JPS6136027B2 - - Google Patents
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Description
本発明は、たゞ1回の塗付工程により、異種の
樹脂からなる複層塗膜を物体表面上に形成するこ
とのできる粉体塗料の提供を目的とする。
粉体塗料組成物を用いて金属等の被塗面に塗膜
を形成する方法は、1回の塗膜によつてたとえば
数百ミクロンの比較的厚い塗膜を形成させること
が容易であるという特徴を有しており、省資源
的、無災害的であるという特徴をも併せて有する
ことによつて近時広範囲に用いられている。しか
し、従来一般に適用されている粉体塗装方法にお
いては、数百ミクロンにも達する膜厚を形成させ
た場合においても、その全層すなわち被塗面に接
する面から外部大気に接する面に至るまで、組成
上ほゞ均質な塗膜が形成されるに過ぎなかつた。
一般に塗料組成物を用いて金属、木材、プラスチ
ツクス等の被塗面に塗膜を形成させて被塗面の保
護、美装をはかる場合、単一の塗料組成物のみを
用い、必要に応じて塗り回数を重ねることによつ
て所要の厚さの塗膜を形成させるよりも、被塗面
に接する側(以下「下層」という)に対しては、
その性質に応じた高度の付着力、金属塗装におけ
る電気化学的効果による防食性などの機能を有す
る塗料組成物を用い、他方外部大気に接する側
(以下「表層」という)にはたとえば色彩、光
沢、耐摩さつ性、光化学的安定性、化学物質に対
する不浸透性および化学的または物理的安定性な
どの外部因子に関する機能を有する塗料組成物を
用いるというように、分化された機能を有する2
種以上の塗料組成物を組合せて用い、複層塗膜を
形成させることが好まれている。液状の塗料組成
物による塗装によつて複層塗膜を形成させるには
分化せしめる機能ごとに少なくとも1種の塗料組
成物を用いる必要があり、単一の液状塗料組成物
によつては目的を達し得ない。粉体塗装の場合に
も、一般には単一の塗料組成物によつて複層塗膜
を形成させることは従来不可能であつたが、とく
に帯電性の異なる少なくとも2種の粉体樹脂の混
合物を塗料として用いることによつて、1回の静
電塗装で耐食性のよい複層塗膜を形成させる技術
は知られている。しかし、その場合には、樹脂の
帯電性ばかりでなくその比重、粒子径などについ
ても考慮する必要があり、また併用する着色顔料
などの性質によつても影響を受けるので、複層形
成作用の調節は著しく複雑であり、広く一般に実
用とされるには至つていない。
本発明者は、塗膜の表層、下層など塗膜の各部
分ごとに組成を異にし、分化された高度の機能を
有する複層塗膜を、煩雑な多数回塗り重ねの工程
をとることおよび帯電性の差を利用することな
く、たゞ1回の粉体塗装により形成させる方法を
提供した(特開昭51−122137参照)が、熱硬化性
付加共重合体系樹脂を表層形成成分とする複層塗
膜を形成せしめることがとくに容易な粉体塗料に
ついて、さらに詳細な検討を継続した結果、本発
明を完成するに至つたものである。
即ち本発明は、(イ)ホモポリマーとして80℃をこ
えるガラス転移温度を示す重合性エチレン状不飽
和化合物である硬度付与性単量体とホモポリマー
として10℃よりも低いガラス転移温度を示す重合
性エチレン状不飽和化合物である軟度付与性単量
体とをコモノマーとして含むアクリル系熱硬化性
付加共重合体を主要成分とする樹脂状物Aの粉体
および
(ロ)該樹脂状物Aと不相溶もしくは難相溶であり、
かつ該樹脂状物Aよりも溶融物の同一温度におけ
る表面張力が実質的に大であり、かつ複層形成複
合パラメータに実質的な差を有する樹脂状物1種
以上の粉体
を主要成分とする組成物であつて、上記熱硬化性
付加共重合体が、硬度付与性単量体および軟度付
与性単量体を、それぞれの重量百分率をa%およ
びb%とするとき、
a≦6、およびb≦4
で表わされる範囲で含むか、又は
a+b≦50、
b≦20およびb≦a≦1.5b
により表わされる範囲内で含むものであることを
特徴とする複層塗膜形成用粉体塗料に係る。
上記本発明の粉体塗料は、被層塗膜のうちの表
層を形成させるための上記特定のアクリル系熱硬
化性付加共重合体を主要成分とする樹脂状物Aの
粉体及びAに対して上記特定の性質を有する樹脂
状物1種以上の粉体の少なくとも2種の粉体から
なるものであり、このことにより複層塗膜の形成
を容易且つ確実に行なわしめることができるもの
である。
即ち、本発明粉体塗料は、これを被塗物に塗付
し、加熱溶融して複層化せしめるときに、塗付さ
れた塗料の下層部分から表層部分までの塗料層全
体において特に表層部分においても、各成分就中
樹脂状物Aと他の樹脂状物との相分離が完全に行
なわれるので、単一の塗装工程で被層塗膜を容易
且つ確実に形成できる。
上記効果を得るために、樹脂状物Aの主要成分
であるアクリル系熱硬化性付加共重合体は、凝集
性と流動性とに適切な均衡を与えられたものであ
ることを必要とする。すなわち、この共重合体
は、その共重合体組成において、硬度付与性およ
び軟度付与性の点に関し中程度となるように組合
わされた組成の単量体を含むもので、硬度付与性
単量体および軟度付与性単量体を上記a及びbで
特定された相互に拮抗する範囲内で含むことを必
要とする。こゝでいう硬度付与性単量体とは、単
独で付加重合せしめてホモポリマーとした場合に
80℃をこえるガラス転移温度を示す重合性エチレ
ン状不飽和化合物である単量体を指し、少数のも
のについて、そのホモポリマーのガラスス転移温
度を例示するが、本発明はこれらに限られるもの
ではない。
硬度付与性単量体 ガラス転移温度
スチレン 100℃
メタクリル酸メチル 105℃
アクリロニトリル 105℃
メタクリロニトリル 120℃
メタクリル酸 144℃
アクリル酸 86℃
インデン 85℃
アクリル酸イソボルニル 94℃
2―クロロスチレン 119℃
2―メチルスチレン 136℃
t―ブチルビニルエーテル 88℃
塩化ビニル 81℃
アクリルアミド 153℃
また、こゝでいう軟度付与性単量体とは、単独
で付加重合せしめてホモポリマーとした場合に10
℃よりも低いガラス転移温度を示す重合性エチレ
ン状不飽和化合物である単量体を指し、少数を例
示するが、本発明はこれらに限られるものでな
い。
軟度付与性単量体 ガラス転移温度
アクリル酸―2―エチルヘキシル −50℃
アクリル酸メチル 6℃
アクリル酸エチル −24℃
メタクリル酸―2―エチルヘキシル −10℃
アクリル酸イソブチル −24℃
アクリル酸―n―ブチル −56℃
アクリル酸―2―ヒドロキシエチル −60℃
アクリル酸―2―ヒドロキシプロピル −60℃
メタクリル酸ラウリル −27℃
アクリル酸―t―ブチル −22℃
P―ノニルスチレン −53℃
n―ブチルビニルエーテル −52℃
フツ化ビニル −20℃
アクリル酸イソプロピル −3℃
これらの硬度付与性単量体および軟度付与性単
量体を除く、付加共重合体のコモノマー成分の主
体となる単量体は、ホモポリマーとしたもののガ
ラス転移温度が前2者の値に含まれないものであ
つて、たとえばメタクリル酸―2―ヒドロキシエ
チル(ホモポリマーのガラス転移温度55℃)、メ
タクリル酸イソブチル(同53℃)、メタクリル酸
エチル(同65℃)、メタクリル酸グリシジル(同
46℃)、メタクリル酸―n―ブチル(同20℃)、メ
タクリル酸―2―ヒドロキシプロピル(同26
℃)、アクリル酸シクロヘキシル(同16℃)、アク
リル酸ヘキサデシル(同35℃)、p―オクタデシ
ルスチレン(同32℃)など、アクリル酸エステル
類、メタクリル酸エステル類、芳香族ビニル化合
物等の重合性エチレン状不飽和化合物の中から選
択したものの1種以上が用いられる。
硬度付与性単量体および軟度付与性単量体を付
加共重合体中に含有させる割合は、それらがごく
少量であるならば相互間の比率についてとくに考
慮しなくても支障はないが、たとえば、硬度付与
性単量体については6%(重量%、以下同じ)、
軟度付与性単量体については4%の限度の少なく
とも一方が超過するような場合は、両者の比率を
一定範囲内に制限することにより、拮抗を保つこ
とが必要である。
即ち、本発明におけるアクリル系熱硬化性付加
共重合体は、硬度付与性単量体および軟度付与性
単量体を、それぞれa%およびb%とするとき、
a≦6、およびb≦4
で表わされる範囲で含むか、又は
a+b≦50、
b≦20およびb≦a≦1.5b
により表わされる範囲内で含むものであることが
必要である。本発明者は、a及びbを上記範囲に
することにより、本発明の目的である複層塗膜の
形成を容易且つ確実に行なわしめることができ、
しかも一般的塗膜性能の調整が随意可能な、従つ
て理想的な複層塗膜形成用粉体塗料が得られるこ
とを見出した。a又はbが上記範囲外の場合に
は、複層塗膜形成の確実性が失なわれる。特に、
a+bが50をこえると硬度付与性象単量体と軟度
付与性単量体との拮抗を実現するのが困難にな
る。
複層塗膜の形成を確実に行なわせるには、加熱
時に表層成分が分離し、架橋反応により硬化して
流動性を失なうことが必要である。そのため、表
層成分である樹脂状物Aは熱硬化性であるべき
で、したがつて、その主要成分である付加共重合
体は、架橋性官能基を有する単量体を共重合させ
たものが用いられる。この目的で共重合体中に含
有せしめられる架橋性の官能基としては、たとえ
ば、
―OH、
An object of the present invention is to provide a powder coating that can form a multilayer coating film made of different types of resins on the surface of an object by just one application process. The method of forming a coating film on a surface to be coated, such as metal, using a powder coating composition is said to make it easy to form a relatively thick coating film of several hundred microns in one coating. It has been widely used in recent years due to its characteristics of being resource-saving and disaster-free. However, in conventional powder coating methods, even when a film thickness of several hundred microns is formed, the entire coating is coated, from the surface in contact with the surface to be coated to the surface in contact with the outside atmosphere. However, only a compositionally homogeneous coating film was formed.
