JPS59130574A - ポリエ−テルケトン樹脂の粉体塗装方法 - 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】 本発明は熱可塑性芳香族ポリエーテルケトン樹脂の粉体
塗装方法に関する。さらに詳しくは特定された固有粘度
と粉体粒径を有するポリエーテルケトン樹脂を金属もし
くはセラミック溶射された基材表面に付着させ、８５０
〜４５０℃で溶融された後、冷却することにより、強固
な塗膜を形成させることを特徴とする熱可塑性芳香族ポ
リエーテルケトン樹脂の粉体塗装方法に関する。

熱可塑性芳香族ポリエーテルケトン樹脂は特開昭５４−
９０２９６などの記載にみられるごとく高い耐熱性、耐
燃性、機械的、電気的性質、耐薬品性を有することが知
られている。これらのすぐれた諸性質を生かして特に電
線やケーブルの絶縁被覆としての利用が示唆されている
が、電線やケーブルの被覆に留らず、各種導電体の絶縁
被覆や耐食性の付与等により、その利パ用範囲が拡大す
ることで、電気、機械等各桶産業の一層の発展が期待さ
れる。

本発明者らは絶縁性の付与、耐食性の付与等該ポリエー
テルケトンのすぐれた特性を付与させるべく金属基材、
特に鋼、アルミニウム、銅等べのポリエーテルケトンに
よる被覆を目的に溶液塗装法および粉体塗装法について
検討を行い、艮好な塗膜を形成させる方法を見い出し本
発明に至った。

本発明者等は、まず該ポリエーテルケトンの溶液塗装方
法について検討を行なったが、該ポリエーテルケトンは
そのすぐれた耐薬品性故ｆこ溶剤としては濃硫酸が存在
するのみであり、濃硫酸を使用した溶液では基材金属の
腐食の問題があり、汎用性に之しいという難点があった
。

そこで本発明者等は粉体塗装方法に着目し、鋭意検討し
た結果、作業性が良好で外観のすぐれた基材との蜜着強
度の高い該ポリエーテルケトン樹脂の塗膜を形成させる
方法を見出すに至った。

即ち、固有粘度が０．８ないし２．６、好ましくは０．
５ないし１．８であり、粉体として平均粒径５〜４００
ミクロン、好ましくは１０〜２００ミクロンの材料を金
属もしくはセラミック溶射された基材表面に付着させ、
８５０〜４５０℃で溶融させた後、冷却することにより
、強固な塗膜を形成させ得ることを見出し本発明を完成
させた。本発明に従えば基材表面に密着性、耐薬品性、
耐熱性、電気絶縁性等のすぐれた芳香族ホリエーテルケ
トン樹脂塗膜を形成させることが可能である。

しかも本発明方法においては、１回の吹付操作で最大３
００μ厚膜塗装が可能な上、多数回の吹付けと加熱焼成
のくり返しにより、数頭の厚膜の形成も可能であり、さ
らに基材周辺に飛散した粉体はバグフィルタ−等で回収
され塗料の利用率は９９％以上が得られる。しかも溶液
、溶剤等の廃棄物が生じないので大気汚染等の公害問題
を全く起こさない利点がある。

本発明に使用される熱可塑性芳香族ポパリエーテルケト
ンは反復単位 ０−０−０−■（）〇− を単独で、または他の反復単位と一緒に含み、かつ固有
粘度が０．８ないし２．６、好ましくは０．５ないし１
．８である。他の反復単位とじ−てはなどを２５重量％
未満含み得るが２５重量％以上含有した重合体は該ポリ
エーテルケトンの前記特性が失なわれ好ましくない。ま
た、固有粘度は溶液１００ｃｍ’当り重合体０．１７を
含む、密度１．８４　ｆＩ／ｃｔｒｌの濃硫酸中の重合
体溶液について２５℃で測定した固有粘度のことである
。固有粘度の測定には溶媒流出時−が約２分である粘度
計を用いて行った。この固有粘度は重合体の分子量と一
義的に対応する値である。

