JP2002126640A

JP2002126640A - 塗膜形成方法及び塗膜並びに水性塗料組成物

Info

Publication number: JP2002126640A
Application number: JP2000326505A
Authority: JP
Inventors: Teruzo Azumai; 輝三東井; Takehito Sasaoka; 岳人佐々岡
Original assignee: Nippon Paint Co Ltd
Current assignee: Nippon Paint Co Ltd
Priority date: 2000-10-26
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2002-05-08

Abstract

(57)【要約】【課題】塗装工程短縮、コスト削減及び環境負荷低減
を目指す３ウエット１ベーク塗装方法に好適に使用する
ことができる塗膜形成方法であって、塗膜が黄変するこ
となく、優れた外観を有する多層塗膜を形成することが
できる塗膜形成方法を提供する。【解決手段】被塗装物上に、水性塗料を塗布して塗膜
を形成する工程（１）、及び、前記塗膜を加熱硬化させ
る工程（４）を含む塗膜形成方法であって、前記水性塗
料は、溶剤型熱硬化性樹脂を含む成分をノニオン系分散
剤及び／又はカチオン系分散剤によって水分散させたも
のを含有するものであることを特徴とする塗膜形成方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水性塗料を使用し
た塗膜形成方法に関するものであり、更に詳細には、黄
変性を防止して優れた外観の塗膜を得ることができる塗
膜形成方法、及び、それにより得られる塗膜、並びに、
上記塗膜形成方法に好適に使用することができる水性塗
料組成物に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、塗料分野、特に自動車塗装分野に
おいては、環境負荷（ＶＯＣ等）削減の課題を解決する
ため、水性塗料が注目されている。水性塗料は、一般的
には、アニオン性官能基やカチオン性官能基等の親水性
官能基を樹脂中に組み込んだ塗膜形成性樹脂や、これら
の親水性官能基を有しない塗膜形成性樹脂とこれらの親
水性官能基を樹脂中に組み込んだ塗膜形成性樹脂とを混
合したものを、水やアルコール等の親水性溶媒中に、水
溶性化、水分散化又はエマルション化したものである。

【０００３】このうち、アニオン性官能基やカチオン性
官能基等の親水性官能基を樹脂中に組み込んだ塗膜形成
性樹脂や、これらの親水性官能基を有しない塗膜形成性
樹脂とこれらの親水性官能基を樹脂中に組み込んだ塗膜
形成性樹脂とを混合したものを水分散して得られる水性
塗料は、アニオン性官能基やカチオン性官能基等を持つ
重合性単量体を用いて得られる樹脂を、アミン等の中和
剤及び水を添加し水分散することによって調製されてい
る。このように、アミン等の中和剤を用いて水分散化し
た塗膜形成性樹脂を含む水性塗料は、得られる多層塗膜
が黄変するという問題があった。

【０００４】一方、従来の自動車塗装仕上げ手順におい
ては、電着塗膜、中塗り塗膜及び上塗り塗膜がそれぞれ
の塗装後に焼付けされる３コート３ベーク塗装方法によ
って行われていたが、近年、電着塗装後に電着塗膜を焼
付けた後、その上に、中塗り塗装、ベース塗装及びクリ
ヤー塗装の３つの塗装工程をウエットオンウエットで施
し、これらウエット塗膜の一括した焼付けを行う３ウエ
ット塗装システムにより焼付け工程数を削減して、省資
源化及び省エネルギー化を図る試みもなされている。し
かしながら、上記の多層塗膜が黄変するという問題は、
３ウエット塗装システムにおいてより顕著であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、塗装
工程短縮、コスト削減及び環境負荷低減を目指す３ウエ
ット塗装システムに好適に使用することができる塗膜形
成方法であって、黄変することなく、優れた外観を有す
る多層塗膜を形成することができる塗膜形成方法を提供
することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、被塗装物上
に、水性塗料を塗布して塗膜を形成する工程（１）、及
び、上記塗膜を加熱硬化させる工程（４）を含む塗膜形
成方法であって、上記水性塗料は、溶剤型熱硬化性樹脂
を含む成分をノニオン系分散剤及び／又はカチオン系分
散剤によって水分散させたものを含有するものであるこ
とを特徴とする塗膜形成方法である。以下、本発明につ
いて更に詳細に説明する。

【０００７】本発明の塗膜形成方法は、被塗装物上に、
水性塗料を塗布して塗膜を形成する工程（１）、及び、
上記塗膜を加熱硬化させる工程（４）を含むものであ
る。工程（１）上記工程（１）は、被塗装物上に、水性塗料を塗布して
塗膜を形成するものである。

【０００８】上記水性塗料は、溶剤型熱硬化性樹脂を含
む成分を水やアルコール等の親水性媒体中に水分散化す
ることにより得ることができるものである。上記水性塗
料としては、例えば、中塗り塗料を挙げることができ
る。上記中塗り塗料は、下地を隠蔽し、上塗り塗装後の
表面平滑性を確保（外観向上）し、耐衝撃性、耐チッピ
ング性等の塗膜物性を付与するために塗布されるもので
ある。

【０００９】上記溶剤型熱硬化性樹脂を含む成分は、ノ
ニオン系分散剤及び／又はカチオン系分散剤によって水
分散されるものである。アニオン系分散剤が含まれてい
る水性塗料を塗布すると、上記アニオン性官能基の対イ
オンとして存在するアミン等の塩基性物質が塗膜に含ま
れるため、この塗膜を硬化させるべく加熱した場合に
は、上記塩基性物質が化学変化を起したり発色物質が形
成されて、塗膜に黄変を来す。特に、クリヤー塗膜等の
上層塗膜が塗り重ねられていると、揮散する塩基性物質
が上層塗膜の内部に捕捉され、上層塗膜においても黄変
を来すため、色再現性や意匠性が低下する。

