JP3366190B2 - 粉体塗料組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面平滑性に優れた塗
膜を形成することのできる粉体塗料に関する。

【０００２】

【従来の技術】粉体塗料は、一般に、溶剤型塗料に比べ
て塗膜の表面平滑性に乏しく、外観品質に劣る傾向があ
り、このため自動車などの高度な塗膜外観を要求する分
野に使用するには多くの制約があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】粉体塗料の塗膜の平滑
性が劣る原因は、一般に膜厚に比べて、粉体塗料の粒子
径が大きく、かつ加熱乾燥時に粒子の流動が完全に防止
されないうちに架橋反応が起こると、塗膜に内包された
エアが抜けきらないか、抜けても修復されないためと考
えられる。このため、粒子径を小さくしたり、塗料のガ
ラス転移温度を下げるなどの方法が考えられているが、
ブロッキング性が低下するなど問題がある。従って、本
発明は、塗膜表面の平滑性に優れた塗膜を形成すること
のできる粉体塗料を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するために、鋭意検討した結果、平均粒径が８〜２
０μm でありかつ熱硬化性樹脂からな不定形粒子及び球
形粒子からなり、前記不定形粒子と前記球形粒子とを９
５：５〜５：９５の重量比で使用することにより、上記
目的を達成することができることを見出し、本発明に到
達したものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳述する。
本発明で使用する不定形粒子及び球形粒子は、加熱する
ことにより溶融しかつ架橋反応を生じる熱硬化性樹脂か
らなる。この熱硬化性樹脂は、粉体塗料に使用される材
料として従来らり採用されているものを特に制限される
ことなく使用することができる。通常、熱硬化性樹脂
は、一種又は二種以上の熱硬化性樹脂成分、硬化剤成
分、着色顔料、体質顔料、及び各種の添加剤からなり、
透明性を必要とするクリヤー塗料の場合は、着色顔料を
配合しないこともある。熱硬化性樹脂成分としては、例
えば、エポキシ系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ
ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、アクリル−ポリ
エステル系樹脂、フッ素系樹脂などが挙げられる。これ
らの熱硬化性樹脂には、通常、硬化剤と反応して架橋構
造を形成するための各種の官能基が含まれている。例え
ば、水酸基、カルボキシル基、グリシジル基などの一種
又は二種以上の官能基が樹脂末端や、側鎖に必要濃度で
含まれている。

【０００６】一方、硬化剤は、これらの官能基と適切な
る条件のもとで反応する成分であり、例えば、アミド化
合物、酸無水物、二塩基酸、グリシジル化合物、アミノ
プラスト樹脂、ブロックイソシアネートなどがあり、代
表的なものにジシアンジアミド、酸ヒドラジド、トリグ
リシジルイソシアヌレート、イソホロンジイソシアネー
トブロック体などが挙げられる。例えば、二塩基酸とし
ては、アジピン酸や、ピメリン酸、スベリン酸、セバシ
ン酸、１，１０−デカンジカルボン酸、１，１２−ドデ
カンジカルボン酸、１，２０−エイコサンジカルボン
酸、ヘキサヒドロフタル酸、マレイン酸、フタル酸、シ
クロヘキセン１，２−ジカルボン酸等が挙げられる。上
記熱硬化性樹脂成分、硬化剤成分、及び必要に応じて着
色顔料、体質顔料、添加剤を常法により、予備混合、加
熱混練、冷却、粗粉砕、微粉砕、分級などの各種工程を
経て粉体塗料が製造される。なお、不定形粒子と、球形
粒子とは、組成の異なる熱硬化性樹脂を使用することが
できる。本発明で使用される不定形粒子は、上記通常の
製造方法により得られる粉体粒子であり、非球形の粒子
である。

