JP2002509176A - 粉末コーティング組成物 - Google Patents

粉末コーティング組成物

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Abstract

(57)【要約】 粉末ポリマー組成物と金属酸化物を主成分とした流動化組成物又は金属酸化物を主成分とした艶消剤を含んでなる、粉末コーティングプロセスに使用されるのに適する組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 −発明の背景− （１）発明の分野 本発明は、粉末コーティング組成物に関し、とりわけ、組成物中に少量の金属
酸化物の流動化促進剤を含めることで，改良された流動化特性を有する粉末コー
ティング組成物に関する。また、本発明は、少量の新規な金属酸化物の光沢低下
剤(gloss reducing agent)を含む粉末コーティング組成物に関する。
【０００２】 （２）技術の説明 ポリマーを主成分とする粉末コーティングは、一般に、基材に施されて丈夫で
耐久性のある表面コーティングを基材に与える、固体微粒子の組成物である。粉
末コーティングは、静電気、コロナ、又は摩擦電荷スプレー法によって基材に施
され、粉末コーティングの粒子は、スプレーガンによって静電気を帯び、基材は
、接地又は反対に帯電する。次いで、施された粉末コーティングは、加熱・溶融
され、粒子が連続コーティングに融合し、得られたコーティングを硬化させる。
基材に接着しない粉末コーティングの粒子は、再使用のために回収することがで
きる。粉末コーティング組成物は、一般に、付加的な溶媒は存在せず、特に、有
機溶媒は使用せず、したがって、非汚染性である。
【０００３】 粉末コーティング組成物は、一般に、固体の膜形成樹脂を含み、通常、顔料の
ような１種以上の着色剤を含む。それらは一般に熱硬化性であり、例えば、膜形
成ポリマーと対応硬化剤（それ自身がもう１つの膜形成ポリマーであることもで
きる）を含む。粉末コーティング組成物は、一般に、膜形成ポリマーの軟化点よ
りも高い温度であるが、有意な重合が生じる温度よりも低い温度で、例えば押出
機の中で成分を十分に混合することによって調製される。押出物は、通常、平ら
なシートに巻かれ、例えば、所望の粒子サイズまで粉砕することによってサイズ
を小さくされる。殆どの工業的な静電気スプレー装置に必要な粒子サイズ分布は
１０〜１２０μｍであり、平均粒子サイズは１５〜７５μｍ、好ましくは２５〜
５０μｍである。粉末コーティング組成物の例は、米国特許第５４６１０８９号
、同５４７０８９３号、同５６１４３２３号、同５２２９４６０号に開示されて
いる。
【０００４】 粉末ポリマーは、光沢の仕上に硬化する。ここで、ある用途において、光沢の
低下が望まれる。光沢低下は、一般に、粉末ペイントにおいては、組成物に「テ
クスチャー剤(texturing agent) 」として知られる大きめの不活性粒子を添加す
ることによって得られる。テクスチャー剤は、硬化ポリマー膜に囲まれ、最終仕
上に粗い外観を与えるのに十分大きい。大きめの不活性テクスチャー剤の例には
、米国特許第５４７０８９３号に開示のように、繊維、顔料、マイカ、砥粒が挙
げられる。
【０００５】 粉末ポリマーコーティング組成物は、貯蔵、再生、ハンドリングの際にケーキ
になる、圧密化する、凝集する傾向にあるため、搬送、適用、使用の際に、粉末
ポリマーコーティング組成物を流動化させ、自由流れを維持することが難しい。
流動化に伴う問題は、粉末ポリマー組成物の粒子サイズが小さくなるにつれてよ
り顕著になる。
【０００６】 従来、とりわけ大きめの粒子サイズの粉末コーティングには、自由流れ添加剤
として沈殿又はゲル化シリカを使用することが一般的であった。沈殿シリカとゲ
ル化シリカは、水蒸気又は液体状の水分を吸収し、粉末ポリマー粒子間の結合や
液体−液体の架橋を抑える能力により、粉末ポリマー組成物の自由流れを高める
ものと考えられる。ここで、粉末ポリマー粒子がより一層小さくなると、水分を
吸収する及び／又は粉末ポリマーの性能を高める、規範的な改良された添加剤が
必要とされる。
【０００７】 既存の粉末コーティング組成物は、多くの点で満足できるが、低い光沢仕上を
提供する粉末ポリマー（powdered polymer）コーティング組成物に対して、依然
としてニーズが存在している。したがって、本発明の目的は、低下した光沢の粉
末コーティング組成物を提供することである。さらに、粉末ポリマーの性能を高
めるため、粉末ポリマー組成物、特に小さい粒子サイズの粉末ポリマー組成物と
組み合わせることができる、新規な流動化促進組成物を対してニーズが存在して
いる。
【０００８】 −発明の要旨− 本発明は、粉末ポリマーの性能を改良する、少なくとも１種の固体の微粒子流
動化促進剤を含む粉末コーティング組成物である。 また、本発明は、硬化ポリマー膜の光沢を低下させる流動化促進剤を含む粉末
コーティング組成物である。 さらに、本発明は、硬化したポリマー膜の層の光沢を抑えるため、硬化工程の
際にガスを遊離する光沢低下剤を含む粉末コーティング組成物である。 本発明のさらにもう１つの局面は、硬化して薄い均一な仕上を与えるポリマー
組成物である。
【０００９】 １つの態様において、本発明は粉末コーティング組成物である。本粉末コーテ