【００１０】本発明においては、溶剤型熱硬化性樹脂を
含む成分を水分散するためにノニオン系分散剤及び／又
はカチオン系分散剤を用いることにより、上述のような
塗膜の黄変を抑制することができる。即ち、ノニオン性
官能基を有するノニオン系分散剤を用いる場合には、上
記ノニオン性官能基はアミン等と塩を形成する必要がな
いので、揮発性の塩基性物質が対イオンとして存在せ
ず、塗膜の黄変が起こらない。カチオン性官能基を有す
るカチオン系分散剤を用いる場合には、上記カチオン性
官能基の対イオンとして存在する−ＣＯＯ^- 等の酸性基
を有するアニオンは、塗膜の黄変の原因とはならない。

【００１１】上記ノニオン系分散剤及び上記カチオン系
分散剤は、溶剤型熱硬化性樹脂を含む成分を水分散する
ことができるものであれば特に限定されず、界面活性剤
及び分散樹脂が挙げられる。上記ノニオン系分散剤及び
上記カチオン系分散剤は、溶剤型熱硬化性樹脂を含む成
分に対して親和性を有する部分と親水基を含む構造を有
するものであればよく、界面活性剤及び分散樹脂は厳密
に区別される必要はないものである。

【００１２】上記ノニオン系分散剤は、親水基が非イオ
ン性のものであるが、本発明においては、分子中に更に
カチオン性官能基を有するものを排除するものではな
い。上記ノニオン系分散剤としては特に限定されず、例
えば、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキ
シエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンステ
アリルエーテル等のポリオキシアルキレンアルキルエー
テル；ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル；
ポリオキシエチレンソルビタンステアレート等のソルビ
タンのポリオキシアルキレンエーテル及び／又は脂肪酸
エステル；オキシエチレンオキシプロピレンブロック共
重合体等のオキシアルキレン共重合体；ポリオキシエチ
レングリセリド等のグリセリンポリオキシアルキレンエ
ーテル及び／又は脂肪酸エステル等を挙げることができ
る。なかでも、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル
が好ましく、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポ
リオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレ
ンステアリルエーテルがより好ましい。

【００１３】上記ノニオン系分散剤としては市販のノニ
オン系界面活性剤を使用することもでき、上記市販品と
しては、例えば、ニューコール１１２０、ニューコール
１８２０（以上、日本乳化剤社製）等を挙げることがで
きる。上記ノニオン系分散剤としては、また、例えば、
水酸基、オキシエチレン基、アミド基等のノニオン性官
能基が樹脂に導入されたノニオン系分散樹脂を使用する
こともできる。

【００１４】上記カチオン系分散剤は、水中で電離して
有機陽イオンとなるカチオン性官能基を有するものであ
るが、本発明においては、分子中に更にノニオン性官能
基を有するものを排除するものではない。上記カチオン
系分散剤は、対イオンを有するものであってもよく、上
記対イオンの例としては、塩酸、硝酸、リン酸等の無機
酸；蟻酸、酢酸、乳酸、スルファミン酸、アセチルグリ
シン酸等の有機酸に由来するものを挙げることができ
る。

【００１５】上記カチオン系分散剤としては特に限定さ
れず、例えば、アルキルトリメチルアンモニウムクロラ
イド；ポリオキシエチレンアルキルアミン等を挙げるこ
とができる。上記カチオン系分散剤としては市販のカチ
オン系界面活性剤を使用することもでき、上記市販品と
しては、例えば、アデカミン４ＭＡＣ−３０、アデカミ
ンＬＤＭ（以上、旭電化社製）等を挙げることができ
る。

【００１６】上記カチオン系分散剤としては、また、例
えば、アミノ基、イミノ基、ヒドラジノ基等のカチオン
性官能基が導入されたカチオン系分散樹脂を使用するこ
ともできる。

【００１７】上記ノニオン系及びカチオン系分散剤とし
て界面活性剤を使用する場合、親水親油バランス（ＨＬ
Ｂ）が６以上であることが好ましい。６未満であると、
親水性が低くなりすぎ、溶剤型熱硬化性樹脂を含む成分
を充分に分散することができない場合がある。より好ま
しくは、１２以上である。

【００１８】上記ノニオン系又はカチオン系分散剤とし
て分散樹脂を使用する場合、数平均分子量が４００〜２
００００であることが好ましい。４００未満であると、
溶剤型熱硬化性樹脂を含む成分の分散が不充分となる場
合があり、２００００を超えると、得られる樹脂溶液の
流動性が低下し、ハンドリングが困難になる場合があ
る。より好ましくは、６００〜１００００である。

【００１９】上記ノニオン系及びカチオン系の分散剤
は、それぞれ１種又は２種以上を使用することができ、
これらを組み合わせて使用してもよい。上記ノニオン系
分散剤及び／又はカチオン系分散剤の含有量は、溶剤型
熱硬化性樹脂を含む成分並びにノニオン系分散剤及び／
又はカチオン系分散剤の含有量の合計量に対して固形分
基準で２〜５０重量％であることが好ましい。２重量％
未満であると、上記溶剤型熱硬化性樹脂を含む成分の分
散が不充分となり、分散安定性が低下することがあり、
５０重量％を超えると、得られる塗膜の物性が低下する
場合がある。より好ましくは、２〜４０重量％である。

