JP2009298990A - 熱硬化性塗料組成物、熱硬化性塗膜の形成方法及び塗装物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】塗布面が複数の細孔を有する多孔質素材の表面に塗布し、熱硬化により塗膜を形成する熱硬化性塗料組成物であって、加熱によって硬化して塗膜を形成する熱硬化性樹脂成分と、前記熱硬化性樹脂成分を溶かす溶剤成分と、さらに、塗料塗布後の110℃までの第1加熱温度範囲の加熱により、多孔質素材の孔からの気泡により塗膜が破裂した後に、110℃以上で熱硬化温度前の第2加熱温度範囲において、塗膜が再溶融して気泡を塞ぐ自己再生塗膜成分とを含み、第1の加熱温度範囲で気泡14を発生させて破裂16させ、その後第2の加熱温度範囲で自己再生塗膜成分による塗膜の流動性を向上させて再溶融させて、平滑性を有する塗膜17を形成する。
【選択図】 図1
Description
(1)例えばダイキャスト等の多孔質部材の表面近傍には微細な孔が多数存在する。
(2)微細な孔は表面に通じている。
(3)孔の中には空気(大気)あるいは表面から進入した水分等が入っている。
(4)表面に塗料を塗布すると、孔の出口が覆われるが、孔の内部の空間を塗料が完全に満たすことは少ない。
(5)塗料を硬化させるために、塗料を塗布した素材を加熱するのが一般的に行われる手法である。
(6)この際、熱硬化のために加熱すると、素材の表面近傍の孔の中にたまっていた空気が熱膨張あるいは水分が気化して体積が膨張する。
(7)膨張した気体が、まだ流動性のある塗料を押しのけて外部に出る際に発泡する。
(8)塗料は一般的に粘性が高いので泡を形成するか、気体が抜けた痕がピンホール状の穴になるか、クレーター状の凹みが形成される。
(9)泡、ピンホール、クレーター等を形成した時点で塗料の加熱が進み、粘度が高くなり流動性が乏しくなり、そのままの形状を保持したままで硬化する。
(10)加熱乾燥工程が終了し、温度が下がっても泡、ピンホール、クレーター等が塗装の表面に存在する。
本発明に係る熱硬化性塗料組成物は、塗布面が複数の細孔を有する多孔質素材の表面に塗布し、熱硬化により塗膜を形成する熱硬化性塗料組成物であって、加熱によって硬化して塗膜を形成する熱硬化性樹脂成分と、前記熱硬化性樹脂成分を溶かす溶剤成分と、さらに、塗料塗布後の110℃までの第1加熱温度範囲の加熱により、多孔質素材の孔からの気泡により塗膜が破裂した後に、110℃以上で熱硬化温度前の第2加熱温度範囲において、塗膜が再溶融して気泡を塞ぐ自己再生塗膜成分とを含むものである。
図1は、本発明の熱硬化性塗料組成物による塗膜の形成過程の模式図である。図2は、従来技術熱硬化性塗料組成物による塗膜の形成過程の模式図である。
図1に示すように、塗布面11に塗膜12を形成した直後は、塗膜の面は平滑である。そして、加熱を開始して80℃を過ぎる頃から、細孔13内の空気や水蒸気が外部に出ようとして、気泡14の形成が始まる。その後、90℃近傍から110℃における第1加熱温度範囲において、気泡14が破裂し、空気等15が外部に放出され、ピンホール16が形成される。この際、所定時間保持することで、気泡14を積極的に破裂されるようにするのが好ましい。
このように、熱硬化性塗料組成物に自己再生塗膜成分を含むので、一度破裂した気泡が溶融軟化して気泡が閉じられることとなり、その結果、微小な気泡痕の発生が極端に低減することとなる。
この際、所定時間保持することで、自己再生塗膜成分の流動性を積極的に助長させ、ピンホールを塞ぐようにするのが好ましい。
そして、本発明によれば、後述する実施例に示すように、その気泡の発生率が15%以下となる高品質な平滑性の塗布面を達成することができる。
ここで、本発明における気泡の概念には、気泡そのもの以外に、例えばピンホール、クレーター等の欠陥をも含むものである。
なお、この自己再生塗膜成分は、樹脂の熱硬化温度である例えば150℃以上においては、分解あるいは反応により塗膜の一成分になり、塗膜性能には殆ど影響を及ぼさない。
すなわち、第1の加熱温度工程において、室温から110℃の範囲で、所定の温度で上昇し、例えば80℃(より好ましくは90℃)で10分以上温度を保持し、細孔から空気や水蒸気等を追い出し、気泡を発生させるようにしている。
なお、この第2の加熱温度工程では、用いる熱硬化性樹脂の熱硬化温度において多少変動がある。すなわち、熱硬化温度が150〜160℃程度である場合には、120〜130℃であるが、例えば熱硬化温度が180〜200℃程度と高い場合には、120〜160℃とするのが好ましいので、硬化温度に応じて適宜変更することができる。
なお、この場合には、塗膜加熱時間がかかるので、大量製造には則さないものとなるが、良質な塗膜を製造する場合に用いるようにしてもよい。
