JP2002030253A

JP2002030253A - 水性塗料

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Publication number: JP2002030253A
Application number: JP2000214352A
Authority: JP
Inventors: Haruhiko Okazaki; 晴彦岡崎; Akiko Tagami; 明子田上; Junko Imai; 順子今井
Original assignee: Dai Nippon Toryo KK
Current assignee: Dai Nippon Toryo KK
Priority date: 2000-07-14
Filing date: 2000-07-14
Publication date: 2002-01-31

Abstract

(57)【要約】【課題】塗装時のピンホールの発生を抑制するために水
性塗料に有機溶媒を添加するが、その添加量を樹脂粒子
の膨潤、軟化を適度に抑える程度にし、そのことによっ
て塗装時の成膜性をよくして均一な塗膜を形成すること
ができる水性塗料を提供すること。【解決手段】内部架橋型樹脂エマルション、及び水に対
する溶解度が１０以下の有機溶媒を含み、該有機溶媒が
塗料中に０．５〜２０質量％の量で存在している水性塗
料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内部架橋型樹脂エマ
ルションを使用した水性塗料に関し、より詳しくは内部
架橋型樹脂エマルションを含み、且つ水に対する溶解度
の小さい有機溶媒を特定量で含み、そのことにより塗装
時の成膜性がよくて均一な塗膜が形成でき且つピンホー
ルの発生が抑制される水性塗料に関する。

【０００２】

【従来の技術】電気製品、鋼製家具、自動車等のように
大量に生産される製品の製造に於いては、それらの外板
等の部品は塗装ラインで連続的に塗装され、焼付乾燥炉
中での加熱、硬化により塗膜が形成され、冷却して次の
組立ラインに送られる。このような塗装ラインで使用す
る塗料については、地球環境の保護や省資源、あるいは
公害問題等の社会の要求に従って、溶剤を使用しない粉
体塗料や、溶剤の使用量の少ない水性塗料、或いは無溶
剤型塗料の需要が増大し、その結果として溶剤型塗料の
使用は減少している。

【０００３】塗装ラインで現在使用している溶剤型塗料
からこれらの環境対応型塗料に切り替えるに当たっては
種々の問題が発生する。粉体塗料に切り替える場合に
は、粉体塗料は塗料の形態、塗装方法、塗装設備が溶剤
型塗料の場合と全く異なる為、新しく塗装設備を建設す
る必要があり、また、粉体塗料の塗装時に塗料の色替え
を行うためには多大の時間と労力を必要とする等の問題
がある。

【０００４】また、無溶剤型塗料である紫外線硬化型塗
料や無溶剤２液ウレタン塗料に切り替える場合には、塗
料に合った専用の設備が必要となる。紫外線硬化型塗料
は、ＵＶランプによる硬化であるため、硬化に要するエ
ネルギーは大変に少なく、この点では理想的な塗料であ
るが、形成される塗膜の耐久性が劣り、屋外での長期使
用には耐えることが出来ない。この為、屋内用途のみに
制限される。また、塗料に使用している低分子量の希釈
モノマーの有害性等の問題もあるので、完全密閉設備中
で塗装して成膜させる必要がある。更に、それらの塗料
はその粘性特性の点や、塗膜の硬化を紫外線照射によっ
て行う等の点で制約を受けるので、塗装出来る表面形状
は平面に限られる等の制約がある。

【０００５】上記の様な種々の問題点、制約を解決し得
る塗料として水性塗料が大いに注目を集めている。水性
塗料は樹脂水溶液、樹脂エマルション等の水に溶解又は
分散した樹脂を含有し、必要によっては更に硬化剤や着
色顔料、光輝顔料等を含有している。このような水性塗
料は、溶剤型塗料と塗装形態が似ているので、溶剤型塗
料を使用している塗装ラインはその塗料供給ラインの配
管をプラスチックやステンレス系素材に換えるだけで水
性塗料に対応出来る。特に、塗料の色替えは溶剤型塗料
も水性塗料も全く同じ技術、類似装置で行える特徴があ
る。

【０００６】しかし、水性塗料に於いても重大な欠点が
ある。その１つは、溶媒として使用する水の特性にあ
る。水性塗料の場合には、塗装する時の環境条件によっ
て塗料中の水の蒸発速度が大きく影響を受け、水の蒸発
速度の変化によって塗装時の成膜性が大きく影響を受け
ることになる。

【０００７】塗装環境の相対湿度が高い場合には、塗装
時の塗料中の水の蒸発速度が遅くなり、その後の加熱成
膜過程においてピンホールが発生したり、塗膜に流れが
生じて均一な塗膜とならず、外観不良になったりする。
また、塗装環境の相対湿度が低い場合や風速が大きい場
合には、塗装時の塗料中の水の蒸発速度が速くなり、塗
着した塗料の粘度が高くなったり、塗膜の乾きが速過ぎ
て平滑な塗膜が得られなかったりする。

