JPS6031858A - 水性塗料の塗膜形成方法 - 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、水性塗料の塗膜形成方法に関するものである
。

１− 近年、従来使用されてきたＭ機溶剤希釈形塗料に比べて
、公害防止効果が高く、省資源、安全衛生上の面でもす
ぐれている水性塗料の実用化が、工業塗装ラインで広く
検討されている。

しかし、水性塗料は、以上のようなすぐれた特性をもっ
ているが、厚膜塗装をしようとすると、「ワキ」、「タ
レ」が発生しやすいという、塗装作業上の根本的な問題
点をもっている。

これらの問題点のうち、「タレ」は、従来使用されてき
た有機溶剤希釈形塗料においても、しばしば発生するも
のであ如、これを解決するため、塗ってはしばらく乾燥
し、また塗ってはしばらく乾燥するという工程を繰如返
し、必要膜厚を確保したのち、加熱硬化する、いわゆる
多数回塗り重ね塗装を採用しているのが常である。その
ため、塗装ラインでは、移動するコンベアに対し、多数
の塗装機を並列に配置し、多数回払シ電ね塗装を行って
いるのが現状である。

水性塗料の揚台は、有機溶剤希釈形血料に比べて「タレ
」やすく、そのため、さらにｍｂ重ね回２− 数を多くする必要があった。

しかし、水性塗料の場合は、塗り重ね回数を多くしても
、「ワキ」やすく、厚膜塗装が困難であり１所定の膜厚
が得にくいという問題点があった。

本発明者らは、以上の現状に鑑み、種々研究の結果、上
層の塗膜となる水性塗料を構成する水溶性樹脂の表面張
力値を、下層の塗膜と力ろ水性塗料を構成する水溶性樹
脂の表面張力値よりも特定の範囲だけ低くすることによ
って、上記の問題点を解決し得ることを見い出し、本発
明を完成したものである。

すなわち、本発明は、同色系の水性塗料を多数回ａｎ重
ね、−回の焼付けで塗膜を形成する方Ｗにおいて、上層
の塗膜となる水性塗料を構成する水溶性樹脂の表面張力
値を、下層の塗膜となる水性払料を構成する水溶性樹脂
の表面張力値よりもα５〜２０　ｄｙｎｅ／−低くさせ
たものであることを％徴とする水性払料の塗膜形成方法
に関するものである。

ただし、上記の表面張力値の測定条件二３− 水溶性樹脂をジメチルエタノールアミンで中和率８０チ
に中和して得られたもの２０重量係、水７０〜８０重量
係、エチルセロソルブ１０〜０重量係からなる水溶性樹
脂溶液の液温２０′Ｃでの測定。

本発明においては、用いる水性塗料が同色系であること
、つまり上層の塗膜となる水性塗料と、下層の塗膜とな
る水性塗料とが同色系であることが必要であるが、ここ
で同色系とは、塗色が、基準色に対して、それぞれ同一
であるか、または許容可能な程度にそれぞれ近似してい
ることを意味する。

なお、下層の塗膜は、上層の塗膜よりも、完成塗膜の色
味への影譬が少ないので、下層の塗膜となる水性塗料に
対する色味の厳密さは、上層の塗膜となる水性塗料に対
する色味の厳密さよりも、少なくてよい。

本発明において用いられる水性塗料を構成する水溶性樹
脂としては、上記の表面張力値の関係を満足しているか
ぎり、とくに制限はなく、通常、４− 水性塗料に用いられているもの、たとえばアルキド樹脂
、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、マ
レイン化油、マレイン化ポリブタジェン樹脂などがあけ
られるが、これらの樹脂の酸価、水酸基価、分子量など
は、水、または水と水混和性有機溶剤との混合液に可溶
または安定に分散し、かつ塗膜になった際に要求される
一般性能を満足するものであることが必要である。

