JP6631533B2 - 粉体塗料用フルオロオレフィン共重合体粉末の製造方法、粉体塗料用組成物、粉体塗料および塗装物品 - Google Patents
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Description
従来、塗料には有機溶剤が用いられてきたが、脱VOC化が推し進められる中で、最近では、粉体塗料が広く用いられるようになっている。粉体塗料は、有機溶剤を含まないため、塗装に際して排気処理、廃水処理が要らず、さらには回収再利用も可能であり、環境負荷が極めて低い。
そこで、耐候性に優れた樹脂として、フッ素樹脂が注目されている。
また、近年、フルオロオレフィン共重合体を含む粉体塗料の適用範囲が、サッシ、カーテンウォール等の建築部材に使用されているアルミニウム材に拡大している。それに伴い、硬化膜に、より高度な可とう性、耐衝撃性、外観が要求されつつある。
(1)フルオロオレフィン単位、アルケン単位およびシクロヘキシルビニルエーテル単位および/またはp−ターシャリブチル安息香酸ビニル単位を必須の構造単位とし、シクロヘキシルビニルエーテル単位とp−ターシャリブチル安息香酸ビニル単位の合計量が5〜45モル%を占め、熱転移温度が45〜120℃であり、かつ架橋性反応基を有する含フッ素共重合体。
(2)(A)クロロトリフルオロエチレンおよび/またはテトラフルオロエチレンの45〜55モル%、(B)炭素数が4または5のアルキル基であって3級の炭素原子を含むアルキル基を有するビニルエーテル類の2〜40モル%、(C)架橋反応可能な官能基を有するビニルエーテル類の5〜20モル%、および(E)炭素数が3〜5のアルキル基であって3級以上の炭素原子を含むアルキル基を有するビニルエステルの0〜32モル%を含み、前記(B)と(E)の合計の含有量が30〜50モル%である単量体混合物を重合させてなる共重合体であって、ガラス転移点が50℃以上、数平均分子量が10,000〜22,000である含フッ素共重合体。
しかし、該方法で得られたフルオロオレフィン共重合体含有溶液は、貯蔵中に変色(黄変、白濁)したり、共重合体の分子量が増大したりしやすい。また、該方法で得られたフルオロオレフィン共重合体含有溶液に硬化剤を配合して塗料組成物とした場合、塗料組成物が貯蔵中に黄変したり、長時間貯蔵後の塗料組成物から形成される塗膜の光沢が不充分であり、該塗膜が変色したり、配合直後の塗料組成物から形成される塗膜であっても耐沸水性、耐アルカリ性、耐湿性が不充分である。
また、本発明は、外観に優れた硬化膜を形成できる粉体塗料用組成物および粉体塗料を提供する。
また、本発明は、外観に優れた硬化膜を有する塗装物品を提供する。
[1]下記単量体(a1)と下記単量体(a2)と下記単量体(a3)とを含む単量体混合物を、下記化合物(B)およびハイドロタルサイトの存在下、有機溶媒中で重合させて懸濁液を得る工程(I)と、
前記懸濁液から不溶解成分を除去して、フルオロオレフィン共重合体溶液を得る工程(II)と、
前記フルオロオレフィン共重合体溶液から有機溶媒を除去して、不揮発分が99〜100質量%の範囲内にあるフルオロオレフィン共重合体粉末を得る工程(III)と、を有し、
前記工程(I)における前記化合物(B)の量が、前記単量体混合物の100質量部に対して0.05〜10質量部であり、前記ハイドロタルサイトの量が、前記単量体混合物の100質量部に対して0.05〜10質量部であり、
前記フルオロオレフィン共重合体溶液のpHが3.8〜6.5、APHA値が1〜200の範囲内にあることを特徴とする粉体塗料用フルオロオレフィン共重合体粉末の製造方法。
単量体(a1):フルオロオレフィン。
単量体(a2):架橋性基を有する単量体。
単量体(a3):架橋性基を有しないビニルエステル。
化合物(B):カリウム塩、ナトリウム塩、マグネシウム塩およびヒンダードアミン系光安定剤から選択される少なくとも1種の化合物。
[3]前記単量体(a2)における架橋性基が水酸基である、[1]または[2]に記載の粉体塗料用フルオロオレフィン共重合体粉末の製造方法。
[4]前記単量体混合物中の単量体(a1)の割合が、単量体混合物を構成する全単量体の合計に対して20〜80モル%である、[1]〜[3]のいずれかに記載の粉体塗料用フルオロオレフィン共重合体粉末の製造方法。
[5]前記単量体混合物中の単量体(a2)の割合が、単量体混合物を構成する全単量体の合計に対して0.5〜30モル%である、[1]〜[4]のいずれかに記載の粉体塗料用フルオロオレフィン共重合体粉末の製造方法。
[6]前記単量体混合物中の単量体(a3)の割合が、単量体混合物を構成する全単量体の合計に対して0.5〜30モル%である、[1]〜[5]のいずれかに記載の粉体塗料用フルオロオレフィン共重合体粉末の製造方法。
[7]前記単量体混合物が、下記単量体(a4−1)および下記単量体(a4−2)からなる群から選択される少なくとも1種をさらに含む、[1]〜[6]のいずれかに記載の粉体塗料用フルオロオレフィン共重合体粉末の製造方法。
単量体(a4−1):シクロヘキシルビニルエーテル。
単量体(a4−2):分岐状のアルキル基を有し、架橋性基を有しないビニルエーテル。
[9]前記フルオロオレフィン共重合体粉末の100質量部に対して10〜400質量部の非フッ素樹脂をさらに含む、[8]に記載の粉体塗料用組成物。
[10]前記非フッ素樹脂がポリエステル樹脂である、[9]に記載の粉体塗料用組成物。
[11]前記[8]〜[10]のいずれかに記載の粉体塗料用組成物を含む粉体塗料。
[12]基材の表面に、[11]に記載の粉体塗料から形成された硬化膜を有する塗装物品。
[13]前記基材がアルミニウム製である、[12]に記載の塗装物品。
本発明の粉体塗料用組成物および粉体塗料はそれぞれ、外観に優れた硬化膜を形成できる。
本発明の塗装物品は、外観に優れた硬化膜を有する。
「フルオロオレフィン」とは、オレフィン炭化水素の炭素原子に結合している水素原子の一部または全部がフッ素原子で置換された化合物を意味する。フッ素原子以外の置換原子または置換基を有していてもよい。ただし、架橋性基を有するものは除く。
「架橋性基」とは、フルオロオレフィン共重合体の製造時には実質上反応を起こさず、硬化剤等と反応してフルオロオレフィン共重合体の分子間の架橋を引き起こす官能基を意味する。
「ハイドロタルサイト」とは、下式で表される層状複水酸化物を意味する。
[Mg2+ 1−xAl3+ x(OH)2]x+[CO3 2− x/2・mH2O]x−
ただし、xは、0.2〜0.33であり、mは、0〜2である。
「(メタ)アクリル酸」とは、アクリル酸またはメタクリル酸を意味する。
「(メタ)アクリレート」とは、アクリレートおよびメタクリレートの総称である。
「非フッ素樹脂」とは、分子中にフッ素原子を有しない高分子化合物および架橋等で硬化して分子中にフッ素原子を有しない高分子化合物となる低分子化合物を意味する。