In general, when a paint composition is used to form a coating film on a surface to be coated such as metal, wood, or plastics to protect and beautify the surface, only a single paint composition is used and as needed. Rather than forming a coating film of the required thickness by applying multiple coats,
A paint composition is used that has functions such as high adhesion depending on its properties and anti-corrosion properties due to electrochemical effects in metal coatings, while the side in contact with the external atmosphere (hereinafter referred to as the "surface layer") is coated with colors, gloss, etc. 2 with differentiated functionality, such as using coating compositions with functionality regarding external factors such as abrasion resistance, photochemical stability, impermeability to chemicals and chemical or physical stability.
It is preferred to use a combination of more than one type of coating composition to form a multilayer coating. In order to form a multilayer coating film by coating with a liquid coating composition, it is necessary to use at least one coating composition for each function to be differentiated, and a single liquid coating composition may not serve the purpose. unattainable. In the case of powder coating, it has generally been impossible to form a multilayer coating film using a single coating composition, but in particular, it has been impossible to form a multilayer coating film using a single coating composition. A technique is known in which a multilayer coating film with good corrosion resistance can be formed by one electrostatic coating by using the following as a coating material. However, in this case, it is necessary to consider not only the chargeability of the resin, but also its specific gravity, particle size, etc., and it is also affected by the properties of the coloring pigment used in combination, so the multilayer formation effect is Adjustment is extremely complex and has not yet reached widespread practical use. The present inventor has developed a multi-layered coating film that has different compositions for each part of the coating film, such as the surface layer and the lower layer, and has highly differentiated functions, through a complicated process of recoating it multiple times. A method was provided for forming the layer by just one powder coating without using the difference in chargeability (see JP-A-51-122137), but the method used a thermosetting addition copolymer resin as the surface layer forming component. The present invention was completed as a result of continued detailed studies on powder coatings that are particularly easy to form multilayer coatings. That is, the present invention relates to (a) a hardening monomer that is a polymerizable ethylenically unsaturated compound that exhibits a glass transition temperature of over 80°C as a homopolymer, and a hardening monomer that exhibits a glass transition temperature of lower than 10°C as a homopolymer; (b) powder of resinous material A, the main component of which is an acrylic thermosetting addition copolymer containing a softening monomer, which is an ethylenically unsaturated compound, as a comonomer; and (b) the resinous material A. is incompatible or poorly compatible with
and a powder of one or more resinous substances having a substantially higher surface tension than the resinous substance A at the same temperature of the melt and having a substantial difference in the multilayer formation composite parameters as the main component. a composition in which the thermosetting addition copolymer contains a hardening monomer and a softening monomer in weight percentages of a% and b%, respectively, a≦6. , and b≦4, or a+b≦50, b≦20, and b≦a≦1.5b. Pertains to. The above-mentioned powder coating of the present invention comprises a powder of a resin-like substance A containing the above-mentioned specific acrylic thermosetting addition copolymer as a main component for forming the surface layer of the coating film; It is composed of at least two types of powder of one or more resin-like substances having the above-mentioned specific properties, and as a result, it is possible to easily and reliably form a multilayer coating film. be. That is, when the powder coating of the present invention is applied to an object to be coated and heated and melted to form a multilayer, the entire coating layer from the lower layer to the surface layer, especially the surface layer. Also, since the phase separation between the resinous material A and the other resinous materials among the components is completely carried out, the coating film can be easily and reliably formed in a single coating process. In order to obtain the above effects, the acrylic thermosetting addition copolymer which is the main component of the resin material A needs to have an appropriate balance between cohesiveness and fluidity. In other words, this copolymer contains monomers that are combined in such a way that the composition of the copolymer is moderate in terms of hardness-imparting properties and softness-imparting properties, and the hardness-imparting monomers are It is necessary to contain the monomer and the softening monomer within the mutually antagonistic range specified in a and b above. The hardness-imparting monomer referred to here refers to the hardness-imparting monomer when it is added-polymerized alone to form a homopolymer.
Refers to a monomer that is a polymerizable ethylenically unsaturated compound exhibiting a glass transition temperature exceeding 80°C, and the glass transition temperature of a homopolymer thereof is illustrated for a few examples, but the present invention is not limited to these. do not have. Hardening monomer Glass transition temperature Styrene 100℃ Methyl methacrylate 105℃ Acrylonitrile 105℃ Methacrylonitrile 120℃ Methacrylic acid 144℃ Acrylic acid 86℃ Indene 85℃ Isobornyl acrylate 94℃ 2-chlorostyrene 119℃ 2-Methyl Styrene 136°C t-Butyl vinyl ether 88°C Vinyl chloride 81°C Acrylamide 153°C In addition, the softening monomer referred to here means 10% when added alone to form a homopolymer.
It refers to a monomer that is a polymerizable ethylenically unsaturated compound exhibiting a glass transition temperature lower than °C, and although a few are exemplified, the present invention is not limited thereto. Softening monomer Glass transition temperature 2-ethylhexyl acrylate -50°C Methyl acrylate 6°C Ethyl acrylate -24°C 2-ethylhexyl methacrylate -10°C Isobutyl acrylate -24°C Acrylic acid -n- Butyl -56℃ 2-hydroxyethyl acrylate -60℃ 2-hydroxypropyl acrylate -60℃ Lauryl methacrylate -27℃ t-butyl acrylate -22℃ P-nonylstyrene -53℃ n-butyl vinyl ether -52℃ Vinyl fluoride -20℃ Isopropyl acrylate -3℃ Excluding these hardening monomers and softening monomers, the main monomers of the comonomer component of the addition copolymer are: The glass transition temperature of the homopolymer is not included in the former two values, such as 2-hydroxyethyl methacrylate (glass transition temperature of homopolymer 55℃), isobutyl methacrylate (glass transition temperature of homopolymer 53℃) , ethyl methacrylate (65℃), glycidyl methacrylate (65℃)
46℃), n-butyl methacrylate (20℃), 2-hydroxypropyl methacrylate (26℃)
℃), cyclohexyl acrylate (16℃), hexadecyl acrylate (35℃), p-octadecylstyrene (32℃), acrylic esters, methacrylate esters, aromatic vinyl compounds, etc. One or more selected from ethylenically unsaturated compounds are used. Regarding the proportion of the hardening monomer and the softening monomer contained in the addition copolymer, if they are in very small amounts, there is no problem even if the ratio between them is not particularly considered. For example, for hardening monomers, 6% (weight%, same hereinafter),
If at least one of the softening monomers exceeds the 4% limit, it is necessary to maintain balance by limiting the ratio of the two within a certain range. That is, in the acrylic thermosetting addition copolymer of the present invention, when the hardening monomer and the softening monomer are a% and b%, respectively, a≦6 and b≦4. It is necessary to include within the range expressed by, or within the range expressed by a+b≦50, b≦20, and b≦a≦1.5b. By setting a and b within the above ranges, the present inventors can easily and reliably form a multilayer coating film, which is the object of the present invention.
