JPS5922687A - 無発泡急速焼付可能な塗装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、金属基材表面に溶剤型塗料を厚塗りしてこれ
を急速に焼付る際に、塗膜に発泡現象を起さずに気泡を
含まない均一に連続した厚い塗膜な形成し得る新規な塗
装方法に関し、特に金属缶胴の継目に厚い保護塗膜を高
速度で形成するのに適した新規な塗装方法に関する。

溶剤型塗料を基材表面に厚塗りしてこれを急速に加熱乾
燥するときは、溶剤の急激な蒸発とそれに伴う塗料の急
激な粘稠化に因る激しい発泡現象が起るために、気泡を
含まない厚い塗膜を得ることは、過密の場合困難である
。それ故に、溶剤型塗料を使用するときは、膜厚がせい
ぜい１゜〜１５μ程度の薄い塗膜が得られるに過ぎない
ことは、よく知られている。しかしながら、或橿の分野
では、上記の膜厚よりも遥かに厚い塗膜を高速度で焼伯
ることを必要としている。例えば金稿缶製造分野では、
このような厚膜の急速焼付を必要としている。即ち、金
属缶胴の継目をロックシームした後に牛田付けする半田
缶や、素材端部な重ね合せた後に溶接する溶接缶では、
継目の段差部又はエツジ部を半田又（ま溶接後に厚ざ６
ｏμ以上の厚い塗膜で保護することにより、缶内容物に
よる金属の腐蝕、缶内容物への金属の溶出などを防止す
る必要があり、然も現在の合理化された生産ラインでは
、その継目の保護塗膜の焼付を６゜〜９０秒以内で完了
するような高速度の焼付条件下で行うことを必要として
いる。

厚い塗膜の形成には粉体塗装法及びスラリー塗装法が適
していることは周知である。しかし、粉体塗装法は、静
電粉体塗装材、粉体塗料回収装置などの特殊な設備を必
要となることで不利である。また、スラリー塗装法は、
スラリーをタンクから塗装材にポンプ輸送する際の圧力
によってスラリー中の樹脂粉末が析出するためにバイブ
、フィルター、スプレーノズルなどが詰り、それ故に特
殊なポンプの使用が必要となることで、不利である。本
発明は上記の如き従来技術を背景としてなされたもので
ある。

従って、本発明の目的は、金属基材表面に溶剤型塗料を
厚塗りしてこれを急速度で焼付る際に、塗膜に発泡現象
を起さずに気泡を含まない均一にして然も連続した厚い
塗膜を形成し得る新規な唆装方法を提供することにある
。

本発明の他の目的は、金属缶胴の継目に厚い保護塗膜な
急速度で焼付るのに適した塗装方法を提供することにあ
る。

本発明者等は上記の目的を達成すべく、溶剤型塗料を厚
塗りしてこれを急速度で焼付る際に起る塗膜の発泡現象
の支配因子につき詳細に検討した結果、下記の３因子が
特に重要なものであることが明らかとなった。

即ち、第１の因子は塗料中に含まれる樹脂の化学構造と
分子量である。３０００より大きい数平均分子量を有す
る塗料用樹脂の多くは一般に溶剤の脱離性が悪い。従っ
て、これらの樹脂を含む塗料を厚塗りし、これを急速度
で加熱すると溶剤の蒸発が進むにつれて塗液は粘稠とな
り流動しにくくなって塗膜の表面と内部との間に著しい
溶剤の濃度勾配を生じ、遂には表面が固化し、更に温度
が上昇するにつれて塗膜内部の溶剤が気化し、表面で固
化した塗膜を押上げるために１発泡現象が起きている。

従って、溶剤の脱離を容易ならしめるために３０００以
下の数平均分子量を５− 有する樹脂を使用する必要がある。しかし、同時に使用
する硬化剤も次に述べる別の理由から特定のものに限定
されるため、硬化剤との組合せを考慮すると、６０００
以下の数平均分子量を有する樹脂の中には、缶胴継目塗
料として必要とされる物性を賦与し得るものは数少ない
。ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂はこの数少ない例の
１つであり、数平均分子量が６０００以下のものは、溶
剤の脱離が極めて良好であり、次に述べる硬化剤との組
合せによって缶胴継目塗料に必要とされる物性を充分に
賦与し得る。