「ガラス転移温度」とは、示差走査熱量測定(DSC)法で測定した中間点ガラス転移温度を意味する。
「塗膜」とは、粉体塗料を塗装し、溶融、冷却して形成された膜を意味する。
「硬化膜」とは、前記塗膜を硬化させることにより形成される膜を意味する。
「単位」とは、重合体中に存在して重合体を構成する、単量体に基づく部分を意味する。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、具体的な単量体に基づく単位を単量体名に「単位」を付して表すことがある。
本発明におけるフルオロオレフィン共重合体は、下記単量体混合物を本発明の方法で共重合させて得られる共重合体である。以下、このフルオロオレフィン共重合体を「共重合体(A)」ともいう。
工程(I)で重合させる単量体混合物は、下記単量体(a1)と下記単量体(a2)と下記単量体(a3)とを含む。
単量体混合物は、下記単量体(a4−1)および下記単量体(a4−2)からなる群から選択される少なくとも1種をさらに含むことが好ましい。
単量体混合物は、必要に応じて、本発明の効果を損なわない範囲で、単量体(a1)、(a2)、(a3)、(a4−1)および(a4−2)以外の単量体(以下、他の単量体という。)をさらに含んでもよい。
該単量体混合物における「単量体」とは、重合反応性の炭素−炭素二重結合を有する化合物を意味する。
単量体(a1)は、フルオロオレフィンである。
フルオロオレフィンが有するフッ素原子数は、2以上が好ましく、2〜6がより好ましく、3〜4がさらに好ましい。該フッ素原子数が2以上であれば、得られる硬化膜の耐候性に優れる。
単量体(a1)は、1種を単独で用いてもよく2種以上を組み合わせて用いてもよい。
単量体(a2)は、架橋性基を有する単量体である。
架橋性基としては、活性水素を有する官能基(水酸基、カルボキシル基、アミノ基等)、加水分解性シリル基(アルコキシシリル基等)等が好ましい。
CH2=CX1(CH2)n1−Q1−R1−Y ・・・(2−1)
ただし、X1は、水素原子またはメチル基であり、n1は、0または1であり、Q1は、酸素原子、−C(O)O−またはO(O)C−であり、R1は、分岐構造または環構造を有していてもよい炭素数2〜20のアルキレン基であり、Yは、架橋性官能基である。
R1としては、直鎖状のアルキレン基が好ましい。該アルキレン基の炭素数は、1〜10が好ましく、1〜6がより好ましく、2〜4がさらに好ましい。
Q1としては、酸素原子が好ましい。
単量体(a2)は、1種を単独で用いてもよく2種以上を組み合わせて用いてもよい。
単量体(a3)は、架橋性基を有しないビニルエステルである。
単量体(a3)としては、たとえば、アルキルカルボン酸ビニル、芳香族カルボン酸ビニル等が挙げられる。
アルキルカルボン酸ビニルが有するアルキル基は、直鎖状でも分岐状でもよく、炭素数は3〜20が好ましい。該アルキル基としては、共重合体(A)のTg(ガラス転移温度)を高め、かつ、溶融時の粘度を低くする点で、分岐状のアルキル基が好ましく、3級炭素原子を含むアルキル基がより好ましい。分岐状のアルキル基の炭素数は、3〜10が好ましく、4または5がより好ましい。
単量体(a3)は、1種を単独で用いてもよく2種以上を組み合わせて用いてもよい。
単量体(a4)は、シクロヘキシルビニルエーテルである。
単量体(a4−2)は、分岐状のアルキル基を有し、架橋性基を有しないビニルエーテルである。
分岐状のアルキル基としては、3級炭素原子を含むアルキル基が好ましい。
分岐状のアルキル基の炭素数は、3〜10が好ましく、4または5がより好ましい。
単量体(a4−2)は、1種を単独で用いてもよく2種以上を組み合わせて用いてもよい。
他の単量体としては、単量体(a1)、(a2)、(a3)、(a4−1)および(a4−2)と共重合可能なものであれば特に限定されない。例えば架橋性基を有しないアリルエーテル類、架橋性基を有しないアリルエステル類、架橋性基を有しない(メタ)アクリル酸エステル類、直鎖状のアルキル基を有するアルキルビニルエーテル類、スチレン誘導体、エチレン誘導体、プロピレン誘導体等が挙げられる。
他の単量体は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
単量体混合物中の単量体(a1)の割合は、単量体混合物を構成する全単量体の合計(100モル%)のうち、20〜80モル%が好ましく、30〜70モル%がより好ましく、40〜60モル%がさらに好ましい。単量体(a1)の割合が前記範囲の下限値以上であれば、得られる共重合体(A)粉末を含む粉体塗料から形成される硬化膜が耐候性に優れる。単量体(a1)の割合が前記範囲の上限値以下であれば、共重合体(A)のTg(ガラス転移温度)を粉体塗料に適したTgに調整することができ、粉砕後の共重合体(A)粉末が固まりになりにくい。
本発明の製造方法で得られるフルオロオレフィン共重合体(共重合体(A))は、単量体(a1)に基づく単位と、単量体(a2)に基づく単位と、単量体(a3)に基づく単位とを含む。さらに、単量体(a4−1)および単量体(a4−2)からなる群から選択される少なくとも1種に基づく単位をさらに含むことが好ましい。他の単量体に基づく単位をさらに含んでもよい。
共重合体(A)を構成する全単位の合計(100モル%)に対する単量体(a1)に基づく単位の好ましい割合は、前記単量体混合物中の単量体(a1)の好ましい割合と同様である。他の単位についても同様である。
共重合体(A)の数平均分子量は、ポリスチレンを標準物質としてゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)で測定される。
化合物(B)は、カリウム塩、ナトリウム塩、マグネシウム塩およびヒンダードアミン系光安定剤から選択される少なくとも1種の化合物である。
ナトリウム塩、マグネシウム塩それぞれにおいてナトリウムイオン、マグネシウムイオンと塩を形成する対イオン(アニオン)としては、カリウム塩における対イオンと同様のものが挙げられ、好ましい態様も同様である。
ヒンダードアミン系光安定剤の市販品としては、BASF社製の「Tinuvin(登録商標) 111FDL」(分子量:2,000〜4,000、融点:115〜150℃)、「Tinuvin(登録商標) 144」(分子量:685、融点:146〜150℃)、「Tinuvin(登録商標) 152」(分子量:756.6、融点:83〜90℃)、Clariant社製の「Sanduvor(登録商標) 3051 powder」(分子量:364.0、融点:225℃)、「Sanduvor(登録商標) 3070 powder」(分子量:1,500、融点:148℃)、「VP Sanduvor(登録商標) PR−31」(分子量:529、融点:120〜125℃)等が挙げられる。
