JP4851015B2 - 粉体塗料組成物 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、密着性および耐食性に優れる粉体塗料組成物に関する。
【0002】
【従来の技術とその課題】
粉体塗料はVOCの排出がなく、使用効率が高いという環境対応および省資源に極めて優れた塗料である。しかしながら、粉体塗料は薄塗りが困難であり厚膜塗装となるために、塗膜硬化時に収縮応力を生じ、時として素材表面との密着性に問題を生じることがある。また、長時間の耐水、耐湿条件下での密着性は不十分であり、同様に耐食性も不十分である。
【0003】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は上記の欠陥を解消し、素地との付着性および耐食性が改良された粉体塗料組成物に関する。
【0004】
すなわち、本発明は、 下記成分
(A)下記(B)硬化剤成分と反応する官能基を有する熱硬化型ポリエステル樹脂 100重量部
(B)硬化剤 3〜150重量部
(C)モノグリシジルエーテル化合物及び/又はモノグリシジルエステル化合物とリン酸類とを反応させてなるP−OH結合を少なくとも1個有するリン酸エステル化合物(a)と、ポリグリシジル化合物(b)とを反応させて得られるエポキシ樹脂を上記(A)+(B)の合計量100重量部に対し、0.01〜20重量部
含有してなることを特徴とする粉体塗料組成物に関する。
【0005】
【発明の実施の形態】
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。
【0006】
本発明の粉体塗料組成物によって塗装される被塗物は、例えば亜鉛、鉄、アルミニウム、マグネシウム、鋼およびこれらの合金、亜鉛メッキ鋼板などが上げられ、これらは冷間圧延、熱間圧延、鋳型成形、研削、酸洗浄などで処理されていても差し支えない。さらに具体的には、建築材料、電気製品、事務用機器、自動車の車体、外板および部品などがあげられる。本発明のにおいては、これらの金属材料は、りん酸塩またはクロム酸塩などでその表面をあらかじめ化成処理しておくことが好ましい。
【0007】
本発明で使用するポリエステル樹脂(A)は、硬化剤成分(B)と相補的に反応する官能基を有する熱硬化型ポリエステル樹脂である。
【0008】
該ポリエステル樹脂(A)は、数平均分子量400〜20,000、特に1000〜10,000の範囲のものが好ましい。また、該樹脂の軟化温度は30〜140℃、特に35〜100℃の範囲のものが好ましい。
【0009】
ポリエステル樹脂の官能基としては、特に水酸基、カルボキシル基が好ましい。ポリエステル樹脂の官能基として水酸基を持つ水酸基含有ポリエステル樹脂(A1)を使用する場合には硬化剤としてブロックポリイソシアネート化合物、ウレトジオン結合型内部ブロックドイソシアネートと組合わせて使用することが好ましい。また、ポリエステル樹脂の官能基としてカルボキシル基を持つカルボキシル基含有ポリエステル樹脂(A2)を使用する場合には硬化剤としてポリエポキシド、ヒドロキシアルキルアミド、トリグリシジルイソシアヌレートと組合わせて使用することが好ましい。
【0010】
該水酸基含有ポリエステル樹脂(A1)は、樹脂水酸基価で20〜300mgKOH/g、特に25〜150mgKOH/gの範囲が好ましい。
【0011】
また、該カルボキシル基含有ポリエステル樹脂(A2)は、樹脂酸価で20〜200mgKOH/g、特に25〜150mgKOH/gの範囲が好ましい。
【0012】
該水酸基又はカルボキシル基を含有するポリエステル系樹脂(A)としては、例えば(無水)フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸ジメチル、テレフタル酸ジメチル、ヘキサヒドロ(無水)フタル酸、テトラヒドロ(無水)フタル酸等の芳香族又は脂環族ジカルボン酸と(ポリ)エチレングリコール、(ポリ)プロピレングリコール、ブチレングリコール、ブチレングリコール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、ジメチルプロピオン酸等の2価アルコール、必要に応じて安息香酸等のモノカルボン酸、(無水)トリメリット酸等の3価以上のカルボン酸、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、ペンタエリスリットール等の3価以上のアルコールとを上記した水酸基価又は酸価の範囲になるように適宜反応させて得られる樹脂が挙げられる。
【0013】
