JPH093364A - 粉体塗料の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶融混練した粉体塗料用樹脂組成物から容
易、かつ経済的に粒径が極小さい粉体塗料を製造する方
法を提供する。 【構成】 粉体塗料用樹脂組成物を、溶融混練し、冷却
後、粉砕処理する粉体塗料の製造方法であって、前記粉
体塗料用樹脂組成物に対し、発泡剤を0.１〜0.５重量部
添加し、多孔性ペレットを調製した後、粉砕処理するこ
とを特徴とする粉体塗料の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は粉体塗料の製造方法に関
するものであり、特に溶融混練した粉体塗料用樹脂組成
物から粒径の小さい粉体塗料を容易に製造できる方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】粉体塗料の製造方法には、溶媒和させた
粉体塗料用樹脂組成物に、該組成物の溶解度が小さい他
の溶剤を加え、粉体塗料粒子を析出させる湿式法と、固
形の粉体塗料用樹脂組成物を熱溶融させて混練した後、
冷却固化させ、粉砕する乾式法とがある。湿式法は、粒
度、粒形の調整が容易だが製造コストが高いので、通常
は、製造コストが低い乾式法が採用されている。この乾
式法では、溶融混練した樹脂組成物の粉砕工程で、ピン
ミル等の衝突力と剪断力を利用して微粉砕する方法、又
はジェットミルのように衝突力を利用して微粉砕する方
法を用いる。しかし、前者の方法は、粉砕に要するエネ
ルギーが比較的小さくてすむが、熱が発生するので、樹
脂粉末に熱変性によるブロッキングが起こって所望の粒
径の粉末を得にくくなり、また塗料に熱履歴が生じ特性
が変化する場合があり、さらに粉砕機器の磨耗により金
属微粉末が粉体塗料に混入するという問題が起きる。後
者のジェットミル等を用いる方法では金属汚染は無い
が、粉体塗料の粒径を小さくするために時間がかかり、
大きなエネルギーが必要でとなるので粉砕工程のコスト
が大きくなるという問題があった。また、特開平4-1372
8 号公報には、樹脂組成物を溶融混練し、得られた固形
物を冷凍粉砕する粉体塗料組成物の製造方法が開示され
ているが、この方法では、該固形物を液体窒素などで冷
却するためコストが高く、工程が煩雑になるなどの欠点
がある。近年、薄膜美装分野に於いて粒径が小さい粉体
塗料が要求されるようになったので、前記の欠点がな
く、効率的な粉体塗料の製造方法が望まれるようになっ
た。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、これまでの
粉体塗料製造方法の問題点を解決し、溶融混練した粉体
塗料用樹脂組成物から容易、かつ経済的に粒径が極小さ
い粉体塗料を製造する方法を提供することを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決するために研究を行った結果、粉体塗料用樹脂組
成物を、溶融混練し、冷却後、粉砕処理して粉体塗料を
製造する際に、この樹脂組成物に発泡剤を添加し、多孔
性固体にすると、粉砕処理における熱による弊害を受け
ることなく、容易、かつ経済的に粒径が小さい粉体塗料
を製造できるという知見を得て本発明を完成した。した
がって、本発明は、粉体塗料用樹脂組成物を、溶融混練
し、冷却後、粉砕処理する粉体塗料の製造方法であっ
て、前記粉体塗料用樹脂組成物に発泡剤を添加すること
を特徴とする粉体塗料の製造方法を提供する。本発明の
粉体塗料用樹脂組成物とは、塗料製造用樹脂、硬化剤、
顔料及び必要に応じて加える各種添加剤を含み、粉体塗
料の製造に用いる組成物をいう。本発明は、従来から用
いられている粉体塗料用組成物に広く適用することがで
きる。まず、このこの粉体塗料用樹脂組成物について説
明する。

【０００５】本発明の樹脂として、従来から粉体塗料の
製造に用いられている樹脂を特に制限なく使用すること
ができる。その具体的な例を挙げると、ポリエステル−
ウレタン硬化系樹脂、ポリエステル−エポキシ硬化系樹
脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、アクリル−ポリ
エステル系樹脂等の熱硬化系樹脂があり、これらを単独
で、又は２種以上組み合わせて使用することができる。
また、必要に応じて、ノボラック樹脂、フェノキシ樹
脂、ブチラール樹脂、ケトン樹脂、ポリエステル樹脂な
どの改質樹脂、エポキシ化油、ジオクチルフタレートな
どの可塑剤を適宜加えてもよい。本発明で用いる顔料を
具体的に挙げると、二酸化チタン、ベンガラ、酸化鉄、
亜鉛粉末、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などの着色顔料、シリ
カ、タルク、沈降性硫酸バリウム、炭酸カルシウム、ガ
ラス繊維などの体質顔料がある。

