JP2001329209A - アニオン型電着塗料およびその電着塗装方法 - Google Patents
アニオン型電着塗料およびその電着塗装方法Info
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Abstract
能を有し、特に耐擦り傷性に優れたアニオン型電着塗料
およびその電着塗装方法を提供する。 【解決手段】 (A)α,β−エチレン性不飽和カルボ
ン酸単量体、水酸基含有α,β−エチレン性不飽和単量
体、その他のα,β−エチレン性不飽和単量体を共重合
した酸価10〜150、水酸基価20〜200のアクリ
ル樹脂、(B)アミノ樹脂および(C)フッ素樹脂微粒
子から成ることを特徴とするアニオン型電着塗料および
その電着塗装方法。
Description
料およびその電着塗装方法に関するものである。より詳
しくは耐擦り傷性に優れた塗膜を提供できることに特徴
があり、特にアルミニウム素材の塗装に適している。
量でかつ強度が強く、さらには耐食性に優れることか
ら、ビルや住宅の窓枠、ドアー、エクステリア等の建材
関係に広く使用されている。アルミニウム素材の塗装に
は、ワンコートで仕上がり性の良いアニオン型電着塗料
が一般的に使用されている。そのアニオン型電着塗料と
しては、カルボキシル基および水酸基を含有する水性ア
クリル樹脂にメラミン樹脂架橋剤を配合し、水分散して
なるメラミン硬化型電着塗料が代表的であり、現在では
艶有りタイプの塗装や艶消しタイプの塗装がおこなわれ
ている。
アニオン型電着塗料による塗装物、例えばアルミサッシ
を段ボール等の梱包材料で梱包する際、あるいは梱包さ
れた塗装物の輸送を行う際に、塗膜と梱包材料が擦れて
塗膜に傷が付き、商品価値を低下させるといった問題が
あった。
解決するために鋭意研究を重ねた結果、アニオン型アク
リル系電着塗料にフッ素樹脂微粒子を配合することによ
って、耐擦り傷性に優れたアニオン型電着塗料およびそ
の塗装方法を確立することに成功し、本発明を完成し
た。
ン性不飽和カルボン酸単量体、水酸基含有α,β−エチ
レン性不飽和単量体、その他のα,β−エチレン性不飽
和単量体を共重合した酸価10〜150、水酸基価20
〜200のアクリル樹脂、(B)アミノ樹脂および
(C)フッ素樹脂微粒子から成ることを特徴とするアニ
オン型電着塗料およびその電着塗装方法である。
の電着塗装方法について詳細に説明する。
る(A)アクリル樹脂中のα,β−エチレン性不飽和カ
ルボン酸単量体は、アクリル樹脂に水分散性、電気泳動
性を付与するものである。例示すればアクリル酸、メタ
クリル酸、クロトン酸、ビニル酢酸、イタコン酸、マレ
イン酸、無水マレイン酸、フマル酸、シトラコン酸等が
挙げられる。これらの1種あるいは2種以上を混合して
用いることができる。
体の使用量は、アクリル樹脂中の酸価が好ましくは10
〜150、より好ましくは20〜100となるような範
囲で使用される。アクリル樹脂の酸価が10未満では十
分な水分散安定性が得られにくく、また150を超える
と電気泳動性、塗膜析出性が低下し、塗膜の耐水性、耐
アルカリ性が低下する。
単量体は、塗膜の焼き付けに際して、メラミン樹脂と反
応して硬化性を付与するものである。例示すると2−ヒ
ドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメ
タクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、
2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、4−ヒドロキ
シブチルアクリレート、4−ヒドロキシブチルメタクリ
レート、ジエチレングリコールモノアクリレート、ジエ
チレングリコールモノメタクリレート等および、これら
のラクトン変性物が挙げられ、1種あるいは2種以上を
混合して用いることができる。
不飽和単量体はアクリル樹脂中の水酸基価が好ましくは
20〜200、より好ましくは40〜160となるよう
な範囲で使用される。水酸基価が20未満では十分な硬
化性が確保されず、また200を超えると塗膜が脆化
し、耐水性が低下して十分な性能が得られにくい。
単量体については、アクリル酸またはメタクリル酸のア
ルキルエステル、あるいはその他のビニル単量体および
アミド系単量体を用いることができる。具体的な化合物
を例示すると、メチルアクリレート、メチルメタクリレ
