JP4517646B2 - 自動車ボディの塗装方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車ボディ等に適用して好ましい塗装方法に関し、特に中塗り塗料と上塗り塗料とをウェットオンウェットで塗装し、これを同時に硬化させる塗装方法に関する。

自動車ボディの塗装系は、エポキシ系樹脂を主剤とする電着塗料などが適用される下塗り塗装と、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、アルキド樹脂を主剤とする中塗り塗料と、同じくポリエステル系塗料、アクリル樹脂、アルキド樹脂を主剤とする上塗り塗料の３種の塗料を用い、下塗り塗装を施したのちこれを焼き付け、硬化した下塗り塗膜の上に中塗り塗装を施したのちこれを焼き付け、硬化した中塗り塗膜の上に上塗り塗装を施したのちこれを焼き付けることで完成する、いわゆる３コート３ベーク系の塗装方法が採用されている。

ところが、こうした３コート３ベーク塗装系では、下塗り塗装工程、中塗り塗装工程及び上塗り塗装工程のそれぞれに乾燥炉が必要とされるので、乾燥炉を設置するための広い工程スペースが必要となり、また乾燥炉で消費されるエネルギが自動車の生産コストに反映するといった問題があった。

そこで、これら３つの工程に設けられた乾燥炉を２つ以下に減じて上記問題を解決するために、中塗り塗装と上塗り塗装をウェットオンウェットで塗装したのち、これらを同時に一つの乾燥炉で焼き付け硬化させることが検討されている。

しかしながら、中塗り塗装と上塗り塗装とをウェットオンウェットで塗装し、これらを同時に焼き付ける塗装系では、未硬化状態の中塗り塗膜の表面に上塗り塗料を塗布したときに、上塗り塗料中に含まれる溶剤が中塗り塗膜中に移行し、中塗り塗膜と上塗り塗膜の境界部分が混合され（この現象を混層ともいう。）、その結果、鮮映性に代表される上塗り塗膜の平滑性が低下するといった問題があった。

本発明は、中塗り塗膜と上塗り塗膜とをウェットオンウェットで塗装したのちこれらを同時に硬化させる場合に中塗り塗膜層と上塗り塗膜層との混層を防止できる自動車ボディの塗装方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によれば、自動車ボディに少なくとも中塗り塗膜層を形成する工程と上塗り塗膜層を形成する工程を有する自動車ボディの塗装方法であって、前記自動車ボディに中塗り塗料を塗布する中塗り塗料塗布工程と、前記中塗り塗料塗布工程で塗布を完了した未硬化の中塗り塗膜層の表面に、当該中塗り塗膜層の硬化を促進させる硬化触媒を塗布し、前記中塗り塗膜層の表面のみを硬化させる硬化触媒塗布工程と、前記硬化触媒塗装工程で硬化触媒が塗布された中塗り塗膜層の表面に上塗り塗料を塗布する上塗り塗料塗布工程と、前記中塗り塗膜層と前記上塗り塗料塗布工程で塗布された上塗り塗膜層とを同時に硬化させる中・上塗り硬化工程と、を有することを特徴とする自動車ボディの塗装方法が提供される。

本発明では、中塗り塗料を塗布して上塗り塗料を塗布する前に、塗布を完了した未硬化状態の中塗り塗膜層の硬化を促進させる硬化触媒を塗布して表面のみを硬化させるので、中塗り塗膜層の表面が硬化し、この表面硬化膜の存在により、上塗り塗料を塗布したのちに上塗り塗料の溶剤が中塗り塗膜層内に移行するのを防止できる。これにより、中塗り塗膜層と上塗り塗膜層との境界部分に混層が生じることがなく、上塗り塗膜の平滑性が向上することになる。

発明の実施の形態

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明に係る自動車ボディの塗装方法は、中塗り塗膜層と上塗り塗膜層とをウェットオンウェットで塗装し、これら中塗り塗膜層と上塗り塗膜層とを同じ乾燥炉で同時に硬化させる工程を有する塗装方法であればよい。代表的な実施形態を以下に説明するが、本発明に係る自動車ボディの塗装方法はこれらの実施形態にのみ限定される趣旨ではなく、したがって、これらの実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

本実施形態に係る積層塗膜は、図２に示すように被塗物である自動車ボディ１０１の表面に形成された電着塗膜層１０２と、この電着塗膜層１０２の表面に形成された中塗り塗膜層１０３と、この中塗り塗膜層１０３の表面に形成されたベース塗膜層１０４と、このベース塗膜層１０４の表面に形成されたクリヤ塗膜層１０５とから構成されている。

