JP2002542371A - 流動性粉体塗料組成物 - Google Patents

流動性粉体塗料組成物

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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 (A)アドバンスメント触媒の存在下、ビスフェノールのビスフェノールジグリシジルエーテル(A1)および2より大きいエポキシ官能価を有するエポキシ樹脂(A2)からなる混合物をビスフェノール(A3)と反応させることにより製造されたアドバンスドエポキシ樹脂、および(B)エポキシ反応性基を含むポリマーからなる粉体塗料組成物は、良好な流動特性および高められた貯蔵安定性が顕著である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、エポキシ樹脂混合物をベースとした粉体塗料組成物に関する。
【0002】 エポキシ樹脂およびエポキシ反応性基を含む樹脂をベースとした粉体塗料組成
物は、様々な用途に関して公知である。 中でも、欧州特許EP-A-119 164号は、2より大きいエポキシ官能価を有する樹
脂および2より小さいエポキシ官能価を有するもう一種の樹脂からなるエポキシ
混合物ならびにエポキシ反応性成分からなる粉体塗料組成物であって、該組成物
は高い貯蔵安定性および短い硬化時間が顕著であり、容器の内側における塗装に
適している組成物を開示している。
【0003】 欧州特許EP-A-857 742号によると、エポキシ官能価が特異的に異なる二種のエ
ポキシ樹脂の混合物を使用することにより、カルボキシル含有ポリエステルをベ
ースとした粉体塗料の流動性を向上させることが可能である。
【0004】 しかしながら、良好な流動特性に加えて、特に、高められた貯蔵安定性、特に
高温における高められた貯蔵安定性を有する粉体塗料が必要である。
【0005】 本発明は、それに関して改良された粉体塗料組成物であって、(A)アドバン
スメント触媒の存在下、ビスフェノールのビスフェノールジグリシジルエーテル
(A1)および2より大きいエポキシ官能価を有するエポキシ樹脂(A2)から
なる混合物をビスフェノール(A3)と反応させることにより製造されたアドバ
ンスドエポキシ樹脂、および (B)エポキシ反応性基を含むポリマー からなる組成物に関する。
【0006】 成分Aのアドバンスドエポキシ樹脂は室温で固体である生成物であって、アド
バンスメント触媒および所望による連鎖停止剤の存在下、成分A1、A2および
A3を反応させることにより得ることが可能である。エポキシ樹脂のアドバンス
メント反応において通常必要であるように、成分A1およびA2のグリシジル基
は、この反応において、成分A3のフェノール性ヒドロキシル基と比べて化学量
論的過剰量でなければならない。
【0007】 適当な成分A1は、例えば、ビスフェノールAおよびビスフェノールFのジグ
リシジルエーテル、4,4’−ジヒドロキシビフェニル、4,4’−ジヒドロキ
シジフェニルスルホン、4,4’−ジヒドロキシジフェニルケトン、1,2−ビ
ス(4−ヒドロキシフェニル)エタンおよび1,1−ビス(4−ヒドロキシフェ
ニル)エタンである。 二種またはそれより多くのジグリシジルエーテルの混合物を使用することも、
もちろん可能である。
【0008】 好ましい成分A1は、ビスフェノールAのジグリシジルエーテルおよびビスフ
ェノールFのジグリシジルエーテルである。
【0009】 樹脂成分A2は、事実上、室温で液体および好ましくは固体であって、かつ2
より高い平均エポキシ官能価を有するエポキシ樹脂のいずれも、すなわち一分子
当たり平均2個より多いエポキシ基を有するエポキシ樹脂の全て、例えば相当す
るポリグリシジルエーテルまたはポリグリシジルエステルのようなものを包含す
る。 成分A2として適当な樹脂の例は、 トリグリシジルイソシアヌレート、トリメリット酸トリグリシジルエステル、ヘ
キサヒドロトリメリット酸トリグリシジルエステル、1,1,2,2−テトラキ
ス(4−グリシジルオキシフェニル)エタン、4−アミノフェノールのN,N,
O−トリグリシジル誘導体、多官能価スピロビスインダンのグリシジルエーテル
