JP2587853B2 - 塗膜形成法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は鋼板、特に自動車車体などの外板に耐チッ
ピング性、防食性および物理的性能などがすぐれた複合
塗膜を形成する方法に関する。

従来の技術およびその問題点 自動車外坂部の塗装において、塗膜の耐久性の問題、
特に衝撃剥離による美感性低下および外坂基材である鋼
板の腐食の進行は問題が重視されつつある。例えば欧米
の寒冷地域等では冬季自動車道路の路面凍結を防止する
ために比較的粗粒に粉砕した岩塩を多量混入した砂利を
敷くことが多く、この種の道路を走行する自動車はその
外板部において車輪で跳ね上げられた岩塩粒子や小石が
塗膜面に衝突し、その衝撃により塗膜が局部的に鋼板面
から全部剥離する現象、いわゆる“チッピングはくり”
を起こすことが屡々ある。この現象により、車体外板面
の被衝撃部の鋼板面が露出し、すみやかに発錆すると共
に腐食が進行する。通常、チッピングによる塗膜の剥離
は車体底部および足まわり部に多く約半年〜１年で局部
的腐食がかなり顕著になることが知られている。

自動車外板の複合塗膜は一般的には化成処理した鋼板
面に、電着塗膜−中塗り塗膜（省略されることもある）
−上塗り塗膜で形成されている。耐チッピング性の改良
は、これらの化成処理、電着、中塗りおよび上塗りの各
塗膜で種々検討がなされているが未だ十分な方法が見出
されていない。また、最近はチッピング性を改良するた
めに電着−中塗り両塗膜間にSGC（ストーンガードコー
ト）塗料を塗装することもある。SGC塗料は最大約100μ
程度の膜厚に塗装でき、柔軟な塗膜を形成するが、耐チ
ッピング性は実用上十分といえず、さらに該塗料自体の
塗装工程が必要となり、全体的にみて工程が増加するな
どの課題を有している。また、該SGD塗料を100μ以上に
塗装して耐チッピング性をさらに改良しようとしてもワ
キ、タレが生じて期待出来ない。

問題点を解決するための手段 本発明者は上記問題を解決するために鋭意研究を重ね
た結果、上記複合塗膜のいずれかの層間に特定の物理的
性質を有する感圧接着型フィルムを貼着することによっ
て耐チッピング性を顕著に改良でき、さらに防食性、物
理的性能なども向上することを見い出した。

すなわち、本発明は電着塗料および上塗り塗料、また
は電着塗料、中塗り塗料および上塗り塗料を塗装してな
る複合塗膜において、これらの塗膜層間のいずれかに、
伸び率が100〜1000％の膜厚80〜500μ（ミクロン）の感
圧接着型のフィルムを介在させてなることを特徴とする
塗膜形成法に関する。

本発明の特徴は、電着塗膜、中塗り塗膜（省略するこ
ともある）および上塗り塗膜のいずれかの塗膜層間に上
記感圧接着フィルム（以下、「感圧フィムル」と略称す
ることがある）を介在せしめ、つまり、両塗装間に感圧
フィルムをサンドウィッチ状にはさみこんでいるところ
にある。その結果、通常の塗装系で形成した複合塗膜は
当然ながら、SGC塗料を塗装してなる複合塗膜と比較し
ても耐チッピング性を著しく改良できた。その理由は明
白にされていないが、本発明で用いる感圧フィルムは、
SGC塗膜に比べて伸び率が大きく、しかもその片面に粘
着剤層を有していることによるものと思われる。

すなわち、感圧フィルムは基材フィルムと粘着剤層と
から構成されており、基材フィルムはSGC塗膜に比べて
伸び率が大きく、可とう性が大きいために、本発明によ
って形成した塗膜に小石などが猛烈なスピードで衝突し
ても該基材フィルムによって衝突した小石などをはじき
飛ばすように機能し、かつ、衝突エネルギーは粘着剤層
に吸収されるものと推察される。したがって、感圧フィ
ルムに代えて、基材フィルム単独もしくは粘着剤層単独
では本発明の目的が達成できない。

