特許ウォッチ

公開番号2024090534
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-07-04
出願番号2022206506
出願日2022-12-23
発明の名称複層塗膜形成方法
出願人日産自動車株式会社,日本ペイント・オートモーティブコーティングス株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類B05D 1/36 20060101AFI20240627BHJP(霧化または噴霧一般;液体または他の流動性材料の表面への適用一般)
要約【課題】低温硬化であっても優れた塗膜性能を有する複層塗膜を形成することができる、複層塗膜形成方法を提供すること。
【解決手段】鋼板部および樹脂部を含む被塗物上に、未硬化の中塗り塗膜、ベース塗膜およびクリヤー塗膜を形成し硬化する複層塗膜形成方法であって、水性中塗り塗料組成物は、水酸基およびカルボキシル基を有するアクリル樹脂(A1)、ポリイソシアネート化合物(B1)および親水化変性カルボジイミド化合物(C)を含み、水性ベース塗料組成物は、水酸基およびカルボキシル基を有するアクリル樹脂(A2)、親水化変性カルボジイミド化合物(C)、メラミン樹脂(D)、活性メチレンブロックポリイソシアネート化合物(E)、リン酸エステル(F)および水性ポリウレタン樹脂(G)を含み、クリヤー塗料組成物は、水酸基含有アクリル樹脂(A3)、ポリイソシアネート化合物(B3)おびポリカーボネートジオール化合物(H)を含む。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
鋼板部および樹脂部を含む被塗物上に、水性中塗り塗料組成物を塗装して、未硬化の中塗り塗膜を形成する、中塗り塗膜形成工程、
得られた未硬化の中塗り塗膜の上に、水性ベース塗料組成物を塗装して、未硬化のベース塗膜を形成する、ベース塗膜形成工程、
得られた未硬化のベース塗膜の上に、クリヤー塗料組成物を塗装して、未硬化のクリヤー塗膜を形成する、クリヤー塗膜形成工程、および
得られた未硬化の中塗り塗膜、ベース塗膜およびクリヤー塗膜を加熱して硬化する、硬化工程、
を包含する、複層塗膜形成方法であって、
前記水性中塗り塗料組成物は、
水酸基およびカルボキシル基を有するアクリル樹脂（Ａ１）、
ポリイソシアネート化合物（Ｂ１）、および
親水化変性カルボジイミド化合物（Ｃ）、
を含み、
前記水性ベース塗料組成物は、
水酸基およびカルボキシル基を有するアクリル樹脂（Ａ２）、
親水化変性カルボジイミド化合物（Ｃ）、
メラミン樹脂（Ｄ）、
活性メチレンブロックポリイソシアネート化合物（Ｅ）、
リン酸エステル（Ｆ）、および
水性ポリウレタン樹脂（Ｇ）、
を含み、
前記クリヤー塗料組成物は、
水酸基含有アクリル樹脂（Ａ３）、
ポリイソシアネート化合物（Ｂ３）、および
ポリカーボネートジオール化合物（Ｈ）、
を含み、
前記水性中塗り塗料組成物中に含まれる、水酸基およびカルボキシル基を有するアクリル樹脂（Ａ１）は、樹脂固形分換算で、８０～２００ｍｇＫＯＨ／ｇの水酸基価、および、１０～４０ｍｇＫＯＨ／ｇの酸価を有し、
前記中塗り塗料組成物中に含まれる、水酸基およびカルボキシル基を有するアクリル樹脂（Ａ１）の量は、中塗り塗料組成物の樹脂固形分に対して４１質量％以上であり、
前記親水化変性カルボジイミド化合物（Ｃ）は、下記一般式（Ｉ）、（ＩＩ）または（III）で表されるものであり、
TIFF
2024090534000017.tif
15
152
［Ｘは、少なくとも１個のカルボジイミド基を含有する２官能性有機基であり、Ｙは、同一または異種のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルから水酸基を除いた構造であり、Ｚは、数平均分子量２００～５，０００の２官能ポリオールから水酸基を除いた構造である。］
TIFF
2024090534000018.tif
39
156
［Ｘは少なくとも１個のカルボジイミド基を含有する２官能性有機基であり、Ｙは、同一または異種のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルから水酸基を除いた構造であり、Ｒ
