JPH08157772A

JPH08157772A - 水性塗料及びそれを用いる塗装方法

Info

Publication number: JPH08157772A
Application number: JP6305158A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Nakazato; 誠一中里; Takashi Onuma; 孝大沼; Masataka Murai; 将孝村井
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 1994-12-08
Filing date: 1994-12-08
Publication date: 1996-06-18
Anticipated expiration: 2014-07-26
Also published as: JP2924674B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】皮張りが防止され、被覆欠陥の発生がなく、平
滑性に優れた塗膜を形成でき、厚膜塗装が可能であり、
塗料循環中に生じる泡を外気中に引き出すことが可能で
あり、塗装作業性にも優れている。【構成】水分散性樹脂、有機溶媒及び水を必須成分とし
て含有する水性塗料であって、有機溶剤が、下記式
（１）式中、Ｒ₁ は水素原子またはメチル基であり、Ｒ₂ は式
Ｃ_x Ｈ_2x+1（ただしｘは０乃至５の整数である）で表さ
れる基であり、ｎは１または２である、で表され且つ沸
点が１２０℃以上２００℃未満の第一の水親和性有機溶
剤（Ｓ１）と、上記式（１）で表され且つ沸点が２００
℃以上の第二の水親和性有機溶剤（Ｓ２）とを、Ｓ１／
Ｓ２の重量比で８０／２０乃至５０／５０の比で含み且
つＳ１とＳ２との合計量が、全塗料組成物に対し５乃至
２０重量％の範囲となるように含有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水性塗料に関し、より
詳細には、塗膜表面におけるブツの発生を防止し、塗膜
表面の平滑性や他の塗膜特性、更に厚盛り特性を向上さ
せた水性塗料に関する。本発明は更に、上記特性を発現
させ且つ塗装作業性を向上させるための塗装方法にも関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、缶詰用缶の製造に際し、金属の内
容物への溶出を防止し、また金属の腐食を防止するた
め、各種の塗料で金属素材や、缶自体に塗装することが
行われている。未塗装の金属素材を用いた絞りしごき缶
の場合は勿論のこと、塗装金属素材を用いた絞り缶や、
スリーピース缶でも、製缶工程で入る塗膜のキズを補正
塗りし、またトップコートを形成させるために、缶胴や
缶蓋に各種塗料を塗装し、焼付けることが行われてい
る。

【０００３】金属基体への密着性、耐腐食性、フレーバ
ー特性及び塗膜加工性の点では、エポキシ樹脂と硬化剤
樹脂をの組合せから成る塗料や、ビニル系塗料が優れた
ものである。これらの塗料は有機溶媒溶液の形で塗布す
ると、良い性能が発現されるが、スプレー塗装に際し
て、作業環境中に溶剤が揮散し、大気汚染や環境衛生上
の問題を生じる。

【０００４】これらの欠点を解消するために水性塗料、
即ち水性分散体塗料の開発も既に行われている。このよ
うな水性塗料の第一のタイプのものは、塗料樹脂を何等
かの手段で微粒化し、界面活性剤や水溶性乃至親水性樹
脂を分散剤として水中に分散したものである（例えば特
公昭４４−１８０７６号公報）。第二のタイプのもの
は、エポキシ樹脂のように官能基を有する塗料を、アク
リル樹脂のようにカルボキシル基を有する樹脂と反応さ
せることにより変性し、この変性樹脂をアンモニアまた
はアミン類で中和することによって、水性媒体中に自己
乳化させたものである（例えば特開昭５９−２１３７１
８号公報）。

【０００５】公知の水性塗料は、水性とは言え、樹脂の
製造時に由来する有機溶剤或いは塗料安定化のため添加
される有機溶剤を全希釈剤当りかなりの量で含有し、こ
の有機溶剤が作業環境を汚染し、また形成される塗膜は
内容物のフレーバーを損うという問題がある。

【０００６】特公平３−２４６１号公報には、アンモニ
ウム塩乃至アミン塩の形の自己乳化型及び自己架橋型樹
脂が、水と水混和性有機溶剤とから成る水性希釈剤中に
分散した水性分散液を調製し、次いで、該水性分散液
を、水性希釈剤の組成が９０重量％よりも多い量の水と
１０重量％未満の水混和性有機溶剤とから成り、且つ固
形分濃度が１５重量％以上になるまで、減圧下に共沸蒸
留に賦することを特徴とする低溶剤含有量の水性塗料の
製法が記載されており、該水混和性有機溶剤として、セ
ロソルブ系溶剤及びカルビトール系溶剤から成る群から
選択された少なくとも１種の、１８０℃以上の沸点を有
する溶剤を使用することが記載されている。

