(57)【要約】メジアン径が１０ミクロンより大きく、最も好ましくは１５ミクロンより大きい球状、または球状に近い粒子を５〜６０重量％含有する粉体塗料組成物は、塗料流動の損失、または「ゆず肌」形成の効果などの望ましくない二次作用を伴わず、低光沢を示す。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１種類の熱硬化性または熱可塑性樹脂と、スフェロイド粒子とを含む低光沢粉体塗料組成物であって、前記スフェロイド粒子が、塗料組成物の５〜５０重量％を構成し、前記スフェロイド粒子が１０ミクロンより大きいメジアン粒径を有し、約５０ミクロンの最大粒径を有することを特徴とする塗料組成物。
【請求項２】
前記スフェロイド粒子が１５ミクロンより大きいメジアン径を有することを特徴とする請求項１に記載の塗料組成物。
【請求項３】
前記スフェロイド粒子が、ガラス微小球、セラミック微小球、スフェロイド鉱物、ポリマー微小球、および金属微小球からなる群より選択されることを特徴とする請求項１に記載の塗料組成物。
【請求項４】
前記少なくとも１種類の熱硬化性または熱可塑性樹脂が、飽和および不飽和ポリエステル、アクリル、アクリレート、ポリエステル−ウレタン、アクリル−ウレタン、エポキシ、エポキシ−ポリエステル、ポリエステル−アクリル、エポキシ−アクリル、ナイロン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、およびポリプロピレンからなる群より選択されることを特徴とする請求項１に記載の塗料組成物。
【請求項５】
粉体塗料組成物に対して、１０ミクロンより大きいメジアン粒径および約５０ミクロンの最大直径を有するスフェロイド粒子を、粉体塗料組成物の重量を基準にして５〜６０重量％添加する工程を含むことを特徴とする粉体塗料の光沢を低下させる方法。
【請求項６】
前記スフェロイド粒子が１０ミクロンより大きいメジアン径を有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記スフェロイド粒子が１５ミクロンより大きいメジアン径を有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記スフェロイド粒子が、ガラス微小球、セラミック微小球、スフェロイド鉱物、ポリマー微小球、および金属微小球からなる群より選択されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも１種類の熱硬化性または熱可塑性樹脂は、飽和および不飽和ポリエステル、アクリル、アクリレート、ポリエステル−ウレタン、アクリル−ウレタン、エポキシ、エポキシ−ポリエステル、ポリエステル−アクリル、エポキシ−アクリル、ナイロン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、およびポリプロピレンからなる群より選択されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、全般に粉体塗料に関し、更に具体的には塗装された物品に低光沢の外観を付与する粉体塗料に関する。
【０００２】
（背景技術）
粉体塗料は、基材に装飾的および／または保護用の塗装をするのに広範に使用される。それらは、固体状態またはスラリーで塗付されるため、使用がますます増えつつある。これらの塗付状態は、慣用的な液体塗料とは異なり、粉体塗料がほとんど、または全く溶媒を使用しないことを意味する。更に、固体状態での塗布では、粉体を収集、精製、および再使用することができる。
【０００３】
特定の用途では、粉体塗料が、外観は平滑であるが光沢またはつやが少ない表面を有することが必要であるか、または望ましい。このような用途は、低光沢が審美的に望ましい場合の用途か、または塗料表面からの光沢が、火器、光学装置、軍事的用途、および自動車両、飛行機および他の乗り物などの、塗装された物品の安全なまたは適切な使用を妨げることがある場合の用途である。粉体塗料の光沢を制御する従来技術の試みには、充填剤、ワックス、および差異硬化（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｃｕｒｅ）を使用する３つの異なる方法がある。
【０００４】
充填剤を添加すると、粉体塗料の光沢が低下することが知られている。実際に、光沢の低下は、充填剤添加の不可避の、そしてしばしば望ましくない二次作用である。例えば、３Ｍ　Ｃｏｍｐａｎｙは、光沢を制御するため粉体塗料で使用される、Ｚｅｅｏｓｐｈｅｒｅｓ（登録商標）の商品名でセラミック微小球を上市している。光沢の制御に一般的に使用される充填剤は、ウォラストナイトであり、この針状の結晶は、塗料の微視的な平滑性を低下させることにより、光沢を低下させるのに非常に有効である。他の形状の充填剤も光沢を低下させるのに一般的に使用されている。光沢の制御に充填剤を使用することの欠点は、それらを添加すると、塗料の流動も低下し、典型的には、波形、または「ゆず肌」として知られる質感の量が増加することである。
