JPS5831984B2 - 浸漬塗装法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、長尺アルミニウム型材の浸漬塗装方法、とく
に、水溶性熱硬化型樹脂塗料による長尺アルミニウム材
の縦吊ジ浸漬塗装法において、塗料液面近傍部分の塗膜
が薄くなる現象を防止して、被塗材のほぼ全面に均一な
塗装を施こすことによう、塗装品の歩留りを向上させる
方法に関する。

アルミニウム材は、極めて広い分野で利用されているが
、特に長尺材はサツシ用に、高低中板材はパネルなど、
建築用部材としての利用度が太きい。

アルミニウム材は、実用に際し防食性の付与、塗膜の密
着性の向上の見地から、化学皮膜又は陽極酸化皮膜付与
による下地処理が施こされる。

さらに、その塗装は種々な方法によって行なわれるが、
操作の簡易性、経済性の点から、浸漬塗装法が広く採用
されている。

特に建材その他のアルミニウム型材には水溶性熱硬化型
樹脂塗料（水溶性塗料）による浸漬塗装方法が一般的で
ある。

浸漬塗装方法、特に長尺アルミニウム材の水溶性塗料に
よる縦吊り方法においては、下地処理を施こした被塗材
を塗料中に浸漬して、一旦その１１保持した後、塗料中
から引上げ、セツティング、焼付乾燥する方法が採られ
ている。

従来のこのような方法では、被塗材の上端部（浸漬の際
の塗料面下の若干の部分に発生する渡状塗膜生成範囲）
の塗膜は、その他の部分の塗膜に比し膜厚が薄く、かつ
上端に近い程膜厚差が大きくなる現象（いわゆる塗膜過
渡状態）を１ぬかれなかった（第１図参照）。

このように塗装面で薄い塗膜が現われる範囲は、使用塗
料の粘度、表面張力、比重など、いわゆる塗料物性およ
び塗料温度、浸漬時間、被塗材の引上げ速度ならびに被
塗材の表面状態、などによりかなりの差はあるが、例え
ば、６ｍ程度の長尺物を用いて、標準の塗装を行なった
場合、上記の塗膜の薄い部分は、浸漬液面下４０〜５０
礪に及び、この部分は不仕上り部分として製品化の際適
当に削除せざるをえないため、それだけ塗装品の歩留り
は低下することに左る。

浸漬塗装法において、塗料浴の表面張力は、被塗材の引
上げの際における塗膜形成効果に影響をもたらし、この
結果被塗材の上端部に不均一塗膜分布があられれる。

従来の浸漬塗装方法においては、被塗材の浸漬、引上げ
操作は通常１回に限られる故、このような現象を防止す
ることは理論的にも不可能であった。

特に長尺物の縦吊り方式の場合は、上端部における塗膜
厚の減少は勿論のとと被塗材全面において上下方向の塗
膜を均一にすることは、技術的に極めて困就であった。

本発明は、上記欠点の解決を目的とし、特に水溶性熱硬
化型樹脂塗料による浸漬塗装法において、被塗材の上端
部における塗膜厚の不均一をなくし、被塗材のほぼ全面
に均一な厚さの塗膜を形成することにより、塗装品の歩
留りを向上させる方法を提供するものである（第３図参
照）。

さらに本発明は、長尺アルミニウム材の水溶性樹脂塗料
による、縦吊り浸漬塗装において、上端部のみならず、
被塗材のほぼ全面にわたシ、膜厚分布均一な塗膜を形成
する方法を提供するものである。

次に、本発明法について説明する。

やす、長尺アルミニウム型材に脱脂、水洗の前処理を施
こした後、化学皮膜、陽極酸化皮膜処理により下地形成
を行なう。

次に水溶性熱硬化型樹脂塗料を用いて、本発明の浸漬塗
装を施こした後、セツティング、焼付硬化を行なうもの
であるが、以下各工程について一層詳細に説明する。

１ず、本発明に使用できるアルミニウム材としては、純
アル□ニウム又はアルミニウム材金いずれでもよいが、
特に、長尺（通常的６〜７ｍ）の押出型材が適当である
。

次に、脱脂、水洗の前処理工程は通常行なわれる方法で
差支えない。

すなわち、アルミニウム材を常温で１０〜３０係硝酸水
溶液中に５〜１０分間浸漬した後、水洗してから２〜８
係カセイソーダ水溶液中に５０〜７０℃で１分間浸漬し
、後水洗する。

