塗装評価方法
【課題】 ウエット状態の第１水性塗料が塗装されている部材に、第２水性塗料を塗装しても、これらの間で混層が生じることを防止でき、良好な仕上りを確保することができるようにするための、塗装評価方法を提供すること。
【解決手段】 ３コート１ベーク方式の塗装方法において、中塗水性塗料の塗装の良否を次の方法で算出する水溶出率で評価し、中塗工程を管理する。１）中塗水性塗料を成膜して第１塗膜を形成し、１次加熱後に重量Ｗ１を測定。２）１次加熱後の第１塗膜を、２次加熱して重量Ｗ２を測定。３）中塗水性塗料を成膜して第２塗膜を形成して、１次加熱後に重量Ｗ３を測定。４）１次加熱後の第２塗膜を水に浸漬後、２次加熱して重量Ｗ４を測定。５）固形分重量ＷＳ＝Ｗ３×Ｗ２／Ｗ１算出。６）水溶出重量ＷＰ＝Ｗ３×Ｗ２／Ｗ１―Ｗ４算出。７）水溶出率＝ＷＰ／ＷＳ×１００（％）算出。
【解決手段】 ３コート１ベーク方式の塗装方法において、中塗水性塗料の塗装の良否を次の方法で算出する水溶出率で評価し、中塗工程を管理する。１）中塗水性塗料を成膜して第１塗膜を形成し、１次加熱後に重量Ｗ１を測定。２）１次加熱後の第１塗膜を、２次加熱して重量Ｗ２を測定。３）中塗水性塗料を成膜して第２塗膜を形成して、１次加熱後に重量Ｗ３を測定。４）１次加熱後の第２塗膜を水に浸漬後、２次加熱して重量Ｗ４を測定。５）固形分重量ＷＳ＝Ｗ３×Ｗ２／Ｗ１算出。６）水溶出重量ＷＰ＝Ｗ３×Ｗ２／Ｗ１―Ｗ４算出。７）水溶出率＝ＷＰ／ＷＳ×１００（％）算出。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗装評価方法、詳しくは、自動車ボディを構成する部材を塗装する塗装工程における塗装評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車ボディを構成する金属や樹脂からなるパネルなどの部材の塗装方法として、まず、電着塗装により下塗りし、次いで、中塗りした後、仕上げに上塗りすることが、広く知られている。また、上塗り工程では、まず、着色塗料でベース塗装し、その後、クリア塗料でクリア塗装することが普及している。
このような塗装方法において、近年、環境負荷を低減する観点から、中塗りおよび上塗りするための塗料として、従来から用いられている有機溶剤系の塗料から、水系の塗料（水性塗料）へ移行することが、進められている。
【０００３】
そして、このような水性塗料による中塗りおよび上塗りでは、水性塗料で中塗りした後、ウエット状態のまま着色水性塗料でカラーベース塗装し、さらに、ウエット状態のままクリア塗装した後に、焼き付ける、３コート１ベーク方式の塗装方法が、生産効率の向上を図れる観点より、検討されている。
この３コート１ベーク方式では、例えば、各塗装工程において、塗料をウエット状態（ウエットオンウエット）で重ねて塗工することから、中塗層とベース層と間、あるいは、ベース層とクリア層との間での混層を防止し、また、焼付工程での残留水分の突沸を防止すべく、中塗工程とベース塗装工程との間、および、ベース塗装工程とクリア塗装工程との間で、それぞれ予備加熱（プレヒート）することが提案されている。
【０００４】
そして、例えば、中塗工程において、水性第１着色塗料を塗装し、その塗膜を予備加熱して塗膜の固形分濃度が少なくとも８５重量％となるようにした後に、ベース塗装工程において、水性第２着色塗料を塗装することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、中塗り後の塗膜の状態を固形分濃度のみで管理すると、実際には、中塗層とベース層と間で混層を生じ、仕上りが不良となる場合がある。
そこで、本発明の目的は、ウエット状態の第１水性塗料が塗装されている部材に、第２水性塗料を塗装しても、これらの間で混層が生じることを防止でき、良好な仕上りを確保することができるようにするための、塗装評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、自動車ボディを構成する部材を塗装する塗装工程における塗装評価方法であって、前記塗装工程は、前記部材を第１水性塗料で塗装する第１塗装工程と、第１塗装工程で塗装された第１水性塗料を予備加熱する予備加熱工程と、予備加熱工程で予備加熱されたウエット状態の前記第１水性塗料が塗装されている前記部材を、第２水性塗料で塗装する第２塗装工程とを備え、前記第１塗装工程で塗装され、前記予備加熱工程で予備加熱された前記第１水性塗料の塗膜の良否を、以下の操作に従って求められる前記第１水性塗料の塗膜の水に対する溶出率で評価することを特徴としている。
（１）第１水性塗料を成膜して第１塗膜を形成し、その第１塗膜を１次加熱した後、塗膜重量Ｗ１を測定する。
（２）１次加熱された第１塗膜を、１次加熱よりも高温で２次加熱した後、塗膜重量Ｗ２を測定する。
（３）別途、第１水性塗料を成膜して第２塗膜を形成し、その第２塗膜を１次加熱した後、塗膜重量Ｗ３を測定する。
（４）１次加熱された第２塗膜を、水に浸漬した後、２次加熱し、その後、塗膜重量Ｗ４を測定する。
（５）固形分重量ＷＳを下記式（１）より求める。
【０００７】
固形分重量ＷＳ＝Ｗ３×Ｗ２／Ｗ１ （１）
（６）水溶出重量ＷＰを下記式（２）より求める。
水溶出重量ＷＰ＝Ｗ３×Ｗ２／Ｗ１―Ｗ４ （２）
（７）第１水性塗料の塗膜の水に対する溶出率を、下記式（３）より求める。
溶出率＝ＷＰ／ＷＳ×１００（％） （３）
【発明の効果】
【０００８】
本発明の塗装評価方法によれば、第１水性塗料の塗膜の状態を、その塗膜の水に対する溶出率で評価する。そのため、ウエット状態の第１水性塗料が塗装されている部材に、第２水性塗料を塗装しても、これらの間で混層が生じることを有効に防止でき、良好な仕上りを確保することができる。そのため、本発明の塗装評価方法は、ウエット状態の第１水性塗料が塗装されている部材を、第２水性塗料で塗装する工程を含む塗装方法の工程管理方法として、有効に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明の塗装評価方法が適用される塗装方法の一実施形態である、３コート１ベーク方式による塗装方法を実施するための塗装工程を示す工程図である。また、図２は、図１に示す塗装方法により塗装された塗膜の一実施形態を示す断面図である。
まず、図１および図２を参照して、この塗装方法を説明する。
この塗装方法は、ドアパネルやルーフパネルなどの自動車ボディを構成する部材を塗装するために用いられ、まず、電着塗装により下塗りされた部材を、中塗ブース１において中塗りする（第１塗装工程）。
【００１０】
中塗りに用いられる水性塗料（第１水性塗料）は、特に制限されないが、水溶性または水分散性の樹脂成分、硬化剤および顔料を含有する中塗水性塗料が用いられる。
樹脂成分としては、親水性基（例えば、カルボキシル基、水酸基、メチロール基、アミノ基、スルホン酸基、ポリオキシエチレン結合など）と、硬化剤と反応する官能基（例えば、水酸基）を有する、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂などの公知の水性樹脂が挙げられる。好ましくは、カルボキシル基を有するアクリル樹脂またはポリエステル樹脂が用いられる。
【００１１】
このような樹脂成分は、親水性基の種類により、例えば、塩基性化合物または酸で中和して、水溶化または水分散化するか、あるいは、ポリオキシエチレン結合するものなどでは、そのまま水溶化または水分散化させる。
硬化剤としては、特に制限されず、例えば、メラミン樹脂、ブロックポリイソシアネートなどが挙げられる。メラミン樹脂としては、より具体的には、親水性メラミンが挙げられ、また、ブロックポリイソシアネートとしては、より具体的には、ポリイソシアネートのイソシアネート基を、例えば、オキシム、フェノール、アルコール、ラクタム、メルカプタンなどのブロック剤でブロックしたものが挙げられる。
