JPH081071A - 塗装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】塗料の色調や溶剤の量にかかわらず、塗装の際
には低粘度とするとともに塗着後に高粘度となるように
構成し、塗面を平滑とするとともにタレを確実に防止す
る。 【構成】水素結合性ゲルのゲル粉末が分散された液状塗
料に超音波を照射してゲル粉末を破壊した後、直ちにス
プレー塗装することを特徴とする。ゲル粉末が超音波で
破壊されることにより、塗着後の塗料に構造粘性が出現
し、タレが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スプレー塗装を用いた
塗装方法に関する。本発明の塗装方法は、ハイソリッド
塗料を塗装する場合などに用いることができる。

【０００２】

【従来の技術】地球環境の保護という観点から、塗料・
塗装分野では有機溶剤排出量の削減が大きな課題となっ
ている。そして塗料における対応としては、ハイソリッ
ド塗料、水性塗料及び粉体塗料があり、それぞれ実用化
されている。ところが粉体塗料及び水性塗料の場合に
は、塗装設備の改造が必要となり、また塗装条件が厳し
くなるという問題があるのに対し、ハイソリッド塗料で
あれば既存の塗装設備をそのまま利用できるという利点
があるため、ハイソリッド塗料の研究が近年活発に行わ
れている。

【０００３】ところで、自動車などの塗装においては、
スプレー塗装法が一般に用いられている。スプレー塗装
の場合には、スプレーガンから吐出された塗粒が微細で
あるほど平滑な塗面が得られ、スプレーガンから吐出さ
れる塗粒は塗料の粘度が低いほど微細となる。したがっ
て塗装時における塗料の粘度は、一般に数１００ｃＰ程
度までにする必要がある。

【０００４】そして従来の有機溶剤型塗料の場合には、
スプレーガンから吐出された塗粒は飛行中に表面から溶
剤が蒸発し、被塗物に塗着した際には約１０００ｃＰ程
度に粘度が上昇するように溶剤組成が設計されている。
これにより塗着後のタレが防止されている。ところがハ
イソリッド塗料の場合には、マトリックスとなる樹脂自
体の粘度が低いばかりか、もともと含まれる溶剤量が少
ないので飛行中に塗粒から蒸発する溶剤量も少ない。ま
た溶剤組成の設計の自由度も低い。そのため、ハイソリ
ッド塗料をスプレー塗装する場合には、タレが生じ易い
という問題がある。

【０００５】そこで、塗装時には低粘度の塗料を吐出し
て塗粒を微粒化するとともに、被塗物に塗着した際には
塗料が高粘度となってタレを防止する塗装方法が種々提
案されている。例えば特開平３−２６２５６８号公報に
は、飛行中の塗粒又は被塗物に塗着した塗料に赤外線な
どの電磁波を照射することで、加熱により溶剤を強制的
に蒸発させて粘度を上昇させる塗装方法が開示されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記公報に開
示の塗装方法では、不透明な塗料では電磁波の反射が生
じるため、短時間の加熱が困難である。また、さらなる
ハイソリッド化が検討されている今日、溶剤の蒸発によ
る増粘はほとんど期待できない。そこで、溶剤の代わり
に光重合性モノマーを用い、電磁波を照射することで飛
行中に重合させることで増粘させる方法も考えられてい
る。しかしこの方法では、重合体が塗膜中に残存するこ
とから、塗膜物性への悪影響のない組成を選択する必要
があり、塗料設計の自由度が低い。また不透明な塗料で
は、上記と同様に電磁波の反射が生じて短時間に重合さ
せることが困難となる。

【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、不透明な塗料であっても、塗着後に確実に
増粘させてタレを防止することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する第１
発明の塗装方法は、水素結合性ゲルのゲル粉末が分散さ
れた液状塗料に超音波を照射してゲル粉末を破壊した
後、直ちにスプレー塗装することを特徴とする。また第
２の発明の塗装方法は、構造粘性付与剤を内包するマイ
クロカプセルが分散された液状塗料に超音波を照射して
マイクロカプセルを破壊した後、直ちにスプレー塗装す
ることを特徴とする。