化合物(B)は、共重合体(A)溶液の着色抑制の点では、少なくとも、ヒンダードアミン系光安定剤を含むことが好ましい。この場合、化合物(B)は、ヒンダードアミン系光安定剤のみでもよく、ヒンダードアミン系光安定剤と、カリウム塩、ナトリウム塩およびマグネシウム塩から選択される少なくとも1種との混合物であってもよい。
ハイドロタルサイトとしては、酸成分(塩化水素等)を充分に吸着できるものが好ましい。
ハイドロタルサイトとしては、酸成分を充分に吸着できる点および入手が容易である点から、Mg6Al2(OH)16CO3・4H2O(x=0.25、m=0.5)、またはMg4.5Al2(OH)13CO3・3.5H2O(x=0.308、m=0.538)が好ましい。
ハイドロタルサイトは、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ハイドロタルサイトの粒径は、JIS K 0069の「化学製品のふるい分け試験方法」に準じて測定される。
有機溶媒としては、単量体混合物および共重合体(A)を溶解するものが用いられる。
有機溶媒としては、芳香族炭化水素系溶媒、ケトン系溶媒、エステル系溶媒、労働安全衛生法における第三種有機溶剤からなる群から選ばれる1種以上の有機溶媒(以下、有機溶媒(D1)という。)が好ましい。従来の方法では、有機溶媒が有機溶媒(D1)である場合に、共重合体(A)溶液の変色が生じやすいため、有機溶媒が有機溶媒(D1)である場合に本発明の有用性が高い。
ケトン系溶媒としては、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミルケトン、メチルイソブチルケトン、エチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロンが好ましい。
エステル系溶媒としては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソブチル、酢酸tert−ブチルが好ましい。
労働安全衛生法における第三種有機溶剤としては、引火点が室温以上である点から、ミネラルスピリット(ミネラルシンナー、ペトロリウムスピリット、ホワイトスピリットおよびミネラルターペンを含む。)が好ましい。
なお、上記「エーテルエステル系溶媒」とは、分子内にエーテル結合とエステル結合の両方を有する化合物からなる溶媒をいう。
アルコール系溶媒としては、炭素数4以下のものが好ましく、具体的には、エタノール、tert−ブチルアルコール、iso−プロピルアルコールが好ましい。
エーテルエステル系溶媒としては、3−エトキシプロピオン酸エチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、酢酸メトキシブチルが好ましい。
他の有機溶媒としては、エタノール、tert−ブチルアルコール等がより好ましい。
有機溶媒中の有機溶媒(D1)の割合は、有機溶媒(100質量%)のうち、10〜100質量%が好ましく、30〜95質量%がより好ましい。有機溶媒(D1)の割合が10質量%以上であれば、共重合体(A)の有機溶媒への溶解性が良好となる。
工程(I)では、前記の単量体混合物を、化合物(B)およびハイドロタルサイト、並びに必要に応じて重合開始剤の存在下、有機溶媒中で重合させて懸濁液を得る。
この懸濁液は、重合により生成した共重合体(A)が有機溶媒に溶解した溶液に、化合物(B)、ハイドロタルサイトのうちの不溶成分が懸濁した状態となっている。
溶液重合法としては、具体的には下記の方法が挙げられる。
(i)単量体混合物、化合物(B)、ハイドロタルサイト、有機溶媒および必要に応じて重合開始剤を反応器に一括で仕込んで重合させる方法。仕込み順序は適宜設定できる。
(ii)単量体(a1)、化合物(B)、ハイドロタルサイトおよび有機溶媒を仕込んだ反応器に、単量体(a1)以外の単量体(単量体(a2)、単量体(a3)等)および必要に応じて重合開始剤を連続的にまたは分割して添加する方法。単量体(a1)以外の単量体および重合開始剤は、有機溶媒と混合して一緒に添加してもよく、仕込み順序は適宜設定できる。
(iii)化合物(B)、ハイドロタルサイトおよび有機溶媒を仕込んだ反応器に、単量体混合物および重合開始剤を連続的にまたは分割して添加する方法。単量体混合物および重合開始剤は有機溶媒と混合して一緒に添加してもよく、仕込み順序は適宜設定できる。
(iv)化合物(B)、ハイドロタルサイトおよび有機溶媒を仕込み、さらに単量体混合物の一部(例えば単量体(a1)、単量体(a2)および単量体(a3)のうちの1〜2種の一部もしくは全部)を仕込んだ反応容器に、単量体混合物の残部および必要に応じて重合開始剤を連続的にまたは分割して添加する方法。単量体の残部および重合開始剤は有機溶媒と混合して一緒に添加してもよく、仕込み順序は適宜設定できる。
また、ハイドロタルサイトの量は、単量体混合物の100質量部に対して0.05〜10質量部であり、0.07〜9質量部が好ましく、0.1〜8質量部がより好ましい。
化合物(B)の量およびハイドロタルサイトの量がそれぞれ前記の範囲内であれば、工程(I)で得られる懸濁液や工程(II)で得られる共重合体(A)溶液の安定性が向上する。例えば前記懸濁液または共重合体(A)溶液中の共重合体(A)の分子量の増大、前記懸濁液または共重合体(A)溶液の変色が起こりにくい。また、最終的に得られる共重合体(A)粉末にブロック化イソシアネート系硬化剤を配合して得られる粉体塗料用組成物を用いて硬化膜を形成する際に、塗膜表層と塗膜内部での硬化速度に差がなくなり、硬化膜表層のしわに由来する効果膜の光沢低下が生じにくい。
化合物(B)の量が前記範囲の下限値未満であると、重合中にフルオロオレフィン重合体がゲル化するおそれがある。化合物(B)の量が前記範囲の上限値超であると、重合後の懸濁液に、工程(II)でも除去できない甚大なヘイズが発生し、塗膜が失沢するおそれがある。
ハイドロタルサイトの量が前記範囲の下限値未満であると、重合中にフルオロオレフィン重合体がゲル化するおそれがある。ハイドロタルサイトの量が前記範囲の上限値超であると、工程(II)のろ過の際に、フィルターが目詰まりしやすくなる。
工程(II)では、前記懸濁液から不溶解成分を除去して、共重合体(A)溶液を得る。具体的には、工程(I)で得られた懸濁液について、ろ過等の固液分離を行って、懸濁液中に不溶解成分として存在するハイドロタルサイトを除去する。ハイドロタルサイトを除去することで、最終的に得られる共重合体(A)粉末を粉体塗料に用いたときに、外観(光沢、透明性)の良好な硬化膜を形成できる。
共重合体(A)溶液のpHは、後述の実施例に示す測定方法により測定される。
共重合体(A)溶液のpHは、工程(I)で用いる化合物(B)の種類や量、ハイドロタルサイトの量等によって調整できる。例えば、化合物(B)やハイドロタルサイトの量が前記の範囲内で多いほど、共重合体(A)溶液のpHが高くなる傾向がある。
APHA値は、液体の色を示す指標であり、ASTM D1209に準じて測定される。
