JP7043621B2 - 複層塗膜形成方法 - Google Patents
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Description
工程(1):被塗物上に、第1着色塗料(X)を塗装して第1着色塗膜を形成する工程、
工程(2):前記工程(1)で形成された前記第1着色塗膜上に、第2着色塗料(Y)を塗装して第2着色塗膜を形成する工程、
工程(3):前記工程(2)で形成された前記第2着色塗膜上に、クリヤ塗料(Z)を塗装してクリヤ塗膜を形成する工程、及び
工程(4):前記工程(1)~(3)で形成された前記第1着色塗膜、前記第2着色塗膜及び前記クリヤ塗膜を一度に加熱硬化する工程、
を順次行う複層塗膜形成方法であって、
前記第1着色塗料(X)が水酸基含有樹脂(x1)を含有し、前記第2着色塗料(Y)が水酸基含有樹脂(y1)を含有し、前記クリヤ塗料(Z)が水酸基含有アクリル樹脂(a)及びポリイソシアネート化合物(b)を含有し、かつ前記ポリイソシアネート化合物(b)が、少なくともその1種として、分子量が200~350の範囲内である脂肪族トリイソシアネート化合物(b1)を含有する、複層塗膜形成方法。
本発明の複層塗膜形成方法によれば、まず、被塗物上に第1着色塗料(X)が塗装され、第1着色塗膜が形成される。
第1着色塗料(X)を適用する被塗物は、特に限定されない。該被塗物としては、例えば、乗用車、トラック、オートバイ、バス等の自動車車体の外板部;バンパー等の自動車部品;携帯電話、オーディオ機器等の家庭電気製品の外板部等を挙げることができる。これらのうち、自動車車体の外板部及び自動車部品が好ましい。
本発明における第1着色塗料(X)は、水酸基含有樹脂(x1)を含有する塗料組成物である。
水酸基含有樹脂(x1)は、1分子中に少なくとも1個の水酸基を有する樹脂である。該水酸基含有樹脂(x1)としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂等の樹脂であって水酸基を有するものが挙げられる。これらはそれぞれ単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
水酸基含有アクリル樹脂(x11)は、例えば、水酸基含有重合性不飽和モノマー及び該水酸基含有重合性不飽和モノマーと共重合可能な他の重合性不飽和モノマーを、それ自体既知の方法、例えば、有機溶媒中での溶液重合法、水中でのエマルション重合法等の方法により共重合せしめることによって製造することができる。
(i) アルキル又はシクロアルキル(メタ)アクリレート:例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、tert-ブチル(メタ)アクリレート、n-ヘキシル(メタ)アクリレート、n-オクチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、トリデシル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、イソステアリル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、メチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、t-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、シクロドデシル(メタ)アクリレート、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート等。
(ii) イソボルニル基を有する重合性不飽和モノマー:イソボルニル(メタ)アクリレート等。
(iii) アダマンチル基を有する重合性不飽和モノマー:アダマンチル(メタ)アクリレート等。
(iv) トリシクロデセニル基を有する重合性不飽和モノマー:トリシクロデセニル(メタ)アクリレート等。
(v) 芳香環含有重合性不飽和モノマー:ベンジル(メタ)アクリレート、スチレン、α-メチルスチレン、ビニルトルエン等。
(vi) アルコキシシリル基を有する重合性不飽和モノマー:ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス(2-メトキシエトキシ)シラン、γ-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ-(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン等。
(vii) フッ素化アルキル基を有する重合性不飽和モノマー:パーフルオロブチルエチル(メタ)アクリレート、パーフルオロオクチルエチル(メタ)アクリレート等のパーフルオロアルキル(メタ)アクリレート;フルオロオレフィン等。
