JPH11228676A

JPH11228676A - 粉体塗料用ポリエステル樹脂及び組成物、並びにこれを用いた粉体塗料

Info

Publication number: JPH11228676A
Application number: JP10032588A
Authority: JP
Inventors: Yumi Kamiyoshi; 由美神吉; Takeshi Sato; 健佐藤
Original assignee: Nippon Ester Co Ltd
Current assignee: Nippon Ester Co Ltd
Priority date: 1998-02-16
Filing date: 1998-02-16
Publication date: 1999-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】耐候性と耐溶剤性に優れた粉体塗料とするこ
とのできる粉体塗料用ポリエステル樹脂及び組成物、並
びにこれを用いた粉体塗料を提供する。【解決手段】酸価が１３〜８５ｍｇ／ｇ、極限粘度が
０．１５〜０．４０ｄｌ／ｇであるポリエステルであっ
て、酸成分としてイソフタル酸、アルコール成分として
エチレングリコールを主たる構成成分とするこ粉体塗料
用ポリエステル樹脂。さらに、これにβ−ヒドロキシア
ルキルアミド系硬化剤又はトリグリシジルイソシアヌレ
ート系硬化剤を配合した粉体塗料用ポリエステル樹脂組
成物。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐候性と耐溶剤性
に優れた粉体塗料とすることのできる粉体塗料用ポリエ
ステル樹脂及び組成物、並びにこれを用いた粉体塗料に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】粉体塗料は、従来の溶剤型塗料と比較し
て、無公害塗料であること、塗装直後でも使用に供しう
ること、多層の重ね塗りが不要であること、比較的安価
であること、回収利用が可能であること等の利点が認め
られ、建材、家電製品、自動車部品等の部材の保護装飾
用塗料として、近年急速に需要が拡大している。

【０００３】従来より、粉体塗料としてはエポキシ樹脂
系、アクリル樹脂系、ポリエステル樹脂系のものが主に
知られており、特に、ポリエステル樹脂系粉体塗料はバ
ランスのとれた塗膜性能を有する塗料として知られてい
る。

【０００４】耐候性に優れたポリエステル樹脂系粉体塗
料を得るためには、主成分であるポリエステル樹脂の耐
候性を向上させる必要があり、通常は、ネオペンチルグ
リコール成分の共重合割合を多くしたポリエステル樹脂
が使用されている。ネオペンチルグリコールはβ位の炭
素に水素が結合していないため、この成分を多くしたポ
リエステル樹脂は耐候性が良好であることが知られてい
るが、一般に耐溶剤性が劣るため、耐溶剤性を特に必要
とする用途には不向きであった。そこでこの分野には、
テレフタル酸とエチレングリコールを主たる成分とし、
第３の成分としてイソフタル酸を少量共重合したポリエ
ステル樹脂が使用されてきたが、耐候性が十分でないと
いう問題があった。

【０００５】上述したように、従来使用されている粉体
塗料用ポリエステル樹脂においては、耐候性と耐溶剤性
とを同時に満足するポリエステル樹脂を得ることが難し
いので、ネオペンチルグリコール成分の共重合割合を多
くしたポリエステル樹脂に、ポリエステル樹脂との相溶
性を改良したアクリル樹脂を配合した樹脂組成物を、粉
体塗料の主成分とする方法がとられているが、この方法
は、高価なアクリル樹脂を使用するため、塗料コストが
高くなるという問題があった。

【０００６】他方、本発明者らは、上記の問題点を解消
するものとして、特定の極限粘度と水酸基価を有し、イ
ソフタル酸とエチレングリコールとを主成分とするポリ
エステル樹脂に、ブロックイソシアネート系硬化剤を配
合した樹脂組成物を、粉体塗料の主成分とする方法を提
案した（開平７−309933号公報）。しかし、この方法に
おいては、ブロックドイソシアネートを使用しているた
め、粉体塗料の焼付け時にブロック剤が揮発し、焼付け
炉や環境を汚染しやすいという問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、耐候性と耐
溶剤性に優れた粉体塗料とすることができる粉体塗料用
ポリエステル樹脂及び組成物、並びにこれを用いた粉体
塗料を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究を重ねた結果、本発明に到達
した。すなわち、本発明の要旨は次の通りである。 (1) 酸価が13〜85 mgKOH/g、極限粘度が0.15〜0.40dl/g
であるポリエステルであって、酸成分としてイソフタル
酸、アルコール成分としてエチレングリコールを主たる
構成成分とすることを特徴とする粉体塗料用ポリエステ
ル樹脂。 (2) 上記(1) 記載のポリエステル樹脂に、β−ヒドロキ
シアルキルアミド系硬化剤又はトリグリシジルイソシア
ヌレート系硬化剤を配合した粉体塗料用ポリエステル樹
脂組成物。 (3) 上記(2) 記載の粉体塗料用ポリエステル樹脂組成物
を用いた粉体塗料。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。

