JPH10316898A

JPH10316898A - 塗装方法および塗装装置

Info

Publication number: JPH10316898A
Application number: JP12835697A
Authority: JP
Inventors: Atsuo Suehiro; 篤夫末廣; Kenichi Mori; 憲一森
Original assignee: Kowa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Kowa Kogyo Co Ltd
Priority date: 1997-05-19
Filing date: 1997-05-19
Publication date: 1998-12-02

Abstract

(57)【要約】【課題】金属基材に対する密着性、耐蝕性（特に耐塩
水性）の高い塗装品を高い生産性および効率で得る。【解決手段】塗布ユニットを用いて、金属基材を、６
価クロム化合物および亜鉛末を含む水性塗布組成物で塗
布する第１の塗布工程１と、この工程の後、加熱ユニッ
トを用いて、温度６０〜１６０℃で加熱する加熱工程２
と、この加熱工程の後、塗布ユニットを用いて、塗膜が
形成された金属基材をさらに前記水性塗布組成物で塗布
する第２の塗布工程３と、この工程の後、焼付けユニッ
トを用いて、２６０℃以上の温度で塗膜を焼付ける焼付
け工程４とを経ることにより、塗膜の密着性、耐蝕性の
高い塗装品を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塗膜の密着性およ
び耐塩水性の高い塗装品を得るのに有用な塗装方法、お
よび塗装品の製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車部品（ボルトナット，パイプ、イ
ンテークマニホールドパイプ，マフラーなどの自動車足
回り部品など）、洗濯機用部品などには、高い耐塩水性
や防食性を付与するため、ダクロタイズド処理が施され
ている。このダクロタイズド処理は、６価クロム化合物
および亜鉛末を主たる成分とする水性無機塗料を、金属
部品に塗布し、約３００℃以上の温度で塗膜を焼付け硬
化させる防錆処理システムであり、高い防錆性（特に耐
塩水性），非水素脆性を金属部品に付与するのに有用で
ある。

【０００３】前記ダクロタイズド処理には、膜厚を大き
くしたり金属塗装部品の塗膜のエッジ切れを防止し、高
い防錆性を付与するため、通常、２コート２ベーク方
式、すなわち、金属部品を前記水性無機塗料で塗布し、
３００℃以上の高温で焼付けた後、さらに水性無機塗料
を塗布し、再度３００℃以上の高温で焼付ける方式が採
用されている。しかし、２コート２ベーク方式での２度
に亘る高温での焼付けは生産性およびエネルギーコスト
の点で不利である。

