JP2002113410A

JP2002113410A - 塗膜形成方法

Info

Publication number: JP2002113410A
Application number: JP2000305713A
Authority: JP
Inventors: Muneharu Omoto; 宗治大本; Toru Takeuchi; 徹竹内; Akira Kasari; 章加佐利; Hiroshi Shimizu; 博清水; Tomohito Ino; 智史井納
Original assignee: Kansai Paint Co Ltd
Current assignee: Kansai Paint Co Ltd
Priority date: 2000-10-05
Filing date: 2000-10-05
Publication date: 2002-04-16
Anticipated expiration: 2020-10-05
Also published as: KR100773279B1; KR20020027170A; JP4589512B2; US20020090461A1; US6534127B2; JP4589513B2; JP2002113415A

Abstract

(57)【要約】【課題】水性塗料を用いた３コート１ベークの塗膜形成
方法において、低温度・高湿度雰囲気下でもタレ等を生
じることなく、特に水性メタリック塗料でメタリック顔
料の配向を制御でき、しかも空調エネルギーを大幅に削
減できる塗膜形成方法を提供する。【解決手段】被塗面に、熱硬化性水系着色塗料（Ａ）を
塗装し、該塗面に着色顔料及び／又は光輝性顔料を含む
熱硬化性水性塗料（Ｂ）を塗装し、必要に応じて予備乾
燥をして、次いで熱硬化性クリヤー塗料（Ｃ）を塗装し
た後、加熱して該（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３層塗膜
を同時に硬化させる塗膜形成方法において、該熱硬化性
水系着色塗料（Ａ）の塗装時に、該塗料の噴霧粒子が被
塗面に移動するほぼ同じ方向に向けて、塗料噴出口の後
方から塗装パターンの周囲に該パターンに接触するよう
に温度及び／又は湿度が制御された空気を噴射する方法
（Ｉ）によって塗着塗料の固形分を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水性塗料を用いた
３コート１ベークの塗膜形成方法において、低温度・高
湿度雰囲気下でもタレ等を生じることなく、特に水性メ
タリック塗料ではメタリック顔料の配向を制御でき、し
かも空調エネルギーを大幅に削減できる塗膜形成方法に
関する。

【０００２】

【従来技術及びその課題】従来、中塗り塗料や上塗り塗
料の塗装は、一般に塗装ブース内で行われており、該塗
装ブース内は、通常、温度及び湿度を適性に制御する空
調がなされている。ブース内の温度や湿度が制御されず
に大きく変動すると、特に低温、多湿では、噴霧パター
ン領域での霧化塗料粒子中の揮発成分の蒸発速度が大き
く変化し、霧化塗料粒子の塗着粘度が大きく変動するの
で、特に水性塗料では溶剤型塗料に比べて塗着塗料のタ
レや塗膜の肌不良等を生じて正常な塗膜を形成できなく
なるため、上記ブース内の空調管理は厳密に行なう必要
があった。また水性メタリック塗料の塗装では、空調管
理がメタリック顔料の配向にも影響を及ぼすため、管理
幅が狭くなっていた。

【０００３】上記塗装ブース内では、給排気をしつつ、
温度及び湿度を制御するため、塗装ブース全体で空調に
消費されるエネルギーは相当なもので、通常、工業塗装
ラインの工程の中で最大であり、このエネルギー削減が
重要課題であった。

【０００４】本発明の目的は、水性塗料を用いた塗膜形
成方法において、低温度・高湿度雰囲気下でもタレ等を
生じることなく、特に水性メタリック塗料でメタリック
顔料の配向を制御でき、しかも空調エネルギーを大幅に
削減できる塗膜形成方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、被塗面に、熱
硬化性水系着色塗料（Ａ）を塗装し、該塗面に着色顔料
及び／又は光輝性顔料を含む熱硬化性水性塗料（Ｂ）を
塗装し、必要に応じて予備乾燥をして、次いで熱硬化性
クリヤー塗料（Ｃ）を塗装した後、加熱して該（Ａ）、
（Ｂ）及び（Ｃ）の３層塗膜を同時に硬化させる塗膜形
成方法において、該熱硬化性水系着色塗料（Ａ）の塗装
時に、該塗料の噴霧粒子が被塗面に移動するほぼ同じ方
向に向けて、塗料噴出口の後方から塗装パターンの周囲
に該パターンに接触するように温度及び／又は湿度が制
御された空気を噴射する方法（Ｉ）によって塗着塗料の
固形分を制御することを特徴とする塗膜形成方法に関す
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明において用いられる熱硬化
性水系着色塗料（Ａ）は、着色顔料、及び必要に応じて
光輝性顔料を含むものであり、水を主たる溶媒とし、水
溶性もしくは水分散性熱硬化型樹脂を含有するものであ
る。

【０００７】水溶性もしくは水分散性熱硬化型樹脂とし
ては、例えばアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウ
レタン樹脂、さらにはブロックイソシアネート基含有ポ
リエステル樹脂等の自己架橋型樹脂などが挙げられ、特
に酸価２０〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価２０〜２
００ｍｇＫＯＨ／ｇを有するアクリル樹脂やポリエステ
ル樹脂が好適である。

【０００８】上記アクリル樹脂としては、カルボキシル
基含有不飽和単量体、水酸基含有不飽和単量体、及びそ
の他の不飽和単量体からなる混合物を共重合してなる、
数平均分子量３，０００〜１００，０００、好ましくは
５，０００〜５０，０００の共重合体が挙げられる。

