JP2002177873A - 複層塗膜形成方法および塗装物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】垂直部と水平部を有する被塗基材に、ダブルク
リヤー塗膜を形成する場合において、塗料の使用量を削
減しても、垂直部と水平部とで同等の高仕上り外観が得
られる複層塗膜形成方法および塗装物を提供すること。 【解決手段】被塗基材にベース塗膜、第１クリヤー塗
膜、次いで第２クリヤー塗膜を順次形成する複層塗膜形
成方法において、上記被塗基材が水平部と垂直部を有し
ており、上記被塗基材の水平部に形成された第１クリヤ
ー塗膜の乾燥膜厚が、垂直部に形成された第１クリヤー
塗膜の乾燥膜厚の５０％未満となるように行う複層塗膜
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、水平部と垂直部を
有する被塗基材に対する複層塗膜形成方法およびこの方
法により塗装された塗装物に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車ボディには、最初に電着塗料を塗
装して焼き付けを行い、その上に中塗り塗膜が形成さ
れ、さらにベース塗膜とクリヤー塗膜とからなる上塗り
が施される。クリヤー塗膜の形成は、下層となるベース
塗膜等を保護し、被塗基材の外観を高めるために行われ
るが、一般的にウェットオンウェットで行われる。ま
た、より高外観を得る場合やベース塗膜中の顔料の粒径
が大きい場合には、クリヤー塗膜を２層以上形成するこ
とが知られている。これらの方法は、例えば、特開平１
１−２５３８７７号公報に記載されている。これらは、
ダブルクリヤー塗膜と呼ばれている。このダブルクリヤ
ー塗膜を垂直部と水平部を有する被塗基材に形成する場
合、垂直部と水平部の膜厚は通常同じである。一方、近
年、大気中へのＶＯＣの放出を減らし、かつ省エネルギ
ーの見地から塗料の使用量を削減することが望まれてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、垂直部と水平部を有する被塗基材に、ダブルクリヤ
ー塗膜を形成する場合において、塗料の使用量を削減し
ても、垂直部と水平部とで同等の高仕上り外観が得られ
る複層塗膜形成方法および塗装物を提供することであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は上述の課題
に鑑み鋭意研究した結果、本発明に至った。 １．被塗基材にベース塗膜、第１クリヤー塗膜、次いで
第２クリヤー塗膜を順次形成する複層塗膜形成方法にお
いて、上記被塗基材が水平部と垂直部を有しており、上
記被塗基材の水平部に形成された第１クリヤー塗膜の乾
燥膜厚が、垂直部に形成された第１クリヤー塗膜の乾燥
膜厚の５０％未満となるように行う上記の複層塗膜形成
方法。 ２．上記垂直部に形成された第１クリヤー塗膜の乾燥膜
厚および第２クリヤー塗膜の乾燥膜厚が、２０〜１００
μｍである上記の複層塗膜形成方法。 ３．上記第２クリヤー塗膜の形成に用いる第２クリヤー
塗料が、カルボキシル基含有ポリマーとエポキシ基含有
ポリマーとを含有する熱硬化性クリヤー塗料である上記
の複層塗膜形成方法。 ４．上記第２クリヤー塗膜を形成する前に、第１クリヤ
ー塗膜をプレヒートする上記の複層塗膜形成方法。 ５．上記第２クリヤー塗膜を形成する前に、第１クリヤ
ー塗膜を焼き付け硬化する上記の複層塗膜形成方法。 ６．上記の複層塗膜形成方法により塗装された塗装物。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の構成について詳述
する。なお、本明細書における配合量、配合比率および
添加量は、特に断らない限り固形分換算の量を示す。

【０００６】複層塗膜形成方法 本発明の複層塗膜形成方法は、水平部と垂直部を有する
被塗基材に対して、ベース塗膜、第１クリヤー塗膜、次
いで第２クリヤー塗膜を順次形成するものである。

