JP3283224B2 - 外面塗装鋳鉄管の製法および外面塗装鋳鉄管 - Google Patents
外面塗装鋳鉄管の製法および外面塗装鋳鉄管Info
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Description
耐衝撃性、可撓性などに優れ、耐食性、仕上がり性が良
好な塗膜を、低温焼付が可能な粉体塗料を用いて鋳鉄管
の外面に形成した外面塗装鋳鉄管の製法およびこの製法
によって製造された外面塗装鋳鉄管に関する。
から、鋳鉄管類は、上下水道、工業用水道、農業用水、
ガス用などの配管材として、幅広く使用されている。鋳
鉄管類は形態により、直管、異形管および押輪などの接
合部品に分けられるが、ここでは総称して鋳鉄管とよ
ぶ。
系またはポリエステル系の常温乾燥溶剤型防食塗料が塗
装されているが、鋳鉄管内面のエポキシ粉体塗料焼付時
の余熱の有効利用または塗膜の乾燥硬化養生時間の短縮
(養生場所の削減)といった塗装工程の合理化や、塗装
作業環境の改善が望まれている。また、塗装済鋳鉄管の
輸送あるいは埋設時の衝撃による塗膜損傷部の耐食性も
改善の対象となっている。
性などに優れ、耐食性や仕上がり性が良好な塗膜を、低
温焼付が可能な粉体塗料を用いて鋳鉄管の外面に形成す
る方法の開発が望まれている。
は、たとえば特公昭62−28193号公報に、軟化点
が60〜150℃、エポキシ当量が400〜2000の
固形エポキシ樹脂(a)、アミン、アミン・アダクト、
ポリアミド、ポリアミド・アダクト、酸基含有ポリエス
テル、多価カルボン酸、酸無水物、ジシアンジアミド、
イミダゾール類などから選ばれた硬化剤(b)、エポキ
シ樹脂(a)100部(重量部、以下同様)に対して少
なくとも40部のシリカ系無機質充填材(c)、必要に
応じて配合される着色剤・体質顔料(d)からなり、か
つ前記(b)成分の粉砕物に(c)成分の一部および
(または)(d)成分の一部を混合してなる粉体Iの2
0部以下と、前記(a)成分に(c)成分、(d)成分
の残部を混合、溶融混練、粉砕してなる粉体IIの80部
以上とを混合したエポキシ樹脂系粉体塗料が開示されて
いる。
耐沸騰水性・耐塩水性・耐衝撃性・耐摩耗性、可撓性・
平滑性に優れた塗膜を与えるとともに、貯蔵安定性にも
優れ、かつ塗料中の各成分の分散が均一で塗膜性能にバ
ラツキを生じないエポキシ樹脂系粉体塗料がえられるな
どの優れた性能を有する反面、塗装時に鋼板を230℃
に予熱して焼き付けなければならないという欠点を有し
ている。
料として、特公平1−40066号公報には、ポリエポ
キシ化合物とポリカルボキシ化合物とからなる硬化性樹
脂100部に対し、硬化促進剤としてイミダゾリン系化
合物とカルボン酸との反応物0.01〜3部を含有せし
めた粉体塗料用樹脂組成物が開示されている。
150〜160℃で15分)で充分に架橋硬化され、し
かも外観に優れた塗膜を与えるという優れたものである
が、素地との充分な付着性がえられず、目的とする充分
な耐食性がえられないという欠点を有している。
は、エポキシ当量が400〜1300のエポキシ樹脂1
00部、有機酸ヒドラジド1〜20部および平均粒子径
5〜50μmの珪石粉10〜100部からなり、要すれ
ばイミダゾール類、イミダゾリン類などを加えてもよい
エポキシ粉体塗料であって、180℃の溶融時間が10
〜180秒、最低粘度が100ポイズ以下、硬化性角が
1.5以上の粘性挙動を示す鋳鉄管内面用エポキシ粉体
塗料が開示されている。
有しつつ、塗膜内のピンホールの発生を抑制する効果に
優れる塗料であるが、鋳鉄管外面塗装用に使用したばあ
い、耐衝撃性、折り曲げ性が不充分であるという欠点を
有している。
管のばあいには、素地との付着性、耐衝撃性、可撓性な
どに優れ、耐食性、仕上がり性が良好な塗膜を低温で形
成することができないというのが実状である。
ため、焼付型塗料にとっては、低温焼付化または内面塗
装時の余熱の利用による省エネルギー対策は重要な課題
である。
体塗料の硬化性を高めることが必要であり、その手法と
しては、たとえば粉体塗料の主剤として用いるエポキシ
樹脂として、固形ビスフェノールA型エポキシ樹脂に、
一部ノボラック型エポキシ樹脂を併用する技術が知られ
ている。
るが、塗膜物性の低下、たとえば素地との付着性の低下
