KR20050067189A - 분체 도료, 그의 제조 방법, 이 분체 도료를 사용하는 방법및 도장 제품 - Google Patents

Abstract

본 발명은 구성 성분인 베이스 도료 분말과 안료 입자의 분리를 발생시키지 않고 도장 작업성이 양호하며, 결이 미세하고 대단히 의장성이 우수한 것 외에 높은 내수성을 가진 도막을 얻을 수 있으며, 또한 피도장체에 부착되지 않은 도료를 회수 재이용할 수 있어서 생산성이나 경제성이 우수한 분체 도료를 제공하는 것이다. 본 발명의 분체 도료는 안료 입자가 셀락을 개제하여 베이스 도료 분말에 결합되어 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 분체 도료는 세락의 작용 효과에 의해 안료 입자를 견고하게 베이스 도료 분말에 균일하게 결합시킬 수 있을 뿐만 아니라, 얻어진 도막은 우수한 의장성을 나타낸다.

Description

분체 도료, 그의 제조 방법, 이 분체 도료를 사용하는 방법 및 도장 제품{Powder coating, method for production thereof, method for using said powder coating and coated article}

본 발명은 의장성(특히, 메탈릭 감이나 펄 감)이 우수한 분체 도료, 그의 제조 방법, 이 분체 도료를 사용하는 도막 형성 방법과 도장 제품의 제조 방법, 및 도장 제품에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명에 관한 분체 도료는 도장 작업성이 양호하며, 또한 얼룩이 없이 의장성이 우수하고 내수성도 우수한 도막을 얻을 수 있으며, 도료의 회수 재이용이 가능하므로 생산성이나 경제성에서도 우수하다.

종래의 도장에서는 도료를 유기 용제에 용해시킨 것을 피도장체에 도포한 후, 유기 용제를 건조시키는 방법이 이용되고 있었다. 그러나 이 방법에서는 유해한 유기 용제가 계속적으로 휘발하며, 인체나 환경에 악영향을 미친다는 문제가 있다. 이러한 휘발성 유기 물질(VOC)의 대책으로서, 유기 용제를 사용하지 않고 도장을 수행하는 것이 가능한 분체 도료로의 대체가 검토되고 있다. 또한, 분체 도료에는 여러가지 합성 수지를 도료 분체의 주성분으로서 이용함으로써 그의 특성을 살릴 수 있으며, 또한 도막 두께를 자유로이 제어할 수 있는 것 외에 후막(厚膜) 도장도 가능하다는 이점도 있다.

이 분체 도료에는 도막 의장성의 향상을 의도하여, 여러가지 특성을 가진 안료를 구성 성분으로서 첨가하는 것이 수행되고 있다. 예를 들어, 체질 안료나 가색 목적의 착색 안료 뿐만 아니라, 광휘성 안료나 축광 안료를 배합함으로써 새로운 특성을 가진 분체 도료가 제조 개발되고 있다.

이러한 분체 도료의 제조 방법으로서는, 종래, 도료에 안료를 혼합하는 방법, 구체적으로는 안료 등이 배합된 도료용 조성물을 용융 혼련한 후, 분쇄하는 방법(혼련분쇄법)이 이용되었다.

그러나 혼련분쇄법의 경우, 혼련, 즉 수지가 용융하는 온도에서 전단력을 부여하면서 조성물을 혼합함으로써 구성 성분을 균일 분산시키므로, 특히 광휘성 안료가 파손되어 도막 의장성이 감소한다는 문제가 있다. 예를 들어, 광휘성 안료로서 알루미늄분을 사용한 경우, 용융혼련시에 받는 전단력에 의해 알루미늄분이 파괴되며, 알루미늄분이 흑색 또는 회색으로 변색된다. 이러한 파손 알루미늄분을 포함한 광휘성 분체 도료를 도장하여도 이제는 금속 광택을 가진 광휘성 도막을 얻을 수 없다.

이러한 문제를 해결하고자, 분체 도료에는 미리 혼련분쇄법에 의해 베이스(base)로 되는 분체 분말을 제조하고, 이 분체 분말에 추가로 광휘성 안료 등의 안료를 혼합하는 방법[드라이 블렌드(dry blend)법]이 이용될 수 있었다. 이 드라이 블렌드법은 수지나 필요에 따라 착색 안료 등의 첨가제를 배합한 분체 도료용 조성물을 미리 균일하게 혼련하여 도료 분말을 얻고, 안료와 함께, 도료 중의 수지를 용융시키지 않고 단순하게 교반 혼합하여 분체 도료를 제조하는 벙법이므로, 안료는 고온에 노출되지 않으며, 또한 전단력도 받기 어려우므로, 파손되지 않고, 안료의 특성을 보유한 그대로 분체 도료를 제조할 수 있다.

그러나 본 방법에 따라 제조된 분체 도료에는 도료 입자와 안료의 결합력이 약하므로, 실제의 도료에서 작업성이나 도막 특성에 여러가지 문제점이 발생한다. 요컨대, 도장 작업 중에 도료 입자와 안료가 분리함으로써 도막 중의 안료가 적게 되어 의장성에 영향을 주며, 회수 도료의 재이용이 곤란해 진다.

예를 들어, 안료로서 수지 코팅한 알루미늄분을 사용한 경우, 코로나 하전 방식의 정전 도장기를 이용하면, 분체도료 중의 도료 입자와 알루미늄분의 대전 특성이 달라서 도료 입자와 알루미늄분이 분리하며, 코로나 하전 방식의 정전 도장기 선단에 위치하는 전압 인가 니들이나 그 주변에 알루미늄분이 부착한다. 그 결과, 도막에 함유되어 있는 알루미늄분의 양이 당초 분체 도료에 함유된 양 보다도 적게 되며, 충분한 금속 광택을 가진 의장성이 우수한 도막이 얻어지지 않게 된다. 펄 안료에서는 동일한 현상이 더 현저하게 되어, 의장성이 결핍된 도막 밖에 얻어지지 않는다. 또한, 피도장체에 부착되지 않은 도료는 안료의 함유 비율이 당초의 것 보다도 감소되어, 의장성이 열악하므로 회수하여 재이용할 수 없어서, 특히 대량 처리의 경우에는 경제적으로 큰 부담으로 된다. 또한, 정전 도장기의 니들이나 그 주변에 부착된 안료의 응집체가 정전 도장기 선단에서 박리되어 피도물에 부착하면, 도장면에 철상(凸狀)의 부쓰(spitting)가 형성되어, 도막 외관이 현저하게 손상된다는 문제를 발생시킨다.

이러한 안료의 파손이나 스피팅 등에 유래하는 문제를 해결하고, 의장성이 높은 도막을 얻을 수 있는 분체 도료의 제조 방법으로서, 도료 분말과 안료를 가온하면서 혼합하는 「가온혼합법」이 개발되고 있다. 그러나 최근에 수요자의 요구는 더더욱 엄격해지고 있으며, 가온혼합법으로는 충분히 만족할 수 있는 의장성 도막이 얻어지지 않는 경우가 있으며, 한층 더 우수한 의장성을 부여하는 분체 도료가 요구되고 있다.

이와 관련하여, 일본특허공개 2002-235039호 공보에는 분체 도료 고형 수지 입자 및 광휘성 안료가 이 고형 수지 입자에 대해 비용매(非溶媒)이든가 또는 빈용매(貧溶媒)인 비수매체 중에 분산시킨 광휘성 배수분산 분체 도료 조성물이 개시되어 있으며, 이 조성물은 오버 스프레이(over spray) 도료를 회수하여 재이용할 수 있다는 것이 명문화되어 있다. 그러나 간단히 구성 성분을 분산시킨 것에 지나지 않으므로 양자의 결합력은 매우 약하며, 피도장체에 부착되지 않은 도료를 회수하여 재이용하도록 하여도, 회수 도료 중의 광휘성 안료의 양이 항상 일정하다는 것이 예상되기 어려우며, 도막의 의장성을 유지하는 것은 곤란하다.

도 1은 상축 구동식 기계 교반형 혼합기의 모식도,

도 2는 기류 교반형 혼합기의 모식도,

도 3은 본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 분체 도료에 의한 도료 입자의 확대 사진,

도 4는 드라이 블렌드법(종래법)에 의해 제조된 분체 도료에 의한 도료 입자의 확대 사진,

도 5는 본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 분체 도료에 의한 도막의 확대 사진,

도 6은 드라이 블렌드법(종래법)에 의해 제조된 분체 도료에 의한 도막의 확대 사진.

<발명의 개시>

따라서, 본 발명의 목적은 베이스로 되는 도료 분말과 안료 입자의 분리를 발생시키지 않고 도장 작업성이 양호하며, 의장성과 내수성이 우수한 도막을 얻을 수 있고, 또한 피도장체에 부착되지 않은 도료의 회수 재이용도 가능하므로, 생산성이나 경제성이 우수한 분체 도료와 그의 제조 방법, 및 이 분체 도료를 사용하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명자들은 의장성이 우수한 도막을 부여하는 광휘성 분체 도료의 제조 방법을 이미 완성하고 있다(일본특허출원 2002-271904). 즉, 적어도, 도료 분말과 인편상(鱗片狀) 안료(광휘성 안료)를 혼합하는 공정, 얻어진 혼합물에 액상 결합 보조제를 혼합하는 공정, 및 건조시키는 공정을 거치면, 도료 분말과 인편상 안료가 균일하고 견고하게 결합된 광휘성 분체 도료가 얻어지며, 도장 작업성이 우수함과 동시에 회수 재이용이 가능하며, 의장성이 우수한 도막을 얻을 수 있다.

본 발명자들은 이 기술에 더해 한층 개량을 기하여 더 예의 연구를 진행시킨 바, 결합 보조제로서 셀락(shellac) 용액을 이용하면, 보다 얼룩이 없는 의장성이 우수한 도막을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 얻어진 도막은 내수성도 우수하며, 또한, 이런 효과는 광휘성 안료 이외의 안료를 포함하는 분체 도료에 대해서도 유효하게 활용될 수 있다는 것을 알아 내어, 본 발명을 완성하였다.

즉, 본 발명에 따른 분체 도료는 의장성이 우수한 분체 도료이며, 안료 입자가 셀락을 개재하여 베이스 도료 분말에 결합되어 있다는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 분체 도료는 이 구성을 채용함으로써, 안료 입자가 베이스 도료 분말에 대해 보다 균일하고 견고하게 결합되므로, 도장 작업성이 양호하며, 의장성과 내수성이 우수한 도막을 얻을 수 있으며, 또한 피도장체에 부착되지 않은 도료의 회수 재이용도 가능하게 된다.

이 분체 도료에 포함되는 셀락이 분체 도료 전체에 점유하는 비율은 0.01∼1질량%인 것이 바람직하다. 이 범위내에서라면, 구성 성분의 분산성이나 도막의 평활성이 양호하며, 의장성이 더 우수한 도막을 얻을 수 있기 때문이다.

또한, 베이스 도료 분말의 평균 입경은 10∼100㎛, 안료 입자의 평균 입경은 100㎛ 이하가 바람직하다. 이런 범위내에서라면, 셀락의 작용에 의한 안료 입자와 베이스 도료 분말의 결합이 보다 균일해지며, 도면(塗面)의 의장성을 더 높힐 수 있다는 사실 등에 의한 것이다. 이 안료 입자의 구체예로서는 평균 입경 2∼100㎛의 광휘성 안료, 특히 그 형상이 플레이크상이며 두께가 0.01∼10㎛의 광휘성 안료, 평균 입경 0.01∼5.0㎛의 무기 착색 안료, 평균 입경 0.01∼1.0㎛의 유기 착색 안료, 평균 입경 1∼100㎛의 축광성 안료를 들 수 있으며, 이들을 복수 조합하여 첨가할 수도 있다.

