JPH0811221B2 - 塗装方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は塗装方法に関する。本発明の塗装方法は、例
えば自動車のアルミホイールなどを塗装する場合に利用
され、耐食性に優れた塗膜を得るのに好適である。

［従来の技術］ 従来、自動車のアルミホイールは表面の保護および防
錆を目的として塗装が施される場合が多い。このアルミ
ホイールを塗装するのに用いられる塗料には、一般にア
クリル樹脂とメラミン樹脂とをビヒクルとするアクリル
焼付塗料が用いられ、塗装後焼付乾燥して塗膜が形成さ
れている。そして意匠上の観点から、アルミニウム素材
の金属光沢を生かすためクリア塗料のみを塗装する部分
と、着色材を含有する着色塗料とクリアコートの２層の
塗膜から形成される部分とに分かれていることが多い。
このように塗り分けるには、まずアルミニウム素材の金
属光沢を生かす部分をマスキングし、着色塗料を塗布後
乾燥させる。そして全体にクリア塗料を塗装し、焼付け
て形成している。即ち、この場合は着色塗料とクリア塗
料との２コート２ベーク方式塗装部分と、クリア塗料の
みの１コート１ベーク塗装部分とに分かれている。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記した従来のアルミホイールの塗装においては、ク
リアコートのみの部分では塗膜厚が薄いために、２コー
ト２ベーク部分に比べて防錆力に劣るという不具合があ
った。この防錆力を向上させるには、塗膜を厚膜とすれ
ばよいが、２コート２ベーク方式ではクリアのみを厚く
塗るには限界があり、限界を超えるとワキ、タレなどが
発生するという問題がある。

上記問題点を解決するものとして、本発明者らは特願
昭61−220185に、アクリル樹脂とメラミン樹脂とをビヒ
クルとし該アクリル樹脂100重量部に対して鱗片状充填
材が１〜100重量部含有された第１塗料を被塗物表面に
塗布する第１塗装工程と、該第１塗料が塗布された該被
塗物を焼付乾燥して第１塗膜を形成する第１乾燥工程
と、アクリル樹脂とメラミン樹脂とをビヒクルとし着色
材を含有する第２塗料を該第１塗膜の少なくとも一部表
面に塗布する第２塗装工程と、アクリル樹脂とメラミン
樹脂とをビヒクルとするクリア塗料を少なくとも一部表
面に塗布された該第２塗料表面および該第１塗膜表面に
塗布する第３塗装工程と、該第２塗料および該クリア塗
料が塗布された該被塗物を焼付乾燥して該第１塗膜表面
に該第２塗料からなる第２塗膜および該クリア塗料から
なる第３塗膜を形成する第２乾燥工程と、を順に実施す
ることを特徴とする塗装方法を出願している。

この先願の塗装方法によれば、従来と同様に２回の焼
付乾燥工程で従来以上に厚膜化することができ、かつワ
キ、タレなどの不具合を解決することができる。しかし
ながら本発明者らの研究によれば、用いる樹脂の種類に
よっては、第３塗装工程時に第２塗料とクリア塗料とが
混ざりあい、第２塗料内に含まれるアルミニウム粉末の
配向が乱れて美観を損う場合があることがわかった。ま
た各塗膜間の層間付着性に不具合が生ずる場合があるこ
とも明らかとなった。