が起こるという課題を有している。
の技術の問題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、本発
明を完成するに至った。
8℃でエポキシ当量が600〜2200g/eqのビス
フェノールA型エポキシ樹脂(A)のエポキシ基1当量
に対して、一般式(I):
であって、平均フェノール性水酸基当量が200〜80
0g/eqの硬化剤(B)のフェノール性水酸基の量が
0.5〜1.2当量であり、かつ、硬化剤(B)に対す
るジシアンジアミド(C)の量が3〜20%(重量%、
以下同様)であり、さらに、イミダゾール系硬化促進剤
および(または)イミダゾリン系硬化促進剤(D)の量
が硬化剤(B)の量に対して0.1〜15.0%である
粉体塗料を鋳鉄管の外面に塗装することを特徴とする外
面塗装鋳鉄管の製法(請求項1)、粉体塗料を鋳鉄管の
外面に塗装する温度が140〜180℃である請求項1
記載の製法(請求項2)、前記粉体塗料が、さらに無機
質充填材(E)をビスフェノールA型エポキシ樹脂
(A)、硬化剤(B)、ジシアンジアミド(C)および
硬化促進剤(D)の合計量に対して0〜100%含有す
る請求項1または2記載の製法(請求項3)、前記粉体
塗料が、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(A)、硬化
剤(B)、ジシアンジアミド(C)および硬化促進剤
(D)を前駆反応させて生成せしめた前駆反応生成物で
あり、該前駆反応生成物がISO 8130−6の方法
で200℃加熱時の塗料のゲルタイムが10〜40秒を
示す請求項1、2または3記載の製法(請求項4)、お
よび請求項1、2、3または4記載の製法によってえら
れた外面塗装鋳鉄管(請求項5)に関する。
128℃でエポキシ当量が600〜2200g/eqの
ビスフェノールA型エポキシ樹脂(A)のエポキシ基1
当量に対して、一般式(I):
であって、平均フェノール性水酸基当量が200〜80
0g/eqの硬化剤(B)のフェノール性水酸基の量が
0.5〜1.2当量であり、かつ、硬化剤(B)に対す
るジシアンジアミド(C)の量が3〜20%であり、さ
らに、イミダゾール系硬化促進剤および(または)イミ
ダゾリン系硬化促進剤(D)の量が硬化剤(B)の量に
対して0.1〜15.0%である粉体塗料が使用され
る。
は、前記粉体塗料のベース樹脂として使用される成分で
あり、軟化点が75〜128℃、さらには90〜110
℃で、エポキシ当量が600〜2200g/eq、さら
には650〜1100g/eqであり、たとえばビスフ
ェノールA(2,2−ビス(4−ヒドロキシフェニル)
プロパン)とエピクロルヒドリンなどのエピハロヒドリ
ンとを反応させて一旦低分子量のエポキシ樹脂を製造し
たのち、さらにビスフェノールAを付加重合させて所望
の分子量に調整すること(2段法)によりうることがで
きる。
軟化点が75℃未満のばあい、粉体塗料の貯蔵中に粉体
塗料同士の融着が起こりやすく、一方、128℃をこえ
ると、溶融粘度が高くなり、本発明が目的とする低温焼
付または内面塗装時の余熱を利用した塗膜形成(140
〜180℃での塗膜形成)の仕上がり性が低下する。ま
た、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(A)のエポキシ
当量が600g/eq未満のばあい、一般に分子量が小
さくなり、軟化温度が低くなり、一方、2200g/e
qをこえると、一般的に分子量が大きくなり、軟化温度
が高くなる。
密着性、可撓性および耐薬品性の良好なビスフェノール
A型エポキシ樹脂であって、なおかつ前記のごとき軟化
点およびエポキシ当量のものであるため、密着性、可撓
性および耐薬品性が良好で、貯蔵中に粉体塗料同士の融
着が起こりにくく、また、塗膜形成時には、140〜1
80℃という低温で仕上がり性の良好な粉体塗料をうる
ことができる。
具体例としては、たとえば市販品である東都化成(株)
製のエポトートYD−014(エポキシ当量900〜1
000g/eq、軟化点91〜102℃)、エポトート
YD−017(エポキシ当量1750〜2100g/e
q、軟化点117〜127℃)、エポトートYD−90
4(エポキシ当量900〜1000g/eq、軟化点9
