JPH11335589A - 水系耐チッピング塗料組成物及びその塗装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐チッピング性に優れ、高温焼き付け時の皮
膜膨れ、割れなどを防止すると共に、皮膜密度を低下さ
せることが可能な塗料組成物及びその塗装方法を提供す
る。 【解決手段】 水系樹脂と起泡剤とを含み、水系樹脂の
固形分ｌ重量部に対し、起泡剤を固形分として０．００
６〜０．４重量部、好ましくは０．１〜０．２重量部を
含有することを特徴とする水系耐チッピング塗料組成物
を予め起泡させて、その後、起泡された塗料組成物を、
一軸偏心ネジポンプを塗装装置として用いて塗布する
と、焼き付け時の皮膜膨れ、割れなどを防止でき、耐チ
ッピング性に優れ、皮膜密度が小さい皮膜を形成するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水系耐チッピング
塗料組成物及びその塗装方法に関する。更に詳しくは、
本発明は、焼き付け炉で乾燥させても皮膜の膨れや割れ
が生じず、軽量かつ耐チッピング性に優れた水系耐チッ
ピング塗料組成物及びその塗装方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】走行中の石跳ねによる車体へのチッピン
グ傷を防止するために、車体床裏、タイヤハウスなどに
は耐チッピング塗料が塗布されている。従来はこのよう
な耐チッピング塗料として塩化ビニル系プラスチゾルが
使用されていた。しかし、近年では環境対策の観点か
ら、耐チッピング塗料として塩化物、有機溶剤を含有し
ない水性タイプヘの変更、転換が望まれている。

【０００３】このような要望に対して、水系耐チッピン
グ塗料の検討が行われ、例えば、スチレン、アクリル酸
−２−エチルヘキシル、アクリル酸共重合体エマルショ
ンが提案されている（特開昭５８−１８７４６８号公
報）。しかし、耐チッピング塗料組成物は、チッピング
傷発生を防止するため、比較的厚膜に塗布される（１０
００μ〜２０００μ）のが通常である。よって、そのよ
うな従来の水性耐チッピング塗料組成物を厚膜にして高
温焼き付けすると、水分の蒸発に起因する皮膜の膨れ、
割れなどの問題が生じる。そこで、それらの対策として
有機高分子系感熱ゲル化剤を併用した塗料組成物（特開
平５−３２９３８号公報）、多糖類系の吸収剤を添加し
た塗料組成物（特開平７−３１００２８号公報）が提案
されている。また、車体の軽量化のため、使用される水
系耐チッピング塗料の皮膜密度は極力小さくすることが
必要である。そこで従来より、水系耐チッピング塗料の
軽量化に対しては、中空微粒子を使用することが知られ
ている（特開平８−２０９０６０号公報）。

【０００４】しかし、特開平５−３２９３８号公報及び
特開平７−３１００２８号公報に記載された各塗料組成
物では、皮膜の軽量化は図られておらず、また、場合に
よっては塗料組成物の保存安定性が悪くなるという問題
がある。更に、耐チッピング塗料の軽量化を図った特開
平８−２０９０６０号公報に記載された塗料組成物とい
えども、皮膜密度がなお１ｇ／ｃｍ³以上あり、軽量化
に対してまだ十分とは言えない。しかも、本来耐チッピ
ング塗料を構成するには必要のない成分を使用するた
め、材料コストも高くなるという問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みてなされたものであり、耐チッピング性に優れ、高
温焼き付け時の皮膜膨れ、割れなどの防止すると共に、
皮膜密度を従来の塗料組成物よりもさらに低下させるこ
とが可能な水系耐チッピング塗料組成物及びその塗装方
法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】従来は、塗膜中に泡が生
じていると、均一な皮膜を得ることができないことか
ら、泡が生じることは好ましくないものと考えられてい
た。そして、それを防止するために、塗料組成物中には
シリコーン化合物等の泡消し剤が一般に配合されてい
た。

