(57)【要約】【課題】メタリック塗料層を２回以上に分けて積層形成する際に、高塗着効率と高フリップフロップ性とを両立させることができるメタリック塗料の塗装方法を提供すること。【解決手段】塗装用基材２の表面に、メタリック塗料を２層に分けてウェットオンウェットで積層し、メタリック塗装品１を得る。塗装用基材２の表面に１回目のメタリック塗料の吹付塗装を行って、下層となる１回目メタリック塗料層３を形成する。次いで、加熱エア等の吹付けを行って、１回目メタリック塗料層３を強制乾燥させる。次いで、１回目メタリック塗料層３の架橋反応を伴う焼付けを行う前に、１回目メタリック塗料層３の表面に２回目のメタリック塗料の吹付塗装を行って、２回目メタリック塗料層４を積層する。その後、各メタリック塗料層３、４に架橋反応を伴う焼付けを行って、メタリック塗装品１を製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メタリック塗料を２回以上に分けてウェットオンウェットで積層する塗装方法において、
下層となるメタリック塗料層を強制乾燥した後、上層となるメタリック塗料層を積層することを特徴とするメタリック塗料の塗装方法。
【請求項２】
請求項１において、上記上層となるメタリック塗料層の表面に、クリア塗料層を積層することを特徴とするメタリック塗料の塗装方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、上記強制乾燥は、エアの吹付け又は加熱エアの吹付けにより行うことを特徴とするメタリック塗料の塗装方法。
【請求項４】
請求項１又は２において、上記強制乾燥は、電磁波の照射により行うことを特徴とするメタリック塗料の塗装方法。
【請求項５】
請求項１又は２において、上記強制乾燥は、直接加熱又は予め被塗物を加温することにより行うことを特徴とするメタリック塗料の塗装方法。
【請求項６】
請求項１又は２において、上記強制乾燥は、周辺の雰囲気の温度上昇又は湿度低下の少なくとも一方により行うことを特徴とするメタリック塗料の塗装方法。
【請求項７】
請求項１又は２において、上記強制乾燥は、周辺の雰囲気の減圧により行うことを特徴とするメタリック塗料の塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗装用基材に対し、メタリック塗料を２回以上に分けて塗装するメタリック塗料の塗装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車の塗装工程においては、車両用鋼板の表面にメタリック塗装を行うに当たり、メタリック塗料を２回以上に分けてウェットオンウェットで積層塗装する工法が多用されている。
例えば、特許文献１においては、被塗物の表面に、中塗り層、メタリック層及びクリアー層を形成する際に、２回に分けてメタリック塗料の塗装を行ってメタリック層を形成している。また、特許文献１においては、第１メタリック塗料を塗装して第１メタリック層を形成し、その後第１メタリック層の表面に第１メタリック塗料よりも粘度の低い第２メタリック塗料を塗装して第２メタリック層を形成している。これにより、優れた艶及び肌感を併有するメタリック調塗装品を形成している。
【０００３】
また、メタリック塗装を行うに当たって、重要な指標となるのは、塗装完成後の塗装品の表面を目視したときのメタリック塗装に特有の色調である。なお、このメタリック塗装に特有の色調とは、照明の角度や見る角度によって異なる色調を呈する色調のことをいう。また、メタリック塗装に特有の色調を示す指標として、フリップフロップ性がある。このフリップフロップ性は、塗装品の表面を、異なる２つの角度から見たときの色調の違いの大きさによって表される。
【０００４】
ところで、メタリック塗料は、アルミフレーク等の微小なメタル片（光輝材）を多数含有して組成されている。そして、ノズルから噴射させたメタリック塗料は、できるだけ多く自動車用鋼板等の塗装用基材に付着させ、メタリック塗料の無駄使いを少なくすることが好ましい。この塗料の歩留り性は、塗着効率（噴射した塗料使用量の固形分重量に対して、実際に塗装品の表面に付着した塗料付着量の固形分重量の割合を示す。）によって表される。
【０００５】