本発明で使用する硬化剤(B)は、上記ポリエステル樹脂(A)が有する官能基と反応して硬化塗膜を形成することができるものである。具体的には、上記した如くブロックポリイソシアネート化合物、ウレトジオン結合型内部ブロックドイソシアネート、ポリエポキシド、ヒドロキシアルキルアミド、トリグリシジルイソシアヌレート等が挙げられる。
【0014】
上記ブロックポリイソシアネート化合物は、ポリイソシアネート化合物のイソシアネート基をブロック剤でブロックした軟化点が約20〜100℃、好ましくは約25〜80℃の範囲のものである。
【0015】
ポリイソシアネート化合物としては、例えば、脂肪族系ジイソシアネート化合物としては、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、1,4−テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、1,3−ブチレンジイソシアネート等:脂環式系ジイソシアネート化合物としては、イソホロンジイソシアネート、4,4′−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)、メチルシクロヘキサン−2,4−(又は−2,6−)ジイソシアネート、1,3−(又は1,4−)ジ(イソシアナトメチル)シクロヘキサン、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、1,3−シクロペンタンジイソシアネート、1,2−シクロヘキサンジイソシアネート等:芳香族ジイソシアネート化合物としては、キシリレンジイソシアネート、メタキシリレンジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、(m−又はp−)フェニレンジイソシアネート等:その他のポリイソシアネート類としては、トリフェニルメタン−4,4′,4″−トリイソシアネート等の3個以上のイソシアネ−ト基を有するポリイソシアネート化合物類、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブチレングリコール、ポリアルキレングリコール、トリメチロ−ルプロパン、ヘキサントリオ−ル等のポリオールの水酸基に対してイソシアネート基が過剰量となる量のポリイソシアネート化合物を反応させてなる付加物類、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、4,4′−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4′−メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)などのビューレットタイプ付加物、イソシアヌル環タイプ付加物等が挙げられる。
【0016】
上記したポリイソシアネート化合物をブロックさせるために使用するブロック剤としては、例えば、フェノール系、ラクタム系、オキシム系の従来から公知のブロック剤がいずれも使用できる。これらのブロック剤の具体例として、フェノール系ブロック剤としては、フェノール、クレゾール、キシレノール、ニトロフェノール、クロロフェノール、エチルフェノール、ヒドロキシジフェニル、t−ブチルフェノール、ヒドロキシ安息香酸メチル等:ラクタム系ブロック剤としては、ε−カプロラクタム、δ−バレロラクタム、γ−ブチロラクタム、β−プロピオラクタム等:オキシム系ブロック剤としては、アセトアルドキシム、アセトキシム、メチルエチルケトキシム、ジアセチルモノオキシム、ベンゾフェノンオキシム、シクロヘキサンオキシム等が挙げられる。
【0017】
ウレトジオン結合型内部ブロックドイソシアネートとしては、具体的には、商品名として、VESTAGON BF 1540( Huels America 社製)が挙げられる。
【0018】
ポリエポキシドとしては、融点約50〜140℃、エポキシ当量約200〜6000、及び平均分子量約900〜10000の範囲のものが好適である。
【0019】
ポリエポキシドとしては、具体的には、商品名として、例えば、エピコ−ト1002、同左1004、同左1007(以上、油化シェルエポキシ(株)社製)、アラルダイトGY−6084、同左6097(チバ・ガイギ−社製)、DER−662、同左664、同左667(ダウ・ケミカル社製)等のビスフェノ−ル〜エピクロルヒドリン型エポキシ樹脂、EPPN−201、同左202、EOCN−1020、同左102S(以上、日本化薬(株)社製)等のノボラック型エポキシ樹脂、ビニル系重合体(例えば、グリシジル(メタ)アクリレ−ト、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレ−ト等のエポキシ基含有不飽和モノマ−のラジカル同重合体、及び必要に応じて、例えば、メチル(メタ)アクリレ−ト、エチル(メタ)アクリレ−ト、シクロヘキシル(メタ)アクリレ−ト等の(メタ)アクリル酸のアルキル又はシクロアルキルエステル類、ヒドロキシエチル(メタ)アクリレ−ト等の水酸基含有不飽和モノマ−類、スチレン等の芳香族化合物類、(メタ)アクリロニトリル等のニトリル化合物類等のその他の不飽和モノマ−とのラジカル共重合体等)等が挙げられる。