なお、上層の塗膜となる水性塗料を構成する水溶性樹脂
と下層の塗膜となる水性塗料を構成する水溶性樹脂とは
、同一樹脂系でなくてもよいが、得られる塗膜の仕上り
外観性などの塗膜性能を考慮する場合には、同一樹脂系
であることが好ましいこれらの水溶性樹脂における上記
の表面張力値を満足させるための樹脂配合設計面での手
法については、つぎのような手法が有効であると考えら
れる。

その手法としては、よシ表面活性の高い炭化水素基が、
樹脂中により多く組み入れられることに５− よって、表面張力値が下がることや、同一の樹脂系にお
っては、その分子量が小さいほど、より低い表面張力値
を示すものであることを利用するものである。

本発明においては、上層の塗膜と力る水性塗料を構成す
る水溶性樹脂の表面張力値を、下層の塗膜となる水性塗
料を構成する水溶性樹脂の表面張力値よシも０．５−Ｌ
２０　ｄｙｎｅ／ａｎ低いことが必要でおるが、その表
面張力値の低さが、０．５　ｄｙｎｅ／ｃｒｎ未満の場
合は、本発明の効果が得られず、２０ｄｙｎｅ／ｍを超
える場合は、得られる塗膜の仕上粉外観上の欠陥である
「ちぢみはだ」が発生する。

本発明に用いられる水性塗料は、塗料業界で従来公知の
製造法によって製造される。

すなわち、水性塗料を構成する水溶性樹脂を、塩基性物
質で中和したのち、水または水と水混和性有機溶剤との
混合液に溶解したのち、顔料、架橋剤（たとえばメラミ
ン樹脂、尿素樹脂、ベンゾグアナミン樹脂などのアミノ
プラスト樹脂やブロックイソシアネートなど）などを加
え、さらに必６− 要に応じ塗面調整剤などの添加剤を加え、水性塗料とす
る。

以上のようにして得られた水性塗料は、自動車、家庭用
電器、一般機械などに、通常の塗装方法、たとえばエア
スプレー塗り、エアレススプレー塗り、靜電塗抄、回転
霧化方式などＫよって塗装される。

本発明においては、上層の塗膜となる水性塗料と下層の
塗膜と々ろ水性塗料とは、未硬化の状態で塗り重ねられ
ていくが、その塗り重ね回数は、２以上であれば、膜厚
などの許すかぎり問わ々い。

ここで、上層の塗膜、下層の塗膜というのは、たとえば
塗り重ね回数が３の場合につい【いうと、被塗物に最初
に塗装されて得られる塗膜を第１層の塗膜といい、つい
で第１層の塗膜に塗装されて得られる塗膜を第２層の塗
膜といい、さらに第２層の塗膜に塗装されて得られる塗
膜を第３層の塗膜とすると、第１層の塗膜と第２層の塗
膜との関係では、第１層の塗膜が下層の塗膜、第２層の
塗膜が上層の塗膜であり、第２層の塗膜と第３層の７− 塗膜との関係では、第２層の塗膜が下層の塗膜、第３層
の塗膜が上層の塗膜である。

塗り重ね回数が３以上の場合は、上層の塗膜になるほど
逐次、表面張力値の低い水溶性樹脂で構成された水溶性
塗料を用いてもよいし、いずれかの２層にかぎって、そ
の間でだけ表面張力値の差をつけてもよい。

塗り重ねの際のセッチングの温度・時間は、用いる塗装
工程などに応じて、適宜に決定すればよく、また完成塗
膜を得るための加熱硬化条件は、用いる水溶性樹脂など
の性状に応じて、適宜に決定すればよく、「ワキ」を抑
制するための配慮は必要としない。

