JPH10279848A

JPH10279848A - 粉体塗料

Info

Publication number: JPH10279848A
Application number: JP9848697A
Authority: JP
Inventors: Shinji Senoo; 親治妹尾; Hideo Kato; 秀郎加藤
Original assignee: Nippon Paint Co Ltd
Current assignee: Nippon Paint Co Ltd
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1997-03-31
Publication date: 1998-10-20

Abstract

(57)【要約】【目的】塗着効率に優れた粉体塗料の提供。【構成】体積平均粒子径が３〜５０μｍであって、有機
スルホン酸金属塩を０．１〜１０重量％含有することを
特徴とする静電塗装用粉体塗料。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は塗着効率の優れた静
電塗装用粉体塗料に関するものである。

【０００２】

【従来技術】粉体塗料は、近年、有機溶剤を含んでいな
いことから無公害・省資源が可能な地球環境に優しい塗
料として注目され、種々の用途・塗装方法に使用されて
いる。前記の粉体塗料塗装方法としては、粉体塗料粒子
を流動層内に浮遊させて予熱された被塗物に塗着させる
予熱流動浸漬法や、帯電された粉体塗料粒子を空気気流
で吹き付けることで被塗物に塗着させる静電スプレー塗
装法等の静電塗装法が知られている。この種々の塗装方
法のなかでも静電塗装法は、塗装膜厚の管理が容易なこ
とから、特に、美粧性・外観が要求される電機、金属製
品、自動車用部品等の薄膜塗装が行われる分野に普及し
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】通常の静電スプレー塗
装法での工程では、被塗物は、塗装ブース内でハンガー
等に着荷されて、コロナ帯電方式または摩擦帯電方式の
塗装ガンでスプレー塗装される。このスプレー塗装によ
り、帯電された粉体塗料粒子は被塗物に塗着するが、一
部の粉体塗料粒子は塗着せずに塗装ブース内の吸引ダク
ト等から回収されて再利用される。

【０００４】しかし、回収された粉体塗料は、もとの粉
体塗料と平均粒子径が異なる場合が多く、また塵等を含
む場合も多いので、再利用するには塵等の除去や粒度の
調整等の処理が必要であるのが通常である。前記の工程
において回収される粉体塗料の量が多い場合には、回収
塗料を貯蔵する場所を広く確保する必要があり、また塵
除去等の処理の回数が増大するので、そのような粉体塗
料の使用は作業性が低下して好ましくない。つまり、回
収される粉体粒子が少なく、効率的に粉体塗料粒子が被
塗物に塗着する粉体塗料が望まれる。

【０００５】本発明は、作業効率を改善することを目的
とし、塗着効率の優れた粉体塗料を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
の結果、体積平均粒子径が３〜５０μｍであって、有機
スルホン酸金属塩を０．１〜１０重量％含有することを
特徴とする静電塗装用粉体塗料により塗着効率を向上す
ることを見出し、本発明に至った。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明における有機スルホン酸金
属塩の含有量は０．１〜１０重量％であり、０．３〜
１．５重量％がより好ましい。その含有量が０．１重量
％以下であると塗着効率を向上することができず、１０
重量％以上であると耐水性や塗膜外観が低下するので好
ましくない。

【０００８】本発明における有機スルホン酸金属塩は、
一分子中に１個以上のスルホナート基が含まれていれば
良い。スルホナート基を有する分子の骨格は、特に限定
されるものではないが、アルカン類であることが好まし
い。芳香族やアルケン・アルキン等の二重結合等を有す
るものは、耐候性の観点から好ましくない。骨格を形成
する有機分子は、炭素数が８〜２０が好ましく、高分子
量のものは塗着効率が低下し、低分子量のものは流動性
を低下するため好ましくない。

【０００９】有機スルホン酸金属塩の融点は８０℃〜１
８０℃であるものが好ましい。融点が８０℃より小さい
と粉体塗料の流動性が低下し、さらに篩いの通過性が低
下するので好ましくない。融点が１８０℃より大きいと
加熱溶融時の流動性が低下してブツになるので好ましく
ない。

