JP2008179731A - 粉体塗料 - Google Patents

Abstract

【課題】粉体を用いたガラスへの塗装において、ガラス表面へのブラスト処理、プライマー処理等を必要とすることなく、ガラスとの密着性に優れた粉体塗料を提供する。
【解決手段】少なくとも結着樹脂と添加剤とからなる粉体塗料において、ポリエステル樹脂と低融解温度のポリアミド樹脂とを含む結着樹脂を用いる。
【選択図】なし

Description

本発明は、ガラスとの密着性に優れた粉体塗料に関するものである。

表面塗装に関しては、一般に、溶剤希釈塗料を用いた塗装が行われているが、ガラス材の表面に対しては、この溶剤希釈塗料は、ガラス表面への密着性が悪い等の理由により、均質かつ耐久性に優れた塗装を行うことが困難であった。そのため、塗料とガラス表面の密着性を改善する目的で、従来、ガラス表面に対するブラスト処理、エッチング処理等が行われてきた。しかしながら、ガラス表面に対するブラスト処理及びエッチング処理は、ガラスが本来有する透明性を損うという欠点を有しているため、透明ガラス製品の塗装には適さないといった問題を有していた。

また、他の表面塗装技術としては、溶剤希釈塗装に比べ、揮発分、臭気とも少なく、公害対策および環境規制の面で非常に有益である粉体塗料組成物の静電塗装が知られている。しかしながら、この粉体塗料組成物の静電塗装も、上記溶剤希釈塗料と同様、ガラス表面への密着性が悪い等の理由でガラスの塗装に用いることは難しかった。

このような問題を解決する技術として、ガラス材表面にシラン系化合物を主成分とするプライマー組成物を用いて下塗りを施した上に粉体塗料組成物を静電塗装することで、密着性に優れた均質な塗膜を形成しようとする試みがある（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この場合、プライマー処理に溶剤を用いるため、揮発分及び臭気が少ないという粉体塗装のメリットが半減するとともに、プライマー処理にかかる時間及びコスト上の問題もあった。

また、他の技術としては、粉体塗料粒子のガラス面への付着力を増加させるために、粉体粒子の表面に、アルミナ微粒子を付着させる技術が報告されている（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、この技術では、適切なアルミナ微粒子の製造及び付着といった工程が必要であるため煩雑となり、また、製造コストについても問題を有するものであった。

特開平１０−８１８５３号公報 特開平９−３１００３４号公報

そこで、本発明は、粉体を用いたガラスへの塗装において、ガラス表面へのブラスト処理、プライマー処理等を必要とすることなく、ガラスとの密着性に優れた粉体塗料を提供することを目的としている。

本発明の粉体塗料は、少なくとも結着樹脂と添加剤とからなる粉体塗料であって、上記結着樹脂は、ポリエステル樹脂と低融解温度のポリアミド樹脂とを含むことを特徴としている。

本発明によれば、粉体塗料における結着樹脂の主成分をポリエステル樹脂及び低融解温度のポリアミド樹脂とすることによって、ガラスとの密着性を高めることが可能となり、これにより、本発明の粉体塗料をガラスへの塗装に用いる際に、従来の粉体塗料に必要とされたガラス表面へのブラスト処理、プライマー処理等を必要とすることがなくなった。

本発明の粉体塗料は、少なくとも結着樹脂と添加剤とからなり、この結着樹脂には、主成分としてポリエステル樹脂と低融解温度のポリアミド樹脂とが含まれていることが必須である。該ポリエステル樹脂は、例えば水酸基価が２０〜２００ｍｇＫＯＨ／ｇ、軟化点が８０〜１５０℃、数平均分子量が１０００〜１００００程度のものが好ましく、また、分岐構造のものでもよく、線状構造のものでもよい。さらに、このポリエステル樹脂は、公知の方法により製造されたものでよく、酸成分としては二塩基酸および三塩基以上の多塩基酸が、また、アルコール成分としては二価アルコール及び三価以上の多価アルコールが使用できる。

