JP2005211900A - 粉体塗装組成物の製造方法、粉体塗装組成物、及びその使用法 - Google Patents

Abstract

【課題】微粉化及び／又は分級法を使用することなく、粒径が小さく、粒度分布の小さい粉体塗装組成物を、化学的に現場（ｉｎ−ｓｉｔｕ）形成する経済的な方法を提示する。
【解決手段】水性分散物中でポリマー粒子を凝集及び合一して生成した粉末を、伝導性表面又は伝導性表面上の層に被覆することにより、表面又は層上にコーティングを生成する工程を含む。少なくとも樹脂粒子を含むポリマー粒子を水性分散物中で凝集する工程と、粒子を合一する工程と、粒子を分散物より取り出す工程と、によって粉末を生成する工程と、粉末を伝導性表面又は伝導性表面上の層に被覆する工程と、を含んでもよい。
【選択図】なし

Description

本発明は粉体塗装組成物の製造方法、より詳細には、粉体塗装組成物を製造するためのエマルション凝集法及び合一法に関する。

粉体塗装は、塗装市場の中でも急成長を遂げている分野である。粉体塗装は、装飾用又は保護用として、あるいはその両方の目的で用いられる。装飾用としては、主に色、光沢、外観を与えるために行われる。装飾的用塗装の多くは、主に熱硬化性被覆を用いる薄いコーティングである。保護用としては、寿命、防食性、耐衝撃性を備え、絶縁体となるコーティングでなければならない。後者の場合、塗装は厚く、粉末の形で被覆できるものでなければならない。

米国特許第６，５４７，８６９号明細書 米国特許第６，４９１，９７３号明細書 米国特許第６，５９９，９９２号明細書 米国特許第６，５６６，４３３号明細書 米国特許第６，６３５，７２１号明細書 米国特許第６，５８２，８７３号明細書 米国特許第６，２８０，７９８号明細書 米国特許第６，６８０，０８２号明細書 米国特許第６，４５８，５０１号明細書 米国特許第６，１９７，８８３号明細書 米国特許第６，２２８，９４１号明細書 米国特許第６，２１８，４８３号明細書 国際公開第９４／１１４４６号パンフレット 国際公開第９４／１０２２１号パンフレット 欧州特許出願公開第１，１１１，０１２号明細書 欧州特許出願公開第１，０５５，６９４号明細書 独国特許出願公開第１，４４２，８３５号明細書 特開２０００−１６００６１号明細書 特開２００１−１２３１１０号明細書

従来の粉体塗装法では一般に、押出し法や粉砕法で得た粉体組成物を用いる。こうして得られた粉体組成物には多くの欠点がある。この粉体組成物は、粒度範囲が広く不規則な形の粒子から成る。

このような従来法で製造した粉体塗装組成物では、その粒度のために不必要に厚い塗装ができてしまう。更にこのような塗装の厚みは、粉体塗装組成物の粒度範囲が広く、粒子が不規則な形のため、不均一となる。

このため、非常に小さく規則的な形であって、粒度範囲の狭い粒子を含む粉体塗装組成物の製造方法が求められている。また、粉体塗装組成物を用いて基材へ均一な厚さの薄いフィルム塗装を被覆する方法が求められている。更に、小さくて粒度範囲の狭い粉体塗装組成物粒子の、より経済的な製造方法も求められている。このように、化学的に現場（ｉｎ ｓｉｔｕ）形成され、公知の微粉化及び／又は分級法を必要としない粉体組成物が更に求められている。

本発明は、エマルション凝集法で生成した粉末の粉体塗装技術での使用に関する。本発明は、エマルション凝集法による粉末の製造方法、エマルション凝集法で製造した粉末、及びエマルション凝集法で製造した粉末の粉体塗装技術での使用法を含む。本発明は特に粉体塗装法での粉末の使用に関するが、本発明に従って製造した粉末を他の目的に使用することも可能である。特に、エマルション凝集法で製造した粉末は、複写装置のトナーとして使用されている。

本発明の粉体塗装法は、伝導性表面に、又は前記表面上の層に粉末を被覆し、前記表面又は前記層上にコーティングを形成する工程を含み、前記粉末は、水性分散物中で粒子を凝集及び合一することによって生成し、前記粒子は樹脂粒子を含むことを特徴とする。

また、本発明の粉体塗装法において、ｉ）少なくとも樹脂粒子を含む粒子を水性分散物中で凝集して凝集粒子を生成する工程と、ｉｉ）前記凝集粒子を合一して融合粒子を生成する工程と、ｉｉｉ）前記融合粒子を前記水性分散物より取り出して前記粉末を生成する工程と、を含む、粉末を生成するステップ（ａ）と、前記粉末を、伝導性表面に、又は前記表面上の層に被覆し、前記表面又は前記層上にコーティングを生成するステップ（ｂ）と、を含むことを特徴とする。

本発明は一般に、粉体塗装組成物の製造方法、より詳細には、粉体塗装組成物を製造するための凝集法に関する。本発明は特に、粉体粒子を生成するための凝集／合一法に関する。これによって分級を行わずに狭い粒度分布を得ることができる。この方法では、一般にサブミクロンサイズのポリマー粒子（ポリマーラテックス）の水性分散物として樹脂を調製し、次に、必要に応じて着色剤及び／又は他の添加剤の分散物と共に、これを所望の大きさまで凝集した後、合一して粉体粒子とする。このとき、着色剤及び／又は他の添加剤もサブミクロン粒子の形である。実施の形態において、本発明は、公知の微粉化及び／又は分級法を使用することなく、粉体塗装組成物を化学的に現場形成する経済的な方法に関する。この方法は実施の形態において、その粒子が、コールタカウンタ（ＣＯＵＬＴＥＲ ＣＯＵＮＴＥＲ）などのコールタ原理を用いた粒度測定器等で求めたところ、３０μｍ以下、望ましくは約３〜約２０μｍ、より望ましくは約３〜約１０μｍの体積平均粒径と、狭いＧＳＤ（幾何粒度分布）、例えば約１．１０〜約１．２５、望ましくは約１．１９〜約１．２３のＧＳＤとを持つよう、粉体組成物を製造することができる。

