JP2009227734A - 鋳造部材塗料およびその塗装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】黒鉛を含有する酸化膜である黒皮が残存する鋳造部材の前処理を不要とする鋳造部材塗料を得る。
【解決手段】鋳造部材１に残存する黒皮２をマグネタイトに変換するフェノール変性アルキド樹脂塗料で第１の塗膜４を設け、第１の塗膜４表面を含む油脂３が付着した鋳造部材１全面にシランカップリング剤入りの短油性アルキド樹脂下塗り塗料を塗装して第２の塗膜５を設け、第２の塗膜５表面に上塗りアルキド樹脂系塗料を塗装して第３の塗膜６を設けることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、黒皮が残存する鋳造部材表面を塗装する鋳造部材塗料およびその塗装方法に関する。

モータ、発電機などのケースに代表される鋳造部材表面への塗装は、サンドブラスト処理のような機械的前処理やアルカリ処理のような化学的前処理を施し、油脂および強固に付着している黒鉛を含有する酸化膜である黒皮を除去してから塗装を実施していた。しかしながら、前処理設備は、維持、環境管理に多大のランニングコストを有し、生産性が低下していた。また、重量物のものが多く、クレーンなどを用いて移動を行わなければならず、作業が困難なものであった。

一方、赤錆や油脂が残存する鋼材に対して、前処理を不要とし、赤錆の層をマグネタイトに変換する塗料が知られており、生産性の向上が図られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１０３２２９号公報 （第４〜５ページ、図１）

上記の従来の鋳造部材の塗装においては、前処理設備が必要であり、生産性が低下するとともに、困難な作業となっていた。このため、鋳造部材表面に強固に付着している黒皮を有するものにおいても、鋼材で用いられているような前処理を不要とする塗料が望まれていた。

本発明は上記問題を解決するためになされたもので、黒皮が残存する鋳造部材の塗装を可能とする鋳造部材塗料およびその塗装方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の鋳造部材塗料は、鋳造部材に残存する黒皮をマグネタイトに変換するフェノール変性アルキド樹脂塗料と、前記フェノール変性アルキド樹脂塗料による第１の塗膜表面を含む前記鋳造部材全面に塗装するシランカップリング剤入りの短油性アルキド樹脂下塗り塗料と、前記短油性アルキド樹脂下塗り塗料による第２の塗膜表面に塗装する上塗りアルキド樹脂系塗料とを具備したことを特徴とする。

本発明によれば、鋳造部材に残存する黒皮をマグネタイトに変換し、強固な付着力と優れた防錆力とが得られる鋳造部材塗料を用いて塗膜を形成しているので、鋳造部材においても塗装に適する前処理を施さなくとも長期間の防錆塗膜性能を確保することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

先ず、本発明の実施例１に係る鋳造部材塗料を図１を参照して説明する。図１は、本発明の実施例１に係る鋳造部材の塗装系を説明する断面図である。

図１に示すように、塗装物となる鋳造部材１の表面には、黒鉛を含有する酸化膜である黒皮２が残存し、油脂３も残存している。黒皮２の表面には、これをマグネタイトに変換するフェノール変性アルキド樹脂塗料による第１の塗膜４が設けられている。膜厚は、２０〜６０μｍである。なお、黒皮２は、鋳造部材１までナイフなどで傷をつけて粘着テープを貼り、それを剥がしても、黒皮２が粘着テープに付着しない程度に強固に形成されているものも含んでいる。

そして、第１の塗膜４の表面および油脂３を含む鋳造部材１の全面には、シランカップリング剤入りの短油性アルキド樹脂下塗り塗料による第２の塗膜５が設けられている。膜厚は、２０〜６０μｍである。また、第２の塗膜５の表面には、上塗りアルキド樹脂系塗料による第３の塗膜６が設けられている。膜厚は、２０〜６０μｍである。

このような第１、第２、第３の塗膜４、５、６の塗装方法を説明する。

黒皮２表面に、フェノール変性アルキド樹脂塗料、例えば日本パーカーライジング社製トリック９００を刷毛またはスプレー塗装し、第１の塗膜４を設け、常温で２時間以上放置する。この塗料は、黒皮２に浸透して固着化させ、高分子キレート剤の作用により、化学的に安定な無機／有機結合体の防食被膜を形成すると同時に、黒皮２をマグネタイト、非結晶錆に変換する。