【０００４】そこで、水性無機塗料を金属基材に塗布
し、１００℃以下の低温加熱により乾燥させた後、水性
無機塗料をさらに塗布し、最終的に高温で焼付けするこ
とが行われている。しかし、この方法では、金属基材に
対する塗膜の密着性が低下するとともに耐蝕性を大きく
改善することが困難である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、金属基材に対して高い密着性を有するとともに、耐
蝕性（特に耐塩水性）の高い塗装品を高い生産性で得る
ことができる塗装方法およびそのための装置を提供する
ことにある。本発明の他の目的は、低いエネルギーコス
トで金属基材に対する密着性および耐蝕性を有効に改善
できる塗装方法および塗装装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記目的
を達成するため鋭意検討の結果、金属基材を水性無機塗
料で塗布した後、特定の温度で加熱処理し、再度、水性
無機塗料を塗布して焼き付けると、金属基材に対する密
着性および耐蝕性を大幅に改善できることを見いだし、
本発明を完成した。すなわち、本発明の塗装方法は、金
属基材を、６価クロム化合物および亜鉛末を含む水性塗
布組成物で塗布する第１の塗布工程と、この工程の後、
温度６０〜１６０℃で加熱する加熱工程と、この加熱工
程の後、塗膜が形成された金属基材をさらに前記水性塗
布組成物で塗布する第２の塗布工程と、この工程の後、
２６０℃以上の温度で塗膜を焼付ける焼付け工程とで構
成されている。本発明の装置は、６価クロム化合物およ
び亜鉛末を含む水性塗布組成物を金属基材に塗布して加
熱した後、さらに前記水性塗布組成物を塗布して焼付け
るための装置であって、前記水性塗布組成物で金属基材
を塗布するための塗布ユニットと、前記金属基材の塗膜
を、温度６０〜１６０℃で加熱処理するための加熱ユニ
ットと、２６０℃以上の温度で塗膜を焼付けるための焼
付けユニットとを備えている。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下に、必要により添付図面を参
照しつつ本発明を詳細に説明する。図１は本発明の方法
を説明するための工程図である。本発明では、塗布ユニ
ットにより金属基材を水性塗布組成物（以下、単に水性
無機塗料という場合がある）で塗布する第１の塗布工程
１と、この工程の後、加熱ユニットにより温度６０〜１
６０℃で加熱する加熱工程２と、この加熱工程の後、前
記塗布ユニットにより、塗膜が形成された金属基材をさ
らに前記水性塗布組成物で塗布する第２の塗布工程３
と、この工程の後、焼付けユニットにより２６０℃以上
の温度で塗膜を焼付ける焼付け工程４とで構成されてい
る。なお、前記第１の塗布工程１と、第２の塗布工程３
では、それぞれ異なる塗布ユニットを用いてもよい。

【０００８】前記金属基材の種類は特に制限されず、ア
ルミニウム、亜鉛、銅、チタン、ニッケル、錫、マグネ
シウム、鉄又はこれらの金属成分を含む合金（例えば、
ステンレススチールなど）などであってもよいが、通
常、腐食性金属基材、特に鉄系基材が使用される。好ま
しい鉄系基材としては、腐蝕性を有する鉄鋼製品、例え
ば、鋼板、鋼棒、鋼線、鋼帯、鋳物など；継手、パイ
プ、ボルト・ナットなどの凹凸表面を有する鉄鋼製品や
中空鉄鋼製品；耐塩性、非水素脆性などが必要とされる
鉄鋼製品などが挙げられる。なお、金属基材は、通常、
水性無機塗料の塗布に先だって、慣用の前処理、例え
ば、脱脂処理、ブラスト処理などに供される。

【０００９】水性無機塗料は、少なくとも６価クロム化
合物および亜鉛末を含んでいる。６価クロム化合物とし
ては、クロム酸（三クロム酸，四クロム酸など），無水
クロム酸（三酸化クロム）などが例示できる。なお、少
量（例えば、６価クロム化合物に対して２０重量％以
下）であれば、クロム酸塩、５価クロム化合物（重クロ
ム酸など）などのクロム化合物を含んでいてもよい。６
価クロム化合物の含有量は、無水クロム酸換算で、例え
ば、１〜４００ｇ／リットル、好ましくは５〜１００ｇ
／リットル、さらに好ましくは１０〜６０ｇ／リットル
程度の範囲から選択できる。

【００１０】亜鉛末の形状は特に制限されず、球状、棒
状、不定形状、薄片状などであってもよい。亜鉛末の平
均粒子径は、例えば、０．０１〜１５μｍ、好ましくは
０．１〜１０μｍ、さらに好ましくは０．１〜５μｍ
（特に０．１〜１μｍ）程度である。亜鉛末の割合は、
例えば、前記６価クロム化合物（無水クロム酸換算）１
００重量部に対して１００〜１５００重量部、好ましく
は１００〜１２００重量部、特に１００〜１０００重量
部程度である。さらに水性無機塗料中の亜鉛末の濃度
は、例えば、３０〜４００ｇ／リットル、好ましくは５
０〜３５０ｇ／リットル程度である。

