JPH07171491A - 光硬化性塗料の塗布硬化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラスチック基材との接着性に優れた硬化塗
膜が得られる光硬化性塗料の塗布硬化方法を提供する。 【構成】 プラスチック基材に、単官能アクリレート系
モノマーを３０重量％以上含むアクリレート系モノマー
を主成分とする光硬化性の下塗り塗料を塗布し、これに
光を照射して半硬化させ、塗料表面が粘着力を持ってい
る間に、その上に光硬化性の上塗り塗料を塗布し、これ
に光を照射して塗料を硬化させる光硬化性塗料の塗布硬
化方法であって、上記下塗り塗料が、上記プラスチック
基材に対する良溶媒１〜５０重量％を含有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、プラスチック基材と
の接着性に優れた硬化塗膜を得ることのできる光硬化性
塗料の塗布硬化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光硬化性塗料は、短時間のうちに完全に
光硬化し塗膜を形成するが、急激な硬化収縮による応力
集中によって基材との接着性に優れた硬化塗膜を得にく
い。

【０００３】特開平４−７０６５号公報には、プラスチ
ック等の基材に、単官能アクリレート系モノマーを３０
重量％以上含むアクリレート系モノマーを主成分とする
光硬化性の下塗り塗料を塗布し、これに光を照射して半
硬化させ、塗料表面が粘着力を持っている間に、その上
に光硬化性の上塗り塗料を塗布し、これに光を照射して
塗料を硬化させる方法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記方法によれば、基
材との接着性の優れた硬化塗膜を得ることができる。し
かし、まだ改善すべき問題がある。すなわち、下塗り塗
料を数十μm 程度の薄めに塗布する場合は充分な接着性
が得られず、接着性の優れた硬化塗膜を得るには、下塗
り塗料を基材に１００μm 程度の厚めに塗布する必要が
ある。

【０００５】しかし、下塗り塗料を厚めに塗布する場
合、スプレー塗布等による均一な塗布が行いにくく塗膜
が不均一となり、しかも下塗り塗料が多量に必要とな
り、それだけ塗装コストが高くなるという問題がある。

【０００６】この発明は、上記問題を解決するもので、
その目的とするところは、下塗り塗料を数十μm 程度の
薄めに塗布する場合でも、プラスチック基材との接着性
に優れた硬化塗膜が得られる光硬化性塗料の塗布硬化方
法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、プラスチッ
ク基材に、単官能アクリレート系モノマーを３０重量％
以上含むアクリレート系モノマーを主成分とする光硬化
性の下塗り塗料を塗布し、これに光を照射して半硬化さ
せ、塗料表面が粘着力を持っている間に、その上に光硬
化性の上塗り塗料を塗布し、これに光を照射して塗料を
硬化させる光硬化性塗料の塗布硬化方法であって、上記
下塗り塗料が、上記プラスチック基材に対する良溶媒１
〜５０重量％を含有することを特徴とするもので、それ
により上記の目的を達成することができる。

【０００８】この発明に用いるプラスチック基材は、熱
可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれのプラスチック基材
でもよい。また、ゴム類も含まれる。さらに、金属、ガ
ラス、プラスチックからなる基材の表面に、上記樹脂成
分又はゴム成分をバインダーとする塗料、インキ等の塗
膜が形成されているものも含まれる。

【０００９】上記熱可塑性樹脂としては、塩化ビニル樹
脂、塩化ビニリデン樹脂、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、
ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド樹脂、アセ
タール樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリカーボネ
ート、メチルペンテン樹脂、エチレン−酢酸ビニル樹
脂、飽和ポリエステル樹脂、熱可塑性ポリウレタン等が
挙げられる。

【００１０】また、上記熱硬化性樹脂としては、ウレタ
ン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。

【００１１】この発明に用いる下塗り塗料は、単官能ア
クリレート系モノマーを３０重量％以上含むアクリレー
ト系モノマーを主成分とするもので、言い換えれば、単
官能アクリレート系モノマーのみを主成分とするもの、
又は単官能アクリレート系モノマー３０重量％以上と多
官能アクリレート系モノマー７０重量％以下とを主成分
とするものである。

【００１２】単官能アクリレート系モノマーの例として
は、メチル（メタ）アクリレート［これはメチルアクリ
レート又はメチルメタクリレートの両方を表す。以下同
様。］、ブチル（メタ）アクリレート、オクチル（メ
タ）アクリレート等の脂肪族系、メトキシエチル（メ
タ）アクリレート、カルビトール（メタ）アクリレート
等のエーテル系、シクロヘキシル（メタ）アクリレー
ト、テトラヒドロフルフリル（メタ）アクリレート、イ
ソホニル（メタ）アクリレート、フェノキシ（メタ）ア
クリレート等の環状モノマー、２−ヒドロキシエチル
（メタ）アクリレート、１，４−ブタンジオールモノ
（メタ）アクリレート等の水酸基含有モノマー、その他
２−アクリロイルオキシエチルコハク酸、２−アクリロ
イルオキシエチルアシッドフォスフェート、ジメチルア
ミノエチル（メタ）アクリレート等が挙げられる。

