JP2004025096A - 流動浸漬塗装方法 - Google Patents

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Masahiro Goto
後藤 正宏
Keiko Ai
阿井 啓子
Takashi Masuda
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Abstract

【課題】流動浸漬塗装方法により、ピンホールの発生を抑制しながら、表面平滑性が良好な厚さの薄い塗膜を基材に対して付与する。
【解決手段】流動槽を用い、基材に対して熱可塑性樹脂粉体塗料による流動浸漬塗装をするための方法は、流動槽中において、流動状態にある熱可塑性樹脂粉体塗料の上部空間の温度を15〜55℃に制御することを特徴とする。この流動浸漬塗装方法において用いられる熱可塑性樹脂粉体塗料は、通常、ポリオレフィン系樹脂粉体塗料である。
【選択図】    なし

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動浸漬塗装方法、特に、流動槽を用い、基材に対して熱可塑性樹脂粉体塗料による流動浸漬塗装をするための方法に関する。
【0002】
【従来の技術とその課題】
フェンス、台所用品、自動車部品、ガーデニング用品、鋼管等の基材に対して塗膜を付与するための塗料として、ポリオレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂を膜形成成分とする粉体塗料が広く利用されている。そして、このような粉体塗料を基材に対して適用するための方法として、流動浸漬塗装方法が広く採用されている。ここで、流動浸漬塗装方法は、流動槽内に収容された熱可塑性樹脂粉体塗料の融点以上に基材を前加熱し、当該基材を流動槽内の熱可塑性樹脂粉体塗料内に浸漬する塗装方法である。
【0003】
ところで、このような流動浸漬塗装方法により基材に対して付与する塗膜は、通常、厚さが600〜800μmの厚膜に設定されている。しかしながら、塗装分野における省資源、省エネルギーおよびコスト低減が求められる昨今では、流動浸漬塗装方法においても、塗膜の厚さが400μm以下になるよう塗装することが要求されている。ところが、流動浸漬塗装方法においては、前加熱された基材の熱のために流動槽内の粉体塗料の温度が徐々に上昇し、粉体塗料の流動性が不安定となる場合がある。このため、塗膜を400μm以下の厚さに制御しようとした場合、塗膜にピンホールが発生したり、塗膜の表面平滑性を損ねたりする可能性がある。
【0004】
本発明の目的は、流動浸漬塗装方法により、ピンホールの発生を抑制しながら、表面平滑性が良好な厚さの薄い塗膜を基材に対して付与することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上述の課題を解決すべく鋭意検討した結果、基材に対して熱可塑性樹脂粉体塗料を用いて流動浸漬塗装する際に、流動槽中において、流動状態にある熱可塑性樹脂粉体塗料の上部空間の温度を特定の温度範囲に制御することにより、塗膜の厚さが薄くなるよう塗装した場合でも、ピンホールの発生が抑制され、表面平滑性に優れた塗膜が得られることを見いだし本発明を完成した。
【0006】
すなわち、本発明は、流動槽を用い、基材に対して熱可塑性樹脂粉体塗料による流動浸漬塗装をするための方法であり、流動槽中において、流動状態にある熱可塑性樹脂粉体塗料の上部空間の温度を15〜55℃に制御することを特徴とする。
【0007】
この流動浸漬塗装方法では、通常、基材に付与する塗膜の平均膜厚が280〜380μmになるよう制御している。また、この流動浸漬塗装方法において用いられる熱可塑性樹脂粉体塗料は、通常、ポリオレフィン系樹脂粉体塗料である。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の流動浸漬塗装方法は、流動槽を用い、基材に対して熱可塑性樹脂粉体塗料による流動浸漬塗装を実施するための方法である。この流動浸漬塗装方法では、通常、上部および下部が開口しかつ内部に多孔板が配置された流動槽を用意し、当該流動槽内の多孔板上に熱可塑性樹脂粉体塗料を配置する。そして、下部の開口から多孔板に向けて空気を吹き込み、それにより流動状態に設定される熱可塑性樹脂粉体塗料中に前加熱した基材を浸漬して塗装する。
【0009】
