JPH044078A - 塗膜の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は塗膜の新規な製造方法に関するものである。さ
らに詳しくいえば、本発明は、仕上がり外観性及びリコ
ート付着性に優れる塗膜を、２コート１ベイク処理によ
り、多量のエネルギー消費や環境汚染をもたらすことな
く製造する方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来、自動軍などの外板については、美粧性、耐候性の
観点からアルミ顔料、マイカ顔料などのメタリック顔料
や着色顔料を含有する塗料（以下ベースコートという）
を塗装し焼き付けることなく、その上に透明塗料（以下
トップコートという）を塗装し加熱硬化して塗膜を形成
する方法がとられている。

そして、これらの塗料におけるベースコートとしては、
美粧性を得るために多量の溶剤を含む低固形分塗料が、
またトップコートとしては耐候性を確保するためにビニ
ル系共重合体／メラミン樹脂系が主流である。

他方、近年、大気汚染などの公害問題や低公害などの観
点から多量の溶剤を含む低固形分型のベースコートは好
ましくなく、溶剤を水に置換した、いわゆる水系ベース
コートの開発が進められている。しかしながら、溶剤と
して水を使用すると、仕上がり外観性及びリコート付着
性が低下するのを免れないという問題が生じる。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、このような事情のもとで、仕上がり外観性及
びリコート付着性に優れる塗膜を、多量のエネルギー消
費や環境汚染をもたらすことなく、製造するための方法
を提供することを目的としてなされたものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、前記の目的を達成するために鋭意研究を
重ねた結果、被塗装物の表面にベースコートとして水系
塗料を塗装したのち、この塗装面に、トップコートとし
て、所定の割合の特定のビニル系共重合体とメラミン樹
脂とから成る樹脂成分を含有する上塗塗料を塗装し、次
いで加熱硬化させる２コートｌベイク処理により、その
目的を達成しうろことを見い出し、この知見に基づいて
本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、２コート１ベイク処理により塗膜
を製造するに当たり、被塗装物の表面にメタリック顔料
及び／又は着色顔料を含有する水系塗料を塗装したのち
、この塗装面に、（Ａ）該水系塗料の樹脂成分と同一モ
ノマー組成の水系塗料２０〜５０重量％を含有し、かつ
酸価２０〜６０　ｍｇＫＯＨ／　９及び数平均分子量２
．０００〜１５，０００で、カルボキシル基の中和率が
６５〜８５モル％であるビニル系共重合体６０〜９５重
量％と（Ｂ）メラミン樹脂４０〜５重量％とから成る樹
脂成分を含有する上塗塗料を塗装し、次いで加熱硬化さ
せることを特徴とする塗膜の製造方法を提供するもので
ある。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明方法においては、ベースコートとして水系塗料が
用いられる。この水系塗料は、水溶性熱硬化性樹脂又は
水分散型熱硬化性樹脂、メタリック顔料及び／又は着色
顔料、水に可溶な有機溶剤、脱イオン水を主成分とし、
さらに必要に応じて体質顔料、粘度調整剤、塗面調整剤
などを配合したものである。

該水溶性又は水分散型熱硬化性樹脂としては、例えばア
ルキド樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、セルロ
ース系樹脂などの中から選ばれた基体樹脂を水溶性又は
水分散型にしたものと、架橋剤として、例えばメラミン
、ベンゾグアナミン、尿素などとホルムアルデヒドとの
縮合又は共縮合によって得られる水可溶又は水分散可能
なアミノ樹脂、あるいは水分散可能なブロックインシア
ネート樹脂などとを含有するものが用いられる。

これらの基体樹脂や架橋剤はそれ自体すでに公知のもの
が使用できる。

また、メタリック顔料については、特に制限はなく、従
来水系塗料に慣用されているもの、例えばそれぞれに表
面処理を施したアルミニウム、銅、真ちゅう、青銅、ス
テンレススチールなど、あるいは雲母状酸化鉄、鱗片状
メタリック粉体、酸化チタンや酸化鉄で被覆された雲母
片などが用いられる。