【０００７】上記被塗基材としては、水平部と垂直部を
有していれば限定されるものでなく、鉄、アルミニウ
ム、銅またはこれらの合金等の金属類；ポリエチレン樹
脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン−酢酸ビニル共重合
体樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニリデ
ン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリウレタン樹脂、エ
ポキシ樹脂等の樹脂類や各種のＦＲＰ等のプラスチック
材料に導電処理した物等が挙げられる。上記水平部と垂
直部を有した具体的な被塗基材としては、自動車等の車
両、家具、家電製品等を挙げることができる。また例え
ば、自動車における水平部とはルーフ部、ボンネット
部、トランクリッド部を指し、垂直部とはフェンダー部
やドア部を指す。

【０００８】本発明を好適に使用する自動車車体におけ
る塗膜形成工程の場合、まず塗膜形成前に、被塗基材を
脱脂、化成処理する。次いで、電着塗装により電着塗膜
を形成し、さらに中塗り塗膜を形成する。これらの塗膜
は焼き付けて硬化させたものが好ましい。本明細書で
は、これらの塗膜が表面に形成されているものも被塗基
材とする。

【０００９】上記電着塗膜の形成に用いる電着塗料とし
ては、通常用いられているアニオン型およびカチオン型
のエポキシ樹脂やアクリル樹脂とブロックポリイソシア
ネート化合物やメラミン樹脂等の架橋剤とをビヒクルと
し、これに顔料やその他の材料を適宜配合した塗料であ
る。

【００１０】また上記中塗り塗膜の形成に用いる中塗り
塗料は、多価アルコールと多塩基酸とから得られるポリ
エステル樹脂および、これを油等で変性したアルキド樹
脂、あるいはアクリルモノマーをラジカル重合して得ら
れるアクリル樹脂とメラミン樹脂やブロックポリイソシ
アネート化合物等の架橋剤とをビヒクルとし、これに防
錆顔料、耐チッピング性顔料、その他の材料を適宜配合
した塗料である。本発明に係る複層塗膜形成方法では、
上記被塗基材全体にベース塗膜を形成する。このベース
塗膜は、光輝性ベース塗膜、またはソリッドベース塗膜
とすることができる。

【００１１】上記光輝性ベース塗膜またはソリッドベー
ス塗膜の形成に用いる光輝性ベース塗料またはソリッド
ベース塗料としては、上記ポリエステル樹脂、アルキド
樹脂、アクリル樹脂とメラミン樹脂やブロックポリイソ
シアネート等の架橋剤とをビヒクルとし、これにアルミ
箔、マイカ顔料等の光輝性顔料や後述の着色顔料を適宜
配合した塗料である。

【００１２】上記ベース塗膜の形成は、上記光輝性ベー
ス塗料またはソリッドベース塗料を被塗基材の表面に乾
燥膜厚で３〜２５μｍになるように塗布することにより
行われる。形成された塗膜は、この段階で加熱硬化させ
ても構わないが、通常、ウエットオンウエットでその上
に第１クリヤー塗膜を形成した後で、焼き付けることが
好ましい。

【００１３】本発明の複層塗膜形成方法では、次いで、
このようにして形成されたベース塗膜の上に第１クリヤ
ー塗膜を形成する。ここで、上記被塗基材の水平部に形
成された第１クリヤー塗膜の乾燥膜厚が、垂直部に形成
された第１クリヤー塗膜の乾燥膜厚の５０％未満となる
ように第１クリヤー塗膜を形成する。すなわち、自動車
で言えばルーフ部、ボンネット部、トランクリッド部等
の水平部については、第１クリヤー塗膜を形成しなくて
も構わないが、造膜可能な膜厚以上で、垂直部における
乾燥膜厚の５０％未満となるように第１クリヤー塗膜を
形成することが好ましい。なお、上記造膜可能な膜厚と
は、塗膜形成時の塗料粘度によって変わるが、一般的に
は５μｍ程度以上をいう。

