JP2006051464A - 耐汚染性に優れた複層粉体塗膜の形成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 粉体塗料により形成された粉体塗膜の表面に親水化処理剤を塗布することにより行われるものであって、
上記粉体塗料が有機シリケートを含むものであり、
上記親水化処理剤が、シリケート化合物の加水分解体、HLBが10〜15であるアルキレンオキサイドユニットを有するノニオン系界面活性剤、水および親水性有機溶剤を含むことを特徴とする耐汚染性に優れた複層粉体塗膜の形成方法。
Description
本発明の耐汚染性に優れた複層粉体塗膜は、先の形成方法により得られるものである。
また、本発明の別の耐汚染性に優れた複層粉体塗膜は、粉体塗膜の上にシリケート化合物の加水分解体を含む層が接して存在する構造を有する。
上記親水化処理剤は、シリケート化合物の加水分解体、ノニオン系界面活性剤、水および親水性有機溶剤を含んでいる。
シリケート化合物の加水分解体
上記シリケート化合物の加水分解体は、シリケート化合物を加水分解して得られる。ここで用いられるシリケート化合物としては、平均縮合度が1〜30であるアルコキシシランの縮合物が好ましい。30を超えると、シリケート化合物の粒子性が高くなり、塗膜が白濁するなど外観に不具合が生じる。なお、平均縮合度が1であるものはアルコキシシランそのものである。
本発明の親水化処理剤に含まれる上記ノニオン系界面活性剤は、水の表面張力を低下させることにより、親水化処理剤の均一な塗布を可能にする。一方、カチオン系界面活性剤やアニオン系界面活性剤では、親水化処理剤の安定性が低下したり、均一な塗布ができなかったりする場合がある。
上記ノニオン系界面活性剤の具体例として、ポリエチレングリコールモノラウリルエーテル、ポリエチレングリコールモノラウレート、ポリエチレングリコールモノオレイルエーテル、ポリエチレングリコールモノオレイエート、ポリエチレングリコールモノデシルエーテル、ポリエチレングリコールモノオクチルエーテル、ポリオキシエチレンオキシプロピレンモノデシルエーテル、ポリオキシエチレンオキシプロピレンモノオレイルエーテルなどを挙げることができる。
上記親水化処理剤は溶剤として、水および親水性有機溶剤を含んでいる。親水性有機溶剤としては、先に挙げたものが使用できるが、早い揮発性を考慮すると、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコールを用いることが好ましく、揮発性を制御するためには、ブチルセロソルブやメトキシプロパノールなどの使用が好ましい。また、上記親水性有機溶剤成分は2種以上の混合物であってもよい。
上記親水化処理剤は、さらにシラノール基と相互作用可能な金属化合物および酸性コロイダルシリカを含むことができる。この2成分を含有することで、親水化処理剤の貯蔵安定性を向上させることができる。
上記親水化処理剤の製造は、水および親水性有機溶剤の存在下で、上記シリケート化合物を加水分解反応することによって加水分解体を得るとともに、上記それ以外の成分を加えることによって行われる。ここで、「得るとともに加える」との表記は、上記加水分解反応の際に共存させること、上記加水分解反応終了後に加えること、およびそれらの両方を意味するものとする。
本発明の形成方法において用いられる粉体塗膜は、有機シリケートを含む粉体塗料により形成されたものであり、上記粉体塗料は、上記有機シリケート以外に、通常、バインダー樹脂および硬化剤のバインダー成分、顔料、硬化触媒、添加剤などを含んでいる。
上記バインダー成分であるバインダー樹脂および硬化剤としては、粉体塗料用として通常用いられるものを挙げることができる。上記バインダー樹脂としては、硬化剤と反応しうる官能基を有するポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂が通常用いられる。また、これらを適宜ブレンドしてポリエステル・エポキシ樹脂、アクリル・エポキシ樹脂、アクリル・ポリエステル樹脂として使用することもできる。
