JP4965985B2

JP4965985B2 - 熱硬化型塗料組成物および塗装方法

Info

Publication number: JP4965985B2
Application number: JP2006330849A
Authority: JP
Inventors: りか滝川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-12-07
Filing date: 2006-12-07
Publication date: 2012-07-04
Anticipated expiration: 2026-12-07
Also published as: JP2008143982A

Description

本発明は、優れた塗膜を形成する熱硬化型塗料組成物および塗装方法に関する。

従来の塗装物の金属部分の塗装方法は、前処理実施後に防錆顔料を含有するエポキシ樹脂系、エポキシ樹脂およびメラミン樹脂などから構成される防錆力のある熱硬化型の下塗り塗料で塗膜を形成していた。塗膜形成後、例えば１２０℃以上で加熱硬化を行っていた。その後、必要に応じて下塗り塗料と相性のよい同系の中塗り塗料や凸凹を平滑にするためのスプレーパテで塗膜を形成し、１２０℃以上で加熱硬化を行っていた。さらに、美観が得られる熱硬化型メラミン樹脂系エナメル上塗り塗料で塗膜を形成し、１２０℃以上で加熱硬化を行っていた。

一方、これらのことを踏まえ、防錆力を備えるとともに、凸凹の修正機能および美観の機能を備えた一回の塗装で厚い塗膜を形成することのできるアルキド樹脂系の熱硬化型塗料が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１４３３５９号公報（第２〜４ページ、図１）

上記の従来の熱硬化型塗料においては、次のような問題がある。

塗装物の金属部分の塗装は、防錆に重点をおいた下塗り塗料、美観に重点をおいた上塗り塗料の別々の塗料を用意しなければならなかった。更に、場合によっては防錆性も有しながら上塗りの美観を持たせるための下地としての中塗り塗料やスプレーパテを塗装しなければならなかった。また、一回の塗装で８０μｍ以上の塗装を実施すると、加熱硬化中に溶剤分が沸騰してわき（ピンホール）が発生する塗膜欠陥が生じ、だれを生じる可能性がある。

一方、一回の塗装で防錆力や美観の機能などを備えた塗料が提案されているが、限られた樹脂系であり、素材確保やコストなどの点から、同様の効果を発揮する他の樹脂系からなる熱硬化型塗料が望まれていた。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、凹凸を充填する機能、防錆力および美観の機能を備え、厚い塗膜を形成できる熱硬化型塗料組成物および塗装方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の熱硬化型塗料組成物は、アクリル樹脂ワニス３０〜４５重量％、メラミン樹脂ワニス１０〜２０重量％、エポキシ樹脂ワニス５〜１５重量％、二酸化珪素、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、ベントナイトおよびモノカルボン酸アミド系有機物を含有することを特徴とする。

本発明によれば、防錆力を重視する下塗り機能、凸凹の修正機能および中塗り機能、美観を重視する上塗り機能を備え、厚い塗膜を形成することができる熱硬化型塗料で塗装を行うので、工数、作業時間を削減し、作業性を向上させることができる。

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に係る熱硬化型塗料を図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る熱硬化型塗料を塗布した塗装物を示す断面図である。

図１に示すように、酸洗鋼板やＳＰＣＣ材といった塗装物の金属材料１面に対して、塗装に適した表面状態にするため、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前処理を実施する。その後、例えばスプレー塗りで熱硬化型塗料の熱硬化型塗膜２を１０〜２５０μｍの厚さで形成し、１５０〜１９０℃で１０〜６０分加熱硬化させる。熱硬化型塗料は、アクリル樹脂ワニスを主成分とする熱硬化型塗料である。熱硬化型塗料の成分を表１に示す。

熱硬化型塗料は、二酸化珪素を添加することにより、美観、耐久性能を損なわずに防錆性能を向上させることができる。

また、エポキシ樹脂ワニスにより、より優れた付着性および高防食性を得ることができる。しかしながら、１５重量％超過すると、特に屋外での紫外線、熱などにより、塗膜劣化現象である褪色、チョーキングを生じ易くなる。５重量％未満では、付着性や防食性に充分な効果を発揮しなくなるので、適正な添加を行うことが必要である。

硫酸バリウムと炭酸カルシウムはいずれも３〜６重量％添加しており、その配合比は、硫酸バリウム：炭酸カルシウム＝２：１〜１：２（重量比）にすることにより、一回の塗装で５０μｍ以上の厚さの熱硬化型塗膜２を得ることができる。その中でもほぼ１：１（重量比）にすることにより、最も安定した品質を得ることができる。

更にベントナイトとモノカルボン酸アミド系有機物の配合比を２：１〜１：２（重量比）にすることにより、一回の塗装で１５０μｍ以上の厚さの熱硬化型塗膜２を得ることができる。その中でもほぼ１：１（重量比）にすることにより、最も安定した品質を得ることができる。

