JPS6154827B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は改良された塗膜形成性を有する２コー
ト１ベーク型水性塗料組成物に関するものであ
る。 近年環境保全の目的から、有機溶剤の使用量の
少ない水性塗料の使用が望まれている。しかしな
がら、水性塗料は各種特許公報、文献等から理解
されるように、水を主成分とするためにスプレー
塗装時及びフラツシユオフ時、水の蒸発が遅くタ
レやメタルムラなどの塗装欠陥が発生しやすい。
近年、これらの塗装欠陥が発生しにくい水性塗料
として、樹脂が水中に分散した所謂水分散型塗料
が主流となりつつあり、これらの水分散型合成ポ
リカルボン酸樹脂を主成分とする水分散型塗料
は、自動車外板塗装用として代表的な塗料となつ
ている。この種の水性塗料の場合、周知のように
樹脂中のカルボキシル基の塩基による中和率が低
い塗料ほど分散傾向が強く、スプレー塗装時僅か
な水の蒸発で増粘するため、タレやメタルムラが
生じにくい。 一方、水性塗料は溶剤組成の自由度が小さく、
かつ水の表面張力が大きいことから焼付け乾燥時
にワキが発生しやすいという難点もあつた。従来
からワキ欠陥に対し高沸点の有機溶剤を添加すれ
ばワキにくくなることが知られているが、通常水
性塗料に用いられる高沸点の有機溶剤、例えばエ
チレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレ
ングリコールモノブチルエーテル等を上記水分散
型合成ポリカルボン酸樹脂を主成分とする水性塗
料に添加した場合、分散している樹脂を溶解膨潤
させ、粘度が上昇し、従つてスプレーできる粘度
とするためには、これら高沸点溶剤のほかに更に
水を多量に加えねばならず、この方法では結局ワ
キに対し効果がほとんどなかつた。本発明者らが
先に出願した特開昭52−006739号はこれらの問題
を解決するために、中和率が80％以下の水分散型
塗料に高沸点のエチレングリコール類を添加した
ことを特徴とするものである。この水性塗料組成
物は、ブースの温度や湿度の変動が小さく、かつ
その他吐出量等の塗装条件の変動が小さい場合に
は極わめて有効である。しかしながら、本発明者
らが更にこれらの水性塗料の塗装作業性について
検討を進めたところ、ブースの温度、湿度等の塗
装条件の変動に対し、仕上り品質が変化しやす
い、即ち管理幅が狭い、あるいは複雑な形状の被
塗物の場合均一に仕上げるのが困難な場合が多い
等の改良すべき点があることがわかつた。 また、近年の水性塗料の傾向としては、全般的
にタレ欠陥に対処するために中和率の低い水分散
型塗料や水性スラリーペイントのように極わめて
分散傾向の強い水性塗料が主流となりつつある
が、本発明者等の最近の研究では、自動車外板塗
装のように大規模で空調条件やその他の塗装条件
のコントロールが困難な塗装の場合には、このよ
うな塗装条件によつて塗膜品質の変化しやすい分
散傾向の強い塗料を単独に用いることはほとんど
不可能なことが判明した。 ここにおいて、本発明者らは従来より自動車外
板等にメタリツク性の優れた塗膜を得るために行
なわれている２コート１ベーク型塗装方法、即ち
メタリツクベース塗膜の上に顔料を含まない透明
なクリヤー塗料を塗布して仕上げる塗装方法に、
水分散型塗料及び水溶性塗料の長所を利用すべく
種々研究を進めた結果、タレにくくかつ塗装管理
が容易で、しかも複雑な形状の被塗物をも均一に
仕上げることができ、ワキ欠陥に強い水性塗料組
成物を見い出し、ここに提案するものである。 本発明の２コート１ベーク型水性塗料組成物
は、中和率が80％以下の水分散型合成ポリカルボ
ン酸樹脂を主成分とし、該樹脂に対し重量比３な
いし20％の金属粉及び重量比３ないし30％のメチ
ルアルコールを含む水性ベース塗料と、水分散型
合成ポリカルボン酸樹脂の中和率が80％以上の水
分散中和型水溶性樹脂を主成分とし、該樹脂に対
し重量比で３ないし30％のエチレングリコール類
のうち１種または２種を含む水性クリヤー塗料と
から成ることを特徴とする。 本発明において前者の水性ベース塗料とは、中
和率が80％以下の水分散型合成ポリカルボン酸樹
脂に、架橋樹脂として水性アミノ樹脂と、前記水
