JPH08337644A - 粉体塗料用ポリエステル樹脂及び組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐候性に優れ、かつ、高い塗膜強度の必要と
される用途にも実用上十分対応することができる機械的
強度を有する塗膜を与える粉体塗料用ポリエステル樹脂
及び組成物を低コストで提供する。 【構成】 ジカルボン酸成分及びグリコール成分を主体
とし、水酸基価が13〜85mgKOH/g 、極限粘度が0.15〜0.
40dl/gのポリエステル樹脂であって、ジカルボン酸成分
がイソフタル酸70〜97モル％、分子量 160以上の脂肪族
ジカルボン酸３〜10モル％及びテレフタル酸０〜27モル
％からなり、グリコール成分が主にネオペンチルグリコ
ールからなる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ポリエ
ステル樹脂組成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐候性に優れ、かつ、
高い塗膜強度の要求される用途にも実用上十分対応でき
る機械的強度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に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、メンテナンスフリーなどの理由か
ら、耐候性の良好な塗料が求められており、耐候性の良
好な粉体塗料としてはアクリル樹脂系のものが一般に用
いられている。しかしながら、アクリル樹脂系粉体塗料
は、高価であるうえ、他の塗料との相溶性が極めて悪
く、他の塗料に混入した場合、ハジキの原因となるため
塗装ラインを隔離しなくてはならないという問題があっ
た。

【０００３】ポリエステル樹脂系粉体塗料には、このよ
うな問題がないが、耐候性が十分でなく、耐候性の良好
なポリエステル樹脂が望まれていた。

【０００４】耐候性の改良された粉体塗料用ポリエステ
ル樹脂組成物として、イソフタル酸とシクロヘキサンジ
カルボン酸を主たる酸成分とし、末端基が主としてカル
ボキシル基である樹脂に硬化剤としてトリグリシジルイ
ソシアヌレートを配合したものが提案されている（特開
平２−284974号公報）が、トリグリシジルイソシアヌレ
ートは、最近、衛生上の問題が指摘されている。

【０００５】本発明者らは、このような問題のない粉体
塗料用ポリエステル樹脂組成物として、イソフタル酸と
ネオペンチルグリコールとを主たる構成成分とし、末端
基が主にヒドロキシル基である樹脂に硬化剤としてイソ
シアネート化合物を配合したものを提案した（特開平６
−234941号公報）。

【０００６】しかし、特開平６−234941号公報に具体的
に開示されたポリエステル樹脂は、機械的強度が十分で
なく、高い塗膜強度の要求される用途には満足できない
ものであった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
問題を解決し、耐候性に優れ、かつ、高い塗膜強度の必
要とされる用途にも実用上十分対応することができる機
械的強度を有する塗膜を与える粉体塗料用ポリエステル
樹脂及び組成物を低コストで提供しようとするものであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために鋭意検討の結果、イソフタル酸とネ
オペンチルグリコールとを主たる構成成分とするポリエ
ステルに、特定の脂肪族ジカルボン酸及び必要に応じて
テレフタル酸を特定量共重合することにより、耐候性に
優れると同時に機械的強度が向上したポリエステル樹脂
が得られることを見出し、本発明に到達した。

【０００９】すなわち、本発明の要旨は、次の通りであ
る。 １．ジカルボン酸成分及びグリコール成分を主体とし、
水酸基価が13〜85mgKOH/g 、極限粘度が0.15〜0.40dl/g
のポリエステル樹脂であって、ジカルボン酸成分がイソ
フタル酸70〜97モル％、分子量 160以上の脂肪族ジカル
ボン酸３〜10モル％及びテレフタル酸０〜27モル％から
なり、グリコール成分が主にネオペンチルグリコールか
らなることを特徴とする粉体塗料用ポリエステル樹脂。 ２．上記のポリエステル樹脂にイソシアネート系硬化剤
を配合した粉体塗料用ポリエステル樹脂組成物。

【００１０】以下、本発明について詳細に説明する。

【００１１】本発明のポリエステル樹脂は、ジカルボン
酸成分及びグリコール成分を主体とし、ジカルボン酸成
分がイソフタル酸70〜97モル％、分子量 160以上の脂肪
族ジカルボン酸３〜10モル％及びテレフタル酸０〜27モ
ル％からなり、グリコール成分が主にネオペンチルグリ
コールからなるものである。