ここで、基材の前加熱は、通常、熱可塑性樹脂粉体塗料の融点以上の温度に基材を加熱することにより実施するのが好ましい。また、熱可塑性樹脂粉体塗料中に浸漬した基材は、通常、流動槽から取り出した後、塗膜の表面平滑性を高めるため、熱可塑性樹脂粉体塗料の融点以上の温度に後加熱するのが好ましい。
なお、本発明の流動浸漬塗装方法を適用可能な基材は、通常、鉄、鉄合金、亜鉛またはそれらのメッキ品等の金属製のものである。
【0010】
本発明では、このような流動浸漬塗装方法を実施するに当り、流動槽中において、流動状態にある熱可塑性樹脂粉体塗料の上部空間の温度を15〜55℃、好ましくは20〜50℃に制御する。より具体的には、当該温度が15℃未満の場合は当該温度が上記温度範囲になるよう制御し、また、当該温度が55℃を超える場合は当該温度が上記温度範囲になるよう制御する。
【0011】
流動槽中における当該温度が15℃未満の場合、前加熱した基材が冷却されてしまうことになる結果、基材に対して塗膜の厚さが薄くなるよう塗装した場合、塗膜にピンホールが発生したり、塗膜の表面平滑性が損なわれるおそれがある。一方、流動槽中における当該温度が55℃を超える場合、熱可塑性樹脂粉体塗料の流動性が不安定になる可能性がある結果、同様に基材に対して塗膜の厚さが薄くなるよう塗装した場合、塗膜にピンホールが発生したり、塗膜の表面平滑性が損なわれるおそれがある。
【0012】
流動槽中において、流動状態にある熱可塑性樹脂粉体塗料の上部空間の温度を上述の温度範囲内に制御する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、上述の上部空間の温度を測定し、上述の温度範囲外となった場合に、流動槽内に導入する空気の温度を調節する方法や流動槽自体を冷却あるいは加熱する方法等により制御することができる。このうち、特別な装置を用いることなく流動槽中における上記温度を経済的に制御することができることから、流動槽内に導入する空気、すなわち、流動槽の下部の開口から多孔板に向けて吹き込む空気の温度を調節する方法を採用するのが好ましい。このような制御方法を採用する場合、流動槽内に導入する空気の温度を10〜45℃、好ましくは15〜40℃に設定すると、流動槽中における上記温度を上述の範囲内に保持しやすくなる。
【0013】
ここでは、流動浸漬塗装の開始時から上述のような所望の温度範囲に設定された空気を流動槽内に導入してもよいし、流動浸漬塗装の開始時は常温の空気を流動槽内に導入しておき、流動槽内における上記温度が上昇するにつれて、流動槽内に導入する空気を上述のような所望の温度範囲に設定されたものに変更してもよい。因みに、流動槽内に導入する空気の温度を調節する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、冷媒を使用して空気の温度を調節する方法やクーリングタワー式により空気の温度を調節する方法等を採用することができる。
【0014】
本発明の流動浸漬塗装方法において、基材に付与する塗膜の平均膜厚は、通常、280〜380μmに設定するのが好ましく、300〜350μmに設定するのがより好ましい。平均膜厚が280μm未満の場合、基材に付与される塗膜の強度等が低下するおそれがある。一方、平均膜厚が380μmを超える場合、粉体塗料の使用量が多くなり、また、塗装のためのエネルギーコストが高まることになるため、経済的でない。なお、塗膜の平均膜厚は、例えば、熱可塑性樹脂粉体塗料中に基材を浸漬する時間を適宜調節することにより制御することができる。因みに、ここでの塗膜の平均膜厚とは、任意の10箇所の膜厚をノギスで測定して平均した値をいう。
【0015】
本発明の流動浸漬塗装方法において用いられる熱可塑性樹脂粉体塗料は、種類が特に限定されるものではないが、例えば、ポリオレフィン系樹脂粉体塗料、ポリアミド(ナイロン)系樹脂粉体塗料およびフッ素樹脂粉体塗料等を挙げることができる。このうち、ポリオレフィン系樹脂粉体塗料を用いるのが好ましい。好ましいポリオレフィン系樹脂粉体塗料としては、例えば、低密度ポリエチレン樹脂、高密度ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン/アクリル酸共重合体樹脂およびエチレン/酢酸ビニル共重合体樹脂等のうちの一つ若しくは数種を併用した粉体塗料を挙げることができる。
【0016】
