JPH0688046A

JPH0688046A - 水系ベースコート組成物上に溶剤系クリアコート組成物を塗布する、しわのないコーティングの製造法

Info

Publication number: JPH0688046A
Application number: JP5132609A
Authority: JP
Inventors: David K K Lau; デイビッド、ケー、ケー、ラウ
Original assignee: BASF Corp
Current assignee: BASF Corp
Priority date: 1992-05-08
Filing date: 1993-05-10
Publication date: 1994-03-29
Anticipated expiration: 2019-09-22
Also published as: CA2094778A1; DE69307182T3; ES2098581T5; ES2098581T3; CA2094778C; EP0569761B2; BR9301783A; JP3568973B2; EP0569761B1; EP0569761A1; DE69307182D1; US5283084A; DE69307182T2

Abstract

(57)【要約】【目的】しわの無い自動車パネル用のコーティングの
製造法の提供【構成】Ａ．基材に、水、有機樹脂、架橋剤および遊
離アミンを含む水系ベースコート組成物を塗布する工
程、Ｂ．前記未硬化のベースコート層上に、酸触媒、単量体
メラミン架橋性樹脂およびメラミンにより架橋可能な重
合体を含む実質的に透明な溶剤系クリアコート組成物を
塗布する工程、Ｃ．前記未硬化のベースコート層および前記未硬化のク
リアコート層を同時に硬化させ、硬化コーティング（酸
触媒がしわの無いコーティングが形成されるような量で
存在する）を形成させる工程、からなるしわのないコーティングの製造法。【効果】実質的にむらの無いコーティングが得られる
うえ、必要な有機溶剤量が少なくなり、高濃度な組成物
が得られるために必要な組成物の体積を低減でき、かつ
物理特性の改良されたコーティングが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、基材を水系ベースコー
ト組成物で、さらにその上を溶剤系クリアコート組成物
で、被覆する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】被覆された物品の製造、特に自動車用コ
ーティング、の従来の製法では、ベースコートおよびク
リアコートの両方を使用する被覆方式が使用されてい
る。従来、ベースコートおよびクリアコートは溶剤系組
成物として塗布されている。しかし、最近では、製造業
者にとって、溶剤系コーティング組成物の塗布および硬
化の際に有機溶剤が大気中に放出されるために環境に対
する悪影響が重要な問題になっている。この環境問題お
よびそれに関連する環境規制のために、水系コーティン
グ組成物の需要が益々高まっている。

【０００３】遊離アミンを含む水系ベースコート組成物
を基材に塗布し、次いで架橋性樹脂として単量体メラミ
ンを含む従来の溶剤系クリアコート組成物を塗布する場
合、それを硬化させたフィルムは「しわがよった」（wr
inkled）様に見えることが分かっている。この外観は好
ましくなく、商業的価値に欠ける。重合体メラミンを使
用するクリアコート組成物は、このしわの問題を示さな
いことが分かっている。そのため、現在市販されている
クリアコート組成物は、架橋性成分として、単量体メラ
ミンではなく重合体メラミンを使用している。しかし、
しわの問題さえ解決できれば、単量体メラミンを使用す
ることにより、固形成分濃度をより高くすることがで
き、得られたコーティングの物理特性を改良することが
できよう。

【０００４】本発明者は予期せぬことに、上記の高固形
物濃度および物理特性の改良は、酸触媒の含有量が高い
溶剤系単量体メラミンクリアコート組成物を使用するこ
とにより達成できることを発見した。その様な組成物は
予期せぬことに、フィルムの物理特性を改良すると共
に、上記のしわの問題を完全に防止しながら、クリアコ
ート組成物中の固形分を増加できることが分かった。

【０００５】しかし、「高水準の酸触媒」を単量体メラ
ミンと組み合わせた組成物は新規ではない。その様な組
成物は、「再仕上げ」業界、すなわち塗装が損傷を受け
た自動車体パネルの再塗装に使用されている。しかし、
その様な補修方法は、水系ベースコート組成物を、酸触
媒濃度の高い、単量体メラミン含有クリアコート組成物
と組み合わせて使用してはいない。すなわち、高濃度の
酸触媒を含む単量体メラミン組成物の使用は、従来、溶
剤系ベースコートと組み合わせた使用に限られている。
さらに、その様な補修作業は低温（すなわち約１６０°
Ｆ〜約２１０°Ｆの温度）で行われる。

【０００６】対照的に、本発明の方法では、高濃度の酸
触媒を含む単量体メラミン組成物を、未硬化水系ベース
コートの層の上に、無論さらに遊離アミンを含む水系ベ
ースコートの上に塗布する。

【０００７】自動車用トップコートの製造分野では、
「有機溶剤系」であるコーティング組成物に使用する有
機溶剤は少ない方が好ましい。有機溶剤は、組成物中の
重合体、オリゴマー、モノマーおよびその他の有機成分
を分散（および溶解）させ、その分散液をスプレー、等
で塗布できる様にその混合物の粘度を十分に低くするの
に役立つ。しかし、コーティング組成物中に有機溶剤が
存在すると、高温で行う硬化工程で有機溶剤が大気中に
放出されることになる。大気中に放出される有機溶剤の
量を低減させる一方法は、少量の有機溶剤で望ましい粘
度が達成される様に、混合物中に低粘度成分を使用する
ことである。その様な低粘度架橋剤の例は単量体メラミ
ンである。

【０００８】上記の様に、アミンを含む水系ベースコー
ト組成物上に溶剤系クリアコート組成物を塗布し、続い
て、得られた未硬化の水系ベースコート組成物および未
硬化の溶剤系クリアコート層コーティング組成物（クリ
アコート用の）の両方を同時に硬化させる場合、その溶
剤系クリアコート組成物中に架橋剤として単量体メラミ
ンが存在するのは好ましくない。単量体メラミンが存在
すると、最も好ましくない「しわのある」外観を呈する
硬化コーティングが生じる。その様なしわのあるコーテ
ィングには実質的な商業価値がない。

