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、上記ベース塗膜３に塗着したときの上記２液ウレタンクリヤ塗料の溶剤量が２０質量％以下になるようにする。
【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、上記ベース塗膜３に塗着したときの上記２液ウレタンクリヤ塗料の溶剤量が２０質量％以下になるようにする。
【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、２液ウレタンクリヤ塗料がベース塗膜に塗着したときの該２液ウレタンクリヤ塗料の溶剤量に応じてイソシアネートの上記移行の程度が異なることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
本発明は、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において、上記ベース塗膜に塗着したときの上記２液ウレタンクリヤ塗料の溶剤量が２０質量％以下になるようにすることを特徴とする。
【００１１】
すなわち、２液ウレタンクリヤ塗料の場合、一般には溶剤が５０質量％前後添加されて塗装に適切な粘度になるように調整されている。そして、従来は、クリヤ塗料がベース塗膜に塗着した直後でも、その塗着したクリヤ塗料中に溶剤が３０〜３５質量％残っているのが通常である。
【００１２】
これに対して、本発明は、ベース塗膜に塗着したときの２液ウレタンクリヤ塗料の溶剤量がさらに少なくなるようにした。具体的には２０質量％以下になるようにしたものである。このため、本発明によれば、２液ウレタンクリヤ塗料中の溶剤によるベース塗膜のポリオール樹脂の溶解が軽度になり、上記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。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。
【００１３】
ここで「ベース塗膜に塗着したとき」のクリヤ塗料の溶剤量に関して述べれば、クリヤ塗料がベース塗膜に塗着してから１，２分程度の経過では通常は溶剤揮発量が極めて少ない。従って、室温においてベース塗膜への塗着から１分間を経過した時点での溶剤量が２０質量％以下であれば、「ベース塗膜に塗着したとき」のクリヤ塗料の溶剤量が２０質量％以下であるということができる。
【００１４】
ベース塗膜に塗着したときの２液ウレタンクリヤ塗料の溶剤量を２０質量％以下にするには、例えば、ガン距離（塗装ガンのノズルから被塗物表面までの距離）を調節すればよく、或いは回転霧化式塗装ガンにあっては円盤又はカップの回転数を調節する、蒸発速度が大きい溶剤を採用するなど、種々の手段を採用することができる。
【００１５】
上記溶剤型ベース塗料中に含まれる樹脂成分のＳＰ（溶解性パラメータ）値が９．５以上であり、上記ベース塗膜に塗着した２液ウレタンクリヤ塗料中の溶剤のＳＰ値が９以下であることが好ましい。上記溶剤型ベース塗料中に複数の樹脂成分が含まれる場合は、その全ての樹脂成分のＳＰ値が９．５以上であることが好ましい。また、２液ウレタンクリヤ塗料に混合溶剤が採用され、上記ベース塗膜に塗着したときのクリヤ塗膜に複数の溶剤が残っている場合は、その残っている全ての溶剤のＳＰ値が９以下であることが好ましい。
【００１６】
すなわち、溶媒のＳＰ値と溶質のＳＰ値との差が大きくなるほど溶質の溶解度が小さくなることが知られている。また、塗装においては、塗料側のＳＰ値を被塗物側のＳＰ値よりも低くすると塗料の濡れ性が良くなる。従って、ベース塗料中に含まれる樹脂成分のＳＰ値とベース塗膜に塗着した２液ウレタンクリヤ塗料中の溶剤のＳＰ値との関係を上述のようにすることにより、２液ウレタンクリヤ塗料の濡れ性を損なうことなく、ベース塗膜のポリオール樹脂の溶解を抑えることができる。
【００１７】
上記電着塗膜への上記溶剤型ベース塗料の塗装は、焼付け硬化後のベース塗膜表面の、BYK-Gardner社製WaveScan DOI（商品名）による測定値Ｗｄが２０以下となるようにすることが好ましい。上述の如く、ベース塗膜に塗着したときの２液ウレタンクリヤ塗料の溶剤量が少なくなる場合、それだけ、該クリヤ塗料の流動性（フロー性）が低下する。これに対して、ベース塗膜表面の上記測定値Ｗｄを２０以下とすれば、ベース塗膜表面のうねりを小さくなることにより、クリヤ塗料の流動性が多少低下しても、クリヤ塗膜表面の平滑性の低下が少なくなる。
【００１８】
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】
【００１９】
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、ベース塗膜に塗着したときの２液ウレタンクリヤ塗料の溶剤量が２０質量％以下になるようにしたから、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】
【００２０】
