JPH05331418A

JPH05331418A - 塗膜塗料組成物

Info

Publication number: JPH05331418A
Application number: JP4170158A
Authority: JP
Inventors: Takashi Henmi; 高逸見; Heihachiro Mukoda; 平八郎向田; Seiichi Takano; 誠一高野
Original assignee: COSMO SOGO KENKYUSHO KK; Cosmo Oil Co Ltd; Cosmo Research Institute
Current assignee: COSMO SOGO KENKYUSHO KK; Cosmo Oil Co Ltd; Cosmo Research Institute
Priority date: 1992-06-04
Filing date: 1992-06-04
Publication date: 1993-12-14

Abstract

(57)【要約】【目的】厚膜塗布や加熱乾燥してもふくれの発生しな
い塗膜形成が可能であり、しかも自動車，洗濯機，その
他各種の機器等の鋼，その他各種の金属，合成樹脂板等
の基板に適応された際の制振性に優れた塗膜塗料組成物
に関する。【構成】展色材１００重量部に対して、水硬性無機充
填材２０〜２００重量部、他種充填材１０〜１５０重量
部よりなるか、これにシンタクチックフォーム（又はシ
ンタクチックフォームと合成樹脂粉末）５〜７０重量部
が加わってなる塗膜塗料組成物に、気体を混入させる。
気体の混入により、水分の蒸発速度が非常に大きくな
り、塗膜中の水分が内部に閉じ込められることなく蒸発
することができ、厚膜塗布や加熱乾燥が可能であり、か
つ優れた制振性を有する塗膜を形成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、塗膜塗料組成物に関
し、特に、加熱乾燥してもふくれ等の発生しない良好な
塗膜を形成し、かつ自動車，洗濯機，その他各種の機器
等の鋼，その他各種の金属，合成樹脂板等の基板に適応
された際の制振性に優れ、厚膜塗布が可能な塗膜塗料組
成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、塗料は、種々の充填材に塗膜形成
材（高分子の樹脂状物質）と、希釈剤としての有機溶剤
を混合したものであり、種々の塗装方法を用いて被塗物
に塗装される。ところが、希釈剤としての有機溶剤は、
揮発性が高く、火災の危険がある上、毒性も高く、揮発
した際の環境汚染の問題等もある。そこで、最近、有機
溶剤を水に置換したいわゆる水系の塗料が開発された。

【０００３】水系塗料は、大きくは、エマルジョン塗料
（水性ディスバージョン塗料）と水溶性樹脂塗料に分類
され、これらは、希釈剤として有機溶剤を全く用いない
か、用いたとしてもその量が非常に少ないものである。
例えば、本発明者等による特願平３−２２６４６８号
（以下、先提案という）では、厚膜塗布が可能であり、
前述の基板等に適応された際に優れた制振性を発現す
る、熱融着性のエマルジョン型塗膜組成物を開示してい
る。

【０００４】また、上記のような水系塗料は、乾燥時間
の短縮を図るため、１００℃程度の温度で熱風乾燥する
方法が一般的である。本発明者等による先提案の塗膜組
成物も、エアスプレーを用いて塗装し、室温から１８０
℃の温度範囲で乾燥させるものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の本発明者等によ
る先提案の塗料によれば、次のような問題がある。すな
わち、この水系塗料で用いられる塗膜の乾燥温度条件、
具体的には室温〜１８０℃の温度範囲のうち、６０℃以
上の比較的高温の条件においては、形成された塗膜にふ
くれが発生する場合があり、常時良好な塗膜を得ること
が困難である。この原因としては、６０℃以上の高温で
乾燥を行うと、塗布膜厚が従来塗料より厚膜である場合
は特に、塗膜形成が表面から起こり、塗膜内部に閉じ込
められた水分が蒸発しきれずに膨張し、塗膜にふくれを
発生させると考えられる。

【０００６】塗膜面にふくれが発生すると、外観の美観
を損ねるばかりでなく、塗膜に要求される制振性や密着
性等の性能も十分に発揮できなくなり、商品価値を低下
させる。したがって、６０℃以下の比較的低温の条件で
乾燥させるか、あるいは塗布膜を薄くせざるを得ない。
しかし、前者の低温での乾燥は、塗装工程の長期化を招
き、製品の生産工程を非効率化させる。後者の薄い塗布
膜は、用途を制限したり、所望の膜厚とするために薄い
塗布膜を塗布し乾燥させた後この上に更に薄い塗布膜を
塗布し乾燥させるという工程を複数回繰り返す必要があ
り、塗装工程の長期化を招く上、各塗膜間の剥離という
新たな問題を生じる。

