JP2001104878A - 塗膜形成方法 - Google Patents

塗膜形成方法

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JP2001104878A
JP2001104878A JP29028799A JP29028799A JP2001104878A JP 2001104878 A JP2001104878 A JP 2001104878A JP 29028799 A JP29028799 A JP 29028799A JP 29028799 A JP29028799 A JP 29028799A JP 2001104878 A JP2001104878 A JP 2001104878A
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monomer
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Akiko Nishiguchi
亜貴子 西口
Hiromi Harakawa
浩美 原川
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Kansai Paint Co Ltd
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Kansai Paint Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 塗装条件(特に湿度)に影響されず、タレ
やムラなどがなく仕上がり性が良好な水性ベースコート
を提供する。 【解決手段】 披塗装物に水性ベース塗料組成物を塗装
し、続いてクリヤ−塗料組成物を塗装した後、両塗膜を
硬化させる方法において、該水性ベース塗料組成物が、
水分散性重合体微粒子(A)、架橋剤(B)、顔料
(C)、及び中和アミン(D)を含有し、水分散性重合
体微粒子(A)が、水及び乳化剤(a)の水性液中でラ
ジカル重合性不飽和単量体(1)を、ラジカル重合開始
剤(b)の存在下で第1段目のラジカル乳化重合反応を
行ってラジカル重合体(I)を製造した後、次いで得ら
れたラジカル重合体(I)の存在下でラジカル重合性不
飽和単量体(2)を、第2段目としてラジカル乳化重合
反応を行って得られるラジカル重合体(II)であっ
て、上記単量体(2)成分が、分子中に平均1個のエチ
レン性不飽和基と分子末端にC18以上の長鎖アルキル基
を含有するエチレン性不飽和単量体(c)、ヒドロキシ
ル基含有エチレン性不飽和単量体(d)、カルボキシル
基含有エチレン性不飽和単量体(e)を必須成分とする
ことを特徴とする塗膜形成方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】 本発明は、塗膜形成方法に
関する。
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】 従
来、上塗り塗膜、特に自動車外板用上塗り塗膜におい
て、水性ベース塗料組成物(例えば、メタリックベース
コート塗料)を塗布し、続いて未硬化のままでクリヤー
トップコートを塗装し同時に加熱硬化させる、いわゆる
2コート1ベーク方式が主流を占めている。現在、これ
らに使用されているメタリックベース塗料として、アク
リルメラミンもしくはポリエステルメラミン硬化系有機
溶剤が多く使用されており、このために塗装、及び焼き
付け時に多量の有機溶剤を発生するために環境汚染や安
全性の点から問題があり、有機溶剤含有量の少ないベー
ス塗料の開発が強く望まれている。また、水性ベース塗
料として架橋重合体微粒子を水性ベース塗料中に含有さ
せることによって、メタリック粉末のフリップフロップ
効果を最大限に発揮させ、メタリック感に優れ、かつク
リヤー塗膜の表面光沢の高い塗膜を形成する組成物(特
公平3−14869)が提案されている。しかしなが
ら、該組成物は塗装条件、特に湿度の変化によりタレ、
ムラ等の塗膜欠陥が生じやすいという欠陥があった。
【0002】
【課題を解決するための手段】 本発明者らは上記した
問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、2コー