【００１０】分子内におけるスルホナート基の位置は、
特に限定されるものではないが、２級の炭素原子につく
ものが塗着効率が高いので好ましい。

【００１１】スルホナート基と塩を形成する金属は、特
に限定されるものではないが、アルカリ金属又はアルカ
リ土類金属が、塗着効率が高く、黄変しにくいので好ま
しく、特にナトリウムがより好ましい。

【００１２】すなわち、本発明における有機スルホン酸
金属塩は、２級アルカンスルホン酸金属塩が好ましく、
２級アルカンスルホン酸ナトリウム塩がより好ましい。
さらに、２級アルカンスルホン酸ナトリウム塩において
も、４位にスルホナート基を有したものである４−ドデ
カンスルホン酸ナトリウム塩がより好ましい。

【００１３】本発明における静電塗装用粉体塗料は、塗
膜形成成分として熱硬化性樹脂及び硬化剤を主成分とし
て含む。また、必要に応じて表面調整剤、顔料、又はそ
の他の添加剤を加えても良い。その他の添加剤として
は、硬化促進剤（又は硬化触媒）、可塑剤、紫外線吸収
剤、酸化防止剤、顔料分散剤、ベンゾイン類等が挙げら
れる。

【００１４】塗膜形成成分としての熱硬化性樹脂は、室
温で固体である樹脂が用いられ、ポリエステル樹脂、エ
ポキシ樹脂、エポキシ−ポリエステル樹脂、フッ素樹
脂、アクリル樹脂等が代表的なものとして挙げられる。
本発明の粉体塗料により耐候性の良好な塗膜を形成する
必要がある場合にはアクリル樹脂が、耐衝撃性などの塗
膜物性が良好な塗膜を形成する必要がある場合にはポリ
エステル樹脂が、さらに、耐食性の良好な塗膜を形成す
る必要がある場合にはエポキシ樹脂を用いることが好ま
しい。

【００１５】ポリエステル樹脂は、エチレングリコー
ル、プロパンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジ
オール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロ
パン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールと、テ
レフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、コハク酸、グル
タン酸、アジピン酸、セバチン酸、β−オキシプロピオ
ン酸等のカルボン酸を常法で反応させたものが代表的に
挙げられる。

【００１６】エポキシ樹脂は、分子内に２個以上のオキ
シラン基を持つ化合物で、グリシジルエステル樹脂、ビ
スフェノールＡとエピクロロヒドリンとの縮合反応物を
代表とするグリシジルエーテル型樹脂、脂環式エポキシ
樹脂、綿状脂肪族エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ
樹脂などが代表的に挙げられる。

【００１７】アクリル樹脂は、スチレン、アクリル酸、
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−
ブチル、アクリル酸ｉｓｏ−ブチル、アクリル酸ｔｅｒ
ｔ−ブチル、グリシジルアクリレート、グリシジルメタ
クリレート、２−メチルグリシジルメタクリレート等の
モノマーを通常の方法で重合させたものが代表的に挙げ
られる。

【００１８】これら塗膜形成成分としての熱硬化性樹脂
は、ガラス転移点（Ｔｇ）が３０〜８０℃が好ましい。
これよりＴｇが低いと粉砕時の発熱により、粉砕機に樹
脂粒子が融着し製造が困難である。またＴｇが高いと良
好な表面平滑性を得ることが困難である。

【００１９】硬化剤としては、前記樹脂の官能基種によ
り適宜選択される。例えば、ブロックイソシアネート、
セバチン酸等の脂肪族多価カルボン酸、アミノプラスト
樹脂、脂肪族酸無水物、トリグリシジルイソシアネー
ト、アミン系硬化剤、ジシアンジアミド、フェノール樹
脂、エポキシ樹脂等が代表的に挙げられる。