【００１２】
硬化剤の配合割合は、通常、樹脂成分１００重量部に対して、６０重量部以下、好ましくは、２０〜５０重量部である。
また、顔料としては、特に制限されず、通常の着色顔料やメタリック顔料が挙げられる。着色顔料としては、例えば、二酸化チタン、酸化亜鉛、塩基性硫酸鉛、鉛酸カルシウム、リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム、モリブデン酸亜鉛、モリブデン酸カルシウム、紺青、群青、コバルトブルー、銅フタロシアニンブルー、インダンスロンブルー、黄鉛、合成黄色酸化鉄、透明べんがら（黄）、ビスマスバナデート、チタンイエロー、亜鉛黄（ジンクエロー）、クロム酸ストロンチウム、シアナミド鉛、モノアゾイエロー、モノアゾイエロー、ジスアゾ、モノアゾイエロー、イソインドリノンイエロー、金属錯塩アゾイエロー、キノフタロンイエロー、イソインドリンイエロー、ベンズイミダゾロンイエロー、べんがら、透明べんがら（赤）、鉛丹、モノアゾレッド、モノアゾレッド、無置換キナクリドンレッド、アゾレーキ（Ｍｎ塩）、キナクリドンマゼンダ、アンサンスロンオレンジ、ジアンスラキノニルレッド、ペリレンマルーン、キナクリドンマゼンダ、ペリレンレッド、ジケトピロロピロールクロムバーミリオン、塩基性クロム酸鉛、酸化クロム、塩素化フタロシアニングリーン、臭素化フタロシアニングリーン、ピラゾロンオレンジ、ベンズイミダゾロンオレンジ、ジオキサジンバイオレット、ペリレンバイオレットなどが挙げられる。また、メタリック顔料としては、例えば、アルミニウム粉、フレーク状酸化アルミウム、パールマイカ、フレーク状マイカなどが挙げられる。これら顔料は、単独使用または２種以上併用することができる。
【００１３】
顔料の配合割合は、通常、樹脂成分１００重量部に対して、１２０重量部以下、好ましくは、２０〜１００重量部である。
また、中塗水性塗料には、架橋反応を促進させるために、好ましくは、ブロック剤の解離触媒や酸触媒を含有させる。ブロック剤の解離触媒としては、特に制限されず、例えば、オクチル酸錫、ジブチル錫ジ（２−エチルヘキサノエート）、ジオクチル錫ジ（２−エチルヘキサノート）、ジオクチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫オキサイド、モノブチル錫トリオクテート、２−エチルヘキン酸鉛、オクチル酸亜鉛などの有機金属化合物が挙げられる。酸触媒としては、例えば、リン酸系、スルホン酸系の酸触媒が挙げられる。
【００１４】
触媒の配合割合は、通常、樹脂成分１００重量部に対して、０．００５〜５重量部、好ましくは、０．０１〜３重量部である。
また、中塗水性塗料には、必要に応じて、光干渉性顔料、体質顔料、分散剤、沈降防止剤、有機溶剤、反応促進剤（例えば有機スズ化合物など）、消泡剤、増粘剤、防錆剤、紫外線吸収剤、表面調整剤など、公知の添加剤を適宜配合することもできる。
【００１５】
そして、中塗水性塗料は、上記の各成分を水とともに公知の方法によって配合して、樹脂成分を水溶化または水分散化することにより、例えば、その固形分濃度が２０〜６０重量％、好ましくは、３５〜６０重量％となるように調製される。
また、中塗水性塗料の塗装方法は、特に制限されないが、例えば、エアスプレー法、エアレススプレー法、静電塗装法などが用いられる。より具体的には、例えば、ベル塗装法が用いられ、その塗装条件は、例えば、ベル回転速度２００００〜３００００ｍｉｎ-1、シェービングエア圧力０．５〜１．５ｋｇ／ｃｍ2、ガン距離２０〜３０ｃｍ、吐出量１５０〜３５０ｍＬである。
【００１６】
また、中塗水性塗料の塗装膜厚は、焼付け後の膜厚として、例えば、１０〜１００μｍ、好ましくは、１３〜３５μｍである。
なお、中塗ブース１内の水蒸発可能量は、２〜１１ｇ／ｋｇ、好ましくは、３〜６ｇ／ｋｇに管理し、また、中塗ブース１内の温度は、例えば、２０〜３０℃に管理する。
そして、この塗装方法では、中塗りされた部材を、第１熱風乾燥炉２で予備加熱する（第１予備加熱工程）。
【００１７】
第１熱風乾燥炉２において、部材は、熱風により予備加熱される。予備加熱の条件は、例えば、熱風の吹き出し温度が、４５〜１００℃、熱風の吹き出し速度が、０．３〜１０ｍ／ｓであり、熱風の被塗面（部材の表面）での風速が、１〜３ｍ／ｓであり、熱風の吹き出し口から被塗面までの距離が、２０〜５０ｃｍであり、予備加熱時間が、０．５〜５分である。
【００１８】
なお、第１熱風乾燥炉２内の温湿度は、例えば、温度２０〜３０℃、水蒸発可能量１０〜２５ｇ／ｋｇに管理する。
また、第１熱風乾燥炉２は、１つまたは２つ以上のホットエアゾーンとクーリングゾーンとに区画して、ホットエアゾーンにて加熱後、クーリングゾーンにて冷却してもよい。
そして、このような第１熱風加熱炉２での予備加熱により、部材に塗装された中塗水性塗料は、ウエット状態の塗膜、すなわち、中塗層２１（図２参照）を形成する。
【００１９】
次いで、この塗装方法では、ベース塗装ブース３において、ベース塗装する（第２塗装工程）。
ベース塗装に用いられる水性塗料（第２水性塗料）は、特に制限されず、中塗水性塗料と同様の成分からなり、水溶性または水分散性の樹脂成分、硬化剤および顔料を含有するベース水性塗料が用いられる。例えば、カルボキシル基や水酸基などを有する、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂成分と、ブロックポリイソシアネート、メラミン樹脂、尿素樹脂などの架橋剤と、顔料と、その他の添加剤とを、水に溶解または分散させることにより、調製することができる。
【００２０】
なお、顔料として、例えば、アルミニウム粉、フレーク状酸化アルミウム、パールマイカ、フレーク状マイカなどのメタリック顔料を用いれば、メタリック調またはパール調の塗膜を形成することができる。また、ベース水性塗料における顔料の配合量は、ベース塗装により形成される塗膜が透明性を有し、その塗膜を介して中塗層２１の色彩を目視で認識できる程度の配合量とされる。
【００２１】
また、ベース水性塗料は、その固形分濃度が、例えば、２０〜５０重量％、好ましくは、２５〜４５重量％となるように調製される。
また、ベース水性塗料は、中塗層２１に対する接触角が、４０°以上、好ましくは、５５°以上となるように調製する。ベース水性塗料の中塗層２１に対する接触角が４０°以上であれば、中塗層２１と、ベース層２２（図２参照）との間の混層を防止することができる。なお、接触角が４０°以上となるように調製するには、例えば、表面調整剤などを添加することが好適である。また、第１熱風乾燥炉２内を、第１ホットエアゾーン、第１ホットエアゾーンの下流側に配置される第２ホットエアゾーンおよび第２ホットエアゾーンの下流側に配置される第１クーリングゾーンに区画し、第１ホットエアゾーンにて、部材の表面の風速が０．５〜２．０ｍ／ｓとなるように、７５℃の熱風にて１．３分加温後、第２ホットエアゾーンにて、８０℃の熱風にて１．３分加温することも好適である。
【００２２】
なお、接触角は、中塗層２１の表面にベース水性塗料を滴下し、その液滴の傾斜角度を市販の接触角測定計で測定することにより、求めることができる。
また、ベース水性塗料の塗装方法は、特に制限されないが、例えば、エアスプレー法、エアレススプレー法、静電塗装法などが用いられる。より具体的には、例えば、ベル塗装法が用いられ、その塗装条件は、例えば、ベル回転速度２５０００〜３５０００ｍｉｎ-1、シェービングエア圧力１．０〜２．０ｋｇ／ｃｍ2、ガン距離２０〜３０ｃｍ、吐出量１５０〜３５０ｍＬである。
【００２３】
また、ベース水性塗料の塗装膜厚は、焼付け後の膜厚として、例えば、１０〜１００μｍ、好ましくは、１０〜２５μｍである。
なお、ベース塗装ブース３内の水蒸発可能量は、２〜１１ｇ／ｋｇ、好ましくは、３〜６ｇ／ｋｇに管理し、また、中塗ブース１内の温度は、例えば、２０〜３０℃に管理する。
