JP2024058348A - 車両ボディを塗装する方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】低温での焼き付けで塗料を十分に硬化させることができる車両ボディの塗装方法を提供する。【解決手段】電着塗装された車両ボディを塗装する方法は、前記車両ボディの外面上に第１ベース塗料を塗布して第１ベース層を形成するステップと、前記車両ボディの内面上に第２ベース塗料及び第１硬化剤の混合物を塗布して内側第２ベース層を形成するステップと、焼き付けされていない前記第１ベース層上に前記第２ベース塗料を塗布して外側第２ベース層を形成するステップと、前記内側第２ベース層及び前記外側第２ベース層上にクリア塗料を塗布してクリア層を形成するステップと、前記第１ベース層、前記内側第２ベース層、前記外側第２ベース層、及び前記クリア層を焼き付けて、硬化させるステップと、をこの順で含む。【選択図】図１
Description
本発明は、車両ボディを塗装する方法に関する。
特許文献１には、ＣＯ２排出量の削減及び省エネルギー化をしつつ良好な外観を得るための自動車ボディの塗装方法が記載されている。この方法において、電着塗装された自動車ボディの外面に、中塗り塗装を施すことなく、第１ベース塗料を塗装し、次に自動車ボディの内面に第２ベース塗料を塗装し、次に自動車ボディの外面に第２ベース塗料をウェットオンウェット塗装し、次に自動車ボディにクリア塗料をウェットオンウェット塗装し、次に塗装した上記の塗料を同時に焼き付け硬化させる。第２ベース塗料の硬化温度は、第１ベース塗料の硬化温度よりも高い。
車両の製造過程におけるＣＯ２排出量及びエネルギー消費量のさらなる節減のためには、塗料をより低温で焼き付けて硬化させることが望ましい。しかし、焼き付けの間の車両ボディの内面の温度は、通常、外面の温度よりも低いため、特許文献１に記載の方法に低い焼き付け温度を適用すると、自動車ボディの内面に塗装された第２ベース塗料の硬化が不十分になるおそれがある。
そこで、低温での焼き付けで塗料を十分に硬化させることができる車両ボディの塗装方法を提供する。
本開示の態様として、以下のものを挙げることができる。
［１］
電着塗装された車両ボディを塗装する方法であって、
前記車両ボディの外面上に第１ベース塗料を塗布して第１ベース層を形成するステップと、
前記車両ボディの内面上に第２ベース塗料及び第１硬化剤の混合物を塗布して内側第２ベース層を形成するステップと、
焼き付けされていない前記第１ベース層上に前記第２ベース塗料を塗布して外側第２ベース層を形成するステップと、
前記内側第２ベース層及び前記外側第２ベース層上にクリア塗料を塗布してクリア層を形成するステップと、
前記第１ベース層、前記内側第２ベース層、前記外側第２ベース層、及び前記クリア層を焼き付けて、硬化させるステップと、
をこの順で含む、方法。
［２］
前記第１ベース層、前記内側第２ベース層、前記外側第２ベース層、及び前記クリア層を焼き付けるステップにおいて、前記内側第２ベース層の硬化温度が、前記外側第２ベース層の硬化温度よりも低い、態様１に記載の方法。
［３］
前記第１ベース層、前記内側第２ベース層、前記外側第２ベース層、及び前記クリア層を焼き付けるステップにおいて、前記内側第２ベース層の硬化温度が、前記第１ベース層の硬化温度よりも低い、態様１又は２に記載の方法。
［４］
前記クリア塗料が第２硬化剤を含有し、
前記第２硬化剤が、前記内側第２ベース層及び前記外側第２ベース層に拡散する、態様１～３のいずれか一つに記載の方法。
［５］
前記第１ベース塗料が第３硬化剤を含有し、
前記第３硬化剤が、前記外側第２ベース層に拡散する、態様１～４のいずれか一つに記載の方法。
［６］
