JP2778182B2 - エポキシ系粉体塗料組成物 - Google Patents

エポキシ系粉体塗料組成物

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Description

【発明の詳細な説明】 (イ)発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は、比較的低温で硬化し、かつ貯蔵安定性に優
れ、耐衝撃性、耐蝕性等にも優れた塗膜を形成するエポ
キシ系粉体塗料に関するものであり、自動車製造業、電
機部品製造業及び建築業等の分野において有用なもので
ある。
〔従来の技術〕
エポキシ系粉体塗料は、無公害、省資源、省力化とい
った点における長所から金属塗装全般に使用されてお
り、平滑性及び耐蝕性が重要な洗濯機、冷蔵庫或いはク
ーラー等の家電製品や、耐蝕性及び耐候性が重要な橋
梁、門扉或いはフェンス等の道路資材に広く使用されて
いる。
しかしながら、150℃以上の温度で焼き付ける必要の
ある上記粉体塗料は、耐熱性の低い、スプリング等の熱
処理鋼材或いはプラスチック等の樹脂等を塗装すること
が困難であり、その利用分野に限界があるのが現状であ
る。したがって、粉体塗料の低温硬化を可能にすれば、
耐熱性の低い被塗物に対する塗装も可能になり、粉体塗
料の市場は大きくのびると同時に、省エネルギー化にも
なるため、粉体塗料の低温硬化に対する要求は高まって
いる。
粉体塗料の低温硬化性を改善する技術として粉体塗料
において、グアニジン系化合物又は多価カルボン酸ポリ
ヒドラジド系化合物等の潜在性硬化剤とイミダゾール等
のアミン系促進剤を併用する方法があるが、少量のアミ
ン系促進剤を併用した場合には150℃以下の焼き付け条
件では、エリクセン値、耐衝撃性、密着性及び耐蝕性等
の塗膜性能を十分得ることができず、一方、アミン系促
進剤を増量すると、150℃以下の焼き付け条件でも十分
な塗膜性能を得ることができるが、粉体塗料の貯蔵安定
性が極めて悪くなり、150℃以下の焼き付け条件下で十
分な塗膜性能を得ることと粉体塗料の貯蔵安定性も兼ね
備えた塗料は得られていない。
また、ヒドラジド化合物の促進剤として二塩基酸と尿
素化合物を配合することにより硬化時間が短縮された一
液性エポキシ樹脂組成物も提案されているが(特開平1
−247418)、130℃未満の焼付け条件では粉体塗料とし
て十分な塗膜性能は得られていない。
粉体塗料の貯蔵安定性を改良する方法として、接着剤
用途等では、上記アミン系促進剤をゼオライトに吸着さ
せたり、又はカプセル化する方法が提案されているが、
促進剤をゼオライトに吸着させる方法により粉体塗料を
調製した場合、ゼオライトの細孔内へ促進剤が奥深く入
り込んでしまう傾向があるため、促進剤の硬化を失うこ
となく貯蔵安定性を改良することが困難であるうえ、粉
体塗料の溶融状態における流動性が低下するため、平滑
性のある塗膜が得られ難いという問題があり、促進剤を
カプセル化する方法により粉体塗料を調製した場合、混
練中にカプセルが破壊され、貯蔵安定性の効果がなくな
ってしまったり、また逆にカプセルが破壊されず低温硬
化性が損なわれるという問題がある。
また、粉体塗料の貯蔵安定性を改良する方法として、
上記アミン系促進剤をドライブレンドする方法も提案さ
れているが、粉体状の上記アミン系促進剤とエポキシ系
樹脂を均一に分散させることは極めて困難であり、また
このことに伴い、粉体塗料の回収分を再利用しようとし
ても、促進剤の残留比が一定にならないため、極めて困
難である。
〔本発明が解決しようとする課題〕 本発明は、前記問題を克服し、比較的低温(130℃未
満)で硬化可能で、得られた塗膜の塗膜性能が優れ、か
つ貯蔵安定性に優れたエポキシ系粉体塗料組成物を提供
することを課題とする。
