JPH0568932A

JPH0568932A - 塗装方法

Info

Publication number: JPH0568932A
Application number: JP23643691A
Authority: JP
Inventors: Shinji Sasaki; 真二佐々木; Yoshiaki Marutani; 義明丸谷; Hiroyuki Uemura; 浩行植村
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1991-09-17
Filing date: 1991-09-17
Publication date: 1993-03-23

Abstract

(57)【要約】【目的】低分子量の塗料組成物を用い、それの「た
れ」の防止と、塗面の被膜の仕上がり肌向上という相反
する要求を同時に解決する方法を提供する。【構成】低分子量の低温硬化型の塗料組成物を膜厚大
なる下層とし、低分子量の高温硬化型の塗料組成物を膜
厚小なる上層として被塗装物に積層塗布し、まず低温キ
ュア処理を行い、つぎに高温キュア処理を行い、引き続
き焼付け処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、低分子量の樹脂あるい
はその組成物を塗料組成物として使用する場合の、焼付
け塗装の塗装方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年環境保全に対する関心の高まりに起
因して、溶剤の放出について厳しい規制が課される傾向
にある。そこで、溶剤の使用が少なくても所定の目的を
達成することができる塗料の開発が嘱望されることとな
り、種々のものが提案されている。そのような塗料とし
てはまず有機溶剤の使用量が少ない高固形分ペイントが
あげられ、また、有機溶剤をまったく使用しないものと
しては粉体塗料があげられる。一方、塗装の仕上がりに
ついても美麗でなければならず、そのため低溶剤である
と共に、仕上がりがきれいな塗料組成物についての要望
は強い。

【０００３】ところで、高固形分ペイントは従来からあ
る塗料組成物を対象として、ただ単に溶剤の量を少なく
したものであるから、塗布が困難で仕上がりも期待する
ほど美麗ではない。また、粉体塗料については材料その
ものおよび塗装方法に関し解決すべき問題点も多く、未
だ確立した技術ではない。

【０００４】そのような情況にあって、低分子量の合成
樹脂が塗料組成物として注目されている。というのは、
低分子量の合成樹脂は、常温よりも若干高めの温度で液
状となるため必ずしも溶剤は必要ではなく、その結果溶
剤の使用による環境悪化を根本から断ち切ることができ
るからである。また、溶融したときの粘度が極めて低い
ため塗布が容易であり、硬化開始温度も合成樹脂の塗料
組成物としては、従来のものに比べて低く設定すること
ができるために、焼付け処理も容易であるなどその取扱
い性が優れている。加えて塗装の表面の仕上がり状態も
良好であるため、自動車のクリヤーコート用として好適
に使用される可能性を含んでいる。

【０００５】このような塗料組成物に適した合成樹脂と
しては、ポリエステルポリオール系ウレタン樹脂が例示
され、例えば特開昭６４−６９６７１号公報に、ひまし
油とポリオールとポリイソシアネートとを反応させてな
るウレタン樹脂塗料として開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な低分子量の塗料組成物にあっては、軟化溶融したとき
の粘度は従来の高分子の塗料組成物に比べて極めて低い
ために、塗布作業が容易であり、軟化展延しやすいが、
この長所が逆に欠点にもなっている。すなわち、被塗装
物に塗布された組成物は、その粘度の低さから極めて流
動性に富み、塗付面から塗布層の一部が垂れ落ちるいわ
ゆる「たれ」の問題が発生する。特に被塗付面が垂直面
であるときこの傾向は著しい。

【０００７】この「たれ」は、塗布を行っている間にも
起こるが、焼付け工程に移行させるまでのセッティング
処理の間にも起こる。そのまま引き続いて焼付け処理を
行うと、「たれ」が発生した痕跡を残して硬化するため
仕上がり肌に凹凸が生じる。特に、耐候性を向上させる
目的で塗布層の膜厚を厚めに設定しなければならない場
合にこのような不都合は顕著である。

【０００８】そこで、「たれ」を防止するために、硬化
を促進用の触媒が添加される場合もあるが、触媒を添加
すると今度は焼付けのための昇温時に塗膜の硬化が起こ
ってしまい、被塗付面上において充分な軟化展延が行わ
れることのない状態で被膜が形成するため、仕上がり肌
は満足のいくものにはならない。

