JPH04234461A - 水性塗料組成物用添加物及び塗料組成物 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として水性（ｗａｔ
ｅｒｂｏｒｎｅ）塗料に使用されるレオロジー制御添加
物に係る。塗料の塗装性及び最終的な外観は特に輸送用
車輌に使用される塗料に於て重要な特性である。

【０００２】

【従来の技術】塗料組成物のレオロジーは上述の如き重
要な特性に大きく影響する。噴霧塗装用の組成物の場合
には、溶剤及び水性塗料に必要とされるレオ・ロジーに
関する一般的な要件は互いに同様であるが、特定の要件
は明確に異る。これらの相違は主として水が非常に蒸発
速度の遅い溶剤であることによる。また水と油性（ｓｏ
ｌｖｅｎｔ　　ｂｏｒｎｅ）塗料組成物に一般に使用さ
れる溶剤との間の化学的性質が大きく異っていることに
より、後者の組成物に使用されるレオロジー制御添加物
の多くは水性塗料組成物に使用するには適していない。

【０００３】レオロジーに関する一般的な要件は、塗料
が低剪断速度域に於て高い粘性を有し、高剪断速度域に
於て低い粘性を有するということである。前者は沈降の
しにくさ及びへこみにくさを向上させ、良好な金属片制
御性を確保するために必要である。更に塗料組成物は高
剪断速度域に於て殆ど弾性を有していてはならない。

【０００４】添加物は塗料組成物に於けるレオロジーを
適正なものにするために一般的に使用されている。しか
し輸送用車輌に使用される水性塗料に使用するに適した
添加物は殆ど存在しない。米国特許第４，４１６，９４
１号及び同第４，４２９，０６６号には、コロイダルシ
リカが架橋剤と共に油性塗料系に対するレオロジー制御
添加物として良好に作用することが記載されている。ま
たＣａｂｏｔ　　Ｃｏｒｐ．による説明書「Ｃａｂ−Ｏ
−Ｓｉｌ　　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　　ａｎｄ　　Ｆｕ
ｎｃｔｉｏｎｓ」にはヒュームドシリカの水性分散液の
粘性を整えるために添加物を使用することが記載されて
いる。また米国特許第４，４１６，９４１号には、水性
カラー塗料組成物にコロイダルシリカを使用することが
記載されている。驚くべきことに下記の架橋剤は水性塗
料に於けるコロイダルシリカの作用を大きく改善し、こ
れにより塗料の塗装性及び外観を改善する。

【０００５】

【発明の概要】本発明は水性塗料組成物用の添加物であ
って、コロイダルシリカと約１〜２５ｗｔ％のフッ素を
含有する水に溶解可能な又は水に分散可能な界面活性剤
とを含む添加物に係る。

【０００６】本発明の添加物は水性塗料の塗装性及び外
観を改善する。本発明の添加物は自動車、トラック、バ
スを塗装するための塗料組成物に使用されてよい。また
添加物はアンダーコート、プライマー、シーラー、カラ
ーコート、ベースコート、クリアコートを含む種々の水
性塗料組成物に使用されていよい。

【０００７】本発明の添加物は水性塗料組成物に於ける
擬似塑性レオロジーを向上させ、これにより塗装性及び
最終的な外観を改善する。また本発明の添加物は塗料組
成物の重量を基準に約０．１〜３０ｗｔ％のレベルにて
使用される。本発明の添加物が塗料に与えるレオロジー
により、従来の装置、特に噴霧塗装を用いて魅力的で欠
陥のない塗膜を形成することが可能になる。メタリック
塗料組成物の場合には、本発明の添加物は良好な金属片
制御性を向上させる。良好な金属片制御性とは、玉虫色
の顔料、典型的にはアルミニウム片が基体に平行に一様
に分配されることを意味する。かくして顔料が揃えられ
ることにより塗料の輝きが向上され、まだらになること
が回避され、良好なフロップが形成される。更に本発明
の添加物は顔料の沈降を遅らせ、これにより塗料の安定
性及び性能を改善する。

【０００８】本発明の添加物に使用されるシリカ（二酸
化ケイ素）は約０．００１〜１００μの粒子寸法を有し
、約５０〜５００ｍ２　／ｇ　の表面積を有する。かか
るコロイダルシリカの一例はヒュームドシリカ、即ち火
成シリカである。このシリカは水素及び酸素の火炎中に
於ける四塩化ケイ素蒸気の加水分解により形成される。 またこのシリカは一般に９８ｗｔ％以上、好ましくは９
９．６ｗｔ％以上のＳｉＯ２　含有量を有している。

