JP6401714B2 - 複層塗膜の形成方法 - Google Patents
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Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)
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。
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)
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
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。
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。
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。
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。
Claims (7)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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4いずれかに記載の複層塗膜の形成方法。
- 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5いずれかに記載の複層塗膜の形成方法。
- 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6いずれかに記載の複層塗膜の形成方法。
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