JP2001219116A - 複層塗膜形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 中塗り塗料及びソリッドカラー上塗り塗料を
２コート１ベイク方式で塗装してなる複層層塗膜の平滑
性、ツヤ感などの仕上がり外観を改良することに関す
る。 【構成】 硬化せしめた電着塗膜面にメラミン樹脂硬化
型中塗り塗料を塗装し、硬化させることなく、カルボキ
シル基・エポキシ基硬化型又はウレタン化反応硬化型の
ソリッドカラー上塗り塗料を塗装し、ついでこれらの両
塗膜を同時に加熱硬化せしめることを特徴とする複層塗
膜形成方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、中塗り塗料及びソ
リッドカラー上塗り塗料を２コート１ベイク方式（２Ｃ
１Ｂ）で塗装してなる複層層塗膜の平滑性、ツヤ感など
の仕上がり外観を改良することに関する。

【０００２】

【従来の技術とその課題】硬化せしめた電着塗膜面にメ
ラミン樹脂硬化型中塗り塗料を塗装し、硬化させること
なく、メラミン樹脂硬化型ソリッドカラー上塗り塗料を
塗装し、ついでこれらの両塗膜を同時に加熱硬化せしめ
る、２Ｃ１Ｂによる複層塗膜を形成することは公知であ
るが、得られる塗面の平滑性、ツヤ感などの仕上がり外
観が十分でないという欠陥を有している。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、中塗り
塗料及びソリッドカラー上塗り塗料を２Ｃ１Ｂにより塗
装してなう複層塗膜における上記した欠陥を解消するこ
とであり、鋭意研究の結果、中塗り塗料としてメラミン
樹脂硬化型中塗り塗料を、ソリッドカラー上塗り塗料と
してカルボキシル基・エポキシ基硬化型又はウレタン化
反応硬化型のソリッドカラー塗料を使用し、これらを２
Ｃ１Ｂで塗装することにより、目的が達成できることを
見出し、本発明を完成した。

【０００４】すなわち、本発明は、硬化せしめた電着塗
膜面にメラミン樹脂硬化型中塗り塗料を塗装し、硬化さ
せることなく、カルボキシル基・エポキシ基硬化型又は
ウレタン化反応硬化型のソリッドカラー上塗り塗料を塗
装し、ついでこれらの両塗膜を同時に加熱硬化せしめる
ことを特徴とする複層塗膜形成方法に関する。

【０００５】以下に、本発明の複層塗膜形成方法（以
下、本方法という）について具体的に説明する。

【０００６】本方法において、硬化せしめた電着塗膜面
は、自動車車体や電気製品などの金属製被塗物に、電着
塗料、好適にはカチオン電着塗料を塗装し、その塗膜を
加熱硬化せしめることにより得られる。電着塗料として
は既知のものが使用でき、例えば、エポキシ樹脂系のカ
チオン電着塗料は防食性がすぐれているので特に好まし
い。電着塗装は通常の方法で行なうことができ、膜厚は
硬化塗膜で１０〜３０μｍ、塗膜の加熱は１４０〜２０
０℃で１０〜４０分間程度が適している。

【０００７】中塗り塗料は、硬化せしめた電着塗膜面に
塗装する塗料であり、本方法ではメラミン樹脂硬化型中
塗り塗料を使用する。具体的には、水酸基含有樹脂、メ
ラミン樹脂、顔料、有機溶剤などを含有する液状塗料が
あげれる。水酸基含有樹脂としては、1分子中に2個以上
の水酸基を有するポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ア
クリル樹脂などが使用でき、これらの水酸基価は２０〜
１３０ｍｇＫＯＨ／ｇ、酸価は２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以
下、数平均分子量は１０００〜１０００００の範囲内が
適している。これらはいずれもそれ自体既知のものが使
用できる。メラミン樹脂としては、炭素数が１〜８のモ
ノアルコールから選ばれた1種又は2種以上でエーテル化
したアルキルエーテル化メラミン樹脂を使用することが
好ましい。このエーテル化は部分的に行なったものでも
差し支えない。水酸基含有樹脂とメラミン樹脂との比率
は、両者の合計固形分重量に基いて、前者は５０〜９０
％、後者は５０〜１０％の範囲内が適している。

