(57)【要約】【課題】  炭素繊維強化プラスチック成形品の外観を改良する塗料組成物及び特定の塗装により外観が向上した炭素繊維強化プラスチック成形品に関する。【解決手段】  カーボンブラック（Ａ）と平均粒子径が１〜３０μｍであるつや消し剤（Ｂ）を配合した炭素繊維強化プラスチック成形品用の塗料組成物や、アクリル系ベース樹脂１００質量部に対して、カーボンブラック（Ａ）を０．２〜１．０質量部、つや消し剤（Ｂ）を３〜１５質量部配合した炭素繊維強化プラスチック成形品用の塗料組成物により達成できる。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンブラック（Ａ）と平均粒子径が１〜３０μｍであるつや消し剤（Ｂ）を配合した炭素繊維強化プラスチック成形品用の塗料組成物。
【請求項２】
アクリル系ベース樹脂１００質量部に対して、カーボンブラック（Ａ）を０．２〜１．０質量部、つや消し剤（Ｂ）を３〜１５質量部配合した請求項１に記載の炭素繊維強化プラスチック成形品用の塗料組成物。
【請求項３】
請求項１、２記載の塗料組成物を塗布し、塗膜を形成した炭素繊維強化プラスチック成形品の塗装品。
【請求項４】
前記炭素繊維強化プラスチック成形品が、炭素繊維強化熱可塑性プラスチック成形品である請求項３に記載の炭素繊維強化プラスチック成形品の塗装品。
【請求項５】
前記炭素繊維強化プラスチック成形品が、一方向配向した強化繊維と熱可塑性樹脂からなる切り込みプリプレグを複数枚積層した積層基材からなる繊維強化プラスチック成形品である請求項３または４に記載の炭素繊維強化プラスチック成形品の塗装品。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれか一項に記載の塗装品に、さらにクリア塗膜を塗布した繊維強化プラスチック成形品の塗装品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素繊維強化プラスチック成形品の外観を改良する塗料組成物及び特定の塗装により外観が向上した炭素繊維強化プラスチック成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維とマトリクス樹脂からなる炭素繊維強化プラスチックは、比強度、比弾性率が高く、力学特性に優れることから軽量部材として産業用途において注目され、その需要は年々高まりつつある。
【０００３】
炭素繊維強化プラスチックとしては、炭素繊維に熱硬化性樹脂を含浸せしめた半硬化状態の中間基材を積層し、高温高圧釜で加熱加圧することにより熱硬化性樹脂を硬化させ炭素繊維強化プラスチックを成形するオートクレーブ法が最も一般的に行われている。また、近年では生産効率の向上を目的として、あらかじめ部材形状に賦形した連続繊維基材に熱硬化性樹脂を含浸および硬化させるＲＴＭ（レジントランスファーモールディング）成形なども行われている。これらの成形法により得られた炭素繊維強化プラスチックは、連続繊維である所以優れた力学物性に設計することが可能であり、力学物性のバラツキも小さい。しかしながら、一方連続繊維である所以３次元形状を形成することは難しく、形状が複雑になれば、繊維の突っ張りやシワが発生してしまい、高品位な賦形が難しいという問題点があった。
【０００４】
一方、例えば、ＢＭＣ（バルクモールディングコンパウンド）、ＳＭＣ（シートモールディングコンパウンド）やスタンパブルシートのように不連続繊維を熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂と混合して分散したプリプレグ基材を用いれば、複雑な形状を有する３次元形状にも成形追従することが分かっているものの、力学的特性が低くなる上、炭素繊維が乱れているため成形品の意匠性、外観が低下し、使用用途が制約されるという問題があった。
【０００５】
