JP7272971B2 - プラスチック成形品の塗装方法 - Google Patents
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Description
<1>工程(1):プラスチック成形品上に水性プライマー塗料(I)を塗装し、未硬化のプライマー塗膜を形成する工程、
工程(2):前記プライマー塗膜上に水性ベース塗料(II)を塗装し、未硬化のベース塗膜を形成する工程、
工程(3):前記ベース塗膜上にクリヤー塗料(III)を塗装し、未硬化のクリヤー塗膜を形成する工程、並びに
工程(4):前記工程(1)~(3)により形成された未硬化のプライマー塗膜、未硬化のベース塗膜及び未硬化のクリヤー塗膜を加熱することによって、これらの塗膜を同時に硬化させる工程を有するプラスチック成形品の塗装方法であって、
前記水性プライマー塗料(I)が、
成分(A):融点が60~110℃の範囲内であり、重量平均分子量が70,000~120,000の範囲内である水性ポリオレフィン系樹脂、
成分(B):水性アクリル系樹脂、
成分(C):ポリエステル樹脂、
成分(D):メラミン樹脂、
成分(E):ブロックポリイソシアネート化合物、
成分(F):下記一般式(1)で表されるジエステル化合物及び
成分(G):有機着色顔料を含有し、
乳化剤を実質的に含有せず、
前記成分(A)~(F)の全固形分100質量部に対して、
前記成分(A)の含有量が25~50質量部であり、
前記成分(B)の含有量が26~50質量部であり、
前記成分(C)の含有量が4~10質量部であり、
前記成分(D)の含有量が2.5~10質量部であり、
前記成分(E)の含有量が4~20質量部であり、
前記成分(F)の含有量が2.5~10質量部であり、
前記成分(G)の含有量が5~25質量部である、
プラスチック成形品の塗装方法。
なお、本明細書において、「(メタ)アクリル」は「アクリル又はメタクリル」を、「(メタ)アクリレート」は「アクリレート又はメタクリレート」を意味する。
本発明の工程(1)においては、プラスチック成形品上に水性プライマー塗料(I)を塗装し、未硬化のプライマー塗膜を形成する。
プラスチック成形品の材質としては、例えば、エチレン、プロピレン、ブチレン、ヘキセン等の炭素数2~10のオレフィンの少なくとも1種を重合せしめてなるポリオレフィンが特に好適であるが、これらに限られるものではなく、ポリカーボネート、ABS樹脂、ウレタン樹脂、ナイロン等であってもよい。
水性プライマー塗料(I)は、プラスチック成形品上に積層される塗料に密着性を付与することを目的として使用される水性塗料である。
成分(A):融点が60~110℃の範囲内であり、重量平均分子量が70,000~120,000の範囲内である水性ポリオレフィン系樹脂、
成分(B):水性アクリル系樹脂、
成分(C):ポリエステル樹脂、
成分(D):メラミン樹脂、
成分(E):ブロックポリイソシアネート化合物、
成分(F):下記一般式(1)で表されるジエステル化合物及び
成分(G):有機着色顔料を含有し、
乳化剤を実質的に含有しない。
成分(A)である水性ポリオレフィン系樹脂(以下、「水性ポリオレフィン系樹脂(A)」と称することがある。)は、融点が60~110℃の範囲内である。水性ポリオレフィン系樹脂(A)の融点が上記範囲内であることによってプラスチック成形品との密着性を向上させることができる。これは水性ポリオレフィン系樹脂(A)の結晶化度が高くなるためと推測される。融点は好ましくは70℃以上、より好ましくは80℃以上である。また、融点は好ましくは105℃以下、より好ましくは100℃以下である。
なお、本明細書において水性ポリオレフィン系樹脂(A)以外の重量平均分子量又は数平均分子量についても同様にして求めることができる。
