JP2020142477A - 塗装品、粉体塗料セット、及び、塗装品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】塗膜層として、第1層及び第2層を有する塗装品である場合において、前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性に優れる塗装品を提供する。【解決手段】2層以上の塗膜層を有し、前記塗膜層における第1層と前記第1層に接する第2層との間の界面粗度Raが、1μm以上10μm以下である塗装品。【選択図】なし
Description
本発明は、塗装品、粉体塗料セット、及び、塗装品の製造方法に関する。
近年、粉体塗料を利用した粉体塗装の技術は、塗装工程における揮発性有機化合物(VOC)排出量が少なく、しかも塗装後、被塗装物に付着しなかった粉体塗料を回収し、再利用できることから、地球環境の面で注目されている。このため、粉体塗料については、種々のものが研究されている。
従来の塗装金属板としては、特許文献1に記載のものが知られている。
特許文献1には、金属板上に形成した下塗り層とその上の上塗り層とを有し、下塗り層がポリエステルを主剤樹脂とする塗膜、上塗り層が分子量5000以上の高分子ポリエステルを主剤樹脂とする塗膜から形成されており、下塗り層と上塗り層との界面の粗度Raが0.3〜0.7μmであり、且つ、下塗り層のガラス転移温度(Tg)が5〜25℃、上塗り層のガラス転移温度が35〜60℃であることを特徴とする塗装金属板が開示されている。
特許文献1には、金属板上に形成した下塗り層とその上の上塗り層とを有し、下塗り層がポリエステルを主剤樹脂とする塗膜、上塗り層が分子量5000以上の高分子ポリエステルを主剤樹脂とする塗膜から形成されており、下塗り層と上塗り層との界面の粗度Raが0.3〜0.7μmであり、且つ、下塗り層のガラス転移温度(Tg)が5〜25℃、上塗り層のガラス転移温度が35〜60℃であることを特徴とする塗装金属板が開示されている。
また、従来の粉体塗料としては、特許文献2又は3に記載のものが知られている。
特許文献2には、体積平均粒子径が3〜30μmに設定されかつ膜形成性樹脂を主要成分とする粉体からなり、前記粉体は、前記体積平均粒子径の1/5以下の粒子径の粉体を5重量%以下の割合で含む、粉体塗料が開示されている。
特許文献2には、体積平均粒子径が3〜30μmに設定されかつ膜形成性樹脂を主要成分とする粉体からなり、前記粉体は、前記体積平均粒子径の1/5以下の粒子径の粉体を5重量%以下の割合で含む、粉体塗料が開示されている。
特許文献3には、粒子群の平均粒径が20μm以下であり、かつ粒子群の(積算篩下25%粒径(D25)/積算篩下75%粒径(D75))が0.6以上、の条件を満足する粒子群からなることを特徴とする静電塗装用粉体塗料が開示されている。
本発明が解決しようとする課題は、塗膜層として、第1層及び第2層を有する塗装品である場合において、前記塗膜層における第1層と前記第1層に接する第2層との間の界面粗度Raが、1μm未満又は10μm超である場合に比べ、前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性に優れる塗装品を提供することである。
上記課題は、以下の手段により解決される。
<1> 2層以上の塗膜層を有し、前記塗膜層における第1層と前記第1層に接する第2層との間の界面粗度Raが、1μm以上10μm以下である塗装品。
<2> 前記第2層が、前記塗装品の最表層である<1>に記載の塗装品。
<3> 前記第2層の平均層厚が、40μm未満である<1>又は<2>に記載の塗装品。
<4> 前記第1層の平均層厚が、40μm以上100μm以下である<1>乃至<3>のいずれか1つに記載の塗装品。
<5> 前記第1層の平均層厚T1と前記第2層の平均層厚T2との比(T1/T2)が、1を超え7以下である<1>乃至<4>のいずれか1つに記載の塗装品。
<6> 前記第1層の平均層厚T1と前記第2層の平均層厚T2との比(T1/T2)が、1.5以上5以下である<5>に記載の塗装品。
<7> 前記塗膜層の表面被覆率が、95面積%以上である<1>乃至<6>のいずれか1つに記載の塗装品。
<8> 前記第2層が、クリア塗膜層である<1>乃至<7>のいずれか1つに記載の塗装品。
<9> 基材を有し、前記基材の表面粗さRaが、前記第1層と前記第2層との間の界面粗度Raよりも小さい<1>乃至<8>のいずれか1つに記載の塗装品。
<10> 前記塗装品の前記塗膜層側の最表面の表面粗さRaが、前記第1層と前記第2層との間の界面粗度Raよりも小さい<1>乃至<9>のいずれか1つに記載の塗装品。
<11> 樹脂、及び、硬化剤を含む第1の粉体塗料と、樹脂、及び、硬化剤を含む第2の粉体塗料とを有し、前記第1の粉体塗料の体積平均粒径D1と前記第2の粉体塗料の体積平均粒径D2との比(D1/D2)が、1.6以上7以下である粉体塗料セット。
<12> 前記第2の粉体塗料の体積平均粒径が、5μm以上15μm以下である<11>に記載の粉体塗料セット。
<13> 前記第2の粉体塗料の球形度が、0.97以上である<11>又は<12>に記載の粉体塗料セット。
<14> 前記第2の粉体塗料の球形度が、前記第1の粉体塗料の球形度よりも大きい値である<11>乃至<13>のいずれか1つに記載の粉体塗料セット。
<15> 前記第1の粉体塗料の球形度S1と前記第2の粉体塗料の球形度S2との比(S1/S2)が、0.93以上0.97以下である<11>乃至<14>のいずれか1つに記載の粉体塗料セット。
<16> 基材上に、第1の粉体塗料を塗布する工程、塗布された前記第1の粉体塗料上に、第2の粉体塗料を塗布する工程、並びに、塗布された前記第1の粉体塗料及び前記第2の粉体塗料を加熱し硬化させる工程を含み、前記第1の粉体塗料及び前記第2の粉体塗料として、<11>乃至<14>のいずれか1つに記載の粉体塗料セットにおける第1の粉体塗料及び第2の粉体塗料をそれぞれ用いる塗装品の製造方法。
<1> 2層以上の塗膜層を有し、前記塗膜層における第1層と前記第1層に接する第2層との間の界面粗度Raが、1μm以上10μm以下である塗装品。
<2> 前記第2層が、前記塗装品の最表層である<1>に記載の塗装品。
<3> 前記第2層の平均層厚が、40μm未満である<1>又は<2>に記載の塗装品。
<4> 前記第1層の平均層厚が、40μm以上100μm以下である<1>乃至<3>のいずれか1つに記載の塗装品。
<5> 前記第1層の平均層厚T1と前記第2層の平均層厚T2との比(T1/T2)が、1を超え7以下である<1>乃至<4>のいずれか1つに記載の塗装品。
<6> 前記第1層の平均層厚T1と前記第2層の平均層厚T2との比(T1/T2)が、1.5以上5以下である<5>に記載の塗装品。
<7> 前記塗膜層の表面被覆率が、95面積%以上である<1>乃至<6>のいずれか1つに記載の塗装品。
<8> 前記第2層が、クリア塗膜層である<1>乃至<7>のいずれか1つに記載の塗装品。
<9> 基材を有し、前記基材の表面粗さRaが、前記第1層と前記第2層との間の界面粗度Raよりも小さい<1>乃至<8>のいずれか1つに記載の塗装品。
<10> 前記塗装品の前記塗膜層側の最表面の表面粗さRaが、前記第1層と前記第2層との間の界面粗度Raよりも小さい<1>乃至<9>のいずれか1つに記載の塗装品。
<11> 樹脂、及び、硬化剤を含む第1の粉体塗料と、樹脂、及び、硬化剤を含む第2の粉体塗料とを有し、前記第1の粉体塗料の体積平均粒径D1と前記第2の粉体塗料の体積平均粒径D2との比(D1/D2)が、1.6以上7以下である粉体塗料セット。
<12> 前記第2の粉体塗料の体積平均粒径が、5μm以上15μm以下である<11>に記載の粉体塗料セット。
<13> 前記第2の粉体塗料の球形度が、0.97以上である<11>又は<12>に記載の粉体塗料セット。
<14> 前記第2の粉体塗料の球形度が、前記第1の粉体塗料の球形度よりも大きい値である<11>乃至<13>のいずれか1つに記載の粉体塗料セット。
<15> 前記第1の粉体塗料の球形度S1と前記第2の粉体塗料の球形度S2との比(S1/S2)が、0.93以上0.97以下である<11>乃至<14>のいずれか1つに記載の粉体塗料セット。
<16> 基材上に、第1の粉体塗料を塗布する工程、塗布された前記第1の粉体塗料上に、第2の粉体塗料を塗布する工程、並びに、塗布された前記第1の粉体塗料及び前記第2の粉体塗料を加熱し硬化させる工程を含み、前記第1の粉体塗料及び前記第2の粉体塗料として、<11>乃至<14>のいずれか1つに記載の粉体塗料セットにおける第1の粉体塗料及び第2の粉体塗料をそれぞれ用いる塗装品の製造方法。
前記<1>、<2>、<7>又は<8>に係る発明によれば、2層以上の塗膜層を有し、前記塗膜層における第1層と前記第1層に接する第2層との間の界面粗度Raが、1μm未満又は10μm超である場合に比べ、前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性に優れる塗装品が提供される。
前記<3>に係る発明によれば、前記第2層の平均層厚が、40μm以上である場合に比べ、前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性により優れる塗装品が提供される。
前記<4>に係る発明によれば、前記第1層の平均層厚が、40μm未満又は100μm超である場合に比べ、前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性により優れる塗装品が提供される。
前記<5>に係る発明によれば、前記第1層の平均層厚T1と前記第2層の平均層厚T2との比(T1/T2)が、1以下又は7超である場合に比べ、前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性により優れる塗装品が提供される。
前記<6>に係る発明によれば、前記第1層の平均層厚T1と前記第2層の平均層厚T2との比(T1/T2)が、1.5未満5超である場合に比べ、前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性により優れる塗装品が提供される。
前記<9>に係る発明によれば、基材を有し、前記基材の表面粗さRaが、前記第1層と前記第2層との間の界面粗度Ra以上である場合に比べ、前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性により優れる塗装品が提供される。
前記<10>に係る発明によれば、前記塗装品の前記塗膜層側の最表面の表面粗さRaが、前記第1層と前記第2層との間の界面粗度Ra以上である場合に比べ、前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性により優れる塗装品が提供される。
前記<11>に係る発明によれば、前記第1の粉体塗料の体積平均粒径D1と前記第2の粉体塗料の体積平均粒径D2との比(D1/D2)が、1.6未満又は7超である場合に比べ、得られる塗装品における前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性に優れる粉体塗料セットが提供される。
前記<12>に係る発明によれば、前記第2の粉体塗料の体積平均粒径が、5μm未満又は15μm超である場合に比べ、得られる塗装品における前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性により優れる粉体塗料セットが提供される。
前記<13>に係る発明によれば、前記第2の粉体塗料の球形度が、0.97未満である場合に比べ、得られる塗装品における前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性により優れる粉体塗料セットが提供される。
前記<14>に係る発明によれば、前記第2の粉体塗料の球形度が、前記第1の粉体塗料の球形度以下の値である場合に比べ、得られる塗装品における前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性により優れる粉体塗料セットが提供される。
前記<15>に係る発明によれば、前記第1の粉体塗料の球形度S1と前記第2の粉体塗料の球形度S2との比(S1/S2)が、0.93未満又は0.97超である場合に比べ、得られる塗装品における前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性により優れる粉体塗料セットが提供される。
前記<16>に係る発明によれば、得られる塗装品において2層以上の塗膜層を有し、前記塗膜層における第1層と前記第1層に接する第2層との間の界面粗度Raが、1μm未満又は10μm超である場合に比べ、得られる塗装品における前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性に優れる塗装品の製造方法が提供される。
前記<3>に係る発明によれば、前記第2層の平均層厚が、40μm以上である場合に比べ、前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性により優れる塗装品が提供される。
前記<4>に係る発明によれば、前記第1層の平均層厚が、40μm未満又は100μm超である場合に比べ、前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性により優れる塗装品が提供される。
前記<5>に係る発明によれば、前記第1層の平均層厚T1と前記第2層の平均層厚T2との比(T1/T2)が、1以下又は7超である場合に比べ、前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性により優れる塗装品が提供される。
前記<6>に係る発明によれば、前記第1層の平均層厚T1と前記第2層の平均層厚T2との比(T1/T2)が、1.5未満5超である場合に比べ、前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性により優れる塗装品が提供される。
前記<9>に係る発明によれば、基材を有し、前記基材の表面粗さRaが、前記第1層と前記第2層との間の界面粗度Ra以上である場合に比べ、前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性により優れる塗装品が提供される。
前記<10>に係る発明によれば、前記塗装品の前記塗膜層側の最表面の表面粗さRaが、前記第1層と前記第2層との間の界面粗度Ra以上である場合に比べ、前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性により優れる塗装品が提供される。
前記<11>に係る発明によれば、前記第1の粉体塗料の体積平均粒径D1と前記第2の粉体塗料の体積平均粒径D2との比(D1/D2)が、1.6未満又は7超である場合に比べ、得られる塗装品における前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性に優れる粉体塗料セットが提供される。
前記<12>に係る発明によれば、前記第2の粉体塗料の体積平均粒径が、5μm未満又は15μm超である場合に比べ、得られる塗装品における前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性により優れる粉体塗料セットが提供される。
前記<13>に係る発明によれば、前記第2の粉体塗料の球形度が、0.97未満である場合に比べ、得られる塗装品における前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性により優れる粉体塗料セットが提供される。
前記<14>に係る発明によれば、前記第2の粉体塗料の球形度が、前記第1の粉体塗料の球形度以下の値である場合に比べ、得られる塗装品における前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性により優れる粉体塗料セットが提供される。
前記<15>に係る発明によれば、前記第1の粉体塗料の球形度S1と前記第2の粉体塗料の球形度S2との比(S1/S2)が、0.93未満又は0.97超である場合に比べ、得られる塗装品における前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性により優れる粉体塗料セットが提供される。
前記<16>に係る発明によれば、得られる塗装品において2層以上の塗膜層を有し、前記塗膜層における第1層と前記第1層に接する第2層との間の界面粗度Raが、1μm未満又は10μm超である場合に比べ、得られる塗装品における前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の密着性に優れる塗装品の製造方法が提供される。
以下に、本実施形態について説明する。これらの説明及び実施例は実施形態を例示するものであり、実施形態の範囲を制限するものではない。
本実施形態中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本実施形態中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本実施形態において「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本実施形態において実施形態を図面を参照して説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートの双方、又は、いずれかを表し、「(メタ)アクリル」は、アクリル及びメタクリルの双方、又は、いずれかを表し、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイル及びメタクリロイルの双方、又は、いずれかを表す。
本実施形態において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。本実施形態において組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
本実施形態において「工程」との語は、独立した工程だけでなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の目的が達成されれば、本用語に含まれる。