分散型合成ポリカルボン酸樹脂に対し重量比で３
ないし20％のアルミフレークなどの金属粉と必要
に応じ無機、有機顔料や色別れ防止剤、表面調整
剤等の添加を、前記水分散型合成ポリカルボン酸
樹脂に対し重量比３ないし30％のメチルアルコー
ルと、及び必要に応じ望ましくは水可溶性有機溶
剤を含む水中に分散及び一部溶解した水性塗料を
指す。また、後者の水性クリヤー塗料とは、水分
散型合成ポリカルボン酸樹脂の中和率が80％以上
の水分散中和型水溶性樹脂に、架橋樹脂として水
性アミノ樹脂と、及び必要に応じ望ましくは表面
調整剤や紫外線吸収剤等の添加剤と、必要に応じ
ては乾燥後の水性クリヤー塗膜が着色透明となる
程度の微量の無機、有機顔料等を前記水分散中和
型樹脂に対し、重量比で３〜30％のエチレングリ
コール類の１種または２種以上とを、必要に応じ
望ましくは水可溶性有機溶剤を含む水中に溶解及
び一部分散した水性塗料を指す。 中和率が80％以下の水分散型合成ポリカルボン
酸樹脂としては、(イ)アクリル酸、メタクリル酸、
アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル及び
それらの誘導体のアクリルモノマー及び必要に応
じスチレン、酢酸ビニル、ビニルトルエンなどの
アクリルモノマーと共重合可能なビニルモノマー
（モノマー組成中３％以上、望ましくは15％以下
のカルボキシル基官能性モノマーを有する）を乳
化剤もしくは後述の水溶性樹脂で水中に分散させ
乳化共重合又は分散共重合して得られる酸価10〜
100、数平均分子量3000〜30000の水分散型合成ポ
リカルボン酸樹脂でカルボキシル基の塩基による
中和当量が80％以下のもの、又は(ロ)前記乳化共重
合樹脂又は分散共重合樹脂に重量比で50％以下の
後述する水溶性樹脂を混練して得られる水分散型
合成ポリカルボン酸樹脂で中和率が80％以下のも
のを言う。又、水分散型合成ポリカルボン酸樹脂
の中和率が80％以上の水分散中和型水溶性樹脂と
は、前記(イ)、(ロ)で得られる水分散型合成ポリカル
ボン酸樹脂を塩基でカルボキシル基の中和当量が
80％以上になるように中和した樹脂を指し、中和
当量を80％以上にするのは、架橋樹脂や顔料等を
混練する前、又は塗料化する工程や、塗料化した
後のいずれで行つてもよい。 又、水溶性樹脂とは、前記の水分散中和型水溶
性樹脂もしくは(i)前記(イ)で挙げたアクリルモノマ
ー必要に応じビニルモノマーを、望ましくは水可
溶性有機溶剤（ｎ−プロピルアルコール、イソプ
ロピルアルコール、ｎ−ブチルアルコール、イソ
ブチルアルコールなどのアルコール類、エチレン
グリコールのモノメチル、モノエチル、モノブチ
ルエーテルなどのセロソルブ類、ジエチレングリ
コールのモノメチル、モノエチル、モノブチルエ
ーテルなどのカルビトール類など）中で溶液重合
して得られる酸価10〜100、数平均分子量3000〜
30000の樹脂を塩基で中和して得られる水溶性樹
脂、もしくは(ii)無水マレイン酸、無水フタル酸、
トリメリツト酸などの多塩基酸とエチレングリコ
ール、プロピレングリコール、ソルビトール、グ
リセリン等の多価アルコールと必要に応じ脂肪
酸、石油樹脂、エポキシ樹脂を用い前記水可溶性
有機溶剤中で縮合合成して得られる酸価10〜
100、数平均分子量3000〜30000の樹脂を塩基で中
和して得られた水溶性樹脂を言う。 上記カルボキシル基を中和する塩基には、アン
モニアまたは有機アミンがあり、有機アミンとし
ては、１級、２級、３級の脂肪族、又は脂環式ア
ミン類が適し、イソプロピルアミン、ｎ−ブチル
アミン、ｎ−アミルアミン、ジエチルアミン、ジ
イソプロピルアミン、ｎ−ジブチルアミン、ジイ
ソブチルアミン、トリエチルアミン、ｎ−トリブ
チルアミン、モノエタノールアミン、エチルモノ
エタノールアミン、ジエチルエタノールアミン、
シクロヘキシルアミン、モルフオリン、ピペリジ
ン等がよい。 また、架橋樹脂としての水性アミノ樹脂として
は、メラミン、尿素またはベンゾグアナミンとホ
ルマリンの縮合物、または必要に応じこれらをメ
チルアルコール、ブチルアルコール等でエーテル
化したものを用い、基体樹脂に対し重量比で10〜
