JP3916882B2 - 発泡高分子成形体用コーティング材料 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発泡高分子成形体、特に鋳型用模型のコーティングに好適なコーティング材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発泡ポリスチレン、発泡ポリメチルメタアリレート、発泡ウレタン等の発泡高分子からなる成形体は、鋳型用模型、容器、防音材、吸音材、充填材、ブロック材、壁、断熱材、建築材料等の様々な用途に使用されている。
【０００３】
例えば、鋳型用模型としては、従来、木製や各種樹脂製の模型が用いられていたが、コストや加工性の点で有利であることから、発泡ポリスチレン製の模型が多用されている。しかし、発泡ポリスチレン製の模型は強度が十分ではなく、１個の模型につき１回の造型しかできない状況にあった。そこで、発泡ポリスチレン製模型の表面を、塗型剤や不飽和ポリエステル系樹脂を主成分とするコーティング材料で処理したり、模型表面に包装用の接着テープを張り付けて補強したりすることで、模型の強度を向上させ、複数回の造型を行っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来用いられている塗型剤は表面硬度が不十分であり、また、不飽和ポリエステル系樹脂を主成分とするコーティング材料は、不飽和ポリエステル系樹脂溶液（第１液）と、促進剤であるナフテン酸塩（第２液）と、触媒である過酸化物（第３液）からなる３液型のものである。このため、使用に際しては、計量等の作業が煩雑となり、混合比率が正確でないとコーティング材料による塗布層の表面硬度（針入度）にバラツキが生じ、また、過酸化物にはそれ自体が発火する恐れがあり、作業性や取り扱い性のよいものとは言えなかった。
【０００５】
一方、模型に接着テープを張り付ける方法は、簡易な方法ではあるが、成形体が円形や球状の場合、うまく張り合わることは難しく、しかも張り合わせた接着テープ表面が凸凹状になり易いという欠点があった。このような表面状態の悪い模型を使用した場合は、鋳型の表面性も低下する。
【０００６】
本発明の課題は、作業性や取り扱い性が良く、簡易に均一なコーティング層を形成できる発泡高分子成形体用のコーティング材料を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、皮膜形成性を有する高分子化合物を含有する第１の組成物からなる、１剤型の発泡高分子成形体用コーティング材料に関する。
【０００８】
また、本発明は、硬化剤により皮膜形成性を有する高分子化合物を生成する化合物を含有する第１の組成物と、前記硬化剤を含有する第２の組成物とからなる、２剤型の発泡高分子成形体用コーティング材料に関する。
【０００９】
更に、本発明は、上記本発明のコーティング材料による塗布層が形成された、発泡高分子からなる鋳型用模型に関する。
【００１０】
ここで、「皮膜形成性」とは、高分子化合物が、架橋等により、また溶媒、分散媒の除去等により、皮膜を形成できることをいう。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の対象となる発泡高分子成形体の材質は、発泡ポリスチレン、発泡ポリメチルメタアリレート、スチレンとメチルメタアリレートの共重合体高分子、発泡ウレタン、発泡ポリエステル、発泡ポリエチレン、発泡ポリプロピレン等が挙げられる。これらは、使用目的に応じた成形体に加工した後、本発明のコーティング材料でコーティングされる。発泡高分子成形体の具体的な用途としては、鋳型用模型、容器、防音材、吸音材、充填材、ブロック材、壁、断熱材、建築材料、絶縁体等が挙げられる。特に、本発明のコーティング材料は、鋳型造形時の発泡ポリスチレン模型のコーティングに最も適しており、例えば発泡高分子成形体同士を、又は木型（骨型）或いは金型の一部分に本発明で用いられる発泡高分子成形体を接合して使用することもできる。また、模型等の補修材として使用することもできる。
