JPS5821669B2 - 上塗り密着性良好な紫外線硬化型鋼板前処理塗料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は紫外線硬化型鋼板前処理塗料、更に詳しくは、
錆落し後の鋼板に適用されるものであって、紫外線照射
により効率より硬化して防食性および密着性に良好な塗
膜を形成しうる塗料に関する。

従来より、加工前の鋼板に一次防錆性を付与するのにシ
ョッププライマーが広汎に使用されている。

かかるプライマーも各種のものが市販されており、その
代表例としては、一般にウォッシュプライマーと称され
ているポリビニルブチラール−リン酸系塗料、エポキシ
ジンクリッチ塗料、エポキシノンジンク塗料、ジンクシ
リケート塗料等が挙げられる。

しかし、これらの塗料はいずれも常乾型であるため、そ
の硬化乾燥に通常５〜６分が要されその間塗膜に傷がつ
き易く次の上塗り塗装に悪影響を及ぼしたり、また塗料
揮発分（溶剤等）が多量に含まれているため、大気汚染
といった問題が起生ずる。

本発明の目的は、かかる鋼板用ショッププライマーの欠
点を解消した、即ち極めて短い時間で硬化が達成でき、
塗料揮発分の含量を大巾に消滅もしくは実質的に無くす
ことができ、且つショッププライマーとして重要な上塗
り密着性を損わない塗料を提供することにある。

本発明者は、上記目的を達成するため鋭意研究を進めた
結果、紫外線照射によりわずか１〜５秒間で硬化しうる
樹脂やモノマーを利用することに着目しこれらを塗料化
した所、主に塗料の粘度調整等のために使用されていた
溶剤を大巾に消滅できることから揮発分含量の減少が計
られるが、かかる樹脂や七ツマ−のみでは形成する塗膜
の性能低下、例えば硬度が高すぎたり、あるいは硬化時
に空気との接触層に未硬化層ができる等の要因により上
塗り塗膜との密着性や鋼板との密着性（特に浸水時の密
着性）が悪化するといった問題が生じる。

そこで、これらの性能低下を改善するにはウレタンポリ
（メタ）アクリレートが適していることが判明したが、
上塗り塗膜との密着性が未だ不充分であるため更に研究
を進めた所、熱可塑性のポリビニルブチラール樹脂を添
加することにより、光硬化に支障を来たすことなくその
目的が達せられることを見出した。

本発明は、上述の知見に基づいて完成されたものであっ
て、その要旨は、バインダー成分として、ポリビニルブ
チラール樹脂と、該樹脂と相溶性を有し且つ紫外線硬化
性を有するウレタンポリ（メタ）アクリレート及び必要
により七ツマ−から成る硬化性成分とを、後者１００重
量部に対し前者２０〜４００重量部の割合で配合したこ
とを特徴とする上塗り密着性良好な紫外線硬化型鋼板前
処理塗料に存する。

本発明における硬化性成分は、上述の如き後記ポリビニ
ルブチラール樹脂と相溶性を有し且つ紫外線硬化性を有
する、ウレタンポリ（メタ）アクリレート（即ち、ウレ
タンポリアクリレートまたはウレタンポリメタクリレー
ト）および必要によりモノマーからなる。

ウレタンポリ（メタ）アクリレートとしては、主鎖にウ
レタン結合を有し且つ１個以上のアクリル系二重結合を
有するものであればよく、例えば後記参考例１に示すよ
うな方法で得ることができる。

即ち、重合性二重結合と活性水素を有する化合物（例、
グリシジル（メタ）アクリレートとモノカルボン酸の反
応物、（メタ）アクリル酸とモノエポキシ化合物の反応
物、２−ヒドロキシエチル（メタ）アクリレート）と多
官能インシアネート（例、イソホロンジイソシアネート
、エチレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリ
イソシアネート）を反応させて重合性二重結合と遊離イ
ソシアネート基を有する反応物を得、これに活性水素含
有化合物（例、重合性二重結合を合わせて有する場合に
は上述の重合性二重結合と活性水素を有する化合物、重
合性二重結合を有さない場合にはジエチレングリコール
、トリメチロールプロパン、ポリオール樹脂）を反応さ
せればよい。

上記モノマーとしては、具体的にはメチルアクリレート
、テトラヒドロフルフリルアクリレート、メチルメタク
リレート、テトラメチロールメタントリアクリレート、
ブタンジオールモノアクリレート、トリエチレングリコ
ールジアクリレート、アクリルアミド、ｍ−キシリレン
ビスアクリルアミド、Ｎ、Ｎ’−メチレンビスアクリル
アミド、Ｎ。

Ｎ′−へキサメチレンビスメタクリルアミド、酢酸ビニ
ル、スチレン等が挙げられる。

かかる七ツマ−の使用量は、上記ウレタンポリ（メタ）
アクリレート：モノマーが１００：Ｏ〜２０ ： ８０
の重量比であればよく、モノマー量が規定量より過剰に
なると、特に顔料配合時に硬化が充分性われず、上塗り
塗装時に問題が生ずる。