一方、上記顔料としては、一般的に使用されているものを用いることができる。具体的には、二酸化チタン、ベンガラ、黄色酸化鉄、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、アゾ系顔料などの着色顔料、メタリック顔料、パール顔料、金属粉末およびそれに表面処理を施したもの、タルク、シリカ、炭酸カルシウム、沈降性硫酸バリウム等の体質顔料などを挙げることができる。上記顔料の上記粉体塗料原料成分中の含有量は、特に限定されないが、一般的には上記バインダー樹脂と硬化剤との合計量に対して、30〜100質量%の量であることが好ましい。もちろん、クリア塗膜が必要とされる場合、上記顔料は含まれなくてよい。
また、上記硬化触媒としては、ジブチルスズラウレートやジブチルスズオキサイドのような有機スズ化合物を挙げることができる。さらに、上記添加剤としては、表面調整剤、可塑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、ワキ防止剤、帯電制御剤、流動性付与剤など種々の機能を期待されるものがあり、これらの中にはシリコーン系やワックスのような疎水性材料が含まれる。これらの成分は、その機能が発現でき、それ以外の性能を阻害しない範囲の量が使用される。
上記有機シリケートは、先の親水化処理剤に含まれる加水分解体の原料であるシリケート化合物と重なるものが多い。しかし、本明細書においては、粉体塗料に含まれるものを有機シリケート、親水化処理剤に加水分解体として用いられるものをシリケート化合物として、それぞれを区別することにする。
上記有機シリケートは、炭素数1〜8のアルコキシ基を有するテトラアルコキシシランおよびその縮合物、ならびにこの縮合物を変性したものである。
上記粉体塗料の製造は、上述の各成分をスーパーミキサーやヘンシェルミキサーなどを使用して予備的に混合を行った後、ニーダーやエクストルーダーなどの混練機に投入して溶融混練を行い、その後冷却して粗粉砕し、さらに微粉砕して所望の粒径に粉砕・分級を行うことによって行われる。溶融混練の条件は、用いる原料成分によって適宜選択することができる。また、その粒径は、体積平均粒子径で5〜50μmであることが好ましい。これらの調整は、巨大粒子や微小粒子を除去し、粒度分布を調整するための分級により行うことができる。
上記粉体塗料を基材上に塗装し、これを焼き付けることにより粉体塗膜が得られる。上記基材としては、塗装後の焼き付けにより変形などの不具合が生じないものであれば特に限定されず、具体的には、鉄板、鋼板、アルミニウム板等およびそれらを表面処理したもの等を挙げることができる。最終的に得られる本発明の複層粉体塗膜が耐汚染性に優れていることから、上記基材は屋外に設置されている自動販売機、ガードレール、配電盤、建築外装材、鋼構造物などに適用されるものが好ましい。なお、上記基材には、プライマーなどの下塗り塗料から得られる下塗り塗膜または別の粉体塗料による着色塗膜が形成されていてもよい。
上記有機シリケートを含む粉体塗料により形成された粉体塗膜の表面に親水化処理剤を塗布することにより、耐汚染性に優れた複層粉体塗膜が得られる。上記親水化処理剤の塗布方法は特に限定されず、例えば、スプレー塗装、ロールコーター法、刷毛塗り、浸漬塗装、ワイプ塗装、シャワーカーテン塗装など当業者によく知られた方法を利用することができる。上記親水性膜の形成方法に使用される親水化処理剤は通常の塗料に比べるとその固形分率が低いため、それに応じた塗布方法の選択およびその条件設定を行うことが好ましい。
また、本発明の耐汚染性に優れた複層粉体塗膜の形成方法では、塗布直後から塗膜表面が親水性化されるので、すぐに耐汚染性を発現させることが可能となる。
<親水化剤の製造>
MKCシリケートMS51(三菱化学社製、平均縮合度5のテトラメトキシシラン縮合物)153部にアルミキレートD(川研ファインケミカル社製、アルミニウムビス(エチルアセトアセテート)モノ(アセチルアセトネート)の76質量%イソプロピルアルコール溶液)0.62部、エタノール4100部を混合して溶液化した。これを30℃に加温した後、ポリエチレングリコールモノラウレート(エチレンオキサイドユニットの繰り返し数10、HLB14.1)2.8部を溶解させた水5740部を徐々に加え、40℃で2時間攪拌したのち、室温で7日間放置することにより、加水分解を進行させた。このようにして得られた溶液のIRスペクトルを測定したところ、メトキシシリル基に基づくピークは認められなかった。
