JPH11106701A

JPH11106701A - 粉体塗料、その塗装方法、および塗装金属製品

Info

Publication number: JPH11106701A
Application number: JP27430397A
Authority: JP
Inventors: Takao Handa; 隆夫半田; 壽佳 ▲高▼沢; Hisayoshi Takazawa; Yoshio Nakakoshi; 吉雄中越; Senkichi Nakakoshi; 千吉中越; Masuyo Nakakoshi; 益世中越
Original assignee: TERII KOGYO KK; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: TERII KOGYO KK; Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1997-10-07
Filing date: 1997-10-07
Publication date: 1999-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の粉体塗料の優れた塗膜性能を保持しな
がら、低融点で溶融状態の流動性が著しく改善され、薄
膜でピンホールのない塗膜を容易に形成する熱可塑性ポ
リエチレンテレフタレート系重合体粉体塗料。【解決手段】本発明は、固有粘度が０．５〜７であ
り、融点が１５０〜２００℃である熱可塑性ポリエチレ
ンテレフタレート系重合体を含む粉体塗料を提供する。
また本発明は、前記熱可塑性ポリエチレンテレフタレー
ト系重合体が末端カルボキシル基を２５〜５０当量／１
０⁶ ｇ含む粉体塗料について提供する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は低価格で防食性に優
れた粉体塗料、塗装方法、および大型構造物等を含む塗
装金属製品に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知の通り粉体塗装は、溶剤を用いず熱
によって粉体塗料を溶融し被膜を形成する方法で、低公
害であることから近年大いに着目されている。特に、１
０年ほど前に開発された熱可塑性ポリエチレンテレフタ
レート系重合体の粉体塗料（特公平２−４１５５６号公
報（特許登録１６２７２３５号）参照）による塗装は、
優れた防食性能、高い塗膜強度、および美観から、高信
頼性の屋外設備の防食塗装として注目を浴びている。こ
の熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体の粉体
塗料は、金属に対する密着力にも優れ、亜鉛めっき面上
でも１０Ｎ／ｍｍ² 以上の密着力を有する。防食性能に
ついては、海岸直近の強腐食地域の暴露試験で１０年以
上問題が無いことが確認されている。耐候性の点でも、
着色しても長期間変色が少ないことが認められている。
さらに、塗膜の強度についても、鋼棒による引っ掻き試
験で、ポリエチレン、エチレンビニルアセテート（以
下、ＥＶＡ）樹脂に比べはるかに強い結果が得られてい
る。実際にも、固い地盤に打ち込まれる支線アンカ等に
実用され、良好な特性が確認されている。

【０００３】しかしながら、公知の樹脂の融点は２２０
℃程度と高温であり、焼き付け塗装を行う場合に、被塗
物を高温に加熱する必要があり、ポリエチレン、ＥＶＡ
等の通常の焼き付け塗装用の加熱設備では加熱が不十分
で、特別な加熱装置が必要となる。また、被塗物を高温
にするには、高温の雰囲気中で長時間の加熱が必要とな
るため、この加熱過程で被塗物表面が酸化し、塗膜の密
着性が損なわれる問題も見られる。また、もともと融点
が高いことから、被塗物の温度は樹脂の融点よりそれほ
ど高く設定できないため、被塗物の部分的な熱容量の差
で、早く冷える部分では、樹脂の従動性が損なわれ、ピ
ンホールが形成されやすくなる。被塗物の加熱温度をさ
らに上げると、高温による樹脂の変質が生じ、健全な塗
膜が得られない。従って、薄膜塗装が困難となり、４０
０〜８００μｍ程度の厚膜塗装が主体となっている。こ
のため、低融点で、しかも流動性に優れた熱可塑性ポリ
エチレンテレフタレート系重合体の粉体塗料が望まれて
いた。

【０００４】さらに、通常の粉体塗装においては、加熱
工程を伴うため、多くは工場塗装となるとともに、加熱
設備の関係から被塗物の大きさが制限を受ける。これを
解決する方法として、溶射法と言う塗装法がある。溶射
法とはプロパンガス等を燃料として特殊なガンにより火
炎を噴射させ、そのガンの中心から粉体塗料を噴射して
火炎の中を通過させ、溶融させて所定の構造物へ吹き付
け、塗膜を形成するものである。この方法を用いれば、
屋外においても、しかも大型構造物でも塗装が可能であ
る。これまでポリエチレン系樹脂、ＥＶＡ樹脂等が溶射
塗装に使用されてきた。しかしこれらの樹脂による粉体
塗装にはそれぞれ難点がある。ポリエチレン系粉体塗料
は密着力が小さく、耐候性も劣る。ＥＶＡ樹脂はポリエ
チレンの接着性を改良するために、酢酸ビニール等を重
合させたものであるが、ポリエチレン同様被膜が柔らか
く、屋外の構造物に適用した場合傷がつき易く、実用に
は問題が多い。

