JPH11100534A - 静電塗装用粉体塗料及びその塗装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】塗着効率に優れた粉体塗料及びその塗装方法の
提供。 【構成】粉体塗料粒子中に、体積固有抵抗値１〜１００
Ω・ｃｍである導電性金属酸化物微粉末を溶融混練法で
混合してなる粉体塗料であって、該導電性金属酸化物微
粉末が粉体塗料中の０．１〜１０．０重量％であること
を特徴とする静電塗装用粉体塗料、及びその塗装方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は塗着効率の優れた静
電塗装用粉体塗料及びその塗装方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来技術】粉体塗料は、近年、有機溶剤を含んでいな
いことから無公害で省資源が可能な環境型塗料として注
目され、種々の用途・塗装方法に使用されている。この
種々の粉体塗料の塗装方法としては、粉体塗料粒子を流
動層内に浮遊させて予熱された被塗物に塗着させる予熱
流動浸漬法や、帯電された粉体塗料粒子を空気気流で吹
き付けることで被塗物に塗着させる静電吹付け塗装法等
の静電塗装法が知られている。これらの塗装方法のなか
でも静電塗装法は、塗装膜厚の管理が容易なことから、
特に、美粧性・外観が要求される電機、金属製品、自動
車用部品等の薄膜塗装が行われる分野に普及している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】通常の静電吹付けスプ
レー塗装法での工程では、被塗物は、塗装ブース内でハ
ンガー等に着荷されて、コロナ帯電方式または摩擦帯電
方式の塗装ガンで吹付け塗装される。この吹付け塗装に
より、帯電された粉体塗料粒子は被塗物に塗着するが、
一部の粉体塗料粒子は塗着せずに塗装ブース内の吸引ダ
クト等から回収されて再利用される。

【０００４】しかし、回収された粉体塗料は、もとの粉
体塗料と平均粒子径が異なる場合が多く、また塵等を含
む場合も多いので、再利用するには塵等の除去や粒度の
調整等の処理が必要であるのが通常である。前記の工程
において回収される粉体塗料の量が多い場合には、回収
塗料を貯蔵する場所を広く確保する必要があり、また塵
除去等の処理の回数が増大するので、そのような粉体塗
料の使用は作業性が低下するので好ましくない。つま
り、回収される粉体粒子が少なく、効率的に粉体塗料粒
子が被塗物に塗着する粉体塗料が望まれる。

【０００５】このような問題を解決する技術として、特
開平０８−２０９０３３に粒度分布巾を狭くし、粒子を
球形化処理することが提案されている。

【０００６】しかし、粒度分布巾を狭くするには、特定
の分級機を用いることや長時間の篩い分けを行うことが
必須となり、また球形化処理をするには、粒子表面を熱
溶融させる特定の装置や粒子の粉砕機等による長時間の
打撃等が必須とななるため、作業効率が低下する。

【０００７】そこで、本発明は、作業効率を改善するこ
とを目的とし、塗着効率の優れた粉体塗料及びその塗装
方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
の結果、粉体塗料粒子中に、体積固有抵抗値１〜１００
Ω・ｃｍである導電性金属酸化物微粉末を溶融混練法で
混合してなる粉体塗料であって、該導電性金属酸化物微
粉末が粉体塗料中の０．１〜１０．０重量％であること
をを特徴とする静電塗装用粉体塗料及びその塗装方法に
より塗着効率を向上することを見出し、本発明に至っ
た。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明における導電性金属酸化物
微粉末の含有量は０．１〜１０重量％であり、０．３〜
７重量％がより好ましい。導電性金属酸化物微粉末の含
有量が０．１重量％以下であると塗着効率を向上するこ
とが出来ず、また、１０重量％以上であると粉体塗料の
帯電量が低下するので塗着効率が低下し、外観も低下す
るので好ましくない。

【００１０】導電性金属酸化物微粉末の体積平均粒子径
は、０．０１〜１．０μｍであることが好ましい。体積
平均粒子径が０．０１μｍ未満であるときには塗料製造
時の取扱いが不便であり、１．０μｍより大きいときは
外観が低下するので好ましくない。

