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粉体塗料の再生方法 - 特開2008−6391 | j-tokkyo
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【発明の名称】 粉体塗料の再生方法
【発明者】 【氏名】橘 卓資

【氏名】西川 大輔

【氏名】寺田 悠哉

【要約】 【課題】粉体塗料の塗装作業において被塗物に付着しなかった塗料、特に、微細すぎて被塗物に付着せず、これまでは捨てるか、回収再利用するには煩雑な操作が必要な粉体塗料の簡便な再利用方法を提供することを目的とする。

【構成】回収粉体塗料及び平均粒径50nm以下のシリカ微粒子を、容器内底面に沿って回転する回転羽を設けた球状ミキサーを用いて、該球状ミキサーの回転羽の先端周速度が20m/sec以上で混合撹拌することを特徴とする回収粉体塗料の再生方法である。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
回収粉体塗料及び平均粒径50nm以下のシリカ微粒子を、容器内底面に沿って回転する回転羽を設けた球状ミキサーを用い、該球状ミキサーの回転羽の先端周速度が20m/sec以上で混合撹拌することを特徴とする回収粉体塗料の再生方法。
【請求項2】
球状ミキサーの回転羽が下段回転羽と容器中央部で回転する上段回転羽を設けてなることを特徴とする請求項1記載の回収粉体塗料の再生方法。
【請求項3】
回収粉体塗料の平均粒径が10μm未満であることを特徴とする請求項1または2記載の回収粉体塗料の再生方法。
【請求項4】
平均粒径10μm未満の回収粉体塗料及び平均粒径50nm以下のシリカ微粒子を、容器内底面に沿って回転する回転羽を設けた球状ミキサーを用い、該球状ミキサーの回転羽の先端周速度が20m/sec以上で混合撹拌して得られることを特徴とする再生粉体塗料。
【請求項5】
粉体塗料、平均粒径10μm未満の回収粉体塗料及び平均粒径50nm以下のシリカ微粒子を、容器内底面に沿って回転する回転羽を設けた球状ミキサーを用い、該球状ミキサーの回転羽の先端周速度が20m/sec以上で混合撹拌することを特徴とする粉体塗料の再生方法。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、粉体塗装において被塗物に付着しなかった回収粉体塗料などの粉体塗料の再生方法に関する。
【背景技術】
【0002】
塗料分野では、近年、環境への影響を少なくするため脱溶剤が望まれ、その対策として粉体塗料が脚光を浴びてきた。粉体塗料は、溶剤を使用しないうえ、塗装面に付着しなかった塗料の回収が容易である等の利点を有するが、10μm未満の微粉は塗着効率が悪いため回収しても再利用することは難しかった。
【0003】
静電粉体塗装においては、静電ガンより吐出された粉体塗料のうち、被塗物に付着しない塗料は回収され、新しい粉体塗料を混合することによって繰り返し使用される。回収された塗料には、平均粒径が10μm未満の微粉も含まれているが、これらの微粉は回収する度に増えてくるとともに、微細すぎるために、再使用時に、静電ガンより吐出しても被塗物への付着率が極端に悪く、粉体塗装装置内を循環するのみとなる。その結果、該微粉は数度装置内を循環した後、再利用されることなく、廃棄処分されてしまう。
【0004】
そこで、回収した粉体塗料を、再利用する方法がいくつか提案されている。
【0005】
例えば、特許文献1には、補充用粉体塗料を使用して回収粉体塗料の再生を行うことにより、粉体塗装において発生する回収粉体塗料を塗装機の傍らで簡易に再生して、半永久的に再生使用を可能とする方法が開示されているが、補充用粉体塗料として無機微粉末を高濃度に含む新しい粉体塗料を混合して使用する必要があるうえ、粒径が5μm未満の粒子の個数割合は50%を越えると付着効率が低下する。
【0006】
また、特許文献2には、静電吹き付け方法による粉体塗装に使用される、粉体塗料の循環使用が可能な粉体塗装装置が開示されている。そこでは、回収された10μm以下の微粉を造粒機で粒径を大きくするとだけ記述され、具体的な造粒機又は造粒方法が記載されている訳ではない。
【0007】
また、特許文献3には回収粉体塗料を、粉体塗料原料の構成成分として用いる粉体塗料の再利用方法が開示されているが、回収粉体塗料を有機溶媒に溶解しなければならないうえ、安定した品質を維持するために樹脂組成ばかりでなく、硬化剤及び顔料などの添加物の組成を一定にするなど多大の労力が必要とされる。
【0008】