Moreover, it has been found that the general coating performance can be adjusted at will, and therefore an ideal powder coating for forming multilayer coatings can be obtained. If a or b is outside the above range, the reliability of forming a multilayer coating will be lost. especially,
When a+b exceeds 50, it becomes difficult to achieve competition between the hardness-imparting monomer and the softness-imparting monomer. In order to reliably form a multilayer coating film, it is necessary that the surface layer components separate during heating, harden through a crosslinking reaction, and lose fluidity. Therefore, the resin material A, which is the surface layer component, should be thermosetting, and the addition copolymer, which is its main component, should be a copolymer of monomers with crosslinkable functional groups. used. Examples of crosslinking functional groups that can be incorporated into the copolymer for this purpose include -OH,
【式】、−NH2、―COOH、
―CO―O―CO―、―NHCR2OR(RはHまたは
炭素数1〜6の炭化水素基を表わす)
などがあり、これらの官能基は、硬度付与性単量
体、軟度付与性単量体およびその他の単量体のい
ずれが有していてもよい。具体的には、たとえば
2―ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、ヒ
ドロキシプロピル(メタ)アクリレート、グリシ
ジル(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル
酸、フマル酸、無水マレイン酸、N―メチロール
アクリルアミド、N―ブトキシメチルアクリルア
ミドなどが用いられる。
このような官能基を有する架橋性の単量体を、
熱硬化性付加共重合体のコモノマーとして用いる
割合は、通常1〜30重量%、とくに好ましくは5
〜25重量%であり、1重量%未満では架橋分子構
造を充分に発達させることができないので、被層
塗膜の耐溶剤性、硬度などの性能において実用性
を欠くおそれがあり、30重量%をこえて使用され
ていると、架橋分子構造の過度の発達による塗膜
の脆弱化あるいはそれらの単量体の親水性にもと
ずく耐水性の不足を招くおそれがある。
このように熱硬化性付加共重合体に対しては、
必要に応じ、粉体化可能な樹脂状態を失なわない
範囲内で、架橋剤、反応促進剤、可塑剤、顔料な
どの添加物を混融もしくは分散させたのち粉体化
する。架橋剤の種類は、付加共重合体中の架橋性
官能基の種類に応じ、通常の粉体塗料技術に従い
選択して用いる。粉体化の程度についても通常の
粉体塗料技術に従えばよく、たとえば最大粒径
300ミクロン以下、とくに好ましくは100ミクロン
以下の程度とする。
本発明の複層塗膜形成用粉体塗料は、表層を形
成させるための前記樹脂状物Aの粉体のほか、下
層および必要ならばさらに中間層をも形成させる
ための、樹脂状物A以外の樹脂状物の粉体1種以
上を主要成分とする。これらの樹脂状物は、その
少なくとも1種が、樹脂状物Aと不相溶もしくは
難相溶であり、またこれと比較して溶融物の同一
温度での表面張力が実質的に大であること、およ
び複層形成複合パラメータに実質的な差を有する
ことが必要である。このような条件が満足させら
るならば、熱硬化性、非熱硬化性のいずれでも、
通常粉体塗料の成分とされるものをそのまゝ用い
ることができる。
各樹脂状物の不相溶もしくは難相溶の程度は、
なるべく著しいものとすることによつて複層塗膜
の形成を確実にすることができて好ましいが、通
常は後記測定方法によつて与えられる親和性パラ
メータの数値により難相溶性の程度を判定し、基
準を定めることができる。すなわち、その親和性
パラメータが、正数、0もしくは絶対値0.10未満
の負数である場合には、本発明に関して難相溶の
程度が好ましい範囲にあり、中でもとくに正数で
あるようにするのがよい。親和性パラメータが絶
対値0.10以上の負数であるときは、複層の形成が
不確実となるおそれを生じる。
この親和性パラメータの測定は、溶液とした両
種の樹脂の一定試験条件での混合丈態を観測する
ことによつて行なわれるものであつて、この方法
によつて求められる親和性パラメータは、本発明
における必須の要素である樹脂相互間の親和性の
程度に関する指標として最も好ましい。具体的に
は、トルエンとメチルイソブチルケトン
(MIBK)との等容量混合液を溶媒として、被験
可溶性樹脂をそれぞれ別個に樹脂分含量が33重量
%になるように溶液とし、25℃において得られた
溶液2種の等重量を混合する。混合液をかきまぜ
て充分に均一化せしめた後において厚さ5cmの液
層を自然昼光の下に肉眼で透視し完全に透明と認
められた場合には、それら樹脂2種の組合せの親
和性パラメータは0もしくは負数であり、濁りが
認められた場合は正数である。このパラメータの
数値の大きさを求めるには、この混合溶液に対
し、これをかきまぜながら正数の場合にはエチレ
ングリコールモノメチルエーテルアセテート
(CH3OCH2・CH2OCCCH3)を滴下して良溶媒の
効果による濁りの消失に至らしめ、0もしくは負
数の場合には、n―ヘキサンを滴下して貧溶媒の
添加にともなう溶質の不安定化による濁りの発生
に至らしめる。親和性パラメータPの数値は、次
式によつて算出される。
|P|=△D/A+B+C+△D×K
たゞし、
AおよびB:混合溶液中の2種の樹脂それぞれ
の重量(g)
C :最初の混合溶液中の溶媒の重量
(g)
△D :滴下されたいずれかの溶媒の重量
(g)
K :修正係数、Pが負数のとき1、P
が正数のとき100/45
Pが最小の表示単位に達しないときはPを0と
する。
2種の樹脂のうち少なくとも1種が前記混合溶
媒に不溶である場合には、上記の方法による親和
性パラメータの判定は不可能であるが、別の方法
により間接的にその数値の概略を知ることができ
る。すなわち、たとえばポリエチレン、ポリアミ
ドなどの不溶性もしくは難溶性の樹脂の場合に
は、その樹脂を成形して得られる厚さ400〜500μ
のシートの直線状の縁を互いに密接させてガラス
面上に置き、両種樹脂を完全に溶融せしめ得る温
度に加熱して約30分間保持する。両種樹脂間の親
和性パラメータが正数、0もしくは絶対値0.10未
満の負数である場合には、両溶融樹脂の間に界面
もしくは境界層が形成され、不連続となるが、絶
対値0.10以上の負数の場合には、相互の拡散のた
めに組成が連続的に変化し、認め得るような界面
などは形成されない。このような界面等の形成の
有無は、両種樹脂の少なくとも一方にカーボンブ
ラツクなどの着色顔料もしくは染料を分散せしめ
て色彩の変化を設けておくと、肉眼による観察も
一層容易に行なうことができる。
複層塗膜を形成させる目的で組合せて用いる樹
脂の2種の組合せは、溶液状態で観測された親和
性パラメータが前記範囲の数値であることが必要
なばかりでなく、溶媒を除去した状態においても
不相溶もしくは難相溶であることを要する。すな
わち、前記親和性パラメータの測定に際して作成
された混合溶液を厚さ約50ミクロンの乾燥膜が得
られるように透明板に塗布し、溶媒を揮散させ
(室温、24時間)乾燥膜としたものを、透過光お
よび散乱光で観察して濁りもしくは樹脂の分離が
認められることが必要である。両種樹脂のうち少
なくとも一方が前記混合溶媒に不溶の場合には、
上記のシート状物溶融の試験において界面等の形
成が認められたことをもつて、両種樹脂間の不相
溶もしくは認相溶を示すものとすることができ
る。
下層、中間層形成のための樹脂状態は、表層形
成のための樹脂状物Aよりも、なるべく大きい溶
融物の表面張力を有することが、複層形成を確実
にするために好ましいが、通常1.0dyne/cm以上と
くに好ましくは2.0dyne/cm以上大であるものとす
ることによつて、複層塗膜形成の目的を充分容易
に達成することができる。この表面張力の差が
1.0dyne/cmに達しない場合は、塗膜形成を行なつ
た場合に、とくにその表層部分における相分離が
不完全となるおそれがある。
表面面張力の測定温度は、それぞれの粉体塗料
に関し、その各成分樹脂状物が有する溶融温度の
うち、最も高温度であるものの直上、すなわち、
その混合物を被塗面に塗着させ、溶融させて複層
塗膜を形成させるための加熱温度とすることが最
も正確であるが、実際上は、いずれの樹脂状物の
場合にも一定温度たとえば180℃または200℃とし
て、その温度での表面張力の値を用い、比較する
こととしても支障はなく便利である。
樹脂状物の溶融物の表面張力σL(dyne/cm)の測
定方法についてはとくに制限はないが、たとえば
その溶融物とテフロン(テトラフルオロエチレン
樹脂)との接触角θの測定値から、下記ノイマン
(Neumann)およびセル(Sell)の式により与え
られる。
σs:テフロンの表面張力(dyne/cm)