【０００６】添加剤としては、垂れ防止剤、表面調整
剤、架橋促進触媒、紫外線吸収剤、光安定剤、抗酸化剤
などを必要に応じて使用することができる。本発明で用
いる発泡剤は、通常塗料に用いられている有機発泡剤、
例えば、アゾジカルボゾアミド（ＡＤＣＡ）系、アゾビ
スイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）系、ジニトロソペン
タメチレンテトラミン（ＤＰＴ）系、４，４′−オキシ
ビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）系、パ
ラトルエンスルホニルヒドラジド（ＴＳＨ）系があり、
また、窒素、ヘリウム、ネオン、アルゴン、ブタンなど
のガスを用いることができる。これらの有機発泡剤のう
ち、分解発泡温度が１７０℃以下のものが好ましく、特
に、分解発泡温度が低い、ＡＩＢＮ系、ＴＳＨ系などが
好ましい。分解温度が１７０℃以下の発泡剤が好ましい
のは、このような発泡剤は、溶融練合過程で完全に発泡
反応が終了し、粉体塗料用組成物のペレットを効率的に
多孔性固体にするからである。なお、分解温度が高い発
泡剤を使用すると、この発泡剤が残留し易く、粉体塗料
中の残留発泡剤が塗膜の焼付け工程で発泡してしまうか
ら好ましくない。

【０００７】なお、前記有機発泡剤の分解助剤として、
ＤＰＴ系発泡剤には、サリチル酸、フタル酸等の有機酸
や尿素、ＡＤＣＡなどの尿素化合物、ＡＤＣＡ系発泡剤
は亜鉛華、三塩基性硫酸鉛等の無機塩、ステアリン酸亜
鉛、ステアリン酸鉛等の石鹸及び尿素化合物を混合使用
することもできる。この分解助剤のうち着色性があるも
のは、塗膜の色に影響を及ぼすので、淡彩色系粉体塗料
には好ましくないが、濃彩色系粉体塗料では問題がな
い。発泡剤の配合量は、塗料組成物中の結合剤として用
いる樹脂１００重量部に対し、0.１〜1.０重量部、好ま
しくは、0.１〜0.３重量部とする。このように配合量を
限定する理由は、前記範囲より配合量が少ないと、塗料
ペレットの発泡が少なく、粉砕効率の向上が望めないか
らであり、逆に多過ぎると溶融練合過程で発泡剤が残留
し、塗膜形成時発泡塗膜を形成するため好ましくない。

【０００８】なお、例えば、特開平1-245070号公報、特
開平2-43273 号公報、特開平3-93865 号公報、特開平4-
117467号公報、特開平4-161277号公報、及び特開平4-35
6566号公報などに記載されているように、発泡剤を粉体
塗料に混入して、発泡性粉体塗料及び発泡した塗膜を得
ることは知られていた。これらの粉体塗料の製造工程で
は、溶融混練工程での発泡を防ぎ、塗膜の焼付け処理時
に発泡する粉体塗料を製造するのであって、本発明のよ
うに溶融混練工程で発泡させて多孔性ペレットを調製
し、粉体塗料の粉砕処理を容易にするものではない。し
かし、本発明の製造方法によっても発泡性粉体塗料を製
造することはできる。すなわち、本発明では、多孔性ペ
レットを製造し微粒子化処理を行えば、容易かつ経済的
に所望の微細粒子粉体塗料が得られるのであるから、粉
体塗料用組成物が溶融により発泡した後に、さらに発泡
剤を加えるか、過剰量の発泡剤を加えておくか、又は低
温発泡剤と高温発泡剤とを組み合わせて添加し、この高
温発泡剤を溶融混練工程で未発泡で残すことにより、発
泡性粉体塗料を得ることができるのである。

