JP2005205262A - 複層塗膜形成方法及び塗装物品 - Google Patents

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Abstract

【課題】
自動車車体外板等の各種工業製品に対して、明度が低い青系あるいは赤系の塗色においても光輝感、透明感に優れる塗膜を提供する。
【解決手段】本発明は、基材上に、着色顔料を含んでなるカラーベースコート塗料(A)、特定の着色顔料及び鱗片状光輝性顔料を含んでなるメタリックベース塗料(B)、トップクリヤー塗料(C)を順次塗装して、明度が低い青系あるいは赤系の塗色においても、光輝感、透明感に優れる複層塗膜構造、複層塗膜形成方法及び塗装物品に関するものである。
【選択図】なし

Description

本発明は、光輝感、透明感に優れる塗膜構造、塗膜形成方法及び塗装物品に関する。
着色塗料、金属フレーク顔料を配合したメタリック塗料及びクリヤー塗料を順次塗装して、複層塗膜を形成する方法はすでに知られている。例えば、特許文献1には、透明感及び彩度に優れ、且つ隠蔽性に優れたマイカ塗膜の形成方法として、基材上に、カラーベース塗膜を形成し、焼付け硬化させた後、ベースカラー塗膜、マイカベース塗膜及びクリヤー塗膜を順次形成するマイカ塗膜の形成方法において、上記カラーベース塗膜が呈する色相と、上記ベースカラー塗膜が呈する色相及び上記マイカベース塗膜が呈する色相が同系色であり、且つ、上記マイカベース塗膜を形成するマイカベース塗料が、透明性顔料と非透明性顔料とを重量比で3/1〜20/1の比で含有することを特徴とする高意匠マイカ塗膜の形成方法が記載されている。しかし、この方法では、明度が低い青系あるいは赤系の塗色においては、十分な透明感は得られない。
特開2003−236465号公報
したがって、本発明の目的は、明度が低い青系あるいは赤系の塗色においても光輝感、透明感に優れる塗膜構造、塗膜形成方法及び塗装物品を提供することである。
本発明は、
1.基材上に着色顔料を含んでなるカラーベースコート塗料(A)による塗膜層、該カラーベースコート塗料(A)による塗膜とL*C*h表色系による明度差ΔLが30以下かつ色相差Δhが50以下かつ彩度差ΔCが30以下となるメタリックベース塗料(B)による塗膜層、及びトップクリヤー塗料(C)による塗膜層が積層してなることを特徴とする塗膜構造、
2.基材上に着色顔料を含んでなるカラーベースコート塗料(A)、該カラーベースコート塗料(A)による塗膜とL*C*h表色系による明度差ΔLが30以下かつ色相差Δhが50以下かつ彩度差ΔCが30以下となる塗膜を形成するように選択された着色顔料及び鱗片状光輝性顔料を含んでなるメタリックベース塗料(B)、及びトップクリヤー塗料(C)を順次塗装することを特徴とする複層塗膜形成方法、
3.メタリックベース塗料(B)による塗膜の可視光領域における光線透過率が40%以上である1項記載の塗膜構造及び2項記載の複層塗膜形成方法、
4.トップクリヤー塗料(C)が染料及び/又は着色顔料を含む3項記載の塗膜構造及び複層塗膜形成方法。
5.複層塗膜のL*C*h表色系における色相角度hが180°から300°である3項記載の塗膜構造及び複層塗膜形成方法、
6.2〜5項のいずれか1項記載の複層塗膜形成方法で得られた塗装物品
に関する。
本発明は、基材上に、着色顔料を含んでなるカラーベースコート塗料(A)、特定の着色顔料及び鱗片状光輝性顔料を含んでなるメタリックベース塗料(B)、トップクリヤー塗料(C)を順次塗装して得られる塗膜構造、複層塗膜形成方法であって、本発明方法によって、明度が低い青系あるいは赤系の塗色においても光輝感、透明感に優れる塗膜を得ることができる。