【００１１】水性無機塗料は、水を主たる溶媒として含
んでおり、前記６価クロムに対する還元剤（グリコール
成分など）を含んでいる。水性無機塗料は、さらにアル
ミニウム粉末、界面活性剤、水溶性セルロースエーテル
類、粘度調整剤などの種々の化合物を含んでいてもよ
い。さらに水性無機塗料は、アルコール類、多価アルコ
ール類、多価アルコールＣ _1-4アルキルエーテル類、ポ
リオキシＣ_2-4アルキレングリコール類、ポリオキシＣ
_2-4アルキレングリコールモノ又はジＣ_1-4アルキルエ
ーテル類を含んでいてもよく、これらの成分は還元剤と
して機能する場合がある。

【００１２】好ましい水性無機塗料は、通常、非酸化性
アルコール類、エチレングリコールなどの多価アルコー
ル類、多価アルコールＣ_1-2アルキルエーテル類、ポリ
オキシＣ_2-4アルキレングリコール類、ポリオキシＣ
_2-4アルキレングリコールモノ又はジＣ_1-2アルキルエ
ーテル類、界面活性剤を含んでいるようである。なお、
水性無機塗料は、（株）日本ダクロシャムロックから
「ダクロタイズド」として入手できる。

【００１３】このような水性無機塗料は、慣用の方法
（例えば、ディッピング，ロールコーティング，カーテ
ンコーティング、スプレーコーティングなど）で金属基
材に塗布できる。なお、一般的には、金属基材を水性無
機塗料にディッピングし、過剰な塗料を遠心機などによ
り液切りすることにより水性無機塗料を塗布する場合が
多い。第１の塗布工程において、水性無機塗料のよる塗
膜の厚みは、例えば、１〜５０μｍ、好ましくは２〜３
０μｍ、さらに好ましくは３〜１５μｍ程度であり、通
常、３〜１０μｍ程度である。

【００１４】本発明の特色は、前記第１の塗布工程の
後、加熱ユニット（低温加熱炉）を用いる加熱工程にお
いて温度６０〜１６０℃（好ましくは７０〜１５０℃、
特に７０〜１３０℃）程度で加熱処理する点にある。こ
のような条件で加熱処理すると、比較的低温での処理で
あるにも拘らず、塗膜と基材との密着性、金属基材の耐
蝕性を顕著に向上させることができ、熱エネルギーおよ
び設備（低温加熱炉）コストの点から極めて有用であ
る。なお、加熱温度が低いと、塗膜に分離が生じ、焼き
付け後に分離部が黒くなり外観を損なうだけでなく、密
着性が著しく低下する。

【００１５】加熱時間は特に制限されず、水性無機塗料
で形成された塗膜が乾燥し、第２の塗布工程で水性無機
塗料が塗布（重塗り）可能であればよい。加熱時間は、
通常、１〜６０分（例えば、１〜４５分）、好ましくは
５〜４５分、さらに好ましくは５〜３０分程度である。

【００１６】加熱工程の後、第２の塗布工程において、
加熱乾燥した塗膜にさらに水性無機塗料を塗布するた
め、塗膜が形成された金属基材をさらに前記水性塗布組
成物で塗布し、塗膜の厚みを大きくする。この第２の塗
布工程により、鋭角部を有する金属基材においては、鋭
角な端部も被覆でき、塗膜のエッジ切れを防止できる。
第２の塗布工程で新たに形成される塗膜の厚みは、前記
第１の塗布工程による厚みと同様の範囲から選択でき
る。第２の塗布工程による塗膜の厚みは、通常、３〜６
０μｍ、好ましくは５〜５０μｍ、特に７〜３０μｍ程
度である。

