JP7164785B2 - 複層塗膜形成方法 - Google Patents
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Description
本出願は、2015年12月25日に出願された日本国特許出願第2015-254000号に基づく優先権を主張する。これらの文献はその開示全体が参照により本明細書中に援用される。
(技術分野)
本発明は、金属調光沢を有し、漆黒性、耐水性の高い塗膜を形成できる複層塗膜形成方法に関するものである。
(1)被塗物上に、着色塗料(X)を塗装して着色塗膜を形成する工程、
(2)工程(1)で形成される着色塗膜上に、光輝性顔料分散体(Y)を塗装して光輝性塗膜を形成する工程、
(3)工程(2)で形成される光輝性塗膜上に、クリヤー塗料(Z)を塗装してクリヤー塗膜を形成する工程、
(4)工程(1)~(3)で形成された未硬化の着色塗膜、未硬化の光輝性塗膜及び未硬化のクリヤー塗膜を加熱することによって、これら3つの塗膜を同時に硬化させる工程、を順次行うことにより複層塗膜を形成する方法であって、
光輝性顔料分散体(Y)が、水、表面調整剤(A)、蒸着クロムフレーク顔料(B)及び粘性調整剤(C)を含有し、
表面調整剤(A)が、イソプロパノール/水/表面調整剤(A)=4.5/95/1の割合で混合した液体を、温度20℃にて、B型粘度計でローター回転速度60rpmでの粘度が150mPa・sとなるように調整し、予め脱脂したブリキ板(パルテック社製)上に10μL滴下し10秒経過後に測定したときの、ブリキ板に対する接触角が8~20°である表面調整剤であり、
光輝性顔料分散体(Y)を乾燥膜厚が0.2μmとなるよう塗装して得られた膜の、波長550nmの光線透過率が0.1~40%である
複層塗膜形成方法が提供される。
工程(1)は、被塗物上に、着色塗料(X)を塗装して着色塗膜を形成する工程である。
被塗物
本発明の複層塗膜形成方法において、被塗物としては、鉄、亜鉛、アルミニウム等の金属やこれらを含む合金などの金属材、及びこれらの金属による成型物、ならびに、ガラス、プラスチックや発泡体などによる成型物等を挙げることができる。これら素材に応じて適宜、脱脂処理や表面処理して被塗物とすることができる。該表面処理としては例えばリン酸塩処理、クロメート処理、複合酸化物処理等が挙げられる。さらに、上記被塗物の素材が金属であれば、表面処理された金属素材の上にカチオン電着塗料によって下塗り塗膜が形成されていることが好ましい。また、被塗物の素材がプラスチックである場合には、脱脂処理されたプラスチック素材の上にプライマー塗料によってプライマー塗膜が形成されていることが好ましい。
着色塗料(X)
着色塗料(X)としては、具体的には、ビヒクル形成樹脂、顔料ならびに有機溶剤及び/又は水等の溶媒を主成分とするそれ自体既知の熱硬化性塗料を使用することができる。上記熱硬化性塗料としては、例えば中塗り塗料及びベース塗料等が挙げられる。
工程(2)は、工程(1)で形成される着色塗膜上に、光輝性顔料分散体(Y)を塗装して光輝性塗膜を形成する工程である。
光輝性顔料分散体(Y)
光輝性顔料分散体(Y)は、水、表面調整剤(A)、蒸着クロムフレーク顔料(B)及び粘性調整剤(C)を含有する。
表面調整剤(A)
表面調整剤(A)は、被塗物への光輝性顔料分散体の塗装時に、水に分散された後述の蒸着クロムフレーク顔料(B)を被塗物上に一様に配向するのを支援するために使用される。
蒸着クロムフレーク顔料(B)
光輝性顔料分散体(Y)における蒸着クロムフレーク顔料(B)は、ベース基材上にクロム膜を蒸着させ、ベース基材を剥離した後、蒸着クロム膜を粉砕することにより得られる。上記基材としては、例えばフィルム等を挙げることができる。
粘性調整剤(C)