ィング組成物は、少なくとも１種の粉末ポリマー、及び約２５μｍ未満の平均粒
子サイズを有する少なくとも１種の金属酸化物を含んでなる。 もう１つの態様において、本発明は粉末コーティング組成物である。本組成物
は、約９９．５〜約９９．９重量％の粉末ポリマー（powdered polymer）、及び
約０．１〜約０．５重量％のヘキサメチルジシラザンで改質された１０μｍ未満
の平均粒子サイズを有するヒュームドシリカを含んでなる。 さらにもう１つの態様において、本発明は、少なくとも１種の粉末ポリマーと
、少なくとも１種の金属酸化物粒子とヘキサメチルジシラザンの混合物の非脱ア
ンモニア和生成物を含んでなる粉末コーティング組成物である。
【００１０】 −本発明の態様の説明− 本発明は、新規な流動化促進剤、新規な光沢低下剤、又はそれらの双方を含む
粉末コーティング組成物に関する。本発明の組成物に有用な流動化促進剤は、あ
らゆる粒子サイズの粉末ポリマーの効果的な流動化を促進する。本新規な光沢低
下剤は、粉末ポリマーコーティング組成物を用いて調製した硬化膜の光沢を低下
させる。
【００１１】 本発明の粉末コーティング組成物は、少なくとも１種の粉末ポリマーを含む。
本発明の組成物に有用な粉末ポリマーは、静電気スプレーコーティング技術に有
用な任意の粉末ポリマーが挙げられる。限定されるものではないが、有用な粉末
ポリマーの例には、カルボキシ官能性ポリエステル樹脂、官能性アクリル樹脂、
エポキシ、ポリウレタン、ポリオレフィン、ＰＴＦＥ、ナイロン、これらのコポ
リマーと混合物が挙げられる。また、粉末コーティング組成物の例は、米国特許
第５４６１０８９号、同５２２９４６０号、同４１２２０６０号に開示されてお
り、これらはいずれも本願でも参考にして取り入れられている。
【００１２】 本発明の粉末コーティング組成物は、約９０．０〜約９９．９重量％の少なく
とも１種の粉末ポリマー、好ましくは、約９８．０〜約９９．９５重量％の粉末
ポリマーを含む。用語「粉末ポリマー(powdered polymer)」は、単一の粉末ポリ
マー、粉末ポリマーの混合物、コポリマー、粉末コーティング組成物に有用な添
加剤を含む粉末ポリマーを指称する。「粉末ポリマー」に混合されることができ
る添加剤には、例示の目的に過ぎないが、捕獲空気又は揮発物を減少させる添加
剤、重合反応を促進する触媒、安定化剤、顔料、染料が挙げられる。また、これ
らの「粉末ポリマー」の各々を、粉末コーティング又は粉末コーティング処方物
と共通して称する。触媒を使用せずに粉末ポリマー組成物を硬化させる又は架橋
させることができるが、架橋反応を助長するため、触媒を採用することが通常は
望ましい。
【００１３】 本発明の粉末コーティング組成物に有用な流動化促進剤と光沢低下剤の双方に
、微粒子(particulate) の金属酸化物が挙げられる。本発明に有用な金属酸化物
は、シリカ、アルミナ、セリア、ゲルマニア、チタニア、ジルコニア、酸化亜鉛
、及びこれらの混合物から選択される。有用な金属酸化物は、天然に採掘するこ
とができ、又は製造することができる。また、金属酸化物は、２種以上の金属酸
化物の混合物、又は同時製造物であることもできる。金属酸化物は、当業者に公
知の技術を利用して製造可能である。例えば、ヒュームド金属酸化物の製造は、
水素と酸素の火炎中で適当な原料の蒸気（ヒュームドシリカの場合は四塩化ケイ
素）を加水分解させることを含む周知のプロセスである。溶融粒子が、燃焼プロ
セスの中で生成し、そのサイズはプロセスパラメーターによって変化する。これ
らの溶融粒子は、一般に一次粒子と称され、衝突することで互いに接触点で融合
し、枝のある三次元の鎖状粒子を生成する。好ましくは、金属酸化物は、沈殿、
ヒュームド、共沈殿、又はコヒュームドした材料物質、あるいはエーロゲル、シ
リカゲル、キセロゲル等の加工された材料物質である。
【００１４】 金属酸化物粒子の生成は、一次粒子の間の融合による不可逆であると考えられ
る。冷却と捕集の際、粒子はさらに衝突し、ある程度の機械的絡み合いを生じ、
凝集体を生成する。これらの凝集体は、ファンデルワールス力によって一緒に軽
度に支持されると考えられ、適当な媒体中の適度な分散によって可逆する、即ち
、解凝集することができる。
【００１５】 ゲルに基づく金属酸化物材料、即ち、エーロゲル、キセロゲル、ヒドロゲル、
その他のゲルの製造は、当業者に周知であり、通常の技術を用いて製造可能であ
る。例えば、アバウトベル等の米国特許第３６５２２１４号、バルダッチ等の米
国特許第５２７００２７号、キストラーの米国特許第２１８８００７号、及び文
献「Heley, et al., "Fine Low Density Silica Powders Prepared by Supercri
tical Drying of Gels Derived From Silicon Tetrachloride", Journal of Non
-Crystalline Solids, 186, 30-36 (1995)」に記載されており、これらはいずれ
も本願でも参考にして取り入れられている。
【００１６】 金属酸化物粒子を構成する一次球形粒子のサイズは表面積を決める。金属酸化
物の表面積の測定は、文献「S. Brunauer, P.H. Emmet, and I. Teller, J. Am.
