JP2005131460A

JP2005131460A - 水性塗料の塗装方法および塗装物

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Publication number: JP2005131460A
Application number: JP2003367558A
Authority: JP
Inventors: Rika Takigawa; りか滝川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2003-10-28
Publication date: 2005-05-26

Abstract

【課題】水性塗料を塗装して形成した塗膜の仕上り外観を改善し得る。
【解決手段】金属材に、アクリル変性アルキド樹脂ワニス、水性メラミン系樹脂ワニス、水性エポキシ系ワニス、防錆顔料、体質顔料を含有する下塗り水性塗料を塗布するステップＳｔ１と、前記下塗り水性塗料を加熱硬化させるステップＳｔ２と、前記加熱硬化された下塗り水性塗料の塗装面に、前記下塗り塗料と同様の中塗り水性塗料を塗布するステップＳｔ３と、前記中塗り水性塗料を加熱硬化させるステップＳｔ４と、前記加熱硬化された中塗り水性塗料の塗装面に、アクリル変性アルキド樹脂ワニス、水性メラミン系樹脂ワニス、水性エポキシ系ワニス、体質顔料を含有する上塗り水性塗料を塗布するステップＳｔ５と、前記上塗り水性塗料を加熱硬化させるステップＳｔ６とからなることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、金属材に水性塗料を塗装して形成した塗膜の仕上り外観を改善し得る水性塗料の塗装方法および塗装物に関する。

従来、金属材への塗装方法は、金属材の前処理後に有機溶剤型エポキシ系樹脂やメラミン系樹脂の下塗り塗料で塗膜を形成後、有機溶剤型メラミン系樹脂やアクリル系樹脂の上塗り塗料で塗膜を形成していた（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、塗装時の火災や爆発の危険性、労働安全衛生、環境汚染の低減など作業性の観点から水性塗料への移行が強く望まれている。水性塗料についてはいくつかの提案がされているが、金属材への塗装時にだれが発生したり、有機溶剤型の持つ平滑性などの仕上り外観が必ずしも確保されているとは限らなかった（例えば、特許文献２参照。）。

特に、水性塗料を用いて、配電盤、制御盤、交通機器のような大形箱体の金属板を垂直配置にして下塗り、中塗り、上塗りの塗膜を形成すると、各塗膜にだれが発生する問題がある。また、Ｌ字状のアングルを取り付けた個所では、このだれが発生し易かった。
特開平８−２９４６６２号公報（第２〜３ページ）特開２００３−２０４０９号公報（第２ページ）

上記の従来の塗装方法においては、次のような問題がある。

有機溶剤型塗料では、塗布時の作業性に問題がある。

水性塗料では、大形の金属材への塗装時にだれが発生する問題がある。また、一般的な水性塗料では、硬化温度が高く下塗り、中塗り、上塗りの各塗膜で一定条件での乾燥ができなかった。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、優れた塗膜性能を有し得る水性塗料の塗装方法およびその塗装方法で塗装された塗装物を得ることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の水性塗料の塗装方法は、金属材に、アクリル変性アルキド樹脂ワニス、水性メラミン系樹脂ワニス、水性エポキシ系ワニス、防錆顔料、体質顔料を含有する下塗り水性塗料を塗布するステップと、前記下塗り水性塗料を加熱硬化させるステップと、前記加熱硬化された下塗り水性塗料の塗装面に、前記アクリル変性アルキド樹脂ワニス、水性メラミン系樹脂ワニス、水性エポキシ系ワニス、防錆顔料、体質顔料を含有する中塗り水性塗料を塗布するステップと、前記中塗り水性塗料を加熱硬化させるステップと、前記加熱硬化された中塗り水性塗料の塗装面に、アクリル変性アルキド樹脂ワニス、水性メラミン系樹脂ワニス、水性エポキシ系ワニス、体質顔料を含有する上塗り水性塗料を塗布するステップと、前記上塗り水性塗料を加熱硬化させるステップと
からなることを特徴とする。

本発明によれば、水性塗料で塗装を行うので、有機溶剤型塗料と比べて塗布時の作業性が優れたものになる。

また、本発明によれば、体質顔料を所定量配合しているので、下塗り塗膜、中塗り塗膜、上塗り塗膜のいずれの塗膜においても、だれが認められず、また、これらの塗膜は一定条件で乾燥することができる。

以下、本発明の実施例に係る水性塗料の塗装方法および塗装物を図面を参照して説明する。

先ず、本発明の実施例１に係る水性塗料の塗装方法を図１および図２を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る金属材への塗装系を示す断面図、図２は、本発明の実施例１に係る金属材の塗装方法の手順を示すフローチャートである。