【００２４】
そして、この塗装方法では、ベース塗装された部材を、第２熱風乾燥炉４で予備加熱する（第２予備加熱工程）。
第２熱風乾燥炉４において、部材は、熱風により予備加熱される。予備加熱の条件は、例えば、熱風の吹き出し温度が、４５〜１００℃、熱風の吹き出し速度が、０．３〜１０ｍ／ｓであり、熱風の被塗面（部材の表面）での風速が、１〜３ｍ／ｓであり、熱風の吹き出し口から被塗面までの距離が、２０〜５０ｃｍであり、予備加熱時間が、０．５〜５分である。
【００２５】
なお、第２熱風乾燥炉４内の温湿度は、例えば、温度２０〜３０℃、水蒸発可能量１０〜２５ｇ／ｋｇに管理する。
また、第２熱風乾燥炉４は、１つまたは２つ以上のホットエアゾーンとクーリングゾーンとに区画して、ホットエアゾーンにて加熱後、クーリングゾーンにて冷却してもよい。
そして、このような第２熱風加熱炉４での予備加熱により、部材に塗装されたベース水性塗料は、ウエット状態の塗膜、すなわち、ベース層２２を形成する。
【００２６】
次いで、この塗装方法では、クリア塗装ブース５において、クリア塗装する（クリア塗装工程）。
クリア塗装に用いられる塗料は、特に制限されず、公知のクリア塗料が用いられる。例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂成分と、ブロックポリイソシアネート、メラミン樹脂、尿素樹脂などの架橋剤と、その他の添加剤とを、有機溶媒または水に溶解または分散させることにより、調製することができる。
【００２７】
また、クリア塗料には、必要に応じて、透明性を阻害しない範囲において、ベースカラー顔料やメタリック顔料を含有させることができ、さらに体質顔料、紫外線吸収剤などを適宜含有させることができる。
また、クリア塗料は、その固形分濃度が、例えば、３０〜７０重量％、好ましくは、４０〜６０重量％となるように調製される。
【００２８】
また、クリア塗料の塗装方法は、特に制限されないが、例えば、エアスプレー法、エアレススプレー法、静電塗装法などが用いられる。好ましくは、ベル塗装法が用いられる。
また、クリア塗料の塗装膜厚は、焼付け後の膜厚として、例えば、１０〜６０μｍ、好ましくは、２５〜５０μｍである。
そして、この塗装方法では、クリア塗装された部材を、焼き付け炉６において、焼き付ける（焼付工程）。焼き付けは、例えば、熱風加熱、赤外線加熱、高周波加熱などの公知の焼き付け方法が用いられる。焼き付け温度は、例えば、８０〜１７０℃、好ましくは、１２０〜約１６０℃であり、焼き付け時間は、２０〜４０分程度である。
【００２９】
これによって、図２に示すように、下塗層２０の上に、中塗層２１、ベース層２２およびクリア層２３が積層された塗膜が形成される。
そして、このような３コート１ベーク方式の塗装方法では、上記したように、ウエット状態の中塗層２１の上に、ベース水性塗料が塗装されるので、中塗層２１とベース層２２との間の混層を防止する必要がある。
【００３０】
そのため、この塗装方法では、中塗水性塗料の塗膜の水に対する溶出率（水溶出率）を求めることにより、中塗水性塗料の塗装の良否を評価して、これによって、中塗工程を管理して、そのような混層を防止している。
すなわち、中塗層２１の水溶出率は、次の方法により求められる。
（１）第１基材上に中塗水性塗料を成膜して第１塗膜を形成し、これらを１次加熱した後、第１基材と第１塗膜との合計重量Ｗｂを測定する。
（２）１次加熱された第１基材と第１塗膜とを、１次加熱よりも高温で２次加熱した後、第１基材と第１塗膜との合計重量Ｗｃを測定する。
（３）第１基材の重量Ｗａを測定する。
（４）別途、第２基材上に中塗水性塗料を成膜して第２塗膜を形成し、これらを１次加熱した後、第２基材と第２塗膜との合計重量Ｗｄを測定する。
（５）１次加熱された第２基材と第２塗膜とを、水に浸漬した後、２次加熱し、その後、第２基材と第２塗膜との合計重量Ｗｅを測定する。
（６）第２基材の重量Ｗｆを測定する。
（７）固形分重量ＷＳを、下記式（１）より算出する。
【００３１】
ＷＳ＝（Ｗｄ−Ｗｆ）（Ｗｃ−Ｗａ）／（Ｗｂ−Ｗａ） （１）
（８）水溶出重量ＷＰを、下記式（２）より算出する。
ＷＰ＝（Ｗｄ−Ｗｆ）（Ｗｃ−Ｗａ）／（Ｗｂ−Ｗａ）−（Ｗｅ−Ｗｆ） （２）
（９）中塗水性塗料の塗膜の水に対する溶出率を、下記式（３）より算出する。
溶出率＝ＷＰ／ＷＳ×１００（％） （３）
この方法では、第１基材および第２基材として、例えば、アルミホイルなどの金属箔が用いられる。また、中塗水性塗料の成膜は、例えば、第１基材上または第２基材上に、厚み２０〜３０μｍでキャスティングする。
【００３２】
１次加熱は、１次予備加熱工程の予備加熱条件における加熱温度（熱風の吹き出し温度）と同じ温度か、または、その加熱温度（熱風の吹き出し温度）に対して、±５℃の範囲で、０．５〜５分加熱する。
２次加熱は、焼付工程の焼き付け温度と同じ温度か、または、その加熱温度（熱風の吹き出し温度）に対して、±２０℃の範囲で、３０〜９０分加熱する。
【００３３】
また、第２基材および第２塗膜の水への浸漬は、２５〜３０℃の水に３０〜９０分浸漬する。
そして、この塗装方法では、上記の塗装条件において、例えば、中塗水性塗料の塗膜の水溶出率が、５５％以下となるように管理している。
なお、水溶出率が５５重量％以下となるようにするには、例えば、中塗水性塗料中にウレタンエマルションなどを添加することが好適である。また、第１熱風乾燥炉２内を、第１ホットエアゾーン、第１ホットエアゾーンの下流側に配置される第２ホットエアゾーンおよび第２ホットエアゾーンの下流側に配置される第１クーリングゾーンに区画し、第１ホットエアゾーンにて、部材の表面の風速が０．５〜２．０ｍ／ｓとなるように、７５℃の熱風にて１．３分加温後、第２ホットエアゾーンにて、８０℃の熱風にて１．３分加温することも好適である。
【００３４】
このように管理すれば、単に中塗水性塗料の塗膜の固形分濃度を管理するのではなく、中塗水性塗料の塗膜の水に対する溶出率を管理することができるので、ウエット状態の中塗層２１の上に、ベース水性塗料を塗装しても、これらの間で混層が生じることを有効に防止することができる。その結果、良好な仕上りを確保することができる。
なお、上記の評価方法は、ベース層２２とクリア層２３の間の混層を防止するために、ベース水性塗料の塗膜の水に対する溶出率（水溶出率）を求めることにより、ベース水性塗料の塗装の良否を評価して、ベース塗装工程を管理するために、用いることもできる。
【００３５】
さらに、本発明の塗装評価方法は、上記した３コート１ベーク方式の塗装方法に限らず、２コート１ベーク方式の塗装方法など、ウエット状態の水性塗料の塗膜上に、水性塗料を塗装する工程を含む塗装方法に、広く適用することができる。
【実施例】
【００３６】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
塗装例１
図１に示す工程図に従って３コート１ベーク方式の塗装方法によって、予め電着塗装によって下塗りされたドアパネルを、以下のように塗装した。なお、この塗装例１では、中塗水性塗料の塗膜の水溶出率を５５％以下で管理すると、仕上りが良好となるように、条件設定した。
（中塗工程）
中塗ブース１内の水蒸発可能量を５〜６ｇ／ｋｇ、温度を２８℃に管理した。
【００３７】
まず、中塗ブース１において、下記に示すベル塗装条件で、下記に示す中塗水性塗料を、ドアパネルに塗装した。
ベル塗装条件：ベル回転速度２５０００ｍｉｎ-1、シェービングエア圧力１ｋｇ／ｃｍ2、ガン距離２５ｃｍ、吐出量２６０ｍＬ、焼付け後の膜厚２０μｍ
中塗水性塗料：ＷＰ−５５０Ｄ（関西ペイント社製：ウレタンエマルション添加）
（第１予備加熱工程）
第１熱風乾燥炉２内を、第１ホットエアゾーン、第２ホットエアゾーンおよび第１クーリングゾーンに区画し、第１ホットエアゾーン内および第２ホットエアゾーン内の温度を２８℃、水蒸発可能量を１８ｇ／ｋｇに管理した。
