JPH08301957A - 末端メタアクリリル基含有結晶形ポリエステルの粉末組成物 - Google Patents

末端メタアクリリル基含有結晶形ポリエステルの粉末組成物

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JPH08301957A
JPH08301957A JP8103038A JP10303896A JPH08301957A JP H08301957 A JPH08301957 A JP H08301957A JP 8103038 A JP8103038 A JP 8103038A JP 10303896 A JP10303896 A JP 10303896A JP H08301957 A JPH08301957 A JP H08301957A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 格別に優れた物性および外観を有するコーテ
ィングを提供する塗料またはワニス用の放射線硬化性粉
末組成物を見出す。 【解決手段】 グリシジルメタアクリレートと末端カル
ボキシル基含有結晶形ポリエステルとの反応生成物から
なる末端メタアクリリル基含有結晶形ポリエステルの少
なくとも1種を含有する放射線硬化性粉末組成物に関す
る。この末端カルボキシル基含有結晶形ポリエステル
は、テレフタル酸または1,4−シクロヘキサンジカル
ボン酸のジカルボン酸成分または1,4−シクロヘキサ
ンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノールのジ
オール成分を含有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、少なくとも1種の末端
メタアクリリル基含有結晶形ポリエステルおよび場合に
より、1種のエチレン状不飽和オリゴマーからなる新規
な放射線硬化性粉末組成物、ならびにこの組成物の製造
および使用に関するものである。さらに特に、本発明
は、紫外線照射によりまたは加速電子ビームにより硬化
させることができる粉末組成物に関し、この組成物の結
合剤は基本的に、少なくとも1種の末端メタアクリリル
基含有結晶形ポリエステルからなり、そしてこの組成物
はそれら自体で、中でも、優れた硬度、優れた機械的性
質および溶剤に対する格別の耐性を包含する独特の一連
の物性を示す塗料およびワニスコーティングの生成をも
たらす。
【0002】
【従来の技術】熱硬化性粉末組成物は当技術分野で周知
であり、多くの種々の物品を被覆するための塗料および
ワニスとして広く使用されている。これらの粉末の利点
は多種多様である;すなわち一方では、溶剤による問題
が完全に排除されており、また他方で、粉末が100%
使用され、基体と直接接触する粉末のみが基体に保有さ
れていることから、過剰の粉末は原則的に完全に回収す
ることができ、再使用することができる。この理由で、
これらの粉末組成物は有機溶剤中の溶液の形態で提供さ
れるコーティング組成物に比較して好ましい。
【0003】熱硬化性粉末組成物はまた、家庭用電気器
具、自動車工業付属品、金属製家具などのコーティング
に広い販路がすでに見出されている。これらの組成物は
一般に、熱硬化性有機化合物を含有しており、塗料用結
合剤、充填剤、顔料、触媒および当該組成物の挙動をそ
れらの用途に適応させる種々の添加剤から構成されてい
る。種々のタイプの熱硬化性粉末組成物が存在してい
る。最も良く知られている組成物は、結合剤として、カ
ルボキシル基含有ポリエステルとトリグリシジルイソシ
アヌレートなどのエポキシド含有化合物またはβ−ヒド
ロキシアルキルアミドとの混合物、あるいはまたヒドロ
キシル基含有ポリエステルとブロックされているか、ま
たはブロックされていないイソシアネート、グリコール
ウリルまたはメラミン樹脂との混合物、無水ポリカルボ
ン酸などを含有している。
【0004】粉末ワニスおよび塗料の製造に使用するこ
とができるカルボキシル基またはヒドロキシル基を含有
するポリエステルはすでに、多くの刊行物の主題を構成
している。これらのポリエステルは通常、芳香族ポリカ
ルボン酸化合物、主としてテレフタル酸およびイソフタ
ル酸および場合により、少割合の脂肪族または環状脂肪
族ジカルボン酸から、およびまた種々の脂肪族ポリオー
ル化合物、例えばエチレングリコール、ジエチレングリ
コール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジ
オール、トリメチロールプロパンなどから製造される。
芳香族ジカルボン酸を基材とするポリエステルは、適当
な架橋結合剤とともに使用した場合に、熱硬化性組成物
を提供し、この組成物はそれらの外観およびそれらの機
械的性質(衝撃耐性、柔軟性)の両方に係わり良好な性
質を有する塗料コーティングおよびワニスコーティング
をもたらす。
【0005】現時点で、熱硬化性粉末組成物に使用され
ているポリエステルのほとんど大部分は、無定形ポリエ
ステルである。現在、ポリエステルが無定形である場合
には、完全な熱硬化性粉末状組成物を製造することは困
難である。この理由は、このような組成物が多くの場合
に、相反する要件を満たさなければならないからであ
る。すなわち、これらの粉末は、それらの取扱い中、そ
れらの輸送中およびまたそれらの貯蔵中に再凝集しては
ならない、このことは無定形ポリエステルが充分に高い
ガラス転移温度(Tg)を有していなければならないこ
とを意味する。他方で、粉末粒子を凝集させ、完全に均
質で、かつまた均一のコーティングを生成させることが
できるためには、ポリエステルのガラス転移温度(T
g)は溶融状態で低粘度を確保するのに充分に低いこと
が必要である。この溶融状態における低粘度はそれ自
体、顔料およびまた当該熱硬化性粉末組成物の組成中で
ポリエステルが付随する他の固形物質の良好な湿潤性を
確実にする。
【0006】さらにまた、この粉末は、最終硬化をもた
らす架橋結合反応の前に、均一な薄膜を形成するため
に、加熱処理温度で溶融させることができなければなら
ない。従って、基体の表面全体に溶融した薄膜を良好に
展延させるためには、溶融状態のポリエステルの粘度は
充分に低い必要がある。実際に、溶融状態における粘度
が非常に高いと、溶融した薄膜の展延が妨げられ、これ
はコーティングの均質性および光沢の損失に反映する。
さらにまた、組成物の架橋結合速度は、架橋結合剤の量
および(または)種類およびまた場合により使用される
架橋結合触媒の量および(または)種類を変えることに
よって制御できるのみである。前記の各種要件を考慮す
ると、一般に許容される、適当な無定形ポリエステル
は、40℃よりも高いが85℃よりも低いガラス転移温
度(Tg)を有すると同時に、ASTM標準D4287
−88に従いコーン/プレート粘度計で200℃の温度
において測定して、100〜10,000m.Pa・s
の溶融状態粘度を示さなければならない。
【0007】これらの理由全部から、このような無定形
ポリエステルを基材とする組成物から、10〜20分
間、160℃以下の温度で加熱処理することによってコ
ーティングを生成させることは一般に薦められない。実
際に、この加熱処理温度が低いほど、コーティングの品
質は貧弱になり、充分ではない物性を有するコーティン
グが一般に得られる。さらにまた、貯蔵中の再凝集傾向
を排除するために充分に高いガラス転移温度(Tg)に
調整する際に遭遇する問題は、当該粉末の使用者に対す
る融通性に欠けた製品をもたらす。これらの問題を解消
するために、さらに最近になって、その結合剤がカルボ
キシル基またはヒドロキシル基含有結晶形ポリエステル
を含有する熱硬化性粉末組成物が提供されている。実際
に、結晶形ポリエステルの性質が、ガラス転移温度(T
g)の調整、溶融状態粘度の調整、およびまた無定形ポ
リエステルの反応性の調整によってもたらされる上記の
欠点を、大きい程度にまで克服することを可能にする。
【0008】結晶形ポリエステルは、40℃よりも高い
融点およびまた相当して、低いガラス転移温度(Tg)
を有する。従って、結晶形ポリエステルの溶融状態粘度
は、熱硬化性粉末組成物に慣用される相当する分子量の
無定形ポリエステルに比較して、格別に低い。このこと
は、結晶形ポリエステルを基材とする粉末状コーティン
グ組成物が、溶融状態のコーティング薄膜の良好な流動
性を示すことを意味し、これによって改善された外観を
有する熱硬化したコーティングが得られる。さらにま
た、ポリエステルの結晶化度の観点から、適当な架橋結
合剤を用いて構成された粉末は、中間体としての貯蔵に
係わり非常に良好な安定性を示す。さらにまた、これら
の結晶形ポリエステルは、90〜150℃程度(160
〜200℃ではなく)のより低い温度でコーティングを
生成させ、かつまた加熱処理することを可能にする。さ
らにまた、無定形ポリエステルに比較して、結晶形ポリ
エステルは、良好な機械的性質、特に優れた柔軟性を有
するコーティングをもたらす。
【0009】結晶形ポリエステルを基材とする熱硬化性
組成物は、論文および特許の形態で、数種の刊行物の主
題をすでに構成している。このような特許刊行物として
は、特に国際特許出願PCTWO91/14745、ヨ
ーロッパ特許出願70,118および米国特許4,35
2,924、同4,387,214、同4,937,2
88および同4,973,646が挙げられる。従っ
て、結晶形ポリエステルおよびこれらの結晶形ポリエス
テルから製造された熱硬化性粉末組成物は、全体とし
て、無定形ポリエステルの場合に比較して有利な性質を