【0020】
硬化剤(B)の配合割合は、ポリエステル系樹脂(A)の官能基1個当たり硬化剤(B)の官能基が約0.6〜1.5個、好ましくは約0.8〜1.2個の範囲に入るように配合すれば良いが、通常、ポリエステル系樹脂100重量部に対して、約3〜150重量部、好ましくは約10〜100重量部の範囲である。
【0021】
ヒドロキシアルキルアミドとしては、β−ヒドロキシエチルアジパミドであるXL−552(商品名、エムス社製)が挙げられる。
【0022】
エポキシ樹脂(C)に使用されるリン酸エステル化合物(a)は、モノグリシジルエーテル化合物及び/又はモノグリシジルエステル化合物のモノエポキシ化合物とリン酸類との反応物であり、P−OH結合を少なくとも1個有するものである。
【0023】
該モノグリシジルエーテル化合物としては、下記一般式(I)、及びモノグリシジルエステル化合物としては、下記一般式(II)で表される化合物である。
【0024】
【化1】
【0025】
また、上記一般式(I)および(II)において、RおよびR’で示されるアルキル基としては、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチル、アミル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、トリデシル、テトラデシル、ペンタデシル、ヘキサデシル、ヘプタデシル、オクタデシル、ノナデシル、エイコシル、ヘンエイコシル、ベヘニルなどの直鎖または分岐のアルキル基があげられ、アルケニル基としては、上記アルキル基中に1乃至3個の不飽和結合を有するものなどがあげられ、アリール基としては、例えば、フェニル基、ナフチル基などがあげられ、これらのアリール基は1乃至3個の上記アルキル基で置換されたものでもよく、これらの置換基は一緒になって環を形成することもできる。
【0026】
また、上記一般式(I)で表されるモノグリシジルエーテル化合物および上記一般式(II)で表されるモノグリシジルエステル化合物は、エピクロルヒドリンおよびアルコール類、フェノール類または有機カルボン酸などから常法により容易に得られるものである。
【0027】
上記一般式(I)で表されるモノグリシジルエーテル化合物としては、例えば、メチルグリシジルエーテル、ブチルグリシジルエーテル、2−エチルヘキシルグリシジルエーテル、sec−ブチルフェニルグリシジルエーテル、2−メチルオクチルグリシジルエーテル、オクタデシルグリシジルエーテル、フェニルグリシジルエーテル、トリルグリシジルエーテル、オクチルフェニルグリシジルエーテルなどがあげられる。
【0028】
また、上記一般式(II)で表されるモノグリシジルエステル化合物としては、例えば、酢酸、プロピオン酸、酪酸、吉草酸、カプロン酸、エナント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、2−エチルヘキシル酸、ネオデカン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、トリデカン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、イソステアリン酸、ステアリン酸、12−ヒドロキシステアリン酸、ベヘニン酸、モンタン酸、アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、エライジン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレイン酸、安息香酸、p−第三ブチル安息香酸、トルイル酸、ジメチル安息香酸、エチル安息香酸、クミン酸、n−プロピル安息香酸などの一価カルボン酸のグリシジルエステル化合物があげられる。
【0029】
上記(a)成分であるリン酸エステル化合物を得る際に、上記リン酸類と、上記一般式(I)で表されるモノグリシジルエーテル化合物又は上記一般式(II)で表されるモノグリシジルエステル化合物とは、該リン酸類のP−OH基1当量に対して、該一般式(I)又は(II)の化合物のエポキシ基(エポキシ当量)が好ましくは0.1〜0.9当量、更に好ましくは0.3〜0.8当量となる量で使用される。ここで、該エポキシ基が0.1当量未満の場合には、過剰のリン酸類と後述の(b)成分であるポリグリシジル化合物とが反応してゲル化するおそれがあり、0.9当量を超えた場合には変性が困難となるため好ましくない。
