JP2529975B2 - アルミホイ―ルの塗装方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、特に、自動車のタイヤ取付部材であるアル
ミニウム合金鋳物製ディスク方式のホイール（以下、
「アルミホイール」と略称する）の塗装方法に関する。

従来、自動車用ホイールは主にスチール製であった
が、近年、軽量化、防食性、意匠性などのすぐれたアル
ミニウム合金鋳物製に替わりつつある。そして、該アル
ミニウムホイールには、美粧性や耐候性などを高めるた
めに例えば、透明もしくは着色した有機溶剤型熱硬化性
アクリル樹脂系塗料などが塗装されている。

しかしながら、アルミホイールにはデザインを良くす
るために数多くの鋭角的な切り込み部分を有しており、
かかる素材に上記従来のアクリル樹脂系塗料などを塗装
すると、平坦部の美粧性などは向上するが、劣った鋭角
的な部分や突起部分（以下「エッジ部」と略称する。）
では焼付中に塗料が流動して塗膜が形成されにくく、そ
のためエッジ部から白さびや糸状の錆が発生、進行して
美粧性を著しく失うという重大な欠陥を有している。こ
のような欠陥は、海岸や岩塩散布道路などを多く走行す
る自動車に顕著に多く発生する。

これらの欠陥の解決方法としてエッジ部を研摩して鋭
角部をなくするのが効果的であるが工数がかかりすぎる
ため、生産ラインへの組入れが難しく、しかも、研摩す
ること自体デザイン的に好ましくないこともある。

さらに、高粘度塗料をスプレー塗装したり、あるいは
噴霧中に溶剤が揮発して増粘後に塗着する様に低沸点溶
剤を多量に配合した塗料を用いるなどにより、波塗面に
塗着時の塗料粘度を高めることも検討したが、塗膜の焼
付乾燥過程での塗膜の溶融フローを防止できないため
に、エッジ部の塗膜が薄くなり十分な対策とは云えな
い。

また、エッジ部の腐食防止対策として、化成処理に厚
膜クロメートの採用、通常の塗料を重ね塗りする方式あ
るいは粉体塗装が試行されているが、十分な性能とは云
えない。

そこで本発明者等は、上記の欠陥を解消し、エッジ部
に塗着した塗料が焼付中に流動することなく、エッジ部
の塗膜形成性が良好で、しかも透明性、耐候性、平滑
性、付着性および物理的性質などのすぐれた塗膜を形成
するアルミホイールの塗装方法の開発を目的に鋭意研究
を行なった。

その結果、アルミホイールを特定組成の塗料（Ａ）お
よび（Ｂ）で塗装することによって、上記目的を達成で
き、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、アルミニウムホイールに、ガラ
ス転移温度が50〜130℃、数平均分子量が20,000〜200,0
00で、しかも80〜150℃における溶融粘度が100,000〜80
0,000センチポイズである熱可塑性樹脂もしくは熱硬化
性樹脂を主成分とする塗料（Ａ）を塗装し、次いで該塗
面にガラス転移温度が−20〜30℃で、数平均分子量が1
0,000〜100,000である熱硬化性樹脂を主成分とする塗料
（Ｂ）を塗装することを特徴とするアルミニウムホイー
ルの塗装方法に関する。

本発明の特徴は、アルミホイールのエッジ部にも肉厚
な硬化塗膜を形成させるために、上記特定組成の塗料
（Ａ）および塗料（Ｂ）を塗り重ねるところにあり、そ
の結果、前記した種々の欠陥をすべて解消できた。

すなわち、塗料（Ａ）は、ガラス転移温度が高く、し
かも溶融粘度の高い樹脂を主成分としているので、塗着
した塗膜を高温で焼付けても溶融するが流動することが
殆どなく、エッジ部にも十分に被覆膜を形成することが
できる。この塗料（Ａ）の塗膜は、エッジ部の塗膜形成
性がすぐれており、さらにアルミホイールへの付着性や
防食性なども良好であるが、流動性が殆どないので塗面
の平滑性が他の通常の塗料に比べて劣る。一方、塗料
（Ｂ）は、塗料（Ａ）の塗面上に塗布するものであっ
て、塗料（Ａ）における樹脂よりもガラス転移温度が低
い樹脂を主成分としているので、エッジ部の塗膜形成性
は十分でないが、塗料（Ａ）の塗面平滑性を改良し、か
つ耐候性なども良好である。従って、アルミホイールに
塗料（Ａ）を塗装し、その塗面に塗料（Ｂ）を塗装する
ことによって、エッジ部に肉厚な塗膜が形成されている
のでエッジ部から白さびや糸状の錆などの発生が防止で
き、美粧性が向上し、さらに防食性、平滑性、耐候性な
ども改良することができ、他の物理的もしくは化学的性
能も良好であった。

