JP2975068B2 - カチオン電着塗装方法 - Google Patents

カチオン電着塗装方法

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、カチオン電着塗装方法に関し、さらに詳し
くは、塗膜析出時における、スパークの発生による塗膜
への穴の発生を抑制できるカチオン電着塗装方法に関す
る。
(従来の技術・解決しようとする課題) 電着塗装は、自動車、電気器具等、袋部構造を有する
部材に対し、有機溶剤型塗料のエアスプレー塗装や静電
スプレー塗装に比較して、つきまわり性がよく、比較的
均一な膜厚の塗膜が得られやすいという特徴を有してい
ることから、広く実用化されている。また、最近に至っ
ては、アニオン電着塗装に比較してカチオン電着塗装が
防錆性に優れた塗膜を形成できることから、自動車ボデ
ー等の防錆性が重視される分野でアニオン電着塗装から
カチオン電着塗装に置きかえられつつある。
一般に、カチオン電着塗装は、アミン付加エポキシ樹
脂と、架橋剤、例えばブロックイソシアネート化合物と
をビヒクル成分とする電着塗料を塗装浴として被塗物を
陰極、対極を陽極として通電し、被塗物上に析出塗膜を
形成させたのち、該析出塗膜を加熱することによって架
橋硬化塗膜を形成させる方法が行なわれている。
カチオン電着塗装では主なビヒクル成分として、防錆
性に優れた塗膜を形成させるために、一般的に高分子量
で、硬い固体状のエポキシ樹脂が使用されているため、
形成される析出塗膜は加熱硬化時の塗膜の熱流動が十分
に行なわれにくく、電着塗膜析出時の欠陥が塗膜硬化後
においても残りやすい傾向がある。
近年、自動車外板など、防食性能を向上させる目的
で、被塗物として、従来の冷延鋼板以外に亜鉛メッキ鋼
板、鉄−亜鉛合金化メッキ鋼板などのメッキ鋼板が使用
されてきている。電圧を印加してこれらのメッキ鋼板を
カチオン電着塗装するとスパークによって析出塗膜に穴
(以下「クレーター」という)が多く発生し、電着塗膜
硬化後においてもこの欠陥が残り、塗膜の防錆性を低下
させることはもちろんのこと、この電着塗膜上に中塗
り、上塗り塗装をしても平滑性に優れたツヤのある塗膜
が得られないという問題がある。クレーターの発生のし
やすさは被塗物の種類によって異なり、冷延鋼板は一般
にクレーターの発生は少なく、冷延鋼板<亜鉛メッキ鋼
板<鉄−亜鉛合金化メッキ鋼板の順にクレーターの発生
が多くなる。
またクレーターの発生は、同一印加電圧で同一時間、
電着を行なった場合、一般に、得られる電着膜厚が薄い
ものほど多くなる。電着膜厚が所期の膜厚より薄い場合
には、印加電圧を大きくすることによって所定膜厚が得
られるようにできるが、印加電圧の増大によってさらに
クレーターが発生しやすくなる。また一般に製造直後の
電着塗料浴と、このものを貯蔵後の、すなわちエージン
グされた電着塗料浴とを比較すると、エージングされた
もののほうが膜厚がつきにくく、クレーターの発生も多
くなる傾向がある。
電着塗装時のクレーターの発生の問題を解決するため
に、(1)高沸点アルコール系又はセロソルブ系有機溶
剤の添加、(2)基体樹脂として低分子量のエポキシ樹
脂の利用、(3)ポリアルキレングリコール系化合物、
アクリル系軟質樹脂の添加などの方法について検討を行
なった。しかしながら(1)の方法は、エマルション安
定性、経時での保持性などの浴安定性が十分でなく、ま
た塗装ラインでの廃水処理量が増大するという問題があ
り、(2)の方法は、つきまわり性および防錆性を低下
させるという問題があり、(3)の方法は、クレーター
発生の抑制効果が十分でなく、また得られる電着塗膜上
に塗装された塗膜との層間密着性および防錆性なども不
十分であるという問題がある。
(課題を解決するための手段) そこで本発明者は、電着浴安定性、防錆性、つきまわ
り性、上層塗膜との層間密着性などを低下させず、かつ
廃水処理量の増大などの問題を発生せずに、電着塗装の
塗膜析出時におけるクレーターの発生の問題を解決し、
欠陥のない平滑性に優れた電着塗膜を得るため鋭意研究
の結果、ベンゾイン系化合物の添加によって上記目的が
達成できることを見出し本発明に到達した。
すなわち本発明は、被塗物を陰極として、アミン付加
エポキシ樹脂と架橋剤とを樹脂成分として含有するカチ
オン電着塗料をカチオン電着塗装する方法において、該
カチオン電着塗料中の樹脂固形分100重量部に対し、ベ
ンゾインおよび/又はベンゾインの炭素数1〜10のアル
キルエーテル化物を0.5〜10重量部含有せしめてなるこ
とを特徴とするカチオン電着塗装方法を提供するもので
ある。
本発明方法において使用するカチオン電着塗料は、カ
