JP2004331773A

JP2004331773A - 水道資材用粉体塗料組成物及び水道資材

Info

Publication number: JP2004331773A
Application number: JP2003128246A
Authority: JP
Inventors: Kuniyuki Fukuda; 訓之福田; Tetsuo Kodama; 哲郎児玉; Hiroshi Igarashi; 博五十嵐; Tetsuo Nagao; 徹夫長尾
Original assignee: Dai Nippon Toryo KK
Current assignee: Dai Nippon Toryo KK
Priority date: 2003-05-06
Filing date: 2003-05-06
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【課題】ビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂を含むが、良好な貯蔵安定性を持っている水道資材用粉体塗料組成物及びその粉体塗料で塗装されている水道資材を提供すること。
【解決手段】エポキシ当量が３０００ｇ／ｅｑ以下のビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂１００質量部及びエポキシ当量が３０００ｇ／ｅｑを超えるビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂１〜５０質量部を含む水道資材用粉体塗料組成物、該２種のエポキシ樹脂に加えて該エポキシ樹脂の合計量を基準にして０．３〜２０質量％の硬化剤を含む水道資材用粉体塗料組成物、並びに該水道資材用粉体塗料組成物で塗装されている水道資材。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は水道資材用粉体塗料組成物及びその粉体塗料組成物で塗装されている水道資材に関し、より詳しくは、ビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂を含むが、良好な貯蔵安定性を持っている水道資材用粉体塗料組成物及びその粉体塗料で塗装されている水道資材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
長期にわたって埋蔵される水道資材には、防食性を目的として様々な塗装やライニング工法が行われている。
そのような塗装に用いられる粉体塗料として、樹脂自体の防食性及び密着性の観点から、通常、エポキシ系粉体塗料が使用されている。通常、このような粉体塗料を用いて数百μｍの膜厚に塗装する場合には、塗装されていない水道資材を予熱しておき、粉体が被塗物に対して静電によって付着する力と被塗物に塗着するときに溶融して付着する力とにより、又は被塗物に塗着するときに溶融して付着する力のみにより目的とする膜厚になるように塗装し、室温にてそのまま放冷するか又は必要に応じて後加熱を行い、反応硬化する条件まで加熱し、硬化させる。
【０００３】
最近では、エネルギーコスト面や作業者の環境を考慮して、低温で反応硬化するタイプのエポキシ系粉体塗料が主流となっている。そうした中、衛生性向上の理由からビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂を使用した粉体塗料が採用されている（例えば、特許文献１、２、３、４参照。）。しかしながら、ビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂使用の熱硬化型粉体塗料はビスフェノールＡ型固形エポキシ樹脂使用の熱硬化型粉体塗料と比較して貯蔵安定性が悪い。また低温硬化性を付与した場合には、硬化温度と貯蔵する温度が近いため貯蔵安定性が更に悪化する。ここでいう貯蔵安定性が悪いとは、常温で一定時間保管した時に、上記した塗装方法で塗装しても塗膜外観や塗膜物性等に支障なく塗装できる保管時間が短いことである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１６００６３号公報
【特許文献２】
特開２０００−２８１９６８号公報
【特許文献３】
特開２００２−２６５８５９号公報
【特許文献４】
特開２００３−１１２５３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来技術の課題を解決するためになされてものであり、ビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂を含むが、良好な貯蔵安定性を持っている水道資材用粉体塗料組成物及びその粉体塗料で塗装されている水道資材を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の目的を達成するために鋭意研究を行った結果、エポキシ当量が３０００ｇ／ｅｑ以下のビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂粉体塗料組成物に対し、エポキシ当量が３０００ｇ／ｅｑを超えるビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂を所定量配合することにより、貯蔵安定性が向上することを見出し、本発明を完成した。
【０００７】
即ち、本発明の水道資材用粉体塗料組成物は、エポキシ当量が３０００ｇ／ｅｑ以下のビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂１００質量部及びエポキシ当量が３０００ｇ／ｅｑを超えるビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂１〜５０質量部を含むことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の水道資材用粉体塗料組成物は、エポキシ当量が３０００ｇ／ｅｑ以下のビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂１００質量部、エポキシ当量が３０００ｇ／ｅｑを超えるビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂１〜５０質量部及びエポキシ樹脂の合計量を基準にして０．３〜２０質量％の硬化剤を含むことを特徴とする。
【０００９】