(viii) マレイミド基等の光重合性官能基を有する重合性不飽和モノマー。
(ix) ビニル化合物:N-ビニルピロリドン、エチレン、ブタジエン、クロロプレン、プロピオン酸ビニル、酢酸ビニル等。
(x) カルボキシル基含有重合性不飽和モノマー:(メタ)アクリル酸、マレイン酸、クロトン酸、β-カルボキシエチル(メタ)アクリレート等。
(xi) 含窒素重合性不飽和モノマー:(メタ)アクリロニトリル、(メタ)アクリルアミド、N,N-ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート、N,N-ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、メチレンビス(メタ)アクリルアミド、エチレンビス(メタ)アクリルアミド、グリシジル(メタ)アクリレートとアミン化合物との付加物等。
(xii) 重合性不飽和基を1分子中に2個以上有する重合性不飽和モノマー:アリル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,4-ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、1,6-ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート等。
(xiii) エポキシ基含有重合性不飽和モノマー:グリシジル(メタ)アクリレート、β-メチルグリシジル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシシクロヘキシルエチル(メタ)アクリレート、3,4-エポキシシクロヘキシルプロピル(メタ)アクリレート、アリルグリシジルエーテル等。
(xiv) 分子末端がアルコキシ基であるポリオキシエチレン鎖を有する(メタ)アクリレート。
(xv) スルホン酸基を有する重合性不飽和モノマー:2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸、2-スルホエチル(メタ)アクリレート、アリルスルホン酸、4-スチレンスルホン酸等;これらスルホン酸のナトリウム塩及びアンモニウム塩等。
(xvi) リン酸基を有する重合性不飽和モノマー:アシッドホスホオキシエチル(メタ)アクリレート、アシッドホスホオキシプロピル(メタ)アクリレート、アシッドホスホオキシポリ(オキシエチレン)グリコール(メタ)アクリレート、アシッドホスホオキシポリ(オキシプロピレン)グリコール(メタ)アクリレート等。
(xvii) 紫外線吸収性官能基を有する重合性不飽和モノマー:2-ヒドロキシ-4(3-メタクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロポキシ)ベンゾフェノン、2-ヒドロキシ-4-(3-アクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロポキシ)ベンゾフェノン、2,2’-ジヒドロキシ-4-(3-メタクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロポキシ)ベンゾフェノン、2,2’-ジヒドロキシ-4-(3-アクリロイルオキシ-2-ヒドロキシプロポキシ)ベンゾフェノン、2-[2-ヒドロキシ-5-[2-(メタクリロイルオキシ)エチル]フェニル]-2H-ベンゾトリアゾール等。
(xviii) 光安定性重合性不飽和モノマー:4-(メタ)アクリロイルオキシ1,2,2,6,6-ペンタメチルピペリジン、4-(メタ)アクリロイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-シアノ-4-(メタ)アクリロイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、1-(メタ)アクリロイル-4-(メタ)アクリロイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、1-(メタ)アクリロイル-4-シアノ-4-(メタ)アクリロイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-クロトノイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、4-クロトノイルアミノ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン、1-クロトノイル-4-クロトノイルオキシ-2,2,6,6-テトラメチルピペリジン等。