一方、着色顔料についても特に制限はなく、通常塗料に
用いられているもの、例えば二酸化チタン、ベンガラ、
黄色酸化鉄、カーボンブラックなどの無機顔料やフタロ
シアニンブルー、フタロシアニングリーン、キナクリド
ン系赤色顔料、イソインドリノン系黄色顔料などの有機
顔料を使用すミことができる。

本発明においては、上塗塗料として（Ａ）ビニル系共重
合体６０〜９５重量％と（Ｂ）メラミン樹脂４０〜５重
量％とから成る樹脂成分を含有するものが用いられる。

該樹脂成分中のメラミン樹脂の含有量が５重量％未満で
は得られる塗膜は架橋不十分となり、耐ガソリン性が不
良となるおそれがあるし、４０重量％を超えると塗膜中
に加水分解しやすいメラミン樹脂によるエーテル結合が
多くなりすぎるため耐酸性が低下する傾向がみられる。

該（Ａ）成分のビニル系共重合体は、前記水ｆｆＱ塗料
に用いる樹脂成分と同一モツマー組成の樹脂を２０〜５
０重量％の割合で含有することが必要である。この量が
２０重量％未満では該水系塗料との親和性が低く、リコ
ート付着性が不十分であるし、５０重量％を超えると水
系塗料と上塗塗料間で混和が生じ、得られる塗膜の光沢
が低下する傾向がみられる。また該ビニル系共重合体は
酸価が２０〜６０　ｍｇＫＯＨ／　９で、数平均分子量
が２，０００〜１５，０００の範囲にあり、かつカルボ
キシル基の中和率が６５〜８５モル％であることが必要
である。酸価が２０１１９ＫＯＨ／　ｙ未満では水系塗
料と上塗塗料間での硬化速度を調整しにくく、かつ発泡
により仕上がり性が低下するおそれがあるし、６０　ｍ
ｙＫＯＨ／　９を超えると樹脂の極性が高くなりすぎて
、耐水性が低下する傾向がみられる。また、ビニル系共
重合体の数平均分子量が２　、ＯＯ０未満では塗膜の架
橋密度が低くて耐ガソリン性が不良となるおそれがある
し、１５．０００を超えると塗料の微粒化が不十分とな
って、塗膜の平滑性が悪くなる傾向がみられる。

一方、ビニル系共重合体におけるカルボキシル基の中和
率が６５モル％未満や８５モル％を超える場合には、水
系塗料と上塗塗料との硬化速度差が大きくなって、発泡
により仕上がり性が低下する傾向がみられる。

前記ビニル系共重合体の七ツマー成分としては、例えば
メチルアクリレート、エチルアクリレート、ブチルアク
リレート、オクチルアクリレート、ドデシルアクリレー
ト、オクタドデシルアクリレート、メチルメタクリレー
ト、エチルメタクリレート、ブチルメタクリレート、オ
クチルメタクリレート、ドデシルメタクリレート、オク
タドデシルメタクリレートなどの不飽和二重結合以外の
官能基をもたないアクリル系単量体；アクリル酸、メタ
クリル酸などのカルボキシル基を有するアクリル系単量
体；２−ヒドロキシエチルアクリレート、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、ヒドロキシエチルアクリレート及びこれらの化合物
とカプロラクトンとの反応生成物などの水酸基を含有す
るアクリル系単量体；グリシジルアクリレート、グリシ
ジルメタクリレートなどのエポキシ基を有するアクリル
系単量体：マレイン酸と一価アルコールとのエステル；
スチレン、σ−メチルスチレン、酢酸ビニルなどのその
他のビニル系単量体などが好ましく挙げられる。

前記上塗塗料に（Ｂ）成分として用いられるメラミン樹
脂としては、メラミンにホルムアルデヒドを付加させ、
次いで炭素数１〜４の一価のアルコールでエーテル化さ
せたものなどを挙げることができる。このメラミン樹脂
は１種用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いて
もよい。