このように、耐チッピング性が顕著に改良された結
果、チッピング剥れによって生じていた美観性低下、防
錆性劣化などの欠陥が殆ど解消され、さらに物理的性能
例えば、耐衝撃性なども改良された。

また、本発明では感圧フィルムを貼着するので、従来
のSGC塗料などを塗装したものと比べて、新たな塗装装
置が不用、マスキング（塗装しない部分をかくす）不
用、塗装工数の削減等が可能となり、コスト低下になっ
た。又、SGC塗料には有機溶剤は必須であるが、感圧フ
ィルムには殆どもしくは全く含まれておらず公害安全衛
生面からも有利である。

次ぎ本発明の塗膜の形成方法について詳細に説明す
る。

鋼板： 本発明の方法によって複合塗膜を形成しうる鋼板（被
塗物）は、導電性金属であって、電着塗装することが可
能な金属表面を有する素材であれば、その種類は何ら制
限を受けない。例えば、鉄、銅、アルミニウム、スズ、
亜鉛など、ならびにこれらの金属を含む合金、およびこ
れらの金属、合金のメッキもしくは蒸着製品などの素材
があげられ、具体的にはこれらの素材を用いてなる乗用
車、トラック、バス、オートバイなどの車体外坂ならび
にその部品および電気製品、建材などが包含される。該
鋼板は電着塗料を塗装するに先立って、その表面をあら
かじめリン酸塩もしくはクロム酸塩などで化成化処理し
ておくことが好ましい。

電着塗料： 上記鋼材に塗装するための電着塗料は、それ自体既知
の任意のカチオン型およびアニオン型電着塗料を使用す
ることができる。

カチオン型電着塗料としては、例えば、エポキシ系、
ウレタン系、アクリル系、ポリオレフィン系などのポリ
マーを主骨格とするものがあげられ、アニオン型電着塗
料としては、例えば、マレイン化油系樹脂、ポリブタジ
エン系樹脂、エポキシエステル系樹脂、アクリル系樹脂
などを主成分とするものがあげられる。

感圧フィルム： 基材フィルムの片面に粘着剤を塗布してなる。基材フ
ィルムは、伸び率が100〜1000％、好ましくは200〜800
％であって、しかも、膜厚が80〜500μ、好ましくは100
〜400μの合成樹脂フィルムを使用する必要がある。伸
び率は衝突した小石等をはじき飛ばす機能を有し、鋼板
まで達する傷の発生を防止するために重要な因子であり
100％より小さい伸び率では耐チッピング性改良効果は
小さい。又、1000％より大きくなると耐チッピング性改
良効果はあるが伸びすぎるため被貼着面上の決められた
位置に貼り付けるのが困難になり、フィルム自身もシワ
が生じるため貼り付け作業性が問題となる。膜厚が80μ
より薄くなると小石等の衝撃エネルギー吸収能が小さ
く、鋼板素地まで達する傷が発生しやすく耐チッピング
性の改良効果は小さい。又500μより大きくなると上塗
り塗装後も肉厚になり仕上り外観上好ましくない。

基材フィルムは、前記特性値を有していればいずれの
組成でもよく、例えば、ポリオレフィン（例えばポリエ
チレン、ポリプロピレン）、ポリカーボネート、ポリス
チレン、ポリエステル、ナイロン、塩化ビニリデン、ポ
リ塩化ビニル、ポリウレタン等が挙げられるが、このう
ち特に好ましいものはウレタン系、塩化ビニル系のフィ
ルムである。

粘着材は基体フィルムの片面に粘着剤層を形成するた
めに用いられ、常温において粘着性を呈するもので、具
体的にはゴム系、アクリル系、シリコーン系、ビニル系
が挙げられ特にゴム系、アクリル系が好ましい。

基体フィルムの片面に形成せしめる粘着剤層の厚さは
10〜80μ、特に20〜50μの範囲が好ましい。

感圧フィルムは着色しない透明膜でも又顔料等を含む
着色されたものでもよい。又、感圧フィルム上を印刷に
より着色される場合も考えられる。

基材フィルムの厚さは、ニューメイト・デジタルマイ
クロメータＭ−30（ソニーマグネスケール（株）製、商
品名）を用いて測定した。

基材フィルムの伸び率は基材フィルムを厚さ80〜500
μ、巾25mm、長さ100mmの大きさに調製し、20℃におい
て、万能引張試験機（島津製作所オートグラフＳ−Ｄ
型）を用いて長さ方向に引張速度300mm/分で測定した。