【０００９】

【作用】水素結合性ゲルは、水素結合性官能基をもつポ
リマー分子どうしが水素結合によって結合し、ゲル粉末
表面に表出する水素結合性官能基は僅かである。したが
って、このようなゲル粉末が分散した液状塗料では、構
造粘性はほとんど現れず低粘度の塗料とすることができ
る。

【００１０】そして本発明では、この塗料に超音波が照
射される。すると塗料中に分散しているゲル粉末は超音
波により破壊され、多くの独立したポリマー分子が塗料
中に分散した状態となる。それぞれのポリマー分子は、
塗料中で他のポリマー分子と再び水素結合により結合し
ようとし、これにより構造粘性が現れて塗料の粘度が上
昇する。

【００１１】一方、構造粘性付与剤を内包するマイクロ
カプセルが分散された塗料では、構造粘性付与剤はマイ
クロカプセルで保護されているので、構造粘性はほとん
ど現れず低粘度の塗料とすることができる。そして超音
波を照射することでマイクロカプセルが破壊されると、
内包されていた構造粘性付与剤が塗料中に分散され、構
造粘性が現れて塗料の粘度が上昇する。

【００１２】なお、ゲル粉末の破壊からポリマーどうし
が再び水素結合するまでには若干の時間が必要である。
またマイクロカプセルが破壊されてから構造粘性付与剤
が構造粘性を発揮するまでにも、若干の時間が必要であ
る。本発明ではこの時間を極めてうまく利用している。
つまり、超音波を照射するのはスプレーガンから吐出さ
れる直前であり、スプレーガンから吐出される瞬間には
ゲル又はマイクロカプセルは破壊されているが構造粘性
はまだ現れていない。したがって塗料は低粘度状態が維
持されているので、スプレーガンから吐出される塗粒を
極めて微細化することができる。これにより、塗面を平
滑とすることができ外観品質に優れた塗膜が得られる。

【００１３】そして吐出された塗粒内では、飛行中に構
造粘性が徐々に現れ、被塗物に塗着した際にはほぼ完全
に構造粘性が現れて塗料は高粘度となっている。したが
ってタレが防止され、外観品質に優れた塗膜が形成され
る。水素結合性官能基をもつポリマー又は構造粘性付与
剤による構造粘性は、無溶剤の液状樹脂中でも現れる。
したがって本発明の塗装方法では、溶剤量には無関係に
作用効果を奏することができるので、ハイソリッド塗料
に適用することが可能であり、溶剤量がさらに低減され
た将来のハイソリッド塗料にも適用することができる。

【００１４】

【実施例】以下、実施例及び試験例により具体的に説明
する。 （実施例） 〔１〕水素結合性ゲル粉末の調製 ヘキサメチレンジイソシアネート５０ｍｌと、触媒とし
てのジブチルチンジラウレート０．５ｇとを混合した溶
液を２５℃に保持し、この溶液を攪拌しながら、表１に
示す組成のポリエチレングリコール（日本油脂（株）
製）１０ｇがベンゼン９０ｍｌに溶解した溶液を約２０
分かけて滴下した。その後３０分間攪拌を続け、反応終
了後の溶液を多量のヘキサン中に投入してポリマーを沈
澱させた。

【００１５】

【表１】 １昼夜放置後、上澄みを除去し、ヘキサンで２〜３回洗
浄後真空乾燥した。得られたゲルは白い固体であり、Ｆ
Ｔ−ＩＲ測定の結果ウレタン結合が形成されていること
が確認された。このゲルは、化１式に示すようにポリマ
ー分子のウレタン結合どうしが水素結合によって結合し
ていると考えられる。