【０００８】顔料としては通常の塗料用のソリッドカラ
ー顔料、体質顔料などが使用でき、有機溶剤も通常の塗
料用の炭化水素系、アルコール系、エステル系、ケトン
系などが任意に使用できる。さらに、中塗り塗料には、
ポリイソシアネート化合物、沈降防止剤、硬化触媒、塗
面調整剤などを適宜配合することができる。

【０００９】このうち、ポリイソシアネート化合物は1
分子中に２個以上のイソシアネート基を有する化合物で
あり、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂
肪族系、キシレンジイソシアネート、トルエン時イソシ
アネートなどの芳香族系、イソホロンジイソシアネート
などの脂環族系のポリイソシアネート化合物があげられ
る。これらのポリイソシアネート化合物のイソシアネー
ト基をブロックしてなるブロックポリイソシアネートも
ここに包含される。ポリイソシアネート化合物の配合量
は、メラミン樹脂との合計固形分重量を基準に、１０〜
８０％、特に３５〜７０％の範囲内が適している。

【００１０】中塗り塗料は、電着塗膜面に塗装するにあ
たり、粘度１０〜３０秒／フォードカップ＃４／２０
℃、固形分濃度３０〜６０重量％に調整しておくことが
好ましい。塗装は、エアレススプレー塗装、エアスプレ
ー塗装、静電塗装などにより行なうことができ、塗装膜
厚は硬化塗膜に基いて１０〜４０μｍが適している。本
方法において、かくして塗装された中塗り塗膜を硬化さ
せることなく、必要に応じて室温又は１００℃以下の温
度で有機溶剤が揮散する程度に乾燥してから、その塗面
に、カルボキシル基・エポキシ基硬化型又はウレタン化
反応硬化型のソリッドカラー上塗り塗料を塗装する。

【００１１】上塗り塗料は、ソリッドカラーの着色塗膜
を形成する塗料であり、具体的には、カルボキシル基・
エポキシ基硬化型又はウレタン化反応硬化型の樹脂組成
物、ソリッドカラー着色顔料及び有機溶剤を含有し、さ
らに沈降防止剤、硬化触媒、塗面調整剤などを適宜配合
してなる液状塗料を使用する。

【００１２】カルボキシル基・エポキシ基硬化型の樹脂
組成物は、具体的には、カルボキシル基を含有する樹脂
とエポキシ基を含有する樹脂とからなる樹脂組成物が使
用できる。

【００１３】カルボキシル基を含有する樹脂は、1分子
中に２個以上のカルボキシル基を有する樹脂であり、水
酸基やエポキシ基は実質的に併存していない。具体的に
は、下記の群から選ばれた1種又は２種以上が使用でき
る。

【００１４】１）水酸基含有ビニル樹脂の水酸基に、多
塩基酸無水物をハーフエステル化反応により開環付加し
てなるカルボキシル基含有ビニル樹脂。

【００１５】水酸基含有ビニル樹脂として、水酸基含有
重合性単量体とビニル系重合性単量体との共重合体があ
げられる。水酸基含有重合性単量体として、例えば、ヒ
ドロキシエチル（メタ）アクリル酸エステル、ヒドロキ
シプロピル（メタ）アクリル酸エステルなどの炭素数が
２〜１０のグリコールと（メタ）アクリル酸とのモノエ
ステル化物があげられる。ビニル系重合性単量体は、水
酸基含有重合性単量体以外であって、例えば、（メタ）
アクリル酸アルキルエステル、アクリロニトリル、スチ
レン、酢酸ビニル、塩化ビニルなどがあげられる。これ
らの両単量体による共重合反応は既知の方法で行なうこ
とができ、得られる水酸基含有ビニル樹脂の水酸基価は
１０〜２００ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量は３０００
〜１００００の範囲内が好ましい。多塩基酸無水物とし
ては、フタル酸、マレイン酸、テトラヒドロフタル酸、
ヘキサヒドロフタル酸、ヘット酸、トリメリット酸、ピ
ロメリット酸、コハク酸などの無水物があげられる。多
塩基酸無水物と水酸基含有単量体とハーフエステル化反
応させてから、これをビニル単量体と共重合せしめるこ
とによってもカルボキシル基含有ビニル樹脂が得られ
る。これらのハーフエステル化反応は既知の方法により
行なうことができる。かくして得られる１）成分の酸価
は１０〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇ、特に２０〜１２０ｍｇ
ＫＯＨ／ｇの範囲内が適している。