本発明においては、σsを18.6dyne/cmとして図
上で近似値を求めた。
樹脂溶融物の所定温度たとえば180℃または200
℃におけるテフロンに対する接触角の測定方法に
ついても、前進接触角を求め得る方法であればと
くに制限なく適用できるが、たとえば直径約2cm
の半球体状に成形された被測定樹脂を、その球面
側を下にし、水平に保持されたテフロン板にのせ
て、所定温度に保持された恒温器中で溶融せしめ
流延して平衡に達した時点において拡大投影する
か望遠鏡で観測する。
被測定樹脂の溶融温度が高く、所定温度におけ
るテフロンとの接触角を測定して直接にこの温度
における表面張力を算出することができない場合
には、20℃において固形であるその樹脂と水との
接触角を測定し、これにより得られる20℃でのそ
の樹脂の表面張力の値と、所定温度の代りにその
樹脂の溶融温度の直上で前記同様の方法により測
定、算出された表面張力の値とから内そう法によ
つて求める。
本発明の粉体塗料において、混合された粉体樹
脂状物を加熱溶融によつて分離し、完全な複層塗
膜を形成させるには、下層形成用樹脂状物が表層
形成用熱硬化性樹脂よりも強く被塗面に誘引され
ることが必要である。溶融樹脂状物の被塗面への
選択的誘引は、その溶融温度領域、表面張力、粘
度、比重などの諸要素の複合要因によつて支配さ
れる。本発明者は、金属、ガラス、陶磁器等の極
性表面に溶融樹脂が誘引される程度を定量的に表
示する指標としては後記試験方法により測定され
る「複層形成複合パラメータ」(以下「複層パラ
メータ」という)を用いることができ、複層塗膜
形成の難易は、各成分樹脂についてのこの複層パ
ラメータの数値の比により最も容易に判別し得る
ことを明らかにした。すなわち、本発明の場合、
下層形成用樹脂の複層パラメータが表層形成用熱
硬化性樹脂の複層パラメータよりも実質的に大で
あることが必要で、具体的にはその比が1.3以上
であることが望ましく、とくに1.5以上であるこ
とが好ましい。この比が1.3よりも1に近い数値
であると、混合された樹脂間の分離がとくに塗膜
の下層部分において充分でなく、不整の程度の大
きい不完全な複層塗膜となるおそれがある。
複層パラメータを測定するには、第1図に示す
ように、内径12cmの耐熱ガラス製円筒容器1の内
部に一定量0.15gの被測定固体樹脂を装入し、そ
の固体樹脂の上に、外径4.0mm、内径2.53mmの内
面を充分に清浄にしたバイレツクスガラス製細管
2を、円筒容器1と同軸となるよう、かつ重力に
よつて自由に垂下し得るようにして直立させる。
この細管2は、その下端面を軸に対して垂直面と
なるように研摩し、また、下端部分に被測定樹脂
の溶融物を自由に流入せしめ得るよう切欠きもし
くは導孔3を設けたものである。この測定系全体
を所定の測定温度(T℃)に保持された恒温器中
に円筒容器1の底面が水平になるようにして格納
し、被測定樹脂状物を溶融せしめ、溶融物の層4
を形成させる。細管2は被測定樹脂状物の溶融に
ともなつて垂下したその下端面が円筒容器1に底
面に到達し、同時に溶融物が細管2の内部に流入
する。被測定樹脂の溶融物は、細管2の内部にお
いてその液面がメニスカスを形成するばかりでな
く、細管2の内壁面を、いわゆる「ほふく
(creeping)」の現象によつて前進する。この
creepingの速度は、被測定樹脂状物がガラスなど
の極性被塗面に誘引される程度を示すものであ
り、恒温器中での加熱の開始後25分の時点におい
てcreeping部分5の先端の円筒容器1の底面から
の高さHt(cm)を測定し、このHtに溶融物の密
度ρ(g/cm3)を乗じた積ht(g/cm3)をもつて複層パ
ラメータとすることが最も好ましい。
複層パラメータの測定温度は、それぞれの粉体
塗料に関し、その各成分樹脂状物が有する溶融温
度のうち、最も高温度であるものの直上とするこ
とが最も好ましく、実際的である。分解、硬化な
どのため、その温度での25分間の加熱継続による
複層パラメータの測定が困難な他の成分樹脂状物
の場合には、その樹脂状物の溶融温度の直上から
そのような困難を生ずるおそれのない温度範囲内
の2点以上の温度域において測定を行ない、外そ
う法により同一所定温度での複層パラメータを算
出して比較する。あるいは、加熱継続時間を25分
よりも短縮し、creeping部分5の先端の上昇速度
が一様であるとして換算により求めても著しい差
は生じない。
下層形成用樹脂状物が2種以上用いられている
場合には、それらのうちの2種の組合せについて
も前記各制限要件をみたすことを必らずしも要す
るものではなく、表層形成用の熱硬化性樹脂状物
との間にそれらの制限要件がみたされるものであ
れば、下層形成用の樹脂状物相互間においては、
不相溶もしくは難相溶であることのほか、表面張
力および複層パラメータのいずれか一方の指標に
ついてのみ、前記の制限に適合するものとするこ
とによつて、3層以上の複層構造を容易に形成で
きる。
下層、中間層形成のための樹脂状物の場合に
も、自己硬化性ではない熱硬化性のものである場
合には、所要の架橋剤等を、また、必要に応じて
顔料等の添加物をあらかじめ混融、分散せしめて
おくことができる。
これらの樹脂状物を粉体とする程度は、適用し
ようとする任意の粉体塗装手段たとえば静電法、
流動床浸漬法などによる塗着について支障のない
粒子径でさえあればよく、粒度分布を精密に調節
することも複層塗膜形成の目的に対してとくに必
要でないが、なるべく粒径300ミクロン、とくに
好ましくは100ミクロンをこえる粗粒を残存せし
めないことが望ましく、また、最大の複層パラメ
ータを有する成分樹脂粉体の粒子径を比較的小さ
いものとすることによつて、溶融の容易さとの関
係のために、複層の形成、とくに下側における成
分の分離をさらに促進することができる。各成分
粉体樹脂状物を混合する割合は、溶融により分離
して複層を形成せしめようとする各成分ごとに合
計量の10重量%未満、とくに好ましくは30重量%
未満とならないようにすることが必要であり、10
重量%未満の割合で混合された成分は、完全な複
層を構成することができない。
本発明の粉体塗料により形成される複層塗膜の
各部分ごとの各成分樹脂状物の分布は、種々の方
法により確認、定量することができる。たとえ
ば、各成分ごとに色彩の異なる着色顔料をあらか
じめ分散させて粉体とし混合すると、硬化した塗
膜の断面を観察し、または上側から研摩し、順次
変化する色彩を見ることによつて複層化を確認で
きる。また、色彩で判別できない場合でも、塗膜
を研摩して磨砕により生ずる粉状樹脂についてた
とえば赤外線吸収スペクトルの観測などで組成分
析を行ない。または露出した研摩面について赤外
線反射スペクトルの観測を行なうなどの方法が用
いられる。
本発明の粉体塗料を用いることにより、単一の
粉体塗装工程において、使用の目的に応じて高度
の機能たとえば耐候性、付着性などが必要な各部
分ごとに分属せしめられた複層塗膜が容易に形成
されるので、塗装作業の合理化に寄与するところ
がきわめて大きい。
以下、本発明を実施例でもつてさらに詳しく説
明する。
実施例 1
メタクリル酸メチル9%、スチレン18%、アク
リル酸―2―エチルヘキシル19%、メタクリル酸
―n―ブチル39%およびメタクリル酸グリシジル
15%を共重合させて得られた数平均分子量約
12000のアクリル樹脂100部とドデカンジカルボン
酸12.5部とを混合し、最大粒径が74μをこえず、
平均粒径が約45μとなるように粉砕して成分A1
とした。この成分A1の複層パラメータ(180℃で
の値、以下同じ)は0.29g/cm2、表面張力(180℃
での値、以下同じ)は30.7dyne/cmであつた。
つぎにエピコート1007およびエピコート1007
(いずれも商品名、シエル化学社製造)をそれぞ
れ20部および80部、無水トリメリツト酸15部およ
びルチル型酸化チタン30部を混合し、同様粒径に
粉砕して成分B1とした。この成分B1の複層パラ
メータは0.42g/cm2、表面張力は34.5dyne/cmであ
つた。
成分A1と成分B1との間の親和性パラメータは
0.30であつた。
成分A1と成分B1とを重量比40:60に混合する
ことにより、複層塗膜形成用粉体塗料()を完
成した。
この粉体塗料を、あらかじめ表面調整した(日
本パーカライジング(株)製ボンデライトBN
#144処理液および関西ペイント(株)製エレク
ロン#9000電着塗料をそれぞれ所定条件で適用し
た。)軟鋼板(厚さ0.5mm)に静電塗装法により塗
付し、180℃、30分間の加熱により被膜形成およ
び硬化を行なわせた結果、厚さ約70μの白色エポ
キシ樹脂層と、それを被膜する厚さ約50μの透明
アクリル樹脂層とからなる複層塗膜が得られた。
以下の各実施例についても、完成されたそれぞ
れの粉体塗料につき複層塗膜形成の試験を同様に
実施し、いずれも各成分の混合比に対応した膜厚
構成で、アクリル樹脂を表層に有する被層塗膜が
得られた。
実施例 2
スチレン10%、アクリロニトリル5%、アクリ
ル酸―2―ヒドロキシエチル15%およびメタクリ
ル酸エチル70%の共重合によるアクリル樹脂(数
平均分子量約10000)100部、ブロツクイソシアネ
ート硬化剤(ε―カプロラクタムでブロツクされ
たキシリレンジイソシアネート、NCO基含有量
19%)20部、フタロシアニンブルー5部およびル
チル型酸化チタン20部の混合粉砕により、実施例
1の各成分と同様粒径(以下同じ)の成分A2
(複層パラメータ0.38g/cm2、表面張力32.5dyne/
cmを得た。
つぎに100部のエピコート1004,30部のブロツ
クイソシアネート硬化剤(キシリレンジイソシア
ネートとイソホロンジイソシアネートとの等重量
混合物をベンジルアルコールでブロツクしたも
の。NCO基含有量20%)および30部のベンガラ
KNO(商品名、戸田工業(株)製造品)の混合
粉砕により成分B2(複層パラメータ0.45g/cm2、
表面張力34.6dyne/cm)を得た。
成分A2と成分B2との間の親和性パラメータは
0.26であつた。両者の40:60の混合により複層塗