ポリエステルの酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、メチルテレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、及びそれらの無水物、アジピン酸、セバシン酸、コハク酸、マレイン酸、フマル酸、テトラヒドロフタル酸、メチル−テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、メチル−ヘキサヒドロフタル酸、及びそれらの無水物等が用いられる。また、アルコール成分としては、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、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、ビスヒドロキシエチルフタレート、水添ビスフェノールＡ、水添−ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加物もしくはプロピレンオキサイド付加物、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペンタエリスリトール、２，２，４−トリメチルペンタン−１，３−ジオール等が用いられ、さらにモノエポキシ化合物も用いることができる。

これらのポリエステル樹脂には、硬化剤を含有してもよく、この硬化剤としては、ヘキサメトキシメチルメラミン、テトラブトキシベンゾグアナミン等のアミノ樹脂、ブロックポリイソシアネート等が使用できるが、中でもブロックポリイソシアネートが好ましい。

本発明における低融解温度のポリアミド樹脂とは、結晶性ポリアミドであり、融解温度が１２０℃以下のものをいう。本発明で用いられるポリアミドとしては、公知の種々のものを挙げることができる。例えば、環状アミドの開環重合、あるいはジカルボン酸とジアミンの重縮合により得られるものが挙げられる。モノマーとしては、ε−カプロラクタム、ω−ラウロラクタム等の環状アミドを開環重合して得られる結晶性ポリアミド、ε−アミノカプロン酸、ω−アミノドデカン酸、ω−アミノウンデカン酸などのアミノ酸の重縮合、または蓚酸、アジピン酸、セバシン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、１，４−シクロヘキシルジカルボン酸などのジカルボン酸及び誘導体とエチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、１，４−シクロヘキシルジアミン、ｍ−キシリレンジアミン、ペンタメチレンジアミン、デカメチレンジアミンなどのジアミンを重縮合して得られるものなどを用いることができる。

本発明のポリアミドの分子量は、上記融解温度を満たす限りにおいて特に限定されるものではないが、２，０００〜４０，０００の範囲であることが好ましい。本発明においては、このポリアミド樹脂の含有量は、ポリエステル樹脂１００重量部に対して５〜３０重量部であることが好ましい。この含有量が５重量部より少ない場合は、塗料のガラスに対する密着性が十分ではない。一方、３０重量部より多い場合は、ポリエステル樹脂の硬化が不十分あるいはポリアミドのポリエステル樹脂中への分散が不十分となり、樹脂全体の機械的な強度が劣り、結果的にガラスとの密着性が低下する。なお、ここでいうポリエステル樹脂１００部とは、硬化剤の量を含んだ量である。

また、本発明においては、シランカップリング剤を添加剤として含有させることが好ましい。このシランカップリング剤の添加により、ガラスとの密着性、特に、煮沸耐性を向上させることが可能となった。

本発明に用いられるシランカップリング剤としては、末端にアミノ基を有するもの、メタクリル基を有するもの、エポキシ基を有するものなどが使用できるが、これらの中でも、メタクリル基を有するもの、特に、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランが最も好ましい。これは、エステル樹脂との反応性や相溶性が優れているためである。また、本発明においては、シランカップリング剤の含有量は、ポリエステル樹脂１００重量部に対して０．５〜２重量部であることが好ましい。これは、シランカップリングの上記効果を最も発揮できるためである。なお、ここでいうポリエステル樹脂１００部とは、硬化剤の量を含んだ量である。

さらに、本発明に用いられるその他の添加剤としては、例えば硫酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、ケイ酸カルシウム等の充填剤、例えばアクリルオリゴマー、シリコーン等の流展剤、例えば酸化チタン、酸化クロム、酸化鉄、カーボンブラック等の着色剤、発泡防止剤等が挙げられる。

また、本発明の粉体塗料は、上記のような結着樹脂、添加剤等の原料を乾式混合し、熱溶融混練した後、粉砕し、粒子径がコールターカウンターで測定される体積５０％径が５〜２０μｍの範囲に分級して得ることができる。

