JPS5934743B2 - アルミニウムおよびアルミニウム合金の艶消し塗装方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はアルミニウムおよび／またはアルミニウム合金
の艶消し塗装方法に関するものである。

アルミニウムおよびアルミニウム合金は近年窓枠、サッ
シ、門扉等への使用が急増しており、その表面処理は通
常陽極酸化後、封孔処理を行ないまたは行なうことなく
電着、加熱浸漬、静電塗装などの方法で透明塗膜を生成
させている。また一方ではサッシ等の使用において艶消
し表面処理に対する需要が大きくなつてきた。従来艶消
し塗膜を得るには塗料組成物中に艶消し剤として微粒子
シリカを加えて塗装するのが一般的である。

しかるにシリカ系艶消し剤を使用して得た塗膜は通常耐
薬品性等の性能が低下したり、あるいはその塗料の貯蔵
中に艶消しの程度が変化したり、あるいは稀釈状態で放
置すると再分散が困難な固い沈降を生じたりして安定性
に問題があり塗装も安定して行なえなかつた。従来アル
ミニウムおよび／またはアルミニウム合金の表面処理に
使用される塗料は前述の如く透明塗料が圧倒的であり、
透明塗料で艶消し塗膜を得るために、シリカ系の艶消し
剤を使用した場合、特に安定性が悪く均一な艶消し塗膜
が得られなかつた。これら欠点を除去するために、ポリ
カーボネート、ポリエステル等のプラスチック系艶消し
剤を使用することは知られている。

しかしながら、プラスチック系艶消し剤を使用する場合
は必ずその艶消し剤自身を粉砕するかまたはビヒクルバ
インダーと共に分散させる工程が必要である。また特公
昭５１−８９７５号公報には有機溶剤中で２個以上のα
、β一エチレン系不飽和結合を有する反応性単量体を重
合反応させて、プラスチック系艶消し剤を得る方法が開
示されているが、この方法でもやはり艶消し剤を微細化
する工程が必要である。一方、透明塗膜用の塗料は顔料
を含まないため、一般の塗料のように分散工程が不必要
であり、樹脂、必要なら架橋剤、添加剤等を均一に混合
するのみで十分である。そのため、分散あるいは機械粉
砕の必要な艶消し剤を透明塗料に使用することは塗料製
造工程土不利となる。本発明者は上記欠点を改良すべく
鋭意検討の結果、アルミニウムおよび／またはアルミニ
ウム合金を任意の方法で陽極酸化した後、または陽極酸
化後通電孔をふさがない程度に水和物を生成させる処理
を行なつた後、後述するトリ（メタ）アクリレートから
なる反応性単量体を、上記反応性単量体の重合温度での
粘度が０．５〜５０ポイズであり、実質的に上記反応性
単量体と反応性を有せず、カルボキシル基およびヒドロ
キシル基を含有し、酸価が２０〜１５０水酸基価が２０
〜１５０のアクリル樹脂溶液中で重合して得られる合成
樹脂微粒子および硬化剤としてのメラミン樹脂を含有す
る塗料組成物で塗装、特に電着塗装を行なうことによつ
て、アルミニウムおよび／またはアルミニウム合金の艶
消し塗装ができ、耐薬品性等の劣化もなく安定して均一
な艶消し塗膜が得られること、また塗料組成物中に加え
る艶消し剤を機械粉砕したり、分散工程を経ることなく
塗料が製造できることを見出し本発明を完成した。