成分(B)である水性アクリル系樹脂(以下、「水性アクリル系樹脂(B)」と称することがある。)は、水酸基含有アクリル樹脂を好適に使用することができる。水酸基含有アクリル樹脂は、水への溶解性、分散性、架橋性等のために、カルボキシル基を有することが好ましい。
塩化ビニル等を挙げることができる。
成分(C)であるポリエステル樹脂(以下、「ポリエステル樹脂(C)」と称することがある。)は、通常、多塩基酸と多価アルコールとのエステル化反応によって得ることができる。多塩基酸は1分子中に2個以上のカルボキシル基を有する化合物(無水物を含む)であり、また、多価アルコールは1分子中に2個以上の水酸基を有する化合物であって、それぞれこの分野で通常使用されるものを使用することができる。さらに、一塩基酸、高級脂肪酸、油成分等で変性することもできる。
成分(D)であるメラミン樹脂(以下、「メラミン樹脂(D)」と称することがある。)は、具体的には、メラミンにホルムアルデヒドを反応させて得られるメチロール化メラミン樹脂、メチロール化メラミン樹脂に炭素数1~10のモノアルコールを反応させて得られるメラミン樹脂、フルエーテル化メラミン樹脂等が挙げられる。
成分(E)であるブロックポリイソシアネート化合物(以下、「ブロックポリイソシアネート化合物(E)」と称することがある。)は、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基にブロック剤を付加してブロック化して得られるものである。
成分(F)であるジエステル化合物(以下、「ジエステル化合物(F)」と称することがある。)は、下記一般式(1)で表されるジエステル化合物である。
成分(G)である有機着色顔料(以下、「有機着色顔料(G)」と称することがある。)としては、例えば、モノアゾ顔料、ジスアゾ顔料、アントラキノン顔料、アントラピリミジン顔料、キナクリドン顔料、キノフタロン顔料、ジケトピロロピロール顔料、ジオキサジン顔料、フラバントロン顔料、インダントロン顔料、イソインドリン顔料、イソインドリノン顔料、イソビオラントロン顔料、ペリノン顔料、ペリレン顔料、フタロシアニン顔料、ピラントロン顔料、トリフェニルメタン顔料、チオインジゴ顔料、これらの顔料の金属錯体顔料等を挙げることができる。
プライマー塗膜は、上記水性プライマー塗料(I)を、公知の塗装方法により塗装することにより形成することができる。塗装方法としては、例えば、エアスプレー塗装、エアレススプレー塗装、回転霧化塗装、カーテンコート塗装等を挙げることができる。塗装膜厚は、通常、硬化膜厚として、5~45μm、好ましくは15~30μmの範囲内である。
上記粘度を調整するには、水性アクリル系樹脂(B)の配合量及び分子量を調整する方法等がある。
上記吸水率を調整するには、ジエステル化合物(F)の配合量を調整する方法等がある。
吸水率(%)={(W3-W1)/(W2-W1)-1}×100 (A)
本発明の工程(2)においては、プライマー塗膜上に水性ベース塗料(II)を塗装し、未硬化のベース塗膜を形成する。
水性ベース塗料(II)は、公知の熱硬化性水性ベース塗料をいずれも使用できる。例えば、カルボキシル基、水酸基等の架橋性官能基を有する、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の基体樹脂と、ブロックされていてもよいポリイソシアネート化合物、メラミン樹脂、尿素樹脂等の硬化剤からなる樹脂成分とを、顔料、その他の添加剤と共に水に溶解ないし分散させて塗料化したものを使用することができる。
ベース塗膜は、プライマー塗膜上に水性ベース塗料(II)を塗装することにより形成することができる。塗装方法としては、例えば、エアスプレー塗装、エアレススプレー塗装、回転霧化塗装、カーテンコート塗装等を挙げることができる。塗装膜厚は、通常、硬化膜厚として、5~30μm、好ましくは10~20μmの範囲内である。
