JP2920257B2 - アクリル樹脂エマルション電着塗料組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、電着塗料組成物に関し、特にアクリル樹脂
エマルションを主成分として艶有りから艶消しまで光沢
を自由に設定することが可能な電着塗料組成物を提供す
ることに関するものである。

［従来の技術］ アニオン電着塗装は、アルミニウム建材に対する塗装
を主体に、効率の良い塗装方法として広く産業界に知ら
れ実施されている。

アニオン電着塗装用塗料として使用される原料は、一
般的に溶液重合で得られる熱硬化性のアクリル樹脂とメ
ラミン樹脂とからなり、易可燃性有機溶剤を10〜40％程
度含有するもので、高固形分の原液では、火災の危険性
があり、これを水で希釈した電着塗料では、有機溶剤臭
による作業環境の低下があり、安全衛生面からの改善が
要望されている。

［発明が解決しようとする課題］ 電着塗料中の有機溶剤含量を減らすためには乳化重合
によりえられるラテックスを利用することが検討されて
いるが、かかるラテックスを原料とした塗料により電着
塗装を行うとラテックスに含有される多量の乳化剤や各
種水溶性イオンの存在により、異常電着が生起して良好
な電着塗膜が生成されず、電着塗料に使用するには不適
当であった。

又、従来のアニオン電着塗料では、塗膜光沢を艶有り
から艶消し領域まで同一塗料組成で得ようとすることは
非常に困難であり、電着塗装後、加熱焼付け前に該塗膜
を酸やアルカリ等の薬品で処理するか、又は、電解液中
に浸漬し、電解処理するいわゆる後処理法によってその
調整がなされているに過ぎない。

しかしながら、前記の後処理法では、十分な艶消効果
が得られず、また処理液の状態の変化に伴い、艶消程度
が変化するなど、均一な艶消塗膜が安定して得られない
という問題がある。更に該方法では、従来の電着塗装工
程に一工程付加されるため、作業能率が低下するという
問題が生じる。

本発明は、前記した艶消電着塗装における問題点を解
消し、電着塗装により艶有りから艶消領域までの塗膜光
沢を所望に応じて設定でき、かつ有機溶剤の含有量を最
小に留めることができる電着塗料組成物を提供すること
を目的としている。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明者等は、アニオン性
アクリル樹脂エマルションの調製において使用する乳化
剤が、電着塗料中に残存しても電着塗装の仕上がりに何
ら影響をうけない電着塗料組成物を得るべく、鋭意検討
の結果、塗料希釈に使用する造膜助剤の種類および添加
量を特定することが有効であることを知見し、本発明を
完成するに至った。

さらに驚くべきことには、アクリル樹脂エマルション
の種類を変化させることにより、高光沢の塗膜から低光
沢の塗膜まで任意に設計できることを見出したことによ
り、乳化重合によりえられるアクリル樹脂を塗膜形成成
分とする電着塗料組成物を確立したものである。

すなわち、本発明の電着塗料組成物は、乳化重合によ
り調製されたアニオン性アクリル樹脂エマルションに、
イオン交換水を加えて、加熱残分５〜20重量％に希釈し
た後、プロピレングリコールまたはジプロピレングリコ
ールのモノエーテル誘導体から選ばれる造膜助剤を、該
加熱残分に対し0.05〜50重量％添加してなるものであ
る。