ト1ベークの塗装方法において水性ベース塗料で使用す
る塗料として特に、重合体微粒子を含有する水分散体
に、例えばステアリルアクリレート、ステアリルメタア
クリレート等、特定の長鎖のモノマーを共重合した水分
散体を使用することによって前記した問題点を解決でき
ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0003】即ち、 本発明は被塗装物に水性ベース塗
料組成物を塗装し、続いてクリヤ−塗料組成物を塗装し
た後、両塗膜を硬化させる方法において、該水性ベース
塗料組成物が、水分散性重合体微粒子(A)、架橋剤
(B)、顔料(C)、及び中和アミン(D)を含有し、
水分散性重合体微粒子(A)が、水及び乳化剤(a)の
水性液中でラジカル重合性不飽和単量体(1)を、ラジ
カル重合開始剤(b)の存在下で第1段目のラジカル乳
化重合反応を行ってラジカル重合体(I)を製造した
後、次いで得られたラジカル重合体(I)の存在下でラ
ジカル重合性不飽和単量体(2)を、第2段目としてラ
ジカル乳化重合反応を行って得られるラジカル重合体
(II)であって、上記単量体(2)成分が、分子中に
平均1個のエチレン性不飽和基と分子末端にC18以上の
長鎖アルキル基含有エチレン性不飽和単量体(c)、ヒ
ドロキシル基含有エチレン性不飽和単量体(d)、カル
ボキシル基含有エチレン性不飽和単量体(e)を必須成
分とすることを特徴とする塗膜形成方法。
【0004】
【発明の実施の形態】 まず、本発明で使用する水性ベ
ース塗料組成物について説明する。水性ベース塗料組成
物で使用される水分散性重合体微粒子(A)は、水及び
乳化剤(a)の水性液中でラジカル重合性不飽和単量体
(1)をラジカル重合開始剤(b)の存在下で、第1段
目のラジカル重合反応を行ってラジカル重合体(I)を
製造した後、次いで得られたラジカル重合体(I)の存
在下でラジカル重合性(c)、(d)、(e)のモノマ
ーを必須成分とするラジカル重合性不飽和単量体(2)
を第2段目のラジカル重合反応を行ってラジカル重合体
(II)を製造したものである。
【0005】上記乳化剤(a)としては、アニオン系乳
化剤、ノニオン系乳化剤、両性イオン乳化剤などがあげ
られる。具体的にはアニオン系乳化剤としては、例え
ば、脂肪酸、アルキル硫酸エステル塩、アルキルベンゼ
ンスルフォン酸塩、アルキルリン酸塩などが挙げられ
る。ノニオン系乳化剤としては、例えば、ポリオキシエ
チレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキル
アリルエーテル、ポリオキシエチレン誘導体、ソルビタ
ン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪
酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、アル
キルアルカノールアミドなどが挙げられる。両性イオン
乳化剤としては、アルキルベダイン等が挙げられる。乳
化剤(a)の濃度としては、水分散性重合体微粒子
(A)の固形分のうち約0.1〜 10重量%、好まし
くは約 1〜5重量%の範囲がよい。
【0006】第1段目の重合に用いるラジカル重合性不
飽和モノマー(1)としては、メタクリル酸メチル、メ
タクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル
酸ブチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチルな
ど(メタ)アクリル酸のアルキルエステルやスチレン、
アクリロニトリル、アクリルアミドなどが挙げられる。
また、必要に応じて上記モノマー(1)と併用して2−
ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートや2−ヒドロキ
シプロピル(メタ)アクリレートなどのヒドロキシ含有
などのヒドロキシ含有エチレン性不飽和単量体や、アク
リル酸、メタクリル酸などの酸含有エチレン性不飽和単
量体を導入することもできる。また、アリルメタクリレ
ート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート等、架
橋性単量体を用いて架橋してもよい。ラジカル重合開始