上述のような材料の欠点を埋めるべく、連続繊維と熱可塑性樹脂からなるプリプレグに特定の切込を入れることにより、良好な流動性、複雑な形状の成形追随性を有し、優れた力学物性、低バラツキ性、優れた寸法安定性を有する炭素繊維強化プラスチックが提案されている（例えば、特許文献１〜３）。しかしながら、得られた成形品には多数の切込部や切込開口部からなるスリット柄が発生してしまうため、炭素繊維強化プラスチック特有の意匠性の高い繊維外観を損ねてしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−２０１６１４号公報
【特許文献２】特公平８−５０７９号公報
【特許文献３】特開２００９−２８６８１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、複雑形状を有する炭素繊維強化プラスチック成形品の繊維外観を損なうことなく、スリット柄等の外観不良を目立たなくする炭素繊維強化プラスチック用の塗料組成物及び、特定の塗装により外観の改良された炭素繊維強化プラスチック成形品に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、カーボンブラック（Ａ）と平均粒子径が１〜３０μであるつや消し剤（Ｂ）を配合した炭素繊維強化プラスチック成形品用の塗料組成物である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のカーボンブラックと特定のつや消し剤を配合した特定の塗料組成物を炭素繊維強化プラスチック成形品に塗布することにより、炭素繊維強化プラスチックス成形品の特有の高意匠な繊維外観を損なうことなく、スリット柄等の欠陥を目立たなくすることが可能である。炭素繊維強化プラスチック成形品の外観が著しく向上するため、意匠性が必要な様々な成形部品に有用である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（炭素繊維強化プラスチック成形品用の塗料組成物）
本発明の炭素繊維強化プラスチック成形品用の塗料組成物は、カーボンブラック（Ａ）と平均粒子径が１〜３０μであるつや消し剤（Ｂ）を配合していることが必要である。特に、炭素繊維強化プラスチック成形品の外観に特有の繊維外観を損なわない塗膜を施すためには、塗料組成物に黒色や青色の顔料または染料を添加することが好ましいが、とりわけ黒色の顔料であるカーボンブラック（Ａ）が含まれていることが必要である。
【００１１】
本発明の炭素繊維強化プラスチック成形品用の塗料組成物に用いることができるカーボンブラック（Ａ）としては、周知の炭素主体の微粒子からなる黒色顔料であるファーネス法、チャンネル法、アセチレン法、油煙・松煙法等で製造されたカーボンブラックを用いることができる。塗料用、印刷インキ用、樹脂着色用等の各種カーボンブラックがあるが、本用途ではカーボンブラックが有機溶剤中に微分散した塗料用のカーボンブラック分散液を使用することが好ましい。
【００１２】
本発明の炭素繊維強化プラスチック成形品用の塗料組成物には、炭素繊維強化プラスチック成形品の表面欠陥を塗装により目立たなくするためには、塗料組成物に、平均粒子径が１〜３０μｍのつや消し剤（Ｂ）を配合することが必要である。つや消し剤の平均粒子径が１〜３０μｍであれば、成形品の表面光沢が低下しにくく表面欠陥を十分に隠蔽することができ外観の改良が可能となる。また、塗膜の外観が損なわれないため成形品の外観改良に好適である。より好ましい平均粒子径は６〜１５μｍである。
【００１３】
本発明の炭素繊維強化プラスチック成形品用の塗料組成物に用いることができるつや消し剤の種類としては、特に制約はなく、シリカ等の無機微粒子、架橋ウレタンビーズ、架橋アクリルビーズ等の有機微粒子等の各種つや消し剤を用いることができる。とりわけ本用途では、屈折率高く、耐溶剤性、再分散性に優れ、強靭性、耐傷性、耐寒性に優れている点で、架橋ウレタンビーズ等の有機微粒子を微分散した塗料用のつや消し剤を使用することが好ましい。その他塗料組成物の主成分としては特に制約はなく、ラッカー系、アクリル系、エナメル系等の各種塗料が成分を使用すること可能である。
【００１４】
また、硬化系に関してはメラミン架橋、酸エポキシ架橋、イソシアネート系架橋等の各種架橋系が使用できる。とりわけ炭素繊維強化プラスチック成形品が熱可塑成形品の場合は、基材が軟化しない程度で硬化反応が期待できるポリオールとのイソシアネート架橋が好ましい。