【０００７】これに対し、本発明者らは上記目的を達成
するために鋭意検討を行った結果、泡の発生を極力押さ
えようとする従来技術とは逆に、水系樹脂に起泡剤を併
用した塗料組成物を予め積極的に起泡させ、その状態で
塗布すると、微細な気泡が内部で分散した状態の皮膜を
形成することができ、その結果、厚膜に塗布して焼き付
け炉で乾燥させても皮膜の膨れ、割れなどの異常がなく
良好に成膜でき、かつ、皮膜密度の十分な軽量化を図る
ことができることを見い出した。

【０００８】本第１発明の水系耐チッピング塗料組成物
は、水系樹脂と起泡剤とからなり、水系樹脂の固形分ｌ
重量部に対し、起泡剤を固形分として０．００６〜０．
４重量部を含有することを特徴とする。

【０００９】上記「水系樹脂」としては、特に限定はさ
れず、例えばスチレン−ブタジエン共重合体などの芳香
族ビニル−共役ジエン共重合体、エチルアクリレート−
ブタジエン共重合体などのアクリル酸エステル−共役ジ
エン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体
などの不飽和ニトリル−共役ジエン共重合体、ポリアク
リル酸エステル共重合体、酢酸ビニル−アクリル酸エス
テル共重合体、ポリウレタン、天然ゴムなどの組成の水
溶液、分散液、エマルションが挙げられる。上記樹脂に
は、カルボキシル基、アミド基、水酸基などの官能基を
ｌ種又は２種以上含んでも良い。

【００１０】上記「起泡剤」は通常は界面活性剤であ
り、非イオン系、陰イオン系、若しくは両性イオン系の
もの等を使用することができる。尚、これらの起泡剤は
それぞれ単独で、又は適宜組み合わせて使用することが
できる。非イオン系では、例えば、ポリオキシエチレン
ラウリルエーテルなどのポリオキシアルキレンアルキル
エーテル類、ポリオキシエチレンノニルフェノールエー
テルなどのポリオキシアルキレンアルキルフェノールエ
ーテル類、ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド、ラウリン
酸ジエタノールアミドなどの脂肪酸アルカノールアミド
類が挙げられる。陰イオン系では、例えば、ステアリン
酸ナトリウム、ステアリン酸アンモニウムなどの脂肪酸
塩類、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムなどのア
ルキルアリールスルホン酸塩類、ラウリル硫酸ナトリウ
ムなどのアルキル硫酸エステル塩類などを例示できる。
両性イオン系では、例えば、Ｎ−アルキル−β−アミノ
プロピオン酸塩、Ｎ−アルキルトリグリシンなどが挙げ
られる

【００１１】これらの起泡剤は、水系樹脂の固形分１重
量部に対して固形分として０．００６〜０．４重量部、
好ましくは固形分として０．０１〜０．２重量部、さら
に好ましくは固形分として０．１〜０．２重量部の割合
で使用する。起泡剤の使用量が固形分として０．００６
重量部未満では起泡効果が小さく、加熱成膜性が悪くな
り、耐チッピング性も低下する。一方、固形分として
０．４重量部を越えると塗料組成物がゲル化して、塗布
するのが困難となる場合がある上に、安定性が低下す
る。

【００１２】本第１発明の水系耐チッピング塗料組成物
は、一般的なディスパー、プラネタリーミキサーなどを
用いて、水系樹脂と起泡剤を均一に混合することによ
り、容易に製造できる。そして、この水系耐チッピング
塗料組成物の起泡後の液密度は０．４〜０．６５ｇ／ｃ
ｍ³、好ましくは０．４〜０．６ｇ／ｃｍ³とすることが
できる。

【００１３】更に、本第１発明の塗料組成物には、上記
成分以外にも必要に応じてカーボンブラック、有機顔料
などの着色顔料、防錆顔料、体質顔料、分散剤、整泡
剤、増粘剤、架橋剤などの各種添加剤が含有されていて
もよい。

【００１４】本第２発明の塗装方法は、本第１発明の水
系耐チッピング塗料組成物を予め起泡させ、その後、起
泡された当該塗料組成物を塗布することを特徴とする。
このように塗布すると、気泡が内部に分散した状態の塗
膜（硬化前の塗布された膜）を形成でき、次いで、本第
３発明に示すように、焼き付けを行うことにより、内部
に気泡が分散された状態の皮膜を形成することができ
る。

