特開2015-232063(P2015-232063A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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特開2015-232063熱硬化性粉体塗料、熱硬化性粉体塗料の製造方法、塗装品、及び塗装品の製造方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2015-232063(P2015-232063A)
(43)【公開日】2015年12月24日
(54)【発明の名称】熱硬化性粉体塗料、熱硬化性粉体塗料の製造方法、塗装品、及び塗装品の製造方法
(51)【国際特許分類】
   C09D 201/00 20060101AFI20151201BHJP
   C09D 133/00 20060101ALI20151201BHJP
   C09D 167/00 20060101ALI20151201BHJP
   C09D 7/12 20060101ALI20151201BHJP
   C09D 5/03 20060101ALI20151201BHJP
   B05D 7/24 20060101ALI20151201BHJP
【FI】
   C09D201/00
   C09D133/00
   C09D167/00
   C09D7/12
   C09D5/03
   B05D7/24 301A
   B05D7/24 301R
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】OL
【全頁数】32
(21)【出願番号】特願2014-118774(P2014-118774)
(22)【出願日】2014年6月9日
(71)【出願人】
【識別番号】000005496
【氏名又は名称】富士ゼロックス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】松村 保雄
(72)【発明者】
【氏名】古木 真
【テーマコード(参考)】
4D075
4J038
【Fターム(参考)】
4D075CA48
4D075DA06
4D075DB02
4D075DC01
4D075DC11
4D075DC21
4D075EA02
4D075EA19
4D075EB22
4D075EB35
4D075EC01
4J038CG141
4J038CH031
4J038CH171
4J038CJ031
4J038CJ101
4J038DD071
4J038KA03
4J038KA08
4J038MA02
4J038PA02
4J038PA19
4J038PB06
4J038PC02
(57)【要約】
【課題】粉体粒子を小径化しても、少量で平滑性の高い塗装膜を形成し、且つ高い保管性を有する熱硬化性粉体塗料を提供すること。
【解決手段】熱硬化性樹脂及び熱硬化剤を含む芯部と、前記芯部の表面を被覆する樹脂被覆部とを持ち、且つ体積粒度分布指標GSDvが1.50以下であり、平均円形度が0.96以上である粉体粒子を有する熱硬化性粉体塗料である。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱硬化性樹脂及び熱硬化剤を含む芯部と、前記芯部の表面を被覆する樹脂被覆部とを持ち、且つ体積粒度分布指標GSDvが1.50以下であり、平均円形度が0.96以上である粉体粒子を有する熱硬化性粉体塗料。
【請求項2】
前記粉体粒子が、2価以上の金属イオンを含む請求項1に記載の熱硬化性粉体塗料。
【請求項3】
前記2価以上の金属イオンの含有量が、前記粉体粒子全体に対して0.002質量%以上0.2質量%以下である請求項2に記載の熱硬化性粉体塗料。
【請求項4】
前記熱硬化性樹脂、及び前記樹脂被覆部の樹脂が、熱硬化性アクリル樹脂、及び熱硬化性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である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の熱硬化性粉体塗料。
【請求項5】
前記粉体粒子が、
熱硬化性樹脂を含む第1樹脂粒子、及び熱硬化剤が分散された分散液中で、前記第1樹脂粒子と前記熱硬化剤とを凝集して、又は、熱硬化性樹脂及び熱硬化剤を含む複合粒子が分散された分散液中で、前記複合粒子を凝集して、前記芯部となる第1凝集粒子を形成する工程と、
前記第1凝集粒子が分散された第1凝集粒子分散液と、樹脂を含む第2樹脂粒子が分散された第2樹脂粒子分散液とを混合し、前記第1凝集粒子の表面に前記第2樹脂粒子を凝集し、前記樹脂被覆部となる前記第2樹脂粒子が前記第1凝集粒子の表面に付着した第2凝集粒子を形成する工程と、
前記第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱し、前記第2凝集粒子を融合及び合一する工程と、
を経て得られたものである請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の熱硬化性粉体塗料。
【請求項6】
熱硬化性樹脂を含む第1樹脂粒子、及び熱硬化剤が分散された分散液中で、前記第1樹脂粒子と前記熱硬化剤とを凝集して、又は、熱硬化性樹脂及び熱硬化剤を含む複合粒子が分散された分散液中で、前記複合粒子を凝集して、第1凝集粒子を形成する工程と、
前記第1凝集粒子が分散された第1凝集粒子分散液と、樹脂を含む第2樹脂粒子が分散された第2樹脂粒子分散液とを混合し、前記第1凝集粒子の表面に前記第2樹脂粒子を凝集し、前記第2樹脂粒子が前記第1凝集粒子の表面に付着した第2凝集粒子を形成する工程と、
前記第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱し、前記第2凝集粒子を融合及び合一する工程と、
を含む粉体粒子を製造する工程を有する熱硬化性粉体塗料の製造方法。
【請求項7】
請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱硬化性粉体塗料により塗装された塗装品。
【請求項8】
請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱硬化性粉体塗料により塗装する塗装品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱硬化性粉体塗料、熱硬化性粉体塗料の製造方法、塗装品、及び塗装品の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
例えば、特許文献1には、「ワーデルの実用球形化度が0.8〜1の形状を有し、かつ懸濁重合法で得られた粉体塗料」が開示されている。
特許文献2には、「粉体を構成する粒子の平均粒子径が1〜100μmおよび粉体の見かけ密度が0.2〜1g/mlであることを特徴とする粉体塗料用組成物」が開示されている。
特許文献3には、「内層の少なくとも一層がガラス転移温度(Tg)20℃以下のポリマー層であり、最外層がガラス転移温度(Tg)50℃以上のポリマー層であって、懸濁重合により合成された多層構造粒子を分散させてなる粉体塗料組成物」が開示されている。
特許文献4には、「含フッ素共重合体(A’)をコア粒子とし、この表面を当該コア粒子よりガラス転移温度が高い樹脂を被覆してシェルとしたコア/シェル構造の複合化含フッ素共重合体(A)を含み、平均径が1μm〜500μmのフッ素樹脂粉体塗料組成物」が開示されている。
【0004】
特許文献5には、「熱硬化性樹脂粒子と、該熱硬化性樹脂粒子100質量部に対して10〜50質量部の熱可塑性樹脂粒子とを含有してなり、該熱可塑性樹脂粒子が0.950〜0.995の平均円形度を有するものである粉体塗料」が開示されている。
特許文献6には、「(a)安定剤として曇点を示さない水溶性高分子および30℃ないし90℃の範囲内に曇点を有する水溶性高分子を含む水溶液中に、有機溶剤を含む液状熱硬化性樹脂組成物を個数平均粒子径が10μm以下の一次粒子として前記曇点以下の温度において懸濁する工程、(b)得られた懸濁液を前記曇点以上の温度へ昇温することにより前記一次粒子をその約2〜20倍の個数平均粒子径を有する二次粒子へ凝集融合させる工程、(c)前記工程(b)の最中または後に、二次粒子に含まれる有機溶剤を留去する工程を経て得られる狭い粒子径分布を有する熱硬化性樹脂粒子からなる粉体塗料」が開示されている。
【0005】
特許文献7には、「アクリル樹脂Aとアクリル樹脂Bとを含む球形熱硬化性粉体クリア塗料粒子であって、(a)(アクリル樹脂AのSP値)−(アクリル樹脂BのSP値)が0.5〜1.5であり、平均粒子径/個数平均粒子径が2以下である球形熱硬化性粉体クリア塗料粒子」が開示されている。
特許文献8には、「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、粉体塗装法」が開示されている。
特許文献9には、「a)少なくとも硬化可能な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す工程と、を含む、硬化可能な粉末の製造方法。」が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開平9−151337号公報
【特許文献2】特開平9−165535号公報
【特許文献3】特開2001−152082号公報
【特許文献4】特開2003−128994号公報
【特許文献5】特開2008−106132号公報
【特許文献6】特開平9−100414号公報
【特許文献7】特開2001−106959号公報
【特許文献8】特開2005−211900号公報
【特許文献9】特開2005−213507号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明の課題は、粉体粒子を小径化しても、少量で平滑性の高い塗装膜を形成し、且つ高い保管性を有する熱硬化性粉体塗料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