【０００９】この場合、発泡剤の配合量は樹脂１００重
量部に対し、0.１〜5.０部、好ましくは0.２〜3.０部と
する。このように限定するのは、前記配合量より少ない
と練合時に発泡して発泡剤がなくなってしまい発泡塗膜
形成時に発泡が生じなくなるためである。またこれより
も配合量が多いときには発泡層形成時のガス量が多すぎ
て発泡塗膜のセル構造が大きくなるので、良好な発泡状
態が得られないためである。また発泡剤を組み合せる場
合、分解温度１７０℃以下と１７０℃以上のものとを組
み合せるのが良く、樹脂１００重量部に対し１７０℃以
下のものを0.１〜1.０重量部、好ましくは0.１〜0.３重
量部、１７０℃以上のものを0.２〜4.０部、好ましくは
0.４〜2.０重量部投入するのが好ましい。本発明の粉体
塗料の製造は、前記粉体塗料用組成物に、必要に応じて
各種顔料、添加剤を混合し、結合剤として用いる樹脂と
硬化剤が架橋反応を起こさない程度の温度でエクストル
ーダー、熱ロール、ニーダー等を用いて溶融練合し、冷
却、粉砕した後分級して得られる。

【００１０】得られたペレットはピンミル、バンタムミ
ル、ジェットミル、遠心粉砕機等を用いて粉砕を行い、
篩い、空気分扱機を用い所望する粒径に調整を行う。粉
体塗料組成物の溶融練合は、通常、発泡剤が残留しない
範囲の温度で行う。したがって、使用する発泡剤の性質
によって溶融温度は異なるが、通常、９０℃〜１６０
℃、好ましくは１２０〜１３０℃で、１０〜３０秒間行
うことが望ましい。本発明の粉体塗料は、静電スプレー
法、流動浸漬法など常法で被塗物に塗装し、熱風炉、赤
外炉、誘導加熱炉などで焼付けることにより硬化塗膜を
形成することができる。

【００１１】

【発明の効果】本発明の粉体塗料の製造方法により、溶
融混練した粉体塗料用樹脂組成物から粒径の小さい粉体
塗料を容易に製造できる。すなわち、同じ粉砕エネルギ
ーでより小径の粉体塗料が得られる。また同じ粒径の粉
体塗料を得た際の機器摩耗及び金属汚染、熱の発生によ
る塗料熱履歴を低減することが出来る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説
明する。なお、実施例中「部」、「％」は重量を基準と
して示す。 （製造例１）水酸基価４６mgKOH/g の熱硬化性ポリエス
テル樹脂（注１）５０部に、イソホロンジイソシアネー
ト（IPDI）ε−カプロラクタムブロックのポリイソシア
ネート樹脂（注２）１０部、添加剤として、アクリルオ
リゴマー（注３）１部、発泡剤として、4,4 ′- オキシ
ビスベンゼンスルホニルヒドラジド系発泡剤（注４）0.
２部、及び酸化チタン３５部を混練し粉体塗料用ペレッ
トＡを調製した。 （製造例２）エポキシ当量４６０ｇ／eqの熱硬化性アク
リル樹脂（注５）８０部に、ドデカン２酸（DDA）0.５
部、添加剤としてアクリルオリゴマー（注６）0.５部、
ビス（1,2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル）セバケ
ート系光安定剤（注７）３部、発泡剤としてアゾビスイ
ソブチロニトリル系発泡剤（注８）0.３部を混練し、粉
体塗料用ペレットＢを調製した。

【００１３】（製造例３）エポキシ当量９１５ｇ／eqの
エポキシ樹脂（注９）６０部に、硬化剤として、アジピ
ン酸ジヒドラジド（ADH）５部、添加剤としてアクリル
オリゴマー（注３）１部、触媒として２−フェニルイミ
ダゾール0.３部、沈降性硫酸バリウム３０部、酸化チタ
ン４部、カーボンブラック0.１部、発泡剤としてジニト
ロソペンタメチレンテトラミン系発泡剤に尿素化合物を
添加した化合物（注１０）0.３部を混練し、粉体塗料ペ
レットＣを調製した。 （製造例４）水酸基価４６mgKOH/g の熱硬化性ポリエス
テル樹脂（注１）５０部に、イソホロンジイソシアネー
ト（IPDI）ε−カプロラクタムブロックのポリイソシア
ネート樹脂（注２）１０部、添加剤として、アクリルオ
リゴマー（注３）１部、発泡剤として４，４′−オキシ
ビスベンゼンスルホニルヒドラジド系発泡剤1.５部、酸
化チタン３５部を混練し粉体塗料ペレットＤを調製し
た。

