(57)【要約】【課題】タレ筋防止性とレベリング性が改善された、複数回使用可能な発泡高分子成形体用のコーティング材料を提供する。【解決手段】皮膜形成性を有する高分子化合物もしくは硬化剤により皮膜形成性を有する高分子化合物を生成する化合物を含有し、２５℃における粘度が５００〜１０，０００ｍＰａ・ｓで、且つＴＩ値が１．３〜２．３である発泡高分子成形体用コーティング材料。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
皮膜形成性を有する高分子化合物もしくは硬化剤により皮膜形成性を有する高分子化合物を生成する化合物を含有し、２５℃における粘度が５００〜１０，０００ｍＰａ・ｓで、且つＴＩ値が１．３〜２．３である発泡高分子成形体用コーティング材料。
【請求項２】
皮膜形成性を有する高分子化合物がエポキシ樹脂又は酢酸ビニル樹脂である請求項１記載のコーティング材料。
【請求項３】
硬化剤により皮膜形成性を有する高分子化合物を生成する化合物が、エポキシ樹脂の低分子量体である請求項１記載のコーティング材料。
【請求項４】
真比重が０．８〜１．１で且つ長軸長さが１，０００μｍ〜１０μｍのフィラーを１〜３５重量％含有する、請求項１〜３の何れか１項記載のコーティング材料。
【請求項５】
発泡高分子成形体が曲面を有する請求項１〜４の何れか１項記載の発泡高分子成形体用コーティング材料。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項記載のコーティング材料からなる層が形成された、発泡高分子成形体。
【請求項７】
鋳型用である請求項６記載の発泡高分子成形体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発泡高分子成形体、特に鋳型用の発泡模型のコーティングに好適なコーティング材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発泡ポリスチレン、発泡ポリメチルメタアリレート、発泡ウレタン等の発泡高分子からなる成形体は、鋳型用模型、容器、防音材、吸音材、充填材、ブロック材、壁、断熱材、建築材料等の様々な用途に使用されている。
例えば、鋳型用模型としては、従来、木製や各種樹脂製の模型が用いられていたが、コストや加工性の点で有利であることから、木型などに代えて発泡ポリスチレン製の模型が利用されている（例えば、特許文献２、３）。
【０００３】
しかし、発泡ポリスチレン製の模型は強度が十分ではなく、１個の模型につき１回の造型しかできない状況にあった。そこで、発泡ポリスチレン製模型の表面を、コーティング材料で処理することも知られている（例えば、特許文献１、４）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−２３７５８９号公報
【特許文献２】
特開２０００−６３１号公報
【特許文献３】
特許第２６９８６６５号明細書
【特許文献４】
特開２００２−３３８８９４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、製品の形状精度の点から、塗布時のタレ筋発生の防止やレベリング性を向上することが要求されている。特に、上下水道用配管や液体燃料用配管等の異形管鋳物に用いられる発泡模型のように、曲面を有する発泡模型については、タレ筋防止性やレベリング性がより優れたコーティング材料が望まれている。ところが、タレ筋防止性とレベリング性は相反する特性であり、一方を向上させようとすると、他方が低下する傾向があり、両方を満足できる水準で達成することは困難であった。そこで、従来はコーティング材料を塗布後、グラインダー掛け等でこれを補ってきた。
【０００６】
本発明の課題は、タレ筋防止性とレベリング性が改善され、コーティング後のグラインダー掛け等の負担を減らし、且つ複数回使用可能な発泡高分子成形体用コーティング材料を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、皮膜形成性を有する高分子化合物もしくは硬化剤により皮膜形成性を有する高分子化合物を生成する化合物を含有し、２５℃における粘度が５００〜１０，０００ｍＰａ・ｓで、且つＴＩ値が１．３〜２．３である発泡高分子成形体用コーティング材料に関する。
【０００８】
また、本発明は、上記本発明のコーティング材料からなる層が形成された、発泡高分子成形体、特に鋳型用として好適な発泡高分子成形体に関する。