(xix) カルボニル基を有する重合性不飽和モノマー:アクロレイン、ダイアセトンアクリルアミド、ダイアセトンメタクリルアミド、アセトアセトキシエチルメタクリレート、ホルミルスチロール、4~7個の炭素原子を有するビニルアルキルケトン(例えば、ビニルメチルケトン、ビニルエチルケトン、ビニルブチルケトン)等。
(xx) 酸無水物基を有する重合性不飽和モノマー:無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸等。
前記水酸基含有ポリエステル樹脂(x12)は、通常、酸成分とアルコール成分とのエステル化反応又はエステル交換反応によって製造することができる。
また、前記水酸基含有ポリウレタン樹脂(x13)としては、ポリオールとポリイソシアネート化合物とを反応させることにより得られる水酸基含有ポリウレタン樹脂を挙げることができる。
前記水酸基含有ポリオレフィン樹脂(x14)としては、例えば、エチレン、プロピレン、ブテン、メチルブテン、イソプレン等から選ばれる少なくとも1種のオレフィン類のラジカル単独重合体又は共重合体、及び該オレフィン類と酢酸ビニル、ブタジエン、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルなどの重合性不飽和単量体とのラジカル共重合体が挙げられる。
第1着色塗料(X)は、形成される複層塗膜の硬化性、耐チッピング性、密着性等の観点から、前記水酸基含有樹脂(x1)が有する水酸基との反応性を有する架橋剤(x2)を含有することが好ましい。
工程(2)においては、上記工程(1)で形成された第1着色塗膜上に、第2着色塗料(Y)が塗装され第2着色塗膜が形成される。
第2着色塗料(Y)は、水酸基含有樹脂(y1)を含有する塗料組成物である。
水酸基含有樹脂(y1)は、1分子中に少なくとも1個の水酸基を有する樹脂である。該水酸基含有樹脂(y1)としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、エポキシ樹脂、アルキド樹脂等の樹脂であって水酸基を有するものが挙げられる。これらはそれぞれ単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
上記水酸基含有アクリル樹脂(y11)は、例えば、水酸基含有重合性不飽和モノマー及び該水酸基含有重合性不飽和モノマーと共重合可能な他の重合性不飽和モノマーを、それ自体既知の方法、例えば、有機溶媒中での溶液重合法、水中でのエマルション重合法等の方法により共重合せしめることによって製造することができる。該水酸基含有アクリル樹脂(y11)は、例えば、前記水酸基含有アクリル樹脂(x11)の説明欄に記載した方法により、製造することができる。
前記水酸基含有ポリエステル樹脂(y12)は、通常、酸成分とアルコール成分とのエステル化反応又はエステル交換反応によって製造することができる。該水酸基含有ポリエステル樹脂(y12)は、例えば、前記水酸基含有ポリエステル樹脂(x12)の説明欄に記載した方法により、製造することができる。
前記水酸基含有ポリウレタン樹脂(y13)としては、ポリオールとポリイソシアネート化合物とを反応させることにより得られる水酸基含有ポリウレタン樹脂を挙げることができる。水酸基含有ポリウレタン樹脂(y13)は、例えば、前記水酸基含有ポリウレタン樹脂(x13)の説明欄に記載した方法により、製造することができる。
第2着色塗料(Y)は、得られる塗膜の硬化性、耐チッピング性及び密着性等の観点から、前記水酸基含有樹脂(y1)が有する水酸基との反応性を有する架橋剤(y2)を含有することが好ましい。
工程(3)においては、上記工程(2)で形成される第2着色塗膜上に、クリヤ塗料(Z)が塗装されクリヤ塗膜が形成される。
本発明におけるクリヤ塗料(Z)は、水酸基含有アクリル樹脂(a)及びポリイソシアネート化合物(b)を含有し、かつ該ポリイソシアネート化合物(b)が少なくともその1種として、分子量が200~350の範囲内である脂肪族トリイソシアネート化合物(b1)を含有する塗料組成物である。
水酸基含有アクリル樹脂(a)は、1分子中に少なくとも1個の水酸基を有するアクリル樹脂である。
Tg(℃)=Tg(K)-273 (2)
各式中、W1、W2、・・は共重合に使用されたモノマーのそれぞれの質量分率、T1、T2、・・はそれぞれの単量体のホモポリマ-のTg(K)を表わす。
なお、T1、T2、・・は、Polymer Hand Book(Second Edition,J.Brandup・E.H.Immergut 編)III-139~179頁による値である。また、モノマーのホモポリマーのTgが明確でない場合のガラス転移温度(℃)は、静的ガラス転移温度とし、例えば示差走査熱量計「DSC-220U」(セイコーインスツルメント社製)を用いて、試料を測定カップにとり、真空吸引して完全に溶剤を除去した後、3℃/分の昇温速度で-20℃~+200℃の範囲で熱量変化を測定し、低温側の最初のベースラインの変化点を静的ガラス転移温度とした。