【０００８】このような塗装環境に対する対処法とし
て、通常使用している溶剤型塗料の場合には、塗料中の
有機溶媒の蒸発速度を遅くする為に、塗料の希釈に使用
する有機溶媒を、蒸発速度が遅くて沸点の高い有機溶媒
に替えたり、有機溶媒量を多くしたりしており、また、
水性塗料の場合には、塗装時の塗料中の水の蒸発速度を
調整するために、溶媒の大部分を占める水に溶解性であ
り、水よりも沸騰温度の高い有機溶媒、例えば、エチレ
ングリコールモノブチルエーテルや、ジエチレングリコ
ールモノブチルエーテルを添加することが一般的に行わ
れている。

【０００９】また、水の蒸発潜熱が有機溶媒の蒸発潜熱
と比較して大きいことに起因して、水性塗料は塗装時の
成膜性が悪い。更に、水性塗料の塗装時の成膜性が悪い
原因として水の沸騰温度がある。水性塗料の塗装では未
硬化の塗膜の温度を１００℃以上まで急激に上げること
が出来ない。なぜならば、塗膜中の水が１００℃以上に
加温されると急激に沸騰し、水蒸気となって体積膨張
し、これと同時に、塗膜中の樹脂分は固形化するので、
発生した水蒸気が速やかに塗膜から飛散することが出来
ず、この膨張した水蒸気がピンホールを形成するからで
ある。

【００１０】このピンホールの発生を防止する為に、通
常は、水とは互いに溶解性があり、水よりも沸騰温度の
高い有機溶媒を添加している。この水に溶解性のある有
機溶媒の添加はピンホールの発生を防止するのにかなり
の効果がある。このように、水性塗料に、水とは互いに
溶解性があり、水よりも沸騰温度の高い有機溶媒を添加
することは実施されているが、水に難溶性であるか水に
対する溶解度の低い有機溶媒を水性塗料の１つである樹
脂エマルション塗料に添加する技術は従来実施されてい
ない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】その理由は、水に難溶
性であるか水に対する溶解度の低い有機溶媒を樹脂エマ
ルション塗料に加えると、有機溶媒の大部分が樹脂エマ
ルションの樹脂粒子を膨潤させるように働き、樹脂粒子
を軟化させ、樹脂粒子を相互に融着させ、その結果、塗
料中の樹脂や顔料が凝集して塗装に使用出来ない状態に
なり、もはや塗料ではなくなるからである。

【００１２】しかしながら、そのような有機溶媒でも添
加量が少なくて樹脂エマルションの樹脂粒子の膨潤の程
度が低い場合には問題にはならない。例えば、樹脂エマ
ルション塗料の塗装時に巻き込む気泡を防止する目的
で、極めて少量の炭化水素系溶媒を界面活性剤で予め乳
化分散して樹脂エマルション塗料に加えることは実施さ
れていた。

【００１３】この樹脂エマルションの樹脂粒子の膨潤の
程度が低い状態について更に詳しく検討した結果、樹脂
粒子が適度に膨潤、軟化している塗料を用いて塗膜を形
成すると、樹脂粒子が均一に融着し、成膜し易くなり、
均一な塗膜になることを見いだした。

【００１４】本発明は、塗装時のピンホールの発生を抑
制するために水性塗料に有機溶媒を添加するが、その添
加量を樹脂粒子の膨潤、軟化を適度に抑える程度にし、
そのことによって塗装時の成膜性をよくして均一な塗膜
を形成することができる水性塗料を提供することを課題
としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は上記の課題
を達成するために鋭意検討した結果、樹脂エマルション
の樹脂粒子の内部に架橋構造を持たせることにより、こ
の内部架型樹脂エマルションは溶媒包括安定性を保持す
るようになるので、樹脂エマルションとしてこの内部架
橋型樹脂エマルションを用い、有機溶媒として水に対す
る溶解度（水１００ｇ中に溶解できる溶質のｇ数として
表す、以下同じ）が１０以下の有機溶媒を特定量で用い
て塗料を調製することにより上記の課題が達成できるこ
とを見いだし、本発明を完成した。

【００１６】即ち、本発明の水性塗料は、内部架橋型樹
脂エマルション、及び水に対する溶解度が１０以下の有
機溶媒を含み、該有機溶媒が塗料中に０．５〜２０質量
％の量で存在していることを特徴とする。