【００１２】
本発明のコーティング材料において、第１の組成物の態様としては、皮膜形成性を有する高分子化合物又は硬化剤により皮膜形成性を有する高分子化合物を生成する化合物（モノマー、ダイマー、オリゴマー等、もしくはこれらの混合物でもよく、以下、低分子量体という）が常温で液状の場合はそのまま用いることができ、適当な溶媒と混合して用いてもよい。また、これら高分子化合物又は低分子量体が常温で固体の場合は、適当な溶媒に溶解又は分散媒に分散させて用いることが好ましい。
【００１３】
本発明において、第１の組成物は、形成皮膜の針入度が発泡高分子成形体表面の針入度よりも高くなる高分子化合物又はそのような高分子化合物を生成する低分子量体を含有することが好ましい。
【００１４】
また、本発明において、第１の組成物は、１剤型、２剤型何れの場合も、塗布作業性の点より、粘度が２５℃において５００〜５０，０００ｍＰａ・Ｓが好ましく、更に好ましくは１，０００〜３００００ｍＰａ・Ｓが好ましい。
【００１５】
本発明において、皮膜形成性を有する高分子化合物としては、単独で成膜性を有するものであれば何れも使用できるが、エポキシ樹脂、重量平均分子量（以下、Ｍｗで表す）５，０００以上の酢酸ビニル樹脂、特にＭｗ５，０００以上の酢酸ビニル樹脂が好ましい。特に作業性の点で第１の組成物のみからなる１剤型が好ましく、そのような剤を提供できる高分子化合物を選定することが好適である。
【００１６】
エポキシ樹脂の低分子量体としては、ビスフェノールＡやフェノールなどの芳香族化合物から誘導される非水溶性エポキシ化合物、脂肪族低級（炭素数１〜５）多価アルコールのグリシジルエーテル類から誘導されるいわゆる水溶性のエポキシ化合物が挙げられるが、表面針入度が高く、鋳型用模型のコーティング材料に適する点から、前者が好ましい。
【００１７】
なお、低分子量体を皮膜硬化性を有する高分子化合物とする場合、その低分子量体を第１の組成物に、その硬化剤を第２の組成物に配合して、本発明の２液型のコーティング材料を構成することもできる。また、硬化剤としては、通常ポリアミン型や脂肪族炭化水素から誘導されるアミン類が使用され、これらの種類や配合割合については特に限定されない。
【００１８】
また、酢酸ビニル樹脂には様々な性状のものがあるが、表面針入度の点から、Ｍｗが５，０００以上、５００万以下、更に５，０００以上、２万以下のものが好ましい。なお、このＭｗは、テトラヒドロフラン溶液を用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィーにより測定された、ポリスチレン換算のものである。
【００１９】
本発明において、エポキシ樹脂用低分子量体やＭｗ５，０００以上の酢酸ビニル樹脂は、芳香族炭化水素溶剤よりメタノールやエタノール、プロピルアルコールの低級アルコールに溶解させて、又はこれらに不溶の高分子量体は水系のエマルション等として、１液型として使用することができ、溶剤を自然乾燥等により除去することで、皮膜が形成される。
【００２０】
更に、コーティング材料の表面針入度及び塗布作業性を改善させるために、本発明のコーティング材料には、フィラーを、好ましくは第１の組成物に、添加配合することが好ましい。フィラーの具体例としては、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、シリコーン樹脂等の有機粉体や、タルク、雲母、黒鉛、シリカ、マグネシア、アルミナ、金属粉体等の無機粉体が挙げられる。表面針入度及び塗布作業性を改善させる目的では、フィラーの形状として、繊維状のものより球状や鱗片状のものが良く、特に鱗片状のフィラーが最も好ましい。球状や鱗片状のフィラーは粒子径が１〜１０００μｍ、更に１０〜１００μｍのものが好ましく、繊維状のフィラーは最大長が３ｍｍ以下のものが好ましい。フィラーの添加量は、第１の組成物１００重量部に対し、フィラー１〜３００重量部が好ましく、更に好ましくは１０〜１００重量部である。フィラーが１重量部以上であれば表面針入度が向上し、３００重量部以下であればフィラーが第１の組成物に濡れやすくなり、塗布作業性が良好となる。
