(57)【要約】【課題】耐チッピング性と表面処理作業性の双方に優れた複層塗膜とその形成方法を提供する。【解決手段】下塗り塗膜２を表面に備えた基材１の上に形成される複層塗膜１０であって、複層塗膜１０は下塗り塗膜２側から順に、中塗り塗膜５と上塗り塗膜６とからなり、中塗り塗膜５は、下塗り塗膜２側に位置してウェットオンウェットにて形成された第１の中塗り塗膜３と、この上にウェットオンウェットにて形成された第２の中塗り塗膜４とから形成されており、第１の中塗り塗膜３は、ガラス転移温度Tgが0〜30℃の範囲で、かつ厚みが10〜30μmの範囲であり、第２の中塗り塗膜４は、ガラス転移温度Tgが70℃以上で、かつ厚みが10〜30μmの範囲である。【選択図】図１
2014233921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下塗り塗膜を表面に備えた基材の上に形成される複層塗膜であって、
前記複層塗膜は下塗り塗膜側から順に、中塗り塗膜と上塗り塗膜とからなり、
前記中塗り塗膜は、下塗り塗膜側に位置してウェットオンウェットにて形成された第１の中塗り塗膜と、この上にウェットオンウェットにて形成された第２の中塗り塗膜とから形成されており、
前記第１の中塗り塗膜は、ガラス転移温度Tgが0〜30℃の範囲で、かつ厚みが10〜30μmの範囲であり、
前記第２の中塗り塗膜は、ガラス転移温度Tgが70℃以上で、かつ厚みが10〜30μmの範囲である複層塗膜。
【請求項２】
下塗り塗膜を表面に備えた基材の上に、該下塗り塗膜側から順に、中塗り塗膜と上塗り塗膜を形成して中塗り塗膜と上塗り塗膜からなる複層塗膜を形成する複層塗膜の形成方法であって、
下塗り塗膜の表面に中塗り塗膜を形成する方法は、下塗り塗膜側に位置する第１の中塗り塗膜をウェットオンウェットにて形成し、この上に第２の中塗り塗膜をウェットオンウェットにて形成するものであり、
前記第１の中塗り塗膜は、ガラス転移温度Tgが0〜30℃の範囲で、かつ厚みが10〜30μmの範囲となるように形成し、
前記第２の中塗り塗膜は、ガラス転移温度Tgが70℃以上で、かつ厚みが10〜30μmの範囲となるように形成する複層塗膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両ボディ等の基材の表面に形成される複層塗膜とその形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両ボディ表面の複層塗膜としては、アルミやアルミと鋼の異種金属などからなる車両ボディの表面に電着塗装等で下塗り塗膜が形成され、この下塗り塗膜の上に中塗り塗膜が形成され、中塗り塗膜の上にクリア塗装等による上塗り塗膜が形成されている形態が一般的である。
【０００３】
中塗り塗膜が高い硬度である場合、中塗り塗膜形成に当たって焼付けをおこなった際に生じ得るゴミやブツを耐水ペーパー等で研いで除去することが可能であるが、その反面、跳石などによってボディに傷（チッピング）が付いた際に塗膜に作用するチッピングエネルギーによって脆性的に破壊され易い（耐チッピング性が低い）という問題がある。
【０００４】
そこで、特許文献１には、中塗り塗膜に耐チッピング性という機能を持たせるための形態が開示されている。具体的には、破断伸び率が20℃において5g以上、-20℃において1.3%以上であり、かつ、ヤング率が20℃において25000kg/cm2以下、-20℃において50000kg/cm2以下である柔軟性のある中塗り塗膜が用いられ、その上のベース塗膜に硬いものを用いる形態が開示されている。
【０００５】
この複層塗膜によれば、中塗り塗膜の硬度が低いことからチッピングエネルギーを良好に吸収でき、チッピングによる脆性破壊が解消されるものの、今度は、中塗り塗膜の硬度が低いために、中塗り塗膜の形成に当たって塗装を焼付けた際に塗膜表面に付着したり形成されるゴミやブツを耐水ペーパー等で研いで除去することが困難になる（表面処理作業性の低下）といった問題がある。
【０００６】