Chemical Society, Volume 60, Page 309 (1938) 」の一般にＢＥＴと称される
窒素吸着法によって測定することができる。金属酸化物の典型的なＢＥＴ値は、
４０ｍ2 ／ｇ〜約１０００ｍ2 ／ｇ、好ましくは５０ｍ2 ／ｇ〜約４００ｍ2 ／
ｇである。
【００１７】 多くの市販の金属酸化物は、本発明による不活性キャリヤとして使用するのに
適するが、金属酸化物がシリカであることが好ましい。使用されるシリカは約２
５〜ｍ2 ／ｇ〜約４００ｍ2 ／ｇ、好ましくは約１５０ｍ2 ／ｇ〜約３５０ｍ2 ／ｇの表面積を有するべきである。とりわけ、キャボット社（タスコラ、イリノ
イ州）のＣａｂ−Ｏ−Ｓｉｌ部門から入手可能な約５０ｍ2 ／ｇ〜約３５０ｍ2 ／ｇの表面積を有するＣＡＢ−Ｏ−ＳＩＬ（登録商標）ヒュームドシリカが好ま
しいシリカである。
【００１８】 流動化促進剤として使用される金属酸化物が凝集体として製造された場合、凝
集体の金属酸化物は、好ましくは、少なくとも部分的にサイズが小さくされ、粉
砕プロセスの結果として、金属酸化物の平均粒子サイズは、少なくとも２５％小
さくされる。より好ましくは、有用な金属酸化物は、粉砕によって少なくとも５
０％小さくされた平均粒子サイズを有する。また、流動化促進剤は、単一の金属
酸化物化合物の少なくとも部分的にサイズが小さくされた粒子からなり、又は複
数の金属酸化物化合物の部分的混合物であることができる。
【００１９】 また、金属酸化物の流動化促進剤は、粉末ポリマー粒子サイズより有意に小さ
い平均粒子サイズを有するべきである。有意に小さいとは、平均粒子サイズが、
平均の粉末ポリマー粒子サイズの１／６以下、好ましくはそのサイズの１／１０
以下であるべきである。 流動化促進剤として有用な好ましい金属酸化物粒子は、好ましくは、約２５μ
ｍ未満の平均粒子サイズを有して製造される。好ましくは、金属酸化物の流動化
促進剤の平均粒子サイズは約１５μｍ以下、最も好ましくは、約１．０μｍ未満
である。
【００２０】 用語「粒子(particle)」は、金属酸化物の一次粒子、金属酸化物粒子の凝集体
、及び金属酸化物集合体の凝集体を指称する。用語「平均粒子サイズ」は、単一
粒子のサイズを指称するのではなく、マイクロトラックＸ−１００（リーズ・ア
ンド・ノースラップ社製、ピーターブルグ、フロリダ州）を用いて分析した複数
の多数粒子のサンプルの重量平均を指称する。
【００２１】 最も好ましい流動化促進剤は、少なくとも部分的にサイズ低下の処理をされた
ヒュームドシリカである。ヒュームドシリカ粒子は、一般に、２以上のヒューム
ドシリカ集合体の凝集体であり、その一部は極めて大きい。したがって、粉砕に
よるサイズ低下は、非常に大きい凝集体を除去し、得られるヒュームドシリカの
平均粒子サイズを顕著に低下させる。流動化促進剤として有用な金属酸化物粒子
は、必要により、ヒュームドシリカのサイズを低下させるために使用される粉砕
や磨砕のような当業者に公知の微細化法によってサイズを低下させることができ
る。
【００２２】 金属酸化物粒子は、通常のサイズ低下技術を用いる粉砕に供し、金属酸化物の
平均粒子サイズを低下させ狭めることができる。適当な装置には、例えば、ボー
ルミル、粉砕機(grinder) 、ジェットミル、ピンミル等が挙げられる。最も好ま
しくは、ヒュームドシリカ凝集体がジェットミルに供され、サイズを小さくされ
たヒュームドシリカを得る。粉末ポリマー組成物に混和されるとき、金属酸化物
の流動化促進剤は、圧縮適性を低下させ、得られた粉末コーティング組成物の見
掛け密度を高め、その生成物の可使期間における優れた流動化と流動適性を確保
する。流動化促進剤を含む粉末ポリマー組成物の自由で予測可能に流れる能力は
、得られる粉末ポリマー組成物の直前の移動充足(first past transfer suffici
ency) に明確に影響を与える。また、流動化促進剤は、得られる粉末ポリマー組
成物を基材に均一に適用することを促進する。本発明の流動化促進剤の役割は、
粉末ポリマー組成物の物質流動性を改良することである。重要であることは知ら
れているが、このことは、部分的に理解されているに過ぎない。ここで、理解さ
れていることは、最終結果であり、本発明の小さな金属酸化物の流動化促進剤は
、粉末ポリマーの粒子−粒子の相互作用に明確に影響を与え、高性能粉末コーテ
ィング配合物に添加することを有益なものにする。
【００２３】 非常に少量の流動化促進剤が（各粉末ポリマー粒子をコーティングするのに足
りる）、粉末ポリマーの流動化の促進に必要とされるに過ぎない。本発明の粉末
コーティング促進剤は、約０．０１〜約３．０重量％の金属酸化物の流動化促進
剤を含む。より好ましくは、本発明の粉末ポリマー組成物は、約０．０５〜約１
．０重量％、最も好ましくは約０．０５〜約０．５重量％の金属酸化物の流動化
促進剤を含む。
【００２４】 流動化促進剤として有用な金属酸化物粒子は、粉末ポリマーと組み合わされる
前に、未改質である又は改質されることができる。改質剤は、金属酸化物の流動
化促進剤として有用な任意の化合物であることができる。選択される処理剤の種
類と処理レベルは、疎水性や光沢低下のような求められる特性によって決まる。
有用な改質剤には、例えば、改質用疎水性処理剤の例えばオルガノポリシロキサ
ン、オルガノシロキサン、オルガノシラザン、オルガノシラン、ハロゲンオルガ
ノポリシロキサン、ハロゲンオルガノシロキサン、ハロゲンオルガノシラン、例
えば、ジメチルジクロロシラン、トリメトキシオクチルシラン、ヘキサメチルジ
シラザン、ポリメチルシロキサンが挙げられる。
【００２５】 金属酸化物の凝集改質は、当該技術分野で周知の乾式又は湿式技術によって行
