JPS5870868A - 水分散型塗料の塗装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、水分散型塗料の塗装方法に関し、特に粉体塗
料主体の水分散型塗料をワキの発生なしに＠装ず６方法
に関する。。

従来の水分散型塗料の塗装方法として、平均粒径１〜１
００μｍの熱硬化性アクリル樹脂・粉体塗料（蜀と、水
溶性ポリブタジェン系樹脂、水溶性アクリル系樹脂等の
カルボキシル基含有水溶性樹脂溶液（Ｂ）中に、ＡとＢ
の配合害Ｊ合を固形分重量比で０．１〜１００の範囲で
均一に分散ぎゼ、スプレー法あ乙いは浸漬法等に適した
塗装作業性を有する粘稠度を有する水分散型塗料を調製
し、該水分散型塗料を脱脂鋼板等に″前記塗装法により
塗装し、１δ温で５〜１５分間程度乾燥させたのち、１
８０Ｃで３０分間焼付硬化して造膜させることは知られ
ている（特開昭５６−８５７号）。

しかしながら、このような従来の水分散型塗料の塗装方
法にあつ一ζは、１８０Ｃで３０分間の焼付硬化により
造成さぜ乙にあたり、常温で５〜１５分間程度の乾燥工
程のみしか１にされていなかったので、焼付後の塗面の
発泡である［ワキ（ｂｏｉｌｉｎｇ）　Ｊの問題があり
、特に塗摸厚が大きくなると、該ワキが発生しがちであ
り、これを形状に比較的凹凸を有する被塗物やねじ切り
部を有する被塗物、例えば小型トラックのシャシ−フレ
ームやリアアクセルケース等の自動車下廻り部品にスプ
レーあるいは浸漬法により塗装した場合には、凹部やね
じ切り部の谷に溜って多く付着した厚膜部等はワキが発
生しやすく、外観上はもちろんのこと、機能上も満足で
きないという問題点があった。

本発明は、叙上の点に払みてなされたものであり、その
目的とするところは、前記欠点を解消することにあり、
その特徴とするところは、熱硬化性アクリル粉体塗料（
入を、水溶性ポリブタジェン系樹脂および水溶性アクリ
ル系樹脂よりなる群から選ばれた少なくとも１種の水溶
性樹脂（Ｂ、の水溶液中に、該粉体塗料（Ｎと該水溶性
樹脂（Ｂ）との固形分重量比（Ａ／Ｂ）０．１〜１００
の配合割合で均一に分散ざゼてなる水分散型塗料を被塗
物に塗装し、このようにして塗装された被塗物を３０〜
・１５Ｃの温度で２０〜１２０分間あるいは６０〜１０
０Ｃの温度で１０〜６０分間子、備乾燥を行なったのち
、焼付硬化を行なう水分散型塗料の塗装方法である。

本発明において水分散型塗料の調製に使用される熱硬ｆ
と性アクリロニトリルとは、耐候性、保色性、透明性、
耐汚染性、密着性等の塗膜性能が優ｉ１°Ｃい乙ことか
゛ら外部美装用の分野、例えば自動車車体のトップコー
ト、家庭電気製品、カラ・−トタン等の用途に広く使用
されてい乙ものであり、熱硬化性アクリル値脂は非官能
性単量体と官能性単量体との共４合体に架橋剤を配合し
てなるもので、これらの単量体の組合わせおよび＋ａ剤
の相順により多橡多様のものが得られ乙。

ｆＪＶ　Ｍ　’：Ｉ’ｅ　ｉ！ＪＥ　’Ａ質質量量体し
ては、エチルアクリレート、イソプロピルアクリレート
、ローブチルアクリレート、２−エチルへキシルアクリ
レート、ラウリルアクリレート、２−エチルへキシルメ
タクリレート、ビニルプロピオネート等があり、非官能
性硬質１１ｆｆｉ体としては、メチルメタクリレート、
エチルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、
ｎ−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート
、スチレン、アクリロニトリル１等がある。また、官能
性単量体としては、アクリル版、メタクリル酸、２−ヒ
ドロキシエチルアクＩＪＬ−−）、２−ヒドロキシエチ
ルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレー
ト、グリシジルメタクリレート等停ある。