【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イソシアネートが移行する様子を示す比較例の説明図である。
【図３】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。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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、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。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。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。
【００２３】
＜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。このクリヤ塗装においては、ベース塗膜３に塗着したときの２液ウレタンクリヤ塗料の溶剤量が２０質量％以下になるようにする。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。
【００２４】
−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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
−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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。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。
【００３４】
−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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
このクリヤ塗装においては、ベース塗膜３に塗着したときの２液ウレタンクリヤ塗料の溶剤量が２０質量％以下になるようにする。すなわち、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、２液ウレタンクリヤ塗料の溶剤量を上述の如く少なくし、該溶剤によるベース塗膜のポリオール樹脂の溶解を軽度にするものである。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
＜実施例及び比較例＞
−ベース塗料用アクリル樹脂Ａの調製−
攪拌装置、温度計、冷却管及び窒素ガス導入口を備えた四つ口フラスコに、キシレン８５部及びｎ−ブタノール１５部を仕込み（なお、「部」は「質量部」を意味する。以下、同じ。）、１２５℃に昇温し、同温度にてモノマーと重合開始剤とを含むモノマー混合物（スチレン５部、エチルアクリレート１０部、ｎ−ブチルメタクリレート５３部、２−エチルヘキシルメタクリレート３０部、アクリル酸２部及びｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート０．５部）を４時間かけて滴下した。その滴下が終了した後、１２５℃の温度に約１時間保持した。次いで、追加触媒（ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート）０．５部とキシレン１０部との混合溶液を１時間かけて滴下した。その滴下が終了した後、１２５℃の温度に約２時間保持して、質量平均分子量３００００、固形分４８質量％のアクリル樹脂Ａを得た。アクリル樹脂Ａはエバポレータで脱溶剤した。
【００４２】
−クリヤ塗料用アクリル樹脂Ｂの調製−
攪拌装置、温度計、冷却管及び窒素ガス導入口を備えた四つ口フラスコに、キシレン６０部及び酢酸ブチル１０部を仕込み、１２５℃に昇温し、同温度にてモノマーと重合開始剤とを含むモノマー混合物（スチレン３０部、２−エチルヘキシルメタクリレート１０部、ｎ−ブチルメタクリレート８．４部、イソボルニルアクリレート２０部、２−ヒドロキシエチルメタクリレート３０．９部、無水コハク酸０．７部及びｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート６部）を４時間かけて滴下した。その滴下が終了した後、１２５℃の温度に約１時間保持した。次いで、追加触媒（ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート）０．５部と酢酸ブチル１０部との混合溶液を１時間かけて滴下した。その滴下が終了した後、１２５℃の温度に約２時間保持して、質量平均分子量９０００、水酸基価１３１、酸価５，固形分６０質量％のアクリル樹脂Ｂを得た。アクリル樹脂Ｂはエバポレータで脱溶剤した。
【００４３】
−ベース塗料の調製−