【０００７】また、特開平２−２５５７７３号公報に
は、水分散性樹脂（Ａ）、有機溶剤（Ｂ）、水（Ｃ）お
よび必要に応じて添加剤（Ｄ）からなる水性塗料組成物
において、有機溶剤（Ｂ）は下記一般式（ただし、式中ＲはＨもしくはＣＨ₂基、Ｒ´は炭素数
５〜９であるアルキル基、ｎは１もしくは２を表わ
す。）で示される水混和性有機溶剤（ｂ₁）と、２５℃
における水に対する溶解度および水の溶解度がいずれも
２重量％以下である疎水性有機溶剤（ｂ₂）とを
（ｂ₁）／（ｂ₂）＝９５／５〜５０／５０の割合で含
み、（ｂ₁）と（ｂ₂）の合計量は全塗料組成物に対し
て４重量％以上配合され、かつ有機溶剤（Ｂ）は全塗料
組成物に対して１０重量％以下であることを特徴とする
水性塗料組成物が記載されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする問題点】前者の提案は、塗料
の分散安定性を損わずに余分の有機溶剤を予じめ除去し
ようというものであるが、やはり水性塗料を使用する場
合に生じる塗装作業性の低下及び塗膜物性の低下の問題
が未だ十分に解決されていない。

【０００９】即ち、塗料をローラ塗布に用いる場合、塗
料の循環供給は必須不可欠であるが、水分散型塗料で
は、塗料循環中に泡を巻き込みやすく、しかも一旦泡を
巻き込むと、その泡を除去することが困難であるという
問題がある。

【００１０】また、水性塗料では、塗装直後に極く表面
のみが乾燥して（ワキと呼ぶ）、加温時の牛乳のように
薄皮が発生し、未乾燥塗膜内部に残留している溶媒が急
激に揮発し、これにより被覆欠陥が発生し、また生成し
た塗膜は平滑性にも劣っている。更に、表面に皮張りが
生じると、塗膜内部に水分が残留し、厚膜塗装ができな
いという問題がある。更にまた、水性塗料の共通の欠点
として、塗膜が周辺の湿度の影響を受けやすいという欠
点もある。

【００１１】後者の提案にみられる水性塗料では、塗装
直後の状態では溶剤の乾燥がうまくいくが、疎水性溶媒
が水から分離し、揮発していくため、塗膜中における塗
料の安定性が悪いという問題を未だかかえている。

【００１２】従って、本発明の目的は、前述した皮張り
が防止され、被覆欠陥の発生がなく、平滑性に優れた塗
膜を形成できる水性塗料を提供するにある。

【００１３】本発明の他の目的は、最初に水分が揮発
し、次に有機溶剤が揮発し、その結果として厚膜塗装が
可能であり、更に塗膜への周辺の湿度の影響が少なく塗
装環境の自由度の大きい水性塗料を提供するにある。

【００１４】本発明の更に他の目的は、塗料循環中に生
じる泡を外気中に引き出すことが可能であり、種々の塗
膜物性に優れた塗膜を形成できると共に、塗装作業性に
も優れている塗装方法を提供するにある。

【００１５】

【問題点を解決するための手段】本発明によれば、水分
散性樹脂、有機溶媒及び水を必須成分として含有する水
性塗料であって、有機溶剤が、下記式（１）式中、Ｒ₁ は水素原子またはメチル基であり、Ｒ₂ は式Ｃ_x Ｈ_2x+1 （ただしｘは０乃至５の整数である）で表される基であ
り、ｎは１または２である、で表され且つ沸点が１２０
℃以上２００℃未満の第一の水親和性有機溶剤（Ｓ１）
と、上記式（１）で表され且つ沸点が２００℃以上の第
二の水親和性有機溶剤（Ｓ２）とを、Ｓ１／Ｓ２の重量
比で８０／２０乃至５０／５０の比で含み且つＳ１とＳ
２との合計量が、全塗料組成物に対し５乃至２０重量％
の範囲となるように含有することを特徴とする水性塗料
が提供される。

【００１６】本発明によればまた、水分散性樹脂、有機
溶媒及び水を必須成分として含有する水性塗料を、汲み
上げローラ、分配ローラ及び塗布ローラを介して缶用素
材または缶にローラコートすることから成る塗装方法に
おいて、水性塗料として、有機溶剤が、下記式（１）式中、Ｒ₁ は水素原子またはメチル基であり、Ｒ₂ は式Ｃ_x Ｈ_2x+1 （ただしｘは０乃至５の整数である）で表される基であ
り、ｎは１または２である、で表され且つ沸点が１２０
℃以上２００℃未満の第一の水親和性有機溶剤（Ｓ１）
と、上記式（１）で表され且つ沸点が２００℃以上の第
二の水親和性有機溶剤（Ｓ２）とを、Ｓ１／Ｓ２の重量
比で８０／２０乃至５０／５０の比で含み且つＳ１とＳ
２との合計量が、全塗料組成物に対し５乃至２０重量％
の範囲となるように含有する塗料を使用し、且つ汲み上
げローラ及び分配ローラの周速に比して塗布ローラの周
速を大きくし且つ分配ローラと塗布ローラとの間で水性
塗料に剪断力を作用させながら塗装を行うことを特徴と
する塗装方法が提供される。分配ローラの周速Ｖ１と塗
布ローラの周速Ｖ２との比（Ｖ１／Ｖ２）を０．５乃至
０．８の範囲、特に０．６乃至０．８の範囲とすること
が好ましい。

【００１７】

【作用】本発明の水性塗料は、公知の水性塗料と同様
に、水分散性樹脂、有機溶剤及び水を必須成分として含
有しているが、有機溶剤として、前記式（１）で表わさ
れ、且つ沸点が１２０℃以上で２００℃未満の第一の水
親和性有機溶剤（Ｓ１）と、前記式（１）で表わされ且
つ沸点が２００℃以上の第二の水親和性有機溶剤（Ｓ
２）とを組合せで用いることが顕著な特徴である。

