JPS6154828B2

JPS6154828B2 -

Info

Publication number: JPS6154828B2
Application number: JP52156221A
Authority: JP
Inventors: Kimio Toda; Shiro Kimura; Shunichi Suzuki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1977-12-23
Filing date: 1977-12-23
Publication date: 1986-11-25
Also published as: JPS5486529A

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、例えばブ
チルセロソルブやブチルカルビトール等を上記水
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。それ故本発明者等は所謂水
溶性塗料について見直し、分散傾向の強い水分散
型塗料に比較しタレ易いが塗装管理の容易な水溶
性塗料について、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。本発明による水性塗料組成物は、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
中和型水溶性樹脂を成分とした水性塗料に、エチ
レングリコール類のうち１種または２種以上を塗
料不揮発分100に対し５ないし40重量部含有せし
めたことを特徴とする。本発明において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
を主成分とした水性塗料とは、数平均分子量が
3000〜30000、酸価10〜100の水分散型合成ポリカ
ルボン酸樹脂であつて、その中和率が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
アミノ樹脂と必要に応じ無機または有機顔料、金
属粉末や色別れ防止剤、表面調整剤等の添加剤を
混練した水性塗料を指す。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
しくは分散剤としての後述の水溶性樹脂の使用下
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を塩基でカル
ボキシル基の中和当量80％以上としたもの、又は
(ロ)前記乳化共重合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を塩基で中和
して中和率80％以上としたものを言う。また、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(イ)(ロ)で得られる水分
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、β−ジメチルエタノールアミ
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。次に本発明における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
樹脂を主成分とする水性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。本発明による水性塗料組成物は、水分散型合成
ポリカルボン酸樹脂の中和率を通常80％以上、特
に100％以上とした水分散中和型水溶性ポリカル
ボン酸樹脂を主成分としたため、溶液重合で得ら
れる樹脂を中和して得られる所謂水溶性樹脂を成
分とする水溶性塗料と塗装性が似ており、水溶性
塗料がブースの温度や湿度の変動に対し、仕上り
が変動しにくく、かつ複雑な形状を均一に仕上げ
るのが容易であると同様の長所を有する。更に本発明水性塗料組成物は、エチレングリコ
ール類を少なくとも１種含有せしめたため、エチ
レングリコール類による粘度低下が著しいという
利点を有するものである。従来、水分散型合成ポ
リカルボン酸樹脂の中和率が80％以上、特に100
％以上とした水分散中和型水溶性樹脂は、溶液重
合で得られた合成ポリカルボン酸樹脂を塩基で中
和して得られる水溶性樹脂と同じに考えられやす
いが、水やエチレングリコール類などの所謂貧溶
媒による稀釈率と粘度の関係は全く異なる。水分
散型樹脂が水溶性樹脂に比較して、水やエチレン
グリコール類などの貧溶媒の稀釈による粘度低下
が著しいのは、当業者間では良く知られている
が、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も、水溶
性樹脂とは異なり水やエチレングリコール類など
の貧溶媒の稀釈による粘度低下が著しい。とりわ
け、エチレングリコール類は150℃以上の沸点を
有し、稀釈による粘度低下性が最も大きく、従つ
てこのエチレングリコール類を水分散中和型水溶
性樹脂中に含有せしめることによつて得られる水
性塗料組成物は、他の溶剤に比較して同じ中和率
でも水の含有量を少なくすることができるためワ
キ欠陥に強くなる。水性塗料中に添加されるエチレングリコール類
の添加量は、前記水性塗料中の不揮発分100に対
し５ないし40重量部が適当であつて、特に８ない
し30重量部が最も良い。エチレングリコール類の
添加量５重量部以下においてはワキの発生を防止
することは不可能であり、40重量部以上では有機
溶剤の削減効果が乏しいばかりか、粘度低下をお
こしやすく、その結果としてタレ等の他の塗装欠
陥が発生しやすくなる。以下本発明を更に詳しく実施例及び参考例を用
いて説明する。実施例１ (1) 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 86 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％）９部 (3) アルミペースト（東洋アルミ製
＃1109MA） 2.5部 (4) ブチルセロソルブ 2.5部 (5) カーボンブラツク等微量計100 部この塗料中にジエチルメタノールアミンを加
えてカルボキシル基の中和率が60％(A)、75％
(B)、90％(C)及び105％(D)の４種類を作成し、各
Ａ〜Ｄの塗料について脱イオン水により500ポ
イズ（Ｂ型粘度計による）に粘度調整した。
尚、水分散型合成ポリカルボン酸樹脂液

【表】 (2) 稀釈率と粘度との関係各Ａ〜Ｄの塗料について、水及びエチレング
リコール類の稀釈率粘度曲線をそれぞれ第１図
ないし第４図に示す。 (3) 塗装作業性各塗料Ａ〜Ｄについて、不揮発分100に対し
重量比で10部のジエチレングリコールを加え、
脱イオン水で40秒（フオードカツプ＃４）に粘
度調整し、レシプロ型の自動塗装機でスプレー
塗装性を評価した。実施例２ (1) 水分散型水性塗料関西ペイント製水分散型合成ポリカルボン酸
樹脂を主成分とする白色塗料を用いて次のよう
に塗料を調整した。ジメチルエタノールアミンで中和率70％(E)、
90％(F)及び110％(G)の３種類の塗料を調合し脱
イオン水によりそれぞれ500ポイズ（Ｂ型粘度
計）に粘度調整した。 (2) 塗装作業性各Ｅ〜Ｇの塗料について不揮発分100に対し
重量比で５部のトリエチレングリコールを加
え、脱イオン水で40秒（フオードカツプ＃４）
に粘度調整し、レシプロ型の自動塗装機でスプ
レーし、その塗装性を評価した。参考例１実施例１、２における中和率が80％以上の塗料
Ｃ、Ｄ、Ｆ、Ｇと同じ組成で、しかしエチレング
リコール類を加えずに脱イオン水のみで40秒（フ
オードカツプ＃４）に粘度調整して塗料c₁、d₁、
f₁、g₁とし、レシプロ型の自動塗装機でスプレー
し、その塗装性を評価した。参考例２実施例１、２における中和率が80％以上の塗料
Ｃ、Ｄ、Ｆ、Ｇと同じ組成で、しかしエチレング
リコール類の代りにジエチレングリコールモノブ
チルエーテルを同量加え、脱イオン水で40秒（フ
オードカツプ＃４）に粘度調整し、塗料c₂、d₂、
f₂、g₂とし、レシプロ型の自動塗装機でスプレー
し、その塗装性を評価した。上記各実施例、参考例で得られた結果を、次の
表１に示す。

【表】上記表からも明らかなように、本発明による水
性塗料組成物である塗料Ｃ、Ｄ、Ｆ、Ｇは、ブー
ス温度や湿度などの変動に対し管理しやすく、ま
た複雑な形状の被塗物を均一にムラなく仕上げる
ことができ、またワキ欠陥に対しても強いことが
わかる。以上のように本発明の水性塗料組成物は、ブー
スの温度、湿度等の変動に対し仕上り変化が少な
く、従つて塗装ラインでの管理が容易でかつ複雑
な被塗物を均一に塗装しやすく、かつワキ欠陥の
発生しにくいものであり、工業的に極めて価値の
大きいものである。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は実施例１で得られる水性
塗料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの水及びエチレングリコール
の稀釈率粘度曲線を示すグラフである。

Claims

【特許請求の範囲】

１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す
る水性塗料中に、エチレングリコール類の１種又
は２種以上を前記水性塗料中の不揮発分100に対
し５ないし40重量部含むことを特徴とする水性塗
料組成物。