JP2005272610A - １コート塗装用塗料組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】 マグネシウム基材上でも優れた防食性、付着性、耐候性塗膜を形成しうる１コート塗料組成物および該塗料組成物を用いた１コート塗装物品を提供する。
【解決手段】 成分（Ａ）〜（Ｅ）を含有する１コート塗装用塗料組成物。（Ａ）ポリオール、（Ｂ）化学的ブロックされたイソシアネート基を有するプレポリマー：前記（Ａ）成分の水酸基当量に対してイソシアネート基０．８〜１．２当量、（Ｃ）防錆顔料：前記（Ａ）、（Ｂ）成分の合計１００質量部に対して１〜５０質量部、（Ｄ）表面処理を施した軽微性炭酸カルシウム：前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）成分の合計１００質量部に対して１〜３０質量部、（Ｅ）分子中に２種以上の反応性官能基を有する有機ケイ素化合物：前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）成分の合計１００質量部に対して１〜１０質量部。及びマグネシウム基材の表面に前記塗料組成物からの１コート塗膜が形成されてなる塗装物品。
【選択図】 なし

Description

本発明は、１コート塗装用塗料組成物に関する。

二輪車用エンジンのクラッチカバー、シリンダーヘッドカバー等のエンジン部品には化成処理を施したマグネシウム基材が用いられており、その防食性確保のため塗装が行われている。
しかし、マグネシウム基材は塗料の付着性が悪いため、従来、マグネシウム基材の塗装は、クロム型、或いは非クロム型の化成処理を行ったマグネシウム基材の上にエポキシ樹脂を主体とする塗料で下塗りし、さらに熱硬化性アクリル樹脂塗料を上塗りとして、２コート（下塗り、焼き付け、上塗り、焼き付け）或いは３コート塗装（下塗り、焼き付け、中塗り、焼き付け、上塗り、焼き付け）を行って耐食性、付着性、耐候性、塗膜強度等を確保している。

しかし、このような塗装方法では、工程が複雑となり、塗装物品がコスト高となる。
一方、水酸基含有不飽和単量体とエポキシ基含有不飽和単量体が共重合されたアクリル樹脂と硬化剤を含む塗料を用いた１コート塗装方法の提案がある（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−１４３７６５号公報

しかし、特許文献１に記載された塗料組成物は、耐食性等が充分とはいえなかった。

本発明はこのような状況に鑑み、ポリオール、特定のイソシアネート基含有プレポリマー、防錆顔料、鉱物顔料、特定の化合物を組み合わせることにより、マグネシウム基材上でも優れた耐食性、付着性、耐候性塗膜を形成しうる１コート塗装用の塗料組成物が得られることを見出したものである。

すなわち、本発明は、下記（Ａ）〜（Ｅ）を含有する１コート塗装用塗料組成物を提供する。
（Ａ）ポリオール、
（Ｂ）化学的にブロックされたイソシアネート基を有するプレポリマー：前記（Ａ）成分の水酸基当量に対してイソシアネート基０．８〜１．２当量、
（Ｃ）防錆顔料：前記（Ａ）、（Ｂ）成分の合計１００質量部に対して１〜５０質量部、
（Ｄ）表面処理を施した軽微性炭酸カルシウム：前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）成分の合計１００質量部に対して１〜３０質量部、
（Ｅ）分子中に２種以上の反応性官能基を有する有機ケイ素化合物：前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）成分の合計１００質量部に対して１〜１０質量部

また、本発明は、マグネシウム基材の表面に上記塗料組成物からの１コート塗膜が形成されてなる塗装物品を提供する。

本発明の塗料用組成物を用いれば、従来２コート或いは３コート塗装を施していたマグネシウム基材の塗装仕様を塗膜の付着性、耐食性、耐候性などの物性を良好に維持したまま１コート塗装にすることができるため、工程短縮を図ることができると共に、得られる塗装物品の低コスト化を図ることができる。