【００１８】即ち、本発明は低沸点溶剤Ｓ₁と高沸点溶
剤Ｓ₂との組み合わせを使用するが、これら何れの溶剤
も式（１）で表わされるセロソルブ系乃至カルビトール
系の水親和性有機溶剤であり、この塗料は、塗料の状態
から焼付終了迄の間、相分離等を生じることなく塗料の
安定性に極めて優れている。

【００１９】本発明に使用する第二の水親和性有機溶剤
（Ｓ２）は、沸点が２００℃以上と高沸点であり、塗膜
の乾燥（セット）乃至焼付時に、最初に水が揮発し、最
後に有機溶剤が揮発するように作用する。一方、第一の
水親和性有機溶剤（Ｓ１）は、沸点が１２０℃以上２０
０℃未満と比較的低く、水の揮発を促進し、塗装直後に
塗膜表面に皮張りが発生するのを防止する。

【００２０】本発明によれば、以上の組合せ溶剤の使用
により、従来の水性塗料にみられた皮張りの発生が防止
され、被覆欠陥の発生がなく、平滑性に優れた塗膜を形
成でき、また本発明の塗料では、最初に水分が揮発し、
次に有機溶剤が揮発し、その結果として厚膜塗装が可能
であり、更に塗膜への周辺の湿度の影響が少なくなると
いう利点がある。

【００２１】本発明の塗料では、Ｓ１／Ｓ２の重量比が
８０／２０乃至５０／５０、特に７５／２５乃至６０／
４０の比で含有することも重要であり、このＳ１／Ｓ２
比が上記範囲よりも小さいと、塗装直後の皮張りを防止
することが困難となる傾向があり、一方上記範囲よりも
大きいと、塗膜内部に水が残留する傾向があり何れも好
ましくない。

【００２２】また、Ｓ１とＳ２との合計量が塗料全組成
物当り５乃至２０重量％、特に８乃至１６重量％の量で
存在すべきであり、上記範囲よりも少ないと塗料の安定
性が低下する傾向があり、一方上記範囲よりも多いと、
塗膜中の残存溶媒によるフレーバーへの悪影響がでた
り、また揮発した有機溶剤の処理のための負担が増大す
るため好ましくない。

【００２３】本発明の水性塗料は、汲み上げローラ、分
配ローラ及び塗布ローラの組み合せを使用する缶用素材
または缶へのローラ塗布法に好適に使用される。この
際、汲み上げローラ及び分配ローラの用途に比して塗布
ローラの周速を大きくし且つ分配ローラと塗布ローラと
の間で水性塗料に剪断力を作用させながら、塗装を行
う。上記周速比とすることで、塗布される直前の塗料中
に周速比に応じた剪断力（シエア）を与え、塗料中に含
まれる泡を塗料外、即ち表面に引き出すことが可能とな
り、泡のない塗料をローラコートし、また塗料中の泡を
消失させるための放置時間を短縮することができる。勿
論、塗料中に含有される組み合わせ溶剤は、塗料の粘
度、特に動粘度を低下させ、塗料中の泡の表面への移行
及び消泡を容易にする。

【００２４】分配ローラの周速Ｖ１と塗布ローラの周速
Ｖ２との比（Ｖ１／Ｖ２）を０．５乃至０．８、特に
０．６乃至０．８の範囲とすることが好適である。周速
比（Ｖ１／Ｖ２）が上記範囲よりも大きいと、塗料中の
泡の引き出しが不十分となる傾向があり、一方上記範囲
よりも小さいと、塗料の供給量が不足したり或いは塗料
に過度の剪断を与えることにより、塗料の安定性が低下
したりする不都合がある。周速化が上記範囲内では、水
性塗料の安定性を維持しながら、泡の除去が有効に行わ
れ、塗装作業性も著しく良好である。

【００２５】

【発明の好適態様】

［水性塗料］本発明では塗料中の樹脂分として水分散性
樹脂を使用する。水分散性樹脂とは、本来水不溶性であ
るが、乳化作用により水中に分散しているものである。
この水分散性樹脂は、水溶性樹脂とは異なり、焼付硬化
された後には感湿性基が存在しないため、厳密な耐水
性、耐熱水性が要求される缶用塗料として特に適したも
のである。

【００２６】本発明に用いる水分散性樹脂は、必ずしも
これに限定されないが、乳化性を付与するためのアクリ
ル樹脂成分、基体に対して優れた密着性を付与するため
のエポキシ樹脂成分及び最終塗膜に耐水性、耐熱性及び
加工性を付与するためのエポキシ樹脂用硬化剤樹脂成分
の３成分を含有する。この場合、カルボキシル基含有ア
クリル樹脂成分とエポキシ樹脂成分或いは硬化剤樹脂成
分とが共重合体の形で溶液中に含有されていてもよい
し、またカルボキシル基含有アクリル樹脂成分とエポキ
シ樹脂成分とがブレンドの形で溶液中に含有されていて
もよい。