このような単ｆＬ体の組合わせにより合成され６共重合
体の架橋形式については、ｌ多くの提案がなされている
が、基本的には共重合体の有す乙官介ヒ基の掻類により
架橋形式および架橋剤が決まる。

共重合体官能基がヒドロキシル基の場合−の架橋剤とし
ては、メラミン樹脂（特公昭４８−３８６１’８号）、
酸無水物（特開昭４８−２９８４２号）、ブロックイソ
シアネート（特開昭４７−４０８６号）、アルコキシメ
チルイソシアネート（特−昭４６−１０３６　号）、カ
ルボキシル基含有アクリレート（特公昭４７−１０２２
０号）等があり、カルボキシル基の場合の架橋剤として
は、ジェポキシ化合物（特公昭４８−３７７４８号）、
多価オキサゾリン（特開昭４８−３４２３９　＋、ゝ）
、多価オキサジン（特開昭４８−５５２３２号）等があ
り、またグリシジル基の場合の架橋剤としては、多価カ
ルボン酸（特公昭４８　’−３８６１７号）、酸無水物
（特公昭４８−３８６１７号）、多価フェノール（特＃
Ｈ昭４７−３９９号）、多価アミン（特開昭４７−３９
９号）等がある。

本発明において水分散型塗料の調製に特に有用な熱硬化
性アクリル粉体塗料とは、自動車車体、カラートタン、
電気冷蔵庫、電気洗濯機等の各和ｉ工業１品ならびに家
庭電気製品に粉体塗料を塗装する際に発生する未塗着塗
料で水により捕集されたもの、あるいは、乾式捕集され
たものであってζ熱硬化性アクリル靭脂、顔料、水等を
主成分とするものである。例えば、自動車車体を例とし
て説明すると、被塗物である車体は電着塗装により下塗
り塗装され、ざらにスプレー塗装により中塗り塗装され
、耐チツピング性塗装や各種シーリングを糺シ、たのち
、トップフート用の静電塗装法により粉体塗料が塗装さ
れる。□この結果、通常、仕様色が数多いため、例えば
白、赤、黄、青等の混色状態で回収され乙。また、この
自動車車体トップコート用に供給される熱硬化性アクリ
ル粉体塗料は、グリシジル基ｉ有するアクリル樹脂を多
価カルボン酸で硬化させろ開環反応方式により架橋され
る。

本発明において使用される水分散型塗料製造用水溶性ポ
リブタジェンは、ポリブタジェン中の二重結合にエン付
加反応を利用して無水マレイン酸を付加して変性し、こ
のようにして変性された樹脂ヲアルコール、水等で開環
し、ついでアンモニア、アミン等の塩基性物質で中和す
ることにより水溶性にしたものである。また、変性前の
ポリブタジェンは、つぎの一般式を有するものが市販さ
ねていて利用可能である。

Ｒ＋　　Ｃｆｈ＋ＣＨ２ＣＨ＝ＣＨ”　ＣＨ２大千ＣＨ
２ＣＨ＋；−Ｒ２Ｈ ＣＨ２ また、水溶化に使用されるアミンとして、例えばメチル
アミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、エチルア
ミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、イソプロピ
ルアミン、ジイソプロピルアミン、ブチルアミン、ジブ
チルアミン、エタノールアミン、ジェタノールアミン、
トリエタノールアミン、イソプロパツールアミン、ジイ
ソフロパノールアミン、エチレンジアミン、ジエチレン
トリアミン、トリメチレンジアミン、ピリジン等がある
。