そのため、上記塗着効率を向上させるために、例えば、ノズルからの塗料の噴射量を減少させると共に、ノズルから塗装用基材までの距離を近づけて、塗装条件を高塗着効率条件にすることが考えられる。しかしながら、塗装条件を高塗着効率条件にすると、塗装用基材に付着する塗料の固形分に対する光輝材の濃度が減少すると共に、粒径分布が小さい方向へシフトし、上記フリップフロップ性が低下してしまうことがわかった。
したがって、塗着効率を向上させた場合においても、フリップフロップ性を高く維持することができる技術の開発が望まれていた。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３０９４１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、メタリック塗料層を２回以上に分けて積層形成する際に、高塗着効率と高フリップフロップ性とを両立させることができるメタリック塗料の塗装方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、メタリック塗料を２回以上に分けてウェットオンウェットで積層する塗装方法において、
下層となるメタリック塗料層を強制乾燥した後、上層となるメタリック塗料層を積層することを特徴とするメタリック塗料の塗装方法にある（請求項１）。
【０００９】
本発明においては、メタリック塗料の塗装を行って塗装用基材の表面に、下層となるメタリック塗料層を形成した後には、このメタリック塗料層を強制乾燥させる。これにより、下層となるメタリック塗料層に含まれる溶媒が蒸発し、このメタリック塗料層の固形分濃度が上昇する。
次いで、下層となるメタリック塗料層の表面に、メタリック塗料の塗装を行って上層となるメタリック塗料層を形成する。
【００１０】
このとき、上層となるメタリック塗料層に含まれる溶媒は、下層となるメタリック塗料層の中へ移行することができる。これにより、上層となるメタリック塗料層中の溶媒の含有量が減少すると共に、このメタリック塗料層の粘度が上昇する。そして、上層となるメタリック塗料層に含まれる光輝材の自由な揺動（ランダムな配向）が規制される。
そのため、積層した各メタリック塗料層の架橋反応を伴う焼付けを行う前に、上層となるメタリック塗料層中の光輝材が自由に揺動してしまうことがなく、上層となるメタリック塗料層の厚みの減少に伴って、光輝材の配向状態を、塗装用基材の表面に平行な状態に近づけることができる。これにより、フリップフロップ性に優れたメタリック塗装品を製造することができる。
【００１１】
また、例えば、ノズルからの塗料の噴射量を減少させると共に、ノズルから塗装用基材までの距離を近づけて、メタリック塗料の塗装を行う条件を高塗着効率条件にしたときでも、メタリック塗装品のフリップフロップ性を高く維持することができる。また、強制乾燥させる量を適宜調整することにより、高い塗着効率を維持して目標とするフリップフロップ性を有するメタリック塗装品を製造することもできる。さらに、目標とするフリップフロップ性を維持しつつ、塗着効率を向上させることもできる。
【００１２】
それ故、本発明のメタリック塗料の塗装方法によれば、メタリック塗料層を２回以上に分けて積層形成する際に、高塗着効率と高フリップフロップ性とを両立させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
上述した本発明における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記下層又は上層を形成するためのメタリック塗料に含まれる光輝材は、例えば、アルミニウム箔、ＴｉＯ2フレーク、マイカ等とすることができる。
また、上記下層又は上層を形成するためのメタリック塗料は、溶媒として水を主体とする水性塗料とすることができる。また、上記下層又は上層を形成するためのメタリック塗料は、溶媒に、固形分としての樹脂、光輝材及び各種の顔料等を含有するものとすることができる。
【００１４】
上記ウェットオンウェットで積層するとは、下層となる塗料層を完全に乾燥させる前（架橋反応させる前）に上層となる塗料層を積層することをいう。
また、上記メタリック塗料の塗装は、２層に積層して行うことができ、３層以上に積層して行うこともできる。例えば、メタリック塗料の塗装を３層に積層して行う場合には、最下層となるメタリック塗料層及び中間層となるメタリック塗料層をウェットオンウェットで積層した後にこれらの塗料層を強制乾燥させ、最上層となるメタリック塗料層を積層することができる。また、最下層となるメタリック塗料層を形成して強制乾燥させた後、中間層となるメタリック塗料層、及び最上層となるメタリック塗料層を順次積層することもできる。