안료 입자가 분체 도료 전체에 점유하는 비율은 0.1∼50질량%가 적합하다. 이 범위내에 포함되는 안료 입자는 그의 의장성을 보다 유효하게 발휘할 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명에 따른 분체 도료의 제조 방법은 베이스 도료 분말과 안료 입자를 혼합하는 공정, 셀락을 유기 용매에 용해시킨 액상 결합 보조제를 이 혼합물에 혼합하는 공정, 및 건조시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 적어도 이들 공정을 경유함으로써, 상기 분체 도료를 제조할 수 있다.

상기의 액상 결합 보조제의 혼합 공정은 기계 교반형 혼합기 또는 기류 교반형 혼합기를 이용하여 수행하는 것이 일반적이다.

상기 액상 결합 보조제의 첨가는 스프레이 또는 적하에 의해 수행하는 것이 바람직하다. 액상 결합 보조제를 베이스 도료 분말과 안료 입자의 혼합물에 소량씩 균일하게 첨가할 수 있으며, 나아가 안료 입자가 베이스 도료 분말에 균일하게 결합될 수 있다는 것에 연관되어 있기 때문이다.

상기 결합 보조제의 첨가를 스프레이에 의해 수행하는 경우, 공기의 공급에 의한 건조 공정과 병행하여 수행하는 태양이 적합하다. 베이스 도료 분말에 안료 입자의 부착과 결합을 동시에 수행함으로써, 신속하게 분체 도료를 제조할 수 있기 때문이다. 이 경우, 공기로서 가열 공기를 이용하면, 보다 신속한 제조가 가능해 진다.

또한, 본 발명에 따른 도막의 형성 방법은 상기한 분체 도료를 금속 재료로 되어 있는 피도장물에 정전 분체 도장하여 도막을 형성하는 것을 특징으로 한다. 이 방법에 의하면, 금속 재료에 적합한 것은 보통이며, 베이스 도료 분체와 안료 입자가 분리하기 쉬운 성질을 가진 정전 분체 도장을 수행하여도, 베이스 도료 분체와 안료 입자가 분리하지 않고 균일하며 의장성이 우수한 도막을 형성할 수 있다.

상기 정전 분체 도장 전에는 프라이머층을 형성하는 것이 바람직하다. 금속 재료와 도막 사이에 프라이머층을 설치함으로써, 금속 재료의 내식성이나 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 착색된 프라이머층을 형성함으로써, 베이스층과 색상의 조합에 의해 의장성을 한층 향상시킬 수 있다.

상기 프라이머층을 분체 도료에 의해 형성하면, 유해한 휘발성 유기 물질을 감소시킬 수 있다.

프라이머층의 형성에 사용되는 분체 도료로서는 에폭시 수지 경화형의 폴리에스테르 수지, 또는 산 경화형의 에폭시기 함유 아크릴 수지를 베이스 도료 분말의 주성분으로 하는 것이 바람직하다. 이러한 분체 도료를 사용하면 경화 도막을 형성할 수 있으며, 게다가 전자는 내식성, 후자는 내후성이 우수한 도막이 형성될 수 있다.

상기 도막 형성 방법에서는 최표면층으로서 톱 클리어(top clear) 층을 형성하는 것이 바람직하다. 광택, 평활성 등의 도막 외관이나, 내후성 등의 도막 성능을 한층 향상시킬 수 있기 때문이다.

상기 톱 클리어 층은 아크릴계 용제형 클리어 도료 또는 아크릴계 분체형 클리어 도료로 형성하는 것이 바람직하며, 아크릴계 용제형 클리어 도료로서는 폴리이소시아네이트 경화형의 것, 아크릴계 분체형 클리어 도료로서는 산 경화형의 것이며 또한 에폭시기를 함유하는 것, 또는 에폭시기 함유 아크릴계 수지를 기체 수지로 하여, 폴리카본산(적합하게는, 도데칸디카본산)을 경화제로서 함유하는 것이 적합하다. 이 아크릴계 용제형 클리어 도료는 내후성이 우수하며, 이들 아크릴계 분체형 클리어 도료는 내후성이 우수할 뿐만 아니라, 유해한 휘발성 유기 물질을 감소시킬 수 있기 때문이다.

또한, 본 발명에 따른 도장 제품의 제조 방법은 분체 도료에 의해 도장한 제품을 제조하는 방법이며, 상기한 분체 도료를 금속 재료로 되어 있는 피도장물에 정전 분체 도장하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 도장 제품의 제조 방법은 상기 도막 형성 방법을 응용하는 것이며, 상기 도막 형성 방법과 동일한 특성을 가진다. 또한, 상기에 설명된 도막 형성 방법의 적합한 실시 형태도, 본 발명에서 도장 제품의 제조 방법에 그대로 적용할 수 있으며, 그 작용 효과도 동일하다.

또한, 본 발명에 따른 도장 제품은 상기 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.

<발명을 실시하기 위한 최량의 형태>

본 발명에 따른 분체 도료가 향유하는 최대의 특장은 베이스 도료 분말에 대해 안료 입자가 균일하게 부착되므로, 결이 미세하고 얼룩이 없어서 의장성이 우수한 도막을 부여하는데 있다. 즉, 분체 도료의 주성분인 베이스 도료 분말과 안료 입자의 분포가 불균일하면, 안료가 착색 안료인 경우에는 색 얼룩으로 되며, 축광 안료인 경우에는 균일하게 발광할 수 없다. 또한, 특히 광휘성 안료의 경우에는 안료가 존재하지 않는 부분은 광을 반사할 수 없기 때문에 흑점으로 되며, 이러한 부분이 크면 의장성은 결핍된다. 그러나 본 발명의 분체 도료에는 안료 입자가 베이스 도료 분말에 대해 균일하고 견고하게 결합되므로, 실제의 도장시에도 안료 입자와 베이스 도료 분말의 분리가 용이하게 발생하지 않으며, 의장성이 현격히 우수한 도막을 얻는 것이 가능하다. 게다가, 본 발명의 분체 도료는 회수 재이용이 가능할 뿐만 아니라, 얻어진 도막은 내수성이 우수하다.

이하 상기 특장을 발휘하기 위한 본 발명의 실시 형태 및 그의 효과에 대해 설명한다.

처음에, 본 발명의 제조 방법에 이용되는 「베이스 도료 분말」에 대해 설명한다.

본 발명의 「베이스 도료 분말」로서 사용되는 「도료 분말」은 종래부터 분체 도료로서 이용되는 것이며, 도막 형성 수지와 필요에 따라 첨가할 수 있는 착색 안료나 체질 안료 및 기타 첨가제를 함유하는 도료용 조성물을 용융 혼련한 후, 분쇄하여 분말화시킨 것이며, 공지 방법에 의해 제조할 수 있다.

이 도료 분말에 이용되는 「도막 형성 수지」로서는 종래부터 분체 도료의 도막 형성 수지로서 이용되는 열경화성 수지나 열가소성 수지 등을 사용할 수 있지만, 열경화성 수지가 일반적이다. 이와 같은 「열경화성 수지」로서는 예를 들어 (i) 수산기 함유 고형 수지와, 이 수산기와 열에 의해 경화반응시키는 관능기를 가진 경화제의 조합, (ii) 카복실기 함유 고형 수지와, 이 카복실기와 열에 의해 경화반응시키는 관능기를 가진 경화제의 조합, (iii) 에폭시기 함유 고형 수지와, 이 에폭시기와 열에 의해 경화반응시키는 관능기를 가지는 경화제의 조합을 들 수 있다. 여기서 지칭하는 수지의 「고형」이란 상온에서 고형상의 것이며, 바람직하게는 연화점이 80∼200℃인 것을 말한다. 또한, 경화제는 고형상의 것이어도 액상이어도 관계 없지만, 바람직하게는 고형상의 것을 사용한다.

「수산기 함유 고형 수지」로서는 예를 들어, 수산기 함유 아크릴 수지, 수산기 함유 폴리에스테르 수지 등 공지의 분체 도료에 사용되는 수지를 사용할 수 있다. 이 수산기 함유 고형 수지와 조합하여 사용될 수 있는 「수산기와 열에 의해 경화반응시키는 관능기를 가진 경화제」로서는, 예를 들어, 블록화 폴리이소시아네이트 화합물, 아미노플라스트 수지 등의 공지 분체 도료에 사용되는 경화제를 사용할 수 있다.

「카복실기 함유 고형 수지」로서는, 예를 들어, 카복실기 함유 아크릴 수지, 카복실기 함유 폴리에스테르 수지 등의 공지의 분체 도료에 이용될 수 있는 수지를 사용할 수 있다. 이 카복실기 함유 고형 수지와 조합하여 사용될 수 있는 「카복실기와 열에 의해 경화반응시키는 관능기를 가진 경화제」로서는, 예를 들어, 비스페놀 A∼에피클로르히드린형 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 에폭시기 함유 아크릴 수지 등의 에폭시 수지나, 히드록시알킬아미노 화합물 등 공지의 분체 도료에 이용되는 경화제를 사용할 수 있다.

「에폭시기 함유 고형 수지」로서는, 예를 들어, 비스페놀 A∼에피클로르히드린형 에폭시 수지, 지환식 에폭시 수지, 노볼락형 에폭시 수지, 에폭시기 함유 아크릴 수지 등 공지의 분체 도료에 이용되는 수지를 사용할 수 있다. 이 에폭시기 함유 고형 수지와 조합하여 사용할 수 있는 「에폭시기와 열에 의해 경화반응시키는 관능기를 가진 경화제」로서는, 예를 들어, 카복실기 함유 폴리에스테르 수지, 유기산 폴리히드라지드 화합물, 이미다졸 화합물, 디시안디아미드 화합물, 폴리카본산 화합물, 산 무수물 등 공지의 분체 도료에 이용되는 경화제를 사용할 수 있다.

상기에 예시된 열경화성 수지 중에서도, 도막 성능(내후성 등)이나 마감성(의장성, 평활성 등) 등이 우수하므로, 다음 조합이 적합하다.

(iv) 수산기 함유 폴리에스테르 수지와 블록화 폴리이소시아네이트 화합물의 조합

여기서 사용되는 수산기 함유 폴리에스테르 수지로서는, 수산기 가: 약 20∼200 KOH mg/g, 바람직하게는 약 25∼80 KOH mg/g, 연화점: 약 50∼150℃, 바람직하게는 70∼140℃, 평균중량분자량: 약 1000∼10000, 바람직하게는 약 2000∼5000의 것이 바람직하다. 이 수산기 함유 폴리에스테르 수지로서, 구체적으로는 (무수)프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 이소프탈산디메틸, 테레프탈산디메틸, 헥사히드로 (무수) 프탈산, 테트라히드로 (무수) 프탈산 등의 방향족 또는 지환족 디카본산과 (폴리)에틸렌글리콜, (폴리)프로필렌글리콜, 부틸렌글리콜, 네오펜틸글리콜, 1,6-헥산디올, 디메틸프로피온산 등의 2가 알코올, 필요에 따라 안식향산 등의 모노카본산, (무수)트리멜리트산 등의 3가 이상의 카본산, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 글리세린, 펜타에리스리톨 등의 3가 이상의 알코올을 상기한 수산기 가의 범위로 되도록 적의 반응시켜 얻어지는 수지를 예시할 수 있다.

블록화 폴리이소시아네이트 화합물로서는, 예를 들어, 트리메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 수소첨가 크실렌디이소시아네이트 등의 지방족 또는 지환족 폴리이소시아네이트 화합물을 페놀류, 락탐류, 알코올류, 옥심류 등의 화합물에 의해, 이소시아네이트기를 블록화한 것을 들 수 있다. 특히, 이소포론디이소시아네이트를 유리 이소시아네이트기가 잔류하지 않도록 ε-카프로락탐 등의 락탐류 블록화제로 블록화한 것이 바람직하다.

