JP2949561B2 - 粉体塗料及びそれを使用する塗装方法 - Google Patents

粉体塗料及びそれを使用する塗装方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜塗装に適した粉体塗
料及びそれを使用する塗装方法に関する。
【0002】
【従来の技術】粉体塗料は、溶剤塗料に比べ揮発分、臭
気とも少なく、公害対策および環境規制の面で非常に有
益であることは周知である。しかしながら、従来上市さ
れている粉体塗料は、平均粒子径が30μm前後であ
り、厳密な分級がなされていないため、粒子径分布は非
常にブロードなものであった。そのため、レベリング性
の向上、塗膜の薄膜化による作業効率の向上やトータル
コストダウン等の市場ニーズを満足するものではなかっ
た。すなわち、従来の粉体塗料を使用した塗装において
は、良好なレベリング性を有する塗膜を形成させるため
には粒子層が2〜3層以上重なるように塗装する必要が
あり、このため60μm程度の厚い塗膜しか形成できな
かった。
【0003】ところで、従来一般的に使用されてきた粉
体塗料塗装方式としてコロナ帯電方式のスプレーガンが
ある。この方式では、スプレーガンの先端に設けられた
コロナ電極から生成されたコロナイオンによって帯電さ
れた粉体塗料が、導電体である被塗物と電極との間に形
成された電界及び空気流にそって飛翔し、被塗物に付着
する。このようなコロナ帯電方式には、2つの大きな技
術的課題があることが分かっている。1つはファラデー
ケージ効果と呼ばれ、電界(電気力線)が被塗物の凹部に
形成されないことによって、粉体塗料が凹部には少量し
か付着せず、逆に電気力線が集中するエッジ部には多量
に付着するという現象である。もう1つは逆電離現象と
呼ばれ、被塗物上に堆積された粉体塗料及び遊離コロナ
イオンの蓄積電荷が大きくなりすぎて火花放電を生じ、
塗装面にクレータ状の不良箇所を生じる現象である。
【0004】これらの問題を解決するため、近年トリボ
帯電方式のスプレーガンが使用されてきている。この方
式では、空気流によって搬送される粉体塗料がスプレー
ガン内壁との摩擦によって帯電し、空気流のみによって
被塗物まで飛翔して付着する。この方式では電界が形成
されないので凹部へも粉体塗料が良好に付着し、遊離イ
オンが発生しないので逆電離現象も起きにくい。ただ
し、粉体塗料の帯電が摩擦だけによるため、絶対的な帯
電量はコロナ帯電方式よりも低くなり、粉体塗料のスプ
レーガンからの吐出速度を上げると十分な帯電量が得ら
れないことや、連続して使用するとスプレーガン内壁に
摩擦電荷が蓄積されるため粉体塗料の摩擦帯電量が低下
して被塗物への付着が不十分になるなどの問題点が明ら
かになっている。さらに、摩擦帯電現象は温度・湿度な
どの環境条件に左右されやすく、特に高湿度の環境では
十分な摩擦帯電量を得られ難いという問題もある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記の
問題を改善し、塗膜の薄膜化を可能ならしめた小粒径の
粉体塗料を使用すること、及びその粉体塗料をトリボ帯
電方式のスプレーガンに使用し、連続使用しても被塗物
へ付着量が低下せず、広い環境条件下で使用可能な粉体
塗料及びその塗装方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも結
着樹脂及び特定の第4級アンモニウム塩含有共重合体を
含有してなり、かつ、平均粒子径が5〜20μmである
ことを特徴とする粉体塗料である。また、本発明の塗装
方法は、上記粉体塗料を塗料搬送部に設置されたフッ素
原子を含有する部材との摩擦で正極性に帯電した後、被
塗物に吹き付けることを特徴とする。
【0007】以下、本発明を詳細に説明する。本発明
は、粉体塗料の構成成分として特定の第4級アンモニウ
ム塩含有共重合体を使用することを特徴としている。こ
の第4級アンモニウム塩含有共重合体を使用することに
より、摩擦帯電の立ち上がり時間が短くなり、トリボ帯
電方式のスプレーガン内部で十分な帯電量まで容易に帯
電されるようになる。また、これまでは帯電不良が発生
しやすかった高湿環境下でも実用上十分な帯電量を得る
ことができる。さらに、本発明における第4級アンモニ
ウム塩含有共重合体は無色あるいは淡色であり、粉体塗
料のカラーマッチングの際に障害とならない。本発明で
は、第4級アンモニウム塩含有共重合体として下記一般
式(1)で示される繰り返し単位と一般式(2)で示さ
れる繰り返し単位とを含有する共重合体が使用される。
【化5】 (式中、R1は水素原子またはメチル基を示す。)
【化6】 (式中、R2は水素原子またはメチル基であり、R3はア
ルキレン基であり、R4、R5及びR6は各々アルキル基
を示す。) また、上記の第4級アンモニウム塩含有共重合体におい
て、一般式(1)の繰り返し単位の一部を下記一般式
(3)で示される(メタ)アクリル酸アルキルエステル
