JPH0716649B2 - 反応性射出成形物品の塗装方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は反応性射出成形物品の塗装方法に関する。さら
に詳しくは部分塗装を行った如き意匠性を有し、良好な
外観と耐久性を具えた塗膜を得る反応性射出成形品の塗
装方法に関する。

〔従来の技術〕

反応性射出成形物品とは、熱硬化性樹脂を成形用金型内
部において硬化および成形を同時に行うことにより得ら
れる樹脂成形物品であり、例えばポリオールおよびポリ
イソシアネートを原料として成形したウレタンRIM（Rea
ction Injection Moulding）が実用に供されており、そ
の優れた強度、可撓性、並びに成形時の形状設計が自由
である等の点から、主として自動車部品の分野で有用で
ある。

ウレタンRIMは原則的には黒色で内部が発泡し、表面は
平滑になっている成形品であるが、成形条件等により、
その表面も部分的に多孔質になっている場合がしばしば
見受けられる。特に成形直後にはその多孔質が多いこと
が通常である。かかる成形品の塗装においてはその微細
孔を防ぐため急速硬化が可能であって、成形品の可撓性
に追随できる可撓性を有する塗膜を形成しうる塗料並び
に塗装法が要求される。

従来ウレタンRIMへの塗装は（１）ウレタンRIM成形後ポ
ストキュアを行い表面の微細孔を更に小さくした後、常
温に近い温度で２液型ポリウレタン樹脂塗料を塗装する
方法、あるいは触媒等を加えた低温硬化型のポリウレタ
ン樹脂塗料を塗装する方法、（２）ウレタンRIM成形後
数日間放置し、表面が平滑になった後低温型ポリウレタ
ン樹脂塗料を塗装する方法などが知られている。

一方、ウレタンRIMの塗装においては、意匠性をより付
与するために（１）部分塗装または（２）２色塗装を施
す場合がしばしば見受けられる。

上記（１）の部分塗装はウレタンRIM本来の黒色を生か
し、その基体の一部を任意のマスキング材を用いて一時
的に被覆し、基体の色と異なる塗料を塗装した後マスキ
ング材を除去することによりなされる。また、前記
（２）の２色塗装は、ウレタンRIM基体に第１の塗料を
塗装した後、第１の塗料の塗膜の一部を任意のマスキン
グ材を用いて一時的に被覆し、第１塗料とは色の異なる
第２の塗料を塗装後マスキング材を除去することにより
なされる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前述の（１）の部分塗装方法によると、
塗装後もウレタンRIM基体の一部が塗装されず露出した
状態となる。ウレタンRIM基体は黒色で一般に耐候性に
劣ることから塗装されず露出した部分を有するウレタン
RIM物品は長期耐久性が低下することになる。この欠点
を回避するため別法として、前記（２）の塗装方法、即
ち第１の塗料塗装終了後基体の一部にウレタンRIM基体
の色と同色を有する第２の塗料を塗装しあたかも部分塗
装を施したかの如き意匠とする塗装方法が用いられる。
この第２の塗料としては、基体が一般に黒色であること
から、黒色塗料が用いられる。この方法によるとウレタ
ンRIM基体は結果的に全面が塗料で被覆されるため、前
述の部分塗装法に比して物品の耐久性は改善されるもの
の、塗装を２回行うため、塗装にかかる費用を増大させ
る結果となり、工業的に不利な方法である。

さらに、前記（１）及び（２）の塗装法は乾燥に長時間
を要したり、低温タイプポリウレタン樹脂塗料では可使
時間が短く、現場での取扱いが煩雑もしくは困難であっ
たり、更に作業工程に大きなロスが出る欠点を有してお
り、得られた塗膜もウレタンRIMの可撓性に十分に適し
た性質を有していなかった。

また、本発明者らは改良方法として昭和62年10月23日付
特許出願（特願昭62−267414号を行った。当該先願では
ウレタンRIMの表面欠陥に基づく塗膜外観不良、たとえ
ばピンホールが無く、低温短時間硬化が可能で且つ可撓
性を有する塗膜を形成し得る方法であるが、部分塗装あ
るいは２色塗装による意匠性向上に関する記述は無く、
部分塗装を行えばウレタンRIM基体の一部が露出するこ
とにより生ずる前述の欠点に対する解決は得られていな
い。

