JP2000239567A

JP2000239567A - 粉体塗料用ポリエステル樹脂組成物、並びにこれを用いた粉体塗料

Info

Publication number: JP2000239567A
Application number: JP11046317A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sato; 健佐藤; Makiko Sakai; 満喜子坂井
Original assignee: Nippon Ester Co Ltd
Current assignee: Nippon Ester Co Ltd
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 2000-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】耐ブロッキング性が良好で、光沢、外観、耐
衝撃性、加工性及び耐候性に優れた塗膜を与えることの
できる粉体塗料用ポリエステル樹脂組成物、並びにこれ
を用いた粉体塗料を提供する。【解決手段】（Ａ）芳香族ジカルボン酸を主体とする
酸成分と脂肪族グリコールを主体とするアルコール成分
とからなり、極限粘度が０．１５〜０．４０ｄｌ／ｇ、
酸価が１５〜５０ｍｇＫＯＨ／ｇであるポリエステル樹
脂と、（Ｂ）分子内にトリアジン骨格をもたず、エポキ
シ当量が１５０ｇ／ｅｑ以下で１分子中に３個以上のグ
リシジル基を有するエポキシ樹脂とを主成分とする粉体
塗料用ポリエステル樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐ブロッキング性
が良好で、光沢、外観、耐衝撃性、加工性及び耐候性に
優れた塗膜を与えることのできる粉体塗料用ポリエステ
ル樹脂組成物、並びにこれを用いた粉体塗料に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】粉体塗料は、従来の溶剤型塗料と比較し
て、無公害塗料であること、塗装直後でも使用に供しう
ること、多層の重ね塗りが不要であること、比較的安価
であること、回収利用が可能であること等の利点が認め
られ、建材、家電製品、自動車部品等の部材の保護装飾
用塗料として、近年急速に需要が拡大している。

【０００３】粉体塗料にはエポキシ樹脂系、アクリル樹
脂系、ポリエステル樹脂系のものが主に知られている
が、その中でもポリエステル樹脂系粉体塗料は、バラン
スのとれた塗膜性能を有する塗料である。

【０００４】ところで、加工する前に塗装を施した亜鉛
メッキ鋼板や冷延鋼板等、いわゆるプレコート鋼板（以
下「ＰＣＭ」という。）は、塗装工程が簡便であり、コ
ストダウンが可能である等の利点を有することから、家
電製品、事務用品等にその使用が増えてきている。ＰＣ
Ｍには高度の加工性が要求されるため、加工性に優れた
ポリエステル樹脂系粉体塗料が使用されており、現在
は、末端に水酸基を有するポリエステル樹脂とブロック
ドイソシアネート類とを組み合わせたものが主に用いら
れている。しかし、この粉体塗料では、焼付時にブロッ
ク剤が揮発するため、焼付炉が汚染される等の作業上の
問題があった。そこで、このような難点の少ない、末端
にカルボキシル基を有するポリエステル樹脂とエポキシ
樹脂とからなる粉体塗料が要望されている。

【０００５】しかしながら、上記ポリエステル樹脂とエ
ポキシ樹脂とからなる粉体塗料においては、エポキシ樹
脂として、主にエピクロルヒドリンとビスフェノールＡ
とから誘導される常温で固形のエピ・ビス型エポキシ樹
脂が使用されているため、その添加量が多くなると、塗
膜の耐候性が著しく低下するという問題がある。そこ
で、分子量の小さいエピ・ビス型エポキシ樹脂を使用
し、その添加量を低減させる手法が提案されている。し
かし、これらのエピ・ビス型エポキシ樹脂は、常温で液
状であるため、ポリエステル樹脂系粉体塗料とした場
合、粉状物が凝集固化しやすく貯蔵安定性が十分ではな
いという問題がある。また、これらのエピ・ビス型エポ
キシ樹脂では、架橋度の向上が十分に得られず、高度の
加工性を有することができなかった。このように従来の
ポリエステル樹脂とエピ・ビス型エポキシ樹脂との組み
合わせでは、塗膜の加工性と耐候性を同時に満足するも
のは得られていないのが現状である。

