JP2005126714A - 粉体塗料組成物、その製法、エポキシ基含有化合物およびカルボキシ基含有ポリマーの組成物の粉体塗料組成物のための使用、被覆組成物、および金属被覆 - Google Patents

粉体塗料組成物、その製法、エポキシ基含有化合物およびカルボキシ基含有ポリマーの組成物の粉体塗料組成物のための使用、被覆組成物、および金属被覆 Download PDF

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Abstract

【課題】低い熱処理温度で硬化するエポキシ基含有粉体塗料組成物
【解決手段】実質的に、
A)融点40〜130℃、数平均分子量5000g/モル未満であり、統計的平均値において少なくとも2個のエポキシ基を有する、少なくとも1種の化合物、
B)融点40〜130℃、酸価10〜200mgKOH/gおよびヒドロキシル価0〜30mgKOH/gを有する、少なくとも1種のカルボキシル基含有ポリマー、
C)四級水酸化アンモニウム、四級フッ化アンモニウムおよび/または四級アンモニウムカルボキシレートの群からの、少なくとも1種の触媒、
D)場合により助剤および添加物質
を含有し、成分A)およびB)の両方が、成分B)の全てのカルボキシル基に成分A)のエポキシ基0.5〜1.3個が割り当てられるような比で存在し、C)の触媒の割合が成分A)およびB)の全量に対して0.001〜3質量%である、粉体塗料組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、低い熱処理温度で硬化するエポキシ基含有粉体塗料組成物、この種の組成物の製法並びにプラスチック、特にポリエステル−粉体塗料被覆の製造のための使用に関し、これは低い熱処理温度で架橋して、高い光沢を有するかまたは艶消しであり、光安定性でありかつ耐候性の塗膜になる。
エポキシ基含有化合物および酸官能基を有するポリエステルをベースとする粉体塗料は耐腐食性で、耐候性の粉体被覆を生じる。このエポキシ基含有化合物は硬化剤として機能する。例えば、FR1570826および特開昭50−160287号公報中には、通常液体で存在するトリグリシジルイソシアヌレート(TGIC)が、またはEP0536085中には固体ポリグリシジル化合物、例えばジグリシジルテレフタレートと通常液体で存在するその他のポリグリシジル化合物、例えばトリメリト酸トリグリシジルエステルとからなる固溶液が、カルボキシル末端ポリエステルをベースとする粉体塗料のための架橋剤として記載されている。
前記のエポキシ基含有化合物をベースとする粉体塗料組成物は、硬化反応の際に全く揮発性の化合物を放出しないと言う共通点を有する。しかしながら、少なくとも180℃という、高いレベルの熱処理温度である。
FR1570826 特開昭50−160287号公報 EP0536085
従って、本発明の課題は、非常に低い温度で硬化し、かつ特にプラスチック並びに高い光沢を有するかまたは艶消しの、光安定性で、かつ耐候性の粉体被覆の製造のために好適である、高反応性の、エポキシ基含有粉体塗料組成物を見いだすことである。
意外にも、一定の触媒がエポキシ基と酸基との反応を著しく強く促進し、粉体塗料硬化剤として公知のポリグリシジル化合物を使用する際に、粉体塗料組成物の硬化温度を著しく低下させることが見いだされた。
従って、本発明の対象は、実質的に、
A)融点40〜130℃、数平均分子量5000g/モル未満であり、統計的平均値において少なくとも2個のエポキシ基を有する、少なくとも1種の化合物、
B)融点40〜130℃、酸価10〜200mgKOH/gおよびヒドロキシル価0〜30mgKOH/gを有する、少なくとも1種のカルボキシル基含有ポリマー、
C)四級水酸化アンモニウム、四級フッ化アンモニウムおよび/または四級アンモニウムカルボキシレートの群からの、少なくとも1種の触媒、
D)場合により助剤および添加物質
を含有し、成分A)およびB)の両方が、成分B)の全てのカルボキシル基に成分A)のエポキシ基0.5〜1.3個が割り当てられるような比で存在し、C)の触媒の割合が成分A)およびB)の全量に対して0.001〜3質量%である、粉体塗料組成物である。
本発明の対象は、粉体塗料組成物の製法でもある。
本発明の対象は、金属基材、プラスチック基材、ガラス基材、木材基材または皮革基材、またはその他の耐熱性の基材上に粉体塗料被覆を製造するための本発明による粉体塗料組成物の使用にも関する。