有する。しかしながら、それらの有利な性質にもかかわ
らず、単独のポリマーとして有利な市場を見出だすこと
ができる結晶形ポリエステルは極めて少ない。大部分の
場合に、これらの結晶形ポリエステルは、市販の慣用の
無定形ポリエステルを変性させるための添加成分として
使用されている。
【0010】このような状態でのみ使用されている理由
は、現技術水準の結晶形ポリエステルがまた、技術的規
模で主要な欠点を示すことにある。第一に、公知の結晶
形ポリエステルから得られるコーティングは小さい表面
硬度(HB鉛筆硬度)を示す。この結晶形ポリエステル
の欠点は、これらのポリエステルを含有する組成物の技
術的用途を格別に制限する。第二に、低温における加熱
作用の下で硬化させるためには、慣用の結晶形ポリエス
テルは架橋結合剤(例えばエポキシド含有化合物、β−
ヒドロキシアルキルアミド類など)およびまた触媒の存
在を要する。この場合には、粉末を調製するには、結晶
形ポリエステルを架橋結合剤、触媒およびその他の添加
剤とともに、押出し機で当該結晶形ポリエステルの溶融
温度に等しいか、またはより高い温度で溶融させなけれ
ばならない。
【0011】当然のこととして、特別の注意を講じない
かぎり、ポリエステルと架橋結合剤との反応による結合
剤の望ましくない早すぎる架橋結合は、粉末の製造中に
すでに生起する。ゲル化した粒子が存在することから、
かつまた溶融した薄膜を被覆しようとする基体の表面全
体に展延させねばならない場合に、良好な展延性を得る
ためには熱の作用の下でその粘度を減少させるのではな
く、むしろ非常に急速に増加させねばならないことか
ら、このようにして製造された粉末は、不完全なコーテ
ィングを生成させる。すなわち、ゲル化およびミカン肌
などが得られるコーティングを不完全なものにする。さ
らにまた、結合剤の早すぎる架橋結合は、特別の注意を
講じないかぎり、押出し機の詰まりを生じさせることが
あり、この障害は実際に無視できない危険をもたらす。
【0012】第三に、現在公知の結晶形ポリエステルか
ら製造された熱硬化性粉末組成物は、耐候性に係わる何
かを望ましいものとして残している。架橋結合剤の存在
を必要としない粉末状塗料およびワニスを製造するため
の結合剤を開発しようとする試みはすでになされてい
る。このような結合剤は、紫外線照射により、または加
速電子ビームにより硬化させることができる結合剤であ
る。米国特許3,974,303には、このような組成
物が開示されており、この組成物は結合剤として、非常
に種々の熱可塑性樹脂を含有するものである。しかしな
がら、この特許に記載されている(例3の)唯一のポリ
エステルは、室温より低いガラス転移温度(2.5℃)
を有する無定形ポリエステルである。従って、このポリ
エステルから製造された組成物は、貯蔵に際して最低の
安定性も有しておらず、実用性も有していない。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】従って、紫外線照射に
より、または加速電子ビームにより硬化させることがで
き、かつまた上記欠点をもはや示さない粉末組成物を製
造するための新規結合剤を入手できることは格別に望ま
しいことである。このような結合剤は、低温で硬化させ
ることができ、貯蔵に際して良好な安定性を示し、かつ
また同時に、優れた性質、特に溶融状態流動性、表面外
観、表面硬度、機械的性質、溶剤に対する耐性、および
また耐候性に係わり優れた性質を有する、塗料コーティ
ングおよびワニスコーティングを生成させることができ
る粉末組成物を製造可能にしなければならない。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明により、放射線硬
化性粉末組成物の製造に際して、結合剤としてグリシジ
ルメタアクリレートからおよび特定の酸成分およびアル
コール成分から製造される結晶形ポリエステルそれら自
体から製造される末端メタアクリリル基含有結晶形ポリ
エステルからなる結合剤を使用することによって、この
課題が解消されることが驚くべきことに見出された。
【0015】従って、本発明の目的は、グリシジルメタ
アクリレートと末端カルボキシル基含有結晶形ポリエス
テルとの反応生成物からなる末端メタアクリリル基含有
結晶形ポリエステルの少なくとも1種を含有し、この末
端カルボキシル基含有結晶形ポリエステルが、下記
(a)および(b)から選択される、新規放射線硬化性
粉末組成物を提供することにある:
【0016】(a)(1)(a.1.1)テレフタル酸
または1,4−シクロヘキサンジカルボン酸85〜10
0モル%および(a.1.2)少なくとも1種の炭素原
子4〜14個を有する別の脂肪族、環状脂肪族または芳
香族のジカルボン酸またはポリカルボン酸0〜15モル
%を含有する酸成分、および (2)(a.2.1)炭素原子2〜12個を有する飽
和、直鎖状脂肪族ジオール85〜100モル%および
(a.2.2)少なくとも1種の炭素原子2〜15個を
有する別の脂肪族または環状脂肪族ジオールまたはポリ
オール0〜15モル%を含有するアルコール成分、の反
応生成物であるポリエステル;および (b)(1)(b.1.1)炭素原子4〜14個を有す
る飽和、直鎖状脂肪族ジカルボン酸85〜100モル%
および(b.1.2)少なくとも1種の炭素原子4〜1
4個を有する別の脂肪族、環状脂肪族または芳香族のジ
カルボン酸またはポリカルボン酸0〜15モル%を含有
する酸成分、および (2)(b.2.1)1,4−シクロヘキサンジオー
ル、1,4−シクロヘキサンジメタノールまたはエチレ
ングリコール85〜100モル%および(b.2.2)
少なくとも1種の炭素原子2〜15個を有する別の脂肪
族または環状脂肪族ジオールまたはポリオール0〜15
モル%を含有するアルコール成分、の反応生成物である
ポリエステル。
【0017】本発明に従い組成物中に配合される末端メ
タアクリリル基含有結晶形ポリエステルは、ポリエステ
ル1グラムあたりで、0.18〜1.8、好ましくは
0.35〜1.25二重結合ミリ当量の末端不飽和度を
示す。本発明に従い組成物中に配合される末端メタアク
リリル基含有結晶形ポリエステルはまた、下記の特徴を
示す:ゲル透過クロマトグラフイ(またはGPC)によ
り測定して、1,000〜21,000、好ましくは
1,300〜9,000の数平均分子量;ASTM標準
D3418−82に従い、示差走査熱量測定法(または
DSC)により測定して、約60〜150℃の充分に明
確な融点;ASTM標準D4287−88に従い、コー
ン/プレート粘度計(これは「ICI粘度計」の名称で
知られている)により、175℃で測定して、10,0
00mPa・sより小さい溶融状態粘度。
【0018】末端カルボキシル基を含有する結晶形ポリ
エステルの酸成分(a)は、85〜100モル%のテレ
フタル酸または1,4−シクロヘキサンジカルボン酸お
よび任意に、15モル%までの1種または2種以上の、
炭素原子4〜14個を有する別の脂肪族、環状脂肪族ま
たは芳香族のジカルボン酸またはポリカルボン酸を含有
する。この別のジカルボン酸またはポリカルボン酸の例
には、マレイン酸、フマール酸、イソフタル酸、テレフ
タル酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3
−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−シクロヘキサ
ンジカルボン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、
ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸およびセバシン
酸がある。これらの酸は遊離酸の形態で、またはそれら
の官能性誘導体の形態、特に無水物の形態で使用するこ
とができる。少なくとも3個のカルボキシル基を含有す
るポリカルボン酸(またはその無水物)、例えばトリメ
リト酸(またはその無水物)あるいはピロメリト酸(ま
たはその無水物)の使用は、分枝鎖状ポリエステルの生
成を可能にする。さらに、これらのジ−またはポリ−カ
ルボン酸は、単独であるいは混合物として使用すること
ができるが、これらは単独で使用すると好ましい。
【0019】末端カルボキシル基含有結晶形ポリエステ
ルのアルコール成分(a)は、85〜100モル%の、
炭素原子2〜12個を有する飽和、直鎖状脂肪族ジオー
ルを含有する。使用できるジオールの例には、エチレン
グリコール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタ
ンジオールおよび1,6−ヘキサンジオールがある。末
端カルボキシル基含有結晶形ポリエステルのアルコール
成分(a)はまた、15モル%までの量で、1種または
2種以上の炭素原子2〜15個を有する別の脂肪族また
は環状脂肪族ジオールまたはポリオールを含有する。こ
のようなジオールまたはポリオールの例には、1,4−
シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキサンジメ
タノールまたは水素添加したビスフェノールAがある。
分枝鎖状ポリエステルを生成させる場合には、トリヒド
ロキシル化またはテトラヒドロキシル化ポリオール類、
例えばトリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロ
パン、トリメチロールエタンまたはペンタエリスリトー
ルおよびそれらの混合物を使用すると有利である。