【０００９】カルボキシル基含有不飽和単量体として
は、例えば（メタ）アクリル酸、クロトン酸、マレイン
酸、フマル酸、イタコン酸、及びこのうちのジカルボン
酸のハーフモノアルキルエステル化物などが挙げられ、
水酸基含有不飽和単量体としては、例えばヒドロキシエ
チル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メ
タ）アクリレートなどのアクリル酸又はメタクリル酸の
ヒドロキシアルキルエステルなどが挙げられ、これらは
１種又は２種以上使用できる。

【００１０】その他の不飽和単量体としては、例えばメ
チル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレー
ト、ｎ−、ｉ−プロピル（メタ）アクリレート、ｎ−、
ｉ−、ｔ−ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘ
キシル（メタ）アクリレート、シクロヘキシル（メタ）
アクリレート、ラウリル（メタ）アクリレート、イソボ
ルニル（メタ）アクリレートなどのアクリル酸又はメタ
クリル酸の炭素数１〜２４のアルキルエステル又はシク
ロアルキルエステル；グリシジル（メタ）アクリレー
ト、アクリロニトリル、アクリルアミド、ジメチルアミ
ノエチルメタクリレート、スチレン、ビニルトルエン、
酢酸ビニル、塩化ビニルなどが挙げられ、これらは１種
又は２種以上使用できる。

【００１１】アクリル樹脂は、アクリル酸又はメタクリ
ル酸のアルキルエステル又はシクロアルキルエステルを
２０重量％以上含有する共重合体であり、ビニル樹脂
は、これらが２０重量％未満の共重合体である。

【００１２】ポリエステル樹脂は、多価アルコール及び
多塩基酸、さらに必要に応じて一塩基酸、油成分（この
脂肪酸も含む）などを用いてエステル反応させることに
よって調製されるオイルフリーもしくは油変性のポリエ
ステル樹脂である。この樹脂の数平均分子量は約５００
〜５００００、好ましくは３０００〜３００００の範囲
内が適当である。

【００１３】多価アルコールとしては、例えばエチレン
グリコール、ジエチレングリコール、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、２，２−ジメチルプロパンジオール、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及
びカージュラＥ（シェル化学社製、商品名）などが挙げ
られ、これらは１種又は２種以上使用できる。多塩基酸
としては、例えばフタル酸、イソフタル酸、テトラヒド
ロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、マレイン酸、コハ
ク酸、アジピン酸、セバシン酸、トリメリット酸、ピロ
メリット酸及びこれらの無水物などが挙げられ、これら
は１種又は２種以上使用できる。また一塩基酸として
は、例えば安息香酸やｔ−ブチル安息香酸などが挙げら
れ、油せ成分としては、例えばヒマシ油、脱水ヒマシ
油、サフラワー油、大豆油、あまに油、トール油、ヤシ
油及びこれらの脂肪酸などが挙げられ、これらは１種又
は２種以上使用できる。

【００１４】ポリエステル樹脂において、カルボキシル
基は例えば１分子中に３個以上のカルボキシル基を有す
るトリメリット酸やピロメリット酸などの多塩基酸を併
用したり、ジカルボン酸をハーフエステル付加すること
によって導入でき、水酸基は１分子中に３個以上の水酸
基を有するグリセリン、トリメチロールプロパンなどの
多価アルコールを併用することによって容易に導入でき
る。

【００１５】上記水酸基含有樹脂としては、またアクリ
ル樹脂又はビニル樹脂をポリエステル樹脂にグラフト化
したグラフト重合体も適用でき、該グラフト重合体は重
合性不飽和基を有するポリエステル樹脂に上述の不飽和
単量体類を反応（グラフト化）させることによって得ら
れる。

【００１６】上記水酸基含有樹脂のカルボキシル基の中
和は塩基性物質を用いて行なうことができ、架橋剤など
との混合前に行なうことが望ましい。

【００１７】塩基性物質としては、水溶性であることが
好ましく、例えばアンモニア、メチルアミン、エチルア
ミン、プロピルアミン、ブチルアミン、ジメチルアミ
ン、トリメチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジ
アミン、モルホリン、メチルエタノールアミン、ジメチ
ルエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノ
ールアミン、ジイソプロパノールアミン、２−アミノ−
２−メチルプロパノールなどが挙げられ、これらは１種
又は２種以上使用できる。

【００１８】架橋剤としては、例えばブロックポリイソ
シアネートやアミノ樹脂などが好適に使用できる。

【００１９】上記水酸基含有樹脂の中和物と架橋剤との
使用割合は、固形分重量で、前者が５０〜９０重量％、
好ましくは６０〜８０重量％、後者が５０〜１０重量
％、好ましくは４０〜２０重量％の範囲内が適当であ
る。

【００２０】該熱硬化性水系着色塗料（Ａ）による塗膜
は、着色顔料や光輝性顔料を配合して不透明のソリッド
調又はメタリック調としてもよい。着色顔料としては、
例えば二酸化チタン、カーボンブラック、ベンガラ、フ
タロシアニン顔料、キナクリドン顔料などの無機系及び
有機系の着色顔料が挙げられ、光輝性顔料としては、隠
蔽性向上を目的とした、例えばアルミニウムフレーク、
意匠性を目的とした、例えば雲母、雲母状酸化鉄などが
挙げられ、これらは１種又は２種以上使用できる。これ
らの顔料配合により、熱硬化性水系着色塗料（Ａ）によ
る塗膜の隠蔽性が高まり中塗り工程を省略することが可
能になる。

