JPH02194878A - 粉末塗装組成物を用いてプラスチック基材を塗装する方法 - Google Patents

粉末塗装組成物を用いてプラスチック基材を塗装する方法

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JPH02194878A JP1314131A JP31413189A JPH02194878A JP H02194878 A JPH02194878 A JP H02194878A JP 1314131 A JP1314131 A JP 1314131A JP 31413189 A JP31413189 A JP 31413189A JP H02194878 A JPH02194878 A JP H02194878A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、プラスチック基材を塗装する方法に関する。
さらに詳しくは、 w!維強化プラスチック基材を粉末
塗装組成物で塗装することにより、ガス発生を防止する
ために該基材の下地固めをする方法である。
(従来の技術) プラスチックは、自動車、トラック、およびオフロード
用車両の製造において、ますます重要性が増してきてい
る。最も一般的に用いられる素材は、樹脂であって、ポ
リエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などが
挙げられる。これらの樹脂は、繊維(特に、ガラス繊維
)で強化されることが多い。典型的には、樹脂と繊維と
の混合物は、バルクモールディングコンパランl−’(
BMC) 、:!:呼ばれる塊状物、またはシートモー
ルデイングコンパウンド(SMC)と呼ばれるシートに
成形される。
次いで、 B!、tcまたはS +、l Cは圧縮成形
によって所望の部品に成形される。
プラスチック部品には多くの利点がある。プラスチック
部品は1強固であり、かつ軽量であって錆びることがな
い。しかし1 プラスチック部品には、いくつかの重大
な欠点もある。その欠点とは。
例えばプラスチック部品に(登れた外観を有する仕上げ
塗りを施すのが困難なことである。特に厄介な外観上の
問題点は、仕上げ用塗料の熱硬化サイクルの間に塗膜に
ふくれが発生する「ポツピング(popp i ng)
 Jである。
プラスチック部品、特にガラス繊維強化ポリエステルタ
イプのプラスチック部品は、多孔性であり、捕捉された
空気や他の揮発性物質を含んでいることが知られている
。これらの揮発性物質は次いで塗布される塗料の硬化サ
イクルの間に放出され、硬化しつつある塗料を破裂させ
ると考えられている。このような多孔性を有する基材の
下地固めをするために、ガラス繊維強化プラスチック部
品にプライマーを塗布することができる。しかし、市販
されているプライマーの多くは全く効果的な下地固め塗
料ではなく1次いで塗布される仕上げ用塗料の硬化サイ
クルの間に、依然としてポツピングが発生することが見
い出された。
(発明の要旨) 本発明によれば、プラスチック基材を塗装する方法が提
供される。この方法は次の工程を包含する; (a)基材をガス抜きするのに充分な温度および時間で
該基材を予熱すること、ただし該温度は次いで塗布され
る粉末塗装組成物を硬化させるのに充分な温度より高い
; (b)粉末塗装組成物を硬化させるのに充分な温度より
高く予熱された該基材に、粉末塗装組成物を直ちに塗布
すること;および (c)塗装された該基材を、該粉末塗装組成物を硬化さ
せるのに充分な温度および時間で直ちに加熱すること。
さらに9本発明は、このような方法によって塗装された
物品を提供する。
(発胡の構成) 本発明の方法に用いられ得る粉末塗装組成物は。
熱硬化性塗装組成物のような当該分野で周知の各種粉末
塗装組成物のいずれでもよい。例えば、エポキシ樹脂粉
末塗料、ポリエステル粉末塗料、アクリル系樹脂粉末塗
料などが挙げられる。
熱硬化性エポキシ基樹脂粉末塗装組成物としては2例え