40％混練するのが望ましい。 次に、本発明の水性ベース塗料に含ませるメチ
ルアルコールは、樹脂重合時からスプレー用に粘
稠するまでのいずれの過程で混入させてもよい。
また水性クリヤー塗料に含ませるエチレングリコ
ール類には、エチレングリコール、ジエチレング
リコール、トリエチレングリコール、グリセリン
等がある。これらエチレングリコール類も、樹脂
重合時からスプレー用に粘度調整するまでのいず
れの過程で混入させてもよい。 本発明で得られる水分散型合成ポリカルボン酸
樹脂を主成分とする水性ベース塗料は、その中和
率が80％以下と低いため、僅かな塗料中の揮発成
分の蒸発で急激に増粘し、タレにくくなる。更に
本発明の水性ベース塗料はメチルアルコールを含
有しているためより一層タレにくくなつている。
従来より水性塗料に低沸点溶剤を添加するとタレ
にくくなるということは一般に良く知られている
が、しかし水分散塗料の場合にはその効果が期待
できない。例えば後述の参考例３で示すように、
酢酸エチルを用いても塗料のタレ性が改良される
どころか極わめてタレ易くなる。 これは酢酸エチルが水分散型合成ポリカルボン
酸樹脂を溶解し増粘させるために、酢酸エチルの
他に蒸発の遅い水を多量に加えねばならず、それ
故逆にタレ易くなるのである。しかしながら本発
明において低沸点溶剤としてメチルアルコールを
用いると、水分散型合成ポリカルボン酸樹脂の粘
度を十分に低下させることができ、それ以外の、
例えばアセトン、エタノールでは若干その作用が
あるものの、効果が乏しく有用ではない。 また、本発明の塗料組成物は、上層に塗布する
水性クリヤー塗料の中和率が80％以上と高いた
め、塗装条件の変動に対して影響を受けにくい。
即ち、水分散型合成ポリカルボン酸樹脂を主成分
とする水性塗料の場合、中和率によつて粘性挙動
が変化し、中和率が80％以上の水分散中和型水溶
性樹脂の場合、所謂水溶性樹脂に類似した性質を
有するため、ブース温度やブース湿度の変動に対
して塗膜の仕上り変動が小さくかつ複雑な形状の
被塗物を均一に塗装しうる（特開昭52−8045号参
照）。更に、前記水性クリヤー塗料は、エチレン
グリコール類を含有することによつて粘度が著し
く低下するものである。水分散型合成ポリカルボ
ン酸樹脂の中和率を80％以上とした水分散中和型
水溶性樹脂は、溶液重合樹脂を中和して得られる
所謂水溶性樹脂と異なり、エチレングリコール類
のような貧溶媒に対し大きく粘度低下を起こす。
それ故、エチレングリコール類の如き高沸点溶剤
はブチルカルビトール等の良溶剤の高沸点溶剤で
は得られない効果、すなわちワキ欠陥に対し強い
効果を有する。 そしてこれらの塗料組成物を用いて塗装した場
合、水性クリヤー塗料のみを単独で塗布すると中
和率が高いためタレ易いが、特に前もつて塗布す
るベース塗料が水分散型塗料でしかもメタノール
のように蒸発の速い溶媒を含むので予じめ塗布し
て得られたベース塗膜が後から塗布するクリヤー
塗料を丁度ひつかけるような効果を有し、タレに
くくなる（ハンギング効果）。 以上のように本発明による塗料組成物は、水分
散型合成ポリカルボン酸樹脂及びそれから誘導さ
れる水分散中和型水溶性樹脂のそれぞれの粘性挙
動を活かしたものである。 本発明を下記の実施例及び参考例を用いて更に
詳しく説明する。 実施例 １ (1) 水性ベース塗料の調整 ＜塗料の調整＞ 以下の配合により水分散型水性塗料を通常の
塗料化方法で得た。 (1) 水分散型合成ポリカルボン酸樹脂液 80部 (2) 水性アミノ樹脂（住友化学製スミマール
M100；不揮発分97％） ８部 (3) アルミペースト（東洋アルミ製
＃1109MA） ６部 (4) ブチルセロソルブ ６部 (5) カーボンブラツク等 微 量 計100部 この塗料にジメチルエタノールアミンを加え
てカルボキシル基の中和当量を60％とし、塗料
不揮発分100に対しメチルアルコールを重量比
10％加え、更に脱イオン水により塗料の粘度を
40秒（フオードカツプ＃４）に調整した。 尚 水分散型合成ポリカルボン酸樹脂液 (イ) モノマー組成 メタクリル酸 ７ ２−ヒドロキシエチルメタクリレート ５ スチレン 18 エチルアクリレート 15 (ロ) 不揮発分濃度 44％ (ハ) 有機溶剤量揮発分中イソプロピルアルコー
