JP2012239988A - 樹脂被覆アルミニウム板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アルミニウム板の少なくとも一方の表面に、平均粒径20μm以上40μm以下のポリエステル系樹脂とブロックイソシアネート樹脂からなる熱硬化性粉体塗料を静電塗装し、これを0.8μm以上1.5μm以下の波長の近赤外線で、三段位階に分けて焼付乾燥させることを特徴とする樹脂被覆アルミニウム板の製造方法。
【選択図】なし
Description
前記熱硬化性粉体塗料が、ポリエステル系樹脂とブロックイソシアネート樹脂からなり20μm以上40μm以下の平均粒径を有し、
前記焼付乾燥工程が、塗装される表面とは反対側の表面から近赤外線を時間t1照射し、続いて時間t2時間照射しないことにより、塗装表面の到達温度T1を60℃以上70℃以下とする第一段階と、近赤外線を塗装面に時間t3照射することにより、塗装表面の到達温度T2を90℃以上100℃以下とする第二段階と、近赤外線を塗装面に時間t4照射することにより、塗装表面の到達温度T3を110℃以上120℃以下とする第三段階とを含み、
総焼付時間tを7秒以上60秒以下とし、t1が0.27t以上0.29t以下であり、t2が0.27t以上0.29t以下であり、t3が0.27t以上0.29t以下であり、t4が0.14t以上0.18t以下であることを特徴とする樹脂被覆アルミニウム板の製造方法とした。
本発明は請求項2において、静電塗装する工程の前に、前記アルミニウム板の少なくとも一方の表面を脱脂処理する工程と、脱脂処理した表面を化成処理する工程を更に含むものとした。本発明は請求項3において、焼付乾燥工程後における塗料の塗膜厚を40μm以上90μm以下とした。
本発明に用いられる被塗物はアルミニウム板であり、これを脱脂後、化成処理したものが好適に用いられる。
本発明に用いられるアルミニウムは、圧延用合金であれば特に制限されるものではないが、非熱処理型合金のうち、特に1000系アルミニウム、3000系アルミニウム、5000系アルミニウムが好ましい。板厚は0.3mm以上3.0mm以下であることが好ましい。用途により要求される機械的性質が異なる為、合金の種類、調質、板厚を適宜調整する。アルミニウム板は、一般的な圧延加工により製造される。直方体のスラブ(圧延用鋳塊)を面削し、均熱処理した後に、約400℃以上の高温で熱間圧延し、次いで室温で冷間圧延してアルミニウム板を製造する。
冷間圧延後のアルミニウム板は、好ましくは脱脂処理される。脱脂処理としては、アルカリ脱脂処理液による処理が好ましい。アルカリ脱脂処理液は、界面活性剤とその脱脂性を確保するために添加されるアルカリビルダーを水に溶解又は分散させた溶液であり、pHが9〜13程度のものである。
脱脂処理されたアルミニウム板は、化成処理液によって化成処理されるのが好ましい。化成処理としては、りん酸クロメート処理液による処理が好ましい。りん酸クロメート処理液は、クロム酸、オルトリン酸を含有する主剤とフッ化物を含有する副剤との混合物を水で希釈した溶液であり、pHが1.5〜3.0程度のものである。フッ化物としては、フッ化水素酸、ヘキサフルオロケイ酸、ヘキサフルオロジルコニウム酸、ヘキサフルオロチタン酸、テトラフルオロホウ酸等が挙げられる。
本発明に用いる熱硬化性粉体塗料は、ポリエステル系樹脂とブロックイソシアネート樹脂を含み、20μm以上40μm以下の平均粒径を有する。
ポリエステル系樹脂はエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂等と比較して、加工性に優れている。ポリエステル系樹脂は、分子内に2個以上の水酸基を有する樹脂であり、カルボン酸化合物と、エチレングリコールを主体とする多価アルコール化合物とを直接エステル化反応させる方法等により得ることができる。前記カルボン酸化合物としては、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバチン酸、β−オキシプロピオン酸、シュウ酸、無水マレイン酸、無水トリメット酸、ピロメリット酸及びこれらの混合物等を挙げることができる。前記多価アルコール化合物としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2,2’−ジエチレンプロパンジオール、シクロヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリトット、ポリプロピレングリコール及びこれらの混合物等を挙げることができる。ポリエステル系樹脂の数平均分子量としては、400〜50000のものが用いられる。
