(57)【要約】      （修正有）【課題】粉末コーティングに好適な粒子を調製するためのプロセスを提供する。【解決手段】非晶質ポリエステル、ポリマー安定剤、及び酸化鉄顔料の組成物を水混和性有機溶媒中で形成することであって、前記非晶質ポリエステル及びポリマー安定剤を前記水混和性有機溶媒中に可溶化する、形成することと、コロイダルシリカを含有するポリビニルアルコール水溶液を、前記組成物に、混合しながら分散し、非晶質ポリエステル及び酸化鉄顔料の沈殿粒子を含有する分散液を形成することと、前記沈殿粒子を前記溶媒から分離することと、を含む、プロセス。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
非晶質ポリエステル、ポリマー安定剤、及び酸化鉄顔料の組成物を水混和性有機溶媒中で形成することであって、前記非晶質ポリエステル及びポリマー安定剤を前記水混和性有機溶媒中に可溶化する、形成することと、
コロイダルシリカを含有するポリビニルアルコール水溶液を、前記組成物に、混合しながら分散し、非晶質ポリエステル及び酸化鉄顔料の沈殿粒子を含有する分散液を形成することと、
前記沈殿粒子を前記溶媒から分離することと、
を含む、プロセス。
【請求項２】
前記ポリマー安定剤は、ポリ（ビニルアセテート）、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（アクリロニトリル）、ポリ（ジメチルシロキサン）、ポリ（ビニルクロライド）、ポリ（エチレン）、ポリ（プロピレン）、ポリ（ラウリルメタクリレート）、ポリ（オキシエチレン）、ポリ（アクリルアミド）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（アクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（エチレンイミン）、ポリ（ビニルメチルエーテル）、ポリ（４−ビニルピリジン）、ポリ（１２−ヒドロキシステアリン酸）、ポリ（イソブチレン）、シス−１：４−ポリ（イソプレン）、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、コポビドン及びポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリメタクリレート、ヒプロメロースアセテートサクシネート、ヒプロメロースフタレート、ポリビニルカプロラクタム−ポリビニルアセテート−ポリエチレングリコールグラフトコポリマー、ポリビニルアセテートフタレート、セルロースアセテートフタレート、ポリビニルアルコール、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記酸化鉄顔料は、カプトゥモルトゥーム、赤鉄鉱、褐鉄鉱、針鉄鉱、及び磁鉄鉱からなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記水混和性溶媒は、ジメチルアセトアミド、酢酸、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジメチルホルムアミド、１，４−ジオキサン、エチレングリコール、ヘキサメチルホスホラミド、ヘキサメチル亜リン酸トリアミド、ピリジン、アセトン、水、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記沈殿粒子は、大きさが、約５μｍ〜約２５０μｍである、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記沈殿粒子は、約２重量％〜約６０重量％の酸化鉄顔料を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記分離することは、前記沈殿粒子を遠心分離することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記分離することは、前記沈殿粒子を濾過することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記沈殿粒子は、真円度が、約０．９３〜約０．９９９である、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
