JPS62193676A - 塗膜形成方法 - 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】 り東上立上月次！ 本発明は２コート１ベークによる塗膜の形成方法に関し
、さらに詳しくは、仕上り外観が極めてすぐれ、かつ、
省資源、公害対策上有利な塗膜形成方法に関する。

４米り用量 従来、美粧的外観が重要視される、自動車、二輪車、電
気製品などの外板は、平滑性、鮮映性、耐候性などの塗
膜性能に優れた塗膜を形成する有機溶剤希釈型熱硬化性
塗料で仕上げ塗装されている。その塗装方式としては、
一般に着色顔料および／またはメタリック顔料を配合し
た有機溶剤型熱硬化性エナメル塗料（以下「ベースコー
ト」と略す）を塗装し、風乾後有機溶剤型熱硬化性透明
クリヤー塗料を塗り重ねて、両塗膜を同時に硬化せしめ
る２コ一ト１ベーク方式（以下ｒＺｃｌｂ方式」と略す
）が主流である。

ところが近年に至って、塗装外観向上の要求が更に強く
、主として上塗塗着膜の平滑化を目的に各種レオロジー
コントロール剤の添加や、中塗塗膜に研ぎを入れるなど
の工程面での対策がはかられている。一方本来公害対策
上から開発されたハイソリッド型塗料は膜厚が得られ易
く、クリヤーとしての採用が外観向上に有利なことから
、従来ベースコートとの組合せで利用されることもある
。

−が、・　しようと　る、　屯 しかしながら前記した方法では、研ぎによる工数増と、
十分な外観向上が得られないという問題があり、さらに
従来のベースコートには多量の有機溶剤が配合されてお
り、省資源、公害発生防止などの観点からも好ましくな
い。そのためにハイソリッド化されたベースコートもあ
るが、有機溶剤の削減にはおのずと限界があり、さらに
、シルバー色等の淡色メタリー、りでは、仕上りの白さ
が得られにくいという欠点があった。

る５、の手。

そこで本発明者らは、前記した状況に鑑み、鋭意研究を
重ねた結果、ベースコートに特定の水性塗料を用いるこ
とによって、省資源、公害防止をはかると同時に特定条
件の強制乾燥との組合せで、極めて平滑で、仕上りの白
いメタリックカラー又はソリッドカラーのベースコート
塗膜を短時間で得ることに成功し、さらにトップクリヤ
ーを塗り重ね、加熱硬化することによって、仕」ニリ外
観が極めてすぐれ、塗膜性能のすぐれた２ｃｌｂ塗膜が
得られることを見出し、本発明を完成するに至った。

かくして本発明に従えば、被塗物に塗着したときの固形
分が１５〜４０重量％になるように調整したメタリック
顔料および／または着色顔料を含む水希釈性塗料を塗装
し、該塗膜を風速１ｍ／秒以上で温度が１００°Ｃ以下
の温風を用い、かつ風速［ｍ／秒］×温度［℃］×時間
［分］の値が５００〜５０００を満足する条件で強制乾
燥を行なったのち、その上に透明上塗塗料を塗り重ねて
、両者を同時に加熱硬化させることを特徴とする塗膜形
成方法に関する。

本発明において「塗着時の固形分」とは、スプレー塗装
等により被塗物に塗着したときの塗膜の不揮発分重量％
を言い、各種塗装機及び、塗装環境の諸条件（温度、湿
度、風速等）の影響を含めた、塗着液の状態を意味する
。

本発明の方法において、ベースコートとして後記する特
定の水希釈性塗料を用いることによって、有機溶剤を殆
どもしくは、全く含有しないため、省資源、公害防止に
役立ち、しかも特定の固形分を有する塗着膜を特定の温
風乾燥を行なうことにより、極めて平滑性にすぐれ、ア
ルミニウム顔料を含む場合でもアルミニウム顔料の配列
が極めて整った、ベースコート塗膜が得られ、その上に
透明トップクリヤーを塗り重ねることにより、平滑で仕
上り外観が極めて良好でしかも塗膜性能のすぐれた２ｃ
ｌｂ塗膜が得られるという特徴を有している。

