JPH08176469A

JPH08176469A - 粉体塗料及びそれを使用する塗装方法

Info

Publication number: JPH08176469A
Application number: JP33533294A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Moriya; 祐一守屋; Kiyoshi Nishida; 潔西田
Original assignee: Tomoegawa Paper Co Ltd
Current assignee: Tomoegawa Co Ltd
Priority date: 1994-12-22
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 1996-07-09

Abstract

(57)【要約】【目的】塗膜の薄膜化を可能とする小粒径の粉体塗料
を使用し、レベリング性の向上及び作業効率を向上させ
るために、特にトリボ帯電方式スプレーガンを用いて広
範囲の環境条件下で好適に使用できる粉体塗料及びその
塗装方法を提供する。【構成】少なくとも結着樹脂、硬化剤及び第４級アン
モニウム塩化合物を含有してなり、平均粒子径が５〜２
０μｍである粉体塗料及び該粉体塗料を、塗料搬送部に
フッ素原子を含有する部材との摩擦で正極性に帯電させ
た後、被塗物に吹付ける粉体塗料の塗装方法。この塗装
方法には、トリボ帯電方式スプレーガンを用いることが
好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄膜塗装に適した粉体
塗料及び該粉体塗料を使用する塗装方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】粉体塗料は、溶剤塗料に比べて揮発分及
び臭気等が少ないことから、公害対策及び環境規制の面
で非常に有益であることが普通に知られている。しかし
ながら、従来の粉体塗料は、平均粒子径が３０μｍ前後
のものであり、かつ、厳密な分級がなされていないため
に、粒子径分布は非常にブロードなものであった。その
ため、レベリング性の向上、塗膜の薄膜化による作業効
率の向上及びトータルコストダウン等の市場ニーズを満
足するものではなかった。すなわち、従来の粉体塗料を
使用する場合、良好なレベリング性を有する塗膜を形成
させるためには、粒子層が２〜３層以上重なるように塗
装する必要があり、このため６０μｍ程度の厚い塗膜を
形成させなければならないという問題があった。また、
一般に使用されている粉体塗料塗装方式としては、コロ
ナ帯電方式スプレーガンがある。この方式は、スプレー
ガンの先端に設けられたコロナ電極から生成されたコロ
ナイオンによって帯電された粉体塗料が、導電体である
被塗物と電極との間に形成された電界及び空気流に沿っ
て飛翔し、被塗物に付着するものである。しかしなが
ら、このコロナ帯電方式を用いて粉体塗料を塗装するに
は、次のような２つの技術的課題を有していることが知
られている。その第１は、ファラデーケージ効果と呼ば
れているものであって、電界（電気力線）が被塗物の凹
部に形成されないことから、その凹部には粉体塗料を少
量しか付着させることができず、またその反対に、電気
力線が集中するエッジ部には粉体塗料が多量に付着する
という問題である。その第２は、逆電離現象と呼ばれて
いるものであって、被塗装物上に堆積された粉体塗料及
び遊離コロナイオンの蓄積電荷が大きくなりすぎて火花
放電が発生し、塗装面にクレータ状の不良箇所が生じる
という問題である。

【０００３】これらの問題を解決させる方法として、近
年、トリボ帯電方式スプレーガンを用いる塗装方法が使
用されてきている。この方式は、空気流によって搬送さ
れる粉体塗料がスプレーガンの内壁との摩擦によって帯
電し、空気流のみによって被塗物まで飛翔して付着する
ものであって、電界が形成されないことから凹部にも粉
体塗料が良好に付着し、また、遊離イオンが発生しない
ので逆電離現象が起きにくいという利点を有している。
しかしながら、トリボ帯電方式は、粉体塗料の帯電が摩
擦のみに依存しているものであるから、絶対的な帯電量
はコロナ帯電方式よりも低くなり、粉体塗料のスプレー
ガンからの吐出速度を上げると十分な帯電量が得られな
いこと及び連続して使用するとスプレーガン内壁に摩擦
電荷が蓄積されるために粉体塗料の摩擦帯電量が低下し
て被塗物への付着が不十分になる等の問題点が存在する
ことが知られている。さらに、摩擦帯電現象は、温度・
湿度などの環境条件に左右されやすく、特に湿度の高い
条件下では十分な摩擦帯電量を得られ難いという問題も
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記した問
題を解消するためになされたものであって、その目的
は、塗膜を薄膜化できる小粒径の粉体塗料を提供するこ
と、及びその粉体塗料をトリボ帯電方式のスプレーガン
に適用することにより、レベリング性の向上及び塗膜の
薄膜化による作業効率の向上を図るとともに、連続使用
しても被塗物への付着性が保持され、広範囲の環境条件
下において使用可能な粉体塗料の塗装方法を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の粉体塗料は、少
なくとも結着樹脂、硬化剤及び第４級アンモニウム塩化
物を含有してなり、かつ、平均粒子径が５〜２０μｍで
あることを特徴とする。また、本発明の塗装方法は、塗
料搬送部に設置されたフッ素原子を含有する部材との摩
擦で正極性に帯電した後、被塗物に吹付けることを特徴
とする。このフッ素原子を含有する部材が、トリボ帯電
方式スプレーガンの塗料搬送部に設置されていることが
好ましい。

