(57)【要約】【目的】塗布型であり、常温で鋼板に密着、硬化し、必要な剛性を鋼板に付与することによって、鋼板補強効果を得ることができ、同時に鋼板に歪を発生させることがない、塗布型鋼板補強材の開発。【構成】常温硬化二液型ポリウレタン塗料であって、分子量２００〜２０００、２官能基以上のポリオールに芳香族系イソシアネートを混合することにより網目構造を形成してなることを特徴とする塗布型鋼板補強材。上記記載の塗布型鋼板補強材であって、二液型ポリウレタン塗料が硬化した塗膜のガラス転移点が３０℃〜１００℃であることを特徴とする塗布型鋼板補強材。【特許請求の範囲】
【請求項１】
常温硬化二液型ポリウレタン塗料であって、分子量２００〜２０００、２官能基以上のポリオールに芳香族系イソシアネートを混合することにより網目構造を形成してなることを特徴とする塗布型鋼板補強材。
【請求項２】
請求項１に記載の塗布型鋼板補強材であって、二液型ポリウレタン塗料が硬化した塗膜のガラス転移点が３０℃〜１００℃であることを特徴とする塗布型鋼板補強材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として自動車用鋼板に使用される塗布型補強材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車工業における車両重量の軽減化は常に重要課題となっており、自動車に使用される鋼板も安全上、構造上の要求を満たす限界まで薄くされてきた。このため、特に自動車の外側を形成する鋼板には、鋼板補強材、通常デント材と呼ばれる材料が自動車の内側部分に貼着され、あるいは熱融着されて、鋼板の剛性の向上に寄与している。
【０００３】
これらの補強材は、ゴム系、瀝青系、アルキド樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ユリア樹脂等の合成樹脂系材料に、適宜充填材、添加剤を配合して混合、混練りし、従来公知の加工方法によって所望の大きさ、形状に加工し、鋼板の必要部位に貼着されている。
【０００４】
その中で、成形物の補強材では貼着が困難な箇所への補強材の施工、あるいは、より軽量な補強材の開発等、需要者の要求に応えて、本出願人から、塗布型鋼板補強組成物に関する発明を特願平５−１１５２４３号、特願平１１−３５２８９２号、特願２００１−２０９６０４号として出願している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記発明では、塗布型にすることにより、必要な部位へ必要量のみの補強材の施工を可能にしたことで施工に無駄がなくなり、また、補強材の施工を塗装ロボットや自動塗装機で行なうことで、施工の省人化を実現している。
【０００６】
しかしながら、上記発明になる塗布型補強材は、加熱硬化型樹脂を使用しているため、自動車のプレス工程において塗布されてから、化成処理工程に至る過程においては未だ加熱を受けておらず、未硬化状態である。このため、補強材が塗布された自動車ボディが化成処理液に浸漬されると、未硬化の補強材から無機軽量充填材や体質顔料などが溶け出し、化成処理液を汚染するという問題を起こす可能性があった。
そこで常温硬化するため加熱が不要である塗布型制振材の開発を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決せんとして、本発明者は鋭意研究の結果、次のような塗布型鋼板補強材を開発したものであり、その要旨は以下の通りである。
常温硬化二液型ポリウレタン塗料であって、分子量２００〜２０００、２官能基以上のポリオールに芳香族系イソシアネートを混合することにより網目構造を形成してなることを特徴とする塗布型鋼板補強材。
上記に記載の塗布型鋼板補強材であって、二液型ポリウレタン塗料が硬化した塗膜のガラス転移点が３０℃〜１００℃であることを特徴とする塗布型鋼板補強材。
以下に詳細に説明する。
【０００８】
本発明に使用される鋼板補強材は、１層の塗布材からなる、主成分はポリウレタン樹脂による常温硬化二液型塗料からなる。
【０００９】
常温硬化型ポリウレタン樹脂は、主剤と硬化剤を混合することで架橋硬化反応が始まり、ウレタン結合により強固な塗膜を形成する。この特性より、接着剤分野において広く使用されており、塗料分野でも塗り床材、外壁用、防水材など広範な用途に使用されている。
本発明におけるポリウレタン樹脂の主剤としては、分子量２００〜２０００、２官能基以上のポリオールに、各種充填材、添加剤、触媒等を配合したものが挙げられる。
ポリオールとしては、ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオール、アクリルポリオール等が使用できるが、分子量が２００〜２０００であることが必要である。分子量が２００未満であると、硬化後の塗膜が十分な補強のための剛性を得られない虞れがあり、分子量が２０００を超えると樹脂粘度が高く塗布作業に支障をきたす虞れがある。