従って本発明の目的は、反応性射出成形物品、たとえば
ウレタンRIMの塗装に関し、部分塗装を行った如き意匠
を有する塗装を施してしかもウレタンRIM物品の耐久性
を向上させ、またウレタンRIMの表面欠陥に起因する塗
膜外観の不良をなくし、低温短時間で硬化でき、可撓性
のある塗膜を形成しうるウレタンRIMへの更に改良され
た塗装方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段〕 本発明は、反応性射出成形物品を黒色を有するポリウレ
タン樹脂塗料（以下第１塗料とも称する）で塗装し、次
いで気相状態にあるアミン雰囲気中で塗膜を硬化させた
後、かかる反応性射出成形物品の一部に熱硬化性樹脂塗
料またはポリウレタン樹脂塗料（以下第２塗料とも称す
る）を塗装し硬化させる反応性射出成形物品の塗装方法
であって、上記アミン雰囲気中で硬化させるポリウレタ
ン樹脂塗料（第１塗料）が、（ａ）Tg:−40℃〜30℃、
水酸基価:20〜160、数平均分子量:1000〜10000であるポ
リオールと、（ｂ）ポリイソシアネートとを含み、
（ｃ）ポリイソシアネートの30モル％以上が脂肪族ポリ
イソシアネートであり、（ｄ）OH当量対イソシアネート
当量の比が0.5:1〜2:1であることを特徴とする反応性射
出成形物品の塗装方法である。

本発明において用いられる反応性射出成形物品は前記し
た如きものであり、ウレタンRIM、繊維強化ウレタンRIM
などが挙げられる。

また気相状態のアミン雰囲気中で硬化させる黒色を有す
るポリウレタン樹脂塗料（第１塗料）のポリオールとし
ては、アクリルポリオール、ポリエステルポリオール、
アルキッドポリオール、ポリオレフィンポリオールなど
のポリオールが用いられるが、特にアクリルポリオール
およびポリエステルポリオールが適しており、この中で
もTg:−40℃〜30℃、水酸基価:20〜160、数平均分子量:
1000〜10000のポリオールが適している。特にTg:−20℃
〜20℃、水酸基価:40〜145、数平均分子量:1500〜6000
のアクリルポリオールおよびポリエステルポリオールが
望ましい。

Tgが30℃より高いと可撓性が不足し、また−40℃より低
いと表面硬化が不足し、水酸基価が160より高いと可撓
性が不足し、また20より低いと耐湿性、耐温水性等の化
学的性能が劣るようになり、数平均分子量が10000より
大であると塗膜外観が不良となり、1000より小さいと耐
湿性、耐温水性等の化学的性能が劣るようになる。

本発明で上記アミン雰囲気中で硬化させる第１塗料に使
用するポリイソシアネートは全ポリイソシアネート中30
モル％以上即ち30〜100モル％が脂肪族ポリイソシアネ
ートである。脂肪族ポリイソシアネートの例としては、
ヘキサメチレンジイソシアネート（HMDI）、イソホロン
ジイソシアネート（IPDI）、リジンジイソシアネート、
メチレンジイソシアネート等、およびこれらのメチロー
ル付加物または３〜５量体など、更にはこれらの混合物
である。脂肪族ポリイソシアネートが、全ポリイソシア
ネート中30モル％未満になると塗膜の耐候性が低下し好
ましくない。本発明に用いられるポリイソシアネートと
しては、上記脂肪族ポリイソシアネートに加えて、全ポ
リイソシアネートの70モル％以下の量でトルイレンジイ
ソシアネート（TDI）、ジフェニルメタンジイソシアネ
ート（MDI）、キシリレンジイソシアネート（XDI）、ト
リフェニルメタントリイソシアネート、フェニレンジイ
ソシアネートおよびこれらのメチロール付加物または３
〜５量体などを用いることができる。脂肪族ポリイソシ
アネート及び使用する時には他のポリイソシアネート
は、それぞれ２種以上混合して使用しても差支えない。

上述したポリオールとポリイソシアネートとは、そのOH
当量対イソシアネート当量の比が0.5:1〜2:1となるよう
に使用する。OH当量が0.5より小さくなると付着性の低
下、可撓性の低下が生じまた２より大きくなると耐水
性、耐温水性の低下および架橋密度が小さくなることに
よりピンホール抑制効果が小さくなる。