【０００６】一方、塗膜の加工性と耐候性を向上させる
目的で、エポキシ樹脂としてトリグリシジルイソシアヌ
レート（以下「ＴＧＩＣ」という。）を使用するポリエ
ステル樹脂系粉体塗料が提案されている。しかし、ＴＧ
ＩＣには、皮膚刺激性等、人体への悪影響が指摘されて
おり、好ましいものではない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題を解決し、耐ブロッキング性が良好で、特に加工性
と耐候性に優れた塗膜を与えることのできる粉体塗料用
ポリエステル樹脂組成物、並びにこれを用いた粉体塗料
を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、本発明に到達
した。すなわち、本発明の要旨は次の通りである。 (1) (A) 芳香族ジカルボン酸を主体とする酸成分と脂肪
族グリコールを主体とするアルコール成分とからなり、
極限粘度が0.15〜0.40dl/g、酸価が15〜50 mgKOH/gであ
るポリエステル樹脂と、(B) 分子内にトリアジン骨格を
もたず、エポキシ当量が 150g/eq以下で１分子中に３個
以上のグリシジル基を有するエポキシ樹脂とを主成分と
する粉体塗料用ポリエステル樹脂組成物。 (2) 上記(1) 記載の粉体塗料用ポリエステル樹脂組成物
を用いた粉体塗料。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。

【００１０】本発明におけるポリエステル樹脂(A) は、
芳香族ジカルボン酸を主体とする酸成分と脂肪族グリコ
ールを主体とするアルコール成分とを必須成分とするも
のである。

【００１１】芳香族ジカルボン酸としては、必要とする
樹脂特性やコストパフォーマンス等の理由から、主とし
てテレフタル酸とイソフタル酸が用いられるが、必要に
応じて、5-ナトリウムスルホイソフタル酸、無水フタル
酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸
や、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジ
カルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸、シクロヘキサンジ
カルボン酸等の脂環族ジカルボン酸等を併用してもよ
い。また、ポリエステル樹脂をゲル化させない範囲で、
トリメリット酸、ピロメリット酸、トリメシン酸等の三
官能以上のカルボン酸を併用することもできる。

【００１２】脂肪族グリコールとしては、必要とする樹
脂特性やコストパフォーマンス等の理由から、主として
ネオペンチルグリコールとエチレングリコールが用いら
れるが、必要に応じて、ジエチレングリコール、プロピ
レングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジ
オール等の脂肪族グリコール、1,4-シクロヘキサンジメ
タノール、1,4-シクロヘキサンジオール等の脂環族グリ
コール、ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加
物、ビスフェノールＳのエチレンオキサイド付加物等の
芳香族グリコール等を少量併用してもよい。また、ポリ
エステル樹脂をゲル化させない範囲で、トリメチロール
プロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール等の三官
能以上のポリオールを併用することもできる。

【００１３】さらに、ポリエステル樹脂には、本発明の
特性を損なわない範囲で、4-ヒドロキシ安息香酸やε−
カプロラクトン等のオキシカルボン酸成分が少量共重合
されていてもよい。

【００１４】ポリエステル樹脂(A) の極限粘度は、0.15
〜0.40dl/gの範囲にあることが必要であり、0.20〜0.35
dl/gの範囲にあることが好ましい。極限粘度が0.15dl/g
に満たないものでは、樹脂の強度や熱特性が低下するた
め、粉体塗料としたときの耐ブロッキング性が低下した
り、塗膜の機械的強度が低下する。一方、極限粘度が0.
40dl/gを超えるものでは、樹脂の粉砕性が悪くなった
り、樹脂の流動性が低下するため、塗膜の平滑性が悪く
なる。

【００１５】また、ポリエステル樹脂(A) の酸価は、15
〜50 mgKOH/gの範囲にあることが必要であり、20〜45 m
gKOH/gの範囲にあることが好ましい。酸価が15 mgKOH/g
に満たないものでは、塗膜の表面に大きな凹凸が生じて
平滑性が低下するばかりか、塗膜の架橋密度が下がり加
工性も低下する。一方、酸価が50 mgKOH/gを超えるもの
では、その酸価に対応するエポキシ樹脂の添加量が増加
し、塗膜の耐候性が低下する。

【００１６】上記特性を満足するポリエステル樹脂(A)
は、芳香族ジカルボン酸等の酸成分と脂肪族グリコール
等のアルコール成分（それらのエステル形成性誘導体を
含む。）とを原料とし、常法によって、200 〜280 ℃の
温度でエステル化又はエステル交換反応を行った後、５
hPa 以下の減圧下、200 〜300 ℃、好ましくは 230〜28
0 ℃の温度で重縮合反応を行って高重合度のポリエステ
ルとし、これにイソフタル酸やトリメリット酸等の酸成
分を添加して、解重合反応を行う方法で調製することが
できる。

【００１７】なお、エステル化、エステル交換反応及び
重縮合反応においては、従来公知の反応触媒等を用いる
ことができる。

【００１８】本発明におけるエポキシ樹脂(B) は、硬化
剤として使用するもので、分子内にトリアジン骨格をも
たず、エポキシ当量が 150g/eq以下で１分子中に３個以
上のグリシジル基を有することが必要である。