【００２１】熱硬化性有機溶剤系ベース塗料（Ａ）に
は、さらに必要に応じて有機溶剤、体質顔料、硬化触
媒、塗面調製剤、顔料分散剤、粘度調整剤、紫外線吸収
剤、酸化防止剤などの塗料用添加剤を配合してもよい。

【００２２】熱硬化性水系着色塗料（Ａ）に一部使用さ
れる有機溶剤としては、従来公知のものが使用でき、例
えばエステル系、ケトン系、エーテル系、アルコール系
などの溶剤が挙げられ、これらは１種又は２種以上使用
できる。これらのうち、特に２０℃において水１００重
量部に対し５０重量部以上溶解するような親水性溶剤を
用いることが好ましい。

【００２３】本発明において用いられる熱硬化性水性塗
料（Ｂ）は、着色顔料及び／又は光輝性顔料を含むもの
であり、水を主たる溶媒とし、水溶性もしくは水分散性
熱硬化型樹脂を含有し、さらに必要に応じて体質顔料、
塗面調製剤、粘度調製剤、有機溶剤などを配合してなる
ものである。

【００２４】水溶性もしくは水分散性熱硬化型樹脂とし
ては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂
などが挙げられ、特にアクリル樹脂が好適である。該水
溶性もしくは水分散性熱硬化型アクリル樹脂は、カルボ
キシル基含有不飽和単量体、水酸基含有不飽和単量体、
及びその他の不飽和単量体からなる混合物を共重合して
なる、酸価２０〜１００ｍｇＫＯＨ／ｇ、水酸基価２０
〜２００ｍｇＫＯＨ／の樹脂である。かかるカルボキシ
ル基含有不飽和単量体、水酸基含有不飽和単量体、及び
その他の不飽和単量体は、前記ベース塗料（Ａ）の説明
で列記したものから適宜選んで使用できる。該アクリル
樹脂と組み合わせられる架橋剤としては、例えばブロッ
クポリイソシアネートやアミノ樹脂などが挙げられる。

【００２５】着色顔料及び光輝性顔料としては、例えば
二酸化チタン、カーボンブラック、ベンガラ、フタロシ
アニン顔料、キナクリドン顔料などの無機系及び有機系
の着色顔料が挙げられ、光輝性顔料としては、例えばア
ルミニウムフレーク、雲母、着色雲母、雲母状酸化鉄な
どが挙げられ、これらは１種又は２種以上使用できる。
該着色顔料及び光輝性顔料の使用量は、樹脂固形分１０
０重量部あたり１〜１００重量部の範囲内が適当であ
る。

【００２６】本発明において用いられるクリヤー塗料
（Ｃ）は、基体樹脂、架橋剤及び有機溶剤などを含有
し、さらに必要に応じて着色顔料、紫外線吸収剤、光安
定剤などを配合してなる熱硬化性塗料であり、このクリ
ヤー塗膜を透して下層塗膜のメタリック感を視認できる
程度の透明性を有するものである。

【００２７】該基体樹脂としては、例えば水酸基、カル
ボキシル基、シラノール基、エポキシ基などの架橋性官
能基を含有するアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アル
キド樹脂、フッ素樹脂、ウレタン樹脂、シリコン含有樹
脂などが挙げられ、特に架橋性官能基含有アクリル樹脂
が好適である。架橋剤としては、これらの官能基と反応
しうるメラミン樹脂、尿素樹脂、（ブロック）ポリイソ
シアネート化合物、エポキシ化合物、カルボキシル基含
有化合物、酸無水物、アルコキシシラン基含有化合物な
どが挙げられる。該基体樹脂と架橋剤との使用割合は、
固形分重量で、前者が５０〜９０重量％、好ましくは６
５〜８０重量％、後者が５０〜１０重量％、好ましくは
４５〜２０重量％の範囲内が適当である。

【００２８】本発明の塗膜形成方法は、被塗面に、上記
熱硬化性水系着色塗料（Ａ）を塗装し、該塗面に上記熱
硬化性水性塗料（Ｂ）を塗装し、必要に応じて予備乾燥
をして、次いで上記熱硬化性クリヤー塗料（Ｃ）を塗装
した後、加熱して該（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３層塗
膜を同時に硬化させるものである。

【００２９】上記熱硬化性水系着色塗料（Ａ）を塗装す
る被塗面は、例えば金属もしくはプラスチックなどの素
材面、さらには必要に応じて電着塗料などの下塗りや中
塗りなどを塗装、硬化してなる自動車車体外板面などの
塗装面が挙げられる。

【００３０】熱硬化性水系着色塗料（Ａ）の塗装は、回
転式静電塗装、エアースプレー（二流体ノズル）、エア
レススプレーなどを用いて行われ、塗装時の塗料粘度が
フォードカップ＃４で約１０〜６０秒（２０℃）に調製
されることが好ましく、塗装膜厚は硬化塗膜で約２〜３
０μｍとなるよう行われる。

【００３１】次いで該塗料（Ａ）の塗着粘度が１Ｐａ・
ｓ以上、好ましくは２〜１０Ｐａ・ｓ（２０℃）の範囲
内にあるうちに、熱硬化性水性塗料（Ｂ）を塗装するこ
とが望ましい。これによって該塗料（Ａ）による塗膜が
塗料（Ｂ）塗着直後の水を吸収するため、高湿度塗装条
件下でも塗着粘度が急上昇し、光輝顔料の良好な配向が
得られるものである。該熱硬化性水性塗料（Ｂ）の塗装
は、回転式静電塗装、エアースプレー（二流体ノズ
ル）、エアレススプレーなどを用いて行われ、塗装膜厚
は硬化塗膜で約２〜３０μｍとなるよう行われる。