【００１７】そして、第２の塗布工程の後、焼付けユニ
ット（高温焼付け炉）を用いる焼き付け工程において、
２６０℃以上の温度（例えば、２８０〜４００℃、好ま
しくは３００〜４００℃、さらに好ましくは３００〜３
８０℃程度）で塗膜を焼付けることにより、塗膜の密着
性および耐蝕性に優れる塗装品を得ることができる。焼
付け温度は、通常、３２０〜３７０℃程度で行うことが
できる。焼付け時間は、通常、５分〜１時間、好ましく
は１０〜５０分、特に１５〜４５分程度である。この焼
付けにより、エッジ切れがなく、耐水素脆性，耐蝕性
（特に耐塩水性）、耐熱防錆性に優れる被膜（防錆被
膜）を形成できる。また、形成された塗膜は、塗料との
密着性も高い。

【００１８】なお、焼付け工程においては、クロム化合
物の重合体が生成して金属基材と接着し、金属基材の表
面が不働態化されるとともに、クロム化合物の重合体で
被覆された亜鉛末は自己犠牲作用を発現するようであ
る。そのため、極めて高い防蝕性を長期間に亘り維持で
きる塗装品が得られる。

【００１９】前記工程は、通常、クローズドシステムに
おいて連続的に行われ、加熱処理および焼付け処理は、
塗布された金属基材を加熱炉や焼付け炉内で走行させな
がら行うことができる。

【００２０】なお、前記焼付けにより形成された被膜に
は、さらに水性塗料，有機溶剤性塗料や無溶剤性塗料
（紫外線硬化型塗料など）を塗布してもよい。

【００２１】本発明の方法で得られた塗装品は、耐蝕性
などが要求される種々の用途、例えば、自動車部品（ボ
ルト，ナット，座金，巻きバネなどのバネ，パイプ（イ
ンテークマニホールドパイプなど），マフラー，ブラケ
ット，コネクター，電装部品など），家庭用電気製品の
部品（洗濯機やクーラーなどの部品）、土木建築用部品
（ハイテンボルト，オートネイル，富め具，電設部品な
ど）、船外機エンジン部品、搬送関係基材，対塩害防錆
を必要とする機器や部品などとして有用である。特に冬
季に散布される凍結防止剤（塩化カルシウムなど）によ
る塩害対策用塗装品（例えば、自動車の足回り部品な
ど）として有用である。

【００２２】

【発明の効果】本発明では、第１の塗装工程の後、特定
の温度で加熱処理するので、金属基材に対して高い密着
性を有するとともに、耐蝕性（特に耐塩水性）の高い塗
装品を高い生産性および効率で得ることができる。特に
低いエネルギーコストで鉄系基材に対する塗膜の密着性
および耐蝕性を有効に改善できる。

【００２３】

【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定され
るものではない。比較例１鋼板（ＳＰＣＣ，サイズ５０ｍｍ×６０ｍｍ×厚み１．
６ｍｍ）を、脱脂処理、サンドブラスト処理した後、室
温（温度１９℃）で水性無機塗料（（株）日本ダクロシ
ャムロック製，商品名ダクロタイズドＤＸ３８０，粘度
２５秒、比重１．３３０）に浸漬して引き上げた後、遠
心機を用いて液切りし、室温で扇風機で送風し所定時間
（１０分又は２０分）乾燥した。次いで、第２の塗布工
程において前記水性無機塗料への浸漬、液切りを上記と
同様にして行うことにより被膜上に再度水性無機塗料を
塗布し、焼付け工程において３５０℃で２０分間焼付け
ることにより、塗装品を得た。

【００２４】実施例１〜４および比較例２〜４鋼板（ＳＰＣＣ，サイズ５０ｍｍ×６０ｍｍ×厚み１．
６ｍｍ）を、脱脂処理、サンドブラスト処理した後、室
温（温度１９℃）で水性無機塗料（（株）日本ダクロシ
ャムロック製，商品名ダクロタイズドＤＸ３８０，粘度
２５秒、比重１．３３０）に浸漬して引き上げた後、遠
心機を用いて液切りし、加熱工程において表に示す温度
（５０〜２００℃）で所定時間（１０分又は２０分）加
熱処理した。次いで、第２の塗布工程において前記水性
無機塗料への浸漬、液切りを上記と同様にして行うこと
により被膜上に再度水性無機塗料を塗布し、焼付け工程
において３５０℃で２０分間焼付けることにより、塗装
品を得た。

