JP2003528200A - Carboxyl-functional polyester epoxy resin powder coating containing 1,3-propanediol as a main component - Google Patents
Carboxyl-functional polyester epoxy resin powder coating containing 1,3-propanediol as a main componentInfo
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Abstract
(57)【要約】 a)1種類以上の脂肪族グリコールと、1種類以上のポリカルボン酸および/または無水物とをエステル化触媒の存在下で反応させて得られるポリエステル樹脂であって、前記ポリエステルがカルボキシル鎖末端を有するように、前記ポリエステルをエンドキャッピング剤でエンドキャップしたポリエステル樹脂と、b)エポキシ樹脂架橋剤と、を反応させることによって得られ、前記脂肪族グリコールがモル基準で5から90%の1,3−プロパンジオールを含むポリエステル粉体コーティング組成物。 (57) [Summary] a) A polyester resin obtained by reacting one or more aliphatic glycols with one or more polycarboxylic acids and / or anhydrides in the presence of an esterification catalyst, wherein the polyester has a carboxyl chain terminal. And b) reacting a polyester resin end-capped with an end-capping agent and b) an epoxy resin cross-linking agent, wherein the aliphatic glycol is 5 to 90% 1,3 on a molar basis. A polyester powder coating composition comprising propanediol.
Description
【0001】
(発明の分野)
本発明は、エポキシ樹脂で架橋させたポリエステルの粉体コーティングに関す
る。より詳細には、本発明は、カルボキシル官能性ポリエステル−エポキシコー
ティングに通常使用されるポリエステルの1,3−プロパンジオール(1,3−
PDO)による、可撓性および耐衝撃性を有意に向上させ、その他の重要な性質
は広範囲の1,3−PDO濃度にわたって変化しない、改質に関する。さらに、
1,3−PDOで改質したポリエステルは、100%ネオペンチルグリコールで
製造されたポリエステルよりも溶融粘度が低い。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to powder coating of epoxy resin crosslinked polyesters. More specifically, the present invention relates to a polyester, 1,3-propanediol (1,3-, which is commonly used for carboxyl functional polyester-epoxy coatings.
PDO) significantly improves flexibility and impact resistance, and other important properties relate to modifications that do not change over a wide range of 1,3-PDO concentrations. further,
Polyester modified with 1,3-PDO has a lower melt viscosity than polyester made with 100% neopentyl glycol.
【0002】
(発明の背景)
粉体コーティングの開発は、近年ますます重要になってきている。適用中に有
害な溶剤を放出しない粉体コーティングは、廃棄物の少ない非常に効率的な方法
で適用することができ、そのため特に環境に優しく経済的であると見なされてい
る。有用な粉体コーティングは、硬化性エポキシ樹脂粉体コーティングを使用す
ることによって得ることができる。現在市販されている多くの種類のエポキシ樹
脂粉体コーティングは、エポキシ樹脂で硬化する固体ポリエステルポリオールを
含有する。BACKGROUND OF THE INVENTION The development of powder coatings has become increasingly important in recent years. Powder coatings, which do not release harmful solvents during application, can be applied in a very efficient manner with low waste, and are therefore regarded as particularly environmentally friendly and economical. Useful powder coatings can be obtained by using curable epoxy resin powder coatings. Many types of epoxy resin powder coatings currently on the market contain solid polyester polyols that cure with epoxy resins.
【0003】
粉体コーティングの製造に使用されるポリマーは、大まかには熱硬化性または
熱可塑性のいずれかに分類される。熱可塑性組成物から誘導されるコーティング
と比較すると、熱硬化性コーティングは、一般に靭性が高く、溶剤および洗剤に
対する抵抗性が高く、金属基材に対する接着性が優れており、高温にさらされた
場合にも軟化しない。しかしながら、熱硬化性コーティングを硬化させる場合、
上述の所望の性質以外に、良好な平滑性、および可撓性を有するコーティングを
得るためには問題が生じる。Polymers used in the manufacture of powder coatings are broadly classified as either thermosetting or thermoplastic. Compared to coatings derived from thermoplastic compositions, thermosetting coatings are generally tougher, more resistant to solvents and detergents, have better adhesion to metallic substrates, and when exposed to high temperatures. Does not soften. However, when curing a thermosetting coating,
In addition to the desired properties mentioned above, problems arise in obtaining coatings with good smoothness and flexibility.
【0004】
熱硬化性粉体コーティングは、エポキシ、エポキシ−ポリエステル、ポリエス
テル−ウレタン、TGICポリエステル、およびアクリル樹脂に分類することが
できる。エポキシ−ポリエステルコーティングは、エポキシ粉体コーティングよ
りも優れた保色性およびUV耐性を有する。このようなコーティングは、冷蔵庫
、冷凍庫、洗濯機、ストーブ、およびその他の台所用品などの家具調度品、金属
製家具、建築業用天井パネル、シャワーキャビネット、自動車部品、農業用設備
、ならびに機械部品、工業部品および電気部品において広範囲に使用される。Thermosetting powder coatings can be classified into epoxies, epoxy-polyesters, polyester-urethanes, TGIC polyesters, and acrylics. Epoxy-polyester coatings have better color retention and UV resistance than epoxy powder coatings. Such coatings include furniture furniture such as refrigerators, freezers, washing machines, stoves, and other kitchen appliances, metal furniture, ceiling panels for the building industry, shower cabinets, automotive parts, agricultural equipment, and mechanical parts, Widely used in industrial and electrical parts.
【0005】
熱硬化性コーティング組成物に由来するコーティングは、優れた衝撃強さ、硬
度、可撓性、ならびに溶剤や化学物質に対する耐性を有するべきである。例えば
、シート状金属を種々の角度でたわませたり曲げたりする種々の家庭用器具およ
び自動車の製造に使用される物品への成形が意図される、シート(コイル)状の
鋼材のコーティングに使用される粉体コーティング組成物には、可撓性に優れて
いることが重要である。Coatings derived from thermosetting coating compositions should have excellent impact strength, hardness, flexibility, and resistance to solvents and chemicals. For example, for the coating of sheet (coil) steels intended to be formed into articles used in the manufacture of various household appliances and automobiles that bend and bend sheet metal at various angles. It is important for the powder coating composition to be excellent in flexibility.
【0006】
ネオペンチルグリコール系カルボキシルポリエステルなどのカルボキシルポリ
エステル、ならびにメラミン−ホルムアルデヒド、ベンゾグアナミン−ホルムア
ルデヒド、および尿素−ホルムアルデヒド架橋剤を主成分とする粉体コーティン
グ系がコーティング産業で使用されてきている。例えば、米国特許第57392
04号の記載内容を参照されたい。欧州特許第0008344号は、同様の系を
開示しており、1,3−PDOの使用にも言及している。Carboxyl polyesters, such as neopentyl glycol-based carboxyl polyesters, and powder coating systems based on melamine-formaldehyde, benzoguanamine-formaldehyde, and urea-formaldehyde crosslinkers have been used in the coating industry. For example, US Pat. No. 57392.
See the description of No. 04. EP 0008344 discloses a similar system and also mentions the use of 1,3-PDO.
【0007】
ネオペンチルグリコールは、ポリエステル粉体コーティング用の配合物として
よく使用されており、これとともにテレフタル酸とイソフタル酸の混合物がそれ
ら自体、あるいは少量のトリメチロールプロパンによる分岐が行われた混合物と
して使用される。一般に可撓性、衝撃強さ、および靭性を向上させるためにこの
種の粉体コーティングに使用されるポリエステの改質が行われる場合、コーティ
ングに重要なその他の性質は損なわれる。他の有用となりうる改質剤としては、
アジピン酸、1,4−ブタンジオール、および2−メチル−1,3−プロパンジ
オールが挙げられる。[0007] Neopentyl glycol is often used as a formulation for polyester powder coatings, with which a mixture of terephthalic acid and isophthalic acid may themselves or as a mixture branched with a small amount of trimethylolpropane. used. When modifying the polyesters used in this type of powder coating to generally improve flexibility, impact strength, and toughness, other properties important to the coating are impaired. Other potentially useful modifiers include:
Examples include adipic acid, 1,4-butanediol, and 2-methyl-1,3-propanediol.
【0008】
その他の重要な性質を損なわずに耐衝撃性と可撓性を向上させるためのカルボ
キシル官能性ポリエステルエポキシ樹脂の粉体コーティング組成物への1,3−
プロパンジオールの混入は従来技術のあらゆる参考文献に記載されておらず、ま
た、1,3−PDOで改質したポリエステルが100%ネオペンチルグリコール
から得られたポリエステルよりも溶融粘度が低いことにも言及されていない。1,3-Carboxyl-functional polyester epoxy resin powder coating compositions for improving impact resistance and flexibility without compromising other important properties.
The incorporation of propanediol is not described in any prior art references, and also that 1,3-PDO modified polyesters have lower melt viscosities than polyesters derived from 100% neopentyl glycol. Not mentioned.
