JP3368593B2 - 熱硬化性塗料の塗装方法 - Google Patents

熱硬化性塗料の塗装方法

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信吾 岡本
健蔵 前田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は熱硬化性塗料の塗装方
法、特にプレコート鋼板のようなシート状材料の塗装に
適した熱硬化性塗料の塗装方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】プレコート鋼板に用いる熱硬化性塗料と
しては、溶剤型塗料が一般的である。溶剤型塗料は、溶
剤に溶解ないし分散させた塗料組成物を、ロールコー
タ、ハケ等により被塗物に塗布し、自然乾燥または焼付
により硬化させて、塗装を行う。しかしこのような溶剤
型塗料は、溶剤を使用するため、作業環境の悪化、火災
の危険などの問題がある。
【0003】一方、粉体塗料は、溶剤型塗料と比較し
て、溶剤を含まない無公害塗料として、また塗装作業性
が極めて簡便なため、門扉、ガードレール等に代表され
る成形加工品に塗装されてきた。いわゆるポストコート
用途に使用されてきたが、最近になって塗装ラインの合
理化のため、生産性向上を目的として、鋼板等のプレコ
ートラインにも粉体塗料が使用されるようになってき
た。
【0004】粉体塗料は、平均30−40μmの粉粒子
から成立っており、粉体塗装はこの粉粒子を帯電させて
被塗物に塗着させる。ポストコートおよびプレコートの
両方とも一般的には静電粉体塗装ガンを用いて塗装す
る。この場合、粉体塗料は粉体供給装置より供給され、
インジェクターで圧縮空気と混合され、塗料ホースを経
由してスプレーガンに送られる。そして高圧発生器によ
って得られた高電圧がスプレーガン先端に印加され、ガ
ン周辺の空気をイオン化する。ガン先端から吐出される
粉粒子は、イオン化された空気中を通過する際、イオン
化された空気と衝突することにより帯電し、アースされ
た被塗物に引張られて付着する。
【0005】ポストコートもプレコートも、被塗物に速
度を与えて移動させ、代りに塗装ガンを固定して塗装す
る。被塗物の速度を速くすると、塗装ガンから供給され
る粉体塗料の吐出量が追いつけず、大量のガンを使用す
る必要があるが、ある速度を越えると、被塗物の速度の
ためイオン化された空気をかき乱し、均一な塗装が不可
能となる。プレコートラインでは、限界ラインスピード
は20m/分程度である。
【0006】鋼板のプレコートラインで溶剤型塗料を用
いる場合には、50m/分以上のラインスピードで使用
されているが、ラインスピードを遅くすればするほど生
産性は低下するため、製品としてのプレコート鋼板の製
造費は高くなる。このため粉体塗料を用いてプレコート
鋼板を製造すると生産コストの上昇が大きな欠点となっ
ていた。
【0007】また粉体塗料の製造方法は、樹脂、顔料、
硬化剤、添加剤等を予備混合した後ニーダーを用いて溶
融混合を行い、さらに冷却、粗粉砕、微粉砕、分級、濾
過を行って粉体塗料を製造する。しかしながら塗料は色
数が多くその上樹脂タイプも異なる。このため粉体塗料
の製造工程において、溶融混合、粗粉砕後に微粉砕、分
級、濾過を行うと、微粉砕機、分級濾過材に付着した塗
料を除去するために、製造する塗料の種類ごとに徹底し
た清掃が必要になり、粉体塗料の製造コストが高くな
る。さらに粉体塗料は、平均粒径30〜40μmの粉粒
子を使用するため、貯蔵中にブロッキングを起こした
り、塗装ラインで粉粒子を搬送する時にホースの詰まり
等を起こすなどの問題点がある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の溶剤型塗料および粉体塗料の問題点を改善し、簡単な
装置と操作により低コストで塗料組成物を製造でき、し
かも取扱性、作業性および生産性よく塗装を行うことが
できる新規な熱硬化性塗料の塗装方法を提案することで
