JP2012158705A

JP2012158705A - 粉体塗料

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Publication number: JP2012158705A
Application number: JP2011020407A
Authority: JP
Inventors: Yukitoshi Takeshita; 幸俊竹下; Takashi Sawada; 孝澤田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2011-02-02
Filing date: 2011-02-02
Publication date: 2012-08-23

Abstract

【課題】強いアルカリ性の環境下においてもより高い耐性が得られる塗膜が、より簡便に形成できるようにする。
【解決手段】熱可塑性ポリエチレン系の第１樹脂からなる第１粉体１０１と、第１樹脂より融点が低く耐アルカリ性が高い第２樹脂からなる第２粉体１０２とから構成する。第１粉体１０１および第２粉体１０２は、混合されている。第２樹脂としてポリビニル系樹脂を用いる場合、例えば、ポリビニルブチラール樹脂が好ましい。また、第２樹脂としてポリアミド系樹脂を用いる場合、例えば、ナイロン１１樹脂であればよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、熱可塑性樹脂の粉体からなる粉体塗料に関するものである。

近年、地球環境問題を解決するために、構造物等の長寿命化や美観のために用いられる塗料にも、厳しい環境性能が求められるようになってきている。このような背景から、従来よりリサイクル性を有する材料を用い、かつ有機溶剤を含まない環境負荷が低い熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合物を用いた粉体塗料による塗装が開発され、市場において実用に供されている（特許文献１参照）。

特開２００１−００２９８７号公報

しかしながら、上述した熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合物を用いた粉体塗料では、形成される塗膜の耐アルカリ性があまり高くないという問題があった。この粉体塗料を用いた塗装では、強いアルカリ性環境下において塗膜が劣化し、塗膜表面に膨れや剥がれ、亀裂が生じ、ついには塗膜剥離が生じていた。

これに対し、上述した粉体塗料による塗装を形成した後、この塗膜の上に、耐アルカリ性の高い材料の塗膜（被膜）を形成して耐アルカリ性を向上させる方法がある。しかしながら、この方法では、２回以上の塗装工程が必要となり、工程が複雑となるという問題がある。

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、強いアルカリ性の環境下においてもより高い耐性が得られる塗膜が、より簡便に形成できるようにすることを目的とする。

本発明に係る粉体塗料は、熱可塑性ポリエチレン系の第１樹脂からなる第１粉体と、第１樹脂より融点が低く耐アルカリ性が高い第２樹脂からなる第２粉体とを備える。例えば、第１粉体および第２粉体は、混合されていればよい。

上記粉体塗料において、第２樹脂は、ポリビニル系樹脂であればよい。例えば、第２樹脂は、ポリビニルブチラールであればよい。また、第２樹脂は、ポリアミド系樹脂であってもよい。例えば、第２樹脂は、ナイロン１１であればよい。

以上説明したように、本発明によれば、第１樹脂より融点が低く耐アルカリ性が高い第２樹脂からなる第２粉体を用いるようにしたので、強いアルカリ性の環境下においてもより高い耐性が得られる塗膜が、より簡便に形成できるという優れた効果が得られる。

図１は、本発明の実施の形態における粉体塗料の構成を模式的に示す構成図である。図２は、粉体塗料による塗装方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における粉体塗料の構成を模式的に示す構成図である。この粉体塗料は、熱可塑性ポリエチレン系の第１樹脂からなる第１粉体１０１と、第１樹脂より融点が低く耐アルカリ性が高い第２樹脂からなる第２粉体１０２とから構成されている。第１粉体１０１および第２粉体１０２は、混合されている。

ここで、粉体塗料による塗装方法について簡単に説明する。図２に示すように、まず、ステップＳ２０１で、２つの粉体を混合して粉体塗料を作製し、次に、ステップＳ２０２で、作製した粉体塗料を対象物に塗装する。ここで、粉体塗料の作製では、上述した２つの粉体の他に、例えば、紫外線吸収剤および酸化防止剤を各々０．１〜０．５重量％含有させればよい。また、塗装においては、よく知られているように、対象物に作製した粉体塗料を吹き付ければよい。次に、ステップＳ２０３で、対象物の表面に塗装した塗膜を焼成する。例えば、３００〜４００℃程度に加熱すればよい。この後、ステップＳ２０４で、焼成した塗膜を冷却する。例えば、水冷により冷却すればよい。