【0009】
(発明の概要)
以上より、本発明は、
a)1種類以上の脂肪族グリコールと、1種類以上のポリカルボン酸および/
または無水物とをエステル化触媒の存在下で反応させ、ポリエステルがカルボキ
シル鎖末端を有するように、得られたポリエステルをエンドキャッピング剤でエ
ンドキャップしたポリエステル樹脂と、
b)エポキシ樹脂架橋剤と、
を反応させることによって得られ、脂肪族グリコールはモル基準で5から90%
の1,3−プロパンジオールを含むポリエステル粉体コーティング組成物を含む
。(Summary of the Invention) From the above, the present invention comprises: a) one or more kinds of aliphatic glycols and one or more kinds of polycarboxylic acids and / or
Alternatively, an anhydride is reacted in the presence of an esterification catalyst, and a polyester resin obtained by endcapping the obtained polyester with an endcapping agent so that the polyester has a carboxyl chain end, and b) an epoxy resin crosslinker, Obtained by reacting, the aliphatic glycol is 5 to 90% on a molar basis.
Polyester powder coating composition comprising 1,3-propanediol.
【0010】
ネオペンチルグリコールを1,3−プロパンジオールで部分的に置き換えるこ
とによって、広範囲の1,3−プロパンジオール濃度にわたって配合物の耐衝撃
性と可撓性が向上し、その他の重要な性質は実質的に変化せず、1,3−PDO
で改質したポリエステルは100%ネオペンチルグリコールで合成したポリエス
テルよりも溶融粘度が低いことが分かった。The partial replacement of neopentyl glycol with 1,3-propanediol improves the impact resistance and flexibility of the formulation over a wide range of 1,3-propanediol concentrations and other important properties. Does not change substantially, 1,3-PDO
It was found that the polyester modified by 1. had a lower melt viscosity than the polyester synthesized with 100% neopentyl glycol.
【0011】
本発明によると、
a)ネオペンチルグリコールと1,3−プロパンジオールの混合物(1,3−
プロパンジオールはモル基準で混合物の5から90%を構成する)を、テレフタ
ル酸とイソフタル酸の混合物(テレフタル酸とイソフタル酸の比率は90/10
から50/50の範囲内である)と、ジブチルスズオキシドの存在下で反応させ
、無水トリメリット酸を加えてエンドキャップすることによって得られるポリエ
ステル樹脂と、
b)ビスフェノールAとあらかじめ反応させておりエポキシ1つ当たりの分子
量が450から900である2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン
のジグリシジルエーテルであるエポキシ樹脂架橋剤と、
を反応させることによって得られるポリエステル粉体コーティング組成物を提供
する。According to the invention: a) a mixture of neopentyl glycol and 1,3-propanediol (1,3-
Propanediol constitutes 5 to 90% of the mixture on a molar basis) and a mixture of terephthalic acid and isophthalic acid (the ratio of terephthalic acid to isophthalic acid is 90/10).
To 50/50) in the presence of dibutyltin oxide, and a polyester resin obtained by endcapping with the addition of trimellitic anhydride, and b) bisphenol A pre-reacted with epoxy. Provided is a polyester powder coating composition obtained by reacting with an epoxy resin cross-linking agent which is a diglycidyl ether of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane having a molecular weight of 450 to 900 per unit. To do.
【0012】
本発明によると、本発明の粉体コーティング組成物を使用して製造される任意
のコーティング製品もさらに提供する。According to the present invention, there is further provided any coated product produced using the powder coating composition of the present invention.
【0013】 (図面の簡単な説明) 例として添付の図面を参照しながら本発明を説明する。[0013] (Brief description of drawings) The invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings.
【0014】 図1は、種々の配合物のガラス転移温度を示すグラフである。[0014] FIG. 1 is a graph showing the glass transition temperature of various formulations.
【0015】
図2は、カルボキシポリエステル樹脂の示差走査熱量測定(DSC)曲線を示
すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a differential scanning calorimetry (DSC) curve of a carboxypolyester resin.
【0016】
図3は、ポリエステル/エポキシ複合粉体コーティング示差走査熱量測定(D
SC)曲線を示すグラフである。FIG. 3 shows the differential scanning calorimetry (D / D) of the polyester / epoxy composite powder coating.
(SC) is a graph showing a curve.
【0017】
図4は、透明および着色ポリエステル/エポキシ粉体コーティングの光沢度を
示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing the gloss of clear and pigmented polyester / epoxy powder coatings.
【0018】
(発明の詳細な説明)
本発明では、好ましくはネオペンチルグリコール(NPG)である脂肪族グリ
コールを、モル基準で5から90%、好ましくは10から50%の1,3−プロ
パンジオール(1,3−PDO)で置き換えることによって、エポキシ樹脂架橋
ポリエステル粉体コーティングの耐衝撃性および可撓性を有意に向上させながら
、同時にその他の性質は100%NPGを使用した対照試料とほぼ同じとなり、
また1,3−PDOで改質したポリエステルは100%ネオペンチルグリコール
から得たポリエステルよりも溶融粘度が低いということを発見した。カルボキシ
ル基をキャップしたポリエステルについて調べた性質は、カルボキシ当量、酸価
、粉砕前の色、ガラス転移温度(Tg)、加工性、貯蔵安定性、前面/裏面耐衝
撃性、粉体流動特性、粉体反応性、硬度、接着性、MEK二重摩擦、ならびに耐
薬品性および汚染抵抗性であった。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In the present invention, an aliphatic glycol, which is preferably neopentyl glycol (NPG), is added in an amount of 5 to 90%, preferably 10 to 50%, of 1,3-propanediol on a molar basis. Replacing with (1,3-PDO) significantly improved the impact resistance and flexibility of the epoxy resin crosslinked polyester powder coating, while at the same time other properties were similar to the control sample using 100% NPG. Next to
It was also discovered that the polyester modified with 1,3-PDO had a lower melt viscosity than the polyester obtained from 100% neopentyl glycol. The properties investigated for the polyester capped with carboxyl groups are carboxy equivalent, acid value, color before crushing, glass transition temperature (T g ), processability, storage stability, front / back surface impact resistance, powder flow characteristics, Powder reactivity, hardness, adhesion, MEK double rubs, and chemical and stain resistance.
【0019】
好ましいカルボキシルキャップポリエステルは、酸価が30から120mgK
OH/g、好ましくは40から110mgKOH/gであり、Tgが40℃より
高温であるという性質を有する。酸価=56,100/当量(56,100は1
モルのKOH当たりの重量(単位mg))である。当量が低く酸価が高いと架橋
密度が高くて脆くなり、当量が高いまたは酸価が低いと架橋密度が低くなり、そ
のためにメチルエチルケトンおよび溶剤に対する抵抗性などの性能が低下する。
上記Tgの範囲は、良好な貯蔵安定性を得るために一般に必要である。A preferred carboxyl-capped polyester has an acid value of 30 to 120 mgK.
OH / g, preferably 40 to 110 mg KOH / g, with the property that the T g is above 40 ° C. Acid value = 56,100 / equivalent (56,100 is 1
(Weight per mole KOH (unit mg)). When the equivalent weight is low and the acid value is high, the crosslink density is high and brittle, and when the equivalent weight is high or the acid value is low, the crosslink density is low, and thus performances such as resistance to methyl ethyl ketone and a solvent are deteriorated.
The above T g range is generally necessary to obtain good storage stability.
【0020】
本発明のポリエステルの出発材料は、1,3−PDOなどの脂肪族グリコール
、芳香族ポリカルボン酸または無水物、エステル化触媒、および任意に使用され
る分岐剤である。本発明の硬化コーティングの出発材料は、1,3−PDO含有
ポリエステル、1種類以上のエポキシ樹脂、架橋触媒、ならびに任意に使用され
る調節剤、助剤、および添加剤である。The starting materials for the polyesters of the present invention are aliphatic glycols such as 1,3-PDO, aromatic polycarboxylic acids or anhydrides, esterification catalysts and optionally branching agents. The starting materials for the cured coatings of the present invention are 1,3-PDO-containing polyesters, one or more epoxy resins, crosslinking catalysts, and optional modifiers, auxiliaries and additives.