【0020】末端カルボキシル基含有結晶形ポリエステ
ルの酸成分(b)は、85〜100モル%の、炭素原子
4〜14個を有する飽和、直鎖状脂肪族ジカルボン酸を
含有する。使用できる酸の例には、コハク酸、グルタル
酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン
酸、セバシン酸、1,12−ドデカンジオン酸などがあ
る。これらの酸は、遊離酸の形態で、またはそれらの官
能性誘導体の形態、特に無水物の形態で使用することが
できる。さらにまた、これらの酸は、単独であるいは混
合物として使用することができるが、これらは単独で使
用すると好ましい。これらの酸の中で、アジピン酸を使
用すると好ましい。
【0021】末端カルボキシル基含有結晶形ポリエステ
ルの酸成分(b)はまた、15モル%までの量で、1種
または2種以上の、炭素原子4〜14個を有する別の脂
肪族、環状脂肪族または芳香族のジカルボン酸またはポ
リカルボン酸を含有することができ、このような酸の例
には、マレイン酸、フマール酸、テレフタル酸、イソフ
タル酸、1,2−シクロヘキサンジカルボン酸、1,3
−シクロヘキサンジカルボン酸および1,4−シクロヘ
キサンジカルボン酸がある。少なくとも3個のカルボキ
シル基を含有するポリカルボン酸(またはその無水
物)、例えばトリメリト酸(またはその無水物)あるい
はピロメリト酸(またはその無水物)の使用は、分枝鎖
状ポリエステルの生成を可能にする。さらにまた、これ
らのジ−またはポリ−カルボン酸は、単独であるいは混
合物として使用することができるが、これらは単独で使
用すると好ましい。
【0022】末端カルボキシル基含有結晶形ポリエステ
ルのアルコール成分(b)は、85〜100モル%の、
1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロヘキ
サンジメタノールまたはエチレングリコールを含有す
る。末端カルボキシル基含有結晶形ポリエステルのアル
コール成分(b)はまた、15モル%までの量で、1種
または2種以上の別の脂肪族または環状脂肪族ジオール
またはポリオールを含有することができ、このようなジ
オールまたはポリオールの例には、エチレングリコー
ル、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、
1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオー
ル、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロ
ヘキサンジメタノールおよび水素添加したビスフェノー
ルAがある。分枝鎖状ポリエステルを生成させる場合に
は、トリヒドロキシル化またはテトラヒドロキシル化ポ
リオール類、例えばトリメチロールプロパン、ジトリメ
チロールプロパン、トリメチロールエタンまたはペンタ
エリスリトールおよびそれらの混合物を有利に使用する
ことができる。
【0023】本発明による組成物中に配合される結晶形
ポリエステルの基本的特徴は、これらのほとんど全部
が、その鎖長の各末端に架橋結合可能なメタアクリリル
基を有する鎖から構成されていることにある。末端メタ
アクリリル基含有ポリエステルは、マレイン酸基または
フマール酸基を含有する化合物により導入される不飽和
を有するポリエステルに比較して、照射の下に、より早
い硬化速度を示す組成物を提供することが実際に見出さ
れた。さらにまた、末端アクリリル基含有結晶形ポリエ
ステルは、そのアクリリル基の熱に対する不安定性に関
連する問題(早すぎるゲル化の危険)を示し、さらにま
たこのようなポリエステルは、粉末組成物として外観を
良好にするには大きすぎる重合反応性を示す(比較例C
3参照)。
【0024】本発明による組成物のもう一つの基本的特
徴は、そこに配合されている末端メタアクリリル基含有
ポリエステルの結晶性にある。粉末組成物中で使用でき
るためには、この結晶形ポリエステルは下記の要件に対
応する必要がある:ポリエステルは充分に大きい程度の
結晶性を示さなければならない;かつまた結晶時間は充
分に短くなければならない。これらの要件に対応するた
めには、ポリエステル鎖ができるだけ規則的であること
が必要である。このためには、結晶形ポリエステルの組
成中に導入する酸成分およびアルコール成分は好ましく
は、直鎖状の対称化合物、例えば飽和、直鎖状の脂肪族
ジオールおよび飽和、直鎖状ジカルボン酸などであり、
これらの化合物は、混合物としてよりもむしろ、単独で
使用されるべきである。
【0025】さらにまた、グリシジルメタアクリレート
との反応が、得られるポリエステルの結晶性に影響を及
ぼさないことに留意すべきである。従って、本発明が意
図する目的を達成するためには、特にポリエステルの組
成中に導入する酸成分およびアルコール成分の種類を正
確に選択して、ポリエステルの結晶度を所望の程度にす
る必要がある。それらの結晶性の観点から、本発明によ
る粉末組成物中に配合される末端メタアクリリル基含有
ポリエステルは、前記公知の結晶形ポリエステルの利点
の全部、すなわち相当する分子量の無定形ポリエステル
に比較して、より低い溶融状態粘度および40℃よりも
高い融点を有する。これによって、溶融状態のコーティ
ング薄膜の良好な流動性が得られる。
【0026】さらにまた、ポリエステルの結晶性の観点
から、この粉末は貯蔵に際して非常に良好な安定性を示
し、80〜150℃程度の低い施用温度において、コー
ティングを得ることができる。この施用温度の降下は経
済的に、かつまた技術的に有利であることは明白であ
る。この理由は、一方で、エネルギーが節約され、他方
で、最終コーティングの品質がより確実に、より一定に
されるからである。もう一つの無視できない利点は、熱
に対して感受性の基体、例えば木材およびプラスティッ
ク類のコーティングを得ることができることにあり、こ
れによってこの種の製品の用途分野が拡大する。
【0027】しかしながら、末端メタアクリリル基を含
有していない公知結晶形ポリエステルに比較して、本発
明に従い粉末組成物に配合される末端メタアクリリル基
含有結晶形ポリエステルはまた、一連の追加の非常に重
要な利点を示す。本明細書の冒頭部分ですでに説明した
ように、低温での加熱作用の下に硬化させることができ
るためには、公知結晶形ポリエステルは架橋結合剤およ
び触媒の存在を必要とし、その結果として、不完全なコ
ーティングが生成される(ゲル化した粒子およびミカン
肌)。慣用のポリエステルを含有する組成物に比較し
て、本発明に従い結晶形ポリエステルを含有する粉末組
成物の基本的利点は、これらの組成物を、追加の架橋結
合剤または触媒を使用することなく、低温において、紫
外線照射により、または加速電子ビームにより、硬化さ
せることができることにある。
【0028】これにより、架橋結合剤の存在および架橋
結合剤中に導入される触媒の存在およびまた加熱作用の
下での硬化に付随する前記欠点を大巾に克服することが
可能になる。実際に、架橋結合剤が存在していないこと
から、押出し機における粉末の製造中における、特に被
覆しようとする基体の表面全体に溶融した薄膜を展延さ
せる場合における、架橋結合剤によるいずれの早すぎる
反応も排除することができる。溶融した薄膜の硬化をも
たらす架橋結合は、この薄膜が紫外線照射または加速電
子ビームにさらされた時点で開始されるのみであること
から、溶融した薄膜の完全展延を達成するのに適する粘
度を容易に得ることができる。これらの利点を反映し
て、外観を損なうことなく、滑らかな外観を有する非常
に整然としたコーティングの生成が実現される。
【0029】本発明による結晶形ポリエステルを含有す
る粉末組成物のもう一つの利点は、以下に示す例により
証明されているように、これらの組成物が放射線による
硬化の後に、加熱作用下に硬化される公知結晶形ポリエ
ステルを含有する粉末組成物よりも大きい表面硬度を示
すコーティングをもたらすことにある。この結果は、全
く驚くべきことである。さらにまた、公知結晶形ポリエ
ステルから製造された熱硬化性粉末組成物の大部分に見
出される欠点に、生成されたコーティングが貧弱な耐候
性を有することがある。本発明に従い、結晶形ポリエス
テルの酸成分の種類およびアルコール成分の種類を厳格
に選択することによって、光に対して、かつまた天候に
対して、格別の安定性を有するコーティングを生成させ
る粉末組成物を得ることができる。これは、例えば以下
の例3、8、9および11の完全脂肪族結晶形ポリエス
テルから製造された粉末組成物の場合である。
【0030】末端メタアクリリル基含有結晶形ポリエス
テルの少なくとも1種を含有する、本発明による放射線
硬化性粉末組成物は、この末端メタアクリリル基含有結
晶形ポリエステルを、組成物の100重量部あたり、4
0〜100重量部の割合で含有する。この末端メタアク
リリル基含有結晶形ポリエステルに加えて、これらの組
成物は場合により、エチレン状不飽和オリゴマー、光開
始剤および粉末塗料およびワニスの製造に慣用の種々の
追加の物質を含有する。末端メタアクリリル基含有結晶
形ポリエステルの製造は先ず、直鎖状または分枝鎖状の
末端カルボキシル基含有結晶形ポリエステルの製造から
行い、このようにして得られた末端カルボキシル基含有
結晶形ポリエステルを次いで、グリシジルメタアクリレ
ートと反応させる。
【0031】この末端カルボキシル基含有結晶形ポリエ
ステルは、1工程または数工程によるエステル化によっ
て、ポリエステルの合成に係わり慣用の方法に従い製造
