JPS60129164A - 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、塗装方法に関するもので、より詳細には、実
質上塗装排水を生じることなしに、また塗膜硬化のため
の熱エネルギーを必要とせずに、密着性や諸物性に優れ
た硬化塗膜を形成するための方法に関する。特に、本発
明は、プラスチックから形成された物品上に塗膜を形成
させるための方法に関する。

従来、工業的な塗装には、公害発生、熱エネルギー及び
生産性の点で種々の問題が内在している。

即ち、物品の塗装に際しては、先ず塗装すべき物品の表
面を脱脂、洗浄に付して、表面に付着する油脂類、滑剤
等を除去する必要があり、これにより多量の洗浄排水又
は含油廃水が発生する。

また、塗膜の形成は、塗装ブース内で塗料の噴霧により
行われるのが普通であり、通常の塗装ブースでは、余剰
塗料ミストな含有する排気な水膜と接触させて、塗料ミ
ストを水相中に捕集しているが、この処理に際してもや
はり多量の廃水が生じ、この廃水は、塗料中の固形分や
溶剤を含有するため、廃水処理がかなり面倒なものとな
っている。

更に、塗膜の硬化に際しても、塗装物品な焼付炉に搬入
し、高温で塗膜の焼付を行うのでこの焼付に多大の熱エ
ネルギーが必要であり、また塗膜の焼付時に発生する溶
媒、塗料ヤニ等の有害成分を排気から除去するために、
高価な排気処理システムが必要となる。また、塗膜の焼
付を高温で行えない木工品塗装等の場合には、この塗膜
な自然乾燥で硬化させねばならず、塗膜の硬化に著しく
長時間を必要とし、またその間湿った塗膜にゴミ等が付
着しないような厳密な管理が必要となる。

近年に至って、熱による硬化の不要な塗膜の乾燥方法が
提案されており、特公昭５３−１３０３８号公報には、
遊離インシアネート基を含有するプレポリマーを含むビ
ヒクルな基材上に塗布し、次いでこのビヒクルを蒸気相
の状態にあるアンモニアまたはアミンからなる薬剤で処
理することからなる乾燥塗膜の形成方法が記載されてい
る。

本発明の目的は、蒸気相で塗膜の硬化を行う上記の方式
を利用して、公害を発生することなしに、塗膜の形成処
理を行い得る塗装方法を提供するにある。

本発明の他の目的は、実質上塗装排水を生じることなし
に、また塗膜硬化のための熱エネルギーを必要とするこ
となしに、高度の生産性を以って総合的に塗装処理を行
い得る塗装方法を提供するにある。

本発明の更に他の目的は、特にプラスチック成形品に対
して、種々の塗膜特性に優れた塗膜を形成させ得る総合
的塗装方法を提供するにある。

本発明によれば、塗装すべき物品をトリクレン洗浄に付
する工程と、洗浄後の物品をプラズマ処理に付する工程
と、遊離インシアネート基を有するプレポリマーを含有
する塗料を前記物品に対して噴霧し、塗料ミストを含む
排気を油膜と接触させて油相中に塗料ミストを捕集しつ
つ塗装な行う工程と、形成される物品上の塗膜をアンモ
ニア又はアミンを含有する硬化用ガスと接触させて塗膜
の硬化を行わせる工程とから成ることな特徴とする塗装
方法が提供される。

本発明において、塗装すべき物品としては、通常の鋼板
乃至表面処理鋼板のコイル、シート、或いはプレス成形
品、溶接或いは他の接合方式による組立体の他に、熱に
よる塗膜焼付の困難な木工製品、繊維製品、プラスチッ
ク製品、油圧機器製品、熱容量の大きい鋳造製品等を挙
げることができる。

特に、本発明は、プラスチック成形品の塗装に有用であ
り、塗装排水や塗膜焼付時の排気を発生することなしに
、プラスチック成形品の表面に、密着性、強靭性、硬度
等に優れた塗膜を、熱エネルギーを必要とせずに短時間
の内に形成させ得る。