【０００７】そこで、本発明は、塗布膜が厚い場合でも
比較的高い温度範囲で何ら問題なく乾燥することができ
るとともに、制振性に優れた塗膜を得ることのできる塗
料を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、塗料組成
物中に、ある一定割合以上の気体を混入させると、見か
け比重が下がって、水分の蒸発速度が非常に大きくな
り、乾燥温度を高温としてもふくれの生じない塗膜が形
成されることを見い出し、本発明を完成するに至った。

【０００９】すなわち、本発明の塗膜塗料組成物は、
（１）展色材１００重量部に対して、水硬性無機充填材
２０〜２００重量部、他種充填材１０〜１５０重量部を
混合してなる（以下、第１発明という）か、（２）展色
材１００重量部に対して、水硬性無機充填材２０〜２０
０重量部、シンタクチックフォーム５〜７０重量部、他
種充填材１０〜１５０重量部よりなる（以下、第２発明
という）か、（３）（２）のシンタクチックフォーム５
〜７０重量部を、該シンタクチックフォームと合成樹脂
粉末との混合物とした（以下、第３発明という）ものに
気体を混合したものである。

【００１０】第１〜第３発明の塗膜塗料組成物に使用し
得る展色材としては、石油系アスファルトや天然アスフ
ァルトのようなアスファルト、ブタジエンゴム、イソプ
レンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、クロロプレンゴ
ム、ブタジエン−アクリロニトリルゴム等のゴム、アル
キド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹
脂、ウレタン樹脂、アクリル共重合体樹脂、塩化ビニル
樹脂，塩化ビニル共重合体樹脂，酢酸ビニル共重合体樹
脂，スチレン−酢酸ビニル共重合体樹脂等のビニル系樹
脂、またはこれらの樹脂誘導体もしくは共重合体樹脂等
の合成樹脂が挙げられる。ただし、基材に対する密着
性、あるいは塗膜の耐薬品性や耐水性などを発揮させる
ために、アスファルトとアクリル樹脂等を主体とするも
のが好ましい。この場合のアスファルトとアクリル樹脂
等とは、容量比でアスファルト：アクリル樹脂等が約
２：１〜１：２、好ましくは約３：１〜１：２、さらに
好ましくは約１：１で用いる。アクリル樹脂等の割合が
多すぎると、塗膜にふくれが生じ、少なすぎると基材へ
の密着性が低下する上、粘度が増加して作業性が悪化す
る。

【００１１】上記の展色材は、水で分散あるいは乳化し
て（水系で）使用するか、または芳香族炭化水素系、石
油炭化水素系、アルコール系あるいはエステル系等の溶
剤で溶解して（溶剤系で）使用するが、環境対策の面で
は一般に前者の水系の方が好ましい。

【００１２】また、水硬性無機充填材としては、風砕ス
ラグ、セメント、石膏、石灰等が使用でき、特に風砕ス
ラグを主体とするものが、後述する風砕スラグの特性か
ら好ましい。風砕スラグを他の水硬性無機充填材と混合
して用いる場合には、この風砕スラグの利点を生かすべ
く、風砕スラグの混合割合を全水硬性無機充填材の合計
量の約８０重量％以上とすることが好ましい。

【００１３】風砕スラグは、例えば、酸化カルシウム約
４０重量％、ケイ酸約３３重量％、酸化アルミニウム約
１７重量％、酸化マグネシウム約６重量％等から構成さ
れ、それ自身は水硬性がないか、あるいはあっても微弱
であるが、風砕スラグは、水酸化カルシウムやアルカリ
塩類等の存在下で、スラグのガラス質組織を構成する網
目構造が切断され、水和生成物を形成し、凝結硬化する
性質を有する。この性質は、潜在水硬性と呼ばれる。風
砕スラグの持つ潜在水硬性は、非常に弱く、塗料の流動
性を損なうほどでもないが、セメント等の刺激剤を少量
添加することにより、塗装時における塗膜の垂れを防止
するばかりでなく、塗料の乾燥速度を早める効果があ
る。

【００１４】風砕スラグは、転炉、高炉等の製錬炉から
副生されるスラグを風砕して得られるもので、適当な密
度を持ち、これを含有する塗料は、前述の自動車，洗濯
機，その他各種の機器等に適応した際の制振性にも優れ
ている。

【００１５】他種充填材としては、炭酸カルシウム、ケ
イ酸カルシウム（タルク）、ケイ砂、白土、キルン灰、
ベンガラ、アスベスト、雲母、軽石、浮遊スラグ、バー
ミュキライト、セルロースファイバー、プラスチック繊
維等が挙げられる。これらの他種充填材は、塗膜の均一
性、防振性、断熱性等を調整する効果があり、前記水硬
性無機充填剤と併用することにより、より一層この効果
が発揮される。

