JPS6143439B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は自動車車体に経済的に強力な防錆塗装
を付与する塗装方法に関する。 近時、高速道路の発達により走行速度が増大す
るに伴い走行中自車あるいは対向車が飛散させる
砂礫の衝撃による塗膜の損傷（所謂チツピング現
象）、更にはそれに加えて冬期の寒冷地に於て凍
結防止のため散布する岩塩などの腐蝕性凍結防止
剤に起因する腐蝕（所謂塩害）の問題が重大にな
つているが、本発明はかかる損傷、腐蝕に対し
て、強力な防御効果を与える防錆塗装方法に関す
る。 自動車車体の防錆は、前述の如く、高速走行に
よるチツピング現象の多発化、岩塩など腐蝕性凍
結防止剤の多用化および岩塩と共にスリツピ防止
に散布される砂礫類による塗膜傷の発生などの腐
蝕環境の悪化、必要耐用年数の増大、高速走行に
より更に加えられた安全性の要求などからますま
す強く求められてきており、これの向上は業界の
重要課題の一つである。 自動車車体の防錆対策は種々研究されてきた。
例えば塗料および塗装面では、防錆下塗りとして
アニオン型電着塗装の採用と、それに使用する塗
料のその後の品質向上、カチオン型電着塗料の採
用、静電粉体塗装および粉体電着塗装の開発およ
び採用などがある。 電着塗装に於てはカチオン型塗料の開発により
防錆力の大幅な改良が期待しうるが、最大限厚が
約30μであり、高速走行時飛散衝突する砂礫の衝
撃により生ずる塗膜の破損は避け得ない。 また粉体塗料から得られる塗膜は極めて強靭で
しかも厚膜が得られるため、かかる要求に対して
極めて有効なことが認められ実用されている。粉
体塗料をこの防錆に使用する塗装方法ではリン酸
亜鉛などの化成処理を施した車体に、まず静電粉
体塗装あるいは粉体電着塗装を施し、これを焼付
け、架橋硬化せしめてから、前記塗装されていな
い車体内部を電着塗装させ更に焼付けて架橋硬化
せしめることになつている。この塗装方法は明ら
かにチツピングに対して極めて有効な防御効果を
有するが、粉体塗装面と電着塗装面の境界部に薄
膜の境界線を生じさせこの境界線が防錆力に劣る
欠点があつた。かかる粉体塗装を先に施し、後に
電着塗装する方式をリバース塗装方式と呼称す
る。 この現象は更に詳しく説明すると、前段の塗装
で塗着した粉体粒子は、ついで加熱溶融されて流
動するが、粒子がダスト状にまばらに塗着した部
分は、非連続状に流展した粒子の周辺部は薄膜と
なる。この部分は薄膜ではあるが、硬化された状
態であるため電気的に絶縁性をもつため、後段の
電着塗装で塗着されず、そのまま薄膜状態で残存
してしまう。前段が静電粉体塗装の場合は、周辺
部が前述の如くまだらな帯状に、また粉体電着塗
装の場合は、線状に薄膜部分を生ずる。 粉体塗装を先に施し、これを硬化させた後残存
した未塗装部分に電着塗装する塗装方法をリバー
ス方式と呼称する。 また、自動車車体の防錆塗装として、前記の基
本的な防錆下塗り工程に加えて、床下面、タイヤ
ハウス、サイトシール外面、フロントおよびリヤ
ーエプロン部など特にチツピング損傷をうけ易い
部位には必要に応じてウレタン系、塩化ビニル
系、ビチユーメン系などの樹脂からなる特殊防錆
塗料を厚膜に塗装して衝撃傷を防いでいる。さら
に塗膜の損傷した部分よりの発錆を防ぐために車
体の必要な部分には亜鉛メツキ鋼板、ジンクロメ
タル鋼板などの所謂防錆鋼板を使用することが行
われている。これらの防錆鋼板の多くは未だプレ
ス加工性、溶接性などの生産性面に於て問題を残
すと共に、高価である。上記の如く車体の防錆処
理上に於ては、現状では未だ品質上、工程上、経
済性などの諸面に於て改善すべき点を残してい
る。 本発明者らは鋭意研究の結果、リバース塗装方