本発明に用いられるアミン雰囲気中で効果させる黒色を
有するポリウレタン樹脂塗料（第１塗料）は、黒色に着
色させるため黒色顔料が用いられ、たとえばカーボンブ
ラックが用いられる。黒色顔料は１種又は２種以上併用
しても差支えなく、更に所望する色合いによっては微量
の黒色以外の着色顔料を使用しても差支えない。また、
着色顔料の他に１種または２種以上の体質顔料を用いて
も良い。

本発明に用いられるアミン雰囲気中で硬化させる黒色を
有するポリウレタン樹脂塗料はこの他公知の種々の艶消
し剤、レベリング剤、色分れ防止剤などの添加剤、さら
にエステル、ケトン、脂肪族または芳香族炭化水素系溶
剤などを含有できる。

本発明においては上述の黒色を有するポリウレタン樹脂
塗料を塗装後これを気相状態にあるアミン雰囲気中で硬
化させるのであるがこの時使用し得るアミンとしては第
３アミンが好ましく、例えばトリメチルアミン、トリエ
チルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、
トリアミルアミンなどの脂肪族第３アミン、ジメチルア
ニリン、ジエチルアニリン、トリベンジルアミンなどの
芳香族アミン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモル
ホリンあるいはトリエタールアミン、メチルジエタノー
ルアミン、ジメチルエタノーアミン、ジエチルエタノー
ルアミン、ジブチルエタノールアミン、ジ（２−エチル
ヘキシル）エタノールアミン、エチルジエタノールアミ
ン、トリイソプロパノールアミン、ジブチルイソプロパ
ノールアミンンなどのアルカノールアミンが使用でき中
でもジメチルエタノールアミンが好ましい。

上記アミン類による雰囲気としては気相中のアミン濃度
が約10〜3000ppm好ましくは300〜1200ppmが適してい
る。温度は０〜80℃、好ましくは20〜40℃が適してい
る。アミン雰囲気中での硬化時間は樹脂組成、形成する
膜厚、第３アミンの種類、温度および濃度などによって
異なるが一般的には１〜10分間、好ましくは２〜４分間
である。なお、アミン雰囲気中での処理後必要であれば
更に100℃以下の温度で５〜15分間加熱処理してもよ
い。

本発明においては前述の黒色を有するポリウレタン樹脂
塗料（第１塗料）を塗装し気相状態にあるアミン雰囲気
中で硬化させた後、かかる基体の一部にマスキングを施
し引き続き熱硬化性樹脂塗料またはポリウレタン樹脂塗
料（第２塗料）を塗装する。

本発明で第２塗料として用いられる熱硬化性樹脂塗料ま
たはポリウレタン樹脂塗料の中、熱硬化性樹脂塗料とし
てはアクリルメラミン樹脂塗料、アルキドメラミン樹脂
塗料等が使用できる。これらは塗料中に含有するメラミ
ン樹脂とアクリル樹脂またはアルキド樹脂が加熱により
縮合して硬化塗膜を得るものであり所望する塗膜物性に
よってアクリル樹脂、またはアルキル樹脂、およびメラ
ミン樹脂を種々選択することができる。加熱温度は100
℃〜140℃である。また、ポリウレタン樹脂塗料として
は種々の１液型または２液型ポリウレタン樹脂塗料が使
用できる。１液型ポリウレタン樹脂塗料とは塗料中にブ
ロック化ポリイソシアネート樹脂および水酸基を有する
樹脂を含み、120〜140℃に加熱することによりブロック
化化合物が解離して遊離のイソシアネート基を生成し、
イソシアネート基と水酸基の反応によりウレタン結合を
生成し硬化塗膜を得る塗料である。２液型ポリウレタン
樹脂塗料とは、水酸基を有する樹脂を含む主剤と、イソ
シアネート基を有する樹脂を含む硬化剤を混合後塗装す
る塗料であり、通常80〜100℃にて20分〜60分加熱する
ことにより硬化塗膜を得る。ここで使用するイソシアネ
ート基を有する樹脂は、無黄変型イソシアネート含有樹
脂が好ましく、例えばヘキサメチレンジイソシアネート
系のイソシアネート含有樹脂が用いられる。