０
は、水素、メチル基、またはエチル基であり、Ｒ
１
は、炭素数４以下のアルキレン基であり、ｎは０または１であり、ｍは０～６０である。］
TIFF
2024090534000019.tif
10
100
［Ｘは、少なくとも１個のカルボジイミド基を含有する２官能性有機基であり、Ｙは、同一または異種のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルから水酸基を除いた構造である。］
前記水性ベース塗料組成物中に含まれる、水酸基およびカルボキシル基を有するアクリル樹脂（Ａ２）は、樹脂固形分換算で、８０～２００ｍｇＫＯＨ／ｇの水酸基価、および、１０～４０ｍｇＫＯＨ／ｇの酸価を有し、
前記水性ベース塗料組成物中に含まれるアクリル樹脂（Ａ２）およびメラミン樹脂（Ｄ）の質量比が、固形分換算で、（Ａ２）／（Ｄ）＝０．７～３の範囲内であり、
前記水性ベース塗料組成物中に含まれるリン酸エステル（Ｆ）の含有量が、前記水性ベース塗料組成物中に含まれるアクリル樹脂（Ａ２）およびメラミン樹脂（Ｄ）の固形分質量（（Ａ２）＋（Ｄ））１００質量部に対して、０．１～１０．０質量部であり、
前記水性ポリウレタン樹脂（Ｇ）は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が－５０℃以下であり、
前記水性ポリウレタン樹脂（Ｇ）の硬化膜の破断伸度が－２０℃において４００％以上であり、
前記クリヤー塗料組成物中に含まれるポリカーボネートジオール化合物（Ｈ）の量は、前記クリヤー塗料組成物の樹脂固形分に対して１５質量％以上であり、
前記硬化工程における加熱温度は、７０～１００℃である、
複層塗膜形成方法。
続きを表示（約 790 文字）【請求項２】
前記水性中塗り塗料組成物中に含まれる親水化変性カルボジイミド化合物（Ｃ）の含有量は、水性中塗り塗料組成物の樹脂固形分に対して１～８質量％である、
請求項１記載の複層塗膜形成方法。
【請求項３】
前記水性ポリウレタン樹脂（Ｇ）の含有量は、前記水性ベース塗料組成物の樹脂固形分に対して１質量％以上８質量％以下である、請求項１または２記載の複層塗膜形成方法。
【請求項４】
前記水性ベース塗料組成物中に含まれるメラミン樹脂（Ｄ）および活性メチレンブロックポリイソシアネート化合物（Ｅ）の樹脂固形分質量比が、（Ｄ）：（Ｅ）＝１０：１～１：１０の範囲内である、
請求項１または２記載の複層塗膜形成方法。
【請求項５】
前記水性ベース塗料組成物中に含まれる前記親水化変性カルボジイミド化合物（Ｃ）の含有量は、水性ベース塗料組成物の樹脂固形分に対して１．５～７質量％であり、
前記水性ベース塗料組成物中に含まれる活性メチレンブロックポリイソシアネート化合物（Ｅ）および親水化変性カルボジイミド化合物（Ｃ）の含有量の樹脂固形分質量比は、（Ｅ）：（Ｃ）＝２：１～１：２である、
請求項１または２記載の複層塗膜形成方法。
【請求項６】
前記ポリイソシアネート化合物（Ｂ１）およびポリイソシアネート化合物（Ｂ３）はいずれも、脂肪族ジイソシアネート、脂環式ジイソシアネートおよびこれらの誘導体からなる群から選択される少なくとも１種を含み、
前記活性メチレンブロックポリイソシアネート化合物（Ｅ）は、脂肪族ジイソシアネートおよび／または脂環式ジイソシアネートと、マロン酸ジエステルおよび有機アミン化合物との反応物である、
請求項１または２記載の複層塗膜形成方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水性中塗り塗料組成物、水性ベース塗料組成物およびクリヤー塗料組成物を用いた複層塗膜形成方法に関する。
続きを表示（約 4,100 文字）【背景技術】
【０００２】
自動車車体などの被塗物の表面には、種々の役割を持つ複数の塗膜を順次形成して、被塗物を保護すると同時に美しい外観および優れた意匠を付与している。このような複数の塗膜の形成方法としては、例えば鋼板に対しては、導電性に優れた被塗物上に電着塗膜などの下塗り塗膜を形成し、その上に、中塗り塗膜、ベース塗膜およびクリヤー塗膜を順次形成する方法が一般的である。
【０００３】
ところで、近年における、省エネルギー化およびＣＯ
