JP2004514547A - 非金属支持体への粉体塗料の塗装方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、非導電性支持体に粉体塗料を塗装する方法を記述するものであって、該方法は、最初に、非導電性支持体を、７０℃から１４０℃の温度の水蒸気および熱を組み合わせたものに、５秒から１０分までの時間にわたって曝し、続いて接地された支持体に粉体塗料を静電塗装することによる。この単純で確実な前処理の方法により、縁も含む表面全体にわたる粉体塗料の均一な堆積が達成され、かつその後の粉体フィルムの硬化に対して悪影響を及ぼすことなく、非導電性支持体に効率的に塗装することが可能となる。

Description

【０００１】
（発明の背景）
本発明は、木材またはプラスチック、プラスターおよびセメントをベースとした製品、および複合体材料、好ましくは、中密度ファイバーボード（ＭＤＦ）またはその他のセルロースをベースとした支持体、などの非金属支持体に対する粉体塗料の塗装方法に関する。
【０００２】
粉体塗料は、一般的に電気伝導性の金属支持体に対して塗装される。これら電気伝導性材料上への粉体塗料の堆積は、静電気の力によって高められる。粉体は、摩擦（摩擦電気帯電）またはコロナ放電によって帯電される。次いで、帯電させた粉体を、接地（ｇｒｏｕｎｄ）された支持体上に吹付ける。粉体塗料粒子の静電気帯電によって、支持体上への平坦な粉体層の塗装が可能となり、また支持体表面に対する粉体の一時的な接着が得られる。この接着は適当に強いために、塗布した断片を、紛体塗装エリアから、硬化用のオーブンに移動させることができ、オーブン内で粉体は融解して支持体上に連続フィルムを形成する。粉体塗料の成功にとっては、金属支持体の導電性が重要である。
【０００３】
非金属支持体を塗装するために粉体塗料を使用することは、環境対策上有利であり、ＶＯＣ（揮発性有機化合物）の排出および塗料の浪費を減少することになる。しかしながら、本質的に非導電性の支持体に対する塗装は、金属支持体に塗装するよりもはるかに実現が困難である。木質複合体材料またはプラスチックのような大部分の非金属材料の表面導電性は、支持体を効率良く接地させるのに十分ではない。したがって、これらの支持体上への粉体の堆積は静電引力によって促進されず、しばしば、塗布した粉体塗料の粉体の堆積にムラが生じ、硬化前の粉体の支持体に対する接着が不十分となる。
【０００４】
この問題を克服するために過去に異なるルートが探究されている。
【０００５】
Ｈ．Ｂａｕｃｈの論文「Ｐｏｗｄｅｒ　Ｃｏａｔｉｎｇｓ　ｏｆ　Ｗｏｏｄ　ｂａｓｅｄ　Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ」（ＪＯＴ　１９９８、Ｖｏｌ．１０、ｐ．４０〜）には、粉体塗装の前に液体の導電性プライマーで前処理することが記載されている。このプライマーは、表面の導電性を十分に増大させることで粉体仕上げ塗料の静電堆積を可能にする。しかしながら、この方法は、おそらくプライマー塗装と粉体塗料塗装過程との間に中間のサンダー仕上げを伴う塗装工程を追加する必要があり、その結果、塗装プロセス全体ではかなりの費用が余分にかかることになる。
【０００６】
同じ論文に、表面を高周波の交流電圧によって乾燥することによりその導電性を増すこと、またはＵＶ（紫外線）硬化性粉体塗料を表面の前処理なしで使用すること、等の非導電性支持体の前処理に代わる別の提案が示されている。その問題は、特に、構造的な支持体に対して均一な塗膜を得ること、および望ましい隠蔽力またはつや消し特性を有する塗膜を得ることである。
【０００７】
ＤＥ−Ａ　１９５３３８５８には、粉体塗料を塗装する前にＭＤＦボードをマイクロ波で予備加熱することが記載されている。マイクロ波による加熱は、ＭＤＦ表面の水分含量を一時的に増加させ、そのことにより表面抵抗率を低下させることが考えられる。しかしながら、ＭＤＦボードのような大きな物をマイクロ波で加熱するためには費用がかかり、そのように大きなものをマイクロ波で均一に加熱することを実現するのは困難である。
【０００８】
使用されている別の方法は、塗装前に非金属支持体の表面に水を吹付けて表面の導電性を増加させるものである。このアプローチの問題は、粉体が融解／硬化する過程でそのフィルムの下に水蒸気が発生し、それが多孔性および粉体の不十分な接着性の原因となり得ることである。
【０００９】