【０００５】
炭化水素およびフルオロカーボンワックスは、粉体塗料の光沢を低下させるのに使用される。ワックス含有塗料が焼付けられる時、ワックスは塗料／空気界面に移行し、そこで、光沢の低下した層を形成する。この方法の欠点は、ワックスが塗料表面を軟化させ、損傷、汚れ、および化学的破壊作用に対する耐性を低下させることである。
【０００６】
エポキシおよびエポキシ／ポリエステルのハイブリッド塗料で特に有効な、光沢を低下させる別の方法は、少なくとも２つの硬化剤、または、構造が異なる、もしくは触媒が異なる樹脂を混入することである。典型的には、粉体塗料押出機で発生するような不完全な分子混合では、これらの差異硬化システムにより、硬化の間、塗料表面に様々な収縮、または様々な表面張力を有するゾーンが発現し、低光沢に見える微視的に凹凸のある層が生じることになる。
【０００７】
この方法の様々な変形は、広範囲に使用されている。この方法の欠点は、耐衝撃性、可撓性、または耐薬品性などの塗料特性が損なわれる、ということである。
【０００８】
（発明の概要）
一態様では、本発明は、メジアン粒径が１０ミクロンより大きい、好ましくは１５ミクロンより大きい、且つ最大粒径が約５０ミクロンであるスフェロイド粒子を組成物中に使用することを含む改善をなされた、粉体塗料組成物を提供する。
【０００９】
別の実施形態では、本発明は、粉体塗料中の光沢を低下させる方法を提供するが、この方法は粉体塗料組成物に対して、スフェロイド粒子を添加することを含み、ここで、前記スフェロイド粒子のメジアン粒径は１０ミクロンより大きく、好ましくは１５ミクロンより大きく、且つ最大粒径が約５０ミクロンである。
【００１０】
本発明の前述、および他の特徴は、本出願を更に読むと明らかになるであろう。
【００１１】
（実施形態の詳細な説明）
本発明の粉体塗料は、光沢の制御に対する従来技術の試みの負の効果、即ち塗料の流動の損失、および「ゆず肌」表面の形成の効果を最小限に抑える、またはそれらがないようにしながら、最終塗装の光沢を制御する機会を配合者に与える。本発明の塗料は、微視的に凹凸のある、または粗い質感のある表面を有するが、肉眼では平滑に見えるということに留意することが重要である。
【００１２】
本発明の粉体塗料組成物は、このような塗料中に一般的に使用され、当該技術分野で周知の１種類以上の熱硬化性、または熱可塑性樹脂を含有する。このような樹脂には、エポキシ、ポリエステル、アクリルおよび／またはウレタン樹脂をベースにしたもの等が挙げられる。このような樹脂の例には、飽和および不飽和ポリエステル、アクリル、アクリレート、ポリエステル−ウレタン、アクリル−ウレタン、エポキシ、エポキシ−ポリエステル、ポリエステル−アクリル、およびエポキシ−アクリルなどが挙げられる。有用な熱可塑性樹脂には、例えば、ナイロン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、およびポリプロピレン等が挙げられる。
【００１３】
本発明の粉体塗料組成物は、静電スプレー、熱または火焔溶射、または流動層塗装法などで塗布されてもよく、これらの方法は全て、当業者に既知である。塗料は、金属および／または非金属基材に塗付されてもよい。粉体塗料を目的の厚さに沈積させた後、典型的には、塗装した基材を加熱して組成物を溶融し、流動させる。特定の用途では、塗装される部分は、粉体の塗装の前に予備加熱され、次いで粉体の塗装後に加熱されても、されなくてもよい。様々な加熱段階に、ガスまたは電気炉が通常使用されるが、他の方法（例えば、電磁波）も既知である。塗料の硬化（即ち、架橋）は、熱、または光化学的方法（例えば、紫外線、赤外線など）で行ってもよい。硬化は、熱伝導、対流、放射線またはこれらの任意の組合せで実施してもよい。
【００１４】
本発明の粉体塗料組成物は、スフェロイド粒子を含有する。本明細書で使用される場合、「スフェロイド」の用語は、形状がほぼ球形あることを意味する。より具体的には、この用語は、２５％未満の粒子集塊、または、尖ったもしくは凹凸した端部のある破砕した粒子を含有する充填剤材料を意味する。スフェロイド粒子は、組成物の他の特性に干渉しないように、非反応性、または不活性とすべきである。好適なスフェロイド粒子の例は、ガラス微小球、セラミック微小球、自然界に存在する、または合成のスフェロイド鉱物、例えばクリストバライト、ポリマー微小球および金属微小球などがある。
【００１５】