チオン電着塗料用樹脂として公知なカチオン性樹脂であ
るアミン付加エポキシ樹脂とブロックイソシアネート、
アミノ樹脂等の架橋剤を含有するビヒクル成分を、中
和、水分散して得られるものである。
アミン付加エポキシ樹脂としては例えば(i)ポリエ
ポキシドと1級モノ−及びポリアミン、2級モノ−及び
ポリアミン又は1,2級混合ポリアミンとの付加物(例え
ば米国特許第3,984,299号参照);(ii)ポリエポキシ
ドとケチミン化された1級アミノ基を有する2級モノ−
及びポリアミンとの付加物(例えば米国特許第4,017,43
8号参照);(iii)ポリエポキシド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(例えば特開昭59−43013号公報
参照)などが挙げられる。
上記アミン付加エポキシ樹脂の製造に使用されるポリ
エポキシドは、エポキシ基 を1分子中に2個以上有する化合物であり、一般に少な
くとも200、好ましくは400〜4000、更に好ましくは800
〜2000の範囲内の数平均分子量を有するものが適してお
り、特にポリフェニール化合物とエピクロルヒドリンと
の反応によって得られるものが好ましい。該ポリエポキ
シドの形成のために用いうるポリフェノール化合物とし
ては、例えばビス(4−ヒドロキシフェニル)−2,2−
プロパン、4,4′−ジヒドロキシベンゾフェノン、ビス
(4−ヒドロキシフェニル)−1,1−エタン、ビス(4
−ヒドロキシフェニル)−1,1−イソブタン、ビス(4
−ヒドロキシ−tert−ブチル−フェニル)−2,2−プロ
パン、ビス(2−ヒドロキシナフチル)メタン、1,5−
ジヒドロキシナフタレン、ビス(2,4−ジヒドロキシフ
ェニル)メタン、テトラ(4−ヒドロキシフェニル)−
1,1,2,2−エタン、4,4′−ジヒドロキシジフェニルスル
ホン、フェノールノボラック、クレゾールノボラック等
が挙げられる。
該ポリエポキシドはポリオール、ポリエーテルポリオ
ール、ポリエステルポリオール、ポリアミンドアミン、
ポリカルボン酸、ポリイソシアネート化合物などと一部
反応させたものであってもよく、更にまた、ε−カプロ
ラクトン、アクリルモノマーなどをグラフト重合させた
ものであってもよい。
本発明のカチオン電着塗料組成物には、さらに必要に
応じて通常の塗料添加物、例えば、着色顔料、例えばチ
タン白、カーボンブラック、ベンガラ、黄鉛など;体質
顔料、例えば、タルク、炭酸カルシウム、マイカ、クレ
ー、シリカなど;防錆顔料、例えばストロンチウムクロ
メート、ジンククロメートなどのクロム顔料、塩基性ケ
イ酸鉛、クロム酸鉛などの鉛顔料等;ハジキ防止剤、水
性溶剤および硬化触媒等を含ませることもできる。
本発明方法において、使用するベンゾインおよび/又
はベンゾインの炭素数1〜10のアルキルエーテル化物
(以下、「ベンゾイン誘導体」と略称する。)の具体例
としてベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾ
インエチルエーテル、ベンゾインn−プロピルエーテ
ル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインn−
ブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベン
ゾインn−ヘキシルエーテル、ベンゾインn−オクチル
エーテルなどが挙げられる。これらのうちベンゾインお
よびベンゾインの炭素数1〜4のアルキルエーテル化物
が特に好ましい。ベンゾイン誘導体は使用するカチオン
電着塗料中の樹脂固形分100重量部に対して、0.5〜10重
量部、好ましくは1〜3重量部の割合で配合され、配合
割合が0.5重量部未満ではクレーターの発生を抑制する
効果が十分ではなく、一方10重量部を超えて使用しても
クレーター発生抑制効果のさらなる増大はほとんどな
く、経済的でなく、かえって電着塗料の安定性が悪くな
るという問題がある。
ベンゾイン誘導体は、それぞれ単独で又は2種以上を
混合して使用でき、このものの配合は、(1)電着塗料
の顔料分散時に配合する。(2)電着塗料用エマルジョ
ン樹脂分散液に常温又は加温下で配合する。(3)アミ
ン付加エポキシ樹脂の合成時に配合する。(4)電着塗
料又は電着塗料浴作成時に配合する等の方法があり、い
ずれの配合方法を用いてもクレーター発生の抑制効果に
影響はなく、適宜決定すればよい。
本発明においては、上記ベンゾイン誘導体を配合した
カチオン電着塗料浴中にて被塗物表面にカチオン電着塗
装するものである。カチオン電着塗装はそれ自体既知の
方法に従い、一般には、固形分濃度が約5〜40重量%、
