(57)【要約】【課題】層間剥離やクラッキングの発生を抑制できる多層塗膜を提供することを目的とする。【解決手段】基材表面に複数の塗料を重ね塗りすることにより形成された複数の塗膜層からなる多層塗膜において、上記複数の塗膜層のうち、１つの塗膜層を形成する塗料のヤング率が、この塗膜層の上記基材側に隣接する塗膜層を形成する塗料のヤング率以上の値を有し、上記の隣接する２つの上記塗膜層は、それぞれ異なる塗料によって形成されることを特徴とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材表面に複数の塗料を重ね塗りすることにより形成された複数の塗膜層からなる多層塗膜において、
上記複数の塗膜層のうち、１つの塗膜層を形成する塗料のヤング率が、この塗膜層の上記基材側に隣接する塗膜層を形成する塗料のヤング率以上の値を有し、上記の隣接する２つの上記塗膜層は、それぞれ異なる塗料によって形成されることを特徴とする多層塗膜。
【請求項２】
上記複数の塗膜層を形成する複数の塗料のうち少なくとも１つの塗料は、水分散系塗料であることを特徴とする請求項１に記載の多層塗膜。
【請求項３】
上記複数の塗膜層を形成する複数の塗料のうち少なくとも１つの塗料は、ウレタン系塗料であることを特徴とする請求項１又は２に記載の多層塗膜。
【請求項４】
上記複数の塗膜層を形成する複数の塗料のうち少なくとも１つの塗料は、ウレタン−アクリル系塗料であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の多層塗膜。
【請求項５】
基材表面に複数の塗料を重ね塗りして、複数の塗膜層からなる多層塗膜を製造する際、塗料の塗装によって形成される塗膜層の表面に、この塗料のヤング率より大きいヤング率を有する別の塗料を塗装することを特徴とする多層塗膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多層塗膜及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基材表面の保護や意匠、性能付与等のために、基材表面に塗料を塗装することが一般に行われている。この塗料としては、ウレタン系、ウレタン−アクリル系等の種々の塗料が知られている（特許文献１、特許文献２等）。
【０００３】
上記の塗装の方法としては、用途や目的等に応じて、１種類の塗料を単層塗りする方法だけでなく、複数の塗料を重ね塗りする方法がある。特に重ね塗りすると、下塗り、中塗り、上塗り等の各塗装工程で、それぞれの特徴を有する塗料を用いることができ、特徴的な多層塗膜を得ることができる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１−１０４６５１号公報
【特許文献２】
特開平１１−１４０１４９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、多層塗膜を形成した基材は、種々の環境下で使用されるので、場合によっては、層間剥離やクラッキングが生じる場合がある。これらが生じると、基材の保護等、多層塗膜の目的を十分に果たせなくなる場合が生じる。
【０００６】
そこで、この発明は、層間剥離やクラッキングの発生を抑制できる多層塗膜を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、基材表面に複数の塗料を重ね塗りすることにより形成された複数の塗膜層からなる多層塗膜において、上記複数の塗膜層のうち、１つの塗膜層を形成する塗料のヤング率が、この塗膜層の上記基材側に隣接する塗膜層を形成する塗料のヤング率以上の値を有し、上記の隣接する２つの上記塗膜層を、それぞれ異なる塗料によって形成したことを特徴とする多層塗膜を用いることにより、上記課題を解決したのである。
【０００８】
多層塗膜を形成する複数の塗膜層のうち、１つの塗膜層を形成する塗料のヤング率が、この塗膜層の上記基材側に隣接する塗膜層を形成する塗料のヤング率以上の値を有するので、層間剥離やクラッキング等が生じやすい条件下において、層間剥離やクラッキングの発生を抑制でき、多層塗膜の有する特徴を保持することができる。このため、基材の保護等、多層塗膜の目的を十分に果たすことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を説明する。
この発明にかかる多層塗膜は、基材表面に複数の塗料を重ね塗りすることにより形成された複数の塗膜層からなる。
【００１０】
上記の塗料は、上記基材の表面を保護等するため、これに塗装し、乾燥することにより塗膜を形成する膜形成用液をいい、塗料成分として有機系樹脂を用いた有機系塗料が主に用いられる。
【００１１】
この有機系塗料としては、油性塗料や水性塗料がある。この油性塗料とは、上記塗料成分を有機溶剤に溶解した有機系塗料をいい、水性塗料とは、上記塗料成分を水又は水を主成分とする水性媒体に分散してエマルジョン化した水分散系塗料等をいう。
