WO2014002964A1 - 粉体塗料組成物、硬化膜の製造方法、および塗装物品 - Google Patents

粉体塗料組成物、硬化膜の製造方法、および塗装物品 Download PDF

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WO2014002964A1
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WO
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coating composition
polyester polymer
cured film
fluororesin
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俊 齋藤
幸治 内田
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旭硝子株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a powder coating composition, a method for producing a cured film, and a coated article.
  • acrylic resin-based, polyester resin-based, and epoxy resin-based powder coatings are mainly used.
  • these powder coatings have the disadvantage of being inferior in weather resistance.
  • a fluororesin-based powder coating using a fluororesin has also been developed as a powder coating that improves such defects (for example, see Patent Document 1).
  • a powder coating material in which a polyester resin and a fluororesin are blended has been proposed for the purpose of cost reduction or the like (see, for example, Patent Document 2).
  • Powder coating blended with polyester resin and fluororesin has better weather resistance compared to acrylic resin, polyester resin and epoxy resin powder coatings, but depending on the type of polyester used, In some cases, the effect of improving the weather resistance is difficult to express.
  • An object of the present invention is to provide a powder coating composition having a fluororesin layer and a polyester layer and capable of forming a cured film excellent in water resistance, chemical resistance, and weather resistance by one coat coating. It is.
  • the present invention provides a powder coating composition, a method for producing a cured film, and a coated article having the following configurations [1] to [12].
  • the polyester polymer (B) is a polyester polymer having units derived from an aromatic polycarboxylic acid compound having 8 to 15 carbon atoms and units derived from a polyhydric alcohol compound having 2 to 10 carbon atoms.
  • the unit derived from the aromatic polycarboxylic acid compound in the polyester polymer (B) is a unit derived from phthalic acid, a unit derived from isophthalic acid, a unit derived from terephthalic acid, a unit derived from naphthalenedicarboxylic acid,
  • the polyester polymer (B) contains 30 to 60 mol% of units derived from the aromatic polycarboxylic acid compound with respect to all units in the polyester polymer, and has a number average molecular weight of 500.
  • the powder coating composition according to any one of [1] to [10] is coated on a substrate to form a coating film made of a melt of the powder coating composition on the substrate, and the powder A method for producing a cured film, comprising: reacting reaction components in a body coating composition; and then cooling and solidifying a molten coating film to room temperature.
  • the powder coating composition of the present invention is a coating film formed by one coat coating, the fluororesin layer and the polyester layer are separated into two layers in the melting and curing process of the powder coating composition. As a result, a cured film having excellent water resistance, chemical resistance, and weather resistance can be formed.
  • the “coating film” in the present specification is a film made of a melt of the powder coating composition formed by applying the powder coating composition of the present invention.
  • the “cured film” in the present specification is a film formed by solidifying the coating film.
  • One coat coating” in this specification is a method of coating only once.
  • the “melting and curing process” of the powder coating composition is a process from bringing the powder coating composition into a molten state, reacting reaction components therein, and then solidifying.
  • the “unit” in the present specification refers to a portion derived from a monomer that is present in a polymer and constitutes the polymer.
  • the unit derived from the monomer resulting from addition polymerization of a monomer having a carbon-carbon unsaturated double bond is a divalent unit generated by cleavage of the unsaturated double bond.
  • the unit derived from the polyvalent carboxylic acid compound constituting the polyester polymer is a monovalent or higher unit obtained by removing the hydroxyl group from at least one carboxy group of the polyvalent carboxylic acid compound, and derived from the polyhydric alcohol compound.
  • the unit is a monovalent or higher unit obtained by removing a hydrogen atom from at least one hydroxyl group of a polyhydric alcohol compound.
  • a unit derived from an individual monomer compound is referred to by a name in which “unit” is added to the name of the monomer compound.
  • [Powder coating composition] One coat of the powder coating composition of the present invention is applied to a substrate to form a coating film composed of a melt of the powder coating composition, the reaction components in the composition are reacted, and then the coating film is cooled.
  • the fluororesin layer mainly composed of the fluororesin (A) and the polyester layer mainly composed of the polyester polymer (B) are separated.
  • a polyester layer is disposed on the substrate side, and a fluororesin layer is disposed on the air side.
  • the powder coating composition of the present invention contains a fluororesin (A), a polyester polymer (B), a curing agent (C), and an ultraviolet absorber (D).
  • the present invention will be described in detail.
  • the fluororesin (A) in the present invention comprises a fluoropolymer such as a fluoroolefin homopolymer or copolymer.
  • a fluoropolymer such as a fluoroolefin homopolymer or copolymer.
  • a copolymer two or more kinds of copolymers of fluoroolefin, a copolymer of one or more kinds of fluoroolefin and one or more kinds of fluorine-containing monomers other than fluoroolefin, and one or more kinds of fluoroolefin And a copolymer with at least one monomer having no fluorine atom.
  • the fluoroolefin is a compound in which one or more hydrogen atoms of a hydrocarbon-based olefin (general formula C n H 2n ) are substituted with a fluorine atom.
  • the carbon number of the fluoroolefin is preferably 2 to 8, and more preferably 2 to 6.
  • the number of fluorine atoms in the fluoroolefin is preferably 2 or more, more preferably 3-4. When the number of fluorine atoms is 2 or more, the weather resistance of the cured film is excellent.
  • one or more hydrogen atoms not substituted with fluorine atoms may be substituted with chlorine atoms.
  • the glass transition temperature of a fluoropolymer can be designed to 50 degreeC or more, and blocking can be prevented.
  • the fluoroolefin is preferably one or more selected from the group consisting of tetrafluoroethylene (TFE), chlorotrifluoroethylene (CTFE), hexafluoropropylene, vinylidene fluoride and vinyl fluoride. Tetrafluoroethylene, chlorotrifluoro More preferred is ethylene.
  • a fluoro olefin may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
  • As the fluoroolefin unit a unit directly formed by polymerization of fluoroolefin is preferable.
  • fluororesin (A) in the present invention examples include a tetrafluoroethylene-perfluoro (alkyl vinyl ether) copolymer (hereinafter also referred to as “PFA”), a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (hereinafter referred to as “ FEP “), tetrafluoroethylene-perfluoro (alkyl vinyl ether) -hexafluoropropylene copolymer (hereinafter also referred to as” EPA “), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (hereinafter also referred to as” ETFE ").
  • PFA tetrafluoroethylene-perfluoro (alkyl vinyl ether) copolymer
  • FEP a tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer
  • EPA tetrafluoroethylene-perfluoro (alkyl vinyl ether) -he
  • PVDF Polyvinylidene fluoride
  • PVF polyvinyl fluoride
  • PCTFE polychlorotrifluoroethylene
  • ECTFE ethylene- Chlorotrifluoroethylene copolymer
  • fluorine-containing polymers may further contain units derived from other monomers as long as they do not impair the essential characteristics.
  • the unit derived from another monomer is a monomer that forms an essential unit as a unit constituting the fluoropolymer (for example, ethylene and tetrafluoroethylene in ETFE, tetrafluoroethylene and perfluoro (alkyl in PFA) Units based on monomers other than vinyl ether)) are shown.
  • PVDF is particularly preferred from the viewpoints of excellent adhesion to a substrate (particularly an aluminum substrate) and easy fixation of an aluminum curtain wall with a sealing agent.
  • the fluororesin (A) in the present invention a fluoropolymer that melts at a melting point of 300 ° C. or lower is preferable. 200 ° C. or lower is more preferable, and 180 ° C. or lower is particularly preferable. If it is below an upper limit, it will be excellent in the smoothness of a cured film.
  • the fluororesin (A) in the present invention may be a fluoropolymer having a reactive group.
  • the reactive group include a hydroxyl group, a carboxy group, and an amino group.
  • the fluororesin (A) is particularly preferably a fluoropolymer (A1) containing a hydroxyl group (hereinafter also referred to as “hydroxyl group-containing fluoropolymer (A1)”). Since the hydroxyl group-containing fluoropolymer (A1) contains a hydroxyl group, the curing rate is excellent when an isocyanate curing agent (particularly, a blocked isocyanate curing agent (C1)) is used as the curing agent. Moreover, it is preferable at the point from which it is easy to disperse
  • hydroxyl group-containing fluoropolymer (A1) a unit derived from a fluoroolefin and a monomer having a hydroxyl group copolymerizable with the fluoroolefin (hereinafter referred to as “monomer (a1)”). Hydroxyl-containing inclusions having a unit derived from and a unit derived from a monomer other than the fluoroolefin and monomer (a1) (hereinafter referred to as “monomer (a2)”) as necessary.
  • a fluoropolymer is preferred.
  • hydroxyl-containing fluoropolymer (A1) the hydroxyl-containing fluoropolymer which introduce
  • a hydroxyl group-containing fluoropolymer a unit derived from a fluoroolefin, a unit derived from a monomer having a reactive functional group other than a hydroxyl group, and, if necessary, the monomer (a2)
  • the monomer to be copolymerized with the fluoroolefin such as the monomer (a1) and the monomer (a2) may be a monomer having a fluorine atom other than the fluoroolefin, but has a fluorine atom. Non-monomers are preferred.
  • the monomer (a1) is a monomer having a hydroxyl group.
  • the monomer having a hydroxyl group include allyl alcohol; hydroxyalkyl vinyl ethers such as 2-hydroxyethyl vinyl ether, 4-hydroxybutyl vinyl ether and cyclohexanediol monovinyl ether; hydroxyalkyl allyl ethers such as 2-hydroxyethyl allyl ether; Examples include vinyl hydroxyalkanoates such as vinyl propionate; (meth) acrylic acid hydroxyalkyl esters such as hydroxyethyl (meth) acrylate, and the like.
  • a monomer (a1) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
  • the monomer (a2) is preferably a vinyl monomer, that is, a compound having a carbon-carbon double bond.
  • Vinyl monomers are excellent in alternating copolymerization with fluoroolefins and can increase the polymerization yield. Moreover, even when it remains unreacted, it has little influence on the cured film and can be easily removed in the manufacturing process.
  • vinyl monomers include vinyl ether, allyl ether, carboxylic acid vinyl ester, carboxylic acid allyl ester, and olefin.
  • vinyl ether examples include cycloalkyl vinyl ethers such as cyclohexyl vinyl ether (CHVE); alkyl vinyl ethers such as nonyl vinyl ether, 2-ethylhexyl vinyl ether, hexyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, n-butyl vinyl ether, and t-butyl vinyl ether.
  • alkyl vinyl ethers such as nonyl vinyl ether, 2-ethylhexyl vinyl ether, hexyl vinyl ether, ethyl vinyl ether, n-butyl vinyl ether, and t-butyl vinyl ether.
  • allyl ether examples include alkyl allyl ethers such as ethyl allyl ether and hexyl allyl ether.
  • Examples of the carboxylic acid vinyl ester include vinyl esters of carboxylic acids such as acetic acid, butyric acid, pivalic acid, benzoic acid, and propionic acid. Further, as vinyl ester of carboxylic acid having a branched alkyl group, commercially available Veova-9, Veova-10 (both manufactured by Shell Chemical Co., Ltd.) and the like may be used. Examples of the carboxylic acid allyl ester include allyl esters of carboxylic acids mentioned in the above carboxylic acid vinyl ester. Examples of the olefin include ethylene, propylene, isobutylene and the like. A monomer (a2) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
  • hydroxyl group-containing fluoropolymer (A1) tetrafluoroethylene or chlorotrifluoroethylene as the fluoroolefin
  • cycloalkyl vinyl ether or alkyl vinyl ether as the monomer (a1), hydroxyalkyl vinyl ether or carboxyl as the monomer (a2)
  • a fluorine-containing polymer obtained using an acid vinyl ester is preferred.
  • a t-butyl vinyl ether as the body (a1) and a copolymer of hydroxyalkyl vinyl ether and carboxylic acid vinyl ester as the monomer (a2) are particularly preferred.
  • the proportion of the fluoroolefin units in the hydroxyl group-containing fluoropolymer (A1) is preferably 30 to 70 mol%, more preferably 40 to 60 mol%, based on all units in the hydroxyl group-containing fluoropolymer (A1). . If a fluoro olefin unit is more than the said lower limit, the weather resistance of a cured film will be excellent. If a fluoro olefin unit is below the said upper limit, it will be excellent in the adhesiveness of a fluororesin layer and a polyester layer when carrying out layer separation.
  • the proportion of the monomer (a1) unit in the hydroxyl group-containing fluoropolymer (A1) is preferably 0.5 to 20 mol%, more preferably 1 to 15 mol%.
  • the proportion of the monomer (a1) unit is equal to or greater than the lower limit, the adhesion between the fluororesin layer and the polyester layer is excellent when the layers are separated.
  • the ratio of the monomer (a1) unit is not more than the above upper limit value, the scratch resistance of the cured film is excellent.
  • the proportion of the monomer (a2) unit in the hydroxyl group-containing fluoropolymer (A1) is preferably 20 to 60 mol%, more preferably 30 to 50 mol%.
  • the proportion of the monomer (a2) unit is not less than the lower limit, the glass transition temperature (hereinafter also referred to as “Tg”) of the hydroxyl group-containing fluoropolymer (A1) is appropriate, and a powder coating material is produced. It's easy to do.
  • Tg glass transition temperature
  • the number average molecular weight of the hydroxyl group-containing fluoropolymer (A1) is preferably 3,000 to 50,000, more preferably 5,000 to 30,000. If the number average molecular weight of the hydroxyl group-containing fluoropolymer (A1) is not less than the lower limit, the cured film is excellent in water resistance and salt water resistance. If the number average molecular weight of the hydroxyl group-containing fluoropolymer (A1) is not more than the upper limit, the smoothness of the cured film is excellent.
  • the hydroxyl value of the hydroxyl group-containing fluoropolymer (A1) is preferably 5 to 100 mgKOH / g, more preferably 10 to 80 mgKOH / g. If it is more than a lower limit, it will be excellent in the adhesiveness of a fluororesin layer and a polyester layer when carrying out layer separation. If it is below an upper limit, the crack resistance of the cured film is excellent under a temperature cycle at a high temperature of 100 ° C or higher and a low temperature of 10 ° C or lower.
  • the hydroxyl value can be measured according to JIS K 1557-1 (2007 edition).
  • the Tg of the hydroxyl group-containing fluoropolymer (A1) is preferably 40 to 150 ° C., more preferably 45 to 120 ° C., and further preferably 50 to 100 ° C. If it is more than a lower limit, it will be easy to manufacture a powder coating material. If it is below an upper limit, the smoothness of a cured film is favorable.
  • polyester polymer in the present specification is a polymer in which a unit derived from a polyvalent carboxylic acid compound and a unit derived from a polyhydric alcohol compound are linked by an ester bond, and units other than these two types of units ( For example, it may have a unit derived from a hydroxycarboxylic acid compound.
  • the terminal of the polymer chain of the polyester polymer is a monovalent unit.
  • the terminal unit is a unit derived from a polyvalent carboxylic acid compound
  • the terminal unit has a carboxy group
  • the terminal unit is a polyhydric alcohol compound.
  • the terminal unit has a hydroxyl group.
  • the unit other than the terminal unit is composed of a divalent or higher unit
  • the linear polymer is composed of only a divalent unit excluding the terminal unit. That is, the linear polyester polymer is composed of only divalent units such as a divalent unit derived from a polyvalent carboxylic acid compound and a divalent unit derived from a polyhydric alcohol compound, excluding terminal units.
  • the branched polyester polymer has at least one trivalent or higher unit, and substantially consists of only a divalent unit other than the trivalent or higher unit and the terminal unit.
  • the trivalent or higher unit is a unit obtained by removing a hydroxyl group from three or more carboxy groups of a trivalent or higher polyvalent carboxylic acid compound, and each hydrogen atom from three or more hydroxyl groups of a trivalent or higher polyhydric alcohol compound. Units other than are included.
  • a unit derived from a polyvalent carboxylic acid compound is also referred to as a “polyhydric carboxylic acid unit”
  • a unit derived from a polyhydric alcohol compound is also referred to as a “polyhydric alcohol unit”.
  • the polyester polymer (B) is a polymer having units derived from an aromatic polycarboxylic acid compound having 8 to 15 carbon atoms and units derived from a polyhydric alcohol compound having 2 to 10 carbon atoms.
  • the polyester polymer (B) is preferably a linear polymer or a branched polymer having a small number of branches, and is preferably a linear polymer. Since a branched polymer having many branches tends to have a high softening point and a melting temperature, the polyester polymer (B) which is a branched polymer is preferably a polymer having a softening point of 200 ° C. or less.
  • the polyester polymer (B) is preferably a polyester polymer that is solid at normal temperature and has a softening point of 100 to 150 ° C.
  • the number average molecular weight is preferably 5,000 or less from the viewpoint that the melt viscosity of the coating film can be appropriately lowered.
  • the mass average molecular weight is preferably 10,000 to 20,000 in that the melt viscosity of the coating film can be lowered appropriately.
  • the polyester polymer (B) particularly preferably has a number average molecular weight of 5,000 or less and a mass average molecular weight of 10,000 to 20,000.
