JPH05140485A - 水性メタリツクベース塗料組成物及びこれを用いた塗膜形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】水酸基及びカルボキシル基含有樹脂、アミノ樹
脂、金属フレーク粉末及び／又はマイカ粉末、モンモリ
ロナイト及び／又はその有機複合体、シリカ粉末、中和
剤並びに水を必須成分として含有することを特徴とする
水性メタリックベース塗料組成物、並びに素材に上記塗
料組成物を塗布し、続いてクリヤー塗料組成物を塗布し
て２層塗膜を形成させた後、両塗膜を硬化させることを
特徴とする塗膜形成方法。 【効果】メタリック感に優れた塗膜が得られる水性メタ
リックベース塗料及びこれを用いた塗膜形成方法が提供
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水性メタリックベース
塗料組成物及びこれを用いた塗膜形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】従来、自動車用上塗り塗料
で使用されるメタリックベース塗料としては、熱硬化性
アクリル樹脂／アミノ樹脂を硬化系とする有機溶剤系熱
硬化塗料が多く使用されている。しかしながら、該塗料
は塗装及び焼付時に多量の有機溶剤を発生するために環
境汚染や安全性等の面において問題があり、現在、これ
ら有機溶剤の発生量が少ない塗料の開発が望まれる。

【０００３】もっとも該塗料として上記硬化樹脂を水中
に溶解もしくは分散した水性熱硬化性メタリック塗料が
知られているが、有機溶剤系塗料と比べて塗着時の粘度
が低いためにヨリ、タレ、メタルムラ等の塗膜欠陥を生
じるという問題がある。また、この塗膜欠陥を改良する
のに、通常、アルカリ増粘型アクリルエマルションが塗
料に配合されているが、特にメタルムラに関してはその
改良効果が少なく仕上り外観の良い塗膜が形成できない
という問題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記した
問題点を解決することを目的として鋭意研究を重ねた結
果、従来の水性熱硬化性メタリックベース塗料におい
て、増粘剤としてモンモリロナイト及び／又はその有機
複合体とシリカ粉末とを組合わせたものを用いることに
よってメタリック感に優れた塗膜が得られる該塗料及び
塗膜形成方法が提供できることを見い出し、本発明を完
成するに至った。

【０００５】即ち、本発明は水酸基及びカルボキシル基
含有樹脂、アミノ樹脂、金属フレーク粉末及び／又はマ
イカ粉末（以下、これらを単に「メタリック粉末」と略
す。）、モンモリロナイト及び／又はその有機複合体
（以下、これらを単に「モンモリロナイト」と略
す。）、シリカ粉末、中和剤並びに水を必須成分として
含有することを特徴とする水性メタリックベース塗料組
成物、並びに素材に上記塗料組成物を塗布し、続いてク
リヤー塗料組成物を塗布して２層塗膜を形成させた後、
両塗膜を硬化させることを特徴とする塗膜形成方法に係
る。

【０００６】本発明組成物で用いる水酸基及びカルボキ
シル基含有樹脂は、塗料組成物の基体樹脂を構成する成
分であり、例えばアクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂
等が挙げられる。該樹脂中の水酸基はアミノ樹脂との硬
化反応に、また、カルボキシル基は中和剤で中和して水
溶化もしくは水分散化させるための基である。

【０００７】本願で用いる水酸基及びカルボキシル基含
有樹脂としては、好ましくは特開平３−６０７７１号公
報記載の下記（ｉ）〜（iv）のものを用いることが望ま
しい。

【０００８】（ｉ）水溶性アクリル樹脂 カルボキシル基含有ビニルモノマー、水酸基含有ビニル
モノマー及びその他のビニルモノマーを共重合して得ら
れる酸価約２０〜約１５０、水酸基価約２０〜約２０
０、数平均分子量約３，０００〜約１００，０００のア
クリル樹脂の中和物があげられる。