【００１５】
また、下層となるメタリック塗料層の強制乾燥は、乾燥量が少なすぎると、フリップフロップ性を向上させることができず、乾燥量が多すぎると、上層となるメタリック塗料層に含まれる溶媒を、下層となるメタリック塗料層の中へ移行させることが困難になる。また、求められる色調に合わせて下層となるメタリック塗料層の固形分濃度を調整することになるが、上記強制乾燥は、下層となるメタリック塗料層の固形分濃度が９５％以下となる範囲で、好ましくは９０％以下となる範囲で、さらに好ましくは８０％以下となる範囲で行う。
なお、固形分濃度とは、溶媒、樹脂、光輝材、顔料等を含有するメタリック塗料層において、溶媒等の揮発分を除く部分の濃度のことをいう。
【００１６】
また、上記下層となるメタリック塗料層に用いるメタリック塗料と、上記上層となるメタリック塗料層に用いるメタリック塗料とは、同一のものとすることができる。一方、下層となるメタリック塗料層に用いるメタリック塗料と、上層となるメタリック塗料層に用いるメタリック塗料とに含有する光輝材の濃度及び平均粒径を意図的に異ならせることにより、製造するメタリック塗装品のフリップフロップ性の調整を行うこともできる。
【００１７】
また、上記上層となるメタリック塗料層の表面には、クリア塗料層を積層することが好ましい（請求項２）。
この場合には、メタリック塗料層によるメタリック感を維持したまま、このメタリック塗料層の表面をクリア塗料層によって保護することができる。
なお、上記上層となるメタリック塗料層の表面には、クリア塗料層を積層しないこともできる。
【００１８】
上記下層となるメタリック塗料層の強制乾燥は、以下の種々の方法によって行うことができる。すなわち、上記強制乾燥は、エアの吹付け又は加熱エアの吹付けにより行うことができ（請求項３）、電磁波の照射により行うこともできる（請求項４）。また、上記強制乾燥は、直接加熱又は予め被塗物を加温することにより行うこともでき（請求項５）、周辺の雰囲気の温度上昇もしくは湿度低下の少なくとも一方により行うこともでき（請求項６）、あるいは周辺の雰囲気の減圧により行うこともできる（請求項７）。これらの場合には、下層となるメタリック塗料層を求められる色調に合わせた乾燥状態にすることが容易である。
【実施例】
【００１９】
以下に、本発明のメタリック塗料の塗装方法にかかる実施例につき、図面と共に説明する。
本例のメタリック塗料の塗装方法においては、塗装用基材２の表面に、メタリック塗料を２回に分けてウェットオンウェットで積層し、メタリック塗装品１を得ることができる。
【００２０】
メタリック塗装品１を製造するに当たっては、まず、塗装用基材２の表面に１回目のメタリック塗料（第１ステージ）の吹付塗装を行って、下層となる１回目メタリック塗料層３を形成する。次いで、加熱エア等の吹付けを行って、１回目メタリック塗料層３を架橋反応を伴わずに強制乾燥させる。次いで、図２に示すごとく、１回目メタリック塗料層３を完全に乾燥させる前（架橋反応させる前）に、この１回目メタリック塗料層３の表面に２回目のメタリック塗料（第２ステージ）の吹付塗装を行って、２回目メタリック塗料層４を積層する。ここで、図２は、強制乾燥を行った１回目メタリック塗料層３の表面に、２回目メタリック塗料層４を積層した直後の状態を模式的に示す。
【００２１】
さらに、この２回目メタリック塗料層４の表面にクリア塗料の吹付塗装を行って、クリア塗料層５を積層する。その後、各塗料層３、４、５の架橋反応を伴う焼付けを行って、図１に示すごとく、メタリック塗装品１を製造する。
ここで、図１〜図３は、メタリック塗料の塗装を行う過程を模式的に示す図である。同図において、１回目メタリック塗料層３における光輝材は省略して示した。また、後述するように、図３は、２回目メタリック塗料層４に含まれる溶媒を１回目メタリック塗料層３中へ移行させた後の状態を模式的に示す。
【００２２】
以下に、本例のメタリック塗料の塗装方法につき、図１〜図５と共に詳説する。
本例の塗装用基材２は、車両用鋼板の表面に、リン酸亜鉛被膜、下塗り層及び中塗り層を形成したものである。