本発明におけるクリヤ塗料(Z)は、ポリイソシアネート化合物(b)を含有する。そして該ポリイソシアネート化合物(b)は、少なくともその1種として、分子量が200~350の範囲内である脂肪族トリイソシアネート化合物(b1)を含有する。
脂肪族トリイソシアネート化合物(b1)は、分子量が200~350の範囲内であり、イソシアネート基を3個有する脂肪族ポリイソシアネート化合物である。なかでも、形成される複層塗膜の耐チッピング性、密着性及び仕上り外観の観点から、分子量が200~300の範囲内であることが好ましく、230~280の範囲内であることがより好ましい。
水酸基含有アクリル樹脂(a):30~90質量部、好ましくは40~80質量部、さらに好ましくは50~70質量部、
ポリイソシアネート化合物(b):10~70質量部、好ましくは20~60質量部、さらに好ましくは30~50質量部、及び
分子量が200~350の範囲内である脂肪族トリイソシアネート化合物(b1):1~70質量部、好ましくは3~40質量部、さらに好ましくは3~30質量部。
脂肪族トリイソシアネート化合物(b1)以外のポリイソシアネート化合物としては、例えば、前記脂肪族トリイソシアネート化合物(b1)以外の脂肪族ポリイソシアネート化合物、脂環族ポリイソシアネート化合物、芳香脂肪族ポリイソシアネート化合物、芳香族ポリイソシアネート化合物、該ポリイソシアネート化合物の誘導体等を挙げることができる。
ポリイソシアネート化合物(b2)は、分子量が500~2000の範囲内であるポリイソシアネート化合物である。なかでも、形成される複層塗膜の塗膜硬度及び仕上がり外観等の観点から、分子量が500~1500、さらに好ましくは500~1000の範囲内であることが好適である。
クリヤ塗料(Z)は、さらに必要に応じて、前記水酸基含有アクリル樹脂(a)以外の樹脂を含有することができる。該水酸基含有アクリル樹脂(a)以外の樹脂としては、例えば、水酸基を有さないアクリル樹脂、水酸基を有してもよいポリエステル樹脂、水酸基を有してもよいポリウレタン樹脂、水酸基を有してもよいポリエーテル樹脂、水酸基を有してもよいポリカーボネート樹脂等を挙げることができる。なかでも、水酸基含有ポリエステル樹脂及び水酸基含有ポリウレタン樹脂を好適に使用することができる。
クリヤ塗料(Z)の塗装方法としては、特に限定されないが、例えば、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等の塗装方法でウエット塗膜を形成することができる。これらの塗装方法において、必要に応じて、静電印加を行なってもよい。このうちエアスプレー塗装又は回転霧化塗装が特に好ましい。クリヤ塗料(Z)の塗布量は、通常、硬化膜厚として、10~50μm、好ましくは20~40μmとなる量とすることが好ましい。
本発明の複層塗膜形成方法においては、上記工程(1)~(3)で形成された第1着色塗膜、第2着色塗膜及びクリヤ塗膜が一度に加熱硬化される。
水酸基含有アクリル樹脂(x11)の製造
製造例1
温度計、サーモスタット、撹拌装置、還流冷却器及び滴下装置を備えた反応容器に、脱イオン水70.7部及び「アクアロンKH-10」(商品名、第一工業製薬社製、乳化剤、有効成分97%)0.52部を仕込み、窒素気流中で撹拌混合し、80℃に昇温した。次いで、下記のモノマー乳化物のうちの全量の1%量及び6%過硫酸アンモニウム水溶液5部を反応容器内に導入し80℃で15分間保持した。その後、残りのモノマー乳化物を3時間かけて、同温度に保持した反応容器内に滴下し、滴下終了後1時間熟成した後、5% 2-(ジメチルアミノ)エタノール水溶液40部を反応容器に徐々に加えながら30℃まで冷却し、100メッシュのナイロンクロスで濾過しながら排出し、固形分濃度45%の水酸基含有アクリル樹脂エマルション(x11-1)を得た。得られた水酸基含有アクリル樹脂の水酸基価は43mgKOH/g、酸価は12mgKOH/gであった。
温度計、サーモスタット、撹拌装置、還流冷却器、窒素導入管及び滴下装置を備えた反応容器に、エチル-3-エトキシプロピオネート15部及びn-ブチルプロピオネート15部を仕込み、155℃に昇温後、スチレン15部、メチルメタクリレート25部、イソボルニルアクリレート24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25部、アクリル酸1部及び2,2-ジ(t-アミルパーオキシ)ブタン(重合開始剤)4.5部からなるモノマー混合物を5時間かけて滴下し、滴下終了後2時間熟成し、固形分75%の水酸基含有アクリル樹脂溶液(x11-2)を得た。得られた水酸基含有アクリル樹脂の水酸基価は121mgKOH/g、酸価は7.8mgKOH/gであった。
