耐チッピング透明塗膜及びその形成方法
【課題】 耐チッピング透明塗膜において、環境にやさしい水分散系の透明な塗料を充分な厚さに塗布して下地の着色をそのまま生かせて、低温乾燥できて省エネルギーにもなり、加湿することで短時間で乾燥でき、充分な耐チッピング性が得られること。
【解決手段】 水分散樹脂Ａとしてウレタンディスパージョン１００重量部に対して、水分散可能イソシアネートＢとしてノニオン性の親水性基を付与したポリイソシアネート化合物を１０重量部、増粘剤Ｃとしてウレタン変性ポリエーテル系化合物を１重量部混合して作製した耐チッピング塗料を約５００μｍの厚膜まで塗布して、約５０℃〜約６０℃で約１０分間低温乾燥した後、湿度８０％±５％に約１０分間加湿する。Ｂの平均官能基数を２．５以上、側鎖のアルキル基（Ｃn Ｈ2n+1 ）のｎ数を５以上とすれば、透明で塗面外観にも上塗付着性にも耐チッピング性にも耐水白化性にも優れた耐チッピング透明塗膜が得られる。
【解決手段】 水分散樹脂Ａとしてウレタンディスパージョン１００重量部に対して、水分散可能イソシアネートＢとしてノニオン性の親水性基を付与したポリイソシアネート化合物を１０重量部、増粘剤Ｃとしてウレタン変性ポリエーテル系化合物を１重量部混合して作製した耐チッピング塗料を約５００μｍの厚膜まで塗布して、約５０℃〜約６０℃で約１０分間低温乾燥した後、湿度８０％±５％に約１０分間加湿する。Ｂの平均官能基数を２．５以上、側鎖のアルキル基（Ｃn Ｈ2n+1 ）のｎ数を５以上とすれば、透明で塗面外観にも上塗付着性にも耐チッピング性にも耐水白化性にも優れた耐チッピング透明塗膜が得られる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の上塗焼付後に塗布されて耐チッピング性を高め、環境にやさしく、しかも大型の乾燥炉等を必要としない耐チッピング透明塗膜及びその形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の表面塗膜には、小石・砂粒等が衝突する機会が多いので、かかる衝撃に耐えて塗膜の剥離を起こさない耐チッピング性が要求される。従来、自動車の上塗焼付後に塗布されていた耐チッピング塗料は、溶剤型２液ウレタン塗料であり環境負荷物質を含むので好ましくなく、しかも黒色であるので意匠的に限定されてしまう。また、従来の層間タイプの耐チッピング塗料は、ＰＶＣゾル系であり環境に悪く、また１２０℃以上の焼き付けが必要であるため大型の乾燥炉が必要であった。さらに、従来の透明な上塗は溶剤型であるため焼き付けが必須であり、かつ塗膜が硬くヘビー耐チッピング性を有しない。また、塗布する代わりに貼り付ける耐チッピングフィルムもあるが、下地が凸凹していると泡をかんできれいに貼ることができない。
【０００３】
そこで、特許文献１に記載の特許発明においては、２液ポリエステル系の透明チッピングプライマを塗布して透明プライマ塗膜を形成し、その上にアクリルポリオール系もしくはシリコンアクリル系の２液反応型クリア塗料によってクリア塗膜を形成し、これによって自由に着色できるカラークリア塗膜において、耐チッピング性を向上させることができるとしている。
【特許文献１】特許第３１８９５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このカラークリア塗膜においてもアクリルポリオール系もしくはシリコンアクリル系の環境負荷物質を含む２液反応型クリア塗料を使用している。また、クリア塗膜の厚さが１０〜１５μｍと薄く、充分な耐チッピング性が得られないという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、環境にやさしい水分散系の透明な塗料を充分な厚さに塗布することによって、下地の着色をそのまま生かすことができ、しかも低温乾燥できて省エネルギーにもなり、充分な耐チッピング性を得ることができる耐チッピング透明塗膜及びその形成方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明にかかる耐チッピング透明塗膜は、水分散樹脂と水分散可能なイソシアネート化合物と増粘剤とを、前記水分散樹脂１００重量部に対して前記イソシアネート化合物を５〜１５重量部、前記増粘剤を０．４〜５重量部の範囲内で混合してなり、前記イソシアネート化合物の平均官能基数が２．５以上であり、側鎖のアルキル基Ｃn Ｈ2n+1 のｎ数が５以上である耐チッピング塗料を塗布し、温度約５０℃〜約６０℃で約１０分間加熱乾燥した後、湿度８０％±５％で１０分以上加湿してなるものである。
【０００７】
請求項２の発明にかかる耐チッピング透明塗膜の形成方法は、水分散樹脂と水分散可能なイソシアネート化合物と増粘剤とを、前記水分散樹脂１００重量部に対して前記イソシアネート化合物を５〜１５重量部、前記増粘剤を０．４〜５重量部の範囲内で混合してなり、前記イソシアネート化合物の平均官能基数が２．５以上であり、側鎖のアルキル基Ｃn Ｈ2n+1 のｎ数が５以上である耐チッピング塗料を塗布する工程と、温度約５０℃〜約６０℃で約１０分間加熱乾燥する工程と、湿度８０％±５％で１０分以上加湿する工程とを具備するものである。
【０００８】
請求項３の発明にかかる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法は、請求項１または請求項２の構成において、前記水分散樹脂はウレタンディスパージョンであるものである。
【０００９】
請求項４の発明にかかる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つの構成において、前記イソシアネート化合物はノニオン性の親水性基を付与したポリイソシアネート化合物であるものである。
【００１０】
請求項５の発明にかかる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法は、請求項１乃至請求項４のいずれか１つの構成において、前記増粘剤はウレタン変性ポリエーテル系化合物であるものである。
【００１１】
請求項６の発明にかかる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つの構成において、乾燥膜厚５０μｍ以上の厚さに塗布してなるものである。
【００１２】
請求項７の発明にかかる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法は、請求項６の構成において、前記乾燥膜厚は約５０μｍから約１０００μｍの範囲内であるものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明にかかる耐チッピング透明塗膜に用いられる耐チッピング塗料は、水分散樹脂１００重量部に対してイソシアネート化合物を５〜１５重量部、増粘剤を０．４〜５重量部の範囲内で混合してなるものであり、この範囲内であれば均一に混合されて透明となり、塗布されたときに適度な粘性を有するため適度な硬さの厚膜の塗膜が得られ、従来の塗膜よりも優れた耐チッピング性を示す。また、水系の塗料であるので環境にやさしく、しかも約５０℃〜約６０℃の低温で約１０分間加熱乾燥した後、湿度８０％±５％で１０分以上加湿して塗膜となるので、加熱・加湿は小型の温風ヒーターと加湿器を数台用いて行うことができ、従来のような大型乾燥炉を使用することがないため、省エネルギーにも貢献する。
【００１４】
さらに、イソシアネート化合物の平均官能基数が２．５以上であり、側鎖のアルキル基Ｃn Ｈ2n+1 のｎ数が５以上であるので、前記平均官能基数が２．５未満の場合のように下地との密着性が悪く耐チッピング性に劣ることもなく、アルキル基Ｃn Ｈ2n+1 のｎ数が５未満の場合のように耐水白化性に劣ることもなく、耐候性にも優れている。
【００１５】
このようにして、環境にやさしい水分散系の透明な塗料を充分な厚さに塗布することによって、下地の着色をそのまま生かすことができ、しかも低温乾燥できて省エネルギーにもなり、充分な耐チッピング性を得ることができる耐チッピング透明塗膜となる。
【００１６】
請求項２の発明にかかる耐チッピング透明塗膜の形成方法に用いられる耐チッピング塗料は、水分散樹脂１００重量部に対してイソシアネート化合物を５〜１５重量部、増粘剤を０．４〜５重量部の範囲内で混合してなるものであり、この範囲内であれば均一に混合されて透明となり、塗布されたときに適度な粘性を有するため適度な硬さの厚膜の塗膜が得られ、従来の塗膜よりも優れた耐チッピング性を示す。また、水系の塗料であるので環境にやさしく、しかも約５０℃〜約６０℃の低温で約１０分間加熱乾燥した後、湿度８０％±５％で１０分以上加湿して塗膜となるので、加熱・加湿は小型の温風ヒーターと加湿器を数台用いて行うことができ、従来のような大型乾燥炉を使用することがないため、省エネルギーにも貢献する。
