技術解説−4
粉体塗料の新しい展開について

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粉体塗料の新しい展開について
New Functional Powder Coating Paints

開発本部

工業塗料部

粉体塗料グループ
Powder Coating Group佐藤 康成
Yasunari SATO

長尾 徹夫
Tetsuo NAGAO

1. はじめに

2. FINE V-PET（薄膜美装粉体塗料）

静電粉体塗料が世の中に登場してから30数年が弊社の粉体塗料「V-PET」は、重防食から薄膜美装経過しようとしている。開発当初は厚膜、高性能塗にいたる広範囲な用途に使用されている粉体塗料料として主として防食を目的とした用途に使用さであるが、美装用途（平均膜厚40〜60μｍ）に関しれてきたが、粉体塗料用樹脂・硬化剤の開発によりても従来から多くの実績を残している。

美粧化、高性能化が進んできた。一方、昨今の地球環粉体塗料で薄膜化を実現するための一つの手段

境保全に対する環境規制強化（VOC規制等）で、有としては、いかに粉体を微粒化できるかである。
一方、機溶剤を使用しない無公害が最大の特徴である粉粉体塗料で高外観を得るためには、一般的には体塗料が世界規模で着実に拡大している。

（１）平均粒子径を小さくする。

我が国においても、シックハウス問題、PRTR法、（２）最大粒径を小さくする。

グリーン購入法や家電リサイクル法の施行等環境（３）粒度分布をシャープにする。

規制が着実に強化されつつある。また、ISO 14001のことである。いかにこの種の塗料を経済的に生産し認証取得等、企業の環境に対する取り組み姿勢も「社ユーザーに提供できるかが肝要である。

会貢献」から「企業戦略」へと変化してきており、環しかしながら、この塗料の製造プロセスは、ジェ境対応型塗料として粉体塗料のニーズはますますットミルで粉砕した後、微粉カットという分級工程高まりつつある。

や、流動性付与のための表面処理工程を付加せざる

しかし、この不況下、これまで好調を維持してきた粉体塗料も成長率が鈍化する様相を呈してきた。

を得ず、これが収率の低下と製造コストの大幅アップにつながっている。

各ユーザーとも、原単位の削減、コストダウン、機能弊社の薄膜美装粉体塗料は、一般美装用タイプで、性を有した付加価値商品化に注力しているのが現コスト低減、原単位の削減を目的としてできるだけ状と思われる。

薄膜で従来の溶剤型塗料並みに仕上げようという

本稿では、機能性を有した新しい粉体塗料の用途・展開について解説する。

ものである。
このニーズに応えるため、高度な配合・分散技術と粒子制御技術により、高平滑性を実現した新しい小粒径粉体塗料FINE V-PETを上市している。

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粉体塗料の新しい展開について

従来の粉体塗料は、平均粒径が30〜40μｍであるが、FINE V-PETは、経済性、塗料の流動性、塗装作業性および塗着効率を考慮してこれを1ランク細かくした。更に粗粒子をカットすることによって平均粒径25μｍぐらいに設定し、平滑性も向上することが確認できている。従来タイプのV-PETと平均粒径25μｍのFINE V-PETの膜厚均一化効果について比較した結果を表-1に示す。

高強度、高硬度、電磁波シールド性、放熱性およびリサイクル性等の特性が要望されている。また、マグ
ネシウム合金AZ91Dの開発以降、耐食性が向上したこと、また鋳造技術の進歩によりマグネシウムダイカスト部品の信頼性が上ったことから、ここ数年の間に情報機器分野を中心に従来のプラスチックに代わり急速に使用用途が増えてきている。
一方で、成型→加工→前処理→塗装における技術がマグネ