ば、エポキシ基含有アクリル系ポリマーとポリアシッド
硬化剤とを主成分とする粉末塗装組成物が挙げられる。
これらの粉末塗装組成物は。
最良の外観を与え、ポツピングを低減させるので好まし
い。ポリアシッド硬化剤としては7例えば。
4〜24個の炭素原子を有する飽和脂肪族ジカルボン酸
が挙げられる。これらの粉末塗装組成物の特定例は、再
発行特許32.261号に開示されている。
熱硬化性ポリエステル粉末塗装組成物としては例えば、
トリグリシジルイソシアヌレート硬化剤と組み合わせた
酸基含有ポリエステルが挙げられる。これらの製品は、
市販されている。例えば。
カルボン酸基含有ポリエステルは、チバ・ガイギ(ci
ba−Geigy)からアラルダイト3010および3
001として、ダッチステートマインズ(Dutch 
StateMines)からLIRALACP3600
として1人手することができる。トリグリシジルイソシ
アヌレート硬化剤は、チバ・ガイギー(c1ba−Ge
 i gy)のPT810として入手することができる
熱硬化性アクリル系粉末塗装組成物としては。
例えば、1分子あたり4〜20個の炭素原子を有する脂
肪族ジカルボン酸および/またはポリマーであるポリア
ンハイドライドと、β−ヒドロキシアルキルアミド架橋
剤と共に組み合わせた酸基含有アクリル系ポリマーが挙
げられる。これらの粉末塗装組成物の特定例は、米国特
許第4.727.111号に記載されている。
ポツピングを低減させて平滑な表面得るのに特に好まし
い熱硬化性粉末塗装組成物は、エポキシ基含有アクリル
系ポリマーと、ポリオール変性ポリアンハイドライド硬
化剤とを主成分としたものである。このようなポリオー
ル変性ポリアンハイドライド硬化剤としては1例えば、
0.3/1〜0.671の叶/アンハイドライド当量比
で、トリメチロールプロパンと反応させたポリ (無水
ドデカンニ酸)が挙げられる。このような生成物には、
カルボン酸基と無水物基との組み合わせが含まれている
。このような粉末塗装組成物は、米国特許出願第74.
105号(1987年7月16日付で出願)に記載され
ている。
上記の粉末塗装組成物は、それに含まれる主要な樹脂膜
形成成分の他に、必要に応じて1当該分野で周知の他の
成分を含有する。他の成分としては1例えば、顔料、流
動性制御剤、紫外線吸収剤。
および酸化防止剤などが挙げられる。必要に応じて用い
られるこれらの成分は、上記の米国特許第4、727.
111号に記載されている。
さらに、上記の粉末塗装組成物には、貯蔵中に粉末が固
化するのを低減するために粉末の流動性を改善する添加
剤としてシリカ微粉末などが含有され得る。シリカ微粉
末は、カボット・コーホレート(cabot Corp
orate)から商品名CAB−0−3IL■で販売さ
れている。粉末の流動性を改善する添加剤は、一般に1
粉末塗装組成物の全重量を基準ににして、約0.1〜約
0.5重量%の範囲内の量で用いられる。粉末の流動性
を改善する添加剤は。
股に、微粒子混合物を調製した後、微粒子状の粉末塗装
組成物に添加される。
粉末塗装組成物は、各種成分を溶融混合することによっ
て調製される。溶融混合は、まず高剪斯性または高強度
のドライミキサー(例えば、1〜elexミキサー)中
で各種成分を混合し1次いでこの混合物を約80〜約1
30℃の温度にて押出機中でis融混合することにより
達成される。そして、得られた押出物は、冷却後、粉砕
されて粉末状となる。
本発明に従って塗装されるプラスチック基材は。
圧縮成形されたガラス繊維強化ポリエステルタイプのよ
うな、予備成形されたプラスチック基材である。ガラス
繊維強化ポリエステルタイプのプラスチック基材は、バ
ルクモールディングコンパウンド(BMC)またはシー
トモールデイングコンパウンド(SMC)として当該技
術分野で周知である。このような組成物は、多数の刊行
物および特許に記載されている。このような刊行物およ
び特許には[]thmer、第2版、 Vol、20.