本発明で用いる水希釈性のメタリック塗料又は、ソリッ
ドカラー塗料はその結合剤成分が水又は、水と親水性有
機溶剤との混合物に結合剤樹脂を分散した水分散性樹脂
展色剤かあるいは、該水分散性樹脂展色剤と水又は水と
親水性有機溶剤との混合物に結合剤樹脂を溶解せしめた
水溶性樹脂展色剤との混合物からなるものである。

前記の水分散性樹脂展色剤の具体例としては、アクリル
系樹脂が挙げられる。該アクリル系樹脂は、従来から公
知のノニオン系、アニオン系界面活性剤、水溶性樹脂な
どの分散安定剤の存在下でアクリルモノマーを重合する
ことによって調製される。重合に供されるアクリルモノ
マーとしては、例えばアクリル酸、メタクリル酸などの
α、β−エチレン性不飽和カルボン酸；メチル（メタ）
アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、プロピル
（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレートな
どの（メタ）アクリル酸エステル；ヒドロキシエチル（
メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アク
リレートなどのヒドロキシル基含有（メタ）アクリル酸
エステル；スチレン、（メタ）アクリルアミド、グリシ
ジルメタクリレート、酢酸ビニルなどの重合性不飽和モ
ノマーなどが挙げられる。

また、多段重合法により、最初にα、β−エチレン性不
飽和酸を全く含まないかあるいは少量含んだモノマーを
重合し、次いでα、β−エチレン性不飽和酸を多量に含
んだモノマーを共重合して得られる多段重合エマルジョ
ンが挙げられる。多段重合エマルジョンはアルカリ性に
することにより増粘し、本発明の目的に対し特に望まし
い。

次に前記した水分散性樹脂展色剤と併用される水溶性樹
脂は、従来から公知のものが用いられ、原則的には樹脂
を水溶化するのに十分な親木基、例えばカルボキシル基
（−ＣＯＯＨ）、水酸基（−ＯＨ）　、メチロール基（
−ＣＨ２０Ｈ）、　アミノ基（〜ＮＨ２）、　スルホン
基（−３ｏ３Ｈ）、ポリオキシエチレン結合子ＣＨ２Ｃ
Ｈ２０−）−などを導入したものであるが、最も一般的
なものはカルボキシル基を導入し、アルカリ塩を作って
水溶性としたものである。水溶化し得るカルボキシル基
の量は、樹脂の骨格や他の親木基の含有量、中和剤の種
類、中和当量によって変わってくるが少なくとも酸価は
３０以上を必要とする。上記水溶性樹脂は、アルカリ性
物質例えば水酸化ナトリウム、アミンなどで中和され完
全に水溶性化される。

水溶性樹脂の具体例としては、例えばアクリル樹脂系、
アルキド樹脂系、エポキシ樹脂系などが挙げられる。ア
クリル樹脂系としては、α、β−エチレン性不飽和カル
ボン酸、ヒドロキシル基、アミド基、メチロール基など
の官能基を有する（メタ）アクリル酸エステル、及びそ
の他の（メタ）アクリル酸エステル、スチレンなどを共
重合して得られる酸価３０〜１００及び水酸基節約２０
〜２００のものを挙げることができる。アルキド樹脂と
しては従来の溶剤型のアルキド樹脂と原料は同じで、多
塩基酸、多価アルコール、変性油を常法により縮合反応
させて得られるものである。また、エポキシ樹脂系とし
ては、エポキシ基と不飽和脂肪酸の反応によってエポキ
シエステルを合成し、この不飽和基にα、β〜不飽和酸
を付加する方法やエポキシエステルの水酸基と、フタル
酸やトリメリット酸のような多塩基酸とをエステル化す
る方法などによって得られるエポキシエステル樹脂が挙
げられる。