本発明にかかる熱可塑性芳香族ポリエーテルケトンの固
有粘度は０．８ないし２．６、好ましくは０．５ないし
１．８であるが、固有粘度が０．３未満では分子量の低
さ故に、耐熱性が低く脆い塗膜しか得られない。また固
有粘度が２．６を超えると溶融粘度が高いために粉体付
着後の溶融流動性が不十分であり、塗膜の凹凸が顕著で
あり良好な塗膜が得られない。固有粘度が０．３から２
．６の範囲のものが良好な流動性と強靭な塗膜性能を与
えるが、より良好な表面外観と留着強度、強靭な塗膜を
得るには０．５から１．８が好ましい。固有粘度が０．
８から２．６の範囲のものは差動熱量計により融点３８
０〜８３５℃を示し、良好な熱安定性と熱可塑性を有す
る。

本発明の方法における該ポリエーテルケトン粉体の粒径
は、平均粒径５〜４００ミクロン、特にｌＯ〜２００ｉ
：クロンが望ましい。平均粒径が５ミクロン未満の粉体
では基材に付着させる際の作業性に支障を招く、即ち粉
体の゛飛散、浮遊や粉体の供給性に問題があり、また４
０′０ミクロンを越える粉体は溶融塗膜化の際に凹凸が
大きく不均一部分を形成しやすいという問題がある。平
均粒径５〜４００ミクロンの範囲のものが良好な作業性
と良好な塗膜外観を与えるが、特に１０〜２００ミクロ
ンの範囲のものカダ作業性と塗膜性能にすぐれており、
より望ましい。

原料の粉体としては前記特定範囲の粒子径を有するとと
もに粒度分布が可及的に狭いものを選定するのが望まし
く、さらに粉体形状としても可及的球状ｌζ近いものが
望ましい。通常は微粉砕手段などにより原料粉体を得る
のであるが粉砕条件、操作などにより粒子径をコントロ
ールするとともに、前記粒度分布や形状などにつどの除
去方法としては、ブラスト、化学的処理等いずれの方法
をも用いることができる。ブラストはブラスト機（こよ
り、ケイ砂、スチールグリッド、カットワイヤー、粉砕
したスラップなどの研磨剤を圧縮空気とともに吹きつけ
て、錆、油脂、汚物を取り除く方法である。化学的方法
はアルカリ、トリクロルエチレン、アセトン、酢酸エチ
ルなどの薬品を使用し、金属表面を清浄にする方法であ
る。

ブラストも化学的処理も、錆、油脂、汚物をとり除くだ
けではなく、素地を粗面にし、素地と皮膜の接着面積を
大きくし、接着力を高める効果があり、粗面の粗さは、
被覆する樹脂の種類、皮膜の厚さなどに応じてきめられ
る。

の除去後、ポリエーテルケトン被膜と基材との密着性を
高めるためにさらに金属もしくはセラミック溶射が行な
われる。

一般に、プラスチックの金属への塗装もしくはライニン
グ（より厚膜の被覆層を形成）では前記前処理後に塗料
もしくは樹脂粉体を付着させるが、さらに基材と皮膜の
接着をより強固なものとするために、エポキシ樹脂、フ
ェノール樹脂、ゴム等のプライマーの施工を行ったり、
またリン酸亜鉛、リン酸亜鉛カルシウム、リン酸アルカ
リなどの処理により基材表面にリン酸塩皮膜を形成した
後、塗料もしくは樹脂粉体を付着させる方法などが実施
されている。、しかしながら、ポリエーテルケトンは融
点が８８０℃付近にあり、焼付けには融点以上の温度が
必要であるがそのような高温では前記のいンの被覆と基
材との高い密着性が得られず、金属もしくはセラミック
の溶射によってのみ高い密着性が得られる。高速度で飛
散している溶融または半溶融状態の粒子を物体の表面に
破着させる方法を総称して溶射という。

本発明における基材への金属もしくはセラミックの溶射
方法は、電気溶線式、ガス溶線式、ガス溶棒式、ガス粉
末式、ガス爆発式、溶融式、プラズマ電弧式などいずれ
の方法をも用いることができる。

本発明に使用される金属としては、アルミニウム、アル
ミニウムーシリコン合金、亜鉛−アルミニ’ｙｌｈｌ、
アルミニウムーニッケル合金、亜ｍ、ａ、１１９−アン
チモン合金、バビット合金（鉛系）、バビット合金（ス
ズ系）、銅、黄銅、青銅、アルミ青銅、リン青銅、シリ
コン青銅、マンガン青銅、ニッケル、モネル、メタル、
ニクロム、純鉄、鋼（０，０，１−０，８％）、ステン
レス鋼（各種）、自溶合金、モリブデンなどお・よびそ
れらの混合物などである。