共重合体(A)溶液のAPHA値は、工程(I)で用いる化合物(B)の種類や量、ハイドロタルサイトの量等によって調整できる。例えば、化合物(B)の量が前記の範囲内で多いほど、共重合体(A)溶液のAPHA値が大きくなる傾向がある。ハイドロタルサイトの量が前記の範囲内で多いほど、共重合体(A)溶液のAPHA値が小さくなる傾向がある。
工程(III)では、前記共重合体(A)溶液から有機溶媒を除去して、不揮発分が99〜100質量%の範囲内にある共重合体(A)粉末を得る。
有機溶媒を除去する方法としては、公知の方法を用いることができ、特に限定されないが、薄膜真空蒸発装置を用いる方法が好ましい。共重合体(A)溶液を薄膜真空蒸発装置に供給し、薄膜真空蒸発装置で有機溶媒を除去することにより、短時間で有機溶媒を除去することができ、フルオロオレフィン重合体にかかる熱負荷を低減し、酸成分の発生を抑制、ゲル化などを防止することができる。
薄膜真空蒸発装置での有機溶媒の除去条件は、特に限定されず、減圧、加熱もしくはその組み合わせで行うことができる。除去効率が良い点、加熱のみに比べて共重合体(A)の熱による劣化を抑えられる点から、減圧と加熱の組み合わせが好ましい。
有機溶媒を除去する際の真空度(減圧度)は、1.0〜3,000Paが好ましく、2.0〜2,500Paがより好ましく、3.0〜2,000Paがさらに好ましい。
有機溶媒を除去する際の温度は、20〜200℃が好ましく、30〜190℃がより好ましく、40〜180℃がさらに好ましい。
冷却は、典型的には、溶媒除去後の粉末の温度が高い(例えば40〜180℃)場合に、温度が0〜30℃となるように行われる。
粉砕機としては、公知の粉砕機を用いることができる。粉砕機の形式としては、例えば、ピンミル、ハンマーミル、ジェットミル等が挙げられる。
粒子径の大きすぎる粉末や粒子径の小さすぎる粉末を除去するために、粉砕後に分級を行うことが好ましい。分級を行う場合、粒子径が10μm未満の粒子および粒子径が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。
分級方法としては、ふるい分けによる方法、空気分級法等が挙げられる。
該平均粒子径は、体積基準の粒度分布における50%径(メジアン径)として求められる。粒度分布の測定は、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度分布測定機を用いて行われる。
以上説明した本発明の製造方法にあっては、単量体混合物を、それぞれ所定の量の化合物(B)およびハイドロタルサイトの存在下で重合させているため、製造過程で得られる懸濁液および共重合体(A)溶液の安定性が優れる。例えば、懸濁液または共重合体(A)溶液中での共重合体(A)の分子量の増大や、懸濁液または共重合体(A)溶液の変色(黄変、白濁)が起こりにくい。また、得られる共重合体(A)粉末を用いて形成される硬化膜は外観(光沢、平滑性、透明性等)に優れる。
また、重合時に、化合物(B)およびハイドロタルサイトをそれぞれ前記の範囲内の量で併存させることで、前記の成分が充分に除去され、上記のような不具合の発生が抑制される。例えば酸成分が充分に除去されることで、溶液のpH変動が少なくなり、工程(I)で得られる懸濁液や工程(II)で得られる共重合体(A)溶液の安定性が向上し、結果的に変色が起こり難くなる。
また、酸成分が充分に除去されていることで、共重合体(A)粉末にブロック化イソシアネート系硬化剤を加えて得られる粉体塗料用組成物を用いて硬化膜を形成する際に、塗膜表層と塗膜内部での硬化速度に差がなくなり、硬化膜表層のしわに由来する硬化膜の光沢低下が生じにくい。また、重合の後、溶媒の除去の前にハイドロタルサイト等の不溶解成分を除去しているため、得られる共重合体(A)粉末を粉体塗料に用いたときに、不溶解成分による硬化膜の外観の悪化が無い。
化合物(B)は、塩基性を有することから、酸成分と反応することで酸をトラップする。化合物(B)のうち、カリウム塩、ナトリウム塩、マグネシウム塩は、フッ酸、塩酸などの無機酸の酸成分のトラップに有効と考えられる。ヒンダードアミン系光安定剤は、モノマー成分の分解による有機カルボン酸成分のトラップに有効と考えられる。ヒンダードアミン系光安定剤は、酸成分のトラップのほか、酸成分の発生抑制にも有効である。
ハイドロタルサイトは、酸成分を層間に取り込むことで酸成分をトラップするため、フッ酸、塩酸などの無機酸にも有機カルボン酸成分にも有効である。
ハイドロタルサイトは、酸成分の除去効果が優れるが、不溶解成分であるため、塗膜の品質上、工程(II)で除去される。化合物(B)の一部または全部は、水に溶解し、工程(II)で除去されずに残るため、共重合体(A)溶液や共重合体(A)粉末の保存・貯蔵時の安定性を良好に維持する。
本発明の粉体塗料用組成物は、上述の本発明の製造方法により得られる共重合体(A)粉末と、ブロック化イソシアネート系硬化剤とを配合してなる。
本発明の粉体塗料用組成物は、必要に応じて、非フッ素樹脂、硬化触媒、顔料、その他の添加剤をさらに含んでもよい。
ブロック化イソシアネート系硬化剤としては、室温で固体のものが好ましい。
ブロック化イソシアネート系硬化剤としては、脂肪族、芳香族または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って製造したものが好ましい。
非フッ素樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂およびシリコーン樹脂からなる群から選択される少なくとも1種が挙げられる。中でも、基材への密着性に優れる点、共重合体(A)が硬化過程において非フッ素樹脂により形成される層にコンタミしにくい点から、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂が好ましく、ポリエステル樹脂が特に好ましい。
非フッ素樹脂は非硬化性の樹脂であってもよく、ブロック化イソシアネート系硬化剤以外の硬化剤で硬化するものであってもよい。非フッ素樹脂が非硬化性の固体樹脂である場合は、粉体塗料中に粉体として存在させ、粉体塗料の硬化の際に溶融固化させる。ブロック化イソシアネート系硬化剤以外の硬化剤で硬化する非フッ素樹脂の場合はそれを硬化させる硬化剤をブロック化イソシアネート系硬化剤と併用する。非フッ素樹脂としては共重合体(A)と同様の架橋性基を有し、ブロック化イソシアネート系硬化剤で硬化しうる樹脂が好ましい。
アクリル樹脂は、(メタ)アクリレートに基づく単位を有する重合体である。アクリル樹脂としては、カルボキシ基、水酸基、スルホ基等の反応性基を有するものが挙げられる。該アクリル樹脂は、顔料の分散性を向上させることができる。
アクリル樹脂のガラス転移温度は、30〜60℃が好ましい。ガラス転移温度が前記下限値以上であれば、ブロッキングしにくい。アクリル樹脂のガラス転移温度が前記上限値以下であれば、硬化膜の表面平滑性がさらに優れる。