本発明方法において基材としては、鉄、亜鉛、アルミニウム等の金属やこれらを含む合金、これらの金属によるメッキまたは蒸着が施された成型物、及びガラス、プラスチックや発泡体などによる成型物等の素材:ならびにこれらの素材に応じて適宜、脱脂処理や表面処理を実施した処理素材も基材とすることができる。さらに、上記基材に下塗り塗膜及び/又は中塗り塗膜を形成させたものを基材とすることもでき、これらの塗膜形成した基材が特に好ましい。
上記下塗り塗膜は、素材表面を隠蔽したり、素材に防食性及び防錆性などを付与するために形成されるものであり、下塗り塗料を塗装し、乾燥、硬化することによって得ることができる。この下塗り塗料種としては特に限定されるものではなく、例えば、電着塗料、溶剤型プライマー等を挙げることができる。
また、上記中塗り塗膜とは、素材表面や下塗り塗膜を隠蔽したり、付着性や耐チッピング性などを付与するために形成されるものであり、素材表面や下塗り塗膜上に、中塗り塗料を塗装し、乾燥、硬化することによって得ることができる。中塗り塗料種は、特に限定されるものではなく、それ自体既知のものを使用することができ、例えば、熱硬化性樹脂組成物及び着色顔料を必須成分とする有機溶剤系又は水系の中塗り塗料を好ましく使用することができる。
また、基材として、下塗り塗膜及び/又は中塗り塗膜を形成させた基材を用いる場合においては、下塗り塗膜及び/又は中塗り塗膜を加熱などにより硬化させた後に、後述する次工程の塗料を塗装することができる。また、下塗り塗膜及び/又は中塗り塗膜が未硬化の状態で、次工程の塗料を塗装し、同時に加熱することによって下塗り塗膜及び/又は中塗り塗膜と次工程の塗料を硬化させることもできる。
本発明では、上述の如き基材上にカラーベースコート塗料(A)を塗装する。カラーベースコート塗料(A)は、基材を隠蔽し、複層塗膜の色相、特にシェード部における色相を決定する塗料であって、着色顔料を必須成分として含有する。該着色顔料としては、インク用、塗料用として従来公知の顔料を1種あるいは2種以上を組み合わせて使用することができる。着色顔料の具体例としては、酸化チタン、酸化鉄等の金属酸化物顔料、チタンイエロー等の複合酸化金属顔料、カーボンブラック、アゾ系顔料、キナクリドン系顔料、ジケトピロロピロール系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料、金属キレートアゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、インダンスロン系顔料、ジオキサン系顔料、インジゴ系顔料等を挙げることができる。
上記着色顔料の配合量は、得られる塗膜の着色力や仕上がり外観の点からベースコート塗料(A)中のビヒクル固形分100重量部に対して、1〜150重量部、好ましくは3〜100重量部が適当である。
本発明のカラーベースコート塗料(A)には、着色顔料のほかに、ビヒクルとして、樹脂成分を含有することができる。樹脂成分としては、熱硬化性樹脂組成物が好ましく、具体的には、水酸基などの架橋性官能基を有する、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂などの基体樹脂と、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリイソシアネ−ト化合物(ブロック体も含む)などの架橋剤とを併用したものが挙げられ、これらは有機溶剤及び/又は水などの溶媒に溶解または分散させて使用することができる。
さらに、カラーベースコート塗料(A)には、必要に応じて、水あるいは有機溶剤等の溶媒、レオロジーコントロール剤、顔料分散剤、沈降防止剤、硬化触媒、消泡剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の各種添加剤、体質顔料などを適宜配合することができる。