本発明の塗料組成物の各成分につき、以下に詳細に説明する。
ポリオール（Ａ）
本発明の塗料組成物の（Ａ）成分であるポリオールとしては、例えば、アルキドポリオール、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、アクリルポリオール、フッ素系ポリオール類、ポリカーボネートポリオールが挙げられる。これらの中ではアクリルポリオールが速乾性、耐候性に優れることから好ましく用いられる。
アクリルポリオールは水酸基含有（メタ）アクリル酸エステルと、水酸基含有（メタ）アクリル酸エステル以外の（メタ）アクリル酸エステルと、必要に応じてその他のビニル化合物を共重合させた共重合体である。水酸基含有（メタ）アクリル酸エステルとしては、ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート、ヒドロキシプロピル（メタ）アクリレート等を例示できる。水酸基含有（メタ）アクリル酸エステル以外の（メタ）アクリル酸エステルとしては、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート、ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル（メタ）アクリレート、ステアリル（メタ）アクリレート等を例示できる。その他のビニル化合物としてはスチレン、アクリル酸等を例示できる。

ポリオールは、その組成、分子量、水酸基価、酸価等を勘案し、適宜選択して用いられる。ポリオールの分子量は特に制限されるものではないが、質量平均分子量で１，０００〜１００，０００が好ましく、水酸基価は３０〜８０、酸価は１以下が好ましい。

化学的にブロックされたイソシアネート基を有するプレポリマー（Ｂ）
本発明の（Ｂ）成分であるプレポリマーは活性の強いイソシアネート基をそれぞれブロック剤である活性水素化合物で不活性化し、加熱によりブロック剤が解離してイソシアネート基を再生させるプレポリマーである。イソシアネート化合物をプレポリマーにすることによりイソシアネートの毒性を低減させ安全性を高めることができる。

プレポリマーを構成するイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート（ＨＭＤＩ）等が挙げられ、これらの中では黄変がなく耐候性に優れ、変性樹脂との相溶性に優れることからＨＤＩが好ましい。
プレポリマーとしてはトリメチロールプロパン等を用いたアダクト型、ジイソシアネート３量体からなるイソシアヌレート型、イソシアネート間でビウレットを形成したビウレット型があり、ＴＤＩではアダクト型とイソシアヌレート型、ＸＤＩにはアダクト型、ＨＤＩにはビウレット型とアダクト型とイソシアヌレート型、ＩＰＤＩにはアダクト型とイソシアヌレート型があり、いずれも用いることができるが、ＨＤＩのアダクト型が好ましく用いられる。

ブロック剤として用いられる活性水素化合物としては、メタノール、フェノール、クレゾール、芳香族第２アミン、第３級アルコール、ラクタム、オキシム等を挙げることができる。
（Ｂ）成分はそのイソシアネート当量が（Ａ）成分の水酸基当量に対し０．８〜１．２の範囲となるようにする。
当量比を上記範囲内にすることによりマグネシウム基材への付着性が良好となる。

防錆顔料（Ｃ）
本発明で用いる（Ｃ）成分の防錆顔料としては防錆塗料に用いられている防錆性の顔料であればいずれも用いることができるが、有害重金属などを含まないものが好ましく、このような防錆顔料として、酸化亜鉛、リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム亜鉛、リン酸カルシウム亜鉛、亜鉛処理されたトリポリリン酸アルミニウム及びモリブデン酸亜鉛を挙げることができ、これらの１種以上を用いることが好ましい。これらの防錆顔料の中では亜鉛処理されたトリポリリン酸アルミニウムが最も好ましい。本発明の塗料組成物に（Ｃ）成分を配合することにより、この塗料組成物を用いて形成された塗膜に防錆力を与えることができる。
（Ｃ）成分の配合量は被膜形成樹脂成分である前記（Ａ）及び（Ｂ）成分の合計１００質量部に対して１〜５０質量部であり、１０〜４０質量部であることが好ましい。

表面処理を施した軽微性炭酸カルシウム（Ｄ）
本発明の塗料組成物の（Ｄ）成分である表面処理を施した軽微性炭酸カルシウムは、微粉状の軽質炭酸カルシウムの表面を脂肪酸や樹脂酸などの有機物で表面処理したものであり、例えば、１〜５μｍの紡錘形微粒子のものが市場で入手可能である。
（Ｄ）成分である炭酸カルシウムは、増量的な要素だけではなく、構造粘性の付与、塗膜強度の改善、塗膜表面への光沢の付与等の役割も果たしている。
（Ｄ）成分の配合量は前記（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）成分の合計１００質量部に対して１〜３０質量部であり、２〜２０質量部であることが好ましい。

