JPH0794639B2 - 発泡ポリウレタン樹脂塗料組成物 - Google Patents

発泡ポリウレタン樹脂塗料組成物

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JPH0794639B2
JPH0794639B2 JP3134870A JP13487091A JPH0794639B2 JP H0794639 B2 JPH0794639 B2 JP H0794639B2 JP 3134870 A JP3134870 A JP 3134870A JP 13487091 A JP13487091 A JP 13487091A JP H0794639 B2 JPH0794639 B2 JP H0794639B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ポリオールおよび発
泡剤を含む主剤と、ポリイソシアネートからなる硬化剤
とから構成される二液型の軟質発泡ポリウレタン樹脂塗
料組成物に関し、さらに詳しくは、適度のソフト感と弾
力性および復元性に優れた皮膚感触をもつ塗膜を与える
ことができる塗料として使用する発泡ポリウレタン樹脂
塗料組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、軟質ポリウレタンフォームがもつ
ソフト感、弾力性、復元性、断熱性等の機能を薄膜にし
て金属やプラスチック等の表面に付与するための軟質発
泡ポリウレタン樹脂塗料が開発されてきた。これらの機
能を有する塗料は、塗膜構成樹脂を適度に軟質化するこ
と、および塗膜に適度のスキン層と緻密で微細な発泡層
を安定して形成させることが必要である。かような塗料
としては、一般的には、軟質用ポリオールに架橋剤、発
泡剤としての水、シリコン系の製泡剤や乳化剤およびア
ミンや錫系の触媒等を配合した主剤と、ポリイソシアネ
ートからなる硬化剤とから構成させた二液型の軟質発泡
ポリウレタン樹脂塗料組成物が使用されている。
【0003】上記のような二液型軟質発泡ポリウレタン
樹脂塗料組成物においては、発泡剤として水を配合して
いるが、水を配合すると、塗装された塗膜層において母
体となるウレタン結合等によるスキン層の形成よりもイ
ソシアネート基と水との反応が進み、この反応で生成さ
れる炭酸ガスの泡体が塗膜表面層を破壊する傾向がみら
れる。また発熱発泡による粘度低下の影響もうけ塗膜の
ダレを生じ易くなるという欠点もある。
【0004】上述した塗料組成物における欠点を解消す
るために種々の方法が提案されている。すなわち、特公
昭55-38361号に記載の発泡ポリウレタン樹脂塗料におけ
るアミン共存下の水での発泡、特公昭62-12264号に記載
の塗料における大小複数の発泡性微粒子を混入させての
加熱発泡、特公昭63-54313号に記載の塗料における発泡
ポリウレタン樹脂粉末および熱分解性発泡剤を混入させ
ての加熱発泡、等の方法が提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
種々の方法によって得られた塗料においても必ずしも満
足すべき結果は得られていない。すなわち、表面スキン
層が確実に形成されないため、ソフト感、弾力性、復元
性等の機能を備えた皮膚感触をもつ塗膜が確実に得られ
ない;急激な発泡硬化反応あるいは発泡温度制御等の面
から安定した発泡塗膜の管理が難しく、従って塗膜性や
生産性および経済性に欠ける;塗料系によってはアミン
の臭気が強い;等の問題を抱えている。
【0006】そこでこの発明の目的は、ソフト感、弾力
性、復元性等の機能を備えた皮膚感触をもつ塗膜を確実
に付与することのできる塗料として使用する二液型軟質
発泡ポリウレタン樹脂塗料組成物を提供することであ
る。
【0007】
【課題を解決しようとするための手段】すなわちこの発
明は、軟質用ポリオールおよび発泡剤を含む主剤と、ポ
リイソシアネートからなる硬化剤とから構成される二液