【0009】
請求項1に係る発明は、
熱硬化性樹脂及び熱硬化剤を含む芯部と、前記芯部の表面を被覆する樹脂被覆部とを持ち、且つ体積粒度分布指標GSDvが1.50以下であり、平均円形度が0.96以上である粉体粒子を有する熱硬化性粉体塗料。
【0010】
請求項2に係る発明は、
前記粉体粒子が、2価以上の金属イオンを含む請求項1に記載の熱硬化性粉体塗料。
【0011】
請求項3に係る発明は、
前記2価以上の金属イオンの含有量が、前記粉体粒子全体に対して0.002質量%以上0.2質量%以下である請求項1又は請求項2に記載の熱硬化性粉体塗料。
【0012】
請求項4に係る発明は、
前記熱硬化性樹脂、及び前記樹脂被覆部の樹脂が、熱硬化性アクリル樹脂、及び熱硬化性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である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の熱硬化性粉体塗料。
【0013】
請求項5に係る発明は、
前記粉体粒子が、
熱硬化性樹脂を含む第1樹脂粒子、及び熱硬化剤が分散された分散液中で、前記第1樹脂粒子と前記熱硬化剤とを凝集して、又は、熱硬化性樹脂及び熱硬化剤を含む複合粒子が分散された分散液中で、前記複合粒子を凝集して、前記芯部となる第1凝集粒子を形成する工程と、
前記第1凝集粒子が分散された第1凝集粒子分散液と、樹脂を含む第2樹脂粒子が分散された第2樹脂粒子分散液とを混合し、前記第1凝集粒子の表面に前記第2樹脂粒子を凝集し、前記樹脂被覆部となる前記第2樹脂粒子が前記第1凝集粒子の表面に付着した第2凝集粒子を形成する工程と、
前記第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱し、前記第2凝集粒子を融合及び合一する工程と、
を経て得られたものである請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の熱硬化性粉体塗料。
【0014】
請求項6に係る発明は、
熱硬化性樹脂を含む第1樹脂粒子、及び熱硬化剤が分散された分散液中で、前記第1樹脂粒子と前記熱硬化剤とを凝集して、又は、熱硬化性樹脂及び熱硬化剤を含む複合粒子が分散された分散液中で、前記複合粒子を凝集して、第1凝集粒子を形成する工程と、
前記第1凝集粒子が分散された第1凝集粒子分散液と、樹脂を含む第2樹脂粒子が分散された第2樹脂粒子分散液とを混合し、前記第1凝集粒子の表面に前記第2樹脂粒子を凝集し、前記第2樹脂粒子が前記第1凝集粒子の表面に付着した第2凝集粒子を形成する工程と、
前記第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱し、前記第2凝集粒子を融合及び合一する工程と、
を含む粉体粒子を製造する工程を有する熱硬化性粉体塗料の製造方法。
【0015】
請求項7に係る発明は、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱硬化性粉体塗料により塗装された塗装品。
【0016】
請求項8に係る発明は、
請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱硬化性粉体塗料により塗装する塗装品の製造方法。
【発明の効果】
【0017】
請求項1に係る発明によれば、粉体粒子が樹脂被覆部を有さず、体積粒度分布指標GSDvが1.50を超え、且つ平均円形度が0.96未満である場合に比べ、粉体粒子を小径化しても、少量で平滑性の高い塗装膜を形成し、且つ高い保管性を有する熱硬化性粉体塗料が提供される。
請求項2、又は3に係る発明によれば、2価以上の金属イオンを含まない場合に比べ、粉体粒子を小径化しても、少量で平滑性の高い塗装膜を形成し、且つ高い保管性を有する熱硬化性粉体塗料が提供される。
請求項4に係る発明によれば、粉体粒子が樹脂被覆部を有さず、体積粒度分布指標GSDvが1.50を超え、且つ平均円形度が0.96未満である場合に比べ、粉体粒子を小径化し、且つ熱硬化性樹脂及び樹脂被覆部の樹脂が熱硬化性(メタ)アクリル樹脂又は熱硬化性ポリエステル樹脂であっても、少量で平滑性の高い塗装膜を形成し、且つ高い保管性を有する熱硬化性粉体塗料が提供される。
請求項5に係る発明によれば、混練粉砕法により得られた粉体粒子を有する場合に比べ、粉体粒子を小径化しても、少量で平滑性の高い塗装膜を形成する熱硬化性粉体塗料が提供される。
【0018】
請求項6に係る発明によれば、混練粉砕法に比べ、粉体粒子を小径化しても、少量で平滑性の高い塗装膜を形成し、且つ高い保管性を有する熱硬化性粉体塗料の製造方法が提供される。
【0019】
請求項7、又は8に係る発明によれば、粉体粒子が樹脂被覆部を有さず、体積粒度分布指標GSDvが1.50を超え、且つ平均円形度が0.96未満である熱硬化性粉体塗料を適用した場合に比べ、少量で平滑性の高い塗装膜が形成された塗装品、又は塗装品の製造方法が提供される。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、本発明の一例である実施形態について詳細に説明する。
【0021】
<熱硬化性粉体塗料>
本実施形態に係る熱硬化性粉体塗料(以下、「粉体塗料」とも称する)は、熱硬化性樹脂及び熱硬化剤を含む芯部と、芯部の表面を被覆する樹脂被覆部とを持つ粉体粒子を有する。
そして、粉体粒子の体積粒度分布指標GSDvは1.50以下であり、粉体粒子の平均円形度は0.96以上である。
【0022】
なお、本実施形態に係る粉体塗料は、粉体粒子に着色剤を含まない透明粉体塗料(クリア塗料)、及び粉体粒子に着色剤を含む着色粉体塗料のいずれであってもよい。
【0023】
本実施形態に係る粉体塗料は、上記構成により、粉体粒子を小径化しても、少量で平滑性の高い塗装膜を形成し、且つ高い保管性を有する。この理由は定かではないが、以下に示す理由によるものと推測される。
【0024】
まず、近年、粉体塗料による塗装では、少量の粉体塗料で薄い塗装膜を形成することが要求されている。そのためには、粉体塗料の粉体粒子を小径化する必要がある。しかし、混練粉砕法により粉体粒子を小径化すると、粒度分布が広がり、粗粉及び微粉が多く発生しやすくなる。また、粉体粒子が異形状となりやすい。
粉体粒子の粗粉が多いと、粗粉に起因して、塗装膜の表面に凹凸が形成され、平滑性の低い塗装膜となりやすい。粉体粒子の微粉が多いと、粉体粒子の流動性が低下し、また粉体粒子同士の凝集が発生やすくなるため、平滑性の低い塗装膜となりやすい。粉体粒子が異形状であると、粉体粒子の流動性が低下し、また粉体粒子同士の凝集(ブロッキング)が発生しやすくなるため、平滑性の低い塗装膜となりやすい。更に、粉体粒子が異形状であると、被塗装面上に付着したとき、粉体粒子間の空隙が多くなり、これに起因して、加熱後に塗装膜の表面に凹凸が形成され、平滑性の低い塗装膜となりやすい。
【0025】
そこで、粉体粒子の体積粒度分布指標GSDvを1.50以下とする。つまり、粉体粒子の粒度分布を狭くし、粗粉及び微粉を少ない状態とする。これにより、粉体粒子を小径化しても、流動性の低下、及び粉体粒子同士の凝集(ブロッキング)も抑えられる。
そして、粉体粒子の平均円形度を0.96以上とし、粉体粒子の形状を球状に近い形状とする。つまり、粉体粒子を小径化しても、流動性の低下が抑えられる。また、粉体粒子同士の接触面積を低下し、被塗装面上に付着したとき、粉体粒子間の空隙を小さくなる状態とする。
【0026】
一方、粉体粒子を小径化すると、粉体粒子の内部から表面への距離が短くなることに起因して、粉体粒子中の内包物(熱硬化剤、及び熱硬化剤以外に必要に応じて添加される着色剤、レベリング剤、難燃剤等の添加剤)が析出する現象(以下「ブリード」とも称する)が経時で生じやすくなる。このブリードが生じると、粉体粒子同士の凝集(ブロッキング)が生じ、保管性が低下する。
【0027】
そこで、粉体粒子として、熱硬化性樹脂及び熱硬化剤を含む粒子(つまり粉体塗料として機能する粒子)を芯部とし、この芯部の表面に樹脂被覆部を有する粒子を適用する。この層構成の粉体粒子とすると、樹脂被覆部が隔壁となり、芯部に含まれる熱硬化剤等の内包物が粉体粒子の表面へブリードすることを抑える。
【0028】
以上から、本実施形態に係る粉体塗料は、粉体粒子を小径化しても、少量で平滑性の高い塗装膜を形成し、且つ高い保管性を有すると推測される。
【0029】
また、本実施形態に係る粉体塗料は、粉体粒子を小径化しても、少量で平滑性の高い塗装膜を形成するため、得られる塗装膜の光沢性も高められる。
更に、本実施形態に係る粉体塗料は、高い保管性を有することから、粉体塗装後に、被塗装面に付着しなかった粉体塗料を再利用したときでも、同様に、少量で平滑性の高い塗装膜の形成が実現される。このため、本実施形態に係る粉体塗料は、高い耐久性も有する。また、本実施形態に係る粉体塗料は、高い流動性を有することから、搬送効率及び塗装効率も高く、塗装作業性に優れる。
【0030】
なお、特開2001−106959には「アクリル樹脂Aとアクリル樹脂Bとを含む球形熱硬化性粉体クリア塗料粒子であって、(a)(アクリル樹脂AのSP値)−(アクリル樹脂BのSP値)が0.5〜1.5であり、平均粒子径/個数平均粒子径が2以下である球形熱硬化性粉体クリア塗料粒子」が開示されているが、塗料粒子の表層部に隔壁となる樹脂被覆部が明確に形成されておらず、塗料粉体を小径化すると、内包物のブリードが発生しやすくなるのが現状である。また、特開2005−211900には、「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、粉体塗装法」が開示されているが、やはり、粉体(粒子)の表層部に隔壁となる樹脂被覆部が形成されておらず、塗料粉体を小径化すると、内包物のブリードが発生しやすくなるのが現状である。このため、本実施形態に係る粉体塗料は、これらの点で有利である。