頁791〜839 、 Inter−science 
、 1969.および米国特許第3.184.527号
が包含される。しかし、この方法は、加熱するとガスを
発生しやすいプラスチックである限りは。
他の圧縮成形されたプラスチックおよび射出酸ルされた
プラスチックに有用であると考えられる。
また、熱硬化性および熱可塑性のいずれのタイプのプラ
スチックであってもよく、さらに補強材を用いたプラス
チックあるいは補強材を用いてないプラスチックであっ
てもよい。このようなプラスチックの具体例としては、
フェノール−セルロース複合体を包含するフェノール樹
脂、シリコーン樹脂、アミノ樹脂、ポリウレタン、ポリ
スチレンポリプロピレン、熱可塑性アクリル系樹脂、ポ
リ塩化ビニル、そしてアクリロニトリルとブタジェンと
の各種ポリマーおよびコポリマーが挙げられる。補強材
として繊維を用いる場合には、ガラス繊維以外の繊維(
例えば、ボロン繊維)を用いてもよい。
本発明の方法では、まず基材のガス抜きをするのに充分
な温度および時間でプラスチック基材を予熱する。この
場合の温度は1次いで塗布される粉末塗装組成物を硬化
させるのに充分な温度より高い温度である。この予熱工
程の時間および温度は、基材および粉末塗装組成物の種
類によって多少変化する。典型的には、予熱温度は、少
なくとも300°F (149℃)1通常は300°F
 (149℃)〜400°F (204℃)、好ましく
は325°F (163℃)〜400°F (204℃
)である。予熱時間は、 典型的には、少なくとも15
分間1通常は15分間〜1時間である。
予熱工程後、直ちに(すなわち、基材が粉末塗装組成物
の硬化温度より低く冷却される前に)粉末塗装組成物が
、予熱された基材に塗布される。
粉末塗装組成物は、従来の粉末塗装技術(例えば。
流動床を用いた塗装法やスプレー塗装法、好ましくは静
電塗装法)のいずれかによってプラスチック基材に塗布
される。粉末塗装組成物は1合計の膜厚が、少なくとも
1ミル、好ましくは約3〜約6ミル、さらに好ましくは
4〜5ミルとなるように、1回塗りまたは数回塗りで塗
布される。
静電塗装法では、基材に黒鉛粒子を含有させることによ
って、または導電性の繊維補強材を用いることによって
、プラスチック基材が導電性を有するようにしなければ
ならない。
必要に応じて、予熱する前に、導電性のプライマーある
いは導電性のウォッシュ溶液をプラスチック基材に塗布
することができる。導電性のプライマーあるいは導電性
のウォッシュ溶液を用い。
静電塗装法を採用することによって、さらに均一に塗装
された物品が得られる。不均一な大きさの部品には、導
電性のプライマーあるいは導電性のウォッシュ溶液を使
用することが好ましい。導電性のプライマーは1例えば
、シャーウィン・ウィリアム社 (Sherwin W
illiams Co、)からPOLANEとして人手
できる。導電性のウォッシュ溶液は3例えば、アメリカ
ン・シアナミド社(AmericanCyanamid
 Co、)からCYAST 609として入手できる。
粉末塗装組成物が塗布された後1塗装された基材は1次
いで直ちに(すなわち、基材が粉末塗装組成物の硬化温
度より低く冷却される前に)粉末塗装組成物を硬化させ
るのに充分な温度および時間で加熱される。塗装工程の
間のいかなる時においても、基材の温度を、粉末塗装組
成物の硬化温度より低下させてはならない。熱硬化性塗
料の場合には1塗膜の耐溶剤性によって、硬化を評価す
ることができる。典型的には、硬化した熱硬化性塗料は
、基材に至るまで摩擦することなく、少なくとも50回
のキシレンを用いた二重摩擦に耐える。
二重摩擦とは、普通の手で圧力をかけながら、キシレン
を充分に含ませた布で前後に摩擦することである。
硬化時間および硬化温度は、粉末塗装組成物によって多
少変化する。典型的には、硬化温度は。
少なくとも15分間9通常は15分間〜1時間にわたっ
て、少なくとも250°F (121℃)1通常は25
0°F(121℃)〜375°F (191℃)、好ま
しくは300°F(149℃)〜375°F (191
℃)である。
上記の塗装法は、自動方式で行われる。塗装すべき基材
