JPH057837A - 塗膜の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】（Ａ）水溶型又は水分散型基体樹脂、（Ｂ）上
塗塗料のビニル系重合体と同一種のモノマー単位から成
る酸価２０〜８０、水酸基価８０〜１５０のビニル系重
合体、（Ｃ）架橋剤及び（Ｄ）メタリック顔料や着色顔
料を含有し、（Ｂ）成分含有量が水系塗料の全樹脂成分
に対し１〜３０重量％である水系塗料をベースコート用
に、（ａ）ビニル系重合体と（ｂ）メラミン樹脂やジイ
ソシアネート化合物とを含有する塗料をトップコート用
に用い、２コート１ベイク処理により塗膜を形成する。 【効果】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形成することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は塗膜の新規な形成方法に
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形成する方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車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
着色顔料を必要に応じて含む透明塗料（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、溶剤の大部分を水に置換した、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、このような水系ベースコートは一般に塗装後の
乾燥過程において体積収縮が大きいために、塗膜中での
アルミ顔料などの配向が良い（フリップフロップ性が良
い）という長所を有するものの、操作条件の自由度が小
さいため、さ細な条件変動によっても仕上がり外観の低
下を招く上、リコート時の付着性に劣るという欠点を有
している。

【０００３】

【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、形成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。

【０００４】

【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、２コート１
ベイク処理により塗膜を形成するに際し、ベースコート
として、水溶型又は水分散型基体樹脂と特定の調整用ビ
ニル系重合体所定量と架橋剤と顔料とを含有する水系塗
料を用い、かつトップコートとして、ビニル系重合体と
特定の硬化剤とを含有する塗料を用いることにより、そ
の目的を達成しうることを見い出し、この知見に基づい
て本発明を完成するに至った。

【０００５】すなわち、本発明は、２コート１ベイク処
理により塗膜を形成するに当たり、被塗装物の表面に、
（イ）（Ａ）水溶型又は水分散型基体樹脂、（Ｂ）上塗
塗料に用いられるビニル系重合体と同一種のモノマー単
位から成る酸価２０〜８０mgKOH／g、水酸基価８０〜１
５０mgKOH／gの調整用ビニル系重合体、（Ｃ）架橋剤及
び（Ｄ）メタリック顔料及び／又は着色顔料を含有し、
かつ（Ｂ）成分の含有量が水系塗料中の樹脂成分全重量
に基づき１〜３０重量％の範囲にある水系塗料を塗装し
たのち、この塗装面に、（ロ）（ａ）ビニル系重合体と
（ｂ）メラミン樹脂及び／又はジイソシアネート化合物
から成る硬化剤と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形成方法を提供
するものである。以下、本発明を詳細に説明する。

【０００６】本発明方法においては、ベースコートとし
て、（イ）水系塗料が用いられる。この水系塗料におい
て、（Ａ）成分として用いられる水溶型又は水分散型基
体樹脂については特に制限はなく、従来公知のもの、例
えばアルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹
脂、セルロース系樹脂などを水溶性又は分散型にしたも
のが挙げられ、これらは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、（Ｂ）成分の調整
用ビニル系重合体としては、上塗塗料に用いられるビニ
ル系重合体と同一種のモノマー単位から成る酸価２０〜
８０mgKOH／g、水酸基価８０〜１５０mgKOH／gのものが
用いられる。該酸価が２０mgKOH／g未満ではベースコー
トとトップコート間での硬化速度を調節しにくく、また
発泡により仕上がり性が悪くなることがあるし、８０mg
KOH／gを超えると重合体の極性が高くなりすぎて耐水性
が低下する。

【０００７】一方、水酸基価が８０mgKOH／g未満ではリ
コート付着性に劣るし、１５０mgKOH／gを超えると耐水
性が低下する。このビニル系重合体のモノマー成分とし
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、ヒドロキシプロピルアクリレート、２−ヒドロキシ
エチルメタクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレ
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、α−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。これらのモノマーは、得られる重合
体の酸価及び水酸基価が前記範囲にあるように適宜組み
合わせて用いられる。

【０００８】該（Ｂ）成分の調整用ビニル系重合体の配
合量は水系塗料中の樹脂成分全重量に基づき１〜３０重
量％の範囲で選ばれる。この量が１重量％未満ではリコ
ート付着性に劣るし、３０重量％を超えるとベースコー
トとトップコートとの界面における混和により、仕上が
り性が低下する。また、（Ｃ）成分の架橋剤については
特に制限はなく、従来公知のもの、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性又は水分散可能な
アミノ樹脂、あるいは水分散可能なブロックイソシアネ
ート化合物などが挙げられる。

