JPH0559328A - 自動車用層間耐チツピング塗料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来より低い焼付乾燥温度で硬化する耐チッ
ピング塗料の提供。 【構成】 ブロックポリイソシアネート化合物及びポリ
オールを主な塗料成分とし硬化促進触媒を配合してなる
自動車用層間耐チッピング塗料において、ブロックポリ
イソシアネート化合物がＭＤＩ及び／又はＴＤＩから誘
導された数平均分子量５００〜１００００でＮＣＯ％＝
５〜１０の少なくとも１種のプレポリマーであり、ポリ
オールが数平均分子量４００以下のポリオールであり、
そして上記硬化促進触媒が鉛系、亜鉛系及び錫系触媒か
ら選ばれた少なくとも１種の触媒である自動車用層間耐
チッピング塗料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車輪等で撥ね上げられ
た路面の小石等が車体に衝突することにより塗膜が剥離
する現象であるチッピング及びそれによる車体の発錆を
防止するための自動車用層間耐チッピング塗料に関し、
より詳しくは従来より低温の加熱乾燥で高硬度な塗膜を
形成することができる自動車用層間耐チッピング塗料に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、チッピング対策のために下塗
り層と中塗り層の間に適用される層間耐チッピング塗料
としては、塗膜物性に優れ塗装作業性が良いという理由
で、ブロック化ウレタンプレポリマーに、ポリアミン、
ポリオール等の活性水素を有する硬化剤成分を加えた１
液加熱硬化型ウレタン塗料が使用されてきた（特開昭６
４−４３５７３号参照）。

【０００３】上記の１液加熱硬化型ウレタン塗料は、車
体にスプレー塗布された後、乾燥炉内で加熱され硬い塗
膜にされる。加熱が不十分であると、たとえブロックが
解離したとしてもＮＣＯ基と活性水素との反応が完全に
進行せず、塗料が塗膜として硬化しなかったり、塗膜中
の溶剤成分が揮発せずに内部に残留し、塗膜が悪影響を
受ける等の不具合が発生する。また、塗膜の硬度が充分
でないと、道路の小石等によりチッピングを受けた時の
塗膜表面に受ける傷が大きくなるので、見栄え及び防錆
対策の点で好ましくない。そのため従来より上記１液加
熱硬化型ウレタン塗料の加熱硬化は、少なくとも１４０
〜１５０℃で３０分以上という条件で行われてきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近で
は自動車塗装ラインの塗膜乾燥炉の温度を、プラスチッ
ク部品の採用、省エネルギー、生産能率の向上等の理由
により、上記従来の温度よりも低くすることが要請され
ている。乾燥炉の温度を低くすると、従来の耐チッピン
グ塗料では乾燥時間を長くせずに今までと同様の耐チッ
ピング性能を発揮する塗膜を形成させることはできな
い。

【０００５】従って、本発明が解決しようとする課題
は、要請されている１２０℃で３０分程度の低温塗膜乾
燥でも、充分に例えば塗膜の硬度がＪＩＳ Ｋ ５４０
０に規定される「塗料一般試験方法」における鉛筆引っ
掻き値Ｆ以上に硬化し、従来と同等ないしはそれ以上の
耐チッピング性能を発揮する塗膜となる耐チッピング塗
料を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の自動車用層間耐
チッピング塗料は、ブロックポリイソシアネート化合物
及びポリオールを主な塗料成分とし硬化促進触媒を配合
してなる自動車用層間耐チッピング塗料において、ブロ
ックポリイソシアネート化合物がＭＤＩ（ジフェニルメ
タンジイソシアネート）及び／又はＴＤＩ（トリレンジ
イソシアネート）から誘導された数平均分子量５００〜
１００００でＮＣＯ％＝５〜１０の少なくとも１種のプ
レポリマーであり、ポリオールが数平均分子量４００以
下のポリオールであり、そして上記硬化促進触媒が鉛
系、亜鉛系及び錫系触媒から選ばれた少なくとも１種の
触媒であることを特徴とする。

