JP4290253B2 - 皮膜形成方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、粉体塗料により被加工物の表面に薄膜を形成する方法、及び該薄膜を使用して、被加工物の表面の薄膜上に皮膜を形成する方法に関するものであり、より詳細には被加工物の表面に粉体塗料を噴射ないしは投射して薄膜を形成する方法及び、前記方法により形成された薄膜をプライマー又は接着層と成し、該薄膜上に形成された塗料層、ライニング層、蒸着層等（皮膜）を前記薄膜により被加工物の表面に接着し、前記薄膜と一体的な皮膜を被加工物上に形成する方法に関する。
【０００２】
なお、本明細書において「皮膜」とは、塗膜等より成る比較的薄い膜ないしは層の他、例えばライニング等の比較的厚い膜ないしは層をも含み、また、塗料や液状樹脂の塗布や印刷、粉体塗料の付着により形成されるものの他、シートの貼着、金属やセラミック等の蒸着、その他各種の方法により形成される膜ないしは層を含む。
【０００３】
【従来の技術】
従来、塗装による塗膜の形成は、一般的に有機溶剤や水により十分な流動性を与えられた溶剤系塗料又は水性塗料をスプレーにより噴射する等して塗布することにより行われている。
【０００４】
前述の溶剤系塗料中に含まれる有機溶剤は、揮発性が高く、揮発して大気中に溶け込むことにより大気汚染の原因となり、作業中に揮発した有機溶剤を吸入することにより中毒の原因になる等、環境及び人体に悪影響を及ぼすおそれがある。また、有機溶剤は可燃性であり、該有機溶剤を含む塗料を扱う工場施設等における火災発生の原因等ともなる等、各種の問題点を有している。
【０００５】
一方、水性塗料にあっては、塗料中の揮発成分は水が殆どで有機溶剤を含んでいても少量であるために大気汚染、省資源対策として有用である。また、火災に対する安全性が高く、労働衛生上も好ましい。
【０００６】
しかし、水性塗料にあっては揮発成分の主体が水であることから、タレ、ハジキ、アワ等の塗装欠陥が生じ易く均一な塗膜を形成することが難しいだけでなく、塗装環境（特に温湿度）の変動に対する塗装可能環境条件許容幅が狭い。
【０００７】
また、焼付乾燥のための所要エネルギー量は一般の溶剤系焼付塗料に比べて大きく、さらに、塗装機器、設備の防錆面での配慮が必要となる等の設備投資を必要とする。
【０００８】
加えて、塗料中の揮発成分である水には界面活性剤が添加されているため、これをそのまま排水等することはできず、排水に際して所定の処理を行う必要がある。
【０００９】
このように、一般に塗料はその塗膜形成主要因であるバインダーに流動性を与えるための水あるいは有機溶剤を含有するために前述のような問題点を有することから、このような水や有機溶剤を一切含まない塗料にて塗膜を形成することが要望される。
【００１０】
しかし、前述のようなスプレー等による塗装では、噴射される塗料が十分な流動性を有する必要があることから、有機溶剤や水を含まない粘性の高い塗料を使用して塗装を行うことができない。
【００１１】
また、粘性の高い塗料を塗布する方法としては、例えばスクリーン印刷等の印刷技術を用いて被加工物の表面に塗膜を形成する方法も考えられ、この方法による場合、比較的薄く均一な薄膜を被加工物の表面に形成することができる。
【００１２】
しかし、スクリーン印刷等は、元来紙等の平面上に印刷するための技術であることから、被加工物の表面が平坦な形状である場合には塗膜を形成することはできても、立体的な表面形状を成する被加工物に対しては、この表面に塗膜を形成することができない。
【００１３】
このように、有機溶剤や水を含まない塗料により、立体的な表面形状を成す被加工物に対しても塗装を行うことのできる方法として、例えば予め加熱した被加工物の表面に粉体塗料を付着させ、被加工物の熱により粉体塗料を溶融させて均一な連続皮膜を形成する方法や、静電力で被加工物の表面に粉体塗料を塗着し、その後被加工物を加熱して塗着した粉体塗料を溶融させて均一な連続皮膜を形成する方法等により塗膜の形成を行う粉体塗装がある。
【００１４】
この粉体塗装に使用される粉体塗料は、溶剤系塗料のように有機溶剤を含んでいないため、大気汚染源とはならず、また、前述のような方法により塗膜を形成する粉体塗装にあっては、被加工物の表面が立体形状を有する場合にも均一な塗膜の形成ができる等の利点を有する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、被加工物の表面に塗膜を形成する場合、該塗膜は無溶剤の塗料により形成されることが望まれると共に、たとえば該塗膜が形成される被加工物が機械部品等の場合には、その寸法変形が最小限となるよう、該塗装により均一かつ薄い「薄膜」が形成されることが好ましい。
【００１６】
また、例えばアクリル粉体塗料、ナイロン粉体塗料、塩化ビニル系塗料等のように金属等に対する接着力が不十分な粉体塗料により金属成品に塗装を行う場合、ゴム、その他の樹脂等をライニングする場合、その他ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition) ・ＰＶＤ(Physical Vapor Deposition) 等の蒸着でセラミック、金属等を被加工物に付着させて蒸着皮膜を形成する場合等、被加工物とは異なる材質の皮膜を被加工物の表面に接着等する場合において、被加工物と前記塗装、ライニング、蒸着による各皮膜相互間の接着力を増加させて剥離し難くするために、該粉体塗装、ライニング、蒸着に先立って被加工物の表面に塗料を下地として塗装し、これにより形成された塗膜をプライマーないしは接着層としてこの上に前記粉体塗装、ライニング、蒸着皮膜の形成が行われている。
【００１７】
このようなプライマーないしは接着層等の下地塗装は、厚塗りは不用であり被加工物に対して厚塗りの塗膜を形成することは過剰品質になり塗料の消費も多く不経済となる。そのため、できるだけ均一な薄い薄膜を無溶剤系の塗料で形成することが望まれている。
【００１８】
これに対し、前述の粉体塗装による場合、溶剤を含まない粉体塗料により被加工物の表面に塗膜を形成することはできるが、粉体塗装に使用される粉体塗料の粒子径は通常２０μｍ〜１００μｍであるために、この粒子径以下の塗膜を形成することは困難である。粉体塗装により形成される塗膜は、通常４０μｍから３００μｍと比較的厚い膜が形成されるのが一般的で、この方法により薄膜、特に１０μｍ以下の薄膜を形成することは困難である。
【００１９】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術における欠点を解消するためになされたものであり、被加工物の表面に、有機溶剤や水等の媒体を使用しない粉体塗料により、薄くかつ均一な薄膜、好ましくは１０μｍ以下の薄膜を形成することのできる薄膜形成方法を提供することを目的とする。
【００２０】
また、本発明の他の目的は、前記方法により形成された薄膜をプライマーないしは接着層とすることで、粉体塗装、ライニング、蒸着等により皮膜を形成する際に、被加工物の表面に前記皮膜が強力に接着された皮膜を形成することのできる皮膜形成方法を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の粉体塗料による薄膜形成方法は、被加工物１の表面に粉体塗料を噴射ないしは投射し、前記粉体塗料が衝突した際に発生する熱にて溶融した前記粉体塗料を被加工物の表面に付着させて、薄膜３、好ましくは１０μｍ以下の薄膜３を形成し〔図１（Ａ）〕、該薄膜上に、例えば液状樹脂をコーティングや印刷等の方法により塗布等して樹脂皮膜５を形成後、例えば被加工物１を加熱することにより、または樹脂皮膜５上から加熱することにより、前記薄膜３を加熱溶融して前記樹脂皮膜５を被加工物１の表面に接着して皮膜を形成することを特徴とする。