【０００９】また本発明の添加物はヒュームドシリカと
相互に作用して塗料組成物の低剪断速度域に於ける粘性
を大きく増大させる架橋剤を含有している。添加物のこ
の成分は１〜２５ｗｔ％のフッ素を含有する水に溶解可
能な界面活性剤である。

【００１０】また本発明の添加物は主として水性塗料に
使用されるものである。塗料組成物はラテックス又は水
に溶解可能或いは分散可能な樹脂又はそれらの組合せを
バインダとして使用するものであってよい。ラテックス
又は水に溶解可能な樹脂をベースとする塗料組成物は熱
可塑性を有していてもよく、また熱硬化性を有していて
もよい。また塗料組成物は修正されてもよく修正されな
くてもよい。

【００１１】一般的に使用される塗料組成物はアクリル
樹脂をベースとするものである。使用されるよう供給さ
れるアクリルラテックスバインダの適当な特性は、固体
物質含有量２０〜６０％、ｐＨ〜１０、１ガロン当りの
重量（ポンド）８．０〜９．０（０．９６〜１．１ｇ／
ｃｍ３　）、最低塗膜形成温度０〜７０℃、スオード（
Ｓｗａｒｄ）硬さ２５〜１１０、ガラス転移温度５０℃
、分子量１５００００〜３００００００、数平均分子量
３００００〜６００００、固体を基準に見た酸化指数５
〜３５、揮発性有機溶剤含有量０〜２０％、粒子寸法５
０〜１５０ｎｍである。特に好ましいアクリルラテック
スは、ＩＣＩＲｅｓｉｎｓより販売されているＮｅｏｃ
ｒｙｌ　　Ａ−６２２、ＮｅｏｃｒｙｌＡ−６４０、Ｎ
ｅｏｃｒｙｌＡ−６０３７、Ｊｏｈｎｓｏｎ　　Ｗａｘ
より販売されているＪｏｎｃｒｙｌ　　Ｊ−５３７、Ｊ
ｏｎｃｒｙｌ　　Ｊ−５３８、ＮＬ　　Ｉｎｄｕｓｔｒ
ｉｅｓより販売されているＡｒｏｌｏｎ　　８６０−ｗ
−４５である。顔料粉砕工程に於て使用される樹脂もア
クリルラテックスであってよい。使用されるよう供給さ
れるこのラテックスの好適な特性は上述のアクリルラテ
ックスバインダの場合と同一である。

【００１２】本発明の添加物は種々の塗料組成物に使用
されてよい。本発明の添加物はアンダーコート、即ちプ
ライマー、充填材、シーラーに使用されるに適している
。また本発明の添加物はカラーコート、ベースコート、
クリアコートを含むトップコート組成物にも有効である
。

【００１３】本発明の添加物は特に水性ベースコートに
有用である。かかる系に於ては色はクリアコートにて上
塗りされるベースコートに含まれる。クリアコートはそ
の下層のベースコートを保護することを補助し、光沢度
の高い仕上りを形成する。

【００１４】例１ ヒュームドシリカの８ｗｔ％水性分散液がＥｉｇｅｒモ
デルＶＳＥミニモータミルにて形成された。ヒュームド
シリカは１２ｎｍの粒子寸法及び２００　ｍ２　／ｇの
表面積を有していた。シリカは２０μ以下の寸法になる
まで粉砕された。この粉砕されたベースの一部が２ｗｔ
％のシリカ濃度になるまで脱イオン水にて希釈された。 この分散液の粘性分布がフッ素含有界面活性剤の添加前
後に測定された（図１）。測定は３０ｍｍの平行板のジ
オメトリーを用いて２５℃に於てＢｏｈｌｉｎＶＯＲに
て行われた。

【００１５】フッ素含有界面活性剤が０．２ｗｔ％の活
性レベルになるまで分散液に添加された。この場合界面
活性剤とコロイダルシリカとの相互作用により低剪断速
度域に於ける粘性が大きく増大された。以下の記載は界
面活性剤の説明である。これは非イオンであり、約５０
ｗｔ％のエチレンオキシドリンケージを有し、約１０〜
２０ｗｔ％のフッ素を含有し、約２００００の分子量を
有する。

