DNTコーティング技報 No.23
解説­1
中国市場向け切削プライマーの開発（GB対応）

中国市場向け切削プライマーの開発（GB対応）Development of Cutting Primer for the Chinese Market (Responding for GB Regulation)量になりやすいなどの課題がある。高VOC量の対策ときる。ただし、分子量の低下により塗膜性能が低下す反応性モノマーの導入により付着力は増大したも

特に切削加工面の金属光沢を利用しクリア塗装でして、エポキシ変性アクリル樹脂の分子量を低く抑える点はエポキシ変性アクリル樹脂と同様なため、②ののの、付着性試験において碁盤目カット部分に線はく仕上げた切削光輝ホイールと呼ばれるものは多彩なる手法があるが、分子量の低下に伴い、塗膜性能の利点を活かして塗膜形成時に樹脂間で架橋構造を離が確認され、防錆性を評価するCASS試験において表現が可能で人気がある。

低下が確認されており、GB規格への適合と塗膜性能形成可能な反応性モノマーを導入することにより塗さび幅がエポキシ変性アクリル樹脂を用いた従来品の両立においてエポキシ変性アクリル樹脂は不適で膜性能の向上を図り、GB規格への適合と塗膜性能のに比べて劣る結果となった。そこで、樹脂以外のアプ用されるプライマーである。切削光輝ホイールはアル山賀皇記

Koki YAMAGA

技術開発部門
研究部 研究第一グループ
樹脂合成チーム
Technical Development Div.
Research Dept.
Research Group 2,
Resin Synthesis Team

近年、世界的にPM2.5などの浮遊粒子状物質および光化学オキシダントによる大気汚染が問題視されており、中国では国家強制標準(GB規格)と呼ばれる厳しい環境規格が設けられている。塗料に含まれる有機溶剤や塗料の希釈に用いられるシンナーは、これらの大気汚染の原因物質の一つであり、GB規格では塗装時のVOC（Volatile Organic Compounds ： 揮発性有機化合物）の含有率が規制されている。
そのため、中国で塗装する塗料は従来に比べて大幅なVOCの削減が求められている。
このような背景の下、筆者らはGB規格に適合した施工時のVOC量は670g/L以下でなければならない。
施工時のVOC量には、塗料製品に含まれる有機溶発品)。シランカップリング剤のアルコキシシリル基はて専 用シンナーを用いて施 工 時の適 正 粘 度（スプ後、露出したアルミ素材の腐食を防止するために透明

従来品

来品と比較し、低分子量のアクリル樹脂では付着力が加水分解することでシラノール基を生成し、基材表面

レー塗装時の粘度）である16秒（FC#4 20℃）に希釈著しく低下した(検討品①)が、反応性モノマーの導入にシラノール基が配向する。
また、シランカップリングした場合、従来品のVOC量は730g/Lであるのに対し、により付着力の増大が確認された(検討品②)。 これ剤に含まれる反応性官能基がアクリル樹脂に含まれ開発品のVOC量は615g/Lである。開発品のVOC量は樹脂間で架橋構造が形成され、緻密で強靭な塗膜る官能基と化学結合を形成することで、アクリル樹脂

はGB規格値の670g/L以下でありGB規格に適合すが形成されたことによるものと推測される(図２)。と基材表面がシランカップリング剤を介して結合し、ることが確認された。

表2 アクリル樹脂を用いた切削プライマーの評価結果付着性および防錆性が向上したと推測される(図３)。

ーを塗装することにより、切削加工面の金属光沢模様が現れる構成となっている（図1）。上記の使用方法よれている自動車向けアルミホイール用切削プライマー
は主にスプレーにて塗装されており、施工時の適正粘度条件（17秒以下/FC#4 20℃）のVOC量は700g/L以上であるため、GB規格に不適合となっている。

