JP2002530183A - 粉末ラッカーを硬化する方法 - Google Patents

粉末ラッカーを硬化する方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は粉末コーティングで基材をコートしそしてこれを近赤外線範囲の放射線（ＮＩＲ放射線）で照射することにより粉末コーティングを硬化する方法に関し、また本発明は、特定の硬化時間に際して照射によって得ることができる、粉末コーティングでコートされた基材の硬化時間および／または表面温度が、粉末コーティングの硫酸バリウムおよび／または酸化アルミニウムの含有率を、粉末コーティング組成物の全重量に対して１〜５０重量％に調節し、そして／あるいは粉末コーティングのカーボンブラックの含有率を粉末コーティング組成物の全重量に対して０.１〜５重量％に調節することにより調整されることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は近赤外線範囲の放射線（ＮＩＲ放射線）での照射によって金属または
非金属の基材上の粉末ラッカーを硬化することに関する。
【０００２】 金属のコーティングにおいては、粉末ラッカーによる表面の装飾的または機能
的コーティングは、工程の効率が高く、また環境保護の点からの評価が良好であ
るので、広範な応用分野を獲得している。様々な分野での用途のために多数の粉
末ラッカー処方物が開発されている。これまで利用可能な粉末ラッカーの硬化方
法では、粉末ラッカー処方物のガラス転移温度および／または融点を越える温度
に加熱することにより、基材に付着している粉末が最初に融解されることが必要
である。熱源としては、例えば対流オーブン、赤外放射線またはこれら双方の組
み合わせが使用される。熱で硬化する系の場合、粉末コーティングは、コートす
べき対象全体を１４０〜２００℃の温度に約１０〜３０分間にわたって加熱する
ことにより典型的に硬化される。
【０００３】 ＵＶ硬化性の粉末ラッカー処方物の場合、慣用の方法で融解された粉末コート
は紫外放射線によって数秒以内で硬化される。粉末ラッカーは、ラジカル反応機
構または陽イオン反応機構に従う二重結合または環状エーテルの重合によって通
常硬化される。
【０００４】 両方の方法ともにかなり不利な点がある。熱硬化性粉末ラッカーの場合、約２
０〜３０分にわたって高い温度が必要になり、一方、この高い温度は、木材また
はプラスチックのような温度感受性を有する表面のコーティングを可能にせず、
他方この高温は金属成分に対してはかなりの大きさのエネルギーを必要とする。
ＵＶ硬化性の粉末ラッカーを使用すると、まず最初に粉末が加熱によって融解さ
れ、次いで第２段階でＵＶ放射線で硬化されねばならないので、２つのプロセス
段階が必要になる。さらに、色彩を付与する成分によってＵＶ放射線が吸収され
、またこれによってコーティングの完全な硬化が一層困難になるので、コーティ
ング厚さがより大きい、顔料の添加された粉末ラッカーを硬化するのは困難であ
る。
【０００５】 近赤外線範囲（ＮＩＲ）、つまり７５０〜１２００nmの波長範囲にある強度の
大きい放射線を発生する最近開発された技術は、ラッカー組成物を硬化する一層
の可能性を提供する。しかしながら、分析化学またはプロセス制御の分野で用い
られるＮＩＲ放射線強度は、基材を加熱しまたはラッカーの架橋のような化学反
応を開始するのに十分でない。
【０００６】 “Sekundenschnelle Aushaertung von Pulverlack"（“Curing powder lacque
r in seconds"）（Kai Baer, JOT 2／98）という文献には、粉末ラッカーは、基
材を実質的に加熱することなく強度の大きなＮＩＲ放射線によって硬化されるこ
とができると述べられている。ＮＩＲ技術は、慣用の熱硬化および／または上記
のＵＶ硬化の欠点をともなわずに、単一なプロセス段階で粉末ラッカーが融解さ
れかつ硬化されることを可能にする。ラッカーコート全体の均一な加熱および放
射線の金属表面上の反射が達成される。この硬化方法にとって特に好適である粉
