功能性涂膜的静电涂装方法及形成有粉末涂装的功能性涂膜的建筑材料

摘要

本发明提供一种通过静电涂装简易且可靠地形成高耐候性的功能性被膜的涂装方法。将混合比率设定为聚酯粉末涂料7、氟粉末涂料3，将这些涂料进行干混并静电涂敷在被涂敷物上，然后对被涂敷物进行氛围气加热。由于粉末涂料的形状为不定形，因此在进行了静电涂敷的涂料粉末层中的粉末涂料间形成了空隙，通过氛围气加热，热熔融温度低的聚酯粉末涂料先行进行熔融，从涂料粉末层的空隙通过而形成下层的基底涂膜，而热熔融温度高的氟粉末涂料随后熔融，以载置于基底被膜上的方式在表层上形成确保耐候性的发挥功能的涂膜。有效利用热掺合及由被涂敷物升温产生的涂料的时间差熔融，由此，能够形成在表层配置氟涂层而不是在涂膜中均匀分布、且减少了氟使用量的功能性涂膜。

说明书

技术领域

本发明涉及功能性涂膜的静电涂装方法，还涉及形成有粉末涂装的功能 性涂膜的建筑材料。

背景技术

作为这种静电涂装方法(也可以称为静电粉末涂装方法)，已知有例如使用 将聚酯类涂料和氟类涂料这样的不同种类的涂膜成分进行加热混炼而成的热 掺合粉末涂料进行静电涂装的方法，并通过该静电涂装形成了例如耐候性优 异的功能性涂膜的铝窗框等建筑材料。

根据专利文献1的热掺合粉末涂料如下：例如，将如部分氟化聚酯那样 具有交联性反应基团的含氟共聚物和与该交联性反应基团交联的固化剂设定 为40/60～98/2的比率，在其中添加颜料并进行熔融混炼，制成涂料组合物， 使用该涂料组合物对铝窗框等铝建筑材料进行静电涂装，由此，在建筑材料 上形成了耐候性优异的粉末涂装的功能性涂膜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开WO01/025346号公报

发明内容

发明要解决的课题

该情况下，能够作为着色涂层在建筑材料上形成可确保由聚酯成分带来 的良好的密合性及由氟成分带来的优异耐候性的功能性涂膜。但是，在这样 的涂料组合物的功能性涂膜中，存在大量使用发挥其功能性的涂膜成分、在 专利文献1中为了确保耐候性而大量使用氟成分的倾向，从而易成为成本增 高的主要原因。

即，在使用了上述涂料组合物的情况下，由于在涂膜中，与涂料组合物 的配合比率相对应的涂膜成分均匀地分布，因此，在整个膜厚方向上总是存 在与涂料组合物的配合比率相对应的聚酯成分和氟成分，此时，为了确保作 为功能性涂膜的耐候性，只要使涂膜的表层存在氟成分即可，因此，如果能 够将发挥功能性的涂膜成分配置在表层而省略表层以外的膜厚方向部位的发 挥功能性的涂膜成分的配置，则能够尽可能地抑制其成本增高。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其要解决的课题在于，提供一种静电 涂装方法，该静电涂装方法能够尽可能简易且可靠地在表层配置发挥功能性 的涂膜成分、在下层配置成为涂膜基底的涂膜成分，本发明还提供一种形成 有静电涂装的涂膜的建筑材料，其在表层配置了发挥功能性的涂膜成分、在 下层配置了成为涂层基底的涂膜成分。