【0031】
以下、本実施形態に係る粉体塗料の詳細について説明する。
【0032】
本実施形態に係る粉体塗料は、粉体粒子を有する。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。
【0033】
[粉体粒子]
粉体粒子は、芯部と、芯部の表面に付着して樹脂被覆部と、を有する。つまり、粉体粒子は、コア/シェル構造を有する粒子である。
【0034】
(粉体粒子の特性)
粉体粒子の体積粒度分布指標GSDvは、1.50以下であり、塗装膜の平滑性、及び粉体塗料の保管性の点で、1.40以下が好ましく、より好ましくは1.30以下である。
【0035】
粉体粒子の体積平均粒径D50vは、少量で平滑性の高い塗装膜を形成する点から、1μm以上25μm以下が好ましく、2μm以上20μm以下がより好ましく、3μm以上15μm以下が更に好ましい。
【0036】
粉体粒子の平均円形度は、0.96以上であり、塗装膜の平滑性、及び粉体塗料の保管性の点で、0.97以上が好ましく、より好ましくは0.98以上である。
【0037】
ここで、粉体粒子の体積平均粒径D50v、及び体積粒度分布指標GSDvは、コールターマルチサイザーII(ベックマン−コールター社製)を用い、電解液はISOTON−II(ベックマンーコールター社製)を使用して測定される。
測定に際しては、分散剤として、界面活性剤(アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウムが好ましい)の5%水溶液2ml中に測定試料を0.5mg以上50mg以下加える。これを電解液100ml以上150ml以下中に添加する。
試料を懸濁した電解液は超音波分散器で1分間分散処理を行い、コールターマルチサイザーIIにより、アパーチャー径として100μmのアパーチャーを用いて2μm以上60μm以下の範囲の粒径の粒子の粒度分布を測定する。なお、サンプリングする粒子数は50000個である。
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。
【0038】
粉体粒子の平均円形度は、フロー式粒子像分析装置「FPIA−3000(シスメックス社製)」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3000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、粉体粒子の平均円形度を測定する。
【0039】
ここで、粉体粒子の平均円形度は、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。但し、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。
【0040】
【数1】
【0041】
(芯部)
芯部は、熱硬化性樹脂と、熱硬化剤とを含む。芯部は、必要に応じて、着色剤等のその他添加剤を含んでいてもよい。
【0042】
−硬化性樹脂−
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、従来、粉体塗料の粉体粒子で使用す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。なお、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。
【0043】
熱硬化性樹脂の中でも、熱硬化性(メタ)アクリル樹脂、及び熱硬化性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。
【0044】
・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。
【0045】
ここで、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)アクリル樹脂の製造容易な点から、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。特に、粉体塗料の貯蔵安定性および塗装膜外観に優れる点から、ことから、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より好ましい。
【0046】
硬化性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。
【0047】
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)、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。
【0048】
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。
【0049】
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、硬化反応性基を有さ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)、各種の燐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。
【0050】
なお、熱硬化性(メタ)アクリル樹脂において、熱硬化反応性基を有するビニル単量体として、(メタ)アクリル単量体以外のビニル単量体を使用する場合、硬化性反応性基を有さないアクリル単量体を使用する。
硬化性反応性基を有さない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)。
【0051】
熱硬化性(メタ)アクリル樹脂は、数平均分子量が1,000以上20,000以下(好ましくは1,500以上15,000以下)のアクリル樹脂が好ましい。
数平均分子量を上記範囲内にすると、塗装膜の平滑性及び機械的物性が向上しやすくなる。
【0052】
熱硬化性(メタ)アクリル樹脂の数平均分子量は、ゲルパーミュ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、測定装置として東ソー製GPC・HLC−8120GPCを用い、東ソー製カラム・TSKgel SuperHM−M(15cm)を使用し、THF溶媒で行う。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。
【0053】
・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の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、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。
【0054】
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、セバチン酸、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。
【0055】
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。
【0056】
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(シェル社製)」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。
【0057】
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。
【0058】
熱硬化性ポリエステル樹脂は、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以下のポリエステル樹脂が好ましい。
酸価と水酸基価との合計を上記範囲内にすると、塗装膜の平滑性及び機械的物性が向上しやすくなる。数平均分子量を上記範囲内にすると、塗装膜の平滑性及び機械的物性が向上すると共に、粉体塗料の貯蔵安定性も向上しやすくなる。
【0059】
なお、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 K−0070−1992に準ずる。また、熱硬化性ポリエステル樹脂の数平均分子量の測定は、熱硬化性(メタ)アクリル樹脂の数平均分子量の測定と同様である。
【0060】
熱硬化性樹脂は、単独でも2種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0061】
熱硬化性樹脂の含有量は、粉体粒子全体に対して、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。
なお、樹脂被覆部の樹脂として、熱硬化性樹脂を適用する場合、熱硬化性樹脂の含有量は、芯部及び樹脂被覆部の全熱硬化性樹脂の含有量を意味する。
【0062】
−熱硬化剤−
熱硬化剤は、熱硬化性樹脂の硬化反応性基の種類に応じて選択する。
具体的には、熱硬化性樹脂の硬化反応性基がエポキシ基の場合、熱硬化剤としては、例えば、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバチン酸、ドデカン二酸、アイコサン二酸、マレイン酸、シトラコン酸、イタコン酸、グルタコン酸、フタル酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、テトラヒドロフタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸、トリメリット酸、ピロメリット酸等の酸;これら酸の無水物;これらの酸のウレタン変性物などが挙げられる。これらの中でも、熱硬化剤としては、塗装膜物性、及び貯蔵安定性の点から、脂肪族二塩基酸が好ましく、塗装膜物性の点から、ドデカン二酸が特に好ましい。
