(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗料粉末１００質量部と鱗片状顔料０．１〜１２質量部を、該塗料粉末のガラス転移点以上で軟化点未満の温度で、上軸駆動式機械攪拌型混合機を用いて混合する工程を含む光輝性粉体塗料の製造方法。
【請求項２】
前記鱗片状顔料は、アルミ粉、ステンレスフレーク、ガラスフレーク、雲母、ＭＩＯ、及びパール顔料よりなる群から選択される１種又は２種以上である請求項１に記載の光輝性粉体塗料の製造方法。
【請求項３】
前記塗料粉末は、平均粒径１０〜１００μｍの熱硬化型塗料の粉末である請求項１又は２に記載の光輝性粉体塗料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光輝性を有する塗膜を形成できる光輝性粉体塗料の製造方法に関し、特に塗装作業性が良好で、意匠性を満足できる光輝性に富んだ塗膜を得ることができる光輝性粉体塗料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建材、道路資材等の屋外製品、家電製品、鋼製家具等の屋内製品等の表面の意匠性が要求される製品については、メタリック、バンピー、ハンマートーン、スエードトーン、パールトーン、リップル、石目調、サテン調、艶消し等の塗膜を得ることができる塗料が用いられている。光輝な塗膜が得られる光輝性塗料については、揮発性有機物質（ＶＯＣ）対策として、有機溶剤を使用せずに塗装を行うことが可能な粉体塗料への切り替えが検討されている。
【０００３】
光輝性粉体塗料の製造方法としては、現在、塗膜形成用樹脂、光輝な塗膜を形成するために使用される鱗片状顔料、必要に応じて添加する着色顔料及びその他の添加剤を含有する塗料用組成物を溶融混練した後、粉砕する方法（混練粉砕方法）と、予め混練粉砕法により鱗片状顔料を含有しない粉体塗料を製造し、この粉体塗料と鱗片状顔料を混合する方法（ドライブレンド法）が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
混練粉砕法の場合、混練、すなわち樹脂が溶融する温度でせん断力を与えながら組成物を混ぜ合わせることにより塗膜形成樹脂中に鱗片状顔料を均一に分散させているため、鱗片状顔料が破損しやすいという問題がある。例えば、鱗片状顔料にアルミ粉を用いた場合、溶融混練時にかけられるせん断力によりアルミ粉が破壊され、アルミ粉が黒色又は灰色に変色してしまう。破損されたアルミ粉を含む光輝性粉体塗料を塗装しても、もはや金属光沢を有するメタリック塗膜を得ることができない。
【０００５】
一方、ドライブレンド法は、樹脂、必要に応じて着色顔料、及び他の添加剤を含有する粉体塗料組成物を予め均一に混練して得た塗料粒子と鱗片状顔料とを、樹脂を溶融させることなく単純に攪拌混合して粉体塗料を製造する方法であり、鱗片状顔料は高温に曝されることがなく、せん断力がかけられることもない。よって、鱗片状顔料を破損することなく、光輝性粉体塗料を製造することができる。しかしながら、この方法で製造された光輝性粉体塗料の塗装作業性、及び得られる塗膜について、いくつかの問題点がある。例えば、鱗片状顔料としてアルミ粉を使用した場合、コロナ荷電方式の静電塗装機を用いると、粉体塗料中の塗料粒子とアルミ粉との帯電特性の違いから、塗料粒子とアルミ粉の分離現象が生じ、コロナ荷電方式の静電塗装機先端に位置する電圧印加ニードル及びその周辺にアルミ粉が付着してしまい、塗膜に含まれるアルミ粉の量が当初光輝性塗料に含まれていた量よりも少なくなり、十分な金属光沢を有する意匠性に優れた塗膜が得られない。パール顔料では、さらに上記現象が顕著になり、意匠性の乏しい塗膜しか形成できない。また、静電塗装機の上記ニードル及びその周辺に付着したアルミ粉からなる付着物が静電塗装機先端から剥がれて被塗物に付着した場合には、塗装面に凸状のブツ（スピット）を形成してしまうといった問題が生じる。
