(57)【要約】【課題】効率的であるうえ良好な仕上がり外観が得られる３コート１ベーク方式の複層塗膜形成方法を提供する。【解決手段】中塗り塗料塗布工程、上塗りベース塗料塗布工程、上塗りクリヤー塗料塗布工程、加熱工程を有する３コート１ベーク方式の塗装工程において、イソシアネート化合物を架橋剤とする２液型の中塗り塗料を用いることにより、中塗り塗膜表面のフロー性が向上して塗膜表面を平滑化できるとともに、上層との混層や硬化反応脱離成分による中塗り塗膜の体積収縮を回避できるため、良好な仕上がり外観を有する塗装物が得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複層塗膜の形成方法であって、
被塗物上に下塗り塗料を塗装する下塗り塗料塗装工程と、
この下塗り塗料塗装工程を経た被塗物上に、イソシアネート化合物を架橋剤とする２液型の中塗り塗料を塗布する中塗り塗料塗布工程と、
この中塗り塗料塗布工程を経た被塗物上に、上塗りベース塗料を塗布する上塗りベース塗料塗布工程と、
この上塗りベース塗料塗布工程を経た被塗物上に、上塗りクリヤー塗料を塗布する上塗りクリヤー塗料塗布工程と、
この上塗りクリヤー塗料塗布工程を経た被塗物を加熱する加熱工程と、を有する複層塗膜の形成方法。
【請求項２】
前記中塗り塗料塗布工程と前記上塗りベース塗料塗布工程との間に、前記中塗り塗料塗布工程を経た被塗物を予備加熱する第１予備加熱工程をさらに有する請求項１記載の複層塗膜の形成方法。
【請求項３】
前記第１予備加熱工程において、予備加熱温度を４０℃以上１００℃以下とする請求項２記載の複層塗膜の形成方法。
【請求項４】
前記上塗りベース塗料塗布工程と前記上塗りクリヤー塗料塗布工程との間に、前記上塗りベース塗料塗布工程を経た被塗物を予備加熱する第２予備加熱工程をさらに有する請求項１から３いずれか記載の複層塗膜の形成方法。
【請求項５】
前記第２予備加熱工程において、予備加熱温度を４０℃以上１００℃以下とする請求項４記載の複層塗膜の形成方法。
【請求項６】
前記中塗り塗料塗布工程において、前記中塗り塗料を塗布する前にチッピングプライマーを塗布する請求項１から５いずれか記載の複層塗膜の形成方法。
【請求項７】
前記下塗り塗料を塗装する被塗物として、第一副資材が装備された被塗物を用いる請求項１から６いずれか記載の複層塗膜の形成方法。
【請求項８】
前記下塗り塗料塗装工程と前記中塗り塗料塗布工程との間に、前記下塗り塗料塗装工程を経た被塗物上に第二副資材を装備させる工程をさらに有する請求項１から７いずれか記載の複層塗膜の形成方法。
【請求項９】
前記加熱工程の後に、前記加熱工程を経た被塗物上に第三副資材を装備させる工程をさらに有する請求項１から８いずれか記載の複層塗膜の形成方法。
【請求項１０】
前記被塗物を、自動車車体の外板とする請求項１から９いずれか記載の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、複層塗膜の形成方法に関し、特に、自動車車体の外板塗装に好適に用いられる複層塗膜の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車車体の外板塗装の塗装方式として、３コート２ベーク（３Ｃ２Ｂ）方式が多く採用されている。一般的な３Ｃ２Ｂ方式の塗装方法は、下塗りとしての電着塗装等が施された被塗物に対して、中塗り塗料塗布工程、加熱工程、上塗りベース塗料塗布工程、予備加熱工程、上塗りクリヤー塗料塗布工程、加熱工程を順次施して複層塗膜を形成するものである。この塗装方法によれば、良好な仕上がり外観を有する塗装物が得られるため、自動車車体の外板塗装等に好適に用いられている。しかしながら、この３Ｃ２Ｂ方式による塗装システムは、塗装工程が長いため、必ずしも効率的な塗装方式とは言えない。
【０００３】
より効率的な塗装方式として、３コート１ベーク（３Ｃ１Ｂ）方式が挙げられるが、従来の３Ｃ２Ｂ塗装方式で用いられていた塗料をこの３Ｃ１Ｂ方式に適用した場合には、上塗り塗装後のウェット膜が厚くなりすぎるため、タレやワキが発生し、作業性が低下するという不具合が生じていた。このため、近年、良好な仕上がり外観が得られる３Ｃ１Ｂ方式の塗装方法が種々検討されている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、下塗り塗膜の表面上に、上塗り塗料の溶剤分を吸収する吸湿性粒子を含む中塗り塗料を塗布して未硬化の中塗り塗膜を形成した後、上塗り塗料を塗装してこれら未硬化の中塗り塗料及び上塗り塗料を同時に硬化させることを特徴とする３Ｃ１Ｂの塗装方法が提案されている。この塗装方法によれば、上塗り塗膜層に含まれる溶剤が中塗り塗膜層に含まれる吸湿性粒子に吸収されるため、上塗り塗膜層の塗着ＮＶ（ＮＶ：Ｎｏｎ  Ｖｏｌａｔｉｌｅ）を速やかに上昇させ、上塗り塗料の溶剤が中塗り塗膜層内に移行するのを防止できるとされている。また、中塗り塗膜層と上塗り塗膜層との境界部分に混層が生じることがなく、上塗り塗膜の平滑性が向上し、タレ等の不具合の発生を防止できるとされている。
【０００５】