本発明において使用される水分散型塗料製造用水溶性ア
クリル樹脂とは、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン
酸、無水マレイン酸等の不飽和酸と、アクリル酸エステ
ル、メタクリル酸エステル、スチレン等のごとき他の共
重合性単量体、必要により使用きれる２−ヒドロキシエ
チルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルアクリレー
ト、２−ヒドロキシエチルアクリレート等のヒドロキシ
ル基含有不飽和単量体とを共重合して得られるアクリル
樹脂を、アンモニア、アミン等の塩基性物質で中和する
ことにより水溶性にしたものである。不飽和酸の量とし
ては、得られ６共重合樹脂を水溶化するのに充分な量が
必要であり、一般には樹脂酸価が約４０〜Ｉ００になる
量が使用され乙。ヒドロキシル基含有単量体は樹脂の水
溶化を助ける効果があるので、通常約５〜２５重量％使
用され乙。なお、水溶化に使用されるアミンは、マレイ
ン化ポリブタジェンの水溶化に使用されるアミンと同様
である。また、この他にアクリルアミドを共重合させて
メチロール化するか、メチロールアクリルアミドを共重
合させるか、あるいは低級アルコールでエーテル化して
水溶化する方法等がある。

水溶化に使用される水は、脱イオン水が好ましいが上水
でも使用できることはもちろんであり、その配合麹は粘
度ないし塗膜厚により設定される。

本発明における水溶性樹脂溶液は、前記のように水中で
中和して水溶液として使用されるが、溶媒である水には
水性有機溶媒を併用することもできる。使用される水性
有機溶媒としては、エチレングリコールモノメチルエー
テル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレ
ングリコールモノイソ゛プロピルエーテル、エチレング
リコールモノブチルエーテル、メタノール、エタノール
、イソプロパツール、ジメチルホルムアミド等があり、
その量は粉体塗料重量の２分の１以下である。

本発明で使用される゛塗料を製造するに際して、材料の
配合順序は特に問われないが、カルボキシル含有水溶性
樹脂と中和剤と水とを予め混合し、この混合溶液に粉体
塗料を、さらにはまた必要に応じて黒色顔料を加えると
いう手順をとることが、攪拌および分散の操作上から好
ましい。

水溶性樹脂の粉体塗料に対する下限配合量は、粉体塗料
の分散性からみて粉体塗料１００］ｉ［部に対して１＆
ｊｉ、部であり、水溶性樹脂の配合量がこれより少ない
場合には粉体塗料の分散安定性が不良となる。一方、水
溶性樹脂の下限配合量は塗膜特性、特に耐水性、防錆性
等から決り、粉体塗料の特性を生かせるのは粉体塗料の
１０倍量までであり、粉体塗料の配合比がこれより少な
い場合には耐水性が不良となる。したがって、本発明に
おける水溶性樹脂配合量は粉体塗料を基準とすると、粉
体塗料（Ａ）と水溶性樹脂（Ｂ）との比は、固形分重量
比でＡ／Ｂ＝０．１〜１００の範囲であり、好ましくは
１〜５０である。

本発明で使用される水分散性塗料の製造装置は、通常使
用されているディスパー、ボールミル、ペイントミキサ
ー、ロール等でよく、用途に応じて逮択すればよい。

このようにして製造された水分散型塗料は、被塗物、例
えばシャーシーフレーム、リヤアクセルフレーム等にス
プレー法、浸漬法等の塗装法により栖装されたのち、予
備乾燥が施され、ついでその塗膜の焼付乾燥が施され乙
。

予備乾燥は、３０〜４５Ｃの温度で２０〜１２０分間あ
るいは６０〜１００Ｃの湿度で１０〜６０分間加熱する
ことにより行なわれる。このような条件下に予備乾燥を
行なうのは、つぎのような理由による。すなわち、本発
明者の研究によれば、塗膜１特に厚膜の塗膜においてワ
キ現象が生じるのは、従来法では被塗物の温度上昇が急
激なため、塗膜に含まれている水が突沸状態になって発
生してしまうことと、未だ塗膜内の水が充分蒸発しきれ
ないうちに塗料中の粉体塗料粒子が溶融または硬化反応
を起して成膜してしまい、水の蒸発を妨げてしまうこと
の相乗作用により発生するものと思われる。したがって
、このような欠点を解消するためには、本発明で使用さ
れる水分散型塗料中の粉体塗料粒子の熱溶融成膜が全く
起らないガラス転移点以下の温度範囲で長時間かけて水
を充分に蒸発させてしまうが、あるいは熱溶融成膜が幾
分起っても水の蒸発速度が一段と速くなる温度範囲で比
較的短時間で水を充分に蒸発ぎせてしまうような条件で
予備乾燥を行なうことにより焼付硬化時に発生しゃすが
った前記ワキ発、生の問題点を解決したものである。