【００１７】
さらに、イソシアネート化合物の平均官能基数が２．５以上であり、側鎖のアルキル基Ｃn Ｈ2n+1 のｎ数が５以上であるので、前記平均官能基数が２．５未満の場合のように下地との密着性が悪く耐チッピング性に劣ることもなく、アルキル基Ｃn Ｈ2n+1 のｎ数が５未満の場合のように耐水白化性に劣ることもなく、耐候性にも優れている。
【００１８】
このようにして、環境にやさしい水分散系の透明な塗料を充分な厚さに塗布することによって、下地の着色をそのまま生かすことができ、しかも低温乾燥できて省エネルギーにもなり、充分な耐チッピング性を得ることができる耐チッピング透明塗膜の形成方法となる。
【００１９】
請求項３の発明にかかる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法は、水分散樹脂がウレタンディスパージョンであり、具体例としては、ポリエステルポリオールと水素添加ＸＤＩ（キシリデンジイソシアネート）を骨格としたウレタン樹脂、アニオン型の親水性基を導入した自己乳化型水性ウレタン樹脂、シラノール基含有自己架橋性水性ウレタン樹脂等である。これらのウレタンディスパージョンはイソシアネート化合物とも相溶性が良く、混合したときに透明性を損なわない。そして、ウレタンディスパージョンの微粒子がイソシアネート化合物によって強固に接続されて塗膜を形成する。
【００２０】
このようにして、環境にやさしい水分散系の透明な塗料を充分な厚さに塗布することによって、下地の着色をそのまま生かすことができ、しかも低温乾燥できて省エネルギーにもなり、充分な耐チッピング性を得ることができる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法となる。
【００２１】
請求項４の発明にかかる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法は、イソシアネート化合物がノニオン性の親水性基を付与したポリイソシアネート化合物である。親水性基を付与されることによってイソシアネート化合物が水分散可能になるのであるが、これがカチオン性の親水性基等では、ウレタンディスパージョンがゲル化してしまい、塗料として使用できなくなる。そこで、ノニオン性の親水性基を付与することによって、ウレタンディスパージョンがゲル化することなくイソシアネート化合物が水分散可能になり、均一で透明な塗料となる。
【００２２】
このようにして、環境にやさしい水分散系の透明な塗料を充分な厚さに塗布することによって、下地の着色をそのまま生かすことができ、しかも低温乾燥できて省エネルギーにもなり、充分な耐チッピング性を得ることができる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法となる。
【００２３】
請求項５の発明にかかる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法は、増粘剤がウレタン変性ポリエーテル系化合物であるため、ウレタンディスパージョンともイソシアネート化合物とも相溶性が良く、透明性を損なうことなく、塗料の粘性を適切な大きさにすることができる。
【００２４】
このようにして、環境にやさしい水分散系の透明な塗料を充分な厚さに塗布することによって、下地の着色をそのまま生かすことができ、しかも低温乾燥できて省エネルギーにもなり、充分な耐チッピング性を得ることができる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法となる。
【００２５】
請求項６の発明にかかる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法は、乾燥膜厚５０μｍ以上の厚さに塗布してなるものである。したがって、環境にやさしい水分散系の透明な塗料を塗布して充分な厚さの塗膜を得ることができ、優れた耐チッピング性を示す塗膜となる。
【００２６】
このようにして、環境にやさしい水分散系の透明な塗料を充分な厚さに塗布することによって、下地の着色をそのまま生かすことができ、しかも低温乾燥できて省エネルギーにもなり、充分な耐チッピング性を得ることができる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法となる。
【００２７】
請求項７の発明にかかる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法は、乾燥膜厚が約５０μｍから約１０００μｍの範囲内であるものである。上限を約１０００μｍとしたのは、耐チッピング塗料のタレ限界膜厚が平均約５００μｍ、最大約１０００μｍであるためである。このように、約５００μｍ〜約１０００μｍもの厚膜とできるので、従来の耐チッピングフィルムと同等以上の耐チッピング性を得ることができ、しかも耐チッピングフィルムのように泡をかんできれいに貼り付けられないという問題はない。
【００２８】
このようにして、環境にやさしい水分散系の透明な塗料を充分な厚さに塗布することによって、従来の耐チッピングフィルムと同等以上の充分な耐チッピング性を得ることができる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態にかかる耐チッピング透明塗膜及びその形成方法においては、水分散樹脂Ａとしてウレタンディスパージョンを用いて、その１００重量部に対して、水分散可能イソシアネートＢとしてノニオン性の親水性基を付与したポリイソシアネート化合物を１０重量部用いて、増粘剤Ｃとしてウレタン変性ポリエーテル系化合物を１重量部用いている。水分散可能イソシアネートＢの具体例としては、以下の化学式で示される２種類の化合物がある。
【００３０】
【化１】
【００３１】
【化２】
これらは、いずれもノニオン性の親水性基を付与したポリイソシアネート化合物であるが、本実施の形態においては、水分散可能イソシアネートＢとして前者の化合物を用いることとし、平均官能基（イソシアネート基）数を２．５以上とし、側鎖を構成するアルキル基Ｒ1（Ｃn Ｈ2n+1 ）のｎ数を５以上とした。以上の条件において、水分散樹脂Ａを１００重量部と水分散可能イソシアネートＢを１０重量部と増粘剤Ｃを１重量部混合して、耐チッピング塗料を作製し、塗装して塗膜の性能試験を行った。より具体的な構成と試験条件を、以下の実施例１〜実施例８に示す。
【００３２】
実施例１
本実施の形態にかかる耐チッピング透明塗膜を形成するための耐チッピング塗料の実施例１としては、上述の如く水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１０重量部，増粘剤Ｃを１重量部混合して、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を３．０とし、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。
【００３３】
性能試験としては、自動車外板に使用されるリン酸亜鉛処理鋼板に電着塗料・中塗塗料・上塗塗料を形成した工程塗膜上に、作製した耐チッピング塗料を乾燥膜厚が１００μｍになるように塗装し、常温で７日間放置した後、上塗付着性・耐チッピング性・タレ性・耐水白化性の各項目について試験した。また、塗面外観・ベタツキ性については、同様に乾燥膜厚が１００μｍになるように塗装し、約５０℃で１０分間加熱乾燥した後、湿度８０％±５％で１０分間放置して、塗面の外観（透明性及び気泡の有無）と塗膜のベタツキの有無を評価した。
【００３４】
実施例２
実施例２としては、同じく水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１０重量部，増粘剤Ｃを１重量部混合して、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．８に減らし、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、実施例１と同様である。
【００３５】
実施例３
実施例３としては、同じく水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１０重量部，増粘剤Ｃを１重量部混合して、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数をさらに２．５に減らし、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、実施例１と同様である。
