JP6401714B2 - 複層塗膜の形成方法 - Google Patents

複層塗膜の形成方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6401714B2
JP6401714B2 JP2015555059A JP2015555059A JP6401714B2 JP 6401714 B2 JP6401714 B2 JP 6401714B2 JP 2015555059 A JP2015555059 A JP 2015555059A JP 2015555059 A JP2015555059 A JP 2015555059A JP 6401714 B2 JP6401714 B2 JP 6401714B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
coating film
base
coating
pigment
paint
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015555059A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2015099150A1 (ja
Inventor
藤原 真一
真一 藤原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Paint Automotive Coatings Co Ltd
Original Assignee
Nippon Paint Automotive Coatings Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Paint Automotive Coatings Co Ltd filed Critical Nippon Paint Automotive Coatings Co Ltd
Publication of JPWO2015099150A1 publication Critical patent/JPWO2015099150A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6401714B2 publication Critical patent/JP6401714B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/007Processes for applying liquids or other fluent materials using an electrostatic field
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/02Processes for applying liquids or other fluent materials performed by spraying
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D1/00Processes for applying liquids or other fluent materials
    • B05D1/36Successively applying liquids or other fluent materials, e.g. without intermediate treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D3/00Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials
    • B05D3/02Pretreatment of surfaces to which liquids or other fluent materials are to be applied; After-treatment of applied coatings, e.g. intermediate treating of an applied coating preparatory to subsequent applications of liquids or other fluent materials by baking
    • B05D3/0254After-treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B05D5/06Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain multicolour or other optical effects
    • B05D5/061Special surface effect
    • B05D5/063Reflective effect
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D7/00Processes, other than flocking, specially adapted for applying liquids or other fluent materials to particular surfaces or for applying particular liquids or other fluent materials
    • B05D7/50Multilayers
    • B05D7/56Three layers or more
    • B05D7/57Three layers or more the last layer being a clear coat
    • B05D7/572Three layers or more the last layer being a clear coat all layers being cured or baked together
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/18Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives
    • B32B27/20Layered products comprising a layer of synthetic resin characterised by the use of special additives using fillers, pigments, thixotroping agents
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/08Metals
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34Silicon-containing compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D133/00Coating compositions based on homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides, or nitriles thereof; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D133/04Homopolymers or copolymers of esters
    • C09D133/06Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, the oxygen atom being present only as part of the carboxyl radical
    • C09D133/08Homopolymers or copolymers of acrylic acid esters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/02Emulsion paints including aerosols
    • C09D5/022Emulsions, e.g. oil in water
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/02Emulsion paints including aerosols
    • C09D5/024Emulsion paints including aerosols characterised by the additives
    • C09D5/028Pigments; Filters
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/22Luminous paints
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/44Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes for electrophoretic applications
    • C09D5/4407Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes for electrophoretic applications with polymers obtained by polymerisation reactions involving only carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • C09D5/4411Homopolymers or copolymers of acrylates or methacrylates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D9/00Chemical paint or ink removers
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D13/00Electrophoretic coating characterised by the process
    • C25D13/02Electrophoretic coating characterised by the process with inorganic material
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D2202/00Metallic substrate
    • B05D2202/10Metallic substrate based on Fe
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05DPROCESSES FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05D5/00Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures
    • B05D5/06Processes for applying liquids or other fluent materials to surfaces to obtain special surface effects, finishes or structures to obtain multicolour or other optical effects
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08KUse of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/02Elements
    • C08K3/08Metals
    • C08K2003/0812Aluminium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Description