別の周知の前処理法は、木質複合体または天然木材のような非導電性支持体をドライヒートに供し、その後、得られた高温表面に粉体を塗布することからなる。例えば、ＥＰ−Ａ　９３３１４０には、ボードを予熱するために赤外線照射を利用することが記載されている。その後、粉体は特定の表面温度（例えば、５５℃）を有するボードに塗装される。この方法には、多くの場合、ボードの縁が熱損失のために十分に被覆されないという不都合がある。
【００１０】
本発明の新規な方法は、上述の従来技術における欠点を克服するものである。
【００１１】
（発明の概要）
本発明は、粉体塗料を静電塗装する前に、最初に支持体を水蒸気および熱を用いて処理することにより、非導電性支持体に粉体塗料を塗装する方法を対象とする。この単純で確実な前処理の方法により、粉体塗料を、縁も含む表面全体にわたって均一に堆積させ、かつその後の粉体フィルムの硬化に悪影響を及ぼさないように、非導電性支持体に効率的に塗装することが可能となる。
【００１２】
（発明の詳細な説明）
本発明の方法において、非導電性支持体の表面は、７０℃から１４０℃の間の温度の水蒸気および熱を組み合わせたものに５秒から１０分までの間にわたって曝され、引き続き、接地された支持体に対して粉体塗料材料が静電塗装される。
【００１３】
好ましくは、８０℃から１３０℃の間の前処理温度、および５秒から５分の間の前処理時間を使用する。
【００１４】
水蒸気および熱による前処理の温度と時間の範囲は、処理する支持体によって決まり、それらを緻密に制御することが、ピンホールまたはふくれ等のフィルム欠陥の原因となりうる、融解／硬化過程での粉体フィルム中の水放出の可能性を避けるために必要とされる。
【００１５】
本発明の方法において、水蒸気および熱の組み合わせは、処理表面が飽和状態になるか、または表面に凝縮水が生じることがないように適用することが肝要である。
【００１６】
本発明にもとづく方法により塗装される支持体は、上記温度の飽和水蒸気雰囲気中に上記の時間にわたって置かれる。
【００１７】
その蒸気室は、内部温度を維持するために外部から加熱することができる。
【００１８】
温度を所望の高さに調整するために、適当な温度の高圧水蒸気を用いることも可能である。また、水蒸気処理は、塗装すべき部材をその部材の全表面領域を均一に被覆するように設計された水蒸気ノズルの前を通過させることによって達成することもできる。
【００１９】
水蒸気および熱による前処理の後、接地された支持体に粉体塗料を塗装する。粉体塗装中の支持体の表面温度は、室温から９０℃の間であってよい。粉体塗料材料のガラス転移温度よりも低い温度で粉体を塗装することが好ましい。標準的な粉体塗料のガラス転移温度は、４５℃から７０℃の間である。
【００２０】
水蒸気および熱による前処理の後、支持体表面への粉体塗装の前に、５秒から５分までの間、例えば、３０秒から１分間の安定化時間を設けることが望ましい。
【００２１】
本発明による方法で使用される粉体塗料材料は、周知の粉体バインダー、架橋剤、顔料および／または添加剤を含む、当該支持体に適する任意の熱硬化性または放射線硬化性の粉体であってよい。得られる塗膜は、例えば、平滑な仕上げ、質感を出した仕上げ、またはメタリック外観のものであってよい。
【００２２】
紫外線を用いて硬化することができる粉体塗料組成物の例が、ＥＰ−Ａ　７３９９２２、ＥＰ−Ａ　７０２０６７、またはＥＰ−Ａ６３６６６０に記載されている。
【００２３】
近赤外線（ＮＩＲ）の手段によって硬化させるのに適した粉体塗料組成物が、ＷＯ　９９／４１３２３に記載されている。
【００２４】
粉体塗料塗装工程の後、その塗料の粉体材料は、融解され、適当な手段によって硬化される。融解工程には、対流熱、放射熱（例えば、赤外線、ガス接触赤外線、近赤外線（ＮＩＲ））または異なる熱源の組み合わせを使用することができる。熱硬化性粉体塗料を採用する場合は、融解工程と同じ熱源を使用して硬化工程を成し遂げることができる。ＵＶまたは電子線硬化性粉体塗料を使用する場合、その硬化は、融解層を紫外線で照射するかまたは電子線で処理することによって成し遂げることができる。
【００２５】
本発明による方法は、パーティクルボード、ＭＤＦ、ＨＤＦ（高密度ファイバー）、紙、ボール紙またはその他の繊維をベースとした材料、天然木質プラスチックス、プラスターまたはセメントをベースとした材料、複合体材料等の様々な非導電性支持体に適用することができる。
【００２６】