２
排出量削減といった環境負荷低減に対するさらなる要請により、塗膜形成における加熱硬化温度を低くすることが求められている。また、自動車製造分野においては、電気自動車の開発に従い、自動車車体のさらなる軽量化が求められている。自動車車体を軽量化することは、燃費向上をもたらし、省エネルギー化およびＣＯ
２
排出量削減の面でも効果がある。自動車車体の軽量化手段の１つとして、鋼板部を樹脂部に置き換える手法が挙げられる。
【０００４】
鋼板および樹脂部材に対する従来の塗装においては、各部材の特性および軟化温度を考慮して、別々の塗料組成物が用いられることが一般的であった。一方で、自動車車体の塗装においては、塗装工程および塗装管理の簡易化および塗装物における色相一致性向上などを目的として、種々の構成部品の塗装に用いられる塗料組成物を共通化することに対する要望ある。しかしながら、鋼板および樹脂部材に用いる塗料組成物を共通化する場合は、樹脂部材の耐熱性を考慮して、塗料組成物の硬化温度を、従来の硬化温度より低い温度に設計する必要がある。さらに、鋼板部および樹脂部の両方を有する被塗物に塗膜を形成する場合においては、加熱硬化時において、各部材の熱膨張係数の違いによって、変形が生じるおそれがある。そのため、塗料組成物の共通化において、加熱硬化温度をより低くし、各部材に対する熱履歴の影響を最小化することは極めて重要である。
【０００５】
一方で、加熱硬化温度を低くすることによって、得られる塗膜の架橋密度が低くなり、耐水性、耐チッピング性などの塗膜性能が劣ることがあった。
【０００６】
特開２０１１－１３１１３５号公報（特許文献１）は、鋼板およびプラスチック基材の両方を有する基材上に、水性中塗り塗料組成物を塗装して中塗り塗膜を形成し、形成された中塗り塗膜上に水性ベース塗料組成物を塗装してベース塗膜を形成した後、有機溶剤型クリヤー塗料組成物を塗布してクリヤー塗膜を形成し、上記中塗り塗膜、ベース塗膜およびクリヤー塗膜の三層を加熱し硬化させる複層塗膜の形成方法であって、前記水性ベース塗料組成物が、（ａ）アクリル樹脂エマルション、（ｂ）水溶性アクリル樹脂、および（ｃ）メラミン樹脂、（ｄ）プロピレングリコールモノアルキルエーテルを含む、複層塗膜の形成方法について記載する。一方でこの形成方法によって得られる複層塗膜は、例えば１００℃以下の温度で硬化させた場合においては、十分な耐チッピング性が得られないおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０１１－１３１１３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、その目的とするところは、低温硬化であっても優れた塗膜性能を有する複層塗膜を形成することができる、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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は下記態様を提供する。
［１］
鋼板部および樹脂部を含む被塗物上に、水性中塗り塗料組成物を塗装して、未硬化の中塗り塗膜を形成する、中塗り塗膜形成工程、
得られた未硬化の中塗り塗膜の上に、水性ベース塗料組成物を塗装して、未硬化のベース塗膜を形成する、ベース塗膜形成工程、
得られた未硬化のベース塗膜の上に、クリヤー塗料組成物を塗装して、未硬化のクリヤー塗膜を形成する、クリヤー塗膜形成工程、および
得られた未硬化の中塗り塗膜、ベース塗膜およびクリヤー塗膜を加熱して硬化する、硬化工程、
を包含する、複層塗膜形成方法であって、
上記水性中塗り塗料組成物は、
水酸基およびカルボキシル基を有するアクリル樹脂（Ａ１）、
ポリイソシアネート化合物（Ｂ１）、および
親水化変性カルボジイミド化合物（Ｃ）、
を含み、
上記水性ベース塗料組成物は、
水酸基およびカルボキシル基を有するアクリル樹脂（Ａ２）、
親水化変性カルボジイミド化合物（Ｃ）、
メラミン樹脂（Ｄ）、
活性メチレンブロックポリイソシアネート化合物（Ｅ）、
リン酸エステル（Ｆ）、および
水性ポリウレタン樹脂（Ｇ）、
を含み、
上記クリヤー塗料組成物は、
水酸基含有アクリル樹脂（Ａ３）、