特許文献２には、中塗り塗料を塗布して未硬化の中塗り塗膜を形成した後、この未硬化の中塗り塗膜層の硬化を促進させる硬化触媒を塗布してから上塗り塗料を塗布することを特徴とする塗装方法が提案されている。この塗装方法によれば、中塗り塗膜層の少なくとも表面は硬化するため、この表面硬化膜の存在により、上塗り塗料を塗布した後に上塗り塗料の溶剤が中塗り塗膜層内に移行するのを防止できるとされている。また、中塗り塗膜層と上塗り塗膜層との境界部分に混層が生じることがなく、上塗り塗膜の平滑性が向上するとされている。
【０００６】
特許文献３には、下塗り塗膜、中塗り塗膜、上塗り塗膜の各塗膜を形成するステップを備えた塗装方法において、中塗り塗料として、固形分濃度が相互に異なる第１の中塗り塗料と第２の中塗り塗料とを順次塗布し、第１の中塗り塗膜及び第２の中塗り塗膜を形成することを特徴とする塗装方法が提案されている。この塗装方法によれば、中塗り塗膜内において固形分濃度差が存在するため、中塗り塗膜の平滑性と体積収縮を制御でき、硬化後の塗膜の鮮映性を向上させることができるとされている。
【０００７】
特許文献４には、酸価が５〜１００である水酸基含有樹脂の中和物とブロックポリイソシアネート及びアミノ樹脂から選ばれた架橋剤とを含有する熱硬化性有機溶剤系中塗塗料（Ａ）を塗装し、次いで未硬化の塗面に熱硬化型水系着色上塗塗料（Ｂ）からなる塗膜を同時に硬化させることを特徴とする塗膜形成方法が提案されている。この塗膜形成方法によれば、塗面の平滑性、鮮映性、光沢等の仕上がり外観や両塗膜の層間付着性等に優れ、湿度調整を厳密に行うことなしに水系上塗塗料のズレ落ち等を防止し、両塗膜が混層せず、モドリ現象も防止できるとされている。
【０００８】
非特許文献１には、中塗り塗料、上塗りベース塗料、上塗りクリヤー塗料を焼付せずにウェットな状態で塗り重ねる３ウェットオン塗装システムにおいて、ポリエステル−メラミン系の溶剤１液タイプの塗料中にウレタン樹脂を配合したものを中塗り塗料として塗布する塗装方法が提案されている。この塗装方法によれば、プレヒート後の塗膜粘性が向上する結果、未硬化の中塗り塗膜と上塗り塗膜間の粘性差が大きくなり、上塗りベース塗装時の混層を防止でき、ひいては優れた仕上がり外観を有する塗装物が得られるとされている。
【０００９】
非特許文献２には、３ウェットオン塗装システムにおいて、ＳＰ値（極性）や硬化反応速度の観点から中塗り塗料樹脂の選定を行うとともに、分散型アクリル樹脂による中塗り塗膜界面の制御を図った塗装方法が提案されている。この塗装方法によれば、中塗り塗膜の表層にバリア層が形成される結果、中塗り塗膜と上塗りベース塗膜の界面における混層が防止され、優れた仕上がり外観を有する塗装物が得られるとされている。
【特許文献１】特開２００５−２１１８７５号公報
【特許文献２】特開２００５−１９３１０７号公報
【特許文献３】特開２００５−１７７６３１号公報
【特許文献４】特開平１０−１２８２２４号公報
【非特許文献１】児玉敏、涌田充弘、棚橋朗、遠藤貢、「環境対応水性塗装技術の開発」、塗装工学、２００５年、Ｖｏｌ．４０、ｐ．４２９−４３９
【非特許文献２】小笠原敏文、「３ウェットオン塗装のご紹介」、日本塗装技術協会、平成１４年、第２回講演会予稿集、ｐ．５０−５４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このように、これら特許文献及び非特許文献に開示された３Ｃ１Ｂ方式の塗装方法は、中塗り塗膜に対する上塗り塗料のウェット塗装性を確保すべく、主として、中塗り塗膜の粘度を上昇させる手法を用いたものである。このため、これらの塗装方法では、焼付け硬化時において未硬化の中塗り塗膜の表面フロー性が得られず、良好な仕上がり外観を得ることができていない。従来より、ウェット多層塗装の仕上がり外観を向上させる手法としては、下層から順次硬化させる手法が一般的であるが、この手法を３Ｃ１Ｂ方式の塗装方法に用いることは物理的に不可能である。従って、良好な仕上がり外観が得られる３Ｃ１Ｂ方式の複層塗膜形成方法の開発が求められている。
【００１１】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、効率的であるうえ良好な仕上がり外観が得られる３Ｃ１Ｂ方式の複層塗膜形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、３Ｃ１Ｂ方式の塗装工程において、イソシアネート化合物を架橋剤とする２液型の中塗り塗料を用いることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には、本発明は以下のようなものを提供する。
【００１３】
（１）  複層塗膜の形成方法であって、被塗物上に下塗り塗料を塗装する下塗り塗料塗装工程と、この下塗り塗料塗装工程を経た被塗物上に、イソシアネート化合物を架橋剤とする２液型の中塗り塗料を塗布する中塗り塗料塗布工程と、この中塗り塗料塗布工程を経た被塗物上に、上塗りベース塗料を塗布する上塗りベース塗料塗布工程と、この上塗りベース塗料塗布工程を経た被塗物上に、上塗りクリヤー塗料を塗布する上塗りクリヤー塗料塗布工程と、この上塗りクリヤー塗料塗布工程を経た被塗物を加熱する加熱工程と、を有する複層塗膜の形成方法。
【００１４】
（２）  前記中塗り塗料塗布工程と前記上塗りベース塗料塗布工程との間に、前記中塗り塗料塗布工程を経た被塗物を予備加熱する第１予備加熱工程をさらに有する（１）記載の複層塗膜の形成方法。
