JPS62174274A - 不働態被膜を有する金属用プライマ−組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は表面にち密な不働態被膜を有する金属材料（
例えばクロムめっき鋼、アルミニウム、ステンレス等以
下単に「不働態金属」という）の塗装に用いるのに適す
るプライマー組成物に関するものである。

（従来の技術） 従来のプライマー組成物としては、例えば第１表に示す
ようなものがある（昭和４０年１１月日刊工業新聞社発
行「塗料便覧筒ｔｏｏｓ頁〜第１０１７頁参照）。

第１表 イ、エポキシ樹脂系プライマー組成物 口、ウレタン樹脂系プライマー組成物 ハ、エツチングプライマー、ウォソシュブライマー二、
アミノアクリル樹脂系プライマー組成物（発明が解決し
ようとする問題点） しかしながら、このような従来のプライマー組成物にあ
っては、金属表面の不働態被膜とプライマー塗膜との密
着メカニズムが物理吸着あるいは分子間力（ファンデル
ワアールス力）に基づいていたため、 （イ）プライマー塗膜が剥れやすく特に耐湿温水時の密
着性が劣る （口）非常に強い極性基を持たせるため、耐候性が著し
く劣る （ハ）３次元架橋型樹脂になるため、石などによるチッ
ピングにより塗膜が割れやすい という問題点があった。

（問題点を解決するための手段） この発明は、不働態被膜を有する金属用のプラィマー組
成物の主たる樹脂成分を、低ガラス転移温度（Ｔｇ）を
有し且つ側鎖に有機酸基を有する線状高分子とすること
により、得られたプライマー組成物から形成される塗膜
中の該線状高分子がポーラスな不働態被膜表面中に入り
込み、くさび効果を奏することを知見したことに基づく
ものである。

即ちこの発明の不働態被膜を有する金属用プライマー組
成物は、酸価２０〜１５０およびガラス転移温度（Ｔｇ
）０℃以下である、マレイン酸又はその無水物で変性し
てポリオレフィン系線状高分子を結合剤成分として含有
したことを特徴とする。

以下この発明の詳細な説明する。まず組成を説明すると
、この発明のプライマー組成物には結合剤成分として線
状ポリオレフィン系樹脂（八）を用いる。これは、酸価
２０〜１５０およびガラス転移温度（Ｔｇ）　０℃以下
である、マレイン酸又はその無水物で変性したポリオレ
フィン系線状高分子であり、酸価が２０未満ではプライ
マー組成物により形成された塗膜の密着性が悪く、一方
１５０を超えるとプライマー組成物が硬くなり、塗膜の
耐チッピング性が悪くなり好ましくない。

また上記変性ポリオレフィン系線状高分子のＴｇ点は０
℃以下、好ましくは一１０°Ｃ以下である。Ｔｇが０℃
より高いと衝撃エネルギーの吸収力が低下し、例えば飛
石試験を行った場合塗膜が金属不働態素材から著しく剥
離する。また上記変性ポリオレフィン系線状高分子は数
平均分子量が２〜１００万の範囲であるのが好ましく、
更に５〜５０万の範囲であるのが一層好ましい。分子量
が２万未満では耐候性、耐湿性などの塗膜の耐久性が劣
り、一方分子量が１００万を超えると溶剤への溶解性や
エアスプレー塗装時の微粒化が劣る。

上記変性ポリフレフィン系線状高分子としては、酸価お
よびＴｇが前記した範囲のものであれば特に限定されな
いが、特に好適なものは、プロピレン−エチレン共重合
体にマレイン酸又はその無水物をグラフトしてなる変性
プロピレン−エチレン共重合体（八）で、そのグラフト
量は１．７８〜１５．１　ＰＩＩＲ（重量部／樹脂１０
０重量部）、好ましくは２．７〜９．５７ＰＩＩＲであ
る。変性共重合体（Ａ）の原料となるプロピレン−エチ
レン共重合体は、プロピレンとエチレンのランダム共重
合体であって、プロピレンの含量は５０〜７５モル％、
好ましくは６０〜７０モル％の範囲である。

変性共重合体（Ａ）中のマレイン酸またはその無水物の
使用量が１．７８ＰＩＩＲ未満ではプライマー組成物の
不働態金属素材および上塗り塗料との付着性が不十分で
あり、有機溶剤に対する溶解性も低下する。他方１５．
１ＰＨＩｌを超えると塗膜の耐水性が悪くなる。またプ
ロピレン−エチレン共重合体中のプロピレンの含有量が
５０モル％未満では塗膜の耐溶剤性が劣り、７５モル％
を超えると有機溶剤への溶解性が低下し塗膜の素材およ
び上塗り塗料への４８１着性が低下する。

尚プロピレン−エチレン共重合体へのマレイン酸または
その無水物のグラフト化方法は、従来からよく知られて
いる方法、例えば特開昭５５−４８２６０号公報に記載
されている方法を用いて行われる。