【００２０】上記溶剤型熱硬化性樹脂を含む成分は、本
明細書においては、上記ノニオン系分散剤及び／又はカ
チオン系分散剤により水分散されるものであれば特に限
定されず、溶剤型熱硬化性樹脂のほか、例えば、硬化剤
及び／又は顔料を含むことができる。上記溶剤型熱硬化
性樹脂としては特に限定されず、例えば、アクリル樹
脂；ポリエステル樹脂；アルキド樹脂；エポキシ変性、
ロジン変性、フェノール樹脂変性等の変性アルキド樹
脂；ポリウレタン樹脂；オレフィン樹脂；エーテル樹脂
等の通常の溶剤型塗料に使用される樹脂を挙げることが
でき、これらは１種又は２種以上を使用することができ
る。これらのうち、耐水性、耐候性の点から、ポリエス
テル樹脂が好ましい。

【００２１】上記溶剤型熱硬化性樹脂は、数平均分子量
が１０００〜３００００であることが好ましい。１００
０未満であると、硬化形成塗膜の耐溶剤性等の物性が劣
る場合があり、３００００を超えると、樹脂溶液の粘度
が高いため、得られる樹脂の乳化分散等の操作上ハンド
リングが困難となるばかりか、得られる塗膜の外観が著
しく低下する場合がある。より好ましくは、１５００〜
１５０００である。

【００２２】上記溶剤型熱硬化性樹脂は、酸価が３〜１
００（ｍｇＫＯＨ／ｇ樹脂）であることが好ましい。３
未満であると、塗膜密着性に劣り、また、硬化不良とな
ることがあり、１００を超えると、水分散体とする場合
に乳化が難しくゲル化することがあり、また、親水性が
高すぎて塗膜の耐水性が悪くなることがある。より好ま
しくは、５〜７０である。

【００２３】上記溶剤型熱硬化性樹脂は、水酸基価が２
〜３００であることが好ましい。２未満であると、硬化
不良を起す場合があり、３００を超えると、硬化後塗膜
中に過剰の水酸基が残存する結果、耐水性に劣ることが
ある。より好ましくは、４０〜２５０である。

【００２４】上記溶剤型熱硬化性樹脂の製造方法として
は特に限定されず、目的とする上記水性塗料の種類や性
質等に応じて適宜選択することができ、例えば、溶融重
合法、エステル交換法、界面重合法、溶液重合法等の従
来公知の製造方法を使用することができる。

【００２５】上記硬化剤としては特に限定されず、例え
ば、溶剤型熱硬化性樹脂に通常使用されるものを使用す
ることができ、アミノ樹脂、ブロックイソシアネート樹
脂等を挙げることができる。顔料分散性や作業性の点か
ら、アクリル樹脂及び／又はポリエステル樹脂とメラミ
ン樹脂との組み合わせが好ましい。上記硬化剤は、１種
又は２種以上を使用することができる。上記硬化剤は，
上記溶剤型熱硬化性樹脂の樹脂固形分に対し、通常使用
される量を配合することができる。上記硬化剤は、溶剤
型熱硬化性樹脂とともに、ノニオン系分散剤及び／又は
カチオン系分散剤によって水分散して水性塗料中に配合
してもよいし、水溶性の硬化剤を使用する場合には、そ
のまま配合することもできる。

【００２６】上記水性塗料は、必要に応じて顔料を含む
ものであってもよい。本発明において上記顔料は、上記
溶剤型熱硬化性樹脂、必要に応じて上記硬化剤ととも
に、上記ノニオン系分散剤及び／又はカチオン系分散剤
により水分散させることができる。また、別途上記顔料
を顔料分散樹脂を用いて分散して得られる水性顔料ペー
ストを、上記ノニオン系分散剤及び／又はカチオン系分
散剤によって溶剤型熱硬化性樹脂を含む成分を水分散さ
せたものを含有する水性媒体中に、更に混合することも
できる。上記顔料分散樹脂は、一般的に用いられている
ものを使用することができる。

【００２７】上記顔料としては特に限定されず、塗料に
通常用いられるものが挙げられ、例えば、アゾキレート
系顔料、不溶性アゾ系顔料、縮合アゾ系顔料、フタロシ
アニン系顔料、インジゴ顔料、ペリノン系顔料、ペリレ
ン系顔料、ジオキサン系顔料、キナクリドン系顔料、イ
ソインドリノン系顔料、金属錯体顔料等の有機系着色顔
料；黄鉛、黄色酸化鉄、ベンガラ、カーボンブラック、
二酸化チタン等の無機着色顔料等が挙げられる。上記顔
料として、更に、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、クレ
ー、タルク等の体質顔料を使用してもよい。上記顔料
は、１種又は２種以上を使用することができ、着色顔料
及び体質顔料のなかから、１種又は２種以上を組み合わ
せて用いることができる。

【００２８】上記水性塗料が中塗り塗料である場合に
は、例えば、上記顔料としてカーボンブラックと二酸化
チタンを主要顔料とした標準的なグレー系中塗り塗料を
用いることもできるし、上塗り塗料と明度又は色相等を
合わせたセットグレーや各種の着色顔料を組み合わせた
いわゆるカラー中塗り塗料を用いることもできる。

【００２９】上記水性塗料中の顔料濃度（ＰＷＣ）は、
一般的には１０〜７０重量％である。７０重量％を超え
ると塗膜外観が低下することがある。上記水性塗料に
は、更に、紫外線吸収剤；酸化防止剤；消泡剤；表面調
整剤；ワキ防止剤等の添加剤成分を混合することができ
る。このようにして得られる水性塗料組成物も、本発明
の範囲内である。

【００３０】上記工程（１）は、上記により得られる水
性塗料を、被塗装物上に塗布して塗膜を形成するもので
ある。上記工程（１）において、被塗装物上に、水性塗
料を塗布して塗膜を形成する方法としては特に限定され
ず、例えば、ロールコーター、浸漬塗布、スプレー塗
布、はけ塗り、静電塗布等の、従来公知の塗装方法を使
用することができ、これらのうち、静電塗布が好まし
い。