本実施形態において実施形態を図面を参照して説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。
本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、アクリレート及びメタクリレートの双方、又は、いずれかを表し、「(メタ)アクリル」は、アクリル及びメタクリルの双方、又は、いずれかを表し、「(メタ)アクリロイル」は、アクリロイル及びメタクリロイルの双方、又は、いずれかを表す。
本実施形態において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。本実施形態において組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。
(塗装品)
本実施形態に係る塗装品は、2層以上の塗膜層を有し、前記塗膜層における第1層と前記第1層に接する第2層との間の界面粗度Raが、1μm以上10μm以下である。
本実施形態に係る塗装品は、2層以上の塗膜層を有し、前記塗膜層における第1層と前記第1層に接する第2層との間の界面粗度Raが、1μm以上10μm以下である。
従来の塗装品において、2層以上の塗装をすることで機能分離型の塗装が行え、塗装工程を簡略化したり、省エネルギー化及び高生産性に繋がる場合が多いが、2層以上の塗膜層間における密着性が十分ではなかった。
塗膜層として、第1層及び第2層を少なくとも有する塗装品において、前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の界面粗度Raを1μm以上10μm以下とすることにより、前記第1層と前記第2層との界面が複雑な形状となり、互いの層へ入りこむ形状が生じるため、前記層間の密着力が向上し、前記層間の密着性に優れる塗装品が得られる。
塗膜層として、第1層及び第2層を少なくとも有する塗装品において、前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の界面粗度Raを1μm以上10μm以下とすることにより、前記第1層と前記第2層との界面が複雑な形状となり、互いの層へ入りこむ形状が生じるため、前記層間の密着力が向上し、前記層間の密着性に優れる塗装品が得られる。
また、本実施形態に係る塗装品は、前記第1層と前記第1層に接する第2層との間の界面粗度Raを1μm以上10μm以下とすることにより、塗装時の塗料の静電反発等に起因する塗装ムラが抑制され、得られる塗装品の外観における色ムラ抑制性にも優れる。
以下、本実施形態に係る塗装品の詳細について説明する。
本実施形態に係る塗装品は、2層以上の塗膜層を有し、2層以上5層以下の塗膜層を有することが好ましく、2層又は3層の塗膜層を有することがより好ましく、2層の塗膜層を有することが特に好ましい。
また、本実施形態に係る塗装品は、外観における色ムラ抑制性の観点から、前記第2層が、前記塗装品の最表層であることが好ましい。
本実施形態に係る塗装品が3層以上の塗膜層を有する場合、最表層以外の各塗膜層の間は、各塗膜層間の密着性の観点から、界面粗度Raがそれぞれ独立に、1μm以上10μm以下であることが好ましい。
各塗装膜の材質は、特に制限はなく、公知のものであればよいが、硬化樹脂膜であることが好ましい。
また、各塗装膜は、粉体塗料により形成された塗装膜であることが好ましく、前記第1層及び前記第2層は、後述する本実施形態に係る粉体塗料セットにより形成された塗装膜であることがより好ましい。
更に、各塗装膜には、公知の添加剤を含んでいてもよい。例えば、着色剤、粒子等が挙げられ、例えば、後述する本実施形態に係る粉体塗料セットに記載の粉体塗料における各成分が挙げられる。
また、本実施形態に係る塗装品は、外観における色ムラ抑制性の観点から、前記第2層が、前記塗装品の最表層であることが好ましい。
本実施形態に係る塗装品が3層以上の塗膜層を有する場合、最表層以外の各塗膜層の間は、各塗膜層間の密着性の観点から、界面粗度Raがそれぞれ独立に、1μm以上10μm以下であることが好ましい。
各塗装膜の材質は、特に制限はなく、公知のものであればよいが、硬化樹脂膜であることが好ましい。
また、各塗装膜は、粉体塗料により形成された塗装膜であることが好ましく、前記第1層及び前記第2層は、後述する本実施形態に係る粉体塗料セットにより形成された塗装膜であることがより好ましい。
更に、各塗装膜には、公知の添加剤を含んでいてもよい。例えば、着色剤、粒子等が挙げられ、例えば、後述する本実施形態に係る粉体塗料セットに記載の粉体塗料における各成分が挙げられる。
各塗膜層は、着色層であっても、透明層であってもよい。
また、前記第1層と前記第2層とは、同じ色の層であっても、異なる色の層であってもよい。中でも、前記第2層が最表層である場合、前記第1層が着色層であり、かつ前記第2層が透明層であるか、又は、前記第1層が着色層であり、かつ前記第2層が前記第1層とは異なる着色層であることが好ましく、前記第1層が着色層であり、かつ前記第2層が透明層であるか、又は、前記第1層が白色層であり、かつ前記第2層が前記第1層とは異なる着色層であることがより好ましく、前記第1層が着色層であり、かつ前記第2層が透明層であることが特に好ましい。
各塗膜層の色は、特に制限はなく、所望の色又は透明な層であればよい。
中でも、前記第2層は、無色透明層(クリア塗膜層、単に「クリア層」ともいう。)であることが好ましい。
なお、本実施形態における「無色透明」とは、波長400nm〜750nmの光の透過率が80%以上であることを意味する。
また、前記第1層は、着色層であることが好ましい。
また、前記第1層と前記第2層とは、同じ色の層であっても、異なる色の層であってもよい。中でも、前記第2層が最表層である場合、前記第1層が着色層であり、かつ前記第2層が透明層であるか、又は、前記第1層が着色層であり、かつ前記第2層が前記第1層とは異なる着色層であることが好ましく、前記第1層が着色層であり、かつ前記第2層が透明層であるか、又は、前記第1層が白色層であり、かつ前記第2層が前記第1層とは異なる着色層であることがより好ましく、前記第1層が着色層であり、かつ前記第2層が透明層であることが特に好ましい。
各塗膜層の色は、特に制限はなく、所望の色又は透明な層であればよい。
中でも、前記第2層は、無色透明層(クリア塗膜層、単に「クリア層」ともいう。)であることが好ましい。
なお、本実施形態における「無色透明」とは、波長400nm〜750nmの光の透過率が80%以上であることを意味する。
また、前記第1層は、着色層であることが好ましい。
<第1層と前記第1層に接する第2層との間の界面粗度Ra>
本実施形態に係る塗装品は、2層以上の塗膜層を有し、前記塗膜層における第1層と前記第1層に接する第2層との間の界面粗度Raが、1μm以上10μm以下であり、第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、1.1μm以上9μm以下であることが好ましく、1.2μm以上8μm以下であることがより好ましい。
本実施形態に係る塗装品は、2層以上の塗膜層を有し、前記塗膜層における第1層と前記第1層に接する第2層との間の界面粗度Raが、1μm以上10μm以下であり、第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、1.1μm以上9μm以下であることが好ましく、1.2μm以上8μm以下であることがより好ましい。
各塗膜層間における界面粗度Raの測定方法は、以下の通りである。
塗装品を切断して得た切断片を樹脂に埋め込み研磨して、塗膜層における最表層の表面に垂直な断面を平滑にし、1,000倍の走査型電子顕微鏡写真を撮影する。塗膜層の最表面に平行な方向の長さ500μm以上の範囲において、前記写真の上にOHPに用いる透明シートをかぶせ、界面の凹凸を精密にトレースした後に、図1に示すように縦線を施した部分の面積を画像処理装置で測定して、その平均値として次の式から界面粗度Raを求める。
塗装品を切断して得た切断片を樹脂に埋め込み研磨して、塗膜層における最表層の表面に垂直な断面を平滑にし、1,000倍の走査型電子顕微鏡写真を撮影する。塗膜層の最表面に平行な方向の長さ500μm以上の範囲において、前記写真の上にOHPに用いる透明シートをかぶせ、界面の凹凸を精密にトレースした後に、図1に示すように縦線を施した部分の面積を画像処理装置で測定して、その平均値として次の式から界面粗度Raを求める。
Lは、測定した塗膜層の最表面に平行な方向の長さを表し、f(x)は、第1層と第2層との界面の前記最表層の表面に垂直な方向における粗さ曲線RCのxでの中心線CLからの距離を表す。
なお、もっと簡便なRaの測定方法として、界面の凹凸を精密にトレースした後に、図1の中心線に相当する平均値の線を引き、トレースした曲線に沿ってシートを切り取り、平均値の線の上下の部分の重量を測定して、その重量を平均長さに換算してRaを求める方法を用いてもよい。
また、本実施形態における各塗膜層の平均層厚の測定方法は、前記断面における1,000倍の走査型電子顕微鏡写真の塗膜層の最表面に平行な方向の長さ500μm以上の範囲において、各塗膜層の厚さを測定し、平均をとり、平均層厚を算出するものとする。
<第1層の平均層厚>
本実施形態に係る塗装品は、第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、前記第1層の平均層厚は、前記第2層の平均層厚よりも厚いことが好ましい。
また、前記第1層の平均膜厚は、第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、40μm以上100μm以下であることが好ましく、45μm以上90μm以下であることがより好ましく、50μm以上85μm以下であることが更に好ましく、60μm以上80μm以下であることが特に好ましい。
本実施形態に係る塗装品は、第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、前記第1層の平均層厚は、前記第2層の平均層厚よりも厚いことが好ましい。
また、前記第1層の平均膜厚は、第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、40μm以上100μm以下であることが好ましく、45μm以上90μm以下であることがより好ましく、50μm以上85μm以下であることが更に好ましく、60μm以上80μm以下であることが特に好ましい。
<第2層の平均層厚>
前記第2層の平均膜厚は、第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、50μm未満であることが好ましく、40μm未満であることがより好ましく、5μm以上40μm未満であることが更に好ましく、10μm以上40μm未満であることが特に好ましい。
前記第2層の平均膜厚は、第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、50μm未満であることが好ましく、40μm未満であることがより好ましく、5μm以上40μm未満であることが更に好ましく、10μm以上40μm未満であることが特に好ましい。
<第1層の平均層厚と第2層の平均層厚との比>
前記第1層の平均層厚T1と前記第2層の平均層厚T2との比(T1/T2)は、第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、1を超え7以下であることが好ましく、1.5以上5以下であることがより好ましく、1.8以上4.5以下であることが特に好ましい。
前記第1層の平均層厚T1と前記第2層の平均層厚T2との比(T1/T2)は、第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、1を超え7以下であることが好ましく、1.5以上5以下であることがより好ましく、1.8以上4.5以下であることが特に好ましい。
前記2層以上の塗膜層の総平均層厚は、特に制限はないが、外観における色ムラ抑制性の観点から、40μm以上500μm以下であることが好ましく、50μm以上200μm以下であることがより好ましく、60μm以上150μm以下であることが特に好ましい。
前記第1層及び前記第2層の平均層厚の合計は、第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、40μm以上200μm以下であることが好ましく、50μm以上150μm以下であることがより好ましく、60μm以上120μm以下であることが特に好ましい。
前記第1層及び前記第2層の平均層厚の合計は、第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、40μm以上200μm以下であることが好ましく、50μm以上150μm以下であることがより好ましく、60μm以上120μm以下であることが特に好ましい。
<塗膜層の表面被覆率>
本実施形態に係る塗装品における前記塗膜層の表面被覆率は、外観における色ムラ抑制性の観点から、90面積%以上であることが好ましく、95面積%以上であることがより好ましく、96面積%以上100面積%以下であることが特に好ましい。
本実施形態に係る塗膜品における前記塗膜層の表面被覆率は、X線光電子分光装置(XPS)により塗装品表面を少なくとも90,000μm2の面積において測定し、塗膜層の材質と後述する基材等の材質との強度比により算出する。なお、XPS測定は、測定装置として日本電子(株)製、JPS−9000MXを使用し、X線源としてMgKα線を用い、加速電圧を10kV、エミッション電流を30mAに設定して測定する。
本実施形態に係る塗装品における前記塗膜層の表面被覆率は、外観における色ムラ抑制性の観点から、90面積%以上であることが好ましく、95面積%以上であることがより好ましく、96面積%以上100面積%以下であることが特に好ましい。
本実施形態に係る塗膜品における前記塗膜層の表面被覆率は、X線光電子分光装置(XPS)により塗装品表面を少なくとも90,000μm2の面積において測定し、塗膜層の材質と後述する基材等の材質との強度比により算出する。なお、XPS測定は、測定装置として日本電子(株)製、JPS−9000MXを使用し、X線源としてMgKα線を用い、加速電圧を10kV、エミッション電流を30mAに設定して測定する。
<最表層の表面粗さRa>
本実施形態に係る塗装品の前記塗膜層側の最表面の表面粗さRaは、第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、前記第1層と前記第2層との間の界面粗度Raよりも小さいことが好ましい。
また、本実施形態に係る塗装品の前記塗膜層側の最表面の表面粗さRaは、第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、1μm未満であることが好ましく、0.5μm未満であることがより好ましく、0.2μm未満であることが更に好ましく、0.01μm以上0.2μm未満であることが特に好ましい。
本実施形態に係る塗装品の前記塗膜層側の最表面の表面粗さRaは、第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、前記第1層と前記第2層との間の界面粗度Raよりも小さいことが好ましい。
また、本実施形態に係る塗装品の前記塗膜層側の最表面の表面粗さRaは、第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、1μm未満であることが好ましく、0.5μm未満であることがより好ましく、0.2μm未満であることが更に好ましく、0.01μm以上0.2μm未満であることが特に好ましい。
本実施形態に係る塗装品の前記塗膜層側の最表面の表面粗さRaの測定方法は、表面粗さ測定機(SURFCOM 1400A、東京精密(株)製)を用いて、JIS B0601(1994年)に準拠して、測定長さ:4mm、カットオフ波長λc:0.8mm、測定速度:0.60mm/sの条件で測定し、中心線平均粗さRaとして算出される値とする。
<基材>
本実施形態に係る塗装品は、基材を更に有することが好ましく、基材上に前記2層以上の塗装膜を有することがより好ましい。
前記塗装膜は、基材の表面全体に有していても、基材の少なくとも一部の表面に有していてもよく、所望の塗装部位に応じて、適宜選択すればよい。
基材の材質、大きさ及び形状としては、特に制限はなく、所望に応じ、適宜選択すればよく、また、公知の基材が用いられる。
基材として、具体的には、例えば、各種の金属部品、セラミック部品、樹脂部品等が挙げられる。これら基材は、板状品、線状品等の各物品への成形前の未成形品であってもよいし、電子部品用、道路車両用、建築内外装資材用等に成形された成形品であってもよい。また、基材は、被塗装面に、予め、プライマー処理、めっき処理、電着塗装等の表面処理が施されたものであってもよい。
本実施形態に係る塗装品は、基材を更に有することが好ましく、基材上に前記2層以上の塗装膜を有することがより好ましい。
前記塗装膜は、基材の表面全体に有していても、基材の少なくとも一部の表面に有していてもよく、所望の塗装部位に応じて、適宜選択すればよい。
基材の材質、大きさ及び形状としては、特に制限はなく、所望に応じ、適宜選択すればよく、また、公知の基材が用いられる。
基材として、具体的には、例えば、各種の金属部品、セラミック部品、樹脂部品等が挙げられる。これら基材は、板状品、線状品等の各物品への成形前の未成形品であってもよいし、電子部品用、道路車両用、建築内外装資材用等に成形された成形品であってもよい。また、基材は、被塗装面に、予め、プライマー処理、めっき処理、電着塗装等の表面処理が施されたものであってもよい。
本実施形態に係る塗装品の製造方法は、特に制限はないが、後述する本実施形態に係る塗装品の製造方法により製造されることが好ましい。
また、本実施形態に係る塗装品は、2層を同時に硬化してなる第1層及び第2層を有することが好ましく、2種の粉体塗料によりそれぞれ形成された2層を同時に硬化してなる第1層及び第2層を有することがより好ましく、2種の粉体塗料によりそれぞれ形成された2層を1回の加熱処理により同時に硬化してなる第1層及び第2層を有することが特に好ましい。
また、本実施形態に係る塗装品は、2層を同時に硬化してなる第1層及び第2層を有することが好ましく、2種の粉体塗料によりそれぞれ形成された2層を同時に硬化してなる第1層及び第2層を有することがより好ましく、2種の粉体塗料によりそれぞれ形成された2層を1回の加熱処理により同時に硬化してなる第1層及び第2層を有することが特に好ましい。