【００３６】
実施例４
実施例４としては、水分散樹脂Ａを１００重量部に対して、水分散可能イソシアネートＢを５重量部に減らし、増粘剤Ｃを１重量部混合して、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．５として、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、実施例１と同様である。
【００３７】
実施例５
実施例５としては、水分散樹脂Ａを１００重量部に対して、水分散可能イソシアネートＢを１５重量部に増やし、増粘剤Ｃを１重量部混合して、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．５として、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、実施例１と同様である。
【００３８】
実施例６
実施例６としては、水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１０重量部に対して、増粘剤Ｃを０．４重量部に減らして混合し、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．５として、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、実施例１と同様である。
【００３９】
実施例７
実施例７としては、水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１０重量部に対して、増粘剤Ｃを５重量部に増やして混合し、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．５として、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、実施例１と同様である。
【００４０】
実施例８
実施例８としては、水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１０重量部，増粘剤Ｃを１重量部混合し、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．５として、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、塗面外観・ベタツキ性を除いて実施例１と同様である。塗面外観・ベタツキ性については、同様に乾燥膜厚が１００μｍになるように塗装し、約５０℃で１０分間加熱乾燥した後、湿度７５％未満で７日間放置して、塗面外観と塗膜のベタツキの有無を評価した。
【００４１】
これらの実施例１〜実施例８に加えて、比較例１〜比較例１０として以下の配合についても試験を行った。
【００４２】
比較例１としては、実施例１と同じく水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１０重量部，増粘剤Ｃを１重量部混合して、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数をさらに２．０に減らし、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、実施例１と同様である。
【００４３】
比較例２としては、同じく水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１０重量部，増粘剤Ｃを１重量部混合して、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数は２．５とする代わりに、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝４としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、実施例１と同様である。
【００４４】
比較例３としては、水分散樹脂Ａを１００重量部に対して、水分散可能イソシアネートＢを４重量部に減らし、増粘剤Ｃを１重量部混合して、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．５として、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、実施例１と同様である。
【００４５】
比較例４としては、水分散樹脂Ａを１００重量部に対して、水分散可能イソシアネートＢを１６重量部に増やし、増粘剤Ｃを１重量部混合して、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．５として、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、実施例１と同様である。
【００４６】
比較例５としては、水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１０重量部に対して、増粘剤Ｃを０．３重量部に減らして混合し、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．５として、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、実施例１と同様である。
【００４７】
比較例６としては、水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１５重量部に対して、増粘剤Ｃを６重量部に増やして混合し、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．５として、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、実施例１と同様である。
【００４８】
比較例７としては、実施例１と同じく水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１０重量部，増粘剤Ｃを１重量部混合して、さらに酸化亜鉛を１重量部混合し、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．５として、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、塗面外観とベタツキ性を除いて実施例１と同様である。塗面外観とベタツキ性については、同様に乾燥膜厚が１００μｍになるように塗装し、約５０℃で１０分間加熱乾燥した後、湿度７５％未満で１０分間放置して、塗面外観と塗膜のベタツキの有無を評価した。
【００４９】
比較例８としては、実施例１と同じく水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１０重量部，増粘剤Ｃを１重量部混合して、さらにイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を１重量部混合し、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．５として、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、塗面外観とベタツキ性を除いて実施例１と同様である。塗面外観とベタツキ性については、同様に乾燥膜厚が１００μｍになるように塗装し、約５０℃で１０分間加熱乾燥した後、湿度７５％未満で１０分間放置して、塗面外観と塗膜のベタツキの有無を評価した。
【００５０】
比較例９としては、実施例１と同じく水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１０重量部，増粘剤Ｃを１重量部混合して、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．５として、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、塗面外観とベタツキ性を除いて実施例１と同様である。塗面外観とベタツキ性については、同様に乾燥膜厚が１００μｍになるように塗装し、約５０℃で１０分間加熱乾燥した後、湿度７５％未満で１０分間放置して、塗面外観と塗膜のベタツキの有無を評価した。
【００５１】