また、顔料の配合割合は、樹脂成分100重量部に対し、5〜300重量部の範囲である。配合量が5重量部より少ないと、十分な着色力が得られず、また下地隠蔽性に劣るため好ましくない。300重量部より多いと、硬化物の性能が低下するので好ましくない。
図3に示すように、ここで例示するノートPC100は、本体筐体101及び蓋体102を備えている。そして、蓋体102は、液晶ディスプレイ(LCD)や有機ELディスプレイ等の表示装置103を収容した箱体であり、図3に示すように、本体筐体101の奥側縁部にヒンジ部104によってその基端部105が回動可能に支持されている。この蓋体102は、本体筐体101に対して開いた場合に本体筐体101の手前側に向けて表示装置103を露出させるとともに、本体筐体101の上面106を開放した状態となる。一方、ヒンジ部104を介して回動させれば、本体筐体101の上面106及び表示装置103を同時に覆うカバーとして機能する。
また、コンピュータ等のOA機器以外としては、例えば携帯電話等のモバイル機器、自動車部品等を例示することができる。
さらに、ダイキャスト材のような多孔質の素材の表面に塗装を施す場合において、従来は泡、ピンホール、クレーターなどが頻度多く発生して、これらの欠陥をパテなどで埋めてから研磨、再度塗装することで良品率を上げていたが、本発明によりこれが解消される。
従って、コスト低減、製造キャパシティ増加に大きく貢献することとなる。
下記配合による樹脂組成物を用いて、実施例1〜17及び比較例1〜8の試験を行った。
変性エポキシ樹脂 20%
ウレタン樹脂 8%
アセチルリンゴ酸 8%
タルク 7%
カーボンブラック 5%
n-ブチルアルコール 10%
キシレン 9%
メトキシプロパノール 10%
シクロヘキサノン 14%
エチルベンゾール 9%
計 100%
実施例1は、アセチルリンゴ酸の添加を5重量%としたものである。そして、第1の加熱温度工程(第1加熱工程)を90〜125℃を30分かけて昇温(昇温速度:1.17℃/分)した。また第2の加熱温度工程(第2加熱工程)を125〜160℃を30分かけて昇温(昇温速度:1.17℃/分)した。また第3の加熱温度工程(第3加熱工程)を160℃で20分加熱して樹脂を硬化させた。
実施例2は、アセチルリンゴ酸の添加を5重量%としたものである。そして、第1の加熱温度工程(第1加熱工程)において、90℃で10分保持し、その後125℃まで5分かけて昇温した。また第2の加熱温度工程(第2加熱工程)において、125℃で10分保持し、その後160℃までを5分かけて昇温した。また第3の加熱温度工程(第3加熱工程)を160℃で20分加熱して樹脂を硬化させた。
実施例3は、実施例2において、第1の加熱温度工程(第1加熱工程)における90℃の加熱を20分保持し、また第2の加熱温度工程(第2加熱工程)における125℃の加熱を20分保持した以外は、実施例2と同様に操作した。
実施例4は、実施例2において、第1の加熱温度工程(第1加熱工程)における90℃の加熱を40分保持し、また第2の加熱温度工程(第2加熱工程)における125℃の加熱を40分保持した以外は、実施例2と同様に操作した。
実施例5は、アセチルリンゴ酸の添加を8重量%とした以外は、実施例1と同様に操作した。
実施例6は、アセチルリンゴ酸の添加を8重量%とした以外は、実施例2と同様に操作した。
実施例7は、アセチルリンゴ酸の添加を8重量%とし、第1の加熱温度工程(第1加熱工程)における90℃の加熱を15分保持し、また第2の加熱温度工程(第2加熱工程)における125℃の加熱を15分保持した以外は、実施例2と同様に操作した。
実施例8は、アセチルリンゴ酸の添加を8重量%とした以外は、実施例3と同様に操作した。
実施例9は、アセチルリンゴ酸の添加を8重量%とし、第1の加熱温度工程(第1加熱工程)における90℃の加熱を30分保持し、また第2の加熱温度工程(第2加熱工程)における125℃の加熱を30分保持した以外は、実施例2と同様に操作した。
実施例10は、アセチルリンゴ酸の添加を8重量%とした以外は、実施例4と同様に操作した。
実施例11は、アセチルリンゴ酸の添加を8重量%とし、第1の加熱温度工程(第1加熱工程)における90℃の加熱を15分保持し、また第2の加熱温度工程(第2加熱工程)における130℃の加熱を15分保持した以外は、実施例2と同様に操作した。
実施例12は、アセチルリンゴ酸の添加を8重量%とし、第1の加熱温度工程(第1加熱工程)における90℃の加熱を15分保持し、また第2の加熱温度工程(第2加熱工程)における135℃の加熱を15分保持した以外は、実施例2と同様に操作した。
