JPH078968B2 - 水性塗料組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は水性塗料組成物に関し、詳しくは鋼板などに塗
装された場合に優れた耐食性能を示す水性塗料組成物に
関する。本発明の水性塗料組成物は、自動車の足廻り部
品、鋳造部品、鍛造部品などの下塗り塗料として有用で
ある。

［従来の技術］ 自動車の足廻り部品などには、従来より電着塗料が塗装
され、形成された電着塗膜により耐食性が付与されてい
る。しかしながら鋳造部品あるいは鍛造部品について
は、電着塗装が困難であるために、電着塗料以外の防錆
塗料が用いられている。なかでも塩化ビニリデン樹脂系
エマルジョンをベース樹脂とした水性塗料から形成され
た塗膜は、水、酸素、イオンなどの透過抑制作用が大き
く優れたバリア作用をもち、耐食性に優れていることが
発見されたため、利用に向けて鋭意検討されている。

例えば、特開昭63−105073号公報には、塩化ビニリデン
と、アクリル酸エステルなどのモノマと、アクリル酸な
どのビニル系不飽和カルボン酸とから乳化重合された塩
化ビニリデン系エマルジョンに、タンニン物質を混合し
た防錆塗料組成物が開示されている。この塗料組成物
は、塩化ビニリデンのバリア作用とタンニンの鉄とのキ
レート反応との相乗効果により優れた防錆性能を示して
いる。

［発明が解決しようとする課題］ タンニン物質を含有する水性塗料は、鉄とキレート化合
物を形成して安定化するので防錆塗料として好適であ
る。しかし本発明者らの研究によれば、タンニン物質を
含有する水性塗料は、貯蔵中に変化が生じてタンニンの
効果が次第に低下することが明らかとなった。また、従
来の塩化ビニリデン樹脂系エマルジョンをベース樹脂と
した水性塗料から形成された塗膜は、厳しい試験条件下
では十分な耐食性能を有しているとはいえず、さらに優
れた耐食性能をもつ塗膜が形成できる塗料の開発が望ま
れていた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
タンニン物質は用いず、塩化ビニリデン樹脂系エマルジ
ョンをベース樹脂とした塗料組成物の組成を改良するこ
とにより、一層優れた耐食性能を有するようにすること
を目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の水性塗料組成物は、塩化ビニリデン40〜80重量
％と塩化ビニル10〜60重量％とビニルモノマ５〜49.9重
量％とビニル系不飽和カルボン酸0.1〜５重量％とから
なるモノマ成分を乳化重合して形成され樹脂骨格中に塩
素原子を40〜70重量％含有する塩化ビニリデン樹脂系エ
マルジョンが固形分換算で100重量部と、 粒径が0.2〜５μｍの範囲にあり平均粒径が１〜５μｍ
の第１粉末20〜90重量％と粒径が５〜50μｍの範囲にあ
り平均粒径が８〜15μｍの第２粉末10〜80重量％とより
なる紛質充填材20〜250重量部と、を含有してなること
を特徴とする。

本発明の水性塗料組成物に含有される塩化ビニリデン樹
脂系エマルジョンを構成する樹脂のモノマ組成におい
て、塩化ビニリデンは全体を100重量％とした場合40〜8
0重量％とされる。塩化ビニリデンの配合量が40重量％
より少なくなると、前述したバリア作用が低下するため
十分な耐食性が得られない。また、80重量％を超える
と、得られるエマルジョンが結晶化しやすくなり造膜性
に劣るようになる。また、耐熱性に不具合が生じる場合
もある。

塩化ビニルは10〜60重量％配合される。塩化ビニルの配
合量が10重量％より少なくなると耐食性が低下し、60重
量％より多くなっても塩化ビニリデンの量が不足するた
め耐食性に劣るようになる。10〜30重量％の範囲が特に
好ましい。

樹脂骨格中の塩素原子の含有量は40〜70重量％とされ
る。塩素原子の含有量が40重量％より少ないとバリア作
用が小さく耐食性に劣るようになり、70重量％を超える
と塗膜の密着性が低下する。なお、塩化ビニリデンおよ
び塩化ビニルを上記範囲の配合量とすることにより、塩
素原子の含有量は通常この範囲の値となる。

他のモノマとしてビニルモノマが５〜49.9重量％配合さ
れる。ビニルモノマの配合量が５重量％より少なくなる
と密着性が不足となり、49.9重量％より多くなると塩化
ビニリデンおよび塩化ビニルの配合量が相対的に減少す
ることにより耐食性が低下する。このビニルモノマとし
ては、各種アクリル酸エステル、各種メタクリル酸エス
テル、酢酸ビニル、スチレンなど従来公知のモノマの一
種又は複数種類から選択することができる。

