JP3052759B2

JP3052759B2 - 高鮮映性塗装方法及び塗装材

Info

Publication number: JP3052759B2
Application number: JP6293237A
Authority: JP
Inventors: 通泰高橋; 靖細田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-11-28
Filing date: 1994-11-28
Publication date: 2000-06-19
Anticipated expiration: 2015-06-19
Also published as: JPH08141500A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高鮮映性塗装方法及び
高鮮映性塗装材、詳しくは、仕上がり外観の優れた、特
に自動車外板用として好適な鮮映性に優れた塗装材を得
ることができる塗装方法（これを「高鮮映性塗装方法」
という）、及び鮮映性に優れた塗装材に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車外板上塗り塗装には、高い
鮮映性を有する鏡のような平滑な塗面（鏡面仕上げ）が
求められており、このような高外観品質をいかにして達
成するかが大きな課題となっている。そのために、被塗
物である鋼板に、通常のダル仕上げ鋼板でなく、ブライ
ト面を基調とした表面を有する高鮮映性鋼板を用いるこ
とにより、高い鮮映性を確保する技術が開示されてい
る。しかし、上塗り後の鮮映性に対しては、塗装方法が
及ぼす影響が大きく、塗装原板の表面形状はほとんど影
響しない。

【０００３】また、現行の自動車外板の塗装に用いられ
ている方法、すなわち、電着塗装を下塗りとし、スプレ
ー塗装により中塗りおよび上塗り塗装を施した後、硬化
させる塗装方法によると、塗装後の表面は塗装原板に比
べて長波長のうねりを有する状態となり、鮮映性に劣
る。

【０００４】鮮映性を良好とするような鋼板の塗装方法
としては、特開平１−２１００８３号公報に、被塗装面
に、一段目（下塗り）として硬化性塗料を静電塗装して
被膜を形成させ、次いで、二段目（上塗り）として、一
段目の被膜が未硬化の状態で硬化性塗料を非静電スプレ
ー塗装して塗り重ねた後、これらの被膜を硬化させる上
塗り塗装方法が開示されている。この方法は、二段目に
非静電スプレー塗装機を用いて比較的粒子径の大きい硬
化性塗料の塗粒子を塗着させ、焼付過程で融着させて凹
凸面の少ない鮮映光沢性に優れた被膜とするものである
が、改善効果が小さく、また、現行の自動車メーカーの
塗装ラインをそのまま使用できないという問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような状
況に鑑みてなされたもので、自動車外板用塗装材の外観
品質として要求される性能のうち鮮映性に主眼を置き、
塗装後の鮮映性が良好な塗装材、及びそのような塗装材
を得ることができる高鮮映性塗装方法を提供することを
目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】一般に、最外層に水系塗
料、または紫外線硬化樹脂塗料もしくは電子線硬化樹脂
塗料を用いると、被塗物が高い鮮映性を有することが知
られている。これは、通常、下塗り塗膜は高分子有機物
で、疎水性なので、水系塗料を用いても水による膨潤は
生じないか、生じても極わずかであり、また、上塗り塗
料に紫外線硬化樹脂塗料もしくは電子線硬化樹脂塗料を
用いても、それら上塗り塗料中には溶剤が含有されない
ので下塗り塗膜の膨潤が起こらず、そのために、塗装後
表面は鏡面に近い、鮮映性の非常に優れた外観を有する
ことによるものと推察される。

【０００７】本発明者らは、上記の考察のもとに塗装後
の鮮映性を良好ならしめる高鮮映性塗装方法、及び高鮮
映性塗装材について種々検討した結果、上塗り塗料に含
有される溶剤によって下塗り塗膜が膨潤し、上塗塗膜の
表面に長波長のうねり（微少な凹凸）が生じ、塗装後の
鮮映性を劣化させていることを確認するとともに、この
下塗り塗膜の膨潤を抑制することにより塗装後鮮映性を
良好とすることが可能であることを見い出し、本発明を
完成するに至った。