【００３８】
中塗り塗装したドアパネルを、第１ホットエアゾーンにおいて、下記の予備加熱条件で、予備加熱し、続いて、第２ホットエアゾーンにおいて、下記の予備加熱条件で、予備加熱した後、第１クーリングゾーンにおいて、下記の条件で冷却した。
第１ホットエアゾーンの予備加熱条件：熱風の吹き出し温度７５℃、熱風の吹き出し速度１０ｍ／ｓ、熱風の被塗面での風速１〜２ｍ／ｓ、熱風の吹き出し口から被塗面までの距離４０〜５０ｃｍ、予備加熱時間１．３分
第２ホットエアゾーンの予備加熱条件：熱風の吹き出し温度８０℃、熱風の吹き出し速度１０ｍ／ｓ、熱風の被塗面での風速１〜２ｍ／ｓ、熱風の吹き出し口から被塗面までの距離４０〜５０ｃｍ、予備加熱時間１．３分
第１クーリングゾーンの冷却条件：冷風の吹き出し温度２０〜２３℃、冷風の吹き出し速度４．０ｍ／ｓ、冷風の吹き出し口から被塗面までの距離４０〜５０ｃｍ、冷却時間１．３分
（ベース塗装工程）
ベース塗装ブース３内の水蒸発可能量を５〜６ｇ／ｋｇ、温度を２８℃に管理した。
【００３９】
ベース塗装ブース３において、下記に示すベル塗装条件で、下記に示す組成のベース塗装水性塗料を、ドアパネルに塗装した。
ベル塗装条件：ベル回転速度３００００ｍｉｎ-1、シェービングエア圧力１．５ｋｇ／ｃｍ2、ガン距離３０ｃｍ、吐出量２００ｍＬ、焼付け後の膜厚１３μｍ
ベース水性塗料組成：ＷＢＣ−７１０Ｄ（関西ペイント社製：ウレタンエマルション添加）接触角６３°
（第２予備加熱工程）
第２熱風乾燥炉４内を、第３ホットエアゾーン、第４ホットエアゾーンおよび第２クーリングゾーンに区画し、第３ホットエアゾーン内および第４ホットエアゾーン内の温度を２８℃、水蒸発可能量を１８ｇ／ｋｇに管理した。
【００４０】
ベース塗装したドアパネルを、第１ホットエアゾーンにおいて、下記の予備加熱条件で、予備加熱し、続いて、第２ホットエアゾーンにおいて、下記の予備加熱条件で、予備加熱した後、第１クーリングゾーンにおいて、下記の条件で冷却した。
第３ホットエアゾーンの予備加熱条件：熱風の吹き出し温度７５℃、熱風の吹き出し速度１０ｍ／ｓ、熱風の被塗面での風速１〜２ｍ／ｓ、熱風の吹き出し口から被塗面までの距離４０〜５０ｃｍ、予備加熱時間１．３分
第４ホットエアゾーンの予備加熱条件：熱風の吹き出し温度８０℃、熱風の吹き出し速度１０ｍ／ｓ、熱風の被塗面での風速１〜２ｍ／ｓ、熱風の吹き出し口から被塗面までの距離４０〜５０ｃｍ、予備加熱時間１．３分
第２クーリングゾーンの冷却条件：冷風の吹き出し温度２０〜２３℃、冷風の吹き出し速度４．０ｍ／ｓ、冷風の吹き出し口から被塗面までの距離４０〜５０ｃｍ、冷却時間１．３分
（クリア塗装工程）
クリア塗装ブース５内の水蒸気蒸発可能量を５〜６ｇ／ｋｇ、温度を２８℃に管理した。
【００４１】
クリア塗装ブースにおいて、下記に示すベル塗装条件で、下記に示すクリア塗装水性塗料を、ドアパネルに塗装した。
ベル塗装条件：ベル回転速度３００００ｍｉｎ-1、シェービングエア圧力１．５ｋｇ／ｃｍ2、ガン距離３０ｃｍ、吐出量３００ｍＬ、焼付け後の膜厚３０μｍ
クリア塗料：ＤＮＣ−Ｋ１２（関西ペイント社製）
（焼き付け工程）
焼き付け炉６において、焼き付け温度１４０℃、焼き付け保持時間１８分で焼き付けた。
【００４２】
上記で塗装されたドアパネルの外観の仕上り性を目視により評価した。その結果を表１に示す。なお、表１中、○は仕上り良好、△は仕上り普通、×は仕上り不良を示す。
（中塗水性塗料の予備加熱後の塗膜の固形分濃度および水溶出率の測定）
操作１：
（１）アルミホイル上に中塗水性塗料を厚み２５μｍで成膜し、これを乾燥炉内において８０℃で５分間かけて１次加熱した。その後、これをデシケータ内で室温まで放冷した後、アルミホイルと中塗水性塗料との合計重量Ｗｂを測定した。
（２）１次加熱後のアルミホイルと中塗水性塗料とを、さらに、１４０℃で６０分間かけて２次加熱し、その後、これをデシケータ内で室温まで放冷した後、アルミホイルと中塗水性塗料との合計重量Ｗｃを測定した。
（３）上記で使用したアルミホイルの重量Ｗａを測定した。
操作２：
（１）アルミホイル上に中塗水性塗料を厚み２５μｍで塗装し、これを乾燥炉内において８０℃で５分間かけて１次加熱した。その後、これをデシケータ内で室温まで放冷した後、アルミホイルと中塗水性塗料との合計重量Ｗｄを測定した。
（２）１次加熱後のアルミホイルと中塗水性塗料とを、３０℃の純水に６０分間浸漬し、取り出し後、１４０℃で６０分間かけて２次加熱し、その後、これをデシケータ内で室温まで放冷した後、アルミホイルと中塗水性塗料との合計重量Ｗｅを測定した。
（３）上記で使用したアルミホイルの重量Ｗｆを測定した。
塗膜の固形分濃度の計算：
（１）塗膜の固形分濃度を、下記式より算出した。その結果を表１に示す。
【００４３】
塗膜の固形分濃度＝（Ｗｃ−Ｗａ）／（Ｗｂ−Ｗａ）×１００（％）
塗膜の水溶出率の計算：
（１）固形分重量ＷＳを、下記式より算出した。
固形分重量ＷＳ＝（Ｗｄ−Ｗｆ）（Ｗｃ−Ｗａ）／（Ｗｂ−Ｗａ）
（２）水溶出重量ＷＰを、下記式より算出した。
【００４４】
水溶出重量ＷＰ＝（Ｗｄ−Ｗｆ）（Ｗｃ−Ｗａ）／（Ｗｂ−Ｗａ）−（Ｗｅ−Ｗｆ）
（３）塗膜の水溶出率を、下記式より算出した。その結果を表１に示す。
塗膜の水溶出率＝ＷＰ／ＷＳ×１００（％）
塗装例２〜３
中塗水性塗料として、表１に示すように、ウレタンエマルションを添加したものと、添加していないものをそれぞれ用いて、第１熱風乾燥炉２における第１ホットエアゾーンおよび第２ホットエアゾーンの温度をそれぞれ表１に示す温度としたこと以外は、塗装例１と同様の方法により、ドアパネルを塗装した。塗装されたドアパネルの外観の仕上り性を目視により評価した。その結果を表１に示す。
【００４５】
また、各塗装例において、１次加熱温度をそれぞれ表１の温度としたこと以外は、塗装例１と同様の方法により、中塗水性塗料の予備加熱後の塗膜の固形分濃度および水溶出率を測定した。その結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の塗装評価方法が適用される塗装方法の一実施形態である、３コート１ベーク方式による塗装方法を実施するための塗装工程を示す工程図である。
【図２】図１に示す塗装方法により塗装された塗膜の一実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 中塗ブース
２ ベース塗装ブース
２１ 中塗層
２２ ベース層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗装評価方法、詳しくは、自動車ボディを構成する部材を塗装する塗装工程における塗装評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車ボディを構成する金属や樹脂からなるパネルなどの部材の塗装方法として、まず、電着塗装により下塗りし、次いで、中塗りした後、仕上げに上塗りすることが、広く知られている。また、上塗り工程では、まず、着色塗料でベース塗装し、その後、クリア塗料でクリア塗装することが普及している。
このような塗装方法において、近年、環境負荷を低減する観点から、中塗りおよび上塗りするための塗料として、従来から用いられている有機溶剤系の塗料から、水系の塗料（水性塗料）へ移行することが、進められている。
【０００３】
そして、このような水性塗料による中塗りおよび上塗りでは、水性塗料で中塗りした後、ウエット状態のまま着色水性塗料でカラーベース塗装し、さらに、ウエット状態のままクリア塗装した後に、焼き付ける、３コート１ベーク方式の塗装方法が、生産効率の向上を図れる観点より、検討されている。
