專利名稱：用于靜電涂敷的環(huán)氧粉末涂料組合物的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及適用于靜電涂敷的粉末涂料組合物。
目前，靜電涂敷因其易于控制涂層厚度和無需預熱要涂敷的物品的步驟等許多優(yōu)點而被應用于各個領域。許多適用于靜電涂敷工藝的粉末涂料組合物是市售的。然而，已知的粉末涂料組合物存在有難于獲得具有光滑表面的厚涂層的問題。也就是說，當形成的涂層大于或等于250μm時，涂料組合物顆粒引起靜電排斥，其結果形成的涂層表面變得不均勻。
本發(fā)明的目的在于解決傳統(tǒng)粉末涂料組合物中存在的上述難題。根據本發(fā)明的一個方面，它提供一種含有由如下顆粒組成的顆粒材料的粉末涂料組合物，該顆粒大小的范圍為3-180μm，體積電阻率至少為107ohm·cm，并且各自含有環(huán)氧樹脂和用于環(huán)氧樹脂的固化劑，以及選自丙烯酸樹脂(其平均顆粒大小范圍為0.05-1μm)和硅石(其主要顆粒的平均顆粒大小范圍在2-500nm內)的電荷控制劑，上述電荷控制劑含量為0.01-5%(基于所說顆粒材料和所說電荷控制劑的總重量)，而且所說的電荷控制劑存在于所說顆粒材料的所說的顆粒表面上。
另一方面，本發(fā)明提供一種如下的粉末涂料組合物，它包括由第一種顆粒組成的第一種顆粒材料，其顆粒大小范圍為3-180μm，其體積電阻率至少為107ohm·cm，并且各自含有第一種環(huán)氧樹脂和用于第一種環(huán)氧樹脂的第一種固化劑;
由第二種顆粒組成的第二種顆粒材料，其顆粒大小范圍為3-180μm，其體積電阻率至少為107ohm·cm，并且各自含有第二種環(huán)氧樹脂和用于第二種環(huán)氧樹脂的第二種固化劑;
沉積在所說的第一種顆粒材料表面上的第一種顆粒的電荷控制劑;和沉積在所說的第二種顆粒材料表面上的第二種顆粒的電荷控制劑，所說的第一種和第二種電荷控制劑的靜電特性不同。
下面將詳細敘述本發(fā)明。
第一種實施方案根據本發(fā)明第一種實施方案的粉末涂料組合物是由顆粒組成的顆粒材料組成的，其顆粒大小的范圍為3-180μm，其體積電阻率至少為107ohm·cm。每一顆粒含有環(huán)氧樹脂和用于環(huán)氧樹脂的固化劑。
任何傳統(tǒng)使用的環(huán)氧樹脂可以用于本發(fā)明中。適用的環(huán)氧樹脂的例子包括雙酚A，雙酚S，雙酚F，酚的酚醛清漆樹脂和甲酚的酚醛清漆樹脂的縮水甘油醚;縮水甘油酯環(huán)氧樹脂;縮水甘油基氨基環(huán)氧樹脂;環(huán)脂族環(huán)氧樹脂;線型脂族環(huán)氧樹脂;雜環(huán)環(huán)氧樹脂;以及鹵化環(huán)氧樹脂。這些環(huán)氧樹脂可以單獨使用也可以兩種或多種混合使用。通常使用的是20℃時為固體的環(huán)氧樹脂。但是，只要混合的環(huán)氧樹脂在20℃時是固體的，固體環(huán)氧樹脂連同液體環(huán)氧樹脂一起使用是可能的。
對于上述的環(huán)氧樹脂可以使用傳統(tǒng)的固化劑。適用的固化劑的例子有芳香胺，酸酐，胍化合物(例如雙氰胺)和咪唑化合物。
除了環(huán)氧樹脂和固化劑之外，該顆粒材料可進一步含有填料，顏料及類似的傳統(tǒng)添加劑。
顆粒材料在干的狀態(tài)下，例如使用Henschel混合器或Nauta混合器，與電荷控制劑摻混，該電荷控制劑選自平均顆粒大小范圍為0.05-1μm(優(yōu)選為0.15-0.6μm)的丙烯酸樹脂和主要顆粒的平均顆粒大小范圍為2-500nm(優(yōu)選為5-100nm)的硅石，其結果電荷控制劑沉積在顆粒材料的顆粒表面上。電荷控制劑的含量為0.01-5%(基于顆粒材料和電荷控制劑的總重量)。
作為電荷控制劑使用的丙烯酸樹脂為丙烯酸或甲基丙烯酸的烷基酯的均聚物或共聚物。聚甲基丙烯酸甲酯和聚丙烯酸甲酯為適用的丙烯酸樹脂的例子。