また、本発明に使用される士ラミックとしては、アルミ
ナ（Ａｄ２ｅｇ）、ジル：］　＝　７　（ＺｒＯｚ）、
酸化クロム（ｃｒ２ｏ’３．）、酸化セリウム（ＣｅＯ
ｚ）、酸化コバルト（ＣｏＯ）、酸化ニッケル（Ｎｉｐ
）　、酸化チタン（Ｔｉ０２）、フォルステライト（２
ＭｇＯ，５ｉ０２）、ムライト（８ＡｌｚＯｓ　−２ｓ
ｉＯｚ）、スヒ＊　ル（ＭｇＯ。

Ａ７ｚＯ３）　　などおよびそれらの混合物などである
。

金属もしくはセラミックの溶射が被膜と基材の密着性を
高める理由は明らかではない′が、溶射皮膜は、飛来し
てきた溶融または半溶融状態の溶射粒子が基材に衝突し
てへん平化し、冷却固化して、膜厚方向に層状に波形を
なして積層するため、ポリエーテルケトンの焼付は後の
冷却固化に伴なう膜厚と直角方向に作用する収縮を阻止
する強力な機械的投錨効果を発揮する、などの機構が考
えられる。

溶射（こよる被膜と基材の密着性改良効果は被膜の厚さ
がより厚い時、くり返し塗装時などに一層その効果か発
揮される。

本発明方法における基材表面へ粉体を付着させる方法に
ついては、周知の粉体塗装手段が種々採用され得る。例
えば原料粉体を帯電させなから流動化し、該流動化槽か
ら基材表面に静電的な付着を行なう方法（いわゆる静電
煙霧法）あるいは原料粉体を空気等の気体と共に噴出ノ
ズルから吹き出し、該噴出ノズル部分に粉体の帯電を行
って基材表面に吹きつけて静電的に付着させる方法（い
わゆる静電粉体吹付法）などの静電粉体塗装法、基材を
原料粉体の流動開始温度以上に予熱しておいて、これに
原料粉体を吹きつけて付着させる方法（粉体吹付性）さ
らには原料粉体を空気あるいは空気ガスの気流で流動化
状態にし、この流動床へ予熱した金属基材を浸漬してラ
イニングを行なう方法（流動浸漬法）などが例示される
。なお、操作条件、装置などについても特に限定する理
由がなく、広範囲にわたって採用可能である。

前記の様にして基材表面に付着せしめられた粉体は、そ
の流動開始温度以上に加熱して流動化され焼付けられる
。この焼付けによって粉体が溶融され連続塗膜が形成さ
れる。

従って前記焼付は温度はかかる流動開始温度と熱分解温
度との聞の温度範囲から選定され、本発明の方法におい
てり８５０〜４５０℃が採用される。即ち、焼付温度が
３５０℃未満であれば該ポリエーテルケトンの流動が不
十分で均一な塗膜が得られず、４５０℃を越えれば該ポ
リエーテルケトンの着色が著しく良好な外観と強い塗膜
を与えない。

焼付に要する時間については連続塗膜が形成されるなら
ば特ｆこ限定がなく、金属基材の形状・採用温度、塗膜
の厚みなどに応じて最適範囲が選定され、通常は５〜６
０分間が適当である。

また一段での焼付だけでなく、再塗装、再焼付を繰り返
してよ□り厚膜の塗膜を得ることも可能である。

さらに流動化、焼付の後の冷却条件については特に限定
はないが、該ポリエーテルケトンの特性をより発揮させ
るためには水中、油中への急冷よりも炉中放冷、空冷、
流動化温度より低温の一定温度での保温等により結晶化
組織を十分発達させた塗膜を形成させることが望ましい
。

以上のようにして、ピンホールのない均一平滑な塗膜が
基材表面に高い密着強度で炒成され得る。塗膜の厚みは
、採用基材の用途に応じて種々変え得るが、−回の塗装
で通常１０〜８００ミクロンである。さらに数回の重ね
塗りにより散票の塗膜も形成させることができる。

