JP2008303280A - ウレタン樹脂塗料、その塗装方法および塗装物 - Google Patents

Abstract

【課題】常温硬化型および一般的な熱硬化型と同様な条件での加熱硬化が行えるウレタン樹脂塗料を提供する。
【解決手段】金属材１の表面を前処理して塗装に適する状態にしてから、下塗り塗料で塗装して第１の塗膜２を形成し、変性アクリルポリオール樹脂ワニス５５〜６５重量％、アクリル表面調整剤０．１〜０．５重量％、着色顔料、添加剤、溶剤で構成される主剤と、イソシアネート樹脂ワニスで構成される硬化剤とを備えたウレタン樹脂塗料を塗装し、常温硬化もしくは加熱硬化させて第２の塗膜３を形成することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、高防食塗装系に適用することのできる熱硬化型および常温硬化型のウレタン樹脂塗料、その塗装方法および塗装物に関する。

従来、ウレタン樹脂塗料の塗装方法は、エポキシ樹脂系などから構成される高防錆力のある下塗り塗料で塗膜を形成し、美観を得たい場合には研磨後、中塗り塗料で塗膜を形成し、その後、研磨して相性のよい二液性ウレタン樹脂系から構成される上塗り塗料で塗膜を形成していた。二液性ウレタン塗料は、変性ポリエステル樹脂ポリオールとポリイソシアネート樹脂とを主体としたものである。

この上塗り塗料の乾燥においては、常温硬化では一日以上放置でよいが、通常ではリードタイムを短縮するため強制乾燥を行う。強制乾燥では、光沢の安定および塗膜欠陥であるピンホールやわき発生などの防止のため、二時間以上のセッティング（常温放置）した後、乾燥炉内で加熱硬化される。加熱温度は６０〜８０℃で、二時間程度加熱される（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００２−１８６８９５号公報 （第５ ページ、図１）

上記の従来のウレタン樹脂塗料においては、次のような問題がある。乾燥炉の設定温度が一般の熱硬化型塗料と異なり、リードタイムが長くなっていた。即ち、一般的に多用されているエポキシ樹脂塗料のような熱硬化型塗料は、加熱温度が１２０〜１３０℃であり、量産タイプの自動塗装ラインで処理されている。

この自動塗装ラインにウレタン樹脂塗料を適用しようとすれば、乾燥炉内の設定温度を変更しなければならない。このため、ウレタン樹脂塗料を熱硬化型塗料と同様な加熱温度で加熱硬化できることが望まれていた。また、加熱硬化のみならず、常温硬化も可能とする。なお、硬化が不充分であると、特に４０μｍ以上の厚膜部において、運搬移動時などにおいて圧痕や傷などがつき、塗膜欠陥となっていた。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、一般的な熱硬化型塗料と同様な加熱硬化ができる熱硬化型および常温硬化型のウレタン樹脂塗料、その塗装方法および塗装物を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のウレタン樹脂塗料は、変性アクリルポリオール樹脂ワニス５５〜６５重量％、アクリル表面調整剤０．１〜０．５重量％、着色顔料、添加剤、溶剤で構成される主剤と、イソシアネート樹脂ワニスで構成される硬化剤とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、変性アクリルポリオール樹脂ワニスに適量のアクリル表面調整剤を配合しているので、一般的な熱硬化型塗装系として実施できるとともに、常温硬化型塗装系として実施もでき、優れた防錆力や美観などを有し、長期間に亙る品質を確保することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

先ず、本発明の実施例１に係るウレタン樹脂塗料を図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る金属材の塗装系を示す断面図である。

図１に示すように、交通機器や産業機器を構成する酸洗した冷延鋼板、熱延鋼板のような塗装物の金属材１の表面には、下塗り塗料で形成された第１の塗膜２が設けられている。また、第１の塗膜２の表面には、上塗り塗料のウレタン樹脂塗料で形成された第２の塗膜３が形成されている。

以下、この塗装方法を説明する。

先ず、金属材１の表面を前処理し、塗装に適する表面状態にする。前処理には、脱脂後、表面調整し、リン酸亜鉛被膜を設ける化学的処理やサンドブラスト処理の機械的処理を用いる。

次に、下地との高付着性および優れた耐食性を得るために、エポキシ樹脂系下塗り塗料を塗装し、膜厚１５〜１８０μｍ（標準２５〜８０μｍ）の第１の塗膜２を形成する。エポキシ樹脂系下塗り塗料としては、例えば日本ペイント社製パワーニックス、エクセル１２５０、ＴＦ用や、関西ペイント社製エポマリンプライマー、タイプＧなどを用いる。塗装後、常温放置または加熱硬化を行う。