比較例１０としては、実施例１と同じく水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１０重量部，増粘剤Ｃを１重量部混合して、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．５として、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、塗面外観とベタツキ性を除いて実施例１と同様である。塗面外観とベタツキ性については、同様に乾燥膜厚が１００μｍになるように塗装し、約５０℃で１０分間加熱乾燥した後、湿度８５％以上で１０分間放置して、塗面外観と塗膜のベタツキの有無を評価した。
【００５２】
実施例１〜実施例８，比較例１〜比較例１０の各配合と性能試験条件と性能試験の結果をまとめて表１に示す。
【００５３】
【表１】
表１に示されるように、塗面外観は透明な塗膜で気泡なしの場合が○、透明でない場合或いは気泡がある場合は×であるが、実施例全てと比較例１〜比較例５，比較例９は○で問題はなかったが、比較例６は△であり、透明ではあるが塗装表面に凹凸があり塗面外観に問題があった。これは、表１に示されるように、増粘剤Ｃを６重量部に増やしたため、塗料の粘度が高くなりすぎて塗装表面に凹凸を生じたものと思われる。このことより、実施例７と比較して、増粘剤Ｃの添加量の上限は５重量部であることが分かる。
【００５４】
また、比較例７，比較例８，比較例１０は×であり、いずれも気泡が発生した。このことより、酸化亜鉛やＩＰＡは添加しても逆効果になること、また湿度８５％以上で加湿すると気泡が発生することが判明した。
【００５５】
上塗付着性は剥離なしの場合が○、剥離がある場合が×であるが、比較例１及び比較例３に剥離が認められ、上塗付着性に問題があることが分かった。比較例１が上塗付着性に劣るのは、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数が２．０と少ないため、電着塗料・中塗塗料・上塗塗料の官能基と反応して結合する官能基が不足して、上塗付着性が弱くなったものと考えられる。
【００５６】
また、比較例３が上塗付着性に劣るのは、水分散可能イソシアネートＢの添加量が４重量部と少ないため、電着塗料・中塗塗料・上塗塗料の官能基と反応して結合する官能基が不足して、上塗付着性が弱くなったものと考えられる。このことより、実施例４と比較して、水分散可能イソシアネートＢの添加量の下限は５重量部であることが分かる。
【００５７】
耐チッピング性はナット落下により試験するが、２０ｋｇ以上でもチッピングが生じない場合が○で、２０ｋｇ以下でチッピングが生じた場合が×である。耐チッピング性については比較例１のみにチッピングが生じ、耐チッピング性に問題があることが分かった。比較例１が耐チッピング性に劣るのは、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数が２．０と少ないため、電着塗料・中塗塗料・上塗塗料の官能基と反応して結合する官能基が不足して、下地との密着性が悪いため耐チッピング性も低下したものと考えられる。このことより、他の例と比較して、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数の下限は２．５であることが分かる。
【００５８】
タレ性は、５０μｍ〜１０００μｍ傾斜塗りした後、垂直に立ててタレが保持できた最大膜厚により示すが、実施例１〜実施例６，実施例８及び比較例１〜比較例４，比較例７〜比較例１０が５００μｍであり、実施例７及び比較例６がそれぞれ１０００μｍ、１３００μｍと大きな値を示し、逆に比較例５が３００μｍと小さな値を示した。これらはいずれも増粘剤Ｃの増減によるものであり、実施例６と比較例５を比較することによって、増粘剤Ｃの添加量の下限は０．４重量部であることが分かる。
【００５９】
耐水白化性は、４０℃の純水に１６８時間（７日間）浸漬後の外観で白化なしの場合が○、白化した場合が×であるが、比較例２，比較例３，比較例４が×で、耐水白化性に問題があることが分かった。比較例２が耐水白化性に劣るのは、アルキル基Ｒ1 のｎ数がｎ＝４と少ないためと考えられる。また、比較例３，比較例４が耐水白化性に劣るのは、それぞれ水分散可能イソシアネートＢの添加量が少な過ぎ、或いは多過ぎるためと考えられる。
【００６０】
そして、ベタツキ性については比較例７〜比較例１０が×であり、問題があることが分かった。これらはいずれも加湿条件が湿度８０％±５％という条件から外れているものであり、比較例７〜比較例９は湿度７５％未満で１０分間、比較例１０は湿度８５％以上で１０分間加湿したものである。即ち、実施例８のように長時間にわたって加湿する場合はともかく、短時間で加湿する場合には湿度は低すぎても高すぎても好ましくないことが分かった。
【００６１】
これに対して、実施例１〜実施例８の配合及び加湿条件の耐チッピング塗料からなる耐チッピング透明塗膜は、いずれの性能試験項目においても良好な結果を示し、耐チッピング透明塗膜として充分に実用性があることが分かった。この結果、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数は２．５以上必要であり、Ｂの側鎖のアルキル基Ｒ1 のｎ数は５以上必要であることが判明した。また、水分散可能イソシアネートＢの添加量は、水分散樹脂Ａ１００重量部に対して５重量部〜１５重量部の範囲内であることが必要であると分かった。さらに、増粘剤Ｃの添加量は、水分散樹脂Ａ１００重量部に対して０．４重量部〜５重量部の範囲内であることが必要であると分かった。そして、加湿条件が湿度８０％±５％の場合に短時間でベタツキが無くなることが判明した。
【００６２】
このように、本実施の形態の耐チッピング透明塗膜は、環境にやさしい水分散系の透明な耐チッピング塗料を充分な厚さに塗布することによって、下地の着色をそのまま生かすことができ、しかも低温乾燥できて省エネルギーにもなり、さらに加湿することによって短時間で乾燥することができ、充分な耐チッピング性を得ることができる。さらに、約５００μｍもの厚膜とできるので、従来の耐チッピングフィルムと同等以上の耐チッピング性を得ることができ、しかも耐チッピングフィルムのように泡をかんできれいに貼り付けられないという問題はない。
【００６３】
本実施の形態においては、水分散可能イソシアネートＢとして、（化１）の化学式で示されるポリイソシアネート化合物を用いたが、（化２）の化学式で示されるアルキルフェニル基（例えば、ｎ＝９であればノニルフェニル基）を一端に有するポリイソシアネート化合物を用いることもできる。
【００６４】
本発明を実施するに際しては、耐チッピング透明塗膜のその他の部分の構成、成分、配合、形状、数量、材質、大きさ、接続関係等についても、また耐チッピング透明塗膜の形成方法のその他の工程についても、本実施の形態及び各実施例に限定されるものではない。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の上塗焼付後に塗布されて耐チッピング性を高め、環境にやさしく、しかも大型の乾燥炉等を必要としない耐チッピング透明塗膜及びその形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車等の表面塗膜には、小石・砂粒等が衝突する機会が多いので、かかる衝撃に耐えて塗膜の剥離を起こさない耐チッピング性が要求される。従来、自動車の上塗焼付後に塗布されていた耐チッピング塗料は、溶剤型２液ウレタン塗料であり環境負荷物質を含むので好ましくなく、しかも黒色であるので意匠的に限定されてしまう。また、従来の層間タイプの耐チッピング塗料は、ＰＶＣゾル系であり環境に悪く、また１２０℃以上の焼き付けが必要であるため大型の乾燥炉が必要であった。さらに、従来の透明な上塗は溶剤型であるため焼き付けが必須であり、かつ塗膜が硬くヘビー耐チッピング性を有しない。また、塗布する代わりに貼り付ける耐チッピングフィルムもあるが、下地が凸凹していると泡をかんできれいに貼ることができない。
【０００３】
そこで、特許文献１に記載の特許発明においては、２液ポリエステル系の透明チッピングプライマを塗布して透明プライマ塗膜を形成し、その上にアクリルポリオール系もしくはシリコンアクリル系の２液反応型クリア塗料によってクリア塗膜を形成し、これによって自由に着色できるカラークリア塗膜において、耐チッピング性を向上させることができるとしている。