【０００９】
ここで、「皮膜形成性」とは、高分子化合物が、低分子量化合物の硬化、熱処理等により、また溶媒、分散媒の除去等により、皮膜を形成できることをいう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の対象となる発泡高分子成形体の材質は、発泡ポリスチレン、発泡ポリメチルメタアリレート、スチレンとメチルメタアリレートの共重合体高分子、発泡ウレタン、発泡ポリエステル、発泡ポリエチレン、発泡ポリプロピレン等が挙げられ、好ましくは発泡ポリスチレンである。これらは、使用目的に応じた成形体に加工した後、本発明のコーティング材料でコーティングされる。発泡高分子成形体の具体的な用途としては、鋳型用模型、容器、防音材、吸音材、充填材、ブロック材、壁、断熱材、建築材料、絶縁体等が挙げられる。特に、本発明のコーティング材料は、複数回使用可能な点より、鋳型造形時の発泡ポリスチレン模型のコーティングに最も適しており、例えば発泡高分子成形体同士を、又は木型（骨型）或いは金型の一部分に本発明で用いられる発泡高分子成形体を接合して使用することもできる。また、模型等の補修材として使用することもできる。
【００１１】
本発明では、皮膜形成性を有する高分子化合物、あるいは、硬化剤により皮膜形成性を有する高分子化合物を生成する化合物、好ましくは皮膜強度や塗布濃度の点から、後者を含有する、２５℃における粘度が５００〜１０，０００ｍＰａ・ｓで、且つＴＩ値が１．３〜２．３であるコーティング材料が用いられる。この粘度は、５００ｃｃの容器に２５℃に調温したコーティング材料を収容し、株式会社東京計器製のＢ型粘度計（ロータＮｏ．３の目盛１０〜９０で測定が原則、範囲外のものはローターを変更）を用いて回転数６ｒｐｍで測定した１分後のものである。また、ＴＩ値は、この６ｒｐｍで測定した粘度Ｐ６を、同様に回転数６０ｒｐｍで測定した粘度Ｐ６０で割った値〔Ｐ６／Ｐ６０〕である。本発明において、該粘度は、１，０００〜７，０００ｍＰａ・ｓ、更には１，５００〜５，０００ｍＰａ・ｓが好ましく、ＴＩ値は１．３〜２．１、更には１．５〜２．０が好ましい。
【００１２】
本発明において、これら粘度やＴＩ値は、コーティング材料中の高分子化合物や硬化剤により皮膜形成性を有する高分子化合物を生成する化合物（モノマー、ダイマー、オリゴマー等、もしくはこれらの混合物でもよく、以下、低分子量体という）の種類、分子量、後述のフィラーの種類や配合量を調整すること、溶剤の種類や配合量を調整すること、等により制御することができる。
【００１３】
従来、皮膜形成性を有する高分子化合物や低分子量体を含有するコーティング材料用の組成物は知られているが、本発明は、そのような組成物のうち、粘度が特定範囲にあり、なおかつＴＩ値が特定範囲ある場合に、相反する特性であるタレ筋防止性とレベリング性の両方が改善され、グラインダー掛け等の処理工程を省略することもでき、且つ複数回使用可能な発泡高分子成形体、特には曲面を有する発泡高分子成形体用コーティング材料が得られることを見出したものである。コーティング材料の粘度が５００ｍＰａ・ｓ未満であると、曲面形状を有する発泡模型の垂直部分で十分なタレ筋防止性を得ることができず、該粘度が１０，０００ｍＰａ・ｓを超えると、水平面近傍ではレベリング性が劣る。また、ＴＩ値が１．３未満では垂直面近傍でのタレ筋防止性が劣り、２．３を超えると水平面近傍でのレベリング性が劣る。
【００１４】
本発明のコーティング材料における一つの態様としては、皮膜形成性を有する高分子化合物又は低分子量体が常温で液状の場合はそのまま用いることができ、トルエン、キシレン、メタノール、エタノール、プロパノール、水等の溶媒と混合して用いてもよい。また、これら高分子化合物又は低分子量体が常温で固体の場合は、前記溶媒に溶解又は分散媒に分散させて用いることが好ましい。
【００１５】
なお、本発明におけるコーティング材料とは、発泡高分子体に直接コーティングされる、要すれば硬化剤や溶剤などを含んだコーティング用組成物のことである。
【００１６】
本発明において、皮膜形成性を有する高分子化合物としては、単独で成膜性を有するものであれば何れも使用できるが、エポキシ樹脂、重量平均分子量（以下、Ｍｗで表す）５，０００以上の酢酸ビニル樹脂、特にＭｗ５，０００〜２０，０００の酢酸ビニル樹脂が好ましい。皮膜形成性を有する高分子化合物を含有する１剤型のものは、作業性の点では好ましい態様である。
【００１７】
