JPH09253572A - 硬質プラスチックの塗装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 プライマー塗装工程を省略することができ、
しかも耐候性や耐汚染性などの優れた塗膜を形成するこ
とのできる硬質プラスチックの塗装方法。 【解決手段】 硬質プラスチックに、プライマーを塗装
することなしに、直接メタリック塗料を塗装し、硬化さ
せることなく、塗面にクリア塗料を塗装する方法であっ
て、前記メタリック塗料として、ビヒクル成分がａ）水
酸基含有ポリエステル樹脂１０〜４０重量％、ｂ）水酸
基含有アクリル変性塩素化ポリオレフィン樹脂３０〜７
０重量％、ｃ）セルロースアセテートブチレート１〜１
５重量％、およびｄ）アミノアルデヒド樹脂１０〜４０
重量％を含有する組成物を主成分とし、かつｅ）メタリ
ック顔料を配合してなる有機溶剤型メタリック塗料を用
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、硬質プラスチック
の塗装方法に関し、特にプライマー塗装工程を省略する
ことができ、しかも耐候性や耐汚染性などの優れた塗膜
を形成することのできる硬質プラスチックの塗装方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、自動車外板や外装部品、例え
ば自動車バンパーなどに、成型が容易でかつ軽量な硬質
ポリオレフィン樹脂が多く使用されている。このポリオ
レフィンの表面は、非極性でメタリック塗膜との付着性
が十分でないため、塩素化ポリオレフィン樹脂系プライ
マーを塗装してから、アクリル樹脂／メラミン樹脂系の
メタリック塗料およびアクリル樹脂／メラミン樹脂系の
クリヤ塗料を順次塗装している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
省資源および省エネルギーなどの観点から、付着性など
の塗膜性能を低下させずに、ポリオレフィンのような非
極性の硬質プラスチックに対しても、プライマーを塗装
することなしに、直接メタリック塗料を塗装し、次いで
クリヤ塗料を塗装する工程の開発が望まれているが、こ
の要望を満たす実用的な塗装方法は確立していないのが
現状である。

【０００４】従って本発明の目的は、プライマー塗装工
程を省略し、直接メタリック塗料を塗装することを可能
とすると共に、耐候性や耐汚染性などの優れた塗膜を形
成することのできる硬質プラスチックの塗装方法を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の上記の目的は、
曲げ弾性率が１５，０００〜２３，０００kg／cm²(２０
℃）および線膨脹率が４×１０^-5〜８×１０^-5cm／cm／
℃の範囲にある硬質プラスチックに、プライマーを塗装
することなしに、直接メタリック塗料を塗装し、硬化さ
せることなく、塗面にクリア塗料を塗装する方法であっ
て、前記メタリック塗料として、ビヒクル成分がａ）水
酸基含有ポリエステル樹脂１０〜４０重量％、ｂ）水酸
基含有アクリル変性塩素化ポリオレフィン樹脂３０〜７
０重量％、ｃ）セルロースアセテートブチレート１〜１
５重量％、およびｄ）アミノアルデヒド樹脂１０〜４０
重量％を含有する組成物を主成分とし、かつｅ）メタリ
ック顔料を配合してなる有機溶剤型メタリック塗料を用
い、かつクリア塗料としてその硬化塗膜のガラス転移温
度が８０〜１００℃の範囲にある熱硬化性クリア塗料を
使用することを特徴とする硬質プラスチックの塗装方法
により達成された。

【０００６】以下、本発明について更に詳細に説明す
る。本発明における被塗物は硬質プラスチックであっ
て、具体的には曲げ弾性率が１５，０００〜２３，００
０kg／cm²(２０℃）、好ましくは１８，０００〜２０，
０００kg／cm²(２０℃）、および線膨脹率が４×１０^-5
〜８×１０^-5cm／cm／℃、好ましくは５×１０^-5〜６×
１０^-5cm／cm／℃の物性値を有するものである。

【０００７】この硬質プラスチックとしては、公知の合
成樹脂の中から適宜選択して使用することができ、例え
ばポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンプロピレン
ラバーなどのポリオレフィン樹脂が挙げられ、この樹脂
にタルクや炭酸カルシウムなどの充填剤を配合して硬度
を調整したものも挙げられる。