また、官能基数が２官能基未満であると、ウレタン基の形成反応により充分な網目構造を生成せず鋼板補強のために必要な材料としての剛性を顕現しえない。
【００１０】
充填材としては、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、タルク、クレー等の体質顔料、各種の着色顔料、無機・有機系の繊維系充填材、マイカ等のリン片状充填材、発泡・膨張・未膨張バルーン、ガラスバルーン、シリカバルーン等の中空状充填材を使用することができる。上記の中でも、マイカ等のリン片状充填材、ガラス繊維等の繊維系充填材は、塗膜に剛性を付与させるために特に有効である。
【００１１】
添加剤としては、分散剤、消泡剤、有機ガス発生により塗膜を発泡させる発泡剤、発泡助剤、反応触媒、塗装性向上のための高沸点溶剤、油面接着効果増大のためのパウダーゴム、ゼオライト、針状カルシウムメタシリケート、鋼板補強効果増大のためのアクリル樹脂等を使用することができる。
【００１２】
特に、塗布型鋼板補強材を被補強鋼板に塗布して後、塗膜の硬化過程において、塗布された鋼板に歪を発生させてしまうと、鋼板の外側に歪による変形が発生してしまうため、発泡剤、発泡助剤の添加により塗膜を発泡させることで歪応力を軽減させることは有効である。
【００１３】
一方のポリウレタン樹脂の硬化剤としては、芳香族系のイソシアネートが好適に使用できる。具体的には、ＭＤＩ、ＴＤＩ、ＸＤＩ、ＨＭＤＩ、Ｈ１２ＭＤＩが例示できる。
【００１４】
本発明になる塗布型補強材は、従来公知の塗料用分散機を使用して製造することができる。即ち、ディゾルバー、プラネタリーミキサー、オープンニーダー、真空ニーダー、ロールミル、ボールミル、グレンミル等の分散機である。
【００１５】
本発明になる補強材を必要な箇所へ塗布しようとすれば、塗装直前に主剤と硬化剤とを、ポリウレタン反応当量比で計量混合し、エアレスポンプ等の加圧機により補強材を圧送し、必要なサイズのチップ、スリットノズル、シーラーガン等による塗装機を使用して、従来公知の各種塗装機により、自動車のドアパネル、クォーターパネル、リアゲートパネル等、任意の所望箇所へ塗布される。
【００１６】
主剤と硬化剤との混合方法として、ますこの２つを予め当量比にて混合し、これを圧送し塗装機にて塗布する方法が考えられるが、この場合には塗布作業が連続して行われている場合には問題はないが、休憩時間や、その他何らかの理由でのラインストップがあった場合には、配管中で硬化反応が進行し、配管を塞栓させてしまう虞れがある。
その他、主剤と硬化剤とを別々の配管により圧送し、塗装機の直前に衝突型混合機などの従来公知の二液混合機を配置して、当量比にて混合された補強材を塗布する方法が例示できる。この場合には混合機から先の部分のみの洗浄を行うことで、配管や塗装機内の塞栓を予防できる。
【００１７】
また、配管及び塗布ノズルを３０〜７０℃に加温して塗装することにより、補強材の粘性・粘度を下げることができ、より均一かつ平滑な補強材の塗布面を形成し、安定した品質、補強効果を得ることができる。３０℃未満の加温であると粘性・粘度低下が十分ではなく、７０℃を超えて加温すると補強材が塗装前にゲル化する虞れがある。
【００１８】
本発明の塗布型補強材は、硬化後の塗膜のガラス転移点が３０℃〜１００℃であることが必要である。硬化後の塗膜のガラス転移点が３０℃未満であると塗膜はほとんどの常温下においてゴム状態となり、自身が柔らかい状態のため、補強に必要な剛性が顕現されない。一方、硬化後の塗膜のガラス転移点が１００℃を超えると、塗膜自身の剛性は極めて高いが、塗膜が硬化する過程での収縮が大きく、塗布された個所の鋼板に歪が発生し、外板の外観不良となってしまう虞れがある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の理解に供するため、以下に実施例を記載する。いうまでもなく、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００２０】
【実施例１】
主剤として、予め混合分散させた数平均分子量４００、２．７官能基のポリエステルポリオール樹脂１００質量部、炭酸カルシウム２００質量部、硬化剤としてＭＤＩ樹脂を使用し、エアレスポンプにより上記主剤及び硬化剤各々を加圧圧送し、ノズル直前に配置された混合器により主剤硬化剤を反応当量比にて混合し、配管及びノズルを約５０℃に加熱したスリットノズルにより、防錆油の付着している０．８ｍｍ厚の自動車用鋼板に塗布膜厚１．０ｍｍにて塗布し、常温での硬化反応により補強材１を得た。補強材１のガラス転移点を測定したところ、４５℃であった。
【００２１】
【実施例２】
主剤として、予め混合分散させた数平均分子量５５０、２．９官能基のポリエーテルポリオール樹脂１００質量部、炭酸カルシウム２００質量部、硬化剤としてＴＤＩ樹脂を使用し、エアレスポンプにより上記主剤及び硬化剤各々を加圧圧送し、ノズル直前に配置された混合器により主剤硬化剤を反応当量比にて混合し、配管及びノズルを約５０℃に加熱したチップノズルを装着したエアレスガンにより、防錆油の付着している０．８ｍｍ厚の自動車用鋼板に塗布膜厚１．０ｍｍにて塗布し、常温での硬化反応により補強材２を得た。補強材２のガラス転移点を測定したところ、６０℃であった。
