JP2008248101A - エポキシ樹脂粉体塗料 - Google Patents

Abstract

【課題】 エポキシ樹脂粉体塗料の優れた特性を損なうことなく、摩擦帯電式粉体塗装時の帯電量が高く、良好な付着性を有するエポキシ樹脂粉体塗料を提供する。
【解決手段】 エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、無機充填材（Ｃ）及び、アンモニウム塩を含むスチレン-アクリル共重合体（Ｄ）を含有することを特徴とするエポキシ樹脂粉体塗料。アンモニウム塩を含むスチレン-アクリル共重合体（Ｄ）の含有量が、粉体塗料全体に対して０．０１〜５.００重量％であることが好ましい。
【選択図】 なし

Description

本発明は、エポキシ樹脂粉体塗料に関するものである。

エポキシ樹脂粉体塗料は、電気的特性、機械的特性、熱的特性に優れており、従来の溶剤型塗料と比較して、塗料中に溶剤を含有しないため、低公害で作業環境性にも優れたものであること、塗装直後でも使用できること、多層の重ね塗りが可能で塗膜厚みを厚くできること、比較的安価であること、塗装時に余過剰分の塗料が回収利用できることなどの利点から、電子部品、ＯＡ機器、家電製品、建材、自動車部品等の絶縁保護装飾用塗料として、近年需要が高い。

従来からの粉体塗料の塗装方法としてコロナ式静電塗装がある。この塗装方法は高電圧を印可する事によりコロナ放電を起こし粉体に静電気を帯びさせる方法であり，高電圧を印可するため帯電部と被塗装物の間に電界が発生する。このためファラデーケージ効果により、凹部へ粉体が入りにくく、逆にエッジ部には粉体が付着しすぎる。また空気中に大量のフリーイオンが発生するため被塗装物表面ではバックイオニゼーションという放電現象が起こり塗装表面にピンホールが起こりやすいため、塗装表面がきれいに仕上がらない。その他、高電圧を印可するために作業者への安全性に問題をかかえている。

これらの問題を解決する手段として、摩擦帯電方式を利用した静電塗装機が多く使用される傾向にある。この塗装方式では粉体塗料の帯電はテフロン（登録商標）製の塗装機内壁との摩擦により行う。高電圧を使用しないため、ファラデーケージ効果が起こりにくく、凹部への入り込み性に優れている。また、フリーイオンが発生しないためピンホールが生じず、塗装表面がきれいに仕上がる。高電圧を使用しないことは作業者の安全性向上にもつながる。しかし，摩擦帯電方式は静電気の発生が粉体粒子と塗装機内壁との接触による帯電のみによるため、粉体塗料の帯電量が少ない、また粉体塗料の組成により帯電量が大きく異なるなどの問題も存在する（例えば特許文献１、２参照）。また、凹部への入り込み性に優れる反面、エッジ部位への塗装性が悪く、エッジ部が溶融時に薄くなりやすい問題点がある。
特開平１０−１４７７３２号公報 特開２００３−０３３７１７号公報

本発明はエポキシ樹脂粉体塗料の優れた特性を損なうことなく、摩擦帯電式粉体塗装時の帯電量が高く、良好な付着性を有し、エッジカバー性に優れたエポキシ樹脂粉体塗料を提供するものである。

このような目的は、下記の本発明［１］〜［４］により達成される。
［１］ エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、無機充填材（Ｃ）及びスチレン-アクリル共重合体（Ｄ）を含有することを特徴とするエポキシ樹脂粉体塗料。
［２］ 前記スチレン-アクリル共重合体（Ｄ）がアンモニウム塩を含有するアンモニウム塩含有スチレン-アクリル共重合体（Ｄ’）である［１］項に記載のエポキシ樹脂粉体塗料。
［３］ 前記スチレン-アクリル共重合体（Ｄ）の含有量が、前記粉体塗料全体に対して０．０１〜５.００重量％である［１］又は［２］項に記載のエポキシ樹脂粉体塗料。
［４］ 前記粉体塗料は、エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、及び無機充填材（Ｃ）、スチレン-アクリル共重合体（Ｄ）を含有する原材料混合物を溶融混練して、これを粉砕してなるものである［１］ないし［３］項のいずれかに記載のエポキシ樹脂粉体塗料。

本発明は、エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、無機充填材（Ｃ）及び、スチレン-アクリル共重合体（Ｄ）を含有することを特徴とするエポキシ樹脂粉体塗料である。従来のものと比較して、摩擦帯電塗装時の帯電量、付着性が良好で、かつエッジカバー性に優れるエポキシ樹脂粉体塗料である。

以下、本発明のエポキシ樹脂粉体塗料について詳細に説明する。
本発明のエポキシ樹脂粉体塗料は、エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、無機充填材（Ｃ）及びスチレン-アクリル共重合体（Ｄ）を含有することを特徴とする。