【０００９】本発明の塗装方法は、低分子量の塗料組成
物を用い、それの「たれ」の防止と、塗面の被膜の仕上
がり肌向上という相反する要求を同時に解決する方法を
提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の塗装方法は、低
分子量の低温硬化型の塗料組成物を膜厚大なる下層と
し、低分子量の高温硬化型の塗料組成物を膜厚小なる上
層として被塗装物に積層塗布し、まず低温キュア処理を
行い、つぎに高温キュア処理を行い、引き続き焼付け処
理を行うことを特徴とするものである。

【００１１】以下本発明を詳細に説明する。

【００１２】本発明は、焼付け塗装に係る塗装方法にお
いて、特にクリヤーコートに関するものである。塗料組
成物は、通常、着色剤である顔料と、樹脂や油などの有
機化合物（通常「樹脂」とのみ総称される）と、塗布後
樹脂と反応して網の目状の被膜を形成させる硬化剤と、
触媒などの添加剤と、以上の材料を溶解する溶剤とから
構成される。クリヤーコートの場合通常顔料は使用しな
い。これらのうち溶剤は塗料組成物の濃度を調整し、塗
装性を向上させるためのものである。

【００１３】従来の塗料組成物においては、通常溶剤は
５０重量％以上用いられていた。というのは、従来の塗
料組成物の樹脂成分は、高分子量である有機化合物が用
いられ、それらは常温で固体であるか、液体であっても
かなり高粘度を呈するものであったため、それを溶解す
る溶剤は必須であり、溶剤の使用量を上記のように多く
しなければならなかったからである。

【００１４】近年、環境保全上の要請から、溶剤の使用
が抑制されるようになり、無溶剤の塗料組成物が検討さ
れている。溶剤を用いないで塗布を可能とするために
は、常温（２５℃）ないし約５０℃の温度範囲で塗料組
成物そのものが塗布が容易な低粘度の液状を呈し、加熱
することによって互いに重合して強固な被膜が形成され
るものであることが好ましい。このような樹脂は一般的
に低分子量である。

【００１５】ところで、このような低分子量の塗料組成
物は、硬化を開始する温度（約５０℃ないし６０℃）以
内では、温度が一定の場合時間の経過に従ってその粘度
が上昇するということはない。図２のグラフはそのこと
を例示したものである。このグラフにおいては縦軸は粘
度を表し、横軸は時間の経過を表す。そして、グラフ中
の一点鎖線は低分子量の無溶剤塗料組成物１であり、実
線は従来の溶剤多用型塗料組成物２である。いずれも常
温（２５℃）においてはそれらの粘度の値が同じになる
ように調製してある。

【００１６】このグラフから判る通り、溶剤多用型塗料
組成物２の場合、時間の経過に従って粘度も上昇し、焼
付け開始に到って一旦低下してから、以後は急激に上昇
している。焼付け開始まで、時間の経過に従って粘度が
上昇するのは、溶剤多用型塗料組成物２中の溶剤が揮散
し、その中の樹脂成分の含量が徐々に多くなるからであ
る。焼付け開始後の一時的な粘度の低下は樹脂成分その
ものの加熱による軟化による。

【００１７】これに対して、無溶剤塗料組成物１の場合
は、焼付け開始までは粘度の低下は起こらない。その理
由は、無溶剤塗料組成物１には溶剤が用いられていない
ため、それの揮散ということはないからである。

【００１８】ところで、通常、塗料組成物の被塗装物へ
のスプレー塗布は、常温ないし約５０℃の温度範囲で行
う場合が多く、この塗布後焼付けするまで被塗装物を静
置するセッティングと称される工程が採用される。この
セッティング工程は、上記静置の間に塗布された塗料組
成物を塗布面に展延させて塗膜の厚みを均一化させるた
めのものであり、その結果仕上がり肌が美麗になるなど
重要な工程であるが、無溶剤塗料組成物１を使用した場
合には、上記のように組成物の粘度が上昇しないため、
塗布面から塗料組成物が流れ落ちる、いわゆる「たれ」
が発生するのである。