アクリル樹脂の質量平均分子量は、6,000〜15万が好ましく、4万〜15万がより好ましく、6万〜15万が特に好ましい。アクリル樹脂の質量平均分子量が前記下限値以上であれば、ブロッキングしにくい。アクリル樹脂の質量平均分子量が前記上限値以下であれば、硬化膜の表面平滑性をさらに向上させることができる。
ポリエステル樹脂は、多価カルボン酸単位と多価アルコール単位とを有し、必要に応じてこれら2種の単位以外の単位(例えば、ヒドロキシカルボン酸単位等)を有していてもよい。
ポリエステル樹脂の水酸基価は、20〜100mgKOH/gが好ましく、20〜80mgKOH/gが特に好ましい。酸価は、1〜80mgKOH/gが好ましく、3〜50mgKOH/gが特に好ましい。
水酸基価および酸価は、JIS K 0070(1992年度版)に準じて測定される。
芳香環としては、ベンゼン環またはナフタレン環が好ましく、ベンゼン環が特に好ましい。ベンゼン環の場合は1分子に2個存在していてもよい。
芳香族多価カルボン酸におけるカルボキシ基の数は、2〜4個が好ましく、2個が特に好ましい。
炭素数8〜15の芳香族多価カルボン酸としては、例えば、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、硬化膜が耐候性に優れる点から、イソフタル酸単位が好ましい。
炭素数2〜10の多価アルコールとしては、例えば、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。
多価アルコールとしては、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特に好ましい。
エステル基濃度(質量%)=2m/[(a+b)×m+a] ・・・(1)
m:各単位の分子量の平均値とポリエステル樹脂の数平均分子量の値から算出される、ポリエステル樹脂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。
ポリエステル樹脂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。
芳香環濃度(mmol/g)=[(ポリエステル樹脂を得るのに用いられた原料中の芳香環の総数(mol))/(ポリエステル樹脂を得るのに用いられた原料の総重量(g))]×1,000 ・・・(2)
ポリエステル樹脂の芳香環濃度は、20〜35mmol/gが好ましく、22〜34mmol/gがより好ましく、25〜33mmol/gが特に好ましい。
ウレタン樹脂としては、ポリオール(アクリルポリオール、ポリエーテルポリオール、プロピレングリコール、プロピレンオキサイド等)と、イソシアネート化合物とを混合した混合物、または反応させた樹脂が挙げられる。ウレタン樹脂としては、粉末化しうる固体状の水酸基末端プレポリマー、粉末のポリオール(アクリルポリオール、ポリエーテルポリオール)と粉末のイソシアネート化合物からなる粉体塗料を用いることが好ましい。
エポキシ樹脂としては、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂等が挙げられる。
シリコーン樹脂としては、分岐構造を有し、反応活性基としてシラノール基(Si−OH)を有しており、互いに脱水縮合することで硬化し、硬化後は三次元架橋構造の硬化膜を形成し得るものが挙げられる。また、比較的低分子量のシリコーン樹脂(変性用シリコーン樹脂中間体)と他の熱硬化性樹脂(アルキッド樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等)とを併用してもよい。
硬化触媒は、硬化反応を促進し、硬化膜に優れた化学性能および物理性能を付与するものである。
硬化触媒としては、スズ触媒(オクチル酸スズ、トリブチルスズラウレート、ジブチルスズジラウレート等)が好ましい。
硬化触媒は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
顔料としては、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。
前記以外の添加剤としては、光安定剤、紫外線吸収剤、重合禁止剤、つや消し剤(超微粉合成シリカ等)、界面活性剤(ノニオン系、カチオン系、またはアニオン系)、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、撥水剤、撥油剤等が挙げられる。
光安定剤としては、粉体塗料の溶融、硬化過程で非フッ素樹脂により形成される層に偏在しやすい点から、ヒンダードアミン系光安定剤が好ましい。ヒンダードアミン系光安定剤としては、化合物(B)で挙げたものと同様のものが挙げられる。
無機系紫外線吸収剤としては、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が好ましい。
本発明の粉体塗料用組成物において、ブロック化イソシアネート系硬化剤の配合量は、共重合体(A)粉末中の架橋性基に対するイソシアネート基のモル比が0.5〜2.0となる量が好ましく、0.7〜1.5となる量がより好ましい。該モル比が前記下限値以上であれば、塗膜の硬化度が高くなり、共重合体(A)により形成される硬化層と非フッ素樹脂により形成される硬化層との密着性、硬化膜の硬度および耐薬品性等が優れる。該モル比が前記上限値以下であれば、硬化膜が脆くなりにくく、しかも、硬化膜の耐熱性、耐薬品性、耐湿性等が優れる。
粉体塗料用組成物は、公知の方法で製造できる。例えば、以下の方法が挙げられる。なお、下記の方法における混合や溶融混練はブロック化イソシアネート系硬化剤が脱ブロックしない条件(たとえば、溶融混練温度)で行われる。
方法I:共重合体(A)粉末と、他の原料(ブロック化イソシアネート系硬化剤等)の粉末とを混合する方法。
方法II:共重合体(A)粉末と、固体状の他の原料(ブロック化イソシアネート系硬化剤等)とを混合し、得られた混合物を粉末状に粉砕する方法。
方法III:共重合体(A)粉末と、固体状の他の原料(ブロック化イソシアネート系硬化剤等)とを溶融混練し、冷却して塊状とし、これを粉末状に粉砕する方法。
これらの中でも、得られる粉末中に均一に各成分が分布していることにより均質性に優れた硬化膜が得られる点から、方法III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は冷却してペレットとされることが好ましい。
ペレットの粉砕は、公知の粉砕機を用いて行うことができる。粉砕機の形式としては、例えば、ピンミル、ハンマーミル、ジェットミル等が挙げられる。
粉砕後、分級を行うことが好ましい。分級を行う場合は、粒子径が10μm未満の粒子および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。