  • the polyester polymer (B) usually has a reactive group that can react with the curing agent (C). At least a part of the terminal unit of the polymer chain of the polyester polymer (B) is preferably a monovalent polyvalent carboxylic acid unit or a monovalent polyhydric alcohol unit. In the former case, the unit is In the latter case, the free carboxy group possessed by the unit functions as a reactive group.
  • the unit having a reactive group may be a unit other than the terminal unit. For example, since a divalent polyhydric alcohol unit derived from a polyhydric alcohol compound having three or more hydroxyl groups is a unit having a free hydroxyl group, the polyester polymer (B) has such a reactive group. You may have a unit more than bivalence.
  • the reactive group in the polyester polymer (B) is preferably a hydroxyl group from the viewpoint of excellent water resistance, alkali resistance and acid resistance of the cured film.
  • the polyester polymer usually has a hydroxyl group and a carboxy group, and the polyester polymer (B) is preferably a polyester polymer mainly having a hydroxyl group.
  • the hydroxyl value of the polyester polymer (B) is preferably 20 to 100 mgKOH / g, more preferably 30 to 80 mgKOH / g.
  • the acid value is preferably 1 to 80 mgKOH / g, and more preferably 3 to 50 mgKOH / g.
  • the hydroxyl value and acid value can be measured according to JIS K 0070 (1992 version).
  • the polyvalent carboxylic acid unit in the polyester polymer (B) is a unit derived from an aromatic polyvalent carboxylic acid compound having 8 to 15 carbon atoms.
  • An aromatic polyvalent carboxylic acid compound having 8 to 15 carbon atoms is a compound having an aromatic ring and two or more carboxy groups, and the carboxy group is bonded to a carbon atom of the aromatic ring.
  • the anhydride which has a structure which two carboxyl groups dehydrated may be sufficient.
  • the aromatic ring is preferably a benzene ring or a naphthalene ring, and more preferably a benzene ring. In the case of a benzene ring, two may exist per molecule.
  • the number of carboxy groups in the aromatic polyvalent carboxylic acid compound is preferably 2 to 4, particularly preferably 2.
  • the aromatic polycarboxylic acid compound having 8 to 15 carbon atoms include phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid, phthalic anhydride, and the like.
  • the polyvalent carboxylic acid unit a unit derived from isophthalic acid is preferable in that the cured film has excellent weather resistance.
  • the polyhydric alcohol unit in the polyester polymer (B) is a unit derived from a polyhydric alcohol compound having 2 to 10 carbon atoms.
  • the polyhydric alcohol compound having 2 to 10 carbon atoms is a compound having two or more hydroxyl groups, preferably an aliphatic polyhydric alcohol or an alicyclic polyhydric alcohol, more preferably an aliphatic polyhydric alcohol.
  • the number of hydroxyl groups in the polyhydric alcohol compound is preferably 2 to 4, particularly preferably 2.
  • Examples of the polyhydric alcohol compound having 2 to 10 carbon atoms include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, and 1,4-butane.
  • Examples include diol, 1,5-pentanediol, neopentyl glycol, spiroglycol, 1,10-decanediol, 1,4-cyclohexanedimethanol, trimethylolethane, trimethylolpropane, glycerin, and pentaerythritol.
  • the polyhydric alcohol unit is excellent in adhesion to the base material, and is carbon because it is difficult to delaminate from the fluororesin layer even when heat history is applied due to excellent flexibility.
  • a unit derived from a polyhydric alcohol having 3 to 8 carbon atoms is preferable, and a unit derived from a polyhydric alcohol having 4 to 6 carbon atoms is more preferable.
  • the polyhydric alcohol for example, neopentyl glycol, 1,2-pentanediol, 1,5-pentanediol, trimethylolpropane and the like are preferable, and neopentyl glycol and trimethylolpropane are more preferable in terms of easy availability.
  • the polyester polymer (B) can be produced by a conventional method for producing a polyester polymer for powder coatings using the above aromatic polycarboxylic acid compound and polyhydric alcohol compound as raw materials. For example, after the above raw materials are esterified or transesterified at 200 to 280 ° C., a polycondensation reaction is performed at 230 to 290 ° C. using a catalyst under reduced pressure, followed by a depolymerization reaction with an alcohol component. Thus, a polyester polymer (B) is obtained.
  • the polyester polymer (B) has an appropriate ester group concentration. It preferably has an aromatic ring concentration.
  • concentration represents the content rate of the ester group in a polyester polymer (B) in the mass%, and can calculate
  • Ester group concentration (%) 2 m / [(a + b) ⁇ m + a] m: average value of the number of units in the polyester polymer, calculated from the average value of the molecular weight of each unit and the value of the number average molecular weight of the polyester polymer.
  • a Average value of the number of carbon atoms of the polyhydric alcohol unit.
  • b Average value of the number of carbon atoms of the polyvalent carboxylic acid unit.
  • the ester group concentration of the polyester polymer (B) is preferably 20 to 60% by mass, more preferably 25 to 50% by mass, and particularly preferably 30 to 40% by mass.
  • concentration represents the content rate of the aromatic ring in a polyester polymer (B) in the mass%, and can calculate an aromatic ring density
  • Aromatic ring concentration (mmoL / g) [(total number of aromatic rings in raw material used to obtain polyester polymer (moL)) / (total weight of raw material used to obtain polyester polymer (g ))] X 1000
  • the aromatic ring concentration of the polyester polymer (B) is preferably 20 to 35% by mass, more preferably 22 to 34% by mass, and particularly preferably 25 to 33% by mass.
  • the content of the polyester polymer (B) in the powder coating composition of the present invention is preferably 10 to 90% by mass, more preferably 30 to 70% by mass with respect to the fluororesin (A) in the powder coating composition. preferable.
  • Curing agent (C) reacts with the reactive group of the fluororesin (A) or the polyester polymer (B) to crosslink or increase the molecular weight of the polymer to cure the polymer.
  • the curing agent (C) has two or more reactive groups that can react with the reactive group of the polymer such as a hydroxyl group or a carboxy group.
  • the reactive group of the curing agent (C) is preferably a reactive group that can react when the powder coating composition is heated and melted because it is not preferable to react with the reactive group of the polymer at room temperature. Preferably there is.
  • a blocked isocyanate group is preferable to an isocyanate group having a high reactive group at room temperature.
  • the blocked isocyanate group is removed from the blocking agent to form an isocyanate group, and the isocyanate group acts as a reactive group.
  • the curing agent (C) known compounds can be used.
  • blocked isocyanate curing agents amine curing agents such as melamine resin, guanamine resin, sulfoamide resin, urea resin, aniline resin, ⁇ - Examples thereof include hydroxyalkylamide type curing agents and triglycidyl isocyanurate type curing agents.
  • an isocyanate curing agent and an amine curing agent are preferably used. Among them, adhesion to a substrate and processing of a product after coating are preferred.
  • the blocked isocyanate-based curing agent (C1) is particularly preferable from the viewpoint of excellent properties and water resistance of the cured film.
  • a carboxy group-containing fluoropolymer is used as the fluororesin (A)
  • a ⁇ -hydroxyalkylamide curing agent and a triglycidyl isocyanurate curing agent are preferably used.
  • the softening temperature of the curing agent (C) is preferably 10 to 120 ° C, more preferably 40 to 100 ° C.
  • the softening temperature is less than 10 ° C.
  • the powder coating is hardened at room temperature or a granular lump is formed, which is not preferable.
  • the temperature exceeds 120 ° C., it becomes difficult to uniformly disperse the curing agent (C) in the coating material when the powder coating material is melt-kneaded, and the smoothness of the obtained cured film and the strength of the cured film are obtained. In addition, moisture resistance and the like are reduced.
  • the content of the curing agent (C) in the powder coating composition of the present invention is preferably 1 to 50 parts by weight and more preferably 3 to 30 parts by weight in the powder coating composition (100 parts by weight).
  • curing agent (C) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
  • the blocked isocyanate curing agent (C1) is preferably a solid at room temperature.
  • the blocked isocyanate curing agent (C1) is a masking composition obtained by reacting a polyisocyanate obtained by reacting an aliphatic, aromatic, or araliphatic diisocyanate with a low molecular weight compound having active hydrogen with a blocking agent. What was manufactured by doing is preferable.
  • diisocyanate examples include tolylene diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane isocyanate, xylylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 4,4′-methylene bis (cyclohexyl isocyanate), methylcyclohexane diisocyanate, bis (isocyanatomethyl) cyclohexaneisophorone diisocyanate. , Dimer acid diisocyanate, lysine diisocyanate and the like.
  • Low molecular weight compounds containing active hydrogen include low molecular weight polyesters containing water, ethylene glycol, propylene glycol, trimethylolpropane, glycerin, sorbitol, ethylenediamine, ethanolamine, diethanolamine, hexamethylenediamine, isocyanurate, uretidione, and hydroxyl groups. And polycaprolactone.
  • the blocking agent examples include alcohols such as methanol, ethanol and benzyl alcohol, phenols such as phenol and crezone, lactams such as caprolactam and butyrolactam, and oximes such as cyclohexanone, oxime and methyl ethyl ketoxime.
  • alcohols such as methanol, ethanol and benzyl alcohol
  • phenols such as phenol and crezone
  • lactams such as caprolactam and butyrolactam
  • oximes such as cyclohexanone, oxime and methyl ethyl ketoxime.
  • the content of the blocked isocyanate curing agent (C1) in the powder coating composition of the present invention is such that the molar ratio of isocyanate groups to hydroxyl groups in the powder coating composition is 0.05 to 1.5.
  • An amount of 0.8 to 1.2 is more preferable.
  • the molar ratio is less than 0.05, the degree of curing of the paint is insufficient, and adhesion, hardness of the cured film, chemical resistance, and the like are reduced.
  • the molar ratio exceeds 1.5, the cured film becomes brittle, and the heat resistance, chemical resistance, moisture resistance and the like of the cured film are lowered.
  • UV absorber (D) The powder coating composition of the present invention contains an ultraviolet absorber (D) for the purpose of protecting the polyester layer. Deterioration of the polyester layer is suppressed by the ultraviolet absorber (D), and the problem that the fluororesin layer peels from the polyester layer can be avoided.
  • the ultraviolet absorber (D) may be unevenly distributed in either the fluororesin layer or the polyester layer when a cured film having a two-layer structure of the fluororesin layer and the polyester layer is formed, and both layers exist. You may do it. It is preferable that the ultraviolet absorber (D) is unevenly distributed in the fluororesin layer in order to reduce the amount of ultraviolet rays incident on the polyester layer, since the ultraviolet rays mainly deteriorate the polyester layer.
  • the UV absorber selects an UV absorber that tends to be unevenly distributed in the fluororesin layer. It is preferable to use it as an ultraviolet absorber (D).
  • a lipophilic ultraviolet absorber is more likely to be unevenly distributed in the fluororesin layer between a lipophilic ultraviolet absorber and a hydrophilic ultraviolet absorber.
  • the affinity for the fluoropolymer may differ depending on the physical properties such as the type of ultraviolet absorber (difference in chemical structure), molecular weight, melting point and boiling point.
  • any organic or inorganic ultraviolet absorber can be used.
  • a ultraviolet absorber (D) may be used individually by 1 type, and may be used in combination of 2 or more type.
  • Examples of the organic ultraviolet absorber include salicylic acid ester, benzotriazole, benzophenone, and cyanoacrylate compounds.
  • As the organic ultraviolet absorber a compound having a molecular weight of 200 to 1,000 is preferable. When the molecular weight is 200 or more, the powder coating composition is difficult to volatilize during the melting and curing process and can remain in the cured film. If the molecular weight is 1,000 or less, it can remain in the fluororesin layer.
  • As the organic ultraviolet absorber a compound having a melting point of 50 to 150 ° C. is preferable. When the melting point is 50 ° C. or higher, it is difficult to volatilize during the melting and curing process and can remain in the cured film.
  • the melting point is 150 ° C. or lower, it is easy to melt in the melting and curing process and can remain in the fluororesin layer.
  • the organic ultraviolet absorber a compound having a volatilization temperature of 180 to 400 ° C is preferable, and a compound having a temperature of 220 to 350 ° C is more preferable. Since the temperature condition of 150 to 220 ° C. is required in the melting and curing process, the above range is less likely to volatilize, and it is easy to stay in the fluororesin layer when the two layers are separated in the melting and curing process. Is preferable.
  • inorganic ultraviolet absorbers include filler-type inorganic ultraviolet absorbers containing ultraviolet absorbing oxides such as zinc oxide and cerium oxide. It is preferable to use composite particles of zinc oxide and titanium oxide, composite particles of cerium oxide and titanium oxide, composite particles of zinc oxide and cerium oxide, composite particles of titanium oxide, zinc oxide, and cerium oxide.
  • the content of the ultraviolet absorber (D) in the powder coating composition of the present invention is preferably 0.1 to 15% by mass with respect to the fluororesin (A) in the powder coating composition.
  • a ultraviolet absorber (D) When there is too little quantity of a ultraviolet absorber (D), the protective effect of a polyester layer is not fully acquired.
  • the ultraviolet absorber (D) In the case where the ultraviolet absorber (D) is inorganic, 0.01 to 3.0% by mass is particularly preferable. Long-lasting because it is effective even with a small amount and hardly deteriorates. In the case of an organic system, 0.1 to 5% by mass is preferable. Since it tends to deteriorate, it is necessary to add a little more.
  • Pigment (E) The powder coating composition of the present invention preferably further contains a pigment (E).
  • the pigment (E) is preferably at least one selected from the group consisting of bright pigments, rust preventive pigments, colored pigments and extender pigments.
  • the bright pigment is a pigment for brightening the coating film.
  • the bright pigment include aluminum powder, nickel powder, stainless steel powder, copper powder, bronze powder, gold powder, silver powder, mica powder, graphite powder, glass flake, and scale-like iron oxide powder.
  • the rust preventive pigment is a pigment for preventing the corrosion and alteration of the base material with respect to the base material that requires the antirust property.
  • the rust preventive pigment is preferably a lead-free rust preventive pigment with a low environmental load.
  • lead-free rust preventive pigments include cyanamide zinc, zinc oxide, zinc phosphate, calcium magnesium phosphate, zinc molybdate, barium borate, and calcium cyanamide zinc.
  • the color pigment is a pigment for coloring the coating film.
  • examples of the color pigment include titanium oxide, carbon black, iron oxide, phthalocyanine blue, phthalocyanine green, quinacridone, isoindolinone, benzimidazolone, and dioxazine.
  • the extender pigment is a pigment for improving the hardness of the coating film and increasing the thickness of the coating film. Moreover, when a coating base material is cut
  • extender pigments include talc, barium sulfate, mica, and calcium carbonate.
  • Inorganic pigments containing titanium oxide are prone to photocatalytic reactions in high temperature and high humidity areas.
  • the photocatalytic reaction is promoted by moisture and ultraviolet rays. Titanium oxide tends to be unevenly distributed in the polyester layer because the inorganic pigment tends to be unevenly distributed in the polyester layer.
  • the fluororesin layer on the surface of the cured film formed from the powder coating composition of the present invention hardly transmits moisture, the moisture hardly transfers from the surface of the cured film to the polyester layer. For this reason, even if titanium oxide is present in the polyester layer, the polyester layer is unlikely to deteriorate due to the photocatalytic reaction due to the low water content. Therefore, even in the case of a powder coating composition containing an inorganic pigment containing titanium oxide as a pigment, a cured film having excellent weather resistance can be obtained.
  • Titanium oxide is preferably one that has been surface-treated so that the photocatalytic reaction does not proceed easily.
  • titanium oxide that has been surface-treated with an organic component such as silica, alumina, zirconia, selenium, or polyol is used.
  • titanium oxide whose titanium oxide content is adjusted to 83 to 90% by mass by these surface treatments is more preferable.
  • the titanium oxide content is at least the above lower limit, the whiteness of the cured film is excellent. If it is not more than the above upper limit value, the polyester layer is hardly deteriorated and the fluororesin layer is hardly peeled off.
  • titanium oxide may be used, and commercially available products include “Taipeke PFC105” (titanium oxide content: 87% by mass), “Taipec CR95” (titanium oxide content: 90% by mass) manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd. “D918” (Titanium oxide content: 85 mass%) manufactured by Sakai Chemical Co., Ltd. “Ti-Pure R960” (Titanium oxide content: 89 mass%) manufactured by DuPont, “Ti-Select” (Titanium oxide content: 90) Mass%) and the like.
  • the content of the pigment (E) in the powder coating composition of the present invention is preferably 20 to 200% by mass, more preferably 50 to 150% by mass with respect to the fluororesin (A) in the powder coating composition.
  • Curing catalyst (F) The powder coating composition of the present invention preferably contains a curing catalyst for the purpose of accelerating the curing reaction and imparting good chemical performance and physical performance to the cured film.
  • a curing catalyst for example, a tin catalyst such as tin tin octylate, tributyltin tin dilaurate, dibutyltin dilaurate and the like is preferable.
  • One curing catalyst may be used, or two or more curing catalysts may be used in combination.