(ロ)発明の構成 〔課題を解決するための手段〕 本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討した
結果、エポキシ系粉体塗料中にヒゾラジド化合物、尿素
誘導体及び一価カルボン酸を含有させることが極めて有
効であることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、 (a)1分子中に少なくとも2個以上のエポキシ基を有
し、かつ融点が50〜140℃のエポキシ樹脂、 (b)式 R(CONHNH2)m (式中、Rはm価のポリカルボン酸からm個のカルボキ
シル基を除いた後に残るm価の有機基であり、mは2〜
4の整数である。) で示されるヒドラジド系化合物、 (c)式 Ar[NHCON(R1)(R2)]n (式中、Arは置換基を有していてもよいn価の芳香族も
しくは脂環族炭化水素基であり、nは1以上の整数で、
R1及びR2はアルキル基である。) で示される尿素誘導体、及び (d)一価カルボン酸 からなるエポキシ系粉体塗料組成物に関する。
本発明における(a)エポキシ樹脂は、1分子中に少
なくとも2個以上のエポキシ基を有し、かつ融点が50〜
140℃のエポキシ樹脂である。融点が50℃未満では、夏
期の室内温度のような比較的高温で保管された場合、ブ
ロッキングを起したり、粉体塗料として必要な流動性が
悪くなり、逆に融点が140℃より高くなると、130℃未満
で焼付けた場合、粉体塗料の溶融状態における流れ性が
極めて悪くなり、得られる塗膜の平滑性に悪影響を与え
るという問題がある。
本発明におけるエポキシ樹脂の具体例として、ビスフ
ェノールA、ビスフェノールF等の多価フェノールやグ
リセリン等の多価アルコールとエピクロルヒドリンとの
反応で得られるエポグリシジルエーテル、ポリカルボン
酸から得られるポリグリシジルエステル、エポキシ化ノ
ボラック、脂環式エポキシ樹脂、シリコン変性エポキシ
樹脂及びウレタン変性エポキシ樹脂等がある。
(b)成分は、式 R(CONHNH2)m (式中、Rはm価のポリカルボン酸からm個のカルボキ
シル基を除いた後に残るm価の有機基であり、mは2〜
4の整数である。)で示されるヒドラジド系化合物であ
り、その具体例として、アジピン酸ジヒドラジド、セバ
シン酸ジビドラジド、コハク酸ジヒドラジド、ドデカン
二酸ジヒドラジド、エイコサン二酸ジヒドラジド、イソ
フタル酸ジヒドラジド、アゼライン酸ジヒドラジド、ス
ペリン酸ジヒドラジド、トリメリット酸ジヒドラジド及
びピロメリット酸テトラヒドラジド等がある。これらの
ヒドラジド系化合物は、単独又は2種類以上の混合物と
して粉体塗料中に配合される。
(c)成分は、式 Ar[NHCON(R2)(R2)]n (式中、Arは置換基を有していてもよいn価の芳香族も
しくは脂環族炭化水素基であり、nは1以上の整数で、
R1及びR2はアルキル基である。)で示される尿素誘導体
であり、その具体例として3−フェニル−1,1−ジメチ
ルウレア、3−5p−クロルフェニル1,1−ジメチルウレ
ア、3−(3,4−ジクロルフェニル)−1,1−ジメチルウ
レア、3−(o−メチルフェニル)−1,1−ジメチルウ
レア、3−(p−メチルフェニル)−1,1−ジメチルウ
レア、3−メトキシフェニル−1,1−ジメチルウレア及
び3−ニトロフェニル−1,1−ジメチルウレア等があ
る。これらの尿素誘導体は、単独又は2種類以上の混合
物として粉体塗料中に配合される。
(d)成分は、一価カルボン酸であり、貯蔵安定性を
損うことなく、粉体塗料の低温硬化性を向上させるため
に極めて有効な成分である。本発明における(d)成分
の具体例として、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、安
息香酸、サリチル酸、ラウリン酸、クロトン酸及びアク
リル酸等がある。
上記各成分の配合割合は厳密に制限されるものではな