【０００７】本発明は、耐チッピング塗料の主成分とし
て特定のブロックポリイソシアネート化合物と特定のポ
リオールを組み合わせ、さらに特定の硬化促進触媒を使
用すると、従来より低温の加熱乾燥温度でもウレタンプ
レポリマーのＮＣＯ基と活性水素が完全に反応し、物性
の良好な塗膜を生じる塗料が得られること、即ち、そう
した塗料によれば低温の塗膜乾燥炉においても十分に硬
度の高い塗膜が形成され、優れた耐チッピング性を発揮
することを見いだして完成されたものである。

【０００８】本発明の塗料に用いられる数平均分子量が
４００以下のポリオールとしては、ポリエステルポリオ
ール、ポリエーテルポリオール、ポリウレタンポリオー
ル、アクリルポリオール、含窒素ポリオール（アミン系
ポリオール）、またヒマシ油誘導体、トール油誘導体、
ポリブタジエンポリオール、ブチラール樹脂、アルキッ
ド樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。即ち通常ＮＣＯ
基と反応する活性水素を含有する樹脂が挙げられるが、
それらの中でもポリエーテルポリオール、ポリエステル
ポリオール及び特に含窒素ポリオールが好ましい。な
お、ポリオールの数平均分子量が４００以下であること
が重要なのは、それが４００を越えるとＮＣＯ基との反
応性が悪くなるからである。

【０００９】ポリエステルポリオールとしては、アジピ
ン酸、フタル酸、無水フタル酸、イソフタル酸、テレフ
タル酸、トリメリット酸、コハク酸、アゼライン酸、ピ
メリン酸、セバチン酸、フマール酸、ヘキサヒドロフタ
ル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸、テトラヒドロ無水
フタル酸、メチルテトラヒドロ無水フタル酸、ダイマー
酸等の多塩基酸と、１分子中に少なくとも２個以上のヒ
ドロキシル基を有する化合物、例えばエチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、
ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレンエーテ
ルグリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコ
ール、ネオペンチルグリコール、水添ビスフェノール
Ａ、グリセリン、ブタンジオール、１，３−ペンタンジ
オール、ヘキサンジオール、トリメチルペンタンジオー
ル、ヘキサントリオール、トリメチロールエタン、トリ
メチロールプロパン、ペンタエリスリトール等とから常
法により合成されるものが挙げられる。

【００１０】ポリエーテルポリオールとしては、ポリオ
キシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコ
ール、ポリオキシブチレングリコール、ポリオキシプロ
ピレントリオール、ポリオキシプロピレンクォードロー
ル等が利用できる。出発物質としてアミン系原料を使用
して合成された水酸基結合炭素鎖が窒素から分岐してい
るタイプのポリオール、いわゆる含窒素ポリオール（ア
ミン系ポリオール）はこれ自体が触媒作用を有している
ため、本発明の塗料のポリオール成分として特に好まし
い。

【００１１】ポリウレタンポリオールとしては、ポリヒ
ドロキシ化合物と多価イソシアネート化合物から得られ
る末端ヒドロキシ基を有する化合物が用いられる。

【００１２】アクリルポリオールとしては、アクリル酸
ヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル、ア
クリル酸ヒドロキシブチル、トリメチロールプロパンア
クリル酸モノエステル、これらの対応するメタクリル酸
誘導体、ポリヒドロキシアルキルマレエートやフマレー
ト等のヒドロキシル基含有モノマーと、アクリル酸の若
しくはメタクリル酸のメチル，エチル，ブチル，プロピ
ル，ヘキシル，２−エチルヘキシル、ヒドロキシエチル
エステル等のアクリル系モノマー又はスチレン、ビニル
トルエン、酢酸ビニル等のα、β−エチレン性不飽和二
重結合を有するモノマーとの共重合により得られるもの
が挙げられる。