本発明の塗膜形成方法によれば、「ワキ」の発生を大幅
に抑制することができるため、厚膜（４０μ以上）の塗
膜を得ることができる。

以下、製造例、実施例、比較例ｔ−あげて、本発明をさ
らに詳細に説明する。なお、例中における部は重量部、
チは重１ｔチである。

製造例　１ ８− 〔水性飲料Ａの製造〕 かきまぜ機、温度計、還流冷却器および窒素導入管を取
付けた四つロフラスコに、イソフタル酸１５４部、ネオ
ペンチルグリコール２１４部、トリメチロールプロパン
１０６部を仕込み、窒素気流下で加熱、かきまぜながら
２２０°Ｃで３時間エステル化反応を行って、酸価２０
の反応生成物を得た。

得られた反応生成物を１１１０”Ｏｆで冷却したのち、
アジピン＃１ｋ１９．９部、無水トリメリット酸７．７
部を加え、１６０〜１８０℃で３時間エステル化反応を
行って、酸価６０の反応生成物を得た。

得られた反応生成物を１００°Ｃまで冷却したのち、エ
チルセロソルブ２３Ｌθ部を加えて希釈し、樹脂酸価６
０、樹脂水酸基価１５０、数平均分子量１０００、固形
分７５係の水溶性ポリエステル樹脂溶液（１）を得た。

得られた水溶性ポリエステル樹脂溶液（１）を用い、第
１表に示した配合にもとづき、水性畿料Ａを得た。

９− なお、上記の水溶性ポリエステル樹脂溶液（１）を、そ
のカルボキシル基の８０モルチにあたる量のジメチルエ
タノールアミンで中和したもの２０．０　ｉｉ量チ、水
７１７重量係、エチルセロソルブ６３重量係からなる樹
脂水溶液をっ＜シ、その表面張力値を液温２０°Ｃでウ
ィルヘルミ一式表面張カ計で測定したところ（以下間よ
う）、３７．２　ｄｙｎｅ／１７ｎでおった。

製造例　２ 〔水性塗料Ｂの製造〕 製造例１と同様の四つロフラスコに、ラウリン酸１４４
部、イソフタル酸１９．２部、ネオペンチｋ　り１７　
：ｌ−ルａ８ｍ、）ＩＪメチロールプロパン２２１部を
仕込み、窒素気流下で加熱、かきまぜながら２２０°Ｃ
で２時間エステル化反応を行って、酸価１０の反応生成
物を得た。

得られた反応生成物を１８０″Ｃまで冷却したのち、ア
ジピン酸５．７部、無水トリメリット酸７．７部を加え
、１６０−１８０’Ｏで３時間エステル化反応を行って
、酸価５ｏの反応生成物を得た。

１０− 得られた反応生成物’１ｌｏＯ”ｃまで冷却したのち、
エチルセロソルブ２３．１ｓ’ｉ加えて希釈し、樹脂酸
価５０、樹脂水酸基価１５０、数平均分子１１２００、
固形分７５チの水浴性ポリエステル樹脂溶液（２）を得
た。

得られた水溶性ポリエステル樹脂溶液（２）を用い、第
１表に示した配合にもとづき、水性塗料Ｂを得たＯ なお、上記の水溶性ポリエステル樹脂溶液（２）などか
ら、製造例１と同ようにして、樹脂水浴液をつ＜）、表
面張力値を測定したところ、３２０ｄｙｎｅ／−であっ
た。

製造例　３ 〔水性塗料Ｃの製造〕 製造例１と同様の四つ目フラスコに、エチルセロソルブ
２３．３部を入れ、窒素気流下、１３５°Ｃでか！まぜ
ながら、下記の混合物を約２峙間かけて滴下した。

アクリル酸　４．８部 メタクリル酸エチル　２６．４　＃ アクリル酸エチル　２６４〃 メタクリル酸２−ヒドロキシ　１７．４＃エチル ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ−２−１，５＃エチルヘキ
サノエート ついで、３０分後、ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシ−２−
エチルヘキサノニー）　０．２　部％エチルセロソルブ
２０部の混合物を約５分間かけて滴下したのち、１２０
°Ｃで１時間反応を行って、樹脂酸価５０、樹脂水酸基
価１００、数平均分子１ｉＳ５００゜固形分７Ｉｓ優の
水溶性アクリル樹脂溶液（１）を得た。

