JP2008073879A - 塗装樹脂製品 - Google Patents

Abstract

【課題】過酷な環境で使用される自動車部品等に求められる樹脂基材と塗膜との十分な密着性を確保できる塗装樹脂製品を提供する。
【解決手段】ケイ酸化炎、チタン酸化炎又はアルミニウム酸化炎を吹き付けて表面改質処理を行ったポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂基材に、該表面改質処理によって形成された表面官能基と反応するイソシアネート化合物を含むアクリル系樹脂からなる塗料を塗布することによって、樹脂基材上に塗膜を形成する。
【選択図】なし

Description

本発明は、樹脂基材の表面に塗料を塗布してなる塗装樹脂製品に関するものである。

従来、樹脂基材と塗膜との密着性を向上させるため、樹脂基材の表面にケイ酸化炎、チタン酸化炎又はアルミニウム酸化炎を吹き付けて行う表面改質処理が知られている（特許文献１）。
特開２００３−２３８７１０号公報

ところが、上記表面改質処理を行っても、十分な密着性が得られないことがあった。例えば、樹脂基材が極性基を持たないポリオレフィン系樹脂よりなる場合、上記表面改質処理だけでは、従来の例えばアクリル系塗料で塗装したときの密着力が、不足することがあった。そして、過酷な環境で使用される自動車部品等では、同部品に要求される高い密着性を確保することは難しかった。

そこで、本発明は、樹脂基材と塗膜との十分な密着性を確保できる塗装樹脂製品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の塗装樹脂製品は、ケイ酸化炎、チタン酸化炎又はアルミニウム酸化炎を吹き付けて表面改質処理を行った樹脂基材に、該表面改質処理によって形成された官能基（本明細書では、これを「表面官能基」という）と反応するイソシアネート化合物を含む塗料を塗布してなる。

［金属酸化炎処理］
ケイ酸化炎、チタン酸化炎又はアルミニウム酸化炎は、ケイ素原子、チタン原子又はアルミニウム原子を含む改質剤化合物を含む燃焼ガスの火炎である。ケイ酸化炎、チタン酸化炎又はアルミニウム酸化炎は、酸化炎と共に吹き付けることが一工程で済む点で好ましいが、別途酸化炎を吹き付けた後の次工程として吹き付けることもできる。

この改質剤化合物の沸点は１０〜１００℃であることが好ましい。すなわち、改質剤化合物の沸点を所定範囲に制限することにより、改質剤化合物が適度に気化して、ガスと均一かつ迅速に混合して、完全燃焼しやすくなる。その結果、樹脂基材の表面改質が均一に行われる。

この改質剤化合物は、アルキルシラン化合物、アルコキシシラン化合物、アルキルチタン化合物、アルコキシチタン化合物、アルキルアルミニウム化合物、およびアルコキシアルミニウム化合物からなる群から選択される少なくとも一つの化合物であることが好ましい。このような改質剤化合物を使用することにより、樹脂基材と塗膜との密着性が向上する。

ケイ酸化炎、チタン酸化炎又はアルミニウム酸化炎を吹き付けて表面改質処理を行うことにより、改質処理対象物の表面に、水酸基を有する各金属の酸化物が付与される。例えばケイ酸化炎の場合、樹脂基材の表面に、塗膜との密着性を得るために必要な、表面官能基としてのシラノール基を有する酸化ケイ素が付与される。なお、本明細書において、金属には、金属元素だけでなく、ケイ素等の半金属元素も含まれる。

その他、これらの処理は次の条件が好ましい（前記の特開２００３−２３８７１０号公報）。
１．燃料ガス中の改質剤化合物の含有量を、燃料ガスの全体量を１００モル％としたときに、１×１０^-10〜１０モル％の範囲内の値とすることが好ましい。
２．改質剤化合物を加熱し、気体状態とした後、燃焼させることが好ましい。
３．改質剤化合物を、空気流に混合することにより、燃料ガスとすることが好ましい。また、改質剤化合物を、キャリアガスを用いて、前記空気流に混合することが好ましい。
４．火炎温度を５００〜１，５００℃の範囲内の値とすることが好ましい。
５．火炎の処理時間を０．１秒〜１００秒の範囲内の値とすることが好ましい。