【００３２】本発明の塗膜形成方法においては、上記塗
着粘度範囲となるように、該熱硬化性水系着色塗料
（Ａ）の塗装時に、該塗料の噴霧粒子が被塗面に移動す
るほぼ同じ方向に向けて、塗料噴出口の後方から塗装パ
ターンの周囲に該パターンに接触するように温度及び／
又は湿度が制御された空気（以下、「制御空気」と略称
することがある）を噴射する方法（Ｉ）によって上記塗
着粘度に相当するよう塗着塗料の固形分を制御するもの
である。

【００３３】また必要に応じて、該熱硬化性水系着色塗
料（Ａ）の塗装後に、塗装された被塗物を空気流で包囲
し、高速エアブロー（II）を行なって、さらに塗着塗料
の固形分を制御してもよい。

【００３４】さらに必要に応じて上記熱硬化性水性塗料
（Ｂ）の塗装時に方法（Ｉ）を行なって塗着塗料の固形
分を制御してもよい。

【００３５】上記（Ｉ）の方法では、塗装機から塗料が
噴霧されて形成された噴霧塗料粒子パターンの噴霧塗料
粒子の被塗物への移動方向とほぼ同じ方向に向けて且つ
塗料噴出口より後方から該噴霧塗料粒子パターンに接触
するように該パターンの周囲に制御空気を供給する。通
常、噴霧塗料粒子の移動方向にほぼ平行に、被塗物に対
してほぼ鉛直に噴出される。

【００３６】例えば回転霧化塗装機から噴霧された噴霧
塗料粒子は、シェーピングエアによって噴霧塗料粒子パ
ターンが形成され、上記制御空気はシェーピングエアに
巻き込まれ噴霧塗料粒子パターンに接触し、また、制御
空気はパターンを乱さない範囲内で噴霧塗料粒子パター
ン内に取り込まれてもよい。シェーピングエアは、周囲
に形成された温湿度制御されたエアーを巻き込むこと
で、噴霧パターン内の雰囲気の温度及び湿度を制御する
ことができ、噴霧塗料粒子からの揮発成分（水、有機溶
剤など）の蒸発速度を調節することができ、塗装時の塗
着塗料の固形分を制御することができる。

【００３７】制御空気の温度、湿度は、ブース内の空気
の条件（温度、湿度）などによって適宜設定すればよ
く、特に限定されるものではないが、通常、塗装面での
温度が２０〜８０℃、好ましくは３０〜７０℃であり、
湿度が３０％ＲＨ以下、好ましくは１〜２０％ＲＨの範
囲内にあることが好適である。制御空気は、例えば、外
気を加熱することによって生成することができ、また、
加熱に加えて除湿を行うことによって生成することがで
き、場合によっては加熱せずに除湿を行うことによって
生成することもできる。また、シェーピングエアの空気
の温度及び湿度を予め制御していてもよく、これによっ
て、さらに効率的に本発明の効果を向上させることがで
きる。

【００３８】上記したように、従来のようにブース全体
を空調することなく、局所的に制御空気を吹き付ける本
発明方法によって、噴霧塗料粒子の塗着塗料の固形分を
制御することが可能である。

【００３９】以下、図面に基いて（Ｉ）の方法を説明す
る。

【００４０】図１は、外部電極を具備する回転霧化塗装
機での（Ｉ）の方法を説明する概略図であり、（ａ）は
塗装中の回転霧化塗装機の側面図であり、（ｂ）は回転
霧化塗装機をベルカップ側からみた正面図である。また
図２は、回転霧化塗装機（内部電極タイプ）での（Ｉ）
の方法を説明する概略図であり、（ａ）は塗装中の回転
霧化塗装機の側面図であり、（ｂ）は回転霧化塗装機を
ベルカップ側からみた正面図である。さらに図３は、二
流体ノズルでの（Ｉ）の方法を説明する概略図であり、
（ａ）は塗装中の二流体ノズルの側面図であり、（ｂ）
は制御空気噴出機側からみた正面図である。

【００４１】図１において、回転霧化塗装機１の円筒ボ
ディーに、外部電極３並びに温度及び湿度が制御された
空気を吹き出す複数個のエアダクト８が取り付けられて
いる。複数個のエアダクト８は、それぞれ空気噴出口８
ａを有する。空気噴出口８ａは、被塗物に対して塗料噴
出口より後方となり、しかも複数個の該空気噴出口８ａ
が円状となるように該エアダクト８が配置されており、
且つ複数個のエアダクト８から温度及び湿度が制御され
た空気９を噴霧塗料粒子パターンを取り囲むように供給
する［図１（ａ）においては、説明上、２個のエアダク
トから噴出された制御空気９が記載されているが、実際
は複数個のエアダクト８の全てから制御空気９が噴出し
ている。］。

【００４２】図１（ｂ）に示すように、外部電極３は空
気噴出口８ａが形成する円やベルカップの外周と同心円
状となるように配置されている。外部電極３が配置され
た円周の径は、エアダクト８の空気噴出口８ａが配置さ
れた円周の径よりも小さくなっているが大きくてもよ
い。

【００４３】温度及び湿度が制御された空気９は、例え
ば、空温エア発生装置（図示せず）で生成することがで
き、生成された制御空気９は蛇腹ホース（図示せず）を
経て、エアダクト８に供給され、さらにスプレー開始信
号と連動してエアダクト８の空気噴出口８ａから塗料霧
化粒子の噴霧塗料粒子パターン６を取り囲むように該パ
ターン６の周囲に放出されるようになっている。該パタ
ーン６は、ベルカップ２によって生成された塗料粒子が
ベルカップ周囲から噴出されるシェーピングエアにより
形成されるものであり、温度及び湿度が制御された空気
９は、このシェーピングエアの随伴流となって噴霧塗料
粒子パターン６に接触する。