前記内側第２ベース層が前記クリア層に被覆されていない部分を有する、態様１～５のいずれか一つに記載の方法。
［７］
前記第１ベース層上に前記第２ベース塗料を塗布するステップにおいて、前記第１ベース層がプレヒートを経ていない、態様１～６のいずれか一つに記載の方法。
［１］
電着塗装された車両ボディを塗装する方法であって、
前記車両ボディの外面上に第１ベース塗料を塗布して第１ベース層を形成するステップと、
前記車両ボディの内面上に第２ベース塗料及び第１硬化剤の混合物を塗布して内側第２ベース層を形成するステップと、
焼き付けされていない前記第１ベース層上に前記第２ベース塗料を塗布して外側第２ベース層を形成するステップと、
前記内側第２ベース層及び前記外側第２ベース層上にクリア塗料を塗布してクリア層を形成するステップと、
前記第１ベース層、前記内側第２ベース層、前記外側第２ベース層、及び前記クリア層を焼き付けて、硬化させるステップと、
をこの順で含む、方法。
［２］
前記第１ベース層、前記内側第２ベース層、前記外側第２ベース層、及び前記クリア層を焼き付けるステップにおいて、前記内側第２ベース層の硬化温度が、前記外側第２ベース層の硬化温度よりも低い、態様１に記載の方法。
［３］
前記第１ベース層、前記内側第２ベース層、前記外側第２ベース層、及び前記クリア層を焼き付けるステップにおいて、前記内側第２ベース層の硬化温度が、前記第１ベース層の硬化温度よりも低い、態様１又は２に記載の方法。
［４］
前記クリア塗料が第２硬化剤を含有し、
前記第２硬化剤が、前記内側第２ベース層及び前記外側第２ベース層に拡散する、態様１～３のいずれか一つに記載の方法。
［５］
前記第１ベース塗料が第３硬化剤を含有し、
前記第３硬化剤が、前記外側第２ベース層に拡散する、態様１～４のいずれか一つに記載の方法。
［６］
前記内側第２ベース層が前記クリア層に被覆されていない部分を有する、態様１～５のいずれか一つに記載の方法。
［７］
前記第１ベース層上に前記第２ベース塗料を塗布するステップにおいて、前記第１ベース層がプレヒートを経ていない、態様１～６のいずれか一つに記載の方法。
本発明の方法により、低温での焼き付けで塗料を十分に硬化させることが可能になる。
以下、適宜図面を参照して実施形態を説明する。以下の説明で参照する図面において、同一の部材又は同様の機能を有する部材には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する場合がある。説明の都合上、図面中の各部の寸法比率及び形状が誇張され、実際の寸法比率及び形状とは異なる場合がある。
本願において、「～を含む」及び「～を含有する」は追加の成分を含み得ることを意味し、「～から本質的になる」及び「～からなる」を包含する。「～から本質的になる」は、実質的に悪影響を及ぼさない追加の成分を含み得ることを意味する。「～からなる」は、記載される材料のみを含むことを意味するが、不可避の不純物を含むことを除外しない。
また、本願において「～上に」は、文脈上特に明記されていない限り、「直接的に～上に」及び「間接的に～上に」の両方を包含する。
実施形態に係る電着塗装された車両ボディ（電着塗装された車両ボディは、以下において、単に「車両ボディ」と称される）を塗装する方法は、図１、２に示すように、車両ボディ１０の外面１２上に第１ベース塗料を塗布して第１ベース層３０を形成するステップＳ１と、車両ボディ１０の内面１４上に第２ベース塗料及び第１硬化剤の混合物を塗布して内側第２ベース層５０を形成するステップＳ２と、焼き付けされていない第１ベース層３０上に第２ベース塗料を塗布して外側第２ベース層７０を形成するステップＳ３と、第１ベース層３０、内側第２ベース層５０、及び外側第２ベース層７０をプレヒートするステップＳ４と、内側第２ベース層５０及び外側第２ベース層７０上にクリア塗料を塗布してクリア層９０を形成するステップＳ５と、第１ベース層３０、内側第２ベース層５０、外側第２ベース層７０、及びクリア層９０を焼き付けて硬化させるステップＳ６と、をこの順で含む。なお、プレヒートステップＳ４は必須ではなく、任意選択のステップである。図２は、実施形態に係る方法により塗装された車両ボディの概略断面図である。