光輝性顔料分散体(Y)における粘性調整剤(C)としては、既知のものを使用できるが、例えば、シリカ系微粉末、鉱物系粘性調整剤、硫酸バリウム微粒化粉末、ポリアミド系粘性調整剤、有機樹脂微粒子粘性調整剤、ジウレア系粘性調整剤、ウレタン会合型粘性調整剤、アクリル膨潤型であるポリアクリル酸系粘性調整剤、セルロース系粘性調整剤等を挙げることができる。なかでも金属調光沢に優れた塗膜を得る観点から特に、鉱物系粘性調整剤、ポリアクリル酸系粘性調整剤、セルロース系粘性調整剤を使用することが好ましい。
水:70~99質量部、好ましくは80~99質量部、さらに好ましくは90~99質量部、
表面調整剤(A):0.1~10質量部、好ましくは0.2~8質量部、さらに好ましくは0.4~6質量部、
蒸着クロムフレーク顔料(B):0.05~3.0質量部、好ましくは0.1~2.0質量部、さらに好ましくは0.15~1.0質量部
粘性調整剤(C):0.1~30質量部、好ましくは0.5~20質量部、さらに好ましくは1.0~10質量部。
水:70~99質量%、好ましくは80~99質量%、さらに好ましくは90~99質量%、
表面調整剤(A):0.1~10質量%、好ましくは0.2~8質量%、さらに好ましくは0.4~6質量%、
蒸着クロムフレーク顔料(B):0.05~3.0質量%、好ましくは0.1~2.0質量%、さらに好ましくは0.15~1.0質量%
粘性調整剤(C):0.1~30質量%、好ましくは0.5~20質量%、さらに好ましくは1.0~10質量%。
3.工程(3)
工程(3)は、工程(2)で形成される光輝性塗膜上に、クリヤー塗料(Z)を塗装してクリヤー塗膜を形成する工程である。
クリヤー塗料(Z)
クリヤー塗料(Z)は、公知の熱硬化性クリヤーコート塗料組成物をいずれも使用できる。該熱硬化性クリヤーコート塗料組成物としては、例えば、架橋性官能基を有する基体樹脂及び硬化剤を含有する有機溶剤型熱硬化性塗料組成物、水性熱硬化性塗料組成物、粉体熱硬化性塗料組成物等を挙げることができる。
また、上記クリヤー塗料(Z)は、1液型塗料であってもよいし、2液型ウレタン樹脂塗料等の多液型塗料であってもよい。
水酸基含有樹脂
水酸基含有樹脂としては、水酸基を含有するものであれば従来公知の樹脂が制限なく使用できる。該水酸基含有樹脂としては例えば、水酸基含有アクリル樹脂、水酸基含有ポリエステル樹脂、水酸基含有ポリエーテル樹脂、水酸基含有ポリウレタン樹脂などを挙げることができ、好ましいものとして、水酸基含有アクリル樹脂、水酸基含有ポリエステル樹脂を挙げることができ、特に好ましいものとして水酸基含有アクリル樹脂を挙げることができる。
ポリイソシアネート化合物
ポリイソシアネート化合物は、1分子中に少なくとも2個のイソシアネート基を有する化合物であって、例えば、脂肪族ポリイソシアネート、脂環族ポリイソシアネート、芳香脂肪族ポリイソシアネート、芳香族ポリイソシアネート、該ポリイソシアネートの誘導体などを挙げることができる。
4.工程(4)
工程(4)は、工程(1)~(3)で形成された未硬化の着色塗膜、未硬化の光輝性塗膜及び未硬化のクリヤー塗膜を加熱することによって、これら3つの塗膜を同時に硬化させる工程である。
(A-1)商品名「BYK348」、BYK社製、シリコーン系表面調整剤
接触角13°、動的表面張力63.9mN/m、静的表面張力 22.2mN/m、ラメラ長 7.45mm、不揮発分 100質量%
(A-2)商品名「BYK346」、BYK社製、シリコーン系表面調整剤
接触角12°、動的表面張力51.5mN/m、静的表面張力 21.6mN/m、ラメラ長 7.40mm、不揮発分 100質量%
(A-3)商品名「BYK347」、BYK社製、シリコーン系表面調整剤
接触角14°、動的表面張力68.7mN/m、静的表面張力 21.9mN/m、ラメラ長 7.46mm、不揮発分 100質量%
