(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の樹脂塗料を素材に下塗りし、
可視光硬化性を有するとともに、前記第１の樹脂塗料との化学反応によって硬化する第２の樹脂塗料を前記第１の樹脂塗料の塗膜に上塗りし、
可視光線照射装置により、この上塗りした前記第２の樹脂塗料の塗膜に可視光線を１〜３分間、照射し、
前記第１の樹脂塗料は、ポリウレタン樹脂塗料およびポリエステル樹脂塗料の一方に重合開始剤を添加した塗料であり、
前記第２の樹脂塗料は、ポリエステル樹脂塗料およびアクリレート樹脂塗料の一方に、前記重合開始剤を分解するための促進剤と光増感剤を添加した塗料であることを特徴とする塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば木材や合板などの素材に塗装を施す際に、光重合とラジカル重合を併用して塗膜を比較的、短時間で硬化させる塗装方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の塗装方法として、特公平１−５６８３４号公報に記載されたものが知られている。この塗装方法では、まず、メチルエチルケトンペルオキシドおよび溶剤をポリウレタン樹脂塗料（主剤、硬化剤）に混合して下塗り塗料とし、これを素材に下塗りする。次に、ナフテン酸コバルト、光増感剤および溶剤をポリエステル樹脂の黒色エナメル塗料に混合して上塗り塗料とし、これを下塗り塗膜に上塗りしてから、紫外線を塗装面に照射する。この場合、下塗り塗膜に上塗り塗料を塗装すると、レドックス反応により、下塗りと上塗りの界面付近から常温硬化が始まる。すなわち、上塗り塗料中の促進剤であるナフテン酸コバルトが、下塗り塗料中の重合開始剤（触媒）であるメチルエチルケトンペルオキシドを分解し、ラジカルを発生させることによって、上塗りのポリエステル樹脂は、下塗りとの界面付近よりラジカル重合し、硬化する。
【０００３】
また、紫外線の照射によって、上塗り塗料内の光増感剤（光重合開始剤）が分解され、ラジカルを発生することにより、上塗り塗料は、その表層部から光増感重合し、硬化する。以上のように、従来の塗装方法では、ラジカル重合と紫外線による光増感重合とを併用することにより、ラジカル重合のみの場合と比べて、塗膜を短時間で硬化・乾燥させている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の塗装方法によれば、ラジカル重合と紫外線照射による光増感重合とを併用して上塗り塗膜を短時間で硬化させているため、以下のような問題がある。すなわち紫外線は、その波長が短く光の散乱や吸収を生じやすいために塗料に対する透過性が低いので、厚い塗膜（例えば、３００μｍ以上の塗膜）や、黒色のエナメル塗装などのように濃く着色された塗膜に紫外線を照射した場合、紫外線は、塗膜深層部には透過せず、塗膜の表面に比較的近い表層部のみを透過する。このため、光増感重合による硬化は、塗膜の表層部のみで急激に進む。
【０００５】
一方、ラジカル重合による上塗り塗膜の硬化は、塗膜深層部の下塗りと上塗りの界面付近から始まり、塗膜表層部側に向かって、光増感重合による表層部の塗膜硬化よりも緩やかな硬化速度で進行する。このため、塗膜表層部と塗膜深層部とこれらの間の中層部とで硬化度合の差（ばらつき）が生じ、特に中層部がなかなか硬化しない状態になる。このような塗膜の部分的な硬化度合の差により大きな塗膜応力が発生し、これによって、塗膜の素材への密着不良が生じたり、上塗り塗膜表面にしわが発生するなどの塗装面の仕上がりの低下を生じたり、素材が曲げ剛性の低い木材等である場合に反りが生じたりするという問題がある。また、紫外線照射時には、塗膜表面の温度が一時的に７０〜１００℃まで上昇することによって、素材の変形や変色を招くこともある。
【０００６】