本発明に用いられるアクリル樹脂溶液はカルボキシル基
およびヒドロキシル基を含有し、酸価が２０〜１５０、
水酸基価が２０〜１５０のアクリル樹脂溶液を使用する
。

カルボキシル基はアクリル酸、メタクリル酸、イタコン
酸、マレイン酸等のカルボキシル基含有単量体を、また
ヒドロキシル基はヒドロキシルエチルアクリレート、ヒ
ドロキシルエチルメタクリレート、ヒドロキシルプロピ
ルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレート等
のヒドロキシル基含有単量体を、これらと共重合可能な
他の単量体と共重合することで、アクリル樹脂に含有さ
せることができる。他の単量体としては、メチルアクリ
レート、エチルアクリレート、ブチルアクリレート、イ
ソブチルアクリレート、エチルヘキシルアクリレート、
メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ブチル
メタクリレート、イソブチルメタクリレート、エチルヘ
キシルメタクリレート等のアクリル酸またはメタクリル
酸のアルキルエステル類、Ｎ−メチロールアクリルアミ
ド、Ｎ−メチロールメタクリルアミド、ジメチルアクリ
ルアミド、ジメチルメタクリルアミド、Ｎ−ｎ−ブトキ
シアクリルアミド、Ｎ−ｎ−ブトキシメタクリルアミド
等のアクフリルアミドあるいはメタクリルアミドおよび
その誘導体、スチレン、ビニルトルエン等の非極性単量
体、酢酸ビニル等のビニルエステル系等が使用できる。

アクリル樹脂溶液の溶剤は樹脂固型分および粘度の関係
が好適なものであればいかなるものでもよいが、水溶性
樹脂を用いることを考慮する場合、アルコール系、グリ
コール系、グリコールエーテルおよびその誘導体系等が
好ましい。

上記アクリル樹脂溶液を、後述するトリ（メタ）アクリ
レートからなる反応性単量体の重合温度において、粘度
が０．５〜５０ポイズ好ましくは１〜１０ポイズになる
よう溶剤で調整し、トリ（メタ）アクリレートからなる
反応性単量体（以下多官能性モノマーと称す）を重合さ
せて１〜５０μの合成樹脂微粒子（以下ミクロゲルと称
す）を生成させる。

生成したミクロゲルは上記のように１〜５０μの微粒子
でアクリル樹脂溶液中に均一に分散し、機械粉砕あるい
は分散等の工程は不要である。

また上記多官能性モノマーのＯ〜５０重量％を（メタ）
アクリル酸エステルおよび／またはスチレンからなる単
量体（以下単官能性モノマーと称す）に必要により置換
えることが可能である。この際、アクリル樹脂溶液の粘
度、ミクロゲルの含有量、ミクロゲルとして使用するモ
ノマーの組成、溶剤の種類、反応温度、撹拌形態等がミ
クロゲル粒子の粒子径決定の要因として挙げられるが、
とりわけ樹脂溶液の粘度およびミクロゲルの含有量が重
要である。粘度が高いほど、またミクロゲル含有量が少
ないほど、粒子径は小さくなり、逆の場合には粒子径が
大きくなる。その具体的な一例としてメチルメタクリレ
ート、２−エチルヘキシルアクリレート、２−ヒドロキ
シエチルメタクリレート、アクリル酸からなるアクリル
樹脂を使用し、各種条件を一定にして、９０℃で単量体
としてトリメチロールプロパントリメタクリレートを用
いミクロゲル生成反応を行なつた場合の、９０℃でのア
クリル樹脂溶液の粘度およびミクロゲル含有率（アクリ
ル樹脂１００重量部に対するミクロゲルの重量部Ｐｈｒ
）と得られたミクロゲルの粒子径の関係は、次の表１に
示すどおりである。反応温度におけるアクリル樹脂溶液
の粘度は、０．５〜５０ポイズ、なかんずく１〜１０ポ
イズが好ましい。

５０ポイズを越える場合は、攪拌が十分に行なわれない
ために、均一なミクロゲルが生成しない。

また粘度が０．５ポイズ以下の場合、粒子径が５０μ以
上となるために、微細化のための機械的工程を要するよ
うになる。ミクロゲル含有率は、樹脂固型分１００重量
部に対し、１〜５０重量部、なかんずく１〜２０重量部
が好ましい。

５０重量部を越えると、攪拌が不均一になると共に、粒
子径も５０μ以上となり不適である。

また１重量部以下の場合、ミクロゲルの粒子が細かくな
り過ぎて、十分な艶消し効果が得られない。このように
して得られたミクロゲルは、粒子径が１〜５０μのもの
で、多官能モノマーまたは多官能モノマーと単官能モノ
マーが、それ自身で架橋ゲル化反応を起こし、分散媒と
しての樹脂液とは、実質的に相互に反応することなく、
微細な分散質となつて形成される。

