JPH04227743A - 弗化ビニリデン/ヘキサフルオルプロピレン共重合体の粉末被覆 - Google Patents

弗化ビニリデン/ヘキサフルオルプロピレン共重合体の粉末被覆

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JPH04227743A
JPH04227743A JP3131659A JP13165991A JPH04227743A JP H04227743 A JPH04227743 A JP H04227743A JP 3131659 A JP3131659 A JP 3131659A JP 13165991 A JP13165991 A JP 13165991A JP H04227743 A JPH04227743 A JP H04227743A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリ弗化ビニリデン基
材粉末被覆及びそれらの製造法に関する。特に、本発明
は、極めて低い溶融粘度を有する弗化ビニリデン/ヘキ
サフルオルプロピレン共重合体を基材とししかも平滑な
耐亀裂性仕上面を提供することができるかかる粉末被覆
に関する。
【0002】
【略語】本明細書では、次の物質はそれらの通常の略語
によって表わされている。 DSC    示差走査熱量法 HFP    ヘキサフルオルプロピレンIPP   
 ジイソプロピルペルオキシジカーボネートTCFM 
 トリクロルフルオルメタンVDF    弗化ビニリ
デン PVDF  ポリ弗化ビニリデン
【0003】
【発明の背景】典型的な熱可塑性フルオロ重合体粉末被
覆は、仕上面に関連した機械的性能及び表面粗さ又は“
オレンジピール”の程度によって特徴づけられる。 “オレンジピール(orange peel )”は、
様々な方法によって減少させることができる。オレンジ
ピールを防止するために樹脂の溶融粘度を低下させるこ
とができるけれども、溶融粘度の低下は、一般には、被
覆の機械的特性特に耐衝撃性、可撓性及び耐亀裂性に悪
影響を及ぼす。
【0004】米国特許第4,770,939号には、P
VDF及び少なくとも90重量%のVDFを含有するそ
の共重合体の粉末被覆が開示されている。該米国特許に
開示される粉末被覆用のPVDFを基にした樹脂は、A
STM  D3835に従って230℃において6〜7
キロポイズの溶融粘度を有する。流れ向上剤として少量
の低分子量アクリル重合体が必要とされる。
【0005】ヨーロッパ特許願第284,996号には
、重合体バインダーと、熱の適用時にバインダーの溶融
流れを促進させて実質上融合したフィルムにするための
室温で固体の少なくとも1種の融合助剤を含有する40
重量%以上の融合助剤成分との粉末被覆組成物が開示さ
れている。融合助剤は、融合間にフィルムから実質上揮
発される。かかる潜溶剤の放出は望ましくない。
【0006】必要とされるものは、流れ向上剤の混合が
不必要であるような極めて低い粘度によって特徴づけら
れるフルオロ重合体粉末被覆である。平滑でしかもなお
耐衝撃性及び耐亀裂性という望ましい機械的特性を保持
する被覆組成物に対する要求がある。
【0007】
【発明の概要】本発明によれば、100sec−1及び
232℃で測定して約1〜約4キロポイズの溶融粘度を
有する約50〜約90重量%の弗化ビニリデン/ヘキサ
フルオルプロピレン共重合体樹脂と、約10〜約50重
量%の少なくとも1種の熱可塑性アクリル樹脂とを含む
樹脂成分、及び 樹脂成分100重量部当り約5〜約30部の少なくとも
1種の顔料を含む顔料成分、を含む粉末被覆組成物が提
供される。
【0008】好ましくは、樹脂成分は、約70〜約90
重量%のVDF/HFP共重合体樹脂及び約10〜約3
0重量%の熱可塑性アクリル樹脂、最とも好ましくは約
70〜約80重量%のVDF/HFP共重合体樹脂及び
約20〜約30重量%の熱可塑性アクリル樹脂を含む。 好ましくは、顔料成分は、樹脂成分100重量部当り約