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は次の熱硬化性塗
料の塗装方法である。 (1)95重量%以上が常温で固体の成分からなり、か
つ実質的に溶媒を含まない熱硬化性塗料組成物を、硬化
温度よりも低い溶融温度で溶融混合し、冷却およびクラ
ッシャーによる粗粉砕後再溶融混合してコータヘッドに
供給し、粘度4000〜100000センチポイズの溶
融状態で必要な塗装幅に広げ、均一な分布状態で押出し
て被塗物に塗布した後、硬化温度に加熱して硬化させる
ことを特徴とする熱硬化性塗料の塗装方法。 ()被塗物がシート状材料であることを特徴とする上
記(1)記載の塗装方法。
【0010】本発明で使用する熱硬化性塗料組成物は、
95重量%以上が常温で固体の成分からなり、かつ実質
的に溶媒を含まず、溶融混合状態で押出により塗布可能
な熱硬化性樹脂であり、従来より粉体塗料として用いら
れていた粉体塗料用熱硬化性塗料組成物がそのまま使用
できる。このような熱硬化性塗料組成物としては、ポリ
エステル樹脂系、エポキシ樹脂系、エポキシ・ポリエス
テル樹脂系、アクリル樹脂系、フッ素樹脂系、フェノー
ル樹脂系、ポリウレタン樹脂系等の熱硬化性塗料組成物
があげられる。プレコート鋼板用の熱硬化性塗料組成物
としては、加工性に優れた塗膜が得られるポリエステル
樹脂系、エポキシ・ポリエステル樹脂系の熱硬化性塗料
組成物が好ましい。
【0011】これらの熱硬化性塗料組成物は、塗膜形成
成分である前記熱硬化性樹脂、硬化剤、顔料のほか、レ
ベリング剤、顔料分散剤、紫外線吸収剤、光安定剤、熱
安定剤、発泡防止剤などの添加剤を配合して得られる。
この熱硬化性塗料組成物は水、有機溶剤等の溶媒を実質
的に含まず、レベリング剤のような常温で液体の成分は
5重量%以下とされる。
【0012】本発明ではこのような熱硬化性塗料組成物
を、硬化温度より低い溶融温度、好ましくは50〜20
0℃で溶融混合して、コータヘッドに供給する。この場
合ニーダ等で溶融混合した熱硬化性塗料組成物を冷却し
て粒径3〜30mm程に粗粉砕したものを再度ニーダ等
により溶融混合してコータヘッドに供給することによ
、顔料分散をさらに均一化でき、調色精度が高くな
る。
【0013】コータヘッドでは、塗料組成物の硬化温度
より低い溶融温度を維持し、粘度4000〜10000
0センチポイズの溶融状態で必要な塗装幅に広げ、均一
な分布状態で押出して被塗物に塗布した後、硬化温度に
加熱して硬化させて硬化塗膜を形成し、塗装物を得る。
【0014】被塗物としては、鋼板、樹脂シート等のシ
ート状材料、条材、パイプ、異形材などの長尺材が適し
ているが、これらに限らない。このうち鋼板等のシート
状材料は、所定の速度で送り出すとともに、溶融した塗
料組成物を平面状に押出して塗装を行い、硬化させるこ
とによりそのまま巻取ることができるので、被塗物とし
て適している。
【0015】こうして製造された塗装物は、そのまま従
来の塗装物と同様に使用されるが、プレコート鋼板のよ
うなシート状材料に塗装した塗装物は、曲げ成形、絞り
成形等の後加工を行い、任意の形状に成形することがで
きる。
【0016】
【実施例】以下、本発明を図面の実施例により説明す
る。図1は実施例の塗装方法を示す構成図、図2はコー
タヘッドの正面図である。図において、1は高速ミキ
サ、2は連続混練機、3はコータヘッド、4はシート状
の被塗物(鋼板)、5はバックアップロール、6は圧着
ロール、7は焼付装置、8は塗装物、9、10はコイル
である。
【0017】熱硬化性塗料組成物の成分となる熱硬化性
樹脂、硬化剤、顔料、その他の添加剤などの原料11を
高速ミキサ1に導入し、モータ12で高速ミキサ1の攪
拌羽根(図示省略)を回転させて、原料11を均一に混
合する。高速ミキサ1で得られた原料混合物13は、連
続混練機2のホッパ14に導入する。
【0018】連続混練機2は熱硬化性樹脂の硬化温度よ
りも低い溶融温度に維持し、モータ15で混練ロール
(図示省略)を回転させることにより、ホッパ14から
