JPH11277548A

JPH11277548A - 樹脂成形金型、その離型性高分子電着塗料組成物及び塗膜形成方法

Info

Publication number: JPH11277548A
Application number: JP8353698A
Authority: JP
Inventors: Hajime Kuwabara; 一桑原; Masakazu Shirakawa; 政和白川; Toshiya Inoue; 登士哉井上
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 1998-03-30
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 1999-10-12

Abstract

(57)【要約】【課題】微細構造体の金型表面に離型性が良好であり、
薄膜かつ平坦性の高い塗膜を有する金型、その離型性高
分子電着塗料組成物及び塗膜形成方法を提供する。【解決手段】（１）電着性高分子、中和剤、溶剤、水及
び離型性微粒子を含有してなる離型性高分子電着塗料を
用いて、電着塗装にて形成される塗膜の厚さが１０μｍ
以下である金型。（２）電着性高分子、中和剤、溶剤、水及び離型性微粒
子を含有してなる離型性高分子電着塗料において、特定
の電着性高分子等、及び離型性微粒子の平均粒径が５．
０μｍ以下である離型性高分子電着塗料組成物。（３）上記（２）に記載の離型性高分子電着塗料組成物
を型成形するための導電性を有する金型に電着塗装にて
塗膜形成する離形性塗膜の形成方法。（４）上記（２）に記載の離型性高分子電着塗料組成物
を型成形するための導電性を有する金型に電着塗装し、
被成形物を金型にて成形する成形方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜かつ平坦性の
高い離型性塗膜を有する金型、その離型性高分子電着塗
料組成物及び塗膜形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】樹脂等の成形は、通常金型に、ＰＴＦＥ
(ポリテトラフルオロエチレン)、ＰＦＡ(テトラフルオ
ロエチレン−ペルフルオロビニルエーテル共重合体)等
のフッ素系化合物、シリコーンオイル、シリコーングリ
ース等のシリコン系化合物等の離型性の良い材料を有機
溶剤等にて分散した液等をスプレー等で塗布し、次い
で、熱で柔らかくした成形すべき樹脂を金型に入れ、そ
の成形樹脂を固体化し、金型から分離している。離型剤
を含む分散液等を金型に塗布する場合、通常、成形体の
離型性を見ながら、数回に一回の割合で金型に離型剤を
スプレー塗布している。離型剤を含む分散液等を金型に
塗布するには、成形機の大きさや構成によっても異なる
が、金型の必要な部分に必要な量の離型剤が付着すると
は限らない。特に、微小金型に関しては、スプレー塗布
により離型剤が金型表面に均一塗布することは困難であ
り、仮にできたとしても、部分的に離型剤が溜り、正常
な成形体を得ることができない。また、成形機周辺は、
樹脂を溶かしたり、金型を熱したりして、温度が高く、
スプレー塗布時に危険性も伴う。近年、電鋳、レーザー
加工、放電加工、リソグラフィ等にて微細構造体として
金型を作製して、この金型を用いて、微細な構造を有す
るマイクロマシン、光学素子、センサまたはアクチュエ
ータ等の素子等が作製されている。これら微細な構造を
有する素子を作製するに当たって、離型剤を有機溶剤等
に分散してスプレー等にて塗布する場合は、これまで以
上の離型性が求められる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、微細
構造体の金型表面に離型性が良好であり、薄膜かつ平坦
性の高い塗膜を有する金型、その離型性高分子電着塗料
組成物及び塗膜形成方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の課
題を解決すべく鋭意検討した結果、電着法にて凹凸を有
する導電体に均一塗膜を形成し、電着樹脂内に離型性フ
ィラーを分散することにより、凹凸を有する金型表面に
均一な離型性塗膜を形成し、さらに、共進性に優れた電
着樹脂を選択することにより、薄膜かつ平坦性の高い離
型性塗膜が得ることができることを見出し、本発明を完
成するに至った。

【０００５】すなわち、本発明は、下記の（１）〜
（５）を提供する。（１）電着性高分子、中和剤、溶剤、水及び離型性微粒
子を含有してなる離型性高分子電着塗料を用いて、電着
塗装にて形成される塗膜の厚さが１０μｍ以下である金
型。（２）電着性高分子、中和剤、溶剤、水及び離型性微粒
子を含有してなる離型性高分子電着塗料において、電着
性高分子の酸価が３０〜２００であり、中和剤の量が、
式１