【0030】
上記リン酸類としては、例えば、オルトリン酸、メタリン酸、ピロリン酸、亜リン酸、ポリリン酸、ホスホン酸、メタンホスホン酸、ベンゼンホスホン酸、1−ヒドロキシエタン−1,1−ジホスホン酸、ホスフィン酸などがあげられる。
【0031】
エポキシ樹脂(C)に使用されるポリグリシジル化合物(b)としては、1分子中に2個以上のエポキシ基を有する上記アクリル系エポキシ樹脂以外の樹脂であって、それ自体既知のものが使用できる。具体的には、エピクロルヒドリンなどのエピハロヒドリンと脂肪族ポリヒドロキシ化合物(例えばグリコ−ルまたはグリセリンなど)とのグリシジルエ−テル類:エピクロルヒドリンなどのエピハロヒドリンと脂環族ポリヒドロキシ化合物(例えば水添ビスフェノ−ルAなど)とのグリシジルエ−テル類:エピクロルヒドリンなどのエピハロヒドリンと芳香族ポリヒドロキシ化合物(例えばビスフェノ−ルA、F、ノボラックフェノ−ル、クレゾ−ルフェノ−ルなど)とのグリシジルエ−テル類:エピクロルヒドリンなどのエピハロヒドリンと芳香族ポリカルボン酸化合物(例えばフタル酸など)とのグリシジルエ−テル類:エポキシ基含有アクリル樹脂:エポキシ化油:脂環式エポキシ樹脂:などがあげられる。
【0032】
本発明において、前記(a)成分であるリン酸エステル化合物の使用量は、付加物にエポキシ基が残存する範囲であれば特に制限されないが、通常は、上記(b)成分であるポリグリシジル化合物のエポキシ基1当量に対して、該リン酸エステル化合物のP−OH基が0.01〜0.8当量、特に0.03〜0.5当量となる量であるのが好ましい。該リン酸エステル化合物のP−OH基が0.01当量未満の場合にはリン酸付加による効果が発現し難く、また、0.8当量を超える場合には塗膜の耐水性が低下するおそれがある。。
【0033】
該(C)成分に関し、数平均分子量は300〜2000、エポキシ当量は150〜2100の範囲がそれぞれ好ましい。該(C)成分の配合割合は、樹脂(A)及び(B)の合計量100重量部当たり、0.01〜20重量部、特に0.1〜10重量部の範囲である。配合割合が0.01重量部未満になると耐食性が低下し、一方、20重量部を超えると塗膜の耐水性が低下するので好ましくない。
【0034】
本発明において、上記(A)〜(C)成分以外に必要に応じて有機着色顔料、無機着色顔料、充填剤、硬化触媒、紫外線安定剤、紫外線吸収剤、流動性調整剤、ハジキ防止剤等が配合できる。
【0035】
本発明の粉体塗料は、例えば、従来からの方法、例えば、上記(A)〜(C)成分を配合しミキサ−でドライブレンドした後、加熱溶融混練し、冷却、粗粉砕、微粉砕、濾過により製造できる。
【0036】
本発明の粉体塗料は、被塗物に粉体塗装し、焼付け(例えば、約180℃の温度では約30分間、約200℃では約15分間)によって硬化塗膜を形成することができる。
【0037】
静電粉体塗装は、それ自体公知の方法、例えば、静電粉体塗装、摩擦帯電粉体塗装等で行うことが好ましい。塗装膜厚は、特に制限されないが、約20μm〜200μm、特に約30μm〜150μmの範囲が好適である。
【0038】
本発明の組成物の粉体塗膜面に、着色塗料またはクリヤ−塗料などの有機溶剤系上塗塗料を塗装しても良い。
【0039】
【発明の効果】
1)本発明の粉体塗料組成物は金属素材面との付着性がすぐれている。
2)該粉体塗料組成物を塗装した被塗物の耐食性がすぐれている。
3)該粉体塗料組成物には、クロム酸系防錆顔料などの公害発生物質を含んでいないので、安全性が向上した。
【0040】
【実施例】
次に、本発明に関する実施例および比較例について説明する。部及び%はいずれも原則として重量である。
【0041】
リン酸エステル化合物(a)成分の製造例
85重量%(以下、単に%とする)リン酸115重量部にブチルグリシジルエーテル280重量部を加え、50〜60℃で3時間反応させ、酸価142(試料1g中のP−OH基を中和するのに必要な水酸化カリウムのmg数、以下同様の意味)のリン酸エステル化合物(a1)を得た。
【0042】
ポリグリシジル化合物(b)成分の製造例
アデカレジンEP−4100(旭電化工業(株)製:ビスフェノールA型エポキシ樹脂、エポキシ当量190)190重量部、ビスフェノールA 58重量部およびジメチルベンジルアミン 1重量部を混合し、150℃で8時間反応させ、エポキシ当量500のポリグリシジル化合物(b1)を得た。
【0043】
エポキシ樹脂(C)成分の製造例
上記ポリグリシジル化合物(b1)にキシレン115重量部およびリン酸エステル化合物(a1)20重量部を加え、80℃で5時間反応させ、キシレンを反応槽外に流出させた。その後、冷却してエポキシ樹脂組成物(C1)を得た。