、エポキシフェノールノボラックおよびエポキシクレゾールノボラックである。 また、成分A2として適当であるものは、欧州特許EP-A-0 536 085号に記載の
三および二官能価エポキシ樹脂の固体混合相でもある。
【0010】 成分A2として好ましいものは、トリグリシジルイソシアヌレート、トリメリ
ット酸トリグリシジルエステル、ヘキサヒドロトリメリット酸トリグリシジルエ
ステル、エポキシクレゾールノボラック、エポキシフェノールノボラック、また
は次式I
【化2】 〔式中、Zは直接単結合または−O−を表わし、 そして基R1、R2、R3およびR4のうちの二個より多くは−OH、−O−CO−
R−CO−OH、−O−R−OH、−O−CO−NH−R−NH−CO−O−R
−OHまたは−[O−Cm2mn−OH(式中、mは2ないし4の整数であり、
そしてnは1ないし20の整数であり、そしてRは炭素原子数1ないし8のアル
キレン基、炭素原子数5ないし8のシクロアルキレン基、炭素原子数6ないし1
4のアリーレン基または部分的に水和された炭素原子数6ないし14のアリーレ
ン基を表わす。)を表わし、 そして残りの基R1、R2、R3およびR4は水素原子、−O−炭素原子数1ないし
8のアルキル基、−O−炭素原子数5ないし8のシクロアルキル基、−O−炭素
原子数6ないし14のアリール基、部分的に水和された−O−炭素原子数6ない
し14のアリール基または(メタ)アクリルオキシ基を表わし、そして R5、R6、R7およびR8は各々互いに独立して炭素原子数1ないし8のアルキル
基、炭素原子数5ないし8のシクロアルキル基、炭素原子数6ないし14のアリ
ール基、部分的に水和された炭素原子数6ないし14のアリール基または水素原
子を表わす。〕で表わされる多官能価1,1’−スピロビスインダンをベースと
する、一分子当たり平均で二個より多いグリシジル基を含有するポリグリシジル
化合物である。
【0011】 式Iで表わされるスピロビスインダンから誘導されるポリグリシジル化合物は
、WO 99/03851号に記載されている。
【0012】 新規組成物における成分A3は、原則的に、アドバンスメント法において公知
である二個のフェノール性ヒドロキシル基を含む芳香族化合物のいずれであって
もよい。それらの例は、レゾルシノールのような単核ジフェノール、1,4−ジ
ヒドロキシナフタレンのような二個のヒドロキシル基を含むナフタレン、ビフェ
ニル、および二個のヒドロキシル基を含む他の二核芳香族化合物であってアルキ
レン基、−O−、−CO−、−S−または−SO2−結合を有するものである。
ハロゲン化されたビスフェノール、例えばテトラブロモビスフェノールAを使用
することも可能である。
【0013】 好ましい成分A3は、ビスフェノールS(ビス(4−ヒドロキシフェニル)ス
ルホン)、4,4’−ジヒドロキシビフェニル、ビスフェノールFおよび特にビ
スフェノールAである。
【0014】 成分A1、A2およびA3に加えて、アドバンスドエポキシ樹脂A製造のため
の混合物は、連鎖停止剤として一官能価化合物を含み得る。特に良好な流動特性
が望まれる場合、これは特に有利である。 適当な連鎖停止剤はモノフェノールおよびフタルイミド、例えばフタルイミド
、3−メチルフタルイミド、4−メチルフタルイミドまたは3,3−ジメチルフ
タルイミドである。
【0015】 使用されるモノフェノールは、特に好ましくは、エチル基、n−プロピル基、
イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、第二ブチル基、第三ブチル基、
n−ペンチル基、イソペンチル基、第三ペンチル基、ネオペンチル基、n−ヘキ
シル基、イソヘキシル基、相当するヘプチルまたはオクチル置換基、特に第三オ
クチル基、ノニル基、ドデシル基またはフェニル置換基のような炭素原子数1な
いし12のアルキル置換基または炭素原子数6ないし10のアリール置換基を一
個もしくは一個より多く含むフェノールである。モノ−炭素原子数1ないし8の
アルキルフェノールが特に好ましく、特にモノ−炭素原子数3ないし8のアルキ
ルフェノール、特に相当するパラ−アルキルフェノール、およびp−フェニルフ
ェノールである。他の適当なモノフェノールは、米国特許US-A-5,095,050号に記