上述した本実施の形態の粉体塗料による塗膜は、形成した塗膜の表面側に第２樹脂からなる被膜が形成された２層構造となる。この構造は、顕微鏡の観察により確認されている。これは、塗膜を焼成した後の冷却の過程で、より融点の高い第１樹脂が先に固化するため、まず、第１樹脂による固化した第１被膜が対象物表面に形成される。この後、より融点の低い第２樹脂が固化し始めて、既に固化した第１被膜の表面に、第２樹脂による固化した第２被膜が形成されるためと考えられる。

このように、本実施の形態の粉体塗料による塗膜は、表面が耐アルカリ性の高い第２樹脂の膜で覆われた状態となるので、強いアルカリ性の環境下においてもより高い耐性（耐アルカリ性）が得られる。また、上述したように、本実施の形態によれば、１回の塗装で高い耐アルカリ性の塗膜形成できるので、簡便である。耐アルカリ試験において、従来の混合熱可塑性ポリエステル粉体塗膜はことごとく塗膜剥離が生じるのに対し、本実施の形態の粉体塗料を用いた焼き付け塗装による塗膜は、全く剥離することなく健全な塗膜を維持することがわかった。

このように、本実施の形態によれば、耐アルカリ性が飛躍的に向上し、優れた耐候性、耐加水分解性を有し、防食性に優れ、環境に優しく、高い機械的強度を有する長寿命の塗膜が得られる。従って、本実施の形態における粉体塗料は、建設時に大きな外力が加わる用途への使用、有色で長寿命が要求される橋梁等への防食塗装への使用、厳しい腐食環境となる塩害地域や紫外線の強い地域の構造材料への適用、さらにはアルカリ性のコンクリート中に埋め込まれ、また接触する鋼材などへの防食塗装への使用に適し、形成される塗膜は、ほぼメンテナンスフリーの防食性能を発揮することができる。

次に、第１樹脂および第２樹脂について説明する。まず、第１樹脂は、熱可塑性ポリエチレン系の樹脂であり、例えば、熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合物である。熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合物は、よく知られているような。エチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位として有する重合物あり、特に制限はない。

第２樹脂は、融点が第１樹脂の融点よりも低いものから選択する。このような樹脂としては、例えば、ポリビニル系樹脂およびポリアミド系樹脂がある。これらを用いることで、融点の差により塗膜形成時に融点の低い樹脂の層が表層へ移動し、最終的に前述したような２層構造が得られる。このような２層構造の表面に形成された第２樹脂の被膜は、外界の強いアルカリ環境においても強い耐性を発揮する。この結果、従来の熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合物では塗膜剥離が生じるような環境においても、本実施の形態における粉体塗料を用いた塗膜によれば、剥離を生じない強靭な塗膜物性を発揮する。

上述したように、第２樹脂は第１樹脂より融点が低いものであれば特に制限はないが、第２樹脂としてポリビニル系樹脂を用いる場合、例えば、ポリビニルブチラール樹脂が好ましい。また、第２樹脂としてポリアミド系樹脂を用いる場合、例えば、ナイロン１１樹脂であればよい。

以下、実施例を用いて、より詳細に説明する。

［材料］
はじめに、材料について説明する。まず、第１樹脂は、熱可塑性ポリエステルであるポリエチレンテレフタレート（SAPOE5000）である。また、第２樹脂は、ポリビニルブチラール樹脂（ＰＶＢ）およびポリアミド樹脂（ＰＩ）である。また、ＰＶＢ（Ｍ）（MOWITAL B30H）およびＰＶＢ（ＢＬ）（エスレックBL-1）の２種類のポリビニルブチラール樹脂を用いる。また、ポリアミド樹脂としては、ＰＡ１１（RILSAN ES NATURELLE：ナイロン１１）を用いる。用いた各材料の特性を以下の表１に示す。混合の比率は、第１樹脂による第１粉体１００分に対して第２樹脂による第２粉体を２０部混合させる。また、各分量の粉体を透明なポリ袋（ユニパックＪ−４；３４０×２４０×０．０４ｍｍ）に入れ、手動により数分間混合した。

次に、上述した各材料を混合した粉体塗料による塗膜を形成する。本実施例では、予め加熱（予熱）してある試験片を、粉体塗料に接触（浸漬）させることにより、試験片の表面に塗膜を形成する。また、塗膜が形成された試験片は、水冷により冷却する。まず、予熱温度は３７０℃とする。また、塗膜を形成する評価試験片は、下地鋼材が１００×５０×３．２ｍｍのＳＳ４００鋼板に、ＨＤＺ５５相当の溶融Ｚｎめっきしたものを用いた。なお、この評価試験片の表面は、スイープブラスト処理してある。