【００２２】
噴射ないしは投射される粉体塗料としては、被加工物と衝突した際に発生する熱にて溶融する性質のものであれば良く、好ましくは融点の低いものを使用する。また、塩化ビニル樹脂、ポリアミド（ナイロン）、繊維素誘導体（セルロースアセテートブチレート）、ポリオレフィン（ポリエチレン）、ポリエステル等をバインダーとした熱可塑性粉体塗料、及びエポキシ樹脂、ポリエステル、アクリル樹脂等のバインダーをそれぞれ適する架橋剤と組合せた熱硬化性粉体塗料のいずれをも使用することができ、熱可塑性粉体塗料にあっては粉体塗料の噴射ないしは投射による薄膜３の形成後、形成された薄膜３を加熱することにより溶融してそのまま連続皮膜を形成し、熱硬化形粉体塗料にあっては加熱により溶融して更に架橋反応を起こして硬化して被加工物の表面に薄膜３が定着される。
【００２３】
好ましくは前記粉体塗料として例えばエポキシ系又はエポキシポリエステル系等の接着強度の高いものを使用する。
【００２４】
また、前記樹脂皮膜５は、前記薄膜３上に加熱溶融した樹脂をコーティングや印刷、浸漬等の方法により接触させて樹脂皮膜５を形成すると共に、該加熱溶融した樹脂と接触した薄膜３を溶融して前記樹脂皮膜５を被加工物１の表面に接着して皮膜を形成することもでき（請求項２）、さらに、ゴム、その他の樹脂より成る例えばシートの樹脂皮膜５を重合又は載置後、例えば被加工物１を加熱することにより、または前記樹脂皮膜５上から加熱することにより、前記薄膜３及び皮膜５を溶融して、被加工物の表面に前記樹脂皮膜を接着させて皮膜を形成することができる〔図２（Ａ）及び図２（Ｂ）：請求項３〕また、加熱による定着前の前記薄膜３をプライマーとし、例えば、既知の静電塗装のように、静電塗装可能な粉体塗料である塗料樹脂７’を静電気により前記プライマー上に付着させ加熱することにより（請求項４，５）、更には前記薄膜３上で、コーティングや印刷、浸漬等の方法により、又は粉体塗料を溶射し、あるいは塗料樹脂７’である粉体塗料を加熱溶融することにより（請求項６）前記薄膜３に塗料樹脂７’を接触、付着させて塗料皮膜７’を形成すると共に、塗料樹脂と接触した前記薄膜３が溶融して被加工物１の表面に塗料皮膜７’を接着して皮膜を形成することもできる（請求項４）。
【００２５】
被加工物１が、金属やガラス等であり、塗装皮膜７’の形成に使用される塗料がアクリル、ナイロン、ポリエステル等をバインダとする金属、ガラスに対する接着強度の低いものについても、有効に使用可能である。
【００２６】
さらに、前記薄膜を接着層とし、更にその上にＣＶＤ、ＰＶＤ等の蒸着によりセラミック、金属等の蒸着皮膜を形成に際して、例えば被加工物を加熱され、または蒸着皮膜上から加熱されることにより、被加工物の表面に蒸着皮膜を接着して皮膜を形成することもできる（請求項７）。
【００２７】
なお、加熱により被加工物の表面に定着された薄膜３〔図１（Ｂ）に示す状態〕は、従来の溶剤系塗料、水性塗料等の塗布により形成される塗膜と同様に、被加工物の表面塗装としての表面装飾、錆止め、耐候性の向上等に寄与するものであり、また、静電塗装、その他の塗装の際のプライマー等として使用することができ、さらに、該薄膜３をプライマーないしは接着層としてその上に既知の方法によりライニング、蒸着等を行うこともできる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態につき、添付図面を参照しながら以下説明する。
【００２９】
本発明の薄膜形成方法は、被加工物の表面に粉体塗料を高速で噴射することにより、粉体塗料が被加工物の表面と衝突した際に生ずる熱により粉体塗料の表面が溶融して被加工物の表面に付着して均一な薄膜を形成するものであり、前記方法により形成された薄膜は、粉体塗装、ライニング、蒸着等により形成される皮膜を被加工物の表面に接着し、又は接着強度を向上させるためのプライマーないしは接着層とすることができる。
【００３０】
被加工物の表面に粉体塗料を噴射する装置としては、圧縮ガスと共に研磨材を噴射する既知のブラスト装置を使用することができ、このブラスト装置により前記研磨材に代えて粉体塗料を噴射することで薄膜を形成することができる。
【００３１】
本実施形態にあっては、圧縮ガスとして圧縮空気を使用し、ノズル１０に導入される圧縮空気の圧力等により、粉体塗料の噴射圧力、噴射速度等を容易に調整可能なエアー式のブラスト装置を使用している。このエアー式のブラスト装置としては、各種の型式のものを使用することができ、例えば粉体塗料の投入されたタンク内に圧縮空気を供給し該圧縮空気により搬送されたノズルより噴射する直圧式のブラスト装置、ノズルの内部に生ずるエゼクター現象を利用して粉体塗料をノズルに引き込み噴射するサクション式のブラスト装置を使用することができ、さらに、このサクション式のブラスト装置として、粉体塗料のタンクから重力により落下した粉体塗料を圧縮空気に乗せて噴射する重力式のブラスト装置、圧縮空気の噴射により生じた負圧により粉体塗料を吸引して圧縮空気と共に噴射するサイフォン式のブラスト装置等の各種のブラスト装置を使用することができる。
【００３２】
前記エアー式のブラスト装置のうち、サクション式、直圧式のものを示せば図４及び図５に示す通りである。
【００３３】
図４はノズル１０の内部に生ずるエゼクター現象を利用して粉体をノズル１０に引き込み噴射する装置で、一般にサクション式サンドブラスト装置として使用されているものを本発明の方法に転用した例である。
【００３４】
図４に示す装置において、まず粉体塗料はキャビネット４７内に投入される。投入された粉体塗料はダストコレクター３３の負圧に引かれて導管４８を通りサイクロン２９から粉体塗料タンク４６に入る。粉体塗料タンク４６に入った粉体塗料はサクション式粉体塗料定量供給装置２５に入る。ノズル１０はサクション式噴射ノズルで、図示せざる圧縮空気供給源と連通されたエアーホース３２からの圧縮空気を使用してエゼクター現象により粉体塗料供給ホース３１内を負圧にすることによりサクション式粉体塗料定量供給装置２５内の粉体塗料を一定量引き込みノズルチップ１４から圧縮空気と共に噴射する。
【００３５】
このサクション式噴射ノズル１０の一例を示せば、図６に示す通りである。図６に示すノズル１０は、ノズル本体１１を備え、このノズル本体１１は、ブラスト加工装置の粉体定量供給装置２５から粉体塗料供給ホース３１を解して粉体塗料導入口２４に連通して粉体塗料が吸入される略円筒容器状の粉体塗料吸入室１２が形成されており、この粉体塗料吸入室１２の前端部には円錐状に絞られた円錐内面１６が形成され、この円錐内面１６に貫通するノズルチップ１４が設けられている。
【００３６】
そして、前記円錐内面１６の内側に、後端を図示せざる圧縮空気供給源に連通されたジェット１３の先端が粉体塗料の吸入室１２の後方から挿入されており、このジェット１３の先端噴射孔から図示せざる圧縮空気供給源より供給された圧縮空気が噴射し得るよう構成されている。
【００３７】
１５はホルダで、内周面にテーパ部を備えた円筒形状をなし、ホルダ１５の内周のテーパ部でノズルチップ１４の外周のテーパ部を外嵌し、ホルダ１５の外周に設けたネジ部でノズル本体１１に螺着することによりノズルチップ１４をノズル本体１１に固定している。
【００３８】
