JP3767598B2

JP3767598B2 - 塗膜形成方法

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Publication number: JP3767598B2
Application number: JP2003366225A
Authority: JP
Inventors: 敏鈴木; 久芳大隅
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2003-03-17
Filing date: 2003-10-27
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2023-10-27
Also published as: CN1530410A; JP2004300406A

Description

本発明は、紫外線硬化性樹脂組成物を用いた塗膜形成方法に関し、特に木材の紫外線の届き難い部分において安定した塗膜を形成する技術に関する。

従来、光照射による硬化を利用した樹脂塗膜の形成方法が知られている。光照射により硬化する樹脂として、例えば可視光照射により硬化する光硬化性樹脂が知られているが、この場合、可視光用光重合開始剤が非常に高価であること、可視光で反応するため塗布前の樹脂組成物の保存に遮光が必要なこと、複雑な形状をした木材導管深部等の光の届き難い部分では硬化し難いこと等の問題がある。

そこで、可視光では反応せず、紫外線照射により反応する紫外線硬化性樹脂を用いて塗膜を形成する技術が、例えば特許文献１に開示されている。
特開２００２−２２４６１５号公報

上記特許文献１に記載されたような従来の紫外線硬化性樹脂組成物では、重合開始剤若しくは重合促進剤として金属系の化合物を含んでいるため、硬化後に得られる塗膜において該金属系化合物に基づく着色が見られる場合がある。また、このような金属系化合物の重合開始剤若しくは重合促進剤と紫外線硬化性樹脂との系では、反応速度が非常に速いため、２液配合型の系とする必要があり、塗膜形成作業に手間が掛かる場合がある。さらに、紫外線照射により硬化反応が生じものであるため、紫外線の届き難い箇所では塗膜を形成し難いといった問題もある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたもので、紫外線を照射し難い箇所においても反応が促進され、得られる塗膜にも着色が生じ難くい塗膜形成方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、紫外線硬化性樹脂と有機過酸化物系硬化剤を含有する紫外線硬化型樹脂組成物を用いた塗膜形成方法であって、木材からなる塗膜形成対象物に前記紫外線硬化性樹脂組成物を塗布する工程と、塗布した紫外線硬化性樹脂組成物に対して紫外線照射を行う工程を含み、前記紫外線照射工程において、紫外線照射に伴う発熱により前記有機過酸化物系硬化剤を分解し、該分解物により前記紫外線硬化性樹脂の硬化を促進させるものである。また、有機過酸化物系硬化剤には、ケトンパーオキサイド系、ハイドロパーオキサイド系、ジアシルパーオキサイド系、ジアルキルパーオキサイド系、パーオキシケタール系、アルキルパーエステル系、パーカーボネート系の硬化剤の１種又は２種以上のものを用いることが好ましい。

本発明によれば、塗膜形成主体をなす紫外線硬化性樹脂の硬化を促進させる添加剤として有機過酸化物系硬化剤を用いているため、コバルト化合物等の金属系硬化促進剤を用いた場合に比して、硬化後の塗膜において着色の問題が生じ難くなる。
また、同じく金属系硬化促進剤を用いた場合に比して、常温で紫外線硬化性樹脂を硬化を促進させる効率が低いため、ポットライフの長い安定な１液型塗料として用いることが可能となり、そのままこれを塗膜形成対象物に塗布し紫外線照射を行うことで、簡便に塗膜形成を行うことができるようになる。
さらに、従来のように有機過酸化物系促進剤を含有しない場合では、紫外線照射のみにより硬化反応を促進する効果が得られるのであるが、本発明では有機過酸化物系硬化剤を用いることにより、紫外線照射に伴う発熱によっても硬化反応を促進する効果が得られる。このため、例えば紫外線を照射し難い厚膜深部分や木材の導管深部等においても硬化を促進することができ、その塗膜形成用途が非常に広範となり、硬化ムラ等も生じ難くなるため信頼性の高い塗膜を形成することが可能となる。

本発明で用いられる紫外線硬化性樹脂組成物は、紫外線硬化性樹脂を溶解又は分散させる溶剤中に上記有機過酸化物系硬化剤が溶解又は分散されたものであることが好ましく、この場合、例えば当該紫外線硬化性樹脂組成物を塗膜形成対象物に塗布し、これに対して紫外線を照射することで極めて簡便に、着色の少なく、硬化ムラ等も少ない安定した塗膜を形成することができるのである。

本発明に言う紫外線硬化性樹脂とは、紫外線照射により硬化反応を生じ得る樹脂のことであって、例えば不飽和ポリエステル等の重合性多重結合を有した化合物を例示することができる。

