JP2019136689A - 表面処理管体の製造方法及び製造設備 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、本発明者らは、まず、塗膜の種類について検討し、水系フッ素樹脂処理液を用いることによる塗膜の耐食性の向上を試みた。
しかしながら、水系フッ素樹脂処理液を用いた場合、既存の製造方法及び製造設備では、均一な厚さの塗膜が形成されないという問題があった。特に、塗膜の厚さのバラツキは、管体の周方向で大きかった。
前記塗布部の下流に設けられた塗布量調整部材の穴に前記管体を通す工程と、
前記塗布量調整部材の下流に設けられたエアーワイパーから前記管体の外周面にエアーを吹付ける工程と
を含み、前記水系フッ素樹脂処理液の温度を0〜40℃及び前記エアーの吹付け圧を0.1〜0.5MPaに制御する、表面処理管体の製造方法である。
前記塗布部の下流に設けられており、前記管体を通す穴を有する塗布量調整部材と、
前記塗布量調整部材の下流に設けられており、前記管体の外周面にエアーを吹付けるエアーワイパーと
を備え、前記水系フッ素樹脂処理液の温度を0〜40℃及び前記エアーの吹付け圧を0.1〜0.5MPaに制御する、表面処理管体の製造設備である。
管体に塗布する塗料として、水系フッ素樹脂処理液を用いることにより、塗膜の耐食性を向上させることができる。
ここで、本明細書において「水系フッ素樹脂」とは、親水性官能基を有するフッ素樹脂のことを意味する。親水性官能基の例としては、カルボキシル基及びスルホン酸基、並びにこれらの塩などが挙げられる。カルボキシル基又はスルホン酸基の塩の例には、アンモニウム塩、アミン塩、及びアルカリ金属塩などが挙げられる。
水系フッ素樹脂の数平均分子量の下限が上記値であると、塗膜の耐水性を十分に高めることができ、湿気などが塗膜を貫通することによる管体の腐食を抑制することができる。また、水系フッ素樹脂の数平均分子量の下限が上記値であると、光エネルギーなどの作用により発生したラジカルがポリマー鎖の末端に作用し難い。そのため、水などとの相乗作用によって水系フッ素樹脂が加水分解されることによる塗膜の劣化を抑制することができる。水系フッ素樹脂の分子量を大きくすることにより、分子間力が強くなり、塗膜の凝集力が高まるため、塗膜の耐水性をより高めることができる。また、水系フッ素樹脂の分子量を大きくすることにより、水系フッ素樹脂の主鎖における原子間の結合を安定化して、水系フッ素樹脂の加水分解による塗膜の劣化も生じ難くなる。
また、4A族金属化合物は、イソシアネート樹脂を用いた架橋部分に形成されるウレタン結合よりも強い結合力でフッ素樹脂を架橋させるため、架橋構造の切断による塗膜の耐候性の劣化の進行もより生じ難くすることができる。
さらに、4A族金属化合物は、塗膜の密着性、耐水性及び耐変色性も向上させることもできる。
また、水系フッ素樹脂処理液は、pHが7.0以上9.5以下であることが好ましい。
図1は、本発明の実施の形態による表面処理管体の製造方法が実施される製造設備を示すブロック図である。図1に示す表面処理管体の製造設備は、連続的に送られる管体1aに水系フッ素樹脂処理液7aを塗布して、塗膜が形成された表面処理管体1を製造するための設備である。この表面処理管体の製造設備には、造管部2、サイジング部3、洗浄部4、予備加熱部5、第1エアーワイパー6、塗布部7、塗布ボックス8、ポンプ9、熱交換部10、塗布量調整部材11、第2エアーワイパー12、乾燥炉13及び切断機14が設けられている。
熱交換部10による温度の制御方法としては、特に限定されないが、例えば、熱交換器内を流通する媒体をチラー(図示していない)で冷却し、熱交換器で媒体と水系フッ素樹脂処理液7aとの間の熱交換を行うことにより、水系フッ素樹脂処理液7aを冷却することができる。したがって、水系フッ素樹脂処理液7aの温度範囲は、チラーで冷却する媒体の温度を調整することによって制御することができる。
1.水系フッ素樹脂処理液の調製
フッ素系樹脂の水系エマルション(フッ素樹脂の平均粒径95nm)と、4A属金属化合物と、エッチング剤とを混合して水系フッ素樹脂処理液を調製した。
フッ素樹脂としては、親水性官能基(カルボキシル基及びスルホン酸基)の量が1.8質量%、カルボキシル基/スルホン酸基のモル比が35、数平均分子量が84万、フッ素(F)原子の量が14質量%のフッ素含有オレフィン樹脂(ヘキサフルオロプロピレン及びフッ化ビニリデンと3−(2−アリロキシブトキシカルボニル)プロピオン酸及び3−メタクリロイルオキシプロパンスルホン酸との共重合体)を用いた。
