JP2012201859A - 塗料組成物及び塗装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高速塗装においても、塗着効率が高く、均一で外観が良好な塗膜が得られる粉体塗料組成物、その粉体塗装方法及び塗装物を提供することである。
【解決手段】搬送スピードが１５ｍ／分以上の平置き搬送装置に用いられる粉体塗料組成物であって、体積平均粒子径が２０〜４０μｍ、粒子径が１１μｍ以下の割合が１２％未満、真比重が１．３〜２．０、かつ最大粒子径が１８０μｍ以下であることを特徴とする粉体塗料組成物、その粉体塗装方法及び塗装物。
【選択図】なし

Description

本発明は、高速塗装が可能な粉体塗料組成物、粉体塗装方法及び塗装物に関する。

粉体塗料は従来の溶剤型塗料とは異なり、有機溶剤を使用しないことから環境に優しいと言われており、工業的に広く使用されている。粉体塗料を使用しているユーザー塗装ラインにおいては被塗物をコンベアーに吊り下げ、自動ガンやハンドガンあるいは粉体流動層に浸漬といった形で塗装されるのが一般的である。また、被塗物が平板のみに限られるといったような特殊なユーザーにおいては、被塗物をベルトコンベアーのような平置き搬送装置に載せ置き、塗装されているところもある。

しかしながら、被塗物をコンベアーに吊るして塗装する方法では、搬送スピードが速過ぎると被塗物が左右に振れてしまうため均一に塗装することができず被塗物の箇所によって膜厚にムラが出ることや、塗料の塗着効率が落ち、廃塗料や回収塗料が増えるといった弊害があることから、塗装ラインでの搬送スピードには制限があった。

また、特許文献１で開示されているような平置き搬送装置を用いた塗装方法においても、高速で塗装を行うと、通常塗装ガンから吹き出された塗料が空間中に広がる範囲（塗料雲）が高速で通過する被塗物にあおられ、高塗着効率かつ均一で高外観な塗膜を得ることができなかった。

特開平６−３４３９０４号公報

本発明の目的は、高速塗装においても、塗着効率が高く、均一で外観が良好な塗膜を得られる粉体塗料組成物、その粉体塗装方法及び塗装物を提供することである。

本発明に従って、搬送スピードが１５ｍ／分以上の平置き搬送装置に用いられる粉体塗料組成物であって、体積平均粒子径が２０〜４０μｍ、粒子径が１１μｍ以下の割合が１２％未満、真比重が１．３〜２．０、かつ最大粒子径が１８０μｍ以下であることを特徴とする粉体塗料組成物が提供される。

また、本発明に従って、体積平均粒子径が２０〜４０μｍ、粒子径が１１μｍ以下の割合が１２％未満、真比重が１．３〜２．０、かつ最大粒子径が１８０μｍ以下である粉体塗料組成物を搬送スピードが１５ｍ／分以上の平置き搬送装置による塗装工程を有することを特徴とする粉体塗装方法が提供される。

更に、本発明に従って、上記粉体塗装方法を用いて得られたことを特徴とする塗装物が提供される。

本発明によると、搬送スピードが１５ｍ／分以上の高速塗装においても、９０％以上の高塗着効率で均一かつ高外観な塗膜を得られる粉体塗料組成物、その粉体塗装方法及び塗装物を提供することが可能となった。

以下、本発明について、具体的に説明する。

本発明者らは、粉体塗料の体積平均粒径、微粉領域の割合、粗粒子の割合、比重及び溶融粘度を制御することによって、平置き搬送高速塗装において高塗着効率かつ均一で高外観な塗膜を得ることができることを見出した。

本発明で使用される粉体塗料組成物としては、通常、熱硬化型粉体塗料に使用される組成物、例えば樹脂、硬化剤、顔料、添加剤等を特に制限することなく使用することが出来る。

粉体塗料に使用される樹脂として、従来から粉体塗料の製造に用いられている各種の樹脂を使用することができる。このような樹脂としては、例えば、エポキシ系樹脂や、エポキシ−ポリエステル硬化系樹脂、ポリエステル−ウレタン硬化系樹脂、ポリエステル−プリミド硬化系樹脂、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、アクリル−ウレタン硬化系樹脂、アクリル−メラミン硬化系樹脂、ポリエステル−メラミン硬化系樹脂、アルキド樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、アミド樹脂、ＡＢＳ樹脂、ノボラック樹脂や、フェノキシ樹脂、ケトン樹脂、ポリエステル樹脂、ロジン等の改質樹脂等が挙げられ、これら樹脂を単独又は２種以上組み合わせで使用することができる。