【００２１】
本発明のコーティング材料の塗布方法として、刷毛塗布、コーキング塗布、流し塗り（ぶっかけ塗布）、スプレー塗布、浸漬塗布等が挙げられるが、刷毛塗布が好ましい。塗布は、１回塗布や複数回塗布しても良い。複数回塗布する場合、そのタイミングは特に限定しないが、１回目に塗布した後、指触して付着しなければ２回以上の塗布が充分可能である。塗布回数として、通常１〜３回重ね塗布することが、硬化時間と塗布時間の実用性から、最も好ましい。
【００２２】
本発明のコーティング材料の塗布厚みは、鋳型用模型の場合、乾燥厚で０．０５〜２．０ｍｍが好ましく、更に０．１〜１．０ｍｍが好ましく、塗布作業性等を考慮すれば０．２〜０．８ｍｍになるように塗布することが最も好ましい。厚みが０．０５ｍｍ以上であればコーティングして得られる発泡高分子成形体の強度が高く、発泡高分子成形体の保型性が長命となり、２．０ｍｍ以下であれば塗布作業性が容易となり、コストも低くなる。
【００２３】
また、発泡高分子成形体が鋳型用発泡模型の場合、更に硬化したコーティング材料表面に離型剤を塗布することが好ましい。離型剤の種類としてワックス類、油脂類、シリコーンオイル系、フッ素樹脂、パラフィン系が汎用的であり、特に限定はされない。離型剤が溶媒を使用するものである場合、発泡模型の浸食の点から、溶媒は低級（炭素数１〜４）アルコール、炭素数５〜１０の炭化水素、水が好ましい。
【００２４】
また、本発明のコーティング材料や離型剤を着色することで、塗布済みの確認が容易となるため、好ましい。
【００２５】
【実施例】
実施例１〜３及び比較例１〜２
表１に示すコーティング材料を、図１に示す形状の発泡ポリスチレン成形体（発泡倍率３０倍）の表面に刷毛塗布し、常温硬化させた後、再び同じコーティング材料を塗布し、コーティングされた発泡高分子成形体を得た。作業性や一般特性を以下の方法で評価した。結果を表１に示す。
【００２６】
（１）第１の組成物の粘度
５００ｃｃ用ポリ容器に第１の組成物を５００ｃｃ入れ、２５℃で粘度を測定した。粘度計は株式会社東京計器製のＢＭ型粘度計で、ローターＮｏ３又は４、ローター回転数は１２ｒｐｍを基準とした。
【００２７】
（２）塗布作業性
塗布作業性として、各種成分を計量し配合する手間と発泡ポリスチレン成形体表面に刷毛塗布する場合の作業性を総合的に以下の基準で評価した。比較例２では、布製接着テープを用いたが、発泡ポリスチレン成形体の球面部分の張り付け作業性が非常に悪かった。
◎：非常に良好。○：良好。△：やや悪い。×：非常に悪い。
【００２８】
（３）表面針入度
表面針入度は、石油アスファルト針入度試験方法「ＪＩＳ Ｋ−２５３０」に従った。試験器は日科エンジニアリング社製の針入度試験器を用い、２５℃で、表１のコーティング材料が塗布された発泡高分子成形体の一部を切り出し、ワックス用針で荷重を５０ｇｒに設定して針入度を測定した。尚、コーティング材料が塗布されていない元の発泡高分子成形体の針入度は３８．０であった。
【００２９】
（４）表面状態
コーティング材料が塗布又は張り付けされた発泡高分子成形体の表面の凹凸状態を目視により判定し、以下の基準で評価した。
◎：非常に良好。○：良好。△：やや悪い。×：非常に悪い。
【００３０】
【表１】

【００３１】
（注）
＊ビスフェノール型エポキシ樹脂低分子量体液：アデカレジンＥＰ−４５３０（旭電化工業（株））
＊フェノール型エポキシ樹脂低分子量体液：ＹＤＰＮ−６３８メタノール溶液（東都化成（株））
＊酢酸ビニル樹脂エタノール液：Ｍｗ８，８００の酢酸ビニル樹脂１００重量部に対し、エタノールを３００重量部添加し、溶解させたもの。
＊ポリアミン型硬化剤液：アデカハードナーＥＨ２１０（旭電化工業（株）、変性脂肪族ポリアミン系硬化剤）
＊脂肪族アミン型硬化剤液：変性脂肪族アミンＫＸＨ−４２９（東都化成（株））