さらに、紫外線照射装置は、紫外線漏れを厳重に防止するためのハウジングや、発熱による温度上昇を抑えるための冷却装置などが必要になることによって、装置自体が大がかりかつ高価になるとともに、電力消費量が大きくランニングコストが高くなることによって、塗装コストの増加を招くという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、素材に濃色塗料や比較的厚い塗膜厚さで塗装する場合でも、塗膜が硬化する時間を従来と同等の短時間に維持しながら、素材に対する密着性、塗装面の仕上がりおよび素材の形状安定性を向上させることができ、かつ低コストで塗装することができる塗装方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の塗装方法は、第１の樹脂塗料を素材に下塗りし、可視光硬化性を有するとともに、第１の樹脂塗料との化学反応によって硬化する第２の樹脂塗料を第１の樹脂塗料の塗膜に上塗りし、可視光線照射装置により、この上塗りした第２の樹脂塗料の塗膜に可視光線を１〜３分間、照射し、第１の樹脂塗料は、ポリウレタン樹脂塗料およびポリエステル樹脂塗料の一方に重合開始剤を添加した塗料であり、第２の樹脂塗料は、ポリエステル樹脂塗料およびアクリレート樹脂塗料の一方に、重合開始剤を分解するための促進剤と光増感剤を添加した塗料であることを特徴とする。
【０００９】
この塗装方法によれば、素材に下塗りした第１の樹脂塗料（ポリエステル樹脂塗料およびアクリレート樹脂をベースとする塗料の一方に重合開始剤を添加した塗料）の塗膜に、第２の樹脂塗料（ポリウレタン樹脂塗料およびポリエステル樹脂塗料の一方に、重合開始剤を分解するための促進剤と光増感剤を添加した塗料）を上塗りすると、２つの樹脂塗膜の界面付近において、上塗り樹脂塗料に添加された促進剤が、下塗り樹脂塗料に添加された重合開始剤を分解し、ラジカルを発生させることによって、上塗り樹脂塗料はラジカル重合し、常温硬化するとともに、硬化が塗膜表層部側に向かって進む。このラジカル重合による上塗り樹脂塗料の硬化速度は、重合開始剤および促進剤の添加割合やこれらの種類を変えることによって、ある程度の範囲で任意に調整することができる。
【００１０】
また、可視光線照射装置により、上塗した第２樹脂塗料の塗膜に可視光線を１〜３分間、照射すると、可視光線により上塗り樹脂塗料中の光増感剤が分解され、ラジカルが発生することによって、上塗り樹脂塗料が光増感重合し、硬化する。この光増感重合による硬化速度も、光増感剤の添加割合やその種類を変えることによって、ある程度の範囲で任意に調整することができる。したがって、ラジカル重合による上塗り樹脂塗料の硬化速度と、光増感重合による上塗り樹脂塗料の硬化開始タイミングおよび硬化速度とを適切に設定すれば、上塗り塗膜を、表層部と深層部（界面付近）とこれらの間の中層部との硬化度合の差が極めて少ない状態で硬化させることができ、塗膜応力の発生をより一層、良好に抑制できる。また、光増感重合により塗膜の硬化時間を短縮でき、かつ上塗り樹脂塗料が、厚塗りが可能な上記材質のような無溶剤型の高い粘性を有するものであるので、塗膜厚さを厚くすることができる。さらに、上記の上塗り樹脂塗料および下塗り樹脂塗料は、それ自体、比較的入手が容易で安価なものであるから、塗装コストをさらに削減することができる。
【００１１】
さらに、可視光線は、塗膜に対する透過性が紫外線よりも一般的に高いので、上塗り塗膜の厚さが厚い場合や上塗り塗膜が濃色である場合でも、上塗り塗膜の表層部から深層部側に向かって紫外線よりも深く透過し、上塗り塗膜の表層部および中層部を硬化させることができる。したがって、従来の紫外線照射の場合と比べて、上塗り塗膜の表層部と深層部とこれらの間の中層部における硬化度合の差を小さくすることができ、塗膜応力の発生を良好に抑制できる。これによって、上塗り塗膜の素材への密着性と塗装面の仕上がりとを向上させることができ、素材が曲げ剛性の低い木材等である場合には、反りの発生を抑制できる。また、可視光線照射装置は、熱線の同時発生が一般的に少ないので、可視光線を照射したときの上塗り塗膜の表面温度は、紫外線を照射したときと比べて上昇度合が小さく、常温範囲内に維持されることによって、素材の変形や変色を生じにくい。以上によって、素材の形状安定性を向上させることができる。
