JPH0755307B2 - 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。

〔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なうことにより得
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（R
eaction 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は原則的には内部が発泡し、表面は平滑に
なつ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つ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徴細孔を防
ぐため急速硬化が可能であつて、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
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
トキユアを行ない表面の微細孔を更に小さくした後、常
温に近い温度で二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、表面が平滑になつ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。また(3)ウ
レタンRIMの塗料および塗装法として、特開昭58−78737
号が知られている。更に(4)ポリウレタン塗料の急速硬
化のため、ポリウレタン塗料を塗装後、アミンまたはア
ンモニア雰囲気中で処理して硬化させる方法が特公昭51
−2091号、特公昭53−19038号、特公昭59−420206号、
特開昭57−131220号により知られている。また(5)ウレ
タンRIMの塗装方法として特公昭59−7574号があり、(6)
多孔質基材のポリウレタン塗料での塗装方法として特開
昭58−5345号および特開昭60−31533号が知られてい
る。また(7)本発明者等は上述した塗装方法の改良方法
を特願昭61−252428号として出願した。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上述した(1)および(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、現場での取り扱いが繁雑もしくは困難
であつたり、更に作業工程に大きなロスがでる欠点を有
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つた。

更には低温硬化型のポリウレタン樹脂塗料であつても硬
化時間を早くするためには60〜100℃程度の加熱を必要
としており、このため急速効果をするには加熱エネルギ
ーを必要としていた。

上記(3)にはアミン雰囲気中で硬化させるポリウレタン
塗料とウレタンRIMの塗装について記載されているがウ
レタンRIMのピンホールの抑制についての記載はなく、
この方法ではピンホールの抑制ができないのが現状であ
る。

また(4)に示した先願発明ではポリウレタン樹脂塗料の
一応の急速硬化を行なうことができるが、これらの方法
を反応性射出成形品であるウレタンRIMに適用すると得
られる塗膜の耐沸水性において劣り、塗膜にプリスター
もしくはピンホールを発生する欠点を有していた。

また(5)の特公昭59−7574号にはウレタンRIMに塗膜を形
成する方法が記載されてはいるが、これは予め型内に塗
膜を前形成し、これをウレタンRIM成形時に転写する方
法であり、非常に効率の悪い方法である。

また(6)の方法はウレタンRIMの塗装方法でなく、シート
成形配合物またはバルク成形配合物から成形されたFRP
（ポリエステルをベースにした）成形品の塗装方法であ
り、ウレタンRIMの如き軟質成形品には適しておらず、
可撓性、付着性、耐水性等において充分でない欠点を有
する。

また上記(7)の先願発明の塗装方法は上述した従来の塗
装方法を大きく改良したすぐれた塗装方法であるが、最
近になつて意匠性重視の観点から、塗膜外観のより高度
な平滑性、高鮮映化が求められており、この目的のため
にはこの方法は未だ充分とはいえず下塗り塗膜の平滑性
を更に高度にする必要があることがわかつた。

従つて本発明の目的は、反応性射出成形物品、例えばウ
レタンRIMの塗装に関し、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でき、しかも更に高度な外観を
有する塗膜を得るための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ポリウレタン樹脂下塗
り塗料で塗装し、引き続き40℃以下の温度で５分以上の
セツテイングを行ない、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、更に上塗り塗料として熱
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
化させることからなり、上記下塗り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、(c)沸点160℃〜300℃の溶剤を含み、(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述し
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。

本発明で使用する気相状態のアミン雰囲気中で硬化させ
るポリウレタン樹脂下塗り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
ツドポリオール、ポリオレフイ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
いと表面硬度が不足し、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ポリウレタン
樹脂下塗り塗料に使用するのに適したポリイソシアネー
トは、トルイレンジイソシアネート（TDI）、ジフエニ
ルメタンジイソシアネート（MDI）、メチレンジイソシ
アネート、キシリレンジイソシアネート（XDI）、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）、トリフエニルメタントリイソシ
アネート、フエニレンジイソシアネート、リシンジイソ
シアネート、および上記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。