被塗物である自動車ボディ１０１としては、鋼板やアルミニウム板などの各種金属材料製部材のほか、プラスチック製部材も適用することができ、自動車ボディの外板や内板が塗装対象部位となる。この自動車ボディ１０１を図１に示す前処理工程１に搬入し、ここでアルカリ洗浄液などを用いて自動車ボディ１０１に付着した油分を脱脂洗浄したのち、自動車ボディ１０１の表面にリン酸亜鉛の化成皮膜を形成する。

次いで、化成皮膜が形成された自動車ボディ１０１は、図１に示す電着塗料塗布工程２に搬入され、ここでカチオン型電着塗料又はアニオン型電着塗料が満たされた電着槽に自動車ボディ１０１を浸漬し、自動車ボディ１０１と電着塗料との間に所定の電圧を印加することで、電気泳動作用により未硬化の電着塗膜層１０２が自動車ボディ１０１の表面に形成される。続く電着水洗工程３では、自動車ボディ１０１の表面に付着した余分な電着塗料を、工業用水や純水を用いてスプレーやディッピングすることで洗い流すとともに、洗い流された電着塗料を回収して再利用する。

次いで、電着水洗工程３を終了した自動車ボディ１０１を、電着硬化工程４である電着乾燥炉に搬入し、たとえば１６０℃〜１８０℃で１５分〜３０分焼き付けることで硬化した電着塗膜層１０２が得られる。自動車ボディ１０１の仕様や部位によっても相違するが、電着塗膜層１０１の膜厚はたとえば１０〜４０μｍである。

中塗り塗膜層１０３は、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、塩ビ酢ビ共重合樹脂、ウレタン樹脂、セルロース樹脂などを主成分とし、これに着色材や添加剤を添加してなる熱硬化型塗料又は常温硬化型塗料もしくは２液硬化型塗料であって、この塗料を溶剤で希釈したものをスプレー塗装ガンや回転霧化式塗装ガンなどの塗装機を用いて電着塗膜層１０２の表面に塗装する。

図3は、本実施形態に係る中上塗り塗装ブース５０及び中上塗り乾燥炉１００を示す平面図であり、被塗物である自動車ボディBは図の左からブース内に搬入され、フロアコンベアCによって図の右方向に定速で搬送される。中上塗りブース５０と中上塗り乾燥炉１００との間の９９は中塗り塗料及び上塗り塗料を塗布した後のセッティング室である。

中上塗り塗装ブース５０の入口にはボディBのワイピングを行うための準備室が設けられ、その次に、ボディBの主として水平部を塗装するためのレシプロ塗装機とボディBの主として垂直部を塗装するための左右一対のレシプロ塗装機とを有する中塗り塗装機６１が設けられている。同図に示す例では、この塗装機が１ステージ設けられている。各レシプロ塗装機の先端には、上述した回転霧化式塗装ガン又はスプレー塗装ガンが装着され、ここからボディBに向かって中塗り塗料が噴霧される。

図1に戻り、中塗り塗料を塗布したらこれに続いて、硬化触媒塗布工程７にて、未硬化の中塗り塗膜層１０３の表面に、当該中塗り塗膜層１０３の硬化を促進させる硬化触媒を塗布する。ここで塗布される硬化触媒は、中塗り塗料がメラミン系樹脂塗料である場合には無機酸系触媒や有機酸系触媒を挙げることができ、中塗り塗料がウレタン系樹脂塗料である場合にはＤＢＴＬ（ジブチル・チン・ジ・ラウレート）などの硬化触媒を挙げることができる。

この硬化触媒の塗布方法は、未硬化の中塗り塗膜層１０３の表面が次に塗布される上塗り塗料と混層しない程度であれば十分であり、塗布方法は特に限定されない。本実施形態では、回転霧化式塗装ガンのシェーピングエアーを利用して、このシェーピングエアーに硬化触媒を吸引し、霧状に塗布する。図３に示す塗装機７１は回転霧化式塗装ガンが装着された水平部用レシプロ塗装機と垂直部用レシプロ塗装機とを有する塗装機であり、図4はそのうちの一つの回転霧化式塗装ガン７１１を示す。