さらに、特許文献4〜6には、原料に回収粉体塗料を用いることを特徴とする湿式法による粉体塗料の再生方法が開示されているが、回収粉体塗料を有機溶媒に溶解させる必要があるうえ、原料の組成と原料に混合しようとする回収粉体塗料の組成とを十分に比較した上で、原料に混合する回収粉体塗料の選択を行う必要があるなど煩雑な操作が必要とされる。
【0009】
【特許文献1】特開2003−3123号公報
【特許文献2】特開平9−276754号公報
【特許文献3】特開2003−82289号公報
【特許文献4】特開2000−191949号公報
【特許文献5】特開2000−191950号公報
【特許文献6】特開2000−191951号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明は、上記課題を解決することを鑑みてなされたものであり、粉体塗料の塗装作業において被塗物に付着しなかった塗料、特に、微細すぎて被塗物に付着せず、これまでは捨てるか、回収再利用するには煩雑な操作が必要な粉体塗料の簡便な再利用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】
【0011】
上記課題を解決するため、請求項1に係る発明は、回収粉体塗料及び平均粒径50nm以下のシリカ微粒子を、容器内底面に沿って回転する回転羽を設けた球状ミキサーを用い、該球状ミキサーの回転羽の先端周速度が20m/sec以上で混合撹拌することを特徴とする回収粉体塗料の再生方法である。
【0012】
また、請求項2に係る発明は、球状ミキサーの回転羽が下段回転羽と容器中央部で回転する上段回転羽を設けてなることを特徴とする請求項1記載の回収粉体塗料の再生方法である。
【0013】
また、請求項3に係る発明は、回収粉体塗料の平均粒径が10μm未満であることを特徴とする請求項1または2記載の回収粉体塗料の再生方法である。
【0014】
また、請求項4に係る発明は、平均粒径10μm未満の回収粉体塗料及び平均粒径50nm以下のシリカ微粒子を、容器内底面に沿って回転する回転羽を設けた球状ミキサーを用い、該球状ミキサーの回転羽の先端周速度が20m/sec以上で混合撹拌して得られることを特徴とする再生粉体塗料である。
【0015】
また、請求項5に係る発明は、粉体塗料、平均粒径10μm未満の回収粉体塗料及び平均粒径50nm以下のシリカ微粒子を、容器内底面に沿って回転する回転羽を設けた球状ミキサーを用い、該球状ミキサーの回転羽の先端周速度が20m/sec以上で混合撹拌することを特徴とする粉体塗料の再生方法である。
【発明の効果】
【0016】
本発明によると、被塗物に付着しなかった粉体塗料、特に、これまでは多くの場合廃棄されていた微細な回収粉体塗料を、単純な構造の装置でかつ短時間で再生利用することが可能となる。しかも再生した粉体塗料は、球形で粒径が揃っているため流動性に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
本実施形態に係る粉体塗料及びその製造方法について説明する。なお、本実施形態は、本発明を実施するための一形態に過ぎず、本発明は本実施形態によって限定されるものではない。
【0018】
本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、粉体塗装において被塗物に付着しなかった回収粉体塗料の効率的な再生利用方法を見いだして本発明を完成した。
【0019】
本発明で用いる回収粉体塗料の大きさは平均粒径で10μm未満である。この大きさの粉体塗料微粉は、被塗物に殆ど付着しないため利用されなかった。なお、微粉の粒径は、日機装株式会社製マイクロトラック等のレーザー式粒度分布測定機を用いて測定することができる。
【0020】
本発明で用いる回収粉体塗料は軟化点30〜100℃が好ましく、更に40〜60℃の範囲が好適である。軟化点が30℃を下回ると製造時に粉体塗料微粉同士が融着し製造が困難となり、100℃を上回ると粉体塗料微粉同士が合一できなくなるため適度な大きさの粉体塗料として再生できなくなる。
【0021】
本発明において、球状ミキサーで処理する際、流動調整剤として回収粉体塗料に対し0.1〜0.5%のシリカ微粒子を添加することが好ましい。シリカ微粒子の一次粒径は50nm以下が適当であるが、粉体塗料にシリカ微粒子が埋没すると流動調整剤としての役割を果たせなくなるので、分割して装入しても良い。
【0022】
回収粉体塗料を再生するには、本出願人が開発した球状ミキサーを用いるが、球状ミキサーの回転羽の先端周速度は20m/sec以上が好ましい。この速度未満では、回収粉体塗料に十分な力がかからないため、回収粉体塗料微粉が合一されず、球形化も困難となる。
【0023】