既に記載したように、スフェロイド粒子のメジアン粒径は、１０ミクロンより大きく、好ましくは１５ミクロンより大きくなければならない。中間の範囲は包含される。メジアン粒径が小さくなるにつれ、単位重量あたりの表面は増加する。表面積の増加により、充填剤が塗料を乾燥させ、流動を低下させ、塗料中の凹凸を生じさせる傾向が出てくる。本発明の実施例に示されるように、メジアン径が１０ミクロン以下のスフェロイド粒子では、光沢の制御で不十分な結果しか得られなかったが、メジアン径が１０より大きい、特に１５より大きい時には、スフェロイド粒子で良好な結果が得られる。
【００１６】
スフェロイド粒子の直径の上限は、粒子の直径が塗装の厚さより小さくなければならないため、意図する最終塗装の厚さに依存する。ほとんどの粉体塗料、特に「装飾的」粉体塗料は、塗布されて約５０ミクロンの厚さの乾燥塗膜となるように設計される。このように、ほとんどの用途では、スフェロイドの粒子の最大直径は、約５０ミクロン未満、好ましくは４０ミクロンでなければならない。
【００１７】
スフェロイド粒子は、粉体塗料組成物の総重量を基準に、５重量％〜６０重量％の量で組成物中に存在してもよい。５重量％未満では、光沢への影響は、ほとんど見られない。６０％より上では、塗料の流動が許容できないほど失われることになる。これらは、一般的な指針であり、スフェロイド粒子の正確な重量％は、スフェロイド粒子の比重、目的とする光沢低下の程度、および粉体塗料組成物の他の成分に依存することが理解される。
【００１８】
樹脂およびスフェロイド粒子に加えて、本発明の粉体塗料組成物は、粉体塗料組成物中に慣用的に使用される他の添加剤を含有してもよい。このような添加剤の例には、充填剤、エキステンダー、流動添加剤、触媒、硬化剤、および染料などが挙げられる。また、米国特許第６，０９３，４０７号に教示されているように、抗微生物活性を有する化合物を添加してもよく、この特許の開示内容は全て、引用により本明細書に組み込まれる。
【００１９】
本発明の粉体塗料は、粉体塗料産業で使用される慣用的な製造技術で調製される。例えば、スフェロイド粒子など、粉体塗料に使用される成分を一緒に混合し、混合物を溶融する温度まで加熱した後、押出すことができる。次いで、押出された材料は、チルロール上で冷却され、破砕された後、微細な粉体に粉砕される。
【００２０】
「結合」として知られる方法でスフェロイド粒子を形成した後、スフェロイドの粒子を塗装粉体と混合してもよい。この方法では、塗装粉体、およびそれで「結合される」材料は、混合されて、加熱および衝撃融解され、様々な粒子と接合される。
【００２１】
（実施例）
表１では、市販されている多数のスフェロイド粒子が識別され、粉体塗料組成物中における光沢制御剤としてのそれらの有用さが特徴付けられている。
【００２２】
【表１】
2004514761.tif 000002
【００２３】
実施例１−８
以下の実施例は、光沢制御および塗料の平滑性に対する充填剤粒子の適切なサイズの重要性を表す。表３に列記されるスフェロイド充填剤は、以下の表２に列記される組成物中で試験された。
【００２４】
【表２】
2004514761.tif 000003
【００２５】
粉体塗料組成物は、組成物を合わせ、袋内で混合した後、溶融押出しによって調製された。押出し物をチルロール間で固化した後、破砕し、粉体に粉砕した。粉体を８０メッシュ（１８０ミクロン）のふるいに掛け、粗い粒子を除去した。
【００２６】
静電スプレーガンを使用して、粉体にした組成物を０．０３２インチ（０．０８１ｃｍ）の厚さの接地した鋼板に塗付した後、粉体塗装した鋼板を１０分間４００°Ｆ（２０４℃）で焼付けを行うことにより、塗装を行った。粉体塗料の厚さは、約５０ミクロンであった。
【００２７】
冷却後、塗料の光沢および平滑性を評価した。これらの結果を表３に表す。
【００２８】
【表３】
2004514761.tif 000004
【００２９】
（結果の検討）
実施例１。この実施例（対照）は、改質されていない塗料の高光沢を示す。
【００３０】
実施例２および５。これらの実施例はそれぞれ、２０ｐｈｒ（１４．５重量％）のスフェロイド粒子を含有するが、それらのサイズは異なっていた。両方の場合に、光沢は、ほぼ同じレベル（７４対７５）まで低下した。しかし、実施例５の流動の損失は、実施例２より著しく大きかったが、これは実施例５のスフェロイド粒子のメジアン径が、許容範囲の下限にある５μｍであったということに起因する。
【００３１】
実施例３および６。これらの実施例はそれぞれ、４０ｐｈｒ（２５．３重量％）のスフェロイド粒子を含有するが、それらのサイズは異なっていた。実施例３のスフェロイド粒子は、光沢を低下させる（５０対６８）のに更に効果的であり、流動（６７対５４ｍｍ）に対する負の影響も少なかった。これらの結果は実施例６に使用されたスフェロイド粒子のメジアン径が、許容範囲を下回る５μｍであったということに起因する。