式を基本的に改良することにより極めて、合理的
であり、かつ優れた防錆性能を得る塗装方式を発
明した。 本発明による塗装方法によれば、耐チツピング
性の必要とされる車体外板部に従来実用されてい
る塗料の内最も耐チツピング性の優れた粉体塗料
を施し、しかも境界線の問題を生ずることなく、
粉体塗装されない未塗装部に電着塗装される。従
来のリバース方式に比較して焼付炉の減少、工程
簡略化などの経済効果も有する。 本発明による塗装方法は車体全体を(i)粉体電着
塗装、(ii)電着塗装、(iii)前記(i)および(ii)の工程で
作
成された複合塗膜を同時に焼付け硬化せしめる工
程の３工程の他に(i)と(ii)の工程の間に水洗工程
と、架橋までは至らない水切り乾燥工程を含ませ
ることからなる。即ち、リン酸亜鉛などの化成処
理を施した車体を、まず粉体電着塗装し、次いで
架橋硬化に至らない程度の水切り乾燥したのち電
着塗装する。しかる後水洗工程を経て焼付け架橋
硬化する。 本方式の如く、かかる粉体電着塗装を先に施
し、これを架橋硬化せしめずに後段の電着塗装を
施す方法をウエツトリバース塗装方式と呼称す
る。 かかるウエツトリバース方式によれば前段の粉
体電着塗装による塗膜は硬化されずに電気的絶縁
性にとぼしい状態のまま後段の電着塗装を行うた
め、リバース方式では境界線となるべき、粉体電
着塗装により薄膜に塗着した部分が、逆に薄膜な
るが故にそれだけ大きな導電性を有するため、電
着塗装が行われ、リバース方式での境界線の問題
は完全に解決された。 以下に本発明の工程を更に詳細に説明する。先
ず前記(i)の粉体電着塗装工程に於ては、苛酷なチ
ツピングと塩害による腐蝕条件に耐えうる強靭さ
と厚膜、かつ、防錆性能に優れた塗膜がほぼ車体
全体に塗着される。しかし、複雑な形状部は不充
分にまたは未着状態となることがある。 粉体電着に使用される塗料は、水稀釈性カチオ
ン性樹脂からなるバインダーと合成樹脂粉体を主
成分とする。これらのバインダーおよび粉体を水
中に溶解あるいは分散懸濁させて塗装浴とする。
粉体（P₀）とバインダー（Ｂ）はP₀/B比で大凡5/
１〜0.5~1望ましくは3/1〜5/1の重量比で存在さ
せる。塗装浴は上記主成分を大凡10〜20重量％を
含み、主成分以外には水および若干の有機溶剤お
よび添加剤（顔料等）を含有する。 粉体電着塗装は通常所定のリン酸亜鉛化成処理
を施した被塗物を浴中に入れ、被塗物を負極とし
て電圧50〜600V、時間10〜180秒、浴温15〜35
℃、望ましくは電圧100〜400V、時間20〜60秒、
浴温20〜30℃の条件で直流を印加し塗装する。こ
れらの塗装条件は求める膜厚、つきまわり性など
により変更することができる。 車体に有効に使用しうる組成範囲は浴液の前記
P₁/B比で5/1〜0.5~1の間に限定される。即ち、
P₀が5/1をこえて多量に含まれる場合は、所望す
る程度の仕上り性、つきまわり性が得られず、あ
るいは次工程の電着塗装の際粉体の脱落現象など
の不具合を生じ易く、また0.5~1を超えて少ない
場合は、耐チツピングに必要な塗膜厚が得られな
い。 上記粉体電着塗装に使用する粉体成分は、次の
展色剤群に、周知の顔料を常法により混練し、粉
砕することにより作成する。展色剤はエポキシ樹
脂が有用である。このエポキシ樹脂にポリエステ
ル樹脂、石油樹脂、フエノール樹脂、ブチラール
樹脂、スチレン樹脂、キシレン樹脂、ケトン樹
脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ロージンなどの合
成および天然樹脂を任意の割合で混合配合するこ
とができる。 エポキシ樹脂は、粉体塗料を調製するに適した