【００１３】本発明に使用されるブロックポリイソシア
ネート化合物は上述したように、その数平均分子量が５
００〜１００００で、ＮＣＯ％＝５〜１０であることを
必要とするが、これらの数値限定の理由は、数平均分子
量が５００に満たないほど耐チッピング塗膜として満足
な物性を有する塗膜が生じ難くなり、逆に数平均分子量
が１００００を越えるほど塗装作業が困難になり、また
ＮＣＯ％が５に満たないほど活性水素との反応性が低く
なり、逆にＮＣＯ％が１０を越えるほど塗料としての貯
蔵安定性が低下する傾向が現れるためである。

【００１４】使用できるブロックポリイソシアネート化
合物としては、ＭＤＩ又はＴＤＩの一部のイソシアネー
ト基に、水酸基を有するポリエステル、ポリエーテル、
アクリル、エポキシ等を予め反応させて、残りのイソシ
アネート基を活性水素を有する化合物、例えばメタノー
ル、エタノール等の脂肪族一、二級アルコール類、フェ
ノール、ベンジルアルコール、クレゾール、シクロヘキ
サノール等の環状アルコール類、エチレングリコールモ
ノメチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエー
テル等の水酸基含有エーテル、乳酸メチル、乳酸エチ
ル、乳酸アミル、乳酸ブチル等の水酸基含有エステル
類、ダイアセトンアルコール等の水酸基含有ケトン類、
アセトオキシム、ケトオキシム、メチルエチルケトンオ
キシム、メチルイソブチルケトンオキシム等のオキシム
類、ε−カプロラクタム、β−プロピオラクタム等のラ
クタム類、マロン酸ジエチル、アセト酢酸メチル等の活
性メチレン類、ブチルメルカプタン、ヘキシルメルカプ
タン、ｔ−ブチルメルカプタン等のメルカプタン類、ア
セトアニリド、アクリルアミド、酢酸アミド等の酸アミ
ド類、コハク酸イミド、フタル酸イミド等のイミド類、
ジフェニルアミン、フェニルナフチルアミン等のアミン
類、イミダゾール、２−エチルイミダゾール等のイミダ
ゾール類その他尿素類、イミン類、亜硫酸塩類等でブロ
ックし不活性化したものが挙げられる。ブロックし不活
性化することにより、前記ポリオールと混合して一液化
することができる。

【００１５】塗装ラインにおける塗装作業性を向上させ
るため、本発明の層間耐チッピング塗料には通常１種又
は２種以上の溶剤を添加することができる。そのような
溶剤として例えば芳香族系、脂肪族系、アルコール系、
ケトン系の溶剤が挙げられる。溶剤はブロックポリイソ
シアネート化合物及びポリオールとの相溶性等を考慮し
て選択するとよい。

【００１６】本発明の耐チッピング塗料には、他の慣用
添加剤、例えばタルク、炭酸カルシウム、クレー、アル
ミナ、シリカ、ヒル石、白土、硫酸バリウム等の顔料
類、酸化チタン、カーボンブラック、ベンガラ、オキサ
イドエロー、フタロシアニンブルー、フタロシアニング
リーン等の着色顔料、ハジキ防止剤、レベリング向上
剤、消泡剤、界面活性剤、硬化促進剤、帯電防止剤、顔
料分散剤、タレ防止剤、増粘剤等を配合してもよい。

【００１７】本発明の塗料では、ブロックポリイソシア
ネート化合物の解離促進のために、亜鉛系触媒、錫系触
媒、鉛系触媒から選ばれる１種又は２種以上の触媒の使
用を必要とするが、その例としてオクチル酸亜鉛、オク
チル酸錫、オクチル酸鉛等の有機金属系触媒が挙げられ
る。通常使用されているトリエチレンジアミン、トリエ
チルアミン等の第３級アミン化合物等の触媒を使用した
場合には、塗膜硬度が充分に硬い塗膜が得られない虞れ
がある。

【００１８】本発明の自動車用層間耐チッピング塗料を
調製するには、各成分を溶剤と共にディスパー、３本ロ
ール、ボールミル、ポットミル、スチールミル、ペブル
ミル、アトライター、サンドミル、サンドグラインダ
ー、ロールミル、羽根付き高速攪拌機等の混合分散機に
仕込み、均一に混合分散させればよい。

