塗装方法
【課題】 水性塗料を用いた塗装工程後にプレヒートを行って第２の塗料によりウエット・オン・ウエット塗装を行う場合について、プレヒートの温度及び／又は時間をできるだけ抑えつつ、水性塗膜内の水分を効率良く蒸発させるようにする。
【解決手段】 水性塗料でなる第１の塗料を用いる第１塗装工程と、該第１塗装工程後に４０〜７０℃の温度条件と０．５〜２分の時間条件で行うプレヒート工程と、該プレヒート工程後に第２の塗料を用いて前記第１の塗料の塗膜上にウエット・オン・ウエット塗装を行う第２塗装工程と、該第２塗装工程後の乾燥硬化工程とを備えた塗装方法であって、第１塗装工程での第１の塗料（水性塗料）による塗装をベル型回転噴霧式塗装機を用いて行い、シェーピングエアとして加温エア及び／又はドライエアを適用することを特徴とする。
【解決手段】 水性塗料でなる第１の塗料を用いる第１塗装工程と、該第１塗装工程後に４０〜７０℃の温度条件と０．５〜２分の時間条件で行うプレヒート工程と、該プレヒート工程後に第２の塗料を用いて前記第１の塗料の塗膜上にウエット・オン・ウエット塗装を行う第２塗装工程と、該第２塗装工程後の乾燥硬化工程とを備えた塗装方法であって、第１塗装工程での第１の塗料（水性塗料）による塗装をベル型回転噴霧式塗装機を用いて行い、シェーピングエアとして加温エア及び／又はドライエアを適用することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水性塗料を用いた塗装方法、特に、水性塗料の塗膜上に第２の塗料でウエット・オン・ウエット塗装を行うようにした塗装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動車等の車両の車体などに塗装を施す場合、いわゆる溶剤型塗料が多用されている。図１２は、従来一般的な溶剤型塗料を用いた車体塗装工程の概略を示すフローチャートである。この図に示すように、従来では、まず電着塗装を施して焼付乾燥を行い（ステップＳ５１及びＳ５２）、次に、電着塗膜の上に中塗り塗装を施して焼付乾燥を行い（ステップＳ５３及びＳ５４）、更に、中塗り塗膜の上にベース塗装およびクリア塗装を順次施して焼付乾燥を行うようにしている（ステップＳ５５，Ｓ５６及びＳ５７）。特に、ベース塗装後のクリア塗装は、所謂ウエット・オン・ウエット塗装で行われるのが普通である。
【０００３】
このように、自動車の車体塗装では、通常、電着塗装と中塗り塗装とベース塗装（及びクリア塗装）が施され多層の塗膜が形成されるが、このうち中塗り塗装およびベース塗装については、塗装品質および塗装作業性を確保する観点から、所謂、溶剤型塗料を用いるのが従来一般的である。特に、ベース塗装では、その後にウエット・オン・ウエット塗装でクリア塗装を行うことが好ましいので、かかるウエット・オン・ウエット塗装が可能な溶剤型塗料がより好適に用いられる。
【０００４】
かかる溶剤型塗料は、塗装品質が優れ、また塗装工程での作業性も良好であるが、多量の有機溶剤を含有しており、この有機溶剤が塗装工程等を通じて周囲へ排出されることになる。このため、近年では、溶剤型塗料から水性塗料への転換が積極的に図られている。特に、ベースコート塗料は、中塗りコート塗料に比べて一般に有機溶剤の含有率が高いので、優先的に水性塗料への切り換えが進められている。
例えば、特許文献１には、所謂シェーピングエアを用いて水性ベースコート塗料の塗装を行うようにした自動車用ベースコート塗料の塗装方法が開示されている。
【０００５】
ところが、この水性塗料を用いて塗装を行う場合には、塗布された塗料内部の水分の蒸発を促進するために、塗装後に所謂プレヒートを行うことが必須である。
図１３は、中塗りコート塗料は溶剤型塗料でベースコート塗料のみに水性塗料を適用した車体塗装工程の概略を示すフローチャートである。また、図１４は、中塗りコート塗料およびベースコート塗料の両方に水性塗料を適用した車体塗装工程の概略を示すフローチャートである。
【０００６】
これらのフローチャートから良く分かるように、水性塗料を用いた中塗り塗装工程（ステップＳ６３）並びにベース塗装工程（ステップＳ６５及びステップＳ７６）の後には、塗膜内部の水分の蒸発を促進するために、例えば所定温度の温風を吹き付けるプレヒート工程（ステップＳ６６，ステップＳ７４及びステップＳ７７）が新たに設けられる。従って、このプレヒート工程で温風を供給するために、追加的なエネルギ消費が必要となる。
尚、図１３及び図１４の例では、ベース塗装の場合、ウエット・オン・ウエット塗装でクリア塗装を行うためには、プレヒート工程の後にクーリング工程（ステップＳ６７及びステップＳ７８）が更に必要とされるので、追加的な消費エネルギもより一層増大することになる。
【特許文献１】特開平５−３０５２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
周知のように、近年では、環境問題への関心の高まりに応じて、塗装工程についてもより一層の省エネルギ化が求められており、水性塗料を用いた塗装後の前記プレヒート工程についても、消費エネルギ低減の観点から、できるだけ低温で行えるようにすることが望まれている。
しかしながら、プレヒート温度をむやみに低くした場合には、水性塗料による塗膜内の水分の蒸発が不十分になり、後続する焼付乾燥工程で残存した水分が突沸しピンホール等の塗膜欠陥を生じさせる恐れがある。また、塗料粘度が低いのでクリア塗膜との混層が生じ易く、やはり平滑性悪化などの外観性の低下を招くことになる。特に、アルミニウム等のフレーク（鱗片状部材）を含有する水性塗料の場合には、両塗料による両塗膜間の界面の乱れが生じ、水性塗料による塗膜内でアルミフレークの配向性が損なわれて塗装面の光輝性が低下するという問題もある。
【０００８】
また、プレヒート工程後の塗装については、例えば４０℃程度以上の塗膜（例えばベース塗膜）上に溶剤型塗料（例えばクリアコート塗料）を用いてウエット・オン・ウエット塗装を行った場合、溶剤型塗料中の溶剤が急激に蒸発して塗料の粘度が上昇するため、流動性が低下して塗膜の平滑性が損なわれることが知られている。プレヒート工程後のクーリングは、かかる不具合の発生を防止することを基本的な目的として行われるものであるが、このクーリング工程についても、極力簡略化あるいは無くすることが望ましい。
【０００９】
図１は、プレヒート温度が塗装仕上がり性と塗膜水分含有率に及ぼす影響を模式的に示すグラフである。尚、この例は、水性塗料（例えばベースコート塗料）を用いたベース塗装の後に３分間のプレヒートを行い、溶剤型塗料（例えばクリアコート塗料）を用いてウエット・オン・ウエット塗装を行った場合についてのもので、プレヒート時間は３分間であり、プレヒート後にクーリングを行うことを前提としている。この場合には、グラフから分かるように、水性塗料の塗膜の水分含有率を目標値以下とするには、また、仕上がり性を目標値以上とするには、プレヒート温度を略８０℃程度以上に設定する必要がある。
【００１０】
更に、従来のプレヒートでは、温風の吹き付け等により塗膜の表面から加温されるだけであるので、塗膜表面では水分の蒸発が促進され易いが、塗膜内部まで迅速には熱が伝わり難く、塗膜内部での水分の蒸発が不十分になりがちである。従って、水分の蒸発効率を高めることは困難であり、プレヒート温度を一定以上に高く設定せざるを得ない。また、このことがクーリング工程の必要性を招いている。
例えば、水性ベースコート塗料を用いた塗装の後にウエット・オン・ウエット塗装でクリア塗装を行う場合について、７０℃を越える温度で２分間を越えるプレヒートを行った場合には、前述のクーリング工程が必要であることが知られている。
【００１１】
この発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたもので、水性塗料を用いた塗装工程後にプレヒートを行って第２の塗料によりウエット・オン・ウエット塗装を行う場合について、プレヒートの温度及び／又は時間をできるだけ抑えつつ、水性塗膜内の水分を効率良く蒸発させることができる塗装方法を提供することを、基本的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願発明者等は、上記の目的を達成するために研究開発を重ねる中で、水性塗料を塗装機により微粒化されたミスト状態とし、且つ、噴霧する際のシェーピングエアに加温エア又は乾燥エアを用いることにより、塗装後のプレヒートでの水分の蒸発効率を有効に高め得ることを見出した。これは、塗料を微粒化されたミスト状態とすることで、塗料の粒子径が小さくなり単位質量当たりの表面積が大きくなり、しかも、シェーピングエアに加温エア又は乾燥エアを用いることと相俟って、塗装時における水分や溶剤の蒸発速度が効果的に高められることによるものと考えられる。尚、このように、塗料を微粒化されたミスト状態にして噴霧塗布し得る塗装機としては、所謂、ベル型回転噴霧式塗装機が知られている（例えば特開平１０−９９７３６号公報参照）。
【００１３】
図２は、シェーピングエア温度が塗装仕上がり性と塗膜水分含有率に及ぼす影響を模式的に示すグラフである。尚、この例は、水性塗料（例えばベースコート塗料）を用いたベース塗装の後にプレヒートを行い、溶剤型塗料（例えばクリアコート塗料）を用いてウエット・オン・ウエット塗装を行った場合についてのもので、プレヒート時間は２分間でプレヒート温度は４０℃である。このようにプレヒート温度がかなり低い場合でも、グラフから分かるように、シェーピングエア温度を略４０℃程度以上に設定することにより、水性塗料の塗膜の水分含有率を目標値以下とし、また、仕上がり性を目標値以上とすることが可能である。
【００１４】
また、図３は噴霧塗料の粒子径が水性塗膜の乾燥性に及ぼす影響を模式的に示したグラフである。このグラフに示すように、粒子径が小さいほど塗膜の乾燥性は向上する。また、シェーピングエアとして加温エアを用いることにより、室温エアを用いた場合に比して、塗膜の乾燥性向上の効果が高められることが分かる。尚、シェーピングエアとして乾燥エアを用いた場合にも同様の効果が得られる。
【００１５】
また、図４は、噴霧塗装におけるシェーピングエアの温度がプレヒート時間に及ぼす影響を模式的に示すグラフである。このグラフから、シェーピングエアとして加温エアを用いることにより、室温エアの場合に比してプレヒート時間を短縮できることが分かる。尚、シェーピングエアとして乾燥エアを用いた場合にも同様の効果が得られる。
このように、プレヒート条件をできるだけ抑えつつ、水性塗膜内の水分を効率良く蒸発させるには、噴霧塗装においてシェーピングエアに加温エア及び／又は乾燥エアを用いることが有効である。
【００１６】
そこで、本願請求項１の発明（第１の発明）に係る塗装方法は、水性塗料でなる第１の塗料を用いる第１塗装工程と、該第１塗装工程後に４０〜７０℃の温度条件と０．５〜２分の時間条件で行うプレヒート工程と、該プレヒート工程後に第２の塗料を用いて前記第１の塗料の塗膜上にウエット・オン・ウエット塗装を行う第２塗装工程と、該第２塗装工程後の乾燥硬化工程とを備えた塗装方法であって、前記第１塗装工程での第１の塗料による塗装をベル型回転噴霧式塗装機を用いて行い、シェーピングエアとして加温エア及び／又はドライエアを適用することを特徴としたものである。
【００１７】