【０００６】
本発明は、製造作業性、塗装作業性の問題を解決し、さらに所望の金属光沢を有する塗膜を得ることができる光輝性粉体塗料の製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光輝性粉体塗料の製造方法は、塗料粉末１００質量部と鱗片状顔料０．１〜１２質量部を、該塗料粉末のガラス転移点以上で軟化点未満の温度で混合する工程を含む。
【０００８】
前記混合は、上軸駆動式機械攪拌型混合機を用いて行うことが好ましい。
【０００９】
前記鱗片状顔料は、アルミ粉、ステンレスフレーク、ガラスフレーク、雲母、ＭＩＯ、及びパール顔料よりなる群から選択される１種又は２種以上であることが好ましく、前記塗料粉末は、平均粒径１０〜１００μｍの熱硬化型塗料の粉末であることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の光輝性粉体塗料の製造方法は、塗料粉末１００質量部及び鱗片状顔料０．１〜１２重量部を、前塗料粉末のガラス転移点（Ｔｇ）以上軟化点未満の温度に加温しながら混合する工程を含む方法である。
【００１１】
はじめに、本発明の製造方法で用いる塗料粉末について説明する。
【００１２】
本発明で用いられる塗料粉末は、従来より粉体塗料として用いられるもので、塗膜形成樹脂、及び必要に応じて加えられる着色顔料及びその他の添加剤を含有する塗料用組成物を溶融混練し、粉砕して粉末化したものである。
【００１３】
上記塗料用組成物に用いられる塗膜形成樹脂としては、従来より粉体塗料の塗膜形成樹脂として用いられている熱硬化性樹脂を使用できる。粉体塗料に用いられる熱硬化性樹脂としては、末端が水酸基のポリエステル樹脂等のＯＨ基含有樹脂とアクリル樹脂等のＣＯＯＨ基含有樹脂又はイソシアネート基含有樹脂の組み合わせ；末端がカルボキシル基のポリエステル樹脂やアクリル樹脂等のＣＯＯＨ基含有樹脂とメラミン樹脂等のアミノ基含有樹脂又はエポキシ樹脂の組み合わせ；エポキシ樹脂と硬化剤の組み合わせ；水酸基、エポキシ基、メチロール基等を共重合させてなるアクリル樹脂とデカンジカルボン酸等の硬化剤の組み合わせなどがあり、具体的には、ポリエステル―ウレタン硬化系樹脂、ポリエステル―ヒドロキシアルキルアミド硬化系樹脂、ポリエステル―メラミン硬化系樹脂、アクリル共重合体−硬化系樹脂、アクリル―ポリエステル硬化系樹脂、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、エポキシ系樹脂、エポキシ―ポリエステル硬化系樹脂、フッ素系樹脂などが挙げられ、これらは単独で用いてもよいし、２種以上組み合わせて使用してもよい。また、必要に応じて、ブチラール樹脂、ケトン樹脂、ノボラック樹脂等の改質樹脂、ジオクチルフタレート等の可塑剤を適宜使用することができる。
【００１４】
粉体塗料用組成物に用いられる着色顔料としては、二酸化チタン、酸化鉄、ベンガラ、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、イソインドリノン系顔料、アゾ系顔料、アセトロン顔料、各種焼成顔料等の有機顔料、亜鉛粉末、炭酸カルシウム、ガラス繊維、シリカ、タルク、硫酸バリウム、カオリン等の体質顔料、トリポリリン酸二水素アルミニウム等の防錆顔料が挙げられる。
【００１５】