この回転霧化式塗装ガン７１１は、高速回転するベルカップ７１２を備え、通常の中塗り塗料や上塗り塗料を塗布する際には図外の塗料供給装置からこのベルカップ７１２に塗料が供給されるが、本硬化触媒塗布工程７に設けられた塗装機７１は硬化触媒をシェーピングエアーに混入させて塗布するのみで足りるのでベルカップ７１２への塗料供給は行わない。その代わりに、ベルカップ７１２の外周に設けられたシェーピングエアーの吐出口へ当該エアーを供給するエアー供給源７１３の途中に混合弁７１５を設け、硬化触媒供給源７１４から供給される硬化触媒をエアーに混入させ、これをシェーピングエアーの吐出口から吐出する。これにより、硬化触媒は未硬化の中塗り塗膜層１０３の表面に塗布され,表面のみを硬化させることになる。

図１に戻り、硬化触媒を塗布したら１〜２分程度のフラッシュオフをおいて、次の上塗りベース塗料塗布工程８にてボディBの内外板に上塗りベース塗料を塗布する。上塗りベース塗料は、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、塩ビ酢ビ共重合樹脂、ウレタン樹脂、セルロース樹脂などを主成分とし、これに着色材、光輝材、各種添加剤を添加してなる熱硬化型塗料又は常温硬化型塗料もしくは２液硬化型塗料であって、この塗料を溶剤で希釈したものをスプレー塗装ガンや回転霧化式塗装ガンなどの塗装機を用いて中塗り塗膜層１０３の表面に塗装することで上塗りベース塗膜層１０４が形成される。自動車ボディ１０１の仕様や部位によっても相違するが、上塗りベース塗膜層１０４の膜厚はたとえば１０〜３０μｍである。

上塗りベース塗料塗布工程８は、図３に示すようにボディBの主として水平部を塗装するためのレシプロ塗装機とボディBの主として垂直部を塗装するための左右一対のレシプロ塗装機とを有する中塗り塗装機８１を２ステージ配設することで構成することができる。なお、上塗り塗膜がソリッド系塗膜である場合にはこの上塗りベース塗料塗布工程８の塗装機８１は回送となる。

上塗りベース塗料を塗布したら１〜２分程度のフラッシュオフをおいて、次のクリヤ塗料塗布工程９にてボディBの内外板にクリヤ塗料を塗布する。クリヤ塗料は、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、塩ビ酢ビ共重合樹脂、ウレタン樹脂、セルロース樹脂などを主成分とし、これに各種添加剤を添加してなる熱硬化型塗料又は常温硬化型塗料もしくは２液硬化型塗料であって、この塗料を溶剤で希釈したものをスプレー塗装ガンや回転霧化式塗装ガンなどの塗装機を用いて上塗りベース塗膜層１０４の表面に塗装することで透明のクリヤ塗膜層１０５が形成される。自動車ボディ１０１の仕様や部位によっても相違するが、クリヤ塗膜層１０５の膜厚はたとえば１０〜４０μｍである。

クリヤ塗料を塗布したら、セッティング室９９を通過させることで数分の静置を経たのちボディBを中上塗り乾燥炉１００に搬入し、先に塗布して形成した中塗り塗膜層１０３、上塗りベース塗膜層１０４及びクリヤ塗膜層１０５を、同時に、たとえば１２０℃〜１６０℃で１０分〜３０分焼き付ける（中上塗り硬化工程１０）。

本実施形態では、中塗り塗料塗布工程６と上塗りベース塗料塗布工程８の間に、未硬化状態の中塗り塗膜層１０３の表面の硬化を促進させる硬化触媒を塗布するので、中塗り塗膜層１０３の表面が硬化し、この表面硬化膜の存在により、上塗りベース塗料を塗布したのちに上塗りベース塗料の溶剤が中塗り塗膜層１０３内に移行するのを防止できる。これにより、中塗り塗膜層１０３と上塗りベース塗膜層１０４との境界部分に混層が生じることがなく、積層塗膜の平滑性が向上することになる。

以下、本発明をさらに具体化して説明する。

実施例１
板厚０．７５ｍｍ，大きさ７０ｍｍ×１５０ｍｍのダル鋼鈑を被塗物として、これにリン酸亜鉛処理を施してリン酸亜鉛皮膜を形成したのち、カチオン型電着塗料（日本ペイント社製パワートップＵ−６００Ｍ）を用いて乾燥膜厚が２０μｍとなるように電着塗装を行い、１６０℃で３０分焼き付け硬化させることで電着塗膜層を形成した。

この電着塗膜層の表面に、中塗り塗料（日本ビーケミカル社製ポリエステル系ポリオールと無黄変型イソシアネートの２液ウレタン塗料）を用いて乾燥膜厚が３０μｍとなるようにスプレー塗装することで中塗り塗膜層を形成し、続けて硬化触媒であるアミンを含んだシェーピングエアーを回転霧化式塗装ガンから未硬化の中塗り塗膜層の表面に塗布した。