その後、第１の塗膜２を研磨紙で研磨する。研磨は必ずしも実施しなくてもよいが、塵埃などの不純物の除去や第２の塗膜３との強固な付着力を得るために実施することが好ましい。研磨後、上塗り塗料のウレタン樹脂塗料を塗装し、膜厚１５〜１５０μｍ（標準２０〜６０μｍ）の第２の塗膜３を形成する。

ここで、第２の塗膜３の加熱硬化条件は、ウレタン樹脂塗料を塗装後、１５分〜６０分のセッティング後（常温放置）、１２０〜１５０℃×２０〜６０分（標準１２０〜１３０℃×２０〜３０分）で加熱硬化させる。なお、この加熱硬化の条件は、エポキシ樹脂塗料のような一般的な熱硬化型塗料と同様なものである。

ウレタン樹脂塗料の成分を表１に示す。また、表１のウレタン樹脂塗料（主剤）と硬化剤のイソシアネート樹脂ワニスとの混合比は、１０：１（重量比）である。なお、カッコ内は、許容範囲である。

このような第２の塗膜３は、変性アクリルポリオール樹脂ワニスとイソシアネート樹脂ワニスとから構成され、熱影響に対する変色が少なく、またウレタン樹脂により安定した光沢度を保持することができる。このため、主剤と硬化剤との混合比が変色防止と光沢度保持から重要となる。なお、これらの特性は、例えば常温硬化型の関西ペイント社製レタンＰＧ８０と同等以上を有する。

一方、アクリル表面調整剤においては、表面張力をコントロールすることで消泡剤、わき防止剤として働き、リコート性が良好で、上塗り塗料に添加する調整剤として適するものである。塗料系に相溶せず安定した分散状態を保ち、塗料系よりも表面張力が低く、界面張力が高いものである。適度に極性を低く（Ｓ．Ｐ．＝約７．７）して分子量を高くし、油滴径を大きくすることにより上述のような機能が得られるようになる。

なお、極性を低くしすぎたり、分子量を高くしすぎるとレベリング性が悪くなり、塗膜外観に悪影響を及ぼすことになるので、表面調整剤の選択と配合比がポイントとなる。これらは、不確定要素が多いので、実験により最適な条件を選定した。そして、膜厚１５０μｍまでピンホールなどの塗膜欠陥がなく、また加熱硬化を行ってもわきによるクレータ状の窪みを押えることができた。また、常温硬化と加熱硬化したものでは、外観の表面状態、色調、光沢などが同様であった。

加熱硬化させて形成した第２の塗膜３について、以下の試験を行った。

１．初期物性試験
１−１硬度：ＪＩＳ Ｋ ５６００ 鉛筆引っかき試験
１−２付着力：ＡＳＴＭ ３３５９（碁盤目またはクロスカット＋粘着テープ試験）
５０〜１２５μｍ以下（Ｂ法）、１２５μｍ以上（Ａ法）
２．耐久性試験
２−１塩水噴霧試験：ＪＩＳ Ｚ２３７１ 塩水噴霧試験２０００時間実施後の外観判定および２次物性試験
２−２耐湿試験：ＪＩＳ Ｋ ５６００ 耐湿試験（５０℃、９８％ＲＨ）２０００時間実施後の外観判定および２次物性試験
２−３亜硫酸ガス試験：２０ｐｐｍ、４０℃、９０％ＲＨ、２０００時間実施後の外観判定および２次物性試験
２−４塩素ガス試験：１ｐｐｍ、４０℃、９０％ＲＨ、２０００時間実施後の外観判定および２次物性試験
２−５耐候試験：ＪＩＳ Ｋ５６００ 促進耐候性（サンシャインＷＯＭ）１０００時間実施後の外観判定および２次物性試験
外観判定においては、色差程度と光沢度保持率を測定

これらの試験結果を表２に示す。

表２の結果から、ウレタン樹脂塗料で形成した第２の塗膜３は、初期物性のみならず、各試験において、試験後の物性値が初期値と変化せず、優れた耐久性能を有していることがわかった。

上記実施例１のウレタン樹脂塗料によれば、変性アクリルポリオール樹脂ワニスに適量のアクリル表面調整剤、イソシアネート樹脂ワニスを配合しているので、常温硬化および加熱硬化させたものにおいて、膜厚１５０μｍまでの形成が可能となり、変色、ピンホール、わきなどの塗膜欠陥が抑制され、優れた防錆力や美観などを得ることができ、長期間に亙る品質を確保することができる。