［作用］ 本発明の構成と作用を説明する。

本発明で用いるアニオン性アクリル樹脂エマルション
は、通常使用されているものであればよく、特に限定さ
れるものでない。

使用できる市販のアクリル樹脂エマルションとして
は、例えば、プライマルAC−55、プライマルAC−61、プ
ライマルAC−64、プライマルEC−1685、エクスペリメン
タルエマルションＥ−1630、プライマルLC−40、プライ
マルCA−12（以上ローム・アンド・ハース・ジャパン株
式会社の商品）、VONCOAT EC−817、VONCOAT 40−41
8、VONCOAT EC−905、VONCOAT 5450（以上大日本イン
キ化学工業株式会社の商品）、リカボンドES−４、リカ
ボンドES−５、リカボンドES−13、リカボンドES−15、
リカボンドES−20、リカボンドES−28（以上中央理化工
業株式会社の商品）、アクリセット 565E、アクリセッ
ト 312E、アクリセット 402E、アクリセット 283E、
アクリセット 284E、アクリセット 285E（以上日本触
媒化学工業株式会社の商品）、モビニール670、モビニ
ール710、モビニール712、モビニール760H、モビニール
3130（以上ヘキスト合成株式会社の商品）などがあり、
これらのエマルションは単独で使用しても、２種類以上
の混合物として使用してもよい。同時に架橋アクリル樹
脂エマルションも多くのものが市販されており、これら
の中から任意に選択し使用することができる。コアが架
橋しているコア・シェル型アクリル樹脂エマルションも
何ら特定なものに限定されることはなく、市販されてい
るもののなかから要求性能に合わせて適宜選択し、使用
することができる。本発明では、コアが架橋しているコ
ア・シェル型アクリル樹脂エマルションのなかでも特
に、反応性シェルを有するものが好ましく、反応性基と
しては、水酸基（−OH）カルボキシル基（−COOH）を持
つものが特に好ましい。

これらのエマルションは、次に示すアクリル系単量体
組成を通常の乳化重合方法により調製される。

すなわちアクリル単量体組成としては、（１）α、β
−エチレン性不飽和カルボン酸、（２）α、β−エチレ
ン性不飽和カルボン酸ヒドロキシアルキル含有エステ
ル、（３）α、β−エチレン性不飽和カルボン酸のアル
キルエステルおよび（４）その他の共重合性単量体より
なる。

適当な（１）α、β−エチレン性不飽和カルボン酸と
しては、アクリル酸、α−クロロアクリル酸、メタクリ
ル酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸、クロトン
酸、シトラコン酸、メサコン酸等の単独又は混合物であ
る。

次に（２）α、β−エチレン性不飽和カルボン酸ヒド
ロキシアルキル含有エステルとしては、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、３−ヒドロキシプロピ
ルアクリレート、３−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
などがある。

（３）α、β−エチレン性不飽和カルボン酸のアルキ
ルエステルの例としては、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、ブチルアクリレート、ブチルメタクリレ
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、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
ートなどがあり、アルキル基内に炭素原子約20までを有
する同様なエステルが使用できる。

（４）その他の共重合性単量体としては、１、４−ブ
チレングリコールジアクリレート、１、６−ヘキサング
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、トリメチロールプロパントリアクリレー
ト、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラ
エチレングリコールジメタクリレート、１、３−ブチレ
ングリコールジメタクリレート、１、４−ブチレングリ
コールジメタクリレート、プロピレングリコールジメタ
クリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレー
ト、ジビニルベンゼン、トリビニルベンゼンなどの多官
能性単量体、スチレン、α−アルキルスチレン、α−ク
ロロスチレン、ビニルトルエン、アクリロニトリル、酢
酸ビニル等が使用できる。単量体組成に多官能性単量体
を使用すると、高い硬度の塗膜が形成でき好ましい結果
がえられる。本発明の電着塗料組成物は、前記のように
して得られるアニオン性アクリル樹脂エマルションに、
まずイオン交換水を加えて、加熱残分５〜20重量％に希
釈する。このイオン交換水の比抵抗は、異常電着の原因
となる雑イオンの混在を防ぐため50000Ωcm以上のもの
を使用することが好ましい。

さらに本発明は、アクリル樹脂エマルションの加熱残
分に対し、0.05〜50重量％の割合のプロピレングリコー
ルまたはジプロピレングリコールのモノエーテル誘導体
を、造膜助剤として配合するものである。