【０００８】硬質プラスチックの曲げ弾性率が１５，０
００kg／cm²(２０℃）未満になると、亀裂を生ずる状態
となり、逆に２３，０００kg／cm²(２０℃）を超える
と、硬質プラスチックとメタリック塗料の密着性が低下
する。また、硬質プラスチックの線膨脹率が４×１０^-5
cm／cm／℃未満になると、硬質プラスチックとメタリッ
ク塗料の密着性が低下し、８×１０^-5cm／cm／℃を超え
ると、冷熱の温度変化でクリヤ塗装表面に亀裂を生ず
る。

【０００９】この硬質プラスチックは、自動車のバンパ
ーや外板（ボデー）などに使用することができる。通
常、自動車バンパーなどの軟質プラスチック部分には、
柔軟性塗膜が要求されるので、その部分には、他の硬質
被塗面部分（例えば、自動車ボデー外板）の塗膜より軟
質の上塗塗料が使用されている。この軟質部分を硬質に
するとこのような制約がなくなり、自動車ボデー外板お
よびバンパーを硬質塗料を共用化して同時に塗装できる
という効果がある。さらに、硬質塗膜になると、耐汚染
性に優れ、外観品質の耐久性の向上を期待することがで
きる。

【００１０】本発明の方法では、硬質プラスチックにプ
ライマーを塗装することなしに、直接メタリック塗料を
塗装することができるが、それに先立って、その表面を
あらかじめ水洗しておくことが好ましい。

【００１１】本発明において使用するメタリック塗料
は、ビヒクル成分がａ）水酸基含有ポリエステル樹脂１
０〜４０重量％、ｂ）水酸基含有アクリル変性塩素化ポ
リオレフィン樹脂３０〜７０重量％、ｃ）セルロースア
セテートブチレート１〜１５重量％、およびｄ）アミノ
アルデヒド樹脂１０〜４０重量％を含有する組成物を主
成分とし、かつｅ）メタリック顔料を配合してなる有機
溶剤型メタリック塗料である。

【００１２】メタリック塗料に用いられる水酸基含有ポ
リエステル樹脂ａ）は、多塩基酸（例えば、（無水）フ
タル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、（無水）マレイ
ン酸、（無水）ピロメリット酸、（無水）トリメリット
酸、（無水）コハク酸、アジピン酸、ヘキサヒドロ（無
水）フタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、ヘキサヒド
ロテレフタル酸、テトラヒドロ（無水）フタル酸、セバ
チン酸、アゼライン酸、ドデカンジカルボン酸、イソフ
タル酸ジメチル、テレフタル酸ジメチル等の１分子中に
２〜４個のカルボキシル基又はカルボン酸メチルエステ
ル基を有する化合物）と、多価アルコール（例えば、エ
チレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチ
ルグリコール、１，６−ヘキサンジオール、ジエチレン
グリコール、トリエチレングリコール、トリメチロール
プロパン、ペンタエリスリトール、グリセリン、トリシ
クロデカンジメタノール等の１分子中に２〜６個の水酸
基を有するアルコール）とをエステル化反応又はエステ
ル交換反応させることにより得られる。

【００１３】水酸基含有ポリエステル樹脂ａ）は、水酸
基価が２０〜２００、好ましくは３５〜１５０、数平均
分子量が１，０００〜３０，０００、好ましくは２，０
００〜２０，０００の範囲内の値をもつようにすること
が望ましい。

【００１４】また、水酸基含有アクリル変性塩素化ポリ
オレフィン樹脂（ｂ）は、水酸基を有する（メタ）アク
リル系単量体を含有するアクリル系単量体（ｂ−１）と
塩素含有率が５〜５０重量％の範囲に塩素化された塩素
化ポリオレフイン（ｂ−２）とを共重合して得られるも
のである。