【0063】
熱硬化性樹脂の硬化反応性基がカルボキシル基の場合、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のポリグリシジルエーテル(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)、種々の多価カルボン酸のポリグリシジルエステル(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)、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。
【0064】
熱硬化性樹脂の硬化反応性基が水酸基の場合、熱硬化剤としては、例えば、ポリブロックイソシアネート、アミノプラスト等が挙げられる。ポリブロックポリイソシアネートとしては、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志の重合体(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造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。
【0065】
熱硬化剤は、単独でも2種以上を組み合わせて使用してもよい。
【0066】
熱硬化剤の含有量は、熱硬化性樹脂に対して、1質量%以上30質量%以下が好ましく、3質量%以上20質量%以下が好ましい。
なお、樹脂被覆部の樹脂として、熱硬化性樹脂を適用する場合、熱硬化剤の含有量は、芯部及び樹脂被覆部の全熱硬化性樹脂に対する含有量を意味する。
【0067】
−着色剤−
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。
【0068】
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。
【0069】
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60質量%以下が好ましい。
【0070】
−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、流動付与剤等が挙げられる。
【0071】
(樹脂被覆部)
樹脂被覆部は、樹脂を含む。樹脂被覆部は、樹脂のみで構成されていてもよいし、他の添加剤(芯部で説明した熱硬化剤、その他添加剤等)を含んでいてもよい。但し、粉体粒子のブリードをより低減する点から、樹脂被覆部は、樹脂のみで構成されていていることがよい。なお、樹脂被覆部が他の添加剤を含む場合でも、樹脂は樹脂被覆部全体の90質量%以上(好ましくは95質量%以上)を占めることがよい。
【0072】
樹脂被覆部の樹脂は、非硬化性樹脂であってもよく、熱硬化性樹脂であってもよい。但し、樹脂被覆部の樹脂は、塗装膜の硬化密度(架橋密度)向上の点から、熱硬化性樹脂であることがよい。樹脂被覆部の樹脂として、熱硬化性樹脂を適用する場合、この熱硬化性樹脂としては、芯部の熱硬化性樹脂と同様なものが挙げられる。特に、樹脂被覆部の樹脂として、熱硬化性樹脂を適用する場合も、熱硬化性樹脂は、熱硬化性(メタ)アクリル樹脂、及び熱硬化性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。但し、樹脂被覆部の熱硬化性樹脂は、芯部の熱硬化性樹脂と同じ種類の樹脂であってもよいし、異なる樹脂であってもよい。
なお、樹脂被覆部の樹脂として、非硬化性樹脂を適用する場合、非硬化性樹脂としては、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適に挙げられる。
【0073】
樹脂被覆部の被覆率は、ブリード抑制の点から、30%以上100%以下が好ましく、50%以上100%以下がより好ましい。
樹脂被覆部の被覆率は、粉体粒子表面の樹脂被覆部の被覆率はXPS(X線光電子分光)測定により求められた値である。
具体的には、XPS測定は、測定装置として日本電子社製、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に設定して実施する。
上記条件で得られたスペクトルから、粉体粒子表面の芯部の材料に起因する成分と被覆樹脂部の材料に起因する成分をピーク分離することによって、粉体粒子表面の樹脂被覆部の被覆率を定量する。ピーク分離は、測定されたスペクトルを、最小二乗法によるカーブフィッティングを用いて各成分に分離する。
分離のベースとなる成分スペクトルは、粉体粒子の作製に用いた熱硬化性樹脂、硬化剤、顔料、添加剤、被覆用樹脂を単独に測定して得られたスペクトルを用いる。そして、粉体粒子で得られた全スペクトル強度の総和に対しての被覆用樹脂に起因するスペクトル強度の比率から、被覆率を求める。
【0074】
樹脂被覆部の厚さは、ブリード抑制の点から、0.2μm以上4μm以下が好ましく、0.3μm以上3μm以下がより好ましい。
樹脂被覆部の厚さは、次の方法により測定された値である。粉体粒子をエポキシ樹脂などに包埋し、ダイヤモンドナイフなどで切削することで薄切片を作製する。この薄切片を透過型電子顕微鏡(TEM)などで観察、複数の粉体粒子の断面画像を撮影する。粉体粒子の断面画像から樹脂被覆部の厚みを20か所測定して、その平均値を採用する。クリア粉体塗料などで断面画像において樹脂被覆部の観察が難しい場合は、染色を行って観察することで、測定を容易にすることもできる。
【0075】
(粉体粒子の他の成分)
粉体粒子には、2価以上の金属イオン(以下、単に「金属イオン」とも称する)を含むことがよい。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2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水酸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。
【0076】
金属イオンとしては、例えば、2価以上4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。
【0077】
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、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)、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4酢酸、プロパンジアミン4酢酸、ニトリル3酢酸、トリエチレンテトラミン6酢酸、ジエチレントリアミン5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、アルミニウム塩等)などが挙げられる。
【0078】
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。
【0079】
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。
【0080】
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るやすくなる。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。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
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。
【0086】
(外部添加剤)
外部添加剤は粉体粒子間の凝集の発生を抑制することで少量で平滑性の高い塗装膜を形成することができる。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、SiO、TiO、Al、CuO、ZnO、SnO、CeO、Fe、MgO、BaO、CaO、KO、NaO、ZrO、CaO・SiO、KO・(TiO)n、Al・2SiO、CaCO、MgCO、BaSO、MgSO等の粒子が挙げられる。
【0087】
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、シラン系カップリング剤、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種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
疎水化処理剤の量としては、通常、例えば、無機粒子100質量部に対して、1質量部以上10質量部である。
【0088】
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。
【0089】
[粉体塗料の製造方法]
次に、本実施形態に係る粉体塗料の製造方法について説明する。
本実施形態に係る粉体塗料は、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。
【0090】
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。
【0091】
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に容易に制御できる点から、凝集合一法により、粉体粒子を得ることがよい。
【0092】
具体的には、
熱硬化性樹脂を含む第1樹脂粒子、及び熱硬化剤が分散された分散液中で、前記第1樹脂粒子と前記熱硬化剤とを凝集して、又は、熱硬化性樹脂及び熱硬化剤を含む複合粒子が分散された分散液中で、前記複合粒子を凝集して、第1凝集粒子を形成する工程と、