膜形成用粉体塗料()を完成した。
実施例 3
スチレン8%、メタクリル酸―2―エチルヘキ
シル6%、メタクリル酸イソブチル66%およびメ
タクリル酸ヒドロキシプロピル20%の共重合によ
るアクリル樹脂(数平均分子量約9000)100部と
ブロツクイソシアネート硬化剤(実施例2の成分
A2と同一品)20部とから成分A3(複層パラメー
タ0.35g/cm2、表面張力29.3dyne/cmを得た。
つぎにテレフタル酸ジメチル40.7%、イソフタ
ル酸11.6%、アジピン酸10.2%、ネオペンチルグ
リコール34.2%およびグリセリン3.3%を縮合成
分として常法に製造されたポリエステル(数平約
分子量約8000、酸価19.5)100部、ブロツクイソ
シアネート硬化剤(実施例2の成分B2と同一
品)30部、ルチル型酸化チタン20部および黄色酸
化鉄(商品名「マピコエロー」、チタン工業
(株)製品)10部とから成分B3(複層パラメータ
0.47g/cm2、表面張力36.3dyne/cm)を得た。
成分A3と成分B3との間の親和性パラメータは
0.60でつた。両者の35:65の混合により複層塗膜
形成用粉体塗料()を完成した。
実施例 4
スチレン5%、メタクリル酸イソブチル80%お
よびメタクリル酸グリシジル15%の共重合による
アクリル樹脂(数平均分子量約16000)100部と、
ドデカンジカルボン酸12.5部との混合粉砕によ
り、表層形成用の成分A4(複層パラメータ0.32
g/cm2、表面張力27.6dyne/cmを得た。
つぎにスチレン25%、メタクリル酸メチル10
%、メタクリル酸―2―エチルヘキシル20%、メ
タクリル酸―n―ブチル25%およびメタクリル酸
―2―ヒドロキシエチル20%の共重合によるアク
リル樹脂(数平均分子量約8000)100部、ブロツ
クイソシアネート硬化剤(ε―カプロラクタムで
ブロツクされたイソホロンジイソシアネート)30
部および黄色酸化チタン(石原産業(株)製造
品、商品名「チタニエロー」)35部の混合粉砕に
より、下層形成用の成分B4(複層パラメータ0.42
g/cm2、表面張力33.1dyne/cm)を得た。
成分A4と成分B4との間の親和性パラメータは
0.08であつた。
両者の40:60の混合により、複層塗膜形成用粉
体塗料()を完成した。
実施例 5
メタクリル酸―2―エチルヘキシル2%、メタ
クリル酸イソブチル80%およびメタクリル酸―2
―ヒドロキシエチル18%の共重合によるアクリル
樹脂(数平均分子量約15000)100部とブロツクイ
ソシアネート硬化剤(実施例2の成分A2と同一
品)20部とから成分A5(複層パラメータ0.31g/
cm2、表面張力28.5dyne/cm)を得た。
つぎにテレフタル酸ジメチル51.9%、イソフタ
ル酸11.1%、ネオペンチルグリコール33.8%およ
びグリセリン3.2%を縮合成分として常法により
製造されたポリエステル(数平均分子量約6000、
酸価約30)100部、シクロヘキサノール、p―ト
ルエンスルホン酸アミド変性ヘキサメチロールメ
ラミン(三和ケミカル(株)製造品、品番PX―
2000)25部、ルチル型酸化チタン30部およびフタ
ロシアニングリーン(住友化学工業(株)製造
品)5部から成分B5(複層パラメータ0.41g/
cm2、表面張力38.2dyne/cm)を得た。
成分A5と成分B5の間の親和性パラメータは0.23
であつた。
両者の等重量の混合により、複層塗膜形成用粉
体塗料()を完成した。
実施例 6
スチレン16%、アクリルアミド6%、メタクリ
ル酸―2―エチルヘキシル16%、メタクリル酸イ
ソブチル54%およびメタクリル酸―2―ヒドロキ
シエチル8%の共重合によるアクリル樹脂(数平
均分子量約12000)100部、ヘキサメチロールメラ
ミン系硬化剤PX―2000(実施例5参照)20部お
よび「チタニエロー」(実施例4参照)15部から
成分A6(複層パラメータ0.28g/cm2、表面張力
32.2dyne/cm)を得た。
つぎに100部のエピコート1004,30部のPX―
2000および20部の「マピコエロー」(実施例3参
照)から成分B6(複層パラメータ0.37g/cm2、表
面張力36.5dyne/cm)を得た。
成分A6と成分B6との間の親和性パラメータは
0.26であつた。
両者の等重量の混合により、複層塗膜形成用粉
体塗料()を完成した。
実施例 4
スチレン22%、メタクリル酸―2―エチルヘキ
シル18%、メタクリル酸イソブチル42%、メタク
リル酸―2―ヒドロキシエチル16%およびn―ブ
チルエーテル化N―メチロールアクリルアミド2
%の共重合によるアクリル樹脂(数平均分子量約
9000)100部と、ヘキサメチロールメラミン系硬
化剤「PX―2000」(実施例5参照)20部とから成
分A7(複層パラメータ0.40g/cm2、表面張力33.0d
yne/cm)を得た。
つぎに100部のエピコート1002(商品名、シエ
ル化学社製、エポキシ樹脂)、4.5部のジシアンジ
アミドおよび20部の酸化クロムから成分B1(複
層パラメータ0.53g/cm2、表面張力37.4dyne/cmを
得た。
成分A7と成分B7との間の親和性パラメータは
0.15であつた。
両者の40:60の混合により複層塗膜形成用粉体
塗料()を完成した。
実施例 8
スチレン14%、メタクリル酸―2―エチルヘキ
シル18%、メタクリル酸イソブチル58%、アクリ
ル酸8%および無水マレイン酸2%の共重合によ
るアクリル樹脂(数平約分子量約14000)100部お
よびエピコート1001(商品名、シエル化学社製エ
ポキシ樹脂)10部から成分A8(複層パラメータ
0.37g/cm2、表面張力31.3dyne/cmを得た。
つぎに実施例3の成分B3と同一のポリエステ
ル100部、ブロツクイソシアネート硬化剤(実施
例2の成分B2と同一品)30部および「チタニエ
ロー」(実施例4参照)30部から成分B3(複層パ
ラメータ0.49g/cm2、表面張力37.4dyne/cm)を得
た。
成分A8と成分B8との間の親和性パラメータは
0.46であつた。
両者の40:60の場合により、複層塗膜形成用粉
体塗料()を完成した。[Formula], -NH 2 , -COOH, -CO-O-CO-, -NHCR 2 OR (R represents H or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms), and these functional groups are It may contain any of the hardening monomer, the softening monomer, and other monomers. Specifically, for example, 2-hydroxyethyl (meth)acrylate, hydroxypropyl (meth)acrylate, glycidyl (meth)acrylate, (meth)acrylic acid, fumaric acid, maleic anhydride, N-methylolacrylamide, N-butoxymethyl Acrylamide etc. are used. A crosslinkable monomer having such a functional group,
The proportion used as a comonomer in the thermosetting addition copolymer is usually 1 to 30% by weight, particularly preferably 5% by weight.
~25% by weight, and if it is less than 1% by weight, the crosslinked molecular structure cannot be sufficiently developed, so the coating film may lack practical performance in terms of solvent resistance, hardness, etc. If they are used in excess of this range, there is a risk that the coating film will become brittle due to excessive development of the cross-linked molecular structure, or that water resistance may become insufficient due to the hydrophilicity of these monomers. In this way, for thermosetting addition copolymers,
If necessary, additives such as a crosslinking agent, a reaction accelerator, a plasticizer, and a pigment are mixed or dispersed within a range that does not destroy the resin state that can be powdered, and then powdered. The type of crosslinking agent is selected and used according to the type of crosslinkable functional group in the addition copolymer in accordance with ordinary powder coating technology. The degree of powderization can also be determined according to conventional powder coating technology, e.g.