【００３２】
実施例４、７および８。これらの実施例のそれぞれのスフェロイド粒子は、組成物の６０ｐｈｒ（３３．７重量％）を構成した。実施例４および８のスフェロイド粒子は、光沢の低下にほぼ等しく有効（それぞれ、３８および３５）であり、実施例７で使用される粒子（６０）よりずっと良好であった。また、このデータから、ガラス粒子は、ほぼ等しいサイズのセラミック粒子と比較して、流動に対する負の影響が少なかった（実施例４、対実施例８）ことが分かる。また、実施例７と８との比較により、粒子がより微細である方が流動低下への影響がより大きいということが明らかである。
【００３３】
（鉛筆硬度）
実施例２〜７を実施例１（対照）と比較すると、スフェロイド粒子を添加しても、耐損傷性の尺度である鉛筆硬度は低下しないことが分かった。
【００３４】
（ＭＥＫ耐性）
実施例２〜７を実施例１（対照）と比較すると、スフェロイド粒子を添加しても、ＭＥＫ耐性は低下しないことが分かった。
【００３５】
（耐衝撃性）
実施例２〜４および８を実施例１（対照）と比較すると、スフェロイド粒子の添加しても、耐衝撃性に対する負の影響がないことが分かった。
【００３６】
（実施例９〜１３）
前記の実施例におけるように、表４で識別されるスフェロイド粒子を使用して塗料を調製、塗装、および評価した。
【００３７】
【表４】
2004514761.tif 000005
【００３８】
（結果の検討）
実施例１。この実施例は、改質されていない対照の塗料の高光沢を示した。
【００３９】
光沢およびメジアン粒径−実施例９〜１２。メジアン粒径が２から１０に大きくなるにつれ、粒子の光沢の低下に対する効果が大きくなった。光沢は、２ミクロンの時の６６から、１０ミクロンの時の４２まで低下した。
【００４０】
流動およびメジアン粒径−実施例９〜１２．メジアン粒径が２から１０に大きくなるにつれ、粒子の流動に対する影響がより小さくなった。流動は、２ミクロンの時の２１から、１０ミクロンの時の３２まで増大した。
【００４１】
平滑性およびメジアン粒径−実施例９〜１２．メジアン粒径が２から１０に大きくなるにつれ、コーティングはより平滑になった。平滑性は、２ミクロンの時の凹凸のある１から、１０ミクロンの時の凹凸のない３まで増大した。
【００４２】
平滑性および最大粒径−実施例１３．この実施例は、塗料の厚さ（約５０ミクロン）より大きい粒子の存在から生じる「核」を示した。
【００４３】
これらの実施例から得られる結論は、スフェロイド形のクリストバライト粒子では、塗料の厚さより厚い粒子がない限り、メジアン粒径ができるだけ大きいサンプルで最良の結果が得られたということである。
【００４４】
（実施例１４から１９）
これらの実施例から、適切な大きさに作られた球状充填剤が、様々な異なる種類の塗料の光沢を低下させ得ることが明らかになる。表５〜８は、光沢、平滑性、および流量の結果に従って調製された塗料の成分を列記する。結果を表９に要約する。
【００４５】
【表５】
2004514761.tif 000006
【００４６】
【表６】
2004514761.tif 000007
【００４７】
【表７】
2004514761.tif 000008
【００４８】
【表８】
2004514761.tif 000009
【００４９】
これらのデータから、適切な大きさに作られたスフェロイド充填剤は、様々な粉体塗料化学物質の光沢を低下させるのに信頼して使用できることが分かる。
【国際公開パンフレット】
2004514761.tif 000010
2004514761.tif 000011
2004514761.tif 000012
2004514761.tif 000013
2004514761.tif 000014
2004514761.tif 000015
2004514761.tif 000016
2004514761.tif 000017
2004514761.tif 000018
2004514761.tif 000019
2004514761.tif 000020
2004514761.tif 000021
2004514761.tif 000022
2004514761.tif 000023
2004514761.tif 000024
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004514761.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成15年1月17日(2003.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【書類名】明細書
