JP6527469B2

JP6527469B2 - 超低硬化性粉体コーティング

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Publication number: JP6527469B2
Application number: JP2015556914A
Authority: JP
Inventors: レノ，トーマス・イー; ジョウ，ウエンジン; コンチャ，カルロス; オーデル，ジョージ
Original assignee: ヴァルスパー・ソーシング・インコーポレーテッド
Priority date: 2013-02-08
Filing date: 2013-02-08
Publication date: 2019-06-05
Anticipated expiration: 2033-02-08
Also published as: CN104981519A; RU2015124369A; EP2954011A4; US20150024194A1; JP2016506987A; AU2013377931A1; BR112015017302A2; WO2014123534A1; CN104981519B; KR20150118125A; EP2954011A1; AU2019203305A1; AU2017245468A1; US20200017694A1; MX2015010075A; RU2629288C2

Description

[001]
粉体コーティングは、従来の液体コーティング及び塗料の低ＶＯＣであり低コストである代替法として使用されている、溶媒を含まない固形分１００％のコーティング系である。

[002]
ポリエステル粉体コーティングは、トリグリシジルイソシアヌレート（ＴＧＩＣ）などのエポキシド架橋剤が配合されることがあり、有用な特性のうち、最適な硬度、柔軟性、耐候性及び光沢性を有するコーティングが提供される。しかしながら、ＴＧＩＣ含有コーティング用組成物は、典型的には、平滑性、光沢性、柔軟性などのコーティング特性、及び他の機械的特性を激しく損なうことなく、１４０℃未満の温度で硬化され得ない。低温での硬化が不可能であることで、温度感受性である用途におけるＴＧＩＣ含有粉体コーティングの有用性も低減する。一方、高温硬化サイクルを使用して効果的なコーティングを提供することは、特に大型基板におけるエネルギーコストを増加し、コーティングのスループット速度を減少させる。

[003]
前述により、低温で硬化することが可能であり、柔軟性、光沢性などの他のコーティング特性を損なうことなく、良好な耐候性及び耐久性を提供する、ポリエステル樹脂系粉末コーティングに対する需要があることが理解されよう。

[004]
本明細書に記載される粉体コーティング用組成物は、約４５〜６５の酸価を有するカルボキシ官能性ポリエステル樹脂、及び硬化剤又は架橋剤を含む。更に、組成物は、少なくとも１つの耐衝撃性改良剤、及びオニウムイオン触媒も含む。本明細書に記載される組成物は、約１２０〜１３５℃の温度で完全に硬化することができる。

[005]
別の実施形態では、本明細書には、基材をコーティングする方法が含まれる。この方法は、基材を提供する工程、及び少なくとも１つの粉体組成物を基材に塗布する工程を含み、ここで、粉体組成物は、約４５〜６５の酸価を有するカルボキシ官能性ポリエステル樹脂、及び硬化剤を含む。更に、組成物は、少なくとも１つの耐衝撃性改良剤、及びオニウムイオン触媒も含む。基材に塗布される組成物は、次に、約１２０〜１３５℃の温度で硬化される。

[006]
本発明の１つ以上の実施形態及び態様の詳細を以下に記載する。本発明のその他の特徴、目的、及び利点は、説明及び特許請求の範囲により明らかとなるであろう。

選択的定義
[007]
特に明記しない限り、本明細書で使用されるとき、以下の用語は、以下に提示する意味を有する。

[008]
用語「上に（on）」は、表面又は基材上に（on）塗布されたコーティングに関して用いられるとき、表面又は基材に直接又は間接的に塗布されたコーティングの両方を含む。したがって、例えば、基材を覆っているプライマー層に塗布されたコーティングは、基材上に塗布されたコーティングを構成する。更に、本明細書で使用されるとき、用語「基材」は、未処理の、プライマー塗布されていない、又はブラスト洗浄された表面を指し、また、プライマー塗布されるか、又は、例えば電着処理などの当業者に既知の様々な方法で前処理される表面も指す。

[009]
別途記載のない限り、用語「ポリマー」は、ホモポリマー及びコポリマー（即ち、２種以上の異なるモノマーのポリマー）の両方を含む。本明細書で使用されるとき、用語「（メタ）アクリレート」は、アクリル系及びメタクリル系モノマー並びにホモポリマーの両方、並びにそれを含有するコポリマーを含む。

[010]
「含む（comprises）」という用語及びその変形は、それらの用語が明細書及び請求項に出現する箇所において、限定的な意味を有するものではない。

[011]
用語「好ましい」及び「好ましくは」は、特定の状況下で特定の利益を提供し得る本発明の実施形態を指す。しかし、同じ又は他の状況下において、他の実施形態が好ましい場合もある。更に、１つ以上の好ましい実施形態の詳細説明は、他の実施形態が有用でないことを示すものではなく、本発明の範囲から他の実施形態を除外することを意図するものでもない。