當與鐵粉摩擦接觸時，丙烯酸樹脂帶正電荷或負電荷。帶正電或帶負電的丙烯酸樹脂均可用于本發(fā)明。在這種情況下，與優(yōu)良的電荷性能的顆粒材料混合使用的帶負電的丙烯酸樹脂或者帶負電和帶正電的丙烯酸樹脂的混合物是優(yōu)選的。在電荷性能相對地差些的顆粒材料的情況下，與帶正電丙烯酸樹脂或者帶正電和帶負電丙烯酸樹脂混合物混合使用的顆粒材料為優(yōu)選的。帶正電丙烯酸樹脂與帶負電丙烯酸樹脂的混合比是這樣確定的，應選擇使顆粒材料的電荷性能得到最佳結果。
顆粒材料的電荷性能“好”或“差”的額定值按如下方法測定顆粒材料試樣通過靜電涂敷噴槍(Nordson Inc.制備的AH-1型)的噴嘴放電，用于顆粒材料放電的空氣壓力為1.5Kg/cm2，用于加速顆粒材料的空氣壓力為3.5Kg/cm2，此時用裝在噴槍內的計電器測量電荷。當測量的電荷為0.6mA或更大些時，被測的顆粒材料的荷電性能優(yōu)良。當測量的電荷值小于0.6mA時，所測的顆粒材料的荷電性能差。
與顆粒材料摻混的丙烯酸樹脂的量優(yōu)選為0.1-1%(重量)(基于丙烯酸樹脂和顆粒材料的總重量)。
作為電荷控制劑使用的硅石可以經表面處理的或非經表面處理的。以三甲基甲硅烷基、氨基甲硅烷基等基團對硅石進行表面處理以改性硅烷醇基團。
當將硅石分散在水中形成含5%(重量)硅石的漿料時，根據硅石的類型該漿料呈現(xiàn)出不同的PH值。在本說明書中，其漿料的PH小于7的硅石稱作“酸性的”，而提供PH值大于等于7的硅石稱為“堿性的”。一般說來，未處理的硅石因其存在有硅烷醇基團而為酸性的，而經表面處理的硅石因其硅烷醇基團已經改性而為堿性。
與優(yōu)良電荷性能的顆粒材料混合中使用的堿性硅石或者堿性硅石和酸性硅石的混合物是優(yōu)選的。在電荷性能相對差些的顆粒材料的情況下，與酸性硅石或者堿性和酸性硅石的混合物混合使用的顆粒材料為優(yōu)選的。堿性硅石和酸性硅石的混合比是這樣選擇的，應使顆粒材料的電荷性能得到最佳結果。
與顆粒材料摻混的硅石的量優(yōu)選為0.01-1%重量，更優(yōu)選的為0.05-0.1%重量(基于硅石和顆粒材料的總重量)。
第二種實施方案在根據本發(fā)明的第二種實施方案中，使用兩種不同的第一和第二電荷控制劑，并且各自分別沉積在顆粒材料的不同顆粒上。
在上述第一種實施方案中所述的顆粒材料可用于第二種實施方案中。在其上沉積第一種電荷控制劑的顆粒材料與沉積有第二種電荷控制劑的顆粒材料可以是相同或是不同的。
電荷控制劑為有機或無機物質的細粉末(顆粒大小為1μm或更小些)，它對于環(huán)氧樹脂的固化反應為惰性的，并且?guī)в袠O性基團，這樣在其沉積在顆粒材料上時可以改變顆粒材料的靜電特性。電荷控制劑的例子有含氧、氮、硫或類似的極性元素的有機聚合物，無機氧化物和金屬鹽類。特別適用的是第一種實施方案中所述的丙烯酸樹脂或硅石。
在本發(fā)明中使用的兩種第一和第二電荷控制劑應該在靜電特性方面各自不相同的。電荷特性的不同是出于電荷控制劑顆粒的不同表面性能，例如表面的酸性和極性。這種靜電性能的差別，例如可以通過兩種不同的方法對適宜的有機或無機粉末進行表面處理而產生。這種表面處理，例如可以是熱處理，幅射處理，用酸或堿的處理，化學改性處理和吸收處理。尤其是用有機酸處理粉末和獨立地用有機堿處理類似的粉末，這樣就得到兩種不同靜電特性的電荷控制劑。(表面酸性)。在這種情況中，未處理的粉末可以代替酸性和堿性電荷控制劑之一種。
當以5%(重量)之量分散于水中時，優(yōu)選的是結合使用PH值分別等于7或大于和小于7的第一種和第二種電荷控制劑。這種第一和第二電荷控制劑分別由具有未改性硅烷醇基團的硅石和具有改性硅烷醇基團的處理過的硅石適宜地形成。結合使用與鐵粉末接觸時分別帶正電和帶負電的第一種和第二種電荷控制劑也是優(yōu)選的。這種第一和第二電荷控制劑是由丙烯酸樹脂形成的。因此，上述第一種實施方案中所述的那些電荷控制劑是適用于第二種實施方案中的。