解决问题的方法

按照所述课题进行了深入研究，结果得到了以下见解：使用具有高低不 同的热熔融温度(有时也称为热软化温度)的低温侧粉末涂料和高温侧粉末涂 料这样的不同种类的粉末涂料，并根据期望的配合比例将上述不同种类的粉 末涂料进行干混，在被涂敷物上进行静电涂敷，由此形成涂料粉末层，然后， 如果通过该被涂敷物的氛围气加热对涂料粉末层进行烘烤，则由于受到了氛 围气加热的被涂敷物升温的时间差，会产生涂料粉末层中低温侧的粉末涂料 先行发生热熔融、随后高温侧的粉末涂料发生热熔融的时间差熔融，同时， 在该时间差熔融的作用下，所述低温侧的粉末涂料向下层流动，而高温侧的 粉末涂料位于表层，可以将不同种类的粉末涂料分别以高密度配置在表层和 下层。因此，通过将低温侧的涂膜基底用粉末涂料和高温侧的发挥功能性用 粉末涂料这样的不同种类粉末涂料干混、并有效利用因被涂敷物升温产生的 粉末涂料的时间差熔融，在表层配置形成发挥功能性的涂膜成分、在下层配 置形成成为涂膜基底的涂膜成分，而不是在整个功能涂膜上均匀地分布，由 此，能够减少用于发挥功能性的粉末涂料的使用量，并且能够简易且可靠地 形成发挥功能性的功能性涂膜。

本发明是基于上述见解而进行的，即，第一方面的发明涉及一种功能性 涂膜的静电涂装方法，其特征在于，使用具有高低不同的热熔融温度的不同 种类干混粉末涂料，实施向被涂敷物的静电涂敷、以及利用氛围气加热对被 涂敷物进行的烘烤，该不同种类干混粉末涂料为涂膜基底用低温侧粉末涂料 和用于发挥功能性的高温侧粉末涂料，在该氛围气加热的被涂敷物升温时间 差的作用下，在下层高密度配置由低温侧粉末涂料形成的基底涂膜、在表层 高密度配置由高温侧粉末涂料形成的发挥功能的涂膜。

在上述第一方面的发明的基础上，为了形成作为户外使用的建筑材料的 功能性涂膜的确保了耐候性的涂膜，第二方面的发明涉及第一方面的发明所 述的功能性涂膜的静电涂装方法，其特征在于，所述低温侧粉末涂料为聚酯 类粉末涂料、所述高温侧粉末涂料为氟粉末涂料。

为了提供形成有静电涂装的涂膜的建筑材料，该形成有静电涂装的涂膜 的建筑材料通过在表层配置发挥功能性的涂层成分而尽可能以低成本形成了 功能性涂膜，第三方面的发明涉及一种形成有粉末涂装的功能性涂膜的建筑 材料，其是具有粉末涂装涂膜而形成的，所述粉末涂装涂膜在下层高密度地 配置有由低温侧粉末涂料形成的涂膜基底涂膜、在表层高密度地配置有由高 温侧粉末涂料形成的发挥功能的涂膜。

本发明以上述发明为主旨作为解决上述课题的方法。

发明的效果

本发明通过具有如上所述的构成，第一方面的发明能够提供一种功能性 涂膜的静电涂装方法，其通过将低温侧的涂膜基底用粉末涂料和高温侧的用 于发挥功能性的粉末涂料这样的不同种类粉末涂料干混、并有效利用因被涂 敷物升温产生的粉末涂料的时间差熔融，在表层配置形成发挥功能性的涂膜 成分、在下层配置形成成为涂膜基底的涂膜成分，而不是在整个功能涂膜上 均匀地分布，由此，能够减少用于发挥功能性的粉末涂料的使用量，并且能 够简易且可靠地发挥功能性。