硬化剤としては、例えば、熱硬化性樹脂に通常使用される硬化剤を特に制限無く各種使用することができる。このような硬化剤としては、例えば、アミド化合物や、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、ウレトジオンイソシアネート、及びヒドロキシアルキルアミド等を挙げることができる。代表的な硬化剤としては、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、及びイソホロンジイソシアネートブロック体等が挙げられる。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、及びシクロヘキセン１，２−ジカルボン酸等が挙げられる。

顔料としては、例えば、二酸化チタン、ベンガラ、酸化鉄、亜鉛末粉、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、キナクリドン系顔料、アゾ系顔料、イソインドリノン系顔料、各種焼成顔料等の着色顔料、シリカ、タルク、硫酸バリウム、炭酸カルシウム、ガラスフレーク等の体質顔料、アルミニウム顔料、アルミニウムペースト等のアルミニウム粉、白色〜銀色に濁った色を示すホワイトマイカ又はシルバーマイカと称される光輝顔料等がある。

その他の添加剤としては、例えば、タレ防止剤、表面調整剤、紫外線吸収剤、光安定剤、及び抗酸化剤等が挙げられ、任意に必要に応じて配合することができる。

本発明の熱硬化型の粉体塗料組成物は、体積平均粒子径が２０〜４０μｍ、粒子径が１１μｍ以下の割合が１２％未満、真比重が１．３〜２．０、かつ最大粒子径が１８０μｍ以下であることが適当である。体積平均粒子径が２０μｍより細かかったり、真比重が１．３より小さいと塗装ガンからの吐出エアに粉体吐量粒子が吹き飛ばされる割合が多くなり塗着効率が低下する。また、真比重が２．０より大きいと、被塗物の搬送スピードが１５ｍ／分以上の時、塗装ガンより吐出された塗料が高速で通過する被塗物にあおられ塗着効率が低下する。体積平均粒子径が４０μｍより大きかったり、最大粒子径が１８０μｍより大きいと、前記被塗物のあおりによる塗着効率の低下に加え塗膜外観が低下する。また、粒子径が１１μｍ以下の割合が１２％以上になると塗装ガン先に塗料が溜まり易くなり、スピットが発生し易くなる。なお、上記の粒度測定は、乾式粒度分布測定機で通常の粉体塗料を測定する条件で体積平均粒子径を測定した数値である。

また、本発明における粉体塗料組成物は、温度を１００℃から１０℃／分昇温したときの最低溶融粘度が、４００Ｐａ・Ｓ以下であることが好ましい。４００Ｐａ・Ｓを超えると、焼付溶融時に十分なメルト力が得られず粉体塗膜外観の低下を与えるため、好ましくない。なお、本発明における溶融粘度は、温度プログラム調節計を装着したコーンプレート式粘度測定装置（例えばシマデン社の温度プログラム調節計のＦＰ２１を装着したＭｅｔｔｌｅｒ−Ｔｏｌｅｄｏ社（現Ｗａｔｅｒｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ／ＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社）のコーンプレート式粘度測定装置のレオメータＲＭ２６０（数値計算ソフトウエアＳＷＲ−３７））により測定した数値である。

上記粉体塗料組成物は、静電塗装又は予熱塗装によって被塗物に塗装され１２０〜２５０℃の物温度になるように加熱し硬化させることによって塗膜を形成することが出来るが、遠赤外線、近赤外線又は誘導加熱を備えた短時間で焼付け硬化可能な焼付硬化装置を使用する焼付工程を有することが望ましい。これら短時間での焼付硬化装置を使用しないと、本発明における１５ｍ／分以上の高速搬送装置上では加熱炉が非常に大規模になり経済的ではない。あるいはバッチ方式を用いることができるが、生産効率が低下するという欠点があり、これも経済的ではない。なお、搬送スピードの上限としては、上述したように搬送スピードが非常に高速になると通過する被塗物にあおられ粉体塗料の塗着効率が低下するおそれがあることや加熱炉が非常に大規模になり経済的ではなくなることから、実用上８０ｍ／分程度が上限スピードである。

また前記塗装方法において、塗装後、焼付け硬化までの間に、被塗装物を１００℃〜１３０℃で６０秒以内で予備加熱保持する工程を有するとより高外観な塗膜を得ることができる。加熱保持温度が１００℃より低いと粉体塗料を溶融フローさせるのに十分でなく、逆に１３０℃より温度が高かったり、６０秒を超えて加熱保持すると一部硬化反応が進んでしまい良好な外観が得ることが困難である。

