JPH08199092A - 難燃性粉体塗料用ポリエステル樹脂及び組成物 - Google Patents

難燃性粉体塗料用ポリエステル樹脂及び組成物

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JPH08199092A
JPH08199092A JP2593895A JP2593895A JPH08199092A JP H08199092 A JPH08199092 A JP H08199092A JP 2593895 A JP2593895 A JP 2593895A JP 2593895 A JP2593895 A JP 2593895A JP H08199092 A JPH08199092 A JP H08199092A
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JP
Japan
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polyester resin
flame
group
coating film
resin
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Pending
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JP2593895A
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English (en)
Inventor
Makiko Sakai
満喜子 坂井
Tokuzo Nozaki
徳三 野崎
Atsuko Ueda
敦子 植田
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Nippon Ester Co Ltd
Original Assignee
Nippon Ester Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 優れた可撓性、耐衝撃性及び難燃性を有する
塗膜を与える粉体塗料用ポリエステル樹脂及び組成物を
提供する。 【構成】 芳香族ジカルボン酸成分及び脂肪族グリコー
ル成分を主体とし、特定のリン化合物がリン原子の重量
で500ppm以上となるように共重合されたポリエステルで
あって、水酸基価が14〜100mgKOH/g、極限粘度0.15〜
0.40である難燃性粉体塗料用ポリエステル樹脂及びこの
樹脂にイソシアネート系硬化剤を配合した粉体塗料用樹
脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、優れた可撓性、耐衝撃
性及び難燃性を示す塗膜を与える粉体塗料用ポリエステ
ル樹脂及び組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】粉体塗料は、従来の溶剤型塗料と比べ
て、低公害であること、塗装直後でも利用に供し得るこ
と、一度に厚塗ができるため、多層の重ね塗りが不要で
あること、比較的安価であること等の利点が認められ、
急速に需要が拡大している。なかでも、ポリエステル系
粉体塗料は、バランスのとれた塗膜性能を有する塗料と
して知られており、家電製品や建材等の部材の保護、装
飾用塗料として利用されている。
【0003】粉体塗料に用いるポリエステル樹脂は、塗
料を製造する工程で樹脂と硬化剤及び各種添加剤を混合
して溶融混練するので、硬化剤と反応しない温度で溶融
混練できるものでなければならず、樹脂の軟化温度は、
通常 150℃が上限とされている。また、熱硬化後の塗膜
に可撓性を付与するため、芳香族成分と脂肪族成分とを
適度に含有しているポリエステル樹脂が好ましい。これ
らの理由から、熱硬化性粉体塗料用のポリエステル樹脂
としては、一般に、ポリエチレンテレフタレートにイソ
フタル酸やネオペンチルグリコール等を共重合して融点
を低下させたものが広く使用されている。
【0004】このようなポリエステル樹脂は、可撓性、
耐衝撃性に優れた硬化塗膜を与えるが、脂肪族成分を比
較的多量に含有しているため、可燃性である。従来、塗
料分野では、あまり難燃性は要求されていなかったが、
近年、暖房機器、レンジフード等の火気を使用する部材
に塗布する塗料には、難燃性が要求されるようになって
きた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、優れた可撓
性、耐衝撃性及び難燃性を示す塗膜を与える粉体塗料用
