特許 6791628 非導電性部材用粉体塗料及び非導電性部材の塗装方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6791628

(24)【登録日】2020年11月9日

(45)【発行日】2020年11月25日

(54)【発明の名称】非導電性部材用粉体塗料及び非導電性部材の塗装方法

(51)【国際特許分類】

   C09D 201/00 20060101AFI20201116BHJP

   B05D 1/06 20060101ALI20201116BHJP

   C09D 5/03 20060101ALI20201116BHJP

   C09D 7/61 20180101ALI20201116BHJP

【ＦＩ】

   C09D201/00

   B05D1/06 J

   C09D5/03

   C09D7/61

【請求項の数】3

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2015-255960(P2015-255960)

(22)【出願日】2015年12月28日

(65)【公開番号】特開2017-119746(P2017-119746A)

(43)【公開日】2017年7月6日

【審査請求日】2018年12月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000108454

【氏名又は名称】ソマール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100109634

【弁理士】

【氏名又は名称】舛谷 威志

(74)【代理人】

【識別番号】100129263

【弁理士】

【氏名又は名称】中尾 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100163991

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 慎司

(74)【代理人】

【識別番号】100146374

【弁理士】

【氏名又は名称】有馬 百子

(74)【代理人】

【識別番号】100153947

【弁理士】

【氏名又は名称】家成 隆彦

(72)【発明者】

【氏名】根岸 弘光

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 文幸

【審査官】 藤田 雅也

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０４５８７１６０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開平１１−１４０３４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１４５０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２１２４７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１１１１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１５３２１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−００１１８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１２６１８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１１１３３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−６０６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平２−２８４９６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２４５６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０５Ｄ １／００− ７／２６

Ｃ０９Ｄ １／００− １０／００

１０１／００−２０１／１０

Ｃ０９Ｊ ７／０４− ７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

分極材料を内包、又は担持する非導電性部材用粉体塗料であって、
前記分極材料は、鱗状黒鉛及びチタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウムのうち、少なくとも１種を含み、
前記粉体塗料は、エポキシ樹脂を主成分とする、非導電性部材用粉体塗料。

【請求項2】

請求項１に記載の非導電性部材用粉体塗料を塗装したことを特徴とする非導電性部材。

【請求項3】

分極材料を内包、又は担持する粉体塗料を被塗装面に塗装する工程を含む非導電性部材の塗装方法であって、
前記分極材料は、鱗状黒鉛及びチタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウムのうち、少なくとも１種を含み、
前記粉体塗料は、エポキシ樹脂を主成分とする、非導電性部材の塗装方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、粉体塗料及び塗装方法に関し、特に非導電性部材に塗装可能な粉体塗料及び非導電性部材の塗装方法に関する。

【背景技術】

【0002】

携帯機器の筐体をはじめ、様々な分野で樹脂やガラス製部材が用いられている。これらの部材の表面には、通常、美粧性や耐久性の向上を目的に塗膜が塗装されることが求められている。金属材料等の塗装用には、コロナ帯電式又はトリボ帯電式等の静電塗装が行われている。静電塗装は、生産効率、作業環境、塗料の再利用等の観点から有効な方法として、広く用いられている。

【0003】

しかしながら、樹脂やガラス等の非導電性成形品（部材）に直接静電塗装することはできない。そこで、非導電性部材の表面に予め導電性皮膜を被覆した後、静電塗装を行う方法が提案されている。
特許文献１には、プラスチック成形品に白色導電性プライマー（Ａ）を乾燥膜厚で５〜３０μｍになるようにして塗装し、未硬化のまま、白色非導電性カラーベース（Ｂ）を乾燥膜厚で１５〜５０μｍになるようにして静電塗装して必要に応じて焼付けた後、干渉色ベース塗料（Ｃ）を乾燥膜厚で１０〜２５μｍになるようにして静電塗装して必要に応じて焼付けた後、クリヤー塗料（Ｄ）を乾燥膜厚で２０〜５０μｍになるようにして静電塗装して焼付けることを特徴とする高白色パール調複層塗膜の形成方法が開示されている。特許文献１の方法では、プラスチック成形品の塗装において、導電プライマーの膜厚を薄く抑えることができ、大幅なコスト削減になるだけでなく白色度の高い複層塗膜を形成することができることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４−２６２９８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述のとおり、導電性プライマーを用いることにより、非導電性部材への静電塗装が可能となる。しかしながら、このように複数工程を経ることにより、塗装に要するコストや時間が増加する。特に、材料変更により、従来導電性であった部材を非導電性に変更した場合には、製造工程の大幅な変更が必要となり好ましくない。
そこで、本発明は、塗装工程を増やすことなく、非導電性部材に静電塗装できる粉体塗料と非導電性部材の塗装方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、分極材料を内包、又は担持した粉体塗料を用いることにより、導電性プライマーを用いることなく、静電塗装により、直接非導電性部材の表面に塗膜を形成できることを見出し、本発明に想到した。すなわち、本発明の非導電性部材用粉体塗料は、分極材料を内包又は担持することを特徴とする。
上記分極材料は、金属酸化物、金属硫化物、導電性高分子、及び炭素材料の少なくとも１種であることが好ましい。
また、上記分極材料は、グラファイト及びチタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウムのうち、少なくとも１種を含むことが好ましい。