同様に、本発明の対象は、実質的に、
A)融点40〜130℃、数平均分子量5000g/モル未満であり、統計的平均値において少なくとも2個のエポキシ基を有する、少なくとも1種の化合物、
B)融点40〜130℃、酸価10〜200mgKOH/gおよびヒドロキシル価0〜50mgKOH/gを有する、少なくとも1種のカルボキシル基含有ポリマー、
C)四級水酸化アンモニウム、四級フッ化アンモニウムおよび/または四級アンモニウムカルボキシレートの群からの、少なくとも1種の触媒、
D)場合により助剤および添加物質
からなり、成分A)およびB)の両方が、成分B)の全てのカルボキシル基に成分A)のエポキシ基0.5〜1.3個が割り当てられるような比で存在し、C)の触媒の割合が成分A)およびB)の全量に対して0.001〜3質量%である、粉体塗料組成物を含有する、金属被覆組成物、特に自動車車体、オートバイ、自転車、建築部材および家庭用器具のための金属被覆組成物、木材被覆組成物、ガラス被覆組成物、皮革被覆組成物およびプラスチック被覆組成物である。
エポキシ基含有化合物A)は、40℃未満で固体で存在し、130℃を越えると液体で存在し、かつ数平均分子量5000未満を示す。これは原則的には公知である。これは、例えば少なくとも2個のエポキシ基を有するポリグリシジル化合物である。挙げることができるのは、例えば固体ジグリシジル化合物、例えばテレフタル酸ジグリシジルエステル、または固体のトリグリシジル化合物、例えばトリメシン酸トリグリシジルエステルまたはトリグリシジルイソシアヌレート(TGIC)である。特に、TGICは外の天候に安定な粉体被覆のために無比の位置を獲得することができた。TGICの製造は例えばFR1570826および特開昭50−160287号公報中に記載されている。
更に、エポキシ基含有化合物A)とは、1種以上の固体のジ−またはポリグリシジル化合物と、通常40℃、有利に30℃を下回る温度で液状で存在するジ−またはポリグリシジル化合物、または通常液状で存在するジ−またはポリグリシジル化合物の混合物、とからなる固体組成物でもあると理解される。この組成物は、固体であり、粘着性ではない、それというのも低分子量固体ジ−またはポリグリシジル化合物は、類似の分子量の他の液体ジ−またはポリグリシジル化合物を多量に取り込むか、または溶けることができるためである。そのような固体組成物は、例えばEP0536085中に記載されている。
カルボキシル基含有ポリマーB)は、有利に、酸価10〜200mgKOH/gおよび融点40〜130℃を有する、ポリエステル、ポリエーテル、ポリアクリレート、ポリウレタンおよび/またはポリカーボネートである。
酸価10〜200mgKOH/g、ガラス転移温度30〜90℃、および融点40〜130℃を有する非晶質ポリエステルが特に有利である。
酸性の非晶質ポリエステルは公知法により、不活性ガス雰囲気下に、温度100〜260℃、有利に130〜220℃で、溶融物の形でまたはアゼオトロープ法で縮合することにより獲得することができる、この方法は例えばOrganischen Chemie (Houben-Weyl), Bd.14/2, 1-29, 40-47, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, 1963またはC.R. Martens, Alkyd Resins, 51-59, Reinhold Plastics Appl., Series, Reinhold Publishing Comp., New York, 1961中に記載されている。
ポリエステルの製造のために使用したカルボン酸の例としては次のものを挙げることができる:コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、フタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、トリメリト酸、ピロメリト酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ジ−およびテトラクロロフタル酸、エンドメチレンテトラヒドロフタル酸、グルタル酸、1,4−シクロヘキサンジカルボン酸もしくはこれらのエステル。特に好適であるのは、イソフタル酸、テレフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、アジピン酸、コハク酸もしくはこれらのエステル。