該粒子の粒子径は、一般的に用いられる粒子径測定機を用いて測定される。粒子径測定機の形式としては、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が挙げられる。
本発明の粉体塗料は、上述の本発明の粉体塗料用組成物を含む。
粉体塗料は、上述の粉体塗料用組成物をそのまま粉体塗料としたものでもよく、必要に応じて、非フッ素樹脂、顔料、硬化触媒、表面調整剤等の添加剤を含有させたものでもよく、成分の種類または含有量が異なる2種以上の粉体塗料用組成物を混合したものでもよい。
粉体塗料は、上述の粉体塗料用組成物や該粉体塗料用組成物を含む混合物を溶融混練して、粉体化したものでもよい。また、粉体塗料は、該粉体化した粉体塗料の2種以上をさらに混合したもの(いわゆるドライブレンドしたもの)でもよい。
添加剤の詳細は、上述の粉体塗料用組成物で説明したものと同様である。
粉体塗料は、上述の粉体塗料用組成物をそのまま粉体塗料としてもよく、必要に応じて、非フッ素樹脂、顔料、硬化触媒、表面調整剤等の添加剤を含有させて製造してもよく、成分の種類または含有量が異なる2種以上の粉体塗料用組成物を混合して製造してもよい。また、粉体塗料は、粉体塗料用組成物や粉体塗料用組成物を含む混合物を溶融混練して、粉体化して製造してもよい。また、粉体塗料は、2種以上の粉体塗料を混合して製造してもよい。なお、前記粉体塗料用組成物の製造の場合と同様に、粉体塗料を製造する際の混合や溶融混練はブロック化イソシアネート系硬化剤が脱ブロックしない条件で行われる。
また、得られた混合物は、溶融混練され、ペレットとされ、粉砕され、分級されることが好ましい。溶融混練、ペレットの粉砕および分級の詳細は、上述の粉体塗料用組成物の製造方法におけるものと同様である。
本発明の塗装物品は、基材の表面に、上述の本発明の粉体塗料から形成された硬化膜を有する。
硬化膜は、共重合体(A)とブロック化イソシアネート系硬化剤が反応して生じる架橋した共重合体(A)を含む。硬化膜における硬化した共重合体(A)を以下「硬化フッ素樹脂」ともいう。
また、粉体塗料が共重合体(A)とブロック化イソシアネート系硬化剤で架橋しうる非フッ素樹脂とブロック化イソシアネート系硬化剤を含む場合、硬化膜は硬化した共重合体(A)と硬化した非フッ素樹脂を含む。硬化性の非フッ素樹脂がブロック化イソシアネート系硬化剤以外の硬化剤で硬化するものである場合はブロック化イソシアネート系硬化剤以外の硬化剤他の硬化剤をさらにのみを硬化させる硬化剤である場合には硬化膜は一方が硬化した樹脂で他方が硬化していない固体状の樹脂を含む。
本発明の塗料用組成物や粉体塗料は、共重合体(A)と架橋性の非フッ素樹脂とそれらを架橋させる硬化剤を含むことが好ましい。この場合、硬化膜は、架橋した共重合体(A)である硬化フッ素樹脂と架橋した非フッ素樹脂(以下、硬化非フッ素樹脂ともいう。)を含む。
上記の中でも、金属が好ましく、アルミニウムが特に好ましい。アルミニウム製の基材は、防食性に優れ、軽量で、建築材料用途に優れた性能を有する。
基材の例としては、輸送用機器(自動車、電車、航空機等)、土木部材(橋梁部材、鉄塔等)、産業機材(防水材シート、タンク、パイプ等)、建築部材(ビル外装、ドア、窓部材、モニュメント、ポール等)、道路部材(道路の中央分離帯、ガードレール、防音壁等)、通信機材、電気部品、電子部品、太陽電池モジュール用表面シート、太陽電池モジュール用バックシート等が挙げられる。
硬化膜の水接触角は、1〜55°が好ましく、3〜50゜が特に好ましい。硬化膜の水接触角が前記下限値以上であれば、鳥の糞や虫の死骸に基づく有機酸成分により、硬化膜が浸食されにくく、また、硬化膜表層へのカビの発生が抑制される(カビの発生は、外観不良につながる)。硬化膜の水接触角が前記上限値以下であれば、耐汚染性に優れる。
塗装物品は、基材の表面に、上述の粉体塗料により硬化膜を形成することにより製造される。
硬化膜の形成は、例えば、加熱溶融した粉体塗料を基材表面上に塗装し、硬化反応させることにより行われる。硬化反応後、加熱溶融した粉体塗料は、室温(20〜25℃)まで冷却固化される。以上により、硬化膜が形成される。
加熱溶融した粉体塗料を基材表面上に塗装する方法は、粉体塗装を加熱溶融した後、基材表面上に付着させる方法でもよく、粉体塗料を基材表面上に付着させた後、加熱溶融する方法でもよい。粉体塗装を加熱溶融した後、基材表面上に付着させる方法の場合、粉末塗料が加熱溶融されると同時に硬化反応が進むため、付着直前に加熱溶融されることが好ましい。
焼付け後の冷却は、急冷および徐冷のいずれでもよいが、硬化フッ素樹脂層と硬化非フッ素樹脂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。
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、粉体塗料を摩擦帯電処理して吹き付けるものである。
以下の説明では、特に説明がない限り、「%」は「質量%」である。
後述の例1〜18のうち、例1〜4、例7〜10、例13〜16は実施例であり、例5〜6、例11〜12、例17〜18は比較例である。
各例で用いた評価方法を以下に示す。
<pHの測定>
共重合体(A)溶液のpHは、下記のようにして測定した。
珪藻土をろ材としてろ過することによって、不溶解成分を除去した共重合体(A)溶液の10g、およびメチルイソブチルケトンの30gを、100mLのガラス容器に入れ、均一になるまで溶解させた。次に、この溶解させた溶液を、300mLの分液ロートに投入し、さらに、メチルイソブチルケトンの30gを投入した。その後、イオン交換水の60gを投入し、手動で分液ロートを1分間振り続け、その後、2層になるまで静置した。水層を分離し、その水層の25℃におけるpHを測定することによって、共重合体(A)溶液のpHとした。
ASTM D1209に準じて測定した。
共重合体(A)溶液の安定性は、下記のようにして評価した。
不溶解成分を除去した直後の共重合体(A)溶液中の共重合体(A)の数平均分子量(初期の数平均分子量)をGPC(東ソー社製、HLC−8220)にて測定した。
該共重合体(A)溶液の100gを耐熱容器に入れ、70℃RH50%の恒温槽内に放置し、14日後における共重合体(A)溶液中の共重合体(A)の数平均分子量を前記と同様にして測定した。
初期の数平均分子量に対する14日後における数平均分子量の増加率(14日後の数平均分子量/初期の数平均分子量×100(%))を求めた。
また、初期の共重合体(A)溶液に対する14日後の共重合体(A)溶液の変色度合いを、目視にて評価した。
数平均分子量の増加率と変色度合いから、下記の基準で評価した。
B:14日後の数平均分子量の増加率が150%未満であるが、著しい変色(黄変や白濁)が確認された。
C:14日後の数平均分子量の増加率が150%以上であるが、著しい変色(黄変や白濁)は確認されなかった。