表-１ FINE V-PETの膜厚の均一化効果

シウム合金の普及スピードに追いつけず様々なト膜 厚（μｍ）

ラブルを発生している。マグネシウム合金の成型過塗 料

塗装条件

吐出量

従来タイプ
V-PET

標準条件

150 /min

７２３５１４２２７定量供給装置付 100 /min

５４３２８０１５150 /min
小粒径タイプ 標準条件
FINE V-PET 定量供給装置付 100 /min

５７３２７９１２４５３３６２９平均 最小凹部 最大凸部 標準偏差

FINE V-PETを定量供給機付きで塗装すると従来タイプの標準条件に比べて、凹凸部の膜厚差が小さくなり、平均膜厚で最大37%の膜厚削減が可能となった。単純な同一条件では定量供給機の有無に拘わらず20%近くの膜厚削減が可能という結果にな程で生じる、湯ジワ、引け、クラック、へこみ、巣穴などは宿命的に避けることのできない欠陥である。この対処法として、空焼きして塗装するか、あるいはこの欠陥部をパテ付けし、必要に応じて再度プライマー塗装し欠陥部を完全に補修した後、上塗り塗装して要求される美観を確保している。
現行の塗装仕様はパテ付け工程が不可欠で、パテ工程は、人手による作業であり研磨作業が必要で作業工程がかかり、生産性とコスト面の足枷になっている。これらのことから、プライマーによる素材欠陥部の隠蔽性を高めて、パテ付け工数省略が可能なった。
表-2にFINE V-PETの特徴についてまとめた。

塗装系の開発が求められている。
弊社としては、マグネシウム合金用粉体塗料とし

表-２FINE V-PETの特徴

・膜厚４０μｍで平滑性の優れた塗膜が得られます。
・膜厚の均一性が良くなり、必要以上に膜厚が付きません。
従って、トータルの塗料使用量を削減できます。
・優れた塗膜性能と塗装作業性を有しています。
・薄膜均一塗装には、塗装機に定量供給機及び微粉捕集用回収フィルターを組み込むとより効果的です。て、パテ工程不要な下塗塗料「マグパウダー#1000」、１コート用（上塗塗料用）「 マグパウダー#2000」を上市している。
3.1 マグパウダー#1000（下塗塗料）の設計
思想
下塗塗料の役割は、マグネシウム合金との付着性、上塗塗料との層間付着性、表面欠陥の探査性、表面欠陥のカバー性、防食性等であり、極めて重要な役

3. マグパウダー（マグネシウム合金用粉体塗料）割を持っている。付着性および防食性付与のためには、樹脂特性からエポキシ樹脂系あるいはエポキシ/ポリエステル樹脂系のいわゆるハイブリッドタイ

今、注目を集めている新素材マグネシウム合金は、プが適当であると判断し、樹脂の分子量、軟化点、官軽いという特長を生かして、従来から自動車部品や能基の種類、種々の硬化剤、触媒、架橋密度、硬化速家電製品、コンピューター部品などで使用されてき度フィラー配合量等を考慮し設計に反映させている。

たが、昨今の軽薄短小化の波に乗って軽さの他にも、また、表面欠陥の探査性の観点から艶消タイプとし39ている。ピンホール対策としては、弊社が培った高くの実績を残している。粉体塗料においては、懸案度な発泡抑制技術を組み込んだ配合設計により発であった樹脂の安定性、粉体塗料としてのブロッキ泡のない塗膜が得られる「V-PET GF シリーズ」（アング性の問題が近年解決でき徐々に実績ができつ

ルミダイキャストや溶融亜鉛めっき鋼板、鋳物などつある。以下に高耐候性ポリエステル粉体塗料

焼付により塗膜の発泡を起こしやすい素材に対し（V-PET#4500SW）とアクリル粉体塗料（V-PET#て発泡抑制効果のある粉体塗料）の技術を応用して1370QD）を比較としたパウダーフロンの促進耐候いる。

性評価結果を図-1に示す。また、パウダーフロンの沖

また、薄膜という点では、先に述べたFINE V-PET

縄での暴露結果を図-2に示す。の分散：分級技術を応用している。付着性で留意する点としては、塗装する前工程（成型品の品質のバラツキ、前処理条件の適正化）が重要な因子であり、塗塗料設計になっている。
3.2 マグパウダー＃２０００（１コート仕上げ用粉体塗料）の設計思想

光沢保持率（％）

それらにバラツキが生じても作業性の幅の広い下100

1コート仕上げ用粉体塗料は、プライマーの役割806040200とともにトップコートとして消費者の嗜好に合っ0500

1000た色調、光沢、艶が求められる。弊社としては、「 V-1500

2000

2500

3000

暴露時間（H）

PET特殊模様シリーズ」として上市している意匠性

V-PET＃4500SW（高耐候ポリエステル ホワイト）
V-PET＃1370QD（アクリル ホワイト）パウダーフロン（ホワイト）の技術を応用し、艶消し塗料・サテン調・リンクル調・メタリック調粉体塗料を品揃えしている。
表-3にマグパウダー#1000の塗膜性能を示す。