本例の第１ステージに用いたメタリック塗料及び第２ステージに用いたメタリック塗料は、水性塗料であり、主溶媒としての水に、樹脂、光輝材としてのアルミニウム箔及び各種の顔料等を含有するものである。
また、各メタリック塗料層３、４は、同じ回転霧化静電塗装機によって吹付塗装を行って形成する。そして、第１ステージに用いたメタリック塗料と、第２ステージに用いたメタリック塗料とは、同じ水性塗料からなる。
【００２３】
本例のメタリック塗料の塗装方法を実施すれば、製造するメタリック塗装品１のフリップフロップ性を向上させることができる。このフリップフロップ性は、例えば、フロップインデックス（ＦＩ）として次の計算式（式１）によって計算することができる。すなわち、図４に示すごとく、メタリック塗装品１の表面に垂直な垂直方向に対して４５°傾けた第１方向から光線Ｃを照射し、垂直方向（法線方向）で受光して求めた明度指数Ｌ*45°と、第１方向に対して垂直方向に１５°起こした第２方向（法線方向に対して−３０°）で受光して求めた明度指数Ｌ*15°と、第１方向に対して１１０°傾けた第３方向（法線方向に対して６５°）で受光して求めた明度指数Ｌ*110°とを測定する。そして、次の（式１）に、各明度指数を代入して、フロップインデックス（ＦＩ）を求めることができる。
【００２４】
ＦＩ＝２．６９×（Ｌ*15°−Ｌ*110°）1.11／Ｌ*45°0.86          ・・・（式１）
【００２５】
本例においては、１回目のメタリック塗料の吹付塗装を行って塗装用基材２の表面に、下層となる１回目メタリック塗料層３を形成した後には、加熱エアの吹付けを行って、１回目メタリック塗料層３を強制乾燥させる。これにより、１回目メタリック塗料層３に含まれる溶媒が蒸発して、１回目メタリック塗料層３中の固形分濃度（不揮発分濃度）が上昇する。本例においては、１回目メタリック塗料層３中の固形分濃度が６０〜７０％程度になるまで強制乾燥させた。
【００２６】
次いで、図２に示すごとく、下層となる１回目メタリック塗料層３を上記６０〜７０％程度の固形分濃度とした後に、１回目メタリック塗料層３の表面に、２回目のメタリック塗料の吹付塗装を行って上層となる２回目メタリック塗料層４を形成する。
２回目メタリック塗料層４を形成した直後においては、２回目メタリック塗料層４の粘度が臨界粘度（光輝材４１１の自由な揺動を拘束するのに十分な粘度）に達していない。そして、乾燥過程の初期において、２回目メタリック塗料層４においては、光輝材４１１の自由な揺動によるランダム配向（光輝材４１１の向きが安定しない配向）と、塗膜収縮による平行配向（被塗装面に平行に近づく配向）とが共存する。この光輝材４１１のランダム配向を早く止めないと、光輝材４１１の配向状態を被塗装面に平行に近づけることが困難になる。
【００２７】
これに対し、図３に示すごとく、本例においては、２回目メタリック塗料層４を形成したとき、２回目メタリック塗料層４における固形分濃度が、１回目メタリック塗料層３における固形分濃度よりも低いことにより、２回目メタリック塗料層４に含まれる溶媒は、１回目メタリック塗料層３の中へ早期に移行することができる。
【００２８】
これにより、２回目メタリック塗料層４中の溶媒の含有量が減少すると共に、２回目メタリック塗料層４の粘度が素早く臨界粘度まで上昇することになり、２回目メタリック塗料層４に含まれる光輝材４１１の自由な揺動（ランダムな配向）が規制される。
そのため、積層した各メタリック塗料層３、４の架橋反応を伴う焼付けを行う前に、２回目メタリック塗料層４中の光輝材４１１が自由に揺動してしまうことがなく、２回目メタリック塗料層４の厚みの減少に伴って、光輝材４１１の配向状態を、塗装用基材２の表面に平行な状態に近づけることができる。これにより、フリップフロップ性に優れたメタリック塗装品１を製造することができる。
【００２９】
また、例えば、ノズルからの塗料の噴射量を減少させると共に、ノズルから塗装用基材２までの距離を近づけて、メタリック塗料の塗装を行う条件を高塗着効率条件にしたときでも、メタリック塗装品１のフリップフロップ性を高く維持することができる。また、強制乾燥させる量を適宜調整することにより、高い塗着効率を維持して目標とするフリップフロップ性を有するメタリック塗装品１を製造することもできる。さらに、目標とするフリップフロップ性を維持しつつ、塗着効率を向上させることもできる。
【００３０】