(v) 카복실기 함유 폴리에스테르 수지와 히드록시알킬아미드 화합물의 조합

여기서 사용되는 카복실기 함유 폴리에스테르 수지로서는, 수지 산기 가: 20∼200 KOH mg/g, 바람직하게는 25∼150 KOH mg/g, 연화점: 약 50∼150℃, 바람직하게는 70∼140℃, 평균중량분자량: 약 1000∼10000, 바람직하게는 약 2000∼5000의 것이 바람직하다. 이 카복실기 함유 폴리에스테르 수지로서, 구체적으로는 상기한 방향족 또는 지환족 디카본산과 상기한 2가 알코올, 필요에 따라 안식향산 등의 모노카본산, (무수)트리멜리트산 등의 3가 이상의 카본산, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 글리세린, 펜타에리스리톨 등의 3가 이상의 알코올을 상기한 산가의 범위로 되도록 적의 반응시켜 얻어진 수지를 예시할 수 있다.

(vi) 카복실기 함유 폴리에스테르 수지와 에폭시 수지의 조합

여기서 사용되는 카복실기 함유 폴리에스테르 수지로서는 상기 (v)와 동일한 것을 들 수 있다. 에폭시 수지로서는 에폭시 당량: 200∼3000, 바람직하게는 300∼2000, 연화점: 약 20∼200℃, 바람직하게는 약 30∼150℃의 것이 바람직하다. 이 에폭시 수지로서, 구체적으로는 예를 들어 비스페놀 A형 에폭시 수지, 비스페놀 F형 에폭시 수지, 비스페놀 B형 에폭시 수지, 아크릴형 에폭시 수지, 브롬화 에폭시 수지 및 환식 지방족 에폭시 수지(시클로헥센옥사이드기, 트리시클로데센옥사이드기, 시클로펜텐옥사이드기 등을 함유하는 에폭시 수지) 등을 들 수 있다. 특히, 경화성의 관점에서, 이들 중에서 비스페놀 A∼에피클로르히드린형 에폭시 수지가 바람직하며, 구체적으로는 예를 들어 AER-6014(아사히카세이사(Asahi Kasei Corporation)제, 상품명), 에피코트 1004, 에피코트 1007(이상, 유화(油化)셀에폭시사제, 상품명), 아랄다이트(araldite) 6084, 아랄다이트 6097, 아랄다이트 6099(이상, 시바가이기사제, 상품명), DER-664, DER-667(이상, 다우케미칼사제, 상품명) 등을 들 수 있다.

(vii) 에폭시기 함유 아크릴 수지와 폴리카본산 화합물의 조합

여기서 사용하는 에폭시기 함유 아크릴 수지로서는 에폭시 당량: 200∼3000, 바람직하게는 300∼2000, 연화점: 약 20∼200℃, 바람직하게는 약 30∼150℃의 것이 바람직하다. 이 에폭시기 함유 아크릴 수지로서, 구체적으로는 예를 들어 에폭시기 함유 라디칼 중합성 불포화 모노머(예를 들어, 글리시딜(메타)아크릴레이트, 메틸글리시딜(메타)아크릴레이트 등)을 필수 모노머 성분으로 하여, 이 모노머와, 예를 들어 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, tert-부틸메타크릴레이트, tert-부틸아크릴레이트, 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 이소부틸아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 스테아릴메타크릴레이트, 스티렌, 비닐톨루엔, α-메틸스티렌, (메타)아크릴로니트릴, (메타)아크릴아미드, 히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 히드록시프로필(메타)아크릴레이트 등을 라디칼 공중합 반응시켜 얻어지는 에폭시기 함유 아크릴 수지를 들 수 있다.

폴리카본산 화합물로서는 예를 들어 도데칸디카본산, 데칸디카본산, 아디핀산, 세바신산 등을 들 수 있다.

(viii) 수산기 함유 아크릴 수지와 블록화 폴리이소시아네이트 화합물의 조합

여기서 사용되는 수산기 함유 아크릴 수지로서는, 수산기 가: 약 20∼200 KOH mg/g, 바람직하게는 약 25∼80 KOH mg/g, 연화점: 약 50∼150℃, 바람직하게는 70∼140℃, 평균중량분자량: 약 1000∼100000, 바람직하게는 약 2000∼80000의 것이 바람직하다. 이 수산기 함유 아크릴 수지로서는 상기한 히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 히드록시프로필(메타)아크릴레이트 등의 수산기 함유 라디칼 중합성 불포화 모노머를 필수 모노머 성분으로서, 이 수산기 함유 라디칼 중합성 불포화 모노머 이외의 모노머(예를 들어, 상기 에폭시기 함유 아크릴 수지의 구성 성분으로서 기재한 모노머)를 라디칼 공중합 반응시켜 얻어지는 것을 들 수 있다. 블록화 폴리이소시아네이트 화합물로서는 상기 (iv)에 예시된 것을 사용할 수 있다.

도료 분말에 이용되는 「착색 안료」로서는 예를 들어 이산화티탄, 산화철, 변병(弁柄, red oxide rouge), 카본 블랙, 프탈로시아닌블루, 프탈로시아닌그린, 퀴나크리돈계 안료, 이소인돌리논계 안료, 아조계 안료, 아세트론 안료, 각종 소성 안료 등의 무기 착색 안료 또는 유기 착색 안료를 들 수 있다. 또한, 도료 분말에 첨가되는 「체질 안료」로서는 예를 들어 탄산칼슘, 유리섬유, 실리카, 탈크, 황산바륨, 카오린 등을 들 수 있다. 또한 필요에 따라, 아연 분말이나 트리폴리인산이수소알루미늄 등의 방청 안료도 사용할 수 있다. 이와 관련하여, 이들 안료는 예시에 지나지 않으며, 상기 기재에 한정되는 것은 아니다.

「첨가제」로서는 예를 들어 표면 조정제, 경화 촉진제, 늘어짐 방지제, 자외선 흡수제, 광안정제, 산화방지제, 염료 등을 들 수 있으며, 필요에 따라 사용할 수 있다.

상기한 바와 같은 수지, 필요에 따라 첨가되는 착색 안료, 첨가제 등을 함유하는 도료용 조성물을 조제하고, 이것을 수지가 용융되는 온도에서 혼련하여 균일화 한다. 얻어진 도료 펠릿을 분쇄하고, 분산시켜, 평균 입경 10∼100㎛ 정도, 바람직하게는 20∼60㎛의 베이스 도료 분말을 제조한다.

본 발명에서 「평균 입경」이란 일반적인 입도 분포계에 의해 분급 후의 베이스 도료 분말 또는 안료 입자의 입도 분포를 측정하여, 얻어진 결과에 의해 구하는 소립경 측에서의 적산치 50%의 입도(D₅₀)를 일컫는 것으로 한다. 이러한 입도 분포는 입자에 광을 부딪힘으로써 생기는 회절이나 산란의 강도 패턴에 따라 측정할 수 있다. 이것은 이 강도 패턴이 입자의 크기에 의존함에 따른다. 여기서 이용되는 입도 분포계로서는 예를 들어 일기장사(日機裝社)제의 마이크로토락 9220FRA나 마이크로토락 HRA, 베크만 콜더사제의 COULTER MURTISIZER 등을 들 수 있다. 이 측정 방법의 예를 구체적으로 설명하면, 용기에 물 30 ml를 넣고, 추가로 중성 세제를 0.01∼0.1 g 가해 교반한 후, 측정 시료를 0.01∼0.2 g 넣고, 교반하면서 2분간 초음파를 걸어 분산시켜, 이것을 상기 입도 분포계에 의해 측정할 수 있다.

다음에, 본 발명에서 이용되는 「안료 입자」에 대해 설명한다.

본 발명의 「안료 입자」로서 시용되는 「안료」는 주로 「광휘성 안료」, 「축광 안료」 및 「착색 안료」이다. 이들 중에서 「광휘성 안료」는 받는 빛을 반사하여 도막에 메탈릭 감이나 펄 감(광간섭성 모양) 등의 의장성을 부여하는 것이라면 특히 한정되지 않지만, 바람직한 것으로서는 예를 들어 알루미늄분 등의 금속분, 스테인레스강 플레이크 등의 금속 플레이크, 운모, 마이카샤스 아이안 옥사이드(MIO, 인편상 산화철), 글라스 플레이크 및 펄 운모 등의 펄 안료로 이루어진 군 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상을 들 수 있다. 여기서, 각 광휘성 안료에 대해서는 수지 코팅 알루미늄분, 실리카 코팅 알루미늄분, 불소 화합물 코팅 알루미늄분, 티탄 코팅 운모, 하스테로이드 코팅 글라스 플레이크 등, 이들을 코팅한 것도 포함한다.

「축광 안료」는 광이나 자외선 등을 흡수하여, 열을 수반하지 않고서 발광하는 성질을 가진 안료를 일컫는다. 이러한 「축광 안료」로서는 예를 들어 황화아연, 알루민산 스트론튬, 알루민산 칼슘, 알루민산 바륨, 알루민산 마그네슘 등을 들 수 있으며, 또한 활성화제로서 유로퓸, 데스푸로슘, 네오쥼 등을 배합한 것도 좋다. 본 발명에서는 이들 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 조합을 사용할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

「착색 안료」란 도막에 색상이나 의장성을 부여하는 것을 주목적으로 하는 안료이다. 이 「착색 안료」는 이미 「베이스 도료 분말」에 함유되는 경우가 많지만, 그것과는 별개로 「베이스 도료 분말」의 표면에 셀락을 개재하여 결합시킴으로써, 단일의 착색 안료를 배합한 경우 보다도 더 의장성이 향상된다. 이러한 「착색 안료」로서는 전술한 것과 동일한 것 또는 이들 2종 이상의 조합을 사용할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에서 사용되는 「셀락」이란 개각충(주로 Lacciferinae)을 두과 식물(알비지아 레벡(Albizia lebbeck), 몽키 패드(monkey pad), 커치(cutch), 오오바마나노키, 피전 피어(pigeon pea), 아카시아 닐로티카(Acacia nilotica) 등)이나 상과 식물(피커스 위그티아나 월(Ficus wightiana wall), 인도보리수 등)에 기생하여, 충체로부터 분비물을 정제시킨 천연의 열경화성 수지를 일컫는다. 이 셀락은 상온에서 저급 알코올(주로 1가의 C1-C4 알코올)에 대해 용해성을 나타내며, 또한 일단 열경화하면, 뜨거운 알칼리수를 제외한 수계 용매나 주된 유기 용매, 또는 저급 알코올 조차도 난용성을 나타내도록 되므로, 도료 성분으로서 매우 우수하다.

이러한 「셀락」으로서는 표백 처리된 백 셀락이나 왁스분을 제거한 탈납 셀락 등이 시판되고 있지만, 본 발명에서는 이들을 특히 제한하지 않고 사용할 수 있다. 또한, 셀락의 화학 구조는 완전히 해명되어 있는 것은 아니지만, 적어도 하기 아류리틴산과 슈롤산 및 그의 유도체를 구성 성분으로 하는 폴리에스테르가 주성분이며, 이들 구조 중에 존재하는 수산기가 본 발명에 따른 분체 도료에서 바람직한 특성을 발휘하는 이유인 것으로 추정된다. 기타, 부톨산이나 팔미틴산, 미리스틴산 등의 존재가 확인된다. 따라서, 본 발명의 「셀락」에는 천연 유래의 셀락 뿐만 아니라, 상기 추정 구조를 기초로 합성된 화학 합성 수지로서, 상기와 동일한 작용 효과를 나타내는 것도 포함된다.

