(57)【要約】【課題】電着塗装による厚膜の塗膜と熱硬化型上塗り塗料による美観の塗膜とを効率よく形成する。【解決手段】金属材１に対して、前処理を実施して塗装を施すのに適する表面状態にし、ウレタン変性アクリル樹脂２０〜２５重量％、ポリアミン樹脂１〜２重量％、ポリアクリル樹脂２〜３重量％、着色顔料、非鉛系防錆顔料、硬化解媒を含有する厚膜カチオン電着塗料で第１の塗膜２を形成し、この第１の塗膜２を水切り乾燥後、熱硬化型上塗り塗料で第２の塗膜３を形成し、第１の塗膜２と第２の塗膜３とを同時に加熱硬化することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウレタン変性アクリル樹脂２０〜２５重量％、ポリアミン樹脂１〜２重量％、ポリアクリル樹脂２〜３重量％、着色顔料、非鉛系防錆顔料、硬化解媒を含有する厚膜カチオン電着塗料と、
前記厚膜カチオン電着塗料で形成した塗膜面に塗装する熱硬化型上塗り塗料とからなることを特徴とする厚膜形成塗料。
【請求項２】
前記熱硬化型上塗り塗料は、メラミン樹脂系塗料であることを特徴とする請求項１に記載の厚膜形成塗料。
【請求項３】
前記熱硬化型上塗り塗料は、アクリル樹脂系塗料であることを特徴とする請求項１に記載の厚膜形成塗料。
【請求項４】
前記熱硬化型上塗り塗料は、エポキシ樹脂系塗料であることを特徴とする請求項１に記載の厚膜形成塗料。
【請求項５】
ウレタン変性アクリル樹脂２０〜２５重量％、ポリアミン樹脂１〜２重量％、ポリアクリル樹脂２〜３重量％、着色顔料、非鉛系防錆顔料、硬化解媒を含有する厚膜カチオン電着塗料で金属材に第１の塗膜を形成し、
前記第１の塗膜を水切り乾燥後、この第１の塗膜面に熱硬化型上塗り塗料で第２の塗膜を形成し、
前記第１の塗膜と前記第２の塗膜とを同時に加熱硬化することを特徴とする厚膜形成塗料の塗装方法。
【請求項６】
前記第１の塗膜と前記第２の塗膜との加熱は、前記第１の塗膜がわき現象を起こさないように、常温から所定の温度までの昇温が緩やかであることを特徴とする請求項５に記載の厚膜形成塗料の塗装方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の厚膜形成塗料の塗装方法で塗装したことを特徴とする塗装物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、厚膜カチオン電着塗料の塗膜面に熱硬化型上塗り塗料の塗膜を良好に形成し得る厚膜形成塗料、その塗装方法および塗装物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、制御盤、配電盤などを構成する金属材に対して、前処理実施後、エポキシ樹脂系塗料による電着塗装で塗膜厚さ２０μｍの下塗りをし、加熱硬化後、熱硬化型塗料を吹き付けて塗膜厚さ２０μｍの中塗りをし、更に加熱硬化後、同様の塗料で上塗りをして加熱硬化させる塗装方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
そして、塗膜の厚さは、下塗りから上塗りまで合わせると６０μｍ以上、中塗りを省いた下塗りと上塗りとでは４０μｍ以上の厚膜となる。なお、客先指定などにより、マルセン表色記号５Ｙ７／１、ＪＩＳ  Ｋ  ５６００に準拠した６０度鏡面光沢度４０±１０（半つや）を上塗りした塗膜を要求されるものがある。
【特許文献１】特開平６−８０９２８号公報（第２ページ、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の従来の塗装方法においては、次のような問題がある。下塗りから上塗りまでの塗膜を自動塗装ラインで行うものの、それぞれの工程では加熱硬化させているので、多大の硬化時間が必要であり、リードタイムが長時間となっていた。また、中塗りや上塗りでは、吹き付け時の飛散により、塗料のロスが発生していた。
【０００５】
また、客先指定などにより塗膜を形成する場合、前記下塗りから上塗りまでの塗膜を加熱硬化させた後、一旦冷却し、更に客先指定の上塗りの塗膜を形成し、加熱硬化させているので、リードタイムが長時間となっていた。生産効率を考慮した場合、二機以上の加熱炉で対応も可能であるが、乾燥炉のスペースや冷却ゾーンが必要となり、設備費、機器の設置スペースが大となり、更には多大な熱エネルギーが必要であった。
【０００６】
このため、一回の塗装（ワンコート）で、塗膜の厚さが下塗りと上塗りとを合わせた４０μｍ以上、更には、下塗りから上塗りまでを合わせた６０μｍ以上の厚膜が形成できるとともに、客先指定の美観の上塗りまでを一回の加熱硬化で形成し得ることが望まれていた。そして、美観で厚膜に形成された塗膜が優れた初期物性のみならず耐久性能をも有することが望まれていた。
【０００７】
