JP6567783B1 - 粉体塗料組成物及び塗膜形成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
更に、粉体塗料組成物は、比較的安価であること、余過剰分の塗料を回収及び再利用できること、多層の重ね塗りにより塗膜(硬化物)を厚くできること、塗装直後でも使用に供し得ること等の利点から、電子部品、OA機器、家電製品、建材、自動車部品等に塗膜を形成する塗料組成物として需要が高い。
例えば、ポリエステル樹脂系の粉体塗料組成物における硬化剤としては、トリグリシジルイソシアヌレート(以下、「TGIC」と略する場合がある)、ブロック化ポリイソシアネート等が知られている。
TGICは、皮膚刺激性及び環境負荷の観点からその使用に問題がある。ブロック化ポリイソシアネートは、ブロック剤がPRTR(Pollutant Release and Transfer Register)対象物質であり、更には塗膜の焼付け反応時に脱離すると揮発性有機化合物(VOC)となる問題が生じている。
しかしながら、β−ヒドロキシアルキルアミド系硬化剤を用いた粉体塗料組成物は、塗膜と被塗物との密着性(特に耐水、耐湿試験後の密着性)が劣るという問題があった。
ところが、塗料組成物の溶融粘度の低減を目的として、融点が低い樹脂又は分子量の低い樹脂を用いると、得られる塗膜の平滑性は向上するものの、塗膜物性、例えば、耐衝撃性等が不十分になるといった問題も生じている。
また、一般的に使用されている粉体塗料組成物と比べて、より低い温度で塗膜を形成できる粉体塗料組成物を提供することを目的とする。
更に、本開示は、上記塗料組成物を用いた塗膜形成方法を提供する。
[1]本開示においては、塗膜形成樹脂として、アクリル樹脂(A)と、ポリエステル樹脂(B)とを含み、
前記アクリル樹脂(A)は、エポキシ基を有し、
9.0以上12.0以下の溶解度パラメータSP(A)を有し、
500以上4,000以下の重量平均分子量を有し、及び
前記アクリル樹脂(A)におけるエポキシ当量は、200g/eq以上500g/eq以下であり、
前記ポリエステル樹脂(B)は、カルボキシル基を有し、及び
9.0以上11.0以下の溶解度パラメータSP(B)を有し、並びに
前記溶解度パラメータSP(A)から溶解度パラメータSP(B)を差し引いた絶対値
|SP(A)−SP(B)|が0以上2以下である、粉体塗料組成物が提供される。
[3]一態様において、前記アクリル樹脂(A)が有する溶解度パラメータSP(A)は、10.0以上11.0以下である。
この様な態様により、より充分な塗膜硬度を有する塗膜を形成できる。
前記加熱を被塗物温度が140℃以上200℃以下の温度で行う、塗膜形成方法が提供される。
加えて、本開示に係る塗料組成物を用いる塗膜形成方法であれば、一般的な粉体塗料組成物の加熱温度と比べて、より低温で加熱を行うことができる。
例えば、酸基含有ポリエステル樹脂とエポキシ基含有アクリル樹脂を含む粉体塗料組成物が検討されている。しかしながら、反応の制御が困難であり、平滑な塗膜と、良好な塗膜物性とを有する塗膜を形成するには、依然として改良が必要である。
このような熱硬化性粉体塗料組成物の焼き付け条件は180℃程度が一般的である。
環境負荷の低減を考慮すると、より低温で硬化できる粉体塗料組成物が望ましい。
本開示の粉体塗料組成物であれば、優れた平滑性を有し、塗膜と被塗物との密着性、例えば、耐水及び耐湿処理後の密着性に優れる塗膜を形成できる。更に、優れた塗膜物性、例えば、耐衝撃性、耐カッピング性及び耐擦傷性を有する塗膜を形成できる。加えて、本開示の粉体塗料組成物は環境負荷が少ない。更に低温で硬化させたとしても、優れた平滑性を有し、優れた塗膜物性、例えば、耐衝撃性、耐カッピング性及び耐擦傷性を有する塗膜を形成できる。
塗膜形成樹脂として、アクリル樹脂(A)と、ポリエステル樹脂(B)とを含む、粉体塗料組成物であって、
前記アクリル樹脂(A)は、エポキシ基を有し、
9.0以上12.0以下の溶解度パラメータSP(A)を有し、
500以上4,000以下の重量平均分子量を有し、及び
前記アクリル樹脂(A)におけるエポキシ当量は、200g/eq以上500g/eq以下であり、
前記ポリエステル樹脂(B)は、カルボキシル基を有し、及び