非晶質ポリエステルを、ジオールと二塩基酸とを任意選択の触媒の存在下で反応させることによって形成する、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記沈殿粒子は、平均幾何標準偏差が、約１．３〜約２．０である、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記沈殿粒子を水中に再分散することと、
前記再分散した沈殿粒子を凍結することと、
前記水を昇華により除去することと、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
非晶質ポリエステル及び酸化鉄顔料を含む複数の粒子を含む粉末コーティングであって、
前記複数の粒子は、大きさが、５μｍ〜２５０μｍであり、前記複数の粒子は、真円度が、各々、約０．９３〜約０．９９９である、粉末コーティング。
【請求項１４】
前記酸化鉄顔料は、カプトゥモルトゥーム、赤鉄鉱、褐鉄鉱、針鉄鉱、及び磁鉄鉱からなる群から選択される、請求項１３に記載の粉末コーティング。
【請求項１５】
前記酸化鉄顔料は、前記複数の粒子の約２重量％〜約６０重量％を構成する、請求項１３に記載の粉末コーティング。
【請求項１６】
前記複数の粒子は、平均幾何標準偏差が、約１．３〜約２．０である、請求項１３に記載の粉末コーティング。
【請求項１７】
基材をコーティングする方法であって、
非晶質ポリエステル及び酸化鉄顔料を含む複数の粒子を提供することであって、前記複数の粒子は、大きさが、５μｍ〜２５０μｍであり、前記複数の粒子は、真円度が、各々、約０．９３〜約０．９９９である、提供することと、
前記複数の粒子を前記基材に静電的に適用することと、
前記複数の粒子を前記非晶質ポリエステルの融点より高い温度まで加熱することと、
を含む、方法。
【請求項１８】
前記酸化鉄顔料は、カプトゥモルトゥーム、赤鉄鉱、褐鉄鉱、針鉄鉱、及び磁鉄鉱からなる群から選択される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記酸化鉄顔料は、前記複数の粒子の約２重量％〜約６０重量％を構成する、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記基材は、アルミニウム、亜鉛、鋼、鉄、黄銅、青銅、銅、鉛からなる、含む、群から選択される金属及び金属合金を含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、全般的に、粉末コーティング及びその製造に関する。
【０００２】
本開示は、粉末コーティングに特に好適な粒子を調製するためのプロセスに関する。本明細書に開示される粒子を使用し、耐光性、耐熱性、及び耐薬品性である、耐薬品性コーティングを提供することができる。
【背景技術】
【０００３】
直近の十年にわたって、耐久性と結び付けた、評判高い構造設計及び強化された色彩構想による構造及び仕上げ／建築材料の、装飾の動向があった。無機顔料、具体的には酸化鉄で配合されたものなどの、熱安定性が高く、躍動感のある色彩による粉末コーティングの需要は、有機顔料及び透明コーティングと比較して急速に成長している。全般的に、粉末コーティング用途は、その環境に優しいプロセスにより、上昇傾向にある。粉末コーティングは、その用途において溶媒を含有しないことにより、特に従来からの溶媒型コーティングと比較したときに、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）又は有害大気汚染物質（ＨＡＰ）の排出量が非常に低くなる。粉末コーティングのための粉末の製造は、典型的には、好適な粒径までの溶融押出及び微細化、ミリング又は粉砕によって実現される。
【０００４】
粉末コーティングのための粒子は、大きさが均一で、球状であり、効率的な方法で製造し得ることが、望ましい。
【発明の概要】
【０００５】
非晶質ポリエステル、ポリマー安定剤、及び酸化鉄顔料の組成物を水混和性有機溶媒中で形成することを含み、非晶質ポリエステル及びポリマー安定剤を水混和性有機溶媒中に可溶化する、プロセスが、本明細書に開示される。本方法は、コロイダルシリカを含有するポリビニルアルコール水溶液を、この組成物に、混合しながら分散し、ポリエステル及び酸化鉄顔料の沈殿粒子を含有する分散液を形成することを含む。本方法は、沈殿粒子を分離することを含む。
