JP5938637B1 - 耐移行性、密着性に優れた塗料組成物及び塗装製品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
アクリルウレタン系塗料として、例えば、特許文献1には、プラスチック成形品の表面に塗膜を形成した場合に、高光沢で外観良好な塗膜を与えることを目的として、5000〜30000の重量平均分子量を有するアクリルポリオールと、300〜1500の数平均分子量を有するポリカーボネートジオールと、アクリルポリオール及びポリカーボネートジオールにおける水酸基の合計に対して、0.6〜1.5モル当量のポリイソシアネート化合物とを含有する塗料組成物が記載されている。
しかし、特許文献1に記載されている塗料組成物は、硬化した塗膜表面の傷跡を回復させることを目的としており、梱包材の成分が塗膜に移行することによる塗装製品の外観への影響は何ら検討されていない。梱包材の成分が塗膜に移行することを抑制すると、塗膜の基材への密着性が悪化するため、耐移行性と密着性とを両立した塗膜を形成できるアクリルウレタン系塗料が望まれている。
そこで、本発明は、梱包材の成分が塗膜に移行しにくく、耐移行性が良好であり、かつ基材への密着性(特に金属膜に対する密着性)が良好な塗膜を形成することができるアクリルウレタン系塗料及び塗装製品の製造方法を提供すること目的としている。
合物である[1]に記載のアクリルウレタン塗料。
[3]前記アクリルポリオールの水酸基1モル当量に対して、前記ポリイソシアネート化
合物のポリイソシアネート基が0.7モル当量以上3.0モル当量以下である[2]に記
載のアクリルウレタン塗料。
[4]前記アクリルポリオールの水酸基1モル当量に対して、前記ポリイソシアネート化
合物のポリイソシアネート基が1.1モル当量以上1.3モル当量以下である[2]に記
載のアクリルウレタン塗料。
[5]前記ポリカーボネートジオールは、その数平均分子量が500以上2000以下で
あり、その固形物水酸基価が50mgKOH/g以上250mgKOH/g以下である[
1]に記載のアクリルウレタン塗料。
[6]さらに溶剤を含んでいる[1]〜[5]のいずれか1項に記載のアクリルウレタン
塗料。
[7]さらに着色剤を含んでいる[1]〜[6]いずれか1項に記載のアクリルウレタン
塗料。
[8]主樹脂としてのアクリルポリオールと、硬化剤としてのポリイソシアネート化合物
とを含んでいる2液系のアクリルウレタン塗料であって、上記アクリルポリオールの固形
物水酸基価が30mgKOH/g以上であり、かつ上記アクリルポリオールの質量平均分
子量が70000以上であることを特徴とするアクリルウレタン塗料。
[9]製品または製品を構成する部材の表面に[1]〜[8]のいずれか1項に記載の
塗料を用いて塗膜を形成する工程を含んでいる塗装製品の製造方法。
[10]前記塗装製品が遊技機である[9]に記載の塗装製品の製造方法。
このため、本発明のアクリルウレタン塗料を用いて塗膜を形成する工程により耐移行性の良好な塗装製品を提供することができる。
本実施形態のアクリルウレタン塗料は、主樹脂としてのアクリルポリオールと、硬化剤としてのポリイソシアネート化合物とを含んでいる2液系のアクリルウレタン塗料である。
アクリルポリオールは、1分子中に2個以上の水酸基を有するアクリル樹脂であり、例えば、水酸基含有アクリルモノマーの重合体である。水酸基含有アクリルモノマーは、例えば、2‐ヒドロキシエチルアクリレート、2‐ヒドロキシプロピルアクリレート、4‐ヒドロキシブチルアクリレート、2‐ヒドロキシエチルメタクリレート、2‐ヒドロキシプロピルメタクリレート、4‐ヒドロキシブチルメタクリレートなどの水酸基を有するモノマー類、2‐ヒドロキシエチルメタクリレートへのγ‐ブチロラクトンの開環付加物、2‐ヒドロキシエチルアクリレートへのε‐カプロラクトンの開環付加物である。水酸基含有アクリルモノマーは、任意の1種を単独で、又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。本実施形態は、モノマーの種類及び重合方法に制限されない。