「셀락」의 분체 도료 전체에 점유하는 비율은 0.01∼1질량%가 바람직하다. 0.01질량% 미만이면 안료 입자가 베이스 도료 분말에 균일하게 결합되기 어렵기 때문이며, 1질량%를 초과하면 도면의 평활성에 악영향을 미치는 경우가 있기 때문이다.

「베이스 도료 분말」의 평균 입경은 10∼100㎛가 바람직하다. 10㎛ 미만이면 안식각이 크게 되어 유동성이 나쁘게 되기 때문에 도장 작업성이 저하되는 경우가 있으며, 100㎛를 초과하면 실제의 도장시에 도료의 탈락 등이 발생하며, 도착(塗着) 효율이 저하하는 사실이 있기 때문이다. 여기서 「안식각」이란 원형의 테이블상에 분체 도료를 흘러 떨어트릴 때 퇴적되는 산의 능선의 각도를 일컫는다. 예를 들어 파우더 테스터(상품명, 호소카와미크론(주)제)에 의해 측정할 수 있다.

또한, 「안료 입자」의 평균 입경은 일반적으로는 100㎛ 이하가 바람직하다. 100㎛를 초과하면 베이스 도료 분말에 균일하게 결합하기 어려워 탈락하는 안료 입자가 증가하며, 도면의 의장성을 저하시키는 일이 있기 때문이다.

또한, 안료 입자로서 광휘성 안료를 사용하는 경우에는 평균 입경을 2㎛ 이상, 100㎛ 이하로 하는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 3㎛ 이상, 80㎛ 이하로 한다. 또한 적합한 두께는 0.01㎛ 이상, 10㎛ 이하이며, 더 바람직하게는 0.1㎛ 이상, 6㎛ 이하로 한다. 또한 구체적으로는 알루미늄 플레이크의 경우 평균 입경을 2㎛ 이상, 50㎛ 이하로 하고, 두께를 0.2㎛ 이상, 5㎛ 이하로 하는 것이 바람직하며, 펄 안료의 경우는 평균 입경을 5㎛ 이상, 70㎛ 이하, 두께를 0.2㎛ 이상, 5㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 안료 입자로서 무기 착색 안료를 이용하는 경우에는, 평균 입경을 0.01㎛ 이상, 5.0㎛ 이하, 유기 착색 안료에서는 평균 입경을 0.01㎛ 이상, 1.0㎛ 이하가 바람직하다. 축광성 안료의 경우는 평균 입경으로서 1㎛ 이상, 10㎛ 이하가 바람직하며, 특히 5㎛ 이상, 50㎛ 이하가 바람직하다.

「안료 입자」의 분체 도료 전체에 점유하는 비율은 0.1~50질량%가 바람직하다. 0.1질량% 미만에서는 도료에 함유되어 있는 안료 입자의 양이 불충분하여 도막의 의장성이 부족해 지는 경우가 있기 때문이다. 한편, 50질량%를 초과하면, 베이스 도료 분말에 대한 안료 입자의 양이 커짐으로써, 베이스 도료 분말에 결합될 수 없이 단독으로 존재하는 안료 입자가 증가하여, 단순히 드라이 블렌딩만을 행한 것에 근사하여 의장성이 감소할 우려가 있기 때문이다. 이 함유량으로서는 0.5질량% 이상, 40질량% 이하가 더 바람직하다.

본 발명의 분체 도료는 필요나 목적에 따라 첨가제를 추가로 함유한 것이어도 좋다. 이러한 첨가제로서는 예를 들어 실리카 입자나 산화 알루미늄 등의 도료 유동성을 향상시키기 위한 첨가제 등을 들 수 있다. 또한, 기타 불가피한 혼입물을 함유하여도, 본 발명의 범위내인 것으로 한다.

본 발명의 분체 도료를 제조하는데 대해서는, 적어도 「베이스 도료 분말과 안료 입자를 혼합하는 공정」, 「셀락을 유기 용매에 용해시킨 액상 결합 보조제를 이 혼합물에 혼합하는 공정」, 및 「건조시키는 공정」을 이 순서로 실시하는 것이 필요하다.

즉, 본 발명의 분체 도료를 제조하는데, 우선 도료 구성 성분, 특히 베이스 도료 분말과 안료 입자를 충분히 혼합할 필요가 있다. 이 혼합이 불충분하면, 베이스 도료 분말 또는 안료 입자의 편재가 생기며, 베이스 도료 분말 끼리 또는 안료 입자 끼리 결합하는 비율이 높으므로, 의장성이 높은 도막이 얻어지기 어렵게 되기 때문이다.

혼합 방법은 도료 구성 성분을 충분히 혼합하여 얻는 것이라면 특히 한정되는 것은 아니지만, 기계 교반형 혼합기나 기류 교반형 혼합기를 사용하여 수행하는 것이 일반적이다.

「기계 교반형 혼합기」로서는 예를 들어 상축 구동식 기계 교반형 혼합기를 들 수 있다. 상축 구동식 기계 교반형 혼합기는 도 1에 도시한 바와 같이, 역원추형의 용기 1 내에 설치되어 있는 교반기 2를 구동하는 모터 3이 용기 상부에 장착되어 있고, 하부에 혼합 작업을 종료시킨 도료를 배출하기 위한 배출구 4가 설치되어 있다. 2a는 교반축에 장착된 교반 날개이다.

「기계 교반형 혼합기」를 사용한 혼합 조건으로서는 베이스 도료 분말과 안료 입자 등의 구성 성분을 균일하게 혼합할 수 있고, 또한 안료 입자를 손상시키지 않는 조건이 채용된다. 특히 「안료 입자」로서 광휘성 안료를 배합하는 경우, 광휘성 안료가 손상되면 광휘성, 나아가 의장성이 감소되기 때문이다. 이러한 조건을 만족하는 교반 혼합기의 회전 속도로서는 주속 3~6 m/s가 바람직하다. 이 보다 회전 속도가 느린 경우에는 충분한 균일 혼합을 수행하는 것이 곤란하며, 반대로 회전 속도가 빠르면 안료 입자가 날개의 전단력에 의해 파괴되기 쉽기 때문이다.

상축 구동식 기계 교반형 혼합기를 이용하여 주속 3~6 m/s로 혼합하는 경우, 용기 1의 저면 부근(도 1 중에서, 「d」로 표시한 부분)이 데드 스페이스(dead space)로 되며, 특히 비중이 무거운 광휘성 안료가 균일하게 분산되지 않을 우려가 있다. 따라서, 보다 균일하게 혼합하기 위해서는, 용기 1의 저면과 교반축의 사이의 스페이스에 에어를 유입하면서 교반하는 것이 바람직하다.

「기류 교반형 혼합기」의 모식도를 도 2에 도시한다. 도 2 중에서, 챔버 6 내에 존재하는 베이스 도료 분말 등의 구성 성분은 기류 발생 장치 7로부터 기류 발생공 9를 통해 발생된 기류 b에 의해, 챔버 6 내에 균일 분산, 혼합된다. 이러한 기류 교반형 혼합기는 안료 입자 등을 손상하지 않으므로, 의장성 유지의 점에서 우수하다.

본 발명에 따른 분체 도료의 제조 방법에서는 베이스 도료 분말과 안료 입자를 균일하게 혼합한 후, 이들 베이스 도료 분말과 안료 입자에 셀락을 유기 용매에 용해시킨 액상 결합 보조제를 균일하게 혼합시킨다.

여기서 사용되는 「유기 용매」는 셀락을 용해시킬 수 있는 것이며 또는 분체 도료에 함유되어 있는 수지를 용해시키기 어려운 것이라면 특히 제한되지 않지만, 예를 들어 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, 부탄올 등으로부터 선택되는 1가 알코올의 1종 또는 2종 이상의 혼합 용매를 주성분으로 하는 것을 들 수 있다. 또한, 상기 1가 알코올 외에, 에틸렌글리콜 등의 다가 알코올류; 초산메틸, 초산부틸 등의 에스테르류; 메틸에틸케톤 등의 케톤류; 디메틸에테르, 메틸에테르에테르 등의 에테르류; 벤젠, 크실렌 등의 방향족 탄화수소류; 헥산, 헵탄 등의 지방족 탄화수소류를 포함하는 것일 수 있다.

본 발명에서는 셀락을 상기 유기 용매에 용해시킨 것을 「액상 결합 보조제」로서 첨가하지만, 그의 액적이 미소할수록, 의장성이 높은 도료를 얻을 수 있다. 즉, 본 발명자들에 의해 처음으로 규명된 것이지만, 액상 결합 보조제의 액적이 약 1 mm 이하이면, 그 이유는 명확하지 않지만 베이스 도료 분체 끼리 혹은 안료 입자 끼리의 결합이 일어나기 어려우며, 베이스 도료 분말과 안료 입자를 보다 균일하게 결합하는 것이 가능해진다. 또한, 도료 보존 중에 구성 성분의 블로킹도 일어나기 어려워진다. 여기서 「블로킹」이란 도료 분말 끼리 융착함으로써, 미립상의 덩어리를 생기게 하다가 용기의 형 대로 고화되어, 약간의 힘으로는 원래의 도료 분말로 돌아갈 수 없다는 것을 일컫는다. 이러한 효과는 액적이 미세할수록 커지므로, 이 액적은 100㎛ 이하가 바람직하며, 더구나 50㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 액적을 미세하게 하는 것에는 베이스 도료 분말과 안료 입자의 혼합물에 액상 결합 보조제를 균일하게 혼합하기 쉽게 한다는 효과도 있다.

이 「액상 결합 보조제」가 발휘하는 작용 효과에 따라, 베이스 도료 분말과 안료 입자의 결합은 확고해지는 것이며, 도장 작업 등에서 양자가 분리한다는 문제가 없게 된다.

「액상 결합 보조제」는 베이스 도료 분말과 안료 입자에 균일하게 부착하는 것이 필요하다. 부착이 불균일하면 베이스 도료 분말과 안료 입자의 결합에 치우침이 생기며, 도막의 의장성에 악영향을 미치기 때문이다. 이러한 균일 부착을 달성하기 위해서는 액상 결합 보조제의 첨가를 적하 또는 스프레이로 수행하는 것이 바람직하며, 보다 적합하게는 스프레이로 수행한다. 스프레이에 의한 방식이 액상 결합 보조제의 균일 부착을 용이하게 달성할 수 있기 때문이다.

구성 성분의 혼합을 기계 교반형 혼합기에 의해 행하는 경우에는 결합 보조제의 첨가는 적하로도 스프레이에 의해서도 수행할 수 있다. 예를 들어, 도 1 중에, 구성 성분을 혼합하면서, 액상 결합 보조제 방출부 5로부터 액상 결합 보조제를 적하 또는 스프레이함으로써, 액상 결합 보조제를 균일하게 혼합하는 것이 가능하다. 또한, 도 1 중에서, 액상 결합 보조제 방출부 5는 하나 밖에 표시하지 않지만, 액상 결합 보조제를 보다 균일하게 첨가하기 위해서 복수로 설치할 수 있다.

한편, 기류 교반형 혼합기를 사용하는 경우는 스프레이에 의해 첨가하는 것이 바람직하다. 즉, 도 2 중에서, 챔버 6 내에 균일하게 분산되어 있는 구성 성분에 결합 보조제 방출부 8로부터 결합 보조제 c를 스프레이 하면, 구성 성분 중에 구석구석까지 결합 보조제를 혼합시킬 수 있다. 또한, 기계 교반형 혼합기와 동일하게, 결합 보조제 방출부 8을 복수로 설치할 수 있다.