对于第二方面的发明而言，在上述第一方面的发明的基础上，能够形成 作为户外使用的建筑材料的功能性涂膜的确保了耐候性的涂膜。

对于第三方面的发明而言，能够提供一种形成有静电涂装的涂膜的建筑 材料，其通过在表层配置发挥功能性的涂膜成分，尽可能以低成本形成了功 能性涂膜。

附图说明

[图1]是示出氛围气加热和干混粉末涂料的变化的关系的曲线图和概念 图。

[图2]是涂料粉末层表面的照片。

[图3]是对图2的涂料粉末层进行烘烤后的涂层表面的照片。

[图4]是示出利用金属灯老化测试仪(メタルウェザー試験機)进行促进耐 候性试验后的色调变化结果的曲线图。

[图5]是示出利用金属灯老化测试仪进行促进耐候性试验后的光泽保持率 结果的曲线图。

[图6]是示出利用日晒气候色牢度试验仪进行促进耐候性试验后的色调变 化结果的曲线图

[图7]是示出利用日晒气候色牢度试验仪进行促进耐候性试验后的光泽保 持率结果的曲线图。

具体实施方式

下面，更具体地对本发明进行说明。本发明的静电涂装方法包括：使用 具有高低不同的热熔融温度的涂膜基底用低温侧粉末涂料和用于发挥功能性 的高温侧粉末涂料这样的不同种类干混粉末涂料，实施向被涂敷物的静电涂 敷、及利用氛围气加热对被涂敷物进行的烘烤，在该氛围气加热的被涂敷物 升温时间差的作用下，在下层高密度配置由低温侧粉末涂料形成的基底涂膜、 在表层高密度配置由高温侧粉末涂料形成的发挥功能的涂膜。若用工序来表 示该静电涂装方法，则该静电涂装方法包括下述工序：将所述不同种类的粉 末涂料进行干混的干混工序、将干混后的不同种类的粉末涂料同时静电涂敷 在被涂敷物上的静电涂敷工序、以及对被涂敷物进行氛围气加热的加热工序。 由此，能够简易且可靠地获得具备粉末涂装涂膜的形成有粉末涂装的功能性 涂膜的制品，该粉末涂装涂膜在下层高密度地配置有由低温侧粉末涂料形成 的涂膜基底涂膜、在表层高密度地配置有由高温侧粉末涂料形成的发挥功能 的涂膜。

功能性涂膜可以形成为例如确保耐候性、耐污染性等的涂膜，用于形成 这样的涂膜的涂膜基底用低温侧的粉末涂料、用于发挥功能性的高温侧的粉 末涂料可以组合使用已知的涂料，但通过使所述低温侧为聚酯类粉末涂料、 使所述高温侧为氟粉末涂料，可以形成例如对铝窗框、幕墙、门等各种建筑 材料可通过低温侧的聚酯类粉末涂料确保良好的密合性、并通过高温侧的氟 粉末涂料确保高度的耐候性的适于户外使用的优选的功能性涂膜。

如果将上述干混后的不同种类的粉末涂料静电涂敷在被涂敷物上，并对 该被涂敷物进行氛围气加热，则能够利用该氛围气加热的被涂敷物升温时间 差，在下层高密度地配置由低温侧粉末涂料形成的基底涂膜、在表层高密度 地配置由高温侧粉末涂料形成的发挥功能的涂膜。

其机理虽然并不明确，但可认为如下：在静电涂敷于被涂敷物上的由不 同种类的粉末涂料形成的烘烤前的涂料粉末层中，低温侧粉末涂料和高温侧 粉末涂料以干混配合比率存在，此时，由于粉末涂料的涂料粒子的形状为不 定形，因此，以在粉末涂料间存在空隙的状态形成其涂膜，因此可认为，涂 料粉末层是比烘烤后的涂膜厚度厚相当程度的层，结果，在通过被涂敷物的 氛围气加热使该被涂敷物升温并达到低温侧的粉末涂料的热熔融温度时，该 低温侧的粉末涂料先行发生热熔融，穿过涂料粉末层的空隙而流向被涂敷物 侧、即流向下层，并聚集在该下层，从而形成成为基底涂膜的下层部分，另 一方面，温度达到高温侧的粉末涂料的热熔融温度时，该高温侧的粉末涂料 接着会发生热熔融，以载置于该下层部位的上面的方式形成成为发挥功能的 涂膜的表层部位。