(粉体塗料セット)
前記粉体塗料セットは、樹脂、及び、硬化剤を含む第1の粉体塗料と、樹脂、及び、硬化剤を含む第2の粉体塗料とを有し、前記第1の粉体塗料の体積平均粒径D1と前記第2の粉体塗料の体積平均粒径D2との比(D1/D2)が、1.6以上7以下である。
前記粉体塗料セットは、本実施形態に係る塗装品の製造に好適に用いられる。
なお、前記粉体塗料セットにより形成される塗膜層については、第1の粉体塗料により形成される塗膜層を、第1層といい、第2の粉体塗料により形成される塗膜層を、第2層という。前記粉体塗料セットにおける第1層は、本実施形態に係る塗装品における第1層に該当し、前記粉体塗料セットにおける第2層は、本実施形態に係る塗装品における第2層に該当する。
前記粉体塗料セットは、樹脂、及び、硬化剤を含む第1の粉体塗料と、樹脂、及び、硬化剤を含む第2の粉体塗料とを有し、前記第1の粉体塗料の体積平均粒径D1と前記第2の粉体塗料の体積平均粒径D2との比(D1/D2)が、1.6以上7以下である。
前記粉体塗料セットは、本実施形態に係る塗装品の製造に好適に用いられる。
なお、前記粉体塗料セットにより形成される塗膜層については、第1の粉体塗料により形成される塗膜層を、第1層といい、第2の粉体塗料により形成される塗膜層を、第2層という。前記粉体塗料セットにおける第1層は、本実施形態に係る塗装品における第1層に該当し、前記粉体塗料セットにおける第2層は、本実施形態に係る塗装品における第2層に該当する。
<第1の粉体塗料の体積平均粒径D1と第2の粉体塗料の体積平均粒径D2との比>
前記第1の粉体塗料の体積平均粒径D1と前記第2の粉体塗料の体積平均粒径D2との比(D1/D2)は、1.6以上7以下であり、得られる塗装品における第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、1.8以上7以下であることが好ましく、2.0以上6.8以下であることがより好ましい。
前記第1の粉体塗料の体積平均粒径D1と前記第2の粉体塗料の体積平均粒径D2との比(D1/D2)は、1.6以上7以下であり、得られる塗装品における第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、1.8以上7以下であることが好ましく、2.0以上6.8以下であることがより好ましい。
粉体塗料の体積平均粒径D50v、及び、体積粒度分布指標GSDvは、LSコールター(ベックマン-コールター社製粒度測定装置)によって測定される。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャンネル)に対して体積をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒径を体積粒径D16v、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、累積84%となる粒径を体積粒径D84vと定義する。
そして、体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2として算出される。
測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャンネル)に対して体積をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積16%となる粒径を体積粒径D16v、累積50%となる粒径を体積平均粒径D50v、累積84%となる粒径を体積粒径D84vと定義する。
そして、体積平均粒度分布指標(GSDv)は(D84v/D16v)1/2として算出される。
<第1の粉体塗料の体積平均粒径D1>
前記第1の粉体塗料の体積平均粒径D1は、得られる塗装品における第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、10μm以上100μm以下であることが好ましく、30μm以上90μm以下であることがより好ましく、40μm以上80μm以下であることが特に好ましい。
前記第1の粉体塗料の体積平均粒径D1は、得られる塗装品における第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、10μm以上100μm以下であることが好ましく、30μm以上90μm以下であることがより好ましく、40μm以上80μm以下であることが特に好ましい。
<第2の粉体塗料の体積平均粒径D2>
前記第2の粉体塗料の体積平均粒径D2は、得られる塗装品における第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、5μm以上25μm以下であることが好ましく、6μm以上20μm以下であることがより好ましく、7μm以上15μm以下であることが特に好ましい。
前記第2の粉体塗料の体積平均粒径D2は、得られる塗装品における第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、5μm以上25μm以下であることが好ましく、6μm以上20μm以下であることがより好ましく、7μm以上15μm以下であることが特に好ましい。
<粉体塗料の体積粒度分布指標GSDv>
第1の粉体塗料における粉体粒子及び第2の粉体塗料における粉体粒子の体積粒度分布指標GSDvは、塗装膜の平滑性及び粉体塗料の保管性の点から、1.50以下であることが好ましく、1.40以下であることがより好ましく、1.30以下であることが特に好ましい。
第1の粉体塗料における粉体粒子及び第2の粉体塗料における粉体粒子の体積粒度分布指標GSDvは、塗装膜の平滑性及び粉体塗料の保管性の点から、1.50以下であることが好ましく、1.40以下であることがより好ましく、1.30以下であることが特に好ましい。
<第1の粉体塗料の球形度S1と第2の粉体塗料の球形度S2との比>
前記第1の粉体塗料の球形度S1と前記第2の粉体塗料の球形度S2との比(S1/S2)は、得られる塗装品における第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、0.90以上1.00未満であることが好ましく、0.92以上0.98以下であることがより好ましく、0.93以上0.97以下であることが特に好ましい。
前記第1の粉体塗料の球形度S1と前記第2の粉体塗料の球形度S2との比(S1/S2)は、得られる塗装品における第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、0.90以上1.00未満であることが好ましく、0.92以上0.98以下であることがより好ましく、0.93以上0.97以下であることが特に好ましい。
粉体塗料の球形度は、下記の方法で測定した平均円形度を意味する。
粉体塗料の平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000(シスメックス(株)製)」を用いることにより測定される。具体的には、予め不純固形物を除去した水100mL以上150mL以下の中に、分散剤として界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸塩)を0.1mL以上0.5mL以下加え、更に測定試料を0.1g以上0.5g以下加える。測定試料を分散した懸濁液は超音波分散器で1分以上3分以下分散処理を行ない、分散液濃度を3,000個/μL以上1万個/μL以下とする。この分散液に対して、フロー式粒子像分析装置を用いて、粉体塗料の平均円形度を測定する。
粉体塗料の平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000(シスメックス(株)製)」を用いることにより測定される。具体的には、予め不純固形物を除去した水100mL以上150mL以下の中に、分散剤として界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸塩)を0.1mL以上0.5mL以下加え、更に測定試料を0.1g以上0.5g以下加える。測定試料を分散した懸濁液は超音波分散器で1分以上3分以下分散処理を行ない、分散液濃度を3,000個/μL以上1万個/μL以下とする。この分散液に対して、フロー式粒子像分析装置を用いて、粉体塗料の平均円形度を測定する。
ここで、粉体塗料の平均円形度は、粉体塗料における粉体粒子について測定されたn個の各粒子の円形度(Ci)を求め、次いで、下記式により算出される値である。ただし、下記式中、Ciは、円形度(=粒子の投影面積に等しい円の周囲長/粒子投影像の周囲長)を示し、fiは、粉体粒子の頻度を示す。
<第1の粉体塗料の球形度S1>
前記第1の粉体塗料の球形度S1は、得られる塗装品における第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、0.85以上0.96以下であることが好ましく、0.90以上0.95以下であることがより好ましく、0.92以上0.94以下であることが特に好ましい。
前記第1の粉体塗料の球形度S1は、得られる塗装品における第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、0.85以上0.96以下であることが好ましく、0.90以上0.95以下であることがより好ましく、0.92以上0.94以下であることが特に好ましい。
<第2の粉体塗料の球形度S2>
前記第2の粉体塗料の球形度S2は、得られる塗装品における第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、前記第1の粉体塗料の球形度S1よりも大きい値であることが好ましい。
また、前記第2の粉体塗料の球形度S2は、得られる塗装品における第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、0.94を超え1.00以下であることが好ましく、0.95を超え1.00以下であることがより好ましく、0.97以上1.00以下であることが特に好ましい。
更に、前記第2の粉体塗料の球形度S2は、得られる塗装品における第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、0.97以上であることが好ましい。
前記第2の粉体塗料の球形度S2は、得られる塗装品における第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、前記第1の粉体塗料の球形度S1よりも大きい値であることが好ましい。
また、前記第2の粉体塗料の球形度S2は、得られる塗装品における第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、0.94を超え1.00以下であることが好ましく、0.95を超え1.00以下であることがより好ましく、0.97以上1.00以下であることが特に好ましい。
更に、前記第2の粉体塗料の球形度S2は、得られる塗装品における第1層と第2層との密着性、及び、外観における色ムラ抑制性の観点から、0.97以上であることが好ましい。
<粉体塗料の組成>
以下、第1の粉体塗料及び第2の粉体塗料の組成について、説明する。
なお、特に断りがなく、「粉体塗料」という場合は、第1の粉体塗料及び第2の粉体塗料のそれぞれについて該当するものとする。
前記粉体塗料は、粉体粒子を含む。前記粉体塗料は、必要に応じて、流動性を高める点から、粉体粒子の表面に付着する外部添加剤を有していてもよい。
また、前記粉体塗料は、熱硬化性粉体塗料であることが好ましい。
以下、第1の粉体塗料及び第2の粉体塗料の組成について、説明する。
なお、特に断りがなく、「粉体塗料」という場合は、第1の粉体塗料及び第2の粉体塗料のそれぞれについて該当するものとする。
前記粉体塗料は、粉体粒子を含む。前記粉体塗料は、必要に応じて、流動性を高める点から、粉体粒子の表面に付着する外部添加剤を有していてもよい。
また、前記粉体塗料は、熱硬化性粉体塗料であることが好ましい。
−樹脂−
前記粉体塗料は、樹脂を含む。
また、前記粉体粒子は、樹脂を含むことが好ましい。
前記樹脂は、熱硬化性樹脂であることが好ましい。
熱硬化性樹脂は、熱硬化反応性基を有する樹脂である。熱硬化性樹脂としては、粉体塗料の粉体粒子に従来使用されている様々な種類の樹脂が挙げられる。
前記粉体塗料は、樹脂を含む。
また、前記粉体粒子は、樹脂を含むことが好ましい。
前記樹脂は、熱硬化性樹脂であることが好ましい。
熱硬化性樹脂は、熱硬化反応性基を有する樹脂である。熱硬化性樹脂としては、粉体塗料の粉体粒子に従来使用されている様々な種類の樹脂が挙げられる。
熱硬化性樹脂は、非水溶性(疎水性)の樹脂であることがよい。熱硬化性樹脂として非水溶性(疎水性)の樹脂を適用すると、粉体塗料(粉体粒子)の帯電特性の環境依存性が低減される。また、粉体粒子を凝集合一法で作製する場合、水性媒体中で乳化分散を実現する観点からも、熱硬化性樹脂は、非水溶性(疎水性)の樹脂であることがよい。非水溶性(疎水性)とは、25℃の水100質量部に対する対象物質の溶解量が5質量部未満であることを意味する。
熱硬化性樹脂としては、熱硬化性ポリエステル樹脂及び熱硬化性(メタ)アクリル樹脂からなる群から選択される少なくとも一種が好ましい。
熱硬化性樹脂としては、熱硬化性(メタ)アクリル樹脂に比べて界面活性剤との親和性が高く、湿式製法で粉体粒子を製造する際において界面活性剤が粉体粒子に取り込まれやすい観点から、熱硬化性ポリエステル樹脂が好ましい。
・熱硬化性ポリエステル樹脂
熱硬化性ポリエステル樹脂は、例えば、多塩基酸と多価アルコールとを少なくとも重縮合した重縮合体である。熱硬化性ポリエステル樹脂への熱硬化反応性基の導入は、多塩基酸と多価アルコールとの使用量を調整することにより行う。この調整により、熱硬化反応性基として、カルボキシル基及び水酸基の少なくとも一方を有する熱硬化性ポリエステル樹脂が得られる。
熱硬化性ポリエステル樹脂は、例えば、多塩基酸と多価アルコールとを少なくとも重縮合した重縮合体である。熱硬化性ポリエステル樹脂への熱硬化反応性基の導入は、多塩基酸と多価アルコールとの使用量を調整することにより行う。この調整により、熱硬化反応性基として、カルボキシル基及び水酸基の少なくとも一方を有する熱硬化性ポリエステル樹脂が得られる。
多塩基酸としては、例えば、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、メチルテレフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、これら酸の無水物;コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、これら酸の無水物;マレイン酸、イタコン酸、これら酸の無水物;フマル酸、テトラヒドロフタル酸、メチルテトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸、これら酸の無水物;シクロヘキサンジカルボン酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸;等が挙げられる。
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、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、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、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、トリエチレングリコール、ビス(ヒドロキシエチル)テレフタレート、シクロヘキサンジメタノール、オクタンジオール、ジエチルプロパンジオール、ブチルエチルプロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、2,2,4−トリメチルペンタンジオール、水添ビスフェノールA、水添ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物、水添ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物、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、トリスヒドロキシエチルイソシアヌレート、ヒドロキシピバリルヒドロキシピバレート等が挙げられる。
熱硬化性ポリエステル樹脂は、多塩基酸及び多価アルコール以外の他の単量体が重縮合されていてもよい。他の単量体としては、例えば、一分子中にカルボキシル基と水酸基とを併せ有する化合物(例えば、ジメタノールプロピオン酸、ヒドロキシピバレート等)、モノエポキシ化合物(例えば、「カージュラE10(シェル社)」等の分岐脂肪族カルボン酸のグリシジルエステル)など)、種々の1価アルコール(例えば、メタノール、プロパノール、ブタノール、ベンジルアルコール等)、種々の1価の塩基酸(例えば、安息香酸、p−tert−ブチル安息香酸等)、種々の脂肪酸(例えば、ひまし油脂肪酸、ヤシ油脂肪酸、大豆油脂肪酸の等)等が挙げられる。
熱硬化性ポリエステル樹脂の構造は、分岐構造のものでも、線状構造のものでもよい。
熱硬化性ポリエステル樹脂は、塗膜の平滑性に優れる観点から、酸価と水酸基価との合計が10mgKOH/g以上250mgKOH/g以下であり、且つ数平均分子量が1000以上100,000以下であることが好ましい。
熱硬化性ポリエステル樹脂の酸価及び水酸基価の測定は、JIS K0070−1992に従う。熱硬化性ポリエステル樹脂の分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ(GPC)により測定する。GPCによる分子量測定は、測定装置としてHLC−8120GPC(東ソー(株)製)を用い、カラムとしてTSKgel SuperHM−M(15cm)(東ソー(株)製)を用い、溶媒としてテトラヒドロフランを用いる。重量平均分子量及び数平均分子量は、この測定結果から単分散ポリスチレン標準試料により作成した分子量校正曲線を使用して算出する。
・熱硬化性(メタ)アクリル樹脂
熱硬化性(メタ)アクリル樹脂は、熱硬化反応性基を有する(メタ)アクリル樹脂である。熱硬化性(メタ)アクリル樹脂への熱硬化反応性基の導入は、熱硬化反応性基を有するビニル単量体を用いることがよい。熱硬化反応性基を有するビニル単量体は、(メタ)アクリル単量体((メタ)アクリロイル基を有する単量体)であってもよいし、(メタ)アクリル単量体以外のビニル単量体であってもよい。
