JP4945150B2 - 自動車用ウレタン系塗膜の保護シート - Google Patents
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Description
本発明の自動車用ウレタン系塗膜の保護シートは、乾燥が不十分で溶剤が微量残存していたり、乾燥後の硬化が不十分なウレタン系塗料の塗膜にも適用できる保護シートであり、特に、バンパー等の塗装されたプラスチック製の部品の保護シートとして有用である。
しかしながら、車体や部品に塗布された塗膜を加熱硬化させる際、乾燥炉を通過した後も塗膜の硬化反応が充分に進行していない場合がある。
中でも、自動車の部品のひとつであるバンパーについては、軽量化するために、従来の金属製のものに替わって合成樹脂製のものが使用されてきており、この合成樹脂製のバンパーは外観の美麗化のために、通常、塗装されている。この合成樹脂製のバンパーについても、上記のような不都合を防ぐために保護シートの貼付が行われている。
しかしながら、合成樹脂製のバンパーに塗布された塗膜を加熱硬化させる際、樹脂の劣化や変形のような悪影響を与えないようにするため、硬化温度を高くすることができない。このため、塗装された樹脂製バンパーが乾燥炉を通過した後も塗膜においては、乾燥が不十分で溶剤が微量残存していたり、硬化反応が充分に進行していないことがある。
このような状態で塗膜に保護シートを貼付すると「段つき(保護シート貼付時、シートに発生した微小の皺や浮き上がりによる変形が塗膜に転写されて塗膜が変形する現象)」、「白ボケ(シートの粘着剤層との相性により、塗膜の組成に偏りが生じ、シートを剥離した際、塗膜が白く見える現象)」、「糊残り(シートを剥離した際、粘着剤層の一部が塗膜に移行する現象)」のような問題が生じる。
塗膜の保護シートとしては、ポリイソブチレン系の粘着剤の層を支持基材に設けたもの(例えば、特許文献1)、ブチルゴムまたはスチレン-エチレン・ブチレン共重合体-スチレンからなる粘着剤の層を支持基材に設けたもの(例えば、特許文献2)、ポリイソブチレン系の粘着剤に少量のアクリル系の粘着剤を混合した組成物の層を支持基材に設けたもの(例えば、特許文献3)、アクリル系の粘着剤に多官能のイソシアネート化合物を配合した組成物の層を支持基材に設けたもの(例えば、特許文献4)、エチレン-酢酸ビニル−グリシジルメタクリレート共重合体を支持基材に設けたもの(例えば、特許文献5)、およびエチレン−メタクリル酸共重合体の分子間を金属イオンで結合させたアイオノマーを主成分とする樹脂を光硬化させた粘着剤層を支持基材に設けたもの(例えば、特許文献6)等が提案されている。
また、水添ポリブタジエン骨格を有するウレタン(メタ)アクリレートおよび炭素数6以上のアルキル(メタ)アクリレートを含む樹脂組成物を活性エネルギー線架橋した粘着剤層を支持基材に設けたもの(例えば、特許文献7)が提案されている。
しかしながら、上記のような粘着剤層を有する自動車用ウレタン系塗膜の保護シートの性能はまだ充分ではない。
(1)基材シートに粘着剤層を設けてなる保護シートであって、前記粘着剤層を構成する粘着剤が側鎖に不飽和基を有する共重合体を活性エネルギー線照射により架橋した樹脂を含み、前記共重合体がブチル(メタ)アクリレート、2-エチルへキシル(メタ)アクリレート、およびイソオクチル(メタ)アクリレートから選ばれる少なくとも1種類を単量体成分として含んでいることを特徴とする自動車用ウレタン系塗膜の保護シート、
(2)前記共重合体がブチルアクリレートの共重合体である上記(1)に記載の保護シート、
(3)前記共重合体がn-ブチルアクリレート-メチルアクリレート共重合体である上記(1)に記載の保護シート、
(4)前記共重合体の重量平均分子量が20万〜200万である上記(1)〜(3)のいずれかに記載の保護シート、
(5)前記共重合体が水酸基またはカルボキシル基を有する重合性単量体に由来する構造単位を主鎖に有するものであり、前記不飽和基が不飽和基を有するモノイソシアネート化合物に由来する不飽和基である上記(1)〜(4)のいずれかに記載の保護シート、および