【０００６】
更に、複数の粒子を含む粉末コーティングが本明細書に開示される。この複数の粒子は、非晶質ポリエステル及び酸化鉄顔料を含み、この複数の粒子は、大きさが、５ミクロン（μｍ）〜２５０μｍである。この複数の粒子は、真円度が、各々、約０．９３から、及び約０．９９９からのものである。
【０００７】
更に、基材をコーティングする方法が本明細書に開示される。本方法は、非晶質ポリエステル及び酸化鉄顔料を含む複数の粒子を提供することを含み、この複数の粒子は、大きさが、５μｍ〜２５０μｍであり、この複数の粒子は、真円度が、各々、約０．９３から、及び約０．９９９からのものである。本方法は、この複数の粒子を基材に静電的に適用することと、この複数の粒子を非晶質ポリエステルの融点より高い温度まで加熱することと、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本明細書に開示される粉末コーティング粒子の製造方法のフローチャートである。
【図２】本明細書で提供される本開示による粉末粒子のＳＥＭ画像である。
【図３】本明細書で提供される本開示による粉末粒子のＳＥＭ画像である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
酸化鉄顔料は、自動車用コーティング、化粧品、及びプラスチックにかなり関連している。粉末コーティング配合物への酸化鉄顔料の添加は、乾式混合によるものである。比較的小さな大きさの球状粒子を形成する能力には困難があり、粉末コーティング業界では知られていない。酸化鉄顔料を含有する従来の粉末コーティングは、酸化鉄顔料を、非晶質ポリエステルなどのポリマー樹脂、及び硬化剤と組み合わせ、配合物を作製することによって製造される。配合物は、溶融混合又は押出成形され、次いで粒子に粉砕される。このようなプロセスは、粉砕工程において高いエネルギーを必要とし、球状粒子を製造するものではない。
【００１０】
本明細書の実施形態により、粉末コーティングに好適な酸化鉄顔料含有粒子の製造が可能になる。粒子には、粉砕の必要がない。製造プロセスにより、球状粒子を作製する。図１に、本明細書に記載される粒子の製造方法のフローチャートを示す。
【００１１】
プロセスＰ１：水混和性有機溶媒、非晶質ポリエステル、及びポリマー安定剤を組み合わせ、可溶化する。酸化鉄顔料を溶液に添加し、溶液を混合する。複数の実施形態では、コロイダルシリカを水混和性有機溶媒に添加してもよい。Ｐ１における水混和性有機溶媒中のポリエステルの溶解を、溶媒を加熱することによって支援してもよい。次いで、酸化鉄顔料を、溶解したポリエステルを含有する溶液に添加する。組成物の撹拌を、任意の好適な速度又は所望の速度で行うことができる。複数の実施形態では、約１００〜約６５０ｒｐｍ（毎分回転数）の撹拌速度が選択される。複数の実施形態では、溶解温度は、約６０〜約１５０℃である。
【００１２】
プロセスＰ２：コロイダルシリカを含有するポリビニルアルコール水溶液を、Ｐ１からの組成物に、混合しながら分散し、ポリエステル及び酸化鉄顔料の沈殿粒子を含有する分散液を形成する。混合を、任意の好適な速度又は所望の速度で行うことができる。複数の実施形態では、約１００〜約６５０ｒｐｍ（毎分回転数）の撹拌速度が選択される。沈殿温度は、任意の好適な温度又は所望の温度であってもよい。複数の実施形態では、沈殿温度は、約６０〜約１５０℃である。
【００１３】
プロセスＰ３：ポリエステル及び酸化鉄顔料の沈殿粒子を分離する。沈殿粒子の分離を、濾過、遠心分離によって、又は凍結及び昇華による凍結溶媒の除去によって、実現することができる。
【００１４】
本明細書のプロセスは、酸化鉄顔料を含有する濃縮ポリエステル粒子を形成するために、更なる工程、例えば、酸化鉄顔料を含有する形成されたポリエステル粒子を水中に再懸濁する工程と、混合する工程と、任意選択的に遠心分離する工程と、を更に含んでもよい。本明細書のプロセスは、更なる工程、例えば、酸化鉄顔料を含有する形成された濃縮ポリエステル粒子を凍結する工程と、任意選択的に、昇華によって氷を除去するために、凍結乾燥ポリエステル粒子を真空にさらす工程と、を更に含んでもよい。
【００１５】