本発明の塗装方法について更に具体的に説明する。

塗料（Ａ）：アルミホイールに直接もしくは適宜の表
面処理後に塗装する塗料で、ガラス転移温度（Tg）が50
〜130℃、数平均分子量が20,000〜200,000で、しかも80
〜150℃における溶融粘度が100,000〜800,000センチポ
イズである熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂（以下、
これらを「ビヒクル成分（ａ）」と略称する）を主成分
とする塗料である。

ビヒクル成分（ａ）としては、例えば、ポリエステル
樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル／酢酸ビニル共重合樹
脂、ウレタン樹脂、セルロースアセテート（CAB）変性
アクリル樹脂およびCAB変性ポリエステル樹脂などがあ
げられる。このうち、アクリル樹脂は、架橋反応性の官
能基（例えば水酸基、グリシジル基など）を有している
ものとこれらを全く有していないものが使用できる。ま
た、ウレタン樹脂は、ポリエステル樹脂もしくはアクリ
ル樹脂をポリイソシアネート化合物で高分子量化したも
ので、架橋性官能基の有無いずれも使用できる。

ビヒクル成分（ａ）に関し、Tgは50〜130℃、好まし
くは70〜120℃、数平均分子量は20,000〜200,000、好ま
しくは20,000〜130,000,80〜150℃における溶融粘度が1
00,000〜800,000センチポイズの範囲内に含まれている
ことが必要である。Tgが50℃より低くなるとエッジカバ
ー性が劣り又130℃より高くなると本発明の方法による
仕上がり塗膜の平滑性が不良となる。又数平均分子量が
20,000より小さくなると溶融粘度が低くエッジカバー性
が不良で、200,000より大きくなると、溶融粘度が高く
仕上り性が不良となる。また、上記溶融粘度が100,000
センチポイズより小さくなると流動性が大きくエッジ部
被覆性が劣り、一方、800,000ポイズより大きくなると
流動性著しく悪く塗膜の平滑性が低下するのでいずれも
好ましくない。

ビヒクル成分（ａ）のこれらの物理的特性値の調整
は、各々の成分や製造反応条件方法などを適宜選択する
ことによって容易に行なわれる。

これらの物理的特性値のうち、溶融粘度は下記方法に
従って測定したものである。

ビヒクル成分（ａ）の50重量％トルエン溶液を調整
し、これをバーコーターで鉄板に乾燥膜厚が50μになる
ように塗装し、室温で60分放置して乾燥させる。次に、
この塗板を水平面に対して、角度30゜に傾斜させ、80℃
〜150℃の雰囲気中で、傾斜している塗面にスチールボ
ール（重さ1.06±0.01g,直径6.9±0.1mmの真球）をの
せ、該斜面での15秒間における該スチールボールの転球
距離（ころがり距離）を測定し、それを次式に算入して
溶融粘度とした。

logV＝5.34−1.01logL² V:溶融粘度（センチポイズ） L:転球距離（cm） ビヒクル成分（ａ）は上記したとおりであり、このう
ち、加熱によって、三次元に架橋硬化させるには、該ビ
ヒクル成分（ａ）に硬化剤（例えば、メラミン樹脂やブ
ロックポリイソシアネート化合物など）を配合すればよ
く、架橋硬化させる必要がなければこれらの硬化剤の配
合も不要であり、これらは目的に応じて選択すればよ
い。

塗料（Ａ）は、ビヒクル成分（ａ）を有機溶剤に溶解
もしくは分散せしめることによって得られ、さらに必要
に応じて、硬化剤、はじき防止剤、紫外線吸収剤、硬化
促進剤、塗面調整剤などを配合することもできる。

有機溶剤としてはビヒクル成分（ａ）を溶解もしくは
分散するものであればよく、例えば通常塗料に配合され
ている有機溶剤から選ばれた１種もしくは２種以上が使
用でき、具体的には、20℃においてスプレー塗装で塗着
した直後の塗料中の溶剤含有率が塗装前のそれに対して
50重量％以下になるような比較的蒸発しやすい有機溶剤
組成（例えば沸点が60〜120℃のもの）であることが好
ましい。