【００１５】
（３）  前記第１予備加熱工程において、予備加熱温度を４０℃以上１００℃以下とする（２）記載の複層塗膜の形成方法。
【００１６】
（４）  前記上塗りベース塗料塗布工程と前記上塗りクリヤー塗料塗布工程との間に、前記上塗りベース塗料塗布工程を経た被塗物を予備加熱する第２予備加熱工程をさらに有する（１）から（３）いずれか記載の複層塗膜の形成方法。
【００１７】
（５）  前記第２予備加熱工程において、予備加熱温度を４０℃以上１００℃以下とする（４）記載の複層塗膜の形成方法。
【００１８】
（６）  前記中塗り塗料塗布工程において、前記中塗り塗料を塗布する前にチッピングプライマーを塗布する（１）から（５）いずれか記載の複層塗膜の形成方法。
【００１９】
（７）  前記下塗り塗料を塗装する被塗物として、第一副資材が装備された被塗物を用いる（１）から（６）いずれか記載の複層塗膜の形成方法。
【００２０】
（８）  前記下塗り塗料塗装工程と前記中塗り塗料塗布工程との間に、前記下塗り塗料塗装工程を経た被塗物上に第二副資材を装備させる工程をさらに有する（１）から（７）いずれか記載の複層塗膜の形成方法。
【００２１】
（９）  前記加熱工程の後に、前記加熱工程を経た被塗物上に第三副資材を装備させる工程をさらに有する（１）から（８）いずれか記載の複層塗膜の形成方法。
【００２２】
（１０）  前記被塗物を、自動車車体の外板とする（１）から（９）いずれか記載の複層塗膜の形成方法。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、効率的であるうえ良好な仕上がり外観が得られる３Ｃ１Ｂ方式の複層塗膜形成方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
本実施形態に係る複層塗膜形成方法の一例を表すフローを図１に示す。本実施形態に係る複層塗膜の形成方法は、図１のように３Ｃ１Ｂ方式の複層塗膜形成方法であり、図１２に示すような従来の３Ｃ２Ｂ方式の複層塗膜形成方法と比較して、中塗り塗料塗布工程後の加熱工程が設けられていない点で大きく異なる。具体的には、本実施形態に係る複層塗膜の形成方法は、電着塗装等の下塗り塗装が施された被塗物に、中塗り塗料を塗布する中塗り塗料塗布工程、中塗り塗料塗布工程を経た被塗物を予備加熱する第１予備加熱工程、上塗りベース塗料を塗布する上塗りベース塗料塗布工程、上塗りベース塗料塗布工程を経た被塗物を予備加熱する第２予備加熱工程、上塗りクリヤー塗料を塗布する上塗りクリヤー塗料塗布工程、上塗りクリヤー塗料塗布工程を経た被塗物を加熱する加熱工程を有する。
【００２６】
［被塗物］
本実施形態で用いられる被塗物としては、例えば、二輪車及び四輪車の外板部品に用いられる金属素材やプラスチック素材等が挙げられる。これらの素材は、脱脂処理や化成処理等の前処理（表面処理）がなされた後、電着塗装等の下塗り塗装処理が施されたものであることが好ましい。本実施形態に係る複層塗膜の形成方法によれば、良好な仕上がり外観を有する塗装物が得られることから、特に良好な仕上がり外観が求められる自動車車体の外板が好適に用いられる。
【００２７】
［中塗り塗料塗布工程］
従来では、メラミン樹脂やブロックイソシアネート等の架橋剤を配合した１液型の中塗り塗料が用いられていたが、本工程では、イソシアネート化合物を架橋剤とする２液型の中塗り塗料が用いられる。このため、本工程で用いられる中塗り塗料の組成は、従来の中塗り塗料とは組成が大きく相違し、中塗り塗膜の硬化システムも相違する。
【００２８】
従来、３Ｃ２Ｂ方式の塗装方法で採用されていた中塗り塗料を３Ｃ１Ｂ方式の塗装方法に適用した場合には、仕上がり外観が低下するという不具合が生じていた。この仕上がり外観低下の原因としては、以下の三つが考えられる。
【００２９】
第一に、３Ｃ２Ｂ方式の塗装方法を３Ｃ１Ｂ方式の塗装方法に変更した場合には、中塗り塗膜の加熱（焼付け）工程が削減されるため、従来得られていた加熱時の中塗り塗膜表面における肌ラウンド（塗膜表面に見られる凹凸）の低減効果が得られないことが原因として挙げられる。図面を参照しながらより詳しく説明すると、図２Ａに示すように、通常、中塗り塗料を塗布した直後の中塗り塗膜表面には、肌ラウンドと呼ばれる凹凸が認められる。これを所定時間静置してセッティングすることにより、この肌ラウンドの凹凸が緩やかとなる（図２Ｂ参照）。そして、加熱硬化時にはさらにこの肌ラウンドが緩やかとなり、塗膜表面の凹凸が低減されて平滑化され、仕上がり外観が向上する（図２Ｃ参照）。ところが、３Ｃ１Ｂ方式の塗装方法では、このような中塗り塗膜の加熱工程が存在しないため、肌ラウンドの低減効果が得られず、仕上がり外観が低下してしまうのである。これを解決する手段としては、中塗り塗料塗布後のセッティング時における中塗り塗膜表面のフロー性を向上させる手段が考えられるが、この手段を適用した場合には加熱時の塗膜粘度も低下してしまうため、後述するような各塗膜層の混層の発生が予想され、好ましい解決策とは言えない。
【００３０】
