JPH08209044A - 常乾型水性エマルジョン系塗料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 塗膜成分となる樹脂を水に分散してなる水性
エマルジョン系塗料において、感熱ゲル化剤とエチレン
グリコール及び／又はプロピレングリコールとを併用し
てなることを特徴とする常乾型水性エマルジョン系塗料
を提供する。 【効果】 本発明の常乾型水性エマルジョン系塗料は、
厚塗りしても常温乃至遠赤外線で塗装直後においては短
時間で表面が乾燥し、かつその後においても常温で速や
かに内部の水が揮散し、常乾型として要求される性能を
満足するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車のタイヤハウ
ス、床裏、フロントエプロン等に塗布される常乾型のエ
マルジョン系塗料に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来よ
り、自動車のタイヤハウス、床裏、フロントエプロン等
にはアンダーコート用塗料が厚く塗布されており、この
ような箇所に塗装されたアンダーコート用塗料は一般に
シーラー炉と呼ばれる仮焼炉を通して１１０℃、８〜１
２分の条件で乾燥される。その後、中塗り塗料を塗布、
乾燥し、更に上塗り塗料を塗布後、乾燥して塗装工程が
完了し、次いでガラス、内装材、タイヤなどを取り付け
る艤装行程に移るのが一般的である。

【０００３】しかし、アンダーコート塗装は、塗装工程
が終了して艤装行程に移る前に再度行わなければならな
い場合や、艤装行程が終了した後行わなければならない
場合、更に車の修理時に行わなければならない場合があ
る。このため組み付けた部品に影響を与えずに塗装を行
う必要から、乾燥炉を使用せずに常温で乾燥したり、速
い乾燥が必要な場合は遠赤外線等で乾燥できる常乾型の
塗料が要望されている。

【０００４】この場合、塗装の後行程の作業、タイヤの
取付、部品の取付のために、塗装後５〜１５分後に指で
触っても手につかない程度の造膜形成が要求され、しか
も完成車のシャワー試験までの４〜５時間後には十分な
耐水性を備えた造膜形成が要求される。更に完成車の移
動時の振動や雨天時の路上運転の際の耐水性を確保する
ためには指で押してもへこまない程度に乾燥すると共
に、少なくとも７２時間後には基本性能が発揮できるこ
とが望ましい。

【０００５】一方、近年環境対策の観点から、アンダー
コート用塗料は、塩化ビニル系プラスチゾルから水性エ
マルジョン系塗料への転換が要望されており、常乾型に
おいても同様である。

【０００６】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、厚塗りしても常温乃至遠赤外線で塗装直後において
は短時間で表面が乾燥し、かつその後においても常温で
速やかに内部の水が揮散する常乾型水性エマルジョン系
塗料を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明者は、上
記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結果、塗膜成分
となる樹脂を水に分散してなる水性エマルジョン系塗料
において、感熱ゲル化剤と、表面調整剤としてエチレン
グリコール及び／又はプロピレングリコールとを併用し
て配合することにより、厚膜に塗布しても常温乃至１２
０℃以下の遠赤外線乾燥で十分短時間で指で接触しても
影響がない程度に乾燥すると共に、時間経過と共に内部
から水が速やかに蒸発して耐水性の良好な塗膜を形成で
きることを見い出した。

【０００８】即ち、感熱ゲル化剤の配合により低温でも
乾燥性を向上し得ることは知られている（例えば特開平
４−２６１４５３号公報）が、感熱ゲル化剤単独では後
述する比較例に示すように、指触乾燥性及び室温に７日
間放置した後の乾燥性が十分でないものであるが、これ
にエチレングリコール又はプロピレングリコールを併用
することにより、指触乾燥性が向上し、しかも室温で長
期間放置後も塗膜にクラックが生じることなく乾燥性が
向上することを知見し、本発明をなすに至ったものであ
る。

【０００９】従って、本発明は、塗膜成分となる樹脂を
水に分散してなる水性エマルジョン系塗料において、感
熱ゲル化剤とエチレングリコール及び／又はプロピレン
グリコールとを併用してなることを特徴とする常乾型水
性エマルジョン系塗料を提供する。