本発明は、複層塗膜の形成方法に関する。詳しくは、深み感を有する複層塗膜の形成方法に関する。
従来、自動車外板等の基材の表面には、種々の機能を有する複数の塗膜が形成されることが知られている。これら複数の塗膜は、基材を保護すると同時に、高い意匠性を付与することで、自動車の外観の向上、ひいては消費者の購買意欲の喚起に大きく寄与している。
また近年では、自動車外板等の用途として、深み感を有する複層塗膜の開発が進められている。深み感を有する複層塗膜としては、下層の第1ベース塗膜中に光輝性顔料を含有させるとともに、上層の第2ベース塗膜中に着色顔料のみを含有させ、塗膜別に機能を分担させて設計されるのが通常である。
例えば、メタリック塗料(A)、着色塗料(B)及びクリヤー塗料(C)を順次塗装し、メタリック塗料(A)及びクリヤー塗料(C)からなる複層塗膜と、メタリック塗料(A)、着色塗料(B)及びクリヤー塗料(C)からなる複層塗膜との色差ΔEを所定範囲内とす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、上層の着色塗膜を透過して下層のメタリック塗膜を目視できるため、深み感が得られるとともに、着色塗膜の膜厚が多少変動しても複層塗膜の色ムラの発生を防止できるとされている。
また、着色成分や光輝材を含有する第1塗料、着色成分を含有する第2塗料及びクリヤー塗料を順次塗装し、第2塗料中の着色成分の含有量を樹脂固形分に対して微量の所定範囲内とす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、優れた深み感を有する高彩度の多層塗膜が得られるとされている。
また、光輝性顔料を含有するベース塗料(A)、クリヤー塗料(B)、着色顔料や染料を含有するカラークリヤー塗料(C)及びトップクリヤー塗料(D)を順次塗装し、ベース塗膜とカラークリヤー塗膜間の色相角度hの差Δhと、ベース塗膜と複層塗膜間の明度L*の差ΔLと、ベース塗膜と複層塗膜間の彩度C*の差ΔCのそれぞれを所定範囲内とする技術が提案されている(特許文献3参照)。この技術によれば、エッジ部に生じる額縁等の色ムラの発生を防止でき、優れた深み感を有する高彩度の複層塗膜が得られるとされている(特許文献3参照)。
また、光輝性顔料を含有する第1水性ベース塗料及び第1クリヤー塗料を順次塗装して焼き付け硬化させることで第1硬化塗膜を形成した後、光輝性顔料を含有しない第2水性ベース塗料及びトップクリヤー塗料を順次塗装して焼き付け硬化させることで第2硬化塗膜を形成する積層塗膜の形成方法において、第1水性ベース塗料及び第2水性ベース塗料のPWCをそれぞれ所定範囲内とし、第1硬化塗膜のL*値、フリップフロップ値及びC*値を規定するとともに、第2ベース塗膜の膜厚、L*値及びC*値を所定範囲内とする技術が提案されている(特許文献4参照)。この技術によれば、膜厚変動による色相変動を抑制でき、優れた深み感を有する高彩度の積層塗膜が得られるとされている。
また、光輝性顔料を含有する第1水性ベース塗料、着色顔料を含有する第2水性ベース塗料、クリヤー塗料を順次塗装する複層塗膜の形成方法において、第1水性ベース塗料及び第2水性ベース塗料の塗料固形分濃度をそれぞれ所定範囲内とし、第1ベース塗膜の膜厚と所定範囲内とするとともに第1ベース塗膜と第2ベース塗膜の膜厚比率を所定範囲内とする技術が提案されている(特許文献5参照)。この技術によれば、光輝性顔料の配向性を向上させることができ、高彩度で深み感のある意匠性を有する複層塗膜が得られるとされている(特許文献5参照)。
特開2000−279877号公報 特許第4455731号公報 特許第4886994号公報 特許第4822991号公報 特開2011−147916号公報
しかしながら、近年益々高い意匠性が求められている自動車外板等の用途では、より優れた深み感を有する複層塗膜が求められているのが現状である。
また、自動車外板の塗装ライン等のように塗装面積が大きいうえ塗膜外観の要求レベルが高い塗装ラインにおいては、部分的に塗膜不良と判断されることがあり、その部分のみを研磨して除去した後、その部分のみを塗装しなおす補修工程が行われることがある。従来の深み感を有する複層塗膜では、塗膜不良を補修する際には、上層の第2ベース塗膜のみならずその下層の第1ベース塗膜まで研磨することがある。その場合、研磨部位において、第1ベース塗膜中の光輝性顔料の配向が乱れ、その結果、補修用の塗料(第1ベース塗料、第2ベース塗料)を塗り重ねてもリング状に粒子違和感が残り、補修性に難があった。
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来よりも優れた深み感と良好な補修性を有する複層塗膜の形成方法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、被塗物上に、着色顔料及び光輝性顔料を含有する第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ベース塗料塗装工程と、前記第1ベース塗料塗装工程を経た被塗物上に、着色顔料及び光輝性顔料を含有する第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ベース塗料塗装工程と、前記第2ベース塗料塗装工程を経た被塗物上に、トップクリヤー塗料を塗装するトップクリヤー塗料塗装工程と、当該被塗物上の未硬化塗膜を加熱硬化させる加熱硬化工程と、を有する複層塗膜の形成方法であって、前記第2ベース塗料中の前記光輝性顔料の顔料質量濃度(PWC)は、0.01〜1.1質量%であり、前記第1ベース塗料により形成される第1ベース塗膜は、波長400〜700nmのうち前記複層塗膜の塗色に応じた波長領域の光線反射率が10〜30%であり、前記第2ベース塗料により形成される第2ベース塗膜は、前記波長領域の光線透過率が60〜90%であることを特徴とする。
前記第2ベース塗料中の前記着色顔料の顔料質量濃度(PWC)は、0.01〜10質量%であることが好ましい。
前記第1ベース塗料中の前記光輝性顔料の顔料質量濃度(PWC)は、10〜15質量%であることが好ましい。
前記第1ベース塗料中の光輝性顔料及び前記第2ベース塗料中の光輝性顔料いずれも、アルミニウム系光輝性顔料及びマイカ系光輝性顔料からなる群より選ばれる少なくとも1種の鱗片状の光輝性顔料であることが好ましい。
前記第1ベース塗料塗装工程を経た被塗物上に、第1クリヤー塗料を塗装する第1クリヤー塗料塗装工程と、当該被塗物上の未硬化塗膜を焼き付け硬化させる第1焼き付け工程と、を前記第1ベース塗料塗装工程と前記第2ベース塗料塗装工程の間に有することが好ましい。
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。
本発明によれば、先ず、着色顔料及び光輝性顔料を含有する第1ベース塗膜において、複層塗膜の塗色に応じた波長領域の光線反射率が10〜30%となるように第1ベース塗料を設計するため、第1ベース塗膜が高い光輝感を有する反射層塗膜となるように設計する。
また、着色顔料及び光輝性顔料を含有する第2ベース塗膜において、複層塗膜の塗色に応じた波長領域の光線透過率が60〜90%となるように第2ベース塗料を設計するため、第2ベース塗膜が高い透明性を有する着色透過層塗膜となるように設計する。
その結果、本発明によれば、各塗色において、従来よりも優れた深み感と立体光輝感を有する複層塗膜が得られる。また本発明は、例えばレッド、ブルー、グリーン等の明度が低く且つ高彩度である塗色の複層塗膜に好ましく適用される。
また従来とは異なり、第2ベース塗膜中に光輝性顔料を含有させたことにより、従来、補修時に生じていたリング状の塗膜不良部の粒子違和感を緩和、解消することができる。
従って、本発明によれば、従来よりも優れた深み感及び立体輝度感に加えて、良好な補修性を有する複層塗膜が得られる。また本発明によれば、第2ベース塗膜の補修専用塗料を別途準備する必要が無く、第2ベース塗膜の補修に第2ベース塗料をそのまま用いることができ、コストを削減できる。
以下、本発明の実施形態について詳しく説明する。
本発明の実施形態としては、第1ベース塗料塗装工程、第2ベース塗料塗装工程及び未硬化塗膜の加熱硬化工程を含むことを基本とするが、これら以外の工程を含む実施形態であってもよい。例えば、第1ベース塗料塗装工程、第2ベース塗料塗装工程、トップクリヤー塗料塗装工程及び未硬化塗膜の加熱硬化工程を含む実施形態であってもよく、第1ベース塗料塗装工程、第1クリヤー塗料塗装工程、第1の未硬化塗膜の加熱硬化工程(焼き付け工程)、第2ベース塗料塗装工程、トップクリヤー塗料塗装工程、及び、第2の未硬化塗膜の加熱硬化工程を含む実施形態(所謂4C2B)等であってもよい。
以下に説明する本実施形態に係る複層塗膜の形成方法は、被塗物上に、第1ベース塗料塗装工程、第1クリヤー塗料塗装工程、第1の未硬化塗膜の加熱硬化工程(焼き付け工程)、第2ベース塗料塗装工程、トップクリヤー塗料塗装工程、及び、第2の未硬化塗膜の加熱硬化工程を含む実施形態である4C2Bを施す複層塗膜の形成方法である。
本実施形態に係る複層塗膜の形成方法は、優れた深み感及び立体光輝感に加えて、良好な補修性を有する複層塗膜を形成可能であることを特徴とする。
ここで、本明細書において「深み感」とは、低明度であって落ち着いた色でありながら、彩度の高い色によって表される色感を意味する。この「深み感」は、評価者の目視による官能評価により評価される。
また、本明細書において「立体光輝感」とは、キラキラとした高い光輝感を立体的に感じる色感を意味する。この「立体光輝感」は、評価者の目視による官能評価により評価される。
<被塗物>
被塗物としては、例えば、金属、プラスチック、発泡体等が用いられる。中でも、電着塗装が可能な金属が好ましく用いられる。金属としては、例えば、鉄、銅、アルミニウム、スズ、亜鉛等及びこれらの金属を含む合金が挙げられる。本実施形態に係る複層塗膜の形成方法は、これらの金属により構成される成型物、例えば自動車車体の外板等に好ましく適用される。
被塗物として上述の金属を用いる場合には、予めリン酸系又はジルコニウム系の化成処理剤で化成処理した後、電着塗装するのが好ましい。これにより、被塗物に優れた防錆性が付与される。電着塗料としては、カチオン型及びアニオン型のいずれも使用可能であるが、より優れた防食性が得られる観点から、カチオン型電着塗料が好ましく用いられる。
プラスチックとしては、ポリプロピレン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ABS樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。これらのブラスチックにより構成される成型物としては、スポイラー、バンパー、ミラーカバー、グリル、ドアノブ等の自動車部品等が例示される。被塗物としてこれらのプラスチックを用いる場合には、塗装前に予め純水や中性洗剤により洗浄するのが好ましい。また、静電塗装を可能にするため、予めプライマー塗装が施されていてもよい。
本実施形態で用いる被塗物は、金属であれば電着塗膜上、プラスチックであればプライマー塗膜上に、中塗り塗膜が形成されていることが好ましい。この中塗り塗膜は、中塗り塗料を塗装後、焼き付け硬化することにより形成される。中塗り塗料としては、水性型、溶剤型、粉体型等の中塗り塗料が挙げられる。
中塗り塗料は、着色顔料、体質顔料、主剤と硬化剤からなる塗膜形成性樹脂等を含有する。中塗り塗料により形成される中塗り塗膜は、下地を隠蔽し、上塗り塗装後の表面平滑性を確保して外観を向上させるとともに、耐衝撃性や耐チッピング性等の各種塗膜物性を付与する。
中塗り塗料に用いられる着色顔料としては、有機系及び無機系を問わず、種々の着色顔料が用いられる。体質顔料としては、従来公知の種々の体質顔料が用いられる。また、アルミニウム粉やマイカ粉等の扁平顔料を併用してもよい。例えば、カーボンブラックと酸化チタンを主要顔料としたグレー系中塗り塗料の他、上塗り塗色と明度や色相等を合わせたセットグレーや各種着色顔料を組み合わせた所謂カラー中塗り塗料としてもよい。
中塗り塗料に用いられる塗膜形成性樹脂を構成する主剤としては、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。これらは、アミノ樹脂やブロックイソシアネート樹脂等の硬化剤と組み合わせて用いられる。顔料分散性や作業性の観点から、アルキド樹脂やポリエステル樹脂と、アミノ樹脂との組合せが好ましく用いられる。
このような中塗り塗料を塗装後、加熱することにより、硬化した中塗り塗膜が得られる。加熱温度は一般に100〜180℃であり、より好ましくは120〜160℃である。加熱時間は10〜30分であるのが好ましい。中塗り塗膜の膜厚は、乾燥膜厚で20〜60μmが好ましく、30〜40μmがより好ましい。
ただし本実施形態では、上記中塗り塗膜は必須ではなく、中塗り塗膜を有さない所謂中塗りレスの被塗物であってもよい。この場合には、中塗り塗膜が通常有する耐衝撃性や耐チッピング性等の各種塗膜物性を、後述の第1ベース塗膜に付与することが好ましい。具体的には、上述した中塗り塗料の各成分を、第1ベース塗料中に配合することが好ましい。
<第1ベース塗料塗装工程>
第1ベース塗料塗装工程は、被塗物上に、第1ベース塗料を塗装する工程である。塗装方法としては、静電塗装が好ましく採用される。具体的には、例えば回転霧化式の静電塗装機により塗装される(以下の静電塗装も同様)。
第1ベース塗料としては、着色顔料と、光輝性顔料と、塗膜形成性樹脂と、を含有する水性ベース塗料が用いられる。塗膜形成性樹脂としては、好ましくは、アクリルエマルション樹脂、ポリエーテルポリオール、ウレタンエマルション樹脂及び硬化剤を含む。
第1ベース塗料は、第1ベース塗料により形成される第1ベース塗膜(硬化)において、波長400〜700nmのうち複層塗膜の塗色に応じた波長領域の光線反射率が10〜30%となるように、その組成が調整される。具体的には、後述の着色顔料及び光輝性顔料の配合種及び配合量を調整することで、複層塗膜の塗色に応じた波長領域における第1ベース塗膜(硬化)の光線反射率が10〜30%に調整される。これにより、各塗色の複層塗膜において、第1ベース塗膜が反射層として機能し、優れた深み感と立体光輝感が得られる。
ここで、複層塗膜の塗色に応じた波長領域とは、例えば複層塗膜の塗色が青であれば440〜480nmの波長領域を意味する。また、例えば複層塗膜の塗色が赤であれば620〜700nmの波長領域を意味し、例えば複層塗膜の塗色が緑であれば510〜570nmを意味する。
ここで、複層塗膜の塗色は、マンセル表色系において5B〜10Bに該当する場合は青、5R〜10Rに該当する場合は赤、5G〜10Gに該当する場合は緑と判断する。
なお、光線反射率は、次のようにして測定される。
被塗物としての鋼板上に、本願発明の複層塗膜のうち、第1ベースを最上層とする複層塗膜(電着塗膜、中塗塗膜、第1ベース塗膜)を形成し、分光光度計(日立社製U-3310)にて、塗色に応じた波長領域において10nm毎に、当該第1ベースを最上層とする複層塗膜によって反射する光線の強度を測定することによって算出される。
[着色顔料]
第1ベース塗料に配合される着色顔料としては、有機系及び無機系いずれも用いることができる。有機系の着色顔料としては、アゾキレート系顔料、不溶性アゾ系顔料、縮合アゾ系顔料、ジケトピロロピロール系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、フタロシアニン系顔料、インジゴ顔料、ペリノン系顔料、ペリレン系顔料、ジオキサン系顔料、キナクリドン系顔料、イソインドリノン系顔料、金属錯体顔料等が挙げられる。また、無機系の着色顔料としては、黄鉛、黄色酸化鉄、ベンガラ、カーボンブラック、酸化チタン等が挙げられる。第1ベース塗料に配合される着色顔料は、後述する第2ベース塗料と第1ベース塗料とが同様の色味となるように選定される。
第1ベース塗料中の着色顔料の含有量は、第1ベース塗料中における顔料質量濃度(PWC)で5〜20質量%であることが好ましい。着色顔料のPWCが5質量%未満であると、彩度不足で第2ベースと大きく色相が異なり色変動発生する、20質量%を超えると、第2ベースとの色相差が小さくなり深み感が低下する。より好ましくは、7〜18質量%である。
なお、着色顔料のPWCは、後述する着色顔料以外の顔料も合わせた全顔料及び全樹脂成分の合計質量に対する、全着色顔料の合計質量の質量比(質量%)であり、下記式(1)により算出される。
[数1]