く、粉体塗料組成物の利用分野に応じて広範に変えるこ
とができるが、一般には下記の割合で各成分を配合する
ことが望ましい。
成分(a):100重量部 成分(b):1〜20重量部、より好ましくは1〜15重量
部 成分(c):成分(b)の1重量部当り0.1〜3重量
部、より好ましくは0.1〜2重量部 成分(d):0.1〜10重量部、より好ましくは0.1〜7
重量部 成分(b)が、成分(a)の100重量部(以下、単に
部と表す)当り1部未満であると、塗膜のエリクセン値
及び耐衝撃性等の塗膜物性が低下する恐れがあるが、成
分(b)を20部より多く配合することは、塗膜物性をそ
れ程向上させないので、経済的に有利ではない。
成分(c)が、成分(b)の1部当り0.1部未満であ
ると、塗膜のエリクセン値及び耐衝撃性等の塗膜物性が
低下する恐れがあり、成分(c)が3部より多いと、塗
膜が黄変する傾向があるので好ましくない。
成分(d)が、成分(a)の100部当り0.1部未満であ
ると、130℃未満の温度で加熱することにより塗膜物性
に優れた塗膜を得ることが困難になる恐れがある。
上記成分の他、必要に応じて、粉体塗料の成分として
一般的に使用される、顔料、紫外線吸収剤、可塑剤、金
属粉、レベリング調整剤及びカップリング剤等の添加剤
を配合しても良い。
上記顔料としては、例えば酸化チタン、ベンガラ、酸
化鉄、カーボンブラック、フタロシアンブルー、フタロ
シアニングリーン、キナクリドン系顔料、アゾ系顔料或
いはイソインドリノン系顔料等の着色顔料;シリカ、タ
ルク、沈降性硫酸バリウム或いは炭酸カルシウム等の体
質顔料がある。
本発明の組成物は、上記4成分(a)、(b)、
(c)、(d)及びその他の所望成分を、粉体塗料の混
合方法として従来から採用されている一般的な方法に従
って、混合及び混練し、均一に分散させることにより調
製することができ、例えば上記各成分をヘンシェルミキ
サーで混合後、これを押出機で溶融混練した後、微粉砕
することにより、粉体塗料を得ることができる。
〔実施例及び比較例〕
以下に実施例及び比較例により、さらに具体的に説明
する。なお下記実施例及び比較例において評価した各種
特性値は、以下のようにして得た結果である。
(粉体塗料の初期特性) 1.ゲル化時間:150℃に加熱したホットプレート上に、粉
体塗料0.1g採取し、針で撹拌しながら、流動性を失いゲ
ル化するまでの時間を測定した。
(120℃、20分の焼付け条件で硬化させた粉体塗料塗膜
の特性) 2.表面性:表面温度120℃に加熱した鉄板に、粉体塗料
を吹付けて塗装し、その表面の状態を肉眼で観察し、表
面が平滑のものを○、平滑さに欠けるものを×として評
価した。
3.耐衝撃性:JIS K5400に準ずる。
4.光沢:JIS K5400 6.7(60度鏡面反射率)に準ずる。
5.耐蝕性:JIS K5400 7.8に準ずる。
6.エリクセン値:エリクセン試験器を用い、塗膜にピン
ホールが生じたときのポンチの押し出し距離(mm)を測
定した。なお、このとき用いた金属板は厚さ0.8mmのボ
ンデ鋼板である。
7.硬化性評価:耐衝撃性が500g×40cm以上であり、エリ
クセン値が6mm以上である場合を合格とした。
8.密着性:縦横に各々10本、互いに直交する1mm間隔の
切傷を付けることにより、100ケのごばん目に形成した
箇所に、セロハンテープ(ニチバン株式会社製)を貼着
させた後、剥離させ、塗膜上に残ったごばん目の数を測
定した。
(粉体塗料の貯蔵安定性) 9.貯蔵安定性:粉体塗料を40℃に温度制御された乾燥器
に1ケ月保管した後、上記No.2表面性と同様にして得ら
れた塗膜の平滑性により、粉体塗料の貯蔵安定性を評価
した。
実施例1 エポトートYDO14(融点が95℃である東都化成(株)
製ビスフェノールA型エポキシ樹脂)100部当り、アジ
ピン酸ジヒドラジド(以下ADHと表す)5部、3−(3,4