【００１３】また、多官能アクリレート系モノマーの例
としては、ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、
ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート、ジエ
チレングリコールジ（メタ）アクリレート、ヒドロキシ
ピバリン酸ネオペンチルグリコールエステル（以上２官
能）、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレー
ト、ペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート
（以上３官能）、ペンタエリスリトールテトラ（メタ）
アクリレート（４官能）、ジペンタエリスリトールヘキ
サ（メタ）アクリレート（６官能）等が挙げられる。

【００１４】これ等アクリレート系モノマー中の単官能
アクリレート系モノマーの割合が３０重量％未満である
と、濡れ性、膨潤性、柔軟性が低下し、接着性が低下す
る。それゆえ、単官能アクリレート系モノマーは、アク
リレート系モノマー中に３０重量％以上含有することが
必要であり、特に、５０重量％以上含有するのが好まし
い。

【００１５】なお、上記アクリレート系モノマーの他
に、例えば、（メタ）アクリル酸、ジメチル（メタ）ア
クリルアミド、ビニルピロリドン等の他の光重合性のモ
ノマーが含まれてもよい。また、ポリエステル型、ウレ
タン型、エポキシ型等の骨格の末端にアクリロイルオキ
シ基を結合させたもので、分子量が数百〜数千のアクリ
レートオリゴマー等が含まれてもよい。これ等は、柔軟
性、接着性、速硬化性等の特徴を付与する点で好まし
い。

【００１６】また、上記アクリレート系モノマーには、
通常、光重合開始剤が含有される。光重合開始剤は、特
定範囲の波長の光を吸収して活性種を生成し、光硬化性
樹脂成分の硬化反応を開始させるものである。このよう
な光重合開始剤としては、アセトフェノン系、ベンゾイ
ン系、ベンゾフェノン系、チオキサントン系のほか、ア
シルホスフィンオキサイド、グリオキシエステル、ジケ
トン等の公知のものが用いられる。

【００１７】さらに、この発明に用いる下塗り塗料に
は、前記プラスチック基材に対する良溶媒が含有され
る。ここで、プラスチック基材に対する良溶媒とは、使
用するプラスチック基材の樹脂成分を溶解又は膨潤させ
る溶媒を意味し、これは予め基材に溶媒を接触させるこ
とにより簡単に選定することができる。例えば、基材上
に溶媒を０．１ｃｃほど滴下し１分後にその液滴を拭き
取り、基材表面が溶解又は膨潤していれば使用に適する
良溶媒と判定される。なお、この良溶媒は、下塗り塗料
を溶解するものが好ましいが、下塗り塗料を微細に分散
するだけのものでも使用することができる。

【００１８】このような良溶媒の例としては、ｎ−ヘキ
サン、シクロヘキサン、トルエン等の炭化水素系、クロ
ロホルム、トリクロロエタン等のハロゲン化炭化水素
系、エタノール、ブタノール、グリセリン等のアルコー
ル系、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル
系、アセトン、メチルエチルケトン、イソホロン、シク
ロヘキサノン等のケトン系、酢酸、プロピオン酸等の脂
肪酸系、酢酸エチル、フタル酸エステル等のエステル
系、アミン類、アニリン、ジメチルホルムアミド、ピロ
リドン等の窒素化合物系、二硫化炭素、ジメチルスルホ
キシド等の硫黄化合物系、セロソルブ類、カルビトール
類、その他水、酸、アルカリ等の無機系溶剤が挙げら
れ、これ等の中から、使用するプラスチック基材に応じ
て良溶媒が適宜選定される。

【００１９】これ等の良溶媒は、上記下塗り塗料中に１
〜５０重量％の範囲で含有されることが必要である。下
塗り塗料中に良溶媒が１重量％未満の範囲で含有される
と、プラスチック基材への浸透作用が少なく良好な接着
性が得られない。逆に、下塗り塗料中に良溶媒が５０重
量％を超える範囲で含有されると、下塗り塗料の硬化時
の溶媒の揮散が充分でなく、硬化後の塗膜中に溶媒が留
まりやすく、プラスチック基材の透明性が低下したりや
クラックが発生することがある。下塗り塗料への良溶媒
の最適な含有量は、上記範囲内で、プラスチック基材に
対する溶解力、蒸発速度及び塗布厚み等を勘案して決定
される。