【００２７】用いるアクリル樹脂の酸価を３５乃至３５
０、特に７０乃至３３０の範囲とすること及びこのアク
リル樹脂を塗料用樹脂当り３乃至３０重量％、特に５乃
至２５重量％の量で用いることが一般に好ましい。

【００２８】即ちアクリル樹脂の酸価が上記範囲よりも
低い場合には、塗料樹脂分を粒径が微細で且つ均斉なＯ
／Ｗ（水中油）型分散粒子に乳化させることが困難とな
り、また分散粒子の乳化安定性も低下する傾向がある。
また、アクリル樹脂の酸価が上記範囲よりも高い場合に
は、アクリル樹脂が塗料樹脂分から分離して水相に移行
する傾向があり、このために微細で均斉な粒径への乳化
が困難となり且つ分散液の安定性もかえって低下するよ
うになり、更に形成される塗膜は湿度に敏感となりやす
いという欠点をも生じる。

【００２９】この水性塗料において、アクリル樹脂とし
ては、酸価が上述した範囲内にある限り任意のアクリル
樹脂を用いることができる。このアクリル樹脂は、上述
した酸価のカルボキシル基を樹脂中に与えるエチレン系
不飽和カルボン酸又はその無水物と、アクリル酸エステ
ル又はメタクリル酸エステルと、所望によりこれらと共
重合可能な他のエチレン系不飽和単量体との共重合体か
ら成る。エチレン系不飽和カルボン酸又はその無水物と
しては、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレ
イン酸、フマル酸、イタコン酸、シトラコン酸、無水マ
レイン酸、無水イタコン酸等である。

【００３０】アクリル酸やメタクリル酸のエステルとし
ては、例えば（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アク
リル酸エチル、（メタ）アクリル酸イソプロピル、（メ
タ）アクリル酸ｎ−ブチル、（メタ）アクリル酸イソブ
チル、（メタ）アクリル酸ｎ−アミル、（メタ）アクリ
ル酸イソアミル、（メタ）アクリル酸ｎ−ヘキシル、
（メタ）アクリル酸２−エチルヘキシル、（メタ）アク
リル酸ｎ−オクチルなどがある。ただし、上記の（メ
タ）アクリル酸とはアクリル酸もしくはメタクリル酸を
示す。

【００３１】これらの単量体と共に共重合される他の共
単量体としては、スチレン、ビニルトルエン、アクリル
ニトリル、メタクリロニトリル等を挙げることができ
る。

【００３２】用いるアクリル樹脂はフイルムを形成する
に足る分子量を有するべきであり、一般に10,000乃至20
0,000 、特に20,000乃至150,000 の範囲内の分子量を有
していることが望ましい。アクリル共重合体の適当な組
合せの例は、(1) メタクリル酸メチル／アクリル酸２−
エチルヘキシル／アクリル酸、(2) スチレン／メタクリ
ル酸メチル／アクリル酸エチル／メタクリル酸、(3) ス
チレン／アクリル酸エチル／メタクリル酸、(4) メタク
リル酸メチル／アクリル酸エチル／アクリル酸等であ
る。

【００３３】これらのアクリル樹脂は、これらの単量体
を有機溶媒中、アゾビスイソブチロニトリル類や過酸化
物の存在下で重合させることにより容易に得られる。

【００３４】エポキシ樹脂としては、ビスフェノールＡ
等のビスフェノール類とエピハロヒドリンとの重縮合に
より得られたビスフェノール型エポキシ樹脂が好適であ
り、そのエポキシ当量は一般に４００乃至20,000、特に
1,000 乃至5,000 の範囲に、また、数平均分子量は1,00
0 乃至20,000、特に2,000 乃至13,000の範囲にあるのが
好ましい。

【００３５】エポキシ樹脂に対して反応性のある樹脂硬
化剤としては、エポキシ樹脂の水酸基やオキシラン環に
対して反応性を有する官能基、例えば水酸基、アミノ
基、カルボキシル基等を有する樹脂；例えばレゾール型
及び／又はノボラック型のフェノール・ホルムアルデヒ
ド樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、メラミン・ホル
ムアルデド樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、ア
クリル樹脂、ポリウレタン樹脂、キシレン樹脂、エポキ
シエステル樹脂、ブチラール樹脂等の１種又は２種以上
の組合せが使用される。これらの内でもメチロール基含
有熱硬化性樹脂、特にレゾール型フェノール樹脂が好適
である。

【００３６】本発明では、エポキシ樹脂と硬化剤樹脂と
の組成比が任意の範囲内にある場合にも、この塗料樹脂
を微細な分散粒径に乳化分散させ得る。エポキシ樹脂と
硬化剤樹脂との割合いは、９５：５乃至４０：６０の重
量比、特に９０：１０乃至５０：５０の重量比の範囲内
にあるのが一般的である。