ポリエステルを製造するためのポリオールとしては、例えばモノエチレングリコール、1,2−および1,3−プロピレングリコール、1,4−および2,3−ブチレングリコール、ジ−β−ヒドロキシエチルブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、デカンジオール、ドデカンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジオール、3(4),8(9)−ビス(ヒドロキシメチル)−トリシクロ[5.2.1.02,6]デカン(ジシドール)、1,4−ビス−(ヒドロキシメチル)−シクロヘキサン、2,2−ビス−(4−ヒドロキシシクロヘキシル)−プロパン、2,2−ビス−[4−(β−ヒドロキシエトキシ)−フェニル]−プロパン、2−メチル−プロパンジオール−1,3、2−メチル−ペンタンジオール−1,5、2,2,4(2,4,4)−トリメチルヘキサンジオール−1,6、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン、ヘキサントリオール−1,2,6、ブタントリオール−1,2,4、トリス−(β−ヒドロキシエチル)−イソシアヌレート、ペンタエリトリット、マンニットおよびソルビット、並びにジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリブチレングリコール、キシリレングリコールおよびヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステルを挙げることができる。
有利なアルコールはモノエチレングリコール、ブタンジオール−1,4、ペンタンジオール−1,5、ヘキサンジオール−1,6、ネオペンチルグリコール、1,4−ビス−(ヒドロキシメチル)−シクロヘキサン、2,2,4(2,4,4)−トリメチルヘキサンジオール−1,6、ヒドロキシピバリン酸ネオペンチルグリコールエステル、トリメチロールプロパンおよびグリセリンである。
このように製造した非晶質ポリエステルはガラス転移温度30〜90℃および酸価10〜200mgKOH/gを有する。
勿論、そのようなポリマーの混合物を使用することもできる。カルボキシル基含有ポリマーの量はポリマーのそれぞれのカルボキシル基に架橋剤のエポキシ基0.5〜1.3個、有利に0.8〜1.2個が割り当てられるように選択する。
場合によっては、ポリマーはカルボキシル基に加えて、付加的にヒドロキシ基を有していてもよい。OH−価は0〜50mgKOH/gの範囲にある。必要な場合には、ヒドロキシ基の架橋のために更にその外の架橋剤、例えばウレトジオン基含有または不含のポリイソシナネート化合物を使用することができる。この種のポリイソシアネートエーテルは公知であり、例えばDE−OS2712931、DE−OS3030539、DE−OS3030572およびEP0669353中に記載されている。
エポキシ基含有化合物A)とカルボキシル基含有ポリマーB)との架橋反応の促進のために使用可能な触媒C)は、ヒドロキシド、フッ化物またはカルボキシレートとの四級アンモニウム塩である。これらは、例えばWO00/34355、DE10320267、DE10205608およびDE10320266中に記載されている。この例は、テトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、例えばテトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラアルキルアンモニウムフルオリド、例えばテトラブチルアンモニウムフルオリドまたはテトラアルキルアンモニウムベンゾエート、例えばテトラブチルアンモニウムベンゾエートである。これらは単独で、または混合して使用される。
本発明による粉体塗料組成物の全量に対する触媒の割合は、0.001〜3質量%である。
粉体塗料製造のためには、粉体塗料技術において常用の助剤および添加物質D)、例えば流展剤、例えばポリシリコーンまたはアクリレート、光安定剤、例えば立体的に阻害されたアミン、またはその他の、例えばEP0669353中に記載されているような助剤、を0.05〜5質量%の全量で添加することができる。充填剤および顔料、例えば二酸化チタンを全組成物の50質量%までの量で添加することができる。