なお、有機溶剤シンナーで塗料粘度を３５〜６５秒に調整し、スプレー塗装を実施することで更にだれが生じ難くなり、厚い膜厚を形成することができ、わき（ピンホール）などの塗装欠陥を生じ難くすることができる。

一般的に、熱硬化型塗料は、必要な種々の機能を有するため、基本材料の選定と配合のバランスが重要である。１０μｍという薄い塗膜から２５０μｍという厚い塗膜に対して、熱硬化条件を一定の１５０〜１９０℃で１０〜６０分としても安定した品質が保たれるのは、各樹脂の配合バランスに起因したものである。特に、アクリル樹脂ワニスが４５重量％超過では可撓性（耐衝撃性）に悪影響を与え、また、３０重量％未満では、軟化し、耐食性に悪影響を及ぼす。アクリル樹脂ワニスが３０〜４５重量％、メラミン樹脂ワニスが１２〜１７重量％のときに最も安定した品質が得られる。

表１に示す熱硬化型塗料による熱硬化型塗膜２について、以下のような試験を行った。

１．初期物性試験
（１）硬度：ＪＩＳＫ５６００鉛筆引っかき試験
（２）付着力：ＡＳＴＭ３３５９（碁盤目またはクロスカット＋粘着テープ試験）５０μｍ以下（Ｂ法）、５０〜１２５μｍ（Ｂ法）、１２５μｍ以上（Ａ法）
２．耐久性試験
２−１塩水噴霧試験：ＪＩＳＺ２３７１塩水噴霧試験１０００時間実施後の外観判定および２次物性試験
（ａ）外観
（１）硬度：ＪＩＳＫ５６００鉛筆引っかき試験
（２）付着力：ＡＳＴＭ３３５９（碁盤目またはクロスカット＋粘着テープ試験）５０μｍ以下（Ｂ法）、５０〜１２５μｍ（Ｂ法）、１２５μｍ以上（Ａ法）
２−２耐湿試験：ＪＩＳＫ５６００耐湿試験（結露発生５０℃、９８％ＲＨ）１０００時間実施後の外観判定および２次物性試験
（ａ）外観
（１）硬度：ＪＩＳＫ５６００鉛筆引っかき試験
（２）付着力：ＡＳＴＭ３３５９（碁盤目またはクロスカット＋粘着テープ試験）５０μｍ以下（Ｂ法）、５０〜１２５μｍ（Ｂ法）、１２５μｍ以上（Ａ法）
２−３亜硫酸ガス試験：２０ｐｐｍ、４０℃、９０％ＲＨ、１０００時間実施後の外観判定および２次物性試験
（ａ）外観
（１）硬度：ＪＩＳＫ５６００鉛筆引っかき試験
（２）付着力：ＡＳＴＭ３３５９（碁盤目またはクロスカット＋粘着テープ試験）５０μｍ以下（Ｂ法）、５０〜１２５μｍ（Ｂ法）、１２５μｍ以上（Ａ法）
２−４塩素ガス試験：１ｐｐｍ、４０℃、９０％ＲＨ、１０００時間実施後の外観判定および２次物性試験
（ａ）外観
（１）硬度：ＪＩＳＫ５６００鉛筆引っかき試験
（２）付着力：ＡＳＴＭ３３５９（碁盤目またはクロスカット＋粘着テープ試験）５０μｍ以下（Ｂ法）、５０〜１２５μｍ（Ｂ法）、１２５μｍ以上（Ａ法）
２−５耐候性試験：ＪＩＳＫ５６００促進耐候性試験（サンシャインカーボンアーク灯式）５００時間実施後の外観判定、初期状態に対する色差ΔＥ、光沢度保持率、および２次物性試験
（ａ）外観
（１）硬度：ＪＩＳＫ５６００鉛筆引っかき試験
（２）付着力：ＡＳＴＭ３３５９（碁盤目またはクロスカット＋粘着テープ試験）５０μｍ以下（Ｂ法）、５０〜１２５μｍ（Ｂ法）、１２５μｍ以上（Ａ法）

これらの試験結果を表２に示す。

表２からこの熱硬化型塗料で、優れた防錆力および美観の両方の機能を有する高品質な熱硬化型塗膜２が得られることが分かる。

なお、熱硬化型塗料の塗装は、配電盤、制御盤に適用される金属材料である鋼板やＳＰＣＣ材に適用することができるし、車両など交通機器を構成する鋼板、ＳＰＣＣ材、アルミ材などにも適用できる。

上記実施例１の熱硬化型塗料によれば、防錆力および美観の両方の機能を有し、付着力、平滑性（凸凹修正機能）、厚膜機能といった中塗りおよびスプレーパテ機能も有するので、一回の塗装で下塗り兼中塗り（兼スプレーパテ）兼上塗りの塗装が可能であり、耐久性に優れ、安定した品質の熱硬化型塗膜２を得ることができ、工数、作業時間を削減し、作業性を向上させることができる。