詳細には、本発明の様々な具体的な実施の形態は、樹脂のラテックスエマルションを生成する工程と、必要に応じて、樹脂のラテックスエマルションを、着色剤及び／又は他の添加剤の分散物と混合する工程と、凝集によって凝集粒子を生成する工程と、必要に応じて、凝集剤及び／又は撹拌及び／又は加熱を用いる工程と、樹脂のガラス転移温度より高い温度で凝集粒子を合一して融合粒子を生成する工程と、から成る粉体粒子の製造方法に関する。その後、粉体粒子を樹脂のガラス転移温度より低い温度まで冷却し、必要に応じて、洗浄、単離、乾燥、及び回収を行っても良い。次に、粉体粒子を適当な容器に装填し、及び／又は粉体塗装操作に使用することができる。

粉体塗装組成物は一般に、固体の塗膜形成樹脂と、必要に応じて１種類以上の顔料などの着色剤と、必要に応じて更に、マグネタイト類、フィラー、凝集剤、硬化剤、レベリング剤、電荷添加剤、流動促進剤、流動調節剤、可塑剤、安定剤、抗ガス発生剤（ａｎｔｉ−ｇａｓｓｉｎｇ ａｇｅｎｔｓ）、酸化防止剤、ＵＶ吸収剤、光安定剤、及びワックス類など１種類以上の添加剤と、を含む。

粉体塗装に使用される樹脂の大部分は熱硬化性樹脂である。これらの樹脂は一般に焼付けの際に化学的に反応し、通常再び融解しないポリマー網目を形成する。素材又は金属製の物体への熱硬化性粉体塗装は公知である。熱硬化性粉体塗装に用いられる素材としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、及びアクリル樹脂が挙げられる。

熱可塑性樹脂も一部の粉体塗装法には適しているが、このような材料は一般に分子量が大きく、被覆の際に融解し流動させるために比較的高い温度が必要である。しかし、分子量及び溶融粘度は被覆操作の間一定であるため、ポリマーは容易に再融解でき、修復又は拾い塗りがし易い。熱可塑性被覆ポリマーとしては、ポリアミド類、ポリオレフィン類、可塑化ＰＶＣ、ポリエステル、及びポリ（フッ化ビニリデン）、イオノマー類、スチレン類、スチレンとアクリル酸エステルとを含む共重合体、等が挙げられるが、これらに限定するものではない。

本発明の様々な具体的な実施の形態では、硬化可能な樹脂を使用しても良い。適当な硬化可能な樹脂の例としては、エポキシ樹脂、多官能（ｐｏｌｙ−ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ）エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、カルボキシ官能（ｃａｒｂｏｘｙ−ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ）ポリエステル樹脂、ヒドロキシ官能ポリエステル樹脂、ポリオール樹脂、ポリカルボン酸樹脂、及びポリ（フッ化ビニリデン）樹脂が挙げられるが、これらに限定するものではない。

このように、様々な具体的な実施の形態において、樹脂は、熱硬化性樹脂、硬化可能な樹脂、及び熱可塑性樹脂から成る群より選ばれる。詳細には、使用する樹脂は、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、カルボキシ官能ポリエステル樹脂、ヒドロキシ官能ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、機能性（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ）アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、可塑化ＰＶＣ、ポリエステル、及びポリ（フッ化ビニリデン）、及びイオノマー類から成る群より選ばれる１種類以上の樹脂、及びそれらの混合物である。

本発明の様々な具体的な実施の形態では、適当な熱硬化性ポリマー樹脂を用いて粉体塗装組成物を製造する。本発明の様々な具体的な実施の形態において、適当な熱硬化性粉体組成物は、例えば、多官能エポキシ樹脂と配合した、カルボキシル末端を持つ分枝ポリエステル類；多官能エポキシ樹脂と混合した、カルボキシル官能化（ｃａｒｂｏｘｙｌ−ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚｅｄ）アクリル樹脂；潜在的な多官能アミン触媒と配合した、エポキシ樹脂又はエポキシ官能化アクリル樹脂；ヒドロキシル官能化ポリエステル又はアクリル樹脂と配合した、ブロック化イソシアナート類；ポリカルボン酸架橋剤と配合した、エポキシ官能化樹脂；多官能エポキシ樹脂の存在下で開環及び重合した、大環状エステル類、炭酸エステル類、アミド類、又はイミド類；それらの混合物、等の系から誘導したものである。

本発明の様々な具体的な実施の形態において、カルボキシル及びヒドロキシル官能化ポリエステル及びアクリル樹脂、エポキシ樹脂、及びエポキシ官能化アクリル樹脂、ブロック化イソシアナート類、ヒドロキシル官能化ポリエステル類又はアクリル樹脂、ポリカルボン酸架橋剤、大環状エステル類、炭酸エステル類、アミド類、又はイミド類、及び多官能エポキシ樹脂など、熱により架橋可能な樹脂が用いられる。これらは市販品として入手可能なものである。本発明の様々な具体的な実施の形態では、市販の多官能アミン触媒を用いる。

