JP2657384B2 - 静電塗装用エポキシ樹脂粉体塗料組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は静電塗装用エポキシ樹脂粉体塗料組成物に関
し、特に200〜270℃の高温に予熱した鋼材等に対して厚
膜に静電塗装するのに好適であるとともに、良好な低温
特性を有する塗膜を与えるエポキシ樹脂粉体塗料組成物
に関する。

〔従来の技術〕

厚膜塗装に好適なエポキシ樹脂系の粉体塗料として
は、エポキシ樹脂、フェノール系硬化剤、ノボラック型
エポキシ樹脂を主成分とする良好な低温物性を有するエ
ポキシ樹脂粉体塗料組成物（特開昭61-12762号）や、エ
ポキシ樹脂、硬化剤、顔料及びガラスフレークからなる
エポキシ樹脂粉体塗料組成物（特開昭58-47064号）や、
エポキシ樹脂、硬化剤、シリカ系無機充填剤からなる耐
衝撃性、耐摩耗性、平滑性、耐沸とう水性に優れた安価
な鋳鉄用のエポキシ樹脂系粉体塗料（特開昭59-45363乃
至59-45366号）等があり、それぞれラインパイプ外面や
鋳鉄管内面等に塗布されている。

ところで一般の粉体塗料を400μｍ〜600μｍの厚膜に
塗装する場合、被塗物を200℃〜270℃程度に予熱して静
電塗装を行なうが、その際に塗膜内に気泡が発生したり
塗料の糸引きが生じたりしやすく、この結果得られる塗
膜の外観や物理的及び化学的性能の低下がみられる。

特開昭59-159860号はエポキシ樹脂等からなる熱硬化
性樹脂塗料粉末100重量部と微粉末シリカ0.3〜1.7重量
部との乾式混合物からなる熱硬化性粉体塗料組成物を開
示している。また特開昭59-59752号は（イ）88μ以下の
粒度の粉末が25％以下でかつ44μ以下の粒度の粉末が全
体の３％以下であるエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂粉末
100重量部、及び（ロ）44μ以下の粒度の上記（イ）と
同種の熱硬化性樹脂粉末100重量部にあらかじめ微粉末
シリカを２〜20重量部乾式混合した粉末混合物３〜10重
量部を乾式混合して得られる熱硬化性粉体塗料組成物を
開示している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記熱硬化性粉体塗料組成物はいずれも
流動浸漬塗装用のものであり、静電塗装により低温特性
が良好な厚膜を形成する際に伴う問題点について何も議
論されていない。すなわち、低温特性が良好な厚膜とす
るためには硬化剤としてアミン系のものを使用する代わ
りにフェノール系のものを使用する必要があるが、そう
すると静電塗装により厚膜塗装をすると塗膜中に気泡が
生じたり、塗料に糸引きが生じたりする問題が避けられ
ない。

一般に塗膜中の気泡を低減するためにはエポキシ塗料
の溶融粘度を低くする必要があり、そのためにはエポキ
シ樹脂のエポキシ当量を600〜950に調整する。しかしな
がらエポキシ樹脂のエポキシ当量が600〜950程度だと予
熱静電塗装用の静電ガンと被塗物の間に塗料が繊維状糸
引き現象が発生する。この繊維状物は静電ガンに付着
し、塗装パターンをみだしたり吐出量を変化させたり
し、被塗物に均一な塗膜形成の妨げになる。

従って本発明の目的は得られる塗膜の物理的及び化学
的性能を低下させることなく塗膜内の気泡の発生を防止
することができるとともに、静電塗装時の糸引き現象を
も防止することができ、かつ良好な低温特性を有する塗
膜を形成することができる静電塗装用エポキシ樹脂粉体
塗料組成物を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

前記従来技術の問題点を解決するため鋭意研究の結
果、本発明者はエポキシ樹脂のエポキシ当量を600〜950
に調整し、硬化剤としてビスフェノールＡ型エポキシ樹
脂にビスフェノールＡを付加させて得られたフェノール
系のものを使用するとともに、実質的に無水の微粉末シ
リカを乾式混合することにより、低温特性の優れた厚膜
を気泡及び糸引き現象を防止しつつ得ることができるこ
とを発見し、本発明に想到した。

従って、本発明の静電塗装用エポキシ樹脂粉体塗料組
成物は、エポキシ当量が600〜950のビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂と、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂にビ
スフェノールＡを付加させて得られたフェノール系硬化
剤と、顔料とを含む原粉体塗料100重量部に対して、実
質的に無水の微粉末シリカ0.1〜1.5重量部を乾式混合し
たものであることを特徴とする。