【００１６】

【化１】

【００１７】そしてこのゲルを乳鉢で細かく粉砕して、
ゲル粉末を調製した。 〔２〕塗料の調製 重量比でＭＭＡ／ＢＡ／２−ＨＥＭＡ＝３０／５０／２
０の比率のモノマー組成で重合されたアクリル樹脂３０
重量％と、トリプロピレングリコールジアクリレート
（「Ｍ−２２０」東亜合成化学工業（株）製）３５重量
％と、メラミン樹脂（「サイメル２３６」三井サイアナ
ミッド（株）製）３５重量％からなる無溶剤型クリア塗
料に対し、上記ゲル粉末を５重量％となるように添加し
て分散させた。この塗料の粘度は１２０ｃＰ（２５℃）
であった。 〔３〕塗装試験 上記塗料を図１に示す塗装装置に供給し、塗装試験を行
った。この塗装装置は、塗料タンク１と、ポンプ１０に
より塗料を塗料タンク１からスプレーガン２に供給する
供給管路１１とからなり、供給管路１１のスプレーガン
２の手前の一部分は水槽３内に配置されている。そして
水槽３の側面側には超音波ホーン４が配置され、水槽３
内の供給管路１１に超音波を照射可能となっている。

【００１８】上記塗装装置を用い、超音波ホーン４から
２０ｋＨｚの超音波を水槽３に照射しながら、スプレー
ガン２より塗料を吐出して塗装を行った。供給管路１１
を流れる塗料は、水槽３内に約３０秒間滞留し超音波が
照射された。スプレーガン２から吐出される塗粒は、目
視による観察では超音波を照射しない場合と同等の微粒
子であり、吐出の瞬間では粘度の上昇はほとんどないと
判断された。

【００１９】また被塗物表面に塗着した塗料を掻き取っ
てその粘度を測定したところ、１１００ｃＰ（２５℃）
と塗装前の約９倍の粘度であった。なお上記塗料と、ゲ
ル粉末を含まないこと以外は同組成の比較塗料とをそれ
ぞれビーカに採り、２０ｋＨｚの超音波を３０秒照射し
た。その結果、比較塗料では、超音波の照射前後で粘度
の変化はみられなかったのに対し、上記塗料では塗装試
験と同様に超音波の照射前後で約９倍の増粘がみられ、
ゲル粉末が増粘に寄与していることが明らかであった。

【００２０】なお、上記実施例では２０ｋＨｚの超音波
を用いたが、超音波の出力エネルギーは破壊すべきゲル
の水素結合強度によって選択する必要があり、２０ｋＨ
ｚに限定されるものではない。また照射時間も超音波の
出力及びゲルの水素結合強度によって選択され、３０秒
に限定されるものではない。また、上記実施例では水素
結合性ゲルとしてジイソシアネートとポリエチレングリ
コールが反応したウレタン結合をもつポリマーを用いた
が、本発明はこれに限られるものではなく、水素結合に
より構造粘性を付与することができ、かつその水素結合
が超音波で破壊可能なものであれば用いることができ
る。

【００２１】さらに、ゲル粉末の塗料への配合量として
は、上記実施例では５重量％であったがこれに限られる
ものではなく、１〜１０重量％の範囲で、好ましくは１
〜３重量％の範囲で用いることができる。１０重量％を
超えて配合すると、ゲルを構成するポリマーによる塗膜
物性への悪影響が顕著になるので好ましくない。 （試験例）上記実施例で用いたアクリルメラミン系の無
溶剤型クリア塗料（水素結合性ゲルは含まない）１００
重量部に対して、マイクロカプセル（「ＭＣＰ−Ｂ」三
井東圧（株）製）９重量部と、このマイクロカプセルが
破壊された場合に青色に着色する顕色剤（「ＭＣＤ」三
井東圧（株）製）６重量部を加えた塗料を調製した。こ
の塗料は無色透明であった。

【００２２】この塗料を図１に示す塗装装置により実施
例と同様に２０ｋＨｚの超音波を３０秒間照射しながら
塗装したところ、塗膜は青色に着色しマイクロカプセル
が破壊されたことが確認された。また超音波照射前後の
塗料の電子顕微鏡観察からも、超音波照射によりマイク
ロカプセルが破壊されることが確認された。この試験例
から、用いたマイクロカプセルは超音波により破壊され
ることが明らかであるから、そのマイクロカプセルの芯
として構造粘性付与剤を用いることにより、マイクロカ
プセルが破壊されて初めて塗料に構造粘性を付与するこ
とができることは自明であり、塗装時には低粘度であっ
て、スプレーガンから吐出後に構造粘性が出現して高粘
度とすることができることが明らかである。

