JP2006249227A - 艶消し粉体塗料用樹脂組成物、艶消し粉体塗料及びそれを用いた塗装体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 50以下の酸価を有し、かつカルボキシル基を有する非結晶性ポリエステル樹脂と、70以上の酸価を有し、かつポリエステルポリオールに由来する構造単位を有す結晶性ポリウレタン樹脂と、カルボキシル基と反応する官能基を有する化合物からなる硬化剤とを含有してなる、艶消し粉体塗料用樹脂組成物。
【選択図】 なし
Description
これらのうち、水酸基やカルボキシル基を有する非結晶性ポリエステル樹脂と硬化剤とを組み合わせたポリエステル樹脂系粉体塗料、中でも、非結晶性ポリエステル樹脂とエポキシ基含有アクリル樹脂又はヒドロキシアクリルアミドなどの硬化剤とを組み合わせたポリエステル樹脂系粉体塗料は、耐候性、機械物性に優れるなどバランスのとれた塗膜性能を有する他に、安全性や硬化時に有機化合物を発生しないなど優れた特長を有する。
本発明の目的は、艶消し効果に優れ、かつ得られる塗膜の耐候性、平滑性、機械物性及び耐湿性に優れる粉体塗料を与えることができる粉体塗料用樹脂組成物を提供することにある。
まず、本発明で使用する50以下の酸価を有し、かつカルボキシル基を有する非結晶性ポリエステル樹脂(A)について説明する。
非結晶性とは、示差走査型熱量計を用いて、JIS K7121の条件に従って得られる示差走査熱量測定(DSC)曲線において、結晶化ピーク温度を示さないことを意味する。
すなわち、多価カルボン酸と多価アルコールとを加熱条件下で脱水縮合反応させることにより製造することができる。この場合、使用する多価カルボン酸及び多価アルコールの種類や樹脂化後の冷却速度等を適宜調整することにより、非結晶性のポリエステル樹脂(A)を得ることができる。
ここで結晶性とは、示差走査型熱量計を用いて、JIS K7121の条件に従って得られる示差走査熱量測定(DSC)曲線において、結晶化ピーク温度を示すことを意味する。
前記結晶化ピーク温度は、JIS K7121 プラスチックの転移温度測定方法に記載の示差走査熱量測定(DSC)曲線のピーク温度により求められる数値に基づくものである。
[HO−CH(R1)―CH2―N(R2)−CO―]m―A―[−CO−N(R2)―CH2―CH(R1)−OH]n ……〔I〕
[式中、R1は水素原子又は炭素数1から5までのアルキル基を表わす。]
このグリシジル基含有アクリル樹脂の軟化点は80℃〜140℃の範囲が好ましく、90℃〜120℃の範囲がより好ましい。軟化点が前記範囲であれば、得られる粉体塗料の貯蔵安定性(耐ブロッキング性)及び流動性が良好で、塗膜の平滑性に優れるので好ましい。
本発明の艶消し粉体塗料用樹脂組成物を用いて本発明の艶消し粉体塗料を調製するには、公知慣用の種々の方法を利用し適用できる。
本発明の塗装体は、前記で得られる本発明の艶消し粉体塗料を、公知慣用の種々の塗装方法によって、基材上に塗装し、次いで、加熱硬化(焼き付け)することにより形成される硬化塗膜と前記基材とからなるものである。
塗装膜厚は特に限定されないが、通常30μm〜150μm、特に40μm〜100μmの範囲が好適である。
また、塗装膜の加熱硬化(焼き付け)条件は、140〜210℃の乾燥炉で20〜60分間であることが好ましい。
無水酢酸とピリジンとの混合溶液に樹脂試料を溶解して、100℃で一時間加熱環流し、水酸基をアセチル化し、次いでイオン交換水を加えてさらに加熱環流した後、冷却し、水酸化カリウムのトルエン/メタノール溶液で逆滴定して求めた(単位:mgKOH/g)。
ベンジルアルコール、必要に応じシクロヘキサノン、N―メチルピロリドンに樹脂試料を溶解して、0.1規定の水酸化カリウムメタノール溶液で滴定して求めた(単位:mgKOH/g)。
環球式自動軟化点試験器[明峰社製作所(株)製]を用い、グリセリンの加熱浴で3℃/分の昇温速度で昇温し、試料が軟化し始め、球が落下した時の温度を測定した(単位:℃)。
DSC−3100型示差走査型熱量計〔マックサイエンス社(製)〕を用い、JIS K7121に従って測定した(単位:℃)。
コーンプレート型粘度計CV−1S〔東亜工業株式会社(製)〕を用い、コーンCP−5で回転数750rpmに設定して、プレート温度180℃での溶融粘度を測定した(単位:Pa・s)。