第二に、加熱時に塗膜間で生じる流動現象により、各塗膜層の混層が生じて仕上がり外観が低下することが原因として挙げられる。より詳しく説明すると、従来の中塗り塗料は、上塗りベース塗料や上塗りクリヤー塗料と同様に、メラミン樹脂やブロックイソシアネート等の架橋剤を用いた塗料が一般的に用いられている。このため、従来の中塗り塗料の硬化開始温度は、上塗りベース塗料や上塗りクリヤー塗料の硬化開始温度と近接している。従って、加熱工程において、硬化開始前の塗膜粘度の低下により各塗膜層間に流動が生じる（図３Ｂ参照）。そして、この流動現象により、各塗膜層が混層する結果、流動跡が最表面の肌ラウンドとして残存し、仕上がり外観が低下してしまうのである。これを解決する手段としては、加熱時の混層を抑制するために、加熱時の塗膜粘度を高くする手段が考えられるが、この手段を適用した場合には、セッティング時の粘度も必然的に高くなってしまうため、セッティング時の塗膜表面のフロー性の低下が予想され、好ましい解決策とは言えない。
【００３１】
第三に、加熱時に中塗り塗膜の硬化反応により生じる低分子量の脱離成分が揮散するため、中塗り塗膜の体積の収縮が生じて肌ラウンドが発生し、仕上がり外観が低下することが原因として挙げられる。より詳しく説明すると、上述したように従来の中塗り塗料ではメラミン樹脂やブロックイソシアネート等の架橋剤を用いているため、加熱時における硬化反応の際に反応脱離物等が発生する。このため、従来の中塗り塗膜では、加熱時にアルコールが揮散するため中塗り塗膜の体積の収縮が生じ、肌ラウンドが発生する（図３Ｃ参照）。そして、この肌ラウンドが上層に転写され、仕上がり外観が低下するのである。これを解決する手段としては、硬化反応の際に脱離成分を生じない架橋剤を用いた中塗り塗料の使用が考えられるが、従来の中塗り塗料では一般的であるとは言えない。
【００３２】
このようなことから、本実施形態に係る複層塗膜の形成方法は、上記３つの原因から生じる仕上がり外観の低下を回避すべく開発されたものである。そして、その具体的手段が、イソシアネート化合物を架橋剤とする２液型塗料を中塗り塗料として用いることであり、このイソシアネート化合物を架橋剤とする２液型塗料は、従来の３Ｃ２Ｂ方式の塗装方法ではほとんど用いられてはいない点において、新規な技術的思想に基づいてなされた発明であると言える。
【００３３】
本実施形態に係る複層塗膜形成方法のメカニズムについて、図４を参照しながら詳しく説明する。図４は、イソシアネート化合物を架橋剤とする２液型の中塗り塗料に水性の上塗りベース塗料をウェットオン塗装した場合（本実施形態）と、メラミン樹脂を架橋剤とする１液型の中塗り塗料に水性の上塗りベース塗料をウェットオン塗装した場合（従来）の各複層塗膜について、オリエンテック（株）製の振り子型粘弾性測定装置（ＦＤＯＭ）「ＤＤＶ−ＯＰＡＩＩＩ」による測定を実施して得られた粘度の経時変化を示す図である。図４に示されるように、本実施形態に係る複層塗膜は、従来の複層塗膜に比して、昇温過程における塗膜粘度の変動が大きい。具体的には、本実施形態に係る複層塗膜は、８０℃までの昇温過程において粘度が一旦大きく低下している（図４のＡ参照）。この粘度の低下は、中塗り塗膜の溶融粘性の効果によるものであり、この粘度の低下により塗膜表面のフロー性が良好となるため、塗膜表面が平滑化されて良好な仕上がり外観が得られるものと考えられる。また、８０℃から１４０℃までの昇温過程において、複層塗膜の粘度が急上昇しているが、これはイソシアネート架橋反応が進行して中塗り塗膜の粘度が急上昇することに起因している（図４のＢ参照）。この塗膜粘度の急上昇により、上塗りクリヤー塗膜との混層を回避できるものと考えられる。
【００３４】
また、上述したように、従来の中塗り塗膜における架橋反応では、反応生成物としてアルコールが脱離して揮散するのに対して（図６参照）、本実施形態に係る中塗り塗膜では、イソシアネート化合物を架橋剤とする２液型塗料を用いているため、アルコール等の反応生成物が発生することはない（図５参照）。このため、加熱時に中塗り塗膜の体積の収縮が生じることもなく、良好な仕上がり外観が得られるものと考えられる。
【００３５】
なお、イソシアネート化合物としては、従来公知のものを用いることができ、特に限定されない。例えば、脂環式、芳香族基含有脂肪族又は芳香族の多官能イソシアネート化合物を用いることができ、好ましくは、ジイソシアネート又はそのイソシアヌレート（ジイソシアネートの三量体）が用いられる。
【００３６】
ジイソシアネートとしては、炭素原子数が５〜２４、好ましくは６〜１８のものを用いることができる。このようなジイソシアネートとしては、例えば、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、１，６−ジイソシアナトへキサン（ＨＤＩ）、２，２，４−トリメチルへキサンジイソシアネート、ウンデカンジイソシアネート−（１，１１）、リジンエステルジイソシアネート、シクロヘキサン−１，３−及び１，４−ジイソシアネート、１−イソシアナト−３−イソシアナトメチル−３，５，５−トリメチルシクロヘキサン（ＩＰＤＩ）、４，４’−ジイソシアナトジシクロメタン、ω，ω’−ジプロピルエーテルジイソシアネート、チオジプロピルジイソシアネート、シクロヘキシル−１，４−ジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジイソシアネート、１，５−ジメチル−２，４−ビス（イソシアナトメチル）ベンゼン、１，５−トリメチル−２，４−ビス（ω−イソシアナトエチル）−ベンゼン、１，３，５−トリメチル−２，４−ビス（イソシアナトメチル）ベンゼン、１，３，５−トリエチル−２，４−ビス（イソシアナトメチル）ベンゼン、ジシクロヘキシルジメチルメタン−４，４’−ジイソシアネート、２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート等が挙げられる。