積層塗膜形成方法
【課題】積層塗膜の形成において、良好な塗膜仕上がり性を得ながら、ベース塗料の溶剤使用量の増大を抑えつつ、省エネを図る。
【解決手段】被塗物１の電着塗膜２の上に、ポリオール樹脂及び硬化剤を含有する溶剤型ベース塗料を塗布し、その上にポリオール樹脂及びイソシアネートを含有する２液ウレタンクリヤ塗料をウェットオンウェットで塗布してベース塗膜３及びクリヤ塗膜４を形成し、ベース塗膜３及びクリヤ塗膜４を同時に焼付け硬化させる複層塗膜形成方法において、溶剤型ベース塗料の塗布を複数ステージに分けて行ない、且つ２液ウレタンクリヤ塗料の塗布直前のステージでは、他のステージよりも、ポリオール樹脂の分子量が大きい塗料を用いる。
【解決手段】被塗物１の電着塗膜２の上に、ポリオール樹脂及び硬化剤を含有する溶剤型ベース塗料を塗布し、その上にポリオール樹脂及びイソシアネートを含有する２液ウレタンクリヤ塗料をウェットオンウェットで塗布してベース塗膜３及びクリヤ塗膜４を形成し、ベース塗膜３及びクリヤ塗膜４を同時に焼付け硬化させる複層塗膜形成方法において、溶剤型ベース塗料の塗布を複数ステージに分けて行ない、且つ２液ウレタンクリヤ塗料の塗布直前のステージでは、他のステージよりも、ポリオール樹脂の分子量が大きい塗料を用いる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層塗膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車体塗装では、従来より、下塗り塗装（電着塗装）、中塗り塗装、上塗り塗装（ベース塗装及びクリヤ塗装）の順で行なわれ、その中塗り塗装及びベース塗装には溶剤型塗料が採用されてきた。ベース塗装及びクリヤ塗装はウェットオンウエットで行なわれているが、電着、中塗り及び上塗りの各工程毎に塗膜の焼付け硬化を行なう必要がある。これに対して、特許文献１には、中塗り塗装、ベース塗装及びクリヤ塗装を順次ウェットオンウエットで行なうこと、つまり、中塗り後の焼付けを省略することにより、省エネを図ることが記載されている。
【０００３】
また、上記ベース塗装に関しては、近年、環境への負荷軽減（有機溶剤の使用量削減）の観点から、溶剤型ベース塗料から水性ベース塗料への転換も行なわれている。例えば、特許文献２には、ベース塗装に水性塗料を採用すること、また、その水性ベース塗装を第１層及び第２層の二層とし、第１層の紫外線透過率を下げることにより、中塗り塗装を省略することが記載されている。しかし、水性ベース塗料の場合、ウェットオンウェットでのクリヤ塗装のために、ベース塗装後に水分を除去する予備乾燥工程や、ベース塗膜の乾燥状態を制御する空調設備が必要になる。そのため、中塗りを省略したとしても、省エネの観点からはそれほど効果的ではない。
【０００４】
また、特許文献３には、自動車の上塗り塗装（ベース及びクリヤのウェットオンウェット塗装）に関し、クリヤ塗料に低分子量のポリオールを使用すると、ベース塗膜層とクリヤ塗膜層の混層により、仕上がり外観が不十分になること、その解決のために、特定の水酸基価及び数平均分子量のポリオールとポリイソシアネートとを含有するクリヤ塗料を用いることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−７５７９１号公報
【特許文献２】特表２００８−５２９７６６号公報
【特許文献３】特開２００９−１４９８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の積層塗膜の形成において、省エネの観点からは、中塗り塗装を省略できるようにすること、そして、ベース塗料を溶剤型として上記予備乾燥工程や空調設備を不要にすることが有効である。しかし、中塗り塗膜は外力に対する衝撃緩和の役割を有し、これを省くと、耐チッピング性（飛び石に対する塗膜の耐剥離性）が低下する。
【０００７】
その対策として、本発明では、クリヤ塗装に衝撃吸収性が高い２液ウレタンクリヤ塗料を採用するようにした。その場合に問題になったのが、ウェットオンウェットで塗装されたクリヤ塗膜からベース塗膜へのイソシアネート（硬化剤）の移行である。すなわち、クリヤ塗膜からイソシアネートの一部がベース塗膜に移行してきた場合、加熱焼付け時に、ベース塗膜の硬化速度にバラツキを生じてしまう。つまり、ベース塗膜では、クリヤ塗膜から移行してくるイソシアネートによりベース塗膜表面側が内部よりも先に低い温度から硬化し始める。続いて内部の硬化が始まり、ポリオールと硬化剤（メラミン樹脂及びブロックイソシアネート樹脂の少なくとも一方）との反応で生じるアルコール及びブロック剤の少なくとも一方の脱離によってベース塗膜が収縮するため、ベース塗膜表面に微小な凹凸が生じて仕上がり性（特に塗膜表面の艶）が低下するという問題である。
【０００８】
そこで、本発明は、良好な塗膜仕上がり性を得ながら、ベース塗料の溶剤使用量の増大を抑えつつ、省エネを図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者の研究によれば、上記クリヤ塗膜のイソシアネートのベース塗膜への移行は、クリヤ塗料の有機溶剤がベース塗膜のポリオール樹脂を部分的に溶かすことによって進行していく現象であることがわかった。そして、ベース塗膜のポリオール樹脂の分子量を大きくすると、上記イソシアネートの移行が抑制され、仕上がり性の低下が避けられることがわかった。しかし、ポリオール樹脂の分子量を大きくすると、それだけベース塗料の粘度が増大するため、良好な塗装性を確保するためには溶剤量を多くする必要がある。それは環境への負荷の増大に繋がる。そこで、本発明は、溶剤使用量の増大を抑えつつ、上記イソシアネートの移行を防止するようにした。
【００１０】
以下、具体的に説明すると、本発明の好ましい態様は、電着塗膜が形成された被塗物の該電着塗膜の上に、ポリオール樹脂及び該ポリオール樹脂の水酸基と反応する硬化剤を含有する溶剤型ベース塗料を塗布し、その上にポリオール樹脂及びイソシアネートを含有する２液ウレタンクリヤ塗料をウェットオンウェットで塗布することによりベース塗膜及びクリヤ塗膜を形成し、該ベース塗膜及びクリヤ塗膜を同時に焼付け硬化させる複層塗膜形成方法であり、上記溶剤型ベース塗料の塗布を複数ステージに分けて行ない、且つ上記２液ウレタンクリヤ塗料の塗布直前のステージでは、他のステージよりも、ポリオール樹脂の分子量が大きい塗料を用いることを特徴とする。
【００１１】