以上のように構成されたノズル１０において、ホース３２を解して圧縮空気供給源に連通されたジェット１３の先端から高圧の空気を噴射すると、粉体塗料吸入室１２内が負圧となるので、この負圧により粉体塗料定量供給装置２５内の粉体塗料が粉体塗料供給ホース３１を経て粉体塗料吸入室１２へ吸引される。
【００３９】
粉体塗料吸入室１２内の粉体塗料は、前記円錐内面１６とジェット１３の内周の環状の間隙部分に吸入され、ジェット１３より噴射された空気流に乗って、ノズルチップ１４から外部へ円錐状に拡散しながら噴射される。
【００４０】
一例として、本実施形態にあっては、前記ジェット１３の先端開孔をφ３〜４mm、ノズルチップの先端開孔をφ８〜９mmと成し、圧縮空気の圧力を、一例として1.5kg/cm2 以上（重力式）としている。
【００４１】
図５は粉体塗料定量供給装置２６内に図示せざる圧縮空気供給源からの圧縮空気を導入して該圧縮空気と共に粉体塗料を圧送して直圧式噴射ノズル１０’から噴射する装置であり、一般に直圧式サンドブラスト装置として使用されるものを本発明の方法に転用したものである。
【００４２】
図５に示す装置においてまず粉体塗料はキャビネット４７に投入される。投入された粉体塗料はダストコレクター３３の負圧により引かれて導管４８を通りサイクロン２９から粉体塗料タンク４６に入る点については、前述のサクション式ブラスト装置と同様である。
【００４３】
粉体塗料タンク４６に入った粉体塗料は直圧式粉体塗料定量供給装置２６に入る。直圧式粉体塗料定量供給装置２６内には、図示せざる圧縮空気供給源より圧縮空気が導入されており、この導入された圧縮空気により圧力を加えられた粉体塗料は圧縮空気と共に粉体塗料供給ホース３１を通り直圧式噴射ノズル１０’に導入され、該ノズル１０’の先端に設けられたノズルチップ１４より圧縮空気と共に噴射される。この時圧縮空気の圧力は、一例として0.2kg/cm2 以上（直圧式）である。
【００４４】
以上のように構成されたブラスト装置のキャビネット４７内に、所望の粉体塗料を投入して該装置を作動させると、ノズルチップ１４から粉体塗料が圧縮空気と共に噴射され、該噴射された粉体塗料は図１（Ａ）で示すように被加工物１の表面に衝突する。
【００４５】
このようにして粉体塗料が被加工物１の表面に衝突すると、この衝突の際に生ずる摩擦熱で粉体塗料の表面が溶融して被加工物１の表面に付着する。このとき粉体塗料の各粒体が被加工物の表面に接する時間は非常に短いため、該粒体は完全に溶融することなくその表面層のみが溶融して被加工物の表面に付着する。従って、被加工物１の表面には粉体塗料の各粒体の粒径以下の厚みの薄膜３を形成することができる。
【００４６】
また、被加工物１の表面に付着して冷えて固まった粉体塗料の薄膜３は、再度同じ場所に粉体塗料が衝突すると被加工物１の表面より剥離されるので、被加工物１の表面に形成される薄膜３は一定の厚み以上に成長しない。このため、従来より静電塗装等において使用されている粒径２０μｍ〜１００μｍの粉体塗料を使用して本発明の方法を行った場合でも、１μｍ程度の、均一な厚みでかつ比較的薄い薄膜３を形成することが可能となる。この薄膜３の厚みは加工条件により多少変化するが３μｍ以上の厚みには成長しない。
【００４７】
なお、被加工物１の表面に粉体塗料を噴射する際、ノズル１０の噴射角度は被加工物１に対して６０度以下の傾斜角とすることが望ましい。粉体塗料の噴射角度は、例えば被加工物１に垂直に噴射することによっても粉体塗料を被加工物１の表面に付着させることはできるが、ノズル１０を傾けて噴射した方が粉体塗料が付着し易く、また均一な薄膜３が得られやすい。
【００４８】
以上のようにして被加工物１の表面に形成された粉体塗料の薄膜を被加工物１の表面に定着させる場合には、被加工物１を加熱する等して形成された薄膜３を溶融する〔図１（Ｂ）参照〕。このようにして被加工物１を加熱すると、例えば塩化ビニル樹脂、ポリアミド（ナイロン）、繊維素誘導体（セルロースアセテートブチレート）、ポリオレフィン（ポリエチレンナ）、ポリエステル等をバインダーとする熱可塑性の粉体塗料にあっては該加熱により溶融してそのまま連続薄膜を形成し、また、例えばエポキシ樹脂、ポリエステル、アクリル樹脂等がそれぞれ適する架橋剤と組み合わされてバインダーとされた熱硬化型の粉体塗料にあっては、前記加熱により溶融し、さらに架橋反応を起こして硬化して形成された薄膜が被加工物の表面に定着する。
【００４９】
加熱により被加工物１の表面に定着された薄膜は、溶剤系塗料や水性塗料の塗布により形成された塗膜と同様、これをそのまま被加工物の表面塗装等として使用することができ、また、各種の塗装やライニング、蒸着による皮膜を形成する際の下地、即ちプライマーないしは接着層として使用することもできる。
【００５０】
しかし、より強固な接着力を得るためには、被加工物１の表面に定着させる前の薄膜３〔図１（Ａ）に示す状態〕をプライマーないしは接着層とし、該薄膜３上に塗装皮膜７’やライニング材等の樹脂皮膜５、蒸着皮膜を形成した後に加熱溶融して定着させる〔図３（Ｃ）参照〕。
【００５１】
この場合には、被加工物１の表面に粉体塗料を噴射して薄膜３を形成し、該薄膜３上に例えば静電塗装等による粉体塗装、樹脂シート等の貼着や液状樹脂のコーティング等によるライニング、ＣＶＤやＰＶＤ等の蒸着を成し、その後被加工物を加熱し、または前記粉体塗装、ライニング、蒸着により形成された皮膜上よりプライマーないしは接着層とされた薄膜３を加熱溶融する等して、粉体塗料層が溶融して形成された塗装皮膜７’、貼付ないしはコーティングされたライニング材等の樹脂皮膜５、蒸着により形成された蒸着皮膜等を被加工物の表面に薄膜と共に接着ないし一体としての重合積層させることにより、皮膜を形成することができる。
【００５２】
特に、接着力の弱いアクリル、ナイロン、ポリエステル等の塗料を使用して塗装皮膜７’を形成する場合や、被加工物１に対して接着し難いライニング材等の樹脂皮膜５や蒸着膜を被加工物の表面に強固に接着する場合には、例えばエポキシ系又はエポキシポリエステル系等の強力な接着力を有する樹脂より成る粉体塗料を前述の方法により被加工物の表面に噴射して薄膜３を形成し、この薄膜３をプライマーないしは接着層とすることにより、塗装皮膜７’やライニング材等の樹脂皮膜５、蒸着皮膜を被加工物の表面に強固に付着することができる。一方、耐候性に難のあるエポキシ系粉体塗料により形成された薄膜３は、前述のようにこれをプライマーないしは接着層とすることで塗装皮膜７’やライニング材等の樹脂皮膜５、蒸着皮膜により被覆されて、双方の欠点が補われた理想的な皮膜を得ることができる。
【００５３】
図２は被加工物１である金属ロールにウレタン等のライニングするときに、エポキシ系の粉体塗料を噴射して形成された薄膜３を接着層として使用するもので、前述のようにブラスト装置によりエポキシ系の粉体塗料を金属ロール表面に吹き付けて薄膜３を形成した後、この薄膜３を接着層としてさらにその上にライニングを施し、その後このライニングの施された金属ロールを加熱して接着層を加熱溶融してライニング材等の樹脂皮膜５を金属ロールの表面に接着する。
【００５４】
なお、この時ライニングされるウレタン中のアミンにて、薄膜３を形成するエポキシが硬化する場合は加熱することなく接着層が架橋硬化されて、接着層の溶融、架橋硬化のための加熱の必要がなくなる。
【００５５】