得られた水浴性アクリル樹脂溶液（１）を用い、第１表
に示した配合にもとづき、水性塗料Ｃを得た。

々お、上記の水浴性アクリル樹脂溶液（１）などから、
製造例１と同ようにして、樹脂水溶液をつくり、表面張
力値を測定したところ、　３６．４　ｄｙｎｅ、／ｓで
あった。

製造例　４ 〔水性塗料りの製造〕 製造例１と同様の四つロフラスコに、エチルセロソルブ
２３Ｌ３部を入れ、窒素気流下、１３５°Ｃでかきまぜ
ながら、下記の混合物を約２時間かけて滴下した。

アクリル酸　１８部 メタクリル酸ブチル　５２．８　＃ メタクリルｌ！２−ヒドロキシ　１７．４　＃エチル ｔａｒｔ−ブチルパーオキシ−２−１，６＃エチルヘキ
サノエート ついで、あとの操作は製造例３と同様に行って、樹脂酸
価ＳＯ，樹脂水酸基価１００、数平均分子量ａｏｏｏ、
固形分７５嗟の水溶性アクリル樹脂溶液（２）を得た。

得られた水溶性アクリル樹脂溶液（２）を用い、第１表
に示した配合にもとづき、水性塗料Ｄｔ得た。

なお、上記の水溶性アクリル樹脂溶液（２）などから、
製造例１と同ようにして、樹脂水溶液をつくシ、表面張
力値を測定したところ、３　＆　３　ｄｙｎｅ／ｍであ
った。

実施例　１ １３− まず、製造例１で得られた水性塗料Ａｅ脱イオン水で希
釈して、フォードカップ＃４粘ＫＣ２０’ｃ　）を３０
秒とした希釈水性塗料Ａを、電着塗装を施した鋼板（３
００Ｘ１　ｏｏｘｏ７ｍ）ｉｃ、乾燥膜厚がｌＯ〜４０
ｐの段差をもつように、箪装ガン（岩田塗装機■製、ワ
イダー６１）でエアスプレー塗りをして第１層の塗膜を
得たのち、２０°Ｃで２分間セッチングした。

ついで、得られた第１層の塗膜に、製造例２で得られた
水性塗料Ｂ（水性塗料Ａと同一色である）を脱イオン水
で希釈して、フォードカップ＃４粘度（２０’Ｏ）を３
０秒とした希釈水性塗料Ｂｔ−１乾録膜厚が１０〜４０
μの段差をもつように（第１層の塗膜との合計乾燥膜厚
が２０〜８０μの段差になるように）、上記のｍ装ガン
でエアスプレー脆りをして第２層の塗膜を得た。

ついで、２０°Ｃで５分間セッチングしたのち、６０°
Ｃで５分間セッチングした。

ついで、１６０°Ｃで３０分間焼付けて完成塗膜を得た
。

１４− 得られた完成塗膜のワキ限界膜厚（ワキの発生が認めら
れない最大の膜厚）、平滑性、つや（６０度鏡面光沢度
）を第２表に示した。

実施例　２ 製造例３で得られた水性塗料Ｃを脱イオン水で希釈して
、７オ一ドカツプ＃４粘度（２０″Ｃ）を３０秒とした
希釈水性塗料Ｃを、実施例１の鋼板に、乾燥膜厚がｌθ
〜４０μの段差をもつように、実施例１の塗装ガンでエ
アスプレーｍｂをして第１層の塗膜を得たのち、２０°
Ｃで２分間セッチングした。

ついで、得られた第１層の塗膜に、製造例４で得られた
水性塗料Ｄ（水性塗料Ｃと同一色である）を脱イオン水
で希釈して、フォードカップ材４粘度（２０°ｃ）Ｉ３
ｏ秒とした希釈水性塗料りを、乾燥膜厚が１０〜４０μ
の段差をもつように（第１層の塗膜との合計乾燥膜厚が
２０〜８０μの段差になるように）、上記の塗装ガンで
エアスプレー塗りをして第２層の塗膜を得た。