【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
粉体塗料は、少なくとも結着樹脂及び硬化剤を含有する
粉体粒子からなるものである。この結着樹脂として使用
できるものとしては、ポリエステル樹脂、エポキシ樹
脂、アクリル樹脂、フェノール樹脂、キシレン樹脂、ユ
リヤ樹脂及びメラミン樹脂等を挙げることができる。ま
た、硬化剤として使用できるものとしては、イソシアネ
ート、アミン、ポリアミド、酸無水物、ポリスルフィ
ド、三フッ化ホウ素酸、酸ジヒドラジド及びイミダゾー
ル等を挙げることができる。さらに、粉体粒子には、硫
酸バリウム、炭酸カルシウム、酸化アルミニウム、ケイ
酸カルシウム等の充填剤、アクリルオリゴマー、シリコ
ーン等の流展剤、酸化チタン、酸化クロム、酸化鉄、カ
ーボンブラック等の着色剤、発泡防止剤等を適宜添加す
ることができる。

【０００７】この粉体塗料は、上記の組成物を乾式混合
し、熱溶融混練した後、粉砕、分級することによって製
造するか、または上記の組成物を懸濁重合法又は乳化重
合法等の重合法によって製造することができる。本発明
に使用する粉体粒子の粒子径としては、コールターカウ
ンターＴＡII型で測定される体積５０％径が５〜２０μ
ｍの範囲のものであることが必要である。体積５０％径
が５μｍ未満の粉体粒子は、ファンデルワールス力等に
起因する粒子間力が大きくなることによって、凝集し易
くなり、粉体としての流動性が悪化するため粉体塗料と
して実用的でない。また、このような小粒径の粉体粒子
を一般的な溶融混練、粉砕分級方法で製造しようとする
と、粉砕分級工程において大きなエネルギーを必要とす
るため、製造コストがかなり上昇することになる。ま
た、体積５０％径が２０μｍを超えると、被塗布面に薄
く均一な粉体付着層を得ることができず、したがって、
良好な薄膜を得ることはできない。

【０００８】また、本発明は、粉体塗料の構成成分とし
て第４級アンモニウム塩化合物を使用することを特徴と
しているものである。この第４級アンモニウム塩化合物
の使用によって摩擦帯電の立ち上がり時間を短縮できる
から、トリボ方式のスプレーガン内部で十分な帯電量ま
で容易に帯電させることができる上に、従来、帯電不良
が発生し易かった高湿環境等のもとでも実用上十分な帯
電量を得ることができるものである。さらに、第４級ア
ンモニウム塩化合物は、殆んど無色又は淡色のものであ
るから、粉体塗料のカラーマッチングの障害となること
はない。

【０００９】本発明で使用される第４級アンモニウム塩
化合物としては、

【化３】（式中、Ｒ₁はＣ₁〜Ｃ₈のアルキル基、Ｒ₂及びＲ₃
はＣ₁〜Ｃ₁₈のアルキル基、Ｒ₄はＣ₁〜Ｃ₈のアルキ
ル基又はベンジル基、Ｘはアニオンを示す。）で示され
る化合物が用いられる。特に、アニオンとしては、

【化４】を用いた、第４級アンモニウム塩とナフトールスルホン
酸との造塩化合物が好適に用いられる。

【００１０】本発明に用いられる第４級アンモニウム塩
化合物の例を以下に示す。

【化５】第４級アンモニウム塩化合物の添加量は、０．１〜５重
量％の範囲、好ましくは０．５〜３重量％が好適に用い
られる。０．１重量％以下の添加量では帯電性に寄与し
ないし、また、５重量％以上の添加量では結着樹脂への
分散性が悪化して焼付け時に塗膜状態が不良になりやす
い。

【００１１】本発明の粉体塗料粒子には、必要に応じ
て、シリカ、アルミナ、酸化チタン等の無機微粒子をそ
の表面に付着させてもよい。無機微粒子を粉体粒子の表
面に付着させるには、両者をヘンシェルミキサー（三井
三池社製）及びスーパーミキサー（川田製作所社製）等
の高速ミキサーによって乾式混合することにより行な
う。

