JPH0749560B2 - プラスチックス塗装用導電性プライマーまたは導電性塗料 - Google Patents

プラスチックス塗装用導電性プライマーまたは導電性塗料

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JPH0749560B2
JPH0749560B2 JP62197503A JP19750387A JPH0749560B2 JP H0749560 B2 JPH0749560 B2 JP H0749560B2 JP 62197503 A JP62197503 A JP 62197503A JP 19750387 A JP19750387 A JP 19750387A JP H0749560 B2 JPH0749560 B2 JP H0749560B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高結晶性、あるいは表面極性の小さい、プラス
チックス表面への塗膜の付着性が良く、また各種上塗り
塗料との層間付着に優れたプラスチックス用導電性プラ
イマーまたは導電性塗料並びにこれを用いて塗装した塗
装プラスチックス成形品に関するものである。
〔従来の技術〕
高結晶性、あるいは表面極性の小さいプラスチックス、
たとえばポリアセタール樹脂、ポリエステル樹脂（ポリ
エチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレー
ト、完全芳香族ポリエステル等）等は塗料の付着性が悪
いため、塗装に先立って物理的あるいは化学的な表面処
理を施すのが通例である。例えば物理的方法としては機
械的に表面を粗面化する方法、化学的方法としては溶剤
処理方法や物理化学的方法としては火炎処理、紫外線処
理、コロナ放電処理、プラズマ処理方法等が汎用されて
いる。これらはいずれもプラスチック表面を変質させて
塗料の付着性を良くするものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前記した如くプラスチックス表面を物理的あるいは化学
的に処理した後塗装する方法においては、表面処理に相
当の手数や多額の費用を要するばかりでなく、表面処理
部が劣化するという重大な難点を有していた。この様な
ところから、表面処理を要することなく直接、静電塗装
するだけで良好は付着性を示すような導電性プライマー
または導電性塗料の開発が進められており、いくつかの
素材については既に実用化が進められている。この導電
性プライマーまたは導電性塗料に求められる特性として
は、 （１） プラスチックス表面および内部を侵害しない、 （２） 塗膜の層間付着力に優れている（たとえば1mm
・100マス・テープ剥離で無剥離）、 （３） 強靱は塗膜である（膜形成時の収縮性が小さく
内部歪が小さい）、 （４） 速乾性であり、ウェット・オン・ウェットで上
塗り塗装が可能である、 （５） 塗膜が高可撓性で物理的衝撃（耐衝撃性、耐チ
ッピング性）に強い、 （６） 塗膜が耐溶剤性、耐水性（付着性）や耐熱性
（耐熱サイクル性を含む）に優れている、 （７） 静電塗装効率（塗装効率、着き回り性等）がよ
い、 等が挙げられる。
ところが前述の様な高結晶性で極性の小さいプラスチッ
クスは殆どの材料に対する親和性が小さい為、表面処理
なしで高密着性を得ることは容易でなく、現にたとえば
ポリアセタールやポリエステル成形品に対し、表面処理
なしで満足のいく密着性を示す様な導電性プライマーま
たは導電性塗料は市販されていない。
本発明はこうした事情に着目してなされたものであっ
て、高結晶性あるいは表面極性の小さいプラスチックス
に対して上記要求特性を十分に発揮することのできる導
電性プライマーまたは導電性塗料並びにこれのよって塗
装された塗装プラスチックス成形品を提供することを目
的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明者らは上記問題点を解決するために鋭意研究を重
ねた結果、プラスチックス成形品に対し優れた密着性を
示す新規な導電性プライマーまたは導電性塗料を開発す
ると共に、これによって優れた塗装効率で強靱は塗膜を
形成したプラスチック塗装品を得ることに成功した。
即ち、本発明は、本質的は塗膜形成成分が、 （Ａ）ポリウレタン系樹脂、 （Ｂ）開環膨張性スピロ・オルソ・エステル系樹脂、 （Ｃ）セルロース誘導体、 （Ｄ）水酸基含有界面活性剤 および （Ｅ）導電性材料 よりなる導電性プライマー又は導電性塗料並びにこれを
用いて塗装した塗装プラスチックス成形品に関するもの
である。
〔作用〕
本発明で用いる導電性プライマーまたは導電性塗料の塗
膜形成成分について述べる。
成分（Ａ）は、高粘着性と高弾性を特徴とし、被塗装物
に対する装着性を高めると共に塗膜の耐衝撃性を高める
機能を有するもので、本発明ではポリウレタン系樹脂が
使用される。ここでポリウレタン系樹脂とは熱可塑性及
び熱硬化性の如何を問わず、またポリウレタン系樹脂を
主構成材料とするものである限りすべての変性ポリウレ
タン樹脂をも総称するが、塗膜に高粘着・高弾性を与え