プロピレングリコールまたはジプロピレングリコール
のモノエーテル誘導体から選ばれる造膜助剤には、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ｎ−プロピルエーテル、プロピレングリコー
ルターシャリブチルエーテル、プロピレングリコールモ
ノメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコール
モノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロ
ピルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエー
テルなどがあり、該造膜助剤は、単独で使用しても、２
種類以上の混合物として使用してもよい。

プロピレングリコールまたはジプロピレングリコール
のモノエーテル誘導体の配合割合が、電着塗料の加熱残
分に対して0.05重量％未満では、電着塗装において異常
電着を生起し、正常な電着塗膜が形成されない。一方50
重量％を超えると、特に被塗物を長手方向に縦吊りで電
着塗装を行うと、ウォーターマークや筋状光沢ムラなど
の塗膜外観不良が発生し易くなり好ましくない。

本発明で調製されるアニオン性アクリル樹脂エマルシ
ョンは、これを市販の高光沢のアニオン性水性電着塗料
に配合して、塗膜の光沢を任意に低く調整することがで
きる。

配合は、樹脂固形分でアニオン性電着塗料の40〜95重
量％に対し、アクリル樹脂エマルション電着塗料組成物
を５〜60重量％の割合が好ましく、塗膜光沢を５〜90％
（60度反射率）の範囲内に調整が可能となる。

このように調製される液温15〜28℃に調整した電着塗
料組成物中に、導電性物品を陽極として浸漬し、対極を
設けて、両極間に電圧50〜300ボルトの直流通電を１〜1
0分印加した後、該導電性物品を引き上げ液切り、水洗
を行い、ついで80〜300℃で10〜60分間加熱乾燥して塗
膜を焼き付けることにより、電着塗装が達成される。

本発明の電着塗料組成物の、塗装の対象とする導電性
物品としては、導電性を有するものであればよく、形
状、大きさ、材質等に限定されるものでなく、例えば
鉄、銅、アルミニウム、マグネシウム、チタン等あるい
はそれら各種合金、さらには、表面に金属メッキ層、そ
の他導電層を形成したプラスチック等が挙げられる。こ
れらの導電性物品は、通常電着塗装を施す前に各種前処
理を行うが、例えば常用のリン酸塩処理、クロム酸塩処
理、ベーマイト処理、陽極酸化処理等が適当である。

特に陽極酸化処理したアルミニウムの場合、酸化皮膜
を染料、顔料あるいは金属塩水溶液中での電解等により
あらかじめ着色を施したものも使用できる。

本発明の電着塗料組成物を使用する電着塗装において
は、連続的な塗装により生じる電着塗装液の浴組成の変
化を極力防止するため、該塗装液を公知の各種処理を施
して浴組成を管理することが望ましい。処理手段として
は、イオン交換処理、限外濾過処理、逆浸透圧処理、お
よび低アミン濃度の濃厚塗料の補給処理等を単独又は、
適当に組合せて実施することができる。特に、電着塗装
後の洗浄をエマルション電着塗料を限外濾過および／又
は逆浸透圧処理して得られる透過液を用いて行うことに
より、美麗な外観を有する塗装物品が得られる傾向にあ
り推奨される。

［実施例］ 本発明を実施例により詳細に説明する。

実施例１ 還流冷却器、撹拌器、および温度計を装備したフラス
コ中に比抵抗10万Ωcmのイオン交換水225.3g、ポリオキ
シエチレンフェニルエーテル硫酸ナトリウム5.0gとペル
オキソ硫酸カリウム3.0gを入れ、70℃まで昇温する。メ
タクリル酸メチル60.0g、アクリル酸ブチル25.0g、メタ
クリル酸２メチルヘキシル5.0g、メタクリル酸２ヒドロ
キシエチル5.0g、メタクリル酸5.0gから成る混合物を添
加して２時間重合し、温度を80℃まで昇温してさらに２
時間重合した後、室温まで冷却してアクリル系樹脂エマ
ルションAE−１を得た。さらにAE−１に比抵抗100000Ω
cmのイオン交換水を加え、加熱残分10重量％に希釈し、
これをトリエチルアミンでpH8.5に中和した後、ジプロ
ピレングリコールモノプロピルエーテルを25g添加し電
着塗料を得た。