【００３７】本発明に用いる塗料溶液において、各樹脂
成分は単純な混合物として存在してもよいし、予備縮合
物乃至共重合体として存在していてもよい。例えば、エ
ポキシ樹脂成分或いは硬化剤樹脂成分とアクリル樹脂成
分とはブレンド物であってもよいし、共重合体の形で存
在してもよい。この後者の場合、共重合体は遊離のカル
ボキシル基を有するべきである。前者の場合にも、後者
の場合にも、樹脂全体当りの酸価は、一般に２乃至３
０、特に５乃至２０の範囲内にあるべきである。エポキ
シ−アクリル共重合体、即ちエポキシエステルの適当な
例は、特公昭５９−３７０２６号公報に記載されてい
る。また、エポキシ樹脂或いは硬化剤樹脂に（メタ）ア
クリル酸或いは更に（メタ）アクリル酸エステルをグラ
フト共重合させることにより、これらの共重合体を得る
ことができる。

【００３８】本発明の水性塗料における分散媒は、水と
前述した組み合わせ溶媒からなる。第一の水親和性有機
溶剤は、前記式（１）でｎが１である場合に対応するも
のであり、いわゆるセロソルブ系溶剤である。第二の水
親和性有機溶剤は、前記式（１）でｎが２である場合に
対応するものであり、いわゆるカルビトール系溶剤であ
る。アルキル基Ｒ₂ は炭素数４以下であることが好まし
く、エチル基、プロピル基、ブチル基が特に好ましい。

【００３９】第一の水親和性有機溶剤（Ｓ１）の適当な
例は、エチルセロソルブ（b.p １３４．８℃）、プロピ
ルセロソルブ（b.p１５０．０℃）、ブチルセロソルブ
（b.p１７１．２℃）等であり、第二の水親和性有機溶
剤（Ｓ２）の適当な例は、エチルカルビトール（b.p２
０１．９℃）、ブチルカルビトール（b.p２３０．４
℃）等である。

【００４０】溶剤Ｓ１／Ｓ２の重量比は８０／２０乃至
５０／５０、特に７５／２５乃至６０／４０の比で含有
するべきであり、また、Ｓ１とＳ２との合計量が塗料全
組成物当り５乃至２０重量％、特に８乃至１６重量％の
量で存在するのがよい。

【００４１】水性塗料中の樹脂分濃度は、一般に２５乃
至４０重量％、特に２８乃至３５重量％の範囲内にある
のがよい。この水性塗料は、上記組み合わせ溶剤以外に
他の有機溶剤を含有していないことが好ましいが、塗料
用樹脂を製造する際に使用した他の有機溶媒を、塗料全
組成当たり３重量％以下、特に１重量％以下の量で含有
していてもよい。かかる他の溶媒としては、トルエン、
キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒；アセトン、メチル
エチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサ
ノン等のケトン系溶媒；エタノール、プロパノール、ブ
タノール等のアルコール系溶媒；酢酸エチル、酢酸ブチ
ル等のエステル系溶媒等を挙げることができる。勿論、
この水性塗料には、それ自体公知の塗料用配合剤、例え
ば可塑剤、滑剤、顔料、充填剤、安定剤等を所望により
配合してよい。

【００４２】本発明に用いる水性塗料は上記各成分を含
有するが、この水性塗料は、樹脂の有機溶剤溶液に、ア
ンモニア水又はアミン水を添加して、カルボキシル基を
中和すると共に、この溶液をＯ／Ｗ型エマルジョンに転
相することにより製造される。アンモニア及びアミン類
は、アクリル樹脂のカルボキシル基に対して、少なくと
も０．３化学当量、特に０．７乃至１．３化学当量の量
で用いるのがよい。

【００４３】中和に使用するアミン類としては、トリメ
チルアミン、トリエチルアミン、ｎ−ブチルアミン等の
アルキルアミン類、２−ジメチルアミノエタノール、ジ
エタノールアミン、トリエタノールアミン、アミノメチ
ルプロパノール、ジメチルアミノメチルプロパノール等
アルコールアミン類等が使用される。またエチレンジア
ミン、ジエチレントリアミン等多価アミンも使用でき
る。更に、分岐鎖アルキル基を有するアミンや複素環ア
ミンも好適に使用される。分岐鎖アルキル基を有するア
ミンとしては、イソプロピルアミン、sec −ブチルアミ
ン、tert−ブチルアミン、イソアミルアミン等の炭素数
３乃至６、特に炭素数３乃至４の分岐鎖アルキルアミン
が使用される。複素環アミンとしては、ピロリジン、ピ
ペリジン、モルホリン等の１個の窒素原子を含む飽和複
素環アミンが使用される。

【００４４】相転換により水性分散液には、水と有機溶
媒との双方が含有されている。この水性分剤液を共沸減
圧蒸溜に賦することにより有機溶媒を水との共沸により
除去し、また水性分散液の濃縮を行うことができる。有
機溶媒の共沸蒸溜に際しては、外部から水を補給しなが
ら行うことも可能なことが了解されるべきである。

【００４５】［塗装方法］本発明では、上記水性塗料
を、汲み上げローラ（フアンテン・ローラ）、分配ロー
ラ（ディストリビューション・ローラ）及び塗布ローラ
（コーティング・ローラ）を介して缶用素材または缶に
ローラコートするが、汲み上げローラ及び分配ローラの
周速に比して塗布ローラの周速を大きくし且つ分配ロー
ラと塗布ローラとの間で水性塗料に剪断力が作用する条
件下で塗装を行う。