添加剤としては、表面調整剤、硬化促進剤、タレ防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤等が挙げられ、必要に応じて使用することができる。
【００１６】
以上のような樹脂、必要に応じて添加される着色顔料、添加剤を含有する塗料組成物を調製し、これらを樹脂が溶融する温度で混練して、均一化する。得られた塗料ペレットを粉砕し、分級して、平均粒径１０〜１００μｍ程度、好ましくは２０〜６０μｍの塗料粉末を製造する。
【００１７】
本発明光輝性粉体塗料の製造方法は、上記で調製した塗料用粉末と、鱗片状顔料を、該塗料粉末のガラス転移点以上軟化点未満で混合する工程を含む。理由は明らかではないが、上記温度で攪拌混合することにより、鱗片状顔料を破壊することなく、塗料粒子表面に化学的親和性をもって鱗片状顔料が付着しているので、電圧が印加された場合でも、鱗片状顔料だけが移動して偏在したり、塗装機の先端に付着することを防止する。
【００１８】
本発明の製造方法で用いられる鱗片状顔料としては、鱗片状に基づいて塗膜に金属光沢を与えるもので、アルミ粉、雲母、ＭＩＯ（マイカシャスアイアンオキサイド）、ステンレスフレーク、ガラスフレーク及びパール顔料よりなる群から選ばれる１種又は２種以上である。ここで、各鱗片状顔料については、樹脂コーティングアルミ粉、シリカコーティングアルミ粉、チタンコーティング雲母、ハステロイドコーティングガラスフレーク等、コーティングされたものも包含する。
【００１９】
混合機には、塗料粉末１００質量部に対して鱗片状顔料を０．１質量部以上、好ましくは０．５質量部以上で、１２質量部以下、好ましくは７質量部以下を配合する。鱗片状顔料が０．１質量部未満では、塗料に含まれる鱗片状顔料の量が不十分で、十分な金属光沢を有する塗膜が得られない。一方、１２重量部を超えると、塗料粉末に対する鱗片状顔料の量が多くなりすぎて、樹脂による鱗片状顔料の安定化を図ることができなくなり、単にドライブレンドを行っただけのものに近くなるからである。
【００２０】
以上のような塗料粉末と鱗片状顔料を含有する容器内を混合しながら、該塗料粉末のＴｇ以上の温度で軟化点未満、好ましくは塗料粉末のＴｇより３〜８℃高い温度まで加温し、常温まで冷却を行する。冷却後、必要に応じて流動性付与剤を添加してもよい。
【００２１】
ここで、従来のドライブレンド法では、混合機の容器の周囲に冷却水を流して、冷却しながら攪拌混合していた。混合による摩擦熱で温度が上昇するのを防止するためである。ガラス転移点未満での混合は、ドライブレンドの場合と同様に、ガラス転移点以下では樹脂の分子鎖が固定されているため、鱗片状顔料は塗料粒子と独立して存在、あるいは塗料粒子表面に単に物理的に付着しているだけである。一方、軟化点以上の温度で混合すると、樹脂が溶融に近い状態になり、混合作業中に塗料粒子同士が融着して、粉体としての性状が失われ、再度、粉体化のための粉砕作業が必要となる。
【００２２】
上記混合工程は、上軸駆動式機械攪拌型混合機を用いて行うことが好ましい。上軸駆動式機械攪拌型混合機は、図１に示すように、逆円錐形の容器１内に設けられている攪拌機２を駆動するモータ３が容器上部に取り付けられていて、下部に混合作業を終了した塗料を排出するための排出口４が設けられている。２ａは攪拌軸に取り付けられた攪拌羽根である。
【００２３】
