JPH0568933A

JPH0568933A - 塗装方法

Info

Publication number: JPH0568933A
Application number: JP23643791A
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】ベースコート用の塗料組成物とクリヤーコー
ト用の塗料組成物との相溶を防止すると共に、塗膜の
「たれ」を防止する。【構成】ベースコート用塗料組成物中、およびクリヤ
ーコート用低温硬化型塗料組成物中に互いに反応して発
熱する官能基を有する化合物をそれぞれ含ませ、被塗装
物１にベースコート用塗料組成物を塗布して基層塗膜２
を形成させて後直ちにクリヤーコート用塗料組成物を塗
布して上層塗膜３を形成させ、両層の境界面において発
熱反応を行わせ、その結果得られる反応生成物により境
界膜４を形成させ、その後焼付け処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ベースコート用塗料組
成物とクリヤーコート用塗料組成物とをウエット・オン
・ウエットで塗り重ねる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】上記のような低分子量の塗料組成物に適し
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、ベースコー
トとして通常の塗料組成物を使用し、クリヤーコートと
して上記低分子量の塗料組成物（以下、低温硬化型塗料
組成物という）をウエット・オン・ウエットで塗布した
場合、それらの境界面においては両者の分子量に大きな
差が存在するため、エントロピーが増大する方向に作用
し、低分子量の低温硬化型塗料組成物から高分子量のベ
ースコート塗料組成物の方向に分子が侵入してそれらは
互いに相溶する。互いに相溶すると、透明なクリヤーコ
ートが着色したベースコート中に不規則に没入した状態
になるため、それが乱反射を起こして色に濁りを生じ、
結局塗装の仕上がりが美麗ではなくなる。

【０００７】また、低温硬化型塗料組成物は低分子量の
樹脂を主成分としていることから、その粘度も低く、従
って、塗布面から垂れ落ちるいわゆる「たれ」が起こる
頻度が多い。「たれ」が発生すれば塗装の仕上がりは美
麗ではなくなる。

【０００８】本発明の塗装方法は、従来の上記のような
不都合を解消するものであって、ベースコートとクリヤ
ーコートとの相溶を防止すると共に、「たれ」の起こら
ない塗装方法を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
塗装方法は、ベースコート用塗料組成物中、およびクリ
ヤーコート用低温硬化型塗料組成物中に互いに反応して
発熱する官能基を有する化合物をそれぞれ含ませ、被塗
装物にベースコート用塗料組成物を塗布して基層塗膜を
形成させて後直ちにクリヤーコート用塗料組成物を塗布
して上層塗膜を形成させ、両層の境界面において発熱反
応を行わせ、その結果得られる反応生成物により境界膜
を形成させ、その後焼付け処理を行うことを特徴とする
ものである。

【００１０】本発明の請求項２に係る塗装方法は、上記
焼付け処理を行う前に、上層塗膜の上に更に高温硬化型
塗料組成物を塗布する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、クリヤーコートとして主に低分
子量の低温硬化型塗料組成物を用いる場合の塗装方法に
関するものである。

【００１３】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。クリヤーコート用の
塗料組成物の場合通常顔料は使用されない。上記材料の
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が、本発明の場合、特にクリヤー
コート用の低温硬化型塗料組成物においては溶剤は使用
しない。

【００１４】本発明で用いるベースコート用の塗料組成
物は、その成分の中に官能基としてヒドロキシル基〔−
ＯＨ〕を有する樹脂が含まれるものが使用される。この
ヒドロキシル基は互いに反応して発熱する官能基の一方
のものである。そのような樹脂としてはヒドロキシル基
含有ポリエステル樹脂、ヒドロキシル基含有アクリル樹
脂などが好適である。このようなヒドロキシル基含有の
樹脂成分に硬化剤が混入されてベースコート用の塗料組
成物とされる。硬化剤としてはメラミン系の樹脂が用い
られることが多い。

【００１５】本発明で用いる低分子量の低温硬化型塗料
組成物の樹脂成分としては、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。それらと官能
基としてイソシアン基〔−ＮＣＯ〕を有する硬化剤とを
混合して低分子量の低温硬化型塗料組成物を得ることが
できる。このイソシアン基は互いに反応して発熱する官
能基の他方のものである。上記ポリエステル系の樹脂成
分としては、ヒドロキシル基含有ポリエステル樹脂など
が好適である。また、アクリル系の樹脂成分としては、
ヒドロキシル基含有アクリル樹脂が好適である。