＊不飽和ポリエステル樹脂低分子量体液：スチロールＰ（野田化学（株））のもの
＊過酸化物：スチロールＰ（野田化学（株））のもの
＊ナフテン酸塩：スチロールＰ（野田化学（株））のもの
＊布製接着テープ：日東電工（株）製ニットテープ
＊粘度：２５℃のもの（以下同様）。
【００３２】
実施例４〜６及び比較例３〜４
表２に示すコーティング材料を用いて、実施例１と同様に、但し最終コーティングの翌日、更に着色したシリコーン系離型剤を刷毛塗布し、発泡高分子成形体を得た。ただし、比較例３、４では、離型剤を塗布しなかった。その後、実施例１と同様の評価を行った。また、抜型抵抗を以下の方法で評価した。結果を表２に示す。
【００３３】
（１）抜型抵抗
各発泡高分子成形体を縦４００ｍｍ×横４００ｍｍの定盤の上に載せ、続いて縦３００ｍｍ×横３００ｍｍ×高さ３００ｍｍからなる金枠を、各発泡高分子成形体が中心になるよう設置した。続いて、粒度６号からなる鋳物砂１０００重量部に対して、フラン樹脂（カオーライトナー３４０Ｂ、花王クエーカー（株）製）を８重量部及びフラン樹脂硬化剤（カオーライトナー硬化剤ＴＫ−３、花王クエーカー（株）製）を４重量部添加混練したものを上記設置した金枠に充填し、鋳物砂を３時間硬化させた後金枠を反転させて各発泡高分子成形体を抜型した。各発泡高分子成形体を抜型する場合の抜型抵抗を観察し、以下の基準で評価した。
◎：非常に良好。○：良好。△：やや悪い。×：非常に悪い。
【００３４】
【表２】

【００３５】
（注）
＊表２中、ビスフェノール型エポキシ樹脂低分子量体液、フェノール型エポキシ樹脂低分子量体液、酢酸ビニル樹脂エタノール液、不飽和ポリエステル樹脂低分子量体液、ポリアミン型硬化剤液、脂肪族アミン型硬化剤液、過酸化物及び布製接着テープは、表１のものと同じである。
＊ポリエチレンパウダー：粒子径１０〜５０μｍ、鱗片状（住友精化（株））
＊タルクパウダー：粒子径１０〜５０μｍ、鱗片状（ソブエクレー（株））
＊ナイロンパウダー：粒子径１０〜５０μｍ、球状（東レ（株））
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、作業性や取り扱い性が良く、表面状態の良いコーティングを簡易に達成できる、発泡高分子成形体用のコーティング材料が得られる。本発明のコーティング材料を用いることにより、従来の問題点を改善できるばかりでなく、高生産性に繋がるものであり、特に鋳物用模型における本発明の価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例で用いた発泡ポリスチレン成形体の概略図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図である。また、寸法単位はｍｍである。

Claims (5)

1. 硬化剤により皮膜形成性を有するエポキシ樹脂を生成する化合物を含有する第１の組成物と、前記硬化剤を含有する第２の組成物とからなる、２剤型の発泡高分子成形体用コーティング材料であって、皮膜形成性を有するエポキシ樹脂を生成する化合物が、芳香族化合物から誘導される非水溶性エポキシ化合物、脂肪族低級（炭素数１〜５）多価アルコールのグリシジルエーテル類から誘導される水溶性エポキシ化合物から選ばれるエポキシ樹脂の低分子量体であり、第１の組成物が、該組成物１００重量部に対して、１〜３００重量部のフィラーを含有する、コーティング材料。
2. フィラーが、球状有機粉体、鱗片状有機粉体、球状無機粉体及び鱗片状無機粉体から選ばれる請求項１記載のコーティング材料。
3. フィラーが、球状又は鱗片状のポリエチレンである請求項２記載のコーティング材料。
4. 請求項１〜３の何れか１項記載のコーティング材料による塗布層が形成された、発泡高分子からなる鋳型用模型。
5. コーティング材料による塗布層上に離型剤を含有する層が形成されている請求項４記載の鋳型用模型。

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