(57)【要約】【課題】下塗り塗料の２次タレが防止できる塗装方法を提供する。【解決手段】ボディに電着塗料、中塗り塗料及び上塗り塗料の３つの塗料を塗装する塗装方法において、電着塗料を塗装したのち中塗り塗料を塗装する前であって塗装された電着塗膜が未硬化状態であるときに、ボディをアルカリ性水溶液により処理する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被塗物に、少なくとも下塗り塗料、中塗り塗料及び上塗り塗料の３つの塗料を塗装する塗装方法において、
前記下塗り塗料を塗装したのち前記中塗り塗料を塗装する前であって塗装された下塗り塗膜が未硬化状態であるときに、前記被塗物をアルカリ性水溶液により処理することを特徴とする塗装方法。
【請求項２】
前記アルカリ性水溶液が、水酸化アンモニウムまたは有機塩基を含有する水溶液であることを特徴とする請求項１記載の塗装方法。
【請求項３】
前記アルカリ性水溶液が、アルカリ性電解水であることを特徴とする請求項１記載の塗装方法。
【請求項４】
前記被塗物をアルカリ性水溶液により処理したのち、工水または純水による水洗処理を行うことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の塗装方法。
【請求項５】
前記アルカリ性水溶液による処理は、前記被塗物にアルカリ性水溶液をスプレーするか、または前記被塗物をアルカリ性水溶液に浸漬することにより行われることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の塗装方法。
【請求項６】
前記被塗物の狭隘部に前記アルカリ性水溶液をスプレーすることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の塗装方法。
【請求項７】
前記下塗り塗料を塗装し、ウェットオンウェットで前記中塗り塗料を塗装し、これらを同時に焼き付け硬化させ、前記上塗り塗料を塗装することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、自動車ボディ等に適用して好ましい塗装方法に関し、特に下塗り塗料の２次タレが防止できる塗装方法に関する。
【０００２】
【背景技術】
自動車ボディの塗装系は、エポキシ系樹脂を主剤とする電着塗料などが適用される下塗り塗装と、ポリエステル系樹脂を主剤とする中塗り塗料と、同じくポリエステル系塗料を主剤とする上塗り塗料の３種の塗料を用い、下塗り塗装を施したのちこれを焼き付け、硬化した下塗り塗膜の上に中塗り塗装を施したのちこれを焼き付け、硬化した中塗り塗膜の上に上塗り塗装を施したのちこれを焼き付けることで完成する、いわゆる３コート３ベーク系の塗装方法が採用されている。
【０００３】
この種の塗装系において電着塗料の２次タレが従来より問題視されている。すなわち、電着塗装は自動車ボディを電着塗料に浸漬させることで行われ、これによりボディを構成する各種パネルの合わせ面など、狭隘部にも電着塗料が浸入して塗膜が形成される。
【０００４】
ところが、パネルの合わせ面などの狭隘部に浸入した電着塗料は、電着水洗工程だけでは充分に除去されず、これが電着乾燥炉内で外板部に流れ出して硬化する。こうして生じる２次タレは、周囲の電着塗膜に比べて異常な塗膜であることから、塗装不良として中塗り塗装前に修正作業等が必要となる。
【０００５】
ところで、塗装工程の短縮化および省エネ化を図るために電着塗装と中塗り塗装とをウェットオンウェットで塗装し、これらを同時に焼き付け硬化させる、いわゆる２コート１ベーク塗装系が検討されているが、この２コート１ベーク塗装系を採用すると、電着の２次タレは中塗り乾燥炉後に出現することになる。その結果、２次タレを除去するための修正を行うと、中塗り塗膜まで研ぎ出す必要があり、防錆品質上及び外観品質上好ましいとはいえない。
【０００６】
【発明の開示】
本発明は、下塗り塗料の２次タレが防止できる塗装方法を提供することを目的とする。
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明によれば、被塗物に、少なくとも下塗り塗料、中塗り塗料及び上塗り塗料の３つの塗料を塗装する塗装方法において、前記下塗り塗料を塗装したのち前記中塗り塗料を塗装する前であって塗装された下塗り塗膜が未硬化状態であるときに、前記被塗物をアルカリ性水溶液により処理することを特徴とする塗装方法が提供される。
【０００８】