される。末端カルボキシル基含有結晶形ポリエステルを
1工程で得る場合には、化学量論的過剰の1種または2
種以上の相当するジ−またはポリカルボン酸化合物と1
種または2種以上の相当するジオールまたはポリオール
化合物とを一緒に反応させる。末端カルボキシル基含有
結晶形ポリエステルを2工程で得る場合には、末端ヒド
ロキシル基含有結晶形ポリエステルを先ず、1種または
2種以上の相当するジ−またはポリカルボン酸化合物と
化学量論的過剰の1種または2種以上の相当するジオー
ルまたはポリオール化合物とから製造し、次いでこのよ
うにして得られる末端ヒドロキシル基含有結晶形ポリエ
ステルを、1種または2種以上の相当するジ−またはポ
リカルボン酸化合物によりエステル化して、末端カルボ
キシル基含有結晶形ポリエステルを得る。
【0032】末端カルボキシル基含有結晶形ポリエステ
ルを製造する場合には、一般に、攪拌機、不活性気体
(窒素)導入口、水冷コンデンサーに連結している蒸留
カラムおよび温度調節機に連結している温度計を備えた
慣用の反応器が使用される。これらの結晶形ポリエステ
ルの製造に使用されるエステル化条件は、慣用の条件で
ある、すなわちジブチルスズオキサイド、ジブチルスズ
ラウレートまたはn−ブチルスズトリオクタノエートな
どのスズから誘導されるか、あるいはチタン酸テトラブ
チルなどのチタンから誘導される慣用のエステル化触媒
を、反応剤の0〜1重量%の割合で使用することがで
き、さらにまたフェノール化合物、イルガノックス(I
RGANOX)1010(CIBA−GEIGY)また
はイオノール(IONOL)CP(SHELL)などの
酸化防止剤を添加してもよく、あるいはトリブチルホス
ファイトまたはトリフェニルホスファイトなどのホスフ
ァイト型またはホスホナイト型の安定剤を反応剤の0〜
1重量%の割合で添加することができる。
【0033】このポリエステル化は一般に、温度を13
0℃から約180〜250℃までゆっくりと上昇させ
て、かつまた初めは常圧で、次いで当該方法の各段階の
終了時点で圧力を減少させて行う。これらの条件は、所
望のヒドロキシル価および(または)酸価を有するポリ
エステルが得られるまで維持する。エステル化の程度
は、反応中に生成される水の量およびまた得られるポリ
エステルの性質、例えばヒドロキシル価、酸価、分子量
および(または)粘度を測定することによって追跡す
る。このようにして得られるカルボキシル基含有結晶形
ポリエステルは、下記の特徴を示す:KOH10〜15
0mg/g、好ましくはKOH20〜100mg/gの
酸価;800〜20,000、好ましくは1,000〜
8,500の数平均分子量;ASTM標準D3418−
82に従い、示差走査熱量測定法(またはDSC)によ
り測定して、約60〜150℃の充分に明確な融点;A
STM標準D4287−88に従い、コーン/プレート
粘度計(これは「ICI粘度計」の名称で知られてい
る)により、175℃で測定して、10,000mPa
・sより小さい溶融状態粘度;および好ましくは、2〜
4の官能価。
【0034】メタアクリリル基含有結晶形ポリエステル
は、次の方法により製造される:重縮合の完了時点で、
前記反応器内に見出される溶融状態のポリエステルを1
00〜160℃の温度にまで冷却させ、次いでここに、
重合抑制剤を、次いで実質的に等量のグリシジルメタア
クリレートを添加する。この末端メタアクリリル基含有
結晶形ポリエステルの製造に使用される操作条件はま
た、慣用である。すなわち、酸/エポキシ反応用の触
媒、例えば2−フェニルイミダゾリンなどのアミン含有
誘導体、トリフェニルホスフィンなどのホスフィン類、
テトラプロピルアンモニウムクロライドまたはテトラブ
チルアンモニウムブロマイドなどの四級アンモニウム化
合物を、反応剤の0.01〜1.0重量%の割合で使用
することができ、およびまたラディカル重合抑制剤、例
えばフェノチアジン、またはハイドロキノン型抑制剤を
反応剤の0.01〜1.0重量%の割合で添加すること
ができる。
【0035】このエポキシ化反応は一般に、100〜1
60℃の温度で行われる。このエポキシ化反応の進行程
度は、得られたポリエステルの性質、例えばそのヒドロ
キシル価、酸価、不飽和度および(または)遊離グリシ
ジルメタアクリレートの含有量を測定することによって
監視する。上記末端メタアクリリル基含有結晶形ポリエ
ステルの使用目的は、紫外線照射により、または加速電
子ビームにより硬化させることができる粉末組成物の製
造における結合剤にある。すなわち、この末端メタアク
リリル基含有結晶形ポリエステルは特に、ワニスおよび
塗料の形態の上記組成物に使用することができ、これら
のワニスおよび塗料は、摩擦電気式噴霧ガンまたは静電
気式噴霧ガンを用いる沈着技術によって、あるいはまた
流動床における沈着技術によって施用することができ
る。
【0036】従って、本発明はまた、本発明による放射
線硬化性粉末組成物の、粉末塗料およびワニスの製造へ
の使用、およびまたこれらの組成物を使用して得られる
粉末塗料およびワニスに関する。さらにまた、本発明は
物品を被覆する方法に関し、この方法は、本発明による
放射線硬化性粉末組成物を、摩擦電気式ガンまたは静電
気式ガンを用いる噴霧による沈着によって、あるいはま
た流動床による沈着によって物品に施用し、引き続いて
このようにして得られたコーティングを80〜150℃
の温度で約0.5〜10分間加熱することによって溶融
させ、次いでこの溶融状態のコーティングを紫外線照射
により、または加速電子ビームにより硬化させることを
特徴とする方法である。
【0037】本発明の好適態様において、本発明による
放射線硬化性粉末組成物は、エチレン状不飽和オリゴマ
ーをさらに含有する。これらのエチレン状不飽和オリゴ
マーの例としては、トリス(2−ヒドロキシエチル)イ
ソシアヌレートのトリアクリレートおよびトリメタアク
リレート、エポキシ化合物(例えばビスフェノールAの
ジグリシジルエーテル)とアクリル酸またはメタアクリ
ル酸との反応により生成されるエポキシアクリレートお
よびメタアクリレート、有機ジ−またはポリイソシアネ
ートとヒドロキシアルキルアクリレートまたはヒドロキ
シアルキルメタアクリレートおよび場合により、モノ−
および(または)ポリヒドロキシル化アルコールとの反
応により生成されるウレタンアクリレートおよびメタア
クリレート(例えば、ヒドロキシエチルアクリレートま
たはメタアクリレートとトルエンジイソシアネートまた
はイソホロンジイソシアネートとの反応生成物)、アク
リル酸アクリレートまたはメタアクリレート、例えばn
−ブチルメタアクリレートおよびメチルメタアクリレー
トなどのようなアクリル系モノマーとグリシジルアクリ
レートまたはメタアクリレートとの共重合により得られ
るグリシジル基含有コポリマーとアクリル酸アクリレー
トまたはメタアクリレートとの反応生成物などが挙げら
れる。
【0038】トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシア
ヌレートのトリアクリレートを使用すると好ましい。こ
れらのエチレン状不飽和オリゴマーは重合可能な二重結
合を含有していることから、これらはまた、放射線硬化
に関与し、従って表面硬度がさらに増大したコーティン
グを提供することができる。意図する用途に応じて、本
発明による組成物は、エチレン状不飽和オリゴマーを、
本発明による組成物100部あたり、0〜20、好まし
くは0〜10重量部の割合で含有する。本発明による粉
末組成物を加速電子ビームにより放射線硬化させる場合
には、光開始剤は不必要である。この種の放射線はそれ
自体が単独で、格別に迅速な硬化を生じさせるのに充分
に大きい遊離ラディカルの生成をもたらすものと見做さ
れる。これに対して、本発明による粉末組成物を、20
0〜600ナノメーターの波長の放射線(紫外線照射)
により光硬化させる場合には、少なくとも1種の光開始
剤の存在が必須である。
【0039】本発明に従い使用することができる光開始
剤は、この目的に慣用のものから選択する。使用できる
適当な光開始剤は、芳香族カルボニル化合物、例えばベ
ンゾフェノンおよびそのアルキル化またはハロゲン化誘
導体、アントラキノンおよびその誘導体、チオキサント
ンおよびその誘導体、ベンゾインエーテル類、芳香族ま
たは非芳香族のアルファ−ジオン類、ベンジルジアルキ
ルアセタール類、アセトフェノン誘導体およびホスフィ
ンオキサイド類である。適当でありうる光開始剤には、
例えば2,2´−ジエトキシアセトフェノン、2−、3
−または4−ブロモアセトフェノン、2,3−ペンタン
ジオン、ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、ベ
ンズアルデヒド、ベンゾイン、ベンゾフェノン、9,1
0−ジブロモアントラセン、2−ヒドロキシ−2−メチ
ル−1−フェニルプロパン−1−オン、4,4´−ジク
ロロベンゾフェノン、キサントン、チオキサントン、ベ
ンジルジメチルケタール、ジフェニル(2,4,6−ト
リメチルベンジル)ホスフィンオキサイドなどがある。
【0040】トリブチルアミン、2−(2−アミノエチ
ルアミノ)エタノール、シクロヘキシルアミン、ジフェ
ニルアミン、トリベンジルアミンまたはアミノアクリレ
ート類、例えばジメチルアミン、ジエチルアミン、ジエ
タノールアミンなどの二級アミンとトリメチロールプロ
パンのジアクリレートまたは1,6−ヘキセンジオール
のジアクリレートなどのポリオールポリアクリレートと
の付加生成物などの光活性化剤の使用が有利である場合