更に、本発明の水道資材は、上記の水道資材用粉体塗料組成物で塗装されていることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明で使用する、エポキシ当量が３０００ｇ／ｅｑ以下のビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂は、常温（１５〜２５℃）で固体状態のものである。好ましくは、軟化点が１１０℃以下であるが、軟化点の下限は、通常、６０℃である。このようなエポキシ樹脂として、従来からエポキシ樹脂粉体塗料の製造に用いられているビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂を特に制限無く使用することができる。好ましくは、エポキシ当量が６００〜３０００であるビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂である。具体的には、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル樹脂、若しくはこの樹脂の置換基を他のものに置き換えたもの、例えば、ＣＴＢＮ（末端にカルボキシル基を持つブタジエン−アクリロニトリル共重合液状ゴム）やエステル化等の変成を行ったもの等を制限無く使用することが出来る。
【００１１】
本発明で使用する、エポキシ当量が３０００ｇ／ｅｑを超えるビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂は市販品として入手でき、例えば、ジャパンエポキシレジン株式会社からエピコート４０１０、４０１０Ｐ等として入手できる。本発明の水道資材用粉体塗料組成物においては、エポキシ当量が３０００ｇ／ｅｑ以下のビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂１００質量部に対して、エポキシ当量が３０００ｇ／ｅｑを超えるビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂を１〜５０質量部、好ましくは５〜３５質量部となる量で配合することが適当である。エポキシ当量が３０００ｇ／ｅｑを超えるビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂の相対量が１質量部未満である場合には、貯蔵安定性に対する明確な効果が現れず、本来の目的を達成することは出来ない。また、その相対量が５０質量部を超える場合には、作製する粉体塗料の軟化点や溶融粘度が上昇するので、塗料製造時のエクストルーダーによる混練に高温が必要となり、塗料作製が難しくなる。更に、エクストルーダー混練による粉体塗料の作製では、塗料の硬化温度を必然的に混練温度以上にする必要があるので、硬化温度の低温下が難しくなる。また、粉体塗料の軟化点や溶融粘度の上昇は、形成される塗膜外観の低下をもたらすなどの問題がある。
【００１２】
本発明で使用することができる硬化剤としては、エポキシ樹脂と反応して架橋結合を形成するものであれば特に限定されることはなく、従来より使用されている各種の硬化剤を使用することができる。好ましい硬化剤として、例えば、アミン化合物（例えば、４，４’−ジアミノジフェニルメタン等）や、酸無水物（例えば、エチレングリコールビス（アンヒドロトリメリテート）等）、イミダゾリン類（例えば、２−フェニルイミダゾリン）、ポリアミド化合物、フェノール性水酸基を有する化合物（例えば、フェノール樹脂等）、ジシアンジアミド化合物又はその変成物、ヒドラジン化合物（例えば、アジピン酸ジヒドラジド等）、トリアジンアダクトイミダゾール以外のイミダゾール類（例えば、２−メチルイミダゾール等）等を挙げることができる。トリアジンアダクトイミダゾールは熱による硬化反応時にトリアジン独特の臭気を発生し、塗装環境を低下させるので好ましくない。
【００１３】
上記の硬化剤は、エポキシ樹脂の合計量を基準にして０．３〜２０質量％、好ましくは０．５〜１５質量％となる量で配合する。硬化剤の相対量が０．３質量％よりも少ない場合には、各硬化剤の特徴を粉体塗料に反映させることが難しくなる。一方、硬化剤の相対量が２０質量％よりも多くなると、塗料製造時の熱により反応が生じ、塗膜形成能に障害を来たすばかりか、塗料の貯蔵安定性が著しく低下することとなるので好ましくない。
【００１４】
本発明の水道資材用粉体塗料組成物は、必要に応じて、例えば、従来より粉体塗料に使用されている顔料や、その他の添加剤を使用することができる。
顔料として、具体的に挙げると、二酸化チタンや、ベンガラ、酸化鉄、亜鉛末粉、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、キナクリドン系顔料、アゾ系顔料、イソインドリノン系顔料、各種焼成顔料等の着色顔料、シリカ、タルク、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、ガラスフレーク等の体質顔料がある。
【００１５】
また、その他の添加剤として、例えば、タレ防止剤、表面調整剤、紫外線吸収剤、光安定剤、抗酸化剤等を挙げることができ、任意に必要に応じて配合することができる。
更に、本発明の水道資材用粉体塗料組成物は、粉体塗料の特性を更に改良するために、例えば、変成剤として、石油樹脂や、尿素アルデヒド樹脂、テルペン等を適宜使用することが出来る。
【００１６】
本発明の水道資材用粉体塗料組成物の製造例としては、エポキシ当量が３０００ｇ／ｅｑ以下のビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂、エポキシ当量が３０００ｇ／ｅｑを超えるビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂、及び必要に応じて配合するその他の成分を、ナウターミキサーやヘンシェルミキサー等の混合機によって、室温で混合し、その後、１軸又は２軸エクストルーダー等の粉体塗料製造に常用される溶融混練機を用い、混練する。混練して形成されたペレットをピンミルやジェットミル等の粉砕機を用いて粉砕し、篩い等を用いて任意の粒度分布に調整する。本発明の水道資材用粉体塗料組成物においては、粉体塗料の平均粒径は、例えば、１０〜１５０μｍ、好ましくは２０〜１２０μｍであることが適当である。
【００１７】