【００１９】「たれ」が起これば、塗布面の塗膜の厚み
が均一ではなくなる他、滴が垂下した状態となるため仕
上がりも美麗ではなくなる。

【００２０】たれ速度は通常以下の式で表現される。Ｖ＝ρｇｄ²／２ｐここに、Ｖはたれ速度（cm/sec） ρは塗料組成物の密度（cm）ｇは重力恒数（980cm/sec²）ｄは塗料組成物の膜厚（cm）ｐは塗料組成物の粘度（poise＝g/cm.sec）である。

【００２１】この式から判る通り、たれ速度Ｖは、塗料
組成物の密度ρと重力恒数ｇと膜厚ｄの自乗とに比例
し、塗料組成物の粘度ｐの２倍に反比例する。これらの
要因のうち、重力恒数ｇは９８０で一定であり、また、
塗料組成物の密度ρは１．０前後であって組成物の種類
によって著しく変化する数値ではない。結局、たれ速度
Ｖは塗料組成物の膜厚ｄと粘度ρの値によって左右され
る場合が多いといってよい。

【００２２】ここで、本発明において使用する塗料組成
物について上記の式をあてはめて検討してみるに、本発
明のものは従来のものに比して低分子量であるため、従
来のものより粘度ｐは低い。しかしながら、表面保護の
観点から膜厚ｄを従来よりも薄くすることはできない。
従って、上記の式において、分子の項の値（ρｇｄ²）
は従来とあまり変わらないが、分母の項の値（２ｐ）は
小さくなるため、たれ速度Ｖは従来のものより速くな
る。

【００２３】本発明は、低分子量の塗料組成物を使用し
た場合の以上のような情況下において、「たれ」が多い
という問題点を解決すべくなされたものである。

【００２４】本発明の塗装方法は、まず、低分子量の樹
脂を樹脂成分として、それに硬化剤を混入して得られる
塗料組成物を使用することを前提としている。あえて低
分子量の樹脂を使用する理由は、低分子量であるほど粘
度は低く溶剤をあまり使わなくてもよいこと、展延性が
優れているため塗布後の塗面の仕上がりが美麗となるこ
とによる。

【００２５】樹脂成分が低分子量のものであるからそれ
に硬化剤を混入した塗料組成物も低分子量である。そし
て、この低分子量である低温硬化型の塗料組成物を膜厚
大なる下層として被塗装物に塗布し、その上から同様に
低分子量ではあるが高温硬化型の塗料組成物を膜厚小な
る上層として塗り重ねるのである。本発明の塗装方法
は、上記２層の塗布を行ってから焼付け処理を行うもの
であり、このとき、まず低温度でのキュア処理（熱を加
えることによって樹脂を硬化させる処理）をまず行い、
その後高温キュア処理を行い、引き続き焼付け処理を行
うものである。

【００２６】本発明で用いる低分子量の塗料組成物の樹
脂成分であって特に低温硬化型のものとしては、以下の
ポリエステル系の樹脂またはアクリル系の樹脂が好適に
使用される。それらと所定の硬化剤とを混合して低分子
量の塗料組成物を得ることができる。

【００２７】ポリエステル系の樹脂成分としては、カル
ボン酸含有ポリエステル樹脂、水酸基含有ポリエステル
樹脂とメチル無水フタル酸との混合物などが好適であ
る。また、それらと混合される硬化剤としては、エポキ
シ化合物またはメラミンなどが使用される。

【００２８】アクリル系の樹脂成分としては、水酸基含
有アクリル樹脂、水酸基含有アクリル樹脂とメチル無水
フタル酸との混合物、水酸基含有エポキシアクリル樹
脂、エポキシアクリル樹脂と水酸基含有アクリル樹脂と
の混合物、脂環式エポキシモノマー共重合アクリル樹脂
またはカルボン酸含有アクリル樹脂とエポキシ基含有ア
クリル樹脂との混合物などが好適であり、それらと混合
される硬化剤としては、イソシアネート、メラミン、エ
ポキシ化合物、メチル無水フタル酸、酸無水物などが使
用される。