【0021】
好適な脂肪族グリコールは数平均分子量が62から500であり、エーテル機
、エステル基、および/またはカーボネート基を任意に含有してもよい。好適な
脂肪族グリコールとしては、エチレングリコール、1,2−プロパンジオール、
2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,3−および1,4−ブタンジオー
ル、1,6−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコー
ル、ネオペンチルグリコール、およびこれらのジオールの混合物が挙げられるが
、これらに限定されるものではない。その他の好適なジオールとしては、トリエ
チレングリコール、テトラエチレングリコール、トリプロピレングリコール、テ
トラプロピレングリコール、ヒドロキシル価が約56から168であるポリカー
ボネートジオール、二量体脂肪アルコール、およびこれらのジオールの混合物が
挙げられる。反応性ヒドロキシル成分(カルボキシル、アミド)は、単純なモノ
マー単位であってもよいし、あるいはオリゴマー単位または低分子量ポリマー単
位であってもよい。好ましいグリコールは、1,3−ブチレングリコールまたは
1,4−ブチレングリコール、エチレングリコールおよびプロピレングリコール
、ならびにネオペンチルグリコールなどの脂肪族グリコールである。ネオペンチ
ルグリコールが最も好ましく、本発明の実施例で使用した。後述するように、少
量の3価またはそれを超えるアルコールも有用である。Suitable aliphatic glycols have a number average molecular weight of 62 to 500 and may optionally contain ether units, ester groups, and / or carbonate groups. Suitable aliphatic glycols include ethylene glycol, 1,2-propanediol,
Examples include 2-methyl-1,3-propanediol, 1,3- and 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, diethylene glycol, dipropylene glycol, neopentyl glycol, and mixtures of these diols. However, the present invention is not limited to these. Other suitable diols include triethylene glycol, tetraethylene glycol, tripropylene glycol, tetrapropylene glycol, polycarbonate diols having a hydroxyl number of about 56 to 168, dimeric fatty alcohols, and mixtures of these diols. To be The reactive hydroxyl component (carboxyl, amide) may be a simple monomer unit or an oligomer unit or a low molecular weight polymer unit. Preferred glycols are 1,3-butylene glycol or 1,4-butylene glycol, ethylene glycol and propylene glycol, and aliphatic glycols such as neopentyl glycol. Neopentyl glycol is most preferred and was used in the examples of the invention. Small amounts of trihydric or higher alcohols are also useful, as described below.
【0022】
好適な酸としては、フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、セバシン酸、マ
レイン酸、フマル酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、マロン酸、ドデカ
ン二酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、および同様のポリカルボン酸、ある
いはそれらの混合物などの飽和、不飽和、脂肪族、または芳香族のポリカルボン
酸および/または無水物が挙げられる。本発明で好ましいポリカルボン酸および
/または無水物は、イソフタル酸、テレフタル酸、およびトリメリット酸、なら
びにこれらの無水物であり、これらは単独あるいは混合して使用される。この反
応段階では酸の形態で使用することが好ましい。テレフタル酸とイソフタル酸の
90/10から50/50のモル比の混合物が最も好ましい。Suitable acids include phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, sebacic acid, maleic acid, fumaric acid, succinic acid, adipic acid, azelaic acid, malonic acid, dodecanedioic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid. , And similar polycarboxylic acids, or mixtures thereof, such as saturated, unsaturated, aliphatic, or aromatic polycarboxylic acids and / or anhydrides. Preferred polycarboxylic acids and / or anhydrides in the present invention are isophthalic acid, terephthalic acid, and trimellitic acid, and their anhydrides, which may be used alone or as a mixture. Preference is given to using in acid form in this reaction step. Most preferred is a mixture of terephthalic acid and isophthalic acid in a molar ratio of 90/10 to 50/50.
【0023】
少量のトリオールまたは4価以上のアルコールなどの分岐剤も有用である。好
適な分岐剤としては、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、または
ペンタエリスリトールが挙げられるが、これらに限定されるものではない。トリ
メチロールプロパンが好ましかった。Branching agents such as small amounts of triols or alcohols with a valence of 4 or more are also useful. Suitable branching agents include, but are not limited to, trimethylolethane, trimethylolpropane, or pentaerythritol. Trimethylolpropane was preferred.
【0024】
本発明のカルボキシル官能性ポリエステルは2段階工程で合成してもよい。こ
れはエステル化反応である。第1段階では、テレフタル酸(TPA)、イソフタ
ル酸(IPA)などの2塩基酸と、NPGやPDOジオールなどのポリオールと
、トリメチロールプロパンなどの任意の分岐剤とを、150から250℃の範囲
の温度、好ましくは170から230℃の範囲の温度で反応させて、ヒドロキシ
ル末端プレポリマーを生成する。The carboxyl functional polyester of the present invention may be synthesized in a two step process. This is an esterification reaction. In the first step, a dibasic acid such as terephthalic acid (TPA) or isophthalic acid (IPA), a polyol such as NPG or PDO diol, and an optional branching agent such as trimethylolpropane are added in the range of 150 to 250 ° C. At a temperature of, preferably in the range 170 to 230 ° C. to produce a hydroxyl terminated prepolymer.
【0025】
第2段階では、ヒドロキシル基をカルボン酸またはそれらの無水物でエンドキ
ャップして、酸ポリエステルを生成する。使用されるエンドキャッピング剤の量
は、ポリエステルのヒドロキシル価によって決まる。ポリエステル鎖末端をすべ
てキャップするのに必要な化学量論量の80から100%が一般に加えられる。
使用可能なエンドキャッピング剤は、一般に、複数のカルボン酸基、すなわち1
分子当たり2つ以上のカルボン酸基を含有する酸または無水物である。好適な酸
としては、飽和、不飽和、脂肪族、または芳香族のジカルボン酸が挙げられ、例
えばフタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、セバシン酸、マレイン酸、フマル
酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、マロン酸、ドデカン二酸、トリメリ
ット酸、ピロメリット酸、またはそれらの混合物が挙げられる。テレフタル酸が
好ましく、イソフタル酸がより好ましい。これらの酸の無水物が存在するのであ
れば、それらもエンドキャッピング剤として使用することができ、上記の酸の無
水物を含むことが好ましく、無水フタル酸、無水トリメリット酸、および無水コ
ハク酸を含むことが特に好ましく、この中では無水トリメリット酸が好ましい。
エンドキャッピング剤はプレポリマーに加えられ、所望の酸価が得られるまでエ
ステル化が続けられる。全反応時間はおよそ10から15時間である。In the second step, the hydroxyl groups are end-capped with carboxylic acids or their anhydrides to form acid polyesters. The amount of endcapping agent used depends on the hydroxyl number of the polyester. 80 to 100% of the stoichiometric amount required to cap all polyester chain ends is generally added.
Endcapping agents that can be used generally have a plurality of carboxylic acid groups, ie 1
An acid or anhydride containing two or more carboxylic acid groups per molecule. Suitable acids include saturated, unsaturated, aliphatic or aromatic dicarboxylic acids such as phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, sebacic acid, maleic acid, fumaric acid, succinic acid, adipic acid, azelaine. Acids, malonic acid, dodecanedioic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid, or mixtures thereof. Terephthalic acid is preferred, and isophthalic acid is more preferred. If these acid anhydrides are present, they can also be used as the endcapping agent, and preferably include the above acid anhydrides, such as phthalic anhydride, trimellitic anhydride, and succinic anhydride. Is particularly preferable, and trimellitic anhydride is preferable among them.
The endcapping agent is added to the prepolymer and esterification is continued until the desired acid number is obtained. The total reaction time is approximately 10 to 15 hours.
【0026】
エステル化反応を促進するためのジブチルスズオキシドなどの従来の触媒は、
0.01から1重量%の触媒量で使用することができる。この触媒は第1段階ま
た第2段階のいずれで添加してもよい。エステル化に使用できる触媒としては、
スズ、アンチモン、チタン、およびジルコニウムの化合物が挙げられ、例えば、
チタン酸テトラ(2−エチルヘキシル)、チタン酸テトラステアリル、ジイソプ
ロポキシ−ビス(アセチルアセトナト)チタン、ジ−n−ブトキシ−ビス(トリ
エタノールアミノアト)チタン、モノアセチルチタン酸トリブチル、モノアセチ
ルチタン酸トリイソプロピル、およびチタン酸四安息香酸などのチタンアルコキ
シドおよびそれらの誘導体、アルカリチタンオキサレートおよびマロネート、お
よびヘキサフルオロチタン酸カリウムなどのチタン錯塩、ならびに酒石酸、クエ
ン酸、または乳酸などのヒドロキシカルボン酸とのチタン錯体、二酸化チタン/
二酸化ケイ素共沈物および水和アルカリ含有二酸化チタンなどの触媒、ならびに
対応するジルコニウム化合物が挙げられる。Conventional catalysts such as dibutyltin oxide for promoting the esterification reaction are:
It can be used in catalytic amounts of 0.01 to 1% by weight. This catalyst may be added in either the first stage or the second stage. As a catalyst that can be used for esterification,
Examples include compounds of tin, antimony, titanium, and zirconium, for example,
Tetra (2-ethylhexyl) titanate, tetrastearyl titanate, diisopropoxy-bis (acetylacetonato) titanium, di-n-butoxy-bis (triethanolaminoat) titanium, tributyl monoacetyltitanate, monoacetyltitanium. Acid triisopropyl and titanium alkoxides and derivatives thereof such as tetrabenzoic acid titanate, alkali titanium oxalates and malonates, and titanium complex salts such as potassium hexafluorotitanate, and hydroxycarboxylic acids such as tartaric acid, citric acid, or lactic acid. Titanium complex with, titanium dioxide /
Included are catalysts such as silicon dioxide coprecipitates and hydrated alkali-containing titanium dioxide, as well as the corresponding zirconium compounds.