根据实验结果，虽然基底涂膜及发挥功能的涂膜分别大部分是由低温侧 粉末涂料及高温侧粉末涂料形成的涂膜成分，但实际上可确认到，在基底涂 膜中混有一些由高温侧粉末涂料形成的涂膜成分，在发挥功能的涂膜中混有 一些由低温侧粉末涂料形成的涂膜成分。因此，如果考虑这一情况，可以说， 实施所述干混、静电涂敷、烘烤而形成的功能性涂膜中的下层和表层并不是 区分出明确的界限而进行叠层的，而是在下层高密度地配置有由低温侧粉末 涂料形成的涂膜成分、在表层高密度地配置有由高温侧粉末涂料形成的涂膜 成分，另外也可以说，所形成的功能性涂膜中，在其下层残存有表层的不同 种类的另一涂膜成分、在表层残存有下层的不同种类的另一涂膜成分。

这样一来，所述基底涂膜和发挥功能的涂膜的关系如下：先行发生了软 化熔融的低温侧粉末涂料穿过涂料粉末层的空隙而流动并向下层聚集，此时， 原本就存在于下层的高温侧粉末涂料在低温侧粉末涂料的流动的作用下而进 入到其中，从而以混入在上述基底涂膜中的方式残存下来，而另一方面，由 低温侧粉末涂料形成的涂膜成分不能通过不存在空隙的部分，从而使低温侧 粉末涂料残存在上述功能性涂膜中，所述不存在空隙的部分是由于该低温侧 的粉末涂料发生了流动而使高温侧粉末涂料溃散而产生的。另外可认为，由 低温侧粉末涂料形成的涂膜成分向下层聚集也是由于下述作用所带来的，例 如，悬吊支承被涂敷物而产生的该涂膜成分的自重、以及在涂料粉末层中形 成的空隙中的空气因被涂敷物的升温而逸出，结果导致该空隙被减压。

另一方面，对于聚酯类粉末涂料和氟粉末涂料的SP值(溶解性参数之差) 而言，假设在ΔSP＞1的情况下容易分离且SP值小的粉末涂料容易配置在气 相侧(表层侧)，此时，例如，下述实施例中所使用的粉末涂料中的低温侧聚酯 类涂料的SP值为10.7、氟涂料的SP值为8～9，因此ΔSP为1.7～2.7，SP值 成为ΔSP＞1。因此，从SP值也可确认，在进行熔融加热时，氟粉末配置在 表层。

图1示出的是使用聚酯粉末涂料作为低温侧的基底涂料、使用氟粉末涂 料作为高温侧的发挥功能的涂料，并改变其干混配合比率来进行对铝挤出材 料的被涂敷物的静电涂敷及被涂敷物加热时从室温25℃到190℃的约5分钟 的温度变化与各自的粉末涂料的变化的关系。

通过氛围气加热，被涂敷物逐渐升温，此时，聚酯粉末涂料在80℃附近 熔融而成为熔合状，在150℃附近，氟粉末涂料发生熔融，在该升温的时间差 (约1分钟左右)期间，完成由上述低温侧的聚酯粉末涂料形成的基底涂膜向下 层部位的聚集、以及之后的由高温侧的氟粉末涂料形成的功能涂膜的表层配 置。

同样地，使用聚酯粉末涂料作为低温侧的基底涂料、使用氟粉末涂料作 为高温侧的发挥功能的涂料，并改变其干混配合比率来进行对铝挤出材料的 被涂敷物的静电涂敷及被涂敷物加热，在被涂敷物上形成功能性涂膜(涂膜厚 度42μm)，通过红外光谱法测定其功能性涂膜中表层部分的吸光度，求出氟 树脂/聚酯树脂(1700/1720cm^-1)的峰高度比，以氟树脂比率0%、100%时为基 础制作标准曲线，计算出氟比率各两次。其结果示于表1。

[表1]