酸化鉄顔料を含有するポリエステル粒子を、静電スプレーによって、摩擦帯電又はコロナ帯電のいずれかにより基材に適用することができ、また流動床によっても適用することができる。コーティングを、９０℃〜１８０℃、最も好ましくは１００℃〜１５０℃の範囲の温度で熱硬化する。
【００１６】
本明細書に開示される粒子によりコーティングすることができる基材としては、アルミニウム、亜鉛、鋼、鉄、黄銅、青銅、銅、鉛を含む、金属及び金属合金が挙げられる。
【００１７】
非晶質ポリエステル樹脂
粒子組成物は、非晶質ポリエステル樹脂を含む。非晶質ポリエステル樹脂は、ジオールと二塩基酸とを任意選択の触媒の存在下で反応させることによって形成されてもよい。非晶質ポリエステルの調製に利用されるビニル二酸又はビニルジエステルを含む二酸又はジエステルの例としては、ジカルボン酸又はジエステル、例えば、テレフタル酸、フタル酸、イソフタル酸、フマル酸、ジメチルフマレート、ジメチルイタコネート、ｃｉｓ−１，４−ジアセトキシ−２−ブテン、ジエチルフマレート、ジエチルマレエート、マレイン酸、コハク酸、イタコン酸、コハク酸、無水コハク酸、ドデシルコハク酸、無水ドデシルコハク酸、グルタル酸、無水グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、ドデカン二酸、ジメチルテレフタレート、ジエチルテレフタレート、ジメチルイソフタレート、ジエチルイソフタレート、ジメチルフタレート、無水フタル酸、ジエチルフタレート、ジメチルサクシネート、ジメチルフマレート、ジメチルマレエート、ジメチルグルタレート、ジメチルアジペート、ジメチルドデシルサクシネート、及びこれらの組み合わせが挙げられる。有機二酸又はジエステルは、例えば、樹脂の約４０〜約６０モル％、複数の実施形態では樹脂の約４２〜約５２モル％、複数の実施形態では樹脂の約４５〜約５０モル％の量で存在してもよい。
【００１８】
非晶質ポリエステルの生成に利用され得るジオールの例としては、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、２，２−ジメチルプロパンジオール、２，２，３−トリメチルヘキサンジオール、ヘプタンジオール、ドデカンジオール、ビス（ヒドロキシエチル）−ビスフェノールＡ、ビス（２−ヒドロキシプロピル）−ビスフェノールＡ、１，４−シクロヘキサンジメタノール、１，３−シクロヘキサンジメタノール、キシレンジメタノール、シクロヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ビス（２−ヒドロキシエチル）オキシド、ジプロピレングリコール、ジブチレン、及びこれらの組み合わせが挙げられる。選択される有機ジオールの量は様々であることができ、例えば、樹脂の約４０〜約６０モル％、複数の実施形態では樹脂の約４２〜約５５モル％、複数の実施形態では樹脂の約４５〜約５３モル％の量で存在してもよい。
【００１９】
結晶質又は非晶質ポリエステルのいずれかを形成するのに利用され得る重縮合触媒としては、テトラアルキルチタネート、ジブチルスズオキシドなどのジアルキルスズオキシド、ジブチルスズジラウレートなどのテトラアルキルスズ、及びブチルスズオキシド水酸化物などのジアルキルスズオキシド水酸化物、アルミニウムアルコキシド、アルキル亜鉛、ジアルキル亜鉛、酸化亜鉛、酸化第一スズ、又はこれらの組み合わせが挙げられる。このような触媒は、例えば、ポリエステル樹脂を生成するために使用される出発二酸又はジエステルに基づいて、約０．０１モルパーセント〜約５モルパーセントの量で利用されてもよい。複数の実施形態では、好適な非晶質樹脂としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリブチレン、ポリイソブチレート、エチレン−プロピレンコポリマー、エチレン−ビニルアセテートコポリマー、ポリプロピレン、及びこれらの組み合わせなどが挙げられる。利用され得る非晶質樹脂の例としては、アルカリスルホン化ポリエステル樹脂、分岐状アルカリスルホン化ポリエステル樹脂、アルカリスルホン化ポリイミド樹脂、及び分岐状アルカリスルホン化ポリイミド樹脂が挙げられる。