球状ミキサーの容器内面の構造としては、真球のみならず、ほぼ球状のもの、例えば卵型や断面が楕円状の球状容器等が挙げられる。また、容器内で回転する攪拌羽は、容器底面に沿って回転する下段回転羽と、中央部で回転する上段回転羽の2種の回転羽を設けると、より品質の優れた粉体塗料が得られるので好ましい。
【0024】
球状ミキサーの代表例として図1で示す上下二本の回転羽を有する球状ミキサーにより説明すると、球状ミキサーは、試料の投入口1及び取出口2を有し、内部が球状であり、球状容器底面に沿って下段回転羽3と中央部で回転する上段回転羽4を有する。そして、容器内の底面中央部分に存在する試料は、下段回転羽3の回転力で強く攪拌され、容器底部から周辺部分へと、そして下方から上方へと壁面に沿って押し上げられる。容器壁面に沿って押し上げられた試料は容器内が球状のために、中央部で回転する上段回転羽4の上に落ち、強烈に攪拌混合される。
【0025】
即ち、本発明者らは、球状ミキサーの下段回転羽の先端周速度を20m/sec以上に大きくすると、回収粉体塗料微粉同士が合一、場合によっては粉砕され、球形化され粒度分布の揃った粉体塗料に再生できることを見出した。なお、球状ミキサーの回転羽の周速度を高くした場合には、発生する摩擦熱による特性劣化を抑えるため球状ミキサーの容器、駆動軸及び/または回転羽に水などの冷媒を通して冷却することが好ましい。
【0026】
また、図1で、回転羽の駆動軸5を上段回転部分付近から球状容器底面に向かって広がる円錐形にすると、球状容器内の底面部分に試料が滞留せず、効率よく攪拌され、均一に処理されるため好ましい。
【0027】
上記で説明したように、球状ミキサーは、構造が単純なため清掃及びメンテナンスが容易で、かつ回転の力が効率的に回収粉体塗料微粉にかかるため処理時間が短くなる。
【0028】
上記の操作で再生した粉体塗料は、それ自体公知の方法、例えば、静電粉体塗装、摩擦帯電粉体塗装、流動浸漬等の塗装方法によって被塗物に塗装される。熱硬化性粉体塗料の場合には、粉体塗装した後、焼付けによって硬化塗膜を形成する。
【0029】
以上、10μm未満の回収粉体塗料を再生するように説明してきたが、回収粉体塗料を製品の粉体塗料に混合して用いる場合等の微粉を多量に含んだ粉体塗料についても、本発明の球状ミキサーで上記と同様に処理することで粗大粉体塗料は粉砕され、微粉は合一されることにより微粉が少なく粒径のそろった粉体塗料を製造することができる。その結果、塗装表面が平滑となり、かつ被塗物に付着しない粉体塗料の割合を減ずることができる。
【実施例】
【0030】
以下に実施例を挙げて、具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、実施例及び比較例において部と記載されているものは重量部を表す。
【0031】
本実施例において粉体塗料の評価は次の試験方法により行った。
【0032】
<塗着効率>
150×70mmで厚さが0.8mmである燐酸亜鉛処理鋼板を、その平面が塗装方向に対して垂直に吊り下げ設置した。静電塗装ガン(ラボジェット、SAMES社製)のガンヘッド先端部から基材中心部までの距離が200mmとなるように塗装ガンを設置した。この塗装ガンで基材(被塗物)に印加電圧−80kv、吐出量100g/分で粉体塗料を2秒間塗出させ静電塗装した。
【0033】
被塗物に付着した粉体塗料の質量を電子天秤で測定して塗着総量を得、この塗着総量と吐出総量との比により塗着効率を求め、以下の基準により評価した。
【0034】
塗着効率(%)=(塗着総量[g])/(粉体塗料の吐出総量[g])×100
○ 塗着効率が60%以上:塗着効率が極めて良好である。
△ 塗着効率が45%以上60%未満:塗着効率が良好である。
× 塗着効率が45%未満:塗着効率が不良である。
【0035】
<安息角>
パウダーテスター(ホソカワミクロン株式会社製)を用いて、テーブル上に粉体塗料を流下させ、堆積する山の稜線の角度を測定した。
【0036】
<粒径>
レーザー式粒度分布測定機(マイクロトラック 日機装株式会社)を用いて粉体塗料の粒度分布・平均粒径を測定した。
【0037】
実施例1−1 (粉体塗料の調整)
エポキシ樹脂粉体(旭チバ社製 商品名:ARALDITE6014)100部、ドデカン二酸(宇部興産社製)19部、ステアリン酸(片山化学工業社製)4部、1,2,4−ブタントリカルボン酸 3部、紫外線吸収剤(チヌビン900、チバガイギー社製)2部、光安定剤(チヌビン144、チバガイギー社製)1部、モダフロー(モンサント社製)1部、及びベンゾイン(片山化学工業社製)0.5部を予備混合した。この混合物を、2軸押出機(S−1
KRC KNEADER、栗本鐵工所社製)を用いて100℃で溶融混練した後、その固化物を粉砕機(HORAI社製)で粗粉砕し、次いでピンディスクミル(ALPINE社製微粉砕機)を用いて微粉砕し、分級することにより、平均粒径20μmの粉体塗料を得た。