【０００７】本発明で使用される球形粒子は、上記不定
形粒子や、従来の粉体塗料粒子を各種の方法により球形
化処理して得られる。例えば、熱せられた空気や不活性
ガスの気流中に不定形粒子を噴射させて球形化するヒー
トフュージョン法や、溶融した粉体塗料原料を噴霧する
溶融噴霧法、溶媒に溶解後噴霧する溶媒又は液噴霧法、
熱溶媒に溶解後冷却して析出させる析出法、固定子と回
転子の間に不定形粒子を通して機械的に行うメカノフュ
ージョン法、ハイブリタイザー法などの各種の方法があ
る。また、懸濁重合法や、乳化重合法など直接的に重合
法から作ることもできる。球形粒子は、これらのいずれ
の方法によって製造されても良いが、処理の過程で粉体
塗料粒子が変質したり、処理に用いた溶媒の残留などは
極力避けるべきである。球形化処理の程度は処理粒子を
顕微鏡で確認した場合、不定形粒子のように明確に二辺
で形成された鋭角がなく、すべての角が丸くなってお
り、かつ最長径と最短径の比が２：１以下、好ましくは
1.５：１、更に好ましくは、１：１（真球）であること
が適切である。不定形粒子及び球形粒子の平均粒径は、
８〜２０μm 、好ましくは８〜１８μm 、特に好ましく
は８〜１６μm である。平均粒径８μm 未満では、粉体
粒子の流動性が阻害され、静電塗装時の微粉粒子のオー
バーチャージによる静電反撥のためや、粒子の二次凝集
によって、塗面の荒れがひどくなる。一方、２０μm を
越えると、塗膜の凹凸が大きくなり、厚膜状態でも面の
平滑性は実現することが難しい。

【０００８】不定形粒子と球形粒子との混合割合は、９
５：５〜５：９５、好ましくは９０：１０〜１０：９
０、特に好ましくは７０：３０〜３０：７０が適当であ
る。不定形粒子の量が、不定形粒子及び球形粒子の量に
基づいて、５重量％よりも少ないと、パッキング現象が
進み過ぎ、粉体塗料の流動性が阻害されるなど問題があ
る。一方、不定形粒子の量が、上記基準で９５重量％を
越えると、塗膜の平滑性が大幅に低下する。通常機械的
方法により粉砕された不定形粒子からなる粉体塗料で
は、不定形粒子が、個々に鋭角な部分を有する歪な形状
をしているので、粉体塗料の安息角は一般に大きく、流
動性が悪い。また、見掛け比重も小さく、嵩高い粉体塗
料である。このような粉体塗料を使用して、静電塗装を
行った場合、鋭角な先端部に電荷が集中して粒子間で一
種のブリッジを形成し、多量の空気を内包した状態で被
塗物に塗着することが考えられる。このような状態のま
ま加熱乾燥を行うと、溶融の過程で、粒子間隙で外気に
接触する付近の空気の一部は、塗膜外に排出されるもの
の、深部にある空気は間隙に取り残され、一部はポッピ
ングとなり、又は、一部はピンホールとなって塗膜欠陥
の一因となる。これに対して、不定形粒子とともに、球
形粒子を併用すると、粉体塗料の見掛け比重が上昇し、
粉体塗料の嵩も減少することが確認された。更に、静電
塗装を行った場合、球形粒子は均一な帯電をするのでブ
リッジを形成することなく、不定形粒子と組合さって、
最密充填に近い状態で被塗物上に形成されるものと考え
られる。従って、塗膜中には空気の内包も実質的に少な
くなり、塗膜表面に突起する鋭角部分が減少するため、
極めて均質で平滑性に優れた塗膜平面が得られるものと
考えられる。

【０００９】なお、本発明で使用する不定形粒子のガラ
ス転移温度は、３５℃以上、好ましくは４０℃以上、更
に好ましくは５０℃であることが適当である。不定形粒
子のガラス転移温度が３５℃以上であれば、製造過程
で、装置器壁に粒子が付着したり、粒子同志が融着する
ことが少なくなり、製造過程又は貯蔵中におけるブロッ
キングが防止されるので、好ましい。一方、本発明で使
用する球形粒子のガラス転移温度は、不定形粒子のガラ
ス転移温度との差が１０℃以内、好ましくは、不定形粒
子のガラス転移温度以下の温度であることが好ましい。
この差が１０℃より大きい場合、溶融挙動の異なる粒子
が共存することになり、時にはハジキ、ピンホール等の
塗膜の欠陥や艶ビケ、肌の凹凸など平滑性を失ない易
く、好ましくない。球形粒子のガラス転移温度が、不定
形粒子よりも低いと、加熱乾燥時の塗膜の溶融、流動を
助け、塗膜の平滑性に寄与する。塗膜の平滑性は一般に
ガラス転移点の低い方が良好となるが、反面、耐ブロッ
キング性が低下し、取扱い性が悪くなる。このため、低
温貯蔵や輸送など特別の手段を講じる必要が生じる。し
かし、取扱いの容易な不定形粒子のガラス転移温度が低
くても、十分平滑性に寄与する球形粒子を共存させれ
ば、耐ブロッキング性などを悪化させずに済むが、この
場合、不定形粒子に対する球形粒子の割合は相対的に少
なくなる。従って、球形粒子のガラス転移温度が低い
程、配合割合は少なくする必要がある。