【００１９】１分子中に３個以上のグリシジル基を有す
るエポキシ樹脂であっても、例えばＴＧＩＣのように分
子内にトリアジン骨格をもつものは、皮膚刺激性等、人
体への悪影響があるので好ましくない。また、１分子中
に２個以下のグリシジル基を有するエポキシ樹脂では、
主たる末端がカルボキシル基であるポリエステル樹脂と
組み合わせて粉体塗料として使用した場合、架橋性が不
十分なものとなり、加工性と耐候性に優れた塗膜とする
ことができない。

【００２０】また、エポキシ樹脂(B) のエポキシ当量は
150g/eq以下であることが必要である。エポキシ当量が
150g/eqを超えるものでは、粉体塗料として使用する場
合、エポキシ樹脂の添加量を多くする必要があり、塗料
の耐ブロッキング性が低下するのみならず、塗膜の耐候
性も著しく低下する。

【００２１】エポキシ樹脂(B) の具体例としては、東都
化成社製「エホ゜トート YH-434L(エポキシ当量: 120g/e
q)」、三菱瓦斯化学社製「TETRAD-Y（エポキシ当量：95
g/eq）」又は「TETRAD-D（エポキシ当量: 100g/eq)」、
チバ・ガイギー社製「MY-9512(エポキシ当量: 122g/e
q)」等が挙げられる。

【００２２】エポキシ樹脂(B) の配合量は、ポリエステ
ル樹脂の酸価に対して 0.8〜1.2 倍当量、好ましくは
1.0倍当量とするのが適当である。

【００２３】本発明の粉体塗料は、上記したポリエステ
ル樹脂組成物に、必要に応じて、硬化触媒、レベリング
剤、その他の添加剤、例えば二酸化チタンやカーボンブ
ラック等の顔料等からなる混合物を、ニーダー又はロー
ルを用いて70〜150 ℃で溶融混練することにより調製す
ることができる。

【００２４】そして、得られた粉体塗料は、これを被塗
装物に塗装し、230 〜250 ℃の温度で 1.5〜５分間、あ
るいは 180〜200 ℃の温度で15〜25分間焼付けることに
よって、加工性や耐候性等に優れた塗膜を与える。

【００２５】

【実施例】次に、実施例及び比較例によって本発明を具
体的に説明する。なお、実施例及び比較例においてポリ
エステル樹脂(A) 、エポキシ樹脂(B) の特性値、及び粉
体塗料と塗膜の性能評価は、次に示す方法で測定した。 (a) 極限粘度フェノールと四塩化エタンとの等重量混合物を溶媒と
し、20℃で測定した。 (b) 酸価ポリエステル樹脂(A) 0.5gをジオキサン／蒸留水＝10／
１（重量比）の混合溶媒50mlに溶解し、加熱還流後、0.
1 規定の水酸化カリウムメタノール溶液で滴定して求め
た。 (c) エポキシ当量エポキシ樹脂(B) 0.5gをクロロホルム20mlに溶解した
後、６重量％のテトラエチルアンモニウムブロマイド酢
酸溶液10mlを加え、0.1 規定の過塩素酸酢酸溶液で滴定
して求めた。 (d) 耐ブロッキング性直径３cm、高さ７cmの有底ガラス管に、粉体塗料を高さ
４cmまで入れ、40℃の恒温槽中に１週間放置した後、ガ
ラス管を逆さにして粉体塗料を取り出し、塗料の状態に
より、次の２段階で評価した。 ○：塗料に塊がないか、もしくは塊が小さく手で持ち上
げられない。 ×：塗料が凝集して固化した大きな塊があり、その塊を
持ち上げることができる。 (e) 60度鏡面光沢度 JIS K 5400に準じて求めた。 (f) 塗膜外観塗膜の平滑性を目視により、次の２段階で評価した。 ○：塗膜に凹凸が少なく平滑性が良好なもの。 ×：塗膜に大きな凹凸があり平滑性がよくないもの。 (g) 耐衝撃性 JIS K 5400に準じ、直径1.27cmの球面をもつ撃ち型とそ
れにあう窪みを持った受け台との間に塗膜が球面に接触
するように塗装鋼板を挟み込み、その上から１kgのおも
りを垂直に落下させ、塗膜の割れる高さを求めた。（こ
の値が20cm以上であれば合格である。） (h) 加工性 JIS K 5400に準じ、塗装鋼板を 180度に折り曲げ、屈曲
部にクラックが発生する折り曲げ間隙が、塗装鋼板の何
枚分に相当するかによって評価した。（数値の小さい方
が加工性が良好であり、0Tを合格とする。なお、(0、1、2
──)Tとは、折り曲げ部に同じ厚さの鋼板を(0、1、2─
─) 枚、挟んだ場合をいう。） (i) 促進耐候性 JIS K 5400に準じ、WEL-SUN-HCH ・B ・BR型サンシャイ
ンウェザーメーター（スガ試験機社製）を用いて、400
時間照射時の光沢保持率を求めた。（この値が80％以上
であれば合格である。）