【００１５】（ｂ−１）の水酸基を有する（メタ）アク
リル系単量体としては、例えばヒドロキシエチルアクリ
レート、ヒドロキシエチルメタクリレート、ヒドロキシ
プロピルアクリレート、ヒドロキシプロピルメタクリレ
ートなどのアクリル酸又はメタクリル酸のＣ_2-8 ヒドロ
キシアルキルエステルが挙げられ、これらは単独で又は
２種以上を組合わせて使用することができる。

【００１６】このものは、硬化剤であるアミノアルデヒ
ド樹脂ｃ）と化学的に反応し、架橋硬化塗膜を形成させ
るための成分で、（メタ）アクリル系単量体（ｂ−１）
中に３〜２０重量％の範囲で含有する必要があり、共重
合体の水酸基価が２０〜１５０（対固形分）の範囲にな
るように配合することが好ましい。

【００１７】（ｂ−１）を構成する、上記水酸基含有
（メタ）アクリル系単量体および共重合可能なラジカル
重合性不飽和単量体としては、ラジカル重合性のエチレ
ン性不飽和結合（−Ｃ＝Ｃ−）を有する限り、特に制約
がなく、従来から公知のアクリル酸又はメタクリル酸の
エステル（例えば、（メタ）アクリル酸のメチル、エチ
ル、プロピル、ブチルエステルなど）、ビニル芳香族化
合物（例えば、スチレン、ビニルトルエンなど）、不飽
和カルボン酸（例えば、（メタ）アクリル酸など）、グ
リシジル基含有単量体（グリシジル（メタ）アクリレー
トなど）などが用いられる。

【００１８】また、塩素化ポリオレフィン（ｂ−２）
は、硬質プラスチックとの付着性などを向上させるのに
有効であり、その塩素化率（塩素含有率）は５〜５０重
量％、特に１０〜３０重量％の範囲であることが好まし
い。

【００１９】塩素化ポリオレフィンの原料としては、結
晶性ポリプロピレン、非晶性ポリプロピレン、ポリブデ
ン−１、ポリペンテン−１、４−メチルペンテン−１、
低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、エチレン−
プロピレン共重合物、エチレン−プロピレン−ジエン共
重合物などが挙げられる。この塩素化ポリオレフィン
は、これらを原料として常法により塩素化して得ること
ができる。

【００２０】アクリル系単量体（ｂ−１）と塩素化ポリ
オレフィン（ｂ−２）との共重合は、溶液重合によって
行うことが好ましい。この共重合を行うに際して使用す
る溶剤としては、トルエンやキシレンなどの芳香族溶剤
が最も好ましく、他にエステル系溶剤、ケトン系溶剤、
アルコール系溶剤、塩素系溶剤、脂肪族系溶剤、環状脂
肪族系溶剤などを併用しても差支えない。重合開始剤と
しては、ベンゾイルパーオキシサイドのような過酸化物
系やアゾビスイソブチルニトリルのようなアゾビス系を
好ましく使用することができる。重合停止剤としては、
ハイドロキノンのようなキノン類を用いることができ
る。

【００２１】重合方法としては、塩素化ポリオレフィン
（ｂ−２）を溶剤で適当に希釈し、開始剤を添加した後
加温し、アクリル系単量体（ｂ−１）を徐々に加えなが
ら反応させることを基本プロセスとする。

【００２２】共重合する際の配合割合は、所望する塗膜
の表面硬度、耐摩耗性および表面光沢等に応じて適宜決
定すればよいが、多すぎても少なすぎてもバランスの取
れた良好な塗膜は得られない。（ｂ−１）／（ｂ−２）
＝３０〜９０／１０〜７０の重量比範囲で共重合するの
が好ましい。

【００２３】メタリック塗料に用いられる、ｃ）セルロ
ースアセテートブチレート（ＣＡＢ）は、セルロースの
部分アセチル化物をさらにブチルエステル化して得られ
るセルロース誘導体である。本発明において好適に用い
得るＣＡＢとしては、アセチル基の含有量が、一般に１
〜３０重量％、好ましくは１〜１４重量％で、ブチル基
の含有量が、一般に１６〜６０重量％、好ましくは３５
〜６０重量％である。