この方法によれば、ベース塗膜表面のポリオール樹脂の分子量が大きいから、クリヤ塗料の硬化剤であるイソシアネートのベース塗膜への移行が抑えられる。従って、ベース塗膜の硬化速度（タイミング）にバラツキを生ずることに起因する仕上がり性の低下が避けられる。ベース塗料の溶剤量に関しては、クリヤ塗料の塗布直前のステージでは、ポリオール樹脂の分子量が大きいから、塗料粘度調整のための溶剤量が多くなるものの、他のステージでは、ポリオール樹脂の分子量が相対的に小さいから、溶剤使用量を少なくすることができる。すなわち、全体としては、溶剤使用量が増大することを抑えことができ、環境への負荷が増大することを避けることができる。また、２液ウレタンクリヤ塗料の採用により、中塗り塗装を省略することが可能になり（中塗りのための溶剤も不要になり）、さらに、ベース塗料を溶剤型としたから、水性ベース塗料とは違って、予備乾燥工程や空調設備は不要であり、省エネの点から有利になる。
【００１２】
上記溶剤型ベース塗料の硬化剤としては、種々のものを採用することができるが、メラミン樹脂及びブロックイソシアネート樹脂の少なくとも一方を用いることが好ましい。
【００１３】
上記溶剤型ベース塗料の塗布は、ポリオール樹脂の分子量が相対的に小さい塗料を用いる第１ステージと、ポリオール樹脂の分子量が相対的に大きい塗料を用いる第２ステージの２ステージで行なうことができる。すなわち、ベース塗装は通常２ステージで実施されているから、当該方法によれば、作業工数の実質的な増大を招くことがない。
【００１４】
上記溶剤型ベース塗料の塗布を３ステージ以上で実施する場合は、２液ウレタンクリヤ塗料の塗布直前のステージのみポリオール樹脂の分子量が大きい塗料を使用し、他の各ステージはポリオール樹脂の分子量が相対的に小さい塗料を使用すればよい。
【００１５】
上記溶剤型ベース塗料のポリオール樹脂の質量平均分子量を、上記２液ウレタンクリヤ塗料の塗布直前のステージでは５００００以上２０００００以下とし、他のステージでは５０００以上３００００以下とすることが好ましい。これにより、クリヤ塗料のイソシアネートのベース塗膜への移行抑制を確実なものにする上で有利になり、また、全体として溶剤使用量が増大することを抑制する上でも有利になる。
【００１６】
上記被塗物としては、例えば自動車の車体があり、その他の被塗物にも本発明は適用することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、被塗物の電着塗膜の上に、ポリオール樹脂及び該ポリオール樹脂の水酸基と反応する硬化剤を含有する溶剤型ベース塗料を塗布し、その上にポリオール樹脂及びイソシアネートを含有する２液ウレタンクリヤ塗料をウェットオンウェットで塗布することによりベース塗膜及びクリヤ塗膜を形成し、該ベース塗膜及びクリヤ塗膜を同時に焼付け硬化させる複層塗膜形成方法において、上記溶剤型ベース塗料の塗布を複数ステージに分けて行ない、且つ上記２液ウレタンクリヤ塗料の塗布直前のステージでは、他のステージよりも、ポリオール樹脂の分子量が大きい塗料を用いるようにしたから、ベース塗料の溶剤使用量の増大を抑えつつ、クリヤ塗膜からベース塗膜へのイソシアネートの移行を抑制することができ、良好な塗膜仕上がり性を得ながら、省エネを図る上で有利になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る塗膜構成を示す断面図である。
【図２】クリヤ塗膜からベース塗膜へのイソシアネートの移行が抑制される状態を示す本発明例の説明図である。
【図３】クリヤ塗膜からベース塗膜へイソシアネートが移行する様子を示す従来例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２０】
図１は本発明に係る積層塗膜構成を示す。同図において、１は鋼製の被塗物であり、その上に電着塗膜２が形成され、その上にベース塗膜３が形成され、その上にクリヤ塗膜４が形成されている。ベース塗膜３は、ベース塗料を２ステージで塗布して形成されており、第１ステージのベース塗料による下側の第１ベース塗膜層３ａと、第２ステージのベース塗料による上側の第２ベース塗膜層３ｂとよりなる。なお、ベース塗膜３が第１ベース塗膜層３ａと第２ベース塗膜層３ｂの二層に明りょうに分かれて構成されているわけではない。説明の便宜上、第１ステージのベース塗料による部分を第１ベース塗膜層３ａとし、第２ステージのベース塗料による部分を第２ベース塗膜層３ｂとしているに過ぎない。
【００２１】
ベース塗膜３の第１ベース塗膜層３ａ及び第２ベース塗膜層３ｂはいずれも、ポリオール樹脂及び該ポリオール樹脂の水酸基と反応する硬化剤を含有する溶剤型ベース塗料の塗布によって形成されている。但し、第１ベース塗膜層３ａと第２ベース塗膜層３ｂとは、同じく溶剤型ベース塗料によって形成されているが、各々に使用されたベース塗料のポリオール樹脂の分子量が相違する。すなわち、第１ベース塗膜層３ａは、分子量が相対的に小さなポリオール樹脂を含有するベース塗料にて形成され、第２ベース塗膜層３ｂは、分子量が相対的に大きなポリオール樹脂を含有するベース塗料にて形成されている。
【００２２】
クリヤ塗膜４は、ポリオール樹脂及びイソシアネートを含有する２液ウレタンクリヤ塗料の塗布によって形成されている。
【００２３】
ベース塗膜３及びクリヤ塗膜４は、ベース塗膜３の上にクリヤ塗料をウェットオンウェットで塗布し、同時に焼付け硬化させて形成されている。
【００２４】
＜積層塗膜形成方法＞
本発明の積層塗膜形成方法では、まず、リン酸亜鉛処理した自動車車体などの被塗物１に電着塗装を行ない、焼付け乾燥処理を施して電着塗膜２を形成する。この電着塗膜２の上に溶剤型ベース塗料を複数ステージで塗装してベース塗膜３を形成する。次いで、ベース塗膜３の上にウェットオンウェットにて２液ウレタンクリヤ塗料を塗装してクリヤ塗膜４を形成する。そして、ベース塗膜３及びクリヤ塗膜４を同時に焼付け硬化させる。
【００２５】
−電着塗装について−
被塗物１をカチオン電着塗料に浸漬し、被塗物１を陰極、電着槽内の極板を陽極として、この間に直流電流を流すことで被塗物１に電着塗膜２を析出形成することができる。カチオン電着塗料は、カチオン性エポキシ樹脂、硬化剤及び顔料や添加剤を含んでいる。
【００２６】
カチオン性エポキシ樹脂には、アミンで変性されたエポキシ樹脂が含まれる。エポキシ樹脂としては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、及びアルキルフェノールのような樹脂で変性したもの、また、エポキシ樹脂の鎖長を延長したものを用いることができる。
【００２７】
硬化剤としては、ポリイソシアネートをブロック剤でブロックして得られたブロックポリイソシアネートを用いることができる。ポリイソシアネートとしては、脂肪族系、脂環式系、芳香族−脂肪族系等のうちのいずれのものであってもよい。
【００２８】
硬化剤の量は、一般にカチオン性エポキシ樹脂の硬化剤に対する固形分重量比で表して一般に８０／２０〜５０／５０の範囲が好ましく、カチオン性エポキシ樹脂と硬化剤の量は、一般に、電着塗料組成物の全固形分の３０〜８０重量％の範囲が好ましい。