もある。本発明による粉末組成物は、本発明による組成
物の100重量部あたり、0〜15重量部、好ましくは
0.5〜8重量部の割合で光開始剤を含有する。本発明
による放射線硬化性粉末組成物はまた、粉末塗料および
ワニスの製造に慣用の種々の追加の物質を含有すること
ができる。
【0041】本発明による放射線硬化性粉末組成物に任
意に添加することができる追加の物質には、中でも、紫
外部放射線を吸収する化合物、例えばチヌビン(TIN
UVIN)900(CIBA−GEIGY社製)、立体
干渉アミン類を基材とする光安定剤[例えば、チヌビン
(TINUVIN)144(CIBA−GEIGY社
製)]、流動調節剤[例えば、レシフロー(RESIF
LOW)PV5(WORLEE製)、モダフロー(MO
DAFLOW)(MONSANT製)、アクロナル(A
CRONAL)4F(BASF製)またはクリルコート
(CRYLCOAT)(UCB製)]、脱気剤(例え
ば、ベンゾイン)などがある。
【0042】本発明による放射線硬化性粉末組成物には
また、種々の顔料および無機充填剤を添加することもで
きる。顔料および充填剤の例としては、二酸化チタン、
酸化鉄、酸化亜鉛などの金属酸化物、金属水酸化物、金
属粉末、硫化物、硫酸塩、炭酸塩、ケイ酸塩、例えばケ
イ酸アルミニウム、カーボンブラック、タルク、カオリ
ン、バライト、鉄紺青、鉛紺青、有機赤色顔料(org
anic reds)、有機栗色顔料(organic
maroons)などが挙げられる。これらの追加の
物質は慣用の量で使用することができ、本発明による放
射線硬化性粉末組成物をワニスとして使用する場合に
は、隠蔽性を有する追加の物質の添加は省略されるもの
と理解されるべきである。
【0043】本発明による放射線硬化性粉末組成物の製
造に際しては、末端メタアクリリル基含有結晶形ポリエ
ステル、存在させる場合に、エチレン状不飽和オリゴマ
ー、任意の光開始剤および粉末塗料およびワニスの製造
に慣用の各種追加物質を、例えばタンブルミキサーで乾
式混合する。この混合物を次いで、押出し機において、
60〜150℃の範囲内の温度で均質化する。押出し機
の例には、ワーナー−フレイデラー(WERNER−P
FLEIDERER)、APV−ベーカー(APV−B
AKER)またはプリズム(PRISM)型のバス コ
ネーター(Buss Ko−kneter)一本スクリ
ュー型押出し機または二本スクリュー型押出し機があ
る。この押出物を次いで、冷却させ、液体窒素を用いて
極低温で粉砕し、次いでふるいに通して、10〜150
マイクロメーターの粒子サイズを有する粉末を得る。
【0044】上記方法の代わりに、末端メタアクリリル
基含有結晶形ポリエステル、存在させる場合に、エチレ
ン状不飽和オリゴマー、任意の光開始剤および各種追加
物質を、ジクロロメタンなどの溶媒に溶解して、約30
重量%の固形物含有量を有する均質懸濁液を調製し、引
き続いてそれ自体公知の方法により、例えば約50℃の
温度で噴霧乾燥させることによって溶媒を蒸発させるこ
ともできる。このようにして得られた粉末塗料およびワ
ニスは、慣用の技術により、すなわち摩擦電気式噴霧ガ
ンまたは静電気式噴霧ガンを用いる施用により、あるい
は流動床における沈着に係わる周知の技法により、被覆
しようとする物品に施用するのに完全に適している。
【0045】物品に施用した後に、沈着しているコーテ
ィングを、強制循環式オーブン中で、または赤外線灯を
用いて、80〜150℃の温度で約0.5〜10分間加
熱して、当該物品の表面で粉末粒子を溶融させ、展延さ
せ、滑らかで、均一な連続コーティングを得る。この溶
融状態のコーティングを次いで、例えば中圧水銀蒸気U
Vラジエーターあるいは当業者に周知のその他の供給源
により発射される、少なくとも80〜150W/リニア
cmの紫外線光を約5〜20cm離れた所から、1〜6
0秒間照射することにより硬化させる。この溶融してい
るコーティングはまた、少なくとも150KeVの加速
電子ビームを用いて硬化させることもできる。使用され
る装置の出力は、重合により硬化させる組成物層の厚さ
の一次関数である。
【0046】本発明による放射線硬化性粉末組成物は、
多くの種々の基体、例えば紙、厚紙、木材、織物、種々
の性質の金属、プラスティック類(例えば、ポリ(ビニ
ルクロライド)類、ポリエステル類、ポリウレタン類、
ポリアミド類、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレ
ン(ABS)などのコポリマー類またはセルロースアセ
テートブチレート)などに施用することができる。
【0047】
【実施例】下記の例は本発明を説明するものであって、
制限するものではない。別段の記載がないかぎり、例中
に記載の部は重量部である。 例1 3工程による末端メタアクリリル基含有結晶形ポリエス
テルの合成 第一工程:1,6−ヘキサンジオール358.4部、ト
リメチロールプロパン10.4部および触媒として、n
−ブチルスズトリオクタノエート1.9部を、攪拌機、
水冷コンデンサーに連結した蒸留カラム、窒素導入管お
よび温度調節機に連結した温度計を備えた四ッ頸丸底フ
ラスコに導入する。この混合物を窒素雰囲気中で、攪拌
しながら、約140℃に加熱し、次いでテレフタル酸4
84.4部をさらに攪拌しながら添加し、次いでこの混
合物を190℃の温度に加熱する。この時点で、生成さ
れた水が蒸留され始める。この加熱を次いで、この塊の
温度が230℃の温度に達するまでゆっくりと継続す
る。生成される水の理論量の約95%が採取された後
に、透明なポリエステルが得られる。このようにして得
られた末端ヒドロキシル基含有結晶形ポリエステルは、
下記の特徴を示す: 酸価 :9.5mgKOH/g ヒドロキシル価 :42mgKOH/g 175℃におけるICI粘度 :700mPa・s
【0048】第二工程:第一工程で得られた末端ヒドロ
キシル基含有ポリエステルを、200℃に冷却させ、こ
こにイソフタル酸75部を添加する。この反応混合物を
次いで、230℃の温度にまでゆっくり加熱する。この
反応混合物を、この温度で約2時間放置すると、この反
応混合物は透明になる。次いで、圧力を50mmHgま
でゆっくり低下させる。反応を次いで、減圧の下に23
0℃の温度で3時間、継続させる。このようにして得ら
れた末端カルボキシル基含有結晶形ポリエステルは、下
記の特徴を示す: 酸価 :31mgKOH/g ヒドロキシル価 :1mgKOH/g 175℃におけるICI粘度 :7,450mPa・s Mn(数平均分子量;GPC):4,550
【0049】第三工程:第二工程で得られた末端カルボ
キシル基含有ポリエステルを、150℃に冷却させ、こ
こに重合抑制剤としてジ−tert−ブチルハイドロキ
ノン0.4部および触媒としてエチルトリフェニルホス
ホニウムブロマイド4.1部を添加する。次いでここ
に、酸素雰囲気の下で攪拌しながら、グリシジルメタア
クリレート62.2部をゆっくり添加する。この添加が
終了した後の1時間の時点で、末端メタアクリリル基含
有結晶形ポリエステルが得られる。この末端メタアクリ
リル基含有結晶形ポリエステルは、下記の特徴を示す: 酸価 :1.5mgKOH/g ヒドロキシル価 :32mgKOH/g 不飽和度 :0.5ミリ当量db/g 遊離グリシジルメタアクリレート 含有量 :<0.1重量% 175℃におけるICI粘度 :5,300mPa・s 溶融温度(20℃/分の加熱速度で、 示差走査熱量測定法(または :101℃ DSC)により測定) Mn(GPC) :4,890
【0050】例2 2工程による末端メタアクリリル基含有結晶形ポリエス
テルの合成 第一工程:1,4−シクロヘキサンジメタノール50
2.3部、アジピン酸545.0部および触媒として、
ジブチルスズオキサイド4.5部を、攪拌機、水冷コン
デンサーに連結した蒸留カラム、窒素導入管および温度
調節機に連結した温度計を備えた四ッ頸丸底フラスコに
導入する。この混合物を窒素雰囲気中で、攪拌しなが
ら、約140℃の温度に加熱する。この時点で、生成さ
れた水が蒸留され始める。この加熱を次いで、この反応
塊の温度が220℃の温度に達するまでゆっくり継続す
る。大気圧における蒸留を中止した時点で、50mmH
gの減圧にゆっくり到達させる。この反応を次いで、2
20℃で50mmHgの圧力の下に3時間継続させる。
このようにして得られた末端カルボキシル基含有結晶形
ポリエステルは、下記の特徴を示す: 酸価 :30.5mgKOH/g ヒドロキシル価 :2mgKOH/g 175℃におけるICI粘度 :3,500mPa・s Mn :3,740
【0051】第二工程:例1の第三工程に記載の方法に
従うが、上記第一工程で得られた末端カルボキシル基含
有ポリエステルを先ず、140℃の温度に冷却させ、エ
チルトリフェニルホスホニウムブロマイドの代わりに、
ベンジルトリフェニルホスホニウムクロライドを使用
し、かつまたグリシジルメタアクリレート70部を使用
する。この末端メタアクリリル基含有結晶形ポリエステ
ルは、下記の特徴を示す: 酸価 :1.7mgKOH/g ヒドロキシル価 :31mgKOH/g 不飽和度 :0.5ミリ当量db/g 遊離グリシジルメタアクリレート 含有量 :<0.1重量% 175℃におけるICI粘度 :3,600mPa・s 溶融温度(DSC;20℃/分) :80℃ Mn(GPC) :4,025
【0052】例3 2工程による末端メタアクリリル基含有結晶形ポリエス
テルの合成 第一工程:例2の第一工程に記載の方法に従うが、出発
物質として、1,4−シクロヘキサンジオール425.