上記のようにして得られた本発明の水道資材用粉体塗料組成物を用いて水道資材を塗装する方法としては、１００〜２５０℃に予熱した水道資材に粉体塗料組成物をエアー圧によって吹き付けて塗装する方法や、静電塗装機、流動浸漬等によって塗装し、その後熱風炉や、赤外炉、誘導加熱炉等で１００〜２５０℃の温度になるように加熱し硬化させることによって塗膜を形成する方法を採用することができる。なお、ここでいう水道資材は、直管や異形管、バルブ、その他の通常の粉体塗装が可能な水道資材全般を包含する。
【００１８】
【実施例】
以下に、本発明を実施例及び比較例に基づいて更に詳細に説明する。なお、実施例、比較例において「部」は「質量部」を意味する。
以下の実施例及び比較例で使用した成分は次の通りである。
１．ビスフェノールＡ型固形エポキシ樹脂：
エピコート１００４（ジャパンエポキシレジン株式会社製エポキシ樹脂：エポキシ当量９１５ｇ／ｅｑ、軟化点９７℃）。
２．エポキシ当量が３０００ｇ／ｅｑ以下のビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂：
エピコート４００５Ｐ（ジャパンエポキシレジン株式会社製エポキシ樹脂：エポキシ当量１１１０ｇ／ｅｑ、軟化点９２℃）。
３．エポキシ当量が３０００ｇ／ｅｑを超えるビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂：
エピコート４０１０Ｐ（ジャパンエポキシレジン株式会社製エポキシ樹脂：エポキシ当量４３００ｇ／ｅｑ、軟化点１３５℃）。
【００１９】
４．硬化剤：
▲１▼キュアゾールＣ１１Ｚ（四国化成工業株式会社製：ウンデシルイミダゾール）、
・キュアゾールＣ１７Ｚ（四国化成工業株式会社製：２−ヘプタデシルイミダゾール）、
・ＤＡＭ（保土谷化学工業株式会社製：４，４’−ジアミノジフェニルメタン）、
・キュアゾール２ＰＺＬ（四国化成工業株式会社製：２−フェニルイミダゾリン）。
５．表面調整剤：
アクロナール４Ｆ（ＢＡＳＦジャパン株式会社製：表面調整剤）。
【００２０】
比較例１
上記のエピコート４００５Ｐ：６５部、キュアゾールＣ１７Ｚ：２．５部、アクロナール４Ｆ：１部、硫酸バリウム（体質顔料）：２５部、二酸化チタン（着色顔料）：５部及びカーボンブラック（着色顔料）：０．５部を室温で混合し、溶融混練し、粉砕し、分級して平均粒径８０μｍの粉体塗料を作製した。
【００２１】
比較例２
上記のエピコート４００５Ｐ：６５部、ＤＡＭ：３部、アクロナール４Ｆ：１部、硫酸バリウム：２５部、二酸化チタン：５部及びカーボンブラック：０．５部を室温で混合し、溶融混練し、粉砕し、分級して平均粒径８０μｍの粉体塗料を作製した。
【００２２】
比較例３
上記のエピコート４００５Ｐ：６５部、キュアゾール２ＰＺＬ：２部、アクロナール４Ｆ：１部、硫酸バリウム：２５部、二酸化チタン：５部及びカーボンブラック：０．５部を室温で混合し、溶融混練し、粉砕し、分級して平均粒径８０μｍの粉体塗料を作製した。
【００２３】
比較例４
上記のエピコート１００４：６５部、キュアゾール２ＰＺＬ：２部、アクロナール４Ｆ：１部、硫酸バリウム：２５部、二酸化チタン：５部及びカーボンブラック：０．５部を室温で混合し、溶融混練し、粉砕し、分級して平均粒径８０μｍの粉体塗料を作製した。
【００２４】
実施例１
上記のエピコート４００５Ｐ：５０部、エピコート４０１０Ｐ：１５部、キュアゾールＣ１７Ｚ：２．５部、アクロナール４Ｆ：１部、硫酸バリウム（体質顔料）：２５部、二酸化チタン（着色顔料）：５部及びカーボンブラック（着色顔料）：０．５部を室温で混合し、溶融混練し、粉砕し、分級して平均粒径８０μｍの粉体塗料を作製した。
【００２５】
実施例２
上記のエピコート４００５Ｐ：５０部、エピコート４０１０Ｐ：１５部、ＤＡＭ：３部、アクロナール４Ｆ：１部、硫酸バリウム：２５部、二酸化チタン：５部及びカーボンブラック：０．５部を室温で混合し、溶融混練し、粉砕し、分級して平均粒径８０μｍの粉体塗料を作製した。
【００２６】
実施例３
上記のエピコート４００５Ｐ：５０部、エピコート４０１０Ｐ：１５部、キュアゾール２ＰＺＬ：２部、アクロナール４Ｆ：１部、硫酸バリウム：２５部、二酸化チタン：５部及びカーボンブラック：０．５部を室温で混合し、溶融混練し、粉砕し、分級して平均粒径８０μｍの粉体塗料を作製した。
【００２７】
上記の実施例及び比較例で作製した各々の塗料を用い、電気炉で物温２００℃に加熱した板厚１．２ｍｍの冷間圧延鋼板（ダル鋼板）に静電粉体塗装機（旭サナック社、ＰＧ−１型）を用いて−６０ＫＶの電圧で膜厚２００〜４００μｍ、塗装終了温度１３０〜１４０℃になるように塗装し、その直後に２００℃の雰囲気温度で１０分間の焼き付けを行い、その後垂直方向に吊り下げ、そのまま室温になるまで放冷して塗装板を作製した。
【００２８】
その後下記の各種試験を行った。それらの結果は第１表及び第２表に示す通りであった。
＜塗膜の状態＞
塗膜の状態を目視で下記の基準で評価した。
○：良好
×：不良
【００２９】
＜耐おもり落下性＞
おもり落下に対する抵抗性をＪＩＳＫ５６００−５−３（デュポン式）に準拠し、おもり落下高さ５０ｃｍでの塗膜の割れ・はがれの有無で評価した。
○：塗膜の割れ・はがれが無い
×：塗膜の割れ・はがれが有る
【００３０】
＜耐カッピング性＞
塗膜が部分変形を受けた場合の割れ又は金属基板からのはがれに対する抵抗性をＪＩＳＫ５６００−５−２に準拠して評価した。
＜１７０℃ゲルタイム＞
ＪＩＳＣ−２１０５（１７０℃／熱板法）に準拠して評価した。１７０℃に加温したホットプレート上に粉体塗料２ｇを載せて溶融させた。次いで金属棒を溶融塗料に差し込み、引き上げて塗料の一部を１０ｃｍ引き上げ、塗料の糸引状態を確認した。塗料の糸引が不完全になる（糸引が１０ｃｍ以下で切れる）なるまでの加温経過時間をゲルタイムとした。このゲルタイムにより１７０℃おける各作製塗料の硬化速度を把握する。
【００３１】
＜貯蔵後の１７０℃ゲルタイム＞
４０℃の恒温器中に７日間保管した後、上記の＜１７０℃ゲルタイム＞の評価と同様にしてゲルタイムを測定した。貯蔵前のゲルタイムと比較し、短縮した時間だけ貯蔵により硬化反応が進行したと判断した。
【００３２】
＜ゲルタイム保持率＞
（＜１７０℃ゲルタイム＞／＜貯蔵後の１７０℃ゲルタイム＞）×１００（％）を計算することにより、貯蔵前のゲルタイムが貯蔵後にどの程度保持できているかを数値化した。したがって、保持率値の大きいほど貯蔵により硬化反応が進行せず、良好な貯蔵安定性を持った塗料と判断した。
【００３３】
＜貯蔵後の各種性能の確認＞
４０℃の恒温器中に７日間保管した塗料についても上記と同様に塗装した塗装板を作製し、上記と同じ方法で塗膜の状態、耐おもり落下性、耐カッピング性を評価した。
【００３４】
【表１】