【０００５】塗膜とした場合、種々の優れた特性を有す
る熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体の粉体
塗料を溶射法に適用できれば、大型構造物の塗装や既設
の構造物の現地塗装等が可能となり、粉体塗装の用途が
著しく拡大すると期待される。しかし、熱可塑性ポリエ
チレンテレフタレート系重合体の粉体塗料の場合は高融
点であり、高温にしないと流動性に劣り、溶射法では平
滑な表面を有する塗膜を形成できない。また、亜鉛めっ
き下地の場合通常の塗装では密着性に劣るため、ショッ
トブラスト等による非常に丁寧な表面研削が不可欠とな
るが、特に溶射法が望まれている屋外構造物の現地塗装
では、この下地処理が非常に大変な作業となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、この粉
体塗料の最大の欠点は融点が高いと言うことである。例
えばポリエチレン粉体塗料の融点１２０℃、ＥＶＡ粉体
塗料で１３０℃、ナイロン粉体塗料で１８０℃であるの
に比べ、現在の熱可塑性ポリエチレンテレフタレート粉
体塗料の融点は２２０℃である。このため、加熱が大変
で、しかもピンホールが形成しやすく、薄膜塗装が得ら
れなかった。

【０００７】また、溶射法に適用した場合には、溶融し
た樹脂が被塗物に接触すると、冷却され、直ぐに流動性
が失われ、樹脂が被塗物表面全体に流れて広がらないこ
とから、平滑な塗装表面が得られない。また、それを防
止するため溶射装置の火力を強め、より高温にして塗装
しようとすると、小粒子の焼失や樹脂の褐色への変色が
生じる。

【０００８】また、下地処理については、金属溶射を行
い、その表面の凹凸および、空孔の中に樹脂を浸み込ま
せ、密着を図ろうとすることが有効と考えられるが、従
来の粉体塗料では流動性が不十分で実現できなかった。

【０００９】上記を基に、本発明は熱可塑性ポリエチレ
ンテレフタレート系重合体より成る粉体塗料の融点およ
び流動性を改善し、薄膜でピンホールの無い塗膜を容易
に形成し、防食塗装の低価格化を可能とするとともに、
下地処理の改善と合わせ、溶射塗装を容易にし、大型構
造物等の長寿命防食塗装を実現するための、粉体塗料、
塗装方法、およびその大型構造物等を含む塗装金属製品
を提供しようというものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、固有粘度が
０．５〜７であり、融点が１５０〜２００℃である熱可
塑性ポリエチレンテレフタレ−ト系重合体を含む粉体塗
料を提供するものである。

【００１１】また本発明は、前記熱可塑性ポリエチレン
テレフタレ−ト系重合体が末端カルボキシル基を２５〜
５０当量／１０⁶ ｇ含む粉体塗料についても提供するも
のである。

【００１２】本発明は、金属製被塗物を加熱し、前記の
これらの粉体塗料を塗装する塗装方法を提供するもので
ある。

【００１３】また本発明は、これらの粉体塗料を溶射塗
装用とするものである。そして金属製被塗物にこれらの
溶射塗装用粉体塗料を溶射する塗装方法を提供するもの
である。

【００１４】さらに本発明は、金属製被塗物に金属を溶
射塗装したものに、さらに前記これらの粉体塗料を密着
成膜させた塗膜構造を有する塗装金属製品を提供するも
のである。

【００１５】また本発明は、前記溶射する金属を亜鉛ま
たはアルミニウムの、単体または合金とするものであ
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の熱可塑性ポリエチレンテ
レフタレート重合体樹脂は、分子量を固有粘度で測定し
０．５〜０．７であり、融点が１５０〜２００℃であ
り、従来のポリエチレンテレフタレート系重合体合成樹
脂粉体塗料に比べ、低分子量（従来の樹脂は固有粘度で
０．８程度）、および低融点（従来の樹脂は約２２０
℃）である。

