(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
造膜成分のほかに、アセチレンジオール系消泡剤およびシリコーン系濡れ性向上剤を含み、前記アセチレンジオール系消泡剤の不揮発固形分含有量が水性塗料組成物全体の０．２５〜１．０重量％、前記シリコーン系濡れ性向上剤の不揮発固形分含有量が水性塗料組成物全体の０．７５〜２．０重量％である、水性塗料組成物。
【請求項２】
前記造膜成分が、塩素化ポリプロピレン樹脂および／または非水溶性アクリル系樹脂である、請求項１に記載の水性塗料組成物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック素材に対しＨＶＬＰガンで直接塗装する際に発生する外観異状を改善できる、すなわち、スプレー作業性の良好な水性塗料組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の内装に使用されるプラスチック素材としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などが挙げられる。近年、コストおよびリサイクル性の観点から、ポリプロピレン素材が増加しつつある。
これらのプラスチック素材に対し、従来、有機溶剤型塗料や水性塗料を使用し、ＨＶＬＰガンや通常のエヤースプレーガン等のスプレーガンで塗装することが行われてきた。
【０００３】
これら従来の塗装法の中で、近年は、環境保護およびコスト削減のため、水性塗料とＨＶＬＰガンの組み合わせが重要視されてきている。
ところが、水性塗料ではスプレー塗装時における水の蒸発がわずかであり、塗装後の粘度の上昇が少なく、タレ易いため、塗料粘度を高く設定しなければならない。しかし、粘度の高い塗料は、霧化性が悪く、特に、ＨＶＬＰガン等を用いる低圧霧化タイプの塗料では、泡かみが発生し、外観異状の原因となる。
そのため、やむを得ず、タレ性を犠牲にして低粘度の塗料を使用するか、または、塗装効率を犠牲にして霧化性の良好なエアースプレーガンを使用するかしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、ポリプロピレン素材などのプラスチック素材に対し、ＨＶＬＰガンでの塗装可能で、しかも、タレ性に優れ、外観も良好な塗膜を得ることができる高粘度の水性塗料組成物を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、種々の実験を重ねた結果、外観異状のメカニズムとして、下記２つの現象を発見した。
すなわち、第１は、前述のとおり、霧化性が良くないために発生する小さな泡かみが、乾燥工程で塗膜表面に残るため、ガサガサした外観となる、と言う現象である。第２は、プラスチック素材が低表面張力の素材であるのに対し、高粘度水性塗料は高表面張力であるため、濡れ性が不十分であり、プラスチック素材と水性塗料との界面に大きな泡ができ、この泡が乾燥工程で抜ける際に、塗膜表面にピンホールと色ムラ外観を発生させる、と言う現象である。
【０００６】
本発明者は、さらに種々の実験を重ねた結果、小さい泡に対してはアセチレンジオール系消泡剤が有効であり、大きな泡に対してはシリコーン系濡れ性向上剤が有効であることを見出した。そして、これらの２種の添加剤を組み合わせ、かつ、それぞれ特定量配合することによって、上記課題が解決できることを確認し、本発明を完成した。
したがって、本発明にかかる水性塗料組成物は、造膜成分のほかに、アセチレンジオール系消泡剤およびシリコーン系濡れ性向上剤を含み、前記アセチレンジオール系消泡剤の不揮発固形分含有量が水性塗料組成物全体の０．２５〜１．０重量％、前記シリコーン系濡れ性向上剤の不揮発固形分含有量が水性塗料組成物全体の０．７５〜２．０重量％である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明にかかる水性塗料組成物は、造膜成分と、アセチレンジオール系消泡剤と、シリコーン系濡れ性向上剤を必須成分として含み、必要に応じて、造膜助剤としての有機溶剤や、着色剤その他の添加剤等をさらに含むことができる。
これらの成分その他について以下に詳しく説明する。
[塗料組成物を構成する必須成分]
（造膜成分）
造膜成分としては、造膜性を有する樹脂であれば、その種類に限定はない。この樹脂は通常、この樹脂を含んだエマルション（樹脂エマルション）の形で用いられる。
【０００８】
このような樹脂エマルションとしては、限定はないが、たとえば、樹脂分として塩素化ポリプロピレンおよび／または非水溶性アクリル系樹脂を含むエマルションを挙げることができる。