【００２９】上記のような樹脂成分は、特に低分子量と
なるように調製される。この場合、低分子量とはその数
平均分子量が３００以上、１０００未満であることをい
う。この範囲の分子量の樹脂成分は、製造条件を適正に
設定することによって容易に得ることができる。

【００３０】そして、樹脂成分に硬化剤を混入した塗料
組成物に触媒を混入して低温硬化型の塗料組成物とす
る。なお、同じ樹脂成分を用いた場合であっても、触媒
の種類と量とをコントロールすることによって、低温硬
化型の塗料組成物と高温硬化型の塗料組成物との双方を
製造することもできる。

【００３１】上記触媒としては、４級ホスホニウム塩、
４級アンモニウム塩、スルホン酸、リン酸エステル、イ
ソシアネート、ジフェニルシランまたはアセチルアセト
ンアルミニウムなどが用いられる。これらのうち、イソ
シネートはその種類を変えることによって塗料組成物を
低温硬化型または高温硬化型とすることができるが、そ
の他の触媒についてはその添加量を多くすることによっ
て低温硬化型の塗料組成物とすることができる。なお、
高温型の塗料組成物としては、上記の他ウレタン系のも
のも使用することができる。

【００３２】本発明で使用する塗料組成物は、上記のよ
うな樹脂成分と硬化剤と触媒との組み合わせを適正なも
のにすることによって得ることができる。その組み合わ
せの一例を表１に示した。この表１は、縦の欄に樹脂の
系を、横の欄にその樹脂成分とそれに添加される硬化剤
および触媒とを表したものである。この表１のような樹
脂と硬化剤と触媒との組み合わせが本発明において用い
る塗料組成物として適している。

【００３３】本発明においては、塗膜の厚みは３０ない
し５０μとされる。そして、そのほぼ４分の３の厚みが
低温硬化型の膜厚大なる下層とされ、残りのほぼ４分の
１の厚みが高温硬化型の膜厚小なる上層とされる。被塗
装物への塗布は、通常、常温ないし５０℃の範囲におけ
るスプレー塗布が採用される。すなわち、まず膜厚大な
る下層のスプレー塗布を行ってのち、表面が乾燥する前
に膜厚小なる上層のスプレー塗布を行う。従って、上層
と下層との境界面は、互いにウエット状態で接触してい
る。

【００３４】上記の塗布が完了して後、キュア処理を行
う。このキュア処理は、低温キュア処理と、それに引き
続いて行われる高温キュア処理との２段階処理によって
実施される。そして、低温キュア処理は５０℃ないし６
０℃で行うようにされ、高温キュア処理は１３０℃ない
し１４０℃で行うようにされる。この２段階のキュア処
理は、同一の乾燥炉において、徐々に温度を上昇させな
がら行ってもよいが、通常は低温キュア処理は赤外線照
射などにより炉外で行い、その後乾燥炉に装填して高温
キュア処理を行うようにされる場合が多い。これらのキ
ュア処理が完了してから、従来と同じ焼付け処理が施さ
れる。

【００３５】

【作用】本発明の塗装方法によれば、被塗装物の被塗付
面には、低温硬化型の塗料組成物が膜厚大なる状態で塗
布され、その上に高温硬化型の塗料組成物が膜厚小なる
状態で塗布されている。そして、この状態で従来のセッ
ティングに相当する時間内の前半においてまず低温キュ
ア処理が行われ、後半において高温キュア処理が行われ
る。

【００３６】図１はその状態を説明するためのグラフで
あり、一点鎖線はキュア処理を施さないで無溶剤塗料組
成物１に塗膜を形成させた場合、実線は本発明の塗装方
法によって二層塗料組成物３に塗膜を形成させた場合の
塗膜全体としての粘度と経過時間との関係を例示すもの
である。

【００３７】このグラフから判る通り、従来は無溶剤塗
料組成物１の曲線が示すように焼付け開始温度まで塗料
組成物の粘度は変わらないから、セッティングの間に
「たれ」が起こる。これに対して本発明の場合は、下層
は５０℃ないし６０℃の低温キュア処理において硬化を
開始するからその粘度は上昇する。上層は未だ硬化は開
始しないため粘度の上昇はないが、たれ速度の面からみ
ると、前記たれ速度の式から判る通り、膜厚ｄは薄いか
らその分下層よりもたれ速度Ｖは遅く、低温キュア処理
を行いつつある下層と実質的に同等になるようにするこ
とができるから「たれ」は効果的に防止することができ
る。しかも、上層の粘度ρに注目した場合、未だ硬化は
始まっていないため粘度は低く、従って、塗布面に亙っ
て充分に展延することができるため表面は滑らかで美麗
になる。