着色顔料のPWC=(全着色顔料の合計質量)/(第1ベース塗料中の全顔料及び全樹脂成分の固形分との合計質量)×100(質量%)
・・・式(1)
[光輝性顔料]
第1ベース塗料に配合される光輝性顔料としては、例えばアルミニウム、銅、亜鉛、鉄、ニッケル、スズ、酸化アルミニウム等の金属や合金等の無着色又は着色された光輝性顔料等が用いられる。また、干渉マイカ、ホワイトマイカ、グラファイト、ガラスフレーク等の光輝性顔料を用いることもできる。
光輝性顔料は、体積平均粒径D50が2〜50μmであることが好ましい。光輝性顔料の体積平均粒径D50がこの範囲内であれば、優れた光輝感が得られる。より好ましい体積平均粒径D50は、5〜35μmである。また、光輝性顔料は、体積平均粒径D50が2〜50μmの範囲内で、体積平均粒径が大きいものと小さいものを併用するのが好ましい。体積平均粒径が大きい光輝性顔料により、高い光輝感が得られ、体積平均粒径が小さい光輝性顔料により、高い隠蔽性が得られるからである。
また、光輝性顔料は、その形状が鱗片状であることが好ましく、その厚みが0.1〜5μmであることが好ましい。これにより、鱗片状の光輝性顔料を、その面方向が被塗物に対して略平行となるように配向させることで、より優れた光輝感が得られる。
なお本実施形態では、第1ベース塗料中に配合する光輝性顔料として、アルミニウム系光輝性顔料及びマイカ系光輝性顔料からなる群より選ばれる少なくとも1種の鱗片状の光輝性顔料が特に好ましく用いられる。これらに該当する光輝性顔料としては、アルミニウムフレークや干渉マイカ等が挙げられる。
第1ベース塗料中の光輝性顔料の含有量は、第1ベース塗料中における顔料質量濃度(PWC)で、10〜15質量%であることが好ましい。光輝性顔料のPWCがこの範囲内であれば、優れた深み感と立体光輝感を有する複層塗膜が得られる。より好ましくは、10〜20質量%である。
なお、光輝性顔料のPWCは、光輝性顔料以外の顔料も合わせた全顔料及び全樹脂成分の合計質量に対する、全光輝性顔料の合計質量の質量比(質量%)であり、下記式(2)により算出される。
[数2]