攪拌機、温度計、精留塔及び窒素ガス導入口を備えた反応容器にネオペンチルグリコール430部、トリメチロールプロパン10部、テレフタル酸500部、イソフタル酸120部及びジブチル錫オキサイド0.5部を仕込んで、窒素雰囲気中で攪拌を行いながら240℃まで5時間を要して昇温した。240℃で脱水縮合反応を続行せしめ、酸価が10以下になった事を確認した後、180℃まで降温し、イソフタル酸100部を加え、再び、240℃まで5時間を要して昇温した。そのまま240℃で脱水縮合反応を続行せしめ、酸価29、軟化点115℃のポリエステル樹脂を得た。以下、これをポリエステル樹脂(A−1)と略記する。
攪拌機、温度計、精留塔及び窒素ガス導入口を備えた反応容器にネオペンチルグリコール430部、テレフタル酸420部、イソフタル酸180部及びジブチル錫オキサイド0.5部を仕込んで、窒素雰囲気中で攪拌を行いながら240℃まで5時間を要して昇温した。240℃で脱水縮合反応を続行せしめ、酸価が5以下になった事を確認した後、180℃まで降温し、無水トリメリット酸120部を加え、180℃で3時間反応し、酸価70、軟化点114℃のポリエステル樹脂を得た。以下、これをポリエステル樹脂(A−2)と略記する。
撹拌機、温度計、精留塔および窒素ガス導入口を備えた反応容器に1,6ヘキサンジオールの560部、テレフタル酸550部、ジブチル錫オキサイド0.5部を仕込んで、窒素雰囲気中で撹拌を続けながら、240℃に昇温し、脱水縮合反応を行ない、水酸基価232、酸価2のポリエステルポリオールを得た。ついで160℃に降温してヘキサメチレンジイソシアネート90部を2時間にわたって加えた。次に170℃に昇温し、無水トリメリット酸580部を加えて、170℃で4時間反応したのち取り出した。 酸価215、溶融粘度1.1(Pa・S)、結晶化ピーク温度115℃の酸基を有する結晶性ポリウレタン樹脂を得た。以下、これをポリウレタン樹脂(B−1)と略記する。
撹拌機、温度計、精留塔および窒素ガス導入口を備えた反応容器に1,4ブタンジオールの600部、コハク酸560部、ジブチル錫オキサイド0.5部を仕込んで、窒素雰囲気中で撹拌を続けながら、210℃に昇温し、脱水縮合反応を行ない、水酸基価214、酸価3のポリエステルポリオールを得た。ついで150℃に降温してヘキサメチレンジイソシアネート75部を2時間にわたって加えた。次に170℃に昇温し、無水トリメリット酸560部を加えて、170℃で4時間反応したのち取り出した。酸価210、溶融粘度0.5(Pa・S)、結晶化ピーク温度64℃の酸基を有する結晶性ポリウレタン樹脂を得た。以下、これをポリウレタン樹脂(B−2)と略記する。
撹拌機、温度計、精留塔および窒素ガス導入口を備えた反応容器に1,4ブタンジオールの590部、コハク酸550部、ジブチル錫オキサイド0.5部を仕込んで、窒素雰囲気中で撹拌を続けながら、210℃に昇温し、脱水縮合反応を行ない、水酸基価182、酸価4のポリエステル中間体を得た。ついで150℃に降温してヘキサメチレンジイソシアネート75部を2時間にわたって加えた。次に170℃に昇温し、無水トリメリット酸444部を加えて、170℃で4時間反応したのち取り出した。酸価180、溶融粘度0.4(Pa・S)、結晶化ピーク温度59℃の酸基を有する結晶性ポリウレタン樹脂を得た。以下、これをポリウレタン樹脂(B−3)と略記する。
撹拌機、温度計、精留塔および窒素ガス導入口を備えた反応容器に1,4ブタンジオールの530部、コハク酸500部、ジブチル錫オキサイド0.5部を仕込んで、窒素雰囲気中で撹拌を続けながら、210℃に昇温し、脱水縮合反応を行ない、水酸基価133、酸価4のポリエステル中間体を得た。ついで150℃に降温してヘキサメチレンジイソシアネート135部を2時間にわたって加えた。次に170℃に昇温し、無水トリメリット酸148部を加えて、170℃で4時間反応したのち取り出した。酸価75、溶融粘度0.4(Pa・S)、結晶化ピーク温度59℃の酸基を有する結晶性ポリウレタン樹脂を得た。以下、これをポリウレタン樹脂(B−4)と略記する。
撹拌機、温度計、精留塔および窒素ガス導入口を備えた反応容器に1,4ブタンジオールの550部、コハク酸510部、ジブチル錫オキサイド0.5部を仕込んで、窒素雰囲気中で撹拌を続けながら、210℃に昇温し、脱水縮合反応を行ない、水酸基価79、酸価5のポリエステル中間体を得た。ついで150℃に降温してヘキサメチレンジイソシアネート75部を2時間にわたって加えた。次に170℃に昇温し、無水トリメリット酸100部を加えて、170℃で4時間反応したのち取り出した。酸価53、溶融粘度0.3(Pa・S)、結晶化ピーク温度69℃の酸基を有する結晶性ポリウレタン樹脂を得た。以下、これをポリウレタン樹脂(B−5)と略記する。