また、本発明における上塗塗料には所望に応じ有機溶剤
を用いてもよく、この有機溶剤としては、例えばトルエ
ン、キシレン、ツルペッツ＃１００［エクソン化学（株
）製、商品名コなどの芳香族炭化水素系溶剤；酢酸エチ
ル、酢酸ブチル、酢酸エチレングリコールモノエチルエ
ーテル、酢酸フロピレンゲリコールモノメチルエーテル
などのエステル系溶剤：メチルイソブチルケトン、メチ
ルアミルケトンなどのケトン系溶剤ニブチルアルコール
、アミルアルコールなどのアルコール系溶剤：エチレン
グリコールモノブチルエーテルなどのエーテル系溶剤な
どが使用できる。

本発明における上塗塗料には、所望に応じ、通常上塗塗
料に使用される添加剤や少量の無機顔料、有機顔料など
を第三成分として配合することができる。該添加剤とし
ては、例えば塗面調整剤、紫外線吸収剤、熱劣化防止剤
などを挙げることができる。これらの添加剤や少量の無
機顔料、有機顔料は１種用いてもよいし、２種以上を組
み合わせて用いてもよい。

本発明方法においては、まず、被塗装物の表面に、前記
水系塗料を塗装するが、この場合、霧化式塗装機、例え
ばエアスプレー塗装機、エアレススプレー塗装機、エア
霧化式若しくは回転霧化式静電塗装機などを用い、乾燥
膜厚で１０〜２０μｍ程度になるように湿度６０〜８５
％ＲＨ％温度２０〜３０℃で塗装するのが望ましい。塗
装後上記湿度、温度下で５〜ｌＯ分放置後、通常温度５
０〜８０℃の条件下で３〜２０分間程度予備乾燥し、室
温まで冷却したのち、この塗装面に上塗塗料を、通常霧
化式塗装機、例えばエアスプレー塗装機、エアレススプ
レー塗装機、エア霧化式若しくは回転霧化式静電塗装機
などを用いて、乾燥膜厚が３０〜４０ｐｍ程度になるよ
うに塗装し、次いで１３５〜１４５℃の温度で、２５〜
３０分間熱風炉、赤外炉、誘電加熱炉などで加熱硬化さ
せて、所望の塗膜を形成させる。

［実施例］ 次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、
本発明はこれらの例によってなんら限定されるものでは
ない。

なお、塗膜性能は次のようにして求めた。

（１）耐酸性 試験片Ｇ：　４０！　’Ｉｋ　％　ｆ）硫１１０．２ｍ
Ｍヲ５０℃で１５分間スポットし塗膜のしみ、膨れ、チ
ヂミなどの外観性異常の有無を鯛べた。

（２）耐ガソリン性 試験片を２０℃のガソリンに１時間浸漬して塗膜の膨れ
、チヂミなどの外観性異常の有無を調べた。

（３）耐水性 試験片を４０°Ｃの温水に２４０時間浸漬し塗膜の膨れ
、チヂミなどの外観性異常の有無を調べた。

（４）塗膜の仕上がり外観性 スガ試験機（株）製の写像性測定機（ＨＡＩＣＭ）を用
いて塗膜の仕上がり外観性を評価した。数値の高い方が
塗膜の仕上がり外観性が良好である。

（５）リコート付着性 試験片にノンサンドで水：＄塗料を１５μｍ塗装し８０
℃で３分間乾燥したのち、上塗塗料を３０μｍ塗装し１
４０℃で３０分間焼き付ける。室温にて２４時間放置後
、１層目の上塗塗料と２層目の水系塗膜間の密着性をご
ばん目試験法によってテストした。

製造例１ 水系塗料用アクリル樹脂水分散液（ａ−１）の製造 撹拌機、還流冷却器、温度計を取り付けた７クスコに、
脱イオン水１１３重量部、３０重量％Ｎｅｗｃｏ１７０
７Ｆ　［陰イオン性界面活性剤、日本乳化剤（株）製、
商品名１５重量部、過硫酸アンモニウム０．２５重量部
を加え、７０℃に加熱撹拌する。次いで、下記の七ツマ
ー混合物を３時間かけて滴下し、その後、さらに３時間
７０℃に保ち、加熱残分４４．５重量％、ｐＨ２，３の
アクリル樹脂分散液（ａ−１）を得た。