【０００８】本発明の要旨は、下記（１）の高鮮鋭性塗
装方法、及び（２）の高鮮映性塗装材にある。

【０００９】（１）最外層に塗布する塗料中の溶剤の溶
解性パラメータσ₁ （cal ／cm³）^1/2 を、 σ₁＝（σ_1d ²＋σ_1p ²＋σ_1h ²）^1/2 ただし、σ_1d：分散成分（cal/cm³）^1/2 σ_1p：極性成分（cal/cm³）^1/2 σ_1h：水素結合成分（cal/cm³）^1/2 とし、その下地塗膜の構成樹脂の溶解性パラメータσ₂
（cal/cm³）^1/2 を、 σ₂＝（σ_2d ²＋σ_2p ²＋σ_2h ²）^1/2 ただし、σ_2d：分散成分（cal/cm³）^1/2 σ_2p：極性成分（cal/cm³）^1/2 σ_2h：水素結合成分（cal/cm³）^1/2 とした場合に、下記式で定義するΣ１が下記式を満
たすように塗装を行うことを特徴とする高鮮映性塗装方
法。

【００１０】 Σ１＝（σ_1d−σ_2d）²＋（σ_1p−σ_2p）²＋（σ_1h−σ_2h）²・・１０≦Σ１≦３０・・・（２）最外層塗膜の構成樹脂の溶解性パラメータσ₃
（cal ／cm³）^1/2 を、 σ₃＝（σ_3d ²＋σ_3p ²＋σ_3h ²）^1/2 ただし、σ_3d：分散成分（cal/cm³）^1/2 σ_3p：極性成分（cal/cm³）^1/2 σ_3h：水素結合成分（cal/cm³）^1/2 とし、その下地塗膜の構成樹脂の溶解性パラメータσ₂
（cal ／cm³）^1/2 を、 σ₂＝（σ_2d ²＋σ_2p ²＋σ_2h ²）^1/2 ただし、σ_2d：分散成分（cal/cm³）^1/2 σ_2p：極性成分（cal/cm³）^1/2 σ_2h：水素結合成分（cal/cm³）^1/2 とした場合に、下記式で定義するΣ２が下記式を満
たすことを特徴とする高鮮映性塗装材。

【００１１】 Σ２＝（σ_3d−σ_2d）²＋（σ_3p−σ_2p）²＋（σ_3h−σ_2h）²・・１０≦Σ２≦３０・・・

【００１２】

【作用】前述のように、塗装後の鮮映性を良好とするた
めには下地塗膜の膨潤を抑制すればよい。すなわち、最
外層に塗布する塗料（上塗り塗料）に含有される溶剤が
下塗り塗膜と非相溶であるか、上塗り塗料が非溶剤型塗
料であればよい。

【００１３】通常、２種の物質が互いに相溶可能である
かどうかは、それらの「溶解性パラメータ」を用いるこ
とによって判断することができる。溶解性パラメータは
下記式で表されるが（例えば、「色材工学ハンドブッ
ク」（初版）（株）朝倉書店（１９８９年１１月２５日
出版）、５６頁及び４９２頁参照）、この溶解性パラメ
ータの各成分（分散、極性及び水素結合の成分）の値が
それぞれ近い２種の物質は溶解し易い。

【００１４】 σ＝（σ_d ²＋σ_p ²＋σ_h ²）^1/2 ・・・ただし、σ：溶解性パラメータ（cal/cm³）^1/2 σ_d：分散成分（cal/cm³）^1/2 σ_p：極性成分（cal/cm³）^1/2 σ_h：水素結合成分（cal/cm³）^1/2 すなわち、物質ａ及びｂの溶解性パラメータを、それぞ
れ、 σ_a＝（σ_ad ²＋σ_ap ²＋σ_ah ²）^1/2 σ_b＝（σ_bd ²＋σ_bp ²＋σ_bh ²）^1/2 とした場合に、下記式で定義されるΣが小さい方が物
質ａ及びｂの相溶性が大きく、相互に溶解し易い。

