JP5881719B2 - 複層塗膜の形成方法及び複層塗膜 - Google Patents

Description

本発明は、複層塗膜の形成方法及び複層塗膜に関する。詳しくは、自動車ボディ用の複層塗膜の形成方法及び複層塗膜に関する。

従来、自動車ボディの塗装では、下塗りとしての電着塗装が施された被塗物上に、例えば、中塗り塗装工程、焼き付け工程、上塗りベース塗装工程、予備加熱工程、上塗りクリア塗装工程及び焼き付け工程を順次経ることで、複層塗膜が形成される。このように複数の工程を経なければならないため、ＣＯ_２排出量の削減やコスト低減の観点から、工程の短縮化が求められている。

例えば被塗物上に、中塗り塗膜、カラーベース塗膜及びクリア塗膜を順に形成し、これら３層を同時に焼き付け硬化させる技術が提案されている（特許文献１参照）。この技術によれば、中塗り塗膜の焼き付け工程を省略でき、コストを低減できる。

ところが近年では、中塗り塗装自体を廃止し、工程のさらなる短縮化が求められている。そこで例えば、中塗り塗装を廃止するとともに、上塗り塗料中に、平均粒径０．０５μｍ以下の微小有機顔料と平均粒径０．１０μｍ以下の無機紫外線遮蔽剤を含有させる技術が提案されている（特許文献２参照）。この技術によれば、従来、中塗り塗装を廃止した場合に問題となっていた光線透過による上塗り塗膜と下塗り塗膜の界面での劣化及び剥離を抑制できるとされている。

特開２００３−４７８９３号公報 特開２００１−３８２８６号公報

しかしながら特許文献２の技術では、無機紫外線遮蔽剤による遮蔽効果は色相によって大幅に異なり、特に明度の高い色の光線に対する遮蔽効果が低い。そのため、明度の高い色の光線が塗膜中を透過し易く、上塗り塗膜と下塗り塗膜の界面での劣化及び剥離を十分に抑制できなかった。

また特許文献２の技術では、無機紫外線遮蔽剤の単位量あたりの光線遮蔽効果が十分ではなく、その含有量を増やすと顔料等の他成分の含有量が減少する結果、塗膜の発色性や硬化性を損なうおそれがあった。

さらには、従来、色相を発現するベース塗膜はその色相によって顔料濃度が大幅に異なるところ（例えば、高明度な白色では４０質量部以上必要であり、低明度な黒色では２０質量部以下で足りる。）、特許文献２の技術では、中塗り塗装を廃止したにも関わらずベース塗膜中の顔料濃度は従来のままである。従って、色相によってベース塗膜中の顔料濃度が大幅に異なるため、外部から受ける衝撃に対する応力伝搬性、即ち耐チッピング性が色相によって大きく変動する。特に顔料濃度が低い場合には、外部から入力された応力を分散させることができず、塗膜ハガレや素地の露出等の不具合が生じる等して、色相によらず優れた塗膜性能を得ることができなかった。

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、中塗り塗装を廃止しても、上塗り塗膜と下塗り塗膜の界面での劣化及び剥離を十分に抑制でき、色相によらず優れた塗膜性能が得られる技術を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明は、電着塗装が施された被塗物上に、第１ベース塗料を塗装して第１ベース塗膜を形成する第１ベース塗膜形成工程と、前記第１ベース塗膜上に、第２ベース塗料を塗装して第２ベース塗膜を形成する第２ベース塗膜形成工程と、前記第２ベース塗膜上に、クリア塗料を塗装してクリア塗膜を形成するクリア塗膜形成工程と、を有する複層塗膜の形成方法を提供する。本発明に係る複層塗膜の形成方法は、前記第１ベース塗膜形成工程では、焼き付け硬化後の第１ベース塗膜の顔料濃度が４０〜６０質量％となり且つ膜厚が２０μｍ以上となるように前記第１ベース塗料を塗装して前記第１ベース塗膜を形成し、前記第２ベース塗膜形成工程では、焼き付け硬化後の第２ベース塗膜の膜厚が８μｍ以上となるように前記第２ベース塗料を塗装して第２ベース塗膜を形成する。