「액상 결합 보조제」의 첨가량은 분체 도료 전체로부터 셀락분을 제외한 질량, 즉 「베이스 도료 분말」, 「안료 입자」, 「기타 첨가물」의 합계량에 대해 1~100질량%가 적합하다. 1질량% 미만이면 베이스 도료 분말과 안료 입자의 충분한 결합력이 얻어지지 않는 일이 있으며, 100질량%를 초과하면 첨가 시간이나 건조에 필요한 시간이 길어져서 생산성이 나쁘게 되는 경우가 있기 때문이다. 또한, 액상 결합 보조제의 셀락 농도는 분체 도료에 함유되는 셀락의 양과 상기 액상 결합 보조제의 첨가량으로부터 계산하여, 바람직한 것을 채용할 수 있다.

본 발명에 따른 분체 도료의 제조 방법은 건조 공정을 포함한다. 이 건조 공정은 액상 결합 보조제 중의 유기 용제를 휘발시키는 등에 의해, 베이스 도료 분말과 안료 입자의 결합을 확고하게 하기 위해서 수행된다.

이러한 건조의 수단은 특히 한정되지 않지만, 예를 들어 공기의 공급을 들 수 있으며, 제조 작업 효율을 고려하면, 이 공기로서는 가열 공기를 이용하는 것이 바람직하다. 이 공기의 온도는 적의 결정할 수 있지만, 적어도 분체 도료 수지 성분의 연화점 미만인 것이 필요하다. 연화점 이상으로 되면 수지가 연화하여, 분체 입자의 블로킹이 발생하기 때문이다. 여기서, 본 발명에서 「연화점」은 예를 들어 환구식 자동 연화점 시험기(명봉사제작소(明峰社製作所)사제)를 이용하여, 글리세린의 가열조에서 3℃/분의 승온 속도로 승온시켜, 시료가 연화되어 구가 낙하한 때의 온도(℃)로서 측정할 수 있다.

이러한 건조 공기의 온도로서는 일반적으로 20~120℃를 채용할 수 있으며, 더 적합하게는 40~100℃이다. 또한, 공기의 공급 시기도 적의 결정할 수 있지만, 예를 들어 결합 보조제의 첨가 후에 가열 공기를 공급한 다음에 냉각시켜도 좋으며, 결합 보조제를 첨가하면서 가열 공기를 공급한 다음 냉각시켜도 좋다.

이러한 공기의 공급은 혼합기로서 기계 교반형 혼합기를 채용한 경우에는 베이스 도료 분말과 안료 입자를 균일하게 혼합하기 위해 수행하는 태양과 동일하게, 도 1 중에서, 용기 1의 저면과 교반축의 사이 스페이스에 공기를 불어 넣음으로써 수행할 수 있다.

혼합기로서 기류 교반형 혼합기를 채용한 경우는 기류가 그대로 건조 작용을 가지며, 또한 기류로서 가열 공기를 공급함으로써, 건조 효율을 높힐 수 있다.

상기한 바와 같이 제조되는 분체 도료는 정전 도장법, 유동 침지법, 취부법, 인몰드 등으로 피도장체에 도포할 수 있으며, 열품로, 적외로, 유도가열로 등에서 소부(燒付)함으로써, 경화 도막을 형성할 수 있다. 본 발명에 따른 분체 도료에는 베이스 도료 분말과 안료 입자가 강하게 결합되므로, 정전 도장법에 의한 도장시에도 이들 구성 성분이 분리하여, 도장기, 특히 도장기 선단 부분에 부착하지 않고, 안정하게 도장 작업을 수행할 수 있다.

본 발명에 따른 도장 제품의 제조 방법에서는 상기한 분체 도료를 금속 재료로 이루어진 피도장물에 정전 분체 도장하는 공정을 포함한다. 본 제조 방법에서는 베이스 도료 분체와 안료 입자가 분리하기 어려우며, 특히 안료 입자로서 메탈릭 금속 안료를 사용한 경우에 분체 도료에 배합된 인편상 금속 플레이크 등의 메탈릭 금속 안료가 도막 중에 배향함으로써, 정면에서 본 메탈릭 감과, 각도를 변화시켜 본 메탈릭 감의 외관 차이가 적고, 게다가 메탈릭 금속 안료가 존재하지 않는 것에 원인으로 하는 흑점이 감소되며, 거무티티함이 적은 의장성이 우수한 도막을 얻을 수 있다. 또한, 안료 입자로서 인편상 펄 운모를 사용한 경우도 동일하여, 정면에서 본 펄 감과 각도를 변화시켜 본 펄 감의 외관의 차이가 적고, 게다가 펄 안료가 존재하지 않는 부분이 있는 것에 기인하는 탈색(투명, 바탕의 색이 보임)이 감소되며, 도막 전체에서 펄 감의 저하가 없는 도막이 얻어진다.

본 발명의 제조 방법에서는 피도장물로서 금속 재료로 이루어진 것을 사용하지만, 이것은 종래 기술과 차이를 명확하게 하는 목적이 있다. 즉, 금속 재료 원체에 적합한 정전 분체 도장에서, 종래의 분체 도료를 사용하면 도막 의장성이 저하할 우려가 있지만, 본 발명의 분체 도료에 의하면 그런 심려가 없다는데 근거한다. 이러한 금속 재료의 종류는 특히 제한되지 않지만, 예를 들어 가장 범용성이 높은 강이나 합금강 등의 철계 금속 재료, 알루미늄, 스텐레스, 아연, 주석, 동, 티탄, 마그네슘, 놋쇠 등의 비철금속 재료나 합금, 더구나 아연 도금 강판, 주석 도금 강판 등의 도금 금속 재료, 크롬산계 또는 인산염계, 티탄계, 실리콘계, 유기금속염계, 기타 논크롬계의 화성 처리를 실시한 표면 처리 금속 재료, 양극 산화 처리, 봉공 처리 등이 실시된 알루미늄 금속 재료나 합금 등을 예시할 수 있다.

상기 금속 재료로 이루어진 피도장물은 도장 공정을 거치면 최종 제품에 도달한 것일 수 있지만, 최종 제품의 부품이나 제조 중간체일 수 있고, 도장을 요하는 것이라면, 그의 명칭은 문제 되지 않는다. 또한, 「금속 재료로 이루어진」이란 도장면이 주로 금속 재료에 의해 구성되어 있다면 좋다는 뜻이며, 표면의 일부에 수지 등 금속 재료 이외의 것이 존재하여도 좋고, 또한, 표면 이외의 부분이 금속 재료 이외에 의해 구성되어도 좋다.

본 발명의 제조 방법에 의해 형성되는 도장 막 두께는 소부 후의 막 두께로, 통상 30~250㎛이며, 바람직하게는 60~150㎛이다. 30㎛ 미만의 경우는 평활성이 저하되며, 너저분한 물질이 두드러지는 등의 외관상 좋지 않은 것이 생기기 쉽다. 또한, 250㎛를 초과하는 막 두께의 경우, 발포(foaming)의 발생, 정전 발발에 의한 표면 거칠기 등이 발생하는 경우가 있다.

도료 분체의 소부 조건은 금속 재료의 표면 온도가 130∼350℃, 바람직하게는 140∼250℃의 온도에서, 30초∼60분간, 바람직하게는 1∼50분간이다.

또한, 금속 재료의 표면이 주물 표면의 경우, 소재의 요철에 의한 의장성 분체 도료의 마무리 외관이 손상되는 경우에는 이러한 소재의 요철을 은폐하여 우수한 의장성을 확보하거나, 더욱 고도한 밀착성(부착성), 내식성을 부여하는 목적으로, 금속 재료에 탈지, 화성 처리를 시행한 후에, 분체 도료로 이루어진 프라이머층을 형성하는 공정과, 그의 층 위에 상기 의장성 분체 도료를 도포하는 공정의 조합을 실시하는 것이 유용하다.

또한, 상기한 이유에 한정하지 않고, 예를 들어 지나치게 가혹한 조건에서 사용되는 금속 부재의 경우에도, 프라이머층을 형성할 수 있다. 기타, 프라이머층으로서 착색 도막을 형성한 경우에는 프라이머층의 색상과 본 발명의 도료 분말에 의해 형성된 도막의 색상을 다른 색상으로 함으로써, 메탈릭 감이나 펄 감 등의 의장성 도막과는 다른 입체감, 심미감, 모양 등을 지니며, 도막의 의장성을 한 층 높히는 것도 가능하다. 물론, 이 프라이머층을 본 발명에 따른 도료 분말에 의해 형성할 수도 있다.

프라이머층을 형성하기 위한 프라이머 조성물로서는 종래부터 도료 분야에서 사용되고 있는 것을 특히 제한 없이 사용할 수 있으며, 금속 피도장물의 종류나 도장물의 형성, 용도, 요구 성능 등에 따라, 적의 선택하여 사용할 수 있다. 이러한 프라이머 조성물을 구성하는 수지의 종류로서, 구체적으로는 예를 들어 에폭시 수지계 프라이머, 아크릴 수지계 프라이머, 폴리에스테르 수지계 프라이머, 에폭시 폴리에스테르 수지계 프라이머 등을 들 수 있다. 이들 프라이머 조성물은 열경화형, 상온 경화형, 락카형의 어느 타입일 수 있다. 또한, 프라이머 조성물의 형태는 유기 용제계(고형분이 40질량% 이상의 하이 솔리드계도 포함함), 수성, 분체의 어느 형태도 좋다.

이 프라이머층을 분체 도료에 의해 형성하는 경우, 프라이머용 분체 도료의 베이스 도료 분말로서는 각종 열경화성 수지를 이용할 수 있지만, 본 발명의 도료 분말에 의해 그 위에 형성되는 도막의 베이스 도료 분말에 이용된 기체 수지와 동일 계열의 수지를 이용하는 것이 요망된다. 동일 계열의 수지를 이용함으로써, 층간의 밀착성(부착성)의 확보, 및 이종 도료의 더스트(dust)에 의한 얼룩, 구멍(cratering) 등의 외관 불량을 피할 수 있기 때문이다. 예를 들어, 베이스 도료 분말의 도막 형성 수지가 폴리에스테르 수지의 경우는 폴리에스테르 수지가, 베이스 도료 분말의 도막 형성 수지가 아크릴 수지의 경우는 아크릴 수지가 적합하다. 또한, 금속 피도장물에 도포함으로써, 내부식성을 높힐 수 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로는, 베이스 도료 분말의 도막 형성 수지가 β-히드록시알킬아미드 경화형의 폴리에스테르 수지의 경우는 프라이머층은 에폭시 경화형의 폴리에스테르 수지로부터 이루어진 베이스 도료 분말로 하는 도료 분말을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 에폭시 경화형의 폴리에스테르 수지 도료 분말로서는 예를 들어, 간사이 페인트사(Kansai Paint Co., Ltd.)제의 에바크랏드 2100호를 들 수 있으며, 도막 성능이나 경제성으로부터도 바람직하다.

또한, 베이스 도료 분말이 β-히드록시알킬아미드 경화형의 아크릴 수지로부터 구성되는 경우는 프라이머층은 도데칸디카본산 경화형의 에폭시기 함유 아크릴 수지로 이루어진 베이스 도료 분말로 하는 도료 분말을 이용하는 것이 바람직하다. 이러한 도데칸디카본산 경화형의 에폭시기 함유 아크릴 수지 도료 분말로서는 예를 들어, 간사이 페인트사제의 에바크랏드 5600DK 호를 들 수 있으며, 도막 성능, 의장성의 면에서 바람직하다.