【００１９】自動車車体への塗装は、化成処理し、プラ
イマーを電着塗装した鋼板面の所望部位に行われる。塗
装方法としては、通常のエアスプレー、静電エアスプレ
ー、エアレススプレー、ホットエアレススプレー等の吹
付方式を採用できる。車体に吹付けられた本発明の耐チ
ッピング塗料を硬化させるには、１００〜１２０℃の温
度で５〜１５分間程度の焼付乾燥で充分である。乾燥膜
厚は、５０〜２００μ程度であるのが好ましい。５０μ
未満であると塗膜に必要な耐チッピング性が得られず、
２００μを越えると、塗装後に塗面がタレる、焼付乾燥
時にワキが発生する等の不具合が発生する虞れがある。

【００２０】

【作用】ブロックポリイソシアネート化合物とポリオー
ルの分子量をある程度小さくしたことにより、それらの
反応性及び架橋密度が高まる。またブロックポリイソシ
アネート化合物のＮＣＯ％を大きくしたこと及び特定の
金属系触媒を使用したことによっても反応性が高まる。
従って上記構成の塗料は１２０℃程度の低温焼付乾燥で
も充分な耐チップ性、硬度等の物性を有する塗膜を生じ
る。

【００２１】

【実施例】本発明の理解に供するため、以下に実施例を
記載する。なお以下の実施例及び比較例で使用されるブ
ロックポリイソシアネート化合物は、トリレンジイソシ
アネート（ＴＤＩ）の一部イソシアネート基に水酸基を
有するポリエステルを反応させ残りのイソシアネート基
をケトオキシムでブロックしたものである。言うまでも
なく、本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。

【００２２】実施例１ 数平均分子量３０００、ＮＣＯ％＝６．５のブロックポ
リイソシアネート化合物（ＴＤＩプレポリマー）１００
重量部に対して、数平均分子量３８０のアミン系ポリオ
ール１４重量部、鉛系金属触媒０．５重量部、炭酸カル
シウム３１重量部、沈降性硫酸バリウム２５重量部、タ
ルク２０重量部を配合し、３本ロールにて混合分散した
後、更に芳香族系溶剤を加えてエアレス塗装機による塗
装が可能な粘度に調製し、耐チッピング塗料１を得た。

【００２３】実施例２ 数平均分子量４５００、ＮＣＯ％＝７．０のブロックポ
リイソシアネート化合物（ＴＤＩプレポリマー）１００
重量部に対して、数平均分子量３９０のアミン系ポリオ
ール１４重量部、鉛系金属触媒０．５重量部、炭酸カル
シウム３１重量部、沈降性硫酸バリウム２５重量部、タ
ルク２０重量部を配合し、３本ロールにて混合分散した
後、更に芳香族系溶剤を加えてエアレス塗装機による塗
装が可能な粘度に調製し、耐チッピング塗料２を得た。

【００２４】比較例 数平均分子量１０５００、ＮＣＯ％＝１２．０のブロッ
クポリイソシアネート化合物（ＴＤＩプレポリマー）１
００重量部に対して、分子量４３０のポリエステルポリ
オール１４重量部、炭酸カルシウム３１重量部、硫酸バ
リウム２５重量部、タルク２０重量部を配合し、混合分
散後に芳香族系溶剤により粘度を調製し、耐チッピング
塗料３を得た。

【００２５】試験例１ 上記実施例１、２及び比較例の耐チッピング塗料１〜３
の各々を、電着板すなわち下塗り層（プライマーの電着
層）のある鋼板にエアレス塗装し、１１０℃で１０分間
の焼付乾燥を行って膜厚９０μｍの耐チッピング層を設
けた後、その上に常法に従い中塗り塗装、次いで上塗り
塗装を施した。中塗り層と上塗り層の乾燥条件はいずれ
も１２０℃×２０分、乾燥膜厚はいずれも３０μｍとし
た。こうして塗装された３種の試験板について、ＪＩＳ
Ｋ ５４００に規定された塗料一般試験法の中の「鉛
筆ひっかき値」の試験を行い、傷を付けない鉛筆の硬度
の最高値を調べた。その結果、耐チッピング塗料１及び
２が使用された塗膜は、鉛筆ひっかき値がＦであり、充
分な硬度を有することが明らかになった。比較例の耐チ
ッピング塗料３の塗膜に対する鉛筆ひっかき値は２Ｂで
あった。