アルカリスルホン化ポリエステル樹脂は、複数の実施形態で有用となる場合があり、それは、コポリ（エチレン−テレフタレート）−コポリ（エチレン−５−スルホ−イソフタレート）、コポリ（プロピレン−テレフタレート）−コポリ（プロピレン−５−スルホ−イソフタレート）、コポリ（ジエチレン−テレフタレート）−コポリ（ジエチレン−５−スルホ−イソフタレート）、コポリ（プロピレン−ジエチレン−テレフタレート）−コポリ（プロピレン−ジエチレン−５−スルホ−イソフタレート）、コポリ（プロピレン−ブチレン−テレフタレート）−コポリ（プロピレン−ブチレン−５−スルホ−イソフタレート）、コポリ（プロポキシル化ビスフェノール−Ａ−フマレート）−コポリ（プロポキシル化ビスフェノールＡ−５−スルホ−イソフタレート）、コポリ（エトキシル化ビスフェノール−Ａ−フマレート）−コポリ（エトキシル化ビスフェノール−Ａ−５−スルホ−イソフタレート）、及びコポリ（エトキシル化ビスフェノール−Ａ−マレエート）−コポリ（エトキシル化ビスフェノール−Ａ−５−スルホ−イソフタレート）の金属又はアルカリ塩などであり、アルカリ金属は、例えば、ナトリウムイオン、リチウムイオン、又はカリウムイオンである。
【００２０】
複数の実施形態では、上記のように、不飽和非晶質ポリエステル樹脂をラテックス樹脂として利用してもよい。このような樹脂の例としては、米国特許第６，０６３，８２７号に開示されるものが挙げられ、その開示の全容が、参照により本明細書に組み込まれる。例示的な不飽和非晶質ポリエステル樹脂としては、限定するものではないが、ポリ（プロポキシル化ビスフェノールコフマレート）、ポリ（エトキシル化ビスフェノールコフマレート）、ポリ（ブチルオキシル化ビスフェノールコフマレート）、ポリ（コプロポキシル化ビスフェノールコエトキシル化ビスフェノールコフマレート）、ポリ（１，２−プロピレンフマレート）、ポリ（プロポキシル化ビスフェノールコマレエート）、ポリ（エトキシル化ビスフェノールコマレエート）、ポリ（ブチルオキシル化ビスフェノールコマレエート）、ポリ（コプロポキシル化ビスフェノールコエトキシル化ビスフェノールコマレエート）、ポリ（１，２−プロピレンマレエート）、ポリ（プロポキシル化ビスフェノールコイタコネート）、ポリ（エトキシル化ビスフェノールコイタコネート）、ポリ（ブチルオキシル化ビスフェノールコイタコネート）、ポリ（コプロポキシル化ビスフェノールコエトキシル化ビスフェノールコイタコネート）、ポリ（１，２−プロピレンイタコネート）、及びこれらの組み合わせが挙げられる。
【００２１】
複数の実施形態では、好適なポリエステル樹脂は、以下の式（Ｉ）：
【００２２】
【化１】
2020143271.tif 000002
【００２３】
［式中、ｍは約５〜約１０００であってもよい］を有するポリ（プロキシル化ビスフェノールＡコフマレート）樹脂などの非晶質ポリエステルであってもよい。そのような樹脂及びそれらの製造のためのプロセスの例としては、米国特許第６，０６３，８２７号に開示されるものが挙げられ、その開示の全容が、参照により本明細書に組み込まれる。
【００２４】
ラテックス樹脂として利用され得る線状プロポキシル化ビスフェノールＡフマレート樹脂の例は、Ｒｅｓａｎａ  Ｓ／Ａ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｓ  Ｑｕｉｍｉｃａｓ（Ｓａｏ  Ｐａｕｌｏ  Ｂｒａｚｉｌ）から商品名ＳＰＡＲＩＩで入手可能である。利用され得る、市販されている、他のプロポキシル化ビスフェノールＡフマレート樹脂としては、Ｋａｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，ＪａｐａｎからのＧＴＵＦ及びＦＰＥＳＬ−２、並びにＲｅｉｃｈｈｏｌｄ，Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｔｒｉａｎｇｌｅ  Ｐａｒｋ，Ｎ．Ｃ．からのＥＭ１８１６３５などが挙げられる。
【００２５】
複数の実施形態では、樹脂コーティングとして利用される樹脂は、ガラス転移温度が、約３０℃〜約１２０℃、複数の実施形態では約４０℃〜約１００℃であってもよい。更なる複数の実施形態では、樹脂コーティングとして利用される樹脂は、溶融粘度が、約１３０℃において約１０〜約１，０００，０００Ｐａ・ｓ、複数の実施形態では約２０〜約１００，０００Ｐａ・ｓであってもよい。
【００２６】
ポリマー安定剤