【００４４】従って、噴霧塗料粒子パターン６内の霧化
塗料粒子は、ベルカップ２から被塗物４へ飛行し塗着す
るまでの間、制御空気９が随伴されたシェーピングエア
雰囲気により揮発成分（水、有機溶剤など）の蒸発速度
が制御され、適正な塗着塗料の固形分で被塗物面４に到
達することができる。

【００４５】図２においても、回転霧化塗装機１の円筒
ボディーに、温度及び湿度が制御された空気を吹き出す
複数個のエアダクト８が取り付けられており、外部電極
部分がない以外は図１と同様に、温度及び湿度が制御さ
れた空気９が、このシェーピングエアの随伴流となって
噴霧塗料粒子パターン６に接触し、塗着塗料の固形分が
制御されるものである。内部電極タイプの回転霧化塗装
で水性塗料を塗装するため、通常、塗料供給側でプラス
チック製のカートリッジもしくはボルテージブロック式
等で絶縁している。自動車ボディ内板部などの塗装に
は、回転霧化塗装機１として小型の回転霧化塗装機であ
るロボベルを用いることが好適である。

【００４６】図３においても、二流体ノズルの円筒ボデ
ィー１０に、外部電極１１並びに温度及び湿度が制御さ
れた空気を吹き出す複数個のエアダクト１２が取り付け
られており、これらのエアダクト１２は、それぞれ空気
噴出口１２ａを有する。空気噴出口１２ａは、被塗物に
対して塗料噴出口より後方となり、しかも複数個の該空
気噴出口１２ａが楕円状となるように該エアダクト１２
が配置されており、且つ複数個のエアダクト１２から温
度及び湿度が制御された空気１３を噴霧塗料粒子パター
ンを取り囲むように供給する。

【００４７】温度及び湿度が制御された空気１３は、例
えば、空温エア発生装置（図示せず）で生成することが
でき、生成された制御空気１３は蛇腹ホース（図示せ
ず）を経て、エアダクト１２に供給され、さらにスプレ
ー開始信号と連動してエアダクト１２の空気噴出口１２
ａから塗料霧化粒子の噴霧塗料粒子パターン１４を取り
囲むように該パターン１４の周囲に放出されるようにな
っている。該パターン１４は、二流体ノズルの霧化エア
・パターンエアにより形成されるものであり、温度及び
湿度が制御された空気１３は、この霧化エア・パターン
エアの随伴流となって噴霧塗料粒子パターン１４に接触
する。従って、噴霧塗料粒子パターン１４内の霧化塗料
粒子は、被塗物１５へ飛行し塗着するまでの間、制御空
気が随伴された霧化エア・パターンエア雰囲気により揮
発成分（水、有機溶剤など）の蒸発速度が制御され、適
正な塗着塗料の固形分で被塗物面１５に到達することが
できる。

【００４８】次いで上記（II）の方法では、塗料が塗装
された被塗物を空気流で包囲し、高速エアブローを行な
うものである。これによって、塗着面からの揮発成分
（水、有機溶剤など）の蒸発速度を調節することがで
き、塗装後の塗着塗料の固形分を制御することができ
る。空気流には、前記（Ｉ）の制御空気を用いることが
でき、その温度、湿度は前記（Ｉ）の方法と同様にし
て、適宜設定することもできる。さらに該空気流には、
塗装ブースの空気をそのまま使用して、その空気流の当
て方（水平、垂直）や風速を調整することによって水分
蒸発を促進してもよい。

【００４９】以下、図面に基いて（II）の方法を説明す
る。

【００５０】図４は、（II）の方法を説明する概略図で
あり、（ａ）は被塗物が搬送されるラインに対して垂直
方向に高速エアブロー装置が設置された図であり、
（ｂ）は同ラインに対して水平方向に高速エアブロー装
置が設置された図である。

【００５１】図４（ａ）及び（ｂ）において、高速エア
ブロー装置は、ダクト２１で接合された熱風発生装置２
０及び熱風ボックス２２を具備し、該熱風ボックス２２
には多数の吹き出し口２３が設けられている。該吹き出
し口２３は被塗物の形状によって吹き出しの有無が制御
される。（ａ）では被塗物の両側面部に熱風である空気
流の吹き出し口２３を設けており、一方（ｂ）では被塗
物の上部に吹き出し口２３を設けている。夫々熱風ボッ
クス２２は、被塗物の部位によって熱風を当てる適性距
離に調整できるように前後、あるいは上下に移動可能に
設置されている。

【００５２】従って、塗装された被塗物の塗着面は、空
気流により揮発成分（水、有機溶剤など）の蒸発速度が
制御され、適正な塗着塗料の固形分にすることができ、
セッティングやプレヒート工程を大幅に削減できる。さ
らにかかる高速エアブローの能力を高めることでこれら
の工程をなくすことが可能である。

【００５３】また本発明の塗膜形成方法においては、塗
装ブースの温湿度に応じて、予めプログラムされた条件
から、（Ｉ）及び（II）において使用される制御空気の
温度及び／又は湿度、風量を最適値になるように自動的
に制御することができる。