【０００９】（ii）水分散性アクリル樹脂 ビニルモノマーを界面活性剤のような分散安定剤の存在
下で乳化重合せしめることによって得られる平均粒子径
０．０５〜１．０μｍの微粒子状アクリル樹脂で、水中
に分散してなるもの。

【００１０】（iii)水分散性アクリル樹脂 水中に分散しているアクリル樹脂微粒子が安定剤ポリマ
ーによって安定化されている水分散体であり、これは、
該粒子がコア部、安定剤ポリマーがシェル部であるコア
／シェルタイプのエマルション。

【００１１】（iv）水分散性アクリル樹脂 重合体粒子（コア部）が架橋しており、これを安定化さ
せるポリマー（シェル部）があり、該コア部とシェル部
とが結合してなるコア／シェルタイプのエマルション。

【００１２】上記した樹脂の中でも水溶性アクリル樹脂
と水分散性アクリル樹脂とを併用するのが好ましい。こ
れら樹脂の併用割合は前者１〜６０重量％、後者９９〜
４０重量％が良い。

【００１３】上記樹脂としては、通常、数平均分子量約
１０００〜１０００００、酸価約２０〜１５０、水酸基
価約２０〜２００の範囲のものが良い。

【００１４】本発明組成物で用いるアミノ樹脂は、前記
樹脂と反応し三次元に架橋硬化したベースコートを形成
するためのものであって、具体的には、メラミン樹脂、
ベンゾグアナミン樹脂及び尿素樹脂等が包含され、更
に、これらのメチロール化物、アルキルエーテル化物等
が包含される。該アミノ樹脂は、通常、前記樹脂との合
計固形分重量に基づいて約１０〜５０重量％で配合する
のが望ましい。

【００１５】本発明組成物で用いるメタリック粉末は、
ベースコートをメタリック調に仕上げるためのものであ
って、例えばアルミニウムフレーク、銅ブロンズフレー
ク、雲母状酸化鉄、マイカフレーク、金属酸化物を被覆
した雲母状酸化鉄、金属酸化物を被覆したマイカフレー
ク等が包含される。また、これらの粉末以外にも着色顔
料として、例えば二酸化チタン、酸化鉄、酸化クロム、
クロム酸鉛、カーボンブラック等の如き無機顔料、フタ
ロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、カルバゾ
ールバイオレット、アントラビリミジンイエロー、フラ
バンスロンイエロー、イソインドリンイエロー、インダ
スロンブルー、キナクリドンバイオレット等の如き有機
顔料を必要に応じて使用することができる。

【００１６】本発明組成物で用いるモンモリロナイト
は、下記するシリカ粉末と組合わせて用いることにより
基材に塗着したメタリックベースコートに構造粘性（チ
クソトロピー性）を与えメタリック粉末の配向が変化す
るのを防止するためのものであり、具体的には、商品名
としてベントン２７、ベントン３４、ベントン３８（以
上、白石工業株式会社製、モンモリロナイト粘土鉱物の
有機変性物）、クレイトン３４、クレイトン４０、クレ
イトンＨＴ（以上、サザンクレープロダクト社製、有機
変性ベントナイト）、オルベン（白石化学株式会社製、
モンモリロナイトの有機複合体）等が包含される。該モ
ンモリロナイトは、水酸基及びカルボキシル基含有樹
脂、更にアミノ樹脂との総合計量１００重量部に対して
約０．１〜１０重量部、好ましくは約０．５〜５重量部
配合することが望ましい。配合量が約０．１重量部より
少ないとメタリック感に優れた塗膜が得られず、逆に、
配合量が約１０重量部より多いと、温水浸漬による塗膜
変色が生じ易くなるので好ましくない。

