JP3253284B2 - 複層塗膜 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複層塗膜、特に自
動車用２コート塗装に適した複層塗膜に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用の外板塗膜は、一般に、電着塗
膜、中塗塗膜、上塗り塗膜から形成される複層構造を有
する塗膜である。この複層塗膜は、少なくとも３つの塗
装工程を必要とするのであるが、このうち、中塗塗装工
程を省いたいわゆる２コート塗装は、商用車、軽自動
車、トラック等のソリッドカラー系の上塗りを行う場合
には、経済性に優れた方法として実用化されつつある。

【０００３】しかしながら、この中塗塗装工程を省いた
２コート塗装において、電着塗膜の上に直接上塗り塗膜
を形成した場合、電着塗膜と上塗り塗膜との界面におい
て剥離現象が発生するおそれのあることが指摘されてい
る。

【０００４】このことは、電着塗膜、中塗塗膜、上塗り
塗膜から形成される通常の複層塗膜においては、塗膜に
進入した光線は中塗塗膜によって遮られてそれ以上の深
部には殆ど到達しないのに対して、中塗塗膜を持たない
複層塗膜においては、塗膜に進入した光線の一部が電着
塗膜にまで到達し、電着塗膜表面の光劣化が生じること
によるものであると考えられている。この現象は、光線
透過率の高いブルー系の淡色系ソリッドカラーやメタリ
ック系塗色において顕著である。

【０００５】一般に、塗膜の紫外線による劣化を抑制す
るためには、紫外線吸収剤や光安定剤の添加等の手段が
とられるのであるが、これらの添加剤自体の光劣化や塗
膜からの脱離等のために経時的に紫外線劣化抑制効果が
低下するので、効果の耐久性は必ずしも充分ではない。

【０００６】従って、複層塗膜、特に、中塗塗膜を持た
ない複層塗膜においては、電着塗膜を含む複層塗膜全体
の耐候性を改善することが強く要望されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の現状
に鑑みて、電着塗膜の耐候性を高め、中塗塗膜を省いて
も上塗り塗膜と電着塗膜との界面剥離現象を生じること
がなく、充分な耐候性を確保することができる複層塗膜
を提供することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、樹脂固形分１
００ｇあたりスルホニウム基５〜３００ｍｍｏｌ及び炭
素−炭素不飽和結合５０〜２０００ｍｍｏｌを含有し、
かつ、上記炭素−炭素不飽和結合のうち少なくとも１５
％は炭素−炭素三重結合であるエポキシ系カチオン電着
塗料により形成されるカチオン電着塗膜上に、上塗り塗
膜を形成してなる複層塗膜である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の複層塗膜は、エポキシ系
カチオン電着塗料により形成されるカチオン電着塗膜上
に、上塗り塗膜を形成してなる。上記カチオン電着塗膜
は、上記エポキシ系カチオン電着塗料を電着塗装し、焼
き付け硬化して形成される塗膜である。また、上記上塗
り塗膜は、上塗り塗料を塗布し、焼き付け硬化して形成
される塗膜である。

【００１０】本発明の複層塗膜の形成に用いられる塗料
であるエポキシ系カチオン電着塗料（以下、単に「上記
カチオン電着塗料」という）は、スルホニウム基及び炭
素−炭素不飽和結合を含有する。

【００１１】上記スルホニウム基は、上記カチオン電着
塗料の水和官能基である。スルホニウム基は、電着塗装
過程で一定以上の電圧又は電流が与えられると、以下に
示すように電極上で電解還元反応をうけてイオン性基が
消失し、スルフィドとなって不可逆的に不導体化するこ
とができる。このため、上記カチオン電着塗料は高度の
つきまわり性を発揮することができるものと考えられ
る。

【００１２】

【化１】

【００１３】また、この電着塗装過程においては、電極
反応が引き起こされ、生じた水酸化物イオンをスルホニ
ウム基が保持することにより電解発生塩基が電着被膜中
に発生するものと考えられる。この電解発生塩基は、電
着被膜中に存在する熱による反応性の低いプロパルギル
基を熱による反応性の高いアレン結合に変換することが
できる。

【００１４】スルホニウム基の含有量は、上記カチオン
電着塗料樹脂固形分１００ｇあたり５〜３００ｍｍｏｌ
である。５ｍｍｏｌ／１００ｇ未満であると、充分なつ
きまわり性や硬化性を発揮することができず、また、水
和性、浴安定性が悪くなる。３００ｍｍｏｌ／１００ｇ
を超えると、被塗物表面への被膜の析出が悪くなる。好
ましくは、上記カチオン電着塗料樹脂固形分１００ｇあ
たり１０〜２５０ｍｍｏｌであり、１０〜１５０ｍｍｏ
ｌがより好ましい。

【００１５】上記炭素−炭素不飽和結合は、炭素−炭素
間の二重結合又は三重結合である。上記炭素−炭素不飽
和結合は、上記カチオン電着塗料の基体樹脂の分子末端
に存在してもよく、又は、上記基体樹脂の骨格を形成す
る分子鎖中の一部に存在していてもよい。上記炭素−炭
素不飽和結合は、硬化官能基として機能するとともに、
耐候性を向上させることができる。その理由の詳細は必
ずしも明確ではないが、塗膜中に生じるラジカルに対し
てラジカル捕獲作用を発揮するものと考えられる。ま
た、理由は不明であるが、スルホニウム基と併存するこ
とにより、上記カチオン電着塗料のつきまわり性を一層
向上させることができる。

