JP3290764B2 - オレフィン系樹脂成形体の塗装方法 - Google Patents
オレフィン系樹脂成形体の塗装方法Info
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Description
洗浄することなく、塗装を施すことが可能な、自動車用
外装部材に代表されるオレフィン系樹脂成形体の塗装方
法に関する。
価で優れた機械的特性を有し、かつリサイクル性に優れ
ているので自動車バンパー等の外装部材等に広く使用さ
れている。また、これらの成形体には、通常、意匠性、
傷付きの保護、耐候性等の観点から塗装が施される必要
のある場合が多い。しかしながら、オレフィン系樹脂
は、ポリプロピレンに代表されるように、その分子構造
中に極性基が存在せず、しかも、結晶性が高いことから
塗料の付着性が極めて悪い。このような塗料の付着性を
改善するために、ポリプロピレンにエチレン・プロピレ
ン系ゴム等のエチレン系エラストマーを配合した組成物
を用いて成形体とし、その表面を溶解力の高い1,1,
1−トリクロルエタン等の有機ハロゲン系溶剤で蒸気洗
浄して脱脂或いはエッチング等をし、塗料の付着性を向
上させているのが現状である。
護の観点から、その使用にあたっては十分注意する必要
があり、一部使用禁止が考慮されている状況である。こ
の様な状況において、有機ハロゲン系溶剤での蒸気洗浄
の代替として水系洗浄剤やアルコール系洗浄剤の使用、
更には無洗浄で塗装する方法等が種々検討されている
が、有機ハロゲン系溶剤に比較して未だ効果は低く、特
に、エチレン系エラストマーを含有していてもその含有
量が20重量%以下であるポリプロピレン系成形体にお
いては、有効な代替技術が見当たっておらず、中でも自
動車用外装部材として満足なものは見られない。また、
この問題を解決するために、プライマーと素材樹脂との
接合力を高めるべくプライマーを改良する提案が種々な
されている。しかしながら、ここにおいても、エチレン
系エラストマーを含有していてもその含有量が20重量
%以下の比較的硬質のオレフィン樹脂成形体に適するプ
ライマーは殆どなく、特に、低温(70〜100℃)で
焼付け塗装する二液型ポリウレタン系上塗り塗料で塗装
する場合は、殊の外、塗料の付着性が不十分であるとい
う欠点がある。
体表面を有機ハロゲン系溶剤で洗浄することなく、か
つ、低温で焼付け塗装を施す方法において、従来技術で
は十分な塗料の付着性が得られなかったエチレン系エラ
ストマーを含有していてもその含有量が20重量%以下
のオレフィン系樹脂成形体に、良好な塗料の付着性が得
られる方法を提供することにある。
の配合組成からなるオレフィン系樹脂組成物を用い、か
つ、特殊なプライマーを塗布することによって、上記の
目的が達成されることを見い出して本発明を完成した。
すなわち、本発明は、プロピレン・エチレンブロック共
重合体100〜80重量部及びエチレン系エラストマー
0〜20重量部の合計100重量部、並びに、末端に水
酸基を有するジエンポリマー又はその水素添加物0.1
〜10重量部からなるオレフィン系樹脂成形体の表面
を、有機ハロゲン系溶剤で洗浄することなく、下記のプ
ライマー及び二液型ポリウレタン系上塗り塗料を順に塗
布し、次いで、70〜100℃で焼き付けすることを特
徴とする、オレフィン系樹脂成形体の塗装方法である。 [プライマー] (A): 塩素化率23〜27重量%、マレイン化率2
〜5重量%かつ重量平均分子量5万〜10万であるマレ
イン酸又は無水マレイン酸変性塩素化ポリプロピレン1
00重量部、 (B): エポキシ当量が100〜200、かつ、1分
子中にエポキシ基を2個以上有する脂肪族系エポキシ樹
脂5〜15重量部、及び、 (C): ポリエステル樹脂0〜15重量部 を主成分とするプライマー
以下に示す構成成分からなるオレフィン系樹脂組成物を
成形したものである。 (1) オレフィン系樹脂組成物 (a) 構成成分プロピレン・エチレンブロック共重合体 本発明で用いるプロピレン・エチレンブロック共重合体
