JPH01297174A - 金属製品の粉体塗装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野〉 本発明は金属製品を粉体塗装する方法に関する。

さらに詳しくは、金属との接着性が高く、かつ耐熱性、
耐熱水性および伸びのすぐれた樹脂の塗膜を金属表面に
形成させる方法に関するものである。

（従来の技術） （発明が解決しようとする問題点） 従来オレフィン系重合体、特にエチレン系重合体をベー
スとする粉体塗料は、金属製品の腐食防止、耐薬品性、
耐汚染性等の付与目的で広く使用されでいる。これらの
例としては、水切棚、野菜かご、自転車用前かご、冷蔵
庫の棚等があり、日頃我々がよく目にする所である。

上記のように特に耐熱性を要求されない日用品的な分野
では、エチレン系重合体のコーティングで十分上記の目
的を達成することができるが、給湯管、自動車エンジン
周辺部品などのように金属製品が高温の条件で使用され
る場合、エチレン系重合体では耐熱性が不十分である。

一方、ポリプロピレン系重合体は耐熱性に優れ熱膨張率
が小さく、寸法安定性が良いので各種成形品の製造材料
として幅広く利用されているが粉体塗装に用いられた例
は極く少ない。その理由としては、ポリプロピレンを金
属に粉体塗装した場合、金属との接着性が低く、塗装後
の塗膜の伸びも悪いという問題点が挙げられる。

金属との接着性を改善した流動浸漬用組成物として、１
）特開昭５９−３０８４１号公報があり、その実施例６
には、無水マレイン酸で処理した変性ポリプロピレンに
、ポリプロピレンをトライブレンドした組成物を製造し
、この組成物を流動浸漬法により金属に被覆した例が示
されている。この被覆物は、接着力の点では改善のあと
が見られるものの、まだ十分満足すべき値ではなく、塗
膜の伸び率の低さは改善されるに至っていない。

また、粉体塗装を施す金属製品が熱雰囲気下で使用され
る場合の接着性を改善し、併せてプロピレン系重合体の
塗装膜の伸びの悪さを改善するものとして、２）特開昭
６２−１９０２６５号公報、３）特開昭６２−１９０２
６６号公報がおる。２）はプロピレンとα−オレフィン
との結晶性ランダム共重合体の一部または全部を酸変性
した変性ポリプロピレンと、エチレン系重合体、金属酸
化物または、金属水酸化物みよび造核剤からなる粉体塗
料用樹脂組成物でおり、３）は樹脂成分に着目すれば、
２）の樹脂成分に炭素数６以上のビニルシクロアルカン
重合体を加えたものである。２）または３）の組成物を
用いて金属を塗装した場合、接着性、塗膜の伸びは改善
されているが、熱雰囲気下あるいは熱水浸漬下における
接着性と、塗膜の伸びについてはなお改善の余地がある
。

金属に粉体塗装を施す場合、塗膜の伸びは重要な要件の
一つである。例えば塗膜の伸でか悪いと。

金属製品の角の部分にエツジ切れが生じたり、複雑な形
状の場合には僅かの応力や衝撃によって塗膜が破断し、
本来の目的が達せられない。また、熱応力に起因する割
れが発生し易い等の問題が生ずる。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、熱雰囲気下おるいは熱水浸漬下における
、金属とポリプロピレン系重合体の接着性、および塗装
後の塗膜の伸びのすぐれた粉体塗装法について、種々検
討を加えた。その結果、不飽和カルボン酸またはその無
水物で処理された変性ポリプロピレンに、該変性ポリプ
ロピレンとほぼ同じ密度を有する超低密度ポリエチレン
を配合した場合、機械粉砕してブレンドする際密度が近
似しているためか、よく混じり合いまた、粉体塗装した
場合、溶融時に相分離が見られず、非常に平滑でつやの
ある、堅いながらも柔軟性のおる塗膜が得られることを
見出した。

さらに、変性ポリプロピレンに上記超低密度ポリエチレ
ンを所定量配合した組成物を機械粉砕して得た粉体塗料
は、金属に対してすぐれた接着力を持ちまた、塗膜の伸
びが特開昭６２−１９０２６５．６２−１９０２６６等
記載の従来の変性ポリプロピレン系組成物を用いて形成
された塗膜と比較して、格段にすぐれた値を示すことを
知った。