【０００９】しかし、本発明の方法は、単量体メラミン
を含む溶剤系クリアコート組成物の未硬化層を、アミン
を含む水系ベースコート組成物の未硬化層上に直接塗布
し、次いで両層を同時に硬化させて、実質的にしわのな
い硬化コーティングを形成することができ方法を提供す
る。本方法の第一の利点は、必要な有機溶剤の量が少な
くなる（したがって環境中に放出される有機溶剤の量も
少なくなる）ことである。本方法の第二の利点は、溶剤
系クリアコート組成物中に高濃度の固形物が存在できる
ので、必要な組成物の体積を低減できることである。本
方法の第三の利点は、硬化により、物理特性が改良され
たコーティングが得られることである。

【００１０】本発明の方法で、溶剤系クリアコート組成
物中に比較的高い濃度の酸触媒を使用することにより、
上記の利点が得られる。この高濃度の酸触媒により、ク
リアコート組成物中の有機重合体の架橋に対して十分な
程度の触媒作用が確保される。すなわち、高濃度の酸触
媒により、有機重合体の架橋に対して遅延効果を有する
遊離アミンが存在するにも関わらず、硬化の際に十分な
架橋反応が確保される。したがって酸触媒は、（１）ク
リアコート組成物の硬化に必要な架橋反応に必要な触媒
作用を与えると共に（２）クリアコート組成物の架橋の
好ましくない遅延を防止する、のに十分な量で存在す
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、しわのない
コーティングの製造方法に関する。本方法の第一工程
は、基材に水系ベースコート組成物を塗布し、基材上に
未硬化のベースコート層を形成する。本方法の第二工程
では、第一の水系ベースコート組成物の未硬化層上に実
質的に透明な１成分溶剤系クリアコート組成物を塗布
し、未硬化の水系ベースコート層上に未硬化の溶剤系ク
リアコート層を形成する。本方法の第三工程では、未硬
化の水系ベースコート層および未硬化の溶剤系クリアコ
ート層の両方を同時に硬化させる。

【００１２】水系ベースコート組成物は、水、有機樹
脂、架橋剤、および遊離アミンを含んでなる。溶剤系ク
リアコート組成物は、酸触媒、単量体メラミン架橋性樹
脂、および単量体メラミンにより架橋可能な重合体を含
んでなる。

【００１３】未硬化の水系ベースコート層ならびに未硬
化の溶剤系クリアコート層の両方を同時に硬化させる
際、下記の成分、すなわち（１）水系ベースコート組成
物の有機樹脂、（２）溶剤系クリアコート組成物の架橋
性樹脂、および（３）溶剤系クリアコート組成物の架橋
可能な重合体、が架橋し、硬化したコーティングが形成
される。

【００１４】溶剤系クリアコート組成物中に存在する具
体的な酸触媒ならびにその量は、しわのないコーティン
グが製造される様に選択する。

【００１５】本発明の目的は、基材上に硬化した重合体
コーティングを製造することである。

【００１６】本発明のさらなる目的は、基材上に、実質
的にしわのないコーティングを製造することである。

【００１７】本発明のさらなる目的は、自動車体パネル
として使用するのに好適な基材上に自動車用品質のコー
ティングを製造することである。

【００１８】本発明のさらなる目的は、ベースコート層
およびクリアコート層の両方からなる自動車用品質のコ
ーティングを基材上に製造することである。

【００１９】本発明のさらなる目的は、メタリックフレ
ーク顔料を含むコーティングを基材上に製造することで
ある。

【００２０】本発明のさらなる目的は、アミンを含む水
系コーティング組成物を使用することにより、コーティ
ングを製造することである。

【００２１】本発明のさらなる目的は、単量体メラミン
を含む溶剤系コーティング組成物を使用することによ
り、コーティングを製造することである。

【００２２】本発明のさらなる目的は、遊離アミンを含
む水系ベースコート組成物および単量体メラミンおよび
高濃度の酸触媒を含む溶剤系クリアコート組成物を使用
することにより、実質的にしわのないコーティングを製
造することである。

【００２３】本発明のさらなる目的は、単量体メラミン
架橋剤を含む溶剤系コーティング組成物を、アミンを含
む水系コーティング組成物上に塗布し、続いて両組成物
を同時に硬化させることにより、しわのないコーティン
グを製造することである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】一般的に本発明の方法に
より、どの様な基材でも被覆することができる。本発明
の方法には、金属、プラスチック、ガラス、セラミッ
ク、紙、木、その他の基材を使用することができる。特
定の乾燥および（または）硬化条件は、基材の種類によ
り異なることがある。しかし、本発明の方法は、金属基
材用に、より詳しくは自動車用塗料仕上げを行うための
方法として、特に適している。基材は裸の金属基材で
も、耐腐食性を与えたり後に続くコーティング層に対す
る密着性を高めるためにプライマーを塗布してあっても
よい。金属の中でも、鋼、アルミニウム、銅、マグネシ
ウム、およびそれらの合金の様な金属を使用して金属基
材を製造することができる。

【００２５】ここで使用する用語「有機樹脂」とは、水
系ベースコート組成物中に存在する１種または多種の架
橋可能な重合体化合物を意味する。さらに、「メラミン
で架橋可能な重合体」および「架橋可能な重合体」と
は、溶剤系クリアコート組成物中に存在する１種または
多種の架橋可能な重合体化合物を意味する。「架橋性樹
脂」とは、溶剤系クリアコート組成物中に存在する１種
または多種の、反応して溶剤系クリアコート組成物中に
存在する架橋可能な重合体を架橋させる化合物である。

