JP2000121571A - 電着塗料の品質検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熟練者の目視で行われてきた塗膜外観の評価
に代わり得る、機械的な塗膜外観の評価結果に基づく電
着塗料の品質検査方法の提供。 【解決手段】 電着塗料を透明導電性硝子板に電着法で
塗装し、得られる塗膜の外観特性を機械的に測定するこ
とからなる電着塗料の品質検査方法。塗膜の外観特性
が、光沢、可視光線透過率または表面粗さである上記電
着塗料の品質検査方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、電着塗料の品質検
査方法に関するものであり、さらに詳しくは、塗膜の外
観特性を機械的に測定することからなる電着塗料の品質
検査方法に関するものである。本発明の方法によって得
られた検査結果を電着塗料の品質要因にフィードバック
することにより、該塗料の品質管理を容易にかつ高信頼
度で行うことができる。

【０００２】

【従来の技術】塗膜外観の優劣が重視されるアルミニウ
ム建材においては、塗装されたアルミニウム形材の塗膜
外観を評価するために、従来塗膜面の鏡面反射率による
光沢測定や色差測定を行って来た。しかしながら、塗膜
外観は、多数の要因によって変化し得るものであり、さ
らにその変化は微妙でかつ複雑なものであるために、上
記のような機械的な評価では塗膜外観の評価は十分とは
言えず、基本的には熟練した人の目視による判断が欠か
せないものであった。しかしながら、熟練者の目視によ
る塗膜外観の評価では、個人間のバラツキが発生する恐
れがあるし、また評価結果を塗装工程の運転条件にフィ
ードバックすることをシステム化することが難しいとい
う問題があり、熟練者の目視による評価に置き換えるこ
とができるような、塗膜における微妙な色合いおよび透
明感等を高精度に評価し得る機械的な方法が長い間望ま
れていた。

【０００３】他方、塗膜の濁りや透明感を評価するため
の手段としては、塗装されたアルミニウム形材の塗膜外
観を評価するという上記方法とは別に、離型紙またはガ
ラス板上に電着塗料を塗布し乾燥させて得た皮膜につい
て物性を評価するという方法も知られている。しかしな
がら、電着塗料においては、その塗装時にアミン等が塗
料用樹脂から脱離した状態で塗膜が形成される点および
塗膜の乾燥における樹脂粒子への吸着水や溶剤の付着量
が少ない点で、単なる塗布によって形成される塗膜とは
異なるために、離型紙または硝子板上で得られた塗膜の
評価結果では、元々の電着塗料の実体を正確に表すこと
は難しかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高精度で実
用性のある電着塗料の品質検査方法、すなわち、従来熟
練者の目視で行われてきた塗膜外観の評価に代わり得
る、機械的な塗膜外観の評価結果に基づく電着塗料の品
質検査方法の提供を目的にした。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために鋭意検討した結果、透明導電性硝子
に塗料を電着塗装した後、得られる塗膜を機械的評価の
対象として採用することにより、表面の光沢および塗膜
の濁り具合等が高精度に評価することができることを見
出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明
は、電着塗料を透明導電性硝子板に電着法で塗装し、得
られる塗膜の外観特性を機械的に測定することからなる
電着塗料の品質検査方法であり、さらには、上記塗膜の
外観特性が、光沢、可視光線透過率または表面粗さであ
る上記電着塗料の品質検査方法である。以下、本発明に
ついてさらに詳しく説明する。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明においては、透明導電性硝
子板に電着塗料を電着法で塗装し、得られる塗膜の属性
を機械的に測定するが、その際に使用される透明導電性
硝子板としては、例えば酸化インジウムと酸化スズなど
を真空蒸着させて導電性を付与した透明ソーダ硝子（一
般的にＩ. Ｔ. Ｏ. コート硝子と称されている）板が挙
げられが、これに限られず、電着塗装が可能な導電性を
有しかつ透明性を有する硝子板であれば良い。硝子板の
形状としては、電着塗装および機械的な測定に適する点
で矩形等が好ましく、寸法は、例えば横２０〜１００m
m、縦１００〜２００mmおよび厚み１〜２mm程度でよ
い。