【0038】
実施例1−2 (粉体塗料の回収)
この粉体塗料を用いて、静電塗装ガン(ラボジェット、SAMES社製)により−80kVで塗装を行い、被塗物に付着しなかった粉体塗料(平均粒径7μm)を回収した。
【0039】
実施例1−3 (再生粉体塗料)
この回収粉体塗料100部及び流動調整剤としてシリカ(平均粒径20nm 日本エアロジル社製)0.2部を、本発明の球状ミキサーに投入し、撹拌混合羽の周速が80m/secで3分間処理した後、150メッシュで粗粒を取り除いて平均粒径13μmの再生粉体塗料を得た。
【0040】
実施例2
実施例1−1のエポキシ樹脂粉体をポリエステル樹脂粉体(日本ユピカ社製 商品名:GV−126)に変更した以外は実施例1−1と同様にして粉体塗料を得、それを実施例1−2と同様にして平均粒径6μmの回収粉体塗料を得た。次いで、この回収粉体塗料を実施例1−3と同様に処理して平均粒径14μmの再生粉体粒子を得た。
【0041】
実施例3
実施例1−1のエポキシ樹脂粉体をアクリル樹脂(三井化学社製 商品名: PD−7210)に変更した以外は実施例1−1と同様にして粉体塗料を得、それを実施例1−2と同様にして平均粒径7μmの回収粉体塗料を得た。次いで、この回収粉体塗料を実施例1−3と同様に処理して平均粒径16μmの再生粉体粒子を得た。
【0042】
比較例1
実施例1で球状ミキサーをヘンシェルミキサーに変更した以外は同様に処理し、処理前と同じ平均粒径の粉体塗料を回収した。
【0043】
比較例2
実施例2で球状ミキサーをヘンシェルミキサーに変更した以外は同様に処理し、処理前と同じ平均粒径の粉体塗料を回収した。
【0044】
比較例3
実施例3で球状ミキサーをヘンシェルミキサーに変更した以外は同様に処理し、処理前と同じ平均粒径の粉体塗料を回収した。
【0045】
実施例1〜3及び比較例1〜3の評価試験結果を表1に記載した。
【0046】
【表1】


【0047】
表1から明らかなように、本発明の球状ミキサーを使用すると、ヘンシェルミキサーでは処理前後で変化していないものが、平均粒径が増大して塗着性が良好となり、流動性も改善されているため塗装作業性にも優れたものとなっていることが分かる。
【0048】
実施例4−1
エポキシ樹脂粉体(旭チバ社製 商品名:ARALDITE6003)58部、ポリエステル樹脂粉体(日本ユピカ社製 商品名:GV−230)42部、硬化触媒(四国化成工業社製
商品名:C11Z)0.2部、二酸化チタン(石原産業社製 商品名:CR−95)30部、流動調整剤(BASF社 商品名:アクロナール4F)0.8部、ピンホール防止剤(みどり化学社製 商品名:ベンゾイン)0.3部を計量し、ヘンシェルミキサーでドライブレンド後、二軸押出機を用いて120℃で溶融混練し、その固化物を粉砕機(HORAI社製)で粗粉砕し、次いでピンディスクミル(ALPINE社製微粉砕機)を用いて微粉砕し、分級することにより、平均粒径22μmの粉体塗料を得た。
【0049】
実施例4−2
この粉体塗料を用いて、静電塗装ガン(ラボジェット、SAMES社製)により−80kVで塗装を行い、被塗物に付着しなかった粉体塗料(平均粒径7μm)を回収した。
【0050】
実施例4−3
実施例4−1の粉体塗料80部、実施例4−2の回収粉体塗料20部及びシリカ(平均粒径20nm 日本エアロジル(株)製)0.2部を、本発明の球状ミキサーに投入し、撹拌混合羽の周速が80m/secで3分間処理した後、150メッシュで粗粒を取り除いて球状ミキサー処理後の粉体塗料を得た。
【0051】
球状ミキサー処理前後の顕微鏡写真を図2A及び図2Bに、処理前後の粒度分布を図3A及び図3Bに載せたが、明らかに処理後(図2B、図3B)において粒子が丸くなり、50μm以上の粗粒及び10μm以下の微粉が減って粒度分布が狭くなっていることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【0052】
【図1】本実施形態に係る製造装置である。
【図2A】本実施形態に係る顕微鏡写真である。
【図2B】本実施形態に係る顕微鏡写真である。
【図3A】本実施形態に係る粒度分布図である。
【図3B】本実施形態に係る粒度分布図である。
【出願人】 【識別番号】000219912
【氏名又は名称】東京インキ株式会社
【出願日】 平成18年6月30日(2006.6.30)
【代理人】
【公開番号】 特開2008−6391(P2008−6391A)
【公開日】 平成20年1月17日(2008.1.17)
【出願番号】 特願2006−180610(P2006−180610)