【００１０】本発明の粉体塗料用ポリエステル樹脂は、
酸価が13〜85 mgKOH/g、極限粘度が0.15〜0.40dl/gであ
って、かつ酸成分としてイソフタル酸、アルコール成分
としてエチレングリコールを主たる構成成分とする必要
がある。

【００１１】ポリエステル樹脂の酸価が13mgKOH/g 未満
であると、塗膜の表面に大きな凹凸が生じて平滑性が低
下する傾向にあり、85mgKOH/g を超えると、塗膜の機械
的強度が低下する傾向になる。また、ポリエステル樹脂
の極限粘度が0.15dl/g未満では、粉体塗料にしたときの
耐ブロッキング性等が低下する傾向になり、0.40dl/gを
超えると、樹脂の粉砕性が悪くなる傾向になる。さら
に、イソフタル酸とエチレングリコール割合が低いと、
耐候性と耐溶剤性の両方を同時に満足するポリエステル
樹脂とすることができない。

【００１２】上記のポリエステル樹脂の酸成分として
は、主としてイソフタル酸が用いられるが、その割合は
酸成分中の70モル％以上とすることが好ましく、より好
ましくは80モル％以上、最適には90モル％以上とするこ
とが好ましい。この割合が70モル％未満では耐候性が低
下する傾向となる。

【００１３】酸成分としては、本発明の効果を損なわな
い範囲で、他のジカルボン酸が少量（30モル％未満）併
用されていてもよく、そのようなジカルボン酸として
は、テレフタル酸、無水フタル酸等の芳香族ジカルボン
酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、ドデカン
ジカルボン酸等の脂肪族ジカルボン酸、シクロヘキサン
ジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸が挙げられる。ま
た、ポリエステル樹脂をゲル化させない範囲で、トリメ
リット酸、ピロメリット酸、トリメシン酸等の三価以上
の多価カルボン酸が併用されていてもよい。

【００１４】また、アルコール成分としては、主として
エチレングリコールが用いられるが、その割合はアルコ
ール成分中の70モル％以上とすることが好ましく、より
好ましくは80モル％以上、最適には90モル％以上とする
ことが好ましい。この割合が70モル％未満では耐溶剤性
が低下する傾向となる。

【００１５】アルコール成分としては、本発明の効果を
損なわない範囲で、他のジオールが少量（30モル％未
満）併用されていてもよく、そのようなジオールとして
は、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、
プロピレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキ
サンジオール等の脂肪族ジオール、1,4-シクロヘキサン
ジメタノール、1,4-シクロヘキサンジオール等の脂環族
ジオール、ビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加
物、ビスフェノールＳのエチレンオキサイド付加物等の
芳香族ジオールが挙げられる。また、ポリエステル樹脂
をゲル化させない範囲で、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の三官能以上のポリ
オールが併用されていてもよい。

【００１６】さらに、４−ヒドロキシ安息香酸、ε−カ
プロラクトン等のオキシカルボン酸が少量併用されてい
てもよい。

【００１７】本発明のポリエステル樹脂は、上記の酸成
分とアルコール成分（それらのエステル形成性誘導体を
含む）を原料とし、常法によって、150 〜260 ℃の温度
でエステル化又はエステル交換反応を行った後、0.01〜
13 hPa程度の減圧下、 200〜300 ℃好ましくは230 〜29
0 ℃の温度で、重縮合反応を行って高重合度のポリエス
テルとした後、カルボン酸を添加して 220〜280 ℃で解
重合反応を行う方法で調製することができる。