【００１７】図１は熱可塑性ポレエチレンテレフタレー
ト樹脂の温度と流動性（自動時間測定法によるメルトフ
ローレート）との関係を示したものである。（ａ）は本
発明の熱可塑性ポリエチレンテレフタレート樹脂、
（ｂ）は従来の熱可塑性ポリエチレンテレフタレート粉
体塗料（前記特公平２−４１５５６号公報）の特性例で
ある。本発明の粉体塗料の流動性は著しく改善されてい
る。平滑な表面を得るためにはメルトフローレートで５
０〜８０ｓ程度の流動性が特性上および作業性上好まし
いが、この流動性を確保するのに従来の樹脂では２７０
〜２８０℃以上の高温が必要であるけれども、本発明の
樹脂では１８０〜１９０℃とおよそ１００℃低くなる。
このため、被処理体の加熱温度が低下し塗装が簡単にな
るとともに、ピンホールの解消や、溶射法で塗装した場
合の平滑な表面も得られる。この約１００℃の差が顕著
な特性および作業性の向上を実現する。さらに加熱設備
を平易なものとすることができる。加熱設備において
は、加熱温度が２００℃程度以下であることは設備軽減
上大きな利点である。

【００１８】本発明の粉体塗料については、固有粘度の
範囲が０．５以下の低分子量となると樹脂の機械的特性
が悪化し、重要な塗膜強度が低下する。一方０．７を超
えると流動性の低下を招く。融点の範囲については、１
５０℃以下とすると樹脂自体の耐熱性、化学的安定性が
損なわれる。また、２００℃以上となると前述のように
高融点故の諸問題が生じるが、それ以下であれば、融点
１８０℃前後のナイロン粉体塗料が多くの実績を有して
いることから、問題無く扱うことができる。

【００１９】本発明の塗料は、２５〜５０当量／１０⁶
ｇの末端カルボキシル基を含有させることにより、高い
密着性を実現した。熱可塑性ポリエチレンテレフタレー
ト系樹脂の末端は理想的にはすべてＣＨ₂ ＯＨとなる。
しかし、実際には熱分解や雰囲気による副反応で末端カ
ルボキシル基が生成する。この生成量は重合時の温度、
時間、触媒等によって異なる。一般に末端カルボキシル
基は重合体に悪い影響を及ぼすとされ、通常は５〜２０
当量／１０⁶ ｇ程度に抑えられているが、本発明では粉
体塗料としての性能向上をねらい、この末端カルボキシ
ル基を２５〜５０当量／１０⁶ ｇまで増加させた。

【００２０】さらに、あらかじめ被塗物に金属めっきと
して、亜鉛、亜鉛−鉄合金、亜鉛−アルミニウム合金等
の金属溶射を行う工程と、本発明の粉体塗料を用いた溶
射塗装を行う工程による金属めっきと塗装の二重防食に
おいては、本発明の粉体塗料の高い流動性により、金属
溶射膜特有の空隙部分に樹脂が浸透し、投錨効果で強力
な密着性を得ることができるとともに、溶射層の封孔処
理による耐食性の向上が実現できる。特にこの二重防食
では、金属溶射層の空隙部をたどって樹脂の一部は下地
の鋼の部分にまで達し、金属溶射層自体の鋼素地への付
着力の向上にも寄与する（図２）。

【００２１】また、溶射塗装と金属溶射の組み合わせに
より、被塗物を事前に加熱することなく二重防食を行う
ことが可能となる。特に溶融めっきや焼付塗装のため全
体を加熱することが困難な大型構造物の塗装が容易に実
現可能となる。

【００２２】

【実施例】

（実施例１）エチレングリコールとテレフタル酸または
テレフタル酸ジメチルとを反応原料として、２３０℃で
反応させ、ビスヒドロキシエチレンテレフタレートと
し、これを三酸化アンチモンを触媒とし、２８０℃の真
空下で反応させて熱可塑性ポリエチレンテレフタレート
系重合体を得た。

【００２３】この重合体の固有粘度は０．６５であり、
融点は１８０℃であった。これを粉体塗料とした。

【００２４】次に、試験片として１００×５０×２ｍｍ
の鋼片をあらかじめ２００℃に加熱したのち、この粉体
塗料を用いて流動浸漬法による通常の粉体塗装を行っ
た。この塗膜の密着度をアドヒジョンテスト法により測
定したところ約１５Ｎ／ｍｍ²であった。