【００１５】
上述の塗料組成物の塗装方法については、公知の塗装方法により塗装し、焼付けを行うことで塗装品を得ることができる。
【００１６】
塗料組成物の種類にもよるが、乾燥膜厚は薄すぎても、厚すぎても良好な成形外観を得ることは難しく、乾燥膜厚が約１０〜３０μｍとなるように塗装することが好ましい。
【００１７】
炭素繊維強化プラスチック成形品がポリオレフィン系の場合は、下地に塩素化ポリオレフィン等のプライマーを塗膜することが好ましい。
【００１８】
また、炭素繊維強化プラスチックス成形品の特有の高意匠な繊維外観を損なうことなく、スリット柄等の欠陥を目立たなくした上で、光沢感を付与させたい場合は、上述のつや消し塗装を実施した後、上述のつや消し剤塗装からをつや消し剤のみを取り除いたクリア塗装を実施することが有効である。この場合の外観は、単なるクリア塗装を塗った場合の概観とは大きく異なり、炭素繊維強化プラスチックス成形品の特有の高意匠な繊維外観を損なうことなく、スリット柄等の欠陥を目立たなくした上で、光沢感を付与させることが可能となる。
【００１９】
（炭素繊維強化プラスチック成形品）
本発明の塗料組成物を用いることができる炭素繊維強化プラスチック成形品としては、炭素繊維とマトリクス樹脂からなる炭素繊維強化プラスチックを用いた成形品であれば、特に制約はない。マトリクス樹脂は各種熱硬化性樹脂や各種熱可塑性樹脂が利用でき、炭素繊維とマトリクス樹脂の複合方法に関しても特に制約はない。しかしながら生産効率の観点、良好な流動性、複雑な形状の成形追随性を有し、優れた力学物性、低バラツキ性、優れた寸法安定性を有することから、とりわけ、複数の一方向に配向した炭素繊維と熱可塑性樹脂とを含む切込プリプレグが、複数枚積層されている平板状の積層基材を加熱して軟化させた後、コールドプレスする３次元形状の炭素繊維強化プラスチックからなる成形品がより好ましい。
【００２０】
切断された強化繊維の長さＬは特に制限されるものではないが、力学特性と流動性の観点から、５ｍｍ以上、１００ｍｍ以下が好ましい。特に十分な力学物性とスタンピング成形時のリブ等の薄肉部への流動を両立させるためには１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下がさらに好ましい。
【００２１】
積層基材は、複数のプリプレグを強化繊維の方向が擬似等方となるように積層されていることが、プレス時の流動の異方性を小さくする点で好ましい。また、プリプレグに含まれる繊維体積含有率Ｖｆは、流動性と力学特性の関係を鑑みると、１５％以上６０％以下が好ましい。かかるＶｆ値は、ＪＩＳ  Ｋ７０７５に基づき測定できる。
【００２２】
本発明の塗料組成物を用いることができる炭素繊維強化プラスチック成形品に使用する炭素繊維は周知のものであり、ポリアクリロニトリル系、ピッチ系、レーヨン系、リグニン系等のものを用いることができる。引張弾性率は２００ＧＰａ以上、炭素繊維の引張強度は、２０００ＭＰａ以上が好ましい。直径は、４μｍ以上１５μｍ以下が好ましい。１５μｍを超える繊維径では成形品の外観を損なう可能性があり、４μｍ未満の繊維径では炭素繊維の製造が困難である。炭素繊維としては市販品を用いても良く、ポリアクリロニトリル系炭素繊維として、パイロフィル（登録商標）ＴＲ３０Ｓ  ３Ｌ、ＴＲ５０Ｓ  ６Ｌ、ＴＲＨ５０  １２Ｌ、ＴＲＨ５０  １８Ｍ、ＴＲ５０Ｓ  １２Ｌ、ＴＲ５０Ｓ  １５Ｌ、ＭＲ４０  １２Ｍ、ＭＲ６０Ｈ  ２４Ｐ、ＭＳ４０  １２Ｍ、ＨＲ４０  １２Ｍ、ＨＳ４０  １２Ｐ、Ｐ３３０  ６０Ｋ、ＷＣＦ  ５０Ｋ（以上、製品名、三菱レイヨン社製）、ピッチ系炭素繊維として、ダイアリード（登録商標）Ｋ１３５２Ｕ、Ｋ１３９２Ｕ、Ｋ１３Ｃ２Ｕ、Ｋ１３Ｄ２Ｕ、Ｋ６３７１２、Ｋ６３Ａ１２（以上、製品名、三菱樹脂社製）などが挙げられる。
【００２３】