The thickness is preferably 300 microns or less, particularly preferably 100 microns or less. The powder coating for forming a multi-layer coating film of the present invention contains, in addition to the powder of the resinous material A for forming the surface layer, a powder of the resinous material A for forming the lower layer and, if necessary, an intermediate layer. The main component is one or more powders of resin-like substances other than those mentioned above. At least one of these resinous materials is incompatible or poorly compatible with the resinous material A, and the surface tension of the molten material at the same temperature is substantially greater than that of the resinous material A. It is also necessary to have a substantial difference in the multilayer formation composite parameters. If these conditions are satisfied, either thermosetting or non-thermosetting,
Those normally used as components of powder coatings can be used as they are. The degree of incompatibility or poor compatibility of each resinous substance is
Although it is preferable to make the affinity as significant as possible because it can ensure the formation of a multilayer coating film, the degree of poor compatibility is usually determined by the numerical value of the affinity parameter given by the measurement method described later. , standards can be established. That is, when the affinity parameter is a positive number, 0, or a negative number with an absolute value of less than 0.10, the degree of poor compatibility is within a preferable range for the present invention, and it is particularly preferable that the affinity parameter be a positive number. good. When the affinity parameter is a negative number with an absolute value of 0.10 or more, there is a possibility that the formation of a multilayer becomes uncertain. The affinity parameter is measured by observing the mixing state of both types of resins in solution under certain test conditions.The affinity parameter determined by this method is as follows: It is most preferable as an index regarding the degree of affinity between resins, which is an essential element in the present invention. Specifically, each of the test soluble resins was made into a solution with a resin content of 33% by weight using an equal volume mixture of toluene and methyl isobutyl ketone (MIBK) as a solvent, and the solution was obtained at 25°C. Mix equal weights of the two solutions. After stirring the mixture to make it sufficiently homogeneous, look through the 5 cm thick liquid layer with the naked eye under natural daylight and if it is completely transparent, it indicates the affinity of the combination of the two resins. The parameter is 0 or a negative number, and if turbidity is observed, it is a positive number. To find the numerical value of this parameter, add ethylene glycol monomethyl ether acetate (CH 3 OCH 2・ CH 2 OCCCH 3 ) dropwise to this mixed solution while stirring and if it is a positive number. If it is 0 or a negative number, n-hexane is added dropwise to cause turbidity to occur due to the destabilization of the solute due to the addition of a poor solvent. The numerical value of the affinity parameter P is calculated by the following formula. |P|=△D/A+B+C+△D×K A and B: Weight of each of the two resins in the mixed solution (g) C: Weight of the solvent in the first mixed solution (g) △D : Weight of any of the solvents dropped (g) K : Correction coefficient, 1 when P is a negative number, P
When is a positive number, 100/45 When P does not reach the minimum display unit, P is set to 0. If at least one of the two resins is insoluble in the mixed solvent, it is impossible to determine the affinity parameter by the above method, but the approximate numerical value can be obtained indirectly by another method. be able to. That is, in the case of insoluble or poorly soluble resins such as polyethylene and polyamide, the thickness obtained by molding the resin is 400 to 500 μm.
The straight edges of the sheet are placed on a glass surface in close contact with each other, heated to a temperature sufficient to completely melt both resins, and held for about 30 minutes. If the affinity parameter between both resins is a positive number, 0, or a negative number with an absolute value of less than 0.10, an interface or boundary layer is formed between both molten resins, resulting in discontinuity, but the absolute value is 0.10 or more. When is a negative number, the composition changes continuously due to mutual diffusion, and no discernible interface is formed. The presence or absence of such an interface can be more easily observed with the naked eye by dispersing a coloring pigment or dye such as carbon black into at least one of the two resins to create a color change. . The combination of two types of resins used in combination for the purpose of forming a multilayer coating film not only requires that the affinity parameter observed in the solution state be within the above range, but also that the affinity parameter observed in the solution state must be within the above range. They also need to be incompatible or poorly compatible. That is, the mixed solution prepared when measuring the affinity parameters was applied to a transparent plate to obtain a dry film with a thickness of about 50 microns, and the solvent was evaporated (at room temperature, 24 hours) to form a dry film. It is necessary that turbidity or resin separation be observed when observed under transmitted light and scattered light. When at least one of both resins is insoluble in the mixed solvent,
The fact that the formation of an interface, etc. was observed in the above-mentioned sheet melting test can be considered to indicate incompatibility or apparent compatibility between the two resins. In order to ensure multilayer formation, it is preferable that the resin state for forming the lower layer and the intermediate layer has a melt surface tension as large as possible than that of the resin material A for forming the surface layer, but it is usually 1.0. The purpose of forming a multilayer coating film can be achieved easily enough by setting the amount to be at least dyne/cm, particularly preferably at least 2.0 dyne/cm. This difference in surface tension
If it does not reach 1.0 dyne/cm, there is a risk that phase separation, especially in the surface layer portion, will be incomplete when a coating film is formed. The temperature at which the surface tension is measured is the temperature immediately above the highest melting temperature of each component resin material for each powder coating, that is,
The most accurate heating temperature is to apply the mixture to the surface to be coated and melt it to form a multilayer coating, but in practice, the temperature is constant for any resinous material. For example, it is convenient and convenient to use the value of surface tension at 180°C or 200°C for comparison. There are no particular restrictions on the method for measuring the surface tension σ L (dyne/cm) of a molten resin material, but for example, from the measured value of the contact angle θ between the molten material and Teflon (tetrafluoroethylene resin), the following method can be used: It is given by the Neumann and Sell equations. σ s : Surface tension of Teflon (dyne/cm) In the present invention, an approximate value was obtained on the diagram by setting σ s to 18.6 dyne/cm. Predetermined temperature of resin melt, e.g. 180℃ or 200℃
Regarding the method of measuring the contact angle for Teflon at °C, it can be applied without any particular restriction as long as the advancing contact angle can be determined.
The hemisphere-shaped resin to be measured is placed on a Teflon plate held horizontally with its spherical side facing down, and is melted and cast in a constant temperature chamber maintained at a predetermined temperature to reach equilibrium. At that point, it is enlarged and projected or observed with a telescope. If the melting temperature of the resin to be measured is high and it is not possible to directly calculate the surface tension at this temperature by measuring the contact angle with Teflon at a given temperature, it is possible to calculate the surface tension between the resin, which is solid at 20°C, and water. The surface tension value of the resin at 20°C obtained by measuring the contact angle, and the surface tension value measured and calculated by the same method as above just above the melting temperature of the resin instead of the predetermined temperature. It is requested by the law that is within the scope of the law. In the powder coating of the present invention, in order to separate the mixed powder resinous material by heating and melting and form a complete multilayer coating film, the resinous material for forming the lower layer must be thermosetting for forming the surface layer. It is necessary to be attracted to the coated surface more strongly than resin. Selective attraction of a molten resin material to a coated surface is controlled by a combination of factors such as its melting temperature range, surface tension, viscosity, and specific gravity. The present inventor believes that the "multilayer formation composite parameter" (hereinafter referred to as "multilayer formation composite parameter") measured by the test method described later is an index that quantitatively indicates the extent to which molten resin is attracted to the polar surface of metal, glass, ceramics, etc. It has been clarified that the difficulty of forming a multilayer coating film can be most easily determined by the numerical ratio of this multilayer parameter for each component resin. That is, in the case of the present invention,
It is necessary that the multilayer parameter of the resin for forming the lower layer is substantially larger than the multilayer parameter of the thermosetting resin for forming the surface layer, and specifically, it is desirable that the ratio is 1.3 or more, particularly 1.5. It is preferable that it is above. If this ratio is closer to 1 than 1.3, there is a risk that the separation between the mixed resins will not be sufficient, especially in the lower layer of the coating, resulting in an incomplete multilayer coating with a large degree of irregularity. . To measure the multilayer parameters, as shown in Fig. 1, a fixed amount of 0.15 g of solid resin to be measured is placed inside a heat-resistant glass cylindrical container 1 with an inner diameter of 12 cm, and on top of the solid resin, A Virex glass capillary tube 2 with an outer diameter of 4.0 mm and an inner diameter of 2.53 mm and whose inner surface has been thoroughly cleaned is stood upright so that it is coaxial with the cylindrical container 1 and can freely hang down by gravity.