また、塗膜の平滑性を高くし美麗な外観を得る観点から、質量平均分子量が150000以下であることが好ましく、120000以下であることがより好ましく、100000以下であることがさらに好ましい。
前記ポリイソシアネート化合物は1分子中に2個以上のイソシアネート基を有する化合物であり、例えば、2,4‐トルエンジイソシアネート、ジフェニルメタン‐4,4’‐ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、リジンメチルエステルジイソシアネート、メチルシクロヘキシルジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、n‐ペンタン‐1,4‐ジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートである。これらは、任意の1種を単独で、又は2種以上を適宜組み合わせて用いることができる。
また、芳香環を有することによりポリイソシアネート化合物の極性が高くなるから、アクリルウレタン塗料により形成される塗膜に隣接して金属層が形成されている場合、金属層と塗膜との密着性が良好となる。
アクリルウレタン塗料は、基材に対する塗膜の密着性を調整する観点から、アクリルポリオール及びポリイソシアネート化合物に加えて、さらに副樹脂を含有することが好ましい。副樹脂としては、軟質樹脂や軟質モノマーが用いられる。これらを副樹脂として適量用いた場合、アクリルポリオールとポリイソシアネート化合物との反応後の塗膜中に組み込まれる。したがって、塗膜が過度に軟質化することはなく、良好な耐移行性を維持したまま、基材との密着性を調整することができる。
アクリルウレタン塗料は、溶剤をさらに含有していても良い。溶剤を含有することにより、質量平均分子量が高いアクリルポリオールを用いた場合でも、アクリルウレタン塗料の粘度をスプレー塗装作業に好適な範囲に調整することができる。ただし、アクリルウレタン塗料の塗装方法はスプレー塗装に限られず、溶剤を含有しないアクリルウレタン塗料とすることもできる。
アクリルウレタン塗料は、染料、顔料(着色顔料、高輝材、体質顔料、その他意匠付与顔料)等の着色剤をさらに含有していても良い。着色剤により、塗膜に着色したり、塗膜の光沢を調整したり、塗膜のテクスチャ(質感)を調整したりすることができる。ただし、クリア(無色)の塗膜を形成する場合、アクリルウレタン塗料は着色剤を含まない形態で実施される。
硬化促進を目的として、金属触媒等の触媒がアクリルウレタン塗料に添加されることがある。触媒を添加することにより、アクリルウレタン塗料の硬化が促進されるから、一般に、触媒を添加することは耐移行性を向上させるために有効である。ただし、硬化が促進されることにより、アクリルウレタン塗料のポットライフが短くなる傾向がある。
本実施形態のアクリルウレタン塗料は、主樹脂として、所定範囲の固形物水酸基価及び質量平均分子量を備えたポリイソシアネート化合物を用いているから、触媒を配合しなくても耐移行性の良好な塗膜を形成することができる。本実施形態のアクリルウレタン塗料は、塗膜の耐移行性を向上させるために触媒を含有していないので、ポットライフが長いという特長がある。
本実施形態において、触媒とは、硬化促進を目的として添加される金属を含む化合物をいい、通常、アクリルウレタン塗料100質量%中に0.001〜0.1質量%程度配合される。触媒の例としては、ネオデカン酸亜鉛塩(Zinc neodecanoate(CAS 27253-29-8))が挙げられる。
アクリルウレタン塗料は、必要に応じて本発明の効果を損なわない種類及び量の助剤をさらに含有してもよい。このような助剤としては、分散剤、流動性調整剤、紫外線吸収剤、光安定剤、などが挙げられる。また、塗膜の耐摩耗性を向上させるために、ポリエチレン系ワックス配合してもよい。