【００２５】また、特公平２−４１５５６号公報に記載
の従来例（固有粘度０．７〜１．０）のものは金属製被
塗物（径１５．９ｍｍ厚さ１ｍｍ長さ２００ｍｍのパイ
プ）を予め３５０℃に加熱しなければならず、また密着
度は１０〜１５Ｎ／ｍｍ² 程度である。

【００２６】以上のことから、本発明の粉体塗料によれ
ば、鋼板を低い加熱温度で密着度の高い塗装が容易に得
られることがわかる。

【００２７】（実施例２）重合反応を途中で停止させ、
未反応の末端カルボキシル基を残存させた以外は実施例
１と同様にして熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系
重合体を得た。

【００２８】この重合体の固有粘度は０．６５であり、
融点は１８０℃であり、末端カルボキシ基を３０当量／
１０⁶ ｇ有していた。これを粉体塗料とした。

【００２９】次に、実施例１と同様に鋼板を２００℃に
加熱したのち、この粉体塗料を用いて通常の粉体塗装を
行った。この塗膜の密着度は１５〜２０Ｎ／ｍｍ² であ
った。

【００３０】これにより、低い鋼板の加熱温度で容易に
さらに密着度の高い塗装が得られることがわかる。

【００３１】また、末端カルボキシル基を変えた原料粉
体を試験片１００×５０×２ｍｍの鋼片に塗装し、クロ
スカットを入れ、これを９０度曲げすることにより、密
着性を評価した。その結果、１０当量／１０⁶ ｇのもの
では試料３０枚の中、９枚が剥離した。２５当量／１０
⁶ ｇでは全く異状が見られなかった。また６０当量／１
０⁶ ｇでは試料３０枚中１３枚に割れが入った。以上に
より末端カルボキシル基は２５〜５０当量／１０⁶ ｇの
範囲内であることを確認した。この範囲の試験片は表面
がなめらかで、光沢があり、また伸び強度も充分にあ
る。

【００３２】（実施例３）大型の鋼材に実施例２で用い
た粉体塗料を用いて、溶射塗装を行った実施例を示す。

【００３３】被塗物として厚さ２０ｍｍ、幅１０００ｍ
ｍ、長さ２０００ｍｍの鋼板を用意し、サンドプラスト
により表面処理を行う。プロパンガス、コンプレッサー
および溶射用スプレーガンを整えた、一般の溶射塗装装
置を用い塗装する。この溶射装置はプロパンガスを燃焼
させた火炎の中を樹脂粉体を噴射通過させ、その過程で
溶融させ、被塗物表面に塗膜を形成させるものである。

【００３４】塗装は鋼板の隅から１００ｍｍ程の幅の面
積毎に行い、最初は、プロパンの火炎だけで鋼板のこの
部分を暖め、その後、本発明の樹脂粉体を噴射し、塗膜
厚さ約３００μｍとなるよう塗装する。その後順次、次
の部分の塗装に移る。この場合は既塗装部分の塗装工程
で鋼板が加熱されるため、火炎だけによる予備加熱無し
に樹脂を溶射塗装できる。このようにして約５分程度で
塗装が完了する。この後水冷を行い全塗装工程が完了す
る。この水冷は、塗装途中に部分的に行っても良い。

【００３５】このようにして、完成した塗膜は平面が平
滑で、密着力は、直径２０ｍｍの密着子（ドーリ）を塗
膜に接着して測定した値（アドヒージョンテスト法）で
１５〜２０Ｎ／ｍｍ² と優れた値が得られた。

【００３６】（実施例４）大型の鋼材に亜鉛の金属溶射
をした後、実施例２で用いた粉体塗料を用いて、溶射塗
装を行った実施例を示す。

【００３７】実施例３と同様被塗物として厚さ２０ｍ
ｍ、幅１０００ｍｍ、長さ２０００ｍｍの鋼板を用意し
て、サンドプラストにより表面処理を行う。続いて、金
属溶射装置を用い厚さが約１００μｍとなるように鋼板
全面に金属亜鉛を溶射する。その後、実施例１と同様な
方法で本発明の粉体塗料を膜厚約３００μｍとなるよう
溶射塗装する。その後水冷し全塗装工程が完了する。

【００３８】この塗膜の密着力を実施例３と同様のアド
ヒージョンテスト法で測定すると、剥離は鋼素地／亜鉛
溶射層界面で生じ、約６Ｎ／ｍｍ² 程度の密着力が得ら
れた。この値は亜鉛めっき上への一般的な塗膜の密着力
であり、実用上十分な値である。樹脂を塗装する前の金
属溶射層の鋼素地への密着力は３〜４Ｎ／ｍｍ² 程度で
あったことから、溶融樹脂が亜鉛溶射層の空隙部を通じ
て鋼素地に到達し、そこで密着力が向上したものであ
る。