  • the content of the curing catalyst in the powder coating composition of the present invention is preferably 0.0001 to 10.0 parts by mass with respect to a total of 100 parts by mass of solids other than the pigment. If the content of the curing catalyst is 0.0001 parts by mass or more, the catalytic effect can be sufficiently obtained. If the content of the curing catalyst is 10.0 parts by mass or less, the gas such as air entrained in the powder coating composition during the melting and curing process of the powder coating composition is likely to escape and the gas remains. There is little decrease in heat resistance, weather resistance and water resistance of the cured film.
  • Hindered amine light stabilizer (G) The powder coating composition of the present invention preferably contains a hindered amine light stabilizer (G) for the purpose of protecting the polyester layer from ultraviolet rays that have passed through the fluororesin layer.
  • the hindered amine light stabilizer (G) has a molecular weight of 300 to 5,000 and a melting point of 50 to 250 ° C. from the viewpoint of easy migration to the polyester layer during the melting and curing process of the powder coating composition. Hindered amine light stabilizers are preferred.
  • a hindered amine light stabilizer having a molecular weight of 400 to 4,000 and a melting point of 60 to 200 ° C. is more preferable in that it uniformly diffuses into the powder coating composition during kneading.
  • a hindered amine light stabilizer (G) may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
  • a commercially available product may be used as the hindered amine light stabilizer (G).
  • the commercially available product “Tinvin 111FDL” (molecular weight: 2,000 to 4,000, melting point: 63 ° C.) manufactured by BASF, “Tinvin 144” (Molecular weight: 685, melting point: 146 to 150 ° C.), “Tinuvin 152” (molecular weight: 756.6, melting point: 83 to 90 ° C.), “Sanduvor 3051 powder” manufactured by Clariant (molecular weight: 364.0, melting point: 225) C.), “Sanduvor 3070 powder” manufactured by Clariant (molecular weight: 1,500, melting point: 148 ° C.), and “VP Sanduvor PR-31” manufactured by Clariant (molecular weight: 529, melting point: 120 to 125 ° C.).
  • the content of the hindered amine light stabilizer (G) in the powder coating composition of the present invention is preferably 0.05 to 20% by mass with respect to the fluororesin (A) in the powder coating composition.
  • the fluororesin (A) is a hydroxyl group-containing fluoropolymer (A1), it is particularly preferably 0.1 to 15% by mass. If the amount of the hindered amine light stabilizer (G) is too small, the protective effect of the polyester layer cannot be obtained sufficiently, and if it is too much, the effect is saturated.
  • the powder coating composition of the present invention comprises a matting agent such as ultrafine powder synthetic silica; a nonionic, cationic or anionic surfactant; a leveling agent; a surface conditioner (surface smoothing of a cured film).
  • a degassing agent the air entrained in the powder, the blocking agent coming out of the curing agent (C), moisture, etc.) out of the coating film so that it does not stay inside the cured film. , Normally solid but very low viscosity upon melting.); Filler; heat stabilizer; thickener; dispersant; antistatic agent; rust inhibitor; silane coupling agent; It may contain a contamination treatment agent.
  • non-fluorine resins such as an acrylic resin and an epoxy resin.
  • the acrylic resin can improve the dispersibility of the pigment.
  • a resin having a reactive group such as a carboxy group or a hydroxyl group and having a Tg of 30 to 60 ° C. is preferable.
  • Tg is not less than the lower limit of the above range, blocking is difficult, and when Tg is not more than the upper limit of the above range, the surface smoothness of the cured film is excellent.
  • the acrylic resin a resin having a number average molecular weight of 5,000 to 50,000 is preferable.
  • the acrylic resin a resin having a carboxy group and an acid value of 150 to 400 mgKOH / g is preferable.
  • the acid value is not less than the lower limit of the above range, there is an effect of improving the dispersibility of the pigment, and when the acid value is not more than the upper limit of the above range, the cured film has excellent moisture resistance.
  • the total content of other components in the powder coating composition of the present invention is preferably 45% by mass or less, and more preferably 30% by mass or less.
  • 1 to 10% by mass is more preferable.
  • the powder coating composition of the present invention can be produced by a known method. For example, a method of mixing components (A) to (D) and, if necessary, components (E) to (H) (hereinafter also collectively referred to as “raw materials”) after being previously pulverized and mixed, And the like, and the raw materials are mixed in a solid state and then melt kneaded and cooled to form a lump, which is then pulverized into a powder. Since each component is uniformly distributed in the obtained powder, the raw material is mixed in a solid state in terms of excellent uniformity of the obtained cured film, and then melt-kneaded and cooled to form a lump. A method of pulverizing to a powder is preferable.
  • Mixing of the raw materials in a solid state can be performed using a mixer such as a high-speed mixer, a V-type mixer, or an inversion mixer. It is preferable to use a powdery component for each component. Each component is preferably used after being previously pulverized into a powder form.
  • the melt-kneading can be performed using various types of extruders such as a single shaft, a twin shaft, and a planetary gear.
  • the mixture of each component is kneaded in a heated and melted state, and each component is made uniform. It is preferable to cool the extruded melt-kneaded product to pellets.
  • the pellets can be pulverized using a pulverizer such as a pin mill, hammer mill, jet mill or the like.
  • Classification is preferably performed after pulverization. When performing classification, it is preferable to remove at least one of particles having a diameter of less than 10 ⁇ m and particles having a diameter of more than 100 ⁇ m.
  • the particle size of the powder coating composition of the present invention is preferably, for example, about 25 to 50 ⁇ m with a 50% average volume particle size distribution. Measurement of the particle size of the powder coating composition is usually performed using a particle size measuring machine such as a type that captures potential changes when passing through pores, a laser diffraction method, an image determination format, a sedimentation velocity measurement method, and the like.
  • the cured film of the present invention is formed by coating the base material with the powder coating composition of the present invention to form a coating film comprising a melt of the powder coating composition on the base material. It is preferable that the reaction components are reacted, and then the molten coating film is cooled to room temperature (20 to 25 ° C.) to be solidified.
  • the coating film composed of the melt of the powder coating composition may be formed at the same time as the coating of the powder coating composition on the substrate, and the base after the powder of the powder coating composition is adhered to the substrate. It may be formed by heating and melting the powder on the material.
  • a powder coating composition is heated and melted, and a heating temperature (hereinafter also referred to as “baking temperature”) and a heating maintenance time (hereinafter also referred to as “baking time”) for maintaining the molten state for a predetermined time.
  • the baking temperature is preferably set according to the reaction temperature of the curing agent (C) to be used.
  • the baking temperature when the blocked polyisocyanate curing agent (C1) is used as the curing agent (C) is preferably about 170 to 210 ° C.
  • the baking time is preferably 5 to 120 minutes, more preferably 10 to 60 minutes. Cooling after baking may be either rapid cooling or slow cooling, but slow cooling is preferable in that interfacial peeling is difficult due to differences in curing shrinkage between the fluororesin layer and the polyester layer.
  • electrostatic coating method As the coating method of the powder coating composition of the present invention, electrostatic coating method, electrostatic spraying method, electrostatic dipping method, spraying method, fluidized dipping method, spraying method, spraying method, spraying method, plasma spraying method, etc. Can be used.
  • an electrostatic coating method using a powder coating gun is preferable in terms of excellent smoothness of the coating film and excellent concealment of the cured film.
  • the powder coating gun include a corona charging type coating gun and a friction charging type coating gun.
  • the corona charging type coating gun sprays the powder coating composition after corona discharge treatment, and the friction charging type coating gun sprays the powder coating composition after friction charging.
  • the discharge amount of the powder coating composition from the powder coating gun is preferably set to 50 to 200 g / min.
  • the distance from the tip of the gun portion of the powder coating gun to the substrate is preferably set to 150 to 400 mm from the viewpoint of coating efficiency.
  • the load voltage applied to the components constituting the powder coating composition by corona discharge treatment is -50 to -100 KV, and the coating efficiency In view of the (ratio at which the powder coating composition adheres to the base material) and the appearance of the coating film, it is preferably set to ⁇ 60 to ⁇ 80 KV.
  • the internally generated current value of the powder coating composition is excellent in coating efficiency and appearance of the coating film.
  • the triboelectric charging treatment is preferably performed so as to be 0 to 8.0 ⁇ A.
  • the coating pattern width is preferably in the range of 1 to 30 m / min for the operation speed of the gun of 50 to 500 mm, and the conveyor speed is preferably in the range of 1 to 50 m / min. Appropriate conditions may be selected from these ranges according to the purpose.
  • a fluidized immersion method As a method of forming a relatively thick cured film, a fluidized immersion method is preferable.
  • a base material whose coating surface is heated to a temperature equal to or higher than the melting temperature of the powder coating composition in a fluid tank in which powder that is carried and flowing in a gas such as air is accommodated. And the powder is adhered to the coated surface of the base material and melted, and after the coating film having a predetermined film thickness is formed on the base material, the coated base material is taken out from the fluidized tank, and in some cases, for a predetermined time. It is preferable to maintain the molten state of the coating film, and then cool to cool and solidify the molten coating film to obtain a substrate on which a cured film is formed.
  • the thickness of the cured film formed by the fluid immersion method is not particularly limited, but is preferably 100 to 1,000 ⁇ m.
  • the temperature in the fluidized tank is preferably 15 to 55 ° C.
  • the temperature of the gas such as an air group blown into the layer for fluidizing the powder is also preferably 15 to 55 ° C.
  • the temperature of at least the coated surface of the substrate when immersed in the fluidized tank is preferably 300 to 450 ° C., and the time for which the substrate is immersed in the fluidized tank is preferably 1 to 120 seconds.
  • the substrate taken out from the fluidized tank is preferably maintained at a temperature of 150 to 250 ° C. for 1 to 5 minutes and then cooled to room temperature.
  • the thickness of the cured film is not particularly limited, but is generally 200 ⁇ m or less. For applications requiring high weather resistance such as outdoor units of air conditioners installed along the coast, poles of traffic lights, signs, etc., 100 to 200 ⁇ m is preferable.
  • the powder coating composition of the present invention contains a fluororesin (A) and a polyester polymer (B), so that the fluororesin layer mainly composed of the fluororesin (A) and the polyester polymer (B).
  • a cured film in which a polyester layer containing as a main component is separated can be obtained.
  • a polyester layer is disposed on the substrate side, and a fluororesin layer is disposed on the air side. Therefore, a cured film having excellent water resistance, chemical resistance, and weather resistance can be obtained.
  • Examples 1 to 12 are production examples, Examples 14, 15, 20, 21, 23, 24, and 26 to 36 are examples, and Examples 16 to 19, 22, 25, and 37 are comparative examples.
  • [Evaluation methods] Glass transition temperature (Tg) and number average molecular weight (Mn) of fluorine-containing copolymer, polyester polymer and acrylic resin
  • Tg is a value measured by a differential calorimeter (DSC).
  • Mn is a value determined in terms of polystyrene by gel permeation chromatography (GPC).
  • Example 1 Production of hydroxyl-containing fluoropolymer (A1-1)]
  • CHVE cyclohexyl vinyl ether
  • HBVE hydroxybutyl vinyl ether
  • Example 1 Production of hydroxyl-containing fluoropolymer (A1-1)]
  • CHVE cyclohexyl vinyl ether
  • HBVE hydroxybutyl vinyl ether
  • the obtained hydroxyl group-containing fluoropolymer (A1-1) had a Tg of 54 ° C. and a Mn of 12,000.
  • Example 2 Production of hydroxyl-containing fluoropolymer (A1-2)]
  • t-BuVE tert-butyl vinyl ether
  • EVE ethyl vinyl ether
  • HBVE hydroxybutyl vinyl ether
  • 57.5 g of xylene 16.2 g of ethanol
  • 1.1 g of potassium carbonate tert-butyl par 0.7 g of a 50% by mass xylene solution of oxypivalate (PBPV) and 65 g of chlorotrifluoroethylene (CTFE) (corresponding to fluoroolefin) were introduced.
  • PBPV oxypivalate
  • CTFE chlorotrifluoroethylene
  • hydroxyl group-containing fluoropolymer (A1-2) had a Tg of 54 ° C. and an Mn of 18,000.
  • Example 3 Fluoropolymer (A-3)
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • Example 4 Production of polyester polymer (B-1)
  • An autoclave with a stirrer made of stainless steel with an internal volume of 250 mL was charged with 31.7 g of isophthalic acid, 21.6 g of neopentyl glycol and 2.0 g of xylene, and the temperature was gradually raised from 100 ° C. at 250 ° C.
  • the esterification reaction was performed for 4 hours.
  • 0.01 g of antimony trioxide was added as a catalyst, the pressure was reduced to 0.5 mmHg or less, and a polycondensation reaction was performed at 280 ° C. for 3 hours to obtain 51.2 g of a polyester polymer (B-1). It was.
  • the obtained polyester polymer (B-1) had Tg of 58 ° C. and Mn of 4,000. From 1 H-NMR and 13 C-NMR, it was confirmed that the total number of isophthalic acid units and neopentyl glycol units averaged per molecule was 20. The hydroxyl value was 30.0 mgKOH / g, and the acid value was 1.9 mgKOH / g.
  • the polyester polymer (B-1) had an ester group concentration of 35.63% by mass and an aromatic ring concentration of 29.07% by mass.
  • Example 5 Production of polyester polymer (B-2)] Except that the isophthalic acid in Example 4 was changed to terephthalic acid, 50.9 g of a polyester polymer (B-2) was obtained in the same manner.
  • the obtained polyester polymer (B-2) had a Tg of 61 ° C. and an Mn of 4,400. From 1 H-NMR and 13 C-NMR, it was confirmed that the total number of average isophthalic acid units and neopentyl glycol units per molecule was 21. The hydroxyl value was 31.0 mgKOH / g, and the acid value was 1.8 mgKOH / g.
  • the polyester polymer (B-2) had an ester group concentration of 35.84% by mass and an aromatic ring concentration of 29.24% by mass.
  • polyester polymer (B-3) Production of polyester polymer (B-3)
  • adipic acid not an aromatic polycarboxylic acid compound having 8 to 15 carbon atoms
  • polyester polymers ( 47.0 g of B-3) was obtained.
  • the obtained polyester polymer (B-3) had Tg of 33 ° C. and Mn of 4,900. From 1 H-NMR and 13 C-NMR, it was confirmed that the total number of adipic acid units and neopentyl glycol units averaged per molecule was 27.
  • the hydroxyl value was 30.2 mgKOH / g, and the acid value was 2.3 mgKOH / g.
  • the polyester polymer (B-3) had an ester group concentration of 38.81% by mass and an aromatic ring concentration of 0.0% by mass.
  • Example 7 Production of polyester polymer (B-4)
  • the same method except that 31.7 g of the isophthalic acid of Example 4 was changed to 32.9 g of 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid (not an aromatic polycarboxylic acid compound having 8 to 15 carbon atoms).
  • 51.8 g of a polyester polymer (B-4) was obtained.
  • the obtained polyester polymer (B-4) had Tg of 43 ° C. and Mn of 3,900. From 1 H-NMR and 13 C-NMR, it was confirmed that the total number of 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid units and neopentyl glycol units averaged per molecule was 22.
  • the hydroxyl value was 35.5 mgKOH / g, and the acid value was 2.1 mgKOH / g.
  • the polyester polymer (B-4) had an ester group concentration of 35.22% by mass and an aromatic ring concentration of 0.0% by mass.
  • Example 8 Production of polyester polymer (B-5)
  • a four-necked flask equipped with a thermometer, a reflux condenser, and a stirrer is charged with 95.8 g of phthalic anhydride, 13.6 g of ethylene glycol, and 60.0 g of cyclohexanone, and kept uniform at 60 ° C. Until stirred. Then, the temperature of the mixture was raised to 140 ° C., and the reaction was continued while maintaining the same temperature. When the reaction rate reached 98%, the reaction was terminated. After completion of the reaction, cyclohexanone as a solvent was removed from the reaction product under reduced pressure to obtain a C18 dicarboxylic acid derivative.
  • polyester polymer (B-5) Except that 31.7 g of the isophthalic acid of Example 4 was changed to 68.4 g of the dicarboxylic acid derivative having 18 carbon atoms, 85.5 g of the polyester polymer (B-5) was obtained in the same manner. It was. The obtained polyester polymer (B-5) had Tg of 68 ° C. and Mn of 3,900. Further, from 1 H-NMR and 13 C-NMR, it was confirmed that the total number of the above-mentioned dicarboxylic acid derivative units having 18 carbon atoms and neopentyl glycol units averaged per molecule was 16. The hydroxyl value was 32.5 mgKOH / g, and the acid value was 2.0 mgKOH / g. The polyester polymer (B-5) had an ester group concentration of 35.43% by mass and an aromatic ring concentration of 36.89% by mass.
  • Example 9 Production of acrylic resin (1)
  • 75 g of xylene was charged and heated with stirring to 80 ° C.
  • 64 g of methyl acrylate, 36 g of acrylic acid, 5 g of peroxide-based polymerization initiator perhexyl O manufactured by NOF Co., Ltd., and 25 g of xylene were mixed in advance at a temperature of 80 ° C. (dropping component) was dropped at a constant rate from a dropping funnel over 2 hours.
  • the reaction was terminated after maintaining at 100 ° C. for 7 hours.
