(57)【要約】【課題】  耐チッピング塗料・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することで下地の着色をそのまま生かすことができ、常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られること。【解決手段】  耐チッピング塗料は、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する。Ｂの平均官能基数を２．５以上、側鎖のメチレン鎖の数を５以上とすれば、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、透明で約５００μｍの厚膜まで塗布でき、常温乾燥できて省エネルギーにも貢献する耐チッピング塗膜が得られる。【選択図】        なし【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５〜２５重量部、前記増粘剤を０．５〜５重量部の範囲内で混合してなる耐チッピング塗料であって、
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、側鎖のメチレン鎖の数が５以上であることを特徴とする耐チッピング塗料。
【請求項２】
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塗料。
【請求項３】
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または請求項２に記載の耐チッピング塗料。
【請求項４】
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３のいずれか１つに記載の耐チッピング塗料。
【請求項５】
前記請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の耐チッピング塗料を、乾燥膜厚５０μｍ以上の厚さに塗布して常温乾燥してなることを特徴とする耐チッピング塗膜。
【請求項６】
前記乾燥膜厚は約５０μｍから約５００μｍの範囲内であることを特徴とする請求項５に記載の耐チッピング塗膜。
【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、しかも環境にやさしい耐チッピング塗料及び耐チッピング塗膜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、１２０℃以上の焼き付けが必要であった。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。
【特許文献１】特開平８−１３１９３９号公報
【０００３】
そこで、上記特許文献１に記載の発明においては、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。
【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と、その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、しかも常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塗料及び耐チッピング塗膜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塗料は、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５〜２５重量部、前記増粘剤を０．５〜５重量部の範囲内で混合してなる耐チッピング塗料であって、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、側鎖のメチレン鎖の数が５以上であるものである。
【０００７】
請求項２の発明にかかる耐チッピング塗料は、請求項１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。
【０００８】
請求項３の発明にかかる耐チッピング塗料は、請求項１または請求項２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。
【０００９】
請求項４の発明にかかる耐チッピング塗料は、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。
【００１０】
請求項５の発明にかかる耐チッピング塗膜は、前記請求項１乃至請求項４のいずれか１つに記載の耐チッピング塗料を、乾燥膜厚５０μｍ以上の厚さに塗布して常温乾燥してなるものである。
【００１１】
請求項６の発明にかかる耐チッピング塗膜は、請求項５の構成において、前記乾燥膜厚は約５０μｍから約５００μｍの範囲内であるものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明にかか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５〜２５重量部、増粘剤を０．５〜５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、常温で乾燥して塗膜となるので、従来のような大型乾燥炉を使用することなく、省エネルギーにも貢献する。
【００１３】
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、側鎖のメチレン鎖の数が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、メチレン鎖の数が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。
【００１４】
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、しかも常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塗料となる。
【００１５】
請求項２の発明にかかる耐チッピング塗料は、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。
【００１６】
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、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塗料となる。
【００１７】
請求項３の発明にかかる耐チッピング塗料は、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。
【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、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塗料となる。
【００１９】
請求項４の発明にかかる耐チッピング塗料は、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。
【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、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塗料となる。
【００２１】
請求項５の発明にかかる耐チッピング塗膜は、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塗料を、乾燥膜厚５０μｍ以上の厚さに塗布して常温乾燥してなるものであるから、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。しかも、請求項１乃至請求項４に記載の耐チッピング塗料は、常温で乾燥できるので、従来の溶剤系の塗料のような乾燥炉を必要とせず、省エネルギーにも貢献する。
【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して常温乾燥することによって、下地の着色をそのまま生かすことができ、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塗膜となる。
【００２３】
請求項６の発明にかかる耐チッピング塗膜は、乾燥膜厚を約５０μｍから約５００μｍの範囲内としたものであるが、上限を約５００μｍとしたのは、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塗料のタレ限界膜厚が約５００μｍであるためである。このように、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。
【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、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が得られる耐チッピング塗膜となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態の耐チッピング塗料は、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。
【００２６】
【化１】
2005048116.tif 000002
【００２７】
【化２】
2005048116.tif 000003
【００２８】
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、側鎖を構成するメチレン鎖Ｒ1 の数ｎ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、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３に示す。
【実施例１】
【００２９】
本実施の形態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、メチレン鎖Ｒ1 の数ｎ＝５としたものを作製した。
【００３０】
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、室温で７日間放置後、塗装外観・上塗付着・耐チッピング性・タレ限界・耐水白化性の各項目について試験した。
【実施例２】
【００３１】
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、メチレン鎖Ｒ1 の数ｎ＝５としたものを作製した。性能試験の方法は、実施例１と同様である。
【実施例３】
【００３２】
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、メチレン鎖Ｒ1 の数ｎ＝５としたものを作製した。性能試験の方法は、実施例１と同様である。
【００３３】
これらの実施例１〜実施例３に加えて、比較例１と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に減らしたものを作製し、比較例２と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、メチレン鎖Ｒ1 の数ｎ＝１としたものを作製した。
【００３４】
実施例１〜実施例３，比較例１，比較例２の構成と性能試験の結果をまとめて表１に示す。
【００３５】
【表１】
2005048116.tif 000004
【００３６】
表１に示されるように、塗装外観は透明な塗膜で気泡なしの場合が○、透明でない場合が×であるが、５種類の例全てが○で問題はなかった。
【００３７】
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のみに剥離が認められ、上塗付着性に問題があることが分かった。
【００３８】
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も比較例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。
【００３９】
タレ限界は、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、５種類の例全てが５００μｍと大きな値を示した。
【００４０】
耐水白化性は、４０℃の純水に１６８時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のみが×で耐水白化性に問題があることが分かった。
【００４１】
比較例１が上塗付着性と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、上塗付着性が弱くなり、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。また、比較例２が耐水白化性に劣るのは、メチレン鎖Ｒ1 の数がｎ＝１と少ないためと考えられる。
【００４２】
これに対して、実施例１〜実施例３の耐チッピング塗料は、いずれの性能試験項目においても良好な結果を示し、耐チッピング塗料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の側鎖のメチレン鎖Ｒ1 の数ｎは５以上必要であることが判明した。
【００４３】
このように、本実施の形態の耐チッピング塗料は、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、しかも常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。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。
【００４４】
本実施の形態においては、水分散樹脂Ａの１００重量部に対して、水分散可能イソシアネートＢを１０重量部、増粘剤Ｃを１重量部混合した場合について説明したが、水分散可能イソシアネートＢが５〜２５重量部、増粘剤Ｃが０．５〜５重量部の範囲内であれば、同等の性能を得ることができる。
【００４５】
また、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。
【００４６】
本発明を実施するに際しては、耐チッピング塗料及び耐チッピング塗膜のその他の部分の構成、形状、数量、材質、大きさ、接続関係等についても、本実施の形態及び各実施例に限定されるものではない。