3部、水素添加したビスフェノールA 47.3部、ト
リメチロールプロパン23.6部およびアジピン酸64
1部を使用し、かつまた触媒として、n−ブチルスズト
リオクタノエート1.7部および安定剤として、トリブ
チルホスファイト0.5部を使用する。このようにして
得られた末端カルボキシル基含有結晶形ポリエステル
は、下記の特徴を示す: 酸価 :34mgKOH/g ヒドロキシル価 :2mgKOH/g 175℃におけるICI粘度 :4,500mPa・s Mn :5,610
【0053】第二工程:例1の第三工程に記載の方法に
従うが、グリシジルメタアクリレート75.0部、触媒
としてn−ブチルトリフェニルホスホニウムブロマイド
5.0部、および重合抑制剤としてフェノチアジン0.
3部を使用する。このようにして得られた末端メタアク
リリル基含有結晶形ポリエステルは、下記の特徴を示
す: 酸価 :1mgKOH/g ヒドロキシル価 :33mgKOH/g 不飽和度 :0.5ミリ当量db/g 遊離グリシジルメタアクリレート 含有量 :<0.1重量% 175℃におけるICI粘度 :4,000mPa・s 溶融温度(DSC;20℃/分) :130℃ Mn(GPC) :6,040
【0054】例4〜11 別の8種の本発明による末端メタアクリリル基含有結晶
形ポリエステルを、例1の方法(例4〜6)または例2
の方法(例7〜11)に従い製造した。ただし、例11
では安定剤として、トリブチルホスファイト0.9部を
添加したことに留意されるべきである。使用された出発
物質の種類および量(重量部)、エステル化触媒(n−
ブチルスズトリオクタノエート)およびエポキシ化触媒
(エチルトリフェニルホスホニウムブロマイド)の量、
ラジカル重合抑制剤(ジ−tert−ブチルハイドロキ
ノン)の量、ならびに各工程の後に得られた結晶形ポリ
エステルの酸価(KOHmg/gによるNAc)、ヒドロ
キシル価(KOHmg/gによるNOH)、カッコ内に表
示されている温度で測定されたICI粘度(mPa・
s)およびゲル透過クロマトグラフイ(GPC)により
測定された数平均分子量(Mn)、
【0055】ならびにこのようにして得られた末端メタ
アクリリル基含有結晶形ポリエステルの、二重結合ミリ
当量/gで表わされている不飽和度(meq db/g
の略字で表わす)、遊離グリシジルメタアクリレート含
有量(遊離GMA、重量%による)、カッコ内に表示さ
れている温度で測定されたICI粘度(mPa・s)、
溶融温度(20℃/分の加熱速度で、示差走査熱量測定
法またはDSCにより測定、℃によるTm)およびGP
Cにより測定された数平均分子量(Mn)、を下記の表
Iに示す。
【0056】この表Iにおいて、本発明による結晶形ポ
リエステルの製造に使用された各化合物は、下記の略字
で示されている: TPA :テレフタル酸 AdA :アジピン酸 CHDA :1,4−シクロヘキサンジカルボン酸 HD :1,6−ヘキサンジオール BD :2,4−ブタンジオール、 CHDO :1,4−シクロヘキサンジオール、 CHDM :1,4−シクロヘキサンジメタノール、 TMP :トリメチロールプロパン EG :エチレングリコール DDA :1,12−ドデカンジオン酸 IPA :イソフタル酸 GMA :グリシジルメタアクリレート EstCat:エステル化触媒(n−ブチルスズトリオ
クタノエート) EpCat :エポキシド化触媒(エチルトリフェニル
ホスホニウムブロマイド) Inhib :ラジカル重合抑制剤(ジ−tert−ブ
チルハイドロキノン)
【0057】
【表1】
【0058】例12 3工程による末端メタアクリリル基含有結晶形ポリエス
テルの合成 第一工程:例1の第一工程に記載の方法に従うが、出発
物質として、1,6−ヘキサンジオール453.7部お
よびテレフタル酸590.4部を使用し、かつまた触媒
として、n−ブチルスズトリオクタノエート2.6部を
使用する。このようにして得られた末端ヒドロキシル基
含有ポリエステルは、下記の特徴を示す: 酸価 :9mgKOH/g ヒドロキシル価 :44mgKOH/g 175℃におけるICI粘度 :1,000mPa・s
【0059】第二工程:例1の第二工程に記載の方法に
従うが、イソフタル酸91.8部を使用する。このよう
にして得られた末端カルボキシル基含有結晶形ポリエス
テルは、下記の特徴を示す: 酸価 :30mgKOH/g ヒドロキシル価 :1mgKOH/g 175℃におけるICI粘度 :4,000mPa・s 溶融温度(DSC;20℃/分):130℃ Mn(GPC) :3,740
【0060】第三工程:例1の第三工程に記載の方法に
従うが、グリシジルメタアクリレート65部、触媒とし
てエチルトリフェニルホスホニウムブロマイド5部、お
よび重合抑制剤として、ジ−tert−ブチルハイドロ
キノン0.6部を使用する。このようにして得られた末
端メタアクリリル基含有結晶形ポリエステルは、下記の
特徴を示す: 酸価 :1.3mgKOH/g ヒドロキシル価 :30mgKOH/g 不飽和度 :0.5ミリ当量db/g 遊離グリシジルメタアクリレート 含有量 :<0.1重量% 175℃におけるICI粘度 :3,300mPa・s 溶融温度(DSC;20℃/分) :122℃ Mn(GPC) :4,050
【0061】比較の目的で、2種の末端カルボキシル基
含有結晶形ポリエステル(C1およびC2)、ならびに
末端アクリリル基含有結晶形ポリエステル(C3)をま
た製造した。 例C1(比較例) 2工程による末端カルボキシル基含有結晶形ポリエステ
ルの合成 例12に記載の方法に従うが、第二工程で得られた末端
カルボキシル基含有結晶形ポリエステルを得た後に、操
作を中止し、得られた生成物に架橋結合触媒として、エ
チルトリフェニルホスホニウムブロマイド5部をさらに
添加する。
【0062】例C2(比較例) 1工程による末端カルボキシル基含有結晶形ポリエステ
ルの合成 例2の第一工程に記載の方法に従うが、1,4−シクロ
ヘキサンジカルボン酸2,777.4部、1,4−ブタ
ンジオール366.8部および触媒として、n−ブチル
スズトリオクタノエート2.5部を反応させる。このよ
うにして得られた末端カルボキシル基含有結晶形ポリエ
ステルは、下記の特徴を示す: 酸価 :53mgKOH/g ヒドロキシル価 :3mgKOH/g 175℃におけるICI粘度 :2,500mPa・s 溶融温度(DSC;20℃/分):70℃ Mn(GPC) :2,240 このポリエステルに、架橋結合触媒として、エチルトリ
フェニルホスホニウムブロマイド5.5部をまた添加す
る。
【0063】例C3(比較例) 3工程による末端アクリリル基含有結晶形ポリエステル
の合成 例1に記載の方法に従うが、第三工程において、グリシ
ジルメタアクリレート62.2部の代わりに、グリシジ
ルアクリレート56.0部を使用する。このようにして
得られた末端アクリリル基含有結晶形ポリエステルは、
下記の特徴を示す: 酸価 :1.0mgKOH/g ヒドロキシル価 :32mgKOH/g 不飽和度 :0.5ミリ当量db/g 遊離グリシジルアクリレート 含有量 :<0.1重量% 175℃におけるICI粘度 :16,000mPa・s 溶融温度(DSC;20℃/分):110℃ Mn(GPC) :5,120
【0064】例13 放射線硬化性粉末コーティング組成物の調製 静電気式噴霧ガンを用いる噴霧によるコーティングの製
造に使用することができる、一連の粉末を、例1〜12
で得られた本発明による末端メタアクリリル基含有結晶
形ポリエステルから、およびまた例C3で得られた本発
明に従うものではない末端アクリリル基含有結晶形ポリ
エステルから、製造する。これらの粉末の組成を以下に
示す: A)例1、3、5、7、11、12およびC3のポリエステルを基材とする組成 物: ポリエステル :94.50部 ベンジルジメチルケタール(1) :4.90部 流動調節剤(5) :0.25部 ベンゾイン :0.35部
【0065】 B)例2、8および12のポリエステルを基材とする組成物: ポリエステル :90.70部 トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌ レートのトリアクリレート(3) :3.80部 ベンジルジメチルケタール(1) :4.90部 流動調節剤(5) :0.25部 ベンゾイン :0.35部
【0066】 C)例4、10および12のポリエステルを基材とする組成物: ポリエステル :88.8部 トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌ レートのトリアクリレート(3) :5.70部 ベンジルジメチルケタール(1) :4.90部 流動調節剤(5) :0.25部 ベンゾイン :0.35部
【0067】 D)例6および9のポリエステルを基材とする組成物: ポリエステル :72.6部 トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌ レートのトリアクリレート(3) :3.1部 ベンジルジメチルケタール(1) :2.0部 ジフェニル(2,4,6−トリメチルベンゾ イル)ホスフィンオキサイド(2) :1.0部 二酸化チタン(4) :20.0部 流動調節剤(6) :1.0部 ベンゾイン :0.3部