【０００９】さらに（Ｄ）成分として用いられるメタリ
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、ペ
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ることができる。

【００１０】これらのメタリック顔料や着色顔料は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。本発明において、ベースコートとして用いられる水
系塗料は、前記（Ａ）成分、（Ｂ）成分、（Ｃ）成分及
び（Ｄ）成分以外に、水に可溶な有機溶剤、脱イオン水
を主成分として含有し、さらに必要に応じて体質顔料、
粘度調整剤、塗面調整剤などを含有させたものである。

【００１１】本発明においては、（ロ）上塗塗料として
（ａ）ビニル系重合体と（ｂ）メラミン樹脂及び／又は
ジイソシアネート化合物から成る硬化剤とを含有するも
のが用いられる。該（ａ）成分のビニル系重合体のモノ
マー成分としては、前記水系塗料における（Ｂ）成分の
調整用ビニル系重合体の説明において例示したものを挙
げることができる。

【００１２】該（ｂ）成分の硬化剤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
加させたのち、炭素数１〜４の一価のアルコールでエー
テル化したものなどが挙げられる。またジイソシアネー
ト化合物としては、例えばヘキサメチレンジイソシアネ
ート、イソホロンジイソシアネート、メチルシクロヘキ
サン−２,４（又は２,６）−ジイソシアネート、４,４'
−メチレンビス（シクロヘキシルイソシアネート）、こ
れらのジイソシアネートとエチレングリコール、トリメ
チロールプロパンなどの多価アルコールとの付加物、あ
るいは水との付加物であるビュレット体及び前記ジイソ
シアネート同士のイソシアヌレート重合体などを、一価
アルコール、ε−カプロラクタム、オキシム化合物ある
いはアセト酢酸エチルやマロン酸エチルのような活性メ
チレンを有する化合物などでブロックしたものが挙げら
れるが、これらの中で、オキシム化合物及びアセト酢酸
エチルやマロン酸エチルのような活性メチレンを有する
化合物でブロックしたものが、低温硬化性の点で特に好
適である。これらの硬化剤は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。

【００１３】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、ソルベッソ♯１００［エク
ソン化学(株)製、商品名］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、酢酸プロピレングリコールモノメ
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；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。

【００１４】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。

【００１５】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５〜１０分放置
後、通常温度５０〜８０℃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３０〜４０
μｍ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。

【００１６】

【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）塗膜の仕上がり外観性 スガ試験機(株)製の写像性測定機（ＨＡ−ＩＣＭ）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。 （２）リコート付着性 試験片にノンサンドで水系塗料を乾燥膜厚で１５μｍに
なるように塗装し、３０℃で３分間乾燥したのち、以下
の条件で焼き付け、次いで上塗塗料を乾燥膜厚が３５μ
ｍになるように塗装し、以下の条件で焼き付けた。室温
で２４時間放置後、トップコートとベースコート間の密
着性を、ＪＩＳ Ｋ-５４００（１９９０）８.５.２ごば
ん目テープ法によりテストした。焼付条件は、（Ａ）法
では１コート目が１６０℃で３０分間、２コート目が１
４０℃で３０分間であり、（Ｂ）法では、１コート目が
１６０℃で３０分間、２コート目が１２０℃で３０分間
であった。 （３）耐水性 試験片を４０℃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。

【００１７】製造例１ 水系塗料用（Ａ）成分のアクリ
ル基体樹脂水分散液Ａ−１の製造 撹拌機、還流冷却器、温度計を取り付けたフラスコに、
脱イオン水２００重量部、エレミノールＥＳ−１２［界
面活性剤、三洋化成(株)製、商品名］３.１重量部を仕
込み、７５℃に加熱撹拌したのち、これに、メチルメタ
クリレート４３重量部、スチレン１０重量部、ブチルア
クリレート１７重量部、２−ヒドロキシエチルメタクリ
レート２０重量部及びメタクリル酸１０重量部から成る
混合物を３時間を要して滴下すると同時に、過硫酸アン
モニウム０.３重量部及び脱イオン水３０重量部から成
る溶液を同様に３時間を要して滴下した。滴下終了後、
７５℃で１時間撹拌しながら熟成し反応を完結させたの
ち、冷却して４０℃になった時点でジメチルエタノール
アミンを加え、pH７.５に調整し、加熱残分３０重量
％、平均粒径０.１２μｍのアクリル基体樹脂水分散液
Ａ−１を得た。