（１）第１ベース塗料を塗布するステップＳ１
まず、車両ボディ１０を用意する。車両ボディ１０は、例えば、鉄等の金属を含む基材を電着塗装することにより製造される。電着塗装は、カチオン電着塗装及びアニオン電着塗装のいずれであってもよい。車両の製造においては、一般に、カチオン電着塗装が適用される。
まず、車両ボディ１０を用意する。車両ボディ１０は、例えば、鉄等の金属を含む基材を電着塗装することにより製造される。電着塗装は、カチオン電着塗装及びアニオン電着塗装のいずれであってもよい。車両の製造においては、一般に、カチオン電着塗装が適用される。
車両ボディ１０は、自動車、スクータ、自転車、荷車等のボディであってよい。自動車ボディは、ルーフ、ドア、エンジンフード、バンパー等を含み得る。車両ボディ１０は、車両に組み込まれたときに外部環境へ向く外面１２と、外面１２の反対面である内面１４とを有する。
車両ボディ１０の外面１２上に、第１ベース塗料を塗布して、第１ベース層３０を形成する。第１ベース塗料の塗布は任意の方法で行ってよい。
第１ベース塗料は、水性の塗料であってよく、例えば水性エマルション塗料であってよい。第１ベース塗料は、樹脂及び顔料を含有してよい。樹脂の例としては、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリウレタンが挙げられる。顔料の例としては、酸化チタン、カーボン、無機体質顔料、タルク、アルミニウム、有機着色顔料、マイカが挙げられる。無機体質顔料の例としては、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、カオリンが挙げられる。第１ベース塗料は、硬化剤（以下、「第３硬化剤」という）をさらに含有してよい。第３硬化剤の例として、イソシアネート、カルボジイミドが挙げられる。第３硬化剤は、後述するステップＳ３で形成される外側第２ベース層７０に拡散し得る。第１ベース塗料は、必要に応じて添加剤をさらに含有してよい。
第１ベース層３０は、後述するステップＳ３までの間に焼き付けされず、好ましくはプレヒートもされない。本願において、焼き付けとは、層を構成する塗料が硬化する条件で層を加熱することを意味する。プレヒートとは、層を構成する塗料が硬化しない条件で層を積極的に加熱して乾燥させることを意味する。自然乾燥はプレヒートには含まれない。
（２）第２ベース塗料及び第１硬化剤の混合物を塗布するステップＳ２
次に、車両ボディ１０の内面１４上に第２ベース塗料及び第１硬化剤の混合物（以下、適宜「第２ベース混合物」という）を塗布して内側第２ベース層５０を形成する。第２ベース混合物の塗布は任意の方法で行ってよい。
次に、車両ボディ１０の内面１４上に第２ベース塗料及び第１硬化剤の混合物（以下、適宜「第２ベース混合物」という）を塗布して内側第２ベース層５０を形成する。第２ベース混合物の塗布は任意の方法で行ってよい。
第２ベース塗料は、色相の発現の役割を担う。第２ベース塗料は、水性の塗料であってよい。第２ベース塗料は、樹脂及び顔料を含有してよい。樹脂の例としては、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリウレタンが挙げられる。顔料の例としては、アルミニウム、有機着色顔料、酸化チタン、カーボン、マイカが挙げられる。第２ベース塗料は、必要に応じて添加剤をさらに含有してよい。