【特許文献１】特許第３１８９５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このカラークリア塗膜においてもアクリルポリオール系もしくはシリコンアクリル系の環境負荷物質を含む２液反応型クリア塗料を使用している。また、クリア塗膜の厚さが１０〜１５μｍと薄く、充分な耐チッピング性が得られないという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、環境にやさしい水分散系の透明な塗料を充分な厚さに塗布することによって、下地の着色をそのまま生かすことができ、しかも低温乾燥できて省エネルギーにもなり、充分な耐チッピング性を得ることができる耐チッピング透明塗膜及びその形成方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明にかかる耐チッピング透明塗膜は、水分散樹脂と水分散可能なイソシアネート化合物と増粘剤とを、前記水分散樹脂１００重量部に対して前記イソシアネート化合物を５〜１５重量部、前記増粘剤を０．４〜５重量部の範囲内で混合してなり、前記イソシアネート化合物の平均官能基数が２．５以上であり、側鎖のアルキル基Ｃn Ｈ2n+1 のｎ数が５以上である耐チッピング塗料を塗布し、温度約５０℃〜約６０℃で約１０分間加熱乾燥した後、湿度８０％±５％で１０分以上加湿してなるものである。
【０００７】
請求項２の発明にかかる耐チッピング透明塗膜の形成方法は、水分散樹脂と水分散可能なイソシアネート化合物と増粘剤とを、前記水分散樹脂１００重量部に対して前記イソシアネート化合物を５〜１５重量部、前記増粘剤を０．４〜５重量部の範囲内で混合してなり、前記イソシアネート化合物の平均官能基数が２．５以上であり、側鎖のアルキル基Ｃn Ｈ2n+1 のｎ数が５以上である耐チッピング塗料を塗布する工程と、温度約５０℃〜約６０℃で約１０分間加熱乾燥する工程と、湿度８０％±５％で１０分以上加湿する工程とを具備するものである。
【０００８】
請求項３の発明にかかる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法は、請求項１または請求項２の構成において、前記水分散樹脂はウレタンディスパージョンであるものである。
【０００９】
請求項４の発明にかかる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法は、請求項１乃至請求項３のいずれか１つの構成において、前記イソシアネート化合物はノニオン性の親水性基を付与したポリイソシアネート化合物であるものである。
【００１０】
請求項５の発明にかかる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法は、請求項１乃至請求項４のいずれか１つの構成において、前記増粘剤はウレタン変性ポリエーテル系化合物であるものである。
【００１１】
請求項６の発明にかかる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法は、請求項１乃至請求項５のいずれか１つの構成において、乾燥膜厚５０μｍ以上の厚さに塗布してなるものである。
【００１２】
請求項７の発明にかかる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法は、請求項６の構成において、前記乾燥膜厚は約５０μｍから約１０００μｍの範囲内であるものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の発明にかかる耐チッピング透明塗膜に用いられる耐チッピング塗料は、水分散樹脂１００重量部に対してイソシアネート化合物を５〜１５重量部、増粘剤を０．４〜５重量部の範囲内で混合してなるものであり、この範囲内であれば均一に混合されて透明となり、塗布されたときに適度な粘性を有するため適度な硬さの厚膜の塗膜が得られ、従来の塗膜よりも優れた耐チッピング性を示す。また、水系の塗料であるので環境にやさしく、しかも約５０℃〜約６０℃の低温で約１０分間加熱乾燥した後、湿度８０％±５％で１０分以上加湿して塗膜となるので、加熱・加湿は小型の温風ヒーターと加湿器を数台用いて行うことができ、従来のような大型乾燥炉を使用することがないため、省エネルギーにも貢献する。
【００１４】
さらに、イソシアネート化合物の平均官能基数が２．５以上であり、側鎖のアルキル基Ｃn Ｈ2n+1 のｎ数が５以上であるので、前記平均官能基数が２．５未満の場合のように下地との密着性が悪く耐チッピング性に劣ることもなく、アルキル基Ｃn Ｈ2n+1 のｎ数が５未満の場合のように耐水白化性に劣ることもなく、耐候性にも優れている。
【００１５】
このようにして、環境にやさしい水分散系の透明な塗料を充分な厚さに塗布することによって、下地の着色をそのまま生かすことができ、しかも低温乾燥できて省エネルギーにもなり、充分な耐チッピング性を得ることができる耐チッピング透明塗膜となる。
【００１６】
請求項２の発明にかかる耐チッピング透明塗膜の形成方法に用いられる耐チッピング塗料は、水分散樹脂１００重量部に対してイソシアネート化合物を５〜１５重量部、増粘剤を０．４〜５重量部の範囲内で混合してなるものであり、この範囲内であれば均一に混合されて透明となり、塗布されたときに適度な粘性を有するため適度な硬さの厚膜の塗膜が得られ、従来の塗膜よりも優れた耐チッピング性を示す。また、水系の塗料であるので環境にやさしく、しかも約５０℃〜約６０℃の低温で約１０分間加熱乾燥した後、湿度８０％±５％で１０分以上加湿して塗膜となるので、加熱・加湿は小型の温風ヒーターと加湿器を数台用いて行うことができ、従来のような大型乾燥炉を使用することがないため、省エネルギーにも貢献する。
【００１７】
さらに、イソシアネート化合物の平均官能基数が２．５以上であり、側鎖のアルキル基Ｃn Ｈ2n+1 のｎ数が５以上であるので、前記平均官能基数が２．５未満の場合のように下地との密着性が悪く耐チッピング性に劣ることもなく、アルキル基Ｃn Ｈ2n+1 のｎ数が５未満の場合のように耐水白化性に劣ることもなく、耐候性にも優れている。
【００１８】
このようにして、環境にやさしい水分散系の透明な塗料を充分な厚さに塗布することによって、下地の着色をそのまま生かすことができ、しかも低温乾燥できて省エネルギーにもなり、充分な耐チッピング性を得ることができる耐チッピング透明塗膜の形成方法となる。
【００１９】
請求項３の発明にかかる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法は、水分散樹脂がウレタンディスパージョンであり、具体例としては、ポリエステルポリオールと水素添加ＸＤＩ（キシリデンジイソシアネート）を骨格としたウレタン樹脂、アニオン型の親水性基を導入した自己乳化型水性ウレタン樹脂、シラノール基含有自己架橋性水性ウレタン樹脂等である。これらのウレタンディスパージョンはイソシアネート化合物とも相溶性が良く、混合したときに透明性を損なわない。そして、ウレタンディスパージョンの微粒子がイソシアネート化合物によって強固に接続されて塗膜を形成する。
【００２０】
このようにして、環境にやさしい水分散系の透明な塗料を充分な厚さに塗布することによって、下地の着色をそのまま生かすことができ、しかも低温乾燥できて省エネルギーにもなり、充分な耐チッピング性を得ることができる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法となる。
【００２１】
請求項４の発明にかかる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法は、イソシアネート化合物がノニオン性の親水性基を付与したポリイソシアネート化合物である。親水性基を付与されることによってイソシアネート化合物が水分散可能になるのであるが、これがカチオン性の親水性基等では、ウレタンディスパージョンがゲル化してしまい、塗料として使用できなくなる。そこで、ノニオン性の親水性基を付与することによって、ウレタンディスパージョンがゲル化することなくイソシアネート化合物が水分散可能になり、均一で透明な塗料となる。
【００２２】
このようにして、環境にやさしい水分散系の透明な塗料を充分な厚さに塗布することによって、下地の着色をそのまま生かすことができ、しかも低温乾燥できて省エネルギーにもなり、充分な耐チッピング性を得ることができる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法となる。
【００２３】
請求項５の発明にかかる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法は、増粘剤がウレタン変性ポリエーテル系化合物であるため、ウレタンディスパージョンともイソシアネート化合物とも相溶性が良く、透明性を損なうことなく、塗料の粘性を適切な大きさにすることができる。
【００２４】
