JPH1017792A - 粉体塗料組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 塗膜の表面平滑性に優れた粉体塗料を提供す
る。 【解決手段】 成分として、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と、平均粒径
が７μm 以下でありかつ熱硬化性樹脂からなる球形粒子
とを含有し、不定形粒子と球形粒子とを９９：１〜８
０：２０の重量比で使用する。

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、熱硬化性樹脂から
なりかつ平均粒径が８〜２０μm の不定形粒子と、熱硬
化性樹脂からなりかつ平均粒径が７μm 以下の球形粒子
とからなり、前記不定形粒子と前記球形粒子とを９９：
１〜８０：２０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。不定形粒子の平均粒径は、８〜２０μm
であることが必要であり、この範囲で、形成する塗膜の
平滑性が優れたものとなる。特に、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、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。好ましくは、不定形粒子の平均粒径は、
８〜１８μm 、特に好ましくは８〜１６μm が適当であ
る。

【０００８】球形粒子は、平均粒径が７μm 以下、好ま
しくは２〜７μm 、特に好ましくは４〜７μm が適当で
ある。球形粒子は、不定形粒子によって形成される塗膜
の隙間を埋め、不定形粒子と相まって、平滑な塗膜表面
を形成する機能を有する。但し、球形粒子が多量に使用
されると、塗膜の平滑性は、改良されるが、反面、静電
塗装時の粒子間の反発が起こりやすくなり、塗着効率が
低下するなどの弊害が出る。従って、不定形粒子と球形
粒子との混合比は、重量比で、９９：１〜８０：２０で
あり、好ましくは９５：５〜８５：１５が適当である。
即ち、不定形粒子と球形粒子との全量に対して、球形粒
子は、２０重量％以下、好ましくは１５重量％以下が適
当である。下限は、１重量％、好ましくは５重量％であ
る。単に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、少量の球形粒子を使用する場合には、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、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４５℃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、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。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。

【００１１】

【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
一部を分級し、平均粒径６μｍの粒子を取り、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６μｍ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。

【００１２】＜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℃、１
０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】 表２ 実 施 例 比 較 例 １ ２ ３ ４ １ ２ 粒子配合量（重量部） 不定形粒子(A-1) 95 90 80 80 100 50 球形粒子(a-1) 5 10 20 50 球形粒子(b-1) 20 粉体塗料の特性 見掛け比重 0.38 0.43 0.50 0.51 0.30 0.55 安 息 角 52 47 43 45 55 54 耐ブロッキング性 ○ ◎ ○ ○ × △ 外観（目視） ○ ◎ ○ ○ △ △ 光 沢 90 93 92 91 86 84 鮮 映 性 ○ ◎ ○ ○ × △ 表面粗度Ra 0.09 0.05 0.10 0.11 0.25 0.43 実施例５及び比較例３ 平均粒径が１０μｍ、１３μm 及び２２μｍの３種類の
粉体粒子に分級して調製したこと除いて、実施例１と同
様にして、不定形粒子からなる粉体塗料を製造した。

【００１６】次いで、平均粒径１３μｍの不定形粒子
と、平均粒径５μｍの不定形粒子を実施例１と同様にし
て球形化処理し、それぞれ、平均粒径１３μm の球形粒
子（ｄ−１）と、平均粒径５μm の球形粒子（ｅ−１）
を得た。そして、未処理の平均粒径１０μｍの不定形粒
子（Ｄ−１）に、得られた球形粒子を、重量比９０：１
０の割合で混合して、粉体塗料を製造した。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 粒子配合量（重量部） 不定形粒子（Ｄ−１） ９０ ９０ 球形粒子（ｅ−１） １０ 球形粒子（ｄ−１） １０ 粉体塗料の特性 外観（目視） ○ △ 光沢度 ９１ ８５ 鮮映性 ○ △ 表面粗度Ｒａ 0.０７ 0.１５ 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６μm ）を準備した。これらの不定形粒子及び球形
粒子を重量比８５：１５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 ８５ Ｃ−１ ８５ 球形粒子 ｃ−１ １５ １５ 粉体塗料の特性 外観（目視） ◎ ○ 光沢度 ９４ ９２ 鮮映性 ◎ ○ 表面粗度Ｒａ 0.０６ 0.１２ 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えられた。これ
に対して、不定形粒子のみを使用する比較例１及び、不
定形粒子と球形粒子の混合比が、９９：１〜８０：２０
から外れている比較例２では、耐ブロッキング性、、目
視外観、光沢、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２０μｍを越えた比較例３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 山本 義明 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 (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

Claims (3)

【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と、平均粒径が７μm 以下
   でありかつ熱硬化性樹脂からなる球形粒子とからなり、
   前記不定形粒子と前記球形粒子とを９９：１〜８０：２
   ０の重量比で使用することを特徴とする粉体塗料組成
   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。