うことができる。例えば、乾式処理法には、流動床反応器の中で金属酸化物と改
質剤を攪拌又は混合することが挙げられる。あるいは、湿式処理法には、金属酸
化物を溶媒に分散させて金属酸化物スラリーを作成し、そのスラリーに改質剤を
添加し、それによって、金属酸化物の表面を改質剤で改質することが挙げられる
。また、改質金属酸化物は、バッチ又は連続プロセスを用いて調製することがで
き、ドライな金属酸化物が、十分な混合によって液体又は気体の改質剤と接触す
る。別な方法において、改質された金属酸化物が、金属酸化物の表面特性を改質
するのに十分な温度と時間に保持され、それによって、改質された金属酸化物を
疎水性にする。一般に、約２５℃〜約２００℃の温度範囲と３０分間〜約１６時
間以上の期間が適切である。金属酸化物を改質する方法の例は、米国特許第５１
３３０３０号、同４３０７０２３号、同４０５４６８９号に記載されており、こ
れらはいずれも本願でも参考にして取り入れられている。
【００２６】 本発明の組成物に有用な金属酸化物の流動化促進剤は、好ましくは、揮発性改
質剤を含む。揮発性改質剤は、標準的な温度と圧力で金属酸化物に結合すること
ができ、金属酸化物が室温より高い温度に加熱されると、少なくとも部分的に揮
発してガス又は蒸気を発生する任意の組成物であることができる。遊離した蒸気
は、硬化粉末ポリマーの光沢を低下させる。有用な揮発性改質剤の例は、水、ア
ンモニア、揮発性炭化水素、ＣＯ、Ｈｅ、Ａｒのようなガス、加熱すると分解す
る及び／又は水分を添加すると気体の反応生成物を発生する化合物である。最も
好ましい揮発性改質剤はヘキサメチルジシラザンである。揮発性改質剤は、上記
の方法によって本発明の金属酸化物粒子に施される。
【００２７】 所望の硬化ポリマーの光沢低下を得るのに十分な量で、随意の揮発性改質剤が
、金属酸化物の流動化促進剤の中に存在することができる。したがって、金属酸
化物は、上記の方法のいずれかを用いて約０．０５〜約４０．０重量％の揮発性
改質剤と組み合わされた、好ましくは、約０．２〜約１０重量％の揮発性改質剤
と組み合わされた金属酸化物の反応生成物である。 最も好ましい流動化促進剤組成物は、ヘキサメチルジシラザンで改質され、サ
イズを低下されたヒュームドシリカである。
【００２８】 また、金属酸化物粒子が光沢低下剤として有用であることが見出されている。
即ち、本発明のもう１つの別な態様は、金属酸化物粒子、好ましくは脱アンモニ
ア和されていないヒュームドシリカとヘキサメチルジシラザンの反応生成物であ
る光沢低下剤を含む粉末ポリマー組成物である。光沢低下剤に有用な金属酸化物
粒子は、上記の任意の金属酸化物を含むことができる。
【００２９】 ヘキサメチルジシラザンが、ヒュームドシリカ粒子のような金属酸化物粒子と
混合されると、ヘキサメチルジシラザンのシラン部分が金属酸化物に結合し、遊
離したアンモニアが反応副生物である仕方で、ヘキサメチルジシラザンが金属酸
化物と反応する。アンモニア副生物の少なくとも一部は、金属酸化物粒子に結合
したままであり、これは、室温より高い温度の例えば粉末ポリマーの硬化温度に
金属酸化物粒子が加熱されるまで、そのままである。あるいは、アンモニア副生
物は、金属酸化物粒子の表面を水に曝し、金属酸化物粒子からアンモニアを遊離
させることで、金属酸化物粒子から遊離させることができる。
【００３０】 金属酸化物とヘキサメチルジシラザンの反応生成物を含む光沢低下剤が、粉末
ポリマーと混合される前に加熱されると、粒子に結合した多くのアンモニアは揮
発し、「脱アンモニア和(deammoniated)」による光沢低下を与えることができる
。脱アンモニア和の光沢低下剤は、非脱アンモニア和の光沢低下剤よりも有用性
が少ない。本発明の好ましい光沢低下剤は、５０℃より高い温度に加熱されてい
ない金属酸化物粒子とヘキサメチルジシラザンの非脱アンモニア和の反応生成物
を含んでなる。このような金属酸化物粒子／ヘキサメチルジシラザンの反応生成
物を、「非脱アンモニア和(non-deammoniated)」と定義する。
【００３１】 本発明の好ましい光沢低下剤の金属酸化物粒子とヘキサメチルジシラザンの反
応生成物は、好ましくは、約０．１〜約４０重量％のヘキサメチルジシラザンと
約６０重量％〜約９９．９重量％の微粒子状金属酸化物の組み合わせの非脱アン
モニア和の生成物である。 本発明の光沢低下剤を用いて得られる光沢低下の程度は、金属酸化物粒子に付
随のヘキサメチルジシラザンの量、及び粉末ポリマー組成物に混和された光沢低
下剤の量によって変化する。また、光沢低下の程度は、使用される粉末ポリマー
によって決まる。許容できる光沢低下の結果は、本発明の粉末コーティング組成
物が約０．１〜約５．０重量％の光沢低下剤を含むときに得られる。より好まし
くは、粉末コーティング組成物は、約０．２〜約２．０重量％の光沢低下剤を含
む。
【００３２】 光沢低下剤に使用される金属酸化物の平均粒子サイズは、それ程重要ではない
。しかし、金属酸化物粒子の平均粒子サイズは、そのサイズによって艶消を生じ
るように大きくないことが重要である。したがって、光沢低下剤に使用される金
属酸化物粒子の平均粒子サイズは、粉末ポリマーの平均粒子サイズと同等以下の
サイズであるべきである。最も好ましくは、金属酸化物粒子の平均粒子サイズは
約２５μｍ未満、好ましくは、約１５μｍ未満である。
【００３３】 光沢低下剤又は流動化促進剤を含む本発明の粉末ポリマー組成物は、いくつか
の異なる方法によって調製することができる。１つの方法において、粉末ポリマ
ーが、微細に分割された光沢低下剤又は流動化促進剤の粒子、又はその双方と混
合され、本発明の粉末ポリマー組成物を得ることができる。あるいは、光沢低下