【００４６】本発明に使用する塗装装置の一例を示す図
１において、上方に塗布ローラ１及び下方に支持ローラ
２が設けられており、両ローラ１，２のニップ位置に缶
用素材または缶３が供給されて、缶用素材等３への水性
塗料の塗装を行う。

【００４７】塗布ローラ１に近接して、これに塗料を供
給するための分配ローラ４が配置されており、この分配
ローラ４に近接して汲み上げローラ５が配置されてい
る。汲み上げローラ５の下部は、塗料溜（フアンテン・
パン）６に収容されている水性塗料７に浸漬されてい
る。また、汲み上げローラ５と分配ローラ４とのニップ
位置には、塗料液溜となるサイドウエア８が設けられて
いる。

【００４８】塗料タンク９には、水性塗料７を攪拌する
ための攪拌装置１０が設けられており、水性塗料をポン
プＰ，圧力計Ｈ，流量計Ｆを備えた供給用配管１１を通
してサイドウエア、つまり汲み上げローラと分配ローラ
とのニップ位置に供給する。塗料溜６と塗料タンク９と
の間には余剰の塗料を塗料タンクに戻す循環用配管１２
が設けられている。また、支持ローラ２にも、その表面
に移行した水性塗料を掻き取るためのスクレーパ１３及
び掻き取った水性塗料を収容するラッカーパン１４が設
けられており、ラッカーパン１４の水性塗料を塗料タン
ク９に戻す配管１５も設けられている。

【００４９】水性塗料の場合にも、塗料の分散を安定化
させ、且つその組成を均一化する上で、塗料を絶えず循
環させることは必須不可欠のことであるが、水性塗料の
場合塗料中に泡が抱き込まれやすく、しかも一旦泡が抱
き込まれると泡の消失、即ち脱泡が起こりがたい。本発
明では、塗布ローラ１の周速を汲み上げローラ５及び分
配ローラ４の周速より大きくし、塗布ローラ１と分配ロ
ーラ４とのニップ位置にある塗料に剪断力を与えること
により、塗料内部にある気泡を表面に引き上げ、消泡を
容易にするものである。この場合、水性塗料中に存在す
る組み合わせ有機溶剤は、水性塗料の粘度を低下させ、
消泡が容易に行われるように有利に作用する。

【００５０】分配ローラの周速Ｖ１と塗布ローラの周速
Ｖ２との比（Ｖ１／Ｖ２）を０．５乃至０．８の範囲と
して塗装を行うのがよく、０．６乃至０．８の範囲が特
に好適である。塗布ローラの周速は、用いる塗料の種類
や、設ける塗膜の厚みによっても相違するが、一般的に
いって、７０乃至１４０ｍ／ｍｉｎの範囲が適当であ
る。

【００５１】塗装する製缶用金属素材としては缶胴や缶
蓋形成用の各種金属或いは金属−プラスチック積層体の
シート（大板）やコイルを挙げることができ、また成形
後の缶胴や缶蓋にローラコートを行うこともできる。用
いる水性塗料は、下塗り塗料、上塗り塗料、接着用プラ
イマー塗料等の何れであってもよい。

【００５２】金属素材としては、各種表面処理鋼板やア
ルミニウム等の軽金属板や、これらの金属箔が使用され
るが、金属板が好ましい。

【００５３】表面処理鋼板としては、冷圧延鋼板を焼鈍
後二次冷間圧延し、亜鉛メッキ、錫メッキ、ニッケルメ
ッキ、電解クロム酸処理、クロム酸処理等の表面処理の
一種または二種以上行ったものを用いることができる。
好適な表面処理鋼板の一例は、電解クロム酸処理鋼板で
あり、特に１０乃至２００ｍｇ／ｍ²の金属クロム層と
１乃至５０ｍｇ／ｍ²（金属クロム換算）のクロム酸化
物層とを備えたものであり、このものは塗膜密着性と耐
腐食性との組合せに優れている。表面処理鋼板の他の例
は、０．５乃至１１．２ｇ／ｍ²の錫メッキ量を有する
硬質ブリキ板である。このブリキ板は、金属クロム換算
で、クロム量が１乃至３０ｍｇ／ｍ²となるようなクロ
ム酸処理或いはクロム酸／リン酸処理が行われているこ
とが望ましい。

【００５４】軽金属板としては、所謂純アルミニウム板
の他にアルミニウム合金板が使用される。耐腐食性と加
工性との点で優れたアルミニウム合金板は、Ｍｎ：０．
２乃至１．５重量％、Ｍｇ：０．８乃至５重量％、Ｚ
ｎ：０．２５乃至０．３重量％、及びＣｕ：０．１５乃
至０．２５重量％、残部がＡｌの組成を有するものであ
る。これらの軽金属板も、金属クロム換算で、クロム量
が２０乃至３００ｍｇ／ｍ²となるようなクロム酸処理
或はクロム酸／リン酸処理が行われていることが望まし
い。

【００５５】金属板の素板厚は、金属の種類、容器の用
途或いはサイズによっても相違するが、一般に０．１０
乃至０．５０ｍｍの厚みを有するのがよく、この内でも
表面処理鋼板の場合には、０．１０乃至０．３０ｍｍの
厚み、また軽金属板の場合には０．１５乃至０．４０ｍ
ｍの厚みを有するのがよい。