本発明に係る複層塗膜の形成方法は、中塗り塗装を廃止する代わりに、ベース塗膜形成工程として、電着塗膜上に第１ベース塗膜を形成する第１ベース塗膜形成工程と、第１ベース塗膜上に第２ベース塗膜を形成する第２ベース塗膜形成工程を設ける。また、第１ベース塗膜の顔料濃度を４０〜６０質量％、膜厚を２０μｍ以上に設定し、第２ベース塗膜の膜厚を８μｍ以上に設定する。
本発明によれば、色相を発現するベース塗膜を２層に分割し、第２ベース塗膜の下層に顔料濃度の高い第１ベース塗膜を所定以上の膜厚を確保して形成することで、明度の高い色の光線を確実に遮蔽できるとともに優れた耐チッピング性を確保できる。これにより、中塗り塗装を廃止しても、電着塗膜との界面における劣化及び剥離を十分に抑制でき、色相によらず優れた塗膜性能が得られる。

また本発明に係る複層塗膜の形成方法は、前記第１ベース塗膜及び前記第２ベース塗膜を同時に焼き付け硬化する焼き付け工程をさらに有し、前記第１ベース塗料及び前記第２ベース塗料の組み合わせとして、第１ベース塗料の方が第２ベース塗料よりも硬化温度が低い組み合わせを用いることが好ましい。

この発明では、第１ベース塗料の方が第２ベース塗料よりも硬化温度が低い組み合わせを用いて第１ベース塗膜と第２ベース塗膜を形成し、これら第１ベース塗膜と第２ベース塗膜を同時に焼き付け硬化させる。
従来、同時焼き付け時に第２ベース塗膜の硬化が第１ベース塗膜の硬化よりも先に開始された場合には、第１ベース塗膜の硬化収縮に伴って、既に硬化が開始している第２ベース塗膜に歪みが発生し、複層塗膜の平滑性が損なわれてしまう不具合が生じていた。これに対して本発明によれば、同時焼き付け時において、第１ベース塗膜の硬化が開始された後に第２ベース塗膜の硬化が開始されるため、上記の不具合を回避して複層塗膜の平滑性を向上でき、外観特性としての艶感を向上できる。

また本発明に係る複層塗膜の形成方法は、前記第２ベース塗料及び前記クリア塗料の組み合わせとして、第２ベース塗料の硬化温度において、クリア塗料の方が第２ベース塗料よりも塗膜の粘度が低い組み合わせを用いることが好ましい。

この発明では、第２ベース塗料の硬化温度において、クリア塗料の方が第２ベース塗料よりも塗膜の粘度が低い組み合わせを用いて、第２ベース塗膜及びクリア塗膜を形成する。
この発明によれば、第２ベース塗料の硬化温度において、クリア塗膜の方が第２ベース塗膜よりも粘度が低いため、第２ベース塗膜とクリア塗膜間での混層を抑制できる。また、第２ベース塗膜の硬化収縮時に生じる塗膜収縮方向の応力（以下、「硬化歪」という。）を開放でき、塗膜中に硬化歪が残存するのを抑制できる。これにより、外観特性としての艶感を向上できるとともに、チッピングのような外部からの応力の入力と同時に、塗膜中に残存する硬化歪が開放されて剥離が生じるのを抑制できる。

また本発明では、上記の複層塗膜の形成方法により形成された複層塗膜を提供する。

本発明に係る複層塗膜によれば、上記の複層塗膜の形成方法と同様の効果が得られる。

本発明によれば、中塗り塗装を廃止しても、上塗り塗膜と下塗り塗膜の界面での劣化及び剥離を十分に抑制でき、塗色によらず優れた塗膜性能が得られる技術を提供できる。

実施例３で用いた各塗料の温度と粘度との関係を示す図である。 実施例１で用いた各塗料の温度と粘度との関係を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。
本実施形態に係る複層塗膜の形成方法は、電着塗装が施された被塗物上に、第１ベース塗料、第２ベース塗料及びクリア塗料を順次塗装した後、これらを同時に焼き付け硬化させることで、第１ベース塗膜、第２ベース塗膜及びクリア塗膜を形成するものである。また、本実施形態に係る複層塗膜は、このような形成方法により形成された複層塗膜である。

本実施形態に係る複層塗膜の形成方法は、第１ベース塗膜形成工程と、第２ベース塗膜形成工程と、クリア塗膜形成工程と、を有する。
また、本実施形態に係る複層塗膜の形成方法では、第２ベース塗膜形成工程とクリア塗膜形成工程の間に、塗膜を乾燥させる乾燥工程を有し、クリア塗膜形成工程の後に、第１ベース塗膜、第２ベース塗膜及びクリア塗膜を同時に焼き付け硬化させる焼き付け工程を有する。

第１ベース塗膜形成工程では、電着塗装が施された被塗物上に、第１ベース塗料を塗装することで、第１ベース塗膜を形成する。
電着塗装が施された被塗物としては、カチオン電着塗装が施された自動車ボディが好ましく適用される。