【００１６】上記炭素−炭素不飽和結合の含有量は、上
記カチオン電着塗料樹脂固形分１００ｇあたり５０〜２
０００ｍｍｏｌである。５０ｍｍｏｌ／１００ｇ未満で
あると、充分な耐候性、硬化性を発揮することができ
ず、つきまわり性も不充分である。２０００ｍｍｏｌ／
１００ｇを超えると、カチオン電着塗料として使用した
場合の水和安定性に悪影響を及ぼし、被塗物表面への被
膜の析出が悪くなる。好ましくは、上記カチオン電着塗
料樹脂固形分１００ｇあたり８０〜１０００ｍｍｏｌで
あり、８０〜５００ｍｍｏｌがより好ましい。

【００１７】上記炭素−炭素不飽和結合は、数において
少なくとも１５％が炭素−炭素三重結合である。上記炭
素−炭素不飽和結合のうち、炭素−炭素三重結合の数が
１５％未満であると硬化性、耐候性が不充分となるの
で、上記範囲に限定される。

【００１８】なお、上記炭素−炭素不飽和結合の含有量
は、例えば、長鎖不飽和脂肪酸等の分子内に複数個の炭
素−炭素二重結合をもつ分子が導入された場合であって
も、導入された、分子内に複数個の炭素−炭素二重結合
をもつ分子自体の含有量をもって表すものとする。これ
は、複数個の炭素−炭素二重結合をもつ分子が導入され
ても、ラジカル捕獲や硬化反応に関与するのは、これら
複数の炭素−炭素二重結合が同等に関与するよりもむし
ろ、実質的にそのうちの一つの炭素−炭素二重結合のみ
であると考えられるからである。

【００１９】上記カチオン電着塗料は、エポキシ系のも
のである。本明細書中、エポキシ系であるとは、電着塗
料の基体樹脂がエポキシ樹脂を骨格とすることを意味す
る。上記エポキシ樹脂としては特に限定されるものでは
ないが、樹脂骨格中にスルホニウム基や上記炭素−炭素
不飽和結合を容易に導入することができるように、エポ
キシ基を１分子中に少なくとも２個有するポリエポキシ
ドが好ましい。上記ポリエポキシドとしては特に限定さ
れず、例えば、エピビスエポキシ樹脂、これをジオー
ル、ジカルボン酸、ジアミン等により鎖延長したもの；
エポキシ化ポリブタジエン；ノボラックフェノール型ポ
リエポキシ樹脂；ノボラッククレゾール型ポリエポキシ
樹脂；ポリグリシジルアクリレート；脂肪族ポリオール
又はポリエーテルポリオールのポリグリシジルエーテ
ル；多塩基性カルボン酸のポリグリシジルエステル等を
挙げることができる。これらのうち、多官能基化が容易
であるので、ノボラックフェノール型ポリエポキシ樹
脂、ノボラッククレゾール型ポリエポキシ樹脂、ポリグ
リシジルアクリレートが好ましい。

【００２０】上記ポリエポキシドの数平均分子量は、５
００〜２００００が好ましい。数平均分子量が５００未
満であると、カチオン電着塗装の塗装効率が悪くなり、
２００００を超えると被塗物表面で良好な被膜を形成す
ることができない。樹脂骨格に応じてより好ましい数平
均分子量を設定可能であり、例えば、ノボラックフェノ
ール型エポキシ樹脂、ノボラッククレゾール型エポキシ
樹脂の場合には、７００〜５０００であることがより好
ましい。

【００２１】上記エポキシ樹脂に上記スルホニウム基及
び上記炭素−炭素不飽和結合を導入するには、例えば、
エポキシ基と反応する官能基及び炭素−炭素不飽和結合
を有する化合物を、炭素−炭素不飽和結合中の炭素−炭
素三重結合の割合が上述の範囲となるように、上記エポ
キシ樹脂に反応させて、炭素−炭素不飽和結合導入した
後、更に、残存エポキシ基に、スルホニウム基を導入す
ることにより好適に実行することができる。

【００２２】上記エポキシ基と反応する官能基及び炭素
−炭素不飽和結合を有する化合物としては、例えば、水
酸基やカルボキシル基等のエポキシ基と反応する官能基
と炭素−炭素不飽和結合とをともに含有する化合物であ
ってよく、具体的には、プロパルギルアルコールやプロ
パルギル酸等の水酸基やカルボキシル基と炭素−炭素三
重結合とを有する化合物；２−ヒドロキシエチルアクリ
レート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロ
キシプロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタク
リレート、ヒドロキシブチルアクリレート、ヒドロキシ
ブチルメタクリレート、アリルアルコール、メタクリル
アルコール等の水酸基と炭素−炭素二重結合とを有する
化合物；アクリル酸、メタクリル酸、エタクリル酸、ク
ロトン酸、マレイン酸、フタル酸、イタコン酸等のカル
ボキシル基と炭素−炭素二重結合とを有する化合物；マ
レイン酸エチルエステル、フマル酸エチルエステル、イ
タコン酸エチルエステル、コハク酸モノ（メタ）アクリ
ロイルオキシエチルエステル、フタル酸モノ（メタ）ア
クリロイルオキシエチルエステル等のハーフエステル
類；オレイン酸、リシノール酸等の合成不飽和脂肪酸；
アマニ油、大豆油等の天然不飽和脂肪酸等を挙げること
ができる。

【００２３】なお、炭素−炭素不飽和結合を含有するエ
ポキシ樹脂を得る方法としては、上記方法以外に、炭素
−炭素不飽和結合を分子内に有するモノマー、例えば、
グリシジルメタクリレートにプロパルギルアルコールを
付加したモノマー等を、共重合可能なその他のモノマー
と共重合することによっても行うことができる。