本発明に用いるエポキシ樹脂はビスフェノールＡ型エ
ポキシ樹脂であり、エポキシ当量が600〜950のものであ
る。これは分子量が約1000〜1600で200℃の溶融粘度が1
0〜40ポイズ（レオメーター）のものである。

ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂とは、典型的にはビ
スフェノールＡとエピクロルヒドリンとの反応により得
られるジグリシジルエーテルであり、下記一般式を有す
る。

上記エポキシ樹脂のエポキシ当量が小さすぎるとブロ
ッキングが生じやすく、また大きすぎると溶融時の粘度
の増大により気泡が抜けにくくなり、塗膜中の気泡が多
く残り、性能低下につながる。従って、エポキシ当量は
600〜950であり、好ましくは700〜800である。

また、耐食性向上のためフェノールノボラック樹脂や
クレゾールノボラック樹脂等を併用しても良い。配合量
はビスフェノールＡ型エポキシ樹脂100重量部に対し、
１〜50重量部である。

本発明の組成物に使用する硬化剤はビスフェノールＡ
型エポキシ樹脂にビスフェノールＡを付加させて得られ
たフェノール系硬化剤である。このようなフェノール系
硬化剤が好適な理由は、他のエポキシ樹脂用硬化剤に比
べ低温での物理的性能が優れ、寒冷地等に使用するライ
ンパイプ外面等に使用するのに適するためである。

フェノール系硬化剤の配合量は、用いるエポキシ樹脂
の１エポキシ当量当り0.8〜1.2当量である。0.8当量未
満だと物理性能が不十分となり、また1.2当量を超える
と耐食性等が劣化する。

しかしフェノール系硬化剤を使用すると気泡が発生し
やすいという問題が生じる。その理由はフェノール系硬
化剤の誘導体を合成する時にフリーのビスフェノールＡ
が残存し（市販品では約６〜35重量％のフリーのビスフ
ェノールＡが残存する）、残存するビスフェノールＡの
一部は硬化時にエポキシと架橋反応を起こして気体とし
て昇華し、これが残留気泡になりやすいためである。

本発明ではこの気泡防止が重要なポイントの一つであ
るが、エポキシ樹脂との組み合わせにおいてエポキシ当
量が大きく溶融粘度が高いときは一層気泡が抜けにくく
なる。またフェノール系硬化剤の使用により糸引き現象
も起こりやすくなる。

そこで本発明においてはこれらの現像を防止するため
に実質的に無水の微粉末シリカを乾式混合する必要があ
る。ここで実質的に無水の微粉末シリカとしては乾式法
により製造されヒュームドシリカがあり、湿式法によっ
て製造されたものは含水しているので適さない。

微粉末シリカは通常その粒径が１μｍ以下であること
が望ましく、例えば市販品としてアエロジル（日本アエ
ロジル社製）が好ましく使用できる。

微粉末シリカの添加量はエポキシ樹脂、硬化剤、（必
要に応じ顔料及び添加剤）から成る粉体塗料物100重量
部に対し、0.1〜1.5重量部の範囲である。0.1重量部未
満のときは添加効果がなく、いわゆる糸引き現象が生じ
やすくなる。また1.5重量部を超えると形成される塗膜
に光沢がなく、外観に劣るので好ましくない。光沢を不
要とすれば物性，気泡の面で３重量部までOKであるが、
微粉末シリカによる増粘作用により残留気泡も多くな
る。

乾式混合の方法としては、直接混合する方法やあらか
じめ粉体塗料物と高濃度で混合し、必要な濃度になるよ
うに希釈混合するマスターバッチ方法などがあり、乾式
混合方法としては特に制限されない。

顔料類としては、例えば二酸化チタン，カーボンブラ
ック，酸化鉄等の着色顔料を用いることができ、その他
に必要により例えば硫酸バリウム，炭酸カルシウム，ケ
イ酸カルシウム，酸化アルミニウム等を充填剤として配
合してもよい。添加剤としては必要に応じて従来汎用さ
れている適当な流れ調整剤，はじき防止剤などを配合す
る。顔料の配合量は一般にエポキシ樹脂100重量部に対
して10〜60重量部とするのが好ましい。