【００１８】また、常法によって 150〜260 ℃の温度で
エステル化又はエステル交換反応を行った後、常圧下又
は50〜100hPa程度の減圧下で200 〜300 ℃、好ましくは
230〜290 ℃の温度で、所定の極限粘度と酸価が得られ
るまで重縮合反応を行う方法によって調製することもで
きる。

【００１９】上記の解重合反応に用いるカルボン酸成分
としては、イソフタル酸、フタル酸、無水フタル酸等の
ジカルボン酸や、トリメリット酸、無水トリメリット
酸、ピロメリット酸等の三官能以上の多価カルボン酸が
用いられる。

【００２０】また、エステル化、エステル交換反応及び
重縮合反応においては、公知の反応触媒等を用いること
ができる。

【００２１】さらに、上記の方法によって得られるポリ
エステル樹脂は、軟化温度が50〜150 ℃の範囲のもので
あることが好ましい。軟化温度が50℃未満では、粉体化
した樹脂が凝集して塊となりやすく、耐ブロッキング性
が低下する傾向にあり、150℃を超えると、塗料製造時
の混練温度を高くすることが必要になり、混練中に樹脂
と硬化剤との反応が進み、結果として塗膜の平滑性や機
械的強度が低下する傾向がある。

【００２２】本発明の粉体塗料用ポリエステル樹脂組成
物においては、上記ポリエステル樹脂に、β−ヒドロキ
シアルキルアミド系硬化剤又はトリグリシジルイソシア
ヌレート系硬化剤を配合する必要がある。これらの硬化
剤の種類は特に限定されるものではないが、β−ヒドロ
キシアルキルアミド系硬化剤としては、例えばＥＭＳ社
製のプリミッドXL-552等があげられる。また、トリグリ
シジルイソシアヌレート系硬化剤とては、例えばチバ・
ガイギー社製のアラルダイトPT-810等があげられる。

【００２３】硬化剤の配合量は、ポリエステル樹脂の酸
価に対して、0.8 〜1.2 倍当量、より好ましくは 1.0倍
当量とするのが適当である。

【００２４】本発明の粉体塗料は、上記した粉体塗料用
ポリエステル樹脂組成物に、必要に応じて硬化触媒、レ
ベリング剤、その他の添加剤、例えば二酸化チタン、カ
ーボンブラック等の顔料からなる混合物を、ニーダー又
はロール等を用いて70〜150℃で溶融混練することによ
り調製することができる。

【００２５】

【実施例】次に、実施例によって、本発明を具体的に説
明する。なお、実施例において樹脂の特性値及び塗膜性
能の評価は以下の方法で測定した。 (a) 極限粘度フェノールと四塩化エタンとの等重量混合物を溶媒と
し、20℃で測定することにより、ポリエステル樹脂の極
限粘度を求めた。 (b) 酸価ポリエステル樹脂0.5gをジオキサン／蒸留水=10/１（重
量比）の混合溶媒50mlに溶解し、加熱還流後、0.1 規定
の水酸化カリウムメタノール溶液で滴定して求めた。 (c) 軟化温度 60〜100 メッシュの大きさに粉砕したポリエステル樹脂
を、直径 2.5mm、長さ150mm の有底ガラス管に30mmの高
さまで充填し、樹脂充填部を油浴中に浸漬して、１℃／
分の速度で昇温し、液化し始める温度を目視で求め、軟
化温度とした。 (d) 60度鏡面光沢度 JIS K 5400に準じて求めた。 (e) 耐衝撃性 JIS K 5400に準じ、直径1.27cmの球面をもつ撃ち型とそ
れにあう窪みをもつ受け台との間に塗膜が球面に接触す
るように塗装鋼板を挟み込み、その上から１kgのおもり
を垂直に落下させて、塗膜の割れる高さを求めた。30cm
以上の高さから落としても、塗膜が割れないものが合格
である。 (f) 耐溶剤性塗膜にキシレンを滴下し２時間放置後、爪で押して痕跡
が残るか否かをもって判定した。 ○：塗膜に痕跡が残らないもの。 ×：塗膜に痕跡が残るもの。 (g) 促進耐候性 S K 5400に準じ、WEL-6-XS-HC-B-EC型サンシャインウェ
ザーメーター（スガ試験機社製）を用いて、500 時間照
射時の塗膜の光沢保持率（％）を求めた。光沢保持率が
80％以上のものが合格である。