は、一般に、エチレン含量が1〜20重量%、好ましく
は3〜15重量%で、メルトフローレート(MFR)が
0.1〜150g/10分、好ましくは5〜80g/1
0分の結晶性共重合体である。この共重合体は、他のプ
ロピレン系重合体(例えば、プロピレン単独重合体やプ
ロピレン・エチレンランダム共重合体)を用いたときに
比較して、衝撃強度と曲げ弾性率のバランスが向上し、
優れた機械的特性を有することや、エチレン系エラスト
マーを用いたときにそれとの相溶性に優れ、塗膜の付着
強度を高める等の点で好ましい。
プロピレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、オクテン等
のα−オレフィン或いはこれらと任意成分としての非共
役ジエンとの実質上非晶性(若干の結晶性を有するもの
を含む)の共重合ゴムである。このエラストマーとし
て、JIS−K6301に準拠して測定した初期弾性率
が100kg/cm2 以下、かつ、100℃で測定した
ムーニー粘度が100以下のエチレン・プロピレン共重
合体ゴム(EPM)、エチレン・ブテン共重合体ゴム
(EBM)又はエチレン・プロピレン・非共役ジエン共
重合体ゴム(EPDM)を用いることは、成形体の表面
平滑性と塗装面の仕上がりの美麗さの点で好ましい。
その水素添加物 本発明で用いる末端に水酸基を有するジエンポリマー又
はその水素添加物は、1,3−ブタジエン、1,3−ペ
ンタジエン、イソプレン、クロロプレン、2,3−ジメ
チル−1,3−ブタジエン、1−フェニル−1,3−ブ
タジエン等の1,3−ジエン類を原料に用いて、周知の
重合法、例えば、過酸化水素を重合開始剤とするラジカ
ル重合法によって、或いは、アルカリ金属を含有する触
媒を用いたアニオン重合法によって得られるリビングポ
リマーに、例えば、モノエポキシ化合物、アルデヒド化
合物、アセトン、オキシド化合物、ポリエポキシド等を
反応させることによって、若しくは、これらによって得
られたポリマーを水素添加する方法によって製造するこ
とができる(特開昭51−71391号公報参照)。具
体的には、末端に少なくとも1個の水酸基を有し、分子
量が通常200〜100,000、好ましくは500〜
50,000、特に好ましくは800〜10,000の
常温で液体状、半固体状、固体状ポリマーがある。1分
子当たりの平均水酸基数は一般に1〜10、特に1.5
〜5のものが好ましく、水酸基価が一般に15〜250
KOHmg/g、特に25〜125KOHmg/gのも
のが好ましい。また、水素添加する場合の水素添加の程
度は、沃素価が通常0〜20/100g、特に0〜5g
/100gが好ましい。このようなものとしては、例え
ば、ポリヒドロキシブタジエン又はその水素添加物があ
る。これらの末端に水酸基を有するジエンポリマー又は
その水素添加物は、併用することもできる。
効果を著しく損なわない範囲で、上記必須成分に加えて
付加的成分を含有させることができる。付加的成分とし
ては、例えば、前記プロピレン・エチレンブロック共重
合体及びエチレン系エラストマー以外のオレフィン系樹
脂又はエラストマー、具体的には、低圧法ポリエチレ
ン、線状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン等の
エチレン系樹脂、プロピレン単独重合体、プロピレン・
エチレンランダム共重合体、ポリブテン−1、ポリ−4
−メチル−ペンテン−1、スチレン・ブタジエンゴム、
スチレン・ブタジエンブロック共重合体又はその水素添
加物等の他、マイカ、タルク、炭酸カルシウム、ガラス
繊維、酸化チタン、カーボンブラック等の充填剤や顔
料、更には、安定剤、分散剤、結晶核剤、発泡剤、導電
付与剤等がある。
体を構成する上記成分の配合量比としては、プロピレン
・エチレンブロック共重合体100〜80重量部及びエ
チレン系エラストマー0〜20重量部の合計100重量
部に対して、末端に水酸基を有するジエンポリマー又は
その水素添加物を0.1〜10重量部、好ましくは0.
