JP6581330B2 - 塗料組成物及びこれを塗装して得られる塗膜 - Google Patents
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Description
しかしながら樹脂微粒子の種類により耐プレッシャーマーク試験に耐えられなかったり、微粒子自体が剥離するといった問題がある。
特許文献2には軟質のウレタンビーズを使用することにより鋼板の耐スリキズ性を向上する手法が述べられているが、高い圧力を受けるプレコート鋼板ではビーズ自体が変形して期待通りの性能を維持することができない。
特許文献3には反応型ウレタンビーズについて述べている。このビーズは表面に反応可能のブロックイソシアネートを有することを特徴としているが、実際に耐プレッシャーマーク試験を行うと良好な結果を示さない。反応型ウレタンビーズはマトリックス樹脂と化学的に結合することで擦れなどによるビーズの脱落は抑制されるが、ビーズが変形圧力を受けると元に戻らないことが原因と推定される。
また、樹脂ビーズの質量含有率を特定の範囲に限定し、かつ、平均粒子径を特定の範囲に限定することによって、耐プレッシャーマーク性・塗膜付着性・折曲加工性の全てにおいてさらに良好な評価結果が得られることが分かった。
また、本発明は、上記塗料組成物において、前記樹脂ビーズ(C)の質量含有率が、前記塗膜形成樹脂(A)と前記架橋剤(B)の固形分質量の総和に対して0.5〜20質量%であることを特徴とする塗料組成物を提供する。
また、本発明は、前記10%加圧変形時の圧縮強度が0.2〜1.5MPaであり、かつ前記樹脂ビーズ(C)の質量含有率が、前記塗膜形成樹脂(A)と前記架橋剤(B)の固形分質量の総和に対して0.8〜15質量%であることを特徴とする塗料組成物を提供する。
また、本発明は、上記塗料組成物において、前記樹脂ビーズ(C)がウレタン反応によって製造されたことを特徴とする塗料組成物を提供する。
また、本発明は、前記樹脂ビーズ(C)がウレタン反応によって製造され、かつ原料のイソシアネートが2官能であることを特徴とする塗料組成物を提供する。
さらに、本発明の塗料組成物を塗装することにより耐プレッシャーマーク性・塗膜付着性・折曲加工性の全てに優れた塗膜を提供する。
塗膜形成樹脂(A)としてポリエステル樹脂を使用する場合において、ポリエステル樹脂の数平均分子量は、耐溶剤性、加工性などの点から、500〜20,000が好ましい。
第一段階では、出発原料のイソシアネートとポリオールを混合する。2官能または3官能のイソシアネートとポリオールをあらかじめ混合して次工程の懸濁重合の準備をする。2官能のイソシアネートとポリオールを使用すると弾力性に富む樹脂ビーズを得ることができる。3官能のイソシアネートとポリオールを用いると強直な樹脂ビーズとなる。物性を調整するため適宜併用してもよい。イソシアネートの種類としては黄変色タイプでも非黄変色タイプでかまわない。
ビーズ原材料を、懸濁安定剤を含む水中に添加した後、粒子状に分散するためには、通常、攪拌する方法が採られる。その際の攪拌速度は、第一段階で調整したウレタン原料が所定の粒子径になるように適宜調節することが好ましい。
後処理工程における固液分離では、例えば、ろ過や遠心分離などが適用される。
洗浄では、分離回収された反応性ポリウレタンビーズを、さらに水等で洗浄して、ポリウレタンビーズに残留している懸濁安定剤を取り除く。乾燥では、例えば、加熱乾燥法、気流乾燥法、真空乾燥法、赤外線乾燥法などが適用される。例えば、加熱乾燥法を適用した場合には、乾燥温度は40〜110℃とすることが好ましく、乾燥時間は2〜40時間とすることが好ましい。
懸濁液を固液分離、洗浄する際は、懸濁安定剤を分解するセルロース分解酵素、ポリビニルアルコール分解酵素などの酵素、次亜塩素酸塩などの試薬等で懸濁液を処理してもよい。前記試薬で処理することにより、懸濁液の粘度を下げて固液分離作業を容易にでき、また、洗浄もしやすくなる。