프라이머층을 형성하기 위한 도료에는 착색 안료, 체질 안료, 방청 안료 등을 적의 배합할 수 있지만, 안료류를 사용하지 않는 투명 도막이어도 좋다. 프라이머층용 도료의 열유동성이 그 위에 의장성 도막을 형성하기 위한 본 발명에 따른 분체 도료 보다도 우수한 경우, 도장 제품의 마무리 외관은 더욱 향상된다.

프라이머층의 형성 공정에서는 분체 프라이머를 도포한 후에 완전히 경화시킬 수록 소부하여도 좋고, 프레히트(preheat)에 의해 분체 입자가 완만하게 열융착한 상태이어도 좋으며, 또한 전혀 가열하지 않고 분체 프라이머를 도포한 후, 그 위에 본 발명에 따른 분체 도료를 도포하여, 동시에 소부할 수도 있다.

프라이머층을 소부하여 완전 경화시키는 경우는 프라이머층의 막 두께는 30∼250㎛, 바람직하게는 60∼150㎛이며, 소부는 130∼350℃, 바람직하게는 140∼250℃에서 30초 내지 60분간(바람직하게는, 1 내지 50분간) 유지하면 좋다. 다음에, 프라이머층을 상기 열융착 상태로 하든가 또는 전혀 가열하지 않고, 본 발명의 분체 도료를 도포하는 경우는 각각 단독으로 도포하여 소부하는 경우에 비해, 각각의 막 두께는 40 내지 60% 감소할 수 있다. 다른 도료의 층이 거듭 도포되고 동시에 가열하면, 의장성 분체 도료의 막 두께가 단독으로 열유동하는 경우에 비해 필요한 막 두께의 40 내지 60%의 박막이어도, 열유동성이 양호한 프라이머층과 일체로 되어 열유동성을 일으키므로, 양호한 평활성, 의장성을 얻을 수 있다.

본 발명의 도막 형성 방법에서, 본 발명의 분체 도료에 의한 도막의 위에, 톱 클리어(top clear)층을 형성하는 공정을 추가로 조합함으로써, 내후성이나, 높은 광택을 가진 우수한 마무리 외관과 우수한 내찰창성이나 내약품성 등의 도막 성능을 얻을 수 있다. 이러한 톱 클리어층의 형성 공정은 프라이머층의 형성 유무와 관계 없이, 실시될 수 있다.

이 톱 클리어층은 아크릴계 클리어 도료에 의해 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 아크릴계 클리어 도료로서는 자동체 바디, 자동차 부품 등에서 톱 코트(top coat)로서 통상 사용된 아크릴계 용제형 클리어 도료(예를 들어, 간사이 페인트사제의 ALC-100클리어) 또는 아크릴계 용제형 하이 솔리드 클리어(적합하게는, 고형분이 40질량% 이상의 것) 및 2액형의 폴리이소시아네이트 경화형의 아크릴형 클리어 도료(예를 들어, 간사이 페인트사제의 스파 다이야몬드 클리어 Q)나 아크릴계 분체 도료(예를 들어, 간사이 페인트사제의 에바크랏드 5600DK)를 사용할 수 있다. 또한, 간사이 페인트사제의 아크릴계 분체 도료 에바크랏드 5600DK는 프라이머층용 도료로서도 우수한 성능을 발휘하며, 각종 금속 재료에 대한 밀착성(부착성)이 양호하며, 우수한 내식성을 나타낸다.

톱 클리어층을 형성하기 위해 도료로서 사용하는 아크릴계 용제형 클리어 도료에 이용하는 도막 형성 수지는 멜라민 경화형의 수산기 함유 아크릴 수지가 일반적이며, 통상 스프레이 도장으로 도포된다.

톱 클리어층 소부는 120 내지 160℃에서 10 내지 40분 유지하면 좋다. 건조 후의 막 두께는 20 내지 50㎛가 바람직하다.

톱 클리어층을 2액형의 폴리이소시아네이트 경화형의 수산기 함유 아크릴 수지 용제형 클리어로 하는 경우는 60 내지 80℃의 저온 경화가 가능하다. 이 경우에는 건조 막 두께가 20 내지 50㎛로 되도록 스프레이 도장으로 도포한다.

도데칸디카본산 경화형의 에폭시기 함유 아크릴 수지 분체 도료(예를 들어, 간사이 페인트사제, 에바크랏드 5600DK)에 의해 톱 클리어층을 형성하는 경우는 프라이머층의 형성도 분체 도료로 행하며, 전반적으로 분체 도료로 도막 형성을 수행하는 것이 바람직하다. 유해한 유기 용제를 함유한 휘발성 유기 물질의 배출이 전무에 가까워지므로, 인체나 환경에 악영향을 끼치지 않고 도막 형성을 실시할 수 있기 때문이다. 게다가, 본 발명의 분체 도료를 함유하며, 각각의 도료를 회수하여 재이용이 가능하기 때문에, 사용 효율이 높고, 경제적 효과가 크다.

상기 제조 방법에 의해 얻어진 도장 제품의 종류는 특히 제한되지 않으며, 예를 들어 자동차(차체, 자동차 부품(알루미늄 호일, 철 호일, 스테인레스 호일, 마그네슘 합금 호일 등도 포함한다)), 건재, 용기(가스 봄베 등), 전차, 선박, 차량, 가전, 사무기기 등을 포함한다.

이하 실시예 및 시험예를 나타내며, 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명의 범위는 이들에 한정되는 것은 아니다.

제조예 1

베이스 도료 분말의 제조

표 1에 나타낸 각 화합물을 표 1에 나타낸 양(각각의 상대량으로 표시)을 배합하여, 표 1에 나타낸 용융 혼련 온도(℃)로 용융 혼련하여, 펠릿상의 분체 도료용 조성물 A, B, C, D, E를 조제하였다.

분체 도료 조성물	A	B	C	D	E
열경화성 폴리에스테르계 수지 1	80	-	-	-	80
열경화성 폴리에스테르계 수지 2	-	95	-	-	-
열경화성 폴리에스테르계 수지 3	-	-	50	-	-
열경화성 아크릴계 수지	-	-	-	80	-
폴리이소시아네이트 화합물	16	-	-	-	16
히드록시알킬아미드	-	5	-	-	-
에폭시 수지	-	-	46	-	-
도데칸디카본산	-	-	-	18	-
이산화티탄	-	-	-	-	45
용융 혼련 온도	130	130	110	90	130

표 1 중에서, 열경화성 폴리에스테르 수지 1로서는 다이닛폰잉크가가쿠고교사(DAINIPPON INK AND CHEMICALS, INCORPORATED)제의 「파인디크 M-8050(상품명)」 (수산기가 49 mg KOH/g)을 사용하였다. 폴리이소시아네이트 화합물로서는 헐스사(Huls)제의 「B-1530(상품명)」(이소포론디이소시아네이트(IPDI) ε-카프로락탐블록의 폴리이소시아네이트 화합물)을 사용하였다.

열경화성 폴리에스테르 수지 2로서는 다이닛폰잉크가가쿠고교사제의 「파인디크 M-8961(상품명)」(산가 33 mg KOH/g)을 사용하였다. 히드록시알킬아미드로서는 EMS사제의 「XL-552(상품명)」(β-히드록시에틸아디프아미드, 수산기 당량 84)을 사용하였다.

열경화성 폴리에스테르 수지 3으로서는 저팬 유피카사(Japan U-Pica Company, Ltd.)제의 「유피카 코트 GV-230(상품명)」(산가 53 mg KOH/g)를 사용하였다.

에폭시 수지로서는 아사히 카세이사제의 에폭시 수지 「AER-6014(상품명)」(에폭시 당량 980)을 사용하였다.

열경화성 아크릴 수지로서는 미츠이 케미칼사(MITSUI CHEMICALS INC.)제의 「아르마딕스 PD3413(상품명)」(에폭시 당량 470)를 사용하였다.

이산화티탄으로서는 데이카사제의 「티타닉스 JR-605(상품명)」를 사용하였다.

분체 도료용 조성물 A, B, C, E의 펠릿을 분쇄한 후, 각각 84㎛의 체를 사용하여 분급하고, 평균 입경 43㎛의 베이스 도료 분말 A, B, C, E를 얻었다. 또한, 분체 도료용 조성물 D의 펠릿을 분쇄한 후, 74㎛의 체를 사용하여 분급하고, 평균 입경 35㎛의 베이스 도료 분말 D를 얻었다.

제조예 2

액상 결합 보조제의 제조

표 2에 나타낸 양(각각의 상대량으로서 표시함)을 배합하여 디스퍼로 교반하고, 액상 결합 보조제 a, b, c, d, e, f를 조제하였다.

액상 결합 보조제	a	b	c	d	e	f
셀락	2	2	2	2	0.09	20
메탄올	98	-	49	95	99.91	80
이소프로판올	-	98	49	-	-	-
초산에틸	-	-	-	3	-	-

표 2 중에서, 셀락으로서는 니폰 셀락 고교사제의 「건조투명백락(상품명)」을 사용하였다.

실시예 1

제조예 1에서 얻어진 A 내지 E의 각 베이스 도료 분말에, 안료 입자로서 평균 입경 약 18㎛의 알루미늄 안료(동양알루미늄사제의 「PCF-7670A」(상품명)), 평균 입경 약 60㎛의 펄 안료(머크저팬사제「이리오딘103WNT」(상품명)), 평균 입경 약 60㎛의 스테인레스강 플레이크(동양알루미늄사제 「스테인레스 베이스트 01-1204」(상품명)), 평균 입경 약 10㎛의 축광 안료(네모토사(Nemoto & Co., Ltd.)제의 「G-300F」(상품명), 또는 평균 입경 약 24nm의 카본 블랙(미츠이가가꾸사제의 「카본블랙 MA-100」(상품명)을 첨가하고, 기류 교반형 혼합기로서 호소카와미크론사제의 아그리마스타(상품명)을 사용하여 교반 혼합하면서 제조예 2에서 얻어진 액상 결합 보조제 a, b, c, d, e 또는 f를 스프레이에 의해 더 첨가하고, 80℃의 열풍을 공급하여 건조시켜, 표 3에 제시한 분체 도료 1 내지 14를 제조하였다.

또한, 비교예로서 표 3 중 15, 16번의 배합으로 드라이 블렌드법에 의해 분체 도료를 제조하였다. 즉, 교반형 혼합기로서 상기와 동일하게 호소카와미크론사제의 아그로마스타(상품명)을 이용하였지만, 액상 결합 보조제는 첨가하지 않고, 베이스 도료 분말과 알루미늄 안료를 상온의 공기를 공급하여 단순히 교반 혼합하여 분체 도료를 제조하였다.

번호	1	2	3	4	5	6	7	8
도료 분말: 종류 : 배합량	A	A	A	A	A	B	C	D
	100	100	100	100	100	100	100	100
알루미늄 안료	5	-	-	-	-	5	5	5
펄 안료	-	5	-	-	-	-	-	-
스테인레스강 플레이크	-	-	5	-	-	-	-	-
축광 안료	-	-	-	30	-	-	-	-
카본 블랙	-	-	-	-	0.1	-	-	-
액상 공급 보조제: 종류 : 첨가량 : 고형분	a	a	a	a	a	a	a	a
	10	10	10	10	10	10	10	10
	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2	0.2
번호	9	10	11	12	13	14	15	16
도료 분말: 종류 : 배합량	E	A	A	A	A	A	A	A
	100	100	100	100	100	100	100	100
알루미늄 안료	-	5	5	5	5	5	5	-
펄 안료	-	-	-	-	-	-	-	-
스테인레스강 플레이크	-	-	-	-	-	-	-	-
축광 안료	-	-	-	-	-	-	-	30
카본 블랙	0.1	-	-	-	-	-	-	-
액상 공급 보조제: 종류 : 첨가량 : 고형분	a	b	c	d	e	f	-	-
	10	10	10	10	12	1	-	-
	0.2	0.2	0.2	0.2	0.0108	0.2	-	-

실시예 1

인산아연(「PB-3118M」(상품명), 니폰파카라이딩사제)로 화성 처리한 0.8×70×150mm의 SPCC 강판에 정전 분체 도장기 GX108(상품명), 니폰카카라이딩사제)를 이용하여, 하기 조건으로 도장하였다.