ル 30％ (ニ) 中和率（ジメチルエタノールアミン） 33％ (2) 水性クリヤー塗料の調整 ＜塗料の調整＞ (1) 水分散型合成ポリカルボン酸樹脂液（前記
水性ベース塗料用と同じ） 70部 (2) 水溶性樹脂液 20部 (3) 水性アミノ樹脂（住友化学製スミマール
M100；不揮発分97％） ９部 (4) 表面調整剤、紫外線吸収剤等 １部 計100部 上記配合により水分散型水性クリヤー塗料を
通常の方法で得た。この塗料中にジメチルエタ
ノールアミンを加えて、カルボキシル基の中和
当量を90％にし、ジエチレングリコールを不揮
発分100に対し、重量比で10％添加し、脱イオ
ン水で40秒（フオードカツプ＃４）に調整し
た。 (3) スプレー塗装性評価 レシプロタイプの自動塗装機で前記水性ベー
ス塗料を焼付け乾燥後の平均膜厚が15μとなる
ようにスプレーし、５分のフラツシユオフ後水
性ベース塗膜面に前記水性クリヤー塗料を焼付
け乾燥後の平均膜厚が25μとなるようにスプレ
ーし、しかる後160℃、30分間焼付けてスプレ
ー塗装性を評価した。 実施例 ２ 日本ペイント製水分散型合成ポリカルボン酸樹
脂を成分とした２コート１ベーク型水性塗料（ベ
ースシルバーメタリツク）を用い次のように塗料
を調整した。 (1) 水性ベース塗料 前記水性ベース塗料ヘジメチルエタノールア
ミンを加えて中和率を65％とし、メチルアルコ
ールを不揮発分100に対し20部添加し、脱イオ
ン水で粘度40秒（フオードカツプ＃４）に調整
した。 (2) 水性クリヤー塗料 前記水性ベース塗料ヘジメチルエタノールア
ミンを加えて中和率を100％とし、ジエチレン
グリコールを不揮発分100に対し10部添加し、
脱イオン水で粘度40秒（フオードカツプ＃４）
に粘度調整した。 (3) 塗装性の評価 実施例１(3)と同様にしてスプレー塗装性を評
価した。 参考例 １ 実施例１において、水性ベース塗料にメチルア
ルコールを加えずに脱イオン水のみで粘度調整
し、他は同様にしてスプレー塗装性を評価した。 参考例 ２ 実施例１において、水性クリヤー塗料にジエチ
レングリコールを加えずに脱イオン水のみで粘度
調整し、他は同様にしてスプレー塗装性を評価し
た。 参考例 ３ 実施例１において、水性ベース塗料にメチルア
ルコールの代わりに酢酸エチルを加えて脱イオン
水で粘度調整し、他は同様にしてスプレー塗装性
を評価した。 参考例 ４ 実施例１において、水性クリヤー塗料にジエチ
レングリコールの代わりにブチルカルビトールを
加えて脱イオン水で粘度調整し、他は同様にして
スプレー塗装性を評価した。 参考例 ５ 実施例１において、水性ベース塗料の中和率を
ジメチルエタノールアミンで100％とし、他は実
施例１と同様にしてスプレー塗装性を評価した。 参考例 ６ 実施例１において、水性クリヤー塗料の中和率
をジメチルエタノールアミンで65％とし、他は同
様にしてスプレー塗装性を評価した。 参考例 ７ 実施例２において、参考例１〜６と同様の操作
を行ないスプレー塗装性を評価した（下記表中7₁
〜7₆）。 上記各実施例、参考例で得られた結果を下記第
表に示す。

【表】 上記表からも明らかなように、本発明による２
コート１ベーク型塗料組成物は、タレに比較的強
く、複雑な被塗物を均一に仕上げることができ、
ブースの温度や湿度の変動に対し塗膜の仕上り変
化が少ないとともにワキ欠陥に対しても有効であ
る等、極わめて価値があり工業的にも非常に有益
な塗料である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中和率が80％以下の水分散型合成ポリカルボ
   ン酸樹脂を主成分とし、該樹脂に対し重量比３な
   いし20％の金属粉及び重量比３ないし30％のメチ
   ルアルコールを含む水性ベース塗料、及び 水分散型合成ポリカルボン酸樹脂の中和率が80
   ％以上の水分散中和型水溶性樹脂を主成分とし、
   該樹脂に対し重量比３ないし30％のエチレングリ
   コール類のうち１種または２種以上を含む水性ク
   リヤー塗料、 とから成ることを特徴とする２コート１ベーク型
   水性塗料組成物。