【００１０】以下、本発明について更に詳しく説明する
と、本発明の常乾型水性エマルジョン系塗料は、上述し
たように水に塗膜成分となる樹脂を分散させたものであ
る。

【００１１】このような樹脂としては特に制限されず、
水性エマルジョン系塗料の塗膜成分として使用可能な樹
脂のいずれも使用でき、例えばポリウレタン樹脂、アク
リル樹脂、スチレン−ブタジエンゴムなどのいずれでも
良い。これら樹脂の分子量は２×１０⁵〜４×１０⁶の範
囲のものが好ましい。これらの樹脂は、蒸発させる水分
を少なくするため、できる限り高固形分となるように水
に分散させることが好ましく、具体的には塗料中５０重
量％以上であることが望ましい。

【００１２】本発明の水系エマルジョン系塗料は、上述
したように感熱ゲル化剤とエチレングリコール又はプロ
ピレングリコールとを併用したことに特徴がある。

【００１３】感熱ゲル化剤を配合したエマルジョン系塗
料は、塗装後、塗膜を乾燥、焼付する際、加熱により感
熱ゲル化剤の曇点以上になると樹脂が急速にゲル化を開
始し、樹脂粒子同士が融着し、粒子間の水を吐き出して
短時間に皮膜化を完結する。皮膜化により表面に吐き出
された水は、速やかに蒸発するため、非常に乾燥が速く
なるもので、かかる感熱ゲル化剤の配合は、常温乾燥に
加えて遠赤外線による乾燥を行う場合には有効であり、
遠赤外線による熱が加わり、また造膜過程の塗膜内部か
らの水揮散を促進し、常乾時の長期間の完全除水を早め
て優れた膜物性を得ることができる。

【００１４】このような観点から、常乾型における感熱
ゲル化剤は、曇点が４０℃〜９０℃、好ましくは６０℃
〜９０℃程度であるものが好ましい。

【００１５】この感熱ゲル化剤としては、具体的には有
機系と無機系とがあり、有機感熱ゲル化剤として、例え
ばでんぷん及びその誘導体、ノニオン活性剤系のオルガ
ノポリシロキサンのアルキレンオキシド付加物、オルガ
ノポリシロキサンのアルキルフェノールホルマリン縮合
物、アルキルフェノール−ホルマリン縮合物のアルキレ
ンオキサイド付加物、ポリビニルメチルエーテル、オル
ガノポリシロキサンポリエーテル共重合体などを挙げる
ことができ、これらの１種を単独で又は２種以上を併用
して用いることができる。

【００１６】一方、無機感熱ゲル化剤としては、例えば
ヘキサメタリン酸ソーダ、硝酸アンモニウム、塩化アン
モニウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、硫酸ナトリ
ウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、硫酸カルシウ
ム、硫酸マグネシウム、亜鉛アンモニウム錯塩、硝酸ナ
トリウム、硝酸鉛、酢酸ソーダ等が挙げられ、これらの
１種を単独で又は２種以上を併用して用いることができ
る。これらの中でもヘキサメタリン酸ソーダは、他の無
機感熱ゲル化剤に比べてエマルジョンの電荷を不安定に
する能力が緩やかであるため、取り扱い易いこと、乾燥
硬化後のフィルムに残存した場合に、他の金属塩よりも
耐水性の劣化現象が少ないことから、好ましい例として
挙げることができる。

【００１７】感熱ゲル化剤は、上記有機系と無機系のい
ずれかを用いても、これらを併用してもよく、その配合
量は、塗膜成分となる樹脂１００部（重量部、以下同
様）に対して０．２〜４部、好ましくは０．４〜２部の
範囲とすることがよい。０．２部より配合量が少ない
と、感熱ゲル化効果が生じない場合があり、４部より多
いと著しく増粘したり、保存安定性が悪くなる場合があ
る。

【００１８】一方、本発明の塗料に配合されるエチレン
グリコール又はプロピレングリコールは、厚膜形成時に
塗料の水の蒸発を調整する表面調整剤として作用するも
ので、初期の蒸発段階では表面調整剤の影響を受けずに
水が蒸発していくが、塗膜表面に表皮を形成する段階の
蒸発では表面調整剤が表皮部分に残存しており、この表
面調整剤は親水性のため表皮内側の水分を取り込み、水
濡れ現象を長く保って皮張り速度を遅らせることによ
り、水の蒸発を促進できると共に、亀裂や膨れの発生を
防止できるもので、上記感熱ゲル化剤と相まって水を速
やかに揮散させることができる。