10〜約15重量部の顔料を含む。
【0009】
【発明の詳細な記述】本発明の粉末被覆組成物中に用い
られる極めて低い粘度のVDF/HFP共重合体樹脂は
、レオナード・エイ・バーバー氏の「弗化ビニリデンと
ヘキサフルオルプロピレンとの共重合体及びその製造法
」と題する本件出願人の米国特許願の記載に従ってVD
F及びHFP単量体の乳化重合法によって製造すること
ができる。
【0010】乳化重合による従来の共重合体製造法によ
れば、HFP単量体のすべては、初期仕込反応混合物中
においてVDF単量体と混合されるか又はVDFと共に
一定の供給比で連続的に導入される。その結果、均質な
ランダムVDF/HFP共重合体が得られる。本発明の
実施において用いられるVDF/HFP共重合体は、上
記の米国特許願に記載の方法に従ってVDF単量体をホ
モ重合させ次いで更にVDFをHFPと共に重合させて
離散VDFホモ重合体領域及び離散VDF/HFP共重
合体領域を有する重合体を得ることによって製造される
。かかる重合体は、上記の均質ランダムVDF/HFP
共重合体に優る改良された特性を有する。具体的に言え
ば、それらは、大きいメルトフロー、低い曲げモジュラ
ス、向上した耐衝撃性及び(又は)向上した機械的特性
を示す。これらの利益は、重合体の使用温度を犠牲にす
ることなく得られる。特に、上記米国特許願のVDF/
HFP共重合体は、最低限のせん断応力下に優れた流れ
特性を示すにもかかわらずなお好ましい機械的特性の結
合性を維持する極めて低い溶融粘度の樹脂を提供する。
【0011】通常のVDF/HFP共重合体は約150
℃よりも低い一般には140〜145℃の溶融粘度を示
すけれども、本発明で用いられる共重合体は、DSCに
よって測定したときにVDFホモ重合体の融点(168
〜170℃)に極めて近い約160〜約170℃特に約
163〜約168℃の範囲内の融点によって特徴づけら
れる。
【0012】本発明の実施に用いられるVDF/HFP
共重合体は、好ましくは、乳化重合プロセスに存在する
HFP対全単量体の比率によっておおまかに測定して約
1〜約20重量%好ましくは約5〜約15重量%のHF
P含量及び100sec−1及び232℃で測定して約
1〜約4キロポイズの溶融粘度(ASTM  D383
5)を有する。
【0013】本発明の実施に使用するのに好適な低粘度
VDF/HFP共重合体は、「弗化ビニリデンとヘキサ
フルオルプロピレンとの共重合体等」と題する上記米国
特許願の実施例1から実質上次の如くして製造される。
【0014】80ガロンのステンレス鋼製オートクレー
ブに、454ポンドの脱イオン水、100gのペルフル
オルデカン酸アンモニウム及び12gのパラフィンワッ
クスを仕込だ。90℃まで排気した反応器を閉じ、そし
て撹拌した。反応器に20ポンドのVDF単量体及び6
.5ポンドのTCFMをポンプ送りして所望の操作圧を
得た。温度及び操作圧の安定時に、0.15重量%のペ
ルフルオルデカン酸アンモニウムを含有する脱イオン水
中に1重量%のIPPを乳化させてなるエマルジョン形
態の1ポンドのIPPを加えて重合を開始させた。IP
Pエマルジョンの添加速度を調整して60ポンド/hr
のVDF重合速度を得て且つ維持した。約135ポンド
(この例で用いる全VDF単量体の75重量%に相当す
る)が反応体中に導入されるまでVDFホモ重合反応を
続けた。しかる後、反応器に20ポンドのHFP(この
例で用いるVDF及びHFP単量体の総量の10重量%
に相当する)を約100ポンド/hrの速度でポンプ送
りし、そしてVDF供給を続けた。比較的緩反応性のH
FP単量体の急激な流入によって、反応速度が一時的に
抑圧された。反応速度を60ポンド/hrに戻すために
開始剤の添加速度を上昇させた。反応は、合計180ポ
ンドのVDFが反応体に添加されるまで続いた。
【0015】降下する圧力において残留単量体を消費さ