本発明の工程(3)においては、ベース塗膜上にクリヤー塗料(III)を塗装し、未硬化のクリヤー塗膜を形成する。
クリヤー塗料(III)は、上塗りクリヤーコート用の塗料として公知の塗料をいずれも使用でき、例えば、カルボキシル基、水酸基等の架橋性官能基を有する、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の基体樹脂と、ポリイソシアネート化合物、ブロック化ポリイソシアネート化合物、メラミン樹脂、尿素樹脂等の架橋剤とを、水及び/又は有機溶剤に溶解ないし分散させて塗料化したものを使用することができる。
クリヤー塗膜は、ベース塗膜上にクリヤー塗料(III)を塗装することにより形成することができる。塗装方法としては、例えば、エアスプレー塗装、エアレススプレー塗装、回転霧化塗装、カーテンコート塗装等を挙げることができる。塗装膜厚は、通常、硬化膜厚として、10~40μm、好ましくは20~35μmの範囲内である。
本発明の工程(4)においては、工程(1)~(3)により形成された未硬化のプライマー塗膜、未硬化のベース塗膜及び未硬化のクリヤー塗膜を加熱することによって、これらの塗膜を同時に硬化させる。
加熱は公知の手段により行うことができ、例えば、熱風炉、電気炉、赤外線誘導加熱炉等の乾燥炉を使用できる。
なお、例中、「部」及び「%」とあるのは、特に断りのない限り、「質量部」及び「質量%」を意味する。
<成分(A):水性ポリオレフィン系樹脂>
〔成分(A-1)〕
自己乳化型水性ポリオレフィン系樹脂(A-1)(融点:80℃、重量平均分子量:90,000、水分散液、乳化剤を実質的に含有しない。)を用いた。
自己乳化型水性ポリオレフィン系樹脂(A-2)(融点:95℃、重量平均分子量:90,000、水分散液、乳化剤を実質的に含有しない。)を用いた。
乳化剤適用型水性ポリオレフィン系樹脂(A-3)(融点:85℃、重量平均分子量:90,000、乳化剤を水性ポリオレフィン系樹脂100質量部を基準として15質量部含有する。)を用いた。
撹拌機、温度計、還流冷却器の備わった反応槽に、エチレングリコールモノブチルエーテル40部、イソブチルアルコール30部を仕込み、加熱撹拌し、100℃に達してから下記単量体の混合物を3時間かけて滴下した。
メチルメタクリレート 38部
n-ブチルアクリレート 25部
2-ヒドロキシエチルメタクリレ-ト 20部
アクリル酸 7部
2,2’-アゾビスイソブチロニトリル 1部
イソブチルアルコール 5部
トリメチロールプロパン、シクロヘキサンジメタノール、イソフタル酸及びアジピン酸を用いて常法によりエステル化反応させ、ポリエステル樹脂(C)を得た。ポリエステル樹脂(C)の水酸基価は120mgKOH/g、酸価は10mgKOH/g、数平均分子量は4500であった。
重量平均分子量1200のイミノ基含有メチルブチル混合エーテル化メラミン樹脂(D)を用いた。
ヘキサメチレンジイソシアネ-トをマロン酸ジメチルでフルブロックし、ブロックポリイソシアネート化合物(E)を得た。
〔成分(F-1)〕
ポリオキシエチレングリコールとn-ヘキサン酸とのジエステル化合物(F-1)を用いた。ジエステル化合物(F-1)は、上記一般式(1)において、R1及びR2がそれぞれペンチル基であり、R3がエチレン基であり、mが5である化合物であり、分子量は434である。
ポリオキシエチレングリコールと2-エチルヘキサン酸とのジエステル化合物(F-2)を用いた。ジエステル化合物(F-2)は、上記一般式(1)において、R1及びR2がそれぞれ2-エチルペンチル基であり、R3がエチレン基であり、mが7である化合物であり、分子量は578である。
〔成分(G-1)〕
赤色顔料である「FASTOGEN SUPER RED YE」(DIC社製)を用いた。
緑色顔料である「HELIOGEN GREEN L-8730」(BASF社製)を用いた。
