JP6496121B2 - 塗料組成物および自動車内装部品 - Google Patents
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塗料組成物には、このような日焼け止め剤に対する耐汚染性も要求される。
そして、これによって「耐汚染性に優れた自動車内装材コーティング物を得ることができる」とある。なお、耐汚染性の評価方法として、牛脂とヘアリキッドを用いた方法が実施例に記載されている(段落0049)
塗料組成物の基体樹脂としてアクリル樹脂(Tg、架橋密度が高い)を用いた場合、日焼け止め剤に対する耐汚染性は良好であるが触感に乏しいものとなっていた。一方で、塗料組成物の基体樹脂としてポリエステル樹脂やポリエーテル樹脂を用いた場合、触感は良好であるが、日焼け止め剤に対する耐汚染性に劣るものとなっていた。
そこで、日焼け止め剤に対する耐汚染性と触感の両立を目的として、アクリル樹脂とポリエステルのブレンド系を検討したのであるが、不均一な塗膜となり、耐汚染性と触感を両立させることはできなかった。
本願出願人は、このような課題を解決するために検討を重ねた。すると、所定のアクリル変性ポリカーボネート樹脂と、ポリイソシアネート化合物と、ウレタン樹脂微粉末とを含む塗料組成物とすることで、耐汚染性と触感の両立が可能なことを見いだしたのである。特に、アクリル変性ポリカーボネート樹脂とウレタン樹脂微粉末の組み合わせによって、相乗作用的に触感が改善されるのである。
ここで、アクリル変性ポリカーボネート樹脂の数平均分子量が5000未満であると被膜の耐汚染性が悪くなり、数平均分子量が10000を超えるとアクリル由来の物性が強くなって触感が低下する。一方で、アクリル変性ポリカーボネート樹脂の水酸基価が80mgKOH/g未満であると被膜の耐汚染性が悪くなり、水酸基価が120mgKOH/gを超えると塗膜の硬化が急激に進行するためポットライフ(使用時間)が短くなる(扱い難い塗料になる)。
アクリル変性ポリカーボネート樹脂は、ポリカーボネートポリオールに、アクリル酸エステルとメタクリル酸エステルを反応させて得られるものであり、数平均分子量が5000〜10000でかつ水酸基価が80〜120mgKOH/gである。
また、水酸基価は、試料1gを中和するのに必要となるKOHの重量(mg) に相当する値を意味し、(水酸基価=56,100 / 水酸基1個当たりの分子量)の式により算出することができる。水酸基価決定の具体的な条件は、例えば、JIS K1557等の公知の方法を参照することができる。
ポリカーボネートポリオールとしては種々のものを用いることができる。例えば、多価アルコールを開始剤とするエチレンカーボネートやフェニルカーボネートの開環重合(カーボネートモノマー)や、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオールや1,6−ヘキサンジオールなどの多価アルコールとカーボネートモノマーとを共重合したポリカーボネートポリオールを用いることができる。
ポリカーボネートポリオールの平均官能基数は1.5〜2.5が好ましい。また、ポリカーボネートポリオールの水酸基価は50〜250mgKOH/gであることが好ましく、数平均分子量は、500〜2000であることが好ましい。
アクリル酸エステルとしては種々のものを用いることができる。例えば、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸n−プロピル、アクリル酸i−プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸i−ブチル、アクリル酸n−ヘキシル、アクリル酸n−ヘプチル、アクリル酸n−オクチル、アクリル酸2−エチルヘキシル、アクリル酸メトキシエチル、アクリル酸メトキシプロピル、アクリル酸エトキシエチル及びアクリル酸エトキシプロピル等が挙げられる。これらの単量体は1種のみ用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