非限定的な例示的なポリマー安定剤としては、ポリ（ビニルアセテート）、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（アクリロニトリル）、ポリ（ジメチルシロキサン）、ポリ（ビニルクロライド）、ポリ（エチレン）、ポリ（プロピレン）、ポリ（ラウリルメタクリレート）、ポリ（オキシエチレン）、ポリ（アクリルアミド）、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（アクリル酸）、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（エチレンイミン）、ポリ（ビニルメチルエーテル）、ポリ（４−ビニルピリジン）、ポリ（１２−ヒドロキシステアリン酸）、ポリ（イソブチレン）、シス−１：４−ポリ（イソプレン）、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、ＴＷＥＥＮ（商標）８０、ＴＷＥＥＮ（商標）２０、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、コポビドン及びポリビニルピロリドン、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリメタクリレート、ヒプロメロースアセテートサクシネート、ヒプロメロースフタレート、ＳＯＬＵＰＬＵＳ（登録商標）などのポリビニルカプロラクタム−ポリビニルアセテート−ポリエチレングリコールグラフトコポリマー、ポリビニルアセテートフタレート、セルロースアセテートフタレート、及びこれらの組み合わせを挙げることができる。特定の実施形態では、ポリマー安定剤はポリビニルアルコールであり、特定の実施形態では、ポリエステル及びポリマー安定剤を、約６０℃〜約１５０℃の範囲の温度など、高温で溶解してもよい。
【００２７】
水混和性有機溶媒
水混和性有機溶媒は、例えば、アルコール、酢酸、アセトン、及びジメチルアセトアミドなどのアセトアミドといった、当該技術分野において既知のものから選択されてもよい。特定の例示的実施形態では、水混和性有機溶媒は、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）である。
【００２８】
酸化鉄顔料
酸化鉄は、天然資源のものであっても、合成的に作製されたものであってもよい。天然の酸化鉄は、赤酸化鉄鉱物である赤鉄鉱（Ｆｅ２Ｏ３、酸化第二鉄）、黄色から褐色までの範囲であり得る褐鉄鉱（ＦｅＯ（ＯＨ））、及び黒色酸化鉄である磁鉄鉱（Ｆｅ３Ｏ４）に由来する。酸化鉄を製造するための３つの主な合成方法としては、鉄塩又は鉄化合物の熱分解、通常は酸化を伴う鉄塩の沈殿、及び鉄による有機化合物の還元が挙げられる。
【００２９】
本明細書に記載される粒子に好適な酸化鉄顔料としては、カプトゥモルトゥーム（ｃａｐｕｔ  ｍｏｒｔｕｕｍ）（紫色）、赤鉄鉱（黒色からスチールグレイ、シルバーグレイまで、褐色から赤褐色、赤色まで）、褐鉄鉱（明るいレモンイエローからくすんだ灰褐色）、針鉄鉱（黄褐色）、及び磁鉄鉱（黒色）が挙げられる。本明細書で使用される赤色酸化鉄顔料及び黒色酸化鉄顔料は、Ｃｏｌｏｒ−Ｒａｒｅ  Ｌｔｄ．から入手したものであった。
【００３０】
水性溶媒
水混和性有機溶媒中に計り入れた水性溶媒は、最大３重量％のポリビニルアルコールを含有してもよい。
【００３１】
コロイダルシリカ
コロイダルシリカは、水溶液に添加され、沈殿開始剤として機能するものであり、複数の実施形態では、水混和性有機溶媒に添加し得る。コロイダルシリカは、入手可能なＬＵＤＯＸ（登録商標）である。
【００３２】
本明細書で製造された粒子は、平均径が、約５μｍ〜約２５０μｍ、又は約２５μｍ〜約１００μｍ、又は約４０μｍ〜約８０μｍである。粒子は、約２重量％〜約６０重量％の酸化鉄顔料を有し、又は、複数の実施形態では約５重量％〜約５０重量％、若しくは１０重量％〜約２５重量％の酸化鉄顔料を有する。
【００３３】
幾何標準偏差（σｇ）により、本明細書に開示される粒子の粒径の広がりを測定する。幾何標準偏差は、式：σｇ＝Ｄ８４．１３／Ｄ５０＝Ｄ５０／Ｄ１５．８７［式中、Ｄ５０は中間粒径である］によって数学的に決定される。σｇの値により、最小二乗回帰曲線直径の、中間径から±１ｓｄ（σ）の直径までの勾配を決定する。本明細書に開示される粒子は、数平均幾何標準偏差（ＧＳＤｎ）及び／又は体積平均幾何標準偏差（ＧＳＤｖ）が、約１．３〜約２．０、又は、複数の実施形態では１．３〜約１．８、若しくは約１．４〜約１．７である。