を天井コンベヤに乗せて予熱領域に通過させることによ
って基材のガス抜きをした後、粉末塗装組成物を塗布す
るための塗装ステーションに通過させ9次いで焼付は用
オーブンに通過させて塗膜を硬化させることによって基
材の下地固めを行う。
焼付けした後、必要に応じて、硬化した粉末塗料の塗膜
に仕上げ用塗料を塗布することができる。
しかし、粉末塗料の塗膜自体が仕上げ塗りになることも
ある。より一般的には、粉末塗装組成物は次いで塗布さ
れる仕上げ用塗料のためのプライマー−下地固め塗料と
して用いられる。仕上げ用塗料は、自動車用および工業
用として周知の組成物のいずれであってもよい。これら
の組成物は、典型的には、樹脂系結合剤と顔料とを含有
している。
特に有用な樹脂系結合剤は、アクリル系ポリマーポリエ
ステルなどであり、アルキド樹脂およびポリウレタンを
包含する。
仕上げ用塗料に有用な顔料としては、自動車用および工
業用として通常用いられる着色顔料が包含される。具体
的には、二酸化チタン、酸化鉄。
酸化クロム、クロム酸鉛、カーボンブラック、および有
機顔料(例えば、フタロシアニンブルーやフタロシアニ
ングリーン)が挙げられる。必要に応じて、アルミニウ
ムフレーク、金属酸化物、金属酸化物で被覆された雲母
などの金@顔料を、仕上げ用塗料に用いることもできる
。仕上げ用塗料は、さらに、流動性制御剤、酸化防止剤
、紫外線吸収剤などの他の添加物を含有していてもよい
仕上げ用塗料は、ハケ塗り、スプレー塗装法。
流動塗装法などの簡便な方法によって、硬化した粉末塗
料の塗膜に塗布され得る。しかし、これらの方法のうち
、スプレー塗装法が最もよく用いられる。手動式あるい
は自動式によるエアスプレー塗装または静電塗装に通常
用いられる噴霧技術および装置を用いることができる。
硬化した粉末塗料の塗膜に仕上げ塗りを施した後、加熱
により、仕上げ用塗料の塗膜を合着させて硬化させる。
典型的には、樹脂系展色剤によって変化するが、180
°F〜325°F(82℃〜163℃)にて約15分間
〜約60分間の加熱で充分である。仕上げ塗りの膜厚は
、典型的には、約1〜約5ミルである。
仕上げ塗りは、ワンコートシステム (one−coa
tsystem)として施すか、あるいはいわゆるカラ
ークリヤーシステム(color−clear sys
tem)として施され得る。カラークリヤーシステムで
は、顔料を添加した。すなわち着色された下塗り塗料が
まず、硬化した粉末塗料の塗膜に塗布され9次いで着色
された下塗り層の上に透明な上塗り塗料が塗布されるシ
ステムである。このようなシステムは、下塗り層の優れ
た色の深み、顕著な光沢、像の明瞭さ、および塗膜の耐
久性を与えるので、自動車産業においてますます用いら
れるようになってきている。
(実施例) 以下に本発明の実施例について述べる。ここで。
部とあるのは、特に指摘されなければ重量部を表す。
以下の実施例には、熱硬化性の粉末塗装組成物を調製す
る方法、この組成物を本発明の方法によって(実施例A
)SMC基材に塗布する方法が示されている。比較する
ために1本発明の範囲を逸脱する方法で、同じ粉末塗装
組成物をS !、l C基材に塗布した。比較例(実施
例B)では、繊維強化プラスチック基材を粉末塗装組成
物の硬化温度より高く予熱したが、粉末塗装組成物を塗
布する前に。
次いで硬化温度より低く冷却した。他の比較例(実施例
C)では、繊維強化プラスチック基材を粉末塗装組成物
の硬化温度より高く予熱し;熱硬化性粉末塗装組成物を
、この粉末塗装組成物の硬化温度より高い温度で、予熱
された基材に塗布した。
しかし、塗装された基材は、さらに加熱して粉末塗装組
成物を硬化させる前に9次いで室温で30分間冷却され
た。硬化後、塗装されたSMC基材に。
自動車用の上塗り塗料組成物を上塗りし、得られた上塗
り層を加熱により硬化させた。そして、塗装された基材
は、上塗り層におけるポツピングの発生について調べら
れた。
粉末塗装組成物(PCC80100)は以下の成分から
調製された。