つづいて、１０〜３０％硝酸水溶液中に３０’−６０秒
間浸漬してデスマット後水洗する。

若しくは、アルミニウム材を５０〜８０℃で１０〜３ｏ
％硫酸水溶液中に５〜１０分間浸漬するが、又は１０〜
３０係硫酸水溶液を電解浴として、２０℃で１〜７分間
直流、パルス波形電圧を印加した後水洗を行なってもよ
い。

次に、上記処理によって表面を清浄化したアルミニウム
材に化学皮膜又は陽極酸化皮膜を形成させて下地処理を
終る。

なお化学皮膜形成には以下の方法が用いられる。

すなわち、１）ベーマイト（あるいはバイエライト）皮
膜形成法、２）ＭＢＶ法、３）ＥＷ法、４）アルロック
法、５）リン酸アルコール法などがある。

なかでも１）のベーマイト皮膜は針状結晶から成る故、
塗膜の密着性を向上させるのに最も好ましい。

陽極酸化皮膜の形成にも、従来公知の方法が使用できる
。

すなわち、電解浴には、しゆう酸、マレイン酸などの有
機酸、或いは、硫酸、クロム酸、シん酸などの無機酸又
は、しゆう酸と硫酸との混合物など、有機酸と無機酸と
の混合酸が使用できる。

さらに上記各電解浴中に、着色酸化皮膜を与える各種金
属塩を溶解させたものも使用できる。

通電用の波形としては、直流、交流、パルス波など何れ
も使用可能である。

さらに、硫酸などの電解浴中で一旦陽極酸化皮膜を形成
させた後、これを金属塩の水溶液を電解浴として、交流
、直流極性変換波形、又はパルス極性変換波形を用いて
、着色酸化皮膜を形成させたものでも差支えない。

次に本発明に用いられる塗料について述べる。

この塗料は、アクリル系、アルキッド系、メラミン系、
アクリルアルキッド系など、いわゆる水溶性熱硬化型樹
脂を水溶性有機溶剤、樹脂硬化剤と共に水中に溶解、分
散させたもので一般に１〜７０係の樹脂濃度を有する。

この値は好１しくは１５〜５０係であシ、最も好ましく
は約１５％のアクリル系樹脂を含有するものである。

硬化剤としては、ヘキサメチロ−ルミラミンが好１しく
、その濃度は約６係が適当である。

水溶性有機溶剤としテハ、イソプロピルアルコール、エ
チレンクリコールモノエチルエーテルなどが用いられる
が、その含量は、３５係前後が好ましい。

なお上記以外の成分は水である。

なお、使用塗料の物性中、粘度、表面張力、密度は浸漬
塗装において塗装効果に少からず影響をもたらすもので
あう、これらの物性値は又塗料の温度に依存する。

本法の実施温度については後述するが、塗料組成を前記
の通う適当に選定すれば、本法の実施に支障のない塗料
物性かえられる。

なお標準の一例を示せば、アクリル系樹脂１３〜１４係
、ヘキサメチロールメラミン６〜７係を含有する塗料は
４０℃において、粘度的１７ ｃｐｓ、表面張力的３３
（１ｙＨ６／ｍ１密度約１ｆ／ｃｍ３を示す。

次に本法の実施温度に関しては、塗料温度３０〜７０℃
の範囲で差支えなく、前記塗料物性値の好ましい範囲は
、粘度１５〜３５ ｃｐｓ、表面張力３０〜３５ ｄｙ
ｎｅＡ７ｒＬ１密度１．０±０．２ｆ／ａｍ３となる。