根據第二種實施方案的涂料組合物可由如下方法獲得。首先提供兩種顆粒材料A1和B1，它們可以是相同的或是不同的，并且各自含有環(huán)氧樹脂和固化劑。然后，兩種顆粒，電荷控制劑A2和B2分別與顆粒材料A1和B1進行干混，使得電荷控制劑A2和B2分別地沉積在顆粒材料A1和B1上，這樣得到兩種混合物A3和B3。將兩種混合物A3和B3彼此摻混，得到本發(fā)明的粉末涂料組合物。A3∶B3的摻混比適宜地為1∶9到9∶1，更優(yōu)選為3∶7到7∶3。A2和B2的總重量一般地在0.01-10%，優(yōu)選地在0.1-5%范圍內(基于A1，B1，A2和B2的總重量)。
下面的實施例將進一步說明本發(fā)明。
實施例1按表1中所示的比例(重量%)，干混表1中所示的各成分，制備粉末涂料組合物。所用的各成分如下顆粒材料EPIFOAM F-221(Somar公司制備)環(huán)氧樹脂雙酚A的二縮水甘油醚固化劑雙氰胺顆粒大小80目或更細些體積電阻率5×1016ohm·cm電荷值0.7mA(優(yōu)良荷電性能)EPIFOAM F-220(Somar公司制備)環(huán)氧樹脂雙酚A的二縮水甘油醚固化劑咪唑顆粒大小80目或更細些體積電阻率3×1016ohm·cm電荷值0.4mA(不良荷電性能)
電荷控制劑硅石，CARPLEX FPS-3(Shionogi公司制備)5%漿料的PH7.5平均顆粒大小約15nm(主要顆粒)硅石，CARPLEX ＃1120(Shionogi公司制備)5%漿料的PH10.7平均顆粒大小約15nm(主要顆粒)硅石，AEROSIL ＃300(Nihon Aerosil公司制備)5%漿料的PH4平均顆粒大小約7nm(主要顆粒)未處理的聚甲基丙烯酸甲酯，MP-2701(Soken Kagaku K.K.制備)荷電性能與鐵接觸帶正電顆粒大小0.35-0.5μmMw4×104-10×104聚甲基丙烯酸甲酯，MP-1000(Soken Kagaku K.K.制備)荷電性能與鐵接觸帶負電顆粒大小0.35-0.5μmMw25×104-5×104對這樣制得的涂料組合物進行靜電噴涂性能測試。其測試方法如下一個帶有10個各自長為40mm，直徑為29mm和寬為2mm槽的電動機轉子用試驗樣品涂料組合物進行涂敷，使用靜電流化床涂敷設備，在50KV電壓和流動空氣壓為0.2Kg/cm2下進行涂敷30秒鐘。測量涂上的涂料組合物的量。觀察槽孔的情況以確定涂料組合物是否有效地涂到槽孔的深部。
其結果匯總在表1中。
表1試驗號 1 2 3 4 5 6顆粒材料EPIFOAM 99.9 99.9 99.9 99.8F-221EPIFOAM 99.9 99.9F-220硅石CARPLEX 0.1FPS-3CARPLEX 0.1 0.05 0.05＃1120AEROSIL 0.05 0.1 0.05＃300丙烯酸樹脂MP-2701MP-1000 0.2涂料量(g) 3.3 4.0 3.2 3.1 3.1 3.3在槽孔中涂敷 好 好 好 好 好 好的狀況表1(續(xù))試驗號 7 8 9 10 11＊12＊顆粒材料EPIFOAM 99.7 99.7 100F-221EPIFOAM 99.7 99.7 100F-220硅石CARPLEXFPS-3CARPLEX＃1120AEROSIL＃300丙烯酸樹脂MP-2701 0.3 0.2 0.3 0.1MP-1000 0.1 0.2涂料量(g) 3.0 3.2 4.3 3.9 2.5 2.5在槽孔中涂敷 好 好 好 好 差 差的狀況＊對照樣品實施例2用表2所示成分，以表2所示比例(重量%)進行摻混得到混合物A和B。將混合物A和B相互混合制得涂料組合物。