JP3479860B2

JP3479860B2 - カチオン電着塗装方法

Info

Publication number: JP3479860B2
Application number: JP24145795A
Authority: JP
Inventors: 浩明松浦; 光義北野; 次郎助川
Original assignee: Kansai Paint Co Ltd; Suzuki Motor Co Ltd
Current assignee: Kansai Paint Co Ltd; Suzuki Motor Co Ltd
Priority date: 1995-09-20
Filing date: 1995-09-20
Publication date: 2003-12-15
Anticipated expiration: 2015-09-20
Also published as: JPH0978290A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、新規なカチオン電
着塗装方法に関し、特に、自動車のボディーや部品等の
被塗物を少量ずつ長期間にわたって電着塗装する場合に
好適な方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】カチオン電着塗装は、ディッピング塗装
に比べて、塗装効率が良い、塗装膜厚を定量的に管理で
きる、塗装膜厚が均一でつきまわり性が良い、塗料損失
が少ない、水系塗料を使用するので安全である、タレや
ワキやタマリ等が生じにくい、等の特徴を有しており、
その適用範囲は多岐にわたっている。現在、特に、自動
車ボディーやその部品等の被塗物の下塗塗装として多く
適用されている。

【０００３】而して、常時多量の被塗物をカチオン電着
塗装する場合には、一定時間当たりの塗料消費量（持出
し量）が多く、電着塗料のターンオーバー速度は通常６
か月以内と比較的短いので、電着浴中の塗料品質や塗膜
の仕上り外観等が低下することはあまりないが、それに
対して、常時少量ずつの被塗物を継続して長期間にわた
って塗装する場合には、一定時間当たりの塗料消費量が
少なく、ターンオーバー速度が遅くなり６か月以上にな
るので、この間に塗料中のエマルジョン粒子から溶剤が
離脱したり、該粒子が凝集したりして膜厚保持性や仕上
り外観が低下するという欠陥がある。

【０００４】「ターンオーバー速度が６か月」とは、電
着浴槽に最初に投入したカチオン電着塗料中の固形分の
すべてが塗装（消費）されるのに６か月を要するという
ことである。この間、塗料は、常に補給されるので、タ
ーンオーバー速度は、見掛け上、塗料が新たな塗料にす
べて置き換わるのに要する時間を意味していることにな
る。このターンオーバー期間が長くなるほど一定時間当
たりの塗料の消費量が少なくなり、塗料が浴中に滞在す
る期間が長くなるので、エマルジョン粒子からの溶剤離
脱や該粒子の凝集等が起こりやすく、塗料品質を安定に
維持することが困難になり、上記欠陥を生じることとな
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の欠陥が解消され、ターンオーバー速度が長期にわた
る場合であってもカチオン電着塗装における膜厚保持性
や仕上り外観の低下がない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】本発明者は、前記従来技
術の欠陥を解消すべく鋭意研究した結果、電着塗料浴の
配合成分及び電着塗装の塗装条件をそれぞれ特定のもの
とすることによって、上記目的が達成されることを見出
し、本発明を完成するに至った。

【０００７】即ち本発明は、固形分含有率が５〜１０重
量％、顔料含有率が該固形分中１０〜１６重量％で、し
かもノニオン系界面活性剤および４級アンモニウム塩系
顔料分散剤を含有せしめたカチオン電着塗料浴中で、電
圧１００〜１８０ボルトおよび全没通電時間１０〜２０
分の条件で塗装することを特徴とするカチオン電着塗装
方法に係る。

【０００８】上記本発明塗装方法によれば、ターンオー
バー速度が６か月以上になっても、浴中におけるエマル
ジョン粒子からの溶剤離脱やエマルジョン粒子の凝集が
防止でき、膜厚保持性や塗膜の仕上り外観を低下させる
ことがない。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の方法について更
に詳細に説明する。

【００１０】本発明方法が適用できる被塗物の種類、大
きさ、形状は、特に制限されることはなく、例えば、自
動車ボディーのような大きいものから自動車部品のよう
な小さいものにまで適用でき、特に、ターンオーバー速
度が６か月以上の場合に本発明方法を適用することが好
ましい。