さらに、本発明の粉体塗料は、体積平均粒子径が５〜２０μｍ（コールターカウンターＴＡＩＩ型での測定値）の範囲であることが好ましい。この体積平均粒子径が５μｍ未満の粉体粒子では、ファンデルワールス力などに起因する粒子間力が大きくなるため凝集しやすく、粉体としての流動性が悪化するため、粉体塗料として実用的でない。さらに、このような小粒径の粉体粒子を一般的な溶融混練、粉砕分級方法で製造しようとすると、粉砕分級工程で大きなエネルギーを必要とするため、製造コストがかなり高くなってしまう。逆に、体積平均粒子径が２０μｍを越えると、薄く均一な粉体付着層を被塗装面に得ることができず、したがって良好な薄膜が得られない。

次に、本発明を実施例を用いて具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
１．粉体塗料の製造
＜実施例１＞
下記配合比からなる原料をスーパーミキサーにて混合した後に、１１０℃の温度条件下で加圧ニーダーにより溶融混練し、冷却後にハンマークラッシャーで粗粉砕した。その後、ジェットミルで粉砕しながら風力分級機により分級し、体積平均粒子径１０μｍの実施例１の粉体塗料を得た。
・ポリエステル樹脂（商品名：ＧＶ−１８０、日本ユピカ社製） ８４重量部
・硬化剤（商品名：アルキュア４０００、マックオーター社製） １６重量部
・ポリアミド樹脂（商品名：トーマイドＰＡ−１００、富士化成工業社製） ５重量部
・流展剤（商品名：アクロナール４Ｆ、ＢＡＳＦ社製） １重量部
・発泡防止剤（商品名：ベンゾイン、みどり化学社製） １重量部

＜実施例２＞
実施例１の粉体塗料の製造方法において、ポリアミド樹脂の配合量を１０重量部に変更した以外は、実施例１の方法と同様にして、実施例２の粉体塗料を得た。

＜実施例３＞
実施例１の粉体塗料の製造方法において、ポリアミド樹脂の配合量を２０重量部に変更した以外は、実施例１の方法と同様にして、実施例３の粉体塗料を得た。

＜実施例４＞
実施例１の粉体塗料の製造方法において、ポリアミド樹脂の配合量を３０重量部に変更した以外は、実施例１の方法と同様にして、実施例４の粉体塗料を得た。

＜実施例５＞
実施例１の粉体塗料の製造方法において、原料にさらにシランカップリング剤（商品名：Ｚ６０３０、ダウ・コーニング社製）を０．５重量部加えた以外は、実施例１の方法と同様にして、実施例５の粉体塗料を得た。

＜実施例６＞
実施例５の粉体塗料の製造方法において、シランカップリング剤の配合量を１重量部に変更した以外は、実施例１の方法と同様にして、実施例６の粉体塗料を得た。

＜実施例７＞
実施例５の粉体塗料の製造方法において、シランカップリング剤の配合量を２重量部に変更した以外は、実施例１の方法と同様にして、実施例７の粉体塗料を得た。

＜実施例８＞
実施例５の粉体塗料の製造方法において、シランカップリング剤の配合量を３重量部に変更し、さらに、流展剤の配合量を２重量部に変更した以外は、実施例１の方法と同様にして、実施例８の粉体塗料を得た。

＜比較例１＞
実施例１の粉体塗料の製造方法において、ポリアミド樹脂を配合せず、さらに、流展剤の配合量を３重量部に変更した以外は、実施例１の方法と同様にして、比較例１の粉体塗料を得た。

２．評価
上記のようにして作製した実施例１〜８及び比較例１の粉体塗料について、下記に示した方法により、混練時の供給性及び粉砕機の粉砕性を評価し、その結果を表１に示した。さらに、コロナ型粉体塗装機を用いて、これらの粉体塗料を、縦７５ｍｍ、横５１．５ｍｍ、厚さ１ｍｍのガラス板上に塗布し、これを１８０℃にて２０分間焼き付け、膜厚２５〜３５μｍの塗膜を有する評価用の塗装板を得た。この塗装板について、下記に示した方法により、付着性、硬度及び耐煮沸性について評価し、その結果を表１に示した。