原料混合物13を導入して、溶融した状態で混練し、均
一に溶融混合した熱硬化性塗料組成物16を得る。この
とき塗料組成物16の温度は50〜200℃、粘度は4
000〜100000センチポイズ、好ましくは温度が
80〜200℃、粘度が8000〜80000センチポ
イズになるようにする。
【0019】従来の粉体塗装では、こうして溶融混合さ
れた塗料組成物を冷却、粗粉砕、微粉砕、分級および濾
過して粉体塗料を製造し、この粉体塗料を静電塗装等に
より塗布したのち、加熱溶融および硬化させて塗膜を形
成し、塗装物を得ていたが、本発明では溶融混合された
塗料組成物を溶融状態でコータヘッド3に供給し、溶融
状態で押出して塗装を行う。
【0020】図1の実施例では、連続混練機2から得ら
れる溶融状態の塗料組成物16をそのままコータヘッド
3に供給する例を示しているが、連続混練機2から得ら
れる塗料組成物16を冷却、粗粉砕したものを再溶融し
てコータヘッド3に供給する。
【0021】コータヘッド3では、図1および図2に示
すように、溶融状態の塗料組成物16をパイプ状の導入
口21から導入し、扇状に拡大する塗料流路22により
必要な塗装幅に広げ、リップ状の押出口23から平板状
に押出して被塗物4に塗装する。塗料流路22は、貯留
部24および絞り部25が設けられており、押出口23
から押出される塗料は全幅にわたって均一な流れとなっ
て押出される。リップ状に開口する押出口23の一部を
閉じて部分的に塗料を押出すと、塗膜に模様を形成する
ことができる。コータヘッド3の側壁には、塗料流路2
2を挟むように熱媒流路26が設けられており、熱媒入
口27から熱媒を導入し、熱媒出口28から排出するこ
とにより加熱を行い、塗料流路22内の塗料組成物を温
度50〜200℃、粘度4000〜100000センチ
ポイズで押出す。
【0022】被塗物4は実施例では鋼板が用いられ、コ
イル9から送り出して、バックアップロール5でバック
アップした状態で、コータヘッド3から押出される塗料
組成物16により塗装して、塗膜31を形成する。この
塗膜31は圧着ロール6で圧着した後、焼付装置7にお
いて塗料組成物の硬化温度に加熱して硬化させ、硬化塗
膜を有する塗装物8が完成する。塗装物8はロール10
に巻取って製品とされる。硬化温度は塗料組成物の樹脂
および硬化剤の種類によって異なるが、一般的には12
0〜300℃である。
【0023】上記の塗装方法は、粉体塗料を用いる従来
の静電塗装方法とは根本的に異なり、イオン化した空気
流を作る必要がないため被塗物を50m/分以上の速度
で移動させても均一に塗装できる。塗膜厚は連続混練機
から押出す量を変更することにより調整してもよいし、
コータヘッドの押出口から押出す量を変更することによ
り調整することもできる。また粉体塗料のように粉砕、
分級、濾過、清掃等の必要がないため、塗料組成物の製
造コストを安くすることができる。
【0024】本発明に用いる塗料組成物としては、50
℃〜200℃の溶融温度において、溶融粘度が低い方が
好ましく、この温度間での粘度が4000センチポイズ
から100000センチポイズのものが良い。混練時の
温度が50℃未満の場合には、塗料組成物が充分に溶融
せず、200℃を越える場合には、熱硬化性樹脂と硬化
剤との反応が急激に起こりやすくなるため、逆に粘度上
昇を招くおそれがある。
【0025】比較試験例1 日本エステル社製ポリエステル樹脂ER−6620(商
品名)58部とヒュルス社製ブロックイソシアネートB
−1065(商品名)12部と二酸化チタン30部と
を、ヘンシルミキサー(三井三池(株)製)で約1分間
均一に混合した後、150℃の温度条件で押出混練機
(ブス社製、ブスコニーダーPR−46)を使用して混
練し、ダイから吐出された溶融粘度75000センチポ
イズの塗料組成物を直接80cm幅に広げられるリップ
状の押出口を具備したコータヘッドに送り込み、押出口
から押出される塗料組成物を60m/分で送られてくる
鋼板(溶融亜鉛メッキ鋼板)に直接塗装した。
