(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性被塗物と、当該絶縁性被塗物との接触電位差が０．５Ｖ以上である摩擦帯電性粒子とを摩擦し、絶縁性被塗物の表面を強制的に帯電させた状態で、その表面に、逆極性に帯電した粉体塗料を静電塗着することを特徴とする粉体塗料の塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成樹脂等の絶縁性被塗物に粉体塗料を塗装する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
粉体塗料は、溶剤を用いずに空気を媒体として塗装する塗料であるため、作業時の安全性が高く、かつ環境に及ぼす影響が少ないことから、近年、家庭用電化製品などの分野で普及しつつある。
この粉体塗料は一般に、粉体のもとになる結着樹脂中に、着色剤やその他の添加剤などを配合し、溶融混練したのち粉砕、分級して製造される。
【０００３】
粉体塗料を塗装する方法には静電塗着法があり、その中には（ｉ）  アースされた被塗物の表面に、粉体塗料を、摩擦帯電ガンやコロナ帯電ガンによって一定の極性に帯電させた状態で吹きつけて静電付着させ、次いで加熱溶融させる方法や、（ｉｉ）帯電させた粉体塗料を気流中に浮遊、流動させ、その気流中に、アースされた被塗物を挿入して静電付着させた後、加熱溶融させる方法等が知られている。このような方法を用いることによって、被塗物の表面に連続した塗膜を形成することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の静電塗着法においては、帯電した粉体塗料が鏡像力によってターゲットに付着するため、被塗物がアースされた金属材料である場合には塗装効率が良好で、塗装膜が均一で品質の高い塗装面が得られる。
しかしながら、プラスチック等の絶縁物に粉体塗装する場合には、被塗物の表面にあらかじめプライマー処理等を施す必要があり、工程が複雑になる。
【０００５】
また、プライマー処理等を施して粉体塗料が静電付着し易くしても、塗装効率が低く、塗装面にムラが生じるなど品質の低い塗装面しか得られないという問題があった。
そこで本発明の目的は、合成樹脂等の絶縁性被塗物の表面にあらかじめプライマー処理等の前処理を施さなくても、高い塗着効率でもって、かつ塗装面が均一な品質の高い塗膜を形成できる粉体塗料の塗装方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねていく中で、絶縁性被塗物の表面にプライマー処理等の前処理を施さなくても、当該被塗物との接触電位差が大きい素材を用いて被塗物を強制的に摩擦帯電した上で、絶縁性被塗物とは逆の極性に帯電した粉体塗料を用いて静電塗着すれば、塗着効率が高く、かつ塗装面が均一な品質の高い塗膜が得られるのではないかとの着想を得、さらに研究を重ねた結果、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の粉体塗料の塗装方法は、絶縁性被塗物と、当該絶縁性被塗物との接触電位差が０．５Ｖ以上である摩擦帯電性粒子とを摩擦し、絶縁性被塗物の表面を強制的に帯電させた状態で、その表面に、逆極性に帯電した粉体塗料を静電塗着することを特徴とする。
上記本発明の粉体塗料の塗装方法によれば、合成樹脂等の絶縁性被塗物に対して、高い塗装効率でもって粉体塗料の静電塗着を実現でき、かつ塗装面が均一な高品質の塗膜を形成することが可能になる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の粉体塗料の塗装方法について詳細に説明する。
本発明の粉体塗料の塗装方法に適用可能な絶縁性被塗物としては、例えばナイロン−６，６、ナイロン−６、ナイロン−１２、ナイロン−１１、ナイロン−６，１０等のポリアミド樹脂（ＰＡ）；ポリエチレン（ＰＥ）；ポリプロピレン（ＰＰ）；ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）等のポリスチレン系樹脂；塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）；ポリカーボネート（ＰＣ）、スチレン−アクリル酸エチル（ＡＥＳ）等が挙げられる。
【０００９】