【００２６】試験例２ 上記実施例１、２及び比較例の耐チッピング塗料１〜３
の各々を、電着板にエアレス塗装し、１１０℃で１０分
間の焼付乾燥を行って膜厚９０μｍの耐チッピング層を
設けた後、その上に常法に従い中塗り塗装、次いで上塗
り塗装を施した。中塗り層と上塗り層の乾燥条件はいず
れも１２０℃×２０分、乾燥膜厚はいずれも３０μｍと
した。こうして塗装された３種の試験板の上に、ＪＩＳ
Ｂ １１８１規格の３種Ｍ４形状の黄銅製六角ナット
を、重量の小さいものから順に２ｍの高さから落下させ
て、そのとき生じる塗膜のキズが電着塗装面に到達する
までの落下ナットの重量を調べた。その結果、耐チッピ
ング塗料１及び２が使用された塗膜では、ナットの重量
が１２ｋｇに達した。このことから、耐チッピング塗料
１及び２が優れた耐チッピング効果を奏することが明ら
かとなった。なお、比較例の耐チッピング塗料３の塗膜
では、ナット重量が９ｋｇであった。

【００２７】試験例３ 試験例２で供試されたのと同じ３種の塗装試験板を、飛
び石試験機〔スガ試験機（株）製、ＪＡ−４００型〕の
試料ホルダーに垂直に取り付け、この試験板に向けて５
００ｇの６号砕石を、試験機の圧力計で４ｋｇ／ｃｍ²
の空気圧で噴射し、砕石を試験板に対し直角に衝突させ
た。次いで試験板を水洗し、乾燥させ、チッピングによ
って浮き上がった塗膜を粘着テープで除去した後、ハガ
レ傷の程度で塗装面を良好（◎）〜劣る（×）の５段階
で判定した。その結果、耐チッピング塗料１及び２が使
用された塗膜は◎であり、優れた耐チッピング効果を奏
することが明らかになった。耐チッピング塗料３の塗膜
は○でありやや劣った。

【００２８】

【発明の効果】本発明の耐チッピング塗料は、特定の塗
料成分及び触媒が使用されているため、従来よりも一段
と低い温度で反応し、耐チップ塗膜を生じる。従って本
発明の耐チッピング塗料を使用すれば、自動車塗装ライ
ンにおける塗膜乾燥炉の加熱温度を従来の１６０℃から
１２０℃程度まで下げることができ、自動車のプラスチ
ック部品への熱影響を小さくし、省エネルギー化、生産
能率の向上を図ることができる。また、本発明の塗料で
形成された耐チップ塗膜は、従来のものに比べより優れ
た耐チッピング性能及びより高い硬度を有するため、チ
ッピングを受ける自動車に対して錆の発生を更に長期に
渡って防止し、平滑な塗装表面を維持することができ
る。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ブロックポリイソシアネート化合物及び
   ポリオールを主な塗料成分とし硬化促進触媒を配合して
   なる自動車用層間耐チッピング塗料において、ブロック
   ポリイソシアネート化合物がＭＤＩ及び／又はＴＤＩか
   ら誘導された数平均分子量５００〜１００００でＮＣＯ
   ％＝５〜１０の少なくとも１種のプレポリマーであり、
   ポリオールが数平均分子量４００以下のポリオールであ
   り、そして上記硬化促進触媒が鉛系、亜鉛系及び錫系触
   媒から選ばれた少なくとも１種の触媒であることを特徴
   とする自動車用層間耐チッピング塗料。