JP3258256B2

JP3258256B2 - 静電流動浸漬法に適する粉体塗料

Info

Publication number: JP3258256B2
Application number: JP13027097A
Authority: JP
Inventors: 修司三谷; 利夫西; 晃藤原
Original assignee: Tomoegawa Paper Co Ltd
Current assignee: Tomoegawa Co Ltd
Priority date: 1997-05-01
Filing date: 1997-05-01
Publication date: 2002-02-18
Anticipated expiration: 2017-05-01
Also published as: JPH10298452A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静電流動浸漬法に用い
るための粉体塗料であり、特に薄膜の絶縁性の皮膜が要
求される小型の被塗装物への薄膜粉体塗装に適する。こ
こで言う小型の被塗装物とは、小型のモーターコアや磁
石を始め、各種工作機械、車両、船舶、飛行機、家電、
事務機器等の小型部品、電気・電子部品等が挙げられ
る。また、被塗装物の材質としては、導電性の各種金属
が挙げられる。

【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、静電流動浸漬法に用
いられていた絶縁塗装用の粉体塗料は、体積平均粒子径
が３０〜４０μｍ程度であり、厳密な分級が施されてお
らず、粒子径が２５μｍ以上である粒子の体積割合が４
０〜９０％程度で、粒子径が５μｍ以下である粒子の個
数割合が６０〜８０％程度であった。また、絶縁塗装用
の粉体塗料では、被塗装物のエッジ部の被覆性を高める
目的で、熱処理時に溶融した粉体塗料のフロ−性を以下
のような方法で低下させている。無機微粒子の増粘剤を添加する。硬化速度の速い硬化剤を用いて、溶融後に即座に硬化
させる。ととを組み合わせる。従って、従来の粉体塗料は体積平均粒子径が大きく、か
つ、溶融時のフロー性が悪いため熱処理後の皮膜の凹凸
が大きくなる。そのため、平均膜厚が４０μｍ程度の薄
膜の粉体塗装では、ピンホールや極端に膜厚の薄い箇所
が生じやすく、良好な絶縁性を有する皮膜を得ることが
困難であった。そのため、絶縁性が要求される薄膜の皮
膜形成は、一般に、溶剤塗装で行われるケ−スが多かっ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の絶縁塗装用の粉
体塗料では、良好な絶縁性を有する皮膜を形成するため
には、平均膜厚が１００μｍ程度の厚膜塗装を施す必要
があり、薄膜塗装が要求される小型の部品への塗装には
不適であった。また、絶縁塗装用の粉体塗料では細部ま
で均一な皮膜形成が必要となるが、被塗装物のエッジ部
の被覆性を考慮すると、溶融時のフロー性を高めること
は好ましくない。そのため、薄膜塗装を可能にするため
には、粉体塗料の粒子の体積平均粒子径を小さくするこ
とが好ましい。しかしながら、単に粉体塗料を微粉砕し
ただけでは、粉体塗料の流動性が悪化し、塗装機の流動
槽内で粉体塗料を流動化状態にすることができない。そ
のため、被塗装物上に皮膜を形成することができない。
本発明の目的は、上記従来の粉体塗料の問題点を解決し
絶縁性に優れる薄膜の皮膜を静電流動浸漬法によって得
ることができる粉体塗料を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上述の問題点を改良する
ために検討を行った結果、絶縁塗装用の粉体塗料を用い
て、静電流動浸漬法により粉体塗装を行う場合、下記の
粒子径を有し、（イ）体積平均粒子径が１０〜２０μ
ｍ、（ロ）全粒子中に占める２５μｍ以上の粒子の体積
割合が２５％以下、（ハ）全粒子中に占める５μｍ以下
の粒子の個数割合が４５％以下、かつ、シリカ微粒子が
粉体粒子の表面に付着しており、該粉体粒子は、結着樹
脂１００重量部に対して５０〜１５０重量部の水酸化ア
ルミニウム又は炭酸カルシウムが添加された粉体塗料
は、塗装機の流動槽内で均一な流動化状態になり、良好
な絶縁性を有する薄膜の皮膜を形成でき得ることを見い
だした。