また、２，４−ジイソシアナトトルエン及び／又は２，６−ジイソシアナトトルエン、４，４’−ジイソシアナトジフェニルメタン、１，４−ジイソシアナトイソプロピルベンゼン、シクロヘキシル−１，４−ジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネートのような芳香族ジイソシアネートを用いることもできる。更に、上記イソシアヌレートとしては、上述したジイソシアネートの三量体が挙げられる。なお、このような多官能イソシアネート化合物は、単独で用いることもでき、２種以上を併用することもできる。また、上記のジイソシアネートとイソシアヌレート（三量体）との混合物として使用することもできる。これらイソシアネート化合物の分子量も特に限定されない。
【００３７】
基剤樹脂としては、イソシアネート化合物と架橋反応を生じるものであれば特に限定されず、従来公知のものを用いることができるが、水酸基含有樹脂が好適に用いられる。水酸基含有樹脂としては、水酸基を含有する重合体であれば特に限定されず、例えば、水酸基含有アクリル共重合体、水酸基含有ポリエステル共重合体、水酸基含有アルキド樹脂、水酸基含有シリコン樹脂等が挙げられる。これらの水酸基含有樹脂は、更にカルボキシル基、エポキシ基等を有していてもよい。また、基剤樹脂の分子量も特に限定されない。
【００３８】
また、イソシアネート架橋反応を促進させる硬化触媒を中塗り塗料中に配合してもよい。具体的には、ジブチルスズジラウレート、ジブチルスズジアセテート、ジブチルスズジオクテート等の有機スズ化合物硬化触媒を配合してもよい。これにより、予備加熱工程を設けることなく、常温下でも架橋反応がある程度進行し、中塗り塗膜の粘度が上昇して上層との混層を回避できるため、仕上がり外観を向上させることができる。
【００３９】
架橋剤のイソシアネート化合物と基剤樹脂とを混合して塗装するに際しては、従来公知の混合塗装装置、例えば、実用新案登録第２５０６３８１号公報に開示されているような２液混合型塗装装置を用いることができる。この２液混合型塗装装置の概略構成図を図７に示す。図７に示すように、この２液混合型塗装装置では、基剤（基剤樹脂）Ｘと架橋剤（イソシアネート化合物）Ｙとが貯留される貯留タンク１ａ、１ｂにそれぞれ圧送路２ａ、２ｂの一端が配置されており、圧送路２ａ、２ｂの他端が混合器３の流入口に接続されるとともに、この混合器３の流出口側に塗装ガン４が接続されている。圧送路２ａ、２ｂの途上には、それぞれギヤポンプ５ａ、５ｂが配設されており、ギヤポンプ５ａは、変速機６ａを介してエアモータ７ａに連結される一方、ギヤポンプ５ｂは、変速機６ｂを介してエアモータ７ｂに連結されている。これら変速機の代わりに減速機を備えるものであってもよい。
【００４０】
このような構成において、基剤Ｘと架橋剤Ｙとの混合比を設定するために、変速機６ａ及び６ｂにより、ギヤポンプ５ａ及び５ｂの回転数が調整される。次いで、エアモータ７ａ及び７ｂを所定の回転数で起動し、ギヤポンプ５ａ及び５ｂの駆動作用下で、基剤Ｘ及び架橋剤Ｙが貯留タンク１ａ及び１ｂから混合器３に所定の流量で吐出される。さらに、基剤Ｘ及び架橋剤Ｙは、混合器３で混合されて塗装ガン４に供給され、塗装ガン４から図示しない被塗装物に吐出される。
【００４１】
〔チッピングプライマー〕
本実施形態における中塗り塗料塗布工程では、中塗り塗料と塗布する前に、チッピングプライマーを塗布してもよい（図示せず）。チッピングプライマーは、車両が走行中に跳ね上がった石等による衝撃を吸収して塗膜を保護するものであり、車両の外板塗装において一般的に適用される。このチッピングプライマーは、中塗り塗装前に、中塗り塗装と同一又は別の塗装ブースで塗装される。塗装はマニュアル又は自動機で行われ、塗布範囲は車両の形状に応じて決定されるが、概して石跳ねによるダメージを受け易い部位が一般的である。
【００４２】
チッピングプライマー材としては特に限定されず、水性、有機溶剤系いずれも用いられる。例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂等を主成分とし、架橋剤を用いた架橋タイプと架橋剤を用いない非架橋タイプ等が用いられる。なお、チッピングプライマー塗装後に予備乾燥を施してもよい。
【００４３】
［第１予備加熱工程］
本実施形態に係る複層塗膜の形成方法では、中塗り塗料塗布工程を経た被塗物を予備加熱する第１予備加熱工程を設けることが好ましい。予備加熱の手段としては、熱風乾燥（高速の熱風を吹き付けるフラッシュオフ等）や赤外線加熱等の従来公知の手段が用いられる。予備加熱の加熱条件は、中塗り塗料の組成に応じて適宜設定される。より詳しくは、中塗り塗膜の粘度が低減して中塗り塗膜の表面のフロー性が良好となる加熱条件に設定される。具体的には、例えば、加熱温度が４０℃〜１００℃で、加熱時間が３分〜３０分の加熱条件が挙げられる。
【００４４】