図３は被加工物１である鉄板上にエポキシの粉体塗料を高圧エアーにて吹き付けて薄膜３を形成した後に、該薄膜３をプライマーとして静電塗装で静電塗装用ノズル１８からエポキシ以外の粉体塗料（例えばポリエステル系・アクリル系・ナイロン系・塩化ビニル系等）を吹きつけ被加工物１に付着後両方の粉体塗料を加熱溶融したものである。静電塗装のみでなく流動浸漬にて粉体塗装を行うときも同様に行う。
【００５６】
なおここで用いられるエポキシ系粉体塗料のエポキシ樹脂としては常温で固体のものでＤＧＥＢＡエポキシ樹脂、エポキシ化ノボラック樹脂、ブロム化エポキシ樹脂、変性ＤＧＥＢＡエポキシ樹脂、エピクロルヒドリン／ビスフェノールＡタイプのエポキシ樹脂、脂環式エポキシ等のエポキシ樹脂が使用される。
【００５７】
また硬化剤としては脂環式ポリアミン・芳香族ポリアミン（メタフェニレンジアミン・ジアモノジフェニルメタン・ジアミノジフェニルスルフォン等）・ジジアンジアミド・酸無水物（ＴＭＡ・ＰＭＤＡ・ＴＨＰＡ・ＴＭＡ／ＧＥの反応物・ＰＡ等）・ジヒドラジッド・ポロントリフルオライドコンプレックス等・ポリカルボン酸無水物・フェノール／ノボラック樹脂・ＢＦ３・アミン酢塩などのルイス酸・イミダゾール類などが用いられる。実施例１
次の加工条件でサンドブラスト装置によりエポキシポリエステル系の粉体を噴射して鉄板上に薄膜を形成した。
【００５８】
加工圧力：5kg/cm2 （重力式）
噴射角度：加工面から３０度傾斜
ノズル距離：５０ｍｍ
ノズル口径：９ｍｍ
加工装置：ＳＣ−４型（不二製作所製）
Ｅ３００（東亞合成株式会社製）エポキシポリエステル系粉体塗料
以上の条件で被加工物の表面に薄膜を形成した後、該薄膜の形成された被加工物を１８０度で２０分加熱して該薄膜を成す樹脂を硬化させた。
【００５９】
その結果、被加工物である鉄板上に約１μｍの均一な薄膜が形成された。
【００６０】
実施例２
次の加工条件でサンドブラスト装置によりエポキシ系の粉体を噴射して鉄板上に薄膜を形成した。
【００６１】
加工圧力：5kg/cm2 （重力式）
噴射角度：加工面から３０度傾斜
ノズル距離：５０ｍｍ
ノズル口径：９ｍｍ
加工装置：ＳＣ−４型（不二製作所製）
Ｅ５００（東亞合成株式会社製）エポキシ系粉体塗料
以上の条件で被加工物の表面に形成された薄膜をプライマーとし、このプライマー上に静電塗装で膜厚６０μｍのナイロンの粉体塗装を行い、その後該被加工物を１８０度で加熱してナイロン粉体を溶融すると共にプライマーを加熱硬化した。
【００６２】
以上の結果、金属に対する接着強度が弱いナイロンの塗装皮膜が、エポキシ系のプライマーを介して被加工物上に強力に接着された。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明した本発明の方法により、被加工物の表面に粉体塗料を噴射するという比較的簡単な方法により、被加工物の表面に薄膜を形成することができ、従って従来の有機溶剤等を使用した塗料による薄膜の形成に比較して大気汚染等の心配がなく、労働衛生上も好ましい粉体塗料による薄膜形成方法を提供することができた。
【００６４】
また、前記方法により形成された薄膜は、従来の静電塗装、流動浸漬等による粉体塗装によっては形成することのできなかった、例えば１０μｍ以下の比較的薄い薄膜を前述のように比較的簡単な方法により形成することができた。
【００６５】
前記粉体塗料の噴射により形成された薄膜を加熱することにより被加工物の表面に定着された薄膜は、従来の既知の塗装方法により形成された塗膜と同様の硬度、光沢を有し、被加工物の防錆、防水等の被加工物の表面保護膜として使用可能であると共に装飾的な機能をも有する。従って、該方法により形成された薄膜をそのまま被加工物の表面塗装として使用することができる。
【００６６】
また、前記の方法により形成された薄膜は、その厚さが１０μｍ以下と極めて薄いために、機械部品等を被加工物としてその表面に形成した場合であっても該部品の寸法変化はごく僅かである。また、このような薄膜を形成し得ることで、被加工物の塗装に必要な塗料の量を最小限に止めることができ、また、添加される溶剤に要するコストを低減させることで極めて経済的に塗装（薄膜の形成）を行うことができた。
【００６７】
さらに、前記方法により形成された薄膜をプライマーないしは接着層とし、さらにその上に塗装皮膜、ライナー、蒸着皮膜を形成することにより、前記塗装皮膜、ライナー、蒸着皮膜を被加工物の表面に好適に接着することができ、該皮膜が薄膜と一体となって被加工物の表面に好適に皮膜を形成することができた。
【００６８】
このように、前記薄膜をプライマーないしは接着層とすることで、例えばエポキシ系等の接着力は強いが、耐候性に難のある材質より成る粉体塗料にて薄膜を形成し、この薄膜上に、例えば接着力は弱いが耐光性があるアクリル樹脂より成る皮膜や、耐摩耗性のあるナイロンより成る皮膜を前記薄膜と一体的に被加工物の表面に接着することで、被加工物の表面に強力に接着され、かつ耐候性や機械的強度の高い皮膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の方法による薄膜形成の手順を説明した説明図であり、（Ａ）は粉体塗料を噴射して薄膜を形成する状態、（Ｂ）は、（Ａ）により形成された薄膜を加熱して定着させる状態を示す。
【図２】 金属性ローラ上に皮膜（ライニング）を被加工物表面に接着して皮膜を形成する例を示したもので、（Ａ）は接着層となる薄膜を形成する状態、（Ｂ）は接着層上にライニングを形成した状態を示す。
【図３】 静電塗装により形成される塗装皮膜を被加工物表面に接着して皮膜を形成する例を示したものであり、（Ａ）はプライマーとなる皮膜を形成する状態、（Ｂ）は静電塗装を行っている状態、（Ｃ）は加熱により被加工物上に静電塗装層を接着する状態を示す。
【図４】 粉体塗料の噴射装置の一例であるサクション式ブラスト装置。
【図５】 粉体塗料の噴射装置の一例である直圧式ブラスト装置。
【図６】 サクション式ブラスト装置のノズルの縦断面図。
【符号の説明】
１ 被加工物
３ 薄膜
７ 粉体塗料層
７’ 塗装皮膜
９ 樹脂皮膜（ライニング材）
１０ サクション式噴射ノズル
１０’ 直圧式噴射ノズル
１１ ノズル本体
１２ 粉体塗料吸入室
１３ ジェット
１４ ノズルチップ
１５ ホルダ
１６ 円錐内面
１８ 静電塗装用ノズル
２４ 粉体塗料導入口
２５ サクション式粉体塗料定量供給装置
２６ 直圧式粉体塗料定量供給装置
２９ サイクロン
３０ サンドブラスト加工装置
３１ 粉体塗料供給ホース
３２ エアーホース
３３ ダストコレクター
３４ 排風機
４６ 粉体塗料タンク
４７ キャビネット
４８ 導管
【発明の属する技術分野】
この発明は、粉体塗料により被加工物の表面に薄膜を形成する方法、及び該薄膜を使用して、被加工物の表面の薄膜上に皮膜を形成する方法に関するものであり、より詳細には被加工物の表面に粉体塗料を噴射ないしは投射して薄膜を形成する方法及び、前記方法により形成された薄膜をプライマー又は接着層と成し、該薄膜上に形成された塗料層、ライニング層、蒸着層等（皮膜）を前記薄膜により被加工物の表面に接着し、前記薄膜と一体的な皮膜を被加工物上に形成する方法に関する。
【０００２】
なお、本明細書において「皮膜」とは、塗膜等より成る比較的薄い膜ないしは層の他、例えばライニング等の比較的厚い膜ないしは層をも含み、また、塗料や液状樹脂の塗布や印刷、粉体塗料の付着により形成されるものの他、シートの貼着、金属やセラミック等の蒸着、その他各種の方法により形成される膜ないしは層を含む。
【０００３】
【従来の技術】
従来、塗装による塗膜の形成は、一般的に有機溶剤や水により十分な流動性を与えられた溶剤系塗料又は水性塗料をスプレーにより噴射する等して塗布することにより行われている。