本発明によれば、先ず塗装すべき物品をトリクレン洗浄
に付する。このトリクレン洗浄は、物品を液体或いは蒸
気のトリクレンと接触させることにより容易に行われる
。トリクレンとはトリクロロエチレン（ｃｈｃｔ　＝ｃ
ｃｔ２）の普通各称であり、このものは沸点が８８〜９
０℃の不燃性液体であって、油脂類の抽出性や脱脂性に
特に優れた性能を有している。かくして、塗装すべき物
品をこのトリクレンと接触させると、物品表面に必らず
付着している油剤、滑剤、離型剤等の油性物質が有効に
除去され、しかもトリクレンは沸点が比較的低く、しか
も揮発性が大であることから、油性物質の分離、即ち精
製が容易で、洗浄排水を生じることもなく、また面倒な
水切り、乾燥等の後処理を省略できるという利点が得ら
れるものである。

本発明においては次いで、洗浄後の物品をプラズマ処理
に付する。このプラズマ処理とは、物品表面にイオンを
照射又は注入し、これにより次いで施される塗膜とめ密
着性を高める処理を言う。

イオン種と↓ては、酸素イオン、ＣＯ＋イオン等を挙げ
ることができ、イオン注入に際しては、イオン源で原子
または分子からイオン化されたイオンを、質量分析部で
電磁石で曲げて特定のイオンに質量分離させ、刀目速管
で所定の電圧に加速し、このビームを電気的にスキャン
させて物品の表面に均一に照射させる。イオン源として
は、高周波放電型、熱陰極放電型、マイクロ波放電型等
のそれ自体公知の任意のイオン源が使用される。注入装
置としては、数１０乃至３　Ｑ　Ｑ　ＫｇＶの市販のも
のが任意に使用される。本発明によれば、このプラズマ
処理により、物品表面が著しく活性化されるか、或いは
塗膜と密着化され易い構造となり、例えばポリプロピレ
ンの如き不活性な表面を有する物品に対しても、良好な
塗装処理と密着性向上とが可能となる。

表面処理な終えた物品に対して、インシアネート基を有
するプレポリマーを含有する塗料を施こす。この塗料は
、後に詳述する気相のアンモニア又はアミンとの接触で
硬化が行われるものである。

このような塗料の適当な例は、インシアネート基末端プ
レポリマーと呼ばれるものであり、例えばポリエステル
ポリオール、水酸基含有アクリル樹脂、水酸基含有ビニ
ル樹脂、アルキド樹脂、ポリアミド等のインシアネート
基に対して反応性を有するオリゴマー乃至ポリマーをポ
リイソシアネート、例えばトリレンジイソシアネート、
ヘキサメチレンジイソシアネート、シクロヘキサンジイ
ンシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネートと反
応させ、該インシアネートをウレタン結合、尿素結合等
を介して、該オリゴマー乃至ポ（リマーの骨格に結合さ
せたものが使用される。勿論、上述したイソシアネート
基に対して反応性のオリゴマー乃至ポリマーと、ポリイ
ンシアネートとは、予じめ反応させたものでも、或いは
混合物の形で部分的に反応させたものでもよく、またこ
の塗料は複数種の樹脂の混合物であってもよい。要する
に、本発明の目的には、気相のアンモニア又はアミンで
硬化するに足る量の遊離イソシアネート基が含有されて
いる限り任意の塗料が使用し得ることが了解されるべき
である。

遊離インシアネート基の濃度は、一般に樹脂分ｉｏｏ、
＠当り１０乃至５００ミリモル、特に６０乃至６００ミ
リモルの範囲にあるのが望ましい。

この塗料は、塗装に適した粘度の液体である場合には、
無溶媒塗料としても使用でき、また前記プリポリマーを
幾分溶剤で稀釈した溶液型塗料としても使用できる。勿
論、この塗料には、それ自体公知の塗料配合成分、例え
ば、顔料、可塑剤、界面活性剤、垂れ防止剤、防錆剤等
をそれ自体公知の配合比で配合される。好適な塗料は、
不揮発分濃度が２０乃至１００重量％で且つ動粘度（フ
ォードカップ＃４）が１５乃至１５０秒の範囲のもので
ある。

塗料を物品に施すには、塗膜形成の均一さ、及び塗布作
業性の面から噴霧（スプレー）による塗装方式を採用す
る。塗布機構としては、スプレーによる塗布機構、例え
ばエアスプレーガン、エアへスプレーガン、回転霧化式
塗装装置等が、非静電式、静電式のものを含めて好適に
使用される。