【００２９】
電着塗料は着色剤として一般に顔料を含有する。着色顔料の例としては、酸化チタン、カーボンブラック及び酸化鉄、体質顔料の例としては、カオリン、タルク、ケイ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、マイカ及びクレー、防錆顔料の例としては、リン酸亜鉛、リン酸鉄、リン酸アルミニウム、リン酸カルシウム、酸化亜鉛、トリポリリン酸アルミニウム、モリブデン酸亜鉛、モリブデン酸アルミニウム、及びモリブデン酸カルシウム等が挙げられる。顔料の量は、電着塗料組成物の全固形分の１０〜３０重量％の範囲とすることができる。
【００３０】
−ベース塗装について−
上記カチオン電着塗装・焼付け乾燥処理後、その電着塗膜２の上に、溶剤型ベース塗料をエアスプレー塗装、エアレススプレー塗装、回転霧化塗装、カーテンコート塗装などにより塗装する。塗装の際、静電印加を行ってもよい。
【００３１】
ベース塗料は、上記ポリオール樹脂及びこれと反応する硬化剤を含有する。ポリオール樹脂としては、アクリルポリオール樹脂(メタアクリル酸エステル類を重合させた側鎖にヒドロキシ基をもつポリマー)を好ましく採用することができるが、これに限られるものではなく、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールなど他のポリオール樹脂を用いることができ、或いは種類の異なるポリオール樹脂を混合して用いることができる。また、ポリオール樹脂と他の塗膜形成樹脂とを混合して用いることができる。硬化剤としては、例えばメラミン樹脂、アミノ樹脂、イソシアネート系硬化剤などが挙げられる。顔料分散性や作業性の点から、例えば、アクリルポリオール樹脂及び／又はポリエステルポリオール樹脂と、メラミン樹脂および／またはブロックイソシアネート樹脂とを組み合わせることが好ましい。
【００３２】
有機溶剤の例としては、炭化水素系溶剤、エステル系溶剤、ケトン系溶剤、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤、芳香族石油系溶剤等が挙げられる。
【００３３】
ベース塗料には、必要に応じて、顔料類、非水分散樹脂、ポリマー微粒子、硬化触媒、紫外線吸収剤、光安定剤、塗面調整剤、酸化防止剤、流動性調整剤、ワックス等を適宜含有することができる。
【００３４】
このベース塗装は複数ステージで行なう。この複数ステージ塗装において、クリヤ塗装直前のステージでは上述の分子量が相対的に大きいポリオール樹脂を含有するベース塗料を用い、他のステージでは上述の分子量が相対的に小さいポリオール樹脂を含有するベース塗料を用いる。
【００３５】
クリヤ塗装直前ステージのベース塗料に関し、ポリオール樹脂としては質量平均分子量が５００００以上２０００００以下のものが好ましい。本発明の課題の一つは、クリヤ塗膜４からイソシアネート（硬化剤）がベース塗膜３に移行することを抑制し、塗膜仕上がり性を良くすることにあり、その移行は、クリヤ塗膜４の有機溶剤がベース塗膜３のポリオール樹脂を溶かすことによって生ずる。上記移行を防止するために、当該ポリオール樹脂の分子量を予め大きくしておくものである。上記質量平均分子量が５００００未満であれば、上記イソシアネートの移行抑制に不十分であり、該質量平均分子量が２０００００を超える大きさになると、ベース塗料の粘度調整に多量の溶剤を必要とし、環境への負荷軽減の観点から好ましくない。このベース塗料は、フォードカップ＃Ｎｏ．４粘度計において、２０℃で１５秒前後の粘度となるように調製することが好ましい。
【００３６】
これに対して、他のステージのベース塗料の場合、ポリオール樹脂としては質量平均分子量が５０００以上３００００以下のものが好ましい。本発明は、ベース塗料の有機溶剤使用量の増大を抑えることも課題とする。上述の如く、クリヤ塗装直前ステージのベース塗料では分子量が大きなポリオール樹脂を用いる関係で溶剤使用量が多くなる。そこで、他のステージではポリオール樹脂の分子量を小さくすることにより、少ない量の溶剤でも所期の塗料粘度となるようにし、ベース塗膜３の形成に使用する溶剤量が全体として多くならないようにするものである。但し、上記質量平均分子量が５０００未満になると、耐候性など塗膜物性が悪化する懸念がある。また、上記質量平均分子量が３００００を超えると、上述の溶剤使用量の増大抑制の点で不利になる。このベース塗料は、フォードカップ＃Ｎｏ．４粘度計において、２０℃で１５秒前後の粘度となるように調製することが好ましい。
【００３７】
ベース塗膜３の乾燥膜厚は、例えば１０μｍ以上３５μｍ以下に設定することができ、好ましくは１５μｍ以上２５μｍ以下である。そのうち、クリヤ塗装直前のステージで例えば４μｍ以上２０μｍ以下、好ましくは５μｍ以上１５μｍ以下の第２ベース塗膜層３ｂを形成する。ベース塗膜３の膜厚が厚くなると、鮮映性が低下したり、塗膜にムラまたは流れが生じることがあり、その膜厚が薄くなると、下地隠蔽性が不充分となり、膜切れ（塗膜が不連続な状態）が生じることがあるため、いずれも好ましくない。
【００３８】
−クリヤ塗装−
２液ウレタンクリヤ塗料を、ベース塗膜３の上に、エアレススプレー、エアスプレー、回転霧化塗装機などにより塗装する。塗装の際、静電印加を行ってもよい。
【００３９】
２液ウレタンクリヤ塗料は、ポリオール樹脂及び硬化剤としてのイソシアネートを含有する。例えば、水酸基含有アクリル樹脂及びポリイソシアネート化合物を含有する。水酸基含有アクリル樹脂の例としては、水酸基含有重合性不飽和モノマー、或いは他の重合性不飽和モノマーが挙げられ、水酸基含有重合性不飽和モノマーの例としては、多価アルコールとアクリル酸又はメタクリル酸とのモノエステル化物、該多価アルコールとアクリル酸又はメタクリル酸とのモノエステル化物にε−カプロラクトンを開環重合した化合物等が挙げられ、その他の重合性不飽和モノマーとしては、アクリル酸又はメタクリル酸のアルキルエステル、カルボキシル基含有重合性不飽和モノマー、アミノアルキルアクリレート、アミノアルキルメタアクリレート、アクリルアミド、メタアクリルアミド又はその誘導体、第４級アンモニウム塩基含有モノマー、多ビニル化合物、紫外線吸収性もしくは紫外線安定性重合性不飽和モノマーなどが挙げられる。
【００４０】
ポリイソシアネート化合物の例としては、脂肪族ジイソシアネート類、環状脂肪族ジイソシアネート類、芳香族ジイソシアネート類、有機ポリイソシアネートそれ自体、有機ポリイソシアネート同士の環化重合体、イソシアネート・ビウレット体等が挙げられる。
【００４１】
有機溶剤の例としては、炭化水素系溶剤、エステル系溶剤、ケトン系溶剤、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤、芳香族石油系溶剤等が挙げられる。