D:14日後の数平均分子量の増加率が150%以上であり、著しい変色(黄変や白濁)も確認された。
共重合体(A)粉末の不揮発分(質量%)は、JIS K 5601−1−2(2009年制定)によって、加熱残分を測定して求めた。
レーザー回折式粒度分布測定機(Sympatec社製、製品名:Helos−Rodos)で、粉体の体積基準での粒度分布を測定して50%径を求め、その値を平均粒子径とした。
硬化膜の表面の光沢値を、PG−1M(光沢計:日本電色工業社製)を用いて測定した。また、硬化膜の色を目視で観察し、以下の粉体塗料配合で製造したポリエステル粉体塗料から得られた塗装板を見本板とし、著しい黄変色の有無を評価した。それらの結果から、以下の基準により外観(着色)を評価した。
○(良好):光沢が70以上あり、著しい黄変色は確認されなかった。
×(不良):光沢が70未満であり、著しい黄変色が確認された。
ポリエステル樹脂(ダイセル・オルネクス社製、CRYLCOAT(登録商標) 4890−0、質量平均分子量:4,400、数平均分子量:2,500、水酸基価:30mgKOH/g)の52.0g、ブロック化イソシアネート系硬化剤(エボニック社製、商品名:ベスタゴンB1530)の7.6g(INDEX=1)、脱ガス剤としてベンゾインの0.4g、表面調整剤(ビックケミ−社製、商品名:BYK−360P)の1.0g、硬化触媒としてジブチルスズジラウレートの0.0042g、および着色剤として二酸化チタン(デュポン社製、商品名:タイピュアR960)の32.1gを、高速ミキサーを用いて、粉末状態で各成分を混合した。得られた混合物を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。得られたペレットを、粉砕機を用いて常温で粉砕し、メッシュによる分級を行い、平均粒子径約40μmの粉体塗料を得た。
この粉体塗料を、クロメート処理を行ったアルミニウム板の一面に、静電塗装機(小野田セメント社製、GX3600C)にて静電塗装を行い、200℃雰囲気中で20分間保持した。その後、室温まで冷却し、厚さ55〜65μmの硬化膜付きアルミニウム板を得た。得られた硬化膜付きアルミニウム板を見本板とした。
硬化膜の表面平滑性を、PCI(パウダーコーティングインスティチュート)による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。また、表面凹凸、はじき、基材への濡れ性の不良を目視により評価した。それらの結果から、以下の基準により外観(平滑性)を評価した。
○(良好):硬化膜の表面平滑性に優れ(表面平滑性が同等の標準板の数字が6以上)、表面凹凸、はじき、基材への濡れ性の不良等が確認されなかった。
×(不良):硬化膜の表面平滑性が悪く(表面平滑性が同等の標準板の数字が5以下)、表面凹凸、はじき、基材への濡れ性の不良等が確認された。
(1.共重合体(A)溶液の製造)
内容量500Lのステンレス鋼製撹拌機付き耐圧容器に、tert−ブチルビニルエーテル(t−BuVE)の10.0kgと、ヒドロキシブチルビニルエーテル(HBVE)の11.0kgと、ピバリン酸ビニル(VPV)の29.0kgとの単量体混合物、キシレンの57.5kg、エタノールの16.2kg、炭酸カリウムの0.46kg、ハイドロタルサイト(協和化学工業社製、KW500、粒径:45μm以下38%、45〜105μm35%、75〜106μm21%、106〜500μm6%)の1.15kg、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0.7kg、およびクロロトリフルオロエチレン(CTFE)の65.0kg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、得られた懸濁液から不溶解成分をろ過により除去することで、共重合体(A)溶液(a)を得た。
共重合体(A)溶液(a)を、供給速度が30kg/時間となるように薄膜真空蒸発装置「エクセバ」(商品名:神鋼パンテック社製)の投入口より供給し、共重合体(A)溶液(a)中の溶媒を除去して共重合体(A)粉末(α)を得た。薄膜真空蒸発装置内の真空度は−0.09MPa(ゲージ圧)、熱媒の温度は95℃、薄膜真空蒸発装置の撹拌回転数は400rpm、溶融樹脂排出用スクリューの撹拌回転数は300rpmとした。得られた共重合体(A)粉末(α)の不揮発分は、99.8%であった。
例1において、ハイドロタルサイト(協和化学工業社製、製品名;KW500、粒径:45μm以下38%、45〜74μm35%、75〜106μm21%、106〜500μm6%)の1.15kgを5.75kgに変更した以外は、例1と同様の方法で、共重合体(A)溶液(b)を製造し、共重合体(A)粉末(β)を得た。共重合体(A)粉末(β)の不揮発分は、99.9%であった。
例1において、炭酸カリウムの0.46kgを1.04kgに変更した以外は、例1と同様の方法で、共重合体(A)溶液(c)を製造し、共重合体(A)粉末を(γ)を得た。共重合体(A)粉末(γ)の不揮発分は、99.9%であった。
例1において、炭酸カリウムの0.46kgを、下記のT144の0.46kgに変更した以外は、例1と同様の方法で、共重合体(A)溶液(d)を製造し、共重合体(A)粉末(δ)を得た。共重合体(A)粉末(δ)の不揮発分は、99.9%であった。
T144:ヒンダードアミン系光安定剤、BASF社製、Tinuvin(登録商標)144。
例1において、炭酸カリウムの0.46kgを6.3kgに変更し、ハイドロタルサイト(協和化学工業社製、製品名;KW500、粒径:45μm以下38%、45〜74μm35%、75〜106μm21%、106〜500μm6%)を未添加とした以外は、例1と同様の方法で、共重合体(A)溶液(e)を製造し、共重合体(A)粉末(ε)を得た。共重合体(A)粉末(ε)の不揮発分は、99.9%であった。
例1において、炭酸カリウムの0.46kgを0.05kgに変更し、ハイドロタルサイト(協和化学工業社製、製品名;KW500、粒径:45μm以下38%、45〜74μm35%、75〜106μm21%、106〜500μm6%)の1.15kgを0.05kgに変更した以外は、例1と同様の方法で、共重合体(A)溶液(f)を製造し、共重合体(A)粉末を(θ)を得た。共重合体(A)粉末(θ)の不揮発分は、99.9%であった。
<酸化チタン含有粉体塗料用組成物の製造>
上記例1〜6で得られた共重合体(A)粉末(α)〜(θ)をそれぞれ用いて、粉体塗料用組成物(α1)〜(θ1)を製造した。
すなわち、共重合体(A)粉体の116g、ブロック化イソシアネート系硬化剤(エボニック社製、商品名:ベスタゴンB1530)の28g(INDEX=1)、脱ガス剤としてベンゾインの0.8g、表面調整剤(ビックケミ−社製、商品名:BYK−360P)の2g、硬化触媒としてジブチルスズジラウレートの0.0042g、および着色剤として二酸化チタン(デュポン社製、商品名:タイピュアR960)の70gを、高速ミキサーを用いて、粉末状態で各成分を混合した。得られた混合物を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。得られたペレットを、粉砕機を用いて常温で粉砕し、メッシュによる分級を行い、平均粒子径約40μmの酸化チタン含有粉体塗料用組成物を得た。