低分子量体としては、エポキシ樹脂系の、２個以上、好ましくは２個／分子の末端にエポキシ基を有する低分子量体（平均縮合度１〜３、更には１〜１．５、特には１）が好ましく、ビスフェノールＡやフェノールなどの芳香族化合物から誘導される非水溶性エポキシ化合物、脂肪族低級（炭素数１〜５）多価アルコールのグリシジルエーテル類から誘導されるいわゆる水溶性のエポキシ化合物が挙げられるが、皮膜強度が高く、鋳型用模型のコーティング材料に適する点から、非水溶性エポキシ化合物、特にはビスフェノールＡジグリシジルエーテルが好ましい。
【００１８】
なお、低分子量体を、皮膜硬化性を有する高分子化合物とする場合、その低分子量体を第１の組成物に、その硬化剤を第２の組成物に配合して、使用直前にこれらを混合して用いるのが好ましい。
【００１９】
本発明に使用される硬化剤のうち、エポキシ樹脂の低分子量体の硬化剤としては、ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、ジエチルアミノプロピルアミン等の脂肪族ポリアミン及び／又はフェニレンジアミン、キシリレンジアミン等の芳香族ポリアミンが挙げられ、好ましくはこれらの併用である。脂肪族ポリアミン／芳香族ポリアミンの重量比は２／８〜８／２が好ましい。
【００２０】
また、硬化剤を含有する第２の組成物の比率は、第１の組成物１００重量部に対し１０〜４０重量部、更には１５〜３５重量部が好ましい。
【００２１】
本発明では、曲面形状を有する発泡模型の垂直面近傍箇所の被覆工程作業において、被覆後のコーティング材料のタレ筋防止性を改善するために、コーティング材料そのものの比重を小さくすることが有効である。そのため、真比重が０．８〜１．１のフィラーを配合することが好ましい。フィラーの種類としては、ナイロン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン、シリコン樹脂等が好ましい。
【００２２】
粘度やＴＩ値を調整する目的ではフィラーの形状として、繊維状のものより球体状や鱗片状のものが良く、特に鱗片状のフィラーが最も好ましい。また、フィラーの長軸長さ（ＳＥＭ観察から長軸長を測定）は、レベリング性の点から、１，０００μｍ〜１０μｍが好ましく、更に５００μｍ〜４０μｍが好ましい。
【００２３】
フィラーの添加量は、本発明のコーティング材料中、１〜３５重量％が好ましく、更に５〜２０重量％が好ましい。
【００２４】
本発明のコーティング材料の塗布方法として、刷毛塗布、コーキング塗布、流し塗り（ぶっかけ塗布）、スプレー塗布、浸漬塗布等が挙げられるが、ローラー塗りと刷毛塗布の併用が好ましい。塗布は、１回塗布や複数回塗布しても良い。複数回塗布する場合、１回目に塗布した後、指触して付着しなければ２回以上の塗布が可能であり、塗布回数として、１〜３回重ね塗布することが好ましい。
【００２５】
本発明のコーティング材料の塗布厚みは、鋳型用模型の場合、乾燥厚で０．０５〜２．０ｍｍが好ましく、塗布作業性等を考慮すれば更に０．１〜１．０ｍｍが好ましい。これにより、本発明のコーティング材料からなる層が形成された発泡高分子成形体が得られる。
【００２６】
また、発泡高分子成形体が鋳型用発泡模型の場合、更に硬化したコーティング材料（コーティング材料からなる層）上に、離型剤からなる層が形成されることが好ましい。離型剤の種類としてワックス類、油脂類、シリコーンオイル系、フッ素樹脂、パラフィン系が汎用的であり、特に限定はされない。離型剤が溶媒を使用するものである場合、発泡模型の浸食の点から、溶媒は低級（炭素数１〜４）アルコール、炭素数５〜１０の炭化水素、水が好ましい。
【００２７】
なお、異形管鋳物用模型を簡便且つ経済的に作製するために、曲管の半割り形状のＲ部を本発明のコーティング材料を用いて作製し、継ぎ手部及び／又は直管部を木型模型で作製し、本発明の方法で得られるＲ部及び／又は直管部の模型パーツと組み合わせることが可能である。更に本発明の方法で得られるＲ部と直管部を組み合わせて作製した後、Ｒ部と直管部を切断して使用することもできる。更にＪＩＳで定められる曲管Ｒ部だけでなく、任意な角度で切断して用いることも可能であり利便性及び経済性から最も望ましい。
【００２８】
言うまでもなく、発泡模型同士の接合や木型或いは金型の一部分を本発明で得られる発泡模型で接合して使用することもできる。
【００２９】