  • Examples 10 and 11 Production of acrylic resins (2) and (3)
  • the preparation amount into Table 1 it carried out similarly to Example 9, and obtained acrylic resin (2) and (3) which has a carboxy group.
  • the methyl methacrylate of Table 1 was uniformly mixed with acrylic acid etc.
  • Example 12 Production of acrylic resin (4)
  • 200 mL of deionized water 200 mL of deionized water
  • 2 g of reactive emulsifier JS2 manufactured by Sanyo Chemical Industries
  • polyoxyethylene nonylphenyl ether 2 g of (EO10) was added, and when 80 ° C.
  • the obtained aqueous dispersion was frozen and coagulated at ⁇ 25 ° C., dehydrated and washed, and then vacuum dried at 80 ° C. to obtain 209.2 g of a white powdery acrylic resin (4).
  • the obtained acrylic resin (4) had a Tg of 90 ° C. and Mw of 21. It was ten thousand.
  • Tg and Mw of acrylic resin were measured by the method shown below.
  • Tg Using Thermal Analysis System (manufactured by PerkinElmer), measure the heat balance of 10 mg of acrylic resin in the temperature range of -25 to 200 ° C at a heating rate of 10 ° C / min. It was determined from the point by the midpoint method.
  • Mw A 0.5% THF solution of an acrylic resin, a carrier (THF) flow rate of 1.0 mL / min, and a column TSKgel G4000XL (manufactured by Tosoh Corporation) were used to determine the styrene equivalent molecular weight.
  • Pigment (E-1) Taipure R960 (trade name, manufactured by DuPont, titanium oxide content: 89%)
  • Examples 14 to 34 Manufacture of powder coating composition
  • the total amount of the components listed in Tables 2 and 3 and their blending amount (parts by mass) was mixed for about 10 to 30 minutes using a high speed mixer (manufactured by Amagasaki Co., Ltd.) to obtain a powdery mixture.
  • the mixture was melt-kneaded at a barrel setting temperature of 120 ° C. using a twin-screw extruder (manufactured by Thermo Prism, 16 mm extruder) to obtain pellets.
  • the pellets were pulverized at room temperature using a pulverizer (manufactured by FRITSCH, trade name: rotor speed mill P14) and classified by 150 mesh to obtain a powder coating composition having an average particle diameter of about 40 ⁇ m.
  • the average particle diameter is a value determined by a 50% average volume particle size distribution measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer (manufactured by Sympatec, trade name: Helos-Rodos).
  • a cured film was obtained as described later, and various evaluations were performed. The results are shown in Table 2 and Table 3.
  • ⁇ Appearance of cured film> The state of the cured film surface was visually observed and judged according to the following criteria. ⁇ (good): The cured film was excellent in smoothness, and no repellency or poor paintability was observed. X (defect): The smoothness of the cured film was poor, and repelling and poor paintability were confirmed.
  • ⁇ Separability of cured film> The cured aluminum plate (1-1) was cut, and the cross section of the cured film was observed with a scanning electron microscope.
  • the measurement conditions are as follows. Equipment: “JSM-5900LV” manufactured by JEOL Ltd., Accelerating voltage: 20 kV, Magnification: 10,000 times Pretreatment for measurement: Platinum coating at 20 mA for 45 seconds by JEOL auto fine coater “JFC-1300”. Moreover, it determined by the following criteria. ⁇ (good): The interface between the fluororesin layer and the polyester layer was confirmed. X (Bad): The interface between the fluororesin layer and the polyester layer was not confirmed.
  • ⁇ Hydrochloric acid resistance> Ten drops of 10% aqueous hydrochloric acid was placed on the cured film, covered with a watch glass, and allowed to stand for one week. It was washed with ion-exchanged water and dried, and the state of the cured film was visually evaluated and judged according to the following criteria. ⁇ (Good): No swelling or disappearance of the cured film was confirmed (the substrate was not corroded). X (defect): Swelling and disappearance of the cured film were confirmed (the substrate was corroded).
  • ⁇ Alkali resistance> Ten drops of 10% aqueous sodium hydroxide solution was placed on the cured film, covered with a watch glass, and allowed to stand for one week. It was washed with ion-exchanged water and dried, and the state of the cured film was visually evaluated and judged according to the following criteria. ⁇ (Good): No swelling or disappearance of the cured film was confirmed (the substrate was not corroded). X (defect): Swelling and disappearance of the cured film were confirmed (the substrate was corroded).
  • ⁇ Moisture resistance> The cured aluminum plate (1-1) is allowed to stand in a humidity resistant environment of 50 ° C and 95RH% for 3,000 hours, washed with water using ion-exchanged water, allowed to cool, and dried. And evaluated according to the following criteria. ⁇ (Good): No swelling or change in the color of the cured film was confirmed. X (defect): The swelling and the change of the color of the cured film were confirmed.
  • ⁇ Salt water spray resistance> The cured aluminum plate (1-1) is allowed to stand in a 35 ° C. salt water spray environment for 3,000 hours, washed with ion-exchanged water, allowed to cool, and dried, and then visually evaluated the state of the cured film. The determination was made according to the following criteria. ⁇ (Good): No occurrence of rust was confirmed. X (defect): Generation
  • Electrostatic coating is applied to one side of the chromate-treated aluminum plate using an electrostatic coating machine (trade name: GX3600C, manufactured by Onoda Cement Co., Ltd.) and held in a gas heating furnace at 200 ° C for 20 minutes. Then, it was left to cool to room temperature to obtain an aluminum plate (1-2) with a thickness of 55 to 65 ⁇ m.
  • a product name “SH780” manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd. was used as a sealing agent, and a pull-off adhesion test was conducted on aluminum plates (1-1) and (1-2) for evaluation.
  • the test conditions for the pull-off adhesion test are as follows.
  • the cured film produced using the powder coating composition (1), (2), (7), (8) has a polyester layer on the substrate side and a fluororesin layer on the air side. It was observed that the layers were separated so as to be arranged, and showed excellent water resistance, chemical resistance and weather resistance. In the cured films produced using the powder coating compositions (3) to (5) and (9) that do not contain the polyester polymer (B), no layer separation between the fluororesin layer and the polyester layer is observed, , Chemical resistance and weather resistance were insufficient.
  • the cured film produced using the powder coating composition (6) containing no ultraviolet absorber (D) was confirmed to be yellowed in the weather resistance test. This is considered to be caused by a decomposition product generated by decomposition of the polyester layer.
  • powder coating compositions (10), (11), and (13) containing an ultraviolet absorber (D) and a hindered amine light stabilizer (G) were used.
  • the produced cured film exhibited particularly excellent weather resistance in the accelerated weather resistance test, in which the time until the fluororesin layer was peeled was 100 hours or more.
  • the cured film produced using the powder coating composition (12) containing no ultraviolet absorber (D) and hindered amine light stabilizer (G) has insufficient weather resistance.
  • the weather resistance of (10) and (11) is superior to that of the powder coating composition (14) because the volatilization temperature of the ultraviolet absorbent (D) used in the powder coating composition (14) is high.
  • Examples 35 to 37 The aluminum plate subjected to the chromate treatment was subjected to fluid immersion coating using the powder coating compositions (1), (7) and (9) produced in Examples 14, 20, and 22. That is, the aluminum plate was heated at 380 ° C. for 3 minutes, then immersed in a fluid tank containing each powder coating composition adjusted to 35 ° C. for 6 seconds, and heated at 200 ° C. for 2 minutes. And cooled to room temperature. The average thickness of the obtained cured film was 300 ⁇ m. Table 4 shows the appearance of the cured film and the presence or absence of surface pinholes. Evaluation of the appearance of the cured film is the same as in Example 14.
  • the cured film produced by applying the powder coating compositions (1) and (7) containing the polyester polymer (B) by the fluidized immersion method was excellent in the appearance of the cured film. Pinholes were confirmed in the cured film produced using the powder coating composition (9) not containing the polyester polymer (B).