ポリエステル樹脂及び組成物を提供しようとするもので
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するもので、その要旨は次のとおりである。 1.芳香族ジカルボン酸成分及び脂肪族グリコール成分
を主体とし、下記式 (a)〜(d) で表されるリン化合物が
リン原子の重量で500ppm以上となるように共重合された
ポリエステルであって、水酸基価が14〜100mgKOH/g、
極限粘度0.15〜0.40である難燃性粉体塗料用ポリエステ
ル樹脂。
【化2】 〔式中、R1 、R5 、R7 は炭素数1〜18の炭化水素
基、R2 、R3 は炭素数1〜18の炭化水素基又は水素原
子、A1 は2価の有機基、A2 は3価の有機残基、
4 、R6 はエステル形成性基を表し、R1 とR5 及び
1 とR7 は互いに環を形成していてもよい。また、
(c)及び (d)の化合物は酸無水物となっていてもよ
い。〕 2.上記のポリエステル樹脂にイソシアネート系硬化剤
を配合した難燃性粉体塗料用ポリエステル樹脂組成物。
【0007】以下、本発明について詳細に説明する。
【0008】本発明におけるポリエステル樹脂は、芳香
族ジカルボン酸成分及び脂肪族グリコール成分を主体と
するものである。
【0009】芳香族ジカルボン酸の具体例としては、テ
レフタル酸、イソフタル酸、無水フタル酸、フタル酸、
ナフタレンジカルボン酸等が挙げられるが、なかでもテ
レフタル酸及びイソフタル酸が好ましく用いられる。
【0010】また、必要に応じて、アジピン酸、セバシ
ン酸、ドデカンジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸を
樹脂の特性を損なわない範囲の量で併用することができ
る。(脂肪族ジカルボン酸の量が多くなりすぎると、樹
脂の軟化温度が著しく低下し、通常の粉砕機で微粉化で
きなくなったり、微粉化できても粉体が貯蔵中にブロッ
キングを起こしたりする。)
【0011】さらに、樹脂を実質的にゲル化させない範
囲の量で、トリメリット酸、ピロメリット酸等の3価以
上のカルボン酸を併用することもできる。
【0012】脂肪族グリコールの具体例としては、エチ
レングリコール、ジエチレングリコール、1,3−プロピ
レングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサ
ンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−シクロヘ
キサンジメタノール等が挙げられるが、なかでもエチレ
ングリコール及びネオペンチルグリコールが好ましく用
いられる。
【0013】また、必要に応じて、ビスフェノールAの
エチレンオキシド付加物、ビスフェノールSのエチレン
オキシド付加物等の芳香族ジオールを樹脂の特性を損な
わない範囲の量で併用することができる。(芳香族ジオ
ールの量が多くなりすぎると、硬化塗膜の可撓性が損な
われ、折り曲げ等の加工時に塗膜が割れる場合があり、
また、樹脂の軟化温度が高くなりすぎ、塗料の製造時に
混練温度を高くしなければならず、混練時に樹脂と硬化
剤との反応が進行し、塗膜の平滑性や耐衝撃性が低下す
る。)
【0014】さらに、樹脂を実質的にゲル化させない範
囲の量で、トリメチロールプロパン、グリセリン、ペン
タエリスリトール等の3価以上のアルコールを併用する
ことができる。
【0015】本発明において、ポリエステル樹脂に難燃
性を付与するために共重合されるリン化合物は、前記式
(a)〜(d) で表される化合物である。
【0016】式 (a)の化合物の好ましい具体例として
は、フェニルホスホン酸ジメチル等が挙げられる。
【0017】式 (b)の化合物の好ましい具体例として
は、(2−カルボキシルエチル)メチルホスフィン酸、
(2−カルボキシルエチル)フェニルホスフィン酸、
(2−メトキシカルボキシルエチル)フェニルホスフィ
ン酸メチル、(4−メトキシカルボニルフェニル)フェ
ニルホスフィン酸メチル、〔2−(β−ヒドロキシエト
キシカルボニル) エチル〕メチルホスフィン酸のエチレ
ングリコールエステル等が挙げられる。
【0018】式 (c)の化合物の好ましい具体例として
は、次の化合物が挙げられる。
【化3】
【0019】式 (d)の化合物の好ましい具体例として
は、次の化合物が挙げられる。
【化4】
【0020】上記のようなリン化合物は、常法によって
ポリエステル樹脂を製造する際に添加して共重合され
る。なお、リン化合物は、テレフタル酸、イソフタル酸
等の酸成分と反応させたモノマー、オリゴマー又はポリ