【０００５】まず、本発明の粉体塗料が用いられる静電
流動浸漬法について図１を用いて説明する。静電流動浸
漬法においては、多孔板２が底面に設置された流動槽１
内に粉体塗料３を投入し、チャージングゾーン４でマイ
ナスにイオン化された流動化エアー５が多孔板２から噴
出されることにより、流動槽内の粉体塗料は、流動化状
態になると同時にマイナス荷電される。この流動化状態
になった粉体塗料３の雲の中に、アースが取り付けられ
た被塗装物６を潜らせることにより、荷電された粉体塗
料３が被塗装物６表面上に電気的引力により付着する。
なお、静電流動浸漬法としては図１で説明したもの以外
にチャージングゾーンを多孔板内に設置したものもある
が、本発明の粉体塗料が用いられる静電流動浸漬法はチ
ャージングゾーン方式の違いで限定されるものではな
い。

【０００６】以下、本発明の粉体塗料について詳細に説
明する。本発明の粉体塗料は、家電や電気・電子等の絶
縁性が必要な部品用の粉体塗料であるため、電気が導通
した場合に生じる熱に耐えうるように熱硬化性であるこ
とが好ましく、少なくとも結着樹脂と硬化剤とからなる
ものが好適である。該結着樹脂としては、エポキシ樹
脂、フェノール樹脂等が挙げられる。また、該硬化剤と
しては、アミド、酸ジヒドラジド、酸無水物、イミダゾ
ール等が挙げられるほか、フェノール樹脂をエポキシ樹
脂の硬化剤として用いても良い。そして、該硬化剤は、
単独或いは２種以上を併用して使用することができる。
そして、絶縁塗装用の粉体塗料である本発明の粉体塗料
は、被塗装物のエッジ部の被覆性を高める目的で、熱処
理時に溶融した粉体塗料のフロー性が低下させられてい
ることが重要であり、以下の手法のうちのとが用い
られる。無機微粒子よりなる増粘剤を添加する。硬
化速度の速い硬化剤を用いて、溶融後に即座に硬化させ
る。ととを組み合わせる。本発明の粉体塗料の場
合、該無機微粒子としては水酸化アルミニウムまたは炭
酸カルシウムが用いられ、その添加量としては結着樹脂
１００重量部に対して５０〜１５０重量部、より好まし
くは７５〜１２５重量部添加される。また、硬化速度の
速い硬化剤としては酸無水物、イミダゾール等が挙げら
れる。また、本発明の粉体塗料には酸化チタン、カーボ
ンブラック、酸化鉄、銅フタロシアニン、アゾ顔料、縮
合多環顔料等の各種着色剤、アクリルオリゴマー、シリ
コーン等の流展剤、ベンゾイン等の発泡防止剤、カップ
リング剤、酸化防止剤、ワックス等の各種添加剤を適宜
添加してもよい。

【０００７】本発明では上記の材料から構成される粉体
塗料組成物をミキサー或いはブレンダー等を用いて乾式
混合した後に、ニーダーにより溶融混練し冷却する。そ
の後、機械式或いは気流式の粉砕機を用いて粉砕した
後、気流式の分級機を用いて分級することにより粉体粒
子を得る。そして、該粉体粒子の表面に後述するシリカ
微粒子を付着させることにより本発明の粉体塗料を得る
ことができる。尚、上記粉体粒子の製造は、上述の方法
に限定されず、例えば、スプレードライ法によって製造
することもできる。

【０００８】本発明では粉体粒子の表面にシリカ微粒子
を付着させた粉体塗料の体積平均粒子径および粒子径分
布は以下の条件を満たしていなければならない。（イ）体積平均粒子径が１０〜２０μｍ（ロ）全粒子中に占める２５μｍ以上の粒子の体積割合
が２５％以下（ハ）全粒子中に占める５μｍ以下の粒子の個数割合が
４５％以下まず、体積平均粒子径が２０μｍより大きい場合、平均
膜厚が４０μｍ程度の薄膜塗装では、被塗装物上の粉体
粒子付着層の表面の凹凸が大きくなる。そのため、熱処
理後の皮膜の表面の凹凸が大きくなり、ピンホ−ルや部
分的に極端に膜厚の薄い箇所ができ易く、皮膜の絶縁性
が低下するので好ましくない。一方、体積平均粒子径が
１０μｍ未満の場合、粉体塗料の粒子の比表面積の増加
によりファンデルワールス力等の粒子間力が大きくな
り、粒子同士が凝集しやすくなるため、粉体塗料の流動
性が低下する。そのため、塗装機の流動槽内で粉体塗料
を流動化状態にさせることができなくなり、被塗装物上
に皮膜を形成することができない。また、この場合、後
述する流動性付与剤であるシリカ微粒子を添加しても、
粉体塗料を流動槽内で均一に流動化させることは困難で
ある。