【００２４】このＣＡＢは、ＡＳＴＭ−Ｄ１３４３−５
４Ｔ（Formula Ａ）に記載された粘度測定法により測定
した場合の粘度が、一般に０．００５〜５秒、好ましく
は０．００５〜１秒の範囲に入るものである。具体的に
は、米国イーストマン・コダック社の製造にかかる製
品、例えば、商品名〔（前者の数字の２桁目まではブチ
ル基含有（重量％）を、また同じく３桁目は水酸基含有
量を示し、後者の数字は粘度（秒）を示す〕で、ＥＡＢ
−１７１−２、ＥＡＢ−３８１−０．５、ＥＡＢ−３８
１−２、ＥＡＢ−５３１−１、ＥＡＢ−５５１−０．
２、ＥＡＢ−５５１−０．０１などの等級のものが有利
に使用される。これらの中でも相溶性、溶解性および粘
度などの観点から、ＥＡＢ−３８１−０．５、ＥＡＢ−
５５１−０．２およびＥＡＢ−５５１−０．０１が特に
好適である。

【００２５】メタリック塗料に用いられる、ｄ）アミノ
アルデヒド樹脂としては、アミノ成分としてメラミン、
尿素、ベンゾグアナミン、アセトグアナミン、ステロガ
アナミンおよびスピログアナミンなどから成る群から選
ばれた少なくとも１種とホルムアルデヒドとを反応させ
てメチロール化し、さらに低級モノアルコールでエーテ
ル化したものなどが挙げられる。このらのうち、メラミ
ンホルムアルデヒド樹脂の低級モノアルコールでエーテ
ル化したものが特に好ましい。

【００２６】本発明で用いるメタリック塗料におけるビ
ヒクル成分は、上記ａ），ｂ），ｃ）およびｄ）成分を
含有する組成物を主成分とし、これらの各成分の構成比
率は、ａ），ｂ），ｃ）およびｄ）成分の合計量を基準
にして、ａ）成分は１０〜７０重量％、好ましくは２０
〜６０重量％、ｂ）成分は３０〜７０重量％、好ましく
は４０〜６０重量％、ｃ）成分は１〜１５重量％、好ま
しくは２〜１３重量％、ｄ）成分は１０〜４０重量％、
好ましくは１５〜３５重量％である。各成分の構成比率
がこの範囲外になると、本発明の目的を達成することが
できない。

【００２７】メタリック塗料における、（ｄ）メタリッ
ク顔料としては、従来からの公知のアルミニウム粉、ブ
ロンズ粉、銅粉、パール状マイカおよび酵母状酸化鉄な
どが好ましく用いられる。（ｄ）成分の配合量は、通常
のバインダー成分に対して５〜２０重量％の範囲である
ことが好ましい。

【００２８】本発明のメタリック塗料には、必要に応じ
て表面調整剤、硬化促進用触媒、ハジキ防止剤、紫外線
吸収剤、酸化防止剤、クエンチャー、その他の添加剤な
どを添加してもよい。

【００２９】本発明で用いるメタリック塗料は、上記し
た各成分を有機溶剤に混合分散させることによって調製
することができる。この有機溶剤としては、公知の塗料
用有機溶剤の中から適宜選択して使用することができ
る。具体的には、炭化水素系、アルコール系、エステル
系およびケトン系などが挙げられる。

【００３０】このようにして得られるメタリック塗料
は、耐候性、耐薬品性（耐酸性）、塗装のし易さ、塗面
の外観、可撓性、耐水性および硬質プラスチックとの付
着性などの性能に優れている。

【００３１】また、クリヤ塗料は、上記メタリック塗料
の塗面に塗装する透明塗膜を形成する塗料であって、具
体的にはビヒクル成分および有機溶剤を必須成分として
おり、さらに必要に応じて透明感を阻害しない程度に着
色顔料、体質顔料、メタリック顔料などを配合してな
る。