第２の因子は塗料に含まれる硬化剤である。缶用塗料の
分野では、エポキシ樹脂の硬化剤として、フェノール樹
脂、尿素樹脂、アミノ樹脂などを使用するのが通例であ
るが、エポキシ樹脂とこれら硬化剤を含む塗料は、１回
塗りで得６− 剤の反応時に副生ずるフォルマリン、アルコール、水ナ
トの揮発性成分によって惹き起こされるものである。従
って、硬化剤としては、硬化反応時に揮発性物質を副生
じないものを使用する必要がある。

第３の因子は、塗料に會まれる溶剤である。塗膜の硬化
反応が開始すると、塗膜の分子量は急速に巨大化す名。

このとき塗膜中に溶剤が残存しているときは、この残存
溶剤が発泡現象を惹き起す。従って、硬化反応開始時に
溶剤の全部又は殆んど全部が蒸発し尽すような沸点成分
を有する溶剤を使用する必要がある。

本発明は上記知見に基いて完成したものである。

即ち、本発明＆家、金属基材表面上に溶剤型硬化性塗料
を厚塗りし、急速加熱条件下で焼付けて６０μ以上の厚
い乾燥塗膜を形絽する塗装方法において、前記塗料とし
て、（ａ）３０００以上の数平均分子量を有するエポキ
シ樹脂。

（ｂ）前記エポキシ樹脂の硬化反応を１００ｒ以上で開
始せしめ、１つ該硬化反応時に揮発性物質を副生ずるこ
とのない前記エポキシ樹脂の硬化剤及び（Ｃ）＠記エポ
キシ樹脂の硬化反応開始温度なｔＣとして表わすとき、
全溶媒の９０重量％以上が７０Ｃ〜（ｔ＋２０）ｔ：’
の範囲の沸点を有する有機酸剤によって構成される溶媒
、から成る塗料を使用することを特徴とした新規塗装方
法を提供するものである。

本発明で使用する前記（ａ）のエポキシ樹脂としては、
次に述べる如きビスフェノール型エポキシ樹脂、ノボラ
ック型エポキシ樹脂などを挙げることができる。例えば
大日本インキ化学工業社から［エビクロン８５０Ｊ、ｒ
エピクロン１０５０Ｊ、［エビクロン４０５０Ｊ及び［
エビクロン７０５０Ｊなる商標のもとで販売されている
ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂；シェル化学社から「
エピコート８２８」、　［エピコート１ｏｏ１Ｊ、　［
エピコート１００４．１及び「エピコート１００７Ｊな
る商標のもとで販売されているビスフェノールム型エポ
キシ樹脂；大日本インキ化学工業社から［エビクロンＮ
−５２０Ｊ、ｒエビクロンＮ−７００４及び［エビクロ
ンＮ−９００Ｊなる商標のもとに販売されているノボラ
ック型エポキシ樹脂などが挙げられ、これらの樹脂は単
独又は２種以上混合して使用できる。

本発明で使用する前記（ｂ）の硬化剤としては１例えば
、シクロヘキセンジカルボン酸無水物、シクロヘキサン
ジカルボン酸無水物、エンドメチレンデトラヒドロフタ
ル酸無水物、フタル酸無水物、ドセニル酸無水物、クロ
ルエンド酸無水物、ピロメリット酸無水物、ベンゾフェ
ノンテトラカルボン酸無水物の如き酸無水物類；アジピ
ン酸ヒドラジド、イソフタル酸ヒドラジド、セパチン酸
ヒドラジド、コ９− ハク酸ヒドラジド、Ｐ−オキシ安息香酸ヒドラジド、サ
ルチル酸ヒドラジド、フェニルアミノプロピオン酸ヒド
ラジドの如き酸ヒドラジド類；ベンジルジメチルアミン
、α−メチルベンジルジメチルアミン、ジメチルアミノ
メチルファミノメチルフェノールトリー２−エチルヘキ
ソエートの如きアミン類；２−メチルイミダゾール、２
−エチル−４−メチルイミダゾール、２−フェニールイ
ミダソール、２−ウンデシルイミダゾール、２−ヘプタ
デシルイミダゾールの如きイはダゾール類；２−メチル
イミダシリン、２−エチル−４−メチルイミダシリン、
２−フェニルイミダシリン、２−ウンデシル−イミダシ
リン、２−ヘプタデシルイミダシリンの如きイミダシリ
ン類が挙げられ、これらは単独又は２種以上混合して使
用できる。