−ジクロルフェニル)−1,1−ジメチルウレア(以下DCM
Uと表す)5部、蟻酸1部、アクロナール4F(BASF社製
レベリング調整剤であり、ポリブチルアクリレートから
なる。)1部及び酸化チタン50部をヘンシェルミキサー
(三井三池製作所製)で配合後押出機(BUSS社製PR−4
6)にて溶融混練し、微粉砕をおこない粉体塗料とし
た。
上記のようにして得た粉体塗料のゲル化時間、120℃2
0分硬化時の塗膜性能及び粉体塗料を40℃で1カ月貯蔵
後の貯蔵安定性の評価をおこなった。その結果、表1に
示したように塗膜性能及び貯蔵安定性ともに良好であっ
た。
実施例2 実施例1のADHをイソフタル酸ジヒドラジド(以下IDH
と表す)にかえ、実施例1と同様の試験をした。その結
果を表1に示した。
実施例3 実施例1の蟻酸を酢酸にかえ、実施例1と同様の試験
をした。その結果を表1に示した。
実施例4 実施例1のYDO14をエポトートYDF2004(融点が80℃で
ある東都化成(株)製ビスフェノールF型エポキシ樹
脂)にかえ、実施例1と同様の試験をした。その結果を
表1に示した。
実施例5 実施例1の蟻酸をプロピオン酸にかえ、実施例1と同
様の試験をした。
その結果、粉体塗料のゲル化時間は、84秒であり、そ
の他の性能は実施例1と同じであった。
実施例6 実施例1の蟻酸をクロトン酸にかえ、実施例1と同様
の試験をした。
その結果、粉体塗料のゲル化時間は、83秒であり、そ
の他の性能は実施例1と同じであった。
実施例7 実施例1の蟻酸をラウリン酸にかえ、実施例1と同様
の試験をした。
その結果、粉体塗料のゲル化時間は、90秒であり、そ
の他の性能は実施例1と同じであった。
実施例8 実施例1の蟻酸をサリチル酸にかえ、実施例1と同様
の試験をした。
その結果、粉体塗料をゲル化時間は、85秒であり、そ
の他の性能は実施例1と同じであった。
比較例1 実施例1の蟻酸をシュウ酸にかえ、実施例1と同様の
試験をした。その結果、表1に示したように120℃20分
での硬化性は不十分であった。
比較例2 実施例1の蟻酸を省いて、実施例1と同様の試験をし
た。その結果、表1に示したように120℃20分での硬化
性は不十分であった。
比較例3 実施例1のDCMUを省いて、実施例1と同様の試験をし
た。その結果、表1に示したように、120℃20分での硬
化性は不十分であった。
比較例4 比較例2のDCMUを省き、硬化促進剤として2−メチル
イミダゾール(以下2MZと表す)0.5部を配合した粉体塗
料を用いて、比較例2と同様の試験をした。その結果を
表1に示した。
(ハ)発明の効果 本発明の組成物は、130℃未満の比較的低温で硬化可
能であり、得られる塗膜の各種物性、即ちエリクセン
値、耐衝撃性、密着性及び耐蝕性等に優れ、かつ貯蔵安
定性に優れたエポキシ系粉体塗料組成物であり、自動車
工業、電気部品製造業及び建設業等の分野において極め
て有用なものである。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)1分子中に少なくとも2個以上のエ
    ポキシ基を有し、かつ融点が50〜140℃のエポキシ樹
    脂、 (b)式 R(CONHNH2)m (式中、Rはm価のポリカルボン酸からm個のカルボキ
    シル基を除いた後に残るm価の有機基であり、mは2〜
    4の整数である。) で示されるヒドラジド系化合物、 (c)式 Ar[NHCON(R1)(R2)]n (式中、Arは置換基を有していてもよいn価の芳香族も
    しくは脂環族炭化水素基であり、nは1以上の整数で、
    R1及びR2はアルキル基である。) で示される尿素誘導体及び (d)1価カルボン酸 からなるエポキシ系粉体塗料組成物。
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