JPH09241891A

JPH09241891A - 塗装方法

Info

Publication number: JPH09241891A
Application number: JP4437096A
Authority: JP
Inventors: Toshio Ogoshi; 利雄大越; Yoshiaki Kato; 善紀加藤; Yuugen Kawamoto; 酉元川本; Shinichi Ueda; 伸一上田
Original assignee: Kansai Paint Co Ltd
Current assignee: Kansai Paint Co Ltd
Priority date: 1996-03-01
Filing date: 1996-03-01
Publication date: 1997-09-16
Anticipated expiration: 2016-03-01
Also published as: JP3540885B2

Abstract

(57)【要約】【課題】工程短縮、塗膜外観及び性能等が優れる。【解決手段】金属被塗物に熱硬化性カチオン電着塗料を
塗装して下塗り電着塗膜を形成した後、該電着塗膜を
水洗し、次いで、水切り乾燥をおこなって、含水率が
５重量％以下の未硬化電着塗膜を形成し、該未硬化電
着塗膜の硬化開始時間よりも遅く且つ未硬化電着塗膜の
表面張力よりも大きい熱硬化性粉体塗料を静電粉体塗装
して粉体塗膜を形成した後、焼付けをおこなって電着
塗膜及び粉体塗膜を同時に硬化させることを特徴とする
塗装方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は新規な塗装方法に係
わる。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車ボデ−等の金属被塗物には
下塗り電着塗装、水洗、焼付け、研磨、水洗、乾燥、中
塗り塗装、焼付け、上塗り塗装、焼付けをおこなって下
塗り〜上塗り塗膜が形成されている。しかしながら、該
塗装工程において下塗り電着塗装を行った後焼付け、研
磨、水洗、乾燥後中塗りが塗装されるために該焼付け〜
乾燥工程の設備、設置及び運転等に掛かる費用が高くな
るとともにゴミ、ブツ等のコンタミが入り易くなり塗膜
外観が低下する。このために自動車等の分野からこれら
の塗装工程の改善が要求されているのが実情である。ま
た、従来から中塗り塗装として有機溶剤形塗料が使用さ
れており、該塗料は塗装作業中に有機溶剤を発生するた
め環境衛生上好ましくないといった問題点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来からの塗
装工程の短縮をはかるとともに有機溶剤を含まない塗装
系の開発を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記した
問題点を解決するために鋭意研究を重ねた結果、含水率
が５重量％以下の未硬化電着塗膜の表面に特定の粉体塗
料を塗装することにより従来からの問題点が改善できる
方法であることを見出だし、本発明を完成するに至っ
た。

【０００５】即ち、本発明は、金属被塗物に熱硬化性カ
チオン電着塗料を塗装して下塗り電着塗膜を形成した
後、該電着塗膜を水洗し、次いで、水切り乾燥をおこなって、含水率が５重量％
以下の未硬化電着塗膜を形成し、該未硬化電着塗膜の硬化開始時間よりも遅く且つ未硬
化電着塗膜の表面張力よりも小さい熱硬化性粉体塗料を
静電粉体塗装して粉体塗膜を形成した後、焼付けをおこなって電着塗膜及び粉体塗膜を同時に硬
化させることを特徴とする塗装方法に係わる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明塗装方法において使用され
る金属被塗物は、従来から自動車ボデ−、部品等の塗装
に使用される金属被塗物が特に制限なしに使用でき、具
体的には、アルミニウム、アルマイト、鉄鋼等の金属素
材及び該金属素材表面に亜鉛、スズ、クロム、アルミニ
ウム等をメッキした金属素材あるいはこれらの金属素材
表面をクロム酸、燐酸等で化成処理したもの等の広範囲
な金属素材が挙げられる。

