説明

塗装方法

【課題】水系上塗りベース塗料のフラッシュオフを適切に行うことができる塗装方法を提供する。
【解決手段】被塗物に対して、水系塗料である上塗りベース塗料と、クリヤ塗料とをウェットオンウェットで塗装したのち、これらを同時に焼付け硬化させる塗装方法であり、クリヤ塗料に親水性溶剤を添加する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、たとえば水系上塗りベース塗料とクリヤ塗料とをウェットオンウェットで塗装する際に用いて好ましい塗装方法に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車ボディの塗装系は、下塗り塗装としての電着塗装と、中塗り塗装と、上塗り塗装の3コート3ベークで構成されるのが一般的である。このうちメタリック塗色の上塗り塗装では、光輝顔料が含まれたベース塗料と顔料を含まない透明のクリヤ塗料とがウェットオンウェットで塗装され、同時に焼き付けられる(特許文献1)。
【0003】
上塗りベース塗料とクリヤ塗料とをウェットオンウェットで塗装する場合、上塗りベース塗料を塗布してからクリヤ塗料を塗布するまでの間に、上塗りベース塗膜に含まれた溶剤を蒸発させるためのインターバル(以下、フラッシュオフという。)が必要とされる。このフラッシュオフが短いと、塗着した上塗りベース塗膜中の溶剤がクリヤ塗料を塗布した後の乾燥炉において蒸発し、これが「ワキ」と呼ばれるクレータ状の塗装欠陥となる。
【0004】
ところで、従来の有機溶剤系上塗りベース塗料の場合には低沸点溶剤が用いられていたのでフラッシュオフ時間は1〜2分程度で十分であったが、水系上塗りベース塗料の場合にはこれ以上のフラッシュオフ時間または追加のフラッシュオフ用乾燥炉が必要となる。
【0005】
しかしながら、このフラッシュオフは一つの上塗りブース内に設けられる工程であることから、水系上塗りベース塗料のフラッシュオフを長くするとその分だけ上塗りブースを延長する必要があり、上塗りブースをそのまま使用する場合は他の工程を侵食してしまうといった問題がある。
【特許文献1】特開平11−57608号公報
【発明の開示】
【0006】
本発明は、水系上塗りベース塗料のフラッシュオフを適切に行うことができる塗装方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によれば、被塗物に対して、水系塗料である第1の塗料と、第2の塗料とをウェットオンウェットで塗装したのち、これらを同時に焼付け硬化させる塗装方法において、前記第2の塗料に親水性溶剤を添加することを特徴とする塗装方法が提供される。
【0007】
本発明では、水系塗料である第1の塗料を塗装し、ウェットオンウェットで第2の塗料を塗装する。このとき第1の塗料による塗膜には未蒸発の水分が含まれているが、その上に塗装された第2の塗料による塗膜に含まれた親水性溶剤に吸収される。すなわち、親水性溶剤は、第1の塗膜から蒸発しようとする水分を第2の塗膜内に吸収して分散させる。そして、第1の塗膜と第2の塗膜とを同時に焼付け硬化させる際に、第2の塗膜中に分散された水分が徐々に蒸発するので、ワキ不具合の発生を防止できると同時に、第1の塗料と第2の塗料との間のフラッシュオフを省略ないし短縮化することができる。
【発明の実施の形態】
【0008】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明に係る塗装方法の実施形態を示す工程図、図2は本発明に係る塗装方法を適用した上塗りブースの実施形態を示す平面図である。なお以下において、「塗料」というときは被塗物に対して塗装する前の状態をいい、この塗料を被塗物に塗装して形成されたものを「塗膜」といい、特に焼付け硬化前の塗膜を未硬化塗膜、焼付け硬化後の塗膜を硬化塗膜という。
【0009】