成分 エポキシ官能1生アクリル系樹脂 ポリ (無水ドデカンニ酸) 2 IRGANOX  1076 3 M[1DAFL[ll’l   II ベンゾイン 二酸化チタン カーボンブラック 重景部 68.0 20.0 1.0 1.0 1.0 8.98 0.02 攪拌手段を備え、初めに536.0 gのキシレンを入
れた反応容器を加熱して還流させ、ディーンースターク
 (Dean−3tark)  )う・ツブによって水
を除去した。896.5gのグリシジルメタクリレート
896.3 gのメチルメタクリレート、224.2g
のブチルアクリレート、および224.2gのスチレン
を含む第1の供給物と、  384.7 gのキシレン
および112.0gのVAZO67(tE、 I Du
 Pont de Nemours andCo  か
ら人手し得るα、α′ −ジメチルアゾビス(イソブチ
ロニ) IJル))を含む第2の供給物とを、この反応
混合物を還流状態に維持しながら。
3時間以上にわたって同時に添加した。次いで。
20.6gのキシレンおよび9.0 g (D VAZ
O67を含む第3の供給物を1反応混合物を還流状態に
維持しながら、1時間以上にわたって添加した。最後に
20.0gのキシレンおよびg、 (Ig 〕VAZ[
l 67を含む第4の供給物を2反応混合物を還流状態
に維持しながら、1時間半以上にわたって添加した。固
形分が100%になるまで、得られた反応混合物から減
圧下で揮発成分を除去した。
2反応容器に2070gのドデカンニ酸および612g
の無水酢酸を入れ、窒素雰囲気下で125℃に加熱した
。125℃にて2時間後、固形分が100%になるまで
1反応混合物から減圧下で揮発成分を除去した。次いで
、98.1gのトリメチロールプロパンを添加した。こ
の反応混合物を還流状態(130〜134℃)で1時間
保持し、そして冷却した。得られた生成物は固形分が1
00%であり、酸価が約440であった。
3チバ・ガイギー(ciba−Geigy) Co、か
ら入手し得る酸化防止剤。
4モンサンド (Monsanto) Co、から入手
し得る流動性制御剤。
これらの成分は、まずWelex ミキサー中で約2分
間混合され1次いでベーカーパーキンス(BakerP
erkins)の双軸押出機中で110℃にて溶融混合
され、20℃に冷却され、フレーク状にされ1次いでマ
イクロミルで粉砕され、そして200メツシユのスクリ
ーンでふるい分けされた。
実施例A 12インチ×12インチの寸法を有する5枚の高多孔性
SMCパネル(アッシュランド ケミカル(Ashla
nd Chemical) Co、から入手し得るPH
ASAALPHA )を、オーブン中で375°F (
191℃)にて30分間予熱し、基材のガス抜きを行っ
た。予熱されたパネルを、直ちに塗装ステーションに通
過させ、上記の熱硬化性粉末塗装組成物をプライマーと
して4.0〜4.5ミルの厚さでスプレー塗装法により
下地塗りした。下地塗りされた基材を、直ちに焼付は用
オーブンに通過させて、325°F(163℃)にて3
0分間焼付けを行い、塗膜を硬化させた。次いで、塗装
された基材を室温に冷却した。
自動車用の品質を有する上塗り組成物を、硬化したブラ
イマーコートに塗布した。上塗り組成物はカラークリア
システムであった。このカラークリアシステムにおいて
、カラーコートは赤色のHllBC72693(ポリエ
ステル−アクリル系メラミン)であり、クリアーコート
は0CT−2000(ポリエステル−アクリル系メラミ
ン)であった。これらは。
ともにPPGインダストリーズ・インク(PPG In
d、ustries、 Inc、 )から人手した。こ
のプライマ・−コートにベースコートをスプレー塗布し
1周囲温度にて約2分間空気を吹き付け、そしてこのベ
ースコートにクリアコートを塗布した。次いで、この複
合塗膜を250°F (121℃)にて30分間加熱す
ることにより、トップコートを硬化させた。このように
塗装されたパネルは9次いで、トップコートにおけるポ
ツピングの発生について調べ、パネル1枚あたりの平均
ポツプ数が記録された。その結果を下記の表に示す。
実施例B 予熱工程後、熱硬化性粉末塗装組成物をプライマーとし
て下地塗りする前に、基材を200°F(93℃)に冷