場合により、付加的な触媒、例えばすでにエポキシ化学において公知である付加的な触媒を含有していてもよい。この際、これは例えば三級アミン、例えば1,4−ジアザビシクロ[2,2,2]オクタン、0.001〜1質量%の量である。
粉体塗料組成物の製造のための全ての成分の均質化は、好適な装置、例えば加熱可能なニーダー、しかしながら有利には押出により、実施することができ、この際120〜130℃の温度上限は越えるべきではない。押出したコンパウンドを室温に冷却し、適当に破砕した後、粉砕して噴霧用に完成された粉末にする。好適な基材上への噴霧用完成粉末の担持は、公知法により、例えば静電粉体スプレー、回転焼結(Wilbelsintern)または静電回転焼結により実施することができる。粉体担持の後、硬化のために、被覆した加工品を4〜60分間温度120〜220℃に、有利には6〜30分間120〜180℃に加熱する。
本発明による低温で硬化する粉体塗料組成物は特に有利に温度120〜160℃で硬化する。その使用によりエネルギーおよび(硬化)時間を倹約することができるだけではなく、180℃またはそれ以上の温度において不所望な黄変現象、分解現象および/または破壊現象を示す、多くの温度に感受性の基材をも被覆することができる。金属、ガラス、木材、皮革、プラスチックおよびMDF−プレートの他にも、一定のアルミニウム基材も予定されている。このアルミニウムにおいては、高すぎる熱負荷が時として結晶構造の不所望な変化に導く。
粉体塗料組成物から製造した粉体被覆は高い光沢を有するか、または艶消しの、光安定性であるかまたは耐光性であり、かつ良好な流展を示す。
次に、本発明を実施例につき詳細に説明する。
例:
粉体塗料
一般的な製造法
粉砕した生成物−エポキシ基含有化合物、ポリエステル、触媒、流展剤、白色顔料−を粉砕機中で密に混合し、引き続き押出機中で80〜140℃で均質にする。冷却後、押出物を破断し、スタッドミキサー(Stiftsmuehle)で粒度<100μmに粉砕する。このように製造された粉末を静電粉体スプレー装置で60KVで、脱脂した、場合により前処理した鉄製プレートに適用する。
Figure 2005126714
付加的に、それぞれの組成物にKRONOS2160 30.0質量%、RESIFLOW PV 88 1.0質量%およびBenzoin 0.5質量%を使用した。
本発明による例1および2は明らかに短いゲル時間を示し、これにより本発明によらない比較例V1およびV2より迅速な架橋を示す。

Claims (23)

  1. 実質的に、
    A)融点40〜130℃、数平均分子量5000g/モル未満であり、統計的平均値において少なくとも2個のエポキシ基を有する、少なくとも1種の化合物、
    B)融点40〜130℃、酸価10〜200mgKOH/gおよびヒドロキシル価0〜50mgKOH/gを有する、少なくとも1種のカルボキシル基含有ポリマー、
    C)四級水酸化アンモニウム、四級フッ化アンモニウムおよび/または四級アンモニウムカルボキシレートの群からの、少なくとも1種の触媒、
    D)場合により助剤および添加物質
    を含有し、成分A)およびB)の両方が、成分B)の全てのカルボキシル基に成分A)のエポキシ基0.5〜1.3個が割り当てられるような比で存在し、C)の触媒の割合が成分A)およびB)の全量に対して0.001〜3質量%である、粉体塗料組成物。
  2. エポキシ基含有化合物A)として固体のジグリシジル化合物および/または固体のトリグリシジル化合物を含有している、請求項1記載の粉体塗料組成物。
  3. エポキシ基を含有する化合物A)として、1種以上の固体ジ−および/またはポリグリシジル化合物と、少なくとも1種の40℃未満の、有利に30℃未満の温度で液状で存在するジ−および/またはポリグリシジル化合物とからなる固体組成物を含有している、請求項1または2記載の粉体塗料組成物。
  4. エポキシ基含有化合物A)としてテレフタル酸ジグリシジルエステルおよび/またはトリグリシジルイソシアヌレートを含有している、請求項1から3までのいずれか1項記載の粉体塗料組成物。