末ラッカー、そして特に、ＮＩＲ放射線による硬化のための特別誂えの粉末ラッ
カーを開発できる方法は記載されていない。
【０００７】 ドイツ特許出願198 06 445.4には、ＮＩＲ放射線によって粉末ラッカーを硬化
するのに特に好適である粉末ラッカーバインダーが記載されている。このバイン
ダーによってつくられる粉末ラッカーの吸収性、および硬化特性およびコーティ
ングの特性に対する吸収性の影響については記載が無い。
【０００８】 特に、バインダー系は同一であるが残りの成分の組成は異なる、顔料添加され
た粉末ラッカーは、ＮＩＲ硬化において吸収性にかなりの差異を示すであろう。
放射線強度および照射時間が同一である条件の下で、ラッカーフィルムの加熱速
度が異なり硬化速度が異なるのが認められる。例えば、先行技術に相当する市販
の慣用の白い粉末ラッカー（Durotherm AL93-9010、Herberts Pulverlack GmbH
）は、慣用される市販のＮＩＲ放射線源（Messrs Industrie SerVisから得るこ
とができる）で照射される時、３０秒で完全に硬化するが、先行技術に相当する
、バインダーの基材が同一である市販の慣用の黒い粉末ラッカー（Durotherm AL
93-9017、Herberts Pulverlack GmbH）は同一の照射条件で５秒の硬化時間を達
成する。
【０００９】 本発明の目的は従って、色彩に関わりなくまたは使用するバインダー系および
他のラッカー成分に関わりなくＮＩＲ放射線の助けをかりて、事実上同一の硬化
時間および基材の表面温度で粉末ラッカーを硬化することを可能にする、粉末ラ
ッカーを硬化する方法を提供することである。さらに、例えばフィルム厚さまた
はコートすべき基材のような所望の施用条件に吸収特性を適合させることができ
るように粉末ラッカーのＮＩＲ範囲の吸収条件を調整することが可能であるべき
である。
【００１０】 本発明の脈絡から、粉末ラッカー組成物の吸収性は、所望の条件を達成するた
めに、組成物の硫酸バリウムおよび／または酸化アルミニウムおよび／またはカ
ーボンブラックの含有率を変更することにより変化されそして／あるいは適合さ
れうることが示されている。
【００１１】 従って本発明は、近赤外線範囲の放射線（ＮＩＲ放射線）での硬化に際して粉
末ラッカーの吸収性を調整するために、特に硬化時間および／または粉末ラッカ
ーでコートされた基材の表面温度を制御するために、硫酸バリウム、酸化アルミ
ニウムおよび／またはカーボンブラックを使用することを提案する。
【００１２】 さらに本発明は、基材を粉末ラッカーでコートしそして近赤外線の範囲の放射
線（ＮＩＲ放射線）によって照射して粉末ラッカーを硬化する方法を提供し、こ
の方法は、粉末ラッカーでコートされた基材の硬化時間および／または、ある硬
化時間にわたって放射線で得ることができる表面温度が、粉末ラッカーの硫酸バ
リウムおよび／または酸化アルミニウムの含有率を粉末ラッカー組成物全体に対
して１〜５０重量％に設定し、そして／あるいは粉末ラッカーのカーボンブラッ
クの含有率を粉末ラッカー組成物全体に対して０.１〜５重量％に設定すること
により制御されることを特徴とする。
【００１３】 本発明の方法では、粉末ラッカー中の硫酸バリウムおよび酸化アルミニウムの
全体の含有率が５０重量％を越えず、もしカーボンブラックが追加的に存在する
ならば、硫酸バリウムおよび／または酸化アルミニウムのカーボンブラックを含
めた全体の含有率が５５重量％を越えない。
【００１４】 硫酸バリウムおよび／または酸化アルミニウムおよび／またはカーボンブラッ
クの含有率は、粉末ラッカーの全組成物の吸収性に決定的な影響を与え、特定の
目的にあわせてＮＩＲ硬化特性を設定することを可能にする。例えば、硫酸バリ
ウムおよび／または酸化アルミニウムおよび／またはカーボンブラックの含有率
を増大させることにより、ＮＩＲの波長範囲内の放射線に対する粉末ラッカー組
成物の吸収能力は著しく増大し、また放射線が一定という条件で、より高い表面
温度およびより短い硬化時間が達せられるであろう。
【００１５】 さらに粉末ラッカー組成物の吸収性は、粉末ラッカーの特定の応用に適合され