本発明におけるポリビニルブチラール樹脂としては、塗
料、接着剤等の各種分野で自体公知のもので、通常ブチ
ラール化度５８〜６９モル％、残存アセチル基６モル％
以下の市販品が使用されてよい。

使用量は、その添加効果と上記硬化性成分の硬化性とを
疎外しない範囲内で適宜に決定されてよく、通常硬化性
成分１００重量部に対し、２０〜４００重量部、好まし
くは５０〜１５０重量部の範囲で選定すればよい。

かかるポリビニルブチラール樹脂は、それ自体紫外線硬
化性を有せず且つ上記硬化性成分と良好な相溶性を示し
、形成される硬化塗膜中に均一に混在するため、鋼板と
の密着性および上塗り塗膜との密着性に良好な硬化塗膜
の形成に寄与し、しかも薄膜塗装を可能とする。

本発明にあっては、通常の紫外線硬化性組成物と同様に
更に光重合開始剤、および要すれば分散剤（ポリカルボ
ン酸、界面活性剤、アミン塩など）、溶剤（酢酸エチル
、エタノール、アセトンなど）、流動性賦与剤（シリコ
ン樹脂など）、着色剤（チタン白、シャニングリーン、
弁柄など）、防錆顔料（リン酸化合物系、モリブデン酸
化合物系、クロム酸化合物系など）および体質顔料（タ
ルク、炭酸カルシウム、硫酸バリウムなど）の少なくと
も１種を適量配合してよい。

上記光重合開始剤としては、ベンゾインメチルエーテル
、ベンゾインブチルエーテル、ベンジル、ベンゾフェノ
ン、ベンゾイン、アントラキノン、Ｐ−メトキシフェノ
ール等が挙げられ、これらの１種または２種以上の混合
物を上記硬化性成分１００重量部に対し、通常０．０１
〜２０重量部、好おしくは０．１〜１０重量部の範囲で
使用すればよい。

以上の各成分を配合し一括して三本ロールミル、サンド
グラインドミル、ボールミル等で分散混合することによ
り、揮発分０〜６０重量％の本発明塗料を調整すること
ができる。

鋼板への塗装に際しては、通常の方法、例えばエアスプ
レー法、エアレススプレー法、ロールコータ−法、カー
テンフローコーター法、ローラー法、刷毛塗り法等に従
って塗装し、次いで通常の紫外線硬化処理に付せばよい
。

以上の構成からなる本発明塗料によれば、硬化時間を１
〜５秒と大巾に短縮化されており、また揮発分の含量を
所望程度に減少することができることから、良好な防錆
性および密着性を有する硬化塗膜を形成すると共に、省
資源に有効で且つ大気汚染の大巾な軽減化が可能となる
。

なお、本発明塗料は鋼板の前処理は勿論のこと、その他
の軽金属板（アルミニウム板、亜鉛板など）にも有効に
適用することができる。

次に参考例、実施例および比較例を挙げて本発明を具体
的に説明する。

なお、例文中「部」および「％」とあるは「重量部」お
よび「重量％」を意味し、また参考例は実施例で使用す
る紫外線硬化性を有する樹脂（ウレタンポリ（メタ）ア
クリレート）の製造例である。

参考例 １ 撹拌機付きフラスコに、グリシジルアクリレート１２８
部（１モル）、ジブチルスズジラウレート２．７部およ
びハイドロキノン１．１部を入れ１１０℃に昇温する。

次いで、同温度を維持しながら撹拌下アクリル酸７２部
（１モル）を約１時間にわたって滴下する。

滴下後回温度で１０時間撹拌しながら反応を行い、次い
で室温まで冷却してからインホロンジイソシアネート２
２２部を約３０分間で滴下する。

滴下後そのまま１時間撹拌を続けてから２−ヒドロキシ
エチルアクリレート１２１．８部およびハイドロキノン
１．１部の混合物を約３０分間で滴下する。

その後反応熱による温度上昇がなくなったら除々に温度
を６０℃に上昇し、イソシアネート基が赤外吸収スペク
トルで認められなくなるまで撹拌しながら反応を続ける
。

得られた反応生成物は、理論文子量５３８、理論水酸価
０で低粘度の透明液状ウレタンポリアクリレートである
。

実施例 １ 参考例１で得たウレタンポリアクリレート・・・・・・
・・・２０部 ポリビニルブチラール樹脂（漬水化学社製商品名「エス
レツクＢＬ−ＩＪ、ブチル化度６２モル％）・・・・・
・・・・８０部 酢酸エチル ・・・・・・・・・１
５０部ベンゾインブチルエーテル ・・・・・
・・・・１部上記配合成分を一括してディスパーにて、
約１時間混合して、揮発公約６０％の紫外線硬化型鋼板
前処理塗料を調製する。