【００１１】本発明方法で用いる電着塗料浴におけるカ
チオン電着塗料は、カチオン性樹脂、硬化剤、顔料およ
び水を含有し、更に必要に応じて有機溶剤、各種添加剤
等を含む塗料である。

【００１２】カチオン性樹脂としては、それ自体既知の
ものが使用できる。例えば、水酸基のような架橋性官能
基を有するアミン変性エポキシ樹脂を好ましいものとし
て挙げることができる。かかるアミン変性エポキシ樹脂
としては、例えば、米国特許第 3984299号明細書に記載
のポリエポキシド化合物と１級モノアミン、１級ポリア
ミン、２級モノアミン、２級ポリアミン等との付加物；
米国特許第 4017438号明細書に記載のポリエポキシド化
合物とケチミン化された１級アミノ基を有するモノアミ
ン、ポリアミンとの付加物；特開昭59-43013号公報に記
載のポリエポキシド化合物とケチミン化された１級アミ
ノ基を有するヒドロキシ化合物とのエーテル化により得
られる反応物；等をあげることができる。

【００１３】また、硬化剤としては、ブロックポリイソ
シアネート化合物が好適であり、例えば、フェニレンジ
イソシアネート、トリレンジイソシアネート、ヘキサメ
チレンジイソシアネート等の１分子中に２個以上のイソ
シアネート基を有するポリイソシアネート化合物のイソ
シアネート基を、アルコール、フェノール、オキシム、
ラクタム、ジケトン等のブロック剤でブロックした化合
物があげられる。

【００１４】上記アミン変性エポキシ樹脂等のカチオン
性樹脂を酸で中和し、さらに硬化剤と共に水中に混合分
散させることによってカチオン電着塗料が調製される。
上記酸としては、例えば酢酸、ギ酸、乳酸、りん酸、硫
酸等の水溶性有機酸または無機酸を使用することができ
る。カチオン性樹脂と硬化剤との構成比率は、該両成分
の合計重量に基いて、カチオン性樹脂は５０〜８５重量
％、硬化剤は５０〜１５重量％が好ましい。さらに、こ
のカチオン電着塗料には、それ自体既知の着色顔料、体
質顔料、防錆顔料等の顔料及び水を配合する。

【００１５】本発明方法において、カチオン電着塗料浴
とは、上記のカチオン性樹脂、硬化剤、顔料および水を
含有するカチオン電着塗料を、電着塗装条件に適合する
ように調整し、塗装タンクに建浴したものであって、そ
の固形分含有率を５〜１０重量％、顔料含有率を該固形
分中１０〜１６重量％の範囲内とし、しかもノニオン系
界面活性剤および４級アンモニウム塩系顔料分散剤を含
有せしめることが重要である。

【００１６】固形分含有率は、該浴中に含まれているカ
チオン性樹脂、硬化剤、顔料等の非揮発成分の合計含有
率のことであって、それが５〜１０重量％の範囲内にあ
ることが必須である。固形分含有率が５重量％より少な
くなると、目的とする膜厚に塗装することが困難とな
り、さらに仕上り外観が低下する、また１０重量％より
多くなるとターンオーバー速度が遅くなり仕上り外観や
膜厚保持性が低下するので、いずれも好ましくない。

【００１７】また、顔料含有率は、該浴中に配合されて
いる着色顔料、体質顔料、防錆顔料等の顔料の含有率の
ことであり、上記固形分中１０〜１６重量％の範囲内に
あることが必須である。顔料含有率が１０重量％より少
なくなると塗膜の電気抵抗が下がり、つきまわり性や油
はじき性等が低下し、また１６重量％より多くなると熱
流動性が悪くなって塗面平滑性が劣るので、いずれも好
ましくない。