【００５４】具体的には、図５に基いて説明する。塗装
ブース内に設置された温度及び湿度センサーで温度及び
湿度が感知され、そのフィードバック信号が塗装ブース
温湿度管理端末に常時送られモニターされており、その
温湿度データが中央制御盤にリアルタイムで送られる。
該中央制御盤では、塗装ブースの温湿度が塗装可能範囲
であるかを判断すると共に、予めプログラムされた条件
から、（Ｉ）及び（II）において使用される制御空気の
温度、湿度、風量などが適切であるかを判断し、最適値
となるように演算され、（Ｉ）及び（II）において使用
される制御空気（熱風）発生装置の温度、湿度、風量の
指示が送られ、ファン回転数や各ダンパーの調整弁の開
閉度が自動的に調整される。

【００５５】以上の通り、本発明の塗膜形成方法におい
て、上記熱硬化性水性塗料（Ｂ）を塗装後に行われる予
備乾燥は、従来公知の手法に従って熱風や赤外線などに
よって、予備乾燥温度３０〜１００℃程度で約２〜５分
間加熱するものである。該予備乾燥として、必要に応じ
て前記高速エアブロー（II）を行なっても良い。

【００５６】クリヤー塗料（Ｃ）の塗装は、回転式静電
塗装、エアースプレー（二流体ノズル）、エアレススプ
レーなどを用いて、塗装膜厚は硬化塗膜で約５〜１００
μｍとなるように行われる。該クリヤー塗料（Ｃ）の塗
装後、１００〜１８０℃で１０〜４０分間加熱して、塗
料（Ａ）〜（Ｃ）による３層塗膜を同時に硬化すること
ができる。

【００５７】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に
説明する。尚、「部」及び「％」は、別記しない限り
「重量部」及び「重量％」を示す。

【００５８】熱硬化性水系着色塗料（Ａ）の製造固形分５０％のアクリル樹脂中和溶液（注１）１４０部
と、「サイメル３７０」（三井サイテック社製、８８％
水溶性メラミン樹脂溶液）３４部を混合し、次いでチタ
ン白５５部、カーボンブラック２部を加えて分散し、脱
イオン水で固形分３５％、粘度３５秒（フォードカップ
＃４、２０℃）に調整して熱硬化性水系着色塗料（Ａ）
を得た。

【００５９】（注１）メタクリル酸メチル３０部、アク
リル酸エチル２３部、アクリル酸ブチル３０部、メタク
リル酸ヒドロキシエチル１２部、アクリル酸５部を重合
して、酸価４０、水酸基価５２、数平均分子量約１００
００のアクリル樹脂溶液（固形分６０％）を作成し、こ
の溶液にジメチルアミノエタノールを加えて中和し、次
いでイソプロピルアルコールで固形分５０％に希釈して
アクリル樹脂中和溶液とした。

【００６０】熱硬化性水性塗料（Ｂ）の製造固形分５０％のアクリル樹脂中和溶液（注１）１００
部、固形分５０％のポリエステル樹脂中和溶液（注２）
１００部、固形分２０％のアクリルエマルション（注
３）５００部及び「サイメル３７０」３８部を混合し、
さらに「アルミペースト８９１Ｋ」（東洋アルミニウム
社製）２５部を加えて混合し、脱イオン水で固形分２５
％、粘度４５秒（フォードカップ＃４、２０℃）に調整
して熱硬化性水性メタリック塗料（Ｂ）を得た。

【００６１】（注２）ネオペンチルグリコール０．７モ
ル、トリメチロールプロパン０．３モル、無水フタル酸
０．４モル及びアジピン酸０．５モルをエステル化反応
させた後、無水トリメリット酸０．０３モルを添加して
更に反応させ、その後ブチルセロソルブを加えて、酸価
４０、数平均分子量約６０００のポリエステル樹脂溶液
（固形分７０％）を作成し、この溶液にジメチルアミノ
エタノールを加えて中和し、次いでイソプロピルアルコ
ールで固形分５０％に希釈してポリエステル樹脂中和溶
液とした。

【００６２】（注3）脱イオン水１４０部、３０％「Ｎ
ｅｗｃｏｌ７０７ＳＦ」（日本乳化剤社製、界面活性
剤）２．５部及び単量体混合物Ａ（メタクリル酸メチル
５５部、スチレン８部、アクリル酸ブチル９部、アクリ
ル酸ヒドロキシエチル５部、１，６−ヘキサンジオール
ジアクリレート２部及びメタクリル酸１部）１部を加
え、窒素ガス気流中で混合攪拌し、６０℃に加熱し、３
％過硫酸アンモニウム水溶液３部を加えた。ついで温度
８０℃に上昇させた後、単量体混合物Ａ７９部、「Ｎｅ
ｗｃｏｌ７０７ＳＦ」２．５部、３％過硫酸アンモニ
ウム水溶液４部及び脱イオン水２部からなる単量体乳化
物を４時間かけて反応容器に加えた。その後１時間熟成
を行なった。さらに８０℃で単量体混合物Ｂ（メタクリ
ル酸メチル５部、アクリル酸ブチル７部、アクリル酸２
−エチルヘキシル５部、メタクリル酸３部及び「Ｎｅｗ
ｃｏｌ７０７ＳＦ」０．５部）２０．５部と３％過硫
酸アンモニウム水溶液４部を同時に１．５時間かけて反
応容器に滴下した。その後１時間熟成し、脱イオン水３
０部で希釈した。この濾過液に脱イオン水を加え、ジメ
チルアミノエタノールでｐＨ７．５に調整し、固形分２
０％のアクリルエマルションを得た。