【００２３】なお、マイクロカプセルの芯となる構造粘
性付与剤としては、モノアミンとジイソシアネートの反
応物、マイクロゲルなどが例示される。またマイクロカ
プセルの壁材としては、蛋白質、セルロース系、縮合系
ポリマー、重合系ポリマー、ろう物質など、超音波で破
壊でき塗料中の配合物で侵されない材質であれば特に制
限なく用いることができる。

【００２４】また構造粘性付与剤をマイクロカプセル化
するには、界面重合法、in situ 重合法、液中硬化被覆
法などの化学的方法、相分離法、液中乾燥法、融解分散
冷却法などの物理化学的方法、気中懸濁被覆法、スプレ
ードライング法、静電的合体法などの物理的方法など、
公知の方法で行うことができる。さらに、上記試験例で
は２０ｋＨｚの超音波を用いたが、超音波の出力エネル
ギーは破壊すべきマイクロカプセルの壁材の強度によっ
て選択する必要があり、２０ｋＨｚに限定されるもので
はない。また照射時間も超音波の出力及びマイクロカプ
セルの壁材の強度などに応じて選択され、３０秒に限定
されるものでもない。

【００２５】そして、マイクロカプセルの塗料への配合
量としては、上記試験例では９重量％であったがこれに
限られるものではなく、１〜１０重量％の範囲で、好ま
しくは１〜３重量％の範囲で用いることができる。１０
重量％を超えて配合すると、構造粘性付与剤及びマイク
ロカプセルの壁材による塗膜物性への悪影響が顕著にな
るので好ましくない。

【００２６】なお、本発明の塗装方法により、超音波で
マイクロカプセルを破壊できることが明らかとなった。
したがって構造粘性付与剤ばかりでなく、例えば硬化剤
や反応触媒などをマイクロカプセル化して塗料中に添加
しておけば、塗料の貯蔵安定性は極めて良好としつつ、
スプレーガンから吐出直前に超音波を照射することで塗
膜を急速に硬化させることもできる。また貯蔵中に反応
して効果が消失するような添加剤であっても、マイクロ
カプセル化して塗装時に破壊するようにすれば、塗装時
にその添加剤の効果を発現させることができ塗料設計の
自由度が向上する。さらに、前述の顕色剤などをマイク
ロカプセル化して用いれば、超音波照射の有無で塗膜の
色調を異ならせることが可能となり、１種類の塗料で複
数の塗色が可能となる。

【００２７】

【発明の効果】すなわち本発明の塗装方法によれば、ゲ
ル粉末又はマイクロカプセルを超音波で破壊することに
より構造粘性を付与するものであるから、塗料の透明性
や溶剤の量には無関係に塗料を増粘させることができ
る。したがって、溶剤の蒸発により高粘度とする従来の
方法に比べて対象塗料の配合設計の自由度が高く、しか
も素早く容易に増粘させることができる。

【００２８】したがって無溶剤のハイソリッド塗料であ
ってもタレを確実に防止することができ、将来のハイソ
リッド塗料にも確実に適用することができるので、ハイ
ソリッド塗料の設計の自由度が拡大される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例で用いた塗装装置の構成説明
図である。

【符号の説明】

１：塗料タンク ２：スプレーガン ３：水槽
４：超音波ホーン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水素結合性ゲルのゲル粉末が分散された
   液状塗料に超音波を照射して該ゲルを破壊した後、直ち
   にスプレー塗装することを特徴とする塗装方法。
2. 【請求項２】 構造粘性付与剤を内包するマイクロカプ
   セルが分散された液状塗料に超音波を照射して該マイク
   ロカプセルを破壊した後、直ちにスプレー塗装すること
   を特徴とする塗装方法。