This thin tube 2 has its lower end surface polished so that it is perpendicular to the axis, and a notch or guide hole 3 is provided in the lower end portion to allow the molten resin to be measured to flow freely. It is. The entire measurement system is stored in a constant temperature chamber maintained at a predetermined measurement temperature (T°C) with the bottom surface of the cylindrical container 1 being horizontal, and the resinous material to be measured is melted, and a layer 4 of the molten material is
to form. The lower end surface of the capillary tube 2, which hangs down as the resinous material to be measured is melted, reaches the bottom surface of the cylindrical container 1, and at the same time, the molten material flows into the capillary tube 2. The liquid surface of the molten resin to be measured not only forms a meniscus inside the capillary tube 2, but also advances on the inner wall surface of the capillary tube 2 by a so-called "creeping" phenomenon. this
The creeping speed indicates the degree to which the resinous material to be measured is attracted to a polar coated surface such as glass, and the creeping speed indicates the degree to which the resinous material to be measured is attracted to a polar coated surface such as glass. Measure the height Ht (cm) from the bottom of the container 1, and use the product ht (g/cm 3 ) obtained by multiplying this Ht by the density of the melt ρ (g/cm 3 ) as the multilayer parameter. is most preferred. It is most preferable and practical to measure the multilayer parameters at a temperature immediately above the highest melting temperature of each component resin material for each powder coating. In the case of other component resinous materials for which it is difficult to measure multi-layer parameters by continuing heating at that temperature for 25 minutes due to decomposition, curing, etc., such difficulty may occur from just above the melting temperature of the resinous material. Measurement is carried out at two or more temperature ranges within a temperature range in which there is no risk of causing damage, and the multilayer parameters at the same predetermined temperature are calculated and compared using the removal method. Alternatively, if the heating duration is shortened to less than 25 minutes and the rising speed of the tip of the creeping portion 5 is uniform, no significant difference will occur. When two or more types of resinous materials for forming the lower layer are used, it is not necessarily necessary that the combination of two of them also satisfy each of the above-mentioned restrictive requirements; If these restrictions are met between the thermosetting resin material and the resin material for forming the lower layer,
In addition to being incompatible or poorly compatible, a multilayer structure with three or more layers can be created by satisfying the above restrictions for only one of the indexes of surface tension and multilayer parameters. Easy to form. In the case of resin materials for forming the lower layer and intermediate layer, if they are thermosetting rather than self-curing, the necessary crosslinking agent, etc., and additives such as pigments as necessary are added. can be mixed and dispersed in advance. The degree to which these resinous substances are turned into powder depends on the desired powder coating method, such as electrostatic method,
It is sufficient to have a particle size that does not interfere with coating by a fluidized bed dipping method, etc., and precise adjustment of particle size distribution is not particularly necessary for the purpose of forming a multilayer coating, but preferably a particle size of 300 microns, In particular, it is desirable not to leave any coarse particles exceeding 100 microns, and by making the particle size of the component resin powder having the maximum multilayer parameter relatively small, it is possible to improve the ease of melting. Due to the relationship, the formation of multiple layers, especially the separation of the components on the lower side, can be further promoted. The ratio of mixing each component powder resin material is less than 10% by weight, particularly preferably 30% by weight of the total amount of each component to be separated by melting to form a multilayer.
It is necessary to ensure that the value is not less than 10.
Components mixed in proportions less than % by weight cannot constitute a complete multilayer. The distribution of each component resinous substance in each part of the multilayer coating film formed by the powder coating of the present invention can be confirmed and quantified by various methods. For example, if colored pigments with different colors for each component are pre-dispersed and mixed as a powder, it is possible to observe the cross section of the cured coating film, or to polish it from the top and observe the sequential changes in color. You can check the changes. In addition, even if it is not possible to distinguish by color, the composition of the powdered resin produced by polishing and grinding the coating film is analyzed by, for example, observing the infrared absorption spectrum. Alternatively, a method such as observing the infrared reflection spectrum of the exposed polished surface may be used. By using the powder coating of the present invention, in a single powder coating process, multiple layers can be divided into parts that require advanced functions such as weather resistance and adhesion depending on the purpose of use. Since the coating film is easily formed, it greatly contributes to streamlining the painting work. Hereinafter, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples. Example 1 Methyl methacrylate 9%, styrene 18%, 2-ethylhexyl acrylate 19%, n-butyl methacrylate 39% and glycidyl methacrylate
Number average molecular weight obtained by copolymerizing 15%
100 parts of 12000 acrylic resin and 12.5 parts of dodecanedicarboxylic acid, the maximum particle size does not exceed 74 μ,
Grind to an average particle size of approximately 45μ and add component A
And so. The multilayer parameters (value at 180℃, the same applies hereafter) of this component A1 are 0.29g/cm 2 , surface tension (value at 180℃
(the same applies hereafter) was 30.7 dyne/cm. Next, Epicote 1007 and Epicote 1007
(both trade names, manufactured by Schiel Kagaku Co., Ltd.) were mixed with 20 parts and 80 parts, respectively, of trimellitic anhydride, and 30 parts of rutile-type titanium oxide, and ground to the same particle size to obtain component B1 . The multilayer parameter of this component B 1 was 0.42 g/cm 2 and the surface tension was 34.5 dyne/cm. The affinity parameter between component A 1 and component B 1 is
It was 0.30. By mixing Component A 1 and Component B 1 at a weight ratio of 40:60, a powder coating for forming a multilayer coating film () was completed. The surface of this powder coating was pre-conditioned (Bonderite BN manufactured by Nippon Parkerizing Co., Ltd.).
#144 treatment liquid and Elekron #9000 electrodeposition paint manufactured by Kansai Paint Co., Ltd. were applied under predetermined conditions. ) It was applied to a mild steel plate (0.5 mm thick) using the electrostatic coating method, and was heated at 180°C for 30 minutes to form a film and harden it. As a result, a white epoxy resin layer with a thickness of about 70 μ and A multilayer coating film was obtained, consisting of a transparent acrylic resin layer with a thickness of approximately 50 μm. For each of the following Examples, tests for forming a multilayer coating film were similarly conducted for each completed powder coating, and in each case, acrylic resin was applied to the surface layer with a film thickness configuration corresponding to the mixing ratio of each component. A coating film having the following properties was obtained. Example 2 100 parts of an acrylic resin (number average molecular weight approximately 10,000) copolymerized with 10% styrene, 5% acrylonitrile, 15% 2-hydroxyethyl acrylate and 70% ethyl methacrylate, blocked isocyanate curing agent (ε-caprolactam) Xylylene diisocyanate blocked with NCO group content
By mixing and pulverizing 20 parts of 19%), 5 parts of phthalocyanine blue, and 20 parts of rutile titanium oxide, component A 2 having the same particle size as each component in Example 1 (the same applies hereinafter) was obtained.
(Multilayer parameter 0.38g/cm 2 , surface tension 32.5dyne/
Got cm. Next, 100 parts of Epicote 1004, 30 parts of a blocked isocyanate curing agent (equal weight mixture of xylylene diisocyanate and isophorone diisocyanate blocked with benzyl alcohol, NCO group content 20%) and 30 parts of red iron
By mixing and grinding KNO (trade name, manufactured by Toda Kogyo Co., Ltd.), component B 2 (multilayer parameter 0.45 g/cm 2 ,
A surface tension of 34.6 dyne/cm) was obtained. The affinity parameter between component A 2 and component B 2 is
It was 0.26. By mixing the two in a ratio of 40:60, a powder coating for forming multilayer coatings () was completed. Example 3 100 parts of an acrylic resin (number average molecular weight approximately 9000) obtained by copolymerizing 8% styrene, 6% 2-ethylhexyl methacrylate, 66% isobutyl methacrylate and 20% hydroxypropyl methacrylate and a blocked isocyanate curing agent (implemented) Ingredients of example 2
Component A 3 (multilayer parameter 0.35 g/cm 2 , surface tension 29.3 dyne/cm was obtained from 20 parts of the same product as A 2 ). Next, dimethyl terephthalate 40.7%, isophthalic acid 11.6%, adipic acid 10.2% , 100 parts of a polyester (average molecular weight approximately 8000, acid value 19.5) produced in a conventional manner using 34.2% neopentyl glycol and 3.3% glycerin as condensation components, a blocked isocyanate curing agent (same as component B 2 of Example 2) component B 3 (multilayer parameters
0.47 g/cm 2 and surface tension of 36.3 dyne/cm). The affinity parameter between component A 3 and component B 3 is
It was 0.60. By mixing the two in a ratio of 35:65, a powder coating for forming multilayer coatings () was completed. Example 4 100 parts of an acrylic resin (number average molecular weight approximately 16,000) obtained by copolymerizing 5% styrene, 80% isobutyl methacrylate, and 15% glycidyl methacrylate;
By mixing and grinding with 12.5 parts of dodecanedicarboxylic acid, component A 4 for surface layer formation (multilayer parameter 0.32
g/cm 2 and a surface tension of 27.6 dyne/cm. Next, 25% styrene, 10% methyl methacrylate
%, 100 parts of acrylic resin (number average molecular weight approximately 8000) produced by copolymerization of 20% 2-ethylhexyl methacrylate, 25% n-butyl methacrylate and 20% 2-hydroxyethyl methacrylate, blocking isocyanate curing agent ( ε-Isophorone diisocyanate blocked with caprolactam) 30
By mixing and pulverizing 35 parts of yellow titanium oxide (manufactured by Ishihara Sangyo Co., Ltd., trade name ``Titaniero''), 4 parts of component B for forming the lower layer (multilayer parameter 0.42) are mixed and crushed.