この組成物は、例えば、ポリエポキシド硬化剤と共に使用されるカルボキシ官能ポリエステル塗膜形成樹脂を含む、固体のポリマーバインダ系を主材料とするものである。このようなカルボキシ官能ポリエステル系は、現在最も広く使われている粉体塗装材料である。このポリエステルは一般に、１０〜１００の範囲の酸価と、１，５００〜１万の数平均分子量Ｍｎと、３０〜８５℃、望ましくは４０℃以上のガラス転移温度Ｔｇを持つ。このようなカルボキシ官能ポリエステル塗膜形成樹脂は、代わりにテトラキス（２−ヒドロキシエチル）アジポアミドなどのビス（β−ヒドロキシアルキルアミド）硬化剤と共に使用することができる。

実施の形態において、樹脂はポリエステルであり、最も望ましくはスルホン化ポリエステルであって、これは適当な酸とアルコールから生成される。望ましくは、ポリエステルは、１種類以上のテレフタル酸エステル類と、１種類以上のグリコール類とから誘導する。例えばポリエステルは、例えば３種類のグリコール成分を含む反応から誘導しても良い。本件の最も望ましい実施の形態においては、ポリエステルは、ジメチルテレフタラート、ナトリウム ジメチル ５−スルホイソフタラート、プロパンジオール、ジエチレングリコール、及びジプロピレングリコールの反応より誘導したスルホン化ポリエステルである。

更に可能性のあるものとしては、例えばジシアンジアミドなどのアミン官能硬化剤と共に、エポキシ樹脂を用いることができる。エポキシ樹脂に対するアミン官能硬化剤の代わりに、フェノール系の材料、望ましくは、エピクロロヒドリンと過剰のビスフェノールＡとの反応より生成した材料を用いても良い。官能アクリル樹脂、例えば、カルボキシ、ヒドロキシ、又はエポキシ官能樹脂を、適当な硬化剤と共に使用することができる。バインダの混合物も使用可能で、例えば、両方のポリマーを硬化させるビス（β−ヒドロキシアルキルアミド）などの硬化剤と共に、カルボキシ官能ポリエステルとカルボキシ官能アクリル樹脂とを用いることができる。更に可能性のあるものとしては、混合バインダ系として、カルボキシ官能アクリル樹脂、ヒドロキシ官能アクリル樹脂、又はエポキシ官能アクリル樹脂を、エポキシ樹脂又はポリエステル樹脂（カルボキシ官能又はヒドロキシ官能）と共に用いても良い。このような樹脂の組み合わせは、例えば、エポキシ樹脂と共に硬化させたカルボキシ官能アクリル樹脂、あるいは、グリシジル官能アクリル樹脂と共に硬化させたカルボキシ官能ポリエステルのように、共に硬化するよう選ぶ。しかし、より一般的には、このような混合バインダ系は、１種類の硬化剤で硬化するよう配合する（例えば、ブロック化イソシアナートを使用して、ヒドロキシ官能アクリル樹脂とヒドロキシ官能ポリエステルとを硬化する）。別の望ましい配合物は、２種類のポリマーバインダ混合物の各バインダ毎に異なる硬化剤を使用する（例えば、アミンで硬化したエポキシ樹脂と、ブロック化イソシアナートで硬化したヒドロキシ官能アクリル樹脂を共に用いる）ものである。

その他の塗膜形成熱硬化性ポリマーを挙げるならば、官能フルオロポリマー類、官能フルオロクロロポリマー類、及び官能フルオロアクリルポリマー類などであり、これらはいずれもヒドロキシ官能又はカルボキシ官能であって、単独で塗膜形成ポリマーとして、あるいは１種類以上の官能アクリル樹脂、ポリエステル、及び／又はエポキシ樹脂と共に用いる。

様々な具体的な実施の形態において、１種類以上の適当な熱可塑性樹脂を用いることができる。このような適当な樹脂の具体例としては、例えば、一般にビニル樹脂、又は特にスチレン樹脂、及びポリエステル類などの熱可塑性樹脂が挙げられる。適当な熱可塑性樹脂の例としては、スチレンメタクリラート；ポリオレフィン類；スチレンアクリラート類；ポリエステル類；スチレンブタジエン類；架橋したスチレンポリマー類；エポキシ樹脂；ポリウレタン類；ビニル樹脂（ホモポリマー又は、２種類以上のビニルモノマー類の共重合体など）；ジカルボン酸と、ジフェノールを含むジオールとのエステル化重合生成物、が挙げられるが、これらに限定するものではない。その他の適当なビニルモノマー類としては、スチレン；ｐ−クロロスチレン；不飽和モノオレフィン類；飽和モノオレフィン類；ビニルエステル類；アクリロニトリル、メタクリロニトリル、及びアクリルアミド；それらの混合物、等が挙げられるが、これらに限定するものではない。更に、スチレンポリマーの重合体、共重合体、及び単独（同種）重合体などの架橋した樹脂を用いても良い。ここでいう“スチレン”とは、スチレン自体と、更にスチレン部分を含むもの、例えば、メチルスチレン、３−クロロスチレン、２，５−ジクロロスチレン、４−ブロモスチレン、４−ｔｅｒｔ−ブチルスチレン、４−メトキシスチレン、ビニルナフタレン、ビニルトルエン、ジビニルベンゼンなどをいう。

様々な具体的な実施の形態における共重合体はまた、１種類以上の追加のモノマー類を少量含んでも良い。様々な具体的な実施の形態において、共重合体は、本発明によるスチレンあるいはアクリル酸又はメタクリル酸モノマー類を９０重量％以上含む。共重合体はまた、その他のモノマー類を１０重量％まで含む。適当なモノマー類としては、脂肪酸のビニルエステル類、エチレン性不飽和カルボン酸、及び公知の架橋剤が挙げられるが、これらに限定するものではない。