【０００７】Ｉ. Ｔ. Ｏ. コート硝子板のように、金属
を蒸着させて導電性を付与した透明ソーダ硝子板におい
て、金属蒸着層の好ましい厚みは１００〜１2,００オン
グストロームであり、さらにシート抵抗値は蒸着層の厚
みに依存するが、シート抵抗値としては、1cm²当り２０
〜６００オーム程度のものが好ましい。シート抵抗値が
低過ぎると電着塗装時に過剰な電解反応を伴うために適
切な塗膜が得られ難く、一方シート抵抗値が高過ぎると
塗膜が析出し難く過剰に高電圧を要することとなる。蒸
着面は片面または両面のいずれのものも使用できるが、
安価に入手でき評価が簡単になることから、片面のみ蒸
着処理されたものを用いることが好ましい。アルミニウ
ム建材の電着塗装の場合と塗装条件を近似させるなら、
蒸着層の厚みは３００〜７００オングストロームで、シ
ート抵抗値は1cm²当り５０〜３００オームが好ましい。
透明導電性硝子の好ましい透過率は、波長５５０ nm の
光で７０％以上、さらに好ましくは７５％以上である。
透過率が７０％未満であると、可視光線透過率の測定が
難しくなる。

【０００８】本発明においては、上記透明導電性硝子板
に品質検査の対象とする電着塗料を電着法にて塗装す
る。品質検査の対象とする電着塗料としては、生産ライ
ン塗装浴中の塗料およびラインへの補給塗料等が挙げら
れる。また、電着塗料としては、アニオン電着塗料およ
びカチオン電着塗料が挙げられるが、以下では、塗装外
観の優劣が重視されるアルミニウム建材へ適用される水
性アニオン樹脂電着塗料について、代表的に説明する。
電着塗料を構成する水性アニオン系樹脂としては、耐候
性に優れる点で、カルボキシル基含有単量体とアクリル
系単量体の共重合により得られるカルボキシル基含有ア
クリル樹脂が好ましい。該アクリル樹脂を塩基で中和し
て得られる水溶性ないし水分散性の樹脂が一般的に用い
られる。水性アニオン系樹脂における好ましい酸価は、
２０〜１２０mg-KOH/g-resinである。水性アニオン系樹
脂は、前記カルボキシル基以外に、水酸基を含んでいる
ことが好ましい。水酸基を有する水性アニオン系樹脂と
ともにアミノ樹脂を併用することにより、水酸基とアミ
ノ樹脂との反応により樹脂の架橋された高硬度の塗膜が
得られる。水性アニオン系樹脂における好ましい水酸基
価は、４０〜２００mg-KOH/g-resinである。電着塗料を
構成する水性アニオン系樹脂とアミノ樹脂の割合は、樹
脂分の重量比で９：１〜４：６程度である。水性アニオ
ン樹脂電着塗料の溶媒として、水以外に、イソプロパノ
ール、エチレングリコール、プロピレングリコール等の
アルコール系溶剤、メチルセロソルブ、エチルセロソル
ブおよびノルマルブチルセロソルブ等のセロソルブ系溶
剤等の水混和性有機溶剤を少量含有していてもよい。

【０００９】電着塗装条件としては、アルミニウム形材
への塗装とほぼ同様の条件が採用でき、具体的には、塗
料浴温度が１５〜３５℃、塗装電圧が５０〜２５０Ｖお
よび処理時間が１〜５分である。好ましい膜厚は乾燥後
の厚みで７〜２０μｍである。塗装後に、塗膜表面に付
着した塗料液を水洗で除去し、その後に塗膜を１４０〜
２００℃の温度で加熱硬化させて得られる試験片、すな
わち被検塗膜付き透明導電性硝子板を以下の塗膜物性の
評価に用いる。

【００１０】本発明においては、上記方法によって得ら
れる塗膜付き透明導電性硝子板を用いて、塗膜の外観特
性を機械的に測定する。塗膜の外観特性としては、光
沢、可視光線透過率または表面粗さ等が挙げられる。光
沢としては、JIS-Z-8741に規定の鏡面反射率の測定で得
られる光沢に依ることが好ましい。上記JISに規定の光
沢は市販の光沢計で測定でき、光沢計の例としては、HO
RIBA製IG-320等が挙げられる。測定角( 水平に置いたテ
ストピースに対する照射光の垂直面から角度）として
は、一般に採用されている６０度でも良いし、あるいは
２０度光沢でも良い。

【００１１】片面を金属蒸着した透明導電性硝子板上に
形成させた塗膜の光沢を測定するには、該硝子板の蒸着
していない面に色紙を当てて、塗膜が設けられた金属蒸
着面に光沢計を当てて光沢を測定する。上記の測定にお
いて色紙を使用する理由は、アルミニウム建材の実塗装
では、通常淡黄色、茶色または黒色等に着色された建材
が用いられるため、該実塗装浴における電着塗料の品質
検査をするに当たって、上記アルミニウム建材の色と同
色の色紙を透明導電性硝子板の裏面に置くことにより、
建材の色調の影響を極小化させたいということである。
測定により得られる光沢度は、塗膜表面の光反射および
塗膜内部の光透過の指標として塗料の管理に反映させる
ことができる。

