JP2982112B2 - 粉体塗料及びそれを使用した塗装方法 - Google Patents

粉体塗料及びそれを使用した塗装方法

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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。従来一般的用途として上市
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。良好なレベリング性を得
るためには均一な粉体付着層を形成させることが必須で
あるが、そのためには粒子径の2〜3倍の付着層を必要
とする。そのため、従来の粉体塗料では塗膜の厚さを6
0μm以上にしなければ良好な塗面が得られなかった。
一方、市場ニーズとしては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とトータルコストダウン等
が要望されており、溶剤塗料並の30〜60μm程度の
膜厚が望まれている。
【0003】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つの問題がある。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
して被塗物への塗着効率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適用した場合に十分な塗着効率
を維持し、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
着樹脂および硬化剤からなり、平均粒子径が5〜20μ
mである粉体塗料であって、ジメチルシリコーン骨格の
両端末あるいは側鎖にアミノ基を導入した構造を有して
いるアミノ変性シリコーンオイル、あるいはアミド基ま
たはイミド基で変性されたシリコーンオイルを含有する
ことを特徴とする粉体塗料及びこれを用いた粉体塗料の
塗装方法である。
【0007】以下、本発明を詳細に説明する。本発明に
使用される粉体塗料は、少なくとも結着樹脂および硬化
剤からなる粉体粒子からなる。該結着樹脂としてはポリ
エステル樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素
樹脂等耐候性が良好な樹脂を使用する。前記硬化剤とし
てはイソシアネート、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、
イミダゾール等が挙げられる。また、粉体粒子には硫酸
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して
もよい。
【0008】本発明の粉体塗料の粒子径は、コールター
カウンターTAII型で測定される体積50%径が5〜2
0μm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高くなる。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なくなり、したがって良好な薄膜が
得られない。
【0009】本発明の粉体塗料はジメチルシリコーン骨
格の両端末あるいは側鎖にアミノ基を導入した構造を有
しているアミノ変性シリコーンオイル、あるいはアミド
基またはイミド基で変性されたシリコーンオイルを含有
することを特徴とする。シリコーンオイルを含有するこ
とによって焼き付け時の流れ性が向上し、塗膜表面の平
滑性が良好になる。また、構成単位として上記の如き
素原子を有するシリコーンオイルは良好な正帯電性を有
しているため、本発明の粉体塗料は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。
【0010】本発明で使用されるシリコーンオイルとし
ては、アミノ基あるいはアミド基など、窒素原子を含有
する官能基で変性されたシリコーンオイル使用するも
のであり、特に本発明で使用されるシリコーンオイルと
しては、ジメチルシリコーン骨格の両末端あるいは側鎖
にアミノ基を導入した構造を有しているアミノ変性シリ
コーンオイル、あるいはアミノ基同様窒素原子を有する
アミド基やイミド基で同様に変性されたシリコーンオイ
ルを使用するものである。市販品としては、東レ・ダウ
コーニング・シリコーン社のBY16−853,BY1
6−853B,BY16−828,BY16−850,
SF8417,BY16−849、信越化学工業社のK
F−393,KF−857,KF−369などが挙げら
れる。本発明で使用されるシリコーンオイルは、粉体塗
料中に0.01〜1.00重量%、好ましくは0.02
〜0.50重量%となるように添加すればよい。0.0
1重量%未満では焼き付け後の平滑性向上への効果が小
さい。また、添加量が1.00重量%を越えると粉体塗
料の流動性が低下し、塗装部への塗料供給がスムーズで
なくなるため、結果として塗膜にムラが生じやすくな
る。
【0011】本発明に使用される粉体塗料は、組成物を
乾式混合し、熱溶融混練後、粉砕、分級することによっ
て得られる。または上記組成物をスプレードライ法、各
種重合により直接得てもよい。
【0012】本発明で使用されるシリコーンオイルは、
少なくとも結着樹脂や硬化剤からなる組成物を乾式混合
する際に添加してもよいし、粉体化後にその表面に付着
させてもよいが、できれば後者が望ましい。乾式混合時
に添加するとシリコーンオイルの大部分が粉体内部に内
包されるため、表面に付着させる場合よりも添加量に対
する帯電性への寄与が劣る。シリコーンオイルを粉体表
面に付着させるには、粉体を流動状態に保持し、シリコ
ーンオイルを滴下あるいは噴霧すればよい。
【0013】本発明の粉体塗料には、流動性向上などの
目的で疎水性のシリカやアルミナなどの微粉末を添加し
てもよい。上記微粉末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。
【0014】本発明の粉体塗料はトリボ帯電方式のスプ
レーガンに用いられる。すなわち本発明の粉体塗料の塗
装方法は、上記粉体塗料を、スプレーガン内部の粉体塗