［樹脂基材］
樹脂基材に用いられる樹脂としては、特に限定はされないが、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ウレタン樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂等の単独重合体又は共重合体が例示できる。極性基を持たない樹脂は、本来、塗膜との密着性が悪いが、本発明によって、樹脂基材と塗膜との密着性向上の効果が明瞭に表れるので、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂等が特に有効である。

［イソシアネート化合物］
イソシアネート化合物としては、特に限定はされないが、タイプとしてヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、トルエンジイソシアネート及びジフェニルメタンジイソシアネート等が例示できる。ヘキサメチレンジイソシアネートの構造としては、イソシアヌレート型、ビュウレット型及びアダクト型がある。

［塗料］
塗料は、イソシアネート基と反応する官能基（本明細書では、これを「塗料官能基」という）を持たない一液塗料であっても、イソシアネート基と反応する塗料官能基を持つ二液塗料であってもよい。ここで、塗料官能基としては、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基等が例示できる。

塗料がイソシアネート基と反応する塗料官能基を持たない一液塗料である場合には、樹脂基材と塗膜との密着に寄与するイソシアネート基を確保するため、塗料中にイソシアネート化合物を含むことが好ましい。さらに、樹脂基材と塗膜との十分な密着性を確保するため、塗料中にイソシアネート化合物が、塗料全体の重量に対して、０．４ｗｔ％以上含まれることがより好ましい。

塗料がイソシアネート基と反応する塗料官能基を持つ二液塗料である場合には、樹脂基材と塗膜との密着に寄与するイソシアネート基を確保するため、塗料官能基との当量よりも塗料中のイソシアネート基の量が多くなるよう塗料中にイソシアネート化合物を含むことが好ましい。塗料官能基がアミノ基の場合は、イソシアネート基が塗料中のアミノ基と当量となる２倍以上の量になるようイソシアネート化合物を塗料中に添加するとよい。一方、塗料官能基がヒドロキシル基の場合は、イソシアネート基が塗料中のヒドロキシル基と当量となる２．５倍以上の量になるようイソシアネート化合物を塗料中に添加するとよい。

塗料（塗料のバインダー）としては、特に限定はされないが、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂等からなるものが例示でき、自動車部品用塗装を想定した場合、外観及び表面性能（耐溶剤性、耐候性）が得られやすい観点から、アクリル系樹脂からなる塗料であることが好ましい。

樹脂基材と塗膜との密着性が向上することから、本発明の塗装樹脂製品は、バンパー、フロントグリル、サイドモール等の自動車の外装樹脂製品、あるいは、インストルメントパネル、コンソールボックス等の自動車の内装樹脂製品等に用いることができる。

本発明によれば、樹脂基材と塗膜との十分な密着性を確保できる塗装樹脂製品を提供することができる。

ケイ酸化炎を吹き付けて表面改質処理を行ったポリオレフィン系樹脂基材に、該表面改質処理によって形成された表面官能基と反応するイソシアネート化合物を含むアクリル系樹脂からなる塗料を塗布してなる塗装樹脂製品。

以下、ポリプロピレン樹脂よりなる平板状の樹脂基板に対し、次の表１に示すように、表面改質処理又は塗料組成を変えて塗装した実施例、比較例及び参考例について説明する。本発明の実施例及び比較例は、用いられている塗料（塗料のバインダー）によって、グループ１〜３に分けられている。

・実施例は、樹脂基材の表面にケイ酸化炎を吹き付けて表面改質処理を行い、シラノール基を有する酸化ケイ素を形成した後、その改質樹脂基材上にイソシアネート化合物を含む塗料を塗布して塗膜を形成したものである。
・比較例は、同じく樹脂基材の表面にケイ酸化炎処理を行ってシラノール基を有する酸化ケイ素を形成した後、その改質樹脂基材上にイソシアネート化合物を含まない塗料を塗布して塗膜を形成したものである。
・参考例Ａ群は、樹脂基材の表面に（ケイ酸化炎処理に代えて）改質剤化合物を含まない燃焼ガスの火炎を吹き付けての表面改質処理（以下、フレーム処理という）を行った後、その表面に表１の実施例又は比較例と同様の塗料を塗布したものである。
・参考例Ｂ群は、樹脂基材の表面に、表面改質処理を行うことなく、表１の実施例又は比較例と同様の塗料を塗布したものである。