塩素化ポリプロピレン樹脂については、特に限定はないが、たとえば、塩素化ポリプロピレン部分と、この塩素化ポリプロピレン部分に結合した無水マレイン酸部分とを含むポリプロピレン誘導体を挙げることができる。
非水溶性アクリル系樹脂としては、たとえば、水酸基を有するアクリル系単量体か、カルボキシル基を有するアクリル系単量体か、エステル基を有するアクリル系単量体かを単独か共重合させて得られる樹脂を挙げることができる。
【０００９】
非水溶性アクリル系樹脂は、上記塩素化ポリプロピレン樹脂で変性されたものでもよい。
上記樹脂のエマルション化は、通常塗料に用いられるエマルションの製造方法によって行われる。
（アセチレンジオール系消泡剤）
アセチレンジオール系消泡剤は、高粘度塗料を用いたＨＶＬＰスプレー塗装で生じる小さい泡によって平面平滑性が損なわれるのを防止する。
アセチレンジオール系消泡剤としては、たとえば、SUFINOL104(AIR PRODUCTS社製)、DINOL604(AIR PRODUCTS社製)等を挙げることができる。
【００１０】
（シリコーン系濡れ性向上剤）
シリコーン系濡れ性向上剤は、プラスチック素材と本発明の水性塗料組成物の界面に生じる大きな泡によって平面平滑性が損なわれるのを防止する。
シリコーン系濡れ性向上剤としては、たとえば、COATOSIL1211(WITCO CORPORATION製)、POLYFLOW KL-245(KYOEISHA CHEMICAL CO., LTD.製)等を挙げることができる。これらのシリコーン系濡れ性向上剤は、ジメチルポリシロキサンとアルキレングリコールのブロックまたはグラフト重合体を有効成分として含有している。
【００１１】
[水性塗料組成物]
本発明において、前記アセチレンジオール系消泡剤の不揮発固形分含有量は、水性塗料組成物全体の０．２５〜１．０重量％であり、好ましくは０．３５〜０．７５重量％、さらに好ましくは、０．３５〜０．５重量％である。アセチレンジオール系消泡剤の不揮発固形分含有量が、水性塗料組成物全体の０．２５重量％未満であると、小さな泡による平面平滑性が低下する。一方、アセチレンジオール系消泡剤の不揮発固形分含有量が、水性塗料組成物全体の１．０重量％超であると、タレ性が低下し、塗膜表面の仕上がり状態が悪くなる。
【００１２】
本発明において、前記シリコーン系濡れ性向上剤の不揮発固形分含有量は、水性塗料組成物全体の０．７５〜２．０重量％であり、好ましくは０．７５〜１．５重量％、さらに好ましくは、０．７５〜１．０重量％である。シリコーン系濡れ性向上剤の不揮発固形分含有量が、水性塗料組成物全体の０．７５重量％未満であると、大きな泡による平面平滑性が低下したり、色ムラ外観不良が発生する。一方、シリコーン系濡れ性向上剤の不揮発固形分含有量が、水性塗料組成物全体の２．０重量％超であると、塗膜表面に粘着性が残り、塗膜表面の仕上がり状態が悪くなる。
【００１３】
本発明において、前記造膜成分の含有量については、特に限定はなく、密着性や経済性を考慮して決められる。
本発明にかかる水性塗料組成物は、硬化塗膜の強靭性を高めるために、すなわち造膜成分として他の水性樹脂が適宜配合されたものでもよい。
このような、他の水性樹脂としては、水溶性アクリル樹脂がもっとも好ましいが、水溶性アクリル樹脂以外に、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂やアミノ樹脂等も配合されて良い。
水溶性アクリル樹脂としては、たとえば、水酸基を有するアクリル系単量体か、カルボキシル基を有するアクリル系単量体か、エステル基を有するアクリル系単量体かを共重合させて得られる樹脂を挙げることができ、その樹脂固形分酸価は、好ましくは３０〜２００ＫＯＨｍｇ／ｇである。
【００１４】
本発明にかかる水性塗料組成物は、さらに、水性塗料組成物全体の３０重量％以下であれば、有機溶剤を含有させることもできる。有機溶剤を含有させると、作業性が向上し、顔料等の分散性が高くなる。もっとも、一般的には、有機溶剤を含有させない方が貯蔵安定性が高く、最近の有機溶剤の規制にも適合し、好ましい。
