(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記アクリル系樹脂100重量部に対して、前記充填剤として前記シリカに加え、表面処理炭酸カルシウムを80〜160重量部含有することを特徴とする請求項1記載のアクリルゾル組成物。
【発明を実施するための形態】
【0009】
本発明に係るアクリルゾル組成物の実施形態を説明する。
本実施形態におけるアクリルゾル組成物は、例えば自動車の鋼板接合部のシーリング材、床裏やホイールハウスなどの車両部分に使用されるアンダーコート材、ロッカーパネル、ドア下部やフェンダーなどに使用される耐チッピング材などとして使用することができる。
本実施形態におけるアクリルゾル組成物がシーリング材として用いられる場合、通常0.5〜2.5mm程度の厚みで使用(塗布)される。紫外線がシーリング材の深部まで硬化するために、光透過性を高める必要がある。そのため、光透過性を維持するために、充填剤としてシリカが含有される。
【0010】
本実施形態のシーリング組成物は、アクリル系樹脂と、紫外線硬化樹脂と、ブロックイソシアネート樹脂と、充填剤とを含有するアクリルゾル組成物であって、前記アクリル系樹脂100重量部に対して、前記紫外線硬化樹脂を80〜150重量部、前記ブロックイソシアネート樹脂としてアミン系ブロックイソシアネート樹脂を50〜110重量部、前記充填剤としてシリカを100〜180重量部含有する。
尚、本実施形態のシーリング組成物は、必要に応じ、重合開始剤や潜在性硬化剤を含有してもよい。
【0011】
前記アクリル系樹脂としては、例えば、アクリル酸アルキルエステル、メタクリル酸アルキルエステルなどから選ばれるモノマーの単一重合体や共重合体などを使用することができる。モノマーとしては、具体的には、メチルアクリレート、エチルアクリレート、n−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリレート、n−ブチルアクリレート、イソブチルアクリレート、sec−ブチルアクリレート、ter−ブチルアクリレート、シクロヘキシルアクリレート、ベンジルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、n−プロピルメタクリレート、イソプロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、sec−ブチルメタクリレート、ter−ブチルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレートなどを使用することができる。また、共重合成分として、スチレン、α−メチルスチレン、メタクリル酸、アクリル酸、イタコン酸、クロトン酸などを使用することができる。本タイプは微粒子形状であり、特にコア部およびシェル部から構成されているコア−シェル型を使用することが好ましい。コア部には特にゲル化の早いブチルメタクリレートを使用するのが好ましい。
【0012】
前記紫外線硬化樹脂としては、反応性ウレタンオリゴマーであって、イソシアネートとポリオールを反応させたウレタン構造を持ち、かつ、分子末端がアクリロイル基などのラジカル重合性の炭素−炭素二重結合を有するオリゴマーを使用することができる。
【0013】
前記イソシアネートとしては、脂肪族系イソシアネートまたは芳香族系イソシアネートを使用することができる。
脂肪族系イソシアネートとしては、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、2,4,4−または2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネートを使用することができる。
芳香族系イソシアネートとしては、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート、3,3’−ジメチル−4,4’−ビフェニレンジイソシアネート、3,3’−ジメトキシ−4、4’−ビフェニレンジイソシアネート、3,3’−ジクロロ−4,4’−ビフェニレンジイソソアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、1,5−テトラヒドロナフタレンジイソシアネート、または上記のアダクト体、ヌレート体、ビュレット体などを使用することができる。
その他、イソホロンジイソシアネート、水素化トリレンジイソシアネート、水素化ジフェニルメタンジイソシアネート、水素化キシリレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネートなどを使用することができる。
【0014】