さらに、上塗りベース塗料（日本ペイント社製アクリルメラミン系塗料，シルバー色）を未硬化の中塗り塗膜層の表面に乾燥膜厚が１５μｍとなるようにスプレー塗装し、さらに続けてクリヤ塗料（日本ペイント社製オルガ８０）を、未硬化のベース塗膜層の表面に乾燥膜厚が３０μｍとなるようにスプレー塗装し、これら中塗り塗膜層、ベース塗膜層およびクリヤ塗膜層を１４０℃で３０分同時に焼き付け硬化させた。

得られた積層塗膜の鮮映値（PGD値）を鮮映値計（財団法人日本色彩研究所製携帯用鮮明度光沢度計）を用いて測定した。この結果を表１に示す。

比較例１
中塗り塗料を塗布したのち、未硬化の中塗り塗膜層の表面にアミンを塗布しなかったこと以外は実施例１と同じ条件で積層塗膜を形成した。得られた積層塗膜の鮮映値を表１に示す。

比較例２
中塗り塗料を塗布したのち、上塗りベース塗料を塗布すると同時にアミンを塗布したこと以外は実施例１と同じ条件で積層塗膜を形成した。得られた積層塗膜の鮮映値を表１に示す。

比較例３
中塗り塗料を塗布したのち、この中塗り塗膜層を１４０℃で３０分焼き付け硬化させ、硬化した中塗り塗膜層の表面に上塗りベース塗料を塗布したこと以外は実施例１と同じ条件で積層塗膜を形成した。得られた積層塗膜の鮮映値を表１に示す。

実施例１と比較例３より、中塗り塗料を塗布したのち硬化触媒であるアミンを塗布し、その後上塗りベース塗料を塗布すると（実施例１）、中塗り塗料を塗布して焼き付け硬化させた積層塗膜（比較例３）と同等の鮮映値を示すことが確認された。

また、硬化触媒を塗布しないと（比較例２）、鮮映値が極端に低下し、さらに硬化触媒を上塗りベース塗料と同時に塗布しても鮮映値はさほど向上しないことも確認された。

本発明の実施形態に係る自動車ボディの塗装方法を示すフローチャートである。 本発明の実施形態に係る自動車ボディの塗装方法により形成される積層塗膜を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る自動車ボディの塗装方法を実施する中上塗り工程の一例を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る硬化触媒塗布工程の塗装装置の一例を示す概念図である。

符号の説明

１…前処理工程
２…電着塗料塗布工程
３…電着水洗工程
４…電着硬化工程
５…中上塗り塗装工程
６…中塗り塗料塗布工程
７…硬化触媒塗布工程
８…上塗りベース塗料塗布工程
９…クリヤ塗料塗布工程
１０…中上塗り硬化工程
１０１…自動車ボディ
１０２…電着塗膜層
１０３…中塗り塗膜層
１０４…ベース塗膜層
１０５…クリヤ塗膜層

Claims (5)

1. 自動車ボディに少なくとも中塗り塗膜層を形成する工程と上塗り塗膜層を形成する工程を有する自動車ボディの塗装方法であって、
   前記自動車ボディに中塗り塗料を塗布する中塗り塗料塗布工程と、
   前記中塗り塗料塗布工程で塗布を完了した未硬化の中塗り塗膜層の表面に、当該中塗り塗膜層の硬化を促進させる硬化触媒を塗布し、前記中塗り塗膜層の表面のみを硬化させる硬化触媒塗布工程と、
   前記硬化触媒塗装工程で硬化触媒が塗布された中塗り塗膜層の表面に上塗り塗料を塗布する上塗り塗料塗布工程と、を有することを特徴とする自動車ボディの塗装方法。
2. 前記中塗り塗膜層と前記上塗り塗料塗布工程で塗布された上塗り塗膜層とを同時に硬化させる中・上塗り硬化工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の自動車ボディの塗装方法。
3. 前記硬化触媒塗布工程において、前記硬化触媒を霧状に塗布することを特徴とする請求項１または２に記載の自動車ボディの塗装方法。
4. 前記中塗り塗料塗布工程の前に、前記自動車ボディの表面に電着塗料を塗布して硬化させる電着塗装工程を有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の自動車ボディの塗装方法。
5. 前記硬化触媒塗布工程において、回転霧化式塗装機のシェーピングエアーに前記硬化触媒を混入させて塗布することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の自動車ボディの塗装方法。

Images