上記前処理塗料をサンドブラストした鋼板に、膜厚的１
５μとなるようにスプレー塗布し、２ＫＷ高圧水銀灯（
日本電池社製商品名［紫外線ランプＵＣＩ−２０Ｊ）で
距離８ｃＩｆＬにて２〜３秒間照射して硬化塗膜を形成
する。

かかる塗膜の屋外曝露試験、および上塗り密着性試験Ａ
、Ｂの結果を第１表に示す。

また、上記前処理塗料をショツトブラストした鋼板（厚
み１２．５ｍｍ）に、膜厚的１５μとなるようにスプレ
ー塗布し、上述の２ＫＷ高圧水銀灯で距離８６ｒＩＬに
て２〜３秒間照射して硬化塗膜を形成する。

かかる塗膜のガス切断性試験および水平隅肉溶接性試験
の結果を第１表に示す。

実施例 ２〜４ 下記配合成分を実施例１と同様に混合、またはボールミ
ルにて１６時間分散混合して、揮発分Ｏ〜３３％の紫外
線硬化型鋼板前処理塗料を調製する。

次に、かかる前処理塗料をサンドブラストした鋼板並び
にショツトブラストした鋼板（厚み１２．５ｍｍ）に実
施例１と同様にスプレー塗布、紫外線照射を行い硬化塗
膜を形成せしめ、次いで屋外曝露試験および上塗り密着
性試験Ａ、Ｂ、並びにガス切断性試験および水平隅肉溶
接性試験を行い、その結果を第１表に示す。

配合成分 実施例２の配合： 参考例１で得たウレタンポリアクリレート・・・・・・
・・・２０部 実施例１と同じポリビニルブチラール樹脂・・・・・・
・・・５０部 テトラヒドロフルフリルアクリレート ・・・・・・・・・１００部 ベンゾインブチルエーテル ・・・・間・２部
実施例３の配合： 参考例１で得たウレタンポリアクリレート・・・・・・
・・・１６０部 実施例１と同じポリビニルブチラール樹脂・・・・・・
・・・８０部 テトラヒドロフルフリルアクリレート ・・・・・・・・・１６０部 酢酸エチル ・・・・・・・・・ｉ
５０部ベンゾインブチルエーテル ・・・・・・
・・・２０部タルク ・・、
・・・・・・・２５０部リン酸系防錆顔料
・・・・・・・・・１５部シャニングリーン
・・・曲−１０部実施例４の配合： 参考例１で得たウレタンポリアクリレート・・・・・・
・・・３００部 実施例１と同じポリビニルブチラール樹脂・・・・・・
・・・１００部 テトラヒドロフルフリルアクリレート ・・・・・・・・・１００部 酢酸エチル 曲・曲３００部ペイソイ
ンフチルエーテル ・曲間２５部タルク
・・・・・・・・・３００部リン
酸系防錆顔料 ・・曲・・−７５部シャ
ニングリーン ・曲曲１０部比較例 １
〜３ 比較例１として重版のポリビニルブチラール−リン酸系
塗料、比較例２として市販のエポキシジンクリッチ塗料
および比較例３として参考例１で得たウレタンポリアク
リレート（光重合開始剤併用）を使用して、これらをサ
ンドブラストした鋼板並びにショツトブラストした鋼板
（厚み１２．５ｍＴ／Ｌ）に実施例１と同様にスプレー
塗布し、そして第１表に示す硬化時間で常温乾燥または
紫外線熱；射を行い硬化塗膜を形成せしめ、次いで屋外
曝露試験および上塗り密着性試験Ａ、Ｂ、並びにガス切
断性試験および水平隅肉溶接試験を行いその結果を第１
表に示す。

第１表の結果から、実施例１〜４に係る本発明塗料は、
比較例１および２の市販品と対比して、硬化時間の短縮
化が大巾に改善されている点、および一次防錆性や下地
密着性および上塗り密着性の効果の点で何ら保色はなく
むしろそれらを上回る性能を有することが認められる。

また、加工性（ガス切断性、水平隅肉溶接性）において
も、市販エポキシジンクリッチ塗料と同程度またはそれ
以上の性能を示すことが明らかである。

なお本発明にあって、塗膜性能（特に密着性）の面でポ
リビニルブチラール樹脂の存在が重要であることが実施
例１と比較例３の対比から充分理解することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ バインダー成分として、ポリビニルブチラール樹脂
   と、該樹脂と相溶性を有し且つ紫外線硬化性を有するウ
   レタンポリ（メタ）アクリレート及び必要によりモノマ
   ーからなる硬化性成分とを、後者１００重量部に対し前
   者２０〜４００重量部の割合で配合したことを特徴とす
   る上塗り密着性良好な紫外線硬化型鋼板前処理塗料。 ２ 分散剤、溶剤、流動性賦与剤、着色剤、防錆顔料お
   よび体質顔料の少なくとも１種を配合した上記第１項記
   載の塗料。