このようにして、環境にやさしい水分散系の透明な塗料を充分な厚さに塗布することによって、下地の着色をそのまま生かすことができ、しかも低温乾燥できて省エネルギーにもなり、充分な耐チッピング性を得ることができる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法となる。
【００２５】
請求項６の発明にかかる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法は、乾燥膜厚５０μｍ以上の厚さに塗布してなるものである。したがって、環境にやさしい水分散系の透明な塗料を塗布して充分な厚さの塗膜を得ることができ、優れた耐チッピング性を示す塗膜となる。
【００２６】
このようにして、環境にやさしい水分散系の透明な塗料を充分な厚さに塗布することによって、下地の着色をそのまま生かすことができ、しかも低温乾燥できて省エネルギーにもなり、充分な耐チッピング性を得ることができる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法となる。
【００２７】
請求項７の発明にかかる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法は、乾燥膜厚が約５０μｍから約１０００μｍの範囲内であるものである。上限を約１０００μｍとしたのは、耐チッピング塗料のタレ限界膜厚が平均約５００μｍ、最大約１０００μｍであるためである。このように、約５００μｍ〜約１０００μｍもの厚膜とできるので、従来の耐チッピングフィルムと同等以上の耐チッピング性を得ることができ、しかも耐チッピングフィルムのように泡をかんできれいに貼り付けられないという問題はない。
【００２８】
このようにして、環境にやさしい水分散系の透明な塗料を充分な厚さに塗布することによって、従来の耐チッピングフィルムと同等以上の充分な耐チッピング性を得ることができる耐チッピング透明塗膜またはその形成方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態にかかる耐チッピング透明塗膜及びその形成方法においては、水分散樹脂Ａとしてウレタンディスパージョンを用いて、その１００重量部に対して、水分散可能イソシアネートＢとしてノニオン性の親水性基を付与したポリイソシアネート化合物を１０重量部用いて、増粘剤Ｃとしてウレタン変性ポリエーテル系化合物を１重量部用いている。水分散可能イソシアネートＢの具体例としては、以下の化学式で示される２種類の化合物がある。
【００３０】
【化１】
【００３１】
【化２】
これらは、いずれもノニオン性の親水性基を付与したポリイソシアネート化合物であるが、本実施の形態においては、水分散可能イソシアネートＢとして前者の化合物を用いることとし、平均官能基（イソシアネート基）数を２．５以上とし、側鎖を構成するアルキル基Ｒ1（Ｃn Ｈ2n+1 ）のｎ数を５以上とした。以上の条件において、水分散樹脂Ａを１００重量部と水分散可能イソシアネートＢを１０重量部と増粘剤Ｃを１重量部混合して、耐チッピング塗料を作製し、塗装して塗膜の性能試験を行った。より具体的な構成と試験条件を、以下の実施例１〜実施例８に示す。
【００３２】
実施例１
本実施の形態にかかる耐チッピング透明塗膜を形成するための耐チッピング塗料の実施例１としては、上述の如く水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１０重量部，増粘剤Ｃを１重量部混合して、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を３．０とし、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。
【００３３】
性能試験としては、自動車外板に使用されるリン酸亜鉛処理鋼板に電着塗料・中塗塗料・上塗塗料を形成した工程塗膜上に、作製した耐チッピング塗料を乾燥膜厚が１００μｍになるように塗装し、常温で７日間放置した後、上塗付着性・耐チッピング性・タレ性・耐水白化性の各項目について試験した。また、塗面外観・ベタツキ性については、同様に乾燥膜厚が１００μｍになるように塗装し、約５０℃で１０分間加熱乾燥した後、湿度８０％±５％で１０分間放置して、塗面の外観（透明性及び気泡の有無）と塗膜のベタツキの有無を評価した。
【００３４】
実施例２
実施例２としては、同じく水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１０重量部，増粘剤Ｃを１重量部混合して、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．８に減らし、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、実施例１と同様である。
【００３５】
実施例３
実施例３としては、同じく水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１０重量部，増粘剤Ｃを１重量部混合して、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数をさらに２．５に減らし、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、実施例１と同様である。
【００３６】
実施例４
実施例４としては、水分散樹脂Ａを１００重量部に対して、水分散可能イソシアネートＢを５重量部に減らし、増粘剤Ｃを１重量部混合して、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．５として、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、実施例１と同様である。
【００３７】
実施例５
実施例５としては、水分散樹脂Ａを１００重量部に対して、水分散可能イソシアネートＢを１５重量部に増やし、増粘剤Ｃを１重量部混合して、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．５として、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、実施例１と同様である。
【００３８】
実施例６
実施例６としては、水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１０重量部に対して、増粘剤Ｃを０．４重量部に減らして混合し、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．５として、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、実施例１と同様である。
【００３９】
実施例７
実施例７としては、水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１０重量部に対して、増粘剤Ｃを５重量部に増やして混合し、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．５として、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、実施例１と同様である。
【００４０】
実施例８
実施例８としては、水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１０重量部，増粘剤Ｃを１重量部混合し、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．５として、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、塗面外観・ベタツキ性を除いて実施例１と同様である。塗面外観・ベタツキ性については、同様に乾燥膜厚が１００μｍになるように塗装し、約５０℃で１０分間加熱乾燥した後、湿度７５％未満で７日間放置して、塗面外観と塗膜のベタツキの有無を評価した。
【００４１】
これらの実施例１〜実施例８に加えて、比較例１〜比較例１０として以下の配合についても試験を行った。
【００４２】
比較例１としては、実施例１と同じく水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１０重量部，増粘剤Ｃを１重量部混合して、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数をさらに２．０に減らし、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、実施例１と同様である。