光輝性顔料のPWC=(全光輝性顔料の合計質量)/(第1ベース塗料中の全顔料及び全樹脂成分の固形分との合計質量)×100(質量%)
・・・式(2)
[アクリルエマルション樹脂]
第1ベース塗料の塗膜形成性樹脂として配合されるアクリルエマルション樹脂は、α,β−エチレン性不飽和モノマー混合物を乳化重合して得られる種々のものが好ましく用いられる。例えば、側鎖のエステル部の炭素数が1又は2の(メタ)アクリル酸エステルモノマーを65質量%以上含み、酸価が3〜50mgKOH/gのα,β−エチレン性不飽和モノマー混合物を乳化重合して得られるものを用いることができる。
α,β−エチレン性不飽和モノマー混合物中の、側鎖のエステル部の炭素数が1又は2の(メタ)アクリル酸エステルモノマーの含有量が65質量%未満であると、得られる塗膜の外観が低下する。なお、側鎖のエステル部の炭素数が1又は2の(メタ)アクリル酸エステルとしては、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチルが挙げられる。
α,β−エチレン性不飽和モノマー混合物は、酸価が3〜50mgKOH/gであることが好ましく、より好ましい酸価は7〜40mgKOH/gである。酸価が3mgKOH/g未満では、作業性が低下するおそれがあり、酸価が50mgKOH/gを超えると、塗膜の耐水性が低下するおそれがある。
また、α,β−エチレン性不飽和モノマー混合物は、水酸基価が10〜150mgKOH/gであることが好ましく、より好ましい水酸基価は20〜100mgKOH/gである。水酸基価が10mgKOH/g未満では、十分な硬化性が得られないおそれがあり、水酸基価が150mgKOH/gを超えると、塗膜の耐水性が低下するおそれがある。
なお、α,β−エチレン性不飽和モノマー混合物は、酸基や水酸基を有するα,β−エチレン性不飽和モノマーの含有量を調整することで、上述の好ましい酸価及び水酸基価に調整される。
また、α,β−エチレン性不飽和モノマー混合物を重合して得られるアクリルエマルション樹脂のガラス転移温度は、塗膜物性の観点から、−20〜80℃の範囲内であることが好ましい。
酸基を有するα,β−エチレン性不飽和モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸二量体、クロトン酸、2−アクリロイルオキシエチルフタル酸、2−アクリロイルオキシエチルコハク酸、2−アクリロイルオキシエチルアシッドフォスフェート、2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸、ω−カルボキシ−ポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレート、イソクロトン酸、α−ハイドロ−ω−((1−オキソ−2−プロペニル)オキシ)ポリ(オキシ(1−オキソ−1,6−ヘキサンジイル))、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、3−ビニルサリチル酸、3−ビニルアセチルサリチル酸等が挙げられる。これらの中でも、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸二量体が特に好ましく用いられる。
水酸基を有するα,β−エチレン性不飽和モノマーとしては、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチル、アリルアルコール、メタクリルアルコール、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチルとε−カプロラクトンとの付加物等が挙げられる。これらの中でも、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチルとε−カプロラクトンとの付加物が特に好ましく用いられる。
上述のα,β−エチレン性不飽和モノマー混合物は、さらにその他のα,β−エチレン性不飽和モノマーを35質量%未満含んでいてもよい。その他のα,β−エチレン性不飽和モノマーとしては、側鎖のエステル部の炭素数が3以上の(メタ)アクリル酸エステル(例えば(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸t−ブチル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸ラウリル、アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸イソボルニル、メタクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸t−ブチルシクロヘキシル、(メタ)アクリル酸ジシクロペンタジエニル、(メタ)アクリル酸ジヒドロジシクロペンタジエニル等)、重合性アミド化合物(例えば、(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N,N−ジメチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジブチル(メタ)アクリルアミド、N,N−ジオクチル(メタ)アクリルアミド、N−モノブチル(メタ)アクリルアミド、N−モノオクチル(メタ)アクリルアミド2,4−ジヒドロキシ−4'−ビニルベンゾフェノン、N−(2−ヒドロキシエチル)アクリルアミド、N−(2−ヒドロキシエチル)メタクリルアミド等)、重合性芳香族化合物(例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルケトン、t−ブチルスチレン、パラクロロスチレン及びビニルナフタレン等)、重合性ニトリル(例えば、アクリロニトリル、メタクリロニトリル等)、α−オレフィン(例えば、エチレン、プロピレン等)、ビニルエステル(例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル等)、ジエン(例えば、ブタジエン、イソプレン等)が挙げられる。これらは目的に応じて選択されるが、親水性付与の観点で言えば、(メタ)アクリルアミドを用いることが好ましい。
α,β−エチレン性不飽和モノマー混合物の乳化重合は、従来公知の方法により行われる。具体的には、水又は必要に応じてアルコール等の有機溶剤を含む水性媒体中に乳化剤を溶解させ、加熱撹拌しながら上述のα,β−エチレン性不飽和モノマー混合物及び重合開始剤を滴下することにより乳化重合が行われる。このとき、α,β−エチレン性不飽和モノマー混合物は、乳化剤で予め乳化してから滴下してもよい。
重合開始剤としては、アゾ系の油性化合物(例えば、アゾビスイソブチロニトリル、2,2'−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2'−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)等)、アゾ系の水性化合物(例えば、アニオン系の4,4'−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、カチオン系の2,2'−アゾビス(2−メチルプロピオンアミジン))、レドックス系の油性過酸化物(例えば、ベンゾイルパーオキサイド、パラクロロベンゾイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、t−ブチルパーベンゾエート等)、水性過酸化物(例えば、過硫酸カリ、過酸化アンモニウム等)等が挙げられる。
乳化剤としては、従来公知のものが用いられるが、中でも、反応性乳化剤、例えばアントックス(Antox)MS−60(日本乳化剤社製)、エレミノールJS−2(三洋化成工業社製)、アデカリアソープNE−20(ADEKA社製)、アクアロンHS−10(第一工業製薬社製)等が特に好ましく用いられる。
また、アクリルエマルション樹脂の分子量を調整する目的で、ラウリルメルカプタン等のメルカプタンやα−メチルスチレンダイマー等の連鎖移動剤を必要に応じて用いてもよい。
反応温度は開始剤により決定され、例えばアゾ系開始剤では60〜90℃であり、レドックス系では30〜70℃で反応を行うことが好ましい。反応時間は、1〜8時間であることが好ましい。α,β−エチレン性不飽和モノマー混合物の総量に対する開始剤の使用量は、0.1〜5質量%であることが好ましく、より好ましくは0.2〜2質量%である。
上述の乳化重合は、2段階で行うことができる。即ち、先ずα,β−エチレン性不飽和モノマー混合物のうちの一部(α,β−エチレン性不飽和モノマー混合物1)を乳化重合し、ここにα,β−エチレン性不飽和モノマー混合物の残り(α,β−エチレン性不飽和モノマー混合物2)をさらに加えて乳化重合を行ってもよい。
優れた意匠性を有する塗膜を形成するために、α,β−エチレン性不飽和モノマー混合物1は、アミド基を有するα,β−エチレン性不飽和モノマーを含むことが好ましい。またこのとき、α,β−エチレン性不飽和モノマー混合物2は、アミド基を有するα,β−エチレン性不飽和モノマーを含まないことが好ましい。
アクリルエマルション樹脂の粒子径は、0.01〜1.0μmの範囲内であることが好ましい。粒子径が0.01μm未満であると、作業性が低下するおそれがあり、1.0μmを超えると、得られる塗膜の外観が悪化するおそれがある。アクリルエマルション樹脂の粒子径の調整は、例えばモノマー組成や乳化重合の条件を調整することにより調整可能である。なお、本明細書において、粒子径は、レーザー光散乱法により測定した体積平均粒径を意味する。
アクリルエマルション樹脂は、安定性の観点から、必要に応じて塩基で中和することによりpHが5〜10の範囲内で用いられることが好ましい。中和は、乳化重合の前後に、ジメチルエタノールアミンやトリエチルアミンのような3級アミンを添加することにより行われる。
ベース塗料中におけるアクリルエマルション樹脂の含有量としては、ベース塗料の固形分に対する固形分濃度として、15〜40%が好ましく、20〜35%がより好ましい。
[ポリエーテルポリオール]
第1ベース塗料の塗膜形成性樹脂として配合されるポリエーテルポリオールとしては、1分子中に1級水酸基を平均0.02個以上有し且つ数平均分子量が300〜3000であるものが好ましく用いられる。このようなポリエーテルポリオールを含有することにより、塗膜のフリップフロップ性、耐水性及び耐チッピング性を向上させることができる。なお、本明細書において、数平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフ)を用いたポリスチレン換算の数平均分子量を意味する。
ポリエーテルポリオールの1分子中における1級水酸基が平均0.02個未満であると、塗膜の耐水性や耐チッピング性が低下する。1分子中の1級水酸基は、0.04個以上であることがより好ましく、1個以上であることがさらに好ましい。1級水酸基の他、2級及び3級水酸基を含めた水酸基の個数は、塗膜の耐水性及び耐チッピング性の観点から、1分子中に2個以上であることが好ましい。
ここで、ポリエーテルポリオールの水酸基価は、30〜700mgKOH/gであることが好ましい。水酸基価が30mgKOH/g未満であると、硬化性が低下して塗膜の耐水性及び耐チッピング性が低下するおそれがある。また水酸基価が700mgKOH/gを超えると、塗料の安定性及び塗膜の耐水性が低下するおそれがある。特に好ましい水酸基価は、50〜500mgKOH/gである。
また、ポリエーテルポリオールの数平均分子量が300未満であると、塗膜の耐水性が低下するおそれがあり、数平均分子量が3000を超えると、塗膜の硬化性及び耐チッピング性が低下するおそれがある。特に好ましい数平均分子量は、400〜2000である。
第1ベース塗料中のポリエーテルポリオールの含有量は、第1ベース塗料の樹脂固形分あたり1〜40質量%であることが好ましく、より好ましくは3〜30質量%である。ポリエーテルポリオールの含有量が1質量%未満であると、塗膜の外観が低下するおそれがあり、40質量%を超えると、塗膜の耐水性及び耐チッピング性が低下するおそれがある。
ポリエーテルポリオールとしては、多価アルコール、多価フェノール、多価カルボン酸類等の活性水素含有化合物にアルキレンオキサイドが付加した化合物が挙げられる。活性水素含有化合物としては、例えば、水、多価アルコール類(エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−ジヒドロキシメチルシクロヘキサン及びシクロヘキシレングリコール等の2価のアルコール、グリセリン、トリオキシイソブタン、1,2,3−ブタントリオール、1,2,3−ペンタントリオール、2−メチル−1,2,3−プロパントリオール、2−メチル−2,3,4−ブタントリオール、2−エチル−1,2,3−ブタントリオール、2,3,4−ペンタントリオール、2,3,4−ヘキサントリオール、4−プロピル−3,4,5−ヘプタントリオール、2,4−ジメチル−2,3,4−ペンタントリオール、ペンタメチルグリセリン、ペンタグリセリン、1,2,4−ブタントリオール、1,2,4−ペンタントリオール、トリメチロールエタン及びトリメチロールプロパン等の3価アルコール、ペンタエリスリトール、1,2,3,4−ペンタンテトロール、2,3,4,5−ヘキサンテトロール、1,2,4,5−ペンタンテトロール、1,3,4,5−ヘキサンテトロール、ジグリセリン及びソルビタン等の4価アルコール、アドニトール、アラビトール、キシリトール及びトリグリセリン等の5価アルコール、ジペンタエリスリトール、ソルビトール、マンニトール、イジトール、イノシトール、ダルシトール、タロース及びアロース等の6価アルコール、蔗糖等の8価アルコール、ポリグリセリン等);多価フェノール類[多価フェノール(ピロガロール、ヒドロキノン、フロログルシン等)、ビスフェノール類(ビスフェノールA、ビスフェノールスルフォン等)];ポリカルボン酸[脂肪族ポリカルボン酸(コハク酸、アジピン酸等)、芳香族ポリカルボン酸(フタル酸、テレフタル酸、トリメリット酸等)]等;及びこれらの2種以上の混合物が挙げられる。
ポリエーテルポリオールは、常法により、常圧又は加圧下で60〜160℃の温度条件下で、上記活性水素含有化合物にアルキレンオキサイドをアルカリ触媒の存在下で付加反応を行うことにより得られる。アルキレンオキサイドとしては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド等のアルキレンオキサイドが挙げられ、これらは1種又は2種以上を併用することができる。2種以上を併用する場合の付加形式は、ブロック又はランダムのいずれでもよい。
ポリエーテルポリオールとしては、市販品を用いることができる。例えば、ポリエーテルポリオールとして、プライムポールPX−1000、サンニックスSP−750、PP−400(いずれも三洋化成工業社製)、PTMG−650(三菱化学社製)等を用いることができる。
[ウレタンエマルション樹脂]
第1ベース塗料の塗膜形成性樹脂として配合されるウレタンエマルション樹脂としては、例えば次のようにして得たものを用いることができる。先ず、ジイソシアネートと、少なくとも2個の活性水素を有するグリコール又はカルボン酸基を有するグリコールを、NCO/OH当量比0.5〜2.0で反応させることで、ウレタンプレポリマーを生成させる。次いで、生成したウレタンプレポリマーを中和剤により中和し、鎖伸長剤により鎖伸長する。その後、カチオン系、ノニオン系又はアニオン系の界面活性剤とイオン交換水を添加して分散させることにより、ウレタンエマルション樹脂を得る。
上述のジイソシアネートとしては、例えば脂肪族、脂環式又は芳香族ジイソシアネートが挙げられる。具体的には、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、4,4'−ジフェニルメタンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、メタキシレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、1、4−シクロヘキシレンジイソシアネート、4,4'−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、3,3'−ジメチル−4,4'−ビフェニレンジイソシアネート、3,3'−ジメトキシ−4,4'−ビフェニレンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、1,5−テトラヒドロナフタレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート及びそれらの誘導体等が挙げられる。
