量优选为〇. 002重量%至0. 2重量%,更优选为0. 005重量%至0. 15重量%。
[0165] 当金属离子的含量等于或大于0. 002重量%时,通过金属离子形成合适的离子交 联,防止了粉末颗粒的渗出,并且易于增强涂料的储存性能。另一方面,当金属离子的含量 等于或小于0. 2重量%时,防止了由于金属离子而形成过度的离子交联,因而易于增强涂 膜的平滑性。
[0166] 在此,在通过聚集凝结法制造粉末颗粒的情况下,作为凝集剂加入的金属离子的 供应源(金属盐或金属盐聚合物)有助于控制粉末颗粒的粒径分布和形状。
[0167] 具体而言,为了获得更窄的粒径分布,优选更高价的金属离子。另外,为了获得更 窄的粒径分布,金属盐聚合物比金属盐更合适,即使是在金属离子的价态相同时也是如此。 因此,从上述观点出发,金属离子的供应源优选铝盐(例如,硫酸铝或氯化铝)、以及铝盐的 聚合物(例如,聚氯化铝或聚氢氧化铝),并且特别优选铝盐的聚合物(例如,聚氯化铝和聚 氢氧化铝)。
[0168] 当加入凝集剂使得金属离子的含量等于或大于0. 002重量%时,水性介质中的树 脂颗粒发生聚集,这有助于实现窄的粒径分布。相对于成为芯的聚集颗粒,发生成为树脂包 覆部分的树脂颗粒的聚集,这有助于实现相对于整个芯表面形成树脂包覆部分。另一方面, 当加入凝集剂使得金属离子的含量等于或小于〇. 2重量%时,能够防止在聚集颗粒中过度 地形成离子交联,并且容易将进行融合凝结时生成的粉末颗粒的形状设为球形。所以,从上 述观点出发,金属离子的含量优选为〇. 002重量%至0. 2重量%,更优选为0. 005重量%至 〇. 15重量%。
[0169] 金属离子的含量是通过定量分析粉末颗粒的荧光X射线强度而测定的。具体而 言,例如,首先,将树脂和金属离子的供应源混合,由此得到具有已知金属离子浓度的树脂 混合物。使用直径为13mm的压片工具,由200mg该树脂混合物得到球状样品。精确称量该 球状样品的重量,测量球状样品的荧光X射线强度,以获得峰强度。按照上述相同方式,对 其中所添加的金属离子供应源的量发生变化的球状样品进行测量,并由这些结果得到校正 曲线。进而,利用该校正曲线,对作为测定对象的粉末颗粒中的金属离子的含量进行定量分 析。
[0170] 金属离子含量的调节方法的例子包括:1)调节所添加的金属离子供应源的量的 方法,2)在通过聚集凝结法制造粉末颗粒的情况下,通过以下方式来调节金属离子的含量 的方法:在聚集步骤中,加入凝集剂(例如,金属盐或金属盐聚合物)作为金属离子供应源, 在聚集步骤的最后阶段,加入螯合剂(例如,乙二胺四乙酸(m)TA)、二亚乙基三胺五乙酸 (DTPA)或次氮基三乙酸(NTA)),通过螯合剂与金属离子形成配合物,并在洗涤步骤中除去 所形成的配合物盐。
[0171] 粉末颗粒的优选性质
[0172] 体积平均粒径分布指数GSDv
[0173] 在本示例性实施方案中,从涂膜的平滑性和粉末涂料的储存性能的观点出发,粉 末颗粒的体积平均粒径分布指数GSDv优选等于或小于1. 50,更优选等于或小于1. 40,最优 选地等于或小于1.30。
[0174] 体积平均粒径D50v
[0175] 另外,从使用少量的材料形成平滑性优异的涂膜的观点出发,粉末颗粒的体积平 均粒径D50v优选为1 μ m至25 μ m,更优选为2 μ m至20 μ m,最优选为3 μ m至15 μ m。
[0176] 平均圆度
[0177] 另外,从涂膜的平滑性和粉末涂料的储存性能的观点出发,粉末颗粒的平均圆度 优选地等于或大于0. 96,更优选地等于或大于0. 97,最优选地等于或大于0. 98。
[0178] 在此,粉末颗粒的体积平均粒径D50v和体积平均粒径分布指数GSDv是采用 Coulter Multisizer II (由 Beckman Coulter, Inc.制造)并且使用 IS0T0N-II (由 Beckman Coulter, Inc.制造)作为电解液而测量的。
[0179] 测量时,向2ml作为分散剂的5 %的表面活性剂(优选为烷基苯磺酸钠)水溶液中 添加0. 5mg至50mg的测量样品。将所得到的材料加入到100ml至150ml的所述电解液中。