分子量、溶融点、エポキシ当量を有するものであ
れば、公知の何如なるものでもよい。有用なエポ
キシ樹脂は、ビスフエノールＡのようなポリフエ
ノールのポリグリシジルエーテルであるが、他に
ノボラツク樹脂とのポリグリシジルエーテル、多
価アルコールとのポリグリシジルエーテル、多価
カルボン酸とのポリグリシジルエーテル、ポリブ
タジエンをエポキシ化したエポキシドなども利用
できる。市販されているエポキシ樹脂の商品名と
しては、シエル社「エピコート」、チバ社「アラ
ルダイト」、大日本インキ社「エピクロン」、ダウ
社「DER”“DEN」、住友化学社「スミエポキ
シ」などがある。エポキシ樹脂の硬化剤として
は、アミン、アマイド誘導体、酸無水物、各種イ
ソシアネート、イソシアヌレート、尿素、メラミ
ン樹脂、アミジン、イミドなどが挙げられるが、
塗膜外観および塗膜性能からみると、ブロツクさ
れたイソシアネート系の硬化剤が好ましい。 粉体は上記のエポキシ樹脂、ブレンド樹脂、硬
化剤、顔料類、添加剤類を必要に応じて配合し、
プレブレンド、プレ粉砕、熱混練、冷却、粉砕し
て得る。更に望ましくは少なくとも20μ以下の微
粒子に粉砕する。 バインダーとして使用する、カチオン性水稀釈
性樹脂は以下に記すようにして調整する。先に記
してエポキシ樹脂では特に１分子当り２コ以上の
エポキシ基を有するエポキシ樹脂に対し一級もし
くは二級アミンを付加し、更に酸性化合物により
中和して水稀釈性カチオン樹脂をうる。エポキシ
樹脂は部分的に脂肪族、芳香族、モノカルボン
酸、あるいはアクリル酸、メタクリル酸の如きモ
ノカルボン酸によりエステル化されていてもよ
く、またポリオール類による部分エーテル化物で
もイソシアネートとの付加物でもよい。付加され
るアミン類はモノアルキルアミン、モノアルカノ
ールアミン、ジアルキルアミン、ジアルカノール
アミン、脂環式アミン、ポリアミンなどが使用で
き、いずれも主エポキシ樹脂およびこれに各種の
ブレンドされる樹脂を含めた展色剤類全体が安定
な水稀釈性カチオン樹脂になるに必要なだけのア
ミン付加を行う必要がある。上記アミンを付加さ
せたカチオン性樹脂を酢酸、ギ酸、リン酸、ホウ
酸、クエン酸、プロピオン酸、乳酸の如き有機あ
るいは無機の酸性化学物により任意の中和度に中
和し、水溶性化させる。かくして得た水稀釈性カ
チオン性樹脂は適量の水で稀釈し、バインダー液
としこれに前記粉体を分散懸濁させて粉体電着塗
装浴液をうる。分散を容易にしあるいは安定化さ
せるために若干の有機溶剤あるいは添加剤を使用
することもある。 粉体電着塗装後、場合により常法による水洗を
行い、更に水切り乾燥を架橋硬化を生ぜしめない
程度まで行つてから前記(ii)の電着塗装を施す。 電着塗装には、アニオン性、およびカチオン性
のいずれでも採用しうるが、仕上り性、採用しう
る条件幅の許容性などからカチオン性電着塗装が
望ましい。電着塗装浴はその種類によりカチオン
性あるいはアニオン性の水稀釈性樹脂と顔料を主
成分として大凡５〜20重量％含み主成分以外に水
および若干の有機溶剤、添加剤、中和剤などを含
む。 電着塗装は通常電圧100〜600V、時間60〜180
秒、浴温15〜35℃、望ましくは電圧100〜400V、
時間120〜180秒、浴温20〜30℃で行う。これらの
条件は求める膜厚、つきまわり性などにより任意
に変更することができる。乾燥膜厚で通常10〜30
μの防錆力に優れた塗膜をうる。 電着塗装に使用しうる塗料は、周知のカチオン
およびアニオン性、電着塗料の中から選ぶことが
でき、カチオン系においてはマレイン化油系、ポ
リブタジエン系、エポキシエステル系、アクリル
系、フエノール系あるいはこれらの混合系などの
樹脂を使用したものであり、またカチオン系に於