るうえで最も好ましくは平均分子量（ｎ）2000〜1000
0程度、より好ましくは4000〜7000程度の熱可塑性ポリ
ウレタン系樹脂である。
成分（Ｂ）は、主に、塗膜に非収縮性を与えるものであ
り、カチオン性触媒の存在下で分子内不可逆開環するこ
とにより架橋構造を呈して膨張し、膜形成時における塗
膜収縮を緩和する役割を果たすもので、外部応力を緩和
すると共に収縮に起因する膜の残留歪を（内部応力）削
減するという効果に加えて、閉環状態でも有効な可塑効
果を発揮する成分である。この成分は、スピロオルソエ
ステル系樹脂よりなるもので、代表例として、2,2−ビ
ス〔４−（2,3−エポキシプロポキシ）フェニル〕プロ
パン・６−ヘキサノリド重付加物、8,10,19,20−テトラ
オキサトリスピロ〔5.2.2.5.2.2.〕ヘネイコサン−2,14
−ジエン等が挙げられる。中でも好ましいのはスピロオ
ルソエステル化度が250〜500g/eq、より好ましくは300
〜400g/eq程度で、且つエポキシ価が０〜5.0g/eq、より
好ましくは4.65g/eq程度のスピロオルソエステル系樹脂
である。
成分（Ｃ）は、造膜性（熱流動性）および膜の硬度を与
えるもので、セルロース誘導体によって構成される。セ
ルロース誘導体の中でも本発明の目的に適したものはセ
ルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セル
ロースブチレート、セルロースアセテートプロピオネー
ト、セルロースアセテートブチレート、セルロースナイ
トレート等のセルロースエステル類であり、特にブチル
化度またはプロピル化度が17〜55％で、ブチル化度また
はプロピル化度の高いセルロースアセテートブチレー
ト、セルロースアセテートプロピオネートがより好まし
く、水酸基濃度が1.0〜3.0個、より好ましくは1.0個程
度（４無水グルコース単位当たり）、粘度が0.01〜20.0
sec、より好ましくは0.2sec程度（規格落球粘度）のも
のである。
成分（Ｄ）は、膜の表面調整能力および反応性を有する
弗素系およびシリコン系の水酸基含有反応性界面活性剤
が好ましく、膜の表面調整および上塗り層間付着性を与
える。具体例としては弗素系としては水酸基導入パーフ
ロロアルキル、シリコン系として水酸基導入オルガノシ
ロキサン等が挙げられ、共に水酸基価の高いものが有効
である。この水酸基の一部が未結合状態で塗膜表面に露
出し、上塗り層に対して良好な付着性を与える。
成分（Ｅ）は、塗膜に導電性を与えることによりスプレ
ー等の塗装に比べ塗装効率の優れた静電塗装を可能にす
るための成分である。このような導電性材料としては、
例えば、導電性カーボン、導電性チタン、導電性亜鉛
華、導電性三塩化アンチモン、グラファイト、ファイバ
ーまたはバルーン状等の金属コーテイングフィラー、フ
ァイバー状等の金属粉、および導電性調整剤が挙げられ
る。
これらA,B,C,DおよびＥ成分が一体となって塗膜性能が
良好で、且つ被塗装物および上塗り塗料に対して塗装効
率および付着性の良い塗膜を形成する。
本発明ではこれらの５成分、（Ａ）ポリウレタン系樹
脂、（Ｂ）スピロ・オルソ・エステル系樹脂、（Ｃ）セ
ルロース誘導体、（Ｄ）水酸基含有界面活性剤、および
（Ｅ）導電性材料の塗膜形成成分が下記の組成範囲とな
る様に配合割合を定める必要がある。
（Ａ）ポリウレタン系樹脂:50〜97（重量％） （Ｂ）スピロ・オルソ・エステル系樹脂（含触媒）:2.0
〜40（重量％） （Ｃ）セルロース誘導体:1.0〜9.0（重量％） （Ｄ）水酸基含有界面活性剤:0.05〜1.0（重量％） （Ｅ）導電性材料：適量（表面抵抗値1013Ωcm以下） 上記組成範囲を定めた理由は次の通りである。
（Ａ）ポリウレタン系樹脂が50重量％未満では高付着性
を与える粘着層が不足し、付着性が不十分であり、97重
量％を超えると、スプレー時の微粒化、表面平坦性及び
表面硬度が極端に悪くなる。
（Ｂ）スピロオルソエステル系樹脂が2.0重量％未満で
は、全く膨張性も可塑効果も得られず、成形品エッヂ
（角・稜）部へのつきまわり性が悪く、40重量％を超え
ると付着性を悪化させる。
尚スピロオルソエステル系樹脂の開環は系中のカチオン
成分により起こる。通常はメチル・ヘキサヒドロフタリ
ック・アンハイドライド、ジ−ｎ−ブチル・スズ・ジラ
ウレート等の触媒を共存させることによって開環反応を
促進させるが、系中に存在する−COOH、−SO3H基等また
は酸性水酸基を有するフィラー（アルミニウムシリケー
ト系、マグネシウムシリケート系、表面カルボキシル型
有機形マイクロゲル等）の影響で開環するものである。
尚、閉環状態における優れた可塑効果も現れる。この開
環反応は常温では起こり難いので、通常は当該塗料塗布
後100℃前後で熱処理するか、あるいは上塗り塗料焼付
け時の熱を利用して開環反応を促進させるのがよい。
（Ｃ）セルロース誘導体が1.0重量％未満では熱流動性
及び表面硬度への効果が不十分であり、9.0重量％を超
えると付着性を低下させる。
（Ｄ）水酸基含有反応性界面活性剤が0.05重量％未満で
は表面調整効果が現れず、塗膜表面の平坦性が悪く、1.