  • a powder capable of forming a cured film excellent in water resistance, chemical resistance, and weather resistance by separating the fluororesin layer and the polyester layer in the course of melting and curing the powder coating composition in one coat.
  • a body coating composition can be provided. Therefore, wiper blades, air conditioner outdoor units, traffic lights, utility poles, road marking poles, detached roofs, fences, water heater exteriors, transformers, eggplant battery exteriors, solar cell backsheets, solar power collector mirror backs It can be used for applications such as paints, automobile bodies, automobile bumpers, blades for wind power generation, and the like.

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Abstract

 1コート塗装で、粉体塗料組成物の溶融、硬化過程でフッ素樹脂層とポリエステル層が層分離し、耐水性、耐薬品性、および耐候性に優れた硬化膜を形成できる粉体塗料組成物を提供する。 フッ素樹脂(A)、ポリエステル重合体(B)、硬化剤(C)および紫外線吸収剤(D)を含有し、ポリエステル重合体(B)が、炭素数8~15の芳香族多価カルボン酸化合物に由来する単位と炭素数2~10の多価アルコール化合物に由来する単位とを有するポリエステル重合体であることを特徴とする粉体塗料組成物。

Description

粉体塗料組成物、硬化膜の製造方法、および塗装物品
 本発明は、粉体塗料組成物、硬化膜の製造方法、および塗装物品に関する。
 近年、地球温暖化やオゾン層破壊、酸性雨等の地球的規模の環境破壊問題が大きくクローズアップされ、国際的に地球環境汚染対策が叫ばれており、これに伴い環境保護の観点から各種規制が行われるようになってきた。その中で、有機溶剤(VOC)の大気中への放出は大きな問題になっており、各業界においてもVOC規制強化の流れと共に脱有機溶剤化(脱VOC)の動きが活発になっている。塗料業界においても従来の有機溶剤型塗料に代わり得るものとして、VOCを全く含まず、排気処理・廃水処理が不要で回収再利用も可能な環境に優しい塗料として粉体塗料への期待が高まっている。
 粉体塗料としては、アクリル樹脂系や、ポリエステル樹脂系、エポキシ樹脂系の粉体塗料が主に使用されている。しかしながら、これらの粉体塗料は、耐候性に劣るという欠点がある。
 一方、このような欠点を改良する粉体塗料として、フッ素樹脂を用いたフッ素樹脂系粉体塗料も開発されている(たとえば、特許文献1参照)。
 また、コストダウン等を目的にポリエステル樹脂とフッ素樹脂をブレンドした粉体塗料も提案されている(たとえば、特許文献2参照)。
 ポリエステル樹脂とフッ素樹脂をブレンドした粉体塗料は、アクリル樹脂系、ポリエステル樹脂系、エポキシ樹脂系の粉体塗料と比較し、耐候性に優れるが、使用するポリエステルの種類によっては、フッ素樹脂層に由来する耐候性向上の効果が発現しにくい場合があった。
 また、ポリエステル樹脂の上にフッ素樹脂をコートして、2コートとすることで低コストで耐候性に優れた塗膜を形成することもできるが、2コートしなければならないので、塗膜の形成工程が煩雑となる。
特開2008-266361号公報 特開2011-12119号公報
 本発明の目的は、1コート塗装で、フッ素樹脂層とポリエステル層とを有し、耐水性、耐薬品性、および耐候性に優れた硬化膜を形成できる、粉体塗料組成物を提供することである。
 本発明は、次の[1]~[12]の構成を有する粉体塗料組成物、硬化膜の製造方法、および塗装物品を提供する。
[1] フッ素樹脂(A)、ポリエステル重合体(B)、硬化剤(C)および紫外線吸収剤(D)を含有する粉体塗料組成物であって、
 ポリエステル重合体(B)が、炭素数8~15の芳香族多価カルボン酸化合物に由来する単位と炭素数2~10の多価アルコール化合物に由来する単位とを有するポリエステル重合体であることを特徴とする粉体塗料組成物。
[2]前記フッ素樹脂(A)が水酸基含有含フッ素重合体(A1)である、[1]の粉体塗料組成物。
[3]前記フッ素樹脂(A)がポリビニリデンフルオリドである、[1]の粉体塗料組成物。
[4]水酸基含有含フッ素重合体(A1)、ポリエステル重合体(B)、ブロック化イソシアネート系硬化剤(C1)、無機系紫外線吸収剤、および分子量が200~1,000であり融点が50~150℃の有機系紫外線吸収剤からなる群から選ばれる紫外線吸収剤(D1)を含有する粉体塗料組成物であって、
 ポリエステル重合体(B)が、炭素数8~15の芳香族多価カルボン酸化合物に由来する単位と炭素数2~10の多価アルコール化合物に由来する単位とを有するポリエステル重合体であることを特徴とする粉体塗料組成物。
[5]前記ポリエステル重合体(B)中の芳香族多価カルボン酸化合物由来の単位が、フタル酸由来の単位、イソフタル酸由来の単位、テレフタル酸由来の単位、ナフタレンジカルボン酸由来の単位、トリメリット酸由来の単位およびピロメリット酸由来の単位からなる群から選ばれる単位の少なくとも1種からなる、[1]~[4]のいずれかの粉体塗料組成物。
[6]前記ポリエステル重合体(B)が、前記芳香族多価カルボン酸化合物由来の単位を、ポリエステル重合体中の全単位に対して30~60モル%含有し、かつ、数平均分子量が500~5,000である、[1]~[5]のいずれかの粉体塗料組成物。
[7]前記フッ素樹脂(A)と前記ポリエステル重合体(B)との含有比率が、質量比で70/30~10/90である、[1]~[6]のいずれかの粉体塗料組成物。
[8]前記硬化剤(C)の含有量が、前記フッ素樹脂(A)と前記ポリエステル重合体(B)の合計100質量部に対して、10~100質量部である、[1]~[7]のいずれかの粉体塗料組成物。
[9]さらに、顔料(E)を含有する、[1]~[8]のいずれかの粉体塗料組成物。
[10]さらに、分子量が300~5,000であり、融点が50~250℃のヒンダードアミン系光安定剤(G)を含有する、[1]~[9]のいずれかの粉体塗料組成物。
[11]前記[1]~[10]のいずれかの粉体塗料組成物を基材に塗装して基材上に前記粉体塗料組成物の溶融物からなる塗膜を形成し、前記粉体塗料組成物中の反応成分を反応させ、次いで、溶融状態の塗膜を室温まで冷却して固化させることを特徴とする硬化膜の製造方法。
[12]前記[11]の製造方法によって製造された硬化膜を表面に有することを特徴とする塗装物品。
 本発明の粉体塗料組成物は、1コート塗装で形成された塗膜であっても、粉体塗料組成物の溶融、硬化過程でフッ素樹脂層とポリエステル層が層分離して2層構造の硬化膜となり、その結果として耐水性、耐薬品性、および耐候性に優れた硬化膜を形成できる。
 本明細書における「塗膜」とは、本発明の粉体塗料組成物を塗装して形成された該粉体塗料組成物の溶融物からなる膜である。
 本明細書における「硬化膜」とは、前記塗膜を固化させることにより形成される膜である。
 本明細書における「1コート塗装」とは、1回だけ塗装する方法である。
 本明細書における粉体塗料組成物の「溶融、硬化過程」とは、粉体塗料組成物を溶融状態にし、その中の反応成分を反応させ、その後固化させるまでの過程である。
 本明細書における「単位」とは、重合体中に存在して重合体を構成する、単量体に由来する部分をいう。炭素-炭素不飽和二重結合を有する単量体の付加重合により生じる、該単量体に由来する単位は、該不飽和二重結合が開裂して生じた2価の単位である。ポリエステル重合体を構成する、多価カルボン酸化合物に由来する単位は、多価カルボン酸化合物の少なくとも1個のカルボキシ基から水酸基を除いた1価以上の単位であり、多価アルコール化合物に由来する単位は、多価アルコール化合物の少なくとも1個の水酸基から水素原子を除いた1価以上の単位である。また、ある単位の構造を重合体形成後に化学的に変換したものも単位という。
 なお、以下、場合により、個々の単量体化合物に由来する単位をその単量体化合物名に「単位」を付した名称で呼ぶ。
[粉体塗料組成物]
 本発明の粉体塗料組成物を基材に1コート塗装して粉体塗料組成物の溶融物からなる塗膜を形成し、該組成物中の反応成分を反応させ、その後塗膜を冷却して固化させる際に、フッ素樹脂(A)を主成分とするフッ素樹脂層と、ポリエステル重合体(B)を主成分とするポリエステル層とが層分離する。基材側にはポリエステル層が、空気側にはフッ素樹脂層が配置する。
 本発明の粉体塗料組成物は、フッ素樹脂(A)、ポリエステル重合体(B)、硬化剤(C)および紫外線吸収剤(D)を含有する。また、必要に応じて硬化触媒(F)、ヒンダードアミン安定剤(G)およびその他の成分(H)を含有してもよい。
 以下、本発明について詳細に説明する。
1.フッ素樹脂(A)
 本発明におけるフッ素樹脂(A)は、フルオロオレフィンの単独重合体や共重合体等の含フッ素重合体からなる。共重合体の場合はフルオロオレフィンの2種以上の共重合体、フルオロオレフィンの1種以上とフルオロオレフィン以外の含フッ素単量体の1種以上との共重合体、フルオロオレフィンの1種以上とフッ素原子を有しない単量体の1種以上との共重合体等が挙げられる。
 フルオロオレフィンは、炭化水素系オレフィン(一般式C2n)の水素原子の1個以上がフッ素原子で置換された化合物である。
 フルオロオレフィンの炭素数は、2~8が好ましく、2~6がより好ましい。
 フルオロオレフィンにおけるフッ素原子の数は、2以上が好ましく、3~4がより好ましい。フッ素原子の数が2以上であれば、硬化膜の耐候性が優れる。フルオロオレフィンにおいては、フッ素原子で置換されていない水素原子の1個以上が塩素原子で置換されていてもよい。塩素原子があると、顔料等、特に、シアニンブルーやシアニングリーンといった有色の有機顔料を分散させやすい。また、含フッ素重合体のガラス転移温度を、50℃以上に設計することができ、ブロッキングを防止できる。
 フルオロオレフィンとしては、テトラフルオロエチレン(TFE)、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)、ヘキサフルオロプロピレン、ビニリデンフルオリドおよびビニルフルオリドからなる群から選ばれる1種以上が好ましく、テトラフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレンがより好ましい。
 フルオロオレフィンは、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
 フルオロオレフィン単位としては、フルオロオレフィンの重合により直接形成される単位が好ましい。
 本発明におけるフッ素樹脂(A)としては、たとえば、テトラフルオロエチレン-ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体(以下、「PFA」とも記す。)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(以下、「FEP」とも記す。)、テトラフルオロエチレン-ペルフルオロ(アルキルビニルエーテル)-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(以下、「EPA」とも記す。)、エチレン-テトラフルオロエチレン共重合体(以下、「ETFE」とも記す。)、ポリビニリデンフルオリド(以下、「PVDF」とも記す。)、ポリビニルフルオリド(以下、「PVF」とも記す。)、ポリクロロトリフルオロエチレン(以下、「PCTFE」とも記す。)、エチレン-クロロトリフルオロエチレン共重合体(以下、「ECTFE」とも記す。)等が挙げられる。
 これらの含フッ素重合体は、必要に応じて、その本質的な特性を損なわない範囲で、他の単量体に由来する単位をさらに含んでもよい。
 他の単量体に由来する単位とは、当該含フッ素重合体を構成する単位として必須の単位を形成する単量体(たとえばETFEにおけるエチレンおよびテトラフルオロエチレン、PFAにおけるテトラフルオロエチレンおよびペルフルオロ(アルキルビニルエーテル))以外の単量体に基づく単位を示す。
 基材(特にアルミニウム製基材)への密着性に優れ、シーリング剤によるアルミニウム製カーテンウォールの固定がしやすい等の点からは、PVDFが特に好ましい。
 本発明におけるフッ素樹脂(A)としては、融点が300℃以下で溶融する含フッ素重合体が好ましい。200℃以下がより好ましく、180℃以下が特に好ましい。上限値以下であれば、硬化膜の平滑性に優れる。
 本発明におけるフッ素樹脂(A)としては、反応性基を有する含フッ素重合体であってもよい。反応性基としては水酸基、カルボキシ基、アミノ基等が挙げられる。フッ素樹脂(A)としては、特に水酸基を含有する含フッ素重合体(A1)(以下、「水酸基含有含フッ素重合体(A1)」とも記す。)が好ましい。水酸基含有含フッ素重合体(A1)は、水酸基を含むため、硬化剤としてイソシアネート系硬化剤(特にブロック化イソシアネート系硬化剤(C1))を用いた場合に、硬化速度に優れる。また、顔料等を分散させやすく、高光沢(60°グロスで、60以上)の硬化膜が得られる点で好ましい。
 水酸基含有含フッ素重合体(A1)としては、フルオロオレフィンに由来する単位と、フルオロオレフィンと共重合可能な、水酸基を有する単量体(以下、「単量体(a1)」と記す。)に由来する単位と、必要に応じてフルオロオレフィンおよび単量体(a1)以外の他の単量体(以下、「単量体(a2)」と記す。)に由来する単位とを有する水酸基含有含フッ素重合体が好ましい。
 また、水酸基含有含フッ素重合体(A1)としては、重合体の反応性基変換で水酸基を導入した水酸基含有含フッ素重合体であってもよい。このような水酸基含有含フッ素重合体としては、フルオロオレフィンに由来する単位と、水酸基以外の反応性官能基を有する単量体に由来する単位と、必要に応じて前記単量体(a2)とを有する含フッ素重合体に、前記反応性官能基と反応する第2の反応性官能基と水酸基を有する化合物を反応させて得られる含フッ素重合体(A1-2)が好ましい。
 上記単量体(a1)および単量体(a2)等のフルオロオレフィンと共重合させる単量体としては、フルオロオレフィン以外のフッ素原子を有する単量体であってもよいが、フッ素原子を有しない単量体が好ましい。
 単量体(a1)は、水酸基を有する単量体である。
 水酸基を有する単量体としては、たとえば、アリルアルコール;2-ヒドロキシエチルビニルエーテル、4-ヒドロキシブチルビニルエーテル、シクロヘキサンジオールモノビニルエーテル等のヒドロキシアルキルビニルエーテル;2-ヒドロキシエチルアリルエーテル等のヒドロキシアルキルアリルエーテル;ヒドロキシプロピオン酸ビニル等のヒドロキシアルカン酸ビニル;ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキルエステル等が挙げられる。
 単量体(a1)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
 単量体(a2)としては、ビニル系単量体、すなわち、炭素-炭素二重結合を有する化合物が好ましい。ビニル系単量体は、フルオロオレフィンとの交互共重合性に優れ、重合収率が高くできる。また、未反応で残存した場合でも、硬化膜への影響が少なく、かつ、製造工程で容易に除去できる。
 ビニル系単量体としては、たとえば、ビニルエーテル、アリルエーテル、カルボン酸ビニルエステル、カルボン酸アリルエステル、オレフィン等が挙げられる。
 ビニルエーテルとしては、たとえば、シクロヘキシルビニルエーテル(CHVE)等のシクロアルキルビニルエーテル;ノニルビニルエーテル、2-エチルヘキシルビニルエーテル、ヘキシルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、n-ブチルビニルエーテル、t-ブチルビニルエーテル等のアルキルビニルエーテルが挙げられる。
 アリルエーテルとしては、たとえば、エチルアリルエーテル、ヘキシルアリルエーテル等のアルキルアリルエーテルが挙げられる。
 カルボン酸ビニルエステルとしては、たとえば、酢酸、酪酸、ピバリン酸、安息香酸、プロピオン酸等のカルボン酸のビニルエステルが挙げられる。また、分枝鎖状のアルキル基を有するカルボン酸のビニルエステルとして、市販されているベオバ-9、ベオバ-10(いずれもシェル化学社製、商品名)等を使用してもよい。
 カルボン酸アリルエステルとしては、たとえば、前記カルボン酸ビニルエステルで挙げたカルボン酸のアリルエステルが挙げられる。
 オレフィンとしては、たとえば、エチレン、プロピレン、イソブチレン等が挙げられる。
 単量体(a2)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
 水酸基含有含フッ素重合体(A1)としては、フルオロオレフィンとしてテトラフルオロエチレンまたはクロロトリフルオロエチレン、単量体(a1)としてシクロアルキルビニルエーテルまたはアルキルビニルエーテル、単量体(a2)としてヒドロキシアルキルビニルエーテルまたはカルボン酸ビニルエステルを用いて得られる含フッ素重合体が好ましい。フルオロオレフィンとしてテトラフルオロエチレン、単量体(a1)としてt-ブチルビニルエーテル、単量体(a2)としてヒドロキシアルキルビニルエーテルとカルボン酸ビニルエステルとの共重合体、フルオロオレフィンとしてクロロトリフルオロエチレン、単量体(a1)としてt-ブチルビニルエーテル、単量体(a2)としてヒドロキシアルキルビニルエーテルとカルボン酸ビニルエステルとの共重合体が特に好ましい。
 水酸基含有含フッ素重合体(A1)中のフルオロオレフィン単位の割合は、水酸基含有含フッ素重合体(A1)中の全単位に対して30~70モル%が好ましく、40~60モル%がより好ましい。フルオロオレフィン単位が前記下限値以上であれば、硬化膜の耐候性が優れる。フルオロオレフィン単位が前記上限値以下であれば、層分離した際にフッ素樹脂層とポリエステル層との密着性に優れる。
 水酸基含有含フッ素重合体(A1)中の単量体(a1)単位の割合は、0.5~20モル%が好ましく、1~15モル%がより好ましい。単量体(a1)単位の割合が前記下限値以上であれば、層分離した際にフッ素樹脂層とポリエステル層との密着性に優れる。単量体(a1)単位の割合が前記上限値以下であれば、硬化膜の耐擦り傷性が優れる。