実施例２〜３および比較例１〜３ 実施例１の方法において、イオン交換水の比抵抗値と
ジプロピレングリコールモノプロピルエーテルの添加量
を第１表に示す内容に変える以外は、すべて同じ方法を
行いそれぞれ電着塗料を得た。

実験例１ 実施例１〜３および比較例１〜３で調整した各電着塗
料を使用して、被塗物として常法の陽極酸化処理を施
し、これを金属塩水溶液中で電解してブロンズ色に着色
した1mのアルミニウム押出形材を陽極に結線し、対極に
ステンレス板を結線して、両極間に電圧80ボルトを印加
し直流電解した。電解は、塗膜厚が10μｍとなるように
クーロン管理により行なった。

この結果、第１表に示す電着塗膜が得られた 実施例４〜５ 還流冷却器、撹拌器、および温度計を装備したフラス
コ中に比抵抗70000Ωcmのイオン交換水225.3g、ポリオ
キシエチレンフェニルエーテル硫酸ナトリウム5.0gとペ
ルオキソ硫酸カリウム3.0gを入れ、70℃まで昇温する。
メタクリル酸メチル59.5g、アクリル酸ブチル25.0g、メ
タクリル酸２メチルヘキシル5.0g、メタクリル酸２ヒド
ロキシエチル5.0g、メタクリル酸5.0g、トリメタクリル
酸トリメチロールプロパン0.5gから成る混合物を添加し
て２時間重合し、温度を80℃まで昇温してさらに２時間
重合した後、室温まで冷却してアクリル系樹脂エマルシ
ョンAE−２を得た。さらにAE−２に比抵抗70000Ωcmの
イオン交換水を加え、加熱残分10％に希釈し、これをト
リエチルアミンでpH8.5に中和した後、ジプロピレング
リコールモノプロピルエーテルを25g添加したもの（実
施例４）、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル
を25g添加したもの（実施例５）をそれぞれ電着塗料と
した。

実施例６〜７ 還流冷却器、撹拌器、および温度計を装備したフラス
コ中に比抵抗14万Ωcmのイオン交換水118.8g、ポリオキ
シエチレンフェニルエーテル硫酸ナトリウム1.1gとペル
オキソ硫酸カリウム3.0gを入れ、70℃まで昇温する。メ
タクリル酸メチル11.9g、アクリル酸ブチル5.0g、メタ
クリル酸２メチルヘキシル5.0gから成る混合物を添加し
て２時間重合する。イオン交換水40.0gにペルオキソ硫
酸カリウム0.4gを溶解したものを滴下しながら、一方で
メタクリル酸メチル47.6g、アクリル酸ブチル20.0g、メ
タクリル酸２ヒドロキシエチル5.0g、メタクリル酸5.0
g、トリメタクリル酸トリメチロールプロパン0.5gから
成る混合物を２時間かけて滴下した後、温度を80℃まで
昇温してさらに２時間重合し、室温まで冷却してアクリ
ル系樹脂エマルションAE−３を得た。さらにAE−３は、
比抵抗14万Ωcmのイオン交換水で加熱残分10％に希釈
し、これをトリエチルアミンでpH8.5に中和した後、ジ
プロピレングリコールモノプロピルエーテルを25g添加
したもの（実施例６）、ジプロピレングリコールモノブ
チルエーテルを25g添加したもの（実施例７）をそれぞ
れ電着塗料とした。