有機過酸化物系硬化剤として、具体的には、ケトンパーオキサイド系、ハイドロパーオキサイド系、ジアシルパーオキサイド系、ジアルキルパーオキサイド系、パーオキシケタール系、アルキルパーエステル系、パーカーボネート系の硬化剤の１種又は２種以上の混合物を例示することができ、なかでもジアシルパーオキサイド系、パーオキシケタール系、アルキルパーエステル系、パーカーボネート系の硬化剤の１種又は２種以上のものが熱による硬化促進効率が高いので好ましい。また、有機過酸化物系硬化剤は、１時間半減期温度が１３０℃以下のものを使用することが望ましい。
この有機過酸化物系硬化剤の添加量は、紫外線硬化性樹脂１００重量部に対して０．０５〜１０重量部、とされ、０．０５重量部未満では、硬化が不十分となり、１０重量部を超えても効果の上昇が得られない。

本発明の塗膜形成方法は、上記紫外線硬化性樹脂組成物を用いることを特徴とし、具体的には、塗膜形成対象物に前記紫外線硬化性樹脂組成物を塗布する工程と、塗布した紫外線硬化性樹脂組成物に対して紫外線照射を行う工程とを含み、前記紫外線照射工程において、紫外線照射に伴う発熱により前記有機過酸化物系硬化剤を分解し、該分解物により前記紫外線硬化性樹脂の硬化を促進させることを特徴とする。

このような方法により、極めて簡便に、着色の少なく、硬化ムラ等も少ない安定した塗膜を形成することが可能となる。特に、紫外線を照射し難い厚膜深部分や木材の導管深部等に前記紫外線硬化性樹脂組成物を塗布した場合にも、極めて良好に硬化反応を促進させることができ、その塗膜適用範囲が極めて広範囲に及ぶこととなる。なお、紫外線硬化性樹脂組成物の塗布工程においては、例えばワイピング法の他、スプレー法、スピンコート法等を採用することができ、紫外線照射工程においては、例えば高圧水銀灯を用い波長２００ｎｍ〜４００ｎｍ程度の紫外線を、光量１００〜２０００ｍＪ／ｃｍで照射することができる。

つぎに、本発明に係る紫外線硬化性樹脂組成物を用い、塗膜形成対象物として木材を用いた塗膜形成方法の実施形態について説明する。
本実施の形態の塗膜形成方法は、１．下塗り工程、２．中塗り工程、３．穴埋め工程、４．上塗り工程（仕上げ工程）の４つの工程の必ず１つを含むものであり、各工程に用いる塗料として、紫外線により硬化反応を生じるＵＶ塗料（紫外線硬化性樹脂）と、該硬化を促進する有機過酸化物系の硬化剤とを、スチレン等の反応性希釈剤に溶解ないし分散させた組成物（紫外線硬化性樹脂組成物）を用いる。

下塗り工程では、上記組成物を塗布した後、ＵＶ照射を行い、その後表面研削を行うものとしている。また、中塗り工程においても、研削した下塗装膜上に、上記組成物を塗布した後、ＵＶ照射を行い、その後表面研削を行うものとしている。さらに、穴埋め工程においても、中塗り塗膜に対して上記組成物を塗布した後、ＵＶ照射を行い、その後表面研削を行うことで穴埋めを行うものとしており、その後、上塗りにより仕上げ工程が行われる。

上記各工程中、下塗り工程と穴埋め工程において、上述した紫外線硬化性樹脂組成物を用いることが、木材の導管、欠点等の深部、塗膜の穴の深部などのＵＶ光が届き難い部分まで十分に硬化させることができるため好ましく、また、中塗り工程では、必ずしも上記紫外線硬化性樹脂組成物を用いる必要はないが、塗装面に大きな凹凸がある場合には、部分的に塗膜が厚くなるため厚膜深部を硬化させる目的で該紫外線硬化性樹脂組成物を用いることが好ましい。

以下、上記実施の形態で示した塗膜形成方法を用いた幾つかの実施例を、比較例とともに説明する。

（実施例１）
紫外線硬化性樹脂としての光開始剤を含んだ下塗り用不飽和ポリエステルをスチレン等の反応性希釈剤に溶解させた溶液に対し、有機過酸化物系硬化剤として１時間半減期温度が６０℃であるパーカーボネート系硬化剤（商品名：パーカドックス１６、化薬アクゾ社製）を０．３重量％添加したＵＶ塗料１を用意した。このＵＶ塗料１をマホガニー板にワイピング塗布し、これにＵＶ照射（光量約８００ｍＪ／ｃｍ^２）を行うことで下塗装膜を得た。このとき、ＵＶ照射によりマホガニー板の表面温度は５７℃まで上昇した。ＵＶ照射後、Ｐ１８０ペーパーにて研削しても樹脂の染み出し等が発生せず、硬化ムラ、色付き等の問題も生じなかった。