前記ポリオールとしては、代表的なものでは、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールを使用することができる。ポリエーテルポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トロメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ソルビトール、しょ糖、アコニット糖、トリメリット酸、ヘミメリット酸、燐酸、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリイソプロパネールアミン、ピロガロール、ジヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシフタール酸、1,2,3−プロパントリチオールなどの活性水素原子を少なくとも2個有する化合物の1種または2種以上を開始剤としてエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド、エピクロルヒドリン、テトラヒドロフラン、シクロヘキシレンなどのモノマーの1種または2種以上を常法により付加重合したもの、または上記モノマーをカチオン触媒、プロトン酸、ルイス酸などを触媒として開環重合したものを使用することができる。
【0015】
ポリエステルポリオールとしては、縮合ポリエステルポリオール、ラクトン系ポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオールを含むポリエステルポリオールなどを使用することができる。
その他、ポリブタジエン系ポリオール、ポリオレフィン系ポリオール、ポリエーテルポリオールの中でアクリロニトリル単独またはアクリロニトリルとスチレン、アクリルアミド、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルおよび酢酸ビニルの群から選ばれる少なくも1種との混合モノマーを重合またはグラフト重合させたポリマーポリオールなどを使用することができる。
紫外線硬化樹脂は、アクリル系樹脂100重量部に対して80〜150重量部含有させることが好ましい。80重量部未満であると紫外線硬化が不十分となり膨れが発生し、150重量部を超えると、粘度が高くなり、塗布作業性が悪化するからである。
【0016】
前記重合開始剤としては、例えば、ベンゾイン系、アルキルフェノン系(ベンジルジメチルケタール、α-ヒドロキシアルキルフェノン、α-アミノアルキルフェノンなど)、アシルフォスフィンオキサイド系(モノアシルフォスフィンオキサイド、ビスアシルフォスフィンオキサイドなど)、チタノセン系、オキシムエステル系、オキシフェニル酢酸エステル系、テトラメチルチウラムジスルフィドなどの硫黄化合物などを使用することができる。
【0017】
重合開始剤の中でも、厚膜の深部まで紫外線硬化させる必要から、アシルフォスフィンオキサイド系化合物を使用することが好ましい。また、アシルフォスフィンオキサイド系化合物にアルキルフェノン系のα−ヒドロキシアルキルフェノン系化合物を混合することが好ましい。重合効率の向上および表面硬化の促進を図ることができるからである。また、重合開始剤は表面硬化の促進と、深部までの硬化を促進する2系統を併用してもよい。
重合開始剤は、アクリル系樹脂100重量部に対して1〜10重量部含有させることが好ましい。1重量部未満であると、紫外線硬化が不十分となり、10重量部を超えると、未反応物が多量に残り塗膜性能が低下するからである。
【0018】
前記潜在性硬化剤としては、例えばポリアミン系および変性物、芳香族アミン系および変性物、ヒドラジド系などを使用することができる。これらは常温不活性であるが、特に加温により活性しイソシアネートと反応するものであればいずれも使用することができる。
潜在性硬化剤は、アクリル系樹脂100重量部に対して、10〜80重量部含有されることが好ましく、特に20〜60重量部含有されることが好ましい。10重量部未満では、被着体への接着性が不十分となり、80重量部を超えると未反応物は多量に残り塗膜性能が低下するからである。
【0019】
密着剤としてのアミン系ブロックイソシアネート樹脂としては、アミン系ブロックイソシアネート含有ウレタンプレポリマーを使用するのが好ましい。アミン系ブロックイソシアネート含有ウレタンプレポリマーは、イソシアネート、およびポリエーテルポリオールやポリエステルポリオールなどのポリオールを反応させて得られるポリウレタンの残存イソシアネートを、アミン系ブロック剤を用いてブロックしたものである。
【0020】
ブロックイソシアネート含有ウレタンプレポリマーは、以下の手順に従って製造することができる。まず、ポリオールと過剰のポリイソシアネート化合物を反応させ、末端NCO含有ウレタンプレポリマーを得る。
【0021】
前記ポリオールとしては、代表的なものでは、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールを使用することができる。ポリエーテルポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トロメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ソルビトール、しょ糖、アコニット糖、トリメリット酸、ヘミメリット酸、燐酸、エチレンジアミン、ジエチレントリアミン、トリイソプロパネールアミン、ピロガロール、ジヒドロキシ安息香酸、ヒドロキシフタール酸、1,2,3−プロパントリチオールなどの活性水素原子を少なくとも2個有する化合物の1種または2種以上を開始剤としてエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド、エピクロルヒドリン、テトラヒドロフラン、シクロヘキシレンなどのモノマーの1種または2種以上を常法により付加重合したもの、または上記モノマーをカチオン触媒、プロトン酸、ルイス酸などを触媒として開環重合したものを使用することができる。