分子中に２種以上の反応性官能基を有する有機ケイ素化合物（Ｅ）
本発明の塗料組成物の（Ｅ）成分である、分子中に２種以上の反応性官能基を有する有機ケイ素化合物はマグネシウム基材への塗膜付着性を向上させるために用いられる。
有機ケイ素化合物としては有機シラン化合物、有機シロキサン化合物等を例示できる。
有機ケイ素化合物は分子中に２種以上の反応性官能基を有する必要がある。この反応性官能基としては、マグネシウム基材などの無機質材料と反応する官能基と、本発明で用いる（Ａ）成分、（Ｂ）成分などの被膜形成樹脂成分などの有機質材料と反応する官能基の両方の官能基を有していることが好ましい。

無機質材料と反応する官能基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基からなるアルコキシシラン化合物；ジメチルケトオキシム基、メチルエチルケトオキシム基からなるケトオキシムシラン化合物；アセトキシ基からなるアシルオキシシラン化合物等が挙げられる。
有機質材料と反応する官能基としては、ビニル基、エポキシ基、アミノ基、（メタ）アクリロイルオキシ基、メルカプト基等を挙げることができる。

このような有機ケイ素化合物として、ビニルシラン化合物、アクリルシラン化合物、エポキシシラン化合物、アミノシラン化合物等がある。これらの中ではエポキシシラン化合物が好ましい。
このシラン化合物としては、分子量１５０〜４５０、分解温度５００℃以下、沸点１００〜３００℃のものが好ましい。このようなエポキシシランの具体例として、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシランを例示できる。
（Ｅ）成分の配合量は、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び（Ｄ）成分の合計１００質量部に対して１〜１０質量部であり、１〜５質量部であることが好ましい。

本発明の塗料組成物には、塗装性の改善などのために必要に応じて有機溶剤を配合することができる。
有機溶剤としては、例えば、キシレン、トルエン、メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、酢酸ブチル等、これらの溶剤の組み合わせ、これらの溶剤の１種以上と他の溶剤の組み合わせ等を挙げることができる。

本発明の塗料組成物には、上記成分以外にも着色顔料、光輝材等を配合することができる。
着色顔料としては、カーボンブラック、黄色酸化鉄、赤色酸化鉄、酸化チタン等の無機系着色顔料、フタロシアニンブルー、スレンブルー、不溶性アゾ顔料、溶性アゾ顔料、ペリレン、キナクリドンレッド、キノフタロンイエロー、ベンジジンイエロー等の有機系着色顔料を挙げることができる。
光輝材としては、アルミニウム粉、ニッケル粉、パールマイカ等を挙げることができる。

次に、本発明の塗装物品について述べる。
本発明の塗装物品はマグネシウム基材上に上記塗料組成物からの１コート塗膜が形成されてなる。
ここで、マグネシウム基材が用いられているものとして、例えば、耐熱性、機械的強度、耐久性を必要とする図１に示すシリンダーヘッドカバー１０や、クラッチカバー等の二輪車用部品が挙げられる。マグネシウム基材としては、マグネシウム合金からなる基材が用いられる。
このマグネシウム基材は化成処理を施してあっても、施してなくてもよいが、化成処理を施したものが好ましい。化成処理としては、例えば、クロム、鉛、カドミウム、水銀等の有害重金属を含まない処理が好ましく、このような化成処理として、複合酸化皮膜、水酸化アルミニウム、リン酸鉄、ジルコニウム化合物等を用いた化成処理を挙げることができる。

上記塗料組成物は、付着性向上等のための下塗り等を必要とせず、１コート仕上げ塗料として好適に使用される。上記塗料組成物を用いた１コート塗膜の形成は特に限定されるものではなく、マグネシウム基材上にスプレー塗装、静電塗装などの公知の塗装方法により行うことができる。

マグネシウム基材上の塗装塗膜は、室温で所定時間乾燥後、通常、素材到達最高温度が１４０〜１９０℃、好ましくは１５０〜１７０℃となる条件で２０〜３０分間程度焼き付けることにより得られる。