【００３１】上記静電塗布は、例えば、通称「リアクト
ガン」と言われるエアー静電スプレー；通称「マイクロ
・マイクロ（μμ）ベル」、「マイクロ（μ）ベル」、
「メタベル」等と言われる回転霧化式の静電塗装機等を
用いることにより行うことができ、好ましくは、回転霧
化式の静電塗装機等を用いる方法を使用することができ
る。自動車車体等の車両塗装には、例えば、上記静電塗
布方法を好適に使用することができる。

【００３２】上記工程（１）により得られる塗膜の乾燥
膜厚は、使用する水性塗料の種類や用途等によって適宜
選択することができるが、上記水性塗料が中塗り塗料で
ある場合には５〜４０μｍであることが好ましい。５μ
ｍ未満であると、下地が隠蔽できず、膜切れが発生する
ことがあり、４０μｍを超えると、鮮映性が低下した
り、塗装時にムラ、流れ等の不具合が起こることがあ
る。

【００３３】上記被塗装物としては特に限定されない
が、本発明の塗膜形成方法を例えば車両塗装に適用する
場合には、防食性等の観点から、電着塗装を施した基材
を被塗装物として使用することが好ましい。電着塗装を
行う素材としては特に限定されず、例えば、鉄、銅、ア
ルミニウム、スズ、亜鉛等；これらの金属を含む合金及
び鋳造物が挙げられる。具体的には、乗用車、トラッ
ク、オートバイ、バス等の自動車車体及び部品が挙げら
れる。これらの金属は、電着塗装が行われる前に、予め
リン酸塩、クロム酸塩等で化成処理されたものであるこ
とが特に好ましい。

【００３４】上記電着塗装に用いられる電着塗料として
は特に限定されず、例えば、従来公知のカチオン型及び
アニオン型の電着塗料を用いることができる。防食性に
優れた塗膜を得ることができるので、カチオン型電着塗
料が好ましい。

【００３５】上記工程（１）の後に、上記工程（１）に
おいて水性塗料を塗布して形成された塗膜の上に、他の
塗料を塗布して塗膜を形成する工程を経てもよい。上記
工程（１）において形成される塗膜は、上記他の塗料を
上に塗り重ねない場合、即ち、上記工程（１）において
形成される塗膜が本発明による塗膜形成系において最終
の塗膜となる場合には、未硬化の塗膜とする。

【００３６】上記工程（１）において形成される塗膜
は、上記他の塗料を上に塗り重ねる場合には、未硬化の
塗膜であってもよいし、加熱硬化した塗膜であってもよ
く、これらの何れかの塗膜の上に上記他の塗料を塗り重
ねることができる。上記工程（１）において形成される
塗膜の上に上記他の塗料を塗り重ねる場合には、塗膜の
仕上がり外観が優れる場合が多いので、上記工程（１）
において形成される塗膜に加熱硬化又はプレヒートを施
すことが好ましい。

【００３７】上記工程（１）において形成された塗膜の
上に、塗布することができる他の塗料としては特に限定
されず、例えば、水性塗料、有機溶剤型塗料、非水分散
型塗料、粉体型塗料等を挙げることができ、これらは１
種又は２種以上を使用することができる。上記他の塗料
としては、例えば、ベース塗料、クリヤー塗料が挙げら
れる。

【００３８】上記ベース塗料としては、水性カラーベー
ス塗料、水性メタリックベース塗料、水性ソリッドベー
ス塗料を挙げることができる。上記各種水性ベース塗料
は、主として、塗膜に色彩や光輝性等の美観性及び意匠
性を付与し維持するために塗布されるものである。

【００３９】上記ベース塗料としては特に限定されず、
例えば、塗膜形成性樹脂、硬化剤、顔料及びその他の添
加剤からなるものを挙げることができる。上記塗膜形成
性樹脂としては特に限定されず、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、
ウレタン樹脂等が挙げられ、これらはアミノ樹脂及び／
又はブロックイソシアネート樹脂等の硬化剤と組み合わ
せて用いられる。顔料分散性や作業性の点から、アクリ
ル樹脂及び／又はポリエステル樹脂とメラミン樹脂との
組み合わせが好ましい。

【００４０】上記ベース塗料として水性塗料を使用する
場合には、ノニオン系分散剤及び／又はカチオン系分散
剤によって溶剤型熱硬化性樹脂を含む成分を水分散させ
たものを用いてもよい。上記ノニオン系分散剤及び／又
はカチオン系分散剤によって溶剤型熱硬化性樹脂を含む
成分を水分散させたものとしては、上述のものを挙げる
ことができる。

【００４１】上記ベース塗料は、光輝性顔料を配合して
メタリックベース塗料として用いることもできるし、光
輝性顔料を配合せずにレッド、ブルーあるいはブラック
等の着色顔料及び／又は体質顔料を配合してソリッド型
ベース塗料として用いることもできる。上記光輝性顔料
としては特に限定されず、例えば、金属又は合金等の無
着色若しくは着色された金属性光輝材及びその混合物、
干渉マイカ粉、着色マイカ粉、ホワイトマイカ粉、グラ
ファイト又は無色有色偏平顔料等を挙げることができ
る。

【００４２】上記光輝性顔料のベース塗料中の顔料濃度
（ＰＷＣ）は、一般に２３重量％以下である。２３重量
％を超えると、塗膜外観が低下する。好ましくは、０．
０１〜２０重量％であり、より好ましくは、０．０１〜
１８重量％である。