ブロックイソシアネート樹脂中のイソシアネート基が、ポリエステル樹脂中の水酸基と反応し、イソシアネート樹脂が架橋剤として作用してポリエステル系樹脂を架橋する。ここで、ブロックイソシアネート樹脂は、分子内に2個以上のイソシアネート基を有するイソシアネート樹脂であり、硬化前に架橋反応を生起させないために、イソシアネート基がブロック剤でブロックされている。イソシアネート樹脂としては、ポリイソシアネート化合物やポリイソシアネート化合物の多価アルコール付加体等が用いられる。ポリイソシアネート化合物としては、イソホロンジイソシアネート、テトラメチ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、リジンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート等が挙げられる。ポリイソシアネート化合物の多価アルコール付加体の多価アルコールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、2,2’−ジエチレンプロパンジオール、シクロヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタリトリット、ポリプロピレングリコール等が挙げられる。ブロックイソシアネート樹脂の数平均分子量としては、140〜2000のものが用いられる。ブロック剤としては、メタノール、エタノール、ε−カプロラクタム、メチルエチルケトンオキシム、アセトキシム、フェノール等が挙げられる。
上記ポリエステル系樹脂とブロックイソシアネート樹脂を必須成分とする原料粉末を、混合機を用いて均一に混合する。混合機としては、ヘンシェルミキサー、ボールミル、バンバリーミキサー等の一般的なものが用いられる。次に、加熱ロール、押出機等の溶融混練機を用いて、得られた混合物を加熱して成分を均一に分散させてペレット状などの形状に成形する。次に、ペレット状の成形体をアトマイザーやジェットミル等の粉砕機を用いて粉砕する。
上記のようにして得られる粉体塗料の平均粒径は、20μm以上40μm以下である。平均粒径が20μm未満では、帯電し難くなり塗装外観が劣る。一方、平均粒径が40μmを超えると、塗膜表面の凹凸が顕著になり塗装外観が劣る。粒径はレーザー散乱による粒径測定装置により測定することができる。
本発明に用いる塗装方法は、静電塗装法である。静電塗装法は、塗装ガンで塗料を帯電させ、これをアースの取れた被塗物に付着させる方法である。帯電方式には、コロナ帯電とトリボ帯電の二種類の方式があるが、何れの方式を採用してもよい。コロナ帯電は、塗料をエアーで搬送しこれをガン先より吐出させ、電極から発生するイオンにより帯電させる方法である。トリボ帯電は、塗料をエアーで搬送し、これをガン内部に設置したテフロン(ポリテトラフルオロエチレン)の筒で摩擦することにより帯電させる方法である。
本発明では、アルミニウム板に静電塗装した熱硬化性粉体塗料に近赤外線を照射することによって、この塗料を焼付乾燥させる。本発明で用いる近赤外線の波長帯は0.7μm以上5μm以下であり、好ましくは、0.8μm以上1.5μm以下である。近赤外線は赤外線領域の中でも、高いエネルギー密度で加熱することができる電磁波である。加熱によりまず、ブロックイソシアネート樹脂においては、ブロック剤でブロックされていたイソシアネート基のブロックが脱ブロックされる。次いで、脱ブロックしたイソシアネート樹脂中のイソシアネート基が、ポリエステル樹脂中の水酸基と架橋反応し、これによって熱硬化性粉体塗料が硬化して樹脂塗膜が形成される。このような近赤外線は塗料中を透過し、塗料に熱エネルギーを高速かつ均一に伝えることが出来る。近赤外線の照射により、塗料中又はアルミニウム中でエネルギーが共振吸収され、吸収されたエネルギーは分子(又は原子)を振動させ、振動させられた分子(又は原子)間で摩擦熱が発生し加熱するものである。
なお、時間t1、t2、t3及びt4の総和はtである。塗膜表面の温度は放射温度計で測定することができる。
焼付乾燥後の塗膜厚は、40μm以上90μm以下であるのが好ましい。40μm未満では、塗装後の凹凸が顕著になり塗装外観が劣る。90μmを超えると、粉体同士が静電反発して塗着効率が低下し、塗装外観が劣る。
焼付乾燥後のアルミニウム板は、エアブローにより2秒以上10秒以下、或いは、自然放冷により30秒以上120秒以下冷却するのが好ましい。
アルミニウム板として、表1、2に示す厚さ0.5mmのアルミニウム材を用いた。このアルミニウム板の両面に、市販のアルカリ脱脂処理液(日本ペイント社製サーフクリーナー420N−2)を60℃の温度で5秒間スプレーして脱脂処理を行った。これを水洗後、その両面に市販のりん酸クロメート処理液(日本ペイント社製アルサーフ401/45)を40℃の温度で10秒間スプレーして化成処理を行った。りん酸クロメート皮膜の皮膜形成量は、Cr量換算で30mg/m2であった。