【００２４】スルホニウム基の導入は、スルフィド／酸
混合物とエポキシ基を反応させてスルフィドの導入及び
スルホニウム化を行う方法や、スルフィドを導入した
後、更に、酸又はフッ化メチルやヨウ化メチル等のアル
キルハライド等により、導入したスルフィドのスルホニ
ウム化反応を行い、必要によりアニオン交換を行う方法
等により行うことができる。反応原料の入手容易性の観
点からは、スルフィド／酸混合物を使用する方法が好ま
しい。

【００２５】上記スルフィドとしては特に限定されず、
例えば、脂肪族スルフィド、脂肪族−芳香族混合スルフ
ィド、アラルキルスルフィド、環状スルフィド等を挙げ
ることができる。具体的には、例えば、ジエチルスルフ
ィド、ジプロピルスルフィド、ジブチルスルフィド、ジ
ヘキシルスルフィド、ジフェニルスルフィド、エチルフ
ェニルスルフィド、テトラメチレンスルフィド、ペンタ
メチレンスルフィド、チオジエタノール、チオジプロパ
ノール、チオジブタノール、１−（２−ヒドロキシエチ
ルチオ）−２−プロパノール、１−（２−ヒドロキシエ
チルチオ）−２−ブタノール、１−（２−ヒドロキシエ
チルチオ）−３−ブトキシ−１−プロパノール等を挙げ
ることができる。

【００２６】上記酸としてはスルホニウム基の対アニオ
ンとなりうるものであれば特に限定されず、例えば、ぎ
酸、酢酸、乳酸、プロピオン酸、ほう酸、酪酸、ジメチ
ロールプロピオン酸、塩酸、硫酸、りん酸、Ｎ−アセチ
ルグリシン、Ｎ−アセチル−β−アラニン等を挙げるこ
とができる。

【００２７】上述のように、スルホニウム基の導入を、
炭素−炭素不飽和結合の導入の後に行うことにより、加
熱によるスルホニウム基の分解を防止することができ
る。

【００２８】上記カチオン電着塗料には、アミン化合物
を添加してもよい。上記アミン化合物の添加により、電
着過程における電解還元によるスルホニウム基のスルフ
ィドへの変換率が増大する。上記アミン化合物としては
特に限定されず、例えば、１級〜３級の単官能及び多官
能の脂肪族アミン、脂環族アミン、芳香族アミン等のア
ミン化合物を挙げることができる。これらのうち、水溶
性又は水分散性のものが好ましく、例えば、モノメチル
アミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、トリエチ
ルアミン、プロピルアミン、ジイソプロピルアミン、ト
リブチルアミン等の炭素数２〜８のアルキルアミン；モ
ノエタノールアミン、ジメタノールアミン、メチルエタ
ノールアミン、ジメチルエタノールアミン、シクロヘキ
シルアミン、モルホリン、Ｎ−メチルモルホリン、ピリ
ジン、ピラジン、ピペリジン、イミダゾリン、イミダゾ
ール等を挙げることができる。これらは単独で使用して
もよく、２種以上を併用してもよい。なかでも、水分散
安定性が優れているので、モノエタノールアミン、ジエ
タノールアミン、ジメチルエタノールアミン等のヒドロ
キシアミンが好ましい。

【００２９】上記アミン化合物は、直接、上記カチオン
電着塗料中に配合することができる。従来の中和型アミ
ン系のカチオン電着塗料では、遊離のアミンを添加する
と、樹脂中の中和酸を奪うことになり、電着溶液の安定
性が著しく悪化するが、上記カチオン電着塗料において
は、このような浴安定性の阻害が生じることはない。

【００３０】上記アミン化合物の配合量は、上記カチオ
ン電着塗料樹脂固形分１００ｇあたり０．３〜２５ｍｍ
ｏｌが好ましい。配合量が０．３ｍｍｏｌ／１００ｇ未
満であると化合物を添加することによる効果が発揮でき
ず、２５ｍｍｏｌ／１００ｇを超えると配合量に応じた
効果が期待できず不経済である。より好ましくは、１〜
１５ｍｍｏｌ／１００ｇである。

【００３１】上記カチオン電着塗料においては、上述の
エポキシ系基体樹脂自体が硬化基を含有するので、硬化
剤の使用は必ずしも必要ない。しかし、硬化性の更なる
向上のために使用してもよい。このような硬化剤として
は、例えば、プロパルギル基及び不飽和二重結合のうち
少なくとも１種を複数個有する化合物、例えば、ノボラ
ックフェノール等のポリエポキシドやペンタエリトリッ
トテトラグリシジルエーテル等に、プロパルギルアルコ
ール等のプロパルギル基を有する化合物や（メタ）アク
リル酸やアリルアルコール等の不飽和二重結合を有する
化合物を付加反応させて得た化合物等を挙げることがで
きる。

【００３２】上記硬化剤の使用量は、上記カチオン電着
塗料中、樹脂固形分として８０重量％以下であることが
好ましい。上記硬化剤を使用する場合、硬化剤中の不飽
和結合の量及びスルホニウム基の量は、上述の上記カチ
オン電着塗料における含有量の範囲内であるように調節
して使用されることが好ましい。