型軟質発泡ポリウレタン樹脂塗料組成物において、前記
発泡剤として水ガラスを主剤に対して1〜6重量%の割
合で配合することを特徴とする、皮膚感触をもつ塗膜を
付与することができる二液型軟質発泡ポリウレタン樹脂
塗料組成物である。
【0008】この発明で使用する水ガラスとは、一般式
O・mSiO・nHO(MはNa,KまたはL
iを表わす)で示されるアルカリケイ酸塩の濃厚水溶液
であり、市販品として種々のものが入手できる。JIS K
1480に規定されるケイ酸ナトリウム2号または3号の水
ガラスが特に好ましく使用できる。
【0009】水ガラスの配合量は、主剤に対して1〜6
%(重量%、以下同じ)の範囲とする。1%より少ない
と発泡硬化反応が遅すぎて発泡も十分でなく、一方、6
%より多いと発泡硬化反応が急激過ぎ、気泡破壊も起こ
るため、いずれの場合も好ましい皮膚感触をもつ塗膜を
得ることができない。
【0010】ポリオールとしては、従来から二液型軟質
発泡ポリウレタン塗料用に一般に慣用されているポリオ
ール(本明細書中では“軟質用ポリオール”と略称す
る)、例えばポリエステルポリオール類や、ポリエーテ
ルポリオール類、さらにはそれらの変成ポリオール類な
どを挙げることができ、これらの中から適度のソフト感
を有するグレードを一種または二種以上選択して使用す
る。二種以上を用いる場合には相溶性があり適度のソフ
ト感を有する組み合わせを選択する。ポリオールの水酸
基含有率は特に制限されないが、粘度の低い好ましくは
フォードカップ#4で100秒(20℃)以下のものが
好ましく使用できる。
【0011】ポリイソシアネートも、従来から二液型軟
質発泡ポリウレタン塗料用の硬化剤として慣用されてい
る軟質用のポリイソシアネート類から適宜選択して一種
または二種以上を使用できる。かようなポリイソシアネ
ート類としては、脂肪族、環状脂肪族および芳香族ジイ
ソシアネート類の単量体、二量体、三量体およびこれら
の付加物、ブロック型等を包含するが、毒性の強い単量
体は作業環境上好ましくない。また、ブロック型は常温
あるいは強制加熱(90℃以下)の条件下では適切でな
い。二種以上のポリイソシアネートを用いる場合には、
反応性の異なるもの、すなわち反応性の強いポリイソシ
アネートと反応性の弱いポリイソシアネートとを組み合
わせて使用することにより、塗膜の硬化反応時間が調整
されて安定したスキン層を形成することができる。ポリ
イソシアネートのイソシアネート基含有率は特に制限さ
れないが、粘度の低いものが好ましく使用できる。
【0012】水ガラスを発泡剤として含む主剤は、軟質
用ポリオールを選択してその中に流動性のある水ガラス
を均一に分散させることにより調製することができ、こ
の主剤と硬化剤であるポリイソシアネートとを混合した
塗料組成物を塗装した後、発泡硬化反応させることによ
り、皮膚感触をもつ塗膜を得ることができる。貯蔵に際
しては二液型、すなわち主剤と硬化剤として貯蔵し、使
用に際して両者を混合する。主剤と硬化剤との混合割合
は、主剤に対して実質的に化学当量の比率、好ましくは
化学当量の1.1〜1.4倍の比率でポリイソシアネー
トを混合する。
【0013】かくして得られる塗膜は、図1に示したよ
うに、表面に適度の厚さの平滑で弾力のあるスキン層
(表皮)1が形成され、その内部に緻密で微細な独立発
泡型の二重発泡粒子2を含むクッション性に優れた複合
発泡層が形成された構造を有している。かような二重発
泡粒子は、水ガラスの水分とポリイソシアネートの一部
が段階的に反応することによって、一次発泡、二次発
泡、三次発泡等の時間差発泡を誘発する結果生じるもの
と推察される。これに対して、水ガラスを主剤に対して
7%以上配合した場合には、発泡が激しく起こって気泡
サイズも大きくなり、図2に示したように気泡同士が開
放されて開放気泡型のスポンジ状となり、表面では気泡
が破壊して生じた穴3が開いている発泡硬化状態とな
る。また水ガラスとしてケイ酸カリウムを2%以上配合