製造例3
温度計、サーモスタット、攪拌装置、還流冷却器及び水分離器を備えた反応容器に、トリメチロールプロパン174部、ネオペンチルグリコール327部、アジピン酸352部、イソフタル酸109部及び1,2-シクロヘキサンジカルボン酸無水物101部を仕込み、160℃から230℃まで3時間かけて昇温させた後、生成した縮合水を水分離器により留去させながら230℃で保持し、酸価が3mgKOH/g以下となるまで反応させた。この反応生成物に、無水トリメリット酸59部を添加し、170℃で30分間付加反応を行った後、50℃以下に冷却し、2-(ジメチルアミノ)エタノールを酸基に対して当量添加して中和してから、脱イオン水を徐々に添加することにより、固形分濃度45%、pH7.2の水酸基含有ポリエステル樹脂溶液(x12-1)を得た。得られた水酸基含有ポリエステル樹脂は、水酸基価が128mgKOH/g、酸価が35mgKOH/g、重量平均分子量が13,000であった。
温度計、サーモスタット、攪拌装置、還流冷却器及び水分離器を備えた反応容器に、1,2-シクロヘキサンジカルボン酸無水物107.8部、1,6-ヘキサンジオール85.8部及びトリス(2-ヒドロキシエチル)イソシアヌル酸71.3部を、エステル化触媒のジブチル錫オキサイド0.063部の存在下に、230℃に加熱して1時間保持した後、キシレンを加え、同温度で約6時間水を留去しながら還流させて、固形分濃度72%の水酸基含有ポリエステル樹脂溶液(x12-2)を得た。得られた水酸基含有ポリエステル樹脂は、水酸基価が194mgKOH/g、酸価が2mgKOH/g、重量平均分子量が8,000であった。
製造例5
製造例3で得た水酸基含有ポリエステル樹脂溶液(x12-1)56部(固形分25部)、「JR-806」(テイカ社製、商品名、ルチル型二酸化チタン)60部、「カーボンMA-100」(三菱化学社製、商品名、カーボンブラック)1部、「バリエースB-35」(商品名、堺化学工業社製、硫酸バリウム粉末)15部、「MICRO ACE S-3」(商品名、日本タルク社製、タルク粉末)3部及び脱イオン水5部を混合し、2-(ジメチルアミノ)エタノールでpH8.0に調整した。次いで、得られた混合液を広口ガラスビン中に入れ、分散メジアとして直径約1.3mmφのガラスビーズを加えて密封し、ペイントシェイカーにて30分間分散して、顔料分散ペースト(P-1)を得た。
製造例3で得た水酸基含有ポリエステル樹脂溶液(x12-1)56部(固形分25部)、「JR-806」(テイカ社製、商品名、ルチル型二酸化チタン)60部、「カーボンMA-100」(三菱化学社製、商品名、カーボンブラック)1部、「バリエースB-35」(商品名、堺化学工業社製、硫酸バリウム粉末)15部及び脱イオン水5部を混合し、2-(ジメチルアミノ)エタノールでpH8.0に調整した。次いで、得られた混合液を広口ガラスビン中に入れ、分散メジアとして直径約1.3mmφのガラスビーズを加えて密封し、ペイントシェイカーにて30分間分散して、顔料分散ペースト(P-2)を得た。
製造例2で得た水酸基含有アクリル樹脂溶液(x11-2)40部(固形分30部)、JR-806」(テイカ社製、商品名、ルチル型二酸化チタン)60部、「カーボンMA-100」(三菱化学社製、商品名、カーボンブラック)1部、「バリエースB-35」(商品名、堺化学工業社製、硫酸バリウム粉末)15部、「MICRO ACE S-3」(商品名、日本タルク社製、タルク粉末)3部及びキシレン10部を混合した。次いで、得られた混合液を広口ガラスビン中に入れ、分散メジアとして直径約1.3mmφのガラスビーズを加えて密封し、ペイントシェイカーにて30分間分散して、顔料分散ペースト(P-3)を得た。
製造例8
製造例5で得た顔料分散ペースト(P-1)140部、製造例1で得た水酸基含有アクリル樹脂エマルション(x11-1)25部(固形分11部)、製造例3で得たポリエステル樹脂溶液(x12-1)20部(固形分9部)、「バイヒジュールVPLS2310」(商品名、住化バイエルウレタン社製、ブロック化ポリイソシアネート化合物、固形分38%)78部(固形分30部)及び「ユーコートUX-8100」(商品名、三洋化成工業社製、ウレタンエマルション、固形分35%)72部(固形分25部)を均一に混合した。次いで、得られた混合物に、「UH-752」(商品名、ADEKA社製、増粘剤)、2-(ジメチルアミノ)エタノール及び脱イオン水を添加し、pH8.0、塗料固形分48%、20℃におけるフォードカップNo.4による粘度が30秒の水性第1着色塗料(X-1)を得た。