上述の活性水素を有するグリコールとしては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,3−ブチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、水添ビスフェノールA、ビスフェノールAのエチレンオキサイド又はプロピレンオキサイド付加物等の低分子量グリコール、ポリオキシプロピレングリコール類、ポリオキシプロピレンとグリセリンとの付加物、ポリオキシプロピレンとトリメチロールプロパンとの付加物、ポリオキシプロピレンと1,2,6−ヘキサントリオールとの付加物、ポリオキプロピレンとペンタエリスリットとの付加物、ポリオキシプロピレンとソルビットとの付加物、メチレン−ビス−フェニルジイソシアネート、ヒドラジンで鎖伸長したポリテトラフランポリエーテル及びそれらの誘導体等が挙げられる。
また、アジピン酸又はフタル酸と、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、1,4−ブチレングリコール、ジエチレングリコール、ヘキサンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、トリメチロールプロパン又は1,1,1−トリメチロールエタン等の縮合物であるポリエステル類、ポリカプロラクトン等も挙げられる。
上述のカルボン酸基を有するグリコールとしては、例えば2,2−ジメチロールプロピオン酸、2,2−ジメチロール酪酸、2,2−ジメチロール吉草酸等が挙げられる。
上述の中和剤としては、例えばトリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−n−プロピルアミン、トリブチルアミン、トリエタノールアミン等のアミン類、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニア等が挙げられる。
上述の鎖伸長剤としては、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール等のポリオール類、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、トリレンジアミン、キシリレンジアミン、ジフェニルジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノシクロヘキシルメタン、ピペラジン、2−メチルピペラジン、1,2−ビス(2−シアノエチルアミノ)エタン、イソホロンジアミン等の脂肪族、脂環式又は芳香族ジアミン、水等が挙げられる。
上述のウレタンエマルション樹脂としては、市販品を用いることができる。具体的には、大日本インキ製の「ボンディック」シリーズ、「ハイドラン」シリーズ、バイエル製の「インプラニール」シリーズ、ネオレッツR−940、R−941、R−960、R−962、R−966、R−967、R−962、R−9603、R−9637、R−9618、R−9619、XR−9624等のアビシア社製の「ネオレッツ」シリーズ、三洋化成工業製の「ユーコート」、「ユープレン」、「パーマリン」シリーズ、ADEKA製の「アデカボンタイター」シリーズ等を用いることができる。これらウレタンエマルション樹脂は、1種又は2種以上を併用してもよい。
ウレタンエマルション樹脂の含有量は、第1ベース塗料の樹脂固形分100質量部あたり、3〜30質量部であることが好ましい。ウレタンエマルション樹脂の含有量が3質量部未満であると、付着性等が低下するおそれがあり、30質量部を超えると、塗料の貯蔵安定性が低下するおそれがある。特に好ましくは、10〜25質量部である。
[硬化剤]
第1ベース塗料の塗膜形成性樹脂として配合される硬化剤としては、塗料一般に用いられている硬化剤を用いることができる。得られる塗膜の諸性能及びコストの観点から、アミノ樹脂及びブロックイソシアネートが好ましく用いられる。
アミノ樹脂としては、例えばジメチルエタノールアミン等の他、水溶性メラミン樹脂又は非水溶性メラミン樹脂を用いることができる。これらメラミン樹脂としては、市販品を用いることができ、例えば三井化学社製サイメル204等を用いることができる。
ブロックイソシアネートとしては、トリメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等のポリイソシアネートに活性水素を有するブロック剤を付加させたものを用いることができる。このブロックイソシアネートは、加熱によりブロック剤が解離してイソシアネート基が発生し、樹脂成分中の官能基と反応することで硬化する。
第1ベース塗料中の硬化剤の含有量は、第1ベース塗料中の樹脂固形分100質量部あたり、15〜100質量部であることが好ましく、15〜35質量部であることがさらに好ましい。硬化剤の含有量が15質量部未満であると、硬化性等が低下するおそれがあり、100質量部を超えると、付着性及び耐温水性等が低下するおそれがある。
また、硬化剤と上述のウレタンエマルション樹脂の合計含有量は、塗料樹脂固形分100質量部当たり、30〜60質量部であることが好ましい。硬化剤及びウレタンエマルション樹脂の合計含有量が、30質量部未満であると、塗装作業性が低下するおそれがあり、60質量部を超えると、塗料の貯蔵安定性が低下するおそれがある。特に好ましくは、30〜55質量部である。
[その他成分]
第1ベース塗料は、必要に応じて、その他成分を含んでいてもよい。例えば第1ベース塗料は、上述のアクリルエマルション樹脂、ポリエーテルポリオール、ウレタンエマルション樹脂及び硬化剤以外に、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂等の他の塗膜形成性樹脂を含んでいてもよい。
上記の他の塗膜形成性樹脂は、数平均分子量が3000〜50000であることが好ましく、より好ましい数平均分子量は6000〜30000である。数平均分子量が3000より小さいと、塗装作業性及び硬化性が十分ではなくなるおそれがある。数平均分子量が50000を超えると、塗装時の不揮発分が低くなりすぎ、かえって塗装作業性が悪くなるおそれがある。
上記の他の塗膜形成性樹脂は、酸価が10〜100mgKOH/gであることが好ましく、より好ましい酸価は20〜80mgKOH/gである。酸価が100mgKOH/gを超えると、塗膜の耐水性が低下するおそれがあり、酸価が10mgKOH/g未満であると、樹脂の水分散性が低下するおそれがある。
また、上記の他の塗膜形成性樹脂は、水酸基価が20〜180mgKOH/gであることが好ましく、より好ましい水酸基価は30〜160mgKOH/gである。水酸基価が180mgKOH/gを超えると、塗膜の耐水性が低下するおそれがあり、水酸基価が20未満であると、塗膜の硬化性が低下するおそれがある。
なお、上記の他の塗膜形成性樹脂と上述のアクリルエマルション樹脂との配合割合は、両樹脂の固形分総量に対して、アクリルエマルション樹脂が5〜95質量%であることが好ましく、より好ましくは10〜85質量%であり、さらに好ましくは20〜70質量%である。即ち、両樹脂の固形分総量に対して、上記の他の塗膜形成性樹脂が95〜5質量%であることが好ましく、より好ましくは90〜15質量%であり、さらに好ましくは80〜30質量%である。アクリルエマルション樹脂の割合が5質量%未満であると、タレを抑制できず塗膜外観が低下するおそれがあり、95質量%を超えると塗膜外観が悪化するおそれがある。
また、第1ベース塗料は、上述の着色顔料及び光輝性顔料以外の他の顔料を含んでいてもよい。他の顔料としては、体質顔料等が挙げられる。体質顔料としては、例えば炭酸カルシウム、硫酸バリウム、クレー、タルク等が挙げられる。
また、第1ベース塗料は、後述する第1クリヤー塗膜とのなじみを防止し、良好な塗装作業性を確保する目的で、その他添加剤として粘性制御剤を含んでいてもよい。粘性制御剤としては、一般にチクソトロピー性を示すものを用いることができ、例えば架橋又は非架橋の樹脂粒子、脂肪酸アマイドの膨潤分散体、アマイド系脂肪酸、長鎖ポリアミノアマイドの燐酸塩等のポリアマイド系、酸化ポリエチレンのコロイド状膨潤分散体等のポリエチレン系、有機酸スメクタイト粘土、モンモリロナイト等の有機ベントナイト系、ケイ酸アルミ、硫酸バリウム等の無機顔料、顔料の形状により粘性が発現する偏平顔料等が挙げられる。
また、第1ベース塗料は、上記成分の他に塗料に通常添加される添加剤、例えば表面調整剤、増粘剤、酸化防止剤、紫外線防止剤、消泡剤等を含んでいてもよい。これらの配合量は、従来公知の範囲内である。
上述した組成を有する第1ベース塗料の調製方法は特に限定されず、従来公知の方法により調製される。具体的には、上述の各成分を、ニーダー又はロール等を用いて混練、分散することにより、第1ベース塗料が調製される。
<第1クリヤー塗料塗装工程>
第1クリヤー塗料塗装工程は、上述の第1ベース塗料塗装工程を経た被塗物上に、第1クリヤー塗料を塗装する工程である。即ち、本工程では、第1ベース塗料塗装工程で形成された未硬化の第1ベース塗膜上に、第1クリヤー塗料を塗装することで、未硬化の第1クリヤー塗膜を形成する。塗装方法としては、静電塗装が好ましく採用される。
ここで、本明細書において、「未硬化」とは、完全に硬化していない状態を意味し、未硬化の塗膜にはプレヒート後の塗膜も含まれる。即ち、本実施形態では、第1ベース塗料塗装工程と第1クリヤー塗料塗装工程の間に、プレヒート工程を設けてもよい。
第1クリヤー塗料は、第1ベース塗膜を保護する機能に加えて、光輝性顔料に起因する第1ベース塗膜表面の凹凸等を平滑化することで、複層塗膜の外観を向上させる機能を有する。第1クリヤー塗料としては、塗膜形成性樹脂、硬化剤及び添加剤等を含有するクリヤー塗料が用いられる。
第1クリヤー塗料に配合される塗膜形成性樹脂としては、例えばアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられ、これらはアミノ樹脂やポリイソシアネート樹脂等の硬化剤と組み合わせて用いられる。塗膜の透明性等の観点から、アクリル樹脂やポリエステル樹脂と、アミノ樹脂やポリイソシアネート樹脂との組み合わせが好ましく用いられる。
第1クリヤー塗料は、上述の第1ベース塗料を塗装後、ウェットオンウェットで塗装されるため、これら塗膜間のなじみや反転の防止の他、タレの防止を目的として、粘性制御剤を添加することが好ましい。粘性制御剤の添加量は、第1クリヤー塗料中の樹脂固形分100質量部に対して、0.01〜10質量部であることが好ましく、より好ましくは0.02〜8質量部、さらに好ましくは0.03〜6質量部である。粘性制御剤の添加量が10質量部を超えると、得られる複層塗膜の外観が低下するおそれがある。また、粘性制御剤の添加量が0.1質量部未満であると、粘性制御効果が十分得られず、塗膜形成時にタレ等が発生するおそれがある。
第1クリヤー塗料の塗料形態としては、有機溶剤型、水性型(水溶性、水分散性、エマルジョン)、非水分散型、粉体型のいずれでもよい。また、第1クリヤー塗料は、塗料形態に応じて、必要により硬化触媒や表面調整剤等を含有していてもよい。
例えば、水性型の第1クリヤー塗料としては、上述の塗膜形成性樹脂を塩基で中和して水性化した樹脂を含有するものが挙げられる。なお、中和は、重合前後に、ジメチルエタノールアミン及びトリエチルアミンのような3級アミンを添加することにより行われる。
第1クリヤー塗料としては、市販品を用いることができる。例えば、日本ペイント社製のSPO−171クリヤー(アクリルメラミン系溶剤型クリヤー塗料)を、第1クリヤー塗料として用いることができる。
<焼き付け工程(第1の未硬化塗膜の加熱硬化工程)>
焼き付け工程は、上述の第1クリヤー塗料塗装工程を経た被塗物を加熱することで、当該被塗物上の未硬化塗膜を焼き付け硬化させる工程である。即ち、本工程は、第1ベース塗料塗装工程で形成された未硬化の第1ベース塗膜と、第1クリヤー塗料塗装工程で形成された未硬化の第1クリヤー塗膜を、同時に焼き付け硬化させる工程である。
本工程の焼き付け温度は、100〜180℃であることが好ましく、より好ましい焼き付け温度は120〜160℃である。また、本工程の焼き付け時間は、焼き付け温度に応じて変動するが、120〜160℃の焼き付け温度であれば10〜30分であることが好ましい。
本工程により焼き付け硬化された第1ベース塗膜と第1クリヤー塗膜とを合わせて、本明細書では第1硬化塗膜と称する。この第1硬化塗膜は、25°L値が60以下であり、25°C値が30以上であることが好ましい。ここで、25°L値は、明度の指標であり、具体的には、ミノルタ社製変角色差計「CM512m−3」を用いて測定することができる。また、C値は、彩度の指標であり、定義式(a+b1/2で表わされ、25°L値と同様にミノルタ社製変角色差計「CM512m−3」を用いて測定することができる。
なお、第1ベース塗膜の膜厚は、乾燥膜厚で5〜35μmが好ましく、より好ましくは10〜25μmである。第1ベース塗膜の膜厚がこの範囲内であれば、優れた深み感及び立体光輝感を有する複層塗膜が得られる。
また、第1クリヤー塗膜の膜厚は、乾燥膜厚で10〜80μmが好ましく、より好ましくは20〜60μmである。第1クリヤー塗膜の膜厚が80μmを超えると、鮮映性が低下し、塗装時にムラ、ピンホール又は流れ等の不具合が生じるおそれがある。また10μm未満であると、膜切れが発生するおそれがある。
<第2ベース塗料塗装工程>
第2ベース塗料塗装工程は、上述の第1ベース塗料塗装工程、トップクリヤー塗料塗装工程及び焼き付け工程を経た被塗物上に、第2ベース塗料を塗装する工程である。即ち、本工程では、焼き付け硬化された第1ベース塗膜及び第1クリヤー塗膜からなる第1硬化塗膜上に、未硬化の第2ベース塗膜を形成する。塗装方法としては、静電塗装が好ましく採用される。
第2ベース塗料としては、上述の第1ベース塗料と同様に、着色顔料と、光輝性顔料と、塗膜形成性樹脂と、を含有する水性ベース塗料が用いられる。塗膜形成性樹脂としては、上述の第1ベース塗料と同様のものを用いることができるため、以下ではその説明を省略する。
第2ベース塗料は、第2ベース塗料により形成される第2ベース塗膜(硬化)において、波長400〜700nmのうち複層塗膜の塗色に応じた波長領域の光線透過率が60〜90%となるように、その組成が調整される。具体的には、後述の着色顔料及び光輝性顔料の配合種及び配合量を調整することで、複層塗膜の塗色に応じた波長領域における第2ベース塗膜(硬化)の光線透過率が60〜90%に調整される。これにより、各塗色の複層塗膜において、第2ベース塗膜が着色透過層として機能し、優れた深み感と立体光輝感が得られる。
ここで、複層塗膜の塗色に応じた波長領域とは、上述した通り、例えば複層塗膜の塗色が青であれば、440〜480nmの波長領域を意味する。また、例えば複層塗膜の塗色が赤であれば、620〜700nmの波長領域を意味する。また、例えば複層塗膜の塗色が緑であれば、510〜570nmの波長領域を意味する。
なお、光線透過率は、次のようにして測定される。
光線透過率は、第2ベース塗料を用いて形成された単独塗膜について、分光光度計(日立社製U−3310)にて波長300〜700nmにおいて10nm毎に光線透過率を測定し、その平均値として算出される。
第2ベース塗料に配合される着色顔料としては、上述の第1ベース塗料に配合される着色顔料の中から選択される。中でも、粒子径が小さく、高い透明度及び彩度を有する着色顔料が好ましく用いられる。これにより、第2ベース塗料により形成される第2ベース塗膜の高い透明性が確保され、優れた深み感と立体光輝感を有する複層塗膜が得られる。
なお、第2ベース塗料に配合される着色顔料は、上述の第1ベース塗料と第2ベース塗料とが同様の色味となるように選定される。好ましくは、第2ベース塗料に配合される着色顔料としては、第1塗料ベースに配合される着色顔料と同種の着色顔料が用いられる。
第2ベース塗料中の着色顔料の含有量は、第2ベース塗料中における顔料質量濃度(PWC)で、0.01〜10質量%であることが好ましい。着色顔料の含有量がこの範囲内であれば、優れた深み感と立体光輝感を有する複層塗膜が得られる。より好ましくは、1〜5質量%である。なお、着色顔料のPWCは、上述した通り、着色顔料以外の顔料も合わせた全顔料及び全樹脂成分の合計質量に対する、全着色顔料の質量比であり、上述の式(1)により算出される。