【００３８】つぎに、高温キュア処理を行うと、上層が
硬化を始めてその粘度Ｖが上昇するため従来のセッティ
ングの後半に起こる「たれ」は防止することができる。
そして、塗面にこのような二層の塗膜を形成してから焼
付け処理を行うと、「たれ」のない状態で強固で美麗な
被膜が形成する。

【００３９】

【実施例】以下本発明を、実施例を基に更に説明する。

【００４０】まず、塗料組成物の樹脂成分を調製した。
低分子量の低温硬化型塗料組成物としてはエステ結合を
した水酸基含有アクリル樹脂を使用し、それに硬化剤と
してのイソホロンジイソシアネートを混入した。触媒は
使用していない。

【００４１】低分子量の高温硬化型塗料組成物として
は、通常の水酸基含有ポリエステル樹脂を使用し、それ
に硬化剤としてのメラミンを混入してたものを使用し
た。触媒としては、スルホン酸を使用している。溶剤は
まったく使用していない。

【００４２】それらの量的な割合は以下の通りとした。

【００４３】低温硬化型水酸基含有アクリル樹脂５０重量％イソホロンジイソシアネート５０重量％高温硬化型水酸基含有ポリエステル樹脂７０重量％メラミン３０重量％スルホン酸上記合計に対して０．０２重量％そして、上記低温硬化形の塗料組成物を常温で被塗装物
にスプレー塗布した。塗膜の厚みは２５μとしている。
その上から上記高温硬化型の塗料組成物を常温でスプレ
ー塗布した。この塗膜の厚みは１０μとしている。

【００４４】上記２層の塗膜を形成させてから、まず、
低温キュア処理を施した。処理温度は５０℃とし、その
温度を１０分間保持した。その後それを乾燥炉に装填し
て高温キュア処理を施し、引き続き焼付け処理を行っ
た。その温度は１４０℃とし、時間は２０分とした。こ
の時間の前半は高温キュア処理であり、後半は焼付け処
理である。

【００４５】焼付け処理完了後、被塗装物の表面に形成
した塗膜の状態を調べたところ、「たれ」の発生はほと
んど認められず、また表面の仕上がり状態も滑らかで美
麗であった。

【００４６】

【表１】

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の塗装方法
は、低分子量の塗料組成物を使用するものであるため、
常温においても低粘度の液状を呈しており、従ってほと
んど溶剤を使用する必要がないから溶剤使用に原因する
環境悪化を改善することができる。

【００４８】また、この低分子量の塗料組成物として、
低温硬化型のものと高温硬化型のものとの２種類を調製
し、低温硬化型の塗料組成物を膜厚大なる下層とし、高
温硬化型の塗料組成物を膜厚小なる上層として被塗装物
に分割塗布すると共に、低温キュア処理と高温キュア処
理とを行って後焼付け処理を行うものであるから、塗布
面に接触した塗膜から順次硬化が起こり、表面は薄層で
あるため低分子量であることに基く「たれ」の発生を極
力防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法で塗布した塗料組成物および従来の
方法で塗布した塗料組成物の塗布後の経過時間と粘度と
の関係を比較して示すグラフである。

【図２】従来の塗料組成物の塗布後の経過時間と粘度と
の関係を比較して示すグラフである。

【符号の説明】

１低分子量の無溶剤塗料組成物２溶剤多用型塗料組成物３本発明方法に係る塗料組成物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】低分子量の低温硬化型の塗料組成物を膜
厚大なる下層とし、低分子量の高温硬化型の塗料組成物
を膜厚小なる上層として被塗装物に積層塗布し、まず低
温キュア処理を行い、つぎに高温キュア処理を行い、引
き続き焼付け処理を行うことを特徴とする塗装方法。