熱硬化性(メタ)アクリル樹脂は、熱硬化反応性基を有する(メタ)アクリル樹脂である。熱硬化性(メタ)アクリル樹脂への熱硬化反応性基の導入は、熱硬化反応性基を有するビニル単量体を用いることがよい。熱硬化反応性基を有するビニル単量体は、(メタ)アクリル単量体((メタ)アクリロイル基を有する単量体)であってもよいし、(メタ)アクリル単量体以外のビニル単量体であってもよい。
熱硬化性(メタ)アクリル樹脂の熱硬化反応性基としては、例えば、エポキシ基、カルボキシル基、水酸基、アミド基、アミノ基、酸無水基、(ブロック)イソシアネート基等が挙げられる。これらの中でも、(メタ)アクリル樹脂の熱硬化反応性基としては、(メタ)アクリル樹脂が製造容易な観点から、エポキシ基、カルボキシル基、及び水酸基からなる群より選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。粉体塗料の貯蔵安定性及び塗膜外観が優れる観点から、熱硬化反応性基の少なくとも一種はエポキシ基であることが好ましい。
熱硬化反応性基としてエポキシ基を有するビニル単量体としては、例えば、各種の鎖式エポキシ基含有単量体(例えば、グリシジル(メタ)アクリレート、β−メチルグリシジル(メタ)アクリレート、グリシジルビニルエーテル、アリルグリシジルエーテル等)、各種の(2−オキソ−1,3−オキソラン)基含有ビニル単量体(例えば、(2−オキソ−1,3−オキソラン)メチル(メタ)アクリレート等)、各種の脂環式エポキシ基含有ビニル単量体(例えば、3,4−エポキシシクロヘキシル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル(メタ)アクリレート、3,4−エポキシシクロヘキシルエチル(メタ)アクリレート等)などが挙げられる。
硬化性反応性基としてカルボキシル基を有するビニル単量体としては、例えば、各種のカルボキシル基含有単量体(例えば、(メタ)アクリル酸、クロトン酸、イタコン酸、マレイン酸、フマル酸等)、各種のα,β−不飽和ジカルボン酸と炭素数1以上18以下の1価アルコールとのモノエステル類(例えば、フマル酸モノメチル、フマル酸モノエチル、フマル酸モノブチル、フマル酸モノイソブチル、フマル酸モノtert−ブチル、フマル酸モノヘキシル、フマル酸モノオクチル、フマル酸モノ2−エチルヘキシル、マレイン酸モノメチル、マレイン酸モノエチル、マレイン酸モノブチル、マレイン酸モノイソブチル、マレイン酸モノtert−ブチル、マレイン酸モノヘキシル、マレイン酸モノオクチル、マレイン酸モノ2−エチルヘキシル等)、各種のイタコン酸モノアルキルエステル(例えば、イタコン酸モノメチル、イタコン酸モノエチル、イタコン酸モノブチル、イタコン酸モノイソブチル、イタコン酸モノヘキシル、イタコン酸モノオクチル、イタコン酸モノ2−エチルヘキシル等)などが挙げられる。
硬化性反応性基として水酸基を有するビニル単量体としては、例えば、各種の水酸基含有(メタ)アクリレート(例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールモノ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールモノ(メタ)アクリレート等)、上記各種の水酸基含有(メタ)アクリレートとε−カプロラクトンとの付加反応生成物、各種の水酸基含有ビニルエーテル(例えば、2−ヒドロキシエチルビニルエーテル、3−ヒドロキシプロピルビニルエーテル、2−ヒドロキシプロピルビニルエーテル、4−ヒドロキシブチルビニルエーテル、3−ヒドロキシブチルビニルエーテル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピルビニルエーテル、5−ヒドロキシペンチルビニルエーテル、6−ヒドロキシヘキシルビニルエーテル等)、上記各種の水酸基含有ビニルエーテルとε−カプロラクトンとの付加反応生成物、各種の水酸基含有アリルエーテル(例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アリルエーテル、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アリルエーテル、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アリルエーテル、4−ヒドロキシブチル(メタ)アリルエーテル、3−ヒドロキシブチル(メタ)アリルエーテル、2−ヒドロキシ−2−メチルプロピル(メタ)アリルエーテル、5−ヒドロキシペンチル(メタ)アリルエーテル、6−ヒドロキシヘキシル(メタ)アリルエーテル等)、上記各種の水酸基含有アリルエーテルとε−カプロラクトンとの付加反応生成物などが挙げられる。
熱硬化性(メタ)アクリル樹脂の構成単位となる硬化性反応性基を有しない(メタ)アクリル単量体としては、(メタ)アクリル酸アルキルエステル(例えば、(メタ)アクリル酸メチル、(メタ)アクリル酸エチル、(メタ)アクリル酸n−プロピル、(メタ)アクリル酸イソプロピル、(メタ)アクリル酸n−ブチル、(メタ)アクリル酸イソブチル、(メタ)アクリル酸tert−ブチル、(メタ)アクリル酸n−ヘキシル、(メタ)アクリル酸シクロヘキシル、(メタ)アクリル酸2−エチルヘキシル、(メタ)アクリル酸n−オクチル、(メタ)アクリル酸イソオクチル、(メタ)アクリル酸2−エチルオクチル、(メタ)アクリル酸ドデシル、(メタ)アクリル酸イソデシル、(メタ)アクリル酸ラウリル、(メタ)アクリル酸ステアリル等)、各種の(メタ)アクリル酸アリールエステル(例えば、(メタ)アクリル酸ベンジル、(メタ)アクリル酸フェニル、(メタ)アクリル酸フェノキシエチル等)、各種のアルキルカルビトール(メタ)アクリレート(例えば、エチルカルビトール(メタ)アクリレート等)、他の各種の(メタ)アクリル酸エステル(例えば、イソボルニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニル(メタ)アクリレート、ジシクロペンテニロキシエチル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸テトラヒドロフルフリル等)、各種のアミノ基含有アミド系不飽和単量体(例えば、N−ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N−ジエチルアミノエチル(メタ)アクリルアミド、N−ジメチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド、N−ジエチルアミノプロピル(メタ)アクリルアミド等)、各種のジアルキルアミノアルキル(メタ)アクリレート(例えば、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等)、各種のアミノ基含有単量体(例えば、tert−ブチルアミノエチル(メタ)アクリレート、tert−ブチルアミノプロピル(メタ)アクリレート、アジリジニルエチル(メタ)アクリレート、ピロリジニルエチル(メタ)アクリレート、ピペリジニルエチル(メタ)アクリレート等)などが挙げられる。
熱硬化性(メタ)アクリル樹脂は、(メタ)アクリル単量体以外にも、硬化反応性基を有しない他のビニル単量体が共重合されていてもよい。他のビニル単量体としては、各種のα−オレフィン(例えば、エチレン、プロピレン、ブテン−1等)、フルオロオレフィンを除く各種のハロゲン化オレフィン(例えば、塩化ビニル、塩化ビニリデン等)、各種の芳香族ビニル単量体(例えば、スチレン、α−メチルスチレン、ビニルトルエン等)、各種の不飽和ジカルボン酸と炭素数1以上18以下の1価アルコールとのジエステル(例えば、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジブチル、フマル酸ジオクチル、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジブチル、マレイン酸ジオクチル、イタコン酸ジメチル、イタコン酸ジエチル、イタコン酸ジブチル、イタコン酸ジオクチル等)、各種の酸無水基含有単量体(例えば、無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸、無水(メタ)アクリル酸、無水テトラヒドロフタル酸等)、各種のリン酸ステル基含有単量体(例えば、ジエチル−2−(メタ)アクリロイルオキシエチルフォスフェート、ジブチル−2−(メタ)アクリロイルオキシブチルフォスフェート、ジオクチル−2−(メタ)アクリロイルオキシエチルフォスフェート、ジフェニル−2−(メタ)アクリロイルオキシエチルフォスフェート等)、各種の加水分解性シリル基含有単量体(例えば、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリメトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルトリエトキシシラン、γ−(メタ)アクリロイルオキシプロピルメチルジメトキシシラン等)、各種の脂肪族カルボン酸ビニル(例えば、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、イソ酪酸ビニル、カプロン酸ビニル、カプリル酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、炭素原子数9以上11以下の分岐状脂肪族カルボン酸ビニル、ステアリン酸ビニル等)、環状構造を有するカルボン酸の各種のビニルエステル(例えば、シクロヘキサンカルボン酸ビニル、メチルシクロヘキサンカルボン酸ビニル、安息香酸ビニル、p−tert−ブチル安息香酸ビニル等)などが挙げられる。
熱硬化性(メタ)アクリル樹脂は、塗膜の平滑性に優れる観点から、数平均分子量が1,000以上20,000以下であることが好ましく、1,500以上15,000以下であることがより好ましい。熱硬化性(メタ)アクリル樹脂の分子量の測定方法は、熱硬化性ポリエステル樹脂と同様である。
熱硬化性樹脂は、低温で焼き付けた場合でも塗膜の平滑性に優れる観点から、ガラス転移温度(Tg)が60℃以下であることが好ましく、55℃以下であることがより好ましい。熱硬化性樹脂のガラス転移温度(Tg)は、示差走査熱量測定(DSC)により得られたDSC曲線より求める。具体的にはJIS K7121−1987「プラスチックの転移温度測定方法」のガラス転移温度の求め方に記載の「補外ガラス転移開始温度」により求める。
熱硬化性樹脂は、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
粉体粒子における熱硬化性樹脂の含有量は、20質量%以上99質量%以下が好ましく、30質量%以上95質量%以下が好ましい。
−その他の樹脂−
粉体粒子は、コア・シェル構造である場合、芯部に非熱硬化性樹脂を含んでいてもよい。但し、粉体粒子の全樹脂に占める非熱硬化性樹脂の割合は、塗膜の硬化密度(架橋密度)向上の観点から、5質量%以下が好ましく、1質量%以下がより好ましく、実質的に含まれていないことが好ましい。即ち、粉体粒子に含まれる樹脂は、熱硬化性樹脂のみであることが好ましい。非熱硬化性樹脂としては、(メタ)アクリル樹脂及びポリエステル樹脂からなる群から選択される少なくとも一種が好ましい。
粉体粒子は、コア・シェル構造である場合、芯部に非熱硬化性樹脂を含んでいてもよい。但し、粉体粒子の全樹脂に占める非熱硬化性樹脂の割合は、塗膜の硬化密度(架橋密度)向上の観点から、5質量%以下が好ましく、1質量%以下がより好ましく、実質的に含まれていないことが好ましい。即ち、粉体粒子に含まれる樹脂は、熱硬化性樹脂のみであることが好ましい。非熱硬化性樹脂としては、(メタ)アクリル樹脂及びポリエステル樹脂からなる群から選択される少なくとも一種が好ましい。
−硬化剤−
前記粉体塗料は、硬化剤を含む。
また、前記粉体粒子は、硬化剤を含むことが好ましい。
また、前記硬化剤は、熱硬化剤であることが好ましい。
熱硬化剤としては、例えば、種々のエポキシ樹脂(例えばビスフェノールAのポリグリシジルエーテル等)、エポキシ基含有アクリル樹脂(例えばグリシジル基含有アクリル樹脂等)、種々の多価アルコール(例えば1,6−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン等)のポリグリシジルエーテル、種々の多価カルボン酸(例えばフタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等)のポリグリシジルエステル、種々の脂環式エポキシ基含有化合物(例えばビス(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルアジペート等)、ヒドロキシアミド(例えばトリグリシジルイソシアヌレート、β−ヒドロキシアルキルアミド等)等が挙げられる。
前記粉体塗料は、硬化剤を含む。
また、前記粉体粒子は、硬化剤を含むことが好ましい。
また、前記硬化剤は、熱硬化剤であることが好ましい。
熱硬化剤としては、例えば、種々のエポキシ樹脂(例えばビスフェノールAのポリグリシジルエーテル等)、エポキシ基含有アクリル樹脂(例えばグリシジル基含有アクリル樹脂等)、種々の多価アルコール(例えば1,6−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、トリメチロールエタン等)のポリグリシジルエーテル、種々の多価カルボン酸(例えばフタル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、メチルヘキサヒドロフタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等)のポリグリシジルエステル、種々の脂環式エポキシ基含有化合物(例えばビス(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルアジペート等)、ヒドロキシアミド(例えばトリグリシジルイソシアヌレート、β−ヒドロキシアルキルアミド等)等が挙げられる。
また、熱硬化剤としては、例えば、ブロックイソシアネート化合物、アミノプラスト等が挙げられる。
ブロックイソシアネート化合物としては、例えば、各種の脂肪族ジイソシアネート(例えばヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等)、各種の環状脂肪族ジイソシアネート(例えばキシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等)、各種の芳香族ジイソシアネート(例えばトリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート等)などの有機ジイソシアネート;これら有機ジイソシアネートと、多価アルコール、低分子量ポリエステル樹脂(例えばポリエステルポリオール)又は水等との付加物;これら有機ジイソシアネート同士の重合体(イソシアヌレート型ポリイソシアネート化合物をも含む重合体);イソシアネート・ビウレット体等の各種のポリイソシアネート化合物を公知慣用のブロック化剤でブロック化したもの;ウレトジオン結合を構成単位として有するセルフ・ブロックポリイソシアネート化合物などが挙げられる。
ブロックイソシアネート化合物としては、例えば、各種の脂肪族ジイソシアネート(例えばヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート等)、各種の環状脂肪族ジイソシアネート(例えばキシリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート等)、各種の芳香族ジイソシアネート(例えばトリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート等)などの有機ジイソシアネート;これら有機ジイソシアネートと、多価アルコール、低分子量ポリエステル樹脂(例えばポリエステルポリオール)又は水等との付加物;これら有機ジイソシアネート同士の重合体(イソシアヌレート型ポリイソシアネート化合物をも含む重合体);イソシアネート・ビウレット体等の各種のポリイソシアネート化合物を公知慣用のブロック化剤でブロック化したもの;ウレトジオン結合を構成単位として有するセルフ・ブロックポリイソシアネート化合物などが挙げられる。
中でも、硬化剤としては、熱硬化性、及び、保存安定性の観点から、ブロックイソシアネート化合物が好ましく、ブロックポリイソシアネート化合物であることがより好ましい。
前記粉体塗料は、硬化剤を、1種単独で含んでいても、2種以上を含んでいてもよい。
また、前記粉体塗料は、硬化剤を1種のみ含む粉体粒子を含んでいても、硬化剤を2種以上含む粉体粒子を含んでいてもよいし、含まれる硬化剤の種類の異なる粉体粒子を併用してもよい。
硬化剤の含有量は、熱硬化性樹脂の含有量に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、3質量%以上20質量%以下がより好ましい。
また、前記粉体塗料は、硬化剤を1種のみ含む粉体粒子を含んでいても、硬化剤を2種以上含む粉体粒子を含んでいてもよいし、含まれる硬化剤の種類の異なる粉体粒子を併用してもよい。
硬化剤の含有量は、熱硬化性樹脂の含有量に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、3質量%以上20質量%以下がより好ましい。
−硬化触媒−
前記粉体塗料は、硬化温度、及び、塗膜形成時における色の変化の観点から、前記粉体粒子に硬化触媒を含有することが好ましく、前記粉体粒子における前記芯部に硬化触媒を含有することがより好ましい。
硬化触媒としては、特に制限はないが、金属アセチルアセトナート、及び、第四級アンモニウム塩よりなる群から選択される少なくとも一種の化合物であることが好ましい。前記少なくとも一種の化合物を含有させると、ウレトジオン構造を有する熱硬化剤の前記分解温度を特に低下させる。
前記粉体塗料は、硬化温度、及び、塗膜形成時における色の変化の観点から、前記粉体粒子に硬化触媒を含有することが好ましく、前記粉体粒子における前記芯部に硬化触媒を含有することがより好ましい。
硬化触媒としては、特に制限はないが、金属アセチルアセトナート、及び、第四級アンモニウム塩よりなる群から選択される少なくとも一種の化合物であることが好ましい。前記少なくとも一種の化合物を含有させると、ウレトジオン構造を有する熱硬化剤の前記分解温度を特に低下させる。