  5. エポキシ基含有化合物A)として、テレフタル酸ジグリシジルエステルとトリメシン酸トリグリシジルエステルとからなる混合物を含有している、請求項1から4までのいずれか1項記載の粉体塗料組成物。
  6. カルボキシル基含有ポリマーB)として酸価10〜200mgKOH/gおよび融点40〜130℃を有する、少なくとも1種のポリエステル、ポリエーテル、ポリアクリレート、ポリウレタンまたはポリカーボネートを単独でまたは混合して含有している、請求項1から5までのいずれか1項記載の粉体塗料組成物。
  7. カルボキシル基含有ポリマーB)として酸価10〜200mgKOH/g、ヒドロキシル価0〜50mgKOH/g、ガラス転移温度30〜90℃および融点40〜130℃を有する、少なくとも1種の非晶質ポリエステルを含有している、請求項1から6までのいずれか1項記載の粉体塗料組成物。
  8. ポリマーB)のそれぞれのカルボキシ基に対して、化合物A)のエポキシ基0.8〜1.2個である、請求項1から7までのいずれか1項記載の粉体塗料組成物。
  9. ウレトジオン基含有または不含のポリイソシアネート化合物を含有している、請求項1から8までのいずれか1項記載の粉体塗料組成物。
  10. 触媒C)としてテトラアルキルアンモニウムヒドロキシド、テトラアルキルアンモニウムフルオリドまたはテトラアルキルアンモニウムベンゾエートを単独で、または混合して含有している、請求項1から9までのいずれか1項記載の粉体塗料組成物。
  11. 触媒C)として、テトラブチルアンモニウムヒドロキシド、テトラブチルアンモニウムフルオリドまたはテトラブチルアンモニウムベンゾエートを単独で、または混合して含有している、請求項1から10までのいずれか1項記載の粉体塗料組成物。
  12. 助剤および添加物質D)として、流展剤、光安定剤、充填剤、付加的な触媒および/または顔料を含有している、請求項1から11までのいずれか1項記載の粉体塗料組成物。
  13. 加熱可能な装置中で、温度上限120〜130℃での、実質的に、
    A)融点40〜130℃、数平均分子量5000g/モル未満であり、統計的平均値において少なくとも2個のエポキシ基を有する、少なくとも1種の化合物、
    B)融点40〜130℃、酸価10〜200mgKOH/gおよびヒドロキシル価0〜50mgKOH/gを有する、少なくとも1種のカルボキシル基含有ポリマー、
    C)四級水酸化アンモニウム、四級フッ化アンモニウムまたは四級アンモニウムカルボキシレートの群からの、少なくとも1種の触媒、
    D)場合により助剤および添加物質
    を含有し、成分A)およびB)の両方が、成分B)の全てのカルボキシル基に成分A)のエポキシ基0.5〜1.3個が割り当てられるような比で存在し、C)の触媒の割合が成分A)およびB)の全量に対して0.001〜3質量%である、粉体塗料組成物の製法。
  14. A)融点40〜130℃、数平均分子量5000g/モル未満であり、統計的平均値において少なくとも2個のエポキシ基を有する、少なくとも1種の化合物、
    B)融点40〜130℃、酸価10〜200mgKOH/gおよびヒドロキシル価0〜50mgKOH/gを有する、少なくとも1種のカルボキシル基含有ポリマー、
    C)四級水酸化アンモニウム、四級フッ化アンモニウムまたは四級アンモニウムカルボキシレートの群からの、少なくとも1種の触媒、
    D)場合により助剤および添加物質
    からなり、成分A)およびB)の両方が、成分B)の全てのカルボキシル基に成分A)のエポキシ基0.5〜1.3個が割り当てられるような比で存在し、C)の触媒の割合が成分A)およびB)の全量に対して0.001〜3質量%である、組成物の粉体塗料組成物中への使用。
  15. 請求項1から12までのいずれか1項記載の出発化合物を含有している、請求項14記載の使用。
  16. 金属、プラスチック、木材、ガラス、皮革またはその他の耐熱性の基材上に粉体塗料被覆を製造するための請求項14または15記載の使用。
  17. A)融点40〜130℃、数平均分子量5000g/モル未満であり、統計的平均値において少なくとも2個のエポキシ基を有する、少なくとも1種の化合物、
    B)融点40〜130℃、酸価10〜200mgKOH/gおよびヒドロキシル価0〜50mgKOH/gを有する、少なくとも1種のカルボキシル基含有ポリマー、