(6)樹脂製バンパー用保護シートである上記(1)〜(5)のいずれかに記載の保護シート
を提供する。
側鎖に不飽和基を有する共重合体は、たとえば、以下の手順で調製される。
まず、ブチル(メタ)アクリレート、2-エチルへキシル(メタ)アクリレート、およびイソオクチル(メタ)アクリレートから選ばれる少なくとも1種類とヒドロキシエチルアクリレートやアクリル酸のような活性水素を有する重合性単量体および必要に応じて活性水素を有していないその他の重合性単量体をラジカル共重合させることにより、主鎖に前記各重合性単量体に由来する骨格を有し、側鎖に活性水素を有する共重合体が得られる。
次いで、この共重合体中の側鎖の活性水素に(メタ)アクリロイル基を有するモノイソシアネート化合物のイソシアネート基を反応させることにより、側鎖に不飽和基[(メタ)アクリロイル基]を有する共重合体を得ることができ、この共重合体を活性エネルギー線照射して架橋することにより粘着剤とすることができる。
なお、ヒドロキシエチルアクリレートやアクリル酸のような活性水素を有する重合性単量体と(メタ)アクリロイル基を有するモノイソシアネート化合物を最初に反応させておいて、生成した両側に(メタ)アクリロイル基を有する化合物を重合性単量体として用いてラジカル共重合させる方法もある。ただし、この場合は、ラジカル共重合時にゲル化が生じないように片側の(メタ)アクリロイル基をマスキングしておく必要がある。
ブチル(メタ)アクリレートはn-またはイソブチル(メタ)アクリレートのどちらでも使用することができる。
ヒドロキシル基を有する重合性単量体としては、ヒドロキシメチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、ヒドロキシブチル(メタ)アクリレートのようなヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートが挙げられる。これらのヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートは2種類以上の混合物として使用しても良い。
上記のような活性水素を有する重合性単量体の中でも、入手のし易さ、ラジカル重合性などの観点から、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートが好ましく用いられる。
活性水素を有する重合性単量体の共重合比により、側鎖の不飽和基の含有量を調整することができる。
共重合比を0.1モル以上とすることにより、側鎖の不飽和基の含有量を0.1モル以上とすることができ、得られる共重合体において活性エネルギー線照射による凝集力(保持力)が発現し、共重合比を50モル以下とすることにより、側鎖の不飽和基の含有量を50モル以下とし、粘着性が過小になったり、粘着剤層の柔軟性が失われるのを防止する。
たとえば、トルエンやキシレンのような炭化水素系や酢酸エチルのようなエステル系の活性水素を有していない有機溶剤中に上記のような単量体を溶解してアゾビスイソブチロニトリル、アゾビスイソバレロニトリルや過酸化ベンゾイルのような重合開始剤を混合して還流状態で50〜90℃程度で、3〜20時間程度加熱して行うことにより、共重合体の有機溶剤溶液が得られる。
有機溶剤を使用せずに重合性単量体と重合開始剤だけで塊状重合を行っても良い。共重合体が有機溶剤溶液として得られた場合、そのまま(メタ)アクリロイル基を有するモノイソシアネート化合物と反応させてもよいし、一部または全量の有機溶剤を除去した後、新たにイソシアネート基に不活性な炭化水素系またはエステル系等の有機溶媒を加えて反応させても良い。
この反応は、水酸基またはカルボキシル基等とイソシアネート基との反応であり、ジブチル錫ジラウレートやジブチル錫ジエチルヘキソエートのような一般的なウレタン化反応触媒を用いて、通常10〜100℃、好ましくは、30〜90℃の温度範囲で、1〜10時間程度継続して行われる。