【発明の名称】低光沢粉体塗料
【特許請求の範囲】
【請求項１】スフェロイド粒子と、熱硬化性樹脂および熱可塑性樹脂からなる群より選択される少なくとも１種類の樹脂とを含む低光沢粉体塗料組成物であって、前記スフェロイド粒子は、塗料組成物の５〜６０重量％を構成し、１０ミクロンより大きいメジアン粒径、および約５０ミクロンの最大粒径を有し、更に前記スフェロイド粒子が、ガラス微小球、セラミック微小球、スフェロイド鉱物および金属微小球からなる群より選択されることを特徴とする塗料組成物。
【請求項２】前記スフェロイド粒子が１５ミクロンより大きいメジアン径を有することを特徴とする請求項１に記載の塗料組成物。
【請求項３】前記樹脂が、飽和ポリエステル、不飽和ポリエステル、アクリル樹脂、アクリレート樹脂、ポリエステル−ウレタン、アクリル−ウレタン、エポキシ、エポキシ−ポリエステル、ポリエステル−アクリル、エポキシ−アクリル、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、およびポリプロピレンからなる群より選択されることを特徴とする請求項１に記載の塗料組成物。
【請求項４】低光沢の粉体塗料組成物を製造する方法であって、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂からなる群より選択される少なくとも１種類の樹脂を含む粉体塗料組成物に、１０ミクロンより大きいメジアン粒径および約５０ミクロンの最大直径を有するスフェロイド粒子を、前記低光沢粉体塗料組成物の全重量を基準にして５〜６０重量％添加する工程を含み、前記スフェロイド粒子が、ガラス微小球、セラミック微小球、スフェロイド鉱物および金属微小球からなる群より選択されることを特徴とする方法。
【請求項５】前記スフェロイド粒子が１０ミクロンより大きいメジアン径を有することを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】前記スフェロイド粒子が１５ミクロンより大きいメジアン径を有することを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】前記樹脂が、飽和ポリエステル、不飽和ポリエステル、アクリル樹脂、アクリレート樹脂、ポリエステル−ウレタン、アクリル−ウレタン、エポキシ、エポキシ−ポリエステル、ポリエステル−アクリル、エポキシ−アクリル、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、およびポリプロピレンからなる群より選択されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、全般に粉体塗料に関し、更に具体的には塗装された物品に低光沢の外観を付与する粉体塗料に関する。
【０００２】
（背景技術）
粉体塗料は、基材に装飾的および／または保護用の塗装をするのに広範に使用される。それらは、固体状態またはスラリーで塗付されるため、使用がますます増えつつある。これらの塗付状態は、慣用的な液体塗料とは異なり、粉体塗料がほとんど、または全く溶媒を使用しないことを意味する。更に、固体状態での塗布では、粉体を収集、精製、および再使用することができる。
【０００３】
特定の用途では、粉体塗料が、外観は平滑であるが光沢またはつやが少ない表面を有することが必要であるか、または望ましい。このような用途は、低光沢が審美的に望ましい場合の用途か、または塗料表面からの光沢が、火器、光学装置、軍事的用途、および自動車両、飛行機および他の乗り物などの、塗装された物品の安全なまたは適切な使用を妨げることがある場合の用途である。粉体塗料の光沢を制御する従来技術の試みには、充填剤、ワックス、および差異硬化（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｃｕｒｅ）を使用する３つの異なる方法がある。
【０００４】
充填剤を添加すると、粉体塗料の光沢が低下することが知られている。実際に、光沢の低下は、充填剤添加の不可避の、そしてしばしば望ましくない二次作用である。例えば、３Ｍ　Ｃｏｍｐａｎｙは、光沢を制御するため粉体塗料で使用される、Ｚｅｅｏｓｐｈｅｒｅｓ（登録商標）の商品名でセラミック微小球を上市している。光沢の制御に一般的に使用される充填剤は、ウォラストナイトであり、この針状の結晶は、塗料の微視的な平滑性を低下させることにより、光沢を低下させるのに非常に有効である。他の形状の充填剤も光沢を低下させるのに一般的に使用されている。光沢の制御に充填剤を使用することの欠点は、それらを添加すると、塗料の流動も低下し、典型的には、波形、または「ゆず肌」として知られる質感の量が増加することである。