6〜107℃)、エポトートYD−907(エポキシ当
量1300〜1700g/eq、軟化点117〜127
℃)、油化シェルエポキシ(株)製のエピコート100
3F(エポキシ当量700〜800g/eq、軟化点約
96℃)、エピコート1004F(エポキシ当量875
〜975g/eq、軟化点約103℃)、エピコート1
005F(エポキシ当量950〜1050g/eq、軟
化点約107℃)、日本チバガイギー(株)製のアラル
ダイトXAC5007(エポキシ当量600〜700g
/eq、軟化点約90℃)、アラルダイトGT7004
(エポキシ当量730〜830g/eq、軟化点約10
0℃)、アラルダイトGT7097(エポキシ当量16
50〜2000g/eq、軟化点約120℃)などがあ
げられる。これらは1種で用いてもよく、2種以上を組
み合わせて用いてもよい。これらのうちではエピコート
1003F、エピコート1005Fなどが低温焼付での
仕上がり性(レベリング性)の点から好ましい。
ール性水酸基当量が200〜800g/eqの化合物
(硬化剤(B))は、ビスフェノールA型エポキシ樹脂
(A)の硬化剤として使用される成分である。硬化剤と
して硬化剤(B)を使用するため、硬化塗膜に可撓性を
付与することができる。また、フェノール性水酸基当量
が200〜800g/eqであるため、塗料の軟化点が
高く、貯蔵中にブロッキングがおこりにくいにもかかわ
らず、反応性が高く、低温硬化性が良好となる。前記平
均フェノール性水酸基当量が200g/eq未満のばあ
い、塗料の軟化点が低下し、貯蔵中に粉体塗料同士のブ
ロッキングが起こりやすくなり、800g/eqをこえ
ると、反応性が低下し、低温硬化が困難になる。
物には、ビスフェノールAの未反応物が含まれていても
よい。ビスフェノールAが含まれるばあいの含有率は多
いばあいで、一般式(I)で表わされる化合物およびビ
スフェノールAの合計に対して30%である。ビスフェ
ノールAが含まれるばあいも硬化剤(B)(一般式
(I)で表わされる化合物およびビスフェノールAの混
合物)のフェノール性水酸基当量は前記同様200〜8
00g/eqである。
えばビスフェノールA型エポキシ樹脂とビスフェノール
Aとの反応によりうることができる。
原料としてビスフェノール型エポキシ樹脂を使用するた
め存在しえない。一方、mが4をこえると、合成時に反
応が進みすぎやすいため合成が困難である。
ある東都化成(株)製のTH−4100(フェノール性
水酸基当量 約725g/eq、軟化点約110℃)、
油化シェルエポキシ(株)製のエピキュア171(フェ
ノール性水酸基当量 200〜286g/eq、軟化点
約80℃)、エピキュア170(フェノール性水酸基当
量 286〜400g/eq、軟化点約90℃)などが
あげられる。これらは1種で用いてもよく、2種以上を
組み合わせて用いてもよい。これらのうちではエピキュ
ア170が貯蔵安定性、仕上がり性(レベリング性)の
点から好ましい。
樹脂(A)の硬化剤として使用される成分であり、硬化
剤(B)と併用される。ジシアンジアミド(C)を硬化
剤(B)と併用することにより、素地への付着性が向上
し、高い耐食性を有する粉体塗料をうることができる。
付性をよくするために、さらに、イミダゾール系硬化促
進剤および(または)イミダゾリン系硬化促進剤(D)
が含まれる。前記イミダゾール系硬化促進剤およびイミ
ダゾリン系硬化促進剤は、一般式:
基、エチル基などの炭素数1〜17のアルキル基、フェ
ニル基、R2は水素原子、メチル基)で表わされる化合
物であり、その具体例としては、市販品である四国化成
工業(株)製の2MZ(2−メチルイミダゾール)、2
PZ(2−フェニルイミダゾール)、C11Z(2−ウン
デシルイミダゾール)、C17Z(2−ヘプタデシルイミ
ダゾール)、2MZL(2−メチルイミダゾリン)、2
E・4MZL(2−エチル−4−メチルイミダゾリン)
などがあげられる。これらは1種で用いてもよく2種以
上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは2M
Zが硬化促進機能の点から好ましい。
フェノールA型エポキシ樹脂(A)のエポキシ基1当量
に対する硬化剤(B)のフェノール性水酸基の量は0.