ることができる。基材の加熱を最少化するために、基材に応じて、例えばラッカ
ーフィルム中での放射線の吸収を増加させるのが好ましいであろう。これらの場
合、硫酸バリウムおよび／または酸化アルミニウムおよび／またはカーボンブラ
ックの含有率が、上記した量の範囲の例えば上方（重量％）に増大されている処
方物が好ましい。
【００１６】 粉末ラッカーの極めて厚いコーティングの場合、深部にある粉末コートが融解
しそして硬化することを確実にするために、ＮＩＲ吸収を減少させることが必要
であろう。ＮＩＲ吸収が大き過ぎる場合、すべての放射線がラッカーフィルムの
表面に吸収され、これは劣悪な流れを生じまた基材表面上のコーティングの不完
全な硬化につながる。
【００１７】 硫酸バリウムおよび／または酸化アルミニウムおよび／またはカーボンブラッ
クの含有率が、上記した量の範囲の例えば下方（重量％）に減少されている粉末
ラッカー組成物は、このような応用にとって好適である。
【００１８】 薄いコートの場合、加熱速度および硬化速度をできるだけ大きくするのを可能
にするために、粉末ラッカー組成物の高ＮＩＲ吸収が好ましいであろう。このた
め、硫酸バリウムおよび／または酸化アルミニウムおよび／またはカーボンブラ
ックの増大された含有率が用いられる。
【００１９】 本発明に従う場合、各粉末ラッカー組成物全体に関して１〜５０重量％、特に
５〜３５重量％の含有率の硫酸バリウムおよび／または酸化アルミニウム、およ
び／または０.１〜５重量％の含有率のカーボンブラックを使用することは、粉
末ラッカーの組成を本発明に従って設定するのに好適である。
【００２０】 硫酸バリウムおよび／または酸化アルミニウムおよび／またはカーボンブラッ
クは、これらへの変更、粒子の寸法そしてさらに構造上および構成上場合によっ
てある差異と関わりなく使用できることが示されている。 例えば、樹脂、顔料および添加剤のような粉末ラッカーの残りの成分もまた、
組成物全体のＮＩＲ吸収性に寄与する。ただし、この寄与は、本発明に従う硫酸
バリウムおよび／または酸化アルミニウムおよび／またはカーボンブラックの含
有率より断然小さい。
【００２１】 出発点が、硫酸バリウム、酸化アルミニウムおよび／またはカーボンブラック
を既に含有する粉末ラッカーであるならば、粉末ラッカー組成物中の硫酸バリウ
ムおよび／または酸化アルミニウムおよび／またはカーボンブラックの含有率の
変化は、他の顔料および／または充填剤によっても埋め合わされることができる
。例えば硬化時間を延長するために硫酸バリウムおよび／または酸化アルミニウ
ムの含有物は、ＮＩＲ放射線の極めて低い吸収を示す他の充填剤によって部分的
に置き換えられうる。このような顔料および／または充填剤は、例えば炭酸カル
シウム、二酸化チタン、水酸化アルミニウム、ドロマイトおよびタルクであって
よい。
【００２２】 硫酸バリウムおよび／または酸化アルミニウムの含有率が変更される場合、色
彩の僅かな変化を補償するために顔料を適合させることも場合によっては必要で
あろう。カーボンブラックの含有率の変化は色彩のかなり大きな変化をもたらす
であろう。
【００２３】 本発明に従う粉末ラッカーが含有してよい別の成分は、慣用のバインダー／硬
化剤系、例えば低分子量のエポキシまたはヒドロキシアルキルアミド硬化剤を含
むポリエステル樹脂、エポキシ／ポリエステルハイブリッド系、ジシアノジアミ
ド硬化剤、カルボン酸硬化剤あるいはフェノール硬化剤を含むエポキシ樹脂、あ
るいはやはりカルボン酸硬化剤またはカルボン酸無水物硬化剤を含むエポキシ官
能化されたアクリレート樹脂、そして慣用の顔料および／または充填剤そして例
えば流動制御剤、脱ガス補助物質、テクスチャー付与剤のような慣用の添加剤で
ある。慣用の有機または無機顔料を使用して本発明の粉末ラッカー処方物に顔料
添加することができる。
【００２４】 本発明に従って用いることができる粉末ラッカーは、慣用の方法で製造される
ことができ、硫酸バリウム、酸化アルミニウムおよび／またはカーボンブラック
の添加物は残余の粉末成分と慣用の方法で混合されてよくあるいは例えばバイン
ダーおよび／または硬化剤のように粉末成分中に含められてよい。 粉末はコートすべき基材に、例えば Corona または Tribo 噴霧ガンの助けに