これ等の第２塗料である熱硬化性樹脂塗料またはポリウ
レタン樹脂塗料は各種着色顔料、各種添加剤たとえば消
泡剤、レベリング剤、流動性調整剤、紫外線吸収剤、光
安定剤等およびエステル、ケトン、芳香族炭化水素等の
溶剤を含むことができる。

本発明で用いるアミン雰囲気中で硬化させる前記ポリウ
レタン樹脂第１塗料および第２塗料の塗装方法は、エア
ースプレー、エアレススプレー、静電塗装等公知の方法
が適用される。

また、マスキング材料としては種々市販されているもの
が使用でき、マスキング材料を第２塗料である熱硬化性
樹脂塗料またはポリウレタン樹脂塗料の硬化剤または後
に除去することにより、部分塗装を行ったが如き意匠を
有する塗装がなされる。

〔作用〕

本発明の方法によれば、反応性射出成形物品の塗装にお
いて、部分塗装を行った如き意匠を有しかつウレタンRI
M物品の耐久性が向上する。また、本発明の方法は第１
の塗料による塗膜を室温で短時間硬化させることが可能
であるためウレタンRIMの多孔質性によって生ずる塗膜
の発泡を抑制できると共にウレタンRIMのもつ可撓性に
追随できる性能を有する塗膜を形成できる。更に本発明
の方法はこれらの特長の他に、室温で硬化できるため、
エネルギー面より経済的節約が得られること、長時間の
可使時間を保持できるこうとの利点を有する。

〔実施例〕

本発明を更に具体的に説明するため、以下実施例をもっ
て説明する。なお、本発明はこれら実施例に限定される
ものではない。また、実施例中、部とあるのは全て重量
部を意味する。

実施例１ （１）ポリオールの調製 単量体としてメタクリル酸メチル35.0部、アクリル酸ブ
チル36.0部、アクリル酸エエチル13.9部および２−ヒド
ロキシエチルメタクリレート15.1部（単量体計100部）
を用い、溶媒としてキシロール66部、重合開始剤として
アゾビスイソブチロニトリル3.4部を用いて通常の方法
で重合を行い、アクリルポリオールを得た。この溶液の
固形分は65重量％であった。

得られたアクリルポリオールの特数は、Tg:5℃、水酸基
価:65、数平均分子量:4500であった。

（２）ポリウレタン樹脂塗料の調製 上記（１）で作ったアクリルポリオール溶液100部にカ
ボーボンブラック粉末（デグッサ社製、商品名スペシャ
ルブラック＃６）４部、シリカ粉末（デグッサ社製、商
品名OK−412）４部、セロソルブアセテート37部、キシ
ロール10部を加えた基剤と、ヘキサメチレンジイソシア
ネート（住友バイエルウレタン社製、商品名スミジュー
ルＮ−75）10部とトリレンジイソシアネート（住友バイ
エルウレタン社製、商品名スミジュールＬ−75）12部の
混合物からなる硬化剤とからなる２液型ポリウレタン樹
脂塗料を調製した。OH/NCO比は1/1であった。

（３）塗装 ウレタンRIMを常法で脱脂した後、上記（２）で調製し
た塗料（第１塗料）を膜厚25μになるようにスプレー塗
装し、25℃で２分間セッティングした後、ジメチルエタ
ノールアミン600ppmの雰囲気中で、雰囲気風速1.2秒で2
0℃の温度で２分間放置し、更にジメチルエタノールア
ミンを含まない空気中で30℃で10分間乾燥した。次にこ
のウレタンRIMの半分にマスキングを施した後、白色ウ
レタン樹脂塗料（神東塗料社製、商品名ポリンNo.1RS
白）（第２塗料）で膜厚30μになるようにスプレー塗装
し、100℃で30分間加熱した。

得られた塗装ウレタンRIMは黒色基材に白色の部分塗装
を行ったが如き外観を有していた。また塗膜の試験結果
を後掲の表２に示すが表２の結果からピンホールのない
可撓性、付着性、耐候性のすぐれた塗膜が得られたこと
がわかる。

比較例１ 実施例１で用いたポリウレタン樹脂第１塗料を実施例１
と同様に塗装した後、アミン雰囲気処理をせずに100℃
で30分間乾燥後、実施例１と同様に第２塗料を塗装し
た。形成された塗膜は表３に示すように多くのピンホー
ルが見られた。