上記アクリル樹脂Ａ８０部、メラミン樹脂（三井東圧化学社製ユーバン２８−６０）２０部、及びアルミペースト（東洋アルミニウム社製＃１２６０ＭＳ）１０部を混合溶剤（キシレン：酢酸エチル＝１：１（質量比））に混合分散させて、固形分２５質量％のメタリック塗料を得た。この塗料中の樹脂組成物のＳＰ値は９．５であった。このＳＰ値は、簡便な実測方法である濁点滴定法により、Ｋ．Ｗ．ＳＵＨ、Ｊ．Ｍ．ＣＯＲＢＥＴＴの式（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ ＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，１２．２３５９，１９６８）に準じて計算した。使用した溶剤のＳＰ値はアセトン；９．７５、ｎ−ヘキサン；７．２４、脱イオン水；２３．４３である。
【００４４】
−クリヤ塗料の調製−
上記アクリル樹脂Ｂ６０部、デスモジュールＮ−３３００（住友バイエルウレタン社製のヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体，ＮＣＯ；２１．５質量％）２７．４部及びジブチルチンジラウレート０．０１部を、Ｎｏ．４フォードカップで２０秒／２０℃の粘度になるように溶剤で希釈調整してクリヤ塗料を得た。溶剤は、表１の実施例１〜７及び比較例１〜６に示すように、酢酸エチルと他の溶剤との混合溶剤とした。すなわち、実施例１〜７及び比較例１〜６はクリヤ塗料の溶剤が相違する。表１に示す溶剤ＳＰは、酢酸エチル以外の各溶剤単独のＳＰ値である。酢酸エチルは揮発温度が低く、クリヤ塗料がベース塗膜に塗着した段階ではクリヤ塗膜には残存しない。
【００４５】
−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）を乾燥膜厚が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。次いで上記ベース塗料を上記電着塗膜の上に、ＡＢＢ社製Ｇ１コーペスＶ３（ベル径；７０ｍｍφ）を用いて、下記条件により２ステージでレシプロ塗装することにより、ベース塗膜を形成した。乾燥膜厚は１５μｍとなるように線速で調整し、ベース塗膜表面の平滑性はベル回転数で調整した。
【００４６】
[条件]
・ベル回転数；２００００〜３００００ｒｐｍ（調整）
・シェーピングエア流速；４５０ＮＬ／min
・印加電圧；−７０ｋＶ
・ガン距離；２５０ｍｍ
・パスピッチ；７０ｍｍ
・塗料流速；２００ｃｃ／min
【００４７】
ベース塗装後、室温に５分間放置し、しかる後、上記クリヤ塗料を上記ベース塗膜の上に、ＡＢＢ社製μμベル（ベル径；５０ｍｍφ）を用いて、下記条件により１ステージでレシプロ塗装することにより、クリヤ塗膜を形成した（ウェットオンウェット）。乾燥膜厚は３０μｍとなるように線速で調整した。
【００４８】
[条件]
・ベル回転数；３００００ｒｐｍ
・シェーピングエア流速；１５０ＮＬ／min
・印加電圧；−９０ｋＶ
・ガン距離；２５０ｍｍ
・パスピッチ；１２０ｍｍ
・塗料流速；２００ｃｃ／min
【００４９】
そうして、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。
【００５０】
【表１】
【００５１】
−塗膜評価−
実施例１〜７及び比較例１〜６各々について、クリヤ塗料がベース塗膜に塗着したときの該クリヤ塗料の溶剤量を調べた。すなわち、室温において、クリヤ塗料のみをアルミニウム箔に上記条件で塗布し、該クリヤ塗料の塗着から１分間を経過するまでに、そのクリヤ塗料が塗着したアルミニウム箔の重さを測定した。次いで、そのアルミニウム箔上のクリヤ塗料を加熱硬化させて（全溶剤を揮発させて）重さを測定した。そして、この加熱前と加熱後の重さの差に基いてクリヤ塗料中に含まれていた溶剤量を求め、これをベース塗膜に塗着したときのクリヤ塗料の溶剤量とした。
【００５２】
実施例１〜７及び比較例１〜６各々のベース塗膜・クリヤ塗膜焼付け硬化後の塗膜仕上がり性を調べた。すなわち、BYK-Gardner社製WaveScan DOI（商品名）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。
【００５３】
また、別に上記ダル鋼板の電着塗膜の上に上記条件でベース塗装のみを行ない、得られたベース塗膜の上記Ｗｄ値を測定した。
【００５４】
結果を表１に示す。ベース塗膜に塗着したときのクリヤ塗料の溶剤量は、実施例１〜７ではいずれもが２０質量％以下であるが、比較例１〜６では２５質量％以上になっている。そして、仕上がり性のＷａ値をみると、実施例１〜７はいずれも比較例１〜６よりも小さく、Ｗｄ値も比較例１〜６と同等若しくはそれよりも小さくなっており、仕上がり性が良好であることがわかる。
【００５５】
図２は比較例の説明図であり、ベース塗膜３に塗着したクリヤ塗膜４中に溶剤１１が比較的多く存在する。そのため、ベース塗膜３の樹脂が溶解・軟化してクリヤ塗膜４のイソシアネート１２がベース塗膜３に移行し、その結果、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。
【００５６】