これら硬化剤は、前記（１）のエポキシ樹脂の５〜２゜
１０− 重量％の範囲内で使用することができる。

硬化剤は後記する（ｃ）の溶媒に溶解することが好まし
いが、ジシアンジアミドの如く溶媒に不溶又はＩＩＩ溶
の場合には、硬化剤を平均粒痙約６０μ以下好ましくは
１μ以下の微粉状に粉砕し、これを溶媒中に分散させて
使用することができる。

本発明で使用する（ａ）の溶媒は、前記エポキシ樹脂を
良く溶解するものであり、全溶媒の９０重量％以上が７
０Ｃ−ｔ＋２００の範囲の沸点を有する有ａ潰剤より成
るものである。ここで、ｔＣは、前記エポキシ樹脂の硬
化反応開始温度を意味する。この温度（ｔＵ）の測定は
、示差熱分析又は走査型示差分析で行うことができる。

以下にその一例を示す。

前記（ａ）のエポキシ樹脂と、前記（ｂ）の硬化剤の所
定割合の混合物を後記（ｃ）の溶媒に溶かした溶液をガ
ラス板上に未乾燥膜厚が約１０μとなる様に塗布し、常
温で２４時間風乾した後、１０ｍ／Ｈ？Ｊ、、下に減圧
した真空乾燥器中に６時間入れて溶剤を完全除去した塗
膜をナイフでかき取り試料とした。

仄いで、走査型示差熱分析器（理学電気社製、商品名「
サーモフレックス」）の２つ試料皿の一万に標準試料と
入れ、この２つの皿を１０Ｃ／分の速度で昇温させたと
きの両試料の温度差を測定する。試料に温度差（発熱現
象）が生じた時の標準試料の温度を硬化反応開始温度（
１？）とする。

上記、方法により測定した各種硬化剤によるエポキシ樹
脂の硬化反応開始温度の例を次表に掲げる。

第　　　　１　　　　表 酸　無水物類　シクロヘキセンジカルボン酸　　１５０
〜１５５無水物 シクロヘキセンジカルボン酸　　１５０〜１５５無水物 エンドメチレンテトラヒドμ　　　１５０〜１５５無水
フタル酸 無水フタル酸　　　　　　　１５０〜１５５無水ドセニ
ルコハク酸　　　１５０〜１５５無水クロルエンド酸　
　　　１５０〜１５５無水トリメリツト酸　　　　１２
０〜１２５無水ピロメリツト酸　　　　１７０〜１Ｂ０
ベンゾフエノンテトラカルボン　　１７０〜１８０酸無
水物 １雫１０−デカン２＃　　　ｉｓｏ〜１５５１６− ジシアンジアミド類　ジシアンジアミド　　　　　　１
７０〜１８０ア　ミ　　ン　類　　トリス（ジメチルア
ミノメチ　　　１７０〜１８０ル）フェノール トリス（ジメチルアミノメチ　　　１７０〜１８０ル）
フェノールの２−エチル ヘキシル酸塩 イミダゾール類　２−エチルイミダゾール　　　１６０
〜１７０酸ヒドラジド類　アジピン酸ヒドラジド　　　
１８０〜１８５インフタル酸ヒドラジド　　１８０〜１
８５セパチン酸ヒドラジド　　　１８０〜１８５第１表
に掲げた温度は、同表掲載の硬化剤を単独で使用した場
合のものであり、酸無水物、ジシアンジアミド類及び酸
ヒドラジド類はアミン類、イミダシリン類又はイミダゾ
ール類などを併用した場合には、その硬化反応開始温度
は併用しない場合に比べて一般に２０〜３０Ｃ低下する
。