【０００４】
前述の溶剤系塗料中に含まれる有機溶剤は、揮発性が高く、揮発して大気中に溶け込むことにより大気汚染の原因となり、作業中に揮発した有機溶剤を吸入することにより中毒の原因になる等、環境及び人体に悪影響を及ぼすおそれがある。また、有機溶剤は可燃性であり、該有機溶剤を含む塗料を扱う工場施設等における火災発生の原因等ともなる等、各種の問題点を有している。
【０００５】
一方、水性塗料にあっては、塗料中の揮発成分は水が殆どで有機溶剤を含んでいても少量であるために大気汚染、省資源対策として有用である。また、火災に対する安全性が高く、労働衛生上も好ましい。
【０００６】
しかし、水性塗料にあっては揮発成分の主体が水であることから、タレ、ハジキ、アワ等の塗装欠陥が生じ易く均一な塗膜を形成することが難しいだけでなく、塗装環境（特に温湿度）の変動に対する塗装可能環境条件許容幅が狭い。
【０００７】
また、焼付乾燥のための所要エネルギー量は一般の溶剤系焼付塗料に比べて大きく、さらに、塗装機器、設備の防錆面での配慮が必要となる等の設備投資を必要とする。
【０００８】
加えて、塗料中の揮発成分である水には界面活性剤が添加されているため、これをそのまま排水等することはできず、排水に際して所定の処理を行う必要がある。
【０００９】
このように、一般に塗料はその塗膜形成主要因であるバインダーに流動性を与えるための水あるいは有機溶剤を含有するために前述のような問題点を有することから、このような水や有機溶剤を一切含まない塗料にて塗膜を形成することが要望される。
【００１０】
しかし、前述のようなスプレー等による塗装では、噴射される塗料が十分な流動性を有する必要があることから、有機溶剤や水を含まない粘性の高い塗料を使用して塗装を行うことができない。
【００１１】
また、粘性の高い塗料を塗布する方法としては、例えばスクリーン印刷等の印刷技術を用いて被加工物の表面に塗膜を形成する方法も考えられ、この方法による場合、比較的薄く均一な薄膜を被加工物の表面に形成することができる。
【００１２】
しかし、スクリーン印刷等は、元来紙等の平面上に印刷するための技術であることから、被加工物の表面が平坦な形状である場合には塗膜を形成することはできても、立体的な表面形状を成する被加工物に対しては、この表面に塗膜を形成することができない。
【００１３】
このように、有機溶剤や水を含まない塗料により、立体的な表面形状を成す被加工物に対しても塗装を行うことのできる方法として、例えば予め加熱した被加工物の表面に粉体塗料を付着させ、被加工物の熱により粉体塗料を溶融させて均一な連続皮膜を形成する方法や、静電力で被加工物の表面に粉体塗料を塗着し、その後被加工物を加熱して塗着した粉体塗料を溶融させて均一な連続皮膜を形成する方法等により塗膜の形成を行う粉体塗装がある。
【００１４】
この粉体塗装に使用される粉体塗料は、溶剤系塗料のように有機溶剤を含んでいないため、大気汚染源とはならず、また、前述のような方法により塗膜を形成する粉体塗装にあっては、被加工物の表面が立体形状を有する場合にも均一な塗膜の形成ができる等の利点を有する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、被加工物の表面に塗膜を形成する場合、該塗膜は無溶剤の塗料により形成されることが望まれると共に、たとえば該塗膜が形成される被加工物が機械部品等の場合には、その寸法変形が最小限となるよう、該塗装により均一かつ薄い「薄膜」が形成されることが好ましい。
【００１６】
また、例えばアクリル粉体塗料、ナイロン粉体塗料、塩化ビニル系塗料等のように金属等に対する接着力が不十分な粉体塗料により金属成品に塗装を行う場合、ゴム、その他の樹脂等をライニングする場合、その他ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition) ・ＰＶＤ(Physical Vapor Deposition) 等の蒸着でセラミック、金属等を被加工物に付着させて蒸着皮膜を形成する場合等、被加工物とは異なる材質の皮膜を被加工物の表面に接着等する場合において、被加工物と前記塗装、ライニング、蒸着による各皮膜相互間の接着力を増加させて剥離し難くするために、該粉体塗装、ライニング、蒸着に先立って被加工物の表面に塗料を下地として塗装し、これにより形成された塗膜をプライマーないしは接着層としてこの上に前記粉体塗装、ライニング、蒸着皮膜の形成が行われている。
【００１７】
このようなプライマーないしは接着層等の下地塗装は、厚塗りは不用であり被加工物に対して厚塗りの塗膜を形成することは過剰品質になり塗料の消費も多く不経済となる。そのため、できるだけ均一な薄い薄膜を無溶剤系の塗料で形成することが望まれている。
【００１８】
これに対し、前述の粉体塗装による場合、溶剤を含まない粉体塗料により被加工物の表面に塗膜を形成することはできるが、粉体塗装に使用される粉体塗料の粒子径は通常２０μｍ〜１００μｍであるために、この粒子径以下の塗膜を形成することは困難である。粉体塗装により形成される塗膜は、通常４０μｍから３００μｍと比較的厚い膜が形成されるのが一般的で、この方法により薄膜、特に１０μｍ以下の薄膜を形成することは困難である。
【００１９】
そこで、本発明の目的は、上記従来技術における欠点を解消するためになされたものであり、被加工物の表面に、有機溶剤や水等の媒体を使用しない粉体塗料により、薄くかつ均一な薄膜、好ましくは１０μｍ以下の薄膜を形成することのできる薄膜形成方法を提供することを目的とする。
【００２０】
また、本発明の他の目的は、前記方法により形成された薄膜をプライマーないしは接着層とすることで、粉体塗装、ライニング、蒸着等により皮膜を形成する際に、被加工物の表面に前記皮膜が強力に接着された皮膜を形成することのできる皮膜形成方法を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の粉体塗料による薄膜形成方法は、被加工物１の表面に粉体塗料を噴射ないしは投射し、前記粉体塗料が衝突した際に発生する熱にて溶融した前記粉体塗料を被加工物の表面に付着させて、薄膜３、好ましくは１０μｍ以下の薄膜３を形成し〔図１（Ａ）〕、該薄膜上に、例えば液状樹脂をコーティングや印刷等の方法により塗布等して樹脂皮膜５を形成後、例えば被加工物１を加熱することにより、または樹脂皮膜５上から加熱することにより、前記薄膜３を加熱溶融して前記樹脂皮膜５を被加工物１の表面に接着して皮膜を形成することを特徴とする。
【００２２】
噴射ないしは投射される粉体塗料としては、被加工物と衝突した際に発生する熱にて溶融する性質のものであれば良く、好ましくは融点の低いものを使用する。また、塩化ビニル樹脂、ポリアミド（ナイロン）、繊維素誘導体（セルロースアセテートブチレート）、ポリオレフィン（ポリエチレン）、ポリエステル等をバインダーとした熱可塑性粉体塗料、及びエポキシ樹脂、ポリエステル、アクリル樹脂等のバインダーをそれぞれ適する架橋剤と組合せた熱硬化性粉体塗料のいずれをも使用することができ、熱可塑性粉体塗料にあっては粉体塗料の噴射ないしは投射による薄膜３の形成後、形成された薄膜３を加熱することにより溶融してそのまま連続皮膜を形成し、熱硬化形粉体塗料にあっては加熱により溶融して更に架橋反応を起こして硬化して被加工物の表面に薄膜３が定着される。
【００２３】
好ましくは前記粉体塗料として例えばエポキシ系又はエポキシポリエステル系等の接着強度の高いものを使用する。