図-1 促進耐候性試験（SWOM）
表-３ マグパウダー＃1000塗膜性能
試験結果

試験方法

塗装膜厚２５〜３５μｍ

電磁式膜厚計光沢（６０度）

１０〜７０

JIS K5600 4.7

鉛筆引っかき値 Ｈ

JIS K5600 5.4

付着性JIS K5600 5.6 1㎜角碁盤目カット

１００／１００

耐おもり落下性 ３０ｃｍ合格

JIS K5600 5.3 1/2φ500

耐湿性

異常なし

JIS K5600 7.2 120時間

耐塩水噴霧性片側剥離幅1㎜以内 JIS K5600 7.1 120時間

試 験 板：ＡＺ−９１（マグネシウム合金）化成皮膜処理板
焼付条件：１６０℃×２０分（被塗物温度）

4.

120
100
光沢保持率（％）

試験項目

80604020001224
暴露時間（月）36

V-PET＃1370QDアクリル（白色）パウダーフロン（赤色）パウダーフロン（白色）パウダーフロン（ふっ素粉体塗料）

液状ふっ素塗料は、20年前からその優れた耐久性のためにメンテナンスフリー塗料の代表として多図-2

沖縄暴露での耐候性試験

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5. V-PET#6000（プリミド硬化ポリエステル粉体塗料）

6. Ｖ-ＰＥＴ ＺＩＮＣ
（ジンクリッチ粉体塗料）
V-PET ZINCはエポキシ粉体塗料 に大量の特殊ポリエステル系粉体塗料はその優れた塗膜性能亜鉛末を配合することにより亜鉛の犠牲防食性をゆえに家電製品から道路資材に至るまで主に屋外利用し、さらに高度な防食性を付与した画期的な下向け用途の被塗物に使用されている。現行のポリエ塗り用エポキシ粉体塗料である。上塗り粉体塗料とステル/ブロックイソシアネート粉体塗料は焼付時の密着性も良好である。にブロック剤のカプロラクタムが系外に揮散される。
このカプロラクタムはPRTR第一種指定化学物質の一つであり、乾燥炉からの白煙やヤニ汚染の原因

以下に耐食性能を表-5に示す。
表-５ V-PET ZINC 耐食性能耐塩水噴霧性試験（1000時間）にもなっている。これらの問題を解決する手段として、酸末端ポリエステル樹脂/プリミド系粉体塗料がある。この硬化系の場合、焼付時には極微量の水しか発生せず、従来品よりも低温化（150℃焼付）が図れることから、真の環境対応型塗料として注目を集めている。しかしながら、その硬化剤の特性の影

塗料

試験板

Ｖ-ＰＥＴ＃１３４０QＤ

リン酸亜鉛処理鋼板

Ｖ-ＰＥＴＺ
ＩＮＣ

２㎜以下赤錆１㎜以下赤錆なし―１㎜以下赤錆なし

ショットブラスト材

素材：リン酸亜鉛処理鋼板及びショットブラスト材
塗装方法 ：静電吹き付け塗装法
膜厚：７０〜８０μｍ
焼付条件 ：１６０℃×２０分（被塗物温度）

響等により、塗膜の平滑性や被塗物との密着性、特7． V-PET GUARDに耐水、耐湿処理後の密着性が劣るという欠点があるため、用途を限定する必要があった。
そこで著者らは、主剤、顔料、添加剤等を最適化す