本発明においては該ポリエーテルケトン樹脂の溶融連続
塗膜中に、そのすぐれた物性を損なわない範囲で適当な
補強剤、充填剤、潤滑剤、顔料その他適宜添加剤を含有
せしめることも可能である。かかる添加剤によって表面
硬度の改善、耐摩耗性の改善、非粘着性の改善その他を
向上させることができる。この場合、添加剤粉床を該ポ
リエーテルケトン樹脂の粉体に混合して一緒に基材表面
に付着焼付せしめることができる。

本発明方法の適用可能な基材としては、一般的に鉄、ア
ルミニウム、銅など金属単体はもちろんのことマグネシ
ウム、マンガン、クロムなどを少量含有する種々の金属
合金が例示され、また８５０ないし４５０℃まで昇温可
能な物体、例えばセラミックスも使用可能でありまた基
材の形状についても平板状物、管状物、中空容器、異形
状物、棒状物など各種形状のものが適用可能である。本
発明方法により塗装された金属基材は良好な密着耐久性
、耐熱性、耐薬品性などを利用した各種用途（例えｉ、
ｆ電気部品、゛機械部品、建染部材、調理用具、自動車
部品、化学装置器具など）に使用され得る。例えば、化
学装置測定機器や化学実験器具、ラジェーター排気筒の
排ガス対策用パルプなどの自動車部品、パイプライン、
ガス揚沸器、ボイラー、スチーム配管等がある。

次に本発明を下記実施例で更に具体的をこ説明するが、
これらは本発明の好まい）態様の例示にすぎないのであ
って、本発明の詳細な説明をこよって何ら限定されるも
のでな０゜ 実施例１ 反復単位 香族ポリエーテルケトン樹脂を使用する。

鋼板（ＪＩＳ規格８４５０）の表面を平均凹凸深さ５〜
ＩＯＥクロン、凹凸周期１０〜２０ｊクロンにサンドブ
ラストし、その上＋こ下記条件にて金属の溶射を行った
。

■溶射装置　　ＭＥＴＣＯＰｌａｓｍａ　Ｇｕｎ　３Ｍ
Ｂ型■浴射材料　Ｎｉ−Ａｌ！複合体（メトコ４０４）
■溶射条件 ノズルタイプ：Ｇｎ、プラスマガス：１次Ａｒ、２次Ｈ
２、 ガス流量＝１次１００〜１５０（目盛）、２次５〜１５
（目盛） アーク電流＝４００〜５００アンペア スプレー距離：４〜６インチ スプレー率；４〜ＩＯボンド／ｈｒ 金属浴射された基材上に、前記ポリエーテルケトン樹脂
粉体を用いて、ＧＥＭＡ社製静電スプレー装置Ｃ’ｆｉ
−９０１５型により６０ＫＶの印加電圧により、前記鋼
板のサンドブラスト面に粉体噴出量８００９／分ｔこて
次材塗装した。その後３８０℃で２０分間加熱し流動化
、焼付を行った後、加熱炉から取り出し、大気中にて放
冷し室温まで冷却させた。

かくして得られた塗膜について表面′状態の観察および
密着強度を測定した。剥離強度（密着強度）は１８０°
塗膜剥離試験（剥離速度５０ｊｇｌ／分）で、ピンホー
ルテストは放電式ピンホールテスター（ＴＫＯ−２０型
サンコウ電子研究所製）で行った。

試験結果を表１に示す。

艮好な外観と高い密着強度を有する塗膜が得られている
。

実施例２ 実施例１において基材をアルミニウム板薔こ変える以外
は同様にして塗膜を形成した。前処理条へ塗装条件、焼
付条件、冷却条件は全く同様である。

試験結果を表１に示す。

実施例１と同様良好な外観と高い密着強度を有する塗膜
が得られている。

実施例８ 実施例１と同様の反復単位を有し、かつ固有粘度が１．
６であり・粉体として平均粒径が６０ミクロンの熱可塑
性芳香族ポリエーテルケトン樹脂を使用する。実施例１
と同様のサンドブラストをした鋼板を用いて、その上に
下記条件にて、セラミックの溶射を行った。