本発明の塗料組成物を用いることができる炭素繊維強化プラスチック成形品のマトリクス樹脂は熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂のどちらでも特に制約はないが、生産効率の向上の観点から、熱可塑性樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド（ナイロン６、ナイロン６６等）、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、変性ポリオレフィン、ポリエステル（ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等）、ポリカーボネート、ポリアミドイミド、ポリフェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリエステルや、アクリロニトリルとスチレンの共重合体等を用いることができる。また、これらの混合物を用いてもよい。さらに、ナイロン６とナイロン６６との共重合ナイロンのように共重合したものであってもよい。また、得たい成形品の要求特性に応じて、難燃剤、耐候性改良剤、その他酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、着色剤、相溶化剤、導電性フィラー等を添加しておくこともできる。
【００２４】
本発明の塗料組成物を用いることができる炭素繊維強化プラスチック成形品を製造するにあたっては、上述の炭素繊維強化プラスチックからなる積層基材を加熱して軟化させた後、コールドプレスして３次元形状の炭素繊維強化プラスチックを成形するのが良い。積層基材を加熱して軟化させる工程とコールドプレスする工程を別装置で行い、例えば前者はＩＲヒーターを用い、後者は温調した成形型をセットしたプレス機を用いることで、成形型の昇降温を伴うことなく炭素繊維強化プラスチックを製造することができ、成形サイクルを早くすることができる。
【実施例】
【００２５】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、実施例に記載の発明に限定されるものではない。
（製造例１）炭素繊維強化プラスチック成型品
炭素繊維（三菱レイヨン社製、製品名：パイロフィル（登録商標）ＴＲ−５０Ｓ１５Ｌ）を、強化繊維の方向が一方向となるように平面状に引き揃えて目付が７２．０ｇ／ｍ２である強化繊維シートとした。この強化繊維シートの両面を、フィルム（酸変性ポリプロピレン樹脂製、酸変性ポリプロピレン樹脂：三菱化学社製、製品名：モディック（登録商標）Ｐ９５８、目付：３６．４ｇ／ｍ２）で挟み、カレンダロールを通して、熱可塑性樹脂を強化繊維シートに含浸し、繊維体積含有率（Ｖｆ）が３３％、厚さが、０．１２ｍｍのプリプレグを得た。
【００２６】
得られたプリプレグを、６００×６００ｍｍに切り出し、サンプルカット機（レザック社製、製品名：Ｌ−２５００）を用いて一定間隔で切込を入れた。その際、シートの端部より５ｍｍ内側部分を除き、強化繊維の長さＬ＝２５．０ｍｍ一定、平均切込長ｌ＝４２ｍｍになるよう、繊維を切断する切込と強化繊維のなす角度θ＝４５°の切込加工を施した。このようにして得られた切込１６層を疑似等方（［０／４５／９０／−４５］ｓ２）に重ね、超音波溶着機（日本エマソン社製、製品名：２０００ＬＰｔ）でスポット溶接して積層基材を作成し、印籠型内に配置して、加熱プレスにて１９０℃、０．３ＭＰａの条件で１０分間保持し、次いで型を冷却プレスに移動させ、８０℃，１．１ＭＰａの条件で１分間保持することで厚みが約２ｍｍの成形板を得た。
【００２７】
この積層基材を加熱し、コールドプレス成形を行った。まず、ＩＲヒーターで表面が２５０℃になるまで加熱した後、１２０℃に温調した３次元形状を有する型に充填し、２０ＭＰａの加圧の元、２分間保持して冷却し、脱型して、約５０ｃｍ角の３次元形状を有する炭素繊維強化プラスチック成形品を得た。
【００２８】
得られた炭素繊維強化プラスチック成形品は、炭素繊維強化プラスチック特有の意匠性の高い繊維外観を保有しているが、成形品のところどころに多数の切込部や切込開口部からなるスリット柄が発生しており、炭素繊維強化プラスチック特有の意匠性の高い繊維外観を損ねている。
【００２９】
（製造例２）
（炭素繊維強化プラスチック成形品の塗装の前処理）