【００２４】
また、前記樹脂皮膜５は、前記薄膜３上に加熱溶融した樹脂をコーティングや印刷、浸漬等の方法により接触させて樹脂皮膜５を形成すると共に、該加熱溶融した樹脂と接触した薄膜３を溶融して前記樹脂皮膜５を被加工物１の表面に接着して皮膜を形成することもでき（請求項２）、さらに、ゴム、その他の樹脂より成る例えばシートの樹脂皮膜５を重合又は載置後、例えば被加工物１を加熱することにより、または前記樹脂皮膜５上から加熱することにより、前記薄膜３及び皮膜５を溶融して、被加工物の表面に前記樹脂皮膜を接着させて皮膜を形成することができる〔図２（Ａ）及び図２（Ｂ）：請求項３〕また、加熱による定着前の前記薄膜３をプライマーとし、例えば、既知の静電塗装のように、静電塗装可能な粉体塗料である塗料樹脂７’を静電気により前記プライマー上に付着させ加熱することにより（請求項４，５）、更には前記薄膜３上で、コーティングや印刷、浸漬等の方法により、又は粉体塗料を溶射し、あるいは塗料樹脂７’である粉体塗料を加熱溶融することにより（請求項６）前記薄膜３に塗料樹脂７’を接触、付着させて塗料皮膜７’を形成すると共に、塗料樹脂と接触した前記薄膜３が溶融して被加工物１の表面に塗料皮膜７’を接着して皮膜を形成することもできる（請求項４）。
【００２５】
被加工物１が、金属やガラス等であり、塗装皮膜７’の形成に使用される塗料がアクリル、ナイロン、ポリエステル等をバインダとする金属、ガラスに対する接着強度の低いものについても、有効に使用可能である。
【００２６】
さらに、前記薄膜を接着層とし、更にその上にＣＶＤ、ＰＶＤ等の蒸着によりセラミック、金属等の蒸着皮膜を形成に際して、例えば被加工物を加熱され、または蒸着皮膜上から加熱されることにより、被加工物の表面に蒸着皮膜を接着して皮膜を形成することもできる（請求項７）。
【００２７】
なお、加熱により被加工物の表面に定着された薄膜３〔図１（Ｂ）に示す状態〕は、従来の溶剤系塗料、水性塗料等の塗布により形成される塗膜と同様に、被加工物の表面塗装としての表面装飾、錆止め、耐候性の向上等に寄与するものであり、また、静電塗装、その他の塗装の際のプライマー等として使用することができ、さらに、該薄膜３をプライマーないしは接着層としてその上に既知の方法によりライニング、蒸着等を行うこともできる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態につき、添付図面を参照しながら以下説明する。
【００２９】
本発明の薄膜形成方法は、被加工物の表面に粉体塗料を高速で噴射することにより、粉体塗料が被加工物の表面と衝突した際に生ずる熱により粉体塗料の表面が溶融して被加工物の表面に付着して均一な薄膜を形成するものであり、前記方法により形成された薄膜は、粉体塗装、ライニング、蒸着等により形成される皮膜を被加工物の表面に接着し、又は接着強度を向上させるためのプライマーないしは接着層とすることができる。
【００３０】
被加工物の表面に粉体塗料を噴射する装置としては、圧縮ガスと共に研磨材を噴射する既知のブラスト装置を使用することができ、このブラスト装置により前記研磨材に代えて粉体塗料を噴射することで薄膜を形成することができる。
【００３１】
本実施形態にあっては、圧縮ガスとして圧縮空気を使用し、ノズル１０に導入される圧縮空気の圧力等により、粉体塗料の噴射圧力、噴射速度等を容易に調整可能なエアー式のブラスト装置を使用している。このエアー式のブラスト装置としては、各種の型式のものを使用することができ、例えば粉体塗料の投入されたタンク内に圧縮空気を供給し該圧縮空気により搬送されたノズルより噴射する直圧式のブラスト装置、ノズルの内部に生ずるエゼクター現象を利用して粉体塗料をノズルに引き込み噴射するサクション式のブラスト装置を使用することができ、さらに、このサクション式のブラスト装置として、粉体塗料のタンクから重力により落下した粉体塗料を圧縮空気に乗せて噴射する重力式のブラスト装置、圧縮空気の噴射により生じた負圧により粉体塗料を吸引して圧縮空気と共に噴射するサイフォン式のブラスト装置等の各種のブラスト装置を使用することができる。
【００３２】
前記エアー式のブラスト装置のうち、サクション式、直圧式のものを示せば図４及び図５に示す通りである。
【００３３】
図４はノズル１０の内部に生ずるエゼクター現象を利用して粉体をノズル１０に引き込み噴射する装置で、一般にサクション式サンドブラスト装置として使用されているものを本発明の方法に転用した例である。
【００３４】
図４に示す装置において、まず粉体塗料はキャビネット４７内に投入される。投入された粉体塗料はダストコレクター３３の負圧に引かれて導管４８を通りサイクロン２９から粉体塗料タンク４６に入る。粉体塗料タンク４６に入った粉体塗料はサクション式粉体塗料定量供給装置２５に入る。ノズル１０はサクション式噴射ノズルで、図示せざる圧縮空気供給源と連通されたエアーホース３２からの圧縮空気を使用してエゼクター現象により粉体塗料供給ホース３１内を負圧にすることによりサクション式粉体塗料定量供給装置２５内の粉体塗料を一定量引き込みノズルチップ１４から圧縮空気と共に噴射する。
【００３５】
このサクション式噴射ノズル１０の一例を示せば、図６に示す通りである。図６に示すノズル１０は、ノズル本体１１を備え、このノズル本体１１は、ブラスト加工装置の粉体定量供給装置２５から粉体塗料供給ホース３１を解して粉体塗料導入口２４に連通して粉体塗料が吸入される略円筒容器状の粉体塗料吸入室１２が形成されており、この粉体塗料吸入室１２の前端部には円錐状に絞られた円錐内面１６が形成され、この円錐内面１６に貫通するノズルチップ１４が設けられている。
【００３６】
そして、前記円錐内面１６の内側に、後端を図示せざる圧縮空気供給源に連通されたジェット１３の先端が粉体塗料の吸入室１２の後方から挿入されており、このジェット１３の先端噴射孔から図示せざる圧縮空気供給源より供給された圧縮空気が噴射し得るよう構成されている。
【００３７】
１５はホルダで、内周面にテーパ部を備えた円筒形状をなし、ホルダ１５の内周のテーパ部でノズルチップ１４の外周のテーパ部を外嵌し、ホルダ１５の外周に設けたネジ部でノズル本体１１に螺着することによりノズルチップ１４をノズル本体１１に固定している。
【００３８】
以上のように構成されたノズル１０において、ホース３２を解して圧縮空気供給源に連通されたジェット１３の先端から高圧の空気を噴射すると、粉体塗料吸入室１２内が負圧となるので、この負圧により粉体塗料定量供給装置２５内の粉体塗料が粉体塗料供給ホース３１を経て粉体塗料吸入室１２へ吸引される。
【００３９】
粉体塗料吸入室１２内の粉体塗料は、前記円錐内面１６とジェット１３の内周の環状の間隙部分に吸入され、ジェット１３より噴射された空気流に乗って、ノズルチップ１４から外部へ円錐状に拡散しながら噴射される。
【００４０】
一例として、本実施形態にあっては、前記ジェット１３の先端開孔をφ３〜４mm、ノズルチップの先端開孔をφ８〜９mmと成し、圧縮空気の圧力を、一例として1.5kg/cm2 以上（重力式）としている。
【００４１】
図５は粉体塗料定量供給装置２６内に図示せざる圧縮空気供給源からの圧縮空気を導入して該圧縮空気と共に粉体塗料を圧送して直圧式噴射ノズル１０’から噴射する装置であり、一般に直圧式サンドブラスト装置として使用されるものを本発明の方法に転用したものである。
【００４２】