本発明は、上述した実施形態のポリアクリルウレタン塗料を用いて、製品の表面に塗膜を形成する工程を含んだ塗装製品の製造方法として実施することもできる。当該工程により、耐移行性の良好な塗膜を形成することができるから、例えば、所定の期日に所定量の製品を一度に製造する必要がある、遊技機などのようなサイクルが短い塗装製品を効率よく、高い信頼性で製造することができる。
主剤であるアクリルポリオールと、硬化剤であるポリイソシアネート化合物とを、前者の水酸基1モル当量に対して、後者のポリイソシアネート化合物のポリイソシアネート基が1.2モル当量となる割合で混合し、混合溶液を調製した。この混合溶液に、さらに溶剤(オリジン電気株式会社製、プラネットシンナー#743No.2)を加えて、岩田粘度カップ計で約10秒となる粘度のアクリルウレタン塗料を調製した。
調整後のアクリルウレタン塗料を、スプレーガンを用いて、乾燥後における塗膜の膜厚が約20μmとなるように、各種基材の表面に塗装した。その後、常温(25℃)で5分間静置した後、80℃で30分間静置して強制乾燥して膜厚約20μmの塗膜を作製し、評価対象とした。
上述した強制乾燥後の塗膜の評価に用いた方法を以下に示す。
(密着性評価)
その表面に塗膜を作製する樹脂基材として、ABSの表面にクロムメッキ層が形成された樹脂基材、ABSの表面にアルミニウム蒸着層が形成された樹脂基材、及びその表面に他の層が形成されていないポリカーボネート製の樹脂基材を用いた。各樹脂基材の表面に作製された塗膜に2mm碁盤目状にカッターで切れ込みを入れて切れ込み領域を形成した。塗膜にセロハンテープを貼り付けて切れ込み領域を覆い、指を用いてセロハンテープを塗膜に十分に密着させた。その後に、セロハンテープを一気に塗膜表面から引き剥がして、切れ込み領域の塗膜に剥離が生じるか否かを評価した。塗膜剥離が無ければ合格とし、塗膜剥離があれば不合格とした。
鉛筆削りにより先を尖らせた三菱ユニ鉛筆(硬度H)に1kgの荷重を掛けて、鉛筆の芯の先端に荷重を集中させた状態で、樹脂基材の塗膜表面をこすることにより、目視で認識可能な傷がつくか否かを評価した。繰り返して5回評価を行い、疵がついた回数が、0回及び1回の場合は合格とし、2回以上の場合は不合格とした。
硬度評価は、表面がポリカーボネートであるポリカーボネート基材の表面に形成された塗膜を対象として行った。この点は、下記の外観評価及び耐移行性評価についても同じである。
基材の表面に作製された塗膜表面の平滑性(レベリング)を目視にて評価し、実用上問題ないレベルであれば合格とし、実用上問題ないレベルであれば不合格とした。
基材の表面に作製された塗膜を、常温(25℃)、湿度(50%)の条件下に放置して養生した。24時間の養生を行った後の塗膜表面にポリエチレンシートを密着させて、その上から500g/cm2の荷重をかけた。上述した養生と同条件の下で、この荷重をかけた状態のまま24時間放置した後に、塗膜表面からポリエチレンシートをはがし、塗膜表面の状態に異常が生じているか否かを目視により評価した。
塗膜表面の外観に異常がなく移行跡が付いていない場合は合格とし、塗膜表面に移行跡が付いている場合は不合格とした。
主剤としてアクリルポリオール(質量平均分子量70000、固形物水酸基価77mgKOH/g、三菱レイヨン株式会社製 ダイヤナールLR−2713)、副樹脂としてポリカーボネートジオール(旭化成株式会社製、デュラノールT5650J)、及びポリイソシアネートとしてキシリレンジイソシアネート(三井化学株式会社製 タケネートD−110)を含有するアクリルウレタン塗料を用いて塗膜を形成した。
アクリルウレタン塗料には、溶剤としてのプラネットシンナー#743No.2以外に、レベリング剤(ビックケミー・ジャパン社製 BY−333)及びポリエチレン系ワックス(興洋化学株式会社製 CE−502)を加えた。各成分の配合量(質量部)は表1に示したとおりである。ポリイソシアネート化合物の配合量は、上述したとおり、アクリルポリオールの水酸基1モル当量に対してポリイソシアネート基が1.2モル当量となる量とした。