第１硬化剤の例として、イソシアネート、カルボジイミドが挙げられる。第２ベース混合物は、第１硬化剤の作用により、第２ベース塗料の硬化温度よりも低い硬化温度を有する。また、第２ベース混合物は、第１ベース塗料の硬化温度よりも低い硬化温度を有してもよい。本願において、塗料又は混合物の「硬化温度」とは、塗料又は混合物の温度の上昇中に塗料又は混合物の粘度の低下が停止して上昇に転じるときの温度を意味する。温度上昇中の塗料又は混合物の粘度は、動的粘弾性測定装置により測定される。
第２ベース塗料及び第１硬化剤の混合は、任意の方法で行ってよい。例えば、ベル型塗布装置を用いて、第２ベース塗料及び第１硬化剤の混合及び塗布を行うことができる。ベル型塗布装置において、第２ベース塗料と第１硬化剤の供給ラインがベルカップ又はその近傍で合流していてよい。
（３）第２ベース塗料を塗布するステップＳ３
続いて、車両ボディ１０の外面１２上に形成した第１ベース層３０上に第２ベース塗料を塗布して外側第２ベース層７０を形成する。このとき、上述のように、第１ベース層３０は焼き付けを経ておらず、好ましくはプレヒートを経ていない。それにより、塗装プロセスにおけるＣＯ２排出量及びエネルギー消費量が低減する。第２ベース塗料の塗布は任意の方法で行ってよい。
続いて、車両ボディ１０の外面１２上に形成した第１ベース層３０上に第２ベース塗料を塗布して外側第２ベース層７０を形成する。このとき、上述のように、第１ベース層３０は焼き付けを経ておらず、好ましくはプレヒートを経ていない。それにより、塗装プロセスにおけるＣＯ２排出量及びエネルギー消費量が低減する。第２ベース塗料の塗布は任意の方法で行ってよい。
ステップＳ３で使用する第２ベース塗料は、ステップＳ２で使用する第２ベース塗料と同様であるため、詳細な説明は省略する。第２ベース塗料は、第１ベース塗料の硬化温度よりも高い硬化温度を有してよい。
（４）プレヒートステップＳ４
次に、第１ベース層３０、内側第２ベース層５０、及び外側第２ベース層７０をプレヒートしてよい。プレヒートのための温度、時間等の条件は、使用する第１ベース塗料、第２ベース塗料、及び第１硬化剤の種類、量等に応じて適宜設定される。
次に、第１ベース層３０、内側第２ベース層５０、及び外側第２ベース層７０をプレヒートしてよい。プレヒートのための温度、時間等の条件は、使用する第１ベース塗料、第２ベース塗料、及び第１硬化剤の種類、量等に応じて適宜設定される。
（５）クリア塗料を塗布するステップＳ５
次いで、内側第２ベース層５０及び外側第２ベース層７０上にクリア塗料を塗布してクリア層９０を形成する。クリア塗料の塗布は任意の方法で行ってよい。外側第２ベース層７０は、全体がクリア層９０に被覆されてよい。内側第２ベース層５０は、クリア層９０に被覆された被覆部５２と、クリア層９０に被覆されずに露出した非被覆部５４を有してよい。
次いで、内側第２ベース層５０及び外側第２ベース層７０上にクリア塗料を塗布してクリア層９０を形成する。クリア塗料の塗布は任意の方法で行ってよい。外側第２ベース層７０は、全体がクリア層９０に被覆されてよい。内側第２ベース層５０は、クリア層９０に被覆された被覆部５２と、クリア層９０に被覆されずに露出した非被覆部５４を有してよい。
クリア塗料は、水性又は油性の塗料であってよい。クリア塗料は、樹脂及び顔料を含有してよい。樹脂の例としては、アクリル樹脂、ポリエステル、ポリウレタンが挙げられる。クリア塗料は、硬化剤（以下、「第２硬化剤」という）をさらに含有してよい。第２硬化剤の例として、イソシアネートが挙げられる。第２硬化剤は、内側第２ベース層５０及び外側第２ベース層７０に拡散し得る。クリア塗料は、必要に応じて添加剤、硬化触媒等をさらに含有してよい。クリア塗料は、ステップＳ２で使用される第２ベース混合物の硬化温度よりも高い硬化温度を有してよい。また、クリア塗料は、第２ベース塗料の硬化温度よりも高い硬化温度を有してもよい。