せるようにバッチを90℃の一定温度において反応しつ
くさせた。約30分後、撹拌を停止し、反応器を排気し
そしてラテックスを回収した。ラテックスを凝固させ、
脱イオン水で洗浄しそして乾燥させることによって重合
体樹脂を分離した。
【0016】得られた樹脂は、約8重量%のHFP(測
定によって)を含有し、そして232℃及び100se
c−1で測定した1.4キロポイズの溶融粘度(AST
M  D3835)及び163〜168℃のDSC融点
を示した。
【0017】VDF/HFP共重合体の溶融粘度は、重
合プロセスに用いる連鎖移動剤(例えばTCFM)の量
を増減することによって都合よく高低させることができ
る。一般には、低い溶融粘度及び狭い分子量分布の重合
体を製造するために連鎖移動剤の量が増加される。
【0018】本発明の実施に有用な熱可塑性アクリル樹
脂は、被覆を安定化させるのに役立つ。被覆安定剤とし
て好適な熱可塑性アクリル樹脂としては、例えば、アク
リル酸、メタクリル酸又はこれらの酸のエステルの熱可
塑性重合体又は共重合体のどれかが挙げられる。エステ
ルは、アクリル酸又はメタクリル酸と適当なアルコール
例えばメチルアルコール、エチルアルコール、プロピル
アルコール、ブチルアルコール及び2−エチルヘキシル
アルコールとの反応によって形成される。好ましい熱可
塑性アクリル重合体は、メタクリル酸メチルのホモ重合
体及び共重合体並びにそれより高級のメタクリル酸アル
キル重合体である。特に好ましいものは、“ACRYL
OID  B44”(米国ペンシルバニア州フィラデル
フィア所在のローム・アンド・ハース・カンパニーの商
品名)の如きメタクリル酸メチルと酢酸エチルとの共重
合体である。
【0019】メタクリル酸メチルの共重合体は、メタク
リル酸メチルと共重合体の少割合を占める共単量体との
重合から形成することができる。メタクリル酸メチルの
かかる共重合体としては、例えば、米国特許第3,25
3,060号に記載される共重合体即ちメタクリル酸メ
チルをメタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メ
タクリル酸ブチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロ
ピル、アクリル酸ブチル、スチレン、α−メチルスチレ
ン及びメタクリル酸の如き少割合の共単量体と重合させ
ることによって得られる重合体が挙げられる。
【0020】熱可塑性アクリル樹脂成分は、米国特許第
3,340,222号で認識されるような特性、即ち、
被覆の最良の接着力及び融合性を提供する焼付サイクル
後の少ない変色、高温使用条件への暴露後の少ない変色
、被覆の最良の接着力及び融合性を提供する焼付サイク
ル後の被覆の向上した後成形耐久性(即ち、曲げ、たた
き、研磨等による損傷に対する抵抗性)、並びに屋外へ
の長期間暴露後の向上した色彩、光沢及び被覆耐久性の
如きある種の高度に望ましい被覆特性の原因である。 焼付け時の耐変色性の向上は、顔料成分の安定化から生
じる。特に、二酸化チタンは、熱可塑性アクリル樹脂成
分の安定化効果から利益を受ける。
【0021】組成物は、1種以上の顔料を含有する。本
発明の実施には、他のPVDF基材被覆に有用な同じ顔
料を満足下に使用することができる。顔料としては、例
えば、米国特許第3,340,222号に記載されるよ
うな顔料が挙げられる。顔料は、有機又は無機であって
よい。1つの具体例に従えば、顔料成分は、二酸化チタ
ン又は二酸化チタンと1種以上の他の無機顔料との組合
せであって二酸化チタンがその組合せの大部分を占める
ようなものからなってよい。単独で又は二酸化チタンと
組み合わせて使用することができる無機顔料としては、
例えば、シリカ、様々な色の鉄酸化物、チタン酸鉛並び
に種々のケイ酸塩例えばタルク、けいそう土、アスベス
ト、雲母、粘土及び塩基性ケイ酸鉛が挙げられる。二酸
化チタンと併用することができる顔料としては、例えば
