JP2007137942A

JP2007137942A - 耐チッピング透明塗料及び耐チッピング透明塗膜

Info

Publication number: JP2007137942A
Application number: JP2005330235A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Hanabusa; 信一英; Seishi Shibata; 晴司柴田
Original assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Chemical Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Chemical Co Ltd
Priority date: 2005-11-15
Filing date: 2005-11-15
Publication date: 2007-06-07

Abstract

【課題】耐チッピング透明塗膜において、有機溶剤を含有せず環境にやさしく透明な塗料を充分な厚さに塗布することによって、下地の着色をそのまま生かすことができ、しかも室温乾燥できて省エネルギーにもなり、充分な耐チッピング性を得ることができること。
【解決手段】粘度が約６００ｍＰａ・ｓの無溶剤イソシアネート樹脂Ａを５０重量％、粘度が約５５００ｍＰａ・ｓの無溶剤ポリオール樹脂Ｂを４８重量％、触媒Ｃを１０００ｐｐｍ、表面調整剤Ｄを０．２重量％、耐候安定剤Ｅを０．２重量％、タレ止め剤Ｆを１．５重量％配合し、無溶剤イソシアネート樹脂Ａ及び無溶剤ポリオール樹脂Ｂの平均官能基数を２．５以上とした耐チッピング透明塗料をリン酸亜鉛処理鋼板に電着塗料、中塗塗料、上塗塗料を塗布した工程塗膜上に塗布して常温で乾燥することによって、塗面外観、上塗付着性、耐チッピング性、タレ限界膜厚に優れた耐チッピング透明塗膜が得られる。
【選択図】なし

Description

本発明は、自動車等の上塗焼付後に塗布されて耐チッピング性を高め、環境にやさしく、しかも大型の乾燥炉等を必要としない耐チッピング透明塗料及び耐チッピング透明塗膜に関するものである。

自動車等の表面塗膜には、小石・砂粒等が衝突する機会が多いので、かかる衝撃に耐えて塗膜の剥離を起こさない耐チッピング性が要求される。従来、自動車の上塗焼付後に塗布されていた耐チッピング塗料は、溶剤型２液ウレタン塗料であり環境負荷物質を含むので好ましくなく、しかも黒色であるので意匠的に限定されてしまう。また、従来の層間タイプの耐チッピング塗料は、ＰＶＣゾル系であり環境に悪く、また１２０℃以上の焼き付けが必要であるため大型の乾燥炉が必要であった。さらに、従来の透明な上塗は溶剤型であるため焼き付けが必須であり、かつ塗膜が硬くヘビー耐チッピング性を有しない。また、塗布する代わりに貼り付ける耐チッピングフィルムもあるが、下地が凸凹していると泡をかんできれいに貼ることができない。

そこで、特許文献１に記載の特許発明においては、２液ポリエステル系の透明チッピングプライマを塗布して透明プライマ塗膜を形成し、その上にアクリルポリオール系もしくはシリコンアクリル系の２液反応型クリア塗料によってクリア塗膜を形成し、これによって自由に着色できるカラークリア塗膜において、耐チッピング性を向上させることができるとしている。
特許第３１８９５９９号公報

しかしながら、このカラークリア塗膜においてもアクリルポリオール系もしくはシリコンアクリル系の環境負荷物質を含む２液反応型クリア塗料を使用している。また、クリア塗膜の厚さが１０〜１５μｍと薄く、充分な耐チッピング性が得られないという問題点があった。

そこで、本発明は、有機溶剤を含有せず環境にやさしく透明な塗料を充分な厚さに塗布することによって、下地の着色をそのまま生かすことができ、しかも室温乾燥できて省エネルギーにもなり、充分な耐チッピング性を得ることができる耐チッピング透明塗料及び耐チッピング透明塗膜を提供することを課題とするものである。