本発明はこの問題点に鑑みてなされたものであり、ア
ルミニウム粉末の配向を乱すことなく、また光沢の低下
を来たすことなく、かつ各層間の付着性に優れた塗膜が
得られる塗装方法を提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の塗装方法は、重量平均分子量が15000〜30000
およびガラス転移温度が０〜50℃の第１アクリル樹脂を
主ビヒクルとし第１アクリル樹脂100重量部に対して鱗
片状充填材が１〜100重量部含有された第１塗料を被塗
物表面に塗布する第１塗装工程と、 第１塗料が塗布された被塗物を焼付乾燥して第１塗膜
を形成する第１乾燥工程と、 重量平均分子量が30000〜60000およびガラス転移温度
が−20〜20℃でかつ第１アクリル樹脂との溶解性パラメ
ータの値の差の絶対値が1.2以下の第２アクリル樹脂を
主ビヒクルとし着色材を含有する第２塗料を第１塗膜の
少なくとも一部表面に塗布する第２塗装工程と、 重量平均分子量が15000〜30000およびガラス転移温度
が０〜50℃でかつ第２アクリル樹脂との溶解性パラメー
タの値の差の絶対値が0.1〜1.2の範囲にある第３アクリ
ル樹脂を主ビヒクルとするクリア塗料を少なくとも一部
表面に塗布された第２塗料表面および第１塗膜表面に塗
布する第３塗装工程と、 第２塗料およびクリア塗料が塗布された被塗物を焼付
乾燥して第１塗膜表面に第２塗料からなる第２塗膜およ
びクリア塗料からなる第３塗膜を形成する第２乾燥工程
と、を順に実施することを特徴とする。

第１塗装工程にて塗布される第１塗料は、第１アクリ
ル樹脂を主ビヒクルとし、第１アクリル樹脂100重量部
に対して鱗片状充填材が１〜100重量部含有されてい
る。また他のビヒクルとして、架橋剤としてのアミノ樹
脂、イソシアネート樹脂などが含有される。このアミノ
樹脂には一般にメラミン樹脂が利用される。メラミン樹
脂には従来と同様のものを用いることができ、重量平均
分子量で1000〜5000のメチル化メラミン樹脂、ブチル化
メラミン樹脂などを用いることができる。なおメラミン
とともにベンゾグアナミン、尿素などが共縮合されたも
のを用いてもよい。そして第１アクリル樹脂とメラミン
樹脂との配合比は、第１アクリル樹脂固形分100重量部
に対し、一般にメラミン樹脂が固形分で20〜50重量部と
される。この範囲を外れると硬化不良、耐水性不良など
硬化塗膜の各種性能に不具合が生ずるようになる。

なおビヒクルとしてエポキシ樹脂、セルロースアセテ
ートブチレートなど他の樹脂をブレンドして用いること
も差支えない。

鱗片状充填材としては、ガラスフレーク、アルミフレ
ーク、雲母、雲母状酸化鉄などを用いることができる。
例えばガラスフレークを用いれば、第１塗料は透明性に
優れたクリア塗料となり、アルミニウム素材の金属光沢
を充分生かすことができる。この鱗片状充填材は第１ア
クリル樹脂100重量部に対して１〜100重量部含有され
る。１重量部より少ないと防錆性能が充分ではなく、10
0重量部より多くなると塗膜の平滑性が阻害される。な
お10〜30重量部の範囲が防錆性能と平滑性のバランスが
とれ特に望ましい。

また鱗片状充填材は、厚さが１〜10μｍ、長さが５〜
50μｍ、アスペクト比が５〜10の形状であることが望ま
しい。厚さが10μｍを越えたり、長さが50μｍを越える
と塗膜の表面状態が悪くなり、外観品質が低下する。ま
たアスペクト比が５より小さく粉状であると、防錆性能
に劣るようになる。

この第１塗装工程では一般に被塗物全面が塗装され
る。なおその塗装は従来用いられているエアスプレー塗
装、エアレス塗装、静電塗装など種々の塗装手段を採用
することができる。

第１塗料が塗布された被塗物は第１乾燥工程で焼付乾
燥され第１塗膜が形成される。この第１乾燥工程は、90
〜120℃で５〜20分間焼付乾燥するのが望ましい。温度
が90℃より低くなったり、焼付時間が短くなると口述の
マスキングが不可能となったり、以後の工程でワキ、タ
レ等が発生する場合がある。又温度が高すぎたり時間が
長すぎたりすると、第１塗膜と第２塗膜の間の層間付着
性が悪くなり、剥離等の不具合が生じる場合がある。な
お、第１塗膜は乾燥後の膜厚が20〜30μとなるように塗
布するのが好ましい。20μより薄いと防錆性能が不十分
となり、30μより厚くなるとワキ、タレなどの障害が発
生する場合がある。

