JP2013119582A

JP2013119582A - 金属亜鉛含有の粉体塗料組成物

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Publication number: JP2013119582A
Application number: JP2011267757A
Authority: JP
Inventors: Makoto Futamata; 誠二股; Masayasu Kaisaku; 昌泰開作
Original assignee: Shinto Paint Co Ltd
Current assignee: Shinto Paint Co Ltd
Priority date: 2011-12-07
Filing date: 2011-12-07
Publication date: 2013-06-17

Abstract

【課題】一般粉体塗料と同様の塗装作業性、物理性能、塗膜平滑性でかつ十分な耐食性を示す、金属亜鉛含有の粉体塗料組成物を提供する。
【解決手段】（１）エポキシ樹脂（２）硬化剤（３）中位粒度１０μｍ未満の亜鉛粉末（Ａ）および中位粒度１０〜３０μｍの亜鉛粉末（Ｂ）の混合物である金属亜鉛、および（４）防錆顔料を含有する粉体塗料であって、（３）金属亜鉛を樹脂成分（１）および（２）の合計１００重量部に対して４０〜２００重量部、（４）防錆顔料を樹脂成分（１）および（２）の合計１００重量部に対して５〜７０重量部含有することを特徴とする粉体塗料組成物。
【選択図】なし

Description

本発明は、塗装作業性、物理性能、塗膜平滑性が良好であり、耐食性が良好な粉体塗料組成物に関するものである。

金属を塩害地などの過酷な腐食環境下から守るために、ジンクリッチプライマーを下塗りに用いる方法が一般的に普及している。

また溶剤を含まない塗料として特許文献１〜５のようなジンクリッチ粉体塗料を下塗りに、一般粉体塗料を上塗りに２コート１ベークまたは２ベークする方法も近年採用されてきた。

しかしながら上記ジンクリッチプライマーは有機溶剤を含んでおり、環境問題の観点から有機溶剤を含まない塗料への切り替えが望ましい。

また従来のジンクリッチ粉体塗料は金属亜鉛の含有量が少ないと素材からの発錆を十分に抑制できない。例えば、特許文献１、２に記載されたジンクリッチ粉体塗料は、充分な耐食性を得るためには、アンダコート層における亜鉛の含有割合を７５ｗｔ％以上とする必要があるとしている。また、特許文献３に記載されたジンクリッチ粉体塗料は、好ましい金属亜鉛の配合量として、エポキシ樹脂重量１００部に対して金属亜鉛４００部以上であるとしている。また、特許文献４に記載されたジンクリッチ粉体塗料は、好ましい金属亜鉛の量として、エポキシ樹脂及び硬化剤の重量１００部に対して、３００〜９００重量部としている。しかしながら、このように亜鉛末の配合量が多いと塗料比重が高くなり塗装作業性が低下し、塗膜平滑性も十分ではない。
さらに、特許文献５に記載されたジンクリッチ粉体塗料は、ジンクリッチ塗料の上に上塗り塗料を塗装することを特徴とするものであって、ジンクリッチ粉体塗料単膜での防錆性能については述べられていない。