加熱温度が４０℃未満である場合には、中塗り塗膜中の溶剤が十分に揮発しないため、上塗りベース塗装時における上塗りベース塗膜との混層が生じて仕上がり外観が低下してしまう。一方、加熱温度が１００℃を超える場合には、中塗り塗膜が完全に硬化してしまい、上塗りベース塗装後にフロー性が得られず、仕上がり外観が低下してしまう。また、高温乾燥炉では耐熱性等の設備仕様が必要となり、投資額が増加する他、加熱のエネルギーコストが増加するため経済性が損なわれてしまう。さらには、第１予備加熱後の上塗りベース塗装のため、被塗物温度を室温近くまで下げる必要があるが、１００℃以上では冷却に時間を要し、工程が長くなってしまう。
【００４５】
加熱時間が３分未満である場合には、中塗り塗膜中の溶剤が十分に揮発せず硬化もほとんどしないため、上塗りベース塗装時に、中塗り塗膜が上塗りベース塗膜中の溶剤を吸収し、仕上がり外観が低下してしまう。一方、加熱時間が３０分を超える場合には、中塗り塗膜が完全に硬化してしまい、上塗りベース塗装後にフロー性が得られず、仕上がり外観が低下してしまう。また、通常の乾燥炉が３０分以上であるため、これ以上の乾燥炉では工程短縮効果が得られない。さらには、投資額増加するうえ、加熱のエネルギーコストが増加して経済性が損なわれてしまう。
【００４６】
この第１予備加熱工程により、中塗り塗膜表面のフロー性がより向上し、中塗り塗膜の表面の肌ラウンドが低減される。このため、この第１予備加熱工程を設けることによってより良好な仕上がり外観を有する塗装物が得られる。
【００４７】
［上塗りベース塗料塗布工程］
本工程で用いられる上塗りベース塗料としては、従来用いられていたものと同様のものを用いることができ、特に限定されない。また、水系、有機溶剤系を問わない。上塗りベース塗料中に配合される樹脂成分としては、例えば、アルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の基体樹脂と、アミノ樹脂、ポリイソシアネート樹脂、カルボン酸樹脂等の硬化（架橋）樹脂とを配合したものが挙げられる。
【００４８】
本実施形態で用いられる上塗りベース塗料は、光輝性顔料を含有するものであってもよい。光輝性顔料としては、例えば、アルミニウムフレーク、蒸着アルミニウム、着色顔料被覆アルミニウムフレーク、金属酸化物被覆アルミナフレーク、金属酸化物被覆シリカフレーク、グラファイト顔料、金属酸化物被覆マイカ、チタンフレーク、ステンレスフレーク、塩化オキシビスマス、板上酸化鉄顔料、金属めっきガラスフレーク、金属酸化物被覆ガラスフレーク、ホログラム顔料等が挙げられる。これらの光輝性顔料を単独使用又は２種以上を併用することができる。
【００４９】
また、本実施形態で用いられる上塗りベース塗料は、光輝性顔料以外にも着色顔料を含有するものであってもよい。着色顔料としては、例えば、二酸化チタン、カーボンブラック、亜鉛華、モリブデンレッド、プルシアンブルー、コバルトブルー、フタロシアニン顔料、アゾ顔料、キナクリドン顔料、イソインドリン顔料、スレン系顔料、ペリレン顔料が挙げられる。これらの着色顔料を単独使用又は２種以上を併用することができる。
【００５０】
［第２予備加熱工程］
本実施形態に係る複層塗膜の形成方法では、上塗りベース塗料塗布工程を経た被塗物を予備加熱する第２予備加熱工程を設けることが好ましい。予備加熱の手段としては、熱風乾燥（高速の熱風を吹き付けるフラッシュオフ等）や赤外線加熱等の従来公知の手段が用いられる。予備加熱の加熱条件は、中塗り塗料及び上塗りベース塗料の組成に応じて適宜設定される。より詳しくは、上塗りベース塗膜の粘度が低減して上塗りベース塗膜の表面のフロー性が良好となる加熱条件に設定される。具体的には、例えば、加熱温度が４０℃〜１００℃で、加熱時間が３分〜３０分の加熱条件が挙げられる。
【００５１】
加熱温度が４０℃未満である場合には、中塗り塗膜が硬化しないため、上塗りクリヤー塗装後に中塗り塗膜が上塗りクリヤー塗膜中の溶剤を吸収し、仕上がり外観が低下してしまう。一方、加熱温度が１００℃を超える場合には、中塗り塗膜が完全に硬化してしまい、上塗りベース塗装後にフロー性が得られず、仕上がり外観が低下してしまう。また、高温乾燥炉では耐熱性等の設備仕様が必要となり、投資額が増加する他、加熱のエネルギーコストが増加するため経済性が損なわれてしまう。さらには、第２予備加熱後の上塗りクリヤー塗装のため、被塗物温度を室温近くまで下げる必要があるが、１００℃以上では冷却に時間を要し、工程が長くなってしまう。
【００５２】
加熱時間が３分未満である場合には、中塗り塗膜中の溶剤が十分に揮発せず硬化もほとんどしないため、上塗りクリヤー塗装時に、中塗り塗膜がこれら上塗り塗膜中の溶剤を吸収し、仕上がり外観が低下してしまう。一方、加熱時間が３０分を超える場合には、中塗り塗膜が完全に硬化してしまい、上塗りクリヤー塗装後にフロー性が得られず、仕上がり外観が低下してしまう。また、通常の乾燥炉が３０分以上であるため、これ以上の乾燥炉では工程短縮効果が得られない。さらには、投資額増加するうえ、加熱のエネルギーコストが増加して経済性が損なわれてしまう。
【００５３】