有機溶剤としては、たとえば、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素類；シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、シクロペンタン等の脂環式炭化水素類；酢酸エチル、酢酸ｎ−ブチル、酢酸イソブチル、酢酸アミル等のエステル類；ｎ−ブチルエーテル、イソブチルエーテル等のエーテル類；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類；メタノール、エタノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、２−ブタノール、ｎ−プロピレングリコール、イソプロピレングリコール等のアルコール類；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ブチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のセロソルブ類；ジエチレングリコールモノエチルエーテル等のカービトール類；プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノブチルエーテル等のプロピレングリコールモノアルキルエーテル類；ジオキサン、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジアセトンアルコール等のその他の溶剤類等を挙げることができる。
【００１５】
本発明にかかる水性塗料組成物は、塗料として通常添加される他の配合物、例えば、着色剤；タルク等の体質顔料；アルミフレーク、マイカ粉等の光輝材；界面活性剤、中和剤、安定剤、増粘剤、消泡剤、表面調整剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤等の添加剤；シリカ等の無機充填剤や、導電性カーボン、導電性フィラー、金属粉等の導電性充填剤、有機改質剤、可塑剤等の補助配合剤等を必要に応じて配合することが出来る。
前記着色剤としては、酸化チタン、カーボンブラック、酸化鉄、酸化クロム、紺青等の無機顔料；アゾ系顔料、アントラセン系顔料、ペリレン系顔料、キナクリドン系顔料、インジゴ系顔料、フタロシアニン系顔料等の有機顔料；染料などがある。
【００１６】
[対象素材]
本発明にかかる水性塗料組成物が対象とするプラスチック素材としては、特に限定されないが、たとえば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等のポリオレフィンのほか、アクリロニトリルスチレン（ＡＳ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、ポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）、塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリカーボネート（ＰＣ）などが挙げられる。
[塗装方法]
本発明にかかる水性塗料組成物を上記対象素材に塗布する方法については、ＨＶＬＰスプレー塗装が好ましいが、エアースプレー塗装やエアレススプレー塗装でもよい。
【００１７】
水性塗料組成物は、たとえば、乾燥膜厚が好ましくは１０〜５０μｍ、より好ましくは１５〜２５μｍになるように塗布される。乾燥膜厚が１０μｍ未満であると、薄すぎて連続な均一膜を得られないことがある。他方、乾燥膜厚が５０μｍを超えると、塗膜ワレ等の問題が生じる傾向がある。
塗膜の硬化は、室温で行ってもよいが、作業性や物性を向上させるために６０〜８０℃に加熱して行うことが好ましい。
このようにして得られた塗装物品は、本発明の水性塗料組成物で塗装されているため、その塗膜は、仕上がり状態が良い。
【００１８】
【実施例】
以下に実施例および比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、以下において、「部」は「重量部」を示し、「％」は「重量％」を示す。
まず、実施例および比較例で用いる樹脂エマルションＡ１〜Ａ３と顔料ペーストを、以下のようにして製造した。
（製造例１：樹脂エマルションＡ１の製造）
撹拌機を備えた４つ口フラスコに、塩素化ポリプロピレン樹脂（塩素含有率２２重量％、無水マレイン酸変性量１．５重量％、重量平均分子量６０，０００）２４．６部、乳化剤（花王製、エマルゲン９２０）５．６部およびキシレン９．４部を仕込んだ後、９０℃に昇温した。仕込物が均一に溶解した後、８５℃に保ちながら、Ｎ−メチルモルフォリン０．４５部を添加し、同時に脱イオン水５９．９５部を３０分間かけて滴下した。滴下終了後、１時間撹拌し、不揮発固形分濃度３０％の樹脂エマルションＡ１を得た。
【００１９】
（製造例２：樹脂エマルションＡ２の製造）
