JPH08283617A - 粉体塗料 - Google Patents

粉体塗料

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 レベリング性が向上し、塗膜の薄膜化が達成
され、作業効率が向上し、塗装特性が塗装環境或いは塗
料の放置環境に左右されず、広い湿度環境下で使用可能
な粉体塗料を提供する。 【構成】 粉体塗料は、少なくとも結着樹脂および硬化
剤を含有し、平均粒子径が5〜20μmである粉体粒子
表面に、単位表面積当りの平衡吸着水分量が2×10-5
g/m2 以下である疎水性シリカ微粉末を該粉体粒子1
00重量部に対して0.01〜5重量部付着させた構成
を有している。疎水性シリカ微粉末は、BET法による
比表面積が100m2 /g以上であるものが好ましい。

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市販
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、その粒子径分布
は非常にブロードなものである。ところで、良好なレベ
リング性を得るためには均一な塗膜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倍の厚さを
有する粉体付着層を形成する必要がある。従来の粉体塗
料を用いた場合には、レベリング性の良好な塗膜を得る
ためには、粉体付着層の厚さを60μm以上にしなけれ
ばならなかった。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、粉体塗料について
も溶剤塗料を使用した場合と同程度の膜厚、すなわち3
0〜60μm程度の膜厚の塗膜を形成することが望まれ
るようになった。
【0003】粉体塗料を用いて塗膜を形成する場合に、
従来一般的に使用されている粉体塗料塗装方式として、
コロナ帯電方式スプレーガンを用いる方法がある。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電界
および空気流にそって飛翔し、被塗物に付着する。この
コロナ帯電方式には、2つの大きな問題点があることが
分かっている。その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。他の1つは逆電離現象と呼ばれ、被塗物
上に堆積した粉体塗料および遊離コロナイオンの蓄積電
荷が大きくなり過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
帯電方式スプレーガンを用いる方式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
みによって被塗物間で飛翔して付着する。この方式で
は、電界が形成されないために、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、塗装ラインの湿度環境によって被塗物への付着状態
が異なるという問題点があることが明らかになってい
る。
【0005】また、粉体塗料を開封状態で高湿度環境下
に放置するような条件で塗装するような場合には、トリ
ボ帯電方式のスプレーガンに限らず、コロナ帯電方式の
スプレーガンを用いた場合でも、粉体粒子表面への水分
吸着によって粉体塗料の流動性が悪化し、スプレーガン
への塗料供給性が悪化するために塗膜上にムラが発生し
やすいという問題がある。
【0006】ところで、粉体塗料の流動性を向上させ、
スプレーガンへの塗料搬送を良好にするために、疎水性
シリカ微粉末を粉体塗料表面に付着させることも知られ
ている。しかしながら、従来使用されている疎水性シリ
カ微粉末は、表面処理剤による疎水化処理が不十分であ
って、単位表面積あたりの平衡水分吸着量が高い。この
ような疎水化処理が不十分なシリカ微粉末を使用する
と、トリボ帯電方式のスプレーガンに適用した場合に
は、特に高湿度環境下で粉体塗料の摩擦帯電が不良にな
り、被塗物に付着しない塗料粒子が多く発生してしま
う。また、粉体塗料表面のシリカ微粒子が空気中の水分
を吸着しやすいため、スプレーガンへの塗料の搬送がス
ムースでなくなり、被塗物への吹き付け後の表面性が不
良となる等の問題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
における上記のような問題点を改善することを目的とし
てなされたものである。すなわち、本発明の目的は、塗
膜の薄膜化を可能ならしめる小粒径の粉体粒子を使用し
たものであって、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を達成し、広い湿度環境下で使用で
きる粉体塗料を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の粉体塗料は、少
なくとも結着樹脂および硬化剤を含有し、平均粒子径が