【００１６】また、第２発明の塗膜塗料組成物に使用さ
れるシンタクチックフォームとは、中空の微小球をプラ
スチックマトリックス（第２発明では、展色材等）に分
散させたものをいい、具体的には、ガラスバルーン、シ
ラスバルーン、合成樹脂バルーン等が挙げられ、その特
性は特に制限されないが、一般にかさ密度が約０．１〜
０．３ｇ／ｃｍ^３、粒径が約１０〜３００μｍのものが
好ましい。かさ密度が約０．１ｇ／ｃｍ^３未満である
と、シンタクチックフォーム自体の粒径が大きくなって
強度が弱くなるため、本発明の塗膜塗料組成物の調製途
上で、シンタクチックフォームが破壊される虞れがあ
り、約０．３ｇ／ｃｍ^３より大きいと、本来期待される
本発明の塗膜塗料組成物の軽量化効果が発現しない。ま
た、粒径が約１０μｍ未満であると、シンタクチックフ
ォームのかさ密度が大きくなり、上記したように本発明
の塗膜塗料組成物の軽量化効果が発現せず、約３００μ
ｍより大きいと、比重が小さくなるため、本発明の塗膜
塗料組成物の貯蔵中に他の成分と分離して浮上してしま
い貯蔵安定性を損なうのみならず、本発明の塗膜塗料組
成物を特にスプレー塗装する場合に、スプレーの先端に
詰まり、作業性を損なう。

【００１７】なお、上記のシンタクチックフォームは、
その一部を合成樹脂粉末に代えることができる。この合
成樹脂粉末としては、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、シ
リコン樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、アク
リル樹脂、アセタール樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエ
ーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスルホン樹
脂、ポリスチレン樹脂、塩素化ポリエチレン、塩素化ポ
リプロピレン、酢酸ビニル樹脂、塩化ビニル樹脂、塩素
化塩化ビニル樹脂、塩化ビニリデン樹脂、フッ素樹脂、
ポリプロピレン樹脂等の熱硬化性樹脂粉末あるいは熱可
塑性樹脂粉末、またこれらの共重合体樹脂粉末、さらに
粉末塗料回収物、樹脂成型物の研磨工程で生じる樹脂粉
末、樹脂製廃棄物を粉砕して生じた樹脂粉末を挙げるこ
とができる。

【００１８】シンタクチックフォームと上記の合成樹脂
粉末とを併用すると、鋼板，その他の金属板，あるいは
合成樹脂板等に塗布し、加熱により乾燥を行う場合に、
特に有効である。すなわち、常温乾燥の場合は、乾燥塗
膜が密に仕上がるため、水硬性無機充填材等の高密度の
充填材をさほど必要としないのに対して、加熱乾燥の場
合は、高密度充填材の配合率を下げると、加熱時に、表
面被膜の持ち上がりや、ふくれ等が発生する。このよう
な加熱乾燥の場合あるいは塗布膜を厚くする場合の問題
は、シンタクチックフォームと合成樹脂粉末とを組み合
わせることにより、その理由は明らかでないが、有効に
防止することができる。

【００１９】上記の水硬性無機充填材、他種充填材、合
成樹脂粉末は、いずれも公知の任意の方法により、粒径
を約３００μｍ以下、好ましくは約１５０μｍ以下に調
整して使用する。粒径が約３００μｍより大きくなる
と、所望の制振性を得ることが困難になるばかりでな
く、塗料の安定性および作業性が損なわれ好ましくな
い。

【００２０】上記の各材料の混合割合は、第１発明にお
いては、展色材約１００重量部に対し、水硬性無機充填
材約２０〜２００重量部、好ましくは約３０〜１４０重
量部、他種充填材約１０〜１５０重量部、好ましくは約
２０〜８０重量部である。水硬性無機充填材が約２０重
量部未満であると、本発明の塗膜塗料組成物の塗装時に
おける塗膜の垂れ防止および塗料の乾燥速度を速める効
果を示さなくなり、約２００重量部を超えると、基材へ
の密着性が悪くなったり、塗膜に割れ等を発生させる。
他種充填材が約１０重量部未満であると、本発明の塗膜
塗料組成物による塗膜の均一性が低下し、約１５０重量
部を超えると、展色材、水硬性無機充填材の割合が減少
するため、基材への密着性や作業性が悪くなる。