【0007】

本発明の非導電性部材は、上記の非導電性部材用粉体塗料を塗装したことを特徴とする。

【0008】

本発明の非導電性部材の塗装方法は、プラス又はマイナスに帯電した粉体塗料及び分極した分極材料を被塗装面に塗装する工程を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明の非導電性部材用粉体塗料及び塗装方法により、非導電性部材に直接、美粧用、耐久用又は防錆用等の良好な塗膜を塗装することができる。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に本発明の実施の形態について詳細に説明する。
なお、本発明において、非導電性部材又は絶縁性部材とは、体積抵抗率が１ＭΩ・ｃｍ以上の部材を意味する。
また、本明細書の実施例以外の記載においては、特段の断りのない場合、単に「粉体塗料」とは、分極材料を除く粉体塗料を意味するものとし、分極材料を含有する場合には、「分極材料を内包する粉体塗料」、「分極材料を担持する粉体塗料」、「非導電性部材用粉体塗料」又は「分極材料を含む粉体塗料」と記載する。

【0011】

本発明の非導電性部材用粉体塗料は、分極材料を内包、又は担持することを特徴とする。このような非導電性部材用粉体塗料では、非導電性部材にも直接、美粧用、耐久用又は防錆用等の良好な塗膜を塗装することができる。
なお、本明細書において、「分極材料を内包する」とは、分極材料を粉体塗料の少なくとも一部の構成成分と溶融混合等液状で混合して得られる状態をいい、分極材料の一部が粉体塗料表面に露出、又は粉体塗料表面から突出した状態のものも含まれる。
また、「分極材料を担持する」とは、粉体塗料の溶融工程を経ることなく、分極材料と混合した状態をいい、粉体塗料の表面に分極材料が被覆されているもの、粉体塗料粉末と分極材料粉末が混合しているものを含む。
以下に、本発明の粉体塗料の詳細について説明する。

【0012】

（１）分極材料
上述のとおり、本発明の非導電性部材用粉体塗料は、分極材料を内包、又は担持する。
本発明で用いられる分極材料は、特に限定されず、金属酸化物、金属硫化物、導電性高分子、及び炭素材料等を用いることができる。
金属酸化物としては、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化バナジウム、酸化ニッケル、酸化モリブデン等の他、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウム等の複合金属酸化物を用いることができる。
金属硫化物としては、硫化モリブデン、硫化チタン、硫化バナジウム等が挙げられる。
導電性高分子としては、ポリアニリン、ポリアセチレン及びその誘導体、ポリパラフェニレン及びその誘導体、ポリピロール及びその誘導体、ポリチエニレン及びその誘導体、ポリピリジンジイル及びその誘導体、ポリイソチアナフテニレン及びその誘導体、ポリフリレン及びその誘導体、ポリセレノフェン及びその誘導体、ポリパラフェニレンビニレン、ポリチエニレンビニレン、ポリフリレンビニレン、ポリナフテニレンビニレン、ポリセレノフェンビニレン、ポリピリジンジイルビニレン等のポリアリーレンビニレン及びそれらの誘導体等が挙げられる。
炭素材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛、気相法黒鉛、フッ化黒鉛等の黒鉛（グラファイト）、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェン等のナノカーボン、カーボンブック、活性炭等の非晶質（微結晶）炭素等が挙げられる。
これらの中でも、グラファイト及びチタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸カルシウムが好ましい。
分極材料の比誘電率は、８以上が好ましく、１０以上であることがさらに好ましい。また、分極材料の平均粒径は、０．０２μｍ〜５０μｍが好ましく、１μｍ〜３０μｍがより好ましい。

