JP4191024B2 - 粉体塗料組成物及び粉体塗装物 - Google Patents

Description

本発明は、粉体塗料組成物及びその組成物が塗装された被塗物に関する。特に、本発明は、エッジ部からの錆の発生、腐食を抑制するため塗装物エッジ部のカバー性を向上した粉体塗料組成物及びその組成物を塗装して得られた粉体塗装物に関する。

粉体塗料は、粉の状態で被塗物に塗装を行い、熱をかけて溶融し硬化させることにより塗膜の形成を行う。通常被塗物の材質は金属が最も多い。鉄の場合、鋳鉄の他に冷間圧延鋼板や熱間圧延鋼板などを使用し、目的とする被塗物の形状に加工後粉体塗装を行う。

冷間圧延鋼板や熱間圧延鋼板の場合、切断加工は機械的な切断機で加工する関係上、エッジ部分にはバリの発生は避けられない。

このバリの部分は粉体塗装を行っても、焼付時に表面張力により塗膜が引っ張られ、完全硬化したときには粉体塗膜は非常に薄く、金属のバリの状態のままで剥き出しに近い状態になる。

当然、そのような被塗物は、バリ部分から錆の発生や腐食進行により商品価値も低下する。このことを防ぐため、機械切断後にバリを取り除いてから塗装することにより、粉体塗装後の焼付による表面張力の発生を極力抑制し、エッジ部分を出来る限り粉体塗膜でカバーする方法を行ってきたが、この場合、機械加工の工程が一工程増えるため、加工コストがかさむ。

また、最近になって、被塗物にバリが残った状態でも、バリ部分に粉体塗膜を従来の粉体塗料よりも膜厚を厚く形成可能な粉体塗料が開発された。この粉体塗料は顔料分を増量することにより粉体の溶融粘度を上昇させることにより、バリの部分から表面張力により引っ張る力が発生しても、高粘度であるため引っ張られず留まる性質を持つ粉体塗料であった。

しかし、粉体塗装はエアー搬送による静電塗装を行うのが一般的であり、顔料分が増えると比重が大きくなり、エアー搬送が困難になるばかりでなく塗料自身の帯電特性の低下も発生しその結果、静電反発し易くなり塗装作業性が著しく低下する問題点があった。

更にこの問題点を解決するために、吸油量の大きな非常に細かいシリカやアルミナを使用することにより顔料の濃度を抑え、エアー搬送性や帯電特性の低下を抑える試みもあった。

しかし、エアー搬送性や帯電特性の低下は防ぐことが出来たが、粉体塗料の製造時の作業性が大きく低下することがあった。粉体塗料の製造工程は、通常ナウターミキサーやヘンシェルミキサーによって原料を混合攪拌し、熱混練機いわゆるエクストルーダーによって混練を行い、冷却後粉砕を行うが、非常に細かいシリカやアルミナは見掛け比重が軽く、原料の攪拌工程でミキサーの上部に浮いてしまい均一に分散できないことや、このような顔料を添加すると、原料トータルの見掛け比重も軽くなり、攪拌した原料の搬送性低下を招き、エクストルーダー入り口に食い込み難くなるなどの問題点があった。

従って、本発明は粉体塗料組成物及びその組成物が塗装された被塗物に関し、エッジ部からの錆の発生や腐食を抑制するため塗装物のエッジ部のカバー性を向上した粉体塗料組成物及びその組成物を塗装して得られた粉体塗装物を提供することを目的とする。

本発明者等は、上記課題を解決するために、鋭意研究を行った結果、ポリエステル樹脂を含み、粉体塗料組成物１００重量部に対し、平均分子量（Ｍｗ）４００００以下のアルキルアセタール化ポリビニルアルコールを０．１〜１０重量部配合してなる粉体塗料組成物及びその組成物が塗装された被塗物は、エッジ部からの錆の発生や腐食を抑制するため塗装物のエッジ部のカバー性が向上することを見いだした。

即ち、本発明の粉体塗料組成物は、ポリエステル樹脂を含み、粉体塗料組成物１００重量部に対し、平均分子量（Ｍｗ）４００００以下のアルキルアセタール化ポリビニルアルコールを０．１〜１０重量部配合してなることを特徴とする。