【０００９】また、本発明の粉体塗料は、粒子径が２５
μｍ以上である粒子の体積割合は２５％以下でなければ
ならない。粒子径が２５μｍ以上である粒子の体積割合
が２５％を越えて多いと被塗装物上の粉体粒子付着層の
表面の凹凸が大きくなる。その結果、熱処理後の皮膜の
凹凸が大きくなり、平均膜厚が４０μｍ程度の薄膜塗装
では、極端に膜厚が薄い箇所ができやすく、皮膜の絶縁
性が低下する。このような理由から薄膜塗装を施す場
合、粒子径が２５μｍ以上である粒子の体積割合は２５
％以下でなければならない。

【００１０】また、本発明の粉体塗料は、粒子径が５μ
ｍ以下である粒子の個数割合は４５％以下でなければな
らない。粒子径が５μｍ以下である粒子は、前述の体積
平均粒子径が１０μｍ未満の場合と同じ理由で、粒子同
士が凝集しやすく、粉体塗料の流動性を低下させる。そ
のため、塗装機の流動槽内で粉体塗料の流動化を阻害す
る。また、粒子径が５μｍ以下である粒子は、個々の粒
子の表面積が小さく荷電されにくいため、被塗装物へ付
着しにくい。そのため、その個数割合が多いと粉体塗料
の塗着効率が低下する。このような理由から、粒子径が
５μｍ以下である粒子の個数割合が４５％を越えて多い
場合は粉体塗料の流動性および付着性が悪化し、被塗装
物上に均一な薄膜の皮膜を形成することが困難となる。

【００１１】なお、本発明における粒子径とは、コール
ターエレクトロニクス社製のコールターマルチサイザー
ＩＩを用い、粉体塗料を界面活性剤を添加した水中に、
超音波分散器を用いて十分に分散させた後に、粉体塗料
の濃度を５〜１０％に調整し、粉体塗料の沈降防止のた
め小型スクリューにより撹拌させた状態で、直径１００
μｍのアパチャーを用いて測定した測定値である。

【００１２】また、前記の通り本発明の粉体塗料は、シ
リカ微粒子が粉体粒子の表面に付着していなければなら
ない。シリカ微粒子を粉体粒子の表面に付着させること
により、粉体塗料は凝集しにくくなり、その流動性が向
上し、塗装機の流動槽内で粉体塗料を均一な流動化状態
にさせ易くなる。また、シリカ微粒子は粉体粒子１００
重量部に対して０．２〜０．８重量部の割合で表面に付
着することが好ましい。シリカ微粒子の添加量が０．２
重量部未満の場合、流動性付与効果が不十分であり、塗
装機の流動槽内で粉体塗料を均一に流動化させることが
できない場合がある。一方、シリカ微粒子の添加量が
０．８重量部より多い場合は、粉体塗料の流動性が高く
なりすぎるため、塗装機の流動槽内に堆積している粉体
塗料の充填密度が高くなり、粒子間の間隙が非常に少な
くなる。そのため、流動槽の底面の多孔板から噴出され
る流動化エアーが粒子の間隙に均一に行き渡らなくな
り、行き場を失った流動化エアーは粉体塗料の堆積層中
に垂直にストロー状の気道を形成し、そこから粉体塗料
の堆積層の表面に抜けてしまう。そのため、粉体塗料は
流動化状態にならない場合がある。

【００１３】また、該シリカ微粒子の１次粒子の平均粒
子径は５０ｎｍ以下であることが好ましい。シリカ微粒
子の１次粒子の平均粒子径が５０ｎｍより大きい場合、
シリカ微粒子の凝集粉および粗大粉により、熱処理後の
皮膜の表面にプツ（凸）が生じ易くなる。このとき、該
凸部は、皮膜の他の箇所よりも絶縁性が低くなるので好
ましくない。これは、被塗装物の表面から皮膜中のシリ
カの凝集粉および粗大粉の表面を通り、皮膜の表面まで
電気が流れるためであり、体積抵抗率よりも表面抵抗率
が低いことに起因する。尚、該シリカ微粒子は、その表
面にシランカップリング剤、或いは、チタンカップリン
グ剤等のカップリング剤により疎水化処理された疎水性
シリカ、または、表面処理の施されていない親水性シリ
カのどちらを用いても良い。