料搬送部に形成されたフッ素原子を含有する部材を用い
て摩擦して正極性に帯電させた後、対象物に噴霧して塗
装することを特徴とする方法である。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塗料側を正極性に帯
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、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。
【0015】
【実施例】以下、実施例に基づいて説明する。 実施例1
【0016】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た。この粉体
100重量部に対し、アミノ変性シリコーンオイル(東
レ・ダウコーニング・シリコーン社製 商品名:BY1
6−828)0.1重量部を滴下してヘンシェルミキサ
ーで攪拌混合した。さらに、この処理粉体100重量部
に対し、疎水性シリカ0.4重量部をヘンシェルミキサ
ーで混合して実施例1の粉体塗料を得た。
【0017】実施例2 アミノ変性シリコーンオイルとして東レ・ダウコーニン
グ・シリコーン社のBY16−853Bを使用した以外
は実施例1と同様にして実施例2の粉体塗料を得た。
【0018】比較例1 分級後の体積50%径を4.5μmとした以外は実施例
1と同一にして比較例1の粉体塗料を得た。この場合、
粉砕工程でのエネルギー消費が多く、歩留まりも悪かっ
た。
【0019】比較例2 分級後の体積50%径を26.0μmとした以外は実施
例1と同一にして比較例2の粉体塗料を得た。
【0020】比較例3 シリコーンオイルを使用しないこと以外は実施例1と同
様にして比較例3の粉体塗料を得た。
【0021】比較例4 窒素原子を含まないジメチルシリコーンオイル(東レ・
ダウコーニング・シリコーン社製 商品名:SH200
オイル)を使用した以外は実施例1と同様にして比較例
4の粉体塗料を得た。
【0022】実施例1〜実施例2、比較例1〜比較例4
の粉体塗料を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)に焼き付け後の膜厚が30μmになるよう吹き
付けし、200℃で焼き付けを行った。その際の吹き付
け後の塗着効率及びその状態と焼き付け後の塗膜面の評
価結果を表1に示す。この場合の塗着効率は下記により
測定した。トリボ帯電方式のスプレーガン(松尾社製)
を使用し、下記の塗装条件にて1000mm四方のブラ
イト仕上げしたリン酸亜鉛処理板(SPCC−SB板)
の中央部に垂直方向に吊り下げた300mm四方の前記
鋼板を仮着したものに得られた粉体塗料を塗着させた。 コンベアスピード 2.0(m/min) レシプロケーター ストローク 1000(mm) スピード 20(m/min) ガン距離 200(mm) 吐出量 100(g/m2 ) 次に、該吐出量により塗着された被塗着体から30mm
四方の鋼板を剥離し、鋼板上の粉体塗料の付着量(X)
と、吐出量から得られる理論上の全付着量(Y)から付
着効率を導出した。 付着効率(%)=(X/Y)×100 なお、比較例2では表面が平滑な薄膜は得られなかった
が、膜厚を60μmにしたところ良好な塗面を得ること
ができた。
【0023】
【表1】
【0024】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、
塗着時の環境条件に左右されず、焼付け後の塗膜面も良
好な粉体塗料の塗装方法を得ることができる。
【0025】
【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、ジメチルシリコーン骨格の両端末あるい
は側鎖にアミノ基を導入した構造を有しているアミノ変
性シリコーンオイル、あるいはアミド基またはイミド基
で変性されたシリコーンオイルを含有するためトリボ帯
電方式のスプレーガンに使用した場合にも良好な帯電性
能を得ることができ、さらに焼き付け後には良好な平滑
性を有する塗膜を得ることができる粉体塗料を提供でき
る。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−168666(JP,A) 特開 昭51−57724(JP,A) 特開 昭51−57728(JP,A) 特開 昭51−125114(JP,A) 特開 昭63−309566(JP,A) 特開 平1−259074(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C09D 5/46 C09D 5/03 C09D 183/04

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも結着樹脂および硬化剤からな
    り、平均粒子径が5〜20μmである粉体塗料であっ
    て、ジメチルシリコーン骨格の両端末あるいは側鎖にア
    ミノ基を導入した構造を有しているアミノ変性シリコー
    ンオイル、あるいはアミド基またはイミド基で変性され
    シリコーンオイルを含有することを特徴とする粉体塗
    料。
  2. 【請求項2】 シリコーンオイルが粉体塗料の表面に存
    在することを特徴とする請求項1に記載の粉体塗料。
  3. 【請求項3】 シリコーンオイルの添加量が粉体塗料中
    に0.01〜1.00重量%であることを特徴とする請
    求項1に記載の粉体塗料。
  4. 【請求項4】 少なくとも結着樹脂および硬化剤からな
    り、平均粒子径が5〜20μmである粉体塗料であっ
    て、ジメチルシリコーン骨格の両端末あるいは側鎖にア
    ミノ基を導入した構造を有しているアミノ変性シリコー
    ンオイル、あるいはアミド基またはイミド基で変性され
    シリコーンオイルを含有することを特徴とする粉体塗
    料を、塗料搬送部にフッ素原子を含有する部材との摩擦
    によって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。
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