【００２６】実施例１〜５及び比較例１〜５表１及び表２に示した原料化合物を、表１及び表２に示
した量（モル部）でエステル化反応槽に仕込み、圧力
0.1〜0.5 MPaG、温度 200〜260 ℃で４〜12時間エステ
ル化反応を行った。得られたエステル化物を重縮合反応
槽に移送した後、三酸化アンチモン 3.5×10^-4モル／酸
成分１モルを添加し、0.5hPaに減圧し、280 ℃で３〜８
時間重縮合反応を行い、極限粘度0.45dl/gのポリエステ
ルを得た。次いで、このポリエステルに、表１及び表２
に示した解重合剤を表１及び表２に示した量（モル部）
添加し、常圧下、250 ℃で２時間解重合反応を行い、表
１及び表２に示す特性値のポリエステル樹脂(A) を得
た。得られたポリエステル樹脂(A) に、硬化剤としての
エポキシ樹脂(B) （東都化成社製「エポトート YH-434
L」、三菱瓦斯化学社製「TETRAD-D」、チバ・ガイギー
社製「アラルタ゛イトAER 6003」、東都化成社製「エホ゜トートYD-12
8」又はナガセ化成社製「EX-421」）、イミダゾール系
硬化触媒（四国化成社製「キュアゾール C₁₁Z」）、ブ
チルポリアクリレート系レベリング剤（BASF社製「アク
ロナール4F」）、ベンゾイン及びルチル型二酸化チタン
顔料（石原産業社製「タイペーク CR-90」）を表１及び
表２に示す量（重量部）添加し、ヘンシェルミキサー
（三井三池製作所製、FM 10B型）でドライブレンドした
後、コ・ニーダ（BUSS社製、PR-46型）を用いて 110℃
で溶融混練し、冷却、粉砕後、140 メッシュ(106μm)の
金網で分級して粉体塗料を得た。なお、この際、エポキ
シ樹脂(B) のエポキシ当量（エポキシ価）が、ポリエス
テル樹脂(A) の酸価の 1.0倍当量になるように配合し
た。そして、得られた粉体塗料を、リン酸亜鉛処理鋼板
上に膜厚が50〜60μm となるように静電塗装して、250
℃×2.5 分間の条件で焼付けを行った。塗料及び塗膜の
性能を評価した結果を表１及び表２に示す。

【００２７】実施例１〜５及び比較例１〜５におけるポ
リエステル樹脂(A) の製造条件と特性値、塗料配合と性
能、及び塗膜性能の評価結果を表１及び表２に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】実施例１〜５で得られた粉体塗料は、いず
れも光沢、外観、耐衝撃性、加工性及び耐候性に優れた
塗膜を与え、かつ耐ブロッキング性も良好なものであっ
た。

【００３１】これに対して、比較例では次のような問題
があった。比較例１では、エポキシ樹脂のエポキシ当量
が極めて大きかったため、塗料とした場合にエポキシ樹
脂化合物の添加量が多くなりすぎ、塗膜の耐候性に劣る
ものであった。比較例２では、エポキシ樹脂のエポキシ
当量が大きく、かつ液状であったため、塗料としたとき
の耐ブロッキング性に劣り、塗膜の耐候性も劣るもので
あった。比較例３では、エポキシ樹脂のグリシジル基数
が２個（すなわち、２官能のエポキシ樹脂）であったた
め、塗膜の加工性と耐候性に劣るものであった。比較例
４では、ポリエステル樹脂の酸価が大きかったため、エ
ポキシ樹脂の添加量が多くなりすぎ、塗料としたときの
耐ブロッキング性に劣り、塗膜の耐候性も劣るものであ
った。比較例５では、ポリエステル樹脂の極限粘度が大
きかったため、塗膜の外観と加工性に劣るものであっ
た。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、耐ブロッキング性が良
好で、光沢、外観、耐衝撃性、加工性及び耐候性に優れ
た塗膜を与えることのできる粉体塗料が、比較的低コス
トで得られるので、ＰＣＭ塗料用等に好適に利用でき
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】 (A) 芳香族ジカルボン酸を主体とする酸
成分と脂肪族グリコールを主体とするアルコール成分と
からなり、極限粘度が0.15〜0.40dl/g、酸価が15〜50 m
gKOH/gであるポリエステル樹脂と、(B) 分子内にトリア
ジン骨格をもたず、エポキシ当量が 150g/eq以下で１分
子中に３個以上のグリシジル基を有するエポキシ樹脂と
を主成分とする粉体塗料用ポリエステル樹脂組成物。
【請求項２】請求項１記載の粉体塗料用ポリエステル
樹脂組成物を用いた粉体塗料。