【0027】
反応中に生成する水の除去を促進するために、反応を開始する前にキシレン/
水を加えてもよい。実施例では、0、15、30、50、および100%のモル
増加量でネオペンチルグリコールが1,3−プロパンジオールで置き換えられる
。To facilitate the removal of water formed during the reaction, xylene /
Water may be added. In the examples, neopentyl glycol is replaced with 1,3-propanediol in molar increments of 0, 15, 30, 50, and 100%.
【0028】
当業者には明らかであるように、反応を行うための別の方法も存在する。工業
規模の反応ではキシレン/水を使用することはおそらくまれであり、テレフタル
酸ジメチル(DMT)またはイソフタル酸ジメチル(DMI)などのエステルを
使用して反応を開始することができる。酸塩化物を使用することもできる。As will be apparent to those skilled in the art, there are other ways to carry out the reaction. The use of xylene / water is probably rare in industrial scale reactions and esters such as dimethyl terephthalate (DMT) or dimethyl isophthalate (DMI) can be used to initiate the reaction. Acid chlorides can also be used.
【0029】
1,3−プロパンジオールから誘導されるポリエステルを、エポキシ樹脂架橋
剤、流動調整剤、および架橋触媒とともに配合することによって、粉体コーティ
ングを調製することができる。コーティングされた基材を希望通りに着色するた
めに、二酸化チタンなどの従来の着色材料(顔料または染料)を配合物に加える
こともできる。Powder coatings can be prepared by incorporating a polyester derived from 1,3-propanediol with an epoxy resin crosslinking agent, a flow control agent, and a crosslinking catalyst. Conventional coloring materials (pigments or dyes), such as titanium dioxide, can also be added to the formulation to color the coated substrate as desired.
【0030】
一般に、本発明の組成物に好適なエポキシ樹脂は、室温で固体である任意のエ
ポキシ樹脂である。エポキシ樹脂は、エポキシド1つ当たりの平均分子量(WP
E)が400から1400の範囲内であり、数平均分子量が800から5000
の範囲内であることが好ましい。より好ましくは、エポキシ樹脂はWPEが50
0から1000であり、数平均分子量が1000から2000。加工温度で樹脂
が混合され、高剪断ミキサーまたはメルトブレンダーで加工可能であるなら、こ
れよりも高いWPEおよび分子量のものも使用できる。Generally, suitable epoxy resins for the compositions of the present invention are any epoxy resin that is solid at room temperature. The epoxy resin has an average molecular weight per epoxide (WP
E) is in the range of 400 to 1400 and the number average molecular weight is 800 to 5000.
It is preferably within the range. More preferably, the epoxy resin has a WPE of 50.
The number average molecular weight is 1000 to 2000. Higher WPEs and molecular weights can also be used provided that the resins are mixed at the processing temperature and can be processed in a high shear mixer or melt blender.
【0031】
一般に、これらのエポキシ樹脂は、1,2−エポキシ当量が1を超え、好まし
くは約2以上である。エポキシ樹脂、飽和または不飽和、脂肪族、脂環式、芳香
族、または複素環式であってよい。本発明での使用に好適なエポキシ樹脂の例と
しては、多水酸基化合物のポリグリシジルエーテル、臭素化エポキシ、エポキシ
ノボラックまたは同様のポリヒドロキシフェノール樹脂、グリコールまたはポリ
グリコールのポリグリシジルエーテル、ならびにポリカルボン酸のポリグリシジ
ルエステルが挙げられる。好ましくは、エポキシ樹脂は多価フェノール類のポリ
グリシジルエーテルである。多価フェノール類のポリグリシジルエーテルは、例
えば、エピハロヒドリンと多価フェノールをアルカリの存在下で反応させること
によって生成することができる。好適な多価フェノールの例としては、2,2−
ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン(ビスフェノールA)、2,2−ビス
(4−ヒドロキシ−tert−ブチルフェニル)プロパン、1,1−ビス(4−
ヒドロキシフェニル)エタン、1,1−ビス(4−ヒドロキシフェニル)イソブ
タン、2,2−ビス(4−ヒドロキシtert−ブチルフェニル)プロパン、ビ
ス(2−ヒドロキシナフチル)メタン、1,5−ジヒドロキシナフタレン、およ
び1,1−ビス(4−ヒドロキシ−3−アルキルフェニル)エタンが挙げられる
。好ましい多価フェノールはビスフェノールAである。好ましいエポキシ樹脂は
、ビスフェノールAと反応させエポキシ1つ当たりの分子量が450から900
である2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのジグリシジルエーテ
ルである。好適なエポキシ樹脂の市販品の例としては、改良型のエポン(EPO
N)(商標)レジン(Resin)828が挙げられる、これはシェル・ケミカ
ル・カンパニー(Shell Chemical Company)の製品であ
り、これは平均分子量380でエポキシ1つ当たりの分子量が180から195
の範囲内である2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパンのジグリシジ
ルエーテルである。好ましい架橋剤は、エポン・レジン1001F、1002F
、および2002であり、これらはエポキシ1つ当たりの分子量が450から9
00であるビスフェノールAと反応させた改良型エポン828樹脂である。In general, these epoxy resins have a 1,2-epoxy equivalent weight of more than 1, preferably about 2 or more. It may be an epoxy resin, saturated or unsaturated, aliphatic, cycloaliphatic, aromatic or heterocyclic. Examples of epoxy resins suitable for use in the present invention include polyglycidyl ethers of polyhydroxy compounds, brominated epoxies, epoxy novolacs or similar polyhydroxyphenolic resins, polyglycidyl ethers of glycols or polyglycols, and polycarboxylic acids. Polyglycidyl ester of. Preferably, the epoxy resin is a polyglycidyl ether of polyhydric phenols. Polyglycidyl ethers of polyhydric phenols can be produced, for example, by reacting epihalohydrin and polyhydric phenol in the presence of alkali. Examples of suitable polyphenols include 2,2-
Bis (4-hydroxyphenyl) propane (bisphenol A), 2,2-bis (4-hydroxy-tert-butylphenyl) propane, 1,1-bis (4-
Hydroxyphenyl) ethane, 1,1-bis (4-hydroxyphenyl) isobutane, 2,2-bis (4-hydroxytert-butylphenyl) propane, bis (2-hydroxynaphthyl) methane, 1,5-dihydroxynaphthalene, And 1,1-bis (4-hydroxy-3-alkylphenyl) ethane. A preferred polyhydric phenol is bisphenol A. The preferred epoxy resin is reacted with bisphenol A and has a molecular weight of 450 to 900 per epoxy.
Is a diglycidyl ether of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane. Commercially available examples of suitable epoxy resins include modified EPO (EPO).
N) ™ Resin 828, which is a product of Shell Chemical Company, which has an average molecular weight of 380 and a molecular weight of 180 to 195 per epoxy.
Which is within the range of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane diglycidyl ether. Preferred crosslinking agents are Epon Resin 1001F, 1002F
, And 2002, which have a molecular weight of 450 to 9 per epoxy.
Modified Epon 828 resin reacted with 00 bisphenol A.
【0032】
流動調整剤またはレベリング剤は、適用して熱硬化させたコーティングの平滑
化を促進するためにコーティング配合物に混入することが望ましい。このような
流動調整剤は、通常アクリルポリマーを含み、いくつかの供給元から入手可能で
あり、すなわち、モンサント・カンパニー(Monsanto Company
)のMODAFLOW、BYKマリンクロット(BYK Mallinkrod
t)のBYK 360P、およびBASFのACRONALが入手可能である。
コーティングに混入する流動調整剤の好適な濃度範囲は、樹脂固形分重量を基準
にして0.25から2.0%であり、好ましくは0.60から1.5%の範囲で
ある。Flow control agents or leveling agents are desirably incorporated into the coating formulation to facilitate smoothing of the applied and heat cured coatings. Such rheology modifiers, which typically include acrylic polymers, are available from several sources, namely Monsanto Company.
) MODAFLOW, BYK Mallincrod
t) BYK 360P and BASF's ACRONAL are available.
The preferred concentration range of the flow modifier incorporated into the coating is 0.25 to 2.0%, preferably 0.60 to 1.5%, based on the weight of resin solids.