ここで用いられる多官能性モノマーとしては、トリメチ
ロールプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロ
ールエタントリ（メタ）アクリレート、トリメチロール
メタントリ（メタ）アクリレートなどのトリ（メタ）ア
クリレートがある。

また単官能性モノマーとしては、（メタ）アクリル酸エ
ステル、スチレンがある。ミクロゲル生成に用いる単量
体は、多官能性モノマーの１個または２種以上の混合系
、または、多官能性モノマーの１種または２種以上と、
単官ノ′ 能性モノマーの１種または２種以上の混合系として用い
ると良い。

単官能性モノマーの成分の量が多くなると、ミクロゲル
の粒子径が大きくなつたり、反応が反応器壁に固着して
起こり易くなるために、多官能性モノマーと単官能性モ
ノマーの混合比率は、重量で１００：０〜５０：５０、
好ましくは１００：０〜７０：３０の範囲とするのが良
い。以上の如くして得られたミクロゲル含有アクリル樹
脂液はそのまま、あるいは他のアクリル樹脂と混合して
塗料用アクリル樹脂として使用する。

電着塗装を行なう場合はアミン等の塩基性物質で含有カ
ルボキシル基の６０〜１２０％を中和し水溶化を行なう
。なお本発明方法で使用する組成物においてはアクリル
樹脂の硬化剤として通常使用されるメラミン樹脂を用い
る。

例えばヘキサメトキシメチロールメラミン、メチル、ブ
チル混合エーテル型メチロールメラミン等のアルキルエ
ーテル化メチロールメラミンが好適である。これらの使
用割合は当業者に周知であるが、一般にはアクリル樹脂
固型分１００重量部に対し、１００〜５重量部好ましく
は４０〜２０重量部である。アルミニウムおよび／また
はアルミニウム合金の塗装に当たつては通常の塗装方法
、即ちエアスプレー、エアレススプレー、浸漬塗装、ロ
ールコート、フローコート等いずれの塗装方法も使用で
きるが、特に電着塗装法が好ましい。

電着塗装は、通常の（艶あり型）塗料の塗装と同様にし
て行なわれる。

即ち、アルマイト処理アルミニウムを十分水洗したのち
、５０℃以上の温度で湯洗し、あるいは湯洗なしで、ま
たは微量の硫酸ニツケル等の金属塩を含有する５０℃以
上の水溶液で処理し、水洗したのち、上記ミクロゲル含
有電着浴液中に浸漬し、アルミニウムを一方の極として
直流あるいは交流通電する。電着塗装したアルマイト処
理アルミニウムは水洗したのち、あるいは水洗なしに焼
付乾燥する。焼付硬化は通常１５０〜２２０℃で１５〜
３０分程度である。このようにして得られた塗膜は、艷
斑、撥き等のない均一な外観を呈し、硬度、衝撃性等の
物性、耐酸、耐アルカリ等の耐薬品性、その他耐沸水性
、耐湿性、ＣＡＳＳテスト、耐候性テスト等にすぐれた
性能を示す。また、電着浴液の固型分含量を一定にする
ように塗料を補給しながら、連続して塗装を行なうター
ンオーバー試験においても何ら光沢値の変化、均一性に
変化はなく、安定性にもすぐれた塗装方法である。以下
に比較例、実施例を示し、本発明を更に具体的に説明す
るが、本実施例は何ら本発明を制限するものではない。

文中部、割合および百分率は重量基準である。

実施例 １および参考例メタクリル酸６．５部、メチル
メタクリレート４２．５部、ブチルアクリレート２５．
０部、ヒドロキシプロピルメタクリレート２６．０部か
らなる酸価４２．４、水酸基価１０１．３のアクリル樹
脂のエチルセロソルブ／イソプロパノール＝２／８の５
５％溶液の９０℃での粘度は、９，５ポイズであつた。