【００４３】
比較例２としては、同じく水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１０重量部，増粘剤Ｃを１重量部混合して、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数は２．５とする代わりに、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝４としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、実施例１と同様である。
【００４４】
比較例３としては、水分散樹脂Ａを１００重量部に対して、水分散可能イソシアネートＢを４重量部に減らし、増粘剤Ｃを１重量部混合して、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．５として、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、実施例１と同様である。
【００４５】
比較例４としては、水分散樹脂Ａを１００重量部に対して、水分散可能イソシアネートＢを１６重量部に増やし、増粘剤Ｃを１重量部混合して、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．５として、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、実施例１と同様である。
【００４６】
比較例５としては、水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１０重量部に対して、増粘剤Ｃを０．３重量部に減らして混合し、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．５として、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、実施例１と同様である。
【００４７】
比較例６としては、水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１５重量部に対して、増粘剤Ｃを６重量部に増やして混合し、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．５として、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、実施例１と同様である。
【００４８】
比較例７としては、実施例１と同じく水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１０重量部，増粘剤Ｃを１重量部混合して、さらに酸化亜鉛を１重量部混合し、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．５として、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、塗面外観とベタツキ性を除いて実施例１と同様である。塗面外観とベタツキ性については、同様に乾燥膜厚が１００μｍになるように塗装し、約５０℃で１０分間加熱乾燥した後、湿度７５％未満で１０分間放置して、塗面外観と塗膜のベタツキの有無を評価した。
【００４９】
比較例８としては、実施例１と同じく水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１０重量部，増粘剤Ｃを１重量部混合して、さらにイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を１重量部混合し、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．５として、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、塗面外観とベタツキ性を除いて実施例１と同様である。塗面外観とベタツキ性については、同様に乾燥膜厚が１００μｍになるように塗装し、約５０℃で１０分間加熱乾燥した後、湿度７５％未満で１０分間放置して、塗面外観と塗膜のベタツキの有無を評価した。
【００５０】
比較例９としては、実施例１と同じく水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１０重量部，増粘剤Ｃを１重量部混合して、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．５として、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、塗面外観とベタツキ性を除いて実施例１と同様である。塗面外観とベタツキ性については、同様に乾燥膜厚が１００μｍになるように塗装し、約５０℃で１０分間加熱乾燥した後、湿度７５％未満で１０分間放置して、塗面外観と塗膜のベタツキの有無を評価した。
【００５１】
比較例１０としては、実施例１と同じく水分散樹脂Ａを１００重量部，水分散可能イソシアネートＢを１０重量部，増粘剤Ｃを１重量部混合して、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数を２．５として、アルキル基Ｒ1 のｎ数＝５としたものを作製した。性能試験の方法と試験項目は、塗面外観とベタツキ性を除いて実施例１と同様である。塗面外観とベタツキ性については、同様に乾燥膜厚が１００μｍになるように塗装し、約５０℃で１０分間加熱乾燥した後、湿度８５％以上で１０分間放置して、塗面外観と塗膜のベタツキの有無を評価した。
【００５２】
実施例１〜実施例８，比較例１〜比較例１０の各配合と性能試験条件と性能試験の結果をまとめて表１に示す。
【００５３】
【表１】
表１に示されるように、塗面外観は透明な塗膜で気泡なしの場合が○、透明でない場合或いは気泡がある場合は×であるが、実施例全てと比較例１〜比較例５，比較例９は○で問題はなかったが、比較例６は△であり、透明ではあるが塗装表面に凹凸があり塗面外観に問題があった。これは、表１に示されるように、増粘剤Ｃを６重量部に増やしたため、塗料の粘度が高くなりすぎて塗装表面に凹凸を生じたものと思われる。このことより、実施例７と比較して、増粘剤Ｃの添加量の上限は５重量部であることが分かる。
【００５４】
また、比較例７，比較例８，比較例１０は×であり、いずれも気泡が発生した。このことより、酸化亜鉛やＩＰＡは添加しても逆効果になること、また湿度８５％以上で加湿すると気泡が発生することが判明した。
【００５５】
上塗付着性は剥離なしの場合が○、剥離がある場合が×であるが、比較例１及び比較例３に剥離が認められ、上塗付着性に問題があることが分かった。比較例１が上塗付着性に劣るのは、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数が２．０と少ないため、電着塗料・中塗塗料・上塗塗料の官能基と反応して結合する官能基が不足して、上塗付着性が弱くなったものと考えられる。
【００５６】
また、比較例３が上塗付着性に劣るのは、水分散可能イソシアネートＢの添加量が４重量部と少ないため、電着塗料・中塗塗料・上塗塗料の官能基と反応して結合する官能基が不足して、上塗付着性が弱くなったものと考えられる。このことより、実施例４と比較して、水分散可能イソシアネートＢの添加量の下限は５重量部であることが分かる。
【００５７】
耐チッピング性はナット落下により試験するが、２０ｋｇ以上でもチッピングが生じない場合が○で、２０ｋｇ以下でチッピングが生じた場合が×である。耐チッピング性については比較例１のみにチッピングが生じ、耐チッピング性に問題があることが分かった。比較例１が耐チッピング性に劣るのは、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数が２．０と少ないため、電着塗料・中塗塗料・上塗塗料の官能基と反応して結合する官能基が不足して、下地との密着性が悪いため耐チッピング性も低下したものと考えられる。このことより、他の例と比較して、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数の下限は２．５であることが分かる。
【００５８】
タレ性は、５０μｍ〜１０００μｍ傾斜塗りした後、垂直に立ててタレが保持できた最大膜厚により示すが、実施例１〜実施例６，実施例８及び比較例１〜比較例４，比較例７〜比較例１０が５００μｍであり、実施例７及び比較例６がそれぞれ１０００μｍ、１３００μｍと大きな値を示し、逆に比較例５が３００μｍと小さな値を示した。これらはいずれも増粘剤Ｃの増減によるものであり、実施例６と比較例５を比較することによって、増粘剤Ｃの添加量の下限は０．４重量部であることが分かる。