2Lの攪拌機付フラスコ(第1フラスコ)に、表1に示す原料を表1に示す配合量で仕込み、撹拌下80℃にて4時間反応させて、ウレタンプレポリマーを作製した。次に、別の2L攪拌機付フラスコ(第2フラスコ)に、表1に示す原料を表1に示す配合量で仕込み、撹拌下で第1フラスコで作製したウレタンプレポリマーを分散させ、60℃で2時間反応させた。反応によって得られた樹脂ビーズは、金網にてろ別し、純水で洗浄したのち80℃の温風乾燥炉にて3時間乾燥して樹脂ビーズC−1〜C−14及びRC−1〜RC−3を得た。
ヘキサメチレンジイソシアネート3量体:スミジュールN3200(住化バイエルウレタン社製)
ヘキサメチレンジイソシアネート2量体:スミジュールN3400(住化バイエルウレタン社製)
ジフェニルメタンジソシアネート重合体:ミリオネートMR200(日本ポリウレタン工業社製)
トリレンジイソシナネート単量体:コスモネートT100(三井化学(株)社製)
ポリカプロラクトンポリオール:プラクセル303(ダイセル社製)
ポリビニルアルコール:ホバール220(クラレ社製)
合成した樹脂ビーズの平均粒子径は、レーザー回折式粒度分布測定装置「SALD−2300 島津製作所者製」を用いて測定した。その結果を表1に示す。
合成した樹脂ビーズの10%加圧変形時の圧縮強度および90%加圧変形後の復元率を、微小圧縮試験機(「MCT−510」、島津製作所社製)により測定、算出した。これらの結果を表1にまとめた。
撹拌機、冷却管及び温度計を備えたフラスコを用いて、エポキシ樹脂(商品名「jER 1009」、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、三菱化学社製)80部を、混合溶剤(芳香族系溶剤(商品名「ソルベッソ100」、エクソンモービルケミカル社製)/シクロヘキサノン/n−ブタノール=55/27/18(質量比))120部に加熱溶解させ、塗膜形成樹脂(A)となるエポキシ樹脂溶液を得た。次に、このエポキシ樹脂溶液200部に、シクロヘキサノン30部、芳香族系溶剤(商品名「ソルベッソ150」、エクソンモービルケミカル社製)30部を加え、二酸化チタン(商品名「JR701」、テイカ社製)70部、カーボンブラック顔料1部、防錆顔料(商品名「シールデックスC303」、GRACE社製)20部、沈降性硫酸バリウム8部を添加し、サンドグラインドミルで粒度が5〜10μmになるまで分散して、ミルベースを得た。このミルベースに、架橋剤(B)としてブロック化ポリイソシアネート化合物(商品名「デスモジュールBL−3175」(固形分75%)、住化バイエルウレタン社製)21部、ジブチルスズジラウリレート(DBTDL)1.2部を加えて均一に混合し、裏面用塗料ベースE−1(固形分51%)を得た。
エボニックテグサ社製 LH822(固形分55% 数平均分子量5000 水酸基価50mg/g)160部、シクロヘキサノン30部、芳香族系溶剤(商品名「ソルベッソ150」、エクソンモービルケミカル社製)30部を加え、二酸化チタン(商品名「JR701」、テイカ社製)70部、カーボンブラック顔料1部、防錆顔料(商品名「シールデックスC303」、GRACE社製)20部、沈降性硫酸バリウム15部を添加し、サンドグラインドミルで粒度が5〜10μmになるまで分散して、ミルベースを得た。このミルベースに、架橋剤(B)として、n−ブチル化メラミン樹脂(三井化学(株)社製 ユーバン122(固形分60%))40部を加えて均一に混合し、裏面用塗料ベースE−2(固形分60%)を得た。