【００１０】本発明の不定形粒子又は球形粒子に配合さ
れる着色剤や体質顔料としては、例えば、二酸化チタン
や、ベン柄、黄色酸化鉄、カーボンブラック、フタロシ
アニンブルー、キナクリドン系赤色顔料等の無機系又は
有機系顔料等を挙げることができる。その他の任意成分
としては、従来より、粉体塗料において使用されている
各種の添加成分を配合することができる。例えば、ポリ
シロキサン、ポリアルキルアクリレート等の表面調整剤
や、可塑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、ベンゾイン等
のワキ防止剤、顔料分散剤、アミン化合物、イミダゾー
ル化合物、カチオン開始剤等を任意添加剤として挙げる
ことができる。

【００１１】本発明の粉体塗料の塗装方法は、特に限定
されず、例えば、静電スプレー塗装法、流動浸漬塗装法
等の周知慣用の方法を特に制限されることなく、採用す
ることができる。本発明の粉体塗料が適用される被塗物
は、焼付けに耐えられる限り、その種類は特に限定され
ず、例えば、鋼板、リン酸亜鉛処理鋼板、アルミ板、塗
膜等の各種材料等を挙げることができる。なお、本発明
の粉体塗料は、同種又は異種の塗料を塗装した上に、更
に重ねて塗装し、同時に焼付けを行うこともできる。

【００１２】

【実施例】本発明について、実施例及び比較例により、
更に詳細に説明するが、本発明の範囲は、これらの実施
例及び比較例によって限定されるものではない。実施例１〜４及び比較例１〜２ ＜粉体塗料の作成＞以下の表１に示す性状を有するエポ
キシ基含有アクリル樹脂に、１，１０−デカンジカルボ
ン酸（ＤＤＡ）を硬化剤として、エポキシ基とカルボキ
シル基のモル比が１：１になるように混合し、エクスト
ルーダにて１００℃で溶融練合し、得られたペレットを
ピンミルにより粉砕した後、分級して、平均粒径１３μ
ｍの不定形粒子からなる粉体塗料、Ａ−１、Ｂ−１、Ｃ
−１を得た。 ＜球形粒子の作成＞上記不定形粒子からなる粉体塗料の
一部を取り、ヒートフュージョン法により、２５０℃に
加熱された気相に数秒間接触させることによって、球形
化処理を行い、平均粒径１３μｍの球形粒子からなる粉
体塗料ａ−１、ｂ−１、ｃ−１を得た。球形粒子の最長
径と最短径の比は、顕微鏡観察により求めたところ、約
１：１で、球形粒子は真球形態であった。 ＜塗板作成方法＞圧延鋼板に燐酸亜鉛の表面処理を行っ
た後、カチオン電着塗装を行い、更に、中塗塗料を塗装
した板に、アルミペーストを含む溶剤型アクリル系メタ
リックベース塗料を塗装し、１００℃、１０分間、予備
乾燥したものに、以下の表２に示す粉体クリヤー塗料を
膜厚３５〜４０μｍになるように静電塗装し、１５０℃
で２０分間加熱乾燥した後、以下で説明する各種試験を
行い、塗膜の特性を調べた。結果を表２に示す。

【００１３】実施例及び比較例で使用する試験方法は、
以下の通りである。見掛け比重（ゆるみ見掛け比重） 見掛け比重は、ＪＩＳ−Ｋ−５１０１のかさ比重の測定
法に従って測定した。耐ブロッキング性 １４０メッシュの篩いを通過した粉体塗料を１０ｃｍ
（高さ）×３ｃｍ（直径）の試験管に、高さ５ｃｍまで
充填し、４０℃の高温器中に７２時間放置した後、ブロ
ッキングの状況を観察し、次の４段階で評価した。 ◎：完全にブロッキングなし ○：若干ブロッキングが認められる △：ややブロッキングが認められる ×：ブロッキングが認められる外観（目視） 塗膜の状態を目視で観察し、以下の基準に従って評価し
た。 ◎：非常に良好 ○：良好 △：やや不良 ×：不良光沢度 ＪＩＳ−Ｋ−５４００ ６０度鏡面光沢度の測定法に従
って、光沢６０度グロスを測定した。鮮映性 携帯写像性測定器ＨＡ−ＩＭＣ型により測定した。表面粗度（Ｒａ） ＳＵＲＦＣＯＭ（東京精密）により、中心線平均粗さ
（カットオフ値）0.８mmを測定した。