自動車向けアルミホイール用切削プライマーを開発した。本報では、塗料開発におけるポイントを解説する。

２． GB規格３．自動車向けアルミホイール用切削プライマー
自動車におけるホイールとはエンジンの動力をタイヤに伝える機能性パーツであるとともに、外装デザイン

2020年12月1日に施行されたGB規格は、塗料、イにおいてキャラクターイメージに大きく影響するデザイ

ンク、接着剤、洗浄剤などの製品に含有されるVOCなン性パーツでもある。一般的な鉄製ホイールは樹脂製

どの有害物質について、当該製品が使用される際に含ホイールカバーが装着されるが、アルミホイールは機まれる有害物質の量を制限する規格である。
中国では能性パーツとして軽量であることが特徴であり、
アルミ

樹脂系

エポキシ変性アクリル樹脂

重量平均分子量(Mw)170,000

80,000G B規 格 適 合 性不適合

不適合

り、自動車向けアルミホイール用切削プライマーには付着性試験

従来品

トップクリヤー

樹脂系

切削プライマー
切削部分

はく離なし

はく離

カラーベース
プライマー

アルミ合金

図1

エポキシ変性アクリル樹脂

検討品②

表3

開発品

希釈シンナー

専用シンナー

専用シンナー

希釈率（％）

12060

開発品

アクリル樹脂

塗装仕様
従来品

項目

防錆性試験
（CASS試験）

変性したエポキシ変性アクリル樹脂が一般的に使用両立において、エポキシ変性アクリル樹脂は不適であされている。優れた付着性、防錆性を有するエポキシるため、樹脂からエポキシ樹脂部分を排除し、アクリル変性アクリル樹脂であるが、①エポキシ樹脂骨格由来樹脂のみとした。
アクリル樹脂は、①分子量調整が容の芳香環同士のπ―π相互作用により、スタッキング易であること、②アクリル樹脂を構成する原料モノマ構造を形成しやすく、種々の有機溶剤に溶解しにくいーの選択肢が豊富であり、モノマー種に応じて様々なこと、②エポキシ樹脂をアクリル樹脂で変性する際、架性能が発現するため、幅広い樹脂設計が可能なこと

橋構造を形成するため高分子量化することから粘度が利点としてあげられる。①の利点により、分子量を低が高くなり、塗料設計として粘度を低くするために有く抑えることで有機溶剤やシンナーの使用量を低 減機溶剤を多く配合する必要があり、結果として高VOCすることが可能となり、GB規格に適合させることがで

揮発油20℃×24h浸漬

割れ、膨れ、剥がれなし

割れ、膨れ、剥がれなし

0.5mm

0.5mm

TAC(糸さび試験） 8サイクル2mm

1.5m

CASS＋TAC試験 8サイクル3mm2mm

耐塩水噴霧試験 5%NaCl 35℃ ４８０ｈ1mm1mm

屋外暴露試験

12か月

光沢保持率90%,色差⊿E≦1 光沢保持率90%,色差⊿E≦1

試験板：アルミニウムTP（5052P未処理板）
塗装工程：切削プライマー塗装 → 室温×10分 → トップコートクリヤー塗装→ 室温×10分 → 乾燥140℃×20分
膜厚：25-30μm

CASS+TAC試験

開発品
従来品

×○

○

塗装粘度/FC#4 20℃

1616

シランカップリング剤

×××○

塗装時ＶＯＣ(g/L)

730

615

GB規格適合性

不適合

適合

適合

適合

サイクル

塗装時ＮＶ（％）

2235

図4 アルミホイール実部材でのCASS+TAC試験結果

6.2 塗膜性能
はく離

線はく離

はく離なし

アルミ合 金従来切削プライマーおよび開発切削プライマーの
図3 シランカップリング剤作用モデル
このようにアクリル樹脂の分子量制御および反応性
さび幅 0.3mm

さび幅 4.0mm

さび幅 1.8mm

性が求められることから、塗料の主成分である樹脂に先に述べたように、GB規格への適合と塗膜性能を耐揮発油性×

さび幅 0.5mm

モノマーの導入により、塗装時は低分子量で低粘度であるが、成膜時に高分子量となり塗膜性能を発揮

はビスフェノールA型エポキシ樹脂をアクリル樹脂で100/100

反応性モノマーCASS試験

５．開発切削プライマーの特長

100/100

30,0003.5mm

４． 従来切削プライマーの特長

2mm碁盤目 セロテープはく離

30,000

はく離なし

さび幅

H

付着性240h

開発品

30,000

付着性試験

0.3mm

H170,000

アルミ合 金

さび幅

切削プライマーにはアルミ合金への付着性と防錆検討品①

従来品

三菱HI-UNI 傷付き破れ

重量平均分子量(Mw)