【００１８】製造例２ 水系塗料用（Ｂ）成分の調整用
アクリル樹脂溶液Ｂ−１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６６重量部を入れ、１４０℃に加熱撹
拌したのち、これに、ブチルメタクリレート３４.８重
量部、２−エチルヘキシルメタクリレート１５重量部、
スチレン１０重量部、ブチルアクリレート１１.９重量
部、２−ヒドロキシエチルメタクリレート２３.２重量
部、アクリル酸５.１重量部及びｔ−ブチルペルオキシ
ベンゾエート２重量部から成る混合物を３時間要して滴
下した。滴下終了後、１４０℃で３０分間反応を続けた
のち、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時間熟成して反応を終了
した。このようにして、加熱残分６０重量％、酸価４０
mgKOH／ｇ、水酸基価１００mgKOH／ｇ、数平均分子量３
８００のアクリル樹脂溶液を得た。このものをジメチル
エタノールアミンで中和し、さらに脱イオン水を加える
ことにより、加熱残分５５重量％、pH７.６の調整用ア
クリル樹脂溶液Ｂ−１を得た。

【００１９】製造例３〜１０ 水系塗料用（Ｂ）成分の
調整用アクリル樹脂溶液Ｂ−２〜Ｂ−４の製造 第１表に示す種類と量のモノマーを用い、製造例２と同
様にして、（Ｂ）成分の調整用アクリル樹脂溶液Ｂ−２
〜Ｂ−９を得た。その物性を第１表に示す。なお、調整
用アクリル樹脂溶液Ｂ−４〜Ｂ−９は比較例用である。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】注 １）東ソー(株)製ＨＬＣ−８０２Ａ（商品名）を用いて
測定したポリスチレン換算値である。 ２）ＪＩＳ Ｋ-５４０７（１９９０）４．加熱残分によ
る。

【００２３】製造例１１ 上塗塗料用（ａ）成分のアク
リル樹脂溶液ａ−１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、
キシレン６５重量部を仕込み、１４０℃に昇温したの
ち、これにスチレン１０重量部、２−エチルヘキシルメ
タクリレート２０重量部、ブチルメタクリレート３６.
９重量部、ブチルアクリレート８.０重量部、２−ヒド
ロキシエチルメタクリレート２３.２重量部、アクリル
酸１.９重量部及びｔ−ブチルペルオキシベンゾエート
２重量部から成る混合物を３時間要して滴下した。滴下
終了後、１４０℃で３０分間反応を続け、その後ｔ−ブ
チルペルオキシベンゾエート０.２重量部を添加し、さ
らに１４０℃で２時間熟成し、反応を終了した。このよ
うにして、加熱残分６０重量％、酸価１５mgKOH／ｇ、
水酸基価１００mgKOH／ｇ、数平均分子量４５００のア
クリル樹脂溶液ａ−１を得た。

【００２４】製造例１２、１３ 上塗塗料用（ａ）成分
のアクリル樹脂溶液ａ−２、ａ−３の製造 第２表に示す種類と量のモノマーを用い、製造例１１と
同様にして（ａ）成分のアクリル樹脂溶液ａ−２及びａ
−３を得た。その物性を第２表に示す。

【００２５】

【表３】

【００２６】実施例１ （１）水系塗料イ−１の調製 撹拌機を備えた容器にアクリル基体樹脂水分散液Ａ−１
２３３.３重量部を仕込み、撹拌しながら調整用アク
リル樹脂溶液Ｂ−１ １８.２重量部を添加したのち、
これに、アルミペースト（金属含有率６５重量％）１
５.４重量部とセロソルブ１６重量部とから成る混合物
を加え、さらにメラミン樹脂サイメル３０３（三井サイ
アナミド社製、加熱残分１００％）２０重量部を加え
た。次いで、これを１時間撹拌したのち、脱イオン水で
粘度２０秒／２０℃（フォードカップＮｏ.４）に希釈
し、加熱残分２２.５重量％の水系塗料イ−１を調製し
た。