製造例6で得た顔料分散ペースト(P-2)137部、製造例1で得た水酸基含有アクリル樹脂エマルション(x11-1)25部(固形分11部)、製造例3で得たポリエステル樹脂溶液(x12-1)20部(固形分9部)、「バイヒジュールVPLS2310」(商品名、住化バイエルウレタン社製、ブロック化ポリイソシアネート化合物、固形分38%)78部(固形分30部)及び「ユーコートUX-8100」(商品名、三洋化成工業社製、ウレタンエマルション、固形分35%)72部(固形分25部)を均一に混合した。次いで、得られた混合物に、「UH-752」(商品名、ADEKA社製、増粘剤)、2-(ジメチルアミノ)エタノール及び脱イオン水を添加し、pH8.0、塗料固形分48%、20℃におけるフォードカップNo.4による粘度が30秒の水性第1着色塗料(X-2)を得た。
製造例7で得た顔料分散ペースト(P-3)129部、製造例4で得た水酸基含有ポリエステル樹脂溶液(X12-2)56部(固形分40部)及び「デュラネート MF-K60B」(商品名、旭化成社製、ブロック化ポリイソシアネート化合物、固形分60%)50部(固形分30部)を均一に混合した。次いで、得られた混合物に、キシレンを添加し、20℃におけるフォードカップNO.4による粘度が30秒となるように調整し、有機溶剤型第1着色塗料(X-3)を得た。
水酸基含有アクリル樹脂(y11)の製造
製造例11
温度計、サーモスタット、撹拌器、還流冷却器及び滴下装置を備えた反応容器に、脱イオン水130部及び「アクアロンKH-10」0.52部を仕込み、窒素気流中で撹拌混合し、80℃に昇温した。次いで下記のモノマー乳化物(1)のうちの全量の1%量及び6%過硫酸アンモニウム水溶液5.3部を反応容器内に導入し、80℃で15分間保持した。その後、残りのモノマー乳化物(1)を3時間かけて、同温度に保持した反応容器内に滴下し、滴下終了後1時間熟成を行なった。その後、下記のモノマー乳化物(2)を1時間かけて滴下し、1時間熟成した後、5%ジメチルエタノールアミン水溶液40部を反応容器に徐々に加えながら30℃まで冷却し、100メッシュのナイロンクロスで濾過しながら排出し、固形分濃度30%の水酸基含有アクリル樹脂エマルション(y11-1)を得た。得られた水酸基含有アクリル樹脂は、水酸基価が25mgKOH/g、酸価が33mgKOH/gであった。
温度計、サーモスタット、撹拌装置、還流冷却器、窒素導入管及び滴下装置を備えた反応容器に、エチル-3-エトキシプロピオネート15部及びn-ブチルプロピオネート15部を仕込み、155℃に昇温後、スチレン25部、メチルメタクリレート15部、イソボルニルアクリレート20部、2-エチルヘキシルアクリレート14部、2-ヒドロキシエチルアクリレート25部、アクリル酸1部及び2,2-ジ(t-アミルパーオキシ)ブタン(重合開始剤)4.5部からなるモノマー混合物を5時間かけて滴下し、滴下終了後2時間熟成し、固形分75%の水酸基含有アクリル樹脂溶液(y11-2)を得た。得られた水酸基含有アクリル樹脂の水酸基価は121mgKOH/g、酸価は7.8mgKOH/gであった。
製造例13
温度計、サーモスタット、攪拌装置、還流冷却器及び水分離器を備えた反応容器に、トリメチロールプロパン109部、1,6-ヘキサンジオール141部、ヘキサヒドロ無水フタル酸126部及びアジピン酸120部を仕込み加熱し、160℃から230℃まで3時間かけて昇温させた後、230℃で4時間縮合反応させた。次いで、得られた縮合反応生成物にカルボキシル基を付加するために、さらに無水トリメリット酸38.3部を加え、170℃で30分間反応させた後、2-エチル-1-ヘキサノールで希釈し、固形分濃度70%である水酸基含有ポリエステル樹脂溶液(y12-1)を得た。得られた水酸基含有ポリエステル樹脂は、水酸基価が150mgKOH/g、酸価が46mgKOH/g、重量平均分子量が6,400であった。
製造例14
攪拌混合容器内において、アルミニウム顔料ペースト「GX-180A」(商品名、旭化成メタルズ社製、金属含有量74%)19部(固形分14部)、2-エチル-1-ヘキサノール35部、下記リン酸基含有樹脂溶液8部及び2-(ジメチルアミノ)エタノール0.2部を均一に混合して、光輝性顔料濃厚液(P-4)を得た。
製造例15
製造例11で得たアクリル樹脂エマルション(y11-1)100部(固形分30部)、製造例13で得たポリエステル樹脂溶液(y12-1)30部(固形分21部)、製造例14で得た光輝性顔料分散液(P-4)62部、「バイヒジュールVPLS2310」(商品名、住化バイエルウレタン社製、ブロック化ポリイソシアネート化合物、固形分38%)70部(固形分27部)及び「ユーコートUX-8100」(商品名、三洋化成工業社製、ウレタンエマルション、固形分35%)65部(固形分23部)を均一に混合し、更に、「プライマルASE-60」(商品名、ロームアンドハース社製、増粘剤)、2-(ジメチルアミノ)エタノール及び脱イオン水を加えて、pH8.0、塗料固形分25%、20℃におけるフォードカップNo.4による粘度が40秒の水性第2着色塗料(Y-1)を得た。