なお、ポリエステル系樹脂:ブロックイソシアネート樹脂の混合割合は重量比で、89:11とした。また、ポリエステル系樹脂とブロックイソシアネート樹脂からなる原料粉末はボールミルで均一に混合し、95℃の加熱ロールで溶融混練してペレット状とした。次いで、アトマイザーを用いてペレットを所望の平均粒径の粉末に粉砕して、ポリエステル系樹脂とブロックイソシアネート樹脂からなる熱硬化性粉体塗料を得た。
比較例12では、ブロック剤でイソシアネート基がブロックされていないイソシアネート樹脂(イソホロンジイソシアネート)を用いた以外は他の実施例及び比較例と同様にして、熱硬化性粉体塗料を調製し、これを静電塗装し、焼付乾燥して樹脂被覆アルミニウム板試料を作製し、これを冷却した。
各試料について、下記のように塗装外観、耐溶剤性及び密着性を評価した。
樹脂塗膜表面を目視で観察して、表面状態を評価した。評価基準は、以下の通りである。
○:発泡は認められず、表面もざらついておらず、光沢がある。
△:発泡は認められず、表面もざらついていないが、光沢性が欠けている。
△×:発泡が認められ、表面もざらついている。
×:樹脂が溶融していない。
○と△を合格とし、△×と×を不合格とした。
MEK(メチルエチルケトン)を含浸したガーゼを2ポンドハンマーに取り付け、樹脂塗膜表面を30回ラビングして、樹脂塗膜の溶解、剥離の状態を観察した。評価基準は、以下の通りである。
○:アルミニウム板素地に達する樹脂塗膜の剥離なし。
×:樹脂塗膜の溶解及び/又は剥離あり。
○を合格とし、×を不合格とした。
樹脂塗膜表面に1mm碁盤目を描いて、テープ剥離試験を行った。評価基準は、以下の通りである。
○:剥離なし
×:剥離あり
○を合格とし、×を不合格とした。
具体的には、比較例1では、熱硬化性粉体塗料の平均粒径が40μmを超えた為に塗装外観が不合格であった。
比較例2では、熱硬化性粉体塗料の平均粒径が20μm未満の為に塗装外観が不合格であった。
比較例3では、t1が0.27t未満の為に耐溶剤性及び密着性が不合格であった。
比較例4では、t2が0.29tを超えた為に耐溶剤性及び密着性が不合格であった。
比較例5では、t3が0.27t未満の為に耐溶剤性及び密着性が不合格であった。
比較例6では、t1が0.29tを超えた為に塗装外観が不合格であった。
比較例7では、t2が0.26t未満の為に塗装外観が不合格であった。
比較例8では、t3が0.29tを超えた為に塗装外観が不合格であった。
比較例9では、t4が0.14t未満の為に耐溶剤性及び密着性が不合格であった。
比較例10では、t4が0.18tを超えた為に塗装外観が不合格であった。
比較例11では、tが7秒未満の為に塗装外観が不合格であった。
比較例12では、ブロックイソシアネート樹脂を用いていない為に塗装外観、耐溶剤性、密着性が不合格であった。
Claims (3)
- アルミニウム板の少なくとも一方の表面に熱硬化性粉体塗料を静電塗装する工程と、静電塗装した熱硬化性粉体塗料に近赤外線を照射することによって焼付乾燥する工程とを含み、
前記熱硬化性粉体塗料が、ポリエステル系樹脂とブロックイソシアネート樹脂からなり20μm以上40μm以下の平均粒径を有し、
前記焼付乾燥工程が、塗装される表面とは反対側の表面から近赤外線を時間t1照射し、続いて時間t2時間照射しないことにより、塗装表面の到達温度T1を60℃以上70℃以下とする第一段階と、近赤外線を塗装面に時間t3照射することにより、塗装表面の到達温度T2を90℃以上100℃以下とする第二段階と、近赤外線を塗装面に時間t4照射することにより、塗装表面の到達温度T3を110℃以上120℃以下とする第三段階とを含み、
総焼付時間tを7秒以上60秒以下とし、t1が0.27t以上0.29t以下であり、t2が0.27t以上0.29t以下であり、t3が0.27t以上0.29t以下であり、t4が0.14t以上0.18t以下であることを特徴とする樹脂被覆アルミニウム板の製造方法。 - 静電塗装する工程の前に、前記アルミニウム板の少なくとも一方の表面を脱脂処理する工程と、脱脂処理した表面を化成処理する工程を更に含む、請求項1に記載の樹脂被覆アルミニウム板の製造方法。
- 前記焼付乾燥工程後における塗料の塗膜厚が40μm以上90μm以下である、請求項1又は2に記載の樹脂被覆アルミニウム板の製造方法。
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