図５に示す装置においてまず粉体塗料はキャビネット４７に投入される。投入された粉体塗料はダストコレクター３３の負圧により引かれて導管４８を通りサイクロン２９から粉体塗料タンク４６に入る点については、前述のサクション式ブラスト装置と同様である。
【００４３】
粉体塗料タンク４６に入った粉体塗料は直圧式粉体塗料定量供給装置２６に入る。直圧式粉体塗料定量供給装置２６内には、図示せざる圧縮空気供給源より圧縮空気が導入されており、この導入された圧縮空気により圧力を加えられた粉体塗料は圧縮空気と共に粉体塗料供給ホース３１を通り直圧式噴射ノズル１０’に導入され、該ノズル１０’の先端に設けられたノズルチップ１４より圧縮空気と共に噴射される。この時圧縮空気の圧力は、一例として0.2kg/cm2 以上（直圧式）である。
【００４４】
以上のように構成されたブラスト装置のキャビネット４７内に、所望の粉体塗料を投入して該装置を作動させると、ノズルチップ１４から粉体塗料が圧縮空気と共に噴射され、該噴射された粉体塗料は図１（Ａ）で示すように被加工物１の表面に衝突する。
【００４５】
このようにして粉体塗料が被加工物１の表面に衝突すると、この衝突の際に生ずる摩擦熱で粉体塗料の表面が溶融して被加工物１の表面に付着する。このとき粉体塗料の各粒体が被加工物の表面に接する時間は非常に短いため、該粒体は完全に溶融することなくその表面層のみが溶融して被加工物の表面に付着する。従って、被加工物１の表面には粉体塗料の各粒体の粒径以下の厚みの薄膜３を形成することができる。
【００４６】
また、被加工物１の表面に付着して冷えて固まった粉体塗料の薄膜３は、再度同じ場所に粉体塗料が衝突すると被加工物１の表面より剥離されるので、被加工物１の表面に形成される薄膜３は一定の厚み以上に成長しない。このため、従来より静電塗装等において使用されている粒径２０μｍ〜１００μｍの粉体塗料を使用して本発明の方法を行った場合でも、１μｍ程度の、均一な厚みでかつ比較的薄い薄膜３を形成することが可能となる。この薄膜３の厚みは加工条件により多少変化するが３μｍ以上の厚みには成長しない。
【００４７】
なお、被加工物１の表面に粉体塗料を噴射する際、ノズル１０の噴射角度は被加工物１に対して６０度以下の傾斜角とすることが望ましい。粉体塗料の噴射角度は、例えば被加工物１に垂直に噴射することによっても粉体塗料を被加工物１の表面に付着させることはできるが、ノズル１０を傾けて噴射した方が粉体塗料が付着し易く、また均一な薄膜３が得られやすい。
【００４８】
以上のようにして被加工物１の表面に形成された粉体塗料の薄膜を被加工物１の表面に定着させる場合には、被加工物１を加熱する等して形成された薄膜３を溶融する〔図１（Ｂ）参照〕。このようにして被加工物１を加熱すると、例えば塩化ビニル樹脂、ポリアミド（ナイロン）、繊維素誘導体（セルロースアセテートブチレート）、ポリオレフィン（ポリエチレンナ）、ポリエステル等をバインダーとする熱可塑性の粉体塗料にあっては該加熱により溶融してそのまま連続薄膜を形成し、また、例えばエポキシ樹脂、ポリエステル、アクリル樹脂等がそれぞれ適する架橋剤と組み合わされてバインダーとされた熱硬化型の粉体塗料にあっては、前記加熱により溶融し、さらに架橋反応を起こして硬化して形成された薄膜が被加工物の表面に定着する。
【００４９】
加熱により被加工物１の表面に定着された薄膜は、溶剤系塗料や水性塗料の塗布により形成された塗膜と同様、これをそのまま被加工物の表面塗装等として使用することができ、また、各種の塗装やライニング、蒸着による皮膜を形成する際の下地、即ちプライマーないしは接着層として使用することもできる。
【００５０】
しかし、より強固な接着力を得るためには、被加工物１の表面に定着させる前の薄膜３〔図１（Ａ）に示す状態〕をプライマーないしは接着層とし、該薄膜３上に塗装皮膜７’やライニング材等の樹脂皮膜５、蒸着皮膜を形成した後に加熱溶融して定着させる〔図３（Ｃ）参照〕。
【００５１】
この場合には、被加工物１の表面に粉体塗料を噴射して薄膜３を形成し、該薄膜３上に例えば静電塗装等による粉体塗装、樹脂シート等の貼着や液状樹脂のコーティング等によるライニング、ＣＶＤやＰＶＤ等の蒸着を成し、その後被加工物を加熱し、または前記粉体塗装、ライニング、蒸着により形成された皮膜上よりプライマーないしは接着層とされた薄膜３を加熱溶融する等して、粉体塗料層が溶融して形成された塗装皮膜７’、貼付ないしはコーティングされたライニング材等の樹脂皮膜５、蒸着により形成された蒸着皮膜等を被加工物の表面に薄膜と共に接着ないし一体としての重合積層させることにより、皮膜を形成することができる。
【００５２】
特に、接着力の弱いアクリル、ナイロン、ポリエステル等の塗料を使用して塗装皮膜７’を形成する場合や、被加工物１に対して接着し難いライニング材等の樹脂皮膜５や蒸着膜を被加工物の表面に強固に接着する場合には、例えばエポキシ系又はエポキシポリエステル系等の強力な接着力を有する樹脂より成る粉体塗料を前述の方法により被加工物の表面に噴射して薄膜３を形成し、この薄膜３をプライマーないしは接着層とすることにより、塗装皮膜７’やライニング材等の樹脂皮膜５、蒸着皮膜を被加工物の表面に強固に付着することができる。一方、耐候性に難のあるエポキシ系粉体塗料により形成された薄膜３は、前述のようにこれをプライマーないしは接着層とすることで塗装皮膜７’やライニング材等の樹脂皮膜５、蒸着皮膜により被覆されて、双方の欠点が補われた理想的な皮膜を得ることができる。
【００５３】
図２は被加工物１である金属ロールにウレタン等のライニングするときに、エポキシ系の粉体塗料を噴射して形成された薄膜３を接着層として使用するもので、前述のようにブラスト装置によりエポキシ系の粉体塗料を金属ロール表面に吹き付けて薄膜３を形成した後、この薄膜３を接着層としてさらにその上にライニングを施し、その後このライニングの施された金属ロールを加熱して接着層を加熱溶融してライニング材等の樹脂皮膜５を金属ロールの表面に接着する。
【００５４】
なお、この時ライニングされるウレタン中のアミンにて、薄膜３を形成するエポキシが硬化する場合は加熱することなく接着層が架橋硬化されて、接着層の溶融、架橋硬化のための加熱の必要がなくなる。
【００５５】
図３は被加工物１である鉄板上にエポキシの粉体塗料を高圧エアーにて吹き付けて薄膜３を形成した後に、該薄膜３をプライマーとして静電塗装で静電塗装用ノズル１８からエポキシ以外の粉体塗料（例えばポリエステル系・アクリル系・ナイロン系・塩化ビニル系等）を吹きつけ被加工物１に付着後両方の粉体塗料を加熱溶融したものである。静電塗装のみでなく流動浸漬にて粉体塗装を行うときも同様に行う。
【００５６】
なおここで用いられるエポキシ系粉体塗料のエポキシ樹脂としては常温で固体のものでＤＧＥＢＡエポキシ樹脂、エポキシ化ノボラック樹脂、ブロム化エポキシ樹脂、変性ＤＧＥＢＡエポキシ樹脂、エピクロルヒドリン／ビスフェノールＡタイプのエポキシ樹脂、脂環式エポキシ等のエポキシ樹脂が使用される。
【００５７】
また硬化剤としては脂環式ポリアミン・芳香族ポリアミン（メタフェニレンジアミン・ジアモノジフェニルメタン・ジアミノジフェニルスルフォン等）・ジジアンジアミド・酸無水物（ＴＭＡ・ＰＭＤＡ・ＴＨＰＡ・ＴＭＡ／ＧＥの反応物・ＰＡ等）・ジヒドラジッド・ポロントリフルオライドコンプレックス等・ポリカルボン酸無水物・フェノール／ノボラック樹脂・ＢＦ３・アミン酢塩などのルイス酸・イミダゾール類などが用いられる。実施例１
次の加工条件でサンドブラスト装置によりエポキシポリエステル系の粉体を噴射して鉄板上に薄膜を形成した。
【００５８】