第１乾燥工程後、必要であればマスキングを施し、第
２塗装工程が行われる。この第２塗装工程では、第２ア
クリル樹脂を主ビヒクルとし着色材を含有する第２塗料
が上記第１塗膜の少なくとも一部表面に塗布される。こ
こで第２アクリル樹脂以外のビヒクルとしては、第１塗
料と同様のものを用いることができる。

この第２塗料には着色材が含有されている。着色材と
は有機着色顔料、無機着色顔料、染料などは言うに及ば
ず、アルミニウム粉末なども含む概念である。そしてこ
れらの着色材は単独で用いてもよいし、複数種類混合し
て用いることもできる。なお、この着色材の配合量は、
その種類に応じ塗膜性能に支障を来たさない範囲内で従
来と同様に配合できる。一般には第２アクリル樹脂固形
分100重量部に対して１〜60重量部配合される。この第
２塗装工程も第１塗装工程と同様の塗装手段を採用する
ことができる。また塗布される第２塗料の膜厚は一般に
従来と同様に乾燥膜厚で10〜50μ程度とされるが、特に
制限されない。

第２塗装工程終了後、第１乾燥工程後にマスキングを
施した場合にはマスキングを除去し、第３塗装工程が行
われる。この第３塗装工程で用いられる塗料は第３アク
リル樹脂を主ビヒクルとするクリア塗料である。そして
第３アクリル樹脂以外のビヒクルとしては、第１塗料と
同様のものを用いることができる。この第３塗装工程で
は、クリア塗料が第１塗膜表面および少なくとも一部表
面に塗布された第２塗料表面に塗布される。なお第２塗
料が塗装された部分ではウェット−オン−ウェット塗装
となる。また、膜厚としては乾燥膜厚で一般に20〜50μ
程度の膜厚となるように塗装される。20μより薄いと防
錆性能などに不具合が生じ、50μより多いとワキ、タレ
などの障害が発生する場合がある。この塗装手段も上記
と同様各種塗装手段を採用することができる。

次に第２乾燥工程が行われる。この第２乾燥工程では
第２塗料およびクリア塗料が乾燥硬化し、それぞれ第２
塗料からなる第２塗膜およびクリア塗料からなる第３塗
膜が形成される。この第２乾燥工程は従来と同様の焼付
乾燥条件が適用でき、例えば120〜150℃で20〜40分間、
望ましくは130〜140℃で20〜30分間焼付乾燥される。

ここで第１乾燥工程時にマスキングが施された部位に
は第２塗膜は形成されず、第１塗膜および第３塗膜の２
層構造である。又マスキングが施されなかった部分は第
１塗膜、第２塗膜および第３塗膜の３層構造である。

なお、第１塗料、第２塗料、およびクリア塗料には、
従来一般に使用されている塗料用各種添加剤を配合する
ことは何ら差支えない。

本発明の最大の特徴は、第１塗料、第２塗料およびク
リア塗料に含有される第１アクリル樹脂、第２アクリル
樹脂および第３アクリル樹脂の特性値の構成にある。

第１アクリル樹脂には重量平均分子量（以下Mwとい
う）が15000〜30000およびガラス転移温度（以下Tgとい
う）が０〜50℃のものが用いられる。Mwが15000より小
さいと得られる塗膜の硬度、耐候性などが低下し、3000
0より大きくなると層間付着性に劣るようになる。またT
gが０℃より低くなると硬度が低下して傷付きやすくな
り、50℃より高くなると層間付着性に劣るようになる。