【００１７】また、本発明の水性塗料は、内部架橋型樹
脂エマルション及び水に対する溶解度が１０以下の有機
溶媒を含む上記の水性塗料に、非架橋型樹脂エマルショ
ンを追加含有するか、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ポ
リエステル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ブロッ
クイソシアネート樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂及び
アミド樹脂よりなる群から選ばれる水に分散性の樹脂又
は水溶性の樹脂を追加含有するか、光輝顔料を含有して
メタリック塗料となっているか、或いはそれらの２種以
上を追加含有しており、且つ内部架橋型樹脂エマルショ
ンの樹脂分の量（即ち、内部架橋型樹脂エマルションの
全量×内部架橋型樹脂エマルション中の樹脂分の濃度）
が水性塗料中の全樹脂分の量の５０質量％以上を占めて
いるものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の水性塗料につい
て詳細に説明する。本発明で使用する内部架橋型樹脂エ
マルションは、樹脂エマルション中の樹脂粒子の主要成
分を構成する単位モノマーが例えばアクリル系モノマー
類、ビニルモノマー類であり、通常の樹脂エマルション
の調製法に従って調製され且つ架橋されている樹脂エマ
ルションである。

【００１９】上記のアクリル系モノマー類の例として
は、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ−プ
ロピルアクリレート、ｉ−プロピルアクリレート、ｎ−
ブチルアクリレート、ｉ−ブチルアクリレート、ｓｅｃ
−ブチルアクリレート、ｔ−ブチルアクリレート、２−
エチルヘキシルアクリレート、ラウリルアクリレート、
トリデシルアクリレート、ステアリルアクリレート、シ
クロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、テ
トラヒドロフルフリルアクリレート、２−ヒドロキシエ
チルアクリレート、２−ヒドロキシプロピルアクリレー
ト、２−メトキシエチルアクリレート、２−エトキシエ
チルアクリレート、２−ブトキシエチルアクリレート、
２−フェノキシエチルアクリレート、エチルカルビトー
ルアクリレート、アリルアクリレート、グリシジルアク
リレート、ジメチルアミノエチルアクリレート、アクリ
ル酸、アクリル酸ソーダ、トリメチロールプロパンアク
リレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート、
１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、ネオペンチ
ルグリコールジアクリレート、ペンタエリスリトールト
リアクリレート等のアクリル酸及びアクリル酸エステル
モノマー、並びに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、ｔ−ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシ
ルメタクリレート、ラウリルメタクリレート、トリデシ
ルメタクリレート、ステアリルメタクリレート、シクロ
ヘキシルメタクリレート、プロピルメタクリレート、ベ
ンジルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、
ｓｅｃ−ブチルメタクリレート、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メタクリレー
ト、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルア
ミノエチルメタクリレート、グリシジルメタクリレー
ト、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、アリルメ
タクリレート、エチレングリコールメタクリレート、ト
リエチレングリコールメタクリレート、テトラエチレン
グリコールメタクリレート、１，３−ブチレングリコー
ルメタクリレート、トリメチロールプロパンメタクリレ
ート、２−エトキシエチルメタクリレート、２−メトキ
シエチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメチル
クロライド塩メタクリレート、メタクリル酸、メタクリ
ル酸ソーダ等のメタクリル酸及びメタクリル酸エステル
モノマーを挙げることができる。

【００２０】更に、上記のアクリル系モノマー類に加え
て、アクリルアミド、アクリロニトリル、酢酸ビニル、
スチレン、エチレン、プロピレン、イソブチレン、ブタ
ジエン、イソプレン、クロロプレン等のビニルモノマー
を共重合成分として用いることができる。

【００２１】これらモノマーの１種又は２種以上を単位
モノマーとして含む内部架橋型樹脂エマルションは、通
常の樹脂エマルションの調製法に従って、上記のモノマ
ーの１種又は２種以上及び分岐構造を持った多官能アク
リルモノマーである１，４−ブタンジオールジアクリレ
ート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、ペンタ
エリスリトールトリアクリレート等を用いて重合させ、
内部架橋構造を形成させることによって、或いは二種以
上のアクリルモノマーが互いに反応して分岐構造を形成
する組み合わせ、例えばグリシジルメタクリレートとア
クリル酸との組み合わせや、ヒドロキシメタクレートと
２−メタクロイルオキシエチルイソシアネートとの組み
合わせにより１分子中に２重結合を２個以上形成させ、
これらを通常の樹脂エマルションの調製法に従って共重
合させ、内部架橋構造を形成させることによって得るこ
とができる。

【００２２】この通常の樹脂エマルションの調製法とし
ては、例えば、配合したモノマーに重合開始剤を加え、
その混合物を反応容器中の界面活性剤を溶解した加温水
溶液中に滴下し、重合させる方法を挙げることができ
る。この際に用いる界面活性剤についてはなんら制約を
受けるものでは無く、ノニオン系、アニオン系、カチオ
ン系又はこれらの組み合わせ等の通常の界面活性剤を使
用することが出来る。