切削光輝剤に加え、塗装作業時に粘度調整のために添加する希釈溶剤（シンナー）も含まれている。現在市場で使用さ従来切削プライマーおよび開発切削プライマーのを示す(表２)。エポキシ変性アクリル樹脂を用いた従に分類され、自動車部品の種類により細かく規制値が設けられている。
自動車向けホイール用塗料の場合、ローチとしてシランカップリング剤を配合することによ表面を切削加工し、素材のアルミを露出させる。
その検討品（低分子量）

試験方法
鉛筆硬度

CASS

塗装仕様を示す（表3）。従来品および開発品についれないため、塗料メーカーは対応製品の開発が求めら「GB24409-2020：車両塗料用の有害物質の制限量」

GB規格適合性

り、付着性および防錆性のさらなる改善を行った(開GB規格に適合しない塗料製品の販売、輸入が認められている。GB規格のなかでも自動車関連向け塗料は

6.1

表4 塗膜性能試験

アクリル樹脂を用いた切削プライマーの評価結果

な切削プライマーを塗装し、最後にトップコートクリヤ
Teppei HAYAKAWA両立が可能となる。

６． 塗料化評価結果

表1 エポキシ変性アクリル樹脂を用いた切削プライマーの評価結果

アルミ合金への付着性と防錆性が求められている。

１． はじめにあると考えられる(表１)。

ミ合金上に粉体プライマーとカラーベースを塗装後、

早川 哲平

18

DNTコーティング技報 No.23
解説­1
中国市場向け切削プライマーの開発（GB対応）

ホイールそのものに塗装や加工を施して使用される。

開発した切削プライマーは切削光輝ホイールに使
塗料事業部門車輛産機・プラスチック塗料事業部
自動車プラスチックテクニカルサポートグループ
Coating Business Div.
Rolling Stock, Machinery & Plastic Coating Dept.
Automotive & Plastic Coating
Technical Support Group17

DNTコーティング技報 No.23
解説­1
中国市場向け切削プライマーの開発（GB対応）

錆幅（片側mm）

16

DNTコーティング技報 No.23
解説­1
中国市場向け切削プライマーの開発（GB対応）するような樹脂を設計し、さらにシランカップリング剤の添加による塗膜性能の底上げにより、GB規格への適合と塗膜性能を両立している。

塗膜性能試験結果を示す（表4）。
従来品と比較して開発品は同等以上の結果を示し、高い付着性、防錆性を有することが確認された。
さらに実際のアルミホイールでのCASS+TAC試験結果を示す（図4）。CASS+TAC試験はCASS試験（試験時 間：2 4 0 h 、試 験 槽 内 温 度：5 0 ℃ 、試 験 液(pH=3.0)：食塩水+塩化銅(Ⅱ)+酢酸）1サイクル後にTAC試験（塩水噴霧試験：24h+湿度試験：120h+室温乾燥：24h）を8サイクル行う厳しい防錆性試験である。
CASS+TAC試験に合格したことで開発品は厳しい環境にさらされる自動車向けアルミホイール用切図2

成膜過程モデル７．
まとめ削プライマーとして、十分な性能を有することが確認

反応性モノマーを導入したアクリル樹脂とシランカップリング剤の添加により、塗装時のVOC量の低減と付着性および防錆性の両立を実現した。
これによりGB規格に適合した自動車向けアルミホイール用切削プライマーを開発した。
また、開 発 品は従 来 品に比べて有 機 溶 剤やシンナーの必要量が少ないハイソリッドタイプと考えることも可能であり、厚膜塗装による省工程化などの応用展開も期待できる。今後も地球環境に配慮した開発に取り組む所存である。