次に、評価および測定の項目について説明する。

［塗膜外観］
塗膜を形成した評価試験片である塗装試験片の塗膜外観を目視で観察し、塗膜全面が完全に焼成しているものを良好（○）、試験片引き上げ方向の上部に未焼成箇所があるものをやや劣る（△）、塗膜に未焼成箇所があるものを劣る（×）と判定した。

［塗膜重量］
各下地の溶融Ｚｎめっき鋼板の重量と、塗装後の鋼板の重量を上皿天秤で測定し、各塗膜重量を求め、塗装試験片５個の平均値を測定値とした。

［塗膜厚さ］
各下地の溶融Ｚｎめっき鋼板のＺｎめっき厚さと、塗装後の鋼板（塗装試験片）の塗膜厚さを電磁式膜厚計（ｅｌｃｏｍｅｔｅｒ３４５；ｌｃｏｍｅｔｅｒ社製）で表裏各５箇所を測定し、各々の平均値の差から塗膜厚さ求め、試験片５個の平均値を測定値とした。

［鏡面光沢度］
塗装試験片の表裏面塗膜について６０°鏡面光沢度を変角光沢計（ＵＧＶ−５；スガ試験機）で測定し、塗装試験片５個の平均値を測定値とした。

［塗膜表面粗さ］
塗装試験片の長手方向５０ｍｍ、幅方向１０ｍｍの箇所を、１０ｍｍについて表面粗さ計（ｓｕｒｆｃｏｍ；東京精密製）でＲａ（中心線平均粗さ）、Ｒｍａｘ（最大高さ）を測定した。試験片３個の平均値を測定値とした。

［断面観察］
塗装試験片を精密切断機で切断し、切断面の全塗膜厚さと２層被覆が形成された状態を観察し、表層の塗膜厚さをデジタルマイクロスコープ（ＶＨＸ−９００；ＫＥＹＥＮＣＥ社製）で観察した。

［断面塗膜表面層の同定］
剥離剤塗布鋼板で塗装を行い、塗膜をカッターナイフで剥がした各塗膜について、塗膜表層部の樹脂をＦＴ−ＩＲ（ＳｐｅｃｔｒｕｍＯｎｅＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ社製）で測定し、２層被覆形成性を調査した。

［耐アルカリ試験］
塗装試験片を４０℃の１０ｗｔ％ＮａＯＨ水溶液（４０℃の恒温槽内に設置）に浸漬し、所定時間毎に７日間の塗膜外観を評価するとともに、塗膜重量増減、鏡面光沢度を測定し、試験終了時に塗膜外観（ピンホール、クラック、塗膜剥離、表層塗膜の有無等）を観察し、塗膜の付着性を碁盤目テープ法で評価した。

碁盤目テープ法による付着性はＪＩＳＫ５４００（１９９５）に準拠して切り傷の間隔を５ｍｍ、マス目数を９個としてカッターナイフで塗膜を切断後に＋方向に各１回セロハンテープを付着して塗膜面に直角方向に瞬間的に引きはがした。付着性は塗膜マス目の剥離数を評価し、およびセロハンテープへの表層塗膜の付着程度を観察した。

［実施例１］
上述した各試験の結果について説明する。まず、第２樹脂をＰＶＢ（ＢＬ）とした場合について示す。この場合、塗膜形成性および形成した塗膜の諸特性は、以下の表２に示す結果となった。

次に、耐アルカリ性の結果について説明する。まず、比較例としての従来の粉体塗料による塗膜の耐アルカリ性試験（鏡面光沢度および塗膜表面粗さ）の結果は、以下の表３に示すものとなった。

また、本実施例１の粉体塗料による塗装試験片における塗膜の耐アルカリ性試験の外観観察などの結果は、以下の表４に示す結果となった。

以上に示したように、本実施例１によれば、１回の塗装で、塗膜の表面にＰＶＢ（ＢＬ）の被膜が形成されるため、従来の粉体塗料による塗膜が剥離を示す強アルカリ環境下においても、耐アルカリ性、塗膜外観に優れた性能を示した。