図１に示すように、金属材１に水性下塗り塗料の下塗り塗膜２を形成し、次いでその塗面に水性中塗り塗料の中塗り塗膜３を形成し、最後にその塗面に水性上塗り塗料の上塗り塗膜４を形成する。

下塗り塗料と中塗り塗料とは全く同様な塗料であり、アクリル変性アルキド樹脂ワニス、水性メラミン樹脂ワニス、水性エポキシ樹脂ワニス、体質顔料、着色顔料、防錆顔料、添加剤および希釈剤から構成された水性下塗り塗料兼中塗り塗料（アスカベークＨＳプラサフ関西ペイント社製）である。水性下塗り塗料兼中塗り塗料の成分を表１に示す。

下塗り塗料兼中塗り塗料は、アクリル変性アルキド樹脂とメラミン樹脂との組合せにより、１３０〜１５０℃の低温において２０〜３０分で硬化し、水分および酸素の透過を抑制する緻密な塗膜を形成できる。また、エポキシ樹脂を配合することにより、優れた付着力を有するようになる。更には、シリカからなる防錆顔料を加えることにより、優れた防錆力を有するようになる。

ここで、防錆顔料は、５〜１０重量％の配合が好ましく、最も防錆力を発揮できる。５重量％以下では、防錆力が充分に発揮できず、また、１０重量％以上では、塗膜の耐衝撃性が劣ってくる。

また、着色顔料を含有したタルクからなる体質顔料は、２３〜２８重量％の配合が好ましく、最も塗膜のだれを抑制することができる。２３重量％以下では、だれを充分に抑制することができず、また、２８重量％以上では、吸湿が大きくなり塗膜が膨れることがある。

上塗り塗料は、アクリル変性アルキド樹脂ワニス、水性メラミン樹脂ワニス、水性エポキシ樹脂ワニス、体質顔料、着色顔料、添加剤および希釈剤から構成された水性上塗り塗料（アスカベークＨＳ５Ｙ７／１グロス４０関西ペイント社製）である。水性上塗り塗料の成分を表２に示す。

上塗り塗料は、アクリルで変性されたアルキド樹脂により優れた耐候性を有し、また、メラミン樹脂との組合せにより、１３０〜１５０℃の低温において２０〜３０分（下塗り塗料兼中塗り塗料と同じ条件）で硬化する。更には、下塗り塗料兼中塗り塗料と同種のアルキド樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂から構成されているので、各塗膜２、３、４間での親和性が良くなり接着力が向上する。

ここで、着色顔料を含有したタルクからなる体質顔料は、２３〜２８重量％の配合が好ましく、最も塗膜のだれを抑制することができる。２３重量％以下では、だれを充分に抑制することができず、また、２８重量％以上では、吸湿が大きくなり塗膜が膨れることがある。

本発明の実施例１における水性塗料の塗装方法を図２に示す。

先ず、ステップＳｔ１において、金属材１に下塗り塗料兼中塗り塗料を例えばスプレーで塗布し、下塗り塗膜２を１５〜６０μｍ形成する。ここで、金属材１である酸洗鋼鈑や冷間圧延鋼鈑（ＳＰＣＣ）に対して、塗装に適した表面状態にするため、りん酸亜鉛被膜といった化学的処理やサンドブラスト処理といった機械的処理を実施する。

次いで、ステップＳｔ２において、加熱硬化させる。

次いで、ステップＳｔ３において、下塗り塗料兼中塗り塗料を例えばスプレーで塗布し、中塗り塗膜３を１５〜６０μｍ形成する。

次いで、ステップＳｔ４において、加熱硬化させる。

次いで、ステップＳｔ５において、上塗り塗料を例えばスプレーで塗布し、上塗り塗膜４を１５〜６０μｍ形成する。

最後に、ステップＳｔ６において、加熱硬化させる。

ここで、ステップＳｔ２、ステップＳｔ４、およびステップＳｔ６の加熱硬化は、低温の１３０〜１５０℃で硬化時間が２０〜３０分と一定条件である。

このような塗装方法を用いて、配電盤や制御盤などに用いられる大形形状の幅１．８ｍ、高さ２．３ｍ、厚さ１．６ｍｍの金属板を用い、各塗膜２、３、４を形成したものを実施例１とした。そして、この塗膜２、３、４を、だれ、平滑性、付着力で評価した。