放置後の第１の塗膜４面に、シランカップリング剤入りの短油性アルキド樹脂下塗り塗料を刷毛またはスプレー塗装し、第２の塗膜５を設け、常温で２０分以上放置する。塗料としては、表１に示すような関西ペイント社製ＴＦラスタイト（改）を用いる。この塗料は油脂２が多量に残存していても、アルキド樹脂の脂肪酸が油脂２とのなじみ性を有しているだけでなく、塗料が油脂２中を浸透して鋳造部材１に達する。また、添加剤として、シランカップリング剤が含有されているので、強い付着力を発揮する。

第２の塗膜５は、アルキド樹脂として油長が短い短油アルキド樹脂を用い、油脂２を金属塩（ナフテン酸コバルト、ナフテン酸カルシウム、オクチル酸ジルコニウムなど）で酸化重合させるので、乾燥時間が数１０分程度となる。即ち、塗料中の油脂分に対して、金属塩がレドックス反応で酸化重合を促進するので、乾燥時間が短くなる。

また、防食性能は、前述のように付着力が優れていることも影響しているが、短油アルキド樹脂は長油性のものと比べて水分が介在したときの樹脂劣化が少なく、また、防錆顔料として、リン酸亜鉛やリン酸アルミニウムを比較的多量に含んでいるため、優れたものとなる。第１の塗膜４に対しては、同種樹脂系のアルキド樹脂であり、優れた付着力を示す。

第２の塗膜５の乾燥後、上塗りとして常温硬化型のアルキド樹脂、ウレタン樹脂、ハイソリッドラッカーなどの塗料を例えばスプレー塗装し、第３の塗膜６を設ける。また、熱硬化型のメラミン樹脂、アクリル樹脂を用いることができる。これらの塗装が可能なのは、第２の被膜５が短油アルキド樹脂で形成され、耐溶剤性に優れているので、芳香族やエステル、ケトンなどで溶解（希釈）しても縮み（リフティング現象）や剥がれ現象を生じないためである。また、顔料と樹脂の固形分で塗膜表面が適度な粗面となり、第３の塗膜６との接触面積を増やし、投錨効果（アンカー効果）を生じて物理的にも良好な付着力を得ることができる。

このように形成した第１、第２、第３の塗膜４、５、６に対して品質確保の確認のため表２に示す試験を実施した。

これらの試験結果を表３に示す。表３に示すように、第１、第２、第３の塗膜４、５、６は、優れた防錆力と付着力を有し、厳しい腐食環境下においても優れた特性を示すことが分かった。

上記実施例１の鋳造部材塗料によれば、鋳造部材１に残存している黒皮２を第１の塗膜４でマグネタイトに変換し、第１の塗膜４と同種樹脂系のアルキド樹脂を主成分とする第２の塗膜５、および第２の塗膜５との付着力が優れている第３の塗膜６を設けているので、鋳造部材１においても、前処理を施さなくとも優れた防錆力を得ることができる。なお、この塗料は、有害物質（鉛、６価クロムなど）を用いていないので、環境にも配慮したものとなる。

次に、本発明の実施例２に係る鋳造部材塗料を図２を参照して説明する。図２は、本発明の実施例２に係る鋳造部材の塗装系を説明する断面図である。なお、この実施例２が実施例１と異なる点は、黒皮を塗装する塗料である。図２において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図２に示すように、黒皮２の表面には、これをマグネタイトに変換するエポキシ樹脂塗料を刷毛またはスプレー塗装し、第４の塗膜７を設けている。膜厚は、３０〜８０μｍである。常温で２時間放置後、第４の塗膜７表面および油脂３を含む鋳造部材１全面に、実施例１と同様のシランカップリング剤入りの短油性アルキド樹脂下塗り塗料による第２の塗膜５を設けている。膜厚は、３０〜８０μｍである。常温で２０分以上放置後、上塗りウレタン樹脂系塗料をスプレー塗装し、第５の塗膜８を設けている。膜厚は、２０〜６０μｍである。