ここに、プレヒート温度の上限値を７０℃としプレヒート時間の上限値を２分間としたのは、プレヒート温度および時間がこれら各値を越えると、プレヒート工程後にクーリングを行うことが必須となるからである。また、プレヒート温度の下限値を４０℃としプレヒート時間の下限値を０．５分間としたのは、プレヒート温度および時間がこれら各値を下回ると、水性塗料でなる第１の塗料の塗膜内の水分を蒸発させるプレヒート効果が有効に得られないからである。
【００１８】
また、本願請求項２の発明（第２の発明）は、前記第１の発明において、前記シェーピングエアは、４０℃以上の温度条件と５０ＲＨ％以下の湿度条件の少なくとも一方の条件を満たすものであることを特徴としたものである。
【００１９】
ここに、シェーピングエアの温度の下限値を４０℃とし湿度の上限値を５０ＲＨ％としたのは、温度が４０℃未満で且つ湿度が５０ＲＨ％を越える場合には、水性塗料（第１の塗料）塗装時における塗膜の水分含有量を効率よく低減することが難しいからである。
【００２０】
更に、本願請求項３の発明（第３の発明）は、前記第１又は第２の発明において、前記第１の塗料がフレーク状（鱗片状）の光輝材を含有する水性ベースコート塗料であり、前記第２の塗料はクリアコート塗料であることを特徴としたものである。
【００２１】
また更に、本願請求項４の発明（第４の発明）は、前記第１〜第３の発明の何れか一において、前記第２の塗料は溶剤型塗料であることを特徴としたものである。
【００２２】
また更に、本願請求項５の発明（第５の発明）は、前記第１〜第４の発明の何れか一において、前記ベル型回転噴霧式塗装機のベル回転数は２００００ｒｐｍ以上に設定されていることを特徴としたものである。
【００２３】
ここに、ベル回転数の下限値を２００００ｒｐｍとしたのは、ベル回転数２００００ｒｐｍ未満では、噴霧塗料の粒子径を十分に小さくして単位質量当たりの表面積を十分に大きくすることが難しく、従って、塗装時における水分や溶剤の蒸発速度を有効に高めることが難しいからである。
【００２４】
また、本願請求項６の発明（第６の発明）は、前記第１〜第５の発明の何れか一において、前記シェーピングエアの被塗物表面での流速は１５０ＮＬ（ノーマル・リットル）／分以上に設定されていることを特徴としたものである。
【００２５】
ここに、シェーピングエアの被塗物表面での流速の下限値を１５０ＮＬ／分としたのは、エア流速と光輝材の配向性は一般に相関し、シェーピングエアの被塗物表面での流速がこの値未満では、前記配向性の確保が難しいからである。
【００２６】
更に、本願請求項７の発明（第７の発明）は、前記第１〜第６の発明の何れか一において、前記第１の塗料が水性ベースコート塗料で前記第２の塗料はクリアコート塗料であり、前記第１塗装工程の前に第２の水性塗料でなる中塗りコート塗料を用いて中塗り塗装を行い、該中塗り塗装後に前記第１の発明に記載のプレヒート工程と同一条件でプレヒートを行い、該プレヒート後に、前記水性ベースコート塗料でなる第１の塗料を用いたウエット・オン・ウエット塗装を行う、ことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００２７】
本願の第１の発明によれば、第１塗装工程での水性塗料でなる第１の塗料による塗装をベル型回転噴霧式塗装機を用いて行い、シェーピングエアとして加温エア及び／又はドライエアを適用したことにより、水性塗料（第１の塗料）塗装時における塗膜の水分含有量を比較的簡単な方法で効率よく低減できる。従って、プレヒートの低温化及び／又は短時間化を図っても、水分の突沸によるピンホールの発生や上層との混層による平滑性の悪化等の不具合発生を有効に抑制できる。この場合において、プレヒート工程での温度が４０〜７０℃であり、時間が０．５〜２分とされていることにより、クーリング工程の簡略化あるいは不要化を図ることができる。
【００２８】
また、本願の第２の発明によれば、基本的には、前記第１の発明と同様の作用効果を奏することができる。特に、シェーピングエアは、４０℃以上の温度条件と５０ＲＨ％以下の湿度条件の少なくとも一方の条件を満たすものであるので、水性塗料（第１の塗料）塗装時における塗膜の水分含有量を効率よく低減することができる。
【００２９】
更に、本願の第３の発明によれば、基本的には、前記第１又は第２の発明と同様の作用効果を奏することができる。特に、第１の塗料がフレーク状の光輝材を含有する水性ベースコート塗料であり、第２の塗料はクリアコート塗料である場合において、両塗料による両塗膜間の界面の乱れが生じて水性塗料（第１の塗料）による塗膜内で光輝材の配向性が損なわれ、塗装面の光輝性が低下することを有効に抑制できる。
【００３０】
また更に、本願の第４の発明によれば、第２の塗料が溶剤型塗料であることにより、前記第１〜第３の発明の何れか一と同様の作用効果をより確実に奏することができる。
【００３１】
また更に、本願の第５の発明によれば、基本的には、前記第１〜第４の発明の何れか一と同様の作用効果を奏することができる。特に、ベル型回転噴霧式塗装機のベル回転数は２００００ｒｐｍ以上に設定されていることにより、噴霧塗料の粒子径を十分に小さくして単位質量当たりの表面積を十分に大きくすることでき、従って、塗装時における水分や溶剤の蒸発速度を有効に高めることができる。
【００３２】
また、本願の第６の発明によれば、基本的には、前記第１〜第５の発明の何れか一と同様の作用効果を奏することができる。特に、シェーピングエアの被塗物表面での流速は１５０ＮＬ／分以上に設定されていることで、光輝材の配向性を確保できる。
【００３３】
更に、本願の第７の発明によれば、水性塗料でなる中塗りコート塗料を用いて中塗り塗装を行った後にプレヒートを行い、更にその後に水性ベースコート塗料を用いたウエット・オン・ウエット塗装を行う場合についても、前記第１〜第６の発明の何れか一と同様の作用効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、本実施形態で用いるベル型回転噴霧式塗装装置について説明する。尚、このベル型回転噴霧式塗装装置は、従来公知のものと同様のものであり、例えば特開平１０−９９７３６号公報に開示されたものと同様の構成を備え同様の作用をなすものである。
このベル型回転噴霧式塗装装置は、図５〜図７に示すように、内部にエアモータ（図示省略）を内蔵する塗装機本体１と、該塗装機本体１の先端側に回転可能に設けられたベルカップ２と、該ベルカップ２の径方向外側に向かってシェーピングエアＦｓを噴出するシェーピングエア形成手段３とを備えて構成されている。
【００３５】
前記ベルカップ２は、略円錐筒状を呈しており、その基端部に設けられた円盤状の塗料拡散板４に向かって供給された塗料Ｐを遠心力により霧化状態となすものであり、エアモータにより回転駆動される駆動軸５の先端に共回り可能に取り付けられている。符号６は塗料拡散板４の外周側に形成された塗料噴出口であり、塗料拡散板４の内面側に供給され、遠心力により霧化状態とされた塗料がこの塗料噴出口６を通ってベルカップ２の内周面に沿うように拡散されることとなっている。
【００３６】
前記駆動軸５の中心部には、前記塗装機本体１側に固定された塗料供給管７が挿通されており、該塗料供給管７の先端には、前記塗料拡散板４の内面側に臨むようにして塗料供給用のノズル８が設けられている。なお、塗料供給管７は、駆動軸５の回転駆動時にも回転することはない構成とされている。
【００３７】
前記シェーピングエア形成手段３は、前記塗装機本体１内に形成されたエア通路９と、該エア通路９の先端部に形成されたエアチャンバ１０と、該エアチャンバ１０に連通された状態で前記塗装機本体１の先端面に環状に所定間隔で形成された多数のエア噴出口１１とによって構成されている。つまり、これらの多数のエア噴出口１１から噴出されたエアにより前記ベルカップ２の径方向外側に略円筒状のシェーピングエアＦｓが形成されることとなっている。
【００３８】
本実施の形態では、前記塗装機本体１に、シェーピングエアＦｓを１８０°間隔で径方向に横切るエアカーテンＦｃを噴出するエアカーテン形成手段１２が設けられている。
該エアカーテン形成手段１２は、前記塗装機本体１内に前記エア通路９とは別途形成された第２のエア通路１３と、該エア通路１３の先端部に形成されたエアチャンバ１４と、該エアチャンバ１４に連通された状態で前記塗装機本体１の先端面に１８０°間隔で対称位置に一対ずつ形成された半径方向に延びるスリット状のエア噴出口１５，…，１５とによって構成されている。つまり、これらのエア噴出口１５，…，１５から噴出されたエアにより前記シェーピングエアＦｓを１８０°間隔で径方向に横切る略平面状の一対ずつのエアカーテンＦｃ，…，Ｆｃが形成されることとなっている（図７及び図８参照）。すると、シェーピングエアＦｓは、エアカーテンＦｃ，…，Ｆｃにより２分割されて、略楕円円弧状を呈することとなる。
【００３９】
以上のように構成されたベル型回転噴霧式塗装装置を用いた塗装について、例えばメタリック塗装を行う場合を例にとって説明する。
メタリック塗装を行う場合には、鱗片状部材Ｆ（フレーク）を含有する塗料Ｐが塗料供給管７を介して塗料拡散板４の内側に供給される。そして、塗料拡散板４の内側に供給された塗料Ｐは、ベルカップ２の回転に伴う遠心力により拡散霧化されて塗料噴出口６から噴出され、ベルカップ２の内周面に沿って略円筒状に拡散される。
【００４０】
一方、シェーピングエア形成手段３により形成されたシェーピングエアＦｓは、前述したように、エアカーテンＦｃによって２分割されて略楕円円弧状となる。
従って、シェーピングエアＦｓに乗って塗着面に向かう塗料Ｐ中の鱗片状部材Ｆは、図８に示すように、略同一方向（即ち、楕円の長径と平行な方向）に並ぶこととなる。この現象は、鱗片状部材Ｆの大きさに関係なく生ずる。
【００４１】
そこで、ベル型回転噴霧式塗装装置を前記鱗片状部材Ｆの並び方向と直交する方向（即ち、図８の矢印Ｘ方向）に移動させると、塗着面においては鱗片状部材Ｆが略同一方向に並ぶこととなり、縞状の塗装ムラが生じることはなくなる。しかも、シェーピングエアＦｓの流れを乱したりする必要がないので、ベル型回転噴霧式塗装装置の利点である高い塗着効率を維持できる。
【００４２】
すなわち、かかるベル型回転噴霧式塗装装置によれば、シェーピングエアに乗って塗着面に到達する塗料中の鱗片状部材の向きが略同一方向に整えられるところから、塗装ムラのないメタリック塗装を行うことができることとなり、ベル型回転噴霧式塗装装置の利点である塗着効率の高さを維持しつつ、良好なメタリック塗装が行えるという優れた効果がある。また、例えばエアカーテン形成手段を追加するだけで、メタリック塗装に適したものとすることができるので、コスト的にも有利である。
尚、本実施形態に係るベル型回転噴霧式塗装装置では、具体的には図示しなかったが、前記シェーピングエア形成手段３のエア通路９（図５参照）に連通する通路内に空調室が設けられ、該空調室内に空調装置が配置されている。そして、この空調装置を制御（或いは運転状態を設定）することにより、シェーピングエアＦｓとして吹き出されるエアの温度及び／又は湿度を制御（或いは設定）することができるようになっている。
【００４３】
本実施形態では、水性塗料を用いた塗装工程後にプレヒートを行って第２の塗料によりウエット・オン・ウエット塗装を行う場合について、プレヒートの温度及び／又は時間をできるだけ抑えつつ、水性塗膜内の水分を効率良く蒸発させることができるようにするために、水性塗料でなる第１の塗料を用いる第１塗装工程と、該第１塗装工程後に４０〜７０℃の温度条件と０．５〜２分の時間条件で行うプレヒート工程と、該プレヒート工程後に第２の塗料を用いて前記第１の塗料の塗膜上にウエット・オン・ウエット塗装を行う第２塗装工程と、該第２塗装工程後の乾燥硬化工程とを行うものであり、少なくとも前記第１塗装工程での第１の塗料による塗装をベル型回転噴霧式塗装機を用いて行い、シェーピングエアとして加温エア及び／又はドライエアを適用するようにした。