〔工程(1)〕
表1に示す各成分を混合し、ミキサーで十分に攪拌し、水性プライマー塗料(I)を得た。水性プライマー塗料(I)の60℃で3分間加熱したときの粘度、及び該水性プライマー塗料(I)によって形成される塗膜の20℃、2分間水浸漬後における吸水率を、上述の方法により測定した。結果を表1に示す。
工程(1)で得られたプライマー塗膜上に、水性ベース塗料(II)である、水性の熱硬化性透明着色塗料(商品名「WBC-713T No.3R1」、関西ペイント社製)を硬化膜厚が15μmになるように非静電塗装し、室温で2分間静置し、80℃及び3分間のプレヒートを施し、ベース塗膜を形成した。
工程(2)で得られたベース塗膜上に、クリヤー塗料(III)である、アクリル樹脂・ウレタン樹脂系熱硬化性クリヤー塗料(商品名「ソフレックス7175」、関西ペイント社製)を硬化膜厚が25μmになるように非静電塗装した。塗装後のプラスチック成形体を室温で7分間静置し、クリヤー塗膜を形成した。
工程(1)~(3)により形成された3つの塗膜を、120℃で30分間加熱し、これらの塗膜を同時に硬化させ、試験板を作製した。
(平滑性)
得られた試験板について、「Wave Scan DOI」(商品名、BYK Gardner社製)によってWd値を測定した。平滑性の評価を下記基準に基づき行った。結果を表1に示す。なお、Wd値が小さいほど、塗膜表面の平滑性が高いことを示す。Wd値は小さいほどよいが、少なくとも、27未満という条件を満たす必要がある。
B:Wd値が21以上24未満であった。
C:Wd値が24以上27未満であった。
D:Wd値が27以上30未満であった。
E:Wd値が30以上であった。
得られた試験板を40℃の温水に240時間浸漬し、引き上げ、20℃で12時間乾燥した。その後、試験板上の塗膜表面に、カッターナイフでプラスチック成形体に達する格子状の切り込みを入れることによって、大きさ2mm×2mmのゴバン目を100個作った。続いて、試験板上の塗膜表面に、粘着セロハンテープを貼着し、20℃の条件下にてそのテープを急激に剥離し、ゴバン目の残存状態を観察した。耐水性の評価を下記基準に基づき行った。結果を表1に示す。
○:ゴバン目の残存数が100個であり、カッターナイフの切り込みの縁において塗膜の小さなフチカケが生じた。
△:ゴバン目の残存数が90~99個であった。
×:ゴバン目の残存数が89個以下であった。
プラスチック成形体として、2枚の黒色のポリプロピレン板(大きさ:15cm×20cm)を用い、脱脂処理し、製造直後の水性プライマー塗料(I)を、硬化膜厚で20μmになるように、1枚の黒色のポリプロピレン板には回転数20,000rpmで、他の1枚の黒色のポリプロピレン板には回転数10,000rpmで、回転霧化塗装した。塗装後のプラスチック成形体を室温で3分間静置し、60℃及び3分間のプレヒートを施し、プライマー塗膜を形成した。ここで、回転数10,000rpmの回転霧化塗装は、回転数20,000rpmの回転霧化塗装に比べ水性プライマー塗料(I)を微粒化しにくい塗装条件である。
○:両方の試験板において、ゴバン目の残存数が100個であり、カッターナイフの切り込みの縁において塗膜の小さなフチカケが生じた。
△:両方の試験板において、ゴバン目の残存数が90~99個であった。
×:両方の試験板において、ゴバン目の残存数が89個以下であった。
製造直後の水性プライマー塗料(I)の代わりに、製造後40℃で30日間貯蔵した後の水性プライマー塗料(I)を用いた以外は、上記(密着性;塗料製造直後)と同様の評価を行った。結果を表1に示す。
プラスチック成形体として、ポリプロピレン板(大きさ:11cm×45cm)を脱脂処理したものを用いた。プラスチック成形体の長手方向の一方側端部から長手方向に3cmの部分に、直径5mmのポンチ孔(貫通孔)をあけた。当該ポンチ孔から長手方向に、2cm間隔で20個のポンチ孔をあけた。