【０００５】
炭化水素およびフルオロカーボンワックスは、粉体塗料の光沢を低下させるのに使用される。ワックス含有塗料が焼付けられる時、ワックスは塗料／空気界面に移行し、そこで、光沢の低下した層を形成する。この方法の欠点は、ワックスが塗料表面を軟化させ、損傷、汚れ、および化学的破壊作用に対する耐性を低下させることである。
【０００６】
エポキシおよびエポキシ／ポリエステルのハイブリッド塗料で特に有効な、光沢を低下させる別の方法は、少なくとも２つの硬化剤、または、構造が異なる、もしくは触媒が異なる樹脂を混入することである。典型的には、粉体塗料押出機で発生するような不完全な分子混合では、これらの差異硬化システムにより、硬化の間、塗料表面に様々な収縮、または様々な表面張力を有するゾーンが発現し、低光沢に見える微視的に凹凸のある層が生じることになる。
【０００７】
微細に粉砕されたポリエステル粉体を光沢低下剤として使用することは、ＷＯ００／０１７７４に記載されている。しかし、その出願は、外観が平滑であると共に光沢またはつやが少ない塗装表面を形成するため、スフェロイド形状の粒子、およびガラスもしくはセラミック微小球、スフェロイド鉱物または金属微小球などのポリエステル以外の他の光沢低下剤を低光沢添加剤として、粉体塗料組成物に成功裡に混入し得ることを開示していない。
【０００８】
ＤＥ−Ａ−４０　０８　３６１は、球状の非反応性ポリマー粒子を使用し、つや消し仕上げ塗料を製造することを記載している。しかし、その出願は、ガラスもしくはセラミック微小球、スフェロイド鉱物または金属微小球などのポリマー粒子以外の粒子を粉体塗料組成物に添加して、外見が平滑であると共に光沢またはつやが少ない塗装表面を作り出し得ることを開示していない。
【０００９】
この方法の様々な変形は、広範囲に使用されている。この方法の欠点は、耐衝撃性、可撓性、または耐薬品性などの塗料特性が損なわれる、ということである。
【００１０】
（発明の概要）
一態様では、本発明は、メジアン粒径が１０ミクロンより大きい、好ましくは１５ミクロンより大きい、且つ最大粒径が約５０ミクロンであるスフェロイド粒子を組成物中に使用することを含む改善をなされた、粉体塗料組成物を提供する。
【００１１】
別の実施形態では、本発明は、粉体塗料中の光沢を低下させる方法を提供するが、この方法は粉体塗料組成物にスフェロイド粒子を添加することを含み、ここで、前記スフェロイド粒子のメジアン粒径は１０ミクロンより大きく、好ましくは１５ミクロンより大きく、且つ最大粒径が約５０ミクロンである。
【００１２】
本発明の前述、および他の特徴は、本出願を更に読むと明らかになるであろう。
【００１３】
（実施形態の詳細な説明）
本発明の粉体塗料は、光沢の制御に対する従来技術の試みの負の効果、即ち塗料の流動の損失、および「ゆず肌」表面の形成の効果を最小限に抑える、またはそれらがないようにしながら、最終塗装の光沢を制御する機会を配合者に与える。本発明の塗料は、微視的に凹凸のある、または粗い質感のある表面を有するが、肉眼では平滑に見えるということに留意することが重要である。
【００１４】
本発明の粉体塗料組成物は、このような塗料中に一般的に使用され、当該技術分野で周知の１種類以上の熱硬化性、または熱可塑性樹脂を含有する。このような樹脂には、エポキシ、ポリエステル、アクリルおよび／またはウレタン樹脂をベースにしたもの等が挙げられる。このような樹脂の例には、飽和および不飽和ポリエステル、アクリル、アクリレート、ポリエステル−ウレタン、アクリル−ウレタン、エポキシ、エポキシ−ポリエステル、ポリエステル−アクリル、およびエポキシ−アクリルなどが挙げられる。有用な熱可塑性樹脂には、例えば、ナイロン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、およびポリプロピレン等が挙げられる。
【００１５】
本発明の粉体塗料組成物は、静電スプレー、熱または火焔溶射、または流動層塗装法などで塗布されてもよく、これらの方法は全て、当業者に既知である。塗料は、金属および／または非金属基材に塗付されてもよい。粉体塗料を目的の厚さに沈積させた後、典型的には、塗装した基材を加熱して組成物を溶融し、流動させる。特定の用途では、塗装される部分は、粉体の塗装の前に予備加熱され、次いで粉体の塗装後に加熱されても、されなくてもよい。様々な加熱段階に、ガスまたは電気炉が通常使用されるが、他の方法（例えば、電磁波）も既知である。塗料の硬化（即ち、架橋）は、熱、または光化学的方法（例えば、紫外線、赤外線など）で行ってもよい。硬化は、熱伝導、対流、放射線またはこれらの任意の組合せで実施してもよい。
【００１６】