第２アクリル樹脂にはMwが30000〜60000およびTgが−
20〜20℃でかつ第１アクリル樹脂との溶解性パラメータ
の値（以下Sp値という）の差の絶対値が1.2以下のもの
が用いられる。Mwが30000より小さいとクリア塗料塗装
時に第２塗料とクリア塗料とが混ざりやすくなり、第２
塗料に含まれるアルミニウム粉末の配向が乱れてメタリ
ック感が損われ、光沢も劣る場合がある。60000より大
きくなると層間付着性に劣るようになり、また粘度の増
大に伴い塗装時の固形分が減少してしまう。またTgが−
20℃より低くなるとアルミニウム粉末が塗装後にも流動
しやすくメタリック感が損われ、20℃より高くなると層
間付着性に劣るようになる。さらに第１アクリル樹脂と
のSp値の差が1.2より大きくなっても層間付着性に劣る
ようになる。

第３アクリル樹脂にはMwが15000〜30000およびTgが０
〜50℃でかつ第２アクリル樹脂とのSp値の差の絶対値が
0.1〜1.2の範囲にあるものが用いられる。Mwが15000よ
り小さいと得られる塗膜の硬度、耐候性などが低下し、
30000より大きくなると層間付着性に劣るようになり、
第２塗料と混ざりやすくなる。またTgが０℃より低くな
ると硬度が低下して傷付きやすくなり、50℃より高くな
ると層間付着性に劣るようになる。さらに第２アクリル
樹脂とのSp値の差が0.1より小さいと第２塗料と混ざり
やすくなり、1.2より大きくなっても層間付着性に劣る
ようになる。

各アクリル樹脂を上記のように構成することによりメ
タリック感および光沢に優れ、かつ層間付着性に優れた
２層または３層構造の塗膜が得られる。

なお、第１アクリル樹脂と第３アクリル樹脂とはほと
んど同様の構成である。従って両者に同一の樹脂を用い
るのが好ましい。これにより原材料数を低減することが
でき、かつ第１塗膜と第３塗膜との層間付着性が最良と
なる。

［発明の作用および効果］ 本発明の塗装方法では、全体的に２コート２ベーク、
および少なくとも部分的には３コート２ベークの塗装が
行われる。そして被塗物表面に直接形成された第１塗膜
中には鱗片状の充填材が含有されている。この鱗片状充
填材は層状に配向し、イオン、水分などの透過を減少さ
せ、防錆力（耐食性、耐水性）の向上に寄与する。

従って本発明の塗装方法によれば、鱗片状充填材によ
り防錆性能が従来よりも向上し、かつ最も薄い膜厚の部
分でも２コート２ベークで塗装されることにより、従来
に比べて厚膜化を図ることができる。従って防錆性能が
一層向上する。

また鱗片状充填材にガラスフレークを用いれば、透明
性が損われないので第１塗膜はクリアとなり、２コート
２ベークの２層構造部分は全体がクリア塗膜となるの
で、従来と同様にアルミニウム素材の金属光沢を行かす
ことができる。

さらに本発明の塗装方法では、第１アクリル樹脂と第
３アクリル樹脂とはMw、Tgとも類似の構成である。従っ
て硬化した第１塗膜表面に第３塗膜を形成しても、第１
塗膜と第３塗膜との層間付着性に優れている。また第２
アクリル樹脂のMwは第３アクリル樹脂よりかなり高い値
であり、クリア塗料塗装時に混ざりあってアルミニウム
粉末の配向が乱れるのが防止されている。さらに第２ア
クリル樹脂のSp値と第１アクリル樹脂および第３アクリ
ル樹脂のSp値との差は1.2以下であり、Mwが高くとも層
間付着性が良好である。

すなわち本発明の塗装方法によれば、アルミニウム粉
末の配向が乱れたり光沢が低下したりするような不具合
が生じないので、美観に優れた塗膜を形成する事ができ
るとともに、各層間の付着性に優れた塗膜を形成するこ
とができる。

