JPS63236576A

JPS63236576A - 水性塗料を用いる塗装方法

Info

Publication number: JPS63236576A
Application number: JP6917687A
Authority: JP
Inventors: Shunji Kojima; 瞬治小島; Yoshiki Watanabe; 芳樹渡辺; Hiroaki Goto; 弘明後藤; Toshinori Moriga; 俊典森賀
Original assignee: Toyo Seikan Kaisha Ltd
Current assignee: Toyo Seikan Group Holdings Ltd
Priority date: 1987-03-25
Filing date: 1987-03-25
Publication date: 1988-10-03
Also published as: JPH0317551B2

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】（産業上の利用分野）本発明は、水性塗料を用いる塗装方法に関するもので、
より詳細には水性塗料を用いながら、ピンホール・クラ
ック等の塗膜欠陥や塗布時に生ずる凹凸模様がなく、平
滑性に優れた塗膜を金属基体等の上に形成させる方法に
関する。

（従来の技術）従来、缶詰用毎の製造に際し、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、缶口体に塗装することが行われている。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との組合せ
から成る塗料や、ビニル系或いはアクリル系の塗料等が
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、塗装や焼付に際
して、有機溶媒が作業環境や大気中に揮敗し、環境汚染
や大気汚染を生じることが問題である。

これらの欠点を解消するために、水性塗料、すなわち水
性分散体塗料の開発も既に行われており、またこの水性
塗料を用いて良好な塗膜を形成させるための塗装方法も
多く提案されている。

例えば、特開昭５２−１３３３４２号公報には、被塗物
上にスラリー状塗料を塗装後加熱乾燥するまでの間、１
００℃以下でしかも樹脂粒子の溶融しない温度であって
相対湿度が８０％以上かつ風速が０．３ｍ／ｓｅｃ以下
の雰囲気内に該被塗物を保持することによって造膜する
過程のクラック発生を防止することが記載されている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、乳化された樹脂粒子を含有する水性塗料
をロールコータ−等の手段で金属基体表面に塗布した場
合、塗装面にリブ等が発生し、このリブ等の凹凸模様が
乾燥焼付後の塗膜に残留して塗装面の平滑性が失われる
という欠点がある。

即ち、有機溶媒溶液型の塗料の場合は、樹脂溶液が流動
性を有しているので塗装後から焼付迄の間（一般にセツ
ティングと呼ぶ）に湿潤塗膜の平滑化が生じるのである
が、分散型の水性塗料の場合、塗料樹脂が分散粒子の形
で存在すること、分散媒が表面張力及び粘度の高い水で
あること及び表面では水分の蒸発がかなり迅速に進行し
ていること等に原因してこのような平滑化（レベリング
）が生じ難いものと認められる。

しかして、分散型水性塗料を用いる塗装方法の場合、塗
装時に生じるリブのような凹凸模様を紐和して、その平
滑性を向上させるための有効な手段は未だ知られていな
い。

従って、本発明の目的は、分散を水性塗料の塗装時に形
成される湿潤塗膜表面のリブ等の凹凸模様を、塗膜の乾
燥乃至焼付に先立って解消し、平滑性及び外観特性に優
れた塗膜を形成させる方法を提供するにある。

（問題点を解決するための手段）本発明によれば、乳化された樹脂粒子を含有する水性塗
料を金属基体表面に塗布し、形成される湿潤塗膜の乾燥
乃至焼付に先立って、該湿潤塗膜表面を水蒸気又は凝縮
微細水滴を含む水蒸気と接触させ、湿潤塗膜表面の樹脂
粒子を流動させて、塗膜表面を平滑化させることを特徴
とする水性塗料を用いる塗装方法が提供される。

本発明においては、水蒸気と接触時に湿潤塗膜を５０℃
以上で１００℃よりも低い温度に保持することが望まし
く、このために、湿潤塗膜表面に高温の水蒸気を塗膜温
度が５０℃以上で１００ｔ：よりも低い温度となるよう
に吹付ける。

また本発明の他の態様では、上記樹脂粒子の流動化のた
め、湿潤塗膜表面を水蒸気と接触させながら、金属基体
を高周波誘導加熱し、これにより塗膜温度を５０℃以上
で１００℃よりも低い温度に保持する。

（作　用）本発明は、乳化分散型の水性塗料を金属基体に塗布する
際に生じるリブ等の凹凸模様を消失させて、これを平滑
化させるには、単に湿潤塗膜表面の乾燥を避けるだけで
なく、この表面を水蒸気又は凝縮微細水滴を含む水蒸気
と接触させて表面の樹脂粒子を流動させることが重要で
あるとの知見に基づくものである。