すなわち、本発明者は回収（廃）熱硬化性アクリル粉体
塗料（日本ペイント株式会社製、商品名パウダックスＡ
）を、示差熱分析装置（高滓示差・熱分析装置ＤＴ　＝
　３０　、株式会社島津製作所製）を用いて空気雰囲気
中で、昇濡速＆５ｒ／分で示差熱分析を行って、図面に
示すような示差熱線図を得た。同図におけ乙領域Ａは粉
体塗料のガラス転移に基づく吸熱反応域（４５〜６０ｃ
）、領域Ｂは粉体塗料の溶融に基づく吸熱反応域（９０
〜１１５Ｃ）、領域Ｃは粉体塗料の硬化反応に基づく発
熱反応域（１３５〜１７０ｃ）である。

したがって、３０〜４５ｃという温度範囲は、示差熱線
図から明らかな−ように、熱硬化性アクリル粉体塗料の
熱溶融成膜が全く起らないガ、ラス転移点以下の温度域
であるので、水は時間の経過とともに蒸発していく。し
かしながら、予備乾燥温度が３０Ｃ未満であると、水の
蒸発がほとんど起らないので、水の充分な蒸発により「
ワキ」を無くす方法はない。また、６０〜】ｏｏｃとい
う温度範囲は、同様に示差熱ＩＮ図がら明らかなように
、粉体塗料の熱溶融成膜は幾分起るが、水の蒸発速度が
一段と速くなる温度域であり、ｏｏｃ未満であると水の
蒸発速度は時間短縮を行なえるほど速くならない。一方
、１ｏｏｃより高いと熱溶融成膜によ゛る水の蒸発阻害
が大きくなり、焼付後の塗面にワキが生じてくる。

このようにして予備乾燥された塗膜の焼付硬化は、１４
０〜１８０ｃ、好ましくは１７Ｑｃの温度で１５〜３０
分間、好ましくは２０分間加熱して行なわれる。

つぎに、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する
。

実施例　１ 平均分子ｉ　２，０００　、　ｉ価８０　（ｍｙＫＯ１
１／？　）　ノマレイン化ポリブタジェン樹脂（日本石
油化学株式会社製ＬＰＢ　−Ｍ２Ｏ００−８０）　２０
０　ｙに、トリエチルアミン４０２および水１．０００
９からなる混合液を加え、攪拌機で約３０分攪拌して均
質な樹脂水溶液とした。この溶液に、平均粒径５０μｍ
の熱硬化性アクリル系赤色粉体塗料（日本ペイント株式
会社製パウダツクスＡ　）　１，０００　ｆを加え、ボ
ールミルにて２４時間混合して分散し、１５０メツシユ
のふるいで涙過して水分散型水性塗料を得た。

塗料のｐＩ（は８．２、粘稠度は４５秒（フォードカッ
プＡ４　、’２５Ｃ）であった。この塗料を水で希釈し
て粘稠度を３４秒とし、スプレー法により脱脂鋼板に塗
装し、４０Ｃにて６０分間の予備乾燥を行なったのち、
１７０Ｃに保温されている乾燥炉内に２０分間入れて焼
付硬化させたところ、塗膜の平均膜厚は３５μｍであり
、平面部および「タレ」部からのワキが外観上全く問題
にならない平滑で美しい塗膜面が得られた。

