the reaction product of the epoxy resin composition and the carboxylic acid group-containing copolymer. The method according to item 7 or 8. 10. The method according to any one of claims 7 to 9, wherein the organic solvent used in forming the coating composition is completely or partially removed from the composition. 11. The method of claim 10, wherein the organic solvent is removed from the coating composition by azeotropic distillation.
Applications Claiming Priority (3)
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|---|---|---|---|
| GB8122992 | 1981-07-24 | ||
| GB8122992 | 1981-07-24 | ||
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1982
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- 1982-07-24 JP JP12836082A patent/JPS5840363A/en active Granted
Also Published As
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| JPS5840363A (en) | 1983-03-09 |
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