実験例２ 実施例４〜７で調製した各電着塗料を使用して、実験
例１と同じ方法で電着塗装を行なったところ、第２表に
示す結果であった。

実施例８および比較例４ 市販のアクリル系エマルション（商品名プライマルAC
−64 ローム・アンド・ハース・ジャパン社製）に、実
施例１と同様にイオン交換水を加え、加熱残分10重量％
に希釈し、これをトリエチルアミンでpH8.5に中和した
後、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテルを25
g添加したもの（実施例８）と添加しないもの（比較例
４）をそれぞれ調製した。

実施例９ 市販のアクリル系エマルション（商品名VONCOAT EC
−817大日本インキ化学株式会社製）に、実施例１と同
様にイオン交換水を加え、加熱残分10重量％に希釈し、
これをトリエチルアミンでpH8.5に中和した後、ジプロ
ピレングリコールモノプロピルエーテルを25g添加した
もの（実施例９）を調製した。

実験例３ 実施例８〜９および比較例４で調製した各電着塗料を
使用して、実験例１と同じ方法で電着塗装を行なったと
ころ、第３表に示す結果であった。

実施例10 市販のアクリルメラミン系電着塗料（商品名ハニライ
トAL−800N ハニー化成社製）に実施例１と同様にイオ
ン交換水を加え、加熱残分10重量％に希釈し、こをトリ
エチルアミンでpH8.3に中和したもの75重量％に対し、
実施例６で得られた電着塗料を25重量％配合して電着塗
料組成物を得た。

実施例11〜12および比較例５〜６ 実施例10の方法において、配合比を第４表に示すよう
に変える以外は、すべて同じ方法を実施し、それぞれ電
着塗料組成物を得た。

実験例４ 実施例10〜12および比較例５〜６で調製した各電着塗
料を使用して、実験例１と同じ方法で電着塗装を行なっ
たところ、第５表に示す結果であった。

比較例７〜９ 実施例１の方法において、造膜助剤としてジプロピレ
ングリコールモノプロピルエーテルに代えて、第６表に
示す溶剤を使用する以外は、すべて同じ方法を行ない、
それぞれ電着塗料を調製し、実験例１と同じ方法で電着
塗装を行なったところ、第６表に示す結果の通り正常な
電着塗装はできなかった。

［発明の効果］ 本発明のアクリル樹脂エマルション電着塗料組成物
は、該塗料中に残存し電着塗膜の仕上がりに悪影響を及
ぼす乳化剤や各種水溶性イオンの作用を抑制し、良好な
電着塗装を可能にし、又、有機溶剤の使用量を大幅に削
減でき、安全衛生の面からも優れた効果を奏するもので
ある。

さらに、尋常の高光沢タイプのアニオン電着塗料に該
エマルションを適当量配合することにより、電着塗膜の
光沢を半艶から艶消まで任意の光沢に調整することが可
能となる。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】乳化重合により調製されたアニオン性アク
   リル樹脂エマルションに、イオン交換水を加えて、加熱
   残分５〜20重量％に希釈した後、プロピレングリコール
   またはジプロピレングリコールのモノエーテル誘導体か
   ら選ばれる造膜助剤を、アニオン性アクリル樹脂エマル
   ションの加熱残分に対し0.05〜50重量％添加してなるア
   クリル樹脂エマルション電着塗料組成物。
2. 【請求項２】アニオン性アクリル樹脂エマルションが、
   架橋アクリル樹脂エマルションである請求項１記載のア
   クリル樹脂エマルション電着塗料組成物。
3. 【請求項３】アニオン性アクリル樹脂エマルションが、
   コアが架橋しているコア・シェル型アクリル樹脂エマル
   ションである請求項１記載のアクリル樹脂エマルション
   電着塗料組成物。
4. 【請求項４】アニオン性の水性電着塗料40〜95重量％に
   請求項1,2または３いずれかのアクリル樹脂エマルショ
   ン電着塗料組成物を５〜60重量％配合してなる艶消電着
   塗料組成物。