【００２３】また、内部架橋型樹脂エマルションを内部
架橋したコア部分と架橋していないシェル部分とからな
るコアシェル型樹脂エマルションとし、シェル部分に自
己乳化機能を持たせることによってこれらの界面活性剤
の使用を省くか、使用量を少なくすることもでき、この
場合には塗膜の耐水性等の機能を向上させることができ
るので好ましい。

【００２４】水性塗料に使用する内部架橋型樹脂エマル
ションにおいて内部架橋構造が多くなればなる程樹脂粒
子の耐溶媒性（溶媒に対する安定性）は向上するが、溶
媒包括量に相当する樹脂粒子の膨潤量は小さくなり、ま
た、このことによって、塗装時の樹脂粒子の融着性が低
下し、成膜性も低下し、塗膜の光沢値が低下し、この現
象が強い場合には、塗膜が均一につながらず、あたかも
顔料の様にパウダリングする傾向がある。

【００２５】塗装時の成膜性を最適にする架橋量は、内
部架橋型樹脂エマルションの樹脂組成のガラス転移温度
や、分子量、含有する極性基の種類及び量によって異な
るので、経験と確認実験によって最適値を決定する必要
が有るが、経験的には、形成した未硬化の塗膜の溶媒浸
漬による平衡膨潤比によって知ることが出来る。未硬化
の塗膜を溶媒に浸漬して測定した時の溶媒に対する平衡
膨潤比が１．１〜３．２の範囲内にあることが最適であ
る。この溶媒に対する平衡膨潤比が４よりも大きい場合
には、溶媒を加えた時に樹脂粒子の膨潤、軟化が著しく
て塗料が凝集する傾向がある。この現象が甚だしい場合
には、塗料中に沈殿が発生したり、樹脂エマルションの
破壊によってガム状物が塗料中に発生する。この平衡膨
潤比の調整は樹脂エマルションを合成する際のモノマー
の配合と添加時期を調整することによって実施できる。

【００２６】本発明で用いる内部架橋型樹脂エマルショ
ンにおいては、内部架橋量を上記の適度の範囲に制御す
るために、一般的には、内部架橋構造を形成する単位モ
ノマー成分が全単位モノマー成分の０．２〜５％程度の
割合で含まれていれば十分である。

【００２７】このように適度に架橋させた樹脂エマルシ
ョンを１種類単独で、又は２種類以上の混合物として使
用し、この樹脂エマルションに水に対する溶解度が１０
以下の有機溶媒を添加すると、内部架橋型樹脂エマルシ
ョン中の樹脂粒子は適度に膨潤、軟化し、塗膜を形成す
る際に均一に融着するので成膜し易く、均一な塗膜にな
る。なお、水に対する溶解度が１０を超える有機溶媒を
添加する場合には、樹脂粒子を適度に膨潤、軟化させる
ために必要な有機溶媒の量が増大し、環境対応型塗料で
はなくなる。

【００２８】更に、画期的なことには、水に対する溶解
度が１０以下の有機溶媒として、水の沸点である１００
℃よりも高い沸点を持つ有機溶媒を用いるか、１００℃
よりも高い沸点を持つ有機溶媒を３０質量％以上含む溶
媒混合物を用いると、加温、成膜時に水の突沸に起因す
るピンホールの発生を防止する効果が発現するだけでな
く、水性塗料中からの水の蒸発、飛散を助け、塗膜を速
く乾燥させるようになる。また、乾燥の後半において
は、水よりも有機溶媒が多く存在し、この有機溶媒が塗
膜成分と共に高温に加温された状態で塗膜を形成する。
この状態は溶剤型塗料の塗膜の形成と同じ状態となる。
即ち、塗布時には水性塗料の形態を、加温乾燥時には溶
剤型塗料の形態をとる。従って、水性塗料が光輝顔料を
含有する場合には、光輝顔料は水性塗料として塗装され
ているので溶剤型塗料の場合よりも均一に配向し、メタ
リック感の優れた塗膜を形成する。

【００２９】本発明の水性塗料の調製に使用できる水に
対する溶解度が１０以下の有機溶媒としては、炭化水素
系溶媒として、ゴム揮発油、ミネラルスピリット、ソル
ベント灯油、芳香族石油ナフサ、トルオール、キシロー
ル、ソルベントナフサ、ガムテレピン油、パインオイル
等を挙げることができ、アルコール系溶媒として、イソ
ブチルアルコール、ｎーブチルアルコール、イソアミル
アルコール、ｎ−アミルアルコール、ヘキシルアルコー
ル、２−エチルブチルアルコール、メチルアミルアルコ
ール、シクロヘキサノール、２−エチルヘキシルアルコ
ール、オクチルアルコール、ベンジルアルコール等を挙
げることができ、エステルおよびエーテル系溶媒とし
て、酢酸ｎ−プロピル、プロピオン酸エチル、酢酸イソ
ブチル、ラク酸エチル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸ｔ−ペン
チル、酢酸アミル、酢酸メチルアミル、酢酸メトキシブ
チル、酢酸エチレングリコールモノブチルエーテル、酢
酸ジエチレングリコールモノブチルエーテル等を挙げる
ことができが、また、ケトン系溶媒として、ジエチルケ
トン、メチルｎ−プロピルケトン、メチルイソブチルケ
トン、ジイソブチルケトン、メシチルオキシド、メチル
ｎ−アミルケトン、シクロヘキサノン、エチルｎ−アミ
ルケトン、メトキシメチルペンタノン、ジイソブチルケ
トン、アセトフェノン、イソホロン等を挙げることがで
き、それらは単独で又は２種以上の組み合わせで使用す
ることが出来る。