本発明者らは、２次タレの問題点である外観上の不具合に着目して検討した結果、本発明を完成させるに至った。すなわち、２次タレとなって流れ出る下塗り塗料の粘度が高いことと、この２次タレを発生させる塗料は一般面に形成された下塗り塗膜を再溶解させることで外観上の不具合を発生させる点にある。これらの現象を検討した結果、下塗り塗料の焼き付け過程において溶剤分が蒸発して濃縮された下塗り塗料が依然として強酸性を示し、しかも高粘度の下塗り塗料が徐々に流出することが２次タレの本質的な問題であることを見出した。
【０００９】
すなわち、代表的な下塗り塗料であるカチオン電着塗料は弱酸性であり、析出した未硬化の塗膜は酸性の溶液に接触すると再溶解する性質を有するが、車体パネルの狭隘部などに残留した下塗り塗料は乾燥炉で焼き付ける過程で車体の温度の上昇にともなって溶剤分が蒸発し、残った塗料は濃縮されて強酸性を示すようになると推測される、この下塗り塗料は溶剤分が少ないため高粘度の液体となり、周囲の析出塗膜を溶解させて、ある程度の量がまとまった時点で流れ出していると推測される。
【００１０】
こうした知見に基づき、本発明では、下塗り塗料を塗装したのち中塗り塗料を塗装する前であって塗装された下塗り塗膜が未硬化状態であるときに、被塗物をアルカリ性水溶液により処理する。これにより、車体の狭隘部などに残留した下塗り塗料を溶剤分に不溶化させることができ、その結果、焼き付け過程で流れ出したとしても周囲の析出塗膜を再溶解させることがなくなり、２次タレの発生が抑止される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施形態に係る塗装方法を示す工程図である。
【００１２】
本実施形態に係る塗装方法は、下塗り塗装、中塗り塗装及び上塗り塗装の３コート系の塗装系において、下塗り塗装と中塗り塗装とをウェットオンウェットで塗装し、これらを同時に焼き付けたのち上塗り塗装を施す、いわゆる３コート２ベークの塗装系である。下塗り塗装と中塗り塗装に関していえば２コート１ベークの塗装系である。
【００１３】
すなわち、洗浄・前処理された被塗物である自動車ボディを電着槽に浸漬させることで電着塗装を施し、これを焼き付け硬化させることなく中塗りブースに搬送し、未硬化の電着塗膜上に中塗り塗料を塗装したのち、中塗り乾燥炉にてこれら未硬化の電着塗膜及び中塗り塗膜を同時に焼き付ける。
【００１４】
ここで、本実施形態で用いられる電着塗料は水系塗料であり、また電着塗料と中塗り塗料は、硬化温度及び硬化温度保持時間が実質的に同一である。従来の電着塗料の硬化条件は１７０℃×２０分保持が一般的であり、また中塗り塗料の硬化条件は１４０℃×２０分保持が一般的であるが、本実施形態では、電着塗料及び中塗り塗料の硬化条件をともに１６０℃×２０分保持とする。
【００１５】
すなわち、既存の電着塗料および中塗り塗料に対し、本例の電着塗料はその硬化温度を低温化させるものであり、また、本例の中塗り塗料はその硬化温度を高温化させたものである。
【００１６】
電着塗料の硬化温度を低温化させる手法としては、たとえば、電着塗料が基体樹脂としてのエポキシ系樹脂と、架橋剤としてのブロックポリイソシアネートとを含む材質である場合には、ブロックポリイソシアネートをブロックするアルコール系ブロック剤に、既存のアルコール系ブロック剤より短いアルキル基のアルコール系ブロック剤を採用する。短いアルキル基のアルコール系ブロック剤を用いることでブロック剤の解離温度が低下し、これにより電着塗料の反応温度を低温化させることができる。
【００１７】
また、中塗り塗料の硬化温度を高温化させる手法としては、たとえば、中塗り塗料が水酸基とカルボキシル基とを有する基体樹脂と、架橋剤としてのブロックポリイソシアネートとを含む材質である場合には、ブロックポリイソシアネートをブロックするアルコール系ブロック剤に、既存のアルコール系ブロック剤より長いアルキル基のアルコール系ブロック剤を採用する。長いアルキル基のアルコール系ブロック剤を用いることでブロック剤の解離温度が上昇し、これにより中塗り塗料の反応温度を高温化させることができる。
【００１８】
また、中塗り塗料の硬化温度を高温化させる他の手法として、中塗り塗料が水酸基とカルボキシル基とを有する基体樹脂と、架橋剤としてのブロックポリイソシアネートとを含む材質である場合には、中塗り塗料中に中和しているアミンについて既存のアミンよりも高沸点のアミンを採用する。これによりアミンと水との結合力が低下し、極力長い時間カルボキシル基をブロックすることができるので、中塗り塗料の反応温度を高温化させることができる。
【００１９】
なお、本発明の塗装方法では、上記のように１６０℃×２０分保持の硬化条件に何ら限定されることはなく、電着塗料及び中塗り塗料の硬化条件をともにＴ℃×ｔ分保持（Ｔ，ｔは任意の数）とすることもできる。この場合には、電着塗料及び中塗り塗料ともに従来の硬化条件を上述した手法を用いて変更させる。
【００２０】