【００１７】本発明組成物で用いるシリカ粉末は、Ｓｉ
Ｏ₂ を主成分とする超微粒子シリカであり、好ましくは
ＳｉＯ₂ を約９０重量％以上含有し、１次平均粒子径約
２〜１００ｍμ、更に好ましくは約５〜５０ｍμのもの
が良い。また、シリカ粒子表面は無処理もしくは有機物
で処理されていてもかまわない。該シリカ粉末は前記モ
ンモリロナイトと組合わせて用いることにより、メタリ
ックベースコートの塗着粘度を、上昇させ、かつその構
造粘性も増大させ、これによりメタリック粉末の配向が
変化しメタリックムラを生じたり、また、メタリックヨ
リ・タレを生じたりするのを防止する効果を発揮すると
考えられる。シリカ粉末としては、具体的には、商品名
としてアエロジル１３０、アエロジル２００、アエロジ
ル３００、アエロジル３８０、アエロジルＲ９７２（以
上、日本アエロジル株式会社製）、サイロイド２４４、
サイロイド３０８、サイロイド９７８（以上、富士デヴ
イソン化学株式会社製）等が挙げられる。

【００１８】シリカ粉末は、水酸基及びカルボキシル基
含有樹脂、更にアミノ樹脂との総合計量１００重量部に
対して約０．２〜２０重量部、好ましくは約１〜１０重
量部配合することが望ましい。配合量が約０．２重量部
より少ないとメタリック感に優れた塗膜が得られず、逆
に配合量が約２０重量部より多いと温水浸漬による塗膜
変色が生じ易くなるので好ましくない。

【００１９】本発明組成物で用いる中和剤は、水酸基及
びカルボキシル基含有樹脂中のカルボキシル基を中和さ
せて水溶化を可能にさせるものであって、具体的にはア
ンモニア、ジメチルアミン、トリエチルアミン、ジメチ
ルアミノエタノール、トリエタノールアミン等が包含さ
れる。該中和剤は該樹脂中のカルボキシル基に対して約
０．３〜１．５当量で配合できる。

【００２０】本発明組成物は、前記水酸基及びカルボキ
シル基含有樹脂、アミノ樹脂、メタリック粉末、モンモ
リロナイト、シリカ粉末及び中和剤の混合物を水中に分
散することによって得ることができる。

【００２１】本発明組成物には、必要に応じて消泡剤、
防カビ剤、上記以外の体質顔料、紫外線吸収剤及び有機
溶剤等を包含することができる。

【００２２】次に、本発明組成物を用いた塗膜形成方法
について以下に述べる。

【００２３】本発明方法は、具体的には素材表面にメタ
リックベース塗料組成物を塗布しメタリックベースコー
トを形成させ、続いて得られたベースコートの表面にク
リヤー塗料組成物を塗布して、メタリックベースコート
及びクリヤーコートの２層塗膜を形成させた後、加熱に
より両塗膜を同時に硬化させることによって実施でき
る。

【００２４】上記素材としては、例えば化成処理を施し
た自動車ボデーに電着硬化塗膜及び中塗り硬化塗膜を形
成したものが使用できる。また、メタリックベース及び
クリヤー塗料組成物の塗装は、通常の塗装方式、例えば
静電塗装もしくは非静電塗装によって行なうことができ
る。メタリックベースコートの硬化後の膜厚は約５〜３
０μｍが好ましい。メタリックベース塗料組成物を塗装
した後、数分間室温に放置するか、約５０〜８０℃で数
分間予備乾燥し、続いてクリヤー塗料組成物を塗装す
る。クリヤー塗料組成物としては、特に制限なしに従来
から公知のものが使用できるが、好ましくはアクリル／
メラミン硬化系有機溶剤形塗料組成物が良い。クリヤー
コートの硬化後の膜厚は約２０〜８０μｍが好ましい。
また、両塗膜を硬化させるための加熱は、通常、約１２
０〜１８０℃で約３０〜９０分間行われる。