【００１５】 Σ＝（σ_ad−σ_bd）²＋（σ_ap−σ_bp）²＋（σ_ah−σ_bh）² ・・溶解性パラメータを求める方法としては、溶解性パラメ
ータが既知の複数の溶剤との相溶性を調査し、相溶可能
な溶剤の溶解性パラメータの各成分毎の平均値の平方和
を求め、その平方根を溶解性パラメータとする方法が適
用できる。また、有機物の構造が既知である場合は、Ｈ
ａｎｓｅｎによる計算法（例えば、前記の「色材工学ハ
ンドブック」参照）を用いて求めることも可能である。

【００１６】本発明者らは、上記の方法で求めた、最外
層に塗布する上塗り塗料中の溶剤の溶解性パタメータσ
₁を、 σ₁＝（σ_1d ²＋σ_1p ²＋σ_1h ²）^1/2 ただし、σ_1d：分散成分（cal/cm³）^1/2 σ_1p：極性成分（cal/cm³）^1/2 σ_1h：水素結合成分（cal/cm³）^1/2 とし、その下地塗膜の構成樹脂の溶解性パラメータσ₂
を、 σ₂＝（σ_2d ²＋σ_2p ²＋σ_2h ²）^1/2 ただし、σ_2d：分散成分（cal/cm³）^1/2 σ_2p：極性成分（cal/cm³）^1/2 σ_2h：水素結合成分（cal/cm³）^1/2 とした場合に、前記の式、すなわち、 Σ１＝（σ_1d−σ_2d）²＋（σ_1p−σ_2p）²＋（σ_1h−σ_2h）²・・で定義するΣ１が、１０≦Σ１であれば、下塗り塗膜は上塗り塗料に含有される溶剤に
よって膨潤することはなく、塗装後鮮映性に優れること
を確認した。これは、Σ１で１０以上の差があると、下
塗り塗膜と上塗り塗料に含有される溶剤は互いにほとん
ど相溶せず、膨潤が生じないことによるものと考えられ
る。好ましくは、２０≦Σ１である。Σ１が２０以上で
あると、上塗り塗料に含有される溶剤と下塗り塗膜とは
相溶せず、膨潤が全く起こらず、塗装後鮮映性が特に優
れるからである。

【００１７】しかし、Σ１＞３０となると、塗料の濡れ
が悪くなって塗工性に劣り、塗膜密着性も劣ることか
ら、Σ１の範囲としては、１０≦Σ１≦３０であること
が必要である。

【００１８】前記（１）の高鮮映性塗装方法（本発明方
法）は、最外層の上塗り塗装を行うに際して、この条件
を満たす溶剤を含む塗料を下地塗膜の構成樹脂との組み
合わせに応じて選択し、塗装する方法である。

【００１９】上塗り塗装の対象とし得る塗装面として
は、電着塗装皮膜、電着塗装皮膜上に中塗り塗装を施し
た中塗り塗装皮膜、電着塗装皮膜または中塗り塗装皮膜
にメタリック塗装を施したメタリック塗装皮膜、導電性
プラスチック等の表面が挙げられる。

【００２０】本発明方法において、クリアー塗料、ソリ
ッドカラー塗料及び上塗り用被塗装面を形成するメタリ
ック塗料としては、湿気または加熱により硬化する樹脂
塗料であれば、従来使用されているいずれのものを用い
てもよい。具体的には、アクリル樹脂、ポリエステル樹
脂、アルキド樹脂、セルロース系樹脂等の基体樹脂と、
アミノ樹脂、イソシアネート化合物、多塩基酸化合物等
の架橋剤とを組み合わせて得られる熱硬化性樹脂、Ｎ−
メチロール基を含有する自己熱硬化性樹脂、及びポリイ
ソシアネート基やアルコキシシラン基を含有する湿気硬
化性樹脂等が挙げられる。

【００２１】また、上記熱硬化性樹脂をビヒクル成分と
する塗料は、有機溶剤または水に分散させた形態、もし
くは溶解させた形態のいずれであってもよく、また湿気
硬化性樹脂をビヒクル成分とする塗料としては、水以外
の有機溶剤を媒体とする分散物または溶解物からなるも
のが使用できる。