本発明の粉体塗料組成物及びその組成物を塗装して得られた粉体塗装物は、エッジ部からの錆の発生や腐食を抑制するため塗装物エッジ部の塗膜カバー性を向上することができる。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明の粉体塗料組成物には、通常熱硬化型粉体塗料に使用される配合物、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、ポリエステル−ウレタン硬化系樹脂や、エポキシ−ポリエステル硬化系樹脂、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、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、ロジンなどの改質樹脂等が挙げられ、これら樹脂を単独または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な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、ヒドロキシアルキルアミドなどを挙げることができ、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、イソホロンジイソシアネートブロック体などが挙げられる。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、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などのアルミ粉、白色〜銀色に濁った色を示すホワイトマイカまたはシルバーマイカと称される光輝顔料などがある。

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、抗酸化剤などが挙げられ、任意に必要に応じて配合することができる。

本発明においては、平均分子量（Ｍｗ）４００００以下のアルキルアセタール化ポリビニルアルコールは粉体塗料組成物１００重量部に対し、０．１〜１０重量部配合することが必要で、０．５〜５重量部配合することが好ましい。平均分子量（Ｍｗ）４００００以下のアルキルアセタール化ポリビニルアルコールの配合量が０．１重量部未満であると塗料の粘度特性が向上せず、目的とするエッジカバー性が良好な粉体塗料を得ることが出来ない。また、１０重量部を越えると塗料の溶融粘度が著しく上昇し、塗膜外観の低下をもたらす。また、アルキルアセタール化ポリビニルアルコールの平均分子量が４００００を越えると、軟化点とＴｇが上昇し、エクストルーダーによる従来の粉体塗料の練合温度では分散しきれず、塗膜外観に悪影響を及ぼす。平均分子量は８０００以上であることが好ましい。ガラス転移点は６５℃以下であることが好ましい。

粉体塗料はこれらの原料をナウターミキサーやヘンシェルミキサー等の混合機によって、室温で混合した後、１軸または２軸エクストルーダー等の粉体塗料製造に常用される溶融混練機を用いて混練する。混練して形成されたペレットをピンミルやジェットミル等の粉砕機を用いて粉砕を行い、篩い等を用いて任意の粒度分布に調整する。

平均分子量（Ｍｗ）４００００以下のアルキルアセタール化ポリビニルアルコールを０．１〜１０重量部含有する粉体塗料の平均粒径は、２０〜１５０μｍであることが好ましく、２５〜１２０μｍであることがより好ましい。平均粒径が２０μｍより細かいと静電塗装される粉体塗料の粒子の表面積が大きくなり、粉体の単位体積当たりの帯電量が増加するため比較的薄膜でも静電反発を発生させる傾向がある。一旦、エッジ部分に静電反発を発生させるとその部分から電気の遊離現象により粉体が落下し易く、エッジ部分に粉体塗膜を形成することが困難となり、目的とするエッジカバーを十分に果たすことが出来ないことから好ましくない。また、平均粒径が１５０μｍを越えると塗膜外観の低下し、凹凸が大きくなる傾向がある。その結果、エッジ部にも凹部が発生し粉体塗膜が部分的に薄くなり、錆の発生や腐食の進行を招き易いので好ましくない。

得られた粉体塗料は、静電塗装によって被塗物に塗装され、熱風炉や、赤外炉、誘導加熱炉等で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。

以下、本発明について、以下の実施例及び比較例により、更に詳細に説明する。なお、実施例中、「部」、「％」は重量を基準とする。以下の実施例や比較例で使用した成分は以下の通りである。

＜実施例１＞
酸価５３ｍｇＫＯＨ／ｇの熱硬化性ポリエステル樹脂「ユピカコートＧＶ２３０：日本ユピカ社製」３０部にエポキシ樹脂当量９２０ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂「エピコート１００４：ジャパンエポキシレジン社製」３０部、添加剤としてシリカ吸着アクリル酸オリゴマー「モダフローパウダー２０００：モンサント社製」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、硫酸バリウム３０部、酸化チタン５部、アルキルアセタール化ポリビニルアルコールとして「エスレックＢＬ−１０：積水化学社製（平均分子量１５０００、ガラス転移点５９℃）」２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平均粒径３５μｍの粉体塗料を作成した。

＜実施例２＞
水酸基価３６ｍｇＫＯＨ／ｇの熱硬化性ポリエステル樹脂「ユピカコートＧＶ１５０：日本ユピカ社製」５０部に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：ＨＵＬＳ社製」１０部、添加剤としてシリカ吸着アクリル酸オリゴマー「モダフローパウダー２０００：モンサント社製」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、硫酸バリウム３０部、酸化チタン５部、アルキルアセタール化ポリビニルアルコールとして「エスレックＢＬ−１０：積水化学社製（平均分子量１５０００、ガラス転移点５９℃）」２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平均粒径３５μｍの粉体塗料を作成した。