カラーベースコート塗料(A)は、前述の成分を混合分散せしめることによって調製することができる。カラーベースコート塗料(A)は、塗装に際しては、通常、固形分含有率が30〜60重量%、好ましくは35〜50重量%、また、20℃における粘度が18〜25秒/フォ−ドカップ#4となるように調整しておくことが好ましい。
カラーベースコート塗料(A)は、静電塗装、エア−スプレ−、エアレススプレ−などの方法で塗装することができ、その膜厚は硬化塗膜に基づいて10〜45μmの範囲内とするのが、塗膜の平滑性の点から好ましい。カラーベースコート塗料(A)の塗膜それ自体は、通常約70〜約150℃の温度で架橋硬化させることができる。
本発明方法においては、カラーベースコート塗料(A)を塗装架橋硬化させた塗膜上にメタリックベース塗料(B)を塗装することができるが、カラーベースコート塗料(A)を加熱硬化させることなく未架橋硬化の状態の塗膜上にメタリックベース塗料(B)を塗装することができる。
本発明方法は、カラーベースコート塗料(A)を塗装して得られた塗膜上に、さらにメタリックベース塗料(B)を塗装して複層塗膜を得ることを特徴とする。メタリックベース塗料(B)は、複層塗膜において光輝感、ハイライト部の色相を決定する塗料であって、着色顔料及び鱗片状光輝性顔料を必須成分として含有する。
本発明方法におけるメタリックベース塗料(B)に配合せしめる着色顔料は、カラーベース塗料(A)による塗膜とメタリックベース塗料(B)による塗膜とのL*C*h表色系による明度差ΔLが30以下かつ色相差Δhが50以下かつ彩度差ΔCが30以下となるように選択されることが好ましく、より好ましくは、明度差ΔLが20以下かつ色相差Δhが35以下かつ彩度差ΔCが20以下である。具体的には、カラーベース塗料(A)とメタリックベース塗料(B)をそれぞれ硬化塗膜として30μmとなるように平滑なブリキ板上に塗装後、乾燥硬化させた塗膜を「SMカラーコンピューター」(測色計、商品名、スガ試験機社製)にて測色を行うことができる。ここでいうL*C*h表色系とは、1976年に国際照明委員会で規定され、JIS Z 8729にも採用されているL*a*b*表色系を極座標表示したものであって、L*は明度を表し、C*は原点からの距離として彩度を表す、hはL*a*b*表色系におけるa*赤方向の軸を0°として、ここから反時計方向の色相に対して移動した色相角度を表す。
本発明のメタリックベース塗料(B)に含まれる着色顔料としては、インク用、塗料用として従来公知の顔料を1種あるいは2種以上組み合わせて使用することができる。着色顔料の具体例としては、チタンイエロー等の複合酸化金属顔料、アゾ系顔料、キナクリドン系顔料、ジケトピロロピロール系顔料、ペリレン系顔料、ペリノン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、イソインドリン系顔料、イソインドリノン系顔料、金属キレートアゾ系顔料、フタロシアニン系顔料、インダンスロン系顔料、ジオキサン系顔料、インジゴ系顔料等を挙げることができる。これら着色顔料の好ましい含有量は、塗膜中のビヒクル固形分100重量部に対して、0.1〜30重量部が好ましく、より好ましくは1〜20重量部が適当である。
本発明のメタリックベース塗料(B)は、複層塗膜の透明感の点から、メタリックベース塗料(B)による塗膜の可視光領域における光線透過率が40%以上であることが好ましく、より好ましくは50%以上である。塗膜の光線透過率とは、具体的には、硬化塗膜として30μmとなるように平滑なPTFE板に塗装後、乾燥硬化させたものを剥離した塗膜を分光光度計「MPS−2450」(商品名:島津製作所製)にて測定した可視光領域(波長400nm〜700nm)における光線透過率である。可視光領域の光線透過率とは、可視光領域の入射光に対する透過光の強度の比であって、入射光量と透過光量をそれぞれ積分して測定することができ、数値が大きいほど透明度が高いことを意味する。