【００１４】（製造例５）水酸基価４６mgKOH/g の熱硬
化性ポリエステル樹脂（注１）５０部に、イソホロンジ
イソシアネート（ＩＰＤＩ）ε−カプロラクタムブロッ
クのポリイソシアネート樹脂（注２）１０部、添加剤と
してアクリルオリゴマー（注３）１部、酸化チタン３５
部を混練し粉体塗料ペレットＥを調製した。 （製造例６）水酸基価４６mgKOH/g の熱硬化性ポリエス
テル樹脂（注１）５０部に、イソホロンジイソシアネー
ト（IPDI）ε−カプロラクタムブロックのポリイソシア
ネート樹脂（注２）１０部、添加剤としてアクリルオリ
ゴマー（注３）１部、発泡剤としてアゾジカルボゾアミ
ド系発泡剤（注１１）0.３部、酸化チタン３５部を混練
し粉体塗料ペレットＦを調製した。

【００１５】（製造例７）水酸基価４６mgKOH/g の熱硬
化性ポリエステル樹脂５０部に、イソホロンジイソシア
ネート（IPDI）ε−カプロラクタムブロックのポリイソ
シアネート樹脂１０部、添加剤としてアクリルオリゴマ
ー（注３）１部、発泡剤として４，４′−オキシビスベ
ンゼンスルホニルヒドラジド系発泡剤0.２部、酸化チタ
ン３５部を混練し粉体塗料ペレットＧを調製した。 （製造例８）エポキシ当量４６０ｇ／eqの熱硬化性アク
リル樹脂８０部に、ドデカン２酸（DDA）0.５部、添加
剤としてアクリルオリゴマー（注５）0.５部、ビス（1,
2,2,6,6-ペンタメチル-4-ピペリジル）セバケート系光
安定剤３部を混練し粉体塗料ペレットＨを調製した。 （製造例９）エポキシ当量９１５ｇ／eqのエポキシ樹脂
６０部に、硬化剤として、アジピン酸ジヒドラジド（AD
H ）（注）５部、添加剤としてアクリルオリゴマー（注
３）１部、触媒として２−フェニルイミダゾール0.３
部、沈降性硫酸バリウム３０部、酸化チタン４部、カー
ボンブラック0.１部を混練し、粉体塗料ペレットＩを調
製した。

【００１６】（注１）ユピカコートＧＶ１１０（日本ユ
ピカ社製商品名） （注２）Ｂ−１５３０（Ｈｕｌｓ社製商品名） （注３）モダフローパウダーIII （モンサント社製商品
名） （注４）ネオセルボン＃５０００（永和化成工業社製商
品名）〔分解温度１５９℃〕 （注５）アルマテックスＰＤ７６９０（三井東圧化学社
製商品名） （注６）アクロナール４Ｆ（ＢＡＳＦ社製商品名） （注７）サノールＬＳ−２９２（三共株式会社製商品
名） （注８）ビニホールＡＺ−Ｓ（永和化成工業社製商品
名）〔分解温度１００℃〕 （注９）エピコート１００４（油化シェルエポキシ社製
商品名） （注１０）セルラーＧＸ（メチレンテトラミン系発泡
剤、永和化成工業社製商品名）〔分解温度１２０℃〕 （注１１）ビニホールAC＃３（永和化成工業社製商品
名）〔分解温度２０８℃〕