[012]
本明細書で使用するとき、「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、「少なくとも１つの」、及び「１つ以上の」は、互換的に使用される。したがって、例えば「（ａｎ）添加剤」を含むコーティング用組成物は、コーティング用組成物が、「（１つ以上の）添加剤」を含むことを意味すると解釈し得る。

[013]
本明細書では更に、端点による数の範囲の記載には、その範囲内に含まれる全ての数が含まれる（例えば、１〜５には、１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、５、などが含まれる）。更に、範囲の開示は、より広い範囲内に含まれる全ての部分範囲の開示を含む（例えば、１〜５は、１〜４、１．５〜４．５、１〜２などを開示する）。

[014]
本明細書に記載される実施形態は、基材を粉体コーティングするための組成物及び方法を含む。この方法は、少なくとも第１の粉体組成物を基材に塗布する工程を含み、この組成物は、ポリエステル樹脂、硬化剤、耐衝撃性改良剤、及びオニウムイオン触媒を含む。この方法は、約１２０〜１３５℃の温度で組成物を硬化する工程を更に含む。

[015]
一実施形態では、本明細書に記載される方法は、少なくとも第１の粉体組成物を基材に塗布する工程を含む。粉体組成物は、加熱によって融解してコーティングフィルムを形成する可融性組成物である。例えば、静電塗装法などの当業者に既知の方法を用いて、約１０〜約５０マイクロメートル、好ましくは２０〜４０マイクロメートルのフィルム厚に、粉体を塗布する。一態様では、第１の粉体組成物は、洗浄（すなわち、プライマー塗布されていない）若しくは前処理された金属基材表面に塗布され、すなわち、第１の粉体組成物は、プライマー塗布されていない、ブラスト洗浄された金属表面、又は、例えば電着処理などの当業者に既知の様々な方法によって前処理された表面に塗布され得る。

[016]
一実施形態では、第１の粉体組成物は、少なくとも１つの高分子バインダーを含む。粉体組成物は、１つ以上の顔料、不透明化剤、又は他の添加剤を任意に含んでもよい。

[017]
好適な高分子バインダーは、一般的には、フィルム形成樹脂及びその樹脂に対する硬化剤を含む。バインダーは、所望のフィルム特性をもたらす任意の樹脂又は樹脂の組み合わせから選択され得る。高分子バインダーの好適な例としては、非晶質及び結晶性の熱硬化性及び／又は熱可塑性材料が挙げられ、エポキシ、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、アクリル、塩化ポリビニル、ナイロン、フルオロポリマー、シリコン、他の樹脂、又はこれらの組み合わせを使用することができる。粉体コーティング用途において高分子バインダーとして使用するには、熱硬化性材料が好ましく、エポキシ、ポリエステル、及びアクリルが特に好ましい。必要に応じて、特定の用途にエラストマー樹脂を使用できる。一態様では、特定の高分子バインダー、つまり樹脂は、粉体コーティングされた基材の所望の最終用途に応じて、本明細書に記載される粉体組成物中に含まれる。例えば、特定の高分子量ポリエステルは、優れた耐食性を示し、内装用途及び外装用途で用いられる基材への使用に好適である。同様に、非晶質ポリエステルは、透明性、色、及び耐化学性が必要な場合に有用である。

[018]
好ましいバインダーの例としては、以下：カルボキシ官能性ポリエステル樹脂、エポキシド官能性化合物（例えば、トリグリシジル−イソシアヌレート又はＴＧＩＣ）で硬化されるカルボキシ官能性ポリエステル、高分子エポキシ樹脂で硬化されるカルボキシ官能性ポリエステル、グリシジル官能性アクリル樹脂で硬化されるカルボキシ官能性ポリエステル、高分子エポキシ樹脂で硬化されるカルボキシ官能性アクリル樹脂が挙げられる。硬化反応は、熱的に誘発されるのが好ましい。

[019]
一実施形態では、粉体組成物の高分子バインダーは、カルボキシ官能性ポリエステル樹脂であり、好ましくはエポキシド官能性化合物を含む熱硬化性粉体組成物中で使用するのに好適な樹脂である。従来より、良好な機械的特性を有する平滑で光沢のあるコーティングを生成し、例えば、ＴＧＩＣなどのエポキシド官能性硬化剤の必要性が減少するため、酸価が低い（すなわち、約４０未満）樹脂が好ましい。酸価の高い（すなわち、約４０を超える）樹脂は、硬化剤の濃度を増加する必要があり、これは、従来から粉体コーティングのＴｇを低下させる傾向があるため、保管中に焼結する傾向の増加が引き起こされる。驚くべきことに、本明細書に記載されるカルボキシ官能性ポリエステル樹脂は、好ましくは少なくとも約４０、より好ましくは約４５〜６０の酸価を有し、高いＴｇを示し、酸価が低い樹脂に見られるように保管中の耐焼結性が良好であり、優れた平滑性及び光沢性並びに最適な耐候性を維持する。