この３コート１ベーク方式では、例えば、各塗装工程において、塗料をウエット状態（ウエットオンウエット）で重ねて塗工することから、中塗層とベース層と間、あるいは、ベース層とクリア層との間での混層を防止し、また、焼付工程での残留水分の突沸を防止すべく、中塗工程とベース塗装工程との間、および、ベース塗装工程とクリア塗装工程との間で、それぞれ予備加熱（プレヒート）することが提案されている。
【０００４】
そして、例えば、中塗工程において、水性第１着色塗料を塗装し、その塗膜を予備加熱して塗膜の固形分濃度が少なくとも８５重量％となるようにした後に、ベース塗装工程において、水性第２着色塗料を塗装することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−８７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、中塗り後の塗膜の状態を固形分濃度のみで管理すると、実際には、中塗層とベース層と間で混層を生じ、仕上りが不良となる場合がある。
そこで、本発明の目的は、ウエット状態の第１水性塗料が塗装されている部材に、第２水性塗料を塗装しても、これらの間で混層が生じることを防止でき、良好な仕上りを確保することができるようにするための、塗装評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、自動車ボディを構成する部材を塗装する塗装工程における塗装評価方法であって、前記塗装工程は、前記部材を第１水性塗料で塗装する第１塗装工程と、第１塗装工程で塗装された第１水性塗料を予備加熱する予備加熱工程と、予備加熱工程で予備加熱されたウエット状態の前記第１水性塗料が塗装されている前記部材を、第２水性塗料で塗装する第２塗装工程とを備え、前記第１塗装工程で塗装され、前記予備加熱工程で予備加熱された前記第１水性塗料の塗膜の良否を、以下の操作に従って求められる前記第１水性塗料の塗膜の水に対する溶出率で評価することを特徴としている。
（１）第１水性塗料を成膜して第１塗膜を形成し、その第１塗膜を１次加熱した後、塗膜重量Ｗ１を測定する。
（２）１次加熱された第１塗膜を、１次加熱よりも高温で２次加熱した後、塗膜重量Ｗ２を測定する。
（３）別途、第１水性塗料を成膜して第２塗膜を形成し、その第２塗膜を１次加熱した後、塗膜重量Ｗ３を測定する。
（４）１次加熱された第２塗膜を、水に浸漬した後、２次加熱し、その後、塗膜重量Ｗ４を測定する。
（５）固形分重量ＷＳを下記式（１）より求める。
【０００７】
固形分重量ＷＳ＝Ｗ３×Ｗ２／Ｗ１ （１）
（６）水溶出重量ＷＰを下記式（２）より求める。
水溶出重量ＷＰ＝Ｗ３×Ｗ２／Ｗ１―Ｗ４ （２）
（７）第１水性塗料の塗膜の水に対する溶出率を、下記式（３）より求める。
溶出率＝ＷＰ／ＷＳ×１００（％） （３）
【発明の効果】
【０００８】
本発明の塗装評価方法によれば、第１水性塗料の塗膜の状態を、その塗膜の水に対する溶出率で評価する。そのため、ウエット状態の第１水性塗料が塗装されている部材に、第２水性塗料を塗装しても、これらの間で混層が生じることを有効に防止でき、良好な仕上りを確保することができる。そのため、本発明の塗装評価方法は、ウエット状態の第１水性塗料が塗装されている部材を、第２水性塗料で塗装する工程を含む塗装方法の工程管理方法として、有効に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、本発明の塗装評価方法が適用される塗装方法の一実施形態である、３コート１ベーク方式による塗装方法を実施するための塗装工程を示す工程図である。また、図２は、図１に示す塗装方法により塗装された塗膜の一実施形態を示す断面図である。
まず、図１および図２を参照して、この塗装方法を説明する。
この塗装方法は、ドアパネルやルーフパネルなどの自動車ボディを構成する部材を塗装するために用いられ、まず、電着塗装により下塗りされた部材を、中塗ブース１において中塗りする（第１塗装工程）。
【００１０】
中塗りに用いられる水性塗料（第１水性塗料）は、特に制限されないが、水溶性または水分散性の樹脂成分、硬化剤および顔料を含有する中塗水性塗料が用いられる。
樹脂成分としては、親水性基（例えば、カルボキシル基、水酸基、メチロール基、アミノ基、スルホン酸基、ポリオキシエチレン結合など）と、硬化剤と反応する官能基（例えば、水酸基）を有する、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂などの公知の水性樹脂が挙げられる。好ましくは、カルボキシル基を有するアクリル樹脂またはポリエステル樹脂が用いられる。
【００１１】
このような樹脂成分は、親水性基の種類により、例えば、塩基性化合物または酸で中和して、水溶化または水分散化するか、あるいは、ポリオキシエチレン結合するものなどでは、そのまま水溶化または水分散化させる。
硬化剤としては、特に制限されず、例えば、メラミン樹脂、ブロックポリイソシアネートなどが挙げられる。メラミン樹脂としては、より具体的には、親水性メラミンが挙げられ、また、ブロックポリイソシアネートとしては、より具体的には、ポリイソシアネートのイソシアネート基を、例えば、オキシム、フェノール、アルコール、ラクタム、メルカプタンなどのブロック剤でブロックしたものが挙げられる。
【００１２】
硬化剤の配合割合は、通常、樹脂成分１００重量部に対して、６０重量部以下、好ましくは、２０〜５０重量部である。
また、顔料としては、特に制限されず、通常の着色顔料やメタリック顔料が挙げられる。着色顔料としては、例えば、二酸化チタン、酸化亜鉛、塩基性硫酸鉛、鉛酸カルシウム、リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム、モリブデン酸亜鉛、モリブデン酸カルシウム、紺青、群青、コバルトブルー、銅フタロシアニンブルー、インダンスロンブルー、黄鉛、合成黄色酸化鉄、透明べんがら（黄）、ビスマスバナデート、チタンイエロー、亜鉛黄（ジンクエロー）、クロム酸ストロンチウム、シアナミド鉛、モノアゾイエロー、モノアゾイエロー、ジスアゾ、モノアゾイエロー、イソインドリノンイエロー、金属錯塩アゾイエロー、キノフタロンイエロー、イソインドリンイエロー、ベンズイミダゾロンイエロー、べんがら、透明べんがら（赤）、鉛丹、モノアゾレッド、モノアゾレッド、無置換キナクリドンレッド、アゾレーキ（Ｍｎ塩）、キナクリドンマゼンダ、アンサンスロンオレンジ、ジアンスラキノニルレッド、ペリレンマルーン、キナクリドンマゼンダ、ペリレンレッド、ジケトピロロピロールクロムバーミリオン、塩基性クロム酸鉛、酸化クロム、塩素化フタロシアニングリーン、臭素化フタロシアニングリーン、ピラゾロンオレンジ、ベンズイミダゾロンオレンジ、ジオキサジンバイオレット、ペリレンバイオレットなどが挙げられる。また、メタリック顔料としては、例えば、アルミニウム粉、フレーク状酸化アルミウム、パールマイカ、フレーク状マイカなどが挙げられる。これら顔料は、単独使用または２種以上併用することができる。
【００１３】
顔料の配合割合は、通常、樹脂成分１００重量部に対して、１２０重量部以下、好ましくは、２０〜１００重量部である。
また、中塗水性塗料には、架橋反応を促進させるために、好ましくは、ブロック剤の解離触媒や酸触媒を含有させる。ブロック剤の解離触媒としては、特に制限されず、例えば、オクチル酸錫、ジブチル錫ジ（２−エチルヘキサノエート）、ジオクチル錫ジ（２−エチルヘキサノート）、ジオクチル錫ジアセテート、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫オキサイド、モノブチル錫トリオクテート、２−エチルヘキン酸鉛、オクチル酸亜鉛などの有機金属化合物が挙げられる。酸触媒としては、例えば、リン酸系、スルホン酸系の酸触媒が挙げられる。
【００１４】
触媒の配合割合は、通常、樹脂成分１００重量部に対して、０．００５〜５重量部、好ましくは、０．０１〜３重量部である。