【００４３】上記光輝性顔料以外の顔料としては、上記
水性塗料において記載した着色顔料、体質顔料を用いる
ことができる。上記顔料としては、光輝性顔料、着色顔
料及び体質顔料のなかから、１種又は２種以上を組み合
わせて用いることができる。上記光輝性顔料及びその他
の全ての顔料を含めた上記ベース塗料中の顔料濃度（Ｐ
ＷＣ）は、一般的には０．１〜５０重量％であり、好ま
しくは０．５〜４０重量％であり、より好ましくは１〜
３０重量％である。５０重量％を超えると塗膜外観が低
下する。

【００４４】上記ベース塗料は、有機溶剤型、水性型
（水溶性、水分散性、エマルション）、非水分散型のい
ずれでもよいが、環境保護の点から水性型のものが好ま
しい。上記ベース塗料に用いられるその他の添加剤、及
び、上記ベース塗料の調製方法としては、当業者に周知
のものを挙げることができる。

【００４５】上記クリヤー塗料は、特に、上記ベース塗
料として、光輝性顔料を含むメタリックベース塗料を用
いた場合に、光輝性顔料に起因するベース塗膜の凹凸、
チカチカ等を平滑にしたり、上記ベース塗膜を保護する
ために、上記ベース塗膜の上に塗布することが好まし
い。

【００４６】本発明において、上記クリヤー塗料として
は特に限定されず、例えば、塗膜形成性樹脂、硬化剤及
びその他の添加剤からなるものを挙げることができる。
上記塗膜形成性樹脂としては特に限定されず、例えば、
上述したベース塗料における塗膜形成性樹脂と同様、ア
クリル樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタ
ン樹脂等が挙げられ、これらはアミノ樹脂及び／又はブ
ロックイソシアネート樹脂等の硬化剤と組み合わせて用
いられる。透明性又は耐酸エッチング性等の点から、ア
クリル樹脂及び／若しくはポリエステル樹脂とアミノ樹
脂との組み合わせ、又は、カルボン酸・エポキシ硬化系
を有するアクリル樹脂及び／若しくはポリエステル樹脂
等を用いることが好ましい。

【００４７】上記クリヤー塗料として水性塗料を使用す
る場合には、ノニオン系分散剤及び／又はカチオン系分
散剤によって溶剤型熱硬化性樹脂を含む成分を水分散さ
せたものを用いてもよい。上記ノニオン系分散剤及び／
又はカチオン系分散剤によって溶剤型熱硬化性樹脂を含
む成分を水分散させたものとしては、上述のものを挙げ
ることができる。

【００４８】上記クリヤー塗料としては、上述したベー
ス塗料を塗装後、未硬化の状態で塗装する場合には、層
間のなじみや反転、又は、タレ等の防止のため、粘性制
御剤を添加剤として含有することが好ましい。上記粘性
制御剤の添加量は、クリヤー塗料の樹脂固形分１００重
量部に対して０．０１〜１０重量部であり、好ましくは
０．０２〜８重量部、より好ましくは０．０３〜６重量
部である。１０重量部を超えると、外観が低下し、０．
１重量部未満であると、粘性制御効果が得られず、タレ
等の不具合を起こす原因となる。

【００４９】上記クリヤー塗料の塗料形態としては、有
機溶剤型、水性型（水溶性、水分散性、エマルジョ
ン）、非水分散型、粉体型のいずれでもよく、また必要
により、硬化触媒、表面調整剤等を用いることができ
る。上記クリヤー塗料の調製方法としては特に限定され
ず、例えば、当業者に周知の方法を挙げることができ
る。

【００５０】上記工程（１）において水性塗料を塗布し
て形成された塗膜の上に、他の塗料を塗布して塗膜を形
成する方法としては特に限定されず、上記他の塗料の種
類や用途等に応じて適宜選択することができる。上記他
の塗料がベース塗料及び／又はクリヤー塗料である場合
にも、これらの塗料の塗装方法としては特に限定され
ず、例えば、当業者に周知の方法を挙げることができ
る。上記ベース塗料を自動車車体等に対して塗装する場
合には、意匠性を高めるために、エアー静電スプレーに
よる多ステージ塗装、好ましくは２ステージで塗装する
か、又は、エアー静電スプレーと上記の回転霧化式の静
電塗装機とを組み合わせた塗装方法により行うことが好
ましい。

【００５１】上記他の塗料により形成される塗膜の乾燥
膜厚は、使用する上記他の塗料の種類や用途等によって
適宜選択することができるが、上記他の塗料がベース塗
料及び／又はクリヤー塗料である場合には、ベース塗膜
５〜３５μｍ、クリヤー塗膜１０〜７０μｍであること
が好ましい。これらの値が下限未満であると、下地が隠
蔽できず、膜切れが発生することがあり、上限を超える
と、鮮映性が低下したり、塗装時にムラ、流れ等の不具
合が起こることがある。

【００５２】工程（４）本発明の塗膜形成方法における工程（４）は、上記工程
（１）において形成された塗膜を加熱硬化させるもので
ある。上記工程（４）は、上記工程（１）において形成
された塗膜の上に、上記ベース塗料及び／又は上記クリ
ヤー塗料等の上記他の塗料により塗膜が形成される場合
には、これらの塗膜を同時に加熱硬化させる場合をも含
む。

【００５３】上記加熱硬化の温度としては、１１０〜１
８０℃、好ましくは１２０〜１６０℃にて行うことによ
って、高い架橋度の硬化塗膜を得ることができる。１８
０℃を超えると、塗膜が固く脆くなり、１１０℃未満で
は硬化が充分ではない。硬化時間は硬化温度により変化
するが、１２０〜１６０℃で１０〜６０分間が適当であ
る。本発明において、他の水性塗料として、アニオン系
分散剤を含むものを使用する場合には、このアニオン系
分散剤中の対イオンとしてのアミンの化学変化や発色物
質の形成を抑制して塗膜の黄変を抑止する観点から、１
２０〜１５０℃等の比較的低温で硬化させることが好ま
しい。