[020]
一実施形態では、カルボキシ官能性ポリエステル樹脂は、例えば、イソフタル酸などの芳香族二塩基酸とヒドロキシ官能性化合物との反応（すなわちジオール）によって一段法で作製される。一実施形態では、最適な耐候性のために主に使用される芳香族酸はイソフタル酸である。理論に限定されることはないが、二塩基酸が反応媒体中で十分に可溶性である場合、一段法が使用され得ると考えられる。例えば、テレフタル酸などのいくつかの酸は、反応媒体中で溶解しにくいため、所望の最終生成物がカルボキシ官能性組成物である際には、一段法での使用に適しにくい。例えば、テレフタル酸などの溶解しにくい酸を樹脂組成物中で使用することは、イソフタル酸と比較して耐候性の減少も引き起こす。

[021]
したがって、好ましい態様において、この方法で使用されるカルボキシ官能性ポリエステル樹脂及び本明細書で記載される組成物は、一段法で作製され、好ましくは少なくとも約４０、より好ましくは約４５〜６０の酸価を有し、好ましくは約１０００〜１０，０００、よりこのましくは１５００〜７，０００、及び最も好ましくは２０００〜２６００の分子量（Ｍｎ）を有する。

[022]
粉体コーティング用組成物が有効であるためには、組成物は、耐焼結性であるか、又は実質的に非焼結性であるべきであり、すなわち、粉体組成物は、特定の条件に曝された際であっても特定の特性を保持するべきである。粉体組成物の耐焼結性は、典型的には、４５℃以上のＴｇを有する組成物を使用することで維持される。しかしながら、従来技術のＴｇの高い組成物は、約１４０℃未満の低温で硬化した際に、最適な凝集又は平準化を示さず、フィルム形成不良及び機械的特性の不適合が引き起こされる。したがって、従来により、低温での硬化を意図する粉体コーティングは、一般的に低いＴｇを有する樹脂と配合され、これによって、保管中に粉体コーティングが焼結し、塊が生成される傾向が上昇する。驚くべきことに、本明細書に記載されるカルボキシ官能性ポリエステル樹脂は、少なくとも５０℃、より好ましくは約５５℃〜７０℃、及び最も好ましくは約６０℃〜６５℃のガラス転移温度（Ｔｇ）を有し、高Ｔｇにおいて典型的に予測される凝集又は焼結に伴ういかなる問題をも有さずに、１２０℃〜１３５℃の低温で硬化することが可能な粉体コーティング用組成物中に含まれる。

[023]
一実施形態では、本明細書に記載される粉体組成物は、高分子バインダー及び硬化剤又は架橋剤を含む熱硬化性組成物である。一態様では、硬化剤は、酸官能性又はカルボキシ末端ポリエステル樹脂において架橋剤として使用され得る化合物を含む。この種の硬化剤又は架橋剤としては、エポキシ官能性化合物、アミド、置換アルキルアミド、ビスアミドなどが挙げられるが、これらに限定されない。好ましい態様において、硬化剤又は架橋性化合物は、エポキシド官能性化合物である。典型的なエポキシド官能性硬化剤は、好ましくは少なくとも約１０、より好ましくは５０〜５００、及び最も好ましくは約８０〜３００のエポキシ当量を有するポリエポキシド化合物である。一態様では、硬化剤は、カルボキシ官能性ポリエステル樹脂中、カルボキシ基１当量あたり、好ましくは０．１〜５、より好ましくは０．５〜１．５、及び最も好ましくは０．８〜１．２のエポキシ基を有するように選択される。エポキシ官能性硬化剤としては、トリグリシジルイソシアヌレート（ＴＧＩＣ）、トリグリシジルトリメリテート、ジグリシジルテレフタレート、ジグリシジルイソフタレート、グリシジル官能性アクリル樹脂などが挙げられるが、これらに限定されない。