実用的には常温よりやや高い４０℃近辺がよい。

本発明の浸漬塗装操作法についての説明に先立って、「
塗料中からの被塗材の引上速度と、塗装材上の塗膜厚さ
」との関係について概説する。

浸漬塗装において、引上速度を早めると被塗面の膜厚は
犬となり、引上速度を遅くすると膜厚は小となるもので
ある。

上記標準の塗料を用いて、従来の浸漬塗装方法によった
場合を例示すると、引上速度的０．６ ｍ／ｍ ｉｎで
は塗膜厚さ約６μ、引上速度を約０．２ ｒｒ１／ｍ
ｉｎにおとすと膜厚は約２μに減少するが、引上速度を
約１． Ｏｒ１１／ｒｒ１ｉｎに上げると膜厚は約１０
μに増加する。

なおここにあげた膜厚は、被塗材の上端部を除いたいわ
ゆる定常塗膜について測定した値である。

さて、本発明の方法は、下地処理を施こした。

アルミニウム材を縦吊りにて、 （１）塗料中に通常の速度（約１．８ ｒ１１／ｒ１１
ｉｎ ）で浸漬しく第１浸漬）その１１短時間（３０秒
〜２分）放置する。

（２）次に比較的遅い速度ｖ１（例えば０．３ｒｒＶ／
ｍ１ｎ）で、被塗材を塗料面から過渡状塗膜生成範囲内
の上記所定距離ｈ１（例えば８ ｃｍ ）だけ引上げる
（第１引上）。

（３）次にその１ま短時間（例えば１分）放置する（第
１放置）。

（４）再び被塗材を（１）と全く同様に塗料中に浸漬し
く第２浸漬）、浸漬が了ったら放置することなく直ち前
記（２）操作を行ない。

その−１ｔ（３）と同様放置する。

このように、（２） 、 （３）を必要に応じて適当切
数反覆するか、若しくは、反覆することなく、次の操作
に移る。

（５）被塗材を塗料中に浸漬し前記の比較的遅い速度ｖ
１で前記所定距離ｈ１だけ引上げ、その時点から引上速
度を加速して、比較的早い速度ｖ２（例えば０．７ ｍ
７’ｍ ｉｎ ）で、全体を引上げる。

なお、（５）の操作に打えて次記（６） 、 （７）の
操作を行なってもよい。

すなわち、（６）前記（４）操作につづいて、被塗材を
塗料中に浸漬し前記の比較的遅い速度ｖ１で、過渡状塗
膜生成範囲内において、前記所定距離ｈ１ より長い
距離ｈ２（例えば塗料面下２５ｃｒｒＬ）ｔで引上げそ
のｔ−！（３）と同様に放置後（１）と同様塗料中に浸
漬し引続いて、 （７）被塗材を前記の比較的遅い速度で、前記所定距離
ｈ１だけ引上げ、その時点から引上速度を加速して、比
較的早い速度ｖ２（例えば約０．７ｒ１１／ｌＴ１１ｎ
）で全体を引上げる（第４図参照）。

以上の通り（５）又は（７）を終了後、常法にしたがっ
てセツティング、焼付硬化を実施して全塗装工程を終了
する。

以下に上記各操作の要点について更に詳しく説明する。

第１浸漬につづく浸漬放置は、被塗材表面と塗料とが「
なじむ」ために要する時間を供給するためのものである
。

すなわち、被塗材表面に分布する水分（下地処理終了後
のアルミニウム材は、通常乾燥することなく（浸漬塗装
工程に供される）を介して、被塗材表面への塗料の拡散
が進行し、塗装面における塗料の密着性の向上に役立つ
のである。

上記の通シ、被塗材を過渡状塗膜生成範囲内で上端部分
を塗料面から引上げ、浸漬、引上げ操作を反覆し、かつ
その際の引上速度を比較的遅くすることによって、この
部分には薄い塗膜の積層から成る所定の厚さく被塗材の
主要表面の膜厚）の塗膜が形成できる。