、酸化亜鉛、硫化亜鉛、酸化ジルコニウム、白鉛、カー
ボンブラック、クロム酸鉛、薄片及び非薄片金属顔料、
モリブデンオレンジ、炭酸カルシウム及び硫酸バリウム
が挙げられる。
【0022】好ましい顔料の種類は、焼成されるセラミ
ック酸化金属型顔料である。また、焼成型の酸化クロム
及びいくらかの酸化鉄も満足下に用いることができる。 白金被覆が望まれるような用途では、非チョーキング性
で非黄変性のルチル型チタンが勧められる。カドミウム
、リトポン等は、耐チョーキング性及び(又は)不適切
な隠ぺい力に悩まされるので不適切である。同様に、ア
ナターゼ型TiO2 も勧められない。
【0023】顔料成分は、有益には、樹脂成分100重
量部当り約5〜約30重量部の量で組成物中に存在する
。たいていの用途では好ましい範囲は樹脂成分100重
量部当り顔料約10〜約15重量部であるけれども、白
色及び淡色顔料では顔料の量は一般にはその好ましい量
よりも多くそして樹脂成分100重量部当り30重量部
程の量であってよい。
【0024】VDF/HFP樹脂の極めて低い溶融粘度
、メルトフロー及び優れた機械的特性は、適当な熱可塑
性アクリル樹脂と配合したときに、亀裂及び剥離に対す
る有意に向上した抵抗性によって特徴づけられる顔料着
色粉末被覆のためのバインダーを提供する。米国特許第
4,770,939号の従来技術の組成物とは違って、
追加的な流れ改良剤を用いる必要が全くない。
【0025】粉末被覆組成物は、VDF/HFP共重合
体樹脂、熱可塑性アクリル樹脂及び顔料を混合し、その
混合物をペレット化してペレットを形成しそして得られ
たペレットを極低温粉砕して粒状粉末を形成する各工程
によって製造される。
【0026】VDF/HFP共重合体樹脂、熱可塑性ア
クリル樹脂及び顔料の混合物は、押出しによって例えば
約390〜約420°Fの範囲内で操作される二軸スク
リュー押出機において溶融混合される。押し出された混
合物は、しかる後、通常の技術によってペレット化され
る。ペレットの寸法は厳密なものではないが、ペレット
は取扱いを容易にするためにできるだけ小さい寸法を有
するのが好ましい。
【0027】次の工程において、ペレットは、通常の技
術に従って粉末に極低温粉砕される。極低温粉砕技術は
当業者に知られている。例えば、液体窒素への浸漬によ
って粉砕のためにペレットの温度を適当に低下させるこ
とができる。粉砕装置は、例えば、0.010スロット
スクリーンを備えたハンマーミルからなることができる
。液体窒素は、粉砕操作間にハンマーミルに供給するこ
とができる。得られた粗粉末は、適当な寸法のふるいに
通すことによって所望の粒度に分類される。粒度は一般
には用途に左右されるが、組成物は、有益には、約1〜
約70μの寸法の粒子に粉砕される。直径が0〜10μ
の粒子は、一般には、健康上の理由のためにまたこの小
さい寸法の粒子は輸送ホース及び他の装置を閉塞する傾
向があるので棄てられる。
【0028】2.0ミルの目標被覆厚さに対しては、粉
末は、粉砕されそして約35〜45μの範囲内の平均粒
径に分類される。それよりも小さい厚さのフィルムでは
、粒度はこの範囲よりも下に減じられる。2.0ミルよ
りも厚いフィルムでは、平均粒径は35〜45μ範囲よ
りも上に増大される。
【0029】得られた粉末は、粉末の均一分布を得るの
に好適な任意の手段によって基体に適用することができ
る。静電塗布が好ましい適用法である。本発明の粉末被
覆は、下塗を用いて又は用いずに基体上に適用すること
ができる。適用後、粉末被覆は、粉末被覆の一部分を溶
融させるのに十分な処理を受ける。用いる温度は、容易
に測定することができる粉末の融点よりも高くすべきで
ある。好ましくは、被覆は、約460〜約500°Fの
温度に加熱される。しかる後、被覆及びその基体は任意
の適当な手段によって冷却される。
【0030】本発明の実施を次の実施例によって例示す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。 例  1 約88,000の分子量を有する70:30メタクリル