2〜8重量部、特に好ましくは0.5〜7重量部配合す
るものである。末端に水酸基を有するジエンポリマー又
はその水素添加物の配合量が少なすぎると、塗料の付着
性向上の効果が乏しく、一方、多すぎるとブリードして
塗料の付着性を却って損なうばかりか、成形体表面の外
観を損ない、また、経済的にも不適となる。なお、エチ
レン系エラストマーの添加は、プロピレン・エチレンブ
ロック共重合体の塗料の付着性の向上に貢献するもので
あることは知られているが、その貢献度が低い20重量
部以下の添加領域においても、有機ハロゲン系溶剤の洗
浄をしなくても良好な塗料の付着性を発揮するといった
著しい効果が奏されることは、予測し難い意外なことで
あった。
体の原料形成材料であるオレフィン系樹脂組成物は、上
記の必須成分及び場合により任意成分を配合し、ブラベ
ンダープラストグラフ、バンバリーミキサー、ニーダー
ブレンダー、ロール、一軸押出機又は二軸押出機等の通
常の混合混練機により混合・混練して製造される。混合
・混練の順序等は特に制限は無く、例えば、予めエチレ
ン系エラストマー及び場合により任意成分を配合したプ
ロピレン・エチレンブロック共重合体を混練・造粒し、
これにVブレンダー、リボンブレンダー等のドライブレ
ンド機で末端に水酸基を有するジエンポリマー又はその
水素添加物を配合・混合して成形材料とすることもでき
る。
よって成形することにより、本発明の方法において用い
られるオレフィン系樹脂成形体が得られる。成形は、射
出成形、圧縮成形、射出・圧縮成形、押出成形(シート
成形、異形成形)、ブロー成形等の通常の成形法によっ
てなされるが、例えば、発泡成形や架橋同時成形等の成
形法を採用することもできる。これらの成形法の中で
も、特に射出成形は複雑な形状の成形体を得るのに最適
であり、塗装の煩雑性からみて、その成形体に本願発明
の方法を応用することは有効である。射出成形体の中で
も特に、自動車外装部材は複雑な形状であり、塗装を必
要とする点で本発明の方法を応用することは好ましい。
体の塗装方法としては、有機ハロゲン系溶剤や芳香族炭
化水素系溶剤のような環境保護の観点からその使用が懸
念される洗浄剤を使用せずに、塗装する方法が採られ
る。すなわち、上記のようにして得られた成形体に、必
要により無害性の水系洗浄剤、蒸気、アルコール系溶剤
等で払拭、洗浄して除塵、脱脂等を施し、次いで、これ
に以下に記載する特定のプライマーを塗布した後、二液
型ポリウレタン系上塗り塗料を塗布し、その後、70〜
100℃の温度で焼付けする。
7重量%、マレイン化率2〜5重量%かつ重量平均分子
量5万〜10万であるマレイン酸又は無水マレイン酸変
性塩素化ポリプロピレン100重量部、(B)エポキシ
当量が100〜200、かつ、1分子中にエポキシ基を
2個以上有する脂肪族系エポキシ樹脂5〜15重量部、
及び、(C)ポリエステル樹脂0〜15重量部を主成分
とするプライマーである。このプライマーには、更に後
記する他の付加的成分を配合することができる。プライ
マーは、これらの主成分及び場合により他の付加的成分
を、通常の有機溶剤、例えば、芳香族炭化水素(トルエ
ン、キシレン等)、ケトン(メチルエチルケトン、メチ
ルイソブチルケトン等)、エステル(酢酸エチル、酢酸
ブチル、セロソルブアセテート等)に配合し、溶解又は
分散させることによって得られる。
性塩素化ポリプロピレン プライマーの1構成成分である上記(A)成分のベース
となるポリプロピレンは、実質上プロピレンの単独重合
体又はプロピレン含量が50重量%以上(好ましくは6
0重量%以上)のプロピレンとエチレン、ブテン、ペン
テン、ヘキセン、オクテン等の他のα−オレフィンとの
共重合体である。該共重合体中のプロピレン含量が少な
すぎるとプライマーのオレフィン系樹脂成形体への付着
性が低下する。マレイン酸又は無水マレイン酸変性塩素
化ポリプロピレンは、このポリプロピレンに塩素化とマ
レイン化の変性を施して得られるが、変性の順序はどち
らでも構わず、同時に行なっても差し支えがない。マレ
イン化は、例えば、ポリプロピレン又は塩素化ポリプロ
ピレンを溶融させ又は有機溶媒に溶解させ、ラジカル発
生剤の存在下でマレイン酸又は無水マレイン酸をグラフ
ト反応させることによって行なわれる。マレイン化率
は、2〜5重量%にする必要があり、これが低すぎると
上塗り塗料との付着性が不良となり、成形体表面に付着