【００１２】
上記塗料成分として使用される有機系樹脂としては、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、ウレタン−アクリル系樹脂、アルキド系樹脂、アミノ系樹脂、ポリエステル系樹脂等、一般に使用される塗料成分があげられる。
【００１３】
上記塗料には、上記塗料成分以外に、必要に応じて、顔料、分散剤、乾燥剤、可塑剤、消泡剤、増粘剤、安定剤、防腐剤を添加してもよい。
【００１４】
上記の塗料は、上記基材表面に、重ね塗り、すなわち、複数の塗料が重ねて、塗装される。この重ね塗りの方法としては、上記基材表面に第１の塗料を塗装し、乾燥して又は乾燥することなく、第１の塗膜を形成される。次に、第１の塗膜の表面に第２の塗料を塗装し、乾燥して又は乾燥することなく、第２の塗膜を形成される。これを繰り返すことにより、上記基材表面に複数の塗膜層、すなわち多層塗膜を形成させることができる。
【００１５】
このとき、上記複数の塗膜層のうち、１つの塗膜層を形成する塗料のヤング率が、この塗膜層の上記基材側に隣接する塗膜層を形成する塗料のヤング率以上の値を有することが好ましい。
【００１６】
一般的に、上記の基材も各塗膜層も、温度や湿度等の環境の変化により伸縮する。こうした環境等からの応力を受ける、より外側の塗膜の伸縮に、その下の塗膜が追随することができると、クラックが生じるのを防ぐことができ、さらに、その下の塗膜がこれに追随することができると、クラックが生じるのを防ぐことができる。このとき、各塗膜層が上記のヤング率の関係を有すると、ヤング率が小さいほど、伸縮しやすいので、全体として、形成された多層塗膜にクラッキングや層間剥離が生じにくくなる。
【００１７】
また、上記複数の塗膜層の中で、隣接する２つの上記塗膜層は、それぞれ異なる塗料によって形成される。同じ塗料を連続して塗装した場合、結果として１つの塗膜層となるからである。ここで、異なる塗料とは、塗料中の塗料成分の種類又は量が異なるもののみならず、同種の塗料成分であっても、上記塗料成分を構成する各単量体成分の配合割合が異なるものであればよい。この場合、塗料成分が同種であっても、構成する各単量体成分の配合割合が異なるので、塗料としては異なるものとなるからである。また、この塗料成分以外に加えられる任意成分の種類又は量が異なるものも、異なる塗料に相当する。
【００１８】
このヤング率が順に大きくなる多層塗膜は、基材表面に複数の上記塗料を重ね塗りして、複数の塗膜層からなる多層塗膜を製造する際、上記塗料の塗装によって形成される塗膜層の表面に、この塗料とは別の塗料であって、この塗料のヤング率以上のヤング率を有する塗料、好ましくは、この塗料のヤング率より大きいヤング率を有する塗料を塗装することによって製造される。
【００１９】
上記重ね塗りが行われる基材は、特に限定されるものでなく、各種の内外装用建築材料、建具、家具、自動車等の車両、看板や掲示板等の屋外構築物、家屋・塔槽類、街灯、送電線塔等、塗料の塗装を行うことができるものであれば、特に限定されない。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いてより詳細に説明する。まず、原材料及び試験方法を下記に示す。
【００２１】
（原材料）
・ポリテトラメチレンエーテルグリコール…三菱化学（株）製：ＰＴＭＧ２０００、ＯＨＶ５６ｍｇＫＯＨ／ｇ、以下、「ＰＴＭＧ２０００」と略する。（なお、「ＯＨＶ」は、水酸基価（単位：ｍｇＫＯＨ／ｇ）を意味する。）
・ポリテトラメチレンエーテルグリコール…三菱化学（株）製：ＰＴＭＧ１０００、ＯＨＶ１１２ｍｇＫＯＨ／ｇ、以下、「ＰＴＭＧ１０００」と略する。
【００２２】
・カーボネートポリオール…ダイセル化学工業（株）製：プラクセルＣＤ２２０、ＯＨＶ５６ｍｇＫＯＨ／ｇ、以下、「プラクセル」と略する。
・ジメチロールプロピオン酸…Ｍａｌｌｉｎｃｋｒｏｄｔ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ、．Ｉｎｃ．製、以下、「ＤＭＰＡ」と略する。
・メチルメタクリレート…三菱レイヨン（株）製、以下、「ＭＭＡ」と略する。
・ブチルアクリレート…三菱化学（株）製、以下、「ＢＡ」と略する。
【００２３】
・ハイドロキノンモノメチルエーテル…和光純薬工業（株）製：試薬特級、以下、「ＨＱ」と略する。
・イソホロンジイソシアネート…デグサジャパン（株）製：ベスタナートＩＰＤＩ、以下、「ＩＰＤＩ」と略する。
・ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート…住友バイエルウレタン（株）製：デスモジュールＷ、以下、「Ｈ１２ＭＤＩ」と略する。
・ジブチルチンジラウレート…和光純薬工業（株）製：試薬特級
【００２４】