所用成分如下顆粒材料EPIFOAM F-221(與實施例1所用的相同)電荷控制劑硅石，CARPLEX＃1120(與實施例1所用的相同)硅石，AEROSIL＃300(與實施例1所用的相同)聚甲基丙烯酸甲酯，MP-2701(與實施例1所用的相同)聚甲基丙烯酸甲酯，MP-1000(與實施例1所用的相同)表2試驗號 13 14 15混合物A顆粒材料F-221 49.85 49.95 49.8電荷控制劑丙烯酸樹脂MP-2701 0.15 0.2硅石 ＃1120 0.05混合物B顆粒材料F-221 49.85 49.95 49.9電荷控制劑丙烯酸樹脂MP-1000 0.15 0.1硅石 ＃300 0.05涂敷數量(g) 4.3 4.1 4.9在槽孔中涂敷的狀況 好 好 好實施例3除了涂敷的時間改變?yōu)?0，90，120和150秒之外，按所述的相同方法重復試驗號11和15。涂料組合物沉積在轉子上的數量如表3所示。
表3涂敷時間(秒) 30 60 90 120 150涂料數量(g)試驗號15 4.9 7.0 7.8 8.8 9.9試驗號11＊2.5 3.4 3.8 4.0 4.1＊對照樣品
權利要求
1.一種粉末涂料組合物，它包含有由如下顆粒組成的顆粒材料其顆粒大小的范圍為3-180μm，其體積電阻率至少為107ohm·cm，并且各自含有環(huán)氧樹脂和用于環(huán)氧樹脂的固化劑，以及選自丙烯酸樹脂(其平均顆粒大小范圍為0.05-1μm)和硅石(其主要顆粒的平均顆粒大小范圍在2-500nm內)的電荷控制劑，所說的電荷控制劑含量為0.01-5%(基于所說顆粒材料和所說電荷控制劑的總重量)，而且所說電荷控制劑存在于所說顆粒材料的所說的顆粒表面上。
2.一種粉末涂料組合物，它包含由第一種顆粒組成的第一種顆粒材料，其顆粒大小范圍為3-180μm，其體積電阻率至少為107ohm·cm，并且各自含有第一種環(huán)氧樹脂和用于第一種環(huán)氧樹脂的固化劑;由第二種顆粒組成的第二種顆粒材料，其顆粒大小范圍為3-180μm，其體積電阻率至少為107ohm·cm，并且各自含有第二種環(huán)氧樹脂和用于第二種環(huán)氧樹脂的第二種固化劑;沉積在所說的第一種顆粒材料表面上的第一種顆粒的電荷控制劑;和沉積在所說的第二種顆粒材料表面上的第二種顆粒的電荷控制劑，所說的第一種和第二種電荷控制劑的靜電特性彼此不相同。
3.根據權利要求2的組合物，其中所說的第一種顆粒材料和所說的第一種電荷控制劑的總重量對于所說的第二種顆粒材料和所說的第二種電荷控制劑的總重量的重量比范圍為1∶9到9∶1。
4.根據權利要求2的組合物，其中所說的第一種和第二種控制劑的總重量范圍為0.01-10%(基于所說的第一種和第二種顆粒材料和所說的第一種和第二種電荷控制劑的總重量)。
5.根據權利要求2的組合物，其中所說的第一種顆粒材料和所說的第二種顆粒材料是相同的。
6.根據權利要求2的組合物，其中所說的第一種和第二種電荷控制劑，當它們以5%(重量)的量分散在水中時，分別顯示出PH等于7或大于和小于7。
7.根據權利要求6的組合物，其中所說第一種和第二種電荷控制劑分別由具有未改性硅烷醇基團的硅石和具有改性硅烷醇基團的處理了的硅石形成。
8.根據權利要求2的組合物，其中所說第一種和第二種電荷控制劑和鐵粉摩擦接觸時分別帶正荷和帶負電荷。
9.根據權利要求8的組合物，其中所說的第一種和第二種電荷控制劑是由丙烯酸樹脂形成的。
全文摘要
披露一種粉末涂料組合物，它包括含有環(huán)氧樹脂和固化劑的顆粒材料，和電荷控制劑的細粉末，例如丙烯酸樹脂，硅石或它們的混合物。該電荷控制劑被沉積在顆粒材料的顆粒表面上。
文檔編號C09D5/03GK1064494SQ9210119
公開日1992年9月16日 申請日期1992年1月30日 優(yōu)先權日1991年1月30日
發(fā)明者松崎邦光, 巖元清太郎, 渡邊健, 小野和也, 北川勝治 申請人:蘇馬呂株式會社