本発明において、塗料（Ａ）はアルミホイールに直接
塗装してもよいが、付着性や耐食性をさらに向上させる
ために、あらかじめクロムを含むリン酸亜鉛系で表面処
理しておくことが好ましい。塗料（Ａ）は、フォードカ
ップ＃４粘度計で８〜40秒/20℃に調整しておき、それ
をスプレー塗装、静電塗装、浸漬塗装などによって塗装
する。塗装膜厚は乾燥硬化塗膜に基いて平坦面で15〜35
μが好ましい。

塗料（Ａ）の塗膜は、塗料（Ｂ）の塗装に先立ってあ
らかじめ加熱して乾燥硬化させておいてさしつかえない
が、未硬化のままであってよく、加熱硬化するには80〜
140℃に加熱することが適している。

塗料（Ｂ）：塗料（Ａ）の塗面に塗装する塗料で、ガ
ラス転移温度（Tg）が−20〜30℃で、数平均分子量が1
0,000〜100,000である熱硬化性樹脂（以下、「ビヒクル
成分（ｂ）」と略称する）を主成分とする塗料である。

ビヒクル成分（ｂ）としては、耐候性が良好で、かつ
上記物理的特性値を有する樹脂が使用でき、具体的には
アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、シリコ
ン樹脂、CAB変性アクリル樹脂などをあげることがで
き、このうち、アクリル樹脂が最も好ましい。これらの
ビヒクル成分（ｂ）は架橋反応しうる官能基（例えば、
水酸基、グリシジル基など）を有している。

ビヒクル成分（ｂ）は、Tgが−20〜30℃、好ましくは
10〜20℃、数平均分子量が10,000〜100,000、好ましく
は20,000〜80,000の範囲内にあることが必要であって、
Tgが−20℃より低くなると塗膜がやわらかくなり、一
方、30℃より高くなると塗膜の流動性が劣るので塗膜の
平滑性が低下し、数平均分子量が10,000より小さくなる
と塗膜の物理的、化学的性質が低下し、100,000より大
きくなると平滑性が劣るので、いずれも好ましくない。

ビヒクル成分（ｂ）を加熱硬化性にするために、硬化
剤を配合する必要があり、硬化剤としてアミノ樹脂、ブ
ロックポリイソシアネート化合物などが使用できる。

塗料（Ｂ）は、上記物理的特性値を有するビヒクル成
分（ｂ）に硬化剤を配合し、それを有機溶剤に溶解もし
くは混合することによって得られ、さらに必要に応じ
て、はじき防止剤、塗面調整剤、紫外線吸収剤、硬化促
進剤などを配合することもできる。有機溶剤として、ビ
ヒクル成分（ｂ）を溶解もしくは分散するものであれば
よく、例えば通常の塗料に配合されている有機溶剤から
選ばれた１種もしくは２種以上が用いられる。

塗料（Ｂ）は、塗料（Ａ）の硬化もしくは未硬化の塗
面に塗装するもので、フォードカップ＃4/20℃で18〜30
秒に調整しておき、それをスプレー塗装、静電塗装、浸
漬塗装などによって、乾燥硬化塗装にもとずいて平坦面
で15〜30μの膜厚に塗装することが好ましく、塗装は80
〜200℃に加熱することによって硬化する。

本発明の実施例および比較例について説明する。な
お、部および％は原則として重量に基づくものである。

Ｉ 製造例 塗料（Ａ） （Ａ−１）：塩化ビニル／酢酸ビニル共重合体（ユニオ
ンカーバイド日本（株）製商品名、「VMCH」、Tg:74
℃，数平均分子量21,000、溶融粘度:800,000センチポイ
ズ/140℃）をメチルエチルケトン／トルオール（等重量
比）で溶解した。20℃でスプレー塗装した塗着液中の溶
剤含有率は塗装前の全溶剤に対して30重量％であった。

（Ａ−２）：アクリル樹脂（組成：スチレン・メチルメ
タクリレート・ヒドロキシエチルアクリレート・ｎ−ブ
チルメタクリレート、Tg:85℃，数平均分子量;55,000、
溶解粘度:280,000センチポイズ/140℃）70重量部（固形
分）とブチル化メラミン樹脂30重量部（固形分）との混
合物をメチルエチルケトン／トルオール（等重量比）で
溶解した。塗着液中の有機溶剤含有率は（Ａ−１）と同
じ。