メチルメタクリレート　　　　４０重量部スチレン　　
　　　　　　　　１０重量部ブチルアクリレート　　　
　　３０重量部２−ヒドロキシエチルメタクリレート １５重量部 メタクリル酸　　　　　　　　　５重量部製造例２ 水系塗料用アクリル樹脂水溶液（ａ　−２）の製造 撹拌機、還流冷却器、温度計を取り付けたフラスコに、
ブチルセロソルブ８０重量部を加え、１４０℃に加熱撹
拌する。次いで下記の七ツマー混合物を３時間かけて滴
下した。

メチルメタクリレート　　　　４５重量部ブチルアクリ
レート　　　　　２５重量部スチレン　　　　　　　　
　　１０重量部２−ヒドロキシエチルメタクリレート １０重量部 アクリルｗ１　　　　　　　　１０重量部ｔ−ブチルペ
ルオキシベンゾエート １重量部 次いで、ｔ−ブチルペルオキシベンゾエート０．５重量
部を追加し、さらに１４０℃で２時間反応を続け、加熱
残分５５．２重量％、酸価４３、数平均分子量４，６０
０の樹脂溶液を得た。このものをジメチルアミノエタノ
ールで当量中和し、さらに脱イオン水を加えることによ
り、加熱残分５０重量％のアクリル樹脂水溶液（ａ−２
）を得た。

製造例３　　水系塗料の製造 製造例１で得られたアクリル樹脂水分散液（ａ−１）に
ジメチルアミノエタノールを加え、ｐＨ７，５に中和調
整したもの１００重量部に、製造例２で得たアクリル樹
脂水溶液（ａ　−２）５０重量部、アルミペーストＡＷ
−５００Ｂ（旭化成メタルズ社製、商品名）６重量部、
脱イオン水１０重量部、ブチルセロソルブ１０重量部を
混合したものを加え、さらにメラミン樹脂［サイすル３
５０：三井サイアナミド（株）製、商品名１２５重量部
を加え、よく混合した。これを脱イオン水を用いて７オ
ードカツグ＃４で２０秒７２０℃に希釈して水系塗料を
得た。

製造例４ 上塗塗料用アクリル樹脂の製造 撹拌機、還流冷却器、温度計を取り付けたフラスコに、
第１表の製造例４の配合にもとずき、キシレン８０重量
部を仕込み１４０℃に昇温した。

次いで第１表に示す配合にもとずき、下記の七ツマ−及
び重合開始剤を１４０℃で３時間かけて滴下した。

スチレン　　　　　　　　　２０．０重量部ブチルメタ
クリレート　　　３１．５重量部ブチルアクリレート　
　　　２１．８重量部２−ヒドロキシエチルメタクリレ
ート ２３．２重量部 メタクリルＷａ　　　　　　　２．０重量部アクリル９
　　　　　　　　１．５重量部ｔ−ブチルペルオキシベ
ンゾエート １．２重量部 次いで、ｔ−ブチルペルオキシベンゾエート０．５重量
部を追加し、さらに１４０℃で２時間反応を続け、第１
表の製造例４に示す性状を有する加熱残分５６．５ｗｔ
％、ＧＰＣ法［測定装置として、東洋曹達工業社製ＨＬ
Ｃ−８０２Ａ　（商品名）を用いたポリスチレン換算に
よる数平均分子量］による数平均分子量４，３００の樹
脂溶液を得た。

製造例５〜１１ 第１表に示す配合組成で、製造例４と同様にして、第１
表に示す性状の樹脂溶液を得た。

（以下余白） 実施例１ 上塗塗料用アクリル樹脂（製造例４／製造例５−５０重
量部／３０重量部）８０重量部、メラミン樹脂［ニーパ
ン１６６−６０．サイ東圧化学社製、商品名、イソブチ
ル化メラミン樹脂、加熱残分６０ｗｔ％］２０重量部、
表面調整剤［モダフロー、モンサンド社製、商品名１０
．１重量部、ジブチルチンジラウレート０．５重量部を
よく混合したのち、ジメチルアミノエタノールでカルボ
ン酸の６５モル％を中和し、次いでツルペッツ＃　１０
０　／　ｎ−ブタノール混合溶剤（重量比８０／２０）
を用いてフォードカップ＃４で３０秒／２０℃に希釈し
て上塗塗料を製造した。