【００２５】

【実施例】次に、実施例を挙げて、本発明を具体的に説
明する。尚、部及び％は、いずれも重量基準である。

【００２６】

【製造例１】 水性ベースコート用の水酸基及びカルボキシル基含有樹
脂エマルションの製造 フラスコ内に脱イオン水１２０部を入れこれを８０〜８
５℃に加熱し、撹拌しながらＡプレエマルション（γ−
メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン２部、スチ
レン２０部、メタクリル酸メチル２０部、アクリル酸ブ
チル４３部、メタクリル酸ヒドロキシプロピル１５部、
ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテルサルフェー
トアンモニウム塩１．５部、過硫酸アンモニウム０．４
部、脱イオン水４５部の混合物を高速撹拌機で均一に分
散してなる乳化物）２部を滴下し２０分間熟成後、同温
度で残りのＡプレエマルション１４４．９部を一定速度
で３時間を要して滴下して三次元に架橋反応してなるコ
ア部の水分散液を得た。

【００２７】次に、該水分散液にγ−メタクリロキシプ
ロピルトリメトキシシラン２部及びアリルメタクリレー
ト２部を滴下し、８０〜８５℃で１時間保持して、コア
部表面にシラン系モノマー及びアリルメタクリレートを
反応せしめた。

【００２８】上記したものに脱イオン水５０部を配合
し、続いて８０〜８５℃でＢプレエマルション（アクリ
ル酸１６部、スチレン１２部、メタクリル酸メチル２０
部、アクリル酸ブチル４４部、アクリル酸ヒドロキシエ
チル８部、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル
サルフェートアンモニウム塩０．３部、過硫酸アンモニ
ウム０．２部、脱イオン水１２部の混合物を高速撹拌機
で均一に分散してなる乳化物）１１２．５部を一定速度
で１時間要して滴下した。

【００２９】更に、同温度で１時間保持してから室温に
急冷し、固形分含有量３０％になるように脱イオン水を
加えた。得られたポリマー微粒子は有機溶剤に不溶であ
る。この後２，２′−アミノメチルプロパノールで中和
し、２０％固形分含有量に調整してコア／シエル型のエ
マルションを得た。

【００３０】

【製造例２】 水溶性の水酸基及びカルボキシル基含有樹脂溶液の製造 反応容器にブチルセロソルブ６０部及びイソブチルアル
コール１５部を加え窒素気流中で１１５℃に加温する。
１１５℃に達したらアクリル酸ｎ−ブチル２６部、メタ
クリル酸メチル４７部、スチレン１０部、メチクリル酸
２−ヒドロキシエチル１０部、アクリル酸６部及びアゾ
ビスイソブチロニトリル１部の混合物を３時間かけて加
える。添加終了後１１５℃で３０分間熟成し、アゾビス
イソブチロニトリル１部とブチルセロソルブ１１５部の
混合物を１時間かけて加え、３０分間熟成後５０℃で２
００メッシュナイロンクロスで濾過する。得られた反応
生成物の酸価は４８、粘度はＺ₄ （ガードナー泡粘度
計）、不揮発分５５％であった。次に上記のものを２，
２′−アミノメチルプロパノールで当量中和し、更に脱
イオン水を加えることによって５０％水溶性樹脂溶液を
得た。

【００３１】

【製造例３】 シリカ粉末水分散化物１の製造 アエロジル＃２００を１０部、前記水溶性樹脂溶液２５
部、脱イオン水１００部の混合物をペブルミルで分散を
行なって水分散化物１を得た。

【００３２】

【製造例４】 シリカ粉末水分散化物２の製造 前記水分散化物１で用いたアエロジル＃２００に替えて
アエロジル＃３００を用いた以外は該水分散化物１の製
造例と同様にして水分散化物２を得た。

【００３３】

【製造例５】 ベントン水分散化物１の製造 ベントン＃２７を１０部、前記水溶性樹脂溶液２５部、
脱イオン水１００部の混合物をペブルミルで分散を行な
って水分散化物１を得た。