【００５９】
耐水白化性は、４０℃の純水に１６８時間（７日間）浸漬後の外観で白化なしの場合が○、白化した場合が×であるが、比較例２，比較例３，比較例４が×で、耐水白化性に問題があることが分かった。比較例２が耐水白化性に劣るのは、アルキル基Ｒ1 のｎ数がｎ＝４と少ないためと考えられる。また、比較例３，比較例４が耐水白化性に劣るのは、それぞれ水分散可能イソシアネートＢの添加量が少な過ぎ、或いは多過ぎるためと考えられる。
【００６０】
そして、ベタツキ性については比較例７〜比較例１０が×であり、問題があることが分かった。これらはいずれも加湿条件が湿度８０％±５％という条件から外れているものであり、比較例７〜比較例９は湿度７５％未満で１０分間、比較例１０は湿度８５％以上で１０分間加湿したものである。即ち、実施例８のように長時間にわたって加湿する場合はともかく、短時間で加湿する場合には湿度は低すぎても高すぎても好ましくないことが分かった。
【００６１】
これに対して、実施例１〜実施例８の配合及び加湿条件の耐チッピング塗料からなる耐チッピング透明塗膜は、いずれの性能試験項目においても良好な結果を示し、耐チッピング透明塗膜として充分に実用性があることが分かった。この結果、水分散可能イソシアネートＢの平均官能基数は２．５以上必要であり、Ｂの側鎖のアルキル基Ｒ1 のｎ数は５以上必要であることが判明した。また、水分散可能イソシアネートＢの添加量は、水分散樹脂Ａ１００重量部に対して５重量部〜１５重量部の範囲内であることが必要であると分かった。さらに、増粘剤Ｃの添加量は、水分散樹脂Ａ１００重量部に対して０．４重量部〜５重量部の範囲内であることが必要であると分かった。そして、加湿条件が湿度８０％±５％の場合に短時間でベタツキが無くなることが判明した。
【００６２】
このように、本実施の形態の耐チッピング透明塗膜は、環境にやさしい水分散系の透明な耐チッピング塗料を充分な厚さに塗布することによって、下地の着色をそのまま生かすことができ、しかも低温乾燥できて省エネルギーにもなり、さらに加湿することによって短時間で乾燥することができ、充分な耐チッピング性を得ることができる。さらに、約５００μｍもの厚膜とできるので、従来の耐チッピングフィルムと同等以上の耐チッピング性を得ることができ、しかも耐チッピングフィルムのように泡をかんできれいに貼り付けられないという問題はない。
【００６３】
本実施の形態においては、水分散可能イソシアネートＢとして、（化１）の化学式で示されるポリイソシアネート化合物を用いたが、（化２）の化学式で示されるアルキルフェニル基（例えば、ｎ＝９であればノニルフェニル基）を一端に有するポリイソシアネート化合物を用いることもできる。
【００６４】
本発明を実施するに際しては、耐チッピング透明塗膜のその他の部分の構成、成分、配合、形状、数量、材質、大きさ、接続関係等についても、また耐チッピング透明塗膜の形成方法のその他の工程についても、本実施の形態及び各実施例に限定されるものではない。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分散樹脂と水分散可能なイソシアネート化合物と増粘剤とを、前記水分散樹脂１００重量部に対して前記イソシアネート化合物を５〜１５重量部、前記増粘剤を０．４〜５重量部の範囲内で混合してなり、前記イソシアネート化合物の平均官能基数が２．５以上であり、側鎖のアルキル基Ｃn Ｈ2n+1 のｎ数が５以上である耐チッピング塗料を塗布し、温度約５０℃〜約６０℃で約１０分間加熱乾燥した後、湿度８０％±５％で１０分以上加湿してなることを特徴とする耐チッピング透明塗膜。
【請求項２】
水分散樹脂と水分散可能なイソシアネート化合物と増粘剤とを、前記水分散樹脂１００重量部に対して前記イソシアネート化合物を５〜１５重量部、前記増粘剤を０．４〜５重量部の範囲内で混合してなり、前記イソシアネート化合物の平均官能基数が２．５以上であり、側鎖のアルキル基Ｃn Ｈ2n+1 のｎ数が５以上である耐チッピング塗料を塗布する工程と、
温度約５０℃〜約６０℃で約１０分間加熱乾燥する工程と、
湿度８０％±５％で１０分以上加湿する工程と
を具備することを特徴とする耐チッピング透明塗膜の形成方法。
【請求項３】
前記水分散樹脂はウレタンディスパージョンであることを特徴とする請求項１に記載の耐チッピング透明塗膜または請求項２に記載の耐チッピング透明塗膜の形成方法。
【請求項４】
前記イソシアネート化合物はノニオン性の親水性基を付与したポリイソシアネート化合物であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の耐チッピング透明塗膜またはその形成方法。
【請求項５】
前記増粘剤はウレタン変性ポリエーテル系化合物であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の耐チッピング透明塗膜またはその形成方法。
【請求項６】
乾燥膜厚５０μｍ以上の厚さに塗布してなることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の耐チッピング透明塗膜またはその形成方法。
【請求項７】
前記乾燥膜厚は約５０μｍから約１０００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項６に記載の耐チッピング透明塗膜またはその形成方法。
【請求項１】
水分散樹脂と水分散可能なイソシアネート化合物と増粘剤とを、前記水分散樹脂１００重量部に対して前記イソシアネート化合物を５〜１５重量部、前記増粘剤を０．４〜５重量部の範囲内で混合してなり、前記イソシアネート化合物の平均官能基数が２．５以上であり、側鎖のアルキル基Ｃn Ｈ2n+1 のｎ数が５以上である耐チッピング塗料を塗布し、温度約５０℃〜約６０℃で約１０分間加熱乾燥した後、湿度８０％±５％で１０分以上加湿してなることを特徴とする耐チッピング透明塗膜。
【請求項２】
水分散樹脂と水分散可能なイソシアネート化合物と増粘剤とを、前記水分散樹脂１００重量部に対して前記イソシアネート化合物を５〜１５重量部、前記増粘剤を０．４〜５重量部の範囲内で混合してなり、前記イソシアネート化合物の平均官能基数が２．５以上であり、側鎖のアルキル基Ｃn Ｈ2n+1 のｎ数が５以上である耐チッピング塗料を塗布する工程と、
温度約５０℃〜約６０℃で約１０分間加熱乾燥する工程と、
湿度８０％±５％で１０分以上加湿する工程と
を具備することを特徴とする耐チッピング透明塗膜の形成方法。
【請求項３】
前記水分散樹脂はウレタンディスパージョンであることを特徴とする請求項１に記載の耐チッピング透明塗膜または請求項２に記載の耐チッピング透明塗膜の形成方法。
【請求項４】
前記イソシアネート化合物はノニオン性の親水性基を付与したポリイソシアネート化合物であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載の耐チッピング透明塗膜またはその形成方法。
【請求項５】
前記増粘剤はウレタン変性ポリエーテル系化合物であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の耐チッピング透明塗膜またはその形成方法。
【請求項６】
乾燥膜厚５０μｍ以上の厚さに塗布してなることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１つに記載の耐チッピング透明塗膜またはその形成方法。
【請求項７】
前記乾燥膜厚は約５０μｍから約１０００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項６に記載の耐チッピング透明塗膜またはその形成方法。
【公開番号】特開２００６−１３６７９２（Ｐ２００６−１３６７９２Ａ）
【公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３２７９２２（Ｐ２００４−３２７９２２）
【出願日】平成１６年１１月１１日（２００４．１１．１１）
【出願人】（０００１００７８０）アイシン化工株式会社 (171)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１１日（２００４．１１．１１）
【出願人】（０００１００７８０）アイシン化工株式会社 (171)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]