[024]
好ましい実施形態において、粉体組成物の高分子バインダーは、エポキシ官能性硬化剤又は架橋剤としてＴＧＩＣを含む。反応性エポキシ官能基を有するトリアジン化合物であるＴＧＩＣは、例えば、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、などの酸官能性樹脂における硬化剤として当該技術分野で既知である。これらのＴＧＩＣ反応性樹脂は、硬度が高く、耐化学性が良好であることが知られている。高分子バインダーがイソフタル酸を主に由来とするポリエステル樹脂である場合、かかる硬化性フィルムは、一般的に最適な耐候性を提供するが、柔軟性及び耐衝撃性に乏しい。粉体組成物は、典型的には、樹脂及び架橋剤の総重量を基準に約３〜９重量％の範囲のＴＧＩＣ含有量を有する。理論に限定されることはないが、コーティング用組成物を可塑化する傾向のあるＴＧＩＣの量が増えると、当該技術において従来より好まれないＴＧＩＣの量も増えると考えられる。したがって、従来の粉体コーティング用組成物は、典型的には、低硬化温度において良好な流動性及び平準化が必要とされる場合、酸価が低く、樹脂のＴＧが比較的低い樹脂を有する少量（すなわち、約１０重量％未満）のＴＧＩＣを含む。驚くべきことに、本明細書に記載される組成物は、樹脂及び架橋剤の総重量を基準に、好ましくは少なくとも約１０重量％、より好ましくは１０〜１５重量％のＴＧＩＣを含み、酸価が高く（すなわち、少なくとも約４０以上）、樹脂のＴｇが高い（すなわち、約５０℃以上）樹脂を有する。

[025]
理論に限定されることはないが、粉体コーティングの機械的特性は、コーティング用組成物の耐衝撃性を向上する添加剤を使用して更に改良され得る。したがって、一実施形態では、第１の粉体組成物は、少なくとも１つの耐衝撃性改良剤を任意で含む。従来より、耐衝撃性改良剤は、他のアルキル（メタ）アクリレート、スチレン、アクリロニトリルなどを有する架橋されたアルキル（メタ）アクリレートゴムのグラフトコポリマーであり、２つ以上の層を有する。一態様では、耐衝撃性改良剤の層はコアシェル構造を有し、コアは、好ましくはブタジエン、スチレン、（メタ）アクリルモノマーのホモポリマー又はコポリマー、ブタジエン及び（メタ）アクリルモノマーのコポリマー、ブタジエン、（メタ）アクリルモノマー、ビニルエステルモノマー、ビニルハライドモノマーなどのコポリマー、又はこれらの組み合わせなどを含むが、これらに限定されない。シェルとしては、アルキル（メタ）アクリレートゴムなどのポリマー又はグラフトコポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。好ましい態様において、耐衝撃性改良剤は、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）シェルを有する、ブタジエン又は（メタ）アクリレートコアを有する。一実施形態では、本明細書に記載される粉体組成物は、粉体組成物の総重量を基準に最大で約１０重量％、好ましくは約０重量％〜５重量％、より好ましくは約２重量％〜４重量％の耐衝撃性改良剤を含む。

[026]
一実施形態では、本明細書に記載される粉体組成物は、約１２０℃〜１３５℃の温度で硬化することができる。したがって、組成物は、例えば、触媒などの低硬化温度を得るのに役立つ添加剤を含む。一態様では、触媒はカチオン性化合物であり、好ましくは、例えば、第四級アンモニウム塩、ホスホニウムイオン塩、オキソニウイオン塩などのオニウムイオン化合物の塩である。好ましい態様において、オニウムイオン塩は、例えば、臭化ホスホニウム、臭化エチルトリフェニルホスホニウム、ヨウ化エチルトリフェニルホスホニウム、ホルミルメチレントリフェニルホスホラン、塩化ホルミルメチルトリフェニルホスホニウム、ベンゾイルメチレントリフェニルホスホラン、臭化フェニルトリエチルホスホニウム、臭化メトキシカルボニルメチルホスホニウム、酢酸エチルトリフェニルホスホラニリデン、酢酸メチルトリフェニルホスホラニリデン、臭化エトキシカルボニルメチルトリフェニルホスホニウム、酢酸エチルトリフェニルホスホニウム−酢酸複合体、及びこれらの組み合わせを含むホスホニウムイオン塩である。

[027]
一実施形態では、本明細書に記載される組成物中の触媒の量は、使用される反応物及び所望の硬化温度に依存する。オニウムイオン塩触媒は、約１２０℃〜１３５℃の低温で粉体組成物を硬化させるのに十分な量で含まれる。一態様では、オニウムイオン触媒は、粉体組成物の総重量を基準に、好ましくは約０．０１〜１重量％、より好ましくは０．０５〜０．５重量％、最も好ましくは０．１〜０．５重量％の量で存在する。

[028]
従来より、硬化温度が低いことは、硬化前（すなわち、例えば押出中）のコーティング用組成物の早期反応及び部分架橋の結果として起こる機械的特性の不足、及びフィルム形成の不均一又は不良に関連付けられる。保管中の粉体コーティングの焼結に関する問題を避けるため、組成物のＴｇは、通常５０℃を超えて維持される。しかしながら、このような高Ｔｇ値は典型的には高粘度に関連し、低硬化温度で平滑で、均質なフィルムの形成を妨げる。驚くべきことに、本明細書に記載される方法及び組成物において、１５０℃で約３００〜５００ポアズの比較的に低い粘度を維持し、最適な表面平滑度及び機械的特性を有するコーティングを生成しながら、少なくとも５０℃、好ましくは少なくとも６０℃の樹脂のＴｇで約１２０℃〜１３５℃の低硬化温度が達成される。