【００２２】更に、上記硬化性樹脂に、アルミニウム粉
末またはパールマイカ顔料及び必要に応じて着色顔料を
含有させることによってメタリック塗料としたもの、ま
た、この硬化性樹脂に着色顔料を含有させることによっ
てソリッドカラー塗料としたものも使用可能である。

【００２３】上記本発明方法によれば、塗装後鮮映性が
良好な塗装材を得ることができる。

【００２４】しかも、母材の表面形状によらず高い鮮映
性を確保することができるので母材原単価を低減するこ
とができ、また、現状の鮮映性レベルを確保するに際し
て塗膜厚みを薄くすることができるので塗装に要する費
用を削減することも可能である。

【００２５】前記（２）の高鮮映性塗装材は、最外層塗
膜の構成樹脂の溶解性パラメータと下地塗膜の構成樹脂
の溶解性パラメータが所定の条件を満たす塗装材であ
る。

【００２６】塗料は樹脂を溶剤で溶解したものであり、
樹脂と溶剤とは相溶性が大きいので、前記の式で定義
されるΣが小さく、式における物質ａを塗料を構成す
る樹脂、物質ｂを塗料中の溶剤とすると、塗料構成樹脂
（すなわち、塗膜構成樹脂）の溶解性パラメータと塗料
中の溶剤の溶解性パラメータはほぼ等しいとみなすこと
ができる。

【００２７】従って、最外層塗膜の構成樹脂の溶解性パ
ラメータσ₃ （cal ／cm³）^1/2 を σ₃＝（σ_3d ²＋σ_3p ²＋σ_3h ²）^1/2 ただし、σ_3d：分散成分（cal/cm³）^1/2 σ_3p：極性成分（cal/cm³）^1/2 σ_3h：水素結合成分（cal/cm³）^1/2 とし、その下地塗膜の構成樹脂の溶解性パラメータを、
前述のように、σ₂ （cal ／cm³）^1/2 、すなわち、 σ₂＝（σ_2d ²＋σ_2p ²＋σ_2h ²）^1/2 ただし、σ_2d：分散成分（cal/cm³）^1/2 σ_2p：極性成分（cal/cm³）^1/2 σ_2h：水素結合成分（cal/cm³）^1/2 とした場合、下記式で定義するΣ２が下記式を満た
すような最外層塗膜及び下地塗膜を有する塗装材は、鮮
映性に優れ、しかも塗膜密着性も良好であるといえる。
事実、後述の実施例に示すように、下記式の条件が満
たされる場合は、良好な結果が得られた。

【００２８】 Σ２＝（σ_3d−σ_2d）²＋（σ_3p−σ_2p）²＋（σ_3h−σ_2h）²・・１０≦Σ２≦３０・・・上記のように、本発明の高鮮映性塗装材は、上下２層の
塗膜間の相溶性を「溶解性パラメータ」によって定量化
し、塗装後鮮映性と関連づけたものである。この高鮮映
性塗装材は本発明方法により容易に製造することができ
る。

【００２９】

【実施例】厚さ２０μｍの電着塗装が施された溶融亜鉛
めっき鋼板（ＧＡ）を基材として、これに表１に示した
塗料を用いて、中塗り及び上塗り塗装を施した。なお、
表１中の構成樹脂及び溶剤の溶解性パラメータは、溶解
性パラメータが既知の複数の溶媒との１０ｗｔ％溶液を
調製し、構成樹脂、溶剤と相溶可能な溶媒の溶解性パラ
メータの各成分毎の平均値の和として求めた。