【0033】
粉体コーティングは、触媒を使用しなくても硬化あるいは架橋させることがで
きる。しかしながら、エポキシ樹脂とポリエステルの架橋反応を促進するために
触媒は実際的には必要であることが分かっている。触媒を使用しない場合の反応
速度は遅すぎるため、その産業分野で確立された焼き付け計画に適合させること
ができないことが分かっている。好適な触媒としては、アミドなどのアミン含有
化合物、イミド、イミダゾール、第4級アンモニウム塩、ホスホニウム塩、酸性
脂肪酸の金属塩、スズおよび亜鉛化合物が挙げられる。これらの触媒の具体例は
テトラブチルアンモニウムおよび塩化コリンである。これらの触媒は、単独また
は複数の組合せのいずれかで使用することができる。さらに、使用される触媒の
種類および量は、樹脂の種類および量ならびに硬化条件によって変化するので、
必要な性能に適合させるために注意深く選択する必要がある。コーティングに混
入される触媒の好適な濃度範囲は、樹脂固形分の重量を基準にして0.01から
1%であり、好ましくは0.05から0.5%の範囲である。The powder coating can be cured or crosslinked without the use of catalysts. However, it has been found that a catalyst is practically needed to accelerate the crosslinking reaction between the epoxy resin and the polyester. It has been found that the reaction rate in the absence of a catalyst is too slow to meet the baking regimes established in the industry. Suitable catalysts include amine-containing compounds such as amides, imides, imidazoles, quaternary ammonium salts, phosphonium salts, metal salts of acidic fatty acids, tin and zinc compounds. Specific examples of these catalysts are tetrabutylammonium and choline chloride. These catalysts can be used either alone or in combination of two or more. Further, the type and amount of catalyst used will vary with the type and amount of resin and curing conditions,
Careful selection is required to match the required performance. The preferred concentration range of catalyst incorporated into the coating is 0.01 to 1%, preferably 0.05 to 0.5%, based on the weight of resin solids.
【0034】
実施例
カルボキシル官能性ポリエステルの合成
カルボキシル官能性ポリエステルの合成には2段階工程を使用した。第1段階
では、1リットル丸底フラスコ中、窒素雰囲気下でテレフタル酸(TPA)、イ
ソフタル酸(IPA)、NPG、およびPDOを170から230℃で反応させ
てプレポリマーを得た。第2段階では、無水トリメリット酸(TMA)を加え、
酸価100から110までエステル化を続けた。全反応時間は約10から15時
間であった。ジブチルスズオキシド(0.4%)を触媒として使用し反応中に生
成する水の除去を促進するためにキシレン/水を加えた。モル基準で0から10
0%でNPGをPDOで置き換えたポリエステル組成物を表1に示す。Example Synthesis of Carboxyl Functional Polyester A two-step process was used to synthesize the carboxyl functional polyester. In the first stage, terephthalic acid (TPA), isophthalic acid (IPA), NPG, and PDO were reacted at 170 to 230 ° C. in a 1 liter round bottom flask under a nitrogen atmosphere to obtain a prepolymer. In the second stage, trimellitic anhydride (TMA) was added,
Esterification was continued from an acid number of 100 to 110. The total reaction time was about 10 to 15 hours. Xylene / water was added to use dibutyltin oxide (0.4%) as a catalyst to facilitate removal of water formed during the reaction. 0 to 10 on a molar basis
A polyester composition in which NPG is replaced with PDO at 0% is shown in Table 1.
【0035】[0035]
【表1】 [Table 1]
【0036】
粉体コーティングの調製
カルボキシ基/エポキシ基が同じ当量となるようにPDO誘導ポリエステルを
エポキシ樹脂と配合して、ポリエステル/エポキシ複合粉体コーティングを調製
した。当量525から550のシェル・ケミカル・カンパニー製エポン1001
Fレジンをポリエステルの架橋剤として使用した。エポン1001Fレジンは市
販のエポキシ樹脂の中でも非常に当量が低い。0.2%の塩化コリン(シンスロ
ン(Synthron,Inc.)のアクチロン(Actiron)CC−6)
を触媒として使用した。流動調整剤(モダフロー・パウダーIII(Modaf
low Powder III)、モンサント)および脱泡剤のベンゾイン(ウ
ラフロー−B(Uraflow−B)、GCAケミカル・コーポレーション(G
CA Chemical Corporation))もコーティングに混入し
た。R−960 TiO2(デュポン(DuPont))を顔料/バインダー重
量比0.7/1で使用して、着色粉体コーティングを調製した。最終粉体コーテ
ィングの組成を表2に挙げる。Preparation of Powder Coating A polyester / epoxy composite powder coating was prepared by blending a PDO-derived polyester with an epoxy resin so that the carboxy groups / epoxy groups had the same equivalent weight. Shell Chemical Company Epon 1001 with an equivalent weight of 525 to 550
F resin was used as a crosslinking agent for the polyester. Epon 1001F resin has a very low equivalent weight among commercially available epoxy resins. 0.2% choline chloride (Actiron CC-6 from Synthron, Inc.)
Was used as the catalyst. Flow control agent (Modaflow powder III (Modaf
low Powder III), Monsanto) and defoamer benzoin (Uraflow-B), GCA Chemical Corporation (G
CA Chemical Corporation)) was also incorporated into the coating. A colored powder coating was prepared using R-960 TiO 2 (DuPont) at a pigment / binder weight ratio of 0.7 / 1. The composition of the final powder coating is listed in Table 2.
【0037】
均一な混合物を得るためにすべての成分を最初に高速ミキサーで2分間予備混
合し、次に固形分を小さな粒子に粉砕した。次に、得られた均質混合物を2軸ス
クリュー押出機に連続的に通して、均一な粘稠溶融物を得る。押出温度はゾーン
1で75℃、ゾーン2で80℃に維持し、50rpmで運転した。溶融押出物を
1組の水冷スクイズロールに通して、脆い生成物を得た。次に、粉砕室に液体窒
素をゆっくりと供給しながらハンマーミルを使用してこの生成物を粉砕した。All components were first premixed in a high speed mixer for 2 minutes to obtain a homogeneous mixture, then the solids were milled into small particles. The resulting homogeneous mixture is then continuously passed through a twin screw extruder to obtain a uniform viscous melt. The extrusion temperature was maintained at 75 ° C in zone 1 and 80 ° C in zone 2 and operated at 50 rpm. The melt extrudate was passed through a set of water cooled squeeze rolls to give a brittle product. The product was then milled using a hammer mill while slowly feeding liquid nitrogen to the milling chamber.
【0038】
最終的に得られた粉体を、接地した冷間圧延鋼板(Qパネル(Q Panel
)QD−36およびS−36)に静電吹付し、190℃で15分間硬化させた後
に得られたコーティングの性質を評価した。硬化は、鋼板を熱風オーブンに入れ
て行った。The powder finally obtained was grounded to a cold-rolled steel plate (Q panel (Q Panel)
) QD-36 and S-36) were electrostatically sprayed and the properties of the coatings obtained after curing at 190 ° C. for 15 minutes were evaluated. Curing was performed by placing the steel plate in a hot air oven.
【0039】[0039]
【表2】 [Table 2]
【0040】
ポリエステル樹脂の性質
PDOから誘導されるカルボキシル官能性ポリエステル樹脂は、NPGを主成
分とする樹脂と同様の性質を示した(表3)。PDO成分が増加するとポリエス
テルのガラス転移温度(Tg)が低下した(図1)。例えば、Tg値は、NPG
ポリエステルの67℃から、50%PDOポリエステルの55℃までの範囲とな
った。カルボキシ官能性ポリエステルのガラス転移温度は、対応するヒドロキシ
ル官能性ポリエステルよりも6から8度高かった。カルボキシルポリエステルの
この性質から、対応する粉体コーティングの貯蔵安定性を向上させると期待され
る。ポリエステルのTgは、10℃/分の走査速度における示差走査熱量測定(
DSC)の第2の加熱サイクルに関して記録した。この第2の加熱サイクルでは
、試料を溶融するまで加熱した後、Tgが測定される前まで樹脂を冷却した。Properties of Polyester Resins Carboxyl-functional polyester resins derived from PDO exhibited properties similar to NPG-based resins (Table 3). The glass transition temperature (T g ) of the polyester decreased as the PDO component increased (FIG. 1). For example, the T g value is NPG
The range was from 67 ° C for polyester to 55 ° C for 50% PDO polyester. The glass transition temperature of the carboxy functional polyester was 6 to 8 degrees higher than the corresponding hydroxyl functional polyester. This property of carboxylic polyesters is expected to improve the storage stability of corresponding powder coatings. T g of the polyester, differential scanning calorimetry at a scan rate of 10 ° C. / min (
Recorded for the second heating cycle of DSC). In this second heating cycle, the sample was heated to melting and then the resin was cooled until the T g was measured.