却したこと以外は、実施例Aの方法を繰り返した。ポツ
ピングの発生に関する評価を下記の表に示す。
実施例C 下地塗り工程後、硬化させるための焼付は用オーブンに
通過させる前に、基材を室温(20〜23℃)にて30
分間冷却したこと以外は、実施例Aの方法を繰り返した
。ポツピングの発生に関する評価を下記の表に示す。
これらの結果は9本発明の方法(実施例A)が多孔性の
S M C基材を効果的に下地固めする最良の方法であ
ることを示している。いったんガス抜きを行えば、粉末
塗料が実際に硬化するまでは、プラスチック基材を粉末
塗料の硬化温度以下に冷却させてはならないということ
が重要である。
(発明の要約) ガスを発生しやすいプラスチック基材を粉末塗装組成物
で塗装する方法が開示されている。この方法は、ポツピ
ングの発生を防止するために基材の下地固めをするのに
有効である。
以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、加熱するとガスを発生しやすい予備成形されたプラ
    スチック基材を塗装する方法であって、(a)基材をガ
    ス抜きするのに十分な温度および時間で該基材を予熱す
    ること、ただし該温度は次いで塗布される粉末塗装組成
    物を硬化させるのに充分な温度より高い; (b)粉末塗装組成物を硬化させるのに充分な温度より
    高く予熱された該基材に、粉末塗装組成物を直ちに塗布
    すること;および (c)塗装された該基材を、該粉末塗装組成物を硬化さ
    せるのに充分な温度および時間で直ちに加熱すること; を包含する塗装方法。 2、前記基材が繊維強化プラスチック基材である、請求
    項1に記載の塗装方法。 3、前記繊維強化プラスチック基材がガラス繊維強化ポ
    リエステル基材である、請求項2に記載の塗装方法。 4、前記基材が、300°F(149℃)〜400°F
    (204℃)にて、少なくとも15分間予熱される、請
    求項1に記載の塗装方法。 5、前記粉末塗装組成物が熱硬化性粉末塗装組成物であ
    る、請求項1に記載の塗装方法。 6、前記熱硬化性粉末塗装組成物がエポキシ含有アクリ
    ル系ポリマーとポリアシッド硬化剤とを主成分とする、
    請求項5に記載の塗装方法。 7、前記熱硬化性粉末塗装組成物が約3〜6ミルの厚さ
    で塗布される、請求項1に記載の塗装方法。 8、塗装された前記基材が、250°F(121℃)〜
    375°F(191℃)にて、少なくとも15分間加熱
    される、請求項1に記載の塗装方法。 9、加熱するとガスを発生しやすい予備成形されたガラ
    ス繊維強化ポリエステル基材を塗装する方法であって、 (a)少なくとも300°F(149℃)の温度にて、
    少なくとも15分間基材を予熱して該基材をガス抜きす
    ること、ただし該温度は次いで塗装される熱硬化性粉末
    塗装組成物を硬化させるのに充分な温度より高い; (b)熱硬化性粉末塗装組成物を硬化させるのに充分な
    温度より高く予熱された該基材に、熱硬化性粉末塗装組
    成物を3〜6ミルの厚さで塗布すること;および (c)粉末塗装組成物が硬化するまで、少なくとも25
    0°F(121℃)の温度にて、少なくとも15分間加
    熱すること; を包含する塗装方法。 10、前記熱硬化性粉末塗装組成物がエポキシ含有アク
    リル系ポリマーとポリアシッド硬化剤とを主成分とする
    、請求項9に記載の塗装方法。 11、塗装された前記基材が、次いで仕上げ用塗料で上
    塗りされる、請求項1に記載の塗装方法。 12、前記仕上げ用塗料が加熱により硬化する、請求項
    1に記載の塗装方法。 13、塗装された前記基材が、次いで仕上げ用塗料で上
    塗りされ、該仕上げ用塗料が加熱により硬化する、請求
    項9に記載の塗装方法。 14、請求項1の方法によって塗装された物品。 15、請求項11の方法によって塗装された物品。 16、請求項13の方法によって塗装された物品。
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