また、本発明で用いる熱可塑性樹脂粉体塗料は、中位粒子径が50〜200μm、嵩比重が0.30〜0.50g/ml、安息角が20〜37度の範囲にそれぞれ設定されたものが特に好ましい。中位粒子径等がこれらの範囲外の場合は、粉体塗料において、粒子間の凝集が顕著になるおそれがある。その結果、塗膜の厚さが薄くなるよう塗装した場合、ピンホールの発生を抑制するのが困難になる可能性があり、また、表面平滑性の良好な塗膜が得られにくくなる可能性もある。
【0017】
ここで、中位粒子径とは、熱可塑性樹脂粉体塗料を100g秤量し、これをJIS標準篩を使用して篩い分けした後に篩い毎に秤量し、その結果に基づいて積算重量が50%になる粒子径を次式により算出したものをいう。
【0018】
【数1】
Figure 2004025096
【0019】
式中、Aは、粒度分布の粗い方から順次重量を積算し、積算重量が50%未満でありかつ50%に最も近い点の積算値(g)である。Bは、Aの積算値を求めた時の篩目開き(μm)である。Cは、粒度分布の粗い方から順次重量を積算し、積算重量が50%以上でありかつ50%に最も近い点の積算値(g)である。Dは、Cの積算値を求めた時の篩目開き(μm)である。
【0020】
また、嵩比重とは、内容積100ml、直径40mmの円筒形の容器内に熱可塑性樹脂粉体塗料60gを漏斗を用いて静かに落下させ、容器から盛り上がった熱可塑性樹脂粉体塗料をガラス棒ですり落とした後に当該粉体塗料の入った容器の質量を測定し、この質量から容器の質量を差し引いた質量を容器の内容積で割った数値をいう。
【0021】
さらに、安息角とは、水平に配置された直径10cmの円台上に熱可塑性樹脂粉体塗料60gを漏斗を用いて静かに落下させて円錐状に堆積させた場合の、円錐状の堆積物の母線と円台の水平面により形成される角度をいう。
【0022】
中位粒子径、嵩比重および安息角が上述のように設定された熱可塑性樹脂粉体塗料は、公知の方法、例えば、熱可塑性樹脂を機械粉砕法や冷凍粉砕法にて予め粉砕した後、篩いを用いて分級する方法により製造することができる。
【0023】
なお、上述の熱可塑性樹脂粉体塗料は、必要に応じ、例えば、滑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、顔料、帯電防止剤などの粉末を適宜含んでいてもよい。
【0024】
本発明の流動浸漬塗装方法は、流動槽中において、流動状態にある熱可塑性樹脂粉体塗料の上部空間の温度を15〜55℃に制御しているため、基材、特に、立体形状や溶接部を有するような複雑な形状の基材に対し、ピンホールの発生を抑制しつつ、表面平滑性が良好な薄膜の塗膜を付与することができる。
【0025】
【実施例】
以下、本発明を実験例に従ってより詳細に説明するが、本発明はこれらの実験例により限定されるものではない。
【0026】
実験例1
低密度ポリエチレン樹脂(住友化学株式会社の商品名“G801”)を常温で高速回転式粉砕機を用いて粉砕し、分級機により分級した。これにより、中位粒子径が110μm、嵩比重が0.40g/ml、安息角が30度の粉体塗料を得た。得られた粉体塗料1kgを直径180mm、高さ400mmの円筒型の流動槽内に投入し、表1に示す温度に設定された空気を導入して流動槽内の粉体塗料を流動させた。
【0027】
次いで、図1に示すような、直径の異なる3種類の線材A(直径=3mm)、B(直径=4mm)およびC(直径=5mm)を格子状に組み合わせて交叉部をスポット溶接した基材を用意し、この基材に上述の粉体塗料を用いて流動浸漬塗装を実施した。ここでは、先ず、基材を380℃で6分間の前加熱処理した。そして、前加熱処理された基材を流動槽内に6秒間浸漬した後に取り出し、200℃で2分間の後加熱処理をさらに施した。これにより、平均膜厚が約320μmの塗膜を基材に付与した。
【0028】
基材に付与された塗膜について、線材の交叉部のスポット溶接部におけるピンホールの発生の有無および表面平滑性を肉眼で観察した。結果を表1に示す。なお、表1において、流動槽内温度は、流動槽内において流動状態にある粉体塗料の上部空間の温度を示している。因みに、導入空気温度が一定であるにも拘わらず流動槽内温度が異なるのは、同じ流動槽を用いて異なる基材に対して繰返し塗装を実施したため、前加熱処理された基材からの熱により粉体塗料の温度が上昇したためである。これらの点は、表2以下についても同様である。
【0029】
【表1】
Figure 2004025096
【0030】
実験例2