【００３３】上記カチオン電着塗料には、不飽和結合間
の硬化反応を進行させるために、硬化触媒を使用するこ
とができる。このような硬化触媒としては特に限定され
ず、例えば、ニッケル、コバルト、銅、マンガン、パラ
ジウム、ロジウム等の遷移金属に対して、シクロペンタ
ジエンやアセチルアセトン等の配位子や酢酸等のカルボ
ン酸等が結合したもの等を挙げることができる。これら
のうち、銅のアセチルアセトン錯体、酢酸銅が好まし
い。上記硬化触媒の配合量は、上記カチオン電着塗料不
揮発分１００ｇあたり０．１〜２０ｍｍｏｌであること
が好ましい。

【００３４】上記カチオン電着塗料は、必要に応じて、
カチオン電着塗料に通常用いられるその他の成分を含ん
でいてもよい。上記その他の成分としては特に限定され
ず、例えば、顔料、顔料分散樹脂、界面活性剤、酸化防
止剤、紫外線吸収剤等の塗料用添加剤等を挙げることが
できる。

【００３５】上記顔料としては特に限定されず、例え
ば、二酸化チタン、カーボンブラック、ベンガラ等の着
色顔料；塩基性けい酸鉛、りんモリブデン酸アルミニウ
ム等の防錆顔料；カオリン、クレー、タルク等の体質顔
料等の一般にカチオン電着塗料組成物に使用されるもの
等を挙げることができる。上記顔料の配合量は、上記カ
チオン電着塗料中、固形分として０〜５０重量％である
ことが好ましい。

【００３６】上記顔料分散樹脂としては特に限定され
ず、一般に使用されている顔料分散樹脂を使用すること
ができる。また、樹脂中にスルホニウム基と炭素−炭素
不飽和結合とを含有する顔料分散樹脂を使用してもよ
い。このようなスルホニウム基と不飽和結合とを含有す
る顔料分散樹脂は、例えば、ビスフェノール型エポキシ
樹脂とハーフブロック化イソシアネートとを反応させて
得られる疎水性エポキシ樹脂に、スルフィド化合物を反
応させるか、又は、上記樹脂に、一塩基酸及び水酸基含
有二塩基酸の存在下でスルフィド化合物を反応させる方
法等により得ることができる。

【００３７】上記カチオン電着塗料は、上述のエポキシ
系基体樹脂に、必要に応じてアミン化合物等の上述の各
成分を混合し、水に溶解又は分散すること等により得る
ことができる。カチオン電着塗装に用いる場合には、不
揮発分が１０〜３０％の浴液となるように調製されるこ
とが好ましい。また、カチオン電着塗料中の炭素−炭素
不飽和結合及びスルホニウム基の含有量が、上述の範囲
を逸脱しないように調製されることが好ましい。

【００３８】本発明の複層塗膜の形成に用いられるもう
一つの塗料である上塗り塗料としては特に限定されず、
通常、自動車用上塗り塗料として、水性又は溶剤型であ
って１コートソリッドとして用いられるソリッドカラー
塗料や、２コート１ベーク塗装法によって塗装すること
ができるベース塗料及びクリア塗料であってよい。

【００３９】上記水性ソリッドカラー塗料としては特に
限定されず、例えば、水に可溶であるか水に分散可能で
ある高分子化合物、例えば、水酸基とカルボキシル基と
を含有するアクリル樹脂をアミン等で中和したアクリル
樹脂水溶液と、この高分子化合物と反応可能な樹脂、例
えば、水に可溶であるか水に分散可能であるアミノ樹脂
やブロックイソシアネート樹脂等とを組み合わせてなる
もの等であってよい。

【００４０】上記溶剤型ソリッドカラー塗料としては特
に限定されず、例えば、種々の有機溶剤に、これに可溶
な高分子化合物、例えば、水酸基を有するアクリル樹脂
と、この高分子化合物と反応可能な化合物、例えば、ア
ミノ樹脂、ポリイソシアネート、ブロックイソシアネー
ト等とを組み合わせてなるもの等であってよい。

【００４１】上記ソリッドカラー塗料には、カーボンブ
ラック、フタロシアニンブルー、二酸化チタン等の周知
の無機又は有機の着色顔料が含まれている。この他に、
体質顔料、硬化促進剤、レベリング剤、紫外線吸収剤、
光安定剤等の添加剤が配合されていてもよい。

【００４２】上記ベース塗料としては特に限定されず、
例えば、上記ソリッドカラー塗料に使用される樹脂成分
と着色顔料の他に、硬化剤、体質顔料、硬化触媒、レベ
リング剤、紫外線吸収剤、光安定剤等の添加剤を配合し
てなる水性又は溶剤型のものであってよい。また、上記
ベース塗料は、アルミフレーク、マイカフレーク等の周
知の光輝材を配合したメタリックベース塗料であっても
よい。

【００４３】上記ソリッドカラー塗料及びベース塗料と
しては、環境保全の観点から、水性のものであることが
好ましい。

【００４４】上記クリア塗料としては特に限定されず、
例えば、溶剤型や水性のものであっても、粉体のもので
あってもよいが、環境保全の観点から、水性又は粉体ク
リア塗料が好ましい。上記溶剤型クリア塗料としては、
例えば、種々の有機溶剤に、これに可溶な高分子化合
物、例えば、水酸基を有するアクリル樹脂やポリエステ
ル樹脂と、この高分子化合物と反応可能な化合物、例え
ば、アミノ樹脂、ポリイソシアネート、ブロックイソシ
アネート等とを組み合わせたもの、ハーフエステル化さ
れて開環している酸無水物基を有するアクリル樹脂と、
水酸基とエポキシ基とを有する化合物とを組み合わせて
なるもの等であってよい。なお、これらを水性化したも
のも使用することができる。