この第２予備加熱工程では、中塗り塗膜及び上塗りベース塗膜を予備加熱することにより、これらの塗膜が半硬化状態となることを妨げない。即ち、上塗りクリヤー塗料を塗布する前に、中塗り塗膜と上塗りベース塗膜の硬化を開始するものであってよい。これにより、上塗りクリヤー塗膜との混層を効果的に回避でき、より良好な仕上がり外観を有する塗装物が得られる。
【００５４】
［上塗りクリヤー塗料塗布工程］
本工程で用いられる上塗りクリヤー塗料としては、従来用いられていたものと同様のものを用いることができ、特に限定されない。また、水系、有機溶剤系を問わない。上塗りクリヤー塗料中に配合される樹脂成分としては、アルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、シリコン含有樹脂等の基体樹脂と、アミノ樹脂、ポリイソシアネート樹脂、カルボン酸樹脂等の硬化（架橋）樹脂とを配合したものが挙げられる。
【００５５】
［加熱工程］
本工程は、未硬化又は半硬化である中塗り塗膜、上塗りベース塗膜、及び、上塗りクリヤー塗膜の各塗膜を完全硬化させる工程である。加熱手段としては、熱風乾燥や赤外線加熱等の従来公知の手段が用いられる。加熱条件は、中塗り塗料、上塗りベース塗料、及び、上塗りクリヤー塗料の組成に応じて適宜設定される。具体的には、例えば、加熱温度が１２０℃〜１７０℃で、加熱時間が１５分〜６０分の加熱条件が挙げられる。
【００５６】
〔副資材〕
本実施形態では、上述の各塗装工程間に、副資材を装備させる工程を適宜設けてもよい（図８〜図１１参照）。また、図９〜図１１に示すように、本実施形態で用いられる被塗物として、上述の素材に副資材（第一副資材）が装備された後に下塗り塗膜が形成されたものを用いてもよい。本実施形態における第一副資材は、被塗物（車両）の所定位置に装備される種々の高分子材であり、塗料以外のものを意味する。具体的には、例えば、シーリング、グロメット、メルシート、アンダーコート等が挙げられる。
【００５７】
シーリングは、水や外気の侵入を防止するために、シーリング材を塗布（吐出）装置等のノズルから吐出させて鋼板の合わせ目やヘミング部等に充填し、これらの部位を塞ぐものである。シーリング材としては、乾燥して固化する半液状の高分子材が用いられ、例えば、アクリルビニルゾルや瀝青質系材が挙げられる。シーリング材は、通常、着色したものが用いられるが、外観上問題のある部位に対しては透明なものを用いてもよい。このシーリング材を吐出させて装備させた場合には、シーリング材の一部が粘性により伸びて塗装部に付着してしまうことがある。また、作業に伴うゴミの付着が起こり得る。
【００５８】
グロメットは、配線のために鉄板等（被塗物）に貫通孔を設けた場合に、振動等でケーブルの被覆に傷が入ってショートする（火災）おそれを回避するものである。グロメットとしては、従来公知のゴム製のものが用いられる。このグロメットを装備させた場合には、グロメットの一部がゴミとなって塗装部に付着する他、作業に伴うゴミの付着が起こり得る。
【００５９】
メルシートは、防振及び防音等の作用を有するシートであり、被塗物（車両）の所定箇所に装備される。メルシートとしては、瀝青質シート又はゴム質シートが用いられる。瀝青質シートは加熱により融着する高分子材であり、例えば、アスファルト材等が挙げられる。瀝青質シートはヒュージブルインシュレータとも呼ばれ、車両におけるフロアの前席前方の左右、前席後方の左右、後席、リアルームフロア、ダッシュボード等に設けられる。このメルシートを装備させた場合には、メルシートの一部がゴミとなって塗装部に付着する他、作業に伴うゴミの付着が起こり得る。
【００６０】
アンダーコートは、床裏部、ホイールハウス内の鋼板の継ぎ目等に対して、防水、防塵、防錆、及び、耐チッピング性（石跳ね等による損傷防止）向上のために所定のアンダーコートを塗布又は噴霧して形成される。アンダーコート材としては、例えば、上記シーリング材と同様の材質のものが挙げられる。このアンダコートを装備（形成）させた場合には、アンダーコートの一部が飛散して塗装部に付着する他、作業に伴うゴミの付着が起こり得る。
【００６１】
例えば、図８、図１０、及び、図１１に示すように、上述した中塗り塗料塗布工程の前に、被塗物上に第二副資材を装備させる工程を設けてもよい。第二副資材としては特に限定されず、上述の第一副資材の説明で例示したような種々の副資材が用いられる。
【００６２】
あるいは、図１０及び図１１に示すように、上述した加熱工程の後に、加熱工程を経た被塗物上に第三副資材を装備させる工程を設けてもよい。第三副資材としては特に限定されず、上述の第一副資材の説明で例示したような種々の副資材が用いられる。
【００６３】
なお、図８〜図１１に示されるように、全塗装工程の前後で副資材を装備させる場合には、個別に乾燥（焼付け又は常温乾燥）が行われる。これに対して、塗装工程中に副資材を装備させる場合には、塗装塗膜の予備加熱工程や加熱工程に併せて同時に加熱乾燥を行うことができるため、個別に乾燥を行う必要がなく効率的である。また、各塗装工程間において、被塗物表面に付着したゴミ等を除去することを目的とした清掃工程を適宜設けてもよい。
【実施例】
【００６４】
次に、本発明を実施例に基づいてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００６５】
＜実施例１＞