マーの形にして添加してもよい。
【0021】リン化合物の共重合量は、ポリエステル中
でリン原子として500ppm以上の含有量となるようにする
ことが必要であり、好ましくは 500〜20000ppmの含有量
となるようにする。リン化合物の量が500ppm未満では、
ポリエステル樹脂の難燃性が不十分であり、あまり多く
すると得られるポリエステル樹脂が黄色に着色したり、
機械的強度や耐候性等の塗膜性能が損なわれたりするば
かりか、コスト高となる。
【0022】本発明のポリエステル樹脂は、水酸基価が
14〜100mgKOH/g、好ましくは25〜60 mgKOH/g、極限
粘度が0.15〜0.40dl/g 、好ましくは0.20〜0.35dl/g
となるようにすることが必要である。
【0023】ポリエステル樹脂の水酸基価が 14mgKOH/
g未満であると塗膜の表面に大きな凹凸が生じ、平滑性
が低下する傾向にあり、100mgKOH/gを超えると塗膜の
機械的強度が低下する傾向にあるばかりか、硬化剤を樹
脂の水酸基価に対応する官能基量となるように添加する
と、塗料としたときの価格が高くなる。
【0024】また、ポリエステル樹脂の極限粘度が0.15
dl/g 未満の場合、粉体の耐ブロッキング性が悪くな
り、一方、0.40dl/g を超えると、樹脂の粉砕性が悪く
なる。
【0025】さらに、本発明のポリエステル樹脂は、軟
化温度が50〜150 ℃の範囲のものが好ましい。軟化温度
が50℃に満たないと、粉体の耐ブロッキング性が悪くな
り、一方、軟化温度が 150℃を超えると、塗料の製造時
に混練温度を高くしなければならず、混練時に樹脂と硬
化剤との反応が進行し、塗膜の平滑性や耐衝撃性が低下
する。
【0026】上記の要件を満足するポリエステル樹脂
は、前記のような成分 (それらのエステル形成性誘導体
を含む。) を原料として、常法によって 200〜280 ℃の
温度で、エステル化又はエステル交換反応を行った後、
5 hPa以下の減圧下、 200〜300 ℃、好ましくは 230〜
290 ℃の温度で、重縮合反応を行って高重合のポリマー
とした後、多価アルコールを添加して解重合反応を行う
方法で調製することができる。
【0027】また、アルコール成分を過剰に用い、常法
によってエステル化又はエステル交換反応を行った後、
常圧下又は50〜100hPa程度の減圧下、 200〜300 ℃、好
ましくは 220〜280 ℃の温度で、所定の極限粘度となる
まで重縮合反応を行う方法によって調製することもでき
る。
【0028】なお、リン化合物は、ポリエステル樹脂を
調製する任意の段階で添加することができる。また、一
旦高重合度のポリエステルとした後、解重合する方法を
採用すると、ポリエステル樹脂の水酸基価及び極限粘度
のコントロールが容易で好ましい。
【0029】本発明のポリエステル樹脂は、粉体塗料と
する場合、ポリエステル樹脂の水酸基と反応する官能基
を有する硬化剤を配合して用いられる。
【0030】このような硬化剤としては、イソシアネー
ト系硬化剤が好適である。イソシアネート系硬化剤とし
ては、塗膜の外観や機械的強度等の観点から一定の温度
以下では活性を示さないブロックドイソシアネート化合
物が好ましい。ブロックドイソシアネート系硬化剤の具
体例としては、ε−カプロラクタムでブロックしたイソ
ホロンジイソシアネートからなるヒュルス社製ベスタゴ
ンB 1530やイソシアネート基が自己ブロックしたイソホ
ロンジイソシアネートからなるヒュルス社製ベスタゴン
BF 1540 等が挙げられる。
【0031】硬化剤の配合量は、ポリエステル樹脂の水
酸基の量とほぼ当量となる量(0.8〜1.2 倍当量) とする
のが適当である。
【0032】粉体塗料用樹脂組成物を調製するには、ポ
リエステル樹脂に硬化剤と、必要に応じてレベリング
剤、二酸化チタン、カーボンブラック等の顔料その他の
添加剤とを配合し、ニーダー又はロールを用いて、70〜
150 ℃で混練すればよい。
【0033】
【実施例】次に、実施例によって本発明を具体的に説明
する。なお、ポリエステル樹脂の特性値等は次の方法で
測定、評価した。 リン原子含有量(P含量) ポリエステル中のリン原子の量を蛍光X線法により定量
した。 水酸基価 無水酢酸でアセチル化した後、水酸化カリウムメタノー
ル溶液で滴定して求めた。 極限粘度 フェノールと四塩化エタンとの等重量混合物を溶媒と
し、温度20℃で測定した。 軟化温度 60〜100 メッシュの大きさに粉砕した樹脂を直径 2.5m
m、長さ 150mmの有底ガラス管に30mmの高さまで充填