このように、中塗り塗膜の硬度を高いものにした場合も低いものにした場合もそれぞれに一長一短があり、双方の有する課題を解消できる複層塗膜の開発が切望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−５００６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記する問題に鑑みてなされたものであり、耐チッピング性と表面処理作業性の双方に優れた複層塗膜とその形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成すべく、本発明による複層塗膜は、下塗り塗膜を表面に備えた基材の上に形成される複層塗膜であって、前記複層塗膜は下塗り塗膜側から順に、中塗り塗膜と上塗り塗膜とからなり、前記中塗り塗膜は、下塗り塗膜側に位置してウェットオンウェットにて形成された第１の中塗り塗膜と、この上にウェットオンウェットにて形成された第２の中塗り塗膜とから形成されており、前記第１の中塗り塗膜は、ガラス転移温度Tgが0〜30℃の範囲で、かつ厚みが10〜30μmの範囲であり、前記第２の中塗り塗膜は、ガラス転移温度Tgが70℃以上で、かつ厚みが10〜30μmの範囲となっているものである。
【００１０】
本発明の複層塗膜では、中塗り塗膜が２種類の塗膜（第１、第２の中塗り塗膜）から形成され、下塗り塗膜側の第１の中塗り塗膜のTgは0〜30℃の範囲で厚みが10〜30μmの範囲で好ましくは15〜30μmの範囲に規定されていることで、膜厚も十分に確保され、かつTgが比較的低いことから塗膜の硬度も比較的低く、耐チッピング性に優れた塗膜となっている。特に、第１の中塗り塗膜の厚みを15μmとすることで十分な膜厚を確保できることは勿論のこと、中塗り塗膜としての性能を十分に発揮できる。
【００１１】
一方、第１の中塗り塗膜の上に形成される第２の中塗り塗膜は、Tgが70℃以上と比較的高いことから塗膜の硬度も比較的高く、中塗り塗膜の表面に形成されたゴミやブツを耐水ペーパー等で研いで除去する表面処理作業性が良好となっている。なお、第１の中塗り塗膜と同様に第２の中塗り塗膜の膜厚も10〜30μmの範囲で好ましくは15〜30μmの範囲となっていることも、良好な表面処理作業性に寄与している。
【００１２】
ここで、基材の形成素材としては、鉄やアルミニウム、銅、ステンレス等の金属が挙げられる。また、用途としては、自動車金属部材として、ドアやボンネット、ルーフ、フード、フェンダー、トランク等が挙げられる。
【００１３】
基材の表面に形成される下塗り塗膜は、電着塗装や紛体塗装などによって形成でき、ボディとの付着性に優れ、防錆性に優れたものが好ましい。
【００１４】
下塗り塗膜の上には、第１、第２の中塗り塗膜用の塗料がウェットオンウェットで塗装され、焼付けが施されることで第１、第２の中塗り塗膜が形成される。この２種の中塗り塗膜により、複層塗膜に対して高い耐チッピング性と良好な表面処理作業性が付与される。
【００１５】
第２の中塗り塗膜の上に、美観を付与し、耐候性、耐摩耗性、耐薬品性等を付与するべく、上塗り塗料が塗装され、焼付けされて上塗り塗膜が形成され、中塗り塗膜と上塗り塗膜からなる複層塗膜が形成される。なお、上塗り塗膜の形成に際しては、エアスプレーや静電塗装などによってメタリック塗料やクリア塗料が塗装され、加熱硬化されて上塗り塗膜が形成される。
【００１６】
このように、本発明の複層塗膜は、２種の中塗り塗膜が異なるガラス転移温度を有することで硬度が相違し、さらに、双方の塗膜ともに一定の膜厚を有していることによって、耐チッピング性と表面処理作業性の双方に優れたものとなっている。
【００１７】
また、本発明は複層塗膜の形成方法にも及ぶものであり、この形成方法は、下塗り塗膜を表面に備えた基材の上に、該下塗り塗膜側から順に、中塗り塗膜と上塗り塗膜を形成して中塗り塗膜と上塗り塗膜からなる複層塗膜を形成する複層塗膜の形成方法であって、下塗り塗膜の表面に中塗り塗膜を形成する方法は、下塗り塗膜側に位置する第１の中塗り塗膜をウェットオンウェットにて形成し、この上に第２の中塗り塗膜をウェットオンウェットにて形成するものであり、前記第１の中塗り塗膜は、ガラス転移温度Tgが0〜30℃の範囲で、かつ厚みが10〜30μmの範囲となるように形成し、前記第２の中塗り塗膜は、ガラス転移温度Tgが70℃以上で、かつ厚みが10〜30μmの範囲となるように形成するものである。