本発明の粉体塗料組成物は、スフェロイド粒子を含有する。本明細書で使用される場合、「スフェロイド」の用語は、形状がほぼ球形あることを意味する。より具体的には、この用語は、２５％未満の粒子集塊、または、尖ったもしくは凹凸した端部のある破砕した粒子を含有する充填剤材料を意味する。スフェロイド粒子は、組成物の他の特性に干渉しないように、非反応性、または不活性とすべきである。好適なスフェロイド粒子の例は、ガラス微小球、セラミック微小球、自然界に存在する、または合成のスフェロイド鉱物、例えばクリストバライト、ポリマー微小球および金属微小球などがある。
【００１７】
既に記載したように、スフェロイド粒子のメジアン粒径は、１０ミクロンより大きく、好ましくは１５ミクロンより大きくなければならない。中間の範囲は包含される。メジアン粒径が小さくなるにつれ、単位重量あたりの表面は増加する。表面積の増加により、充填剤が塗料を乾燥させ、流動を低下させ、塗料中の凹凸を生じさせる傾向が出てくる。本発明の実施例に示されるように、メジアン径が１０ミクロン以下のスフェロイド粒子では、光沢の制御で不十分な結果しか得られなかったが、メジアン径が１０より大きい、特に１５より大きい時には、スフェロイド粒子で良好な結果が得られる。
【００１８】
スフェロイド粒子の直径の上限は、粒子の直径が塗装の厚さより小さくなければならないため、意図する最終塗装の厚さに依存する。ほとんどの粉体塗料、特に「装飾的」粉体塗料は、塗布されて約５０ミクロンの厚さの乾燥塗膜となるように設計される。このように、ほとんどの用途では、スフェロイドの粒子の最大直径は、約５０ミクロン未満、好ましくは４０ミクロンでなければならない。
【００１９】
スフェロイド粒子は、粉体塗料組成物の総重量を基準に、５重量％〜６０重量％の量で組成物中に存在してもよい。５重量％未満では、光沢への影響は、ほとんど見られない。６０％より上では、塗料の流動が許容できないほど失われることになる。これらは、一般的な指針であり、スフェロイド粒子の正確な重量％は、スフェロイド粒子の比重、目的とする光沢低下の程度、および粉体塗料組成物の他の成分に依存することが理解される。
【００２０】
樹脂およびスフェロイド粒子に加えて、本発明の粉体塗料組成物は、粉体塗料組成物中に慣用的に使用される他の添加剤を含有してもよい。このような添加剤の例には、充填剤、エキステンダー、流動添加剤、触媒、硬化剤、および染料などが挙げられる。また、米国特許第６，０９３，４０７号に教示されているように、抗微生物活性を有する化合物を添加してもよく、この特許の開示内容は全て、引用により本明細書に組み込まれる。
【００２１】
本発明の粉体塗料は、粉体塗料産業で使用される慣用的な製造技術で調製される。例えば、スフェロイド粒子など、粉体塗料に使用される成分を一緒に混合し、混合物を溶融する温度まで加熱した後、押出すことができる。次いで、押出された材料は、チルロール上で冷却され、破砕された後、微細な粉体に粉砕される。
【００２２】
「結合」として知られる方法でスフェロイド粒子を形成した後、スフェロイドの粒子を塗装粉体と混合してもよい。この方法では、塗装粉体、およびそれで「結合される」材料は、混合されて、加熱および衝撃融解され、様々な粒子と接合される。
【００２３】
（実施例）
表１では、市販されている多数のスフェロイド粒子が識別され、粉体塗料組成物中における光沢制御剤としてのそれらの有用さが特徴付けられている。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
実施例１−８
以下の実施例は、光沢制御および塗料の平滑性に対する充填剤粒子の適切なサイズの重要性を表す。表３に列記されるスフェロイド充填剤は、以下の表２に列記される組成物中で試験された。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
粉体塗料組成物は、組成物を合わせ、袋内で混合した後、溶融押出しによって調製された。押出し物をチルロール間で固化した後、破砕し、粉体に粉砕した。粉体を８０メッシュ（１８０ミクロン）のふるいに掛け、粗い粒子を除去した。
【００２８】
静電スプレーガンを使用して、粉体にした組成物を０．０３２インチ（０．０８１ｃｍ）の厚さの接地した鋼板に塗付した後、粉体塗装した鋼板を１０分間４００°Ｆ（２０４℃）で焼付けを行うことにより、塗装を行った。粉体塗料の厚さは、約５０ミクロンであった。
【００２９】
冷却後、塗料の光沢および平滑性を評価した。これらの結果を表３に表す。
【００３０】
【表３】
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【００３１】
（結果の検討）
実施例１。この実施例（対照）は、改質されていない塗料の高光沢を示す。
【００３２】