なお、この際前記で説明した通り引上速度を早くして引
上げ部分に所定の厚さの塗膜を形成することもできるが
、その場合は塗料のパ流れ；′タレ が顕著となりその
ため引上部分ならびにその近辺下方部分の膜厚は著しく
不均一となって、本願の目的は達せられない。

６ｍ程度の長尺物の縦吊り浸漬塗装においては、従来の
塗装操作によると既述の通り、上端部の４０〜５０ｃＩ
Ｉｌはいわゆる過渡状膜発生範囲であって、それ以下の
部分に比して膜厚は少くかつ不均一となる。

この欠点を防ぐため、まず過渡状塗膜生成範囲内の所定
距離を塗料面から引上げ、この部分に塗膜を予め付着保
持させ、その後に上記所定距離以下の部分への塗膜の付
与をはかるものであるが、この原理によって被塗材全面
に均一な塗膜を形成することは理論的には想定されるが
、技術的には極めて困難である。

しかるに上記の通り最終引上速度より遅い速度を用いて
、上端部の過渡状塗膜発生範囲内の特定距離１で引上げ
ると、かなり欠点は解決できる事実の発見を端緒として
この発明を完成したものである。

すなわち、従来の浸漬塗装法で、上端部の過渡状塗膜発
生範囲が４０〜５０ＣｒｒＬの場合は上記の通りの比較
的遅い速度０．３ｒｌｌ／’ｍ ｉｎで、上端部から約
８ｃＩｒＬｉで引上げることが必要である。

次に被塗材を引上げた状態で短時間放置（第１放置）す
る間に引上げられた部分の表面から、塗料中の蒸発性分
が散逸して塗膜をこの部分に保持することができる。

このための必要な時間は１分間程度で十分である。

上記引上げ部分の浸漬放置時間は第１浸漬においては前
記した通り塗膜の密着性を向上させるのに役立つもので
、通常３０秒〜２分間で十分である。

なお、この部分の第２浸漬以降の浸漬においては、浸漬
した１１放置する必要は全くなく、浸漬操作が終了した
ら、直ちに次ぎの引上げ操作に移るのが作業時間の短縮
の点からみて得策である。

なお、前記（５）１での操作によって、従来の浸漬法の
ように、被塗材上端部に、いわゆる過渡状現象に基づく
不均一塗膜を形成することなく、浸漬液面の近傍から被
塗材最下端部１で、極めて均一性に優れた塗装かえられ
る。

しかしながら（５）１での操作によっても、過渡状塗膜
範囲の下辺部近傍に、時として塗膜の平均−髭所が現わ
れることがある。

（第２図参照）けだし、その理由は、塗料物性、塗料温
度、引上速度、引上距離および被塗材表面の性質等の関
連が不適正なためと推定されるが、このような場合も上
記の通り操作（５）の代ジに、操作（６） 、 （７）
を実施すれば膜厚の不均一は完全に防止できることを見
出した。

すなわち、上記（１）〜（４）の操作後、一旦塗料中に
浸漬した被塗材を前回までと同じ引上速度Ｖ□で、過渡
状塗膜生成範囲内において、前回１での引上距離ｈ１
より長い距離ｈ２ｔで引上げて、その１１一定時間放
置してから、前回と同様塗料中に浸漬し、浸漬操作が紙
ったら直ちに前回と同一引上速度Ｖ□で、ｈｌｔで引上
げ、その時点からｈ２−１で引上速度を加速し、以後は
一定速度ｖ２で最終１で引上げて終る。

若しこの際遅い速度Ｖ□のまま最後１で引上げると、過
渡状塗膜範囲より下方の主要部の膜厚は、引上速度ｖ１
に相応した膜厚（上記範囲の膜厚よジ薄い）となり、
かつ、この部分に付着している多量の塗料は、゛流れ、
″タレの原因となり全体として、不均一塗装となる。

なお（７）の操作において、増速の程度を適宜調整する
ことによって、塗膜厚さのバラツキ、塗料の１ｅ流れ、
”タレなどを修正して均一塗膜分布の管理が容易となる
利点もある。