また、ジエン系重合体と酸化マグネシウムからなるプラ
イマーで処理した金属表面に、上記組成物から得られた
粉体塗料を塗装した場合、その塗膜は、すぐれた伸びを
有するとともに、熱水浸漬下でも長期間強力な接着力を
保持することを見出し、本発明に到達した。

即ち、本発明の要旨は不飽和カルボン酸または、その無
水物で処理された密度が０．８８５〜０．９２０好まし
くは０．８９０−０．９１５の変性ポリプロピレン８０
〜９７重量％と、密度が０．８８０−０．９２０好まし
くは０．８９０〜０．９１０の超低密度ポリエチレン２
０〜３重■％からなる樹脂組成物を用いることを特徴と
する、金属製品に耐熱性で伸びのある、樹脂塗膜を形成
させる粉体塗装方法である。

ざらに、ジエン系重合体と酸化マグネシウムとからなる
プライマーで金属表面を処理した後、上記樹脂組成物を
用いることを特徴とする、耐熱性のみならず、耐熱水性
で伸びのある樹脂塗膜を金属製品に形成させる粉体塗装
方法である。

一般にポリプロピレン系重合体は耐熱性があるため、そ
の塗膜も前記変性ポリプロピレンに、超低密度ポリエチ
レンを配合することにより金属と強固に接着し、高温下
での連続使用に十分耐えられる。しかしながら熱水雰囲
気下では、その塗膜をガス状の水が透過するため、水分
が被膜と金属表面の間で凝縮し、それによって被膜と金
属の間の接着力が弱くなる。その結果、被膜が金泥表面
から浮いたり、剥離するという現象がみられる。

本発明の一態様は、上記現象を防止するため、金属表面
にジエン系重合体と酸化マグネシウムからなるプライマ
ーを塗布した後、該樹脂組成物から得られた粉体塗料を
塗装する方法である。本発明者らは、種々のプライマー
について検討し、その結果前記プライマーで処理した場
合、被膜と金属表面のなじみが飛躍的に改良され、通常
の高温条件下ではもちろん、熱水浸漬下でも長期間、強
固な接着力が保持できることを、見出したものである。

ジエン系重合体と酸化マグネシウムからなるプライマー
の作用機構については詳らかではないが、プライマーと
塗膜の間に何らかの化学的結合力が生じるものと推察さ
れる。

本発明で用いられる変性ポリプロピレンは特開昭６２−
１９０２６６号公報の実施例１に準じた方法により製造
できる。原料樹脂としては、プロピレン９０〜９９重量
％とプロピレン以外の炭素数２〜１０のα−オレフィン
１０〜１重量％、好ましくは２〜８重量％との結晶性ラ
ンダム共重合体が好ましい。α−オレフィンとしては、
エチレンが最も好適に使用することができる。共重合割
合が１重量％未満では融点が高く、溶融時の粘度が大き
いためポリプロピレンの分解温度である２５０℃より低
い温度では平滑な塗膜が得られない。一方α−オレフィ
ンの共重合割合が１０重量％を超すと、融点が低くなり
すぎるので耐熱性および表面硬度が低下する。

ポリプロピレンを変性させる不飽和カルボン酸またはそ
の無水物としては、アクリル酸、メタクリル酸、マレイ
ン酸、無水マレイン酸、フマル酸。

イタコン酸、無水イタコン酸などがあり、それらの中で
は無水マレイン酸が好ましい酸である。

酸変性によって含有されるこれら不飽和カルボン酸また
はその無水物の量は、変性ポリプロピレンに対して０．
０１〜５重量％であることが望ましい。０．０１重量％
より少ないと物性改良の効果は現われず、逆に５重量％
より多過ぎてもその効果は減少する。ポリプロピレンを
酸変性するには、従来公知の方法のいずれでも採用する
ことができる。例えば、ポリプロピレン、不飽和カルボ
ン酸あるいはその無水物および溶媒からなる混合物を、
ラジカル重合開始剤の存在下に高温加熱することにより
製造することができる。また溶媒を使用しないで、単に
ポリプロピレンと不飽和カルボン酸またはその無水物か
らなる混合物を溶融混合することによっても製造するこ
とができる。