【００２６】実施例１〜６、比較例１〜４表１に示した原料化合物をエステル化反応缶にとり、微
加圧下(0.24MPaG)250℃で４時間エステル化反応を行
い、生成する水を反応系外へ除いてエステル化物を調製
した。得られたエステル化物を重縮合反応缶に移送した
後、触媒として三酸化アンチモン２×10^-4モル／酸成分
１モルとテトラブチルチタネート２×10^-5モル／酸成分
１モル、及び安定剤としてトリエチルホスフェート２×
10^-4モル／酸成分１モルを加え、0.4hPaの減圧下、280
℃で３時間重縮合反応を行い、極限粘度0.45dl/gのポリ
エステル樹脂を得た。次いで、このポリエステル樹脂に
トリメリット酸及び／又はイソフタル酸を表１に示した
量（モル部）添加し、常圧下、250 ℃で２時間解重合反
応を行った後、表１に示す特性値を有するポリエステル
樹脂を得た。次に、得られたポリエステル樹脂に、表２
に示した硬化剤をポリエステル樹脂の酸価に対して 1.0
倍等量、表２に示した硬化触媒（実施例６と比較例４に
のみ使用）、ブチルポリアクリレート系レベリング剤
（ビー・エー・エス・エフ社製、アクロナール4F）、ベ
ンゾイン及びルチル型二酸化チタン顔料（石原産業社
製、CR-90 ）を表２に示した量（重量部）で配合し、ヘ
ンシェルミキサー（三井三池製作所製、FM10B 型）でド
ライブレンドした後、コ・ニーダ（Buss社製、PR-46
型）を用いて 110℃で溶融混練し、冷却、粉砕後、140
メッシュ(106μm)の金網で分級して、平均粒径約50μm
の粉体塗料を得た。得られた粉体塗料を、リン酸亜鉛処
理鋼板上に静電塗装して、180 ℃で20分間の条件で焼付
けを行った。

【００２７】原料配合、解重合剤の種類及びポリエルテ
ル樹脂の特性値を表１に、塗料配合及び塗膜性能の評価
結果を表２に示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】実施例１〜６で得られた塗膜については、
60度鏡面光沢度、耐衝撃性、耐溶剤性、促進耐候性のす
べてが良好であった。これに対して、比較例１では、使
用したポリエステル樹脂中のイソフタル酸成分の割合が
少なかった（主成分でなかった）ため、塗膜の促進耐候
性が劣るものであった。比較例２では、使用したポリエ
ステル樹脂中のエチレングリコール成分の割合が少なか
った（主成分でなかった）ため、塗膜の耐溶剤性が劣る
ものであった。比較例３では、使用したポリエステル樹
脂の極限粘度が高すぎたため、樹脂の粉砕が困難で、試
験に供しうる粉体塗料を得ることができなかった。比較
例４では、硬化剤としてエピ・ビス型エポキシ樹脂系硬
化剤（チバガイギー社製、アラルダイトAER-6003）を使
用したため、塗膜の促進耐候性が劣るものであった。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、耐候性と耐溶剤性に優
れた粉体塗料とすることのできる粉体塗料用ポリエステ
ル樹脂及び組成物、並びにこれを用いた粉体塗料を得る
ことができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】酸価が13〜85 mgKOH/g、極限粘度が0.15
〜0.40dl/gであるポリエステルであって、酸成分として
イソフタル酸、アルコール成分としてエチレングリコー
ルを主たる構成成分とすることを特徴とする粉体塗料用
ポリエステル樹脂。
【請求項２】請求項１記載のポリエステル樹脂に、β
−ヒドロキシアルキルアミド系硬化剤又はトリグリシジ
ルイソシアヌレート系硬化剤を配合した粉体塗料用ポリ
エステル樹脂組成物。
【請求項３】請求項２記載の粉体塗料用ポリエステル
樹脂組成物を用いた粉体塗料。