【００４４】
そして、本発明の効果を検証するために、適用塗料，塗装条件，プレヒート条件などを様々に変更して種々の試験を行った。
以下、この試験について説明する。まず、試験で用いる各種塗料の調製方法について説明する。
本実施形態に係る試験では、電着塗装を施した電着板に中塗り塗装，上塗り塗装（ベース塗装），クリア塗装を順次施す塗装が行われる。このうち、ベース塗装には、以下のように調製した水性ベースコート塗料を用いた。
【００４５】
＜水性ベースコート塗料の調製＞
水性ベースコート塗料としては、以下の各成分をそれぞれ所定の重量部ずつ添加し、均一に分散することで、水性ベースコート塗料Ａを得た。
・アクリルエマルジョンＡ：２２０重量部
・イオン交換水：５５重量部
・ジメチルアミノエタノール：１重量部
・アミノ樹脂：２０重量部（三井サイアナミド（株）製のサイメル３２７）
・光輝性顔料：２０．９重量部（例えば旭化成社製のアルミペーストＭＨ８８０１）
・表面調整剤：４．５重量部（例えばエアープロダクツ社製のサーフィノール４４０）を均一分散することで得た。
【００４６】
前記光輝性顔料は、鱗片状をなす発色材としての光輝材を含有する。なお、これに限定されることなく、光輝性顔料は、発色材として、光輝材の代わりに、光干渉材を含有しても、あるいは、光輝材及び光干渉材の両方を含有してもよい。
尚、かかる水性ベースコート塗料Ａの調製方法、及び、以下に説明するアクリルエマルジョンＡの製造方法は、例えば特開２００１−２４０７９１号公報に開示されるように、公知である。
【００４７】
＜水性ベースコート塗料Ａ用のアクリルエマルジョンＡの製造＞
水性ベースコート塗料Ａに含有されるアクリルエマルジョンＡは、次のようにして製造した。
アクリルエマルジョンＡの製造に際しては、まず、反応容器に脱イオン水１３６重量部を加え、これを窒素気流中で混合攪拌しながら８０℃に昇温させた。続いて、以下の組成を有するモノマー乳化物と、過硫酸アンモニウム０．２４重量部及び脱イオン水１０重量部からなる開始剤溶液と、を２時間にわたり並行して反応容器に滴下した。滴下終了後、１時間にわたって同温度で熟成した。
【００４８】
＜アクリルエマルジョンＡに用いるモノマー乳化物の組成＞
・メタクリル酸メチル：１０．２２重量部
・アクリル酸エチル：５８．３６重量部
・メタクリル酸２−ヒドロキシエチル：７．４２重量部
・アクリルアミド：４．００重量部
・アクアロンＨＳ−１０：０．５重量部（第一工業製薬社製）
・アデカリアソープＮＥ−２０：０．５重量部（旭電化社製）
・脱イオン水：８０重量部
【００４９】
更に、次のような組成を有するモノマー乳化剤と、過硫酸アンモニウム０．０６重量部及び脱イオン水１０重量部からなる開始剤溶液と、を８０℃で０．５時間にわたり並行して反応溶液に滴下した。滴下終了後、２時間にわたって同温度で熟成した。
＜モノマー乳化剤（第２段階目）の組成＞
・アクリル酸エチル：１５．０７重量部
・メタクリル酸２−ヒドロキシエチル：１．８６重量部
・メタクリル酸：３．０７重量部
【００５０】
続いて、これを４０℃まで冷却し、４００メッシュのフィルタで濾過した後、脱イオン水６７．１重量部及びジメチルアミノエタノール０．３２重量部を加えてｐＨ６．５に調整し、平均粒子径２００ｎｍ，不揮発分２５％のアクリルエマルジョンＡを得た。
本実施形態では、アクリルエマルジョン及び水性ベースコート塗料は、それぞれ一種類のみとした。
【００５１】
本実施形態では、前記水性ベースコート塗料を用いた塗装工程の前工程として、中塗りコート塗料を用いた塗装が行われる。この中塗りコート塗料としては、以下の３種類（Ａ〜Ｃ）のものを用意した。
中塗りコート塗料Ａ：溶剤型塗料ＯＴＯＨ８７０グレー（日本ペイント社製）
中塗りコート塗料Ｂ：溶剤型塗料ＯＴＯＨ８８０Ｌ４８（日本ペイント社製）
中塗りコート塗料Ｃ：水性塗料であり、以下のような組成を有するものを調整した。
【００５２】
＜水性中塗りコート塗料Ｃの調整＞
この中塗りコート塗料Ｃは、以下の各成分をそれぞれ所定の重量部ずつ添加し、均一分散することによって調製した。尚、かかる水性塗料の調製方法は、例えば特開２００２−１４６２８２号公報に開示されるように、公知である。
・ポリエステル樹脂：３０重量部（酸価５０，水酸基価１２０，数平均分子量２０００のもの）
・アミノ樹脂：２５重量部（サイメル３２７：三井サイアナミッド社製）
・アクリル樹脂：１５重量部（酸価５０，水酸基価１５０，数平均分子量５０００のもので、アミド基含有エチレン性モノマー２０質量％，酸性基含有エチレン性モノマー１０質量％，水酸基含有エチレン性モノマー５０質量％及び他のエチレン性モノマー５０質量％の共重合体）
・ウレタン変性ポリエステル樹脂：３０重量部（ｐＨが約７．５であるコロイダル分散ウレタン変性ポリエステル樹脂）
・二酸化チタン：６０重量部
・カーボンブラック：１重量部
・アクリル系表面調整剤：０．２重量部
・イオン交換水：１６１．２重量部
【００５３】
また、ベースコート塗料を用いた塗装後に、ウエット・オン・ウエット塗装にて塗装されるクリアコート塗料としては、以下のもの（１種類のみ）を用いた。
クリアコート塗料Ａ：マックフローＯ−６００クリア（日本ペイント社製）
【００５４】
本実施形態に係る各試験おいて上述の各種塗料を試験塗装する塗装板は、以下のようにして作製した。
＜電着板の作製＞
まず、電着塗装を施す電着板を作製した。
：リン酸亜鉛処理した厚みが０．７ｍｍで、縦１００ｍｍ，横３００ｍｍのダル鋼板を用意し、これにＰＮ１２０Ｍ（日本ペイント社製）を乾燥膜厚が２０μｍになるように電着塗装を施し、１６０℃で３０分間にわったて焼付乾燥した。
【００５５】
＜中上塗り板の作製＞
上記のようにして得られた電着板に、試験条件に応じて、中塗り塗装，ベース塗装，クリア塗装を行うことで中上塗り板を得た。これらの塗装には、前述のベル型回転噴霧式塗装装置を用いた。
【００５６】
このようにして得られた中上塗り板について、その塗装面の光輝感および仕上がり性の評価を行った。各評価の仕方は、具体的には以下による。
＜光輝感の評価＞
光輝感の評価には、変角光度計ＭＡ−６８（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）を用いて、中上塗り板塗装面のフロップインデックス（ＦＩ）を光輝感として測定した。
そして、フロップインデックスが１２以上であった場合を非常に良好である（◎）、フロップインデックスが１０以上１２未満であった場合を良好である（○）、フロップインデックスが１０未満であった場合を良好でない（×）としてランク付けを行い評価した。
【００５７】
＜仕上がり性の評価＞
仕上がり性の評価には、ウェーブスキャン（Wavescan）ＤＯＩ（ＢＹＫ社製）を用いて、中上塗り板塗装面のＷａ／Ｗｄ値を仕上がり性として測定した。
そして、Ｗａ／Ｗｄ値が１５未満であった場合を非常に良好である（◎）、Ｗａ／Ｗｄ値が１５以上２０未満であった場合を良好である（○）、Ｗａ／Ｗｄ値が２０以上であった場合を良好でない（×）としてランク付けを行い評価した。
【００５８】
次に、本実施形態で行った各種試験について説明する。
これら試験は、以下の３種類（試験Ｉ〜試験ＩＩＩ）に大別される。これら各試験においては、水性ベースコート塗料を用いたベース塗装後に、溶剤型クリアコート塗料を用いてウエット・オン・ウエット塗装でクリア塗装を行い、焼付乾燥によって仕上げる点については共通である。各試験は、ベース塗装の前工程が以下のように異なる。
・試験Ｉ：溶剤型中塗りコート塗料Ａで中塗り塗装を行った後に焼付乾燥を行い、その後にベース塗装を行う。
・試験ＩＩ：溶剤型中塗りコート塗料Ｂで中塗り塗装を行った後にプレヒートも焼付乾燥も行わず、その後にウエット・オン・ウエット塗装でベース塗装を行う。
・試験ＩＩＩ：水性中塗りコート塗料Ｃで中塗り塗装を行った後にプレヒートを行い、その後にウエット・オン・ウエット塗装でベース塗装を行う。
【００５９】
まず、試験Ｉについて説明する。
＜試験Ｉ＞
この試験Ｉでは、図９のフローチャートに示すように、用意された電着板（ステップＳ１参照）に、溶剤型の中塗りコート塗料Ａを用いて中塗り塗装を施した後に焼付乾燥を行い（ステップＳ２，Ｓ３）、その後に水性ベースコート塗料Ａを用いてベース塗装を施しプレヒートが行われる（ステップＳ４，Ｓ５）。そして、溶剤型クリアコート塗料を用いてウエット・オン・ウエット（Ｗ／Ｗ）塗装でクリア塗装を施し焼付乾燥が行われる（ステップＳ６，Ｓ７）。尚、プレヒート後のクーリングは行わなかった。
【００６０】
試験Ｉにおいては、全実施例および全比較例について、中塗り塗装工程およびクリア塗装工程における使用塗料および各塗装条件等は共通である。
＜中塗り塗装＞
・中塗り塗料：溶剤型中塗りコート塗料Ａ
・塗装膜圧：３０μｍ
・ベル型回転噴霧式塗装装置：回転数２５０００ｒｐｍ，吐出速度２００ｃｃ／分
・シェーピングエア：温度２０℃，湿度７０ＲＨ％，流速１５０ＮＬ／分（被塗物表面での流速：以下同じ）
・プレヒート：無し
・焼付乾燥条件：１４０℃で２０分
【００６１】
＜クリア塗装＞
・クリア塗料：溶剤型クリアコート塗料Ａ
・塗装膜圧：３５μｍ
・ベル型回転噴霧式塗装装置：回転数２５０００ｒｐｍ，吐出速度１５０ｃｃ／分
・シェーピングエア：流速１５０ＮＬ／分
・焼付乾燥条件：１４０℃で２０分
【００６２】
ベース塗装工程については、塗装装置のベル回転数，シェーピングエア条件及びプレヒート条件を以下のように種々変更して塗装を行った。
＜ベース塗装＞
・ベース塗料：水性ベースコトート塗料Ａ
・塗装膜圧：１次塗膜６μｍ，２次塗膜６μｍ
・ベル型回転噴霧式塗装装置：吐出速度は２００ｃｃ／分で一定、回転数は１５０００，２００００，５００００ｒｐｍの３種類
・シェーピングエア：温度は２０，３０，４０，７０，１００℃の５種類、湿度は３０，５０，７０，７５ＲＨ％の４種類、流速は１４０，３００，５００ＮＬ／分の３種類
・プレヒート温度：３０，４０，５５，７０℃の４種類
・プレヒート時間：０．５，０．４，２分の３種類
【００６３】
試験Ｉの試験結果を表１に示す。
【００６４】
【表１】
【００６５】
表１の結果から良く分かるように、ベル型回転噴霧式塗装装置のベル回転数が塗装の外観品質に大きな影響を及ぼしており、本発明実施例の中でもベル回転数を５００００ｒｐｍと高く設定したもの（実施例２５〜４８）については、仕上がり性および光輝感の両方共に特に良好な結果（◎）が得られている。
一方、比較例６では、ベル回転数が１５０００ｒｐｍと（２００００ｒｐｍよりも）低く設定されており、このため仕上がり性および光輝感の両方について不十分な結果（×）となっている。従って、ベル回転数の下限値としては２００００ｒｐｍに設定することが好ましい。
【００６６】
比較例１及び比較例２は、プレヒート条件が本発明実施例のものとは異なっており、仕上がり性および光輝感の両方について不十分な結果（×）となっている。
すなわち、比較例１ではプレヒート時間が０．４分と（０．５分よりも）低く設定されており、十分なプレヒート効果が得られていないものと考えられる。従って、プレヒート時間の下限値は０．５分とすることが好ましい。また、比較例２ではプレヒート温度が３０℃と（４０℃よりも）低く設定されており、十分なプレヒート効果が得られていないものと考えられる。従って、プレヒート温度の下限値は４０℃とすることが好ましい。