【００１２】ジカルボン酸成分におけるイソフタル酸の
割合が上記の範囲よりも少ないか、テレフタル酸の割合
が上記の範囲よりも多いと十分な耐候性が得られない。
また、分子量 160以上の脂肪族ジカルボン酸の割合が上
記の範囲より少ないと機械的強度が不十分となり、多す
ぎるとポリエステル樹脂の軟化温度が低下して、粉体塗
料としたときブロッキングを起こしやすくなると共に、
耐候性が低下し、好ましくない。耐候性と機械的強度と
を同時に満足させるには、上記の範囲とすることが必要
となるのである。

【００１３】共重合する脂肪族ジカルボン酸は、分子量
が 160以上のものであることが必要であり、これよりも
分子量の小さいものでは、機械的強度を向上させる効果
が乏しく、また、多量に共重合すれば耐候性が低下す
る。一方、この分子量が大きすぎるとポリエステル樹脂
の軟化温度が低下して、粉体塗料としたときブロッキン
グを起こしやすくなるので、分子量 400以下の脂肪族ジ
カルボン酸を用いることが望ましい。

【００１４】分子量が 160以上の脂肪族ジカルボン酸と
しては、1,６−ヘキサンジカルボン酸、セバシン酸、1,
10−デカンジカルボン酸、1,12−ドデカンジカルボン
酸、1,18−オクタデカンジカルボン酸などが挙げられ
る。

【００１５】上記のようなジカルボン酸と共に、本発明
の効果を損なわない範囲で、 (無水) フタル酸、ナフタ
レンジカルボン酸、アジピン酸、シクロヘキサンジカル
ボン酸などのジカルボン酸を併用してもよい。また、ポ
リエステル樹脂をゲル化させない範囲で、トリメリット
酸、ピロメリット酸、トリメシン酸などの３価以上のカ
ルボン酸を併用してもよい。

【００１６】また、グリコール成分としては、主にネオ
ペンチルグリコールが用いられ、その割合は、グリコー
ル成分の70モル％以上であることが好ましい。ネオペン
チルグリコールが70モル％未満では、耐候性が不十分と
なる。

【００１７】ネオペンチルグリコールと共に、本発明の
効果を損なわない範囲で、エチレングリコール、ジエチ
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、1,６−ヘキサンジオール、1,４−シクロヘキ
サンジメタノール、ビスフェノールＡのエチレンオキサ
イド付加物、ビスフェノールＳのエチレンオキサイド付
加物などのジオールを併用してもよい。また、ポリエス
テル樹脂をゲル化させない範囲で、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などの３価以
上のアルコールを併用してもよい。

【００１８】さらに、４−ヒドロキシ安息香酸、ε−カ
プロラクトンなどのヒドロキシカルボン酸を少量併用し
てもよい。

【００１９】本発明のポリエステル樹脂は、極限粘度が
0.15〜0.40dl/g、好ましくは0.20〜0.35dl/gのものであ
ることが必要である。ポリエステル樹脂の極限粘度が0.
15dl/gに満たないと、樹脂の軟化温度が低下して耐ブロ
ッキング性が低下したり、塗膜の機械的強度が低下した
りする傾向にあり、0.40dl/gを超えると、樹脂の粉砕性
が悪くなる傾向がある。

【００２０】また、本発明のポリエステル樹脂は、水酸
基価が13〜85mgKOH/g 、 好ましくは25〜60mgKOH/g のも
のであることが必要である。ポリエステル樹脂の水酸基
価が13mgKOH/g に満たないと、塗膜の表面に大きな凹凸
が生じて平滑性が低下する傾向にあり、85mgKOH/g を超
えると、塗膜の機械的強度が低下する傾向にある。

【００２１】さらに、本発明のポリエステル樹脂は、軟
化温度が50〜150 ℃の範囲のものであることが好まし
い。軟化温度が50℃に満たないと、耐ブロッキング性が
劣る傾向にあり、一方、軟化温度が 150℃を超えると、
塗料製造時の混練温度を高くすることが必要となり、混
練中に樹脂と硬化剤との反応が進み、結果として塗膜の
平滑性や機械的強度が低下する傾向がある。

【００２２】本発明のポリエステル樹脂は、上記のジカ
ルボン酸成分とグリコール成分（それらのエステル形成
性誘導体を含む）を原料とし、常法によって、 200〜28
0 ℃の温度でエステル化又はエステル交換反応を行った
後、５hPa 以下の減圧下、 200〜300 ℃、好ましくは 2
30〜290 ℃の温度で重縮合反応を行って高重合度のポリ
エステルとし、これにアルコール成分を添加して解重合
反応を行う方法で調製することができる。