本発明では、酸変性したポリプロピレンに超低密度ポリ
エチレンを配合した組成物を用いるが、両者の割合は変
性ポリプロピレン８０〜９７重足％に超低密度ボリエヂ
レン２０〜３重量％を配合したものが、本発明の目的に
合致した粉体塗料を与える。超低密度ポリエチレンの配
合量が３小母％未満では金属に塗装した際、伸び率、熱
安定性が向上せず２０重量％を超えると塗膜の接着性と
硬度が低下するので好ましくない。

変性ポリプロピレンと超低密度ポリエチレンの密度は、
できるだけ似かよった値のものを使用するのが好ましく
、本発明では両者の密度が前述の範囲のものを用いて配
合する。

変性ポリプロピレンに超低密度ポリエチレンを配合する
には、両者をヘンシェルミキサー、ブレングーなどの混
合機で混合したものを、押出機で溶融混練してペレット
とする。ペレット状組成物は、これを機械粉砕して平均
粒径が５００ミクロン以下、好ましくは５０〜３００ミ
クロンの粉体とし、これを用いて粉体塗装を行う。上記
樹脂粉末を粉体塗装するには、流動浸漬塗装、静電塗装
。

静電浸漬塗装などいずれの方法でも採用することができ
る。

本発明では、塗装する金属製品を温度調節可能な電気炉
等の加熱装置で２００〜２５０℃の温度に前加熱した後
、例えば流動浸漬塗装法による場合には、樹脂粉末が流
動する浸漬槽に数秒〜数分間浸漬して被覆成形を行う。

この場合、実際に溶融する樹脂温度が変性ポリプロピレ
ンの分解温度（２５０〜２５３°Ｃ）以下の温度になる
ように被塗物品の表面温度を調節して、溶融させること
が肝要である。というのは、この温度範囲を越えると急
激に主鎖の分解が始まり、樹脂が劣化するためである。

被覆後、塗膜表面の状態を滑らかにするため１６０〜２
３０℃で後加熱する。油加熱、後加熱の時間は加熱温度
との関係、被塗物品の大ぎざによっても異なるので一概
には規定できないが、前加熱は２５０℃の温度で２０〜
３０分間程度、後加熱は２３０℃で１５〜２０分間、２
００℃であれば４０〜６０分間程度行う。後加熱が長時
間になると、塗膜のタレ、樹脂の劣化が起り、時間が足
りないと当然のことながらスムージンク不足となる。

なる。

金属製品が板状、網棚状、容器類など表面に塗装する場
合にはいわゆる流動浸漬塗装法が有利であり、金属製品
が管類でその内面を塗装する場合であれば、前加熱した
管内に樹脂粉末を散布するふりかけ法、あるいは管内に
吸引する方法等を適用して塗膜を形成させる。

ジエン系重合体と酸化マグネシウムとからなるプライマ
ーを、金属製品に塗布する方法は特に制限されるもので
はないが、該金属製品をプライマー液に浸漬するデイツ
プ法が有利である。また用いるジエン系重合体とは、ポ
リブタジェン、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジェン
共重合体）のような合成ゴム、おるいは天然ゴム等であ
る。これらのジエン系重合体は通常、酸化マグネシウム
とともに四塩化炭素、クロロホルム等の溶剤に溶かして
使用される。このとき、微粒子シリカ、カーボンブラッ
ク等の沈降防止剤２分散剤を加えることは差支えない。

上記のプライマーを塗布した金属製品は、これを乾燥し
て前加熱し、変性ポリプロピレンに超低密度ポリエチレ
ンを配合した樹脂組成物を用いて、粉体塗装、後加熱を
すれば熱水浸漬下でも金属に対して強固な接着力を持つ
塗膜を形成させることができる。

なお、本発明の効果を阻害しない範囲で、パラ−１−ブ
チル安息香駿、ソルビトール誘導体などの造核剤、カー
ボンブラック、酸化チタンなどの顔料、酸化防止剤、紫
外線吸収剤などを適宜、上記樹脂組成物に添加し得る。