【００６７】
比較例３は、プレヒート時間が３分間と（２分よりも）長く設定されており、クリア塗料塗装時のベース塗膜の温度が高すぎてクリアの流動性が低下したものと考えられる。
比較例４は、プレヒート温度が９０℃と（７０℃よりも）高く設定されており、クリア塗料塗装時のベース塗膜の温度が高すぎてクリアの流動性が低下したものと考えられる。
【００６８】
比較例５は、シェーピングエア流速が１４０ＮＬ／分と（１５０ＮＬ／分よりも）低く設定されており、シェーピングエアによる水分の蒸発効果が低下したものと考えられる。
比較例６は、シェーピングエア温度が３０℃と（４０℃よりも）低く設定されており、シェーピングエアによる水分の蒸発効果が低下したものと考えられる。
【００６９】
比較例７は、シェーピングエア温度が１００℃と（７０℃よりも）高く設定されており、クリア塗料塗装時のベース塗膜の温度が高すぎてクリアの流動性が低下したものと考えられる。
比較例８は、ベルの回転数が１５０００ｒｐｍと（２００００ｒｐｍよりも）低く設定されており、塗料粒子径が相対的に大きく、シェーピングエアによる水分の蒸発効果が低下したものと考えられる。
【００７０】
次に、試験ＩＩについて説明する。
＜試験ＩＩ＞
この試験ＩＩでは、図１０のフローチャートに示すように、用意された電着板（ステップＳ１１参照）に、溶剤型の中塗りコート塗料Ｂを用いて中塗り塗装（ステップＳ１２）を施した後に、プレヒートも焼付乾燥も行わずに、水性ベースコート塗料Ａを用いてウエット・オン・ウエット塗装でベース塗装を施しプレヒートが行われる（ステップＳ１３，Ｓ１４）。そして、溶剤型クリアコート塗料を用いてウエット・オン・ウエット（Ｗ／Ｗ）塗装でクリア塗装を施し焼付乾燥が行われる（ステップＳ１５，Ｓ１６）。尚、プレヒート後のクーリングは行わなかった。
【００７１】
試験ＩＩにおいては、全実施例および全比較例について、中塗り塗装工程およびクリア塗装工程における使用塗料および各塗装条件等は共通である。
＜中塗り塗装＞
・中塗り塗料：溶剤型中塗りコート塗料Ｂ
・塗装膜圧：２０μｍ
・ベル型回転噴霧式塗装装置：試験Ｉの場合と同一で、回転数２５０００ｒｐｍ，吐出速度２００ｃｃ／分
・シェーピングエア：試験Ｉの場合と同一で、温度２０℃，湿度７０ＲＨ％，流速１５０ＮＬ／分（被塗物表面での流速：以下同じ）
・プレヒート：無し
・焼付乾燥：無し
【００７２】
＜クリア塗装＞
：クリア塗装工程での使用塗料及び塗装条件は、試験Ｉの場合と同一とした。
【００７３】
＜ベース塗装＞
ベース塗装工程については、試験Ｉの場合と同一の塗料を用い、塗装装置のベル回転数，シェーピングエア条件及びプレヒート条件を、試験Ｉの場合と同様に種々変更して塗装を行った。
【００７４】
試験ＩＩの試験結果を表２に示す。
【００７５】
【表２】
【００７６】
表２の結果から良く分かるように、ベル型回転噴霧式塗装装置のベル回転数が塗装の外観品質に大きな影響を及ぼしており、本発明実施例の中でもベル回転数を５００００ｒｐｍと高く設定したもの（実施例２５〜４８）については、仕上がり性および光輝感の両方共に特に良好な結果（◎）が得られている。この傾向は、試験Ｉの場合と同様であった。
一方、比較例６では、他の条件は本発明実施例に該当するが、ベル回転数のみが１５０００ｒｐｍと（２００００ｒｐｍよりも）低く設定されており、このため仕上がり性および光輝感の両方について不十分な結果（×）となっている。従って、ベル回転数の下限値としては２００００ｒｐｍに設定することが好ましい。この傾向は、試験Ｉの場合と同様であった。
また、比較例１〜比較例５についても、試験Ｉの場合と同様の結果が得られた。
【００７７】
次に、試験ＩＩＩについて説明する。
＜試験ＩＩＩ＞
この試験ＩＩＩでは、図１１のフローチャートに示すように、用意された電着板（ステップＳ２１参照）に、水性の中塗りコート塗料Ｃを用いて中塗り塗装を施した後にプレヒートを行い（ステップＳ２２，Ｓ２３）、焼付乾燥は行わずに、水性ベースコート塗料Ａを用いてウエット・オン・ウエット（Ｗ／Ｗ）塗装でベース塗装を施しプレヒートが行われる（ステップＳ２４，Ｓ２５）。そして、溶剤型クリアコート塗料を用いてウエット・オン・ウエット塗装（Ｗ／Ｗ）でクリア塗装を施し焼付乾燥が行われる（ステップＳ２６，Ｓ２７）。尚、何れのプレヒートについても、プレヒート後のクーリングは行わなかった。
【００７８】
試験ＩＩＩの中塗り塗装工程については、塗装装置のベル回転数，シェーピングエア条件及びプレヒート条件を以下のように種々変更して塗装を行った。
＜中塗り塗装＞
・中塗りコート塗料：水性中塗りコート塗料Ｃ
・塗装膜圧：２０μｍ
・ベル型回転噴霧式塗装装置の吐出速度条件および回転数条件：試験Ｉと同一
・シェーピングエア：温度条件及び湿度条件は試験Ｉと同一、流速は１４０，１５０，３００，５００ＮＬ／分の４種類とした。
・プレヒート温度：試験Ｉと同一
・プレヒート時間：試験Ｉと同一
【００７９】
＜ベース塗装＞
ベース塗装工程については、試験Ｉの場合と同一の塗料を用い、塗装装置のベル回転数，シェーピングエア条件及びプレヒート条件を、試験Ｉの場合と同様に種々変更して塗装を行った。
【００８０】
クリア塗装工程については、全実施例および全比較例について、各使用塗料および各塗装条件等は共通であり、それぞれ試験Ｉと同一とした。
【００８１】
試験ＩＩＩでの中塗り塗装条件を表３に示し、ベース塗装条件と試験結果とを表４に示す。
【００８２】
【表３】
【００８３】
【表４】
【００８４】
表３及び表４の結果から良く分かるように、ベル型回転噴霧式塗装装置のベル回転数が塗装の外観品質に大きな影響を及ぼしており、本発明実施例の中でもベル回転数を５００００ｒｐｍと高く設定したもの（実施例２５〜４８）については、仕上がり性および光輝感の両方共に特に良好な結果（◎）が得られている。この傾向は、試験Ｉの場合と同様であった。
【００８５】
比較例１〜比較例８については、試験Ｉの場合と同様の結果が得られた。
更に、比較例９〜比較例１６についても、中塗り塗装とベース塗装の違いがあるだけで、比較例１〜比較例８と同様の結果（つまり、試験Ｉの場合と同様の結果）が得られた。
【００８６】
以上、説明したように、本実施形態によれば、水性塗料を用いた塗装（中塗り塗装及び／又はベース塗装）をベル型回転噴霧式塗装機を用いて行い、シェーピングエアとして加温エア及び／又はドライエアを適用したことにより、水性塗料塗装時における塗膜の水分含有量を比較的簡単な方法で効率よく低減できる。従って、プレヒートの低温化及び／又は短時間化を図っても、水分の突沸によるピンホールの発生や上層との混層による平滑性の悪化等の不具合発生を有効に抑制できるのである。この場合において、プレヒート工程での温度が４０〜７０℃であり、時間が０．５〜２分とされていることにより、クーリング工程の簡略化あるいは不要化を図ることができるのである。
【００８７】
また、特に、水性塗料でなる中塗りコート塗料を用いて中塗り塗装を行った後にプレヒートを行い、更にその後に水性ベースコート塗料を用いたウエット・オン・ウエット塗装を行う場合についても、前記と同様の作用効果を奏することができる。
【００８８】
なお、本発明は、例示された実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明では、水性塗料を用いた塗装工程後にプレヒートを行って第２の塗料によりウエット・オン・ウエット塗装を行う場合について、プレヒートの温度及び／又は時間をできるだけ抑えつつ、水性塗膜内の水分を効率良く蒸発させることができ、例えば自動車の車体の塗装工程などにおいて有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】プレヒート温度が塗装仕上がり性と塗膜水分含有率に及ぼす影響を模式的に示すグラフである。
【図２】シェーピングエア温度が塗装仕上がり性と塗膜水分含有率に及ぼす影響を模式的に示すグラフである。
【図３】噴霧塗料の粒子径が水性塗膜の乾燥性に及ぼす影響を模式的に示すグラフである。
【図４】噴霧塗装におけるシェーピングエアの温度がプレヒート時間に及ぼす影響を模式的に示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態にかかるベル型回転噴霧式塗装装置の要部を示す断面図である。
【図６】図５のＹ６−Ｙ６断面図である。
【図７】前記ベル型回転噴霧式塗装装置における塗装機本体の前面図である。
【図８】前記ベル型回転噴霧式塗装装置によるシェーピングエアの形成状態を示す説明図である。
【図９】試験Ｉでの塗装工程の概略を示すフローチャートである。
【図１０】試験ＩＩでの塗装工程の概略を示すフローチャートである。
【図１１】試験ＩＩＩでの塗装工程の概略を示すフローチャートである。
【図１２】溶剤型塗料を用いた従来の車体塗装工程の概略を示すフローチャートである。
【図１３】中塗りコート塗料は溶剤型塗料でベースコート塗料のみに水性塗料を適用し、プレヒート後にクーリングを行う車体塗装工程の概略を示すフローチャートである。
【図１４】中塗りコート塗料およびベースコート塗料の両方に水性塗料を適用し、プレヒート後にクーリングを行う車体塗装工程の概略を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９１】
１ 塗装機本体
２ ベルカップ
３ シェーピングエア形成手段
Ｆｓ シェーピングエア
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水性塗料を用いた塗装方法、特に、水性塗料の塗膜上に第２の塗料でウエット・オン・ウエット塗装を行うようにした塗装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動車等の車両の車体などに塗装を施す場合、いわゆる溶剤型塗料が多用されている。図１２は、従来一般的な溶剤型塗料を用いた車体塗装工程の概略を示すフローチャートである。この図に示すように、従来では、まず電着塗装を施して焼付乾燥を行い（ステップＳ５１及びＳ５２）、次に、電着塗膜の上に中塗り塗装を施して焼付乾燥を行い（ステップＳ５３及びＳ５４）、更に、中塗り塗膜の上にベース塗装およびクリア塗装を順次施して焼付乾燥を行うようにしている（ステップＳ５５，Ｓ５６及びＳ５７）。特に、ベース塗装後のクリア塗装は、所謂ウエット・オン・ウエット塗装で行われるのが普通である。
【０００３】
このように、自動車の車体塗装では、通常、電着塗装と中塗り塗装とベース塗装（及びクリア塗装）が施され多層の塗膜が形成されるが、このうち中塗り塗装およびベース塗装については、塗装品質および塗装作業性を確保する観点から、所謂、溶剤型塗料を用いるのが従来一般的である。特に、ベース塗装では、その後にウエット・オン・ウエット塗装でクリア塗装を行うことが好ましいので、かかるウエット・オン・ウエット塗装が可能な溶剤型塗料がより好適に用いられる。
【０００４】
かかる溶剤型塗料は、塗装品質が優れ、また塗装工程での作業性も良好であるが、多量の有機溶剤を含有しており、この有機溶剤が塗装工程等を通じて周囲へ排出されることになる。このため、近年では、溶剤型塗料から水性塗料への転換が積極的に図られている。特に、ベースコート塗料は、中塗りコート塗料に比べて一般に有機溶剤の含有率が高いので、優先的に水性塗料への切り換えが進められている。