【0041】
NPGまたはNPG/PDO混合物から誘導されるポリエステルのDSC曲線
については結晶化または溶融のピークは観察されず、これらは非晶質ポリエステ
ルであることが分かった(図2)。しかしながら、純PDOから得られるポリエ
ステル、結晶化温度および溶融温度がそれぞれ112℃および180℃の半結晶
質ポリマーであった。したがって、最大50モル%のNPGをPDOで部分的に
置き換えることによって、コーティング用途に好適な非晶質ポリエステルが得ら
れた。カルボキシルポリエステルは、非晶質の性質に関してはヒドロキシルポリ
エステルと同様であったことに留意されたい。No crystallization or melting peaks were observed for the DSC curves of polyesters derived from NPG or NPG / PDO blends, which were found to be amorphous polyesters (FIG. 2). However, it was a polyester obtained from pure PDO, a semi-crystalline polymer with crystallization and melting temperatures of 112 ° C and 180 ° C, respectively. Therefore, partial replacement of up to 50 mol% NPG with PDO resulted in an amorphous polyester suitable for coating applications. Note that the carboxylic polyester was similar to the hydroxyl polyester with respect to its amorphous nature.
【0042】[0042]
【表3】 [Table 3]
【0043】
加工性
予備混合後、得られた均質粉体混合物を2軸スクリュー押出機に連続的に通し
て、均一な粘稠溶融物を得た。50rpmにおいて押出温度をゾーン1で75℃
、ゾーン2で80℃に維持した。NPGおよびPDOのポリエステルから得られ
たすべての粉体混合物は押出機で容易に加工できた(表4)。Workability After premixing, the resulting homogeneous powder mixture was continuously passed through a twin screw extruder to obtain a uniform viscous melt. Extrusion temperature at 50 rpm in zone 1 75 ° C
, Zone 2 at 80 ° C. All powder blends obtained from NPG and PDO polyesters were easy to process in the extruder (Table 4).
【0044】[0044]
【表4】 [Table 4]
【0045】
貯蔵安定性
粉体コーティング用ポリエステル樹脂のガラス転移温度は、貯蔵安定性を良く
するために十分高い温度であるべきである。ポリエステル/エポキシ複合粉体コ
ーティング用の市販のポリエステルは、一般的なTg値が約50から60℃であ
る。予想される通り、最大50%PDOから誘導されるカルボキシルポリエステ
ルから配合した粉体コーティングは、Tg値が55℃を超えるため、非常に良好
な貯蔵安定性を示した。Storage stability The glass transition temperature of the polyester resin for powder coating should be sufficiently high for good storage stability. Commercially available polyesters for polyester / epoxy composite powder coatings have typical Tg values of about 50-60 ° C. As expected, powder coatings formulated from carboxyl polyesters derived from up to 50% PDO showed very good storage stability due to T g values above 55 ° C.
【0046】
貯蔵安定性試験は、粉体を瓶に入れてふたをして40℃で10日間維持するこ
とで行った。易流動性であるか、または容易に壊れない塊状物があるかについて
、粉体を10日間毎日調べた。すべての試料が、10日後に易流動性であった。The storage stability test was carried out by placing the powder in a bottle, capping it, and maintaining it at 40 ° C. for 10 days. The powder was examined daily for 10 days for free flowing or lumps that did not break easily. All samples were free flowing after 10 days.
【0047】
傾斜板流動
PCI規格の方法に準拠して傾斜板流動を測定した。これは、粉体コーティン
グした部品の高渦中に発生する流動の程度の有用な指標となる。傾斜板流動は、
ベース樹脂のゼロ剪断溶融粘度と関連があり、架橋剤とポリエステル樹脂の反応
性によって影響される。175℃および190℃の両方で、PDO/NPG混合
物中のPDO濃度が増加すると傾斜板流動が増加することが非常に明確に示され
た(表5)。例えば、純NPG、30%PDO、および50%PDOでそれぞれ
傾斜板流動が50mm、68mm、および79mmであった。したがって、PD
Oを使用することによって、粉体コーティングの流動特性が向上した。また、高
温になるほど反応速度が速くなるため、190℃よりも175℃で粉体はより大
きな傾斜流動を示した。Inclined Plate Flow The inclined plate flow was measured according to the PCI standard method. It is a useful indicator of the degree of flow that occurs in the high vortex of powder coated parts. The inclined plate flow is
It is related to the zero shear melt viscosity of the base resin and is affected by the reactivity of the crosslinker and the polyester resin. At both 175 ° C and 190 ° C it was very clearly shown that increasing the PDO concentration in the PDO / NPG mixture increased the swash plate flow (Table 5). For example, pure NPG, 30% PDO, and 50% PDO had sloping plate flows of 50 mm, 68 mm, and 79 mm, respectively. Therefore, PD
The use of O improved the flow characteristics of the powder coating. Further, the higher the temperature, the faster the reaction rate, so that the powder showed a larger gradient flow at 175 ° C than at 190 ° C.
【0048】
ゲル化時間反応性
ゲル化時間反応性は、規定の温度で粉体が液相を経てゲル化状態に進行するた
めに要する時間である。この試験は、固体ゲルが生成するまでホットプレート上
の粉体コーティングを木製塗布具の先端でこすりつけることによって行った。ポ
リエステル粉体コーティングのゲル化時間は、PCI規格の方法に準拠して18
0℃で測定した。表5に見られるように、すべてのコーティングで同様のゲル化
時間が得られ、このことはDSC試験結果と一致している。Gelation Time Reactivity Gelation time reactivity is the time required for the powder to progress to the gelled state through the liquid phase at a specified temperature. The test was performed by rubbing the powder coating on a hot plate with the tip of a wooden applicator until a solid gel was formed. The gelling time of polyester powder coating is 18 according to the method of PCI standard.
It was measured at 0 ° C. As seen in Table 5, all coatings gave similar gel times, which is consistent with the DSC test results.
【0049】[0049]
【表5】 [Table 5]
【0050】
粉体の反応性
カルボキシル官能性ポリエステルポリマーとエポキシ樹脂架橋剤の反応性を、
走査速度10℃/分における示差走査熱量測定(DSC)で調べた。図3のDS
C曲線、ならびに表6の試験結果から、硬化発熱ピークの開始とエンタルピーが
各粉体コーティングで非常に接近していることが分かる。したがって、NPGを
主成分とするポリエステルとPDO/NPG混合物を主成分とするポリエステル
とは、架橋剤に対して同様の反応性を有する。Reactivity of the powder The reactivity of the carboxyl functional polyester polymer and the epoxy resin cross-linking agent is
It was examined by differential scanning calorimetry (DSC) at a scanning rate of 10 ° C./min. DS in Figure 3
From the C-curve and the test results in Table 6, it can be seen that the onset of curing exothermic peak and enthalpy are very close for each powder coating. Therefore, the NPG-based polyester and the PDO / NPG mixture-based polyester have similar reactivity to the crosslinking agent.
【0051】[0051]
【表6】 [Table 6]
【0052】
耐衝撃性
ASTM D2794規格の方法に準拠して、粉体コーティングの前面および
裏面耐衝撃性を評価した。表7の結果は、ポリエステル/エポキシ複合透明粉体
コーティングおよび着色粉体コーティングの両方でPDOによって可撓性が有意
に向上したことを示している。例えば、塗膜厚さ約0.064mm(2.5ミル
)の耐衝撃性は、純NPGポリエステルを主成分とするコーティングの5.65
/3.39m・N(50/30インチ・ポンド)(前面/裏面)から、30%P
DOから誘導されるポリエステルの11.30/7.91m・N(100/70
インチ・ポンド)、および50%PDOから誘導されるポリエステルの78.0
8/18.08m・N(160/160インチ・ポンド)まで増加した。さらに
、耐衝撃性は塗膜厚さの影響を強く受け、塗膜が厚いほど可撓性が低くなった。Impact Resistance The front and back impact resistance of the powder coating was evaluated according to the method of ASTM D2794 standard. The results in Table 7 show that PDO significantly improved flexibility in both the polyester / epoxy composite transparent powder coating and the pigmented powder coating. For example, the impact resistance of a coating thickness of about 0.064 mm (2.5 mils) is 5.65 for a coating based on pure NPG polyester.
/3.39m ・ N (50/30 inch ・ pound) (front / back), 30% P
Polyester derived from DO 11.30 / 7.91 mN (100/70
Inch-pound), and 78.0 of polyester derived from 50% PDO
It increased to 8 / 18.08 mN (160/160 inch-pounds). Furthermore, the impact resistance was strongly influenced by the thickness of the coating film, and the thicker the coating, the lower the flexibility.
【0053】[0053]
【表7】 [Table 7]
【0054】
光沢度
ポリエステル/エポキシ透明および着色粉体コーティングの20°および60
°光沢度を図4に示す。PDOを使用することによって、透明コーティングの場
合には純NPGよりもわずかに優れた光沢度が得られた。30%PDOおよび1
00%NPGを使用したポリエステルを含有する着色コーティングは、同様の光
沢度を示した。Gloss Polyester / epoxy transparent and pigmented powder coatings 20 ° and 60
° Gloss is shown in FIG. The use of PDO gave slightly better gloss than pure NPG for clear coatings. 30% PDO and 1
Pigmented coatings containing polyester with 00% NPG showed similar gloss.