5〜20μmである粉体粒子の表面に、単位表面積当り
の平衡吸着水分量が2×10-5g/m2 以下である疎水
性シリカ微粉末を該粉体粒子100重量部に対して0.
01〜5重量部付着させたことを特徴とする。
【0009】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、結着樹脂および硬化剤を主成分
として含有する粉体粒子からなる。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、酸ジヒドラジド、イミダゾール等が使
用される。これら硬化剤の配合量は、上記結着樹脂の種
類に応じて適宜設定することができる。
【0010】また、粉体粒子には、他の公知の添加剤を
含有させることができる。例えば、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。本発明
に使用される上記の粉体粒子は、上記の成分を乾式混合
し、熱溶融混練した後、粉砕し、分級して得ることがで
きる。また樹脂を形成するための単量体に所望の成分を
配合し、懸濁重合法、乳化重合法等の重合法により重合
して作製することもできる。
【0011】本発明においては、上記のようにして得ら
れる粉体粒子は、その平均粒子径、すなわち、コールタ
ーカウンターTAII型で測定される体積50%径が5〜
20μmの範囲でなければならない。平均粒子径が5μ
m未満の粉体粒子の場合はファンデルワールス力等に起
因する粒子間力が大きくなり、粉体粒子が凝集しやす
く、粉体塗料としての流動性が悪化するため、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、分級による方法で製造するためには、
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。一方、平均粒子径が20μ
m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。
【0012】本発明の粉体塗料は、上記粉体粒子に、単
位表面積当りの平衡吸着水分量が2×10-5g/m2
下である疎水性シリカ微粉末を、その粉体粒子100重
量部に対し0.01〜5重量部付着させることを特徴と
している。本発明に使用される疎水性シリカ微粉末の平
衡吸着水分量は、2×10-5g/m2 以下であることが
必要であるが、高湿度環境下での特性を良好に改善する
ためには、1.5×10-5g/m2 以下の範囲にあるの
がより一層好ましい。上記の平衡吸着水分量の疎水性シ
リカ微粉末を粉体粒子表面に付着させることによって、
粉体塗料としての流動性が向上し、スプレーガンへの塗
料搬送が良好になる等、粉体としてのハンドリング特性
が向上する。これに対して、平衡吸着水分量が2×10
-5g/m2 よりも大きくなると、トリボ帯電方式のスプ
レーガンに適用した場合には、特に高湿度環境下で粉体
塗料の摩擦帯電が不良となり、被塗物に付着しない塗料
粒子が多く発生し、また、粉体塗料を高湿度環境下に放
置した場合には、粉体塗料表面のシリカ微粒子が空気中
の水分を吸着して粉体塗料の流動性が悪化し、スプレー
ガンへの塗料の搬送がスムースでなくなるため、被塗物
への吹き付け後の表面性が不良となる。
【0013】なお、単位表面積当りの平衡吸着水分量
は、以下の方法によって測定される。 1.シリカ微粉末の比表面積A(m2 /g)をBET法
によって測定する。 2.シリカ微粉末を25℃/80%RHの条件で45日
間放置し、放置後の平衡吸着水分量B(重量%)をカー
ルフィッシャー法で測定する。 3.次式から、単位表面積あたりの平衡吸着水分量C
(g/m2 )を求める。 C=B/(A×100)
【0014】本発明に使用される疎水性シリカ微粉末の
比表面積は100m2 /g以上であることが好ましい。
比表面積が100m2 /g以上の疎水性シリカ微粉末
は、粉体粒子への流動性付与効果が高く、少量の添加量
で所望の流動性を得ることができるからである。
【0015】本発明に使用される上記の平衡吸着水分量
を有する疎水性シリカ微粉末は、シランカップリング剤
およびポリシロキサン等の公知の表面処理剤によって高
度に表面処理されることによって得ることができる。具
体的には、例えば、ヘキサメチルジシラザンをエタノー
ルに溶解し、流動状態の未処理シリカ微粉末に適量を噴
霧した後、加熱してエタノールを揮発させる。この作業
を適宜繰り返すか、処理前の量を調整することによっ
て、高度に表面処理されたシリカ微粉末が得られる。
【0016】上記の疎水性シリカ微粉末は、粉体粒子1
00重量部に対して0.01〜5重量部、望ましくは
0.1〜1重量部添加される。添加量が0.01重量部
未満の場合は、粉体粒子への流動性の付与が十分でなく
なり、一方、5重量部よりも大い場合は、疎水性シリカ
微粉末が粉体粒子表面から遊離しやすくなり、その遊離