【００３５】
【表２】

【００３６】
第１表及び第２表のデータからも明らかなように、実施例１〜３の本発明の水道資材用粉体塗料組成物は、比較例１〜４の従来技術の粉体塗料組成物と比較して、ゲルタイム保持率、貯蔵後の耐おもり落下性、貯蔵後の耐カッピング性の点で特に優れており、本発明の水道資材用粉体塗料組成物は明らかに貯蔵安定性に優れている。
【００３７】
【発明の効果】
本発明の水道資材用粉体塗料組成物は、貯蔵安定性が良好であり、品質的に安定した塗料及び水道資材の作製が可能となる。

Claims

エポキシ当量が３０００ｇ／ｅｑ以下のビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂１００質量部及びエポキシ当量が３０００ｇ／ｅｑを超えるビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂１〜５０質量部を含むことを特徴とする水道資材用粉体塗料組成物。
エポキシ当量が３０００ｇ／ｅｑ以下のビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂１００質量部、エポキシ当量が３０００ｇ／ｅｑを超えるビスフェノールＦ型固形エポキシ樹脂１〜５０質量部及びエポキシ樹脂の合計量を基準にして０．３〜２０質量％の硬化剤を含むことを特徴とする水道資材用粉体塗料組成物。
請求項１又は２記載の水道資材用粉体塗料組成物で塗装されていることを特徴とする水道資材。