メタクリル酸エステルとしては種々のものを用いることができる。例えば、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸n−プロピル、メタクリル酸i−プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸i−ブチル、メタクリル酸n−ヘキシル、メタクリル酸n−ヘプチル、メタクリル酸n−オクチル、メタクリル酸2−エチルヘキシル、メタクリル酸メトキシエチル、メタクリル酸メトキシプロピル、メタクリル酸エトキシエチル及びメタクリル酸エトキシプロピル等が挙げられる。これらの単量体は1種のみ用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、アクリル酸エステルとメタクリル酸エステルとを併用してもよい。
アクリル変性ポリカーボネート樹脂は、ラジカル反応開始剤の存在下で、ポリカーボネートポリオールに、アクリル酸エステルとメタクリル酸エステルを反応(グラフト重合)させて合成することができる。
本反応はラジカル重合で水素引き抜きによるものである。ラジカル反応開始剤としては、例えば、パーオキサイド化合物やアゾ化合物を用いることができる。なかでも、パーオキサイドの有機過酸化物であるアルキルパーオキサイド化合物を用いることが好ましい。例えば、1,1−ビス(t−ブチルパーオキシ)シクロヘキサンなどである。
混合に際しては溶剤を使用することができる。使用する溶剤としては、例えば、炭化水素系溶剤を挙げることができる。具体的には、シクロヘキサンやミネラルスピリットなどを用いることができるが、溶液の相溶性補助の観点から、酢酸イソブチルを用いることが好ましい。添加量は樹脂固形分100重量部に対して60〜120重量部が好ましい。
ラジカル重合開始剤は、ポリカーボネートポリオール1モルに対して0.1モル以下とすることができる。また、ポリカーボネートポリオール、アクリル酸エステル、およびメタクリル酸エステルの混合溶液に対して概ね2%とすることもできる。
ポリイソシアネート化合物は、末端にイソシアネート基を2個以上有するものを用いる。このようなポリイソシアネート化合物としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート及びトリメチルヘキサメチレンジイソシアネートのような脂肪族ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートのような脂環式ジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート及びナフチレンジイソシアネートのような芳香族ジイソシアネート、トリフェニルメタン-4,4’-4’’-トリイソシアネート、1,3,5-トリイソシアナトベンゼン、2,4,6-トリイソシアナトトルエン及び4,4’-ジメチルジフェニルメタン-2,2’,5,5’-テトライソシアネートのような3個以上のイソシアネート基を有するポリイソシアネート、並びにイソシアヌレート環を有するポリイソシアネートを挙げることができる。
ウレタン樹脂微粉末としては、平均粒子径が6〜10μmの球状のものを用いることが好ましい。球状のウレタン樹脂微粉末を用いることで触感が向上する。また、平均粒子径が6〜10μmであることによって触感がより向上する。
疎水処理されているウレタン樹脂微粉末としては、例えば、表面が疎水性シリカで被覆されているものを用いることが可能であるが、これに限定されない。
これらアクリル変性ポリカーボネート樹脂、ポリイソシアネート化合物、およびウレタン樹脂微粉末を用いて塗料組成物を作成する。
硬化剤としてのポリイソシアネート化合物は原則として塗布前に添加することとなる。
得られた塗料組成物は、自動車内装部品などの塗装対象物の表面に塗布、成膜される。塗料組成物が塗布される自動車内装部品としては、例えば、インストルメントパネル、センターコンソール、ドアトリム、センタークラスター、スイッチパネル、シフトノブを挙げることができる。
以下、本発明の内容を実施例によりさらに具体的に説明する。
本予備検討1は、アクリル変性ポリカーボネート樹脂の日焼け止め剤に対する耐汚染性を確認したものである。なお、本予備検討1は、耐汚染性についての予備検討であるため、便宜上、ウレタン樹脂微粉末を配合していない系での検討を行った。そのため、表1などでは参考例と表示してある。
塗膜の硬度試験(硬度)は以下の手順で行った。日焼け止め剤で処理された塗膜表面に対して、鉛筆(三菱鉛筆ユニ)の芯を45度の角度で強く押し当ててスライドさせた。そして、塗膜の削れなかった最も硬い鉛筆硬度を塗膜面の鉛筆硬度とした。鉛筆硬度が初期硬度から2ランクダウン以内のものを○評価とした。