【００１１】本発明における導電性金属酸化物微粉末の
体積固有抵抗値は、１〜１００Ω・ｃｍである。体積固
有抵抗値が１Ω・ｃｍ未満である場合には帯電量が低下
するために塗着効率が低下し、１００Ω・ｃｍより大き
い場合には塗着効率の低下のため好ましくない。

【００１２】ここでいう体積抵抗値は、次のようにして
測定された値である。はじめに、導電性金属酸化物微粉
末１．０ｇを３００ｋｇ／ｃｍ² の圧力で１分間加圧
し、直径２．０ｃｍのペレットを作成する。次いで、そ
の得られたペレットを、温度が２５℃で湿度が５０％で
ある室内に２４時間放置し、抵抗測定器で体積抵抗値を
定法により測定する。体積抵抗値を測定する際に印加さ
れる電圧は、特に限定されないが、通常、１００Ｖで行
われる。抵抗測定器としては、特に限定されないが、タ
ケダリケン社製のＴＲ−８６５２等が代表的に挙げられ
る。

【００１３】本発明における導電性金属酸化物微粉末の
種類は、特に限定されるものではなく、粉体塗料粒子中
に溶融混練法で混合・分散されるものであればよい。そ
の種類は、塗着効率の観点から、導電性酸化チタン微粉
末、導電性酸化亜鉛微粉末、及び導電性酸化錫微粉末か
らなる群から少なくとも１種以上選ばれることが好まし
い。また、導電性金属酸化物微粉末の種類は、隠蔽性が
よく、着色・調色が容易なことから導電性酸化チタン微
粉末が選ばれることが好ましい。

【００１４】前記の導電性酸化チタン微粉末としては、
特に限定されるものではないが、酸化チタンの表面を二
酸化錫にアンチモンがドープされたもの、例えば、石原
産業社製のＥＴ−３００Ｗ、ＥＴ−５００Ｗ、ＥＴ−７
００Ｗや、チタン工業社製のＥＣ−１００、ＥＣ−２０
０、ＥＣＴ−３００等が代表的に挙げられ、針状導電性
酸化チタンとしては石原産業社製のＦＴ−１０００、Ｆ
Ｔ−２０００、ＦＴ−２０００Ｗ、ＦＴ−３０００等が
代表的に挙げられる。

【００１５】前記の導電性酸化亜鉛微粉末としては、特
に限定されるものではないが、白水化学工業社製の２３
−Ｋ等が代表的に挙げられる。

【００１６】前記の導電性酸化錫微粉末としては、特に
限定されるものではないが、石原産業社製のＳＮ−１０
０Ｐ等が代表的に挙げられる。

【００１７】本発明における導電性金属酸化物の形状
は、とくに限定されるののではなく、不定形、球形、針
状等の公知の形状のものであればよいが、塗着効率の観
点から、針状をした針状導電性酸化チタン微粉末が選ば
れることがより好ましい。

【００１８】前記の針状導電性酸化チタン微粉末は、粒
子の形状が針状であれば良く、特に限定されるものでは
ないが、塗着効率の観点から、短軸径に対する長軸径の
比が１０〜１５０であって、かつ短軸経が０．０３〜
０．５μｍであることが好ましい。

【００１９】本発明における静電塗装用粉体塗料は、塗
膜形成成分として熱硬化性樹脂及び硬化剤を粉体塗料粒
子の主成分として含む。また、必要に応じて表面調整
剤、通常の顔料、又はその他の添加剤を加えても良い。
その他の添加剤としては、硬化促進剤（又は硬化触
媒）、可塑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、顔料分散
剤、ベンゾイン類等が挙げられる。

【００２０】塗膜形成成分としての熱硬化性樹脂は、室
温で固体である樹脂が用いられ、ポリエステル樹脂、エ
ポキシ樹脂、エポキシ−ポリエステル樹脂、フッ素樹
脂、アクリル樹脂等が代表的なものとして挙げられる。
本発明の粉体塗料により耐候性の良好な塗膜を形成する
必要がある場合にはアクリル樹脂が、耐衝撃性などの塗
膜物性が良好な塗膜を形成する必要がある場合にはポリ
エステル樹脂が、さらに、耐食性の良好な塗膜を形成す
る必要がある場合にはエポキシ樹脂を用いることが好ま
しい。