以下に実施例を用いて本発明をさらに説明する。
（評価）
以下の実施例、比較例により得られた塗装物品につき、以下の評価方法で評価した。

（付着性）
JIS K 5600-5-6に準じて評価した。
○：JIS K 5600-5-6.8分類０〜１
△：JIS K 5600-5-6.8分類２
×：JIS K 5600-5-6.8分類３〜５

（耐食性）
JIS K 5600-7-1に準じて評価した。
○：JIS K 5600-8-3.3等級Ｒｉ０〜２
△：JIS K 5600-8-3.3等級Ｒｉ３
×：JIS K 5600-8-3.3等級Ｒｉ４〜５

（耐候性）
JIS D 0205に準じて評価した。
○：JIS K 5600-8-1.3等級０〜１
△：JIS K 5600-8-1.3等級２
×：JIS K 5600-8-1.3等級３〜５

（耐薬品性）
JIS K 5600-6-1に準じて評価した。
○：JIS K 5600-8-1.3等級０〜１
△：JIS K 5600-8-1.3等級２
×：JIS K 5600-8-1.3等級３〜５

（硬度）
JIS K 5600-5-4（浸漬法）に準じて評価した。
○：Ｈ以上
△：Ｆ
×：ＨＢ以下

（耐汚染性）
JIS K 5600-6-1に準じて評価した。
○：JIS K 5600-8-1.3等級０〜１
△：JIS K 5600-8-1.3等級２
×：JIS K 5600-8-1.3等級３〜５

また、本発明の塗料組成物を用いた１コート塗装と、市販の下塗り用塗料、上塗り用塗料あるいは更に中塗り用塗料を用いた２コート塗装、３コート塗装の塗装仕様特性比較を下記の基準で評価した。

（コスト）
○：１コート塗装 焼き付け乾燥１工程
△：２コート塗装 焼き付け乾燥２工程
×：３コート塗装 焼き付け乾燥３工程

（工程短縮）
下記の基準で３段階評価を行った。
○：塗装、焼き付け１工程
△：塗装、焼き付け２工程
×：塗装、焼き付け３工程

（塗装性）
下記の基準で３段階評価を行った。
○：１コート塗装 焼き付け乾燥１工程
△：２コート塗装 焼き付け乾燥２工程
×：３コート塗装 焼き付け乾燥３工程

（ＶＯＣ）
下記の基準で３段階評価を行った。
○：１コート塗装 焼き付け乾燥１工程
△：２コート塗装 焼き付け乾燥２工程
×：３コート塗装 焼き付け乾燥３工程

（実施例１）
ポリオールとして分子量５００００、水酸基価４０、酸価１以下のアクリルポリオール５４質量部、イソシアネート基を有するプレポリマーとして化学的にブロックされたアダクト型ヘキサメチレンジイソシアネート１５質量部、防錆顔料として亜鉛処理されたトリポリリン酸アルミニウム１５質量部、表面処理された軽微性炭酸カルシウム１５質量部、エポキシシラン（分子量２３６、分解温度３００℃、沸点２９０℃）１質量部を溶剤キシレン中に均一分散させて粘度６０〜７０ＫＵの１コート用塗料を調製した。
マグネシウム基材としてノンクロム化成処理されたマグネシウム合金（ＡＺ９１Ｄ）の板の表面をイソプロピルアルコールで脱脂した後、上記で得た１コート塗料を温度２３℃、湿度６５％の雰囲気下で乾燥後の塗膜厚が３０μｍとなるようにスプレー塗装を行った後、１６０℃で２０分焼き付けて塗装物品を得た。
この塗装物品につき評価を行った。その結果を表２に示す。
また、この塗装仕様に基づき、２コート塗装、３コート塗装との特性比較を行った。
その結果を表３に示す。

（比較例１〜５）
表１に示す焼付型エポキシ塗料、２液型エポキシ塗料、１液型エポキシ塗料、焼付型アクリル塗料、２液型ウレタン塗料を用いて焼き付け塗装を行い、各塗装物品につき評価を行った。その結果を表２に示す。