図３は実施例の説明図であり、上述の如くベース塗膜３に塗着したクリヤ塗膜４中に溶剤１１が少ない。そのため、ベース塗膜３の樹脂の溶解・軟化がそれほど進まず、クリヤ塗膜４のイソシアネート１２のベース塗膜３側への移行が抑制され、ベース塗膜３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。
【００５７】
また、実施例１〜７はいずれもクリヤ塗料の溶剤のＳＰ値は９以下であり、このＳＰ値が小さいことも、上記良好な仕上がり性に寄与していると推測される。この点は、比較例１，３，４から理解できる。すなわち、比較例２，３は、当該ＳＰ値が大きくなっている点で比較例１と相違するが、仕上がり性のＷａ値が比較例１よりも少し大きくなっている。これは、ＳＰ値の影響と認められる。
【００５８】
また、実施例１〜７はいずれもベース塗膜のＷｄ値が２０以下であり、このＷｄ値が小さいことにより、上述の如く溶剤量が少ないにも拘わらず、クリヤ塗料のフロー性が良くなって、良好な仕上がり性が得られていると認められる。すなわち、実施例６，７は、実施例１〜５に比べてベース塗膜のＷｄ値が小さく、そのため、仕上がり性のＷｄ値が実施例１〜５よりも小さくなっている。このベース塗膜のＷｄ値の効果は、比較例３，５，６からも理解できる。すなわち、比較例５，６は、ベース塗膜のＷｄ値が大きくなっている点で比較例３と相違するが、仕上がり性のＷｄ値が比較例３よりもかなり大きくなっている。
【符号の説明】
【００５９】
１ 被塗物
２ 電着塗膜
３ ベース塗膜
４ クリヤ塗膜
１１ クリヤ塗膜の溶剤
１２ クリヤ塗膜のイソシアネート
【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、２液ウレタンクリヤ塗料がベース塗膜に塗着したときの該２液ウレタンクリヤ塗料の溶剤量に応じてイソシアネートの上記移行の程度が異なることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
本発明は、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において、上記ベース塗膜に塗着したときの上記２液ウレタンクリヤ塗料の溶剤量が２０質量％以下になるようにすることを特徴とする。
【００１１】
すなわち、２液ウレタンクリヤ塗料の場合、一般には溶剤が５０質量％前後添加されて塗装に適切な粘度になるように調整されている。そして、従来は、クリヤ塗料がベース塗膜に塗着した直後でも、その塗着したクリヤ塗料中に溶剤が３０〜３５質量％残っているのが通常である。
【００１２】
これに対して、本発明は、ベース塗膜に塗着したときの２液ウレタンクリヤ塗料の溶剤量がさらに少なくなるようにした。具体的には２０質量％以下になるようにしたものである。このため、本発明によれば、２液ウレタンクリヤ塗料中の溶剤によるベース塗膜のポリオール樹脂の溶解が軽度になり、上記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。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。
【００１３】
ここで「ベース塗膜に塗着したとき」のクリヤ塗料の溶剤量に関して述べれば、クリヤ塗料がベース塗膜に塗着してから１，２分程度の経過では通常は溶剤揮発量が極めて少ない。従って、室温においてベース塗膜への塗着から１分間を経過した時点での溶剤量が２０質量％以下であれば、「ベース塗膜に塗着したとき」のクリヤ塗料の溶剤量が２０質量％以下であるということができる。
【００１４】
ベース塗膜に塗着したときの２液ウレタンクリヤ塗料の溶剤量を２０質量％以下にするには、例えば、ガン距離（塗装ガンのノズルから被塗物表面までの距離）を調節すればよく、或いは回転霧化式塗装ガンにあっては円盤又はカップの回転数を調節する、蒸発速度が大きい溶剤を採用するなど、種々の手段を採用することができる。
【００１５】
上記溶剤型ベース塗料中に含まれる樹脂成分のＳＰ（溶解性パラメータ）値が９．５以上であり、上記ベース塗膜に塗着した２液ウレタンクリヤ塗料中の溶剤のＳＰ値が９以下であることが好ましい。上記溶剤型ベース塗料中に複数の樹脂成分が含まれる場合は、その全ての樹脂成分のＳＰ値が９．５以上であることが好ましい。また、２液ウレタンクリヤ塗料に混合溶剤が採用され、上記ベース塗膜に塗着したときのクリヤ塗膜に複数の溶剤が残っている場合は、その残っている全ての溶剤のＳＰ値が９以下であることが好ましい。
【００１６】
すなわち、溶媒のＳＰ値と溶質のＳＰ値との差が大きくなるほど溶質の溶解度が小さくなることが知られている。また、塗装においては、塗料側のＳＰ値を被塗物側のＳＰ値よりも低くすると塗料の濡れ性が良くなる。従って、ベース塗料中に含まれる樹脂成分のＳＰ値とベース塗膜に塗着した２液ウレタンクリヤ塗料中の溶剤のＳＰ値との関係を上述のようにすることにより、２液ウレタンクリヤ塗料の濡れ性を損なうことなく、ベース塗膜のポリオール樹脂の溶解を抑えることができる。
【００１７】