例えば、特許文献１には、所謂シェーピングエアを用いて水性ベースコート塗料の塗装を行うようにした自動車用ベースコート塗料の塗装方法が開示されている。
【０００５】
ところが、この水性塗料を用いて塗装を行う場合には、塗布された塗料内部の水分の蒸発を促進するために、塗装後に所謂プレヒートを行うことが必須である。
図１３は、中塗りコート塗料は溶剤型塗料でベースコート塗料のみに水性塗料を適用した車体塗装工程の概略を示すフローチャートである。また、図１４は、中塗りコート塗料およびベースコート塗料の両方に水性塗料を適用した車体塗装工程の概略を示すフローチャートである。
【０００６】
これらのフローチャートから良く分かるように、水性塗料を用いた中塗り塗装工程（ステップＳ６３）並びにベース塗装工程（ステップＳ６５及びステップＳ７６）の後には、塗膜内部の水分の蒸発を促進するために、例えば所定温度の温風を吹き付けるプレヒート工程（ステップＳ６６，ステップＳ７４及びステップＳ７７）が新たに設けられる。従って、このプレヒート工程で温風を供給するために、追加的なエネルギ消費が必要となる。
尚、図１３及び図１４の例では、ベース塗装の場合、ウエット・オン・ウエット塗装でクリア塗装を行うためには、プレヒート工程の後にクーリング工程（ステップＳ６７及びステップＳ７８）が更に必要とされるので、追加的な消費エネルギもより一層増大することになる。
【特許文献１】特開平５−３０５２６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
周知のように、近年では、環境問題への関心の高まりに応じて、塗装工程についてもより一層の省エネルギ化が求められており、水性塗料を用いた塗装後の前記プレヒート工程についても、消費エネルギ低減の観点から、できるだけ低温で行えるようにすることが望まれている。
しかしながら、プレヒート温度をむやみに低くした場合には、水性塗料による塗膜内の水分の蒸発が不十分になり、後続する焼付乾燥工程で残存した水分が突沸しピンホール等の塗膜欠陥を生じさせる恐れがある。また、塗料粘度が低いのでクリア塗膜との混層が生じ易く、やはり平滑性悪化などの外観性の低下を招くことになる。特に、アルミニウム等のフレーク（鱗片状部材）を含有する水性塗料の場合には、両塗料による両塗膜間の界面の乱れが生じ、水性塗料による塗膜内でアルミフレークの配向性が損なわれて塗装面の光輝性が低下するという問題もある。
【０００８】
また、プレヒート工程後の塗装については、例えば４０℃程度以上の塗膜（例えばベース塗膜）上に溶剤型塗料（例えばクリアコート塗料）を用いてウエット・オン・ウエット塗装を行った場合、溶剤型塗料中の溶剤が急激に蒸発して塗料の粘度が上昇するため、流動性が低下して塗膜の平滑性が損なわれることが知られている。プレヒート工程後のクーリングは、かかる不具合の発生を防止することを基本的な目的として行われるものであるが、このクーリング工程についても、極力簡略化あるいは無くすることが望ましい。
【０００９】
図１は、プレヒート温度が塗装仕上がり性と塗膜水分含有率に及ぼす影響を模式的に示すグラフである。尚、この例は、水性塗料（例えばベースコート塗料）を用いたベース塗装の後に３分間のプレヒートを行い、溶剤型塗料（例えばクリアコート塗料）を用いてウエット・オン・ウエット塗装を行った場合についてのもので、プレヒート時間は３分間であり、プレヒート後にクーリングを行うことを前提としている。この場合には、グラフから分かるように、水性塗料の塗膜の水分含有率を目標値以下とするには、また、仕上がり性を目標値以上とするには、プレヒート温度を略８０℃程度以上に設定する必要がある。
【００１０】
更に、従来のプレヒートでは、温風の吹き付け等により塗膜の表面から加温されるだけであるので、塗膜表面では水分の蒸発が促進され易いが、塗膜内部まで迅速には熱が伝わり難く、塗膜内部での水分の蒸発が不十分になりがちである。従って、水分の蒸発効率を高めることは困難であり、プレヒート温度を一定以上に高く設定せざるを得ない。また、このことがクーリング工程の必要性を招いている。
例えば、水性ベースコート塗料を用いた塗装の後にウエット・オン・ウエット塗装でクリア塗装を行う場合について、７０℃を越える温度で２分間を越えるプレヒートを行った場合には、前述のクーリング工程が必要であることが知られている。
【００１１】
この発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたもので、水性塗料を用いた塗装工程後にプレヒートを行って第２の塗料によりウエット・オン・ウエット塗装を行う場合について、プレヒートの温度及び／又は時間をできるだけ抑えつつ、水性塗膜内の水分を効率良く蒸発させることができる塗装方法を提供することを、基本的な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願発明者等は、上記の目的を達成するために研究開発を重ねる中で、水性塗料を塗装機により微粒化されたミスト状態とし、且つ、噴霧する際のシェーピングエアに加温エア又は乾燥エアを用いることにより、塗装後のプレヒートでの水分の蒸発効率を有効に高め得ることを見出した。これは、塗料を微粒化されたミスト状態とすることで、塗料の粒子径が小さくなり単位質量当たりの表面積が大きくなり、しかも、シェーピングエアに加温エア又は乾燥エアを用いることと相俟って、塗装時における水分や溶剤の蒸発速度が効果的に高められることによるものと考えられる。尚、このように、塗料を微粒化されたミスト状態にして噴霧塗布し得る塗装機としては、所謂、ベル型回転噴霧式塗装機が知られている（例えば特開平１０−９９７３６号公報参照）。
【００１３】
図２は、シェーピングエア温度が塗装仕上がり性と塗膜水分含有率に及ぼす影響を模式的に示すグラフである。尚、この例は、水性塗料（例えばベースコート塗料）を用いたベース塗装の後にプレヒートを行い、溶剤型塗料（例えばクリアコート塗料）を用いてウエット・オン・ウエット塗装を行った場合についてのもので、プレヒート時間は２分間でプレヒート温度は４０℃である。このようにプレヒート温度がかなり低い場合でも、グラフから分かるように、シェーピングエア温度を略４０℃程度以上に設定することにより、水性塗料の塗膜の水分含有率を目標値以下とし、また、仕上がり性を目標値以上とすることが可能である。
【００１４】
また、図３は噴霧塗料の粒子径が水性塗膜の乾燥性に及ぼす影響を模式的に示したグラフである。このグラフに示すように、粒子径が小さいほど塗膜の乾燥性は向上する。また、シェーピングエアとして加温エアを用いることにより、室温エアを用いた場合に比して、塗膜の乾燥性向上の効果が高められることが分かる。尚、シェーピングエアとして乾燥エアを用いた場合にも同様の効果が得られる。
【００１５】
また、図４は、噴霧塗装におけるシェーピングエアの温度がプレヒート時間に及ぼす影響を模式的に示すグラフである。このグラフから、シェーピングエアとして加温エアを用いることにより、室温エアの場合に比してプレヒート時間を短縮できることが分かる。尚、シェーピングエアとして乾燥エアを用いた場合にも同様の効果が得られる。
このように、プレヒート条件をできるだけ抑えつつ、水性塗膜内の水分を効率良く蒸発させるには、噴霧塗装においてシェーピングエアに加温エア及び／又は乾燥エアを用いることが有効である。
【００１６】
そこで、本願請求項１の発明（第１の発明）に係る塗装方法は、水性塗料でなる第１の塗料を用いる第１塗装工程と、該第１塗装工程後に４０〜７０℃の温度条件と０．５〜２分の時間条件で行うプレヒート工程と、該プレヒート工程後に第２の塗料を用いて前記第１の塗料の塗膜上にウエット・オン・ウエット塗装を行う第２塗装工程と、該第２塗装工程後の乾燥硬化工程とを備えた塗装方法であって、前記第１塗装工程での第１の塗料による塗装をベル型回転噴霧式塗装機を用いて行い、シェーピングエアとして加温エア及び／又はドライエアを適用することを特徴としたものである。
【００１７】
ここに、プレヒート温度の上限値を７０℃としプレヒート時間の上限値を２分間としたのは、プレヒート温度および時間がこれら各値を越えると、プレヒート工程後にクーリングを行うことが必須となるからである。また、プレヒート温度の下限値を４０℃としプレヒート時間の下限値を０．５分間としたのは、プレヒート温度および時間がこれら各値を下回ると、水性塗料でなる第１の塗料の塗膜内の水分を蒸発させるプレヒート効果が有効に得られないからである。
【００１８】
また、本願請求項２の発明（第２の発明）は、前記第１の発明において、前記シェーピングエアは、４０℃以上の温度条件と５０ＲＨ％以下の湿度条件の少なくとも一方の条件を満たすものであることを特徴としたものである。
【００１９】
ここに、シェーピングエアの温度の下限値を４０℃とし湿度の上限値を５０ＲＨ％としたのは、温度が４０℃未満で且つ湿度が５０ＲＨ％を越える場合には、水性塗料（第１の塗料）塗装時における塗膜の水分含有量を効率よく低減することが難しいからである。
【００２０】
更に、本願請求項３の発明（第３の発明）は、前記第１又は第２の発明において、前記第１の塗料がフレーク状（鱗片状）の光輝材を含有する水性ベースコート塗料であり、前記第２の塗料はクリアコート塗料であることを特徴としたものである。
【００２１】
また更に、本願請求項４の発明（第４の発明）は、前記第１〜第３の発明の何れか一において、前記第２の塗料は溶剤型塗料であることを特徴としたものである。
【００２２】
また更に、本願請求項５の発明（第５の発明）は、前記第１〜第４の発明の何れか一において、前記ベル型回転噴霧式塗装機のベル回転数は２００００ｒｐｍ以上に設定されていることを特徴としたものである。
【００２３】
ここに、ベル回転数の下限値を２００００ｒｐｍとしたのは、ベル回転数２００００ｒｐｍ未満では、噴霧塗料の粒子径を十分に小さくして単位質量当たりの表面積を十分に大きくすることが難しく、従って、塗装時における水分や溶剤の蒸発速度を有効に高めることが難しいからである。
【００２４】
また、本願請求項６の発明（第６の発明）は、前記第１〜第５の発明の何れか一において、前記シェーピングエアの被塗物表面での流速は１５０ＮＬ（ノーマル・リットル）／分以上に設定されていることを特徴としたものである。
【００２５】
ここに、シェーピングエアの被塗物表面での流速の下限値を１５０ＮＬ／分としたのは、エア流速と光輝材の配向性は一般に相関し、シェーピングエアの被塗物表面での流速がこの値未満では、前記配向性の確保が難しいからである。
【００２６】
更に、本願請求項７の発明（第７の発明）は、前記第１〜第６の発明の何れか一において、前記第１の塗料が水性ベースコート塗料で前記第２の塗料はクリアコート塗料であり、前記第１塗装工程の前に第２の水性塗料でなる中塗りコート塗料を用いて中塗り塗装を行い、該中塗り塗装後に前記第１の発明に記載のプレヒート工程と同一条件でプレヒートを行い、該プレヒート後に、前記水性ベースコート塗料でなる第１の塗料を用いたウエット・オン・ウエット塗装を行う、ことを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００２７】
本願の第１の発明によれば、第１塗装工程での水性塗料でなる第１の塗料による塗装をベル型回転噴霧式塗装機を用いて行い、シェーピングエアとして加温エア及び／又はドライエアを適用したことにより、水性塗料（第１の塗料）塗装時における塗膜の水分含有量を比較的簡単な方法で効率よく低減できる。従って、プレヒートの低温化及び／又は短時間化を図っても、水分の突沸によるピンホールの発生や上層との混層による平滑性の悪化等の不具合発生を有効に抑制できる。この場合において、プレヒート工程での温度が４０〜７０℃であり、時間が０．５〜２分とされていることにより、クーリング工程の簡略化あるいは不要化を図ることができる。