から誘導される繰り返し単位と置き換えた共重合体とす
ることにより、第4級アンモニウム塩含有共重合体の結
着樹脂中への分散性を高めることができるため、より良
好な帯電性が得られるので好ましい。この分散性向上は
結着樹脂としてアクリル系樹脂を使用した場合に特に顕
著である。
【化7】 (式中、R7は水素原子またはメチル基であり、R8はア
ルキル基、好ましくはメチル、エチル、n−プロピルも
しくはiso−プロピル、n−ブチルもしくはiso−
ブチル、2−エチルヘキシル基を示す。) 第4級アンモニウム塩含有共重合体の添加量は、粉体塗
料全体の0.1〜10重量%、好ましくは1〜5重量%
が好適に用いられる。0.1重量%以下の添加量では帯
電性に寄与しないし、10重量%以上の添加量では結着
樹脂への分散性が悪化して焼付け時に塗膜状態が不良に
なりやすい。
【0008】本発明の粉体塗料に使用される結着樹脂と
してはポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹
脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂、ユリア樹脂、メラ
ミン樹脂等が使用できる。また、必要に応じて硬化剤と
してドデカン二酸、イソシアネート、アミン、ポリアミ
ド、酸無水物、ポリスルフィド、三フッ化ホウ素酸、酸
ジヒドラジド、イミダゾール等を使用できる。また、硫
酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、ケイ
酸カルシウム等の充填剤、アクリルオリゴマー、シリコ
ーン等の流展剤、酸化チタン、酸化クロム、酸化鉄、カ
ーボンブラック等の着色剤、発泡防止剤等を適宜添加す
ることができる。
【0009】本発明の粉体塗料は、上記の組成物を乾式
混合し、熱溶融混練後、粉砕、分級して得るか、または
上記組成物を懸濁重合法、乳化重合法等の重合法により
得てもよい。本発明の粉体塗料の粒子径は、コールター
カウンターTAII型で測定される平均粒子径、すなわ
ち体積50%径が5〜20μmという範囲のものでなけ
ればならない。体積50%径が5μm未満の粉体粒子は
ファンデルワールス力などに起因する粒子間力が大きく
なり、よって凝集しやすく、粉体としての流動性が悪化
するため粉体塗料として実用的でない。さらに、このよ
うな小粒径の粉体粒子を一般的な溶融混練、粉砕分級方
法で製造しようとすると、粉砕分級工程で大きなエネル
ギーを必要とするため、製造コストがかなり上昇する。
また、体積50%径が20μmを越えると、薄く均一な
粉体付着層を被塗布面に得ることができず、したがって
良好な薄膜を得ることができない。
【0010】本発明の粉体塗料には、必要に応じてシリ
カ、アルミナ、酸化チタンなどの無機微粒子をその表面
に付着させてもよい。無機微粒子を粉体粒子の表面に付
着させるには、三井三池社製のヘンシェルミキサー、川
田製作所社製のスーパーミキサー等の高速ミキサーにて
両者を乾式混合すればよい。
【0011】本発明の粉体塗料は、コロナ帯電方式のス
プレーガンに用いることができるが、粉体塗料自体が帯
電性を有するのでトリボ帯電方式のスプレーガンに好適
に用いられる。この場合、スプレーガン内部の塗料搬送
部はフッ素原子を含有する部材で形成あるいは表面処理
されている必要がある。フッ素原子を含有する部材は長
期間の継続使用において物理的劣化が少ないという利点
があり、また強い負帯電性を有するため、この部材と粉
体塗料の摩擦によって該粉体塗料を正極性に帯電するこ
とができる。フッ素原子を含有する部材としては、4フ
ッ化エチレン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ
トリフルオロクロルエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリ
フッ化ビニリデン、ポリジクロルジフルオロエチレンな
どが使用される。
【0012】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明を説明する。 [実施例および比較例] <実施例>
【化8】 上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合
し、加圧ニーダーで120℃で熱溶融混練後、ジェット
ミルで粉砕し、その後乾式気流分級機で体積50%径が
13μmとなるように分級し粉体粒子を得た。この粉体
粒子100重量部に対し、アミノシランカップリング剤
で処理されたシリカ0.4重量部をヘンシェルミキサー
で攪拌混合して本発明の粉体塗料を得た。 <比較例1>実施例1と同一の配合比からなる原料をス
ーパーミキサーで混合し、加圧ニーダーで120℃で熱
溶融混練後、ジェットミルで粉砕し、その後乾式気流分
級機で体積50%径が4.8μmとなるように分級し粉
体粒子を得た。この粉体粒子100重量部に対し、アミ
ノシランカップリング剤で処理されたシリカ0.4重量