【００１４】

【表１】 表１ 粉体塗料 Ａ−１ Ｂ−１ Ｃ−１ 樹脂特性 エポキシ基当量 ５００ ４５０ ４００ ガラス転移温度（℃） ５５ ５０ ４０ 溶融温度（℃） ９５〜１００ ９０〜９５ ８５〜９０

【００１５】

【表２】 実施例５及び比較例３ 得られた不定形粒子を分級したこと除いて、実施例１と
同様にして、平均粒径が６μｍ、１３μm 及び２２μｍ
の３種類の不定形粒子からなる粉体塗料を製造した。

【００１６】一方、上記不定形粒子から、実施例１と同
様にして、平均粒径がそれぞれ６μm 、１３μm 及び２
２μm の球形粒子を製造した。上記により得られた不定
形粒子と球形粒子とを、以下の表３に示す配合割合で配
合して、粉体塗料を製造した。次に、得られた粉体塗料
を、実施例１と同様に塗装し、各種試験を行い、結果を
表３に示した。

【００１７】

【表３】 表３ 実施例 比較例 粉体塗料 ５ ３ ４ 粒子配合量（重量部） 不定形粒子（平均粒径） ６μm ５０ １３μm ５０ ２２μm ５０球形粒子（平均粒径） １３μm ５０ ５０ ５０ 粉体塗料の特性 外観（目視） ○ × △ 光沢度 ９１ ７５ ８５ 鮮映性 ○ × △ 表面粗度Ｒａ 0.０７ 0.５３ 0.４８ 実施例６〜７ 実施例１で製造した不定形粒子Ｂ−１及びＣ−１（それ
ぞれ平均粒径１３μm）、並びに球形粒子ｃ−１（平均
粒径１３μm ）を準備した。これらの不定形粒子及び球
形粒子を重量比５０：５０の割合で混合して、粉体塗料
を調製した。

【００１８】得られた粉体塗料を、実施例１と同様に塗
装し、各種試験を行った。その結果を以下の表４に示
す。

【００１９】

【表４】 表４ 実 施 例 ６ ７ 粒子配合量（重量部） 不定形粒子 Ｂ−１ ７０ Ｃ−１ ５０ 球形粒子 ｃ−１ ５０ ３０ 粉体塗料の特性 外観（目視） ◎ ○ 光沢度 ９４ ９０ 鮮映性 ◎ ○ 表面粗度Ｒａ 0.０６ 0.１８ 上記の実施例及び比較例の結果から、実施例１〜７で
は、良好な塗膜性能を有する粉体塗料が得られた。これ
に対して、不定形粒子のみを使用する比較例１及び球形
粒子のみを使用する比較例２では、耐ブロッキング
性、、鮮映性、表面粗度Ｒａが不良であり、不定形粒子
の平均粒径が８μｍ未満である比較例３では、外観（目
視）、光沢度、鮮映性、表面粗度Ｒａが不良であり、そ
して、不定形粒子の平均粒径が２０μm を越える比較例
４では、外観（目視）、鮮映性が不良であった。

【００２０】

【発明の効果】本発明によれば、焼付後の塗膜の表面平
滑性に優れた粉体塗料が得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡崎 晴彦 愛知県西春日井郡師勝町熊之庄古井178 (72)発明者 五十嵐 博 愛知県小牧市三ツ渕字西ノ門878 大日 本塗料株式会社 小牧工場内 (56)参考文献 特開 昭50−143855（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−311369（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−269310（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−1243（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−270672（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−231903（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−208855（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−17792（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−209033（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−168170（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−45588（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09D 1/00 - 201/10 B05D 1/00 - 7/26

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平均粒径が８〜２０μmでありかつ熱硬
   化性樹脂からなる不定形粒子及び球形粒子からなり、前
   記不定形粒子と前記球形粒子とが９５:５〜５:９５の重
   量比で使用される粉体塗料組成物であって、前記熱硬化
   性樹脂からなる不定形粒子及び球形粒子が、溶融練合に
   よって得られた熱硬化性樹脂を粉砕することによって得
   られたものであることを特徴とする粉体塗料用組成物。
2. 【請求項２】 前記不定形粒子のガラス転移温度が３５
   ℃以上である請求項１記載の粉体塗料組成物。
3. 【請求項３】 前記不定形粒子のガラス転移温度と、前
   記球形粒子のガラス転移温度との差が１０℃以内である
   請求項１又は２記載の粉体塗料組成物。