5〜1.2当量、さらには0.5〜1.0当量であり、
かつ、硬化剤(B)に対するジシアンジアミド(C)の
量は3〜20%である。また、硬化剤(B)に対するイ
ミダゾール系硬化促進剤および(または)イミダゾリン
系硬化促進剤(D)の量は、0.1〜15.0%、さら
には0.5〜10%である。ビスフェノールA型エポキ
シ樹脂(A)のエポキシ基1当量に対する硬化剤(B)
のフェノール性水酸基の量が0.5当量より少なくなる
と、充分な硬化物がえられず、耐衝撃性などの機械的強
度が不良となる。一方、1.2当量をこえると、未反応
の硬化剤が塗膜中に残存し、硬化性が不良となる。ま
た、硬化剤(B)に対してジシアンジアミド(C)の量
が3%より少なくなると、期待した素地との付着性がえ
られず、耐食性試験でのカソード剥離性が改善されな
い。一方、20%をこえると、硬化収縮ひずみが発生
し、光沢などの塗膜外観に悪影響を及ぼす。さらに、硬
化剤(B)に対する硬化促進剤(D)の量が0.1%よ
り少なくなると、硬化が促進されず、15.0%をこえ
ると、反応性が高くなりすぎ、ブロッキングが発生しや
すくなり、貯蔵安定性が不良となる。
炭酸カルシウム、硫酸バリウム、シリカなどの体質顔料
などの無機質充填材(E)を配合してもよい。
合量は、ビスフェノールA型エポキシ樹脂(A)、硬化
剤(B)、ジシアンジアミド(C)および硬化促進剤
(D)の合計量に対して100%以下、さらには0〜5
0%の範囲が好ましい。無機質充填材(E)の配合量が
100%をこえると、溶融粘度が高くなり、素地との濡
れ性が低下し、このばあいにも付着性が不良となる傾向
が生じる。また、連続塗膜の形成が困難となる傾向が生
じる。
充填材(E)以外にカーボンブラック、チタン白、弁柄
など各種焼成着色顔料を配合してもよい。また、溶融時
の流動調整剤、はじき防止剤、石油樹脂などの熱可塑性
樹脂を配合してもよい。
の外面に塗装され、好ましくは140〜180℃で塗膜
が形成され(焼き付けられ)、外面塗装鋳鉄管が製造さ
れる。
φで肉厚が一般に10mm以上と厚く、熱容量が大き
く、焼付時の温度を低くすることが省エネルギーの点か
ら重要である。本発明に使用する前記粉体塗料は、たと
えば140℃のばあい8〜16分、160℃のばあい2
〜4分、180℃のばあい1〜2分という低温・短時間
で硬化させることができるため、前記省エネルギーの点
から好ましい。硬化の際には焼付硬化させてもよいが、
鋳鉄管の内面の塗装をエポキシ樹脂粉体塗料などで行な
うばあいには、その余熱で外面塗膜を硬化させることも
できる。
装などの通常の方法で、通常、膜厚60〜200μmの
塗膜を形成することができる。要すれば塗装前に鋳鉄管
にショットブラスト処理などの塗装前処理を施してもよ
い。後焼するばあいの焼付条件は、通常被塗物温度15
0〜200℃で、5〜20分程度である。
よくするために、必要に応じてビスフェノールA型エポ
キシ樹脂(A)、硬化剤(B)および硬化剤(C)を、
硬化促進剤(D)の存在下で前駆反応させてもよい。
できる範囲内で予め反応させておくことにより、造膜過
程で反応しきらせにくいために残存する未反応官能基を
できるだけ少なくし、低温焼付可能にするためのもので
ある。換言すれば、反応に関与する官能基の反応度をあ
げて硬化塗膜の性能を最大に発揮させ、低温焼付可能に
するために実施される。この意味で、前駆反応により、
ISO 8130−6の方法で200℃加温時の塗料の
ゲルタイムを10〜40秒に調製するのが好ましい。ゲ