上記の原料類を配合し予備混合を行ない、溶融混合し
た後、粉砕，分級を行なって粉体塗料物を得る。

以上のように本発明によるエポキシ樹脂粉体塗料組成
物は、特定のエポキシ当量をもったエポキシ樹脂を使用
した粉体塗料物に所定量の微粉末シリカを添加してな
り、予熱静電塗装作業性にすぐれ、なおかつ塗膜内に残
留気泡が少なく良好な性能の塗膜が得られる。

本発明の組成物は厚膜仕様でしかも各種性能が重視さ
れる被塗物、例えばラインパイプの外面、ダクタイル鋳
鉄管や異型管などの継手類の内外面等に塗装するのに用
いられる。

本発明の組成物を前記被塗物へ塗布するためには、ま
ず被塗物をグリットブラストなどで素地調整を行なった
後、電気炉、ガス炉のような加熱炉で予熱するか、また
はインダクションヒーターによる誘導加熱により予熱を
行なう。

予熱された被塗物に本発明の粉体塗料組成物を静電塗
装機によりスプレー塗装する。これには粉体粒子に30kV
〜90kV程度の電圧で陽極の荷電を行ない、被塗物を陰極
（この場合接地によるアース）にすることで静電気の力
で被塗物に均等に付着する。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を記載する。なお以下の実施例
及び比較例において部とあるのは重量部を意味する。

実施例１〜３ ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量60
0）100部、エピキュア−EK-171（フェノール系硬化剤、
油化シェルエポキシ（株）製、水酸基当量＝245、エポ
キシ当量／水酸基当量＝1/1）41部、二酸化チタン30
部、及びミキレベリングMKコンク（流れ調整剤、共栄社
油脂（株）製）0.5部の割合で配合し、ヘンシェルミキ
サー（三井三池製作所（株）製）にて予備混合した。次
いでコニーダー（スイス、ブス社）にて溶融混合押出し
を行なった。次にACM粉砕機（細川ミクロン（株）製）
にて粉砕し、ダルトン（三英製作所（株）製にて分級
し、平均粒径60μｍの粉体塗料物を得た。この粉体塗料
物100部にアエロジル（微粉末シリカ、日本アエロジル
（株）製）をそれぞれ0.5部、１部、1.5部の量で添加
し、タンブラー（ライナー加工機（株）製）にて乾式混
合を行ない、エポキシ樹脂粉体塗料組成物を得た。

実施例４ ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量78
0）100部、DEH-81（フェノール系硬化剤、ダウケミカル
社製、水酸基当量＝250）32部、二酸化チタン15部、ミ
キレベリングMKコンク（流れ調整剤、共栄社油脂（株）
製）0.5部の割合で配合し、実施例１〜３と同様の工程
で粉体塗料物を得た。

この塗料粉末100部に対し、デグサTS-100（微粉末シ
リカ、デグサジャパン（株）製）を0.2部添加し、タン
ブラーにて乾式混合を行ない、エポキシ樹脂粉体塗料組
成物を得た。

実施例５ ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量95
0）100部、エピキュアーEK-172（フェノール系硬化剤、
油化シェルエポキシ（株）製、水酸基当量＝350）37
部、二酸化チタン15部、ミキレベリングMKコンク（共栄
社油脂（株）製）0.5部の割合で配合し、実施例１〜３
と同様の工程で粉体塗料物を得た。この粉体塗料物100
部に対しアエロジル（微粉末シリカ、日本アエロジル
（株）製）を0.4部添加し、タンブラーにて乾式混合を
行い、エポキシ樹脂粉体塗料組成物を得た。

比較例１〜２ 実施例１〜３に記載した粉体塗料物100部にアエロジ
ル（微粉末シリカ、日本アエロジル（株）製）をそれぞ
れ0.05部及び2.0部添加し、実施例１〜３と同様の乾式
混合法でエポキシ樹脂粉体塗料組成物を得た。

比較例３ ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量105
0）100部、エピキュアーEK-171（フェノール系硬化剤、
油化シェルエポキシ（株）製、水酸基当量＝245）23
部、二酸化チタン30部、ミキレベリングMKコンク0.5部
をそれぞれ配合し、実施例１〜３と同様の工程で粉体塗
料物を得た。この粉体塗料物100部にアエロジルを0.5部
添加し、実施例１〜３と同様の乾式混合法でエポキシ樹
脂粉体塗料組成物を得た。