本発明の様々な具体的な実施の形態において、上記任意の樹脂又は樹脂の組み合わせより生成した粉体粒子は、架橋していてもしていなくても良い。どのような適当な架橋剤も使用できる。適当な架橋剤としては、アミン類、（酸）無水物、イソシアナート類、ジビニルベンゼン、ジビニルトルエン、ジアクリラート類、ジメタクリラート類、等が挙げられるが、これらに限定するものではない。

樹脂のラテックスエマルションは、上記のものの中から選ばれた１種類以上の樹脂のラテックスを、水中で形成することにより作られる。樹脂は、バルク重合又は重縮合法によって調製してもよい。このときアルカリスルホン化モノマー類を加えることによって、前記樹脂を親水性にする。また、樹脂は、これらが散らばり易くなるような、つまり、特に樹脂のガラス転移温度Ｔｇより高い温度において、有機溶媒を用いなくてもこれらが自然に水中エマルションを形成するような官能基を含むものを選ぶことが望ましい。他の実施の形態では、使用する樹脂は、水と混和する有機溶媒を用いる必要があり、次に水中でエマルション化処理を行い、続いて水から溶媒を除去して水性樹脂分散物とする。懸濁樹脂粒子のラテックスは、体積平均粒径で、例えば約５〜約５００ｎｍ、より望ましくは約１０〜約２５０ｎｍの平均粒径を持つ粒子を含む。体積平均粒径は、例えば、ＮｉＣＯＭＰ（登録商標）粒度測定器など適当な装置で測定する。粒子は望ましくは、ラテックスエマルションの、例えば約５〜約４０重量％を占める。

あるいは、乳化重合によってラテックスを生成しても良い。

合成したアクリル酸及びメタクリル酸含有アクリルエマルション、グリシジルメタクリラート官能アクリルエマルション、カルボン酸末端を持つ散逸し易い（ｄｉｓｓｉｐａｔｉｂｌｅ）ポリエステルエマルション、及び市販のエポキシ樹脂エマルション供給材料なども使用可能である。

本発明の様々な具体的な実施の形態では、追加の添加剤を、必要に応じて分散物の形で、凝集前の樹脂のラテックスエマルションに加えても良い。様々な具体的な実施の形態において、色の付与、荷電特性の向上、及び流動性の向上など様々な理由（但し、これらに限定するものではない）で添加剤が加えられる。例えば、着色剤類、マグネタイト類、フィラー、凝集剤、硬化剤、レベリング剤、電荷添加剤、流動促進剤、流動調節剤、可塑剤、安定剤、抗ガス発生及び脱ガス剤、表面添加剤、酸化防止剤、ＵＶ吸収剤、光安定剤、及びワックス類など（但し、これらに限定するものではない）の添加剤を加えても良い。様々な具体的な実施の形態において、高い光沢が求められる場合、顔料を含まない粉体塗装組成物を配合することができる。

本発明の様々な具体的な実施の形態に使用される硬化剤として挙げられるものは、エポキシフェノールノボラック（ｎｏｖｏｌａｃ）及びエポキシクレゾールノボラック、オキシム類でブロックしたイソシアナート硬化剤、光安定エポキシ樹脂、脂環式ポリエポキシド類、多官能アミン類、ジシアンジアミド、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ、水素化ビスフェノール、ポリフェノール類（ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌｉｃｓ）、イミダゾール類（ｉｍｉｄａｚｏｌｅｓ）、β−ヒドロキシアルキルアミド、ウレトジオン（ｕｒｅｔｄｉｏｎｅ）、多官能イソシアナート類、その他公知のあるいは今後開発される硬化剤及び開始剤などである。

本発明の様々な具体的な実施の形態に用いられる着色剤としては、顔料、染料、顔料と染料の混合物などが挙げられる。本発明の様々な具体的な実施の形態では、シアン、マゼンタ、又はイエローの顔料あるいは染料、若しくはそれらの混合物を用いる。１種類又は複数の顔料は、本発明の様々な具体的な実施の形態において、水をベースとした顔料分散物として用いることができる。

本発明の様々な具体的な実施の形態における着色剤の含有量は、所望の色強さ（ｃｏｌｏｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）とする公知の量である。例えば、本発明の様々な具体的な実施の形態では、上記の１種類以上の染料及び／又は顔料、及び／又はその他の着色剤の適当量を、粉体塗装組成物に加える。様々な具体的な実施の形態において、上記の１種類以上の染料及び／又は顔料、及び／又はその他の着色剤の含有量は、粉体塗装組成物の約１〜約２０重量％、又は約２〜約１０重量％である。

制御して撹拌／混合しながら、予め水に分散した、例えば約５〜約５０％の着色剤を含む着色剤分散物をバインダのラテックスエマルションに加える。顔料の含有量は、全組成（乾燥混合する添加剤は考慮に入れない）の４０重量％以下とする。通常、顔料の含有量は２５〜３０％とするが、暗色の場合、顔料が１０重量％以下でも不透明とすることができる。適当ならば体質顔料（フィラー）を用いて、コストを抑えながら不透明度を増しても良い。

本発明の様々な具体的な実施の形態では、マグネタイトを、その磁性、又は着色剤としての性質、あるいはその両方の目的で使用する。本発明の様々な具体的な実施の形態では、粉体塗装組成物には効果的な量のマグネタイトが含まれる。様々な具体的な実施の形態において、マグネタイトの含有量は、粉体塗装組成物の約１０〜約７５重量％、又は約３０〜約５５重量％である。

本発明の粉体組成物は更に、体質顔料、ケイ酸塩、アルミノケイ酸塩、コランダム、セラミックフィラー、ガラス、炭酸塩、無機繊維等、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸マグネシウム、その他公知のあるいは今後開発されるフィラー材料などを含んでも良い。その含有量は、粉体組成物の流動性の調節に適した量である。