剤(b)の種類としては、過硫酸アンモニウム 4、4'
−アゾビス(4−シアノブタン酸)などが挙げられ、乳
化重合に使用される開始剤としては0.01〜 10重
量%、好ましくは 0.1〜5重量%の範囲がよい。こ
の第1段目のラジカル重合条件として、好ましくは3時
間80℃、好ましくは4時間80℃である。次いで、得
られたラジカル重合体(I)の存在下で(c)、
(d)、(e)のラジカル重合性不飽和モノマー(2)
が2段目としてラジカル重合反応が行われる。
【0007】第2段目の重合に用いる長鎖アルキル基含
有単量体(c)としては、分子中に平均1個のエチレン
性不飽和基と分子末端にC18以上の直鎖アルキル基を含
有するエチレン性不飽和単量体であれば特に限定されな
いが、例えばステアリルアクリレート、ステアリルメタ
クリレートまたは以下の構造式に示すようなポリオキシ
アルキレン基含有不飽和単量体が挙げられる。
【0008】
【化1】
【0009】第2段目の重合に用いるヒドロキシル基含
有エチレン性不飽和単量体(d)としては、特に限定さ
れないが、例えば、2―ヒドロキシエチル(メタ)アク
リレート、2―ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレー
トとカプロラクトンとの付加生成物(ダイセル社製 商
品名 プラクセルFA、及びFMシリーズ)等が挙げら
れる。これらを単独で使用しても良いし、併用しても良
い。第2段目の重合に用いるカルボキシル基含有不飽和
単量体(e)としては特に限定されないが、アクリル
酸、メタクリル酸等が好ましい。また必要に応じて上記
したモノマー(2)としてメタクリル酸メチル、メタク
リル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ブ
チル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−ブチルなど
(メタ)アクリル酸のアルキルエステルやスチレン、ア
クリロニトリル、アクリルアミドなどを併用しても良
い。上記長鎖不飽和単量体(c)の含有量は、単量体
(2)中に1〜20重量%、好ましくは5〜15重量%
含有することがよい。単量体(2)の量としては、単量
体(1)と単量体(2)の総合計量で単量体(1)を9
0〜10重量%、好ましくは80〜20重量%、単量体
(2)を10〜90重量%、好ましくは20〜80重量
%の範囲がよい。第2段目で得られたラジカル重合体
(II)の数平均分子量は、約10,000〜2,000,000好ま
しくは100,000〜1,000,000の範囲がよい。最終的に得ら
れた水分散性重合体微粒子(A)は水酸基価1〜50m
gKOH/gであり、50mgKOH/gを超えると塗
膜耐水性が悪くなり、1mgKOH/g未満ではエマル
ション安定性が悪くなる。また酸価は 1 〜 50 mg
KOH/gであり、50mgKOH/gを超えると増粘
のため合成が困難となり、1mgKOH/g未満では充
分な仕上がりが得られない。かかる水分散性重合体微粒
子(A)は、分散安定剤によって安定化された直径約
0.01〜10μmのものが良い。
【0010】本発明で使用する水性ベース塗料の架橋剤
(B)としては、前記水分散性重合体微粒子(A)の活
性水素(水酸基)と反応し架橋構造を形成するブロック
イソシアネート、アミノ樹脂などが使用される。架橋剤
(B)の中でもアミノ樹脂、特に、メラミン樹脂がタ
レ、ムラのない塗装仕上がり性及び耐久性に優れた塗膜
が形成できることから、このものを用いることが望まし
い。また、本発明で使用する着色顔料(C)は、塗膜に
メタリック感を付与するものであって、具体的には金属
フレーク粉末(例えばアルミニウム粉末、青銅粉)及び
/又は着色マイカ粉末及び必要に応じて着色剤(例えば
アルミニウム粉末、青銅粉)及び/又は着色マイカ粉末
及び必要に応じて着色剤(例えば二酸化チタン、カーボ
ンブラックなどの無機顔料、フタロシアニンブルー、フ
タロシアニングリーン、キナクリドンなどの有機顔料)
が挙げられる。
【0011】本発明で使用する水性ベース塗料は、水分
散性重合微粒子(A)、架橋剤(B)及び着色顔料
(C)及び中和アミン(D)を混合・分散することによ
り得られる。該混合・分散の方法は、特に制限されるも
のではなく、従来から知られた方法で行うことができ