【００２１】ポリエステル樹脂は、エチレングリコー
ル、プロパンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジ
オール、ネオペンチルグリコール、トリメチロールプロ
パン、ペンタエリスリトール等の多価アルコールと、テ
レフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、コハク酸、グル
タン酸、アジピン酸、セバチン酸、β−オキシプロピオ
ン酸等のカルボン酸を常法で反応させたものが用いられ
る。

【００２２】エポキシ樹脂は、分子内に２個以上のオキ
シラン基を持つ化合物で、グリシジルエステル樹脂、ビ
スフェノールＡとエピクロロヒドリンとの縮合反応物を
代表とするグリシジルエーテル型樹脂、脂環式エポキシ
樹脂、綿状脂肪族エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ
樹脂などが代表的に挙げられる。

【００２３】アクリル樹脂は、スチレン、アクリル酸、
アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ｎ−
ブチル、アクリル酸ｉｓｏ−ブチル。アクリル酸ｔｅｒ
ｔ−ブチル、グリシジルアクリレート、グリシジルメタ
クリレート、２−メチルグリシジルメタクリレート等の
モノマーを通常の方法で重合させたものが代表的に挙げ
られる。

【００２４】これら塗膜形成成分としての熱硬化性樹脂
は、ガラス転移点（Ｔｇ）が３０〜８０℃が好ましい。
これよりＴｇが低いと粉砕時の発熱により、粉砕機に樹
脂粒子が融着し製造が困難である。またＴｇが高いと良
好な表面平滑性を得ることが困難である。

【００２５】表面調整剤としては、シリコーン又はアク
リルオリゴマー等が使用される。代表的には、ジメチル
シリコーン、メチルシリコーン等が挙げられる。

【００２６】硬化剤としては、前記樹脂の官能基種によ
り適宜選択される。例えば、ブロックイソシアネート、
セバチン酸等の脂肪族多価カルボン酸、アミノプラスト
樹脂、脂肪族酸無水物、トリグリシジルイソシアネー
ト、アミン系硬化剤、ジシアンジアミド、フェノール樹
脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。

【００２７】顔料は例えば、二酸化チタン、ベンガラ、
酸化鉄、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、キクナドン系顔料、アゾ系顔料
等の着色顔料、炭酸カルシウム、タルク、沈降性硫酸バ
リウム等の体質顔料が挙げられる。

【００２８】ベンゾイン類は、ベンゾイン及びベンゾイ
ンに１〜３種の官能基が付加する事で得られる誘導体を
いう。

【００２９】本発明における静電塗装用粉体塗料の体積
平均粒子径は３〜５０μｍであることが好ましい。体積
平均粒子径が３μｍ以下であると粉体塗料の製造が困難
であり、５０μｍ以上であると塗膜の平滑性が低下し好
ましくない。また、本発明における静電塗装用粉体塗料
の体積平均粒子径は、高外観が要求されるような立体形
状の被塗物を塗装する場合には、凹部やコーナー部への
入り込み性を良くし、回収塗料を少なくするために、平
均粒子径が５〜３０μｍであることが好ましい。

【００３０】本発明における粉体塗料は、通常、原料準
備工程、予備混合工程、溶融混練工程、冷却工程、粗粉
砕工程、微粉砕工程、及び充填工程の順に製造される。
また必要に応じて、粉体塗料粒子の表面にシリカ微粒子
を付着させるために、ドライブレンド工程や、粒度分布
調整のための分級工程を行っても良い。

【００３１】本発明における導電性金属酸化物微粉末
は、上記原料準備工程及び／又は予備混合工程において
添加され、溶融混練工程おいて混合される。

【００３２】前記の原料準備工程は樹脂・顔料・硬化剤
・添加剤等の各種原料を選択・秤量する工程をいう。

【００３３】前記の予備混合工程は各種原料を混合機に
仕込み、予備的に混合する工程である。混合機としては
スーパーミキサー、ヘンシェルミキサー等が代表的に挙
げられる。