＜比較例１＞
酸価５３ｍｇＫＯＨ／ｇの熱硬化性ポリエステル樹脂「ユピカコートＧＶ２３０：日本ユピカ社製」３０部にエポキシ樹脂当量９２０ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂「エピコート１００４：ジャパンエポキシレジン社製」３０部、添加剤としてシリカ吸着アクリル酸オリゴマー「モダフローパウダー２０００：モンサント社製」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、硫酸バリウム３０部、酸化チタン５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後、粉砕し１８０メッシュで分級を行い平均粒径３５μｍの粉体塗料を作成した。

＜比較例２＞
酸価５３ｍｇＫＯＨ／ｇの熱硬化性ポリエステル樹脂「ユピカコートＧＶ２３０：日本ユピカ社製」２０部にエポキシ樹脂当量９２０ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂「エピコート１００４：ジャパンエポキシレジン社製」２０部、添加剤としてシリカ吸着アクリル酸オリゴマー「モダフローパウダー２０００：モンサント社製」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、硫酸バリウム５０部、酸化チタン５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後、粉砕し１８０メッシュで分級を行い平均粒径３５μｍの粉体塗料を作成した。

＜比較例３＞
酸価５３ｍｇＫＯＨ／ｇの熱硬化性ポリエステル樹脂「ユピカコートＧＶ２３０：日本ユピカ社製」３０部にエポキシ樹脂当量９２０ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂「エピコート１００４：ジャパンエポキシレジン社製」３０部、添加剤としてシリカ吸着アクリル酸オリゴマー「モダフローパウダー２０００：モンサント社製」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、硫酸バリウム３０部、酸化チタン５部、疎水性微粉シリカ「アエロジルＲＹ２００（平均粒子径１２ｎｍ）：日本アエロジル社製」１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後、粉砕し１８０メッシュで分級を行い平均粒径３５μｍの粉体塗料を作成した。

＜比較例４＞
酸価５３ｍｇＫＯＨ／ｇの熱硬化性ポリエステル樹脂「ユピカコートＧＶ２３０：日本ユピカ社製」３０部にエポキシ樹脂当量９２０ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂「エピコート１００４：ジャパンエポキシレジン社製」３０部、添加剤としてシリカ吸着アクリル酸オリゴマー「モダフローパウダー２０００：モンサント社製」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、硫酸バリウム３０部、酸化チタン５部、アルキルアセタール化ポリビニルアルコールとして「エスレックＢＬ−１０：積水化学社製（平均分子量１５０００、ガラス転移点５９℃）」０．０５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後、粉砕し１８０メッシュで分級を行い平均粒径３５μｍの粉体塗料を作成した。

＜比較例５＞
酸価５３ｍｇＫＯＨ／ｇの熱硬化性ポリエステル樹脂「ユピカコートＧＶ２３０：日本ユピカ社製」３０部にエポキシ樹脂当量９２０ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂「エピコート１００４：ジャパンエポキシレジン社製」３０部、添加剤としてシリカ吸着アクリル酸オリゴマー「モダフローパウダー２０００：モンサント社製」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、硫酸バリウム３０部、酸化チタン５部、アルキルアセタール化ポリビニルアルコールとして「エスレックＢＬ−１０：積水化学社製（平均分子量１５０００、ガラス転移点５９℃）」１５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後、粉砕し１８０メッシュで分級を行い平均粒径３５μｍの粉体塗料を作成した。

＜比較例６＞
酸価５３ｍｇＫＯＨ／ｇの熱硬化性ポリエステル樹脂「ユピカコートＧＶ２３０：日本ユピカ社製」３０部にエポキシ樹脂当量９２０ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂「エピコート１００４：ジャパンエポキシレジン社製」３０部、添加剤としてシリカ吸着アクリル酸オリゴマー「モダフローパウダー２０００：モンサント社製」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、硫酸バリウム３０部、酸化チタン５部、アルキルアセタール化ポリビニルアルコールとして「エスレックＢＨ−６：積水化学社製（平均分子量９２０００、ガラス転移点６７℃）」２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後、粉砕し１８０メッシュで分級を行い平均粒径３５μｍの粉体塗料を作成した。