【００２８】
また、本願の第２の発明によれば、基本的には、前記第１の発明と同様の作用効果を奏することができる。特に、シェーピングエアは、４０℃以上の温度条件と５０ＲＨ％以下の湿度条件の少なくとも一方の条件を満たすものであるので、水性塗料（第１の塗料）塗装時における塗膜の水分含有量を効率よく低減することができる。
【００２９】
更に、本願の第３の発明によれば、基本的には、前記第１又は第２の発明と同様の作用効果を奏することができる。特に、第１の塗料がフレーク状の光輝材を含有する水性ベースコート塗料であり、第２の塗料はクリアコート塗料である場合において、両塗料による両塗膜間の界面の乱れが生じて水性塗料（第１の塗料）による塗膜内で光輝材の配向性が損なわれ、塗装面の光輝性が低下することを有効に抑制できる。
【００３０】
また更に、本願の第４の発明によれば、第２の塗料が溶剤型塗料であることにより、前記第１〜第３の発明の何れか一と同様の作用効果をより確実に奏することができる。
【００３１】
また更に、本願の第５の発明によれば、基本的には、前記第１〜第４の発明の何れか一と同様の作用効果を奏することができる。特に、ベル型回転噴霧式塗装機のベル回転数は２００００ｒｐｍ以上に設定されていることにより、噴霧塗料の粒子径を十分に小さくして単位質量当たりの表面積を十分に大きくすることでき、従って、塗装時における水分や溶剤の蒸発速度を有効に高めることができる。
【００３２】
また、本願の第６の発明によれば、基本的には、前記第１〜第５の発明の何れか一と同様の作用効果を奏することができる。特に、シェーピングエアの被塗物表面での流速は１５０ＮＬ／分以上に設定されていることで、光輝材の配向性を確保できる。
【００３３】
更に、本願の第７の発明によれば、水性塗料でなる中塗りコート塗料を用いて中塗り塗装を行った後にプレヒートを行い、更にその後に水性ベースコート塗料を用いたウエット・オン・ウエット塗装を行う場合についても、前記第１〜第６の発明の何れか一と同様の作用効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、本実施形態で用いるベル型回転噴霧式塗装装置について説明する。尚、このベル型回転噴霧式塗装装置は、従来公知のものと同様のものであり、例えば特開平１０−９９７３６号公報に開示されたものと同様の構成を備え同様の作用をなすものである。
このベル型回転噴霧式塗装装置は、図５〜図７に示すように、内部にエアモータ（図示省略）を内蔵する塗装機本体１と、該塗装機本体１の先端側に回転可能に設けられたベルカップ２と、該ベルカップ２の径方向外側に向かってシェーピングエアＦｓを噴出するシェーピングエア形成手段３とを備えて構成されている。
【００３５】
前記ベルカップ２は、略円錐筒状を呈しており、その基端部に設けられた円盤状の塗料拡散板４に向かって供給された塗料Ｐを遠心力により霧化状態となすものであり、エアモータにより回転駆動される駆動軸５の先端に共回り可能に取り付けられている。符号６は塗料拡散板４の外周側に形成された塗料噴出口であり、塗料拡散板４の内面側に供給され、遠心力により霧化状態とされた塗料がこの塗料噴出口６を通ってベルカップ２の内周面に沿うように拡散されることとなっている。
【００３６】
前記駆動軸５の中心部には、前記塗装機本体１側に固定された塗料供給管７が挿通されており、該塗料供給管７の先端には、前記塗料拡散板４の内面側に臨むようにして塗料供給用のノズル８が設けられている。なお、塗料供給管７は、駆動軸５の回転駆動時にも回転することはない構成とされている。
【００３７】
前記シェーピングエア形成手段３は、前記塗装機本体１内に形成されたエア通路９と、該エア通路９の先端部に形成されたエアチャンバ１０と、該エアチャンバ１０に連通された状態で前記塗装機本体１の先端面に環状に所定間隔で形成された多数のエア噴出口１１とによって構成されている。つまり、これらの多数のエア噴出口１１から噴出されたエアにより前記ベルカップ２の径方向外側に略円筒状のシェーピングエアＦｓが形成されることとなっている。
【００３８】
本実施の形態では、前記塗装機本体１に、シェーピングエアＦｓを１８０°間隔で径方向に横切るエアカーテンＦｃを噴出するエアカーテン形成手段１２が設けられている。
該エアカーテン形成手段１２は、前記塗装機本体１内に前記エア通路９とは別途形成された第２のエア通路１３と、該エア通路１３の先端部に形成されたエアチャンバ１４と、該エアチャンバ１４に連通された状態で前記塗装機本体１の先端面に１８０°間隔で対称位置に一対ずつ形成された半径方向に延びるスリット状のエア噴出口１５，…，１５とによって構成されている。つまり、これらのエア噴出口１５，…，１５から噴出されたエアにより前記シェーピングエアＦｓを１８０°間隔で径方向に横切る略平面状の一対ずつのエアカーテンＦｃ，…，Ｆｃが形成されることとなっている（図７及び図８参照）。すると、シェーピングエアＦｓは、エアカーテンＦｃ，…，Ｆｃにより２分割されて、略楕円円弧状を呈することとなる。
【００３９】
以上のように構成されたベル型回転噴霧式塗装装置を用いた塗装について、例えばメタリック塗装を行う場合を例にとって説明する。
メタリック塗装を行う場合には、鱗片状部材Ｆ（フレーク）を含有する塗料Ｐが塗料供給管７を介して塗料拡散板４の内側に供給される。そして、塗料拡散板４の内側に供給された塗料Ｐは、ベルカップ２の回転に伴う遠心力により拡散霧化されて塗料噴出口６から噴出され、ベルカップ２の内周面に沿って略円筒状に拡散される。
【００４０】
一方、シェーピングエア形成手段３により形成されたシェーピングエアＦｓは、前述したように、エアカーテンＦｃによって２分割されて略楕円円弧状となる。
従って、シェーピングエアＦｓに乗って塗着面に向かう塗料Ｐ中の鱗片状部材Ｆは、図８に示すように、略同一方向（即ち、楕円の長径と平行な方向）に並ぶこととなる。この現象は、鱗片状部材Ｆの大きさに関係なく生ずる。
【００４１】
そこで、ベル型回転噴霧式塗装装置を前記鱗片状部材Ｆの並び方向と直交する方向（即ち、図８の矢印Ｘ方向）に移動させると、塗着面においては鱗片状部材Ｆが略同一方向に並ぶこととなり、縞状の塗装ムラが生じることはなくなる。しかも、シェーピングエアＦｓの流れを乱したりする必要がないので、ベル型回転噴霧式塗装装置の利点である高い塗着効率を維持できる。
【００４２】
すなわち、かかるベル型回転噴霧式塗装装置によれば、シェーピングエアに乗って塗着面に到達する塗料中の鱗片状部材の向きが略同一方向に整えられるところから、塗装ムラのないメタリック塗装を行うことができることとなり、ベル型回転噴霧式塗装装置の利点である塗着効率の高さを維持しつつ、良好なメタリック塗装が行えるという優れた効果がある。また、例えばエアカーテン形成手段を追加するだけで、メタリック塗装に適したものとすることができるので、コスト的にも有利である。
尚、本実施形態に係るベル型回転噴霧式塗装装置では、具体的には図示しなかったが、前記シェーピングエア形成手段３のエア通路９（図５参照）に連通する通路内に空調室が設けられ、該空調室内に空調装置が配置されている。そして、この空調装置を制御（或いは運転状態を設定）することにより、シェーピングエアＦｓとして吹き出されるエアの温度及び／又は湿度を制御（或いは設定）することができるようになっている。
【００４３】
本実施形態では、水性塗料を用いた塗装工程後にプレヒートを行って第２の塗料によりウエット・オン・ウエット塗装を行う場合について、プレヒートの温度及び／又は時間をできるだけ抑えつつ、水性塗膜内の水分を効率良く蒸発させることができるようにするために、水性塗料でなる第１の塗料を用いる第１塗装工程と、該第１塗装工程後に４０〜７０℃の温度条件と０．５〜２分の時間条件で行うプレヒート工程と、該プレヒート工程後に第２の塗料を用いて前記第１の塗料の塗膜上にウエット・オン・ウエット塗装を行う第２塗装工程と、該第２塗装工程後の乾燥硬化工程とを行うものであり、少なくとも前記第１塗装工程での第１の塗料による塗装をベル型回転噴霧式塗装機を用いて行い、シェーピングエアとして加温エア及び／又はドライエアを適用するようにした。
【００４４】
そして、本発明の効果を検証するために、適用塗料，塗装条件，プレヒート条件などを様々に変更して種々の試験を行った。
以下、この試験について説明する。まず、試験で用いる各種塗料の調製方法について説明する。
本実施形態に係る試験では、電着塗装を施した電着板に中塗り塗装，上塗り塗装（ベース塗装），クリア塗装を順次施す塗装が行われる。このうち、ベース塗装には、以下のように調製した水性ベースコート塗料を用いた。
【００４５】
＜水性ベースコート塗料の調製＞
水性ベースコート塗料としては、以下の各成分をそれぞれ所定の重量部ずつ添加し、均一に分散することで、水性ベースコート塗料Ａを得た。
・アクリルエマルジョンＡ：２２０重量部
・イオン交換水：５５重量部
・ジメチルアミノエタノール：１重量部
・アミノ樹脂：２０重量部（三井サイアナミド（株）製のサイメル３２７）
・光輝性顔料：２０．９重量部（例えば旭化成社製のアルミペーストＭＨ８８０１）
・表面調整剤：４．５重量部（例えばエアープロダクツ社製のサーフィノール４４０）を均一分散することで得た。
【００４６】
前記光輝性顔料は、鱗片状をなす発色材としての光輝材を含有する。なお、これに限定されることなく、光輝性顔料は、発色材として、光輝材の代わりに、光干渉材を含有しても、あるいは、光輝材及び光干渉材の両方を含有してもよい。
尚、かかる水性ベースコート塗料Ａの調製方法、及び、以下に説明するアクリルエマルジョンＡの製造方法は、例えば特開２００１−２４０７９１号公報に開示されるように、公知である。
【００４７】
＜水性ベースコート塗料Ａ用のアクリルエマルジョンＡの製造＞
水性ベースコート塗料Ａに含有されるアクリルエマルジョンＡは、次のようにして製造した。
アクリルエマルジョンＡの製造に際しては、まず、反応容器に脱イオン水１３６重量部を加え、これを窒素気流中で混合攪拌しながら８０℃に昇温させた。続いて、以下の組成を有するモノマー乳化物と、過硫酸アンモニウム０．２４重量部及び脱イオン水１０重量部からなる開始剤溶液と、を２時間にわたり並行して反応容器に滴下した。滴下終了後、１時間にわたって同温度で熟成した。
【００４８】
＜アクリルエマルジョンＡに用いるモノマー乳化物の組成＞
・メタクリル酸メチル：１０．２２重量部
・アクリル酸エチル：５８．３６重量部
・メタクリル酸２−ヒドロキシエチル：７．４２重量部
・アクリルアミド：４．００重量部
・アクアロンＨＳ−１０：０．５重量部（第一工業製薬社製）
・アデカリアソープＮＥ−２０：０．５重量部（旭電化社製）
・脱イオン水：８０重量部
【００４９】
更に、次のような組成を有するモノマー乳化剤と、過硫酸アンモニウム０．０６重量部及び脱イオン水１０重量部からなる開始剤溶液と、を８０℃で０．５時間にわたり並行して反応溶液に滴下した。滴下終了後、２時間にわたって同温度で熟成した。
＜モノマー乳化剤（第２段階目）の組成＞
・アクリル酸エチル：１５．０７重量部
・メタクリル酸２−ヒドロキシエチル：１．８６重量部
・メタクリル酸：３．０７重量部
【００５０】