本発明は上記問題を解決するためになされたもので、一回の塗装で形成した厚膜の塗膜面に、熱硬化型上塗り塗料による塗膜を形成し、これらの塗膜を同時に加熱硬化させ、優れた塗膜性能を発揮し得る厚膜形成塗料、その塗装方法および塗装物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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の厚膜形成塗料は、ウレタン変性アクリル樹脂２０〜２５重量％、ポリアミン樹脂１〜２重量％、ポリアクリル樹脂２〜３重量％、着色顔料、非鉛系防錆顔料、硬化解媒を含有する厚膜カチオン電着塗料と、前記厚膜カチオン電着塗料で形成した塗膜面に塗装する熱硬化型上塗り塗料とからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、厚膜カチオン電着塗料で厚膜の第１の塗膜を形成し、水きり乾燥後に熱硬化型上塗り塗料による第２の塗膜を形成し、これらの塗膜を同時に加熱硬化しているので、厚膜の塗膜とともに、美観の塗膜を得ることができ、初期物性のみならず、長期間に亘っても優れた耐久性能を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例】
【００１１】
本発明の実施例に係る厚膜形成塗料を図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施例に係る厚膜カチオン電着塗料と熱硬化型上塗り塗料とで形成した塗膜を示す断面図である。
【００１２】
図１に示すように、交通機器や産業機器を構成する酸洗した冷延鋼板、熱延鋼板のような塗装物の金属材１の表面には、一回の電着塗装で形成させた厚膜カチオン電着塗料による第１の塗膜２が設けられている。また、第１の塗膜２には、客先指定による熱硬化型上塗り塗料による第２の塗膜３が形成されている。
【００１３】
以下、この塗装方法を説明する。
【００１４】
先ず、金属材１の表面を前処理し、電着塗装に適する表面状態にする。前処理には、脱脂後、表面調整し、リン酸亜鉛被膜を設ける化学的処理を用いる。脱脂剤には、例えば、日本パーカライジング社製ファインクリーナーＬ４４６０、また、表面調整剤には、例えば同社製プレパレンＸ、また、リン酸亜鉛処理剤には、例えば同社製パルボンドＬ３０２０を用いる。
【００１５】
次に、厚膜カチオン電着塗料で第１の塗膜２を形成する。第１の塗膜２の厚さは、電着塗装時の電流を制御することにより行うことができ、客先指定が総合膜厚４０μｍ以上の場合、３０μｍ程度を形成する。総合膜厚６０μｍの場合には、５０μｍ程度を形成する。第１の塗膜２を形成し、この塗膜２面を水切り乾燥後、指定された色および光沢が得られる熱硬化型上塗り塗料を例えばスプレー塗装し、膜厚１０〜２０μｍの第２の塗膜３を形成する。水切り乾燥とは、塗膜面から水滴が落ちない乾燥した状態であり、指触しても水がつかない状態をいう。ここで、３０〜７０μｍの塗膜厚さを、厚膜と定義する。
【００１６】
厚膜カチオン電着塗料は、ＢＡＳＦコーティングスジャパン社製アクアＮｏ４８３０Ｌを用いた。これは、アクアＮｏ４８３０Ｌクリヤー：アクアＮｏ４８３０Ｌピグメント＝６：１（重量比）の比率で混合し、脱イオン水で加熱残分１４％に調整したものである。アクアＮｏ４８３０Ｌクリヤーの成分を表１、アクアＮｏ４８３０Ｌピグメントの成分を表２に示す。
【表１】
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【表２】
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【００１７】
アクアＮｏ４８３０ＬクリヤーとアクアＮｏ４８３０Ｌピグメントとを混合した後の厚膜カチオン電着塗料のそれぞれの成分は、ウレタン変性アクリル樹脂が２１．４重量％（２０〜２５重量％）、ポリアミン樹脂が１．５重量％（１〜２重量％）、ポリアクリル樹脂が２．４重量％（２〜３重量％）、着色顔料が４．８重量％（４〜５重量％）、非鉛系防錆顔料が０．４２重量％（０．４〜０．５重量％）となる。かっこ内は、許容範囲である。
【００１８】
ここで、一回の塗装で３０〜７０μｍの厚膜化を実現するためには、高クーロン収量化、析出膜抵抗の制御、特殊造膜性の付与が必要であり、具体的には、分散相樹脂の導入、官能基濃度の調整、硬質樹脂と軟質樹脂との併用、マイクロゲルの併用により可能となっている。
【００１９】
塗膜形成の初期段階では、硬質樹脂および軟質樹脂のジュール熱発生を抑制することにより、樹脂変形融着が抑制され、粒子形態を保持した状態で塗膜の成長が進む。塗膜形成の後期段階では、ジュール熱により、軟質樹脂は粒子変形して融着を開始するが、硬質樹脂は粒子形態を保持している。更に、マイクロゲルを併用していることにより、増膜の効果が向上する。