【数２】ＭＥＱ＝（Ｖ×ｆ×１０００）／（Ｓ×Ｃ）（式１）Ｖ；サンプルの中和に要する１／１０Ｎ塩酸溶液の滴定
量ｆ；中和に使用した１／１０Ｎ塩酸溶液の力価Ｓ；サンプルの重量Ｃ；サンプルの加熱残分で示されるＭＥＱ値が３０〜１３０の範囲であり、離型
性微粒子の平均粒径が５．０μｍ以下である離型性高分
子電着塗料組成物。（３）上記（２）に記載の離型性高分子電着塗料組成物
を型成形するための導電性を有する金型に電着塗装にて
塗膜形成する離形性塗膜の形成方法。（４）上記（２）に記載の離型性高分子電着塗料組成物
を型成形するための導電性を有する金型に電着塗装し、
被成形物を金型にて成形する成形方法。（５）上記（４）に記載の成形方法により得られる微細
構造体。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。本発明における電着膜とは、電気的に電極表面、
即ち凹凸を有する金型表面に離型性フィラーを析出付着
せしめて得た膜であればよく、アニオン電着法、カチオ
ン電着法により得られたものであればよい。

【０００７】これら電着法を具体的に説明するならば、
アニオン電着法は、カルボキシル基等を有する有機高分
子化合物(顔料や各種フィラーを含有することができる)
を、無機アミン、有機アミン、アンモニアあるいはアル
カリ性化合物で中和、水溶化し、被塗物と対極の間に直
流電流を流すことにより陽極側に成膜させる電着方法で
ある。

【０００８】カチオン電着法は、アミノ基等を有する有
機高分子化合物(顔料や各種フィラーを含有することが
できる)を有機酸あるいは無機酸等の化合物で中和、水
溶化し、被塗物と対極の間に直流電流を流すことにより
陰極側に成膜させる電着方法である。

【０００９】本発明において離型性微粒子としては、シ
リコーン、パラフィンワックス、タルク、マイカ、四フ
ッ化エチレン等のポリテトラフルオロエチレン、テトラ
フルオロエチレン−ペルフルオロビニルエーテル共重合
体等のフッ素樹脂、等の微粒子の一種、またはそれらの
二種以上を混合して用いる。その平均粒径は、島津製作
所ＳＡＬＤ−２０００Ａにて測定し場合、５μｍ以下、
好ましくは１．０〜０．１μｍの範囲であり、離型性微
粒子は全高分子電着塗料組成物に対して水分、溶剤を蒸
発させた残存である全固形分中、通常５〜７５重量％で
ある。

【００１０】本発明の製造方法においては、まず、電着
膜を形成する成分である電着塗料を作成する。電着塗料
の主成分である電着性高分子としては、アニオン電着法
に使用する場合はアニオン系高分子樹脂、カチオン電着
法に使用する場合はカチオン系高分子樹脂を用いる。ア
ニオン系高分子樹脂としては、分子量５００〜１０００
０程度を有するアクリル樹脂、紫外線硬化型アクリル系
樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン化油樹脂、ポリブタ
ジエン樹脂、エポキシ樹脂などであり、これらを１種
類、２種類以上混合して用いる。またメラミン樹脂、フ
ェノール樹脂、ウレタン樹脂等の架橋性高分子樹脂と併
用することもできる。

【００１１】カチオン系高分子樹脂としては、分子量５
００〜１００００程度を有するアクリル樹脂、紫外線硬
化型アクリル系樹脂、ポリエステル樹脂、マレイン化油
樹脂、ポリブタジエン樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド
樹脂などであり、これらを１種類、２種類以上混合して
用いることもできる。またウレタン樹脂、ポリエステル
樹脂等の架橋性高分子樹脂と併用することもできる。

【００１２】本発明において酸価とは、電着塗料の主成
分であるアニオン性高分子樹脂、カチオン性高分子樹脂
等の樹脂固形分１ｇの中和に要するＫＯＨ（水酸化カリ
ウム）のｍｇ数であり、通常、３０〜２００、好ましく
は３０〜１３０である。

【００１３】これらの樹脂は電着法で使用できるよう
に、アルカリ性または酸性物質を中和剤として用い、中
和（ｐＨ７±１）して水に可溶化された形で使用する。
すなわち、アニオン系高分子の場合は、トリエチルアミ
ン、ジエチルアミン、ジメチルメタノールアミン、ジイ
ソプロパノールアミンなどのアミン類やアンモニア、水
酸化カリウムなどのアルカリ性物質で中和する。またカ
チオン系高分子の場合は、酢酸、ギ酸、プロピオン酸、
乳酸などの酸性物質で中和する。そして、中和された形
の水溶液として使用する。溶剤には、ダイアセトンアル
コール、エチレングリコール・モノ・ブチルエーテル、
ＰＧＭ（メトキシプロパノール）等を用いる。水として
は、純水又は脱イオン水を利用する。