この溶液１００部にトリメチロールプロバントリメタク
リレート４部、アゾビスイソブチロニトリル０．０４部
を加え、９０℃で１時間反応させたところ、乳液状で粒
子径１０〜１５μのミクロゲル含有液が得られた。上記
アクリル樹脂液１００部に、このミクロゲル含有液６０
部、ヘキサメトキシメチロールメラミン（三井東圧化学
社製、サイメル３００）３０部を加え、トリエチルアミ
ンで、カルボキシル基の８０％を中和したのち、水で稀
釈して、固型分１２％の水分散液とした。この水分散液
に未封孔の着色アルマイト処理アルミニウム板を浸漬し
、アルミニウムを陽極として直流通電し、引き揚げたの
ち水洗し、１８０℃で２０分間焼付乾燥した。光沢値４
７の均一な艶消し透明塗膜が得られた。この塗膜の性能
は表２に示すように艶消し剤を含まない塗膜（参考例：
即ち上記実施例において、アクリル樹脂液１００部に、
ミクロゲル含有液６０部の代わりに、同じアクリル樹脂
液６０部を加えて同様に処理して作つた固型分１２％の
水分散液を用いた場合）に比べて同等であり、ミクロゲ
ル含有（艶消し剤含有）による塗膜性能の低下もなかつ
た。実施例 ２ アクリル酸９部、メチルメタクリレート４１部、２エチ
ルヘキシルアクリレート２５部、スチレン１５部、２−
ヒドロキシエチルアクリレート１０部からなる酸価７０
．１、水酸基価１１２．２のアクリル樹脂のブチルセロ
ソルブ／イソプロパノール２／８の５５％溶液の９５℃
での粘度は、８．１ポイズであつた。

この溶液１００部に、トリメチロールプロパントリメタ
クリレート７部、メチルメタクリレート１部、アゾビス
イソブチロニトリル０．１部を加え、９５℃で１時間反
応させたところ、乳液状で粒子径１５〜２０μのミクロ
ゲル含有液が得られた。上記アクリル樹脂液１３０部に
、このミクロゲル含有液３０部、ヘキサメトキシメチロ
ールメラミン（三井東圧化学社製、サイメル３００）３
０部を加え、トリエチルアミンでカルボキシル基の９０
％を中和したのち、水で稀釈して固型分１３％の水分散
液とした。この水分散液を用い、実施例１と同様にして
電着塗装して得た塗膜は、均一な艶消し外観を与え、そ
の光沢値は２５であつた。またその塗膜性能は表２に示
す如く良好であつた。実施例 ３ アクリル酸３部、メチルメタクリレート４６部、ブチル
アクリレート２５部、ヒドロキシエチルメタクリレート
２６部よりなるアクリル樹脂の酢酸ブチル／ブチルセロ
ソロブ一１／１の５０％溶液の９０℃での粘度は９ポイ
ズであつた。

この溶液１００部にトリメチロールプロパントリメタク
リレート５部、アゾビスイソブチロニトリル０．０５部
を加え９０℃で１時間反応させたところ、乳液状で１０
〜１４μの粒子径のミクロゲル含有液が得られた。上記
アクリル樹脂液１００部にミクロゲル含有液６０部、ヘ
キサメトキシメチロールメラミン（三井東圧化学社製、
サィメル３００）３０部を加え、塗料化した。作成した
塗料をキシレン／ソルベツソ１００（エツソ化学社製）
＝１／１のシンナ一で粘度を１３秒（フオードカツプ＃
４、２５℃）に調整した後陽極酸化処理を行なつた未封
孔のアルミニウム板に静電塗装を行ない、１８０℃で２
０分間の焼付けを行なつた。得られたアルミニウム休の
光沢値は４０であり、その性能は表２に示す。実施例
４ 実施例２で使用のアクリル樹脂溶液１００部にトリメチ
ロールメタントリメタクリレート８部、エチルメタクリ
レート２部、アゾビスイソブチロニトリル０．１部を加
え９５℃で１時間反応させたところ乳液状で粒子径１５
〜２５μのミクロゲル含有液が得られた。

このミクロゲル含有液を使つて実施例２と同様にして塗
料化し、電着塗装して得た塗膜は均一な艶消し外観を与
え、その光沢値は３３であつた。この塗膜の性能は表−
２に示す如く良好であつた。