本実施形態の塗装方法は、たとえば鋼板上に下塗り塗膜としての電着塗膜及び中塗り塗膜を形成したものに対し、上塗り塗膜としての上塗りベース塗膜とクリヤ塗膜を形成するものである。図1に、下塗り塗膜及び中塗り塗膜を符号1で示して下地又は単に被塗物と称するが、この下地1の構成は特に限定されず、鋼板に代えて樹脂やアルミニウムにも適用でき、また電着塗膜や中塗り塗膜は何れか一方を省略してもよい。
【0010】
本実施形態に係る塗装方法では、上塗りベース塗料とクリヤ塗料とをウェットオンウェットで塗装したのち、これらを同時に焼付け硬化させる、いわゆる2コート1ベーク型上塗り塗装系である。特に、上塗りベース塗料が、有機溶剤系塗料ではなく水系塗料であり、これに対してクリヤ塗料が有機溶剤系塗料である。なお、クリヤ塗料は水系塗料であってもよい。
【0011】
水系塗料は、塗料の廃水処理が容易で環境に対する影響が極めて少ない点で有機溶剤系塗料より優れている。特に、上塗りベース塗料は溶剤希釈率が50%前後である(クリヤ塗料や上塗りソリッド塗料は20〜30%)ことから、水系塗料を採用したときの効果が大きいので、近年上塗りベース塗料に水系塗料が採用されることが少なくない。ただし、2コート1ベーク型上塗り塗装系にあっては、上塗りベース塗膜の塗膜固形分を、クリヤ塗料を塗装する直前までに80%以上に高める必要があり、特に水系上塗りベース塗料は溶剤が沸点の高い水であることから、フラッシュオフ工程の工夫が必要となる。この点については後述する。
【0012】
本実施形態の塗装方法では、図1に示すように水系上塗りベース塗料を塗装する工程A2を有し、この工程A2において下地1の表面に水系上塗りベース塗料が塗装されて上塗りベース塗膜2を形成する。上塗りベース塗膜2の膜厚は、たとえば15〜20μmである。
【0013】
図2に示す塗装ブース12にて説明すると、この上塗りベース塗装工程A2は、塗装ブース12の入口に設けられた準備工程A1に続けて設けられ、塗装ロボット13や手吹き塗装によりボディ11の主として内板に上塗りベース塗料が塗装される工程A21と、塗装機14によりボディ11の主として外板に上塗りベース塗料が塗装される工程A22とから構成されている。なお、準備工程A1とは、ボディ11に付着した塵埃等をワイピングして清浄にするための工程である。
【0014】
次に、この未硬化の上塗りベース塗膜2に含まれた溶剤分、すなわち水分を自然蒸発させる。これが図1に示すフラッシュオフ工程A3であるが、本発明ではこのフラッシュオフ工程を省略することもできる。また、本実施形態に係るフラッシュオフ工程A3は、図2に示すように上塗りベース塗装工程A2とクリヤ塗装工程A4との間に形成された、自動機やロボット等の設備上のスペース確保から生まれる必然的なインターバルによって行うこともできる。
【0015】
フラッシュオフ工程A3の後に、クリヤ塗装工程A4を有し、この工程A4にて未硬化の上塗りベース塗膜2の表面にクリヤ塗料を塗装し、クリヤ塗膜3を形成する。クリヤ塗膜3の膜厚は、たとえば30〜45μmである。
【0016】
図2に示す塗装ブース12にて説明すると、このクリヤ塗装工程A4は、上述したフラッシュオフ工程A3に続けて設けられ、塗装ロボット15や手吹き塗装によりボディ11の主として内板にクリヤ塗料が塗装される工程A41と、塗装機16によりボディ11の主として外板にクリヤ塗料が塗装される工程A42と、仕上げ塗装が行われる仕上げ工程A43から構成されている。この仕上げ工程A43は塗装対象や条件によって、適宜行っても行わなくても良い。
【0017】