中塗り塗料：これまで上塗り塗料の塗装に先立って、塗
装されているそれ自体すでに公知の塗料であって、例え
ばアクリル樹脂、アルキド樹脂又はポリエステル樹脂な
どの基本樹脂にアミノ樹脂やポリイソシアネート化合物
（ブロック化物も含む）などを硬化剤を併用してなる熱
硬化性樹脂組成物を主成分とする塗料で、有機溶液型、
非水分散液型、水性型、粉体型などの形態で用いられ
る。

上塗り塗料：最上層に塗装する塗料で、平滑性、鮮映
性、耐候性などのすぐれたものが使用でき、例えば、ア
クリル樹脂、ポリエステル樹脂もしくはアルキド樹脂な
どの基体樹脂にアミノ樹脂やポリイソミアネート化合物
（ブロック化物も含む）などの硬化剤を配合してなる熱
硬化性樹脂組成物を主成分とするそれ自体すでに公知の
有機溶液型、非水分散液型、水性型、粉体型の塗料が使
用できる。

該上塗り塗料に関し、着色顔料を配合してなるソリッ
ドカラータイプ、メタリック顔料を配合してなるメタリ
ックタイプ、これらの顔料を全くもしくは殆ど含まない
クリヤータイプに分類でき、これらのタイプを目的に応
じて任意に選択、組み合わせて用いられる。

塗膜形成法：上記各塗料および感圧フィルムを用いて本
発明の目的とする耐チッピング性などのすぐれた複合塗
料は、例えば、次に示す方法があげられる。

（１）電着塗装→焼付→感圧フィルム貼着→ 上塗り塗装→焼付 （２）電着塗装→焼付→感圧フィルム貼着→ 中塗り塗装→焼付→塗り塗装→焼付 （３）電着塗装→焼付→中塗り塗装→焼付→ 感圧フィルム貼着→上塗り塗装→焼付 本発明では上記方法のうち、特に（２）が好ましい。

電着塗装はアニオン型、カチオン型のいずれも通常の
条件で行なうことができ、塗装後、水洗することが好ま
しい。膜厚は硬化塗膜に基いて15〜35μが適しており、
150〜180℃に加熱して塗膜を焼付硬化させる。

感圧フィルムは上記工程からも明らかなように電着塗
膜および（または）中塗り塗膜の硬化塗面に貼着せし
め、かつ該フィルムは自動車車体のチッピングはがれが
発生しやすい部分、例えば車体底部、足まわり部、サイ
ドシル、リアフェンダー、フロントエプロンなどの部分
に貼着することが好ましい。

感圧フィルムを貼着するにあたって、その操作を容易
にするために、あらかじめ、基材フィルムの片面に粘着
剤を塗布してなる該感圧フィルムの粘着剤層面に離型紙
を、一方基材フィルム面にはアプリケーションフィルム
をそれぞれ粘着しておくことが好ましい。すなわち、離
型紙およびアプリケーションフィルムを貼着した感圧フ
ィルムを貼着する部分の形状や大きさに基いて所定の形
状に裁断してから離型紙を剥し、目的とする部分に貼着
する。貼着は気泡がまきこんだり、シワが発生したりし
ないようにすることが好ましい。貼着後、アプリケーシ
ョンフィルムを剥すことによって貼着作業が完了する。
離型紙およびアプリケーションフィルムとしてはそれ自
体すでに公知のものが使用できる。

中塗り塗装は省略されることもあるが、貼着した感圧
フィルム面もしくは硬化電着塗面に塗装する。塗装法は
特に制限されず、例えばスプレー塗装や静電塗装などが
好適で、膜厚は硬化塗膜に基いて15〜35μが好適で、13
0〜160℃に加熱して硬化させることが好ましい。