また本発明の水性塗料組成物には、ビニル系不飽和カル
ボン酸が0.1〜５重量％配合される。この配合量が0.1重
量％より少ないと造膜性に劣り、５重量％を超えると重
合反応中におけるエマルジョン粒子の安定性が不十分と
なる。このビニル系不飽和カルボン酸としては、アクリ
ル酸又はメタクリル酸が代表的に用いられる。

上記した各モノマを上記範囲で混合し、乳化剤を添加し
て乳化重合することにより、本発明の水性塗料組成物の
一構成要素である塩化ビニリデン樹脂系エマルジョンが
得られる。この乳化重合は従来と同様に行なうことがで
きる。

本発明の水性塗料組成物の最大の特徴は、特定の粒度分
布を有する紛質充填材を含有するところにある。この紛
質充填材は、粒径が0.2〜５μｍの範囲にあり平均粒径
が１〜５μｍの第１粉末20〜90重量％と、粒径が５〜50
μｍの範囲にあり平均粒径が８〜15μｍの第２粉末10〜
80重量％とよりなる。この範囲の粒度分布をもつ紛質充
填材を用いることにより、紛質充填材は塗膜中で最密充
填に近く充填され、塩化ビニリデン樹脂のバリア作用を
援助するため、優れた耐食性を示すようになる。

この紛質充填材の含有量は、塩化ビニリデン樹脂系エマ
ルジョンの固形分換算で100重量部に対して10〜250重量
部とされる。紛質充填材の含有量が10重量部より少ない
と耐食性向上の効果が充分でなく、250重量部より多く
なると樹脂成分が相対的に少なくなることにより塗膜強
度などの物性が低下したり、逆に耐食性も低下するよう
になる。なお、第１粉末と第２粉末とは、異種類であっ
てもよいし同種類のものを用いることもできる。

この紛質充填材としては、タルク、炭酸カルシウム、硫
酸バリウム、クレイ、ケイソウ土などの体質顔料が主と
して用いられるが、他に酸化チタン、酸化鉄、雲母、ク
ロム酸鉛などの無機顔料、アゾ系、フタロシアニン系な
どの有機顔料、カーボンブラックなどを併用することも
できる。

本発明の水性塗料組成物は、さらに防錆顔料を含有する
ことが望ましい。塩化ビニリデン樹脂系エマルジョンに
防錆顔料を併用することにより、防錆性能を一層向上さ
せることができる。この防錆顔料は、塩化ビニリデン樹
脂系エマルジョンの固形分換算で100重量部に対して５
〜50重量部とするのがよい。５重量部に足りないと含有
させた効果が見られず、50重量部より多くなってもその
効果が飽和し、樹脂成分が相対的に少なくなることによ
る塗膜強度、耐食性などの物性の低下が生じる。この防
錆顔料としては、クロム酸亜鉛、鉛丹、鉛酸カルシウ
ム、アリザニン、リン酸亜鉛など公知の防錆顔料を利用
できる。なかでも無毒性のリン酸亜鉛などを利用するこ
とが好ましい。

なお、本発明の水性塗料組成物には、上記した配合物に
加えてタレ止め剤、消泡剤、造膜助剤、カップリング剤
などの各種塗料添加剤を添加することができる。

本発明の水性塗料組成物は、被塗物表面にエアスプレー
など公知の塗装方法で塗装され、常温又は加熱下で所定
時間保持することにより造膜して、耐食性に優れた塗膜
が形成される。

［発明の作用および効果］ 本発明の水性塗料組成物は、粒径が0.2〜５μｍの範囲
にあり平均粒径が１〜５μｍの第１粉末20〜90重量％
と、粒径が５〜50μｍの範囲にあり平均粒径が８〜15μ
ｍの第２粉末10〜80重量％とよりなる紛質充填材を含有
している。この範囲の粒度分布をもつ紛質充填材を用い
ることにより、紛質充填材は塗膜中で最密充填に近く充
填され、水やイオンなどが素材に到達するのを妨げて塩
化ビニリデン樹脂のバリア作用を援助するため、優れた
耐食性を示すようになる。

したがって本発明の水性塗料組成物によれば、従来のカ
チオン電着塗膜にも劣らない優れた耐食性を有する塗膜
が得られるので、従来電着塗装が困難であった鋳造部
品、鍛造部品などに塗装して耐食性を向上させることが
できる。

