JPH0613106B2 - 塗膜形成方法 - 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。

従来の技術 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コート１ベーク方式（以下「２ｃ１ｂ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。

発明が解決しようとする問題点 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ックでは、仕上りの白さ
が得られにくいという欠点があった。

発明を解決する為の手段 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、仕上り外観
が極めてすぐれ、塗膜性能のすぐれた２ｃ１ｂ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℃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
１ｂ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水基、例えばカルボキシル基
（−ＣＯＯＨ）、水酸基（−ＯＨ）、メチロール基（−
ＣＨ_２ＯＨ）、アミノ基（−ＮＨ_２）、スルホン基（−
ＳＯ_３Ｈ）、ポリオキシエチレン結合 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
の骨格や他の親水基の含有量、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及び水酸基価約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展色剤との配
合割合は、固形分重量百分比で１００／０〜６０／４
０、好ましくは９５／５〜７５／２５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
るアミノ樹脂が用いられる。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、アミノアクリル樹脂、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。

１）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１
０〜４０μ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℃以下の温風を用い、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２０〜５０μ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）通常のセッ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。

発明の作用および効果 本発明の２ｃ１ｂ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℃以下の温風を用い、風速［ｍ
／秒］×温度［℃］×時間［分］の値が５００〜５００
０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、
省資源および公害防止上、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とずいて説明する。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 ボンデライト＃３０３０（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、エレクロ
ンNo.９２００（関西ペイント社製、エポキシ樹脂系カ
チオン電着塗料）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ノポリエステル樹
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、脱イオン水１１３部、３０％Newcol７０７ＳＦ（界
面活性剤、日本乳化剤社製）５部、５％過硫酸アンモニ
ウム水溶液１０部および下記の単量体混合物２０部を加
え７５℃に加熱する。

ついで下記の単量体混合物８０部を２時間にわたって定
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２００meshのナイロンクロスで過を行
なった。得られた水分散液は不揮発分４４％、ガラス転
移温度（Ｔｇ）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pH7.5に調
整し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 １０ 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 １０ 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％Newcol７０
７ＳＦ2.5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％過硫酸アンモニ
ウム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％Newcol７０
７ＳＦ2.5部、３％過硫酸アンモニウム４部および脱イ
オン水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、３０℃で
２００meshのナイロンクロスで過した。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、Ｔｇ４６℃の２０％アクリル樹脂水分散液
Ｗ−２を得た。

単量体混合物(1) 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−エチルヘキシル ５ メタクリル酸 ３ ３０％Newcol７０７ＳＦ 0.5 ３％過硫酸アンモニウム水溶液 ４ 脱イオン水 ３０ ３）アクリル樹脂水溶液（Ｗ−３）の製造 反応容器にブチルセロソルブ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時間かけて
加える。添加終了後１１５℃で３０分間熟成し、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メッシュナイロンクロスで過する。

得られた反応生成物の酸価は４８、粘度Ｚ_４（ガードナ
ー泡粘度計）、不揮発分５５％、Ｔｇ４５℃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えることによって５０％アクリル樹
脂水溶液を得た。

３．ベースコートの製造 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−２ ２７５部 アクリル樹脂水溶液Ｗ−３ ４０ 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−５００Ｂ ２０ （旭化成メタルズ社製） ブチルセロソルブ ２０ 脱イオン水 ２５３ を混合し、チクゾールＫ−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３０００cps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Ｍ−３の製造 アクリル樹脂水分散液Ｗ−１ 137.5部 アクリル樹脂水溶液Ｗ−３ ４０ サイメル３５０ ２５ アルミペーストＡＷ−５００Ｂ ２０ ブチルセロソルブ ２０ 脱イオン水 ４３ を混合し、チクゾールＫ−１３０Ｂを添加して、Ｂ型粘
度計（ローター回転数６rpm）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−２ ２２５部 アクリル樹脂水溶液Ｗ−３ ６０ サイメル ２５ アルミペーストＡＷ−５００Ｂ ２０ 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）水性白エナメル塗料Ｓ−１の製造 アクリル樹脂水溶液Ｗ−３ ４０部 チタン白 １００ ブチルセロソルブ ２０ をペブルミルにて５μ以下まで分散し、 アクリル樹脂水分散液Ｗ−２ ２７５ サイメル３５０ ２５ 脱イオン水 １１１ を加え、前項同様に粘度を２５００cpsに調節し、水性
白エナメル塗料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部、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。

本樹脂とユーバン２０ＳＥ（三井東圧化学(株)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（スワゾール＃１５００）で粘度
を２５秒（フォードカップNo.４／２０℃）に調整して
トップコート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（ユーバン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／ＮＣＯ＝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部、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３部、メタクリ
ル酸グリシジル１３部、メタクリル酸ヒドロキシエチル
３部およびトルオール１００部を攪拌機と還流冷却器を
具えた３ツ口フラスコに投入し、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
化ベンゾイル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メッシ
ュ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。

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、トップコートＴ−３を製造した。

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/cm² ガン距離 ：３５cm 塗装ブース温度：２５℃ 〃 風速：0.5m／秒 〃 湿度：７０％

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被塗物に塗着したときの固形分が１５〜４
   ０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５
   ００〜５０００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。