剤又は流動化促進剤が、ポリマーチップと混合され、その後、粉末／チップの混
合物が粉砕され、粉末ポリマーと添加剤を含む均一な粉末コーティング組成物を
得ることができる。
【００３４】 粉砕工程の後、得られた粉末ポリマー組成物が、所望又は必要により、分級さ
れ、特定の値より大きい粒子サイズを有する粒子を除去することができる。例え
ば、粉末コーティング組成物が必要な場合、好ましくは、約１２０μｍより大き
い粒子サイズを有する粉末ポリマー粒子が除去される。粉末ポリマー粒子のサイ
ズは、用途によって決まるが、一般に、粉末ポリマーは、１０〜約９０μｍ、よ
り好ましくは約１０〜約６５μｍ、最も好ましくは約１０〜約４０μｍの粒子サ
イズを有する。 好ましくは、本発明の配合物は、光沢低下剤又は流動化促進剤にポリマーチッ
プを混合し、次いでその混合物を粉末ポリマー組成物に粉砕することによって調
製される。
【００３５】 本発明の組成物は、粉末ポリマー組成物を金属表面に施すために当該技術で公
知の任意の方法によって導電性(conductive)金属表面に施すことができ、例えば
、静電気スプレー装置、霧箱、流動床、又は摩擦電気装置を使用する。好ましい
方法は、電圧をスプレーガンに印加するコロナスプレーである。本組成物は、１
回又は複数回で施すことができ、コーティング物品の所望の最終用途によってい
ろいろなポリマー粉末の厚さを提供することができる。 本発明の粉末コーティング組成物を導電性表面に適用した後、コーティングさ
れた表面を、粉末ポリマーを密着したコーティング層に硬化させるのに十分な温
度に加熱する。硬化温度は、本組成物に使用される粉末ポリマーの種類によって
異なる。硬化温度は、約１００℃から高くは約８００℃までの範囲である。粉末
をコーティングされた表面は、十分な時間にわたって硬化温度に曝し、粉末粒子
を実質的に連続した均一コーティングに硬化させるべきである。一般に、約１〜
約１０分間又はそれ以上の硬化時間が、粉末粒子を実質的に連続した均一なコー
ティングにするのに必要である。好ましくは、本発明の粉末コーティング組成物
を、導電性表面に施し、次いで硬化させて、約０．８〜約４．０ミル、好ましく
は約０．８〜１．５ミルの硬化したポリマーコーティングを形成する。
【００３６】 本発明を特定の態様を用いて説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく
変更が可能なことが理解されよう。本発明の範囲は、発明の詳細な説明と例に示
した本発明の説明に限定されず、請求の範囲に限定されると考えるべきである。
【００３７】 例１ この例は、ハネイウェル・マイクロトラックＸ−１００を用いて金属酸化物粒
子の平均粒子サイズを測定するために本願で用いた方法を説明する。 サンプルの平均粒子サイズを測定するため、トリトンＸ−１１と脱イオン水の
１／９の混合物を使用し、処理済シリカのサンプルのディスパージョンを作成し
た。トリトンＸ−１１の溶解を容易にするため、脱イオン水を加熱・攪拌した。
２０ｍｌのトリトンＸ−１００／脱イオン水の溶液を、処理済シリカを移すとき
に使用したビーカーに入れ、５０ｍｌの脱イオン水溶液をビーカーに入れ、未処
理シリカを分散させるために使用した。０．５ｇのシリカを適当なビーカーに入
れ、溶液中に分散するまで攪拌プレート上で混合した。処理済シリカが分散され
るとき、３０ｍｌの脱イオン水をサンプルに添加し、サンプルの全体積を５０ｍ
ｌとした。サンプルのディスパージョンを調製した後、サンプルをハネイウェル
・マイクロトラックＸ−１００に添加し、平均粒子サイズについて測定した。
【００３８】 例２ この例は、ＨＭＤＺ改質ヒュームドシリカを調製するための基本的方法を説明
する。５００ｇのシリカを３〜４回の投入によって大きなプラスチックバッグに
入れた。シリカの各投入の後、適当量の水を添加し、最終的な所望の量とした。
全ての水を添加した後、バッグをシールし、数分間にわたって人手によって振盪
した。次いで、終夜にわたってシリカを静置した。次いで、シリカと水の混合物
を別なプラスチックバッグに３回の投入によって移した。バッグに各投入をした
後、ヘキサメチルジシラザンの必要量の１／３を混合物に添加した。全てのシリ
カを移してヘキサメチルジシラザンを添加した後、バッグをシールし、数分間に
わたって人手によって振盪した。次いで、終夜にわたってシリカを静置した。
【００３９】 下記の例３Ａ、３Ｂ、３Ｈで使用したＨＭＤＺ改質シリカは、上記の方法にお
いて４重量％の水、８重量％のヘキサメチルジシラザンを用いて調製した。下記
の例３Ｃ、３Ｆ、３Ｇで使用したＨＭＤＺ改質ヒュームドシリカは、上記の方法
において８重量％の水、１０重量％のヘキサメチルジシラザンを用いて調製した
。
【００４０】 例３ この例は、本発明のヒュームドシリカ含有光沢低下剤等の添加剤を、商業的ポ
リマー粉末コーティング組成物に混和させ、次いでその粉末を硬化させる方法を
説明する。 粉末コーティングとヒュームドシリカは、増強バーを備えたＶ型ブレンダーに
よって混合した。Ｖ型ブレンダーは、４クォートのＬＢ−３６９９型（パターソ
ン−ケリー社製、イーストストラウズブルグ、ペンシルバニア州）とした。粉末
コーティングシリカ混合物は、ノードソン社（アムハーツ、オハイオ州）製の V
ersa-Spray II IPS コントローラーとコロナマニュアル粉末スプレーガンによっ
て、接地した導電性基材に施した。コーティングした導電性基材は、コーティン
グした導電性基材は、ブルーＭ社（ブルーアイランド、イリノイ州）製のブルー
ＭエコノミークラスＡバッチオーブン中で３９２°Ｆで焼成した。光沢の測定は
、ＧＹＫガードナー社（ゲレッツリード、ドイツ）製のマイクロＴＲＩ光沢反射