【００５４】本発明の塗膜形成方法によって得られる塗
膜の膜厚は、通常３０〜３００μｍ、好ましくは５０〜
２５０μｍである。３００μｍを超えると、冷熱サイク
ル等の膜物性が低下し、３０μｍ未満であると、膜自体
の強度が低下する。

【００５５】本発明の塗膜形成方法は、通常３ウエット
１ベーク塗装方法と呼ばれる塗装方法にも適用すること
ができる。上記３ウエット１ベーク塗装方法は、中塗り
塗料、ベース塗料及びクリヤー塗料をウエットオンウエ
ットで塗装し、これら３層の塗膜を一度に加熱硬化させ
る方法であり、塗装工程短縮、コスト削減及び環境負荷
低減という優れた利点を有する方法である。しかし、そ
れぞれの塗膜は別々に加熱硬化されないために、中塗り
塗料、ベース塗料及び／又はクリヤー塗料にアニオン系
分散剤を使用した場合には、得られる塗膜が黄変すると
いう問題があったが、本発明の塗膜形成方法は、上記３
ウエット１ベーク塗装方法にも好適に使用することがで
きる。

【００５６】即ち、上記３ウエット１ベーク塗装方法
は、上記水性塗料を中塗り塗料として使用するものであ
り、更に、上記工程（１）により得られる未硬化の中塗
り塗膜の上に、水性ベース塗料を塗布して未硬化のベー
ス塗膜を形成する工程（２）、更に、その上に、クリヤ
ー塗料を塗布して未硬化のクリヤー塗膜を形成する工程
（３）を含むものであって、上記工程（４）は、上記中
塗り塗膜並びに上記ベース塗膜及び上記クリヤー塗膜を
同時に加熱硬化させるものである。本明細書中におい
て、未硬化とは、例えばプレヒートを行った後の状態を
含む概念である。上記プレヒートとは、塗布した後に例
えば室温〜約１００℃で１〜１０分間放置又は乾燥する
工程である。

【００５７】上記３ウエット１ベーク塗装方法における
工程（１）は、既に述べたように、外観向上の点から、
中塗り塗料を塗布した後、水性ベース塗料を塗布する前
に、プレヒートを行うものであることが好ましい。同様
に、上記工程（２）は、水性ベース塗料を塗布した後、
クリヤー塗料を塗布する前に、プレヒートを行う工程を
含むものであることが好ましい。

【００５８】本発明の塗膜形成方法により、上述の工程
（１）に用いる水性塗料において、溶剤型熱硬化性樹脂
を含む成分をノニオン系分散剤及び／又はカチオン系分
散剤によって水分散させて使用するので、得られる仕上
がり塗膜が黄変することなく、優れた外観を有する。本
発明の塗膜形成方法は、特に、水性中塗り塗料、水性ベ
ース塗料及びクリヤー塗料をウエット・オン・ウエット
で塗装し、得られる未硬化の３塗膜を同時に加熱硬化さ
せる３ウエット１ベーク塗装方法にも用いることがで
き、これによって、塗装工程短縮、コスト削減及び環境
負荷低減という利点を保有しつつ、塗膜の黄変防止をも
図ることができる。

【００５９】

【実施例】以下に実施例を掲げて本発明を更に詳しく説
明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるもの
ではない。部及び％は、重量部及び重量％を意味する。製造例１溶剤型ポリエステル樹脂の製造反応容器にイソフタル酸２００．０部、無水フタル酸１
７９．０部、アジピン酸１７６．０部、トリメチロール
プロパン１５０．０部、ネオペンチルグリコール２９
５．０部、ジブチルスズオキサイド２．０部を仕込み、
窒素気流中で加熱し原料を融解させた後、混合攪拌しな
がら１７０℃まで徐々に昇温した。その後更に３時間か
けて２２０℃まで昇温しながら、脱水エステル交換させ
た。酸価が１０となったところで１５０℃まで冷却し
た。更に、ヘキサヒドロフタル酸１１４．０部を加えて
１時間反応させて反応を終了した。更に、１００℃まで
冷却した後、ブチルセロソルブ１１２．０部を加えてポ
リエステル樹脂を得た。得られたポリエステル樹脂は、
樹脂固形分７０％、固形分酸価５０、水酸基価６５、Ｇ
ＰＣによって得られた数平均分子量が１００００であっ
た。

【００６０】製造例２カチオン系分散樹脂の製造攪拌機、冷却管、窒素導入管、温度計を備えた反応容器
にエポキシ当量２０３のエポトートＹＤＣＮ−７０３
（クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、東都化成社
製）１２２部、ジエタノールアミン１０部、ファーミン
Ｄ８６（炭素数１４〜１８のジアルキルアミンの混合
物、花王社製）７４部及びメチルイソブチルケトン５２
部を仕込んで、窒素雰囲気下１２０℃で１時間反応させ
た。次いで、７０℃まで冷却後、ＳＨＰ−１００（１−
（２−ヒドロキシエチルチオ）−２，３−プロパンジオ
ール、三洋化成工業社製）４８部、氷酢酸３２部及び脱
イオン水８０部を加えた。反応混合物を７０〜７５℃で
６時間保持して反応を行わせた。得られたカチオン系分
散樹脂は、樹脂固形分６０％、数平均分子量５０００、
溶解性パラメーター１０．８であった。