[0180] 用超声波分散器对其中悬浮有样品的电解液进行1分钟的分散处理,并使用 Coulter Multisizer II,采用孔径为100 μπι的小孔,对粒径为2 μπι至60 μπι的颗粒的粒 径分布进行测量。此外,对50, 000个颗粒进行了取样。
[0181] 相对于基于所测量的粒径分布而划分的粒径范围(区间),从最小直径一侧开始 绘制体积的累积分布。将累积百分比成为16%时的粒径定义为体积平均粒径D16v,而将累 积百分比成为50%时的粒径定义为体积平均粒径D50v。此外,将累积百分比成为84%时的 粒径定义为体积平均粒径D84v。
[0182] 此外,体积平均粒径分布指数(GSDv)按(D84v/D16v)1/2来计算。
[0183] 通过使用流动型颗粒图像分析仪"FPIA-3000 (由Sysmex公司制造)"来测量粉末 颗粒的平均圆度。具体而言,将0. lml至0. 5ml表面活性剂(烷基苯磺酸盐)作为分散剂 加入到l〇〇ml至150ml的水(其中预先除去了固体杂质)中,并且向其中加入0. lg至0.5g 的测量样品。使用超声波分散器对其中分散有测量样品的悬浮液进行1分钟至3分钟的分 散处理,并且使分散液的浓度为3, 000颗粒/ μ 1至10, 000颗粒/ μ 1。使用流动型颗粒图 像分析仪对分散液进行粉末颗粒的平均圆度的测量。
[0184] 在此,粉末颗粒的平均圆度是通过确定针对粉末颗粒所测量的η个颗粒中各个颗 粒的圆度(Ci)并通过以下等式进行计算而得到的值。此处,在以下等式中,Ci表示圆度 (=具有与颗粒的投影面积相等面积的圆的周长/颗粒投影图像的周长),fi表示粉末颗 粒的频率(frequency)。
[0187] 外部添加剂
[0188] 在根据本示例性实施方案的粉末涂料中,由于向粉末颗粒的表面添加外部添加剂 从而该外部添加剂防止粉末颗粒之间产生聚集,因此使用少量的外部添加剂形成了平滑性 优异的涂膜。
[0189] 外部添加剂的具体例子包括无机颗粒。
[0190] 无机颗粒的例子包括 Si02、Ti02、A1203、CuO、ZnO、Sn0 2、Ce02、Fe203、MgO、BaO、CaO、 K20、Na20、Zr02、CaO · Si02、K20 · (Ti02)n、A1203 · 2Si02、CaC03、MgC03、BaS04、以及 1%504颗 粒。
[0191] 优选对作为外部添加剂的无机颗粒的表面进行疏水化处理。例如,疏水化处理通 过将无机颗粒浸入疏水化试剂来实施。对疏水化试剂没有特别限定,其例子包括硅烷偶联 剂、硅油、钛酸酯偶联剂和铝偶联剂。这些试剂可以单独使用或者以其两种或更多种组合使 用。
[0192] 通常,相对于100重量份的无机颗粒,疏水化试剂的量(例如)为1重量份至10 重量份。
[0193] 相对于粉末颗粒,从外部添加的外部添加剂的量(例如)优选为0. 01重量%至5 重量%,更优选为0.01重量%至2.0重量%。
[0194] 粉末涂料的制造方法
[0195] 接下来,将对根据本示例性实施方案的粉末涂料的制造方法进行说明。
[0196] 根据本示例性实施方案的粉末涂料是在制备粉末颗粒之后,如有必要,从外部向 粉末颗粒添加外部添加剂而获得的。
[0197] 粉末颗粒可采用干式制造法(例如,捏合粉碎法)和湿式制造法(例如,聚集凝结 法、悬浮聚合法、以及溶解悬浮法)中的任何方法制备而成。粉末颗粒的制造方法并不特别 局限于这些制造方法,可以采用公知的制造方法。
[0198] 其中,从容易将体积平均粒径分布指数GSDv、体积平均粒径D50v和平均圆度控制 在上述优选范围内的观点出发,优选通过聚集凝结法获得粉末颗粒。
[0199] 具体而言,粉末颗粒优选通过以下步骤制造:(1)在其中分散有表面调节剂的乳 化分散颗粒、包含热固性树脂的第一树脂颗粒和热固化剂的分散液中,使得表面调节剂的 乳化分散颗粒、第一树脂颗粒和热固化剂聚集,从而形成第一聚集颗粒,或者在其中分散有 包含表面调节剂、热固性树脂和热固化剂的复合颗粒的分散液中,使复合颗粒聚集从而形 成第一聚集颗粒;通过将分散有第一聚集颗粒的第一聚集颗粒分散液和分散有包含树脂的 第二树脂颗粒的第二树脂颗粒分散液混合并使第二树脂颗粒在第一聚集颗粒的表面上聚 集,从而形成第二树脂颗粒附着到第一聚集颗粒的表面上的第二聚集颗粒;以及加热分散 有第二聚集颗粒的第二聚集颗粒分散液以使得第二聚集颗粒融合凝结。