1920

DNTコーティング技報 No.23
解説­1
中国市場向け切削プライマーの開発（GB対応）

DNTコーティング技報 No.23
解説­1
中国市場向け切削プライマーの開発（GB対応）

21

DNTコーティング技報 No.23
解説­1
中国市場向け切削プライマーの開発（GB対応）

中国市場向け切削プライマーの開発（GB対応）Development of Cutting Primer for the Chinese Market (Responding for GB Regulation)量になりやすいなどの課題がある。高VOC量の対策ときる。ただし、分子量の低下により塗膜性能が低下す

反応性モノマーの導入により付着力は増大したも特に切削加工面の金属光沢を利用しクリア塗装でして、エポキシ変性アクリル樹脂の分子量を低く抑える点はエポキシ変性アクリル樹脂と同様なため、②ののの、付着性試験において碁盤目カット部分に線はく仕上げた切削光輝ホイールと呼ばれるものは多彩なる手法があるが、分子量の低下に伴い、塗膜性能の利点を活かして塗膜形成時に樹脂間で架橋構造を離が確認され、防錆性を評価するCASS試験において表現が可能で人気がある。

低下が確認されており、GB規格への適合と塗膜性能形成可能な反応性モノマーを導入することにより塗さび幅がエポキシ変性アクリル樹脂を用いた従来品の両立においてエポキシ変性アクリル樹脂は不適で膜性能の向上を図り、GB規格への適合と塗膜性能のに比べて劣る結果となった。そこで、樹脂以外のアプ用されるプライマーである。切削光輝ホイールはアル山賀皇記

Koki YAMAGA

技術開発部門
研究部 研究第一グループ
樹脂合成チーム
Technical Development Div.
Research Dept.
Research Group 2,
Resin Synthesis Team

近年、世界的にPM2.5などの浮遊粒子状物質および光化学オキシダントによる大気汚染が問題視されており、中国では国家強制標準(GB規格)と呼ばれる厳しい環境規格が設けられている。塗料に含まれる有機溶剤や塗料の希釈に用いられるシンナーは、これらの大気汚染の原因物質の一つであり、GB規格では塗装時のVOC（Volatile Organic Compounds ： 揮発性有機化合物）の含有率が規制されている。
そのため、中国で塗装する塗料は従来に比べて大幅なVOCの削減が求められている。
このような背景の下、筆者らはGB規格に適合した施工時のVOC量は670g/L以下でなければならない。
施工時のVOC量には、塗料製品に含まれる有機溶発品)。シランカップリング剤のアルコキシシリル基はて専 用シンナーを用いて施 工 時の適 正 粘 度（スプ後、露出したアルミ素材の腐食を防止するために透明従来品来品と比較し、低分子量のアクリル樹脂では付着力が加水分解することでシラノール基を生成し、基材表面レー塗装時の粘度）である16秒（FC#4 20℃）に希釈著しく低下した(検討品①)が、反応性モノマーの導入にシラノール基が配向する。
また、シランカップリングした場合、従来品のVOC量は730g/Lであるのに対し、により付着力の増大が確認された(検討品②)。 これ剤に含まれる反応性官能基がアクリル樹脂に含まれ開発品のVOC量は615g/Lである。開発品のVOC量は樹脂間で架橋構造が形成され、緻密で強靭な塗膜る官能基と化学結合を形成することで、アクリル樹脂はGB規格値の670g/L以下でありGB規格に適合すが形成されたことによるものと推測される(図２)。と基材表面がシランカップリング剤を介して結合し、ることが確認された。

表2 アクリル樹脂を用いた切削プライマーの評価結果

付着性および防錆性が向上したと推測される(図３)。

ーを塗装することにより、切削加工面の金属光沢模様が現れる構成となっている（図1）。上記の使用方法よれている自動車向けアルミホイール用切削プライマー
は主にスプレーにて塗装されており、施工時の適正粘度条件（17秒以下/FC#4 20℃）のVOC量は700g/L以上であるため、GB規格に不適合となっている。

自動車向けアルミホイール用切削プライマーを開発した。本報では、塗料開発におけるポイントを解説する。

２． GB規格３．自動車向けアルミホイール用切削プライマー
自動車におけるホイールとはエンジンの動力をタイヤに伝える機能性パーツであるとともに、外装デザイン2020年12月1日に施行されたGB規格は、塗料、イにおいてキャラクターイメージに大きく影響するデザイ

