JP5139729B2 - 自動車用水系中塗り塗料 - Google Patents
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Description
1.中塗り塗装(溶剤型塗料)→予備乾燥工程→ベース塗装(溶剤型塗料)→予備乾燥工程→上塗り塗装(溶剤型塗料)→焼付け工程
2.中塗り塗装(溶剤型塗料)→焼付け工程→ベース塗装(水系型塗料)→予備乾燥工程→上塗り塗装(溶剤型塗料)→焼付け工程
3.中塗り塗装(水系型塗料)→焼付け工程→ベース塗装(水系型塗料)→予備乾燥工程→上塗り塗装(溶剤型塗料)→焼付け工程
などが提案されている。
円形度=円相当径から求めた円の周囲長/粒子投影の周囲長
粒子Cの下記式(1)で示される圧縮強度が、0.01〜50MPaの範囲であり、下記式(2)で示される回復率が60〜100%の範囲であること;
圧縮強度(MPa)=2.8×粒子径に対して10%変形した時の荷重(N)/{π×粒子径(mm)×粒子径(mm)} :(1)
回復率(%)=L2/L1×100 :(2)
[但し、L1:粒子に50mNの圧力をかけ、変位した距離、L2:圧力を解放した時に変位した距離]
粒子Cの熱軟化点温度が、200℃以上であることが好ましい。
本発明で使用する粒子Cおいては、粒子Aを被覆している前記粒子Bが、溶媒に対して溶媒和されている部分と非溶媒和部分とから構成されており、非溶媒和部分の粒子径が0.01μm〜1.0μmであること、前記粒子Bが、油脂変性ポリオールとポリイソシアネートとポリアミンとの反応で得られる粒子であって、非溶媒和部分がウレア結合の水素結合からなっていることが好ましく、また、前記粒子Cは、その粒子径が0.5〜100μmの範囲であることが好ましい。
(1)ポリエーテルポリオール、例えば、アルキレンオキシド(エチレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシドなど)および/または、複素環式エーテル(テトラヒドロフランなど)を重合または共重合して得られるものが例示され、具体的にはポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール−ポリテトラメチレングリコール(ブロックまたはランダム)、ポリテトラメチレンエーテルグリコールおよびポリヘキサメチレングリコールのジオールおよび/または3官能以上の水酸基を有するポリエーテルポリオールなど、
(4)ポリカーボネートポリオール、例えば、ポリヘキサメチレンカーボネートジオールなどのジオールおよび/または3官能以上の水酸基を有するポリカーボネートポリオールなど、
(6)水素添加ダイマーポリオール、ヒマシポリオールなどのジオールおよび/または3官能以上の水酸基を有する水素添加ダイマーポリオールなど、
(7)ポリメタクリレートポリオール、例えば、α,ω−ポリメチルメタクリレートジオールおよびα,ω−ポリブチルメタクリレートジオールなど、および3官能以上の水酸基を有するアクリル系ポリオールが挙げられる。
(ポリウレアコロイド溶液の作成)
[合成例1]
水酸基価119.5の2官能の油脂変性ポリオール(伊藤製油(株)製 URIC Y−202)100部とn−オクタン100部とを撹拌機付き合成釜に仕込み上記ポリオールを溶解した。撹拌しながら温度を50℃に制御し、NCO/OH=2になるように予め用意したイソホロンジイソシアネート47.3部を1時間かけて徐々に添加し、この条件で3時間反応を続け、さらに80℃、3時間の反応を行い合成した。次にn−オクタンで濃度50%に調整し、NCO基を3.0%含有するプレポリマー溶液(PP−1)を得た。この物の分子量は1,383である。