分散体水性塗料の塗装表面における樹脂粒子の流ａ（フ
ロー）可能の程度は、樹脂粒子の周囲に存在する媒体水
の量と、媒体水の粘度乃至表面張力の程度とに依存する
。

水性塗料の塗装表面では、媒体たる水は極めて、蒸発し
易い状態となっており、塗膜表面から水分の蒸発が生じ
て、樹脂粒子相互の凝集乃至合着が生じ、塗装表面の樹
脂粒子を流動させることが著しく困難な状態となってい
る。

本発明においては、湿潤塗膜表面を水蒸気又は微細な凝
集水滴を含む水蒸気（所謂湯気がこれに相当する）と接
触させると、凝集した粒子間或は凝集傾向にある粒子間
に微小量の水分が補給されるとともに、蒸気の凝縮に伴
なう潜熱も表面層に放出され、媒体水の粘度乃至表面張
力も低下し、塗膜表面の樹脂粒子の流動が容易に生じて
塗膜表面に存在するリブ等の凹凸模様が消失して、塗膜
表面の平滑性が向上するようになる。

本発明においては塗装表面を湯気と接触させて塗膜の平
滑化処理を行うのが最も好ましい。というのは、湯気の
中には、水蒸気の他に極めて微細な粒径の水滴が含有さ
れており、従って比較的短時間の接触で塗膜表面に流動
化に十分な量の水分を補給し得るからである。

この場合、塗膜温度が５０℃以上でしかも１００℃より
も低い温度となるように加熱を行えば、塗膜の平滑性が
一層向上する。即ち、塗膜全体の温度が５０℃以上であ
ると、塗膜全体が室温である場合に比して樹脂粒子の流
動性が一層向上するようになる。一方塗膜の温度が１０
０℃以上となると、塗膜の沸騰により、塗膜中に発泡等
の塗膜欠陥が生じるようになる。塗膜温度は５５乃至９
８℃、特に７０乃至９６℃の範囲にあることが望ましい
。

本発明の別の好適態様では、湿潤塗膜表面に、高温の水
蒸気を、塗膜温度が５０℃以上で１００℃より°も低い
温度に到達し、且つ湿潤塗膜表面で実買上水蒸気の凝縮
が生じないように吹付ける。

塗膜表面に水蒸気を吹付けることにより、塗膜表面から
の水分の補給が行われると共に、熱容量の大きい水蒸気
からの顕熱により短時間の内に塗膜が所定の温度に加熱
され、塗膜表面樹脂粒子のフローを生じて、塗膜表面の
平滑化が行われるようになる。

本発明の更に別の態様では、湿潤塗膜表面を水蒸気と接
触させながら、金属基体を高周波誘導加熱し、これによ
り塗膜温度を５０℃以上で１００℃よりも低い温度に保
持するようにする。この態様においても、塗膜表面を水
蒸気表面と接触させることにより、塗膜表面からの水分
の補給が行われるが、塗膜の加熱は、金属基体を高周波
誘導加熱することにより行われる。高周波誘導加熱は、
金属を極めて単時間の内、例えば０．１秒以内に加熱し
うろことが特徴であり、しかも塗膜は基体側から加熱さ
れるため、水分の蒸発を防ぎながら、樹脂粒子のフロー
を生じせしめて塗膜表面の平滑化を十分に行うことがで
きる。

本発明において、水性塗料としては、塗膜形成用樹脂が
乳化粒子サイズで水性媒体に分散した任意の塗料を用い
ることができる。塗膜形成用樹脂粒子は、エポキシ樹脂
、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、熱硬化性
アクリル樹脂、熱硬化性ビニル樹脂、アルキド樹脂等の
熱硬化型塗料樹脂或いはアクリル樹脂、ビニル樹脂、ポ
リエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、スチレン−ブタ
ジェン共重合体等の熱可塑性塗料樹脂から成っているこ
とができる。金属基体に対する密着性、耐腐食性及び塗
膜の加工性等の見地からは、エポキシ樹脂と硬化剤樹脂
（例えばフェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、ア
クリル樹脂、ビニル樹脂等）との組合せから成るものが
好適である。これらの塗膜形成樹脂は、アニオン系又は
ノニオン系界面活性剤のような乳化剤の作用で乳化分散
されたものでもよいが、耐腐食性や缶内容物に対するフ
レーバ保持性の点では、樹脂粒子そのものが有する自己
乳化作用で乳化分散されたものが好ましい。この後者の
タイプの自己乳化型水性塗料としては、カルボキシル基
過剰のエポキシ−アクリル樹脂のアンモニア又はアミン
中和物を用いた塗料や、エポキシ樹脂−硬化剤樹脂中に
カルボキシル基含有アクリル樹脂を加え、アンモニア又
はアミンの中和によりエマルジョンに転相させた塗料等
を挙げることができる。乳化分散粒子の粒径は、一般に
０．０５乃至３μｍの範囲にあるのが望ましく、その固
形分濃度は２０乃至８０重量％の範囲内にあるのがよい
。