9.0以上11.0以下の溶解度パラメータSP(B)を有し、並びに
前記溶解度パラメータSP(A)から溶解度パラメータSP(B)を差し引いた絶対値
|SP(A)−SP(B)|が2以下である。
[アクリル樹脂(A)]
アクリル樹脂(A)は、エポキシ基を有し、
9.0以上12.0以下の溶解度パラメータSP(A)を有し、
500以上4,000以下の重量平均分子量を有し、及び
アクリル樹脂(A)におけるエポキシ当量は、200g/eq以上500g/eq以下である。
アクリル樹脂(A)におけるエポキシ当量は、200g/eq以上500g/eq以下である。ある態様において、アクリル樹脂(A)におけるエポキシ当量は、200g/eq以上400g/eq以下であり、例えば、エポキシ当量は、250g/eq以上400g/eq以下であり、ある態様において、エポキシ当量は、300g/eq以上400g/eq以下である。
アクリル樹脂(A)におけるエポキシ当量が上記範囲内であることにより、充分な塗膜硬度を有する塗膜を形成できる。
なお、本開示におけるエポキシ当量は、JIS K 7236に準拠した方法により測定できる。
アクリル樹脂(A)は、このような範囲内にSP(A)を有するので、本開示に係るポリエステル樹脂(B)との間で、良好な相溶性を示すことができる。更に反応制御を従来の粉体塗料組成物と比べて、容易に行える。
これにより、例えば、優れた塗膜外観(平滑性、光沢)を有し、塗膜と被塗物との密着性、例えば、耐水及び耐湿処理後の密着性に優れる塗膜を形成できる。更に、優れた塗膜物性、例えば、耐衝撃性、耐カッピング性及び耐擦傷性を有する塗膜を形成できる。
δ=(Vml 1/2δml+Vmh 1/2δmh)/(Vml 1/2+Vmh 1/2)
Vm=V1V2/(φ1V2+φ2V1)
δm=φ1δ1+φ2δ2
Vi:溶媒の分子容(ml/mol)
φi:濁点における各溶媒の体積分率
δi:溶媒のSP値
ml:低SP貧溶媒混合系
mh:高SP貧溶媒混合系
|SP(A)−SP(B)|が0以上2以下である。
ある態様においては、溶解度パラメータSP(A)から溶解度パラメータSP(B)を差し引いた絶対値|SP(A)−SP(B)|が0以上1.8以下である。ある態様においては、絶対値|SP(A)−SP(B)|は0以上1.5以下であり、例えば、絶対値|SP(A)−SP(B)|は0以上1以下である。ある態様において、絶対値|SP(A)−SP(B)|は0.01以上であり、例えば、0.1以上0.8以下である。
溶解度パラメータSP(A)から、ポリエステル樹脂(B)に係る溶解度パラメータSP(B)を差し引いた絶対値がこのような範囲内であることにより、本開示の粉体塗料組成物は、優れた平滑性を有し、塗膜と被塗物との密着性、例えば、耐水及び耐湿処理後の密着性に優れる塗膜を形成できる。更に、優れた塗膜物性、例えば、耐衝撃性、耐カッピング性及び耐擦傷性を有する塗膜を形成できる。更に低温で硬化させたとしても、優れた平滑性を有し、優れた塗膜物性、例えば、耐衝撃性、耐カッピング性及び耐擦傷性を有する塗膜を形成できる。
ここで、従来のポリエステル樹脂系の粉体塗料組成物においてアクリル樹脂を併用すると、形成される塗膜外観、例えば平滑性に悪影響が及ぶ場合があった。しかし、本開示の粉体塗料組成物であれば、特定のアクリル樹脂(A)を含むことにより、塗膜外観(平滑性に加えて光沢)の優れた塗膜を形成できる。
アクリル樹脂(A)の分子量がこのような範囲内であることにより、本開示の粉体塗料組成物は、優れた塗膜外観(平滑性、光沢)を有することができる。更に、優れた塗膜物性、例えば、耐衝撃性、耐カッピング性及び耐擦傷性を有する塗膜を形成できる。
従来、エポキシ基を有するアクリル樹脂(A)を含む粉体塗料組成物から塗膜を形成し、その上、塗膜物性に優れた塗膜を得るためには、高分子量のアクリル樹脂(A)を用いる必要があった。しかし、本願においては、アクリル樹脂(A)の分子量は、上記範囲内でありながらも、すなわち、より低分子量のアクリル樹脂(A)でありながらも、顕著な効果を導くことができる。
なお、本明細書中における重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いたスチレンホモポリマー換算の重量平均分子量を意味する。