る。また、本発明で使用する水性ベース塗料の必要に応
じて通常水性塗料の膜形成成分として使用される他の水
溶性及び水分散性樹脂を水性媒体(E)として適宜選択
して併用してもよい。このものとしては、例えば、アル
キド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン系樹脂を水
溶性、水分散化したものが挙げられる。水性媒体(E)
は、架橋剤(B)の有機溶剤溶液を塩基性化合物で中和
後、このものを水中に分散前もしくは分散後に水分散性
重合体(A)と混合・分散することができる。また、架
橋剤(B)及び着色顔料(C)は、水分散体に直接配合
してもさしつかえないし、また水分散性重合微粒子
(A)及び水性媒体(E)の一部と混合・分散してから
配合してもかまわない。
【0012】上記、水分散性重合体微粒子(A)及び水
性媒体(E)との配合割合は両者の固形分総合計量で水
分散性重合微粒子(A)は、約10〜90重量好ましく
は約20〜80重量%の範囲が良い。水分散性重合体微
粒子(A)が約10重量%を下回り、そして水性媒体
(E)が約90重量%を上回るとタレを生じやすく、ま
たアルミニウム顔料の配向性なども低下する、一方、水
分散性重合微粒子(A)が約90量%を上回り、そして
水性媒体(E)が10重量%を下回ると塗膜の耐チッピ
ング性、リコート性などが低下するので好ましくない。
【0013】架橋剤(B)の配合割合は、水分散性重合
体微粒子(A)及び水性媒体(E)の固形分100重量
部に対して約15〜70重量部の範囲が望ましい。配合
割合が約15重量部を下回ると塗膜性能が低下し、一
方、配合割合が約70重量部を上回ると塗料貯蔵安定
性、塗膜性能が低下するので好ましくない。
【0014】また、着色顔料(C)の配合割合は、使用
する顔料種類や要求される色濃度によって異なるが、水
分散性重合体微粒子(A)及び水性媒体(E)の固形分
100重量部に対し、通常、2〜200重量部の範囲であ
る。中和アミン(D)の種類としてはジメチルエタノー
ルアミン、2-アミノ-メチルプロパノールなどが挙げら
れ、配合割合としては水分散性重合体微粒子(A)及び
水性媒体(E)の固形分100重量部に対して0.1〜
10重量部の範囲が好ましい。また 0.1重量部 以下
では仕上がり性が低下し、10重量部以上では耐水性が
悪くなる。本発明塗膜形成方法は、被塗物に上記水性ベ
ース塗料組成物を塗装し、クリヤー塗料組成物を塗装し
た後、両塗膜を加熱により硬化させてなる方法である。
被塗物としては、例えば金属又はプラスチックなどの素
材に表面処理を施したもの又は未処理のもの又はこれら
の素材にプライマー(電着塗料など)及び中塗り塗装を
施したものが使用できる。水性ベース塗料組成物は、1
0〜50μm程度の乾燥塗膜になるように静電スプレー
塗装などにより塗装される、次いで風乾又は温風乾燥な
どにより揮発成分が25重量%以下程度になるまでに乾
燥させ、ついでクリヤー上塗り塗料を乾燥膜厚15〜7
0μm程度になるように静電スプレーなどにより塗り重
ねられる。
【0015】次に、通常のセッティングを行った後、1
20〜160℃程度で15〜30分程度加熱して両塗膜
を硬化させる。上記で用いられるクリヤー上塗り塗料と
しては、従来から公知の熱硬化型クリヤー塗料が使用で
き、具体的には、例えば、アルキド樹脂、ポリエステル
樹脂、アクリル樹脂、シリコン樹脂、フッ素樹脂、ウレ
タン樹脂系などの基体樹脂にアミノ樹脂、(ブロック)
ポリイソシアネート化合物、ポリカルボン酸、無水酸、
反応性シラン化合物等の硬化剤を基体樹脂が含有する反
応性官能基と適宜組み合わせてなる、有機溶剤希釈塗料
が使用できる。また、クリアー上塗り塗料としては、環
境問題、省資源の観点からは、有機溶剤の使用量の少な
いハイソリッド型のものが望ましく、更に粉体塗料を用
いることもできる。また、被塗物としては、例えば金属
又はプラスチックなどの素材に表面処理を施したもの又
は未処理のもの又はこれらの素材にプライマー(電着塗
料など)及び中塗り塗装を施したものが使用できる。
【0016】
【実施例】以下、実施例を挙げて詳細に説明する。製造
例及び実施例中の「部」及び「%」は重量基準である。 水分散性重合体微粒子(A)の製造例 アクリル系重合体の製造反応器内に脱イオン水144.