計を用いて行った。光の入射角は６０°とした。膜厚は、一般に、１．５〜２ミ
ルを目標にした。
【００４１】 基準の光沢測定を、比較用の２つの粉末ポリエステル組成物について行った。
使用したポリエステルは、いずれもタイガーダイラック社（オーストラリア）製
とした。使用したポリエステルと光沢測定は次の通りである。ＴＧＩＣポリエス
テル３９／８００４０では、光沢測定は５５であり、滑らかな光沢仕上と薄いオ
レンジ色を有した。ＴＧＩＣポリエステル３９／８００１０では、光沢測定は８
５であり、滑らかな光沢仕上と僅かなオレンジ色を有した。
【００４２】 例３Ａ ２００ｍ2 ／ｇの表面積を有するヒュームドシリカを含む非脱アンモニア和Ｈ
ＭＤＺからなる０．５重量％の光沢低下剤を、例１に記載した方法にしたがって
９９．５重量％のＴＧＩＣポリエステル３９／８００４０と混合し、光沢につい
て評価した。 得られた光沢は３０と測定され、最初の粉末ポリマーに比較して５４．５％の
光沢低下に相当した。仕上は、若干のテクスチャーを有する中程度のオレンジ色
であった。 この例で使用した非脱アンモニア和シリカ光沢低下剤は、例２で記載したのと
同様に、ヒュームドシリカにヘキサメチルジシラザンを反応させることによって
作成した。
【００４３】 例３Ｂ 例３Ａに記載の方法によって調製した１．０重量％の非脱アンモニア和の光沢
低下剤を、この例に記載した方法による９９．０重量％のＴＧＩＣポリエステル
３９／８００４０と混合し、光沢を評価した。光沢測定値は０．５であり、元の
材料に比較して９９．５％の光沢低下となった。この仕上は、テクスチャーのあ
る外観を有した。
【００４４】 例３Ｃ 例３Ａの方法にしたがって調製した非脱アンモニア和の光沢低下剤を、非脱ア
ンモニア和シリカを適当なサイズの浅いコンテナに移してアルミニウムホイルで
覆うことによって脱アンモニア和した。ホイルにスリットを形成し、ガスを逃が
した。コンテナを空気循環式オーブンの中に入れ、１２５℃で終夜にわたって加
熱した。コンテナを取り出して冷却した後、シリカを回収した。 得られた１．０重量％の脱アンモニア和のＨＭＤＺ処理ヒュームドシリカを、
例３に記載した方法による９９．０重量％のＴＧＩＣポリエステル３９／８００
４０と混合し、光沢を評価した。得られた光沢は僅か９．１と測定され、非脱ア
ンモニア和の光沢低下剤に比較して光沢の顕著な低下を示した。
【００４５】 例３Ｄ ２００ｍ2 ／ｇの表面積と約３０μｍの平均サイズを有する未乾燥で未処理の
疎水性ヒュームドシリカからなる粉末ポリマー添加剤の１．０重量％を、例１に
記載した方法による９９．０重量％のＴＧＩＣポリエステル３９／８００４０と
混合し、光沢を評価した。光沢測定値は３０であり、５４．５％の低下を示した
。仕上は、表面上のシリカ粒子の存在のため、質の劣る非常に粗い表面を有した
。
【００４６】 例３Ｅ この例は、例３Ｄと同じ粉末ポリマー組成物を使用したが、但し、ヒュームド
シリカを１１０℃で終夜にわたって乾燥し、揮発分を除去し、次いで直ちに試験
した。このシリカは、乾燥すると０．８％の重量低下を示した。得られた光沢測
定は５４．５であり、０．１％の低下を示した。例３Ｄから光沢が顕著に低下し
た理由は、この例で使用する前にＭ５シリカから水を除去したことによるものと
考えられる。仕上は、表面上のシリカ粒子の存在のため、質の劣る非常に粗い表
面を有した。
【００４７】 例３Ｆ 例３Ｃで使用した脱アンモニア和の光沢低下剤を、密閉ジャーの中に１００ｇ
の光沢低下剤を入れることにより、飽和アンモニア条件に終夜にわたって曝した
。０．５重量％のアンモニア後処理光沢低下剤を、９９．５重量％のＴＧＩＣポ
リエステル３９／８００１０と混合した。得られた光沢測定値は３８．８であり
、元の材料に比較して５４．３％の低下を示した。１．０重量％のアンモニア後
処理光沢低下剤を９９．０重量％のＴＧＩＣポリエステル３９／８００１０と混
合すると、得られた光沢は１．０であり、元の材料の光沢から９８．８％の低下
を示した。１．０重量％のアンモニア処理シリカを９９．０重量％のＴＧＩＣポ
リエステル３９／８００１０と混合すると、得られた光沢測定値は１．０であり
、９８．８％の光沢低下を示した。
【００４８】 例３Ｇ 例３Ｃにしたがって調製した脱アンモニア和のヒュームドシリカに、ＴＧＩＣ
ポリエステル３９／８００１０を混合した（０．５重量％と９９．５重量％）。
得られた光沢測定値は４２であり、５０．１％の低下を示した。１．０重量％／
９９．０重量％の混合物を調製・硬化すると、得られた光沢測定値は３．７であ
り、８５．０％の低下を示した。仕上は中程度から濃いオレンジ色の粗い表面を
有した。 例３Ｈ 例３Ａにしたがって調製した非脱アンモニア和シリカに、ＴＧＩＣポリエステ
ル３９／８００１０を混合した（１．０重量％と９９．０重量％）。得られた硬
化ポリマーの光沢測定値は０．５であり、９９．４％の低下を示した。仕上は平
坦なテクスチャーのある外観を有した。
【００４９】 例４ 例４Ａの非脱アンモニア和のＨＭＤＺ処理ヒュームドシリカに、種々の粉末ポ
リマーを混合し、得られた硬化ポリマーの光沢レベルを評価した。粉末ポリマー
に光沢低下剤を混ぜ、適用し、硬化させ、例３に示した方法にしたがって評価し
た。この光沢の結果を下記の表１に示す。
【００５０】
【表１】 結果は、ＨＭＤＺヒュームドシリカの非脱アンモニア和混合物からなる艶消剤
を種々の粉末ポリマーに混和した結果の、顕著な光沢低下を示す。
【００５１】 例５ 粉末ポリマーコーティング中に流動化促進剤として微量の金属酸化物粒子を使
用する有用性を判断するため、製造条件をシミュレートし、流動化促進剤を含む