【0055】
硬度、接着性、およびMEK二重摩擦抵抗性
評価したすべてのコーティングは、冷間圧延鋼板基材に対する優れた接着性を
示した(表8)。これらは、ASTM D−3359−92に準拠したクロスハ
ッチテープ接着試験にBの値で合格し、破壊は見られなかった。NPGをPDO
で置き換えることによる最終鉛筆硬度に対する影響はほとんどなかった。MEK
二重摩擦抵抗性の場合、50%PDOは、30%PDOおよび純NPGよりもわ
ずかに低い値となった。したがって、PDO/NPG混合物を主成分とするコー
ティングは、良好な塗膜硬度、高光沢度を有する衝撃可撓性、および優れた接着
性を併せ持った。Hardness, Adhesion, and MEK Double Friction Resistance All coatings evaluated showed excellent adhesion to cold rolled steel substrate (Table 8). They passed the crosshatch tape adhesion test according to ASTM D-3359-92 with a value of B and no fracture was observed. NPG to PDO
There was little effect on the final pencil hardness by replacing with. MEK
For double rub resistance, 50% PDO was slightly lower than 30% PDO and pure NPG. Therefore, the coating based on PDO / NPG mixture combined good film hardness, impact flexibility with high gloss, and excellent adhesion.
【0056】[0056]
【表8】 [Table 8]
【0057】
耐薬品性および耐汚染性
10%HCl、10%NaOH、ガソリン、およびマスタードに24時間曝露
したコーティングは、対照試料と比較すると酸および腐食性物質に対して優れた
抵抗性を示した。ガソリンは、24時間曝露後に非常に小さい影響な影響が見ら
れる。すべてのコーティングは、マスタードに対して非常に良好な耐汚染性を示
した。耐汚染性は、耐薬品性だけではなく、コーティングの硬度とも関係がある
ことは明らかである。軟質の樹脂は硬質の樹脂よりも汚れやすい。PDOから誘
導されるコーティングは、鉛筆硬度および耐薬品性に対してはほとんど影響がな
く、そのため耐汚染性に耐知る影響も見られなかった(表9)。全く影響がない
10から最も激しい劣化を示す1までの等級の形態でデータを示している。Chemical and Stain Resistance Coatings exposed to 10% HCl, 10% NaOH, gasoline, and mustard for 24 hours showed excellent resistance to acids and corrosives compared to control samples. . Gasoline has a very small impact after 24 hours exposure. All coatings showed very good stain resistance to mustard. It is clear that stain resistance is related not only to chemical resistance but also to coating hardness. Soft resins are easier to stain than hard resins. The coatings derived from PDO had little effect on pencil hardness and chemical resistance and therefore no noticeable effect on stain resistance (Table 9). Data are presented in the form of grades from 10 with no effect to 1 with the most severe degradation.
【0058】[0058]
【表9】 [Table 9]
【0059】
可撓性−円錐形マンドレル曲げ試験およびT−曲げ試験
円錐形マンドレル曲げ試験は、円筒形マンドレル試験機(ガードナー・ラボラ
トリー(Gardner Laboratory,Inc.)直径3.2mm(
1/8インチ))で3秒間コーティングパネルを曲げることによって実施した。
試験結果を表10にまとめる。すべての透明コーティングパネルは試験に合格し
、すなわち亀裂は見られなかった。しかしながら、純NPGポリエステルを使用
して配合した着色コーティングはマンドレル曲げ試験で約6mmで亀裂が生じ、
一方30%PDOから誘導されるポリエステルを使用したコーティングは試験に
合格した。Flexible-Conical Mandrel Bending Test and T-Bending Test The conical mandrel bending test is a cylindrical mandrel tester (Gardner Laboratory, Inc.) with a diameter of 3.2 mm (
1/8 inch)) for 3 seconds by bending the coated panel.
The test results are summarized in Table 10. All clear coated panels passed the test, i.e. no cracks were seen. However, the pigmented coating formulated using pure NPG polyester cracked at about 6 mm in the mandrel bending test,
On the other hand, a coating using a polyester derived from 30% PDO passed the test.
【0060】
T−曲げ試験によって測定した可撓性では、30%PDOを使用することによ
って1Tのコーティングが得られたが、純NPGでは3Tの値となった。50%
PDOを使用したコーティングでは0Tの値を有する非常に良好な可撓性が得ら
れた。着色コーティングの場合、純NPGは5Tの値が得られ、30%PDOを
使用した場合の3Tに匹敵するものとなった。したがって、これらの結果は、P
DOの寄与によって粉体コーティングの可撓性を向上させることをさらに示すデ
ータとなっている。The flexibility measured by the T-bend test gave a coating of 1T by using 30% PDO, whereas pure NPG gave a value of 3T. 50%
The coating using PDO gave very good flexibility with a value of 0T. For the pigmented coating, pure NPG gave a value of 5T, comparable to 3T with 30% PDO. Therefore, these results are
The data further demonstrate that the DO contribution contributes to improving the flexibility of the powder coating.
【0061】[0061]
【表10】 [Table 10]
【図1】 種々の配合物のガラス転移温度を示すグラフである。[Figure 1] 3 is a graph showing the glass transition temperature of various formulations.
【図2】
カルボキシポリエステル樹脂の示差走査熱量測定(DSC)曲線を示すグラフ
である。FIG. 2 is a graph showing a differential scanning calorimetry (DSC) curve of a carboxypolyester resin.
【図3】
ポリエステル/エポキシ複合粉体コーティング示差走査熱量測定(DSC)曲
線を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing a polyester / epoxy composite powder coating differential scanning calorimetry (DSC) curve.
【図4】
透明および着色ポリエステル/エポキシ粉体コーティングの光沢度を示すグラ
フである。FIG. 4 is a graph showing the gloss of clear and colored polyester / epoxy powder coatings.
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書[Procedure for Amendment] Submission for translation of Article 34 Amendment of Patent Cooperation Treaty
【提出日】平成14年7月24日(2002.7.24)[Submission date] July 24, 2002 (2002.7.24)
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】特許請求の範囲[Name of item to be amended] Claims
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正の内容】[Contents of correction]
【特許請求の範囲】[Claims]
【手続補正2】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0009[Correction target item name] 0009
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正の内容】[Contents of correction]
【0009】
(発明の概要)
以上より、本発明は、
a)1種類以上の脂肪族グリコールと、1種類以上のポリカルボン酸および/
または無水物とをエステル化触媒の存在下で反応させ、ポリエステルがカルボキ
シル鎖末端を有するように、得られたポリエステルをエンドキャッピング剤でエ
ンドキャップしたポリエステル樹脂と、
b)エポキシ樹脂架橋剤と、
を反応させることによって得られ、脂肪族グリコールはモル基準で5から90%
の1,3−プロパンジオールを含み、ポリエステル樹脂は30から120mgK
OH/gの酸価を有しているポリエステル粉体コーティング組成物を含む。(Summary of the Invention) From the above, the present invention comprises: a) one or more kinds of aliphatic glycols and one or more kinds of polycarboxylic acids and / or
Alternatively, an anhydride is reacted in the presence of an esterification catalyst, and a polyester resin obtained by endcapping the obtained polyester with an endcapping agent so that the polyester has a carboxyl chain end, and b) an epoxy resin crosslinker, Obtained by reacting, the aliphatic glycol is 5 to 90% on a molar basis.
1,3-propanediol, polyester resin is 30 to 120mgK
A polyester powder coating composition having an acid number of OH / g is included.
【手続補正3】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0011[Correction target item name] 0011
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正の内容】[Contents of correction]
【0011】
本発明によると、
a)ネオペンチルグリコールと1,3−プロパンジオールの混合物(1,3−
プロパンジオールはモル基準で混合物の5から90%を構成する)を、テレフタ
ル酸とイソフタル酸の混合物(テレフタル酸とイソフタル酸の比率は90/10
から50/50の範囲内である)と、ジブチルスズオキシドの存在下で反応させ
、無水トリメリット酸を加えてエンドキャップすることによって得られるポリエ
ステル樹脂(ポリエステル樹脂は30から120mgKOH/gの酸価を有して
いる)と、
b)ビスフェノールAとあらかじめ反応させておりエポキシ1つ当たりの分子
量が450から900である2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン
のジグリシジルエーテルであるエポキシ樹脂架橋剤と、
を反応させることによって得られるポリエステル粉体コーティング組成物を提供
する。According to the invention: a) a mixture of neopentyl glycol and 1,3-propanediol (1,3-
Propanediol constitutes 5 to 90% of the mixture on a molar basis) and a mixture of terephthalic acid and isophthalic acid (the ratio of terephthalic acid to isophthalic acid is 90/10).