(A-4)商品名「BYK381」、BYK社製、アクリル系表面調整剤
接触角39°、動的表面張力71.3mN/m、静的表面張力 38.8mN/m、ラメラ長 7.55mm、不揮発分 100質量%
上記接触角は、イソプロパノール/水/表面調整剤(A)=4.5/95/1の割合で混合した液体を、温度20℃にて、B型粘度計でローター回転速度60rpmでの粘度が150mPa・sとなるように調整し、予め脱脂したブリキ板(パルテック社製)上に10μL滴下し10秒経過後に接触角計(CA-X150、商品名、協和界面科学社製)を用いて測定したときのブリキ板に対する接触角である。
1.光輝性顔料分散体(Y)の製造
製造例1
蒸留水 95質量部、表面調整剤(A-1) 1.0質量部、Metalure Liquid Black(水性用蒸着クロムフレーク顔料、Eckart社製、固形分:10%、内部溶剤:プロピレングリコールモノメチルエーテル、平均粒子径D50:14μm、厚さ:0.03μm、)5.5質量部(固形分で0.55部)、Acrysol ASE-60(ポリアクリル酸系粘性調整剤、ダウケミカル社製、固形分:28%)1.8質量部(固形分で0.49質量部)、ジメチルエタノールアミン 0.18質量部を配合して攪拌混合し、光輝性顔料分散体(Y-1)を調製した。
表1に記載の配合とする以外は全て製造例1と同様にして光輝性顔料分散体(Y-2)~(Y-17)を得た。表中の各成分は質量部で示し、下段の( )内の数値が実際の含有量である。得られた各光輝性顔料分散体の粘度(B60値)ならびに得られた各光輝性顔料分散体(Y)を乾燥膜厚が0.2μmとなるよう塗装して得られた膜の、波長550nmの光線透過率も併せて表1に示した。
「サイメル325」商品名:オルネクスジャパン社製、メラミン樹脂
「Imprafix2794XP」商品名:住化バイエルウレタン社製、ブロック化ポリイソシアネート化合物
「HR517」商品名:三菱レイヨン社製、ブトキシアクリルアミド
製造例18
表1に記載の配合とする以外は全て製造例1と同様にして光輝性顔料分散体(Y-18)を得た。得られた各光輝性顔料分散体の粘度(B60値)ならびに得られた各光輝性顔料分散体(Y)を乾燥膜厚が0.2μmとなるよう塗装して得られた膜の、波長550nmの光線透過率も併せて表1に示した。
表1に記載の配合とする以外は全て製造例1と同様にして光輝性顔料分散体(Y-18)を得た。得られた各光輝性顔料分散体の粘度(B60値)ならびに得られた各光輝性顔料分散体(Y)を乾燥膜厚が0.2μmとなるよう塗装して得られた膜の、波長550nmの光線透過率も併せて表1に示した。
2.被塗物1の作製
脱脂及びリン酸亜鉛処理した鋼板(JISG3141、大きさ400×300×0.8mm)にカチオン電着塗料「エレクロン9400HB」(商品名:関西ペイント社製、アミン変性エポキシ樹脂系カチオン樹脂に硬化剤としてブロックポリイソシアネート化合物を使用したもの)を硬化塗膜に基づいて膜厚20μmになるように電着塗装し、170℃で20分加熱して架橋硬化させて被塗物1を得た。
3.試験板の作成
実施例1
被塗物1上に、着色塗料(X-1)「WP-522H N-2.0 ダークグレー」(商品名、関西ペイント社製、ポリエステル樹脂系水性中塗り塗料、得られる塗膜のL*値:20)を回転霧化型のベル型塗装機を用いて、硬化膜厚20μmになるように静電塗装し、3分間放置後、80℃で3分間プレヒートし、さらにその上に、前述のように作成した光輝性顔料分散体(Y-1)を、表1に記載の塗料粘度に調整し、ABB社製ロボットベルを用いて、ブース温度23℃、湿度68%の条件で、乾燥塗膜として、0.1μmとなるように塗装した。その後、80℃にて3分間放置し、ついで、この乾燥塗面に、クリヤー塗料(Z-1)「KINO6500」(商品名:関西ペイント株式会社、水酸基/イソシアネート基硬化型アクリル樹脂・ウレタン樹脂系2液型有機溶剤型塗料)をABB社製ロボットベルを用いて、ブース温度23℃、湿度68%の条件で乾燥塗膜として、25~35μmとなるように塗装した。塗装後、室温にて15分間放置した後に、熱風循環式乾燥炉内を使用して、140℃で30分間加熱し、複層塗膜を同時に乾燥せしめて試験板とした。