請求項１の発明にかかる耐チッピング透明塗料は、粘度が１００ｍＰａ・ｓ〜１００００ｍＰａ・ｓの範囲内のイソシアネート樹脂と、粘度が１００ｍＰａ・ｓ〜１００００ｍＰａ・ｓの範囲内の活性水素含有樹脂と、タレ止め剤とを、前記イソシアネート樹脂を４０重量％〜６０重量％、前記活性水素含有樹脂を４０重量％〜６０重量％、前記タレ止め剤を１重量％〜３重量％の割合で含有し、前記イソシアネート樹脂の平均官能基数が２．５以上４．０以下であり、前記活性水素含有樹脂の平均官能基数が２．５以上８．０以下であるものである。

ここで、「活性水素含有樹脂」とは、活性水素を有する官能基を含有する有機合成樹脂化合物をいい、「活性水素」とは「有機化合物中の水素原子を、炭素に直接結合しているものと、酸素、窒素などと結合しているものとにわけて、後者を反応性が強いということから活性水素とよぶことがある。」（「岩波・理化学辞典・第５版」、２５４頁、長倉三郎他編集、発行所・株式会社岩波書店、１９９８年２月２０日発行）とあるように、酸素、窒素などと結合している水素をいう。

請求項２の発明にかかる耐チッピング透明塗料は、請求項１の構成において、前記活性水素含有樹脂はポリオール樹脂またはポリアミン系樹脂であるものである。

請求項３の発明にかかる耐チッピング透明塗膜は、請求項１または請求項２に記載の耐チッピング透明塗料を乾燥膜厚が１００μｍ以上６００μｍ以下になるように塗布して室温で乾燥してなるものである。

請求項１の発明にかかる耐チッピング透明塗料は、粘度が１００ｍＰａ・ｓ〜１００００ｍＰａ・ｓの範囲内のイソシアネート樹脂と、粘度が１００ｍＰａ・ｓ〜１００００ｍＰａ・ｓの範囲内の活性水素含有樹脂と、タレ止め剤とを、イソシアネート樹脂を４０重量％〜６０重量％、活性水素含有樹脂を４０重量％〜６０重量％、タレ止め剤を１重量％〜３重量％の割合で含有し、イソシアネート樹脂の平均官能基数が２．５以上４．０以下であり、活性水素含有樹脂の平均官能基数が２．５以上８．０以下である。

このような粘度範囲内であれば、均一に混合されて透明となり、塗布されたときに適度な粘性を有するため適度な硬さの厚膜の塗膜が得られ、従来の塗膜よりも優れた耐チッピング性を示す。また、有機溶剤を含有しないので環境にやさしく、しかも室温（常温）で乾燥して塗膜となるので、従来のような大型乾燥炉を使用する必要がないため、省エネルギー・環境保護にも貢献する。

さらに、イソシアネート樹脂及び活性水素含有樹脂の平均官能基数が２．５以上であるので、いずれかの平均官能基数が２．５未満の場合のように、樹脂同士の架橋反応が余り進行しないために下地との密着性が悪くなって耐チッピング性に劣るようなこともない。また、イソシアネート樹脂の平均官能基数が４．０を超えるか、または活性水素含有樹脂の平均官能基数が８．０を超えると、立体障害が発生して樹脂同士の架橋反応の速度が反って低下してしまうため、平均官能基数が多すぎても好ましくなく、イソシアネート樹脂の平均官能基数が２．５以上４．０以下であり、活性水素含有樹脂の平均官能基数が２．５以上８．０以下であることが好ましい。

このようにして、有機溶剤を含有せず環境にやさしく透明な塗料を充分な厚さに塗布することによって、下地の着色をそのまま生かすことができ、しかも室温乾燥できて省エネルギーにもなり、充分な耐チッピング性を得ることができる耐チッピング透明塗料となる。

請求項２の発明にかかる耐チッピング透明塗料は、活性水素含有樹脂がポリオール樹脂またはポリアミン系樹脂である。ポリオール樹脂は活性水素含有樹脂の中でも太陽光を受けた場合の変色が少なく耐候性に優れており、またポリアミン系樹脂は硬化が速いという特性を有するため、ポリオール樹脂またはポリアミン系樹脂を用いることによって、より特性の優れた耐チッピング透明塗料となり、優れた耐チッピング透明塗膜を得ることができる。