黒皮２をマグネタイトに変換するエポキシ樹脂塗料は、例えば日本パーカーライジング社製トリック１０００を用いる。この塗料は、黒皮２に浸透して固着化させ、高分子キレート剤の作用により、化学的に安定な無機／有機結合体の防食被膜を形成すると同時に、黒皮２をマグネタイト、非結晶錆に変換する。即ち、黒皮２に対して、浸透包被型、錆反応型、錆安定型の機能を有するものである。また、エポキシ樹脂の非常に優れた防食機能により、実施例１のアルキド樹脂よりも耐久性に優れたものとなる。

このような第４の塗膜７、第２の塗膜５、第５の塗膜８に対して、表２に示す実施例１と同様の試験を行った。結果を表３に示す。なお、耐久性試験における各試験の試験時間は表２に記載しているように、実施例１よりも長くなっている。

表３に示すように、第４の塗膜７、第２の塗膜５、第５の塗膜８は、優れた防錆力と付着力を有し、厳しい腐食環境下においても優れた特性を示すことが分かった。特に、第５の塗膜８をウレタン樹脂系塗料で塗装しているので、耐候性が優れたものとなる。

上記実施例２の鋳造部材塗料によれば、実施例１よりも優れた防錆力と付着力を得ることができる。

次に、本発明の実施例３に係る鋳造部材塗料を図３を参照して説明する。図３は、本発明の実施例３に係る鋳造部材の塗装系を説明する断面図である。なお、この実施例３が実施例１と異なる点は、上塗り塗料である。図３において、実施例１と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図３に示すように、黒皮２をマグネタイトに変換する第１の塗膜４表面および油脂３を含む鋳造部材１全面には、下塗り兼上塗り塗料（Ａ）または下塗り兼上塗り塗料（Ｂ）を刷毛またはスプレー塗装した第６の塗膜９または第７の塗膜１０を設けている。下塗り兼上塗り塗料（Ａ）の成分を表４、下塗り兼上塗り塗料（Ｂ）の成分を表５に示す。下塗り兼上塗り塗料（Ｂ）は、例えば大日本塗料社製プライムトップを用いる。膜厚は、両塗料とも４０〜１２０μｍである。

このような第１の塗膜４、第６の塗膜９または第７の塗膜１０に対して、表２に示す実施例１と同様の試験を行った。結果を表３に示す。なお、耐久性試験における各試験の試験時間は表２に記載しているように、実施例１と同様である。

表３に示すように、第１の塗膜４、第６の塗膜９または第７の塗膜１０は、強固な付着力と優れた防錆力を有していることが分かった。

これは、油脂３に対しても強固な付着力を有するアルキド樹脂ワニス、および防錆顔料により得られるものである。防錆顔料は、リン酸アルミニウムとリン酸亜鉛のそれぞれを単独で用いてもよいが、約５０重量％ずつ配合することにより、相乗効果で優れた防錆力とともに安定した外観が得られる。また、下塗り兼上塗り塗料（Ｂ）のようにアルキド樹脂をアクリルで変性すると、より安定した外観が得られ易くなる。

なお、防錆顔料の添加が少ないと、アルキド樹脂上塗り塗料と同程度の防錆力となり、品質の確保が困難となる。また、添加が多すぎると、上塗り機能として必要な外観（色、光沢度）に対して不安定なものとなり、貯蔵安定性も欠ける。

上記実施例３の鋳造部材塗料によれば、実施例１と同様の効果が得られるほか、下塗り兼上塗り塗料（Ａ）または（Ｂ）を用いているので、塗装回数が少なくなり、作業性を向上させることができる。

次に、本発明の実施例４に係る鋳造部材塗料を図４を参照して説明する。図４は、本発明の実施例４に係る鋳造部材の塗装系を説明する断面図である。なお、この実施例４が実施例２と異なる点は、上塗り塗料である。図４において、実施例２と同様の構成部分においては、同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図４に示すようには、黒皮２をマグネタイトに変換する第４の塗膜７表面および油脂３を含む鋳造部材１全面に、下塗り兼上塗り塗料（Ｃ）または下塗り兼上塗り塗料（Ｄ）をスプレー塗装した第８の塗膜１１または第９の塗膜１２を設けている。下塗り兼上塗り塗料（Ｃ）の成分を表６、下塗り兼上塗り塗料（Ｄ）の成分を表７に示す。下塗り兼上塗り塗料（Ｃ）、（Ｄ）は、２液混合型ウレタン樹脂塗料である。膜厚は、４０〜１２０μｍである。