【００１２】可視光線透過率は、一般的な分光測色計に
よって測定できる。好ましい分光測色計は、JIS-Z-8722
に準拠したd/8 光学系の機能を持つ分光測色計で、パル
スキセノンランプを光源とした波長４００〜７００nm
の可視光線を照射できるものであり、例えばミノルタ
（株）製 CM-508d が挙げられる。塗膜表面の光反射の
影響をある程度除き、塗膜内部の光透過の状態を正確に
測定する方法としては、透明導電性硝子板に同じように
電着塗装したものを２枚用意し、塗膜面同志を重ね合わ
せてその中に水などの溶媒を挟んで可視光線透過率を測
定する方法がある。

【００１３】表面粗さの測定のためには、例えば東京精
密（株）製 Handysurf E-30A等の表面粗さ計が適用で
きる。表面粗さの測定結果からは、塗膜表面の凹凸状態
に関する情報が得られる。上記測定によって得られた塗
膜の光沢度や可視光線透過率が標準値より下回った場合
や表面粗さが標準値を越えた場合は、電着塗料中への異
物混入の可能性がある。異物の存在が確認された場合に
は、フィルターによる除去を行なったりする。或いは、
塗料の主構成々分であるアクリル樹脂とメラミン樹脂の
相溶性が低下してきたような場合においては、両樹脂に
親和性のある有機溶剤を添加するという措置を行う。ま
た、艶消塗料において、光沢度や可視光線透過率が標準
値よりも高すぎた場合には、低光沢塗料を添加すること
により、塗膜外観を一定に保つことができる。

【００１４】上記のとおり、本発明によれば、光沢、可
視光線透過率および表面粗さ等をすべて高精度に定量的
に測定できるため、従来光沢値が同一でも目視では異な
る外観を呈していた塗膜同士を可視光線透過率または表
面粗さの測定により、別異なものとして認識できる。光
沢、可視光線透過率および表面粗さ等の測定結果を総合
的に判断することにより、熟練者の目視による塗膜外観
の評価と近似な塗膜評価が可能になる。なお、本発明に
おける塗膜の光沢度、可視光線透過率および表面粗さに
は異常がないにも拘らず、生産される塗装製品の光沢度
が標準値よりも乖離していた場合には、原因究明のため
に電着塗装以外の要因、すなわち前処理や焼き付け工程
等の要因を探ればよい。

【００１５】以下、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。各例で用いたアルマイト板
および透明導電性硝子は、下記１）、２）に示されるも
のであり、また測定した塗膜の外観特性は下記３）〜
５）のとおりである。 １）アルマイト板：Ａ６０６３Ｓのアルミニウム板（70
mm×150mm ×1.5mm ）の表面から油分及び酸化皮膜を取
除くために、室温で１０％硝酸水溶液中に１０分間浸漬
し、さらに水洗した。次に４５℃の７％苛性ソーダ水溶
液中に９分間浸漬して表面を清浄にした。１５％硫酸水
溶液中で、上記アルミニウム板を陽極としまた鉛板を陰
極として、電流密度１．０Ａ／ｄｍ²の直流電流で３０
分間陽極酸化を行った。その後水洗し、膜厚９μｍの陽
極酸化皮膜を有するアルミニウム試験片を得、さらにそ
れを硫酸ニッケル及びほう酸水溶液中で電解着色し、水
洗後に７５℃で湯洗した。

【００１６】２）透明導電性硝子：松浪硝子工業（株）
製のＩ. Ｔ. Ｏ. 膜付基板硝子（70mm ×150mm ×1mm
）を使用。この透明導電性硝子は、片面蒸着（蒸着層
の厚み；約500 オングストローム）で、シート抵抗値は
１cm² 当り100 オーム、透過率は波長550nm 光で80％で
あった。 ３）光沢度の測定：蒸着していない面に黒い色紙を当て
て、蒸着面の上に設けられた塗膜面から光沢計を当てて
６０度光沢度を測定した。光沢計はHORIBA製IG-320を使
用。 ４）可視光線透過率の測定：分光測色計としてミノルタ
（株）製 CM-508d を使用し、波長５７０nmでの透過率
を測定。 ５）表面粗さの測定：表面粗さ計〔東京精密（株）製Ha
ndysurf E-30A〕で、Ｒａ値（粗さ曲線からその中心線
の方向に測定長さの部分を抜取り、この抜取り部分の中
心線と粗さ曲線との偏差の絶対値を算術平均した値）を
測定した。なお、押出し材であるアルマイト板の表面粗
さの測定においては、できる限り押出し跡のダイス目に
沿って計測した。