それ故、本例のメタリック塗料の塗装方法によれば、メタリック塗料層を２回以上に分けて積層形成する際に、高塗着効率と高フリップフロップ性とを両立させることができる。
【００３１】
（確認試験）
本例においては、上記メタリック塗料の塗装方法による効果を確認する試験を行った。
すなわち、本確認試験においては、１回目及び２回目のメタリック塗料の塗装条件を、従来の標準塗装条件に比べて、塗着効率を向上させた高塗着効率条件にしたときについて、塗着効率及びフロップインデックスの測定を行った。そして、上記メタリック塗料の塗装方法により、フロップインデックスの低下を防止できることを確認した。
【００３２】
比較のための標準塗装条件としては、メタリック塗装（メタリック塗料の塗装）を行うブースの温度；２３℃、ブースの相対湿度；６８％ＲＨ、塗装用基材２２からガンまでの距離；３００ｍｍ、ガンの回転数；２５０００ｒｐｍ、シェーピングエアの流量；６００ＮＬ／ｍｉｎ、印加電圧；−９０ｋＶ、塗料の吐出量；３０７ｍｌ／ｍｉｎとした。
一方、高塗着効率条件としては、塗装用基材２２からガンまでの距離；１５０ｍｍ、シェーピングエアの流量；２００ＮＬ／ｍｉｎ、印加電圧；−４５ｋＶ、塗料の吐出量；２５０ｍｌ／ｍｉｎと変更し、その他は、標準塗装条件と同じにした。
【００３３】
メタリック塗料としては、アクアレックスＡＲ−２０００＃１Ｄ４（日本ペイント製の水性塗料）を用いた。回転霧化静電塗装機としては、ＡＢＢ製Ｈ．Ｅ．Ｃ．ＢＥＬＬ（ベル径；７７ｍｍ、塗料供給；カートリッジ方式）を用い、これをロボットに持たせて吹付塗装を行った。フロップインデックスは、マルチアングル分光測色計ＭＡ６８II（Ｘ−Ｒｉｔｅ製）を用いて測定した。
【００３４】
そして、２段階のメタリック塗装を行い、１４０℃の温度環境下において１８分保持して、焼き付けた。
上記標準塗装条件によって２段階にメタリック塗装を行った場合、塗着効率は、約５８％となり、フロップインデックス（ＦＩ）は、約１５．３となった。これに対し、上記高塗着効率条件によって２段階にメタリック塗装を行った場合、塗着効率は、約７１％と向上した一方、フロップインデックスは、約１２．６まで低下した。
【００３５】
そこで、本確認試験においては、上記高塗着効率条件において、１回目メタリック塗料層３を形成した後、この１回目メタリック塗料層３を強制乾燥させることにより、１回目メタリック塗料層３における固形分濃度ＮＶ（％）を上昇させた。そして、１回目メタリック塗料層３における固形分濃度を約６０％以上にすることにより、上記標準条件の場合と同等のフロップインデックスを達成できることがわかった。
【００３６】
なお、図５に、１回目メタリック塗料層３の表面に２回目メタリック塗料層４を積層する直前における、１回目メタリック塗料層３における固形分濃度ＮＶ（％）を横軸にとり、フロップインデックス（ＦＩ）を縦軸にとって、両者の関係を示す。同図において、ＮＶ（％）の上昇に伴ってＦＩが上昇することが確認できる。そして、ＮＶ（％）を約６０％以上にすることにより、標準条件のＦＩの値である約１５．３を達成できることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】実施例における、メタリック塗装品を模式的に示す断面説明図。
【図２】実施例における、強制乾燥を行った１回目メタリック塗料層の表面に、２回目メタリック塗料層を積層した直後の塗装用基材を模式的に示す断面説明図。
【図３】実施例における、２回目メタリック塗料層に含まれる溶媒を１回目メタリック塗料層中へ移行させた後の塗装用基材を模式的に示す断面説明図。
【図４】実施例における、フロップインデックスの測定状態を示す説明図。
【図５】実施例における、１回目メタリック塗料層の表面に２回目メタリック塗料層を積層する直前における、１回目メタリック塗料層における固形分濃度ＮＶ（％）を横軸にとり、フロップインデックス（ＦＩ）を縦軸にとって、両者の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００３８】
１  メタリック塗装品
２  塗装用基材
３  １回目メタリック塗料層
４  ２回目メタリック塗料層
４１１  光輝材
５  クリア塗料層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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