JP2013060531A

JP2013060531A - 低温硬化型ウレタン樹脂塗料およびその塗装方法

Info

Publication number: JP2013060531A
Application number: JP2011200029A
Authority: JP
Inventors: Rika Takigawa; りか滝川; Hideji Kikuchi; 秀二菊地; Yosuke Matsuno; 洋輔松野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2011-09-13
Filing date: 2011-09-13
Publication date: 2013-04-04

Abstract

【課題】１５０℃を下回る温度で硬化でき、厳しい環境下でも適用できる熱硬化型のウレタン樹脂塗料を得る。
【解決手段】金属材料１に対し、化学的処理や機械的処理を施し、塗装に適した表面状態にしてから、熱硬化型エポキシ樹脂下塗り塗料で下塗り塗膜２を形成し、アクリル樹脂ワニス３５〜５５重量％、ブロックイソシアネート樹脂ワニス１０〜３０重量％、着色顔料、添加剤、溶剤から構成されるウレタン樹脂塗料を上塗りし、温度１１０〜１５０℃の低温で加熱硬化させて上塗り塗膜３を形成する。これらの塗膜２、３は、光沢度も低下せず、優れた塗膜性能を発揮し、厳しい環境下にも耐え得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、高防食、高耐候性塗装系に適用が可能な１液性の低温硬化型ウレタン樹脂塗料およびその塗装方法に関する。

従来、１液性の熱硬化型ウレタン樹脂塗料は、塗装物に前処理を実施し、エポキシ系樹脂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た後、高防食、高耐候性を保つための上塗り塗料として用いられている（例えば、特許文献１参照。）。

熱硬化型ウレタン樹脂塗料の硬化条件は、温度１５０℃を超え、１７０〜１８０℃（物体温度）で時間２０〜３０分である。これよりも低い温度で硬化させると、必要な塗膜品質を得ることができず、特に屋外での耐久性能の確保が困難となっていた。このため、温度１５０℃を超える高温を採用していたが、加熱に多大な熱エネルギーを要し、常温までの冷却にロス時間が発生していた。また、１回塗りで５０μｍ以上の厚膜塗装を行うと、塗膜欠陥であるわきやピンホールを発生するため、膜厚２０〜３０μｍを数回重ね塗りし、必要な膜厚を得ていた。このため、都度硬化、冷却を繰り返し、塗装時間が長くなっていた。

特開２００６−１１１６８６号公報

本発明が解決しようとする課題は、１液性の熱硬化型であって、温度１５０℃を下回る低温の加熱硬化型で熱エネルギーを抑制でき、また、必要により１回の塗装で５０μｍ以上の厚膜を形成することができ、厳しい環境下に適用可能な低温硬化型ウレタン樹脂塗料およびその塗装方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、実施形態の低温硬化型ウレタン樹脂塗料は、アクリル樹脂ワニス３５〜５５重量％、ブロックイソシアネート樹脂ワニス１０〜３０重量％、着色顔料、添加剤、溶剤から構成され、上塗り塗膜を形成することを特徴とする。

本発明の実施例に係る低温硬化型ウレタン樹脂塗料を用いた塗装系の断面図。

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に係る低温硬化型ウレタン樹脂塗料を用いた塗装系を図１を参照して説明する。

図１に示すように、酸洗鋼板、ＳＰＣＣ材などの金属材料１に対し、リン酸亜鉛被膜といった化学的処理やサンドブラスト処理といった機械的処理を実施し、塗装を行うのに適した表面状態にする。そして、高防錆力を有した熱硬化型エポキシ樹脂系下塗り塗料を用いて下塗り塗膜２を設ける。下塗り塗膜２は、従来と同様、膜厚が１５〜１８０μｍ（標準２５〜６０μｍ）であり、例えば、関西ペイント社製エポマリンプライマータイプＧを用いる。その後、低温硬化型ウレタン樹脂塗料を用いて上塗り塗膜３を設ける。

上塗り塗膜３は、例えば、スプレー塗装後、時間１０分以上（標準１０〜６０分）常温放置し、温度１１０〜１５０℃×時間１０〜６０分の加熱硬化を行う（標準１２０〜１３０℃×２０〜３０分）。膜厚は、１５〜５０μｍである。１液性のウレタン樹脂塗料の成分を表１、表２に示す。表１は、ＪＩＳＫ５６００に準ずる６０度鏡面光沢度７０以上のつや有り、表２は、ＪＩＳＫ５６００に準ずる６０度鏡面光沢度４０±１０の半つやである。（）内は、適用範囲である。

このような塗膜２、３に対し、表３に示すような各種の試験を行った。結果を表４に示すが、初期物性試験、耐久性試験の塩水噴霧、耐湿、亜硫酸ガス、塩素ガス、耐候のいずれの試験においても良好な結果であった。

アクリル樹脂ワニスと、イソシアネート基をブロックしたブロックイソシアネート樹脂ワニスを有するアクリル樹脂−ウレタン樹脂塗料は、熱影響に対する変色が殆どなく、また、安定した光沢度を保持することに優れている。これは、市販されている２液性常温硬化型ウレタン樹脂塗料である関西ペイント社製レタンＰＧ８０と同等以上の特性を有している。

アクリル樹脂ワニスとブロックイソシアネート樹脂ワニスは、温度９０℃以上の加熱から反応を始め、１１０〜１２０℃で塗膜の形成が完了するようになっている。これは、ブロックイソシアネート樹脂ワニスの採用とその配合比に大きく依存し、実験により達成したものである。