前記第1凝集粒子が分散された第1凝集粒子分散液と、樹脂を含む第2樹脂粒子が分散された第2樹脂粒子分散液とを混合し、前記第1凝集粒子の表面に前記第2樹脂粒子を凝集し、前記第2樹脂粒子が前記第1凝集粒子の表面に付着した第2凝集粒子を形成する工程と、
前記第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して加熱し、前記第2凝集粒子を融合及び合一する工程と、
を経て、粉体粒子を製造することが好ましい。
なお、この凝集合一法により製造された粉体粒子は、第1凝集粒子が融合合一した部分が芯部となり、第1凝集粒子の表面に付着した第2樹脂粒子が融合合一した部分が樹脂被覆部となる。
【0093】
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。
【0094】
−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、芯部の熱硬化性樹脂を含む第1樹脂粒子が分散された第1樹脂粒子分散液、熱硬化剤が分散された熱硬化剤分散液、着色剤が分散された着色剤分散液、樹脂被覆部の樹脂を含む第2樹脂粒子が分散された第2樹脂粒子分散液を準備する。
また、第1樹脂粒子分散液及び熱硬化剤が分散された熱硬化剤分散液に代えて、芯部の熱硬化性樹脂及び熱硬化剤を含む複合粒子が分散された複合粒子分散液を準備する。
なお、各分散液準備工程において、第1樹脂粒子、第2樹脂粒子、複合粒子を「樹脂粒子」と称し説明する。
【0095】
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。
【0096】
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。
【0097】
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、4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。
【0098】
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。
【0099】
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)を加え溶解し、さらに、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。
【0100】
なお、複合粒子分散液を得る場合、樹脂と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
【0101】
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、例えば、1μm以下がよく、0.01μm以上1μm以下が好ましく、0.08μm以上0.8μm以下がより好ましく、0.1μm以上0.6μmがさらに好ましい。
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、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。
【0102】
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。
【0103】
なお、樹脂粒子分散液と同様にして、例えば、熱硬化剤分散液、着色剤分散液、複合粒子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、複合粒子分散液中に分散する複合粒子についても同様である。
【0104】
−第1凝集粒子形成工程−
次に、第1樹脂粒子分散液と、熱硬化剤分散液と、着色剤分散液と、を混合する。
そして、混合分散液中で、第1樹脂粒子と熱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、第1樹脂粒子と熱硬化剤と着色剤とを含む第1凝集粒子を形成する。
【0105】
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、第1樹脂粒子のガラス転移温度(具体的には、例えば、第1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、第1凝集粒子を形成する。
【0106】
なお、第1凝集粒子形成工程においては、熱硬化性樹脂及び熱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、第1凝集粒子を形成してもよい。
【0107】
第1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攪拌下、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。
【0108】
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。
【0109】
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。
【0110】
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。
【0111】
−第2凝集粒子形成工程−
次に、得られた第1凝集粒子が分散された第1凝集粒子分散液と、第2樹脂粒子分散液とを混合する。
なお、第2樹脂粒子は第1樹脂粒子と同種であってもよいし、異種であってもよい。
【0112】
そして、第1凝集粒子、及び第2樹脂粒子が分散された混合分散液中で、第1凝集粒子の表面に第2樹脂粒子を付着するように凝集して、第1凝集粒子の表面に第2樹脂粒子が付着した第2凝集粒子を形成する。
【0113】
具体的には、例えば、第1凝集粒子形成工程において、第1凝集粒子が目的とする粒径に達したときに、第1凝集粒子分散液に、第2樹脂粒子分散液を混合し、この混合分散液に対して、第2樹脂粒子のガラス転移温度以下で加熱を行う。
そして、混合分散液のpHを、例えば6.5以上8.5以下程度の範囲にすることにより、凝集の進行を停止させる。
【0114】
これにより、第1凝集粒子の表面に第2樹脂粒子が付着するようにして凝集した第2凝集粒子が得られる。
【0115】
−融合合一工程−
次に、第2凝集粒子が分散された第2凝集粒子分散液に対して、例えば、第1及び第2樹脂粒子のガラス転移温度以上(例えば第1及び第2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、第2凝集粒子を融合合一し、粉体粒子を形成する。
【0116】
以上の工程を経て、粉体粒子が得られる。
【0117】
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。
【0118】
そして、本実施形態に係る粉体塗料は、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、レディー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、振動師分機、風力師分機等を使ってトナーの粗大粒子を取り除いてもよい。
【0119】
<塗装品/塗装品の製造方法>
本実施形態に係る塗装品は、本実施形態に係る粉体塗料により塗装された塗装品である。そして、本実施形態に係る塗装品の製造方法は、本実施形態に係る粉体塗料により塗装する塗装品の製造方法である。
【0120】
具体的には、塗装品は、被塗装面に粉体塗料を塗装した後、加熱(焼き付け)して粉体塗料を硬化させた塗装膜を形成することにより得られる。粉体塗料の塗装、及び加熱(焼き付け)は、一括して行ってもよい。
【0121】
粉体塗料の塗装は、静電粉体塗装、摩擦帯電粉体塗装、流動浸漬等の周知の塗装方法を利用する。粉体塗料の塗装膜の厚みは、例えば、30μm以上50μm以下がよい。
加熱温度(焼付温度)は、例えば、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、加熱温度(焼付温度)により調節する。
【0122】
粉体塗料を塗装する対象物品は、特に、制限はなく、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。これら対象物品は、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、対象物品は、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物品であってもよい。
【実施例】
【0123】
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。
【0124】
<着色剤分散液の調製>
(着色剤分散液(C1)の調製)
・シアン顔料(大日精化(株)製、C.I.Pigment Blue 15:3、(銅フタロシアニン)): 100質量部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンRK): 15質量部
・イオン交換水: 450質量部
上記成分を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて1時間分散してシアン顔料を分散させてなる着色剤分散液を調製した。着色剤分散液におけるシアン顔料の体積平均粒径は、0.13μm、着色剤分散液の固形分比率は25%であった。
【0125】
(着色剤分散液(M1)の調製)
シアン顔料をマゼンタ顔料(キナクリドン系顔料:大日精化社製:クロモファインマゼンタ6887)に変更した以外は、着色剤分散液(C1)と同様の方法で着色剤分散液(M1)を調製した。着色剤分散液におけるマゼンタ顔料の体積平均粒径は、0.14μm、着色剤分散液の固形分比率は25%であった。
【0126】
(着色剤分散液(M2)の調製)