【0013】

（２）粉体塗料
本発明の粉体塗料は、特に限定されず、塗装の用途等に応じて適宜選択される。具体的には、エポキシ系粉体塗料、ポリエステル系粉体塗料、アクリル系粉体塗料、エポキシ-ポリエステルのハイブリッド系粉体塗料等公知の粉体塗料が挙げられる。
本発明の分極材料を内包、又は担持する粉体塗料は、上記粉体塗料に、以下に示す方法で分極材料を添加することにより得られる。

【0014】

（３）分極材料の添加方法
本発明において、非導電性部材用粉体塗料の製造方法は特に限定されないが、分極材料の添加方法は、内添法と外添法の２つの方法に分けられる。以下にそれぞれについて説明する。
（ａ）内添法
エポキシ樹脂等の樹脂材料及び硬化触媒に、分極材料を加えて、溶融混練を行う。必要に応じて、充填剤や各種添加材を加えることもできる。溶融混練には、エクストルーダー等を用いることができる。溶融混練時の温度は、樹脂材料等にもよるが、９０℃〜１２０℃の範囲とするのが好ましい。溶融混練時間は、１０分以下が好ましく、５分以下がより好ましく、６０秒以下がさらに好ましい。
上述のように全ての原料を一度に溶融混練することもできるが、予め、一部の原料を溶融混合することもできる。溶融混合には、ニーダー、プラネタリーミキサー等を用いることができる。
溶融混練した後、冷却固化し、得られた混合物を微粉砕して、分級することにより分極材料を内包する粉体塗料が得られる。
分極材料の含有量は、分極材料を含む粉体塗料の総質量の１％〜２０％であることが好ましく、３％〜１０％であることがより好ましい。

【0015】

（ｂ）外添法
分極材料を加えない他は、上述の方法で作製した粉体塗料に分極材料を担持させる。担持方法としては、ドライブレンド法が挙げられる。この方法では、ヘンシェルミキサー、Ｖブレンダー、ナウターミキサー等を用いて、粉体塗料と分極材料を混合することにより分極材料を担持した粉体塗料を得ることができる。
また、分極材料を分散させた液中に粉体塗料を浸漬して混合撹拌した後、乾燥することによっても分極材料を担持する粉体塗料が得られる。
上記外添法の場合、分極材料の含有量は、分極材料を含む粉体塗料の総質量の０．１％〜１０％であることが好ましく、１％〜５％であることがより好ましい。

【0016】

（４）粉体塗料の塗装方法
本発明の非導電性部材用粉体塗料の塗装方法は、特に限定されず、公知の塗装方法が適用できる。具体的には、摩擦荷電方式（トリボ式）や外部荷電方式（コロナ式）等の静電塗装等を用いることができる。
トリボ式静電塗装の場合には、プラスに帯電させた粉体塗料と分極した分極材を、被塗装面に付着させる。一方、コロナ式静電塗装の場合は、マイナスに帯電させた粉体塗料と分極した分極材を、被塗装面に付着させる。
なお、以下の記載において、単に「粉体塗料」とは、分極材料を除く粉体塗料をいい、例えば、分極材料を含有しないエポキシ系粉体塗料、ポリエステル系粉体塗料、アクリル系粉体塗料、エポキシ-ポリエステルのハイブリッド系粉体塗料等のことをいう。
トリボ式静電塗装においては、粉体塗料はプラスに帯電する。ここで、非導電性被塗装部材は、導電性部材を介して、接地されているため、被塗装面は弱いマイナスの電荷を帯びる。このような被塗装面に、プラスに帯電した粉体塗料が分極した分極材料を介して効果的に堆積することにより優れた付着性が実現される。
一方、コロナ式静電塗装においては、粉体塗料はマイナスに帯電する。ここで、非導電性被塗装部材は、導電性部材を介して、接地されているため、被塗装面は弱いプラスの電荷を帯びる。このような被塗装面に、マイナスに帯電した粉体塗料が分極した分極材料を介して効果的に堆積することにより優れた付着性が実現される。
上記方法により、被塗装部材表面に非導電性部材用粉体塗料を塗装した後、硬化することにより塗膜を得ることができる。硬化温度及び硬化時間は、特に限定されないが、１５０℃〜２５０℃で、１０分〜２時間硬化するのが好ましい。必要に応じて被塗装部材に予め表面処理を施すことにより、塗膜の密着性等を向上させることもできる。
本発明の非導電性部材用粉体塗料から得られる塗膜の膜厚は特に限定されないが、１０μｍ以上３００μｍ以下が好ましい。