第１ベース塗料としては、樹脂成分及び顔料成分を含み、水溶性あるいはエマルジョン等の水分散性の塗料を用いることができる。
樹脂成分としては、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等を主成分として含むものが用いられる。
顔料成分としては、汎用的な着色顔料及び体質顔料が用いられる。
着色顔料としては、例えば、酸化チタン等の白色顔料、カーボンブラック等の黒色顔料、黄土等の黄色顔料、弁柄やアントラキノン等の赤色顔料、フタロシアニンブルー等の青色顔料、フタロシアニングリーン等の緑顔料等が挙げられる。
体質顔料としては、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、カオリン、ケイ酸塩（タルク）等の無機顔料が挙げられる。
なお、第１ベース塗料は、必要に応じて有機溶剤や各種添加剤を含むものであってよい。

本実施形態に係る第１ベース塗膜形成工程では、焼き付け硬化後の第１ベース塗膜の顔料濃度が４０〜６０質量％となる第１ベース塗料を用いる。
焼き付け硬化後の第１ベース塗膜の顔料濃度の下限値を４０質量％とすることで、明度の高い色の光線を確実に遮蔽して電着塗膜との界面における劣化及び剥離を十分に抑制できるとともに、優れた耐チッピング性を確保できる。また、上限値を６０質量％とすることで、顔料の分散性を安定化させて色ムラを抑制できるとともに、塗膜の膜切れを抑制できるため、優れた仕上がり外観及び塗膜性能が得られる。

また、本実施形態に係る第１ベース塗膜形成工程では、焼き付け硬化後の第１ベース塗膜の膜厚が２０μｍ以上となるように、第１ベース塗料を塗装して第１ベース塗膜を形成する。
焼き付け硬化後の第１ベース塗膜の膜厚の下限値を２０μｍとすることで、明度の高い色の光線を確実に遮蔽して電着塗膜との界面における劣化及び剥離を十分に抑制できる。なお、塗装後にタレが生じて仕上がり外観が低下するのを回避する観点から、好ましい膜厚の上限値は、４０μｍである。

また、本実施形態に係る第１ベース塗膜形成工程では、硬化温度が後述の第２ベース塗料の硬化温度よりも低い第１ベース塗料を用いる。即ち、第１ベース塗膜と第２ベース塗膜を同時に焼き付け硬化させるときに、第２ベース塗膜よりも先に第１ベース塗膜が硬化するように設定されている。
ここで、「硬化温度」とは、温度上昇中に粘度の下降が停止して上昇に転じるときの温度を意味する。具体的には、動的粘弾性測定装置により測定される。

第２ベース塗膜形成工程では、第１ベース塗膜上に第２ベース塗料を塗装することで、第２ベース塗膜を形成する。本実施形態では、第１ベース塗膜上に、ウェットオンウェットで第２ベース塗料を塗装する。

第２ベース塗料としては、第１ベース塗料と同様に樹脂成分及び顔料成分を含み、水溶性あるいはエマルジョン等の水分散性の塗料を用いることができる。
樹脂成分としては、第１ベース塗膜と同様に、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ウレタン樹脂等を主成分として含むものが用いられる。ただし、第１ベース塗膜の樹脂と同一の樹脂である必要は無い。
顔料成分としては、第１ベース塗膜と同様に、上記の各種着色顔料及び体質顔料が用いられる。また、第２ベース塗膜は、色相の発現の役割を担うものであり、上記の着色顔料に加えて光輝性顔料を用いることができる。
光輝性顔料としては、アルミフレーク、雲母、マイカフレーク、ガラスフレーク等の汎用的に自動車外板塗料に配合されているものが挙げられる。
なお、第２ベース塗料は、必要に応じて有機溶剤や各種添加剤を含むものであってよい。

本実施形態の２ベース塗膜形成工程では、焼き付け硬化後の第２ベース塗膜の膜厚が８μｍ以上となるように、第２ベース塗料を塗装して第２ベース塗膜を形成する。
焼き付け硬化後の第２ベース塗膜の膜厚の下限値を８μｍとすることで、チッピング後の耐食性を向上できる。なお、塗装後にタレが生じて仕上がり外観が低下するのを回避する観点から、好ましい膜厚の上限値は、２５μｍである。

本実施形態では、第２ベース塗膜形成工程とクリア塗膜形成工程の間に、塗膜を乾燥させる乾燥工程を有する。この乾燥工程により、第１ベース塗膜及び第２ベース塗膜中の溶剤成分が除去される。