水酸基価119.5の2官能の油脂変性ポリオール(伊藤製油(株)製 URIC Y−202)100部とn−オクタン100部とを撹拌機付き合成釜に仕込み上記ポリオールを溶解した。撹拌しながら温度を50℃に制御し、NCO/OH=1.1になるように予め用意したイソホロンジイソシアネート26.0部を1時間掛けて徐々に添加し、この条件で3時間反応を続け、さらに80℃、4時間の反応を行い合成した。次にn−オクタンで濃度50%に調整し、NCO基を0.36%含有するプレポリマー溶液(PP−2)を得た。この物の分子量は11,834である。
[合成例3]
平均分子量1,000のポリブチレンアジペート20部を60℃で溶解し、さらに下記の構造式で示されるヘキサメチレンジイソシアネートのイソシアヌレートポリイソシアネート(旭化成工業(株)製 デュラネートTPA−100、NCO%=23.1)7.3部を添加し均一に混合した。この物を予め1リットルのステンレス容器に準備した合成例1のポリウレアコロイド溶液(C−1)5.0部とn−オクタン25部の混合液の中に徐々に加え、ホモジナイザーで15分間乳化した。この乳化液は分散質の平均分散粒子径が5μmで分離もなく安定な乳化液であった。
500ミリリットルのセパラブルフラスコに、ポリウレアコロイド溶液(C−2)4部とイソオクタン150部とを仕込み混合した。次にこの液をホモミキサーで混合しながら予め50℃に加温した平均分子量785の3官能のポリラクトンポリオール100部を徐々に添加して乳化させた。さらに下記の構造式で示されるヘキサメチレンジイソシアネートアダクトポリイソシアネート(旭化成工業(株)製 デュラネート24A−100、NC0%=23.5)68.3部を徐々に添加した。
撹拌機および還流冷却器を具備した1,000ミリリットルのセパラブルフラスコに、メチルメタクリレート50部、エチルアクリレート35部、プロピレングリコールジアクリレート5部、エチレングリコールジメタクリレート10部およびベンゾイルパーオキサイド0.3部を仕込み、さらに、ポリビニルアルコール(GH−17、日本合成化学工業社製)の5質量%水溶液30部およびイオン交換水250部を添加し、ホモミキサーにて4,000〜6,000rpmで10分間分散処理し分散液(1)を調製した。さらに分散液(1)を、窒素雰囲気下で撹拌しながら80℃、5時間ラジカル重合した。得られたアクリレート系粒子分散液を脱水、洗浄、乾燥後、解砕、篩いを掛けアクリル微粒子(1)を得た。このものは平均粒子径が10μmの真球状の白色粉末状であった。
[合成例6]
攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素吹き込み管およびマンホールを備えた反応容器を窒素ガスで置換した後、脱イオン水300部仕込み80℃にセットした。次にマンホールより、窒素雰囲気下で以下のモノマー乳化液を3時間かけて滴下した。モノマー乳化液は、アクリル酸ブチル195部、2−ヒドロキシエチルアクリレート50部、スチレン150部およびアクリル酸5部を30%ニューコール707SF(界面活性剤、日本乳化剤(株)製)20.0部、10%ペルオキソ二硫酸アンモニウム19.0部、および水380部に予め乳化したものである。
[合成例7]
攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素吹き込み管およびマンホールを備えた反応容器を窒素ガスで置換した後、無水フタル酸22.6部、アジピン酸22.6部、トリメチロールプロパン20.4部、1,4−シクロヘキサンジメタノール16.3部およびネオペンチルグリコール12.3部を仕込み230℃まで昇温を行った。反応は200℃到達時点より3時間行った。180℃まで冷却後、無水トリメリット酸4.9部を添加して反応させ、ジメチルエタノールアミンで中和後水に溶解させた。得られた活性水素を含有するエステル系樹脂液はpH7.5、固形分40.0%、酸価36mgKOH/g、水酸基価140mgKOH/gの水溶液の状態であった、これをエステル系樹脂No.1とする。