請求項３の発明にかかる耐チッピング透明塗膜は、請求項１または請求項２に記載の耐チッピング透明塗料を乾燥膜厚が１００μｍ以上６００μｍ以下になるように塗布して室温で乾燥してなる。

上限を６００μｍとしたのは、耐チッピング透明塗料のタレ限界膜厚が平均５００μｍ、最大６００μｍであるためである。このように、５００μｍ〜６００μｍもの厚膜とできるので、従来の耐チッピングフィルムと同等以上の耐チッピング性を得ることができ、しかも耐チッピングフィルムのように泡をかんできれいに貼り付けられないという問題はない。

このようにして、有機溶剤を含有せず環境にやさしく透明な塗料を充分な厚さに塗布することによって、下地の着色をそのまま生かすことができ、しかも室温乾燥できて省エネルギーにもなり、従来の耐チッピングフィルムと同等以上の充分な耐チッピング性を得ることができる耐チッピング透明塗膜となる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。

本発明の実施の形態にかかる耐チッピング透明塗料においては、イソシアネート樹脂として無溶剤イソシアネート樹脂Ａを用い、活性水素含有樹脂として無溶剤ポリオール樹脂Ｂを用い、タレ止め剤としてタレ止め剤Ｆ（合成シリカ微粒子）を用いている。さらに、架橋反応を促進する触媒、表面調整剤、耐候安定剤を加えて、耐チッピング透明塗料を製造した。本実施の形態にかかる耐チッピング透明塗料の組成（実施例１，実施例２，実施例３）を、比較のための比較例１とともに、表１に示す。

これらの実施例１，実施例２，実施例３の耐チッピング透明塗料及び比較例１の塗料は、いずれも成分は同じであり、無溶剤イソシアネート樹脂Ａ（ＨＤＩ系ウレタン、「タケネートＤ−１７０ＨＮ」三井武田ケミカル（株）製），無溶剤ポリオール樹脂Ｂ（ポリエステルポリオール、「タケラックＵ−５３」三井武田ケミカル（株）製），触媒Ｃ（無溶剤スズ、「ＳＣＡＴ１」三共有機合成（株）製），表面調整剤Ｄ（アクリルオリゴマー、「フローレンＡＣ−３００」（株）共栄社製），耐候安定剤Ｅ（「チヌビン２３４」チバガイギー（株）製），タレ止め剤Ｆ（合成シリカ微粒子、「サイロイド＃２５５」富士デビソン（株）製）を配合している。

また、配合量についても同様であり、これらの実施例１，実施例２，実施例３の耐チッピング透明塗料及び比較例１の塗料は、いずれも無溶剤イソシアネート樹脂Ａを５０重量％、無溶剤ポリオール樹脂Ｂを４８重量％、触媒Ｃを１０００ｐｐｍ、表面調整剤Ｄを０．２重量％、耐候安定剤Ｅを０．２重量％、タレ止め剤Ｆを１．５重量％配合している。

したがって、これらの実施例１，実施例２，実施例３及び比較例１の間の相違点は、無溶剤ポリオール樹脂Ｂの平均官能基数のみである。即ち、無溶剤イソシアネート樹脂Ａの平均官能基数についてはいずれも２．５で同じであるが、無溶剤ポリオール樹脂Ｂの平均官能基数については、実施例１が３．５、実施例２が３．０、実施例３が２．５、そして比較例１が２．０と、次第に減らされている。

さらに、無溶剤イソシアネート樹脂Ａの粘度は約６００ｍＰａ・ｓであり、無溶剤ポリオール樹脂Ｂの粘度は約５５００ｍＰａ・ｓである。以上の説明から分かるように、表１に示される本実施の形態にかかる耐チッピング透明塗料の実施例１，実施例２，実施例３は、いずれも本出願の請求項１にかかる発明の構成要件を全て満たしている。これに対して、比較例１は無溶剤ポリオール樹脂Ｂの平均官能基数が２．０であり、「２．５以上」という点のみにおいて、本出願の請求項１にかかる発明の構成要件を満たしていない。