クリア塗膜形成工程では、第２ベース塗膜上にクリア塗料を塗装することで、クリア塗膜を形成する。
クリア塗料としては、汎用的な自動車外装用の水性塗料を用いることができる。硬化機構としては、例えば、アクリル−メラミン硬化、カルボン酸−グリシジル硬化、水酸基−（ブロック）イソシアネート硬化等が挙げられる。
クリア塗料は、１液あるいは２液混合塗料のいずれでも用いることができる。１液塗料の方が廉価でポットライフ等の制約が無いため、自動車塗装ラインにおける取り扱い易さの観点から好ましい。
なお、クリア塗料は、必要に応じて有機溶剤や各種添加剤を含むものであってよい。

本実施形態のクリア塗膜形成工程では、第２ベース塗料の硬化温度において、粘度が第２ベース塗料よりも低いクリア塗料を用いる。即ち、第２ベース塗膜とクリア塗膜を同時に焼き付け硬化させるときに、クリア塗料の粘度が第２ベース塗料の粘度よりも低くなるように設定されている。

本実施形態では、クリア塗膜形成工程の後に、第１ベース塗膜、第２ベース塗膜及びクリア塗膜を同時に焼き付け硬化させる焼き付け工程を有する。焼き付け条件は、第１ベース塗料、第２ベース塗料及びクリア塗料の種類に応じて適宜設定される。

本実施形態によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態に係る複層塗膜の形成方法は、中塗り塗装を廃止する代わりに、ベース塗膜形成工程として、電着塗膜上に第１ベース塗膜を形成する第１ベース塗膜形成工程と、第１ベース塗膜上に第２ベース塗膜を形成する第２ベース塗膜形成工程を設ける。また、第１ベース塗膜の顔料濃度を４０〜６０質量％、膜厚を２０μｍ以上に設定し、第２ベース塗膜の膜厚を８μｍ以上に設定する。
本実施形態によれば、色相を発現するベース塗膜を２層に分割し、第２ベース塗膜の下層に顔料濃度の高い第１ベース塗膜を所定以上の膜厚を確保して形成することで、明度の高い色の光線を確実に遮蔽できるとともに優れた耐チッピング性を確保できる。これにより、中塗り塗装を廃止しても、電着塗膜との界面における劣化及び剥離を十分に抑制でき、色相によらず優れた塗膜性能が得られる。

本実施形態では、第１ベース塗料の方が第２ベース塗料よりも硬化温度が低い組み合わせを用いて第１ベース塗膜と第２ベース塗膜を形成し、これら第１ベース塗膜と第２ベース塗膜を同時に焼き付け硬化させる。
従来、同時焼き付け時に第２ベース塗膜の硬化が第１ベース塗膜の硬化よりも先に開始された場合には、第１ベース塗膜の硬化収縮に伴って、既に硬化が開始している第２ベース塗膜に歪みが発生し、複層塗膜の平滑性が損なわれてしまう不具合が生じていた。これに対して本実施形態によれば、同時焼き付け時において、第１ベース塗膜の硬化が開始された後に第２ベース塗膜の硬化が開始されるため、上記の不具合を回避して複層塗膜の平滑性を向上でき、外観特性としての艶感を向上できる。

また本実施形態では、第２ベース塗料の硬化温度において、クリア塗料の方が第２ベース塗料よりも塗膜の粘度が低い組み合わせを用いて、第２ベース塗膜及びクリア塗膜を形成する。
本実施形態によれば、第２ベース塗料の硬化温度において、クリア塗膜の方が第２ベース塗膜よりも粘度が低いため、第２ベース塗膜とクリア塗膜間での混層を抑制できる。また、第２ベース塗膜の硬化収縮時に生じる塗膜収縮方向の応力（硬化歪）を開放でき、塗膜中に硬化歪が残存するのを抑制できる。これにより、外観特性としての艶感を向上できるとともに、チッピングのような外部からの応力の入力と同時に、塗膜中に残存する硬化歪が開放されて剥離が生じるのを抑制できる。

また本実施形態によれば、上記の複層塗膜の形成方法により形成された複層塗膜を提供することで、上記の複層塗膜の形成方法と同様の効果が得られる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
上記実施形態では、第１ベース塗膜、第２ベース塗膜及びクリア塗料を同時に焼き付け硬化させるものとしたがこれに限定されない。