特開２００５−１７１２９７号公報特開２００７−１９８４９０号公報特開２００１−１４６５６７号公報特開平１１−１５８４１５号公報特開２００７−３１３４７５号公報

本発明の目的は、一般粉体塗料と同様の塗装作業性、物理性能、塗膜平滑性でかつ十分な耐食性を示す、金属亜鉛含有の粉体塗料組成物を提供することである。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を行った結果、エポキシ樹脂と硬化剤を基剤樹脂として、粒度の異なる２種類の亜鉛粉末、および防錆顔料を一定量加えることで、一般粉体塗料と同等の塗装作業性、物理性能、塗膜平滑性を維持しつつ、良好な耐食性が発揮されることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち本発明は、基剤樹脂として（１）エポキシ樹脂、および（２）硬化剤を含有しさらに（３）中位粒度１０μｍ未満の亜鉛粉末（Ａ）および中位粒度１０〜３０μｍの亜鉛粉末（Ｂ）の混合物である金属亜鉛、および（４）防錆顔料を含有する粉体塗料であって、（３）金属亜鉛を樹脂成分（１）および（２）の合計１００重量部に対して４０〜２００重量部、（４）防錆顔料を樹脂成分（１）および（２）の合計１００重量部に対して５〜７０重量部含有すること特徴とする粉体塗料組成物であり、さらに（３）金属亜鉛において、亜鉛粉末（Ａ）と（Ｂ）の比率が、亜鉛粉末（Ａ）が９９〜５０重量％、亜鉛粉末（Ｂ）が１〜５０重量％であることを特徴とする粉体塗料組成物であり、さらに（４）防錆顔料がリン酸アルミニウム等のリン酸塩誘導体、モリブデン酸亜鉛、リンモリブデン酸アルミニウムなどのモリブデン酸誘導体、シアナミドカルシウム亜鉛、硼酸バリウムなどの硼酸塩誘導体、バナジン酸ストロンチウムなどのバナジン酸塩誘導体、水酸化ビスマスのいずれか、あるいはこれらの混合物であることを特徴とする粉体塗料組成物であり、さらに（２）硬化剤が有機酸ジヒドラジドの誘導体、イミダゾール誘導体、ジシアンジアミド、フェノール樹脂、酸末端ポリエステル樹脂、酸無水物のいずれか、あるいはこれらの混合物であることを特徴とする粉体塗料組成物である。

本発明の粉体塗料組成物は有機溶剤を全く含まず、一般粉体塗料と同等の塗装作業性、物理性能、塗膜平滑性を維持しつつ、耐食性が良好であることから、塩害地のような過酷な腐食環境下においても優れた塗装体を提供できる。

本発明の粉体塗料組成物は、エポキシ樹脂、硬化剤、金属亜鉛、および防錆顔料からなる粉体塗料組成物であり、以下に、本発明の粉体塗料組成物について詳細に説明する。

[（１）エポキシ樹脂]
本発明に用いるエポキシ樹脂としては、主として常温で固形のビスフェノールＡ型あるいはビスフェノールＦ型エポキシ樹脂を例示することができる。軟化点が６０〜１２０℃好ましくは６０〜１００℃であることが好適である。軟化点が６０℃未満であると、粉体塗料組成物のブロッキングが発生するために好ましくなく、１２０℃を超えると溶融混練を行う際に、粘度が高すぎて分散が十分に行われず、塗膜性能が発揮されない。またエポキシ樹脂の当量は４００〜３０００ｇ／当量、好ましくは６００〜２５００ｇ／当量であることが好適である。具体的に例示すると三菱化学株式会社製ＪＥＲ−１００１、１００２、１００３、１００４、１０５５、１００７、１００３Ｆ、１００４Ｆ、１００５Ｆ、１００９Ｆ、１００４ＦＳ、１００６ＦＳ、１００７ＦＳ、４００５Ｐ、４００７Ｐ、新日鐵化学株式会社製エポトートＹＤ−０１１、０１２、０１３、０１４、０１７、９０２、９０３Ｎ、９０４、９０７、２００４、２００５ＲＬ、ダウケミカル社製ＤＥＲ−６６２Ｅ、６６３Ｕ、６６４Ｕ、６６６Ｅ、６６７Ｅ等が挙げられる。

上記のエポキシ樹脂以外に、ノボラック型エポキシ樹脂を併用することも可能である。具体的に例示するとＤＩＣ株式会社製ＥＰＩＣＬＯＮＮ−６６０、Ｎ−６６５、Ｎ−６７０、Ｎ−６７３、Ｎ−６８０、Ｎ−６９５、Ｎ−７７０、Ｎ−７７５、新日鐵化学株式会社製エポトートＹＤＣＮ−７００−５、７００−７、７００−１０などが挙げられる。