上塗り塗装は、硬化中塗り塗面もしくは貼着した感圧
フィルム面に塗装する。塗装法は特に制限されず、例え
ばスプレー塗装や静電塗装などが好適である。

上塗り塗装にはソリッドカラー仕上げとメタリック仕
上げとがある。まず、ソリッドカラー仕上げは、上塗り
塗料としてソリッドカラー塗料を塗装し、焼付けるのが
一般的であるが、焼付後もしくは焼付けせずにクリヤー
塗料をさらに塗装してから焼付けて仕上げる２コート方
式も可能である。また、メタリック仕上げは、上塗り塗
料としてメタリック塗料を塗装し、焼付けせずに、又は
焼付けてからさらにクリヤー塗料を塗装し、焼付ける２
コート仕上げが好ましい。

これらの上塗り塗装仕上げにおいて、ソリッドカラー
塗料、メタリック塗料の塗装膜は15〜30μ、クリヤー塗
料の膜厚は20〜40μが適しており、焼付け温度は120〜1
50℃が適している。

実施例 以下に実施例，比較例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明する。

Ｉ 試料の調製 （１）鋼板： ボンデライト＃3030（日本パーカーライジン（株）
製、リン酸亜鉛系金属表面処理剤）で化成処理した鋼板
（大きさ300×90×0.8mm）。

（２）電着塗料： （Ａ）カチオン型電着塗料：ポリアミド変性エポキシ樹
脂／ブロックイソシアネート化合物をビヒクル成分と
し、酢酸で中和してなる不揮発分含有率が20重量％、pH
が6.5のカチオン電着塗料。

（３）感圧フィルム ウレタン系樹脂の基材フィルムの片面にアクリル系樹
脂の粘着剤を塗布（膜厚30μ）してなり、粘着剤層側に
は離型紙、基材フィルム側にはアプリケーションフィル
ムをあらかじめ貼着してある。基材フィルムの膜厚およ
びその伸び率は第１表のとおりである。

（４）中塗塗料： （Ａ）短油性アルキド樹脂系塗料 多塩基酸成分として無水フタル酸、テレフタル酸を主
に用いた大豆油変性アルキド樹脂（油長:15％、水酸基
価:80、酸価:15）75重量％とブチルエーテル化メチルメ
ラミン樹脂25重量％（固形分比）とからなるビヒクル成
分100重量部あたり、顔料（チタン白）を100重量部配合
してなる中塗塗料。

（５）上塗塗料： （Ａ）オイルフリーアルキド樹脂系ソリッドカラー塗料 多塩基成分として無水フタル酸、無水トリメリット酸
を主に用いたオイルフリーアルキド樹脂（水酸基価:8
0、酸価:10）70重量％とブチルエーテル化メチルメラミ
ン樹脂30重量％とからなるビヒクル成分100重量部あた
り顔料（チタン白）を100重量部配合してなる。

（Ｂ）アクリル樹脂系メタリック塗料 メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−
ブチルメタクリレートおよびヒドロキシエチルメタクリ
レートからなる共重合体（数平均分子量：約30,000、水
酸基価:100）75重量％とブチル化メラミン樹脂25重量％
とからなるビヒクル成分にアルミニウム粉末ペーストを
添加してなる有機溶液型メタリック塗料。

（Ｃ）アクリル樹脂系クリヤー塗料 エチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、
スチレンおよびヒドロキシエチルアクリレートからなる
共重合体（数平均分子量：約15,000、水酸基価:100）70
重量％とブチル化メラミン樹脂30重量％とを主成分とす
る有機溶液型クリヤー塗料。

II 実施例、比較例 上記Ｉで調整した試料を用いて以下の方法で塗板を作
成した。

鋼板にカチオン型電着塗料を浴温度28℃、負荷電圧約
250V,180秒間通電し、膜厚20μに塗装した。そして水洗
後170℃−20分焼付けた。

その後、前記の感圧フィルム（Ａ）−（Ｆ）を貼り付
ける。

次に中塗り塗料をエアースプレーで膜厚25〜30ミクロ
ン塗装し、140℃−20分焼付ける。（中塗り塗料はシン
ナーでフォードカップNo.4で23秒に粘度を調整する。） そして上塗り塗料を塗装する。上塗り塗料（Ａ）はシ
ンナーでフォードカップNo.4で23秒に粘度を調整してか
ら、エアースプレーで25〜30ミクロンになるように塗装
し、140℃−20分焼付ける。