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。

本発明において用いられるアミン雰囲気中で硬化させる
ポリウレタン樹脂下塗り塗料は、沸点160℃〜300℃の範
囲の溶剤を含有させる。これらは、アミン雰囲気中で硬
化させるポリウレタン樹脂下塗り塗料の塗膜の平滑性
を、より向上させる目的から加えるものであり、より詳
しくは、塗布後の未硬化塗膜のレベリングを促進させ、
また、スプレー塗装を行なう場合に空気中に浮遊する半
硬化状のスプレーダストが塗膜表面に付着した際のいわ
ゆる「ダストなじみ性」を良化させる効果を有する。上
記溶剤の沸点が160℃未満であると上記効果が小さく、
また300℃を越えると溶剤が硬化塗膜中に残留し、塗膜
性能を劣化させるので好ましくない。このような溶剤の
例としては、例えばエチレングリコールモノブチルエー
テルアセテート、エチレングリコールジアセテート、ジ
エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジ
エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジ
エチレングリコールジアセテート、3-メトキシブチルア
セテート、2-エチルヘキシルアセテート、シクロヘキシ
ルアセテート、ベンジルアセテート等のエステル類、ジ
イソブチルケトン、メチルｎ−ヘキシルケトン、イソホ
ロン、メチルシクロヘキサノン、アセトフエノン、N-メ
チルピロリドン等のケトン類、ジエチルベンゼン、アミ
ルベンゼン、テレピン油、重質ソルベントナフサ等炭化
水素類およびそれらの混合物等が挙げられる。これら１
種または２種以上混合して使用して差支えないが、使用
量は全溶剤中１重量％〜50重量％が好ましい。１重量％
より少ないと塗膜の平滑性向上効果が少なく、また50重
量％より多いと塗装作業に支障を来す場合が有る。本発
明においては上述した特別に添加する溶剤の外に一般に
用いられるエステル類、ケトン類、炭化水素類を含む。

更に本発明に用いられるアミン雰囲気中で硬化させるポ
リウレタン樹脂下塗り塗料には公知の種々の着色顔料、
体質顔料などの顔料類、および界面活性剤、消泡剤、レ
ベリング剤、色分かれ防止剤などの添加剤を含有でき
る。

本発明においては、上述のポリウレタン樹脂下塗り塗料
を塗装後、引続き40℃以下の温度で５分以上のセツテイ
ングを行ない次いで気相状態にあるアミン雰囲気中で塗
膜を硬化させる。40℃以下の温度で５分以上のセツテイ
ングを行なうことにより、未硬化塗膜のレベリングが完
全に完了して硬化後より平滑な塗膜が得られ、この結果
上塗り塗料の塗装後の塗膜外観、特に鮮映性が向上す
る。セツテイング時の温度が40℃以上であると、溶剤の
蒸発によりレベリング性が劣る傾向が有り好ましくな
い。またセツテイング時間は５分以上であればよいが、
より好ましくは５〜60分の範囲である。５分未満ではレ
ベリング不完全となることがありまた60分を越えるとゴ
ミ付着量の増大、塗装設備の設置面積の増大等工程上の
支障が生ずるので好ましくない、また、本発明では通常
の溶剤中に更に前述の沸点160℃〜300℃の溶剤を含有さ
せたことと上述の40℃以下の温度で５分以上のセツテイ
ングを併用することにより、より高度な塗膜の平滑性が
得られることがわかつた。

本発明においては、上述のポリウレタン樹脂下塗り塗料
を塗装し引続き40℃以下の温度で５分以上のセツテイン
グ後、塗膜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
あるいはトリエタノールアミン、メチルジエタノールア
ミン、ジメチルエタノールアミン、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
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つて
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３〜15分間加熱処理してもよ
い。

本発明で上塗り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
によつてアクリル樹脂、またはアルキド樹脂、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10
0℃〜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
ロツ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ツク
化化合物が解難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ポリウレタ
ン樹脂下塗り塗料および上塗り塗料の塗装方法は、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。