よって既知の静電噴霧法によってあるいは粉末を施すための他の好適な方法によ
って施されてよい。
【００２５】 施された粉末ラッカー組成物は、硬化するために、例えば、白熱コイルの放射
面温度が２０００〜３０００Ｋである慣用の高エネルギーのＮＩＲラジエータに
よって照射されてよく、発光スペクトルが７５０〜１２００nmに最大値を有する
ラジエータが例えば好適であり、出力は例えば１Ｗ／cm2より大きく、好ましく
は１０Ｗ／cm2より大きく、照射時間は例えば１〜３００秒である。照射に際し
て、粉末は最初に融解し次いで例えば１〜３００秒の期間で硬化する。
【００２６】 硬化するには、ＮＩＲラジエータと対流オーブンまたは赤外線ラジエータのよ
うな慣用の熱源との組み合わせを使用することもできる。必要なら、ＮＩＲ放射
線用の反射器の助けをかりて３次元物体の均一な照射を達成することも可能であ
る。
【００２７】 本発明の方法は、大型で中実の構造部材をコーティングするために、または高
い硬化速度が必要であるコーティング作業のために、温度感受性の基材をコート
するのに特に好適である。温度感受性物質の例は、天然の木材のまたは木材をベ
ースとする材料の表面、プラスチックの表面または、液体または潤滑剤のような
感熱性成分をさらに含む金属部分である。慣用の金属基材もまたコートされるこ
とができる。
【００２８】 特に、パイプ、コンクリート補強用の金属部材または構造部材上の機能性コー
ティングそして鉄鋼構造物、橋梁、船舶のようにオーブン内で加熱されることが
できない大きな表面積を有する部材上のコーティングもまた行われる。 本発明に従う方法はコーティング速度が＞１００ｍ／分であるコイルコーティ
ング法のために使用されることもできる。
【００２９】 本発明の方法は、粉末ラッカーの吸収性を定め、従って特に、粉末ラッカーの
硬化の様態を制御可能にし、コートされた基材の表面温度を制御可能にすること
ができる。異なる色彩またはバインダー系を有する粉末ラッカーは、同一の条件
でＮＩＲ放射線によって硬化されることができ、この方法によって、コーティン
グ設備で異なる粉末ラッカーを使用する時に粉末ラッカーを処理する者に対して
かなりの利益が与えられる。従って、例えば硬化時間または放射線源の強度のよ
うな設備パラメーターを色彩に合致するように複雑に適合させる必要なしに、粉
末の処理に際して色彩を迅速に変更することができる。
【００３０】 本発明に従う方法で使用する硫酸バリウム、酸化アルミニウムおよび／または
カーボンブラックによって変性される粉末ラッカーは、ＮＩＲ放射線による硬化
方法のために有利に使用されることができ、質の優れたコーティングが生まれる
。
【００３１】 以下の実施例は本発明を例示する。 表に列挙する粉末ラッカーの処方物は、成分を強力に混合し、押し出し成形し
そして粉砕することによる粉末ラッカーの製造にとって慣用の方法によってコー
ティング用の粉末に転換した。粉末は、Corona 噴霧ガンを使用してアルミニウ
ムの試験シートに同一のフィルム厚さで静電的に施した。硬化は、Messrs Indus
trie SerVisによって供される、最大出力が４００kw／ｍ2であるＮＩＲラジエー
タを装備したコイルライン上で行った。放射強度およびラジエータと基材表面と
の距離は一定に保持した。照射時間はコイルの速度を変化させることにより変え
た。表にはコーティングが完全に硬化されるコイル速度に対応する照射時間（硬
化時間）を記載する。硬化の基準として機械的特性および耐溶媒性を測定し、循
環空気オーブン内で慣用の方法で高温で加熱された同じ処方物の試料と比較した
。表に示す硬化時間は、参照試料の特性が得られたコイル速度に対応する。
【００３２】 個々のバインダー系において、処方物の成分を大幅に一定に保った。残りの主
要な成分の濃度を一定に保つように処方中で二酸化チタンと交換することにより
、硫酸バリウム、酸化アルミニウムおよびカーボンブラックの含有率の変更を行
った。すべての量を重量％で示す。
【００３３】 本発明に従わない処方物には星印を付す。硬化が達成されなかった実験は『n.