[（２）硬化剤]
本発明に用いる硬化剤としては、通常のエポキシ樹脂含有粉体塗料組成物において使用されるものであれば、特に制限はない。例えば有機酸ジヒドラジドの誘導体、イミダゾール誘導体、ジシアンジアミド、フェノール樹脂、酸末端ポリエステル樹脂、酸無水物等が挙げられ、好ましくはアジピン酸ジヒドラジド、２−フェニルイミダゾリン、ジシアンジアミド、フェノール樹脂、酸末端ポリエステル樹脂が挙げられる。使用する硬化剤にもよるが配合量はエポキシ樹脂と硬化剤の合計１００重量部の中で２．５〜７０％が好ましい。

[（３）金属亜鉛]
本発明に用いる金属亜鉛としては中位粒度１０μｍ未満、好ましくは１〜８μｍの金属亜鉛（Ａ）と中位粒度１０〜３０μｍ、好ましくは１０〜２５μｍの金属亜鉛（Ｂ）を混合して使用し、その比率は金属亜鉛（Ａ）が９９〜５０％、金属亜鉛（Ｂ）が１〜５０％が好ましい。亜鉛フレークが１％未満の場合耐食性が低下し、５０％を超えると塗膜平滑性が低下し、物理性能および耐食性に問題が発生する。具体的に例示すると金属亜鉛（Ａ）としては本荘ケミカル株式会社製、亜鉛末Ｆ−５００（中位粒度７．５μｍ）、Ｆ−１０００（中位粒度４．９μｍ）、Ｆ−２０００（中位粒度４．３μｍ）、Ｆ−３０００（中位粒度３．７μｍ）、堺化学株式会社製亜鉛末＃１（中位粒度５，０μｍ）、＃３（中位粒度４．０μｍ）、＃Ｆ（中位粒度３．８μｍ）が挙げられ、金属亜鉛（Ｂ）としては、エカルト社製ＺｉｎｋＦｌａｋｅＧＴＴ（中位粒度１３μｍ）、ＡＴ（中位粒度２０μｍ）が挙げられる。なお、上記金属亜鉛（Ａ）及び金属亜鉛（Ｂ）の中位粒度とは、日機装株式会社製マイクロトラック等のレーザー式粒度分布測定機などを用いて測定した粒度分布における、積算値５０％での粒径を意味する。上記金属亜鉛（Ａ）と金属亜鉛（Ｂ）の混合物をエポキシ樹脂と硬化剤からなる基剤樹脂１００重量部に対して４０〜２００重量部、好ましくは１００〜２００重量部含有する。金属亜鉛（Ａ）と金属亜鉛（Ｂ）の合計が４０重量部未満の場合は素材からの発錆を十分に抑制できず、２００重量部を超えると塗膜平滑性が低下し、物理性能および耐食性に問題が発生する。

[（４）防錆顔料]
本発明に用いる防錆顔料としては、リン酸アルミニウム等のリン酸塩誘導体、モリブデン酸亜鉛、リンモリブデン酸アルミニウムなどのモリブデン酸誘導体、シアナミドカルシウム亜鉛、硼酸バリウムなどの硼酸塩誘導体、バナジン酸ストロンチウムなどのバナジン酸塩誘導体、水酸化ビスマス等が挙げられ、好ましくはリン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、モリブデン酸亜鉛、リンモリブデン酸アルミニウム、シアナミドカルシウム亜鉛、硼酸バリウム、バナジン酸ストロンチウムが挙げられる。上記防錆顔料をエポキシ樹脂と硬化剤からなる基剤樹脂１００重量部に対して５〜７０重量部、好ましくは５〜５０重量部含有する。防錆顔料が５重量部未満の場合は耐食性が低下し、７０重量部を超えると塗膜形成が不十分となり、物理性能や耐食性に問題が発生する。

[その他の添加剤]
本発明の粉体塗料組成物においては、上記の各成分以外に、必要に応じて、通常の粉体塗料に用いられる着色顔料、体質顔料、流動性調整剤、ブロッキング防止剤、表面調整剤、ワキ防止剤、帯電制御剤、硬化促進剤等を含有することができる。