次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

＜実施例１＞
［第１ベース塗料の調製］
自動車用水性塗料（日本ペイント株式会社製「アクアレックス」（登録商標））に対して、予め顔料成分として、酸化チタン（石原産業株式会社製「ＣＲ−９０」（登録商標））を１．７９質量部、カーボンブラック（エボニックテグサ株式会社製「ＦＷ２００」（登録商標））を０．５６質量部、タルク（日本タルク株式会社製「ＳＧ−９５」（登録商標））を１７．０５質量部配合することで、焼き付け硬化後の塗膜の明度が１０〜２０となるように調整した。次いでそこに、ウレタンエマルジョン樹脂（三洋化成株式会社製「ユーコートＵＸ−３１０」を１７．９２質量部、ポリエステル樹脂（三井化学株式会社製「ＨＭＰ２７」)を９．７６質量部添加して十分に撹拌した。これにより、焼き付け硬化後の塗膜中の顔料濃度が４０質量部となるように調整された実施例１の第１ベース塗料を得た。

［第２ベース塗料の調製］
予め黒パール色に調整された自動車用水性塗料（日本ペイント株式会社製「アクアレックスＮＨ７３１Ｐ」（登録商標））に対して、ウレタンエマルジョン樹脂（三洋化成株式会社製「ユーコートＵＸ−３１０」）を１４．３６質量部加した後、十分に撹拌することで、実施例１の第２ベース塗料を得た。

［複層塗膜の形成］
予めカチオン電着塗装が施された鋼板上に、本実施例で調製した第１ベース塗料を、焼き付け硬化後の膜厚が２０μｍとなるようにスプレー塗装した。次いで、本実施例で調製した第２ベース塗料を、焼き付け硬化後の塗膜の膜厚が８μｍとなるようにウェットオンウェットでスプレー塗装した。その後、８０℃の乾燥炉内に５分間静置して乾燥させた後、室温まで放冷してから、クリア塗料（日本ペイント株式会社製「マックフローＯ１００」）を焼き付け硬化後の膜厚が３０μｍとなるようにスプレー塗装した。次いで、１４０℃の乾燥炉内に３０分間静置して、第１ベース塗膜、第２ベース塗膜及びクリア塗膜を同時に焼き付け硬化させることで、実施例１の複層塗膜を得た。

＜実施例２＞
［複層塗膜の形成］
実施例１で調製した第１ベース塗料を、焼き付け硬化後の膜厚が２３μｍとなるようにスプレー塗装した以外は、実施例１と同様の操作を実施することで、実施例２の複層塗膜を得た。

＜比較例１＞
［複層塗膜の形成］
実施例１で調製した第１ベース塗料を、焼き付け硬化後の膜厚が１５μｍとなるようにスプレー塗装した以外は、実施例１と同様の操作を実施することで、比較例１の複層塗膜を得た。

＜比較例２＞
［第１ベース塗料の調製］
実施例１で調製した第１ベース塗料に対して、顔料が配合されていない自動車用水性塗料（日本ペイント株式会社製「アクアレックス」（登録商標））を配合するとともに、ウレタンエマルジョン樹脂（三洋化成株式会社製「ユーコートＵＸ−３１０」）を２２．２３質量部、ポリエステル樹脂（三井化学株式会社製「ＨＭＰ２７」）を１２．１質量部添加して十分に撹拌した。これにより、焼き付け硬化後の塗膜中の顔料濃度が３５質量部となるように調整された比較例２の第１ベース塗料を得た。

［複層塗膜の形成］
実施例１で調製した第１ベース塗料の代わりに、本比較例で調製した第１ベース塗料を用いた以外は、実施例１と同様の操作を実施することで、比較例２の複層塗膜を得た。

＜比較例３＞
［複層塗膜の形成］
実施例１で調製した第２ベース塗料を、焼き付け硬化後の膜厚が５μｍとなるようにスプレー塗装した以外は、実施例１と同様の操作を行うことで、比較例３の複層塗膜を得た。

＜評価＞
実施例１〜２及び比較例１〜３で得た各複層塗膜について、耐チッピング性の評価を実施した。具体的には、以下の手順に従って評価を実施した。
先ず、ＪＡＳＯ Ｍ １０４に準じてグラベロメータ試験機にて、予め−２０℃に冷却した各実施例及び比較例の複層塗膜を、ショット材が９０度の角度で当たる位置にセットした。ショット材としては、道路用砕石の７号砕石５０ｇを用い、２ｋｇｆ／ｃｍ^２のエア圧でショットした。試験終了後、複層塗膜を取り出し、破壊された塗膜及び塗膜浮きの部分を取り除いた。その後、ルーペ等を用いて、塗膜ハガレの多さと鋼板の露出の多さを目視で評価した。