ンク、接着剤、洗浄剤などの製品に含有されるVOCなン性パーツでもある。一般的な鉄製ホイールは樹脂製どの有害物質について、当該製品が使用される際に含ホイールカバーが装着されるが、アルミホイールは機まれる有害物質の量を制限する規格である。
中国では能性パーツとして軽量であることが特徴であり、
アルミ

樹脂系

エポキシ変性アクリル樹脂

重量平均分子量(Mw)170,000

80,000G B規 格 適 合 性不適合不適合

り、自動車向けアルミホイール用切削プライマーには付着性試験

従来品

トップクリヤー

樹脂系

切削プライマー
切削部分

はく離なし

はく離

カラーベース
プライマー

アルミ合金

図1

エポキシ変性アクリル樹脂

検討品②

表3

開発品

希釈シンナー

専用シンナー

専用シンナー

希釈率（％）

12060

開発品

アクリル樹脂

塗装仕様
従来品

項目

防錆性試験
（CASS試験）

変性したエポキシ変性アクリル樹脂が一般的に使用両立において、エポキシ変性アクリル樹脂は不適であされている。優れた付着性、防錆性を有するエポキシるため、樹脂からエポキシ樹脂部分を排除し、アクリル

変性アクリル樹脂であるが、①エポキシ樹脂骨格由来樹脂のみとした。
アクリル樹脂は、①分子量調整が容の芳香環同士のπ―π相互作用により、スタッキング易であること、②アクリル樹脂を構成する原料モノマ構造を形成しやすく、種々の有機溶剤に溶解しにくいーの選択肢が豊富であり、モノマー種に応じて様々なこと、②エポキシ樹脂をアクリル樹脂で変性する際、架性能が発現するため、幅広い樹脂設計が可能なこと

橋構造を形成するため高分子量化することから粘度が利点としてあげられる。①の利点により、分子量を低が高くなり、塗料設計として粘度を低くするために有く抑えることで有機溶剤やシンナーの使用量を低 減機溶剤を多く配合する必要があり、結果として高VOCすることが可能となり、GB規格に適合させることがで

揮発油20℃×24h浸漬

割れ、膨れ、剥がれなし

割れ、膨れ、剥がれなし0.5mm

0.5mm

TAC(糸さび試験） 8サイクル

2mm

1.5m

CASS＋TAC試験 8サイクル

3mm2mm

耐塩水噴霧試験 5%NaCl 35℃ ４８０ｈ1mm1mm

屋外暴露試験

12か月

光沢保持率90%,色差⊿E≦1 光沢保持率90%,色差⊿E≦1

試験板：アルミニウムTP（5052P未処理板）
塗装工程：切削プライマー塗装 → 室温×10分 → トップコートクリヤー塗装→ 室温×10分 → 乾燥140℃×20分
膜厚：25-30μm

CASS+TAC試験

開発品
従来品

×○

○

塗装粘度/FC#4 20℃

1616

シランカップリング剤

×××○

塗装時ＶＯＣ(g/L)

730

615

GB規格適合性

不適合

適合

適合

適合

サイクル

塗装時ＮＶ（％）

2235

図4 アルミホイール実部材でのCASS+TAC試験結果

6.2 塗膜性能
はく離線はく離はく離なし

アルミ合 金従来切削プライマーおよび開発切削プライマーの
図3 シランカップリング剤作用モデル
このようにアクリル樹脂の分子量制御および反応性
さび幅 0.3mm

さび幅 4.0mm

さび幅 1.8mm

性が求められることから、塗料の主成分である樹脂に先に述べたように、GB規格への適合と塗膜性能を耐揮発油性×

さび幅 0.5mm

モノマーの導入により、塗装時は低分子量で低粘度であるが、成膜時に高分子量となり塗膜性能を発揮

はビスフェノールA型エポキシ樹脂をアクリル樹脂で100/100

反応性モノマーCASS試験

５．開発切削プライマーの特長

100/100

30,0003.5mm

４． 従来切削プライマーの特長

2mm碁盤目 セロテープはく離

30,000

はく離なし

さび幅H

付着性240h

開発品

30,000

付着性試験

0.3mm

H170,000

アルミ合 金

さび幅

切削プライマーにはアルミ合金への付着性と防錆検討品①従来品

三菱HI-UNI 傷付き破れ

重量平均分子量(Mw)