この発明の組成物には前記樹脂成分（八）の他に有機溶
剤（Ｂ）が使用される。

有機溶剤（Ｂ）は、線状高分子を溶解できるもの又はそ
の補助溶剤として使用できるもので、従来からよく知ら
れてい、るものが使用される。該有機溶剤としては、例
えば、トルエンキシレンなどの芳香族系；ヘキサン、ヘ
プタンなどの脂肪族系；メタノール、エタノール、ブタ
ノールなどのアルコール系；アセトン、メチルエチルケ
トンなどのケトン系：酢酸ブチル、３−メトキシブチル
アセテートなどのエステル系溶剤を挙げることができ、
これらは単独もしくは２種以上混合して使用することが
できる。

この発明のプライマー組成物には前記（八）および（Ｂ
）の成分の他に、所要に応じて顔料、例えば非導電性カ
ーボンブラック、酸化チタン等、顔料分散剤、例えばブ
チルカルバミンエステル等およびその他の成分、例えば
導電性カーボンブラックのような導電性物質等が適宜使
用される。これ等の成分を用いる場合には変性ポリオレ
フィン系線状高分子１００重量部に対して顔料は１〜１
０重量部、顔料分散剤は５〜３０重足部、好ましくはｌ
Ｏ〜２０重置部、導電性物質はプライマ一層の上に静電
塗装が施される場合に用いられ、通常２０〜３０重量部
の範囲で配合される。

プライマー組成物の調整は前記した成分を混合し、通常
塗料の製造に用いられているボールミル、ロール、アト
ライター、ディスパーなどを用いて混合分散することに
より行われる。このようにして得られたブライマー組成
物中の前記変性ポリオレフィン系線状高分子樹脂濃度は
５〜３０！Ｉ！Ｉ％である。樹脂濃度が５重量％未満で
は有機溶剤が多くなり過ぎスプレー塗装による塗膜の形
成性が悪く、コスト的にも不利になる上、塗膜の密着性
も悪くなり、一方３０重量％を超えると樹脂分が多くな
り過ぎブライマー組成物の粘度が高くなり過ぎ、スプレ
ーによる吹付は塗装ができなくなり、作業性が悪くなる
。

該プライマー組成物の不働態皮膜を有する金属への塗装
は、スプレー塗装、浸漬塗装、ロールコータ−法等通常
公知の方法で行われている。プライマー組成物の乾燥は
自然乾燥、加熱乾燥のいずれも用いてもよい。かくして
形成する塗膜の厚さは通常３〜５０μｍの範囲である。

（作　用） この発明のプライマー組成物を塗布する不働態被膜を有
する金属は、例えば第１図（ｃ）に示すアルミニウム１
の表面に形成された不働態（アルマイト）２におけるよ
うに微細なピンホールや凹凸３を有する。従来のプライ
マー組成物は、樹脂成分が３次元架橋型であり、第１図
（ｂ）に示すように金属１上の不働態被膜２に存在する
ピンホールや凹凸３に関係なくブライマー４は不働態被
膜上に付着するに過ぎない。一方この発明のプライマー
組成物を不働態被膜上に塗布すると、第１図（ａ）に示
すように変性ポリオレフィン系線状高分子が上記ピンホ
ールや凹所３に侵入し、投錨効果、くさび効果等を発揮
する。また上記線状高分子が側鎖として有する有機酸官
能基は不働態被膜中の０１１基と水素結合する。また主
な成分が’ｒｇ点の低い線状高分子であるため、加熱に
より線状高分子が溶融し自由にマクロブラウン運動する
ために不働態表面との接触面積が著しく増大し、投錨効
果や水素結合の有効面積が拡大する。

この様なメカニズムで不働態被膜との密着性は確保され
る。

次に上塗り塗料とは加熱により、上塗り樹脂に線状高分
子が侵入することにより密着（熱融着）する。また側鎖
の有機酸官能基と上塗り塗料の官能基との反応による場
合もある。

また、例えばウレタン樹脂素材用の従来のプライマー組
成物では伸び率が１００〜２００％であり、飛石などの
チッピングによ衝撃エネルギーが一方向で塗膜のはがれ
が生ずるのに対し、この発明のプライマー組成物は、そ
の伸び率が３００％以上あり、このため飛石などのチッ
ピングによる衝撃エネルギーが一方向ではなく、多方向
に一次的に組成変形するような挙動で収容されるため、
塗膜はがれを防止できる。

（実施例） 以下この発明を実施例、比較例および試験例により説明
する。

ｔ！１〜３および　※六イ列１〜３ 第２表に示す無水マレイン酸変性プロピレン−エチレン
共重合体をトルエンとキシレンの等呈混合溶剤に溶解し
て溶液にしたもの、更に実施例３においては、顔料を添
加しペイントコンディショナーにて十分に混合分散する
ことにより固形分濃度１５％のプライマー組成物を調整
した。