酸メチル/アクリル酸エチル共重合体からなる26.1
重量%のポリ(メタクリル酸メチル)樹脂(米国ペンシ
ルバニア州フィラデルフィア所在のロース・アンド・ハ
ース・カンパニーの“ACRYLOID  B44”)
に、232℃及び100sec−1において1.4キロ
ポイズの溶融粘度(ASTM  D3835)を有する
60.9重量%のVDF/HFP共重合体を加えた。こ
の混合物に、70重量%のTiO2 及び30重量%の
Cr2 O3 の混合物からなる13.0重量%の顔料
も加えた。共重合体樹脂とアクリル樹脂と顔料との混合
物を高強度ミキサーにおいて約5分間混合して均質な配
合バッチを形成した。このバッチを390〜420°F
の範囲内で操作する二軸スクリュー押出機において溶融
混合しそしてペレット化した。ペレットを液体窒素中に
浸漬し、そして0.010スロットスクリーンを備えた
ハンマーミルで極低温粉砕した。液体窒素は、粉砕操作
間にハンマーミルに供給された。粉砕後に粉末を集め、
そして75ミクロンのふるい開口を持つ振動スクリーン
組立体に粉末を通すことによって特定の粒度分布に分類
した。直径が75ミクロンよりも下の粉末を有用物質と
して集めた。しかる後、粉末をアロジン(alodin
e )予備処理アルミニウムパネルの形態の基体に70
KVで静電塗布した。パネルを490°Fにおいて10
分間焼付けて粉末を十分に融合させた。最終フィルム被
覆厚は、約2.0〜約2.5ミルの範囲内であった。5
0インチ−ポンドクロスハッチ衝撃(裏面又は直接)又
は60インチ−ポンド衝撃(直接又は裏面)時に剥離又
は亀裂は全く観察されなかった。パネルを60℃で24
時間アニーリングしそして180度曲げても、被覆には
10倍の拡大下に亀裂が全く観察されなかった。
【0031】例  2 例1の操作を反復したが、但し、粉末被覆組成物の調製
に用いたVDF/HFP共重合体の溶融粘度は2.2キ
ロポイズ(232℃及び100sec−1、ASTM 
 D3835)であり、そしてTiO2 /Cr2 O
3 顔料は、鉄、アルミニウム及びチタンの各酸化物の
組合せからなる第一顔料(Brown  No.10)
、鉄、クロム、亜鉛及びチタンの各酸化物の組合せから
なる第二顔料(Brown  No.10)並びに銅及
びクロムの各酸化物の組合せからなる第三顔料(Bro
wn  No.1B)の60/20/20重量%混合物
によって置き換えられた。これらの顔料はすべて、米国
オハイオ州シンシナティ所在のシェファード・カラー・
カンパニーから入手できる。VDF/FHP共重合体は
、19g/10分のメルトフロー指数を有していた(A
STM  D1238、1.2kg重量)。 例1における如くして試験すると、被覆には亀裂が全く
観察されなかった。
【0032】例1を反復したが、但し、VDF/HFP
共重合体樹脂の代わりに3.5〜9.2キロポイズの範
囲内の溶融粘度(232℃、100sec−1(AST
M  D3835))の種々のPVDFホモ重合体樹脂
を様々な量及び種類の顔料と共に用いた。データを表1
に要約する。“KYNAR  710”(商品名)を混
合した“DISLON  PC−620”流れ向上剤は
、ほぼ等量のポリアクリル酸エチル及びポリ(アクリル
酸2−エチルヘキシル)よりなるヘキサン可溶分と、低
分子量ポリエチレン及び第二アミド成分からなるヘキサ
ン不溶分との混合物である。TiO2 を除いて、すべ
ての顔料はシェファード・カラー・カンパニーから得ら
れた。PVDFホモ重合体の代わりに同量の低粘度VD
F/HFP共重合体を用いると、有意に向上した耐亀裂
性を持つ被覆を生じることができる粉末被覆組成物をも
たらしたことが容易に理解される。
【0033】
【表1】
【0034】本発明を特定の実施例によって例示したけ
れども、本発明は、その精神又は必須要件から逸脱せず
に他の特定の形態で具体化することができる。