【００３０】これらの塗装材について、鮮映性、最外層
の密着性及びろ波中心線うねり（Ｗ_ca）を測定した。鮮
映性はＮＳＩＣ（Nippon paint，Suga test instrument
s ，Image Clarity ）により測定し、ＮＳＩＣ値が８０
％以上であれば鮮映性良好とした。密着性は塗装材表面
に１ｍｍマスの碁盤目を刻み込んだ後、エリクセン試験
器で５ｍｍ張り出し、テープ剥離により剥離率を求め、
剥離率が０％のものを密着性良好とした。また、ろ波中
心線うねり（Ｗ_ca）は波長が０．８〜８．０μｍから外
れる部分をカットオフしたもので、ＪＩＳＢ０６０１
に規定される方法で求めた。

【００３１】表２に、供試材の中塗り及び上塗り塗装の
厚さとΣ１及びΣ２の値、及び鮮映性等の測定結果を示
す。なお、塗料の欄の記号は表１の塗料の記号に対応す
る。

【００３２】また、Σ１及びΣ２はそれぞれ前記の式
及び式で定義されたΣ１及びΣ２を表す。

【００３３】表２の結果から、本発明の塗装方法で作成
した塗装材（実施例１〜６）は、鮮映性、最外層の密着
性に優れ、ろ波中心線うねり（Ｗ_ca）も比較例に比べて
小さくなっていることが判る。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】

【発明の効果】本発明の塗装材は鮮映性に優れ、自動車
用、及び各種家庭電気製品用の素材として好適である。
この塗装材は本発明方法により容易に製造することがで
きる。

【００３７】また、本発明方法によれば、母材の表面形
状によらず高い鮮映性を確保することができるので母材
原単価を低減することができるとともに、現状の鮮映性
レベルを確保するに際して塗膜厚みを薄くすることがで
きるので塗装に要する費用を削減することが可能であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＣ２５Ｄ 13/00 ３０８Ｃ２５Ｄ 13/00 ３０８Ｃ (56)参考文献特開昭63−111976（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−97675（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−289267（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−11137（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B05D 1/00 - 7/26 C09D 201/00 C25D 13/00 308

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】最外層に塗布する塗料中の溶剤の溶解性パ
ラメータσ₁ （cal ／cm³）^1/2 を、 σ₁＝（σ_1d ²＋σ_1p ²＋σ_1h ²）^1/2 ただし、σ_1d：分散成分（cal/cm³）^1/2 σ_1p：極性成分（cal/cm³）^1/2 σ_1h：水素結合成分（cal/cm³）^1/2 とし、その下地塗膜の構成樹脂の溶解性パラメータσ₂
（cal/cm³）^1/2 を、 σ₂＝（σ_2d ²＋σ_2p ²＋σ_2h ²）^1/2 ただし、σ_2d：分散成分（cal/cm³）^1/2 σ_2p：極性成分（cal/cm³）^1/2 σ_2h：水素結合成分（cal/cm³）^1/2 とした場合に、下記式で定義するΣ１が下記式を満
たすように塗装を行うことを特徴とする高鮮映性塗装方
法。 Σ１＝（σ_1d−σ_2d）²＋（σ_1p−σ_2p）²＋（σ_1h−σ_2h）²・・１０≦Σ１≦３０・・・
【請求項２】最外層塗膜の構成樹脂の溶解性パラメータ
σ₃ （cal ／cm³）^1/2 を、 σ₃＝（σ_3d ²＋σ_3p ²＋σ_3h ²）^1/2 ただし、σ_3d：分散成分（cal/cm³）^1/2 σ_3p：極性成分（cal/cm³）^1/2 σ_3h：水素結合成分（cal/cm³）^1/2 とし、その下地塗膜の構成樹脂の溶解性パラメータσ₂
（cal ／cm³）^1/2 を、 σ₂＝（σ_2d ²＋σ_2p ²＋σ_2h ²）^1/2 ただし、σ_2d：分散成分（cal/cm³）^1/2 σ_2p：極性成分（cal/cm³）^1/2 σ_2h：水素結合成分（cal/cm³）^1/2 とした場合に、下記式で定義するΣ２が下記式を満
たすことを特徴とする高鮮映性塗装材。 Σ２＝（σ_3d−σ_2d）²＋（σ_3p−σ_2p）²＋（σ_3h−σ_2h）²・・１０≦Σ２≦３０・・・