【００１５】本第２発明及び本第３発明の塗装方法を実
施するために、本第１発明の塗料組成物を起泡させる必
要があるが、これは市販の発泡ヘッド、ホイッパーなど
を用いたエアミックス法によって容易に起泡することが
できる。

【００１６】上記塗料組成物は、上記方法により起泡さ
せた後、市販の一軸偏心ネジポンプ、エアレスポンプ、
ダイアフラムポンプ、ギヤポンプなどのいずれのポンプ
を用いても塗装できる。尚、本第２発明及び本第３発明
の塗装方法を実施する際に使用する塗装装置として、本
第４発明に示すように、一軸偏心ネジボンプを用いるの
が特に好ましい。この一軸偏心ネジボンプを用いた場合
には、塗料組成物を移送する際に、せん断力、攪拌力等
の破泡の原因となる余分な力が加わらないため、起泡し
た安定な状態を維持することができるからである。従っ
て、塗装後の塗膜中の泡の安定性は最も良好であり、そ
の後焼き付けを行っても、膨れ、割れ等の異常なく成膜
させることができる。そして、気泡が内部に分散した状
態の皮膜であることから、皮膜密度を０．２〜０．８ｇ
／ｃｍ³、好ましくは０．３〜０．７ｇ／ｃｍ³、さらに
好ましくは０．３〜０．６ｇ／ｃｍ³とすることができ
る。これにより、皮膜密度を従来より小さくできると共
に、耐チッピング性も向上させることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下に本発明について、実施例及
び比較例を挙げて具体的に説明する。 （１）水系耐チッピング塗料組成物の製造 下記の成分を表１に示す重量部の割合で配合し、これら
の成分をディスパー装置を用いて均一に混合し、実施例
１〜６及び比較例１〜２の塗料組成物を調整した。尚、
表ｌにおける水系樹脂Ａ及びＢの添加量は有姿の重量部
で示し、起泡剤Ａ及びＢの添加量は、固形分１００％に
換算した重量部で示している。 水系樹脂Ａ：カルボキシ変性スチレン−ブタジエン共
重合体（ジェーエスアール株式会社製、製品名「ＪＳＲ
０５４５」、固形分５０％、有効成分５０％） 水系樹脂Ｂ：アクリル樹脂（ジェーエスアール株式会
社製、製品名「ＳＸ５００Ａ」、固形分５０％、有効成
分５０％） 起泡剤Ａ：ステアリン酸アンモニウム（サンノプコ株
式会社製、製品名「ＤＣ‐１００Ａ」、固形分３５％、
有効成分３５％） 起泡剤Ｂ：ヤシ脂肪酸ジエタノールアミド（三洋化成
工業株式会社製、製品名「プロファン１２８１」、固形
分１００％、有効成分９９％） 架橋剤：メチロールメラミン（住友化学工業株式会社
製、製品名「スミテックスレジンＭＫ」） 増粘剤：ポリアクリル酸アンモニウム（東亜合成化学
工業株式会社製、製品名「アロンＡ−３０」）

【００１８】

【表１】

【００１９】（２）塗料組成物の性状評価 実施例１〜６及び比較例１〜２の各塗料組成物の性状評
価（製造直後の液状態、液密度、安定性）は、以
下の方法により行った。そしてその結果を、以下の表２
に示した。 製造直後の液状態：製造直後で起泡前の塗料組成物
の状態を目視により評価した。液状態の評価は、液状態
に異常がない場合を○、ゲル化した場合を×として表し
た。 液密度（ｇ／ｃｍ³）：製造直後の塗料組成物と起
泡後の塗料組成物の密度を、ＪＩＳ−Ｋ５４００の４．
６．２に規定された比重カップ法により測定した。 安定性：製造後、起泡前の塗料組成物を４０℃に一
ケ月間放置し、液状態をに記載した評価方法で評価し
た。液状態の評価はと同様に、液状態に異常がない場
合を○、ゲル化した場合を×として表した。