【0022】
ポリエステルポリオールとしては、縮合ポリエステルポリオール、ラクトン系ポリエステルポリオール、ポリカーボネートジオールを含むポリエステルポリオールなどを使用することができる。
その他、ポリブタジエン系ポリオール、ポリオレフィン系ポリオール、ポリエーテルポリオールの中でアクリロニトリル単独またはアクリロニトリルとスチレン、アクリルアミド、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルおよび酢酸ビニルの群から選ばれる少なくも1種との混合モノマーを重合またはグラフト重合させたポリマーポリオールなどを使用することができる。
【0023】
前記ポリイソシアネート化合物としては、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、2,4,4−または2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネートなどの脂肪族系イソシアネート、1,3−シクロペンタンジイソシアネート、1,6−ヘキサンジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、1,3−シクロヘキサンジイソシアネート、4,4’−メチレンビス(シクロへキシルイソシアネート)、メチル2,4−シクロヘキサンジイソシアネート、メチル2,6−シクロヘキサンジイソシアネート、1,4−ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサン、1,3−ビス(イソシアネートメチル)シクロへキサン、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、クルードMDI、2,4−または2,6−トリレンジイソシアネート、4,4’−トルイジンジイソシアネート、ジアニジンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルエーテルジイソシアネート、1,3−または1,4−キシリレンジイソシアネート、ω,ω単位−ジイソシアネート−1,4−ジエチルベンゼンなどの芳香族系イソシアネートなどを使用することができる。その他、イソホロンジイソシアネート、水素化トリレンジイソシアネート、水素化ジフェニルメタンジイソシアネート、水素化キシリレンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネートなどを使用することができる。
【0024】
次に、末端NCO含有ウレタンプレポリマーを適当なアミン系ブロック剤と反応させて遊離のNCOをブロック化することにより、目的のアミン系ブロックイソシアネート含有ウレタンプレポリマーを得る。
【0025】
前記アミン系ブロック剤としては、例えば、ジシクロへキシルアミンなどのアミン化合物を使用することができる。
アミン系ブロックイソシアネート樹脂は、アクリル系樹脂100重量部に対して50〜110重量部含有させることが好ましい。50重量部未満であると吸湿放置後に膨れが発生し、110重量部を超えると、粘度が上昇し、塗布作業性が悪化するからである。
【0026】
紫外線硬化樹脂は長期間放置すると、空気中の酸素により酸素阻害が発生し、架橋密度が低下するところ、アミンがブロック剤として結合すると、アミンが塩基性として作用し、紫外線硬化樹脂の酸素阻害を抑制する効果を発揮する。したがって、紫外線硬化樹脂の架橋密度が保たれ、紫外線硬化時の物性を保持できる。さらに架橋密度が高いため、外部からの水分の影響を受けにくくすることができる。
【0027】
前記充填剤としては、シリカを必須とするが、シリカに加え、例えば炭酸カルシウム、硫酸バリウム、クレー、珪藻土、タルクなどの無機充填剤を使用することができる。充填剤は、シリカに加え、これら無機充填剤の1種を単独でまたは2種以上を併用して用いることができる。特に光透過性の高いシリカと表面処理炭酸カルシウムの併用が好適である。
【0028】
本実施形態においては、充填剤はシリカと表面処理炭酸カルシウムを混合して用いる。高温高湿度雰囲気下で長時間放置されると、シーリング材に入り込んだ水分によりシリカが凝集し、紫外線硬化時でのシーリング材の物性を低下させていたところ、シリカの一部を表面処理炭酸カルシウムに置き換えることで、水分によるシリカの凝集を少なくし、高温高湿度雰囲気下で長時間放置された後の吸湿によるシーリング材の物性低下を軽減することができるためである。
シリカは、アクリル系樹脂100重量部に対して100〜180重量部含有させることが好ましい。100重量部未満であると粘度が低くなり、180重量部を超えると、吸湿放置後に膨れが発生するからである。