撹拌機、温度計、精留塔および窒素ガス導入口を備えた反応容器に1,6ヘキサンジオールの400部、テレフタル酸375部、ジブチル錫オキサイド0.5部を仕込んで、窒素雰囲気中で撹拌を続けながら、240℃に昇温し、脱水縮合反応を行ない、水酸基価147、酸価3のポリエステル中間体を得た。ついで175℃に降温して無水トリメリット酸330部を加えて、175℃で4時間反応したのち取り出した。 酸価184、溶融粘度1.1(Pa・S)、結晶化ピーク温度120℃の酸基を有する結晶性ポリエステル樹脂を得た。以下、これをポリエステル樹脂(B−6)と略記する。
温度計、撹拌機、還流冷却器および窒素導入口を備えた反応容器に、キシレンの100部を入れ、130℃にまで昇温した。
これに、エポキシ基含有ビニル系モノマーとして、グリシジルメタクリレートの30部、その他のビニル系モノマーとして、n−ブチルメタクリレートの10部、メチルメタクリレートの10部およびスチレンの50部と、重合開始剤としてのtertーブチルパーオキシ2ーエチルヘキサノエートの1.0部とからなる混合物を、5時間に亘って滴下した。
(粉体塗料組成物および粉体塗料の調製)
それぞれ、第1表及び第2表に示す割合で、それぞれ、粉体塗料用樹脂組成物を配合せしめ、得られた各粉体塗料用樹脂組成物を、「コ・ニーダーPR−46型」(スイス国ブス社製の一軸混練機)を使用して、100℃で溶融混練せしめたのちに、微粉砕し、さらに200メッシュの金網で分級することによって、粉体塗料(P−1)〜(P−6)、(p−1)〜(p−4)を調製した。
1)C−1 …プリミドXL−552(β−ヒドロキシアルキルアミド、スイス国エムス社製。)
2)BYK−360P …(表面調整剤、ドイツ国BYK社製。)
3)CR−90 …酸化チタン「タイペーク CR−90」(石原産業(株)製。)
〔光沢〕
60°鏡面光沢(JIS K5400)
PCIによる粉体塗膜の平滑性目視判定用標準板を用いて判定。
標準板はNO.1からNo.10までの10枚あり、標準板は1から10へ段階的に平滑性が良好となる。平滑性がどの標準板に当たるかを目視により判定。
No.10:平滑性良好
1981年に設立された北アメリカの粉体塗料工業を代表する粉体塗料の普及、粉体塗料業界の交流を目的とした非営利組織(ホームページ;http://www.powdercoating.org/home.htm)。
サンシャイン・ウエザーメーター(スガ試験機(株)製)を使用して、400時間の促進耐候性試験を行い、塗膜の光沢保持率(60°G.R%)を測定した。
塗膜面にデュポン衝撃試験機で、1/2インチ径のポンチに500gの重りを落下させてワレが発生する高さ(cm)で耐衝撃性を判定した。
50℃、湿度98%以上の条件下に240時間保存した後、カッターナイフで碁盤面にクロスカット(25/25)を入れ、セロハン粘着テープで剥離試験を行い、付着性を下記の基準で判定した。
○:僅かながらの剥離が認められる。
△:かなりの程度の剥離が認められる。
×:全面剥離。
Claims (7)
- 50以下の酸価を有し、かつカルボキシル基を有する非結晶性ポリエステル樹脂(A)と、70以上の酸価を有し、かつポリエステルポリオールに由来する構造単位を有す結晶性ポリウレタン樹脂(B)と、カルボキシル基と反応する官能基を有する化合物からなる硬化剤(C)とを含有してなる、艶消し粉体塗料用樹脂組成物。
- 結晶性ポリウレタン樹脂(B)が有する酸価が、200から300である請求項1に記載の艶消し粉体塗料用樹脂組成物。
- 結晶性ポリウレタン樹脂(B)が、30〜150℃の結晶化ピーク温度を有する請求項1又は2に記載の艶消し粉体塗料用樹脂組成物。
- 結晶性ポリウレタン樹脂(B)が、180℃における溶融粘度が5Pa・s以下である、請求項1又は2又は3に記載の艶消し粉体塗料用樹脂組成物。
- 硬化剤(C)が、ヒドロキシアルキルアミド及び/又はエポキシ基含有アクリル樹脂である、請求項1〜4のいずれかに記載の艶消し粉体塗料用樹脂組成物。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の艶消し粉体塗料用樹脂組成物を用いて得られる艶消し粉体塗料。
- 請求項6に記載の艶消し粉体塗料を基材上に塗布し、次いで加熱硬化せしめてなる塗装体。
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