低密度ポリエチレン樹脂(住友化学株式会社の商品名“G801”)を常温で高速回転式粉砕機を用いて粉砕し、分級機により分級した。これにより、中位粒子径が140μm、嵩比重が0.36g/ml、安息角が33度の粉体塗料を得た。得られた粉体塗料1kgを実験例1で用いたものと同様の流動槽内に投入し、表2に示す温度に設定された空気を導入して流動槽内の粉体塗料を流動させた。そして、実験例1で用いたものと同様の基材に対し、この流動槽を用いて実験例1の場合と同様にして流動浸漬塗装を実施し、平均膜厚が約320μmの塗膜を基材に付与した。基材に付与された塗膜について、線材の交叉部のスポット溶接部におけるピンホールの発生の有無および表面平滑性を肉眼で観察した。結果を表2に示す。
【0031】
【表2】
Figure 2004025096
【0032】
実験例3
エチレン/アクリル酸共重合体樹脂(三菱化学株式会社の商品名“ノバテックA220S”)を常温で高速回転式粉砕機を用いて粉砕し、分級機により分級した。これにより、中位粒子径が120μm、嵩比重が0.38g/ml、安息角が34度の粉体塗料を得た。得られた粉体塗料1kgを実験例1で用いたものと同様の流動槽内に投入し、表3に示す温度に設定された空気を導入して流動槽内の粉体塗料を流動させた。そして、実験例1で用いたものと同様の基材に対し、この流動槽を用いて実験例1の場合と同様にして流動浸漬塗装を実施し、平均膜厚が約320μmの塗膜を基材に付与した。基材に付与された塗膜について、線材の交叉部のスポット溶接部におけるピンホールの発生の有無および表面平滑性を肉眼で観察した。結果を表3に示す。
【0033】
【表3】
Figure 2004025096
【0034】
実験例4
ポリプロピレン樹脂(住友化学工業株式会社の商品名“ノーブレンZ131”)を液体窒素を使用して冷凍粉砕し、分級機により分級した。これにより、中位粒子径が130μm、嵩比重が0.39g/ml、安息角が31度の粉体塗料を得た。得られた粉体塗料1kgを実験例1で用いたものと同様の流動槽内に投入し、表4に示す温度に設定された空気を導入して流動槽内の粉体塗料を流動させた。そして、実験例1で用いたものと同様の基材に対し、この流動槽を用いて実験例1の場合と同様にして流動浸漬塗装を実施し、平均膜厚が約320μmの塗膜を基材に付与した。基材に付与された塗膜について、線材の交叉部のスポット溶接部におけるピンホールの発生の有無および表面平滑性を肉眼で観察した。結果を表4に示す。
【0035】
【表4】
Figure 2004025096
【0036】
評価
実験例1〜4によれば、流動槽中において、流動状態にある粉体塗料の上部空間の温度(流動槽内温度)が15〜55℃の場合、基材に付与された塗膜は、平均膜厚が約320μm程度の薄膜であるにも拘わらず、ピンホールの発生が無く、また、表面平滑性が良好なことがわかる。これに対し、流動槽内温度が15℃未満および55℃を超える場合、塗膜にはピンホールが発生し、また、塗膜の表面平滑性が損なわれていることがわかる。
【0037】
【発明の効果】
本発明の流動浸漬塗装方法では、流動槽中において、流動状態にある熱可塑性樹脂粉体塗料の上部空間の温度を15〜55℃に制御しているので、ピンホールの発生を抑制しながら、表面平滑性が良好な厚さの薄い塗膜を基材に対して付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】
実験例において用いた基材を示す図。

Claims (3)

  1. 流動槽を用い、基材に対して熱可塑性樹脂粉体塗料による流動浸漬塗装をするための方法であって、
    前記流動槽中において、流動状態にある前記熱可塑性樹脂粉体塗料の上部空間の温度を15〜55℃に制御することを特徴とする、
    流動浸漬塗装方法。
  2. 前記基材に付与する塗膜の平均膜厚が280〜380μmになるよう制御する、請求項1に記載の流動浸漬塗装方法。
  3. 前記熱可塑性樹脂粉体塗料がポリオレフィン系樹脂粉体塗料である、請求項1または2に記載の流動浸漬塗装方法。
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WO2010122931A1 (ja) * 2009-04-23 2010-10-28 黒沢建設株式会社 Pc鋼より線の防錆被膜形成方法及びpc鋼より線

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