JP3100976B2 - 高膜厚型一液ウレタン塗料の調合方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車の外板用の中塗り型層間耐チッピン
グ塗料として利用される高膜厚型一液ウレタン塗料の調
合方法に関する。

［従来の技術］ 従来、一液硬化型ウレタン塗料が、耐チッピング性塗
料として有用であることが知られている。たとえば、特
開昭61−218664号公報にはブロック化されたイソシアネ
ートをもつウレタンプレポリマーおよび活性水素を５以
上有するポリアルキレンポリアミンのオキシアルキレン
エーテルを含有する塗料組成物が開示されている。この
一液硬化型ウレタン塗料は自動車の外板の耐チッピング
性を要する部分に塗布される。一液硬化型ウレタン塗料
は、通常ウレタン結合を形成するイソシアネート基がブ
ロックされており、塗布後焼付けによりポリオールと反
応してウレタン塗膜を形成する。

この一液硬化型ウレタン塗料には、一般に反応を促進
する硬化触媒が配合されている。この触媒としては、有
機スズ化合物やアミンなどが用いられ、その種類や添加
量で硬化速度の調整をおこない所望の塗膜を形成するの
が通例である。

［発明が解決しようとする課題］ ところでウレタン塗料の硬化速度は、触媒量が多いと
表面硬化が内部より速くなりワキが発生しやすい、一方
触媒量が少ないと硬化反応が不十分で耐チッピング性が
低下する。また、硬化速度は素地の材質の影響をも受け
やすいことが知られている。たとえば、塩化ビニルプラ
スチゾルから形成されたシール材表面では硬化速度が遅
くなることが知られている。これは触媒が優先的に多孔
質の塩化ビニル樹脂中に吸収されるためと推定されてい
る。したがって被塗布面に電着塗膜、シール材などが共
存する自動車用の塗料にあっては、最適量の把握が困難
である。また有用な触媒である有機スズ化合物は人体に
有害であることも知られている。

さらに、ウレタンの硬化反応は水分の影響を受けやす
く、配合される添加物は吸水性の少ないものを用いるこ
とが、塗膜にワキの発生を抑制するために好ましいとさ
れている。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、触
媒性能が素地の影響をうけにくくすることを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明の高膜厚型一液ウレタン塗料の調合方法は、ブ
ロックポリイソシアネートとポリオールとを塗膜形成成
分とし、フイラーと、溶媒とを調合してなり有機化合物
触媒を含まない高膜厚型一液ウレタン塗料の調合方法で
あって、該フィラーは、pH値が８〜10のウレタン塗膜硬
化促進性の硬化促進フイラーとpH値が５〜６のウレタン
塗膜硬化遅延性の硬化遅延フイラーとを体積比で8/2〜6
/4の割合で調合し、該硬化促進フイラーと該遅延フイラ
ーとの混合比で塗膜の硬化反応を調節することを特徴と
するいることを特徴とする この一液ウレタン塗料は、通常の一液ウレタン塗料に
使用されるブロックポリイソシアネートとポリオールと
を塗膜形成成分とし、公知の溶媒中に配合されている。

この一液ウレタン塗料には、通常の硬化触媒の代りに
塗膜硬化促進性の硬化促進フイラーと塗膜硬化遅延性の
硬化遅延フイラーとを特定の体積比で用いることで塗布
膜の硬化速度を調整することができる。

硬化促進フイラーとしては、pHが８〜10の弱塩基性フ
イラーが使用できる。たとえば、バライト、沈降性硫酸
バリウム、などが利用できる。

硬化遅延フイラーとしては、pHが５〜６の弱酸性フイ
ラーが使用できる。たとえば、硅石、表面処理炭酸カル
シウムなどが利用できる。

上記のフイラーは平均粒径が５〜30μｍの範囲である
ことが望ましい。平均粒径が５μｍ未満であるとワキ発
生を抑制できないので好ましくない。また平均粒径が30
μｍを超えると塗布ときのエアレススプレーのノズル詰
まりが発生し塗布の作業性が低下するので好ましくな
い。