なお、ガラス転移温度は、JIS K 7121に準拠して、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定できる。
エポキシ当量の範囲は、上述の通りである。ここで、エポキシ当量と、粉体塗料組成物の樹脂固形分との関係を考慮すると、エポキシ当量が、200g/eq未満の場合には、アクリル樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)との硬化反応が十分に進行せず、塗膜物性が著しく低下する。一方、500g/eqを超える場合には、得られた塗膜の外観の低下が懸念される。
ポリエステル樹脂(B)は、カルボキシル基を有し、及び
9.0以上11.0以下の溶解度パラメータSP(B)を有する。
更に、上述したように、上記溶解度パラメータSP(A)から溶解度パラメータSP(B)を差し引いた絶対値|SP(A)−SP(B)|が0以上2以下である。
ポリエステル樹脂(B)は、このような範囲内にSP(B)を有するので、本開示に係るアクリル樹脂(A)との間で、良好な相溶性を示すことができる。更に反応制御を従来の粉体塗料組成物と比べて、容易に行える。
上記範囲内に溶解度パラメータSP(B)を有することにより、例えば、優れた平滑性を有し、塗膜と被塗物との密着性、例えば、耐水及び耐湿処理後の密着性に優れる塗膜を形成できる。更に、優れた塗膜物性、例えば、耐衝撃性、耐カッピング性及び耐擦傷性を有する塗膜を形成できる。
別の態様において、ポリエステル樹脂(B)は、カルボキシル基当量の下限が1,100g/eqであり、上限は、2,800g/eqであってもよい。
カルボキシル基当量が上記範囲内であることにより、優れた平滑性を有し、塗膜と被塗物との密着性、例えば、耐水及び耐湿処理後の密着性に優れる塗膜を形成できる。更に、優れた塗膜物性、例えば、耐衝撃性、耐カッピング性及び耐擦傷性を有する塗膜を形成できる。
なお、本明細書におけるカルボキシル基当量は、固形分カルボキシル基当量を表し、JIS K 0070に記載される酸価の測定方法に準じて、測定及び計算できる。
ガラス転移温度(TgB)が上記範囲内であることにより、良好な平滑性を有する塗膜を得ることができる。
ガラス転移温度は、JIS K 7121に準拠して、示差走査熱量計(DSC)を用いて測定できる。
上記溶融粘度とは、鎖状高分子が溶融状態で示す粘度を意味し、動的粘弾性測定装置、例えば、Rheosol−G3000(UBM社製)等により測定される粘度であり、その測定条件が、周波数が2Hzであり、捻り角度が0.5°である時の粘度をいう。
ポリエステル樹脂(B)は、例えば、多価カルボン酸を主成分とした酸成分と、多価アルコールを主成分としたアルコール成分とを原料として通常の方法により縮重合することにより得ることができる。これにより、ポリエステル樹脂(B)は、カルボキシル基を有することができる。
各成分及び縮重合の条件を選択することにより、上記の物性値及び特数値を有するポリエステル樹脂(B)を得ることができる。
上記テレフタル酸とイソフタル酸含有量の上限については、ポリエステル樹脂の調製に使用する酸成分の全量をテレフタル酸及び/又はイソフタル酸としても良い。また、耐候性を特に向上させたい場合は、全酸成分中に占めるイソフタル酸の割合は70モル%以上、好ましくは80モル%以上、より好ましくは90モル%以上である。ここで、全酸成分中に占めるイソフタル酸の割合を70モル%以上用いることは、イソフタル酸を主原料として用いることを意味する。
カルボキシル基を有する単量体としては、(メタ)アクリル酸等が挙げられ、ヒドロキシル基を有する単量体としては、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチルとε−カプロラクトンとの反応物等のヒドロキシル基含有エチレン系不飽和カルボン酸アルキルエステル単量体等が、それぞれ挙げられる。上記官能基を有する単量体は1種類又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。
なお、本開示において、粉体塗料組成物の樹脂固形分100質量部とは、アクリル樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)との樹脂固形分の合計が100質量部であることを意味する。以下においても、樹脂固形分100質量部と記載する場合、特に断りのない限り、同様である。