ウレタン化反応触媒の使用量は反応に供される原料の合計質量基準で、通常50〜1000ppm、好ましくは50〜500ppmであるが、本発明の保護シートを塗膜に貼付して剥離後の塗膜に及ぼす影響を軽減するという観点では、ウレタン化反応触媒の使用量は少ないほど好ましい。
紫外線照射させる場合の光重合開始剤としては、特に制限はなく、従来紫外線硬化型樹脂に慣用されているものの中から、任意のものを適宜選択して用いることができる。この光重合開始剤としては、例えばベンゾイン類、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類、α−ヒドロキシケトン類、α−アミノケトン類、α−ジケトン類、α−ジケトンジアルキルアセタール類、アントラキノン類、チオキサントン類、その他化合物などが挙げられる。
これらの光重合開始剤は、単独で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよい。また、その使用量は、側鎖に不飽和基を有する共重合体100質量部に対し、通常0.01〜30質量部、好ましくは0.05〜20質量部の範囲で選定される。
加熱または活性エネルギー線を照射して架橋することにより、適度な粘着力と再剥離性を有する自動車用ウレタン系塗膜の保護シートが得られる。
照射される電子線の線量は1〜70Mradが好ましく、2〜20Mradがさらに好ましい。1Mrad以上の線量で照射することにより粘着剤層や基材シートが劣化したり変色したりするのを防止し、架橋不足による粘着性が不十分になるのを防止することができる。70Mrad以下の線量で照射することにより、粘着剤層が劣化したり変色することによる凝集力の低下を防止し、基材シートが劣化したり収縮したりするのを防止することができる。
紫外線照射の場合の照射量としては、適宜選択されるが、光量は、100〜500mJ/cm2程度、照度は10〜500mW/cm2程度である。
加熱や活性エネルギー線の照射は酸素による反応阻害を防止するため、窒素雰囲気下で行うのが好ましい。
本発明の自動車用ウレタン系塗膜の保護シートを自動車の車体や部品の塗装面から剥離した際、粘着剤層の一部が塗膜に移行する「糊残り」現象を防ぐという観点から、粘着剤層と基材シートとの密着性を強化するため、基材シートを剥離シートに塗布された粘着剤層面と張り合わせる前または粘着剤を塗布する前の基材シートにコロナ放電処理およびまたはオゾン処理しておくことが好ましい。
剥離シートの厚さは使用する材料によって多少異なるが、通常は、10〜250μm、好ましくは、20〜200μmである。
保護シート用の基材シートとして、厚さ50μmの帯電防止剤入りのポリエチレンフィルム[ジェイフィルム(株)製、商品名:PEワダトウメイ50ASカイ4]を使用し、剥離シートとして、シリコーン樹脂コーティングした厚さ38μmのポリエチレンテレフタレートフィルム[リンテック(株)製、SP-PET3801]を使用した。粘着剤層を形成させるための共重合体の溶液は以下のように調製した。
前記のようなラジカル重合法で調製されたブチルアクリレート(BA)とヒドロキシエチルアクリレート(HEA)との共重合体(BA/HEAモル比=100/5、重量平均分子量60万)100質量部を150質量部のトルエンに溶解した。次いで、0.5質量部の2−メタクリロイルオキシエチルイソシアネートおよび触媒として0.01質量部のジブチル錫ジラウレートを加えて50℃に加熱して7時間反応させることにより、側鎖にアクリロイル基を有する共重合体のトルエン溶液を調製した。
この溶液100質量部に光重合開始剤としてイルガキュア184[チバ・スペシャリティ−・ケミカルズ(株)製のアセトフェノン系化合物]を3.5質量部添加後、酢酸エチルを加えて固形分濃度が30質量%になるように希釈した。
上記剥離シートのシリコーン樹脂コーティング面に上記固形分濃度が30質量%の溶液を乾燥後の厚さが20μmになるようにナイフコート法を用いて塗布し、100℃で1分間乾燥させた後、剥離シート上に粘着剤層となる層を形成させ、それを上記基材シートと貼り合わせた。次いで、高圧水銀ランプを用いて剥離シート側より紫外線を照射して自動車用ウレタン系塗膜保護シートを作製した。照射量は200mJ/cm2(365nm)であった。