載されている。
【0016】 従って本発明は、成分Aとして、成分A1、A2およびA3に加えて、連鎖停
止剤としてモノフェノールまたはフタルイミドを含む混合物から製造されたアド
バンスドエポキシ樹脂を含む粉体塗料組成物にも関する。
【0017】 アドバンスドエポキシ樹脂A製造のために使用される成分A1、A2およびA
3ならびに任意の連鎖停止剤の量は、広い範囲内で変化し得る。 使用されるA1およびA2の量は、成分A1の100エポキシ当量当たり成分
A2の1ないし20、特に好ましくは2ないし10、そしてより好ましくは3な
いし8エポキシ当量があるように、好ましく選択される。
【0018】 使用される成分A2の量は、成分A1とA2の合計を基準として好ましくは1
.0ないし5.0重量%、より好ましくは1.25ないし3.0重量%である。 アドバンスメント反応において使用される成分A3の量は、100エポキシ当
量当たり10ないし90ヒドロキシ当量、特に好ましくは30ないし80ヒドロ
キシ当量、そしてより好ましくは50ないし75ヒドロキシ当量があるように、
好ましく選択される。
【0019】 成分A1、A2およびA3の反応は通常、慣用のアドバンスメント触媒の存在
下で行われる。適当な触媒は中でも、その記載が本明細書で明らかに参照されて
いる米国特許US-A-5,095,050号に記載されている。触媒の好ましい例は第三アミ
ン、例えばトリエチルアミン、トリプロピルアミン、トリブチルアミン、2−メ
チルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、N−メチルモルホリン、N,N
−エチルメチルピペリジニウムヨージド、第四アンモニウム化合物およびアルカ
リ金属ヒドロキシドである。異なる触媒の組み合わせを使用することも可能であ
る。上記触媒は慣用の触媒量、すなわち一般的に、エポキシ樹脂を基準として0
.0001ないし10重量%の量で使用される。反応温度は、好ましくは80な
いし200℃、より好ましくは130ないし200℃である。
【0020】 新規組成物の適当な成分Bは、原則的に、粉体塗料技術において公知であるエ
ポキシ反応性基を含むポリマーの全てである。 ポリエステル、ポリアクリレートまたはポリエーテルの使用が好ましい。 カルボキシル末端ポリエステルが特に好ましい。
【0021】 ポリエステルは、好ましくは10ないし100の酸価(mg KOH/g ポリ
エステルで示される。)および4000ないし15000、より好ましくは65
00ないし11000の分子量(ポリスチレン検量によるGPC測定からの重量
平均Mw)を有する。これらのポリエステルの場合における比率Mw/Mnは通常
、2ないし10である。該ポリエステルは室温において有用な固体であり、そし
て35ないし120℃、好ましくは40ないし80℃のガラス転移温度を有する
【0022】 そのようなポリエステルは中でも、その記述が本明細書で明らかに参照されて
いる米国特許US-A-3,397,254号または欧州特許EP-A-0 600 546号から公知である
。それらはポリオールとジカルボン酸、および任意により多官能価カルボン酸ま
たは相当するカルボン酸無水物との反応生成物である。
【0023】 適当なポリオールは、例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、1
,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンタンジオール、イソ
ペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオオール、グリセロール、ヘキサント
リオール、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、エリトリトール、
ペンタエリトリトール、シクロヘキサンジオールまたはジメチロールシクロヘキ
サンである。
【0024】 適当なジカルボン酸は、例えばイソフタル酸、テレフタル酸、フタル酸、メチ
ルフタル酸、テトラヒドロフタル酸、メチルテトラヒドロフタル酸、例えば4−
メチルテトラヒドロフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、グルタ
