JP3917266B2 - 複層塗膜形成法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光沢および平滑性にすぐれた複層塗膜の形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
熱硬化性の着色塗料、着色透明塗料およびクリヤ塗料をウエットオンウエットで塗装した後、加熱してこれらの塗膜を同時に硬化せしめる３コ−ト１ベイク方式（３Ｃ１Ｂ）などは公知であって、自動車外板などの上塗複層塗膜を形成するために広く採用されている。
【０００３】
この複層塗膜は光沢および平滑性などの仕上り外観がすぐれていることが重要であるが、３層からなる塗膜が厚くなり（通常８０μｍ以上）、それを１回の加熱（焼き付け）で硬化すると、塗膜中の揮発成分が突沸するなどして、塗面のツヤが低下したり、さらに肌アレ、ワキ発生などにより仕上がり外観が十分でないことがあり、これらの改善が望まれているのが現状である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、３Ｃ１Ｂによる複層塗膜のツヤ低下を改善し、さらに肌アレ、ワキ発生などの発生を防止する方法に関して鋭意研究を行った結果、３層塗膜の硬化開始時間をそれぞれ適宜調整することにより、その目的が達成できることを見出し、本発明を完成した。
【０００５】
すなわち、本発明は、第１着色塗膜、第２着色塗膜およびクリヤ塗膜からなる複層未硬化塗膜を加熱して同時に硬化させるにあたり、各塗膜の加熱開始から架橋硬化開始までに要する時間が、第２着色塗膜が最も短く、第１着色塗膜、クリヤ塗膜の順で長くなるように調整してなり、かつ第２着色塗膜の加熱開始から架橋硬化開始までに要する時間が８〜１４分の範囲内であることを特徴とする複層塗膜形成法に関する。
【０００６】
本発明において、「各塗膜の加熱開始から架橋硬化開始までに要する時間」とは、被塗面に塗装した未硬化のそれぞれ塗膜を加熱硬化するにあたり、加熱開始からその塗膜が架橋反応を開始するまでに要する時間のことであり、その測定方法は、振子式粘弾性測定器（東洋ボ−ルドウィン製、レオバイブロンＤＤＶ−ＯＰＡ型）を用いて、かつ、重量２２ｇ、慣性モ−メント８５０ｇ・ｃｍ^２の振子を使用し、この振子を硬化塗膜に基づく膜厚が３０μｍになるように鋼板に塗装した未硬化塗膜に載せ、振幅させながら、該塗膜を室温から１０分を要して１４０℃まで昇温させ、その後、同温度を保持して、振幅周期が下降を始めるまでに要した時間をもとめ、それを塗膜の加熱開始から架橋硬化開始までに要する時間とした。
【０００７】
本発明において、この「各塗膜の加熱開始から架橋硬化開始までに要する時間」は、それぞれの塗膜を形成するために使用する架橋性官能基を有する基体樹脂と、これらを架橋硬化させるための架橋剤成分の組成および構成比率などを適宜選択することにより、容易に調整することが可能である。
【０００８】
本発明における「複層未硬化塗膜」は、液状熱硬化性塗料をウエットオンウエットで塗装してなる３層の未硬化塗膜が積層してなる塗膜のことであり、第１着色塗膜、第２着色塗膜およびクリヤ塗膜から構成されている。
【０００９】
本発明における複層未硬化塗膜は、例えば、具体的には、自動車用の金属製もしくはプラスチック製の被塗物に直接、またはカチオン電着塗料などの下塗塗料や中塗塗料（省略可能）を塗装し、硬化させてなる被塗面などに形成することができる。
【００１０】
第１着色塗膜としてソリッドカラ−塗膜およびメタリック塗膜などがあげられ、いずれも隠蔽性がすぐれ、該塗膜を透して被塗面を視認できない不透明塗膜を形成する。
【００１１】