【００４２】
クリヤ塗料には、必要に応じて、顔料類、非水分散樹脂、ポリマー微粒子、硬化触媒、紫外線吸収剤、光安定剤、塗面調整剤、酸化防止剤、流動性調整剤、ワックス等を適宜含有することができる。
【００４３】
上記ベース塗膜３及びクリヤ塗膜の同時焼付け硬化に関し、その焼付け温度は例えば６０℃〜１４０℃、焼付け時間は例えば１０分〜４０分とすればよい。
【００４４】
＜実施例及び比較例＞
−ベース塗料用アクリル樹脂の調製−
キシロール８５部及びｎ−ブタノール１５部を混合した有機溶剤中で、スチレン３０部、ｎ−ブチルメタクリレート４０部、２−エチルヘキシルアクリレート１０部、２−ヒドロキシエチルアクリレート１８部及びアクリル酸２部のモノマーを反応させて、質量平均分子量が相異なる６種類の水酸基含有アクリル樹脂Ａ−１，Ａ−２，Ａ−３，Ｂ−１，Ｂ−２，Ｂ−３の各溶液を調製した。各々の分子量は次のとおりであり、いずれの水酸基含有アクリル樹脂溶液もその樹脂固形分は５０質量％である。
【００４５】
水酸基含有アクリル樹脂Ａ−１；質量平均分子量 ５０００
水酸基含有アクリル樹脂Ａ−２；質量平均分子量 １５０００
水酸基含有アクリル樹脂Ａ−３；質量平均分子量 ３００００
水酸基含有アクリル樹脂Ｂ−１；質量平均分子量 ５００００
水酸基含有アクリル樹脂Ｂ−２；質量平均分子量 ８００００
水酸基含有アクリル樹脂Ｂ−３；質量平均分子量２０００００
【００４６】
−ベース塗料の調製−
上記水酸基含有アクリル樹脂Ａ−１，Ａ−２，Ａ−３，Ｂ−１，Ｂ−２，Ｂ−３の各溶液に、ユーバン２０ＳＥ（三井東圧化学社製ブチル化メラミン系硬化剤：固形分６０質量％）、アルミペースト（顔料）を加えて攪拌し、さらにスワゾール１０００（コスモ石油社製石油系芳香族溶剤）を加えて、Ｎｏ．４フォードカップで１５秒／２０℃の粘度になるように希釈調整した表１の各塗料Ａ−１，Ａ−２，Ａ−３，Ｂ−１，Ｂ−２，Ｂ−３を得た。
【００４７】
【表１】
【００４８】
−試験片の作製−
ダル鋼板にカチオン電着塗料ＰＮ−１０２０（日本ペイント社製）を乾燥膜厚２０μｍとなるように塗装し、その電着塗膜を１６０℃で３０分間焼付けて硬化させた。次いで表１に示す塗料Ａ−１，Ａ−２，Ａ−３，Ｂ−１，Ｂ−２，Ｂ−３から選択した表２に示す第１ベース塗料及び第２ベース塗料をそれぞれ乾燥膜厚が１０μｍとなるように、上記電着塗膜上にエアスプレー塗装してベース塗膜を形成した。５分間の室温放置後、ＫＩＮＯ＃６８００（関西ペイント社製２液ウレタンクリヤ塗料）を乾燥膜厚が３０μｍとなるようにエアスプレー塗装してクリヤ塗膜を形成した（ウェットオンウェット）。１０分間の室温放置後、ベース塗膜及びクリヤ塗膜を１４０℃で３０分間焼付けて硬化させた。以上により、表２に示す実施例１〜９及び比較例１〜７の試験片を得た。
【００４９】
【表２】
【００５０】
−塗膜評価方法−
ＢＹＫ社製のWaveScan DOIを用い、試験片を垂直にして塗装したときの塗膜表面のうねりの程度を構造スペクトルＷａ(0.1〜0.3mm)及びＷｄ(3.0〜10.0mm)で測定した。その結果を表２に示す。測定値Ｗａは塗膜の艶感を表している。Ｗｄは塗膜の平滑性を表している。測定値Ｗａ，Ｗｄは共に数値が小さいほど仕上がり性が良好であるということができる。
【００５１】
−積層塗膜評価−
表２によれば、実施例１〜９はいずれもＷａ値及びＷｄ値が小さく、仕上がり性が良好であることがわかる。また、実施例１〜９はベース塗料の平均固形分も比較的高く、溶剤使用量が抑えられていることがわかる。これに対して、比較例１〜４は、ベース塗料の平均固形分は高いものの、Ｗａ値及びＷｄ値が大きくなっており、仕上がり性の点で難がある。また、比較例５〜７は、Ｗａ値及びＷｄ値は小さいものの、ベース塗料の平均固形分が低くなっており、溶剤使用量が多い。
【００５２】
図２は実施例の説明図であり、クリヤ塗膜４からベース塗膜３ａ，３ｂへのイソシアネート１２の移行が抑制される状態を示す。すなわち、実施例の場合、第２ベース塗料による第２ベース塗膜層３ｂは、そのアクリル樹脂１３の分子量が大きいため、クリヤ塗膜４の溶剤によるアクリル樹脂１３の溶解があまり進まない。そのため、クリヤ塗膜４のイソシアネート１２のベース塗膜側への移行が抑制され、ベース塗膜全体が一様に硬化していき、仕上がり性が良好になっているものと認められる。また、第１ベース塗膜層３ａのアクリル樹脂１４は分子量が小さいため、溶剤使用量が少ない。
【００５３】
図３は例えば比較例２のケースの説明図である。すなわち、比較例２は第１ベース塗料及び第２ベース塗料各々のアクリル樹脂１５が共に質量平均分子量３００００のものである。この場合は、ベース塗膜３のアクリル樹脂１３がクリヤ塗膜４の溶剤によって溶解することに伴って、クリヤ塗膜４からイソシアネート１２がベース塗膜３に比較的多量に移行する。そのため、加熱焼付け時にベース塗膜３の硬化タイミングにバラツキを生じ、つまり、ベース塗膜３の表面側が先に硬化していき、仕上がり性が悪化していると認められる。
【００５４】
なお、図２及び図３において、符号１１はクリヤ塗膜４の樹脂を示す。
【符号の説明】
【００５５】
１ 被塗物
２ 電着塗膜
３ ベース塗膜
３ａ 第１ベース塗膜層
３ｂ 第２ベース塗膜層
４ クリヤ塗膜
１２ クリヤ塗膜のイソシアネート
１３ ベース塗膜のアクリル樹脂（ポリオール樹脂）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層塗膜形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の車体塗装では、従来より、下塗り塗装（電着塗装）、中塗り塗装、上塗り塗装（ベース塗装及びクリヤ塗装）の順で行なわれ、その中塗り塗装及びベース塗装には溶剤型塗料が採用されてきた。ベース塗装及びクリヤ塗装はウェットオンウエットで行なわれているが、電着、中塗り及び上塗りの各工程毎に塗膜の焼付け硬化を行なう必要がある。これに対して、特許文献１には、中塗り塗装、ベース塗装及びクリヤ塗装を順次ウェットオンウエットで行なうこと、つまり、中塗り後の焼付けを省略することにより、省エネを図ることが記載されている。
【０００３】
また、上記ベース塗装に関しては、近年、環境への負荷軽減（有機溶剤の使用量削減）の観点から、溶剤型ベース塗料から水性ベース塗料への転換も行なわれている。例えば、特許文献２には、ベース塗装に水性塗料を採用すること、また、その水性ベース塗装を第１層及び第２層の二層とし、第１層の紫外線透過率を下げることにより、中塗り塗装を省略することが記載されている。しかし、水性ベース塗料の場合、ウェットオンウェットでのクリヤ塗装のために、ベース塗装後に水分を除去する予備乾燥工程や、ベース塗膜の乾燥状態を制御する空調設備が必要になる。そのため、中塗りを省略したとしても、省エネの観点からはそれほど効果的ではない。