【００１４】上記第１クリヤー塗膜の垂直部における乾
燥膜厚が５０％を超えると、本発明の目的である大気中
のＶＯＣの放出を減らしたり、省エネルギーの見地から
塗料の使用量を削減したりすることができない恐れがあ
る。このとき、上記第１クリヤー塗膜の垂直部における
乾燥膜厚は、２０〜１００μｍであることがより好まし
い。

【００１５】上記第１クリヤー塗膜の形成に用いる第１
クリヤー塗料は、アクリル樹脂と、メラミン樹脂やブロ
ックポリイソシアネート化合物等の架橋剤とをビヒクル
としたものを用いることが好ましい。

【００１６】上記アクリル樹脂は、アクリル系モノマー
と他のエチレン性不飽和モノマーとを共重合して得るこ
とができる。上記共重合に使用し得るアクリル系モノマ
ーとしては、アクリル酸またはメタクリル酸のメチル、
エチル、プロピル、ｎ−ブチル、ｉ−ブチル、ｔ−ブチ
ル、２−エチルヘキシル、ラウリル、フェニル、ベンジ
ル、２−ヒドロキシエチル、２−ヒドロキシプロピル等
のエステル化物類、アクリル酸またはメタクリル酸２−
ヒドロキシエチルのカプロラクトンの開環付加物類、ア
クリル酸またはメタクリル酸グリシジル、アクリルアミ
ド、メタクリルアミドおよびＮ−メチロールアクリルア
ミド、多価アルコールのモノ（メタ）アクリル酸エステ
ルなどがある。一方、これらと共重合可能な上記他のエ
チレン性不飽和モノマーとしては、スチレン、α−メチ
ルスチレン、イタコン酸、マレイン酸、酢酸ビニルなど
がある。

【００１７】上記アクリル樹脂と架橋剤との割合として
は、固形分換算でアクリル樹脂が９０〜５０重量％、架
橋剤が１０〜５０重量％であり、好ましくはアクリル樹
脂が８５〜６０重量％であり、架橋剤が１５〜４０重量
％である。架橋剤が１０重量％未満では（アクリル樹脂
が９０重量％を超えると）、第１クリヤー塗膜の硬化性
が低下する恐れがある。一方、架橋剤が５０重量％を超
えると（アクリル樹脂が５０重量％未満では）、第１ク
リヤー塗膜の硬化反応が進み過ぎて、第２クリヤー塗膜
との付着性が低下する恐れがある。

【００１８】また上記第１クリヤー塗料には、透明性を
損なわない量の範囲内で、着色顔料や体質顔料を用いる
ことができる。上記着色顔料として、有機系としてはア
ゾレーキ系顔料、不溶性アゾ系顔料、縮合アゾ系顔料、
フタロシアニン系顔料、インジゴ系顔料、ペリノン系顔
料、ペリレン系顔料、フタロン系顔料、ジオキサジン系
顔料、キナクリドン系顔料、イソインドリノン系顔料、
金属錯体顔料等を挙げることができ、また無機系として
は黄鉛、黄色酸化鉄、ベンガラ、カーボンブラック、二
酸化チタン等を挙げられる。また上記体質顔料としてタ
ルク、炭酸カルシウム、沈降性硫酸バリウム、シリカ等
を挙げられる。

【００１９】また上記第１クリヤー塗料には、添加剤と
して紫外線吸収剤、ヒンダードアミン光安定剤、酸化防
止剤、レオロジーコントロール剤として架橋樹脂粒子、
シリコーン系またはアクリル系の表面調整剤を添加する
ことができる。

【００２０】上記第１クリヤー塗料の製造方法は、特に
限定されず、当業者において周知の任意の方法を用いる
ことができる。また上記第１クリヤー塗料および第２ク
リヤー塗料の固形分含有量は、製造時３０〜８０重量
％、塗装時２０〜７０重量％の範囲にあることが好まし
い。