撹拌機、冷却管及び温度計を備えたフラスコを用いて、エポキシ樹脂(商品名「jER 1009」、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、三菱化学社製)80部を、混合溶剤(芳香族系溶剤(商品名「ソルベッソ100」、エクソンモービルケミカル社製)/シクロヘキサノン/n−ブタノール=55/27/18(質量比))120部に加熱溶解させ、塗膜形成樹脂(A)となるエポキシ樹脂溶液を得た。次に、このエポキシ樹脂溶液200部に、シクロヘキサノン30部、芳香族系溶剤(商品名「ソルベッソ150」、エクソンモービルケミカル社製)30部を加え、30部の防錆顔料(商品名「シールデックスC303」、GRACE社製)を添加し、サンドグラインドミルで粒度が20〜25μmになるまで分散して、ミルベースを得た。このミルベースに、架橋剤(C)としてブロック化ポリイソシアネート化合物(商品名「デスモジュールBL−3175」、住化バイエルウレタン社製)21部、ジブチルスズジラウリレート(DBTDL)1.2部を加えて均一に混合し、下塗り塗料P−1を得た。
製造例1で得られた裏面塗料ベースE−1を400部に、表2〜表3に示す樹脂ビーズ(C)を表2〜表3に示す配合量で加え、微粉末シリカ(商品名「NIPSIL E−200A」、東ソー・シリカ社製)を添加して60度鏡面光沢度が10になるように調整を行い、裏面塗料CB−1〜CB−18及びRCB−1〜RCB−3を得た。なお、400質量部の裏面塗料ベースE−1に含まれる塗膜形成樹脂(A)と架橋剤(B)の合計は、100質量部である。
製造例2で得られた裏面塗料ベースE−2を327部に、表4〜表5に示す樹脂ビーズ(C)を表4〜表5に示す配合量で加え、微粉末シリカ(商品名「NIPSIL E−200A」、東ソー・シリカ社製)を添加して60度鏡面光沢度が10になるように調整を行い、裏面塗料CB−31〜CB−48及びRCB−31〜RCB−33を得た。なお、327質量部の裏面塗料ベースE−2に含まれる塗膜形成樹脂(A)と架橋剤(B)の合計は、100質量部である。
裏面用塗料塗装板の作成
化成処理が施された板厚0.35mmのアルミニウム/亜鉛合金めっき鋼板(Al55%)の片面に、裏面塗料CB−1〜CB−48及びRCB1〜RCB33をバーコーターにて乾燥膜厚が8μmになるように塗布し、最高到達板温220℃にて40秒間、熱風乾燥機中で焼き付けて裏面塗膜を形成した。
化成処理が施された板厚0.35mmのアルミニウム/亜鉛合金めっき鋼板(Al55%)の裏面塗料が塗装されていない表面に、下塗り塗料P−1をバーコーターにて乾燥膜厚が5μmになるように塗布し、最高到達板温210℃にて40秒間、熱風乾燥機中で焼き付けて下塗り塗膜を形成した。
得られた試験片の裏面側について、以下の塗膜性能評価を行い、結果を表2〜表5に示した。
作成した塗装鋼板から試験片が10cm×10cmになるようにカットし、表面と裏面を重ね合わせ、圧力5MPa/cm2を加えた状態で50℃の雰囲気で24時間放置した。その後、室温まで冷却し圧力を解除し、重ね合せた試験片を引き離し、表面のプレッシャーマーク性を観察する。
◎:表面の外観が試験前後で変化していない。
○:表面の外観にわずかに変化がみられ、一見しても分からない程度である。
△:表面の外観にわずかに変化がみられ、一見して分かる程度である。
×:著しい変化が見られる。
試験片の塗膜に、カッターナイフを用いて1mm×1mmの碁盤目を100個形成した。次に、エリクセン試験機を使用し、試験片の押さえ面からポンチの先端までの距離が6mmとなるように、碁盤目が形成された部分の塗膜を、試験片の裏側からポンチで張り出した。最後に、この張り出した塗膜の碁盤目部分にセロハンテープを強く圧着させ、テープの端を45°の角度で一気に引き剥がし、碁盤目の状態を観察して、以下の基準で評価した。
◎:塗膜の剥離が認められない。
○:塗膜の剥離面積が5%以下である
△:塗膜の剥離面積が20%以下である。