인가 전압 -70kv

메인 에어 압 0.6kgf/㎠

패턴 에어 압 1.0kgf/㎠

건-피도물간 거리 200mm

막 두께 60 내지 80㎛

시험예 1

도장 작업성

연속 도장시킬 때의 도료의 토출 상태를 육안으로 관찰하였다. 스핏의 발생이 없이 연속 도장이 가능한 경우를 「○」, 빈번히 스핏이 발생하는 경우를 「×」, 약간의 스핏이 발생하는 경우를 「△」로 하였다.

시험예 2

도막 성상

(I) 평활성

얻어진 도막의 평활성을 육안으로 관찰하고, 평활성이 매우 우수한 경우를 「◎」, 평활로 판단될 수 있는 경우를 「○」, 평활성이 흠결되어 있다고 판단되는 경우를 「×」로 하였다.

(II) 분산성

얻어진 도막을 육안으로 관찰하고, 첨가된 안료가 도막에 편재되어 있는 정도를 평가하고, 균일하게 안료가 분포되어 있는 경우를 「○」, 안료가 편재되어 있는 경우를 「×」, 안료가 약간 편재되어 있는 경우를 「△」로 하였다.

시험예 3

도막 성능

(III) 부착성

컷트 나이프를 사용하여 소지에 도달하도록 도막을 절단하고, 크기 1mm×1mm의 바둑판 눈을 100개 만들고, 그 표면에 점착 테이프를 첨부하고, 23℃에서 그 테이프를 급격히 박리하였다. 이 때의 도막의 박리상황을 관찰하고, 박리되지 않은 잔존 도막수를 계측하여, 잔존 도막수가 100개의 경우를 「○」로 하였다.

(IV) 내수성

40℃의 온수에 240 시간 침지하고, 끌어올린 직후의 도막을 육안으로 관찰하고, 팽창이나 광택 제거, 기타 이상이 없는 경우를 「○」로 하였다. 다음에, 온도 23℃, 상대 습도 50%에서 2 시간 건조시킨 다음, 상기 부착성 시험과 동일하게 부착성을 평가하였다.

시험예 4

회수 재이용성

상기 도장 작업성(시험예 1), 도막 성상(시험예 2) 및 도막 성능(시험예 3)의 평가시에, 피도물에 부착되지 않은 도료를 회수, 재사용하여, 얻어진 도막의 분산성을 육안으로 관찰하고, 본래 도막과 비교하여 동등한 경우를 「○」, 안료가 편재되어 있는 경우를 「×」로 하였다.

시험예 5

광휘성

육안으로 관찰함으로써, 도막의 광휘감(메탈릭 감)이나 광휘 얼룩(광휘성 안료의 편재)을 평가하고, 광휘감이 양호하며, 얼룩이 없는 경우를 「○」로 하고, 약간 얼룩이 있으며, 광휘감이 낮은 경우를 「△」로 하며, 도막 전면에 얼룩이 있고, 광휘감이 전혀 없는 경우를 「×」로 하였다.

시험예 6

내알칼리성

도막 위에, 0.1 규정의 수산화나트륨 수용액을 0.5 ml 적하하고, 50℃에서 3 시간 방치한 후, 도막을 유수로 세정하고, 상대 습도 50%에서 2 시간 건조시킨 다음 액적을 놓은 개소를 육안으로 관찰하였다. 전혀 이상이 인식되지 않는 경우를 「◎」, 미미하게 액적 흔적이 판명되든가 실용상 전반적으로 문제가 없는 경우를 「○」로 하고, 약간의 흑색 변색이 있는 경우를 「△」, 명백히 흑색 변색이 인정되는 것을 「×」로 하였다.

결과 1

분체 도료 입자에 대해

도 3은 본 발명에 따른 분체 도료 입자(1번)의 확대 사진이며, 도 4는 드라이 블렌드법에 의해 제조된 분체 도료 입자(15번)의 확대 사진이다.

도 3에서는 광휘성 안료가 베이스 도료 분말의 표면에 결합되어 있는 상태가 관찰될 수 있다.

도 4에 의하면, 광휘성 안료가 베이스 도료 분말의 위에 놓여 있을 뿐 결합되어 있지 않고, 안료 입자가 베이스 도료 분말로부터 탈락하여 단독으로 존재하고 있다는 것으로 판단된다. 여기서는 도장시에 도료 성분의 편석이 발생하며, 의장성이 우수한 도막이 얻어지지 않을 뿐만 아니라, 안료 입자와 베이스 도료 분말이 용이하게 분리하므로 도료의 회수 재이용이 불가능한 것으로 예상된다.

한편, 본 발명의 분체 도료에서는 안료 입자와 베이스 도료 분말이 셀락에 의해 견고하게 결합되어 있으므로, 이러한 문제는 발생되지 않는다. 이러한 사실은 후술하는 시험예의 결과에 의해서도 실증될 수 있다.

결과 2

도면(塗面)의 의장성에 대해

본 발명의 분체 도료인 1번에 의해 얻어진 도막의 확대 사진을 도 5에, 종래법인 드라이 블렌드법으로 제조된 15번에 의해 얻어진 도막의 확대 사진의 도 6으로서 도시한다.

도 6에 의하면, 여기저기에 광휘성 안료(알루미늄 안료)가 존재하지 않는다는 것을 원인으로 하는 흑점이 발생되어 있으며, 이것이 원인으로 되어 도막 전체에 구슨다 인상을 부여한다.

한편, 도 5에서는 광휘성 안료(알루미늄 안료)가 도면 전체에 구석구석까지 존재하므로, 흑점의 입자가 적고 또한 도료 성분 각각의 결이 미세하며, 이에 의해 빛이 구석구석까지 균일하게 반사되는 결과, 반짝반짝 빛나서 아름다운 의장성을 발휘하는 분체 도료를 얻을 수 있다.

결과 3

시험 결과

상기 실시예에 의해 제조된 분체 도료에 대해, 상기 평가 방법(시험예 1 내지 4)에 기초하여, 도장 작업성, 도막 성상, 도막 성능, 회수 재이용성을 평가하였다. 결과를 표 4에 제시한다.

번호	1	2	3	4	5	6	7	8
도장 작업성	○	○	○	○	○	○	○	○
평활성	○	○	○	○	○	○	○	○
분산성	○	○	○	○	○	○	○	○
부착성	○	○	○	○	○	○	○	○
내수성
도면 상태(육안)	○	○	○	○	○	○	○	○
부착성	○	○	○	○	○	○	○	○
회수 재이용성	○	○	○	○	○	○	○	○
광휘성	○	○	○	○	○	○	○	○
내알칼리성	○	○	○	○	○	○	○	○
번호	9	10	11	12	13	14	15	16
도장 작업성	○	○	○	○	○	○	△	×
평활성	○	○	○	○	○	○	○	×
분산성	○	○	○	○	○	○	×	×
부착성	○	○	○	○	○	○	○	○
내수성
도면 상태(육안)	○	○	○	○	○	○	○	○
부착성	○	○	○	○	○	○	○	○
회수 재이용성	○	○	○	○	○	○	×	×
광휘성	○	○	○	○	○	○	×	×
내알칼리성	○	○	○	○	○	○	△	△

표 4에 표시한 바와 같이, 드라이 블렌드법으로 얻어진 분체 도료(15, 16번)에 의한 도막의 부착성과 내수성은 양호하기는 하였으나, 안료 입자가 베이스 도료 분말에 결합되어 있지 않으므로 도장 작업성은 나쁘며, 도막의 평활성이나 분산성이 열악하므로 의장성이 낮다. 또한, 안료 입자와 베이스 도료 분말이 용이하게 분리하므로, 도료를 회수 재이용하여 얻어진 도막은 안료가 더 편재되어 있었다.

이에 대해 본 발명의 분체 도료는 안료 입자와 베이스 도료 분말이 강하게 결합되어 있으므로 도장 작업성은 양호하며, 또한 얻어진 도면은 어떠한 평가에서도 높으며 의장성은 대단히 우수하다. 게다가, 도료를 회수 재이용하여 사용하여도 도면은 당초의 것과 동등하며, 어떠한 열악한 것도 없었다.

실시예 2

크롬산크로메이트(니폰 파가라이딩사제, AL-1000(상품명))로 화성처리한 AC4C 판상에, 에폭시 경화형의 폴리에스테르 수지 분체 프라이머(간사이 페인트사제, 에바크랏드 2100(상품명))를 막 두께가 80 내지 100㎛로 되도록 정전 분체 도장기 GX-108을 이용하여 도장하고, 160℃에서 30분간 가열 경화하여 프라이머층을 형성시켰다. 다음에, 프라이머층의 위에 본 발명의 분체 도료 2번을 막 두께가 80 내지 100㎛로 되도록 정정 분체 도장기 GX-108을 이용하여 도장하고, 160℃에서 30분간 가열 경화시켰다. 분체 도료의 정전 도장 조건은 상기 실시예 1의 경우와 동일하다.

실시예 3

크롬산크로메이트(니폰 파가라이딩사제, AL-1000(상품명))로 화성처리한 AC4C 판상에, 분체 프라이머로서 도데칸디카본산 경화형의 에폭시기 함유 아크릴 수지 분체 클리어 도료(간사이 페인트사제, 에바크랏드 5600DK(상품명))를 막 두께가 80 내지 100㎛로 되도록 정전 분체 도장기 GX-108을 이용하여 도장하고, 160℃에서 30분간 가열 경화하여 프라이머층을 형성시켰다. 다음에, 프라이머층의 위에 본 발명의 분체 도료 8번을 막 두께가 80 내지 100㎛로 되도록 정정 분체 도장기 GX-108을 이용하여 도장하고, 160℃에서 30분간 가열 경화시켰다. 분체 도료의 정전 도장 조건은 상기 실시예 1의 경우와 동일하다.

실시예 4

크롬산크로메이트(니폰 파가라이딩사제, AL-1000(상품명))로 화성처리한 AC4C 판상에, 에폭시 경화형의 폴리에스테르 수지 분체 프라이머(간사이 페인트사제, 에바크랏드 2100(상품명))를 막 두께가 40 내지 50㎛로 되도록 정전 분체 도장기 GX-108을 이용하여 도장하였다. 다음에, 프라이머층을 가열 경화시키지 않고, 그의 위에 본 발명의 분체 도료 2번을 막 두께가 40 내지 50㎛로 되도록 정정 분체 도장기 GX-108을 이용하여 도장하고, 프라이머층과 동시에 160℃에서 30분간 가열 경화시켰다. 분체 도료의 정전 도장 조건은 상기 실시예 1의 경우와 동일하다.

실시예 5

크롬산크로메이트(니폰 파가라이딩사제, AL-1000(상품명))로 화성처리한 AC4C 판상에, 본 발명의 분체 도료 2번을 막 두께가 80 내지 100㎛로 되도록 정전 분체 도장기 GX-108을 이용하여 도장하고, 160℃에서 30분간 가열 경화시켰다. 다음에, 아크릴계 용제형 클리어 도료(간사이 페인트사제, ALC-100(상품명))를 막 두께가 30 내지 40㎛로 되도록 스프레이 도장하여, 140℃에서 30분간 가열 경화시켜 톱 코트층을 형성시켰다. 분체 도료의 정전 도장 조건은 상기 실시예 1의 경우와 동일하다.