前記した水分散性樹脂展色剤と水溶性樹脂〜７５／２５
の範囲である。この範囲外であると温風乾燥性が劣り、
トップクリヤー塗装後も、十分な仕上りが得られ難くな
る。

本発明で用いる水希釈性塗料には、前記結合剤の他に、
架橋剤として、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
るアミン樹脂が用いられる。また顔料として通常塗料分
野で用いられ−る着色顔料、メタリック顔料、体質顔料
などが配合される。その他、顔料分散のために親水性有
機溶剤が少量用いられる。また、ムラ、タレ防止の目的
で有機又は無機系の増粘剤を用いることもできる。

本発明で用いる透明トップクリヤーは、従来から公知の
ものが用いられ、具体的には、例えば、アミノアルキド
樹脂、アクリル樹脂、アミンアクリル樹脂、アミノオイ
ルフリーアルキド樹脂、シリコンポリエステル樹脂、フ
ッ素樹脂、ウレタン樹脂系塗料があげられる。望ましく
は、公害防止の観点から、ハイソリッド型が良く、更に
粉体塗料を用いることも出来る。

本発明方法の具体的実施態様は例えば次のようである。

ｌ）前記組成からなる水希釈性塗料の塗着時固形分の調
整は、目標とする塗着時固形分より１〜５％低い値に脱
イオン水を用いて調整してスプレー塗装時の固形分とす
る。必要に応じ、増粘剤を加え、粘度を２０００〜６０
００ｃｐｓ　／６ｒｐｍ、Ｂ型粘度計に調整した後、被
塗物に１０〜４０角の乾燥膜厚になるようにスプレー塗
装を行なう。塗着時固形分が１５重量％未満であると隠
ぺい力が劣り、４０重量％を超えると平滑な塗膜が得ら
れなくなる。

２）ついで、強制乾燥を行なうに当り、風速１ｍ／秒以
上で温度が１００’Ｏ以下の温風を用い、風速［ｍ／秒
］×温度［°Ｃ］×時間［分］の値が５００〜５０００
を満足する条件で強制乾燥を行なうが、前記値が５００
以下であるとその後の工程に於いてワキの発生、光沢の
低下、ムラ等の塗膜欠陥が発生し、他方５０００以上で
は、ベースコート塗面の肌アレ、ムラ、及び被塗物が冷
えきらないために次工程のクリヤー塗装に支障をきたす
。

３）ついで、透明トップクリヤーを２０〜５ｏルの乾燥
膜厚になるように静電スプレー塗装により塗り重ねる。

４）通常のセツティングを行なったのち、１２０〜１５
０℃、３０〜２０分加熱して硬化塗膜とする。

の−よび 本発明の２ｃｌｂ塗膜形成方法において、ベースコート
の塗着時固形分を１５〜４０重量％に調整し、風速１ｍ
／秒以上で温度が１００’０以下の温風を用い、風速［
ｍ／秒］×温度［℃］ｘ時間［分］の値が５００〜５０
００で乾燥を行なうことにより、極めて体積収縮率の大
きいベースコート塗膜が効率的に得られる。即ち、体積
収縮率が大きいことにより、塗着時に発生した塗面の凹
凸は極度に平滑化され、同時にアルミニウム等のメタリ
ック顔料は、被塗物に沿ってより平行に配列するために
、極めて平滑で輝きのある塗膜が得られる。また前記乾
燥条件を採用することにより、仕上りを損なうことなく
、効率的に所期の体積収縮を得ることが出来るので、自
動車、家電等の連続生産では、塗装ラインスペース、生
産効率の点からも極めて有効である。

加えるに、従来溶剤型ベースコートでは、吹付作業性の
制約から、クリヤー塗料よりも、塗装時において、有機
溶剤を多量に必要としたが、このベースコートを水性化
することにより、有機溶剤の使用量を大幅に削減でき、
省資源及び公害防止上、極めて大きな効果が得られる。