（１）混練時の供給性
粉体塗料を混練機のスクリューフィーダーにより混練する際に、調合物が連続して供給できるか否かを目視により観察し、連続供給可能な場合を○、やや不連続な供給となる場合を△、不連続な供給となる場合を×として、混練時の供給性を評価した。

（２）粉砕機の粉砕性
ジェットミル粉砕機（カウンタージェットミル１００ＡＦＧ）により、粉体塗料の粗粉砕１０Ｋｇから平均粒径１０μｍの粒子を得るのに要する時間を測定し、５時間以内の場合を○、５〜１５時間の場合を△、１５時間を超える場合を×として、粉砕機の粉砕性を評価した。

（３）付着性
ＪＩＳ規格Ｋ５６００に準拠して、碁盤目法により、具体的には、塗装板の塗膜面に対して、幅１ｍｍの１００個の碁盤目状の傷を付け、碁盤目状の剥がれ状態を目視により観察し、碁盤目１００個に対する剥がれなかった碁盤目の数により粉体塗料の付着性を評価した。

（４）硬度（硬さ）
ＪＩＳ規格Ｋ５６００に準拠して、手がき法により、具体的には、塗装板の塗膜面に対して、各鉛筆濃度記号を有する鉛筆で直線を引き、剥がれが生じなかった鉛筆濃度記号により、粉体塗料の塗膜の硬度を評価した。

（５）耐煮沸性
ＪＩＳ規格Ｋ５４００に準拠して、塗装板を沸騰水に浸した状態において、塗膜面に対して、カッターナイフによりクロスカットを形成し、ガラス面と塗膜面との密着性を目視により観察し、剥がれがない場合を○、一部剥がれた場合を△、剥がれた場合を×として、耐煮沸性を評価した。

表１から明らかなように、ポリエステル樹脂と低融解温度のポリアミド樹脂とを含む結着樹脂を用いた実施例１〜８の粉体塗料では、混練時の供給性及び粉砕機の粉砕性といった生産性並びに付着性、硬度及び耐煮沸性といった塗膜性のいずれも優れることが示された。これに対して、低融解温度のポリアミド樹脂を結着樹脂に含んでいない比較例１では、耐煮沸性が劣ることが示された。このように、本発明の粉体塗料によれば、ガラスとの密着性に優れることから、ガラス表面へのブラスト処理、プライマー処理等を必要とすることなく、粉体をガラス材に塗装することができる。

また、実施例１〜４の結果から明らかなように、結着樹脂における低融解温度のポリアミド樹脂の含有量がポリエステル樹脂１００重量部に対して５重量部の実施例１では、耐煮沸性がやや劣り、含有量が３０重量部の実施例４では、粉砕機の粉砕性及び付着性がやや劣ることが示された。すなわち、本発明における低融解温度のポリアミド樹脂の含有量が５重量部よりも少ないまたは３０重量部より多い場合には、いずれかの特性が劣ってしまうことが確認された。

さらに、実施例１及び実施例５〜８の結果から明らかなように、シランカップリング剤をポリエステル樹脂１００重量部に対して０．５〜２重量部を加えることによって、耐煮沸性が向上することが確認された。なお、シランカップリング剤をポリエステル樹脂１００重量部に対して３重量部加えた実施例８では、混練時の供給性がやや劣ることが示された。

Claims (4)

1. 少なくとも結着樹脂と添加剤とからなる粉体塗料であって、上記結着樹脂は、ポリエステル樹脂と低融解温度のポリアミド樹脂とを含むことを特徴とする粉体塗料。
2. 前記低融解温度のポリアミド樹脂の含有量は、ポリエステル樹脂１００重量部に対して５〜３０重量部であることを特徴とする請求項１に記載の粉体塗料。
3. 前記添加剤は、シランカップリング剤であり、その含有量は、ポリエステル樹脂１００重量部に対して０．５〜２重量部であることを特徴とする請求項１または２に記載の粉体塗料。
4. 前記シランカップリング剤は、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランであることを特徴とする請求項３に記載の粉体塗料。