本発明で使用する前記の如き特定範囲の沸点を有する溶
１４− 剤としては、イソプロピルアセテート、ｎ−プロピルア
セテート％ｎ−ブチルアセテート、イソブチルアセテー
トエチルラクテート、ブチルラクテートの如きエステル
類；メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、メチ
ルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキ
サノン、ジアセトンアルコール、の如きケトン類；エチ
レングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレ
ングリコールモノエチルエーテルアセｒ−）、エチレン
グリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモ
ノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエー
テルの如きグリコールエーテル類などを挙げることがで
き、これらは単独又は２種以上の混合で使用できる。こ
れらの溶剤はエポキシ樹種を良く溶解する良溶剤である
が、単独ではエポキシ樹脂を溶解し得ない貧溶剤であっ
ても、上記良溶剤との混合でエポキシ樹脂を溶解し得る
ときは、このような貧醗剤も使用１５− できる。このような貧溶剤としては、ブチルアルコール
。

メチルイソカルビノール、シクロヘキサノールの如きア
ルコール類；トルエン、キシレン、ツルペッツ−１００
（エッソ化学社製商品名）の如き芳香族炭化水素類が挙
げられる。これら貧溶剤の併用は、溶剤のスムーズな蒸
発や平滑な塗膜を得るために、むしろ有用である。

上記の如き特定温度範囲外の沸点を有する他の有機溶剤
を使用しないことが望ましいが、全溶媒の１０重ｉ％よ
り少ない量であれば、発泡現象は起らない。

本発明で使用する塗料は、前記成分のほかに界面活性剤
、潤滑剤、流水調整剤の如き添加剤、着色顔料、体質顔
料、防錆顔料などを必要に応じて含有することができる
。特に缶胴継目の被覆のためには、微粉末シリカ、ステ
アリン酸アルミニウムの如きチクソトロピー性賦与剤の
併用が望ましく、この併用によって継目のエツジカバー
性を向上せし１６− めることかできる。

本発明の方法は、前述の塗料を金属基材表面上に乾燥後
の膜厚が３０μ以上となるように厚塗りしてこれを急速
に加熱し゛〔焼付けるものである。その際に金属基材と
しては、未処理鋼板、クロム処理鋼板、錫メッキ鋼板、
亜鉛メッキ鋼板、アルミニウム板、その他の各種金属板
及びそれらにブライマー塗装した金属板並びにそれらを
用いて加工した缶などの各種加工品などが使用できる。

発泡を防止し、且つ焼付時間を出来るだけ短縮するため
には、塗料を塗布する時の金属基材表面の温度を適切な
範囲に設定するとともに、焼付初期段階における金属基
材表面の昇温速度を適切な範囲に設定することが重要で
ある。

本発明においては、塗料を塗布するときの基材表面温度
を常温〜１００Ｃに設定し、且つ焼付初期段階における
基材表面の昇温速度を、塗布直後の温度から２００Ｃ以
上′５０〇１７− Ｃ以下の所定温度まで１０〜４５（秒）を要して達する
ような昇温速度に設定することが望ましい。基材表面の
温度が前記時間を要して前記所定の温度に達した時には
、塗料の溶媒は実質的に全部蒸発し尽している。１記所
定の温度に達した後は必要に応じて成る時間この温度を
保持することによって焼付を完了させることができる。

焼付開始から完了までの所要時間は塗膜厚、塗料組成な
どによって異なるが、一般的には６０〜９０（秒）とす
ることができる。

第１図は本発明方法における上記の好ましい焼付条件の
範囲を示す図表であり、図中斜線で示した部分がこの好
ましい範囲である。

焼付時の熱源としては、誘導加熱、ガス直火、高温ジェ
ット気流、赤外線など急速加熱可能な公知の熱源を使用
できる。

基材表面の温度の測定は、通常の表面温度測定法に従つ
１８− て行うことができる。本発明においてに’！、ＬＥＤ表
示方式のデジタル表面温度計（安置計器社製、商品名ｒ
ＨＬＢ−５ＤＪ　）の検出端を測定すべき基材表面に押
し当てることにより測定した。

−本発明の方法は缶胴継目の保護被覆のために有効であ
り、この継目の段差部又はエツジ部を、気泡を含まない
均一に連続した厚い塗膜で完全に被覆することができる
ものである。従って本発明の方法で継目を被覆した缶は
、各種用途に使用でき、例えばブリキ板、ティンフリス
チール板な素材とした缶は食缶、飲料缶、エアゾール缶
などとして、また鋼板を素材とした缶はドラム缶、ベー
ル缶などとして使用できる。本発明の方法の適用分野＆
ｉ上記の如き缶胴継目に限られるものでなく、金属基材
表面に厚い塗膜を高速で形成することを必要とする他の
分野にも適用することができる。