【００１２】
また、可視光線の照射による上塗り塗膜の硬化速度は、紫外線照射による硬化速度とほぼ同等であるので、上塗り塗膜が硬化する時間を、従来と同等の比較的短い時間に維持できる。また、従来と異なり、可視光線を照射できればよいので、可視光線を効率よく照射可能な蛍光灯などの簡易かつ安価な可視光線照射装置を設けるだけでよく、ハウジングや冷却装置を備えた大がかりかつ高価な紫外線照射装置を用いる従来の塗装方法と比べて、塗装コストを大幅に削減することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る塗装方法について説明する。図１は、本実施形態に係る塗装方法の作業工程を示す説明図であり、この塗装方法では、以下に述べる（ａ）〜（ｃ）の工程によって、塗膜厚さの厚い黒色のエナメル塗装が、化粧貼りを施した木質材である素材１の表面に施される。
【００１６】
（ａ）下塗り工程；  まず、フローコーターを用いて、素材１の塗装面に、下塗り塗料（第１の樹脂塗料）２を５０〜１５０ｇ／ｍ２ の塗布量で塗布する。この下塗り塗料２は、ポリウレタン樹脂塗料１００部（重量部）に、重合開始剤としてのメチルエチルケトンペルオキシド５５％溶液５〜１０部と、溶剤としてのシンナー１０〜５０部とを混合して形成したものである。その後、３〜１０分間、常態で放置することによって、下塗り塗料２を均一に乾燥させ、厚さ１０〜２０μｍの下塗り塗膜２ａを形成する。この場合、ポリウレタン樹脂塗料は、速乾性および素材１への密着性の点からオンライン塗装に最適なものである。
【００１７】
（ｂ）上塗り工程；  次に、フローコーターを用いて、下塗り塗膜２ａの上に、上塗り塗料３を１５０〜４００ｇ／ｍ２ の塗布量で塗布する。この上塗り塗料３は、光増感剤としての２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニフルフォスフィンオキシド０．５〜５部を予め配合したポリエステル樹脂の黒色エナメル塗料１００部に、促進剤としてのナフテン酸コバルト６％溶液１〜５部と、粘度調整用のスチレンモノマー５〜２０部とを混合して形成したものである。このように上塗り塗料３を下塗り塗膜２ａの上に塗布すると、下塗り塗膜２ａと上塗り塗料３の界面付近において、上塗り塗料３中のナフテン酸コバルトが、下塗り塗膜２ａ内のメチルエチルケトンペルオキシドを分解し、ラジカルを発生させる。これにより、上塗り塗膜３ａは、下塗り塗膜２ａとの界面付近から表層部に向かって常温硬化する。上塗り後、３〜５分間、常態で放置し、厚さ３００〜４００μｍの上塗り塗膜３ａを形成する。この場合、上塗り塗料３は、厚塗りが可能なポリエステル樹脂塗料のような無溶剤型の高い粘性を有するものをベースとしているので、上記のように塗膜厚さを３００〜４００μｍに厚くすることができる。
【００１８】
（ｃ）可視光線照射工程；  この後、上塗り塗膜３ａの上に、例えば蛍光灯などの可視光線照射装置４により、可視光線４ａ（波長：４００〜８００ｎｍ）を１〜３分間、照射する。これによって、上塗り塗膜３ａ中の２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニフルフォスフィンオキシドが分解され、ラジカルを発生することにより、上塗り塗膜３ａは、表層部側から深層部側に向かって光増感重合し、硬化する。この場合、上塗り塗膜３ａは、光増感重合による表層部からの硬化度合と、ラジカル重合による深層部（界面付近）からの硬化度合との差が少ない状態で、中層部まで硬化する。以上の３つの工程によって、素材１に塗膜厚さが３００〜４００μｍ程度のポリエステル樹脂の黒いエナメル塗装３ａを施すことができる。