塗料の噴霧に際して、塗料ミスト或いは更に揮散した溶
剤を含む排気が必然的に発生する。本発明においては、
この排気を油膜と接触させて、油相中に塗料ミスト或い
は更に溶剤を捕集させつつ塗装を行う。塗装排気と油膜
とな密に接触させるためには、例えば多孔性担体上に油
膜を形成させ、この油膜が形成された担体な通して、塗
料ミスト含有排気を吸引するシステムが採用される。多
孔性担体なエンドレスの形のものとして連続的に移動さ
せることができ、この移動する担体に油を薄膜状に循環
供給することができる。適当な接触装置の一例は、特表
昭５７−５０１２２０号公報に記載されている。本発明
において、イソシアネート基含有ポリマーの塗料ミスト
を含む排気を油膜と接触させると、これらの塗料ミスト
は油相中に極めて有効に捕集されると共に、油と塗料ミ
ストとの比重差が大きく異なるため、塗料と油との分離
が極めて容易に行われ、しかも塗料分が比較的デンスな
形（容積の小さい状態）で分離される。

しかもこの塗料分の分離除去は排水等な一切生じること
なしに行われる。油としては、比較的揮発性の少ないイ
ソパラフィン系炭化水素油、鉱物油系、植物油系或いは
合成油系の潤滑油等が有利に用いられる。

かくして、物品上に形成される塗膜を、アンモニア又は
アミンを含有する硬化用ガスと接触させて塗膜の硬化を
行わせる。硬化用ガスと塗膜との接触は、外気からシー
ルされた室内に塗装物品を搬入し、この室内に硬化用ガ
スを循環させることにより有利に行もれる。両者の接触
は、室温で十分であるが、温度の低下する冬期では、硬
化用ガスを常温乃至は６０℃程度の温度に維持するよう
・に加温を行ってもよい。

本発明に用いるアミン類は一級、二級或いは三級のモノ
アミン類の他に、多価アミン類であっても良く、例えば
メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ジエチ
ルアミン、トリエチルアミン、ピペリジン、モルホリン
、ピペラジン、エタノールアミン、ジェタノールアミン
、トリエタノールアミン、ジメチルエタノールアミン、
シクロヘキシルアミン、エチレンジアミン、テトラメチ
ルエチレンジアミン、エチレントリアミン、等の１種又
は２種以上の組合せを挙げることができる。

尚、硬化用ガス中のアンモニア又はアミンの濃度は、ｓ
　ｏ　乃至ｓ　ｏ、ｏ　ｏ　ｏ　ｐＰｒＩＬノｍ度カア
レハ十分であるが、反応速度と経済的見地からみて、１
−００乃至１０．ｏｏｏｐｐｍの＃度であるのが好まし
い。

塗装物品がアンモニア又はアミンと接触する時間は、塗
料の種類や厚み、硬化用ガス中の濃度や温度によっても
相違するが、一般的に言って、１゜乃至６００秒、特に
２ｏ乃至６０ｏ秒のような極めて短時間でよい。

アンモニア又はアミンと接触処理後の塗膜は、これを大
気中に放置することにより比較的短時間の内に硬化が完
結するが、硬化をより短時間の内に完結させる目的で、
後硬化、即ちボストキュア処理を行うこともできる。こ
のボストキュアは、アンモニア又はアミンのペーパーと
接触させた後の塗膜に空気等の気流を積極的に吹付ける
ことにより行われる。

後硬化用空気は、室温で十分であるが、後硬化を促進さ
せるには、５０℃程度迄の温度に加温されていることが
有利である。この空気流との接触による後硬化を用いる
と、全体としての硬化時間が約に乃至にに大巾に短縮さ
れるのである。−例として、同じアミンとの接触時間で
比較して、鉛筆硬度が２Ｈとなるに必要な自然放置時間
が６０分間であるのに対して、本発明による後硬化を採
用すると、塗膜硬度が２ＨとなるのＫわずか５分間を必
要とする罠すぎないことが実験的に確認されている。

本発明を、添付図面を参照しつつ、以下の具体例で更に
詳細に説明する。

第１図は、本発明の総合塗装処理法のフローシートであ
り、この処理に用いる装置は、トリクレン洗浄装置１、
プラズマ処理装置２、塗装ブース３、硬化室４、及び後
硬化室５から成っており、これら各装置を順次通って延
びている搬送ライン６が設けられている。