また、中塗水性塗料には、必要に応じて、光干渉性顔料、体質顔料、分散剤、沈降防止剤、有機溶剤、反応促進剤（例えば有機スズ化合物など）、消泡剤、増粘剤、防錆剤、紫外線吸収剤、表面調整剤など、公知の添加剤を適宜配合することもできる。
【００１５】
そして、中塗水性塗料は、上記の各成分を水とともに公知の方法によって配合して、樹脂成分を水溶化または水分散化することにより、例えば、その固形分濃度が２０〜６０重量％、好ましくは、３５〜６０重量％となるように調製される。
また、中塗水性塗料の塗装方法は、特に制限されないが、例えば、エアスプレー法、エアレススプレー法、静電塗装法などが用いられる。より具体的には、例えば、ベル塗装法が用いられ、その塗装条件は、例えば、ベル回転速度２００００〜３００００ｍｉｎ-1、シェービングエア圧力０．５〜１．５ｋｇ／ｃｍ2、ガン距離２０〜３０ｃｍ、吐出量１５０〜３５０ｍＬである。
【００１６】
また、中塗水性塗料の塗装膜厚は、焼付け後の膜厚として、例えば、１０〜１００μｍ、好ましくは、１３〜３５μｍである。
なお、中塗ブース１内の水蒸発可能量は、２〜１１ｇ／ｋｇ、好ましくは、３〜６ｇ／ｋｇに管理し、また、中塗ブース１内の温度は、例えば、２０〜３０℃に管理する。
そして、この塗装方法では、中塗りされた部材を、第１熱風乾燥炉２で予備加熱する（第１予備加熱工程）。
【００１７】
第１熱風乾燥炉２において、部材は、熱風により予備加熱される。予備加熱の条件は、例えば、熱風の吹き出し温度が、４５〜１００℃、熱風の吹き出し速度が、０．３〜１０ｍ／ｓであり、熱風の被塗面（部材の表面）での風速が、１〜３ｍ／ｓであり、熱風の吹き出し口から被塗面までの距離が、２０〜５０ｃｍであり、予備加熱時間が、０．５〜５分である。
【００１８】
なお、第１熱風乾燥炉２内の温湿度は、例えば、温度２０〜３０℃、水蒸発可能量１０〜２５ｇ／ｋｇに管理する。
また、第１熱風乾燥炉２は、１つまたは２つ以上のホットエアゾーンとクーリングゾーンとに区画して、ホットエアゾーンにて加熱後、クーリングゾーンにて冷却してもよい。
そして、このような第１熱風加熱炉２での予備加熱により、部材に塗装された中塗水性塗料は、ウエット状態の塗膜、すなわち、中塗層２１（図２参照）を形成する。
【００１９】
次いで、この塗装方法では、ベース塗装ブース３において、ベース塗装する（第２塗装工程）。
ベース塗装に用いられる水性塗料（第２水性塗料）は、特に制限されず、中塗水性塗料と同様の成分からなり、水溶性または水分散性の樹脂成分、硬化剤および顔料を含有するベース水性塗料が用いられる。例えば、カルボキシル基や水酸基などを有する、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂成分と、ブロックポリイソシアネート、メラミン樹脂、尿素樹脂などの架橋剤と、顔料と、その他の添加剤とを、水に溶解または分散させることにより、調製することができる。
【００２０】
なお、顔料として、例えば、アルミニウム粉、フレーク状酸化アルミウム、パールマイカ、フレーク状マイカなどのメタリック顔料を用いれば、メタリック調またはパール調の塗膜を形成することができる。また、ベース水性塗料における顔料の配合量は、ベース塗装により形成される塗膜が透明性を有し、その塗膜を介して中塗層２１の色彩を目視で認識できる程度の配合量とされる。
【００２１】
また、ベース水性塗料は、その固形分濃度が、例えば、２０〜５０重量％、好ましくは、２５〜４５重量％となるように調製される。
また、ベース水性塗料は、中塗層２１に対する接触角が、４０°以上、好ましくは、５５°以上となるように調製する。ベース水性塗料の中塗層２１に対する接触角が４０°以上であれば、中塗層２１と、ベース層２２（図２参照）との間の混層を防止することができる。なお、接触角が４０°以上となるように調製するには、例えば、表面調整剤などを添加することが好適である。また、第１熱風乾燥炉２内を、第１ホットエアゾーン、第１ホットエアゾーンの下流側に配置される第２ホットエアゾーンおよび第２ホットエアゾーンの下流側に配置される第１クーリングゾーンに区画し、第１ホットエアゾーンにて、部材の表面の風速が０．５〜２．０ｍ／ｓとなるように、７５℃の熱風にて１．３分加温後、第２ホットエアゾーンにて、８０℃の熱風にて１．３分加温することも好適である。
【００２２】
なお、接触角は、中塗層２１の表面にベース水性塗料を滴下し、その液滴の傾斜角度を市販の接触角測定計で測定することにより、求めることができる。
また、ベース水性塗料の塗装方法は、特に制限されないが、例えば、エアスプレー法、エアレススプレー法、静電塗装法などが用いられる。より具体的には、例えば、ベル塗装法が用いられ、その塗装条件は、例えば、ベル回転速度２５０００〜３５０００ｍｉｎ-1、シェービングエア圧力１．０〜２．０ｋｇ／ｃｍ2、ガン距離２０〜３０ｃｍ、吐出量１５０〜３５０ｍＬである。
【００２３】
また、ベース水性塗料の塗装膜厚は、焼付け後の膜厚として、例えば、１０〜１００μｍ、好ましくは、１０〜２５μｍである。
なお、ベース塗装ブース３内の水蒸発可能量は、２〜１１ｇ／ｋｇ、好ましくは、３〜６ｇ／ｋｇに管理し、また、中塗ブース１内の温度は、例えば、２０〜３０℃に管理する。
【００２４】
そして、この塗装方法では、ベース塗装された部材を、第２熱風乾燥炉４で予備加熱する（第２予備加熱工程）。
第２熱風乾燥炉４において、部材は、熱風により予備加熱される。予備加熱の条件は、例えば、熱風の吹き出し温度が、４５〜１００℃、熱風の吹き出し速度が、０．３〜１０ｍ／ｓであり、熱風の被塗面（部材の表面）での風速が、１〜３ｍ／ｓであり、熱風の吹き出し口から被塗面までの距離が、２０〜５０ｃｍであり、予備加熱時間が、０．５〜５分である。
【００２５】
なお、第２熱風乾燥炉４内の温湿度は、例えば、温度２０〜３０℃、水蒸発可能量１０〜２５ｇ／ｋｇに管理する。
また、第２熱風乾燥炉４は、１つまたは２つ以上のホットエアゾーンとクーリングゾーンとに区画して、ホットエアゾーンにて加熱後、クーリングゾーンにて冷却してもよい。
そして、このような第２熱風加熱炉４での予備加熱により、部材に塗装されたベース水性塗料は、ウエット状態の塗膜、すなわち、ベース層２２を形成する。
【００２６】
次いで、この塗装方法では、クリア塗装ブース５において、クリア塗装する（クリア塗装工程）。
クリア塗装に用いられる塗料は、特に制限されず、公知のクリア塗料が用いられる。例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂成分と、ブロックポリイソシアネート、メラミン樹脂、尿素樹脂などの架橋剤と、その他の添加剤とを、有機溶媒または水に溶解または分散させることにより、調製することができる。
【００２７】
また、クリア塗料には、必要に応じて、透明性を阻害しない範囲において、ベースカラー顔料やメタリック顔料を含有させることができ、さらに体質顔料、紫外線吸収剤などを適宜含有させることができる。
また、クリア塗料は、その固形分濃度が、例えば、３０〜７０重量％、好ましくは、４０〜６０重量％となるように調製される。
【００２８】
また、クリア塗料の塗装方法は、特に制限されないが、例えば、エアスプレー法、エアレススプレー法、静電塗装法などが用いられる。好ましくは、ベル塗装法が用いられる。
また、クリア塗料の塗装膜厚は、焼付け後の膜厚として、例えば、１０〜６０μｍ、好ましくは、２５〜５０μｍである。
そして、この塗装方法では、クリア塗装された部材を、焼き付け炉６において、焼き付ける（焼付工程）。焼き付けは、例えば、熱風加熱、赤外線加熱、高周波加熱などの公知の焼き付け方法が用いられる。焼き付け温度は、例えば、８０〜１７０℃、好ましくは、１２０〜約１６０℃であり、焼き付け時間は、２０〜４０分程度である。
【００２９】
これによって、図２に示すように、下塗層２０の上に、中塗層２１、ベース層２２およびクリア層２３が積層された塗膜が形成される。