【0068】 E)例2のポリエステルを基材とする組成物: ポリエステル :99.40部 流動調節剤(5) :0.25部 ベンゾイン :0.35部
【0069】比較の目的で、静電気式噴霧ガンを用いる
噴霧によるコーティングの製造に使用することができ
る、さらに3種の粉末を調製する。これらの粉末の組成
を以下に示す: F)例C1の結晶形ポリエステルを基材とする組成物: ポリエステル :93.0部 トリグリシジルイソシアヌレート(7) :7.00部 流動調節剤(8) :2.50部 ベンゾイン :0.35部
【0070】 G)例C1の結晶形ポリエステルを基材とする組成物: ポリエステル :55.1部 トリグリシジルイソシアヌレート(7) :4.1部 二酸化チタン(4) :39.5部 流動調節剤(8) :1.0部 ベンゾイン :0.3部
【0071】 F)例C2の結晶形ポリエステルを基材とする組成物: ポリエステル :89.5部 トリグリシジルイソシアヌレート(7) :9.9部 流動調節剤(5) :0.3部 ベンゾイン :0.3部 (1)イルガキュア(IRGACURE)651(CIBA−GEIGY) (2)ルチリン(LUCIRIN)TPO(BASF) (3)IRR264(UCB) (4)クロノス(KRONOS)CL2310(CIBA−GEIGY) (5)モダフロー(MODAFLOW)2000(MONSANTO) (6)レシフロー(RESIFLOW)PV5(WORLEE CHEMIE) (7)アラルダイト(ARALDITE)PT810(CIBA−GEIGY) (8)クリルコート(CRYLCOAT)109(UCB)
【0072】これらの粉末組成物は、結晶形ポリエステ
ル、必要な場合に、光開始剤および存在させる場合に、
エチレン状不飽和オリゴマー(あるいは比較の目的の組
成物の場合に、トリグリシジルイソシアヌレート)を、
粉末塗料およびワニスの製造に慣用の各種追加物質とと
もに、乾式混合する。得られた混合物をAPV二本スク
リュー型押出し機(APV−BAKER社から)で、約
70〜140℃の温度で均質にし、次いでこの押出物
を、液体窒素導入口を備えたアルパイン(ALPIN
E)100UPZ型の粉砕機(ALPINE社から)で
極低温粉砕する。この粉砕温度は−80℃に維持する。
この粉末をふるいに通して、10〜110マイクロメー
ターの粒子サイズを得て、完成する。
【0073】例14 コーティングの特徴 本発明によるポリエステルを使用して、およびまた比較
の目的のポリエステルを使用して、例13に記載のとお
りに組成した粉末を、静電気式噴霧ガンを70KVの電
圧で用いて、20〜60マイクロメーターの厚さの薄膜
として、未処理冷間圧延スチールパネルに施用する。沈
着したコーティングを次いで、空気−通風オーブン内
で、表IIに記載の温度において約5分間(比較例C1
およびC2の粉末の場合は15分間)、溶融させる(比
較例C1およびC2の粉末の場合は硬化させる)。本発
明による粉末を用いて得られた溶融状態のコーティング
および比較例(C3)による粉末を用いて得られた溶融
状態のコーティングを次いで、100W/cm中圧水銀
蒸気UV灯(HERAEUS INSTRUMENTG
mbH社からのDQ1023)から、8cmの距離を置
いて発射される紫外線光の放射線にさらす。この露光時
間は、透明ワニスを提供するコーティングであるか(組
成物A〜C、FおよびH)、または塗料を提供するコー
ティングであるか(組成物DおよびG)によって、5〜
10秒間または20秒間である。あるいはまた窒素雰囲
気の下に、170KeV直線陰極(linear ca
thode)により発生される加速電子ビーム(Ene
rgy Sciences Inc.社から)に4メガ
ラド(Mrads)の用量でさらす(組成物E)。
【0074】このようにして得られた硬化したコーティ
ングを、慣用の試験に付す。得られた結果を表IIに示
す。この表IIにおいて、第一欄には、被験組成物に使
用されたポリエステルの製造例番号を示し、第二欄に
は、使用した組成物の種類を示し、第三欄には、加熱処
理温度を℃で示し(被覆される物体の真正温度)、第四
欄には、ASTM標準D3363−92Aに従い測定さ
れた、45゜の角度からの7.5ニュートンの力に対す
る鉛筆硬度値を示し、第五欄には、ASTM標準D27
95に従い測定された、直接衝撃に対する耐性値をkg
・cmで示し、第六欄には、ASTM標準D2795に
従い測定された、裏面衝撃に対する耐性値をkg・cm
で示し、第七欄には、ISO標準1520に従う、エリ
クセン型押試験(Erichsen embossin
g test)で得られた数値を示し、
【0075】第八欄には、コーティングの視覚による印
象が示されており、ここで「良好」は硬化したコーティ
ングが滑らかで光沢のある外観を有し、かつまたクレー
ター、ピンホールなどの明白な欠陥を示さないことを意
味し、「中程度」は硬化したコーティングが60゜の角
度から観測して、90%以下である光沢とともに僅かな
ミカン肌を示すことを意味し、そして「貧弱」は硬化し
たコーティングが60゜の角度から観測して、80%以
下である光沢とともに、ミカン肌の外観を示し、かつま
た明白な欠損を示すことを意味し、そして第九欄には、
メチルエチルケトンに対する耐性が示されており、この
欄に示されている数値は、メチルエチルケトンを含浸し
たコットンパッドを往復(前後)擦り移動させた場合の
硬化した薄膜の表面の外観に有害な影響を及ぼさない往
復擦り移動回数に相当する。
【0076】
【表2】
【0077】これらの結果は、末端メタアクリリル基含
有結晶形ポリエステルを基材とする本発明による粉末組
成物が、従来技術の組成物から得られる対応するコーテ
ィングに比較して、有利で、格別に優れた特性を有する
塗料およびワニスをもたらすことを明確に示している。
実際に、カルボキシル基含有結晶形ポリエステルを基材
とする従来技術の組成物の場合(C1およびC2)なら
びに架橋結合剤としてポリエポキシド化化合物を用いた
組成物の場合(組成物F、GおよびH、相当する温度で
硬化させたもの)には、許容される鉛筆硬度および許容
される表面外観を示すコーティングを得ることはできな
いことが判る。これに対して、末端メタアクリリル基含
有結晶形ポリエステルから得られる本発明による組成物
は、格別の硬度、すなわち2H〜3Hの硬度に達する硬
度を示し、さらにまた優れた表面外観を示すコーティン
グをもたらす。この表の結果を検討することによって、
本発明による組成物の優れた性質がより低い温度(10
0〜130℃)で得られることがまた観察される。
【0078】さらにまた、結晶形ポリエステル1と結晶
形ポリエステルC3からそれぞれ製造されたコーティン
グの特徴を比較することによって、末端アクリリル基含
有結晶形ポリエステルからなる粉末組成物(C3)は、
特に衝撃耐性および表面外観に係わり、末端メタアクリ
リル基含有結晶形ポリエステルからなる本発明による粉
末組成物ほどには良好なコーティングを提供しないこと
が明白に判る。結晶形ポリエステルC3の非常に高い粘
度(175℃におけるICI粘度:16,000mPa
・s)は、この末端アクリリル基含有結晶形ポリエステ
ルの熱に対する不安定性を反映するものであり、これら
の結晶形ポリエステルは、それらの合成中にゲル化し始
める。これらの結果は、従来技術の組成物に比較して、
本発明による粉末組成物が優れていることを明確に証明
している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダニエル マエテンズ ベルギー国ブリュッセル,アブニュ ルネ コムハイル 108 (72)発明者 パトリック ローゼン ベルギー国メケレン,バウテルゼムストラ ート 49 (72)発明者 マルク バン ケルックホーベ ベルギー国 ニル − サン − ビンセ ント,リュ サン マルタン 93

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 グリシジルメタアクリレートと末端カル
    ボキシル基含有結晶形ポリエステルとの反応生成物から
    なる、少なくとも1種の末端メタアクリリル基含有結晶
    形ポリエステルを含有することを特徴とする放射線硬化
    性粉末組成物であって、この末端カルボキシル基含有結
    晶形ポリエステルが、 (a)(1)(a.1.1)テレフタル酸または1,4
    −シクロヘキサンジカルボン酸85〜100モル%およ
    び(a.1.2)少なくとも1種の炭素原子4〜14個
    を有する別の脂肪族、環状脂肪族または芳香族のジカル
    ボン酸またはポリカルボン酸0〜15モル%を含有する
    酸成分、および (2)(a.2.1)炭素原子2〜12個を有する飽