ここで上記のＶ□、 ｈｌ 、 ｖ２及びｈ２の実際の
数値は、既に述べた通り、被塗村上部の過渡状塗膜発生
範囲が４０〜５０（ｍを示すような通常の場合、ｖｌは
約１．８ ｒ１１／ｌＴ１１ｎ 、 ｈｌは浸漬面下約
８ ｃｍ 、 ｖ 。

は約０．７ ｒｒＶ’ｍ ｉｎ ＊ ｈ ２は浸漬面下
約２５□□□が適当であるが、これは特定の塗料を用い
厚さ約９μの塗膜を形成した製品を望む場合の一例であ
って、この発明は上記数値の範囲に限定されるものでは
ない。

次にセツティングは通常の熱硬化型樹脂塗料による浸漬
塗装の場合と同様、３０〜４０℃で約１０分間行なえば
よい。

焼付硬化は、使用塗料の種類にもよるが、通常は１８０
＋２０℃で、５０分間が適当である。

次に本発明法の実施例について説明する。

実施例 １ 長さ６ｍのアルミニウム押出型材Ａ６０６３を５０℃の
１５係硫酸水溶液中に１０分間浸漬した後水洗した。

つづいて下地処理のため、上記処理型材を１５．５％硫
酸水溶液を電解浴として、２０±２℃で１６〜２０Ｖの
電圧を印加して１５分間陽極酸化を行なった。

水洗後直ちに、（１）欠配アクリル系熱硬化型水溶性塗
料（透明塗料）中に縦吊りにて浸漬した（第４図Ａ１）
。

組成ニアクリル樹脂、固形分２０ｆｂ 塗料物性二粘度 １７ ｃｐｓ 表面張力 ３３ ｄｙｎｓ／ｃＩｒＬ 比重 １．０ｆ／ｃｆｎ３ 塗料温度： ４０＋２℃ １分間放置（第４図Ｂ）後、０．３ ｒｒｙ’ｍ ｉ
ｎの引上速度−（ｖ、−）でｇ備引上げ（第４図Ｃ１）
、その１ま１分間放置（第４図Ｄ１）シた。

次に該型材を再び同一部位１で塗料中に浸漬しく第４図
Ａ２）、浸漬しおわるや直ちに（浸漬終了時点から引上
開始筐での時間−いわゆるロスタイムは２秒間であった
） ０．３ ｍ／ｍ ｉｎの引上速度で８ｃＩｒＬ引上
げて（第４図Ｃ２）、その１１１分間放置した（第４図
Ｄ２）、つづいて、前回と同様に塗料中に浸漬しく第４
図人、）、直ちに、 （２） ０．３ ｒＴｌ／ｍｉｎの引上げ速度で２０
ｃＩｒＬ引上げ（第４図Ｃ３）、その１１１分間放置し
た（第４図Ｄ３）。

さらに、前回と同様に塗料中に浸漬しく第４図Ａ４）、
直ちに、０．３ ｍ／ｍ ｉｎの引上速度で８ｃ／ｒＬ
ｔで引上げ（第４図Ｃ４）、その時点から引上速度を増
加しつつ更に１７ｃｒｒＬ（塗料面下から８＋１７＝２
５ｃｙｕ）引上げ（第４図Ｅ）、この時点から引上速度
０．７ｍ７’ｍ１ｎ（ｖ２）の等速で塗料中から該型材
を完全に引上げた（第４図Ｆ）。

以降減速、停止後、４０℃の雰囲気中で１０分間セツテ
ィングを行なった後、焼付炉へ導入して、１８０±２０
℃で５０分間焼付乾燥した。

型材の上端僅少部の塗装が僅かに薄かったが、下記の通
り膜厚分布は極めて良好であった。

実施例 ２ 実施例１と同様のアルミニウム型材を用いて、実施例１
と同様に前処理、下地処理を行なってから、実施例１と
同一組成の塗料を用いて（１）の操作を行ない、下記（
２）の操作に移った。