【００１９】
以上のように実施される本実施形態の塗装方法によれば、上記（ｂ）の上塗り工程において、上塗り塗膜３ａは、従来と同様にラジカル重合により、下塗りとの界面付近からその表層部側に向かって硬化する。一方、上記（ｃ）の可視光線照射工程において、上塗り塗膜３ａに照射した可視光線４ａは、上塗り塗膜３ａに対する透過性が紫外線よりも一般的に高いので、上塗り塗膜３ａの厚さが３００〜４００μｍと厚く、かつ黒色のエナメル塗装であっても、上塗り塗膜３ａの表層部から深層部側に向かって紫外線よりも深く透過し、上塗り塗膜３ａの表層部および中層部を硬化させる。
【００２０】
したがって、従来の紫外線照射の場合と比べて、上塗り塗膜３ａの表層部と深層部（界面付近）とこれらの間の中層部とにおける硬化度合の差を小さくすることができる。特に、本実施形態では、上記のように重合開始剤、促進剤および光増感剤の添加割合やその種類を適切に選択するとともに、可視光線の照射タイミングを上記のように設定することによって、上塗り塗膜３ａの表層部と深層部（界面付近）とこれらの間の中層部とにおける硬化度合の差を極めて小さくすることができ、塗膜応力の発生をより一層、良好に抑制できる。これによって、上塗り塗膜３ａの素材１への密着性と塗装面の仕上がりとを向上させることができ、木質材である素材１における反りの発生を抑制できる。また、可視光線４ａを照射したときの上塗り塗膜３ａの表面温度は、紫外線を照射したときと比べて上昇度合が小さく、常温範囲内に維持されるので、素材１の変形や変色を生じにくい。以上によって、素材１の形状安定性を向上させることができる。
【００２１】
さらに、可視光線４ａの照射による上塗り塗膜３ａの光増感重合の硬化速度は、紫外線照射による光増感重合の硬化速度とほぼ同等であるので、上塗り塗膜３ａが硬化する時間を従来と同様の比較的短い時間に維持できる。また、従来と異なり、可視光線４ａを照射できればよいので、蛍光灯などの簡易かつ安価な可視光線照射装置４を設けたり、太陽光線を塗膜３ａに当てたりするだけでよく、ハウジングや冷却装置を必要とする大がかりかつ高価な紫外線照射装置を用いる従来の塗装方法と比べて、塗装コストを大幅に削減することができる。また、可視光線照射により塗膜３ａを短時間で乾燥させることができ、かつ上塗り塗料３は、厚塗りが可能な、ポリエステル樹脂塗料のような無溶剤型の高い粘性を有するものをベースとしているので、塗膜厚さを厚くすることができる。さらに、上記の上塗り塗料３および下塗り塗料２は、それ自体、比較的入手が容易で安価なポリエステル樹脂塗料およびポリウレタン樹脂塗料をベースとしているので、塗装コストを削減することができる。
【００２２】
なお、上記実施形態においては、上塗り塗料３を下塗り塗料２に上塗りすることにより、上塗り塗料３がラジカル重合によって硬化する構成としたが、これに限らず、上塗り塗料３が下塗り塗料２と化学反応によって硬化する構成であればよい。
【００２３】
また、上記実施形態においては、下塗り塗料２としてポリウレタン樹脂塗料をベースとするものを用いたが、下塗り塗料２はこれに限らず、ポリエステル樹脂樹脂塗料をベースとするものなど、重合開始剤を添加可能でかつ上塗り塗料３のラジカル重合を生じさせるものであればよい。さらに、上塗り塗料３としてポリエステル樹脂塗料をベースとするものを用いたが、上塗り塗料３はこれに限らず、各種アクリレート樹脂塗料をベースとするものなど、光増感剤を添加することにより可視光線による光増感重合を生じるものであればよい。
【００２４】