【００１６】例２〜４は実際の塗料組成物に本発明のレ
オロジー制御添加物を使用することを説明するものであ
る。

【００１７】例２：ベースコートの形成第三Ｃ１０脂肪
酸のグリシジルエステルにて修正されたアクリル重合体
の形成５リットルの三つの頸部を有する丸底フラスコに
撹拌器、温度計、凝縮器、窒素入口、単量体入口が取付
けられ、６８０ｇ　のメトキシプロパノール及び２０ｇ
　のメチルエチルケトンが装入された。この混合物は還
流状態にもたらされ、５．０ｇ　のメチルエチルケトン
を添加することにより温度が１４０〜１４１℃に調節さ
れた。３３３ｇ　のプロペノール酸、８４７のメチル−
２−メチル−２−プロピオネート、４５０ｇ　の２−エ
チルヘキシル−２−メチルプロピオネート、１８０ｇ　
のイソボーニル−２−メチル−２−プロピオネート、２
７ｇ　のＳｕｒｆｙｎｏｌ４４０を含有する単量体溶液
が形成された。また３６ｇ　のｔ−ブチルペルオキソベ
ンゾエート及び７６ｇ　のメトキシプロパノールを含有
する反応開始溶液が成形された。これらの単量体溶液及
び反応開始溶液が２時間かけて一様な流量にてフラスコ
に添加された。添加が完了した後、単量体入口に３５．
０ｇ　のメトキシプロパノールが流され、１５ｇ　のｔ
−ブチルペルオキソベンゾエート及び４０ｇ　のメトキ
シプロパノールを含有する溶液が１０分かけて添加され
た。次いで反応は１３５分間還流状態に置かれた。還流
の後、４７５ｇ　の第三Ｃ１０脂肪酸のグリシジルエス
テルがフラスコに添加され、還流温度に加熱され、一定
の酸価になるまで反応せしめられた。反応は冷却され、
次いで４３ｇ　のメトキシプロパノール及び５８８ｇ　
のエタノールが樹脂に添加され、これにより粘性が低下
された。樹脂の特性は粘性Ｚ５〜Ｚ６、固体物質含有量
６０〜６１％、固体を基準に見た酸化指数５３〜５６で
ある。

【００１８】成分Ａ（アルミニウムベース）の形成４４
．０ｇ　の上述のアクリル樹脂が１９．０ｇ　のブトキ
シエタノールに添加された。この混合物は均一な溶液が
形成されるまで撹拌された。次いで３８．０ｇ　の市販
の油性アルミニウムペーストが樹脂溶液に添加された。 得られたスラリーは滑らかで均一なスラリーが形成され
るまで撹拌された。このアルミニウムベースは４９．８
ｗｔ％の揮発性有機溶剤、３８．４ｗｔ％の固体物質、
２４．３ｗｔ％のアルミニウム片を含有している。

【００１９】成分Ｂ（中和ベース）の形成３００ｇの脱
イオン水に対し８．０ｇの３０％アンモニア水溶液が添
加された。溶液は１００．０ｇ　のアクリル樹脂を添加
する前に十分撹拌された。得られた混合物は溶液が透明
乃至軽く濁った状態になるまで撹拌された。 このベースの非揮発性物質含有量は１４．８ｗｔ％であ
り、水含有量は７４．９ｗｔ％であり、揮発性有機油性
量は９．８ｗｔ％であった。この分散液の最終のｐＨは
９．２であった。

【００２０】成分Ｃ（透明樹脂ラテックス）の形成４８
．０ｇ　の親水性コロイダルシリカと、１０．０ｇの消
泡剤と、１８６５ｇ　のアクリルラテックス（Ｎｅｏｃ
ｒｙｌ　　Ａ−６２２）とが予め混合された。次いでこ
の混合物は粒子寸法が８μ以下になるまで横型ミルにて
粉砕された。次いで２６０ｇ　の脱イオン水が撹拌状態
にて上述のスラリーに添加され、これにより均一なラテ
ックス溶液が形成された。シリカ含有量は２．２ｗｔ％
であり、揮発性有機物質含有量は８．９ｗｔ％であり、
固体物質含有量は２８．３ｗｔ％であった。

【００２１】成分Ｄ（顔料ベース）の形成８０ｇ　のＮ
ｅｏｃｒｙｌ　　Ａ−６０３７と、２．１ｇ　の３０％
アンモニア水と、２３．９ｇ　の透明の赤色酸化物と、
０．２ｇ　消泡剤とを含む顔料スラリーが形成された。 上述の各成分は互いに混合され、Ｃｏｗｌｅｓブレード
を用いて予め分散された。次いでその混合物は所望の粒
子寸法が得られるまで横型ミルにて粉砕された。７０．
０ｇ　の粉砕樹脂及び２．０ｇのアンモニア水を含有す
る降下溶液が粉砕部分に添加された。得られた顔料ペー
ストは５．７５ｇ　の脱イオン水及び１９．２ｇ　のブ
トキシエタノールを含有する溶液にて撹拌状態にて還元
された。得られた顔料ベースは９．２のｐＨ、４８ｗｔ
％の固体物質含有量、９．４ｗｔ％の揮発性有機物質含
有量、３６．２ｗｔ％のバインダ含有量、１１．８ｗｔ
％の顔料含有量、４２．０ｗｔ％の水含有量を有してい
た。