粉末涂装制品表层附近的树脂组成分析结果

根据表1，在功能性涂膜的距表面0.5μm深的表层中，聚酯(P):氟(F)＝0:10 时、P:F＝10:0时，氟分别为100%、0%；而P:F＝5:5时，氟为93%(平均值)； P:F＝7:3时，氟为87%；P:F＝8:2时，氟为76%；P:F＝3:7时，氟为95%， 另外，所述P:F＝5:5时，在距表面11～19μm处，氟为68%和95%(实测值)， 在距表面34～42μm处，氟为64%和98%(实测值)。不论聚酯和氟的配合比率 如何，在将聚酯和氟进行干混而形成的功能性涂膜中，氟被配置在表层，即， 反过来说，聚酯被配置在下层，在功能性涂膜的表层及下层，分别检测出不 同种类的另一种涂膜成分，由此可以明确，产生了所述不同种类的另一种涂 膜成分的残存，上述表层、下层的配置是高密度分布的状态而不是叠层状。

另一方面，使用聚酯粉末涂料作为低温侧的基底涂料、使用氟粉末涂料 作为高温侧的发挥功能的涂料，再分别添加颜料，将聚酯粉末涂料着色成白 色、将氟粉末涂料着色成灰色，以P:F＝7:3的配合比率进行干混后，在被涂 敷物上进行静电涂敷(喷枪距离30cm)，将用显微镜观察拍摄的涂料粉末层表 面的照片示于图2，进一步对被涂敷物进行氛围气加热(180℃、20分钟)而形 成功能性涂膜，同样地，将用显微镜观察拍摄的涂膜表面的照片示于图3。

图2示出的是通过干混以P:F＝7:3的均匀混合得到的白色多、灰色少的 表面状态，图3示出了在表面出现大量灰色、白色减少的表面状态，可以明 确，通过所述功能性涂膜，氟被高密度地配置在表层。

在本发明中，作为用于形成确保了耐候性及耐污染性的功能性涂膜的被 涂敷物，优选铝挤出成型材料、铝板材、钢板等各种金属。

被涂敷物的静电涂装只要如在传送轨上用悬吊装置将被涂敷物经喷涂 室、烘烤室，在喷涂室中实施静电涂敷，在烘烤室中实施氛围气加热那样， 按照常用方法进行静电涂装即可，此时，静电涂敷只要按照包括其喷枪距离、 针电压、涂布量等在内的静电涂装的常用方法进行即可，不需要进一步设定 特殊条件等。

不同种类的粉末涂料的干混可以在向喷涂室供给粉末涂料之前、在现场 以给定配合比率进行，也可以预先在专用工厂进行干混后使用。对于喷涂室 的超喷涂料，优选对其进行回收再利用，以避免涂料损失。

被涂敷物的氛围气加热是按照使被涂敷物从常温或涂膜基底用低温侧粉 末涂料的热熔融温度以下，向发挥功能性的高温侧粉末涂料的热熔融温度以 上升温的方式进行，但在使用所述聚酯粉末涂料和氟粉末涂料时，将氛围气 温度设定为从常温到200℃左右即可。

对于如上所述实施了静电涂装的被涂敷物而言，例如通过形成获得了大 大超过聚酯的耐候性的氟的耐候性的功能性涂膜而广泛地使用于铝窗框等窗 开口构件、幕墙等壁面材料、露台、门等外部结构构件这样的户外设置的各 种建筑材料，此时，能够尽可能地防止涂膜的劣化，从而可尽可能长时间保 持良好的表面状态。

还包括通过添加颜料而形成着色的功能性涂膜的情况，在实施本发明时， 涂膜基底用低温侧粉末涂料、用于发挥功能性的高温侧粉末涂料、被涂敷物、 粉末涂料的干混、静电涂敷、氛围气加热、根据需要而使用的聚酯类粉末涂 料、氟粉末涂料、建筑材料等的各自的具体形态、方法、条件、种类等，只 要不违反上述发明的主旨，可以设定为各种方式。