【００１４】上述のシリカ微粒子を粉体粒子の表面に付
着させるには、ブレンダー、或いはミキサーを用いて、
粉体粒子とシリカ微粒子とをドライブレンドしても良い
し、或いは、粉砕前の粉体塗料混練物に該シリカ微粒子
をドライブレンドにより添加した後に、粉砕しても良
い。

【００１５】尚、該シリカ微粒子の添加量はＥＤＸ（エ
ネルギー分散型Ｘ線マイクロアナライザー）を用いて測
定することができ、また、該シリカ微粒子の粒子径は電
子顕微鏡を用いることにより測定することができる。

【００１６】

【実施例】以下、実施例および比較例に基づき本発明の
粉体塗料を説明する。ただし、本発明の適用範囲はこれ
らに限定されるものではない。＜実施例および比較例＞粉体粒子の製造・エポキシ樹脂４９．５重量％（油化シェルエポキシ社製商品名：エピコ−ト１００４）・硬化剤（ジシアンジアミド）１．３重量％・硬化促進剤（イミダゾ−ル）０．２重量％・流展剤（アクリルコポリマ−）０．７重量％・発砲防止剤（ベンゾイン）０．３重量％・着色剤（二酸化チタン）１１．０重量％・増粘剤（水酸化アルミニウム）３７．０重量％上記の配合比からなる原料をスパ−ミキサ−で混合した
後に、１２０℃の温度条件下で、ニ−ダ−で溶融混練
し、冷却後に気流式の粉砕機を用いて粉砕した。その
後、気流式の分級機を用いて、体積平均粒子径および粒
子径分布の異なるＡ〜Ｇの粉体粒子を得た。

【００１７】粉体塗料の製造上記のＡ〜Ｇの粉体粒子に親水性シリカ（日本アエロジ
ル社製、商品名：アエロジル２００、１次粒子の平均粒
子径：１２ｎｍ）を該粉体粒子１００重量部に対して
０．２重量部、０．４重量部、０．６重量部、０．８重
量部の割合で、それぞれヘンシェルミキサーを用いてド
ライブレンドにより粉体粒子の表面に付着せしめて粉体
塗料を得た。また、比較用のものについては前記親水性
シリカを付着しないものも比較用の粉体塗料とした。そ
して、シリカ微粒子を付着させた後の各粉体塗料の体積
平均粒子径および粒子径分布をコールターマルチサイザ
ーＩＩを用いて測定し、その測定結果を表１に示した。

【００１８】

【表１】

【００１９】次に表１の各粉体塗料を図１の構成を有す
るＥＬＥＣＴＲＯＳＴＡＴＩＣＴＥＣＮＯＬＯＧＹ
ＩＮＣ．社製の静電流動浸積塗装機（商品名：Ｃ−３
０）の流動槽内に１５０ｇ投入し、流動化エアー流量を
４０Ｌ／ｍｉｎ．にセットし、１時間放置した後に、塗
装機の流動槽内の粉体塗料の流動化状態を観察し、その
状態を表２に示した。粉体塗料の流動化試験の評価基準
は次の通りである。 ○：均一な流動化状態 ×：部分的もしくは全面的に流動化していない尚、表２の粉体塗料の流動化試験結果が×であった粉体
塗料について流動化エアー流量を４０Ｌ／ｍｉｎ．から
８０Ｌ／ｍｉｎ．に増加させても均一な流動化状態には
ならなかった。また、塗装機の流動槽内で粉体塗料が均
一な流動化状態になり得た粉体塗料については、１０ｍ
ｍＷ×１０ｍｍＨ×４０ｍｍＬの鉄製の角柱の片端にア
−スを兼ねた治具を取り付け、印可電圧を６０ＫＶで、
熱処理後の平面部分の平均膜厚が４０μｍになるように
塗装した。そして、熱風乾燥炉を用いて該被塗装物を１
８０℃で２０分間熱処理し、粉体塗料を硬化させ皮膜を
得た。該被塗装物を常温で２４時間放置した後に、得ら
れた皮膜の絶縁性を以下の試験方法により評価した。被
塗装物の皮膜が形成されていない箇所（塗装時にア−ス
を兼ねた治具が取り付けられていた箇所）に耐圧試験器
（菊水電子社製、商品名：ＴＯＳ−５０３０）のテスト
リード（黒）を取り付け、該角柱側面の４面の平面部分
および側面の４辺のエッジ部分にテストリード（赤）を
接触させて３０ｍｍ走査し、皮膜の絶縁性を評価し、そ
の測定結果を表２に示した。尚、本試験は印可電圧５０
０Ｖで行い、０．５ｍＡ以上の電流が流れたときにブザ
ーがなるようにセットして行った。皮膜の絶縁性試験の
評価基準は次の通りである。 ○：導電箇所無し ×：導電箇所有り −：粉体塗料が流動槽内で流動化しないため皮膜形成不
可能