第2ベース塗料に配合される光輝性顔料としては、上述の第1ベース塗料に配合される光輝性顔料の中から選択される。ただし、第2ベース塗料に配合される光輝性顔料は、体積平均粒径(D50)が7〜50μmが好ましく、10〜50μmであることがより好ましい。立体光輝感を得るためには、第1ベース塗料とは異なり、比較的粒径の大きい光輝性顔料が好ましく用いられる。光輝性顔料の体積平均粒径(D50)がこの範囲内であれば、第2ベース塗膜の透明性が確保できる結果、優れた深み感及び立体光輝感を有する複層塗膜が得られる。より好ましい体積平均粒径(D50)は、10〜35μmである。
なお本実施形態では、第1ベース塗料と同様に、第2ベース塗料中に配合する光輝性顔料として、アルミニウム系光輝性顔料及びマイカ系光輝性顔料からなる群より選ばれる少なくとも1種の鱗片状の光輝性顔料が特に好ましく用いられる。これらに該当する光輝性顔料としては、アルミニウムフレークや干渉マイカ等が挙げられる。
第2ベース塗料に配合される光輝性顔料の含有量は、第2ベース塗料中における顔料質量濃度(PWC)で、0.01〜1.1質量%である。即ち、第1ベース塗料に配合される光輝性顔料の含有量と比べて、第2ベース塗料に配合される光輝性顔料の含有量は少なく、微量である。光輝性顔料のPWCがこの範囲内であれば、第2ベース塗膜の透明性が確保できる結果、優れた深み感及び立体光輝感を有する複層塗膜が得られる。より好ましくは、0.05〜0.5質量%である。なお、光輝性顔料のPWCは、上述した通り、光輝性顔料以外の顔料も合わせた全顔料及び全樹脂成分の合計質量に対する、全光輝性顔料の質量比であり、上述の式(2)により算出される。
ここで、従来の第2ベース塗料は光輝性顔料を含有していないのに対して、本実施形態の第2ベース塗料は光輝性顔料を含有している点において、従来と大きく相違している。このように、第2ベース塗料により形成される第2ベース塗膜中に微量の光輝性顔料を含有させることで、従来、補修時に生じていたリング状の塗膜不良部の粒子違和感を緩和、解消することができる。従って、本実施形態によれば、優れた深み感及び立体輝度感に加えて、良好な補修性を有する複層塗膜が得られる。また、本実施形態によれば、第2ベース塗膜の補修専用塗料を別途準備する必要が無く、第2ベース塗膜の補修に第2ベース塗料をそのまま用いることができ、コストを削減できる。
なお、第2ベース塗料の調製は、第1ベース塗料と同様に、従来公知の方法により調製される。
<トップクリヤー塗料塗装工程>
トップクリヤー塗料塗装工程は、上述の第2ベース塗料塗装工程を経た被塗物上に、トップクリヤー塗料を塗装する工程である。即ち、本工程では、未硬化の第2ベース塗膜上に、未硬化のトップクリヤー塗膜を形成する。塗装方法としては、静電塗装が好ましく採用される。
なお、本実施形態では、第2ベース塗料塗装工程とトップクリヤー塗料塗装工程の間に、プレヒート工程を設けてもよい。
トップクリヤー塗料としては、第2ベース塗膜を保護し、複層塗膜の外観を向上させる機能を有する。トップクリヤー塗料としては、酸エポキシ硬化系クリヤー塗料が好ましく用いられる。この酸エポキシ硬化系クリヤー塗料は、酸無水物基含有アクリル樹脂(a)と、カルボキシル基含有ポリエステル樹脂(b)と、水酸基及びエポキシ基を有するアクリル樹脂(c)と、を含有する。トップクリヤー塗料は高固形分塗料であり、このトップクリヤー塗料により形成されるトップクリヤー塗膜は、優れた耐酸性を有する。
酸無水物基含有アクリル樹脂(a)及びカルボキシル基含有ポリエステル樹脂(b)に含有されるカルボキシル基と、水酸基及びエポキシ基を有するアクリル樹脂(c)に含有されるエポキシ基とのモル比は、1/1.4〜1/0.6であることが好ましく、より好ましくは1/1.2〜1/0.8である。これらのモル比が1/0.6を超えると、塗膜の硬化性が低下するおそれがあり、これらのモル比が1/1.4未満であると、塗膜が黄変するおそれがある。
また、酸無水物基含有アクリル樹脂(a)に含有されるカルボキシル基と、カルボキシル基含有ポリエステル樹脂(b)並びに水酸基及びエポキシ基を有するアクリル樹脂(c)に含有される水酸基の合計とのモル比は、1/2.0〜1/0.5であることが好ましく、より好ましくは1/1.5〜1/0.7である。これらのモル比が1/0.5を超えると、塗膜の硬化性が低下するおそれがあり、これらのモルヒが1/2.0未満であると、水酸基が過剰となり耐水性が低下するおそれがある。
上述の各樹脂は、上述の好ましいモル比を満足するような含有量で配合される。具体的には、各樹脂の水酸基価、酸価及びエポキシ当量に基づいて、当業者に周知の計算法により計算された配合量に従って配合される。
トップクリヤー塗料の硬化機構は、次の通りである。先ず、加熱により酸無水物基含有アクリル樹脂(a)中の酸無水物基が、カルボキシル基含有ポリエステル樹脂(b)並びに水酸基及びエポキシ基を含有するアクリル樹脂(c)中に含有される水酸基と反応する。これにより、架橋点が形成され、カルボキシル基が生成する。次いで、生成したカルボキシル基と、カルボキシル基含有ポリエステル樹脂(b)中のカルボキシル基は、水酸基及びエポキシ基を有するアクリル樹脂(c)中のエポキシ基と反応する。これにより、さらなる架橋点が形成される。以上のように3種類の樹脂が相互に架橋反応することで、高い架橋密度を有するトップクリヤー塗膜が形成される。
なお、トップクリヤー塗料は、架橋密度及び耐水性の向上を目的として、ブロック化イソシアネートを含んでいてもよい。また、塗膜の耐候性向上を目的として、紫外線吸収剤及びヒンダードアミン光安定剤、酸化防止剤等を含んでいてもよい。また、レオロジーコントロール剤としての架橋樹脂粒子や、外観調整用の表面調整剤を含んでいてもよい。また、粘度調整を目的として、希釈剤としてのアルコール系溶剤(例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等)、ヒドロカーボン系及びエステル系等の溶剤を含んでいてもよい。
架橋樹脂粒子を用いる場合は、トップクリヤー塗料の樹脂固形分100質量部に対して0.01〜10質量部、好ましくは0.1〜5質量部の量で添加される。架橋樹脂粒子の添加量が10質量部を超えると、外観が悪化するおそれがあり、0.01質量部未満であると、レオロジーコントロール効果が得られないおそれがある。
なお、上述の各樹脂は、酸基を官能基として有するため、アミンで中和することにより、水性化が可能である。
また、トップクリヤー塗料としては、市販品を用いることができる。例えば、日本ペイント社製のMAC−O−1820クリヤー(1液型)やO−2100クリヤー(2液型)を、第2トップクリヤー塗料として用いることができる。
<加熱硬化工程>
加熱硬化工程は、上述のトップクリヤー塗料塗装工程を経た被塗物を加熱することで、当該被塗物上の未硬化塗膜を焼き付け硬化させる工程である。即ち、本工程は、第2ベース塗料塗装工程で形成された未硬化の第2ベース塗膜と、トップクリヤー塗料塗装工程で形成された未硬化のトップクリヤー塗膜を、同時に焼き付け硬化させる工程である。
本工程の焼き付け温度は、100〜180℃であることが好ましく、より好ましい焼き付け温度は120〜160℃である。また、本工程の焼き付け時間は、焼き付け温度に応じて変動するが、120〜160℃の焼き付け温度であれば10〜30分であることが好ましい。
なお、第2ベース塗膜の膜厚は、乾燥膜厚で5〜35μmが好ましく、より好ましくは10〜25μmである。第2ベース塗膜の膜厚がこの範囲内であれば、第2ベース塗膜の高い透明性が確保され、優れた深み感及び立体光輝感を有する複層塗膜が得られる。
また、トップクリヤー塗膜の膜厚は、乾燥膜厚で10〜80μmが好ましく、より好ましくは20〜60μmである。トップクリヤー塗膜の膜厚が80μmを超えると、鮮映性が低下し、塗装時にムラ、ピンホール又は流れ等の不具合が生じるおそれがある。また10μm未満であると、膜切れが発生するおそれがある。
以上説明した本実施形態の複層塗膜の形成方法により形成された複層塗膜によれば、以下の効果が奏される。
先ず、着色顔料及び光輝性顔料を含有する第1ベース塗膜において、複層塗膜の塗色に応じた波長領域の光線反射率が10〜30%となるように第1ベース塗料を設計したため、第1ベース塗膜が高い光輝感を有する反射層として機能する。
また、着色顔料及び光輝性顔料を含有する第2ベース塗膜において、複層塗膜の塗色に応じた波長領域の光線透過率が60〜90%となるように第2ベース塗料を設計したため、第2ベース塗膜が高い透明性を有する着色透過層として機能する。
その結果、本実施形態によれば、各塗色において、従来よりも優れた深み感と立体光輝感を有する複層塗膜が得られる。本実施形態は、例えばレッド、ブルー、グリーン等の明度が低く且つ高彩度である塗色の複層塗膜に好ましく適用される。
また従来とは異なり、第2ベース塗膜中に光輝性顔料を含有させたことにより、従来、補修時に生じていたリング状の塗膜不良部の粒子違和感を緩和、解消することができる。
従って、本実施形態によれば、従来よりも優れた深み感及び立体輝度感に加えて、良好な補修性を有する複層塗膜が得られる。また、本実施形態によれば、第2ベース塗膜の補修専用塗料を別途準備する必要が無く、第2ベース塗膜の補修に第2ベース塗料をそのまま用いることができ、コストを削減できる。
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クリヤー塗料塗装工程を設けたが、これに限定されない。第1クリヤー塗料塗装工程を設けずに、第1ベース塗料を塗装後、必要に応じてプレヒートしてから第2ベース塗料をウェットオンウェット塗装してもよい。この場合には、加熱硬化工程により、未硬化の第1ベース塗膜、第2ベース塗膜及びトップクリヤー塗膜が同時に焼き付け硬化される。
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。なお、以下では、特に断りの無い限り、「部」及び「%」は質量基準による。
<製造例1:第1ベース塗料の調製>
第1ベース塗料の調製を行った。具体的には、
(1)日本ペイント社製アクリルエマルション樹脂(平均粒子径150nm、不揮発分20%、固形分酸価20mgKOH/g、水酸基価40mgKOH/g)を236部、
(2)ジメチルエタノールアミン10質量%水溶液を10部、
(3)日本ペイント社製水溶性アクリル樹脂(不揮発分30.0%、固形分酸価40mgKOH/g、水酸基価50mgKOH/g)を28.3部、
(4)三洋化成工業社製「プライムポールPX−1000」(2官能ポリエーテルポリオール、数平均分子量400、水酸基価278mgKOH/g、1級/2級水酸基価比=63/37、不揮発分100%)を8.6部、
(5)三井化学社製「サイメル204」(混合アルキル化型メラミン樹脂、不揮発分100%)を21.5部、
(6)アビシア社製「ネオレッツR−9603」(ポリカーポネート系ウレタンエマルション樹脂、不揮発分33%)を26部、及び、
(7)ラウリルアシッドフォスフェート0.2部、
に加えて、表1に示す着色顔料及び光輝性顔料を、表1に示す含有量で配合した。その後、均一分散することで、第1ベース塗料を得た。
なお、表1中の「93−0647」及び「01−0651」は、東洋アルミニウム社製のアルミニウム光輝性顔料「アルペースト93−0647」及び「アルペースト01−0651」を表し、「G−314」は、三洋色素社製シアニンブルー顔料「シアニンブルーG−314」を表し、「R−5000」は、コロンビアカーボン社製カーボンブラック顔料「カーボンブラックR−5000」を表し、「バイオレットBL」は、クラリアントジャパン社製ジオキサジンバイオレット顔料「バイオレットBL」を表す。
<製造例2:第2ベース塗料の調製>
製造例1で調製した第1ベース塗料と同様に、顔料以外の成分である上述の(1)〜(7)に加えて、各実施例及び比較例それぞれにおいて、表2に示す着色顔料及び光輝性顔料を、表2に示す含有量で配合した。その後、均一分散することで、各実施例及び比較例の第2ベース塗料を得た。
なお、表2中の「シラリックT60−10」は、メルク社製金属酸化物被覆アルミナフレーク「シラリックT60−10」を表し、「レッドP2GL」は、クラリアントジャパン社製ペリレンレッド顔料「P2GL」を表し、「グリーン6YKPN」は、東洋インキ社製シアニングリーン顔料「リオノールグリーン6YKPN」を表す。
<実施例1〜12及び比較例1〜4>
リン酸亜鉛処理した厚さ0.8cmで20cm×30cmの大きさのSPCC−SD鋼板(ダル鋼板)に、カチオン電着塗料「パワートップU−50」(日本ペイント社製)を、乾燥膜厚が20μmとなるように電着塗装し、160℃で30分間焼き付けた。
次いで、得られた電着塗膜上に、グレー色の中塗り塗料「オルガP−2グレー」(日本ペイント社製、ポリエステルメラミン樹脂系塗料)を、乾燥膜厚が30μmとなるようにスプレー塗装し、140℃で20分間焼き付けることで、中塗り塗膜が形成された被塗物を作製した。
次いで、得られた中塗り塗膜上に、製造例1で調製した第1ベース塗料を、乾燥膜厚が15μmとなるようにカートリッジベル(ABB社製回転霧化塗装機)により塗装した。80℃で3分間プレヒートした後、ウェットオンウェットで、第1クリヤー塗料「SPO−171」(日本ペイント社製、アクリルメラミン系溶剤型クリヤー塗料)を、乾燥膜厚が30μmとなるように、回転霧化型静電塗装機の通称μμベルにより塗装した。7分間のセッティング後、140℃で30分間焼き付けることで、第1硬化塗膜を得た。
得られた第1硬化塗膜上に、製造例2で調製した各実施例及び比較例の第2ベース塗料を、乾燥膜厚が15μmとなるように、カートリッジベル(ABB社製回転霧化塗装機)により塗装した。80℃で3分間プレヒートした後、ウェットオンウェットで、トップクリヤー塗料「マックフローO−1810クリヤー」(日本ペイント社製、酸エポキシ硬化型アクリル樹脂系塗料)を、乾燥膜厚が35μmとなるように、回転霧化型静電塗装機の通称μμベルにより塗装した。塗装後、140℃で30分間焼き付けることで、各実施例及び比較例の複層塗膜を得た。
<評価>
[深み感]
各実施例及び比較例の複層塗膜について、深み感の評価を行った。具体的には、下記の評価基準で目視により評価した。
(深み感評価基準)
1:強い深み感を感じる。
2:丁度良い深み感を感じる。
3:弱い深み感を感じる。
4:深み感じを感じない。
[立体光輝感]
各実施例及び比較例の複層塗膜について、立体光輝感の評価を行った。具体的には、下記の評価基準で目視により評価した。
(立体光輝感評価基準)
1:強い立体光輝感を感じる。
2:少し強い立体光輝感を感じる。
3:丁度良い立体光輝感を感じる。
4:弱い立体光輝感を感じる。
5:立体光輝感を感じない。
[光線反射率]
第1ベース塗膜について、波長440〜480nmの光線反射率の測定を行った。具体的には、被塗物としての鋼板上に、第1ベースを最上層とする複層塗膜(電着塗膜、中塗塗膜、第1ベース塗膜)を形成し、分光光度計(日立社製U-3310)にて、塗色に応じた波長領域において10nm毎に、当該第1ベースを最上層とする複層塗膜によって反射する光線の強度を測定することによって算出した。結果を表1に示した。
[光線透過率]
各実施例及び比較例の第2ベース塗膜について、波長440〜480nmの光線透過率の測定を行った。具体的には、光線透過率は、第2ベース塗料を用いて形成された単独塗膜について、分光光度計(日立社製U−3310)にて波長300〜700nmにおいて10nm毎に光線透過率を測定し、その平均値として算出した。結果を表2に示した。
[補修性]
各実施例及び比較例の複層塗膜について、補修性の評価を行った。具体的には、補修対象部分を、#800番のサンドペーパーを用いた水研ぎにより、中塗り塗膜が研ぎ出されるまで研ぎ出した。次いで、ワイピングして研ぎかすを除去し、第1ベース塗料を塗装する。そして、10分間放置した後、研ぎ出し部の範囲より広めに第2ベース塗料、トップクリヤー塗料を順次塗装して焼き付け硬化させることで、補修塗膜を得た。得られた補修塗膜の色相を、下記の評価基準で評価した。また、補修塗膜の立体光輝感を、上述の評価基準で評価した。結果を表2に示した。
(色相評価基準)
1:濃すぎる。
2:合致している。
3:薄い。
4:全く合致していない。
Figure 0006401714
Figure 0006401714
表1及び表2に示すように、本実施例によれば、優れた深み感及び立体光輝感を有するとともに、良好な補修性を有する複層塗膜が得られることが確認された。
本発明によれば、優れた深み感及び立体光輝感を有するとともに、良好な補修性を有する複層塗膜が得られる。従って、本発明の複層塗膜の形成方法は、自動車車体の外板等の複雑で大きな形状を有する被塗物に好適である。