To 50/50) in the presence of dibutyltin oxide, and end-capping by adding trimellitic anhydride to obtain a polyester resin (polyester resin having an acid value of 30 to 120 mgKOH / g). A), and b) an epoxy resin cross-link which is a diglycidyl ether of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane, which has been previously reacted with bisphenol A and has a molecular weight of 450 to 900 per epoxy. Provided is a polyester powder coating composition obtained by reacting an agent with.
【手続補正4】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0019[Correction target item name] 0019
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正の内容】[Contents of correction]
【0019】
好ましいカルボキシルキャップポリエステルは、酸価が好ましくは40から1
10mgKOH/gであり、Tgが40℃より高温であるという性質を有する。
酸価=56,100/当量(56,100は1モルのKOH当たりの重量(単位
mg))である。当量が低く酸価が高いと架橋密度が高くて脆くなり、当量が高
いまたは酸価が低いと架橋密度が低くなり、そのためにメチルエチルケトンおよ
び溶剤に対する抵抗性などの性能が低下する。上記Tgの範囲は、良好な貯蔵安
定性を得るために一般に必要である。The preferred carboxyl-capped polyester has an acid value of preferably 40 to 1
It is 10 mgKOH / g, and has a property that T g is higher than 40 ° C.
Acid value = 56,100 / equivalent (56,100 is the weight (unit: mg) per mol of KOH). When the equivalent weight is low and the acid value is high, the crosslink density is high and brittle, and when the equivalent weight is high or the acid value is low, the crosslink density is low, and thus performances such as resistance to methyl ethyl ketone and a solvent are deteriorated. The above T g range is generally necessary to obtain good storage stability.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ, MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM, AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B Z,CA,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK ,DM,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE, GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,J P,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR ,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK, MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,R O,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,UZ,VN, YU,ZA,ZW (72)発明者 チヨウ,リーチヤン アメリカ合衆国、ニユー・ジヤージー・ 08512、クランベリー、プリンストン・ア ームズ・184 (72)発明者 フオーシユナー,トーマス・クレイトン アメリカ合衆国、テキサス・77469、リツ チモンド、ウツドランド・ドライブ・2211 (72)発明者 ブーン,ウインダム・ヘンリー アメリカ合衆国、オハイオ・44720、ノー ス・カントン、ベイラー・サークル・2446 Fターム(参考) 4J038 DB062 DB072 DB132 DD041 DD061 DD071 DD081 DD241 GA06 KA03 MA02 MA14 NA11─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, I T, LU, MC, NL, PT, SE, TR), OA (BF , BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, G M, KE, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ , UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, B Z, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK , DM, DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, J P, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR , LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, R O, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ , TM, TR, TT, TZ, UA, UG, UZ, VN, YU, ZA, ZW (72) Inventor Chiyo, Leachyan United States, New Jersey 08512, Cranberry, Princeton A Mum 184 (72) Thomas Clayton, Inventor Fous Juhner Riz, Texas 77469, United States Timmond, Utdland Drive 2211 (72) Inventor Boone, Wyndham Henry United States, Ohio 44720, No Su Canton, Baylor Circle 2446 F-term (reference) 4J038 DB062 DB072 DB132 DD041 DD061 DD071 DD081 DD241 GA06 KA03 MA02 MA14 NA11
Claims (10)
または無水物とをエステル化触媒の存在下で反応させて得られるポリエステル樹
脂であって、前記ポリエステルがカルボキシル鎖末端を有するように、前記ポリ
エステルをエンドキャッピング剤でエンドキャップしたポリエステル樹脂と、 b)エポキシ樹脂架橋剤と、 を反応させることによって得られ、前記脂肪族グリコールはモル基準で5から9
0%の1,3−プロパンジオールを含む、前記組成物。1. A polyester powder coating composition comprising: a) one or more aliphatic glycols and one or more polycarboxylic acids and / or
Or a polyester resin obtained by reacting an anhydride with an esterification catalyst, wherein the polyester is end-capped with an end capping agent so that the polyester has a carboxyl chain end; and b) Obtained by reacting with an epoxy resin cross-linking agent, wherein the aliphatic glycol is 5 to 9 on a molar basis.
The composition comprising 0% 1,3-propanediol.
0から50%を構成する請求項1に記載の粉体コーティング組成物。2. The 1,3-propanediol is one of the aliphatic glycols.
The powder coating composition according to claim 1, comprising 0 to 50%.
る請求項1または2に記載の粉体コーティング組成物。3. The powder coating composition according to claim 1 or 2, wherein the aliphatic glycol has a number average molecular weight of 62 to 500.
,4−ブチレングリコール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、1,
2−プロパンジオール、1,6−ヘキサンジオール、トリエチレングリコール、
テトラエチレングリコール、トリプロピレングリコール、テトラプロピレングリ
コール、ジプロピレングリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、ヒ
ドロキシル価が56から168のポリカーボネートジオール、二量体脂肪アルコ
ール、およびネオペンチルグリコールからなる群より選択される請求項1、2、
または3に記載の粉体コーティング組成物。4. The aliphatic glycol is 1,3-butylene glycol, 1
, 4-butylene glycol, ethylene glycol, diethylene glycol, 1,
2-propanediol, 1,6-hexanediol, triethylene glycol,
Group consisting of tetraethylene glycol, tripropylene glycol, tetrapropylene glycol, dipropylene glycol, 2-methyl-1,3-propanediol, polycarbonate diol with a hydroxyl number of 56 to 168, dimeric fatty alcohol, and neopentyl glycol. Claim 1, 2 selected from
Or the powder coating composition according to the item 3.
項4に記載の粉体コーティング組成物。5. The powder coating composition according to claim 4, wherein the aliphatic glycol is neopentyl glycol.
ンタエリスリトールからなる群より選択される少量の分岐剤をさらに含む先行す
る請求項のいずれか1項に記載の粉体コーティング組成物。6. A powder coating composition according to any one of the preceding claims further comprising a small amount of branching agent selected from the group consisting of trimethylolpropane, trimethylolethane and pentaerythritol.
、脂肪族、および芳香族のポリカルボン酸および/または無水物からなる群より
選択される先行する請求項のいずれか1項に記載の粉体コーティング組成物。7. Any of the preceding claims, wherein said polycarboxylic acid and / or anhydride is selected from the group consisting of saturated, unsaturated, aliphatic and aromatic polycarboxylic acids and / or anhydrides. The powder coating composition according to item 1.
イン酸、フマル酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、マロン酸、ドデカン
二酸、トリメリット酸、ピロメリット酸、それらの無水物、またはそれらの混合
物からなる群より選択されるポリカルボン酸および/または無水物を含有する請
求項7に記載の粉体コーティング組成物。8. Phthalic acid, isophthalic acid, terephthalic acid, sebacic acid, maleic acid, fumaric acid, succinic acid, adipic acid, azelaic acid, malonic acid, dodecanedioic acid, trimellitic acid, pyromellitic acid, and their anhydrides. The powder coating composition according to claim 7, which contains a polycarboxylic acid and / or an anhydride selected from the group consisting of a compound, or a mixture thereof.
びそれらの無水物、またはそれらの混合物からなる群より選択されるポリカルボ
ン酸および/または無水物を含有する請求項8に記載の粉体コーティング組成物
。9. A polycarboxylic acid and / or anhydride as claimed in claim 8 containing a polycarboxylic acid and / or anhydride selected from the group consisting of isophthalic acid, terephthalic acid and trimellitic acid and their anhydrides or mixtures thereof. Powder coating composition.
3−プロパンジオールはモル基準で前記混合物の5から90%を構成する)を、
テレフタル酸とイソフタル酸の混合物(テレフタル酸とイソフタル酸の比率は9
0/10から50/50の範囲内である)と、ジブチルスズオキシドの存在下で
反応させ、無水トリメリット酸を加えてエンドキャップすることによって得られ
るポリエステル樹脂と、 b)ビスフェノールAとあらかじめ反応させておりエポキシ1つ当たりの分子
量が450から900である2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)プロパン
のジグリシジルエーテルであるエポキシ樹脂架橋剤と、 を反応させることによって得られる、前記組成物。10. A polyester powder coating composition comprising: a) a mixture of neopentyl glycol and 1,3-propanediol (wherein 1,
3-propanediol constitutes 5 to 90% of the mixture on a molar basis),
A mixture of terephthalic acid and isophthalic acid (the ratio of terephthalic acid and isophthalic acid is 9
It is in the range of 0/10 to 50/50) in the presence of dibutyltin oxide, and the polyester resin obtained by endcapping by adding trimellitic anhydride, and b) preliminarily reacting with bisphenol A The composition obtained by reacting with an epoxy resin cross-linking agent which is a diglycidyl ether of 2,2-bis (4-hydroxyphenyl) propane having a molecular weight of 450 to 900 per epoxy.
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