【００３４】前記の溶融混練工程は、予備的に混合され
た原料を加熱下で混合し、分子レベルで分散する工程で
ある。ブスコニーダー、エクストルーダー等が代表的に
用いられる。

【００３５】前記の冷却工程は溶融混練された分散体を
加圧ロールにてシート状に形成し、冷却固化する工程で
ある。

【００３６】前記の粗粉砕工程は固化したシートをチッ
プ状に粗粉砕する工程である。

【００３７】前記の微粉砕工程は、塗料の用途に応じて
最適な粒度分布に微粉砕する工程である。この工程では
ハンマーミル、ピンミル、ジェットミル等が代表的に用
いられる。

【００３８】前記の粒度分布調整のための分級工程は、
大きな粒径の粉体粒子を取り除くための篩い分けを行う
ためのものであるが、高外観が必要な自動車用塗料等と
して、粒径分布の標準偏差を２０μｍ以下にしてもよ
い。

【００３９】前記の篩い分けは、本質的な上下の振動に
より粉体塗料がスクリーンを通過することをいい、スク
リーンとして金属製で４２〜３２５メッシュのものが用
いられる。

【００４０】本発明は、粉体塗料粒子の表面にシリカ微
粒子を付着させるためにシリカ微粒子を外添加剤として
添加しても良い。また、シリカ微粒子の添加は、粗粉砕
工程または微粉砕工程の後に、ドライブレンド工程とし
て添加されることもあり、特に制限されるものではな
い。このドライブレンド工程はスーパーミキサー、ヘン
シェルミキサー等で乾式混合することを代表とする常法
の方法で行われる。

【００４１】本発明は、静電塗装方法としてコロナ帯電
法又は摩擦帯電法等の通常の方法により塗装されるが、
コロナ帯電法で静電吹付け塗装されることが好ましい。

【００４２】

【実施例】以下に、実施例及び比較例を説明する。

【００４３】アクリル樹脂の製造例 温度計、撹拌機、冷却管、窒素導入管、及び滴下ロート
を備えた反応器に、キシレン６３重量部を仕込み、１３
０℃に加熱した。この容器に滴下ロートを用いてグリシ
ジルメタクリレート４５重量部、スチレン２０重量部、
メタクリル酸メチル２７重量部、メタクリル酸イソブチ
ル８重量部のモノマーの混合物と、ｔ−ブチルパーオキ
シ−２−エチルヘキサノエート６．５重量部、キシレン
６重量部の開始剤溶液とを３時間かけて滴下した。滴下
終了後、３０分間保温し、その後ｔ−ブチルパーオキシ
−２−エチルヘキサノエート０．１重量部、キシレン７
重量部を滴下ロートを用いて滴下した。滴下終了後、さ
らに１３０℃で１時間保持した後、キシレンを減圧蒸留
にて留去して、Ｔｇ５２℃、平均分子量３２００のアク
リル樹脂を得た。

【００４４】 実施例１〔ポリエステル粉体塗料〕 ポリエステル樹脂 （ファインテ゛ィックＭ8021 大日本インキ化学工業（株）製） ６０重量部 ε−カプロラクタムブロック化イソシアネート （アダクトＢ−１５３０ ヒュルス社製） １０重量部 炭酸カルシウム ５重量部 二酸化チタン １５重量部 導電性酸化チタン （ＥＴ−５００Ｗ） ５重量部 表面調整剤 （ＣＦ−１０５６、東芝シリコーン社製） ０．５重量部 原料として上記成分をスーパーミキサー（日本スピンド
ル製造社製）にて約３分間混合し、コニーダー（ブス社
製）により約１００℃の条件で溶融混練した。室温で冷
却し、粗粉砕後にアトマイザー（不二社パウダル社製）
で粉砕し、１５０メッシュの篩いで分級し、体積平均粒
子径３５μｍの粉体塗料粒子を得た。なお、体積平均粒
子径は、粒度分析計マイクロトラックＨＲＡ Ｘ−１０
０（日機装社製）を用いて測定した。この点、以下の各
実施例及び各比較例も同様である。