粉末ポリマー組成物の流動化効率を評価した。この例は、再生、移動効率、及び
機械的搬送要件の間にブレークダウンするため、添加剤を含む流動化促進剤の経
時的な安定性を評価した。各場合において、比較の基準を得るため、流動化促進
剤を含まない対照標準材料を評価に含めた。 対照標準の粉末は、タイガーダイラック社製のＴＧＩＣポリエステル３９／８
００４０粉末ポリマーとした。使用した流動化促進剤は、約１０μｍの平均粒子
サイズを有するＨＭＤＺ改質のジェットミル粉砕ヒュームドシリカとした。この
ヒュームドシリカは、上記の例３Ａに記載したように、ジェットミル粉砕の前に
ＨＭＤＺで改質した。流動化促進剤を含む粉末ポリマーは、９９．０重量％の粉
末ポリマーと１．０重量％の流動化促進剤からなった。
【００５２】 粉末は、Nordson(登録商標） Versa-Spray II ４ｎｍのフラットスプレーノズ
ルと Versa-Spray II 粉末パックを用いて噴霧した。スプレーガンは、１０イン
チのガン距離で１００ｋＶで操作した。粉末は、２５ポンド容量のホッパーから
抜き出した。スプレーガンは、ホッパーから粉末を抜き出し、粉末の戻りをホッ
パーの中に噴霧した。２通りの試験の磨耗(attrition) 結果を下記の表２と表３
に示す。
【００５３】
【表２】
【００５４】
【表３】
【００５５】 製造安定性のかなりの改良（平均粒子サイズの僅かな低下、オーバーサイズと
アンダーサイズの粒子の一定した関係）は、ヒュームドシリカの均一な分布から
生じる衝突融合の低下を例証しており、これは、それらがドライ潤滑剤又は滑剤
として作用し（粒子間の距離を維持する）、材料の機械的移動性を容易にするた
めと考えられる。ハンドリング、移動、適用の際の低下した磨耗は、性能特性の
変化を最少限にし、このことは、改質粉末コーティングに十分に見られる。また
、拡張した再生とリサイクルに関する粒子サイズ分布の相対的均一性は、外観、
適用性能、充填特性、表面均一性における従来の低下なしに、元の粉末に対する
再生粉末の有意に高い割合で材料をスプレーできることを示す。また、微粉末発
生の顕著な低下は、それらが引き起こすフィルター閉塞その他の関連する機械的
問題を最少限にする。
【００５６】 例６ この例は、種々の市販の粉末コーティングと化学物質の流動化効率を改良する
、本発明の流動化促進剤の性能を評価する。試験した各々の粉末コーティング組
成物は、上記の例３Ａに記載した０．２５重量％のＨＭＤＺ改質ヒュームドシリ
カの流動化組成物に、下記の表４に示した９９．７５重量％の粉末ポリマーを混
合することによって調製した。この組成物は、標準流動化キャニスターの中に組
成物を入れ、キャニスター内の粉末コーティングの高さを２倍にするのに必要な
空気圧力の低下を測定することによって評価した。 比較のため、２００ｍ2 ／ｇの表面積を有するジェットミル粉砕していないヒ
ュームドシリカの０．２５重量％を混合した、同じ粉末ポリマーを用いて調製し
た組成物を示す。
【００５７】
【表４】 各粉末ポリマーについて、微量の流動化促進剤の添加が、流動化効率を顕著に
改良した。 図１〜８は、２つの粉末コーティングの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による評
価であり、各粉末コーティングに以下のものを混合した。 （１）添加剤なし、即ち、元の材料 （２）組成物１−粉砕に供していない１２０ｍ2 ／ｇの表面積のヒュームドシ
リカ （３）組成物２−粉砕に供していない１２０ｍ2 ／ｇの表面積の、部分的にジ
メチルジクロロシランで処理したヒュームドシリカ （４）組成物３−２００ｍ2 ／ｇの表面積と約５．０重量％のＨＭＤＺと４．
０重量％の水を有するヒュームドシリカのジェットミル粉砕反応生成物であり、
ヒュームドシリカは約１０μｍの平均粒子サイズを有する
【００５８】 図１〜５は、コーティングしていない元の粉末ポリマーを示す。図２、３、６
、７は、通常の粒子サイズ（３０〜４０μｍ psd）粉末コーティングの中の粉砕
凝集ヒュームドシリカの分布が、若干不均一に過ぎなく、ある領域におけるシリ
カの高濃度クラスターと不十分な分布の大きめの領域が見られる。これに対し、
図４と８は、サイズが低下したヒュームドシリカ流動化促進剤が、全ポリマー粒
子表面にわたって均一に分布することができ、それによって、非常に低い充填レ
ベルであっても粉末ポリマー流動化を促進することを示す。
【図面の簡単な説明】
【図１】 タイガーダイラック社製の元のポリエステル粉末ポリマーのＳＥＭ写真である
。
【図２】 組成物１をコーティングした、図１に示したポリエステル粉末ポリマーのＳＥ
Ｍ写真である。
【図３】 組成物２をコーティングした、図１に示したポリエステル粉末ポリマーのＳＥ
Ｍ写真である。
【図４】 組成物３をコーティングした、図１に示したポリエステル粉末ポリマーのＳＥ
Ｍ写真である。
【図５】 タイガーダイラック社製のポリエステルとエポキシの元の複合粉末ポリマー混
合物のＳＥＭ写真である。
【図６】 組成物１をコーティングした、図５に示した元の複合粉末ポリマーのＳＥＭ写
真である。
【図７】 組成物２をコーティングした、図５に示した元の複合粉末ポリマーのＳＥＭ写
真である。
【図８】 組成物３をコーティングした、図５に示した元の複合粉末ポリマーのＳＥＭ写