【０００７】本発明塗装方法において使用されるカチオ
ン電着塗料としては、従来から公知のカチオン電着塗料
が使用でき、特にエポキシ樹脂をベ−ス樹脂として含有
する電着塗料が好適に使用できる。該カチオン電着塗料
としては、例えば、アミン付加エポキシ樹脂やアミン付
加ポリエステル変性エポキシ樹脂をベ−ス樹脂としてこ
のものにプロックポリイソシアネ−トの架橋剤を配合も
しくは付加したものを中和、水分散したものが使用でき
る。カチオン電着塗料には、必要に応じて顔料、有機溶
剤、硬化触媒、界面活性剤等を配合することができる。

【０００８】カチオン電着塗装方法としては、従来から
公知の塗装方法で行うことができる。例えば、カチオン
電着塗料を電着浴とし、金属被塗物を陰極とし金属溶出
のない素材（炭素板等）を陽極として通電することによ
り行うことができる。通電条件は電着塗装膜厚が約１０
〜４０ミクロン、好ましくは約１５〜３０ミクロンの範
囲で行うことが望ましい。また、電着塗装後、ウルトラ
フィルトレ−シヨン濾過液、限外濾過液、上水などによ
り水洗が行われる。

【０００９】該カチオン電着塗膜は上記水洗を行った
後、水切り乾燥を行ってカチオン電着塗膜の含水率が５
重量％以下、好ましくは３重量％以下になるように水分
の調整を行う。該カチオン電着塗膜の含水率が５重量％
を越えると電着塗膜層から揮発、拡散した水分は粉体塗
膜とは相溶性がないために電着塗膜及び粉体塗膜との界
面で多く存在するようになり、その結果として粉体塗膜
の外観や付着性等の性能を低下させたり、また該水分は
粉体塗膜を透過し難いために塗膜中に泡として残り易く
なりワキ、ピンホ−ル等の塗膜外観を低下させたりする
といった欠点がある。また、水切り乾燥後のカチオン電
着塗膜は未硬化塗膜である。未硬化塗膜は一部硬化塗膜
であっても差支えない。該未硬化塗膜はゲル分率（塗膜
を剥しとり３００メッシュのステンレススチ−ル製の網
状容器に入れソックスレ−抽出器でアセトン溶媒を用い
て還流温度で２時間抽出させた後、式ゲル分率＝（抽
出後の試料の重量／抽出前の試料の重量）×１００）が
約１０重量％以下、好ましくは約５重量％以下の範囲で
ある。

【００１０】水切り乾燥後のカチオン塗膜として硬化し
たものを使用した場合にはカチオン電着塗膜と粉体塗膜
との付着性、粉体塗膜の平滑性、光沢等の塗膜外観が低
下すると共に焼付け硬化工程が増えるため好ましくな
い。上記水切り乾燥条件は金属被塗物の大きさ、熱容
量、材質等や乾燥機の風量等に応じて電着塗膜の含水率
が５重量％以下で塗膜の硬化が始まらない条件を適宜決
めれば良いが、通常、約４０〜１２０℃、好ましくは約
５０〜１００℃で約５〜３０分間、好ましくは約５〜２
０分間の範囲である。

【００１１】本発明塗装方法において使用される粉体塗
料は、その粉体塗料の硬化開始時間（電着塗膜と同一の
焼付け温度条件）が上記水切り乾燥後のカチオン電着塗
膜の硬化開始時間よりも遅く、且つ粉体塗料の表面張力
がカチオン電着塗膜の表面張力よりも小さいことが必要
である。粉体塗料の硬化開始時間がカチオン電着塗膜の
硬化開始時間と同一もしくは粉体塗料の方がカチオン電
着塗膜よりも早く（短く）なると粉体塗膜の外観（平滑
性、チヂミ等）が悪くなるので好ましくない。該粉体塗
料の硬化開始時間は、例えば約１４０〜１８０℃の焼付
け温度範囲で粉体塗料の硬化開始時間がカチオン電着塗
膜と比較して、特に約１０秒間〜２０分間、特に約２０
秒間〜１５分間長いことが好ましい。粉体塗料及び電着
塗膜の硬化開始時間は、例えば、使用する樹脂組成、架
橋剤、触媒等によって調整することができる。