ルタイムが10秒より短くなると反応が進みすぎて溶融
粘度が高くなり、素地との付着性および塗膜外観が不良
となる。一方、40秒をこえると、期待した低温硬化性
が充分でなくなる。
85〜110℃にコントロールし、さらに押出機滞留時
間を調整することにより行なうことができる。また、押
出後、40〜80℃程度の温度で熟成させる方法によっ
て行なうこともできる。
の外面に付着性、耐衝撃性、可撓性などに優れ、防食
性、仕上がり性が良好な塗膜を低温で焼き付けることに
よって形成することができる。
装鋳鉄管は、鋳鉄管の外面に本発明に使用する粉体塗料
からの、通常、厚さ60〜200μmの塗膜を形成した
ものであり、前記のごとき好ましい特性を有するもので
ある。
は、異形管を例にすると、まず200℃位に予熱された
異形管の内面を粉体塗装し、塗装終了後、必要ならば内
面をマスキングし、軟化点が75〜128℃でエポキシ
当量が600〜2200g/eqのビスフェノールA型
エポキシ樹脂(A)のエポキシ基1当量に対して、一般
式(I):
であって、平均フェノール性水酸基当量が200〜80
0g/eqの硬化剤(B)のフェノール性水酸基の量が
0.5〜1.2当量であり、かつ、硬化剤(B)に対す
るジシアンジアミド(C)の量が3〜20%であり、さ
らに、イミダゾール系硬化促進剤および(または)イミ
ダゾリン系硬化促進剤(D)の量が硬化剤(B)の量に
対して0.1〜15.0%である粉体塗料を前駆反応さ
せ、えられたISO 8130−6の方法で200℃加
熱時の塗料のゲルタイムが10〜40秒を示す粉体塗料
を約160℃の鋳鉄管の外面に塗装し、140〜160
℃で塗膜を形成する方法があげられる。このばあいには
内外面の粉体塗装を連続した工程で行なうことができる
ため、省エネルギー、省スペースなどの点で、生産性の
向上をはかることができる。
する。
示す。
す。
製造した塗装ダクタイル鋳鉄部材を使用した。その塗装
ダクタイル鋳鉄部材の塗面を目視により下記の基準で評
価した。
した塗装ダクタイル鋳鉄部材に、素地に達するまでの1
本のストレート傷(長さ10cm)をいれ、JIS K
5400の9.1の塩水噴霧試験の条件で500時間
後のカソード剥離巾の最大値を下記の基準で評価した。
で製造した塗装ダクタイル鋳鉄部材を使用した。
でデュポン式衝撃試験(1/2インチ(衝撃部)×50
0g(荷重)×50cm(高さ))を実施し、衝撃部の
塗膜状態を下記の基準で評価した。
浮き ×:衝撃部の塗膜破損および衝撃部周辺に塗膜剥離
ガーゼを後述する実施例および比較例で製造した塗膜に
軽くあてて、拭くように10回往復させたのちの塗膜状
態を下記の基準で評価した。
0.3mm)を#180ペーパーを用いて研摩したもの
を試験片とした。
となるように塗装し、被塗物温度160℃で10分間焼
き付けた。
8.1(耐屈曲性)で屈曲試験器の心棒の直径は10m
mで実施し、下記の基準で評価した。
面すり板ガラス(200×70×2mm)を用いた。試
験片に粉体塗料を片面120×70mmの広さで両面お
よび端部に塗装し、雰囲気温度180℃の乾燥炉で15
分間焼き付けた。
い評価した。
34部、ヂシアンヂアミド(日本カーバイド(株)製)
3.4部、2MZ(四国化成工業(株)製)0.7部、
三菱カーボンMA100(三菱化学(株)製のカーボン
ブラック)2.0部および硫酸バリウム20.0部、ア
クロナール4F 0.6部をスーパーミキサー((株)
川田製作所製)を用いて粒状の均一混合物にし、ついで
コニーダー(スイスブス社製)を用いてケーシング温度