実施例 本発明を実施例にも七すいて説明する。なお、部および
％は重量部および重量％を示す。

〔試料の作成〕

１、被塗物の作成 ポ〉プライト＃３ｏ３ｏ（日本パーカーライジング社製
、リン酸亜鉛処理）で表面処理した鋼板に、ニレクロン
篇９２００（関西ペイント社製、エポキシ樹脂系カチオ
〉電着塗料）を電着塗装し、その上にアミラックＮ−２
シーラー（関西ペイント社製アミンポリエステル樹脂系
中塗塗料）を塗装したものを用いた。

２、ベースコート用水性樹脂の製造 １）アクリル樹脂水分散液（Ｗ−１）の製造反応容器内
に、脱イオ〉水１１３部、３０％Ｎｅｗｃｏｌ　　７０
７８　Ｆ　　（界面活性剤、日本乳化剤社製）５部、５
％過硫酸アシモニクム水溶液１゜都および下記の単量体
混合物２０８Ｉｓを加え７５℃に加熱する。

ついで下記の単量体混合物８０部を２時開にゎたって定
量ポンプを用いて加える。添加終了後７５℃で１時間熟
成し、３０℃で２００　ｍｅｓｈのナイロンクロスで一
過を行なった。得られた水分散液は不揮発分４４％、ガ
ラス転移温度（ＴＶ）は４１℃であった。このものにさ
らに脱イオン水を加えジメチルアミノエタノールでｐ　
Ｈ７，５にＭ％し４０％アクリル樹脂水分脚液Ｗ−１を
得た。

単量体混合物 メタクリル酸メチル　　　　　　　　　５０部スチレン
　　　　　　　　　　　　　　　１゜アクリル酸ブチル
　　　　　　　　　　２７アクリル酸　　　　　　　　
　　　　　　　３メタクリル酸２−ヒドロキシエチル１
゜２）アクリル樹脂水分散液（Ｗ−２）の製造反応容器
内に、脱イオン水１４０部、３０％Ｎｅｗｃｏｌ　　７
０７８　Ｆ　２．５部および下記の単量体混合物（１）
１部を加え、窒素気流中で攪拌混合し、６０℃で３％過
硫酸アシモニクム３部を加える。

ついで８０℃に温度を上昇せしめた後、下記の単量体混
合物（１）　９９部、３０％Ｎｅｗｃｏｌ　７０７　Ｓ
　Ｆ−Ｉ午− ２．５部、３％過硫酸アンモニウム４部および脱イオ〉
水４２部からなる単量体乳化物を４時間かけて定量ポン
プを用いて反応容器に加える。添加終了後１時間熟成を
行なう。