【００２０】表面調整剤としては、シリコーン又はアク
リルオリゴマー等が使用される。代表的には、ジメチル
シリコーン、メチルシリコーン等が挙げられる。

【００２１】顔料は例えば、二酸化チタン、ベンガラ、
酸化鉄、カーボンブラック、フタロシアニンブルー、フ
タロシアニングリーン、キクナドン系顔料、アゾ系顔料
等の着色顔料、炭酸カルシウム、タルク、沈降性硫酸バ
リウム等の体質顔料が代表的に挙げられる。

【００２２】ベンゾイン類は、ベンゾイン及びベンゾイ
ンに１〜３種の官能基が付加することで得られる誘導体
をいう。

【００２３】本発明における静電塗装用粉体塗料の体積
平均粒子径は３〜５０μｍである。平均粒子径が３μｍ
以下であると粉体塗料の製造が困難となり、５０μｍ以
上であると塗膜の平滑性が低下するので好ましくない。
また、本発明における静電塗装用粉体塗料の体積平均粒
子径は、高外観が要求されるような立体形状の被塗物を
塗装する場合には、凹部やコーナー部への入り込み性を
良くし、回収塗料を少なくするために、平均粒子径が５
〜３０μｍであることが好ましい。

【００２４】本発明における静電塗装用粉体塗料は、以
上のような原料を準備した後、原料準備工程、予備混合
工程、溶融混練工程、冷却工程、粗粉砕工程、微粉砕工
程、粒度分布調整のための分級工程、及び充填工程の順
に製造される。また必要に応じて、粉体塗料粒子の表面
にシリカ微粒子を付着させるために、ドライブレンド工
程を行っても良い。

【００２５】原料準備工程は、樹脂・顔料・硬化剤・添
加剤等の各種原料を選択・秤量する工程をいう。予備混
合工程は、各種原料を混合機に仕込み、予備的に混合す
る工程である。混合機としてはスーパーミキサー、ヘン
シェルミキサー等が代表的に挙げられる。

【００２６】溶融混練工程は、予備的に混合された原料
を加熱下で混合し、分子レベルで分散する工程である。
ブスコニーダー、エクストルーダー等が代表的に用いら
れる。

【００２７】冷却工程は、溶融混練された分散体を加圧
ロールにてシート状に形成し、冷却固化する。粗粉砕工
程は固化したシートをチップ状に粗粉砕する工程であ
る。

【００２８】微粉砕工程は、塗料の用途に応じて最適な
粒度分布に微粉砕する工程である。この工程ではハンマ
ーミル、ピンミル、ジェットミル等が代表的に用いられ
る。

【００２９】本発明における有機スルホン酸金属塩は、
上記予備混合工程又は溶融混練工程において混合され
る。

【００３０】粒度分布調整のための分級工程は、大きな
粒径の粉体粒子を取り除くための篩い分けや気流分級等
を行うためのものであるが、粒径分布をシャープにして
粒径分布の標準偏差を２０μｍ以下にしてもよい。

【００３１】篩い分けは、本質的な上下の振動により粉
体塗料がスクリーンを通過することをいい、スクリーン
として金属製で４２〜３２５メッシュのものが用いら
れ、気流分級は、通常の気流分級機が用いられる。

【００３２】本発明は、粉体塗料粒子の表面にシリカ微
粒子を付着させるためにシリカ微粒子を外添剤として添
加しても良い。また、シリカ微粒子の添加は、粗粉砕工
程または微粉砕工程の後に、ドライブレンド工程として
添加されることもあり、特に制限されるものではない。
このドライブレンド工程はスーパーミキサー、ヘンシェ
ルミキサー等で乾式混合することを代表とする通常の方
法で行われる。

【００３３】本発明は、静電塗装方法としてコロナ帯電
法又は摩擦帯電法等の通常の方法により吹き付け塗装さ
れるが、コロナ帯電法の塗装方法で塗装されることが好
ましい。