【発明の効果】
【００１８】
以上の説明から理解できるように、本発明の複層塗膜とその形成方法によれば、中塗り塗膜が２種類の塗膜（第１、第２の中塗り塗膜）から形成され、下塗り塗膜側の第１の中塗り塗膜のTgが0〜30℃の範囲で厚みが10〜30μmの範囲に規定され、第１の中塗り塗膜上にある第２の中塗り塗膜のガラス転移温度Tgが70℃以上で厚みが10〜30μmの範囲に規定されていることにより、耐チッピング性と表面処理作業性の双方に優れた複層塗膜となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の複層塗膜とその形成方法の実施の形態を説明した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して本発明の複層塗膜の実施の形態を説明する。
【００２１】
（複層塗膜とその形成方法の実施の形態）
図１は本発明の複層塗膜の実施の形態を説明した模式図である。基材１の表面に下塗り塗膜２が形成されており、この下塗り塗膜２の表面に複層塗膜１０が形成される。なお、基材１の表面に下塗り塗膜２を形成するに当たり、前処理として、機械研磨や酸、アルカリによる脱脂、水洗、化学研磨、陽極酸化処理などの表面処理をおこなっておくのがよい。また、下塗り塗膜２の形成方法としては、アクリル樹脂やポリエステル樹脂を使用したアニオン電着塗装、カチオン性樹脂組成物の水溶液を使用したカチオン電着塗装などが挙げられる。
【００２２】
複層塗膜１０は、下塗り塗膜２側から順に、中塗り塗膜５と上塗り塗膜６とから構成されており、中塗り塗膜５は、下塗り塗膜２側に位置してウェットオンウェットにて形成された第１の中塗り塗膜３と、この上にウェットオンウェットにて形成された第２の中塗り塗膜４とから構成されている。
【００２３】
第１の中塗り塗膜３は、ポリエステル系樹脂とポリウレタン系樹脂を主成分として含む塗料を使用し、ガラス転移温度Tgは0〜30℃の範囲であり、厚みが10〜30μmの範囲（好ましくは15〜30μmの範囲）で形成される。
【００２４】
ガラス転移温度Tgが0〜30℃の範囲と比較的低い温度範囲であることから、塗膜の硬度は比較的低くなり、そのために変形性能が高くなる。さらに、塗膜の厚みが10〜30μmの範囲に設定されていることから、チッピングエネルギー吸収性が良好となり、複層塗膜１０に対して高い耐チッピング性を付与することができる。
【００２５】
一方、第２の中塗り塗膜４は、ポリエステル系樹脂を主成分として含む塗料を使用し、ガラス転移温度Tgが70℃以上であり、厚みが10〜30μmの範囲（好ましくは15〜30μmの範囲）で形成される。
【００２６】
ガラス転移温度Tgが70℃以上と比較的高い温度範囲であることから、塗膜の硬度は比較的高くなっていること、さらには、塗膜の厚みが10〜30μmの範囲に設定されていることから、複層塗膜１０に対して、中塗り塗膜５の表面に形成されたゴミやブツを耐水ペーパー等で研いで除去する際の良好な表面処理作業性を付与することができる。
【００２７】
第１の中塗り塗膜３、第２の中塗り塗膜４ともに、上記する主成分を水もしくは有機溶媒に溶解もしくは分散させて液状塗料を生成し、ウェットオンウェットで塗装され、焼付けが実施されることで双方の塗膜３，４からなる中塗り塗膜５が形成される。
【００２８】
中塗り塗膜５の表面には、メタリック塗料やクリア塗料などの上塗り塗料がエアスプレーや静電塗装などによって塗装され、焼付けが実施されることで上塗り塗膜６が形成される。
【００２９】