【０００４】
また、特許文献３には、自動車の上塗り塗装（ベース及びクリヤのウェットオンウェット塗装）に関し、クリヤ塗料に低分子量のポリオールを使用すると、ベース塗膜層とクリヤ塗膜層の混層により、仕上がり外観が不十分になること、その解決のために、特定の水酸基価及び数平均分子量のポリオールとポリイソシアネートとを含有するクリヤ塗料を用いることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−７５７９１号公報
【特許文献２】特表２００８−５２９７６６号公報
【特許文献３】特開２００９−１４９８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の積層塗膜の形成において、省エネの観点からは、中塗り塗装を省略できるようにすること、そして、ベース塗料を溶剤型として上記予備乾燥工程や空調設備を不要にすることが有効である。しかし、中塗り塗膜は外力に対する衝撃緩和の役割を有し、これを省くと、耐チッピング性（飛び石に対する塗膜の耐剥離性）が低下する。
【０００７】
その対策として、本発明では、クリヤ塗装に衝撃吸収性が高い２液ウレタンクリヤ塗料を採用するようにした。その場合に問題になったのが、ウェットオンウェットで塗装されたクリヤ塗膜からベース塗膜へのイソシアネート（硬化剤）の移行である。すなわち、クリヤ塗膜からイソシアネートの一部がベース塗膜に移行してきた場合、加熱焼付け時に、ベース塗膜の硬化速度にバラツキを生じてしまう。つまり、ベース塗膜では、クリヤ塗膜から移行してくるイソシアネートによりベース塗膜表面側が内部よりも先に低い温度から硬化し始める。続いて内部の硬化が始まり、ポリオールと硬化剤（メラミン樹脂及びブロックイソシアネート樹脂の少なくとも一方）との反応で生じるアルコール及びブロック剤の少なくとも一方の脱離によってベース塗膜が収縮するため、ベース塗膜表面に微小な凹凸が生じて仕上がり性（特に塗膜表面の艶）が低下するという問題である。
【０００８】
そこで、本発明は、良好な塗膜仕上がり性を得ながら、ベース塗料の溶剤使用量の増大を抑えつつ、省エネを図ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者の研究によれば、上記クリヤ塗膜のイソシアネートのベース塗膜への移行は、クリヤ塗料の有機溶剤がベース塗膜のポリオール樹脂を部分的に溶かすことによって進行していく現象であることがわかった。そして、ベース塗膜のポリオール樹脂の分子量を大きくすると、上記イソシアネートの移行が抑制され、仕上がり性の低下が避けられることがわかった。しかし、ポリオール樹脂の分子量を大きくすると、それだけベース塗料の粘度が増大するため、良好な塗装性を確保するためには溶剤量を多くする必要がある。それは環境への負荷の増大に繋がる。そこで、本発明は、溶剤使用量の増大を抑えつつ、上記イソシアネートの移行を防止するようにした。
【００１０】
以下、具体的に説明すると、本発明の好ましい態様は、電着塗膜が形成された被塗物の該電着塗膜の上に、ポリオール樹脂及び該ポリオール樹脂の水酸基と反応する硬化剤を含有する溶剤型ベース塗料を塗布し、その上にポリオール樹脂及びイソシアネートを含有する２液ウレタンクリヤ塗料をウェットオンウェットで塗布することによりベース塗膜及びクリヤ塗膜を形成し、該ベース塗膜及びクリヤ塗膜を同時に焼付け硬化させる複層塗膜形成方法であり、上記溶剤型ベース塗料の塗布を複数ステージに分けて行ない、且つ上記２液ウレタンクリヤ塗料の塗布直前のステージでは、他のステージよりも、ポリオール樹脂の分子量が大きい塗料を用いることを特徴とする。
【００１１】
この方法によれば、ベース塗膜表面のポリオール樹脂の分子量が大きいから、クリヤ塗料の硬化剤であるイソシアネートのベース塗膜への移行が抑えられる。従って、ベース塗膜の硬化速度（タイミング）にバラツキを生ずることに起因する仕上がり性の低下が避けられる。ベース塗料の溶剤量に関しては、クリヤ塗料の塗布直前のステージでは、ポリオール樹脂の分子量が大きいから、塗料粘度調整のための溶剤量が多くなるものの、他のステージでは、ポリオール樹脂の分子量が相対的に小さいから、溶剤使用量を少なくすることができる。すなわち、全体としては、溶剤使用量が増大することを抑えことができ、環境への負荷が増大することを避けることができる。また、２液ウレタンクリヤ塗料の採用により、中塗り塗装を省略することが可能になり（中塗りのための溶剤も不要になり）、さらに、ベース塗料を溶剤型としたから、水性ベース塗料とは違って、予備乾燥工程や空調設備は不要であり、省エネの点から有利になる。
【００１２】
上記溶剤型ベース塗料の硬化剤としては、種々のものを採用することができるが、メラミン樹脂及びブロックイソシアネート樹脂の少なくとも一方を用いることが好ましい。
【００１３】
上記溶剤型ベース塗料の塗布は、ポリオール樹脂の分子量が相対的に小さい塗料を用いる第１ステージと、ポリオール樹脂の分子量が相対的に大きい塗料を用いる第２ステージの２ステージで行なうことができる。すなわち、ベース塗装は通常２ステージで実施されているから、当該方法によれば、作業工数の実質的な増大を招くことがない。
【００１４】
上記溶剤型ベース塗料の塗布を３ステージ以上で実施する場合は、２液ウレタンクリヤ塗料の塗布直前のステージのみポリオール樹脂の分子量が大きい塗料を使用し、他の各ステージはポリオール樹脂の分子量が相対的に小さい塗料を使用すればよい。
【００１５】
上記溶剤型ベース塗料のポリオール樹脂の質量平均分子量を、上記２液ウレタンクリヤ塗料の塗布直前のステージでは５００００以上２０００００以下とし、他のステージでは５０００以上３００００以下とすることが好ましい。これにより、クリヤ塗料のイソシアネートのベース塗膜への移行抑制を確実なものにする上で有利になり、また、全体として溶剤使用量が増大することを抑制する上でも有利になる。
【００１６】
上記被塗物としては、例えば自動車の車体があり、その他の被塗物にも本発明は適用することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、被塗物の電着塗膜の上に、ポリオール樹脂及び該ポリオール樹脂の水酸基と反応する硬化剤を含有する溶剤型ベース塗料を塗布し、その上にポリオール樹脂及びイソシアネートを含有する２液ウレタンクリヤ塗料をウェットオンウェットで塗布することによりベース塗膜及びクリヤ塗膜を形成し、該ベース塗膜及びクリヤ塗膜を同時に焼付け硬化させる複層塗膜形成方法において、上記溶剤型ベース塗料の塗布を複数ステージに分けて行ない、且つ上記２液ウレタンクリヤ塗料の塗布直前のステージでは、他のステージよりも、ポリオール樹脂の分子量が大きい塗料を用いるようにしたから、ベース塗料の溶剤使用量の増大を抑えつつ、クリヤ塗膜からベース塗膜へのイソシアネートの移行を抑制することができ、良好な塗膜仕上がり性を得ながら、省エネを図る上で有利になる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る塗膜構成を示す断面図である。