本発明による方法は、角張った縁を持つように切り取られた形状を有する可能性のある、厚さが１５ｍｍより薄いＭＤＦボードの塗装に特に有用である。そのようなボードは、ドライヒートのような周知の前処理法を使用して塗装するのが困難である。
【００２７】
本発明による方法によって、非常に再現性のある非導電性支持体への効率的な塗装、支持体上の粉体の均一な堆積、および最適な流れおよび隠蔽力特性が可能となる。
【００２８】
この水蒸気と熱とを組み合わせた前処理により、モールディング、角張った縁または穴の端を含む支持体部分の全体に粉体を均一に塗装することが可能となる。前処理は、その後の粉体層の融解および硬化過程を妨害しない。優れた品質を有し、本質的に欠点のない塗膜が得られる。
【００２９】
以下の実施例により、本発明の方法をさらに説明する。以下の各実施例では、エポキシポリエステル粉体塗料を使用し、通常の塗装条件を使用するコロナ塗装により塗装し、粉体が塗装される支持体は接地された。
【００３０】
（実施例）
（実施例１）
厚さ６ｍｍのＭＤＦボードは、チャンバーを通過させ、そこで８０℃に加熱した水蒸気および循環空気に１分間にわたって曝すことでコンディショニングした。通常の高電圧静電スプレーガンを用いて粉体を塗装する前に、ボードは、チャンバから取り出した後、安定化のために１分間にわたって放置された。粉体の塗装は、ボードの縁の完全な被覆およびボード裏側への取り巻き部分を含めて非常に良好であった。
【００３１】
（実施例２）
同じボードの別の片を、水蒸気−熱のコンディショニング段階がないこと以外は同様にして塗装した。粉体の塗装は、劣っており、特にボードの縁の被覆を達成することができず、取り巻き部分は限定されたものであった。
【００３２】
（実施例３）
同じボードの別の片を、その表面温度が８０℃になるまで赤外線を用いて予熱し、次いで１分以内に上述のようにして粉体を塗装した。その粉体は、ボードの縁には接着しなかった。
【００３３】
（実施例４）
１５ｍｍのＭＤＦボードからなる予め組み立てた寸法３００ｍｍ×１５０ｍｍの３次元の箱を、いかなるコンディショニングもなく粉体塗装した。また、上述の別の箱を、対流オーブンで５分間にわたって１３０℃で予熱した後に粉体塗装した。いずれの場合にも、箱の隅への粉体塗料の侵入が不十分であり、塗装されない領域がかなりあった。
【００３４】
（実施例５）
実施例４で記述したものと同じ箱を、チャンバを通過させることで１分間にわたって８５℃の水蒸気および熱に曝した。それをチャンバから取り出し、１分間の安定化の後に、上述と同様にして粉体塗装を実施した。このときの粉体の塗装は、内側および外側が完全に被覆されて非常に良好であった。

Claims (8)

1. 粉体塗料を非導電性支持体に塗装する方法であって、
   非導電性支持体の表面を、７０℃から１４０℃の間の温度にある水蒸気および熱を用いて、５秒から１０分までの時間にわたって処理する工程と、
   引き続き、粉体塗料の静電スプレー塗装によって、粉体塗料を塗装する工程
   とを含むことを特徴とする方法。
2. 前記水蒸気および熱の温度が８０℃から１３０℃の間であり、前記時間が５秒から５分の間であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記水蒸気および熱による処理と、その後の支持体表面の粉体塗装との間に、安定化時間が存在することを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記安定化時間が、５秒から５分までの間であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 前記安定化時間が、３０秒から１分までの間であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
6. 前記処理される支持体が、飽和水蒸気の雰囲気中に置かれ、引き続き循環熱空気中に置かれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. 前記粉体塗装中の支持体表面の温度が、室温から９０℃の間に維持されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 前記粉体塗料を塗装する間の支持体表面の温度が、４５℃から７０℃の間であり、および粉体塗料のガラス転移温度よりも低いことを特徴とする請求項１に記載の方法。