【００１８】また、ノニオン系界面活性剤としては、例
えばＨＬＢ値が８〜１８のノニオン系界面活性剤が好ま
しく、具体的には、アルキルポリオキシエチレンエーテ
ル（末端エーテル残基は、炭素数８以上のアルキル基又
はアルキルフェノール基等）、アルキルポリオキシエチ
レン・ポリオキシプロピレンエーテル、脂肪酸ポリオキ
シエチレンエステル、脂肪酸ポリオキシエチレンソルビ
タンエステル、脂肪酸ポリオキシエチレンソルビトール
エステル、ポリオキシエチレンひまし油、ポリエーテル
変性シリコーン系界面活性剤等があげられる。このう
ち、アルキルポリオキシエチレンエーテルの市販品とし
ては「２０％ＳＦ１５」（三洋化成工業社製、商品名）
がある。該界面活性剤の配合量はカチオン性樹脂と硬化
剤との合計１００重量部あたり０．５〜３．０重量部が
好ましい。

【００１９】また、４級アンモニウム塩系顔料分散剤と
しては、例えばエポキシ樹脂のエポキシ基にアミンを反
応せしめて４級アンモニウム塩化したもの等を好ましい
ものとして挙げることができ、その配合量はカチオン性
樹脂と硬化剤との合計１００重量部あたり３〜１０重量
部が好ましい。

【００２０】これらのノニオン系界面活性剤及び４級ア
ンモニウム塩系顔料分散剤の両者を配合することによ
り、電着浴中で分散している顔料粒子等が通電中に被塗
物表面に沈降して光沢や平滑性が損なわれるのを防止す
ることができる。

【００２１】本発明のカチオン電着塗装法は、上記電着
塗料浴中で、電圧１００〜１８０ボルトおよび全没通電
時間１０〜２０分の条件で塗装する。例えば、被塗物を
陰極とし、陽極としてステンレスまたは炭素板を使用
し、電着浴温２０〜３５℃、電圧１００〜１８０Ｖ、好
ましくは１２０〜１６０Ｖ、電流密度０．０１〜３Ａ／
dm²、極面積比（Ａ／Ｃ）１／４〜１／７、極間距離１
０〜１００cmで、撹拌状態で通電することが好ましい。
特に電圧および全没通電時間が上記範囲内に含まれてい
ることが必須である。電圧が１００ボルトより低くなる
と袋部内の膜厚の確保が困難となり、１８０ボルトより
高くなると膜厚が厚すぎるので好ましくない。全没通電
時間は被塗物が塗料浴中に完全に没した状態での通電時
間のことであって、それが１０分より短くなると膜厚の
確保が困難となり、２０分より長くなると被塗物の水平
面部の仕上り外観が低下するので、いずれも好ましくな
い。

【００２２】このようにして電着塗装したのち、被塗物
を塗料浴中から引上げ、水洗後、加熱し塗膜を硬化せし
めることよって好適に電着塗装することができる。加熱
硬化条件は、カチオン性樹脂および硬化剤の特性に応じ
て変動するが、通常、１２０〜１８０℃程度で１０〜４
０分程度とするのが適当である。

【００２３】

【実施例】以下に本発明の実施例および比較例について
説明する。

【００２４】実施例１〜２および比較例１〜８ビスフェノール型ポリエポキシド化合物とジエタノール
アミン（２級モノアミン）との付加物を乳酸で中和して
なる１級水酸基含有カチオン性樹脂（配合量は硬化剤と
の合計の７０重量％）とフェニレンジイソシアネートの
オキシムブロック化物（配合量はカチオン性樹脂との合
計の３０重量％）を硬化剤とし、更に顔料としてチタン
白およびカーボンブラック（前者／後者の重量比が７０
／１）を表１に示す固形分含有率及び顔料含有率となる
ように配合してなる電着塗料に、ノニオン系界面活性剤
として「２０％ＳＦ１５」（ＨＬＢ値１５）を該カチオ
ン性樹脂と該硬化剤との合計１００重量部あたり１．５
重量部、ビスフェノールタイプのエポキシ樹脂にトリエ
タノールアミンを反応せしめて４級アンモニウム塩化し
た顔料分散剤を該カチオン性樹脂と該硬化剤との合計１
００重量部あたり５．０重量部配合してカチオン電着塗
料浴を建浴し、これを用いて下記の表１の条件でカチオ
ン電着塗装した。次いで、被塗物を塗料浴中から引上
げ、水洗後、１６０℃で２０分加熱硬化した。