【００６１】製造例３ポリエステル樹脂エマルション
１の製造イオン交換水にノニオン系界面活性剤としてニューコー
ル１１２０（ポリオキシエチレンラウリルエーテル、Ｈ
ＬＢ１６．４、日本乳化剤社製）を３３．４部及びエチ
レングリコールモノ−ｎ−ヘキシルセロソルブ６部を分
散させた後、製造例１で得られたポリエステル樹脂１１
１．１部を攪拌しながら先ほどの分散液中にドロップす
ることにより、不揮発分４７．５％のノニオン系界面活
性剤で被覆されたポリエステル樹脂エマルション１を得
た。

【００６２】製造例４ポリエステル樹脂エマルション
２の製造イオン交換水にノニオン系界面活性剤としてニューコー
ル１８２０（ポリオキシエチレンステアリルエーテル、
ＨＬＢ１５．３、日本乳化剤社製）を３３．４部及びエ
チレングリコールモノ−ｎ−ヘキシルセロソルブ６部を
分散させた後、製造例１で得られたポリエステル樹脂１
１１．１部を攪拌しながら先ほどの分散液中にドロップ
することにより、不揮発分４７．５％のノニオン系界面
活性剤で被覆されたポリエステル樹脂エマルション２を
得た

【００６３】製造例５ポリエステル樹脂エマルション
３の製造イオン交換水に製造例２で得られたカチオン系分散樹脂
を５５．７部及びエチレングリコールモノ−ｎ−ヘキシ
ルセロソルブ６部を分散させた後、製造例１で得られた
ポリエステル樹脂１１１．１部を攪拌しながら先ほどの
分散液中にドロップする事で不揮発分４７．５％のカチ
オン系分散樹脂で被覆されたポリエステル樹脂エマルシ
ョン３を得た。

【００６４】製造例６ポリエステル樹脂エマルション
４の製造イオン交換水にアニオン系界面活性剤としてＳＥ−２０
Ｎ（α−｛１−［（アリルオキシ）メチル］−２−（ノ
ニルフェノキシ）エチル｝−ω−オキシエチレン硫酸エ
ステルのアンモニウム塩、旭電化工業社製）を３３．４
部及びエチレングリコールモノ−ｎ−ヘキシルセロソル
ブ６部を分散させた後、製造例１で得られたポリエステ
ル樹脂１１１．１部を攪拌しながら先ほどの分散液中に
ドロップすることにより、不揮発分４７．５％のアニオ
ン系界面活性剤で被覆されたポリエステル樹脂エマルシ
ョン４を得た

【００６５】製造例７着色顔料ペースト１の製造顔料分散樹脂としてＤｉｓｐｅｒｂｙｋ１９０（ビック
ケミー・ジャパン社製）８部、イオン交換水２９部、ル
チル型二酸化チタン３１部、硫酸バリウム３１部、タル
ク１部を予備混合した後、ペイントコンディショナー中
でガラスビーズ媒体を加え、室温で１時間混合分散し、
粒度５μｍ以下の着色顔料ペースト１を得た。

【００６６】製造例８水溶性アクリル樹脂の製造反応容器にジプロピレングリコールメチルエーテル２
３．９部及びプロピレングリコールメチルエーテル１
６．１部を加え、窒素気流中で混合攪拌しながら１２０
℃に昇温した。次いで、アクリル酸エチル５４．５部、
メタクリル酸メチル１２．５部、アクリル酸２−ヒドロ
キシエチル１４．７部、スチレン１０．０部、メタクリ
ル酸８．５部からなる混合溶液とジプロピレングリコー
ルメチルエーテル１０．０部、ｔ−ブチルパーオキシ−
２−エチルヘキサノエート２．０部からなる開始剤溶液
とを３時間にわたり並行して反応容器に滴下した。滴下
終了後、同温度で０．５時間熟成を行った。更に、ジプ
ロピレングリコールメチルエーテル５．０部及びｔ−ブ
チルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート０．３部か
らなる開始剤溶液を０．５時間にわたり反応容器に滴下
した。滴下終了後、同温度で１時間熟成を行った。次い
で、脱溶剤装置により、７０Ｔｏｒｒの減圧下に１１０
℃で溶剤を１６．１部留去した後、イオン交換水及びジ
メチルアミノエタノールを加えて、不揮発分は３１％、
固形分酸価５６、水酸基価７０の水溶性アクリル樹脂を
得た。

【００６７】製造例９着色顔料ペースト２の製造製造例８により得られた水溶性アクリル樹脂を６７．０
部、イオン交換水２３．２部、ルチル型二酸化チタン６
７．０部を予備混合した後、ペイントコンディショナー
中でガラスビーズ媒体を加え、室温で１時間混合分散
し、粒度５μｍ以下の着色顔料ペースト２を得た。

【００６８】製造例１０水性ベース塗料の配合製造例８により得られた水溶性アクリル樹脂、サイメル
２０４（メラミン樹脂、三井サイテック社製）及び製造
例９により得られた着色顔料ペースト２を使用し、固形
分配合が以下のようになるように配合し、水性ベース塗
料を得た。ルチル型二酸化チタン２０．０部水溶性アクリル樹脂５６．０部サイメル２０４２４．０部

【００６９】実施例１〜３、比較例１（塗料の製造）製造例７で得られた顔料着色ペースト
１、製造例３〜６で得られたポリエステル樹脂エマルシ
ョン１〜４、及び、メラミン樹脂としてヘキサメトキシ
メチロールメラミン（ＨＭＭＭ、商品名：サイメル２３
５、三井サイテック社製）を表１の通りの固形分配合に
なるように配合して、中塗り塗料を得た。

【００７０】（塗装方法）リン酸亜鉛処理したダル鋼板
に、パワートップＵ−５０（カチオン電着塗料、日本ペ
イント社製）を、乾燥塗膜が２０μｍとなるように電着
塗装し、１６０℃で３０分間焼き付け、この上に予め希
釈されたオルガＰ−２（メラミン硬化型ポリエステル樹
脂系中塗り、日本ペイント社製）を乾燥膜厚３５μｍと
なるようにエアスプレーで２ステージ塗装し、１４０℃
で３０分間焼き付け、塗膜を得た。次いで、下記の２通
りの方法により黄変性評価のための塗装を更に行った。