【００１９】この場合、エチレングリコール又はプロピ
レングリコール以外のグリコール類、即ち炭素数が４以
上のグリコール類、例えばトリエチレングリコールは、
塗装後７日後においても得られる塗膜の耐チッピング性
が悪い。これは、水の揮散度合いが低く、７日後におい
ても含水分率が高く、造膜が不十分であるためと考えら
れる。また、エチレングリコールやプロピレングリコー
ルのエーテル、例えばエチレングリコールモノブチルエ
ーテル等を用いても本発明の目的を達成し得ない。

【００２０】エチレングリコール又はプロピレングリコ
ールの配合量は、塗膜成分となる樹脂１００部に対して
２〜２５部、特に７〜２０部とすることが好ましい。配
合量が２部より低いと表面調整剤効果が得られにくく、
２５部より高いと乾燥後の塗膜内部に残存し、塗膜物性
の低下及び耐水性の劣化を招く場合がある。

【００２１】なお、エチルアルコールやイソプロピルア
ルコール等の低沸点の親水性溶剤の配合も初期の短時間
の水揮散には効果的であり、これらを塗膜成分となる樹
脂固形分１００部に対して０〜３０部、好ましくは７〜
１５部の範囲で配合することができる。但し、これら溶
剤は、乾燥工程で大気に放出することになるので、環境
面からは配合しないか、配合しても少量とすることが望
ましい。

【００２２】本発明の常乾型水性エマルジョン系塗料に
は、上記成分以外に必要に応じて充填剤、消泡剤、増粘
剤、分散剤、湿潤剤などを配合することができる。

【００２３】充填剤としては、例えば炭酸カルシウム、
タルク、クレー、シリカ、珪藻土、ゼオライト、炭酸マ
グネシウム、マイカなどが挙げられ、これらの１種を単
独で又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、焼付型塗料においては、充填剤の粒子の形状が平
面的であると、水分の蒸発を妨げる傾向があるので、粒
子の形状が平面的でないものが好ましいが、常乾型にお
いてはこのような平面型のものも使用可能であり、むし
ろ性能面から平面型のタルク、クレー、マイカなども有
効で、これらの１種を単独で又は２種以上を組み合わせ
て用いることができる。なお、充填剤の平均粒径は１〜
２０μｍが良い。

【００２４】また、充填剤の配合量は樹脂成分１００部
に対して、５０〜３００部、特に１５０〜２５０部の範
囲が好ましい。５０部より配合量が少ないと、適度のチ
クソ性確保が増粘剤との組み合わせによっても得られな
くなると共に、膨れ易くなる場合がある。一方、３００
部を超えると樹脂が充填剤を十分に潤すことが困難にな
り、性能の低下で塗膜性能を満足できなくなると共に、
亀裂が発生し易くなる場合がある。

【００２５】消泡剤は、低粘度のエマルジョンやエマル
ジョン混合物が攪拌によって泡が生じ易いので、泡の発
生を少なくすると共に、いったんできた泡を消し易くす
る目的で配合されるもので、例えばサンノプコ（株）社
製ＮＯＰＣＯ８０３４等が用いられる。

【００２６】増粘剤は、充填剤の分散を助けて沈降を防
ぎ、塗料の安定を良くすると共に、適度の粘度調製に仕
上げ、スプレー性とチクソ性の両者のバランスを得るた
めのもので、例えばメチルセルロース、ヒドロキシエチ
ルセルロース、カルボキシメチルセルロース、たんぱく
質、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸ナトリウム
などの１種を単独で又は２種以上を併用して常用量で用
いることができる。

【００２７】分散剤は、充填剤が水中に分散されるのを
助けるためのもので、各種のポリリン酸ソーダ類や界面
活性剤などを例示することができ、常用量で用いること
ができる。

【００２８】本発明の水性エマルジョン系塗料は、上記
成分を混合することによって調製することができる。例
えば樹脂成分（ラテックス）、充填剤、分散剤、湿潤
剤、表面調整剤、その他を粗練した後、増粘剤などを加
えて分散させ、いで更に消泡剤などを加えて脱泡し、最
後にろ過して本発明の常乾型水性エマルジョン系塗料を
調製することができる。この場合、感熱ゲル化剤は、混
合時の温度が上がると反応を起こし易いので、できるだ
け最後に添加し、また添加する前の混合物の温度を４０
℃以下に冷却しておくことが望ましい。なお、分散機と
しては、高速ディスパーが好適であり、粗練り、後の粘
度調整も同時にできるため他の機械より生産効率を高く
することができる。