（Ａ−３）：アクリル樹脂（組成：スチレン、エチルア
クリレート、メチルメタクリレート、ヒドロキシエチル
メタクリレート、Ｎ−メチルアクリルアミドブチルエー
テル、エチルアクリレート、アクリル酸,Tg:100℃，数
平均分子量:70,000、溶融粘度:400,000センチポイズ/14
0℃）をメチルエチルケトン／トルオール（等重量比）
で溶解した。塗着液中の有機溶剤含有率は（Ａ−１）と
同じ。

（Ａ−４）：アクリル樹脂（組成：スチレン・メチルメ
タクリレート・ヒドロキシエチルアクリレート・ｎ−ブ
チルメタクリレート、Tg:40℃、数平均分子量:55,000、
溶融粘度:280,000センチポイズ/140℃）70重量部（固形
分）とブチル化メラミン樹脂30重量部（固形分）との混
合物をメチルエチルケトン／トルオール（等重量比）で
溶解した。塗着液中の有機溶剤含有率は（Ａ−１）と同
じ。

（Ａ−５）：アクリル樹脂（組成：スチレン・α−メチ
ルスチレン・メチルメタクリレート・ヒドロキシエチル
メタクリレート・Ｎ−メチルアクリルアミドブチルエー
テル・アクリル酸、Tg:140℃、数平均分子量:70,000、
溶融粘度:400,000センチポイズ/140℃）をメチルエチル
ケトン／トルオール（等重量比）で溶解した。塗着液中
の有機溶剤含有率は（Ａ−１）と同じ。

（Ａ−６）：アクリル樹脂（組成：スチレン・メチルメ
タクリレート・ヒドロキシエチルアクリレート・ｎ−ブ
チルメタクリレート、Tg:85℃、数平均分子量:45,000、
溶融粘度:90,000センチポイズ/140℃）70重量部（固形
分）とブチル化メラミン樹脂30重量部（固形分）との混
合物をメチルエチルケトン／トルオール（等重量比）で
溶解した。塗着液中の有機溶剤含有率は（Ａ−１）と同
じ。

（Ａ−７）：アクリル樹脂（組成：スチレン・メチルメ
タクリレート・ヒドロキシエチルアクリレート・ｎ−ブ
チルメタクリレート、Tg:85℃、数平均分子量:250,00
0、溶融粘度:700,000センチポイズ/140℃）70重量部
（固形分）とブチル化メラミン樹脂30重量部（固形分）
との混合物をメチルエチルケトン／トルオール（等重量
比）で溶解した。塗着液中の有機溶剤含有率は（Ａ−
１）と同じ。

塗料（Ｂ） （Ｂ−１）：アクリル樹脂（組成：スチレン・メチルメ
タクリレート・ヒドロキシエチルアクリレート・ブチル
アクリレート,Tg:10℃，数平均分子量:30,000、溶融粘
度,700センチポイズ/140℃）70部にブチル化メラミン樹
脂30部を加え、これをメチルエチルケトン／トルオール
（等重量比）で溶解した。

（Ｂ−２）：アクリル樹脂（組成：スチレン・メチルメ
タクリレート・ヒドロキシエチルアクリレート・ｎ−ブ
チルアクリレート、Tg:−10℃、数平均分子量:30,000、
溶融粘度:700センチポイズ/140℃）70重量部（固形分）
とブチル化メラミン樹脂30重量部（固形分）との混合物
をメチルエチルケトン／トルオール（等重量比）で溶解
した。

（Ｂ−３）：アクリル樹脂（組成：スチレン・メチルメ
タクリレート・ヒドロキシエチルアクリレート・ｎ−ブ
チルアクリレート、Tg:20℃、数平均分子量:30,000、溶
融粘度:700センチポイズ/140℃）70重量部（固形分）と
ブチル化メラミン樹脂30重量部（固形分）との混合物を
メチルエチルケトン／トルオール（等重量比）で溶解し
た。

（Ｂ−４）：アクリル樹脂（組成：スチレン・メチルメ
タクリレート・ヒドロキシエチルアクリレート・ｎ−ブ
チルアクリレート、Tg:−30℃、数平均分子量:30,000、
溶融粘度:700センチポイズ/140℃）70重量部（固形分）
とブチル化メラミン樹脂30重量部（固形分）との混合物
をメチルエチルケトン／トルオール（等重量比）で溶解
した。

（Ｂ−５）：アクリル樹脂（組成：スチレン・メチルメ
タクリレート・ヒドロキシエチルアクリレート・ｎ−ブ
チルアクリレート、Tg:40℃、数平均分子量:30,000、溶
融粘度:700センチポイズ/140℃）70重量部（固形分）と
ブチル化メラミン樹脂30重量部（固形分）との混合物を
メチルエチルケトン／トルオール（等重量比）で溶解し
た。