かようにして得られる離型剤を被覆した中子及び主型ブロックを鋳型枠（通常は金枠や木枠）内に設置し、所定のフラン樹脂を粘結剤とする鋳物砂（通常フラン樹脂、アルカリフェノール樹脂、水ガラス等を粘結剤とするの自硬性鋳物砂）を鋳型枠内に充填する。充填された鋳物砂が硬化すれば鋳型枠を反転し、本発明で作製した模型を抜型し、半割りの鋳型を作製する。本発明で得られる発泡模型を繰り返して使用することにより、このような鋳型を複数個作製することができ、鋳造工程を経て異形管鋳物を高効率（高生産性）且つ経済的に製造することができる。これ以外にも、本発明のコーティング材料は他の曲面形状を有する発泡模型等、あらゆる形状の鋳型用模型に適用することができる。
【００３０】
【実施例】
＜実施例１〜３及び比較例１〜２＞
実施例１では、ビスフェノールＡジグリシジルエーテル（平均縮合度１）（２５℃における比重は１．１２）１００重量部に対し、ポリエチレンフィラー（形状は鱗片状、２５℃における比重は０．９７）を１０重量部混合して第１の組成物を得た。続いて第１の組成物１００重量部と硬化剤であるポリアミン（テトラエチレンペンタミン／キシリレンジアミン＝１／１混合物）２０重量部とを混合してコーティング材料を得、直に、粘度を測定すると共に主型及び中子ブロック〔上下水道用のＫ形曲管（呼び径Ｄ＝１，０００ｍｍ）用であって、発泡倍率５０倍の発泡スチロールブロックをＫ形曲管の半割り形状となるようＮＣ工作機を使用して作製したもの〕に、ぶっ掛けにて螺子ローラー（ローラー長２００ｍｍ、ローラー径１０ｍｍ、螺子深さ２ｍｍ、ピッチ幅２ｍｍ）で曲面方向に、次いで交差方向に刷毛で、２回塗りで膜厚（乾燥厚）が０．８ｍｍ程度となるように、均一に被覆施工（二人作業）した。その際のコーティング材料のレベリング性及びタレ筋防止性を評価した。レベリング性及びタレ筋性は、非常に良好であれば「◎」、良好であれば「○」、やや悪い場合は「△」、非常に悪い場合は「×」とした。また、レベリング改善やバリ取のためのグラインダー掛け時間（一人作業）を、凹曲面形状を有する中子ブロック１個分で評価した。なお、コーティング材料の粘度は２５℃において１，２５０ｍＰａ・ｓでＴＩ値は１．４２であった（粘度測定条件：株式会社東京計器製のＢ形粘度計、粘度計ロータはＮｏ．３を原則とし、目盛り１０〜９０を外れる場合はロータＮｏ．２又はロータＮｏ．４を使用、回転数６ｒｐｍ、１分後の粘度）。
【００３１】
その後、２４時間後に脂肪族溶剤系の離型剤を、主型及び中子ブロックのコーティング層の上に被覆施工し、それらを鋳型枠内に設置し、フラン樹脂含有再生鋳物砂を充填した。鋳物砂が硬化後、半割りの鋳型を取り出し、鋳型に塗型を施工しセット後、ダクタイル鋳鉄異形管を鋳造した。
【００３２】
実施例２〜３及び比較例１〜２では、実施例１においてポリエチレンフィラーの配合量を表１に示すように変化させて粘度及びＴＩ値の異なるコーティング材料を調製し、実施例１と同様の評価を行った。これらの結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
2004217720.tif 000002
【００３４】
実施例１〜３及び比較例１〜２より、コーティング材料の粘度及びＴＩ値が本発明の範囲にある場合は、レベリング性やタレ筋防止性が良好で、従ってグラインダー掛けが不要であるか極めて短時間ですむことがわかる。なお、上記本発明のコーティング材料を塗布した発泡スチロールブロックは、１５回使用しても問題なかった。
【００３５】
＜実施例４〜８及び比較例３〜４＞
フィラーの種類及び添加量を表２の通りとする以外は実施例１と同様にコーティング材料を調製し、レベリング性及びタレ筋防止性を評価した。結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
2004217720.tif 000003
【００３７】
実施例４〜８及び比較例３〜４より、フィラーとしては、真比重が０．８〜１．１で長軸長さが１，０００μｍ〜１０μｍのものが、レベリング性及びタレ筋防止性ともに優れることがわかる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、タレ筋防止性とレベリング性が改善され、グラインダー補修も省略可能で、複数回使用可能な発泡高分子成形体用のコーティング材料が得られる。特に、本発明のコーティング材料は、鋳型用の発泡模型用として好適であり、具体的には、上下水道用配管等の異形管鋳物の発泡模型用に適する。本発明のコーティング材料を用いることにより、容易に高品質の異形管鋳物等を製造することができる。