 水酸基含有含フッ素重合体(A1)中の単量体(a2)単位の割合は、20~60モル%が好ましく、30~50モル%がより好ましい。単量体(a2)単位の割合が前記下限値以上であれば、水酸基含有含フッ素重合体(A1)のガラス転移温度(以下、「Tg」とも記す。)が適切で、粉体塗料を製造しやすい。単量体(a2)単位の割合が前記上限値以下であれば、層分離した際にフッ素樹脂層とポリエステル層との密着性に優れる。
 水酸基含有含フッ素重合体(A1)の数平均分子量は、3,000~50,000が好ましく、5,000~30,000がより好ましい。水酸基含有含フッ素重合体(A1)の数平均分子量が前記下限値以上であれば、硬化膜の耐水性、耐塩水性に優れる。水酸基含有含フッ素重合体(A1)の数平均分子量が前記上限値以下であれば、硬化膜の平滑性に優れる。
 水酸基含有含フッ素重合体(A1)の水酸基価は、5~100mgKOH/gが好ましく、10~80mgKOH/gがより好ましい。下限値以上であれば、層分離した際にフッ素樹脂層とポリエステル層との密着性に優れる。上限値以下であれば、100℃以上の高温と10℃以下の低温での温度サイクル下での硬化膜の耐クラック性が優れる。なお、水酸基価の測定はJIS K 1557-1(2007年度版)に準じて行うことができる。
 水酸基含有含フッ素重合体(A1)のTgは、40~150℃が好ましく、45~120℃がより好ましく、50~100℃がさらに好ましい。下限値以上であれば、粉体塗料を製造しやすい。上限値以下であれば、硬化膜の平滑性が良好である。
2.ポリエステル重合体(B)
 本明細書における「ポリエステル重合体」は、多価カルボン酸化合物に由来する単位と多価アルコール化合物に由来する単位とがエステル結合で連結した重合体であり、これら2種の単位以外の単位(たとえば、ヒドロキシカルボン酸化合物に由来する単位等)を有していてもよい。
 ポリエステル重合体の重合鎖の末端は1価の単位であり、末端単位が多価カルボン酸化合物に由来する単位である場合はその末端単位はカルボキシ基を有し、末端単位が多価アルコール化合物に由来する単位である場合はその末端単位は水酸基を有する。
 末端単位以外の単位は2価以上の単位からなり、線状重合体では、末端単位を除き、2価の単位のみからなる。すなわち、線状のポリエステル重合体は、末端単位を除き、多価カルボン酸化合物に由来する2価の単位や多価アルコール化合物に由来する2価の単位等の2価の単位のみからなる。分岐状のポリエステル重合体は少なくとも1個の3価以上の単位を有し、その3価以上の単位と末端単位以外は実質的に2価の単位のみからなる。3価以上の単位としては、3価以上の多価カルボン酸化合物の3個以上のカルボキシ基からそれぞれ水酸基を除いた単位、3価以上の多価アルコール化合物の3個以上の水酸基からそれぞれ水素原子を除いた単位、等が挙げられる。
 なお、以下、多価カルボン酸化合物に由来する単位を「多価カルボン酸単位」、多価アルコール化合物に由来する単位を「多価アルコール単位」ともいう。
 ポリエステル重合体(B)は、炭素数8~15の芳香族多価カルボン酸化合物に由来する単位と炭素数2~10の多価アルコール化合物に由来する単位とを有する重合体である。
 ポリエステル重合体(B)は、線状重合体であるか少数の分岐を有する分岐重合体であることが好ましく、線状重合体であることが好ましい。分岐の多い分岐重合体は軟化点や溶融温度が高くなりやすいことより、分岐重合体であるポリエステル重合体(B)としては軟化点が200℃以下の重合体が好ましい。ポリエステル重合体(B)としては、常温で固体状であり、軟化点が、100~150℃であるポリエステル重合体が好ましい。
 数平均分子量は、塗膜の溶融粘度を適度に低くできる点で5,000以下が好ましい。質量平均分子量は、塗膜の溶融粘度を適度に低くできる点で10,000~20,000が好ましい。ポリエステル重合体(B)としては、数平均分子量が5,000以下で、かつ、質量平均分子量が10,000~20,000であることが特に好ましい。
 ポリエステル重合体(B)は、通常、硬化剤(C)と反応しうる反応性基を有する。ポリエステル重合体(B)の重合体鎖の末端単位の少なくとも一部は、1価の多価カルボン酸単位であるか1価の多価アルコール単位であることが好ましく、前者の場合はその単位が有するフリーのカルボキシ基が、後者の場合はその単位が有するフリーの水酸基が反応性基として機能する。反応性基を有する単位は末端単位以外の単位であってもよい。たとえば、3以上の水酸基を有する多価アルコール化合物に由来する2価の多価アルコール単位は、フリーの水酸基を有する単位であることより、ポリエステル重合体(B)はこのような反応性基を有する2価以上の単位を有していてもよい。
 ポリエステル重合体(B)における反応性基としては、硬化膜の耐水性や耐アルカリ性、耐酸性に優れる点から水酸基であることが好ましい。ポリエステル重合体は通常水酸基とカルボキシ基を有し、ポリエステル重合体(B)としては主として水酸基を有するポリエステル重合体であることが好ましい。
 ポリエステル重合体(B)の水酸基価は、20~100mgKOH/gが好ましく、30~80mgKOH/gがより好ましい。酸価は、1~80mgKOH/gが好ましく、3~50mgKOH/gがより好ましい。なお、水酸基価や酸価の測定はJIS K 0070(1992年度版)に準じて行うことができる。
 ポリエステル重合体(B)における多価カルボン酸単位は、炭素数8~15の芳香族多価カルボン酸化合物に由来する単位である。炭素数8~15の芳香族多価カルボン酸化合物は、芳香環と2個以上のカルボキシ基を有する化合物であり、カルボキシ基は芳香環の炭素原子に結合している。また、2個のカルボキシル基が脱水した構造を有する無水物であってもよい。
 芳香環はベンゼン環またはナフタレン環であることが好ましく、ベンゼン環がより好ましい。ベンゼン環の場合は1分子に2個存在していてもよい。
 上記芳香族多価カルボン酸化合物におけるカルボキシ基の数は、2~4個が好ましく、特に2個が好ましい。
 炭素数8~15の芳香族多価カルボン酸化合物としては、たとえば、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、フタル酸無水物等が挙げられる。
 多価カルボン酸単位としては、硬化膜の耐候性が優れる点で、イソフタル酸に由来する単位が好ましい。
 ポリエステル重合体(B)における多価アルコール単位は、炭素数2~10の多価アルコール化合物に由来する単位である。炭素数2~10の多価アルコール化合物は、2個以上の水酸基を有する化合物であり、脂肪族多価アルコールや脂環族多価アルコールが好ましく、脂肪族多価アルコールがより好ましい。上記多価アルコール化合物における水酸基の数は、2~4個が好ましく、特に2個が好ましい。
 炭素数2~10の多価アルコール化合物としては、たとえば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、スピログリコール、1,10-デカンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、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、ペンタエリスリトール等が挙げられる。
 多価アルコール単位としては、基材との密着性に優れ、また、柔軟性に優れることで熱履歴(熱サイクル)がかかった場合でも、フッ素樹脂層との層間剥離がしにくい点で、炭素数3~8の多価アルコールに由来する単位が好ましく、炭素数4~6の多価アルコールに由来する単位がより好ましい。
 多価アルコールとしては、たとえば、ネオペンチルグリコール、1,2-ペンタンジオール、1,5-ペンタンジオール、トリメチロールプロパン等が好ましく、入手容易の点で、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロパンがより好ましい。
 ポリエステル重合体(B)は、上記の芳香族多価カルボン酸化合物と多価アルコール化合物とを原料とし、粉体塗料用ポリエステル重合体製造の常法によって製造することができる。たとえば、上記の原材料を200~280℃でエステル化またはエステル交換反応を行った後、減圧下で触媒を用い、230~290℃で重縮合反応を行い、その後、アルコール成分で解重合反応を行ってポリエステル重合体(B)が得られる。
 粉体塗料組成物が溶融、硬化過程でフッ素樹脂層とポリエステル層が層分離して2層構造の硬化膜を形成しやすくするためには、ポリエステル重合体(B)が適切なエステル基濃度と芳香環濃度を有することが好ましい。
 上記エステル基濃度とは、ポリエステル重合体(B)中のエステル基の含有割合を質量%で表したものであり、下記式にしたがって計算することで、エステル基濃度を求めることができる。
(エステル基濃度)
 エステル基濃度(%)=2m/[(a+b)×m+a]
  m:各単位の分子量の平均値とポリエステル重合体の数平均分子量の値から算出される、ポリエステル重合体中の単位個数の平均値。
  a:多価アルコール単位の炭素原子数の平均値。
  b:多価カルボン酸単位の炭素原子数の平均値。
 ポリエステル重合体(B)のエステル基濃度は、20~60質量%が好ましく、25~50質量%がより好ましく、30~40質量%が特に好ましい。
 上記芳香環濃度とは、ポリエステル重合体(B)中の芳香環の含有割合を質量%で表したものであり、下記式にしたがって計算することで、芳香環濃度を求めることができる。
(芳香環濃度)
 芳香環濃度(mmoL/g)=[(ポリエステル重合体を得るのに用いられた原料中の芳香環の総数(moL))/(ポリエステル重合体を得るのに用いられた原料の総重量(g))]×1000
 ポリエステル重合体(B)の芳香環濃度は、20~35質量%が好ましく、22~34質量%がより好ましく、25~33質量%が特に好ましい。
 本発明の粉体塗料組成物におけるポリエステル重合体(B)の含有量は、粉体塗料組成物中のフッ素樹脂(A)に対して10~90質量%が好ましく、30~70質量%がより好ましい。
3.硬化剤(C)
 本発明において「硬化剤(C)」は、フッ素樹脂(A)やポリエステル重合体(B)の反応性基に反応してその重合体を架橋したり高分子量化して、その重合体を硬化させる化合物である。硬化剤(C)は、水酸基やカルボキシ基等の前記重合体が有する反応性基に反応しうる反応性基を2個以上有する。また、硬化剤(C)の反応性基は常温で重合体の反応性基に反応しやすいものは好ましくないことより、粉体塗料組成物が加熱溶融された際に反応しうる反応性基であることが好ましい。たとえば、常温で高い反応性基を有するイソシアネート基よりもブロック化イソシアネート基が好ましい。ブロック化イソシアネート基は粉体塗料組成物が加熱溶融された際にブロック剤が脱離してイソシアネート基となり、そのイソシアネート基が反応性基として作用する。
 硬化剤(C)としては、公知の化合物を使用することができ、たとえば、ブロック化イソシアネート系硬化剤、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、スルホアミド樹脂、尿素樹脂、アニリン樹脂等のアミン系硬化剤、β-ヒドロキシアルキルアミド系硬化剤、トリグリシジルイソシアヌレート系硬化剤が挙げられる。
 フッ素樹脂(A)として水酸基含有含フッ素重合体(A1)を用いる場合には、イソシアネート系硬化剤、アミン系硬化剤が好ましく用いられ、中でも基材との密着性や、塗装後の製品の加工性、硬化膜の耐水性に優れる点からブロック化イソシアネート系硬化剤(C1)が特に好ましい。
 フッ素樹脂(A)としてカルボキシ基含有含フッ素重合体を用いる場合には、β-ヒドロキシアルキルアミド系硬化剤、トリグリシジルイソシアヌレート系硬化剤が好ましく用いられる。
 硬化剤(C)の軟化温度は、10~120℃が好ましく、40~100℃がより好ましい。軟化温度が10℃未満であると、粉体塗料が室温で硬化したり、粒状の塊が出来て好ましくない。また、120℃を超えると粉体塗料を溶融練合して製造する際、硬化剤(C)を塗料中に均質に分散させることが難しくなり、得られる硬化膜の平滑性、硬化膜の強度および耐湿性等が低下する。
 本発明の粉体塗料組成物における硬化剤(C)の含有量は、粉体塗料組成物中(100質量部)において1~50質量部が好ましく、3~30質量部が好ましい。
 硬化剤(C)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
 ブロック化イソシアネート系硬化剤(C1)は、室温で固体のものであることが好ましい。ブロック化イソシアネート系硬化剤(C1)は、脂肪族、芳香族、および芳香脂肪族のジイソシアネートと、活性水素を有する低分子化合物とを反応させて得たポリイソシアネートを、ブロック剤と反応させ、マスキングすることにより製造したものが好ましい。ジイソシアネートの具体例としては、トリレンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ヘキサメチレ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ジイソシアネート、ビス(イソシアネートメチル)シクロヘキサンイソホロンジイソシアネート、ダイマー酸ジイソシアネート、リジンジイソシアネート等が挙げられる。
 活性水素を有する低分子化合物としては、水、エチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチロールプロパン、グリセリン、ソルビトール、エチレンジアミン、エタノールアミン、ジエタノールアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソシアヌレート、ウレチジオン、ヒドロキシル基を含有する低分子量ポリエステル、ポリカプロラクトン等が挙げられる。
 ブロック剤としては、メタノール、エタノール、ベンジルアルコール等のアルコール類、フェノール、クレゾーン等のフェノール類、カプロラクタム、ブチロラクタム等のラクタム類、シクロヘキサノン、オキシム、メチルエチルケトオキシム等のオキシム類が挙げられる。
 本発明の粉体塗料組成物におけるブロック化イソシアネート系硬化剤(C1)の含有量は、粉体塗料組成物中の水酸基に対するイソシアナート基のモル比が0.05~1.5となる量が好ましく、0.8~1.2となる量がより好ましい。該モル比が0.05未満の場合、塗料の硬化度が不足し、密着性、硬化膜の硬度および耐薬品性等が低下する。該モル比が1.5を超えると、硬化膜が脆くなり、しかも、硬化膜の耐熱性、耐薬品性、耐湿性等が低下する。
4.紫外線吸収剤(D)
 本発明の粉体塗料組成物は、ポリエステル層を保護する目的で、紫外線吸収剤(D)を含む。紫外線吸収剤(D)によりポリエステル層の劣化が抑制され、フッ素樹脂層がポリエステル層から剥離する問題を回避できる。
 紫外線吸収剤(D)は、フッ素樹脂層とポリエステル層の2層構造の硬化膜が形成された際、フッ素樹脂層とポリエステル層のいずれかの層に偏在していてもよく、両層ともに存在していてもよい。紫外線は主にポリエステル層を劣化させることより、ポリエステル層に入射する紫外線量を低減させるために、紫外線吸収剤(D)をフッ素樹脂層に偏在させることが好ましい。
 粉体塗料組成物の溶融、硬化過程で紫外線吸収剤をフッ素樹脂層に偏在させやすくするためには、紫外線吸収剤の物性等を考慮してフッ素樹脂層に偏在しやすい紫外線吸収剤を選択し、紫外線吸収剤(D)として使用することが好ましい。たとえば、親油性の紫外線吸収剤と親水性の紫外線吸収剤とでは親油性の紫外線吸収剤の方がフッ素樹脂層に偏在しやすい。また、紫外線吸収剤の種類(化学的構造の相違)、分子量、融点や沸点等々の物性の相違により、含フッ素重合体に対する親和性が異なることがある。
 紫外線吸収剤(D)としては、有機系、無機系のいずれの紫外線吸収剤も用いることができる。
 紫外線吸収剤(D)は1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
 有機系紫外線吸収剤としては、たとえば、サリチル酸エステル系、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、シアノアクリレート系化合物等が挙げられる。
 有機系紫外線吸収剤としては、分子量が200~1,000である化合物が好ましい。分子量が200以上であると、粉体塗料組成物の溶融、硬化過程で揮発しにくく、硬化膜中に残存できる。分子量が1,000以下であると、フッ素樹脂層中に留まることができる。
 有機系紫外線吸収剤としては、融点が50~150℃である化合物が好ましい。融点が50℃以上であると、溶融、硬化過程で揮発しにくく、硬化膜中に残存できる。融点が150℃以下であると、溶融、硬化過程で溶融しやすくなり、フッ素樹脂層中に留まることができる。
 有機系紫外線吸収剤としては、揮発温度が180~400℃である化合物が好ましく、220~350℃である化合物がより好ましい。溶融、硬化過程において150~220℃の温度条件を必要とするため、上記の範囲であることが、揮発しにくく、かつ、溶融、硬化過程において2層分離する際にフッ素樹脂層に留まりやすい点で好ましい。
 有機系紫外線吸収剤は市販品を用いてもよく、市販品としては、BASF製の「Tinuvin 326」(分子量:315.8、融点:139℃)、「Tinuvin 405」(分子量:583.8、融点:74~77℃)、「Tinuvin 460」(分子量:629.8、融点:93~102℃)、「Tinuvin 900」(分子量:447.6、融点:137~141℃)、「Tinuvin 928」(分子量:441.6、融点:109~113℃)、Clariant製の「Sanduvor VSU powder」(分子量:312.0、融点:123~127℃)、Clariant製の「Hastavin PR-25 Gran」(分子量:250.0、融点:55~59℃)等が挙げられる。
 無機系紫外線吸収剤としては、酸化亜鉛、酸化セリウム等の紫外線吸収性酸化物を含むフィラー型無機系紫外線吸収剤等が挙げられる。
 酸化亜鉛と酸化チタンの複合粒子、酸化セリウムと酸化チタンの複合粒子、酸化亜鉛と酸化セリウムの複合粒子、酸化チタンと酸化亜鉛と酸化セリウムの複合粒子等を用いることが好ましい。
 本発明の粉体塗料組成物における紫外線吸収剤(D)の含有量は、粉体塗料組成物中のフッ素樹脂(A)に対して0.1~15質量%であることが好ましい。紫外線吸収剤(D)の量が少なすぎる場合には、ポリエステル層の保護効果が充分に得られない。
 なお、紫外線吸収剤(D)が無機系の場合には、0.01~3.0質量%が特に好ましい。少量でも効果があり、かつ、劣化しにくいため、長持ちする。有機系の場合には、0.1~5質量%が好ましい。劣化しやすい傾向にあるため、少し多めに配合する必要がある。
5.顔料(E)
 本発明の粉体塗料組成物は、さらに顔料(E)を含有することが好ましい。
 顔料(E)としては、光輝顔料、防錆顔料、着色顔料および体質顔料からなる群から選ばれる少なくとも1種が好ましい。
 光輝顔料は、塗膜を光輝かせるための顔料である。光輝顔料としては、アルミニウム粉、ニッケル粉、ステンレス粉、銅粉、ブロンズ粉、金粉、銀粉、雲母粉、グラファイト粉、ガラスフレーク、鱗片状酸化鉄粉等が挙げられる。
 防錆顔料は、防錆性が必要な基材に対して、基材の腐食や変質を防止するための顔料である。防錆顔料は、環境への負荷が少ない無鉛防錆顔料が好ましい。無鉛防錆顔料としては、シアナミド亜鉛、酸化亜鉛、リン酸亜鉛、リン酸カルシウムマグネシウム、モリブデン酸亜鉛、ホウ酸バリウム、シアナミド亜鉛カルシウム等が挙げられる。
 着色顔料は、塗膜を着色するための顔料である。着色顔料としては、酸化チタン、カーボンブラック、酸化鉄、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、キナクリドン、イソインドリノン、ベンズイミダゾロン、ジオキサジン等が挙げられる。