［実施例］ 以下実施例により具体的に説明する。なお以下にいう
部は全て重量部を意味する。

＜アクリル樹脂の合成＞ 攪拌機、温度計、還流冷却機の備わった反応容器にｎ
−ブタノール50部、キシレン50部を仕 込み、110℃に加熱後攪拌しながら第１表に示す組成の
モノマー混合物および開始剤を２時間かけて添加した。
その後110℃で１時間保持し、第１表に示す開始剤IIを
４時間かけて添加し１時間保持した後すみやかに室温ま
で冷却して各アクリル樹脂を合成した。得られた各アク
リル樹脂はそれぞれ50％の固形分を有し、そのMw、Tgお
よびSp値は第１表に示す値であった。なお、Sp値はSMAL
Lの方法により分子構造式から計算して得られた値であ
る。

（実施例１） （１）第１塗装工程 上記により合成されたアクリル樹脂ｅ−２（第１アク
リル樹脂）を固形分で100部、メラミン樹脂（ユーバン2
0SE−60、三井東圧化学（株）製）固形分で20部、およ
びガラスフレーク（マイクロガラスフレークCCF−325、
日本板硝子（株）製）20部を混合し、トルエン10部を加
えてよく攪拌して第１塗料を得た。この第１塗料を、酢
酸エチル70部、ソルベッソ150（シェル石油（株）製）3
0からなる混合溶剤で粘度15秒（フォードカップNO.4、2
0℃）に調製し、アルミニウム製試験板全面にエアスプ
レーにて乾燥膜厚が20μとなるように塗布した。

（２）第１乾燥工程 上記した第１塗料が塗布された試験板を５分間常温で
放置した後110℃で10分間焼付乾燥した。

（３）マスキング工程 上記第１塗膜の約半分の部分をマスキングテープによ
りマスキングした。

（４）第２塗装工程 アクリル樹脂ａ−２（第２アクリル樹脂）を固形分で
100部、メラミン樹脂（ユーバン20SE−60、三井東圧化
学（株）製）を固形分で20部、アルミニウム粉末のペー
スト（アルペースト77990N、東洋アルミニウム（株）
製）を15部、沈降防止剤（ディスパロン6900−20X、楠
本化成（株）製）15部、およびトルエン10部を加え、よ
く攪拌してメタリック塗料（第２塗料）を調製した。得
られたメタリック塗料を第１塗料を希釈する時に使用し
た混合溶剤にて粘度15秒（フォードカップNO.4、20℃）
に調製し、第１塗膜が形成されたマスキングされた試験
板表面に乾燥膜厚20μとなるようにエアスプレーにて塗
装した。

（５）第３塗装工程 次にフラッシュタイムとして３分間常温で放置し、マ
スキングテープを除去した後、アクリル樹脂ｅ−２（第
３アクリル樹脂）が固形分で100部、メラミン樹脂（ユ
ーバン20SE−60、三井東圧化学（株）製）が固形分で20
部、紫外線吸収剤（チヌビン328、チバガイギー（株）
製）１部およびソルベッソ150が10部からなるクリア塗
料を、ソルベッソ100が50部、ソルベッソ150が50部から
なる混合溶剤にて粘度27秒（フォードカップNO.4、20
℃）に調製し、エアスプレーにて乾燥膜厚30μとなるよ
うに塗装した。

（６）第２乾燥工程 上記により塗装された試験板を常温で５分間放置した
後140℃で20分間乾燥させ、本実施例の塗装方法を終了
した。

（７）試験 得られた試験片について、３コート部分の目視により
メタリック感（アルミニウム粉末の配向性）を評価し
た。またCK−60デジタル光沢測定器（スガ試験機（株）
製）により60度の鏡面光沢度を測定した。そして第１塗
膜の焼付け条件を120℃で20分とすること以外は同条件
で作成した試験片を用い、JIS−Ｋ−5400、6.15に従っ
てゴバン目試験を行って層間付着性を調べた。これらの
結果をまとめて第２表に示す。なお、第２塗料に用いた
第２アクリル樹脂のSp値とクリア塗料に用いた第３アク
リル樹脂のSp値との差ΔSpも併せて示す。また用いた各
アクリル樹脂のMw、Tg、Sp値をまとめて第３表に示す。