次に、リン酸亜鉛処理［日本パー力ライジング（株）製
、商品名、ボンデライト＃３００４］　した鋼板に、カ
チオン電着塗料［Ｅ１本油脂（株）製、商品名：アクア
＃４１００］を乾燥膜厚２０μｍになるように塗装し１
７５℃で３０分間焼き付けた上に、中塗塗料［日本油脂
（株）製、商品名、ハイエピコＮ０ＩＩを乾燥膜厚３０
μｍとなるように塗装し１４０’Ｃ！で３０分間焼き付
け、試験板を作成した。

この試験板の表面に、製造例３で得られた水系塗料を、
乾燥膜厚が１５μｍになるようにスプレー塗装し、８０
℃で３分間乾燥したのち、前記の上塗塗料を乾燥膜厚が
３０μｍになるようにスプレー塗装し、１４０℃で３０
分間焼き付けて試験片を作成した。

この試験片の塗膜性能の試験結果を第２表に示す。

実施例２〜８ 製造例３で得られた水系塗料、及びｖｇ１表に示す配合
に基づき、実施例１と同様にして調製した上ｍ塗料を用
い、実施例１と同様にして試験片を作成し、その塗膜性
能を求めた。結果を第２表に示す。

（以下余白） 比較例１〜１０ 製造例３で得られた水系塗料、及び第１表に示す配合に
基づき、実施例１と同様にして調製した上塗塗料を用い
、実施例１と同様にして試験片を作成し、その塗膜性能
を求めた。結果を第３表に示す。

（以下余白） 実施例１〜８に示すように本発明によれば、リコート付
着性、耐酸性、耐ガソリン性、耐水性、塗膜の仕上がり
外観性に優れた塗膜が形成されるが、比較例１．２に示
すようにカルボキシル基の中和率が６５モル％未満又は
８５モル％を超えると発泡により仕上がり外観性が低下
する。

また、比較例３．４に示すように、ビニル系共重合体の
数平均分子量が１５，０００を超えると（比較例３）、
微粒化不良による肌不良となり、２．０００未満では（
比較例４）、耐ガソリン性が劣る。さらに、比較例５に
示すように、酸価が６０１１１９ＫＯＲ／　９を超える
ビニル系共重合体を使用すると耐水性が低下するし、比
較例６．７に示すように、メラミン樹脂量が５重量％未
満では（比較例６）耐ガソリン性が、４０重量％を超え
ると（比較例７）耐酸性が低下する。また、比較例８．
９で示すように、ビニル系共重合体として、水系塗料の
樹脂成分と異なる七ツマー組成のものや同一モノマー組
成の割合が２０重量％未満のものを用いるとりコート付
着性が低下するし、比較例１０に示すように、ビニル系
共重合体として、水系塗料の樹脂成分と同一モツマー組
成の割合が５０重量％を超えるものを用いると仕上がり
外観性が低下する。

［発明の効果コ 本発明によると、リフート付着性、耐酸性、耐ガソリン
性、耐水性、仕上がり外観性に優れた塗膜を、多量のエ
ネルギー消費や環境汚染をもたらすことなく製造するこ
とができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　２コート１ベイク処理により塗膜を製造するに当た
   り、被塗装物の表面にメタリック顔料及び／又は着色顔
   料を含有する水系塗料を塗装したのち、この塗装面に、
   （Ａ）該水系塗料の樹脂成分と同一モノマー組成の樹脂
   ２０〜５０重量％を含有し、かつ酸価２０〜６０ｍｇＫ
   ＯＨ／ｇ及び数平均分子量２，０００〜１５，０００で
   、カルボキシル基の中和率が６５〜８５モル％であるビ
   ニル系共重合体６０〜９５重量％と（Ｂ）メラミン樹脂
   ４０〜５重量％とから成る樹脂成分を含有する上塗塗料
   を塗装し、次いで加熱硬化させることを特徴とする塗膜
   の製造方法。