【００１６】２）多価アルコールの水酸基に多塩基酸無
水物をハーフエステル化開環反応せしめてなるカルボキ
シル基含有化合物。

【００１７】多価アルコールとして、1分子中に2個以上
の水酸基を有するアルキレン（直鎖状、側鎖状、脂環
式）多価アルコール又はアルキレンエーテル多価アルコ
ールが好適である。例えば、エチレングリコール、プロ
ピレングリコール、ジプロピレングリコール、ブタンジ
オール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、シクロ
ヘキサンジメタノールなどの２価アルコール；グリセリ
ン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、
ジペンタエリスリトールなどの３価以上のアルコール；
これらをエーテル化してなるアルキレンエーテルポリオ
ールなどがあげられる。これらの多価アルコールの水酸
基のすべてに多塩基酸無水物をハーフエステル化反応せ
しめて、1分子あたり2個以上のカルボキシル基を導入す
る。かくして得られる２）成分の酸価は５０〜５００ｍ
ｇＫＯＨ／ｇ、特に８０〜３００ｍｇＫＯＨ／ｇの範囲
内が適している。

【００１８】３）水酸基含有ポリエステル樹脂中のすべ
ての水酸基に多塩基酸無水物をハーフエステル化反応せ
しめてなるカルボキシル基含有ポリエステル樹脂。

【００１９】水酸基含有ポリエステル樹脂は、多価アル
コールと多塩基酸とをアルコール過剰の比率でエステル
化反応せしめることにより得られ、このものの水酸基価
は５０〜３００ｍｇＫＯＨ／ｇ、特に８０〜１５０ｍｇ
ＫＯＨ／ｇ、数平均分子量は約５００〜５０００、特に
約５００〜約２０００の範囲内が適している。このポリ
エステル樹脂中のすべての水酸基に多塩基酸無水物をハ
ーフエステル化反応せしめることにより、３）カルボキ
シル基を含有ポリエステル樹脂が得られ、酸価は３０〜
３００ｍｇＫＯＨ／ｇ、特に８０〜１５０ｍｇＫＯＨ／
ｇの範囲内が適している。

【００２０】４）多価アルコールと多塩基酸とをカルボ
キシル基が過剰になる比率でエステル化反応してなるカ
ルボキシル基含有ポリエステル樹脂。このものの数平均
分子量は約５００〜約５０００、特に約５００〜約２０
００、酸価は３０〜２００ｍｇＫＯＨ／ｇ、特に３０〜
１００ｍｇＫＯＨ／ｇが適している。

【００２１】５）カルボキシル基含有重合性単量体とビ
ニル重合性単量体とを共重合してなるカルボキシル基含
有重合体。

【００２２】カルボキシル基含有重合性単量体として、
例えば、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマ
ル酸、シトラコン酸、メサコン酸などがあげられる。ビ
ニル系重合性単量体は、カルボキシル基含有重合性単量
体以外であって、例えば、（メタ）アクリル酸アルキル
エステル、アクリロニトリル、スチレン、酢酸ビニル、
塩化ビニルなどがあげられる。これらの両単量体による
共重合反応は既知の方法で行なうことができ、得られる
カルボキシル基含有ビニル樹脂の酸価は１０〜２００ｍ
ｇＫＯＨ／ｇ、３０〜１５０ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分
子量は３０００〜１０００００ 、特に５０００〜５０
０００の範囲内が好ましい。