【００２２】成分Ｅ（界面活性剤ベース）の形成４８ｇ
　の脱イオン水に対し２．０ｇ　の重合体非イオンフッ
化炭化水素界面活性剤が添加された。混合物は僅かに濁
った溶液となるよう撹拌された。

【００２３】例３：水性赤色メタリックベースコートの
形成

【表１】

【００２４】赤色のメタリックベースコートを形成する
ために上掲の表１の組成が使用された。添加の順番は表
１に示された通りであった。各成分が導入されるたび毎
に溶液全体が撹拌された。ベースコートはエポキシプラ
イマーにて下塗りされたパネルに噴霧される。ベースコ
ートは下塗りがかくれるまで従来の噴霧装置を用いてパ
ネルに噴霧された。ベースコートは３０分間パネルに沿
って流され、次いでイソシアネートをベースとする透明
の塗料にて透明の塗装が行われた。従来のポリウレタン
のクリアコートにて塗装された後のベースコートの最終
的な特性（外観特性を含む）は下記の表２の通りである
。

【００２５】

【表２】

【００２６】例４：水性シルバーメタリックベースコー
トの形成

【表３】

【００２７】シルバーメタリックベースコートを形成す
るために上掲の表３の組成が使用された。添加の順番は
表３に示された通りであった。各成分が導入されるたび
毎に溶液全体が撹拌された。ベースコートはエポキシプ
ライマーにて下塗りされたパネルに噴霧される。ベース
コートは下塗りがかくれるまで従来の噴霧装置を用いて
パネルに噴霧された。ベースコートは３０分間パネルに
沿って流され、次いでイソシアネートをベースとする透
明の塗料にて透明の塗装が行われた。従来のポリウレタ
ンのクリアコートにて塗装された後のベースコートの最
終的な特性（外観特性を含む）は下記の表４の通りであ
る。

【００２８】

【表４】

【００２９】以上に於ては本発明を特定の例について詳
細に説明したが、本発明はかかる例に限定されるもので
はなく、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能である
ことは当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】シリカの粒子寸法と分散液の粘性との関係を示
している。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】実質的に５０〜９９ｗｔ％の親水性コロイ
   ダルシリカと、０．１〜５０ｗｔ％の架橋剤とを含む水
   性塗料用添加物
2. 【請求項２】請求項１の添加物に於て、前記架橋剤は水
   に溶解可能な又は水に分散可能な界面活性剤であること
   を特徴とする添加物。
3. 【請求項３】請求項２の添加物に於て、前記界面活性剤
   は実質的に２〜２５ｗｔ％のフッ素を含有していること
   を特徴とする添加物。
4. 【請求項４】請求項１の添加物に於て、前記架橋剤はエ
   チレンオキシドリンケージ及び実質的に５０００〜５０
   ０００の重量平均分子量を有する非イオンフッ化炭化水
   素重合体であり、フッ化炭化水素重合体の重量を基準に
   実質的に２〜２５ｗｔ％のフッ素を含有していることを
   特徴とする添加物。
5. 【請求項５】水に溶解可能なバインダ樹脂と、疎水性シ
   リカと、架橋剤とを含む塗料組成物。
6. 【請求項６】請求項５の塗料組成物に於て、前記架橋剤
   は実質的に２〜２５ｗｔ％のフッ素を含有していること
   を特徴とする塗料組成物。
7. 【請求項７】請求項５の添加物に於て、前記架橋剤はエ
   チレンオキシドリンケージ及び実質的に５０００〜５０
   ０００の重量平均分子量を有する非イオンフッ化炭化水
   素重合体であり、フッ化炭化水素重合体の重量を基準に
   実質的に２〜２５ｗｔ％のフッ素を含有していることを
   特徴とする添加物。
8. 【請求項８】アクリルラテックスバインダ樹脂と、親水
   性シリカと、架橋剤とを含む塗料組成物。
9. 【請求項９】請求項８の塗料組成物に於て、前記架橋剤
   は実質的に２〜２５ｗｔ％のフッ素を含有していること
   を特徴とする塗料組成物。
10. 【請求項１０】請求項８の添加物に於て、前記架橋剤は
    エチレンオキシドリンケージ及び実質的に５０００〜５
    ００００の重量平均分子量を有する非イオンフッ化炭化
    水素重合体であり、フッ化炭化水素重合体の重量を基準
    に実質的に２〜２５ｗｔ％のフッ素を含有していること
    を特徴とする添加物。