ある態様においては、本開示の粉体塗料組成物は、本開示による効果が損なわれない範囲において、硬化剤成分を含み得る。
本開示の粉体塗料組成物に含まれ得る硬化剤成分としては、例えば、デカンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、セバシン酸等の脂肪族多価カルボン酸、多価カルボン酸の酸無水物、酸基含有アクリル樹脂等の酸硬化剤;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、キシリレンジイソシアネート等のイソシアネート化合物のヌレート化合物を、ε−カプロラクタム、メチルエチルケトンオキシム等のブロック剤でブロック化して得られるブロックイソシアネート硬化剤、分子内にウレトジオン結合を有する自己ブロックタイプのイソシアネート硬化剤;脂肪族ポリアミン、ポリアミノアミド、ケチミン、脂環族ジアミン、芳香族ジアミン、イミダゾール、ジシアンジアミド、ポリアミド、β−ヒドロキシアルキルアミド(HAA)等のアミン硬化剤;フェノール樹脂硬化剤;等を挙げることができる。
本開示の粉体塗料組成物から形成される塗膜に対して、更なる効果、例えば、低温硬化性と塗膜品質を更に向上させるために、粉体塗料組成物は硬化剤成分を含み得る。
これらの硬化剤成分は、ポリエステル樹脂(B)の樹脂固形分100質量部に対して、0.5〜10質量部であり、ある態様では、0.5〜5質量部であり、例えば、0.6質量部〜3.5質量部である。別の態様において、硬化剤成分は、ポリエステル樹脂(B)の樹脂固形分100質量部に対して、0.7質量部〜3質量部である。
本開示の粉体塗料組成物は、硬化剤成分を、このような範囲で含むことにより、良好な光沢度、付着性等を有する塗膜を形成でき、更に、良好な可とう性等を有する塗膜を形成できる。
本開示における粉体塗料組成物は、硬化触媒を含んでもよい。
硬化触媒を含むことにより、粉体塗料組成物のゲルタイムを調整できる。例えば、160℃におけるゲルタイムを50秒以上100秒以下とすることができる。
なお、本明細書中の粉体塗料組成物のゲルタイムは、JIS K 5600−9−1(所定温度での熱硬化性粉体塗料のゲルタイム測定方法)に準じて測定した、160℃での値である。
このような範囲内で硬化触媒を含むことにより、得られた粉体塗料組成物の硬化速度を制御でき、様々な被塗物や塗装・乾燥設備に適用可能となる。
3級ホスフィン類化合物としては、特に限定されないが、例えば、トリフェニルホスフィン、トリトリルホスフィン等が挙げられる。
粉体塗料組成物には、アクリル樹脂(A)、ポリエステル樹脂(B)及び所望による硬化触媒の他に、着色剤としての着色顔料、実質的に着色力を有さない体質顔料が含まれてもよい。体質顔料は、粉体塗料組成物の比重の調整に有効であり、タルク、シリカ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等が挙げられる。
粉体塗料組成物には、更に、表面調整剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、ワキ防止剤等の、通常の粉体塗料組成物に使用され得る既知の添加剤が適宜配合されていてもよい。
一態様において、本開示の粉体塗料組成物は、その他の成分として着色剤を含み得る。また、粉体塗料組成物に含まれる着色剤としては、通常、粉体塗料組成物に使用される既知の無機系顔料と有機系顔料を用いることができる。
無機充填剤の量は、粉体塗料組成物の樹脂固形分100質量部に対して、5質量部以上60質量部以下であり、ある態様においては5質量部以上50質量部以下であり、例えば、5質量部以上35質量部以下である。
本開示に係る粉体塗料組成物であれば、優れた平滑性を有し、塗膜と被塗物との密着性、例えば、耐水及び耐湿処理後の密着性に優れる塗膜を形成できる。更に、優れた塗膜物性、例えば、耐衝撃性、耐カッピング性及び耐擦傷性を有する塗膜を形成できる。加えて、本開示の粉体塗料組成物は環境負荷が少ない。更に低温で硬化させたとしても、優れた平滑性を有し、優れた塗膜物性、例えば、耐衝撃性、耐カッピング性及び耐擦傷性を有する塗膜を形成できる。