本発明のエポキシ樹脂粉体塗料（以下、単に「粉体塗料」ということがある）に配合されるエポキシ樹脂（Ａ）としては特に限定されない。例えば、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ビフェニル型エポキシ樹脂などを用いることができ、これらを単独または混合して用いてもよい。これらの中でも、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を用いた場合は、塗膜が機械的特性、電気的特性に優れたものになり好ましい。また、これらのエポキシ樹脂の分子量やエポキシ当量なども特に限定されず、粉体塗料の配合や要求される性状に合わせて適宜選択すればよい。
一例を挙げると、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を用いた場合は、エポキシ当量が４５０〜２０００であるのものを用いると、粉体塗料の塗装性が優れたものになり好ましい。

エポキシ樹脂（Ａ）の配合量についても特に限定されないが、後述する硬化剤（Ｂ）と合わせて、エポキシ樹脂（Ａ）及び硬化剤（Ｂ）、及び、無機充填材（Ｃ）の合計量に対して３０〜６０重量％であることが好ましく、さらに好ましくは４０〜５５重量％である。エポキシ樹脂（Ａ）をかかる範囲の配合量とすることで、粉体塗料の塗装性を良好なものにできる。配合量が上記下限値よりも少ないと塗膜の平滑性が低下することがあり、一方、上記上限値よりも多いと塗装後の硬化工程である焼成時にタレやトガリといった外観不良を起こすことがある。

本発明の粉体塗料に配合される硬化剤（Ｂ）としては特に限定されず、一般にエポキシ樹脂用の硬化剤として用いられている公知のものが使用できる。例えば、ジシアンジアミド、アジピン酸、イミダゾール化合物、アミン系硬化剤、芳香族系酸無水物などが挙げられる。これらの中でも、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を用いた場合は、ジシアンジアミドやイミダゾール化合物、酸無水物を用いると、硬化性、密着性、耐熱性等が優れ好ましい。なお、硬化剤（Ｂ）の配合量についても特に限定されず、用いるエポキシ樹脂の種類、硬化剤の種類などを考慮して適宜設定すればよい。

本発明の粉体塗料に配合される無機充填材（Ｃ）としては特に限定されないが、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、珪酸カルシウム、タルク等が挙げられ、これらを単独または混合して用いることができる。
無機充填材（Ｃ）の配合量についても特に限定されないが、エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、及び、無機充填材（Ｃ）の合計量に対して４０〜７０重量％であることが好ましく、さらに好ましくは４５〜６０重量％である。無機充填材（Ｃ）をかかる範囲の配合量とすることで、粉体塗料の塗装性を良好なものにできる。配合量が上記下限値よりも少ないと焼成時にタレやトガリといった外観上の不具合を起こすことがあり、一方、上記上限値よりも多いと塗膜の平滑性が低下することがある。
また、無機充填材（Ｃ）の粒径は特に限定されないが、通常、平均粒径として１０〜３０μｍのものが用いられる。かかる平均粒径を有する無機充填材を用いることにより、粉体塗料に良好な流動性と塗膜の強度を付与することができる。

本発明の粉体塗料には、スチレン-アクリル共重合体（Ｄ）を配合することを特徴とする。スチレン-アクリル共重合体により、エポキシ樹脂への溶解性の上昇と、粘性上昇により、溶融時の流れ性を抑えることが可能である。
前記スチレン-アクリル共重合体（Ｄ）は、アンモニウム塩を含有するアンモニウム塩含有スチレン-アクリル共重合体（Ｄ’）であることが好ましい。
その効果は、エポキシ樹脂と相溶しやすいスチレン-アクリル共重合体を用いてアンモニウム塩を配合することにより、摩擦帯電時に粉体塗料の帯電量を増加させ、粉体塗料の被塗装物への付着力を強化するものである。さらに、スチレン−アクリル共重合体により、溶融時の粘性が向上するため、エッジカバー性を上昇させることが可能である。また、添加量が少量であるため、エポキシ樹脂の硬化を阻害したり、硬化後の特性に影響を与えたりすることも少ないと考えられる。このため、使用する樹脂の種類や粉体塗料の組成に特に制限を設けなくてもよいという利点もある。

アンモニウム塩含有スチレン-アクリル共重合体（Ｄ’）に占めるアンモニウム塩の配合割合は特に限定はされないが、３重量〜３５重量％であることが好ましい。配合量が下限値以下では、十分な正帯電量を得ることが出来ず、また、上限値以上では相溶性が低下する。
スチレン-アクリル共重合体（Ｄ）の配合量は特に限定されないが、粉体塗料全体に対して０．０１〜５.００重量％であることが好ましく、さらに好ましくは０．１０〜３.００重量％である。これにより、粉体塗料の帯電量と付着性を高めることができる。
配合量が上記下限値未満では、粉体塗料の帯電量が十分でないことがあり、一方、上記上限値を越えると、溶融時にレベリング性が低下し、絶縁被膜を形成する際表面がきれいに仕上がらないことがある。

本発明の粉体塗料は、例えば、所定の原材料組成としたものを分散混合する方法、あるいは、このようにして得られた原材料混合物をさらに溶融混練して粉砕する方法、などにより得ることができる。
所定の原材料組成としたものを分散混合する方法は、具体的には、所定の組成比で原材料成分を配合し、これをヘンシェルミキサー等の分散混合装置によって十分に均一混合するものである。