本発明のメタリックベース塗料(B)は、前記の光線透過率を得るために、特に濁り顔料を一定量以上含まないことが望ましい。ここでいう濁り顔料とは、塗料中の樹脂固形分100重量部に基づいて顔料量が20重量部となるように配合して塗料化し、硬化塗膜厚が30μmとなるように平滑なPTFE板に塗装し、硬化、剥離した塗膜を分光光度計「MPS−2450」(商品名:島津製作所製)にて測定した可視光領域(波長400nm〜700nm)における光線透過率が5%以下となるような顔料を意味し、具体例としては、粒径が100nmを超える酸化チタンや酸化鉄等の金属酸化物顔料やカーボンブラックなどが挙げられる。これら濁り顔料は、塗料組成物中の樹脂固形分100重量部に対して、カーボンブラックにおいては0.2重量部以下、その他の濁り顔料においては2重量部以下であることが特に望ましい。
また、本発明のメタリックベースコート塗料(A)における鱗片状光輝性顔料としては、例えば、アルミニウム、銅、ニッケル合金、ステンレス等の鱗片状金属顔料、表面を金属酸化物で被覆した鱗片状金属顔料、表面に着色顔料を化学吸着させた鱗片状金属顔料、表面に酸化還元反応を起こさせることにより酸化アルミニウム層を形成した鱗片状アルミニウム顔料、アルミニウム固溶盤状酸化鉄顔料、ガラスフレーク顔料、表面を金属酸化物で被覆したガラスフレーク顔料、表面に着色顔料を化学吸着させたガラスフレーク顔料、表面を二酸化チタンで被覆した干渉マイカ顔料、干渉マイカ顔料を還元した還元マイカ顔料、表面に着色顔料を化学吸着させたり、表面を酸化鉄で被覆した着色マイカ顔料、表面を二酸化チタンで被覆したグラファイト顔料、表面を二酸化チタンで被覆したシリカフレークやアルミナフレーク顔料、盤状酸化鉄顔料、ホログラム顔料、合成マイカ顔料、らせん構造を持つコレステリック液晶ポリマー顔料、オキシ塩化ビスマス顔料などが挙げられる。これらのうち、干渉マイカ顔料が特に好ましいが、限定されるものではなく、求める光輝感に応じて各種鱗片状光輝性顔料を適宜使用することができる。
本発明におけるメタリックベース塗料(B)に基づく塗膜において、鱗片状光輝顔料の好ましい配合量は、光輝感、塗膜外観の点から、塗膜中の樹脂固形分100重量部に対して、0.1〜30重量部が好ましく、より好ましくは1〜20重量部である。
本発明のメタリックベース塗料(B)には、着色顔料、鱗片状光輝性顔料のほかに、ビヒクルとして、樹脂成分を含有することができる。樹脂成分としてはカラーベースコート塗料(A)に使用できる樹脂と同様のものを使用することができる。
さらに、メタリックベース塗料(B)には、必要に応じて、水あるいは有機溶剤等の溶媒、顔料分散剤、沈降防止剤、硬化触媒、消泡剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤等の各種添加剤、体質顔料などを適宜配合することができる。
本発明方法におけるメタリックベース塗料(B)は、前述の成分を混合分散せしめることによって調製される。メタリックベース塗料(B)は塗装の際は固形分含有率を、塗料組成物に基づいて、15〜50重量%、好ましくは20〜40重量%に、また、20℃における粘度を11〜15秒/フォ−ドカップ#4に調整しておくことが好ましい。
本発明のメタリックベース塗料(B)は、静電塗装、エア−スプレ−、エアレススプレ−などの方法で塗装することができ、その膜厚は硬化塗膜に基づいて5〜25μmの範囲内とするのが好ましい。メタリックベース塗料(B)の塗膜それ自体は約70〜約150℃の温度で硬化させることができる。
本発明においては、メタリックベース塗料(B)を塗装して得られた塗膜上にさらにトップクリヤー塗料(C)を1層もしくは2層以上塗装して、トップクリヤー塗膜を形成させることができる。トップクリヤー塗料(C)は、メタリックベース塗料(B)の未硬化もしくは硬化させてなる塗面に塗装することができる。