ここで、加熱硬化型であることは変わりないが、温度１１０〜１５０℃の硬化温度を持つものを、低温硬化型と定義する。

なお、一般環境向けに多用されている熱硬化型メラミン樹脂塗料では、温度１２０〜１３０℃×時間２０〜３０分の硬化条件が採用され、自動塗装ラインとして整備されている。この自動塗装ラインに同様の硬化条件を持つ低温硬化型ウレタン樹脂塗料を用いることができるので、ラインの共用化ができ塗装作業性を向上させることができる。

上記実施例１の低温硬化型ウレタン樹脂塗料によれば、温度１１０〜１５０℃の低温で上塗り塗膜３を加熱硬化させることができ、熱エネルギーの抑制、塗装時間の短縮、塗装工程の削減、生産効率の向上などを図ることができる。また、上塗り塗膜３は、光沢度も低下せず、優れた塗膜性能を発揮し、厳しい環境下にも耐え得ることができる。

次に、本発明の実施例２に係る低温硬化型ウレタン樹脂塗料を再び図１を参照して説明する。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、上塗り塗膜を５０μｍ以上の厚膜としたことである。

上塗り塗膜３を、例えば、１回のスプレー塗装で５０〜１５０μｍの厚膜としている。硬化条件は、実施例１と同様である。ウレタン樹脂塗料の成分を表５、表６に示す。表５は、つや有り、表６は、半つやである。（）内は、適用範囲である。

このような塗膜２、３に対し、実施例１と同様に表３に示すような各種の試験を行った。結果を表４に示すが、初期物性試験、耐久性試験の塩水噴霧、耐湿、亜硫酸ガス、塩素ガス、耐候のいずれの試験においても良好な結果であった。

５０μｍ以上の厚膜にする場合、わきやピンホールが形成され易いが、アクリル表面調整剤は、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くものである。また、リコート性が良好であるため、上塗り塗料に添加する調整剤として適している。塗料系に相溶せず安定した分散状態を保ち、かつ塗料系より表面張力が低く、界面張力が高いことが必要になる。極性は低くし（Ｓ．Ｐ．＝７．７程度）、分子量を高くして油滴径を大きくすることにより、所定の機能が得られるようになる。これらは、表面調整剤の選択と配合比がポイントであり、実験により達成したものである。なお、膜厚５０μｍ以下においても用いることができる。

上記実施例２の低温硬化型ウレタン樹脂塗料によれば、実施例１による効果のほかに、５０μｍ以上の厚膜にも適するものとなる。

以上述べたような実施形態によれば、１液性で温度１５０℃以下の低温で加熱硬化させることのできるウレタン樹脂塗料を提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１金属材料
２下塗り塗膜
３上塗り塗膜

Claims

アクリル樹脂ワニス３５〜５５重量％、ブロックイソシアネート樹脂ワニス１０〜３０重量％、着色顔料、添加剤、溶剤から構成され、
つや有りの上塗り塗膜を形成することを特徴とする低温硬化型ウレタン樹脂塗料。
アクリル樹脂ワニス３５〜５５重量％、ブロックイソシアネート樹脂ワニス１０〜３０重量％、つや消し剤、着色顔料、添加剤、溶剤から構成され、
半つやの上塗り塗膜を形成することを特徴とする低温硬化型ウレタン樹脂塗料。
アクリル樹脂ワニス３５〜５５重量％、ブロックイソシアネート樹脂ワニス１０〜３０重量％、アクリル表面調整剤０．１〜０．５重量％、着色顔料、添加剤、溶剤から構成され、
つや有りの上塗り塗膜を形成することを特徴とする低温硬化型ウレタン樹脂塗料。
アクリル樹脂ワニス３５〜５５重量％、ブロックイソシアネート樹脂ワニス１０〜３０重量％、アクリル表面調整剤０．１〜０．５重量％、つや消し剤、着色顔料、添加剤、溶剤から構成され、
半つやの上塗り塗膜を形成することを特徴とする低温硬化型ウレタン樹脂塗料。
金属材料を塗装に適した表面状態とし、
熱硬化型エポキシ樹脂系下塗り塗料を塗布し、
硬化後、アクリル樹脂ワニス３５〜５５重量％、ブロックイソシアネート樹脂ワニス１０〜３０重量％、着色顔料、添加剤、溶剤から構成される低温硬化型ウレタン樹脂塗料を塗布し、
温度１１０〜１５０℃で加熱硬化させることを特徴とする低温硬化型ウレタン樹脂塗料の塗装方法。
前記ウレタン樹脂塗料につや消し剤を添加することを特徴とする請求項５に記載の低温硬化型ウレタン樹脂塗料の塗装方法。
金属材料を塗装に適した表面状態とし、
熱硬化型エポキシ樹脂系下塗り塗料を塗布し、
硬化後、アクリル樹脂ワニス３５〜５５重量％、ブロックイソシアネート樹脂ワニス１０〜３０重量％、アクリル表面調整剤０．１〜０．５重量％、着色顔料、添加剤、溶剤から構成される低温硬化型ウレタン樹脂塗料を塗布して膜厚を５０μｍ以上とし、
温度１１０〜１５０℃で加熱硬化させることを特徴とする低温硬化型ウレタン樹脂塗料の塗装方法。
前記ウレタン樹脂塗料につや消し剤を添加することを特徴とする請求項７に記載の低温硬化型ウレタン樹脂塗料の塗装方法。