シアン顔料をマゼンタ顔料(大日本インキ化学工業社製:Fastogen Super Red 7100Y−E)に変更した以外は、着色剤分散液(C1)と同様の方法で着色剤分散液(M2)を調製した。着色剤分散液におけるマゼンタ顔料の体積平均粒径は、0.14μm、着色剤分散液の固形分比率は25%であった。
【0127】
(着色剤分散液(Y1)の調製)
シアン顔料をイエロー顔料(BASF社製:Paliotol Yellow d1155)に変更した以外は、着色剤分散液(C1)と同様の方法で着色剤分散液(Y1)を調製した。着色剤分散液におけるイエロー顔料の体積平均粒径は、0.13μm、着色剤分散液の固形分比率は25%であった。
【0128】
(着色剤分散液(K1)の調製)
シアン顔料をブラック顔料(キャボット社製:Reagal330 )に変更した以外は着色剤分散液(C1)と同様の方法で着色剤分散液(K1)を調製した。着色剤分散液におけるブラック顔料の体積平均粒径は、0.11μm、着色剤分散液の固形分比率は25%であった。
【0129】
(着色剤分散液(W1)の調製)
・酸化チタン(石原産業製 A−220): 100質量部
・アニオン界面活性剤(第一工業製薬社製:ネオゲンRK): 15質量部
・イオン交換水: 400質量部
上記成分を混合し、溶解し、高圧衝撃式分散機アルティマイザー((株)スギノマシン製、HJP30006)を用いて3時間分散して酸化チタンを分散させてなる着色剤分散液を調製した。レーザー回折粒度測定器を用いて測定したところ着色剤分散液における酸化チタンの体積平均粒径は0.25μm、着色剤分散液の固形分比率は25%であった。
【0130】
<実施例1:アクリル樹脂製のクリア粉体塗料(PCA1)>
(熱硬化性アクリル樹脂粒子分散液(A1)の調製)
・スチレン: 160質量部
・メタクリル酸メチル: 200質量部
・n−ブチルアクリレート: 140質量部
・アクリル酸: 12質量部
・メタクリル酸グリシジル: 100質量部
・ドデカンチオール: 12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。
【0131】
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。
【0132】
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、ゆっくりと攪拌しながら、75℃まで重合用フラスコをウオーターバスで加熱し、保持する。
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、固形分量が42%のアニオン性の熱硬化性アクリル樹脂粒子分散液(A1)を得た。
アニオン性の熱硬化性アクリル樹脂粒子分散液(A1)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220nm、ガラス転移温度は55℃、重量平均分子量は24000であった。
【0133】
(熱硬化剤分散液(D1)の調製)
・ドデカンニ酸: 50質量部
・ベンゾイン: 1質量部
・アクリルオリゴマー(アクロナール4F、BASF社): 1質量部
・アニオン性界面活性剤(ダウケミカル社製、ダウファクス): 5質量部
・イオン交換水: 200質量部
上記成分を圧力容器中で140℃に加熱して、ホモジナイザー(IKA社製:ウルトラタラックスT50)を用いて分散した後、マントンゴーリン高圧ホモジナイザ(ゴ−リン社)で分散処理し、平均粒径が0.24μmである硬化剤及びその他添加剤を分散させてなる熱硬化剤分散液(D1)(硬化剤濃度:23%)を調製した。
【0134】
(クリア粉体塗料(PCA1)の調製)
−凝集工程−
・熱硬化性アクリル樹脂粒子分散液(A1): 200質量部(樹脂84質量部)
・熱硬化剤分散液(D1): 91質量部(硬化剤21質量部)
・10%ポリ塩化アルミニウム: 1質量部
上記成分を丸型ステンレス製フラスコ中でホモジナイザー(IKA社製、ウルトラタラックス T50)で十分に混合・分散した後、加熱用オイルバスでフラスコを攪拌しながら48℃まで加熱し、48℃で60分間保持した後、熱硬化性アクリル樹脂粒子分散液(A1)を68質量部(樹脂28.56質量部)追加して緩やかに攪拌した。
【0135】
−融合工程−
その後、0.5モル/リットルの水酸化ナトリウム水溶液でフラスコ内のpHを5.0に調整した後、攪拌を継続しながら95℃まで加熱した。フラスコ内を85℃まで加熱し終えた後、この状態を4時間維持した。温度を85℃に保持した際のpHは4.0程度であった。
【0136】
−濾過・洗浄・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リットル中に再分散し、15分、300rpmで攪拌、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後、固形分100質量部に対して0.5質量部の疎水性シリカ粒子(一次粒径16nm)を外部添加剤として混合して、アクリル樹脂制のクリア粉体塗料(PCA1)を得た。
【0137】
このクリア粉体塗料の粉体粒子は、体積平均粒径D50vが5.9μm、体積平均粒度分布指標GSDvが1.20、平均円形度が0.99であった。
クリア粉体塗料(その粉体粒子)をエポキシ樹脂に包埋し後、切削し、粒子の断面像を透過型電子顕微鏡で観察したところ、粉体粒子表面が被覆樹脂部で被覆されていることが確認された。
また、クリア粉体塗料の粉体粒子のアルミニウムイオンの含有量は、0.08質量%であった。
【0138】
<実施例2:ポリエステル樹脂製の着色粉体塗料(PCE1)>
(熱硬化性ポリエステル樹脂(PES1)の調製)
撹拌機、温度計、窒素ガス導入口、精留塔を備えた反応容器に下記組成の原料を仕込み窒素雰囲気下で撹拌をおこないながら240℃に昇温し、重縮合反応をおこなった。
・テレフタル酸: 742質量部(100モル%)
・ネオペンチルグリコール: 312質量部(62モル%)
・エチレングリコール: 59.4質量部(20モル%)
・グリセリン: 90質量部(18モル%)
・ジ−n−ブチル錫オキサイド: 0.5質量部
【0139】
得られた熱硬化性ポリエステル樹脂は、ガラス転移温度55℃、酸価(Av)8mgKOH/g、水酸基価(OHv)70mgKOH/g、重量平均分子量26000、数平均分子量8000となった。
【0140】
(複合粒子分散液(E1)の調製)
コンデンサー、温度計、水滴下装置、アンカー翼を備えたジャケット付き3リットル反応槽(東京理化器械株式会社製:BJ−30N)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180質量部とイソプロピルアルコール80質量部との混合溶剤を投入し、これに下記組成物を投入した。
・熱硬化性ポリエステル樹脂(PES1): 240質量部
・ブロックイソシアネート硬化剤VESTAGONB1530(EVONIK社製): 60質量部
・ベンゾイン: 3質量部
・アクリルオリゴマー(アクロナール4F BASF社): 3質量部
【0141】
次に、投入後、スリーワンモーターを用い150rpmで攪拌を施し、溶解させて油相を得た。この攪拌されている油相に、10質量%アンモニア水溶液の1質量部と5重量%水酸化ナトリウム水溶液の47質量部との混合液を5分間で滴下し、10分間混合した後、更にイオン交換水900質量部を毎分5質量部の速度で滴下して転相させ、乳化液を得た。
得られた乳化液800質量部とイオン交換水700質量部とを2リットルの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(東京理化器械株式会社製)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1100質量部になった時点で常圧に戻し、ナスフラスコを水冷して分散液を得た。得られた分散液に溶剤臭は無かった。この分散液における熱硬化性ポリエステル樹脂及び熱硬化剤を含有した複合粒子の体積平均粒径は150nmであった。
【0142】
その後、アニオン性界面活性剤(ダウケミカル製、Dowfax2A1、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が20質量%になるように調整した。これをポリエステル樹脂及び硬化剤を含有した複合粒子分散液(E1)とした。
【0143】
(熱硬化性ポリエステル樹脂粒子分散液(E2)の調製)
熱硬化性ポリエステル樹脂(PES1)を300質量部とし、ブロックイソシアネート硬化剤、ベンゾイン、アクリルオリゴマーを加えなかった以外は、複合粒子分散液(E1)を調製する条件と同様に、熱硬化性ポリエステル樹脂粒子分散液(E2)を得た。
【0144】
(着色粉体塗料(PCE1)の調製)
−凝集工程−
・複合粒子分散液(E1): 325質量部(固形分65質量部)
・着色剤分散液(C1): 3質量部(固形分0.75質量部)
・着色剤分散液(W1): 150質量部(固形分37.5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2.5に調整した。これに10%ポリ塩化アルミニウム水溶液0.50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。
攪拌機、マントルヒーターを設置し、スラリーが充分に攪拌するように攪拌機の回転数を適宜調整しながら、50℃まで昇温し、50℃で15分保持した後、体積平均粒径が5.5mとなったところで、熱硬化性ポリエステル樹脂分散液(E2)100質量部をゆっくりと投入した。
【0145】
−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6.0とした。その後、85℃まで昇温し、2時間保持した。光学顕微鏡でほぼ球形化が観察された。
【0146】