[029]
粉体組成物は、他の添加剤を含み得る。これらの他の添加剤は、粉体コーティングの適用性、コーティングの融解性及び／又は硬化性、又は最終コーティングの性能若しくは外観を改善できる。粉体中で有用であり得る任意の添加剤の例としては、硬化触媒、酸化防止剤、着色安定剤、スリップ及び擦傷添加剤、ＵＶ吸収剤、ヒンダードアミン光安定剤、導電性添加剤、摩擦帯電添加剤、防食添加剤、充填剤、質感剤、脱ガス添加剤、流動性調整剤、チキソトロープ剤、並びに縁部被覆添加剤が挙げられる。

[030]
本明細書に記載される粉体コーティング用組成物は、当該技術分野で既知の従来の方法によって作製される。高分子バインダーは、添加剤とともに乾式混合された後、押出成形機を通過させることによって典型的には溶融ブレンドされる。得られた押出物を冷却することによって凝固した後、粉砕又は微粉砕して粉体を形成する。一実施形態では、カルボキシ官能性樹脂、ＴＧＩＣ及び耐衝撃性改良剤は共に乾式混合され及び溶融ブレンドされ、オニウムイオン触媒は、押出前に溶融ブレンドに加えられる。他の方法を使用してもよい。例えば、１つの代替法では、液体二酸化炭素に可溶性の結合剤を用いる。この方法では、乾燥成分を液体二酸化炭素中で混合し、次いで、噴霧して粉体粒子を形成する。必要に応じて、粉体を選別、つまりふるい分けして、所望の粒径及び／又は粒径分布を得てもよい。

[031]
得られる粉体は、塗布プロセスによって効率的に使用できる大きさである。実際に、１０マイクロメートル未満の大きさの粒子は、従来の静電塗装法を用いて効率的に塗布するのが困難である。したがって、約２５マイクロメートル未満の中央粒径を有する粉体は、典型的に小粒子を大部分が有するため、静電的に塗装するのが困難である。好ましくは、粉砕を調節し（又はふるい分け、つまり選別を実施し）、約２５〜１５０マイクロメートル、より好ましくは３０〜７０マイクロメートル、最も好ましくは３０〜５０マイクロメートルの中央粒径を有する粉体を得る。

[032]
任意で、本発明において他の添加剤を使用してよい。上記のように、これら任意の添加剤は、押出前に加えられてベース粉体の一部としてもよく、又は押出後に加えられ得る。押出後に加えられるのに好適な添加剤としては、押出前に加えられた場合に良好に機能しないであろう材料、押出装置又は他の添加剤に対する、更なる摩耗の原因となるであろう材料が挙げられる。

[033]
更に、任意の添加剤として、押出プロセス中に加えることが可能であるが、後に加えてもよい材料が挙げられる。添加剤は、単独で、又は他の添加剤と組み合わせて加えられ、粉体最終物、つまり粉体組成物への所望の影響をもたらすことができる。これら他の添加剤は、粉体の塗布性、融解性及び／又は硬化性、又は最終性能若しくは外観を改善できる。有用であり得る任意の添加剤の例としては、硬化触媒、酸化防止剤、着色安定剤、スリップ及び擦傷添加剤、導電性添加剤、摩擦帯電添加剤、防食添加剤、充填剤、質感剤、脱ガス添加剤、流動性調整剤、チキソトロープ剤、及び縁部被覆添加剤が挙げられる。

[034]
他の好ましい添加剤としては、ゴム引き剤、摩擦力低減剤、及びマイクロカプセル等の性能向上添加剤が挙げられる。更に、添加剤は、研磨剤、感熱性触媒、多孔質最終コーティングの形成を促進する、又は粉体の濡れ性を改善する剤であり得る。

