JP4425372B2 - 熱可塑性ポリエステル粉体塗料 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱可塑性ポリエステル粉体塗料に関し、さらに詳しくは、防食性に優れ、かつ、高い機械的特性を有する長寿命の熱可塑性ポリエステル粉体塗料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
粉体塗料を使用した塗装、すなわち粉体塗装は、溶剤を用いず低公害であることから近年大いに注目されている。特に２０年ほど前に開発された熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体を用いた粉体塗料による塗装は、優れた防食性能、高い塗膜強度を有し美観に優れることから、屋外設備に対して高い信頼性を持つ防食塗装として注目を浴びている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、公知の熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体を用いた粉体塗料の融点は２２０℃程度と高温であり、焼き付け塗装を行う過程で高温に保持されるため、熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体の酸化劣化が促進され、塗膜が脆化する場合があった。そこで、これを抑えるため処理温度を下げたり、冷却を早めたりすると、ピンホール数が増加し、防食性能の低下を招くという問題があった。
また、３０年を超えるような長期間の寿命を持たせるには、カーボンブラックの添加が有効であるが、カーボンブラックを添加できない有色塗装の場合には、このような長期間の寿命を得ることは困難であった。
さらに、高温の水蒸気中やアルカリ性の環境中では、加水分解により脆化し、割れが生ずる場合もあった。
このように、公知の熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体粉体塗料は熱安定性、耐候性、耐加水分解性の点で問題があり、種々の環境中で使用され、およそ３０年以上の寿命が要求される屋外構造物の防食用には十分な性能を有していなかった。
【０００４】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、優れた熱安定性、耐候性、耐加水分解性を有し、防食性に優れ、かつ、高い機械的特性を有する長寿命の熱可塑性ポリエステル粉体塗料を提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる課題は、熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体にヒンダードフェノール系酸化防止剤とベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤をそれぞれ０．１〜０．５質量％含有させた組成物からなり、熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体は、ＪＩＳ Ｋ ７１１４「プラスチック耐薬品性試験方法」に準じたアルカリ試験で１質量％水酸化ナトリウム水溶液中に７日間浸漬された後の引張り試験による伸びが１０％以上であって、かつ、質量変化率が２％以下の樹脂であることを特徴とする熱可塑性ポリエステル粉体塗料によって解決できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳しく説明する。
本発明で使用する熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体は、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公知の熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体であり、特に制限はないが、好ましくは、溶融成形した板剤を使用して、ＪＩＳ Ｋ ７１１４「プラスチック耐薬品性試験方法」に準じたアルカリ試験を行った場合、１質量％水酸化ナトリウム水溶液中に７日間浸漬した後の引張り試験における伸びが１０％以上であって、かつ、質量変化率が２％以下であるものが好ましい。
このような条件を満足する熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体は、耐加水分解性に優れることから好ましい。一方、このような条件を満足しない場合、加水分解による脆化や表面の変質が速く進行し、特にアルカリ環境中では短期に劣化する場合がある。具体的には、上記条件を満足する熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体を粉体塗料として塗布した試験塗装板（Ａ）と、上記条件を満足しない熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体を粉体塗料として塗布した試験塗装板（Ｂ）を、各１０枚ずつ通常のセメント中に埋め込み、６ケ月後の劣化の様子を比較したところ、試験塗装板（Ｂ）では１０枚中７枚に塗膜割れが認められたが、試験塗装板（Ａ）では１０枚すべてに塗膜割れが認められなかった。よって、上記条件を満足するような樹脂を使用することが好ましい。
【０００７】
