JP3556075B2 - 粉体塗料の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体塗料の製造方法、特に粉砕工程時に発生する微粉量が少ない粉体塗料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
粉体塗料の製造方法としては乾式と湿式がある。湿式法は粉体塗料組成物を溶剤に溶解あるいは分散させ、塗装後に溶剤を除去させる方法であるため、溶剤の取り扱いに多くの工程や付帯設備を必要とし、また作業環境の点からもその利用は最近敬遠されつつある。一方、乾式法は粉体塗料の各原料を溶融混練し、これを冷却、粉砕する方法である。
【０００３】
冷却にはクーリングベルトが主として用いられている。溶融混練組成物の冷却が不十分な場合には、冷却効率が低下し、場合によっては目標とする粒径が得られない。粉砕には、パルペライザー、ビクトリーミル、ボールミル、ジェットミル等が用いられ、粉体の性状と目標粒径に応じて使い分けられる。通常は、粉砕効率を高めるために、５〜１５ｍｍ程度の塊状にする粗粉砕工程と、目標粒径までに粉砕する微粉砕工程に分けて処理される。
【０００４】
流動浸漬法用粉体の場合平均粒径を４０〜８０μｍ、静電塗装用の場合は３０〜６０μｍにコントロールする必要があるが、ハンマーミル等の粗砕機を用いた場合には、平均粒径は２〜５ｍｍと大きく、且つ粒度分布も数μｍから１０数ｍｍと広くなる。一般的に、粗粉砕物の粒径が、微粉砕後の目標粒径に近いほど微粉砕に要する時間は短くなり、又粒度分布は狭いほど過粉砕による微粉の発生を抑えることができるため、このような粗砕物を粉砕した場合には、粉砕時間が長くなると共に、多くの微粉や粗粒が発生する。製品中に微粉が多すぎると塗装作業性が悪化し、逆に粗粉が多すぎると塗膜外観不良や粉体流動性不良に伴う経時劣化等の問題が生じる。
【０００５】
使用する用途により最適な粒度分布は異なるが、いずれの場合においても従来の製造方法における粉砕工程では、得られる粉体の粒度分布は必要以上に広いために分級工程を必要とする。分級された微粉や粗粒を廃棄することは歩留まりの低下につながり、生産コストが高くなる。また、微粉や粗粒を回収し処理を行い製品に加工することは加工費が高くなる。つまり、目標とする粒度分布に対して微粉や粗粒が多い場合には生産効率が低下し、高コストとなる。特に、微粉の発生は作業環境の悪化を招く。
【０００６】
粉砕の効率を改善した粉体塗料の製造方法は特開平８−２１８６４３号公報や特開平８−２９４９１６号公報に開示されている。この方法を用いることにより、従来のハンマーミル等の粗砕工程を経た微粉砕工程よりも発生する微粉量を低減することは可能である。しかし、この方法のように溶融混練した樹脂を供給する回転子がピン型ディスクあるいはベーン型ディスクで遠心力のみを利用して溶融樹脂を繊維状とする場合には、得られる生成物の大きさは不均一で且つ、目標とする粒径に比べ大きくなる。例えばピン型ディスクの場合、供給する樹脂の溶融粘度が低く糸状で回転子に連続供給した時には、樹脂は隣り合った２本のピンの間で遠心力により延ばされ、繊維状となるため、繊維の長さはピン間距離よりも長くなる。
【０００７】
繊維長を短くするためにピン間距離を狭くした場合には、ピン間の樹脂量が少なくなるために作用する遠心力も小さくなりピン間より離れにくく、樹脂が回転子内部で滞留することになる。滞留を防ぎ遠心力を大きくするためには回転速度を上げる必要があり、大きな動力を必要とすると共に、作業の安全性も低下する。一方繊維の太さは樹脂供給量に依存するため、供給量が十分少ないときは細くなるが、生産能力を上げるために供給量を増やした場合には繊維径は太くなる。
【０００８】
また、供給する樹脂の溶融粘度が高い場合や糸状での連続供給ができずに樹脂を断続的に回転ディスクに供給する場合には、局所的なピンに対しての樹脂の供給となる。よって、局所的なピンにおいては樹脂は過剰供給となり、ピンの空隙部全体より樹脂が押し出される形となるため不均一な板状で且つ極めて大きな形状となる。このことはベーン型ディスクについても同様のことが言える。つまり、この方法では粉砕工程で効率よく目標粒度を得ることは不十分である。