真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌ Ｕ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ， ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 フラック，デビッド ジェイ． アメリカ合衆国，イリノイ 61863，ペソ トゥム，カウンティー ロード 1550ノー ス，739イースト (72)発明者 ソウル，リー シー． アメリカ合衆国，ニューハンプシャー 03033，ブルックライン，マッキントッシ ュ ロード 13 Ｆターム(参考） 4J037 AA08 AA11 AA18 AA22 AA25 CA08 CA18 CB01 CB23 CC28 DD05 DD07 EE02 EE43 EE44 FF15 4J038 DB001 DB002 DB471 DD001 DD002 DL032 DL072 EA011 HA156 HA216 HA306 HA446 JA01 JC30 JC31 JC32 JC35 KA07 KA08 KA14 KA18 KA20 MA02 NA24

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１種の粉末ポリマー、及び約２５μｍ未満の平均
    粒子サイズを有する金属酸化物を含んでなる粉末コーティング組成物。
  2. 【請求項２】 金属酸化物が約１５μｍ未満の平均粒子サイズを有する請求
    項１に記載の粉末コーティング組成物。
  3. 【請求項３】 金属酸化物が、シリカ、アルミナ、セリア、ゲルマニア、チ
    タニア、ジルコニア、酸化亜鉛、及びこれらの混合物からなる群より選択された
    請求項１に記載の粉末コーティング組成物。
  4. 【請求項４】 金属酸化物がヒュームドシリカである請求項３に記載の粉末
    コーティング組成物。
  5. 【請求項５】 金属酸化物が、約０．０５〜約３重量％の量で組成物中に存
    在する請求項１に記載の粉末コーティング組成物。
  6. 【請求項６】 金属酸化物が、約０．１〜約０．５重量％の量で組成物中に
    存在する請求項１に記載の粉末コーティング組成物。
  7. 【請求項７】 金属酸化物が少なくとも１種の改質剤を含む請求項１に記載
    の粉末コーティング組成物。
  8. 【請求項８】 改質剤が、軽炭化水素、アンモニア、水、ガス、及びこれら
    の混合物から選択された請求項７に記載の粉末コーティング組成物。
  9. 【請求項９】 金属酸化物が疎水化薬剤で処理された請求項１に記載の粉末
    コーティング組成物。
  10. 【請求項１０】 前記疎水化薬剤が、オルガノポリシロキサン、オルガルシ
    ロキサン、オルガノシラザン、オルガノシラン、ハロゲンオルガノポリシロキサ
    ン、ハロゲンオルガルシロキサン、ハロゲンオルガノシラザン、ハロゲンオルガ
    ノシラン、及びこれらの混合物からなる群より選択された請求項９に記載の粉末
    コーティング組成物。
  11. 【請求項１１】 前記疎水化薬剤が、ジメチルジクロロシラン、トリメチト
    キシオクチルシラン、ヘキサメチルジシラザン、ポリジメチルシロキサン、又は
    これらの混合物である請求項１０に記載の粉末コーティング組成物。
  12. 【請求項１２】 約９９．５〜約９９．９重量％の少なくとも１種の粉末ポ
    リマー、及び約０．１〜約０．５重量％のヘキサメチルジシラザンとヒュームド
    シリカの１０μｍ未満の平均粒子サイズを有する反応生成物、を含んでなる粉末
    コーティング組成物。
  13. 【請求項１３】 ヒュームドシリカが揮発性薬剤をさらに含む請求項１２に
    記載の粉末コーティング組成物。
  14. 【請求項１４】 少なくとも１種の粉末ポリマー、及び少なくとも１種の金
    属酸化物とヘキサメチルジシラザンの非脱アンモニア和の反応生成物を含んでな
    る粉末コーティング組成物。
  15. 【請求項１５】 金属酸化物が約５０ｍ2 ／ｇ〜約４００ｍ2 ／ｇのＢＥＴ
    表面積を有する請求項１４に記載の粉末コーティング組成物。
  16. 【請求項１６】 金属酸化物が約０．０５μｍ〜約２００μｍの平均粒子サ
    イズを有する請求項１４に記載の粉末コーティング組成物。
  17. 【請求項１７】 金属酸化物が、アルミナ、セリア、ゲルマニア、シリカ、
    チタニア、ジルコニア、酸化亜鉛、及びこれらの混合物からなる群より選択され
    た請求項１４に記載の粉末コーティング組成物。
  18. 【請求項１８】 金属酸化物がシリカである請求項１７に記載の粉末コーテ
    ィング組成物。
  19. 【請求項１９】 シリカがヒュームドシリカである請求項１８に記載の粉末
    コーティング組成物。
  20. 【請求項２０】 金属酸化物が約０．５〜約４０．０重量％のヘキサメチル
    ジシラザンと反応した請求項１４に記載の粉末コーティング組成物。
  21. 【請求項２１】 少なくとも１種の金属酸化物とヘキサメチルジシラザンの
    非脱アンモニア和の反応生成物が、組成物中に約０．１〜約２．０重量％の量で
    存在する請求項１４に記載の粉末コーティング組成物。
  22. 【請求項２２】 少なくとも１種の金属酸化物とヘキサメチルジシラザンの
    非脱アンモニア和の反応生成物が、組成物中に約０．５〜約１．０重量％の量で
    存在する請求項１４に記載の粉末コーティング組成物。
  23. 【請求項２３】 約９８〜約９９．９重量％の少なくとも１種の粉末ポリマ
    ー、及び約８０．０〜約９９．９重量％のヒュームドシリカと約０．１〜約２０
    ．０重量％のヘキサメチルジシラザンの非脱アンモニア和の反応生成物である約
    ０．１〜約２．０重量％の艶消剤、 を含んでなる粉末コーティング組成物。
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