ここにエタノール4100部、水5740部およびポリエチレングリコールモノラウレート2.8部を混合したものを加えて、約50%に希釈した。
ここにアルミキレートD5.58部およびスノーテックスO(日産化学工業社製、酸性コロイダルシリカ、平均粒子径10〜20nm、20質量%水分散液)1400部を加え、攪拌することにより、親水化処理剤を得た。
MKCシリケート56(三菱化学社製、テトラメトキシシランの縮合物、平均縮合度10)735部にエタノール161部およびトリエチルアミン5部を加えて、約80℃で6時間加熱還流した。次いで、生成したメタノールを系外に留出させながら加熱撹拌した。放冷後、残存するメタノールを減圧下で留去し、メチルエチルシリケート731部を得た。1H−NMRスペクトルから求めたメチル基とエチル基との比は約4/1であった。
クリルコート690(ダイセルUCB社製、ポリエステルポリオール)600部、B−1530(ヒュルスジャパン社製、ブロックイソシアネート硬化剤)100部、TEPIC−G(日産化学工業社製、トリスグリシダルイソシアヌレート)5部、ベンゾイン10部、CR−95(石原産業社製、二酸化チタン)300部、YF−3919(東芝シリコーン社製、シリコーン系表面調整剤)10部、先に得られたメチルエチルシリケート18部をヘンシェルミキサーで混合したのち、ニーダーで混練、粉砕、分級して有機シリケートを含有する白色粉体塗料を得た。
上記白色粉体塗料を、リン酸亜鉛処理鋼板に対して、膜厚が約60μmになるようにコロナ帯電型塗装ガンにより静電塗装し、180℃×20分の条件で焼き付けて有機シリケートを含有する粉体塗膜を得た。焼き付け後、塗板の温度が室温になった時点での粉体塗膜の水接触角は85°であった。また、この塗膜を20℃、湿度50%の環境に1ヶ月間おいた後の水接触角は45°まで低下していた。
先に得られた親水化処理剤を満たした槽に、焼き付けした後、室温で数時間放置した塗板をこの槽に浸漬し、約20秒後にこれを引き上げた。そのまま1時間乾燥することにより、複層粉体塗膜を得た。この表面の水接触角を測定したところ、20°であった。
実施例1の有機シリケートを含有する粉体塗料の製造において、メチルエチルシリケートを用いない以外は同様にして、有機シリケートを含有しない白色粉体塗料を製造した。この粉体塗料を用いて、実施例1と同様にして粉体塗膜を形成した後、親水化処理剤を満たした槽に浸漬し引き上げたところ、塗膜表面にはハジキが発生しており、均一な膜を得ることはできなかった。
実施例1の有機シリケートを含有する粉体塗料の製造において、メチルエチルシリケートおよびYF−3919を使用せずに白色粉体塗料を製造した。この粉体塗料を用いて、実施例1と同様にして、粉体塗膜を形成したところ、全面にハジキの発生が確認され、粉体塗膜自体を得ることができなかった。このことから、粉体塗膜の形成には表面調整剤が必須であることが確認された。
Claims (5)
- 粉体塗料により形成された粉体塗膜の表面に親水化処理剤を塗布することにより、複層粉体塗膜を形成する方法において、
前記粉体塗料が有機シリケートを含むものであり、
前記親水化処理剤が、シリケート化合物の加水分解体、HLBが10〜15であるアルキレンオキサイドユニットを有するノニオン系界面活性剤、水および親水性有機溶剤を含むことを特徴とする、
耐汚染性に優れた複層粉体塗膜の形成方法。 - 前記ノニオン系界面活性剤の含有量が、前記水に対して0.001〜5質量%である請求項1記載の耐汚染性に優れた複層粉体塗膜の形成方法。
- 前記親水化処理剤がさらにシラノール基と相互作用可能な金属化合物および酸性コロイダルシリカを含んでいる請求項1または2記載の耐汚染性に優れた複層粉体塗膜の形成方法。
- 請求項1、2または3記載の形成方法により得られる耐汚染性に優れた複層粉体塗膜。
- 粉体塗膜の上にシリケート化合物の加水分解体を含む層が接して存在する構造を有する耐汚染性に優れた複層粉体塗膜。
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