本発明において、摩擦帯電性粒子とは、絶縁性被塗物とともに混合し、摩擦させたときに静電気を発生して絶縁性被塗物を帯電させやすい粒子をいう。
本発明に使用可能な摩擦帯電性粒子は、絶縁性被塗物との接触電位差が０．５Ｖ以上のものである。絶縁性被塗物との接触電位差が０．５Ｖを下回ると、絶縁性被塗物を充分に帯電させることができなくなり、その結果、塗装効率が低下したり、塗装面にムラが生じる。絶縁性被塗物との接触電位差は、上記範囲の中でも特に、０．６Ｖ以上であるのが好ましく、０．８Ｖ以上であるのがより好ましい。
【００１０】
摩擦帯電性粒子の具体例としては、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、エチルセルロース等の樹脂粒子や、従来より２成分系トナーに用いられるキャリア粒子の表面に、上記の樹脂をコーティングしたもの等が挙げられる。
上記キャリア粒子としては、例えば銅−亜鉛−マグネシウムフェライトの焼結フェライト等の磁性キャリアが好適に使用される。
【００１１】
摩擦帯電性粒子の粒径は特に限定されないが、絶縁性被塗物と摩擦帯電性粒子とを後述するように攪拌混合して帯電させることを考慮すれば、その際の操作性等を考慮して、平均粒径が５０〜２００μｍであるのが好ましく、８０〜１２０μｍであるのがより好ましい。
絶縁性被塗物を強制的に帯電させる方法としては、例えば絶縁性被塗物と摩擦帯電性粒子とを容器内に入れて攪拌混合することによって、両者を充分に摩擦して帯電させる方法が挙げられる。
【００１２】
絶縁性被塗物の帯電極性は、摩擦帯電性粒子との組み合わせによって決まる。例えば、ナイロン等の絶縁性被塗物をフッ素樹脂コートフェライトキャリア、フッ素樹脂粒子等の摩擦帯電性粒子とともに混合した場合には、絶縁性被塗物の表面はプラスに帯電する。一方、ポリエチレン等の絶縁性被塗物をエチルセルロース等の摩擦帯電性粒子とともに混合した場合には、絶縁性被塗物の表面はマイナスに帯電する。
【００１３】
絶縁性被塗物と摩擦帯電性粒子との攪拌混合は、絶縁性被塗物を充分に帯電させる程度に行えばよく、その攪拌混合の時間は特に限定されないが、通常、３０〜６０分程度行えばよい。
こうして攪拌混合した後で絶縁性被塗物を取り出すと、その表面に静電付着した摩擦帯電性粒子が残存するが、その摩擦帯電性粒子はエアーブロー等によって除去できる。
【００１４】
絶縁性被塗物を帯電させた後、その帯電極性とは逆の極性に帯電した粉体塗料を絶縁性被塗物に吹きつけ、静電付着させることによって絶縁性被塗物への静電塗着が実現される。
粉体塗料を吹きつける際には粉体スプレーガンが用いられる。この粉体スプレーガンは、粉体塗料を帯電させる方式の違いによってコロナ帯電式（コロナ帯電ガン）と、摩擦帯電式（摩擦帯電ガン）とに分類される。
【００１５】
コロナ帯電ガンは、粉体塗料を吐出させるノズルの前方に設けたコロナ電極からの放電によって粉体塗料を帯電させ、それをコロナ電極との間に生じる電界と、空気流とによって被塗物の表面まで飛翔させて静電付着させるものである。一方、摩擦帯電ガンは、ガンの内壁面との摩擦によって粉体塗料を帯電させ、それを空気流によって被塗物の表面まで飛翔させて静電付着させるものである。
【００１６】
前述したように、例えばナイロン等の絶縁性被塗物をフッ素樹脂コートフェライトキャリア等の帯電性粒子によってプラスに帯電させた場合には、粉体塗料をコロナガンでマイナスに帯電させた上で吹きつけ、絶縁性被塗物に静電付着させればよい。
こうして絶縁性被塗物上に粉体塗料を静電付着させた後、さらに絶縁性被塗物上の粉体塗料を焼き付け、粉体塗料を加熱溶融することによって、被塗物の表面に連続した塗膜が形成される。
【００１７】
粉体塗料の加熱溶融は、絶縁性被塗物の軟化点以下で粉体塗料が溶融する必要がある。従って、本発明に適用可能な粉体塗料としては、粉体塗料を構成する結着樹脂の溶融温度が絶縁性被塗物の軟化点よりも低いことが条件となる。かかる条件を満たすほかは、静電塗着に使用される従来公知の種々の粉体塗料を用いることができる。
【００１８】
粉体塗料の粒径は従来と同程度でよい。しかし、例えば中間色等のさまざまな色を表現することを目的として２色以上の粉体塗料を混合して用いる場合には、混合後の色味の均一性を考慮すると、粒径が小さいほど好ましく、とくにその平均粒径が３０μｍ以下であるのが好ましい。一方、帯電性や塗膜の形成しやすさ、凝集のしにくさなどを考慮すると、平均粒径が１μｍ以上であるのが好ましい。従って、両者のバランスを考慮すると、粉体塗料の平均粒径は１μｍ以上３０μｍ以下の範囲で設定されるが、この範囲内でもとくに５〜２０μｍであるのが好ましい。