【００２０】（３）塗料組成物の性能評価 実施例１〜６及び比較例１の塗料組成物を、ケンミック
スミキサー（株式会社愛工舎製作所製）を使用し、回転
数２５０ｒｐｍにて５分間撹拌することにより起泡を行
った。そして、起泡状態で一軸偏心ネジポンプ（精和産
業株式会社製）を使用して、エアレス塗装によりカチオ
ン電着塗装板（ＪＩＳ ３１４１に規定するダル鋼板を
自動車メーカーの塗装ラインに持ち込み、実車と同様の
工程で下地処理して作製した試験板）に塗布した。そし
て、塗料組成物の性能評価（加熱成膜性、皮膜密
度、耐チッピング性）を次の方法により行い、その結
果を以下の表２に示した。尚、比較例２については、液
がゲル化したため塗装することができなかった。 加熱成膜性：水分を含んだ状態で膜厚５０００μと
なるように、塗料組成物を塗布したカチオン電着塗装板
を１４０℃の恒温槽で４０分間加熱乾燥し、成膜状態を
観察した。加熱成膜性の評価は、皮膜に異常がない場合
は○、皮膜膨れが生じている場合を×として表した。 皮膜密度（ｇ／ｃｍ³）：加熱成膜性評価後の皮膜
を適当な大きさの立方体に切断し、体積及び重量を測定
して両者の値から算出した。 耐チッピング性（ｋｇ）：ＪＡＳＯ Ｍ３０６−８
８に規定するナット落下試験により評価した。即ち、乾
燥後の膜厚が５００μｍとなるように実施例１〜６及び
比較例１の塗料組成物を塗装し、２ｍの高さからＪＩＳ
Ｂ１１８１の３種Ｍ−４のナットを垂直に落下させ、
塗膜が破壌されたときのナット総落下重量を求めた。

【００２１】

【表２】

【００２２】（４）塗装装置、塗装方法による塗装性の
評価 種々の塗装装置、塗装方法による塗装性の評価を、次の
方法により実施した。即ち、本試験で用いる塗装組成物
である実施例７及び比較例３〜７として、表１に記載さ
れた、上記実施例２の塗料組成物を使用し、これを以下
に記載の塗装装置及び塗装方法により、カチオン電着塗
装板に塗装した。 実施例７：エアレス塗装（装置：一軸偏心ネジポンプ、
精和産業株式会社製、製品名「マルチポンプ型式ＭＰ−
５０」） 比較例３：エアレス塗装（装置：エアレスポンプ、グラ
コ株式会社製、製品名「エアレスポンプ型式プレジデン
ト型」） 比較例４：エアレス塗装（装置：ダイアフラムポンプ、
グラコ株式会社製、製品名「ダイヤフラムペイントポン
プ型式ＤＳＰ−９０ＢＮ」） 比較例５：エアレス塗装（装置：ギヤポンプ、ＭＡＲＧ
製、製品名「ＲＸ２２／２２」） 比較例６：エアスプレー塗装（装置：圧送タンク方式、
アネスト岩田株式会社製、製品名「塗料加圧タンク型式
ＰＴ−２０Ｃ、スプレーガン型式Ｗ−８５−０２」） 比較例７：エアスプレー塗装（装置：重力式、アネスト
岩田株式会社製、製品名「スプレーガン型式Ｗ−８５−
２１Ｇ」） そして、塗装直後の皮膜状態、加熱成膜性、皮膜密度及
び耐チッピング性を評価した。その結果を表３に示す。
加熱成膜性、皮膜密度及び耐チッピング性は、上記
「（３）塗料組成物の性能評価」で行った方法と同じ方
法により評価した。また、皮膜状態は上記装置を用いて
塗布した直後の皮膜状態を目視で観察した。表３に表し
た皮膜状態の評価において、「○」とは、塗り残しがな
く均一に塗布されている状態を示し、「×」とは皮膜に
塗り残しやムラがある状態を示す。