【００２１】第１クリヤー塗膜の焼き付けは、水平部へ
の第１クリヤー塗膜の形成の有無により異なる。すなわ
ち、水平部に第１クリヤー塗膜を形成しない場合は、焼
き付けを行わず、ウェットオンウェットで上記被塗基材
全体に第２クリヤー塗膜を形成することが好ましい。こ
の場合、垂直部に形成された第１クリヤー塗膜は、先に
６０〜９０℃で５〜１０分加熱する、いわゆるプレヒー
トを行っておくことが、得られる塗膜外観の点で好まし
い。一方、水平部に第１クリヤー塗膜を形成した場合
は、焼き付けて硬化させた後に、上記被塗基材全体に第
２クリヤー塗膜を形成することが好ましい。

【００２２】上記第１クリヤー塗膜の焼き付けは、好ま
しくは１００〜１８０℃、より好ましくは１２０〜１６
０℃の温度で、１０〜３０分間行われる。このように条
件を定めることにより高い架橋度の硬化塗膜を得ること
ができる。

【００２３】本発明の複層塗膜形成方法では、次いで、
第２クリヤー塗膜を被塗基材表面全体に形成する。この
第２クリヤー塗膜の乾燥膜厚は、２０〜１００μｍが好
ましい。第２クリヤー塗膜の乾燥膜厚が、２０μｍ未満
では、高外観の塗膜形成ができない恐れがあり、１００
μｍを超えると塗膜物性的に問題を起こす恐れがある。

【００２４】上記第２クリヤー塗膜を形成するのに用い
られる第２クリヤー塗料は、上記第１クリヤー塗料に用
いるのと同じ上記アクリル樹脂およびメラミン樹脂やブ
ロックポリイソシアネート化合物等の架橋剤をビヒクル
とすることができる。また、得られる複層塗膜の耐酸性
の点から、上記第２クリヤー塗料は、カルボキシル基含
有ポリマーとエポキシ基含有ポリマーとを含有する熱硬
化性クリヤー塗料であることが好ましい。これらは特公
平８−１９３１５号公報に記載されている。より好まし
くは、（Ａ）酸無水物基を有するラジカル重合性モノマ
ーと他の共重合性モノマーとの共重合体であって、共重
合体中の酸無水物基がハーフエステル化されており、酸
無水物基を有さない共重合体、および（Ｂ）（ｂ１）エ
ポキシ基を有するラジカル重合性モノマー３０〜７０質
量％、（ｂ２）水酸基を有するラジカル重合性モノマー
１０〜５０質量％、および（ｂ３）その他のラジカル重
合性モノマーを残量含むモノマー組成物を共重合して得
られるエポキシ当量１００〜８００、ヒドロキシ当量２
００〜１２００、分子量１０００〜８０００の共重合体
をビヒクルとする熱硬化性クリヤー塗料である。

【００２５】上記硬化性樹脂において、化合物（Ｂ）の
エポキシ基総数／共重合体（Ａ）のハーフエステル化さ
れた酸無水物基総数＝０．５〜１．５、特に０．６〜
１．２となるのが好ましく、また化合物（Ｂ）の水酸基
総数／共重合体（Ａ）のハーフエステル化された酸無水
物基総数＝０．１〜１．５、特に０．３〜１．２となる
のが好ましい。上記の比率を与える化合物（Ｂ）の配合
量は、例えば共重合体（Ａ）１００質量部に対し５０〜
２５０質量部、特に８０〜１５０質量部であることが好
ましい。化合物（Ｂ）の使用量が５０質量部未満だと十
分な硬化が行われず硬化塗膜の耐水性・耐候性等が低下
する恐れがある。また、２５０質量部を超えると、未反
応のカルボキシル基が残存し耐薬品性が低下する恐れが
ある。

【００２６】上記熱硬化性樹脂は酸基を官能基として有
するため、アミンで中和することにより、水を媒体とし
た水性樹脂組成物とすることも可能である。

【００２７】上記第２クリヤー塗料は、第１クリヤー塗
料と同様に着色顔料や体質顔料、添加剤を含むことがで
きる。これらについては第１クリヤー塗料の説明のとこ
ろで述べた内容がそのまま適用される。また、その製造
方法および固形分含有量についても第１クリヤー塗料の
説明のところで述べた内容がそのまま適用される。