【００４５】また、上記粉体クリア塗料としては、例え
ば、水酸基を有するアクリル樹脂やポリエステル樹脂
と、この高分子化合物と反応可能な化合物、例えば、ア
ミノ樹脂、ポリイソシアネート、ブロックイソシアネー
ト等とを組み合わせたもの、エポキシ基を有するアクリ
ル樹脂と多価カルボン酸、多価カルボン酸無水物等とを
組み合わせたもの等であって、実質的に水や有機溶剤を
含有しないものであってよい。なお、上記クリア塗料に
は、透明性を損なわない程度に上述した着色顔料や光輝
材を配合することができ、更に、硬化促進剤、レベリン
グ剤、紫外線吸収剤、光安定剤等の添加剤を使用するこ
とができる。

【００４６】本発明の複層塗膜の形成は、被塗物として
導電性のあるもの、例えば、鉄板、鋼板、アルミニウム
板及びこれらを表面処理したもの、これらを用いてなる
成型物等を使用し、上記カチオン電着塗料を使用してま
ず電着塗装を行う。上記電着塗装は、被塗物を陰極とし
て陽極との間に、通常、５０〜５００Ｖ、好ましくは５
０〜３５０Ｖの電圧を印加して行う。印加電圧が５０Ｖ
未満であると電着が不充分となり、５００Ｖを超える
と、消費電力が大きくなり、不経済である。上記カチオ
ン電着塗料を使用して上述の範囲内で電圧を印加する
と、電着過程における急激な膜厚の上昇を生じることな
く、被塗物全体に均一な被膜を形成することができる。

【００４７】電着過程は、（ｉ）上記カチオン電着塗料
に被塗物を浸漬する過程、（ｉｉ）上記被塗物を陰極し
て、陽極との間に電圧を印加し、被膜を析出させる過
程、（ｉｉｉ）析出させた上記被膜に、電圧を更に印加
することにより、上記被膜の単位体積あたりの電気抵抗
値を増加させる過程、から構成されることが好ましい。
また、電圧を印加する時間は、電着条件によって異なる
が、一般には、２〜４分とすることができる。

【００４８】上述の電着過程の終了後、被塗物をそのま
ま又は水洗した後、１００〜２００℃、好ましくは１４
０〜１８０℃で、１０〜３０分間焼き付けることにより
硬化させて、カチオン電着塗膜を得る。

【００４９】上記カチオン電着塗膜の膜厚は１０〜２５
μｍが好ましい。１０μｍ未満であると、防錆性が不充
分であり、２５μｍを超えると、塗料の浪費につなが
る。上記カチオン電着塗料においては、上述の電解還元
反応により、電着によって被塗物表面に析出した被膜が
不導体化し、結果として、つきまわり性が飛躍的に向上
することになる。従って、塗膜の膜厚が上述の範囲であ
っても、被塗物全体に均一な塗膜を形成することができ
るので、充分な防錆性を発揮することができる。

【００５０】次に、このようにして得られるカチオン電
着塗膜の上に、上記上塗り塗料を塗布し、焼き付け硬化
させて上塗り塗膜を形成し、上記複層塗膜を完成する。
上記上塗り塗膜の形成においては、上塗り塗料が上記ソ
リッドカラー塗料である場合、乾燥膜厚が３０〜１００
μｍとなるようにスプレー塗装を行うことが好ましい。
また、２ステージで塗装する等、複数回の塗り重ねも可
能である。上記スプレー塗装は、エアスプレー塗装機、
エアレススプレー塗装機、エア霧化式又は回転霧化式静
電塗装機等を使用して行うことがてきる。上記焼き付け
硬化は、９０〜２５０℃、好ましくは１００〜２００
℃、更に好ましくは１２０〜１８０℃で、焼き付け温度
に応じた時間をかけて行えばよい。

【００５１】上記上塗り塗料がベース塗料及びクリア塗
料である場合は、先ず、乾燥膜厚が好ましくは１０〜２
０μｍになるようにベース塗料を、上記塗装機等を使用
してスプレー塗装する。この塗装は、２ステージで塗装
する等、複数回の塗り重ねも可能である。ベース塗料の
塗装後に、ただし、水性ベース塗料を塗装した場合に
は、６０〜１２０℃で２〜１０分間予備乾燥した後に、
２〜５分間セッティングする。次に、その上に、クリア
塗料を、乾燥膜厚が好ましくは４０〜１００μｍとなる
ように塗装する。上記塗装は、粉体塗料にあっては、静
電粉体塗装法を利用した塗装機を好適に使用して行うこ
とができる。その後、ベース塗膜とクリア塗膜の両者
を、９０〜２５０℃、好ましくは１００〜２００℃、よ
り好ましくは１２０〜１８０℃で、焼き付け温度に応じ
た時間をかけて焼き付け硬化することにより、上塗り塗
膜を形成することができる。

【００５２】なお、得られた電着被膜を硬化させずにそ
の上に、上塗り塗料を塗装する、いわゆるウェット・オ
ン・ウェットによって、上塗り未硬化塗膜を形成し、両
未硬化塗膜を同時に加熱することにより複層塗膜を得る
２コート１ベーク方式を行うことも可能である。