【００２１】また、第２発明においては、展色材約１０
０重量部に対し、水硬性無機充填材約２０〜２００重量
部、好ましくは約３０〜１４０重量部、他種充填材約１
０〜１５０重量部、好ましくは約２０〜８０重量部であ
り、シンタクチックフォーム約５〜７０重量部、好まし
くは１０〜５０重量部である。水硬性無機充填材と他種
充填材をこのような割合とする理由は、第１発明と同様
であり、シンタクチックフォームについては、約１０重
量部未満であると、十分な軽量化を達成することができ
ないばかりか、所望の制振性を得ることもできなくな
り、約７０重量部を超えると、高粘度化して塗布作業に
問題が生じる。

【００２２】さらに、第３発明において、シンタクチッ
クフォームと合成樹脂粉末とを併用する場合は、その合
計量が展色材１００重量部に対して約５〜７０重量部で
あり、シンタクチックフォームと合成樹脂粉末の混合割
合は、シンタクチックフォーム／合成樹脂粉末が約１／
０．５〜１／３（容量部）の範囲とすることが好まし
い。シンタクチックフォームが約１／０．５（容量部）
を超えると、本発明の塗膜塗料組成物が、高粘度化し、
作業効率が悪くなり、約１／３（容量部）未満になる
と、十分な軽量化が達成できない。

【００２３】また、第１〜第３発明の塗膜塗料組成物に
は顔料を含有させて着色することもできる。この顔料の
具体例としては、酸化チタン、硫化カドミウム、酸化
鉄、酸化クロム等の無機顔料、銅フタロシアニンブル
ー、縮合ポリアゾイエロー等の有機顔料を挙げることが
できる。

【００２４】第１〜第３発明の塗膜塗料組成物は、以上
のような各材料からなるベースに、気体が均一な状態で
混入されたものである。この気体としては、反応性の低
い安定な気体であればどのようなものでも使用できる。
例えば、材料調製中に、攪拌により混入される空気や炭
酸ガスの他に、市販の発泡剤等のように二次的な作用に
より放出される気体が挙げられるが、材料コストを低廉
にするには、材料調製中の攪拌による空気、炭酸ガスの
混入が最も有効であると思われる。

【００２５】上記の気体の混入量は、第１〜第３発明の
いずれにおいても、塗膜塗料組成物の全量中に、約１〜
５０容量％、好ましくは約５〜４０容量％、さらに好ま
しくは約２０〜４０容量％である。約１容量％未満であ
ると気体の混入効果が得られず、約５０容量％より多く
混入しても効果が飽和するばかりか、約５０容量％より
多く混入するには、攪拌による混入法では非常に長時間
を要し、第１〜第３発明の塗膜塗料組成物の変質を生じ
てしまう。

【００２６】第１〜第３発明の塗膜塗料組成物への気体
の混入法は、該組成物の調製時に自然に混入される方法
でもよいし、該組成物調製途上で一度脱泡処理を行い、
攪拌機、塗装機、スプレーノズル等を用いるなどして必
要量の気体を混入する方法でもよい。ただし、気体の混
入は、第１〜第３発明の塗膜塗料組成物を使用する直前
に行うことが望ましい。

【００２７】以上の第１〜第３発明の塗膜塗料組成物
は、揮発分が約２０〜４０重量％、粘度が約１０，００
０〜１００，０００ｃｐ（Ｂ型粘度計、２０℃、回転数
３ｒｐｍ）、比重が約１．０〜１．５の範囲内の性状で
あることが望ましい。また、塗装方法に関しては、圧送
スプレーやエアスプレー等の公知の任意の方法により所
望の膜厚に塗布することができる。

【００２８】なお、第１〜第３発明の塗膜塗料組成物の
調製にあたり、粘度の調整は、原則的には水を使用する
が、有機溶媒を使用してもよい。その際に、通常の粘度
調整剤、凍結防止材等の添加剤を配合することも可能で
ある。

【００２９】被塗物上には、約０．５〜１０ｍｍ、好ま
しくは約１〜５ｍｍの厚さに塗布し、これを室温〜１８
０℃、好ましくは約１１０〜１７０℃にて加熱乾燥する
ことにより、短時間で良好な塗膜が得られ、被塗物は、
この塗膜により優れた制振性を有するようになる。

【００３０】

【実施例】

実施例１〜３、比較例１〜２表１に示す組成で塗膜塗料組成物を、次の要領で調製し
た。先ず、表中の展色剤に水を１５０重量部加えて乳化
した後、水硬性無機充填材、他種充填材およびシンタク
チックフォームを加え、さらに粘度調整材、凍結防止材
を加えた。このようにして調製した各塗膜塗料組成物の
水分蒸発速度を表２に、制振性の比較結果を表３にそれ
ぞれ示す。なお、水分蒸発速度（蒸発率）は、塗膜塗料
組成物を表１に示す膜厚で塗布し、１２０℃の乾燥器に
おいて乾燥させたときの乾燥減量の実測値であり、乾燥
塗膜外観は、肉眼により観察した。