（実施例） 以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。

製造例Ａ エチレン含有量２．３重量％、ＭＩ　　７．６ｙ／１０
分の結晶性エチレン−プロピレンランダム共重合体を無
水マレイン酸で変性し、無水マレイン酸含有量０．１重
量％、ＭＩ　　４８９／１０分、密度が０．９００の変
性ポリプロピレン（変性ＰＰ（Ａ）〕を得た。これとＭ
Ｉ　　１０ｇ／１０分の超低密度ポリエチレン（ＶＬＤ
ＰＥ　（Ａ））（商品名：エフセレンＶＬ７００．（密
度０．９０５＞）の所定量をヘンシェルミキサーで予備
混合し、押出機を使用して１７０〜１９０℃で溶融混練
しペレットを得た。このペレットを冷凍機械粉砕し、平
均粒径１２０ミクロンの樹脂組成物Ａを得た。

製造例Ｂ 製造例Ａで得た変性ポリプロピレンＡ４０重量％とエチ
レン含有量２．３重量％、ＭＩ　　７．６ｙ／１０分の
結晶性エチレン−プロピレンランダム共重合体６０重世
％をブレンドし、ＭＩ　　２２ｇ／１０分、密度が０．
９００の変性ポリプロピレン（変性ＰＰ　（Ｂ））を得
た。これとＭＩ　　２９／１０分の超低密度ポリエチレ
ン（ＶＬＤＰＥ　（Ｂ）〕　〔商品名：エクセレンＶＬ
２００、（密度０．９００＞）の所定量を配合したもの
を製造例Ａと同様に処理して、平均粒径１５０ミクロン
の樹脂組成物Ｂを得た。

実施例１〜３ 製造例Ａで得られた平均粒径１２０ミクロンの樹脂組成
物Ａを用いて厚さ３．２Ｍ、１５０＃Ｘ７０ｍの鋼板（
ＪＩＳ　　３１４１（ＳＰＣＣ−３Ｄ））を流動浸漬法
により塗装した。

鋼板の加熱条件は、前加熱２５０’０．３０分間、後加
熱２１０℃で３０分間である。浸漬時間は１５秒である
。

実施例４〜６ 製造例Ｂで得られた、平均粒径１５０ミクロンの樹脂組
成物Ｂを用いて内径２７．６Ｍ、外径３４ｍ、長さ１５
０＃の鋼管（ＪＩＳ　　Ｇ３４．５２（ＳＧＰ））の内
面をふりかけ法により粉体塗装した。

鋼管の前加熱は、２５０℃，３０分間でおり、鋼管を回
転させながら樹脂粉末を内面に均一な塗膜が形成される
ようにふりかけて、２１０℃で後加熱を３０分間行なっ
た。

比較例１〜３ 比較例１は、変性ＰＰ　（Ａ）単独、比較例２は変性Ｐ
Ｐ　（Ａ）に低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）を配合し
たもの。比較例３は、変性ＰＰ　（Ａ）に変性ポリエチ
レンを配合したもの（配合割合は表１参照）を、それぞ
れ樹脂粉末として用いて、実施例１〜３と同様に流動浸
漬した。

実施例７〜１０ 実施例４〜６で用いた、内径２７．６７Ｍ１．外径３４
＃、長さ１５０＃の鋼管をポリブタジェンと酸化マグネ
シウムからなるプライマー中にデイツプし、表面にプラ
イマーを塗布した。乾燥後、平均粒径１５０ミクロンの
表２に示す樹脂組成物を用いて、実施例４〜６と同様に
して鋼管の内面に粉体塗装を行なった。

比較例４〜６ 表２に示す樹脂組成物を用いて、プライマーを変えた以
外は実施例７〜１０と同じ条件で、鋼管の内面に粉体塗
装を行なった。また参考のため、実施例１で得られた測
定値も表２に示した。

表１に実施例１〜６、比較例１〜３、表２に実施例７〜
１０、比較例４〜６で得られた塗膜（厚さは、いずれも
約４００ミクロン）の形成条件、物性値の測定結果を示
した。また測定方法を以下に示す。