[035]
粉体組成物の調製技術は、当業者に既知である。混合は、任意の入手可能な機械的ミキサーによって、又は手による混合によって実施できる。考えられるミキサーのいくつかの例としては、Ｈｅｎｓｃｈｅｌミキサー（例えば、ＨｅｎｓｃｈｅｌＭｉｘｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＧｒｅｅｎＢａｙ，ＷＩ）から入手可能）、Ｍｉｘａｃｏミキサー（例えば、ＴｒｉａｄＳａｌｅｓ（Ｇｒｅｅｒ，ＳＣ）又はＤｒ．ＨｅｒｆｅｌｄＧｍｂＨ（Ｎｅｕｅｎｒａｄｅ，Ｇｅｒｍａｎｙ）から入手可能）、Ｍａｒｉｏｎミキサー（例えば、ＭａｒｉｏｎＭｉｘｅｒｓ，Ｉｎｃ．（３５７５３ｒｄＡｖｅｎｕｅ，Ｍａｒｉｏｎ，ＩＡ）から入手可能）、反転ミキサー、Ｌｉｔｔｌｅｆｏｒｄミキサー（ＬｉｔｔｌｅｆｏｒｄＤａｙ，Ｉｎｃ．）、横軸ミキサー、及びボールミルが挙げられる。好ましいミキサーとしては、最も容易に洗浄されるものが挙げられるだろう。

[036]
粉体コーティングは、通常、多工程プロセスで製造される。樹脂、硬化剤、顔料、添加剤、及び充填剤を含み得る様々な成分を乾式ブレンドして、プレミックスを形成する。次いで、このプレミックスを押出成形機内に送り込み、熱、圧力、及び剪断力の組み合わせを用いて可融性成分を融解し、全ての成分を十分に混合する。押出物を脆い固体になるまで冷却し、次いで、粉体に粉砕する。所望のコーティング最終用途に応じて、粉砕条件を典型的に調節し、中央粒径が約２５〜１５０マイクロメートルの粉体を得る。

[037]
その後、流動床及び噴霧アプリケータの使用などの様々な手段によって、最終粉体を物品に塗布してよい。最も一般的には、静電塗装プロセスが用いられ、この場合、粉体粒子が物品に引き寄せられてくっつくように、粒子を静電気的に帯電させて、下地塗り済み物品上に噴霧する。コーティング後、物品を加熱する。この加熱工程により、粉体粒子が融解して互いに流動し、物品をコーティングする。任意で、連続的な又は追加の加熱を用いて、コーティングを硬化させてよい。

[038]
コーティングは任意に硬化され、このような硬化は、連続的な加熱、後続の加熱、又は基材中の残留熱によって起こり得る。一実施形態では、基材に塗布される粉体組成物は、約１２０℃（２５０°Ｆ）の温度まで約１５分間、従来の方法で加熱されるか又は焼成される。あるいは、塗布される組成物は、約１３５℃（２７５°Ｆ）の温度まで１０分間、加熱されるか又は焼成され得る。これらの条件下、コーティングが完全に硬化される（すなわち、十分な架橋によって最適な機械的特性及び表面平滑度を有する硬化されたコーティングがもたらされる）。

[039]
本明細書に記載される組成物及び方法を、様々な基材と共に使用できる。典型的かつ好ましくは、本明細書に記載される粉体コーティング用組成物は、限定はされないが、プライマー塗布されていない金属、又はブラスト洗浄された金属及び前処理された金属などの金属基材、メッキされた基材、電着処理された金属基材、及び、粉体コーティング用組成物と同じ色の基材などを被覆するのに使用される。金属基材の典型的な前処理として、例えば、リン酸鉄、リン酸亜鉛などでの処理が挙げられる。金属基材は、当該技術分野において既知の様々な標準的プロセスを用いて洗浄、かつ前処理できる。例として、基材上に清潔な汚染物質を含まない表面をもたらす、リン酸鉄処理、リン酸亜鉛処理、ナノセラミック処理、様々な周囲温度による前処理、ジルコニウムを含む前処理、酸洗い、又は当該技術分野において既知の任意のその他方法が挙げられるが、これらに限定されない。

[040]
本明細書に記載されるコーティング用組成物及び方法は、化成被膜、すなわち、化成被膜で処理された部品又は表面に制限されない。その上、本明細書に記載されるコーティング用組成物は、例えば、電着法、めっき法等を含む当業者に既知の様々なプロセスによって、予めコーティングされた基材に塗布できる。本明細書に記載される組成物でコーティングされる基材が、常に未処理の、つまりプライマー塗布されていない金属基材であることは、想定されていない。

[041]
好ましくは、コーティングされる基材は、所望の物理的及び機械的特性を有する。典型的には、最終フィルムコーティングは、２５〜２００マイクロメートル、好ましくは５０〜１５０マイクロメートル、より好ましくは７５〜１２５マイクロメートルの厚さを有するであろう。

[042]
別途記載のない限り、以下の試験方法を以下の実施例で用いた。
ＰＣＩ平滑度
[043]
粉体組成物から作製される硬化性コーティングの平滑度は、ＰｏｗｄｅｒＣｏａｔｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅによって開発された視覚基準を使用して判定される。この基準では、１（高粗度／オレンジピール）〜１０（非常に滑らか、高度光沢仕上げ）で等級付けされた、１０枚の粉体コーティングされたパネルの視覚スケールを使用する。相対平滑度を判定するには、粉体コーティングされたサンプルを基準パネルと視覚的に比較し、どの基準パネルがサンプルに最も近いかを評価することによって、平滑度の等級を割り当てる。