【００２６】ここで使用する用語「ベースコート」と
は、裸の基材上またはプライマーコーティングを施した
基材の上に位置するコーティング層を意味する。より重
要なのは、ベースコートはクリアコートの下に位置する
ことである。用語「トップコート」とは、ベースコート
とクリアコートを合わせたものを意味する。好ましくは
基材は金属であり、基材は、ベースコートに対して良好
な密着性を有する様にプライマー処理してあるのが好ま
しい。

【００２７】原則として、ベースコートは基材を着色す
るための一次層である。プライマー層（または裸の金
属）が透けて見えない様に、また、プライマー層が紫外
放射に露出されない様に、ベースコートは不透明である
のが好ましい。好ましくはベースコートは、ベースコー
トに色および不透明性を与える顔料粒子を含む。顔料粒
子は有機顔料でもメタリック顔料でもよい。メタリック
顔料は、塗装した基材にメタリック外観を与えるメタリ
ックフレーク顔料を含むことができる。本発明の方法に
は、コーティング分野で一般的に有効であると認められ
ているすべての顔料を使用することができる。

【００２８】ここで使用する用語「クリアコート」は、
ベースコート上に位置するコーティング層を意味する。
その上、クリアコートは一般的に最も外側に位置するコ
ーティングである。したがって、クリアコートの外側表
面は環境に直接さらされている。

【００２９】一般則として、クリアコートは実質的に透
明であり、それによってクリアコートを通してベースコ
ートを見ることができる。しかし、ベースコートと組み
合わせた着色効果を得るために、クリアコートは顔料、
染料、等を含むこともできる。クリアコートが顔料を含
んでいても、その顔料が透明顔料であれば、クリアコー
トはなお実質的に透明であると考えられる。しかし、ク
リアコートは一般的に着色されてはおらず、したがって
実質的に透明であると共に実質的に無色である。クリア
コートは好ましくは主として、紫外光、水、極端な高温
および低温、埃および汚れ、等による環境的な劣化に対
する耐性が高い重合体網目構造（すなわち架橋した重合
体）からなる。

【００３０】「溶剤系（solventborne）クリアコート組
成物」は、本発明の方法において、ベースコート組成物
の未硬化層上に塗布し、硬化させた時にクリアコートを
形成する実質的に液体の組成物（すなわち重合体および
他の成分の有機溶剤分散液または溶液）を意味する。

【００３１】本発明の方法は、水系ベースコート組成物
の製造を含む。「水系（waterborne）ベースコート組成
物」は有機樹脂ならびに他の成分の水中分散液または溶
液である組成物を意味する。水系ベースコート組成物
は、基材に塗布し、その後硬化させてベースコートを形
成する。水は有機樹脂のためのキャリヤー、媒体または
溶剤として作用する。樹脂の水中分散液になる様に、樹
脂は水相に分散するのが好ましい。しかし、水に可溶な
有機樹脂を使用することも可能であり、その場合、樹脂
の水溶液になる。

【００３２】一般的に水系ベースコート組成物は、遊離
アミンおよび有機樹脂を含む、どの様な水性コーティン
グ組成物でもよい。しかし、好ましいベースコート組成
物は、コーティングの分野で従来から使用されている好
適なフィルム形成陰イオン性樹脂を含み、その樹脂がカ
ルボキシル基を有する樹脂ものであるもの、例えばポリ
ウレタン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル、等、およ
びそれらの混合物であるもの、である。ポリウレタン、
アクリル樹脂およびポリエステルは、コーティング組成
物に好適な樹脂の水分散液を得るには、遊離アミンの存
在が必要である。ポリウレタン樹脂およびアクリル樹脂
は、本発明の方法で使用するのに好ましい有機樹脂であ
る。最も好ましい有機樹脂はポリウレタン樹脂である。

【００３３】一般的に、有機樹脂は水系ベースコート組
成物中に、その水系ベースコート組成物全体の重量に対
して約１０重量％〜約７０重量％の量で存在する。好ま
しくは、有機樹脂は水系ベースコート組成物中に、その
水系ベースコート組成物全体の重量に対して約１２重量
％〜約２５重量％の量で存在する。最も好ましくは、有
機樹脂は水系ベースコート組成物中に、その水系ベース
コート組成物全体の重量に対して約２０重量％の量で存
在する。

【００３４】ベースコート組成物にアクリル樹脂を使用
する場合、その樹脂は熱硬化性アクリル樹脂または熱可
塑性アクリル樹脂のどちらでもよい。（ここに参考とし
て含める）米国特許第２，８６０，１１０号明細書に記
載されている様なアクリル性ラッカーは、本発明の方法
に有効な種類のフィルム形成組成物の一つである。アク
リル性ラッカー組成物は、典型的にはメタクリル酸メチ
ルの単独重合体ならびにメタクリル酸メチルの共重合体
（特にアクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸のアルキ
ルエステル、メタクリル酸のアルキルエステル、酢酸ビ
ニル、アクリロニトリル、スチレン、およびその他を含
む）からなる。

【００３５】ベースコート組成物の成分としてアクリル
系ラッカーを含む場合、そのアクリル系ラッカー重合体
の相対粘度は約１．０５（単位）〜約１．４（単位）で
あるのが好ましい。アクリル系ラッカー重合体の相対粘
度が１．０５（単位）より著しく低い場合、そこから得
られるフィルムの耐溶剤性、耐久性、機械的特性は比較
的低い。反対に、相対粘度が１．４０（単位）よりも著
しく高い場合、これらの樹脂から製造される塗料はスプ
レーし難く、融着温度(coalescing temp.)が高くなる。