従来、ドライブレンド法で一般に用いられている混合機としては、図２に示すような下軸駆動式機械攪拌混合機又は図３に示すような下軸横軸併用駆動式機械攪拌混合機である。下軸駆動式機械攪拌混合機は、駆動モータ３が混合容器１´の底面側に設けられており、調製した塗料を排出するための排出口４は容器１´の側壁面下部に設けられている。また、下軸横軸駆動式機械攪拌混合機は、攪拌機２を駆動するモータ３が容器１”の底面及び側壁面に設けられており、調製した塗料を排出するための排出口４は容器１”の側壁面下部に設けられている。このような混合機では、容器１´，１”の周囲が塗料粉末のガラス転移点未満に保持されているにもかかわらず、攪拌機２付近、特に攪拌軸と容器底面（下軸横軸併用駆動式機械攪拌混合機では更に容器側壁面）とが摺動する部分（図2及び図３中、「ｐ」で示す部分）では攪拌による摩擦熱が加わり、樹脂の一部が溶融して軸に融着するようになるため、調製した塗料の排出作業が困難になったり、ひどい場合には、回転が止まって混合作業自体に支障をきたすおそれがある。よって、本発明の製造方法では、上軸駆動式機械攪拌型混合機を用いて混合工程を行うことが好ましい。
【００２４】
上軸駆動式機械攪拌混合機を用いた混合条件は、塗料粉末と鱗片状顔料を均一に混合することができて、且つ鱗片状顔料を損傷させない条件である。羽根の回転速度が遅い場合は十分な均一混合を行うことが困難であり、逆に回転速度が速い場合は鱗片状顔料が羽根のせん断力により破壊されやすくなる。よって、混合機の攪拌機の回転速度は、周速３〜６ｍ／ｓが好ましい。
【００２５】
上軸駆動式機械攪拌型混合機を用いて周速３〜６ｍ／ｓで混合する場合、容器１の底面付近（図１中、「ｄ」で示す部分）はデッドスペースとなり、比重が重い鱗片状顔料が均一に分散されないおそれがある。よって、均一混合させるために容器１の底面と攪拌軸の間のスペースにエアーを流入しつつ攪拌することが好ましい。
【００２６】
上軸駆動式機械攪拌混合機の加温は、容器周囲に温水を流すことにより行ってもよいし、電熱ヒーターで容器を加温することにより行ってもよい。
【００２７】
以上のようにして製造される光輝性粉体塗料は、静電塗装法、流動浸漬法、吹き付け法、インモールド等で被塗物に塗布し、熱風炉、赤外炉、誘導加熱炉等で焼き付けることにより、硬化塗膜を形成することができる。本発明の製造方法で製造される光輝性粉体塗料は、鱗片状顔料が安定に塗料粒子表面に付着したり、さらには塗料粒子内に存在し得るので、静電塗装法によって塗装する際にも、鱗片状顔料が塗装機、特に塗装機先端部分に付着したりすることなく、安定に塗装作業を行うことができる。また、被塗物に塗装された塗料は、調製した光輝性粉体塗料の組成と同様の組成、すなわち鱗片状顔料が破損することなく含まれているので、期待するような光輝性を有する意匠性に富んだ塗膜が得られる。
【００２８】
【実施例】
尚、実施例中に示す「部」は質量を基準とする。
【００２９】
〔評価方法〕
▲１▼製造作業性
ａ）融着性
塗料粉末と鱗片状顔料とを攪拌型混合機を用いて混合し、調製した光輝性粉体塗料を排出した後に、攪拌軸における塗料の付着状況を目視で観察した。
攪拌軸に融着がない場合を「○」、攪拌軸に融着があった場合を「×」とした。
ｂ）排出性
粉体塗料組成物と鱗片状顔料とを攪拌型混合機を用いて混合し、調製した粉体塗料を排出した後に、混合容器内の塗料の残存状態を目視にて観察し、塗料が残存していない場合を「○」、塗料が残存している場合を「×」とした。
【００３０】
▲２▼塗装作業性
静電粉体塗装機ＧＸ１０８（日本パーカライジング社製）を用いて、下記条件で、１５０×３００ｍｍのブリキ板に塗装した。
印加電圧                −７０ｋＶ
メインエアー圧          ０．６ｋｇｆ／ｃｍ2
パターンエアー圧        １．０ｋｇｆ／ｃｍ2
ガン−被塗物間距離      ２００ｍｍ
膜厚                    ６０〜８０μｍ