ては、エポキシ系、エポキシウレタン系、アクリ
ル系、ポリアマイド系等あるいはこれらの混合系
の樹脂を使用したものが挙げられる。 前段の粉体電着塗装と後段の電着塗装は、各々
の熱溶融特性、硬化特性が近似し、しかも相溶性
ある場合に於て最も好ましい組合せであり、この
意未で、エポキシ系あるいはエポキシウレタン系
を主とする樹脂を使用したカチオン電着塗装が最
も好ましい。 上記樹脂を展色剤として常法により顔料および
若干の有機溶剤添加剤、中和剤の異常を生ぜしめ
ない範囲内に於て添加し製造される。 粉体電着塗装と電着塗装の間の水切り乾燥は、
両者により形成される複合塗膜の仕上り性を向上
させるために必須の工程である。即ちアニオン電
着塗膜、あるいは粉体電着塗膜と熱溶融性、硬化
性、相溶性などの大幅に異なるカチオン電着塗膜
の間に於ては、複合塗膜に肌あれ、ワキなどの塗
膜欠陥を生じ易く、粉体電着塗膜を加熱硬化せし
めずに溶融を生ずる程度（60〜150で30〜10分
間）までを限度とする水切り乾燥を行なうことに
より前記の如き欠陥を改良する。 粉体電着塗膜に架橋硬化を生ぜしめる程度以上
の乾燥は粉体電着塗膜と電着塗膜の塗装を境界線
を明瞭に生ぜしめるため好ましくない。アニオン
電着塗装を施す場合は前段の粉体電着塗装浴液が
後段の電着塗装浴液に混入し、その安定性、仕上
り性を損うことを防ぐため中間の水洗工程を必須
とし、また前述した如く、双方の塗料成分を含む
複合塗膜の仕上り性は、両塗料の熱溶融性、硬化
条件、相溶性などにより決定されるものであり、
アニオン電着塗膜の如きこれらの特性が相互に大
幅に異なるものとの組合せに於ては粉体電着塗膜
の上に更に電着塗膜が形成されて生ずる複合塗膜
の生成を防ぐ意未でも若干の粉体電着塗膜の溶融
を生ずる程度までの水切り乾燥を中間に入れるの
が必要である。 これらの工程を経て形式された塗膜は外板部即
ち強力なチツピング衝撃に対して防錆を必要とす
る部位に於て、30〜100μの膜厚を有する粉体電
着膜あるいは粉体電着／電着複合塗膜をまたサイ
ドシール内部などのボツクス構造内部あるいは内
板部に於ては大凡10〜30μの電着塗膜を得しかも
両塗膜間に薄膜となる境界部は生じない。 本発明のウエツトリバース方式による自動車車
体の塗装方法は前述の如く、特に外板部にチツピ
ング対策としての強ジンな厚膜を施すことにより
得られる防錆性の他に従来工程に比較して工程の
簡素化による経済性、補助的防錆材料、防錆鋼板
の使用を省略または減少などを極めて合理性に富
んだ塗装方式である。 以下に実施例により更に詳細に説明する。文中
部および％は重量基準である。 浴液の調整方法 粉体電着塗装浴液は次の如くして作つた。 水稀釈性カチオン性樹脂は、エピコート＃1001
（商標名：エポキシ樹脂、シエル社製品）488部、
ジエタノールアミン105部、イソプロピルアルコ
ール250部を80〜850℃で３時間還流下に反応させ
て、液状のアミノエポキシ樹脂を得た。 また合成樹脂微粉体としてはエピコート＃1004
（シエル社製）40部、アダクトＢ―1065（フエバ
社製）30部、酸化チタンＲ―550（石原産業社
製）29部およびカーボンブラツクMA―100（三
菱化成社製）１部を粉体塗料製造の常法により、
エクストルーダーで溶融混練し、衝撃式粉砕機で
粉砕し平均粒径７μのエポキシ樹脂を主体とする
微粉体を得た。 バインダーとしての前記カチオン性樹脂143部
に、氷酢酸6.2部および脱イオン水500部を加え、
デイソルバーで充分、撹拌し、次いで前記微粉体
の280部を加えデイソルバーで30分間撹拌混合
し、分散させた後固形分15％になるまで脱イオン
水で稀釈した。 この溶液の特徴はpH5.2、P₁/Bi比は2.8~1であ