【００３０】また、従来から塗料に使用されてきた低沸
点の溶媒も、好ましくは１００℃よりも高い沸点を有す
る有機溶媒が全有機溶媒の３０質量％以上を占める溶媒
混合物として使用することができ、更に、水に溶解性の
ある有機溶媒も水に対する溶解度が１０以下の有機溶媒
と併用することも可能である。

【００３１】これらの有機溶媒は塗料化の最後に所定の
量を添加しても、予め内部架橋型樹脂エマルションに所
定の量を添加して使用しても良いが、樹脂粒子が溶媒の
添加により膨潤し、塗料の粘度が高くなったり、内部架
橋型樹脂エマルションの機械的なシェアーに対する安定
性が低下したりするので、塗料化の最後の調整の段階で
添加することが好ましい。しかし、光輝顔料としてアル
ミニウム顔料ペーストを使用する場合には、添加する有
機溶媒をこのアルミニウム顔料ペーストの分散に使用し
てアルミニウム顔料の分散を良くする為に使用すること
好ましい。

【００３２】これらの有機溶媒は、ＶＯＣ規制の観点か
らは使用しないことが最も望ましいが、塗料の調製、塗
装作業性、塗膜の形成性の点では、塗料中に０．５〜２
０質量％の量で添加することが好ましい。特に５〜１０
質量％程度をアルミニウム顔料ペーストの分散工程から
使用して塗料中に添加すると一番効果が発揮される。ま
た、塗料中に存在する有機溶媒の量が０．５質量％未満
である場合には、樹脂粒子に対する膨潤、軟化効果が不
十分となり、塗料中に存在する有機溶媒の量が２０質量
％を超える場合には、環境対応型塗料ではなくなる。

【００３３】また、本発明の水性塗料は、内部架橋型樹
脂エマルション及び水に対する溶解度が１０以下の有機
溶媒を含む上記の水性塗料が、非架橋型樹脂エマルショ
ンを追加含有するか、アルキド樹脂、アクリル樹脂、ポ
リエステル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ブロッ
クイソシアネート樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂及び
アミド樹脂よりなる群から選ばれる水に分散性の樹脂又
は水溶性の樹脂を追加含有するか、光輝顔料を含有して
メタリック塗料となっているか、或いはそれらの２種以
上を追加含有しており、且つ内部架橋型樹脂エマルショ
ンの樹脂分の量が水性塗料中の全樹脂分の量の５０質量
％以上を占めているものも包含する。

【００３４】内部架橋型樹脂エマルションや非架橋型樹
脂エマルションの樹脂成分と反応して架橋構造を作りよ
り強固な塗膜にする為に、水溶性メラミン樹脂や、水溶
性イソシアネート樹脂、ブロックイソシアネート樹脂、
水分散エポキシ樹脂等を添加することが出来る。

【００３５】なお、加熱乾燥時には、有機溶媒で膨潤し
た状態で樹脂が成膜する為、塗料中に加えられている水
溶性樹脂や、メラミン樹脂等の硬化剤と均一に拡散し混
ざり合い易くなり、樹脂エマルション塗料の悪い特性で
ある樹脂粒子界面のチョーキングによる耐候性劣化が少
ない等の特徴を発揮する。

【００３６】本発明の水性塗料においては、更に必要な
ら、通常の塗料に使用する二塩基酸や多塩基酸、ポリア
ミド樹脂等の硬化剤や、表面調整剤、硬化促進剤等の添
加剤を添加することもできる。更に、塗膜成分として、
光輝顔料、着色顔料や防錆顔料、その他の機能を与える
ための添加剤等を加えることが有効である。