塗装後、塗装機先端の電圧印加ニードルにおける鱗片状顔料の付着の程度を目視で観察した。付着がほとんどない場合を「○」、若干付着している場合を「△」、かなり付着している場合を「×」とした。
【００３１】
▲３▼塗膜の性状
ａ）平滑性
得られた塗膜の平滑性を目視にて観察し、平滑と判断できる場合を「○」、やや平滑性に欠けると判断される場合を「△」とした。
ｂ）意匠性
得られた塗膜を目視で観察し、塗膜の光輝性、鱗片状顔料の偏在度合いについて評価し、均質に鱗片状顔料が存在し、白っぽく光り輝いている場合を「○」、光輝性あるいは均質度がやや劣る場合を「△」、光輝性が不十分あるいは鱗片状顔料が偏在している場合を「×」とした。
ｃ）白色度
塗膜の白色度を目視にて比色判定した。白色と判断できる場合を「○」、やや黒いと判断できる場合を「△」、黒いと判定される場合を「×」とした。鱗片状顔料が破損した場合、金属光沢が得られず、塗膜は黒っぽい色になる。
【００３２】
〔塗料の製造〕
表１に示す各化合物を表１に示す量だけ配合して、表１に示す温度で溶融混練して、ペレット状の粉体塗料組成物Ａ，Ｂ，Ｃを調製した。
【００３３】
塗料組成物Ａ及び粉体塗料組成物Ｂのペレットを粉砕した後、それぞれ８４μｍの篩を用いて分級し、平均粒径４３μｍの塗料粉末Ａ又は塗料粉末Ｂをえた。塗料組成物Ｃのペレットを粉砕した後、７４μｍの篩を用いて分級し、平均粒径３５μｍの塗料粉末Ｃをえた。
【００３４】
得られた各塗料粉末１００部に、アルミ粉（東洋アルミニウム社製の「ＰＣＦ−７６７０Ａ」）、パール（メルクジャパン社製の「イリオジン１０３ＷII」）、又はステンレスフレーク（東洋アルミニウム社製の「ステンレスフレークＲＦＡ４０００」）を表２に示す量だけ添加して、上軸駆動式機械攪拌型混合機（ホソカワミクロン社製の「サイクロミックス」）又は下軸駆動式攪拌型混合機（三井鉱産社製の「ヘンシェルミキサー」）又は下軸横軸併用駆動式攪拌型混合機（深江工業社製の「ハイスピードミキサー」）を用いて、周速４ｍ／ｓで且つ表２に示す温度で攪拌混合し、光輝性粉体塗料Ｎｏ．１〜１０を調製した。Ｎｏ．１０は、上軸駆動式機械攪拌型混合機を用いて、従来のドライブレンド法に準じて製造したもので、混合容器の周囲に冷却水を流し、摩擦熱による昇温を防止して、室温を維持した。一方、混合容器の加温は、容器周囲に温水を流すことにより、あるいはヒーターにより行った。
【００３５】
表１の塗料組成物Ａに示す各化合物に、アルミ粉を５部添加した後、溶融混練してペレットを得、このペレットを粉砕した後、８４μｍの篩を用いて分級し、平均粒径４３μｍの光輝性粉体塗料Ｎｏ．１１を得た。すなわち、Ｎｏ．１１は、従来の溶融混練法に基づいて製造したものである。
【００３６】
以上のようにして製造した光輝性粉体塗料について、上記評価方法に基づいて、製造作業性、塗装作業性、塗膜性状を評価した。結果を表２に示す。
【００３７】
【表１】
0004088065.tif 000002
【００３８】
表１中、熱硬化性ポリエステル樹脂１としては、大日本インキ化学工業社製の「ファインディックＭ−８０５０」（水酸基価４９ｍｇＫＯＨ／ｇ）を用いた。ポリイソシアネート樹脂としては、Ｈｕｌｓ社製の「Ｂ‐１５３０」（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）を用いた。アクリルオリゴマ−としては、共栄化学社製の「ポリフローＳ」を用いた。熱硬化性ポリエステル樹脂２としては、日本ユピカ社製の「ユピカコートＧＶ−２３０」（酸価５３ｍｇＫＯＨ／ｇ）を用いた。エポキシ樹脂としては、旭化成エポキシ社製の「ＡＥＲ−６０１４」（エポキシ当量９８０ｇ／ｅｑ）、硬化促進剤としてはトリフェニルフォスフィンを用いた。熱硬化性アクリル樹脂としては、三井東圧化学社製の「アルマテックスＰＤ３４１３」（エポキシ当量４７０ｇ／ｅｑ）、発泡防止剤としてはベンゾインを用いた。
