DNTコーティング技報 No.13
技術解説­4
耐チッピング性に優れた樹脂クロムめっき用塗装システムの開発

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耐チッピング性に優れた樹脂クロムめっき用塗装システムの開発

塗料事業部門車輌産機・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
Paint Operating Division,
Rollingstock,Machinery・Plastic Coating Department
Plastic Technical Support Group

Development of Anti-Chipping Coating System
for Chrome-Plated Resin Products

技術開発部門 開発部
技術開発第二グループ

Technical Development Division,
Technology Development Department
Technical Development Group2

齋藤聡

Satoshi SAITOU

要小林稔幸

Toshiyuki KOBAYASHI

旨

１． はじめに乗用車のラジエーターグリル等に見られる、樹脂素ABS樹脂を代表とするプラスチック素材へ金属調意

材に金属調外観を付与するクロムめっき加工では、
そ匠を付与するためのクロムめっきを施した部品は、金属の金属調表面にカラークリヤーを塗装することで意匠部品に比べ軽量で、装飾性やデザイン性に優れている。

化を行っている。従来のめっき用塗料では硬度が得らまた、素材表面を金属被覆することでプラスチック素材れても塗膜が脆く、小石等の衝突による傷（チッピングより耐久性の向上した部品が得られるため、自動車で傷）からの耐候劣化によるめっき素地腐食によるはく離は主にフロントグリルやエンブレム等の装飾部品に採が報告されている。

用されている。

本報では耐チッピング性および耐候性の向上、カラークリヤー仕様や着色の意匠性を持つ塗装システムのクロムめっき上には、金属調の意匠性を高めるためにカラークリヤー塗装が多く行われている。

開発を目指した。
従来の１コート仕様から付着性・耐候性・耐チッピング性に対する機能の重点付与を行うため、２コート仕様を選択した。
さらに各層に弾性成分を導入することにより、塗膜に衝撃吸収性を持たせ、耐チッピング性を向上させることができた。

フロントグリル

図1 クロムめっき部品例
クロムめっき表面はプラスチック素材よりも硬質であるため、塗膜の付着性の確保が難しいが、プラスチック42

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技術解説­4
耐チッピング性に優れた樹脂クロムめっき用塗装システムの開発用塗料に多く用いられるイソシアネート硬化系の塗料

2.2

より、シロキサン結合を利用したアクリル­シリコン硬化

プラニットSi-CZ-1でも①チッピングによる塗膜はく離系塗料の方が付着性に優れている。

SiOH

O

O

H

H

O

Cr

R

SiH
H

②寒冷地での融雪剤によるクロムめっきの塩害腐食や塗料

RCrCr

H

クロムめっき塗料

Cr

耐候劣化による塗膜はく離③高圧洗浄機による素地への水分侵入による塗膜のはく離等が問題となっていた。
これらの問題を解消するために、
プラニットSi-CZ-1
より高品質で長期の品質維持が可能な、第三世代としての塗装システムの開発を行った。
開発目的として以下の目標を定めた。

O H
CrCr

クロムめっき図2 クロムめっき上の付着メカニズム（シリコン系塗料）①車輌バンパーレベルの耐チッピング性を有すること。
②耐候性を向上させること。
③カラークリヤーや着色可能な意匠性があること。
④現行塗料同等の乾燥条件で成膜可能であること。
2.3

開発コンセプト

従来の１コート仕様から２コート仕様にすることで、２． 開発の経緯
2.1

開発の目標

アンダーコートでは、主にクロムめっきやトップコートとの付着性と耐チッピング性能の向上を、トップコートに

現行塗料の特長

は耐候性や耐チッピング性および自己回復機能を持

当社のめっき用塗料であるプラニットSi-CZには、シロキサン結合を利用したアクリル­シリコン硬化系を使用している。
アクリル­シリコン硬化系の塗膜は高い塗たせ、さらにそれぞれの層に弾性を有する樹脂成分を導入することで、チッピング傷によるはく離を抑制する塗膜を設計した。

膜硬度を得られるが、脆いために耐チッピング性に問題があった。
これを改善すべく、柔軟なウレタン鎖を導入し、耐チ〈現行〉
１コート仕様ッピング性を向上させた製品がプラニットSi-CZ-1である。