（２）浸漬し終った該型材を直ちに（この場合のロスタ
イムは２秒） ０．３ ｒｒＶ’ｍ ｉｎの引上速度で
８α引上げ、その時点から引上速度を増加しつつ更に１
７ｃＩｎ（塗料面以下の部分８＋１７＝２５ｃｍ１で）
引上げ、この時点から等速（引上速度０．７ｎ￥’ｍ１
ｎ）で、該型材を完全に塗料中から引上げた。

以降実施例１と同様セツティング、焼付乾燥を行なった
。

この結果形成された塗膜の膜厚分布状態は、実施例１の
結果と殆んど同様であった。

実施例 ３ 実施例１と同様のアルミニウム型材を用いて、実施例１
と同様に前処理、下地処理を行なってから、実施例１と
同一組成の塗料を用い、同側と同様に浸漬、放置、引上
げを１回行なった後、再度浸漬し、浸漬終了後直ちに０
．３ ｍ／ｍ ｉｎの引上速度で１２ｃｒｎ引上げてそ
のｔ−１１分間放置した。

つづいて、浸漬を反覆し、浸漬が終るや直ちに０．３ｒ
ｒ１／ｒ１１ｉｎの引上速度で１５ｃＩｒＬ引上げその
１１１分間放置した後浸漬を反覆し、浸漬が終るや直ち
に０、３ ｍ／ｍ ｉｎの引上速度で２０ｃ１ｒＬ引上
げ、その時点から引上速度を増加しつつ更に１５ｃｍ（
塗料面以下の部分２０＋１５＝３５閑１で）引上げ、こ
の時点から等速（引上速度０．７ ｍ／ｍ ｉｎ ）で
該型材の引上げを完了した。

以降実施例１と同様にセツティング、焼付乾燥を行なっ
た。

この結果形成された塗膜の膜厚分布状態は、実施例１の
結果と殆んど同様であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の浸漬塗装法でえられた塗装品上端部に
おける過渡状塗膜生成状態を示す、第２図は、この発明
に係る方法において、詳細な説明の項で記載した操作（
１）〜（５）の結果不均一塗膜部分を生じた例について
の塗膜状態を示す、第３図は、この発明に係る方法で見
られた塗装品上端部における均一塗膜分布状態を示す、
模式図である。 第４図は実施例１における、浸漬・引上距離と浸漬・放
置時間との関係を示す説明図である。 図中、１：被塗装材、２：塗料面部位、３：塗膜層、４
：過渡状塗膜、人、：浸漬距離、Ｂ：浸漬時間、Ｃ１：
引上距離（引上速度ｖ１）、Ｄｌ：放置時間、Ａ２：浸
漬距離、Ｃ２：引上距離（引上速度Ｍｌ ）、Ｄ２：
放置時間、Ａ３：浸漬距離、Ｃ３：引上距離（引上速度
ｖ１）、Ｄ３：放置時間、Ａ４：浸漬距離、Ｃ４：引上
距離（引上速度ｖ１）、Ｅ：引上距離（引上速度ｖ１→
ｖ２）、Ｆ：引上距離（引上速度ｖ２）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被塗物の上端近傍に過渡状塗膜部が、その下部に定
   常塗膜部が形成される長尺アルミニウム材の縦吊り浸漬
   塗装において、 （イ）該長尺アルミニウム材を熱硬化型水溶性樹脂塗料
   中に浸漬した後過渡状塗膜生成範囲内の所定距離ｈ１で
   引きあげ、その曾ま放置した後再度塗料中に浸漬し、 （ロ）該長尺アル□ニウム材を再び過渡状塗膜生成範囲
   内において、短かくとも上記距離りまで同様に引き上げ
   、そのまま放置した後塗料中に浸漬するこの操作を少く
   ともさらに１回反復し、←う 次に該長尺アルミニウム
   材を前記（Ｏの操作における最終引きあげが終了した時
   点から引上げ速度を増加して完全に引きあげることによ
   シ、上記所定距離以下の全面にほぼ均一塗膜を形成させ
   ることを特徴とする長尺アル□ニウム材の縦吊り浸漬塗
   装方法。