实施例

实施例1

将分别由共同的颜料着色成灰色同色的作为低温侧基底涂料的聚酯粉末 涂料、作为高温侧的发挥功能的涂料的氟粉末涂料以聚酯粉末涂料7、氟粉末 涂料3的配合比率进行干混，并静电涂敷在6×17cm的JIS6063-T5板材上， 然后实施从常温至180℃的氛围气加热，制成样品，利用金属灯老化测试仪和 日晒气候色牢度试验仪进行促进耐候性试验，前者每120小时取出、后者每 500小时取出，用色差仪及光泽仪分别测定了色调变化和光泽保持率。将利用 金属灯老化测试仪进行的促进耐候性试验的结果示于图4和图5，将利用日晒 气候色牢度试验仪进行的促进耐候性试验的结果示于图6和图7。

实施例2

除了将干混的配合比率设定为聚酯粉末涂料5、氟粉末涂料5以外，与实 施例1同样地进行操作。同样地，将结果示于图4和图5、图6和图7。

实施例3

除了将干混的配合比率设定为聚酯粉末涂料3、氟粉末涂料7以外，与实 施例1同样地进行操作。同样地，将结果示于图4和图5、图6和图7。

比较例1

除了不使用氟粉末涂料而只使用由颜料将粉末涂料着色成灰色的聚酯粉 末涂料进行静电涂敷以外，与实施例1同样地进行操作。同样地，将结果示 于图4和图5、图6和图7。

比较例2

除了不使用聚酯粉末涂料而只使用由颜料将粉末涂料着色成灰色的氟粉 末涂料进行静电涂敷以外，与实施例1同样地进行操作。同样地，将结果示 于图4和图5、图6和图7。

对于图4的利用金属灯老化测试仪得到的色差变化而言，在比较例1的 只有聚酯粉末涂料的样品中，在试验开始后经过300小时的时刻为ΔE＝1.5、 在经过500小时的时刻为ΔE＝7.0，与此相对，实施例1～3的将聚酯粉末涂料 和氟粉末涂料进行干混而得到的样品，在经过500小时的时刻均为ΔE＝1.0 以下，与比较例2的只有氟粉末涂料的样品基本上为同等程度。

同样地，对于图5的利用金属灯老化测试仪得到的光泽保持率而言，在 比较例1的只有聚酯粉末涂料的样品中，在试验开始后经过360小时的时刻 为85%左右、在经过500小时的时刻为稍高于20%，与此相对，实施例1～3 的将聚酯粉末涂料和氟粉末涂料进行干混而得到的样品，在经过480小时的 时刻均为85%左右，是比比较例2的只有氟粉末涂料的样品稍低的程度。

对于图6的利用日晒气候色牢度试验仪得到的色差变化而言，虽然在试 验开始后经过1500小时的时刻均为ΔE＝1.0以下且没有显著差别，但比较例 1的只有聚酯粉末涂料的样品中，试验开始后经过2000小时后，为ΔE＝1.25 左右、在经过2500小时的时刻为ΔE＝1.5，与此相对，实施例1～3的将聚酯 粉末涂料和氟粉末涂料进行干混而得到的样品在经过2000小时、2500小时的 时刻均为ΔE＝1.0以下，是比比较例2的只有氟粉末涂料的样品稍高的程度。

同样地，对于图7的利用日晒气候色牢度试验仪得到的光泽保持率而言， 在比较例1的只有聚酯粉末涂料的样品中，虽然在试验开始后经过1000小时 的时刻为比100%稍稍降低的程度，且没有显著差别，但在试验开始后经过 1500小时的时刻为75%左右、在经过2000小时的时刻为45%左右、在经过 2500小时后为几%，与此相对，实施例1～3的将聚酯粉末涂料和氟粉末涂料 干混而得到的样品在经过2500小时的时刻均为90%左右，是比比较例2的只 有氟粉末涂料的样品稍微降低的程度。

由以上可知，通过使干混后的不同种类涂料中的聚酯粉末涂料形成基底 涂膜、同时使氟粉末涂料形成表层涂膜，可表现出高度的耐候性，并且，耐 候性不会因实施例1～3的干混配合比率而产生明显的差别。