各例で得た酸化チタン含有粉体塗料用組成物を用いて、以下の手順で試験片を作製した。
クロメート処理を行ったアルミ製基板の一面に、静電塗装機(小野田セメント社製、商品名:GX3600C)を用いて、酸化チタン含有粉体塗料用組成物の静電塗装を行い、200℃雰囲気中で20分間保持し、その後、冷却して、塗装膜厚55〜65μmの硬化膜が形成された試験片を得た。
得られた試験片について、硬化膜の外観(着色、平滑性)を評価した。結果を表2に示す。
<クリヤー粉体塗料組成物の製造>
上記例1〜6で得られた共重合体(A)粉末(α)〜(θ)をそれぞれ用いて、粉体塗料用組成物(α2)〜(θ2)を製造した。
すなわち、共重合体(A)粉体の116g、ブロック化イソシアネート系硬化剤(エボニック社製、商品名:ベスタゴンB1530)の28g(INDEX=1)、脱ガス剤としてベンゾインの0.8g、表面調整剤(ビックケミ−社製、商品名:BYK−360P)の2g、硬化触媒としてジブチルスズジラウレートの0.0042gを、高速ミキサーを用いて、粉末状態で各成分を混合した。得られた混合物を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。得られたペレットを粉砕機を用いて常温で粉砕し、メッシュによる分級を行い、平均粒子径約40μmのクリヤー粉体塗料用組成物を得た。
各例で得たクリヤー粉体塗料用組成物を用いて、以下の手順で試験片を作製した。
クロメート処理を行ったアルミ製基板の一面に、静電塗装機(小野田セメント社製、商品名:GX3600C)を用いて、クリヤー粉体塗料用組成物の静電塗装を行い、200℃雰囲気中で20分間保持し、その後、冷却して、塗装膜厚55〜65μmの硬化膜が形成された試験片を得た。
得られた試験片について、硬化膜の外観(着色、平滑性)を評価した。結果を表3に示す。
一方、化合物(B)の量を単量体混合物の100質量部に対して5.0質量部超とし、ハイドロタルサイトを加えなかった例5、化合物(B)の量およびハイドロタルサイトの量をそれぞれ単量体混合物の100質量部に対して0.05質量部未満とした例6では、例1〜4に比べて、共重合体(A)溶液の安定性が低かった。また、得られた共重合体(A)粉末を配合した粉体塗料用組成物(例11〜12の酸化チタン含有粉体塗料用組成物および例17〜18のクリヤー粉体塗料用組成物)を用いて形成した硬化膜は、外観(黄変色、平滑性)に関して満足いくものではなかった。
なお、2014年11月17日に出願された日本特許出願2014−232826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 (13)
- 下記単量体(a1)と下記単量体(a2)と下記単量体(a3)とを含む単量体混合物を、下記化合物(B)およびハイドロタルサイトの存在下、有機溶媒中で重合させて懸濁液を得る工程(I)と、
前記懸濁液から不溶解成分を除去して、フルオロオレフィン共重合体溶液を得る工程(II)と、
前記フルオロオレフィン共重合体溶液から有機溶媒を除去して、不揮発分が99〜100質量%の範囲内にあるフルオロオレフィン共重合体粉末を得る工程(III)と、を有し、
前記工程(I)における前記化合物(B)の量が、前記単量体混合物の100質量部に対して0.1〜0.9質量部であり、前記ハイドロタルサイトの量が、前記単量体混合物の100質量部に対して0.05〜10質量部であり、
前記フルオロオレフィン共重合体溶液のpHが3.8〜6.5、APHA値が1〜200の範囲内にあることを特徴とする粉体塗料用フルオロオレフィン共重合体粉末の製造方法。
単量体(a1):フルオロオレフィン。
単量体(a2):架橋性基を有する単量体。
単量体(a3):架橋性基を有しないビニルエステル。
化合物(B):カリウム塩、ナトリウム塩および分子量が300〜4000であり融点が55〜200℃であるヒンダードアミン系光安定剤から選択される少なくとも1種の化合物。 - 前記単量体(a2)が架橋性基を有するビニルエーテルである、請求項1に記載の粉体塗料用フルオロオレフィン共重合体粉末の製造方法。
- 前記単量体(a2)における架橋性基が水酸基である、請求項1または2に記載の粉体塗料用フルオロオレフィン共重合体粉末の製造方法。
- 前記単量体混合物中の単量体(a1)の割合が、単量体混合物を構成する全単量体の合計に対して20〜80モル%である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の粉体塗料用フルオロオレフィン共重合体粉末の製造方法。
- 前記単量体混合物中の単量体(a2)の割合が、単量体混合物を構成する全単量体の合計に対して0.5〜30モル%である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の粉体塗料用フルオロオレフィン共重合体粉末の製造方法。
- 前記単量体混合物中の単量体(a3)の割合が、単量体混合物を構成する全単量体の合計に対して0.5〜30モル%である、請求項1〜5のいずれか一項に記載の粉体塗料用フルオロオレフィン共重合体粉末の製造方法。
- 前記単量体混合物が、下記単量体(a4−1)および下記単量体(a4−2)からなる群から選択される少なくとも1種をさらに含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の粉体塗料用フルオロオレフィン共重合体粉末の製造方法。
単量体(a4−1):シクロヘキシルビニルエーテル。
単量体(a4−2):分岐状のアルキル基を有し、架橋性基を有しないビニルエーテル。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の粉体塗料用フルオロオレフィン共重合体粉末の製造方法により得られたフルオロオレフィン共重合体粉末と、ブロック化イソシアネート系硬化剤とを含む粉体塗料用組成物。
- 前記フルオロオレフィン共重合体粉末の100質量部に対して10〜400質量部の非フッ素樹脂をさらに含む、請求項8に記載の粉体塗料用組成物。
- 前記非フッ素樹脂がポリエステル樹脂である、請求項9に記載の粉体塗料用組成物。
- 請求項8〜10のいずれか一項に記載の粉体塗料用組成物を含む粉体塗料。
- 基材の表面に、請求項11に記載の粉体塗料から形成された硬化膜を有する塗装物品。
- 前記基材がアルミニウム製である、請求項12に記載の塗装物品。
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