本発明のトップクリヤー塗料(C)としては、従来公知のものが制限なく使用できる。例えば、基体樹脂及び架橋剤を含有する液状もしくは粉体状の塗料組成物が適用できる。基体樹脂の例としては、水酸基、カルボキシル基、シラノ−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る。架橋剤としては、前記基体樹脂の官能基と反応しうるメラミン樹脂、尿素樹脂、ポリイソシアネ−ト化合物、ブロックポリイソシアネ−ト化合物、エポキシ化合物又は樹脂、カルボキシル基含有化合物又は樹脂、酸無水物、アルコキシシラン基含有化合物又は樹脂等が挙げられる。また、必要に応じて、水や有機溶剤等の溶媒、硬化触媒、消泡剤、紫外線吸収剤等の添加剤を適宜配合することができる。
本発明におけるトップクリヤー塗料(C)には、透明性を損なわない範囲内において、着色顔料を適宜配合することができる。着色顔料としては、インク用、塗料用として従来公知の顔料を1種あるいは2種以上を組み合わせて配合することができる。その添加量は、適宜決定されて良いが、クリヤー塗膜中の樹脂100固形分重量部に対して、30重量部以下、好ましくは0.1〜10重量部である。
本発明におけるクリヤー塗料は、静電塗装、エア−スプレ−、エアレススプレ−などの方法で塗装することができ、その膜厚は硬化塗膜に基づいて5〜40μmの範囲内とするのが好ましい。トップクリヤー塗料(C)の塗膜それ自体は約70〜約150℃の温度で架橋硬化させることができる。
本発明方法で得られる複層塗膜は、明度が低い色域であるL*C*h表色系における色相角度hが120°以上且つ60°以下であることが好ましく、より好ましくは180°〜300°である。ここでいう色相角度は、具体的には、本発明の方法で得られた複層塗膜を「SMカラーコンピューター」(測色計、商品名、スガ試験機社製)にて測色して求めることができる。
次に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。
実施例1〜6及び比較例1、2
基材の調整
脱脂及びりん酸亜鉛処理した鋼板(JISG3141、大きさ400×300×0.8mm)にカチオン電着塗料「エレクロン9400HB」(商品名:関西ペイント株式会社製、アミン変性エポキシ樹脂系カチオン樹脂に硬化剤としてブロックポリイソシアネ−ト化合物を使用したもの)を硬化塗膜に基づいて膜厚20μmになるように電着塗装し、170℃で20分加熱して架橋硬化させて電着塗膜を得た。
得られた電着塗面に、中塗塗料「ル−ガベ−ク中塗りグレ−」(商品名:関西ペイント株式会社製、ポリエステル樹脂・メラミン樹脂系有機溶剤型塗料)をエアスプレーにて硬化塗膜にμ膜厚30μmになるように塗装し、140℃で30分加熱して架橋硬化させて、中塗塗膜を形成した塗板を基材とした。
塗料の調整
水酸基含有アクリル樹脂(水酸基価100、数平均分子量20000)及びメラミン樹脂からなる樹脂成分100重量部(固形分)あたり、光輝材及び必要に応じて着色顔料を表1に示す比率で配合して攪拌混合し、塗装に適正な粘度に希釈して、固形分約25%の有機溶剤型塗料を調整し、各実施例及び比較例に使用するカラーベース塗料、メタリックベース塗料を作成した。
また、トップクリヤー塗料としては、実施例1〜4及び比較例1、2についてはクリヤー塗料(ル−ガベ−ククリヤ−、関西ペイント製、商品名、アクリル樹脂・アミノ樹脂系、有機溶剤型)塗装に適正な粘度に希釈した。実施例5、6については、表1に示す比率でクリヤー塗料(ル−ガベ−ククリヤ−、関西ペイント製、商品名、アクリル樹脂・アミノ樹脂系、有機溶剤型)に着色顔料を配合し、ビーズミルにて分散し、クリヤー塗料を作成した。
Figure 2005205262
測色
(2)で調整したカラーベース塗料、メタリックベース塗料をそれぞれ平滑なブリキ板にエアスプレーにて硬化塗膜に基づいて30μmとなるように塗装し、140℃で30分加熱して架橋硬化させて形成した塗板を「SMカラーコンピューター」(測色計、商品名、スガ試験機社製)にて測色して、10度視野、照明としてD65を使用したときのカラーベース塗料とメタリックベース塗料の明度差ΔL、彩度差ΔC、色相角度差Δhを算出した。結果を表2に示す。