【００２９】本発明の常乾型水性エマルジョン系塗料
は、自動車のタイヤハウス、床裏、フロントエプロンな
どの部分へのアンダーコート用塗料として利用可能であ
る。

【００３０】この場合、一般的な高圧ポンプを使用し
て、スプレーガン塗布方法などにより塗装することがで
き、その塗布量は、乾燥後の塗布物厚みで１５０〜４０
００μｍ程度とすることができる。

【００３１】また、乾燥は、室温で行うことができる
が、場合によっては６０℃程度まで加熱してもよく、あ
るいは必要に応じ遠赤外線等で乾燥することも可能であ
り、この場合１２０℃以下、より好ましくは１１０℃以
下で乾燥することが望ましい。なお、室温での乾燥時間
は通常５分〜１５分である。

【００３２】

【発明の効果】本発明の常乾型水性エマルジョン系塗料
は、厚塗りしても常温乃至遠赤外線で塗装直後において
は短時間で表面が乾燥し、かつその後においても常温で
速やかに内部の水が揮散し、常乾型として要求される性
能を満足するものである。

【００３３】

【実施例】以下、実施例と比較例を示して本発明を具体
的に説明するが、本発明は下記実施例に制限されるもの
ではない。なお、以下の例において配合量は重量部を示
す。

【００３４】［実施例、比較例］表１に示す配合で水性
エマルジョン塗料を調製し、下記に示し方法で指触乾燥
性、７日後の乾燥性、耐チッピング性を測定した。結果
を表１に併記する。 ＜指触乾燥性＞電着塗装を施したスチール板上に試料を
１０００μｍウエットになるように塗布し、直ちに遠赤
外線（２００Ｖ、１０００Ｗ）にて距離３００ｍｍで２
分間乾燥を行い、指触乾燥度合いと外観状態を確認し、
下記基準で評価した。 ◎：指に試料が付着せず、外観状態良好 ○：軽く押す程度では付着せず、外観状態良好 △：軽く押す程度では付着しない以上の乾燥性を得てい
るが、表面にクラックや亀裂の発生が認められる ×：指に付着、ないしは亀裂やクラックが認められる ＜７日後の乾燥性＞指触試験用の試料を室温にて引き続
き７日放置後、表面状態を観察し、下記基準で評価し
た。 ◎：良好に乾燥 ○：異常なく乾燥 △：表面に亀裂やクラックが発生 ×：下地まで亀裂やクラックが発生 ＜耐チッピング性＞電着塗装を施したスチール板上に試
料を乾燥後の膜厚が５００μｍとなるように塗布し、室
温で７日間乾燥した。 上記試料を塗装面を上にして水平から６０°の角度にセ
ットし、この塗膜面に垂直に立てた内径２０ｍｍで長さ
２ｍの塩化ビニルパイプの下端を当て、このパイプの上
端からパイプ内を通してＪＩＳに定められたＭ−４ナッ
トを落下させ、素地が露出するまでのナットの総重量を
測定した。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１の結果より、感熱ゲル化剤とエチレン
グリコール又はプロピレングリコールとを併用した本発
明のエマルジョン系塗料は、塗装直後は速やかに乾燥
し、時間経過で耐チッピング性に優れた塗膜を与えるこ
とが認められる。

【００３７】これに対し、感熱ゲル化剤と表面調整剤を
配合しない場合（比較例１）は、塗装直後及びその後も
乾燥性が悪く、エチレングリコール又はプロピレングリ
コールを配合しても感熱ゲル化剤を配合しない場合（比
較例２、３）は、塗装直後の乾燥性が悪く、感熱ゲル化
剤とトリエチレングリコールとの組み合わせ（比較例
４）は、塗装直後の乾燥性が悪いと共に、経時の塗膜の
耐チッピング性も悪く、エチルアルコールのみ（比較例
５）では、塗装直後の乾燥性はよいがその後の乾燥性が
悪く、イソプロピルアルコールのみ（比較例６）では、
経時後の塗膜の耐チッピング性が悪いことが認められ
る。また、エチレングリコールモノブチルエーテルを用
いた場合は、７日後の乾燥性が悪いものである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塗膜成分となる樹脂を水に分散してなる
   水性エマルジョン系塗料において、感熱ゲル化剤とエチ
   レングリコール及び／又はプロピレングリコールとを併
   用してなることを特徴とする常乾型水性エマルジョン系
   塗料。
2. 【請求項２】 感熱ゲル化剤の曇点が４０〜９０℃であ
   る請求項１記載の常乾型水性エマルジョン系塗料。