第１着色塗膜を形成させるための着色塗料（Ａ）は、樹脂成分、着色顔料および溶剤を主成分とする既知の熱硬化性塗料が適用できる。樹脂成分は、例えば、架橋性官能基（例えば水酸基、エポキシ基、カルボキシル基、アルコキシシラン基など）を有するアクリル樹脂、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂などから選ばれた１種以上の基体樹脂と、これらを架橋硬化させるためのアルキルエ−テル化したメラミン樹脂、尿素樹脂、グアナミン樹脂、ブロックされていてもよいポリイソシアネ−ト化合物、エポキシ化合物、カルボキシル基含有化合物などから選ばれた１種以上の架橋剤成分とからなり、該両成分の合計重量を基準に基体樹脂は５０〜９０％、架橋剤成分は５０〜１０％の比率で併用することが好ましい。
【００１２】
着色顔料としては通常の塗料顔料が使用でき、例えば、酸化チタン、亜鉛華、カ−ボンブラック、カドミウムレッド、モリブデンレッド、クロムエロ−、酸化クロム、プルシアンブル−、コバルトブル−、アゾ顔料、フタロシアニン顔料、キナクリドン顔料、イソインドリン顔料、スレン系顔料、ペリレン顔料などの無機もしくは有機系のソリッドカラ−顔料；りん片状のアルミニウム、雲母、金属酸化物で表面被覆した雲母、雲母状酸化鉄などのメタリック顔料；などが包含され、これらは単独で使用するか、もしくは２種以上併用することができる。溶剤としては有機溶剤系が適しているが、水系であっても差支えない。
【００１３】
着色塗料（Ａ）の粘度を１３〜１６秒（フォ−ドカップ＃４／２０℃）、固形分含有率を２０〜４０重量％に調整し、これをエアレススプレ−、エアスプレ−、静電塗装などで膜厚が硬化塗膜で約１０〜約２０μｍになるように、例えば、自動車用の金属製もしくはプラスチック製の被塗物に直接、またはカチオン電着塗料などの下塗塗料や中塗塗料（省略可能）を塗装し、硬化させてなる被塗面などに塗装し、必要に応じて室温〜１００℃で数分間放置したのち、未硬化の状態で、第２着色塗膜を形成させるための着色塗料（Ｂ）を塗装する。
【００１４】
第２着色塗膜としてソリッドカラ−塗膜およびメタリック塗膜などがあげられ、いずれも、該塗膜を透して第１着色塗膜のソリッドカラ−またはメタリック塗膜面を視認できる程度の透明感を有する着色透明塗膜である。
【００１５】
第２着色塗膜を形成させるための着色塗料（Ｂ）は、樹脂成分、着色顔料および溶剤を主成分とする既知の熱硬化性塗料が適用できる。これらの樹脂成分、着色顔料および溶剤としては、上記着色塗料（Ａ）で例示したものが好適に使用できる。
【００１６】
着色塗料（Ｂ）の粘度を１３〜１６秒（フォ−ドカップ＃４／２０℃）、固形分含有率を２０〜４０重量％に調整し、これをエアレススプレ−、エアスプレ−、静電塗装などで膜厚が硬化塗膜で約１０〜約２０μｍになるように、未硬化の第１着色塗膜面に塗装し、必要に応じて室温〜１００℃で数分間放置したのち、未硬化の状態で、クリヤ塗膜を形成させるためのクリヤ塗料（Ｃ）を塗装する。クリヤ塗膜は、実質的に着色顔料を含まない塗膜であって、該塗膜を透して第１着色塗膜および第２着色塗膜のソリッドカラ−またはメタリック塗膜面を視認できる程度の透明感を有する無色透明塗膜である。
【００１７】
クリヤ塗膜を形成させるためのクリヤ塗料（Ｃ）は、樹脂成分および溶剤を主成分とする既知の熱硬化性クリヤ塗料が適用できるが、特に、耐酸性、耐汚染性、耐スリキズ性などのすぐれた塗料を使用することが好ましい。これらの樹脂成分および溶剤として、上記着色塗料（Ａ）で示したものが好適に使用できる。
【００１８】