【００１６】なお、上記の樹脂成分には、ヒドロキシル
基を含有するため、ブロック剤であるシラン〔Ｓｉ
Ｈ₄〕が添加され、ヒドロキシル基の水素をシリル基
〔−ＳｉＨ₃〕に置換した、ブロックシリル基〔−ＯＳ
ｉＨ₃〕含有の樹脂とされる。

【００１７】本発明で用いる高温硬化型塗料組成物につ
いては、特に限定はなく、従来からある通常のクリヤー
コート用塗料組成物を採用することができるが、これに
ついても低分子量の無溶剤塗料組成物とすることが好ま
しく、その意味から上記と同様の樹脂成分とエポキシ化
合物、メチル無水フタル酸、メラミンなどの硬化剤とを
混合したものが好適に使用される。

【００１８】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
の分子量の樹脂は、その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。

【００１９】そして、上記のような塗料組成物に触媒を
混入してその硬化温度を調整する。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、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とが多い。硬化剤と
してイソシアネートを使用したときは触媒は通常添加し
ない。というのは、イソシアネートは極めて反応性に富
み、触媒を必要としないからである。

【００２０】以上の各塗料組成物につき取りまとめて表
にした。各表は、塗料組成物を構成する樹脂成分と硬化
剤と触媒とを横の欄に配置してある。

【００２１】以下の表１は、本発明で使用するベースコ
ート用の塗料組成物の構成を例示したものである。

【００２２】

【表１】

【００２３】以下の表２は、本発明で使用するクリヤー
コート用の低温硬化型塗料組成物の構成を例示したもの
である。

【００２４】

【表２】

【００２５】以下の表３は、本発明で使用するクリヤー
コート用の高温硬化型塗料組成物の構成を例示したもの
である。

【００２６】

【表３】

【００２７】本発明の塗装方法は、上記のようなベース
コート用塗料組成物をまず被塗装物に塗布して基層塗膜
を形成させ、それが乾燥しない間にクリヤーコート用低
温硬化型塗料組成物を塗布して上層塗膜を形成させるも
のである。そして、両層の境界面において発熱反応を行
わせ、その後焼付け処理を行うものである。

【００２８】上記焼付け処理を行う前に、上層塗膜の上
に更に高温硬化型塗料組成物を塗布して表層塗膜を更に
形成させるようにしてもよい。

【００２９】塗膜の膜厚は、ベースコートの基層塗膜は
２０μないし３０μ、クリヤーコートの上層塗膜は１０
μないし２０μ、クリヤーコートの表層塗膜も１０μな
いし２０μとされ、合計の膜厚はほぼ４０μとされる場
合が多い。

【００３０】上記の塗膜を形成させて後、焼付け処理を
行うまでの２０分ないし４０分間、セッティング処理が
行われる。この間にベースコートとクリヤーコートとの
境界面で発熱反応が起こり境界膜が形成すると共に、境
界膜周辺の塗料組成物はその一部が硬化する。

【００３１】その後、乾燥炉に被塗装物を装填して通常
の焼付け処理を行う。通常この焼付け温度は約１４０
℃、焼付け時間は約３０分である。

【００３２】

【作用】本発明の塗装方法においては、以上説明したよ
うにベースコートの基層塗膜とクリヤーコートの上層塗
膜とには、それぞれ互いに発熱反応によって結合する官
能基、例えば基層塗膜の塗料組成物にはヒドロキシル基
〔−ＯＨ〕が、上層塗膜の塗料組成物にはイソシアン基
〔−ＮＣＯ〕が含まれており、それらは互いに湿潤状態
で接触しているので、両者は発熱反応による例えばウレ
タン結合〔−ＮＨＣＯＯ−〕によって重合し、基層塗膜
と上層塗膜との間に境界膜を形成するため、ベースコー
ト用の塗料組成物とクリヤーコート用の塗料組成物とが
互いに相溶することはない。この発熱反応によって塗膜
は６０℃ないし８０℃になる。

【００３３】またこの場合、クリヤーコート用の低温硬
化型塗料組成物の樹脂成分が、ヒドロキシル基を含有し
ているものである場合には、ブロック剤としてのシラン
〔ＳｉＨ₄〕が添加され、ヒドロキシル基の水素をシリ
ル基〔−ＳｉＨ₃〕に置換した、ブロックシリル基〔−
ＯＳｉＨ₃〕含有の樹脂とされるているため、上記発熱
反応が起こるまでは低温硬化型塗料組成物内でイソシア
ネン基と反応することはないが、上記発熱反応が起こっ
てからはその熱を得て上記ブロックが外れ、上層塗膜自
体の一部が硬化する。