本発明の様々な具体的な実施の形態では、粒子を凝集させるため凝集剤が含まれる。様々な具体的な実施の形態において、凝集剤の含有量は、粉体塗装組成物の約０．０１〜約１０重量％である。

本発明の様々な具体的な実施の形態では、適当な効果的な量の電荷添加剤（ｃｈａｒｇｅ ａｄｄｉｔｉｖｅ）を用いても良い。様々な具体的な実施の形態において、電荷添加剤の使用量は、粉体塗装組成物の約０．１〜約１５重量％、又は約１〜約１５重量％、あるいは約１〜約３重量％である。本発明の様々な具体的な実施の形態における適当な電荷添加剤としては、アルキルピリジニウムハロゲン化物、重硫酸塩、負電荷増強剤（ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ａｄｄｉｔｉｖｅｓ）、その他当該技術で公知のあるいは今後発見又は開発される電荷添加剤が挙げられるが、これらに限定するものではない。

更に、本発明の粉体組成物にはまた、シリコーン類又は適当なワックス類などの剥離剤（ｒｅｌｅａｓｅ ａｇｅｎｔ）又はレベリング剤（ｌｅｖｅｌｉｎｇ ａｇｅｎｔ）を、その公知の効果により加えることができる。本発明の様々な具体的な実施の形態において、粉体塗装組成物中のワックスの含有量は、粉体塗装組成物の重量を元にして、約１〜約１５重量％、又は約２〜約１０重量％である。

更に、本発明の方法で使用される粉体塗装組成物の様々な具体的な実施の形態は、通常の慣例に従って配合できる。詳細には、特にコロナ荷電法用に配合した組成物、更にまた、特に摩擦荷電法（ｔｒｉｂｏ−ｃｈａｒｇｉｎｇ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ）用に配合した（例えば、後者では、一例として、いわゆる“摩擦セーフ（ｔｒｉｂｏ−ｓａｆｅ）”グレードの適当なポリマーを使用し、あるいは添加剤を用いて）組成物が使用可能である。

次に、樹脂のラテックスエマルションを、その他の添加剤と共に凝集処理にかける。ここで、樹脂のラテックスエマルションと必要に応じた添加剤とを凝集させて、凝集粒子を生成する。樹脂のラテックスエマルションと必要に応じた添加剤とは、撹拌など（但し、これに限定するものではない）適当などのような方法で混合しても良い。樹脂のラテックスエマルションと必要に応じた添加剤との混合物を、望ましくは少なくとも１種類の樹脂のガラス転移温度又はそれより低い温度に加熱して粒子を凝集させる。しかし、組成物を加熱せずに凝集を行うことも可能である。

凝集を起こすため、混合物に凝集剤を加える必要があることもある。必要な場合、凝集に必要な凝集剤の総量は、例えばエマルション中の樹脂の約５〜約２０重量％である。凝集剤は望ましくは水溶液として加える。この溶液は、例えば約１〜約２０重量％程度の凝集剤を含む。

本発明の様々な具体的な実施の形態において、凝集剤の希薄溶液を用いて、ファウリング及び粗粒の生成を可能な限り抑えつつ、粒子の凝集時間を最適にする。例えば、凝集剤溶液として、１〜１０％、望ましくは３〜５％の酢酸亜鉛溶液を用いると、ファウリング（ｆｏｕｌｉｎｇ）は０．１％以下に減少する。このことから、凝集剤溶液は、望ましくは５重量％以下、より望ましくは３重量％以下の凝集剤を含む。更に、泡立ちを抑え、また凝集剤と樹脂粒子とがより良く混じり合って、更にファウリングが少なくなるよう、容器内にディップチューブを加えることも可能である。

錯体を生成することのできる凝集剤の使用も適当である。凝集剤として、アルカリ土類金属又は遷移金属塩のどちらも使用できる。望ましい凝集剤は酢酸亜鉛とポリ塩化アルミニウムである。

凝集剤を容器に加えた後、粉体塗装組成物粒子が所望の大きさと粒度分布に達するまでの時間、凝集工程条件を保つ。粒径は、容器から試料を採り、粉体塗装組成物粒子の大きさを、例えば粒度測定器で計測してモニターする。

凝集粒子が所望の大きさに達したら、生成した懸濁物を合一（ｃｏａｌｅｓｃｅ）させる。これは、樹脂のガラス転移温度又はそれより高い温度まで加熱することによって行う。

濾過などによって懸濁物からこれらの粒子を取り出し、例えば水を用いて洗浄／濯ぎを行って残留する凝集剤を除き、乾燥させると、樹脂と必要に応じて添加剤とを含む粉体塗装組成物粒子が得られる。更に、粉体塗装組成物粒子を、ふるい分け及び／又は濾過工程にかけ、粉体塗装組成物から好ましくない粗粒を除いても良い。

このようにして粉末を生成する。粉末中の樹脂含有量は、十分かつ効果的な量である。本発明の様々な具体的な実施の形態において、樹脂の含有量は、粉体塗装組成物の約５０〜約９５重量％、又は約７０〜約９０重量％である。

本発明の様々な具体的な実施の形態では、流動性補助添加剤など１種類以上の添加剤を、例えば乾式混合（ｄｒｙ−ｂｌｅｎｄｉｎｇ）によって粉体塗装組成物に混合しても良い。特に望ましい添加剤の組み合わせは、酸化アルミニウムと水酸化アルミニウムとを含むものである。その他挙げられる乾燥混合添加剤及び表面添加剤は、先に述べたような、硬化剤、酸化アルミニウム及びシリカなどの体質顔料（単独で、あるいは組み合わせて）、流動促進（ｆｌｏｗ−ｐｒｏｍｏｔｉｎｇ）剤及び流動調節（ｆｌｏｗ−ｃｏｎｔｒｏｌ）剤、電荷添加剤などである。更に、その他の添加剤を加えても良い。