上記電着塗膜への上記溶剤型ベース塗料の塗装は、焼付け硬化後のベース塗膜表面の、BYK-Gardner社製WaveScan DOI（商品名）による測定値Ｗｄが２０以下となるようにすることが好ましい。上述の如く、ベース塗膜に塗着したときの２液ウレタンクリヤ塗料の溶剤量が少なくなる場合、それだけ、該クリヤ塗料の流動性（フロー性）が低下する。これに対して、ベース塗膜表面の上記測定値Ｗｄを２０以下とすれば、ベース塗膜表面のうねりを小さくなることにより、クリヤ塗料の流動性が多少低下しても、クリヤ塗膜表面の平滑性の低下が少なくなる。
【００１８】
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】
【００１９】
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、ベース塗膜に塗着したときの２液ウレタンクリヤ塗料の溶剤量が２０質量％以下になるようにしたから、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】
【００２０】
【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イソシアネートが移行する様子を示す比較例の説明図である。
【図３】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。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
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、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。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。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。
【００２３】
＜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。このクリヤ塗装においては、ベース塗膜３に塗着したときの２液ウレタンクリヤ塗料の溶剤量が２０質量％以下になるようにする。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。
【００２４】
−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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
−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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。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。
【００３４】
−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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
このクリヤ塗装においては、ベース塗膜３に塗着したときの２液ウレタンクリヤ塗料の溶剤量が２０質量％以下になるようにする。すなわち、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、２液ウレタンクリヤ塗料の溶剤量を上述の如く少なくし、該溶剤によるベース塗膜のポリオール樹脂の溶解を軽度にするものである。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
＜実施例及び比較例＞
−ベース塗料用アクリル樹脂Ａの調製−
攪拌装置、温度計、冷却管及び窒素ガス導入口を備えた四つ口フラスコに、キシレン８５部及びｎ−ブタノール１５部を仕込み（なお、「部」は「質量部」を意味する。以下、同じ。）、１２５℃に昇温し、同温度にてモノマーと重合開始剤とを含むモノマー混合物（スチレン５部、エチルアクリレート１０部、ｎ−ブチルメタクリレート５３部、２−エチルヘキシルメタクリレート３０部、アクリル酸２部及びｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート０．５部）を４時間かけて滴下した。その滴下が終了した後、１２５℃の温度に約１時間保持した。次いで、追加触媒（ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート）０．５部とキシレン１０部との混合溶液を１時間かけて滴下した。その滴下が終了した後、１２５℃の温度に約２時間保持して、質量平均分子量３００００、固形分４８質量％のアクリル樹脂Ａを得た。アクリル樹脂Ａはエバポレータで脱溶剤した。
【００４２】
−クリヤ塗料用アクリル樹脂Ｂの調製−