【００３４】
これらの粒子は、真円度が、約０．９３〜約０．９９９、又は、複数の実施形態では約０．９５〜約０．９９５、若しくは約０．９６〜約０．９９０であり得る。真円度については、例えば、Ｍａｌｖｅｒｎ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  Ｌｔｄ．（Ｗｏｒｃｅｓｔｅｒｓｈｉｒｅ，ＵＫ）からともに入手可能な、Ｓｙｓｍｅｘ  ＦＰＩＡ−３０００  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｓｙｓｔｅｍ又はＳｙｓｍｅｘ  ＦＰＩＡ−２１００  Ｆｌｏｗ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｉｍａｇｅ  Ａｎａｌｙｚｅｒにより決定することができる。フロー粒子画像分析では、粒子の希釈懸濁液からサンプルを採取し、次いでこの懸濁液を測定セルに通し、ストロボ照明及びＣＣＤカメラによることなどで、粒子の画像を撮影する。各粒子のデジタル画像について、グレースケール濃度の差（「閾値」）を使用して背景画素から粒子画素を特定すること、及び個々の粒子の外周を追跡し、縁部画定によってそれらの面積を計算することによってなどで、引き出し定量化する。
【００３５】
真円度は、形状が円に近い程度の尺度である。真円度は、粒子と同じ面積を有する円の円周を粒子の実際の外周で除算したものとして定義される。粒子がより球状になるほど、真円度は１に近くなり、粒子が細長くなるほど又は粗い縁部になるほど、真円度は低くなる。真円度は、以下のように表され得る：
【００３６】
【数１】
2020143271.tif 000003
【００３７】
［式中、Ａｐは粒子と同じ面積を有する円の円周であり、Ｐｐは粒子の他の外周である］。
【００３８】
真球度は、物体の形状が数学的に完全な球の形状に近い程度の尺度である。粒子の真球度（Ψ）は、球（所与の粒子と同じ体積のもの）の表面積の、粒子の表面積に対する比率である：
Ψ＝（π１／３（６Ｖｐ）２／３）／Ａｐ
［式中、Ｖｐは粒子の体積であり、Ａｐは粒子の表面積である］。球の真球度は、定義により１であり、及び等周不等式によって、球ではない任意の粒子は、真球度が、１未満である。真球度は、真円度測定値を二乗することによって概算することができる。本明細書に開示される粒子は、真球度が、約０．８６〜約０．９９８、又は、複数の実施形態では０．９０３〜約０．９９０、若しくは０．９２〜約０．９８０である。
【実施例】
【００３９】
シリカ添加剤を含有する酸化鉄系ポリエステル粒子の合成（実施例１）
１Ｌの３ツ口丸底フラスコに、６４．２ｇのポリエステル樹脂、合計１７．３ｇの赤色酸化鉄顔料のうちの１０ｇ、及び１４．３ｇのポリビニルアルコール（７８Ｋ、ＰＶＡ）を、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ、４４１．０ｇ）中で添加した。混合を約５００ｒｐｍで開始し、ポリマーを溶解した。５６℃で、残りの７．３ｇの酸化鉄顔料を、６５．３ｇのコロイダルシリカ（３０重量％の溶液、１９．６ｇのＳｉ）と混合し添加して、水混和性有機溶媒相を「事前シード」するのに役立てた後、水性溶媒を水混和性有機溶媒相中に計り入れた。ポリマー／有機溶液を９０℃まで加熱し、ＰＶＡ／Ｓｉの脱イオン水溶液（２２７．５ｇの脱イオン水（ＤＩＷ）中での４．１１ｇの７８ＫのＰＶＡ、１５．１ｇの３０重量％のコロイダルＳｉ）を、滴下漏斗によりフラスコに、４８０ＲＰＭで撹拌しながら最初の４０分で滴下し、次いでＲＰＭを３５０まで低くした。ＰＶＡ水溶液を添加して約１０分後、溶媒溶液は透明な明黄色から白色不透明になった。約９０分後、ＰＶＰ／Ｓｉ水溶液を全て添加した。加熱を１０分以内に停止した。不透明溶液を放置し、冷却し、３５０ＲＰＭで終夜撹拌しておいた。翌日、溶液を１Ｌの遠心分離ボトルに移し、３０００ＲＰＭで１５分間遠心分離して、ＤＭＡｃ／ＤＩＷ混合物を除去した。粒子をＤＩＷ中に再懸濁し、約３０秒間振盪することによって混合した後、３０００ＲＰＭで１５分間再度遠心分離した。この洗浄／遠心分離手順を更に１回繰り返した後、粒子を濃縮し、凍結乾燥ボトルに移した。粒子スラリーを急速凍結し、次いで凍結乾燥機上に置いて、ボトルに入った粒子を、昇華によって氷を除去する高真空にさらした。