切削光輝剤に加え、塗装作業時に粘度調整のために添加する希釈溶剤（シンナー）も含まれている。現在市場で使用さ従来切削プライマーおよび開発切削プライマーのを示す(表２)。エポキシ変性アクリル樹脂を用いた従に分類され、自動車部品の種類により細かく規制値が設けられている。
自動車向けホイール用塗料の場合、ローチとしてシランカップリング剤を配合することによ表面を切削加工し、素材のアルミを露出させる。
その検討品（低分子量）

試験方法
鉛筆硬度

CASS

塗装仕様を示す（表3）。従来品および開発品についれないため、塗料メーカーは対応製品の開発が求めら「GB24409-2020：車両塗料用の有害物質の制限量」

GB規格適合性り、付着性および防錆性のさらなる改善を行った(開GB規格に適合しない塗料製品の販売、輸入が認められている。GB規格のなかでも自動車関連向け塗料は

6.1

表4 塗膜性能試験

アクリル樹脂を用いた切削プライマーの評価結果な切削プライマーを塗装し、最後にトップコートクリヤ
Teppei HAYAKAWA両立が可能となる。

６． 塗料化評価結果

表1 エポキシ変性アクリル樹脂を用いた切削プライマーの評価結果

アルミ合金への付着性と防錆性が求められている。

１． はじめにあると考えられる(表１)。

ミ合金上に粉体プライマーとカラーベースを塗装後、

早川 哲平

18

DNTコーティング技報 No.23
解説­1
中国市場向け切削プライマーの開発（GB対応）

ホイールそのものに塗装や加工を施して使用される。

開発した切削プライマーは切削光輝ホイールに使
塗料事業部門車輛産機・プラスチック塗料事業部
自動車プラスチックテクニカルサポートグループ
Coating Business Div.
Rolling Stock, Machinery & Plastic Coating Dept.
Automotive & Plastic Coating
Technical Support Group17

DNTコーティング技報 No.23
解説­1
中国市場向け切削プライマーの開発（GB対応）

錆幅（片側mm）

16

DNTコーティング技報 No.23
解説­1
中国市場向け切削プライマーの開発（GB対応）

するような樹脂を設計し、さらにシランカップリング剤の添加による塗膜性能の底上げにより、GB規格への適合と塗膜性能を両立している。

塗膜性能試験結果を示す（表4）。
従来品と比較して開発品は同等以上の結果を示し、高い付着性、防錆性を有することが確認された。
さらに実際のアルミホイールでのCASS+TAC試験結果を示す（図4）。CASS+TAC試験はCASS試験（試験時 間：2 4 0 h 、試 験 槽 内 温 度：5 0 ℃ 、試 験 液(pH=3.0)：食塩水+塩化銅(Ⅱ)+酢酸）1サイクル後にTAC試験（塩水噴霧試験：24h+湿度試験：120h+室温乾燥：24h）を8サイクル行う厳しい防錆性試験である。
CASS+TAC試験に合格したことで開発品は厳しい環境にさらされる自動車向けアルミホイール用切図2

成膜過程モデル

７．
まとめ

削プライマーとして、十分な性能を有することが確認

反応性モノマーを導入したアクリル樹脂とシランカップリング剤の添加により、塗装時のVOC量の低減と付着性および防錆性の両立を実現した。
これによりGB規格に適合した自動車向けアルミホイール用切削プライマーを開発した。
また、開 発 品は従 来 品に比べて有 機 溶 剤やシンナーの必要量が少ないハイソリッドタイプと考えることも可能であり、厚膜塗装による省工程化などの応用展開も期待できる。今後も地球環境に配慮した開発に取り組む所存である。

1920

DNTコーティング技報 No.23
解説­1
中国市場向け切削プライマーの開発（GB対応）

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中国市場向け切削プライマーの開発（GB対応）

21