実施例 ５実施例３で使用のアクリル樹脂溶液１００部
にトリメチロールメタントリアクリレート８部、スチレ
ン２部、アゾビスイソブチロニトリル０．１部を加え９
０℃で１時間反応させたところ、乳液状で粒子径１５〜
２０μのミクロゲル含有液が得られた。

このミクロゲル含有液を用いて実施例１と同様に塗料化
し、電着塗装して得た塗膜は光沢値３６の均一な艶消し
外観を与えた。この途膜の性能は表−２に示す如く良好
であつた。

実施例 ６メタクリル酸６．５部、メチルメタクリレー
ト４２．５部、ブチルアクリレート２５．０部、ヒドロ
キシプロピルメタクリレート２６．０部からなる酸価４
２．４、水酸基価１０１．３のアクリル樹脂のエチルセ
ロソルブ／イソプロパノール２／８の５５％溶液の９０
℃での粘度は、９．５ポイズであつた。

この溶液１００部にトリメチロールエタントリメタクリ
レート４部、アゾビスイソブチロニトリル０．０４部を
加え、９０℃で１時間反応させたとこ※※ろ、乳液状で
粒子径１０〜１５μのミクロゲル含有液が得られた。上
述した如く得られたミクロゲル含有液１００部に、メチ
ル、ブチル混合エーテル型メチロールメラミン（往友化
学社製、スミマールＭ−６６Ｂ）３０部を力目え、実施
例１と同様にして水分散液を作成し、電着塗装して得た
塗膜は、表−２に示す如く、性能良好で、光沢値１２の
均一な艶消し塗膜外観を与えた。

ｊ比較例 １ ブチルセロソルブ３０部、イソプロパノール７０部、ト
リメチロールプロパントリメタクリレート１０部、アゾ
ビスイソブチロニトリル０．１部を、撹拌下９０℃で１
時間反応させた。

生成したミクロゲル粒子は１００〜５００μの粒子径で
あつた。このミクロゲル含有液３０部を、実施例１に使
用したアクリル樹脂の５５％溶液１５０部、ヘキサメト
キシメチロールメラミン（三井東圧化学社製、サイメル
３００）３０部と混合し、トリノ エチルアミンでカル
ボキシル基の８０％を中和したのち、水で稀釈して固型
分１２％の水分散液とした。この水分散液を用い実施例
１と同様にして電着塗装して得た塗膜はザラザラの表面
状態を示し、艶消しとしての効果はあまり認められなか
つノ た。比較例 ２ 実施例１に使用したアクリル樹脂の５５％溶液１５８部
に微粒子シリカ（富士デビソン化学社製、サイロイド＃
２４４）６部、ヘキサメトキシメチノ ロールメラミン
（三井東圧化学社製、サイメル３００）３０部を加え、
実施例１と同様にして固型分１２％の浴液を作り、電着
塗装、焼付乾燥した塗膜は光沢値４３のやや艶むらのあ
る塗面状態であつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アルミニウムおよび／またはアルミニウム合金を陽
   極酸化した後、または陽極酸化後通電孔をふさがない程
   度に水和物を生成される処理を行なつた後トリメチロー
   ルプロパントリ（メタ）アクリレート、トリメチロール
   エタントリ（メタ）アクリレート、トリメチロールメタ
   ントリ（メタ）アクリレートから選択した反応性単量体
   を上記反応性単量体の重合温度での粘度が０．５〜５０
   ポイズであり、実質的に上記反応性単量体と反応性を有
   せず、カルボキシル基およびヒドロキシル基を含有し、
   酸価が２０〜１５０、水酸基価が２０〜１５０のアクリ
   ル樹脂溶液中で重合して得られる合成樹脂微粒子含有液
   および硬化剤としてのメラミン樹脂を含有する塗料組成
   物で塗装することを特徴とするアルミニウムおよび／ま
   たはアルミニウム合金の艶消し塗装方法。 ２ 塗装を電着塗装で行なう特許請求の範囲第１記載の
   艶消し塗装方法。