【００１２】粉体塗料及びカチオン電着塗膜の硬化開始
時間は、剛体振り子型粘弾性測定装置［例えば、ポリフ
ァイル．Ｖｏｌ３１．Ｎｏ３６２（１９９４）２６〜２
８頁に記載の最近の表面・界面の評価技術、色材協会
誌．５１巻（１９７８）４０３〜４０９頁に記載の剛体
振り子の自由減衰振動による塗膜形成過程の粘弾性型測
定及び実開平６−５６７５７号記載の熱及び時間的に粘
弾性変化を生じる塗料の粘弾性測定］を用いて、その熱
（焼付け温度に相当）による時間（焼付け時間に相当）
と塗膜の振り子の振動周期（粘弾性）を測定し、該振動
周期の変曲点（時間）により硬化開始時間を求めること
ができる。

【００１３】また、上記した塗料の表面張力において、
粉体塗料（粉体塗膜）の表面張力がカチオン電着塗膜と
同一もしくは粉体塗料の方がカチオン電着塗膜よりも大
きくなると粉体塗膜の外観（平滑性、ハジキ、ヘコミ、
塗膜表面光沢等）が悪くなるので好ましくない。粉体塗
料の表面張力は、粉体塗膜として、通常、２５〜４５ダ
イン／ｃｍ、好ましくは２５〜４０ダイン／ｃｍの範囲
であり、カチオン電着塗膜の表面張力は、通常、３０〜
５０ダイン／ｃｍ、好ましくは３５〜４５ダイン／ｃｍ
の範囲であり、そしてその粉体塗料と電着塗膜との表面
張力の差は、粉体塗料が電着塗膜と比較して約５ダイン
／ｃｍより小さく、特に約７〜３０ダイン／ｃｍ小さい
ことが好ましい。粉体塗料及び電着塗膜の表面張力は、
例えば、使用する基体樹脂、架橋剤、添加剤等により調
整することができる。

【００１４】本発明塗装方法において使用される粉体塗
料は、上記した条件を満足するものであれば特に制限な
しに従来から公知の熱硬化性粉体塗料を使用することが
できる。該熱硬化性粉体塗料としては、例えば、エポキ
シ樹脂、ポリエステル樹脂（水酸基、カルボキシル基等
の官能基を含有したもの）、アクリル系樹脂（水酸基、
カルボキシル基、エポキシ基等の官能基を含有したも
の）を基体樹脂としこのものに架橋剤（水酸基と反応す
る架橋剤としてブロックポリイソシアネ−ト、テトラメ
トキシメチルグリコルリル等、カルボキシル基と反応す
る架橋剤としてポリエポキシド、β−ヒドロキシアルキ
ルアミド等、エポキシ基と反応する架橋剤としてポリカ
ルボン化合物、ポリカルボン酸ポリエステル樹脂、酸無
水物、フェノ−ル樹脂、ジシアンジアミド、有機酸ジヒ
ドラジッド、芳香族スルホニウム塩カチオン重合触媒
等）を配合してなる熱硬化性粉体塗料が好適に使用でき
る。

【００１５】熱硬化性粉体塗料において、上記した成分
以外に、例えば、着色顔料、充填剤、流動性調整剤、ブ
ロッキング防止剤、表面調整剤、ワキ防止剤、酸化防止
剤、硬化促進剤、その他樹脂等のその他の配合物を必要
に応じて配合できる。該粉体プライマ−は約１５０メッ
シュを透過したものが好適に使用できる。

【００１６】熱硬化性粉体塗料は、従来から公知の熱硬
化性粉体塗料の製造方法、例えば、基体樹脂、架橋剤及
び必要に応じてその他の配合物を配合した後、ドライブ
レンドを行い、次ぎに溶融ブレンドを行った後、冷却、
粗粉砕、微粉砕、濾過を行って製造することができる。