ついで、２０°Ｃで５分間セッチングしたのち、６０゛
Ｃで５分間セッチングした。

ついて、１６０°Ｃで３０分間焼付けて完成塗膜を得た
。

得られた完成塗膜のワキ限界膜厚、平滑性、つやを第２
表に示した。

実施例　３ 実施例１で得られた希釈水性塗料Ａを、実施例１の銅板
に、乾燥膜厚が７〜３０μの段差をもつように、実施例
１の塗装ガンでエアスプレー塗りをして第１層の塗膜を
得たのち、２０°Ｃで２分間セッチングした。

ついで、得られた第１層の塗膜に、実施例２で得られた
希釈水性塗料Ｄ（水性塗料りは、水性塗料Ａと同一色で
ある）を、乾燥膜厚が７〜３０μの段差をもつように（
第１層の塗膜の合計乾燥膜厚が１４〜６０μの段差にな
るように）、上記の塗装ガンでエアスプレー塗りをして
＃１２層の塗膜を得たのち、２０°Ｃで２分間セッチン
グした。

ついで、得られた第２層の塗膜に、さらに上記の希釈水
性塗料りを、乾燥膜厚が７〜３ａｐの段差をもつように
（第１層の塗膜、第２層の塗膜との合計乾燥膜厚が２１
〜９０μの段差になるように）、上記の塗装ガンでエア
スプレー塗りをして第３層の塗膜を得た。

ついで、２０°Ｃで５分間セッチングしたのち、６０°
Ｃで５分間セッチングした。

ついで、１６０’Ｏで３０分間焼付けて完成塗膜を得た
。

得られた完成塗膜のワキ限界膜厚、平滑性、つやを第２
表に示した。

比較例　１〜４ 従来法（第１Ｍの塗膜となる水性塗料と、鎮２層の塗膜
となる水性塗料とが同一である）１ｃ、っぎのようにし
て行った。

すなわち、実施例１で得られた希釈水性塗料Ａからの第
１層の塗膜・第２層の塗膜からなる完成１！！１＃（比
較例１）、実施例１で得られた希釈水性塗料Ｂからの第
１層の塗膜・第２層の塗膜からなる完成ｍＭ（比較例２
）、実施例２で得られた希釈水性塗料Ｃからの第１層の
塗膜・第２層の塗膜１７− からなる完成塗膜（比較例３）、実施例２で得られた水
性塗料りからの第１層の塗膜・第２層の塗膜からなる完
成塗膜（比較例４）を、それぞれ実施例１と同ようにし
て得た。

得られた完成塗膜のワキ限界膜厚、平滑性、つやを第２
表に示した。

１８− 第　１　表 注１＝　三井東圧化学■製、サイメルナ３ｏ３、固形分
９７１以上注２：　ヘキストジャパン■製、７ジトール
ＸＷ−３２９第　２　表

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 同色系の水性塗料を多数回塗り重ね、−回の焼付けで塗
   膜を形成する方法において、上層の塗膜となる水性塗料
   を構成する水溶性樹脂の表面張力値を、下層の塗膜とカ
   ろ水性塗料を構成する水溶性樹脂の表面張力値よりも０
   ５〜２０　ｄｙｎｅ／ｃｒｎ低くさせたものであること
   を特徴とする水性塗料の塗膜形成方法。 ただし、上記の表面張力値の測定条件；水溶性樹脂をジ
   メチルエタノールアミンで中和率８０チに中和して得ら
   れたもの２０重ｉＥ’Ｌ水７０〜８０重量係、エチルセ
   ロソルブ１０〜０重量％からなる水溶性樹脂溶液の液温
   ２０°Ｃでの測定。