試１月舛 実施例１〜３および比較例１〜３のプライマー組成物を
前記溶剤で塗装粘度に調整し、次の不働態被膜を形成す
る金属大きさ７０ｍｍ　Ｘ　１５０ｍｎ＋のクロムメッ
キ鋼板、アルミニウム板およびステンレス板の上に乾燥
膜ｙγで５μになるよう塗装し常温乾燥せしめた。次い
でプライマー塗膜上にヤシ油変成アルキド／メラミン樹
脂系塗料（関西ペイント社製、商品名アミランク）をエ
アスプレーで塗装し、１４０℃で３０分間加熱硬化し試
験用塗装板を作成した。

これらの塗装板に対し下記の評価方法に従って塗膜性能
試験を行い、得られた結果をクロムメッキ鋼板について
は第３表に、アルミニウム板については第４表に、ステ
ンレス板については第５表にそれぞれ示す。塗膜性能試
験結果において、○は優良、△は実用性有り、×は不良
を表す。

評価方法 （ａ）塗膜外観 屋内における昼光色替光灯５００ルックス以上である条
件下で、被検査面より約５０ｃｍ離れた位置より正常な
視力で外観検査を行う。ただしふくれ、ピンホールなど
の塗装欠陥は至近距離またはななめの方向より行ってよ
い。

（ｂ）密着性 試験片の塗膜面にマルチクロスカッターを用い素地に軽
く達する等間隔１ｎｖ＋の平行線をたがいに直交させて
引き１ｍｍ平行の正方形を１００個つくる。

；−ノ状態で幅に余裕のあるセロハン粘着テープを密着
させ上方に一気に引きはがし、塗面のはがれの生じない
正方形の数を調べ全数（１００個）に対する割合として
評価する。

（ｃ）耐熱性 試験片を９０℃の恒温槽に５００時間設置し、２４時間
室温に放置した後、塗膜外観および変色、っや引は等熱
による塗装表面の変化を調べる。

（ｄ）耐湿性 温度、湿度とも調整可能な密閉箱を使用し、試験片を温
度５０±１℃、相対湿度９８％以上に調整した密閉箱に
水平におき、２４時間ごとにふくれの発生およびその変
化の状態を調べ２４０時間まで行う。

（ｅ）耐ガソリン性 試験片の表面にガソリンを約０．８〜０．５ｍ　１滴下
し、試験室に４時間放置した後、布でふきとりただちに
塗膜についてつや引け、しみ、変色、軟化、はがれおよ
びきれつなどの有無について調べる。

（「）飛石試験 次のチッピング試験方法による。

グラベロメータ法により塗膜の耐擦傷性を調べる。先ず
ショツト材として７号砕石（ＪＩＳ　Ａ　５００１−７
７（道路用砕石）に規定するもの）を使用し、このショ
ツト材が９０度の角度で当たるように試験片をグラベロ
メータの所定位置にセットする。次に４．０ｋｇ／ｃｍ
”のエアー圧に調節したグラベロメータに２５０ｇのシ
ョツト材を入れエアバルブを開いてショツト材を試験片
に吹き付け、吐出後、試験片を取り外し、試験塗面にセ
ロハン粘着テープを張り付け、塗面のは（離状況を調べ
る。

第３表 １　素材〜ブライマー間の剥れ １　ブライマール上塗間の剥れ 第４表 ０１　　素材〜プライマー間の剥れ １　ブライマール上塗間の剥れ 第５表 １１　　素材〜プライマー間の剥れ １　ブライマール上塗間の剥れ （発明の効果） 以上説明してきたように、この発明の不働態被膜を有す
る金属用ブライマー組成物は、高分子中に有機酸官能基
を存するマレイン酸又はその無水物で変性した低Ｔｇ点
を有する特定のポリオレフィン系線、状高分子を結合剤
成分として用いたため、表面に不働能被膜を形成する金
属用の塗装プライマーとして （イ）塗膜の密着性を向上し、 （ロ）従来のブライマーに比較して耐候性を向上し、 （ハ）耐チッピング性を向上 でき、更にはブライマー組成物の構成に基づきプライマ
ー組成物を塗布した後、焼付ける工程を省いて上塗り塗
装できるため、塗装コストの低減ができるという効果が
得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）はこの発明のプライマー組成物を不働態被
膜を有する金属表面に塗布した際の変成ポリオレフィン
系線状高分子の密着状態を示す説明図、 第１図（ｂ）は従来のブライマー組成物を不働態被膜を
有する金属表面に塗布した際の樹脂の密着状態を示す説
明図、 第１図（ｃ）は不働態被膜を有するアルミニウム板の一
部分の斜視図で、不働態被膜の構造を示す。 １・−・金属　　　　　　　２・・−不働態被膜３・−
ピンホールまたは凹所 ４・−・プライマー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、酸価２０〜１５０およびガラス転移温度（Ｔｇ）０
   ℃以下であるマレイン酸又はその無水物で変性したポリ
   オレフィン系線状高分子を結合剤成分として含有したこ
   とを特徴とする不働態被膜を有する金属用プライマー組
   成物。