【００２８】このようにして形成された、第２クリヤー
塗膜の焼き付けは、第１クリヤー塗膜と同様、好ましく
は１００〜１８０℃、より好ましくは１２０〜１６０℃
の温度で、１０〜３０分間行われる。こうして、ダブル
クリヤー塗膜である複層塗膜を得ることができる。

【００２９】塗装物 本発明の塗装物は、上記複層塗膜形成方法により得られ
るものである。本発明の塗装物は、水平部と垂直部とを
有しており、その表面全体にベース塗膜が形成されてい
るとともに、水平部に形成されている第１クリヤー塗膜
の乾燥膜厚が、垂直部に形成されている第１クリヤー塗
膜の乾燥膜厚の５０％未満であって、さらに最表面は第
２クリヤー塗膜が形成されている。

【００３０】

【実施例】次に、本発明を実施例および比較例を挙げて
さらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に
のみ限定されるものではない。なお、配合量は特に断り
のないかぎり質量部を表す。

【００３１】実施例１〜１０、比較例１〜２ 被塗基材の調製 水平部と垂直部との面積比率が１：１のダル鋼板（厚さ
０．８ｍｍ）を脱脂後、燐酸亜鉛処理剤（「サーフダイ
ンＳＤ２０００」、日本ペイント社製）を使用して化成
処理した後、鋼板全体をカチオン電着塗料（「パワート
ップＵ−５０」、日本ペイント社製）を乾燥膜厚が２５
μｍとなるように電着塗装した。次いで、１６０℃で３
０分間焼き付けた後、中塗り塗料（「オルガＳ−９０シ
ーラーグレー」、日本ペイント社製）を乾燥膜厚が４０
μｍとなるようにエアースプレー塗装し、１４０℃で３
０分間焼き付けて中塗り塗膜を形成し被塗基材とした。

【００３２】複層塗膜の形成 被塗基材全体に、ベース塗料により乾燥膜厚１５μｍの
ベース塗膜を形成した。その上にウェットオンウェット
で第１クリヤー塗料により水平部と垂直部別に第１クリ
ヤー塗膜を形成後、さらにウェットオンウェットで被塗
基材全体に、第２クリヤー塗料により乾燥膜厚３５μｍ
の第２クリヤー塗膜を形成した。これを１４０℃で３０
分間焼き付けて複層塗膜を得た。第１クリヤー塗料の使
用量の削減割合ならびに垂直部および水平部別に塗膜外
観を評価し、結果を表１に示した。

【００３３】ベース塗料およびクリヤー塗料 ベース塗料１：有機溶剤型アクリル／メラミン樹脂系上
塗り光輝性塗料（「スーパーラックＭ−３００」、日本
ペイント社製） ベース塗料２：有機溶剤型アクリル／メラミン樹脂系上
塗り着色塗料（「スーパーラックＭ−１８０」、日本ペ
イント社製） 第１クリヤー塗料：アクリル／メラミン樹脂系クリヤー
塗料（「スーパーラックＯ−１７０クリヤー」、日本ペ
イント社製） 第２クリヤー塗料１：カルボキシル基含有ポリマーとエ
ポキシ基含有ポリマーとを含有するクリヤー塗料（「マ
ックフローＯ−５９０クリヤー」、日本ペイント社製） 第２クリヤー塗料２：アクリル／メラミン樹脂系クリヤ
ー塗料（「スーパーラックＯ−８０クリヤー」、日本ペ
イント社製）

【００３４】評価方法 第１クリヤー塗料の使用量の削減割合：膜厚３０μｍで
被塗基材全体に第１クリヤー塗膜を形成したときに使用
した第１クリヤー塗料の量を１００としたときの使用割
合を評価した。 ４…６０以上 ３…５０以上、６０未満 ２…３０以上、５０未満 １…３０未満 塗膜外観：複層塗膜形成後の塗膜外観を鮮映性の外観を
目視で評価した。 ４…鮮映性優秀 ３…鮮映性良好 ２…鮮映性普通 １…鮮映性不良