【００５６】金属−プラスチック積層体の場合、ラミネ
ートに用いる熱可塑性樹脂フィルムとしては、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合
体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリ
ル酸エステル共重合体、アイオノマー等のオレフィン系
樹脂フィルム：ポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ）、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンテレフタ
レート、エチレンテレフタレート／イソフタレート共重
合体（ＰＥＴ／Ｉ）、エチレンテレフタレート／アジペ
ート共重合体、及びブレンド共重合体等のポリエステル
フィルム：ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン１
１、ナイロン１２等のポリアミドフィルム：ポリ塩化ビ
ニルフィルム：ポリ塩化ビニリデンフィルム等を挙げる
ことができる。これらのフィルムは未延伸のものでも、
一軸乃至二軸延伸のものでもよい。その厚みは、一般に
３乃至１００μｍ、特に５乃至５０μｍの範囲にあるこ
とが望ましい。

【００５７】本発明の水性塗料は、厚膜塗装をできるの
が顕著な特徴であるが、勿論プライマー塗装の場合には
薄塗り塗装を行うこともでき、一般に乾燥時の膜厚が１
乃至１５μｍの厚みになるように基体上に設けることが
できる。

【００５８】この水性塗料は、１８５乃至２５０℃の温
度で１乃至１０分間程度の加熱で硬化させることができ
る。電熱オーブン、ガス燃焼オーブン、各種熱源から発
生させた熱風オーブン等による雰囲気加熱方式の他、赤
外線加熱、金属基体側から加熱する抵抗加熱、誘導加熱
方式等を採用し得る。

【００５９】

【実施例】本発明を次の例で説明する。

【００６０】実施例１（Ａ）エピコート１００９（油化シェル製エポキシ樹脂）のプロピレングリコールモノプロピルエーテル６５％溶液８０部（Ｂ）スチレン／アクリル酸エチル／メタアクリル酸＝３／４／４をモノマー構成成分とするアクリル樹脂（重量平均分子量２０００）のブチルカルビトール６５％溶液２０部（Ｃ）ビスフェノールＡ／ｐ−クレゾール＝４／１をフェノール成分とするフェノール樹脂（重量平均分子量５００）のブチルカルビトール６０％溶液１０部（Ｄ）２−ジメチルアミノエタノール４部（Ｅ）イオン交換水１７６部（Ａ）、（Ｂ）を窒素ガス置換した４ツ口フラスコに全
量仕込み、攪拌しながら１１０℃に加熱し、３時間保持
した。次いで（Ｃ）を添加し３０分攪拌後、（Ｄ）を添
加し１時間攪拌した後室温まで冷却した。更に、（Ｅ）
を３０分間かけて徐々に添加して、固形分２５％の水性
分散体を得た。次いで、この分散体を液温５０℃で１０
ｃｍＨｇの減圧下で水補給しながら共沸減圧蒸留を行
い、固形分３２％、塗料中の有機溶剤含有量５％（プロ
ピレングリコールモノプロピルエーテル４％、ブチルカ
ルビトール１％）の安定な水性塗料を得た。この水性塗
料を３０℃に保持し、塗布ローラーの周速が１２０ｍ／
分で分配ローラーの周速（Ｖ１）と塗布ローラの周速
（Ｖ２）との比（Ｖ１／Ｖ２）が０．６であるナチュラ
ルコーターに供給し、板厚０．２０ｍｍの電解クロム酸
処理鋼鈑に、乾燥塗膜重量４ｇ／ｍ²（実施例１ａ）
と１０ｇ／ｍ²（実施例１ｂ）になるよう塗装し、塗
装後３０秒室温に放置後、２００℃の熱風オーブン中で
１０分間焼付をおこなった。

【００６１】実施例２，３実施例１の（Ａ）、（Ｂ）で使用する溶剤をそれぞれ表
１中の有機溶剤に置き換えた以外はすべては実施例１と
同様にして水性塗料を調合し塗装板を作製した。

【００６２】実施例４実施例２で得た水性塗料に表１中に示した溶剤を添加し
水性塗料を調合し、実施例１と同様にして塗装板を作製
した。

【００６３】実施例５、６実施例３で得た水性塗料に表１中に示した溶剤を添加し
水性塗料を調合し、実施例１と同様にして塗装板を作製
した。

【００６４】比較例１実施例１で分配ローラーの周速（Ｖ１）と塗布ローラー
の周速（Ｖ２）との比（Ｖ１／Ｖ２）を１．０する以外
はすべて実施例１と同様にして塗装板を作製した。