以下、実施例により、本発明について更に詳細に説明する。なお原則として、「部」は質量部を意味する。

＜実施例１＞
水酸基価５０ｍｇＫＯＨ／ｇの熱硬化性ポリエステル樹脂「ユピカコートＧＶ５６０：日本ユピカ製」４０部に、硬化剤としてＩＰＤＩ（イソホロンジイソシアネート）１，２，４−トリアゾールブロックのポリイソシアネート樹脂「アルキュア４４７０：イーストマンケミカル社製」７部、添加剤としてシリカ吸着アクリル酸オリゴマー「ポリフロ−ＰＷ−９５：共栄社製」１部、脱泡剤としてベンゾインを０．３部、顔料としてカーボンブラック１部、沈降性硫酸バリウム３０部、酸化チタン２０部をヘンシェルミキサーで攪拌後、エクストルーダーで混練、粉砕し１８０メッシュで分級を行い体積平均粒子径３０μｍの粉体塗料を作製した。粉体塗料の塗装は平置き搬送装置を用い搬送スピード１５ｍ／分で行った。

＜実施例２＞
実施例１と同様に配合した材料をヘンシェルミキサーで攪拌後、エクストルーダーで混練、粉砕し２００メッシュで分級を行い体積平均粒子径２７μｍの粉体塗料を作製した。粉体塗料の塗装は平置き搬送装置を用い搬送スピード１５ｍ／分で行った。

＜実施例３＞
水酸基価３４ｍｇＫＯＨ／ｇの熱硬化性ポリエステル樹脂「ユピカコートＧＶ１５０：日本ユピカ製」５０部に、硬化剤としてＩＰＤＩ（イソホロンジイソシアネート）ε−カプロラクタムブロックのポリイソシアネート樹脂「ベスタゴンＢ−１５３０：ＥＶＯＮＩＫデグサ社製」９部、添加剤としてシリカ吸着アクリル酸オリゴマー「ポリフロ−ＰＷ−９５：共栄社製」１部、脱泡剤としてベンゾインを０．３部、顔料としてカーボンブラック１部、酸化チタン５部、炭酸カルシウム３０部をヘンシェルミキサーで攪拌後、エクストルーダーで混練、粉砕し１８０メッシュで分級を行い体積平均粒子径３０μｍの粉体塗料を作製した。粉体塗料の塗装は平置き搬送装置を用い搬送スピード１５ｍ／分で行った。

＜実施例４＞
実施例３と同様に配合した材料をヘンシェルミキサーで攪拌後、エクストルーダーで混練、粉砕し１５０メッシュで分級を行い体積平均粒子径３６μｍの粉体塗料を作製した。粉体塗料の塗装は平置き搬送装置を用い搬送スピード１５ｍ／分で行った。

＜比較例１＞
実施例３と同様に配合した材料をヘンシェルミキサーで攪拌後、エクストルーダーで混練、粉砕し３００メッシュで分級を行い体積平均粒子径１９μｍの粉体塗料を作製した。粉体塗料の塗装は平置き搬送装置を用い搬送スピード１５ｍ／分で行った。

＜比較例２＞
実施例３と同様に配合した材料をヘンシェルミキサーで攪拌後、エクストルーダーで混練、粉砕し１２０メッシュで分級を行い体積平均粒子径４５μｍの粉体塗料を作製した。粉体塗料の塗装は平置き搬送装置を用い搬送スピード１５ｍ／分で行った。

＜比較例３＞
実施例３と同様に配合した材料をヘンシェルミキサーで攪拌後、エクストルーダーで混練、粉砕し２７０メッシュで分級を行い体積平均粒子径２１μｍの粉体塗料を作製した。粉体塗料の塗装は平置き搬送装置を用い搬送スピード１５ｍ／分で行った。

＜比較例４＞
水酸基価３４ｍｇＫＯＨ／ｇの熱硬化性ポリエステル樹脂「ユピカコートＧＶ１５０：日本ユピカ製」８０部に硬化剤としてＩＰＤＩ（イソホロンジイソシアネート）１，２，４−トリアゾールブロックのポリイソシアネート樹脂「アルキュア４４７０：イーストマンケミカル社製」１４部、添加剤としてシリカ吸着アクリル酸オリゴマー「ポリフロ−ＰＷ−９５：共栄社製」１部、脱泡剤としてベンゾインを０．３部、顔料としてカーボンブラック１部、酸化チタン３部をヘンシェルミキサーで攪拌後、エクストルーダーで混練、粉砕し１８０メッシュで分級を行い体積平均粒子径３０μｍの粉体塗料を作製した。塗料の塗装は平置き搬送装置を用い搬送スピード１５ｍ／分で行った。

＜比較例５＞
水酸基価５０ｍｇＫＯＨ／ｇの熱硬化性ポリエステル樹脂「ユピカコートＧＶ５６０：日本ユピカ製」３５部に硬化剤としてＩＰＤＩ（イソホロンジイソシアネート）ε−カプロラクタムブロックのポリイソシアネート樹脂「ベスタゴンＢ−１５３０：ＥＶＯＮＩＫデグサ社製」９部、添加剤としてシリカ吸着アクリル酸オリゴマー「ポリフロ−ＰＷ−９５：共栄社製」１部、脱泡剤としてベンゾインを０．３部、顔料としてカーボンブラック１部、沈降性硫酸バリウム３０部、酸化チタン２０部をヘンシェルミキサーで攪拌後、エクストルーダーで混練、粉砕し１８０メッシュで分級を行い体積平均粒子径３０μｍの粉体塗料を作製した。粉体塗料の塗装は平置き搬送装置を用い搬送スピード１５ｍ／分で行った。