トリクレン洗浄装置１は、洗浄すべき物品７αが搬入さ
れる入口８及び洗浄後の物品が搬出される出口９を有し
ており、これらの入口８及び出口９は洗浄処理時には、
大気から実質上シールされる構造となっている。洗浄装
置１の下部には、トリクレン１０が収容されており、図
示していないが、このトリクレンが物品７αに対して噴
霧されるか、或いは揮発したトリクレン蒸気が物品表面
に凝結し、物品表面から滴下することにより、脱脂等の
洗浄処理が行われる。

プラズマ処理装置２は密閉される減圧容器であって、真
空ポンプ１１とイオン注入装置１２とな備えている。洗
浄処理後の物品７ｂを容器内に装入し、密閉した後、真
空ポンプ１１を作動させ、内部を真空にした後、イオン
注入装置１２を作動させて、物品表面へのイオン注入な
行わせる。物品表面を一様に処理するために、搬送ライ
ン６で吊されている物品７ｂを回転させながら照射を行
う方式が有利に使用される。

プラズマ処理後の物品７ｃを塗装ブース６内に搬入し、
遊離インシアネート基含有プレポリマー　、を含む塗料
１６をスプレーガン１４により噴霧する。この塗装ブー
ス６は、スプレーガン１４０反対側に、連続駆動される
エンドレスの多孔性担体１５があり、この担体１５に対
して油１６が供給されて油膜を形成している。塗装ブー
ス内の排気はファン１７により、多孔性担体１５及び油
滴分離用のフィルター１８を介して吸引され、塗料ミス
トの油相への捕集が行われる。多孔性担体１５の下方に
設けられた油槽１９内へ流下した油１６′は、ポンプ２
０によって汲上げられ循環再使用される。

硬化室４は、塗装ブース６からの塗装物品７ｄを気相の
アンモニア又はアミンと接触させて、形成された塗膜の
硬化反応を行うためのものであり、図面に示す具体例で
は、塗装物品７ｄを室内に搬入するための入口２１及び
アンモニア又はアミンと接触後の物品を搬出するための
出口２２を備えている。又、図示はしてないが、この硬
化室４内には、アンモニア又はアミンを含む硬化用ガス
を塗装物品７ｄに均−且つ一様に吹付けるための、硬化
用ガスの吹出口またはノズルが設けられており、硬化室
４内を自転しながら移動する塗装物品７ｄに対して硬化
用ガスを吹付けるようになっている。

この硬化用ガスの吹出口又はノズルは、供給ダクト２６
を介して硬化用ガス発生装置２４に接続されている。こ
の硬化用ガス発生装置は、アンモニア又はアミン類を気
相で硬化室に送るためのものであり、図面に示す具体例
では、７７ン２５で送られる空気、窒素等のキャリヤガ
ス中にスプレー装置２６により供給源２７からのアンモ
ニア又はアミンをスプレーすることにより硬化用ガスを
発生させる。

又、硬化室４内には排風ダクト２８に連通する排風口（
図示せず）が設けられており、排風ダクト２８は必要に
よりフィルター等のｒ過清浄化機構２９を介してファン
２５の吸引側に接続されている。かくして、図面に示す
具体例では、硬化用ガスの循環が行われていることが理
解されよう。

この循環系には、必要により硬化用ガスの加熱機構（図
示せず）を設けることができる。

また、硬化用ガスの供給口或いは硬化室内に、アンモニ
ア又はアミン類の濃度検出機構６０を設け、この検出信
号によって、スプレー装置２６のパルプ６１を制御し、
硬化室内のアンモニア又はアミン濃度を、常に所定の値
に設定し得る。

硬化室４には、入口及び出口からのアンモニア又はアミ
ン含有ガスの逸散を防止するために、適当なシール機構
乃至は密閉機構を設けることが望ましい。このために、
図面に示す具体例では、例えば入口及び出口に、物品の
通過を可能圧する仕切板乃至はフラップ６２を上下及び
両サイドに設けると共に、吸引ダクト６３に連なる吸気
口３４を配置して、入口及び出口近傍の空気を吸引して
、硬化用ガスが硬化室外に漏出するのを完全に遮断して
いる。