【００１２】本発明の粉体塗料は、トリボ帯電方式のス
プレーガンに好適に用いられる。スプレーガン内部の粉
体塗料搬送部は、フッ素原子を含有する部材で形成され
ているか又は表面処理されている必要がある。フッ素原
子を含有する部材は、長期間継続使用しても物理的な劣
化が少ないという利点を有するとともに、強い負帯電性
を有するために、この部材と粉体塗料との摩擦によっ
て、粉体塗料側を正極性に帯電させることができる。フ
ッ素原子を含有する部材として使用されるものとして
は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリトリフルオロク
ロルエチレン、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデ
ン、ポリジクロルジフルオロエチレン等を挙げることが
できる。

【００１３】

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説
明する。実施例１ポリエステル樹脂５４．８重量％（商品名：ＥＲ−６６８０、日本エステル社製）ブロックイソシアネート１０．２重量％（商品名：ＢＦ−１５４０、ダイセルヒュルス社製）二酸化チタン３３．０重量％（商品名：ＣＲ−９０、石原産業社製）第４級アンモニウム塩化合物１．０重量％［上記式（１）で示される化合物］流展剤０．６６重量％（商品名：アクロナール４Ｆ、ＢＡＳＦ社製）発泡防止剤０．３４重量％（商品名：ベンゾイン、みどり化学社製）上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合
し、加圧ニーダーにより１２０℃で熱混練した後、ジェ
ットミルで粉砕し、その後乾式気流分級機で体積５０％
径が１３μｍとなるように分級した。この粉体１００重
量部とアミノシランカップリング剤で処理されたシリカ
０．４重量部とを、ヘンシェルミキサーで撹拌混合して
粉体塗料を得た。次いで、得られた粉体塗料を、塗料搬
送部に４フッ化エチレン樹脂を使用したトリボ帯電方式
スプレーガンに適用し、ブライト仕上げされたリン酸亜
鉛処理鋼板（ＳＰＣＣ−ＳＢ板）に膜厚が３０μｍとな
るように吹き付けを行った後、２００℃で焼付けを行っ
た。

【００１４】実施例２ポリエステル樹脂５４．８重量％（商品名：ＥＲ−６６８０、日本エステル社製）ブロックイソシアネート１０．２重量％（商品名：ＢＦ−１５４０、ダイセルヒュルス社製）二酸化チタン３３．０重量％（商品名：ＣＲ−９０、石原産業社製）第４級アンモニウム塩化合物１．０重量％［上記式（２）で示される化合物］流展剤０．６６重量％（商品名：アクロナール４Ｆ、ＢＡＳＦ社製）発泡防止剤０．３４重量％（商品名：ベンゾイン、みどり化学社製）上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合
し、加圧ニーダーにより１２０℃で熱混練した後、ジェ
ットミルで粉砕し、その後乾式気流分級機で体積５０％
径が１３μｍとなるように分級した。この粉体１００重
量部とアミノシランカップリング剤で処理されたシリカ
０．４重量部とをヘンシェルミキサーで撹拌混合して粉
体塗料を得た。次いで、得られた粉体塗料を、塗料搬送
部に４フッ化エチレン樹脂を使用したトリボ帯電方式ス
プレーガンに適用し、ブライト仕上げされたリン酸亜鉛
処理鋼板（ＳＰＣＣ−ＳＢ板）に膜厚が３０μｍとなる
ように吹き付けを行った後、２００℃で焼付けを行っ
た。

【００１５】比較例１実施例１と同一配合比の原料をスーパーミキサーで混合
し、加圧ニーダーにより１２０℃で熱混練した後、ジェ
ットミルで粉砕し、その後乾式気流分級機で体積５０％
径が４．８μｍとなるように分級した。この粉体１００
重量部とアミノシランカップリング剤で処理されたシリ
カ０．４重量部とをヘンシェルミキサーで撹拌混合して
粉体塗料を得た。次いで、得られた粉体塗料を、塗料搬
送部に４フッ化エチレン樹脂を使用したトリボ帯電方式
スプレーガンに適用し、ブライト仕上げされたリン酸亜
鉛処理鋼板（ＳＰＣＣ−ＳＢ板）に膜厚が３０μｍとな
るように吹き付けを行った後、２００℃で焼付けを行っ
た。