具体的には、塗膜ハガレについては、塗膜ハガレが少ないものから順に、◎（ハガレ僅か）、○（ハガレ少ない）、△（ハガレやや多い）、×（ハガレ多い）、××（ハガレ過多）として５段階で評価した。また、ショット後の傷が集中している５０ｍｍ×５０ｍｍ四方において、直径若しくは長さが０．５ｍｍ〜１ｍｍの塗膜ハガレの個数と、直径若しくは長さが１ｍｍ以上の塗膜ハガレの個数を計測した。
鋼板の露出については、露出の少ないものから順に、◎（露出僅か）、○（露出少ない）、△（露出やや多い）、×（露出多い）、××（露出過多）の５段階で評価した。また、ショット後の複層塗膜を、ＪＩＳ Ｚ ２３７１に順じて塩水噴霧装置に２４時間放置し、傷が集中している５０ｍｍ×５０ｍｍ四方において、錆が発生している部位の個数を計測した。
また、塗膜ハガレと露出の多さの評価結果に基づいて、耐チッピング性が良好であるとされたものを○とし、耐チッピング性に劣るとされたものを×として、耐チッピング性を判定した。結果を表１に示す。

表１に示すように、第１ベース塗膜の膜厚１５μｍで薄く本発明の範囲（２０μｍ以上）外である比較例１、第１ベース塗膜中の顔料濃度が３５質量部で少なく本発明の範囲（４０〜６０質量部）外である比較例２、及び第２ベース塗膜の膜厚が５μｍで薄く本発明の範囲（８μｍ以上）外である比較例３はいずれも、塗膜ハガレ及び鋼板の露出ともに多く、耐チッピング性に劣ると判定された。
これに対して、実施例１及び実施例２はいずれも、塗膜ハガレ及び鋼板の露出が少なく、耐チッピング性が良好であると判定された。
これらの結果から、第１ベース塗膜の顔料濃度を４０〜６０質量％、膜厚を２０μｍ以上に設定し、第２ベース塗膜の膜厚を８μｍ以上に設定することで、優れた耐チッピング性が得られることが確認された。

＜実施例３＞
［第１ベース塗料の調製］
実施例１で調製した第１ベース塗料中のメラミン樹脂成分を全て、完全メチル化メラミン樹脂（日本サイテックインダストリーズ株式会社製「サイメル３０３」（登録商標））に置換することで、実施例３の第１ベース塗料を調製した。これにより、本実施例の第１ベース塗料の硬化温度は、本実施例で用いる第２ベース塗料（実施例１の第２ベース塗料）の硬化温度よりも低いものとした。

［クリア塗料の調製］
実施例１で用いたクリア塗料（日本ペイント株式会社製「マックフローＯ１００」）に対して、ジメチルエタノールアミンを１．２質量部添加することで、実施例３のクリア塗料を調製した。これにより、本実施例で用いる第２ベース塗料（実施例１の第２ベース塗料）の硬化温度において、本実施例のクリア塗料の粘度は、本実施例で用いる第２ベース塗料（実施例１の第２ベース塗料）の粘度よりも低いものとした。

［複層塗膜の形成］
実施例１で調製した第１ベース塗料の代わりに本実施例で調製した第１ベース塗料を用いる点と、実施例１で用いたクリア塗料の代わりに本実施例で調製したクリア塗料を用いる以外は、実施例１と同様の操作を実施することで、実施例３の複層塗膜を得た。

＜評価＞
実施例３で得た複層塗膜について、上述の手順に従って耐チッピング性の評価を実施した。また、実施例１と実施例３の各複層塗膜を対比させつつ、塗膜外観の評価を併せて実施した。
塗膜外観の評価については、目視で、塗膜表面の艶感が良いものから順に、◎（艶引け僅か）、○（艶引けあまり無い）、△（やや艶引け）、×（かなり艶引け）、××（艶引け過多）の５段階で評価した。
また、Ｗａｖｅ Ｓｃａｎ ＤＯＩ（ＢＹＫ Ｇａｒｄｎｅｒ社製）を用いて、塗膜表面の算術平均うねりＷａ値を測定した。結果を表２に示す。
また、光学顕微鏡を用いて、実施例１と実施例３の各複層塗膜の断面観察を実施した。

表２に示すように、第１ベース塗料の硬化温度を第２ベース塗料の硬化温度よりも低いものとし、第２ベース塗料の硬化温度におけるクリア塗料の粘度を第２ベース塗料の粘度よりも低いものとした実施例３は、特に鋼板の露出が実施例１よりも少なく、耐チッピング性が向上することが確認された。
また、実施例１の複層塗膜では、塗膜表面のＷａが大きく、やや艶引けしていたのに対して、実施例３の複層塗膜では、塗膜表面のＷａが小さく、艶引けは僅かであることが確認された。
また、実施例１と実施例３の複層塗膜について断面観察を実施した結果、実施例１よりも実施例３の方が第１ベース塗膜と第２ベース塗膜の境界が明瞭であることが確認された。