［実施例２］
次に、第２樹脂をＰＶＢ（Ｍ）とした場合について示す。この場合、塗膜形成性および形成した塗膜の諸特性は、以下の表５に示す結果となった。

また、実施例２における粉体塗料による塗膜の耐アルカリ性試験（鏡面光沢度および塗膜表面粗さ）の結果は、以下の表６に示すものとなった。

また、本実施例２の粉体塗料による塗装試験片における塗膜の耐アルカリ性試験の外観観察などの結果は、以下の表７に示す結果となった。

以上に示したように、本実施例２によれば、１回の塗装で、塗膜の表面にＰＶＢ（Ｍ）の被膜が形成されるため、従来の粉体塗料による塗膜が剥離を示す強アルカリ環境下においても、耐アルカリ性、塗膜外観に優れた性能を示した。

［実施例３］
次に、第２樹脂をＰＡ１１とした場合について示す。実施例３における粉体塗料による塗膜の耐アルカリ性試験（鏡面光沢度および塗膜表面粗さ）の結果は、以下の表８に示すものとなった。

また、本実施例３の粉体塗料による塗装試験片における塗膜の耐アルカリ性試験の外観観察などの結果は、以下の表８に示す結果となった。

以上に示したように、本実施例３においても、１回の塗装で、塗膜の表面にＰＡ１１の被膜が形成されるため、従来の粉体塗料による塗膜が剥離を示す強アルカリ環境下においても、耐アルカリ性、塗膜外観に優れた性能を示した。

以上に説明したように、第２樹脂としてＰＶＢ（ＢＬ），ＰＶＭ（Ｍ），およびＰＡ１１を用いた各実施例の粉体塗料を用いた塗装をした各試験片は、１回の粉体塗料で形成した塗膜により高いアルカリ耐性が得られている。このように、上記実施例によれば、強いアルカリ性の環境下においてもより高い耐性が得られる塗膜が、より簡便に形成できることがわかる。

なお上述した実施例では、予熱した塗装試料片を粉体塗料中に浸漬することにより塗装を行ったが、予熱した塗装対象物に粉体塗料を吹き付けるなど、通常の粉体塗料に関して一般的に適用されている他の塗装方法でもかまわない。また、上述した実施例においては塗膜を形成した後に水冷により冷却を行っているが、自然放冷など他の冷却方法でもかまわない。

以上に説明したように、本発明によれば、優れた防食性と機械的特性、環境保全性はもちろんのこと、高いアルカリ耐性を有する塗膜を、１回の塗装で形成できるようになる。また、形成した塗膜は、従来の性能を凌ぎ、かつ、課題であった耐アルカリ性を飛躍的に向上する。このように、本発明の粉体塗料を用いることで、環境に優しく、高い機械的強度を有する長寿命の塗膜が形成できる。このため、建設時に大きな外力が加わる用途への使用、有色で長寿命が要求される橋梁等への防食塗装への使用、厳しい腐食環境となる塩害地域や紫外線の強い地域の構造材料への適用、さらにはアルカリ性のコンクリート中に埋め込まれ、また、接触する鋼材などへの防食塗装への使用に適し、ほぼメンテナンスフリーの防食性能を発揮することができる。

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、上述した実施例では、第１粉体１００分に対して第２粉体を２０部混合して粉体塗料としたが、これに限るものではない。形成される塗膜の表面が、第２樹脂からなる被膜で覆われた状態となればよく、第１樹脂および第２樹脂の諸特性に適合させ、第１粉体および第２粉体の言合否を適宜に設定すればよい。

１０１…第１粉体、１０２…第２粉体。

Claims

熱可塑性ポリエチレン系の第１樹脂からなる第１粉体と、
前記第１樹脂より融点が低く耐アルカリ性が高い第２樹脂からなる第２粉体と
を備えることを特徴とする粉体塗料。
請求項１記載の粉体塗料において、
前記第１粉体および前記第２粉体は、混合されていることを特徴とする粉体塗料。
請求項１または２記載の粉体塗料において、
前記第２樹脂は、ポリビニル系樹脂であることを特徴とする粉体塗料。
請求項３記載の粉体塗料において、
前記第２樹脂は、ポリビニルブチラールであることを特徴とする粉体塗料。
請求項１または２記載の粉体塗料において、
前記第２樹脂は、ポリアミド系樹脂であることを特徴とする粉体塗料。
請求項５記載の粉体塗料において、
前記第２樹脂は、ナイロン１１であることを特徴とする粉体塗料。