【００１４】使用される中和剤の量はＭＥＱ値と略する
特性値で示される。ＭＥＱ値は、式１で定義される。

【００１５】

【数３】ＭＥＱ＝（Ｖ×ｆ×１０００）／（Ｓ×Ｃ）（式１）ここで、Ｖ；サンプルの中和に要する１／１０Ｎ塩酸溶液の滴定
量（単位；ｍｌ）ｆ；中和に使用した１／１０Ｎ塩酸溶液の力価（単位；
無次元）Ｓ；サンプルの重量（単位；ｇ）Ｃ；サンプルの加熱残分（単位；％）

【００１６】ＭＥＱ値は電着浴の安定性、電流効率、塗
膜の仕上がり状態や被電着面の状態に影響を与える特性
値であり、本発明においては、通常、約３０〜約１３
０、好ましくは約５０〜約１００の範囲で実施される。
ＭＥＱ値が３０未満では電着浴の安定性を損なう恐れが
あり、ＭＥＱ値が１３０を超えると電流効率の低下、塗
膜の仕上がり状態の劣化、被塗装面の溶解・破壊を生ず
ることがある。

【００１７】本製造方法においては、導電性金型を離型
性高分子電着塗料の入った電着浴に浸漬し、電着塗装を
行う。この金型材としては、導電性の材料を用いる。た
とえば、鉄、ステンレス、銅などの金属製材料や、樹脂
板やガラス板のような非導電性材料を金型として使用す
る場合は、非導電性材料の表面に、Ｎｉ系の金属を無電
解メッキし導電性の層を形成させたり、ＩＴＯ等の導電
材をスパッタ成膜させた材料を使用することができる。

【００１８】金型材と、白金、ステンレスなどでできた
対極となる電極を、離型性高分子電着塗料をいれた電着
浴に浸漬したのち、対極と金型材間に直流電圧を印可す
る。電圧は金型材のサイズ、所望する電着膜の厚みなど
で適宜選択すればよいが、一般的には５〜３００Ｖの範
囲である。また印加時間も適宜選択すればよいが一般的
には１〜３００秒の間である。離型性高分子電着塗料が
アニオン性電着塗料の場合は対極を陰極、金型材を陽極
とし、離型性高分子電着塗料がカチオン性電着塗料の場
合は、対極を陽極、金型材を陰極とする。

【００１９】型材表面に電着膜が形成されたのち、電着
膜の種類によっては加熱して後硬化を行う。後硬化の条
件は離型性高分子電着塗料の種類によって選択される
が、一般的には約１００〜約２５０℃で約５〜約１００
分の範囲である。

【００２０】離型性高分子電着塗膜が形成された金型を
もとに成形を実施する。成形方法は、射出成形、プレス
成形等なんでも構わない。成形樹脂としては、ＰＰ（ポ
リプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＳ（ポリス
チレン）、ＡＳ（スチレン・アクリロニトリル）、ＡＢ
Ｓ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合
体）、ＰＭＭＡ（メタクリル樹脂）、ＰＣ（ポリカーボ
ネート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、Ｐ
ＥＳ（ポリエーテルスルホン）またはＰＥＥＫ（ポリエ
ーテルエーテルケトン）等の樹脂があげられ、良好な離
型結果が得られる。

【００２１】このような金型としては、小型コネクター
部品等の電子部品、自動車部品、食品カップ用金型、そ
の他小型樹脂成形体用金型、さらには放電加工や、フォ
トリソ等の微細加工によって得られた微小金型として、
微小光学素子金型、マイクロ歯車金型、マイクロアクチ
ュエータ用金型、その他微小センサ用金型等に適用する
ことができる。

【００２２】本発明の離型性高分子電着塗料組成物を型
成形するための導電性を有する金型に電着塗装にて形成
される塗膜の厚さは、１０μm以下は十分可能であり、
上記の微細構造体を成形する場合の金型において要求さ
れる厚さ１μm以下に塗膜を形成することも可能であ
る。