【００２７】（２）上塗塗料ロ−１の調製 上塗塗料用アクリル樹脂溶液ａ−１ １１７重量部、メ
ラミン樹脂ユーバン１６６−６０［三井東圧化学(株)
製、加熱残分６０重量％］５０重量部、表面調整剤（モ
ダフローモンサント社製）０.２重量部、ｎ−ブタノー
ル１０重量部を加え、良く撹拌したのち、ソルベッソ＃
１００を用いて、粘度３０秒／２０℃（フォードカップ
Ｎｏ.４）に希釈して上塗塗料ロ−１を調製した。

【００２８】（３）塗膜の形成 リン酸亜鉛処理［日本パーカライジング(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［日本油脂(株)製、商品名：アクア＃４１００］
を乾燥膜厚２０μｍになるように塗装し１７５℃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ＮＯ１］を乾燥膜厚３０μｍとなるよう
に塗装し１４０℃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、前記（１）の水系塗料イ−１
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（２）の上塗塗料ロ
−１を乾燥膜厚が４０μｍ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５表に示す。

【００２９】実施例２〜６、比較例１〜８ （１）水系塗料イ−２〜イ−１３の調製 第３表に示す種類と量の各成分を用い、実施例１（１）
と同様にして水系塗料イ−２〜イ−１３を調製した。塗
料の特性を第３表に示す。

【００３０】

【表４】

【００３１】

【表５】

【００３２】（２）上塗塗料ロ−２、ロ−３の調製 第４表に示す種類と量の各成分を用い、実施例１（２）
と同様にして上塗塗料ロ−２及びロ−３を調製した。塗
料の特性を第４表に示す。

【００３３】

【表６】

【００３４】注 １）ＨＤＩ：ヘキサメチレンジイソシアネート三量体の
オキシムブロック、加熱残分７５wt％、住友バイエル社
製 （３）塗膜の形成 第５表に示す種類の水系塗料及び上塗塗料を用い、実施
例１（３）と同様にして塗膜を形成し、試験片を作成し
た。塗膜性能を第５表に示す。

【００３５】

【表７】

【００３６】

【表８】

【００３７】以上の結果から、次のことが分かる。すな
わち、実施例１〜６の本発明の塗料組成物では仕上がり
外観、塗面状態、リコート付着性、耐水性がともに優れ
ているが、比較例１、２で示されるように、調整用アク
リル樹脂の含有率が水系塗料の全樹脂分に対して１重量
％未満では（比較例１）リコート付着性に劣るし、一方
３０重量％を超えると（比較例２）耐水性、仕上がり外
観、塗面状態が低下する。

【００３８】また、比較例３及び４で示されるように、
水系塗料中の調整アクリル樹脂と上塗塗料の樹脂とのモ
ノマー種が異なる場合にはリコート付着性が低下する。
比較例５、６で示されるように、水系塗料の調整用アク
リル樹脂の水酸基価が８０mgKOH／ｇ未満では（比較例
５）耐水性とリコート付着性に劣るし、１５０mgKOH／
ｇを超えると（比較例６）耐水性が低下する。さらに、
比較例７、８で示されるように、水系塗料の調整用アク
リル樹脂の酸価が２０mgKOH／ｇ未満では（比較例７）
ワキ発生により塗面状態及び仕上がり外観が悪いし、８
０mgKOH／ｇを超えると（比較例８）フクレ発生により
耐水性が低下する。

【００３９】

【発明の効果】本発明によると、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
となく効率よく製造することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０５Ｄ 7/24 ３０２ Ｐ 8616−4Ｄ ３０３ Ｅ 8616−4Ｄ Ｃ０９Ｄ 5/02 ＰＰＵ 6904−4Ｊ 5/38 ＰＲＦ 7211−4Ｊ 161/28 ＰＨＫ 8215−4Ｊ 175/04 ＰＨＲ 8620−4Ｊ 201/00 ＰＤＬ 6770−4Ｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項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、（イ）（Ａ）水溶型又
   は水分散型基体樹脂、（Ｂ）上塗塗料に用いられるビニ
   ル系重合体と同一種のモノマー単位から成る酸価２０〜
   ８０mgKOH／g、水酸基価８０〜１５０mgKOH／gの調整用
   ビニル系重合体、（Ｃ）架橋剤及び（Ｄ）メタリック顔
   料及び／又は着色顔料を含有し、かつ（Ｂ）成分の含有
   量が水系塗料中の樹脂成分全重量に基づき１〜３０重量
   ％の範囲にある水系塗料を塗装したのち、この塗装面
   に、（ロ）（ａ）ビニル系重合体と（ｂ）メラミン樹脂
   及び／又はジイソシアネート化合物から成る硬化剤とを
   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形成方法。