【００６５】比較例２実施例１で得た水性塗料に表１中に示した溶剤を添加し
水性塗料を調合し、実施例１と同様にして塗装板を作製
した。

【００６６】比較例３〜５実施例２で得た水性塗料に表１中に示した溶剤を添加し
水性塗料を調合し、実施例１と同様にして塗装板を作製
した。

【００６７】表１に実施例１〜６、比較例１〜５の各水
性塗料中の有機溶剤組成量とＳ１／Ｓ２及び分配ローラ
ーと塗布ローラーの周速比（Ｖ１／Ｖ２）を示す。これ
らの評価結果を表２に示す。表２における各種項目の試
験法及び評価基準は以下に示す。（１）被覆性焼付後の塗装板１００ｃｍ²を界面活性剤０．３％を含
む１％食塩水に浸し、６Ｖ下で４秒後の通電量をミリア
ンペア（ｍＡ）で表示。この値が小さいほど塗装欠陥が
少なく良好な塗装がなされている。（２）平滑性焼付後の塗装面のロール塗装による凹凸を表面粗度計で
測定し平均粗さ（Ｒａ；μ）で表示。この値が小さいほ
ど平滑な塗装面であることを示している。（３）泡焼付後の塗装面や塗膜中に残存する泡を実体顕微鏡で観
察した。 ◎；泡が全く認められない。 ○；微小な泡が若干認められるが、被覆性試験で泡によ
る通電は測定されない。 ×；泡が多数認められる。また、被覆性試験で通電す
る。（４）機上安定性塗装装置で１時間循環後の塗料性状の変化程度を固形分
と有機溶剤組成をガスクロマトグラフで追跡することで
評価した。 ◎；固形分変化が０．５％以下で有機溶剤組成が殆ど変
化していない。 ○；固形分変化が１％以下で有機溶剤組成が殆ど変化し
ていない。 ×；固形分変化が１％以上で有機溶剤が１％以上揮発し
ている。

【００６８】

【表１】

【００６９】

【表２】

【００７０】

【発明の効果】本発明によれば、水性塗料に特定の組合
せ溶剤を使用することにより、従来の水性塗料にみられ
た皮張りの発生が防止され、被覆欠陥の発生がなく、平
滑性に優れた塗膜を形成でき、また本発明の塗料では、
最初に水分が揮発し、次に有機溶剤が揮発し、その結果
として厚膜塗装が可能であり、更に塗膜への周辺の湿度
の影響が少なくなるという利点がある。

【００７１】また、分配ローラと塗布ローラとの間で水
性塗料に剪断力を作用させながら、塗装を行うことによ
り、塗布される直前の塗料中に周速比に応じた剪断力
（シエア）を与え、塗料中に含まれる泡を塗料外、即ち
表面に引き出すことが可能となり、泡のない塗料をロー
ラコートし、また塗料中の泡を消失させるための放置時
間を短縮することができる。塗料中に含有される特定の
組み合わせ溶剤は、塗料の粘度、特に動粘度を低下さ
せ、塗料中の泡の表面への移行及び消泡を容易にすると
いう利点をももたらす。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用する塗装装置の一例を示す側面図
である。

【符号の説明】

１塗布ローラ２支持ローラ３缶用素材または缶４分配ローラ５汲み上げローラ６塗料溜（フアンテン・パン）７水性塗料８サイドウエア９塗料タンク１０攪拌装置１１供給用配管１２循環用配管１３スクレーパ１４ラッカーパン１５配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０９Ｄ 7/12 ＰＳＬ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水分散性樹脂、有機溶媒及び水を必須成
分として含有する水性塗料であって、有機溶剤が、下記
式（１）式中、Ｒ₁ は水素原子またはメチル基であり、Ｒ₂ は式Ｃ_x Ｈ_2x+1 （ただしｘは０乃至５の整数である）で表される基であ
り、ｎは１または２である、で表され且つ沸点が１２０
℃以上２００℃未満の第一の水親和性有機溶剤（Ｓ１）
と、上記式（１）で表され且つ沸点が２００℃以上の第
二の水親和性有機溶剤（Ｓ２）とを、Ｓ１／Ｓ２の重量
比で８０／２０乃至５０／５０の比で含み且つＳ１とＳ
２との合計量が、全塗料組成物に対し５乃至２０重量％
の範囲となるように含有することを特徴とする水性塗
料。
【請求項２】水分散性樹脂、有機溶媒及び水を必須成
分として含有する水性塗料を、汲み上げローラ、分配ロ
ーラ及び塗布ローラを介して缶用素材または缶にローラ
コートすることから成る塗装方法において、水性塗料と
して、有機溶剤が、下記式（１）式中、Ｒ₁ は水素原子またはメチル基であり、Ｒ₂ は式Ｃ_x Ｈ_2x+1 （ただしｘは０乃至５の整数である）で表される基であ
り、ｎは１または２である、で表され且つ沸点が１２０
℃以上２００℃未満の第一の水親和性有機溶剤（Ｓ１）
と、上記式（１）で表され且つ沸点が２００℃以上の第
二の水親和性有機溶剤（Ｓ２）とを、Ｓ１／Ｓ２の重量
比で８０／２０乃至５０／５０の比で含み且つＳ１とＳ
２との合計量が、全塗料組成物に対し５乃至２０重量％
の範囲となるように含有する塗料を使用し、且つ汲み上
げローラ及び分配ローラの周速に比して塗布ローラの周
速を大きくし且つ分配ローラと塗布ローラとの間で水性
塗料に剪断力を作用させて塗装を行うことを特徴とする
塗装方法。
【請求項３】分配ローラの周速Ｖ１と塗布ローラの周
速Ｖ２との比（Ｖ１／Ｖ２）を０．６乃至０．８の範囲
として塗装することを特徴とする請求項２記載の塗装方
法。