실시예 6

상기 실시예 5와 동일한 방법으로 의장성 분체 도료의 도막을 형성하고, 다음에, 폴리이소시아네이트 화합물 경화형의 아크릴계 용제형 클리어 도료(간사이 페인트사제, 스파 다이야몬드 클리어 Q(상품명))를 막 두께가 30 내지 40㎛로 되도록 스프레이 도장하여, 80℃에서 30분간 가열 경화시켜 톱 코트층을 형성시켰다.

실시예 7

상기 실시예 5와 동일한 방법으로 의장성 분체 도료의 도막을 형성하고, 다음에, 도데칸디카본산 경화형의 에폭시기 함유 아크릴 수지 분체 클리어 도료(간사이 페인트사제, 에바크랏드 5600DK(상품명))를 막 두께가 80 내지 100㎛로 되도록 정전 분체 도장기 GX-108을 이용하여 도장하고, 160℃에서 30분간 가열 경화시켜 톱 코트층을 형성시켰다. 분체 도료의 정전 도장 조건은 상기 실시예 1과 동일하다.

실시예 8

상기 실시예 2와 동일한 방법으로 프라이머층의 위에 본 발명의 분체 도료에 의한 도막을 형성하고, 추가로 그 위에 아크릴계 용제형 클리어 도료(간사이 페인트사제, ALC-100(상품명))를 막 두께가 30 내지 40㎛로 되도록 스프레이 도장하여, 140℃에서 30분간 가열 경화시켜 톱 코트층을 형성시켰다.

실시예 9

상기 실시예 3과 동일한 방법으로 프라이머층 위에 본 발명의 분체 도료에 의한 도막을 형성하고, 폴리이소시아네이트 화합물 경화형의 아크릴계 용제형 클리어 도료(간사이 페인트사제, 스파 다이야몬드 클리어 Q(상품명))를 막 두께가 30 내지 40㎛로 되도록 스프레이 도장하여, 80℃에서 30분간 가열 경화시켜 톱 코트층을 형성시켰다.

실시예 10

상기 실시예 2와 동일한 방법으로 프라이머층 위에 본 발명의 분체 도료에 의한 도막을 형성하고, 추가로 그 위에 도데칸디카본산 경화형의 에폭시기 함유 아크릴 수지 분체 클리어 도료(간사이 페인트사제, 에바크랏드 5600DK(상품명))를 막 두께가 80 내지 100㎛로 되도록 정전 분체 도장기 GX-108을 이용하여 도장하고, 160℃에서 30분간 가열 경화시켜 톱 코트층을 형성시켰다. 분체 도료의 정전 도장 조건은 상기 실시예 1과 동일하다.

결과 4

상기 실시예 2 내지 10에서 얻어진 도막에 대해, 상기와 동일하게 평활성, 부착성, 내수성, 광휘성, 내알칼리성을 시험하였다. 결과를 표 5에 제시한다.

항목	실시예
	2	3	4	5	6	7	8	9	10
평활성	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎	◎
분산성	○	○	○	○	○	○	○	○	○
부착성	○	○	○	○	○	○	○	○	○
내수성
도면 상태(육안)	○	○	○	○	○	○	○	○	○
부착성	○	○	○	○	○	○	○	○	○
회수 재이용성	○	○	○	○	○	○	○	○	○
광휘성	○	○	○	○	○	○	○	○	○
내알칼리성	○	○	○	◎	◎	◎	◎	◎	◎

상기 결과로부터, 본 발명의 도료 분말에 의한 도막에 가해 프라이머층이나 톱 클리어층을 형성하면, 도막 성상(특히, 평활성이나 내알칼리성)이 한층 우수한 도장면을 얻을 수 있다는 것이 실증되었다.

본 발명에 의해 얻어진 분체 도료는 그의 구성 성분인 베이스 도료 분말과 안료 입자가 강하게 결합되어 있으므로, 도장 중에 등등 이것이 분리하지 않으며, 도장 작업성은 양호하며, 또한 피도장체에 부착되지 않은 도료도, 이들 구성 성분의 함유 비율이 당초와 실질적으로 동일하므로, 재이용할 수 있다.

또한, 본 발명에 의해 제조되는 광휘성 분체 도료의 도막은 결이 미세하여 대단히 의장성이 우수한 것 외에 내수성도 우수하다.

따라서, 본 발명의 분체 도료는 미장용 또는 보호용의 도막을 부여하는 것으로서 공업용 도료 용도 등에 광범위하게 응용이 가능하며, 또한 경제성이나 자원 절약의 관점에서 실용상 대단히 유용하다.

또한, 본 발명에 따른 분체 도료의 제조 방법은 상기 분체 도료를 제조할 수 있는 것으로서, 산업상의 유용성이 대단히 높은 것이다.

더욱이, 본 발명에 따른 도막의 형성 방법 및 도장 제품의 제조 방법은 특히 프라이머층이나 톱 클리어층과의 조합에 의해, 대단히 우수한 미장용 또는 보호용의 도막을 각종 금속 피도장물에 부여하는 도장 제품이 얻어지는 것으로서, 공업 용도에 널리 응용이 가능하며, 실용상 대단히 유용하다.

Claims (37)

1. 안료 입자가 셀락(shellac)을 개재하여 베이스 도료 분말에 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 분체 도료.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 셀락이 분체 도료 전체에 점유하는 비율이 0.01 내지 1질량%인 분체 도료.
3. 제 1 또는 2 항에 있어서, 상기 베이스 도료 분말의 평균 입경이 10 내지 100㎛인 분체 도료.
4. 제 1 내지 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안료 입자의 평균 입경이 100㎛ 이하인 분체 도료.
5. 제 1 내지 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 안료 입자로서 광휘성 안료를 함유하며, 이 광휘성 안료의 평균 입경이 2 내지 100㎛인 분체 도료.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 광휘성 안료의 형상이 플레이크상이며, 그의 두께가 0.01 내지 10㎛인 분체 도료.
7. 제 1 내지 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 안료 입자로서 무기 착색 안료를 함유하며, 이 무기 착색 안료의 평균 입경이 0.01 내지 5.0㎛인 분체 도료.
8. 제 1 내지 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 안료 입자로서 유기 착색 안료를 함유하며, 이 유기 착색 안료의 평균 입경이 0.01 내지 1.0㎛인 분체 도료.
9. 제 1 내지 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 안료 입자로서 축광성 안료를 함유하며, 이 축광성 안료의 평균 입경이 1 내지 100㎛인 분체 도료.
10. 제 1 내지 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 안료 입자가 분체 도료 전체에 점유하는 비율이 0.1 내지 50질량%인 분체 도료.
11. 제 1 내지 10 항 중 어느 한 항에 기재한 분체 도료를 제조하는 방법으로서, 베이스 도료 분말과 안료 입자를 혼합하는 공정, 셀락을 유기 용매에 용해시킨 액상 결합 보조제를 이 혼합물에 혼합하는 공정, 및 건조시키는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하여 분체 도료를 제조하는 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 액상 결합 보조제의 혼합 공정을 기계 교반형 혼합기를 이용하여 수행하는 분체 도료의 제조 방법.
13. 제 11 항에 있어서, 상기 액상 결합 보조제의 혼합 공정을 기류 교반형 혼합기를 이용하여 수행하는 분체 도료의 제조 방법.
14. 제 11 내지 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 액상 결합 보조제를 스프레이 또는 적하에 의해 첨가하는 분체 도료의 제조 방법.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 결합 보조제의 스프레이 첨가에 의한 혼합 공정을 공기의 공급에 의해 건조 공정과 병행하여 수행하는 분체 도료의 제조 방법.
16. 제 15 항에 있어서, 공기로서 가열 공기를 이용하는 분체 도료의 제조 방법.
17. 제 1 내지 10 항 중 어느 한 항에 기재한 분체 도료를 금속 재료로 이루어진 피도장물에 정전 분체 도장하여 도막을 형성하는 것을 특징으로 하여 도막을 형성하는 방법.
18. 제 17 항에 있어서, 상기 정전 분체 도장 전에, 프라이머층을 형성하는 도막의 형성 방법.
19. 제 18 항에 있어서, 상기 프라이머층을 분체 도료에 의해 형성하는 도막의 형성 방법.
20. 제 19 항에 있어서, 상기 프라이머층을 에폭시 수지 경화형의 폴리에스테르 수지, 또는 산경화형의 에폭시기 함유 아크릴 수지를 베이스 도료 분말의 주성분으로 하는 분체 도료에 의해 형성하는 도막의 형성 방법.
21. 제 17 내지 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도막 위에, 추가로 톱 클리어(top clear)층을 형성하는 도막의 형성 방법.
22. 제 21 항에 있어서, 상기 톱 클리어층을 아크릴계 용제형 클리어 도료 또는 아크릴계 분체형 클리어 도료에 의해 형성하는 도막의 형성 방법.
23. 제 22 항에 있어서, 상기 아크릴계 용제형 클리어 도료로서, 폴리이소시아네이트 경화형의 도료를 사용하는 도막의 형성 방법.
24. 제 22 항에 있어서, 상기 아크릴계 분체형 클리어 도료로서, 산경화형의 도료이며 또한 에폭시기를 함유하는 도료를 사용하는 도막의 형성 방법.
25. 제 22 항에 있어서, 상기 아크릴계 분체형 클리어 도료로서, 에폭시기 함유 아크릴계 수지를 기체 수지로 하고, 폴리카본산을 경화제로서 함유하는 도료를 사용하는 도막의 형성 방법.
26. 제 25 항에 있어서, 상기 폴리카본산으로서, 도데칸디카본산을 사용하는 도막의 형성 방법.
27. 분체 도료에 의해 도장된 제품을 제조하는 방법으로서, 제 1 내지 10 항 중 어느 한 항에 기재된 분체 도료를 금속 재료로 이루어진 피도장물에 정전 분체 도장하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하여 도장 제품을 제조하는 방법.
28. 제 27 항에 있어서, 상기 정전 분체 도장 공정 전에, 상기 피도장물 위에 프라이머층을 형성하는 공정을 포함하는 제조 방법.
29. 제 28 항에 있어서, 상기 프라이머층을 분체 도료에 의해 형성하는 제조 방법.
30. 제 28 항에 있어서, 상기 프라이머층을 에폭시 수지 경화형의 폴리에스테르 수지, 또는 산경화형의 에폭시기 함유 아크릴 수지를 베이스 도료 분말의 주성분으로 하는 분체 도료에 의해 형성하는 제조 방법.
31. 제 27 내지 30 항 중 어느 한 항에 있어서, 최표면층으로서 톱 클리어 층을 형성하는 공정을 포함하는 제조 방법.
32. 제 31 항에 있어서, 상기 톱 클리어 층을 아크릴계 용제형 클리어 도료 또는 아크릴계 분체형 클리어 도료에 의해 형성하는 제조 방법.
33. 제 32 항에 있어서, 상기 아크릴계 용제형 클리어 도료로서, 폴리이소시아네이트 경화형의 도료를 사용하는 제조 방법.
34. 제 32 항에 있어서, 상기 아크릴계 분체형 클리어 도료로서, 산경화형의 도료이며 또한 에폭시기를 함유하는 도료를 사용하는 제조 방법.
35. 제 32 항에 있어서, 상기 아크릴계 분체형 클리어 도료로서, 에폭시기 함유 아크릴계 수지를 기체 수지로 하고, 폴리카본산을 경화제로서 함유하는 도료를 사용하는 제조 방법.
36. 제 35 항에 있어서, 상기 폴리카본산으로서, 도데칸디카본산을 사용하는 제조 방법.
37. 제 27 내지 36 항 중 어느 한 항에 기재한 방법에 의해 제조하는 것을 특징으로 하는 도장 제품.