金属アセチルアセトナートとして、具体的には、アルミニウムアセチルアセトナート、クロミウムアセチルアセトナート、鉄(III)アセチルアセトナート、亜鉛(II)アセチルアセトナート、ジルコニウム(IV)アセチルアセトナート、及び、ニッケル(II)アセチルアセトナートが挙げられる。
第四級アンモニウム塩としては、テトラアルキルアンモニウム塩が好ましく、テトラエチルアンモニウム塩、及び、テトラブチルアンモニウム塩よりなる群から選ばれた化合物がより好ましく、テトラエチルアンモニウムカルボキシレート、テトラエチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムブロマイド、テトラエチルアンモニウムフルオライド、テトラブチルアンモニウムカルボキシレート、テトラブチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムブロマイド、及び、テトラブチルアンモニウムフルオライドよりなる群から選ばれた化合物が更に好ましい。
これらの中でも、硬化触媒としては、テトラエチルアンモニウムカルボキシレート、及び、テトラブチルアンモニウムカルボキシレートよりなる群から選ばれた化合物が特に好ましい。
第四級アンモニウム塩としては、テトラアルキルアンモニウム塩が好ましく、テトラエチルアンモニウム塩、及び、テトラブチルアンモニウム塩よりなる群から選ばれた化合物がより好ましく、テトラエチルアンモニウムカルボキシレート、テトラエチルアンモニウムクロライド、テトラエチルアンモニウムブロマイド、テトラエチルアンモニウムフルオライド、テトラブチルアンモニウムカルボキシレート、テトラブチルアンモニウムクロライド、テトラブチルアンモニウムブロマイド、及び、テトラブチルアンモニウムフルオライドよりなる群から選ばれた化合物が更に好ましい。
これらの中でも、硬化触媒としては、テトラエチルアンモニウムカルボキシレート、及び、テトラブチルアンモニウムカルボキシレートよりなる群から選ばれた化合物が特に好ましい。
硬化触媒は、単独でも2種以上を組み合わせて使用してもよい。
硬化触媒の含有量、好ましくは前記金属アセチルアセトナート及び前記第四級アンモニウム塩の総含有量は、粉体粒子の全質量に対して、0.05質量%以上10質量%以下が好ましく、0.1質量%以上5質量%以下がより好ましい。上記範囲であると、塗膜形成時における色の変化がより少ない。
−着色剤−
前記粉体塗料は、着色剤を含んでいても、含んでいなくともよい。
また、前記粉体粒子は、着色剤を含んでいても、含んでいなくともよい。
また、前記第1の粉体塗料と前記第2の粉体塗料とは、同じ色の着色剤を含んでいても、異なる色の着色剤を含んでいてもよい。中でも、前記第1の粉体塗料が着色剤を含み、かつ前記第2の粉体塗料が着色剤を含まないか、又は、前記第1の粉体塗料が着色剤を含み、かつ前記第2の粉体塗料が前記第1の粉体塗料とは異なる色の着色剤を含むことが好ましく、前記第1の粉体塗料が着色剤を含み、かつ前記第2の粉体塗料が着色剤を含まないか、又は、前記第1の粉体塗料が白色着色剤を含み、かつ前記第2の粉体塗料が前記第1の粉体塗料とは異なる色の着色剤を含むことがより好ましく、前記第1の粉体塗料が着色剤を含み、かつ前記第2の粉体塗料が着色剤を含まないことが特に好ましい。
前記第1の粉体塗料は、着色剤を含むことが好ましい。
また、前記第2の粉体塗料は、着色剤を含まないことが好ましい。
前記粉体塗料は、着色剤を含んでいても、含んでいなくともよい。
また、前記粉体粒子は、着色剤を含んでいても、含んでいなくともよい。
また、前記第1の粉体塗料と前記第2の粉体塗料とは、同じ色の着色剤を含んでいても、異なる色の着色剤を含んでいてもよい。中でも、前記第1の粉体塗料が着色剤を含み、かつ前記第2の粉体塗料が着色剤を含まないか、又は、前記第1の粉体塗料が着色剤を含み、かつ前記第2の粉体塗料が前記第1の粉体塗料とは異なる色の着色剤を含むことが好ましく、前記第1の粉体塗料が着色剤を含み、かつ前記第2の粉体塗料が着色剤を含まないか、又は、前記第1の粉体塗料が白色着色剤を含み、かつ前記第2の粉体塗料が前記第1の粉体塗料とは異なる色の着色剤を含むことがより好ましく、前記第1の粉体塗料が着色剤を含み、かつ前記第2の粉体塗料が着色剤を含まないことが特に好ましい。
前記第1の粉体塗料は、着色剤を含むことが好ましい。
また、前記第2の粉体塗料は、着色剤を含まないことが好ましい。
着色剤としては、例えば、顔料が挙げられる。着色剤は、顔料と共に染料を併用してもよい。
顔料としては、例えば、酸化鉄(例えばベンガラ等)、酸化チタン、チタン黄、亜鉛華、鉛白、硫化亜鉛、リトポン、酸化アンチモン、コバルトブルー、カーボンブラック等の無機顔料;キナクリドンレッド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、パーマネントレッド、ハンザイエロー、インダンスレンブルー、ブリリアントファーストスカーレット、ベンツイミダゾロンイエロー等の有機顔料などが挙げられる。
顔料としては、その他、光輝性顔料も挙げられる。光輝性顔料としては、例えば、パール顔料、アルミニウム粉、ステンレス鋼粉等の金属粉;金属フレーク;ガラスビーズ;ガラスフレーク;雲母;リン片状酸化鉄(MIO)等が挙げられる。
顔料としては、例えば、酸化鉄(例えばベンガラ等)、酸化チタン、チタン黄、亜鉛華、鉛白、硫化亜鉛、リトポン、酸化アンチモン、コバルトブルー、カーボンブラック等の無機顔料;キナクリドンレッド、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン、パーマネントレッド、ハンザイエロー、インダンスレンブルー、ブリリアントファーストスカーレット、ベンツイミダゾロンイエロー等の有機顔料などが挙げられる。
顔料としては、その他、光輝性顔料も挙げられる。光輝性顔料としては、例えば、パール顔料、アルミニウム粉、ステンレス鋼粉等の金属粉;金属フレーク;ガラスビーズ;ガラスフレーク;雲母;リン片状酸化鉄(MIO)等が挙げられる。
着色剤は、単独でも2種以上を組み合わせて使用してもよい。
着色剤の含有量は、顔料の種類及び塗装膜に求められる色彩、明度、及び、深度等に応じて選択する。例えば、着色剤の含有量は、芯部及び樹脂被覆部の全樹脂に対して、1質量%以上70質量%以下が好ましく、2質量%以上50質量%以下がより好ましい。
<その他添加剤>
その他添加剤としては、粉体塗料に使用される各種の添加剤が挙げられる。具体的には、その他添加剤としては、例えば、表面調整剤(シリコーンオイル、アクリルオリゴマー等)、発泡(ワキ)防止剤(例えば、ベンゾイン、ベンゾイン誘導体等)、硬化促進剤(アミン化合物、イミダゾール化合物、カチオン重合触媒等)、可塑剤、帯電制御剤、酸化防止剤、顔料分散剤、難燃剤、及び、流動付与剤等が挙げられる。
その他添加剤としては、粉体塗料に使用される各種の添加剤が挙げられる。具体的には、その他添加剤としては、例えば、表面調整剤(シリコーンオイル、アクリルオリゴマー等)、発泡(ワキ)防止剤(例えば、ベンゾイン、ベンゾイン誘導体等)、硬化促進剤(アミン化合物、イミダゾール化合物、カチオン重合触媒等)、可塑剤、帯電制御剤、酸化防止剤、顔料分散剤、難燃剤、及び、流動付与剤等が挙げられる。
−粉体粒子の他の成分−
粉体粒子は、二価以上の金属イオン(以下、単に「金属イオン」とも称する)を含有してもよい。この金属イオンは、粉体粒子の芯部及び樹脂被覆部のいずれにも含まれる成分である。粉体粒子に二価以上の金属イオンを含むと、粉体粒子で金属イオンによるイオン架橋を形成する。例えば、芯部の熱硬化性樹脂及び樹脂被覆部の樹脂として、ポリエステル樹脂を適用した場合、ポリエステル樹脂のカルボキシル基又はヒドロキシ基と金属イオンとが相互作用し、イオン架橋を形成する。このイオン架橋により、粉体粒子のブリードが抑制され、保管性が高まりやすくなる。また、このイオン架橋は、粉体塗料の塗装後、熱硬化をするときの加熱により、イオン架橋の結合が切れることで、粉体粒子の溶融粘度が低下し、平滑性の高い塗装膜を形成しやすくなる。
粉体粒子は、二価以上の金属イオン(以下、単に「金属イオン」とも称する)を含有してもよい。この金属イオンは、粉体粒子の芯部及び樹脂被覆部のいずれにも含まれる成分である。粉体粒子に二価以上の金属イオンを含むと、粉体粒子で金属イオンによるイオン架橋を形成する。例えば、芯部の熱硬化性樹脂及び樹脂被覆部の樹脂として、ポリエステル樹脂を適用した場合、ポリエステル樹脂のカルボキシル基又はヒドロキシ基と金属イオンとが相互作用し、イオン架橋を形成する。このイオン架橋により、粉体粒子のブリードが抑制され、保管性が高まりやすくなる。また、このイオン架橋は、粉体塗料の塗装後、熱硬化をするときの加熱により、イオン架橋の結合が切れることで、粉体粒子の溶融粘度が低下し、平滑性の高い塗装膜を形成しやすくなる。
金属イオンとしては、例えば、二価以上四価以下の金属イオンが挙げられる。具体的には、金属イオンとしては、例えば、アルミニウムイオン、マグネシウムイオン、鉄イオン、亜鉛イオン、及びカルシウムイオンからなる群より選択される少なくとも1種の金属イオンが挙げられる。
金属イオンの供給源(粉体粒子に添加剤として含ませる化合物)としては、例えば、金属塩、無機金属塩重合体、金属錯体等が挙げられる。この金属塩、及び無機金属塩重合体は、例えば、粉体粒子を凝集合一法で作製する場合、凝集剤として粉体粒子に添加する。
金属塩としては、例えば、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化鉄(II)、塩化亜鉛、塩化カルシウム、及び、硫酸カルシウム等が挙げられる。
無機金属塩重合体としては、例えば、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、ポリ硫酸鉄(II)、及び、多硫化カルシウム等が挙げられる。
金属錯体としては、例えば、アミノカルボン酸の金属塩等が挙げられる。金属錯体として、具体的には、例えば、エチレンジアミン四酢酸、プロパンジアミン四酢酸、ニトリル三酢酸、トリエチレンテトラミン六酢酸、及び、ジエチレントリアミン五酢酸等の公知のキレートをベースにした金属塩(例えば、カルシウム塩、マグネシウム塩、鉄塩、及び、アルミニウム塩等)などが挙げられる。
金属塩としては、例えば、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、塩化鉄(II)、塩化亜鉛、塩化カルシウム、及び、硫酸カルシウム等が挙げられる。
無機金属塩重合体としては、例えば、ポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム、ポリ硫酸鉄(II)、及び、多硫化カルシウム等が挙げられる。
金属錯体としては、例えば、アミノカルボン酸の金属塩等が挙げられる。金属錯体として、具体的には、例えば、エチレンジアミン四酢酸、プロパンジアミン四酢酸、ニトリル三酢酸、トリエチレンテトラミン六酢酸、及び、ジエチレントリアミン五酢酸等の公知のキレートをベースにした金属塩(例えば、カルシウム塩、マグネシウム塩、鉄塩、及び、アルミニウム塩等)などが挙げられる。
なお、これら金属イオンの供給源は、凝集剤用途ではなく、単なる添加剤として添加してもよい。
金属イオンの価数は、高い程、網目状のイオン架橋を形成しやすくなり、塗装膜の平滑性、及び粉体塗料の保管性の点で好適である。このため、金属イオンとしては、Alイオンが好ましい。つまり、金属イオンの供給源としては、アルミニウム塩(例えば硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム等)、アルミニウム塩重合体(例えばポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム等)が好ましい。更に、塗装膜の平滑性、及び粉体塗料の保管性の点で、金属イオンの供給源のうち、金属イオンの価数が同じであっても、金属塩に比べ、無機金属塩重合体が好ましい。このため、金属イオンの供給源としては、特に、アルミニウム塩重合体(例えばポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム等)が好ましい。
金属イオンの含有量は、塗装膜の平滑性、及び粉体塗料の保管性の点で、前記粉体粒子全体に対して0.002質量%以上0.2質量%以下が好ましく、0.005質量%以上0.15質量%以下がより好ましい。
金属イオンの含有量を0.002質量%以上とすると、金属イオンによる適度なイオン架橋が形成され、粉体粒子のブリードを抑え、塗装塗料の保管性が高まり易くなる。一方、金属イオンの含有量を0.2質量%以下とすると、金属イオンによる過剰なイオン架橋の形成を抑え、塗装膜の平滑性が高まりやすくなる。
金属イオンの含有量を0.002質量%以上とすると、金属イオンによる適度なイオン架橋が形成され、粉体粒子のブリードを抑え、塗装塗料の保管性が高まり易くなる。一方、金属イオンの含有量を0.2質量%以下とすると、金属イオンによる過剰なイオン架橋の形成を抑え、塗装膜の平滑性が高まりやすくなる。
ここで、粉体粒子を凝集合一法で作製する場合、凝集剤として添加される金属イオンの供給源(金属塩、金属塩重合体)は、粉体粒子の粒度分布及び形状の制御に寄与する。
具体的には、金属イオンの価数は高い程、狭い粒度分布を得る点で好適である。また、狭い粒度分布を得る点で、金属イオンの価数が同じであっても、金属塩に比べ、金属塩重合体が好適である。このため、これら点からも、金属イオンの供給源としては、アルミニウム塩(例えば硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム等)、アルミニウム塩重合体(例えばポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム等)が好ましく、アルミニウム塩重合体(例えばポリ塩化アルミニウム、ポリ水酸化アルミニウム等)が特に好ましい。
また、金属イオンの含有量が0.002質量%以上になるように、凝集剤を添加すると、水性媒体中における樹脂粒子の凝集が進行し、狭い粒度分布の実現に寄与する。また、芯部となる凝集粒子に対して、樹脂被覆部となる樹脂粒子の凝集が進行し、芯部表面全体に対する樹脂被覆部の形成の実現に寄与する。一方、金属イオンの含有量が0.2質量%以下になるように、凝集剤を添加すると、凝集粒子中のイオン架橋の過剰な生成を抑え、融合合一するときに、生成される粉体粒子の形状が球状に近づきやすくなる。このため、これら点からも、金属イオンの含有量は、0.002質量%以上0.2質量%以下が好ましく、0.005質量%以上0.15質量%以下がより好ましい。
金属イオンの含有量は、粉体粒子の蛍光X線強度を定量分析することにより測定される。具体的には、例えば、まず、樹脂と金属イオンの供給源との混合し、金属イオンの濃度が既知の樹脂混合物を得る。この樹脂混合物200mgを、直径13mmの錠剤成形器を用いて、ペレットサンプルを得る。このペレットサンプルの質量を精秤し、ペレットサンプルの蛍光X線強度測定を行って、ピーク強度を求める。同様に、金属イオンの供給源の添加量を変更したペレットサンプルについても測定を行い、これらの結果から検量線を作成する。そして、この検量線を用いて、測定対象となる粉体粒子中の金属イオンの含有量を定量分析する。
金属イオンの含有量の調整方法としては、例えば、1)金属イオンの供給源の添加量を調整する方法、2)粉体粒子を凝集合一法で作製する場合、凝集工程において、金属イオンの供給源として凝集剤(例えば金属塩、又は金属塩重合体)を添加した後、凝集工程の最後にキレート剤(例えばEDTA(エチレンジアミン四酢酸)、DTPA(ジエチレントリアミン五酢酸)、NTA(ニトリロ三酢酸)等)を添加し、キレート剤により金属イオンと錯体を形成させ、その後の洗浄工程等で形成された錯塩を除去して、金属イオンの含有量を調整する方法等が挙げられる。
−外部添加剤−
前記粉体塗料は、外部添加剤を含んでいてもよい。
外部添加剤は、粉体粒子間の凝集の発生を抑制する。これにより、少量の粉体塗料で平滑性の高い塗膜を形成し得る。外部添加剤の具体例としては、例えば、無機粒子が挙げられる。無機粒子として、SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等の粒子が挙げられる。
前記粉体塗料は、外部添加剤を含んでいてもよい。
外部添加剤は、粉体粒子間の凝集の発生を抑制する。これにより、少量の粉体塗料で平滑性の高い塗膜を形成し得る。外部添加剤の具体例としては、例えば、無機粒子が挙げられる。無機粒子として、SiO2、TiO2、Al2O3、CuO、ZnO、SnO2、CeO2、Fe2O3、MgO、BaO、CaO、K2O、Na2O、ZrO2、CaO・SiO2、K2O・(TiO2)n、Al2O3・2SiO2、CaCO3、MgCO3、BaSO4、MgSO4等の粒子が挙げられる。
外部添加剤としての無機粒子の表面は、疎水化処理が施されていることがよい。疎水化処理は、例えば、疎水化処理剤に無機粒子を浸漬する等して行う。疎水化処理剤は特に制限されないが、例えば、シランカップリング剤、シラン、シリコーンオイル、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤等が挙げられる。これらは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。疎水化処理剤の量は、例えば、無機粒子100質量部に対して1質量部以上10質量部以下である。
外部添加剤の体積平均粒子径は、5nm以上40nm以下が好ましく、8nm以上30nm以下がより好ましい。体積平均粒子径が5nm以上40nm以下の外部添加剤を用いることで、スプレーガン等で粉体塗料を塗る際に、空気流で粉体粒子がほぐれて1次粒子として飛翔しやすくなり、粉体粒子が1次粒子の状態で被塗物に付着しうる。
外部添加剤の外添量としては、例えば、粉体粒子に対して、0.01質量%以上5質量%以下が好ましく、0.01質量%以上2.0質量%以下がより好ましい。
<粉体塗料の溶融温度>
前記粉体塗料の1/2法における溶融温度は、塗装膜の平滑性、及び、焼き付け温度の低下の観点から、90℃以上125℃以下であることが好ましく、100℃以上115℃以下であることがより好ましい。
前記粉体塗料の1/2法における溶融温度は、塗装膜の平滑性、及び、焼き付け温度の低下の観点から、90℃以上125℃以下であることが好ましく、100℃以上115℃以下であることがより好ましい。