【００２３】６）酸無水基含有重合性単量体とビニル重
合性単量体とを共重合せしめて得られる共重合体中の酸
無水基をハーフエステル化剤により開環してなる、カル
ボキシル基含有ビニル樹脂。

【００２４】酸無水基含有重合性単量体として、無水マ
レイン酸、無水イタコン酸などがあげられる。ビニル系
重合性単量体は、酸無水基含有重合性単量体以外であっ
て、例えば、（メタ）アクリル酸アルキルエステル、ア
クリロニトリル、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニルな
どがあげられる。ハーフエステル化剤として、例えば、
メタノール、エタノール、エチルセロソルブ、ジメチル
エタノールアミンなどがあげられる。これらの単量体に
よる共重合反応及び酸無水基の開環反応などは既知の方
法で行なうことができ、得られる６）成分のカルボキシ
ル基含有ビニル樹脂の酸価は３０〜２８０ｍｇＫＯＨ／
ｇ、８０〜１８０ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分子量は２０
００〜１０００００ 、特に３０００〜５００００の範
囲内が好ましい。

【００２５】エポキシ基を含有する樹脂は、1分子中に2
個以上のエポキシ基を有する樹脂であり、水酸基やカル
ボキシルなどは併存していない。

【００２６】具体的には、エポキシ基含有重合性単量体
とビニル重合性単量体との共重合体があげられる。エポ
キシ基含有重合性単量体としては、例えば、グリシジル
アクリレート、グリシジルメタクリレート、メチルグリ
シジルアクリレート、メチルグリシジルメタクリレート
などがあげられる。ビニル系重合性単量体は、エポキシ
基含有重合性単量体以外であって、例えば、（メタ）ア
クリル酸アルキルエステル、アクリロニトリル、スチレ
ン、酢酸ビニル、塩化ビニルなどがあげられる。これら
の単量体による共重合反応は既知の方法で行なうことが
でき、得られる重合体のエポキシ当量は２０〜２８０
０、特に３０〜７００、数平均分子量は３０００〜１０
００００ 、特に４０００〜５００００の範囲内が好ま
しい。

【００２７】エポキシ基を含有する樹脂として、さら
に、７−オキサビシクロ（４，１，０）ヘプト−３−イ
ルメチルエステルのような脂環式エポキシ化合物、水添
ビスフェノール類のグリシジルエーテル及び脂肪族多価
アルコールのグリシジルエーテルなども使用することが
できる。

【００２８】カルボキシル基を含有する樹脂とエポキシ
基を含有する樹脂との構成比率は、特に制限されない
が、この両成分の合計固形分重量に基いて、前者は２０
〜８０重量％、特に３０〜７０重量％、後者は８０〜２
０重量％、特に７０〜３０重量％範囲内が適している。

【００２９】ウレタン化反応硬化型の樹脂組成物は、水
酸基などの活性水素を含有する樹脂とポリイソシアネー
ト化合物との組成物があげられる。水酸基含有樹脂とし
ては、1分子中に2個以上の水酸基を有するポリエステル
樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂などが使用でき、こ
れらの水酸基価は２０〜１３０ｍｇＫＯＨ／ｇ、酸価は
２０ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、数平均分子量は１０００〜１
０００００の範囲内が適している。これらはいずれもそ
れ自体既知のものが使用できる。また、ポリイソシアネ
ート化合物は1分子中に２個以上のイソシアネート基を
有する化合物であり、例えば、ヘキサメチレンジイソシ
アネート等の脂肪族系、キシレンジイソシアネート、ト
ルエン時イソシアネートなどの芳香族系、イソホロンジ
イソシアネートなどの脂環族系のポリイソシアネート化
合物があげられる。これらのポリイソシアネート化合物
のイソシアネート基をブロックしてなるブロックポリイ
ソシアネートもここに包含される。