さらに、本発明で使用する熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体は、ｏ−クロロフェノール溶媒中で２５℃において測定した極限粘度の値が０．７〜１．２であり、融点が２２０〜２６０℃であるものが好ましい。
極限粘度が０．７未満では、熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体の機械的特性が十分ではなく、塗膜強度が悪化する場合がある。一方１．２を超えると流動性が低下し、平滑な塗膜表面が得られない場合がある。
また、融点が２２０℃未満では、熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体が有する優れた機械的特性、耐熱性、化学的安定性が損なわれる場合がある。一方２６０℃を超えると、特に亜鉛めっき鋼材の塗装を行う場合等、亜鉛めっき鋼材の温度も２６０℃を超える温度まで昇温されるので、めっき層の脆化や表面酸化が顕著になり、健全な塗装製品が得られない場合がある。
【０００８】
熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体に配合する酸化防止剤としては、例えば、フェノール系酸化防止剤、芳香族アミン系酸化防止剤等の公知の酸化防止剤を使用できるが、樹脂への相溶性、長期熱安定性に優れ、ラジカル捕捉能が高く、後述の紫外線吸収剤、特にベンゾトリアールとの相乗効果が発揮されることから、ヒンダードフェノール系酸化防止剤が好ましい。酸化防止剤は、０．１〜０．５質量％の含有量で配合される。酸化防止剤が０．１質量％未満では、塗装時の粉体塗料の溶融時間である約５分間の間に酸化劣化が進行して塗膜が脆化し、０．５質量％を超えると熱安定化効果が飽和するだけでなく、塗膜の機械的特性が劣化し、また、コストも上昇するため好ましくない。
【０００９】
熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体には耐候性向上のため、光安定剤として紫外線吸収剤を配合する。光安定剤としては、例えばヒンダードアミンが公知であるが、ハロゲン系やイオン系の物質と反応すると効果が低下するため、多種多様な環境で使用される屋外構造物への塗料に使用することは適切ではない。紫外線吸収剤としては公知のものが使用できるが、波長３００ｎｍ近傍の紫外線吸収能に優れ、熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体の劣化を抑制できるベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤が好ましい。このベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤は蒸気圧が低く、熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体の融点に合わせて、高温で塗装工程を行った場合にも揮発量が少ないので好ましい。
紫外線吸収剤は、０．１〜０．５質量％の含有量で配合され、紫外線吸収剤が０．１質量％未満では、塗膜の耐候性が十分でなく、塗膜にクラックが発生する場合があり、０．５質量％を超えると塗膜の機械的特性が劣化し、また、コストも上昇するため好ましくない。
【００１０】
本発明の熱可塑性ポリエステル粉体塗料は、熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体に酸化防止剤と紫外線吸収剤をそれぞれ０．１〜０．５質量％含有させた組成物からなる。熱可塑性ポリエステル粉体塗料は、熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体と酸化防止剤および紫外線吸収剤を公知の方法で混練し、樹脂組成物を得た後、この樹脂組成物を冷凍粉砕法、常温粉砕法等の公知の方法で粉砕することによって得られる。
熱可塑性ポリエステル粉体塗料の粒径は特に制限はなく用途に応じて適宜設定されるが、平均粒子径が１０〜２００μｍ程度のものが好ましい。
また、本発明の熱可塑性ポリエステル粉体塗料には必要に応じて、公知の着色顔料、染料等の添加剤を上記の混練の過程で配合してもよい。
このような熱可塑性ポリエステル粉体塗料は、優れた熱安定性、耐候性、耐加水分解性を有し、防食性に優れ、かつ、高い機械的特性を有する長寿命の粉体塗料であるので、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の防食塗装への使用、さらには、アルカリ性のコンクリート中に埋め込まれたり、接触したりする鋼材等の防食塗装への使用に特に適している。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明を実施例をあげて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
ペットボトルの基材等に用いられる熱可塑性ポリエチレンテレフタレートに、酸化防止剤としてヒンダードフェノール系酸化防止剤と、紫外線吸収剤としてベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を、それぞれ０．２質量％となるように添加し、十分に混練し粉体塗料の原材料となる樹脂組成物を得た。なお、ここで使用した熱可塑性ポリエチレンテレフタレートは、溶融成形した板剤を使用して、ＪＩＳ Ｋ ７１１４「プラスチック耐薬品性試験方法」に準じたアルカリ試験を行ったところ、１質量％水酸化ナトリウム水溶液中に７日間浸漬した後の引張り試験における伸びが８０％以上で、質量変化率が０．５％であった。