【００２０】

【表２】

【００２１】表１および表２から明らかなように、薄膜
塗装用の小粒径粉体塗料を塗装機の流動槽内で均一な流
動化状態にするには、粉体塗料の粒子同士が凝集しない
だけの流動性と、流動化エアーが粉体塗料の粒子の堆積
層内に均一に行き渡るための粒子の間隙が存在すること
が必要であり、本発明の粉体塗料はこれらの条件を満た
している。また、表２より本発明の粉体塗料を用いて、
静電流動浸漬法により形成した薄膜の皮膜は、平面部、
エッジ部共に良好な絶縁性を有していことがわかる。

【００２２】更に、Ｄ−３の粉体塗料を用いて、前記塗
装機で適宜粉体塗料を継ぎ足しながら前記被塗装物３０
０本に連続塗装した後、塗装機の流動槽内の粉体塗料を
取り出し、その体積平均粒子径および粒子径分布を測定
した結果、体積平均粒子径は１４．９μｍ、全粒子中に
占める２５μｍ以上の粒子の体積割合は１５．０％、全
粒子中に占める５μｍ以下の粒子の個数割合が３２．０
％であった。このように、Ｄ−３の粉体塗料の体積平均
粒子径および粒子径分布は連続塗装スタート時と終了時
とを比較してほとんど変化がない。これは、静電粉体塗
装時に、粉体塗料の粒子の選択付着がほとんど発生して
いないことを意味し、すなわち、シャープな粒子径分布
と適度な流動性を併せ持つことにより、連続塗装時に塗
着効率の低下等の問題が発生せず、安定した皮膜形成が
でき得ることの証となる。

【００２３】

【発明の効果】本発明の粉体塗料を静電流動浸漬法に用
いることにより、従来、困難とされていた絶縁性の要求
される薄膜の皮膜を、粉体塗装により形成することが可
能となった。また、本発明の粉体塗料は、静電粉体塗装
の欠点である被塗装物への選択付着が起こりにくく、連
続塗装による流動槽内の粉体塗料の粒子径分布の変化が
殆どない。そのため、塗着効率の低下等の塗装性の悪化
がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、静電流動浸漬法について説明する概要
図である。

【符号の説明】

１流動槽２多孔板３粉体塗料４チャージングゾーン５流動化エアー６被塗装物

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C09D 5/03

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】静電流動浸漬法による絶縁塗装用の粉体
塗料であり、下記の粒子径を有し、（イ）体積平均粒子
径が１０〜２０μｍ、（ロ）全粒子中に占める２５μｍ
以上の粒子の体積割合が２５％以下、（ハ）全粒子中に
占める５μｍ以下の粒子の個数割合が４５％以下、か
つ、シリカ微粒子が粉体粒子の表面に付着しており、該
粉体粒子は、結着樹脂１００重量部に対して５０〜１５
０重量部の水酸化アルミニウム又は炭酸カルシウムが添
加されたものであることを特徴とする粉体塗料。
【請求項２】シリカ微粒子が粉体粒子１００重量部に
対して０．２〜０．８重量部の割合で付着していること
を特徴とする請求項１記載の粉体塗料。
【請求項３】シリカ微粒子の１次粒子の平均粒子径が
５０ｎｍ以下である請求項１記載の粉体塗料。