硬化促進フイラーと硬化遅延フイラーの割合は、体積
比で8/2〜6/4の範囲で使用する。硬化促進フイラーの体
積比が80％を超え硬化遅延フイラーの体積比が20％未満
となると、硬化塗膜はワキが発生しやすくなり好ましく
ない。また、硬化促進フイラーの体積比が６未満となり
硬化遅延フイラーの体積比が４を超えると、耐チッピン
グ性などの塗膜物性が低下するので好ましくない。

これらのフイラーは、塗膜中に通常の高厚膜を形成す
るに適した量配合される。体積比が本発明の範囲であれ
ば塗料中の配合量による影響は受けない。

硬化促進フイラーと硬化遅延フイラーは吸水性の小さ
いものであることが好ましく、たとえば、含水分率0.3
％以下のものであることが望ましい。これより水分率が
大きいとワキが発生しやすくなり好ましくない。

この塗料の塗布には、通常の塗装方法がいずれも適用
可能である。

この硬化促進フイラーと硬化遅延フイラーを組合せて
使用することで、従来使用されている液体の硬化触媒を
使用しなくても所定の物性を持つ耐チッピング性の硬化
塗膜が形成できる。このためシール材のような多孔質の
塩化ビニル素地に塗布された場合、液体の硬化触媒が素
地に吸収され易く、表面部分の塗布膜の硬化が遅くなる
といった不均一な硬化となることがない。

［発明の作用および効果］ 本発明の高膜厚型一液ウレタン塗料の調合方法によれ
ば、硬化促進フイラーと硬化遅延フイラーとを特定の体
積比で調合する。このため従来のスズなどの有害な金属
硬化触媒を使用することなく耐チッピング性の硬化塗膜
を形成することができる。

またフイラーが直接触媒となるので、比較的安価でし
かもフイラーにより厚膜の硬化塗膜を容易に形成でき
る。さらに塗布される素地の種類に関係なく所期の硬化
反応により塗膜を形成することができる。したがって塗
布工程の作業性が向上できる。

［実施例］ 以下、実施例により具体的に説明する。

（実施例１） ブロックイソシアネート（タケネートＢ−830 武田
薬品工業（株）製）70重量％、ポリオール（オレスター
Q202 三井東圧化学（株）製）30重量％、消泡剤（BYK
−070BYK（株）製）２重量部、フイラー（バライト 硬
化促進型 日本化学工業（株）製、水分率0.2％）127重
量部、フイラー（シリカ＃325 硬化遅延型 マルエス
（株）製、水分率0.2％）20重量部、溶剤ソルベッソ150
10重量部、ブチルジグリコールアセテート10重量部、
とを混合して塗布用の塗料とした。

なお、この塗料に配合したフイラー特性は体積比でpH
8〜10の硬化促進フイラーが80体積％、pH5〜６の硬化遅
延フイラーが20体積％である。また粒径は５〜30μｍの
ものを用いた。吸水性は小で水分率として0.2％以下で
ある。

（実施例２） 実施例１において硬化促進フイラーと硬化遅延フイラ
ーとの体積比率を7/3とした他は同一の配合割合の塗料
とした。

（実施例３） 実施例１において硬化促進フイラーと硬化遅延フイラ
ーとの体積比率を6/4とした他は同一の配合割合の塗料
とした。

（比較例１） 実施例１の樹脂組成にたいして、フイラーとして吸水
性のある重質炭酸カルシウム（pH8〜10平均粒径５〜30
μｍ）100重量部、触媒Ｕ−100（有機錫系 日東化成
（株）社製）0.2重量部（触媒％0.1％）の他消泡剤およ
び溶剤は同一の配合の塗料とした。

（比較例２） 比較例１において触媒Ｕ−100を１重量部（0.5％）に
増やした以外は同じ配合割合の塗料である。

（比較例３） 比較例１において触媒Ｕ−100を２重量部（1.0％）に
増やした以外は同じ配合割合の塗料である。

（比較例４） 実施例１の樹脂組成にたいして、フイラーとして吸水
性のある炭酸カルシウム（pH8〜10平均粒径１〜５μ
ｍ）100重量部、触媒Ｕ−1000.2重量部（触媒％0.1％）
の他消泡剤および溶剤は同一の配合の塗料とした。