【0044】
実施例1
水酸基含有ポリエステル樹脂:ファインディックM8021(大日本インキ化学工業株式会社製、商品名、軟化温度117℃、水酸基価30mgKOH/g)87部、ブロックドイソシアネート:VESTAGON B−1530(Huels America社製、商品名、εカプロラクタムでブロックされたイソホロンジイソシアネート化合物)13部、エポキシ樹脂(C1)10部、JR603(テイカ株式会社製、酸化チタン)40部を混合し、エクストルーダによって溶融混練し、冷却後、アトマイザーによって微粉砕し、150メッシュで濾過して実施例1のポリエステル樹脂粉体塗料を製造した。
【0045】
実施例2
酸基含有ポリエステル樹脂:ファインディックM8860(大日本インキ化学工業株式会社製、商品名、軟化温度113℃、酸価35mgKOH/g)70部、ポリエポキシド硬化剤:エピコート1002(油化シェルエポキシ株式会社製、商品名、ビスフェノールA型エポキシ樹脂)30部、エポキシ樹脂(C1)10部、JR603(テイカ株式会社製、酸化チタン)40部を混合し、エクストルーダによって溶融混練し、冷却後、アトマイザーによって微粉砕し、150メッシュで濾過して実施例2のポリエステル樹脂粉体塗料を製造した。
実施例3
酸基含有ポリエステル樹脂:ファインディックM8962(大日本インキ化学工業株式会社製、商品名、軟化温度112℃、酸価35mgKOH/g)95部、ヒドロキシアルキルアミド硬化剤: XL−552(商品名、エムス社製、β−ヒドロキシエチルアジパミド)5部、エポキシ樹脂(C1)10部、JR603(テイカ株式会社製、酸化チタン)40部を混合し、エクストルーダによって溶融混練し、冷却後、アトマイザーによって微粉砕し、150メッシュで濾過して実施例3のポリエステル樹脂粉体塗料を製造した。
【0046】
比較例1
実施例1において、エポキシ樹脂(C1)成分を使用しない以外は実施例1と同様にして比較例1のポリエステル樹脂粉体塗料を製造した。
【0047】
比較例2
実施例2において、エポキシ樹脂(C1)成分を使用しない以外は実施例2と同様にして比較例2のポリエステル樹脂粉体塗料を製造した。
【0048】
比較例3
実施例3において、エポキシ樹脂(C1)成分を使用しない以外は実施例3と同様にして比較例3のポリエステル樹脂粉体塗料を製造した。
【0049】
塗膜作成条件
上記した実施例及び比較例の粉体塗料をSPCC鋼板にりん酸亜鉛で化成処理を施した鋼板(0.8×70×150mm)に硬化膜厚50μになるように静電粉体塗装し、180℃30分間加熱して塗膜を形成した。得られたそれぞれの焼付け塗板について種々の試験を行なった。
【0050】
実施例及び比較例の試験結果を表1に示す。
表1
【0051】
試験方法
仕上り外観:塗膜の仕上り外観をツヤ感、平滑感から次の基準で評価した。
○:良好、△:やや不良、×:不良
付着性:カッターナイフで塗膜を素地に達するようにクロスカットし、大きさ1mm×1mmのゴバン目を100個作り、その表面に粘着セロハンテ−プを貼付し、20℃でそのテ−プを急激に剥離したのちの残存ゴバン目塗膜数を調べた。○は残存塗膜数100個、△は残存塗膜数99〜70個、×は残存塗膜数69個以下を示す。
耐水性:40℃の水に240時間浸漬し、引上げ直後の塗面を目視で評価し、ついで1時間室温で乾燥してから塗面状態、付着性性を調べた。塗面状態は目視評価で○は全く異常なし、△は変色少しあり、×は変色多くありを示す。付着性は上記と同様に行い評価した。
耐食性:塗膜を素地に達するようにクロスカットし、ソルトスプレ−(JISK5400−9.1)で1000時間試験し、ついで水洗乾燥してから、クロスカット部分に粘着セロハンテ−プを貼付し、20℃でそのテ−プを急激に剥離したのちのカット部からの塗膜の剥離巾(片側)又はフクレ巾を調べた。◎は0.5mm以内、○は1mm以内、△は3mm以上、×は10mm以上を示す。
Claims (1)
- 下記成分
(A)下記(B)硬化剤成分と反応する官能基を有する熱硬化型ポリエステル樹脂100重量部
(B)硬化剤3〜150重量部
(C)モノグリシジルエーテル化合物及び/又はモノグリシジルエステル化合物とリン酸類とを反応させてなるP−OH結合を少なくとも1個有するリン酸エステル化合物(a)と、ポリグリシジル化合物(b)とを反応させて得られる数平均分子量300〜2000、エポキシ当量150〜2100の範囲のエポキシ樹脂を上記(A)+(B)の合計量100重量部に対し、0.01〜20重量部
含有してなることを特徴とする粉体塗料組成物。
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