静電塗装をする場合、このような平均粒子径を有することにより、形成される塗膜は優れた平滑性を有することができる。
流動浸漬塗装をする場合、このような平均粒子径を有することにより、優れた平滑性を有することができる。
ここで、本開示において、粉体塗料組成物の平均粒子径は、アクリル樹脂(A)とポリエステル樹脂(B)とを含む粉体塗料組成物の平均粒子径を意味する。
塗膜形成樹脂のガラス転移温度が上記範囲内であることにより、優れた平滑性を有し、塗膜と被塗物との密着性、例えば、耐水及び耐湿処理後の密着性に優れる塗膜を形成できる。更に、優れた塗膜物性、例えば、耐衝撃性、耐カッピング性を有する塗膜を形成できる。加えて、本開示の粉体塗料組成物は、更に低温で硬化させたとしても、優れた平滑性を有し、優れた塗膜物性、例えば、耐衝撃性、耐カッピング性及び耐擦傷性を有する塗膜を形成できるので、環境負荷を低減できる。
本開示における粉体塗料組成物は、既知の方法により製造できる。
例えば、本開示の粉体塗料組成物は、上記の各成分からなる原料を準備した後、スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー等を使用して原料を予備的に混合し、次いで、コニーダー、エクストルーダー等の混練機を用いて原料を溶融混練する。
溶融混練は、少なくとも原料の一部が溶融し全体を混練することができる温度で行われる。溶融混練時の温度は、一般に80℃以上130℃以下であり、ある態様においては、80℃以上120℃以下である。
得られた溶融物を冷却ロール、冷却コンベヤー等で冷却して固化し、粗粉砕及び微粉砕の工程を経て所望の粒径に粉砕する。粉砕は、物理的粉砕(粗粉砕、微粉砕)により行うことができ、例えば、ハンマーミル、ジェット衝撃ミル等の粉砕装置を用いて行える。
次いで、所望により、分級を行う。例えば、巨大粒子及び微小粒子を除去し粒度分布を調整することが可能である。分級には、空気分級機、振動フルイ及び超音波フルイ等が使用される。
本開示の粉体塗料組成物を、被塗物に塗布した後、加熱等により焼付けて、塗膜(硬化塗膜)を形成できる。
本開示の粉体塗料組成物を塗装する被塗物は特に限定されない。被塗装物としては、特に限定されず、具体的には、鉄板、鋼板、アルミニウム板、セラミック板等及びそれらを表面処理したもの等が挙げられる。被塗装物への塗膜形成は、本開示の粉体塗料組成物からなる1層であっても良好な保護機能を有するが、下塗り塗膜の上に、本開示の粉体塗料組成物を上塗り塗料として塗布してもよい。下塗り塗膜を形成する下塗り塗料としては、電着塗料やプライマー等の公知のものを用いることができる。更に、これらを複雑な形状に加工した部材等が挙げられる。
本開示は、更に、被塗物上に、上記粉体塗料組成物を塗装し、加熱して硬化塗膜を形成する、塗膜形成方法であって、加熱を被塗物温度が140℃以上200℃以下の温度で行う、塗膜形成方法を提供する。
例えば、被塗物の予備加熱を行ってもよい。被塗物の予備加熱は、電気炉、ガス炉のような加熱炉を用いるか、又はインダクションヒーターによる誘導加熱を行う。
この場合、予備加熱はその被塗物の形状や厚みによる蓄熱量と予備加熱から塗装までのインターバルを考慮し、被塗物温度150℃以上250℃以下の温度を維持できる範囲で行う必要がある。一般的には、粉体塗料組成物の塗装温度より、10〜30℃程度高めに設定する場合が多い。
本開示の粉体塗料組成物から形成される塗膜は、均一な塗膜形成ができ、高い平滑性を有する。
焼付け時間は、焼付け温度に応じて適宜設定することができる。例えば、上記焼付け温度であれば、焼付け時間は10分〜40分であってもよい。
アクリル樹脂(A−1)の製造
還流冷却器、滴下ロート、攪拌機、温度計、コンデンサー、窒素ガス導入口及び減圧装置を備えた反応容器に酢酸ブチル15質量部、S100 30質量部を仕込み、窒素雰囲気下で130℃に昇温した。これに、スチレン4部、アクリル酸イソボルニル55質量部、メタクリル酸ラウリル11質量%、メタクリル酸グリシジル30質量部及び開始剤としてカヤエステルO(化薬アクゾ社製;t−ブチルパーオキシー2−エチルヘキサエート)12質量部からなるモノマー溶液を、滴下ロートを通じて3時間で等速滴下した後、2時間さらに攪拌を継続し、溶剤を含むアクリル樹脂を得た。これを、減圧下で130℃に加温し、溶剤を完全に留去し、アクリル樹脂(A−1)(SP(A):9.0、重量平均分子量:2,500、TgA:50℃、エポキシ当量:475g/eq)を得た。