ート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、n
−プロピルアクリレート、n−プロピルメタクリレー
ト、イソプロピルアクリレート、イソプロピルメタクリ
レート、n−ブチルアクリレート、n−ブチルメタクリ
レート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタクリ
レート、t−ブチルアクリレート、t−ブチルメタクリ
レート、シクロヘキシルアクリレート、シクロヘキシル
メタクリレート、ラウリルアクリレート、ラウリルメタ
クリレート、ステアリルアクリレート、ステアリルメタ
クリレート、2−エチルヘキシルアクリレート、2−エ
チルヘキシルメタクリレート、ヘプチルアクリレート、
ヘプチ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、スチレン、α−メチルスチレ
ン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、アクリロニトリル、
メタクリロニトリル等のビニル単量体、アクリルアミ
ド、メタクリルアミド、メチロールアクリルアミド、メ
チロールメタクリルアミド、メトキシメチルアクリルア
ミド、n−ブトキシメチルアクリルアミド、ジアセトン
アクリルアミド、ジアセトンメタクリルアミド等のアミ
ド系単量体が挙げられる。これらは1種あるいは2種以
上を混合して用いることができる。
官能基を有するα,β−エチレン性不飽和単量体はアク
リル樹脂中に安定的に不溶性のミクロゲルを生成させ、
艶消し性能を付与するものである。例示するとアセトア
セトキシエチルアクリレート、アセトアセトキシエチル
メタアクリレート、γ−アクリロキシプロピルトリメト
キシシラン、γ−メタアクリロキシプロピルトリメトキ
シシラン、γ−アクリロキシプロピルトリエトキシシラ
ン、γ−メタアクリロキシプロピルトリエトキシシラ
ン、β−メチル置換グリシジルアクリルレート、β−メ
チル置換グリシジルメタアクリルレート等が挙げられ、
後述する方法で水分散化した後、分散粒子内にミクロゲ
ルを生成させ光沢の低減化を図る。特にアセトアセトキ
シエチルアクリレート、アセトアセトキシエチルメタア
クリレートについては、ホルムアルデヒドを併用するこ
とでミクロゲルの生成が促進されるので好ましい。
10,000〜100,000であり、より好ましくは
20,000〜70,000である。重量平均分子量が
10,000以下の場合は、塗膜耐久性が十分に得られ
ず、また100,000以上の場合は、水分散性が低下
し、塗料の取り扱い性が不良になる。
単量体を溶液重合、非水性分散重合、塊状重合、エマル
ジョン重合、懸濁重合等の公知の方法で重合することに
よって得られるが、特に溶液重合が好ましく、反応温度
としては通常40〜170℃が選ばれる。
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、sec−ブチルアルコール、t
−ブチルアルコール、メチルセロソルブ、エチルセロソ
ルブ、プロピルセロソルブ、ブチルセロソルブ、プロピ
レングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコ
ールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブ
チルエーテル等の親水性溶剤を用るのが好ましい。ま
た、重合開始剤としては、有機過酸化物、アゾ系化合
物、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等、公知のも
のを用いることができる。
に、樹脂中のカルボキシル基の少なくとも一部を塩基性
物質、例えば有機アミンあるいは無機塩基で中和する。
かかる塩基性物質としては、モノメチルアミン、ジメチ
ルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエ
チルアミン、トリエチルアミン、モノイソプロピルアミ
ン、ジイソプロピルアミン、トリイソプロピルアミン、
モノブチルアミン、ジブチルアミン、トリブチルアミン
等のアルキルアミン、ジエタノールアミン、ジイソプロ
パノールアミン、トリエタノールアミン、ジメチルエタ
ノールアミン、ジエチルエタノールアミン等のアルカノ
ールアミン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、
ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン等のア
ルキレンポリアミン、アンモニア、エチレンイミン、ピ
ロリジン、ピペリジン、ピペラジン、モルホリン、水酸
化ナトリウム、水酸化カリウム等が挙げられる。このよ
うな塩基性物質による中和率は30〜120%が適当で
あるが、特に50〜100%であると水分散性が良好
で、光沢ムラを生じないので好ましい。
(B)アミノ樹脂としては、従来から公知のメラミン樹
脂、ベンゾグアナミン樹脂、尿素樹脂等が挙げられる
が、中でも好適なものは、メチロール基の少なくとも一
部を低級アルコールでアルコキシ化したアルキルエーテ
ル化メチロールメラミン樹脂であって、低級アルコール
としては、メチルアルコール、エチルアルコール、プロ
ピルアルコール、ブチルアルコール等の1種または2種
以上が使用できる。また1種のメラミン樹脂であって
も、また2種以上のメラミン樹脂が組み合わされても問
題はない。
脂を例示すると、三井サイテック(株)製のサイメル2
66、232、235、238、236、マイコート5
06、508、住友化学工業(株)製のスミマールM−
66B、(株)三和ケミカル製のニカラックMX−4
0、MX−45等があるが、これらに限定されない。
しい範囲は、(A)アクリル樹脂100重量部に対し3
0〜100重量部である。この範囲より少ない場合は、
塗膜の架橋が不十分なため機械特性、耐溶剤性、耐薬品
性等が低下し、逆に多い場合はアクリル樹脂との親和性
が不十分になり、水分散液の安定性不良、分散粒径の不
均一化、電着後の水洗性不良、撥水現象、塗膜の光沢ム
ラ、乳白化等の問題が生じる。
される(C)フッ素樹脂微粒子は、テトラフルオロエチ
レンを主成分とするフッ素樹脂として、ポリテトラフル
オロエチレン等を微粉砕したものが挙げられ、粒子径は
塗膜の平滑性等の点から、30μm以下のものが好まし
く、より好ましくは20μm以下のものであり、さらに
好ましくは10μm以下のものである。これらを配合す
ることにより塗膜の耐擦り傷性が大幅に向上する。
すると(株)セイシン企業製のTFW−2000、TF
W−3000、TFW−3000F、セントラル硝子
(株)製のセフラルルーブI、セフラルルーブF、旭硝
子(株)製のフルオンL−170J、フルオンL−17
1J、フルオンL−172Jがあるが、これらに限定さ
れるものではない。
の好ましい範囲は、(A)アクリル樹脂と(B)アミノ
樹脂を加えた混合物100重量部に対し1〜30重量部
である。この範囲より少ない場合は耐擦り傷性が十分で
なく、逆に多い場合は塗料が不安定になり凝集物や沈殿
物が生じて好ましくない。
着塗料は、必要に応じて脱イオン水、あるいは親水性溶
剤を一部含有する脱イオン水で希釈し、艶消し或いは艶
有りタイプの電着塗装に供せられる。電着塗装を実施す
る場合における、塗料浴の固形分濃度は4〜20重量%
が適当である。4重量%より低い場合には、必要な塗膜
厚を得るのに長時間を要し、20重量%を越えると浴液
の状態が不安定となり、塗装系外に持ち出される塗料量
も多く問題となる。
電着塗装を行うが、塗装電圧は30〜350V、好まし
くは50〜300Vであり、通電時間は0.5〜7分、
好ましくは1〜5分である。電圧が高いほど通電時間は
短く、逆に電圧が低いほど通電時間は長くなる。塗装電
圧は通電と同時に設定電圧をかける方法、あるいは徐々
に設定電圧まで上げていく方法のどちらでもかまわな
い。電着塗装された被塗物は必要により水洗し、次いで
150〜200℃で15〜60分間加熱し最終塗膜を得
る。塗膜厚は5〜30μmが好ましい。
の素材は、導電性を有するものであれば特に限定されな
いが、アルミニウムあるいはアルミニウム合金を用いた
素材に好適である。また、得られる塗膜は、平滑性や均
一性等の外観に優れ、機械特性、耐溶剤性、耐薬品性、
耐候性等の性能にも優れたものとなる。
細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものでは
ない。尚、表中の配合量は特別な記載のない限り、重量
部を表す。
有する反応装置を準備する。表1に示す配合に従って、
(1)と(2)を反応装置に仕込み、撹拌下に還流温度
まで上昇させ、(3)〜(12)を予め均一に混合した
後、3時間かけて滴下した。温度は90℃を維持した。
滴下終了してから、1.5時間経過後に(13)を加え
て、更に90℃で1.5時間反応を継続して、樹脂固形