つた。 カチオン電着浴は次の如くにして調整した。 エピコート＃1004 336部、エピコート＃1001
143部、エチルセロソルブ140部を混合撹拌し完全
に溶解させる。50℃に昇温し、ジエタノールアミ
ン59部、イソプロピルアルコール20部の溶液を１
時間かけて撹拌下に投入した。投入後80〜85℃に
３時間保持した。アダクトＢ―1065 202部、エチ
ルセルソルブ100部の溶液を、上記に撹拌下に30
分かけて投入し、更に１時間30分、80〜85℃に保
持し、アミノエポキシイソシアネート樹脂をえ
た。 前記カチオン性樹脂を用いて電着塗料製造の常
法により中和剤として酢酸、顔料として酸化チタ
ンおよびカーボンブラツクを使用して製造し純水
で所定濃度まで稀釈してカチオン性電着浴を得
た。その浴液の特数はpH5.4、灰分25％、中和度
75％、加熱残分13％であつた。 アニオン性電着浴は次の如くして調整した。 既知の処法によるポリボタジエン系樹脂よりな
るアニオン性樹脂、中和剤としてトリエチルアミ
ン、顔料として酸化チタンおよびカーボンブラツ
クよりなる電着浴を調整した。その浴液の特数は
pH7.8、灰分26％、加熱残分13％であつた。 実施例 １ 塗装に供する自動車車体は予めリン酸亜鉛化成
処理（ボンデライト＃137T）を施した後純水で
充分清浄になるよう水洗し150℃で水切り乾燥を
行つた。 この車体を粉体電着塗装浴に全没した後車体を
陰極として直流を通電せしめ粉体電着塗装を行つ
た。粉体電着塗装条件は、電圧400V、通電時間
40秒、浴液温度27℃、極間距離（最小）40cm、極
比は車体外板部分面積と対極の比で大凡1/1の面
積比であつた。 車体を浴より引き上げた後充分水洗を行ない次
いで80〜150℃で15分間水切乾燥を行つてからカ
チオン性電着塗装浴に全没し、電着塗装した。電
着条件は、電圧250V、通電時間（通電開始より
出槽まで）210秒、浴液温度28℃、極間距離（最
小）45cm、極比は外板面に対して大凡対極が２倍
であつた。出槽後充分水洗を行つてから80〜100
℃で水切り乾燥を行つた後190℃で20分焼付けて
架橋硬化せしめた。 比較例 １ 実施例１と同条件で粉体電着塗装を行つた後、
水洗工程、80〜100℃での水切り乾燥を経て、180
゜で15分焼付けて架橋硬化せしめた。この車体を
冷却後、電着塗装浴へ全没させ実施例１と同じ条
件で電着塗装した。 出槽後、水洗工程、80〜100℃での水切り乾燥
を経て、190℃で20分焼付けて架橋硬化せしめ
た。 比較例 ２ 実施例１における粉体電着塗装後の水切り乾燥
を行なわれない他は実施例１と同様にして塗膜を
形成した。 実施例１および比較例１および２で得た車体は
常法により外板部のみ中塗りおよび上塗りを施
し、試験に供した。試験結果を対比させまとめる
と第１表のとおりであつた。

【表】

【表】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 自動車車体に対して防錆下塗り塗装を行うに
   当り、まず車体全体を(A)カチオン性水稀釈性合成
   樹脂バインダーと(B)常温では固体であり、加熱す
   れば溶融する合成樹脂微粉体とを必須成分として
   含有し、(A)／(B)が重量比で１〜0.5〜５である粉
   体電着塗料浴中で粉体電着塗装し、次いで形成さ
   れた塗膜の溶融を生ぜしめるが、架橋硬化を生ぜ
   しめない程度に水切り乾燥し、次いで塗膜を硬化
   せざる状態でアニオン性またはカチオン性樹脂組
   成物を含む電着塗料浴中でで車体全体を電着塗装
   し、しかる後水洗工程を経て焼付硬化させること
   を特徴とする自動車車体の下塗り防錆塗装方法。