アクリル樹脂(A−2)〜(A−13)の製造
アクリル樹脂(A−1)と同様にして、アクリル樹脂(A−2)〜(A−13)を製造した。各樹脂におけるモノマー組成及びエポキシ当量等の諸特数値を表1に示す。
なお、各種モノマーの仕込み量が同じであっても、反応温度等の条件を適宜調整することにより、重量平均分子量等の値を変化させた。
ポリエステル樹脂(B−1)の製造
還流冷却器、攪拌機、温度計、コンデンサー及び窒素ガス導入口を備えた反応容器に、テレフタル酸1.9質量部、イソフタル酸19質量部、ネオペンチルグリコール78質量部、トリメチロールプロパン1質量部及びジ−n−ブチル錫オキサイド0.1部を混合し、窒素気流中で240℃にまで徐々に昇温し、生成する水を留去しながら、エステル化反応を行うことによって、ポリエステル樹脂(B−1、SP(B):9.0、重量平均分子量:15,000、TgB:55℃、カルボキシル基当量:2,800g/eq、溶融粘度:8.2Pa・s)を得た。なお、ポリエステル樹脂(B)の溶融粘度は、Rheosol−G3000(UBM社製、測定温度;200℃、周波数:2Hz、捻り角度:0.5°)を用いて測定した。
ポリエステル樹脂(B−2)〜(B−13)の製造
ポリエステル樹脂(B−1)と同様にして、ポリエステル樹脂(B−2)〜(B−13)を製造した。各樹脂におけるモノマー組成及びカルボキシル基当量等の諸特数値を表2に示す。
(粉体塗料組成物1の調整)
アクリル樹脂(A−3)10質量部、ポリエステル樹脂(B−2)100質量部、タイペークCR−50(石原産業社製;酸化チタン)15質量部及びアエロジルR972(日本アエロジル社製;微粉末シリカ)1質量部を配合し、スーパーミキサー(日本スピンドル社製)を用いて3分間混合した。次に、コニーダー(ブス社製)にて110℃で溶融混練し、得られた混錬物を押出し、冷却後、粗粉砕し、更にクリプトロンを用いて粉砕した。得られた粉砕物を、ターボクラシファイア(日清エンジニアリング社製)を用いて分級し、平均粒子径30μmの粉体塗料組成物1を得た。なお、粉体塗料組成物1の最低溶融粘度は、動的粘弾性測定装置(Rheosol−G3000;UBM社製)を用いて、110℃から160℃まで昇温速度5℃/分で昇温させた場合の最低粘度を測定した。
リン酸亜鉛処理を施したJIS G 3141(SPCC〜SD)冷間圧延鋼板(75×150×0.8mm)に、上記のようにして得られた粉体塗料組成物1を、粉体塗料用静電塗装機(印加電圧−80kV)を用いて、乾燥膜厚80μmとなるように塗装し、160℃で15分間焼き付けて、塗膜1を得た。
各成分の種類及び量を、下記表3A、表3B、表3C、表3D及び表4に記載のように変更したこと以外は、実施例1と同様にして粉体塗料組成物を調製した。用いた原料の詳細を以下に記載する。
また、得られた粉体塗料組成物を用いて、実施例1と同様にして各種塗膜を形成した。
なお、表1〜表4に記載される各成分の説明は、以下のとおりである。
・HAA:プリミドXL−552(EMS−CHEMIE社製;β−ヒドロキシアルキルアミド、ヒドロキシル当量:85g/eq)
・イミダゾール系硬化触媒:キュアゾール2MZ−H(四国化成工業社製;2−メチルイミダゾール)
・イミダゾリン系硬化触媒:キュアゾール2PZL−T(四国化成工業社製;2−フェニルイミダゾリン)
実施例及び比較例で得られた塗膜の外観を目視で観察し、以下の基準により評価した。
○ : 全体が均一で平滑である
○△: ごく僅かなゆず肌が見られるが、全体としてほぼ均一である
△ : 一部にゆず肌が見られる
× : 目立ったへこみが見られる
実施例及び比較例で得られた塗膜の60°光沢度を、鏡面光沢度計(micro−TRI−gloss;BYK−Gardner社製)を用い、JIS K−5600−4−7(鏡面光沢度)に準拠して測定した。85以上を合格とした。