ポリイソシアネート化合物（Ｂ３）、および
ポリカーボネートジオール化合物（Ｈ）、
を含み、
上記水性中塗り塗料組成物中に含まれる、水酸基およびカルボキシル基を有するアクリル樹脂（Ａ１）は、樹脂固形分換算で、８０～２００ｍｇＫＯＨ／ｇの水酸基価、および、１０～４０ｍｇＫＯＨ／ｇの酸価を有し、
上記中塗り塗料組成物中に含まれる、水酸基およびカルボキシル基を有するアクリル樹脂（Ａ１）の量は、中塗り塗料組成物の樹脂固形分に対して４１質量％以上であり、
上記親水化変性カルボジイミド化合物（Ｃ）は、下記一般式（Ｉ）、（ＩＩ）または（III）で表されるものであり、
TIFF
2024090534000001.tif
15
152
［Ｘは、少なくとも１個のカルボジイミド基を含有する２官能性有機基であり、Ｙは、同一または異種のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルから水酸基を除いた構造であり、Ｚは、数平均分子量２００～５，０００の２官能ポリオールから水酸基を除いた構造である。］
TIFF
2024090534000002.tif
39
156
［Ｘは少なくとも１個のカルボジイミド基を含有する２官能性有機基であり、Ｙは、同一または異種のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルから水酸基を除いた構造であり、Ｒ
０
は、水素、メチル基、またはエチル基であり、Ｒ
１
は、炭素数４以下のアルキレン基であり、ｎは０または１であり、ｍは０～６０である。］
TIFF
2024090534000003.tif
10
100
［Ｘは、少なくとも１個のカルボジイミド基を含有する２官能性有機基であり、Ｙは、同一または異種のポリアルキレングリコールモノアルキルエーテルから水酸基を除いた構造である。］
上記水性ベース塗料組成物中に含まれる、水酸基およびカルボキシル基を有するアクリル樹脂（Ａ２）は、樹脂固形分換算で、８０～２００ｍｇＫＯＨ／ｇの水酸基価、および、１０～４０ｍｇＫＯＨ／ｇの酸価を有し、
上記水性ベース塗料組成物中に含まれるアクリル樹脂（Ａ２）およびメラミン樹脂（Ｄ）の質量比が、固形分換算で、（Ａ２）／（Ｄ）＝０．７～３の範囲内であり、
上記水性ベース塗料組成物中に含まれるリン酸エステル（Ｆ）の含有量が、上記水性ベース塗料組成物中に含まれるアクリル樹脂（Ａ２）およびメラミン樹脂（Ｄ）の固形分質量（（Ａ２）＋（Ｄ））１００質量部に対して、０．１～１０．０質量部であり、
上記水性ポリウレタン樹脂（Ｇ）は、ガラス転移温度（Ｔｇ）が－５０℃以下であり、
上記水性ポリウレタン樹脂（Ｇ）の硬化膜の破断伸度が－２０℃において４００％以上であり、
上記クリヤー塗料組成物中に含まれるポリカーボネートジオール化合物（Ｈ）の量は、上記クリヤー塗料組成物の樹脂固形分に対して１５質量％以上であり、
上記硬化工程における加熱温度は、７０～１００℃である、
複層塗膜形成方法。
［２］
上記水性中塗り塗料組成物中に含まれる親水化変性カルボジイミド化合物（Ｃ）の含有量は、水性中塗り塗料組成物の樹脂固形分に対して１～８質量％である、
［１］の複層塗膜形成方法。
［３］
上記水性ポリウレタン樹脂（Ｇ）の含有量は、上記水性ベース塗料組成物の樹脂固形分に対して１質量％以上８質量％以下である、［１］または［２］の複層塗膜形成方法。
［４］
上記水性ベース塗料組成物中に含まれるメラミン樹脂（Ｄ）および活性メチレンブロックポリイソシアネート化合物（Ｅ）の樹脂固形分質量比が、（Ｄ）：（Ｅ）＝１０：１～１：１０の範囲内である、
［１］または［２］の複層塗膜形成方法。
【発明の効果】
【００１０】
上記複層塗膜形成方法においては、低温条件下での加熱条件（例えば１００℃以下の加熱条件）であっても硬化反応が良好に進行し、優れた塗膜物性を有する硬化塗膜が得られるなどの利点がある。上記複層塗膜形成方法は、例えば、高温加熱硬化処理が困難であるにも関わらず、優れた塗膜物性（耐擦り傷性、耐チッピング性など）が必要とされる、鋼板部および樹脂部を有する被塗物の塗装に好適に用いることができる。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許