【００２３】また、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。

【００２４】また、エステル化、エステル交換反応及び
重縮合反応において、公知の反応触媒などを用いること
ができる。

【００２５】このようにして得られたポリエステル樹脂
は、イソシアネート系硬化剤を配合して粉体塗料用樹脂
組成物とされる。

【００２６】イソシアネート系硬化剤としては、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
系硬化剤が好ましく、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系硬化
剤であるヒュルス社製「ベスタゴンB 1530」（商品名）
やブロック剤を含有せず、イソシアネート基が自己ブロ
ックしているイソホロンジイソシアネート系硬化剤であ
る同社製「ベスタゴンBF 1540」（商品名）などが挙げら
れる。

【００２７】硬化剤の配合量は、ポリエステル樹脂の水
酸基量にほぼ対応する官能基量、好ましくは 0.8〜1.2
倍当量の範囲とするのが適当である。

【００２８】本発明の粉体塗料用ポリエステル樹脂組成
物は、前記のようなポリエステル樹脂及び硬化剤、さら
に、必要に応じて硬化触媒、レベリング剤、その他の添
加剤、例えば、二酸化チタンなどの顔料からなる混合物
をニーダ又はロールを用いて70〜150 ℃で混練すること
により調製することができる。

【００２９】

【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、実施例中の特性値は以下の方法で求め
た。 (a) 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、20℃で測定した。 (b) 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。 (c) 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て、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。 (d) 耐衝撃性 JIS K 5400に準じ、直径1.27cm、重量１kgの球を使用し
て求めた。 (e) 60度鏡面光沢度 JIS K 5400に準じて求めた。 (f) エリクセン JIS Z 2247に準じて求めた。 (g) 促進耐候性 JIS K 5400に準じ、 WEL−６XS−HC−B ・ Ec型サンシャ
インウェザーメーター（スガ試験機社製）を用いて、10
00時間照射後の光沢保持率を求めた。

【００３０】実施例１〜５及び比較例１〜７ 表１及び表２に示した原料化合物（化合物名に付したか
っこ内の数値は、分子量を示す。）を表１及び表２に示
した量（モル部）でエステル化反応槽に仕込み、圧力0.
05〜0.25MPa 、温度 200〜260 ℃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
モル添加し、0.4hPaに減圧し、 280℃で４時間重縮合反
応を行い、極限粘度0.45dl/gのポリエステルを得た。次
いで、このポリエステルに表１及び表２に示した解重合
剤を表１及び表２に示した量（モル部）で添加し、常圧
下、 270℃で１時間解重合反応を行い、表１及び表２に
示す特性値のポリエステル樹脂を得た。得られたポリエ
ステル樹脂にブロックド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 「ベスタゴンBF 154
0」、ジオクチル錫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及び表２に示す量（重量部）添加し、FM 10B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（ブッス社製）を用いて 110
℃で溶融混練し、冷却、粉砕後、 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て、 180℃×20分間の条件
で焼付けを行った。塗膜の性能を評価した結果を表１及
び表２に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【表２】

【００３３】実施例１〜５で得られた粉体塗料は、塗膜
の耐候性及び機械的特性がすべて良好であった。これに
対して、比較例１〜４では、脂肪族ジカルボン酸の分子
量が小さいためエリクセンが低く、比較例５では、脂肪
族ジカルボン酸の共重合割合が高いため耐候性が低かっ
た。また、比較例６は、長鎖脂肪族グリコールである1,
10−デカンジオールを共重合した例であり、エリクセン
及び耐候性が低かった。さらに、比較例７では、イソフ
タル酸の共重合割合が低いため耐候性が低かった。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、耐候性に優れ、かつ、
高い塗膜強度の必要とされる用途にも実用上十分対応す
ることができる機械的強度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低コストで提供され
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ジカルボン酸成分及びグリコール成分を
   主体とし、水酸基価が13〜85mgKOH/g 、極限粘度が0.15
   〜0.40dl/gのポリエステル樹脂であって、ジカルボン酸
   成分がイソフタル酸70〜97モル％、分子量 160以上の脂
   肪族ジカルボン酸３〜10モル％及びテレフタル酸０〜27
   モル％からなり、グリコール成分が主にネオペンチルグ
   リコールからなることを特徴とする粉体塗料用ポリエス
   テル樹脂。
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粉体塗料用ポリエステル
   樹脂組成物。