【００５３】かくして形成された上塗り塗膜は、波長３
００〜４２０ｎｍにおける光線透過率が０．５％以上で
ある。０．５％未満では、本発明の効果を得ることがで
きない。上記光線透過率の上限は特に規定されるべきも
のではない。しかし、一般的に、上塗り塗膜は、意匠性
を有しており、素地を隠蔽する必要があることから、そ
の光線透過率は、３％以下である。このことを考慮する
と、上記光線透過率の上限は、３％以下が好ましい。な
お、上塗り塗料としてベース塗料とクリア塗料とを用い
た場合には、ベース塗膜とクリア塗膜とを一つの上塗り
塗膜とみなし、その光線透過率を決定する必要がある。

【００５４】かくして形成された本発明の複層塗膜は、
上記カチオン電着塗膜及び上記上塗り塗膜からなり、カ
チオン電着塗膜が上記カチオン電着塗料を使用して形成
されたものであるので、経時的に、カチオン電着塗膜と
上塗り塗膜との界面における塗膜の剥離現象が生じるこ
とがない。

【００５５】この剥離現象は、塗膜が劣化によりチョー
キングを生じ、その部分から水分が浸透してその結果、
界面における密着性が低下するものと考えられている。
本発明の複層塗膜において、剥離現象が生じない理由は
必ずしも判然とするところではないが、塗膜中に存在す
る炭素−炭素不飽和結合又はスルホニウム基及びそれが
不導体化したものが、光照射によって発生するラジカル
や活性酸素を捕捉する結果であると考えられる。

【００５６】このため、電着塗膜自体の耐候性が向上
し、しかも、塗膜中に発生するラジカルに対する捕捉作
用によって、塗膜全体の光劣化の抑制にも寄与すること
が可能になり、耐候性に優れた複層塗膜を形成すること
ができる。

【００５７】

【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。

【００５８】製造例１ スルホニウム基及びプロパルギ
ル基を含有するビスフェノールエポキシ系カチオン電着
塗料用樹脂の製造 エポキシ当量４５０のビスフェノール型エポキシ樹脂
（エピコート１００１（商品名）、油化シェルエポキシ
社製）９００．０ｇにプロパルギルアルコール４４８．
０ｇ、ジメチルベンジルアミン３．０ｇを攪拌機、温度
計、窒素導入管及び還流冷却管を備えたセパラブルフラ
スコに加え、１２０℃に昇温し反応させた。塩酸−ジオ
キサン法によるエポキシ当量の測定を行い、エポキシ基
が消失するまで反応させた。その後、未反応のプロパル
ギルアルコールを真空ポンプを用いて完全に留去した。
次いで、エピクロルヒドリン１４８０．０ｇ、テトラメ
チルアンモニウムクロライド８．０ｇを加え、５０℃に
昇温し、５０％水酸化ナトリウム水溶液１７２．０ｇを
２時間かけて滴下し、減圧下、水をエピクロルヒドリン
との共沸混合物として連続的に除去しながら、更に、５
時間反応させた。過剰のエピクロルヒドリンを減圧留去
し、反応物にトルエンを加え、反応により生成した塩化
ナトリウムを水／トルエンにより完全に分液除去した。
その後、トルエンを減圧留去し、エポキシ当量５７０
（理論値５６２）の目的樹脂を得た。収率８８．０％。

【００５９】更に、攪拌機、温度計、窒素導入管及び還
流冷却管を備えたセパラブルフラスコに、上述により得
た樹脂１１４０ｇ、１−（２−ヒドロキシエチルチオ）
−２−プロパノール２７２．０ｇ、５０％乳酸水溶液３
６０．０ｇ、脱イオン水１０８．０ｇを入れ、７５℃に
昇温し、６時間反応させた。酸価が５以下であることを
確認した後、脱イオン水１３７．２ｇを加え、目的の樹
脂水溶液を得た。このものの固形分濃度は、７０．２重
量％、スルホニウム価は、７１．０ｍｍｏｌ／１００ｇ
ワニスであった。

【００６０】製造例２ スルホニウム基及びプロパルギ
ル基を含有するノボラックエポキシ系カチオン電着塗料
用樹脂の製造 エポキシ当量２００．４のクレゾールノボラック型エポ
キシ樹脂（エポトートＹＤＣＮ−７０１（商品名）、東
都化成社製）１６６３．５ｇにプロパルギルアルコール
５１０．５ｇ、ジメチルベンジルアミン５．０ｇを攪拌
機、温度計、窒素導入管及び還流冷却管を備えたセパラ
ブルフラスコに加え、１２５℃に昇温し、３時間反応さ
せ、エポキシ当量が１５８０のプロパルギル基を含有す
る樹脂を得た。更に、攪拌機、温度計、窒素導入管及び
還流冷却管を備えたセパラブルフラスコに、上述により
得た樹脂１０８９．５ｇ、１−（２−ヒドロキシエチル
チオ）−２，３−プロパンジオール９９．０ｇ、氷酢酸
３９．０ｇ、脱イオン水９３．５ｇを加え、７５℃に昇
温し、６時間反応させた。残存酸価が５以下であること
を確認した後、脱イオン水２８９．０ｇを加え、目的の
樹脂溶液を得た。このものの固形分濃度は、７０重量
％、スルホニウム価は３０．０ｍｍｏｌ／１００ｇワニ
スであった。