ル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フマ
ル酸、マレイン酸または4,4’−ジフェニルジカルボン酸等である。適当なト
リカルボン酸は、例えば1,2,3−プロパントリカルボン酸のような脂肪族ト
リカルボン酸、トリメシン酸、トリメリット酸およびヘミメリット酸のような芳
香族トリカルボン酸または6−メチルシクロヘキセ−4−エン−1,2,3−ト
リカルボン酸のような脂環族トリカルボン酸である。適当なテトラカルボン酸は
、例えばピロメリット酸またはベンゾフェノン−3,3’,4,4’−テトラカ
ルボン酸である。
【0025】 市販品として入手可能なポリエステルは特に、しばしば、必須のアルコール性
成分としてネオペンチルグリコールおよび/またはトリメチロールプロパンなら
びにまた、必須の酸成分としてアジピン酸および/またはテトラフタル酸および
/またはイソフタル酸および/またはトリメリット酸をベースとしている。トリ
メリット酸の無いポリエステルからなる本発明の粉体塗料組成物は、しばしば、
特に良好な流動性を有する。
【0026】 新規粉体塗料組成物は、好ましくは成分Aを20ないし80重量%、および成
分Bを80ないし20重量%含み、成分AとBの合計が常に100重量%である
。 成分AおよびBは、好ましくは新規粉体塗料組成物中に、該粉体塗料組成物に
おけるエポキシ反応性基とエポキシ基の比率が0.5対1および2対1、好まし
くは0.8対1および1.2対1、より好ましくは約1対1であるような量で存
在する。この場合、エポキシ反応性基含有ポリマーおよびエポキシ樹脂は、70
±5対30±5、60±5対40±5または50±5対50±5(70/30−
;60/40−および50/50 ハイブリッド系)からの重量比で存在する。
【0027】 新規粉体塗料組成物は、光安定剤、染料、顔料、例えば二酸化チタン、脱ガス
剤、例えばベンゾイン、および/または流れ調整剤のような塗料産業で慣用に使
用されている他の添加剤を付加的に含み得る。
【0028】 新規粉体塗料組成物は、例えばボールミルにおいて成分AおよびBならびに他
の成分を単純に混合することにより製造され得る。もう一つの可能性は、例えば
ブス(Buss)コ−ニーダーのような押出機を使用して、上記成分を一緒に、混合し
、均一化しながら溶融すること、該組成物を冷却すること、そしてそれを粉砕す
ることである。この調法な粉体塗料混合物は、好ましくは、0.015ないし5
00μm、より好ましくは10ないし100μmの範囲の粒子サイズを有する。
【0029】 塗装されるべき物品に適用後、上記粉体塗料組成物は少なくとも約100℃、
好ましくは150ないし250℃の温度で硬化される。硬化は約5ないし60分
の時間がかかる。塗装に適する材料は、硬化に必要とされる温度で安定であるも
の全てであり、特にセラミック、ガラスおよび金属である。
【0030】 実施例1ないし4:アドバンスドエポキシ樹脂の製造 実施例1: ビスフェノールAのジグリシジルエーテル(エポキシ分:5.26ないし5.
38val/kg) 630g、ビスフェノールA 231g、トリグリシジル
イソシアヌレート 12.6gおよびKOH(7重量%KOHからなる水溶液の
形態で) 0.18gからなる混合物を170℃まで加熱し、そしてこの温度に
3時間保つ。該溶融物は130℃まで冷却され、そしてパネル上に注ぎ込まれ、
それと同時に生成物が結晶化する。
【0031】 実施例2ないし4: 実施例1と同様に、ビスフェノールAのジグリシジルエーテル(エポキシ分:
5.26ないし5.38val/kg)、ビスフェノールA、トリグリシジルイ
ソシアヌレート、第三ブチルフェノールおよびKOHからなる混合物を反応させ
る。使用された量およびアドバンスド樹脂の特性を表1にまとめる。 ガラス転移温度Tgは示差走査熱量計測(DSC、2.フロー:−30℃ない
し250℃)により決定される。溶融粘度は150℃で、ICIコーン/プレー
ト粘度計を使用して測定される。
【0032】
【表1】
【0033】 実施例5:マスターバッチの製造 ビスフェノールAのジグリシジルエーテル(エポキシ分:5.26ないし5.