さらに、８０℃で下記の単量体混合物（２）を１．５時
間かけて反応容器に加え、添加終了後１時間熟成し、３
０℃で２００　ｍｅｓｈのナイロンクロスで一過した。

このものにさらに脱イオン水を加えジメチルアミノエタ
ノールでｐＨ７，５に調整し、Ｔｆ４６℃の２０％アク
リル樹脂水分散液Ｗ−２を得た。

単量体混合物（υ メタクリル酸メチル　　　　　　　　　５５部スチレン
　　　　　　　　　　　　　　　１０アクリル酸ｎ−ブ
チル　　　　　　　　　　９アクリル酸２−ヒドロキシ
エチル　　　　５メタクリル酸　　　　　　　　　　　
　　１単量体混合物（２） メタクリル酸メチル　　　　　　　　　　５部アクリル
酸ｎ−ブチル　　　　　　　　　７アクリル酸２−エチ
ルへキシル　　　　　５メタクリル酸　　　　　　　　
　　　　　　３３０％Ｎｅｗｃｏｌ　　７０７８　Ｆ　
　　　　　　　　（１，５３％過硫酸アンモニウム水溶
液４ 脱イオ〉水　　　　　　　　　　　　　３０３）アクリ
ル樹脂水溶液（Ｗ−３）の製造間「容器にプチルセロソ
°ルブ６０部およびイソブチルアルコール１５部を加え
窒素気流中で１１５℃に加温する。１１５℃に達したら
アクリル酸ｎ−ブチル２６部、メタクリル酸メチル４７
部、スチレン１０部、メタクリル酸２−ヒドロキシエチ
ル１０部、アクリル酸６部およびアゾイソブチロニトリ
ル１部の混合物を３峙間かけて加える。添加終了後１１
５℃で３０分同熱成１）　、アゾビスイソブチロニトリ
ル１部とブチルセロソルブ１１５部の混合物を１時間に
わたって加え、３０分間熟成後５０℃で２００メツシユ
ナイロンクロスで一過する。

得られた反応生成物の酸価は４８、粘度Ｚ４（ガードナ
ー泡粘度計）、不揮発分５５％、ＴＰ４５℃であった。

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オることによって５０％アクリル樹
脂水溶液を得た。

３、ベースコートの！Ｍ造 １）水性メタリック塗料Ｍ−１の製造 アクリル樹脂水分散液Ｗ−２２７５部 アクリル樹脂水溶液Ｗ−３４０ サイメル３５０　　　　　　　　　　　２５（三井東圧
化学社製、アミノ樹脂） アルミペーストＡＷ−５００Ｂ２０ （旭化成メタルズ社ｆＲ） ブチルセロソルブ　　　　　　　　　　２０脱イオン水
　　　　　　　　　　　　２５３を混合し、チクゾール
に一１３０Ｂ（共栄社油脂化学工業社製増粘剤）を添加
して、Ｂ型粘度計（ローター回転数６ｒｐｍ）で３００
０　ｃｐｓ　　に調整して水性メタリック塗料Ｍ−１を
得た。

２）水性メタリック塗料Ｍ−２の製造 前記の水性メタリック塗料Ｍ−１に脱イオン水をさらに
５０７部追加し、同様に粘度を調節して水性メタリック
塗料Ｍ−２を得た。

３）水性メタリック塗料Ｎ１−３の製造アクリル樹脂水
分散液Ｗ−１１３７，５部アクリル樹脂水溶液Ｗ−３４
０ サイメル３５０　　　　　　　　　　２５アルミペース
トＡＷ−５００Ｂ２０ プザルセロンルプ　　　　　　　　　２０脱イオン水　
　　　　　　　　　　　４３を混合し、チクゾールに一
１３０Ｂを添加して、Ｂ型粘度計（ローター回転数６ｒ
ｐｍ）で２５００ｃｐｓ　　に調整して水性メタリック
塗料Ｍ−３を得た。

４）水性メタリック塗料Ｍ−４の製造 前記の水性メタリック塗料Ｍ−３に、脱イオン水をさら
に４０部追加し、同様に粘度を調節して水性メタリック
塗料Ｍ−４を得た。

５）水性メタリック塗料Ｍ−５の製造 アクリル樹脂水分散液Ｗ−２２２５部 アクリル樹脂水溶液Ｗ−３６０ サイメル　　　　　　　　　　　　　　２５Ｉ８− アルミペーストＡＷ−５００Ｂ２０ ブチルセロソルブ　　　　　　　　　　２０脱イオン水
　　　　　　　　　　　　２８３を混合、前項同様に粘
度を調整して、水性メタリック塗料Ｍ−５を得た。

６）水性臼エナメル塗料Ｓ−１の製造 アクリル樹脂水溶液Ｗ−３４０部 チタン白　　　　　　　　　　　　　　１００ブチルセ
ロソルブ　　　　　　　　　　２０をペブルミルにて５
μ以下まで分赦し、アクリル樹脂水分散液Ｗ−２２７５ サイメル３５０　　　　　　　　　　　２５脱イオン水
　　　　　　　　　　　　１１１を加え、前項同様に粘
度を２５００　ｃｐｓに調節し水性臼エナメル塗料Ｓ−
１を得た。