【００３６】本発明の方法に有用なもう一つの種類のフ
ィルム形成材料は、架橋剤とカルボキシ−ヒドロキシア
クリル共重合体の組合わせである。カルボキシ−ヒドロ
キシアクリル共重合体中で共重合可能なモノマーには、
アクリル酸およびメタクリル酸と、１〜１２個の炭素原
子を有するアルカノールのエステル、例えばアクリル酸
エチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、メタ
クリル酸ブチル、メタクリル酸２−エチルヘキシル、メ
タクリル酸ラウリル、アクリル酸ベンジル、メタクリル
酸シクロヘキシル、およびその他がある。その他のモノ
マーには、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、ス
チレン、ビニルトルエン、アルファ−メチルスチレン、
酢酸ビニル等がある。これらのモノマーは、１個の重合
可能なエチレン性不飽和基を含み、水酸基およびカルボ
キシル基を含まない。

【００３７】ヒドロキシ−カルボキシ共重合体と組み合
わせて使用される架橋剤は、水酸基および（または）カ
ルボン酸基と反応し得る成分である。その様な架橋剤の
例は、ポリイソシアネート、（一般的にジ−および（ま
たは）トリ−イソシアネート）、ポリエポキシド、およ
びアミノプラスト樹脂である。特に好ましい架橋剤は、
アミノプラスト樹脂である。

【００３８】ポリイソシアネートは、ヒドロキシルを有
するポリエステルまたはポリエーテルまたはアクリル性
重合体と反応した時に、本発明の方法においてベースコ
ートおよびトップコートの両方に有用なウレタンフィル
ムを形成する。イソシアネート（−ＮＣＯ）−ヒドロキ
シル（−ＯＨ）の反応は室温で容易に起こるので、常温
および低温硬化が可能である。

【００３９】本発明の方法で使用する水系ベースコート
組成物は有機樹脂に加えて、さらに遊離アミンを含む。
一般的に、遊離アミンは、樹脂を水中に分散し易くする
ために、陰イオン性樹脂上の陽イオン性カルボキシル基
を実質的に中和しなければならないので、遊離アミンは
陰イオン系アミンである。好ましくは、遊離アミンは、
アルキルアミン、アルカノールアミン、およびアンモニ
アからなる群から選択された少なくとも１種の化合物を
含む。より好ましくは、遊離アミンは、トリエチルアミ
ンおよびジメチルエタノールアミンからなる群から選択
された少なくとも１種の化合物を含む。最も好ましく
は、遊離アミンはジメチルエタノールアミンである。

【００４０】一般的に、遊離アミンは水系ベースコート
組成物中に、その水系ベースコート組成物の重量に対し
て約０．１〜約１．５重量％の量で存在する。好ましく
は、遊離アミンは水系ベースコート組成物中に約０．３
〜約０．７重量％の量で存在する。最も好ましくは、遊
離アミンは水系ベースコート組成物中に約０．４重量％
の量で存在する。

【００４１】水系ベースコート組成物はさらに架橋剤を
含む。一般的に架橋剤は、ベースコート組成物中の樹脂
を架橋させることができるなら、どの様な樹脂でもよ
い。好ましくは架橋剤は、アミノプラスト樹脂およびイ
ソシアネート樹脂からなる群から選択された少なくとも
１種の化合物を含む。より好ましくは、架橋剤はアミノ
プラスト樹脂を含む。最も好ましくは、架橋剤は、アメ
リカン・シアナミド（米国コネチカット州ノーウォー
ク）から「サイメル３２７」の商品名で市販されている
アミノプラスト樹脂である。もう一つの好ましい架橋剤
は、モンサント・カンパニー（米国マサチューセッツ州
スプリングフィールド）、により「レジメン７４７」の
商品名で製造されているアミノプラスト樹脂である。

【００４２】一般的に架橋剤は水系ベースコート組成物
中に、その水系ベースコート組成物の重量に対して約３
〜約１２重量％の量で存在する。好ましくは、架橋剤は
水系ベースコート組成物中に約３〜約１０重量％の量
で、最も好ましくは約３重量％〜約６重量％の量で存在
する。

【００４３】本発明の方法では、水系ベースコート組成
物は、有機樹脂上に存在するカルボン酸基を中和するた
めに、遊離アミンを含む。この中和により、樹脂が水中
に分散し易くなる。一般的に遊離アミンは、樹脂を水に
分散し易くするならどの様なアミンでもよい。一般的に
遊離アミンは、樹脂を水中に分散し易くするのに十分な
量で水系ベースコート組成物中に存在する。

【００４４】遊離アミンが水系ベースコートからクリア
コートに移動すると、そのアミンが蒸発するまで架橋過
程が妨害されたり遅延したりする。架橋過程は高温（す
なわち２４０°Ｆ〜３００°Ｆ）で規定の時間（すなわ
ちほとんどの自動車組立て工場で１５〜４０分間）行
う。クリアコートの硬化が遅延すると、おそらくクリア
コートとベースコートの間の硬化速度に著しい差が生じ
るために、しわのある外観が生じる。しわ発生の問題の
考えられるもう一つの原因は、クリアコート中に移動す
るアミンの量が場所により変動することである。その様
な場所的な変動により、ある場所の架橋反応が他の場所
よりも遅れるのであろう。

【００４５】本発明の方法は、（溶剤系クリアコート組
成物中に）過剰の酸触媒を加え、上記の問題を起こす可
能性がある遊離アミンの作用を無力化することにより、
しわ形成の問題を解決する。