 体質顔料は、塗膜の硬度を向上させ、かつ、塗膜の厚みを増すための顔料である。また、塗装基材が切断された場合に、切断面をきれいにできることからも配合することが好ましい。体質顔料としては、タルク、硫酸バリウム、マイカ、炭酸カルシウム等が挙げられる。
 酸化チタンを含む無機顔料は、高温多湿地域において、光触媒反応が進行しやすい。光触媒反応は、水分と紫外線により促進される。無機顔料はポリエステル層に偏在しやすいことより、酸化チタンはポリエステル層に偏在しやすい。しかし、本発明の粉体塗料組成物から形成される硬化膜の表面のフッ素樹脂層は水分を透過しにくいことより、硬化膜の表面からポリエステル層に水分が移行しにくい。このためポリエステル層に酸化チタンが存在しても水分が少ないことより、ポリエステル層が光触媒反応で劣化しにくい。よって、顔料として酸化チタンを含む無機顔料を含む粉体塗料組成物の場合であっても、耐候性の優れた硬化膜が得られる。
 酸化チタンとしては、光触媒反応が進行しにくくなるような表面処理がなされたものが好ましく、具体的には、シリカ、アルミナ、ジルコニア、セレン、ポリオール等の有機成分等で表面処理された酸化チタンが好ましく、これらの表面処理によって、酸化チタン含有量が、83~90質量%に調整された酸化チタンがより好ましい。酸化チタン含有量が上記下限値以上であると、硬化膜の白色度に優れる。上記上限値以下であると、ポリエステル層が劣化しにくく、フッ素樹脂層が剥離しにくい。
 酸化チタンは市販品を用いてもよく、市販品としては、石原産業社製「タイペーク PFC105」(酸化チタン含有量:87質量%)、「タイペーク CR95」(酸化チタン含有量:90質量%)、堺化学社製「D918」(酸化チタン含有量:85質量%)、デュポン社製「Ti-Pure R960」(酸化チタン含有量:89質量%)、「Ti-Select 」(酸化チタン含有量:90質量%)等が挙げられる。
 本発明の粉体塗料組成物における顔料(E)の含有量は、粉体塗料組成物中のフッ素樹脂(A)に対して20~200質量%が好ましく、50~150質量%がより好ましい。
6.硬化触媒(F)
 本発明の粉体塗料組成物は、硬化反応を促進し、硬化膜に良好な化学性能および物理性能を付与させる目的で、硬化触媒を含有させることが好ましい。
 ブロック化イソシアネート系硬化剤(C1)を使用する場合の硬化触媒としては、たとえば、オクチル酸スズ錫、トリブチルスズ錫ジラウレート、ジブチルスズジラウレート等のスズ触媒が好ましい。
 硬化触媒は、1種であってもよく、2種以上を併用してもよい。
 本発明の粉体塗料組成物における硬化触媒の含有量は、顔料以外の固形分の合計100質量部に対して、0.0001~10.0質量部が好ましい。硬化触媒の含有量が0.0001質量部以上であれば、触媒効果が充分に得られやすい。硬化触媒の含有量が10.0質量部以下であれば、粉体塗料組成物の溶融、硬化過程で粉体塗料組成物中に巻き込まれた空気等の気体が抜けやすく、気体が残存することで生じる硬化膜の耐熱性、耐候性および耐水性の低下が少ない。
7.ヒンダードアミン系光安定剤(G)
 本発明の粉体塗料組成物には、フッ素樹脂層を通過した紫外線から、ポリエステル層を保護する目的で、ヒンダードアミン系光安定剤(G)を含有することが好ましい。
 ヒンダードアミン系光安定剤(G)としては、粉体塗料組成物の溶融、硬化過程でポリエステル層に移行しやすい点からは、分子量が300~5,000であり、かつ、融点が50~250℃であるヒンダードアミン系光安定剤が好ましい。
 混練時に、粉体塗料組成物中に均一に拡散していくという点で、分子量が400~4,000、融点が60~200℃であるヒンダードアミン系光安定剤がより好ましい。
 ヒンダードアミン系光安定剤(G)は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。
 ヒンダードアミン系光安定剤(G)は市販品を用いてもよく、市販品としては、BASF製の「Tinuvin 111FDL」(分子量:2,000~4,000、融点:63℃)、「Tinuvin 144」(分子量:685、融点:146~150℃)、「Tinuvin 152」(分子量:756.6、融点:83~90℃)、Clariant製の「Sanduvor 3051 powder」(分子量:364.0、融点:225℃)、Clariant製の「Sanduvor 3070 powder」(分子量:1,500、融点:148℃)、Clariant製の「VP Sanduvor PR-31」(分子量:529、融点:120~125℃)が挙げられる。
 本発明の粉体塗料組成物におけるヒンダードアミン系光安定剤(G)の含有量は、粉体塗料組成物中のフッ素樹脂(A)に対して0.05~20質量%であることが好ましい。フッ素樹脂(A)が水酸基含有フッ素重合体(A1)の場合には、特に、0.1~15質量%であることが好ましい。ヒンダードアミン系光安定剤(G)の量が少なすぎる場合には、ポリエステル層の保護効果が充分に得られず、また、多すぎても効果が飽和する。
8.その他の成分(H)
 本発明の粉体塗料組成物は、目的に応じて、超微粉合成シリカ等のつや消し剤;ノニオン系、カチオン系、またはアニオン系の界面活性剤;レベリング剤;表面調整剤(硬化膜の表面平滑性を向上させる);脱ガス剤(粉体に巻き込まれる空気、硬化剤(C)から出てくるブロック剤、水分等が硬化膜内部に留まらないよう、塗膜外へ出す作用がある。なお、通常は、固体だが、溶融すると非常に低粘度になる。);充填剤;熱安定剤;増粘剤;分散剤;帯電防止剤;防錆剤;シランカップリング剤;防汚剤:低汚染化処理剤等を含有してもよい。さらに、アクリル樹脂やエポキシ樹脂等の非フッ素樹脂(ポリエステル重合体(B)を除く。)等を含有させてもよい。
 アクリル樹脂は、顔料の分散性を向上させることができる。アクリル樹脂としては、カルボキシ基や水酸基等の反応性基を有し、Tgが30~60℃である樹脂が好ましい。Tgが上記範囲の下限値以上であると、ブロッキングしにくく、Tgが上記範囲の上限値以下であると、硬化膜の表面平滑性に優れる。アクリル樹脂としては、数平均分子量が5,000~50,000である樹脂が好ましい。数平均分子量が上記範囲の下限値以上であると、ブロッキングしにくく、数平均分子量が上記範囲の上限値以下であると、硬化膜の表面平滑性に優れる。アクリル樹脂としては、カルボキシ基を有し、酸価が150~400mgKOH/gである樹脂が好ましい。酸価が上記範囲の下限値以上であると、顔料の分散性向上効果があり、酸価が上記範囲の上限値以下であると、硬化膜が耐湿性に優れる。
 本発明の粉体塗料組成物におけるその他の成分の合計の含有量は、45質量%以下が好ましく、30質量%以下がより好ましい。特に、アクリル樹脂を用いる場合には、1~10質量%がより好ましい。
[粉体塗料組成物の製造方法]
 本発明の粉体塗料組成物は、公知の方法で製造できる。たとえば、成分(A)~(D)と、必要に応じて成分(E)~(H)(以下、まとめて「原料」とも記す。)をそれぞれ予め粉末状に粉砕した後に混合する方法、原料を固体状態で混合した後に粉末状に粉砕する方法、原料を固体状態で混合した後、溶融混練し、冷却して塊状とし、これを粉末状に粉砕する方法等が挙げられる。得られる粉末中に均一に各成分が分布しているために、得られる硬化膜の均質性に優れる点で、原料を固体状態で混合した後、溶融混練し、冷却して塊状とし、これを粉末状に粉砕する方法が好ましい。
 原料の固体状態での混合は、高速ミキサー、V型ミキサー、反転ミキサー等の混合機を用いて行うことができる。用いる各成分は、粉末状のものを用いることが好ましい。各成分は、予め粉砕して粉末状にしてから用いることが好ましい。
 溶融混練は、1軸、2軸、遊星ギア等の各種形式の押し出し機を用いて行うことができる。各成分の混合物を加熱溶融状態で練り合わせて、各成分の均一化を図る。押し出された溶融混練物を冷却してペレットとすることが好ましい。
 ペレットの粉砕は、ピンミル、ハンマーミル、ジェットミル等の粉砕機を用いて行うことができる。粉砕後、分級を行うことが好ましい。分級を行う場合は、径が10μm未満の粒子および径が100μmを超える粒子の少なくともいずれかを除去することが好ましい。
 本発明の粉体塗料組成物の粒子径は、たとえば、50%平均体積粒度分布で25~50μm程度が好ましい。粉体塗料組成物の粒子径の測定は、通常、細孔通過時の電位変化を捉える形式、レーザー回折方式、画像判断形式、沈降速度測定方式等の粒子径測定機を用いて行われる。
[硬化膜の製造方法]
 本発明の硬化膜は、本発明の粉体塗料組成物を基材に塗装して基材上に前記粉体塗料組成物の溶融物からなる塗膜を形成し、前記粉体塗料組成物中の反応成分を反応させ、次いで、溶融状態の塗膜を室温(20~25℃)まで冷却して固化させて製造することが好ましい。
 粉体塗料組成物の溶融物からなる塗膜は、基材への粉体塗料組成物の塗装と同時に形成してもよく、基材に粉体塗料組成物の粉体を付着させた後に基材上で粉体を加熱溶融させて形成してもよい。
 粉体塗料組成物は加熱溶融されるとほぼ同時にその組成物中の反応成分の反応が開始することより、粉体塗料組成物の加熱溶融と基材への付着は、ほぼ同時にまたは基材への付着の後に加熱溶融を行う必要がある。
 粉体塗料組成物を加熱して溶融し、その溶融状態を所定時間維持するための加熱温度(以下、「焼付け温度」とも記す。)と加熱維持時間(以下、「焼付け時間」とも記す。)は、粉体塗料組成物の原料成分の種類や組成、所望する硬化膜の膜厚、等により適宜設定される。特に、焼付け温度は、使用する硬化剤(C)の反応温度に応じて設定することが好ましい。たとえば、硬化剤(C)としてブロック化ポリイソシアネート系硬化剤(C1)を用いる場合の焼付け温度は、170~210℃程度であることが好ましい。焼付け時間は、5~120分が好ましく、10~60分がより好ましい。
 焼付け後の冷却は、急冷、徐冷いずれでもよいが、フッ素樹脂層とポリエステル層との硬化収縮の違いによる界面剥離がしにくい点で、徐冷が好ましい。
(塗装方法)
 本発明の粉体塗料組成物の塗装方法としては、静電塗装法、静電吹付法、静電浸漬法、噴霧法、流動浸漬法、吹付法、スプレー法、溶射法、プラズマ溶射法等を用いることができる。
 塗膜を薄膜化した場合でも、塗膜の平滑性に優れ、さらに、硬化膜の隠ぺい性に優れる点では、粉体塗装ガンを用いた静電塗装法が好ましい。粉体塗装ガンとしては、コロナ帯電型塗装ガンまたは摩擦帯電型塗装ガンが挙げられる。コロナ帯電型塗装ガンは粉体塗料組成物をコロナ放電処理して吹き付けるものであり、また、摩擦帯電型塗装ガンは、粉体塗料組成物を摩擦帯電処理して吹き付けるものである。
 粉体塗装ガンからの粉体塗料組成物の吐出量は、50~200g/分に設定するのが好ましい。また、粉体塗装ガンのガン部分の先端から基材までの距離は、塗着効率の観点から、150~400mmに設定するのが好ましい。
 コロナ帯電型塗装ガンから粉体塗料組成物を吐出させて塗装する際には、コロナ放電処理により粉体塗料組成物を構成する成分に加える荷電圧は、-50~-100KV、さらに塗着効率(粉体塗料組成物が基材に付着する割合)と塗膜の外観に優れる点から、-60~-80KVに設定するのが好ましい。
 一方、摩擦帯電型塗装ガンから粉体塗料組成物を吐出させて塗装する際には、粉体塗料組成物の内部発生電流値は、塗着効率と塗膜の外観に優れる点から、1.0~8.0μAになるよう摩擦帯電処理するのが好ましい。
 静電塗装法を工業的に実施する場合には、たとえば、未塗装の鏡を設置しかつアースをするための、アースが取られた導電性水平ベルトコンベアを、塗装室に敷設し、塗装室上部にガンを設置する。ここで塗装パターン幅は50~500mmガンの運行スピードは1~30m/分、コンベアスピードは1~50m/分の範囲が好ましく、目的に合わせてこれらの範囲から適した条件を選択すればよい。
 比較的膜厚の厚い硬化膜を形成する方法としては、流動浸漬法が好ましい。流動浸漬法では、空気等のガスに担持されて流動している粉体が収容されている流動槽中に、粉体塗料組成物の溶融温度以上の温度に塗装面が加熱されている基材を浸漬し、粉体を基材の塗装面に付着させるとともに溶融し、基材上に所定の膜厚の塗膜が形成された後塗装された基材を流動槽から取り出し、場合により所定時間塗膜の溶融状態を維持し、その後冷却して溶融状態の塗膜を冷却して固化して、硬化膜が形成された基材とすることが好ましい。流動浸漬法で形成される硬化膜の膜厚は、特に限定されるものではないが、100~1,000μmであることが好ましい。
 流動浸漬法における流動槽内の温度は15~55℃が好ましく、粉体を流動化させるために層に吹き込む空気基等のガスの温度も15~55℃が好ましい。流動槽に浸漬する際の基材の少なくとも塗装面の温度は300~450℃が好ましく、その基材を流動槽内に浸漬させておく時間は1~120秒が好ましい。流動槽から取り出した基材は1~5分間150~250℃の温度に維持し、その後室温まで冷却することが好ましい。
 基材の材質としては、アルミニウム、鉄、マグネシウム等の金属類が好ましい。
 硬化膜の厚さは、特に制限されないが、一般的に200μm以下である。海岸沿いに設置してあるエアコンの室外機や信号機のポール、標識等の耐候性の要求が高い用途では、100~200μmが好ましい。
[作用機序]
 本発明の粉体塗料組成物は、フッ素樹脂(A)とポリエステル重合体(B)とを含有することで、フッ素樹脂(A)を主成分とするフッ素樹脂層と、ポリエステル重合体(B)を主成分とするポリエステル層とが層分離した硬化膜を得ることができる。基材側にはポリエステル層が、空気側にはフッ素樹脂層が配置する。そのため、耐水性、耐薬品性、および耐候性に優れた硬化膜を得ることができる。
 以下、実施例および比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されない。
 例1~12は製造例であり、例14、15、20、21、23、24、26~36は実施例で、例16~19、22、25、37は比較例である。
[評価方法]
(含フッ素共重合体、ポリエステル重合体およびアクリル樹脂のガラス転移温度(Tg)および数平均分子量(Mn))
 Tgは示差熱量測定装置(DSC)により測定した値である。Mnは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ法(GPC)によりポリスチレン換算で求めた値である。
[例1:水酸基含有含フッ素重合体(A1-1)の製造]
 内容積250mLのステンレス鋼製撹拌機付きオートクレーブに、シクロヘキシルビニルエーテル(CHVE)(単量体(a2)に該当)の51.2g、ヒドロキシブチルビニルエーテル(HBVE)(単量体(a1)に該当)の13.3g、キシレンの55.8g、エタノールの15.7g、炭酸カリウムの1.1g、tert-ブチルパーオキシピバレート(PBPV)の50質量%キシレン溶液の0.7g、およびクロロトリフルオロエチレン(CTFE)(フルオロオレフィンに該当)の63gを導入した。次いで徐々に昇温し、55℃に達した後、20時間保持した。その後65℃に昇温し5時間保持した。その後冷却し、ろ過を行って残渣を除去し、水酸基含有含フッ素重合体(A1-1)の119.9gを得た。得られた水酸基含有含フッ素重合体(A1-1)のTgは54℃、Mnは12,000であった。
[例2:水酸基含有含フッ素重合体(A1-2)の製造]
 内容積250mLのステンレス製撹拌機付きオートクレーブに、tert-ブチルビニルエーテル(t-BuVE)(単量体(a2)に該当)の36.5g、エチルビニルエーテル(EVE)(単量体(a2)に該当)の3.8g、ヒドロキシブチルビニルエーテル(HBVE)(単量体(a1)に該当)の13.7g、キシレンの57.5g、エタノールの16.2g、炭酸カリウムの1.1g、tert-ブチルパーオキシピバレート(PBPV)の50質量%キシレン溶液の0.7g、およびクロロトリフルオロエチレン(CTFE)(フルオロオレフィンに該当)の65gを導入した。以降は例1と同様にして、水酸基含有含フッ素重合体(A1-2)の111.9gを得た。得られた水酸基含有含フッ素重合体(A1-2)のTgは54℃、Mnは18,000であった。
[例3:含フッ素重合体(A-3)]
 市販の下記ポリビニリデンフルオリド(PVDF)を入手して使用した。
  製品名「PVDF DS203」(SHENZHOU NEWMATERIAL CO., LTD(東岳社)製)
   質量平均分子量(Mw):27万
   数平均分子量(Mn):16万
   融点:170℃
[例4:ポリエステル重合体(B-1)の製造]
 内容積250mLのステンレス鋼製撹拌機付きオートクレーブに、イソフタル酸の31.7g、ネオペンチルグリコールの21.6g、キシレンの2.0gを仕込み、温度を100℃から徐々に昇温し、250℃で4時間、エステル化反応を行った。その後、触媒として、三酸化アンチモンの0.01gを添加し、0.5mmHg以下に減圧し、280℃で3時間、重縮合反応を行い、ポリエステル重合体(B-1)の51.2gを得た。
 得られたポリエステル重合体(B-1)のTgは58℃、Mnは4,000であった。また、H-NMRおよび13C-NMRより、1分子あたり平均のイソフタル酸単位とネオペンチルグリコール単位との合計数が、20であることが確認できた。水酸基価は30.0mgKOH/g、酸価は1.9mgKOH/gであった。また、ポリエステル重合体(B-1)のエステル基濃度は35.63質量%、芳香環濃度は29.07質量%であった。
[例5:ポリエステル重合体(B-2)の製造]
 例4のイソフタル酸をテレフタル酸に変更した以外は、全て同様の方法で、ポリエステル重合体(B-2)の50.9gを得た。
 得られたポリエステル重合体(B-2)のTgは61℃、Mnは4,400であった。また、H-NMRおよび13C-NMRより、1分子あたり平均のイソフタル酸単位とネオペンチルグリコール単位との合計数が、21であることが確認できた。水酸基価は31.0mgKOH/g、酸価は1.8mgKOH/gであった。また、ポリエステル重合体(B-2)のエステル基濃度は35.84質量%、芳香環濃度は29.24質量%であった。
[例6:ポリエステル重合体(B-3)の製造]
 例4のイソフタル酸の31.7gを、アジピン酸(炭素数8~15の芳香族多価カルボン酸化合物ではない)の27.9gに変更した以外は、全て同様の方法で、ポリエステル重合体(B-3)の47.0gを得た。
 得られたポリエステル重合体(B-3)のTgは33℃、Mnは4,900であった。また、H-NMRおよび13C-NMRより、1分子あたり平均のアジピン酸単位とネオペンチルグリコール単位との合計数が、27であることが確認できた。水酸基価は30.2mgKOH/g、酸価は2.3mgKOH/gであった。また、ポリエステル重合体(B-3)のエステル基濃度は38.81質量%、芳香環濃度は0.0質量%であった。
[例7:ポリエステル重合体(B-4)の製造]
 例4のイソフタル酸の31.7gを、1,4-シクロヘキサンジカルボン酸(炭素数8~15の芳香族多価カルボン酸化合物ではない)の32.9gに変更した以外は、全て同様の方法で、ポリエステル重合体(B-4)の51.8gを得た。
 得られたポリエステル重合体(B-4)のTgは43℃、Mnは3,900であった。また、H-NMRおよび13C-NMRより、1分子あたり平均の1,4-シクロヘキサンジカルボン酸単位とネオペンチルグリコール単位との合計数が、22であることが確認できた。水酸基価は35.5mgKOH/g、酸価は2.1mgKOH/gであった。また、ポリエステル重合体(B-4)のエステル基濃度は35.22質量%、芳香環濃度は0.0質量%であった。