した離型剤、機械油、防錆油等の溶解性も低下するので
好ましくない。一方、マレイン化率が高すぎると塗膜の
親水性が大きくなり、耐水付着劣化により付着性不良と
なるので好ましくない。
イン化ポリプロピレンを溶融させ又は有機溶媒に溶解さ
せ、塩素ガスを導入して反応させることによって行なわ
れる。反応温度は50〜120℃が好ましい。塩素化率
は、23〜27重量%にする必要があり、これが低すぎ
るとプライマー用溶剤への溶解性が低下してスプレー塗
布作業がし難くなると同時にプライマーのオレフィン系
樹脂成形体への付着性が不良となり、成形体表面に付着
した離型剤、機械油、防錆油等の溶解性も低下するので
好ましくない。一方、塩素化率が高すぎるとオレフィン
系樹脂成形体への付着性や塗装後の塗膜の耐有機溶剤性
が低くなるので好ましくない。
変性塩素化ポリプロピレンの重量平均分子量は、5万〜
10万、好ましくは6万〜8万である。この重量平均分
子量が低すぎるとオレフィン系樹脂成形体への付着性が
劣り、一方、高すぎてもオレフィン系樹脂成形体への付
着性がやや低下する傾向があり、スプレー塗布作業がし
難くなるので好ましくない。
系エポキシ樹脂は、エポキシ当量が100〜200、か
つ、1分子中にエポキシ基を2個以上有するものであ
る。エポキシ当量が小さすぎると塗膜の吸水性が大きく
なって耐水性が低下し、一方、大きすぎるとプライマー
のオレフィン系樹脂成形体への付着性が劣り好ましくな
い。エポキシ基は、1分子中に2個以上有するものであ
ることにより、塗料に含まれる官能基との反応で塗膜の
力学的補強効果が奏される。この脂肪族系エポキシ樹脂
成分は、上記(A)成分100重量部に対して5〜15
重量部配合される。配合量が少なすぎると塗膜の力学的
補強効果がなく、一方、多すぎるとプライマーの付着性
が低下するので好ましくない。
ステル樹脂は、一般的なポリエステル樹脂の中からプラ
イマー溶液中で上記(A)成分及び(B)成分と分離す
ることなく安定して混合液を形成するポリエステル樹脂
を適宜選んで使用することができる。このポリエステル
樹脂成分は、上塗り塗膜との付着性や顔料の分散を高め
る効果に寄与するものであって、上記(A)成分100
重量部に対して0〜15重量部配合される。配合量が多
すぎると塗料の付着性が低下するので好ましくない。
外に、任意成分として、顔料や塗料に一般に使用されて
いる種々の添加剤、例えば、レベリング剤、紫外線吸収
剤、酸化防止剤、光安定剤、顔料沈降防止剤等を配合す
ることができる。顔料は一般に上記(A)成分100重
量部に対して150重量部以下の範囲で配合される。ま
た、添加剤は一般に上記(A)成分100重量部に対し
て5重量部以下の範囲で配合される。
タン系上塗り塗料であり、水酸基を含有するアクリル樹
脂やポリエステル樹脂をポリイソシアネートで硬化させ
る塗料であれば使用でき、通常の塗料が使用可能であ
る。
脂成形体に塗布した後、70〜100℃の温度で焼付け
て硬化させる。プライマーの塗布は、硬化膜厚を基準に
して5〜30μm、好ましくは10〜20μmの厚さに
なるように塗布し、室温で数分間放置又は70〜100
℃の温度で5〜60分間加熱してなされる。また、上塗
り塗料の塗布は、硬化膜厚を基準にして20〜50μ
m、好ましくは25〜35μmの厚さになるように塗布
し、70〜100℃の温度で10〜60分間加熱して焼
付け硬化させてなされる。焼き付け温度が低すぎると初
期硬化が不十分となり塗布成形体のハンドリング性等の
点で好ましくなく、一方、焼き付け温度が高すぎるとオ
レフィン系樹脂成形体の変形を誘発するので好ましくな
い。
を構成する原材料、試験用試料、塗装方法、評価方法は
以下の通りである。なお、実施例中の「部」は重量比で
ある。 (原材料)PP−1 : エチレン含量6重量%かつMFR30g/
10分(ASTM−D1238準拠(230℃))、プ
ロピレン・エチレンブロック共重合体84部、及び、プ
ロピレン含量26重量%、かつムーニー粘度(ML1+
4(100℃))50のエチレン・プロピレン共重合ゴ
ム16部をブレンドしてなるプロピレン系樹脂。PP−2 : 上記PP−1に、更に、沃素価1.5g/
100gかつ水酸価87.8KOHmg/gの末端に水
酸基を有するジエンポリマーの水素添加物を5部ブレン
ドしてなるプロピレン系樹脂。
鋼所社製射出成形機「N−100」にて、210℃の温