図示する複層塗膜１０によれば、中塗り塗膜５が第１、第２の中塗り塗膜３，４の２種類の塗膜から形成され、下塗り塗膜２側の第１の中塗り塗膜３のTgが0〜30℃の範囲で厚みが10〜30μmの範囲に規定され、第１の中塗り塗膜３上にある第２の中塗り塗膜４のガラス転移温度Tgが70℃以上で厚みが10〜30μmの範囲に規定されていることにより、耐チッピング性と表面処理作業性の双方に優れた複層塗膜となる。
【００３０】
[塗膜の性能評価実験とその結果]
本発明者等は、比較例1〜16、実施例1〜12の塗板を製作し、それぞれの試験体に対して、中塗り塗膜形成後の表面処理作業性（ブツ研ぎ性）、初期付着性、耐水付着性、耐チッピング性を評価する実験をおこなった。
【００３１】
ここで、表面処理作業性に関する試験方法は、焼付けた中塗り塗膜にペーパー番手(#400、#600、#800)にて水研ぎを実施し、その後、ベース塗料とクリア塗料を塗装し、塗装後のペーパー目を観察し、水研ぎの跡が残っていなければ合格と評価するものであり、ペーパー水研ぎ跡がない場合を○、ペーパー水研ぎ跡がある場合を×とするものである（表３参照）。
【００３２】
また、初期付着性と耐水付着性に関する試験方法は、JIS K5100に準じて実施したものであり、碁盤目(100マス)状にカッターで切り込みを入れ、セロテープを用いて剥離させた際に100マス中にはがれがない場合を合格と評価するものである（表３参照）。
【００３３】
さらに、耐チッピング性に関する試験方法は、-20℃に冷却した塗板にグラベロ試験機で90度方向から距離35cmで玄武岩6号300gを0.5MPaの空気圧で噴出させ、水洗い後にガムテープで剥離させ、剥離面積および剥離個数を総合して6段階評価したものをチッピングランクとしたものである（表３参照で、劣:1⇔5:優）。
【００３４】
塗板の構成は、基材表面に電着塗装にて下塗り塗膜（関西ペイント社製のGT-10、膜厚は20μm）を形成し、第１の中塗り塗膜、第２の中塗り塗膜を順に形成し、上塗り塗膜として、まずベース塗膜（関西ペイント社製のWBC-713T  塗色202(黒)、膜厚15μm）を形成し、クリア塗膜（関西ペイント社製のKINO-1210TW、膜厚35μm）を形成した。以下、表１に中塗り塗膜用の塗料水準を示す。また、表２に各比較例および各実施例で適用された第１の中塗り塗膜、第２の中塗り塗膜それぞれの塗料と塗膜の膜厚を示す。ここで、中塗り塗料X-1〜X-8はポリエステル系樹脂とポリウレタン系樹脂を主成分として含んだ塗料であり、架橋剤の種類を変えることでTgを相違させている。
【００３５】
[表１] 
2014233921.tif 000003
【００３６】
[表２]
2014233921.tif 000004
【００３７】
（比較例1〜16の製作方法）
電着板の上に、第１の中塗り塗膜用の塗料を塗装後、30秒〜1分後にウェットオンウェットで第２の中塗り塗膜用の塗料を塗装し、140℃で18分間保持して焼付けをおこなった。次に、ベース塗料を塗装し、80℃で3分間パスして予備加熱をおこなった。次に、クリア塗料を塗装し、140℃で18分間保持して焼付けをおこなった。
【００３８】
（実施例1〜12の製作方法）
電着板の上に、第１の中塗り塗膜用の塗料を塗装後、30秒〜1分後にウェットオンウェットで第２の中塗り塗膜用の塗料を塗装し、140℃で18分間保持して焼付けをおこなった。次に、ベース塗料を塗装し、80℃で3分間パスして予備加熱をおこなった。次に、クリア塗料を塗装し、140℃で18分間保持して焼付けをおこなった。
【００３９】
（実験結果）
以下の表３に実験結果を示す。
【００４０】
[表３]
2014233921.tif 000005
【００４１】
表３より、実施例1〜12はいずれも、表面処理作業性と耐チッピング性の双方に優れていることが実証されている。
【００４２】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４３】
１…基材、２…下塗り塗膜、３…第１の中塗り塗膜、４…第２の中塗り塗膜、５…中塗り塗膜、６…上塗り塗膜、１０…複層塗膜
【図１】
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