×:塗膜の剥離面積が20%超である。
試験片と同一の板を間に挟み込むようにして、試験片を180度に折り曲げた。この際、試験片の間に挟み込まれる、試験片と同一の板の枚数により、0T、2Tなどと表記される。例えば、0Tとは、試験片と同一の板を挟み込まずに試験片を折り曲げることであり、2Tとは、試験片と同一の板を2枚挟み込むようにして試験片を折り曲げることを示す。本発明の塗膜の性能評価では、2T、3Tを実施し、折り曲げ後の頂部にセロハンテープを強く圧着させ、テープの端を45°の角度で一気に引き剥がし、塗膜の剥離状態により以下の基準で評価した。
◎:2T,3Tの何れにおいても塗膜の剥離が認められない。
○:3Tでは塗膜の剥離が認められないが、2Tでは塗膜の剥離がわずかに認められる。
△:3Tで塗膜の剥離がわずかに認められる。
×:3Tで塗膜の剥離が著しく認められる。
全ての実施例では、10%加圧変形時の圧縮強度が0.1MPa〜20MPaでありかつ90%加圧変形後の復元率が80%以上である樹脂ビーズを用いたことにより、耐プレッシャーマーク性・塗膜付着性・折曲加工性の全てにおいて良好な評価結果が得られた。
また、CB−1〜CB−14と、CB−31〜CB−44では、塗膜形成樹脂(A)と架橋剤(B)の固形分質量の総和に対して樹脂ビーズ(C)の質量含有率を0.5〜20質量%とし、かつ平均粒子径が5〜30μmである樹脂ビーズ(C)を使用したことによって、耐プレッシャーマーク性・塗膜付着性・折曲加工性の全てにおいてさらに良好な評価結果が得られた。 また、さらに、CB−2〜CB−7と、CB−32〜CB−37では、樹脂ビーズ(C)の質量含有率を10%加圧変形時の圧縮強度が0.2〜1.5MPaである樹脂ビーズ(C)を用い、その質量含有率を0.8〜15質量%とすることによって、さらに良好な評価結果が得られた。
Claims (7)
- 塗膜形成樹脂(A)、架橋剤(B)、樹脂ビーズ(C)を含有し、該樹脂ビーズ(C)の微小圧縮試験機による単一樹脂ビーズ10%加圧変形時の圧縮強度が0.1MPa〜20MPaであり、かつ樹脂ビーズ(C)の微小圧縮試験機による単一樹脂ビーズ90%加圧変形後の復元率が80%以上であることを特徴とする塗料組成物。
- 前記樹脂ビーズ(C)の質量含有率が、前記塗膜形成樹脂(A)と前記架橋剤(B)の固形分質量の総和に対して0.5〜20質量%である請求項1に記載の塗料組成物。
- 前記樹脂ビーズ(C)の平均粒子径が5〜30μmの範囲内である請求項1または請求項2に記載の塗料組成物。
- 前記10%加圧変形時の圧縮強度が0.2MPa〜1.5MPaであり、かつ前記樹脂ビーズ(C)の質量含有率が、前記塗膜形成樹脂(A)と前記架橋剤(B)の固形分質量の総和に対して0.8〜15質量%である、請求項1から3の何れか1項に記載の塗料組成物。
- 前記樹脂ビーズ(C)がウレタン反応によって製造された請求項1から4の何れか1項に記載の塗料組成物。
- 前記樹脂ビーズ(C)がウレタン反応によって製造され、かつ原料のイソシアネートが2官能であることを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の塗料組成物。
- 請求項1〜6のいずれか1項に記載の塗料組成物を塗装して得られた塗膜。
Priority Applications (11)
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---|---|---|---|
JP2013124787A JP6581330B2 (ja) | 2013-06-13 | 2013-06-13 | 塗料組成物及びこれを塗装して得られる塗膜 |
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