そして、このような３コート１ベーク方式の塗装方法では、上記したように、ウエット状態の中塗層２１の上に、ベース水性塗料が塗装されるので、中塗層２１とベース層２２との間の混層を防止する必要がある。
【００３０】
そのため、この塗装方法では、中塗水性塗料の塗膜の水に対する溶出率（水溶出率）を求めることにより、中塗水性塗料の塗装の良否を評価して、これによって、中塗工程を管理して、そのような混層を防止している。
すなわち、中塗層２１の水溶出率は、次の方法により求められる。
（１）第１基材上に中塗水性塗料を成膜して第１塗膜を形成し、これらを１次加熱した後、第１基材と第１塗膜との合計重量Ｗｂを測定する。
（２）１次加熱された第１基材と第１塗膜とを、１次加熱よりも高温で２次加熱した後、第１基材と第１塗膜との合計重量Ｗｃを測定する。
（３）第１基材の重量Ｗａを測定する。
（４）別途、第２基材上に中塗水性塗料を成膜して第２塗膜を形成し、これらを１次加熱した後、第２基材と第２塗膜との合計重量Ｗｄを測定する。
（５）１次加熱された第２基材と第２塗膜とを、水に浸漬した後、２次加熱し、その後、第２基材と第２塗膜との合計重量Ｗｅを測定する。
（６）第２基材の重量Ｗｆを測定する。
（７）固形分重量ＷＳを、下記式（１）より算出する。
【００３１】
ＷＳ＝（Ｗｄ−Ｗｆ）（Ｗｃ−Ｗａ）／（Ｗｂ−Ｗａ） （１）
（８）水溶出重量ＷＰを、下記式（２）より算出する。
ＷＰ＝（Ｗｄ−Ｗｆ）（Ｗｃ−Ｗａ）／（Ｗｂ−Ｗａ）−（Ｗｅ−Ｗｆ） （２）
（９）中塗水性塗料の塗膜の水に対する溶出率を、下記式（３）より算出する。
溶出率＝ＷＰ／ＷＳ×１００（％） （３）
この方法では、第１基材および第２基材として、例えば、アルミホイルなどの金属箔が用いられる。また、中塗水性塗料の成膜は、例えば、第１基材上または第２基材上に、厚み２０〜３０μｍでキャスティングする。
【００３２】
１次加熱は、１次予備加熱工程の予備加熱条件における加熱温度（熱風の吹き出し温度）と同じ温度か、または、その加熱温度（熱風の吹き出し温度）に対して、±５℃の範囲で、０．５〜５分加熱する。
２次加熱は、焼付工程の焼き付け温度と同じ温度か、または、その加熱温度（熱風の吹き出し温度）に対して、±２０℃の範囲で、３０〜９０分加熱する。
【００３３】
また、第２基材および第２塗膜の水への浸漬は、２５〜３０℃の水に３０〜９０分浸漬する。
そして、この塗装方法では、上記の塗装条件において、例えば、中塗水性塗料の塗膜の水溶出率が、５５％以下となるように管理している。
なお、水溶出率が５５重量％以下となるようにするには、例えば、中塗水性塗料中にウレタンエマルションなどを添加することが好適である。また、第１熱風乾燥炉２内を、第１ホットエアゾーン、第１ホットエアゾーンの下流側に配置される第２ホットエアゾーンおよび第２ホットエアゾーンの下流側に配置される第１クーリングゾーンに区画し、第１ホットエアゾーンにて、部材の表面の風速が０．５〜２．０ｍ／ｓとなるように、７５℃の熱風にて１．３分加温後、第２ホットエアゾーンにて、８０℃の熱風にて１．３分加温することも好適である。
【００３４】
このように管理すれば、単に中塗水性塗料の塗膜の固形分濃度を管理するのではなく、中塗水性塗料の塗膜の水に対する溶出率を管理することができるので、ウエット状態の中塗層２１の上に、ベース水性塗料を塗装しても、これらの間で混層が生じることを有効に防止することができる。その結果、良好な仕上りを確保することができる。
なお、上記の評価方法は、ベース層２２とクリア層２３の間の混層を防止するために、ベース水性塗料の塗膜の水に対する溶出率（水溶出率）を求めることにより、ベース水性塗料の塗装の良否を評価して、ベース塗装工程を管理するために、用いることもできる。
【００３５】
さらに、本発明の塗装評価方法は、上記した３コート１ベーク方式の塗装方法に限らず、２コート１ベーク方式の塗装方法など、ウエット状態の水性塗料の塗膜上に、水性塗料を塗装する工程を含む塗装方法に、広く適用することができる。
【実施例】
【００３６】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
塗装例１
図１に示す工程図に従って３コート１ベーク方式の塗装方法によって、予め電着塗装によって下塗りされたドアパネルを、以下のように塗装した。なお、この塗装例１では、中塗水性塗料の塗膜の水溶出率を５５％以下で管理すると、仕上りが良好となるように、条件設定した。
（中塗工程）
中塗ブース１内の水蒸発可能量を５〜６ｇ／ｋｇ、温度を２８℃に管理した。
【００３７】
まず、中塗ブース１において、下記に示すベル塗装条件で、下記に示す中塗水性塗料を、ドアパネルに塗装した。
ベル塗装条件：ベル回転速度２５０００ｍｉｎ-1、シェービングエア圧力１ｋｇ／ｃｍ2、ガン距離２５ｃｍ、吐出量２６０ｍＬ、焼付け後の膜厚２０μｍ
中塗水性塗料：ＷＰ−５５０Ｄ（関西ペイント社製：ウレタンエマルション添加）
（第１予備加熱工程）
第１熱風乾燥炉２内を、第１ホットエアゾーン、第２ホットエアゾーンおよび第１クーリングゾーンに区画し、第１ホットエアゾーン内および第２ホットエアゾーン内の温度を２８℃、水蒸発可能量を１８ｇ／ｋｇに管理した。
【００３８】
中塗り塗装したドアパネルを、第１ホットエアゾーンにおいて、下記の予備加熱条件で、予備加熱し、続いて、第２ホットエアゾーンにおいて、下記の予備加熱条件で、予備加熱した後、第１クーリングゾーンにおいて、下記の条件で冷却した。
第１ホットエアゾーンの予備加熱条件：熱風の吹き出し温度７５℃、熱風の吹き出し速度１０ｍ／ｓ、熱風の被塗面での風速１〜２ｍ／ｓ、熱風の吹き出し口から被塗面までの距離４０〜５０ｃｍ、予備加熱時間１．３分
第２ホットエアゾーンの予備加熱条件：熱風の吹き出し温度８０℃、熱風の吹き出し速度１０ｍ／ｓ、熱風の被塗面での風速１〜２ｍ／ｓ、熱風の吹き出し口から被塗面までの距離４０〜５０ｃｍ、予備加熱時間１．３分
第１クーリングゾーンの冷却条件：冷風の吹き出し温度２０〜２３℃、冷風の吹き出し速度４．０ｍ／ｓ、冷風の吹き出し口から被塗面までの距離４０〜５０ｃｍ、冷却時間１．３分
（ベース塗装工程）
ベース塗装ブース３内の水蒸発可能量を５〜６ｇ／ｋｇ、温度を２８℃に管理した。
【００３９】
ベース塗装ブース３において、下記に示すベル塗装条件で、下記に示す組成のベース塗装水性塗料を、ドアパネルに塗装した。
ベル塗装条件：ベル回転速度３００００ｍｉｎ-1、シェービングエア圧力１．５ｋｇ／ｃｍ2、ガン距離３０ｃｍ、吐出量２００ｍＬ、焼付け後の膜厚１３μｍ
ベース水性塗料組成：ＷＢＣ−７１０Ｄ（関西ペイント社製：ウレタンエマルション添加）接触角６３°
（第２予備加熱工程）
第２熱風乾燥炉４内を、第３ホットエアゾーン、第４ホットエアゾーンおよび第２クーリングゾーンに区画し、第３ホットエアゾーン内および第４ホットエアゾーン内の温度を２８℃、水蒸発可能量を１８ｇ／ｋｇに管理した。
【００４０】
ベース塗装したドアパネルを、第１ホットエアゾーンにおいて、下記の予備加熱条件で、予備加熱し、続いて、第２ホットエアゾーンにおいて、下記の予備加熱条件で、予備加熱した後、第１クーリングゾーンにおいて、下記の条件で冷却した。
第３ホットエアゾーンの予備加熱条件：熱風の吹き出し温度７５℃、熱風の吹き出し速度１０ｍ／ｓ、熱風の被塗面での風速１〜２ｍ／ｓ、熱風の吹き出し口から被塗面までの距離４０〜５０ｃｍ、予備加熱時間１．３分
第４ホットエアゾーンの予備加熱条件：熱風の吹き出し温度８０℃、熱風の吹き出し速度１０ｍ／ｓ、熱風の被塗面での風速１〜２ｍ／ｓ、熱風の吹き出し口から被塗面までの距離４０〜５０ｃｍ、予備加熱時間１．３分
第２クーリングゾーンの冷却条件：冷風の吹き出し温度２０〜２３℃、冷風の吹き出し速度４．０ｍ／ｓ、冷風の吹き出し口から被塗面までの距離４０〜５０ｃｍ、冷却時間１．３分
（クリア塗装工程）