95℃および軸温度35℃で通過時間が45秒になるよ
うに軸回転速度を調整して、溶融混合と同時に前駆反応
を行なわせた。冷却後、ACM粉砕機(ホソカワミクロ
ン(株)製)を用いて平均粒径35μmになるように粉
砕し、粉体塗料を調製した。
さらに、この溶融混合物を50℃で24時間保温してI
SO 8130−6の方法で200℃で加温時の塗料の
ゲルタイムが15秒になるように熟成させたのち、平均
粒径が35μmになるように粉砕し、粉体塗料を調製し
た。
ットブラスト処理を施し、SSPC−SP5(ホワイト
メタル)とした。この処理板を焼付炉で板温が170℃
になるまで加熱し、焼付炉から取り出したダクタイル鋳
鉄部材にただちに製造例1でえられた粉体塗料を塗膜厚
が100μmとなるように静電スプレー塗装を行ない、
25℃の室内で放置して硬化塗膜を形成した。なお、ダ
クタイル鋳鉄部材の温度が160℃の時点で塗装を開始
し、塗装終了時の温度は155℃であった。
塗料を用い、実施例1と同様にして塗装ダクタイル鋳鉄
部材を作製し、性能を評価した。結果を表2に示す。
い、実施例1と同様にして塗装ダクタイル鋳鉄部材を作
製し、性能を評価した。結果を表2に示す。
造すると、素地との付着性、耐衝撃性、可撓性などに優
れ、耐食性、仕上がり性が良好な塗膜を低温で焼き付け
ることができる。
Claims (5)
- 【請求項1】 軟化点が75〜128℃でエポキシ当量
が600〜2200g/eqのビスフェノールA型エポ
キシ樹脂(A)のエポキシ基1当量に対して、一般式
(I): 【化1】 (式中、mは1〜4)で表わされる化合物であって、平
均フェノール性水酸基当量が200〜800g/eqの
硬化剤(B)のフェノール性水酸基の量が0.5〜1.
2当量であり、かつ、硬化剤(B)に対するジシアンジ
アミド(C)の量が3〜20重量%であり、さらに、イ
ミダゾール系硬化促進剤および(または)イミダゾリン
系硬化促進剤(D)の量が硬化剤(B)の量に対して
0.1〜15.0重量%である粉体塗料を鋳鉄管の外面
に塗装することを特徴とする外面塗装鋳鉄管の製法。 - 【請求項2】 粉体塗料を鋳鉄管の外面に塗装する温度
が140〜180℃である請求項1記載の製法。 - 【請求項3】 前記粉体塗料が、さらに無機質充填材
(E)をビスフェノールA型エポキシ樹脂(A)、硬化
剤(B)、ジシアンジアミド(C)および硬化促進剤
(D)の合計量に対して0〜100重量%含有する請求
項1または2記載の製法。 - 【請求項4】 前記粉体塗料が、ビスフェノールA型エ
ポキシ樹脂(A)、硬化剤(B)、ジシアンジアミド
(C)および硬化促進剤(D)を前駆反応させて生成せ
しめた前駆反応生成物であり、該前駆反応生成物がIS
O 8130−6の方法で200℃加熱時の塗料のゲル
タイムが10〜40秒を示す請求項1、2または3記載
の製法。 - 【請求項5】 請求項1、2、3または4記載の製法に
よってえられた外面塗装鋳鉄管。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24819697A JP3283224B2 (ja) | 1997-03-26 | 1997-09-12 | 外面塗装鋳鉄管の製法および外面塗装鋳鉄管 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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