【図２】クリヤ塗膜からベース塗膜へのイソシアネートの移行が抑制される状態を示す本発明例の説明図である。
【図３】クリヤ塗膜からベース塗膜へイソシアネートが移行する様子を示す従来例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２０】
図１は本発明に係る積層塗膜構成を示す。同図において、１は鋼製の被塗物であり、その上に電着塗膜２が形成され、その上にベース塗膜３が形成され、その上にクリヤ塗膜４が形成されている。ベース塗膜３は、ベース塗料を２ステージで塗布して形成されており、第１ステージのベース塗料による下側の第１ベース塗膜層３ａと、第２ステージのベース塗料による上側の第２ベース塗膜層３ｂとよりなる。なお、ベース塗膜３が第１ベース塗膜層３ａと第２ベース塗膜層３ｂの二層に明りょうに分かれて構成されているわけではない。説明の便宜上、第１ステージのベース塗料による部分を第１ベース塗膜層３ａとし、第２ステージのベース塗料による部分を第２ベース塗膜層３ｂとしているに過ぎない。
【００２１】
ベース塗膜３の第１ベース塗膜層３ａ及び第２ベース塗膜層３ｂはいずれも、ポリオール樹脂及び該ポリオール樹脂の水酸基と反応する硬化剤を含有する溶剤型ベース塗料の塗布によって形成されている。但し、第１ベース塗膜層３ａと第２ベース塗膜層３ｂとは、同じく溶剤型ベース塗料によって形成されているが、各々に使用されたベース塗料のポリオール樹脂の分子量が相違する。すなわち、第１ベース塗膜層３ａは、分子量が相対的に小さなポリオール樹脂を含有するベース塗料にて形成され、第２ベース塗膜層３ｂは、分子量が相対的に大きなポリオール樹脂を含有するベース塗料にて形成されている。
【００２２】
クリヤ塗膜４は、ポリオール樹脂及びイソシアネートを含有する２液ウレタンクリヤ塗料の塗布によって形成されている。
【００２３】
ベース塗膜３及びクリヤ塗膜４は、ベース塗膜３の上にクリヤ塗料をウェットオンウェットで塗布し、同時に焼付け硬化させて形成されている。
【００２４】
＜積層塗膜形成方法＞
本発明の積層塗膜形成方法では、まず、リン酸亜鉛処理した自動車車体などの被塗物１に電着塗装を行ない、焼付け乾燥処理を施して電着塗膜２を形成する。この電着塗膜２の上に溶剤型ベース塗料を複数ステージで塗装してベース塗膜３を形成する。次いで、ベース塗膜３の上にウェットオンウェットにて２液ウレタンクリヤ塗料を塗装してクリヤ塗膜４を形成する。そして、ベース塗膜３及びクリヤ塗膜４を同時に焼付け硬化させる。
【００２５】
−電着塗装について−
被塗物１をカチオン電着塗料に浸漬し、被塗物１を陰極、電着槽内の極板を陽極として、この間に直流電流を流すことで被塗物１に電着塗膜２を析出形成することができる。カチオン電着塗料は、カチオン性エポキシ樹脂、硬化剤及び顔料や添加剤を含んでいる。
【００２６】
カチオン性エポキシ樹脂には、アミンで変性されたエポキシ樹脂が含まれる。エポキシ樹脂としては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、及びアルキルフェノールのような樹脂で変性したもの、また、エポキシ樹脂の鎖長を延長したものを用いることができる。
【００２７】
硬化剤としては、ポリイソシアネートをブロック剤でブロックして得られたブロックポリイソシアネートを用いることができる。ポリイソシアネートとしては、脂肪族系、脂環式系、芳香族−脂肪族系等のうちのいずれのものであってもよい。
【００２８】
硬化剤の量は、一般にカチオン性エポキシ樹脂の硬化剤に対する固形分重量比で表して一般に８０／２０〜５０／５０の範囲が好ましく、カチオン性エポキシ樹脂と硬化剤の量は、一般に、電着塗料組成物の全固形分の３０〜８０重量％の範囲が好ましい。
【００２９】
電着塗料は着色剤として一般に顔料を含有する。着色顔料の例としては、酸化チタン、カーボンブラック及び酸化鉄、体質顔料の例としては、カオリン、タルク、ケイ酸アルミニウム、炭酸カルシウム、マイカ及びクレー、防錆顔料の例としては、リン酸亜鉛、リン酸鉄、リン酸アルミニウム、リン酸カルシウム、酸化亜鉛、トリポリリン酸アルミニウム、モリブデン酸亜鉛、モリブデン酸アルミニウム、及びモリブデン酸カルシウム等が挙げられる。顔料の量は、電着塗料組成物の全固形分の１０〜３０重量％の範囲とすることができる。
【００３０】
−ベース塗装について−
上記カチオン電着塗装・焼付け乾燥処理後、その電着塗膜２の上に、溶剤型ベース塗料をエアスプレー塗装、エアレススプレー塗装、回転霧化塗装、カーテンコート塗装などにより塗装する。塗装の際、静電印加を行ってもよい。
【００３１】
ベース塗料は、上記ポリオール樹脂及びこれと反応する硬化剤を含有する。ポリオール樹脂としては、アクリルポリオール樹脂(メタアクリル酸エステル類を重合させた側鎖にヒドロキシ基をもつポリマー)を好ましく採用することができるが、これに限られるものではなく、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールなど他のポリオール樹脂を用いることができ、或いは種類の異なるポリオール樹脂を混合して用いることができる。また、ポリオール樹脂と他の塗膜形成樹脂とを混合して用いることができる。硬化剤としては、例えばメラミン樹脂、アミノ樹脂、イソシアネート系硬化剤などが挙げられる。顔料分散性や作業性の点から、例えば、アクリルポリオール樹脂及び／又はポリエステルポリオール樹脂と、メラミン樹脂および／またはブロックイソシアネート樹脂とを組み合わせることが好ましい。
【００３２】
有機溶剤の例としては、炭化水素系溶剤、エステル系溶剤、ケトン系溶剤、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤、芳香族石油系溶剤等が挙げられる。
【００３３】
ベース塗料には、必要に応じて、顔料類、非水分散樹脂、ポリマー微粒子、硬化触媒、紫外線吸収剤、光安定剤、塗面調整剤、酸化防止剤、流動性調整剤、ワックス等を適宜含有することができる。
【００３４】
このベース塗装は複数ステージで行なう。この複数ステージ塗装において、クリヤ塗装直前のステージでは上述の分子量が相対的に大きいポリオール樹脂を含有するベース塗料を用い、他のステージでは上述の分子量が相対的に小さいポリオール樹脂を含有するベース塗料を用いる。
【００３５】