[合成例8]
攪拌機、還流冷却管、温度計、窒素吹き込み管およびマンホールを備えた反応容器を窒素ガスで置換した後、親水基含有化合物成分としてジメチロールプロピオン酸10.72部、高分子ジオール成分として数平均分子量1000のポリヘキサメチレンカーボネートジオール100.0部、鎖伸長剤(短鎖ジオール成分)として1,3−ブチレングリコール1.80部およびアセトン108.6部を加えた。
[実施例1]
合成例8で得られたウレタン樹脂(ウレタン樹脂NO.1)とイミノ基含有メラミン架橋剤であるサイメル211(日本サイテックインダストリーズ(株)製)が8対2(メラミン)となるような固形分比率で調整した後に、二酸化チタン分散顔料ペーストであるマスターファインカラー5765(大日精化工業(株)製)を塗料固形分中の顔料の比率(PWC)が50%となる量と、粒子C(1)が塗料固形分中の粒子の比率が3%となるように配合した。さらにウレタン会合型増粘剤、イオン交換水を用いて粘度調整を行い、フォードカップNO.4にて40秒(20℃)、固形分47%の中塗り塗料を配合した。
合成例6で得られたアクリル樹脂NO.1とイミノ基含有メラミン架橋剤であるサイメル211(日本サイテックインダストリーズ(株)製)が8対2(メラミン)となるような固形分比率で調整した後に、二酸化チタン分散顔料ペーストであるマスターファインカラー5765(大日精化工業(株)製)を塗料固形分中の顔料の比率(PWC)が50%となる量と、粒子C(2)が塗料固形分中の粒子の比率が2%となるように配合した。さらにウレタン会合型増粘剤、イオン交換水を用いて粘度調整を行い、フォードカップNO.4にて40秒(20℃)、固形分47%の中塗り塗料を配合した。
合成例7で得られたエステル樹脂NO.1とイミノ基含有メラミン架橋剤であるサイメル211(日本サイテックインダストリーズ(株)製)が8対2(メラミン)となるような固形分比率で調整した後に、二酸化チタン分散顔料ペーストであるマスターファインカラー5765(大日精化工業(株)製)を塗料固形分中の顔料の比率(PWC)が50%となる量と、粒子C(2)が塗料固形分中の粒子の比率が3%となるように配合した。さらにウレタン会合型増粘剤、イオン交換水を用いて粘度調整を行い、フォードカップNO.4にて40秒(20℃)、固形分47%の中塗り塗料を配合した。
合成例6で得られたアクリル樹脂NO.1とイミノ基含有メラミン架橋剤であるサイメル211(日本サイテックインダストリーズ(株)製)が8対2(メラミン)となるような固形分比率で調整した後に、二酸化チタン分散顔料ペーストであるマスターファインカラー5765(大日精化工業(株)製)を塗料固形分中の顔料の比率(PWC)が50%となるように配合した。さらにウレタン会合型増粘剤、イオン交換水を用いて粘度調整を行い、フォードカップNO.4にて40秒(20℃)、固形分47%の中塗り塗料を配合した。
合成例6で得られたアクリル樹脂NO.1とイミノ基含有メラミン架橋剤であるサイメル211(日本サイテックインダストリーズ(株)製)が8対2(メラミン)となるような固形分比率で調整した後に、二酸化チタン分散顔料ペーストであるマスターファインカラー5765(大日精化工業(株)製)を塗料固形分中の顔料の比率(PWC)が50%となる量と、アクリル微粒子(1)が塗料固形分中の粒子の比率が3%となるように配合した。さらにウレタン会合型増粘剤、イオン交換水を用いて粘度調整を行い、フォードカップNO.4にて40秒(20℃)、固形分47%の中塗り塗料を配合した。