実施例２および５。これらの実施例はそれぞれ、２０ｐｈｒ（１４．５重量％）のスフェロイド粒子を含有するが、それらのサイズは異なっていた。両方の場合に、光沢は、ほぼ同じレベル（７４対７５）まで低下した。しかし、実施例５の流動の損失は、実施例２より著しく大きかったが、これは実施例５のスフェロイド粒子のメジアン径が、許容範囲の下限にある５μｍであったということに起因する。
【００３３】
実施例３および６。これらの実施例はそれぞれ、４０ｐｈｒ（２５．３重量％）のスフェロイド粒子を含有するが、それらのサイズは異なっていた。実施例３のスフェロイド粒子は、光沢を低下させる（５０対６８）のに更に効果的であり、流動（６７対５４ｍｍ）に対する負の影響も少なかった。これらの結果は実施例６に使用されたスフェロイド粒子のメジアン径が、許容範囲を下回る５μｍであったということに起因する。
【００３４】
実施例４、７および８。これらの実施例のそれぞれのスフェロイド粒子は、組成物の６０ｐｈｒ（３３．７重量％）を構成した。実施例４および８のスフェロイド粒子は、光沢の低下にほぼ等しく有効（それぞれ、３８および３５）であり、実施例７で使用される粒子（６０）よりずっと良好であった。また、このデータから、ガラス粒子は、ほぼ等しいサイズのセラミック粒子と比較して、流動に対する負の影響が少なかった（実施例４、対実施例８）ことが分かる。また、実施例７と８との比較により、粒子がより微細である方が流動低下への影響がより大きいということが明らかである。
【００３５】
（鉛筆硬度）
実施例２〜７を実施例１（対照）と比較すると、スフェロイド粒子を添加しても、耐損傷性の尺度である鉛筆硬度は低下しないことが分かった。
【００３６】
（ＭＥＫ耐性）
実施例２〜７を実施例１（対照）と比較すると、スフェロイド粒子の添加しても、ＭＥＫ耐性は低下しないことが分かった。
【００３７】
（耐衝撃性）
実施例２〜４および８を実施例１（対照）と比較すると、スフェロイド粒子の添加しても、耐衝撃性に対する負の影響がないことが分かった。
【００３８】
（実施例９〜１３）
前記の実施例におけるように、表４で識別されるスフェロイド粒子を使用して塗料を調製、塗装、および評価した。
【００３９】
【表４】
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【００４０】
（結果の検討）
実施例１。この実施例は、改質されていない対照の塗料の高光沢を示した。
【００４１】
光沢およびメジアン粒径−実施例９〜１２。メジアン粒径が２から１０に大きくなるにつれ、粒子の光沢の低下に対する効果が大きくなった。光沢は、２ミクロンの時の６６から、１０ミクロンの時の４２まで低下した。
【００４２】
流動およびメジアン粒径−実施例９〜１２．メジアン粒径が２から１０に大きくなるにつれ、粒子の流動に対する影響がより小さくなった。流動は、２ミクロンの時の２１から、１０ミクロンの時の３２まで増大した。
【００４３】
平滑性およびメジアン粒径−実施例９〜１２．メジアン粒径が２から１０に大きくなるにつれ、コーティングはより平滑になった。平滑性は、２ミクロンの時の凹凸のある１から、１０ミクロンの時の凹凸のない３まで増大した。
【００４４】
平滑性および最大粒径−実施例１３．この実施例は、塗料の厚さ（約５０ミクロン）より大きい粒子の存在から生じる「核」を示した。
【００４５】
これらの実施例から得られる結論は、スフェロイド形のクリストバライト粒子では、塗料の厚さより厚い粒子がない限り、メジアン粒径ができるだけ大きいサンプルで最良の結果が得られたということである。
【００４６】
（実施例１４から１９）
これらの実施例から、適切な大きさに作られた球状充填剤が、様々な異なる種類の塗料の光沢を低下させ得ることが明らかになる。表５〜８は、光沢、平滑性、および流量の結果に従って調製された塗料の成分を列記する。結果を表９に要約する。
【００４７】
【表５】
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【００４８】
【表６】
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【００４９】
【表７】
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【００５０】
【表８】
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【００５１】
これらのデータから、適切な大きさに作られたスフェロイド充填剤は、様々な粉体塗料化学物質の光沢を低下させるのに信頼して使用できることが分かる。
【国際調査報告】
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