尚、吸気ダクト３６から排出されるガス及び前述した循
環系に連なる排気ダクト６５から取出した硬化用ガスの
一部を、スクラバー、吸着装置、接触分散装置等の排気
処理装置６６を経て、実質上の無臭の無害ガスとして大
気中に放出できる。

尚、吸着装置で捕集されるアンモニア又はアミンは、こ
れを脱着させて回収し、硬化の目的で再利用できること
は轟然である。

後硬化室５は、塗装物品７ｅの搬入口６７と搬出口６８
とがあるトンネル状の形状を有しており、その内部には
、塗装物品の移動路に沿って、空気吹付口６９が設けら
れている。更にこの空気吹付口６９に沿つ工空気通路４
０があり、空気通路４０に導入される空気は、空気吹付
口６９を介して後硬化室５内を自転しながら移動する塗
装物品７ｅに吹付けられ、これにより塗膜の後硬化が進
行する。空気通路４０は供給ダクト４１を介して送風フ
ァン４２に接続され、−力抜硬化室において塗膜と接触
した後の空気流は後硬化室５内に排気口を有する排気ダ
クト４３から、ｒ過清浄化機構４４及び加熱機構４５を
経て７７ン４２の吸引側に循環される。

この際、この後硬化室５における空気流を循環し、必要
により循環空気中のアンモニア又はアミン類を分離除去
することにより、塗膜に含まれるアンモニア又はアミン
が臭気成分として大気中に放出されるのが防止され、環
境衛生の点でも優れた利点が達成される。

以上説明した本発明によれば、次の顕著な利点が達成さ
れる。即ち、従来の塗装法によれば、脱脂、洗浄等の塗
装の前処理工程及び塗装工程で発生する塗装廃液の量は
、極めて莫大なものであり、例えば典型的な自動車ボデ
ィの前処理工程及び塗装工程で発生する塗装廃液の量は
毎時１０乃至２０トンにも達すると言われている。この
ために格別の水資源を必要とするばかりではなく、この
廃液の浄化処理に多大の設備と、多大の処理コストとを
必要とする。これに対して、本発明によれば、トリクレ
ン洗浄処理と油膜ブースとを用いることにより、従来必
要であった水の使用が不必要となるか、或いは必要であ
るとしても水の使用量を著しく節約し得る。

またトリクレンによる脱脂洗浄処理と、プラズマ処理と
を、塗膜のアンモニアまたはアミンの蒸気による硬化と
に組合せることにより、塗膜の物品への密着の程度を著
しく向上させ得ると共に、塗膜の硬化が室温において行
われることから、塗膜或いは塗膜と物品表面との界面に
熱歪が発生ずるのが解消され、塗膜の密着性は一層向上
することになる。また、塗装設備の中で塗膜を乾燥焼付
するための炉が消費する熱エネルギーは膨大なものであ
るが、本発明によれば、高温での焼付が必要でないので
、大巾な省エネルギーとなる。また、塗膜の高温焼付が
困難な物品に対しても、短時間での塗膜硬化が可能とな
り、更に硬化時間が短かいことから、設備が小型ですみ
、しかも生産能力を著しく向上させ得る。更に、室温乃
至は室温附近での操業であることから火災の危険性が鳥
：＜、また従来の焼付炉のようなりニ清掃が不要で、メ
ンテナンスも容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の総合塗装処理法のフローシートであ
り、 引照数字１はトリクレン洗浄装置、２はプラズマ処理装
置、６は塗装ブース、４は硬化室、５は後硬化室、６は
搬送ライン、７α、７ｈ、７ｃ。 ７ｄは物品、１４はスプレーガン、１５は多孔性担体、
１６は油、２４は硬化用ガス発生装置１￥を夫々示す。 特許出願人　トリニティ工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　塗装すべき物品をトリクレン洗浄に付する工程
   と、 洗浄後の物品をプラズマ処理に付する工程と、 遊離イソシアネート基を有するプレポリマーを含有する
   塗料を前記物品に対して噴霧し、塗料ミストを含む排気
   を油膜と接触させて油相中に塗料ミストを捕集しつつ塗
   装を行う工程と、 形成される物品上の塗膜をアンモニア又はアミンを含有
   する硬化用ガスと接触させて塗膜の硬化を行わせる工程 とから成ることを特徴とする塗装方法。