【００３２】クリヤ塗料におけるビヒクル成分は、熱硬
化性樹脂組成物が好ましく、基体樹脂および架橋剤から
なっている。基体樹脂としては、公知の樹脂の中から適
宜選択して使用することができる。具体的には、水酸
基、アミノ基、ブロックイソシアネート基、カルボキシ
ル基およびエポキシ基などから成る群から選ばれた少な
くとも１種の架橋性官能基を１分子中に２個以上有する
アクリル樹脂、ポリエステル樹脂およびウレタン樹脂な
どが特に好適である。また、架橋剤としては、上記架橋
性官能基と架橋硬化することができるメラミン樹脂、ブ
ロックポリイソシアネート化合物、カルボキシル基含有
化合物などが挙げられる。

【００３３】有機溶剤としては、上記ビヒクル成分およ
びアルミニウムフレークを混合分散できるものである限
り、特に制限されず、例えば脂肪族炭化水素、芳香族炭
化水素、アルコール系、エステル系およびケトン系など
の溶剤が挙げられる。

【００３４】本発明で用いられるクリヤ塗料は、その加
熱硬化塗膜のガラス転移温度が８０〜１００℃の範囲内
に包含される。ガラス転移温度が８０℃未満になると、
耐薬品性が弱くなり、逆に１００℃を超えると基材への
追従性が低くなる。本発明の塗装方法は、硬質プラスチ
ックの表面を水洗浄し（省略可能）、次いで希釈用溶剤
により塗装粘度をフォードカップ♯４（２０℃）で１５
〜２０秒の範囲に調整した上記メタリック塗料を硬質プ
ラスチック面に、直接、乾燥膜厚が約１５〜２０μｍの
範囲になるように塗装して行う。この塗装方法を実施す
るに際しては、公知の塗装方法の中から適宜選択して使
用することができるが、通常は、エアスプレー、エアレ
ススプレー、静電塗装などで行う。

【００３５】次に、上記塗装方法を実施した後、数分間
常温下で放置する。更に、その上に希釈用有機溶剤によ
り塗装粘度をフォードカップ♯４（２０℃）で１５〜２
０秒の範囲に調整したクリヤー塗料を乾燥膜厚が約２５
〜３０μｍの範囲になるように塗装する。この塗装方法
も、上記と同様にして通常のエアスプレー、エアレスス
プレー、静電塗膜などで行う。次に、数分間常温下で放
置した後１００〜１５０℃で２０〜４０分間加熱せしめ
て２コート１ベーク塗膜を得る。

【００３６】

【実施例】以下、本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、本発明はこれによって限定されるものではな
い。なお、特に断らない限り、以下に記載する部および
％は、それぞれ重量部および重量％を示す。

【００３７】１．試料 （１）硬質プラスチック ポリオレフィンにタルクや炭酸カルシウムなどを配合し
てなるもので、曲げ弾性率が１９，０００kg／cm²(２０
℃）、線膨脹率が５×１０^-5cm／cm／℃である硬質プラ
スチックを用いた。大きさ１０×３０×１cmの硬質プラ
スチックを水で洗浄した。

【００３８】（２）メタリック塗料 （Ｍ−１）下記の配合に基づいてディスパーによりメタ
リック塗料（Ｍ−１）を調整した。 ６０重量％ポリエステル樹脂ワニス（注１） ５０．０重量部 ４０重量％アクリル変性塩素化ポリオレフィン樹脂（注２）１２５重量部 ＥＡＢ−３８１−０．５ １０．０重量部 ６０重量％アミノアルデヒド樹脂（注３） ８９．３重量部 アルミペースト（注４） １２．０重量部 キシレン １２．０重量部

【００３９】（注１）無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水
フタル酸、アジピン酸、ネオペンチルグリコール、１，
６−ヘキサンジオールおよびトリメチロールプロパンを
通常の方法によってエステル化反応を行ったポリエステ
ル樹脂のキシレン溶液、水酸基価１０３、酸価５、固形
分６０重量％、粘度（ガードナー）Ｔ〜Ｗ、数平均分子
量２，９００である。 （注２）日本製紙株式会社製の商品名、スーパークロン
５７６である。ポリオレフィンの塩素含有量２９重量
％、水酸基価５６、固形分４０重量％、粘度（４０重量
％トルエン）１，３００〜１，７００cps/２５℃であ
る。 （注３）三井東圧株式会社製の商品名、ユーバン２０Ｓ
Ｅである。 （注４）東洋アルミ株式会社製のアルミペースト Ｓ５
−５１９である。得られたメタリック塗料をシンナーで
粘度１７秒（フォードカップ♯４／２０℃）に希釈し
た。