0重量％を超えると、塗膜欠陥（クレター等）が生じ、
且つ上塗り塗料との付着性を悪化させる。
（Ｅ）導電性材料の配合量は使用する導電性材料の種類
により異なる。即ち、導電性プライマーまたは導電性塗
料が塗装されたプラスチックスの表面抵抗値が1013Ωcm
以下となるように調整される必要がある。この条件を満
たせば有効な静電塗装が得られるが、表面抵抗が1013Ω
cmを超えると通常のスプレー法による塗装程度の塗装効
率しか得られないため好ましくない。
なお、上記した５成分を含む当該塗料は、塗装後熱処理
を施すことによって上記成分中の特に成分（Ｂ）、
（Ｃ）および（Ｄ）が反応して前述の要求特性を満たす
塗膜を形成し得るものであり、こうした意味からすれ
ば、焼付け塗料等の熱硬化型上塗り塗料と組み合わせて
使用し焼付け硬化時の熱を利用して当該塗膜構成成分の
架橋を促進させるのが最も有利である。しかし該塗料の
塗布後加熱処理を施し、次いで常温硬化型の上塗り塗料
を塗布することも勿論可能である。
また、上記５成分の配合範囲内で、常温硬化型の上塗り
塗料と組み合わせ常温硬化型で使用することも可能であ
る。
ところで、通常の塗料組成物中には必要に応じて顔料や
充填剤あるいはその他の各種の添加剤を加え、塗膜物性
補強、紫外線透過性、着色性等を改善することが行われ
るが、本発明においてもこれらの第三成分を複合添加し
て塗膜性能を更に高めることも可能である。但し、顔料
や充填剤等の種類や配合量を決めるに当たっては、
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）、および（Ｅ）の導電
性プライマーまたは導電性塗料形成成分と安定に混合し
得る様に配慮すべきであることは勿論である。
上記塗膜形成成分と必要により配合される顔料その他の
添加剤とを、溶媒にて希釈混合して導電性プライマーま
たは導電性塗料とする。勿論この溶媒は被塗装物である
プラスチックス表面を侵害するものであってはならない
し、また速乾性のものが望ましく、被塗装物の種類等に
よってもかわってくるが、最も一般的なものを例示する
と、第２表左欄に示すものおよびこれらの混合物等が挙
げられる。
また塗料の調整に当たっては、塗膜形成成分と顔料その
他の添加剤のうち、不溶性成分については10μｍ以下の
微粒状で溶媒中に均一に分散せしめ得る様、原料の粒度
を配慮することが望まれる。本発明の導電性プライマー
または導電性塗料は、溶媒の種類や使用量を適当に調整
することによって、溶解型あるいは分散型の塗料として
提供することができる。
塗装方法としては、スプレーガン、ディスク等による静
電塗装が有効である。
塗装後は、任意の時間の常温乾燥と熱風乾燥により硬化
させるが、熱風乾燥の場合は、40〜140℃で５分〜20分
が適切である。乾燥塗膜厚は15〜30μｍが適切で、基準
として22±２μｍと考えて良い。
〔実施例〕
下記第１表に示す配合で導電性プライマーまたは導電性
塗料を作製し、第２表に示す配合の粘稠・希釈溶媒で希
釈調整し、被塗装物としてポリアセタール、リエチレン
テレフタレート、ポリブチレンテレフタレートおよび下
記完全芳香族ポリエステル（構成モノマー単位： 板上に乾燥膜厚22±２μｍに塗布した後、塗膜温度80〜
140℃で20〜30分間熱風乾燥し塗膜形成成分を熱硬化さ
せた。次いで上塗り塗料として一般に自動車外板用とし
て市販されているメラミン・アルキッド塗料〔関西ペイ
ント（株）製「アミラック」〕をシンナーで調製し、静
電塗装により乾燥膜厚で30〜40μｍになるよう塗布した
上で、10分のセッティングの後140℃で30分熱風乾燥
し、熱硬化させた。
尚、ここで第１表左欄の組成成分は次の物質を示す。
バーノック：（Ａ）ポリウレタン系樹脂〔大日本インキ
化学社製〕 exp−101:（Ｂ）スピロオルソエステル系樹脂（触媒：
ジ−ｎ−ブチル・スズ・ジラウレート）〔東亜合成化学
社製〕 CAB−551−0.2:（Ｃ）セルロース・アセテート・ブチレ
ート〔イーストマンコダック社製〕 ディフェンサー MCF−312:（Ｄ）水酸基含有弗素系反応性界面活性剤