上塗り塗料（Ｂ），（Ｃ）については、（Ｂ）をシン
ナーでフォードカップNo.4で18秒に粘度調整し、エアー
スプレーで15ミクロンになるように塗装し、焼付けるこ
となく、シンナーでフォードカップNo.4で23秒に粘度を
調整した（Ｃ）を25〜30ミクロンになるようにエアース
プレーで塗装し、140℃−20分で両塗膜を同時に焼付け
た。

これらの具体的な塗装工程および性能試験結果は第２
表のとおりである。

III 性能試験結果 上記の実施例および比較例において塗装した塗板を用
いて塗膜性能試験を行なった。その結果を後記の第２表
に示す。

［試験方法］ （＊１）耐チッピング性： 試験機器:Q−Ｇ−Ｒグラペロメーター（Ｑパネル会社
製品） 吹付けられる石：直径約15〜20m/mの砕石 吹付けられる石の容量：約500ml 吹付けエアー圧力：約4kg/cm² 試験時の温度：約−10℃ 断熱性容器にメタノールとドライアイスを入れて温度
を−10℃以下に設定し、その内部に試験片を入れて−10
℃に調整した。試験片を保持台にとりつけ、約4kg/cm²
の吹付けエアー圧力で約500mlの砕石粒を試験片に発射
せしめた後、その塗面状態および耐塩水噴霧性を評価し
た。塗面状態は砕石粒発射終了後の塗面を目視観察した
結果であり、下記の基準で評価し、また、耐塩水噴霧性
は試験片をさらにJIS Z2371によって1080時間、塩水噴
霧試験を行ない、次いで塗面に粘着したセロハンテープ
貼着し、急激に剥離した後の被衝撃部からの発錆の有
無、塗膜ハガレなどを観察した。

塗面状態 ◎（良）：上塗塗膜の一部に砕石粒の衝撃によるキズが
極く僅か認められる程度で、電着塗膜の剥離は全く認め
られない。

△（やや不良）：上塗および中塗塗膜に砕石粒の衝撃に
よるキズが多く認められ、しかも電着塗膜の剥れも散見
される。

×（不良）：上塗および中塗塗膜の大部分が剥離し、被
衝撃部およびその周辺を含めた被衝撃部の電着塗料が剥
離。

耐塩水噴霧性 ◎：サビ発生なし。上塗塗膜ハガレ少し発生。

△：サビ発生少し。中塗塗膜ハガレ発生。

×：サビ発生著しい。鋼板露出。

（＊２）仕上り性 目視で仕上り外観を観察する。

◎（良） フィルムを貼り付けても塗膜欠陥はなく良好
な外観である。

△ 肌アレが少しある。

×（不良） 肌アレが著しい。又、ハジキ、ピンホー
ル、色ムラ等の欠陥が認められる。

（＊３）付着性： JIS K5400−1979 6.15に準じて塗膜に大きさ1mm×1mm
のゴバン目を100個作り、その表面に粘着セロハンテー
プを貼着し、急激に剥した後の塗面を評価する。

◎（良） 全く剥離なし △ 20％〜49％程度剥離する ×（不良） 50％以上剥離する。

（＊４）耐衝撃性： JIS K5400−1979 6.13.3B法に準じて、０℃の雰囲気
下において行なう。重さ500gのおもりを30cmの高さから
落下して塗膜の損傷を調べる。

◎（良） キレツを含む剥離なし。

△ キレツが少しある。

×（不良） キレツ、剥離が認められる。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電着塗料および上塗り塗料、または電着塗
   料、中塗り塗料および上塗り塗料を塗装してなる複合塗
   膜において、これらの塗膜層間のいずれかに、伸び率が
   100〜1000％の膜厚80〜500μの感圧接着型フィルムを介
   在させてなることを特徴とする塗膜形成法。