従来回転子を利用した製造方法としては、特開昭５０−１２１５２９号公報、特開昭５０−１２１５３０号公報、特開昭５９−２０３４４８号公報等に開示されているが、いずれも綿状の製品を製造することを目的としており、本発明とは異なるものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は粉砕工程時に発生する微粉や粗粒を低減することにより、従来の粉体塗料の製造効率を大きく改善し、より低コストで且つ作業環境に優れる粉体塗料を作る製造方法を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、粉体塗料の製造効率を大きく改善し、より低コストで且つ作業環境に優れる粉体塗料を作る製造方法について研究した結果なされたものである。すなわち、回転する回転子の上部に設置した円筒体を通して溶融混練された粉体塗料樹脂組成物を開口部より供給でき、その外周上に孔を有する磁性材料をもって形成された打ち抜き金網を備えた回転子と打ち抜き金網を加熱する加熱手段を有する粉体塗料の製造装置において、回転する回転子に溶融混練された粉体塗料樹脂組成物を供給することにより、径が１．０α〜２０．０α、長さが１．０α〜４０．０α（但し、αは得られる粉体塗料の平均粒径とする）の繊維状組成物とし、次いでこれを任意の粉砕工程を用い、平均粒径がαである粉体とすることで粉砕工程時に発生する微粉や粗粒を低減することができ、従来の粉体塗料の製造効率を大きく改善し、より低コストで且つ作業環境に優れる粉体塗料を作る製造方法である。
【発明の実施の形態】
【００１１】
本発明における溶融混練された粉体塗料樹脂組成物とは、従来の乾式工程における冷却工程直前のものを意味する。すなわち、樹脂、硬化剤、充填材、顔料、その他添加剤などの各種原料をドライブレンドし、２軸押出機等の加熱混練機により溶融、均一分散体となったなったものである。樹脂の種類は限定されるものではなく、エポキシ樹脂、エポキシ−ポリエステル樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、アクリル−ポリエステル樹脂、ポリイミド等の熱硬化性樹脂、およびポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリアミド、フッ素系樹脂等の熱可塑性樹脂あるいはこれらの変性系、混合系のいずれも適応される。
硬化剤は樹脂に応じて選ばれる。熱膨張率の低下や衝撃性向上のためにシリカ粉末、炭酸カルシウム粉末、タルク粉末、マグネシア粉末、木粉等の充填剤や必要に応じ顔料、カップリング剤、レベリング剤等の添加剤を配合することができる。
【００１２】
本発明によれば、その外周上に孔を有する磁性材料をもって形成された打ち抜き金網を備えた回転子と打ち抜き金網上部に設置した励磁コイルに交流電源を通電させることにより、打ち抜き金網を加熱する粉体塗料の製造装置において、回転する回転子の上部に設置した円筒体を通して溶融混練された粉体塗料樹脂組成物を開口部より供給し、加熱された打ち抜き金網と接触することにより、樹脂の溶融粘度が低下するため遠心力で飛散させることで容易に微粒子あるいは繊維状物とすることができ、粉砕工程時に発生する微粉や粗粒を低減できる粉体塗料の製造方法が提供できる。
【００１３】
次に本発明の一例を図面にて説明する。第１図に本発明の粉体塗料の製造方法を実施するための概略図、第２図に回転子及び励磁コイル、第３図に回転子の上部に設置する円筒体を示す。二軸押出機７で溶融混練された樹脂は内壁と外壁の間に冷媒を通し冷却された円筒体４を通して回転子１に供給される。この時、円筒体４が冷却されていない場合には、樹脂が円筒体の壁に付着しやすく、安定した樹脂の供給が困難となり好ましくない。回転子１はモーター８と接続されており、任意の回転数で回転させることができる。回転子の外周上に設置した上部に設置した孔を有する磁性材料をもって形成された打ち抜き金網２はその上部に備えられた励磁コイル３に交流電源を通電させることによって発生する交番磁束の通過に伴う、うず電流損やヒステリシス損により発熱する。なお、この磁性材料は例えば鉄材や珪素鋼等があげられ、１種類あるいは２種類以上の磁性材料を複合して使用することができる。樹脂は回転子供給後、遠心力により加熱された打ち抜き金網２に飛行移動する。
【００１４】
加熱された打ち抜き金網２に接触した樹脂は溶融粘度が低下し、容易に打ち抜き金網２の孔を通過し吐出される。加熱する温度は、適用する樹脂の特性により任意に設定することができる。熱硬化性樹脂を用いる場合は、加熱温度を上げすぎると樹脂の硬化が進み特性の劣化や打ち抜き金網２の孔で堆積が進むことがあるが、適当な温度条件の場合においては、樹脂と打ち抜き金網２の接触時間が極めて短いために特性への影響は極めて少ない。吐出された繊維状組成物は回転子１の周囲に設置した外槽６で捕集される。外槽６の内径は小さすぎると繊維状組成物が十分冷却されないために内壁への付着や、樹脂同士の融着が生じる恐れがあるため、好ましくない。一般には、回転子の回転により空気の流れが生じ、冷却効果が得られるが必要に応じて冷風を導入したり、外槽をチラー等で冷却しても良い。外槽の大きさは、例えば回転子の直径が２０ｃｍの場合、内径は６０ｃｍあれば付着や融着を防ぐことができる。
【００１５】