度で、120mm×120mm×3mm厚の平板を成形
した。
ピレンA−1〜A−7をトルエンに溶解して各固形分2
0重量%の溶液にした。
シ樹脂B−1〜B−3をトルエンに溶かして各固形分5
0重量%の溶液にした。
(大日本インキ化学工業社製「ベッコゾールODE−2
30−70」、固形分70重量%)14.3部と、顔料
としてのチタン白D−1(テイカ社製「JR−60
2」)90部、及び、キシレン6部を混合し、ペブルボ
ールミルでツブゲージによるツブ評価が10μm以下に
なるまで分散させ、更にキシレン4部を添加して粘度を
下げ、分散ペーストとした。 <4> プライマーP−1〜P−11については、上記A
−1〜A−7とB−1〜B−3の所定成分をディスパー
で攪拌しながら混合して表3に示す固形成分比率のプラ
イマーとした。また、プライマーP−12及びP−13
については、上記A−2とB−2を混合して所定固形成
分比率になるようにクリヤーを作成後、C−1又は上記
の分散ペーストを所定固形成分比率になるように混合
し、ディスパーで攪拌してプライマーとした。
ソプロピルアルコール(IPA)を染み込ませたガーゼ
で5,6回往復して拭いて前処理したものを用意した。
これらの試料に、上記プライマーをエアースプレーにて
硬化膜厚で5〜15μmとなるように塗布し、10分間
常温で放置した後、二液型ポリウレタン系上塗り塗料
(関西ペイント社製「ソフレックスNO200白」)を
塗装仕様に従ってエアースプレーにて塗布した。次い
で、これを90℃の熱風循環式オーブン中で30分間焼
き付けして塗装した。上塗り塗料の硬化膜厚は、塗料の
付着性評価用試料では80〜120μmに、また、その
他の評価用試料では30〜40μmとなるように塗装し
た。
ートグラフ「AG500B型」にて180度剥離試験を
速度50mm/分で行ない、剥離強度を測定した。評価
は、以下の基準で判定した。 ○:剥離強度が900g/cm超過のもの △:剥離強度が900〜700g/cmのもの ×:剥離強度が700g/cm未満のもの
で塗膜を貫通する2mm×2mmの大きさの碁盤目の刻
みを100個作り、その上にセロハン粘着テープ(JI
S−Z1522)をしっかり圧着し、その向こう側のテ
ープの端を塗膜面と約30度に保ちながら手前に一気に
引き剥がして、剥離後の碁盤目の残存数を数えた。評価
は、残存数100個を○、90〜99個を△、89個以
下を×とした。
後、上記耐水性試験と同様に碁盤目剥離試験を行ない、
剥離後の碁盤目の残存数を数えた。評価も耐火性試験と
同様にして評価した。これらの結果は、表3に示す通り
である。なお、表3の前処理の欄において、IPAと
は、イソプロピルアルコールを染み込ませたガーゼで
5,6回往復して拭いて前処理したものをいう。
成形体の塗装工程の前処理において、環境保護の観点か
ら使用にあたり十分注意する必要があるか、又は、一部
使用禁止が考慮されている有機ハロゲン系溶剤を使用し
なくとも、十分な塗料の付着性が得られ、その上、それ
が、従来、塗料の付着性が不十分であった、エチレン系
エラストマーを含有していてもその含有量が20重量%
以下の比較的硬質のオレフィン樹脂成形体に二液型ポリ
ウレタン系上塗り塗料で塗装する場合において達成され
たという著しい効果が奏されるものである。
Claims (1)
- 【請求項1】プロピレン・エチレンブロック共重合体1
00〜80重量部及びエチレン系エラストマー0〜20
重量部の合計100重量部、並びに、末端に水酸基を有
するジエンポリマー又はその水素添加物0.1〜10重
量部からなるオレフィン系樹脂成形体の表面を、有機ハ
ロゲン系溶剤で洗浄することなく、下記のプライマー及
び二液型ポリウレタン系上塗り塗料を順に塗布し、次い
で、70〜100℃で焼き付けすることを特徴とする、
オレフィン系樹脂成形体の塗装方法。 [プライマー] (A): 塩素化率23〜27重量%、マレイン化率2
〜5重量%かつ重量平均分子量5万〜10万であるマレ
イン酸又は無水マレイン酸変性塩素化ポリプロピレン1
00重量部、 (B): エポキシ当量が100〜200、かつ、1分
子中にエポキシ基を2個以上有する脂肪族系エポキシ樹
脂5〜15重量部、及び、 (C): ポリエステル樹脂0〜15重量部 を主成分とするプライマー
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