【００３７】これらの光輝顔料としてはアルミニウム顔
料、合成雲母顔料、着色雲母顔料、グラファイト、着色
硝子箔、板状酸化鉄、金属箔顔料等がある。また、着色
顔料としては、カーボンブラック、黄色酸化鉄、チタン
黄、ベンガラ、酸化チタン、亜鉛華、リトポン、鉛白、
硫化亜鉛、酸化アンチモン等の無機系顔料や、ハンザイ
エロー５Ｇ、パーマネントエローＦＧＬ、フタロシアニ
ンブルー、インダンスレンブルーＲＳ、パーマネントレ
ッドＦ５ＲＫ、ブリリアントファーストスカーレット
Ｇ、パリオゲンレッド３９１０等の有機顔料等がある。
これら着色顔料の樹脂粒子中への添加量は、通常ＰＷＣ
で０．５〜６０質量％程度であるが、シルバーメタリッ
ク塗料やクリヤー塗料の様に着色顔料を全く添加しない
場合もある。

【００３８】この他に、塗膜の光沢値を調節したり、塗
膜の堅さを調節したりする目的で体質顔料として、硫酸
バリウム、炭酸バリウム、炭酸カルシウム、クレー、シ
リカ粉、微粉珪酸、珪藻土、タルク、塩基性炭酸マグネ
シウム、アルミナホワイト等を添加することも出来る。

【００３９】また、塗料の表面張力を調整するための調
整剤や、紫外線の透過吸収を調整するための紫外線吸収
剤、樹脂の酸化防止剤、硬化反応の調整の為の硬化促進
触媒等を加えることも出来る。なお、本発明の水性塗料
の製造方法は、通常の水性塗料の製造方法と変わること
は無く、着色顔料を均一に分散した顔料ペーストを作成
し、調製する方法や、顔料を必要比率に配合して塗料化
し、光輝顔料を加えて水性塗料とすることも出来る。

【００４０】

【実施例】次に、実施例及び比較例に基づいて本発明を
更に詳細に説明する。以下の記載において、部は質量部
であり、％は質量％である。＜非架橋型樹脂エマルションの合成＞還流冷却器、モノ
マー滴下槽、温度制御装置及び攪拌装置を備えた重合反
応容器に水６０部及びノニオン系界面活性剤１部を装入
し、攪拌して溶解させた。溶解後窒素ガスを通気して内
部の空気を追い出し８０℃に保った。

【００４１】一方、モノマー滴下槽に、メチルメタクリ
レート５部、ブチルアクリレート２７部、メタクリル酸
０．６部、ヒドロキシエチルアクリレート０．７部及び
アゾイソブチロニトリル０．２部を装入し、均一に溶解
させた。このモノマー混合物を約２時間で重合反応容器
内に滴下して反応させた。滴下終了の１時間後に、更に
アゾイソブチロニトリル０．５部を重合反応物に加え、
重合反応を１時間継続させた。反応終了後、５０℃以下
に冷却し、ジメチルアミノエタノール０．３部及び防腐
剤０．７部を水４部中に溶解させた溶液を加え、均一に
して樹脂エマルションを得た。この樹脂エマルションは
不揮発分３３％、酸価１２、ＰＨ＝７、ＭＦＴ＝−５℃
であった。

【００４２】＜内部架橋型樹脂エマルションの合成＞上
記の非架橋型樹脂エマルションの合成の場合と同じ重合
反応装置を使用し、重合反応容器に水２９．５部及びノ
ニオン系界面活性剤０．５部を装入し、攪拌して溶解さ
せた。溶解後窒素ガスを通気して内部の空気を追い出し
８０℃に保った。更に過硫酸ソーダ０．０２部を装入
し、攪拌して溶解させた。

【００４３】一方、モノマー滴下槽に、ブチルアクリレ
ート２０部、メチルメタクレート４部、アリルメタクレ
ート１部、ノニオン系界面活性剤０．５部及び水１８部
を装入し、攪拌して乳化分散させた。この分散混合物を
２時間で重合反応容器内に滴下して反応させた。滴下終
了の１時間後、更に過硫酸ソーダ０．１部を重合反応物
に加え、重合反応を１時間継続させた。この後、更に、
ブチルアクリレート１０部、メタクリル酸１部、ヒドロ
キシエチルアクリレート１部、ノニオン系界面活性剤
０．３部及び水８部をモノマー滴下槽に装入し、攪拌し
て乳化分散させ、この分散混合物を２時間で重合反応容
器内に滴下して反応させた。滴下終了の１時間後、更に
過硫酸ソーダ０．１部を重合反応物に加え、重合反応を
１時間継続させた。反応終了後、５０℃以下に冷却し、
ジメチルアミノエタノール０．３部及び防腐剤０．７部
を水４部中に溶解させた溶液を加え、均一にして内部架
橋型樹脂エマルションを得た。この内部架橋型樹脂エマ
ルションは、不揮発分３８％、酸価１８、ＰＨ＝７、Ｍ
ＦＴ＝−５℃であった。