【００４６】溶剤系クリアコート組成物は、少なくとも
１種の有機溶剤を含み、好ましくは少なくとも２種の有
機溶剤の混合物を含む。一般的に有機溶剤は、塗布して
コーティングを形成できる様な溶液または分散液が得ら
れる程度に、酸触媒、架橋性樹脂、および架橋可能な重
合体が溶解（または分散）するなら、一般的に使用され
ているどの様な有機溶剤でもよい。好ましくは有機溶剤
は、トルエン、キシレン、芳香族溶剤の混合物、および
メタノールからなる群から選択された少なくとも１種の
溶剤を含む。有用な、好ましい有機溶剤は、キシレンが
３２重量％、「ハイソル１０」が３２重量％、ブタノー
ルが１３重量％、メタノールが２２重量％、エチルヘキ
サノールが６重量％、および酢酸第一アミルが５重量
％、の混合物である。有機溶剤は、最適な塗布性および
特性を持たせ、良好な外観を達成するために選択する。
考慮すべき重要な点には、粘度、スプレー性、たるみ許
容度、滑らかさ、および光沢（すなわち映像の明瞭度）
がある。

【００４７】有機溶剤は、基材上に自動車用品質のコー
ティングが形成される様に塗布できる溶液または分散液
を製造するのに有効な量で存在すべきである。好ましく
は、有機溶剤は、溶剤系クリアコート組成物の重量に対
して約３０重量％〜約６０重量％の量で存在する。最も
好ましくは、有機溶剤は約４５重量％の量で存在する。

【００４８】溶剤系クリアコート組成物はさらに、水酸
基を有し、メラミンで架橋可能な重合体を含む。好まし
くは、架橋可能な重合体は、アクリル系重合体、アルキ
ド重合体、ポリウレタン、およびポリエステルからなる
群から選択された少なくとも１種の重合体である。より
好ましい架橋可能な重合体は、アクリル系重合体、ポリ
ウレタン、およびポリエステルからなる群から選択され
た少なくとも１種の重合体である。最も好ましくは、架
橋可能な重合体はアクリル系樹脂である。

【００４９】好ましくは、架橋可能な重合体は、溶剤系
クリアコート組成物の総重量に対して約１０重量％〜約
６０重量％の量でクリアコート組成物中に存在する。よ
り好ましくは、架橋可能な重合体は、溶剤系クリアコー
ト組成物の重量に対して約３０重量％〜約４５重量％の
量でクリアコート組成物中に存在する。最も好ましく
は、架橋可能な重合体は、溶剤系クリアコート組成物の
重量に対して約３８重量％の量でクリアコート組成物中
に存在する。

【００５０】溶剤系クリアコート組成物中に存在する架
橋性樹脂は、単量体メラミン樹脂を含む。好ましくは架
橋性樹脂は、「レジメン」の商品名を有する一連のアミ
ノプラスト樹脂および「サイメル」の商品名を有する一
連のアミノプラスト樹脂からなる群から選択された少な
くとも１種の樹脂を含むが、その樹脂（またはそれらの
樹脂）は約８０重量％〜約１００重量％の固形分を有す
る。これらのアミノプラスト樹脂はそれぞれモンサント
・カンパニーおよびアメリカン・シアナミド・コーポレ
ーションにより製造されている。最も好ましくは、架橋
性樹脂は商品名「レジメン７５５」樹脂である。

【００５１】一般的に架橋性樹脂は、架橋可能な樹脂を
所望の程度に架橋するのに十分な量で溶剤系クリアコー
ト組成物中に存在する。好ましくは、架橋性樹脂は溶剤
系クリアコート組成物中に、その溶剤系クリアコート組
成物の総重量に対して約１２重量％〜約２２重量％の量
で存在する。より好ましくは、架橋性樹脂は溶剤系クリ
アコート組成物中に、その溶剤系クリアコート組成物の
総重量に対して約１５重量％〜約２０重量％の量で存在
する。最も好ましくは架橋性樹脂は溶剤系クリアコート
組成物中に、その溶剤系クリアコート組成物の重量に対
して約１８重量％の量で存在する。

【００５２】溶剤系クリアコート組成物は、さらに酸触
媒を含む。触媒の種類と量は、最適な望ましい最終コー
ティング特性を達成し、フィルムのひどいしわ、および
悪い外観を避けるために、注意深く選択する。自動車メ
ーカーのコーティングに使用される通常の触媒量は、溶
剤系組成物の重量に対して０．２％〜２％である。（上
記の）移動したアミンを無力化するのに必要な触媒の量
は、触媒の種類により異なる。一般的に、コーティング
のしわの問題を防ぐためには、従来の装置で製造される
コーティング組成物に使用される量の２〜３倍の量の触
媒が必要である。

【００５３】一般的に酸触媒は、単量体メラミンの硬化
に触媒作用を及ぼすなら、どの様な化学物質でもよい。
好ましくは、酸触媒は、酸無水物、酸性リン酸塩、モノ
またはジスルホン酸、アルコキシ酸、その他の単量体メ
ラミンの硬化に好適なすべての酸触媒からなる群から選
択された少なくとも１種の化合物を含む。好ましくは、
酸触媒は、パラトルエンスルホン酸、ドデシルベンゼン
スルホン酸、ジノニルナフタレンジスルホン酸、酸性リ
ン酸フェニル、およびフェニル亜ホスホン酸(phenyl ph
osponous acid)からなる群から選択された少なくとも１
種の化合物を含む。最も好ましくは、酸触媒は、酸性リ
ン酸フェニル、およびフェニル亜ホスホン酸からなる群
から選択された少なくとも１種の化合物を含む。

【００５４】一般的に本発明の方法では、架橋性樹脂と
して単量体メラミンを使用する場合、酸触媒は溶剤系ク
リアコート組成物中に、しわのないコーティングを形成
するのに十分な量で存在する。好ましくは、酸触媒は溶
剤系クリアコート組成物中に、その溶剤系クリアコート
組成物中の固体の重量に対して約１重量％〜約５重量％
の量で存在する。より好ましくは、酸触媒は溶剤系クリ
アコート組成物中に、選択した触媒に応じて、約１．５
重量％〜約５重量％の量で存在する。最も好ましくは、
酸触媒は溶剤系クリアコート組成物中に、選択した触媒
に応じて、約２重量％〜約４重量％の量で存在する。