分65%の透明で粘稠な樹脂液A1〜A4を得た。それ
らの酸価、水酸基価、重量平均分子量も表1に示した。
装置、温度計、還流冷却装置を有する反応装置を準備
し、表2〜表3に示す配合に従って(1)〜(10)を
仕込み、60℃で1時間撹拌混合した。これに(11)
を加えた後、(12)を徐々に添加して分散樹脂液を得
た。分散樹脂液B1とB7については、さらに(13)
を添加して50℃で4時間保温し、ミクロゲル化の反応
を行った。分散樹脂液B2とB5はこのままで既にミク
ロゲルが生成している。分散樹脂液B3とB6について
は、75℃で10時間保温してミクロゲル化の反応を行
った。最後にそれぞれに(14)を加えて固形分30%
の分散樹脂液を調製した。
サイメル235は、三井サイテック(株)製のメラミン
樹脂である。また、TFW−3000F、TFW−30
00、TFW−2000は、(株)セイシン企業製のポ
リテトラフルオロエチレン微粒子であり、それぞれの粒
子径は順番に10μm以下、20μm以下、30μm以
下である。
〜B8に脱イオン水を加えて固形分を10%に調製した
後、トリエチルアミンを加えてpHを8.0に調整し
て、各々の電着塗料C1〜C8を得た。
料(実施例1〜6は電着塗料C1〜C6、比較例1〜2
は電着塗料C7〜C8を使用)を塩化ビニル製の槽に入
れ、陰極をSUS304鋼板とし、6063Sアルミ合
金板にアルマイト処理(アルマイト膜厚=9μm)を施
し、更に黒色に電解着色した後、常法により湯洗された
アルミニウム材を陽極(被塗物)として電着塗装を行っ
た。電着塗装の具体的条件は浴温22℃、極間距離12
cm、極比(+/−)2/1として、常法により、13
0Vで塗膜厚が10μmとなる様に通電し、電着終了後
洗浄し、引き続いて185℃で30分間焼き付けた。得
られた塗膜を性能評価し結果を表4〜表5に示した。
定。 (2)鉛筆硬度:JIS K−5400に準拠し、破れ
判定。 (3)付着性:塗膜上にカッターナイフで100個の碁
盤目を作り、その上にセロテープ(登録商標)を貼り付
けた後、すばやくセロテープを引き剥がした時の付着状
態を観察する。結果の数値は次のことを意味する。 100/100:塗膜の剥がれなし。 0/100:全部剥がれ。 (4)耐アルカリ性:1%の水酸化ナトリウム水溶液に
20℃で48時間浸漬後に塗面状態を観察。 (5)耐酸性:5%の硫酸水溶液に20℃で48時間浸
漬後に塗面状態を観察。 (6)耐擦り傷性:段ボール紙に10g/cm2 の加重
をかけて、5cmストロークで50往復摩擦した後に、
塗装面の傷の付き具合を目視で評価した。 ○=傷が見えない。 △=傷は見えるが、面状に白く見える程ではない。 ×=傷跡が白い面状に見える。
塗装方法を適用することにより、塗膜外観、塗膜性能に
優れ、特に段ボール等の梱包材料による耐擦り傷性に秀
でた塗膜を提供することが可能となった。また被塗物と
しては、特にアルミニウム素材の塗装に好適である。
Claims (6)
- 【請求項1】 (A)α,β−エチレン性不飽和カルボ
ン酸単量体、水酸基含有α,β−エチレン性不飽和単量
体、その他のα,β−エチレン性不飽和単量体を共重合
した酸価10〜150、水酸基価20〜200のアクリ
ル樹脂、(B)アミノ樹脂および(C)フッ素樹脂微粒
子から成ることを特徴とするアニオン型電着塗料および
その電着塗装方法。 - 【請求項2】 アクリル樹脂(A)のその他のα,β−
エチレン性不飽和単量体が架橋官能基を有するα,β−
エチレン性不飽和単量体を必須単量体成分として含有す
る請求項1に記載のアニオン型電着塗料およびその電着
塗装方法。 - 【請求項3】 アクリル樹脂(A)のその他のα,β−
エチレン性不飽和単量体が架橋官能基を有するα,β−
エチレン性不飽和単量体を必須単量体成分として含有し
ない請求項1に記載のアニオン型電着塗料およびその電
着塗装方法。 - 【請求項4】 フッ素樹脂微粒子(C)の粒子径が30
μm以下である請求項1〜3に記載のアニオン型電着塗
料およびその電着塗装方法。 - 【請求項5】 フッ素樹脂微粒子(C)の粒子径が20
μm以下である請求項1〜3に記載のアニオン型電着塗
料およびその電着塗装方法。 - 【請求項6】 フッ素樹脂微粒子(C)の粒子径が10
μm以下である請求項1〜3に記載のアニオン型電着塗
料およびその電着塗装方法。
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