■溶射装置　ＭＥＴＯＯＴｈｅｒ素ｏ　８ｐｒａｙ　Ｇ
ｕｎ　５　Ｐ■溶射材料　　ジルコニア（メトコ２１０
）■溶射条件 ガス：酸素、アセチ気しン ガス流量：酸素３０〜４０（目盛）、 アセチレン３０〜４０（目盛） スプレー距離＝３〜４インチ スプレー率＝２ボンド／ｈｒ セラミック醇射された基材の上に、前記ポリエーテルケ
トン樹脂の粉体吹き付は法による塗装を行った。

実施例１の静電スプレー装置の高圧発生機から吹付はガ
ンへ萬亀圧を搬送するケーブルを撤去して粉体に電圧が
印加されない状態にした。前記鋼板を４２０℃に保持し
た電気炉中で２０分間予熱後取出し、サンドブラスト処
理面に該ポリエーテルケトン樹脂の′粉体をす早く吹付
は融着せしめた。融着後再度４２０℃に保持した電気炉
中で１０分間加熱し流動化させた後取出し、再び粉体を
吹付は融着せしめた。この操作を８回くり返した後４２
０℃に保持した電気炉中で３０分間加熱した後、空冷し
室温にまで冷却させた。膜厚１ｍで良好な外観と高い密
着強度を有する塗膜が得られており、高い絶縁性が必要
な厚膜塗装法としてすぐれていることがわかる。

試験結果を表１に示す。

比較例１ 実施例ｉｆこおいてポリエーテルケトンの固有粘度が０
．２５である以外は実施例１と同様の条件で塗装を行っ
た。結果を表１に示す。

焼成時の変色が大きく脆い塗膜しか得られなかった。

比較例２ 実施例１においてポリエーテルケトンの固有粘度が８．
０である以外は実施例１と同様の条件で塗装を行った。

結果を表１に示す。塗膜の凹凸が大きく、良好な外観と
高い密着強度が得られなかった。

比較例８ 実施例１においてポリエーテルケトンの粉体の平均粒径
が８ミクロンのものを用いた以外は実施例１と同様の条
件で塗装を行ったが粉体の飛散が甚シ１、粉体の供給性
に問題があり、艮好な塗膜が得られなかった。結果を表
１に示す。

比較例４ 実施例１においてポリエーテルケトンの粉体の平均粒径
が４５０ミクロンのものを用いた以外は、実施例１と同
様の条件で塗装を行ったが、溶融塗膜化の際の流動が不
十分で凹凸の大きい塗膜しか得られなかった。結果を表
１に示す。

比較例５ 実施例Ｉにおいて粉体吹き付は後の加熱温度を８４０℃
にした以外は、実施例１と同様の条件で塗装を行ったが
、溶融塗膜化′の際の流動が不十分で凹凸が大きく、密
着強度の低い塗膜しか得られなかった。結果を表１に示
す。

比較例６ 実施例１において、粉体吹き付は後の加熱温度を４７０
℃にした以外は、実施例１と同様の条件で塗装を行った
が、塗膜の変色が著しく、かつ低い密着強度しか得られ
なかった。

結果を表１に示す。

比較例７ 実施例１において、金属のプラズマ浴射をしなかったこ
と以外は、実施例１と同様の条件で塗装を行った。外観
、ピンホールとも良好であったが、剥離強度が実施例１
に比べて低かった。結果を表１に示す。

比較例８ 実施例１において金属溶射をするかわりにリン酸亜鉛系
被膜（バーカー加工社（製）フェリコート＃７使用、膜
厚８〜７μ）を形成させたこと以外は、実施例１と同様
の条件で塗装を行った。外観、ピンホールとも良好であ
ったが、剥離強度が低かった。結果を表１Ｃと示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 反復単位 を単独でまたは他の反復単位と一緒に含み、かつ固有粘
   度が０．８ないし２．６、好ましくは０．５ないし１．
   ８であり、粉体として平均粒径５〜４００ミクロン、好
   ましくは１０〜２００ミクロンの材料を、金属もしくは
   セラミック溶射された基材表面に付着させ８５０〜４５
   ０℃で溶融させた後、冷却することにより強固な塗膜を
   形成させることを特徴とする熱可塑性芳香族ポリエーテ
   ルケトン樹脂の粉体塗装方法。