【００６１】製造例３ スルホニウム基及びプロパルギ
ル基を含有するポリブタジエン系カチオン電着塗料用樹
脂の製造 攪拌機、温度計、窒素導入管及び還流冷却管を備えたセ
パラブルフラスコに、エポキシ当量２００のエポキシ化
ポリブタジエン（ニッセキポリブタジエンＥ−１０００
−８（商品名）、日本石油化学社製）１０００．０ｇ、
プロパルギル酸２４０．０ｇを加え、１３５℃に昇温
し、３時間反応させて、酸価が０になったことを確認し
た後、冷却し、７５℃でチオジエタノール２１９．６
ｇ、ぎ酸８２．８ｇ、脱イオン水２５９．２ｇを加え、
７時間反応させた。酸価が５以下であることを確認した
後、脱イオン水２６８．１ｇを加え、目的の樹脂溶液を
得た。このものの固形分濃度は、６９．８重量％、スル
ホニウム価は５６．９ｍｍｏｌ／１００ｇワニスであっ
た。

【００６２】製造例４ プロパルギル基を含有する脂肪
族系硬化剤の製造 攪拌機、温度計、窒素導入管及び還流冷却管を備えたセ
パラブルフラスコに、エポキシ当量２１３のペンタエリ
トリトールテトラグリシジルエーテル（デナコールＥＸ
４１１Ｎ（商品名）、長瀬化成社製）６５５．０ｇ、プ
ロパルギル酸３１５．５ｇ、ジメチルベンジルアミン
１．０ｇを加え、１３０℃に昇温して反応させた。塩酸
−ジオキサン法によるエポキシ当量の測定を行い、エポ
キシ基が消失するまで反応させ、目的物を得た。このも
のの固形分濃度は、８９．０重量％であった。

【００６３】比較製造例１ 比較検討用エマルションの
製造 攪拌機、温度計、窒素導入管及び還流冷却管を備えたセ
パラブルフラスコに、ビスフェノールＡとエピクロルヒ
ドリンをアルカリ触媒下で反応させて得たエポキシ当量
９５０のビスフェノール型エポキシ樹脂（エピコート１
００４（商品名）、油化シェルエポキシ社製）１９０
０．０ｇを入れ、エチレングリコールモノブチルエーテ
ル９９３ｇに溶解した後、反応系を９０℃に保温しなが
らジエタノールアミン２１０ｇを滴下した。滴下終了
後、１１０℃に昇温し、１時間３０分間反応させて樹脂
固形分６８％の樹脂溶液を得た。次いで、ジフェニルメ
タンジイソシアネートをエチレングリコールモノ２−エ
チルヘキシルエーテルでブロックした硬化剤を、上述に
より得られた樹脂溶液との固形分重量比が（樹脂溶液）
／（硬化剤）＝７５／２５となるように混合し、これに
３重量％のジブチル錫オキサイドを配合した。この樹脂
組成物１３８３ｇ（固形分７５％）を、予め用意した脱
イオン水６７２ｇと氷酢酸２１ｇとの混合水溶液に添加
し、高速回転攪拌機で１時間攪拌した後、更に、脱イオ
ン水１３８１．５ｇを加え、固形分濃度が３０重量％と
なるように水溶液を調製して比較検討用エマルションと
した。

【００６４】実施例１ 基体樹脂として、製造例１で得られたスルホニウム基及
びプロパルギル基を含有するビスフェノールエポキシ系
カチオン電着塗料用樹脂７４２．８ｇを使用しこれに製
造例４で得たプロパルギル基を含有する脂肪族系硬化剤
３０８．５ｇ、ニッケルアセチルアセトナート４．０
ｇ、脱イオン水１２０．３ｇを加え、高速回転ミキサー
で１時間攪拌後、更に、脱イオン水２８２４．４ｇを加
え、固形分濃度が２０重量％となるように水溶液を調製
して電着塗料とした。

【００６５】実施例２ 基体樹脂として、製造例２で得られたスルホニウム基及
びプロパルギル基を含有するノボラックエポキシ系カチ
オン電着塗料用樹脂１１３１．４ｇを使用し、これにニ
ッケルアセチルアセトナート８．０ｇ、脱イオン水１１
５．６ｇを加え、高速回転ミキサーで１時間攪拌後、更
に、脱イオン水２７００．０ｇを加え、攪拌下にＮ−メ
チルエタノールアミンの１０％水溶液４５．０ｇを添加
し、固形分濃度が２０重量％となるように水溶液を調製
して電着塗料とした。

【００６６】実施例３ 基体樹脂として、製造例３で得られたスルホニウム基及
びプロパルギル基を含有するポリブタジエン系カチオン
電着塗料用樹脂７４２．８ｇを使用し、これにニッケル
アセチルアセトナート４．０ｇ、製造例４で得たプロパ
ルギル基を含有する脂肪族系硬化剤３１０．１ｇ、脱イ
オン水１５４．７ｇを加え、高速回転ミキサーで１時間
攪拌後、更に、脱イオン水２７８８．４ｇを加え、固形
分濃度が２０重量％となるように水溶液を調製して電着
塗料とした。

【００６７】比較例１ 比較製造例１で得られた比較検討用エマルション２６６
７ｇに、攪拌条件下、脱イオン水１３３３ｇを加え固形
分濃度が２０重量％となるように水溶液を調製して電着
塗料とした。

【００６８】評価 （１）塗膜の作製 実施例及び比較例で調製された各電着塗料を使用して、
浴温度２５℃に設定し、それぞれりん酸亜鉛処理した冷
間圧延鋼板（ＪＩＳ Ｇ ３１４１ ＳＰＣＣ−ＳＤ、
サーフダインＳＤ−５０００（商品名）処理、日本ペイ
ント社製）を陰極、ステンレス容器を陽極として２５０
Ｖにて３分間電着塗装を行った。被塗物を電着浴から引
き上げ、水洗し、１７５℃×２０分間焼き付け、電着塗
膜を被塗物に形成した。