−濾過・洗浄・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リットル中に再分散し、15分、300rpmで攪拌、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後、固形分100質量部に対して0.5質量部の疎水性シリカ粒子(一次粒径16nm)を外部添加剤として混合して、ポリエステル樹脂製の着色粉体塗料(PCE1)を得た。
【0147】
この着色粉体塗料の粉体粒子は、体積平均粒径D50vが6.5μm、体積平均粒度分布指標GSDvが1.24、平均円形度が0.98であった。
着色粉体塗料(その粉体粒子)をエポキシ樹脂に包埋し後、切削し、粉体粒子の断面像を透過型電子顕微鏡で観察したところ、粉体粒子表面が樹脂被覆部で被覆されていることが確認された。
また、着色粉体塗料(その粉体粒子)のアルミニウムイオンの含有量は、0.1質量%であった。
【0148】
<実施例3:ポリエステル製の着色粉体塗料(PCE2)>
実施例2において、熱硬化性ポリエステル樹脂粒子分散液(E2)100質量部を投入後、10%のNTA(ニトリロ三酢酸)金属塩水溶液(キレスト70:キレスト株式会社製)を40質量部加えた後、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを6.0とした以外は、同様の条件で、ポリエステル樹脂製の着色粉体塗料(PCE2)を得た。
【0149】
この着色粉体塗料の粉体粒子は、体積平均粒径D50vが6.8μm、体積平均粒度分布指標GSDvが1.22、平均円形度が0.99であった。
着色粉体塗料(その粉体粒子)をエポキシ樹脂に包埋し後、切削し、粉体粒子の断面像を透過型電子顕微鏡で観察したところ、粉体粒子表面が樹脂被覆部で被覆されていることが確認された。
着色粉体塗料(その粉体粒子)のアルミニウムイオンの含有量は、0.005質量%であった。
【0150】
<実施例4:アクリル樹脂製のクリア粉体塗料(PCA2)>
実施例1において、凝集工程における10%ポリ塩化アルミニウム1質量部を5%塩化マグネシウム4質量部に変更した以外は、同様の条件で、アクリル樹脂製のクリア粉体塗料(PCA2)を得た。
【0151】
このクリア粉体塗料の粉体粒子は、体積平均粒径D50vが7.0μm、体積平均粒度分布指標GSDvが1.35、平均円形度が0.97であった。
クリア粉体塗料(その粉体粒子)をエポキシ樹脂に包埋し後、切削し、粉体粒子の断面像を透過型電子顕微鏡で観察したところ、粉体粒子表面が樹脂被覆部で被覆されていることが確認された。
クリア粉体塗料(その粉体粒子)のマグネシウムイオンの含有量は、0.17質量%であった。
<実施例5:アクリル樹脂製の着色粉体塗料(PCA3)>
(熱硬化性アクリル樹脂粒子分散液(A2)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。
【0152】
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。
【0153】
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、ゆっくりと攪拌しながら、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、固形分量が42%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31000であった。
【0154】
(着色粉体塗料(PCA3)の調製)
−凝集工程−
・熱硬化性アクリル樹脂粒子分散液(A2): 155質量部(固形分65質量部)
・着色剤分散液(C1): 3質量部(固形分0.75質量部)
・着色剤分散液(W1): 150質量部(固形分37.5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2.5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。
攪拌機、マントルヒーターを設置し、スラリーが充分に攪拌するように攪拌機の回転数を適宜調整しながら、60℃まで昇温し、60℃で15分保持した後、体積平均粒径が9.5mとなったところで、熱硬化性アクリル樹脂分散液(A2)100質量部をゆっくりと投入した。
【0155】
−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5.0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化が観察された。
【0156】
−濾過・洗浄・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リットル中に再分散し、15分、300rpmで攪拌、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後、固形分100質量部に対して0.5質量部の疎水性シリカ(一次粒径16nm)を混合して、アクリル樹脂製の着色粉体塗料(PCA3)を得た。
【0157】
この着色粉体塗料の粉体粒子は、体積平均粒径D50vが13.5μm、体積平均粒度分布指標GSDvが1.23、平均円形度が0.98であった。
着色粉体塗料(その粉体粒子)をエポキシ樹脂に包埋し後、切削し、粉体粒子の断面像を透過型電子顕微鏡で観察したところ、粉体粒子表面が樹脂被覆部で被覆されていることが確認された。
また、着色粉体塗料(その粉体粒子)のアルミニウムイオンの含有量は、0.03質量%であった。
【0158】
<実施例6:ポリエステル樹脂製の着色粉体塗料(PCE3)>
(熱硬化性ポリエステル樹脂(PES2)の調製)
撹拌機、温度計、窒素ガス導入口、精留塔を備えた反応容器に下記組成の原料を仕込み窒素雰囲気下で撹拌をおこないながら240℃に昇温し、重縮合反応をおこなった。
・テレフタル酸: 494質量部(70モル%)
・イソフタル酸: 212質量部(30モル%)
・ネオペンチルグリコール: 421質量部(88モル%)
・エチレングリコール: 28質量部(10モル%)
・トリメチロールエタン: 11質量部(2モル%)
・ジ−n−ブチル錫オキサイド: 0.5質量部
【0159】
得られた熱硬化性ポリエステル樹脂は、ガラス転移温度60℃、酸価(Av)7mgKOH/g、水酸基価(OHv)35mgKOH/g、重量平均分子量22000、数平均分子量7000となった。
【0160】
(複合粒子分散液(E3)の調製)
コンデンサー、温度計、水滴下装置、アンカー翼を備えたジャケット付き3リットル反応槽(東京理化器械株式会社製:BJ−30N)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180質量部とイソプロピルアルコール80質量部との混合溶剤を投入し、これに下記組成物を投入した。
・熱硬化性ポリエステル樹脂(PES2): 240質量部
・ブロックイソシアネート硬化剤VESTAGONB1530(EVONIK社製): 60質量部
・ベンゾイン: 3質量部
・アクリルオリゴマー(アクロナール4F BASF社): 3質量部
【0161】
次に、投入後、スリーワンモーターを用い150rpmで攪拌を施し、溶解させて油相を得た。この攪拌されている油相に、10質量%アンモニア水溶液の1質量部と5重量%水酸化ナトリウム水溶液の47質量部との混合液を5分間で滴下し、10分間混合した後、更にイオン交換水900質量部を毎分5質量部の速度で滴下して転相させ、乳化液を得た。
得られた乳化液800質量部とイオン交換水700質量部とを2リットルの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(東京理化器械株式会社製)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1100質量部になった時点で常圧に戻し、ナスフラスコを水冷して分散液を得た。得られた分散液に溶剤臭は無かった。この分散液における熱硬化性ポリエステル樹脂及び熱硬化剤を含有した複合粒子の体積平均粒径は160nmであった。
【0162】
その後、アニオン性界面活性剤(ダウケミカル製、Dowfax2A1、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が20質量%になるように調整した。これをポリエステル樹脂及び硬化剤を含有した複合粒子分散液(E3)とした。
【0163】
(熱硬化性ポリエステル樹脂粒子分散液(E4)の調製)
熱硬化性ポリエステル樹脂(PES2)を300質量部とし、ブロックイソシアネート硬化剤、ベンゾイン、アクリルオリゴマーを加えなかった以外は、複合粒子分散液(E1)を調製する条件と同様に、熱硬化性ポリエステル樹脂粒子分散液(E2)を得た。

(着色粉体塗料(PCE3)の調製)
−凝集工程−
・複合粒子分散液(E3): 325質量部(固形分65質量部)
・着色剤分散液(C1): 3質量部(固形分0.75質量部)
・着色剤分散液(W1): 150質量部(固形分37.5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2.5に調整した。これに10%ポリ塩化アルミニウム水溶液0.50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。
攪拌機、マントルヒーターを設置し、スラリーが充分に攪拌するように攪拌機の回転数を適宜調整しながら、40℃まで昇温し、40℃で15分保持した後、体積平均粒径が3.5mとなったところで、熱硬化性ポリエステル樹脂分散液(E4)100質量部をゆっくりと投入した。
【0164】
−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6.0とした。その後、85℃まで昇温し、2時間保持した。光学顕微鏡でほぼ球形化が観察された。