【００６３】クリヤー塗料（Ｃ）の製造アクリル樹脂溶液（注４）５７部、アクリル樹脂非水分
散液（注５）５０部、「サイメル３０３」（三井サイテ
ック社製、モノメリックメラミン樹脂）３０部、２５％
ドデシルベンゼンスルホン酸溶液４部及び「ＢＹＫ−３
００」（日ビックケミー社製、表面調整剤）０．５部か
らなる混合物を、「スワゾール＃１０００」（コスモ石
油社製、芳香族炭化水素系溶剤）で粘度３０秒（フォー
ドカップ＃４、２０℃）に調整して固形分５５％のクリ
ヤー塗料（Ｃ）を得た。

【００６４】（注４）反応容器に「スワゾール＃１００
０」４０部を加えて１２０℃に加熱し、スチレン３０
部、アクリル酸ブチル３５部、アクリル酸２−エチルヘ
キシル１０部、アクリル酸ヒドロキシエチル２５部、
α，α´−アゾビスイソブチロニトリル４部からなる単
量体混合物を３時間かけて加え重合させて、水酸基価１
２０、数平均分子量６０００のアクリル樹脂溶液（固形
分７０％）を得た。

【００６５】（注5）反応容器に「ユーバン２８−６
０」（三井化学社製、６０％メラミン樹脂溶液）５８
部、ｎ−ヘプタン３０部及びベンゾイルパーオキシド
０．１５部を仕込み、９５℃に加熱後、スチレン１５
部、アクリロニトリル９部、メタクリル酸メチル１３
部、アクリル酸メチル１５部、アクリル酸ブチル１．８
部、メタクリル酸ヒドロキシエチル１０部、アクリル酸
１．２部、ベンゾイルパーオキシド０．５部、ｎ−ブタ
ノール５部、「シェルゾール１４０」（シェル石油社
製）３０部、ｎ−ヘプタン９部からなる混合物を３時間
かけて滴下した。その後１時間熟成後、ｔ−ブチルパー
オクトエート０．６５部、「シェルゾール１４０」３．
５部を１時間かけて滴下した。その後、９５℃にし２時
間攪拌を続けた後、減圧して溶剤を除去し、固形分６０
％、ワニス粘度Ａ（ガードナー気泡粘度）のアクリル樹
脂非水分散液を得た。

【００６６】実施例及び比較例脱脂及びりん酸亜鉛処理した鋼板に、「エレクロン＃９
４００」（関西ペイント社製、商品名、カチオン電着塗
料）を常法により乾燥膜厚で２０μｍとなるよう電着塗
装し、１７５℃で３０分間加熱硬化させて、被塗板と
した。該被塗板にさらに自動車用中塗りサーフェーサ
ーを乾燥膜厚で３０μｍとなるようエアスプレー塗装
し、１４０℃で３０分間加熱硬化させ、被塗板とし
た。

【００６７】上記被塗板及びに、前記にて製造した
塗料（Ａ）を表１に示す条件にて塗装し、３分放置後、
その上に塗料（Ｂ）を表１に示す条件にて塗装し、３分
放置後、必要に応じて８０℃で１０分間プレヒートを行
ない、塗料（Ｃ）を表１に示す条件にて塗装し、７分間
放置後１４０℃で３０分間加熱硬化して各塗装板を得
た。

【００６８】その際の塗料（Ａ）及び（Ｂ）の塗装ブー
ス全体の温度は２５℃とし、湿度を７０％ＲＨ及び９０
％ＲＨに変化させ、さらに各実施例及び比較例において
表２に示すように、回転霧化塗装において図１に示す上
記（Ｉ）の塗着塗料の固形分の制御態様の有無、及び図
３（ｂ）に示す上記（II）の塗着塗料の固形分の制御態
様の有無、塗料（Ｃ）の塗装前のプレヒート工程の有無
を選択して、塗装を行なった。図１に示す（Ｉ）方法で
は、用いる温度及び湿度が制御された空気の温度９（被
塗物面で）を５０〜６０℃（１０％ＲＨ）、その供給空
気量を１ｍ³／分に設定して吹き付けた。また図３
（ａ）に示す（II）方法では、用いる熱風の被塗物面で
の温度６０℃及び風速２０ｍ／秒、その空気量を１ｍ³
に設定して高速エアブローを２分間行なった。

【００６９】各実施例及び比較例における塗料（Ａ）塗
着1分後及び塗料（Ｃ）塗装前の塗着塗料の固形分を測
定し、また得られた塗装板のメタリック感、ＩＶ値、ツ
ヤ感を評価した。結果を表２に併せて示す。

【００７０】（＊１）メタリック感：メタリック感（キ
ラキラ感、白さなど）を目視で評価した（◎：メタリッ
ク感に優れる、○：メタリック感が若干劣る、△：キラ
キラ感がなく白さに劣る、×：キラキラ感、白さが全く
ない）。

【００７１】（＊２）ＩＶ値：「アルスコープ」（関西
ペイント社製）を用いて測定した。値が大きいほどアル
ミの配列が良好であることを意味する。

【００７２】（＊３）ツヤ感：ツヤ感を目視で評価した
（◎：ツヤ感に優れる、○：ツヤ感が若干劣る、△：ツ
ヤ感に劣る、×：ツヤがない）。

【００７３】

【表１】表１

【００７４】

【表２】表２

【００７５】

【表３】表２（つづき）

【００７６】上記結果から、（Ｉ）の塗着塗料の固形分
を制御する手法を用いることにより、塗料（Ａ）の塗着
1分後の塗着塗料の固形分が５０％以上に制御でき、ま
た（II）の手法を併用すると塗料（Ｂ）塗装前の塗着塗
料の固形分をさらに上昇させることができる。これによ
って塗料（Ｂ）の塗装時に、塗料（Ａ）による塗膜が塗
料（Ｂ）塗着直後の水を吸収するため、湿度９０％の高
湿度塗装条件下でも塗着粘度が急上昇し、光輝顔料の良
好な配向が得られるものである。