電着塗装を終了すると、次にボディに付着した余分な電着塗料を工水等を用いて洗浄する。本例では、初段の電着水洗工程で工水をボディにスプレーし、次段の電着水洗工程で工水を満たした水洗槽にボディを浸漬させる。ただし、この電着水洗工程の構成は本発明を限定するものではなく、スプレー水洗と浸漬水洗の何れを採用しても良く、またこれらを多段に設けても良い。
【００２１】
電着水洗工程を終了したボディの、特に外板部や平面部については、余分な電着塗料は水洗されるが、パネルの会わせ面などのような狭隘部にはスプレーが行き届かないことから電着塗料が残留していることが少なくない。このため、次のアルカリ水洗工程においてアルカリ性水溶液を満たした水洗槽にボディを浸漬させ、さらに特に電着塗料が残留しやすい狭隘部にアルカリ性水溶液をスプレーする。
【００２２】
このアルカリ水洗工程で用いられるアルカリ性水溶液は、焼き付け硬化後の塗膜表面に雑イオンが残留しないためにも雑イオンを含まない水溶液が好ましく、水酸化アンモニウムや、エタノールアミン、たとえばアミノメチルプロパノールなどに代表されるアミノアルコール類などの有機塩基の水溶液の他、アルカリ性電解水などを例示することができる。特に水を電気分解して得られるアルカリ性電解水は陽イオンを殆ど含まないので、これをアルカリ性水溶液として用いると、次の電着純水洗工程を省略または工程を短縮化することができる。また、従来の電着水洗工程を流用してアルカリ水洗工程を設ける場合には、従来より設けられている電着純水洗工程をアルカリ水洗工程に置き換えるだけで本実施形態の塗装方法を実現することができるので、設備改造費用も廉価となる。
【００２３】
アルカリ水洗を終了すると、次にボディに付着した雑イオンを、純水を用いて洗浄する。本例では、初段の電着純水洗工程で純水工水をボディにスプレーし、次段の電着純水洗工程で純水を満たした水洗槽にボディを浸漬させる。ただし、この電着純水洗工程の構成は本発明を限定するものではなく、スプレー水洗と浸漬水洗の何れを採用しても良く、またこれらを多段に設けても良い。
【００２４】
なお、本実施形態に係るパネル会わせ面などの狭隘部とは、代表的な例を挙げると、シルアウタパネルと各ピラー下部の会わせ面、ドアヘミング部、バックドアヘミング部、トランクリッドヘミング部、ルーフパネルとウェザストリップリーンフォースの会わせ面などであるが、特に狭隘部に残留した電着塗料が原因で外板面（完成車として視認できる部位）に２次タレが発生する部位を重点的に処理することが望ましい。
【００２５】
次に本実施形態の塗装方法を適用した塗装ラインの一例を説明する。図２は本発明の実施形態に係る塗装方法を適用した塗装ラインを示す図であって図１の工程図に対応するラインレイアウト図である。
【００２６】
ホワイトボディとして組み立てられた自動車ボディは、車体組立工程から塗装工場に搬入され、最初の前処理ブース１にて、ボディに付着した油や塵埃が除去されるとともに、ボディを構成する鋼板表面に防錆用化成被膜が形成される。
【００２７】
前処理ブース１を通過することで清浄及び化成被膜が形成されたボディは、電着塗料が満たされた電着塗装槽２に搬送され、電着塗料に浸漬される。ここで、硬化条件を１６０℃×２０分保持とした水系電着塗料を電着塗装槽２に満たしておく。電着塗装槽２では電着塗料に高電圧が印加されることにより電着塗料が電気泳動し、これによりボディに電着塗膜が形成される。
【００２８】
電着塗装槽２を出槽したボディは、電着水洗ブース３に搬入され、ここでボディに付着した余分な電着塗料が洗い流される。次に、ボディはアルカリ水洗ブース３に搬入され、電着塗膜が形成されたボディにアルカリ性水溶液を吹き付けたり、ボディをアルカリ性水溶液に浸漬させたりすることで、ボディに残留した電着塗料を中和する。
【００２９】
アルカリ水洗ブース４を通過したボディは電着純水洗ブース５に搬入され、ボディに付着した雑イオンを除去するためにボディに純水を吹き付けたり、ボディを純水に浸漬させたりする。なお、既述したようにアルカリ水洗ブース４にてアルカリ性電解水を用いた場合には、この電着純水洗ブース５を省略ないしは短縮化することもできる。
【００３０】
従来の塗装方法では、電着純水洗を終了したボディを電着乾燥炉に搬入し、電着塗膜を焼き付け硬化させるが、本実施形態では電着乾燥炉を設けずに、電着塗膜が未硬化の状態でボディを中塗りブース６へ搬送する。なお、既存の塗装ラインをそのまま使用する場合には、電着乾燥炉の運転を停止して未硬化の電着塗膜が形成されたボディをそのまま通過させる。
【００３１】
中塗りブース６では、硬化条件を１６０℃×２０分保持にした中塗り塗料をボディに塗装する。塗装方法は特に限定されず、ベル式塗装ガンやスプレー式塗装ガンなどを用いて塗装する。また、中塗り塗料の材質も特に限定されず、水系塗料及び有機溶剤系塗料の何れも使用することができるが、電着塗料が水系塗料である場合には中塗り塗料も水系塗料を用いることがより好ましい。