【0026】塗装された鋼板の温度が260℃になるよ
うに設計された焼付装置内に50秒間保持し、塗装され
たプレコート鋼板を得た。塗装物は塗膜厚40〜50μ
mであり、鉛筆硬度2H、折曲加工性OT、ゴバン目テ
スト100/100(セロハンテープ剥離)、エリクセ
ン試験7mm合格で、物性、外観ともに良好であった。
【0027】試験例 日本エステル社製ポリエステル樹脂ER−8105(商
品名)35重量部と、油化シェル社製エポキシ樹脂エピ
ュート1004(商品名)35部と、二酸化チタン25
部とシアニンブルー5部とをヘンシルミキサー(三井三
池(株)製)で約1分間均一に混合した後、100℃の
温度条件で押出混練機(Buss社製、ブスコニーダー
PR−46)を使用して混練した。ダイから吐出された
塗料組成物をクーリングコンベヤーを用いて40℃まで
冷却し、クラッシャーを用いて3mm角の大きさに粗粉
砕した。
【0028】粗粉砕された塗料組成物を、東芝機械の二
軸ルーダーを用いて150℃にて溶融させ、40000
センチポイズで吐出された塗料組成物を直接60cm幅
に広げられるリップ状の押出口を具備したコータヘッド
に送り込み、押出口から押出される塗料組成物を、50
m/分で送られてくる鋼板(比較試験例1で用いたも
の)に直接塗装した。塗装された鋼板の温度が250℃
になるように設計された焼付装置内に50秒間保持し、
塗装されたプレコート鋼板を得た。塗装物は塗膜厚50
〜60μmであり、鉛筆硬度、ゴバン目テスト、エリク
セン試験の結果は比較試験例1とほぼ同じ値が得られ、
調色精度は比較試験例1よりも高くなり、物性、外観と
もに優れていた。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、簡単な装置と操作によ
り、低コストで熱硬化性塗料組成物を製造でき、この塗
料組成物を使用して取扱性、作業性および生産性よく塗
装を行うことができ、優れた塗膜を有する塗装物を効率
よく、低コストで得ることができる。この場合、混練機
で溶融混合された塗料組成物を、冷却およびクラッシャ
ーによる粗粉砕後再溶融混合してコータヘッドに供給し
て塗装を行うことにより、調色精度を高めることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の塗装方法を示す構成図である。
【図2】コータヘッドの正面図である。
【符号の説明】
1 高速ミキサ 2 連続混練機 3 コータヘッド 4 被塗物 5 バックアップロール 6 圧着ロール 7 焼付装置 8 塗装物 9、10 コイル 11 原料 13 原料混合物 14 ホッパ 16 塗料組成物 22 塗料流路 23 押出口 26 熱媒流路 31 塗膜
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−24131(JP,A) 特開 昭54−158448(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 47/00 - 47/96 B05D 1/00 - 1/42 B05D 7/00 - 7/26

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 95重量%以上が常温で固体の成分から
    なり、かつ実質的に溶媒を含まない熱硬化性塗料組成物
    を、硬化温度よりも低い溶融温度で溶融混合し、冷却お
    よびクラッシャーによる粗粉砕後再溶融混合してコータ
    ヘッドに供給し、粘度4000〜100000センチポ
    イズの溶融状態で必要な塗装幅に広げ、均一な分布状態
    で押出して被塗物に塗布した後、硬化温度に加熱して硬
    化させることを特徴とする熱硬化性塗料の塗装方法。
  2. 【請求項2】 被塗物がシート状材料であることを特徴
    とする請求項1記載の塗装方法。
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