【００２５】

【表１】

【００２６】次に、上記で得られた硬化塗膜の塗膜性能
を、膜厚保持性及び仕上り外観の項目について調べた。
試験方法は、以下の通りである。

【００２７】膜厚保持性：撹拌下の貯蔵前後の塗装膜厚
変化をＢＯＸ法に基づいて調べた。ＢＯＸ法は、次のよ
うにして行う。大きさ７０mm×１５０mm×０．８mmの鉄
板を４枚準備し、その内３枚の中央部に直径８mmの開孔
部を設ける。これらを、開孔部を設けた鉄板３枚を陽極
側から順次遠ざかるように２０mm間隔で並べ、最も遠い
位置に開孔部を設けない鉄板１枚を置き、そして最も手
前の開孔部を設けた鉄板と陽極との距離を１１０mmにし
てなる装置を使用した。陽極から最も手前にある開孔部
を設けた鉄板の陽極側をＡ部分とし、最も遠い位置にあ
る開孔部を設けない鉄板の陽極側をＧ部分とする。この
Ａ部分とＧ部分での電着塗膜厚を測定した。

【００２８】すなわち、製造初期（４８時間貯蔵したも
の）の電着塗料浴で膜厚２５±３μｍ（硬化塗膜とし
て）が得られるように塗装する。一方、該塗料浴３リッ
トルを容積４リットル、内径１７cmの円筒缶に入れ、撹
拌羽根直径／円筒内径＝１／４である撹拌器で２００ｒ
ｐｍで３０日間、３０℃で全体容量が減少しないように
蒸留水を補給しながら開放撹拌したものについて、上記
と同様の条件で電着塗装を行った。その結果、Ａ部分で
の膜厚が２０μｍ、かつＧ部分での膜厚が１０μｍであ
れば○（合格）とし、両部分のいずれか又は両方がそれ
以下の膜厚では×（不合格）とした。尚、上記条件の撹
拌下の貯蔵は、通常の電着浴の撹拌条件の約１年分程度
の撹拌条件に相当する。

【００２９】仕上り外観：被塗物としてＬ字型鉄製パネ
ルを用い、電着塗装後、その水平部分での顔料の降りか
かりの程度を観察し、顔料の降りかかりが全くなく光沢
に優れるものを○（合格）とし、降りかかりが明確に確
認され光沢が劣るものを×（不合格）とした。また、垂
直部分で塗面平滑性が不良で、ハジキ、ヘコミ等が発生
したものも×（不合格）とした。

【００３０】試験結果を、表２に示す。

【００３１】

【表２】

【００３２】

【発明の効果】本発明塗装方法によれば、電着塗料のタ
ーンオーバー速度が６か月以上になっても、電着浴中に
おけるエマルジョン粒子からの溶剤離脱やエマルジョン
粒子の凝集が防止でき、その結果膜厚保持性や塗膜の仕
上り外観（平滑性、光沢等）を低下させることがないと
いう格別な効果が奏される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者助川次郎愛知県西加茂郡三好町大字莇生字平地１関西ペイント株式会社内 (56)参考文献特開昭58−189270（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】固形分含有率が５〜１０重量％、顔料含有
率が該固形分中１０〜１６重量％で、しかもノニオン系
界面活性剤および４級アンモニウム塩系顔料分散剤を含
有せしめたカチオン電着塗料浴中で、電圧１００〜１８
０ボルトおよび全没通電時間１０〜２０分の条件で塗装
することを特徴とするカチオン電着塗装方法。
【請求項２】カチオン電着塗料浴が、カチオン性樹脂、
硬化剤、顔料及び水を含有するカチオン電着塗料に、該
カチオン性樹脂と硬化剤との合計１００重量部当たり
０．５〜３．０重量部のノニオン系界面活性剤および３
〜１０重量部の４級アンモニウム塩系顔料分散剤を配合
したものである請求項１に記載のカチオン電着塗装方
法。