【００５５】具体的な酸触媒（または酸触媒の群）なら
びにその酸触媒の量は、実質的にしわのないコーティン
グが形成される様に選択しなければならない。酸触媒の
種類の組合わせおよび酸触媒の量は、水系および溶剤系
コーティング組成物の製造および使用の分野における当
業者なら適切に選択することができる。しかし、本発明
の方法に効果的な酸触媒の種類および酸触媒の量の幾つ
かの好ましい組合わせは、以下に示す通りである。Ａ．酸性リン酸フェニルは、溶剤系クリアコート組成物
中の固体の重量に対して約３重量％〜約５重量％の量
で、Ｂ．フェニル亜ホスホン酸は、溶剤系クリアコート組成
物中の固体の重量に対して約３重量％〜約５重量％の量
で、Ｃ．「ナキュア５５４３」［キング・インダストリーズ
（米国コネチカット州ノーウォーク）から市販されてい
るスルホン酸の商品名］は、溶剤系クリアコート組成物
中の固体の重量に対して約１．５重量％〜約３重量％の
量で使用する。溶剤系クリアコート組成物に使用する酸触媒の種類およ
び量のこれらの好ましい組合わせは、本発明の方法を実
行するのに有利であることが分かっている。

【００５６】水系ベースコート組成物および溶剤系クリ
アコート組成物を塗布した後、本方法における次の工程
は、未硬化のベースコート層および未硬化のクリアコー
ト層の両方を同時に硬化させることである。硬化によ
り、少なくともコーティング層のそれぞれに架橋が起こ
る（すなわちベースコートにおいては有機樹脂と架橋剤
が反応して架橋したマトリックスが形成され、クリアコ
ートにおいては有機重合体と架橋性樹脂が反応して架橋
したマトリックスが形成される）。しかし、硬化工程に
より一般的に（および好ましくは）、さらにベースコー
トとクリアコートが相互に架橋する。硬化工程により、
有機樹脂、架橋性樹脂、および重合体が架橋する。この
架橋の結果、硬化したコーティングが形成される。一般
的に硬化工程は、得られるコーティングが所望の程度に
架橋される様に、十分に高い温度で、十分に長い時間を
かけて行う。好ましくは、硬化工程は約２４０°Ｆ〜約
３００°Ｆの温度で、約１５〜約４０分間かけて行う。
より好ましくは、硬化工程は約２６５°Ｆ〜約３００°
Ｆの温度で、約１５〜約３０分間かけて行う。最も好ま
しくは、硬化工程は約２８５°Ｆの温度で、約２０分間
かけて行う。

【００５７】ベースコートおよびクリアコートは、はけ
塗り、スプレー塗布、ディップ塗布、流し塗り、等のコ
ーティング分野で一般的な方法により基材に塗布するこ
とができる。特に自動車塗装にはスプレー塗りが一般的
である。圧搾空気スプレー、静電スプレー、熱スプレー
技術、無空気スプレー技術、等の様々なスプレー方法が
使用されている。これらの塗布技術は手作業で、あるい
はロボット方式の様な特別に設計された自動塗布機械を
使用して行うことができる。

【００５８】自動車用途で本発明のコーティング材料を
塗布する前に、あるいは鉄基材を使用する場合、通常の
耐腐食性プライマーを基材に塗布するのが一般的であ
る。このプライマー処理した基材にベースコート組成物
を塗布する。本発明の方法を実行する前に基材を被覆す
るのに使用できるプライマーコーティングには、ここに
参考としてその全体を含める米国特許第４，５７５，２
２４号および同第４，５７５，５２３号各明細書に記載
されている架橋したアミン−エポキシ樹脂付加物の様
な、この分野で公知の硬化したカソードエレクトロコー
トプライマーがある。他の種類の通常のプライマーに
は、スプレー、はけ塗り、等の通常の方法で塗布するエ
ポキシ、アクリル、アルキド、ポリウレタン、およびポ
リエステルがある。プライマーコーティングは一般的に
約０．５ミル〜約１．０ミルの厚さに塗布する。ベース
コートは、一般的に約０．４ミル〜約２．０ミル、好ま
しくは約０．５ミル〜約１．０ミル、の厚さに塗布す
る。ベースコートの厚さは１回塗りで、または塗布毎に
非常に短い時間乾燥（フラッシュ）させながら複数回塗
布して達成することができる。

【００５９】ベースコートを塗布した後、常温で約３０
秒間〜約１０分間、好ましくは約１〜約３０分間、乾燥
させてから、実質的に透明なクリアコートを塗布する。
ベースコートは、より高い温度でも、より長い時間乾燥
させることができるが、短時間乾燥させるだけでも非常
に優れた製品を製造することができる。ベースコート層
とクリアコート層が完全に混じり合うのを防止するため
に、ベースコート層はある程度乾燥させる必要がある。
しかし、コーティングの最良の外観を達成するには最少
限度のベースコート−クリアコートの相互作用（すなわ
ち混合）が望ましい。

【００６０】クリアコートはベースコートよりも厚く
（好ましくは約１．８〜約２．３ミル）塗布するのが好
ましく、やはり１回または複数回塗布することができ
る。

【００６１】クリアコートを塗布したら、その系を再度
３０秒間〜１０分間乾燥させ、基材をその上の未硬化コ
ーティング層と共に、すべての溶剤を除去する（熱可塑
性層の場合）のに十分な温度で、あるいは硬化および架
橋させる（熱硬化性層の場合）のに十分な温度で、焼き
付ける。その様な温度は常温から約４００°Ｆの範囲で
よい。一般的に、熱硬化性材料の場合、約２６５°Ｆの
温度で、例えば約３０分間焼き付ける。