【００６９】このようにして得た被塗物を、室温になる
まで空冷した後、更に、得られた上述の電着塗膜上に、
シルバー塗色の溶剤型メタリック塗料（メラミン硬化型
アクリル樹脂系メタリック塗料）を、２３℃でエアスプ
レーによって、乾燥膜厚が１５μｍになるように塗装し
た。その後、溶剤型クリア塗料（メラミン硬化型アクリ
ル樹脂系クリア塗料）を静電スプレー塗装法にて乾燥膜
厚４０μｍとなるように塗装した。得られた被塗物を１
４０℃に設定した焼き付け乾燥炉に投入し、３０分間焼
き付け処理し、鋼板上に複層塗膜を得た。得られた上塗
り塗膜の波長３００〜４２０ｎｍにおける光線透過率
は、１．０％であった。

【００７０】光線透過率は、以下の方法で測定した。波
長幅を６ｎｍ以下、測定範囲を３００〜４２０ｎｍに設
定した分光光度計Ｕ−３２００（日立製作所社製）に、
試験片から塗膜のみを取り出したフリーフィルムを、受
光部との間隔を３ｍｍ以内に調整したホルダーにセット
し、測定した。得られた透過率曲線から、求める波長域
における光線透過率を、以下の式によって求めた。 光線透過率（％）＝〔求める波長域での透過率曲線の積
分値／求める波長域での透過率１００％の透過曲線の積
分値〕×１００

【００７１】（２）複層塗膜の層間密着性の評価 各実施例及び比較例の電着塗料を使用して上述により得
られた複層塗膜が形成された鋼板の裏面と端部に防錆シ
ールを施した試験片を、温度６０℃に設定したサンシャ
インウェザーメーター（スガ試験機社製）にて光照射を
３００時間行った後、温度５０℃、湿度９５％ＲＨ以上
に設定した恒温恒湿槽に２０時間投入することを１サイ
クルとする試験を５サイクル行った。試験の終了後に層
間密着性の評価を以下の方法により行った。

【００７２】すなわち、カッターナイフを用いて２ｍｍ
間隔で１１本の平行線を縦横に引いて１００個のます目
を描き、その上にセロハンテープをしっかりと貼り付
け、４５°手前上方に急激に引き剥がした。その時の塗
膜の表面状態と剥離状態を調べ、以下の基準で評価し、
○を合格とした。結果を表１に示した。 ○：塗膜に異常や剥離なし ×：塗膜に異常、剥離あり

【００７３】（３）電着塗膜の光沢保持率の測定 各実施例及び比較例の電着塗料を使用して上述により得
られた電着塗膜が形成された鋼板の６０°グロスを初期
グロスとし、光沢計（スガ試験機社製）にて測定した。
更に、この塗膜上に上塗り塗膜を形成せずに、サンシャ
インウェザーメーター（スガ試験機社製）にて光照射を
１８００時間行い、電着塗膜の促進暴露を行った。その
後、促進暴露した塗膜の６０°グロスを劣化後グロスと
して、同様に測定し、下記の式によって光沢保持率を算
出した。保持率９０％以上を合格しとた。結果を表１に
示した。 光沢保持率（％）＝（劣化後グロス／初期グロス）×１
００

【００７４】

【表１】

【００７５】実施例から、本発明の複層塗膜において
は、波長３００〜４２０ｎｍにおける光線透過率が１．
０％である上塗り塗膜を使用した場合にも、充分な耐候
性を発揮することができることが判明した。

【００７６】

【発明の効果】本発明の複層塗膜は、上述の構成よりな
るため電着塗膜の耐候性が高く、自動車の外板塗膜にお
いて中塗塗膜を省いても上塗り塗膜と電着塗膜との界面
剥離現象を生じることがなく、充分な耐候性を確保する
ことができる。特に、塗膜の光劣化が甚だしくて中塗塗
膜を省くことができなかった、上塗り塗膜がブルー系の
着色顔料を用いたソリッドカラー塗膜である場合や、シ
ルバーメタリック系の着色顔料を用いたメタリック塗膜
とクリア塗膜との組み合わせである場合に効果が高い。
従って、従来、耐候性の問題からごく一部の車種、塗色
でのみ実施されていた中塗塗装工程を省いた経済性の高
い、いわゆる２コート塗装を、メタリック塗色を含む広
い塗色を使用して行うことが可能となる。更にこのこと
が、幅広い車種に適用することを可能にするので、工業
上極めて有利である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09D 5/44

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂固形分１００ｇあたり スルホニウム基５〜３００ｍｍｏｌ及び 炭素−炭素不飽和結合５０〜２０００ｍｍｏｌ を含有し、かつ、前記炭素−炭素不飽和結合のうち少な
   くとも１５％は炭素−炭素三重結合であるエポキシ系カ
   チオン電着塗料により形成されるカチオン電着塗膜上
   に、上塗り塗膜を形成してなる中塗塗膜を持たない複層
   塗膜であって、 前記上塗り塗膜は、波長３００〜４２０ｎｍにおける光
   線透過率が、０．５％以上のものである ことを特徴とす
   る複層塗膜。
2. 【請求項２】 上塗り塗膜は、ソリッドカラー塗膜であ
   る請求項１記載の複層塗膜。
3. 【請求項３】 上塗り塗膜は、ベース塗膜とクリア塗膜
   とからなるものである請求項１記載の複層塗膜。
4. 【請求項４】 ベース塗膜は、メタリックベース塗膜で
   ある請求項３記載の複層塗膜。