（比較例１）
下塗り工程として、硬化剤を添加せず、光開始剤を含んだ不飽和ポリエステルをスチレン等の反応性希釈剤に溶解させた溶液（比較塗料１）を、実施例１と同様にマホガニー板にワイピング塗布し、これにＵＶ照射（光量約８００ｍＪ／ｃｍ^２）を行った。ＵＶ照射後、Ｐ１８０ペーパーにて研削すると、導管より未硬化樹脂の染み出しが発生した。

（実施例２）
実施例１と同様の下塗りをした上に、紫外線硬化性樹脂としての光開始剤を含んだ中塗り用不飽和ポリエステルをスチレン等の反応性希釈剤に溶解させた溶液に対し、有機過酸化物系硬化剤として１時間半減期温度が６０℃であるパーカーボネート系硬化剤（商品名：パーカドックス１６、化薬アクゾ社製）を１．０重量％添加したＵＶ塗料２を用意した。このＵＶ塗料２をマホガニー板にスプレー塗布し、これにＵＶ照射（光量約８００ｍＪ／ｃｍ^２）を行うことで中塗り塗膜を得た。このとき、ＵＶ照射によりマホガニー板の表面温度は６２℃まで上昇した。また、硬化後の膜厚は約４００μｍであった。このような実施例２の中塗り塗膜について、塗装前後の色変化ΔＥと、硬化後の膜硬度（振稈硬度）とを測定した。なお、色変化ΔＥは、塗装前後の明度、色度をMicroflash分光測色機（da
ta color社製）にて測定した値の差である。結果を表１に示す。

（実施例３）
実施例１と同様の下塗りをした上に、紫外線硬化性樹脂としての光開始剤を含んだ中塗り用不飽和ポリエステルをスチレン等の反応性希釈剤に溶解させた溶液に対し、有機過酸化物系硬化剤として１時間半減期温度が１２１℃であるパーオキシケタール系硬化剤（商品名：トリゴノックスＤＴ−５０、化薬アクゾ社製）を１．０重量％添加したＵＶ塗料３を用意した。このＵＶ塗料３を実施例２と同様にマホガニー板にスプレー塗布し、これにＵＶ照射（光量約８００ｍＪ／ｃｍ^２）を行うことで中塗り塗膜を得た。このような実施例３の中塗り塗膜について、塗装前後の色変化ΔＥと、硬化後の膜硬度（振稈硬度）とを測定した。なお、色変化ΔＥは、塗装前後の明度、色度をMicroflash分光測色機（data color社製）にて測定した値の差である。結果を表１に示す。

（実施例４）
紫外線硬化性樹脂としての光開始剤を含んだ中塗り用不飽和ポリエステルをスチレン等の反応性希釈剤に溶解させた溶液に対し、有機過酸化物系硬化剤として１時間半減期温度が１３３℃であるケトンパーオキサイド系硬化剤（商品名：カヤメックＡ、化薬アクゾ社製）を１．０重量％添加したＵＶ塗料４を用意した。このＵＶ塗料４を、実施例２と同様にマホガニー板にスプレー塗布し、これにＵＶ照射（光量約８００ｍＪ／ｃｍ^２）を行うことで中塗り塗膜を得た。このような実施例４の中塗り塗膜について、塗装前後の色変化ΔＥと、硬化後の膜硬度（振稈硬度）とを測定した。結果を表１に示す。

（実施例５）
紫外線硬化性樹脂としての光開始剤を含んだ中塗り用不飽和ポリエステルをスチレン等の反応性希釈剤に溶解させた溶液に対し、有機過酸化物系硬化剤として１時間半減期温度が１３３℃であるケトンパーオキサイド系硬化剤（商品名：カヤメックＡ、化薬アクゾ社製）を１．０重量％、コバルト系硬化促進剤を０．５重量％添加したＵＶ塗料５を用意した。このＵＶ塗料５を、実施例２と同様にマホガニー板にスプレー塗布し、これにＵＶ照射（光量約８００ｍＪ／ｃｍ^２）を行うことで中塗り塗膜を得た。このような実施例５の中塗り塗膜について、塗装前後の色変化ΔＥと、硬化後の膜硬度（振稈硬度）とを測定した。結果を表１に示す。