【００４４】実施例１水性化処理したアルミニウムペースト顔料（不揮発分６
０％）５部にエチレングリコールモノブチルエーテル５
部を加え、十分に分散させた。一方、ミネラルスピリッ
ト１５部を、上記のようにして調製した内部架橋型樹脂
エマルション７０部に攪拌しつつ徐々に添加して均一に
した。この混合物に、上記のアルミニウムペースト顔料
とエチレングリコールモノブチルエーテルとの混合物を
加えた。更に、水溶性メラミン樹脂（不揮発分９９％）
３部、腐敗防止剤１部及び表面調整剤１部を加えて水性
メタリックベース塗料を調製した。この水性メタリック
ベース塗料は、不揮発分３０％、塗料粘度は９０００ｍ
Ｐａ・ｓであった。

【００４５】この水性メタリックベース塗料７５部に水
２５部を加えて、塗料の不揮発分２３％、塗料粘度１５
００ｍＰａ・ｓとなるように希釈した。この希釈塗料
を、プライマー塗装をしたアルミホイールに乾燥膜厚で
１５μｍとなるようにエアースプレー塗装した。この塗
装したアルミホイールを８０℃で３分間加温し、その塗
膜上にアクリル樹脂系粉体クリヤー塗料を膜厚が４０μ
ｍとなるように静電塗装し、直ちに１５０℃で２０分焼
付し、塗装アルミホイールを完成させた。

【００４６】このアルミホイールの塗膜外観は極めて均
一であった。また、クリヤー塗膜の平滑性は、スガ試験
機株式会社製の測定機「写真鮮明度測定器、IMAGE CLAR
ITYMATER NSIC」によって測定したところ７２．８であ
った（１００に近いほど平滑である）。

【００４７】実施例２溶剤塗料用の通常のアルミニウムペースト顔料（不揮発
分６５％、溶剤分ナフサ）６部を、溶剤型塗料の調製の
場合と同じ方法で、ソルベントナフサ（初留点１４０
℃、乾点１９５℃）６部で湿潤させ、十分に攪拌して均
一化した。一方、ソルベントナフサ１０部を、上記のよ
うにして調製した内部架橋型樹脂エマルション５０部に
攪拌しつつ徐々に添加して均一にした。この混合物に、
上記のアルミニウムペースト顔料とソルベントナフサと
の混合物を加えた。更に、水溶性アクリル樹脂（不揮発
分５０％、ガラス転移温度５５℃、揮発分イソプロパノ
ール２０％、水３０％）２０部、黒着色顔料ペースト６
部（不揮発分３０％）、腐敗防止剤１部及び表面調整剤
１部を加えて黒色水性メタリックベース塗料を調製し
た。この黒色水性メタリックベース塗料は、不揮発分３
５％、塗料粘度は６０００ｍＰａ・ｓであった。

【００４８】この黒色水性メタリックベース塗料８５部
に水１５部を加え、塗料の不揮発分３０％、塗料粘度２
５００ｍＰａ・ｓとなるように希釈した。この希釈塗料
を、プライマー塗装をしたアルミホイールに乾燥膜厚で
２５μｍとなるようにエアースプレー塗装した。この塗
装したアルミホイールを１００℃まで３分、その後１２
０℃１５分間加温して塗装アルミホイールを完成させ
た。このアルミホイールは黒色のメタリック感が強調さ
れた良好な仕上がりであった。また、実施例１と同様に
して測定した塗膜の平滑性は５８．０であった。

【００４９】実施例３溶剤塗料用の通常のアルミニウムペースト顔料（不揮発
分６５％、溶剤分ナフサ）３部を、実施例２の場合と同
じ方法で、ソルベントナフサ３部で湿潤させ、十分に攪
拌して均一化した。一方、上記のようにして調製した内
部架橋型樹脂エマルション２５部と上記のようにして調
製した非架橋型樹脂エマルション２２部とを混合し、こ
の混合物に、ソルベントナフサ１０部を、攪拌しつつ徐
々に添加して均一にした。この混合物に、上記のアルミ
ニウムペースト顔料とソルベントナフサとの混合物を加
えた。更に、パールマイカ顔料５部及び水２０部を加え
た。更に、水性メラミン樹脂１０部、腐敗防止剤１部及
び表面調整剤１部を加えて水性メタリックベース塗料を
調製した。この水性メタリックベース塗料は、不揮発分
３３％、塗料粘度は３０００ｍＰａ・ｓであった。

【００５０】リン酸亜鉛被膜処理した軟鋼板にカチオン
電着塗装し中塗塗装まで終了した鋼板に、この水性パー
ルメタリック塗料を乾燥膜厚で１５μｍとなるように静
電塗装し、８分間放置した。塗膜中の揮発分が１０％以
下になった時に、この塗膜の上に水分散クリヤー粉体塗
料（不揮発分４５％）を乾燥塗膜で４０μｍになるよう
にウエット塗装した。この塗膜を徐々に昇温させ、１０
０℃で１分間、その後１５０℃で２５分間保持して塗膜
を完成させた。この塗膜は極めて均一な外観であった。
また、実施例１と同様にして測定した塗膜の平滑性は５
１．６であった。また、塗料の貯蔵安定性も４０℃で１
月以上貯蔵しても何ら異常は認められなかった。