得られた樹脂組成物を冷凍粉砕法で粉砕して、平均粒子径が８０μｍの粉体塗料を得た。この粉体塗料を７０×１５０×ｔ３．２ｍｍの溶融亜鉛めっき鋼板に塗装し、これを試験片として性能評価試験を行った結果を表１に示す。
【００１２】
なお性能評価試験は以下のようにして行った。
・塗膜密着性（アドヒージョンテスト）
直径２０ｍｍの密着子（ドーリ）を塗膜に接着して、密着子にオートグラフにより負荷を加え、剥離する垂直力、すなわち剥離強度を測定した。試験は２２〜２５℃にて行った。
・耐衝撃性（落錘衝撃試験）
ＪＩＳ Ｋ ５４００（１９９０）の規定に準じ、先端に半径１２．７ｍｍで質量３００ｇの鋼球をつけたおもりを落下させ、塗膜に欠陥が生じない最大の高さを測定した。試験は２２〜２５℃にて行った。
・塗膜強度（鋼棒による引っ掻き試験）
直径５ｍｍ、先端曲率半径２．５ｍｍの鋼棒に垂直力をかけ、試験片表面を１往復引っ掻き、欠陥が生じない最大の力を測定した。試験は２２〜２５℃にて行った。
・耐食性（塩水噴霧試験）
ＪＩＳ Ｚ ２３７１の規定に準じ、３３〜３５℃の槽内に５質量％の塩化ナトリウム水溶液を０．５〜３．０ｍｌ／ｈの噴霧速度で２０００時間連続噴霧し、試験後の塗膜外観を観察（目視）した。
・耐候性（サンシャインウェザーメーター試験）
ＪＩＳ Ｋ ５４００（１９９０）の規定に準じ、サンシャインウェザーメーターでブラックパネル温度６３℃、１２０分中降水１８分の条件で、カーボンアークによる紫外線を１０００時間照射し、試験後の塗膜外観を観察（目視）した。
・耐アルカリ性（１質量％水酸化ナトリウム水溶液浸漬試験）
試験片から剥がし取った塗膜を、ＪＩＳ Ｋ ７１１４に準じ１質量％水酸化ナトリウム水溶液中に常温で７日間浸漬し、質量変化を測定した。
【００１３】
［比較例１］
ヒンダードフェノール系酸化防止剤とベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を添加しない以外は、実施例１と同様にして平均粒子径が８０μｍの粉体塗料を得た。この粉体塗料を７０×１５０×ｔ３．２ｍｍの溶融亜鉛めっき鋼板に塗装し、これを試験片として実施例１と同様の性能評価試験を行った結果を表１に示す。
【００１４】
［比較例２］
ヒンダードフェノール系酸化防止剤を０．０５質量％とした以外は実施例１と同様にして平均粒子径が８０μｍの粉体塗料を得た。この粉体塗料を７０×１５０×ｔ３．２ｍｍの溶融亜鉛めっき鋼板に実施例１と同様にして塗装したが、塗装時にすでに粉体塗料が熱劣化し、また、実施例１と同様にして耐衝撃性（落錘衝撃試験）を行ったところ、１０ｃｍの高さで割れが発生した。
【００１５】
［比較例３］
ベンゾトリアール系紫外線吸収剤を０．７質量％とした以外は実施例１と同様にして平均粒子径が８０μｍの粉体塗料を得た。この粉体塗料を７０×１５０×ｔ３．２ｍｍの溶融亜鉛めっき鋼板に塗装し、これを試験片として実施例１と同様にして耐衝撃性（落錘衝撃試験）を行ったところ、１０ｃｍの高さで割れが発生した。
【００１６】
【表１】

【００１７】
このように、本実施例の粉体塗料による試験片は、塗膜密着性、耐衝撃性、塗膜強度、耐食性、耐候性、耐アルカリ性に非常に優れていた。一方、ヒンダードフェノール系酸化防止剤とベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤を添加しない粉体塗料や添加量が本発明の範囲外の粉体塗料を用いた試験片は、塗膜密着性、耐衝撃性、塗膜強度、耐食性、耐候性、耐アルカリ性が必ずしも充分ではなかった。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の熱可塑性ポリエステル粉体塗料は、優れた熱安定性、耐候性、耐加水分解性を有し、防食性に優れ、かつ、高い機械的特性を有する長寿命の粉体塗料であり、従来の熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体粉体塗料と同様な塗装工程によって、より優れた塗膜を得ることができる。特に、耐衝撃性、塗膜強度が向上することから、建設時に大きな外力が加わる用途への適用が拡大されるとともに、耐候性向上により、有色で長寿命が要求される橋梁等の防食塗装への適用も期待される。さらに、耐アルカリ性が向上し耐加水分解に優れるので、アルカリ性のコンクリート中に埋め込まれたり、接触したりする鋼材等の防食塗装にも適用が拡大される。

Claims (1)

1. 熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体にヒンダードフェノール系酸化防止剤とベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤をそれぞれ０．１〜０．５質量％含有させた組成物からなり、
   熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体が、ＪＩＳ Ｋ ７１１４「プラスチック耐薬品性試験方法」に準じたアルカリ試験で１質量％水酸化ナトリウム水溶液中に７日間浸漬された後の引張り試験による伸びが１０％以上であって、かつ、質量変化率が２％以下の樹脂であることを特徴とする熱可塑性ポリエステル粉体塗料。