【００１７】熱硬化性粉体塗料の塗装は、それ自体公知
の静電粉体塗装方法、例えば、コロナ帯電式、摩擦帯電
式等によって行うことができる。熱硬化性粉体塗料の膜
厚は、通常、約２０〜１００ミクロン、好ましくは約３
０〜６０ミクロンの範囲が好適である。熱硬化性粉体塗
料の焼付けはカチオン電着塗膜と同時に硬化できる温度
条件で焼付けを行うことができる、具体的には、例えば
約１４０〜１８０℃で約２０〜４０分間の範囲が好まし
い。

【００１８】熱硬化性粉体塗膜が形成された塗膜表面に
は、粉体塗料、有機溶剤系塗料、非水分散系塗料等の硬
化型上塗り塗料を塗装することができる。これらの塗料
としては従来から自動車分野で使用されている塗料を特
に制限なしに使用することができる。上塗り塗料は、例
えばワンコ−トであっても２コ−ト１ベ−ク方式、２コ
−ト２ベ−ク方式、３コ−ト２ベ−ク方式であっても差
支えない。また、上塗り塗料は、例えばソリッド仕上
げ、メタリック仕上げ、パ−ル仕上げのいずれの仕上げ
であっても差支えない。

【００１９】

【実施例】以下、実施例を掲げて本発明を詳細に説明す
る。

【００２０】実施例１燐酸亜鉛化成処理を施した厚さ０．８×縦３００×横１
００（ｍｍ）のダル鋼板にカチオン電着塗料（アミン付
加エポキシ樹脂をベ−ス樹脂としてこのものにプロック
ポリイソシアネ−トの架橋剤及び錫触媒を配合したも
の、硬化開始時間７２０秒“１６０℃”、表面張力４２
ダイン／ｃｍ）を乾燥膜厚が約２０ミクロンになるよう
にカチオン電着塗装し、ウルトラフィルトレ−ション濾
過液で水洗した後、１６０℃で約１０分間乾燥し、含水
率が約３重量％の未硬化乾燥電着塗膜を得た。次いで該
電着塗膜の表面にエポキシポリエステル熱硬化型樹脂粉
体塗料（ファインデックＭ−８８６０“大日本インキ株
式会社製、商品名、酸価３２の高酸価ポリエステル粉体
樹脂”／エピコ−ト１００２“油化シェル株式会社製、
商品名、ビスフェノ−ルＡタイプのエポキシ樹脂＝７０
／３０重量比にポリｎ−ブチルアクリレ−ト“表面張力
低下剤を配合したもの、硬化開始時間８４０秒“１６０
℃”、表面張力３２ダイン／ｃｍ）を膜厚が約６０ミク
ロンになるように静電粉体塗装を行い１６０℃で３０分
間焼付けて電着塗膜及び粉体塗膜を同時に硬化させ電着
塗膜及び粉体塗膜を形成した。

【００２１】実施例２〜４カチオン電着塗料の硬化開始時間（錫触媒の量で調整し
た）を表１とし、粉体塗料の表面張力（ポリｎ−ブチル
アクリレ−トの量で調整した）を表１とした以外は実施
例１と同様にして実施例２〜４の電着塗膜及び粉体塗膜
を形成した。

【００２２】実施例５実施例１で得られた電着塗膜及び粉体塗膜の粉体塗膜表
面に上塗り塗料ホワイト（マジクロン１０００、関西ペ
イント株式会社、商品名、熱硬化型アクリル樹脂塗料）
を乾燥膜厚が約６０ミクロンになるようにスプレ−塗装
し、約１４０℃で３０分間焼付けを行って上塗り塗膜を
形成した。

【００２３】比較例１〜４電着塗膜の含水率及び電着塗膜と粉体塗料の硬化時及び
表面張力を表１とした以外は実施例１、５と同様にして
比較例１〜４の電着塗膜及び粉体塗膜を形成した。

【００２４】実施例及び比較例の結果を表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１において硬化開始時間、表面張力、塗
膜外観及び塗膜性能は下記によるものである。