続いて、これを４０℃まで冷却し、４００メッシュのフィルタで濾過した後、脱イオン水６７．１重量部及びジメチルアミノエタノール０．３２重量部を加えてｐＨ６．５に調整し、平均粒子径２００ｎｍ，不揮発分２５％のアクリルエマルジョンＡを得た。
本実施形態では、アクリルエマルジョン及び水性ベースコート塗料は、それぞれ一種類のみとした。
【００５１】
本実施形態では、前記水性ベースコート塗料を用いた塗装工程の前工程として、中塗りコート塗料を用いた塗装が行われる。この中塗りコート塗料としては、以下の３種類（Ａ〜Ｃ）のものを用意した。
中塗りコート塗料Ａ：溶剤型塗料ＯＴＯＨ８７０グレー（日本ペイント社製）
中塗りコート塗料Ｂ：溶剤型塗料ＯＴＯＨ８８０Ｌ４８（日本ペイント社製）
中塗りコート塗料Ｃ：水性塗料であり、以下のような組成を有するものを調整した。
【００５２】
＜水性中塗りコート塗料Ｃの調整＞
この中塗りコート塗料Ｃは、以下の各成分をそれぞれ所定の重量部ずつ添加し、均一分散することによって調製した。尚、かかる水性塗料の調製方法は、例えば特開２００２−１４６２８２号公報に開示されるように、公知である。
・ポリエステル樹脂：３０重量部（酸価５０，水酸基価１２０，数平均分子量２０００のもの）
・アミノ樹脂：２５重量部（サイメル３２７：三井サイアナミッド社製）
・アクリル樹脂：１５重量部（酸価５０，水酸基価１５０，数平均分子量５０００のもので、アミド基含有エチレン性モノマー２０質量％，酸性基含有エチレン性モノマー１０質量％，水酸基含有エチレン性モノマー５０質量％及び他のエチレン性モノマー５０質量％の共重合体）
・ウレタン変性ポリエステル樹脂：３０重量部（ｐＨが約７．５であるコロイダル分散ウレタン変性ポリエステル樹脂）
・二酸化チタン：６０重量部
・カーボンブラック：１重量部
・アクリル系表面調整剤：０．２重量部
・イオン交換水：１６１．２重量部
【００５３】
また、ベースコート塗料を用いた塗装後に、ウエット・オン・ウエット塗装にて塗装されるクリアコート塗料としては、以下のもの（１種類のみ）を用いた。
クリアコート塗料Ａ：マックフローＯ−６００クリア（日本ペイント社製）
【００５４】
本実施形態に係る各試験おいて上述の各種塗料を試験塗装する塗装板は、以下のようにして作製した。
＜電着板の作製＞
まず、電着塗装を施す電着板を作製した。
：リン酸亜鉛処理した厚みが０．７ｍｍで、縦１００ｍｍ，横３００ｍｍのダル鋼板を用意し、これにＰＮ１２０Ｍ（日本ペイント社製）を乾燥膜厚が２０μｍになるように電着塗装を施し、１６０℃で３０分間にわったて焼付乾燥した。
【００５５】
＜中上塗り板の作製＞
上記のようにして得られた電着板に、試験条件に応じて、中塗り塗装，ベース塗装，クリア塗装を行うことで中上塗り板を得た。これらの塗装には、前述のベル型回転噴霧式塗装装置を用いた。
【００５６】
このようにして得られた中上塗り板について、その塗装面の光輝感および仕上がり性の評価を行った。各評価の仕方は、具体的には以下による。
＜光輝感の評価＞
光輝感の評価には、変角光度計ＭＡ−６８（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）を用いて、中上塗り板塗装面のフロップインデックス（ＦＩ）を光輝感として測定した。
そして、フロップインデックスが１２以上であった場合を非常に良好である（◎）、フロップインデックスが１０以上１２未満であった場合を良好である（○）、フロップインデックスが１０未満であった場合を良好でない（×）としてランク付けを行い評価した。
【００５７】
＜仕上がり性の評価＞
仕上がり性の評価には、ウェーブスキャン（Wavescan）ＤＯＩ（ＢＹＫ社製）を用いて、中上塗り板塗装面のＷａ／Ｗｄ値を仕上がり性として測定した。
そして、Ｗａ／Ｗｄ値が１５未満であった場合を非常に良好である（◎）、Ｗａ／Ｗｄ値が１５以上２０未満であった場合を良好である（○）、Ｗａ／Ｗｄ値が２０以上であった場合を良好でない（×）としてランク付けを行い評価した。
【００５８】
次に、本実施形態で行った各種試験について説明する。
これら試験は、以下の３種類（試験Ｉ〜試験ＩＩＩ）に大別される。これら各試験においては、水性ベースコート塗料を用いたベース塗装後に、溶剤型クリアコート塗料を用いてウエット・オン・ウエット塗装でクリア塗装を行い、焼付乾燥によって仕上げる点については共通である。各試験は、ベース塗装の前工程が以下のように異なる。
・試験Ｉ：溶剤型中塗りコート塗料Ａで中塗り塗装を行った後に焼付乾燥を行い、その後にベース塗装を行う。
・試験ＩＩ：溶剤型中塗りコート塗料Ｂで中塗り塗装を行った後にプレヒートも焼付乾燥も行わず、その後にウエット・オン・ウエット塗装でベース塗装を行う。
・試験ＩＩＩ：水性中塗りコート塗料Ｃで中塗り塗装を行った後にプレヒートを行い、その後にウエット・オン・ウエット塗装でベース塗装を行う。
【００５９】
まず、試験Ｉについて説明する。
＜試験Ｉ＞
この試験Ｉでは、図９のフローチャートに示すように、用意された電着板（ステップＳ１参照）に、溶剤型の中塗りコート塗料Ａを用いて中塗り塗装を施した後に焼付乾燥を行い（ステップＳ２，Ｓ３）、その後に水性ベースコート塗料Ａを用いてベース塗装を施しプレヒートが行われる（ステップＳ４，Ｓ５）。そして、溶剤型クリアコート塗料を用いてウエット・オン・ウエット（Ｗ／Ｗ）塗装でクリア塗装を施し焼付乾燥が行われる（ステップＳ６，Ｓ７）。尚、プレヒート後のクーリングは行わなかった。
【００６０】
試験Ｉにおいては、全実施例および全比較例について、中塗り塗装工程およびクリア塗装工程における使用塗料および各塗装条件等は共通である。
＜中塗り塗装＞
・中塗り塗料：溶剤型中塗りコート塗料Ａ
・塗装膜圧：３０μｍ
・ベル型回転噴霧式塗装装置：回転数２５０００ｒｐｍ，吐出速度２００ｃｃ／分
・シェーピングエア：温度２０℃，湿度７０ＲＨ％，流速１５０ＮＬ／分（被塗物表面での流速：以下同じ）
・プレヒート：無し
・焼付乾燥条件：１４０℃で２０分
【００６１】
＜クリア塗装＞
・クリア塗料：溶剤型クリアコート塗料Ａ
・塗装膜圧：３５μｍ
・ベル型回転噴霧式塗装装置：回転数２５０００ｒｐｍ，吐出速度１５０ｃｃ／分
・シェーピングエア：流速１５０ＮＬ／分
・焼付乾燥条件：１４０℃で２０分
【００６２】
ベース塗装工程については、塗装装置のベル回転数，シェーピングエア条件及びプレヒート条件を以下のように種々変更して塗装を行った。
＜ベース塗装＞
・ベース塗料：水性ベースコトート塗料Ａ
・塗装膜圧：１次塗膜６μｍ，２次塗膜６μｍ
・ベル型回転噴霧式塗装装置：吐出速度は２００ｃｃ／分で一定、回転数は１５０００，２００００，５００００ｒｐｍの３種類
・シェーピングエア：温度は２０，３０，４０，７０，１００℃の５種類、湿度は３０，５０，７０，７５ＲＨ％の４種類、流速は１４０，３００，５００ＮＬ／分の３種類
・プレヒート温度：３０，４０，５５，７０℃の４種類
・プレヒート時間：０．５，０．４，２分の３種類
【００６３】
試験Ｉの試験結果を表１に示す。
【００６４】
【表１】
【００６５】
表１の結果から良く分かるように、ベル型回転噴霧式塗装装置のベル回転数が塗装の外観品質に大きな影響を及ぼしており、本発明実施例の中でもベル回転数を５００００ｒｐｍと高く設定したもの（実施例２５〜４８）については、仕上がり性および光輝感の両方共に特に良好な結果（◎）が得られている。
一方、比較例６では、ベル回転数が１５０００ｒｐｍと（２００００ｒｐｍよりも）低く設定されており、このため仕上がり性および光輝感の両方について不十分な結果（×）となっている。従って、ベル回転数の下限値としては２００００ｒｐｍに設定することが好ましい。
【００６６】
比較例１及び比較例２は、プレヒート条件が本発明実施例のものとは異なっており、仕上がり性および光輝感の両方について不十分な結果（×）となっている。
すなわち、比較例１ではプレヒート時間が０．４分と（０．５分よりも）低く設定されており、十分なプレヒート効果が得られていないものと考えられる。従って、プレヒート時間の下限値は０．５分とすることが好ましい。また、比較例２ではプレヒート温度が３０℃と（４０℃よりも）低く設定されており、十分なプレヒート効果が得られていないものと考えられる。従って、プレヒート温度の下限値は４０℃とすることが好ましい。
【００６７】
比較例３は、プレヒート時間が３分間と（２分よりも）長く設定されており、クリア塗料塗装時のベース塗膜の温度が高すぎてクリアの流動性が低下したものと考えられる。
比較例４は、プレヒート温度が９０℃と（７０℃よりも）高く設定されており、クリア塗料塗装時のベース塗膜の温度が高すぎてクリアの流動性が低下したものと考えられる。
【００６８】
比較例５は、シェーピングエア流速が１４０ＮＬ／分と（１５０ＮＬ／分よりも）低く設定されており、シェーピングエアによる水分の蒸発効果が低下したものと考えられる。
比較例６は、シェーピングエア温度が３０℃と（４０℃よりも）低く設定されており、シェーピングエアによる水分の蒸発効果が低下したものと考えられる。
【００６９】
比較例７は、シェーピングエア温度が１００℃と（７０℃よりも）高く設定されており、クリア塗料塗装時のベース塗膜の温度が高すぎてクリアの流動性が低下したものと考えられる。
比較例８は、ベルの回転数が１５０００ｒｐｍと（２００００ｒｐｍよりも）低く設定されており、塗料粒子径が相対的に大きく、シェーピングエアによる水分の蒸発効果が低下したものと考えられる。
【００７０】
次に、試験ＩＩについて説明する。
＜試験ＩＩ＞
この試験ＩＩでは、図１０のフローチャートに示すように、用意された電着板（ステップＳ１１参照）に、溶剤型の中塗りコート塗料Ｂを用いて中塗り塗装（ステップＳ１２）を施した後に、プレヒートも焼付乾燥も行わずに、水性ベースコート塗料Ａを用いてウエット・オン・ウエット塗装でベース塗装を施しプレヒートが行われる（ステップＳ１３，Ｓ１４）。そして、溶剤型クリアコート塗料を用いてウエット・オン・ウエット（Ｗ／Ｗ）塗装でクリア塗装を施し焼付乾燥が行われる（ステップＳ１５，Ｓ１６）。尚、プレヒート後のクーリングは行わなかった。
【００７１】
試験ＩＩにおいては、全実施例および全比較例について、中塗り塗装工程およびクリア塗装工程における使用塗料および各塗装条件等は共通である。
＜中塗り塗装＞
・中塗り塗料：溶剤型中塗りコート塗料Ｂ
・塗装膜圧：２０μｍ
・ベル型回転噴霧式塗装装置：試験Ｉの場合と同一で、回転数２５０００ｒｐｍ，吐出速度２００ｃｃ／分
・シェーピングエア：試験Ｉの場合と同一で、温度２０℃，湿度７０ＲＨ％，流速１５０ＮＬ／分（被塗物表面での流速：以下同じ）
・プレヒート：無し
・焼付乾燥：無し
【００７２】
＜クリア塗装＞
：クリア塗装工程での使用塗料及び塗装条件は、試験Ｉの場合と同一とした。
【００７３】
＜ベース塗装＞
ベース塗装工程については、試験Ｉの場合と同一の塗料を用い、塗装装置のベル回転数，シェーピングエア条件及びプレヒート条件を、試験Ｉの場合と同様に種々変更して塗装を行った。
【００７４】
試験ＩＩの試験結果を表２に示す。
【００７５】
【表２】
【００７６】
表２の結果から良く分かるように、ベル型回転噴霧式塗装装置のベル回転数が塗装の外観品質に大きな影響を及ぼしており、本発明実施例の中でもベル回転数を５００００ｒｐｍと高く設定したもの（実施例２５〜４８）については、仕上がり性および光輝感の両方共に特に良好な結果（◎）が得られている。この傾向は、試験Ｉの場合と同様であった。