金属基体としては、ブリキ、ティン−フリースチール（
ＴＦＳ）、ニッケルメッキ鋼板、ニッケルースズ−メッ
キ鋼板等の表面処理鋼板や、アルミニウム板のような缶
胴又は缶蓋形成用の素材や、これらの素材を用いて製造
した絞りしごき缶、絞り缶、接着缶、溶接缶、缶蓋、イ
ーシイオーブン蓋等の成形体を挙げることができる。

塗装は、素材に対しては、ロールコータ−、バーコータ
ー、エアナイフコーター等のそれ自体公知の任意のコー
ターを用いて塗布することができるが、本発明は、水性
塗料の場合塗膜表面にリブを発生し易いロールコータ−
を用いた場合にも、形成される塗膜表面を平滑化し得る
ことが顕著な利点である。また、缶や缶蓋等の成形体の
場合には、スプレー塗布、ローラ塗布等の手段で塗装を
行うことができる。塗膜の厚みは、特に制限はないが、
一般に乾燥焼付した状態で１乃至２０μｍ、特に２乃至
１０μｍの範囲となるようなものがよい。

湿潤塗膜の平滑化処理は、前述した第一の態様に従い、
湯気が充満している帯域に塗装物品を搬入して、湿潤塗
膜を湯気と接触させることにより容易に行われる。また
水分供給と塗膜加熱とに水蒸気を用いる場合には、実買
上閉ざされたｌＡ埋車室内塗装物品を供給すると共に、
この処理室内に水蒸気を充満させることにより行われ、
この処理は連続式にもバッチ式にも行うことができる。

水蒸気の温度は一般に８０乃至２００℃、特に１００乃
至１５０℃の範曲内にあることが好ましい。水蒸気は、
処理室外で製造して供給ラインを通して処理室内に導入
してもよいし、処理室内で水を蒸発させてその場で製造
してもよい。また、前述した更に別の態様に従い、水分
補給に水蒸気を使用し、塗膜加熱に高周波誘導コイルを
使用する場合には、塗装物品の搬送路に高周波８導コイ
ルを配置し、この搬送路を覆うようにフード等を設け、
このフード内に水蒸気を供給して、塗膜表面が水蒸気と
接触するようにする。

湿潤塗膜の加熱には、所望により、赤外線加熱、マイク
ロ波加熱、発熱体から金属基体を通しての伝導加熱等を
用い得ることは勿論である。

これら何れの場合にも、湿潤塗膜から水滴が滴下するよ
うな状態での水蒸気塗膜との接触は避けるべきである。

平滑化された湿潤塗膜の乾燥及び焼付は、乳化樹脂粒子
の造膜温度以上の温度で行われる。用いる温度及び時間
は、樹脂の種類や要求される硬化の程度にも依存するが
、一般に１５０乃至２５０℃で２乃至２０分間の焼付条
件から適当な条件を選ぶのがよい。

（発明の効果）本発明によれば、分散型水性塗料の塗装時に形成される
湿潤塗膜表面のリブ等の凹凸模様を、塗膜の乾燥乃至焼
付に先立って、塗料粒子の流動を十分に行わせることに
よって解消し、最終塗装製品の平滑性及び外観特性を顕
著に向上させることができた。

（実施例）実施例１エポキシ・フェノール系の塗料用樹脂の溶液にアクリル
系樹脂を添加し、激しく攪拌しながらアンモニア水を添
加することによりＯ／Ｗ型のエマルジョンに相転換させ
、更に、脱溶剤して水性塗料を製造した。この水性塗料
は、樹脂粒子の平均粒径が０．６５μｍ、固形分が約３
５％、有機溶剤含有量が約４％のものであった。