結果を表３に示す。表３に示すように、各塗膜２、３、４には、だれが認められず、また、平滑性、付着力も良好であった。

なお、この塗膜において、ＪＩＳＫ５６００に準じる塩水噴霧試験、耐湿試験、耐候試験、鉛筆引っかき試験、耐衝撃試験、および亜硫酸ガス試験（ガス濃度２０ｐｐｍ、２０００時間）、塩素ガス試験（ガス濃度１ｐｐｍ、２０００時間）を実施したが、いずれにおいても良好であり、優れた塗膜性能を有していた。

（比較例）
下塗り塗料としては、アクリル変性アルキド樹脂ワニス、水性メラミン樹脂ワニス、水性エポキシ樹脂ワニス、体質顔料、着色顔料、添加剤および希釈剤から構成された水性下塗り塗料（アスカベーク（Ｔ）ＥＬＴサフェーサ関西ペイント社製）を用いた。また、上塗り塗料としては、アクリル変性アルキド樹脂ワニス、水性メラミン樹脂ワニス、水性エポキシ樹脂ワニス、体質顔料、着色顔料、添加剤および希釈剤から構成された水性上塗り塗料（アスカベーク（Ｔ）５Ｙ７／１グロス４０関西ペイント社製）を用いた。

そして、実施例１と同様の幅１．８ｍ、高さ２．３ｍ、厚さ１．６ｍｍの金属板を用い、下塗り塗膜と上塗り塗膜とを形成させた。ここで、金属板には、実施例１と同様に塗装に適した表面状態にするため、りん酸亜鉛被膜といった化学的処理やサンドブラスト処理といった機械的処理を実施した。また、下塗り塗膜および上塗り塗膜は、いずれもスプレーで塗布し、それぞれ１５〜６０μｍ形成して加熱硬化させた。

このような塗布方法によって得られた塗膜を、だれ、平滑性、付着力で評価した。結果を表３に示すように、塗膜にだれが認められた。

本発明の実施例１による水性塗料の塗布方法によれば、大形の金属材１に、塗布時の作業性に優れた水性塗料で下塗り塗膜２、中塗り塗膜３および上塗り塗膜４を形成しても、だれが認められず、優れた塗膜性能を有していた。また、これらの塗膜２、３、４は、一定条件で加熱硬化することができる。

なお、上記実施例１では、下塗り塗膜２、中塗り塗膜３、上塗り塗膜４の３層塗膜について説明したが、下塗り塗料を塗布した下塗り塗膜と上塗り塗料を塗布した上塗り塗膜とから形成される２層塗膜においても、各塗膜に、だれが認められず、また、平滑性、ゴバン目による付着力も良好であった。

また、下塗り塗膜を形成後、加熱硬化させず上塗り塗膜を形成して、下塗り塗膜と上塗り塗膜とを一緒に加熱硬化させる、所謂２コート１ベイク方式を実施しても、下塗り塗膜と上塗り塗膜に親和性があり、だれが認められず、また、平滑性、ゴバン目による付着力も良好であった。

次に、本発明の実施例２に係る水性塗料の塗装方法を図３および図４を参照して説明する。図３は、本発明の実施例２に係る金属材への塗装系を示す断面図、図４は、本発明の実施例２に係る金属材の塗装方法の手順を示すフローチャートである。この実施例２が実施例１と異なる点は、下塗り塗膜の塗膜面に凸凹を修正するパテを設けたことである。

図３および図４において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、水性塗料は、実施例１と同様であるのでその説明を省略する。更に、比較例も実施例１と同様であるのでその説明を省略する。

図３に示すように、金属材１に水性下塗り塗料の下塗り塗膜２を形成し、次いでその凸凹状の塗面にパテ５（エステラックパテカシュー社製）を設け、凸凹を修正後、水性中塗り塗料の中塗り塗膜３を形成し、最後にその塗面に水性上塗り塗料の上塗り塗膜４を形成する。ここで、パテ５は、特に上塗り塗膜４の美観を向上させるときに用いられる。

本発明の実施例２における水性塗料の塗装方法を図４に示す。

先ず、ステップＳｔ１において、下塗り塗膜２を形成し、ステップＳｔ２において、加熱硬化させる。

次いで、ステップＳｔ２−１において、下塗り塗膜２の凸凹面にパテ５を設ける。

次いで、ステップＳｔ３において、中塗り塗膜３を形成し、ステップＳｔ４において、加熱硬化させる。

次いで、ステップ４−１において、中塗り塗膜３の塗装面を研磨する。ここで、下塗り塗料兼中塗り塗料に配合される体質顔料に、球状タルクを用いることで研磨剤に対してのからみが抑制され、優れた研磨性が生じる。