実施例及び比較例で得られた試験片の塗膜に、カッターにより1mmの間隔で縦横11本ずつの切れ目を入れ、その上にセロハンテープ(登録商標)(ニチバン社製)を貼付してはがし、100個のマス目のうち、残存したマス目の数をカウントした(碁盤目試験)。なお、100/100は、塗膜のはく離面積が0%である場合を示し、例えば、90/100は、塗膜のはく離面積が10%である場合を示し、50/100は、塗膜のはく離面積が50%である場合を示す。100/100を合格とした。
実施例及び比較例で得られた塗膜の硬度を、JIS K 5600−5−4(引っかき硬度(鉛筆法))に準じて評価した。H以上を合格とした。
実施例及び比較例で得られた試験片(塗装板)について、JIS K 5600−5−2(耐カッピング性試験)に準じて、可とう性(耐カッピング性)を評価した。
試験片の塗装面の裏側より、自動カッピング試験機HD−4525(上島製作所社製)を用いて、口径20mmのポンチで押し出し加工した。塗膜に割れが生じた押し出し高さを可とう性(耐カッピング性)として評価した。なお、表中の「7<」は、押し出し高さ7mmとしても割れが発生しなかった場合を示す。7<を合格とした。
実施例及び比較例で得られた試験片(塗装板)について、JIS K 5600−5−3(耐おもり落下性試験)に準じて、耐おもり落下性を評価した。
デュポン式衝撃試験器(撃ち型1/2inch;上島製作所社製)を使用し、500gの重りを一定の高さから落下させ、割れの発生した高さを測定し、可とう性(耐重り落下性)を評価した。なお、表中の「50<」は、重りを50cmの高さから落下させても割れが発生しなかった場合を示す。45cm以上を合格とした。
耐摩耗試験機IMC−155F(井元製作所社製)の評価台に実施例及び比較例で得られた試験片を粘着テープで貼り付け、耐擦傷試験を実施した。測定条件は、磨耗材として「ダンボールAフルート」を用い、荷重1kg、往復速度60回/分、往復距離100mm、往復回数150回とした。試験後の塗膜の状態(傷の有無)を目視で観察し、以下の基準により評価した。4以上を合格とした。
5 : 傷なし
4 : わずかな傷が1本ある
3 : わずかな傷が2本以上4本未満ある
2 : わずかな傷が4本以上ある
1 : 明確な傷があり、光沢変化もある
アクリル樹脂(A−2)を含む粉体塗料組成物を、250℃で15分間焼き付けて、参考例1に係る塗膜を得た。上記と同様にして各種物性を測定した。各種物性値等を、表4に示す。
また、一般的に使用されている粉体塗料組成物と比べて、より低い温度で塗膜を形成でき、その上、上述のとおり、高い平滑性と、優れた耐衝撃性、耐擦傷性等の物性とをバランスよく有する塗膜を形成できる。
比較例2においては、アクリル樹脂(A)の重量平均分子量が、本発明の下限値を下回る。その結果、少なくとも、耐衝撃性、耐カッピング性及び耐擦傷性が劣る塗膜が得られた。
比較例3においては、本発明にかかるアクリル樹脂(A)を含まない。その結果、少なくとも、耐衝撃性、及び耐擦傷性が劣る塗膜が得られた。
比較例4においては、溶解度パラメータSP(A)から溶解度パラメータSP(B)を差し引いた絶対値|SP(A)−SP(B)|が本発明の範囲外である。その結果、少なくとも、塗膜外観、耐カッピング性、耐衝撃性及び耐擦傷性に劣る塗膜が得られた。
比較例5においては、アクリル樹脂(A)の重量平均分子量が、本発明の上限値を上回る。少なくとも塗膜外観、付着性、耐カッピング性及び耐衝撃性が劣る塗膜が得られた。
Claims (20)
- 塗膜形成樹脂として、アクリル樹脂(A)と、ポリエステル樹脂(B)とを含む、粉体塗料組成物であって、
前記アクリル樹脂(A)は、エポキシ基を有し、
9.0以上12.0以下の溶解度パラメータSP(A)を有し、
500以上4,000以下の重量平均分子量を有し、及び
前記アクリル樹脂(A)におけるエポキシ当量は、200g/eq以上500g/eq以下であり、
前記ポリエステル樹脂(B)は、カルボキシル基を有し、及び
9.0以上11.0以下の溶解度パラメータSP(B)を有し、並びに
前記溶解度パラメータSP(A)から溶解度パラメータSP(B)を差し引いた絶対値
|SP(A)−SP(B)|が0以上2以下である、粉体塗料組成物。 - 前記アクリル樹脂(A)が有する溶解度パラメータSP(A)は、9.0以上11.0以下である、請求項1に記載の粉体塗料組成物。
- 前記アクリル樹脂(A)が有する溶解度パラメータSP(A)は、10.0以上11.0以下である、請求項1又は2に記載の粉体塗料組成物。