＜参考例１＞
酸価５３ｍｇＫＯＨ／ｇの熱硬化性ポリエステル樹脂「ユピカコートＧＶ２３０：日本ユピカ社製」３０部にエポキシ樹脂当量９２０ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂「エピコート１００４：ジャパンエポキシレジン社製」３０部、添加剤としてシリカ吸着アクリル酸オリゴマー「モダフローパウダー２０００：モンサント社製」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、硫酸バリウム３０部、酸化チタン５部、アルキルアセタール化ポリビニルアルコールとして「エスレックＢＬ−１０：積水化学社製（平均分子量１５０００、ガラス転移点５９℃）」２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後、粉砕し３００メッシュで分級を行い平均粒径１８μｍの粉体塗料を作成した。

＜参考例２＞
酸価５３ｍｇＫＯＨ／ｇの熱硬化性ポリエステル樹脂「ユピカコートＧＶ２３０：日本ユピカ社製」３０部にエポキシ樹脂当量９２０ｇ／ｅｑのビスフェノールＡ型エポキシ樹脂「エピコート１００４：ジャパンエポキシレジン社製」３０部、添加剤としてシリカ吸着アクリル酸オリゴマー「モダフローパウダー２０００：モンサント社製」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、硫酸バリウム３０部、酸化チタン５部、アルキルアセタール化ポリビニルアルコールとして「エスレックＢＬ−１０：積水化学社製（平均分子量１５０００、ガラス転移点５９℃）」２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後、粉砕し４０メッシュで分級を行い平均粒径１７５μｍの粉体塗料を作成した。

上記実施例、比較例及び参考例で作製した全ての塗料を、１５０×７０ｍｍ板厚０．８ｍｍＳＰＣＣ−Ｂ（日本テストパネル社製）をキシレンにて脱脂し化成処理等は行わず、静電粉体塗装機（旭サナック社製 ＰＧ−１型）を用い、−６０ｋＶの電圧で塗装膜厚６０μｍになるように両面塗装した。その後、電気炉にて物温２００℃で２０分間加熱し硬化させ試験板を作成した。

その後下記に記載した各種試験を行い、その結果を表１から３に示す。

＜塗膜の状態＞
塗膜の状態を目視にて判定する。

○：良好
×：不良

＜耐おもり落下性＞ＪＩＳ Ｋ５６００−５−３（デュポン式）に準拠
おもり落下に対する抵抗性を評価する。塗膜の割れ・はがれを生じないおもり落下高さを評価する。

＜エッジからの発錆試験＞
試験板を耐中性塩水噴霧試験機に９６時間投入し、エッジ部からの錆の発生点数とセロハンテープによる剥離試験を行い、エッジ部からの剥離幅を求めた。

＜エッジカバー率＞
(i)試験板を切断及び研磨加工し、エッジ部分が塗膜によりカバーされている状況が顕微鏡で確認できるようにし、エッジ部の膜厚を顕微鏡で測定した。

(ii)通常部の膜厚はエッジ部分から１０ｍｍ部分を膜厚計にて測定した。

エッジカバー率（％）＝(i)エッジ部膜厚／(ii)通常部膜厚 ×１００

＜塗料の比重＞
原材料のカタログ値データから算出した。

＜スクリューフィーダーによる搬送性試験＞
旭サナック社製のＳＦＣスクリューフィーダーを使用して、搬送性のテストを行った。搬送物は、各原料をヘンシェルミキサーにて攪拌した混練前の原材料を使用し、比較例１の原材料が１００ｇ／分搬送される条件にて行った。これにより、塗料製造時の搬送性、エクストルーダーへの食い込み性及び生産効率の指標とした。

Claims (5)

1. ポリエステル樹脂を含み、粉体塗料組成物１００重量部に対し、平均分子量（Ｍｗ）４００００以下のアルキルアセタール化ポリビニルアルコールを０．１〜１０重量部配合してなることを特徴とする粉体塗料組成物。
2. アルキルアセタール化ポリビニルアルコールのガラス転移点が６５℃以下であることを特徴とする請求項１に記載の粉体塗料組成物。
3. アルキルアセタール化ポリビニルアルコールの配合量が、粉体塗料組成物１００重量部に対し、０．５〜５重量部配合することを特徴とする請求項１又は２に記載の粉体塗料組成物。
4. 粉体塗料の平均粒径が２０〜１５０μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の粉体塗料組成物。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の粉体塗料組成物が塗装されていることを特徴とする粉体塗装物。