主剤として、質量平均分子量80000、固形物水酸基価60mgKOH/gであるアクリルポリオール(三菱レイヨン株式会社製 ダイヤナールLR−1718)を用いた以外は、実施例1と同様にして塗膜を形成した。
(実施例3)
主剤として、質量平均分子量36000、固形物水酸基価33mgKOH/gであるアクリルポリオール(DIC株式会社製 アクリディック57−773)を用いた以外は、実施例1と同様にして塗膜を形成した。
(実施例4)
主剤として、質量平均分子量50000、固形物水酸基価48mgKOH/gであるアクリルポリオール(DIC株式会社製 アクリディックKU−220)を用いた以外は、実施例1と同様にして塗膜を形成した。
主剤として、質量平均分子量9200、固形物水酸基価80mgKOH/g、であるアクリルポリオール(三菱レイヨン株式会社製 ダイヤナールLR−2572)を用いた以外は、実施例1と同様にして塗膜を形成した。
(比較例2)
主剤として、質量平均分子量20000、固形物水酸基価34mgKOH/gであるアクリルポリオール(DIC株式会社製 アクリディックZHP−1234)を用いた以外は、実施例1と同様にして塗膜を形成した。
(比較例3)
主剤として、質量平均分子量20000、固形物水酸基価34mgKOH/gであるアクリルポリオール(DIC株式会社製 アクリディックAL142)を用いた以外は、実施例1と同様にして塗膜を形成した。
実施例3と比較例2の結果から、固形物水酸基価が30mgKOH/g程度であるアクリルポリオールを用いる場合、質量平均分子量は30000以上であることが好ましいといえる。また、実施例3と比較例3の結果から、質量平均分子量が35000程度のアクリルポリオールを用いる場合、固形物水酸基価が30mgKOH/g以上であることが好ましいといえる。
Claims (10)
- 主樹脂としてのアクリルポリオールと、硬化剤としてのポリイソシアネート化合物とを
含んでいる2液系のアクリルウレタン塗料であって、
上記アクリルポリオールの固形物水酸基価が30mgKOH/g以上でありかつ上記ア
クリルポリオールの質量平均分子量が30000以上であって、副樹脂として、アクリル
ポリオールよりも質量平均分子量の値が小さい、ポリカーボネートジオール含んでいるこ
とを特徴とするアクリルウレタン塗料。 - 前記ポリイソシアネート化合物は芳香環を有する芳香族系のポリイソシアネート化合物
である請求項1に記載のアクリルウレタン塗料。 - 前記アクリルポリオールの水酸基1モル当量に対して、前記ポリイソシアネート化合物
のポリイソシアネート基が0.7モル当量以上3.0モル当量以下である請求項2に記載
のアクリルウレタン塗料。 - 前記アクリルポリオールの水酸基1モル当量に対して、前記ポリイソシアネート化合物
のポリイソシアネート基が1.1モル当量以上1.3モル当量以下である請求項2に記載
のアクリルウレタン塗料。 - 前記ポリカーボネートジオールは、
その数平均分子量が500以上2000以下であり、
その固形物水酸基価が50mgKOH/g以上250mgKOH/g以下である請求項1に記載のアクリルウレタン塗料。 - さらに溶剤を含んでいる請求項1〜5のいずれか1項に記載のアクリルウレタン塗料。
- さらに着色剤を含んでいる請求項1〜6いずれか1項に記載のアクリルウレタン塗料。
- 主樹脂としてのアクリルポリオールと、硬化剤としてのポリイソシアネート化合物とを
含んでいる2液系のアクリルウレタン塗料であって、上記アクリルポリオールの固形物水
酸基価が30mgKOH/g以上であり、かつ上記アクリルポリオールの質量平均分子量
が70000以上であることを特徴とする遊技機用アクリルウレタン塗料。 - 製品または製品を構成する部材の表面に、請求項1〜8のいずれか1項に記載の塗料を
用いて塗膜を形成する工程を含んでいる塗装製品の製造方法。 - 前記塗装製品が遊技機である請求項9に記載の塗装製品の製造方法。
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