【００４５】また、各実施例および各比較例に用いられ
た導電性金属酸化物の形状、体積平均粒子径、短軸径、
長軸径、及び体積固有抵抗値を表１に示す。

【００４６】

【表１】

【００４７】実施例２〔ポリエステル粉体塗料〕 導電性酸化チタンを５重量部にかえて、１重量部用いた
こと以外は実施例１と同様の操作を行って粉体塗料粒子
を得た。

【００４８】実施例３〔ポリエステル粉体塗料〕 実施例１で得られた粉体塗料をジェットミルＩＤＳ−２
型（日本ニュウマチック社製）で粉砕して、体積平均粒
子径１５μｍの粉体塗料粒子を得た。

【００４９】実施例４〔ポリエステル粉体塗料〕 導電性酸化チタンにかえて、針状導電性酸化チタン（Ｆ
Ｔ−１０００）を用いたこと以外は実施例１と同様の操
作を行って粉体塗料粒子を得た。

【００５０】実施例５〔ポリエステル粉体塗料〕 導電性酸化チタンにかえて、導電性酸化亜鉛（２３−
Ｋ）を用いたこと以外は実施例１と同様の操作を行って
粉体塗料粒子を得た。

【００５１】実施例６〔ポリエステル粉体塗料〕 導電性酸化チタンを５重量部用いたことにかえて、導電
性酸化チタン（ＥＴ−５００Ｗ）３重量部と導電性酸化
錫（ＳＮ−１００Ｐ）２重量部とを用いたこと以外は実
施例１と同様の操作を行って粉体塗料粒子を得た。

【００５２】 実施例７〔アクリル粉体塗料〕 前記製造例のアクリル樹脂 ４８重量部 デカンジカルボン酸 １２重量部 表面調整剤 （ＣＦ−１０５６、東芝シリコーン製） ０．１重量部 ベンゾイン ０．３重量部 ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂 （ＹＤ−０１２、東都化成社製） ２．２重量部 導電性酸化チタン（ＥＴ−５００Ｗ） ３重量部 上記成分を原料として用いたことの他は、実施例１と同
様の操作を行って粉体塗料粒子を得た。

【００５３】 実施例８〔エポキシ粉体塗料〕 エポキシ樹脂 （エピコート１００４、油化シェルエポキシ社製） ６５重量部 ジシアンジアミド ５重量部 二酸化チタン １５重量部 導電性酸化チタン（ＥＴ−５００Ｗ） ５重量部 炭酸カルシウム ５重量部 表面調整剤（ＣＦ−１０５６、東芝シリコーン製） ０．５重量部 上記成分を原料として用いたこと以外は、実施例１と同
様の操作を行って粉体塗料粒子を得た。

【００５４】比較例１〔ポリエステル粉体塗料〕 原料の導電性酸化チタン（ＥＴ−５００Ｗ）を用いなか
ったこと以外は実施例１と同様の操作を行って粉体塗料
粒子を得た。

【００５５】比較例２〔ポリエステル粉体塗料〕 原料の導電性酸化チタン（ＥＴ−５００Ｗ）を１３重量
部用いたこと以外は実施例１と同様の操作を行って粉体
塗料粒子を得た。

【００５６】塗着効率試験 ２００×６００ｍｍで厚さが０．８ｍｍである燐酸処理
鋼鈑板平板（以下、基材という）を、基材の平面が塗装
方向に対して垂直であって、基材間が１００ｍｍ間隔と
なるように３枚並べて水平移動型オーバーヘッドコンベ
アに吊り下げ設置した。コロナ帯電塗装ガン（ＧＥＭＡ
社製ＰＧ−１）のガンヘッド先端部から基材までの距離
が３００ｍｍとなるように塗装ガンを設置した。一定の
コンベア移動速度で移動し、該塗装ガン前方を通過させ
ることにより、３枚の基材に粉体塗料を静電吹付け塗装
した。