【００２０】
また、後述するように、温度１３０℃以上で加熱硬化するので耐久性能を有する。これは、低温解離タイプのブロック剤（ブロックイソシアネート）の適用、およびスズ系の解離触媒の選定、調合により得られるものである。
【００２１】
また、第１の塗膜２の付着性および耐久性は、ウレタン変性アクリル樹脂の特性のみならず、高分子可撓性樹脂の導入による内部応力緩和機能の付与、長鎖ＡＣモノマーの導入による付着性の向上、多官能架橋剤の併用による架橋密度の向上、非鉛系防錆顔料による素地の不動体化により得られるものである。
【００２２】
熱硬化型上塗り塗料は、美観の表面が得られるメラミン樹脂系塗料、アクリル樹脂系塗料、エポキシ樹脂系塗料を用いた。
【００２３】
メラミン樹脂系塗料としては、関西ペイント社製アミラック（ＴＦアミラックタイプ２、アミラック１０００など）を用い、第１の塗膜２と第２の塗膜３とを温度１３０〜１５０℃×２０〜３０分で同時に加熱硬化させた。アクリル樹脂系塗料としては、関西ペイント社製マジクロン１０００を用い、第１の塗膜２と第２の塗膜３とを温度１５０〜１７０℃×２０〜３０分で同時に加熱硬化させた。エポキシ樹脂系塗料としては、大日本塗料社製エポニックス＃１１００を用い、第１の塗膜２と第２の塗膜３とを温度１７０〜２００℃×２０〜３０分で同時に加熱硬化させた。
【００２４】
このように、熱硬化型上塗り塗料の加熱硬化の条件で厚膜カチオン電着塗料を加熱硬化することができるのは、厚膜カチオン電着塗料の硬化条件が、温度１３０〜２００℃×２０〜３０分と広範囲であるためである。なお、厚膜カチオン電着塗料による第１の塗膜２が４０μｍ以上の場合には、急激に昇温せずに、１０〜１５分程度で常温から所定の温度まで昇温するようにすれば、塗膜欠陥であるわき（発泡）現象を抑制することができる。即ち、第２の塗膜３を含む第１の塗膜２全体を所定の温度まで緩やかに昇温させ、所定の温度に達した後、確実に硬化が進むようにすれば塗膜欠陥を防ぐことができる。
【００２５】
ここで、電着塗装で厚膜の塗膜を形成する厚膜カチオン電着塗料と、この厚膜カチオン電着塗料で形成した塗膜面に塗装する熱硬化型上塗り塗料とを合わせて厚膜形成塗料と定義する。
【００２６】
次に、厚膜カチオン電着塗料で第１の塗膜２を約４０μｍ形成し、メラミン樹脂系塗料で第２の塗膜３を１５〜２０μｍ形成した厚膜形成塗料について、以下のような試験を行った。
【００２７】
１．初期物性試験
１−１硬度：ＪＩＳ  Ｋ  ５６００  鉛筆引っかき試験
１−２付着力：ＡＳＴＭ  ３３５９（碁盤目またはクロスカット＋粘着テープ試験）
２．耐久性試験
２−１塩水噴霧試験：ＪＩＳ  Ｚ２３７１  塩水噴霧試験７５０時間実施後の外観判定および２次物性試験
２−２耐湿試験：ＪＩＳ  Ｋ  ５６００  耐湿試験（５０℃、９５％ＲＨ）７５０時間実施後の外観判定および２次物性試験
２−３亜硫酸ガス試験：２０ｐｐｍ、４０℃、９０％ＲＨ、５００時間実施後の外観判定および２次物性試験
２−４塩素ガス試験：１ｐｐｍ、４０℃、９０％ＲＨ、５００時間実施後の外観判定および２次物性試験
【００２８】
これらの試験結果を表３に示す。
【表３】
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【００２９】
表３の結果から、厚膜カチオン電着塗料で厚膜の第１の塗膜２を形成し、水切り乾燥後、熱硬化型上塗り塗料による第２の塗膜３を形成して加熱硬化させたものは、初期物性のみならず、各試験において、試験後の物性値が初期値と変化せず、優れた耐久性能を有することがわかった。なお、熱硬化型上塗り塗料のアクリル樹脂系塗料およびエポキシ樹脂系塗料も同様に良好であった。
【００３０】
上記実施例の厚膜形成塗料によれば、厚膜カチオン電着塗料による電着塗装で第１の塗膜２を形成し、水切り乾燥後、この第１の塗膜２面に熱硬化型上塗り塗料による第２の塗膜３を形成し、これらの塗膜２、３を同時に加熱硬化させているので、厚膜の第１の塗膜２とともに、美観の第２の塗膜３を効率よく得ることができ、初期物性のみならず、長期間に亘っても優れた耐久性能を得ることができる。また、これらの塗膜２、３を加熱硬化させるリードタイムを短縮でき、塗料ロスの削減、設備のスペース削減、省エネルギー化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例に係る厚膜カチオン電着塗料と熱硬化型上塗り塗料とで形成した塗膜を示す断面図。
【符号の説明】
【００３２】
１  金属材
２  第１の塗膜
３  第２の塗膜
【図１】
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