（６）焼き付けステップＳ６
続いて、第１ベース層３０、内側第２ベース層５０、外側第２ベース層７０、及びクリア層９０を焼き付けて硬化させる。焼き付けは、任意の加熱手段、例えば、熱風加熱、赤外線加熱、高周波加熱により行うことができる。焼き付けの温度、時間等の条件は、使用する第１ベース塗料、第２ベース塗料、第１硬化剤、及びクリア塗料の種類、量等に応じて適宜設定される。
続いて、第１ベース層３０、内側第２ベース層５０、外側第２ベース層７０、及びクリア層９０を焼き付けて硬化させる。焼き付けは、任意の加熱手段、例えば、熱風加熱、赤外線加熱、高周波加熱により行うことができる。焼き付けの温度、時間等の条件は、使用する第１ベース塗料、第２ベース塗料、第１硬化剤、及びクリア塗料の種類、量等に応じて適宜設定される。
外側第２ベース層７０の硬化温度は、第１ベース層３０の硬化温度より高く、クリア層９０の硬化温度より低くてよい。それにより、車両ボディ１０の外面１２上において、第１ベース層３０、外側第２ベース層７０、及びクリア層９０がこの順に硬化するため、硬化後のこれらの層が高い平滑性を有することができ、高い外観品質がもたらされる。また、外側第２ベース層７０は、第１ベース層３０から供給された第３硬化剤及び／又はクリア層９０から供給された第２硬化剤を含むことができる。それにより外側第２ベース層７０は、第２ベース塗料の硬化温度よりも低い硬化温度を有し得る。
内側第２ベース層５０の硬化温度は、クリア層９０の硬化温度よりも低くてよい。それにより、車両ボディ１０の内面１４上において、内側第２ベース層５０及びクリア層９０がこの順で硬化するため、硬化後のこれらの層が高い平滑性を有することができ、高い外観品質がもたらされる。また、内側第２ベース層５０の被覆部５２は、クリア層９０から供給された第２硬化剤を含むことができ、それにより内側第２ベース層５０の被覆部５２は第２ベース混合物の硬化温度よりも低い硬化温度を有し得る。一方、内側第２ベース層５０の非被覆部５４には他の層から硬化剤は供給されないため、内側第２ベース層５０の非被覆部５４は第２ベース混合物の硬化温度と同様の硬化温度を有し得る。
内側第２ベース層５０の硬化温度は、外側第２ベース層７０の硬化温度よりも低くてよい。焼き付けの間の車両ボディ１０の内面１４の温度は、通常、外面１２の温度よりも低い。このことを考慮すると、内側第２ベース層５０の硬化温度が外側第２ベース層７０の硬化温度が同じである従来技術では、焼き付けの設定温度を外側第２ベース層の硬化温度よりも大幅に高くする必要があった。そうしなければ、内側第２ベース層５０の硬化が不十分となるためである。しかし、内側第２ベース層５０の硬化温度が外側第２ベース層７０の硬化温度よりも低い本実施形態では、焼き付けの設定温度を従来技術よりも低くしても、内側第２ベース層５０を十分に硬化させることができる。
内側第２ベース層５０の硬化温度は、好ましくは、第１ベース層３０の硬化温度よりも低い。それにより、焼き付けの設定温度を一層低くしつつ、内側第２ベース層５０を十分に硬化させることができる。
なお、本願において、第１ベース層３０の硬化温度として第１ベース塗料の硬化温度を用い、内側第２ベース層５０の硬化温度として第２ベース混合物の硬化温度を用い、外側第２ベース層７０の硬化温度として第２ベース塗料の硬化温度を用い、クリア層９０の硬化温度としてクリア塗料の硬化温度を用いて、各層の硬化温度の高低を比較することができる。