耐衝撃性
[044]
粉体組成物から調製される硬化性コーティングの直接耐衝撃性及び逆耐衝撃性は、ＡＳＴＭＤ２７９４（急速変形の影響に対する有機コーティングの耐性における標準試験方法（Standard Test Method for Resistance of Organic Coatings to the Effects of Rapid Deformation））を使用して試験される。

柔軟性
[045]
粉体組成物から調製される硬化性コーティングの柔軟性は、ＡＳＴＭＤ５２２（付着有機コーティングにおけるマンドレル屈曲試験の標準的試験方法（Standard Test Methods for Mandrel Bend Test of Attached Organic Coatings））を使用して試験される。

溶媒耐性
[046]
粉体組成物から調製される硬化性コーティングの溶媒特性は、ＡＳＴＭＤ４７５２（ＭＥＫ耐性を測定するための標準試験方法（Standard Test Methods for Measuring MEK Resistance））を使用して試験される。結果を１〜５のスケールで視覚的に等級分けし、１は完全欠陥（すなわち、１００往復摩擦させた後、溶媒は基材まで浸透する）を指し、５は影響なし（すなわち、溶媒は１００往復摩擦させた後、コーティング上に視覚的な欠陥を示さない）を指す。

鉛筆硬度
[047]
粉体組成物から調製される硬化性コーティングの硬度は、ＡＳＴＭＤ３３６３（鉛筆試験によるフィルム硬度の標準試験方法（Standard Test Method for Film Hardness by Pencil Test））に記載されるような鉛筆法を使用して試験される。

光沢度
[048]
粉体組成物から調製される硬化性コーティングの光沢度又は表面平滑度は、ＡＳＴＭＤ５２３（鏡面光沢における標準試験法（Standard Test Method for Specular Gloss））に記載される方法を使用して、２０度光沢度として試験される。

融解粘度
[049]
樹脂の融解粘度は、１５０℃の温度に設定し、０６番のスピンドルを使用して１００ＲＰＭの回転速度で作動するＢｒｏｏｋｆｉｅｌｄＭｏｄｅｌＣａｐ２０００Ｈ粘度計で測定される。

（実施例１）
コーティング種類の比較
[050]
表１に示すような酸価を有する粉体組成物を調製し、Ｔｇ値を測定した。粉体組成物＃１は、１６３℃（３２５°Ｆ）で硬化するように配合された市販の低硬化物であり、粉体組成物＃２は、より低温の１３５℃（２７５°Ｆ）で硬化するように配合された組成物＃１を変化させたものであり、粉体組成物＃３は、本明細書で記載されるＴＧＩＣ反応性イソフタル酸由来のポリエステル樹脂を使用して配合された試作物である。これらのコーティングの物理的特性を、表１で指定された温度で１５分間硬化した後で測定した。