【００４０】
ポリエステル粒子の２つの他の組を、赤色酸化鉄顔料及び黒色酸化鉄顔料により配合した。実施例２を赤色酸化鉄顔料により配合し、高分子量及び低分子量非晶質ポリエステルの両方（１：１）を含有させた。また、実施例３を高分子量ポリエステルにより作製し、ただし赤色酸化鉄顔料の代わりに黒色酸化鉄顔料により配合した。これらの実験に使用したコロイダルシリカは、３０重量％の水懸濁液、ＬＵＤＯＸ（登録商標）ＡＭであった。これらの実験のシリカの担持量は、１３〜２１重量％であったが、洗浄及び乾燥後、ＩＣＰにより検出されたシリカの量は非常に少なかった。実施例１では、有機相（顔料と混合）及び貧溶媒（ＰＶＡ水溶液）の両方にシリカを添加し、有機相中に計り入れた。実施例３については、シリカの一部分を有機相／ポリエステルとともに前もって添加し、他方、残りの量を貧溶媒溶液と混合して、ガラス滴下漏斗により丸底フラスコに添加した。実施例２は、その配合物中にシリカを全く含有せず、他方、実施例３は、Ｐｒｉｍｉｄ  ＱＭ−１２６０熱開始架橋剤（有機相により添加）を含有する粉末のみであった。組成分析を表１に示す。
【表１】
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【００４１】
実施例１は、実施例２と比較して、個数基準粒度分布がはるかに狭く、また平均径もはるかに小さかった。実施例２は、分子量が最も低かった。このことは、それがより高い分子量の樹脂及びより低い分子量の樹脂の両方を含有するのみであり、バルクサンプル全体の平均分子量が低くなるためである。実施例３は、分子量をともに高める架橋剤の添加により、分子量が最も高かった（実施例１より更に高かった）。最終的な鉄濃度は、配合物中に添加された顔料の量によって、サンプル間で異なる。ケイ素の量は、配合物に添加されたコロイダルシリカ量、添加のプロセス、及び洗浄後に粒子中に留まった程度により異なった。
【００４２】
図２のＳＥＭ画像は、実施例１の粒子が球状であり、大きさについて非常に類似している（約２５μｍの狭い分布）ことを、明確に示す。粒子の表面は顔料によりコーティングされているが、そうでなければかなり良く画定され非常に良く動いている。実施例１の粒子の真円度は、０．９９５〜０．９９８であった。図３は、実施例２で製造された粒子のＳＥＭ画像を示す。図３の粒子の真円度は、０．９９より高かった。
【００４３】
実施例１からの粉末を、Ｎｏｒｄｓｏｎコロナ帯電ガンによりアルミニウム基材に適用した。コロナガンは、帯電が着実であることにより、特に薄い膜厚が望まれる場合、非常にうまく着実な膜構築を実現させる。コロナ帯電中、粉末流中又はその付近に位置する電極で、高電位差が発生する。粉末粒子は負に帯電していき、接地された基材に引き付けられる。
【００４４】
粉末コーティングを、Ｎｏｒｄｓｏｎ  ＥＮＣＯＲＥ（登録商標）ＸＴ  Ｍａｎｕａｌ  Ｐｏｗｄｅｒ  Ｃｏａｔｉｎｇ  Ｓｐｒａｙ  Ｓｙｓｔｅｍにより、アルミニウム基材に適用した。システムを帯電モード１に設定し、電圧を１００ｋＶに設定して、粉末粒子がガンを通過する際に粉末粒子を帯電させる。電流を１５μＡに設定しており、これにより、ガンの電極からガンを出る空気及び粉末のクラウドまで、次いでコーティングされている部分の表面上に、電荷の移動する量が示される。
【００４５】
実施例１の粒子によると、粒子の分布が優れていること、及び粒子の表面上で顔料は豊富にあることが示された。また、実施例１の粒子は、溶融時に良好に流動した。コーティングに使用されるシリカは、アルミニウム基材上への粉末の自由流動に役立つ。シリカは、粉末コーティング用途において、摩擦帯電、自由流動、流動化、及びブロッキング防止をもたらすことが知られている。実施例１の粒子により、平滑で光沢性であるがテクスチャ加工された表面が製造され、他方、実施例２の粒子によると、艶消し仕上げ品が製造された。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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