x=sc/sg/S*10000
x:膜厚[μm]
sc:塗着固形分[g]
sg:塗膜比重[g/cm3]
S:塗着固形分の評価面積[cm2]
表2に記載の被塗物及び塗料とする以外は全て実施例1と同様にして試験板を得た。なお、表中のクリヤー塗料(Z-2)~(Z-5)は、以下の通りである。
(Z-2):「KINO1210」(商品名:関西ペイント株式会社、酸/エポキシ硬化型アクリル樹脂系1液型有機溶剤型塗料)。
(Z-3):上記(Z-2)に含まれる樹脂固形分100質量部に対してサイメル325を固形分で0.2部添加した塗料。
(Z-4):「TC-71」(商品名:関西ペイント株式会社、水酸基含有樹脂/メラミン樹脂系1液型有機溶剤型塗料)。
(Z-5):「KINO6500黒カラークリヤー」(商品名:関西ペイント株式会社、水酸基/イソシアネート基硬化型アクリル樹脂・ウレタン樹脂系2液型有機溶剤型塗料、黒顔料含有)
.塗膜評価
上記のようにして得られた各試験板について塗膜の外観及び性能を評価し、表2にその結果を示した。塗膜外観は、粒子感、鏡面光沢度(60°グロス)、L*45値、b*15値、目視、耐水付着性によって評価した。
粒子感
粒子感は、Hi-light Graininess値(以下、「HG値」と略記する)によって表される。HG値は、塗膜面を微視的に観察した場合におけるミクロ光輝感の尺度の一つであり、ハイライトにおける粒子感を表す指標である。HG値は、次のようにして、算出される。先ず、塗膜面を、光の入射角15度/受光角0度にてCCDカメラで撮影し、得られたデジタル画像データ(2次元の輝度分布データ)を2次元フーリエ変換処理して、パワースペクトル画像を得る。次に、このパワースペクトル画像から、粒子感に対応する空間周波数領域のみを抽出して得られた計測パラメータを、更に0~100の数値を取り、且つ粒子感との間に直線的な関係が保たれるように変換した値が、HG値である。HG値は、光輝性顔料の粒子感が全くないものを0とし、光輝性顔料の粒子感が最も大きいものを100とした値である。
鏡面光沢度(60°グロス)
上記で得られた試験板について、光沢計(micro-TRI-gloss、BYK-Gardner社製)を用いて60°グロス値を測定した。数値が高いほど、金属調光沢感に優れる塗膜である。
L*45値
L*45値とは、L*a*b*表色系における(フェイス)の明度を指し、多角度分光光度計(「MA-68II」、商品名、エックスライト社製)を使用して、測定対象面に垂直な軸に対し45°の角度から測定光を照射し、正反射角から測定光の方向に45°の角度で受光した光について測定したL*値である。L*45値が30以下であれば塗膜のフェイスが暗く漆黒性があることを意味する。
b*15値
b*15値とは、L*a*b*表色系におけるハイライトの黄味及び青味を指し、多角度分光光度計(「MA-68II」、商品名、エックスライト社製)を使用して、測定対象面に垂直な軸に対し45°の角度から測定光を照射し、正反射角から測定光の方向に15°の角度で受光した光について測定したb*値である。b*15値が小さいほど塗膜の黄味が少なく漆黒性に優れることを意味する。
耐水付着性