−濾過・洗浄・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リットル中に再分散し、15分、300rpmで攪拌、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後、固形分100質量部に対して0.5質量部の疎水性シリカ(一次粒径16nm)を混合して、ポリエステル樹脂製の着色粉体塗料(PCE3)を得た。

この着色粉体塗料の粉体粒子は、体積平均粒径D50vが4.5μm、体積平均粒度分布指標GSDvが1.23、平均円形度が0.99であった。
着色粉体塗料(その粉体粒子)をエポキシ樹脂に包埋し後、切削し、粉体粒子の断面像を透過型電子顕微鏡で観察したところ、粉体粒子表面が樹脂被覆部で被覆されていることが確認された。
また、着色粉体塗料(その粉体粒子)のアルミニウムイオンの含有量は、0.02質量%であった。
【0165】
<比較例1:ポリエステル樹脂製の着色粉体塗料(PCEX1)>
実施例2において、複合粒子分散液(E1)を400質量部として、かつ熱硬化性ポリエステル樹脂粒子分散液(E2)100質量部の追加を行わなかった以外は、同様の条件で、ポリエステル樹脂製の着色粉体塗料(PCEX1)を得た。
【0166】
この着色粉体塗料の粉体粒子は、体積平均粒径D50vが7.5μm、体積平均粒度分布指標GSDvが1.40、平均円形度が0.98であった。
着色粉体塗料(その粉体粒子)をエポキシ樹脂に包埋し後、切削し、粉体粒子の断面像を透過型電子顕微鏡で観察したところ、粉体粒子表面が樹脂被覆部で被覆されておらず、粉体粒子表面に硬化剤と考えられる添加剤の露出が確認された。
着色粉体塗料(その粉体粒子)のアルミニウムイオンの含有量は、0.07質量%であった。
【0167】
<比較例2:アクリル樹脂製のクリア粉体塗料(PCAX1)>
実施例1において、ポリ塩化アルミニウムを0.1質量部まで減らし、かつ融合合一工程において10%のNTA(ニトリロ三酢酸)金属塩水溶液(キレスト70:キレスト株式会社製)を40質量部加えた後、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを6.0とした以外は、同様の条件で、アクリル樹脂製のクリア粉体塗料(PCAX1)を得た。
【0168】
このクリア粉体塗料の粉体粒子は、体積平均粒径D50vが9.0μm、体積平均粒度分布指標GSDvが1.53、平均円形度が0.99であった。
クリア粉体塗料(その粉体粒子)をエポキシ樹脂に包埋し後、切削し、粉体粒子の断面像を透過型電子顕微鏡で観察したところ、粉体粒子表面が樹脂被覆部で被覆されていることが確認された。
クリア粉体塗料(その粉体粒子)のアルミニウムイオンの含有量は、0.001質量%であった。
【0169】
<比較例3:アクリル樹脂製のクリア粉体塗料(PCAX2)>
実施例1において、ポリ塩化アルミニウムを3質量部まで増やした以外は、同様の条件で、アクリル樹脂製のクリア粉体塗料(PCAX2)を得た。
【0170】
このクリア粉体塗料の粉体粒子は、体積平均粒径D50vが8.2μm、体積平均粒度分布指標GSDvが1.30、平均円形度が0.95であった。
クリア粉体塗料(その粉体粒子)をエポキシ樹脂に包埋し後、切削し、粉体粒子の断面像を透過型電子顕微鏡で観察したところ、粉体粒子表面が樹脂被覆部で被覆されていることが確認された。
クリア粉体塗料(その粉体粒子)のアルミニウムイオンの含有量は、0.25質量%であった。
【0171】
<比較例4:ポリエステル樹脂製の着色粉体塗料(PCEX2)>
実施例6において、ポリ塩化アルミニウムを0.2質量部まで減らし、かつ融合合一工程において10%のNTA(ニトリロ三酢酸)金属塩水溶液(キレスト70:キレスト株式会社製)を40質量部加えた後、5%水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを6.0とした以外は、同様の条件で、ポリエステル樹脂製の着色粉体塗料(PCEX2)を得た。
この着色粉体塗料の粉体粒子は、体積平均粒径D50vが5.0μm、体積平均粒度分布指標GSDvが1.55、平均円形度が0.99であった。
クリア粉体塗料(その粉体粒子)をエポキシ樹脂に包埋し後、切削し、粉体粒子の断面像を透過型電子顕微鏡で観察したところ、粉体粒子表面が樹脂被覆部で被覆されていることが確認された。
着色粉体塗料(その粉体粒子)のアルミニウムイオンの含有量は、0.0016質量%であった。
【0172】
<実施例7:ポリエステル樹脂製の着色粉体塗料(PCE4)>
実施例6において、ポリ塩化アルミニウムを2質量部まで増やした以外は、同様の条件で、ポリエステル樹脂製の着色粉体塗料(PCEX4)を得た。
このクリア粉体塗料の粉体粒子は、体積平均粒径D50vが5.5μm、体積平均粒度分布指標GSDvが1.30、平均円形度が0.97であった。
着色粉体塗料(その粉体粒子)をエポキシ樹脂に包埋し後、切削し、粉体粒子の断面像を透過型電子顕微鏡で観察したところ、粉体粒子表面が樹脂被覆部で被覆されていることが確認された。
着色粉体塗料(その粉体粒子)のアルミニウムイオンの含有量は、0.22質量%であった。
【0173】
<実施例8:ポリエステル樹脂製の着色粉体塗料(PME1)>
実施例2において複合粒子分散液(E1)を306.5質量部とし、着色剤分散液(C1)に代えて着色剤分散液(M1)4.8質量部を使用した以外は、着色粉体塗料(PCE1)と同様の方法で着色粉体塗料(PME1)を得た。
この着色粉体塗料の粉体粒子は、体積平均粒径D50vが6.4μm、体積平均粒度分布指標GSDvが1.23、平均円形度が0.98であった。
着色粉体塗料(その粉体粒子)をエポキシ樹脂に包埋し後、切削し、粉体粒子の断面像を透過型電子顕微鏡で観察したところ、粉体粒子表面が樹脂被覆部で被覆されていることが確認された。
また、着色粉体塗料(その粉体粒子)のアルミニウムイオンの含有量は、0.1質量%であった。
【0174】
<実施例9:ポリエステル樹脂製の着色粉体塗料(PME2)>
実施例2において複合粒子分散液(E1)を305質量部とし、着色剤分散液(C1)に代えて着色剤分散液(M2)6質量部を使用した以外は、着色粉体塗料(PCE1)と同様の方法で着色粉体塗料(PME2)を得た。
この着色粉体塗料の粉体粒子は、体積平均粒径D50vが6.6μm、体積平均粒度分布指標GSDvが1.22、平均円形度が0.98であった。
着色粉体塗料(その粉体粒子)をエポキシ樹脂に包埋し後、切削し、粉体粒子の断面像を透過型電子顕微鏡で観察したところ、粉体粒子表面が樹脂被覆部で被覆されていることが確認された。
また、着色粉体塗料(その粉体粒子)のアルミニウムイオンの含有量は、0.1質量%であった。
【0175】
<実施例10:ポリエステル樹脂製の着色粉体塗料(PYE1)>
実施例2において複合粒子分散液(E1)を302.5質量部とし、着色剤分散液(C1)に代えて着色剤分散液(Y1)8質量部を使用した以外は、着色粉体塗料(PCE1)と同様の方法で着色粉体塗料(PYE1)を得た。
この着色粉体塗料の粉体粒子は、体積平均粒径D50vが6.8μm、体積平均粒度分布指標GSDvが1.24、平均円形度が0.96であった。
着色粉体塗料(その粉体粒子)をエポキシ樹脂に包埋し後、切削し、粉体粒子の断面像を透過型電子顕微鏡で観察したところ、粉体粒子表面が樹脂被覆部で被覆されていることが確認された。
また、着色粉体塗料(その粉体粒子)のアルミニウムイオンの含有量は、0.12質量%であった。
【0176】
<実施例11:ポリエステル樹脂製の着色粉体塗料(PKE1)>
実施例2において複合粒子分散液(E1)を309質量部、着色剤分散液(C1)に代えて着色剤分散液(K1)2.8質量部を使用した以外は着色粉体塗料(PCE1)と同様の方法で着色粉体塗料(PKE1)を得た。
この着色粉体塗料の粉体粒子は、体積平均粒径D50vが6.5μm、体積平均粒度分布指標GSDvが1.22、平均円形度が0.98であった。
着色粉体塗料(その粉体粒子)をエポキシ樹脂に包埋し後、切削し、粉体粒子の断面像を透過型電子顕微鏡で観察したところ、粉体粒子表面が樹脂被覆部で被覆されていることが確認された。
また、着色粉体塗料(その粉体粒子)のアルミニウムイオンの含有量は、0.09質量%であった。
【0177】
<評価>
(粉体塗料の塗装膜試料の作製)
静電塗装法等により、各例で得られた粉体塗料をリン酸亜鉛処理鋼板のテストパネルに塗装後、加熱温度180℃、加熱時間1時間で加熱(焼付け)を行って、厚みが30μmの塗装膜試料を得た。
【0178】
(塗装膜の平滑性の評価)
塗装膜試料の表面に対して、表面粗さ測定器(SURFCOM 1400A(株)東京精密)を用いて、中心線平均粗さ(以下、「Ra」と記す。単位:μm)を測定した。Raの数字が大きいほど表面平滑性が低いことを示し、0.5μmを良いレベルとした。
【0179】
(塗装膜の光沢度の評価)
塗装膜試料の表面に対して、光沢計(BYKガードナー社 マイクロトリグロス)を用いて、60°鏡面光沢値(単位:%)を測定した。値が大きいほど高光沢であることを示し、90%以上を良いレベルとした。
【0180】
(耐ブロッキング性の評価)
各例で得られた粉体塗料を温度50℃、湿度50RH%に制御した恒温恒湿槽に17時間保管した後、振動篩を用いて篩い200メッシュ(目開き75ミクロン)通過量を調べて、下記基準により評価した。
G1(○):通過量が90%以上
NG(×):通過量が90%未満
【0181】
各例の詳細、及び評価結果を表1に一覧にして示す。
【0182】
【表1】
【0183】
上記結果から、本実施例では、比較例に比べ、体積平均粒径が15μm以下に小径化しても、表面粗さが低く、且つ光沢性の高い塗装膜が得られていることがわかる。また、本実施例では、比較例に比べ、粉体塗料の耐ブロッキング性も良好であることがわかる。
このため、本実施例の粉体塗料は、比較例の粉体塗料に比べ、粉体粒子を小径化しても、少量で平滑性の高い塗装膜を形成し、且つ高い保管性を有することがわかる。