（比較例２）
硬化剤及び促進剤を添加せず、紫外線硬化性樹脂としての光開始剤を含んだ中塗り用不飽和ポリエステルをスチレン等の反応性希釈剤に溶解させた溶液（比較塗料２）を、実施例２と同様にマホガニー板にスプレー塗布し、これにＵＶ照射（光量約８００ｍＪ／ｃｍ^２）を行うことで中塗り塗膜を得た。このような比較例２の中塗り塗膜について、塗装前後の色変化ΔＥと、硬化後の膜硬度（振稈硬度）とを測定した。結果を表１に示す。

このように、実施例２及び実施例３については、硬化前後の色変化も小さく、また得られた塗膜の硬度も十分高い値を示したが、実施例５では、コバルト系の硬化促進剤を添加したため、硬化前後において大きな色変化が見られた。また、比較例２では、硬化剤及び硬化促進剤を添加しなかったため、硬化反応が十分に進まず、塗膜の硬度が実施例２，３のものに比べて低いものとなった。また、実施例４，５では、１時間半減期温度が１３０℃を超えるため、硬化が遅く、実施例５で促進剤を入れることで硬度を上げた。

（実施例６）
紫外線硬化性樹脂としての光開始剤を含んだ穴埋め用不飽和ポリエステルをスチレン等の反応性希釈剤に溶解させた溶液に対し、有機過酸化物系硬化剤として１時間半減期温度が８８℃であるアルキルパーエステル系硬化剤（商品名：トリゴノックス１２１、化薬アクゾ社製）を１．０重量％添加したＵＶ塗料６を用意した。そして、実施例２〜実施例５の中塗り塗膜を研削して得られる塗膜上に残った小穴に対して、このＵＶ塗料６を筆にて埋め込み、ＵＶ照射（光量約８００ｍＪ／ｃｍ^２）を行うことで穴埋めを行った。このとき、ＵＶ照射によりワークの表面温度は６０℃まで上昇した。ＵＶ照射後、Ｐ２４０ペーパーにて研削しても樹脂の染み出し等が発生せず、硬化ムラ、色付き等の問題も生じなかった。

（実施例７）
紫外線硬化性樹脂としての光開始剤を含んだ穴埋め用不飽和ポリエステルをスチレン等の反応性希釈剤に溶解させた溶液に対し、有機過酸化物系硬化剤として１時間半減期温度が５２℃であるジアシルパーオキサイド系硬化剤（商品名：カヤアシルＩＢ、化薬アクゾ社製）を１．０重量％添加したＵＶ塗料７を用意した。そして、実施例６と同様、塗膜上に残った小穴に対して、このＵＶ塗料７を筆にて埋め込み、ＵＶ照射（光量約８００ｍＪ／ｃｍ^２）を行うことで穴埋めを行った。このとき、ＵＶ照射によりワークの表面温度は６０℃まで上昇した。ＵＶ照射後、Ｐ２４０ペーパーにて研削しても樹脂の染み出し等が発生せず、硬化ムラ、色付き等の問題も生じなかった。

（比較例３）
硬化剤を添加せず、光開始剤を含んだ不飽和ポリエステルをスチレン等の反応性希釈剤に溶解させた溶液（比較塗料３）を、実施例６と同様に、塗膜上に残った小穴に対して筆にて埋め込み、ＵＶ照射（光量約８００ｍＪ／ｃｍ2）を行うことで穴埋めを行った。このとき、ＵＶ照射によりワークの表面温度は６０℃まで上昇した。ＵＶ照射後、Ｐ２４０ペーパーにて研削すると内部の未硬化部分が滲出した。

本発明の紫外線硬化性樹脂組成物は、木質材を始めとする各種被塗装物に対して紫外線硬化型塗料として使用できる。

Claims

紫外線硬化性樹脂と有機過酸化物系硬化剤を含有する紫外線硬化型樹脂組成物を用いた塗膜形成方法であって、
木材からなる塗膜形成対象物に前記紫外線硬化性樹脂組成物を塗布する工程と、
塗布した紫外線硬化性樹脂組成物に対して紫外線照射を行う工程を含み、
前記紫外線照射工程において、紫外線照射に伴う発熱により前記有機過酸化物系硬化剤を分解し、該分解物により前記紫外線硬化性樹脂の硬化を促進させることを特徴とする塗膜形成方法。
前記有機過酸化物系硬化剤は、ケトンパーオキサイド系、ハイドロパーオキサイド系、ジアシルパーオキサイド系、ジアルキルパーオキサイド系、パーオキシケタール系、アルキルパーエステル系、パーカーボネート系の硬化剤の１種又は２種以上のものであることを特徴とする請求項１に記載の塗膜形成方法。