【００３５】

【表１】

【００３６】表１の結果から明らかのように、本実施例
１〜１０は、本発明の複層塗膜形成方法で得た塗装物で
あり、第１クリヤー塗料の使用量が削減されているにも
かかわらず、垂直部と水平部とで同等の高仕上り外観が
得られた。一方、比較例１では、垂直部に第１クリヤー
塗膜を形成しなかったため、垂直部の仕上り外観が十分
ではなかった。比較例２では、第１クリヤー塗料の使用
量が削減されなかった。

【００３７】

【発明の効果】本発明においては、水平部と垂直部を有
する被塗基材に対して、ダブルクリヤー塗膜を形成する
場合において、水平部に形成された第１クリヤー塗膜の
乾燥膜厚が、垂直部に形成された第１クリヤー塗膜の乾
燥膜厚の５０％未満となるように塗膜形成を行うことに
より、大気中のＶＯＣの放出を減らし、かつ省エネルギ
ーの見地から塗料の使用量を削減しても、垂直部と水平
部とで同等の高仕上り外観が得られる。

【００３８】このことは、ベース塗膜の水平部では、塗
膜形成過程でのレベリングにより垂直部の塗膜に比べて
光輝性顔料の配向の乱れが少なく、着色顔料の突出も少
ないため、垂直部で要求されるほどのクリヤー塗膜の膜
厚を必要としないことによる。なお、本発明により得ら
れる複層塗膜は、上記良好な仕上り外観を呈するため、
自動車、二輪車等の乗物外板・部品、容器外面、コイル
コーティング、家電業界等の高仕上り性が要求される分
野において好ましく使用される。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０９Ｄ 201/08 Ｃ０９Ｄ 201/08 // Ｂ３２Ｂ 15/08 Ｂ３２Ｂ 15/08 Ｇ Ｆターム(参考） 4D075 AE03 BB23X BB26Z BB28Z DA23 DB02 DC12 EA19 EA43 4F100 AB03 AK25 AK25J AK36 AK36J AK53 AK53D AL01 AL07 AL07D AT00A BA04 BA07 BA10A BA10D CA13 CC00B CC00C CC00D DB18A EH462 EJ08C EJ42C GB32 JA20C JA20D JB13D JL00 JL02 YY00C YY00D 4J038 CG001 DA161 DB001 DG302 GA06 GA07 KA03 KA08 PA04 PA17 PB03 PB07 PC02 PC08

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被塗基材にベース塗膜、第１クリヤー塗
   膜、次いで第２クリヤー塗膜を順次形成する複層塗膜形
   成方法において、前記被塗基材が水平部と垂直部を有し
   ており、前記被塗基材の水平部に形成された第１クリヤ
   ー塗膜の乾燥膜厚が、垂直部に形成された第１クリヤー
   塗膜の乾燥膜厚の５０％未満となるように行う複層塗膜
   形成方法。
2. 【請求項２】前記垂直部に形成された第１クリヤー塗膜
   の乾燥膜厚および第２クリヤー塗膜の乾燥膜厚が、２０
   〜１００μｍである請求項１記載の複層塗膜形成方法。
3. 【請求項３】前記第２クリヤー塗膜の形成に用いる第２
   クリヤー塗料が、カルボキシル基含有ポリマーとエポキ
   シ基含有ポリマーとを含有する熱硬化性クリヤー塗料で
   ある請求項１または２いずれか１項記載の複層塗膜形成
   方法。
4. 【請求項４】前記第２クリヤー塗膜を形成する前に、第
   １クリヤー塗膜をプレヒートする請求項１から３いずれ
   か１項記載の複層塗膜形成方法。
5. 【請求項５】前記第２クリヤー塗膜を形成する前に、第
   １クリヤー塗膜を焼き付け硬化する請求項１から３いず
   れか１項記載の複層塗膜形成方法。
6. 【請求項６】請求項１から５いずれか１項記載の複層塗
   膜形成方法により塗装された塗装物。