クリヤ塗装直前ステージのベース塗料に関し、ポリオール樹脂としては質量平均分子量が５００００以上２０００００以下のものが好ましい。本発明の課題の一つは、クリヤ塗膜４からイソシアネート（硬化剤）がベース塗膜３に移行することを抑制し、塗膜仕上がり性を良くすることにあり、その移行は、クリヤ塗膜４の有機溶剤がベース塗膜３のポリオール樹脂を溶かすことによって生ずる。上記移行を防止するために、当該ポリオール樹脂の分子量を予め大きくしておくものである。上記質量平均分子量が５００００未満であれば、上記イソシアネートの移行抑制に不十分であり、該質量平均分子量が２０００００を超える大きさになると、ベース塗料の粘度調整に多量の溶剤を必要とし、環境への負荷軽減の観点から好ましくない。このベース塗料は、フォードカップ＃Ｎｏ．４粘度計において、２０℃で１５秒前後の粘度となるように調製することが好ましい。
【００３６】
これに対して、他のステージのベース塗料の場合、ポリオール樹脂としては質量平均分子量が５０００以上３００００以下のものが好ましい。本発明は、ベース塗料の有機溶剤使用量の増大を抑えることも課題とする。上述の如く、クリヤ塗装直前ステージのベース塗料では分子量が大きなポリオール樹脂を用いる関係で溶剤使用量が多くなる。そこで、他のステージではポリオール樹脂の分子量を小さくすることにより、少ない量の溶剤でも所期の塗料粘度となるようにし、ベース塗膜３の形成に使用する溶剤量が全体として多くならないようにするものである。但し、上記質量平均分子量が５０００未満になると、耐候性など塗膜物性が悪化する懸念がある。また、上記質量平均分子量が３００００を超えると、上述の溶剤使用量の増大抑制の点で不利になる。このベース塗料は、フォードカップ＃Ｎｏ．４粘度計において、２０℃で１５秒前後の粘度となるように調製することが好ましい。
【００３７】
ベース塗膜３の乾燥膜厚は、例えば１０μｍ以上３５μｍ以下に設定することができ、好ましくは１５μｍ以上２５μｍ以下である。そのうち、クリヤ塗装直前のステージで例えば４μｍ以上２０μｍ以下、好ましくは５μｍ以上１５μｍ以下の第２ベース塗膜層３ｂを形成する。ベース塗膜３の膜厚が厚くなると、鮮映性が低下したり、塗膜にムラまたは流れが生じることがあり、その膜厚が薄くなると、下地隠蔽性が不充分となり、膜切れ（塗膜が不連続な状態）が生じることがあるため、いずれも好ましくない。
【００３８】
−クリヤ塗装−
２液ウレタンクリヤ塗料を、ベース塗膜３の上に、エアレススプレー、エアスプレー、回転霧化塗装機などにより塗装する。塗装の際、静電印加を行ってもよい。
【００３９】
２液ウレタンクリヤ塗料は、ポリオール樹脂及び硬化剤としてのイソシアネートを含有する。例えば、水酸基含有アクリル樹脂及びポリイソシアネート化合物を含有する。水酸基含有アクリル樹脂の例としては、水酸基含有重合性不飽和モノマー、或いは他の重合性不飽和モノマーが挙げられ、水酸基含有重合性不飽和モノマーの例としては、多価アルコールとアクリル酸又はメタクリル酸とのモノエステル化物、該多価アルコールとアクリル酸又はメタクリル酸とのモノエステル化物にε−カプロラクトンを開環重合した化合物等が挙げられ、その他の重合性不飽和モノマーとしては、アクリル酸又はメタクリル酸のアルキルエステル、カルボキシル基含有重合性不飽和モノマー、アミノアルキルアクリレート、アミノアルキルメタアクリレート、アクリルアミド、メタアクリルアミド又はその誘導体、第４級アンモニウム塩基含有モノマー、多ビニル化合物、紫外線吸収性もしくは紫外線安定性重合性不飽和モノマーなどが挙げられる。
【００４０】
ポリイソシアネート化合物の例としては、脂肪族ジイソシアネート類、環状脂肪族ジイソシアネート類、芳香族ジイソシアネート類、有機ポリイソシアネートそれ自体、有機ポリイソシアネート同士の環化重合体、イソシアネート・ビウレット体等が挙げられる。
【００４１】
有機溶剤の例としては、炭化水素系溶剤、エステル系溶剤、ケトン系溶剤、アルコール系溶剤、エーテル系溶剤、芳香族石油系溶剤等が挙げられる。
【００４２】
クリヤ塗料には、必要に応じて、顔料類、非水分散樹脂、ポリマー微粒子、硬化触媒、紫外線吸収剤、光安定剤、塗面調整剤、酸化防止剤、流動性調整剤、ワックス等を適宜含有することができる。
【００４３】
上記ベース塗膜３及びクリヤ塗膜の同時焼付け硬化に関し、その焼付け温度は例えば６０℃〜１４０℃、焼付け時間は例えば１０分〜４０分とすればよい。
【００４４】
＜実施例及び比較例＞
−ベース塗料用アクリル樹脂の調製−
キシロール８５部及びｎ−ブタノール１５部を混合した有機溶剤中で、スチレン３０部、ｎ−ブチルメタクリレート４０部、２−エチルヘキシルアクリレート１０部、２−ヒドロキシエチルアクリレート１８部及びアクリル酸２部のモノマーを反応させて、質量平均分子量が相異なる６種類の水酸基含有アクリル樹脂Ａ−１，Ａ−２，Ａ−３，Ｂ−１，Ｂ−２，Ｂ−３の各溶液を調製した。各々の分子量は次のとおりであり、いずれの水酸基含有アクリル樹脂溶液もその樹脂固形分は５０質量％である。
【００４５】
水酸基含有アクリル樹脂Ａ−１；質量平均分子量 ５０００
水酸基含有アクリル樹脂Ａ−２；質量平均分子量 １５０００
水酸基含有アクリル樹脂Ａ−３；質量平均分子量 ３００００
水酸基含有アクリル樹脂Ｂ−１；質量平均分子量 ５００００
水酸基含有アクリル樹脂Ｂ−２；質量平均分子量 ８００００
水酸基含有アクリル樹脂Ｂ−３；質量平均分子量２０００００
【００４６】
−ベース塗料の調製−
上記水酸基含有アクリル樹脂Ａ−１，Ａ−２，Ａ−３，Ｂ−１，Ｂ−２，Ｂ−３の各溶液に、ユーバン２０ＳＥ（三井東圧化学社製ブチル化メラミン系硬化剤：固形分６０質量％）、アルミペースト（顔料）を加えて攪拌し、さらにスワゾール１０００（コスモ石油社製石油系芳香族溶剤）を加えて、Ｎｏ．４フォードカップで１５秒／２０℃の粘度になるように希釈調整した表１の各塗料Ａ−１，Ａ−２，Ａ−３，Ｂ−１，Ｂ−２，Ｂ−３を得た。
【００４７】
【表１】
【００４８】
−試験片の作製−
ダル鋼板にカチオン電着塗料ＰＮ−１０２０（日本ペイント社製）を乾燥膜厚２０μｍとなるように塗装し、その電着塗膜を１６０℃で３０分間焼付けて硬化させた。次いで表１に示す塗料Ａ−１，Ａ−２，Ａ−３，Ｂ−１，Ｂ−２，Ｂ−３から選択した表２に示す第１ベース塗料及び第２ベース塗料をそれぞれ乾燥膜厚が１０μｍとなるように、上記電着塗膜上にエアスプレー塗装してベース塗膜を形成した。５分間の室温放置後、ＫＩＮＯ＃６８００（関西ペイント社製２液ウレタンクリヤ塗料）を乾燥膜厚が３０μｍとなるようにエアスプレー塗装してクリヤ塗膜を形成した（ウェットオンウェット）。１０分間の室温放置後、ベース塗膜及びクリヤ塗膜を１４０℃で３０分間焼付けて硬化させた。以上により、表２に示す実施例１〜９及び比較例１〜７の試験片を得た。