【００３４】

【実施例】以下に、実施例及び比較例を説明する。

【００３５】アクリル樹脂の製造温度計、撹拌機、冷却管、窒素導入管、及び滴下ロート
を備えた反応器に、キシレン６３重量部を仕込み、１３
０℃に加熱した。この容器に滴下ロートを用いてグリシ
ジルメタクリレート４５重量部、スチレン２０重量部、
メタクリル酸メチル２７重量部、メタクリル酸イソブチ
ル８重量部のモノマーの混合物と、ｔ−ブチルパーオキ
シ−２−エチルヘキサノエート６．５重量部、キシレン
６重量部の開始剤溶液とを３時間かけて滴下した。滴下
終了後、３０分間保温し、その後ｔ−ブチルパーオキシ
−２−エチルヘキサノエート０．１重量部、キシレン７
重量部を滴下ロートを用いて滴下した。滴下終了後、さ
らに１３０℃で１時間保持した後、キシレンを減圧蒸留
にて留去して、Ｔｇ５２℃、平均分子量３２００のアク
リル樹脂を得た。

【００３６】実施例１［ポリエステル粉体塗料］ポリエステル樹脂（ファインテ゛ィックＭ8021 大日本インキ化学工業（株）製）６０重量部 ε−カプロラクタムブロック化イソシアネート（アダクトＢ−１５３０ヒュルス社製）１０重量部有機スルホン酸ナトリウム塩（４−ドデカンスルホン酸ナトリウム塩）１重量部炭酸カルシウム３．５重量部二酸化チタン２５重量部表面調整剤（ＣＦ−１０５６東芝シリコ−ン社製）０．５重量部原料として上記成分をスーパーミキサー（日本スピンド
ル製造社製）にて約３分間混合し、コニーダー（ブス社
製）により約１００℃の条件で溶融混練した。室温で冷
却し、粗粉砕後にアトマイザー（不二パウダル社製）で
粉砕し、１５０メッシュの篩いで分級し、体積平均粒径
３５μｍの粉体粒子を得た。なお、４−ドデカンスルホ
ン酸ナトリウム塩は、イメージ加熱高温観察装置ＭＳ−
Ｅ１Ｓ（真空理工社製）で１０℃／ｍｉｎの昇温条件で
目視測定により、融点が１６０℃である。

【００３７】実施例２［ポリエステル粉体塗料］４−ドデカンスルホン酸ナトリウム塩を７重量部に変更
したこと以外は実施例１と同様の操作を行って粉体粒子
を得た。

【００３８】実施例３［ポリエステル粉体塗料］１５０メッシュの篩いでの分級を、気流分級機ＤＳ−２
型（日本ニューマチック社製）で分級して体積平均粒径
１５μｍの粉体塗料を得たことのほかは実施例１と同様
の操作を行って粉体粒子を得た。

【００３９】実施例４［アクリル粉体塗料］前記製造例のアクリル樹脂７６重量部デカンジカルボン酸１９重量部表面調整剤（ＣＦ−１０５６、東芝シリコーン製）０．５重量部ベンゾイン１重量部ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＹＤ−０１２、東都化成社製）３重量部有機スルホン酸ナトリウム塩（４−ドデカンスルホン酸ナトリウム塩）０．５重量部上記成分を原料として用いたことの他は、実施例１と同
様の操作を行って粉体粒子を得た。

【００４０】実施例５［エポキシ粉体塗料］エポキシ樹脂（エピコート１００４、油化シェルエポキシ社製）６５重量部ジシアンジアミド５重量部二酸化チタン２０重量部炭酸カルシウム８．５重量部表面調整剤（ＣＦ−１０５６、東芝シリコーン製）０．５重量部有機スルホン酸ナトリウム塩（４−ドデカンスルホン酸ナトリウム塩）１重量部上記成分を原料として用いたこと以外は、実施例１と同
様の操作を行って粉体粒子を得た。