さらに、上記実施形態においては、重合開始剤（触媒）としてメチルエチルケトンペルオキシドを用いたが、重合開始剤はこれに限らず、クメンヒドロペルオキシドなどの過酸化物触媒など、促進剤によって分解されラジカルを発生するものであればよい。また、促進剤として、ナフテン酸コバルトを用いたが、促進剤はこれに限らず、コバルトの有機酸塩、芳香族３級アミンおよびバナジウム塩など、重合開始剤を分解してラジカルを発生するものであればよい。
【００２５】
一方、上記実施形態においては、光増感剤として２，４，６−トリメチルベンゾイルジフェニフルフォスフィンオキシドを用いたが、光増感剤はこれに限らず、可視光の波長域（４００〜８００ｎｍ）を吸収域とするものや３６５ｎｍを中心とする吸収域をもつものなど、可視光線によってラジカルを生じるものであればよい。なお、可視光の波長域を吸収域とする光増感剤には、ベンゾフェノン、ビス（２，４，６−トリメチルベンゾイル）−フェニフルフォスフィンオキシドおよびビス（η５ −２，４−シクロペンタジエン−１−イル）−ビス（２，６−ジフルオロ−３−（１Ｈ−ピロール−１−イル）−フェニル）チタニウムなどがあり、これらを単独または組み合わせて用いればよい。また、３６５ｎｍを中心とする吸収域をもつ光増感剤には、ペンジルジメチルケタールや２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニルプロパン−１−オンなどがあり、これらを単独または組み合わせて用いればよい。
【００２６】
また、上塗り塗膜３ａを可視光線照射による光増感重合によって硬化させるようにしたが、塗膜応力の発生を抑制可能であれば、上塗り塗膜３ａが可視光線照射によってある程度まで、常温硬化した後、紫外線を照射したり、紫外線および可視光線を両方同時または交互に照射したりすることによって、上塗り塗膜３ａを硬化させるようにしてもよい。さらに、可視光線照射装置４は、蛍光灯に限らず、メタルハライドランプやハロゲンランプなど可視光線を効率よく照射できるランプを備えていればよく、あるいは可視光線照射装置４に代えて、太陽光線で上塗り塗膜３ａを硬化させればなおよい。
【００２７】
さらに、本発明を適用して塗装する場合、光増感重合による硬化速度が短時間であるとともに、前記上塗り塗料３が、厚塗りが可能なポリエステル樹脂塗料のような無溶剤型の高い粘性を有するものをベースとしているので、その塗膜厚さは、３００〜４００μｍに限らず、数千μｍとすることも可能である。この場合でも、前述した塗膜応力の発生の抑制などの作用効果を維持しながら塗装可能である。また、その塗装方法もフローコーティングに限らず、スプレーによる吹き付け塗装やポッティングと呼ばれる厚膜塗装方法などでもよい。さらに、上塗り塗料３は、エナメル塗料に限らず、カラークリア塗料やクリア塗料でもよい。
【００２８】
なお、塗装を施す素材１として木質材を用いたが、これに限らず、パーティクルボードおよびＭＤＦボードなどのエンジニアリングボード類、金属および合成樹脂類を用いてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の塗装方法によれば、素材に濃色塗料や比較的厚い塗膜厚さで塗装する場合でも、塗膜が硬化する時間を従来と同等の短時間に維持しながら、素材に対する密着性、塗装面の仕上がりおよび素材の形状安定性を向上させることができ、かつ低コストで塗装することができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る塗装方法の作業工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１    素材
２    下塗り塗料（第１の樹脂塗料）
２ａ  下塗り塗膜
３    上塗り塗料（第２の樹脂塗料）
３ａ  上塗り塗膜
４    可視光線照射装置
４ａ 可視光線
【図１】
0003710939.tif 000002