試験板を80℃の温水に5時間浸漬し、引き上げ直後、試験板の複層塗膜を素地に達するようにカッターで格子状に切り込み、大きさ2mm×2mmのゴバン目を100個作る。続いて、その表面に粘着セロハンテープを貼着し、20℃においてそのテープを急激に剥離した後のゴバン目塗膜の残存状態を調べ、下記基準で耐水性を評価した。Passが合格、Failが不合格である。
Pass:ゴバン目塗膜が100個残存し、カッターの切り込みの縁において塗膜の小さなフチカケが生じていない
Fail:ゴバン目塗膜の残存数が99個以下
目視金属感
上記で得られた試験板を、晴れた日の屋外で外光に対する試験板の角度を変えて観察して、粒子感、ハイライト領域とシェード領域の輝度差を評価した。粒子感が少なく、ハイライト領域とシェード領域の輝度差(フリップフロップ性:FF性)が大きいほど金属調に優れた塗膜である。評価は、色彩開発に3年以上従事するデザイナー2名と技術者3名の計5名が5点満点で行ない、平均点を採用した。
5:粒子感が小さく(HG<45)、FF性に優れ、タンタルにようにハイライトからシェードにかけてニュートラルな色変化(b*≦0)をする
4:粒子感がやや小さく(HG<45)、FF性に優れ、タンタルにようにハイライトからシェードにかけてニュートラルな色変化(b*≦0)をする
3:粒子感が大きく(HG≧45)、FF性に優れ、タンタルにようにハイライトからシェードにかけてニュートラルな色変化(b*≦0)をする
2:粒子感が小さく(HG<45)、FF性は劣り、ハイライトからシェードにかけて色味を伴った変化をする。特にハイライトで黄味(b*>0)になる。
1:粒子感が大きく(HG≧45)、FF性は劣り、ハイライトからシェードにかけて色味を伴った変化をする。特にハイライトで黄味(b*>0)になる。
[1]下記の工程(1)~(4):
(1)被塗物上に、着色塗料(X)を塗装して着色塗膜を形成する工程、
(2)工程(1)で形成される着色塗膜上に、光輝性顔料分散体(Y)を塗装して光輝性塗膜を形成する工程、
(3)工程(2)で形成される光輝性塗膜上に、クリヤー塗料(Z)を塗装してクリヤー塗膜を形成する工程、
(4)工程(1)~(3)で形成された未硬化の着色塗膜、未硬化の光輝性塗膜及び未硬化のクリヤー塗膜を加熱することによって、これら3つの塗膜を同時に硬化させる工程、を順次行うことにより複層塗膜を形成する方法であって、
光輝性顔料分散体(Y)が、水、表面調整剤(A)、蒸着クロムフレーク顔料(B)及び粘性調整剤(C)を含有し、
表面調整剤(A)が、イソプロパノール/水/表面調整剤(A)=4.5/95/1の割合で混合した液体を、温度20℃にて、B型粘度計でローター回転速度60rpmでの粘度が150mPa・sとなるように調整し、予め脱脂したブリキ板(パルテック社製)上に10μL滴下し10秒経過後に測定したときのブリキ板に対する接触角が8~20°である表面調整剤(A)であり、
光輝性顔料分散体(Y)を乾燥膜厚が0.2μmとなるよう塗装して得られた膜の、波長550nmの光線透過率が0.1~40%である複層塗膜形成方法。
[2]光輝性顔料分散体(Y)が、温度20℃にておける、B型粘度計でローター回転速度60rpmでの粘度(B60)が60~1500mPa・sである[1]に記載の複層塗膜形成方法。
[3]表面調整剤(A)が、シリコーン系の表面調整剤、アクリル系の表面調整剤、ビニル系の表面調整剤、又はフッ素系の表面調整剤である[1]又は[2]に記載の複層塗膜形成方法。
[4]表面調整剤(A)が、シリコーン系の表面調整剤である[1]~[3]のいずれかに記載の複層塗膜形成方法。
[5]表面調整剤(A)が、その動的表面張力が50~70mN/mである[1]~[4]のいずれか1項に記載の複層塗膜形成方法。
[6]蒸着クロムフレーク顔料(B)の含有量が、水、表面調整剤(A)、蒸着クロムフレーク顔料(B)及び粘性調整剤(C)の合計量100質量部を基準として0.05~3.0質量部である[1]~[5]のいずれか1項に記載の複層塗膜形成方法。