【００３０】活性水素含有樹脂とポリイソシアネート化
合物との構成比率は、特に制限されないが、この両成分
の合計固形分重量に基いて、前者は５０〜９０％、特に
６０〜８０％、後者は５０〜１０％、特に４０〜２０％
の範囲内が適している。

【００３１】本方法で使用する上塗り塗料は、上記のカ
ルボキシル基・エポキシ基硬化型又はウレタン化反応硬
化型の樹脂組成物に、ソリッドカラー着色顔料及び有機
溶剤を混合し、さらに沈降防止剤、硬化触媒、塗面調整
剤などを適宜配合してなる液状塗料であって、ソリッド
カラー着色塗膜を形成する。着色顔料として、それ自体
既知のソリッドカラー顔料から選ばれた1種または2種以
上が使用できる。この着色塗料を、塗装時での固形分含
有率１０〜５０重量％、粘度１０〜３０秒／フォードカ
ップ＃４／２５℃に調整し、硬化塗膜で１０〜４０μｍ
になるように、中塗り塗膜の未硬化塗面に、静電塗装、
エアレススプレー、エアスプレーなどにより塗装するこ
とができる。

【００３２】上記のようにして、中塗り塗料及びソリッ
ドカラー上塗り塗料をウエットオンウエットで塗装して
から、１００〜１７０℃で１０〜４０分間加熱して、こ
の両塗膜を同時に硬化させることにより、本発明の目的
とする複層塗膜が得られる。

【００３３】

【発明の効果】硬化せしめた電着塗膜面にメラミン樹脂
硬化型中塗り塗料及びカルボキシル基・エポキシ基硬化
型又はウレタン化反応硬化型のソリッドカラー上塗り塗
料を２Ｃ１Ｂで塗装せしめることによって、複層層塗膜
の平滑性、ツヤ感などの仕上がり外観を改良することが
可能になった。

【００３４】

【実施例】以下に、本発明に関する実施例及び比較例に
ついて説明する。部及び％はいずれも重量を基準にして
おり、塗膜の膜厚は硬化塗膜についてである。

【００３５】１．試料の調製 被塗物 りん酸亜鉛塩で表面処理した鋼板に、エポキシ樹脂・ブ
ロックポリイソシアネート系カチオン電着塗料を電着塗
装し、１７０℃で３０分加熱して硬化してなる塗装鋼
板。

【００３６】カルボキシル基含有樹脂 ａ：スチレン、ｎ−ブチルメタクリレート及びヒドロキ
シエチルメタクリレートを共重合させてなるアクリル樹
脂のすべての水酸基に、ヘキサヒドロ無水フタル酸をハ
ーフエステル化付加せしめた樹脂。酸価７０ｍｇＫＯＨ
／ｇ、数平均分子量１００００。 エポキシ基含有樹脂 ａ：ｎ−ブチルメタクリレート、グリシジルメタクリレ
ート及びメチルメタクリレートを共重合してなるアクリ
ル樹脂。エポキシ当量５０、数平均分子量６０００。