ここで、実施例１及び実施例３で用いた各塗料の焼き付け硬化時の粘度の挙動について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、実施例３で用いた各塗料の温度と粘度との関係を示す図であり、図２は、実施例１で用いた各塗料の温度と粘度との関係を示す図である。
図１及び図２において、横軸は温度（℃）を表し、縦軸は各塗料の粘度（Ｐａ・ｓ）を表している。各塗料の粘度は、動的粘弾性測定装置（ＵＢＭ社製「Ｒｈｅｏｓｏｌ−Ｇ５０００」）を用い、コーンの直径が２５ｍｍ、ギャップが１ｍｍのパラレルプレートを用い、周波数１．６Ｈｚ、角振幅８．２３ｄｅｇとして、１０分間で２５℃〜１４０℃まで昇温させたときに測定された複素粘性率を意味する。

図１及び図２中の矢印で示すように、粘度が上昇し始めたときに硬化が開始されたと考えられ、このとき温度が各塗料の硬化温度である。図１から明らかであるように、実施例３では、第１ベース塗料の硬化温度が第２ベース塗料の硬化温度よりも低く、第２ベース塗料の硬化温度におけるクリア塗料の粘度が第２ベース塗料の粘度よりも低いことが確認された。
一方、図２から明らかであるように、実施例１では、第１ベース塗料の硬化温度が第２ベース塗料の硬化温度よりも高く、第２ベース塗料の硬化温度におけるクリア塗料の粘度が第２ベース塗料の粘度よりも高いことが確認された。
以上の結果から、第１ベース塗料の硬化温度を第２ベース塗料の硬化温度よりも低いものとし、第２ベース塗料の硬化温度におけるクリア塗料の粘度を第２ベース塗料の粘度よりも低いものとする本発明の複層塗膜形成方法によれば、艶感を向上できるとともに、耐チッピング性を向上できることが確認された。

＜実施例４＞
［第１ベース塗料の調製］
自動車用水性塗料（日本ペイント株式会社製「アクアレックス」（登録商標））中のメラミン樹脂成分全てを完全メチル化メラミン樹脂（日本サイテックインダストリーズ製「サイメル３０３」（登録商標））に置換するとともに、予め顔料成分として、酸化チタン（石原産業株式会社製「ＣＲ−９０」（登録商標））を１３．１６質量部、カーボンブラック（エボニックテグサ株式会社製「ＦＷ２００」（登録商標））を０．１３質量部、タルク（日本タルク株式会社製「ＳＧ−９５」（登録商標））を６．１１質量部配合することで、焼き付け硬化後の塗膜の明度が５０〜６０となるように調整した。次いでそこに、ウレタンエマルジョン樹脂（三洋化成株式会社製「ユーコートＵＸ−３１０」を１７．９２質量部、ポリエステル樹脂（三井化学株式会社製「ＨＭＰ２７」)を９．７６質量部添加して十分に撹拌した。これにより、焼き付け硬化後の塗膜中の顔料濃度が４０質量部となるように調整された実施例４の第１ベース塗料を得た。

［第２ベース塗料の調製］
予めシルバー色に調整された自動車用水性塗料（日本ペイント株式会社製「アクアレックスＮＨ７３７Ｍ」（登録商標））に対して、ウレタンエマルジョン樹脂（三洋化成株式会社製「ユーコートＵＸ−３１０」）を１４．３６質量部加した後、十分に撹拌することで、実施例４の第２ベース塗料を得た。

［複層塗膜の形成］
実施例１の第１ベース塗料、第２ベース塗料及びクリア塗料の代わりに、本実施例で調製した第１ベース塗料及び第２ベース塗料と、実施例３で調製したクリア塗料を用いる以外は、実施例１と同様の操作を実施することで、実施例４の複層塗膜を得た。

＜実施例５＞
［第２ベース塗料の調製］
予め赤色に調整された自動車用水性塗料（日本ペイント株式会社製「アクアレックスＲ５４０Ｐ」（登録商標））に対して、ウレタンエマルジョン樹脂（三洋化成株式会社製「ユーコートＵＸ−３１０」）を１４．３６質量部加した後、十分に撹拌することで、実施例５の第２ベース塗料を得た。

［複層塗膜の形成］
実施例１の第１ベース塗料、第２ベース塗料及びクリア塗料の代わりに、実施例４で調製した第１ベース塗料、本実施例で調製した第２ベース塗料及び実施例３で調製したクリア塗料を用いる以外は、実施例１と同様の操作を実施することで、実施例５の複層塗膜を得た。