光線透過率の測定
(2)で調整したメタリックベース塗料をそれぞれ平滑なPTFE板にエアスプレーにて硬化塗膜に基づいて30μmとなるように塗装し、140℃で30分加熱して架橋硬化させて形成した塗膜を剥離させて、分光光度計「MPS−2450」(商品名:島津製作所製)にて、可視光領域(波長400nm〜700nm)における光線透過率を測定した。結果を表2に示す。
Figure 2005205262
試験板の作成
以下の手順にて、表1に示す構成となるようにカラーベース塗料、ベースコート塗料、を塗装し、トップクリヤー塗料を塗装して試験板とした。
(カラーベース塗料の塗装)
(1)で作成した中塗り塗板に、(2)で作成したカラーベース塗料をミニベル型回転式静電塗装機を用いて、ブ−ス温度20℃、湿度75%の条件で塗装した。塗装後、室温にて15分間放置した後に、熱風循環式乾燥炉内を使用して、140℃で30分間加熱し、30μmの膜厚の硬化塗膜を得た。
(メタリックベース塗料の塗装)
カラーベース塗膜上に、(2)で作成したメタリックベース塗料をREAガンを用いて、ブ−ス温度20℃、湿度75%の条件で、硬化塗膜として、7〜15μmとなるように塗装した。
(トップクリヤー塗料の塗装)
メタリックベース塗料を塗装後に、室温にて15分間放置し、ついで、これらの未硬化塗面に、(2)で作成したトップクリヤー塗料をミニベル型回転式静電塗装機を用いて、ブ−ス温度20℃、湿度75%の条件で硬化塗膜として、25〜35μmとなるように塗装した。塗装後、室温にて15分間放置した後に、熱風循環式乾燥炉内を使用して、140℃で30分間加熱し、複層塗膜を同時に乾燥硬化せしめて試験板とした。
(評価試験)
実施例1〜6及び比較例1、2で得られた試験板について、目視にて、光輝感、透明感を評価した。また、得られた複層塗膜をそれぞれ「SMカラーコンピューター」(測色計、商品名、スガ試験機社製)にて測色して、10度視野、照明としてD65を使用したときの色相角度hを算出した。表3にその結果を示す。
Figure 2005205262
本発明の塗膜形成方法は、各種工業製品、特に自動車車体の外板に適用できる。

Claims (6)

  1. 基材上に着色顔料を含んでなるカラーベースコート塗料(A)による塗膜層、該カラーベースコート塗料(A)による塗膜とL*C*h表色系による明度差ΔLが30以下かつ色相差Δhが50以下かつ彩度差ΔCが30以下となるメタリックベース塗料(B)による塗膜層、及びトップクリヤー塗料(C)による塗膜層が積層してなることを特徴とする塗膜構造。
  2. 基材上に着色顔料を含んでなるカラーベースコート塗料(A)、該カラーベースコート塗料(A)による塗膜とL*C*h表色系による明度差ΔLが30以下かつ色相差Δhが50以下かつ彩度差ΔCが30以下となる塗膜を形成するように選択された着色顔料及び鱗片状光輝性顔料を含んでなるメタリックベース塗料(B)、及びトップクリヤー塗料(C)を順次塗装することを特徴とする複層塗膜形成方法。
  3. メタリックベース塗料(B)による塗膜の可視光領域における光線透過率が40%以上である請求項1記載の塗膜構造及び請求項2記載の複層塗膜形成方法。
  4. トップクリヤー塗料(C)が染料及び/又は着色顔料を含む請求項3記載の塗膜構造及び複層塗膜形成方法。
  5. 複層塗膜のL*C*h表色系における色相角度hが180°から300°である請求項3記載の塗膜構造及び複層塗膜形成方法。
  6. 請求項2〜5のいずれか1項記載の複層塗膜形成方法で得られた塗装物品。
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