【００３９】
【表２】
0004088065.tif 000003
【００４０】
Ｎｏ．１０は、従来のドライブレンド法による製造である。上軸駆動型機械攪拌混合器を用いており、しかも攪拌時の摩擦熱による温度上昇を抑制しているので、製造時には特に問題はなかったが、鱗片状顔料が安定化していないため、鱗片状顔料が分離して塗装作業性が悪かった。また、鱗片状顔料が分離したため、得られる塗膜の意匠性も劣っていた。
【００４１】
一方、Ｎｏ．１１は、従来の溶融混練法による製造である。アルミ粉が溶融混練時に破壊されたため、得られた塗膜には金属光沢が少なく、黒っぽい塗膜となっていた。
【００４２】
Ｎｏ．４は塗料粉末のガラス転移点未満で混合した場合であり、鱗片状顔料の安定化が十分ではないために、塗装作業性が良くなく、得られる塗膜の金属光沢も不十分であった。
【００４３】
Ｎｏ．５は、塗料粉末の軟化点で混合した場合である。混合時の摩擦熱による温度上昇が加わって、混合時に樹脂の一部が攪拌軸や攪拌羽根に融着し、また容器側壁面では軟化点以上の温度となっているため樹脂の一部が融着したため、製造した塗料の排出を十分にできなかった。
【００４４】
Ｎｏ．８は、鱗片状顔料たるアルミ粉の含有量が十分でないために、塗膜に関して金属光沢が不十分であった。逆に、Ｎｏ．９は、鱗片状顔料たるステンレスフレークの含有量が多すぎる場合であり、鱗片状顔料を十分に安定化することができなかったため、安定化されなかった鱗片状顔料が分離して塗装機先端に付着していた。また、鱗片状顔料の含有量が多すぎると吸油量が多くなって、塗膜の平滑性に欠けていた。
【００４５】
Ｎｏ．１〜３の比較から、上軸駆動式攪拌混合機を用いた場合（Ｎｏ．１）には、製造時に樹脂の融着や排出不良はなかったが、下軸駆動式攪拌混合機を用いた場合（Ｎｏ．２）及び下軸横軸併用駆動式攪拌混合機を用いた場合（Ｎｏ．３）には、軟化点未満の温度であったが、回転軸と容器底面及び／又は側壁面といった摺動部分で、樹脂の融着が認められ、塗料の排出を十分に行えなかった。
【００４６】
Ｎｏ．６，７は、塗膜形成樹脂の種類を変えた場合、あるいはパール顔料を用いた場合である。上軸駆動式攪拌混合機を用いて、ガラス転移点以上、軟化点未満で混合しているので、Ｎｏ．１と同様に、製造作業性、塗装作業性、塗膜性状を満足することができた。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の光輝性粉体塗料の製造方法は、鱗片状顔料を破損させない条件で、しかも樹脂のポリマー鎖の運動を可能にできる温度で、塗料粉末と鱗片状顔料との混合を行っているので、鱗片状顔料の分散安定性を高めることができ、塗装時の鱗片状顔料の分離を防止し、期待する金属光沢を有する塗膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の製造方法で用いられる上軸駆動式攪拌混合機の構成を示す模式図である。
【図２】  従来より用いられている下軸駆動式攪拌混合機の構成を示す模式図である。
【図３】  従来より用いられている下軸横軸併用駆動式攪拌混合機の構成を示す模式図である。
【符号の説明】
１  容器
２  攪拌機
３  駆動モータ
【図１】
0004088065.tif 000004
【図２】
0004088065.tif 000005
【図３】
0004088065.tif 000006