また、乾燥炉が適用できる塗装物においては一般的な二液性の熱硬化型塗装系として実施でき、補修や化粧塗装などの乾燥炉が適用できない塗装物においては常温硬化型塗装系として実施できる。このため、リードタイムの短縮、生産性の向上、作業スペースの削減などを図ることができる。

次に、本発明の実施例２に係るウレタン樹脂塗料を図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施例２に係る金属材の塗装系を示す断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、中塗りで第３の塗膜を設けたことである。図２において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図２に示すように、塗装物の金属材１の表面には、下塗り塗料で形成された第１の塗膜２が設けられている。また、第１の塗膜２の表面には、中塗り塗料で形成された第３の塗膜４が形成され、この第３の塗膜４の表面に上塗り塗料のウレタン樹脂塗料で形成された第２の塗膜３が形成されている。

以下、この塗装方法を説明する。

金属材１の表面を前処理後、膜厚１５〜１８０μｍ（標準２５〜８０μｍ）の第１の塗膜２を形成する。塗装後、常温放置または加熱硬化を行い、第１の塗膜２を研磨紙で研磨する。研磨は必ずしも実施しなくてもよいが、塵埃などの不純物の除去ができるので好ましい。

その後、中塗り塗料で膜厚１５〜１５０μｍ（標準２０〜６０μｍ）の第３の塗膜４を形成する。中塗り塗料は、例えば関西ペイント社製ＮＳレタンサフェーサー（改２）、レタン中塗りＥを使用する。塗装後、常温放置または加熱硬化を行い、第３の塗膜４を研磨紙で研磨する。この研磨は、第３の塗膜４面の凸凹を平滑にするため、必ず実施する。そして、表１と同様のウレタン樹脂塗料を塗装し、第２の塗膜３を形成する。加熱硬化の条件は、実施例１と同様である。

このように加熱硬化をさせた第２の塗膜３について、実施例１と同様の試験を行った結果、表２と同様の結果が得られ、優れた耐久性能を有していることがわかった。

これにより、第３の塗膜４は、第１の塗膜２よりも吸い込みが少なく、第２の塗膜３面を平滑とすることができ、美観を更に向上させることができる。

上記実施例２のウレタン樹脂塗料によれば、実施例１と同様の効果のほかに、美観が更に向上する。

本発明の実施例１に係る金属材の塗装系を示す断面図。 本発明の実施例２に係る金属材の塗装系を示す断面図。

符号の説明

１ 金属材
２ 第１の塗膜
３ 第２の塗膜
４ 第３の塗膜

Claims (8)

1. 変性アクリルポリオール樹脂ワニス５５〜６５重量％、アクリル表面調整剤０．１〜０．５重量％、着色顔料、添加剤、溶剤で構成される主剤と、
   イソシアネート樹脂ワニスで構成される硬化剤と
   を備えたことを特徴とするウレタン樹脂塗料。
2. 前記主剤と硬化剤とを重量比９：１〜１１：１で混合することを特徴とする請求項１に記載のウレタン樹脂塗料。
3. 金属材表面を前処理し、
   前記金属材表面にエポキシ樹脂系下塗り塗料を塗装して第１の塗膜を形成し、
   前記第１の塗膜表面に、変性アクリルポリオール樹脂ワニス５５〜６５重量％、アクリル表面調整剤０．１〜０．５重量％、着色顔料、添加剤、イソシアネート樹脂ワニスを含有するウレタン樹脂塗料を塗装して第２の塗膜を形成することを特徴とするウレタン樹脂塗料の塗装方法。
4. 前記第１の塗膜表面に中塗り塗料を塗装して第３の塗膜を形成し、
   前記第３の塗膜表面を研磨し、
   この第３の塗膜表面に前記第２の塗膜を形成することを特徴とする請求項３に記載のウレタン樹脂塗料の塗装方法。
5. 前記第２の塗膜の膜厚を１５〜１５０μｍとすることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のウレタン樹脂塗料の塗装方法。
6. 前記第２の塗膜を常温硬化させることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載のウレタン樹脂塗料の塗装方法。
7. 前記第２の塗膜を１２０〜１５０℃×２０〜６０分で加熱硬化させることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか１項に記載のウレタン樹脂塗料の塗装方法。
8. 請求項１または請求項２に記載のウレタン樹脂塗料を上塗り塗料として金属材に塗装することを特徴とする塗装物。

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