【００４１】比較例１［ポリエステル粉体塗料］原料の４−ドデカンスルホン酸ナトリウム塩を用いなか
ったこと以外は実施例１と同様の操作を行って粉体粒子
を得た。

【００４２】比較例２［ポリエステル粉体塗料］原料の４−ドデカンスルホン酸ナトリウム塩を１５重量
部用いたこと以外は実施例１と同様の操作を行って粉体
粒子を得た。

【００４３】Ａ．塗着効率試験２００×６００ｍｍで厚さが０．８ｍｍである燐酸処理
鋼鈑板平板（以下、基材という）を、基材の平面が塗装
方向に対して垂直であって、基材間が１００ｍｍ間隔と
なるように３枚並べて水平移動型オーバーヘッドコンベ
アに吊り下げ設置した。コロナ帯電塗装ガン（ＧＥＭＡ
社製ＰＧ−１）のガンヘッド先端部から基材までの距離
が３００ｍｍとなるように塗装ガンを設置した。基材を
一定のコンベア移動速度で移動し、該塗装ガン前方を通
過させることにより、３枚の基材に粉体塗料を塗装し
た。

【００４４】下記の塗装条件で実施例１〜５、比較例
１、２の粉体塗料を塗装し、各基材の焼き付け後の平均
膜厚が約６０μｍとなる塗装基材を得た。

【００４５】オーバーヘッドコンベア移動速度：１．８ｍ／分塗装ガン印可電圧：−８０ｋｖ吐出量：１００ｇ／分吐出圧：１．０ｋｇｆ／ｃｍ² エアー流量：４．５ｍ³ ／ｈ

【００４６】この塗装基材３枚に付着した粉体塗料の重
量を電子天秤で測定することにより、塗着総量を得た。
この塗着総量と有効吐出量との比により塗着効率を求め
た。ここで、有効吐出量とは、塗装される基材が塗装ガ
ンのスプレーパターン内を通過する間に吐出した粉体塗
料の重量をいう。塗着効率が６５％以上のものを○と
し、６５％未満のものを×とした。

【００４７】塗着効率（％）＝（塗着総量［ｇ］）／
（粉体塗料の有効吐出量［ｇ］）×１００

【００４８】Ｂ．外観試験２００×６００ｍｍで厚さが０．８ｍｍである燐酸処理
鋼鈑板平板に各種粉体塗料をコロナ帯電塗装ガン（ＧＥ
ＭＡ社製ＰＧ−１）で下記条件により塗装し、熱風乾燥
炉内で１８０℃で２０分間焼き付け処理し、平均膜厚約
６０μｍの塗膜を形成した。この得られた塗板を下記基
準により目視で評価した。

【００４９】塗装ガン印可電圧：−８０ｋｖ吐出量：１００ｇ／分吐出圧：１．０ｋｇｆ／ｃｍ² エアー流量：４．５ｍ³ ／ｈ

【００５０】外観評価基準 ◎：凹凸が少なく、平滑な塗膜状態である。 ○：凹凸がややあるが、平滑な塗膜状態である。 ×：ブツ等があり、平滑性に劣る。

【００５１】Ｃ．流動性試験パウダーテスターＰＴ−Ｄ（ホソカワミクロン（株）
製）で通常の測定方法により安息角を測定した。

【００５２】これらの試験結果を表１に示す。

【００５３】

【表１】

【００５４】

【発明の効果】本発明は塗着効率の優れた静電塗装用粉
体塗料に関するものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】体積平均粒子径が３〜５０μｍであって、
有機スルホン酸金属塩を０．１〜１０重量％含有するこ
とを特徴とする静電塗装用粉体塗料。
【請求項２】上記有機スルホン酸金属塩が２級アルカン
スルホン酸金属塩であることを特徴とする請求項１記載
の静電塗装用粉体塗料。
【請求項３】上記体積平均粒子径が５〜３０μｍである
ことを特徴とする請求項１又は２記載の静電塗装用粉体
塗料。