［実施例及び比較例のケイ酸化炎処理］
ケイ酸化炎処理は、改質剤化合物と火炎温度を制御するための引火性ガスとからなる燃料ガスを燃焼して行った。その詳細を次に示す。
改質剤化合物：ヘキサメトキシジシロキサン等の有機ケイ素化合物
引火性ガス：エアーとプロパンガス（ＬＰＧ）
燃料ガス中における各物質の流量
改質剤化合物： １ＮＬ／分
エアー ：６０ＮＬ／分
プロパンガス： ３ＮＬ／分
燃焼温度：５００〜１，５００℃
処理時間：０．５秒

［参考例Ａ群のフレーム処理］
フレーム処理は、前記ケイ酸化炎処理の燃焼ガスから改質剤化合物を除くこと以外は、前記ケイ酸化炎処理と同様に行った。

［塗料］
グループ１〜３の各塗料は、いずれもアクリル系樹脂からなるものである。実施例の各塗料には、イソシアネート化合物としてイソシアヌレート型ヘキサメチレンジイソシアネート（カシュー株式会社製の商品名「７３Ｂ」：含有率１０〜１５ｗｔ％）を添加した。

・グループ１の塗料には、イソシアネート基と反応する塗料官能基を持たない一液塗料（カシュー株式会社製の商品名「プラスラックＣＶ−１」）を用いた。実施例１−１と実施例１−２との違いは、「プラスラックＣＶ−１」と「７３Ｂ」との配合重量比の違いのみである。
・グループ２の塗料には、イソシアネート基と反応する塗料官能基としてアミノ基を持つ二液塗料（カシュー株式会社製の商品名「アスコート＃３００Ｓ」：樹脂分２３．２ｗｔ％）を用いた。実施例２−１と実施例２−２との違いは、「アスコート＃３００Ｓ」と「７３Ｂ」との配合重量比の違いのみである。
・グループ３の塗料には、イソシアネート基と反応する塗料官能基としてヒドロキシル基を持つ二液塗料（カシュー株式会社製の商品名「スーパーシルバー２Ｐ−１００クリヤー」：樹脂分１１．４ｗｔ％）を用いた。実施例３−１と実施例３−２との違いは、「スーパーシルバー２Ｐ−１００クリヤー」と「７３Ｂ」との配合重量比の違いのみである。

［塗装］
各試験片は、樹脂基材に各塗料を塗布後、８０℃で４０分間の焼付けを行って、樹脂基材の上に塗膜を形成している。

樹脂基材と塗膜との密着性を評価するために、各試験片に対し次の二つの試験を行った。
（１）クロスカット試験
塗面にカッターナイフで十字に切り込みを入れ、そこにセロファンテープを貼り、勢いよく剥がし、塗膜の剥離が生じるまでセロファンテープの貼付剥離を最大１０回繰り返す。そして、塗膜の剥離が生じなかった最多のセロファンテープの剥がし回数を求める方法である。例えば「３回」の意味は、「３回目のセロファンテープの剥がしまで塗膜の剥離が生じなかった、すなわち、４回目のセロファンテープの剥がしで塗膜の剥離が生じた」である。
（２）碁盤目テーピング試験
塗面にカッターナイフで２ｍｍ幅の碁盤目を１００マス（１０×１０マス）ができるように切り込みを入れ、そこにセロファンテープを貼り、勢いよく剥がし、碁盤目状の塗膜の剥離が生じるまでセロファンテープの貼付剥離を最大１０回繰り返す。そして、碁盤目状の塗膜の剥離が生じた場合に、１００マスの碁盤目のうち剥がれた枚数等の剥離モードを求める方法である。例えば「１／１００−２」の意味は、「１回目のセロファンテープの剥がしでは塗膜の剥離が生じず、２回目のセロファンテープの剥がしで１マスの剥離が生じた」である。