【００３７】水酸基含有アクリル樹脂 ａ：スチレン、ｎ−ブチルメタクリレート及びヒドロキ
シエチルメタクリレートを共重合させてなる水酸基含有
アクリル樹脂。水酸基価６０ｍｇＫＯＨ／ｇ、数平均分
子量１００００。 中塗り塗料 ａ：水酸基含有ポリエステル樹脂（水酸基価６０ｍｇＫ
ＯＨ／ｇ、酸価は５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、数平均分子量
は１００００）６０部（固形分）、ブチルエーテル化メ
ラミン樹脂４０部（固形分）、チタン白顔料８０部、タ
ルク３０部及びカーボンブラック２部を有機溶剤（トル
エンと酢酸エチルとの等重量混合溶剤）に混合、分散せ
しめて中塗り塗料を得た。固形分含有率４０重量％、粘
度２５秒／フォードカップ＃４／２５℃に調整した。 ｂ：水酸基含有ポリエステル樹脂（水酸基価６０ｍｇＫ
ＯＨ／ｇ、酸価は５ｍｇＫＯＨ／ｇ以下、数平均分子量
は１００００）６０部（固形分）、ブチルエーテル化メ
ラミン樹脂２０部（固形分）、εカプロラクタムブロッ
クイソホロンジイソシアネート２０部、チタン白顔料８
０部、タルク３０部及びカーボンブラック２部を有機溶
剤（トルエンと酢酸エチルとの等重量混合溶剤）に混
合、分散せしめて中塗り塗料を得た。固形分含有率４０
重量％、粘度２５秒／フォードカップ＃４／２５℃に調
整した。 ソリッドカラー上塗り塗料 ａ：カルボキシル基含有樹脂（ａ）７０部、エポキシ基
含有樹脂（ａ）３０部、チタン白顔料８０部を有機溶剤
（トルエンと酢酸エチルとの等重量混合溶剤）に混合、
分散せしめてソリッドカラー上塗り塗料を得た。固形分
含有率４０重量％、粘度２５秒／フォードカップ＃４／
２５℃に調整した。 ｂ：水酸基含有アクリル樹脂（ａ）７０部、εカプロラ
クタムブロックイソホロンジイソシアネート３０部、チ
タン白顔料８０部を有機溶剤（トルエンと酢酸エチルと
の等重量混合溶剤）に混合、分散せしめてソリッドカラ
ー上塗り塗料を得た。固形分含有率４０重量％、粘度２
５秒／フォードカップ＃４／２５℃に調整した。 ｃ：水酸基含有アクリル樹脂（ａ）７０部、ブチルエー
テル化メラミン樹脂３０部、チタン白顔料８０部を有機
溶剤（トルエンと酢酸エチルとの等重量混合溶剤）に混
合、分散せしめてソリッドカラー上塗り塗料を得た。固
形分含有率４０重量％、粘度２５秒／フォードカップ＃
４／２５℃に調整した。

【００３８】２.実施例比較例 実施例１ 被塗物に中塗り塗料（ａ）を膜厚１５μｍになるように
塗装し、室温で2分間放置してから、ソリッドカラー上
塗り塗料（ａ）を膜厚４０μｍになるように塗装してか
ら、１４０℃で３０分間加熱して両塗膜を同時に硬化せ
しめた。得られた複層層塗膜の平滑性、ツヤ感などの仕
上がり外観は良好であった。

【００３９】実施例２ 被塗物に中塗り塗料（ａ）を膜厚１５μｍになるように
塗装し、室温で2分間放置してから、ソリッドカラー上
塗り塗料（ｂ）を膜厚４０μｍになるように塗装してか
ら、１４０℃で３０分間加熱して両塗膜を同時に硬化せ
しめた。得られた複層層塗膜の平滑性、ツヤ感などの仕
上がり外観は良好であった。

【００４０】実施例３ 被塗物に中塗り塗料（ｂ）を膜厚１５μｍになるように
塗装し、室温で2分間放置してから、ソリッドカラー上
塗り塗料（ａ）を膜厚４０μｍになるように塗装してか
ら、１４０℃で３０分間加熱して両塗膜を同時に硬化せ
しめた。得られた複層層塗膜の平滑性、ツヤ感などの仕
上がり外観は良好であった。

【００４１】比較例１ 被塗物に中塗り塗料（ａ）を膜厚１５μｍになるように
塗装し、室温で2分間放置してから、ソリッドカラー上
塗り塗料（ｃ）を膜厚４０μｍになるように塗装してか
ら、１４０℃で３０分間加熱して両塗膜を同時に硬化せ
しめた。得られた複層層塗膜のツヤ感が十分でなく、し
かも肌荒れの発生も認められた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】硬化せしめた電着塗膜面にメラミン樹脂硬
   化型中塗り塗料を塗装し、硬化させることなく、カルボ
   キシル基・エポキシ基硬化型又はウレタン化反応硬化型
   のソリッドカラー上塗り塗料を塗装し、ついでこれらの
   両塗膜を同時に加熱硬化せしめることを特徴とする複層
   塗膜形成方法。