このような第４の塗膜７、第８の塗膜１１または第９の塗膜１２に対して、表２に示す実施例２と同様の試験を行った。結果を表３に示す。なお、耐久性試験における各試験の試験時間は表２に記載しているように、実施例２と同様である。

表３に示すように、第４の塗膜７、第８の塗膜１１または第９の塗膜１２は、強固な付着力と優れた防錆力を有していることが分かった。また、エポキシ樹脂からなる第４の塗膜７の非常に優れた防食機能により、アルキド樹脂よりも耐久性に優れている。

強固な安定した付着力は、油脂３に対しても強固な付着力を有するウレタン樹脂ワニスにより得られ、優れた防錆力は、防錆顔料により得られるものである。下塗り兼上塗り塗料（Ｃ）は、リン酸アルミニウムを用いることにより、ウレタン樹脂に要求される色および光沢の安定を損なわず高防錆性能を得ることができる。特に、凸形状や合わせ目部において効果が大きい。また、ポリエステル樹脂ワニスを添加することにより、リン酸アルミニウムの均一混合ができ、ウレタン樹脂の性能を充分に発揮させることができる。添加量は、４〜８重量％が適している。

下塗り兼上塗り塗料（Ｄ）は、ベース樹脂としてアクリル樹脂を用いることにより、ウレタン樹脂に要求される色および光沢の安定はもとより、厳しい環境下においてもその機能を維持することができる。防錆顔料として、リン酸アルミニウム単独で適用することが最も防錆力を有するが、経済的な観点からリン酸亜鉛を混合しても高い防錆力を得ることができる。この場合、リン酸亜鉛の混合比は、重量比で２５％以下にする必要がある。これにより、凸形状や合わせ目部において大きい効果が得られる。

上記実施例４の鋳造部材塗料によれば、実施例２と同様の効果が得られるほか、下塗り兼上塗り塗料（Ｃ）または（Ｄ）を用いているので、塗装回数が少なくなり、作業性を向上させることができる。

本発明の実施例１に係る鋳造部材の塗装系を説明する断面図。 本発明の実施例２に係る鋳造部材の塗装系を説明する断面図。 本発明の実施例３に係る鋳造部材の塗装系を説明する断面図。 本発明の実施例４に係る鋳造部材の塗装系を説明する断面図。

符号の説明

１ 鋳造部材
２ 黒皮
３ 油脂
４ 第１の塗膜
５ 第２の塗膜
６ 第３の塗膜
７ 第４の塗膜
８ 第５の塗膜
９ 第６の塗膜
１０ 第７の塗膜
１１ 第８の塗膜
１２ 第９の塗膜

Claims (12)