【００４０】（Ｍ−２）アクリル変性塩素化ポリオレフ
ィン樹脂の使用量を１００重量部およびポリエステル樹
脂ワニスの使用量を６６．７重量部に代えた他は、（Ｍ
−１）と全く同様にしてメタリック塗料（Ｍ−２）を調
整した。

【００４１】実施例１ メタリック塗料（Ｍ−１）を硬質プラスチック表面に、
乾燥膜厚が２０μｍとなるように直接エアスプレーし、
室温で１０分間セッティングした。次いで、アクリル／
メラミン型クリヤー塗料である「ソフレックス１６２０
クリヤー」（関西ペイント株式会社製の商品名：加熱硬
化塗膜のガラス転移温度は９５℃）をシンナーで粘度１
７秒（フォードカップ♯４／２０℃）に希釈し、乾燥膜
厚が３０μｍとなるようにエアスプレーし、強温で１０
分間セッティングした後、１２０℃×３０分焼き付け
た。得られた塗板の試験結果を表１に示す。

【００４２】実施例２ メタリック塗料（Ｍ−１）を同（Ｍ−２）に変更した他
は、実施例１と全く同様にして行なった。

【００４３】試験例１．サンシャインウエザーメーター
ＪＩＳ Ｂ ７７５３（サンシャインカーボンアーク灯
式、耐候試験機）に規定されるものを使用し、１３００
時間試験した後、光沢（６０°グロス）および密着性を
測定した。 ◎ 非常に良好 ○ 良好 △ やや不良 × 不良

【００４４】試験例２． 耐汚染性：５×５cmの塗板上に、ＪＩＳ第１５種汚染ダ
スト１ｇをのせて、これを刷毛で２０回掃くように均一
に拡げ、２０℃で２４時間静置した。次に、これを清浄
な刷毛を用いて流水中で洗浄し、汚染の程度を調べた。 ◎：全く汚れが認められない。 ○：僅かに汚れが認められる。 △：かなり汚れが認められる。 ×：著しく汚れが認められる。

【００４５】上記で得られた耐候性および耐汚染性につ
いての結果を表１に示す。

【表１】

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、プライマー塗装工程を
省略し、直接メタリック塗料を塗装することを可能とす
ると共に、耐候性や耐汚染性などの優れた塗膜を形成す
ることのできる硬質プラスチックの塗装方法を提供する
ことができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 皆川 和男 東京都大田区南六郷３丁目12番１号 関西 ペイント株式会社内 (72)発明者 渡辺 健太郎 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 原 勇 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 梅木 悟 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 (72)発明者 山口 昌宏 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 曲げ弾性率が１５，０００〜２３，００
   ０kg／cm²(２０℃）および線膨脹率が４×１０^-5〜８×
   １０^-5cm／cm／℃の範囲にある硬質プラスチックに、プ
   ライマーを塗装することなしに、直接メタリック塗料を
   塗装し、硬化させることなく、塗面にクリア塗料を塗装
   する方法であって、前記メタリック塗料として、ビヒク
   ル成分がａ）水酸基含有ポリエステル樹脂１０〜４０重
   量％、ｂ）水酸基含有アクリル変性塩素化ポリオレフィ
   ン樹脂３０〜７０重量％、ｃ）セルロースアセテートブ
   チレート１〜１５重量％、およびｄ）アミノアルデヒド
   樹脂１０〜４０重量％を含有する組成物を主成分とし、
   かつｅ）メタリック顔料を配合してなる有機溶剤型メタ
   リック塗料を用い、かつクリア塗料としてその硬化塗膜
   のガラス転移温度が８０〜１００℃の範囲にある熱硬化
   性クリア塗料を使用することを特徴とする硬質プラスチ
   ックの塗装方法。