II 実施例および比較例 アルミニウム素材AC4T Ｔ−６を70×150×8mmの大き
さに切削加工し、ボンデライトBT3753T（日本パーカー
ライジング（株）製商品名）で表面処理した試験板（被
塗物）に、上記塗料（Ａ）を塗装し、140℃で30分加熱
して硬化させたのち、原料（Ｂ）を塗装し、140℃で30
分加熱した。

これらの塗装工程および得られた塗板の性能試験結果
を併せて第１表に示した。

第１表 （＊１）膜厚：平坦部の乾燥硬化塗膜について測定 （＊２）仕上がり外観：目視により、塗面の平滑性、光
沢などを評価した。

○：平滑性、光沢などが良好 ×：オレンジピールなどの発生が認められる。

（＊３）初期付着性：平坦部の塗膜に鋭利な刃物で大き
さ１×1mmのゴバン目100個を被塗面に達するように切り
込み、その表面に粘着セロハンテープを貼着し、それを
急げきに剥した後の残存ゴバン目塗膜の数を調べた。

（＊４）エッジ部被覆性（硫酸銅法）：日本転写紙
（株）製の商品名NTカッター用替刃Ｌ−300の刃先に向
けて塗料（Ａ），（Ｂ）を、平坦部における膜厚が第１
表に示した厚さになる条件でスプレー塗装し、前記同様
の条件で焼付乾燥する。これを結晶硫酸銅／濃塩酸／水
＝20/10/70（重量比）の溶液に30秒間浸漬した後、シャ
ープエッジ部の銅析出状態を肉眼、10〜40倍のルーペま
たは実体顕微鏡などで観察する。エッジ部が露出または
部分的に露出あるいは極端な塗膜でしか覆われていない
場合には銅の析出が認められ、不適切な被覆状態である
と判定する。

○：銅の析出が全く認められない △：銅が少し析出 ×：銅が多く析出 （＊５）エッジ部被覆性（断面写真法）：（＊４）と同
様に塗装した替刃を、刃先が垂直方向になるようにして
２液型エポキシ樹脂中埋め込み硬化固定させてから、研
磨して刃先部分の断面部を露出させる。この露出した、
刃先の断面部をルーゼックス製画像処理装置で観察しエ
ッジ部分の塗膜厚を算定する。

（＊６）：耐塩水噴霧性：塗板を塩水噴霧試験機（スガ
試験機（株）製、モデルST−ISO−３）で1,000時間試験
した後の塗面を観察した。表中、左側は平坦部、右側は
角部の結果を示す。（以下、（＊７）、（＊９）も同
様）。

○：白サビ、糸サビ全く発生せず △：白サビ、糸サビ少し発生 ×：白サビ、糸サビ著しく発生 （＊７）系錆試験：塗板を0.5NHCl水溶液中に５分、次
いで５％NaCl水溶液中に５分浸漬する。その後40℃、85
％の湿度中に20日間放置した後の塗面状態を調べる。

評価基準 白サビ、糸錆発生全くなし ○ 白サビ、糸錆少し発生 △ 白サビ、糸錆著しく発生 × （＊８）促進耐候性：サンシャインウェザオメーター
（スガ試験機（株）モデルWEL−SUN−HC）で800時間試
験後の塗面状態を調べた。

評価基準 ワレ、ハガレ、ツヤびけ全くなし ○ ワレ、ハガレ、ツヤびけ少し発生 △ ワレ、ハガレ、ツヤびけ著しく発生× （＊９）海岸暴露試験：千葉県千倉海岸で12ヶ月暴露し
た後の塗面を観察した。

評価基準 ○：ワレ、ハガレ、著しいツヤひけ及び白サビ、糸サビ
全くなし △：ワレ、ハガレ、著しいツヤひけ及び白サビ、糸サビ
少し発生 ×：ワレ、ハガレ、著しいツヤひけ及び白サビ、糸サビ
著しく発生

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アルミニウムホイールに、ガラス転移温度
   が50〜130℃、数平均分子量が20,000〜200,000で、しか
   も80〜150℃における溶融粘度が100,000〜800,000セン
   チポイズである熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂を主
   成分とする塗料（Ａ）を塗装し、次いで該塗面にガラス
   転移温度が−20〜30℃で、数平均分子量が10,000〜100,
   000である熱硬化性樹脂を主成分とする塗料（Ｂ）を塗
   装することを特徴とするアルムニウムホイールの塗装方
   法。