攪拌装置、温度計、冷却管及び窒素ガス導入口を備えた四つ口フラスコに、キシレン６０部及び酢酸ブチル１０部を仕込み、１２５℃に昇温し、同温度にてモノマーと重合開始剤とを含むモノマー混合物（スチレン３０部、２−エチルヘキシルメタクリレート１０部、ｎ−ブチルメタクリレート８．４部、イソボルニルアクリレート２０部、２−ヒドロキシエチルメタクリレート３０．９部、無水コハク酸０．７部及びｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート６部）を４時間かけて滴下した。その滴下が終了した後、１２５℃の温度に約１時間保持した。次いで、追加触媒（ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート）０．５部と酢酸ブチル１０部との混合溶液を１時間かけて滴下した。その滴下が終了した後、１２５℃の温度に約２時間保持して、質量平均分子量９０００、水酸基価１３１、酸価５，固形分６０質量％のアクリル樹脂Ｂを得た。アクリル樹脂Ｂはエバポレータで脱溶剤した。
【００４３】
−ベース塗料の調製−
上記アクリル樹脂Ａ８０部、メラミン樹脂（三井東圧化学社製ユーバン２８−６０）２０部、及びアルミペースト（東洋アルミニウム社製＃１２６０ＭＳ）１０部を混合溶剤（キシレン：酢酸エチル＝１：１（質量比））に混合分散させて、固形分２５質量％のメタリック塗料を得た。この塗料中の樹脂組成物のＳＰ値は９．５であった。このＳＰ値は、簡便な実測方法である濁点滴定法により、Ｋ．Ｗ．ＳＵＨ、Ｊ．Ｍ．ＣＯＲＢＥＴＴの式（Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ ＰｏｌｙｍｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，１２．２３５９，１９６８）に準じて計算した。使用した溶剤のＳＰ値はアセトン；９．７５、ｎ−ヘキサン；７．２４、脱イオン水；２３．４３である。
【００４４】
−クリヤ塗料の調製−
上記アクリル樹脂Ｂ６０部、デスモジュールＮ−３３００（住友バイエルウレタン社製のヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレート体，ＮＣＯ；２１．５質量％）２７．４部及びジブチルチンジラウレート０．０１部を、Ｎｏ．４フォードカップで２０秒／２０℃の粘度になるように溶剤で希釈調整してクリヤ塗料を得た。溶剤は、表１の実施例１〜７及び比較例１〜６に示すように、酢酸エチルと他の溶剤との混合溶剤とした。すなわち、実施例１〜７及び比較例１〜６はクリヤ塗料の溶剤が相違する。表１に示す溶剤ＳＰは、酢酸エチル以外の各溶剤単独のＳＰ値である。酢酸エチルは揮発温度が低く、クリヤ塗料がベース塗膜に塗着した段階ではクリヤ塗膜には残存しない。
【００４５】
−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）を乾燥膜厚が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。次いで上記ベース塗料を上記電着塗膜の上に、ＡＢＢ社製Ｇ１コーペスＶ３（ベル径；７０ｍｍφ）を用いて、下記条件により２ステージでレシプロ塗装することにより、ベース塗膜を形成した。乾燥膜厚は１５μｍとなるように線速で調整し、ベース塗膜表面の平滑性はベル回転数で調整した。
【００４６】
[条件]
・ベル回転数；２００００〜３００００ｒｐｍ（調整）
・シェーピングエア流速；４５０ＮＬ／min
・印加電圧；−７０ｋＶ
・ガン距離；２５０ｍｍ
・パスピッチ；７０ｍｍ
・塗料流速；２００ｃｃ／min
【００４７】
ベース塗装後、室温に５分間放置し、しかる後、上記クリヤ塗料を上記ベース塗膜の上に、ＡＢＢ社製μμベル（ベル径；５０ｍｍφ）を用いて、下記条件により１ステージでレシプロ塗装することにより、クリヤ塗膜を形成した（ウェットオンウェット）。乾燥膜厚は３０μｍとなるように線速で調整した。
【００４８】
[条件]
・ベル回転数；３００００ｒｐｍ
・シェーピングエア流速；１５０ＮＬ／min
・印加電圧；−９０ｋＶ
・ガン距離；２５０ｍｍ
・パスピッチ；１２０ｍｍ
・塗料流速；２００ｃｃ／min
【００４９】
そうして、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。
【００５０】
【表１】
【００５１】
−塗膜評価−
実施例１〜７及び比較例１〜６各々について、クリヤ塗料がベース塗膜に塗着したときの該クリヤ塗料の溶剤量を調べた。すなわち、室温において、クリヤ塗料のみをアルミニウム箔に上記条件で塗布し、該クリヤ塗料の塗着から１分間を経過するまでに、そのクリヤ塗料が塗着したアルミニウム箔の重さを測定した。次いで、そのアルミニウム箔上のクリヤ塗料を加熱硬化させて（全溶剤を揮発させて）重さを測定した。そして、この加熱前と加熱後の重さの差に基いてクリヤ塗料中に含まれていた溶剤量を求め、これをベース塗膜に塗着したときのクリヤ塗料の溶剤量とした。
【００５２】
実施例１〜７及び比較例１〜６各々のベース塗膜・クリヤ塗膜焼付け硬化後の塗膜仕上がり性を調べた。すなわち、BYK-Gardner社製WaveScan DOI（商品名）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。