38val/kg) 630g、ビスフェノールA 231g、トリグリシジル
イソシアヌレート 12.6gおよびKOH(7重量%KOHからなる水溶液の
形態で) 0.18gからなる混合物を170℃まで加熱し、そしてこの温度に
3時間保つ。140℃まで冷却後、試料を取り出す。生成物は55℃のガラス転
移温度、ならびにMn=1250およびMw=3400の分子量を有する。次いで
、ポリブチルアクリレート(登録商標アクロナル(Acronal) 4F) 87gをこの
溶融物に添加する。反応物は0.5時間、140℃で均一化され、次いでパネル
上に流し込まれ、それと同時に生成物が結晶化する。
【0034】 実施例IないしV:粉体塗料組成物の製造 DSM(NL)の登録商標ウララック(Uralac) P 2127は市販品として入手可能な、フ
タル酸/イソフタル酸/アジピン酸およびネオペンチルグリコール/トリメチロ
ールプロパンをベースとするポリエステルである。樹脂およびポリエステルは全
ての粉体塗料組成物において、ポリエステルのカルボキシル基を基準として、エ
ポキシ基の約10%過剰が得られるような量で使用される。 成分の予備混合の後、それらは二軸押出機(PRISM TSE 16PC)を使用して110
℃で更に混合される。押出物を冷却ロール上で冷却し、塊状に分解し、次いで迅
速にRetschの遠心ミルで粉砕して微細粉体とし、次いで100μmのメッシュ幅
を有する篩を通して篩がけする。ESBの静電吹付ピストルの方法により、粉体は
、厚さ60μmのQ−パネル上に、塗装厚60μmおよび65μmでそれぞれ塗
装される。塗料を溶融および十分に硬化させるために、パネルを15分間、20
0℃までオーブン中で加熱する。
【0035】 (Byk-Gardenerの)“ウェーブ スキャン(Wave Scan)”プロフィロメーターを使
用して、テキスチャーに関して表面構造が試験される。測定されたk−パラメー
ター(ロングウェーブ)を表2にまとめる。約50より高いk−値(ロングウェ
ーブ)は、この場合、非常に凹凸のある表面(ミカン肌効果)、従って不十分な
流動性を示し、これに対し、30の範囲の値は非常に平坦な表面および優れた流
動性を示す。 衝撃強さr(反対側)は、その底側は直径20mmのボールである2kgのダ
イを、底を最初に、上記反対側から特定の高さから、塗装された領域へ落下させ
ることにより決定される。示された値は、塗装の損傷がまだ見られないところの
、kgで表わされたダイの重量およびcmで表わされた試験高さからの結果であ
る。全ての実施例において、160cm kgより高い衝撃強さが測定される。 粉体塗料組成物の組成および測定された特性を表2にまとめる。
【0036】
【表2】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マーティン ロス スイス国 4434 ホルシュタイン ホーレ ンヴェク 44 (72)発明者 クリストフ リカート スイス国 4153 ライナッハ ハオプトシ ュトラッセ 130 Fターム(参考) 4J038 CG002 DB001 DB061 DB071 DB091 DB151 DD002 DF002 GA06 MA02

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 (A)アドバンスメント触媒の存在下、ビスフェノールのビ
    スフェノールジグリシジルエーテル(A1)および2より大きいエポキシ官能価
    を有するエポキシ樹脂(A2)からなる混合物をビスフェノール(A3)と反応
    させることにより製造されたアドバンスドエポキシ樹脂、および (B)エポキシ反応性基を含むポリマー からなる粉体塗料組成物。
  2. 【請求項2】 成分Aが、成分A1としてビスフェノールAのジグリシジル
    エーテルまたはビスフェノールFのジグリシジルエーテルから製造されたアドバ
    ンスドエポキシ樹脂である、請求項1記載の粉体塗料組成物。
  3. 【請求項3】 成分Aが、成分A2としてトリグリシジルイソシアヌレート