[0200] 在通过该聚集凝结法制造的粉末颗粒中,第一聚集颗粒的融合凝结部分为芯,附 着到第一聚集颗粒的表面的第二树脂颗粒的融合凝结部分为树脂包覆部分。
[0201] 以下,将对各个步骤进行详细说明。
[0202] 在以下说明中,将对包含着色剂的粉末颗粒的制造方法进行说明,根据需要仅使 用着色剂。
[0203] 分散液制备步骤
[0204] 首先,制备在聚集凝结法中使用的各分散液。具体来说,制备将表面调节剂乳化分 散而获得的表面调节剂分散液、分散有包含芯的热固性树脂的第一树脂颗粒的第一树脂颗 粒分散液、分散有热固化剂的热固化剂分散液、分散有着色剂的着色剂分散液以及分散有 包含树脂包覆部分的树脂的第二树脂颗粒的第二树脂颗粒分散液。
[0205] 另外,制备分散有包含芯用表面调节剂、热固性树脂和热固化剂的复合颗粒的复 合颗粒分散液,来代替表面调节剂分散液、第一树脂颗粒分散液和热固化剂分散液。
[0206] 在粉末涂料制备步骤中,将第一树脂颗粒、第二树脂颗粒和复合颗粒总称为"树脂 颗粒",并将树脂颗粒的分散液称为"树脂颗粒分散液"。
[0207] 这里,树脂颗粒分散液(例如)通过使用表面活性剂将树脂颗粒分散在分散介质 中而制备。
[0208] 水性介质(例如)用作树脂颗粒分散液中所用的分散介质。
[0209] 水性介质的例子包括水,如蒸馏水和离子交换水;醇;等等。介质可以单独使用, 或者可以两种或更多种组合使用。
[0210] 表面活性剂的例子包括阴离子表面活性剂,如硫酸酯盐、磺酸酯、磷酸酯和皂类的 阴离子表面活性剂;阳离子表面活性剂,如胺盐和季铵盐阳离子之类的表面活性剂;以及 非离子表面活性剂,如聚乙二醇、烷基酚环氧乙烷加成物和多元醇之类的非离子表面活性 剂。其中,尤其是采用阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂。非离子表面活性剂可以与 阴离子表面活性剂或阳离子表面活性剂组合使用。
[0211] 表面活性剂可以单独使用,或者两种或更多种组合使用。
[0212] 关于树脂颗粒分散液,作为将树脂颗粒分散在分散介质中的方法,可以列举使用 (例如)旋转剪切式匀化器、或者具有介质的球磨机、砂磨机或研磨机(dyno mill)的常规 分散方法。根据树脂颗粒的类型,可以使用(例如)相反转乳化法使树脂颗粒分散在树脂 颗粒分散液中。
[0213] 相反转乳化法包括:将待分散的树脂溶解在树脂可溶于其中的疏水性有机溶剂 中;向有机连续相(〇相)中加入碱进行中和;通过投入水性介质(W相)使得树脂从W/0转 变为〇/W(所谓的相反转),从而形成不连续的相,由此将树脂以颗粒状分散在水性介质中。
[0214] 树脂颗粒分散液的具体制造方法如下所述。
[0215] 例如,在树脂颗粒分散液是其中分散有丙烯酸树脂颗粒的丙烯酸树脂颗粒分散液 的情况中,使原料单体在水性介质中乳化,加入水溶性引发剂,如有必要加入用于控制分子 量的链转移剂,并加热以进行乳化聚合,由此获得丙烯酸树脂颗粒分散液。
[0216] 另外,在树脂颗粒分散液是其中分散有聚酯树脂颗粒的聚酯树脂颗粒分散液的情 况中,加热并熔融原料单体,并在减压下缩聚以获得缩聚物,向所得的缩聚物中加入溶剂 (例如,乙酸乙酯)以使缩聚物溶解,在向所得的溶液中加入弱碱性水溶液的同时进行搅 拌,由此进行相反转乳化,从而获得聚酯树脂颗粒分散液。
[0217] 此外,在树脂颗粒分散液是复合颗粒分散液的情况中,将表面调节剂、热固性树脂 和热固化剂彼此混合,并分散(例如,进行诸如相反转乳化之类的乳化)于分散介质中,从 而获得复合颗粒分散液。
[0218] 分散于树脂颗粒分散液中的树脂颗粒的体积平均粒径例如优选为等于或小于 1 μ m,更优选为Ο.ΟΙμL?至ΙμL?,甚至更优选为0· 08 μ m至0· 8 μ m,还更优选为0· 1 μ m至 0· 6 μ m〇
[0219] 关于树脂颗粒的体积平均粒径,由激光衍射式粒径分布测定装置(例如, Hor
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