比較例２ 実施例１において、ポリウレタン樹脂塗料の調製時硬化
剤をジフェニルメタンジイソシアネート（住友バイエル
エレタン社製、商品名スミジュールＥ−21−１）19部に
変更した以外は同様に行った。

得られた塗膜は表３に示す様にピンホールのない可撓
性、付着性にすぐれた塗膜であったが、耐候性が劣るも
のであった。

実施例２〜４ 表１に示す単量体および開始剤および溶剤を用いて３種
のポリオールを実施例１と同様にして調製した。

上記実施例２〜４の３種のポリオールを用い、硬化剤と
して表２に示すものを用いたこと以外は実施例１と同様
の処方によりこれら３種のポリウレタン樹脂塗料を調製
した。

上記各実施例で使用したポリオールの特数及びそれを用
いてウレタンRIMを実施例１と同様に塗装して得られた
塗膜の試験結果を表２に示す。

得られた塗装物品はいずれもピンホールのない、可撓
性、付着性、耐候性に優れた塗膜であった。

比較例３〜５ 表３に示す如きポリオール、硬化剤を用いてポリウレタ
ン樹脂塗料を作製した。

これらを用いて実施例１と同様にウレタンRIMを塗装し
た結果を表３に示す。

得られた塗膜は表３に示す如く欠陥を有するものであっ
た。

比較例６ 実施例１において、マスキングを、調製したポリウレタ
ン樹脂第１塗料の塗装前に行う様に変更し、更に第２塗
装を実施例１と同様に塗装した。得られた塗装物品はウ
レタンRIM基板が一部露出しており、露出部分は耐候性
テスト後著しいチョーキングが発生した。

（１）水酸基価は無水酢酸でアセチル化し、遊離酢酸を
苛性カリで定量し、樹脂1g中に含まれる水酸基と当量の
苛性カリのmg数で示す。

（２）硬化剤は使用したポリイソシアネートの種類およ
び全ポリイソシアネート中のモル％を示す。

（３）付着性はゴバン目試験法（JIS−Ｋ−5400）に従
い、1mm間隔でのゴバン目100についての残数で示す。

（４）−20℃屈曲性は試験片を−20℃に保ち1/2inの180
°折り曲げ性である。

（５）外観は目視により塗膜のちぢみ、凹凸、ツヤ引け
等を調べた結果を示す。但しピンホールについては別項
に示す。

（６）耐温水性は40℃で24時間水に浸漬後のゴバン目試
験の結果を示す。

（７）対向性は、サンシャインウエザロメーター800時
間試験後のチョーキングおよび光沢保持率を示す。

（８）可使時間は30℃でフォードカップ＃４を用い粘度
が初期より３秒を越えない時間で示す。

表中の○、△、×は次の定義による。

〔発明の効果〕 本発明方法によれば、反応性射出成形物品の塗装に当
り、ポリウレタン樹脂第１塗料の塗膜を迅速硬化で形成
でき、そのため反応性射出成形物品のピンホール等の塗
膜欠陥を防止でき、更に反応性射出成形物品の可撓性に
追随できる可撓性の有る塗膜が得られ、更に耐久性の優
れた部分塗装の如き意匠を有する塗装物品が得られる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反応性射出成形物品を黒色を有するポリウ
   レタン樹脂塗料で塗装し、次いで気相状態にあるアミン
   雰囲気中で塗膜を硬化させた後、かかる反応性射出成形
   物品の一部に熱硬化性樹脂塗料またはポリウレタン樹脂
   塗料を塗装し硬化させる反応性射出成形物品の塗装方法
   であって、上記アミン雰囲気中で硬化させるポリウレタ
   ン樹脂塗料が、（ａ）Tg:−40℃〜30℃、水酸基価:20〜
   160、数平均分子量:1000〜10000であるポリオールと、
   （ｂ）ポリイソシアネートとを含み、（ｃ）ポリイソシ
   アネートの30モル％以上が脂肪族ポリイソシアネートで
   あり、（ｄ）OH当量対イソシアネート当量の比が0.5:1
   〜2:1であることを特徴とする反応性射出成形物品の塗
   装方法。