c.』で表す。この場合、過度に長い照射時間で流動の問題または膨れが生じ、フ
ィルムは硬化しない。
【００３４】 実施例１ Araldit PT 910（Ciba Chemicals）を伴うポリエステルをベースとする屋外用の
耐候性粉末ラッカー 全処方物は、５７％のポリエステル樹脂、５.２％のAraldit PT 910硬化剤お
よび４.５％の流動制御および脱ガスの薬剤を含有する。赤色の粉末ラッカーに
は無機の赤色顔料を１％添加し、黄色の粉末ラッカーには無機の黄色顔料を２％
添加した。
【００３５】
【表１】
【００３６】 実施例２ エポキシ樹脂をベースとする粉末ラッカー 全処方物は、６０％のエポキシ樹脂、３.３％のジシアノジアミド硬化剤およ
び１.４％の脱ガスおよび流動制御の薬剤を含有する。
【００３７】
【表２】
【００３８】 実施例３ ポリエステル／エポキシハイブリッドバインダーをベースとする粉末ラッカー 全処方物は、４０.４％のポリエステル樹脂、１８％のエポキシ樹脂、１.６％
の流動制御および脱ガスの薬剤および３％の青色の有機色素を含有する。
【００３９】
【表３】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０９Ｄ 7/12 Ｃ０９Ｄ 7/12 201/00 201/00 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＬ，ＡＵ，Ｂ Ａ，ＢＧ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＺ，ＥＥ，ＨＵ，ＪＰ ，ＫＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＸ，ＮＯ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ， ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＲ，ＵＡ，ＵＳ，ＹＵ Ｆターム(参考） 4D075 BB26Z BB37Z BB94Z BB95Z CA32 CA44 CA47 DA03 DA06 DA23 DB01 DB21 DB31 DC05 DC08 DC10 EA02 EB22 EB33 EB35 EB45 EC01 EC54 4J038 DB001 DB002 DB221 DD001 DD002 HA026 HA216 HA376 JA35 JA64 JB12 JB18 KA03 KA12 KA20 MA02 NA17 PA17 PB05 PB07 PC02 PC06 PC08

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基材を粉末ラッカーでコートしそして近赤外線の範囲の放射
    線（ＮＩＲ放射線）によって照射して粉末ラッカーを硬化する方法であって、粉
    末ラッカーでコートされる基材の硬化時間および／またはある硬化時間にわたっ
    て放射線で得ることができる表面温度が、粉末ラッカーの硫酸バリウムおよび／
    または酸化アルミニウムの含有率を粉末ラッカー組成物全体に対して１〜５０重
    量％に設定し、そして／あるいは粉末ラッカーのカーボンブラックの含有率を粉
    末ラッカー組成物全体に対して０.１〜５重量％に設定することにより制御され
    ることを特徴とする硬化方法。
  2. 【請求項２】 ５〜３５重量％の硫酸バリウムおよび／または酸化アルミニ
    ウムが使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 強度分布の最大値が７５０〜１２００nmの波長範囲にあるＮ
    ＩＲ放射線が使用されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 照射および硬化がそれぞれ１〜３００秒の時間にわたって実
    施されることを特徴とする請求項１〜３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 近赤外線範囲の放射線（ＮＩＲ放射線）によって照射するこ
    とにより硬化する時に、粉末ラッカーの吸収性を制御するための硫酸バリウム、
    酸化アルミニウムおよび／またはカーボンブラックの使用。
  6. 【請求項６】 近赤外線範囲の放射線（ＮＩＲ放射線）によって照射するこ
    とにより基材を硬化する時に、粉末ラッカーでコートされる基材の硬化時間およ
    び／または表面温度を制御するための硫酸バリウム、酸化アルミニウムおよび／
    またはカーボンブラックの使用。
JP2000582481A 1998-11-13 1999-11-05 粉末ラッカーを硬化する方法 Ceased JP2002530183A (ja)

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