［実施例］ 以下、実施例により具体的に説明する。なお、以下にい
う部は全て重量部を意味する。

（塩化ビニリデン樹脂系エマルジョンの合成） 脱イオン水95部、塩化ビニリデン14部、塩化ビニル４
部、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウ
ム0.1部および過硫酸ナトリウム0.2部を耐圧反応容器中
に投入し、撹拌しながら50℃で４時間保持する。次にア
ルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム0.1
部を加え、50℃に保持したまま撹拌しながら、塩化ビニ
リデン56部および塩化ビニル16部を10時間かけて連続的
に添加する。その後さらにアクリル酸エチル８部、アク
リル酸２部および亜硫酸ナトリウム0.04部を加え、撹拌
しながら50℃で10時間保持する。これにより固形分60重
量％の塩化ビニリデン樹脂系エマルジョンが得られた。

（実施例１） 第１表にも示すように、上記で合成された塩化ビニリデ
ン樹脂系エマルジョンを固形分換算で100部に対し、カ
ーボンブラック１部、粒子径0.5〜50μｍおよび平均粒
径８〜12μｍのタルクA25部、粒子径0.2〜10μｍおよび
平均粒径３〜５μｍのタルクB25部、防錆顔料としてリ
ン酸亜鉛10部、塗料添加剤１部および純水200部を加
え、撹拌分散して実施例１の水性塗料組成物を調製し
た。なお、タルクＡとタルクＢとを上記比率で混合した
場合、粒径が0.2〜５μｍの範囲にあり平均粒径が１〜
５μｍの第１粉末が40重量％、粒径が５〜50μｍの範囲
にあり平均粒径が８〜15μｍの第２粉末が60重量％とな
る構成である。

この水性塗料組成物を鋼板表面に乾燥膜厚が40μｍとな
るようにエアスプレーで塗布し、室温（20℃、湿度50
％）で24時間乾燥して試験板を形成した。そして塗膜の
密着性を碁盤目試験により評価した。また塗膜にクロス
カットを刻み、35℃、５％濃度の食塩水をスプレーする
塩水噴霧試験および40℃の温水中に浸漬する耐水性試験
を行ない、それぞれクロスカット部の錆巾が片巾3mmと
なるまでの試験時間、又は塗面にブリスタが発生するま
での試験時間のうち、どちらか短い方を測定した。結果
を第１表に示す。なお、試験は240時間で打ち切った。

（実施例２） タルクＡを10部、タルクＢを40部としたこと以外は実施
例１と同様にして塗料を調製し、同様に塗装、試験を行
なって結果を第１表に示す。なお、この場合タルク全体
としては、粒径が0.2〜５μｍの範囲にあり平均粒径が
１〜５μｍの第１粉末が64重量％、粒径が５〜50μｍの
範囲にあり平均粒径が８〜15μｍの第２粉末が36重量％
となる構成である。

（比較例１） タルクＡを50部用い、タルクＢを用いなかったこと以外
は実施例１と同様にして塗料を調製し、同様に塗装、試
験を行なって結果を第１表に示す。

（比較例２） タルクＢを50部用い、タルクＡを用いなかったこと以外
は実施例１と同様にして塗料を調製し、同様に塗装、試
験を行なって結果を第１表に示す。

（評価） 第１表の試験結果より、比較例で形成された試験板は塩
水噴霧試験で72〜120時間の結果であるが、実施例で形
成された試験板は塩水噴霧試験で192〜240時間以上と優
れた耐食性を示している。また、耐水性においても、比
較例では120時間でブリスタが発生しているが、実施例
の試験板では240時間経過しても異常はみられなかっ
た。これらの結果は、実施例で用いたタルクの粒度分布
に基づくものであることが明らかである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】塩化ビニリデン40〜80重量％と塩化ビニル
   10〜60重量％とビニルモノマ５〜49.9重量％とビニル系
   不飽和カルボン酸0.1〜５重量％とからなるモノマ成分
   を乳化重合して形成され樹脂骨格中に塩素原子を40〜70
   重量％含有する塩化ビニリデン樹脂系エマルジョンが固
   形分換算で100重量部と、 粒径が0.2〜５μｍの範囲にあり平均粒径が１〜５μｍ
   の第１粉末20〜90重量％と粒径が５〜50μｍの範囲にあ
   り平均粒径が８〜15μｍの第２粉末10〜80重量％とより
   なる粉質充填材20〜250重量部と、を含有してなること
   を特徴とする水性塗料組成物。