上記の水性塗料を、ロールコータ−を用いて、板厚０．
２３ｍｍのぶりき仮に塗布し、塗装置後に塗装面に１３
０℃に設定された蒸気釜より導かれた水蒸気を５秒間に
わたって吹付けた。赤外線放射温度計で測定した結果、
湿潤塗膜の温度は５６℃に達していた。その後、塗装板
を２００℃に設定された熱風型乾燥路中に１０分間保持
して乾燥し、塗膜を硬化させた。乾燥後の塗膜厚は平均
で約５μｍであった。

この塗装板の塗装面の凹凸を表面粗度計で計測すること
を試みたが、リブと思われる凹凸は計測されなかった。

また、目視判定では、塗装面は通常の溶剤型塗料の塗装
面と同様に平滑であり、外観上問題とならない程度のも
のであった。

比較例１実施例１で使用したものと同じ水性塗料を、実施例１と
同様にぶりき板に塗装し、水蒸気を吹付けることなく、
２００℃に設定された熱風型乾燥路中に１０分間保持し
て乾燥し、塗膜を硬化させた。乾燥後の塗膜厚は平均で
約５μｍであった。

この塗装板の塗装面の凹凸を表面粗度計で計測した結果
、リブは１ｃｍ当り１７木であり、リブの高低差は約１
．５μｍであった。また、目視判定では、リブの発生が
著しく、外観が不良であった。

実施例２実施例１で使用したものと同じ水性塗料を、実施例１と
同様にぶりき板に塗装し、塗装置後に塗装面を沸騰して
いる釜から出る湯気に２秒間接触させた。赤外線放射温
度計で測定した結果、湿潤塗膜の温度は４３℃に達して
いた。その後、塗装板を２００℃に設定された熱風型乾
燥器中に１０分間保持して乾燥し、塗膜を硬化させた。

乾燥後の塗膜厚は平均で約５μｍであった。

この塗装板の塗装面の凹凸を表面粗度計で計測した結果
、リブは１ｃｍ当り１５木であり、リブの高低差は約０
．３μｍであった。また、目視判定では、塗装面は比較
的平滑であり、外観上問題とならない程度のものであっ
た。

実施例３０−ルコーターの塗装板の出口側に、塗装面にシャワー
状に水蒸気を吹付けられるようにした配管を設け、１３
０℃に設定された蒸気釜より導かれた水蒸気を吹付けな
がら、実施例１で使用したものと同じ水性塗料をぶりき
板に塗装した。赤外線放射温度計で測定した結果、湿潤
塗膜の温度は５１℃に達していた。その後、塗装板を２
００℃に設定された熱風型乾燥器中に１０分間保持して
乾燥し、塗膜を硬化させた。乾燥後の塗膜厚は平均で約
７μｍであった。

実施例４実施例１で使用したものと同じ水性塗料を５０重量部と
、アクリル系樹脂をアミン水に溶解した水溶性塗料５０
重量部を混合した水性塗料を準備した。この水性塗料は
固形分が約４０％、有機溶剤含有量が約２％のものであ
った。

ロールコータ−の出口側に、下方に水蒸気導入口を、ま
た、上方に開閉式塗装板取り出し口を備えた箱を設置し
、水蒸気導入口から１２５℃に設定された蒸気釜より導
かれた水蒸気を導入して箱内の雰囲気を８０℃で９５％
ＲＨ以上に調整した後、上記の水性塗料を０．２２ｍｍ
厚のクロメート処理綱板に塗装し、塗装置後に前記の箱
内に導入した。箱内では水蒸気は塗装板の非塗装面に吹
付けられた。４秒間箱内に保持して塗膜の温度が６５℃
に達したところで、塗装板を箱から取り出し、２００℃
に設定された熱風型乾燥器中に１０分間保持して乾燥し
、塗膜を硬化させた。乾燥後の塗膜厚は平均で約５μｍ
であった。

この塗装板の塗る面の凹凸を表面粗度計で計測した結果
、リブは１ｃｍ当り１１木であり、リブのリブの高低差
は約０．３　μｍであった。また、目視判定では、塗装
面は通常の溶剤型塗料の塗装面と同様に平滑であり、外
観上問題とならない程度のものであった。

実施例５エポキシ樹脂とアクリル系樹脂をエステル化反応させて
得たエポキシ・アクリレート樹脂の溶液にエリア樹脂の
溶液を添加し、攪拌下でアンモニア水を添加することに
よりＯ／Ｗ型のエマルジョンを作製し、脱溶剤して水性
塗料を製造した。この水性塗料は、樹脂粒子の平均粒径
が０．２２μｍ、固形分が約４０％、有機溶剤含有量が
約３％のものであった。