した場合には、開放気泡が多くなり、二重発泡粒子の形
成が少なくなるため、塗膜の皮膚感触がやや劣る傾向が
認められる。
【0014】塗料組成物を塗装するに際しては、二液型
塗料の塗装に従来から慣用されている二液型エアレス塗
装機を用いることができ、常温乾燥あるいは90℃以下
の温度で強制乾燥させることによって発泡硬化させる。
緻密で微細な二重発泡粒子を多く発生させるためには強
制加熱が好ましい。塗装後2〜3分セッティングして7
0℃で15分程度強制加熱する方法によって、安定した
皮膚感触塗膜を効率よく生成させることができる。膜厚
は数十μm 〜数mmまで自由に設定できるが、皮膚感触塗
膜としては発泡後500μm 以上となることが好まし
い。塗膜の着色のために塗料組成物に染料や顔料等を配
合することができる。塗膜の上から同質のポリウレタン
樹脂着色塗料を上塗りしても塗膜の皮膚感触に影響なく
塗膜を着色することができる。
【0015】塗料組成物の塗装性をよくするために溶剤
で希釈することは好ましくない。溶剤はできる限り含ま
ない状態がスキン層の形成に有利である。そのため塗料
組成物の不揮発分を95%以上とすることが好ましい。
従って使用するポリオールおよびポリイソシアネートは
高不揮発分のグレードを選択することが望ましく、必要
によっては、二液型のホットエアレススプレイ塗装機を
使用して塗装してもよい。
【0016】
【実施例】実施例 1 下記の軟質用ポリオール、水ガラスおよび軟質用ポリイ
ソシアネートを種々に組み合わせて発泡ポリウレタン樹
脂塗料組成物を調製した。この塗料組成物を二液型エア
レス塗装機を用いて膜厚80μm で塗装し、セッティン
グ2〜3分後に70℃、15分の強制加熱を施して塗膜
を発泡硬化させた。
【0017】 軟質用ポリオール: “D−161”(大日本インキ化学工業(株)製商品名) 不揮発分 100%、 水酸基価 155〜180 水ガラス: “ケイ酸ナトリウム2号”(キシダ化学(株)製) 不揮発分 57%、 SiO 35%、NaO 14.2% ポリイソシアネート: 1)“コロネートEH”(日本ポリウレタン工業(株)製商品名) 不揮発分 99%、 イソシアネート基含有率 21% 2)“XQ5822P”(三井東圧化学(株)製商品名) 不揮発分 98%、 イソシアネート基含有率 15%
【0018】水ガラスの配合量および主剤と硬化剤との
配合比率を種々に変えたときの主剤の塗料性状や貯蔵安
定性さらには塗膜の性状を評価した結果を表1にまとめ
て示す。
【0019】
【0020】表1からわかるように、水ガラスを1,2
および4%配合した塗料組成物(試験No. 3,4および
5)が良好な皮膚感触をもつ塗膜を形成した。これらの
塗膜は、適度な厚さで平滑な弾力のあるスキン層が表面
に形成され、その内部には緻密で微細な二重発泡粒子層
(複合発泡層)が形成されていた。このときの気泡サイ
ズは2〜30μm であった。
【0021】水ガラスの配合が7〜15%と比較的多い
もの(試験No. 6,7および8)は、水ガラスのアルカ
リによる触媒効果で水ガラスの水分とポリイソシアネー
トとの反応が激しくなり、スキン層は硬くなりさらには
破壊され、二重発泡粒子も形成されなくなり、気泡破壊
が起こって開放気泡層が形成される。このときの気泡サ
イズは50μm 以上となった。従ってこれらの組成物は
皮膚感触をもつ塗膜を形成するための塗料としては不適
である。
【0022】次に、水ガラスの配合を比較的少なくして
(1.5%)、反応性の異なる二種のポリイソシアネー
トを種々の比率で配合した硬化剤を使用したときの塗膜
の性状を評価した結果を表2にまとめて示す。
【0023】
【0024】表2からわかるように、反応性の弱いポリ
イソシアネート“コロネートEH”と反応性の強いポリ
イソシアネート“XQ5822P”とを6:4の比率で
併用した試験No. 11の塗料組成物が最も皮膚感触に優
れた塗膜を形成した。皮膚感触塗料の設計では、表1の