【0017】

本発明の非導電性部材用粉体塗料は、非導電性部材に効果的に塗装することができるため、各種プラスチック部材、ガラス部材、セラミックス部材、又はそれらの複合材料等の塗装に効果的に用いることができる。具体的には、携帯機器の筐体の他、基板、コンデンサー等の電子・電気機器用部材、バンパー、ドアミラーカバー等の自動車用部材等が挙げられる。

【実施例】

【0018】

以下の実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。なお、実施例中、特に記載がない場合には、「％」及び「部」は質量％及び質量部を示す。また、以下の実施例の記載においては、「粉体塗料」とは、各実施例及び比較例に記載の方法で作製された粉体塗料をさし、分極材料を含むものも分極材料を含まないものも包含するものとする。

【0019】

（実施例１）
表１に示す質量比で、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、２，４―ジアミノ―６―［２― （２―メチル―１―イミダゾリル）エチル] ―１，３，５―トリアジン及び鱗状黒鉛（グラファイト）粉末（比誘電率１２〜１３）を配合し、エクストルーダーにより１００℃〜１５０℃で溶融混練した。このときの混練時間は、３０秒以下であった。混合物を冷却固化した後、微粉砕することにより鱗状黒鉛粉末を内包する粉体塗料を得た。この粉体塗料をトリボ帯電式静電塗装ガン（旭サナック株式会社製）を用いて、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）に貼り付けた石膏ボードに塗装した（電圧：成り行き）。塗装時間は、１０秒とした。その後、得られた塗膜を１９０℃で２０分硬化した。
以下に示す方法で、塗装後の実施例１の粉体塗料の付着状態を評価した結果を表１に示す。

【0020】

【表1】

【0021】

（実施例２）
表１に示す質量比で、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と２，４―ジアミノ―６―［２― （２―メチル―１―イミダゾリル）エチル] ―１，３，５―トリアジンを配合し、エクストルーダーにより１００℃〜１５０℃で溶融混練した。このときの混練時間は、３０秒以下であった。混合物を冷却固化した後、微粉砕することにより粉体塗料を得た。粉体塗料と鱗状黒鉛粉末（比誘電率１２〜１３）を表１に示す比で配合して、５分間ドライブレンドした。トリボ帯電式静電塗装ガンを用いて、得られた鱗状黒鉛粉末を担持する粉体塗料を、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）に貼り付けた石膏ボードに塗装した。塗装時間は、１０秒とした。その後、１９０℃で２０分硬化して塗膜を得た。
以下に示す方法で、塗装後の実施例２の粉体塗料の付着状態を評価した結果を表１に示す。

【0022】

（比較例１）
表１に示す配合比（質量）で、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂及び２，４―ジアミノ―６―［２― （２―メチル―１―イミダゾリル）エチル] ―１，３，５―トリアジンを配合し、エクストルーダーにより１００℃〜１５０℃で溶融混練した。このときの混練時間は、３０秒以下であった。混合物を冷却固化した後、微粉砕することにより粉体塗料を得た。この粉体塗料をトリボ帯電式静電塗装ガンを用いて、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）に貼り付けた石膏ボードに塗装した。塗装時間は、１０秒とした。その後、１９０℃で２０分硬化して塗膜を得た。
以下に示す方法で、塗装後の比較例１の粉体塗料の付着状態を評価した結果を表１に示す。