【００２７】硬化開始時間：レオバイブロンＤＤＶ−Ｏ
ＰＡIII （（株）オリエンテック社製）の粘弾測定器を
使用して測定した。実施例１の電着塗膜及び粉体塗料に
おける硬化開始時間を図１に示す。図１は基準点におけ
る振り子の振動周期と加熱時間との関係を示し、図１に
おいて１６０℃での振り子の振動周期の変曲点から、電
着塗膜約７２０秒（１２分）、粉体塗料約８４０秒（１
４分）を求めた。実施例２〜５及び比較例１〜４の硬化
開始時間は上記と同様の方法で求めた。なお、硬化開始
時間の差において−は電着塗膜が粉体塗料よりも遅いこ
とを示す。

【００２８】表面張力：電着塗膜及び粉体塗料の表面張
力を次ぎのようにして測定した。電着塗料及び粉体塗料
の硬化塗膜（１６０℃で３０分間焼付け）表面に脱イオ
ン水を滴下して接触角（θ）を測定した。次いで、Ｓｅ
ｌｌとＮｅｕｍａｎｎの実験式

【００２９】

【数１】

【００３０】式中、γ_L：水の表面張力（７２．８ダイ
ン／ｃｍ） γ_S：電着塗膜又は粉体塗膜の表面張力（ダイン／ｃ
ｍ）により求めた。

【００３１】なお、表面張力の差において−は電着塗膜
が粉体塗料よりも小さいことを示す。

【００３２】塗膜外観ハジキ：塗膜表面のハジキを目視で評価した。○はハジ
キがなく良好なもの、△はハジキが発生し劣るもの、×
はハジキが多く発生し著しく劣るものワキ：塗膜表面のワキを目視で評価した。○はワキがな
く良好なもの、△はワキが発生し劣るもの、×はワキが
多く発生し著しく劣るもの平滑性：塗膜表面の平滑性を目視で評価した。○は平滑
性が良好なもの、△は平滑性が劣るもの、×は平滑性が
著しく劣るもの光沢：ＪＩＳＫ５４００に記載の鏡面反射率を測定し
た。

【００３３】塗膜性能電着塗膜と粉体塗膜との層間付着性：ゴバン目カッタ−
で塗面に２ｍｍマスを２５個作り、その表面にセロファ
ンテ−プを密着させて、強く引き離した後、下記の基準
で評価した。○は全く剥がれがないもの、△は剥離が若
干認められるもの、×は剥離が多く認められるもの粉体塗膜と上塗り塗膜との層間付着性：上記と同様の付
着試験方法で試験した。

【００３４】

【発明の効果】本発明塗装方法は従来の塗装系と比較し
て電着塗装後の焼付け、研磨、水洗、乾燥等の工程を省
略することができる、更に電着塗膜表面に塗装する塗料
として有機溶剤を含まない粉体塗料を使用しているので
環境を汚染する恐れがない等の特徴がある。また、通
常、電着水洗塗膜表面に粉体塗料を塗装しても塗膜仕上
がり外観、性能等が悪くなるが本発明においてはこれら
の外観及び性能は良好である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における実施例１の電着塗膜及び粉体塗
料における硬化開始時間を示す。

フロントページの続き (72)発明者上田伸一神奈川県平塚市東八幡４丁目17番１号関西ペイント株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属被塗物に熱硬化性カチオン電着塗料を
塗装して下塗り電着塗膜を形成した後、該電着塗膜を水洗し、次いで、水切り乾燥をおこなって、含水率が５重量％
以下の未硬化電着塗膜を形成し、該未硬化電着塗膜の硬化開始時間よりも遅く且つ未硬
化電着塗膜の表面張力よりも小さい熱硬化性粉体塗料を
静電粉体塗装して粉体塗膜を形成した後、焼付けをおこなって電着塗膜及び粉体塗膜を同時に硬
化させることを特徴とする塗装方法。