5部、60% Newcol 562SF(日本乳化剤
(株)製 、商品名、乳化剤)1.2部を加え、窒素気
流中で攪拌混合し、80℃に昇温した。次いで下記の単
量体混合物(1)100部、60% Newcol 56
2SF1.2部、脱イオン水94.3部からなる単量体
乳化物の1%と3%過硫酸アンモニウム水溶液 5.2
部を反応容器内に導入し15分間80℃で保持した。そ
の後、残りの単量体乳化物を3時間かけて定量ポンプで
反応器内に滴下し、滴下終了後1時間、熟成を行う。
【0017】その後反応器内を50℃まで冷却し、単量
体混合物(2)を29.4部、60%Newcol 5
62SF 0.5部、脱イオン水39部、0.3%過硫
酸アンモニウム5部からなる単量体乳化物を反応容器内
に加えて2時間かけて滴下する。その後、1.5%ジメ
チルアミノエタノール液89部を加えて30℃まで冷却
し、100メッシュのナイロンクロスでろ過し、平均粒
子径0.1μm、不揮発分NV25.2%のアクリル樹
脂水分散体を得た。
【0018】 単量体混合物(1) メタクリル酸メチル 17部 アクリル酸n−ブチル 80部 メタクリル酸アリル 3部 単量体混合物(2) メタクリル酸メチル 52.5部 アクリル酸ヒドロキシルエチル 20部 メタクリル酸 17.5部 ステアリルアクリレート 10部 製造例1において滴下する単量体混合物(2)を下記に
示す組成以外は製造例1と同様の操作を行い、水分散性
重合体微粒子A−2、A−3、A−4、A−5を得た。
【0019】
【表1】 水性ベース塗料の製造例 前記水分散体微粒子 (A−1) 385部 SETAL 6306 (注1) 167部 サイメル325 (注2) 56.7部 アルミニウムペースト (注3) 325部 ジプロピレングリコールn―ブチルエーテル 12.5部 脱イオン水 344.8部 上記の混合物をディスパーで攪拌して、2-メチルアミ
ノプロパノールにてPHを8.5に調整し、B型粘度計
6回転で2080mPa・sの水性着色塗料を得た。S
ETAL6306 (アクゾ (株)社製 、商品名、水
溶性ポリエステル樹脂、固形分30%)サイメル325
(三井サイアナミド(株)社製 、商品名、メラミン樹
脂溶液 、固形分90%)(注3)アルミニウムペーストの調整 攪拌混合容器にアルミニウム顔料ペーストMG−51
(旭化成(株)社製、商品名、 金属含有量66.3
%)17部とブチルセロソルブ20部を添加し攪拌混合
してアルミニウムペーストを得た。
【0020】水性ベース塗料〜の製造例 水性ベース塗料において水分散体微粒子A−1に替え
て水分散性重合体微粒子A−2〜A−5を用いた以外は
水性ベース塗料と同様の配合、製法にて順次水性ベー
ス塗料〜を得た。なお塗料はA−2、塗料はA
−3、塗料はA−4、塗料はA−5に相当する。上
記水性着色塗料〜を水性ベース塗料として用いて塗
膜性能試験を行った。この結果を表2に示す。
【0021】塗板の作成 ダル鋼板(化成処理)にエポキシ樹脂系カチオン電着を
塗装し(25μm)、170℃で30分間加熱硬化させ
た後、中塗りとしてルーガベークAM(商品名、関西ペ
イント(株)製、ポリエステル樹脂/メラミン樹脂系の
自動車用塗料)を乾燥膜厚が30μmになるように塗装
し、140℃で30分間焼き付けた。次いで#400サ
ンドペーパ −で塗面を水研し、水切り乾燥し石油ベン
ジンで塗面を拭いたものを素材とした。
【0022】エアースプレー塗装により前記水性着色ベ
ースコート用塗料〜 を塗装後、80℃で10分乾
燥の後、クリヤートップコート用塗料 (注4)塗装し
た。 塗装時のブース環境は、25℃、79%RHであ