特に本実施形態では、有機溶剤系クリヤ塗料に、親水性溶剤としての2−ブトキシエタノール(ブチルセロソルブ)が添加されている。2−ブトキシエタノールは、水及び有機溶剤に可溶で、しかも沸点が170℃ときわめて高温であることから、それ自体がワキの原因になり難い溶剤であり、クリヤ塗料の有機溶剤の代わりともなり得るものである。この2−ブトキシエタノールをクリヤ塗料に添加すると、水に可溶であるという性質から、未硬化の上塗りベース塗膜2から蒸発しようとする水分をクリヤ塗膜3内へ吸収して分散させる作用を呈する。したがって、上塗りベース塗膜2に多量の水分が含まれていても、クリヤ塗膜3に含まれた2−ブトキシエタノールがこれをクリヤ塗膜3内へ取り込んで分散させるので、上塗りベース塗膜2からのワキの発生が防止できる。
【0018】
2−ブトキシエタノールの添加量は、クリヤ塗料に含まれる溶剤分の2〜15重量%であることが望ましい。これより少ないと水分の吸収・分散作用が不充分となって上塗りベース塗膜2からのワキが発生する。またこれより多いと、溶剤分全体の蒸発速度が下がり、タレ等の問題を生じるおそれがある。なお、2−ブトキシエタノールなどの親水性溶剤は、塗料原液に添加しておくことも、あるいは塗料原液を希釈シンナーで希釈する際に添加することもできる。
【0019】
クリヤ塗料を塗装したら、先に塗装した上塗りベース塗膜2とクリヤ塗膜3とを同時に焼付け硬化させる。焼付け硬化温度は、たとえば140℃で20分である。
【0020】
図2に示すレイアウトで説明すると、上塗りブース12の出口にセッティング室17が設けられ、クリヤ塗装を終えたボディ11はこのセッティング室17を通過することでクリヤ塗膜から溶剤が予備蒸発することになる。セッティング工程Bの時間は数分間である。そして、セッティング室17に続いて上塗り乾燥炉18が設けられており、この上塗り乾燥炉18が上塗り乾燥工程Cである。
【0021】
次に図1の右図を参照しながら本例の作用を説明する。
【0022】
まず、下地1の表面に上塗りベース塗膜2を形成すると、フラッシュオフ工程A3にて上塗りベース塗膜2に含まれた水分の一部が蒸発する。この様子を図1の矢印X1にて示す。これ以外の水分は上塗りベース塗膜2に残留する。
【0023】
この表面にクリヤ塗膜3を形成すると、クリヤ塗膜3に含まれた親水性溶剤である2−ブトキシエタノールにより、上塗りベース塗膜2から蒸発しようとする水分X2をクリヤ塗膜3内に吸収して分散させる。そして、上塗りベース塗膜2とクリヤ塗膜3とを同時に焼き付ける際には、クリヤ塗膜3に含まれる有機溶剤のほかに上塗りベース塗膜2から吸収した水分X3も塗膜外へ蒸発することになる。
【0024】
このように、未硬化の上塗りベース塗膜2に含まれる水分は、その直上のクリヤ塗膜3に吸収され、さらにこのクリヤ塗膜3から外部へ徐々に蒸発するので、クリヤ塗膜3がある程度硬化してから蒸発することがなくなり、ワキ不具合の発生が防止される。
【0025】
また、本例の塗装方法では、クリヤ塗料に親水性溶剤を含有させることにより水系上塗りベース塗膜の水分蒸発を促進させるので、上塗りブース12の設備は有機溶剤系上塗りベース塗料を用いる場合と共用することができる。換言すれば、同じ上塗りブース12に水系上塗りベース塗料を塗装するボディ11と、有機溶剤系上塗りベース塗料を塗装するボディ11とが混合して流れても、設備等を改造、追加することなく対応することができる。
【0026】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【実施例】
【0027】
以下、本発明をさらに具体化して説明する。
【0028】
実施例1
板厚0.8mmの鋼板に、膜厚15μmの電着塗膜を形成して焼付け、その上に膜厚25μmの中塗り塗膜を形成して焼き付けたものを塗装原板として用いた。
【0029】
温度23℃、湿度73%RHの塗装ブース内で、この塗装原板の表面に、水系上塗りベース塗料(日本油脂社製アクアBC−3 BKL0)を、ベル型塗装機を用いて、回転数40,000rpm,シェーピングエアー600Nl/分,吐出量150cc/分,印加電圧−60kV,ガン距離20cmの条件にて、インターバルを3分あけて2ステージで塗装した。
【0030】