[051]
本明細書に引用する全ての特許、特許出願及び公開公報、並びに電子的に入手可能な資料の完全な開示内容を参照により援用する。上記の詳細な説明及び実施例は、あくまで理解を助けるために示したものである。これらによって不要な限定をするものと理解されるべきではない。本発明は、示され記載された厳密な詳細事項に限定されるべきではないが、当業者に対して明らかな変形が特許請求の範囲において規定される本発明の範囲に包含される。幾つかの実施形態では、本明細書に例示的に開示された本発明は、本明細書に具体的に開示されていない任意の要素の不在下で好適に実行されてもよい。
以下、出願時の特許請求の範囲の内容を記載する。
［１］
約４５〜６５の酸価、及び１５０℃で約５００ポアズ未満の溶融粘度を有するカルボキシ官能性ポリエステル樹脂と、
硬化剤と、
任意で、耐衝撃性改良剤と、
オニウムイオン触媒と、を含む、粉体コーティング用組成物であって、
前記組成物は、少なくとも約５０℃のＴｇを有し、１２０〜１３５℃の温度で硬化することができる、粉体コーティング用組成物。
［２］
前記カルボキシ官能性ポリエステル樹脂は、イソフタル酸由来のポリエステル樹脂である、前記１に記載の組成物。
［３］
前記カルボキシ官能性ポリエステル樹脂は、少なくとも約６５℃のＴｇを有する、前記１に記載の組成物。
［４］
前記カルボキシ官能性ポリエステル樹脂は、約６０〜７０℃のＴｇを有する、前記１に記載の組成物。
［５］
前記カルボキシ官能性ポリエステル樹脂は、前記組成物の総重量を基準に、約８０〜９０重量％の量で存在する、前記１に記載の組成物。
［６］
前記エポキシ官能性硬化剤は、約５０〜５００のエポキシ当量を有する、前記１に記載の組成物。
［７］
前記エポキシ官能性硬化剤は、前記カルボキシ官能性ポリエステル樹脂中、カルボキシ基１当量あたり、０．５〜１．５のエポキシ基を有するように選択される、前記１に記載の組成物。
［８］
前記エポキシ官能性硬化剤は、トリグリシジルイソシアヌレート（ＴＧＩＣ）である、前記１に記載の組成物。
［９］
前記エポキシ官能性硬化剤は、前記組成物の総重量を基準に、約１０〜１５重量％の量で存在する、前記１に記載の組成物。
［１０］
前記耐衝撃性改良剤はコアシェル組成物である、前記１に記載の組成物。
［１１］
前記耐衝撃性改良剤のコア成分は、ブタジエンのポリマー、ブタジエン及びスチレン、（メタ）アクリルモノマーのコポリマー、ブタジエン及び（メタ）アクリルモノマーのコポリマー、ブタジエン、（メタ）アクリルモノマーのコポリマー、及びこれらの組み合わせから選択される、前記８に記載の組成物。
［１２］
前記耐衝撃性改良剤のシェル成分は、グラフト化ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）ポリマーである、前記１に記載の組成物。
［１３］
前記耐衝撃性改良剤は、前記組成物の総重量を基準に、約０〜５重量％の量で存在する、前記１に記載の組成物。
［１４］
前記オニウムイオン触媒はホスホニウムイオン塩である、前記１に記載の組成物。
［１５］
前記ホスホニウムイオン塩は、臭化ホスホニウム、臭化トリフェニルエチルホスホニウム、ヨウ化トリフェニルエチルホスホニウム、ホルミルメチレントリフェニルホスホラン、塩化ホルミルメチルトリフェニルホスホニウム、ベンゾイルメチレントリフェニルホスホラン、臭化フェニルトリエチルホスホニウム、臭化メトキシカルボニルメチルホスホニウム、酢酸エチルトリフェニルホスホラニリデン、酢酸メチルトリフェニルホスホラニリデン、臭化エトキシカルボニルメチルトリフェニルホスホニウム、酢酸エチルトリフェニルホスホニウム−酢酸複合体、及びこれらの組み合わせから選択される、前記１２に記載の組成物。
［１６］
前記オニウムイオン触媒は、前記組成物を約１２０〜１３５℃の温度で硬化させるのに足る量で存在する、前記１に記載の組成物。
［１７］
前記オニウムイオン触媒は、前記組成物の総重量を基準に、約０．０１〜０．１重量％の量で存在する、前記１に記載の組成物。
［１８］
前記組成物は、１２０℃で約１５分間で完全に硬化される、前記１に記載の組成物。
［１９］
前記組成物は、１３５℃で約１０分間で完全に硬化される、前記１に記載の組成物。
［２０］
約４５〜６５の酸価を有する、約８０〜９０重量％のイソフタル酸由来のポリエステル樹脂と、
約１０〜１５重量％のエポキシド官能性硬化剤と、
約０〜５重量％の耐衝撃性改良剤と、
約０．０１〜１．０重量％のオニウムイオン塩触媒と、を含む粉体コーティング用組成物であって、
前記組成物は、１２０〜１３５℃の温度で硬化することが可能である、粉体コーティング用組成物。

Claims

約５０の酸価及び１５０℃で約３５３．５ポアズの溶融粘度を有する、イソフタル酸由来のカルボキシ官能性ポリエステル樹脂と、
組成物の総重量を基準として約１０〜１５重量％の量で存在する、トリグリシジルイソシアヌレート（ＴＧＩＣ）である硬化剤と、
任意で、耐衝撃性改良剤と、
オニウムイオン触媒と、
を含み、Ｔｇが５０℃であり、１２０〜１３５℃の温度で硬化することができる、粉体コーティング用組成物。
前記カルボキシ官能性ポリエステル樹脂は、前記組成物の総重量を基準に、約８０〜９０重量％の量で存在する、請求項１に記載の組成物。
前記ＴＧＩＣは、前記カルボキシ官能性ポリエステル樹脂中、カルボキシ基１当量あたり、０．５〜１．５のエポキシ基を有するように選択される、請求項１に記載の組成物。
前記耐衝撃性改良剤は、前記組成物の総重量を基準に、約０〜５重量％の量で存在するコアシェル組成物である、請求項１に記載の組成物。
前記耐衝撃性改良剤のシェル成分は、グラフト化ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）ポリマーである、請求項４に記載の組成物。
前記オニウムイオン触媒は、前記組成物の総重量を基準に、約０．０１〜０．１重量％の量で存在するホスホニウムイオン塩である、請求項１に記載の組成物。