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  100sec−1及び232℃で測定
    して約1〜約4キロポイズの溶融粘度を有する約50〜
    約90重量%の弗化ビニリデン/ヘキサフルオルプロピ
    レン共重合体樹脂と、約10〜約50重量%の少なくと
    も1種の熱可塑性アクリル樹脂とを含む樹脂成分、及び
    樹脂成分100重量部当り約5〜約30部の少なくとも
    1種の顔料を含む顔料成分、を含む粉末被覆組成物。
  2. 【請求項2】  樹脂成分が、約70〜約90重量%の
    弗化ビニリデン/ヘキサフルオルプロピレン共重合体樹
    脂及び約10〜約30重量%の熱可塑性アクリル樹脂を
    含む請求項1記載の粉末被覆組成物。
  3. 【請求項3】  樹脂成分が、約70〜約80重量%の
    弗化ビニリデン/ヘキサフルオルプロピレン共重合体樹
    脂及び約20〜約30重量%の熱可塑性アクリル樹脂を
    含む請求項1記載の粉末被覆組成物。
  4. 【請求項4】  樹脂成分100重量部当り約10〜約
    15重量部の顔料成分を含む請求項1記載の粉末被覆組
    成物。
  5. 【請求項5】  樹脂成分100重量部当り約10〜約
    15重量部の顔料成分を含む請求項2記載の粉末被覆組
    成物。
  6. 【請求項6】  樹脂成分100重量部当り約10〜約
    15重量部の顔料成分を含む請求項3記載の粉末被覆組
    成物。
  7. 【請求項7】  弗化ビニリデン/ヘキサフルオルプロ
    ピレン共重合体樹脂が、共重合体の約1〜約20重量%
    のヘキサフルオルプロピレン含量を有する請求項1記載
    の粉末被覆組成物。
  8. 【請求項8】  弗化ビニリデン/ヘキサフルオルプロ
    ピレン共重合体樹脂が、約5〜約15重量%のヘキサフ
    ルオルプロピレン含量を有する請求項7記載の粉末被覆
    組成物。
  9. 【請求項9】  弗化ビニリデン/ヘキサフルオルプロ
    ピレン共重合体樹脂が約160〜約170℃の範囲内の
    融点を有する請求項7記載の粉末被覆組成物。
  10. 【請求項10】  弗化ビニリデン/ヘキサフルオルプ
    ロピレン共重合体樹脂が約163〜約168℃の範囲内
    の融点を有する請求項9記載の粉末被覆組成物。
  11. 【請求項11】  熱可塑性アクリル樹脂がポリ(メタ
    クリル酸メチル)のホモ重合体又は共重合体からなる請
    求項1記載の粉末被覆組成物。
  12. 【請求項12】  熱可塑性アクリル樹脂がポリ(メタ
    クリル酸メチル)のホモ重合体又は共重合体からなる請
    求項2記載の粉末被覆組成物。
  13. 【請求項13】  熱可塑性アクリル樹脂がポリ(メタ
    クリル酸メチル)のホモ重合体又は共重合体からなる請
    求項3記載の粉末被覆組成物。
  14. 【請求項14】  ポリ(メタクリル酸メチル)樹脂が
    メタクリル酸メチルと酢酸エチルとの共重合体からなる
    請求項11,12又は13記載の粉末被覆組成物。
  15. 【請求項15】  樹脂成分及び顔料成分を混合し、そ
    の混合物をペレット化しそして得られたペレットを極低
    温粉砕して粒状粉末を形成する各工程によって製造され
    た請求項1記載の粉末被覆組成物。
  16. 【請求項16】  樹脂成分及び顔料成分を混合する工
    程が、その成分を約390〜約420°Fの温度におい
    て押出混合することからなる請求項15記載の粉末被覆
    組成物。
  17. 【請求項17】  約75ミクロンよりも小さい直径を
    有する粒子を含有する請求項16記載の粉末被覆組成物
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