塗装ブースの室温で3分間のフラッシュオフののち、有機溶剤系クリヤ塗料(日本油脂社製ベルコートNo.7300)の溶剤分の5%を2−ブトキシエタノールで置換したものを、ベル型塗装機を用いて、回転数25,000rpm,シェーピングエアー300Nl/分,吐出量200cc/分,印加電圧−80kV,ガン距離20cmの条件にて、1ステージで塗装した。
【0031】
これを140℃で20分間焼き付けた。得られた試料を目視で観察し、ワキの発生の有無を評価したところ、ワキは全くなかった。
【0032】
比較例1
実施例1においてクリヤ塗料の溶剤分に2−ブトキシエタノールなどの親水性溶剤を含まないようにしたこと以外は実施例1と同じ条件で試料を作製したところ、試料全面にワキが発生した。
【0033】
参考例1
比較例1と同じクリヤ塗料を使用したが、上塗りベース塗料を塗装してからクリヤ塗料を塗装するまでの間に、上塗りベース塗膜を80℃で3分間加熱した。これ以外の条件は比較例1と同じ条件で試料を作製したところ、ワキの発生は観察されなかった。
【0034】
以上の結果のとおり、実施例1のように親水性溶剤を添加したクリヤ塗料を水系上塗りベース塗膜の上に塗装すると、フラッシュオフ工程で予備加熱することなくワキの発生が防止できる。
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】本発明に係る塗装方法の実施形態を示す工程図である。
【図2】本発明に係る塗装方法を適用した上塗りブースの実施形態を示す平面図である。
【符号の説明】
【0036】
A…上塗り塗装工程
A1…準備工程
A2…上塗りベース塗装工程
A3…フラッシュオフ工程
A4…クリヤ塗装工程
B…セッティング工程
C…上塗り乾燥工程
1…中塗り塗膜(被塗物)
2…上塗りベース塗膜
3…クリヤ塗膜
11…ボディ
12…上塗りブース
13,15…塗装ロボット
14,16…塗装機

【特許請求の範囲】
【請求項1】
被塗物に対して、水系塗料である第1の塗料と、第2の塗料とをウェットオンウェットで塗装したのち、これらを同時に焼付け硬化させる塗装方法において、前記第2の塗料に親水性溶剤を添加することを特徴とする塗装方法。
【請求項2】
前記親水性溶剤が2−ブトキシエタノール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2−ブトキシエタノールは、前記第2の塗料の溶剤成分に対し、2〜15重量%含まれることを特徴とする請求項2記載の塗装方法。
【請求項4】
前記第1の塗料が上塗りベース塗料であり、前記第2の塗料がクリヤ塗料であることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の塗装方法。
【請求項5】
連続して搬送される複数の被塗物に対し、水系上塗りベース塗料とクリヤ塗料とをウェットオンウェットで塗装したのちこれらを同時に焼付け硬化させる仕様と、有機溶剤系上塗りベース塗料とクリヤ塗料とをウェットオンウェットで塗装したのちこれらを同時に焼付け硬化させる仕様とが任意の順序で行われる塗装方法において、前記クリヤ塗料に親水性溶剤を添加することを特徴とする塗装方法。


【図1】
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【図2】
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【公開番号】特開2006−35096(P2006−35096A)
【公開日】平成18年2月9日(2006.2.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−218649(P2004−218649)
【出願日】平成16年7月27日(2004.7.27)
【出願人】(000003997)日産自動車株式会社 (16,386)
【Fターム(参考)】