ロールコータ−の出口側に、下方に高周波誘導加熱コイ
ルを、また、上方に開閉式に塗装板取り出し口を備えた
箱を設置し、１２５℃に設定された蒸気釜より導かれた
水蒸気を導入して箱内の雰囲気を４０℃で９５％ＲＨ以
上に調整した後、上記の水性塗料を０．２２ｍｍ厚のク
ロメ−１１Ｑ埋綱仮に塗装し、塗装置後に前記の箱内に
導入するとともに高周波誘導加熱により基板を加熱した
。加熱時７　間はいずれも０．５秒としたが、電源電圧
を調整することにより到達時間を調整した。表１に、こ
の時の塗膜の到達温度を示す。高周波誘導加熱終了後、
すぐに塗装板を取り出し、２００℃に設定された熱風型
乾燥路中に１０分間保持して乾燥し、塗膜を硬化させた
。乾燥後の塗膜厚は平均で約８μｍであった。

この塗装板の塗装面の凹凸を表面粗度計で計測した結果
と、目視判定の結果を表１に併記した。

実施例６０−ルコーターの出口側に、下方にホットプレートを、
また、上方に開閉式に塗装板取り出し口を備えた箱を設
置し、１２５℃に設定された蒸気釜より導かれた水蒸気
を導入して箱内の雰囲気を６０℃で９０％ＲＨに調整し
た後、実施例１で使用したのと同じ水性塗料を０．２２
ＩＩＩｍ厚のクロメート処理綱板に塗し、塗装置後に前
記の箱内に導入して、ホットプレート上に載せた。２秒
間ホットプレート上に静置後すぐに塗装板を取り出し、
２００℃に設定さた熱風型乾燥路中に１０分間保持して
乾燥し、塗膜を硬化させた。乾燥後の塗膜厚は平均で約
１０μｍであった。ホットプレートの設定温度と取り出
し時の塗膜の温度を表２に示す。

この塗装板の塗装面の凹凸を表面粗度計で計測した結果
と、目視判定の結果を表２に併記した。

手　糸売　７市　正　書（自発）昭和６２年　４月２７日特許庁長官　　　黒　１）明　雄　殿１、事件の表示昭和６２年特許願第６９１７６号２、発明の名称水性塗料を用いる塗装方法３、補正をする者３バ件との関係　特許出願人住所　神奈川県横須賀市岩戸三丁目３番１６号氏名　　
上　　　野　　　　　　　　傅４、代理人〒１０５５、補正命令の日付なしく１）明細８第１２頁第１２行に「水蒸気塗膜との接触」とあるのを。

ｒ水蒸気と塗膜との接触」と訂正する。

（２）仝第１５頁第６行に「温度は４３℃に達していた。」とあるのを、ｒ温度は６３℃に達していた。Ｊと訂正する。

（３）仝第１７頁第６行に「綱板に塗装し」とあるのを、ｒｎ４板に塗装し」と訂正する。

（０仝：５１８頁第１４行に「クロメート処理鋼板」とあるのを、ｒクロメート処理鋼板Ｊと訂正する。

（５）仝第１９頁瀉下から７行目に「処理鋼板に塗し、」とあるのを、ｒ処理鋼板に塗し、Ｊと訂正する。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）乳化された樹脂粒子を含有する水性塗料を金属基
体表面に塗布し、形成される湿潤塗膜の乾燥乃至焼付に
先立って、該湿潤塗膜表面を水蒸気又は凝縮微細水滴を
含む水蒸気と接触させ、湿潤塗膜表面の樹脂粒子を流動
させて、塗膜表面を平滑化させることを特徴とする水性
塗料を用いる塗装方法。
（２）水蒸気と接触時に湿潤塗膜を５０℃以上で１００
℃よりも低い温度に保持する特許請求の範囲第１項記載
の方法。
（３）湿潤塗膜表面に高温の水蒸気を塗膜温度が５０℃
以上で１００℃よりも低い温度となるように吹付けるこ
とから成る特許請求の範囲第１項記載の方法。
（４）湿潤塗膜表面を水蒸気と接触させながら、金属基
体を高周波誘導加熱し、これにより塗膜温度を５０℃以
上で１００℃よりも低い温度に保持する特許請求の範囲
第１項記載の方法。