【００４９】
【表２】
【００５０】
−塗膜評価方法−
ＢＹＫ社製のWaveScan DOIを用い、試験片を垂直にして塗装したときの塗膜表面のうねりの程度を構造スペクトルＷａ(0.1〜0.3mm)及びＷｄ(3.0〜10.0mm)で測定した。その結果を表２に示す。測定値Ｗａは塗膜の艶感を表している。Ｗｄは塗膜の平滑性を表している。測定値Ｗａ，Ｗｄは共に数値が小さいほど仕上がり性が良好であるということができる。
【００５１】
−積層塗膜評価−
表２によれば、実施例１〜９はいずれもＷａ値及びＷｄ値が小さく、仕上がり性が良好であることがわかる。また、実施例１〜９はベース塗料の平均固形分も比較的高く、溶剤使用量が抑えられていることがわかる。これに対して、比較例１〜４は、ベース塗料の平均固形分は高いものの、Ｗａ値及びＷｄ値が大きくなっており、仕上がり性の点で難がある。また、比較例５〜７は、Ｗａ値及びＷｄ値は小さいものの、ベース塗料の平均固形分が低くなっており、溶剤使用量が多い。
【００５２】
図２は実施例の説明図であり、クリヤ塗膜４からベース塗膜３ａ，３ｂへのイソシアネート１２の移行が抑制される状態を示す。すなわち、実施例の場合、第２ベース塗料による第２ベース塗膜層３ｂは、そのアクリル樹脂１３の分子量が大きいため、クリヤ塗膜４の溶剤によるアクリル樹脂１３の溶解があまり進まない。そのため、クリヤ塗膜４のイソシアネート１２のベース塗膜側への移行が抑制され、ベース塗膜全体が一様に硬化していき、仕上がり性が良好になっているものと認められる。また、第１ベース塗膜層３ａのアクリル樹脂１４は分子量が小さいため、溶剤使用量が少ない。
【００５３】
図３は例えば比較例２のケースの説明図である。すなわち、比較例２は第１ベース塗料及び第２ベース塗料各々のアクリル樹脂１５が共に質量平均分子量３００００のものである。この場合は、ベース塗膜３のアクリル樹脂１３がクリヤ塗膜４の溶剤によって溶解することに伴って、クリヤ塗膜４からイソシアネート１２がベース塗膜３に比較的多量に移行する。そのため、加熱焼付け時にベース塗膜３の硬化タイミングにバラツキを生じ、つまり、ベース塗膜３の表面側が先に硬化していき、仕上がり性が悪化していると認められる。
【００５４】
なお、図２及び図３において、符号１１はクリヤ塗膜４の樹脂を示す。
【符号の説明】
【００５５】
１ 被塗物
２ 電着塗膜
３ ベース塗膜
３ａ 第１ベース塗膜層
３ｂ 第２ベース塗膜層
４ クリヤ塗膜
１２ クリヤ塗膜のイソシアネート
１３ ベース塗膜のアクリル樹脂（ポリオール樹脂）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電着塗膜が形成された被塗物の該電着塗膜の上に、ポリオール樹脂及び該ポリオール樹脂の水酸基と反応する硬化剤を含有する溶剤型ベース塗料を塗布し、その上にポリオール樹脂及びイソシアネートを含有する２液ウレタンクリヤ塗料をウェットオンウェットで塗布することによりベース塗膜及びクリヤ塗膜を形成し、該ベース塗膜及びクリヤ塗膜を同時に焼付け硬化させる複層塗膜形成方法において、
上記溶剤型ベース塗料の塗布を複数ステージに分けて行ない、且つ上記２液ウレタンクリヤ塗料の塗布直前のステージでは、他のステージよりも、ポリオール樹脂の分子量が大きい塗料を用いることを特徴とする積層塗膜形成方法。
【請求項２】
請求項１において、
上記溶剤型ベース塗料の硬化剤として、メラミン樹脂及びブロックイソシアネート樹脂の少なくとも一方を用いることを特徴とする積層塗膜形成方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
上記溶剤型ベース塗料の塗布を２つのステージに分けて行なうことを特徴とする積層塗膜形成方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
上記溶剤型ベース塗料のポリオール樹脂の質量平均分子量を、上記２液ウレタンクリヤ塗料の塗布直前のステージでは５００００以上２０００００以下とし、他のステージでは５０００以上３００００以下とすることを特徴とする積層塗膜形成方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
上記被塗物は自動車の車体であることを特徴とする積層塗膜形成方法。
【請求項１】
電着塗膜が形成された被塗物の該電着塗膜の上に、ポリオール樹脂及び該ポリオール樹脂の水酸基と反応する硬化剤を含有する溶剤型ベース塗料を塗布し、その上にポリオール樹脂及びイソシアネートを含有する２液ウレタンクリヤ塗料をウェットオンウェットで塗布することによりベース塗膜及びクリヤ塗膜を形成し、該ベース塗膜及びクリヤ塗膜を同時に焼付け硬化させる複層塗膜形成方法において、
上記溶剤型ベース塗料の塗布を複数ステージに分けて行ない、且つ上記２液ウレタンクリヤ塗料の塗布直前のステージでは、他のステージよりも、ポリオール樹脂の分子量が大きい塗料を用いることを特徴とする積層塗膜形成方法。
【請求項２】
請求項１において、
上記溶剤型ベース塗料の硬化剤として、メラミン樹脂及びブロックイソシアネート樹脂の少なくとも一方を用いることを特徴とする積層塗膜形成方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２において、
上記溶剤型ベース塗料の塗布を２つのステージに分けて行なうことを特徴とする積層塗膜形成方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか一において、
上記溶剤型ベース塗料のポリオール樹脂の質量平均分子量を、上記２液ウレタンクリヤ塗料の塗布直前のステージでは５００００以上２０００００以下とし、他のステージでは５０００以上３００００以下とすることを特徴とする積層塗膜形成方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか一において、
上記被塗物は自動車の車体であることを特徴とする積層塗膜形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−１６７６１４（Ｐ２０１１−１６７６１４Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３２７３５（Ｐ２０１０−３２７３５）
【出願日】平成２２年２月１７日（２０１０．２．１７）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１７日（２０１０．２．１７）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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