次に、本発明の実施例２に係る熱硬化型塗料を図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施例２に係る熱硬化型塗料を塗布した塗装物を示す断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、熱硬化型塗膜に常温硬化型塗膜を形成するである。図２において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図２に示すように、熱硬化型塗膜２を形成した後に、常温硬化型のウレタン樹脂塗料で厚さ２０〜６０μｍの常温硬化型塗膜３を形成している。ウレタン樹脂塗料の成分を表２に示す。

熱硬化型塗膜２に常温硬化型塗膜３を形成したものについて、実施例１と同様の試験を行った。ただし、耐久試験においては、いずれの試験項目も５００時間長く実施した。

これらの試験結果を表４に示す。いずれも良好な結果であった。

上記実施例２の熱硬化型塗料によれば、実施例１による効果のほかに、熱硬化型塗膜２に常温硬化型塗膜３を形成することができるので、美観を重視した上塗り塗装ができ、塗装表面の凸凹が極めて少なくきれいな仕上がり面を得ることができる。

次に、本発明の実施例３に係る熱硬化型塗料を図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例３に係る熱硬化型塗料を塗布した塗装物を示す断面図である。なお、この実施例３が実施例１と異なる点は、熱硬化型塗膜に付着向上バインダーを塗布後、常温硬化型塗膜を形成するである。図３において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図３に示すように、熱硬化型塗膜２を形成した後に、常温硬化型の付着向上バインダー塗料により厚さ１０〜３０μｍの付着向上バインダー塗膜４を形成し、更に常温硬化型のハイソリッドラッカー塗料もしくはアクリルラッカー塗料で厚さ１５〜５０μｍの常温硬化型塗膜５を形成している。付着向上バインダー塗料、ハイソリッドラッカー塗料およびアクリルラッカー塗料の成分を表５、６、７に示す。

熱硬化型塗膜２に付着向上バインダー塗膜４と常温硬化型塗膜５を形成したものについて、実施例１と同様の試験を行った。ただし、耐久試験においては、いずれの試験項目も５００時間長く実施した。これらの試験結果は、実施例２の表４に示したものと同様であり、いずれも良好な結果であった。

上記実施例３の熱硬化型塗料によれば、実施例１による効果のほかに、付着向上バインダー塗膜４を介して常温硬化型塗膜５を形成することができるので、塗装表面の凸凹が極めて少なくきれいな仕上がり面を得ることができる。

本発明の実施例１に係る熱硬化型塗料を塗布した塗装物を示す断面図。本発明の実施例２に係る熱硬化型塗料を塗布した塗装物を示す断面図。本発明の実施例３に係る熱硬化型塗料を塗布した塗装物を示す断面図。

符号の説明

１金属材料
２熱硬化型塗膜
３、５常温硬化型塗膜
４付着向上バインダー塗膜

Claims

アクリル樹脂ワニス３０〜４５重量％、メラミン樹脂ワニス１０〜２０重量％、エポキシ樹脂ワニス５〜１５重量％、二酸化珪素、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、ベントナイトおよびモノカルボン酸アミド系有機物を含有することを特徴とする熱硬化型塗料組成物。
アクリル樹脂ワニス３０〜４５重量％、メラミン樹脂ワニス１０〜２０重量％、エポキシ樹脂ワニス５〜１５重量％、二酸化珪素０．５〜１．５重量％、硫酸バリウム３〜６重量％、炭酸カルシウム３〜６重量％、ベントナイト１〜２重量％、モノカルボン酸アミド系有機物１〜２重量％、着色顔料、添加剤および溶剤を含有することを特徴とする熱硬化型塗料組成物。
前記硫酸バリウムと前記炭酸カルシウムとの配合比を２：１〜１：２とすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の熱硬化型塗料組成物。
前記硫酸バリウムと前記炭酸カルシウムとの配合比を１：１とすることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の熱硬化型塗料組成物。
前記ベントナイトと前記モノカルボン酸アミド系有機物との配合比を２：１〜１：２とすることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の熱硬化型塗料組成物。
前記ベントナイトと前記モノカルボン酸アミド系有機物との配合比を１：１とすることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の熱硬化型塗料組成物。
アクリル樹脂ワニス３０〜４５重量％、メラミン樹脂ワニス１０〜２０重量％、エポキシ樹脂ワニス５〜１５重量％、二酸化珪素、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、ベントナイトおよびモノカルボン酸アミド系有機物を含有する熱硬化型塗料により熱硬化型塗膜を形成した後に、
変性ポリオール樹脂ワニスを含有するウレタン樹脂塗料による常温硬化型塗膜を形成することを特徴とする塗装方法。