Claims (7)

  1. 被塗物上に、着色顔料及び光輝性顔料を含有する第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ベース塗料塗装工程と、
    前記第1ベース塗料塗装工程を経た被塗物上に、着色顔料及び光輝性顔料を含有する第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ベース塗料塗装工程と、
    前記第2ベース塗料塗装工程を経た被塗物上に、トップクリヤー塗料を塗装するトップクリヤー塗料塗装工程と、
    当該被塗物上の未硬化塗膜を加熱硬化させる加熱硬化工程と、を有する複層塗膜の形成方法であって、
    前記第1ベース塗料塗装工程を経た被塗物上に、第1クリヤー塗料を塗装する第1クリヤー塗料塗装工程と、
    当該被塗物上の未硬化塗膜を焼き付け硬化させる焼き付け工程と、を前記第1ベース塗料塗装工程と前記第2ベース塗料塗装工程の間に有し、
    前記第2ベース塗料中の前記光輝性顔料の顔料質量濃度(PWC)は、0.01〜1.1質量%であり、
    前記第1ベース塗料により形成される第1ベース塗膜は、波長400〜700nmのうち前記複層塗膜の塗色に応じた波長領域の光線反射率が10〜30%であり、
    前記第2ベース塗料により形成される第2ベース塗膜は、前記波長領域の光線透過率が60〜90%であり、
    焼き付け硬化された第1ベース塗膜と第1クリヤー塗膜とを合わせた塗膜の25°L値が60以下であり、25°C値が30以上であることを特徴とする複層塗膜の形成方法。
  2. 前記第2ベース塗料中の前記着色顔料の顔料質量濃度(PWC)は、0.01〜10質量%であ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。
  3. 前記第1ベース塗料中の前記光輝性顔料の顔料質量濃度(PWC)は、10〜15質量%であることを特徴とする請求項1又は2に記載の複層塗膜の形成方法。
  4. 前記第1ベース塗料中の光輝性顔料及び前記第2ベース塗料中の光輝性顔料いずれも、アルミニウム系光輝性顔料及びマイカ系光輝性顔料からなる群より選ばれる少なくとも1種の鱗片状の光輝性顔料であることを特徴とする請求項1から3いずれかに記載の複層塗膜の形成方法。
  5. 前記第1ベース塗料中の前記着色顔料の顔料質量濃度(PWC)は、5〜20質量%であることを特徴とする請求項1からいずれかに記載の複層塗膜の形成方法。
  6. 前記第1ベース塗膜の膜厚は、乾燥膜厚で5〜35μmであることを特徴とする請求項1からいずれかに記載の複層塗膜の形成方法。
  7. 前記第2ベース塗膜の膜厚は、乾燥膜厚で5〜35μmであることを特徴とする請求項1からいずれかに記載の複層塗膜の形成方法。
JP2015555059A 2013-12-27 2014-12-26 複層塗膜の形成方法 Active JP6401714B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013273599 2013-12-27
JP2013273599 2013-12-27
PCT/JP2014/084611 WO2015099150A1 (ja) 2013-12-27 2014-12-26 複層塗膜の形成方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2015099150A1 JPWO2015099150A1 (ja) 2017-03-23
JP6401714B2 true JP6401714B2 (ja) 2018-10-10