【００２０】なお、上記下塗り塗料には、必要により安
定剤、着色剤等が含有されていてもよい。

【００２１】上記プラスチック基材に下塗り塗料を塗布
する方法には格別の制限はない。例えば、スプレー塗
布、刷毛塗り、流し塗り、浸漬など公知の方法を採用す
ることができる。下塗り塗料の塗布後或いは下塗り塗料
の硬化後に、プラスチック基材を加熱して溶媒を揮散さ
せてもよいが、溶媒量、塗布厚み、光照射方法等を調整
することにより、硬化時の反応熱や光からの輻射熱によ
り溶媒を揮散させることもできる。

【００２２】こうして、プラスチック基材に下塗り塗料
が塗布され、これに光が照射されて下塗り塗料が半硬化
される。光照射の光源としては、おおむね２００〜６０
０ｎｍの波長の光を発するもの、例えば、高圧又は超高
圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、蛍光ランプ、キ
セノンランプ、太陽光等が使用される。

【００２３】下塗り塗料の硬化状態は、半硬化状態に留
められ、表面が粘着力を持つ状態とされる。このような
状態に半硬化させるには、光量の調整、照度の調整、波
長分布の調整等が挙げられるが、前述の組成範囲とする
ことにより照射条件の設定を容易に行うことができる。

【００２４】下塗り塗料が半硬化状態にあることを判定
する方法としては、例えば、硬化塗膜の表面を指で押さ
えてべたつきが感じられる場合を半硬化状態とする方
法、硬化塗膜の表面に炭酸カルシウム、タルク等の微粉
末をふりかけて払いのけた後、表面全体に微粉末が付着
している場合を半硬化状態とする方法等がある。

【００２５】より厳密には、ＪＩＳ Ｚ ０２３７に規
定の粘着テープのタック試験法（転球法）に準拠して測
定する方法、すなわち、塗膜を平面状に置いて水平から
２０°傾け、塗膜の表面上で径表示２／３２のボールを
転がし、このボールが５秒間以上停止した場合を半硬化
状態とする方法が挙げられる。

【００２６】こうして得られる半硬化状態の下塗り塗料
の上に、上塗り塗料が塗布され上記と同様な光源を用い
て光が照射され、塗膜が完全に硬化される。ここで用い
る上塗り塗料は、これまで一般に用いられている公知の
光硬化性塗料が使用されるが、前述の下塗り塗料と同一
組成のものであってもよい。

【００２７】上塗り塗料としては、公知の光硬化性樹脂
成分と光重合開始剤と、必要により安定剤、着色剤、溶
剤等を含んだものが用いられる。光硬化性樹脂成分とし
ては、不飽和ポリエステル系、エポキシ系、アクリル
系、ポリエン・ポリチオール系などが挙げられ、そのい
ずれも使用できる。その中でもアクリル系の光硬化性樹
脂成分が好ましい。

【００２８】アクリル系の光硬化性樹脂成分としては、
例えば、ポリエステル型、ウレタン型、エポキシ型等の
骨格の末端にアクリロイルオキシ基を結合させたもの
で、分子量が数百〜数千のアクリレートオリゴマー及び
／又は前述のアクリレート系モノマーとからなるものが
挙げられる。

【００２９】なお、この発明では、上述のように下塗り
の上に上塗りを行うが、この操作は一回のみに限られ
ず、上塗りしたものを下塗りと見做して、その上にさら
に上塗りすることとし、下塗りと上塗りの操作を二回以
上繰り返して行うこともできる。

【００３０】

【作用】この発明によれば、下塗り塗料中に１〜５０重
量％の範囲で含有される良溶媒が、プラスチック基材の
表面を溶解又は膨潤させ、それにより下塗り塗料が上記
プラスチック基材の内部へ速やかに浸透する。また、下
塗り塗料は単官能アクリレート系モノマーを３０重量％
以上含むので、プラスチック基材との接着性が向上す
る。さらに、下塗り塗料が半硬化状態のときに上塗り塗
料を塗布硬化させると、両塗料の間で反応、結合が起こ
り、強固な接着力が発現する。

【００３１】

【実施例】次に、この発明を実施例及び比較例を挙げて
説明する。実施例１ プラスチック基材として、軟質塩化ビニル樹脂基材を用
いた。なお、この軟質塩化ビニル樹脂基材上にテトラヒ
ドロフラン０．１ｃｃを滴下し、１分後にガーゼで拭き
取って観察し、基材表面が溶解していることを確認し
た。