クリヤ塗料（Ｃ）の粘度を２０〜４０秒（フォ−ドカップ＃４／２０℃）、固形分含有率を４０〜６０重量％に調整し、これをエアレススプレ−、エアスプレ−、静電塗装などで膜厚が硬化塗膜で約３０〜約６０μｍになるように、未硬化の第２着色塗膜面に塗装し、必要に応じて室温〜１００℃で数分間放置したのち、約１００〜約１８０℃、好ましくは約１２０〜約１６０℃で約１０〜約４０分加熱して、第１着色塗膜、第２着色塗膜およびクリヤ塗膜を同時に架橋硬化させることによって、本発明の複層塗膜が形成される。
【００１９】
本発明において、第１着色塗膜、第２着色塗膜およびクリヤ塗膜からなる複層未硬化塗膜に関し、これらの塗膜の加熱開始から架橋硬化開始までに要する時間が、第２着色塗膜が最も短く、第１着色塗膜がそれより長く、そしてクリヤ塗膜の硬化開始までに要する時間が最も長くなるように調整することが必要である。そして、各塗膜の「加熱開始から架橋硬化開始までに要する時間」は、それぞれの塗膜を形成するために使用される架橋性官能基を有する基体樹脂と、これらを架橋硬化させるための架橋剤成分の組成および構成比率、さらには硬化触媒の添加などを適宜選択することにより、容易に調整することができる。
【００２０】
本発明において各塗膜の加熱開始から架橋硬化開始までに要する時間は目的に応じて任意に選択できるが、例えば、第２着色塗膜は約８〜１４分、特に約１０〜１２分の範囲内が好ましく、第１着色塗膜は第２着色塗膜より約１〜４分、特に約２〜３分長時間を要し、さらにクリヤ塗膜は第１着色塗膜より約４〜８分、特に約５〜６分長くなるように調整することが好ましい。
【００２１】
本発明において、各塗膜の加熱開始から架橋硬化開始までに要する時間が上記した順序から逸脱し、例えば第１着色塗膜が最も短く、第２着色塗膜、クリヤ塗膜の順で長くなったり、クリヤ塗膜が最も短く、第１着色塗膜がそれより長く、そして第２着色塗膜の硬化開始までに要する時間が最も長くなると、本発明の目的が達成できず、これらの複層塗膜を１回の加熱で同時に硬化すると、塗膜中の揮発成分が突沸するなどして、塗面のツヤが低下したり、さらに肌アレ、ワキ発生などにより仕上がり外観が低下するので好ましくない。
【００２２】
【発明の効果】
３Ｃ１Ｂで塗装し、加熱硬化してなる第１着色塗膜、第２着色塗膜およびクリヤ塗膜からなる複層塗膜のツヤが向上し、さらに肌アレ、ワキ発生などの発生を防止することが可能になった。
【００２３】
以下に、本発明の実施例および比較例について説明する。
【００２４】
１．試料の調製
（１）被塗物
「エレクロン＃９４００」（関西ペイント（株）製、商品名、ポリアミド変性エポキシ樹脂・ブロックポリイソシアネ−ト系カチオン電着塗料）を固形分濃度が約１６％になるように脱イオン水で希釈し、ｐＨを５．５〜８．０の電着浴を得た。これに、りん酸亜鉛処理した鋼板を浸漬し、常法により、膜厚２０μｍ（硬化塗膜）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から、中塗塗料（「ルーガベーク中塗り」関西ペイント（株）製、商品名、ポリエステル樹脂・アミノ樹脂系、有機溶剤型）を膜厚４０μｍ（硬化塗膜）になるように塗装し１４０℃で３０分加熱して架橋硬化して被塗物とした。
【００２５】
（２）着色塗料（Ａ）
（Ａ−１）：水酸基含有ポリエステル樹脂（水酸基価１００、酸価５、数平均分子量３００００）７０部（固形分、以下同様）、ブチル化メラミン樹脂３０部、チタン白顔料１００部、シアニンブル−１０部をトルエン／キシレン（等重量混合液）中に混合分散して、粘度を１３秒（フォ−ドカップ＃４／２０℃）、固形分含有率を３０重量％に調整してなる有機溶剤系塗料。
【００２６】