表１に示すように、イソシアネート化合物を添加しなかった塗料を塗装した比較例１、比較例２及び比較例３については、クロスカット試験及び碁盤目テーピング試験において、共に比較的少ない繰り返しのセロファンテープ剥がし回数で塗膜の剥離が生じた。
これに対し、イソシアネート化合物を添加した塗料を塗装した実施例１−１、実施例１−２、実施例２−１、実施例２−２、実施例３−１及び実施例３−２については、クロスカット試験及び碁盤目テーピング試験において、共に塗膜の剥離が生じなかったか、又は、比較的多い繰り返しのセロファンテープ剥がし回数で塗膜の剥離が生じたにすぎなかった。

なお、フレーム処理によって樹脂基材の表面改質処理を行った参考例Ａ群、及び、樹脂基材の表面改質処理を行わなかった参考例Ｂ群については、イソシアネート化合物の塗料への添加の如何に関係なく、クロスカット試験及び碁盤目テーピング試験において、共に１回目のセロファンテープの剥がしで、塗膜の全面剥離が生じている。

イソシアネート基と反応する塗料官能基を持たない一液塗料である「プラスラックＣＶ−１」が２０重量部に対し、イソシアネート化合物の含有率１０〜１５ｗｔ％の「７３Ｂ」が１重量部添加されている塗料を塗装した実施例１−１について、十分な密着性が得られた。従って、イソシアネート基と反応する塗料官能基を持たない一液のアクリル系樹脂塗料については、塗料全体の重量に対し０．４ｗｔ％以上のイソシアネート化合物を添加することで、ケイ酸化炎を吹き付けての表面改質処理した樹脂基材と塗膜の十分な密着性が得られる。

また、イソシアネート基と反応する塗料官能基としてアミノ基を持つ二液塗料である「アスコート＃３００Ｓ」（樹脂分２３．２ｗｔ％）が、４重量部に対し、「７３Ｂ」が１重量部添加（「アスコート＃３００Ｓ」と「７３Ｂ」とが当量となる重量比は、８対１である）されている塗料を塗装した実施例２−１について、十分な密着性が得られた。従って、アミノ基を持つ二液のアクリル系樹脂塗料については、イソシアネート基の量が塗料中のアミノ基との当量の２倍以上の量となるようイソシアネート化合物を添加することで、ケイ酸化炎を吹き付けての表面改質処理した樹脂基材と塗膜との十分な密着性が得られる。

さらに、イソシアネート基と反応する塗料官能基としてヒドロキシル基を持つ二液塗料である「スーパーシルバー２Ｐ−１００クリヤー」（樹脂分１１．４ｗｔ％）が、４重量部に対し、「７３Ｂ」が１重量部添加（「スーパーシルバー２Ｐ−１００クリヤー」と「７３Ｂ」とが当量となる重量比は、１０対１である）されている塗料を塗装した実施例３−１について、十分な密着性が得られた。従って、ヒドロキシル基を持つ二液のアクリル系樹脂塗料については、イソシアネート基の量が塗料中のヒドロキシル基との当量の２．５倍以上の量となるようイソシアネート化合物を添加することで、ケイ酸化炎を吹き付けての表面改質処理した樹脂基材と塗膜との十分な密着性が得られる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。

Claims (4)

1. ケイ酸化炎、チタン酸化炎又はアルミニウム酸化炎を吹き付けて表面改質処理を行った樹脂基材に、該表面改質処理によって形成された表面官能基と反応するイソシアネート化合物を含む塗料を塗布してなる塗装樹脂製品。
2. 前記塗料がイソシアネート基と反応する塗料官能基を持たない一液塗料であることを特徴とする請求項１記載の塗装樹脂製品。
3. 前記塗料がイソシアネート基と反応する塗料官能基を持つ二液塗料であって、前記塗料官能基との当量よりも前記塗料中のイソシアネート基の量が多くなるよう該塗料中に前記イソシアネート化合物を含むことを特徴とする請求項１記載の塗装樹脂製品。
4. 前記塗料が、アクリル系樹脂からなる塗料であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の塗装樹脂製品。