塗膜の乾布摩耗試験(摩耗)は以下の手順で行った。日焼け止め剤で処理された塗膜を学振型摩擦堅牢度試験台に固定した。次に、49kPaの加重及び100mmストロークで摩耗子を塗膜表面上に200往復させた。そして、塗膜表面の摩耗を目視により確認し、素地露出が認められないものを○評価とした。
本予備検討2は、アクリル変性ポリカーボネート樹脂の分子量や水酸基価が、耐汚染性に与える影響を検討したものである。なお、本予備検討2でも、便宜上、ウレタン樹脂微粉末を配合していない系での検討を行った。そのため、表2などでも参考例と表示してある。
ポリイソシアネート化合物の種類やその配合量(水酸基価と等量比になるように配合)、乾燥条件、耐汚染性の評価方法などは前記予備検討1と同じである。
まず最初に、ウレタン樹脂微粉末を所定量配合した系について、触感を評価した。ウレタン樹脂微粉末は平均粒子径が6〜10μmの球状のものを用いた。ウレタン樹脂微粉末の表面には疎水処理が施してある。
そして、アクリル変性ポリカーボネート樹脂100重量部に対してプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート80重量部を添加して樹脂溶液とし、この樹脂溶液に、ウレタン樹脂微粉末100重量部に対してメチルイソブチルケトン10重量部を所定量添加した粉体分散溶液を混合攪拌して主剤とした。このとき、アクリル変性ポリカーボネート樹脂100重量部に対してウレタン樹脂微粉末が150重量部となるように粉体分散溶液を加えた。
この主剤に対して、塗布直前に、硬化剤としてのポリイソシアネート化合物を配合して塗料組成物を得た。ポリイソシアネート化合物は、アクリル変性ポリカーボネート樹脂の水酸基価と等量比になるような量を配合(当量配合)した。
具体的には以下の手順で評価した。まず、塗料組成物を平らな基材(PC/ABS系ポリマーアロイ)に塗布し、これを 加熱乾燥(80℃で10分間)して塗板(塗膜)を作成した。そして、この塗板(塗膜)を23℃の恒温室で48時間放置した後、摩擦感テスター(カトーテック株式会社製 品番KES-SE)を用いて塗膜の摩擦係数μと摩擦係数平均偏差μMDを測定した。得られた測定値を用いて式(1)からS湿値(Moist-dry feel)を算出した。S湿値の目標値は0.8以上である。
次に、ウレタン樹脂微粉末およびポリイソシアネート化合物の量が、S湿値に与える影響を検討した。
なお、要求仕様を考慮し、S湿値が0.08以上の場合を評価○とし、0.08未満の場合を評価×とした。
Claims (6)
- ポリカーボネートポリオールに、アクリル酸エステルとメタクリル酸エステルを反応させて合成した、数平均分子量が5000〜10000でかつ水酸基価が80〜120mgKOH/gのアクリル変性ポリカーボネート樹脂と、
末端にイソシアネート基を2個以上有するポリイソシアネート化合物と、
ウレタン樹脂微粉末と、を含み、
前記ウレタン樹脂微粉末が、平均粒子径6〜10μmの球状である、
塗料組成物。
- ポリカーボネートポリオールに、アクリル酸エステルとメタクリル酸エステルをグラフト重合させてなり、数平均分子量が5000〜10000でかつ水酸基価が80〜120mgKOH/gのアクリル変性ポリカーボネート樹脂と、
末端にイソシアネート基を2個以上有するポリイソシアネート化合物と、
ウレタン樹脂微粉末と、を含み、
前記ウレタン樹脂微粉末が、平均粒子径6〜10μmの球状である、
塗料組成物。
- ウレタン樹脂微粉末には、疎水処理がなされている、
請求項1又は2に記載の塗料組成物。
- アクリル変性ポリカーボネート樹脂とウレタン樹脂微粉末の重量比が、100:125〜100:160であり、
アクリル変性ポリカーボネート樹脂とポリイソシアネート化合物の重量比が、100:59〜100:72である、
請求項1〜3の何れか1項に記載の塗料組成物。
- 塗料組成物が、
自動車内装部品の表面に塗布される自動車内装部品用である、
請求項1〜4の何れか1項に記載の塗料組成物。
- 請求項1〜5の何れか1項に記載の塗料組成物が表面に成膜された自動車内装部品。
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