JPS6225424B2 - - Google Patents

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、プラスチツク
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、工業用な塗装には、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、余剰塗料ミストを含有する排気を水膜
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つてい
る。

更に、塗膜の硬化に際しても、塗装物品を焼付
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、この塗膜を自然
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、またその間湿つた塗膜にゴミ
等が付着しないような厳密な管理が必要となる。

近年に至つて、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、遊離イソシアネート基を含有するプレポ
リマーを含むビヒクルを基材上に塗布し、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、高度の生産性を以つて
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、特にプラスチツク成
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、プラスチツク製品、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、プラスチツク成形品の塗装に
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、プラスチツク成形品の表面に、
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（CHCl＝CCl₂）の普通各称であり、
このものは沸点が88〜90℃の不燃性液体であつ
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
で施される塗膜との密着性を高める処理を言う。
イオン種としては、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、加速管で所定の電圧に加速し、こ
のビームを電気的にスキヤ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30KeV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。

表面処理を終えた物品に対して、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、イソシアネー
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、
ポリアミド等のイソ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
イソシアネート、ジフエニルメタンジイソシアネ
ートと反応させ、該イソ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、ポリイソシアネート
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つてもよい。
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。

遊離イソシアネート基の濃度は、一般に樹脂分
100ｇ当り10乃至500ミリモル、特に30乃至300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（フオー
ドカツプ＃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
レススプレーガン、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。塗装排気と油膜とを密に接触させる
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を通して、塗料ミ
スト含有排気を吸引するシステムが採用される。
多孔性担体を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を一切生じるこ
となしに行われる。油としては、比較的揮発性の
少ないイソパラフイン系炭化水素油、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
により有利に行われる。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30℃程度の温度に維持するように
加温を行つてもよい。

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、多価アミン類であつて
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、ジエタノールアミン、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、50乃至50000ppmの濃度があれば十分であ
るが、反応速度と経済的見地からみて、100乃至
10000ppmの濃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
温度によつても相違するが、一般的に言つて、10
乃至600秒、特に20乃至300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、即ちポストキユア
処理を行うこともできる。このポストキユアは、
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1/5乃至1/10に大巾に短縮されるのである。一
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30
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となるのにわずか５分
間を必要とするに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から成つており、
これら各装置を順次通つ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７ａ
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
る構造となつている。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７ａ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
つて、真空ポンプ１１とイオン注入装置１２とを
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を行わせる。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３内に
搬入し、遊離イソシアネート基含有プレポリマー
を含む塗料１３をスプレーガン１４により噴霧す
る。この塗装ブース３は、スプレーガン１４の反
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
はフアン１７により、多孔性担体１５及び油滴分
離用のフイルター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１
６′は、ポンプ２０によつて汲上げられ循環再使
用される。

硬化室４は、塗装ブース３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、図示はしていないが、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に均一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
なつている。

この硬化用ガスの吹出口又はノズルは、供給ダ
クト２３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、フアン２５で
送られる空気、窒素等のキヤ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は必要によりフイルター等の過清浄化機
構２９を介してフアン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３０を設
け、この検出信号によつて、スプレー装置２６の
バルブ３１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、物品の通過を可能にする仕
切板乃至はフラツプ３２を上下及び両サイドに設
けると共に、吸引ダクト３３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３３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３５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３６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
用できることは当然である。

後硬化室５は、塗装物品７ｅの搬入口３７と搬
出口３８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つて、
空気吹付口３９が設けられている。更にこの空気
吹付口３９に沿つて空気通路４０があり、空気通
路４０に導入される空気は、空気吹付口３９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
て送風フアン４２に接続され、一方後硬化室にお
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、過清浄化
機構４４及び加熱機構４５を経てフアン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イの前処理工程及
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、従来必要であつ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す
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な
く、また従来の焼付炉のようなヤニ清掃が不要
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、３は塗装ブース、４は硬化室、５は
後硬化室、６は搬送ライン、７ａ，７ｂ，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を
夫々示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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。