（実施例２〜実施例４） 第２表および第３表に示す各アクリル樹脂を用 い、実施例１と同様に各塗料を調製し、同様に塗装、試
験を行い結果を第２表および第３表に示す。

（比較例１〜比較例６） 第２表および第３表に示す各アクリル樹脂を用い、実
施例１と同様に各塗料を調製し、同様に塗装、試験を行
い結果を第２表および第３表に示す。

なお、比較例１および比較例２は第３アクリル樹脂の
Mwが本発明から外れるものであり、比較例３及び比較例
４は第２アクリル樹脂のMwが本発明から外れるものであ
り、比較例５および比較例６は第１アクリル樹脂のMwお
よび上記ΔSpの範囲が本発明から外れるものである。

（評価） 表より明らかに、各実施例の試験片は各比較例に比べ
メタリック感、光沢および各層の層間付着性に優れてい
る。これは各層の塗料に用いられた各アクリル樹脂の特
性値を所定の構成とした効果であることが明らかであ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小島 治男 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重量平均分子量が15000〜30000およびガラ
   ス転移温度が０〜50℃の第１アクリル樹脂を主ビヒクル
   とし該第１アクリル樹脂100重量部に対して鱗片状充填
   材が１〜100重量部含有された第１塗料を被塗物表面に
   塗布する第１塗装工程と、 該第１塗料が塗布された該被塗物を焼付乾燥して第１塗
   膜を形成する第１乾燥工程と、 重量平均分子量が30000〜60000およびガラス転移温度が
   −20〜20℃でかつ該第１アクリル樹脂との溶解性パラメ
   ータの値の差の絶対値が1.2以下の第２アクリル樹脂を
   主ビヒクルとし着色材を含有する第２塗料を該第１塗膜
   の少なくとも一部表面に塗布する第２塗装工程と、 重量平均分子量が15000〜30000およびガラス転移温度が
   ０〜50℃でかつ第２アクリル樹脂との溶解性パラメータ
   の値の差の絶対値が0.1〜1.2の範囲にある第３アクリル
   樹脂を主ビヒクルとするクリア塗料を少なくとも一部表
   面に塗布された該第２塗料表面および該第１塗膜表面に
   塗布する第３塗装工程と、 該第２塗料および該クリア塗料が塗布された該被塗物を
   焼付乾燥して該第１塗膜表面に該第２塗料からなる第２
   塗膜および該クリア塗料からなる第３塗膜を形成する第
   ２乾燥工程と、を順に実施することを特徴とする塗装方
   法。
2. 【請求項２】鱗片状充填材はアクリル樹脂100重量部に
   対し10〜30重量部含有されている特許請求の範囲第１項
   記載の塗装方法。
3. 【請求項３】第１乾燥工程は90〜120℃で５〜20分間焼
   付けて行う特許請求の範囲第１項記載の塗装方法。
4. 【請求項４】第２乾燥工程は120〜150℃で20〜40分間焼
   付けて行う特許請求の範囲第１項記載の塗装方法。
5. 【請求項５】被塗物はアルミニウム素材である特許請求
   の範囲第１項記載の塗装方法。
6. 【請求項６】鱗片状充填材はガラスフレークである特許
   請求の範囲第１項記載の塗装方法。
7. 【請求項７】鱗片状充填材は、厚さが１〜10μｍ、長さ
   が５〜50μｍ、アスペクト比が５〜10の形状である特許
   請求の範囲第１項記載の塗装方法。