[7]粘性調整剤(C)がポリアクリル酸系粘性調整剤及びセルロース系粘性調整剤から選択される少なくとも一つである[1]~[6]のいずれか1項に記載の複層塗膜形成方法。
[9]水の含有量が、光輝性顔料分散体(Y)に対して、70~99質量%である[1]~[8]のいずれか1項に記載の複層塗膜形成方法。
[10]表面調整剤(A)の含有量が、水、表面調整剤(A)、蒸着クロムフレーク顔料(B)及び粘性調整剤(C)の合計量100質量部を基準として0.1~10質量部である[1]~[9]のいずれか1項に記載の複層塗膜形成方法。
[11]粘性調整剤(C)の含有量が、水、表面調整剤(A)、蒸着クロムフレーク顔料(B)及び粘性調整剤(C)の合計量100質量部を基準として0.1~30質量部である[1]~[9]のいずれか1項に記載の複層塗膜形成方法。
[12]光輝性塗膜が、硬化膜厚として0.02~5.0μmである[1]~[11]のいずれか1項に記載の複層塗膜形成方法。
[13]光輝性塗膜が、硬化膜厚として0.04~5.0μmである[1]~[12]のいずれか1項に記載の複層塗膜形成方法。
[14]クリヤー塗料(Z)が、水酸基含有樹脂及びポリイソシアネート化合物を含有する2液型クリヤー塗料である[1]~[13]のいずれか1項に記載の複層塗膜形成方法。
Claims (5)
- 下記の工程(1)~(4):
(1)被塗物上に、着色塗料(X)を塗装して着色塗膜を形成する工程、
(2)工程(1)で形成される着色塗膜上に、光輝性顔料分散体(Y)を塗装して光輝性塗膜を形成する工程、
(3)工程(2)で形成される光輝性塗膜上に、クリヤー塗料(Z)を塗装してクリヤー塗膜を形成する工程、
(4)工程(1)~(3)で形成された未硬化の着色塗膜、未硬化の光輝性塗膜及び未硬化のクリヤー塗膜を加熱することによって、これら3つの塗膜を同時に硬化させる工程、を順次行うことにより複層塗膜を形成する方法であって、
光輝性顔料分散体(Y)が、水、表面調整剤(A)、蒸着クロムフレーク顔料(B)及び粘性調整剤(C)を含有し、光輝性顔料分散体(Y)における各成分の割合は、水、表面調整剤(A)、蒸着クロムフレーク顔料(B)及び粘性調整剤(C)の合計量100質量部を基準として、水:70~99質量部、表面調整剤(A):0.1~10質量部、蒸着クロムフレーク顔料(B):0.05~3.0質量部、粘性調整剤(C):0.1~20質量部であり、
表面調整剤(A)が、イソプロパノール/水/表面調整剤(A)=4.5/95/1の割合で混合した液体を、温度20℃にて、B型粘度計でローター回転速度60rpmでの粘度が150mPa・sとなるように調整し、予め脱脂したブリキ板(パルテック社製)上に10μL滴下し10秒経過後に測定したときのブリキ板に対する接触角が8~20°である表面調整剤(A)であり、
表面調整剤(A)がポリエーテル変性シロキサンを含み、
光輝性顔料分散体(Y)を乾燥膜厚が0.2μmとなるよう塗装して得られた膜の、波長550nmの光線透過率が0.1~40%である複層塗膜形成方法。 - 光輝性顔料分散体(Y)が、温度20℃にておける、B型粘度計でローター回転速度60rpmでの粘度(B60)が60~1500mPa・sである請求項1に記載の複層塗膜形成方法。
- 表面調整剤(A)が、その動的表面張力が50~70mN/mである請求項1又は2に記載の複層塗膜形成方法。
- 光輝性塗膜が、硬化膜厚として0.02~5.0μmである請求項1~3のいずれか1項に記載の複層塗膜形成方法。
- クリヤー塗料(Z)が、水酸基含有樹脂及びポリイソシアネート化合物を含有する2液型クリヤー塗料である請求項1~4のいずれか1項に記載の複層塗膜形成方法。
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