実施例　２ 水溶性アクリル樹脂（三井東圧化学株式会社製、商品名
７　／ｌ／　ｖテックス、ＸＶ−ＷＸ−１３）　１．５
０？に、トリエチルアミン３０２および水１．００Ｏｆ
　カラする混合液を添加し、攪拌機で約３０分間攪拌し
て均質な樹脂水溶液とした。この水溶液に平均粒径４０
μｍの熱硬化性アクリル系白色粉体塗料（日本ペイント
株式会社製、商品名パウダツクスＡ）１、ＯＯＯｆを加
え、実施例１と同様の操作により調製し、ｐＨ８，５、
粘度３５秒（７オードカツプ／１６４．２５Ｃ）の水分
散型白色塗料を得た。この塗料をスプレー法により脱脂
鋼板に塗装し、４０Ｃの温度で９０分間予備乾燥を行な
ったのち一１ｌ７０ｔ：’に保温されている乾燥炉内に
２０分間入れて焼付硬化ぎせたところ、塗膜の平均膜厚
は３５／＃であり、平面部および「タレ」部からのワキ
が外観上全く間層にならない平滑で美しい塗膜面が得ら
れた。

実施例　３ 実施例１と同様のマレイン化ポリブタジェン樹ＦＭ　３
　Ｋｇに、家すエチルアミンＩ　Ｋｐおよび水１８にり
からなる混合液を添加し、ディシルバーで約２０分間攪
拌して均質な樹脂水溶液とした。この溶液に、小型トラ
ックの上塗り塗装ブースから未塗着のために赤色、白色
および黄色の３釉の混色状の混合物となって回収された
熱硬化性アクリル粉体塗料１５Ｋｐおよびカーボンブラ
ック（三菱化成工業株式会社製、商品名ＭＡ−１００）
　１．５　Ｋｇを混入し、再びディシルバーにて約２０
分間攪拌し、前線り塗料とし、さらにこれをサンドグラ
インドミルに移し、５回の循環による分散後、水希釈に
よる粘度調整を済ませ、ｐＨ８，５、粘度３５秒（フォ
ードカップ／Ｉ６４．２５Ｃ）の水分散型の黒色塗料を
得た。この塗料を浸漬法により脱脂済みの小型トラック
のリヤアクセルケースに塗装し、９０℃の温度で３０分
間予備乾燥したのち、１７０Ｃに保温されている乾燥炉
内に２０分間入れて焼付硬化させたところ、塗膜の平均
膜厚が四部で４５μｍであり、表面全体およびねじ切り
部の谷からのワキは外観上および機能上（ねじを螺合す
るのにワキのために不都合を生じないことをいう。）、
全く問題にならない平滑な塗膜面が得られた。

実施例　４ 実施例２と同様の水溶性アクリル樹脂５　Ｋｙに、トリ
エチルアミンＩ　Ｋｇおよび水３３Ｋｇからなる混合液
を添加し、ディシルバーで約２０分間攪拌して均質な樹
脂水溶液とした。この水溶液に、実施例３と同様にして
回収された熱硬化性アクリル粉体塗料２０　Ｋｐおよび
実施例３と同様のカーボンブラック２　Ｋｇを混入し、
実施例３と同様の攪拌、分散および水希釈操作を施し、
ｐＨ８，３、粘度３２秒（フォードカップＡ４．２５Ｃ
）の水分散型黒色塗料を得た。この塗料を浸漬法により
、脱脂済みの小型トラックのシャーシーフレームに塗装
し、９０℃の温度で３０分間予備乾燥したのち、１７０
Ｃに保温されている乾燥炉内に２０分間入れて焼付硬化
させたところ、塗膜の平均膜厚が平面部で４０μｍであ
り、表面全体は全くワキがなく、またフレーム端部の若
干の「タレ」部においても外観上問題になるようなワキ
はなかった。

比較例　１ 実ｌｉＩ！１例１と同一組成からなりかつ同一操作によ
り調製された水分散型赤色塗料をスプレー法により脱脂
鋼板に塗装し、常温で１５分間予備乾燥したのち、１７
０Ｃに保温されている乾燥炉内に２０分間入れて焼付硬
化させたところ、塗膜の平均膜厚が３５μｍであり、平
面部に若干のまた「タレ」部からは数多くのワキが目立
つ塗膜面が得られ、外観上好ましいものではなかった。