【００３９】（実施例５）実施例４では、鋼板への金属
溶射の金属種として金属亜鉛を実施した例を示したが、
実施例５では、金属溶射の金属種を種々変えた場合での
本発明の粉体塗料による溶射塗装を試みた。金属種とし
て、アルミニウム単体の場合と、亜鉛−５５ｍａｓｓ％
アルミニウム合金の場合において、実施例４と同様に密
着力をアドヒージョンテスト法で測定すると、約７Ｎ／
ｍｍ² と約９Ｎ／ｍｍ² であり、十分実用的な値である
ことを確認した。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の粉体塗料
は、従来の熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合
体より成る粉体塗料の優れた塗膜性能を保持しながら、
低融点で溶融状態の流動性が著しく改善され、薄膜でピ
ンホールの無い塗膜を容易に形成し、防食塗装の低価格
化を可能とする。また、この特性の改善により溶射塗装
が可能となり、加熱炉等を用いた被塗膜の事前加熱が不
要となることから、大型構造物の塗装も容易となる。

【００４１】また金属溶射と本発明の粉体塗料との組み
合わせにより、高密着性の二重防食塗装が容易に形成可
能となり、海岸地帯等の強腐食地帯で使用される鋼製構
造物の防食塗装等への適用が大いに期待される。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体
粉体塗料の溶融状態での流動性を示すメルトフローレー
トの測定例を示す図であり、（ａ）は本発明の熱可塑性
ポリエチレンテレフタレート系重合体粉体塗料、（ｂ）
は従来の熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合体
粉体塗料である。

【図２】本発明による金属溶射と粉体塗料溶射による塗
装との二重防食の塗膜構造を示す模式図である。

【符号の説明】

１本発明による塗膜２金属溶射層３鋼素地

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＣ２３Ｃ 4/08 Ｃ２３Ｃ 4/08 (72)発明者中越吉雄東京都渋谷区南平台15番１号テリー工業株式会社内 (72)発明者中越千吉東京都渋谷区南平台15番１号テリー工業株式会社内 (72)発明者中越益世東京都渋谷区南平台15番１号テリー工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固有粘度が０．５〜０．７であり、融点
が１５０〜２００℃である熱可塑性ポリエチレンテレフ
タレート系重合体を含むことを特徴とする粉体塗料。
【請求項２】熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系
重合体が末端カルボキシル基を２５〜５０当量／１０⁶
ｇ含むことを特徴とする請求項１に記載の粉体塗料。
【請求項３】固有粘度が０．５〜０．７であり、融点
が１５０〜２００℃である熱可塑性ポリエチレンテレフ
タレート系重合体を含むことを特徴とする溶射塗装用粉
体塗料。
【請求項４】熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系
重合体が末端カルボキシル基を２５〜５０当量／１０⁶
ｇ含むことを特徴とする請求項３に記載の溶射塗装用粉
体塗料。
【請求項５】金属製被塗物を加熱し、請求項１または
２に記載の粉体塗料を塗装することを特徴とする塗装方
法。
【請求項６】金属製被塗物に請求項３または４に記載
の溶射塗装用粉体塗料を溶射することを特徴とする塗装
方法。
【請求項７】金属製被塗物に金属溶射を施したのち加
熱し、請求項１または２に記載の粉体塗料を塗装するこ
とを特徴とする塗装方法。
【請求項８】金属製被塗物に金属溶射を施したのち加
熱し、請求項３または４に記載の溶射塗装用粉体塗料を
溶射することを特徴とする塗装方法。
【請求項９】金属製被塗物に金属を溶射塗装したもの
に、さらに熱可塑性ポリエチレンテレフタレート系重合
体で、固有粘度が０．５〜０．７であり、融点が１５０
〜２００℃である粉体塗料を密着成膜させた塗膜構造を
有することを特徴とする塗装金属製品。
【請求項１０】熱可塑性ポリエチレンテレフタレート
系重合体が末端カルボキシル基を２５〜５０当量／１０
⁶ ｇ含むことを特徴とする請求項９に記載の塗装金属製
品。
【請求項１１】溶射する金属が亜鉛またはアルミニウ
ムの、単体または合金であることを特徴とする請求項９
または１０に記載の塗装金属製品。