次いで、ステップＳｔ５において、上塗り塗膜４を形成し、最後に、ステップＳｔ６において、加熱硬化させる。

このような塗装方法を用いて、配電盤や制御盤に用いられる大形形状の幅１．８ｍ、高さ２．３ｍ、厚さ１．６ｍｍの金属板を用い、パテ５を設けて各塗膜２、３、４を形成したものを実施例２とした。そして、パテ５を設けた塗膜２、３、４を、だれ、平滑性、付着力で評価した。

本発明の実施例２による水性塗料の塗布方法によれば、パテ５を設けた塗膜においても、だれが認められず、優れた塗膜性能を有していた。

本発明の実施例１に係る金属材への塗装系を示す断面図。本発明の実施例１に係る金属材の塗装方法の手順を示すフローチャート。本発明の実施例２に係る金属材への塗装系を示す断面図。本発明の実施例２に係る金属材の塗装方法の手順を示すフローチャート。

符号の説明

１金属材
２下塗り塗膜
３中塗り塗膜
４上塗り塗膜
５パテ

Claims

金属材に、アクリル変性アルキド樹脂ワニス、水性メラミン系樹脂ワニス、水性エポキシ系ワニス、防錆顔料、体質顔料を含有する下塗り水性塗料を塗布するステップと、
前記下塗り水性塗料を加熱硬化させるステップと、
前記加熱硬化された下塗り水性塗料の塗装面に、前記アクリル変性アルキド樹脂ワニス、水性メラミン系樹脂ワニス、水性エポキシ系ワニス、防錆顔料、体質顔料を含有する中塗り水性塗料を塗布するステップと、
前記中塗り水性塗料を加熱硬化させるステップと、
前記加熱硬化された中塗り水性塗料の塗装面に、アクリル変性アルキド樹脂ワニス、水性メラミン系樹脂ワニス、水性エポキシ系ワニス、体質顔料を含有する上塗り水性塗料を塗布するステップと、
前記上塗り水性塗料を加熱硬化させるステップと
からなることを特徴とする水性塗料の塗布方法。
金属材に、アクリル変性アルキド樹脂ワニス、水性メラミン系樹脂ワニス、水性エポキシ系ワニス、防錆顔料、体質顔料を含有する下塗り水性塗料を塗布するステップと、
前記下塗り水性塗料を加熱硬化させるステップと、
前記加熱硬化された下塗り水性塗料の塗装面に、パテを設けるステップと、
前記アクリル変性アルキド樹脂ワニス、水性メラミン系樹脂ワニス、水性エポキシ系ワニス、防錆顔料、体質顔料を含有する中塗り水性塗料を塗布するステップと、
前記中塗り水性塗料を加熱硬化させるステップと、
前記加熱硬化された中塗り水性塗料の塗装面を研磨するステップと、
前記研磨された中塗り水性塗料の塗装面に、アクリル変性アルキド樹脂ワニス、水性メラミン系樹脂ワニス、水性エポキシ系ワニス、体質顔料を含有する上塗り水性塗料を塗布するステップと、
前記上塗り水性塗料を加熱硬化させるステップと
からなることを特徴とする水性塗料の塗布方法。
金属材に、アクリル変性アルキド樹脂ワニス、水性メラミン系樹脂ワニス、水性エポキシ系ワニス、防錆顔料、体質顔料を含有する下塗り水性塗料を塗布するステップと、
前記下塗り水性塗料を加熱硬化させるステップと、
前記加熱硬化された下塗り水性塗料の塗装面に、アクリル変性アルキド樹脂ワニス、水性メラミン系樹脂ワニス、水性エポキシ系ワニス、体質顔料を含有する上塗り水性塗料を塗布するステップと、
前記上塗り水性塗料を加熱硬化させるステップと
からなることを特徴とする水性塗料の塗布方法。
金属材に、アクリル変性アルキド樹脂ワニス、水性メラミン系樹脂ワニス、水性エポキシ系ワニス、防錆顔料、体質顔料を含有する下塗り水性塗料を塗布するステップと、
前記下塗り水性塗料の塗装面に、アクリル変性アルキド樹脂ワニス、水性メラミン系樹脂ワニス、水性エポキシ系ワニス、体質顔料を含有する上塗り水性塗料を塗布するステップと、
前記下塗り水性塗料および上塗り水性塗料とを加熱硬化させるステップと
からなることを特徴とする水性塗料の塗布方法。
前記請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の塗装方法で塗装されたことを特徴とする塗装物。