【００２２】
【実施例３】
主剤として、予め混合分散させた数平均分子量７００、２．５官能基のアクリルポリオール樹脂１００質量部、炭酸カルシウム２００質量部、硬化剤としてＭＤＩ樹脂を使用し、エアレスポンプにより上記主剤及び硬化剤各々を加圧圧送し、ノズル直前に配置された混合器により主剤硬化剤を反応当量比にて混合し、配管及びノズルを約５０℃に加熱したチップノズルを装着したエアレスガンにより、防錆油の付着している０．８ｍｍ厚の自動車用鋼板に塗布膜厚１．０ｍｍにて塗布し、常温での硬化反応により補強材３を得た。補強材３のガラス転移点を測定したところ、８３℃であった。
【００２３】
【比較例１】
厚さ３ｍｍの従来型ゴム系シート状鋼板補強材を裁断し補強材４とし、この片面に粘着剤を塗布し、この粘着剤塗布面を、実施例に使用した油面鋼板に貼着した。
【００２４】
【比較例２】
主剤として、予め混合分散させた数平均分子量１８０、２．２官能基のポリエステルポリオール樹脂１００質量部、炭酸カルシウム２００質量部、硬化剤としてＭＤＩ樹脂を使用し、エアレスポンプにより上記主剤及び硬化剤各々を加圧圧送し、ノズル直前に配置された混合器により主剤硬化剤を反応当量比にて混合し、配管及びノズルを約５０℃に加熱したスリットノズルにより、防錆油の付着している０．８ｍｍ厚の自動車用鋼板に塗布膜厚１．０ｍｍにて塗布し、常温での硬化反応により補強材５を得た。補強材５のガラス転移点を測定したところ、２８℃であった。
【００２５】
【比較例３】
主剤として、予め混合分散させた数平均分子量２２００、３．７官能基のアクリルポリオール樹脂１００質量部、炭酸カルシウム２００質量部、硬化剤としてＭＤＩ樹脂を使用し、エアレスポンプにより上記主剤及び硬化剤各々を加圧圧送し、ノズル直前に配置された混合器により主剤硬化剤を反応当量比にて混合し、配管及びノズルを約５０℃に加熱したチップノズルを装着したエアレスガンにより、防錆油の付着している０．８ｍｍ厚の自動車用鋼板に塗布膜厚１．０ｍｍにて塗布し、常温での硬化反応により補強材６を得た。補強材６のガラス転移点を測定したところ、１２０℃であった。
【００２６】
【試験方法】
（１）補強材が塗布硬化後の鋼板の外観を観察し、歪み等の異常が無いかどうかを調べた。
（２）各試験片を、１ｍ２あたりの質量を測定の上、補強性を測定した。補強性は引張試験機にて測定を行った。各試験片を、スパンが１００ｍｍの３点曲げタイプの変形測定ジグに載置し、圧縮速度５ｍｍ／分で試験片を圧縮し、試験片が１ｍｍ変形した時の荷重を測定し、これに重力加速度を乗じて補強性とする。
【００２７】
【結果】
（１）外観
補強材１〜補強材５は鋼板外観に歪等の異常は見られなかった。補強材６には鋼板に歪が発生しているのが観察された。
（２）補強性（単位はＮである）
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【００２８】
【発明の効果】
本発明の補強材は塗布型であるため、従来成形物の補強材を貼着作業するために必要な条件は大幅に緩和され、塗布ノズルを工夫することにより従来は補強材貼着が困難若しくは不可能であった箇所にも、補強材を塗布できるようになるため、鋼板補強の適用箇所が大幅に増える。また、塗布作業となるため、塗布機を自動塗装機やロボット塗装機とすることにより作業の自動化が可能となる。
また、本発明になる補強材は塗布後１〜２時間で常温硬化するため、プレス工程にて塗布し、化成処理工程に移行する時には塗膜が硬化しているため、化成処理液を汚染する虞れがなく、補強材に軽量中空充填材等を配合できるため、必要に応じて補強材の低比重軽量化を図ることが自在に可能である。
また、本発明になる補強材の付着力は極めて強力であるため、化成処理前の表面に防錆油が存在する自動車用鋼板にも、容易に付着して補強材を形成することができる。また常温での硬化反応により１〜２時間の経過時間で必要充分な硬化による形状保持ができるため、プレス工程にて補強材塗布後に、後工程である湯洗・脱脂工程における激しい水流、化成処理工程を経ても補強材が形状変化、脱落、ズレ、剥がれ等を起こす虞れはないものである。
【手続補正書】
【提出日】平成15年3月24日(2003.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
しかしながら、上記発明になる塗布型補強材は、加熱硬化型樹脂を使用しているため、自動車のプレス工程において塗布されてから、化成処理工程に至る過程においては未だ加熱を受けておらず、未硬化状態である。このため、補強材が塗布された自動車ボディが化成処理液に浸漬されると、未硬化の補強材から無機軽量充填材や体質顔料などが溶け出し、化成処理液を汚染するという問題を起こす可能性があった。
そこで常温硬化するため加熱が不要である塗布型鋼板補強材の開発を目的とする。