【００３２】シクロヘキシルアクリレート４０重量部、
テトラヒドロフルフリルアクリレート４０重量部と、ウ
レタンアクリレートオリゴマー（アートレジンＵＮ−１
２５５：根上工業社製）２０重量部と、メチルフェニル
グリオキシレート１重量部と、テトラヒドロフラン３０
重量部とを混合溶解して、下塗り塗料を調製した。

【００３３】また、ウレタンアクリレートオリゴマー
（アートレジンＵＮ−１２５５：根上工業社製）６０重
量部と、テトラヒドロフルフリルアクリレート４０重量
部と、メチルフェニルグリオキシレート２重量部とを混
合溶解して、上塗り塗料を調製した。

【００３４】上記軟質塩化ビニル樹脂基材上に、上記下
塗り塗料をエアースプレー塗布法により厚さ２０μm
（固形分換算厚さ）に塗布し、これに５．５ｋＷのメタ
ルハライドランプにより３秒間光を照射した。この時、
照射面は指先で触るとべとつきのある半硬化状態であっ
た。その上に上記上塗り塗料を流延法により厚さ１mm
（固形分換算厚さ）に塗布し、上記メタルハライドラン
プにより１０秒間光を照射して硬化塗膜を得た。

【００３５】この硬化塗膜の剥離強度をオートグラフに
より２００mm／分の引張り速度で測定した。剥離強度は
２．０ kｇ／cmであり、強固な接着力を示した。

【００３６】実施例２ 下塗り塗料の調製において、テトラヒドロフラン３０重
量部をシクロヘキサノン１０重量部に替えたこと以外は
実施例１と同様に行った。なお、予め上記軟質塩化ビニ
ル樹脂基材上にシクロヘキサノン０．１ｃｃを滴下し、
１分後にガーゼで拭き取って観察し、基材表面が溶解し
ていることを確認した。硬化塗膜の剥離強度は２．１ k
ｇ／cmであり、強固な接着力を示した。

【００３７】比較例１ 下塗り塗料の調製において、テトラヒドロフラン３０重
量部を酢酸エチル２０重量部に替えたこと以外は実施例
１と同様に行った。なお、予め上記軟質塩化ビニル樹脂
上記基材上に酢酸エチル０．１ｃｃを滴下し、１分後に
ガーゼで拭き取って観察したところ、基材表面はほとん
ど変化のないことを確認した。硬化塗膜の剥離強度は
０．８ kｇ／cmであり、接着力は不足していた。

【００３８】比較例２ 下塗り塗料の調製において、テトラヒドロフラン３０重
量部を全く用いなかったこと以外は実施例１と同様に行
った。硬化塗膜の剥離強度は０．７ kｇ／cmであり、接
着力は不足していた。

【００３９】比較例３ 軟質塩化ビニル樹脂基材上に下塗り塗料をエアースプレ
ー塗布法により厚さ１００μm に塗布したこと以外は比
較例２と同様に行った。この場合、硬化塗膜の剥離強度
は２．５ kｇ／cmであり、強固な接着力を示したが、下
塗り塗料の塗布作業性が悪く、軟質塩化ビニル樹脂基材
上に不均一に塗布され、しかも下塗り塗料が多量に必要
であった。

【００４０】

【発明の効果】上述の通り、この発明は、プラスチック
基材に、単官能アクリレート系モノマーを３０重量％以
上含むアクリレート系モノマーを主成分とする光硬化性
の下塗り塗料を塗布し、これに光を照射して半ば硬化さ
せ、塗料表面が粘着力を持っている間に、その上に光硬
化性の上塗り塗料を塗布し、これに光を照射して塗料を
硬化させる光硬化性塗料の塗布硬化方法であって、上記
下塗り塗料が、上記プラスチック基材に対する良溶媒１
〜５０重量％を含有するもので、それにより下塗り塗料
を数十μm 程度の薄めに塗布する場合でも、プラスチッ
ク基材との接着力に優れた硬化塗膜が得られる。

【００４１】したがって、この発明方法は、前述の従来
方法に比べ、スプレー塗布等による均一な塗布が行いや
すく、しかも下塗り塗料は少量ですみ、それだけ塗装コ
ストを低くおさえることができるという利点がある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０８Ｊ 7/04 Ｅ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラスチック基材に、単官能アクリレー
   ト系モノマーを３０重量％以上含むアクリレート系モノ
   マーを主成分とする光硬化性の下塗り塗料を塗布し、こ
   れに光を照射して半硬化させ、塗料表面が粘着力を持っ
   ている間に、その上に光硬化性の上塗り塗料を塗布し、
   これに光を照射して塗料を硬化させる光硬化性塗料の塗
   布硬化方法であって、上記下塗り塗料が、上記プラスチ
   ック基材に対する良溶媒１〜５０重量％を含有すること
   を特徴とする光硬化性塗料の塗布硬化方法。