この塗料を硬化塗膜に基づく膜厚が３０μｍになるように鋼板に塗装し、その未硬化塗膜に、振子式粘弾性測定器（東洋ボ−ルドウィン製、レオバイブロンＤＤＶ−ＯＰＡ型）の重量２２ｇ、慣性モ−メント８５０ｇ・ｃｍ² の振子を載せ振幅させながら、該塗膜を室温から１０分で１４０℃まで昇温させ、その後、同温度を保持して、周期が下降を始めるまでに要した時間を「その塗膜の加熱開始から架橋硬化開始までに要する時間」とし、その結果は、１４分であった。
【００２７】
（Ａ−２）：水酸基含有ポリエステル樹脂（水酸基価１００、酸価２、数平均分子量３００００）７５部（固形分、以下同様）、ブチル化メラミン樹脂２５部、チタン白顔料１００部、シアニンブル−１０部をトルエン／キシレン（等重量混合液）中に混合分散して、粘度を１３秒（フォ−ドカップ＃４／２０℃）、固形分含有率を３０重量％に調整してなる有機溶剤系塗料。
【００２８】
この塗料の「その塗膜の加熱開始から架橋硬化開始までに要する時間」を上記と同様に測定した結果は、１２分であった。
【００２９】
（３）着色塗料（Ｂ）
（Ｂ−１）：水酸基含有アクリル樹脂（水酸基価１２０、酸価１０、数平均分子量３００００）７０部（固形分、以下同様）、メチル・ブチル化混合エ−テルメラミン樹脂３０部、酸化チタン被覆雲母粉末３０部をトルエン／キシレン（等重量混合液）中に混合分散して、粘度を１３秒（フォ−ドカップ＃４／２０℃）、固形分含有率を２５重量％に調整してなる有機溶剤系塗料。
【００３０】
この塗料の「その塗膜の加熱開始から架橋硬化開始までに要する時間」を上記と同様に測定した結果は、１２分であった。
【００３１】
（Ｂ−２）：水酸基含有アクリル樹脂（水酸基価１２５、酸価１４、数平均分子量３００００）７５部（固形分、以下同様）、メチル・ブチル化混合エ−テルメラミン樹脂２５部、酸化チタン被覆雲母粉末３０部をトルエン／キシレン（等重量混合液）中に混合分散して、粘度を１３秒（フォ−ドカップ＃４／２０℃）、固形分含有率を２５重量％に調整してなる有機溶剤系塗料。
【００３２】
この塗料の「その塗膜の加熱開始から架橋硬化開始までに要する時間」を上記と同様に測定した結果は、１０分であった。
【００３３】
（４）クリヤ塗料（Ｃ）
（Ｃ−１）：水酸基含有アクリル樹脂（水酸基価８０、酸価４、数平均分子量１００００）７５部（固形分、以下同様）、メチル・ブチル化混合エ−テルメラミン樹脂２５部をトルエン／キシレン（等重量混合液）中に混合分散して、粘度を２０秒（フォ−ドカップ＃４／２０℃）、固形分含有率を４２重量％に調整してなる有機溶剤系塗料。
【００３４】
この塗料の「その塗膜の加熱開始から架橋硬化開始までに要する時間」を上記と同様に測定した結果は、１９分であった。
【００３５】
２．実施例および比較例
上記の着色塗料（Ａ−１）および（Ａ−２）、着色塗料（Ｂ−１）および（Ｂ−２）、およびクリヤ塗料（Ｃ−１）を被塗物にエアスプレ−で塗装し、室温で５分放置したのち、１４０℃で３０分加熱して、この３層塗膜を同時に架橋硬化させた。これらの塗装工程および得られた複層塗膜の性能試験結果は表１に示した。
【００３６】
【表１】

【００３７】
試験方法はつぎのとおりである。
【００３８】
ツヤ：６０゜鏡面反射率（％）
肌アレ：目視評価。○は肌アレなし、△は肌アレ少し発生、×は肌アレ多く発生 を示す。
【００３９】
ワキ：目視評価。○はワキ発生なし、△はワキ少し発生、×はワキ多く発生 を示す。

Claims (1)

1. 第１着色塗膜、第２着色塗膜およびクリヤ塗膜からなる複層未硬化塗膜を加熱して同時に硬化させるにあたり、各塗膜の加熱開始から架橋硬化開始までに要する時間が、第２着色塗膜が最も短く、第１着色塗膜、クリヤ塗膜の順で長くなるように調整してなり、かつ第２着色塗膜の加熱開始から架橋硬化開始までに要する時間が８〜１４分の範囲内であることを特徴とする複層塗膜形成法。