得られた炭素繊維強化プラスチック成形品を９０℃の乾燥機内で３０分間予備乾燥した後、アセトンを湿らせたガーゼにて脱脂および離型剤除去を行った。次いで、塩素化ポリオレフィン樹脂の溶液（日本製紙ケミカル社製、製品名：スーパークロン８９２Ｌ）をトルエン／キシレン／芳香族炭化水素混合物溶剤（新日本石油社製、製品名：ＳＳ１００）／メチルエチルケトン＝３０／３０／３０／１０（質量比）からなるシンナーにて２倍量に希釈したプライマーを、乾燥膜厚が約５μｍとなるように塗装し、炭素繊維強化プラスチック成形品の前処理を行った。
【００３０】
（製造例３）
（塗料組成物の配合）
アクリル樹脂溶液（固形分７０重量％、水酸基価１７０ｍｇＫＯＨ／ｇのアクリルポリオール）２００ｇにカーボンブラック分散液（東洋インキ製造社製、製品名：マルチラックＡ９０３ブラック、顔料濃度１４．０質量％）４ｇと、つや消し剤分散液（固形分７質量％、根上工業社製、製品名：架橋ウレタンビーズＴＫ、平均粒子径１０μｍ）２００ｇと、レベリング剤（株式会社ビッグケミー製、製品名：ＢＹＫ−３３３）を配合した後、酢酸エチル／酢酸ブチル／アーコソルブＰＭＡ／ＳＳ１００＝１０／２０／３０／４０（質量比）からなるシンナーにて、塗料粘度がフォードカップ＃４にて１５秒となるように希釈し、配合例１の塗料組成物を得た。同様に、表１に示す配合量にて配合例２〜４の塗料組成物を得た。
【００３１】
（実施例１）炭素繊維強化プラスチック成形品への塗料組成物の塗装（つや消し）
配合例１で得られた塗料組成物に、アクリル樹脂の水酸基価に対して同等のイソシアネート価となるイソシアネート（旭化成ケミカルズ社製、製品名：デュラネートＴＰＡ−１００、キシレンで６０重量％の固形分となるように希釈して使用）を混合して十分に攪拌した。さらに１００メッシュのナイロン紗で濾過し異物を除去したものを乾燥膜厚が１０μｍ〜３０μｍになるように製造例１の炭素繊維強化プラスチック成形品を塗装した。その後１０分間室温で養生し、９０℃の乾燥機にて３５分焼付けを行い、実施例１の炭素繊維強化プラスチック成形品の塗装品を得た。得られた炭素繊維強化プラスチック成形品の塗装品は、炭素繊維強化プラスチック成形品特有の炭素繊維外観を損なうことなく、スリット柄等の欠陥が目立たなくなった、つや消し外観の塗装品であり、意匠性、外観が著しく向上した。
【００３２】
（実施例２）炭素繊維強化プラスチック成形品への塗料組成物の塗装（つや消し＋クリア）
実施例１で得られた炭素繊維強化プラスチック成形品に、実施例１と同様の方法で、さらに配合例２の塗料組成物の塗装を行った。得られた炭素繊維強化プラスチック成形品の塗装品は、炭素繊維強化プラスチック成形品特有の炭素繊維外観を損なうことなく、スリット柄等の欠陥が目立たなくなった、光沢感のある外観の塗装品であり、意匠性、外観が著しく向上した。
【００３３】
（比較例１）炭素繊維強化プラスチック成形品への塗料組成物の塗装（クリア）
配合例２の塗料組成物を使用する以外は、実施例１と同様の方法で、炭素繊維強化プラスチック成形品の塗装品を得た。得られた炭素繊維強化プラスチック成形品の塗装品は、炭素繊維強化プラスチック成形品特有の炭素繊維外観はそのままだが、スリット柄等の欠陥も目立ったままであり、意匠性、外観は改善されていない。
【００３４】
（比較例２）炭素繊維強化プラスチック成形品への塗料組成物の塗装（クリア黒薄）
配合例３の塗料組成物を使用する以外は、実施例１と同様の方法で、炭素繊維強化プラスチック成形品の塗装品を得た。得られた炭素繊維強化プラスチック成形品の塗装品は、炭素繊維強化プラスチック成形品特有の炭素繊維外観はそのままだが、スリット柄等の欠陥も目立ったままであり、意匠性、外観はほとんど改善されていない。
【００３５】
（比較例３）炭素繊維強化プラスチック成形品への塗料組成物の塗装（クリア黒濃）
配合例４の塗料組成物を使用する以外は、実施例１と同様の方法で、炭素繊維強化プラスチック成形品の塗装品を得た。得られた炭素繊維強化プラスチック成形品の塗装品は、スリット柄等の欠陥は目立たなくなったが、炭素繊維強化プラスチック成形品特有の炭素繊維外観を損なってしまい、意匠性、外観改善はできなかった。
【００３６】
【表１】
2014173030.tif 000002