    、トリメリット酸トリグリシジルエステル、ヘキサヒドロトリメリット酸トリグ
    リシジルエステル、エポキシクレゾールノボラック、エポキシフェノールノボラ
    ック、または次式I 【化1】 〔式中、Zは直接単結合または−O−を表わし、 そして基R1、R2、R3およびR4のうちの二個より多くは−OH、−O−CO−
    R−CO−OH、−O−R−OH、−O−CO−NH−R−NH−CO−O−R
    −OHまたは−[O−Cm2mn−OH(式中、mは2ないし4の整数であり、
    そしてnは1ないし20の整数であり、そしてRは炭素原子数1ないし8のアル
    キレン基、炭素原子数5ないし8のシクロアルキレン基、炭素原子数6ないし1
    4のアリーレン基または部分的に水和された炭素原子数6ないし14のアリーレ
    ン基を表わす。)を表わし、 そして残りの基R1、R2、R3およびR4は水素原子、−O−炭素原子数1ないし
    8のアルキル基、−O−炭素原子数5ないし8のシクロアルキル基、−O−炭素
    原子数6ないし14のアリール基、部分的に水和された−O−炭素原子数6ない
    し14のアリール基または(メタ)アクリルオキシ基を表わし、そして R5、R6、R7およびR8は各々互いに独立して炭素原子数1ないし8のアルキル
    基、炭素原子数5ないし8のシクロアルキル基、炭素原子数6ないし14のアリ
    ール基、部分的に水和された炭素原子数6ないし14のアリール基または水素原
    子を表わす。〕で表わされる多官能価1,1’−スピロビスインダンをベースと
    する、一分子当たり平均で二個より多いグリシジル基を含有するポリグリシジル
    化合物を含む混合物から製造されたアドバンスドエポキシ樹脂である、請求項1
    記載の粉体塗料組成物。
  4. 【請求項4】 成分Aが、成分A3としてビスフェノールA、ビスフェノー
    ルF、ビスフェノールSまたは4,4’−ジヒドロキシビフェニルから製造され
    たアドバンスドエポキシ樹脂である、請求項1記載の粉体塗料組成物。
  5. 【請求項5】 成分Aが、成分A1、A2およびA3に加えて、連鎖停止剤
    としてモノフェノールまたはフタルイミドを含む混合物から製造されたアドバン
    スドエポキシ樹脂である、請求項1記載の粉体塗料組成物。
  6. 【請求項6】 成分Aが、成分A1、A2およびA3からなる混合物から製
    造されたアドバンスドエポキシ樹脂であって、成分A1の100エポキシ当量当
    たり成分A2の1ないし20エポキシ当量があるように、使用されるA1および
    A2の量が選択されている、請求項1記載の粉体塗料組成物。
  7. 【請求項7】 成分Aが、成分A1、A2およびA3の混合物から製造され
    たアドバンスドエポキシ樹脂であって、成分A1とA2の合計を基準として1.
    0ないし5.0重量%の量で成分A2が使用されている、請求項1記載の粉体塗
    料組成物。
  8. 【請求項8】 成分Aが、成分A1、A2およびA3の混合物から製造され
    たアドバンスドエポキシ樹脂であって、100エポキシ当量当たり10ないし9
    0ヒドロキシ当量があるように、使用される成分A3の量が選択される、請求項
    1記載の粉体塗料組成物。
  9. 【請求項9】 成分Bがポリエステル、ポリアクリレートまたはポリエーテ
    ルである、請求項1記載の粉体塗料組成物。
  10. 【請求項10】 成分Bがカルボキシル末端ポリエステルである、請求項1
    記載の粉体塗料組成物。
  11. 【請求項11】 成分Aを20ないし80重量%、および成分Bを80ない
    し20重量%含み、成分AとBの合計が常に100重量%である、請求項1記載
    の粉体塗料組成物。
  12. 【請求項12】 1エポキシ当量当たりエポキシ反応性基0.5ないし1.
    5当量があるように、成分AとBの比率が選択される、請求項1記載の粉体塗料
    組成物。
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