[塗料の製造方法]
本発明の粉体塗料組成物の製造方法は、一般の粉体塗料と同様であり、エポキシ樹脂、硬化剤、金属亜鉛、防錆顔料、および必要によりその他添加剤などを、ミキサーなどでプレブレンドし、続いてエクストルーダーで溶融混練した後に、粗粉砕、微粉砕し、必要により後添加剤を添加し、分級して粒子径などを調整して製造する方法が例示されるが、この方法に限定されることはない。

[塗装方法]
塗装方法は、公知の静電粉体塗装方法を用いることができる。例えば、コロナ帯電方式、摩擦帯電方式などである。コロナ帯電方式での荷電量は、それぞれの披塗物に合わせて設定する。摩擦帯電方式の吐出量も、それぞれの披塗物に合わせて設定する。塗膜形成は、一般の粉体塗料の焼付け硬化方法と同様で、それぞれの塗料に適した焼付け温度、焼付け時間に合わせて設定するが、好ましい焼付け温度は１６０〜２００℃、好ましい焼付け時間は２０〜４０分である。塗装膜厚は、４０〜２００μｍの範囲が好適である。披塗物としては、特に限定されるものではないが、耐食性を必要とする鉄素材が好適である。

次に、本発明について実施例及び比較例を挙げて更に詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、表中の配合量は特別な記載がない限り、重量部を表す。

表１〜表４に示す配合の実施例１〜１８、比較例１〜６の粉体塗料を、前記の製造方法で製造し、披塗物としてサンドブラスト処理の１．６ｍｍ厚ＳＳ−４００を用い、塗装膜厚６０〜８０μｍになるように静電塗装し、１７０℃×２０分間保持で焼き付けて試験片を作成した。次に、この試験片を用いて性能評価し、結果を表５〜表６に示した。評価結果からわかるように、実施例の粉体塗料は、塗膜平滑性、物理性能試験、耐中性塩水噴霧性の全てに良好であった。比較例の粉体塗膜は、塗膜平滑性、物理性能が不十分であり、耐中性塩水噴霧性で錆の発生も多かった。

[使用原料]
＊１ＪＥＲ−１００３（エポキシ当量７２０ｇ／当量、軟化点８９℃、三菱化学株式会社製）
＊２ＹＤ−９０２（エポキシ当量６５０ｇ／当量、軟化点８６℃、新日鐵化学株式会社製）
＊３ＡＤＨ（アジピン酸ジヒドラジド、大塚化学株式会社製）
＊４２ＰＺＬ(２−フェニルイミダゾリン、四国化成株式会社製)
＊５ＤＩＣＹ（ジシアンジアミド、三菱化学株式会社製）
＊６１７１Ｎ（フェノール樹脂、水酸基当量２２２ｇ／当量、軟化点８０℃、三菱化学株式会社製）
＊７Ｍ−８８４３（酸末端ポリエステル樹脂、酸価５３、ＤＩＣ株式会社製）
＊８Ｐ−５０７０（酸末端ポリエステル樹脂、酸価３５、ＤＳＭ社製）
＊９Ｆ−５００（亜鉛粉末、中位粒度７．５μｍ、本荘ケミカル株式会社製）
＊１０ＡＴ（亜鉛粉末、中位粒度１８．９μｍＥＣＫＡＲＴ社製）
＊１１＃１４０Ｗ（縮合リン酸アルミニウム、テイカ株式会社製）
＊１２Ｃ１１Ｚ（２−ウンデシルイミダゾール、四国化成株式会社製）
＊１３ベンゾイン（美源スペシャリティーケミカル社製）
＊１４ＲＬ−４（アクリル樹脂表面調整剤、三井化学株式会社製）
＊１５＃Ｆ（亜鉛粉末、中位粒度３．８μｍ、堺化学工業株式会社製）
＊１６ＧＴＴ（亜鉛粉末、中位粒度１３．３μｍ、ＥＣＫＡＲＴ社製）
＊１７Ｐ−Ｗ−２（リン酸亜鉛、キクチカラー株式会社製）
＊１８Ｍ−ＰＳＮ（モリブデン酸亜鉛、キクチカラー株式会社製）
＊１９ＰＭ−３００（リンモリブデン酸アルミニウム亜鉛、キクチカラー株式会社製）
＊２０ＺＫ−Ｓ２（シアナミドカルシウム亜鉛、キクチカラー株式会社製）
＊２１１１−Ｍ１（メタ硼酸バリウム、堺化学工業株式会社製）
＊２２ＣＲＦ−１１５（バナジン酸ストロンチウム、キクチカラー株式会社製）