トップコート
現行１コート仕様

表1

現行塗料の状況クロムめっき層

第一世代

第二世代

塗料名

プラニット Si-CZ

プラニット Si-CZ-1

塗装仕様

1コート

1コート

硬化反応

アクリル­シリコン・アクリル­シリコン
・アクリル­ウレタン

塗膜硬度
（鉛筆法）

F

B〜HB

耐チッピング性

傷面積 ： 4.3％

傷面積 ： 1.3%

〈開発品〉
2コート仕様図3

アンダーコート

クロムめっき層＜トップコート＞
高耐候性、耐チッピング性
自己治癒性＜アンダーコート＞①クロムめっき表面への付着力②トップコートとの層間付着力③耐チッピング性向上

開発コンセプト／塗膜機能の分離

DNTコーティング技報 No.13
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耐チッピング性に優れた樹脂クロムめっき用塗装システムの開発

３． 耐チッピング性塗装システムの開発
3.1

アンダーコートには、従来の１コート塗料成分に弾性を有した樹脂成分を導入し、めっき素材への付着性を確保することで耐チッピング性の改良を行った。
トップ
コートについては、塗膜が脆くなりやすいアクリル­シリコン硬化系を除き、軟質性および弾性を有した樹脂を併用し、耐衝撃および弾性を有した塗膜を設計した。
現行：1コート仕様

開発品：2コート仕様
トップコート
主剤：アクリル樹脂＋軟質樹脂＋弾性樹脂
硬化系：­OH／­NCO
アンダーコート
主 剤 ：アクリル樹脂＋弾性樹脂
硬化系 ： ­OH/­NCO­Si（OR）
3

硬化系 ： ­OH/­NCO­Si（OR）3

ットSi-CZ-1）で発生していたチッピング傷による素地の腐食に伴う塗膜はく離の拡大を抑制し、迅速な塗膜塗料の設計

主 剤 ：アクリル樹脂

塗膜に弾性機能を付与することで、従来品（プラニ

クロムめっき層クロムめっき層回復によりチッピング傷の拡がりを抑えることが可能となった。
表2
素材

ABS

下地

クロムめっき

前処理

エアブロー

下塗り

開発品アンダ−コート

配合

塗装粘度
塗装膜厚

＜従来の塗膜（弾性機能がない）＞剤

硬化剤
シンナー（NK#2）

配100
1050−60
9〜10秒／25℃
10〜15μm
室温

上塗り10分開発品トップコート合塗装粘度
セッティング

2コート仕様概念図

主インターバル

塗装膜厚

図4

塗装仕様

乾燥条件

主剤

100

硬化剤

30

シンナー

30（NK#2）

10〜11秒/25℃
20〜30μm
室温

10分

70℃ 40分 Keep

外力による衝撃

プラニットSi-CZ-1
クロムめっき層（腐食の発生）＜開発塗料（弾性機能付与）＞

外力による衝撃

トップコートアンダーコート
クロムめっき層（回復）

図5

弾性機能を持つ塗膜の特長（はく離拡大）43

3.2

耐チッピング性の検証

耐チッピング性開発した塗料について、耐チッピング性の機能を以2下のように検証した。
クロムめっき試験板にアンダーコートを5、10μmおよび15μmと、トップコートを10、20μmおよび30μmを組み合わせて塗装し、表３に示す条件にてグラベロ

傷面積（％）

44

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1.5
10.5

メーターによるチッピング試験を実施した。結果を図60に示す。
表3 グラベロメーター試験条件

10トップコート
膜厚（μm）

520153010アンダーコート
膜厚（μm）

装置

グラベロメーター

飛石

7号砕石

試験温度

-20℃

3.3

吹付圧力

0.3MPa（3㎏/c㎡）

チッピング試験に用いた、膜厚を変化させた試験片

評価方法

試験表面スキャンによる全面積中の傷面積割合を％で示した

図6

100J

各層の膜厚と耐チッピング性の相関耐候付着性の評価による耐候付着性を評価した。
サンシャインウェザーメーターによる促進耐候性試験200時間後に、耐温水試
験40℃ 48時間を行うことを1サイクルとし、サイクル毎の付着性を確認した。表4に示す通り、４サイクルまでは