本発明の粉体組成物には更に、粉体組成物の表面に通常存在する、外部添加剤粒子などの流動促進剤及び流動調節剤を必要に応じて混合しても良い。このような流動補助（ｆｌｏｗ−ａｉｄ）剤の含有量は、一般に約０．１〜約５重量％、望ましくは約０．１〜約１重量％である。

粉体塗装組成物に加える乾燥混合添加剤の総量は、一般に０．０１％〜１０重量％の範囲であり、望ましくは０．１重量％以上、１．０重量％以下（添加剤を含まない組成物の全重量を基にして）である。

粉体塗装組成物を、例えば、濾過により単離し、次に必要に応じて洗浄及び乾燥した後、表面添加剤を加える。適当な外部表面添加剤としては、例えば、金属塩、脂肪酸の金属塩、コロイドシリカ、酸化チタン、それらの混合物等が挙げられる。これらの添加剤の量は、例えば約０．１〜約２％とすることができ、これらの添加剤は凝集の間に加え、あるいは生成した粉体塗装組成物に混合することができる。粉体塗装組成物にはまた、アルキルピリジニウムハロゲン化物、重硫酸塩、アルミニウム錯体のような負電荷増強添加剤、等の、公知の電荷添加剤を、効果的な量、例えば約０．１〜約５重量％加えても良い。その他公知の正及び負電荷増強添加剤を用いても良い。

本発明の様々な実施の形態によって製造した粉体塗装組成物は、公知の粉体塗装技術に使用できる。得られた粉体塗装組成物は特に、例えば前述の静電スプレー法及び流動床法などの粉体塗装法、また現在知られている、あるいは今後発見されるその他の粉体塗装法に有用である。

基板（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）は、金属（例えば、アルミニウム又はスチール）、又は他の伝導性材料から成り、原則としてどのような所望の形及び大きさでも良い。好ましくは、組成物を被覆する前に基板を化学的又は機械的に清浄にする。金属基板の場合、例えば、リン酸鉄、リン酸亜鉛、又はクロム酸塩を用いて化学的前処理を行うことが望ましい。

本発明の様々な具体的な実施の形態の方法で生成した粉体塗装組成物を、公知の又は今後開発される粉体塗装法のいずれかによって、粉末の状態で基板に被覆した後、被覆した基板に熱、紫外線、及び光を当てるなど（但し、これらに限定するものではない）適当な方法で、粉末の被覆を硬化することができる。

従って本発明は、自動車部品の塗装法を提供する。この方法では、粉体塗装組成物から得た第１の被覆を、本件に定義する本発明の方法で被覆し、次に粉末塗装上にトップコートを被覆する。本発明の方法の航空宇宙産業への応用にも言及すべきであろう。この用途では、環境に応じた方法で幅広い幾何学的配置の基板（特に、アルミニウム又はアルミニウム合金基板）へ、最小の塗膜重量で均一な塗装を被覆できる点が特に有用である。

本発明の方法は、溶接点や突起を持つワイヤ製バスケットや冷蔵庫棚などの品物に対しても応用でき、溶接点や突起上にも品物の他の部分と同様に粉末を均一に被覆することができる。これに対して他の塗装法では、溶接点を十分に被覆するためにしばしば突起を過剰に被覆してしまうため、ワイヤ製バスケットや冷蔵庫棚などの品物では塗装が不均一となると予想される。

＜実施例１＞
以下のようにして、８９％のスチレン−アクリラートを主材料とする樹脂と、１１％のシアン顔料（ピグメントブルー１５：３、サン・ケミカルズ（Ｓｕｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）製）とから成る粉体粒子を調製した。

（ｉ）ラテックスエマルションの調製
以下のようにして、スチレンと、ブチルアクリラートと、β−カルボキシルエチルアクリラート（β−ＣＥＡ）との乳化重合より生成した、ポリマー粒子を含むラテックスエマルションを調製した。

１．５９ｋｇのＤＯＷＦＡＸ２Ａ１（商標）（アニオン乳化剤）と、４３０ｋｇの脱イオン水とをステンレススチール製の保持タンク中で１０分間混合し、界面活性剤溶液を調製した。次に、保持タンクを窒素で５分間パージした後、混合物を反応器に移した。次に、反応器を窒素でパージし続けながら、混合物を１００ｒｐｍ（回転／分）で撹拌した。次に反応器を８０℃まで加熱した。これとは別に、６．８ｋｇの重硫酸アンモニウム開始剤を３３．５５ｋｇの脱イオン水に溶解した。

これとは別に、以下のようにして、モノマーエマルションを調製した。

３６６ｋｇのスチレンと、８６ｋｇのブチルアクリラートと、１４ｋｇのβ−ＣＥＡと、６ｋｇの１−ドデカンチオールと、３ｋｇのドデカンジオールジアクリラート（ＡＤＯＤ）と、８．０５ｋｇのＤＯＷＦＡＸ（商標）（アニオン界面活性剤）と、２１６ｋｇの脱イオン水とを混合してエマルションを生成した。次に、窒素でパージしながら、水相の界面活性剤を含む反応器に、８０℃で、上記のラテックスエマルションの５％をゆっくりと加え、“種（ｓｅｅｄｓ）”を生成した。次に、開始剤溶液をゆっくりと反応器に加え、１０分後、調量ポンプ（ｍｅｔｅｒｉｎｇ ｐｕｍｐ）を用いて残りのエマルションを反応器に連続供給した。モノマーエマルションを全て主反応器に入れた後、更に２時間、温度を８０℃に保って反応を終了させた。次に、完全に放冷して反応器温度を３５℃まで下げた。生成物を保持タンクに集めた。乾燥後のラテックス樹脂分子の性質は、重量平均分子量Ｍ_ｗが６万、Ｍ_ｎが１１，８００、オンセットＴｇが５８．６℃であった。ラテックスは、４０％の樹脂と、５８．５％の水と、１．５％のアニオン界面活性剤から成るものであった。