【００５３】
また、別に上記ダル鋼板の電着塗膜の上に上記条件でベース塗装のみを行ない、得られたベース塗膜の上記Ｗｄ値を測定した。
【００５４】
結果を表１に示す。ベース塗膜に塗着したときのクリヤ塗料の溶剤量は、実施例１〜７ではいずれもが２０質量％以下であるが、比較例１〜６では２５質量％以上になっている。そして、仕上がり性のＷａ値をみると、実施例１〜７はいずれも比較例１〜６よりも小さく、Ｗｄ値も比較例１〜６と同等若しくはそれよりも小さくなっており、仕上がり性が良好であることがわかる。
【００５５】
図２は比較例の説明図であり、ベース塗膜３に塗着したクリヤ塗膜４中に溶剤１１が比較的多く存在する。そのため、ベース塗膜３の樹脂が溶解・軟化してクリヤ塗膜４のイソシアネート１２がベース塗膜３に移行し、その結果、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。
【００５６】
図３は実施例の説明図であり、上述の如くベース塗膜３に塗着したクリヤ塗膜４中に溶剤１１が少ない。そのため、ベース塗膜３の樹脂の溶解・軟化がそれほど進まず、クリヤ塗膜４のイソシアネート１２のベース塗膜３側への移行が抑制され、ベース塗膜３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。
【００５７】
また、実施例１〜７はいずれもクリヤ塗料の溶剤のＳＰ値は９以下であり、このＳＰ値が小さいことも、上記良好な仕上がり性に寄与していると推測される。この点は、比較例１，３，４から理解できる。すなわち、比較例２，３は、当該ＳＰ値が大きくなっている点で比較例１と相違するが、仕上がり性のＷａ値が比較例１よりも少し大きくなっている。これは、ＳＰ値の影響と認められる。
【００５８】
また、実施例１〜７はいずれもベース塗膜のＷｄ値が２０以下であり、このＷｄ値が小さいことにより、上述の如く溶剤量が少ないにも拘わらず、クリヤ塗料のフロー性が良くなって、良好な仕上がり性が得られていると認められる。すなわち、実施例６，７は、実施例１〜５に比べてベース塗膜のＷｄ値が小さく、そのため、仕上がり性のＷｄ値が実施例１〜５よりも小さくなっている。このベース塗膜のＷｄ値の効果は、比較例３，５，６からも理解できる。すなわち、比較例５，６は、ベース塗膜のＷｄ値が大きくなっている点で比較例３と相違するが、仕上がり性のＷｄ値が比較例３よりもかなり大きくなっている。
【符号の説明】
【００５９】
１ 被塗物
２ 電着塗膜
３ ベース塗膜
４ クリヤ塗膜
１１ クリヤ塗膜の溶剤
１２ クリヤ塗膜のイソシアネート
【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、
上記ベース塗膜に塗着したときの上記２液ウレタンクリヤ塗料の溶剤量が２０質量％以下になるようにす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中に含まれる樹脂成分のＳＰ値が９．５以上であり、上記ベース塗膜に塗着した２液ウレタンクリヤ塗料中の溶剤のＳＰ値が９以下であ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、
上記電着塗膜への上記溶剤型ベース塗料の塗装は、焼付け硬化後のベース塗膜表面の、BYK-Gardner社製WaveScan DOI（商品名）による測定値Ｗｄが２０以下となるようにする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、
上記ベース塗膜に塗着したときの上記２液ウレタンクリヤ塗料の溶剤量が２０質量％以下になるようにす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中に含まれる樹脂成分のＳＰ値が９．５以上であり、上記ベース塗膜に塗着した２液ウレタンクリヤ塗料中の溶剤のＳＰ値が９以下であ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、
上記電着塗膜への上記溶剤型ベース塗料の塗装は、焼付け硬化後のベース塗膜表面の、BYK-Gardner社製WaveScan DOI（商品名）による測定値Ｗｄが２０以下となるようにする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２０１１−２００７９０（Ｐ２０１１−２００７９０Ａ）
【公開日】平成２３年１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−７０１６６（Ｐ２０１０−７０１６６）
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【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１０月１３日（２０１１．１０．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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