【００６２】当業者には明らかな様に、本発明の方法
は、印刷、非自動車コーティング用途、容器コーティン
グ、等の特定のコーティング分野で一般的な幾つかの方
法で実行することができる。コーティングの厚さならび
に乾燥および硬化の時間および機構も同様にコーティン
グ技術内で変えることができる。

【００６３】下記の諸例で示す部数は、他に指示がない
限り、問題とする組成物の重量に対する重量部で示す。

【００６４】

【実施例】例１下記の成分を組合せて水系ベースコート組成物を製造し
た。２．５部の水、４２．４部の、下記のモノマー、す
なわち二量体脂肪酸３８．２０％イソフタル酸１０．９７％１，６−ヘキサンジオール２０．３８％ジメチロールプロピオン酸３．５６％ネオペンタングリコール１．１９％イソホロンジイソシアネート２０．１３％トリメチロールプロパン３．２１％ジメチルエタノールアミン２．３６％の反応生成物を含む、水に分散可能なポリウレタン樹
脂、５．２部の商品名「サイメル３２７」のメラミン樹
脂［アメリカン・シアナミド（米国コネチカット州スタ
ンダード）から市販］、１７．５部の顔料ペースト（３
７％固形分）、０．５部の商品名「ブチルセロソルブ」
の溶剤［ユニオン・カーバイド（米国コネチカット州ダ
ンベリー）から市販］、０．１部のジメチルエタノール
アミン（遊離アミン）、３１．５部の、クレーレオロジ
ー調整剤分散ペースト、および０．４部のトリアゾール
ＵＶ吸収剤。

【００６５】次いでこれらの成分を、空気駆動モーター
ミキサーを使用して室温で少なくとも１５分間十分に混
合した。この水系ベースコート組成物の総体積は約１ガ
ロンであった。

【００６６】下記の成分を組み合わせて、溶剤系クリア
コート組成物を製造した。４．８６部のブタノール、
２．０９部の２−エチルヘキサノール、１．８３部のメ
タノール、１．２４部のキシレン、１．３７部の「ソル
ベッソ」［アシュランド・ケミカル（米国オハイオ州コ
ランバス）から市販］、１４．１１部のポリ（メタクリ
ル酸ヒドロキシプロピル−コ−アクリル酸ｎ−ブチル−
コ−スチレン−コ−メタクリル酸）（３９．０／３５．
３／２３．５／２．２）（６１．５％固形分）、１４．
１１部のポリ（アクリル酸ｎ−ブチル−コ−メタクリル
酸ヒドロキシプロピル−コ−メタクリル酸ブチル−コ−
メタクリル酸メチル−コ−メタクリル酸）（３９．８／
２１．９／２０．８／１４．９／２．５）（７５％固形
分）、２８．２３部のポリ（メタクリル酸ヒドロキシエ
チル−コ−メタクリル酸イソデシル−コ−メタクリル酸
イソボルニル−コ−メタクリル酸）（３９／３４／２５
／２）（６１．５％固形分）、５６．４５部のアクリル
樹脂（平均固形分約６８％）、１６．３３部の単量体メ
ラミン樹脂［「レジメン７５５」、モンサント・ケミカ
ル・カンパニー（米国マサチューセッツ州スプリングフ
ィールド）］、２．８１部の重合体メラミン樹脂［「ル
ヴィパル０１０」（ＢＡＳＦ・アクチエンゲゼルシャフ
ト、ドイツ国トヴィヒスハーフェン）から市販］、４．
０２部の添加剤（アクリル系流動助剤、シリコーン流動
助剤、ＵＶ吸収剤、および光安定剤）、および９．００
部のアミン−ブロックド酸性リン酸フェニル触媒［商品
名「ナキュアＸＰ−２６７」キング・インダストリーズ
（米国コネチカット州ノーウォーク）］。

【００６７】次いでこれらの成分を、空気駆動モーター
ミキサーを使用して室温で１５分間十分に混合した。こ
のクリアコート組成物の総体積は約１ガロンであった。

【００６８】次いで、得られた水系ベースコート組成物
に重量で５：１の脱イオン水：ブチルセロソルブを加え
て粘度を＃２フィッシャーカップで３８秒間に下げ、ベ
ースコート組成物を噴霧するサイホンスプレーガンを使
用して、プライマー処理済冷間圧延鋼製のテストパネル
に塗布した。ベースコート組成物は、硬化フィルム厚が
約０．６ミルになる様に塗布した。塗布した鋼製パネル
を１１０°Ｆのオーブン中に入れ、その中に約３分間保
持して、短時間蒸発によりコーティングを乾燥させた。

【００６９】次いで、被覆したパネルをオーブンから取
り出し、溶剤系クリアコート組成物にキシレンを加えて
粘度を＃４フォードカップで４８秒間に下げ、水系ベー
スコート組成物の塗布と同じ方法で、ただし硬化フィル
ム厚が約１．６〜２．０ミルになる様に、塗布した。

【００７０】次いで、パネルを単に室温で約７分間保持
して有機溶剤を蒸発させた。最後に、被覆したパネルを
２８５°Ｆのオーブンに約２０分間入れてコーティング
を硬化させた。得られたパネルは優れた物理特性を示
し、自動車メーカーの規格に適合する外観を有してい
た。

【００７１】比較用パネルは、同じ方法および同じ水系
ベースコート組成物を使用し、通常の量の触媒（クリア
コート組成物中の固体の重量に対して約０．５〜１．０
重量％の活性触媒）を含む一般的なハイソリッドクリア
コート配合で製造した。比較用パネルはクリアコートの
しわがひどく、外観は自動車用には適していなかった。