（ｉｉ）シアン粉体組成物の調製
ポリトロンを用いて５，０００ｒｐｍの剪断速度でかき混ぜながら、室温（約２５℃）で、５４０ｍｌの水に、３４４．５ｇの上記（ｉ）で調製したラテックスエマルションと、１５０ｇのシアン顔料の水分散物（４９．８ｇの、青色顔料であるピグメントブルー１５．３（サン・ケミカルズ製、固体負荷量（ｓｏｌｉｄｓ ｌｏａｄｉｎｇ）３５．５％）を含む）とを同時に加えた。この混合物に、１０％の固体（２．６ｇ）と、２３．４ｇの０．２モルの硝酸とを含む、２６ｇのポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）溶液を２分間かけて加え、５，０００ｒｐｍの速度で２分間混合した。生成した混合物のｐＨは２．７であり、次にこれを２リットルの反応容器に移し、５８℃の温度で６０分間加熱して、粒径６．５μｍ、ＧＳＤ１．１９の凝集体を生成した。生成した混合物に、１．６ｇのスルホン化８−ヒドロキシキノリンを加えた後、４％水酸化ナトリウムの塩基性水溶液を用いてｐＨを２．７から７．９に調整し、この混合物を更に１５分間撹拌した。続いて、生成した混合物を９０℃に加熱し、そのまま１時間置いた。次に生成した混合物のｐＨを、５％の硝酸を用いて約７．６から約２．６へ下げた。９５℃の温度で７時間（全体で）置いた後、光学顕微鏡で観察したところ、粒子の形は球状で、６．５μｍの粒径と１．１８のＧＳＤとを持つものであった。次に反応器を室温まで放冷し、粒子を４回洗浄（最初の洗浄はｐＨ１１で行い、次の２回の洗浄は脱イオン水を用い、最後の洗浄はｐＨ２で行った）した。次に粒子を凍結乾燥器で乾燥した。複合粒子は、８９％のラテックス（Ａ）の樹脂と、１１％の前述のシアン顔料であるピグメントブルー１５．３から成るものであった。

＜実施例２＞
以下のようにして、９５％のポリエステル樹脂と、６％のピグメントブルー１５：３着色剤とを含む粉体組成物を調製した。

（ｉ）ポリエステル樹脂の調製
以下のようにして、０．４６５モル％のテレフタラートと、０．０３５モル％のナトリウム スルホイソフタラートと、０．４７５モル％の１，２−プロパンジオールと、０．０２５モル％のジエチレングリコールとから成るポリエステル樹脂を調製した。

底部ドレーンバルブと、ダブルタービン撹拌器と、冷水凝縮器を備えた蒸留受け器とを取り付けた、５ガロン（約１９リットル）のパール（Ｐａｒｒ）反応器に、３．９８ｋｇのジメチルテレフタラートと、４５１ｇのナトリウム ジメチル スルホイソフタラートと、３．１０４ｋｇの１，２−プロパンジオール（グリコールの１モル過剰［ｍｏｌｅ ｅｘｃｅｓｓ］）と、３５１ｇのジエチレングリコール（グリコールの１モル過剰）と、８ｇのブチルスズヒドロキシド酸化物触媒とを入れた。次に、反応器を、１６５℃で３時間、撹拌しながら加熱した。蒸留受け器に１．３３ｋｇの留出物を集めた。この留出物は、ＡＢＢＥ屈折計（アメリカン・オプチカル・コーポレーション（Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）製）で測定したところ、約９８容量％のメタノールと、２容量％の１，２−プロパンジオールとから成るものであった。次に、反応器の混合物を、１９０℃で１時間加熱した後、圧力を大気圧から約２６０Ｔｏｒｒ（約３４７ｈＰａ）まで、ゆっくりと１時間に亘って下げ、次に２時間かけて５Ｔｏｒｒ（６．６７ｈＰａ）まで下げた。この間、蒸留受け器に約４７０ｇの留出物を集めた。この蒸留物は、ＡＢＢＥ屈折計で測定したところ、約９７容量％の１，２−プロパンジオールと、３容量％のメタノールとから成るものであった。次に、３０分かけて圧力を更に約１Ｔｏｒｒ（約１．３ｈＰａ）まで下げ、更に５３０ｇの１，２−プロパンジオールを集めた。次に、反応器を窒素でパージして大気圧とし、ポリマー生成物を、底部ドレーンより、ドライアイスで冷やしたコンテナに取り出して、５．６０ｋｇの、３．５モル％スルホン化したポリエステル樹脂、（１，２−プロピレン−ジプロピレン−５−スルホイソフタラート）−コポリ（１，２−プロピレン−ジプロピレン テレフタラート）のナトリウム塩を得た。９１０示差走査熱量計（Ｅ．Ｉ．デュポン（Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔ）製）を用いて加熱速度１０℃／分で測定したスルホン化ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、５６．６℃（オンセット）であった。テトラヒドロフランを溶媒として用いて測定した数平均分子量は３，２５０ｇ／モルであり、重量平均分子量は５，２９０ｇ／モルであった。