前記の実施例および比較例の中塗り塗料より得られた中塗り塗膜、および本発明の中塗り層を含む自動車用複合塗膜の性能を以下の項目について試験し、表1、2の結果を得た。
市販のカチオン電着塗装板上に中塗り塗料をエアースプレーにて30μmの乾燥膜厚となるように塗装し、予備乾燥(80℃、1分)後、140℃、30分焼付けを行い中塗り塗膜の評価をした。
実施例および比較例の中塗り塗料を前記の条件で塗装乾燥し、中塗り塗膜を得た。得られた中塗り塗膜を目視にて塗膜外観を評価した。
評価基準;
○=下地隠蔽性良好、滑らかな美塗膜表面であり、ブツ、ハジキ、粘着性がない。
×=下地隠蔽性不良、美塗膜表面でなく、ブツ、ハジキ、粘着性がある。
同様に、実施例および比較例の中塗り塗料を前記条件で塗装乾燥し、得られた中塗り塗膜の耐水性試験(煮沸状態で1時間浸漬)を行い、外観変化および密着性を確認した。
・耐水試験(外観)
評価基準;
○=白化、ブリスターなど、塗膜の状態変化が認められない。
△=一部、白化、ブリスターが確認できる。
×=白化、ブリスターが確認できる。
・耐水試験(密着)
碁盤目試験(セロハンテープ剥離クロスカット法)にて
○=剥がれが発生しない。
△=一部、剥がれが発生する。
×=剥がれが発生する。
市販のカチオン電着塗装板上に中塗り塗料をエアースプレーにて30μmの乾燥膜厚となるように塗装し、予備乾燥(80℃、1分)を行い、さらに後記のベース塗料をエアースプレーにて20μmの乾燥塗膜となる膜厚で塗後し予備乾燥(80℃、1分)し、さらに後記の上塗り塗料をスプレーにて40μmの乾燥塗膜となるよう塗装し140℃、30分焼付け工程を経て総合積層塗膜を得た。得られた総合積層塗膜の中塗り形成層についての評価をした。
合成例5で得られたアクリル樹脂NO.1とイミノ基含有メラミン架橋剤であるサイメル211(日本サイテックインダストリーズ(株)製)を固形分比8対2の比率で混合したものに、塗料固形分中の顔料の比率(PWC)が10%となるように水性用アルミ顔料(NV=65%)を配合し、ウレタン会合型増粘剤、イオン交換水を用いて粘度調整を行い、フォードカップNO.4にて50秒(20℃)、固形分23%の水性メタリックベース塗料を作成した。
水酸基を含有するアクリル樹脂であるJDX−H2000(ジョンソンポリマー(株)製)、JDX−H2012(ジョンソンポリマー(株)製)の質量比(1:1)の混合物とイミノ基含有メラミン架橋剤であるサイメル 211(日本サイテックインダストリーズ(株)製)と固形分比(アクリル対メラミン)7対3の比率で混合し、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテートおよびキシレンの質量比(1:1)のシンナーにて希釈を行い、フォードカップNO.4にて30秒(20℃)、固形分60%のクリヤー塗料を作成した。
前記条件にて積層塗料塗膜形成後、耐候性試験を行い、キセノンウェザオメーターにて耐候促進試験を行い、塗膜の外観変化を確認した。
耐候性試験条件;キセノンウェザオメーターの照射条件は、照度(50〜150w/m2、300〜400nm)、ブラックパネル温度90℃、照射時間8週間(2000kj)。
耐光性試験(外観)評価基準;
○=変色、チョーキング、ワレ・ヒビなどがない。
×=変色、チョーキング、ワレ・ヒビなどがある。
積層塗膜塗膜作成後、飛石試験機(スガ試験機(株)製、JA−400LA)を使用し、−20℃条件下にて7号花崗岩砕石100g、35cm距離、3.0kgf/cm2の空気圧、塗膜への進入角45℃で試験を行った。試験後の塗膜をセロハンテープ剥離試験を行い、塗膜の剥がれ、破壊場所を特定した。
耐チッピング試験評価基準:
○=中塗り層に起因した剥がれ、塗膜破壊が発生しない。
×=中塗り層に起因した剥がれ、塗膜破壊が発生した。
熱機械分析(TMA)測定により、積層塗膜の熱挙動(軟化温度)を確認した。
1.粒径のコントロールされたポリウレタンゲル粒子Cを含む自動車用水系中塗り塗料の提供が可能である。
2.得られたポリウレタンゲル粒子Cは真球状(円形度が0.9〜1.0)であり、該ポリウレタンゲル粒子Cの表面にはポリウレアコロイド溶液から析出したポリウレアコロイド粒子Bが均一に付着または被覆されているため、該粒子Cは極めて流動性に優れ、取り扱いが容易であり、自動車用水系中塗り塗料として種々の応用が可能である。
3.以上の効果から、本発明のポリウレタンゲル粒子Cを含む塗料は、耐チッピング性能、下地(電着層)との密着性や下地隠蔽性(面平滑性)、耐黄変性および耐候性などの諸物性や自動車用中塗り層形成塗料としての塗装適性が優れることに加え、自動車塗装の際に使用する有機溶剤などの揮発性有機溶剤(VOC)の排出削減や焼付け工程低減によるCO2排出削減を考慮した環境対応型の自動車用水系中塗り塗料として有益である。
2:非溶媒和部分のウレアドメイン
3:ポリウレタンゲル粒子A
4:ポリウレアコロイド粒子B
Claims (7)
- 少なくともいずれか一方が3官能以上である、ポリイソシアネートと、分子内に活性水素含有基を有する化合物とを共重合してなる三次元架橋したポリウレタンゲル粒子(粒子A)と、該粒子Aの表面を被覆している、ポリウレアコロイド非水溶媒溶液から析出したポリウレアコロイド粒子(粒子B)とからなるポリウレタンゲル粒子(粒子C)を含有してなることを特徴とする自動車用水系中塗り塗料。
- 粒子Bが、油脂変性ポリオールとポリイソシアネートとポリアミンとの反応で得られるポリウレアコロイド粒子であって、非溶媒和部分がウレア結合の水素結合からなっている請求項1に記載の自動車用水系中塗り塗料。
- 粒子Cの下記式で示される円形度が、0.9〜1.0の範囲である請求項1に記載の自動車用水系中塗り塗料。
円形度=円相当径から求めた円の周囲長/粒子投影の周囲長 - 粒子Cの下記式(1)で示される圧縮強度が、0.01〜50MPaの範囲であり、下記式(2)で示される回復率が60〜100%の範囲である請求項1に記載の自動車用水系中塗り塗料。
圧縮強度(MPa)=2.8×粒子径に対して10%変形した時の荷重(N)/{π×粒子径(mm)×粒子径(mm)} :(1)
回復率(%)=L2/L1×100 :(2)
[但し、L1:粒子に50mNの圧力をかけ、変位した距離、L2:圧力を解放した時に変位した距離] - 粒子Cの熱軟化点温度が、200℃以上である請求項1に記載の自動車用水系中塗り塗料。
- さらに、水系樹脂と、水系架橋剤とを含み、前記水系樹脂が、アクリル系樹脂、アクリルウレタン系樹脂、ウレタン系樹脂、変性ウレタン系樹脂、メラミン樹脂、ポリエステル系樹脂、ウレタン変性ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、変性エポキシ系樹脂、セルロース系樹脂、オレフィン系樹脂、変性オレフィン系樹脂、アルキッド系樹脂およびビニル変性アルキッド系樹脂から選ばれる少なくとも1種の樹脂であり、前記水系架橋剤が、ポリイソシアネート(ブロック型を含む)架橋剤、メラミン架橋剤、カルボジイミド架橋剤、オキサゾリン架橋剤、エポキシ架橋剤および無機架橋剤から選ばれる少なくとも1種の架橋剤である請求項1に記載の自動車用水系中塗り塗料。
- ポリウレタンゲル粒子(粒子C)の含有量が、0.01〜30質量%である請求項1に記載の自動車用水系中塗り塗料。
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