【００１９】
粉体塗料には、その流動性や帯電特性などを向上させるために、各種の外添剤を添加してもよい。かかる外添剤としては、酸化アルミニウム、酸化けい素、酸化チタニウム、酸化亜鉛などの金属酸化物の微粉末や、あるいはふっ素樹脂微粒子などの従来公知の種々の外添剤を使用できる。これらの外添剤は粒径１．０μｍ以下程度の微粒子であるのが好ましく、とくに疎水性または親水性のシリカ微粒子を含むシリカ系表面処理剤、たとえば超微粒子状無水シリカやコロイダルシリカなどが好適に使用される。
【００２０】
また、粉体塗料を構成する結着樹脂には、その帯電特性を向上させ、かつ温度や湿度などの環境条件の変化に関係なく安定した塗着を実現するために、電荷制御剤を添加してもよい。電荷制御剤は、粉体塗料の帯電極性に応じて、従来公知の種々の正電荷制御剤と負電荷制御剤との中からいずれか一方が使用される。
【００２１】
【実施例】
以下、実施例および比較例を挙げて本発明を説明する。
実施例１および比較例１〜４
絶縁性被塗物として、ナイロン−６，６（実施例１）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂、比較例１）、ポリスチレン（ＰＳ、比較例２）、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン共重合体（ＡＢＳ樹脂、比較例３）およびポリエチレン（ＰＥ、比較例４）の５種類の樹脂板を使用した。
【００２２】
摩擦帯電性粒子としては、表面がフッ素樹脂でコーティングされたフェライトキャリア粒子〔パウダーテック社製の商品名「Ｆ８８３−１００」、中心粒径Ｄ５０＝１００μｍ〕を使用した。
粉体塗料としては、中心粒径Ｄ５０が１７μｍの白色粉体塗料を使用した。
〔粉体塗料の塗装〕
上記絶縁性被塗物を、摩擦帯電性粒子とともに容器（内容積３リットル）に入れて５０分間混合、摩擦して、強制的にプラス帯電させた後、樹脂板を容器から取り出し、表面に付着した摩擦帯電性粒子をエアブローで除去した。次いで、プラス帯電している樹脂板に、コロナガンによりマイナス帯電させた粉体塗料を付着させた。
【００２３】
コロナガンの印加電圧は−６０ｋＶに、塗出量は５０ｇ／分にそれぞれ調整し、粉体塗料の付着量は膜厚が３０μｍとなるように調整した。
次いで、絶縁性被塗物を１５０℃で２５分間焼き付けて、白色の塗膜を形成した。
〔評価結果〕
・塗膜の状態
実施例１および比較例１〜４の絶縁性被塗物表面における粉体塗料の付着状態を目視で確認し、均一に付着しているか否かをもとに評価した。判定方法は、樹脂サンプルを目から３０ｃｍ離して観察し、塗料がサンプル上に均一に付着していると確認できた場合には○、塗料の付着が不均一な場所が見られたものを△、著しく不均一であった場合には×とした。
【００２４】
・粉体塗料の付着量
各被塗物表面に付着した粉体塗料の付着量（ｍｇ／ｃｍ２  ）を測定した。
また、焼き付け時の塗膜の厚みが充分な厚さ（３０μｍ以上）になっているか否かの判定を行った。その結果、付着量が５ｍｇ／ｃｍ２  以上であれば、塗膜の厚みが充分であることがわかった。前記判定の結果は、厚みが充分であった場合には○、不十分である場合には×とした。
【００２５】
以上の結果を、摩擦帯電性粒子と絶縁性被塗物との接触電位差（Ｖ）とともに、表１に示す。
なお、接触電位差は、三協パイオテク（株）製の接触電位差測定装置「ＣＰＤ−１型」で測定した。
【００２６】
【表１】
0003619010.tif 000002
【００２７】
表１より明らかなように、絶縁性被塗物とキャリア粒子のコーティング層との接触電位差が０．５Ｖ以上である実施例１のナイロン−６，６については、被塗物上に粉体塗料が５．０ｍｇ／ｃｍ２  以上塗着し、かつ均一な塗装を実現できた。
これに対し、接触電位差が０．５Ｖ未満であった比較例１〜４では、塗装面にムラが生じたり、粉体塗料の付着量が不十分であった。
【００２８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の粉体塗料の塗装方法によれば、合成樹脂等の絶縁性被塗物の表面にあらかじめプライマー処理をしなくても、高い塗着効率でもって粉体塗料の塗装を行うことができる。