クリア塗装ブース５内の水蒸気蒸発可能量を５〜６ｇ／ｋｇ、温度を２８℃に管理した。
【００４１】
クリア塗装ブースにおいて、下記に示すベル塗装条件で、下記に示すクリア塗装水性塗料を、ドアパネルに塗装した。
ベル塗装条件：ベル回転速度３００００ｍｉｎ-1、シェービングエア圧力１．５ｋｇ／ｃｍ2、ガン距離３０ｃｍ、吐出量３００ｍＬ、焼付け後の膜厚３０μｍ
クリア塗料：ＤＮＣ−Ｋ１２（関西ペイント社製）
（焼き付け工程）
焼き付け炉６において、焼き付け温度１４０℃、焼き付け保持時間１８分で焼き付けた。
【００４２】
上記で塗装されたドアパネルの外観の仕上り性を目視により評価した。その結果を表１に示す。なお、表１中、○は仕上り良好、△は仕上り普通、×は仕上り不良を示す。
（中塗水性塗料の予備加熱後の塗膜の固形分濃度および水溶出率の測定）
操作１：
（１）アルミホイル上に中塗水性塗料を厚み２５μｍで成膜し、これを乾燥炉内において８０℃で５分間かけて１次加熱した。その後、これをデシケータ内で室温まで放冷した後、アルミホイルと中塗水性塗料との合計重量Ｗｂを測定した。
（２）１次加熱後のアルミホイルと中塗水性塗料とを、さらに、１４０℃で６０分間かけて２次加熱し、その後、これをデシケータ内で室温まで放冷した後、アルミホイルと中塗水性塗料との合計重量Ｗｃを測定した。
（３）上記で使用したアルミホイルの重量Ｗａを測定した。
操作２：
（１）アルミホイル上に中塗水性塗料を厚み２５μｍで塗装し、これを乾燥炉内において８０℃で５分間かけて１次加熱した。その後、これをデシケータ内で室温まで放冷した後、アルミホイルと中塗水性塗料との合計重量Ｗｄを測定した。
（２）１次加熱後のアルミホイルと中塗水性塗料とを、３０℃の純水に６０分間浸漬し、取り出し後、１４０℃で６０分間かけて２次加熱し、その後、これをデシケータ内で室温まで放冷した後、アルミホイルと中塗水性塗料との合計重量Ｗｅを測定した。
（３）上記で使用したアルミホイルの重量Ｗｆを測定した。
塗膜の固形分濃度の計算：
（１）塗膜の固形分濃度を、下記式より算出した。その結果を表１に示す。
【００４３】
塗膜の固形分濃度＝（Ｗｃ−Ｗａ）／（Ｗｂ−Ｗａ）×１００（％）
塗膜の水溶出率の計算：
（１）固形分重量ＷＳを、下記式より算出した。
固形分重量ＷＳ＝（Ｗｄ−Ｗｆ）（Ｗｃ−Ｗａ）／（Ｗｂ−Ｗａ）
（２）水溶出重量ＷＰを、下記式より算出した。
【００４４】
水溶出重量ＷＰ＝（Ｗｄ−Ｗｆ）（Ｗｃ−Ｗａ）／（Ｗｂ−Ｗａ）−（Ｗｅ−Ｗｆ）
（３）塗膜の水溶出率を、下記式より算出した。その結果を表１に示す。
塗膜の水溶出率＝ＷＰ／ＷＳ×１００（％）
塗装例２〜３
中塗水性塗料として、表１に示すように、ウレタンエマルションを添加したものと、添加していないものをそれぞれ用いて、第１熱風乾燥炉２における第１ホットエアゾーンおよび第２ホットエアゾーンの温度をそれぞれ表１に示す温度としたこと以外は、塗装例１と同様の方法により、ドアパネルを塗装した。塗装されたドアパネルの外観の仕上り性を目視により評価した。その結果を表１に示す。
【００４５】
また、各塗装例において、１次加熱温度をそれぞれ表１の温度としたこと以外は、塗装例１と同様の方法により、中塗水性塗料の予備加熱後の塗膜の固形分濃度および水溶出率を測定した。その結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の塗装評価方法が適用される塗装方法の一実施形態である、３コート１ベーク方式による塗装方法を実施するための塗装工程を示す工程図である。
【図２】図１に示す塗装方法により塗装された塗膜の一実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４８】
１ 中塗ブース
２ ベース塗装ブース
２１ 中塗層
２２ ベース層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車ボディを構成する部材を塗装する塗装工程における塗装評価方法であって、
前記塗装工程は、前記部材を第１水性塗料で塗装する第１塗装工程と、第１塗装工程で塗装された第１水性塗料を予備加熱する予備加熱工程と、予備加熱工程で予備加熱されたウエット状態の前記第１水性塗料が塗装されている前記部材を、第２水性塗料で塗装する第２塗装工程とを備え、
前記第１塗装工程で塗装され、前記予備加熱工程で予備加熱された前記第１水性塗料の塗膜の良否を、以下の操作に従って求められる前記第１水性塗料の塗膜の水に対する溶出率で評価することを特徴とする、塗装評価方法。
（１）第１水性塗料を成膜して第１塗膜を形成し、その第１塗膜を１次加熱した後、塗膜重量Ｗ１を測定する。
（２）１次加熱された第１塗膜を、１次加熱よりも高温で２次加熱した後、塗膜重量Ｗ２を測定する。
（３）別途、第１水性塗料を成膜して第２塗膜を形成し、その第２塗膜を１次加熱した後、塗膜重量Ｗ３を測定する。
（４）１次加熱された第２塗膜を、水に浸漬した後、２次加熱し、その後、塗膜重量Ｗ４を測定する。
（５）固形分重量ＷＳを下記式（１）より求める。
固形分重量ＷＳ＝Ｗ３×Ｗ２／Ｗ１ （１）
（６）水溶出重量ＷＰを下記式（２）より求める。
水溶出重量ＷＰ＝Ｗ３×Ｗ２／Ｗ１―Ｗ４ （２）
（７）第１水性塗料の塗膜の水に対する溶出率を、下記式（３）より求める。
溶出率＝ＷＰ／ＷＳ×１００（％） （３）
【請求項１】
自動車ボディを構成する部材を塗装する塗装工程における塗装評価方法であって、
前記塗装工程は、前記部材を第１水性塗料で塗装する第１塗装工程と、第１塗装工程で塗装された第１水性塗料を予備加熱する予備加熱工程と、予備加熱工程で予備加熱されたウエット状態の前記第１水性塗料が塗装されている前記部材を、第２水性塗料で塗装する第２塗装工程とを備え、
前記第１塗装工程で塗装され、前記予備加熱工程で予備加熱された前記第１水性塗料の塗膜の良否を、以下の操作に従って求められる前記第１水性塗料の塗膜の水に対する溶出率で評価することを特徴とする、塗装評価方法。
（１）第１水性塗料を成膜して第１塗膜を形成し、その第１塗膜を１次加熱した後、塗膜重量Ｗ１を測定する。
（２）１次加熱された第１塗膜を、１次加熱よりも高温で２次加熱した後、塗膜重量Ｗ２を測定する。
（３）別途、第１水性塗料を成膜して第２塗膜を形成し、その第２塗膜を１次加熱した後、塗膜重量Ｗ３を測定する。
（４）１次加熱された第２塗膜を、水に浸漬した後、２次加熱し、その後、塗膜重量Ｗ４を測定する。
（５）固形分重量ＷＳを下記式（１）より求める。
固形分重量ＷＳ＝Ｗ３×Ｗ２／Ｗ１ （１）
（６）水溶出重量ＷＰを下記式（２）より求める。
水溶出重量ＷＰ＝Ｗ３×Ｗ２／Ｗ１―Ｗ４ （２）
（７）第１水性塗料の塗膜の水に対する溶出率を、下記式（３）より求める。
溶出率＝ＷＰ／ＷＳ×１００（％） （３）
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−６１８００（Ｐ２００６−６１８００Ａ）
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４６０２７（Ｐ２００４−２４６０２７）
【出願日】平成１６年８月２６日（２００４．８．２６）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００１４０９）関西ペイント株式会社 (815)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２６日（２００４．８．２６）
【出願人】（０００００２９６７）ダイハツ工業株式会社 (2,560)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００１４０９）関西ペイント株式会社 (815)
【Ｆターム（参考）】
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