1. 鋳造部材に残存する黒皮をマグネタイトに変換するフェノール変性アルキド樹脂塗料と、
   前記フェノール変性アルキド樹脂塗料による第１の塗膜表面を含む前記鋳造部材全面に塗装するシランカップリング剤入りの短油性アルキド樹脂下塗り塗料と、
   前記短油性アルキド樹脂下塗り塗料による第２の塗膜表面に塗装する上塗りアルキド樹脂系塗料と
   を具備したことを特徴とする鋳造部材塗料。
2. 鋳造部材に残存する黒皮をマグネタイトに変換するエポキシ樹脂塗料と、
   前記エポキシ樹脂塗料による第４の塗膜表面を含む前記鋳造部材全面に塗装するシランカップリング剤入りの短油性アルキド樹脂下塗り塗料と、
   前記短油性アルキド樹脂下塗り塗料による第２の塗膜表面に塗装する上塗りウレタン樹脂系塗料と
   を具備したことを特徴とする鋳造部材塗料。
3. 鋳造部材に残存する黒皮をマグネタイトに変換するフェノール変性アルキド樹脂塗料と、
   前記フェノール変性アルキド樹脂塗料による第１の塗膜表面を含む前記鋳造部材全面に塗装する下塗り兼上塗り塗料とを具備し、
   前記下塗り兼上塗り塗料は、アルキド樹脂ワニス６０〜７０重量％、防錆顔料１〜２重量％、上塗り着色顔料を含有することを特徴とする鋳造部材塗料。
4. 鋳造部材に残存する黒皮をマグネタイトに変換するフェノール変性アルキド樹脂塗料と、
   前記フェノール変性アルキド樹脂塗料による第１の塗膜表面を含む前記鋳造部材全面に塗装する下塗り兼上塗り塗料とを具備し、
   前記下塗り兼上塗り塗料は、アクリル変性アルキド樹脂ワニス５５〜６５重量％、防錆顔料３〜７重量％、上塗り着色顔料を含有することを特徴とする鋳造部材塗料。
5. 鋳造部材に残存する黒皮をマグネタイトに変換するエポキシ樹脂塗料と、
   前記エポキシ樹脂塗料による第４の塗膜表面を含む前記鋳造部材全面に塗装する下塗り兼上塗り塗料とを具備し、
   前記下塗り兼上塗り塗料は、変性ポリオール樹脂ワニス４７〜５７重量％、ポリエステル樹脂ワニス４〜８重量％、防錆顔料２〜６重量％を含有することを特徴とする鋳造部材塗料。
6. 鋳造部材に残存する黒皮をマグネタイトに変換するエポキシ樹脂塗料と、
   前記エポキシ樹脂塗料による第４の塗膜表面を含む前記鋳造部材全面に塗装する下塗り兼上塗り塗料とを具備し、
   前記下塗り兼上塗り塗料は、アクリル樹脂ワニス３５〜５０重量％、防錆顔料２〜６重量％を含有することを特徴とする鋳造部材塗料。
7. 鋳造部材に残存する黒皮にフェノール変性アルキド樹脂塗料を塗装してマグネタイトに変換する第１の塗膜を設け、
   前記第１の塗膜表面を含む前記鋳造部材全面にシランカップリング剤入りの短油性アルキド樹脂下塗り塗料を塗装して第２の塗膜を設け、
   前記第２の塗膜表面に上塗りアルキド樹脂系塗料を塗装して第３の塗膜を設けることを特徴とする鋳造部材塗料の塗装方法。
8. 鋳造部材に残存する黒皮にエポキシ樹脂塗料を塗装してマグネタイトに変換する第４の塗膜を設け、
   前記第４の塗膜表面を含む前記鋳造部材全面にシランカップリング剤入りの短油性アルキド樹脂下塗り塗料を塗装して第２の塗膜を設け、
   前記第２の塗膜表面に上塗りウレタン樹脂系塗料を塗装して第５の塗膜を設けることを特徴とする鋳造部材塗料の塗装方法。
9. 鋳造部材に残存する黒皮にフェノール変性アルキド樹脂塗料を塗装してマグネタイトに変換する第１の塗膜を設け、
   前記第１の塗膜表面を含む前記鋳造部材全面にアルキド樹脂ワニス６０〜７０重量％、防錆顔料１〜２重量％、上塗り着色顔料を含有する下塗り兼上塗り塗料を塗装して第６の塗膜を設けることを特徴とする鋳造部材塗料の塗装方法。
10. 鋳造部材に残存する黒皮にフェノール変性アルキド樹脂塗料を塗装してマグネタイトに変換する第１の塗膜を設け、
    前記第１の塗膜表面を含む前記鋳造部材全面にアクリル変性アルキド樹脂ワニス５５〜６５重量％、防錆顔料３〜７重量％、上塗り着色顔料を含有する下塗り兼上塗り塗料を塗装して第７の塗膜を設けることを特徴とする鋳造部材塗料の塗装方法。
11. 鋳造部材に残存する黒皮にエポキシ樹脂塗料を塗装してマグネタイトに変換する第４の塗膜を設け、
    前記第４の塗膜表面を含む前記鋳造部材全面に変性ポリオール樹脂ワニス４７〜５７重量％、ポリエステル樹脂ワニス４〜８重量％、防錆顔料２〜６重量％を含有する下塗り兼上塗り塗料を塗装して第８の塗膜を設けることを特徴とする鋳造部材塗料の塗装方法。
12. 鋳造部材に残存する黒皮にエポキシ樹脂塗料を塗装してマグネタイトに変換する第４の塗膜を設け、
    前記第４の塗膜表面を含む前記鋳造部材全面にアクリル樹脂ワニス３５〜５０重量％、防錆顔料２〜６重量％を含有する下塗り兼上塗り塗料を塗装して第９の塗膜を設けることを特徴とする鋳造部材塗料の塗装方法。

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