[例8:ポリエステル重合体(B-5)の製造]
 温度計、還流冷却器、撹拌機を備えた4つ口フラスコに、フタル酸無水物の95.8g、エチレングリコールの13.6g、シクロヘキサノンの60.0gを仕込み、60℃に保ちながら均一になるまで撹拌した。次いで、該混合物を140℃に昇温し、同温度を維持しながら反応を続け、反応率が98%になった時点で反応を終了した。反応終了後、減圧下において、反応生成物から溶媒であるシクロヘキサノンを除去し、炭素数18のジカルボン酸誘導体を得た。
 例4のイソフタル酸の31.7gを、前述の炭素数18のジカルボン酸誘導体の68.4gに変更した以外は、全て同様の方法で、ポリエステル重合体(B-5)の85.5gを得た。
 得られたポリエステル重合体(B-5)のTgは68℃、Mnは3,900であった。また、H-NMRおよび13C-NMRより、1分子あたり平均の前述の炭素数18のジカルボン酸誘導体の単位とネオペンチルグリコール単位との合計数が、16であることが確認できた。水酸基価は32.5mgKOH/g、酸価は2.0mgKOH/gであった。また、ポリエステル重合体(B-5)のエステル基濃度は35.43質量%、芳香環濃度は36.89質量%であった。
[例9:アクリル樹脂(1)の製造]
 温度計、還流冷却器、撹拌機、滴下ロートを備えた容量500mLの4つ口フラスコに、キシレンの75gを仕込み、撹拌しながら加熱して80℃に昇温した。次いで、80℃の温度で、アクリル酸メチルの64g、アクリル酸の36g、日油社製の過酸化物系重合開始剤ペルヘキシルOの5g、およびキシレンの25gを予め均一混合したもの(滴下成分)を、2時間かけて滴下ロートより等速滴下した。滴下終了後、100℃で7時間保持した後、反応を終了した。反応終了後、減圧下において、反応生成物から溶媒であるキシレンを除去し、固形分濃度が99.5質量%、Mwが31,000、酸価が280.4mgKOH/g、Tgが36.8℃の、カルボキシ基を有するアクリル樹脂(1)を得た。
[例10、11:アクリル樹脂(2)および(3)の製造]
 仕込み量を表1に変更した以外は例9と同様にして、カルボキシ基を有するアクリル樹脂(2)および(3)を得た。なお、表1のメタクリル酸メチルは、アクリル酸等と共に均一混合した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
[例12:アクリル樹脂(4)の製造]
 冷却管、温度計を備えた内容量1リットルの四つ口フラスコに、脱イオン水の200mL、コハク酸エステル誘導体の反応性乳化剤JS2(三洋化成工業社製)の2g、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル(EO10)の2gを添加し、窒素気流下において温浴中で80℃に達したところで、過硫酸アンモニウムの2重量%水溶液10mLを添加し、次いで、メタクリル酸メチルの140.2gと、メタクリル酸エチルの80.0gと、連鎖移動剤としてのn-ラウリルメルカプタンの0.2gとの混合物を1時間かけて滴下した。直後に過硫酸アンモニウムの2重量%水溶液の1mLを添加し反応を開始した。3時間後に、槽内温度を85℃に上げ、1時間保持した後、300メッシュの金網で濾過して青白色の水性分散液を得た。得られた水性分散液を-25℃で凍結凝析し、脱水洗浄後、80℃で真空乾燥し、白色パウダー状のアクリル樹脂(4)の209.2gを得た。得られたアクリル樹脂(4)のTgは90℃、Mwは21.万であった。
 なお、アクリル樹脂のTg、Mwは以下に示す方法で測定した。
Tg:Thermal Analysis System (パーキンエルマー社製)を用いて、アクリル樹脂の10mgを-25~200℃の温度範囲で昇温スピード10℃/分で熱収支を測定し、得られたチャートの変曲点から中点法により求めた。
Mw:アクリル樹脂の0.5%THF溶液を、キャリアー(THF)の流量を1.0mL/minとし、カラムTSKgelG4000XL(東ソー社製)を用いて、スチレン換算分子量を求めた。
[粉体塗料組成物の製造に使用する各成分]
 硬化剤(C1-1):ブロック化イソシアネート系硬化剤:ベスタゴンB1530(商品名、デグサ社製)
 紫外線吸収剤(D-1):Tinuvin 326(商品名、BASF社製、分子量:315.8、融点:139℃、揮発温度:325.2℃)
 紫外線吸収剤(D-2):Tinuvin 405(商品名、BASF社製、分子量:583.8、融点:76.3℃、揮発温度:348.5℃)
 紫外線吸収剤(D-3):Tinuvin 928(商品名、BASF社製、分子量:441.6、融点:113.5℃、揮発温度:296.9℃)
 紫外線吸収剤(D-4):Hostavin PR-25 Gran(商品名、Clariant社製、分子量:250.0、融点:58.6℃、揮発温度:213.8℃)
 紫外線吸収剤(D-5):Tinuvin 900(商品名、BASF社製、分子量:447.6、融点:113.5℃、揮発温度:317.8℃)
 なお、紫外線吸収剤(D)の融点および揮発温度の測定条件は以下の通り。
   融点:Thermal Analysis System (パーキンエルマー社製)を用いて、10mgの各紫外線吸収剤を-25~200℃の温度範囲で昇温スピード10℃/分で熱収支を測定し、ピークトップを融点とした。
   揮発温度:TG/DTA 7200(エスアイアイ・ナノテクノロジー社製)を用いて、10mgの各紫外線吸収剤を30~500℃の温度範囲で昇温スピード10℃/分で昇温し、重量が5%減少する温度を、揮発温度とした。
 顔料(E-1):タイピュアR960(商品名、デュポン社製、酸化チタン含有量:89%)
 顔料(E-2):タイペーク PFC105(商品名、石原産業社製、酸化チタン含有量:87%)
 顔料(E-3):D918(商品名、堺化学社製、酸化チタン含有量:85%)
 顔料(E-4):タイペーク CR97(商品名、石原産業社製、酸化チタン含有量:93%)
 顔料(E-5):TR-81(商品名、ハンツマン社製、酸化チタン含有量:93%)
 硬化触媒(F-1):ジブチルスズジラウレート
 硬化触媒(F-2):日東化成社製、商品名「NEOSTANN U-600H」(トリス(2-エチルヘキサン酸)ビスマス(95質量%)と2-エチルヘキサン酸(5質量%)との混合物)
 ヒンダードアミン系光安定剤(G-1):Tinuvin 111FDL(商品名、BASF社製)
 脱ガス剤(H-1):ベンゾイン
 表面調整剤(H-2):ビックケミー社製、商品名:BYK-360P
[例14~34]
(粉体塗料組成物の製造)
 表2および表3に記載の成分とその配合量(質量部)の全量を、高速ミキサー(佑崎有限公司社製)を用いて10~30分間程度混合し、粉末状の混合物を得た。該混合物を2軸押出し機(サーモプリズム社製、16mm押出し機)を用いて、120℃のバレル設定温度にて溶融混練を行い、ペレットを得た。該ペレットを粉砕機(FRITSCH社製、商品名:ロータースピードミルP14)を用いて常温で粉砕し、150メッシュによる分級を行い、平均粒子径が約40μmの粉体塗料組成物を得た。
 平均粒子径はレーザー回折式粒度分布測定機(Sympatec社製、商品名:Helos-Rodos)で測定し、50%平均体積粒度分布により求めた値である。
 得られた粉体塗料組成物を用いて、後述するように硬化膜を得て、各種評価を行った。結果を表2および表3に示す。
(硬化膜の評価)
<試験片の作成>
 粉体塗料組成物を用い、クロメート処理を行ったアルミ板の一面に、静電塗装機(小野田セメント社製、商品名:GX3600C)を用いて静電塗装を行い、200℃雰囲気中で20分間保持し、次いで、放置して室温まで冷却し、厚さ55~65μmの硬化膜付きアルミ板を得た。得られた硬化膜付きアルミ板(1-1)を試験片として以下の試験を実施した。結果を表2および表3に示す。
<硬化膜の外観>
 硬化膜表面の状態を目視し、以下の基準で判定した。
○(良好):硬化膜の平滑性に優れ、はじきや塗れ性の不良等が確認されなかった。
×(不良):硬化膜の平滑性が悪く、はじきや塗れ性の不良等が確認された。
<硬化膜の分離性>
 硬化膜付きアルミ板(1-1)を切断し、硬化膜の断面を走査電子顕微鏡により断面観察した。
 測定条件は以下の通りである。
  装置;日本電子社製「JSM-5900LV」、
  加速電圧;20kV、
  倍率;10,000倍、
  測定前処理;JEOL社製オートファインコーター「JFC-1300」による、20mA、45秒の白金コート。
 また、以下の基準で判定した。
○(良好):フッ素樹脂層とポリエステル層との界面が確認された。
×(不良):フッ素樹脂層とポリエステル層との界面が確認されなかった。
<耐沸水性>
 硬化膜付きアルミ板(1-1)をイオン交換水(95±5℃)に24時間浸漬し、水冷後、乾燥させ、JIS K5600-5-6(クロスカット法)に準拠した方法で硬化膜の密着性を評価し、以下の基準で判定した。
○(良好):硬化膜の剥離が確認されなかった。
×(不良):硬化膜のフッ素樹脂層の剥離が確認された。
<耐塩酸性>
 10%塩酸水溶液を硬化膜上に10滴置き、時計皿で蓋をし、1週間静置した。イオン交換水を用いて水洗し、乾燥させて、硬化膜の状態を目視にて評価し、以下の基準で判定した。
○(良好):膨れや硬化膜の消失等が確認されなかった(基材の腐食がなかった)。
×(不良):膨れや硬化膜の消失等が確認された(基材が腐食していた)。
<耐アルカリ性>
 10%水酸化ナトリウム水溶液を硬化膜上に10滴置き、時計皿で蓋をし、1週間静置した。イオン交換水を用いて水洗し、乾燥させて、硬化膜の状態を目視にて評価し、以下の基準で判定した。
○(良好):膨れや硬化膜の消失等が確認されなかった(基材の腐食がなかった)。
×(不良):膨れや硬化膜の消失等が確認された(基材が腐食していた)。
<耐湿性>
 硬化膜付きアルミ板(1-1)を50℃・95RH%の耐湿環境下に3,000時間静置し、イオン交換水を用いて水洗・放冷・乾燥後、硬化膜の状態を目視にて評価し、以下の基準で判定した。
○(良好):膨れや硬化膜の色味の変化が確認されなかった。
×(不良):膨れや硬化膜の色味の変化が確認された。
<耐塩水噴霧性>
 硬化膜付きアルミ板(1-1)を35℃塩水噴霧環境下に3,000時間静置し、イオン交換水を用いて水洗・放冷・乾燥後、硬化膜の状態を目視にて評価し、以下の基準で判定した。
○(良好):さびの発生が確認されなかった。
×(不良):さびの発生が確認された。
<シーリング密着性>
 クロメート処理を行ったアルミ板の一面に、静電塗装機(小野田セメント社製、商品名:GX3600C)を用いて静電塗装を行い、ガス式加熱炉中で、200℃雰囲気中で20分間保持し、次いで、放置して室温まで冷却し、厚さ55~65μmの硬化膜付きアルミ板(1-2)を得た。
 シーリング剤として、東レ・ダウコ-ニング社製の商品名「SH780」を使用し、アルミ板(1-1)と(1-2)のプルオフ式付着性試験を実施し、評価した。
 なお、プルオフ式付着性試験の試験条件は以下の通りである。
  装置:エルコメーター社製プルオフ試験機
  ドリーの直径:20mm
 また、以下の基準で判定した。
○(良好):シーリング剤の凝集破壊により、ドリーが剥離した。
×(不良):シーリング剤と基材との界面破壊により、ドリーが剥離した。
<耐候性>
 沖縄県那覇市の屋外に硬化膜付きアルミ板を設置し、設置直前と、3年後における硬化膜表面の光沢を、PG-1M(光沢計:日本電色工業社製)を用いて測定した。設置直前の光沢の値を100%としたときの、2年後の光沢の値の割合を光沢保持率(単位:%)として算出し、以下の基準に従って耐候性を判定した。
なお、光沢保持率は、JIS K 5600-1-7に準拠して測定、算出した。
○(良好):光沢保持率が80%以上であり、変色はしなかった。
△(可):光沢保持率が60%以上80%未満であり、変色はしなかった。
×(不良):光沢保持率が60%未満であったか、黄色に変色した。
<促進耐久性>
 キセノンウェザーメーター(スガ試験機社製)を使用し、フッ素樹脂層が剥離するまでの時間(剥離時間)を測定した。なお、通常は水を噴霧するが、水を噴霧する代わりに、1%の過酸化水素水を使用して試験を行った。
 試験条件は以下の通り。
  相対湿度:70%RH
  温度:50℃
  光源:80W/m(300~400nm)
<硬化膜の表面平滑性>
 PCI(パウダーコーティングインスティチュート)により平滑性目視判定用標準板を用いて判定した。標準板は、1~10の10枚あり、数字が大きくなるに従い、平滑性に優れる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
 表2に示すように、粉体塗料組成物(1)、(2)、(7)、(8)を用いて製造した硬化膜は、基材側にポリエステル層が、空気側にフッ素樹脂層が配置するように層分離していることが観察され、優れた耐水性、耐薬品性および耐候性を示した。
 ポリエステル重合体(B)を含有しない粉体塗料組成物(3)~(5)、(9)を用いて製造した硬化膜は、フッ素樹脂層とポリエステル層との層分離が観察されず、耐水性、耐薬品性および耐候性が不充分であった。
 紫外線吸収剤(D)を含有しない粉体塗料組成物(6)を用いて製造した硬化膜は、耐候性試験において黄変が確認された。これは、ポリエステル層が分解して生成した分解物に起因するものと考えられる。
 表3の例23~27に示すように、紫外線吸収剤(D)とヒンダードアミン系光安定剤(G)とを含有した粉体塗料組成物(10)、(11)、(13)を用いて製造した硬化膜は、促進耐候性試験において、フッ素樹脂層が剥離するまでの時間が100時間以上であり、特に優れた耐候性を示した。一方、紫外線吸収剤(D)とヒンダードアミン系光安定剤(G)とを含有しない粉体塗料組成物(12)を用いて製造した硬化膜は、耐候性は不充分であった。なお、粉体塗料組成物(14)に比べて(10)、(11)の耐候性に優れたのは、粉体塗料組成物(14)に使用の紫外線吸収剤(D)の揮発温度が213.8℃と比較的、焼付け温度の200℃に近く、一部、揮散してしまっているためと考えられる。
 表3の例28~31に示すように、顔料(E)として酸化チタンの含有率が83~90質量%のものを使用すると、耐候性に優れていた。一方、酸化チタンの含有率が83~90質量%以外のものを使用すると、促進耐候性試験において、フッ素樹脂層が剥離するまでの時間が50~70時間程度であった。
 表3の例32~34に示すように、その他の成分(H)としてアクリル樹脂を使用する場合には、硬化膜の表面平坦性を向上させることを確認した。特に酸価が150~400mgKOH/gであるアクリル樹脂(1)を使用した粉体塗料組成物(19)が優れていた。
[例35~37]
 クロメート処理を行ったアルミ板を、例14、20、22で製造した粉体塗料組成物(1)、(7)、(9)を用いて、流動浸漬塗装を実施した。すなわち、アルミ板を380℃で3分間の加熱し、その後、35℃に調節した各粉体塗料組成物が入った流動槽内に6秒間浸漬して取り出し、200℃で2分間の加熱をし、室温まで冷却した。得られた硬化膜の平均厚さは、300μmであった。
 硬化膜の外観、表面のピンホールの発生有無を、目視で確認し、表4に示す。硬化膜の外観の評価は例14と同様である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 ポリエステル重合体(B)を含有した粉体塗料組成物(1)、(7)を用い流動浸漬法で塗装して製造した硬化膜は、硬化膜の外観に優れていた。ポリエステル重合体(B)を含有しない粉体塗料組成物(9)を用いて製造した硬化膜には、ピンホールが確認された。
 本発明により、1コート塗装で、粉体塗料組成物の溶融、硬化過程でフッ素樹脂層とポリエステル層が層分離し、耐水性、耐薬品性、および耐候性に優れた硬化膜を形成できる粉体塗料組成物を提供できる。そのため、ワイパーブレード、エアコンの室外機、信号機、電柱、道路標示のポール、戸建屋根、庇、温水器の外装、トランス、ナス電池外装、太陽電池のバックシート、太陽熱発電用集熱鏡の裏面塗料、自動車用ボディ、自動車用バンパー、風力発電用のブレード等の用途に使用することができる。
 なお、2012年6月29日に出願された日本特許出願2012-146412号の明細書、特許請求の範囲および要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。

Claims (12)

  1.  フッ素樹脂(A)、ポリエステル重合体(B)、硬化剤(C)および紫外線吸収剤(D)を含有する粉体塗料組成物であって、
     ポリエステル重合体(B)が、炭素数8~15の芳香族多価カルボン酸化合物に由来する単位と炭素数2~10の多価アルコール化合物に由来する単位とを有するポリエステル重合体であることを特徴とする粉体塗料組成物。
  2.  前記フッ素樹脂(A)が水酸基含有含フッ素重合体(A1)である、請求項1に記載の粉体塗料組成物。
  3.  前記フッ素樹脂(A)がポリビニリデンフルオリドである、請求項1に記載の粉体塗料組成物。
  4.  水酸基含有含フッ素重合体(A1)、ポリエステル重合体(B)、ブロック化イソシアネート系硬化剤(C1)、無機系紫外線吸収剤、および分子量が200~1,000であり融点が50~150℃の有機系紫外線吸収剤からなる群から選ばれる紫外線吸収剤(D1)を含有する粉体塗料組成物であって、
     ポリエステル重合体(B)が、炭素数8~15の芳香族多価カルボン酸化合物に由来する単位と炭素数2~10の多価アルコール化合物に由来する単位とを有するポリエステル重合体であることを特徴とする粉体塗料組成物。
  5.  前記ポリエステル重合体(B)中の芳香族多価カルボン酸化合物由来の単位が、フタル酸由来の単位、イソフタル酸由来の単位、テレフタル酸由来の単位、ナフタレンジカルボン酸由来の単位、トリメリット酸由来の単位およびピロメリット酸由来の単位からなる群から選ばれる単位の少なくとも1種からなる、請求項1~4のいずれか一項に記載の粉体塗料組成物。
  6.  前記ポリエステル重合体(B)が、前記芳香族多価カルボン酸化合物由来の単位を、ポリエステル重合体中の全単位に対して30~60モル%含有し、かつ、数平均分子量が500~5,000である、請求項1~5のいずれか一項に記載の粉体塗料組成物。
  7.  前記フッ素樹脂(A)と前記ポリエステル重合体(B)との含有比率が、質量比で70/30~10/90である、請求項1~6のいずれか一項に記載の粉体塗料組成物。
  8.  前記硬化剤(C)の含有量が、前記フッ素樹脂(A)と前記ポリエステル重合体(B)の合計100質量部に対して、10~100質量部である、請求項1~7のいずれか一項に記載の粉体塗料組成物。
  9.  さらに、顔料(E)を含有する、請求項1~8のいずれか一項に記載の粉体塗料組成物。
  10.  さらに、分子量が300~5,000であり、融点が50~250℃のヒンダードアミン系光安定剤(G)を含有する、請求項1~9のいずれか一項に記載の粉体塗料組成物。
  11.  請求項1~10のいずれか一項に記載の粉体塗料組成物を基材に塗装して基材上に前記粉体塗料組成物の溶融物からなる塗膜を形成し、前記粉体塗料組成物中の反応成分を反応させ、次いで、溶融状態の塗膜を室温まで冷却して固化させることを特徴とする硬化膜の製造方法。
  12.  請求項11に記載の製造方法によって製造された硬化膜を表面に有することを特徴とする塗装物品。
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