比較例1は、アセチルリンゴ酸の添加が0重量%としたものである。そして、第1の加熱温度工程(第1加熱工程)を90〜125℃を5分かけて昇温(昇温速度:7℃/分)した。また第2の加熱温度工程(第2加熱工程)を125〜160℃を5分かけて昇温(昇温速度:7℃/分)した。また第3の加熱温度工程(第3加熱工程)を160℃で20分加熱して樹脂を硬化させた。
比較例2〜5は、アセチルリンゴ酸の添加を0重量%としたものである。その他は実施例1〜4と同様に操作した。
比較例6〜8は、アセチルリンゴ酸の添加を5重量%、8重量%、11重量%としたものである。その他は比較例1と同様に操作した。
これらの結果を表1及び表2に示す。
ここで、表1において、本実施例及び比較例の温度プロファイルを示す。表1において、xは室温から温度A(本実施例では90℃)までの時間であり、aは温度Aにおける保持時間であり、yは温度Aから温度B(本実施例では125℃又は130℃又は135℃)までの昇温時間であり、bは温度Bの保持時間であり、zは温度Bから温度C(本実施例では160℃)までの昇温時間であり、cは温度Cの保持時間である。なお、表2は表1における温度及び時間の実施例1〜17及び比較例1〜8の順に並換えたものである。
ここで、本実施例における気泡発生率とは、ヒンジ部材の塗装面積である6cm2における0.05mm2の極微小な気泡痕を拡大鏡により計測した発生率である。
これに対し、比較例1〜8においては、気泡発生率が42%以上となり、いずれも気泡痕が目視状態でもかなり目立つものであった。
よって、表1及び2により、本発明により、気泡痕が15%以下となる平滑性を有する塗膜を形成することが確認された。
12 塗膜
13 細孔
14 気泡
15 空気等
16 ピンホール
17 平滑性を有する塗膜
18 気泡痕
Claims (12)
- 塗布面が複数の細孔を有する多孔質素材の表面に塗布し、熱硬化により塗膜を形成する熱硬化性塗料組成物であって、
加熱によって硬化して塗膜を形成する熱硬化性樹脂成分と、
前記熱硬化性樹脂成分を溶かす溶剤成分と、
塗料塗布後の110℃までの第1加熱温度範囲の加熱により、多孔質素材の孔からの気泡により塗膜が破裂した後に、110℃以上で熱硬化温度前の第2加熱温度範囲において、塗膜が再溶融して気泡を塞ぐ自己再生塗膜成分とを含むことを特徴とする熱硬化性塗料組成物。 - 請求項1において、
前記自己再生塗膜成分が、全体量の5重量%以上を含むことを特徴とする熱硬化性塗料組成物。 - 請求項1又は2において、
前記自己再生塗膜成分が、ロジン、アセチルリンゴ酸のいずれか一つ、又はこれらの組合せであることを特徴とする熱硬化性塗料組成物。 - 請求項1乃至3のいずれか一つにおいて、
塗布面が複数の細孔を有する多孔質素材が、ダイキャスト製品、アルミニウムの圧延製品、鋳造品のいずれかであることを特徴とする熱硬化性塗料組成物。 - 請求項1乃至4のいずれか一つの塗料組成物を用いて、塗布面が複数の細孔を有する多孔質素材の表面に塗布し、熱硬化により塗膜を形成する熱硬化性塗膜の形成方法であって、
塗料塗布後に110℃までの間において、多孔質素材の孔から発生した気泡により塗膜の一部が破裂するように所定時間加熱を保持する第1の加熱温度工程と、
110℃以上で熱硬化温度前において、自己再生塗膜成分を含む塗料成分が流動性を呈すると共に、塗膜が再溶融することにより、破裂した気泡を塞ぐように所定時間加熱を保持する第2の加熱温度工程と、
熱硬化樹脂成分が硬化する第3の加熱温度工程とを含むことを特徴とする熱硬化性塗膜の形成方法。 - 請求項5において、
第1の加熱温度工程の加熱保持が10分以上であると共に、第2の加熱温度工程の加熱保持が10分以上であることを特徴とする熱硬化性塗膜の形成方法。 - 請求項5において、
第1の加熱温度工程と第2の加熱温度工程とを連続して昇温すると共に、その昇温速度が2℃/分以下であることを特徴とする熱硬化性塗膜の形成方法。 - 請求項5乃至7のいずれか一つにおいて、
前記自己再生塗膜成分が、全体量の5重量%以上を含むことを特徴とする熱硬化性塗膜の形成方法。 - 請求項5乃至8のいずれか一つにおいて、
前記自己再生塗膜成分が、ロジン、アセチルリンゴ酸のいずれか一つ、又はこれらの組合せであることを特徴とする熱硬化性塗膜の形成方法。 - 請求項5乃至9のいずれか一つにおいて、
塗布面が複数の細孔を有する多孔質素材が、ダイキャスト製品、アルミニウムの圧延製品、鋳造品のいずれかであることを特徴とする熱硬化性塗膜の形成方法。 - 請求項5乃至10のいずれか一つの熱硬化性塗膜の形成方法で塗装してなることを特徴とする塗装物。
- 請求項11において、
前記塗装物が、OA機器、モバイル機器、自動車部品のいずれかであることを特徴とする塗装物。
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