【００７７】さらに塗料（Ｂ）の塗装時にも（Ｉ）方法
を用いることにより、塗料（Ｂ）の塗着塗料の固形分が
制御でき、また（II）の手法を用いるとプレヒートなし
でも塗料（Ｃ）の塗装前の塗着塗料の固形分を８０％以
上に上昇させることができ、塗装ブースが高湿度雰囲気
でも、塗装ブース全体を低湿度にしたときと同等の仕上
り性が得られ、塗装ブース全体の温湿度制御が軽減でき
る。さらに中塗り工程なしの被塗板についても同等の仕
上り性が得られ、中塗り工程も削減することが可能であ
る。

【００７８】

【発明の効果】本発明方法によれば、水性塗料を用いた
塗膜形成方法において、特定の熱硬化性水系着色塗料の
塗面に熱硬化性水性塗料を塗装する３コート１ベーク仕
上げとし、さらに塗着塗料の固形分を制御する手法を組
み合わせることにより、低温度・高湿度雰囲気下でもタ
レ等を生じることなく、特に水性メタリック塗料でメタ
リック顔料の配向を制御でき、しかも空調エネルギーを
大幅削減を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法において回転霧化塗装機（外部電
極）での塗着塗料の固形分を制御する手法（Ｉ）の概略
図であり、（ａ）は塗装中の回転霧化塗装機の側面図で
あり、（ｂ）は回転霧化塗装機をベルカップ側からみた
正面図である。

【図２】本発明方法において回転霧化塗装機（内部電
極）での塗着塗料の固形分を制御する手法（Ｉ）の概略
図であり、（ａ）は塗装中の回転霧化塗装機の側面図で
あり、（ｂ）は回転霧化塗装機をベルカップ側からみた
正面図である。

【図３】本発明方法において二流体ノズルでの塗着塗料
の固形分を制御する手法（Ｉ）の概略図であり、（ａ）
は塗装中の二流体ノズルの側面図であり、（ｂ）は制御
空気噴出機側からみた上面図である。

【図４】本発明方法において塗着塗料の固形分を制御す
る手法（II）を説明する概略図であり、（ａ）は被塗物
が搬送されるラインに対して垂直方向に高速エアブロー
装置が設置された図であり、（ｂ）は同ラインに対して
水平方向に高速エアブロー装置が設置された図である。

【図５】本発明方法で用いられる空調制御システムの工
程説明図である。

【符号の説明】

１：回転霧化塗装機２：ベルカップ３：外部電極４：被塗物５：ウェット塗膜６：噴霧塗料粒子パターン８：エアダクト９：温度及び湿度が制御された空気１０：二流体ノズルの円筒ボディ１１：外部電極１２：エアダクト１３：温度及び湿度が制御された空気１４：噴霧塗料粒子パターン１５：被塗物２０：熱風発生装置２１：ダクト２２：熱風ボックス２３：吹き出し口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者清水博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 (72)発明者井納智史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Ｆターム(参考） 4D075 AA01 AA22 AA76 AA83 AA86 AE12 AE13 BB23Y BB26Z BB57Y BB93Y CA47 CB04 CB06 CB13 DA06 DA23 DB01 DB31 DC12 EA06 EA07 EA10 EA19 EA43 EB16 EB20 EB22 EB32 EB33 EB35 EB38 EB42 EB45 EC11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被塗面に、熱硬化性水系着色塗料（Ａ）を
塗装し、該塗面に着色顔料及び／又は光輝性顔料を含む
熱硬化性水性塗料（Ｂ）を塗装し、必要に応じて予備乾
燥をして、次いで熱硬化性クリヤー塗料（Ｃ）を塗装し
た後、加熱して該（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３層塗膜
を同時に硬化させる塗膜形成方法において、該熱硬化性
水系着色塗料（Ａ）の塗装時に、該塗料の噴霧粒子が被
塗面に移動するほぼ同じ方向に向けて、塗料噴出口の後
方から塗装パターンの周囲に該パターンに接触するよう
に温度及び／又は湿度が制御された空気を噴射する方法
（Ｉ）によって塗着塗料の固形分を制御することを特徴
とする塗膜形成方法。
【請求項２】塗料（Ａ）の塗装後に、塗装された被塗物
を空気流で包囲し高速エアブロー（II）を行なう請求項
１記載の塗膜形成方法。
【請求項３】塗料（Ｂ）の塗装時に、方法（Ｉ）を行な
って塗着塗料の固形分を制御する請求項１又は２記載の
塗膜形成方法。
【請求項４】塗料（Ｂ）の塗装後の予備乾燥温度が３０
〜１００℃である請求項１ないし３のいずれか１項記載
の塗膜形成方法。
【請求項５】塗料（Ｂ）の塗装後の予備乾燥が、高速エ
アブロー（II）である請求項１ないし４のいずれか１項
記載の塗膜形成方法。
【請求項６】塗装ブースの温湿度に応じて、予めプログ
ラムされた条件から、（Ｉ）及び／又は（II）において
使用される空気の温度及び／又は湿度、風量を最適値に
なるように自動的に制御する請求項１ないし５のいずれ
か１項に記載の塗膜形成方法。