【００３４】従って、液状の塗膜は上記境界膜および事
前の上層塗膜の硬化によって、その厚さ方向に分断され
た状態となるため、個々の液状の塗膜の膜厚は薄くな
り、結局塗膜の「たれ」を有効に防止することができ
る。

【００３５】なお、膜厚が薄くなると「たれ」を防ぐこ
とができる理由は、以下の通りである。

【００３６】すなわち、通常たれ速度は以下の式で表現
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。

【００３７】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。

【００３８】ここで、本発明の塗装方法について上記の
式をあてはめて検討してみるに、本発明の塗装方法にお
いては低分子量の塗料組成物を使用しているため、従来
のものより粘度ｐは低い。従って、膜厚ｄを従来の塗料
組成物と同じにすれば、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。

【００３９】しかし、上記の通り個々の液状の膜厚は境
界膜および上層の塗膜の一部硬化によって分断されてい
るため、膜厚ｄは薄くなっており、この効果は自乗で効
いてくるから結局たれ速度Ｖは遅くなるのである。

【００４０】そしてその後、通常の焼付け処理を行う
と、強固で美麗な被膜が形成する。上層の上に更に高温
効果型の塗膜を形成させておけば、塗装の仕上がりは更
に美麗になる。

【００４１】

【実施例】以下本発明を、実施例を基に更に説明する。

【００４２】実施例まず、各塗料組成物を調製した。ベースコート用の塗料
組成物の樹脂成分としてはヒドロキシル基含有アクリル
樹脂を用い、それに硬化剤としてのメラミン・ホルムア
ルデヒド樹脂を混入したものを採用した。触媒としては
ＤＢＴＤＬ（ジブチルスズジラウレート）を添加してい
る。

【００４３】クリヤーコート用の低温硬化型塗料組成物
の樹脂成分としては、ブロックシリル基含有アクリル樹
脂を用い、それに硬化剤としてＨＤＩ（ヘキサメチラン
イソシアネート）を混入したものを用いた。

【００４４】クリヤーコート用の高温硬化型塗料組成物
の樹脂成分および硬化剤はベースコート用のものと同じ
とした。この場合、触媒は使用していない。

【００４５】それらの量的な配合割合は以下の通りとし
た。 ●ベースコート用塗料組成物・ヒドロキシル基含有アクリル樹脂８０重量％・メラミン・ホルムアルデヒド樹脂１９重量％・ＤＢＴＤＬ 0.15重量％・その他の添加剤 0.75重量％ ●クリヤーコート用低温硬化型塗料組成物・ブロックシリル基含有アクリル樹脂７０重量％・ＨＤＩ３０重量％ ●クリヤーコート用高温硬化型塗料組成物・ヒドロキシル基含有アクリル樹脂７０重量％・メラミン・ホルムアルデヒド樹脂３０重量％まず、図１の最上段に示すように、常温で被塗装物１の
表面に上記のベースコート用の塗料組成物をスプレー塗
布して基層塗膜を２を形成させた。塗膜の厚さは２５μ
としている。

【００４６】上記スプレー塗布完了後直ちに、図１の次
の段に示すように、５０℃に加温したクリヤーコート用
の低温硬化型塗料組成物をホットスプレー塗布して上層
塗膜３を形成させた。塗膜の厚さは１０μとしている。
そうすると、同図に示すように、基層塗膜２と上層塗膜
３との境界に、ベースコート用塗料組成物中のヒドロキ
シル基とクリヤーコート用低温硬化型塗料組成物中のイ
ソシアン基とが反応して発熱し塗膜は約７０℃になっ
た。そしてこの反応の結果ウレタン結合の境界膜４が形
成した。この境界膜４に遮られて、基層塗膜２と上層塗
膜３とが互いに相溶しないことを確認することができ
た。

【００４７】また、上記反応熱によって低温硬化型塗料
組成物の樹脂成分のブロックが外され、ヒドロキシル基
が活性化したことにより、それとＨＤＩのイソシアン基
とが反応して図１の更にその次の段に点描で示すように
塗料組成物の事前硬化が起こった。この硬化により「た
れ」は発生しない状態となった。