【００２５】比較例５鋼板（ＳＰＣＣ，サイズ５０ｍｍ×６０ｍｍ×厚み１．
６ｍｍ）を、脱脂処理、サンドブラスト処理した後、室
温（温度１９℃）で水性無機塗料（（株）日本ダクロシ
ャムロック製，商品名ダクロタイズドＤＸ３８０，粘度
２５秒、比重１．３３０）に浸漬して引き上げた後、遠
心機を用いて液切りし、３５０℃で２０分間焼き付けし
た。次いで、第２の塗布工程において前記水性無機塗料
への浸漬、液切りを上記と同様にして行うことにより被
膜上に再度水性無機塗料を塗布し、焼付け工程において
３５０℃で２０分間焼付けることにより塗装品を得た。

【００２６】そして、実施例および比較例で得られた塗
装品について、塗膜の密着性を次のようにして評価し
た。塗膜の密着性塗膜にセロハンテープ（ニチバン（株）製，セロテープ
Ｎｏ．４０５）を貼り付け、指で強くこすることにより
気泡を排除した後、セロハンテープの端部を餅、瞬間的
に引き剥がした。なお、引き剥がすとき、セロハンテー
プの端部と塗膜面との角度は４５°に設定した。そし
て、以下の基準で密着性を評価した。評価点５：塗膜の剥離がない評価点４：塗膜が若干剥離する評価点３：塗膜面積の半分程度が剥離する評価点２：塗膜がかなり剥離する評価点１：塗膜が全面に亘り剥離する塗膜の平均膜厚（３か所で測定した厚みの平均値）とと
もに、結果を表１に示す。

【００２７】

【表１】表１に示されるように、実施例１〜４の塗装品は、いず
れも耐塩水性および塗膜の密着性が高い。なお、実施例
１〜４の塗装品は、耐塩水性も高く、下記の条件で塩水
噴霧試験（ＪＩＳＺ２３７１）により耐塩水性を評価
しても、腐食が認められない。［塩水噴霧試験条件］塩化ナトリウム濃度：５０ｇ／Ｌ噴霧室の温度：３５±２℃ 噴霧量：１ｍｌ／８０ｃｍ²／時間試験時間：連続２０００時間なお、２コート２ベーク方式の比較例４では、比較的良
好な塗装品が得られるものの、加熱工程での加熱温度が
高いので加熱炉が大型化するとともに、熱エネルギーの
観点からは工業的に実用的でない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の方法を説明するための工程図で
ある。

【符号の説明】

１…第１の塗布工程２…加熱工程３…第２の塗布工程４…焼付け工程

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属基材を、６価クロム化合物および亜
鉛末を含む水性塗布組成物で塗布する第１の塗布工程
と、この工程の後、温度６０〜１６０℃で加熱する加熱
工程と、この加熱工程の後、塗膜が形成された金属基材
をさらに前記水性塗布組成物で塗布する第２の塗布工程
と、この工程の後、２６０℃以上の温度で塗膜を焼付け
る焼付け工程とを含む塗装方法。
【請求項２】加熱工程を、温度７０〜１５０℃、加熱
時間１〜６０分で行う請求項１記載の塗装方法。
【請求項３】６価クロム化合物および亜鉛末を含む水
性塗布組成物を金属基材に塗布して加熱した後、さらに
前記水性塗布組成物を塗布して焼付けるための装置であ
って、前記水性塗布組成物で金属基材を塗布するための
塗布ユニットと、前記金属基材の塗膜を、温度７０〜１
５０℃で加熱処理するための加熱ユニットと、２６０℃
以上の温度で塗膜を焼付けるための焼付けユニットとを
備えている塗装装置。