【００２３】

【表３】

【００２４】（５）実施例の効果 表２の結果から分かるように、実施例１〜６の各組成物
はいずれも製造直後の液状態は良好であり、その後の安
定性も良好である。また、起泡後の液密度が製造直後の
液密度よりも大きく低下していることから分かるよう
に、組成物は容易に起泡させることができる。そして、
起泡状態で塗布された皮膜は膨れ、割れなどの異常がな
く、更に皮膜密度は０．３３〜０．５０ｇ／ｃｍ³と小
さくすることができる。しかも、耐チッピング性は比較
例１で１０ｋｇであったのに対し、いずれの実施例の場
合も６０ｋｇ以上であった。一方、比較例ｌ〜２から分
かるように、水系樹脂の固形分／起泡剤の固形分の重量
比が１／（０．００６未満）では加熱成膜性が劣り著し
い膨れ、割れが発生し、耐チッピング性も低下した。ま
た、起泡剤の割合が１／０．５になると液のゲル化を生
じたため、塗装することができなくなった。

【００２５】表３の結果から明らかなように、一軸偏心
ネジポンプを用いて塗装した場合には、起泡した安定な
状態を維持することができ、塗装後の塗膜中の泡が最も
安定していることから、皮膜状態、加熱成膜性が良好で
あると共に、皮膜密度も０．４１ｇ／ｃｍ³と、比較例
３〜７のさらに１／２ほどに小さくすることが可能であ
る。また耐チッピング性も６０ｋｇ以上を示した。一
方、比較例３〜７ではいずれの塗装方法でも加熱成膜性
の良好なものは得られなかった。そのため、皮膜密度が
０．８５〜０．９２ｇ／ｃｍ³と大きく、耐チッピング
性も１０〜１５ｋｇ程度と、かなり悪いことが分かる。

【００２６】尚、本発明においては、前記具体的実施例
に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範
囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、
本第１発明の水系耐チッピング塗料組成物は、表１に示
す組成及び配合割合に限られず、本発明の範囲内におけ
る種々の組成とすることができる。また、本発明の塗装
方法において、塗料組成物の起泡状態を安定化すること
ができ、気泡が分散した状態の皮膜が形成されるなら
ば、前記具体的実施例の塗装装置、塗装方法に限られ
ず、本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることが
できる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本第１発明の塗料組成物
は、耐チッピング性に優れた水系塗料組成物であり、高
温焼き付け時において皮膜膨れや割れなどの防止でき
る。これにより、極めて均一な塗膜が得られる。さら
に、皮膜密度を従来の塗料よりもさらに低下させること
ができることから、車体に塗装した場合、車体重量の低
減化が可能であり、しかも、中空微粒子のように塗料成
分に不要な成分を含んでいないことから、低価格で生産
することができる。

【００２８】また、本第２発明及び第３発明の塗装方法
によれば、皮膜中に気泡が分散した状態を形成すること
ができるので、微細な気泡が生じている分だけ、上記の
ように皮膜密度を従来の塗料よりもさらに低下させるこ
とができる。特に、本第４発明のように、この塗装方法
において一軸偏心ネジポンプを塗装装置として使用すれ
ば、塗料中の起泡状態を良好に維持することができ、結
果として、十分量の気泡が内部に分散している皮膜を形
成することができる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水系樹脂と起泡剤とを含む自動車用耐チ
   ッピング塗料組成物であって、該水系樹脂の固形分ｌ重
   量部に対し、起泡剤を固形分として０．００６〜０．４
   重量部を含有することを特徴とする水系耐チッピング塗
   料組成物。
2. 【請求項２】 請求項１記載の自動車用水系耐チッピン
   グ塗料組成物を予め起泡させ、その後、起泡された該塗
   料組成物を塗布することを特徴とする水系耐チッピング
   塗料組成物の塗装方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の自動車用水系耐チッピン
   グ塗料組成物を予め起泡させ、その後、起泡された該塗
   料組成物を塗布し、次いで焼き付けを行うことにより、
   内部に気泡が分散形成された皮膜を形成することを特徴
   とする水系耐チッピング塗料組成物の塗装方法。
4. 【請求項４】 上記塗布は、一軸偏心ネジポンプを用い
   て行われることを特徴とする請求項２又は請求項３記載
   の水系耐チッピング塗料組成物の塗装方法。