以下に実施例により本発明を具体的に説明する。各例中
の「部」は総て「重量部」を表わすものとする。

実施例及び比較例 第１表に記載した各配合組成の塗料を夫々ｖＩ４Ｍシ、
これらの各塗料をエポキシ−フェノール樹ｎ旨塗料で内
面塗装した５５０ｃｃの内容積を有するティンフリース
チール缶の缶胴継目の内面に巾９間、乾燥塗膜厚６０μ
となる様にスプレー塗布した後に、塗布面を上向きとし
た状態で、その下部外面にヒートガンから出る熱風を吹
き当てることにより塗膜を焼付けた。

第２図は上記方法を説明する図であり、ｉｌｌは缶胴、
（２）＆家継目、（３）は継目塗膜、（４）は内面塗膜
、（５）はヒートガンを示す。

第３図は各実施例及び比較例の塗膜の焼付時における継
目塗装された缶胴部分の昇温速度を示す図表である。各
個とも図中Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤの４つの曲線で示す４種の
昇温各実施例で得られた塗装缶胴な硫酸銅溶液（ｆｌｌ
Ｆ酸銅（含水）２０部、濃塩酸１０部及び水７０部から
成る）の中に２分間浸漬した後に引き上げ、流水にひた
して軟いノ・ケで表面を洗浄乾燥し、継目塗膜を観察し
た。塗膜にピンホール、クラックなど金属素地に達する
傷がある場合、継目のエツジカバーが不充分な場合には
、塗膜面に赤褐色の発色が認められるものであるが、各
実施例の継目塗膜にしまこの様な変色は全く認められな
かつム 第１責の結果から、本発明に係る方法に従えば、金属基
材表面に塗料を厚塗りしてこれを急速に焼付けても、塗
膜に発泡現象を起さずに、気泡を含まない連続塗膜を形
成し得ることが理解できるであろう。

２１− 第２表中の「メチルセロソルブ」はエチレングリコール
モノメチルエーテル、「エチルセロソルフ」はエチレン
グリコールモノエチルエーテル、「メチルセロソルブ」
はエチレングリコールモノブチルエーテル、「エチルカ
ルヒトール」はジエチレングリコールモノエチルエーテ
ルでアリ、いずれもユニオンカーバイド社製の商品名で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法における焼付条件の好ましい範囲を
示す図表である。第２図は実施例における塗膜の焼付方
法の説明図である。第３図は実施例の焼付時における基
材の加熱速度を示す図表である。 （１］・−・・−・缶　　胴　　　　（２）・・−・継
　　目（３）−・・・−・継目塗膜　　　　　（４）・
・・・−・内面塗膜（５）−−−−・・ヒートガン 特許出願人　　大日本インキ化学工業株式会社２６−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．金属基材表面上に溶剤型硬化性塗料を塗布し、急速
   加熱条件下で焼付けて３０μ以上の厚い乾燥塗膜を形成
   する塗装方法において、前記塗料として（ａ）３ｏｏｏ
   以下の数平均分子量を有するエポキシ樹脂、　（ｂ）前
   記エポキシ樹脂の硬化反応を１００Ｃ以上で開始せしめ
   、且つ硬化反応時に揮発性物質を副生ずることのない前
   記エポキシ樹脂の硬化剤、及び（ｅ）　前記エポキシ樹
   脂の硬化反応開始温度をｔＣとして表わすとき、全溶媒
   の９０重量％以上が７０　　Ｃ〜（ｔ＋２０）ｔｌ：’
   の範囲の沸点な有する有機溶剤である溶媒からなる塗料
   を使用すること乞特徴とした無発泡急速焼付可能な塗装
   方法。 ２、塗料塗布時の基材表面温度を常温〜１００Ｃに設定
   し、且つ焼付初期段階における基材表面温度の上昇速度
   を塗布直後の温度から２００Ｃ以上３００Ｃ以下の任意
   の温度まで１０〜４５秒を要して達するように設定する
   特許請求のる特許請求の範囲第１項記載の塗装方法。