［試験評価方法］
（１）塗膜平滑性
試験片を目視、指触して塗膜の状態を判定し、評価は以下の通りとした。
◎：一般粉体塗膜とほぼ同じ光沢、塗膜平滑性を有する。
○：光沢感があり、指触で滑らかな状態。
×：光沢感がなく、指触でザラツキのある状態。
（２）物理性能
付着性はＪＩＳＫ５６００−５−６に準拠し、評価は以下の通りとした。
○：１ｍｍの碁盤目にて１００個中１００個残っている状態。
×：１ｍｍの碁盤目にて９９個以下の状態。
耐カッピング性はＪＩＳＫ５６００−５−２に準拠し、評価は以下の通りとした。
◎：７ｍｍ以上
○：４ｍｍ以上
×：４ｍｍ未満
耐おもり落下性はＪＩＳＫ５６００−５−３（デュポン式）に準拠し、評価は以下の通りとした。
○：５０ｃｍ以上
×：５０ｃｍ未満
（３）耐中性塩水噴霧性
ＪＩＳＫ５６００−７−１に準拠し、評価は以下の通りとした。
◎：平面部、クロスカット部ともに錆が発生していない状態。
○：平面部に点錆がなく、クロスカット部からわずかな白錆が発生している状態。
△：平面部に点錆がなく、クロスカット部からわずかな赤錆が発生している状態。
×：平面部に点錆がなく、クロスカット部から大量の赤錆が発生している状態。
××：平面部から点錆が発生しており、クロスカット部から大量の赤錆が発生している状態。

本発明の粉体塗料をしようすることにより、一般粉体塗料と同様の塗装作業性、物理性能、塗膜平滑性でかつ十分な耐食性を有する塗膜を得ることができる。

Claims

（１）エポキシ樹脂（２）硬化剤（３）中位粒度１０μｍ未満の亜鉛粉末（Ａ）および中位粒度１０〜３０μｍの亜鉛粉末（Ｂ）の混合物である金属亜鉛、および（４）防錆顔料を含有する粉体塗料であって、（３）金属亜鉛を樹脂成分（１）および（２）の合計１００重量部に対して４０〜２００重量部、（４）防錆顔料を樹脂成分（１）および（２）の合計１００重量部に対して５〜７０重量部含有することを特徴とする粉体塗料組成物。
（３）金属亜鉛において、亜鉛粉末（Ａ）と亜鉛粉末（Ｂ）の比率が、亜鉛粉末（Ａ）が９９〜５０重量％、亜鉛粉末（Ｂ）が１〜５０重量％であることを特徴とする、請求項１に記載の粉体塗料組成物。
（４）防錆顔料がリン酸アルミニウム等のリン酸塩誘導体、モリブデン酸亜鉛、リンモリブデン酸アルミニウムなどのモリブデン酸誘導体、シアナミドカルシウム亜鉛、硼酸バリウムなどの硼酸塩誘導体、バナジン酸ストロンチウムなどのバナジン酸塩誘導体、水酸化ビスマスのいずれか、あるいはこれらの混合物であることを特徴とする、請求項１あるいは請求項２に記載の粉体塗料組成物。
（２）硬化剤が有機酸ジヒドラジドの誘導体、イミダゾール誘導体、ジシアンジアミド、フェノール樹脂、酸末端ポリエステル樹脂、酸無水物のいずれか、あるいはこれらの混合物であることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の粉体塗料組成物。