なお、粉体塗料の軟化点は、定荷重押し出し方式の細管式レオメータ「流動特性評価装置 フローテスターCFT−500D」((株)島津製作所製)を用い、装置付属のマニュアルに従って行う。本装置では、測定試料の上部からピストンによって一定荷重を加えつつ、シリンダに充填した測定試料を昇温させて溶融し、シリンダ底部のダイから溶融された測定試料を押し出し、この際のピストン降下量と温度との関係を示す流動曲線を得ることができる。
本実施形態においては、「流動特性評価装置 フローテスターCFT−500D」に付属のマニュアルに記載の「1/2法における溶融温度」を軟化点とする。なお、1/2法における溶融温度とは、次のようにして算出されたものである。まず、流出が終了した時点におけるピストンの降下量Smaxと、流出が開始した時点におけるピストンの降下量Sminとの差の1/2を求める(これをXとする。X=(Smax−Smin)/2)。そして、流動曲線においてピストンの降下量がXとSminの和となるときの流動曲線の温度が、1/2法における溶融温度Tmである。
本実施形態においては、「流動特性評価装置 フローテスターCFT−500D」に付属のマニュアルに記載の「1/2法における溶融温度」を軟化点とする。なお、1/2法における溶融温度とは、次のようにして算出されたものである。まず、流出が終了した時点におけるピストンの降下量Smaxと、流出が開始した時点におけるピストンの降下量Sminとの差の1/2を求める(これをXとする。X=(Smax−Smin)/2)。そして、流動曲線においてピストンの降下量がXとSminの和となるときの流動曲線の温度が、1/2法における溶融温度Tmである。
測定試料は、約1.0gのサンプルを、25℃の環境下で、錠剤成型圧縮機(例えば、NT−100H、エヌピーエーシステム社製)を用いて約10MPaで、約60秒間圧縮成型し、直径約8mmの円柱状としたものを用いる。
CFT−500Dの測定条件は、以下の通りである。
試験モード:昇温法
開始温度:50℃
到達温度:200℃
測定間隔:1.0℃昇温速度:4.0℃/min
ピストン断面積:1.000cm2
試験荷重(ピストン荷重):10.0kgf(0.9807MPa)
予熱時間:300秒
ダイの穴の直径:1.0mm
ダイの長さ:1.0mm
CFT−500Dの測定条件は、以下の通りである。
試験モード:昇温法
開始温度:50℃
到達温度:200℃
測定間隔:1.0℃昇温速度:4.0℃/min
ピストン断面積:1.000cm2
試験荷重(ピストン荷重):10.0kgf(0.9807MPa)
予熱時間:300秒
ダイの穴の直径:1.0mm
ダイの長さ:1.0mm
<粉体塗料の発熱ピークのピーク温度>
前記粉体塗料の示差走査熱量測定(DSC測定)における発熱ピークのピーク温度が、塗装膜の平滑性、及び、焼き付け温度の低下の観点から、40℃以上100℃以下の範囲であることが好ましく、50℃以上80℃以下の範囲であることがより好ましい。
前記粉体塗料の示差走査熱量測定(DSC測定)における発熱ピークのピーク温度が、塗装膜の平滑性、及び、焼き付け温度の低下の観点から、40℃以上100℃以下の範囲であることが好ましく、50℃以上80℃以下の範囲であることがより好ましい。
示差走査熱量測定(DSC測定)における発熱ピークの測定は、以下のように行う。
自動接線処理システムを備えた示差走査熱量計(DSC−50型、(株)島津製作所製)に試料をセットし、冷却媒体として液体窒素をセットし、昇温速度10℃/分で0℃から200℃まで加熱して、DSC曲線を得る。得られたDSC曲線における発熱ピークのピーク温度を測定値として得る。
測定装置の検出部の温度補正にはインジウムと亜鉛との混合物の融解温度を用い、熱量の補正にはインジウムの融解熱を用いる。試料はアルミニウム製パンに入れ、サンプルの入ったアルミニウム製パンと対照用の空のアルミニウム製パンとをセットする。
自動接線処理システムを備えた示差走査熱量計(DSC−50型、(株)島津製作所製)に試料をセットし、冷却媒体として液体窒素をセットし、昇温速度10℃/分で0℃から200℃まで加熱して、DSC曲線を得る。得られたDSC曲線における発熱ピークのピーク温度を測定値として得る。
測定装置の検出部の温度補正にはインジウムと亜鉛との混合物の融解温度を用い、熱量の補正にはインジウムの融解熱を用いる。試料はアルミニウム製パンに入れ、サンプルの入ったアルミニウム製パンと対照用の空のアルミニウム製パンとをセットする。
<粉体塗料の製造方法>
次に、前記粉体塗料の製造方法について説明する。
前記粉体塗料は、粉体粒子を製造後、必要に応じて、粉体粒子に対して、外部添加剤を外添することで得られる。
次に、前記粉体塗料の製造方法について説明する。
前記粉体塗料は、粉体粒子を製造後、必要に応じて、粉体粒子に対して、外部添加剤を外添することで得られる。
粉体粒子は、乾式製法(例えば、混練粉砕法等)、湿式製法(例えば凝集合一法、懸濁重合法、溶解懸濁法等)のいずれにより製造してもよい。粉体粒子の製法は、これらの製法に特に制限はなく、周知の製法が採用される。
これらの中でも、体積粒度分布指標GSDv及び平均円形度を上記範囲への制御が容易である観点から、凝集合一法により、粉体粒子を得ることが好ましい。
以下、各工程の詳細について説明する。
なお、以下の説明では、着色剤を含む粉体粒子の製造方法について説明するが、着色剤は必要に応じて含有するものである。
なお、以下の説明では、着色剤を含む粉体粒子の製造方法について説明するが、着色剤は必要に応じて含有するものである。
−各分散液準備工程−
まず、凝集合一法で使用する各分散液を準備する。具体的には、特定アクリル樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液、硬化剤が分散された硬化剤分散液、着色剤が分散された着色剤分散液を準備する。
まず、凝集合一法で使用する各分散液を準備する。具体的には、特定アクリル樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散液、硬化剤が分散された硬化剤分散液、着色剤が分散された着色剤分散液を準備する。
ここで、樹脂粒子分散液は、例えば、樹脂粒子を界面活性剤により分散媒中に分散させることにより調製する。
樹脂粒子分散液に用いる分散媒としては、例えば水性媒体が挙げられる。
水性媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水;アルコール類等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
水性媒体としては、例えば、蒸留水、イオン交換水等の水;アルコール類等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
界面活性剤としては、例えば、硫酸エステル塩系、スルホン酸塩系、リン酸エステル系、せっけん系等のアニオン界面活性剤;アミン塩型、第四級アンモニウム塩型等のカチオン界面活性剤;ポリエチレングリコール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加物系、多価アルコール系等の非イオン系界面活性剤等が挙げられる。これらの中でも特に、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤が挙げられる。非イオン系界面活性剤は、アニオン界面活性剤又はカチオン界面活性剤と併用してもよい。
界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
界面活性剤は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
樹脂粒子分散液において、樹脂粒子を分散媒に分散する方法としては、例えば回転せん断型ホモジナイザーや、メディアを有するボールミル、サンドミル、ダイノミル等の一般的な分散方法が挙げられる。また、樹脂粒子の種類によっては、例えば転相乳化法を用いて樹脂粒子分散液中に樹脂粒子を分散させてもよい。
なお、転相乳化法とは、分散すべき樹脂を、その樹脂が可溶な疎水性有機溶剤中に溶解せしめ、有機連続相(O相)に塩基を加えて、中和したのち、水性媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの、樹脂の変換(いわゆる転相)が行われて不連続相化し、樹脂を水性媒体中に粒子状に分散する方法である。
なお、転相乳化法とは、分散すべき樹脂を、その樹脂が可溶な疎水性有機溶剤中に溶解せしめ、有機連続相(O相)に塩基を加えて、中和したのち、水性媒体(W相)を投入することによって、W/OからO/Wへの、樹脂の変換(いわゆる転相)が行われて不連続相化し、樹脂を水性媒体中に粒子状に分散する方法である。
樹脂粒子分散液の製造方法として、具体的には、例えば、アクリル樹脂粒子分散液の場合、原料単量体を水性媒体に水中に乳化し、水溶性開始剤、必要に応じて、分子量制御のために連鎖移動剤を加え加熱し、乳化重合することによって、アクリル樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散を得る。
また、ポリエステル樹脂粒子分散液の場合、原料単量体を加熱溶融及び減圧下重縮合を行った後、得られた重縮合体を溶剤(例えば酢酸エチル等)に加え溶解し、更に、得られた溶解物に弱アルカリ性水溶液を加えながら撹拌、及び転相乳化することによって、ポリエステル樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散を得る。
また、ポリエステル樹脂粒子分散液の場合、原料単量体を加熱溶融及び減圧下重縮合を行った後、得られた重縮合体を溶剤(例えば酢酸エチル等)に加え溶解し、更に、得られた溶解物に弱アルカリ性水溶液を加えながら撹拌、及び転相乳化することによって、ポリエステル樹脂粒子が分散された樹脂粒子分散を得る。
なお、複合粒子分散液を得る場合、樹脂と前記熱硬化剤とを混合して、分散媒に分散(例えば転相乳化等の乳化)することで、当該複合粒子分散液を得る
樹脂粒子分散液中に分散する樹脂粒子の体積平均粒径としては、1μm以下が好ましく、0.01μm以上1μm以下がより好ましく、0.08μm以上0.8μm以下が更に好ましく、0.1μm以上0.6μmが特に好ましい。
なお、樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(例えば、(株)堀場製作所製、LA−700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとして測定される。なお、他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
なお、樹脂粒子の体積平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(例えば、(株)堀場製作所製、LA−700)の測定によって得られた粒度分布を用い、分割された粒度範囲(チャンネル)に対し、体積について小粒径側から累積分布を引き、全粒子に対して累積50%となる粒径を体積平均粒径D50vとして測定される。なお、他の分散液中の粒子の体積平均粒径も同様に測定される。
樹脂粒子分散液に含まれる樹脂粒子の含有量としては、例えば、5質量%以上50質量%以下が好ましく、10質量%以上40質量%以下がより好ましい。
なお、樹脂粒子分散液と同様にして、例えば、硬化剤分散液、着色剤分散液も調製される。つまり、樹脂粒子分散液における樹脂粒子の体積平均粒径、分散媒、分散方法、及び粒子の含有量に関しては、着色剤分散液中に分散する着色剤の粒子、硬化剤分散液中に分散する硬化剤の粒子についても同様である。
−凝集粒子形成工程−
次に、樹脂粒子分散液と、硬化剤分散液と、必要に応じて、着色剤分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、特定アクリル樹脂粒子と硬化剤と着色剤とをヘテロ凝集させ目的とする粉体粒子の径に近い径を持つ、特定アクリル樹脂と硬化剤と着色剤とを含む凝集粒子を形成する。
次に、樹脂粒子分散液と、硬化剤分散液と、必要に応じて、着色剤分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、特定アクリル樹脂粒子と硬化剤と着色剤とをヘテロ凝集させ目的とする粉体粒子の径に近い径を持つ、特定アクリル樹脂と硬化剤と着色剤とを含む凝集粒子を形成する。
具体的には、例えば、混合分散液に凝集剤を添加すると共に、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後、樹脂粒子のガラス転移温度(具体的には、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度−30℃以上ガラス転移温度−10℃以下)の温度に加熱し、混合分散液に分散された粒子を凝集させて、凝集粒子を形成する。
なお、凝集粒子形成工程においては、特定アクリル樹脂及び硬化剤を含む複合粒子分散液と、着色剤分散液と、を混合し、混合分散液中で、複合粒子と着色剤とをヘテロ凝集させて、凝集粒子を形成してもよい。
凝集粒子形成工程においては、例えば、混合分散液を回転せん断型ホモジナイザーで撹拌下、室温(例えば25℃)で上記凝集剤を添加し、混合分散液のpHを酸性(例えばpHが2以上5以下)に調整し、必要に応じて分散安定剤を添加した後に、上記加熱を行ってもよい。
凝集剤としては、例えば、混合分散液に添加される分散剤として用いる界面活性剤と逆極性の界面活性剤、金属塩、金属塩重合体、金属錯体が挙げられる。凝集剤として金属錯体を用いた場合には、界面活性剤の使用量が低減され、帯電特性が向上する。
なお、凝集終了後、凝集剤の金属イオンと錯体又は類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。このキレート剤の添加により、凝集剤を過剰に添加した場合、粉体粒子の金属イオンの含有量の調整が実現される。
なお、凝集終了後、凝集剤の金属イオンと錯体又は類似の結合を形成する添加剤を必要に応じて用いてもよい。この添加剤としては、キレート剤が好適に用いられる。このキレート剤の添加により、凝集剤を過剰に添加した場合、粉体粒子の金属イオンの含有量の調整が実現される。
ここで、凝集剤としての金属塩、金属塩重合体、金属錯体は、金属イオンの供給源として用いる。これらの例示について、既述の通りである。
キレート剤としては、水溶性のキレート剤が挙げられる。キレート剤として、具体的には、例えば、酒石酸、クエン酸、グルコン酸などのオキシカルボン酸、イミノジ酸(IDA)、ニトリロトリ酢酸(NTA)、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)などが挙げられる。
キレート剤の添加量としては、例えば、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下がよく、0.1質量部以上3.0質量部未満が好ましい。
キレート剤の添加量としては、例えば、樹脂粒子100質量部に対して0.01質量部以上5.0質量部以下がよく、0.1質量部以上3.0質量部未満が好ましい。
−融合合一工程−
次に、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば樹脂粒子のガラス転移温度より10℃から30℃高い温度以上)に加熱して、凝集粒子を融合合一し、粉体粒子を形成する。
次に、凝集粒子が分散された凝集粒子分散液に対して、例えば、樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば樹脂粒子のガラス転移温度より10℃から30℃高い温度以上)に加熱して、凝集粒子を融合合一し、粉体粒子を形成する。
以上の工程を経て、粉体粒子が得られる。
ここで、融合合一工程終了後は、分散液中に形成された粉体粒子を、公知の洗浄工程、固液分離工程、乾燥工程を経て乾燥した状態の粉体粒子を得る。
洗浄工程は、帯電性の点から充分にイオン交換水による置換洗浄を施すことがよい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。また、乾燥工程も特に方法に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、気流式乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
洗浄工程は、帯電性の点から充分にイオン交換水による置換洗浄を施すことがよい。また、固液分離工程は、特に制限はないが、生産性の点から吸引濾過、加圧濾過等を施すことがよい。また、乾燥工程も特に方法に制限はないが、生産性の点から凍結乾燥、気流式乾燥、流動乾燥、振動型流動乾燥等を施すことがよい。
そして、前記粉体塗料は、必要に応じて、例えば、得られた乾燥状態の粉体粒子に、外部添加剤を添加し、混合することにより製造される。混合は、例えばVブレンダー、ヘンシェルミキサー、レーディゲミキサー等によって行うことがよい。更に、必要に応じて、振動篩分機、風力篩分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
(塗装品の製造方法)
本実施形態に係る塗装品の製造方法は、特に制限はないが、基材上に、第1の粉体塗料を塗布する工程、塗布された前記第1の粉体塗料上に、第2の粉体塗料を塗布する工程、並びに、塗布された前記第1の粉体塗料及び前記第2の粉体塗料を加熱し硬化させる工程を含み、前記第1の粉体塗料及び前記第2の粉体塗料として、本実施形態に係る粉体塗料セットにおける第1の粉体塗料及び第2の粉体塗料をそれぞれ用いることが好ましい。
本実施形態に係る塗装品の製造方法における基材、第1の粉体塗料及び第2の粉体塗料は、前述した基材、第1の粉体塗料及び第2の粉体塗料と同義であり、好ましい態様も同様である。
本実施形態に係る塗装品の製造方法は、特に制限はないが、基材上に、第1の粉体塗料を塗布する工程、塗布された前記第1の粉体塗料上に、第2の粉体塗料を塗布する工程、並びに、塗布された前記第1の粉体塗料及び前記第2の粉体塗料を加熱し硬化させる工程を含み、前記第1の粉体塗料及び前記第2の粉体塗料として、本実施形態に係る粉体塗料セットにおける第1の粉体塗料及び第2の粉体塗料をそれぞれ用いることが好ましい。