図6の結果より、アンダーコートの膜厚変化は、トップ異常がなかったが、総合膜厚が25μm以下では、5サイコートの半分であったが、耐チッピング性能の変化はト

クル以降よりトップコートが薄膜である試験片では凝集ップコートの膜厚変化により著しく変化していたことか破壊によるはく離が見られた。

ら、
トップコートの膜厚変化による影響より、アンダーコ

トップコートの凝集破壊は、アンダーコートとトップコートの膜厚変化が耐チッピング性に大きな影響を及ぼートの総合膜厚が25μm以下の試験片で発生していしていることがわかった。

る。現状で十分な耐候付着性を得るには、総合膜厚が30μm以上必要であるとの結論が得られた。

表4試験No．
塗装膜厚

耐候付着性（サンシャインウェザーメーター
200時間→耐水48時間＝1サイクル）

耐候付着性試験結果

ＡＢ

ＣＤＥＦＧ

ＨＩ

アンダーコート

5μm

10μm

15μm

5μm

10μm

15μm

5μm

10μm

15μm

トップコート

10μm

10μm

10μm

20μm

20μm

20μm

30μm

30μm

30μm

総合膜厚15μm

20μm

25μm

25μm

30μm

35μm

35μm40μm

45μm

１サイクル

○

○

○

○

○

○

○

○

○

２サイクル

○

○

○

○

○

○

○

○

○

３サイクル

○

○

○

○

○

○

○

○

○

４サイクル

○

○

○

○

○

○

○

○

○

５サイクル

○

○

○

○

○

６サイクル

○

○

○

○

○

○ ： はく離なし：トップコート凝集破壊

DNTコーティング技報 No.13
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3.4

塗膜性能評価

4. まとめアンダーコート5〜15μm、トップコート20〜30μｍの膜厚条件での試験片の塗膜性能試験結果を表5に現行の1コート仕様から2コート仕様にすることで各纏めた。
いずれの塗膜性能試験でも既存と同等もしく塗膜に付加する機能を分離し、各層に弾性成分を導はそれ以上の性能を示した。

入することで塗膜の耐チッピング性が向上した。

表5

開発塗料（カラ−クリヤー仕様）の塗膜性能試験項目

試験条件試験結果

現行塗料であるプラニットSi-CZ、プラニットSi-CZ-1と比較した開発品の耐チッピング性能を図７に示す。
開発品は、アンダーコート15μm、トップコート20μ

外観

目視

異常なし

鏡面光沢度

60239

付着性

碁盤目2mm 100マス

0/100 合格

耐衝撃性

2.94N 20cm

合格

不粘着性

500J荷重 70℃ ２時間

合格

較して、5μmの総合膜厚増加でチッピング傷面積が耐温水性

40℃ 360時間

0/100 合格

耐水変色性

55℃ 4時間

ΔE=0.40約1/3に減少した。

耐アルカリ変色性

1/10N-NaOH 55℃ 4時間

ΔE=0.07

耐酸変色性

1/10N-H2SO4 20℃ 24時間

ΔE=0.24

耐揮発油性

n-ヘプタン 20℃ 3時間

合格

複合腐食サイクル

60サイクル※

合格

塩水噴霧240時間

合格

外観（目視）
促進耐候性
サンシャイン
光沢（保持率）ウェザーメーター
ΔE
800時間mの2コート35μmの塗装で、クロムめっき上でのチッピング傷面積は0.4%であった。現行塗料のプラニット
Si-CZ-1 1コート30μm、チッピング傷面積1.3%と比一般的な3コート仕様である60μmのバンパー塗装部品とほぼ遜色のない耐チッピング性能を有していた。

異常なし
198（83%）0.62※ 1サイクル：塩水噴霧 17時間→乾燥70℃ 3時間 →塩水浸漬（50℃）
2時間 →常温放置 2時間

第一世代
プラニット Si-CZ
1コート：30μm
傷面積4.3%

図7

第二世代
プラニット Si-CZ-1
1コート：30μm
傷面積１.3%

第三世代
開発品
2コート：35μm
傷面積0.4％（参考）
バンパー塗装品
3コート：60μm
傷面積0.3％

耐チッピング性比較 ： 現行塗料、開発品、バンパー塗装品（参考）45