【００７１】１．黄変性（１）得られた塗膜の上に、表１に示すように各中塗り塗料を
エアスプレー塗装にて乾燥膜厚が５０μｍとなるように
塗装し、１８０℃で６０分間焼き付けた。

【００７２】２．黄変性（２）得られた塗膜の上に、表１に示すように各中塗り塗料を
エアスプレー塗装にて乾燥膜厚が２０μｍとなるように
塗装し、８０℃で５分間焼き付けた後、ベース塗料とし
て製造例１０で得られた水性ベース塗料をエアスプレー
塗装にて乾燥膜厚が２０μｍとなるように塗装し、８０
℃で５分間焼き付けた。更にその塗板にクリヤー塗料と
してマックフローＯ−１８０１Ｗクリヤー（日本ペイ
ント社製）をエアスプレー塗装にて乾燥膜厚が５０μｍ
となるように塗装した後、１４０℃で３０分間又は１６
０℃で６０分間焼付けを行った。

【００７３】（黄変評価方法）上記黄変性（１）及び
（２）の塗装方法により得られた塗膜のｂ値を色差計
（ＳＭカラーコンピューターＳＭ−４、スガ試験機社
製）を用いて測定した。ｂ値が大きいほど黄色味が強
い。結果を表１に示す。

【００７４】

【表１】

【００７５】表１から、アニオン系分散剤によって水分
散させたポリエステル樹脂を使用する比較例１では、得
られた塗膜は黄変が認められたが、ノニオン系分散剤又
はカチオン系分散剤によって水分散させたポリエステル
樹脂を使用する実施例１〜３では、何れの焼き付け条件
下においても得られる塗膜の黄変は上記比較例よりも抑
止された。実施例１〜３においては、ベース塗膜に塩基
性物質が含まれているため、１６０℃６０分間の焼付け
条件では塗膜が黄変しやすいことから、比較的低温での
焼き付け硬化が好ましいこともわかった。

【００７６】

【発明の効果】本発明の塗膜形成方法は、上述の構成か
らなるので、水性塗料を塗布して得られる塗膜を加熱硬
化させる工程からなる塗膜形成方法、特に３ウエット１
ベーク塗装方法において、塗膜が黄変することなく、優
れた外観を有する塗膜を形成することができる。このた
め、本発明の塗膜形成方法は、特に、自動車車体等の車
両塗装に好適に使用することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｃ０９Ｄ 201/00 Ｃ０９Ｄ 201/00 Ｆターム(参考） 4D075 AE12 BB26Z BB89X CA04 CA32 CA33 CA38 CA48 CA50 CB06 DA06 DB02 DB05 DB06 DB07 DC12 DC13 EA06 EA07 EA10 EA43 EB13 EB22 EB32 EB33 EB35 EB36 EB37 EB38 EB45 EB52 EC11 EC31 EC54 4J038 DD001 KA09 MA08 PA19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被塗装物上に、水性塗料を塗布して塗膜
を形成する工程（１）、及び、前記塗膜を加熱硬化させ
る工程（４）を含む塗膜形成方法であって、前記水性塗
料は、溶剤型熱硬化性樹脂を含む成分をノニオン系分散
剤及び／又はカチオン系分散剤によって水分散させたも
のを含有するものであることを特徴とする塗膜形成方
法。
【請求項２】被塗装物は、予め電着塗膜が形成されて
いるものであり、水性塗料は、中塗り塗料として使用す
るものであり、塗膜形成方法は、工程（１）の後に、更
に、前記工程（１）により得られる未硬化の中塗り塗膜
の上に、水性ベース塗料を塗布して未硬化のベース塗膜
を形成する工程（２）、更に、その上に、クリヤー塗料
を塗布して未硬化のクリヤー塗膜を形成する工程（３）
を含むものであって、工程（４）は、前記中塗り塗膜並
びに前記ベース塗膜及び前記クリヤー塗膜を同時に加熱
硬化させるものである請求項１記載の塗膜形成方法。
【請求項３】溶剤型熱硬化性樹脂は、ポリエステル樹
脂である請求項１又は２記載の塗膜形成方法。
【請求項４】溶剤型熱硬化性樹脂を含む成分には、更
に硬化剤が含まれるものである請求項１、２又は３記載
の塗膜形成方法。
【請求項５】ノニオン系分散剤及び／又はカチオン系
分散剤の含有量は、溶剤型熱硬化性樹脂を含む成分並び
に前記ノニオン系分散剤及び／又は前記カチオン系分散
剤の合計量に対して固形分基準で２〜５０重量％である
請求項１、２、３又は４記載の塗膜形成方法。
【請求項６】溶剤型熱硬化性樹脂の数平均分子量は、
１０００〜３００００である請求項１、２、３、４又は
５記載の塗膜形成方法。
【請求項７】溶剤型熱硬化性樹脂を含む成分には、更
に顔料が含まれるものである請求項１、２、３、４、５
又は６記載の塗膜形成方法。
【請求項８】請求項１、２、３、４、５、６又は７記
載の塗膜形成方法により形成されてなる塗膜。
【請求項９】溶剤型熱硬化性樹脂を含む成分をノニオ
ン系分散剤及び／又はカチオン系分散剤によって水分散
させたものを含有することを特徴とする水性塗料組成
物。
【請求項１０】溶剤型熱硬化性樹脂は、ポリエステル
樹脂である請求項９記載の水性塗料組成物。