表面処理炭酸カルシウムは、アクリル系樹脂100重量部に対して80〜160重量部含有させることが好ましい。80重量部未満であると吸湿放置後に膨れが発生し、160重量部を超えると、紫外線の透過率が下がり硬化性が低下するからである。
【実施例】
【0029】
以下、本発明に係るアクリルゾル組成物を実施例を用いてさらに具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例により限定されるものではない。
以下の原料を使用し、表1で示される配合により、実施例1〜10および比較例1〜11のアクリルゾル組成物を作成した。
【0030】
[配合原料]
(1)アクリル系樹脂:プラスチゾル用アクリルパウダー(三菱レイヨン(株)製 ダイヤナールLP−3106)
(2)紫外線硬化樹脂
A:脂肪族系ウレタンオリゴマー(サートマー社製 CN9002)
B:芳香族系ウレタンオリゴマー(サートマー社製 CN978)
(3)重合開始剤:ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)−フェニルフォスフィンオキサイド(アシルフォスフィンオキサイド系)(BASF社製 IRGACURE819)
(4)潜在性硬化剤(粉体):ポリアミン系((株)ADEKA製 EH3731S)
(5)硬化剤(液状):ポリアミン系((株)ADEKA製 QH7150)
(6)密着剤
x:アミン系ブロックイソシアネート含有ウレタンプレポリマー(ダウ・ケミカル(株)製 XMN3030)
y:オキシム系ブロックイソシアネート含有ウレタンプレポリマー((株)ADEKA製 QR9401−1)
z:ポリアミドアミン(コグニスジャパン(株)製 パーサミドAP−10)
(7)充填剤:シリカ((株)トクヤマ製 レオロシール)
表面処理炭酸カルシウム(竹原化学工業(株)製 ネオライトSP)
(8)可塑剤:DINP((株)ジェイ・プラス製)
【0031】
[試験および評価方法]
上記実施例および比較例に対して、下記の条件で評価を行い、その結果を表1および表2に示す。
(1)硬化性:各例を100mm×100mmの鋼板製の試験片に膜厚2mmで塗布し、紫外線照射(照射条件:1000mJ/cm
2)後、指で押してその変形を目視にて確認した。
評価基準 ○:指にアクリルゾル組成物が付かない ×:指にアクリルゾル組成物が付く
(2)吸湿放置後膨れ性:
図1に示す100mm×50mmの鋼板製の試験片1に粒径0.2mmガラスビーズ入り接着剤3を各5mmの隙間を残して5個の連接した矩形が形成されたパターンに塗布した。次にアクリルゾル組成物4を前記隙間を塞ぐように膜厚2mmで直線状に塗布した。この試験片1に100mm×30mmの鋼板製の試験片2を重ね合わせた。その後、紫外線照射(照射条件:1000mJ/cm
2)後、30℃、80%RHの温湿度条件で72時間放置した。その後、140℃で30分焼付を行い、膨れ有無を目視にて確認した。
評価基準 ○:膨れ無し ×:膨れ有り
(3)緩昇温鋼板密着性:各例を70mm×150mmの電着塗装した鋼板製の試験片に膜厚2mm、幅10mm、長さ100mmで塗布し、紫外線照射(照射条件:1000mJ/cm
2)後、140℃まで24分かけて昇温させ、さらに20分焼付けた。その後、電着鋼板との密着性を爪で剥がし確認した。
評価基準 Cf:凝集破壊 Af:界面破壊(一部でも界面破壊が生じたものを含む)
(4)作業性:各例に対して、20℃以下において、SOD粘度計および2号キャピラリーを使用して測定した。
評価基準 15〜25Pa・sを合格
(5)安定性:各例をそれぞれ500ml用意し、35℃で10日放置後の粘度変化を測定した。
評価基準 粘度変化率30%以下を合格
(6)耐水塗料密着性:各例を70mm×150mmの電着塗装した鋼板製の試験片に膜厚2mm、幅50mm、長さ100mmで塗布し、紫外線照射(照射条件:1000mJ/cm
2)後、中塗塗料、上塗塗料およびクリアーを塗布し、140℃で30分焼付けた。その後、40℃の恒温水槽において10日放置した後、碁盤目試験を実施した。
評価基準 0/100剥がれなしを合格
(7)伸び:各例を離型紙上に塗膜2mmで塗布し、紫外線照射(照射条件:1000mJ/cm
2)後、140℃で60分焼付を行った。その後、2号ダンベルで打ち抜き、引張り速度50mm/minで引張り、破断時の伸び率を算出した。
評価基準 伸び150%以上を合格
尚、上記(1)、(2)、(3)、(6)および(7)の紫外線照射には、アイグラフィックス社製「UVX−T3−405」を使用し、対象までの距離を50mmとした。
【0032】
このような実施例1〜10および比較例1〜11の評価結果を表1および表2に示す。
【0033】
【表1】
【0034】
【表2】
【0035】
表1に示される実施例1〜10の試験結果と、表2に示される比較例1〜11の試験結果から、実施例のアクリルゾル組成物の場合、(1)硬化性、(2)吸湿放置後膨れ性、(3)緩昇温鋼板密着性、(4)作業性、(5)安定性、(6)耐水塗料密着性、(7)伸びの各項目において良好な試験結果を示しており、高温高湿度雰囲気下で長時間放置された後の吸湿による物性低下を軽減し、また、酸素阻害を抑制することができることが確認できた。