【００２３】

【発明の効果】以上詳述した、本発明は離型性高分子電
着塗膜を表面に有した金型は、従来公知のスプレーコー
ト法、刷毛塗り法等により金型に離型性材料を塗布する
方法に比較して、金型表面の塗膜厚が均一であることか
ら、成形物の離型性がよく、歩留まりの良い安定した成
形物が得られ、その産業上の利用価値は極めて大であ
る。

【００２４】

【実施例】以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこ
れに限定されるものではない。また、部は重量部を示
す。

【００２５】実施例１下記の組成と分散方法にてアニオン電着浴液を調製し
た。ポリエステル樹脂（神東塗料社製）８３部メラミン樹脂（サイメル２３２三井サイアナミッド社製）２１部ジイソプロパノールアミン（中和剤）６部四フッ化エチレン（和光純薬）１７部イオン交換水８７３部計１０００部

【００２６】不揮発分７５％、酸価５０、粘度６０ポイ
ズ（２５℃）のポリエステル樹脂８３部、メラミン樹脂
２１部、ジイソプロパノールアミン６部、四フッ化エチ
レン１７部および、イオン交換水１２９部を実験室用分
散機ペイントミキサー（アイメックス製）にて分散し
た。分散した組成物に残余のイオン交換水にて希釈して
離型剤組成物からなる電着浴を作った。得られた浴液
は、ＭＥＱが５０で離型剤として四フッ化エチレンを固
形分中重量１６．７％含有している。

【００２７】ＭＥＱ値の測定方法は、下記の方法にて行
った。サンプル２０ｇを精秤し、テトラヒドロフラン５
０ｍｌ、ブチルセロソルブ５０ｍｌを加え攪拌下に置
き、１／１０Ｎ塩酸溶液を滴下しながら、pHメーターで
pH値を測定し滴定曲線を描く。滴定曲線の2つの編曲線
から、その中点を求め中点までに要した１／１０Ｎ塩酸
溶液の滴定量を求める。次いで、前記式１のＭＥＱ値の
計算式によりそのアミン濃度を計算した。

【００２８】以上のように作成した電着浴を２４℃で攪
拌し、表面を鏡面状に研磨したステンレスを陽極とし、
対向極となるステンレス板を陰極として両極間に４０Ｖ
の電圧を１０秒間印加した。該ステンレス板の上に、ア
クリル樹脂成形材料(スミペックス)を置き、該ステンレ
ス板と共に２２０℃、１５分加熱した。

【００２９】離型剤が塗布されている部分は、アクリル
樹脂はステンレス板に熱融着せず、離型剤が塗布されて
いないステンレス板には、アクリル樹脂が熱融着を起こ
し、ステンレス板から離れなかった。また、離型性高分
子電着塗料がステンレス板からはがれることも無かっ
た。

【００３０】実施例２下記の組成と分散方法にてアニオン電着浴液を調整し
た。ポリエステル樹脂（神東塗料社製）８９部メラミン樹脂（サイメル２３２三井サイアナミッド社製）１７部ジイソプロパノールアミン（中和剤）６部四フッ化エチレン（和光純薬）１７部イオン交換８７１部計１０００部

【００３１】不揮発分７５％、酸価５０、粘度６０ポイ
ズ（２５℃）のポリエステル樹脂８９部、メラミン樹脂
１７部、ジイソプロパノールアミン６部、四フッ化エチ
レン１７部およびイオン交換水１２９部を実験室用分散
機ペイントミキサー（アイメックス製）にて分散した。
分散した組成物に残余のイオン交換水にて希釈して離型
剤組成物からなる電着浴を作った。得られた浴液は、Ｍ
ＥＱが４０で離型剤として四フッ化エチレンを固形分中
重量１６．７％含有している。

【００３２】ＭＥＱ値の測定方法は、下記の方法にて行
った。サンプル２０ｇを精秤し、テトラヒドロフラン５
０ｍｌ、ブチルセロソルブ５０ｍｌを加え攪拌下に置
き、１／１０Ｎ塩酸溶液を滴下しながら、ｐＨメーター
でｐＨ値を測定し滴定曲線を描く。滴定曲線の２つの編
曲線から、その中点を求め中点までに要した１／１０Ｎ
塩酸溶液の滴定量を求める。次いで、実施例１と同様に
ＭＥＱの計算式によりそのアミン濃度を計算する。

【００３３】以上のように作成した電着浴を２４℃で攪
拌し、表面を鏡面状に研磨したステンレス板を陽極とし、
対抗極となるステンレス板を陰極として両極間に３０Ｖ
の電圧を１０秒間印加した。次に、電着により形成した離
型層中のポリエステル樹脂とメラミン樹脂を焼き付けに
より縮合反応を行わせ硬化させた。