    和、直鎖状脂肪族ジオール85〜100モル%および
    (a.2.2)少なくとも1種の炭素原子2〜15個を
    有する別の脂肪族または環状脂肪族ジオールまたはポリ
    オール0〜15モル%を含有するアルコール成分、の反
    応生成物であるポリエステル;および (b)(1)(b.1.1)炭素原子4〜14個を有す
    る飽和、直鎖状脂肪族ジカルボン酸85〜100モル%
    および(b.1.2)少なくとも1種の炭素原子4〜1
    4個を有する別の脂肪族、環状脂肪族または芳香族のジ
    カルボン酸またはポリカルボン酸0〜15モル%を含有
    する酸成分、および (2)(b.2.1)1,4−シクロヘキサンジオー
    ル、1,4−シクロヘキサンジメタノールまたはエチレ
    ングリコール85〜100モル%および(b.2.2)
    少なくとも1種の炭素原子2〜15個を有する別の脂肪
    族または環状脂肪族ジオールまたはポリオール0〜15
    モル%を含有するアルコール成分、の反応生成物である
    ポリエステル;から選択される、放射線硬化性粉末組成
    物。
  2. 【請求項2】 上記ジカルボン酸またはポリカルボン酸
    (a.1.2)が、マレイン酸、フマール酸、イソフタ
    ル酸、テレフタル酸、1,2−シクロヘキサンジカルボ
    ン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−
    シクロヘキサンジカルボン酸、コハク酸、グルタル酸、
    アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、
    セバシン酸、トリメリト酸、ピロメリト酸およびそれら
    の無水物から単独で、あるいは混合物として選択される
    ことを特徴とする、請求項1に記載の粉末組成物。
  3. 【請求項3】 上記飽和、直鎖状脂肪族ジオール(a.
    2.1)が、エチレングリコール、1,4−ブタンジオ
    ール、1,5−ペンタンジオールおよび1,6−ヘキサ
    ンジオールから選択されることを特徴とする、請求項1
    および2のどちらか1項に記載の粉末組成物。
  4. 【請求項4】 上記脂肪族または環状脂肪族ジオールま
    たはポリオール(a.2.2)が、1,4−シクロヘキ
    サンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、
    水素添加したビスフェノールA、トリメチロールプロパ
    ン、ジトリメチロールプロパン、トリメチロールエタ
    ン、ペンタエリスリトールおよびそれらの混合物から選
    択されることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1
    項に記載の粉末組成物。
  5. 【請求項5】 上記飽和、直鎖状脂肪族ジカルボン酸
    (b.1.1)が、コハク酸、グルタル酸、アジピン
    酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン
    酸、1,12−ドデカンジオン酸およびそれらの無水物
    から、単独であるいは混合物として選択されることを特
    徴とする、請求項1に記載の粉末組成物。
  6. 【請求項6】 上記飽和、直鎖状脂肪族ジカルボン酸
    (b.1.1)が、アジピン酸であることを特徴とす
    る、請求項5に記載の粉末組成物。
  7. 【請求項7】 上記ジカルボン酸またはポリカルボン酸
    (b.1.2)が、マレイン酸、フマール酸、テレフタ
    ル酸、イソフタル酸、1,2−シクロヘキサンジカルボ
    ン酸、1,3−シクロヘキサンジカルボン酸、1,4−
    シクロヘキサンジカルボン酸、トリメリト酸、ピロメリ
    ト酸およびそれらの無水物から、単独であるいは混合物
    として選択されることを特徴とする、請求項1、5およ
    び6のいずれか1項に記載の粉末組成物。
  8. 【請求項8】 上記脂肪族または環状脂肪族ジオールま
    たはポリオール(b.2.2)が、エチレングリコー
    ル、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、
    1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオー
    ル、1,4−シクロヘキサンジオール、1,4−シクロ
    ヘキサンジメタノール、水素添加したビフェノールA、
    トリメチロールプロパン、ジトリメチロールプロパン、
    トリメチロールエタン、ペンタエリスリトールおよびそ
    れらの混合物から選択されることを特徴とする、請求項
    1および5〜7のいずれか1項に記載の粉末組成物。
  9. 【請求項9】 上記少なくとも1種の末端メタアクリリ
    ル基含有結晶形ポリエステルが、0.18〜1.8、好
    ましくは0.35〜1.25の二重結合ミリ当量/ポリ
    エステル1グラムの末端不飽和度を示すことを特徴とす
    る、請求項1〜8のいずれか1項に記載の粉末組成物。
  10. 【請求項10】 上記少なくとも1種の末端メタアクリ
    リル基含有結晶形ポリエステルが、1,000〜21,
    000、好ましくは1,300〜9,000の数平均分
    子量を有することを特徴とする、請求項1〜9のいずれ
    か1項に記載の粉末組成物。
  11. 【請求項11】 上記少なくとも1種の末端メタアクリ
    リル基含有結晶形ポリエステルが、溶融状態で、コーン
    /プレート粘度計により175℃で測定して、10,0
    00mPa・sより小さい粘度を示すことを特徴とす
    る、請求項1〜10のいずれか1項に記載の粉末組成
    物。
  12. 【請求項12】 上記少なくとも1種の末端メタアクリ
    リル基含有結晶形ポリエステルが、約60〜150℃の
    溶融温度を示すことを特徴とする、請求項1〜11のい
    ずれか1項に記載の粉末組成物。
  13. 【請求項13】 エチレン状不飽和オリゴマーをさらに
    含有することを特徴とする、請求項1〜12のいずれか
    1項に記載の粉末組成物。
  14. 【請求項14】 上記エチレン状不飽和オリゴマーが、
    トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートのト
    リアクリレートまたはトリメタアクリレート、好ましく
    はトリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレートの
    トリアクリレートであることを特徴とする、請求項13
    に記載の粉末組成物。
  15. 【請求項15】 組成物が100重量部あたり、20重
    量部まで、好ましくは10重量部までの割合でエチレン
    状不飽和オリゴマーを含有することを特徴とする、請求
    項13および14のどちらか1項に記載の粉末組成物。
  16. 【請求項16】 組成物が光開始剤、および場合によ
    り、光活性化剤をさらに含有することを特徴とする、請
    求項1〜15のいずれか1項に記載の紫外線照射により
    硬化させることができる粉末組成物。
  17. 【請求項17】 組成物が100重量部あたり、15重
    量部まで、好ましくは0.5〜8重量部の割合で光開始
    剤を含有することを特徴とする、請求項16に記載の粉
    末組成物。
  18. 【請求項18】 物品の被覆方法であって、請求項1〜
    17のいずれか1項に記載の放射線硬化性粉末組成物
    を、摩擦電気式ガンまたは静電気式ガンによる噴霧によ
    る沈着により、あるいは流動床における沈着により、物
    品に施用し、このようにして得られるコーティングを、
    80〜150℃で約0.5〜10分間加熱することによ
    って溶融させ、次いでこの溶融状態のコーティングを、
    硬化したコーティングを生成させるのに充分な時間にわ
    たり、紫外線照射または加速電子ビームにさらすことを
    特徴とする物品の被覆方法。
  19. 【請求項19】 請求項1〜15のいずれか1項に記載
    の組成物から得られ、加速電子ビームの照射により硬化
    させることができる粉末ワニスおよび塗料。
  20. 【請求項20】 請求項16および17のどちらか1項
    に記載の組成物から得られ、紫外線照射により硬化させ
    ることができる粉末ワニスおよび塗料。
  21. 【請求項21】 請求項19および20のどちらか1項
    に記載の粉末ワニスおよび(または)塗料により、全体
    的にまたは部分的に被覆されている物品。
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