〔大日本インキ化学社製〕 BYK No−370:（Ｄ）水酸基含有シリコン系反応性界面活
性剤〔ビックケミー社製〕 また第１表中、（Ｅ）成分の導電性材料は、以下の材料
を使用した。
導電性酸化チタン〔石原産業社製〕 導電性酸化亜鉛〔白水化学工業社製〕 グラファイト〔住友化学工業社製〕 第４級アンモニウム塩化合物〔裕商（株）〕〔ビッグケ
ミー社製〕 以上のように配合された導電性プライマー又は導電性塗
料による塗装プラスチックス成形品は、前記何れの樹脂
に対しても （１） プラスチックス表面および内部を侵害しない。
（２） 上塗り塗装後の塗膜の層間付着力に優れている
（1mm・100マス・テープ剥離で無剥離）、 （３） 強靱は塗膜である（膜形成時の収縮性が小さく
内部歪が小さい） （４） 速乾性であり、ウェット・オン・ウェットで上
塗り塗装が可能である、 （５） 塗膜が高可撓性で物理的衝撃（耐衝撃性、耐チ
ッピング性）に強い、 （６） 塗膜が耐水性（付着性）や耐熱性（耐熱サイク
ル性を含む）に優れている、 （７） 静電塗装において優れた塗装効率（塗着効率、
着き回り等）が得られる、 を満足するものであった。
〔比較例〕
参考迄にポリアセタール樹脂板について、本発明の導電
性プライマーを全く使用することなく、実施例の上塗り
塗装のみを行い、実施例と同様の付着力テスト（1mm・1
00マス・テープ剥離）を行ったところ、全部剥離した。
また、本発明のA,B,C,D,およびＥ成分よりなる導電性プ
ライマー（実施例１）より夫々、A,B,C,DおよびＥの何
れか１成分を除いたプライマーについても同様の剥離テ
ストを行った結果、夫々の平均残着率（テープ剥離によ
る100マス中の平均残存個数）は次の通りであった。
Ａを含まない場合 ０ケ/100マス Ｂ 〃 約20ケ/100マス Ｃ 〃 約30ケ/100マス Ｄ 〃 約10ケ/100マス Ｅ 〃 100/100マス （但し、Ｅを含まない場合の塗着効率は実施例の塗着効
率の約30％であった） 〔発明の効果〕 以上のように本質的な塗膜形成成分が（Ａ）ポリウレタ
ン系樹脂、（Ｂ）開環膨張性スピロ・オルソ・エステル
系樹脂、（Ｃ）セルロース誘導体、（Ｄ）水酸基含有反
応性界面活性剤、および（Ｅ）導電性材料よりなる本発
明の導電性プライマーまたは導電性塗料は、高結晶性、
あるいは表面極性の小さいプラスチックス表面への塗膜
の付着性が良く従来の化学的・物理的表面処理工程が不
要となり、また各種上塗り塗料との層間付着に優れ、各
種上塗り塗料の静電塗装時の静電塗装効率（装着効率、
着き回り性等）の良いものであり、ポリアセタール樹
脂、ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレート、
ポリブチレンテレフタレート、完全芳香族ポリエステル
等）等の導電性プライマーまたは導電性塗料として極め
て有用で、優れた塗装プラスチックス成形品を提供する
ことが可能となる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】本質的な塗膜形成成分が （Ａ）ポリウレタン系樹脂 50〜97重量％ （Ｂ）開環膨張性スピロ・オルソ・エステル系樹脂 2.
    0〜40重量％ （Ｃ）セルロース誘導体 1.0〜9.0重量％ （Ｄ）水酸基含有界面活性剤 0.05〜1.0重量％ および （Ｅ）導電性材料 （Ａ）〜（Ｅ）よりなる導電性プラ
    イマーまたは導電性塗料が塗装されたプラスチックスの
    表面抵抗値を1013Ω以下とするのに充分な量 （但し、（Ａ）〜（Ｄ）各成分の配合割合は、（Ａ）、
    （Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）及び（Ｅ）の合計に対する重量
    ％である） よりなることを特徴とするプラスチックス塗装用導電性
    プライマーまたは導電性塗料。
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