【００４８】最後に、同図最下段に示すようにクリヤー
コート用の高温硬化型塗料組成物について、５０℃のホ
ットスプレー塗布を行い、表層塗膜５を形成させた。膜
厚は１０μとしている。以上の３層の塗布が終了してか
ら被塗装物１を、通常の乾燥炉に装填して１４０℃で３
０分間焼付け処理を施した。焼付け処理完了後、塗装状
態を観察したところ、ベースコート用の塗料組成物（基
層塗膜２）とクリヤーコート用の低温硬化型塗料組成物
（上層塗膜３）との間の相溶が起こっていないことか
ら、塗面の曇りや乱反射による明度および彩度の不均一
は見出すことができなかった。また、塗面の「たれ」は
全く認められず、塗装の仕上がりは美麗であった。

【００４９】比較例比較のために従来採用されていた塗料組成物の配合に基
づき、実施例と同様の方法で塗装を行った。塗料組成物
の配合割合以外は実施例と全く同じとした。

【００５０】塗料組成物の配合割合は以下の通りであ
る。

【００５１】 ●ベースコート用塗料組成物・ヒドロキシル基含有アクリル樹脂７０重量％・メラミン・ホルムアルデヒド樹脂３０重量％・ＤＢＴＤＬ０重量％・その他の添加剤０重量％ ●クリヤーコート用低温硬化型塗料組成物・ブロックシリル基含有アクリル樹脂８０重量％・ＨＤＩ２０重量％ ●クリヤーコート用高温硬化型塗料組成物・ヒドロキシル基含有アクリル樹脂７０重量％・メラミン・ホルムアルデヒド樹脂３０重量％上記各塗料組成物を順次塗り重ね、３０分のセッティン
グ後焼付け処理を施し、塗装状態を観察したところ、ベ
ースコート用の基層塗膜２とクリヤーコート用の上層塗
膜３との間に相溶が起こっているのが認められた。ま
た、表層塗膜５には「たれ」が発生しており、塗装の仕
上がりは必ずしも良好なものではなかった。

【００５２】この理由は、ベースコート用の塗料組成物
中のヒドロキシル基含有アクリル樹脂の量およびクリヤ
ーコート用のＨＤＩの量が実施例の場合よりも少なめで
あるため、発熱反応に要するヒドロキシル基とイソシア
ン基との双方が不足し、境界膜を形成させるに足るウレ
タン結合が起こらなかったからである。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の塗装方法
は、まず、有機溶剤を全く使用しない塗料組成物を用い
るものであるため、有機溶剤放出に係る環境保全上極め
て好都合のものである。

【００５４】また、ベースコート用として塗料組成物
と、クリヤーコート用としての低温硬化型塗料組成物と
に、それぞれ互いに発熱反応を起こしてして結合し、境
界面に境界膜を形成させるようにしたものであるため、
形成した膜によって塗料組成物間に通常起こる相溶を遮
断することができるから、相溶によって起こる塗面の曇
りや明度および彩度の不均一を防止することができる。

【００５５】また、上記発熱反応による熱を得て塗料組
成物の一部はが硬化するから、液状を呈する塗膜を分断
した状態となり、その結果液状の塗膜の厚みは薄くな
り、たれの発生を有効に防止することができる。

【００５６】更に、上記２層の塗膜の上に高温硬化型の
塗料組成物を塗り重ねれば、表面の仕上がりをなお一層
美麗にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】塗料組成物の塗膜積層の状態を示す塗膜の断面
図である。

【符号の説明】

１被塗装物２基層塗膜３上層塗膜４境界膜５表層塗膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベースコート用塗料組成物中、およびク
リヤーコート用低温硬化型塗料組成物中に互いに反応し
て発熱する官能基を有する化合物をそれぞれ含ませ、被
塗装物にベースコート用塗料組成物を塗布して基層塗膜
を形成させた後直ちにクリヤーコート用塗料組成物を塗
布して上層塗膜を形成させ、両層の境界面において発熱
反応を行わせ、その結果得られる反応生成物により境界
膜を形成させ、その後焼付け処理を行って塗膜全体を硬
化させることを特徴とする塗装方法。
【請求項２】上記焼付け処理を行う前に、上層塗膜の
上に更に高温硬化型塗料組成物を塗布することを特徴と
する請求項１記載の塗装方法。