【００３２】
未硬化の電着塗膜の上に中塗り塗料が塗布されたボディは中塗り乾燥炉７に搬入され、ここで電着塗膜及び中塗り塗膜が同時に焼き付け硬化される。
【００３３】
本例では、硬化条件が同じ電着塗料と中塗り塗料を用いているので、図３に示すように、ボディ温度が１６０℃近傍に達したときに、電着塗膜及び中塗り塗膜が同時に硬化反応を開始し、さらに電着塗料および中塗り塗料それぞれのガラス転移点を超えたところで電着塗膜および中塗り塗膜ともに粘度が一旦低下し、ここで電着塗膜および中塗り塗膜ともに平滑になる。そして、さらにボディ温度が上昇すると電着塗膜および中塗り塗膜の粘度が再度上昇し、最終的に硬化する。
【００３４】
図２に戻り、中塗り乾燥炉７を通過し、硬化した電着塗膜及び中塗り塗膜が形成されたボディは、シーリング工程、ストーンガード塗布工程、アンダーコート塗布工程およびインシュレータセット工程（何れも図示を省略する）に搬送される。
【００３５】
シーリング工程とは、自動車ボディのパネル合わせ面やヘミング部に塩化ビニル樹脂製シーリング材を塗布し、水密性・気密性あるいは防錆性を確保するための工程である。
【００３６】
ストーンガード塗布工程とは、自動車ボディのシルアウタ、ドア下部、フロントフェンダ下部、リヤフェンダ下部などに、走行中の飛び石による塗膜損傷を防止するためのストーンガードコート（耐チッピング塗料）を塗布するための工程である。
【００３７】
アンダーコート塗布工程とは、自動車ボディの床裏面、タイヤハウスなどに塩化ビニル樹脂製アンダーコート材を塗布し、走行中の飛び石による塗膜損傷を防止するための工程である。
【００３８】
インシュレータセット工程とは、ダッシュパネルやフロア面の適宜箇所にインシュレータ（防音・防振材）をセットする工程である。
【００３９】
これらの工程で使用される材料、すなわちシーリング材、ストーンガードコート、アンダーコート材およびインシュレータは何れも加熱工程を必要とするので、次の工程に乾燥炉９が設けられている。自動車ボディが乾燥炉９を通過することでシーリング材、ストーンガードコート、アンダーコート材がそれぞれ硬化し、またインシュレータは一時的に軟化することでパネル面に馴染むことになる。
【００４０】
次に自動車ボディを上塗りブース８に搬入する。上塗りブース８では従来公知の方法により上塗り塗料が塗装され、次の上塗り乾燥炉９にて上塗り塗膜が焼き付け硬化される。
【００４１】
以上のように、本実施形態の塗装方法によれば、従来必要とされた電着乾燥炉が不要となるので、塗装ラインの工程スペースが格段に縮小される。また、電着乾燥炉にて使用されていた熱エネルギーも不要となるので生産コストを低減させることができる。
【００４２】
これに加えて、本実施形態の塗装方法によれば、電着塗膜が未硬化状態であるときに、ボディをアルカリ性水溶液により処理するので、ボディの狭隘部などに残留した電着塗料を溶剤分に不溶化させることができ、その結果、中塗り乾燥炉７で流れ出したとしても周囲の析出塗膜を再溶解させることがなくなり、２次タレの発生が抑止される。
【００４３】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【００４４】
たとえば、上述した実施形態では、電着塗装と中塗り塗装とをウェットオンウェットで塗装する系に本発明を適用したが、本発明の塗装方法は電着塗装を行ったのちこれを焼き付け、その上に中塗り塗装を行ってこれを焼き付ける塗装系にも勿論適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る塗装方法を示す工程図である。
【図２】本発明の実施形態に係る塗装方法を適用した塗装ラインを示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る塗装方法の中塗り乾燥炉における時間と温度との関係及び時間と粘度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１…前処理ブース
２…電着塗装槽
３…電着水洗ブース
４…アルカリ水洗ブース
５…電着純水洗ブース
６…中塗り塗装ブース
７…中塗り乾燥炉
８…上塗り塗装ブース
９…上塗り乾燥炉
【図１】
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【図２】
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【図３】
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