エポキシ粉体塗料はその優れた防食性と作業性で、ることにより、これらの問題を解決することに成功

自動車部品から構造物・埋設管塗装にいたる広範囲した。の 分 野 で 使 用 さ れ 実 績 を 上 げ て い る 。V - P E T

以下に、V-PET#6000の塗膜性能を表-4に示す。

GUARDは特殊変性エポキシ粉体塗料に、さらに低温チッピング性を付与した画期的な特殊エポキシ

表-4
試験項目
塗装膜厚

V-PET＃6000
試験結果

５０〜８０μｍ

塗膜性能

粉体塗料である。塗膜性能を表-6に示す。

試験方法

表-6

電磁式膜厚計V-PET GUARD 塗膜性能

光沢（６０度） １０〜９５

JIS K5600 4.7

鉛筆引っかき値 Ｆ〜Ｈ

JIS K5600 5.4

塗装膜厚１５０〜２００μｍ

電磁式膜厚計付着性

JIS K5600 5.6 1㎜角碁盤目カット

光沢（６０度）

７０以上

JIS K5600 4.7

耐カッピング性 ５㎜合格

JIS K5600 5.2

鉛筆引っかき値 Ｂ

JIS K5600 5.4

耐おもり落下性 ４０ｃｍ合格

JIS K5600 5.3 1/2φ500

付着性JIS K5600 5.6 1㎜角碁盤目カット

１００／１００

試験結果

試験項目

１００／１００

試験方法

耐酸性

異常なし

5%硫酸水溶液 20℃ 72時間浸漬

耐おもり落下性 ５０ｃｍ合格

JIS K5600 5.3 1/2φ500

耐アルカリ性異常なし

5%炭酸ソーダ水溶液 20℃ 72時間浸漬

耐酸性

異常なし

5%H2SO4 20℃６ヶ月浸漬

耐湿性

異常なし

JIS K5600 7.2 500時間

耐アルカリ性

異常なし

5%NaOH 20℃６ヶ月浸漬

JIS K5600 7.1 500時間

耐湿性

異常なし

JIS K5600 7.2 1000時間

1㎜以下

JIS K5600 7.1 1000時間

耐塩水噴霧性 片側剥離幅3㎜以内
促進耐候性

光沢保持率７０％以上 サンシャインウエザオメーター500時間

耐塩水噴霧性

屋外耐候性

光沢保持率７０％以上 大日本塗料（株）小牧工場１年間−３０℃ ６号砕石 ２００
低温チッピング性 合格（金属光沢なし）
５気圧 ３０cm

試 験 板：０．
８ｔ ＳＰＣＣ リン酸亜鉛化成皮膜処理板
焼付条件：１６０℃×２０分（被塗物温度）＊ 高耐候性が必要な場合は、Ｖ-ＰＥＴ＃６０００ＳＷにて対応。

試 験 板：０．
８ｔＳＰＣＣリン酸亜鉛化成皮膜処理板
焼付条件：１６０℃×２０分（被塗物温度）

418.

今後の課題

文献

1）
佐藤康成、
大田正幸：塗装と塗料, 10,（624）, 37（2001）
より良く、高品位製品を作るには、新たに創り出

2）佐藤康成：塗装技術, 41,（9）,65（2002）

される製品の企画段階から、原料メーカー、生産設

3）佐藤康成：塗料報知, 第3341号（1998）

備メ−カ−、塗装機メーカー、塗装設備メーカーお4）五十嵐博：塗装技術, 10, 55（1998）

よび塗料メーカーでより一層の技術交流および技

5）大日本塗料（株）：FINE V-PETカタログ

術開発を結集し問題解決しながら作り上げていく

6）大日本塗料（株）：V-PET特殊模様シリーズ

ことが最も効率が良いと考える。

7）長尾徹夫、溝川昌治：DNTコーティング技報,

弊社のV-PETシリーズも今後とも品質のレベルアップに一層の研究を重ねていく。
以下に、粉体塗料、粉体塗装の今後の課題について列記する。
8.1

淡彩色での薄膜外観・隠蔽力の向上

今後さらに薄膜化（軽量化、コストダウン）が進むと、隠蔽力がないために薄膜にできないことがある。
適切な樹脂選択、着色顔料、製造方法（分散性）の検討が必要である。
8.2 低温・短時間焼き付け型粉体塗料の開発
既存の溶剤型塗装ライン（乾燥炉）の有効利用あるいは、エネルギー有効利用という面からさらなる低温・短時間が望まれる。
8.3 意匠性粉体塗料
個人の嗜好によるデザイン性の多様化から様々な意匠塗料が要求されている。溶剤型塗料と同等に白く、高輝度なメタリックもその一つである。また、ランニングコスト面から回収粉を再使用した場合の外観安定性も重要である。
8.4 粒度分布がシャープな粉体塗料
塗装技術面から見た課題であるが、現状の方法では、微粉カット（分級）しかなく収率が大きく低下しコストアップとなる。今後は粉体塗料の製造方法の見直しを含め、粉砕、分級、捕集装置等の検討が必要である。

No.2, p.37
（2002）