4A族金属としては、フッ化ジルコニウムアンモニウムを用いた。
エッチング剤としては、リン酸二水素アンモニウムを用いた。
水系フッ素樹脂処理液中のフッ素樹脂の含有量は、固形分の合計量に対して89質量%とした。
水系フッ素樹脂処理液中の4A族金属化合物の金属(Zr)換算での含有量は4.0g/Lとした。
水系フッ素樹脂処理液中のエッチング剤(リン酸二水素アンモニウム)の含有量は15g/Lとした。
水系フッ素樹脂処理液は、固形分濃度が25質量%、pHが8.1であった。
溶融Zn−6質量%Al−3質量%Mgめっき層(めっき付着量:60g/m2)が形成された普通鋼帯を用い、図1及び2に示す製造設備にて表面処理管体(外径31.8mm×長さ1.6m)の製造を行った。この製造設備では、上記の水系フッ素樹脂処理液を用い、水系フッ素樹脂処理液の温度、第2エアーワイパーによるエアーの吹付け圧、及びライン速度を表1に示す通りに設定して管体の表面に塗膜を形成した。
水系フッ素樹脂処理液の温度、第2エアーワイパーによるエアーの吹付け圧、及びライン速度を表1に示す通りに変更したこと以外は実施例1と同様にした。
(実施例3及び4)
製造する管体のサイズを外径19.1mm×長さ1.2m、水系フッ素樹脂処理液の温度、第2エアーワイパーによるエアーの吹付け圧、及びライン速度を表1に示す通りに変更したこと以外は実施例1と同様にした。
この原因について調査したところ、水系フッ素樹脂処理液と接する部材(熱交換器)の成分(Cu)が水系フッ素樹脂処理液に溶出しており、この成分が塗膜の耐食性を低下させる原因となっていることが確認された。そこで、ステンレス鋼(SUS)製の熱交換器に変更して実施例3及び4の表面処理管体の製造を行い、耐食性の評価を行った。その結果を表2に示す。この評価では、以下の基準によって判断した。評価結果は、A又はBであれば実用上問題ない。
A:WRが5%以下
B:WRが5%超10%以下
C:WRが10%超
1a 管体
2 造管部
3 サイジング部
4 洗浄部
5 予備加熱部
6 第1エアーワイパー
7 塗布部
7a 水系フッ素樹脂処理液
8 塗布ボックス
9 ポンプ
10 熱交換部
11 塗布量調整部材
12 第2エアーワイパー
13 乾燥炉
14 切断機
80 中間壁
80a 中間開口
81 出側壁
81a ボックス出口
82 支持枠
82a 受入空間
111 第1塗布量調整部材
111a 第1取付部材
112 第2塗布量調整部材
112a 第2取付部材
820 脚部
821 支持板
821a 枠開口
Claims (7)
- 連続的に送られる管体に塗布部で水系フッ素樹脂処理液を塗布する工程と、
前記塗布部の下流に設けられた塗布量調整部材の穴に前記管体を通す工程と、
前記塗布量調整部材の下流に設けられたエアーワイパーから前記管体の外周面にエアーを吹付ける工程と
を含み、前記水系フッ素樹脂処理液の温度を0〜40℃及び前記エアーの吹付け圧を0.1〜0.5MPaに制御する、表面処理管体の製造方法。 - 前記水系フッ素樹脂処理液と接する部材はステンレス鋼製である、請求項1に記載の表面処理管体の製造方法。
- 前記水系フッ素樹脂処理液は、フッ素樹脂を含む有機樹脂と、4A属金属化合物とを含む、請求項1又は2に記載の表面処理管体の製造方法。
- 前記塗布量調整部材は、前記エアーワイパーから吹付けられた前記エアーが前記管体に沿って前記塗布部に向かうことを阻害する、請求項1〜3のいずれか一項に記載の表面処理管体の製造方法。
- 連続的に送られる管体に水系フッ素樹脂処理液を塗布する塗布部と、
前記塗布部の下流に設けられており、前記管体を通す穴を有する塗布量調整部材と、
前記塗布量調整部材の下流に設けられており、前記管体の外周面にエアーを吹付けるエアーワイパーと
を備え、水系フッ素樹脂処理液の温度を0〜40℃及び前記エアーの吹付け圧を0.1〜0.5MPaに制御する、表面処理管体の製造設備。 - 前記水系フッ素樹脂処理液と接する部材はステンレス鋼製である、請求項5に記載の表面処理管体の製造設備。
- 前記エアーワイパーから吹き出される前記エアーが前記管体に沿って前記塗布部に向かうことを前記塗布量調整部材が阻害する、請求項5又は6に記載の表面処理管体の製造設備。
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