好ましくは15〜25重量%となるように脱イオン水などで
希釈し、さらにpHを5.5〜8.0の範囲内に調整した電着浴
とし、通常、浴温15〜35℃に調整し、印加電圧100〜400
Vの条件で被塗物を陰極として行なうことができる。
本発明の塗料組成物を用いて形成しうる電着塗装の膜
厚は特に制限されるものではないが、一般には、硬化塗
膜に基づいて10〜60μm、好ましくは20〜40μmの範囲
内が適当である。また、塗膜の焼付け硬化温度は一般に
100〜200℃、好ましくは150〜180℃で約10〜30分間の時
間の範囲焼付ることが適している。
また被塗物としては導電性表面を有する基材であれば
使用でき、例えば鉄、アルミニウム、銅、亜鉛、錫など
の金属やこれらの金属の合金などの表面を有する基材な
どが挙げられ、具体的には冷延鋼板、アルミニウム板、
アルミニウム型材、銅板、亜鉛メッキ鋼板、ブリキ板、
鉄−亜鉛合金化メッキ鋼板、亜鉛−アルミニウム合金化
メッキ鋼板などの基材が挙げられる。これらの基材は表
面にクロメート処理、リン酸鉄処理、リン酸亜鉛処理、
ベーマイト処理、アルマイト処理などの表面処理を施し
たものであっても施していないものであってもよい。
これらの基材のうち、従来、特にクレーターの発生が
多かった鉄−亜鉛合金化メッキ鋼板などのメッキ鋼板に
おいてもクレーターの発生が抑制され、これらメッキ鋼
板におけるクレーターの発生の抑制効果は顕著である。
(作用および効果) 本発明方法によって電着塗膜析出時におけるクレータ
ーの発生が抑制される理由は明らかではないが、本発明
者らは析出したエマルジョン樹脂粒子同志の融着性がベ
ンゾイン誘導体の配合によって向上し、析出塗膜の強度
が増すため、クレーターの発生が抑制されるものと考え
ている。
本発明方法によって、電着浴安定性、防錆性、つきま
わり性、上層塗膜との層間密着性などを低下させず、か
つ廃水処理量の増大などの問題を発生せずに、電着塗装
の塗膜析出時におけるクレーターの発生が抑制でき、鉄
−亜鉛合金化メッキ鋼板上においても欠陥のない平滑性
に優れた電着塗膜を形成できる。
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的
に説明する。
実施例1 関西ペイント社製エレクロンNo.9400クリヤ(固形分3
6%、熱硬化性水性エポキシポリアミノ樹脂−ブロック
イソシアネート系カチオン電着塗料樹脂クリヤ)278部
を用い、第1表に示す配合で電着塗料組成物を作成し
た。ベンゾイン誘導体は顔料分散時に配合した。この電
着塗料組成物を希釈溶剤にて固形分18%に希釈し、被塗
物(鉄−亜鉛合金化メッキ鋼板)に乾燥膜厚が30μmと
なるよう被塗物を陰極として、300V−約3分の条件で電
着塗装を行なった後、170℃で30分間焼付け、試験を行
なった。試験結果を第2表に示す。
実施例2〜6、比較例1〜3 実施例2〜6、比較例1〜3について、実施例1と同
様に電着塗装を行なった。塗料配合を第1表に示し、試
験結果を第2表に示す。
第2表における試験は下記方法にしたがった。
耐クレーター性:焼付塗板について、目視により下記
基準にて評価した。
○ :クレーターが全く発生せず ○-:クレーターがわずかに発生 × :クレーターが著しく発生 塗面平滑性:焼付塗板について目視により下記基準に
て評価した。
○ :良好 ○-:ほぼ良好 △ :やや不良 × :不良
フロントページの続き (72)発明者 羽石 秀彦 神奈川県平塚市東八幡4丁目17番1号 関西ペイント株式会社内 審査官 北村 明弘 (56)参考文献 特開 昭63−89578(JP,A) 特開 昭61−246399(JP,A) 特開 昭59−43013(JP,A) 特表 平4−502170(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C25D 13/10 C09D 5/44

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被塗物を陰極として、アミン付加エポキシ
    樹脂と架橋剤とを樹脂成分として含有するカチオン電着
    塗料をカチオン電着塗装する方法において、該カチオン
    電着塗料中の樹脂固形分100重量部に対し、ベンゾイン
    および/又はベンゾインの炭素数1〜10のアルキルエー
    テル化物を0.5〜10重量部含有せしめてなることを特徴
    とするカチオン電着塗装方法。
  2. 【請求項2】被塗物が鉄−亜鉛合金化メッキ鋼板である
    請求項1記載のカチオン電着塗装方法。
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