    C)四級水酸化アンモニウム、四級フッ化アンモニウムまたは四級アンモニウムカルボキシレートの群からの、少なくとも1種の触媒、
    D)場合により助剤および添加物質
    からなり、成分A)およびB)の両方が、成分B)の全てのカルボキシル基に成分A)のエポキシ基0.5〜1.3個が割り当てられるような比で存在し、C)の触媒の割合が成分A)およびB)の全量に対して0.001〜3質量%である粉体塗料組成物を実質的に含有する、金属被覆組成物。
  18. A)融点40〜130℃、数平均分子量5000g/モル未満であり、統計的平均値において少なくとも2個のエポキシ基を有する、少なくとも1種の化合物、
    B)融点40〜130℃、酸価10〜200mgKOH/gおよびヒドロキシル価0〜50mgKOH/gを有する、少なくとも1種のカルボキシル基含有ポリマー、
    C)四級水酸化アンモニウム、四級フッ化アンモニウムまたは四級アンモニウムカルボキシレートの群からの、少なくとも1種の触媒、
    D)場合により助剤および添加物質
    からなり、成分A)およびB)の両方が、成分B)の全てのカルボキシル基に成分A)のエポキシ基0.5〜1.3個が割り当てられるような比で存在し、C)の触媒の割合が成分A)およびB)の全量に対して0.001〜3質量%である粉体塗料組成物を実質的に含有する、木材被覆組成物。
  19. A)融点40〜130℃、数平均分子量5000g/モル未満であり、統計的平均値において少なくとも2個のエポキシ基を有する、少なくとも1種の化合物、
    B)融点40〜130℃、酸価10〜200mgKOH/gおよびヒドロキシル価0〜50mgKOH/gを有する、少なくとも1種のカルボキシル基含有ポリマー、
    C)四級水酸化アンモニウム、四級フッ化アンモニウムまたは四級アンモニウムカルボキシレートの群からの、少なくとも1種の触媒、
    D)場合により助剤および添加物質
    からなり、成分A)およびB)の両方が、成分B)の全てのカルボキシル基に成分A)のエポキシ基0.5〜1.3個が割り当てられるような比で存在し、C)の触媒の割合が成分A)およびB)の全量に対して0.001〜3質量%である粉体塗料組成物を実質的に含有する、皮革被覆組成物。
  20. A)融点40〜130℃、数平均分子量5000g/モル未満であり、統計的平均値において少なくとも2個のエポキシ基を有する、少なくとも1種の化合物、
    B)融点40〜130℃、酸価10〜200mgKOH/gおよびヒドロキシル価0〜50mgKOH/gを有する、少なくとも1種のカルボキシル基含有ポリマー、
    C)四級水酸化アンモニウム、四級フッ化アンモニウムまたは四級アンモニウムカルボキシレートの群からの、少なくとも1種の触媒、
    D)場合により助剤および添加物質
    からなり、成分A)およびB)の両方が、成分B)の全てのカルボキシル基に成分A)のエポキシ基0.5〜1.3個が割り当てられるような比で存在し、C)の触媒の割合が成分A)およびB)の全量に対して0.001〜3質量%である粉体塗料組成物を実質的に含有する、プラスチック被覆組成物。
  21. A)融点40〜130℃、数平均分子量5000g/モル未満であり、統計的平均値において少なくとも2個のエポキシ基を有する、少なくとも1種の化合物、
    B)融点40〜130℃、酸価10〜200mgKOH/gおよびヒドロキシル価0〜50mgKOH/gを有する、少なくとも1種のカルボキシル基含有ポリマー、
    C)四級水酸化アンモニウム、四級フッ化アンモニウムまたは四級アンモニウムカルボキシレートの群からの、少なくとも1種の触媒、
    D)場合により助剤および添加物質
    からなり、成分A)およびB)の両方が、成分B)の全てのカルボキシル基に成分A)のエポキシ基0.5〜1.3個が割り当てられるような比で存在し、C)の触媒の割合が成分A)およびB)の全量に対して0.001〜3質量%である粉体塗料組成物を実質的に含有する、ガラス被覆組成物。
  22. 自動車車体、オートバイ、自転車、建築部材および家庭用器具のための請求項17記載の金属被覆。
  23. 請求項1から12までのいずれか1項記載の化合物を含有する、請求項17から22までのいずれか1項記載の被覆組成物。
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