また、原材料混合物を溶融混練して粉砕する方法は、具体的には、上記の方法で得られた原材料混合物を、エクストルーダー、ロールなどの溶融混練装置により溶融混合し、これを、粉砕装置を用いて適当な粒度に粉砕した後、分級するものである。
本発明の粉体塗料は、上記原材料混合物を溶融混練して粉砕してなるものであることが好ましい。これにより、粉体塗料中における各成分の均一分散性を高めることができ、付着時の粉体層に帯電付与材が均一に存在するため帯電性が均一となり、スチレン-アクリル共重合体の添加が少量であっても、粉体塗料の脱落を抑制する効果を充分に発現させることができる。

また、本発明の粉体塗料については、粉体の流動性向上のため、シリカやアルミナなど、微粉末で粉体塗料粒子の表面を被覆することもできる。このような処理を行なう方法としては、粉砕時に微粉末を添加しながら混合する粉砕混合やヘンシェルミキサーなどによる乾式混合がある。

以下、本発明を実施例、比較例を用いて具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、表１に記載されている原材料の配合量は「重量部」を示す。

＜実施例１〜４＞
原材料成分を表１で示す配合比でヘンシェルミキサーにより２０分間混合して、原材料混合物を調製した。これを、エクストルーダーを用いて混練後、粉砕装置にて粉砕して平均粒子径３０〜７０μｍの粉体塗料を得た。

＜比較例１＞
原材料成分を表１で示す配合比でヘンシェルミキサーにより２０分間混合して、原材料混合物を調製した。これを、エクストルーダーを用いて混練後、粉砕装置にて粉砕して平均粒子径３０〜７０μｍの粉体塗料を得た。

実施例及び比較例の粉体塗料について、その配合を表１に示す。

１．使用原材料
（１）エポキシ樹脂：ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量８５０）
（２）硬化剤：３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物
（３）硬化促進剤：２−フェニルイミダゾール
（４）無機充填材：炭酸カルシウム（平均粒径２２μｍ）
（５）アンモニウム塩含有スチレン-アクリル共重合体（平均分子量5000 ）

２．評価用試料の作製
塗装物として、鉄棒（１２×１２×５０mm）へ摩擦帯電式塗装機により塗装した。

３．評価
（１）帯電量
ファラデーケージ内に帯電された粉体を捕集し、単位ｇ当たりの帯電量を求め評価した。

（２）付着量
摩擦帯電塗装後の鉄棒（１２×１２×５０mm）を、高周波により２００℃まで昇温、硬化し、硬化後の膜厚を測定した。

（３）エッジカバー性
摩擦帯電塗装後の鉄棒（１２×１２×５０mm）の平坦部膜厚とエッジ部膜厚を測定し、以下の式１から求めた。

（４）塗装外観
摩擦帯電塗装した鉄棒（１２×１２×５０mm）を高周波により２００℃まで昇温，硬化し外観を判定した。
判定基準：
◎ 塗膜外観が非常に優れている
○ 塗膜外観が使用上問題ないレベルである

（５）ゲル化時間
２００℃、０．１ｇ、針法で算出した。
（６）流れ性
０．５ｇの粉体塗料を１０ｍｍφの金型に入れ成形後１５０℃の乾燥機中で３０分間加熱、加熱前後の錠剤径の変化から次式により算出した。
流れ率（％）＝加熱後の錠剤径／１０×１００
上記評価の結果を表１に示す。

実施例１〜４は、エポキシ樹脂、硬化剤、及び、スチレン-アクリル共重合体を含有する本発明の粉体塗料であり、僅かな添加量で帯電性は２倍にも向上した。さらに、スチレンーアクリル共重合体によって粘性が向上し、エッジカバー性も向上した。また、硬化後の塗膜外観の平滑性に優れたものを得ることができた。
一方、比較例はスチレン-アクリル共重合体を使用しなかったので、帯電性及び付着性が悪いものとなった。

本発明のエポキシ樹脂粉体塗料は、摩擦帯電及び付着性に優れるため、摩擦帯電式粉体塗料として好適に用いることができる。

Claims (4)

1. エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、無機充填材（Ｃ）及びスチレン-アクリル共重合体（Ｄ）を含有することを特徴とするエポキシ樹脂粉体塗料。
2. 前記スチレン-アクリル共重合体（Ｄ）がアンモニウム塩を含有するアンモニウム塩含有スチレン-アクリル共重合体（Ｄ’）である請求項１に記載のエポキシ樹脂粉体塗料。
3. 前記スチレン-アクリル共重合体（Ｄ）の含有量が、前記粉体塗料全体に対して０．０１〜５.００重量％である請求項１又は２に記載のエポキシ樹脂粉体塗料。
4. 前記粉体塗料は、エポキシ樹脂（Ａ）、硬化剤（Ｂ）、及び無機充填材（Ｃ）、スチレン-アクリル共重合体（Ｄ）を含有する原材料混合物を溶融混練して、これを粉砕してなるものである請求項１ないし３のいずれかに記載のエポキシ樹脂粉体塗料。