・トリエチルアミン…ダイセル化学工業（株）製
・ｔ−ブチルハイドロパーオキサイド…化薬アクゾ（株）製：カヤブチルＨ−７０、７重量％水溶液
・アスコルビン酸…武田薬品工業（株）製、１重量％水溶液
・Ｎ−メチル−２−ピロリドン…三菱化学（株）製
【００２５】
（評価方法）
［粘度の測定］
重合により得られた水性分散液からなる塗料を、ＪＩＳ  Ｋ−６８３３に記載の規定にしたがって、２５±１℃に調整した試料について、Ｂｒｏｏｋｆｉｅｌｄ型粘度計（型式ＢＭ）（（株）トキメック製）を用いてＮｏ．１ロータを使って測定した。
【００２６】
［不揮発分の測定］
重合により得られた水性分散液からなる塗料を、ＪＩＳ  Ｋ  ６８３３に記載の規定に準じ、１６０℃又は１０５℃で３時間乾燥し、不揮発分を測定した。
【００２７】
［ヤング率（引張弾性率）の測定］
テフロン板上に分散液を０．３ｍｍ厚に塗布後、２３℃／５０％ＲＨ雰囲気にて７日間、乾燥した。得られた被膜を、幅０．５ｃｍに切断してテンシロン  レオメーターＳＳ−２０７ＥＰ（ボールドウイン社製）にて、ヤング率を測定した。具体的には、ＪＩＳ  Ｋ  ７１１３に記載の方法にしたがい、引張速度２００ｍｍ／ｍｉｎで引っ張り、最大強度発現時の強度を読みとり、下記の式によって、最大引張強度発現時のヤング率（引張弾性率）を求めた。
Ｅ＝（Ｆ／Ｓ）／（ΔＬ／Ｌ０）
・Ｅ…ヤング率（引張弾性率）（Ｎ／ｍｍ２）
・Ｆ…試験片の最大引張強度（Ｎ）
・Ｓ…試験片の断面積（ｍｍ２）
・ΔＬ…最大引張強度時の試験片の伸びた長さ（ｍｍ）
・Ｌ０…試験片の元の長さ（ｍｍ）
【００２８】
（合成例１）
温度計、撹絆装置及び還流冷却管を備えた４ツロフラスコに、ＰＴＭＧ２０００を５９重量部、ＤＭＰＡを９．４重量部、ＭＭＡを８１重量部、ＢＡを２７重量部、及びＨＱを０．１重量部加え、内温５０℃とし、ＩＰＤＩを４０重量部、及びジブチルチンジラウレート０．１重量部を加えた後、９０℃に加温し、この温度で５時間反応させてウレタンプレポリマーを得た。
このウレタンプレポリマー溶液を４０℃まで冷却し、この温度でトリエチルアミン７．３重量部を加えウレタンプレポリマー中のカルボキシル基を中和した。
【００２９】
次いで、この溶液に蒸留水３８７重量部を４０℃で３０分かけて滴下して、乳白色で透明性のある分散液を得た。
その後、この分散液を４０℃に保温し、この温度で７重量％ｔ一ブチルハイドロパーオキサイド水溶液７．４重量部と１重量％アスコルビン酸水溶液２６重量部からなるレドックス系開始剤を添加して、ビニルモノマーの重合を開始した。発熱終了後、更に８０℃に昇温して２時間維持することによって、ポリウレタンとビニル重合体を含む水性分散体からなる塗料を得た。得られた塗料を用いて、上記の方法でヤング率を測定した。その結果を表１に示す。
【００３０】
（合成例２）
ＰＴＭＧ２０００をＰＴＭＧｌ０００に変更し、各成分の使用量を表１に示す量としたこと以外は、合成例１と同様にして、水性分散体からなる塗料を得た。得られた塗料を用いて、上記の方法でヤング率を測定した。その結果を表１に示す。
【００３１】
（合成例３）
ＰＴＭＧ２０００をプラクセルに、ＩＰＤＩをＨ１２ＭＤＩに変更し、各成分の使用量を表１に示す量としたこと、及び得たエマルジョン組成物にＮ−メチル−２−ピロリドンを８６重量部添加した以外は、合成例１と同様にして水性分散体からなる塗料を得た。得られた塗料を用いて、上記の方法でヤング率を測定した。その結果を表１に示す。
【００３２】
（合成例４）
ＩＰＤＩをＨ１２ＭＤＩに変更し、各成分の使用量を表１に示す量としたこと、及び得られたエマルジョン組成物にＮ−メチル−２−ピロリドン３７重量部を添加した以外は、合成例１と同様にして、水性分散体からなる塗料を得た。得られた塗料を用いて、上記の方法でヤング率を測定した。その結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
2004237225.tif 000002
【００３４】
（実施例１〜２、比較例１〜２）
ガラス板上に表２に示す下塗り樹脂を０．３ｍｍ厚に塗装し、２３℃、５０％ＲＨ雰囲気下で５時間乾燥後、表２に示す上塗り樹脂を０．３ｍｍ厚に塗装し、２３℃、５０％ＲＨ雰囲気下で５時間乾燥させて多層塗膜を形成した。得られた多層塗膜のクラックの有無を目視で観察した。その結果を表２に示す。
【００３５】
【表２】
2004237225.tif 000003
【００３６】
【発明の効果】
この発明は、多層塗膜を形成する複数の塗膜層のうち、１つの塗膜層を形成する塗料のヤング率が、この塗膜層の上記基材側に隣接する塗膜層を形成する塗料のヤング率以上の値を有するので、層間剥離やクラッキング等が生じやすい条件下において、層間剥離やクラッキングの発生を抑制でき、多層塗膜の有する特徴を保持することができる。このため、基材の保護等、多層塗膜の目的を十分に果たすことができる。