その後、上記工程(2)と同様の操作を行った。
得られた試験板には、ポンチ孔の下方に塗膜のタレに起因するタレ跡が生じる場合があった。タレ跡が生じた場合、タレ跡の長さを、それぞれのポンチ孔ごとに測定した。タレ跡の長さが5mm以上であった箇所の膜厚のうち、最も小さな膜厚をタレ限界膜厚(μm)とした。耐タレ性の評価を下記基準に基づき行った。結果を表1に示す。なお、タレ限界膜厚が大きいほど、耐タレ性は良好であることを示す。
○:タレ限界膜厚が30μm以上35μm未満であった。
×:タレ限界膜厚が30μm未満であった。
上記耐タレ性評価用の試験板には、ワキが生じる場合があった。ワキが生じた場合、ワキが生じた箇所の膜厚のうち、最も小さな膜厚をワキ限界膜厚(μm)とした。耐ワキ性の評価を下記基準に基づき行った。結果を表1に示す。なお、ワキ限界膜厚が大きいほど、耐ワキ性は良好であることを示す。
○:ワキ限界膜厚が30μm以上35μm未満であった。
×:ワキ限界膜厚が30μm未満であった。
黒色のポリプロピレン板(大きさ:15cm×20cm)上に水性プライマー塗料(I)を、硬化膜厚が15μmとなるように回転霧化塗装した試験板及び硬化膜厚が25μmとなるように回転霧化塗装した試験板を用意した。得られた両方の試験板について、それぞれマルチアングル分光測色計「CM-512m3」(コニカミノルタ社製)を用いて、塗膜面に垂直な軸に対し45°の角度から光を照射し、反射した光のうち塗膜面に垂直な方向の光についてL*、a*、b*測色し、両試験板間の色差ΔE*(JIS K 5600-4-6(1999))を算出した。発色性の評価を下記基準に基づき行った。結果を表1に示す。
×:両試験板間の色差ΔE*が1.0以上であった。
水性プライマー塗料(I)の各成分を表1~2に示すものとした以外は、実施例1と同様の操作及び評価を行った。結果を表1~2に示す。
Claims (1)
- 工程(1):プラスチック成形品上に水性プライマー塗料(I)を塗装し、未硬化のプライマー塗膜を形成する工程、
工程(2):前記プライマー塗膜上に水性ベース塗料(II)を塗装し、未硬化のベース塗膜を形成する工程、
工程(3):前記ベース塗膜上にクリヤー塗料(III)を塗装し、未硬化のクリヤー塗膜を形成する工程、並びに
工程(4):前記工程(1)~(3)により形成された未硬化のプライマー塗膜、未硬化のベース塗膜及び未硬化のクリヤー塗膜を加熱することによって、これらの塗膜を同時に硬化させる工程を有するプラスチック成形品の塗装方法であって、
前記水性プライマー塗料(I)が、
成分(A):融点が60~110℃の範囲内であり、重量平均分子量が70,000~120,000の範囲内である水性ポリオレフィン系樹脂、
成分(B):水性アクリル系樹脂、
成分(C):ポリエステル樹脂、
成分(D):メラミン樹脂、
成分(E):ブロックポリイソシアネート化合物、
成分(F):下記一般式(1)で表されるジエステル化合物及び
成分(G):有機着色顔料を含有し、
前記成分(C)は、トリメチロールプロパン、シクロヘキサンジメタノール、イソフタル酸及びアジピン酸のエステル化反応により得られたポリエステル樹脂であり、
乳化剤を実質的に含有せず、
前記成分(A)~(F)の全固形分100質量部に対して、
前記成分(A)の含有量が25~50質量部であり、
前記成分(B)の含有量が26~50質量部であり、
前記成分(C)の含有量が4~10質量部であり、
前記成分(D)の含有量が2.5~10質量部であり、
前記成分(E)の含有量が4~20質量部であり、
前記成分(F)の含有量が2.5~10質量部であり、
前記成分(G)の含有量が5~25質量部である、
プラスチック成形品の塗装方法。
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