- 前記アクリル樹脂(A)における前記エポキシ当量は、250g/eq以上400g/eq以下である、請求項1から3のいずれかに記載の粉体塗料組成物。
- 前記溶解度パラメータSP(A)から溶解度パラメータSP(B)を差し引いた絶対値|SP(A)−SP(B)|が0以上1以下である、請求項1から4のいずれかに記載の粉体塗料組成物。
- 前記ポリエステル樹脂(B)におけるカルボキシル基当量は、1,600g/eq以上3,000g/eq以下である、請求項1から5のいずれかに記載の粉体塗料組成物。
- 前記ポリエステル樹脂(B)は、5,000以上100,000以下の重量平均分子量を有する、請求項1から6のいずれかに記載の粉体塗料組成物。
- 前記ポリエステル樹脂(B)は、5,000以上20,000以下の重量平均分子量を有する、請求項1から7のいずれかに記載の粉体塗料組成物。
- 前記ポリエステル樹脂(B)が有する溶解度パラメータSP(B)は、10.0以上11.0以下である、請求項1から7のいずれかに記載の粉体塗料組成物。
- 前記ポリエステル樹脂(B)は、40℃以上70℃以下のガラス転移温度(TgB)を有する、請求項1から9のいずれかに記載の粉体塗料組成物。
- 最低溶融粘度が1Pa・s以上200Pa・s以下である、請求項1から10のいずれかに記載の粉体塗料組成物。
- 前記アクリル樹脂(A)のガラス転移温度(TgA)が0℃以上65℃以下である、請求項1から11のいずれかに記載の粉体塗料組成物。
- イミダゾール類化合物、イミダゾリン類化合物及びこれらの金属塩複合体、3級ホスフィン類化合物、4級ホスホニウム塩類化合物及び4級アンモニウム塩類化合物から選択少なくとも1種の硬化触媒を更に含む、請求項1から12のいずれかに記載の粉体塗料組成物。
- 脂肪族ポリアミン、ポリアミノアミド、ケチミン、脂環族ジアミン、芳香族ジアミン、イミダゾール、ジシアンジアミド、ポリアミド及びβ−ヒドロキシアルキルアミド(HAA)からなる群から選択される少なくとも1種のアミン硬化剤成分を更に含む、請求項1から13のいずれかに記載の粉体塗料組成物。
- 被塗物上に、請求項1から14のいずれかに記載の粉体塗料組成物を塗装し、加熱して硬化塗膜を形成する、塗膜形成方法であって、
前記加熱を被塗物温度が140℃以上200℃以下の温度で行う、塗膜形成方法。
- 前記アクリル樹脂(A)は、少なくとも1つのエポキシ基を有する重合性単量体と、前記単量体と共重合可能な他のビニル系単量体とを共重合して得られるアクリル樹脂であって、
前記エポキシ基を有する重合性単量体は、(メタ)アクリル酸グリシジル及び(メタ)アクリル酸β−メチルグリシジルからなる群から選択される少なくとも1種を含み、
前記他のビニル系単量体が、(メタ)アクリル酸、スチレン系単量体、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸イソボルニル及びこれらの誘導体からなる群から選択される少なくとも1種を含む、
請求項1から15のいずれか1項に記載の粉体塗料組成物。
- 前記アクリル樹脂(A)は、前記エポキシ基を有する重合性単量体と、前記他のビニル系単量体の合計100質量部に対し、前記エポキシ基を有する重合性単量体を、30質量部以上70質量部以下で含む、請求項16に記載の粉体塗料組成物。
- 前記ポリエステル樹脂(B)は、多価カルボン酸を主成分とした酸成分と、多価アルコールを主成分としたアルコール成分とを縮合して得られるポリエステル樹脂であり、
前記酸成分は、芳香族ジカルボン酸類及びこれらの無水物からなる群から選択される少なくとも1種を含む、請求項1から17のいずれか1項に記載の粉体塗料組成物。
- 前記酸成分は、テレフタル酸及びイソフタル酸からなる群から選択される少なくとも1つを含み、全酸成分中に占める、前記テレフタル酸とイソフタル酸の合計の割合が70モル%以上である、請求項18に記載の粉体塗料組成物。
- 前記アルコール成分は、ネオペンチルグリコール及びトリメチロールプロパンからなる群から選択される少なくとも1つを含む、請求項18又は19に記載の粉体塗料組成物。
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