このようにして得られたエポキシ樹脂粉体塗料組成物
に対して次に示す塗装試験及び塗膜評価を行なった。結
果を第１表及び第２表に示す。

評価方法 〔ａ〕塗装性（糸引き性） 9mm×70mm×150mmの軟鋼板を粗度45μｍ〜85μｍにブ
ラストし、240℃に加熱（予熱）した。取出し後ただち
に静電塗装を行ない、塗装状態（糸引きの発生の有無）
を観察した。

なお静電塗装条件については、塗装機としてオノダ
（株）製GX-101を用い、ガン距離を150mm、電圧を60K
V、吐出量を180〜200g/分として、10秒間塗装した。塗
装時に糸引きが発生しないものを○、発生したものを×
として第１表及び第２表に示す。

〔ｂ〕光沢 塗装性評価と同様の素材を240℃に加熱し、膜厚が400
μｍ〜550μｍになるように静電塗装を行なった。塗装
後ただちに200℃の電気炉に３分間入れて完全に硬化さ
せ、取出し後水に浸漬して冷却した。この塗装板を光沢
計（スガ試験機（株）製）にて60°−60°反射で測定を
行なった。

〔ｃ〕塗膜中の気泡 光沢測定に用いた試験板の塗膜断面を顕微鏡で観察し
た。塗膜内に気泡がほとんど発生していないものを○、
わずかに発生しているものを△、大量に発生しているも
のを×として、第１表及び第２表に示す。

〔ｄ〕耐衝撃性 光沢試験で作成した塗装板と同様に試験板を作成し、
ASTM G-14に従って衝撃試験を行なった。ただしタップ
径は5/8インチ、タップ重量は3kgとした。試験温度は20
℃及び−40℃で行なった。

〔ｅ〕曲げ性 6mm×35mm×150mmの軟鋼板を粗度45μｍ〜65μｍにブ
ラスト加工を行ない、240℃に加熱し、膜厚が400μｍ〜
550μｍになるように静電塗装を行なった。塗装後ただ
ちに200℃の電気炉に３分間入れて塗膜を硬化させ、取
出し後水に浸漬して冷却した。この試験板に対してDIN-
30671に従い曲げ試験を20℃及び−40℃で行ない、塗膜
を観察した。亀裂が入った時の角度を測定し、第１表及
び第２表に示す。

〔ｆ〕陰極剥離試験 光沢試験で作成した塗板と同様に試験板を作成し、AS
TM G-8に従って試験を行なった。なお試験温度を20℃、
試験期間を60日とした。

試験後ナイフでこじあけ、剥離した直径の長さを記録
し、第１表及び第２表に示す。

以上の比較から明らかなように、本発明の塗料組成物
は塗装性、光沢、気泡防止性、耐衝撃性、曲げ性及び陰
極剥離性に優れていることがわかる。

〔発明の効果〕

以上に詳述した通り、本発明の静電塗装用エポキシ樹
脂粉体塗料組成物は特定の範囲のエポキシ当量を有する
エポキシ樹脂を用い、硬化剤としてビスフェノールＡ型
エポキシ樹脂にビスフェノールＡを付加させて得られた
フェノール系のものを使用するとともに、実質的に無水
の微粉末シリカを乾式混合したものであるので、低温特
性に優れているとともに、気泡の発生が著しく減少し、
かつ糸引き現象も防止することができる。

本発明の塗料組成物は特に寒冷地に使用される鋼材等
の塗装に好適である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 弘忠 千葉県君津市君津１番地 新日本製鐵株 式會社君津製鐵所内 (72)発明者 久世 光夫 東京都品川区南品川４丁目１番15号 日 本ペイント株式会社東京事業所内 (72)発明者 竹島 英雄 東京都品川区南品川４丁目１番15号 日 本ペイント株式会社東京事業所内 (56)参考文献 特開 昭59−45363（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−192723（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−131699（ＪＰ，Ａ) 特表 昭55−500236（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エポキシ当量が600〜950のビスフェノール
   Ａ型エポキシ樹脂と、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂
   にビスフェノールＡを付加させて得られたフェノール系
   硬化剤と、顔料とを含む原粉体塗料100重量部に対し
   て、実質的に無水の微粉末シリカ0.1〜1.5重量部を乾式
   混合したものであることを特徴とする静電塗装用エポキ
   シ樹脂粉体塗料組成物。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載の静電塗装用
   エポキシ樹脂粉体塗料組成物において、前記フェノール
   系硬化剤の配合量が前記エポキシ樹脂の１エポキシ当量
   当り0.8〜1.2当量であることを特徴とする静電塗装用エ
   ポキシ樹脂粉体塗料組成物。