部をヘンシェルミキサーで攪拌混合して比較用の粉体塗
料を得た。 <比較例2>実施例1と同一の配合比からなる原料をス
ーパーミキサーで混合し、加圧ニーダーで120℃で熱
溶融混練後、ジェットミルで粉砕し、その後乾式気流分
級機で体積50%径が26.0μmとなるように分級し
粉体粒子を得た。この粉体粒子100重量部に対し、ア
ミノシランカップリング剤で処理されたシリカ0.4重
量部をヘンシェルミキサーで攪拌混合して比較用の粉体
塗料を得た。 <比較例3> 上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合
し、加圧ニーダーで120℃で熱溶融混練後、ジェット
ミルで粉砕し、その後乾式気流分級機で体積50%径が
13μmとなるように分級し粉体粒子を得た。この粉体
粒子100重量部に対し、アミノシランカップリング剤
で処理されたシリカ0.4重量部をヘンシェルミキサー
で攪拌混合して比較用の粉体塗料を得た。
【0013】次に上記実施例及び比較例1〜3の各粉体
塗料を、塗料搬送部に4フッ化エチレン樹脂を使用した
トリボ帯電方式のスプレーガンに適用し、ブライト仕上
げされたリン酸亜鉛処理鋼板(SPCC−SB板)に吹
き付けを行った後、200℃で焼付けを行った。なお、
リン酸亜鉛処理鋼板に対する粉体塗料の焼付け後の膜厚
は、実施例及び比較例とも全てケット膜厚計で測定して
およそ30μmになるように吹き付けを行った。そし
て、塗面への付着性(吹き付け状態)及び塗面状態(焼
付け後の塗膜面、レベリング性)の目視における評価結
果を表1に示した。
【表1】 表1から明らかなように、本発明では、粉体塗料の噴霧
量に対する被塗物への塗着効率も良好で、吐着時の環境
条件に左右されず、焼付け後の塗膜面も平滑で良好な状
態であることが確認された。これに対し、比較例1及び
比較例3の粉体塗料は、高温高湿環境下において塗面に
付着しない粒子が多く生じ、被塗物への塗着効率が悪
く、粉体塗料の摩擦帯電性が低いことが確認された。ま
た、比較例1及び比較例2の粉体塗料は、塗膜面にムラ
とブツブツが生じ、レベリング性が悪いことが確認され
た。なお、比較例2においては、上記のように膜厚がお
よそ30μmでは表面が平滑な薄膜が得られなかった
が、膜厚をおよそ60μmになるように調製したところ
平滑な塗面を得ることができた。
【0014】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、粉体塗
料の平均粒子径が5〜20μmであるため塗膜の薄膜化
が可能であり、特定の第4級アンモニウム塩含有共重合
体を添加していることにより、高温高湿環境下であって
も塗料搬送部に設置されたフッ素原子を含有する部材と
の摩擦によって適正な帯電量まで正極性に帯電させるこ
とができる。したがって、本発明の塗装方法によれば、
レベリング性の向上及び塗膜の薄膜化による作業効率の
向上を図ることができるとともに、連続使用時において
も被塗物への粉体塗料の付着性が悪化せず、しかも、広
い環境条件下で使用可能であって、焼付け後も良好な塗
面を得ることができるものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C09D 133/14 C09D 133/14

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも結着樹脂及び下記一般式
    (1)で示される繰り返し単位と一般式(2)で示され
    る繰り返し単位とを含有する第4級アンモニウム塩含有
    共重合体を含有してなり、かつ、平均粒子径が5〜20
    μmであることを特徴とする粉体塗料。 【化1】 (式中、R1は水素原子またはメチル基を示す。) 【化2】 (式中、R2は水素原子またはメチル基であり、R3はア
    ルキレン基であり、R4、R5及びR6は各々アルキル基
    を示す。)
  2. 【請求項2】 第4級アンモニウム塩含有共重合体の添
    加量が粉体塗料全体の0.1〜10重量%であることを
    特徴とする請求項1記載の粉体塗料。
  3. 【請求項3】 少なくとも結着樹脂及び下記一般式
    (1)で示される繰り返し単位と一般式(2)で示され
    る繰り返し単位とを含有する第4級アンモニウム塩含有
    共重合体を含有してなり、かつ、平均粒子径が5〜20
    μmである粉体塗料を、塗料搬送部にフッ素原子を含有
    する部材との摩擦で正極性に帯電させた後、被塗物に吹
    き付けることを特徴とする粉体塗料の塗装方法。 【化3】 (式中、R1は水素原子またはメチル基を示す。) 【化4】 (式中、R2は水素原子またはメチル基であり、R3はア
    ルキレン基であり、R4、R5及びR6は各々アルキル基
    を示す。)
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