【００１６】比較例２実施例１と同一配合比の原料をスーパーミキサーで混合
し、加圧ニーダーにより１２０℃で熱混練した後、ジェ
ットミルで粉砕し、その後乾式気流分級機で体積５０％
径が２６．０μｍとなるように分級した。この粉体１０
０重量部とアミノシランカップリング剤で処理されたシ
リカ０．４重量部とをヘンシェルミキサーで撹拌混合し
て粉体塗料を得た。次いで、得られた粉体塗料を、塗料
搬送部に４フッ化エチレン樹脂を使用したトリボ帯電方
式スプレーガンに適用し、ブライト仕上げされたリン酸
亜鉛処理鋼板（ＳＰＣＣ−ＳＢ板）に膜厚が３０μｍと
なるように吹き付けを行った後、２００℃で焼付けを行
った。

【００１７】比較例３ポリエステル樹脂５５．８重量％（商品名：ＥＲ−６６８０、日本エステル社製）ブロックイソシアネート１０．２重量％（商品名：ＢＦ−１５４０、ダイセルヒュルス社製）二酸化チタン３３．０重量％（商品名：ＣＲ−９０、石原産業社製）流展剤０．６６重量％（商品名：アクロナール４Ｆ、ＢＡＳＦ社製）発泡防止剤０．３４重量％（商品名：ベンゾイン、みどり化学社製）上記の配合比からなる原料をスーパーミキサーで混合
し、加圧ニーダーにより１２０℃で熱混練した後、ジェ
ットミルで粉砕し、その後乾式気流分級機で体積５０％
径が１３μｍとなるように分級した。この粉体１００重
量部とアミノシランカップリング剤で処理されたシリカ
０．４重量部とをヘンシェルミキサーで撹拌混合して粉
体塗料を得た。次いで、得られた粉体塗料を、塗料搬送
部に４フッ化エチレン樹脂を使用したトリボ帯電方式ス
プレーガンに適用し、ブライト仕上げされたリン酸亜鉛
処理鋼板（ＳＰＣＣ−ＳＢ板）に膜厚が３０μｍとなる
ように吹き付けを行った後、２００℃で焼付けを行っ
た。

【００１８】実施例１〜２及び比較例１〜３について、
それぞれの吹き付け状態及び焼き付け後の塗膜面を評価
した。その結果を表１に示した。なお、比較例２では、
表面が平滑な薄膜は得られなかったが、膜厚を６０μｍ
にしたところ良好な塗面を得ることができた。

【表１】表１から明らかなように、本発明では、粉体塗料の噴霧
量に対する被塗物への塗着効率が良好であり、塗着時の
環境条件に左右されず、焼付け後の塗膜面も良好な粉体
塗料の塗装方法を得ることができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明の粉体塗料は、平均粒子径が５〜
２０μｍの範囲のものであるために、塗膜の薄膜化が可
能であり、また、特定の第４級アンモニウム塩化合物を
添加していることにより、高温高湿環境下でも塗料搬送
部に設置されたフッ素原子を含有する部材との摩擦によ
って適正な帯電量にまで正極性に帯電させることができ
る。したがって、本発明の塗装方法によれば、レベリン
グ性の向上及び塗膜の薄膜化による作業効率の向上を図
ることができるとともに、連続使用時においても被塗物
への粉体塗料の付着性が保持され、しかも、広範囲の環
境条件下で使用可能であって、焼付け後も良好な塗面を
得ることができるものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも結着樹脂、硬化剤及び第４級
アンモニウム塩化合物を含有してなり、かつ、平均粒子
径が５〜２０μｍであることを特徴とする粉体塗料。
【請求項２】使用する第４級アンモニウム塩化合物
が、下記構造式［１］で示される化合物であることを特
徴とする請求項１記載の粉体塗料。【化１】（式中、Ｒ₁はＣ₁〜Ｃ₈のアルキル基、Ｒ₂及びＲ₃
はＣ₁〜Ｃ₁₈のアルキル基、Ｒ₄はＣ₁〜Ｃ₈のアルキ
ル基又はベンジル基、Ｘはアニオンを示す。）
【請求項３】請求項２記載の第４級アンモニウム塩に
おいて、Ｘが下記構造式［２］で示される化合物である
ことを特徴とする請求項２記載の粉体塗料。【化２】
【請求項４】第４級アンモニウム塩の添加量が、粉体
塗料中の０．１〜５重量％であることを特徴とする請求
項１記載の粉体塗料。
【請求項５】少なくとも結着樹脂、硬化剤及び第４級
アンモニウム塩化合物を含有してなり、かつ、平均粒子
径が５〜２０μｍである粉体塗料を、塗料搬送部にフッ
素原子を含有する部材との摩擦で正極性に帯電させた
後、被塗物に吹付けることを特徴とする粉体塗料の塗装
方法。
【請求項６】フッ素原子を含有する部材が、トリボ帯
電方式スプレーガンの塗料搬送部に設置されていること
を特徴とする請求項５記載の粉体塗料の塗装方法。