【0023】

（実施例３）
表２に示す質量比で、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と２，４―ジアミノ―６―［２― （２―メチル―１―イミダゾリル）エチル] ―１，３，５―トリアジンを配合し、エクストルーダーにより１００℃〜１５０℃で溶融混練した。このときの混練時間は、３０秒以下であった。混合物を冷却固化した後、微粉砕することにより粉体塗料を得た。粉体塗料とカーボンブラック（比誘電率８〜１２）を表２に示す比で配合して、５分間ドライブレンドした。得られたカーボンブラックを担持する粉体塗料をトリボ帯電式静電塗装ガンを用いて、冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）に貼り付けた石膏ボードに塗装した。塗装時間は、１０秒とした。その後、１９０℃で２０分硬化して塗膜を得た。
以下に示す方法で、塗装後の実施例３の粉体塗料の付着状態を評価した結果を表２に示す。

【0024】

【表2】

【0025】

（実施例４）
鱗状黒鉛粉末に変えて、チタン酸バリウム（比誘電率１２００）を用いた他は、実施例２と同様に、チタン酸バリウムを担持する粉体塗料を作製して、塗装した。以下に示す方法で、塗装後の実施例４の粉体塗料の付着状態を評価した結果を表２に示す。

【0026】

（比較例２）
鱗状黒鉛粉末に変えて、ジメチルシリコーン処理ヒュームドシリカ（比誘電率２．０〜２．７）を用いた他は、実施例２と同様に、ジメチルシリコーン処理ヒュームドシリカを担持する粉体塗料を作製して、塗装した。以下に示す方法で、塗装後の比較例２の粉体塗料の付着状態を評価した結果を表２に示す。

【0027】

（比較例３）
鱗状黒鉛粉末に変えて、アクリル粒子（比誘電率２．７〜４．５）を用いた他は、実施例２と同様に、アクリル粒子を担持する粉体塗料を作製して、塗装した。以下に示す方法で、塗装後の比較例３の粉体塗料の付着状態を評価した結果を表２に示す。

【0028】

（粉体塗料の付着状態の評価）
上述のとおり、トリボ帯電式静電塗装ガンを用いて実施例及び比較例の粉体塗料を石膏ボードに塗装した後、塗装面を目視で観察して、粉体塗料の付着状態を評価した。評価結果は、以下の３段階で表す。
◎：塗装面の全域にわたり、所定の厚みで粉体塗料の付着が認められる
○：塗装面の３０％以上の領域で粉体塗料の付着が認められる。
×：塗装面の３０％未満の領域で粉体塗料の付着が認められる、又は粉体塗料の付着が認められない

【0029】

表１に示すように、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂と２，４―ジアミノ―６―［２― （２―メチル―１―イミダゾリル）エチル] ―１，３，５―トリアジンから得られた比較例１では、トリボ帯電式静電塗装による粉体塗料の付着はほとんど認められなかった。これに対して、鱗状黒鉛粉末をビスフェノールＡ型エポキシ樹脂及び２，４―ジアミノ―６―［２― （２―メチル―１―イミダゾリル）エチル] ―１，３，５―トリアジンとともに溶融混練して得られた実施例１、及び鱗状黒鉛粉末を比較例１の粉体塗料とドライブレンドして得られた実施例２では、塗装面全体に十分な厚さの粉体塗料が付着することがわかった。
以上の結果より、鱗状黒鉛粉末を内包した粉体塗料、又は鱗状黒鉛粉末を担持した粉体塗料では、非導電性部材にも効率的に静電塗装ができることがわかった。

【0030】

表２に示すように、ジメチルシリコーン処理ヒュームドシリカを担持した比較例２及びアクリル粒子を担持した比較例３では、トリボ帯電式静電塗装による粉体塗料の付着はほとんど認められなかった。これに対して、カーボンブラックを担持した実施例３では、粉体塗料の付着が認められた。さらに、チタン酸バリウムを担持した実施例４では、鱗状黒鉛粉末を担持した実施例２と同様、塗装面全体に十分な厚さの粉体塗料が付着することがわかった。
以上の結果より、比誘電率の低い分極しない粉末を担持した粉体塗料では、非導電性部材に塗装することはできないが、比誘電率の高い分極材料の粉末を担持した粉体塗料では、静電塗装により、非導電性部材に効果的に塗装できることが確認された。分極材料の比誘電率は、８以上であることが好ましいと考えられる。
なお、鱗状黒鉛粉末以外の比誘電率の高い分極材料を内包した粉体塗料でも同様に、良好な付着性が得られることが確認されている。