表２から、比較例１〜３のエポキシ系塗料は特に耐候性が低く、硬度、耐汚染性に劣ることがわかる。比較例４の焼付型アクリル塗料は付着性、耐食性、耐候性、耐薬品性に劣り、比較例５の２液型ウレタン塗料は付着性、耐食性、耐候性に劣ることがわかる。
これに対し、本発明の塗料組成物を用いた実施例１の塗料は、付着性、耐食性、耐候性、耐薬品性、硬度、耐汚染性のいずれの評価項目に対しても優れた性能を示すことがわかる。

（比較例６）
マグネシウム基材としてノンクロム化成処理されたマグネシウム合金（ＡＺ９１Ｄ）の板の表面をイソプロピルアルコールで脱脂した後、下塗り塗料（商品名シンクロンNo.１００、佑光社製）を温度２３℃、湿度６５％の雰囲気下で乾燥後の塗膜厚が２０μｍとなるようにスプレー塗装を行った後、１６０℃で３０分焼き付け、その上に中塗り塗料（商品名アクリーNo.１５０、佑光社製）を温度２３℃、湿度６５％の雰囲気下で乾燥後の塗膜厚が２０μｍとなるようにスプレー塗装を行った後、１６０℃で３０分焼き付け、その上に上塗り塗料を温度２３℃、湿度６５％の雰囲気下で乾燥後の塗膜厚が２０μｍとなるようにスプレー塗装を行った後、１６０℃で３０分焼き付けた。この塗装仕様の特性評価を行った。その結果を表３に示す。

（比較例７）
マグネシウム基材としてノンクロム化成処理されたマグネシウム合金（ＡZ９１D）の板の表面をイソプロピルアルコールで脱脂した後、下塗り塗料（商品名シンクロンNo.１００、佑光社製）を温度２３℃、湿度６５％の雰囲気下で乾燥後の塗膜厚が２０μｍとなるようにスプレー塗装を行った後、１６０℃で３０分焼き付け、その上に上塗り塗料を温度２３℃、湿度６５％の雰囲気下で乾燥後の塗膜厚が２０μｍとなるようにスプレー塗装を行った後、１６０℃で３０分焼き付けた。この塗装仕様の特性評価を行った。その結果を表３に示す。

表３から、塗装仕様特性として本発明の１コート塗装が２コート塗装や３コート塗装よりも優れていることがわかる。

本発明の１コート塗料組成物は塗膜特性、塗装仕様特性に優れ、塗料付着性の悪いマグネシウム基材の塗装に適しているため、車両部品、特に２輔車のエンジン周りに用いられるマグネシウム合金部品の塗装に適している。

本発明が適用され得るシリンダーヘッドカバーの一例を示す斜視図である。

符号の説明

１０ シリンダーヘッドカバー

Claims (5)

1. 下記（Ａ）〜（Ｅ）を含有する１コート塗装用塗料組成物。
   （Ａ）ポリオール、
   （Ｂ）化学的にブロックされたイソシアネート基を有するプレポリマー：前記（Ａ）成分の水酸基当量に対してイソシアネート基０．８〜１．２当量、
   （Ｃ）防錆顔料：前記（Ａ）、（Ｂ）成分の合計１００質量部に対して１〜５０質量部、
   （Ｄ）表面処理を施した軽微性炭酸カルシウム：前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）成分の合計１００質量部に対して１〜３０質量部、
   （Ｅ）分子中に２種以上の反応性官能基を有する有機ケイ素化合物：前記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）成分の合計１００質量部に対して１〜１０質量部。
2. （Ａ）ポリオールがアクリルポリオールである、請求項１記載の塗料組成物
3. （Ｃ）防錆顔料が酸化亜鉛、リン酸亜鉛、リン酸アルミニウム亜鉛、リン酸カルシウム亜鉛、亜鉛処理されたトリポリリン酸アルミニウム及びモリブデン酸亜鉛からなる群より選ばれる１種以上である請求項１記載の塗料組成物。
4. マグネシウム基材の表面に請求項１〜３のいずれか１項記載の塗料組成物からの１コート塗膜が形成されてなる塗装物品。
5. マグネシウム基材が二輪車用部品であることを特徴とする請求項４記載の塗装物品。
   
   

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