【００３４】該基板をプレス成形加工の金型としアクリ
ル樹脂ペレット・スミペックスＥＸでプレス成形を行っ
た。まず、該金型中のアクリル樹脂ペレットを２２０℃
で５分間加熱溶融し、次いで３５ｋｇ／ｃｍ²の低圧で
１分間プレス、さらに、１５０ｋｇ／ｃｍ²の高圧で1
分間プレスした。２分間の冷却後、該金型からアクリル
樹脂成形体を取り出したところ、該基板にはアクリル樹
脂の残存は無く、良好な離型性が認められた。

【００３５】同様にした、良好な離型性を有する小型コ
ネクター部品等の電子部品、自動車部品、食品カップ用
金型、その他小型樹脂成形体用金型、さらには放電加工
や、フォトリソ等の微細加工によって得られた微小金型
として、微小光学素子金型、マイクロ歯車金型、マイク
ロアクチュエータ用金型、その他微小センサ用金型等が
得られる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電着性高分子、中和剤、溶剤、水及び離型
性微粒子を含有してなる離型性高分子電着塗料を用い
て、電着塗装にて形成される塗膜の厚さが１０μｍ以下
である金型。
【請求項２】電着性高分子、中和剤、溶剤、水及び離型
性微粒子を含有してなる離型性高分子電着塗料におい
て、電着性高分子の酸価が３０〜２００であり、中和剤
の量が、式１【数１】ＭＥＱ＝（Ｖ×ｆ×１０００）／（Ｓ×Ｃ）（式１）Ｖ；サンプルの中和に要する１／１０Ｎ塩酸溶液の滴定
量ｆ；中和に使用した１／１０Ｎ塩酸溶液の力価Ｓ；サンプルの重量Ｃ；サンプルの加熱残分で示されるＭＥＱ値が３０〜１３０の範囲であり、離型
性微粒子の平均粒径が５．０μｍ以下であることを特徴
とする離型性高分子電着塗料組成物。
【請求項３】電着性高分子がアニオン性高分子樹脂であ
る請求項２記載の離型性高分子電着塗料組成物。
【請求項４】電着性高分子がカチオン性高分子樹脂であ
る請求項２記載の離型性高分子電着塗料組成物。
【請求項５】離型性微粒子が全高分子電着塗料組成物に
対して水分、溶剤を蒸発させた残分である全固形分中に
５〜７５重量%で含まれる請求項２記載の離型性高分子
電着塗料組成物。
【請求項６】離型性微粒子がシリコーン、パラフィンワ
ックス、タルク、マイカ、ポリテトラフルオロエチレ
ン、テトラフルオロエチレン−ペルフルオロビニルエー
テル共重合体の微粒子の一種、またはそれらの二種以上
を混合した成分である請求項２記載の離型性高分子電着
塗料組成物。
【請求項７】中和剤がアニオン電着の場合は、トリエチ
ルアミン、ジエチルアミン、ジメチルメタノールアミ
ン、ジイソプロパノールアミンなどのアミン類やアンモ
ニア、水酸化カリウムなどのアルカリ性物質である請求
項２記載の離型性高分子電着塗料組成物。
【請求項８】中和剤がカチオン電着の場合は、酢酸、ギ
酸、プロピオン酸、乳酸などの酸性物質である請求項２
記載の離型性高分子電着塗料組成物。
【請求項９】溶剤がダイアセトンアルコール、エチレン
グリコール・モノ・ブチルエーテル、メトキシプロパノ
ールである請求項２記載の離型性高分子電着塗料組成
物。
【請求項１０】水が純水又は脱イオン水である請求項２
記載の離型性高分子電着塗料組成物。
【請求項１１】請求項２記載の離型性高分子電着塗料組
成物を型成形するための導電性を有する金型に電着塗装
にて塗膜形成することを特徴とする離形性塗膜の形成方
法。
【請求項１２】請求項２記載の離型性高分子電着塗料組
成物を型成形するための導電性を有する金型に電着塗装
し、被成形物を金型にて成形することを特徴とする成形
方法。
【請求項１３】被成形物がポリプロピレン、ポリエチレ
ン、ポリスチレン、スチレン・アクリロニトリル、アク
リロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体、メタ
クリル樹脂、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタ
レート、ポリエーテルスルホン又はポリエーテルエーテ
ルケトンである請求項１２記載の成形方法。
【請求項１４】請求項１２又は１３の成形方法により得
られる微細構造体。