４、トップコートの製造 １）トップコートＴ−１の製造 〈トップコート用アクリル樹脂の製造〉メチルアクリレ
ート２５部、エチルアクリレート２５部、ｎ−ブチルア
クリレート３６，５部、２−ヒドロキシエチルアクリレ
ート１２都、アクリル酸１．５部と重合開始剤（α、α
′−アゾビスイソブチロニトリル）を用いてキシレン中
で重合し、樹脂固形分６０％のアクリル樹脂溶液を得た
。樹脂の水酸基価は５８、酸価は１２であった。

本樹脂とニーパン２０５Ｅ（三井東圧化学■製、ｎ−ブ
チル化メラミン樹脂）を固形分比で７５／２５になるよ
うに混合し有機溶剤（スワソール＃１５００）で粘度を
２５秒（７オ一ドカツプ４４／２０℃）に調整してトッ
プニー）Ｔ−１を得た。

２）トップコートＴ−２の製造 上記トップコートＴ−１のメラミン樹脂（ニーパン２０
ＳＥ）の代りにデュラネート２４Ａ（旭化成工業社製、
ヘキサメチレンジイソシアネートの水アダクト体）をＯ
Ｈ／ＮＣ０＝１／１（モル比）になるように混合し、同
様に粘度を調整してトップクリヤーＴ−２を得た。

３）トップコートＴ−３の製造 スチレン２０都、メタクリル酸メチル４３部、アクリル
酸ｎ−ブチル１８部、アクリル酸エチル３ｆｌＳ、メタ
クリル酸グリシジル１３都、メタクリル酸ヒドロキシエ
チル３部およびドルオール１００部を攪拌機と還流冷却
器を具えた３ツロフラスコに投入し、これに過酸化ベン
ゾイル１゜５部を加えて、内容物の温度が９０〜１００
℃になるように加熱した。この温度に３時間保った後、
過酸化ペンソイル２部をさらに加えて、４時間上記温度
に保持し、共重合を完了せしめた。このようにして得ら
れた共重合物を放冷、固化させた後、粉砕機により６メ
ツシユの篩を通過する微粒に粉砕してアクリル樹脂粉末
を調製した。

アクリル樹脂粉末　　　　　　　　　１００部デカンジ
カルボン酸　　　　　　　　　１３塗面調整剤　　　　
　　　　　　　　　　１（三菱モシサ〉ト化成株式会社
製品、モダフロー）１１４部 上記の配合物を加熱ロールによって約１００℃で１０分
間溶融・混練し、冷却後、２０〜１００μの粒度に微粉
砕して、トップニー）Ｔ−３を製造した。

２１一 実施例１〜７および比較例８〜１３ 前記で得られたベースコートおよびトップコートを被塗
物に下記の条件で塗装した。得られた塗膜の性能試験結
果を第１表に示す。なお、乾燥条件、焼付条件、塗着時
固形分、膜厚などの条件については第１表に従った。

スプレーガン：デビルビスＪＧＡ５０２エアー圧　　：
５Ｋｇ／ｃｄ ガン距離　　：３５ｃｒｎ 塗装ブース温度＝２５℃ ｌｌ　　　風速：０．５ｍ／秒 ／ｌ　　湿度＝７０％ −λλ−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被塗物に塗着したときの固形分が１５〜４０重量％にな
   るように調整したメタリック顔料および／または着色顔
   料を含む水希釈性塗料を塗装し、該塗膜を風速１ｍ／秒
   以上で温度が１００℃以下の温風を用い、かつ風速［ｍ
   ／秒］×温度［℃］×時間［分］の値が５００〜５００
   ０を満足する条件で強制乾燥を行なったのち、その上に
   透明上塗塗料を塗り重ねて、両者を同時に加熱硬化させ
   ることを特徴とする塗膜形成方法。