本実施形態に係る塗装品の製造方法における基材、第1の粉体塗料及び第2の粉体塗料は、前述した基材、第1の粉体塗料及び第2の粉体塗料と同義であり、好ましい態様も同様である。
前記第1の粉体塗料を塗布する工程、及び、前記第2の粉体塗料を塗布する工程における粉体塗料の塗布方法としては、特に制限はなく、公知の塗布方法又は塗装方法により塗布すればよい。
また、前記第1の粉体塗料及び前記第2の粉体塗料の塗布方法としては、静電粉体塗装、摩擦帯電粉体塗装、流動浸漬等が好ましく挙げられる。また、前記第1の粉体塗料と前記第2の粉体塗料とは、同じ塗布方法により塗布してもよいし、異なる塗布方法により塗布してもよい。
前記第1の粉体塗料及び前記第2の粉体塗料の塗布量については、前述したT1/T2の好ましい範囲を満たすように調整することが好ましい。
また、前記第1の粉体塗料及び前記第2の粉体塗料の塗布方法としては、静電粉体塗装、摩擦帯電粉体塗装、流動浸漬等が好ましく挙げられる。また、前記第1の粉体塗料と前記第2の粉体塗料とは、同じ塗布方法により塗布してもよいし、異なる塗布方法により塗布してもよい。
前記第1の粉体塗料及び前記第2の粉体塗料の塗布量については、前述したT1/T2の好ましい範囲を満たすように調整することが好ましい。
前記硬化する工程においては、一回の加熱により前記第1の粉体塗料及び前記第2の粉体塗料を硬化させることが好ましい。
前記硬化する工程における加熱温度(焼付温度)は、使用する前記第1の粉体塗料及び前記第2の粉体塗料の組成等に応じ適宜選択すればよいが、90℃以上250℃以下が好ましく、100℃以上220℃以下がより好ましく、120℃以上200℃以下が更に好ましい。なお、加熱時間(焼付時間)は、特に制限はなく、加熱温度(焼付温度)により調節すればよい。
前記硬化する工程における加熱温度(焼付温度)は、使用する前記第1の粉体塗料及び前記第2の粉体塗料の組成等に応じ適宜選択すればよいが、90℃以上250℃以下が好ましく、100℃以上220℃以下がより好ましく、120℃以上200℃以下が更に好ましい。なお、加熱時間(焼付時間)は、特に制限はなく、加熱温度(焼付温度)により調節すればよい。
また、本実施形態に係る塗装品の製造方法は、所望に応じ、前記以外のその他の工程を含んでいてもよい。
その他の工程としては、公知の工程が挙げられる。
その他の工程としては、公知の工程が挙げられる。
以下、実施例により本実施形態を詳細に説明するが、本実施形態は、これら実施例に何ら限定されるものではない。なお、以下の説明において、特に断りのない限り、「部」及び「%」はすべて質量基準である。
また、各粉体塗料の体積平均粒径及び球形度、第1層と第2層との界面粗度Ra、第1層及び第2層の平均層厚、塗装品表面の表面粗さRa、並びに、塗膜層の表面被覆率については、前述した方法によりそれぞれ測定した。
また、各粉体塗料の体積平均粒径及び球形度、第1層と第2層との界面粗度Ra、第1層及び第2層の平均層厚、塗装品表面の表面粗さRa、並びに、塗膜層の表面被覆率については、前述した方法によりそれぞれ測定した。
使用した原料を以下に示す。
<樹脂成分>
クリルコート1716−0(ダイセルサイテック(株)製、ポリエステル樹脂、酸価:30mgKOH/g)
<硬化剤>
ブロックイソシアネート硬化剤VESTAGONB1530(EVONIK社製)
<酸化チタン>
JR−701(テイカ(株)製、平均粒子径:0.27μm、酸化チタン含有量:93%以上)
<表面調整剤>
レジフローP67(エストロンケミカル社製、表面調整剤、アクリル共重合体)
<黒色顔料>
カーボンブラック(Orion engineered carbon社製、NIPEX)
<樹脂成分>
クリルコート1716−0(ダイセルサイテック(株)製、ポリエステル樹脂、酸価:30mgKOH/g)
<硬化剤>
ブロックイソシアネート硬化剤VESTAGONB1530(EVONIK社製)
<酸化チタン>
JR−701(テイカ(株)製、平均粒子径:0.27μm、酸化チタン含有量:93%以上)
<表面調整剤>
レジフローP67(エストロンケミカル社製、表面調整剤、アクリル共重合体)
<黒色顔料>
カーボンブラック(Orion engineered carbon社製、NIPEX)
表1に示される処方(単位:質量部)に従って、各原料をミキサー(スーパーミキサーピッコロ、(株)カワタ製)を用いて3,000rpmで30秒間の予備混合を行った。次いで、コニーダー(PCS30、BUSS社製)を用いて115℃、90rpmで混練した。その後、溶融混練物の固化、粉砕、分級操作を実施した。表1に体積平均粒子径、球形度を示す。
<着色剤分散液Wの調製>
・酸化チタン(CR−60、石原産業(株)製):200部
・アニオン界面活性剤(ネオゲンRK、第一工業製薬(株)製):10部
・イオン交換水:300部
・1.0質量%硝酸水溶液:15部
上記の材料と直径3mmのアルミナビーズ(アズワン社製)600部とをボトル(アイボーイ、アズワン社製)に投入し、卓上ボールミルにて回転数150rpmで24時間混合し、イオン交換水を加えて固形分濃度を25質量%に調製して、着色剤分散液Wを得た。着色剤分散液W1は、酸化チタン顔料の体積平均粒径が350nmであった。
・酸化チタン(CR−60、石原産業(株)製):200部
・アニオン界面活性剤(ネオゲンRK、第一工業製薬(株)製):10部
・イオン交換水:300部
・1.0質量%硝酸水溶液:15部
上記の材料と直径3mmのアルミナビーズ(アズワン社製)600部とをボトル(アイボーイ、アズワン社製)に投入し、卓上ボールミルにて回転数150rpmで24時間混合し、イオン交換水を加えて固形分濃度を25質量%に調製して、着色剤分散液Wを得た。着色剤分散液W1は、酸化チタン顔料の体積平均粒径が350nmであった。
<着色剤分散液Rの調製>
・マゼンタ顔料(BASF社製、Pigment Red 282(PR282)、Irgazin(商標)Magenta2012)):50部
・アニオン性界面活性剤(テイカ(株)製、テイカパワー):4部
・イオン交換水:150部
上記の顔料、界面活性剤及びイオン交換水を混合し、溶解し、高圧式分散機((株)スギノマシン製、アルチマイザーHPJ30006)を用いて2時間分散して、顔料を分散させてなる顔料分散液Iを調製した。分散液中の固形分量が20質量%となるようにイオン交換水を加え、体積平均粒径140nmの着色剤粒子が分散された着色剤分散液Rを得た。
・マゼンタ顔料(BASF社製、Pigment Red 282(PR282)、Irgazin(商標)Magenta2012)):50部
・アニオン性界面活性剤(テイカ(株)製、テイカパワー):4部
・イオン交換水:150部
上記の顔料、界面活性剤及びイオン交換水を混合し、溶解し、高圧式分散機((株)スギノマシン製、アルチマイザーHPJ30006)を用いて2時間分散して、顔料を分散させてなる顔料分散液Iを調製した。分散液中の固形分量が20質量%となるようにイオン交換水を加え、体積平均粒径140nmの着色剤粒子が分散された着色剤分散液Rを得た。
<ポリエステル樹脂(PES1)の調製>
・テレフタル酸:30モル部
・ドデセニル無水コハク酸:20モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物:15モル部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物:10モル部
・プロピレングリコール:25モル部
上記の材料を、撹拌機、温度計、窒素ガス導入口、及び精留塔を備えた反応容器に仕込み、窒素雰囲気下で撹拌しながら240℃に昇温し、重縮合反応を行った。非晶性ポリエステル樹脂(APES1)の重量平均分子量は2.3万、酸価は16であった。
・テレフタル酸:30モル部
・ドデセニル無水コハク酸:20モル部
・ビスフェノールAプロピレンオキサイド2モル付加物:15モル部
・ビスフェノールAエチレンオキサイド2モル付加物:10モル部
・プロピレングリコール:25モル部
上記の材料を、撹拌機、温度計、窒素ガス導入口、及び精留塔を備えた反応容器に仕込み、窒素雰囲気下で撹拌しながら240℃に昇温し、重縮合反応を行った。非晶性ポリエステル樹脂(APES1)の重量平均分子量は2.3万、酸価は16であった。
<樹脂粒子分散液の調製>
コンデンサー、温度計、水滴下装置、及びアンカー翼を備えたジャケット付き反応槽(BJ−30N、東京理化器械(株)製)を水循環式恒温槽にて40℃に維持しながら、該反応槽に酢酸エチル300部とイソプロピルアルコール30部との混合溶剤を投入し、これに下記の材料を投入した。
・非晶性ポリエステル樹脂(PES1):240部
・熱硬化剤:ブロックイソシアネート硬化剤VESTAGONB1530(EVONIK社製):60部
・発泡防止剤:ベンゾイン:1.5部
・表面調整剤:アクリルオリゴマー(アクロナール4F、BASF社製):3部
コンデンサー、温度計、水滴下装置、及びアンカー翼を備えたジャケット付き反応槽(BJ−30N、東京理化器械(株)製)を水循環式恒温槽にて40℃に維持しながら、該反応槽に酢酸エチル300部とイソプロピルアルコール30部との混合溶剤を投入し、これに下記の材料を投入した。
・非晶性ポリエステル樹脂(PES1):240部
・熱硬化剤:ブロックイソシアネート硬化剤VESTAGONB1530(EVONIK社製):60部
・発泡防止剤:ベンゾイン:1.5部
・表面調整剤:アクリルオリゴマー(アクロナール4F、BASF社製):3部
上記材料の投入後、スリーワンモーターを用いて回転数150rpmで撹拌を施し、材料を溶解させて油相を得た。この撹拌されている油相に、10質量%アンモニア水溶液30部を5分間で滴下し、10分間混合した後、更にイオン交換水900部を毎分5部の速度で滴下して転相させ、乳化液を得た。
すぐに、得られた乳化液800部とイオン交換水700部とをナスフラスコに入れ、トラップ球を介して真空制御ユニットを備えたエバポレーター(東京理化器械(株)製)にセットした。ナスフラスコを回転させながら、60℃の湯バスで加温し、突沸に注意しつつ7kPaまで減圧し溶剤を除去した。溶剤回収量が1,100部になった時点で常圧に戻し、ナスフラスコを水冷して、ポリエステル樹脂PES1及び熱硬化剤を含有する樹脂粒子分散液を得た。得られた分散液に溶剤臭は無かった。
すぐに、得られた乳化液800部とイオン交換水700部とをナスフラスコに入れ、トラップ球を介して真空制御ユニットを備えたエバポレーター(東京理化器械(株)製)にセットした。ナスフラスコを回転させながら、60℃の湯バスで加温し、突沸に注意しつつ7kPaまで減圧し溶剤を除去した。溶剤回収量が1,100部になった時点で常圧に戻し、ナスフラスコを水冷して、ポリエステル樹脂PES1及び熱硬化剤を含有する樹脂粒子分散液を得た。得られた分散液に溶剤臭は無かった。
その後、アニオン界面活性剤(Dowfax2A1、ダウケミカル社製、有効成分量45質量%)を、分散液中の樹脂分に対して有効成分として2質量%添加混合し、イオン交換水を加えて固形分濃度を25質量%に調製した。これを第1樹脂粒子分散液とした。第1樹脂粒子分散液における第1樹脂粒子の体積平均粒径は150nmであった。
<粉体塗料2Aの作製>
−凝集工程−
・樹脂粒子分散液:180質量部(固形分45質量部)
・着色剤分散液R:20質量部(固形分4質量部)
・着色剤分散液W:150質量部(固形分37.5質量部)
・イオン交換水:100質量部
上記成分を丸型ステンレス製フラスコ中においてホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)で十分に混合及び分散した。次いで、1.0%硝酸水溶液を用い、pHを2.8に調整した。これに10%ポリ塩化アルミニウム水溶液0.70質量部を加え、ウルトラタラックスで分散操作を継続した。
撹拌機、マントルヒーターを設置し、スラリーが充分に撹拌するように撹拌機の回転数を適宜調整しながら、53℃まで昇温し、53℃で15分保持した後、体積平均粒径が7.5μmとなったところで、樹脂粒子分散液100質量部をゆっくりと投入した。
−凝集工程−
・樹脂粒子分散液:180質量部(固形分45質量部)
・着色剤分散液R:20質量部(固形分4質量部)
・着色剤分散液W:150質量部(固形分37.5質量部)
・イオン交換水:100質量部
上記成分を丸型ステンレス製フラスコ中においてホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)で十分に混合及び分散した。次いで、1.0%硝酸水溶液を用い、pHを2.8に調整した。これに10%ポリ塩化アルミニウム水溶液0.70質量部を加え、ウルトラタラックスで分散操作を継続した。
撹拌機、マントルヒーターを設置し、スラリーが充分に撹拌するように撹拌機の回転数を適宜調整しながら、53℃まで昇温し、53℃で15分保持した後、体積平均粒径が7.5μmとなったところで、樹脂粒子分散液100質量部をゆっくりと投入した。
−融合合一工程−
投入後30分間保持した後、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを7.7とした。その後、90℃まで昇温し、2時間保持した。光学顕微鏡でほぼ球形に近い形が観察された。
投入後30分間保持した後、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを7.7とした。その後、90℃まで昇温し、2時間保持した。光学顕微鏡でほぼ球形に近い形が観察された。
−濾過工程、洗浄工程、乾燥工程−
反応終了後、フラスコ内の溶液を冷却し、濾過することにより固形分を得た。次に、この固形分を、イオン交換水で十分に洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離し、再度固形分を得た。
次に、この固形分を40℃のイオン交換水3,000質量部中に再分散し、15分、300rpmで撹拌、洗浄した。この洗浄操作を5回繰り返し、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離して得られた固形分を12時間真空乾燥させた
この着色粉体塗料の粉体粒子は、体積平均粒径D50vが8.5μm、球形度が0.99であった。
反応終了後、フラスコ内の溶液を冷却し、濾過することにより固形分を得た。次に、この固形分を、イオン交換水で十分に洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離し、再度固形分を得た。
次に、この固形分を40℃のイオン交換水3,000質量部中に再分散し、15分、300rpmで撹拌、洗浄した。この洗浄操作を5回繰り返し、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離して得られた固形分を12時間真空乾燥させた
この着色粉体塗料の粉体粒子は、体積平均粒径D50vが8.5μm、球形度が0.99であった。
−外部添加剤の外添−
この粉体粒子100質量部に対して0.5質量部の疎水性シリカ(一次粒径12nm)を混合して、ポリエステル樹脂製の赤色粉体塗料2Aを得た。
この粉体粒子100質量部に対して0.5質量部の疎水性シリカ(一次粒径12nm)を混合して、ポリエステル樹脂製の赤色粉体塗料2Aを得た。
<粉体塗料2Bの作製>
粉体塗料2Aの作製において、凝集工程で、56℃まで昇温し、56℃で15分保持した後、体積平均粒径が10μmとなったところで、樹脂粒子分散液100質量部をゆっくりと投入した以外は同様に作製して、粉体塗料2Bが得られた。体積平均粒径D50vが11.1μm、球形度が0.97であった。
粉体塗料2Aの作製において、凝集工程で、56℃まで昇温し、56℃で15分保持した後、体積平均粒径が10μmとなったところで、樹脂粒子分散液100質量部をゆっくりと投入した以外は同様に作製して、粉体塗料2Bが得られた。体積平均粒径D50vが11.1μm、球形度が0.97であった。
<粉体塗料2Cの作製>
粉体塗料2Aの作製において、凝集工程で、58℃まで昇温し、58℃で15分保持した後、体積平均粒径が13.5μmとなったところで、樹脂粒子分散液100質量部をゆっくりと投入した以外は同様に作製して、粉体塗料2Bが得られた。体積平均粒径D50vが14.7μm、球形度が0.97であった。
粉体塗料2Aの作製において、凝集工程で、58℃まで昇温し、58℃で15分保持した後、体積平均粒径が13.5μmとなったところで、樹脂粒子分散液100質量部をゆっくりと投入した以外は同様に作製して、粉体塗料2Bが得られた。体積平均粒径D50vが14.7μm、球形度が0.97であった。
<粉体塗料2Dの作製>
−凝集工程−
・樹脂粒子分散液:250質量部(固形分62.5質量部)
・イオン交換水:100質量部
上記成分を丸型ステンレス製フラスコ中においてホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)で十分に混合及び分散した。次いで、1.0%硝酸水溶液を用い、pHを2.8に調整した。これに10%ポリ塩化アルミニウム水溶液0.70質量部を加え、ウルトラタラックスで分散操作を継続した。
撹拌機、マントルヒーターを設置し、スラリーが充分に撹拌するように撹拌機の回転数を適宜調整しながら、52℃まで昇温し、52℃で15分保持した後、体積平均粒径が5.7μmとなったところで、樹脂粒子分散液100質量部をゆっくりと投入した。
−凝集工程−
・樹脂粒子分散液:250質量部(固形分62.5質量部)
・イオン交換水:100質量部
上記成分を丸型ステンレス製フラスコ中においてホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)で十分に混合及び分散した。次いで、1.0%硝酸水溶液を用い、pHを2.8に調整した。これに10%ポリ塩化アルミニウム水溶液0.70質量部を加え、ウルトラタラックスで分散操作を継続した。
撹拌機、マントルヒーターを設置し、スラリーが充分に撹拌するように撹拌機の回転数を適宜調整しながら、52℃まで昇温し、52℃で15分保持した後、体積平均粒径が5.7μmとなったところで、樹脂粒子分散液100質量部をゆっくりと投入した。
−融合合一工程−
投入後30分間保持した後、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを7.7とした。その後、90℃まで昇温し、2時間保持した。光学顕微鏡でほぼ球形に近い形が観察された。
投入後30分間保持した後、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを7.7とした。その後、90℃まで昇温し、2時間保持した。光学顕微鏡でほぼ球形に近い形が観察された。