【００３４】

【製造例６】 ベントン水分散化物２の製造 上記水分散化物１で用いたベントン＃２７に替えてベン
トン＃３４を用いた以外は該水分散化物１の製造例と同
様にして水分散化物２を得た。

【００３５】

【実施例１〜４】及び

【比較例１〜３】表１に記載のものを混合し実施例及び
比較例の水性メタリックベース塗料を得た。

【００３６】表１において 増粘剤（＊１）：アクリゾールＡＳＥ−６０（ロームア
ンドハース社製、商標名） アミノ樹脂（＊２）：サイメル３５０（三井サイアナミ
ド社製、商標名） アルミニウムペースト（＊３）：アルペースト４９１９
（東洋アルミニウム社製、商標名） また表中の数値は重量部を示す。また表中のカッコ内の
数値は、固形分重量部を示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】実施例及び比較例の塗料組成物によるメタ
リック塗膜の形成 リン酸亜鉛化成処理を施した厚さ０．８mmのダル鋼板上
にエポキシ系カチオン電着塗料を乾燥塗膜約２０μｍと
なるよう電着塗装し１７０℃で２０分間焼き付けた後＃
４００のサンドペーパーで研ぎ、石油ベンジンで拭いて
脱脂する。ついで自動車用中塗りサーフェーサーを乾燥
塗膜約２５μｍとなるようエアースプレー塗装し、１４
０℃で８０分間焼き付けた後、＃４００のサンドペーパ
ーで水研し、水切り乾燥する。ついで石油ベンジンで脱
脂し試験用の素材とする。

【００３９】次に、上記調製された素材の上に各実施例
及び比較例の水性メタリックベース塗料組成物をエアー
スプレー塗装機にて乾燥膜厚が約１０μｍになる様に塗
布し、約８０℃で約１０分間予備乾燥を行なった後、マ
ジクロン＃１０００クリヤー（関西ペイント社製、商品
名、アクリルメラミン系有機溶剤形塗料）を乾燥膜厚が
約４０μｍになる様に塗布した。そして室温でセッティ
ングしたのち１４０℃で３０分間加熱を行なってメタリ
ック塗膜を得た。

【００４０】これらの塗膜の外観を調べた結果を表２に
示した。

【００４１】

【表２】

【００４２】塗膜外観（＊４）：次の各項目につき調べ
た。

【００４３】メタリックムラ：塗面を目視で判定した結
果である。○；メタリック粉末が塗面に対して平行にか
つ均一に配向し、メタリックムラの発生が全く認められ
ない。△；メタリックムラの発生が認められた。×；メ
タリックムラが著しく認められた。

【００４４】メタリックヨリ・タレ：塗面を目視で判定
した結果である。○；メタリック粉末にヨリ・タレがな
く良好である。△；メタリック粉末にヨリ・タレを生じ
た。×；メタリック粉末に著しいヨリ・タレを生じた。

【００４５】光沢：６０度鏡面反射率を測定した値であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０９Ｄ 5/36 ＰＲＤ 7211−4Ｊ 133/04 ＰＧＢ 7921−4Ｊ ＰＧＪ 7921−4Ｊ (72)発明者 中村 茂 愛知県西加茂郡三好町大字莇生字平地１ 関西ペイント株式会社内 (72)発明者 狭田 謙一 愛知県西加茂郡三好町大字莇生字平地１ 関西ペイント株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水酸基及びカルボキシル基含有樹脂、アミ
   ノ樹脂、金属フレーク粉末及び／又はマイカ粉末、モン
   モリロナイト及び／又はその有機複合体、シリカ粉末、
   中和剤並びに水を必須成分として含有することを特徴と
   する水性メタリックベース塗料組成物。
2. 【請求項２】素材に請求項１記載の塗料組成物を塗布
   し、続いてクリヤー塗料組成物を塗布して２層塗膜を形
   成させた後、両塗膜を硬化させることを特徴とする塗膜
   形成方法。