（イ）　塗膜の伸び率 ２００℃に調節したプレスヒーター上に、予め離型剤と
してシリコングリースを塗布した１　５０ｓＸ　１５０
ｔｒｗｎ、厚さ１０ｍの鋼板を置き、その上に粉末樹脂
組成物を厚さ約２．５＃に均一にのせて塗膜を形成させ
た。

塗膜の厚みは約１Ｍであり、その塗膜を剥離してＪＩＳ
　　Ｋ　　７１１３に従って伸び率を測定した。（２号
ダンベル使用） （ロ）　接着力 流動浸漬法により得られた塗膜に、２５ｍ幅に平行ノツ
チを入れ、引張試験機を用いて５０ｍ／分の引張速度に
て、１８００剥離させた時の接着力で示した。（鋼管の
場合は縦に２つに割り、内面に平行ノツチを入れて上記
と同様に測定した。） （ハ）　表面平滑性 塗膜の表面状態を目視によって評価した。

表１から明らかなように、本願発明の方法により、金属
表面に塗膜を形成させた場合、比較例に示した組成の粉
体樹脂組成物を用いて粉体塗装した場合よりも、伸びが
１０倍以上も大ぎく、かつ高温での接着力にすぐれた塗
膜が得られたことが明らかである。

ざらに表２から明らかなように、ポリブタジェンと酸化
マグネシウムからなるプライマーの塗布効果は後群でお
り、他の種類のプライマーを用いた場合と比較して、熱
水浸漬時の接着力保持効果は１５倍以上も保持されてお
り、卓越した結果が得られた。

（発明の効果〉 以上に述べたように、本発明は従来粉体塗装には不適と
されていたポリプロピレンを変性し、超低密度ポリエチ
レン（ＶＬＤＰＥ）を配合することにより、金属表面に
塗膜を形成させる方法を提供するものである。本発明の
方法を実施することにより、次のようなすぐれた効果が
奏せられる。

１゜金属表面にポリプロピレンの持つ特性のいかされた
耐熱性、耐熱水性の塗膜を形成することができる。

２、上記塗膜は金属の表面を保護するに十分な堅牢性を
持つのみならず、柔軟性も備えている。そのため、複雑
な形状をした金属製品にも応用が可能である。

３、塗膜と金属表面との接着性が強固で高温条件下でも
、接着力が低下することはない。また、金属表面に予め
、ジエン系重合体と酪化マグネシウムからなるプライマ
ーを塗布することにより、熱水浸漬下でも驚くべきほど
長期間その接着力を保持することができる。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）変性ポリプロピレン８０〜９７重量％と超低密度
   ポリエチレン２０〜３重量％を配合した樹脂組成物を用
   いて、耐熱性のすぐれた塗膜を形成させることを特徴と
   する金属製品の粉体塗装方法。
2. （２）変性ポリプロピレンが、プロピレン９０〜９９重
   量％とプロピレン以外の炭素数２ないし１０のα−オレ
   フィン１０〜１重量％との結晶性ランダム共重合体の一
   部もしくは全部が、不飽和カルボン酸またはその無水物
   によりグラフト共重合された密度が０．８８５〜０．９
   ２０のポリプロピレン共重合体である特許請求の範囲（
   １）記載の粉体塗装方法。
3. （３）超低密度ポリエチレンの密度が０．８８０〜０．
   ９２０である特許請求の範囲（１）記載の粉体塗装方法
   。
4. （４）金属の表面温度を２００〜２５０℃に加熱して塗
   装を行う特許請求の範囲（１）記載の粉体塗装方法。
5. （５）塗装後の後加熱を１６０〜２３０℃の温度で行う
   特許請求の範囲（１）記載の粉体塗装方法。
6. （６）樹脂組成物の平均粒径が５０〜３００ミクロンで
   ある特許請求の範囲（１）記載の粉体塗装方法。
7. （７）ジエン系重合体と酸化マグネシウムからなるプラ
   イマーで金属表面を処理した後、金属表面に耐熱性のす
   ぐれた塗膜を形成させる特許請求の範囲（１）記載の粉
   体塗装方法。
8. （８）ジエン系重合体がポリブタジエンである特許請求
   の範囲（７）記載の粉体塗装方法。