シリカ微粉末によって塗膜の表面性が悪化する。
【0017】上記の疎水性シリカ微粉末を粉体粒子の表
面に付着させるためには、例えば、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
の高速ミキサーによって、両者を乾式混合すればよい。
【0018】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明を説明する。 実施例1 粉体塗料の製造 ポリエステル樹脂 55.8重量部 (ER−6680、日本エステル社製) ブロックイソシアネート 10.2重量部 (BF−1540、ダイセルヒュルス社製) 二酸化チタン 33.0重量部 (CR−90、石原産業社製) 流展剤 0.66重量部 (アクロナール4F、BASF社製) 発泡防止剤 0.34重量部 (ベンゾイン、みどり化学社製) 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℃で熱溶融混練した後、ジェ
ットミルで粉砕し、その後乾式気流分級機で平均粒子径
(体積50%径)が13μmとなるように分級した。得
られた粉体粒子100重量部に対し、疎水性シリカ微粉
末(BET比表面積:210m2 /g、単位表面積当り
の平衡吸着水分量:1.1×10-5g/m2)0.4重
量部をヘンシェルミキサーで撹拌混合して、粉体塗料を
得た。
【0019】実施例2 BET比表面積が125m2 /gであり、単位表面積当
りの平衡吸着水分量:1.4×10-5g/m2 である疎
水性シリカ微粉末を使用した以外は、実施例1と同様に
して粉体塗料を得た。
【0020】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150℃で熱溶融混練した
後、ジェットミルで粉砕し、その後乾式気流分級機で平
均粒子径(体積50%径)が4.8μmとなるように分
級した。得られた粉体粒子100重量部に対し、実施例
1と同一の疎水性シリカ微粉末0.4重量部をヘンシェ
ルミキサーで撹拌混合して粉体塗料を得た。 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℃で熱溶融混練した
後、ジェットミルで粉砕し、その後乾式気流分級機で平
均粒子径(体積50%径)が26.0μmとなるように
分級した。得られた粉体粒子100重量部に対し、実施
例1と同一の疎水性シリカ微粉末0.4重量部をヘンシ
ェルミキサーで撹拌混合して粉体塗料を得た。 比較例3 BET比表面積が102m2 /gであり、単位表面積当
りの平衡吸着水分量:が2.9×10-5g/m2 である
疎水性シリカ微粉末を使用した以外は、実施例1と同様
にして粉体塗料を得た。 比較例4 疎水性シリカ微粉末を添加しない以外は、実施例1と同
様にして粉体塗料を得た。 比較例5 疎水性シリカの添加量を6重量部とした以外は、実施例
1と同様にして粉体塗料を得た。
【0021】実施例1〜実施例2、比較例1〜比較例5
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になるように吹
き付けし、20℃で焼き付けを行った。この時の吹き付
け後の付着状態および焼き付け後の塗膜面の評価結果を
表1に示す。さらに、各粉体塗料を高湿度環境に放置し
た場合の粉体塗料の流動性の変化についても表1に示
す。
【0022】
【表1】
【0023】表1から明らかなように、本発明の粉体塗
料によれば、塗装環境に左右されず、塗物への塗着効率
も良好で、高湿度環境に放置した場合でも流動性の低下
がなく、焼き付け後の塗膜面も良好な粉体塗料を得るこ
とができる。
【0024】
【発明の効果】本発明の粉体塗料は、平均粒子径が5〜
20μmの粉体粒子を使用するため、塗膜の薄膜化が可
能であり、また、粉体粒子100重量部に対し、単位表
面積当りの平衡吸着水分量が2×10-5g/m2 以下の
疎水性シリカ微粉末を0.01〜5重量部付着させてい
るため、高湿度環境下でも噴霧した粉体塗料の大部分が
被塗物に付着し、高湿度環境下に放置した場合でも流動
性が低下せず、さらに焼き付け後も良好な塗膜を形成す
ることができる。

Claims (2)

    【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を含有
    し、平均粒子径が5〜20μmである粉体粒子の表面
    に、単位表面積当りの平衡吸着水分量が2×10-5g/
    2 以下である疎水性シリカ微粉末を該粉体粒子100
    重量部に対して0.01〜5重量部付着させたことを特
    徴とする粉体塗料。
  2. 【請求項2】 疎水性シリカ微粉末のBET法による比
    表面積が100m2/g以上であることを特徴とする請
    求項1に記載の粉体塗料。
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