保護シート用の基材シートとして、厚さ50μmの帯電防止剤入りのポリエチレンフィルム[ジェイフィルム(株)製、商品名:PEワダトウメイ50ASカイ4]を使用し、剥離シートとして、シリコーン樹脂コーティングした厚さ38μmのポリエチレンテレフタレートフィルム[リンテック(株)製、SP-PET3801]を使用した。
粘着剤として、重量平均分子量60万のブチルアクリレート-アクリル酸共重合体(ブチルアクリレート/アクリル酸モル比=100/10)を酢酸エチルで30質量%に希釈したアクリル系粘着剤100質量部、架橋剤として、1,3-ビス(N,N-ジグリシジルアミノメチル)シクロヘキサンの5質量%酢酸エチル溶液5質量部を混合した溶液を使用した。
この溶液を乾燥後の厚さが20μmになるようにナイフコート法により上記剥離シートのシリコーン樹脂コーティング面に塗布し、100℃で1分間乾燥させた後、上記基材シートと貼り合わせて比較用の保護シートを作製した。
粘着剤として、粘度平均分子量80万のポリイソブチレンからなるゴム系粘着剤をトルエンで30質量%に希釈した溶液を使用し、架橋剤を使用しなかった以外は比較例1と同様にして比較用の保護シートを作製した。
電着プライマーおよび中塗り塗料を塗装したポリオレフィン系熱可塑性エラストマーの板に自動車用2液型ポリウレタン系上塗り塗料[ロックペイント(株)製、ロックマルチトップクリヤーSF150−5150の100質量部とロックマルチトップクリヤーS硬化剤標準150−5120の50質量部を混合したもの]を約1μmの厚さになるように吹き付け、60℃で10分間乾燥させ、室温で30分放置した後、塗膜に実施例および比較例で得られた各保護シートをテープ状に裁断して貼付した。塗装面に貼付したテープ状のシートを室温で24時間放置した後に剥離した時の塗膜の状態を目視で観察して各特性を以下の基準で評価した。
(1)しわ部の段つき
○:段差が確認できない。
△:段差が確認でき、段つきの高低差が0.3〜1μmである。
×:段差が確認でき、段つきの高低差が1μm以上である。
(2)シート貼付部と非貼付部との境界
○:境界を確認できない。
△:わずかに境界を確認できる。
×:明確に境界を確認できる。
(3)糊接触面の白ボケ
○:白ボケを確認できない。
△:白ボケを確認できるが、屋外に1週間放置すると確認できなくなる。
×:白ボケを確認でき、屋外に1週間放置後も確認できる。
(4)糊残り
○:塗装面に糊残りを確認できない。
△:塗装面にわずかに糊残りを確認できる。
×:塗装面での糊残りが著しい。
Claims (6)
- 基材シートに粘着剤層を設けてなる保護シートであって、前記粘着剤層を構成する粘着剤が側鎖に不飽和基を有する共重合体を活性エネルギー線照射により架橋した樹脂を含み、前記共重合体がブチル(メタ)アクリレート、2-エチルへキシル(メタ)アクリレート、およびイソオクチル(メタ)アクリレートから選ばれる少なくとも1種類を単量体成分として含んでいることを特徴とする自動車用ウレタン系塗膜の保護シート。
- 前記共重合体がブチルアクリレートの共重合体である請求項1に記載の保護シート。
- 前記共重合体がn-ブチルアクリレート-メチルアクリレート共重合体である請求項1に記載の保護シート。
- 前記共重合体の重量平均分子量が20万〜200万である請求項1〜3のいずれかに記載の保護シート。
- 前記共重合体が水酸基またはカルボキシル基を有する重合性単量体に由来する構造単位を主鎖に有するものであり、前記不飽和基が不飽和基を有するモノイソシアネート化合物に由来する不飽和基である請求項1〜4のいずれかに記載の保護シート。
- 樹脂製バンパー用保護シートである請求項1〜5のいずれかに記載の保護シート。
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