【００１７】

【参考例１〜２】表１に記載のモノマーを共重合するこ
とにより、電着塗料用アニオン系アクリル樹脂No.1およ
びNo.2を製造した。得られたアクリル樹脂の酸価、水酸
基価およびＧＰＣ測定によるポリスチレン換算の重量平
均分子量は、表１に併記した。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【実施例１】アニオン系アクリル樹脂No. １（固形分５
５％のイソプロピルアルコール溶液）、アミノ樹脂；サ
イメル２３５〔三井サイテック（株）製〕（固形分９７
％の溶液）を用い、以下のように電着塗料浴を調製し
た。アニオン系アクリル樹脂No.1；６０重量部（固形
分）、サイメル２３５；４０重量部（固形分）をイソプ
ロピルアルコール溶剤中で混合した後、アクリル樹脂N
o.1におけるカルボキシル基の７０モル％をジメチルエ
タノールアミンで中和し、室温で１時間攪拌した。上記
の方法により得られた混合物を攪拌しながら、さらに水
を徐々に添加して固形分濃度が８重量％の艶有り電着塗
料を得た。得られた電着塗料を使用して、浴温２２℃で
電圧１１０Ｖで９０秒間通電することにより、透明導電
性硝子上に約１０μｍの塗膜を形成させたのち、水洗
し、さらに１８０℃で３０分間焼付けることによりテス
トピースを作成した。同様な操作を繰り返し、５枚のテ
ストピースを作成した。得られたテストピース上の塗膜
厚、６０度光沢度、可視光線透過率を測定した結果を表
２に記載した。

【００２０】

【比較例１】実施例１で得られた電着塗料を使用して、
浴温２２℃で電圧１１０Ｖで１２０秒間通電することに
より、アルマイト板上に約１０μｍの塗膜を形成させ
た。上記と同様にして、テストピースを５枚作成し、以
下、実施例１と同様にしてテストピース上の塗膜を評価
した。表２から明らかなとおり、アルマイト板を使用し
た比較例１に比べて、実施例１では、高い光沢度とな
り、しかも５枚の光沢度の標準偏差が１％以下と極めて
小さい。また、透過率の測定においても５枚の透過率の
標準偏差値が１％以下と小さいことも分かる。

【００２１】

【表２】

【００２２】

【実施例２】アニオン系アクリル樹脂No. ２；６０重量
部（固形分）、サイメル２３５；４０重量部（固形分）
およびアルミキレートＯＬ−１０００〔アルミニウムの
アセト酢酸エチルキレート化合物，川研ファインケミカ
ル（株）製〕２重量部をイソプロピルアルコール中で混
合した溶液を調製する。次いで、アクリル樹脂No. ２に
おけるカルボキシル基の６５モル％をトリエチルアミン
で中和し、室温で１時間攪拌した。得られた混合液を攪
拌しながら、さらに水を徐々に添加して固形分濃度が８
重量％の低光沢艶消電着塗料を得た。得られた電着塗料
を使用して、浴温２２℃で電圧１２０Ｖで７０秒間通電
することにより、透明導電性硝子上に約１０μｍの塗膜
を形成させたのち、水洗し、さらに１８０℃で３０分間
焼付けることによりテストピースを作成した。同様な操
作を繰り返し、５枚のテストピースを作成した。得られ
たテストピース上の塗膜厚、６０度光沢度、可視光線透
過率、表面粗さおよび目視による外観を評価した結果を
表３に記載した。

【００２３】

【比較例２】実施例２で得られた電着塗料を使用して、
浴温２２℃で電圧１２０Ｖで１３０秒間通電することに
より、アルマイト板上に約１０μｍの塗膜を形成させ
た。上記と同様にして、テストピースを５枚作成し、以
下、実施例２と同様にしてテストピース上の塗膜を評価
した。表３から、光沢度、可視光線透過率および表面粗
さのいずれもが、比較例２と比較して実施例２の方が小
さいバラツキで測定値が得られることが分かる。

【００２４】

【表３】

【００２５】

【発明の効果】本発明の方法によれば、塗装用基材の種
類やその前処理状態の優劣に影響されずに、塗膜外観形
成における電着塗料そのものの性能を定量的かつ高精度
に評価することができ、その測定結果は塗料の品質管理
に利用することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G051 AA73 AA84 AB01 AB12 CB01 CB02 2G059 AA05 BB10 CC12 DD01 EE01 EE02 HH02 KK01 MM01 MM12

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電着塗料を透明導電性硝子板に電着法で
   塗装し、得られる塗膜の外観特性を機械的に測定するこ
   とからなる電着塗料の品質検査方法。
2. 【請求項２】 上記塗膜の外観特性が、光沢、可視光線
   透過率または表面粗さである請求項１記載の電着塗料の
   品質検査方法。