得られる粉体塗料の平均粒径をαとすると、捕集される繊維状組成物の径は１．０α〜２０．０α、長さが１．０α〜４０．０αに調整される。繊維径及び繊維長は溶融粉体塗料樹脂組成物の供給速度、溶融粘度や回転子の回転速度、及び打ち抜き金網の孔径、加熱温度で調整される。繊維状組成物の径が２０．０α以上もしくは繊維長さが４０．０αの場合、後の粉砕工程で発生する微粉や粗粒の低減効果が少なく生産性の向上や作業環境の改善が十分得られない。
【００１６】
繊維状組成物の粉砕には、任意の粉砕工程を用いる事ができる。ボールミル、ビクトリーミル、ジェットミル、パルペライザー等いずれの方式も適用可能である。ついで、ミクロンセパレーター、サイクロン、ターボスクリーナー、篩い等の分級機により微粉や粗粒を除去し目標の粒度分布を有する粉体塗料を得る。
本発明により得られた粉体塗料は、粉砕工程で発生する微粉や粗粒が少ないため、分級工程が省略できるかまたは、省力化ができる。
【００１７】
【実施例】
本発明を実施例により更に詳しく説明する。
《実施例１》 ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量８５０）５ｋｇ、結晶シリカ粉末５ｋｇ、２−メチルイミダゾール０．０６ｋｇ、レベリング剤０．０２ｋｇをヘンシェルミキサーでブレンド後、二軸押出機にて溶融混練し、１２０℃の溶融粉体塗料樹脂組成物とした。
これを１．２ｍｍの孔径を有し、励磁コイルで１２０℃に加熱した打ち抜き金網を備えた直径１３ｃｍで３０００ｒ．ｐ．ｍで回転している回転子に供給し、平均繊維径５００μｍ、平均繊維長１．２ｍｍの繊維状組成物を得た。これをパルペライザーにて４０００回転で粉砕したところ、５μｍ以下の微粉および２００μｍ以上の粗粒を含まない平均粒径７０μｍの粉体塗料を得た。
【００１８】
《実施例２》 実施例１で得た１２０℃の溶融粉体塗料樹脂組成物を０．６ｍｍの孔径を有し、励磁コイルで１２０℃に加熱した打ち抜き金網を備えた直径１３ｃｍで３０００ｒ．ｐ．ｍで回転している回転子に供給し、平均繊維径２７０μｍ、平均繊維長１．０ｍｍの繊維状組成物を得た。これをパルペライザーにて４０００回転で粉砕したところ、１０μｍ以下の微粉および１８０μｍ以上の粗粒を含まない平均粒径６５μｍの粉体塗料を得た。
【００１９】
《比較例１》 ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（エポキシ当量８５０）５ｋｇ、結晶シリカ粉末５ｋｇ、２−メチルイミダゾール０．０６ｋｇ、レベリング剤０．０２ｋｇをヘンシェルミキサーでブレンド後、二軸押出機にて溶融混練した。クーリングベルトで冷却後、ハンマーミルにて粗粉砕を行い平均粒径８００μｍ、粒度分布４０μｍ〜１０ｍｍの粗粉砕物を得た。これをパルペライザーにて４０００回転で粉砕したところ、１０μｍ以下の微粉を１１ｗｔ％および１８０μｍ以上の粗粒を８％含んだ平均粒径７０μｍの粉体塗料を得た。
【００２０】
【発明の効果】
本発明における粉体塗料の製造方法では、製品の目標粒度に近い小さな粒径でかつ、粒度分布の狭い繊維組成物を安定して得ることができるため、粉砕工程で微粉や粗粒の発生を低減することが可能となる。つまり、分級工程の削減あるいは省力化に伴う生産性の向上および作業環境の改善を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の粉体塗料製造方法を実施するための、樹脂の溶融混練から繊維状生成物製造までの一例である。
【図２】本発明に使用する回転子及び励磁コイルの断面図の一例である。
【図３】溶融混練された粉体塗料樹脂組成物を回転子に導入する円筒体の断面図の一例である。
【符号の説明】
１ 回転子
２ 打ち抜き金網
３ 励磁コイル
４ 円筒体
５ 交流電源発生装置
６ 外槽
７ 二軸押出機
８ モーター

Claims (2)

1. 回転する回転子の上部に設置した円筒体を通して溶融混練された粉体塗料
   樹脂組成物を開口部より供給でき、その外周上に孔を有する磁性材料をもって形成された打ち抜き金網を備えた回転子と、上部に備えられた励磁コイルに交流電源を通電させることによって打ち抜き金網を加熱する加熱手段を有する粉体塗料の製造装置であって、回転する回転子に溶融混練された粉体塗料樹脂組成物を供給することにより、径が１．０α〜２０．０α、長さが１．０α〜４０．０α（但し、αは得られる粉体塗料の平均粒径とする）の繊維状組成物とし、次いでこれを任意の粉砕工程を用い、平均粒径がαである粉体とすることを特徴とする粉体塗料の製造方法。
2. 回転子上部に設置した円筒体は２重管式であり、内壁と外壁の間に冷媒を
   通すことにより円筒体を冷却できる請求項１記載の粉体塗料の製造方法。

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