【００３１】また、制振性の比較は、塗膜塗料組成物を
基板（鉄板：０．８×２５×２００ｍｍ）に塗布し、１
５０℃の乾燥器内で３０分間乾燥したものを試験片とし
て、中央加振法による機械インピーダンスを測定するこ
とにより求められる損失係数（対数減衰率）を比較し
た。なお、この塗膜塗料組成物は、気体混入率が異なっ
ており、見かけ比重の値が異なっている。このため、基
板に塗布する組成物の重量が異なってしまうので、本試
験は、基板に塗布する重量を一定にして行った。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】表１，表２から明らかなように、気体混入
率が増加するにつれて蒸発速度は大きくなる傾向にあ
り、それに合わせて乾燥塗膜の外観も、気体混入率が０
の比較例のものでは、ふくれの発生が認められたが、気
体を混入した実施例のものでは、良好な塗膜が得られ
た。

【００３５】

【表３】

【００３６】表３から明らかなように、実施例のもので
は、優れた制振性を有したまま、１００℃以上の高温域
においても良好な乾燥塗膜を得られることがわかる。

【００３７】実施例４〜６、比較例３表４に示す組成で塗料組成物を、実施例１〜３と同じ要
領で調製した。この塗料組成物の水分蒸発速度を表５に
示す。なお、水分蒸発速度（蒸発率）は、塗膜塗料組成
物を３ｍｍの膜厚で塗布し、１５０℃の乾燥器において
乾燥させたときの乾燥減量の実測値と理論蒸発量から数
１の式により算出し、乾燥塗膜外観は、肉眼により観察
した。

【００３８】

【数１】

【００３９】

【表４】

【００４０】

【表５】

【００４１】表５から乾燥温度を高くした場合において
も気体混入量が増加するにつれて蒸発速度は大きくなる
ことがわかる。

【００４２】実施例７〜１２表６および表７に示す組成で塗料組成物を、実施例１〜
３と同じ要領で調製した。この塗料組成物の水分蒸発速
度を表８に示す。なお、水分蒸発速度（蒸発率）は実施
例４〜６、比較例３と同様にして求め、乾燥塗膜外観は
肉眼により観察した。

【００４３】

【表６】

【００４４】

【表７】

【００４５】

【表８】

【００４６】また、以上の各実施例および各比較例の塗
膜塗料組成物のうち、任意に選択した幾つかの組成物に
ついて、表９に示す物性を測定し、この結果を表９に合
わせて示す。

【００４７】

【表９】

【００４８】

【発明の効果】以上詳述したように、第１〜第３発明の
塗膜塗料組成物によれば、含まれる水の蒸発速度が非常
に大きくなっているため、被塗物に塗布した際の塗膜中
の水が乾燥初期に早く蒸発する。この理由は、乾燥初期
に塗膜表面が乾燥すると同時に混入されている気体が熱
で破裂し、その破裂部分が空洞となり、この空洞中を、
乾燥した部分の下部の水分が移動して蒸発速度を早くす
ると考えられる。なお、この空洞は、極く微細であり、
上記の実施例にも示したように、肉眼による観察では何
ら異常は認められず、表面平滑な良好な塗膜を得ること
ができる。この効果により、塗膜中の水分が内部に閉じ
込められることなく蒸発することができるため、第１〜
第３発明の塗膜塗料組成物では、厚膜塗布可能であり、
かつ優れた制振性を有したまま良好な塗膜面を得ること
ができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高野誠一埼玉県幸手市権現堂1134−２株式会社コスモ総合研究所研究開発センター内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】展色材１００重量部に対して、水硬性無
機充填材２０〜２００重量部、他種充填材１０〜１５０
重量部よりなる塗膜塗料組成物に気体を混入してなるこ
とを特徴とする塗膜塗料組成物。
【請求項２】展色材１００重量部に対して、水硬性無
機充填材２０〜２００重量部、シンタクチックフォーム
５〜７０重量部、他種充填材１０〜１５０重量部よりな
る塗膜塗料組成物に気体を混入してなることを特徴とす
る塗膜塗料組成物。
【請求項３】シンタクチックフォーム５〜７０重量部
が、該シンタクチックフォームと合成樹脂粉末との混合
物であることを特徴とする請求項２記載の塗膜塗料組成
物。