った。膜厚は乾燥膜厚で各々15〜20μmと35〜4
5μmとした。次いで室温で10分間放置して140℃
で30分間焼き付けを 行った。ただし、リコート性試
験では1回目を160℃で30分間焼き付け、2回目を1
20℃で30分間焼き付けた。
【0023】(注4)クリヤートップコート用塗料:マ
ジクロン(関西ペイント(株)製、商品名 、アクリル
メラミン系有機溶剤型塗料)
【表2】
【0024】試験方法 タレ抵抗性:塗膜のタレ性を調べた。〇異常無し、△若
干認められる、×著しく認められる。
【0025】メタリック感:正面からみたメタルのキラ
リ感、及び白さを目視により評価した。 〇はキラリ感があり白い 、△はキラリ感がなく白さに
劣る、×はキラリ感が全くなく白さが全くない。
【0026】リコート付着性:塗膜表面に実施例及び比
較例と同様のベース塗料及びクリヤー塗料を塗りね、1
20℃-30分間焼き付けて得られた塗膜にカッターナ
イフでクロスカットを入れ、その塗面にセロハンテープ
を貼着し、それを急激に剥がし1回目と2回目の塗膜間
(クリヤー塗膜/ベース塗膜)での付着性を評価した。 〇は異常無し、△は若干認められる、×は著しく認めら
れる
フロントページの続き Fターム(参考) 4D075 AE03 CA48 DA06 DB02 DC12 EA06 EA43 EB22 EB45 EB55 EB56 EC07 EC11 4J038 CP021 CP031 DA132 DA162 DG302 GA03 GA06 JB01 KA03 KA08 KA09 MA10 NA01 NA23 NA27 PA03 PB07 PC02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 披塗装物に水性ベース塗料組成物を塗装
    し、続いてクリヤ−塗料組成物を塗装した後、両塗膜を
    硬化させる方法において、該水性ベース塗料組成物が、
    水分散性重合体微粒子(A)、架橋剤(B)、顔料
    (C)、及び中和アミン(D)を含有し、水分散性重合
    体微粒子(A)が、水及び乳化剤(a)の水性液中でラ
    ジカル重合性不飽和単量体(1)を、ラジカル重合開始
    剤(b)の存在下で第1段目のラジカル乳化重合反応を
    行ってラジカル重合体(I)を製造した後、次いで得ら
    れたラジカル重合体(I)の存在下でラジカル重合性不
    飽和単量体(2)を、第2段目としてラジカル乳化重合
    反応を行って得られるラジカル重合体(II)であっ
    て、上記単量体(2)成分が、分子中に平均1個のエチ
    レン性不飽和基と分子末端にC18以上の長鎖アルキル基
    を含有するエチレン性不飽和単量体(c)、ヒドロキシ
    ル基含有エチレン性不飽和単量体(d)、カルボキシル
    基含有エチレン性不飽和単量体(e)を必須成分とする
    ことを特徴とする塗膜形成方法。
  2. 【請求項2】 水分散性重合体微粒子(A)の水酸基価
    が、1〜50mgKOH/gの範囲である 請求項1記
    載の塗膜形成方法。
  3. 【請求項3】 水分散性重合体微粒子(A)の酸価が、
    1 〜50mgKOH/gの範囲である請求項1記載の
    塗膜形成方法。
  4. 【請求項4】 長鎖アルキル基含有エチレン性不飽和単
    量体(c)の含有量が、水分散性重合体微粒子(A)を
    構成する単量体の総合計量換算で1〜20重量%の範囲
    である請求項1〜3のいずれか1項に記載の塗膜形成方
    法。
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