【００７２】例２〜１１例１における様な、しわのないコーティングを製造する
ための触媒の種類および量を評価するために試験を行っ
た。これらの試験では、溶剤系クリアコート組成物の酸
触媒の種類および量を変えた以外は、方法および製造は
すべて例１と同じであった。下記の表中、他に指示がな
い限り、触媒はすべて組成物の樹脂固体に対する活性触
媒の重量％として表示する。例１における溶剤系クリア
コート組成物は、樹脂固体に対して４％の活性酸性リン
酸フェニルを含む。

【００７３】「ナキュア５５４３」は、キング・インダ
ストリーズ（米国コネチカット州ノーウォーク）から市
販されているアミン・ブロックド・ドデシルベンゼンス
ルホン酸である。

【００７４】

【００７５】例２〜１１において、テストパネルは例１
と同様にして調製した。例２〜１１において、例４およ
び６でクリアコートがある程度のしわを示した以外は、
すべて優れた外観を有するパネルが製造された。例４お
よび６により製造したコーティングは、自動車体パネル
用途の商業的標準には適合していなかった。例４および
６の結果は、例１〜３、５、および７〜１１の結果と比
較して、しわのない外観を達成するのに必要な酸触媒の
通常量よりも多くの酸触媒を使用することにより、有利
な効果が得られることを立証していると考えられる。

───────────────────────────────────────────────────── 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Ｃ０９Ｄ 5/38 ＰＲＦ 7211−4Ｊ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ａ．基材に、水、有機樹脂、架橋剤、およ
び遊離アミンを含む水系ベースコート組成物を塗布し、
前記基材上に未硬化のベースコート層を形成する工程、Ｂ．前記未硬化のベースコート層上に、ｉ．酸触媒、 ii. 単量体メラミン架橋性樹脂、および iii.メラミンにより架橋可能な重合体を含んでなる実質的に透明な溶剤系クリアコート組成物
を塗布して、未硬化のベースコート層上に未硬化のクリ
アコート層を形成する工程、Ｃ．前記未硬化のベースコート層および前記未硬化のク
リアコート層の両方を同時に硬化させ、それによって有
機樹脂、架橋剤、重合体、および架橋性樹脂を架橋さ
せ、硬化したコーティングを形成する工程、からなり、酸触媒がしわのないコーティングが形成され
る様な量で存在することを特徴とする、しわのないコー
ティングの製造法。
【請求項２】有機樹脂が、水系ベースコート組成物中
に、その水系ベースコート組成物の重量に対して約１０
重量％〜約７０重量％の量で、好ましくは１２重量％〜
２５重量％の量で、より好ましくは約２０重量％の量
で、存在することを特徴とする、請求項１に記載の方
法。
【請求項３】架橋性樹脂が、溶剤系クリアコート組成物
中に、その溶剤系クリアコート組成物の重量に対して約
１０重量％〜約４０重量％の量で、好ましくは１２重量
％〜２２重量％の量で、より好ましくは約１８重量％の
量で、存在することを特徴とする、請求項１または２に
記載の方法。
【請求項４】重合体が、溶剤系クリアコート組成物中
に、その溶剤系クリアコート組成物の重量に対して約１
０重量％〜約６０重量％の量で、好ましくは３０重量％
〜４５重量％の量で、より好ましくは約３８重量％の量
で、存在することを特徴とする、請求項１〜３のいずれ
か１項に記載の方法。
【請求項５】酸触媒が、酸無水物、酸性リン酸塩、モノ
スルホン酸、ジスルホン酸、およびアルコキシ酸からな
る群から選択された少なくとも１種の化合物を含むこと
を特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方
法。
【請求項６】酸触媒の種類および量が、Ａ．溶剤系クリアコート組成物中の固体の重量に対して
約３重量％〜約５重量％の量で存在する酸性リン酸フェ
ニル、Ｂ．溶剤系クリアコート組成物中の固体の重量に対して
約３重量％〜約５重量％の量で存在するフェニル亜ホス
ホン酸、およびＣ．溶剤系クリアコート組成物中の固体の重量に対して
約１．５重量％〜約３重量％の量で存在するスルホン
酸、からなる群から選択された１項に記載されていることを
特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】水系ベースコート組成物が、アルキルアミ
ン、アルカノールアミン、およびアンモニアからなる群
から選択された少なくとも１種のアミンを含むこと、な
らびに架橋剤がアミノプラスト樹脂およびイソシアネー
ト樹脂からなる群から選択された少なくとも１種の化合
物を含むこと、を特徴とする、請求項１〜６のいずれか
１項に記載の方法。
【請求項８】遊離アミンが、ベースコート組成物の重量
に対して０．１〜１．５重量％、好ましくは０．３〜
０．７重量％、より好ましくは約０．４重量％の量、で
存在することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１
項に記載の方法。
【請求項９】前記遊離アミンが、トリエチルアミンおよ
びジメチルエタノールアミンおよびそれらの混合物から
選択されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか
１項に記載の方法。
【請求項１０】硬化を、未硬化のベースコート層および
未硬化のクリアコート層を１１５℃（２４０°Ｆ）〜１
５０℃（３００°Ｆ）、好ましくは１３０℃（２６５°
Ｆ）〜１５０℃、より好ましくは約１４０℃（２８５°
Ｆ）の温度、で、１５〜４０分間、好ましくは１５〜３
０分間、より好ましくは約２０分間、加熱することによ
り行うことを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項
に記載の方法。
【請求項１１】ベースコート組成物が、有機顔料および
メタリック顔料およびそれらの混合物から選択された顔
料を含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか
１項に記載の方法。
【請求項１２】少なくとも１種の顔料が不透明であるこ
とを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】前記コーティングが自動車体パネルに塗
布されることを特徴とする、請求項１〜１２のいずれか
１項に記載の方法。
【請求項１４】前記自動車体パネルがその上にプライマ
ーコーティングを有することを特徴とする、請求項１３
に記載の方法。