製造例12で得た水酸基含有アクリル樹脂溶液(y11-2)40部(固形分30部)、製造例4で得た水酸基含有ポリエステル樹脂溶液(x12-2)56部(固形分40部)、「デュラネート MF-K60B」(商品名、旭化成社製、ブロック化ポリイソシアネート化合物、固形分60%)50部(固形分30部)、「スワゾール1500」(商品名、コスモ石油社製、石油系芳香族炭化水素系溶剤)30部及びアルミニウム顔料ペースト「GX-180A」(商品名、旭化成メタルズ社製、金属含有量74%)19部を均一に混合した。次いで、得られた混合物に、キシレンを添加し、20℃におけるフォードカップNO.4による粘度が30秒となるように調整し、有機溶剤型第2着色塗料(Y-2)を得た。
製造例17
温度計、サーモスタット、撹拌装置、還流冷却器、窒素導入管及び滴下装置を備えた反応容器に、「スワゾール1000」(商品名、コスモ石油社製、芳香族系有機溶剤)27部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート5部を仕込み、窒素ガスを吹き込みながら150℃で攪拌し、この中にスチレン20部、2-ヒドロキシプロピルアクリレート32.5部、イソブチルメタクリレート46.8部、アクリル酸0.7部及びジターシャリアミルパーオキサイド(重合開始剤)6.0部からなるモノマー混合物を4時間かけて均一速度で滴下した。その後、150℃で1時間熟成させ、次いで冷却し、さらに酢酸イソブチルを21部加えて希釈し、固形分濃度65質量%の水酸基含有アクリル樹脂(a-1)溶液を得た。得られた水酸基含有アクリル樹脂(a-1)の水酸基価は139mgKOH/g、酸価は5.5mgKOH/g、重量平均分子量は5,500、ガラス転移温度38℃であった。
製造例18
製造例17で得た水酸基含有アクリル樹脂(a-1)溶液94部(固形分61部)及び「BYK-300」(商品名、ビックケミー社製、表面調整剤、有効成分52%)0.4部(固形分0.2部)を均一に混合してなる主剤と、1,8-ジイソシアナト-4-イソシアナトメチルオクタン(固形分100%、NCO含有率50%、分子量251、粘度は23℃において8mPa・s)19.5部(固形分19.5部)及び「スミジュールN3300」(商品名、住化コベストロウレタン社製、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、固形分100%、NCO含有率21.8%)19.5部(固形分19.5部)を含む硬化剤とを、塗装直前に均一に混合し、さらに、酢酸ブチルを加えて、20℃におけるフォードカップNo.4による粘度が30秒となるように調整してクリヤ塗料(Z-1)を得た。
配合組成を下記表1-1~表1-4に示すものとする以外は、製造例18と同様にして、20℃におけるフォードカップNo.4による粘度が30秒のクリヤ塗料(Z-2)~(Z-20)を得た。なお表1-1~表1-4に示す配合組成は、各成分の固形分質量による。
(注1)リジントリイソシアネート:固形分100%、NCO含有率47%、分子量267、粘度は23℃において25mPa・s。前記ポリイソシアネート化合物(b1)に該当。
(注2)「スミジュールN3900」:商品名、住化コベストロウレタン社製、イミノオキサジアジンジオン基を含むイソシアネート、固形分100%、NCO含有率23.5%。前記ポリイソシアネート化合物(b2)に該当。
(注3)「スミジュールN3400」:商品名、住化コベストロウレタン社製、ヘキサメチレンジイソシアネートのウレトジオン体、固形分100%、NCO含有率21.8%。前記ポリイソシアネート化合物(b2)に該当。
リン酸亜鉛処理された冷延鋼板に、熱硬化性エポキシ樹脂系カチオン電着塗料組成物(商品名「エレクロンGT-10」、関西ペイント社製)を膜厚20μmになるように電着塗装し、170℃で30分加熱して硬化させた。かくして、鋼板上に電着塗膜を形成してなる被塗物を作製した。
実施例1
上記試験用被塗物に、製造例8で得た水性第1着色塗料(X-1)を、回転霧化型の静電塗装機を用いて、乾燥膜厚で25μmとなるように静電塗装し、5分間放置した。次いで、該未硬化の第1着色塗膜上に、製造例15で得た水性第2着色塗料(Y-1)を、回転霧化型の静電塗装機を用いて、乾燥膜厚で15μmとなるように静電塗装し、5分間放置後、80℃で3分間プレヒートを行なった。さらに、該第2着色塗膜上に、製造例18で得たクリヤ塗料(Z-1)を、乾燥膜厚で35μmとなるように静電塗装し、7分間放置した。次いで、80℃で30分間加熱して、第1着色塗膜、第2着色塗膜及びクリヤ塗膜を加熱硬化させることにより試験板を作製した。