一方、比較例６では、他の条件は本発明実施例に該当するが、ベル回転数のみが１５０００ｒｐｍと（２００００ｒｐｍよりも）低く設定されており、このため仕上がり性および光輝感の両方について不十分な結果（×）となっている。従って、ベル回転数の下限値としては２００００ｒｐｍに設定することが好ましい。この傾向は、試験Ｉの場合と同様であった。
また、比較例１〜比較例５についても、試験Ｉの場合と同様の結果が得られた。
【００７７】
次に、試験ＩＩＩについて説明する。
＜試験ＩＩＩ＞
この試験ＩＩＩでは、図１１のフローチャートに示すように、用意された電着板（ステップＳ２１参照）に、水性の中塗りコート塗料Ｃを用いて中塗り塗装を施した後にプレヒートを行い（ステップＳ２２，Ｓ２３）、焼付乾燥は行わずに、水性ベースコート塗料Ａを用いてウエット・オン・ウエット（Ｗ／Ｗ）塗装でベース塗装を施しプレヒートが行われる（ステップＳ２４，Ｓ２５）。そして、溶剤型クリアコート塗料を用いてウエット・オン・ウエット塗装（Ｗ／Ｗ）でクリア塗装を施し焼付乾燥が行われる（ステップＳ２６，Ｓ２７）。尚、何れのプレヒートについても、プレヒート後のクーリングは行わなかった。
【００７８】
試験ＩＩＩの中塗り塗装工程については、塗装装置のベル回転数，シェーピングエア条件及びプレヒート条件を以下のように種々変更して塗装を行った。
＜中塗り塗装＞
・中塗りコート塗料：水性中塗りコート塗料Ｃ
・塗装膜圧：２０μｍ
・ベル型回転噴霧式塗装装置の吐出速度条件および回転数条件：試験Ｉと同一
・シェーピングエア：温度条件及び湿度条件は試験Ｉと同一、流速は１４０，１５０，３００，５００ＮＬ／分の４種類とした。
・プレヒート温度：試験Ｉと同一
・プレヒート時間：試験Ｉと同一
【００７９】
＜ベース塗装＞
ベース塗装工程については、試験Ｉの場合と同一の塗料を用い、塗装装置のベル回転数，シェーピングエア条件及びプレヒート条件を、試験Ｉの場合と同様に種々変更して塗装を行った。
【００８０】
クリア塗装工程については、全実施例および全比較例について、各使用塗料および各塗装条件等は共通であり、それぞれ試験Ｉと同一とした。
【００８１】
試験ＩＩＩでの中塗り塗装条件を表３に示し、ベース塗装条件と試験結果とを表４に示す。
【００８２】
【表３】
【００８３】
【表４】
【００８４】
表３及び表４の結果から良く分かるように、ベル型回転噴霧式塗装装置のベル回転数が塗装の外観品質に大きな影響を及ぼしており、本発明実施例の中でもベル回転数を５００００ｒｐｍと高く設定したもの（実施例２５〜４８）については、仕上がり性および光輝感の両方共に特に良好な結果（◎）が得られている。この傾向は、試験Ｉの場合と同様であった。
【００８５】
比較例１〜比較例８については、試験Ｉの場合と同様の結果が得られた。
更に、比較例９〜比較例１６についても、中塗り塗装とベース塗装の違いがあるだけで、比較例１〜比較例８と同様の結果（つまり、試験Ｉの場合と同様の結果）が得られた。
【００８６】
以上、説明したように、本実施形態によれば、水性塗料を用いた塗装（中塗り塗装及び／又はベース塗装）をベル型回転噴霧式塗装機を用いて行い、シェーピングエアとして加温エア及び／又はドライエアを適用したことにより、水性塗料塗装時における塗膜の水分含有量を比較的簡単な方法で効率よく低減できる。従って、プレヒートの低温化及び／又は短時間化を図っても、水分の突沸によるピンホールの発生や上層との混層による平滑性の悪化等の不具合発生を有効に抑制できるのである。この場合において、プレヒート工程での温度が４０〜７０℃であり、時間が０．５〜２分とされていることにより、クーリング工程の簡略化あるいは不要化を図ることができるのである。
【００８７】
また、特に、水性塗料でなる中塗りコート塗料を用いて中塗り塗装を行った後にプレヒートを行い、更にその後に水性ベースコート塗料を用いたウエット・オン・ウエット塗装を行う場合についても、前記と同様の作用効果を奏することができる。
【００８８】
なお、本発明は、例示された実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計上の変更が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明では、水性塗料を用いた塗装工程後にプレヒートを行って第２の塗料によりウエット・オン・ウエット塗装を行う場合について、プレヒートの温度及び／又は時間をできるだけ抑えつつ、水性塗膜内の水分を効率良く蒸発させることができ、例えば自動車の車体の塗装工程などにおいて有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】プレヒート温度が塗装仕上がり性と塗膜水分含有率に及ぼす影響を模式的に示すグラフである。
【図２】シェーピングエア温度が塗装仕上がり性と塗膜水分含有率に及ぼす影響を模式的に示すグラフである。
【図３】噴霧塗料の粒子径が水性塗膜の乾燥性に及ぼす影響を模式的に示すグラフである。
【図４】噴霧塗装におけるシェーピングエアの温度がプレヒート時間に及ぼす影響を模式的に示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態にかかるベル型回転噴霧式塗装装置の要部を示す断面図である。
【図６】図５のＹ６−Ｙ６断面図である。
【図７】前記ベル型回転噴霧式塗装装置における塗装機本体の前面図である。
【図８】前記ベル型回転噴霧式塗装装置によるシェーピングエアの形成状態を示す説明図である。
【図９】試験Ｉでの塗装工程の概略を示すフローチャートである。
【図１０】試験ＩＩでの塗装工程の概略を示すフローチャートである。
【図１１】試験ＩＩＩでの塗装工程の概略を示すフローチャートである。
【図１２】溶剤型塗料を用いた従来の車体塗装工程の概略を示すフローチャートである。
【図１３】中塗りコート塗料は溶剤型塗料でベースコート塗料のみに水性塗料を適用し、プレヒート後にクーリングを行う車体塗装工程の概略を示すフローチャートである。
【図１４】中塗りコート塗料およびベースコート塗料の両方に水性塗料を適用し、プレヒート後にクーリングを行う車体塗装工程の概略を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００９１】
１ 塗装機本体
２ ベルカップ
３ シェーピングエア形成手段
Ｆｓ シェーピングエア
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水性塗料でなる第１の塗料を用いる第１塗装工程と、該第１塗装工程後に４０〜７０℃の温度条件と０．５〜２分の時間条件で行うプレヒート工程と、該プレヒート工程後に第２の塗料を用いて前記第１の塗料の塗膜上にウエット・オン・ウエット塗装を行う第２塗装工程と、該第２塗装工程後の乾燥硬化工程とを備えた塗装方法であって、
前記第１塗装工程での第１の塗料による塗装をベル型回転噴霧式塗装機を用いて行い、シェーピングエアとして加温エア及び／又はドライエアを適用することを特徴とする塗装方法。
【請求項２】
前記シェーピングエアは、４０℃以上の温度条件と５０ＲＨ％以下の湿度条件の少なくとも一方の条件を満たすものであることを特徴とする請求項１記載の塗装方法。
【請求項３】
前記第１の塗料がフレーク状の光輝材を含有する水性ベースコート塗料であり、前記第２の塗料はクリアコート塗料であることを特徴とする請求項１又は２に記載の塗装方法。
【請求項４】
前記第２の塗料は溶剤型塗料であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一に記載の塗装方法。
【請求項５】
前記ベル型回転噴霧式塗装機のベル回転数は２００００ｒｐｍ以上に設定されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一に記載の塗装方法。
【請求項６】
前記シェーピングエアの被塗物表面での流速は１５０ＮＬ／分以上に設定されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一に記載の塗装方法。
【請求項７】
前記第１の塗料が水性ベースコート塗料で前記第２の塗料はクリアコート塗料であり、
前記第１塗装工程の前に第２の水性塗料でなる中塗りコート塗料を用いて中塗り塗装を行い、
該中塗り塗装後に請求項１に記載のプレヒート工程と同一条件でプレヒートを行い、
該プレヒート後に、前記水性ベースコート塗料でなる第１の塗料を用いたウエット・オン・ウエット塗装を行う、
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一に記載の塗装方法。
【請求項１】
水性塗料でなる第１の塗料を用いる第１塗装工程と、該第１塗装工程後に４０〜７０℃の温度条件と０．５〜２分の時間条件で行うプレヒート工程と、該プレヒート工程後に第２の塗料を用いて前記第１の塗料の塗膜上にウエット・オン・ウエット塗装を行う第２塗装工程と、該第２塗装工程後の乾燥硬化工程とを備えた塗装方法であって、
前記第１塗装工程での第１の塗料による塗装をベル型回転噴霧式塗装機を用いて行い、シェーピングエアとして加温エア及び／又はドライエアを適用することを特徴とする塗装方法。
【請求項２】
前記シェーピングエアは、４０℃以上の温度条件と５０ＲＨ％以下の湿度条件の少なくとも一方の条件を満たすものであることを特徴とする請求項１記載の塗装方法。
【請求項３】
前記第１の塗料がフレーク状の光輝材を含有する水性ベースコート塗料であり、前記第２の塗料はクリアコート塗料であることを特徴とする請求項１又は２に記載の塗装方法。
【請求項４】
前記第２の塗料は溶剤型塗料であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一に記載の塗装方法。
【請求項５】
前記ベル型回転噴霧式塗装機のベル回転数は２００００ｒｐｍ以上に設定されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一に記載の塗装方法。
【請求項６】
前記シェーピングエアの被塗物表面での流速は１５０ＮＬ／分以上に設定されていることを特徴とする請求項１〜５の何れか一に記載の塗装方法。
【請求項７】
前記第１の塗料が水性ベースコート塗料で前記第２の塗料はクリアコート塗料であり、
前記第１塗装工程の前に第２の水性塗料でなる中塗りコート塗料を用いて中塗り塗装を行い、
該中塗り塗装後に請求項１に記載のプレヒート工程と同一条件でプレヒートを行い、
該プレヒート後に、前記水性ベースコート塗料でなる第１の塗料を用いたウエット・オン・ウエット塗装を行う、
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか一に記載の塗装方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００６−１８１４４６（Ｐ２００６−１８１４４６Ａ）
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３７６５２９（Ｐ２００４−３７６５２９）
【出願日】平成１６年１２月２７日（２００４．１２．２７）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月２７日（２００４．１２．２７）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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