比較例　２ 実施例２と同一組成からなりかつ同一操作により調製さ
れた水分散型白色塗料をスプレー法により脱脂鋼板に塗
装し、常温で１５分間予備乾燥したのち、１７０Ｃに保
温されている乾燥炉内に２０分間入れて焼付硬化させた
ところ、塗膜の平均膜厚が３５μｍであり、平面部に水
の突沸を思わせるピンホールが相当みられ、また「タレ
」部からは数多くのワキが目立つ塗膜面が得られ、外観
上好ましいものではなかった。

比較例　３ 実施例３と同−組−成からなりかつ同一操作によりル４
製された水分散型黒色塗料を浸漬法により脱脂済みの小
型トラックのリャアクセルウ゛−スに塗装し、常温で１
５分間予備乾燥したのち、１７０Ｃに保温されている乾
燥炉内に２０分間入れて焼付硬化させたところ、塗膜の
平均膜厚が四部で４０μｍであり、表面全体に数・多く
のワキが発生していた。また、ねじ切り部の谷にも数多
くのワキが発生しており、ねじの挿入は困難であった。

比較例　４ 実施例４と同一組成がらなりがっ同一操作により調製さ
れた水分散型黒色塗料を浸漬法により脱脂済みの小型ト
ラックのシャーシーフレームに塗装し、常温で１５分間
予備乾燥したのち、１７０［に保温されている乾燥炉内
に２０分間入れて焼付硬化させたところ、塗膜の平均膜
厚が平面部で３．８μｍであり、、俵面全体に数多くの
ワキが発生しており、またフレーム端部には「タレ」部
より発生したワキが非常に目立ち、外観上好ましいもの
ではなかった。

以上説明してきたように、本発明による水分散型塗料の
塗装方法は、熱硬化性アクリル粉体塗料（Ａ）を、水溶
性ポリブタジェン系樹脂および水溶性アクリル系樹脂よ
りなる群から選ばれた少なくとも１種の水溶性樹脂（Ｂ
）の水溶液中に、該粉体塗料（Ａ）と該水溶性樹脂（Ｂ
）との固形分重量比（Ａ／Ｂ）０．１〜１００の配合割
合で均一に分散させてなる水分散型塗料を被塗物に塗装
し、このようにし、て塗装された被塗物を３０〜４５Ｃ
の温度で２０〜１２０分間あるいは６０〜１００［の温
度で１０〜６０分間予備乾燥を行なったのち、焼付硬化
を行なうものであるから、水分散型塗料中の熱硬化性ア
クリル粉体塗料粒子の熱溶融成膜が全く起らないガラス
転移点以下の温度で比較的長時間かけて水を充分蒸発さ
せてしまうか、あるいは熱溶融成膜が幾分起っても水の
蒸発速度が一段と速くなる温度範囲で短時間で水を充分
に蒸発させてしまうことになるので、従来から大きな問
題となっていたワキを無くシ、外観において優れた塗膜
を得ることができるという効果が得られる。

さらに、粉体塗料として２色以上の熱硬化性アクリル粉
体塗料粕を使用すれば、従来廃棄物としてしか処理され
ていなかった粉体塗料粕の有効利用となる。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明で使用される水分散型塗料中の粉体塗料
の示差熱線図の一例を示すものである。 特許出願人　日産自動車株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱硬化性アクリル粉体塗料（４）を、水溶性ポリブ
   タジェン系樹脂および水溶性アクリル系樹脂よりなる群
   から選ばれた少なくとも１種の水溶性樹脂（Ｂ）の水溶
   液中に、お粉体塗料（んと該水溶性樹脂（Ｂ）との固形
   分重量比（Ａ／Ｂ　）　ｏ、１〜１ｏｊｏノ配合割合で
   均一に分散ぎせてな乙水分散型桧料を被塗物に塗装し、
   このようにして塗装された被塗物を３０〜４５Ｃの温度
   で２０へ１３０分間あるいは６０〜１００Ｃの′ｆｊＡ
   度で１０〜６０分間予備乾燥を行なったのち、焼付硬化
   を行なうことを特徴とする水分散型塗料の塗装方法。 ２、熱硬化性アクリル粉体塗料が未塗着のために２色以
   上の混合物となり回収されたものである特許請求の範囲
   第１項に記載の水分散型塗料の塗装方法。