上記試験用被塗物に、製造例10で得た有機溶剤型第1着色塗料(X-3)を、回転霧化型の静電塗装機を用いて、乾燥膜厚で25μmとなるように静電塗装し、5分間放置した。次いで、該未硬化の第1着色塗膜上に製造例16で得た有機溶剤型第2着色塗料(Y-2)を、回転霧化型の静電塗装機を用いて、乾燥膜厚で15μmとなるように静電塗装し、5分間放置した。さらに、該第2着色塗膜上に製造例18で得たクリヤ塗料(Z-1)を乾燥膜厚で35μmとなるように静電塗装し、7分間放置した。次いで、80℃で30分間加熱して、第1着色塗膜、第2着色塗膜及びクリヤ塗膜を加熱硬化させることにより試験板を作製した。
実施例1において、第1着色塗料(X-1)、第2着色塗料(Y-1)及びクリヤ塗料(Z-1)の種類、並びに加熱硬化温度を下記表2の通りに変更すること以外は、実施例1と同様にして試験板を作製した。
耐チッピング性:飛石試験機「JA-400型」(商品名、スガ試験機社製、耐チッピング性試験装置)の試片保持台に試験板を設置し、-20℃において、試験板から30cm離れた所から0.39MPa(4kgf/cm2)の圧縮空気により、粒度7号の花崗岩砕石50gを試験板に45度の角度で衝突させた。その後、得られた試験板を水洗して、乾燥し、塗面に布粘着テープ(ニチバン社製)を貼着して、それを剥離した後、塗膜のキズの発生程度等を目視で観察し、下記基準により評価した。
◎:キズの大きさが極めて小さく、電着面や素地の鋼板が露出していない。
○:キズの大きさが小さく、電着面や素地の鋼板が露出していない。
△:キズの大きさは小さいが、電着面や素地の鋼板が露出している。
×:キズの大きさはかなり大きく、素地の鋼板も大きく露出している。
◎:残存個数/全体個数=100個/100個で縁欠けなし
○:残存個数/全体個数=100個/100個で縁欠けあり
△:残存個数/全体個数=99個~90個/100個
×:残存個数/全体個数=89個以下/100個。
Claims (8)
- 被塗物に、次の工程(1)~(4):
工程(1):被塗物上に、第1着色塗料(X)を塗装して第1着色塗膜を形成する工程;
工程(2):前記工程(1)で形成された前記第1着色塗膜上に、第2着色塗料(Y)を塗装して第2着色塗膜を形成する工程;
工程(3):前記工程(2)で形成された前記第2着色塗膜上に、クリヤ塗料(Z)を塗装してクリヤ塗膜を形成する工程;及び
工程(4):前記工程(1)~(3)で形成された前記第1着色塗膜、前記第2着色塗膜及び前記クリヤ塗膜を一度に加熱硬化する工程、
を順次行う複層塗膜形成方法であって、
前記第1着色塗料(X)が水酸基含有樹脂(x1)を含有し、前記第2着色塗料(Y)が水酸基含有樹脂(y1)を含有し、前記クリヤ塗料(Z)が水酸基含有アクリル樹脂(a)及びポリイソシアネート化合物(b)を含有し、かつ前記ポリイソシアネート化合物(b)が、分子量が200~350の範囲内である脂肪族トリイソシアネート化合物(b1)及び分子量が500~2000の範囲内であるポリイソシアネート化合物(b2)を含有し、前記脂肪族トリイソシアネート化合物(b1)と前記ポリイソシアネート化合物(b2)との含有割合が、脂肪族トリイソシアネート化合物(b1)/ポリイソシアネート化合物(b2)の質量比で、(b1)/(b2)=5/95~99/1の範囲内である、複層塗膜形成方法。 - 前記第1着色塗料(X)が、扁平顔料をさらに含有する、請求項1に記載の複層塗膜形成方法。
- 前記第1着色塗料(X)及び/又は第2着色塗料(Y)が、ブロック化ポリイソシアネート化合物をさらに含有する、請求項1又は2に記載の複層塗膜形成方法。
- 前記第1着色塗料(X)及び第2着色塗料(Y)が水性塗料である、請求項1~3のいずれか1項に記載の複層塗膜形成方法。
- 前記クリヤ塗料(Z)において、前記ポリイソシアネート化合物(b)中の脂肪族トリイソシアネート化合物(b1)の割合が10~60質量%の範囲内である、請求項1~4のいずれか1項に記載の複層塗膜形成方法。
- 前記脂肪族トリイソシアネート化合物(b1)と前記ポリイソシアネート化合物(b2)との含有割合が、脂肪族トリイソシアネート化合物(b1)/ポリイソシアネート化合物(b2)の質量比で、(b1)/(b2)=10/90~60/40の範囲内である、請求項1~5のいずれか1項に記載の複層塗膜形成方法。
- 前記クリヤ塗料(Z)において、前記ポリイソシアネート化合物(b)のイソシアネート基の合計molと前記水酸基含有アクリル樹脂(a)の水酸基の合計molとの当量比(NCO/OH)が、1.3~2.5の範囲内である、請求項1~6のいずれか1項に記載の複層塗膜形成方法。
- 前記工程(4)における加熱温度が60℃~120℃の範囲内である、請求項1~7のいずれか1項に記載の複層塗膜形成方法。
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