【００５１】比較例１実施例１と同様に、水性化処理したアルミニウムペース
ト顔料（不揮発分６０％）５部にエチレングリコールモ
ノブチルエーテル５部を加え、十分に分散させた。一
方、実施例１で用いた内部架橋型樹脂エマルションの代
わりに上記のようにして調製した非架橋型樹脂エマルシ
ョン７０部をとり、これに、ミネラルスピリットを、攪
拌しつつ徐々に添加した。約３部を添加した所で、樹脂
エマルションに異常が認められ、約５部を添加した所
で、樹脂が攪拌機に絡み付き、塗料にはならなかった。

【００５２】比較例２実施例３で用いた溶剤塗料用の通常のアルミニウムペー
スト顔料の代わりに水性化処理したアルミニウムペース
ト顔料を４部用い、これにエチレングリコールモノブチ
ルエーテル４部を加え、十分に分散させた。一方、内部
架橋型樹脂エマルション２５部と非架橋型樹脂エマルシ
ョン２２部との混合物を用いる代わりに、樹脂エマルシ
ョンだけを５０部取り、これに、エチレングリコールモ
ノブチルエーテル４部と水６部とを予め混合して得た混
合溶媒を徐々に添加した均一にした。この混合物に、上
記のアルミニウムペースト顔料とエチレングリコールモ
ノブチルエーテルとの混合物を加えた。更に、パールマ
イカ顔料５部及び水１５部を加えた。更に、水性メラミ
ン樹脂１０部、腐敗防止剤１部及び表面調整剤１部を加
えて水性メタリックベース塗料を調製した。この水性メ
タリックベース塗料は、不揮発分３４％、塗料粘度は２
８００ｍＰａ・ｓであった。

【００５３】この水性パールメタリック塗料を用い、実
施例３と全く同じ塗装過程によって塗膜を完成させた。
この塗膜は、実施例３の場合と比較してクリヤー塗膜が
薄く感じられ、塗膜のメタリック感も少し落ちていた。
また、実施例１と同様にして測定した塗膜の平滑性は２
４．８であった。この原因としては、水性溶媒が十分に
は蒸発せず、また加温時にトップのクリヤー樹脂を溶解
し、メタリックベース塗膜中に取り込んだためと考えら
れる。

【００５４】

【発明の効果】本発明の水性塗料は、内部架橋型樹脂エ
マルションを含み、且つ水に対する溶解度の小さい有機
溶媒を特定量で含んでいるので、水性塗料中からの水の
蒸発、飛散を助け、早く乾燥させ、また、塗装時の成膜
性がよくて均一な塗膜が形成でき且つ加熱時の水の突沸
によるピンホールの発生を抑制することができる。

フロントページの続き (72)発明者今井順子愛知県小牧市三ツ渕字西ノ門878 大日本塗料株式会社小牧工場内Ｆターム(参考） 4J038 CD092 CG002 CG031 CG091 CG141 CH031 CH041 CH071 CH081 CH111 CH121 CH131 CH171 CH201 CJ011 CJ031 CJ061 CJ101 CJ131 DA162 DB002 DD002 DD122 DG302 DH002 DL032 HA036 HA066 HA216 HA486 HA546 KA06 KA07 KA08 KA12 KA20 MA08 MA10 NA01 NA24 NA25 PB05 PB07 PB09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部架橋型樹脂エマルション、及び水に対
する溶解度（水１００ｇ中に溶解できる溶質のｇ数とし
て表す）が１０以下の有機溶媒を含み、該有機溶媒が塗
料中に０．５〜２０質量％の量で存在していることを特
徴とする水性塗料。
【請求項２】１００℃よりも高い沸点を有する有機溶媒
が全有機溶媒の３０質量％以上を占めている請求項１記
載の水性塗料。
【請求項３】非架橋型樹脂エマルションを追加含有して
おり、内部架橋型樹脂エマルションの樹脂分の量が水性
塗料中の全樹脂分の量の５０質量％以上を占めている請
求項１又は２記載の水性塗料。
【請求項４】アルキド樹脂、アクリル樹脂、ポリエステ
ル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ブロックイソシ
アネート樹脂、フッ素樹脂、シリコン樹脂及びアミド樹
脂よりなる群から選ばれる水に分散性の樹脂又は水溶性
の樹脂を追加含有しており、内部架橋型樹脂エマルショ
ンの樹脂分の量が水性塗料中の全樹脂分の量の５０質量
％以上を占めている請求項１、２又は３記載の水性塗
料。
【請求項５】光輝顔料を含有してメタリック塗料となっ
ている請求項１、２、３又は４記載の水性塗料。