【００１７】（実施例１〜３及び比較例１〜６）製造例
１〜９で得られた粉体塗料ペレットをピンミルを用いて
粉砕し、粗砕機で２ｍｍ目メッシュ全通まで粗砕した
後、粉砕機（日本精機製 遠心式分砕機ＺＭ−１型）を
用いて２０℃に保たれた室内で回転数２００００ｒｐ
ｍ、供給量１００ｇ／ｍｉｎで粉砕し、ペレットＡ、
Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｉについては１５０メッシュで分
級を行い、粉体塗料Ａ′、Ｃ′、Ｄ′、Ｅ′、Ｆ′、
Ｇ′、Ｉ′を調製し各種試験を行った。粉体塗料ペレッ
トＢ、Ｈに関しては、２７０メッシュ通過率７０％まで
粉砕を行い、粉体塗料Ｂ′、Ｈ′を作成した。得られた
粉体塗料を下記試験法で評価を行った。また静電粉体塗
装ガンで粉体塗料Ａ′、Ｃ′、Ｅ′、Ｆ′、Ｇ′、Ｉ′
を塗装し、１８０℃×２０分間熱風乾燥炉で乾燥し、平
均膜厚８０μの塗膜を得た。また粉体塗料Ｂ′、Ｈ′に
関しても静電粉体塗装ガンで塗装を行い１５０℃×２０
分間熱風乾燥炉で乾燥し平均膜厚２５μの塗膜を得た。
結果を表１に示す。

【００１８】（注１２）：レーザー回折式粒度分布測定
器で測定 ５０％平均粒径 （注１３）：目視にて判定 〇： 良好 ×： 発泡痕あり （注１４）：キュアプレート法により測定 （供試塗料Ｃ′、Ｉ′） （注１５）：白色塗装板にクリアー粉体塗料Ｂ′、Ｈ′
を平均膜厚２５μに塗装し、色差計にてＬ値の比較を行
う。（白色塗装板のＬ値＝９3.８）

【００１９】

【表１】 表 １ ─────────────────────────────────── 実 施 例 比 較 例 1 2 3 1 2 3 4 5 6 塗 料 名 A′ B′ C′ D′ E′ F′ G′ H′ I′ 熱硬化性ポリエステル樹脂 注1) 50 50 50 50 50 熱硬化性アクリル樹脂 注5) 80 80 エポキシ樹脂 注9) 60 60 ポリイソシアネート樹脂 注2) 10 10 10 10 10 ドデカン２酸 16 16 アジピン酸ジヒドラジド 5 5 アクリルオリゴマー 注3) 1 1 1 1 1 1 1 アクリルオリゴマー 注6) 0.5 0.5 ２−フェニルイミダゾール 0.3 0.3 光安定剤 注7) 3 3 酸化チタン 35 4 35 35 35 35 4 沈降性硫酸バリウム 30 30 カーボンブラック 0.1 0.1 発泡剤 注4) 分解温度 159℃ 0.2 7.0 0.05 発泡剤 注8) 分解温度 100℃ 0.3 発泡剤 注10) 分解温度 120℃ 0.3 発泡剤 注11) 分解温度 208℃ 0.3

【００２０】

【表２】 表 ２ ──────────────────────────────────── 実 施 例 比 較 例 1 2 3 1 2 3 4 5 6 塗 料 名 A′ B′ C′ D′ E′ F′ G′ H′ I′ 粒度分布（μ） 注12） 37 17 34 36 45 45 45 18 41 塗膜外観 注13） 〇 〇 〇 × 〇 × 〇 〇 〇 ゲルタイム (秒) 注14） − − 120 − − − − − 100 金属汚染性 注15） − 92.5 − − − − − 91.4 −

【００２１】表１に示す結果から明らかなように、発泡
剤を5.０重量部以上含有した比較例１は、塗膜外観が不
良であった。発泡剤を含有しない比較例２、発泡剤を0.
１重量部に満たない量で含有した比較例４は、得られた
粉体塗料の粒度分布が実施例１と比較して大きく、粉砕
性向上効果が得られていないことが判る。また、分解温
度１６０℃以上の発泡剤を含有した比較例３は塗膜外観
が不良であった。比較例５は、粉砕時の金属汚染により
実施例２に比べ塗膜のＬ値が小さくなっており、フリア
ー塗膜が金属粒子により濁っていることが判る。比較例
６は、粉砕による熱履歴が発生し、実施例３と比べゲル
タイムの短縮が見られる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粉体塗料用樹脂組成物を、溶融混練し、
   冷却後、粉砕処理する粉体塗料の製造方法であって、前
   記粉体塗料用樹脂組成物１００重量部に対し、発泡剤0.
   １〜5.０重量部添加し、多孔性ペレットを調製した後、
   粉砕処理することを特徴とする粉体塗料の製造方法。
2. 【請求項２】 前記発泡剤の分解温度が１７０℃以下で
   ある請求項１記載の製造方法。