＜実施例６＞
［第２ベース塗料の調製］
予め青色に調整された自動車用水性塗料（日本ペイント株式会社製「アクアレックスＢ５４８Ｐ」（登録商標））に対して、ウレタンエマルジョン樹脂（三洋化成株式会社製「ユーコートＵＸ−３１０」）を１４．３６質量部加した後、十分に撹拌することで、実施例６の第２ベース塗料を得た。

［複層塗膜の形成］
実施例１の第１ベース塗料、第２ベース塗料及びクリア塗料の代わりに、実施例４で調製した第１ベース塗料、本実施例で調製した第２ベース塗料及び実施例３で調製したクリア塗料を用いる以外は、実施例１と同様の操作を実施することで、実施例５の複層塗膜を得た。

＜実施例７＞
［第１ベース塗料の調製］
自動車用水性塗料（日本ペイント株式会社製「アクアレックス」（登録商標））中のメラミン樹脂成分全てを完全メチル化メラミン樹脂（日本サイテックインダストリーズ製「サイメル３０３」（登録商標））に置換するとともに、予め顔料成分として、酸化チタン（石原産業株式会社製「ＣＲ−９０」（登録商標））を２６．１９質量部配合することで、焼き付け硬化後の塗膜の明度が８０〜９０となるように調整した。次いでそこに、ウレタンエマルジョン樹脂（三洋化成株式会社製「ユーコートＵＸ−３１０」を１７．９２質量部、ポリエステル樹脂（三井化学株式会社製「ＨＭＰ２７」)を９．７６質量部添加して十分に撹拌した。これにより、焼き付け硬化後の塗膜中の顔料濃度が４７．４質量部となるように調整された実施例７の第１ベース塗料を得た。

［第２ベース塗料の調製］
予め白色に調整された自動車用水性塗料（日本ペイント株式会社製「アクアレックスＮＨ５７８」（登録商標））に対して、ウレタンエマルジョン樹脂（三洋化成株式会社製「ユーコートＵＸ−３１０」）を１４．３６質量部加した後、十分に撹拌することで、実施例７の第２ベース塗料を得た。

［複層塗膜の形成］
実施例１の第１ベース塗料、第２ベース塗料及びクリア塗料の代わりに、本実施例で調製した第１ベース塗料、本実施例で調製した第２ベース塗料及び実施例３で調製したクリア塗料を用いる以外は、実施例１と同様の操作を実施することで、実施例７の複層塗膜を得た。

＜評価＞
実施例３〜７の各複層塗膜について、上述した評価方法に従って耐チッピング性の評価を実施した。結果を表３に示す。

表３に示すように、実施例４のシルバー色の複層塗膜、実施例５の赤色の複層塗膜、実施例６の青色の複層塗膜、実施例７の白色の複層塗膜のいずれも、実施例３の黒色の複層塗膜と同等の耐チッピング性を備えていることが分かった。この結果から、本発明に係る複層塗膜の形成方法によれば、色相によらず優れた塗膜性能が得られることが確認された。

Claims (2)

1. 電着塗装が施された被塗物上に、第１ベース塗料を塗装して第１ベース塗膜を形成する第１ベース塗膜形成工程と、
   前記第１ベース塗膜上に、第２ベース塗料を塗装して第２ベース塗膜を形成する第２ベース塗膜形成工程と、
   前記第２ベース塗膜上に、クリア塗料を塗装してクリア塗膜を形成するクリア塗膜形成工程と、を有する複層塗膜の形成方法であって、
   前記第１ベース塗膜形成工程では、焼き付け硬化後の第１ベース塗膜の顔料濃度が４０〜６０質量％となり且つ膜厚が２０μｍ以上となるように前記第１ベース塗料を塗装して前記第１ベース塗膜を形成し、
   前記第２ベース塗膜形成工程では、焼き付け硬化後の第２ベース塗膜の膜厚が８μｍ以上となるように前記第２ベース塗料を塗装して第２ベース塗膜を形成し、
   前記第２ベース塗料及び前記クリア塗料の組み合わせとして、第２ベース塗料の硬化温度において、クリア塗料の方が第２ベース塗料よりも塗膜の粘度が低い組み合わせを用いることを特徴とする複層塗膜の形成方法。
2. 前記第１ベース塗膜及び前記第２ベース塗膜を同時に焼き付け硬化する焼き付け工程をさらに有し、
   前記第１ベース塗料及び前記第２ベース塗料の組み合わせとして、第１ベース塗料の方が第２ベース塗料よりも硬化温度が低い組み合わせを用いることを特徴とする請求項１に記載の複層塗膜の形成方法。

Images