実施例１として、イソシアネート化合物を架橋剤とする２液型の中塗り塗料を用いた３Ｃ１Ｂ方式の塗装を、図１に示したフローに従って実施した。具体的には、冷延鋼板（但し、溶融亜鉛メッキ鋼板、電気亜鉛メッキ鋼板、アルミ鋼板等も考えられ、今回のテストは下地鋼板種を規定するものではない）に対して、関西ペイント株式会社製のカチオン電着塗料「ＨＧ３５０Ｅ」を電着塗装し、１７０℃で２０分間、加熱乾燥した。次いで、関西ペイント株式会社製の中塗り塗料「ＫＰ３０」を塗布し、７０℃で５分間、予備加熱した後、関西ペイント株式会社製の上塗りベース塗料「ＷＴ７００」を塗布し、８０℃で１０分間、予備加熱した。最後に、関西ペイント株式会社製の上塗りクリヤー塗料「ＫＩＮＯ＃４３０」を塗布し、１４０℃で３０分間加熱乾燥した。
【００６６】
＜比較例１＞
比較例１として、メラミン樹脂を架橋剤とする１液型の中塗り塗料を用いた３Ｃ２Ｂ方式の塗装を、図１２に示したフローに従って実施した。具体的には、冷延鋼板に対して、関西ペイント株式会社製のカチオン電着塗料「ＨＧ３５０Ｅ」を電着塗装し、１７０℃で２０分間、加熱乾燥した。次いで、関西ペイント株式会社製の中塗り塗料「ＷＰ４０４」を塗布し、１４０℃で３０分間、加熱乾燥した後、関西ペイント株式会社製の上塗りベース塗料「ＷＴ７００」を塗布し、８０℃で１０分間、予備加熱した。最後に、関西ペイント株式会社製の上塗りクリヤー塗料「ＫＩＮＯ＃４３０」を塗布し、１４０℃で３０分間加熱乾燥した。
【００６７】
＜比較例２＞
比較例２として、メラミン樹脂を架橋剤とする１液型の中塗り塗料を用いた３Ｃ１Ｂ方式の塗装を、図１に示したフローに従って実施した。具体的には、冷延鋼板に対して、関西ペイント株式会社製のカチオン電着塗料「ＨＧ３５０Ｅ」を電着塗装し、１７０℃で２０分間、加熱乾燥した。次いで、関西ペイント株式会社製の中塗り塗料「ＷＰ４０４」を塗布し、７０℃で５分間、予備加熱した後、関西ペイント株式会社製の上塗りベース塗料「ＷＴ７００」を塗布し、８０℃で１０分間、予備加熱した。最後に、関西ペイント株式会社製の上塗りクリヤー塗料「ＫＩＮＯ＃４３０」を塗布し、１４０℃で３０分間加熱乾燥した。
【００６８】
＜評価＞
実施例及び比較例で得られた複層塗膜の仕上がり外観を、仕上がり特性値測定器「ｗａｖｅ  ｓｃａｎ」（ＢＹＫ−Ｇａｒｄｎｅｒ社製）を用いて評価した。具体的には、各複層塗膜の水平面及び垂直面について、塗膜表面のラウンド（うねり）の波長が長いもの（ＬＷ波長：１．２ｍｍ〜１２．０ｍｍ）と短いもの（ＳＷ波長：０．３ｍｍ〜１．２ｍｍ）とに分け、それぞれの振幅を測定した。結果を表１に示す。表１に示される通り、本実施例の複層塗膜は比較例の複層塗膜に比して、いずれの振幅の値も小さいことから、塗膜の表面が平滑であり、仕上がり外観が良好であることが確認された。
【００６９】
【表１】
2007229671.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本実施形態に係る複層塗膜形成方法のフロー図である。
【図２Ａ】複層塗膜形成方法のメカニズムを説明するための図である。
【図２Ｂ】複層塗膜形成方法のメカニズムを説明するための図である。
【図２Ｃ】複層塗膜形成方法のメカニズムを説明するための図である。
【図３Ａ】複層塗膜形成方法のメカニズムを説明するための図である。
【図３Ｂ】複層塗膜形成方法のメカニズムを説明するための図である。
【図３Ｃ】複層塗膜形成方法のメカニズムを説明するための図である。
【図４】複層塗膜の粘度の経時的変化を示す図である。
【図５】本実施形態の中塗り塗膜の架橋反応の模式図である。
【図６】従来の中塗り塗膜の架橋反応の模式図である。
【図７】２液混合型塗装装置の概略構成図である。
【図８】本実施形態の変形例に係る複層塗膜形成方法のフロー図である。
【図９】本実施形態の変形例に係る複層塗膜形成方法のフロー図である。
【図１０】本実施形態の変形例に係る複層塗膜形成方法のフロー図である。
【図１１】本実施形態の変形例に係る複層塗膜形成方法のフロー図である。
【図１２】従来の複層塗膜形成方法のフロー図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ａ、１ｂ  貯留タンク
２ａ、２ｂ  圧送路
３  混合器
４  塗装ガン
５ａ、５ｂ  ギヤポンプ
６ａ、６ｂ  変速機
７ａ、７ｂ  エアモータ
【図１】
2007229671.tif 000004
【図２Ａ】
2007229671.tif 000005
【図２Ｂ】
2007229671.tif 000006
【図２Ｃ】
2007229671.tif 000007
【図３Ａ】
2007229671.tif 000008
【図３Ｂ】
2007229671.tif 000009
【図３Ｃ】
2007229671.tif 000010
【図４】
2007229671.tif 000011
【図５】
2007229671.tif 000012
【図６】
2007229671.tif 000013
【図７】
2007229671.tif 000014
【図８】
2007229671.tif 000015
【図９】
2007229671.tif 000016
【図１０】
2007229671.tif 000017
【図１１】
2007229671.tif 000018
【図１２】
2007229671.tif 000019