〔作用〕

本発明の方法は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の多孔質性によつて生ずる塗膜の発
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との利点を有する。更に本発明で
は、下塗り塗料の塗膜の平滑性が向上し、上塗り後の塗
膜鮮映性が向上する利点を有する。

〔実施例〕

本発明を更に具体的に説明するため、以下実施例をもつ
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)ポリオールの調整 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
合を行ない、アクリルポリオールを得た。この溶液の固
形分は65重量％であつた。

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であつた。

(2)ポリウレタン樹脂の調製： 上記(1)で作つたアクリルポリオール溶液100部に酸化チ
タン粉末（石原産業社製、商品名タイベークCR-90）30
部、体質顔料（林化成社製、商品名ダイヤクレー）15
部、N-メチルピロリドン６部、セロソルブアセテート14
部およびキシロール10部からなる基剤と、硬化剤として
のトリレンジイソシアネート（住友バイエルウレタン社
製、商品名スミジユールL-75）24部からなる２液型ポリ
ウレタン樹脂塗料を調製した。OH/NCO比は1/1であつ
た。

(3)塗装 ウレタンRIMを常法にて脱脂した後、上記(2)で調整した
塗料を膜厚25μになるようにスプレー塗装し、30℃で10
分間セツテイングした後、ジメチルエタノールアミン60
0ppmの雰囲気中で、雰囲気風速1.2m/秒で20℃の温度で
２分間放置した。その後30℃で10分間乾燥後ウレタン樹
脂塗料（神東塗料社製、商品名ポリンNo.1RS）で膜厚30
μになるようにスプレー塗装し、100℃で30分間加熱し
た。得られた塗膜の試験結果を表２に示す。表２の結果
からピンホールのない、可撓性、付着性、鮮映性のすぐ
れた塗膜が得られたことが判る。

比較例１ 実施例１で用いたポリウレタン樹脂下塗り塗料を実施例
１と同様に塗装した後、セツテイングおよびアミン雰囲
気処理をせずに100℃で30分間乾燥後、実施例１と同様
に上塗り塗装した。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下塗り塗料の調整
時、N-メチルピロリドンを用いず溶剤を酢酸ブチル20
部、キシロール10部に変更使用した以外は実施例１と同
様に行なつた。得られた塗膜は表３に示すようにピンホ
ールのない、可撓性、付着性にすぐれた塗膜であつた
が、外観は実施例１の場合よりも劣るものであつた。

比較例３ 実施例１において、調整したポリウレタン樹脂下塗り塗
料をスプレー後、セツテイングを20℃にて２分間だけ行
なつた以外は実施例１と同様に行なつた。得られた塗膜
は表３に示すようにピンホールのない、可撓性、付着性
にすぐれた塗膜であつたが、外観は実施例１の場合より
劣るものであつた。

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３種のポリオールを用い、更に溶剤として表２に示
すものを用いた以外は実施例１と同様の処方により３種
のポリウレタン樹脂下塗り塗料を調整した。

上記各実施例で使用したポリオールの特数およびそれを
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。

得られた塗膜は何れもピンホールのない、可撓性、鮮映
性のすぐれた塗膜であつた。

比較例４〜７ 表３に示す如き特数を有するポリオールを使用し、表３
に示すOH/NCO比、溶剤組成を有するポリウレタン樹脂下
塗り塗料を作製した。

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に示す如く塗
膜に多くのピンホールが見られるか、可撓性がないか、
鮮映性の低い欠陥のある塗膜であつた。

(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)溶剤組成は調整したポリウレタン樹脂塗料中の部数
にて示す。

(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 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。ただ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)可使時間は30℃でフオードカツプ＃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、ポリウレタン下塗り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
る可撓性のある鮮映性の良好な塗膜が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 文孝 兵庫県宝塚市逆瀬台２丁目７―30―1004 (56)参考文献 特開 昭63−161034（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−59375（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−261282（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反応性射出成形物品をポリウレタン樹脂下
   塗り塗料で塗装し、引続き40℃以下の温度で５分以上の
   セツテイングを行ない、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、更に上塗り塗料として熱
   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
   化させることからなり、上記下塗り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、(c)沸点160℃〜300℃の溶剤を含み、(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。