＜比較例６＞
炭酸カルシウムの代わりに、沈降性硫酸バリウムを使用した点を除いては、実施例３と同様にして配合した材料をヘンシェルミキサーで攪拌後、エクストルーダーで混練、粉砕し１２０メッシュで分級を行い体積平均粒子径４０μｍの粉体塗料を作製した。粉体塗料の塗装は平置き搬送装置を用い搬送スピード１５ｍ／分で行った。

得られた成形体について塗膜外観、塗着効率を評価した結果を表１に示す。なお塗膜の外観、塗着効率は下記の評価方法に従って評価した。

＜塗膜外観＞
塗膜の凹凸等を目視にて下記基準にて評価した。
◎…塗膜に凹凸がなく、滑らかであるもの。
○…わずかに塗膜に凹凸があるもの。
△…塗膜に凹凸があるもの。
×…塗膜の凹凸が著しく、ゆず肌であるもの。

＜塗着性＞
塗着効率は以下の計算方法によって算出した。
塗着効率（％）＝（塗装後の被塗物重量−塗装前の被塗物重量）／（吐出量×塗装時間）×１００

＜実施例５＞
実施例１で作製した粉体塗料を用いることとし、粉体塗料の塗装は平置き搬送装置を用い搬送スピード１５ｍ／分で行い、焼付硬化は近赤外線発生装置と熱風循環式加熱炉を組み合わせて行った。

＜実施例６＞
実施例３で作製した粉体塗料を用いることとし、粉体塗料の塗装は平置き搬送装置を用い搬送スピード１５ｍ／分で行い、焼付硬化は近赤外線発生装置と熱風循環式加熱炉を組み合わせて行った。

＜実施例７＞
実施例１で作製した粉体塗料を用いることとし、粉体塗料の塗装は平置き搬送装置を用い搬送スピード１５ｍ／分で行い、焼付硬化は１００℃×３０秒の予備加熱保持を行った後、近赤外線発生装置と熱風循環式加熱炉を組み合わせて行った。

＜実施例８＞
実施例３で作製した粉体塗料を用いることとし、粉体塗料の塗装は平置き搬送装置を用い搬送スピード１５ｍ／分で行い、焼付硬化は１００℃×３０秒の予備加熱保持を行った後、近赤外線発生装置と熱風循環式加熱炉を組み合わせて行った。

＜実施例９＞
実施例３で作製した粉体塗料を用いることとし、粉体塗料の塗装は平置き搬送装置を用い搬送スピード６０ｍ／分で行い、焼付硬化は１００℃×３０秒の予備加熱保持を行った後、近赤外線発生装置と熱風循環式加熱炉を組み合わせて行った。
＜実施例１０＞
実施例３で作製した粉体塗料を用いることとし、粉体塗料の塗装は平置き搬送装置を用い搬送スピード１５ｍ／分で行い、焼付硬化は１１０℃×６０秒の予備加熱保持を行った後、近赤外線発生装置と熱風循環式加熱炉を組み合わせて行った。

得られた成形体について塗膜外観、塗着効率を上記と同様に評価した結果を表２に示す。

Claims (6)

1. 搬送スピードが１５ｍ／分以上の平置き搬送装置に用いられる粉体塗料組成物であって、
   体積平均粒子径が２０〜４０μｍ、粒子径が１１μｍ以下の割合が１２％未満、真比重が１．３〜２．０、かつ最大粒子径が１８０μｍ以下であることを特徴とする粉体塗料組成物。
2. １００℃から１０℃／分で昇温させた時の最低溶融粘度が４００Ｐａ・ｓ以下である請求項１に記載の粉体塗料組成物。
3. 体積平均粒子径が２０〜４０μｍ、粒子径が１１μｍ以下の割合が１２％未満、真比重が１．３〜２．０、かつ最大粒子径が１８０μｍ以下である粉体塗料組成物を搬送スピードが１５ｍ／分以上の平置き搬送装置による塗装工程を有することを特徴とする粉体塗装方法。
4. 更に、前記粉体塗料組成物を塗装後に遠赤外線、近赤外線又は誘導加熱を備えた焼付硬化装置による焼付工程を有する請求項３に記載の粉体塗装方法。
5. 焼付け硬化までの間に、被塗装物を１００℃〜１３０℃で６０秒以内で予備加熱保持する工程を有する請求項３又は４に記載の粉体塗装方法。
6. 請求項３〜５のいずれか１項に記載の粉体塗装方法を用いて得られることを特徴する塗装物。