まず、約２リットルの脱イオン水を撹拌しながら約８５℃に加熱し、これに、上記で得たスルホン化ポリエステル樹脂３００ｇを加え、引き続き約１〜約２時間、約８５℃に加熱しながら混合物を撹拌し、次にほぼ室温（約２５℃）まで放冷して、水性媒体中に分散した、固体濃度１５％のコロイド状スルホン化ポリエステル樹脂を調製した。ナトリウムスルホン化ポリエステル樹脂粒子のコロイド溶液は、特徴的な青い色合いを帯び、ＮｉＣＯＭＰ（登録商標）粒度測定器で求めた粒径は約５〜約１５０ｎｍの範囲、典型的に２０〜４０ｎｍの範囲であった。

（ｉｉ）シアン粉体組成物の調製
１５重量％の上記のナトリウムスルホン化ポリエステル樹脂を含むコロイド溶液２リットルを、撹拌機を取り付けた４リットルのケトルに入れた。これに、３０重量％のピグメントブルー１５：３（サン・ケミカルズ製）を含むシアン顔料分散物４２ｇを加え、生成した混合物を５６℃に加熱して約１８０〜２００回転／分で撹拌した。次にこの加熱混合物に、５重量％の酢酸亜鉛二水和物を含む水溶液７６０ｇを滴下しながら加えた。酢酸亜鉛二水和物溶液の滴下は、蠕動ポンプを用いて添加速度約２．５ｍｌ／分で行った。添加完了後（約５時間）、更に３時間混合物を撹拌した。次に、反応混合物の試料（約１ｇ）をケトルから採り、コールタカウンタで測定したところ、粒径は４．９μｍ、ＧＳＤは１．１８であった。次に混合物を、室温（約２５℃）まで放冷し、生成物を３μｍの疎水性メンブランクロスで濾過し、凍結乾燥して粉末物質を得た。

＜実施例３＞
以下のようにして、８５％のエポキシ樹脂と、５％の二酸イミド（ｄｉａｃｉｄｉｍｉｄｅ）硬化剤と、１０％の酸化チタンとから成る、硬化可能な粉体組成物を調製した。

加熱マントルと撹拌器と蒸留装置とを取り付けた４リットルのケトルに、３リットルの水と、３ｇのドデシルベンゼンスルホン酸塩とを加えた。混合物を６５℃に加熱し、これに、１．５リットルのアセトンに溶解した４２５ｇのエポキシ樹脂６６４D（ダウ・ケミカルズ（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）製）を含む溶液を滴下して加えた。アセトンを蒸留受け器に集め、混合物を更に3時間加熱して残留するアセトンを全て除去し、平均粒径１５０ｎｍのエポキシ樹脂の水中分散物を得た。次に、この樹脂分散物に２００ｇの酸化チタン分散物（固体４０％）（サン・ケミカルズ製）を加えた。また、１重量％のドデシルベンゼンスルホン酸塩を含む１００ｇの水に４ｇのジシアンジアミドを加えて３時間ボールミルにかけ、ジシアンジアミドの水性分散物を調製した。次に、ケトルから撹拌器を取り外し、ブリンクマン（Ｂｒｉｎｋｍａｎ）ホモジナイザに付け替えた。１０％の固体（２．６ｇ）と、２３．４ｇの０．２モルの硝酸とを含む、１２ｇのポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）溶液を２分間かけて混合物に加え、ホモジナイザを用いて５，０００ｒｐｍの速度で２分間混合した。生成した混合物のｐＨは２．５〜３．０であった。ホモジナイザを撹拌器に付け替え、混合物を２５０ｒｐｍで撹拌した。次に混合物を、５８℃の温度で６０分間加熱し、粒径６．５μｍ、ＧＳＤ１．２４の凝集体を生成した。次に、生成混合物に１．５ｇのスルホン化８−ヒドロキシキノリンを加えた後、４％水酸化ナトリウムの塩基性水溶液を用いてｐＨを約７．５に調整し、この混合物を更に１５分間撹拌した。続いて、生成した混合物を８０℃に加熱し、そのまま１時間置いた。光学顕微鏡で観察したところ、合一した粒子の形は球形で、粒径約７μｍ、ＧＳＤ１．２を持つものであった。次に反応器を室温まで放冷し、粒子を４回洗浄（最初の洗浄はｐＨ１１で行い、次の２回の洗浄は脱イオン水を用い、最後の洗浄はｐＨ２で行った）した。次に粒子を凍結乾燥器で乾燥し、粉体塗装材料を得た。

Claims (3)

1. 伝導性表面に、又は前記表面上の層に粉末を被覆し、前記表面又は前記層上にコーティングを形成する工程を含み、
   前記粉末は、水性分散物中で粒子を凝集及び合一することによって生成し、
   前記粒子は樹脂粒子を含む、粉体塗装法。
2. ｉ）少なくとも樹脂粒子を含む粒子を水性分散物中で凝集して凝集粒子を生成する工程と、
   ｉｉ）前記凝集粒子を合一して融合粒子を生成する工程と、
   ｉｉｉ）前記融合粒子を前記水性分散物より取り出して前記粉末を生成する工程と、を含む、粉末を生成するステップ（ａ）と、
   前記粉末を、伝導性表面に、又は前記表面上の層に被覆し、前記表面又は前記層上にコーティングを生成するステップ（ｂ）と、
   を含む、粉体塗装法。
3. 粉体塗装に使用するための粉末を含む粉体塗装アプリケータの製造方法であって、
   ａ）少なくとも樹脂粒子を含む粒子を水性分散物中で凝集して凝集粒子を生成する工程と、
   ｂ）前記凝集粒子を合一して融合粒子を生成する工程と、
   ｃ）前記融合粒子を前記水性分散物より取り出して粉末を生成する工程と、
   ｄ）前記粉末を、粉体塗装に使用するためのアプリケータに装填する工程と、
   を含む、方法。