Family

ID=53478989

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015555059A Active JP6401714B2 (ja) 2013-12-27 2014-12-26 複層塗膜の形成方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20170001217A1 (ja)
JP (1) JP6401714B2 (ja)
CN (1) CN105899304B (ja)
CA (1) CA2934926C (ja)
GB (1) GB2538882B (ja)
WO (1) WO2015099150A1 (ja)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101583888B1 (ko) * 2013-12-19 2016-01-08 현대자동차주식회사 스파클 감이 향상된 도료 조성물과 그 도장방법
US10359152B2 (en) * 2015-08-17 2019-07-23 Zhejiang Super Lighting Electric Appliance Co, Ltd LED filament and LED light bulb
US20190054498A1 (en) * 2016-02-26 2019-02-21 Mazda Motor Corporation Laminated coating film, and coated article
JP6250220B1 (ja) * 2016-08-19 2017-12-20 エーエスペイント株式会社 複層塗膜形成方法
JP7090399B2 (ja) * 2017-02-21 2022-06-24 日本ペイント・オートモーティブコーティングス株式会社 水性塗料組成物および複層塗膜
EP3725515B1 (en) 2017-12-15 2024-10-16 Kansai Paint Co., Ltd Layered body
JP7146815B2 (ja) * 2018-01-15 2022-10-04 関西ペイント株式会社 複層塗膜形成方法
US20210009848A1 (en) * 2018-03-21 2021-01-14 Kansai Paint Co., Ltd. Multi-layer coating film formation method
JP7213085B2 (ja) * 2018-12-25 2023-01-26 日本ペイント・オートモーティブコーティングス株式会社 複層塗膜形成方法
JP7320732B2 (ja) * 2019-03-29 2023-08-04 ベック株式会社 被膜形成方法
US11819878B2 (en) 2020-02-04 2023-11-21 Kansai Paint Co., Ltd. Method for forming multilayer coating film
JP2022008000A (ja) * 2020-03-18 2022-01-13 関西ペイント株式会社 複層塗膜形成方法
JP2022008010A (ja) * 2020-03-30 2022-01-13 関西ペイント株式会社 複層塗膜形成方法
JP7557364B2 (ja) 2020-12-28 2024-09-27 日本ペイント・オートモーティブコーティングス株式会社 自動車の外板および内板の塗膜を形成するための共用塗料組成物セット、自動車の外板および内板の塗膜ならびに自動車の外板および内板の塗膜の形成方法
JP7558881B2 (ja) 2021-04-19 2024-10-01 日本ペイント・オートモーティブコーティングス株式会社 赤色系複層塗膜および赤色系複層塗膜の形成方法
JP7248862B1 (ja) * 2022-12-26 2023-03-29 日本ペイント・オートモーティブコーティングス株式会社 複層塗膜の製造方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0576834A (ja) * 1991-09-19 1993-03-30 Mazda Motor Corp 塗膜構造
JPH06126239A (ja) * 1992-10-19 1994-05-10 Kanto Auto Works Ltd 塗膜及びその形成方法
JPH1028926A (ja) * 1996-05-14 1998-02-03 Yamaha Motor Co Ltd メタリック塗膜構造及びメタリック塗膜の形成方法
JP2002233815A (ja) * 2001-02-07 2002-08-20 Nippon Paint Co Ltd 光輝性塗膜形成方法および塗装物
JP2003245602A (ja) * 2002-02-25 2003-09-02 Nippon Paint Co Ltd 光輝性塗膜形成方法および塗装物
JP4436597B2 (ja) * 2002-08-26 2010-03-24 日本ペイント株式会社 光輝性塗膜形成方法および塗装物
JP2005177642A (ja) * 2003-12-19 2005-07-07 Kansai Paint Co Ltd 複層塗膜形成方法及び塗装物品
JP2005334717A (ja) * 2004-05-25 2005-12-08 Kansai Paint Co Ltd 複層塗膜形成方法、塗膜構造及び塗装物品
JP2006218340A (ja) * 2005-02-08 2006-08-24 Nippon Paint Co Ltd 光輝性塗膜形成方法および光輝性塗装物
JP4749007B2 (ja) * 2005-03-16 2011-08-17 大塚化学株式会社 光輝性顔料水性媒体分散液および光輝性塗料
JP2006297183A (ja) * 2005-04-15 2006-11-02 Nippon Paint Co Ltd 光輝性塗膜形成方法および光輝性塗装物
JP2007054766A (ja) * 2005-08-26 2007-03-08 Nissan Motor Co Ltd 補修用光輝感塗膜及びこれを用いた光輝感塗膜補修方法
JP4727411B2 (ja) * 2005-12-20 2011-07-20 本田技研工業株式会社 複層塗膜の形成方法
JP4942459B2 (ja) * 2006-11-16 2012-05-30 日本ペイント株式会社 積層塗膜の形成方法
US20090311496A1 (en) * 2008-06-17 2009-12-17 Ford Global Technologies, Llc Intermediate Coating Compositions and Methods of Using the Same
JP2010214289A (ja) * 2009-03-16 2010-09-30 Nippon Paint Co Ltd 積層塗膜の形成方法、積層塗膜及び塗装物
JP5567297B2 (ja) * 2009-07-14 2014-08-06 関西ペイント株式会社 塗膜形成方法
JP2012170910A (ja) * 2011-02-22 2012-09-10 Kansai Paint Co Ltd 複層塗膜形成方法
JP5765741B2 (ja) * 2012-08-28 2015-08-19 日本ペイント・オートモーティブコーティングス株式会社 高意匠複層塗膜形成方法
JP6363615B2 (ja) * 2012-12-03 2018-07-25 ビーエーエスエフ コーティングス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングBASF Coatings GmbH エフェクト及び/または色彩付与多層塗膜塗装系ならびにそれを製造する方法、ならびにそれを使用する方法

Also Published As

Publication number Publication date
GB201610920D0 (en) 2016-08-03
WO2015099150A1 (ja) 2015-07-02
GB2538882A (en) 2016-11-30
CN105899304A (zh) 2016-08-24
US20170001217A1 (en) 2017-01-05
CA2934926A1 (en) 2015-07-02
CN105899304B (zh) 2019-04-09
JPWO2015099150A1 (ja) 2017-03-23
GB2538882B (en) 2021-05-12
CA2934926C (en) 2018-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6401714B2 (ja) 複層塗膜の形成方法
JP6401715B2 (ja) 複層塗膜の形成方法
JP4822991B2 (ja) 積層塗膜の形成方法
JP7213085B2 (ja) 複層塗膜形成方法
JP2011136317A (ja) 光輝性複層塗膜の形成方法
JP5405394B2 (ja) 複層塗膜形成方法
JP5187622B2 (ja) 遮熱塗料組成物及びそれを用いた遮熱塗膜の形成方法並びに遮熱塗膜
JP2012050908A (ja) 複層塗膜の形成方法
JP2010194429A (ja) 積層塗膜及びその形成方法
JP2005000787A (ja) 自動車車体の塗装仕上げ方法及び自動車車体
KR20210005140A (ko) 수성 코팅제 조성물의 레올로지 첨가제로서의 표면-개질된 산화수산화알루미늄 입자
JP5478992B2 (ja) 複層塗膜形成方法
JP2011251253A (ja) 複層塗膜形成方法
JP2012011302A (ja) 複層塗膜の形成方法
JP2007169526A (ja) ぼかし液組成物、および自動車外装塗膜補修方法
JP4106248B2 (ja) 複層塗膜形成方法
JP5089518B2 (ja) 補修塗装方法
JP2009154050A (ja) 複層塗膜形成方法および複層塗膜
JP4638771B2 (ja) ホワイトパール塗膜形成方法及び積層塗膜
JP5552407B2 (ja) 複層塗膜の形成方法
CN106010203A (zh) 水性金属基础涂料组合物
JP2004298837A (ja) 複層塗膜の形成方法
JP2015127129A (ja) 複層塗膜及びその形成方法
JP2003292877A (ja) 水性ベース塗料組成物およびそれを用いた塗膜形成方法
JP2004267866A (ja) 塗膜の補修方法、自動車車体、及び、自動車用部品

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170530

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20170728

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170929

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20180306

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180606

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20180612

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180821

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180907

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6401714

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250