撹拌機を備えた４つ口フラスコに、脱イオン水３３重量部と乳化剤（ウィトコ社製、デュパンールＷＡＱＥ）１部とを仕込み、窒素気流中、撹拌しながら７０℃に昇温した。別途、脱イオン水２０部、乳化剤３部、および、メチルメタクリレート８５．０部とイソブチルメタクリレート１５．０部とを含むアクリルモノマー成分を予め乳化させた乳化液と、脱イオン水４．２部およびアンモニウムパーサルフェート０．２部を含む重合開始剤溶液を用意し、これらを７０℃の温度で２時間３０分かけてフラスコに滴下し、さらに２．５時間反応を続け、不揮発固形分濃度４０％の樹脂エマルションＡ２を得た。得られたエマルションＡ２中のアクリル樹脂部のＴｇは９６℃であった。
【００２０】
（製造例３：樹脂エマルションＡ３の製造）
予め塩素化ポリプロピレン樹脂（塩素含有量：２２重量％、無水マレイン酸変性量：１．５重量％、重量平均分子量：６０，０００）１２．０部を、メチルメタクリレート８５．０部とイソブチルメタクリレート１５．０部とを含むアクリルモノマー成分に添加して、混合液を得た。製造例２で、乳化液を、上記で調製した混合液に変更する以外は、製造例Ａ２と同様にして、不揮発固形分濃度４０％の樹脂エマルションＡ３を製造した。得られた樹脂エマルションＡ３中のアクリル樹脂部のＴｇは９６℃であった。
【００２１】
（顔料ペーストの製造）
二酸化チタン５６．４部、カーボンブラック１．８部および水溶性アクリル樹脂（ロームアンドハース社製、不揮発固形分濃度２０％）４１．８部をサンドグライダーミルで３０分間分散させ、不揮発固形分濃度６７％の顔料ペーストを得た。
このようにして作製した樹脂エマルションＡ１〜Ａ３を造膜成分として用い、以下のようにして、実施例および比較例にかかる水性塗料組成物を作製した。
（実施例１）
ディスパー撹拌機を備えた混合分散容器に、水溶性アクリル樹脂Ｂ（ロームアンドハース社製、不揮発固形分濃度２０％、有機溶剤は０％）１１．２部を仕込んだ後、撹拌しながら、樹脂エマルションＡ１を９．０部、樹脂エマルションＡ２を１６．１部、それぞれ仕込み、均一混合分散させた。そして、 Ｎ−メチルピロリドン７．６部、顔料ペースト９．９部、 脱イオン水１５．０部、タルク１５．０部、樹脂粉末（ＡＲＴ  ＰＥＡＲＬ  Ｕ−６００Ｔ、根上工業社製、不揮発固形分１００％）１．８部、ポリエチレンワックス（ロームアンドハース社製、不揮発固形分濃度３５％）１．０部、アセチレンジオール系消泡剤（ SUFINOL104、AIR PRODUCTS社製、不揮発固形分濃度５０％）１．０部、シリコーン系濡れ性向上剤（COATOSIL1211、WITCO CORPORATION製、不揮発固形分濃度１００％）１．０部および増粘剤（ＡＳＥ−６０、ロームアンドハース社製、不揮発固形分濃度２０％）３．０部を添加混合し、分散させた後、１時間エージングを行った。その後、撹拌しながら、ポリカルボジイミド架橋剤（カルボジライトＥ−０１、日清紡社製、不揮発固形分濃度４０％）４．０部および脱イオン水４．４部をさらに添加し、不揮発固形分濃度４０％の水性塗料組成物を得た。
【００２２】
（実施例２〜４および比較例１〜４）
実施例１での各成分の種類および／または配合量をそれぞれ表１に示すものに変更する以外は、実施例１と同様にして、水性塗料組成物を得た。
上のようにして得た実施例の水性塗料組成物と比較例の水性塗料組成物につき、以下の評価方法でそれぞれの塗装作業性を調べた。その結果を表１に示す。
（水性塗料組成物の評価）
ポリプロピレン試験片をイソプロパノールで洗浄した後、水性塗料組成物を乾燥膜厚２０μｍとなるようにＨＶＬＰスプレー塗装し、７０℃で５分間焼き付け、塗膜で覆われた試験片を得た。なお、上記スプレー塗装で用いたスプレーガンはITW Industrial Finishing社製のDevilbliss AGX-Vであった。
【００２３】
塗膜表面の表面仕上がり状態：塗膜表面の平滑性や色むらの程度を目視で判定した。また、塗膜表面の粘着感を指触で判定した。
○：塗膜は平滑で粘着感はなかった。色むら等の塗膜表面に異状はなかった。
×：塗膜は平滑でないか、粘着感があった。色むら等の塗膜表面に異状があった。
タレ作業性：水性塗料組成物を脱イオン水で粘度９００ｃｐｓ（２５℃）に調整した後、得られた希釈塗料を８０％の相対湿度の雰囲気下でＨＶＬＰスプレーし、タレ限界膜厚を測定した。
【００２４】
○：タレ限界膜厚が４０μｍ以上であった。
×：タレ限界膜厚が４０μｍ未満であった。
【００２５】
【表１】
0004180860.tif 000002
【００２６】
【発明の効果】
本発明にかかる水性塗料組成物は、ポリプロピレン素材などのプラスチック素材に対し、ＨＶＬＰガンでの塗装が可能かつ容易であって、しかも、タレ性に優れ、外観も良好な塗膜を得ることができる。