試験のように水ガラスの量で適切なスキン層の形成を制
御するよりも、表2のように反応性の異なる二種のポリ
イソシアネートを併用して制御したほうが、安定した皮
膚感触塗膜を容易にもたらすことができる。
【0025】反応性の強いポリイソシアネート“XQ5
822P”の比率を多くすると(試験No. 14および1
5)、水ガラスの水分とポリイソシアネートとの反応が
激しくなり、塗膜層は表1に示す水ガラスを多くした塗
料組成物と同じ傾向となり、開放気泡層の気泡サイズは
100μm 以上の大きな気泡が形成された。これらの組
成物は皮膚感触塗膜を形成するための塗料としては不適
である。
【0026】実施例 2 下記組成の塗料組成物を調製し、実施例1と同様にして
塗膜を形成した。 軟質用ポリオール“D−161” 98部 水ガラス“ケイ酸ナトリウム3号” 2部 (キシダ化学(株)製 不揮発分 45%、 SiO 29%、 NaO 9.4%) ポリイソシアネート“コロネートEH” 78部
【0027】得られた塗膜は、緻密で微細な二重発泡粒
子層が形成され、その感触は適度のソフト感と弾力性、
復元性に優れ、水ガラスとしてケイ酸ナトリウム2号を
用いたもの(表1の試験No. 4)と遜色がなかった。
【0028】実施例 3 下記組成の塗料組成物を調製し、実施例1と同様にして
塗膜を形成した。 軟質用ポリオール“D−161” 98部 水ガラス“ケイ酸カリウム” 2部 (日本化学工業(株)製 不揮発分 67%、 SiO 25%、 NaO 21%) ポリイソシアネート“コロネートEH” 78部
【0029】得られた塗膜は、スキン層が薄く、緻密で
大きな気泡サイズ(80μm )となり、二重発泡粒子の
形成が約1割程度と少なかった。気泡の一部は破壊が起
こり開放気泡層を形成していた。塗膜は適度のソフト感
と弾力性、復元性を有していたが皮膚感触は劣ってい
た。
【0030】
【発明の効果】発泡剤に水ガラスを用いたこの発明の二
液型軟質発泡ポリウレタン樹脂塗料組成物によれば、適
度のソフト感と弾力性、復元性を備えた皮膚感触を呈す
る塗膜をもたらす塗料を提供することができる。この塗
膜は、表面に適度な厚さで平滑な弾力のあるスキン層を
有し、その内部に緻密で微細な二重発泡粒子層(複合発
泡層)が形成されており、全体として優れた皮膚感触を
与えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の組成物により得られた複合発泡層を
有する発泡硬化塗膜の断面を顕微鏡で観察した説明図。
【図2】気泡サイズが大きく開放気泡となり、スキン層
が破壊された発泡硬化塗膜の断面を顕微鏡で観察した説
明図。 1…スキン層、 2…二重発泡粒子、 3…気泡が破壊
した穴。
───────────────────────────────────────────────────── 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 C09D 5/00 PPH //(C08G 18/40 101:00)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】軟質用ポリオールおよび発泡剤を含む主剤
    と、ポリイソシアネートからなる硬化剤とから構成され
    二液型軟質発泡ポリウレタン樹脂塗料組成物におい
    て、前記発泡剤として水ガラスを主剤に対して1〜6重
    量%の割合で配合することを特徴とする、皮膚感触をも
    つ塗膜を付与することができる二液型軟質発泡ポリウレ
    タン樹脂塗料組成物。
  2. 【請求項2】ポリイソシアネートとして反応性の異なる
    2種以上のポリイソシアネートを混合して使用すること
    を特徴とする、請求項1記載の二液型軟質発泡ポリウレ
    タン樹脂塗料組成物。
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