−濾過工程、洗浄工程、乾燥工程−
反応終了後、フラスコ内の溶液を冷却し、濾過することにより固形分を得た。次に、この固形分を、イオン交換水で十分に洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離し、再度固形分を得た。
次に、この固形分を40℃のイオン交換水3,000質量部中に再分散し、15分、300rpmで撹拌、洗浄した。この洗浄操作を5回繰り返し、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離して得られた固形分を12時間真空乾燥させた。
このクリア粉体塗料の粉体粒子は、体積平均粒径D50vが6.2μm、球形度が0.99であった。
反応終了後、フラスコ内の溶液を冷却し、濾過することにより固形分を得た。次に、この固形分を、イオン交換水で十分に洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離し、再度固形分を得た。
次に、この固形分を40℃のイオン交換水3,000質量部中に再分散し、15分、300rpmで撹拌、洗浄した。この洗浄操作を5回繰り返し、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離して得られた固形分を12時間真空乾燥させた。
このクリア粉体塗料の粉体粒子は、体積平均粒径D50vが6.2μm、球形度が0.99であった。
−外部添加剤の外添−
この粉体粒子100質量部に対して0.5質量部の疎水性シリカ(一次粒径12nm)を混合して、ポリエステル樹脂製のクリア粉体塗料2Dを得た。
この粉体粒子100質量部に対して0.5質量部の疎水性シリカ(一次粒径12nm)を混合して、ポリエステル樹脂製のクリア粉体塗料2Dを得た。
<粉体塗料2Eの作製>
粉体塗料2Dの作製において、凝集工程で、57℃まで昇温し、57℃で15分保持した後、体積平均粒径が10μmとなったところで、樹脂粒子分散液100質量部をゆっくりと投入した以外は同様に作製して、粉体塗料2Eが得られた。体積平均粒径D50vが10.2μm、球形度が0.98であった。
粉体塗料2Dの作製において、凝集工程で、57℃まで昇温し、57℃で15分保持した後、体積平均粒径が10μmとなったところで、樹脂粒子分散液100質量部をゆっくりと投入した以外は同様に作製して、粉体塗料2Eが得られた。体積平均粒径D50vが10.2μm、球形度が0.98であった。
<粉体塗料2Fの作製>
粉体塗料2Dの作製において、凝集工程で、59℃まで昇温し、59℃で15分保持した後、体積平均粒径が13μmとなったところで、樹脂粒子分散液100質量部をゆっくりと投入した以外は同様に作製して、粉体塗料2Fが得られた。体積平均粒径D50vが14.2μm、球形度が0.97であった。
粉体塗料2Dの作製において、凝集工程で、59℃まで昇温し、59℃で15分保持した後、体積平均粒径が13μmとなったところで、樹脂粒子分散液100質量部をゆっくりと投入した以外は同様に作製して、粉体塗料2Fが得られた。体積平均粒径D50vが14.2μm、球形度が0.97であった。
<粉体塗料2Gの作製>
粉体塗料2Dの作製において、凝集工程で、60℃まで昇温し、60℃で15分保持した後、体積平均粒径が14.3μmとなったところで、樹脂粒子分散液100質量部をゆっくりと投入した以外は同様に作製して、粉体塗料2Gが得られた。体積平均粒径D50vが15.3μm、球形度が0.97であった。
粉体塗料2Dの作製において、凝集工程で、60℃まで昇温し、60℃で15分保持した後、体積平均粒径が14.3μmとなったところで、樹脂粒子分散液100質量部をゆっくりと投入した以外は同様に作製して、粉体塗料2Gが得られた。体積平均粒径D50vが15.3μm、球形度が0.97であった。
<粉体塗料2Hの作製>
−熱硬化性アクリル樹脂粒子分散液(A1)の調製−
・スチレン:60質量部
・メタクリル酸メチル:240質量部
・ヒドロキシエチルメタクリレート:50質量部
・カルボキシエチルアクリレート:18質量部
・メタクリル酸グリシジル:260質量部
・ドデカンチオール:8質量部
上記成分を混合溶解したモノマー溶液Aを調製した。
他方、アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製、ダウファックス)12質量部をイオン交換水280質量部に溶解し、これに、前記モノマー溶液Aを加えてフラスコ中で分散し乳化した溶液(単量体乳化液A)を得た。
次に、アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製、ダウファックス)1質量部をイオン交換水555質量部に溶解し、重合用フラスコに仕込む。その後、重合用フラスコを密栓し、還流管を設置し、窒素を注入しつつ、ゆっくりと撹拌しながら、75℃まで重合用フラスコをウオーターバスで加熱し、保持した。
この状態で、重合用フラスコ中に、定量ポンプを介して過硫酸アンモニウム9質量部をイオン交換水43質量部に溶解した溶液を20分かけて滴下した後、さらに、単量体乳化液Aを定量ポンプを介して200分かけて滴下した。滴下終了後、ゆっくりと攪拌を続けながら重合用フラスコを75℃に、3時間保持して重合を終了し、イオン交換水で調整して固形分量が30%のアニオン性の熱硬化性アクリル樹脂粒子分散液(A2)を得た。
アニオン性の熱硬化性アクリル樹脂粒子分散液(A2)中に含まれる熱硬化性アクリル樹脂粒子は、体積平均粒径200nm、ガラス転移温度は65℃、重量平均分子量は30,000であった。
−熱硬化性アクリル樹脂粒子分散液(A1)の調製−
・スチレン:60質量部
・メタクリル酸メチル:240質量部
・ヒドロキシエチルメタクリレート:50質量部
・カルボキシエチルアクリレート:18質量部
・メタクリル酸グリシジル:260質量部
・ドデカンチオール:8質量部
上記成分を混合溶解したモノマー溶液Aを調製した。
他方、アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製、ダウファックス)12質量部をイオン交換水280質量部に溶解し、これに、前記モノマー溶液Aを加えてフラスコ中で分散し乳化した溶液(単量体乳化液A)を得た。
次に、アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製、ダウファックス)1質量部をイオン交換水555質量部に溶解し、重合用フラスコに仕込む。その後、重合用フラスコを密栓し、還流管を設置し、窒素を注入しつつ、ゆっくりと撹拌しながら、75℃まで重合用フラスコをウオーターバスで加熱し、保持した。
この状態で、重合用フラスコ中に、定量ポンプを介して過硫酸アンモニウム9質量部をイオン交換水43質量部に溶解した溶液を20分かけて滴下した後、さらに、単量体乳化液Aを定量ポンプを介して200分かけて滴下した。滴下終了後、ゆっくりと攪拌を続けながら重合用フラスコを75℃に、3時間保持して重合を終了し、イオン交換水で調整して固形分量が30%のアニオン性の熱硬化性アクリル樹脂粒子分散液(A2)を得た。
アニオン性の熱硬化性アクリル樹脂粒子分散液(A2)中に含まれる熱硬化性アクリル樹脂粒子は、体積平均粒径200nm、ガラス転移温度は65℃、重量平均分子量は30,000であった。
−凝集工程−
・熱硬化性アクリル樹脂粒子分散液(A1):220質量部(固形分66質量部)
・イオン交換水:100質量部
上記成分を丸型ステンレス製フラスコ中においてホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)で十分に混合・分散した。次いで、1.0%硝酸水溶液を用い、pHを2.8に調整した。これに10%ポリ塩化アルミニウム水溶液0.60質量部を加え、ウルトラタラックスで分散操作を継続した。
撹拌機、マントルヒーターを設置し、スラリーが充分に撹拌するように撹拌機の回転数を適宜調整しながら、52℃まで昇温し、52℃で15分保持した後、体積平均粒径が5.7μmとなったところで、樹脂粒子分散液70質量部をゆっくりと投入した。
・熱硬化性アクリル樹脂粒子分散液(A1):220質量部(固形分66質量部)
・イオン交換水:100質量部
上記成分を丸型ステンレス製フラスコ中においてホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックスT50)で十分に混合・分散した。次いで、1.0%硝酸水溶液を用い、pHを2.8に調整した。これに10%ポリ塩化アルミニウム水溶液0.60質量部を加え、ウルトラタラックスで分散操作を継続した。
撹拌機、マントルヒーターを設置し、スラリーが充分に撹拌するように撹拌機の回転数を適宜調整しながら、52℃まで昇温し、52℃で15分保持した後、体積平均粒径が5.7μmとなったところで、樹脂粒子分散液70質量部をゆっくりと投入した。
−融合合一工程−
投入後30分間保持した後、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを7.7とした。その後、90℃まで昇温し、2時間保持した。光学顕微鏡でほぼ球形に近い形が観察された。
投入後30分間保持した後、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを7.7とした。その後、90℃まで昇温し、2時間保持した。光学顕微鏡でほぼ球形に近い形が観察された。
−濾過工程、洗浄工程、乾燥工程−
反応終了後、フラスコ内の溶液を冷却し、濾過することにより固形分を得た。次に、この固形分を、イオン交換水で十分に洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離し、再度固形分を得た。
次に、この固形分を40℃のイオン交換水3,000質量部中に再分散し、15分、300rpmで撹拌、洗浄した。この洗浄操作を5回繰り返し、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離して得られた固形分を12時間真空乾燥させた。
このクリア粉体塗料の粉体粒子は、体積平均粒径D50vが10.5μm、球形度が0.97であった。
反応終了後、フラスコ内の溶液を冷却し、濾過することにより固形分を得た。次に、この固形分を、イオン交換水で十分に洗浄した後、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離し、再度固形分を得た。
次に、この固形分を40℃のイオン交換水3,000質量部中に再分散し、15分、300rpmで撹拌、洗浄した。この洗浄操作を5回繰り返し、ヌッチェ式吸引濾過で固液分離して得られた固形分を12時間真空乾燥させた。
このクリア粉体塗料の粉体粒子は、体積平均粒径D50vが10.5μm、球形度が0.97であった。
−外部添加剤の外添−
この粉体粒子100質量部に対して0.5質量部の疎水性シリカ(一次粒径12nm)を混合して、ポリエステル樹脂製のクリア粉体塗料2Hを得た。
この粉体粒子100質量部に対して0.5質量部の疎水性シリカ(一次粒径12nm)を混合して、ポリエステル樹脂製のクリア粉体塗料2Hを得た。
(実施例1乃至9、及び、比較例1乃至3)
<塗装品の作製>
基材として、リン酸亜鉛処理冷延鋼板(厚さ0.6mm、縦150mm、横70mm、表面粗さRa0.25μm)を使用した。
塗装は、旭サナック(株)製コロナガンXR4−110Cで電圧100kV、電流30μA、風量100L/分、吐出量130g/分〜150g/分、ガンと基材との距離250mm、アースリング距離80mmの条件にて、表2に記載の粉体塗料により第1層を塗布した後に、塗料を切り替えて同じ条件にて、表2に記載の粉体塗料2A乃至2Hにより第2層を塗布し、チャンバーに入れて170℃20分間の焼付けを実施し、実施例1乃至9、及び、比較例1乃至3の塗装品をそれぞれ得た。
<塗装品の作製>
基材として、リン酸亜鉛処理冷延鋼板(厚さ0.6mm、縦150mm、横70mm、表面粗さRa0.25μm)を使用した。
塗装は、旭サナック(株)製コロナガンXR4−110Cで電圧100kV、電流30μA、風量100L/分、吐出量130g/分〜150g/分、ガンと基材との距離250mm、アースリング距離80mmの条件にて、表2に記載の粉体塗料により第1層を塗布した後に、塗料を切り替えて同じ条件にて、表2に記載の粉体塗料2A乃至2Hにより第2層を塗布し、チャンバーに入れて170℃20分間の焼付けを実施し、実施例1乃至9、及び、比較例1乃至3の塗装品をそれぞれ得た。
得られた塗装品を用い、以下の評価を行った。
<第1層と第2層との密着性評価>
得られた塗装膜を、JIS K5600−5−6に従って、クロスカット試験を行い、密着性を評価した。評価基準を以下に示す。下記分類の数字が小さいほど、密着性に優れる。
分類0:どの格子の目もはがれがない。
分類1:カットの交差点における表面塗膜の小さなはがれ。はがれ部分の面積が、明確に5%を上回らない。
分類2:表面塗膜がカットの線に沿って、交差点においてはがれている。はがれ部分の面積が、5%以上15%未満である。
分類3:表面塗膜がカットの線に沿って部分的、全面的にはがれている。はがれ部分の面積が、15%以上35%未満である。
分類4:表面塗膜がカットの線に沿って部分的、全面的に大はがれを生じている。はがれ部分の面積が、35%以上65%未満である。
分類5:はがれ部分の面積が、65%以上である。
得られた塗装膜を、JIS K5600−5−6に従って、クロスカット試験を行い、密着性を評価した。評価基準を以下に示す。下記分類の数字が小さいほど、密着性に優れる。
分類0:どの格子の目もはがれがない。
分類1:カットの交差点における表面塗膜の小さなはがれ。はがれ部分の面積が、明確に5%を上回らない。
分類2:表面塗膜がカットの線に沿って、交差点においてはがれている。はがれ部分の面積が、5%以上15%未満である。
分類3:表面塗膜がカットの線に沿って部分的、全面的にはがれている。はがれ部分の面積が、15%以上35%未満である。
分類4:表面塗膜がカットの線に沿って部分的、全面的に大はがれを生じている。はがれ部分の面積が、35%以上65%未満である。
分類5:はがれ部分の面積が、65%以上である。
<外観における色ムラ抑制性評価>
得られた塗装品の形成した塗膜層部分を、目視により観察し、色ムラがない又は目立たないものをAと評価し、色ムラが見られるものをBと評価した。
得られた塗装品の形成した塗膜層部分を、目視により観察し、色ムラがない又は目立たないものをAと評価し、色ムラが見られるものをBと評価した。
各例の詳細、及び、評価結果を表2にまとめて示す。
表2に示す結果から、本実施例の塗装品は、比較例の塗装品に比べ、塗膜層として、第1層及び第2層を有する塗装品である場合において、前記第1層と前記第1層に接する前記第2層との間の密着性に優れるに優れることがわかる。
表2に示す結果から、本実施例の塗装品は、外観における色ムラ抑制性にも優れる。
表2に示す結果から、本実施例の塗装品は、外観における色ムラ抑制性にも優れる。
CL:中心線、RC:粗さ曲線、L:測定する塗膜層の最表面に平行な方向の長さ、f(x):第1層と第2層との界面の前記最表層の表面に垂直な方向における粗さ曲線RCのxでの中心線CLからの距離
Claims (16)
- 2層以上の塗膜層を有し、
前記塗膜層における第1層と前記第1層に接する第2層との間の界面粗度Raが、1μm以上10μm以下である
塗装品。 - 前記第2層が、前記塗装品の最表層である請求項1に記載の塗装品。
- 前記第2層の平均層厚が、40μm未満である請求項1又は請求項2に記載の塗装品。
- 前記第1層の平均層厚が、40μm以上100μm以下である請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の塗装品。
- 前記第1層の平均層厚T1と前記第2層の平均層厚T2との比(T1/T2)が、1を超え7以下である請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の塗装品。
- 前記第1層の平均層厚T1と前記第2層の平均層厚T2との比(T1/T2)が、1.5以上5以下である請求項5に記載の塗装品。
- 前記塗膜層の表面被覆率が、95面積%以上である請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の塗装品。
- 前記第2層が、クリア塗膜層である請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の塗装品。
- 基材を有し、
前記基材の表面粗さRaが、前記第1層と前記第2層との間の界面粗度Raよりも小さい請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の塗装品。 - 前記塗装品の前記塗膜層側の最表面の表面粗さRaが、前記第1層と前記第2層との間の界面粗度Raよりも小さい請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の塗装品。
- 樹脂、及び、硬化剤を含む第1の粉体塗料と、
樹脂、及び、硬化剤を含む第2の粉体塗料とを有し、
前記第1の粉体塗料の体積平均粒径D1と前記第2の粉体塗料の体積平均粒径D2との比(D1/D2)が、1.6以上7以下である
粉体塗料セット。 - 前記第2の粉体塗料の体積平均粒径が、5μm以上15μm以下である請求項11に記載の粉体塗料セット。
- 前記第2の粉体塗料の球形度が、0.97以上である請求項11又は請求項12に記載の粉体塗料セット。
- 前記第2の粉体塗料の球形度が、前記第1の粉体塗料の球形度よりも大きい値である請求項11乃至請求項13のいずれか1項に記載の粉体塗料セット。
- 前記第1の粉体塗料の球形度S1と前記第2の粉体塗料の球形度S2との比(S1/S2)が、0.93以上0.97以下である請求項11乃至請求項14のいずれか1項に記載の粉体塗料セット。
- 基材上に、第1の粉体塗料を塗布する工程、
塗布された前記第1の粉体塗料上に、第2の粉体塗料を塗布する工程、並びに、
塗布された前記第1の粉体塗料及び前記第2の粉体塗料を加熱し硬化させる工程を含み、
前記第1の粉体塗料及び前記第2の粉体塗料として、請求項11乃至請求項14のいずれか1項に記載の粉体塗料セットにおける第1の粉体塗料及び第2の粉体塗料をそれぞれ用いる
塗装品の製造方法。
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