【００５７】下記の塗装条件で実施例１〜８、比較例
１、２の粉体塗料を塗装し、各基材の焼き付け後の平均
膜厚が約６０μｍとなる塗装基材を得た。

【００５８】 オーバーヘッドコンベアー移動速度：１．８ｍ／分 塗装ガン印可電圧：−８０ｋｖ 吐出量：１００ｇ／分 吐出圧：１．０ｋｇｆ／ｃｍ² エアー流量：４．５ｍ³ ／ｈ

【００５９】この塗装基材３枚に付着した粉体塗料の重
量を電子天秤で測定して塗着総量を得た。この塗着総量
と有効吐出量との比により塗着効率を求めた。ここで、
有効吐出量とは、塗装される基材が塗装ガンのスプレー
パターン内を通過する間に吐出した粉体塗料の量をい
う。塗着効率が６５％以上のものを○とし、６５％未満
のものを×とした。

【００６０】塗着効率（％）＝（塗着総量［ｇ］）／
（粉体塗料の有効吐出量［ｇ］）×１００

【００６１】外観試験 ２００×６００ｍｍで厚さが０．８ｍｍである燐酸処理
鋼鈑板平板に各種粉体塗料をコロナ帯電塗装ガン（ＧＥ
ＭＡ社製 ＰＧ−１）で下記条件により吹付け塗装し、
熱風乾燥炉内で１８０℃で２０分間焼き付け処理し、平
均膜厚約６０μｍの塗膜を形成した。この得られた塗板
を下記基準により目視で評価した。

【００６２】 塗装ガン印可電圧：−８０ｋｖ 吐出量：１００ｇ／分 吐出圧：１．０ｋｇｆ／ｃｍ² エアー流量：４．５ｍ³ ／ｈ

【００６３】外観評価基準 ◎：凹凸が少なく、平滑な塗膜状態である。 ○：凹凸がややあるが、平滑な塗膜状態である。 ×：ブツ等があり、平滑性に劣る。

【００６４】上記実施例１〜８、及び比較例１、２の試
験結果を表２に示す。

【００６５】

【表２】

【００６６】表２中の樹脂系は、Ａ：ポリエステル系、
Ｂ：アクリル系、及びＣ：エポキシ系を意味する。

【００６７】

【発明の効果】本発明は塗着効率の優れた静電塗装用粉
体塗料及びその塗装方法に関するものである。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粉体塗料粒子中に、体積固有抵抗値１〜１
   ００Ω・ｃｍである導電性金属酸化物微粉末を溶融混練
   法で混合してなる粉体塗料であって、該導電性金属酸化
   物微粉末が該粉体塗料中の０．１〜１０．０重量％であ
   ることを特徴とする静電塗装用粉体塗料。
2. 【請求項２】該導電性金属酸化物微粉末の１次粒子にお
   ける体積平均粒子径が０．０１〜１．０μｍであること
   を特徴とする請求項１に記載の静電塗装用粉体塗料。
3. 【請求項３】該導電性金属酸化物微粉末が導電性酸化チ
   タン微粉末、導電性酸化亜鉛微粉末、及び導電性酸化錫
   微粉末からなる群から少なくとも１種以上選ばれること
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載の静電塗装
   用粉体塗料。
4. 【請求項４】該導電性金属酸化物微粉末が針状導電性酸
   化チタン微粉末であることを特徴とする請求項１に記載
   の静電塗装用粉体塗料。
5. 【請求項５】体積平均粒子径が５〜３０μｍであること
   を特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の静電塗装用
   粉体塗料。
6. 【請求項６】粉体塗料粒子中に、体積固有抵抗値１〜１
   ００Ω・ｃｍである導電性金属酸化物微粉末を溶融混練
   法で混合してなる粉体塗料であって、該導電性金属酸化
   物微粉末が該粉体塗料中の０．１〜１０．０重量％であ
   る静電塗装用粉体塗料を、被塗物に静電塗装することを
   特徴とする塗装方法。