上記実施形態に係る塗装方法は、例えば、車両ボディ１０の外面１２上に第１ベース塗料を塗布して第１ベース層３０を形成するゾーンと、車両ボディ１０の内面１４上に第２ベース混合物を塗布して内側第２ベース層５０を形成するゾーンと、焼き付けされていない第１ベース層３０上に第２ベース塗料を塗布して外側第２ベース層７０を形成するゾーンと、第１ベース層３０、内側第２ベース層５０、及び外側第２ベース層７０をプレヒートするゾーンと、内側第２ベース層５０及び外側第２ベース層７０上にクリア塗料を塗布してクリア層９０を形成するゾーンと、第１ベース層３０、内側第２ベース層５０、外側第２ベース層７０、及びクリア層９０を焼き付けて硬化させるゾーンと、を有し、これらのゾーンが車両ボディ１０の搬送方向に沿ってこの順で設けられている設備を用いて行うことができる。各ゾーンには、車両ボディ１０が順次搬送されてよい。
上記の設備において、塗料及び混合物の塗布はロボットを用いて行ってもよいし、人手で行ってもよい。また、各ゾーンにおいて、適宜、ドア、フード等の開閉を行ってよい。ドアの開閉はロボットを用いて行ってもよいし、人手で行ってもよい。
上記の設備において、各ゾーンの間には、セッティングゾーンがさらに設けられてもよい。セッティングゾーンにおいて、その上流のゾーンで形成された第１ベース層３０、内側第２ベース層５０、外側第２ベース層７０、及び／又はクリア層９０を流動させて平滑性を向上させることができる。また、セッティングゾーンにおいて、その上流のゾーンで形成された第１ベース層３０、内側第２ベース層５０、外側第２ベース層７０、及び／又はクリア層９０の品質を検証してもよい。
本発明は、上記の実施形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができる。
１０：車両ボディ、１２：車両ボディの外面、１４：車両ボディの内面、３０：第１ベース層、５０：内側第２ベース層、５２：被覆部、５４：非被覆部、７０：外側第２ベース層、９０：クリア層
Claims (7)
- 電着塗装された車両ボディを塗装する方法であって、
前記車両ボディの外面上に第１ベース塗料を塗布して第１ベース層を形成するステップと、
前記車両ボディの内面上に第２ベース塗料及び第１硬化剤の混合物を塗布して内側第２ベース層を形成するステップと、
焼き付けされていない前記第１ベース層上に前記第２ベース塗料を塗布して外側第２ベース層を形成するステップと、
前記内側第２ベース層及び前記外側第２ベース層上にクリア塗料を塗布してクリア層を形成するステップと、
前記第１ベース層、前記内側第２ベース層、前記外側第２ベース層、及び前記クリア層を焼き付けて、硬化させるステップと、
をこの順で含む、方法。 - 前記第１ベース層、前記内側第２ベース層、前記外側第２ベース層、及び前記クリア層を焼き付けるステップにおいて、前記内側第２ベース層の硬化温度が、前記外側第２ベース層の硬化温度よりも低い、請求項１に記載の方法。
- 前記第１ベース層、前記内側第２ベース層、前記外側第２ベース層、及び前記クリア層を焼き付けるステップにおいて、前記内側第２ベース層の硬化温度が、前記第１ベース層の硬化温度よりも低い、請求項１又は２に記載の方法。
- 前記クリア塗料が第２硬化剤を含有し、
前記第２硬化剤が、前記内側第２ベース層及び前記外側第２ベース層に拡散する、請求項１又は２に記載の方法。 - 前記第１ベース塗料が第３硬化剤を含有し、
前記第３硬化剤が、前記外側第２ベース層に拡散する、請求項１又は２に記載の方法。 - 前記内側第２ベース層が前記クリア層に被覆されていない部分を有する、請求項１又は２に記載の方法。
- 前記第１ベース層上に前記第２ベース塗料を塗布するステップにおいて、前記第１ベース層がプレヒートを経ていない、請求項１又は２に記載の方法。
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