g/cm 2 and a surface tension of 33.1 dyne/cm). The affinity parameter between component A 4 and component B 4 is
It was 0.08. By mixing the two in a ratio of 40:60, a powder coating for forming multilayer coatings () was completed. Example 5 2% 2-ethylhexyl methacrylate, 80% isobutyl methacrylate and 2% methacrylate
- Component A 5 (multilayer parameter 0.31 g) from 100 parts of acrylic resin (number average molecular weight approximately 15,000) copolymerized with 18% hydroxyethyl and 20 parts of blocked isocyanate curing agent (same product as component A 2 of Example 2) /
cm 2 and surface tension of 28.5 dyne/cm). Next, polyester (number average molecular weight approximately 6000,
Acid value approx. 30) 100 parts, cyclohexanol, p-toluenesulfonic acid amide-modified hexamethylolmelamine (manufactured by Sanwa Chemical Co., Ltd., product number PX-
Component B 5 (multilayer parameter 0.41g/
cm 2 and surface tension of 38.2 dyne/cm). The affinity parameter between component A 5 and component B 5 is 0.23
It was hot. By mixing equal weights of both, a powder coating for forming a multi-layer coating film (2008) was completed. Example 6 100 parts of acrylic resin (number average molecular weight approximately 12,000) produced by copolymerization of 16% styrene, 6% acrylamide, 16% 2-ethylhexyl methacrylate, 54% isobutyl methacrylate, and 8% 2-hydroxyethyl methacrylate , 20 parts of hexamethylolmelamine curing agent PX-2000 (see Example 5) and 15 parts of "Titanie Yellow" (see Example 4) to component A 6 (multilayer parameter 0.28 g/cm 2 , surface tension
32.2dyne/cm). Next, 100 copies of Epicote 1004, 30 copies of PX―
Component B 6 (layer parameter 0.37 g/cm 2 , surface tension 36.5 dyne/cm) was obtained from 2000 and 20 parts of "Mapico Yellow" (see Example 3). The affinity parameter between component A 6 and component B 6 is
It was 0.26. By mixing equal weights of both, a powder coating for forming a multi-layer coating film (2) was completed. Example 4 22% styrene, 18% 2-ethylhexyl methacrylate, 42% isobutyl methacrylate, 16% 2-hydroxyethyl methacrylate and n-butyl etherified N-methylolacrylamide 2
Acrylic resin by copolymerization of % (number average molecular weight approx.
9000) and 20 parts of hexamethylolmelamine curing agent "PX-2000" (see Example 5) to produce component A 7 (multilayer parameter 0.40 g/cm 2 , surface tension 33.0 d)
yne/cm) was obtained. Next, component B 1 (multilayer parameter 0.53 g/cm 2 , surface tension 37.4 dyne/cm The affinity parameter between component A 7 and component B 7 is
It was 0.15. By mixing the two in a ratio of 40:60, a powder coating for forming multilayer coatings () was completed. Example 8 100 parts of an acrylic resin (number average molecular weight approximately 14,000) obtained by copolymerizing 14% styrene, 18% 2-ethylhexyl methacrylate, 58% isobutyl methacrylate, 8% acrylic acid, and 2% maleic anhydride and Epicoat 1001 (trade name, epoxy resin manufactured by Ciel Chemical Co., Ltd.) 10 parts to component A 8 (multilayer parameters
A surface tension of 0.37 g/cm 2 and a surface tension of 31.3 dyne/cm were obtained. Next, Component B 3 was prepared from 100 parts of the same polyester as Component B 3 of Example 3, 30 parts of a blocked isocyanate curing agent (same as Component B 2 of Example 2), and 30 parts of "Titanier Yellow" (see Example 4 ). (Multilayer parameter: 0.49 g/cm 2 , surface tension: 37.4 dyne/cm). The affinity parameter between component A 8 and component B 8 is
It was 0.46. With a 40:60 ratio of both, we completed a powder coating for forming multilayer coatings ().
図面は複層パラメータの測定のために用いる測
定系を模型的に示した断面図である。
The drawing is a cross-sectional view schematically showing a measurement system used for measuring multilayer parameters.
Claims (1)
転移温度を示す重合性エチレン状不飽和化合物
である硬度付与性単量体とホモポリマーとして
10℃よりも低いガラス転移温度を示す重合性エ
チレン状不飽和化合物である軟度付与性単量体
とをコモノマーとして含むアクリル系熱硬化性
付加共重合体を主要成分とする樹脂状物Aの粉
体および (ロ) 該樹脂状物Aと不相溶もしくは難相溶であ
り、かつ該樹脂状物Aよりも溶融物の同一温度
における表面張力が実質的に大であり、かつ複
層形成複合パラメータに実質的な差を有する樹
脂状物1種以上の粉体 を主要成分とする組成物であつて、上記熱硬化性
付加共重合体が、硬度付与性単量体および軟度付
与性単量体を、それぞれの重量百分率をa%およ
びb%とするとき、 a≦6、およびb≦4 で表わされる範囲で含むか、又は a+b≦50、 b≦20およびb≦a≦1.5b により表わされる範囲内で含むものであることを
特徴とする複層塗膜形成用粉体塗料。 2 該樹脂状物Aの主要成分であるアクリル系熱
硬化性付加共重合体が、 ―OH、【式】―NH2、―COOH、 ―CO―O―CO―、 または ―NHCH2OR(RはHもしくは炭素数1〜6の炭
化水素基を表わす) により表わされる官能基を有する重合性エチレン
状不飽和化合物を1〜30重量%含むものであるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の複層
塗膜形成用粉体塗料。 3 該樹脂状物Aと、樹脂状物Aを除く他の樹脂
状物のうちの少なくとも1種との間の親和性パラ
メータが、正数、0もしくは絶対値0.10未満の負
数であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の複層塗膜形成用粉体塗料。 4 該樹脂状物Aを除く他の樹脂状物のうちの少
なくとも1種が、樹脂状物Aよりも、同一温度に
おいて0.5dyne/cm以上大である溶融物の表面張力
を示すものであることを特徴とする特許請求の範
囲第1項記載の複層塗膜形成用粉体塗料。 5 該樹脂状物Aと、樹脂状物Aを除く他の樹脂
状物との間において、複層形成複合パラメータの
大であるものの少であるものに対する比が1.3以
上であることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の複層塗膜形成用粉体塗料。[Claims] 1 (a) A hardening monomer which is a polymerizable ethylenically unsaturated compound exhibiting a glass transition temperature exceeding 80°C as a homopolymer;
A resinous material A whose main component is an acrylic thermosetting addition copolymer containing as a comonomer a softening monomer which is a polymerizable ethylenically unsaturated compound exhibiting a glass transition temperature lower than 10°C. Powder and (b) are incompatible or poorly compatible with the resinous material A, and have a surface tension substantially greater than that of the resinous material A at the same temperature of the melt, and are capable of forming a multilayer. A composition comprising a powder of one or more resinous materials having substantial differences in composite parameters as a main component, wherein the thermosetting addition copolymer contains a hardening monomer and a softening monomer. When the weight percentages of monomers are a% and b%, the monomers are included in the range expressed by a≦6 and b≦4, or a+b≦50, b≦20 and b≦a≦1.5b 1. A powder coating for forming a multilayer coating film, characterized in that it contains within the range expressed by: 2 The acrylic thermosetting addition copolymer which is the main component of the resin material A has the following formula: -OH, [Formula] -NH 2 , -COOH, -CO-O-CO-, or -NHCH 2 OR(R represents H or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms. A powder coating for forming multilayer coatings. 3. An affinity parameter between the resinous material A and at least one resinous material other than the resinous material A is a positive number, 0, or a negative number with an absolute value of less than 0.10. A powder coating for forming a multilayer coating according to claim 1. 4 At least one of the resinous materials other than the resinous material A exhibits a melt surface tension that is 0.5 dyne/cm or more greater than that of the resinous material A at the same temperature. A powder coating for forming a multilayer coating film according to claim 1, characterized in that: 5. Between the resinous material A and other resinous materials other than resinous material A, the ratio of large to small multilayer formation composite parameters is 1.3 or more. A powder coating for forming a multilayer coating according to claim 1.
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5504377A JPS53140336A (en) | 1977-05-13 | 1977-05-13 | Double layered coating film-forming powder coating |
| US05/903,260 US4246368A (en) | 1977-05-13 | 1978-05-05 | Powder coating compositions for forming multi layer coatings |
| GB18753/78A GB1584897A (en) | 1977-05-13 | 1978-05-10 | Powder coating compositions for forming mult layer coatings |
| DE2821012A DE2821012C2 (en) | 1977-05-13 | 1978-05-12 | Powder coating composition |
| NLAANVRAGE7805184,A NL181934C (en) | 1977-05-13 | 1978-05-12 | POWDER COATING MATERIAL FOR THE FORMATION OF MULTI-LAYER COATINGS, METHOD FOR FORMING MULTI-LAYER COATINGS AND COATED ARTICLE. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5504377A JPS53140336A (en) | 1977-05-13 | 1977-05-13 | Double layered coating film-forming powder coating |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53140336A JPS53140336A (en) | 1978-12-07 |
| JPS6136027B2 true JPS6136027B2 (en) | 1986-08-15 |
Family
ID=12987628
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5504377A Granted JPS53140336A (en) | 1977-05-13 | 1977-05-13 | Double layered coating film-forming powder coating |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS53140336A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5624721A (en) * | 1979-08-07 | 1981-03-09 | Tokyo Shibaura Electric Co | Gas insulated switch |
-
1977
- 1977-05-13 JP JP5504377A patent/JPS53140336A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53140336A (en) | 1978-12-07 |
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