し、樹脂充填部を油浴中に浸漬し、1℃/分の速度で昇
温し、液化し始める温度を目視で求め、軟化温度とし
た。 耐衝撃性 JIS K 5400に準じ、直径 1/2インチ、0.5kg の球を使用
して求めた。 耐屈曲性 JIS K 5400に準じて、直径3mmの金属棒を挟んで折り曲
げ、塗膜の割れの有無を観察した。 難燃性粉体塗料を、予めフッ素系離型剤;ダイキン社製
ダイフリーを塗布した鋼板 上に静電塗装し、 180℃×20分間の条件で焼き付けを行
い、室温まで冷却した後、鋼板から塗膜を剥離し、得ら
れたフィルム状の硬化塗膜について、UL-94規格による
フィルム評価法で判定した。
【0034】実施例1〜7、比較例1 表1に示した原料化合物を表1に示した量(モル部)で
エステル化反応槽に仕込み、圧力 2.5kg/cm2G、温度 2
00〜260 ℃で4時間エステル化反応を行った。得られた
エステル化物を重縮合反応槽に移送した後、三酸化アン
チモンを4×10-4モル/酸成分1モル及び表1に示した
リン化合物を表1に示した量(モル部)で添加し、0.4h
Paに減圧し、280 ℃で4時間重縮合反応を行い、極限粘
度0.45のポリエステルを得た。次いで、このポリエステ
ルに表1に示した解重合剤を表1に示した量(モル部)
で添加し、不活性雰囲気中、常圧下、270 ℃で1時間解
重合反応を行い、表1に示す特性値を有するポリエステ
ル樹脂を得た。得られたポリエステル樹脂、イソシアネ
ート系硬化剤;ヒュルス社製ベスタゴンB 1530又はヒュ
ルス社製ベスタゴンBF 1540 、ジオクチルチンマレエー
ト系硬化触媒;三共有機合成社製Stann OMF 、ブチルポ
リアクリレート系レベリング剤;バスフ社製アクロナー
ル4F、ベンゾイン及びルチル型二酸化チタン顔料;石原
産業社製CR-90 を表1に示した割合(重量部)で、FM10
B 型ヘンシェルミキサー(三井三池製作所製)でドライ
ブレンドした後、PR-46 型コ・ニーダー(ブッス社製)
を用い 110℃で溶融混練し、冷却、粉砕し、140 メッシ
ュの金網で分級して粉体塗料を得た。得られた粉体塗料
を、リン酸亜鉛処理鋼板上に静電塗装し、 180℃×20分
間の条件で焼き付けを行った。塗膜の耐衝撃性と耐屈曲
性及び難燃性を評価した結果を表1に示す。
【0035】
【表1】
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、比較的安価で、優れた
可撓性、耐衝撃性及び難燃性を有する塗膜を与える粉体
塗料用ポリエステル樹脂及び組成物が提供される。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 芳香族ジカルボン酸成分及び脂肪族グリ
    コール成分を主体とし、下記式 (a)〜(d) で表されるリ
    ン化合物がリン原子の重量で500ppm以上となるように共
    重合されたポリエステルであって、水酸基価が14〜100m
    gKOH/g、極限粘度0.15〜0.40である難燃性粉体塗料用
    ポリエステル樹脂。 【化1】 〔式中、R1 、R5 、R7 は炭素数1〜18の炭化水素
    基、R2 、R3 は炭素数1〜18の炭化水素基又は水素原
    子、A1 は2価の有機基、A2 は3価の有機残基、
    4 、R6 はエステル形成性基を表し、R1 とR5 及び
    1 とR7 は互いに環を形成していてもよい。また、
    (c)及び (d)の化合物は酸無水物となっていてもよ
    い。〕
  2. 【請求項2】 請求項1記載のポリエステル樹脂にイソ
    シアネート系硬化剤を配合した難燃性粉体塗料用ポリエ
    ステル樹脂組成物。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002072664A1 (en) * 2001-03-13 2002-09-19 Dsm Ip Assets B.V. Coating composition comprising a phosphatized polyester
JP2006328251A (ja) * 2005-05-27 2006-12-07 Pet Rebirth:Kk ポリエチレンテレフタレートおよびその製造方法
JP2013256554A (ja) * 2012-06-11 2013-12-26 Toyobo Co Ltd 難燃性ポリエステルおよび難燃性ポリエステルフィルム

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