そこで、これらの実施例１，実施例２，実施例３及び比較例１の塗料について、性能試験を実施した。試験項目としては、表１の下段に示されるように、塗面外観、上塗付着性、耐チッピング性、タレ限界膜厚について評価した。試験方法としては、自動車外板に使用されるリン酸亜鉛処理鋼板に電着塗料、中塗塗料、上塗塗料を塗布乾燥して形成した工程塗膜上に、各塗料を乾燥膜厚が１００μｍになるように塗装し、室温で７日間放置後、性能評価した。

塗面外観については、透明な塗膜で気泡がない場合は○、透明でない場合には×と評価した。上塗付着性については、剥離がない場合は○、剥離がある場合には×と評価した。また、耐チッピング性については、−３０℃における飛石試験を実施して、上塗素地に到達する傷がない場合には○、上塗素地に到達する傷がある場合には×と評価した。さらに、タレ限界膜厚については、５０μｍ〜１０００μｍの厚さで傾斜塗りした後、垂直に立ててタレが保持できた最大膜厚を示した。

結果は、表１の下段に示されるように、塗面外観については実施例１，実施例２，実施例３及び比較例１の塗料全てが○の評価であり、タレ限界膜厚については全ての塗料について５００μｍという優れた値が得られたが、上塗付着性及び耐チッピング性については比較例１の塗料のみが×の評価であり、無溶剤ポリオール樹脂Ｂの平均官能基数が２．５未満の場合には、耐チッピング透明塗膜として望ましい性能が得られないことが判明した。

このように、本実施の形態にかかる耐チッピング透明塗料の実施例１，実施例２，実施例３は、いずれも乾燥膜厚が１００μｍになるように塗装することによって、塗面外観、上塗付着性、耐チッピング性に優れた耐チッピング透明塗膜を得ることができ、さらにタレ限界膜厚が５００μｍであり、５００μｍ以上の厚膜ができるので、従来の耐チッピングフィルムと同等以上の耐チッピング性を持たせることができ、しかも従来の耐チッピングフィルムのように貼るときに泡をかんできれいに貼り付けられないという問題もない。

このようにして、本実施の形態にかかる耐チッピング透明塗料及び耐チッピング透明塗膜においては、有機溶剤を含有せず環境にやさしく透明な塗料を充分な厚さに塗布することによって、下地の着色をそのまま生かすことができ、しかも室温乾燥できて省エネルギーにもなり、充分な耐チッピング性を得ることができる。

本実施の形態においては、活性水素含有樹脂としてポリオール樹脂を用いた場合について説明したが、ポリアミン系樹脂を始めとして、他の活性水素含有樹脂を用いることもできる。

本発明を実施するに際しては、耐チッピング透明塗料及び耐チッピング透明塗膜のその他の部分の構成、成分、配合、形状、数量、材質、大きさ、接続関係等についても、また耐チッピング透明塗膜の形成方法のその他の工程についても、本実施の形態及び各実施例に限定されるものではない。

Claims

粘度が１００ｍＰａ・ｓ〜１００００ｍＰａ・ｓの範囲内のイソシアネート樹脂と、粘度が１００ｍＰａ・ｓ〜１００００ｍＰａ・ｓの範囲内の活性水素含有樹脂と、タレ止め剤とを、前記イソシアネート樹脂を４０重量％〜６０重量％、前記活性水素含有樹脂を４０重量％〜６０重量％、前記タレ止め剤を１重量％〜３重量％の割合で含有し、
前記イソシアネート樹脂の平均官能基数が２．５以上４．０以下であり、前記活性水素含有樹脂の平均官能基数が２．５以上８．０以下であることを特徴とする耐チッピング透明塗料。
前記活性水素含有樹脂はポリオール樹脂またはポリアミン系樹脂であることを特徴とする請求項１に記載の耐チッピング透明塗料。
請求項１または請求項２に記載の耐チッピング透明塗料を乾燥膜厚が１００μｍ以上６００μｍ以下になるように塗布して室温で乾燥してなることを特徴とする耐チッピング透明塗膜。