（比較例５） 実施例１において硬化促進フイラーと硬化遅延フイラ
ーとの体積比率を9/1とした他は同一の配合割合の塗料
とした。

（比較例６） 実施例１において硬化促進フイラーと硬化遅延フイラ
ーとの体積比率を5/5とした他は同一の配合割合の塗料
とした。

（参考例１） 実施例１において硬化促進フイラー（バリコ＃100）
と硬化遅延フイラー（シリカ＃５）との体積比率を7/3
とし、フイラーの平均粒径１〜５μｍとした他は同一の
配合割合の塗料とした。

（評価と結果） 上記の各塗料を電着塗膜上および塩化ビニルシール材
（多孔質PVC）上に、乾燥膜圧が100〜400μｍになるよ
うにエアレススプレーで塗布して硬化してそのワキ発生
膜厚みを調べた。塗膜の硬化条件は140℃30分である。
さらに硬化前に30℃RH80％の加湿状態に10日間放置後硬
化して、そのワキ発生膜厚みを調べた。さらに膜厚100
μｍの硬化塗膜を電着面とPVC面上に形成して耐チッピ
ング性を調べた。結果を第１表に示す。

耐チッピング性の試験片はチッピング材を塗装後、予
備乾燥110℃で10分焼付け中塗り塗料（日本ペイント
（株）製 OP−２ グレー）を乾燥塗膜が30μｍになる
ように塗装する。塗装後10分間セッティングした後140
℃で30分焼付けをおこない、さらに上塗塗料（日本ペイ
ント（株）製 3ES）を乾燥塗膜が40μｍになるように
塗装し10分間セッテングした後140℃で30分間焼付けを
おこなった。

ワキ試験はチッピング材を乾燥塗膜が100μｍになる
ように塗装する。ついで中塗り塗料（日本ペイント
（株）製 OP−２ グレー）を乾燥塗膜に30μｍになる
ように塗装し、10分間セッティングした後140℃で30分
焼付けをおこなった。さらに上塗塗料（日本ペイント
（株）製 3ES）を乾燥塗膜が40μｍになるように塗装
し10分間セッティングした後140℃で30分間焼付けをお
こなった。

なお、耐チッピング性は素地が露出するまでの ナットの重量で評価した。

実施例１〜３では、ワキの発生までの膜厚が厚く塗布
素地に関係なく良好で、耐チッピング性も優れている。
比較例１〜３の従来の炭酸カルシウムをフイラーとした
場合では、吸水によりワキ発生の膜厚が低くなってい
る。さらに耐チッピング性が塗布素材によって著しく影
響を受けて低くなる。比較例４は、フイラーの平均粒径
を１〜５μｍと小さくした場合で、耐チッピング性が塗
布素材、特にPVCにおいて小さくなりその差が著しく大
きくなり、塗布素材による変化が大きい。比較例５〜６
は硬化促進フイラーと硬化遅延フイラーとの差が本発明
の範囲外の場合の例で硬化遅延フイラーが少ないと、ワ
キが発生しやすい。ところが硬化遅延フイラーが多い比
較例６ではワキの発生は抑制できるが、耐チッピング性
が低下している。参考例１はフイラーの平均粒径が１〜
５μｍと小さい場合で硬化促進フイラーと硬化遅延フイ
ラーが本発明の範囲であっても、ワキが発生しやすいこ
とを示している。

したがって硬化促進フイラーと硬化遅延フイラーを特
定の体積比で配合した本発明のウレタン塗料の調合方法
では、素材の種類には無関係に硬化反応を適切に調整す
ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09D 1/00 - 201/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ブロックポリイソシアネートとポリオール
   とを塗膜形成成分とし、フイラーと、溶媒とを調合して
   なり有機化合物触媒を含まない高膜厚型一液ウレタン塗
   料の調合方法であって、 該フイラーは、pH値が８〜10のウレタン塗膜硬化促進性
   の硬化促進フイラーとpH値が５〜６のウレタン塗膜硬化
   遅延性の硬化遅延フイラーとを体積比で8/2〜6/4の割合
   で調合し、該硬化促進フイラーと該遅延フイラーとの混
   合比で塗膜の硬化反応を調節することを特徴とする高膜
   厚型一液ウレタン塗料の調合方法。