加工圧力：5kg/cm2 （重力式）
噴射角度：加工面から３０度傾斜
ノズル距離：５０ｍｍ
ノズル口径：９ｍｍ
加工装置：ＳＣ−４型（不二製作所製）
Ｅ３００（東亞合成株式会社製）エポキシポリエステル系粉体塗料
以上の条件で被加工物の表面に薄膜を形成した後、該薄膜の形成された被加工物を１８０度で２０分加熱して該薄膜を成す樹脂を硬化させた。
【００５９】
その結果、被加工物である鉄板上に約１μｍの均一な薄膜が形成された。
【００６０】
実施例２
次の加工条件でサンドブラスト装置によりエポキシ系の粉体を噴射して鉄板上に薄膜を形成した。
【００６１】
加工圧力：5kg/cm2 （重力式）
噴射角度：加工面から３０度傾斜
ノズル距離：５０ｍｍ
ノズル口径：９ｍｍ
加工装置：ＳＣ−４型（不二製作所製）
Ｅ５００（東亞合成株式会社製）エポキシ系粉体塗料
以上の条件で被加工物の表面に形成された薄膜をプライマーとし、このプライマー上に静電塗装で膜厚６０μｍのナイロンの粉体塗装を行い、その後該被加工物を１８０度で加熱してナイロン粉体を溶融すると共にプライマーを加熱硬化した。
【００６２】
以上の結果、金属に対する接着強度が弱いナイロンの塗装皮膜が、エポキシ系のプライマーを介して被加工物上に強力に接着された。
【００６３】
【発明の効果】
以上説明した本発明の方法により、被加工物の表面に粉体塗料を噴射するという比較的簡単な方法により、被加工物の表面に薄膜を形成することができ、従って従来の有機溶剤等を使用した塗料による薄膜の形成に比較して大気汚染等の心配がなく、労働衛生上も好ましい粉体塗料による薄膜形成方法を提供することができた。
【００６４】
また、前記方法により形成された薄膜は、従来の静電塗装、流動浸漬等による粉体塗装によっては形成することのできなかった、例えば１０μｍ以下の比較的薄い薄膜を前述のように比較的簡単な方法により形成することができた。
【００６５】
前記粉体塗料の噴射により形成された薄膜を加熱することにより被加工物の表面に定着された薄膜は、従来の既知の塗装方法により形成された塗膜と同様の硬度、光沢を有し、被加工物の防錆、防水等の被加工物の表面保護膜として使用可能であると共に装飾的な機能をも有する。従って、該方法により形成された薄膜をそのまま被加工物の表面塗装として使用することができる。
【００６６】
また、前記の方法により形成された薄膜は、その厚さが１０μｍ以下と極めて薄いために、機械部品等を被加工物としてその表面に形成した場合であっても該部品の寸法変化はごく僅かである。また、このような薄膜を形成し得ることで、被加工物の塗装に必要な塗料の量を最小限に止めることができ、また、添加される溶剤に要するコストを低減させることで極めて経済的に塗装（薄膜の形成）を行うことができた。
【００６７】
さらに、前記方法により形成された薄膜をプライマーないしは接着層とし、さらにその上に塗装皮膜、ライナー、蒸着皮膜を形成することにより、前記塗装皮膜、ライナー、蒸着皮膜を被加工物の表面に好適に接着することができ、該皮膜が薄膜と一体となって被加工物の表面に好適に皮膜を形成することができた。
【００６８】
このように、前記薄膜をプライマーないしは接着層とすることで、例えばエポキシ系等の接着力は強いが、耐候性に難のある材質より成る粉体塗料にて薄膜を形成し、この薄膜上に、例えば接着力は弱いが耐光性があるアクリル樹脂より成る皮膜や、耐摩耗性のあるナイロンより成る皮膜を前記薄膜と一体的に被加工物の表面に接着することで、被加工物の表面に強力に接着され、かつ耐候性や機械的強度の高い皮膜を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の方法による薄膜形成の手順を説明した説明図であり、（Ａ）は粉体塗料を噴射して薄膜を形成する状態、（Ｂ）は、（Ａ）により形成された薄膜を加熱して定着させる状態を示す。
【図２】 金属性ローラ上に皮膜（ライニング）を被加工物表面に接着して皮膜を形成する例を示したもので、（Ａ）は接着層となる薄膜を形成する状態、（Ｂ）は接着層上にライニングを形成した状態を示す。
【図３】 静電塗装により形成される塗装皮膜を被加工物表面に接着して皮膜を形成する例を示したものであり、（Ａ）はプライマーとなる皮膜を形成する状態、（Ｂ）は静電塗装を行っている状態、（Ｃ）は加熱により被加工物上に静電塗装層を接着する状態を示す。
【図４】 粉体塗料の噴射装置の一例であるサクション式ブラスト装置。
【図５】 粉体塗料の噴射装置の一例である直圧式ブラスト装置。
【図６】 サクション式ブラスト装置のノズルの縦断面図。
【符号の説明】
１ 被加工物
３ 薄膜
７ 粉体塗料層
７’ 塗装皮膜
９ 樹脂皮膜（ライニング材）
１０ サクション式噴射ノズル
１０’ 直圧式噴射ノズル
１１ ノズル本体
１２ 粉体塗料吸入室
１３ ジェット
１４ ノズルチップ
１５ ホルダ
１６ 円錐内面
１８ 静電塗装用ノズル
２４ 粉体塗料導入口
２５ サクション式粉体塗料定量供給装置
２６ 直圧式粉体塗料定量供給装置
２９ サイクロン
３０ サンドブラスト加工装置
３１ 粉体塗料供給ホース
３２ エアーホース
３３ ダストコレクター
３４ 排風機
４６ 粉体塗料タンク
４７ キャビネット
４８ 導管
Claims (7)
- 被加工物の表面に粉体塗料を噴射し、前記粉体塗料が衝突した際に発生する熱にて溶融した前記粉体塗料を被加工物の表面に付着させてプライマー乃至は接着層となる薄膜を形成し、該薄膜上に、樹脂皮膜を形成すると共に、前記薄膜を溶融して前記樹脂皮膜を被加工物の表面に接着することを特徴とする皮膜形成方法。
- 被加工物の表面に粉体塗料を噴射し、前記粉体塗料が衝突した際に発生する熱にて溶融した前記粉体塗料を被加工物の表面に付着させてプライマー乃至は接着層となる薄膜を形成し、該薄膜上に、加熱溶融した樹脂を接触させて樹脂皮膜を形成すると共に、前記加熱溶融した樹脂と接触した前記薄膜を溶融して、前記樹脂皮膜を被加工物の表面に接着することを特徴とする皮膜形成方法。
- 被加工物の表面に粉体塗料を噴射し、前記粉体塗料が衝突した際に発生する熱にて溶融した前記粉体塗料を被加工物の表面に付着させてプライマー乃至は接着層となる薄膜を形成し、該薄膜上に、樹脂皮膜を重合又は載置すると共に、前記薄膜及び皮膜を加熱溶融して前記樹脂皮膜を被加工物の表面に接着することを特徴とする皮膜形成方法。
- 被加工物の表面に粉体塗料を噴射し、前記粉体塗料が衝突した際に発生する熱にて溶融した前記粉体塗料を被加工物の表面に付着させてプライマー乃至は接着層となる薄膜を形成し、該薄膜上に、静電気により塗料樹脂を接触付着させ、次いで加熱して前記塗料樹脂と接触した前記薄膜を溶融して被加工物の表面に前記塗料皮膜を形成することを特徴とする皮膜の形成方法。
- 前記塗料樹脂は、静電塗装可能な粉体塗料である請求項４記載の皮膜形成方法。
- 前記塗料樹脂を、前記静電気による塗料樹脂の接触付着に代え、前記薄膜上にコーティングや印刷、浸漬等の方法により、又は粉体塗料を溶射して加熱溶融することにより接触付着させ、前記薄膜上に皮膜として接着形成したことを特徴とする請求項４記載の皮膜形成方法。
- 被加工物の表面に粉体塗料を噴射し、前記粉体塗料が衝突した際に発生する熱にて溶融した前記粉体塗料を被加工物の表面に付着させてプライマー乃至は接着層となる薄膜を形成し、該薄膜上に蒸着による蒸着皮膜を形成し、前記蒸着皮膜を被加工物の表面に接着したことを特徴とする皮膜形成方法。
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