JPH0755306B2 - プライマー粉末を用い、かつ浸漬により塗布される表面被膜により金属基材をコーティングする方法、並びに使用するプライマー粉末組成物及び得られる複合材料 - Google Patents

プライマー粉末を用い、かつ浸漬により塗布される表面被膜により金属基材をコーティングする方法、並びに使用するプライマー粉末組成物及び得られる複合材料

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JPH0755306B2 JP1287280A JP28728089A JPH0755306B2 JP H0755306 B2 JPH0755306 B2 JP H0755306B2 JP 1287280 A JP1287280 A JP 1287280A JP 28728089 A JP28728089 A JP 28728089A JP H0755306 B2 JPH0755306 B2 JP H0755306B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属基材のコーティング方法に関するものであ
って、該基材をプライマー粉末を用いてコーティングし
た後、浸漬により表面被膜を塗工する方法である。
流動床式の浸漬方法では、コーティングを施される金属
製品に先行の予熱を施すことが必要であり、その後該金
属製品を多孔性の底部を持つ容器中で空気の循環により
懸濁状態に保たれている懸濁液中のコーティング粉末の
中に浸漬すると、その粉末が高温金属表面との接触で融
解して付着物を生ずるのであって、その厚みは基材の温
度の関数であり、粉末中の浸漬時間の関数である。
製品の予熱はコーティングを施される製品の性質と厚み
とに応じて決まる温度でオーブン内で行なう。
しかしながら、所与の製品について、その外観と基材に
対する付着性との見地から、それ以下では良好な品質の
被膜を得ることが不可能な最低温度がある。
しかし地方では、過度に高い予熱温度は有害であり得る
のであり、それは金属製品がオーブンを通過するとき害
され得、及び／又は表面被膜や金属基材との接着をそれ
以上確保できないような付着性プライマーを用いて前も
って該製品がコーティングされている場合では特に一層
有害である。
現今では、浸漬により塗工される表面被膜用の付着性プ
ライマーは例外なく液状で存在するのであって、換言す
ればプライマー樹脂は１種以上の溶媒中の懸濁液か又は
溶液かのいずれかになっている。これら液状プライマー
を用いる金属基材のコーティングはたとえばエアガンを
用いて実施される。
これらの溶媒はしばしば環境に対し毒性を示し、回収及
び／又は再循環の方式を備えることを必要とし、従って
追加の設備費を伴うこととなる。
本出願人の開発した付着性プライマーはそれ自体で金属
基材に塗工できる粉末形態の組成物である。
本出願の開発した金属基材のコーティング方法が使用す
るものは −エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂用硬化剤を基剤とする
付着性プライマー、並びに −流動床中の浸漬によって塗工される表面被膜である。
本出願人が開発した方法は下記段階より成ることを特徴
とする： ａ）付着性プライマーを用い粉末塗工技術により基材を
１層以上コーティングし、 ｂ）基材を加熱し、直後に ｃ）流動床中に浸漬することにより表面被覆粉末を塗工
すること。
金属基材は事前にアルカリ脱脂、ブラシ掛け、ショット
ブラスチング、燐酸塩処理（phosphatizing）、高温水
洗等のような１種以上の表面処理受けていてもよく、付
着性プライマー粉末を用いて１層以上コーティングされ
る。
金属基材は広範囲の製品から選択してよい。包含してよ
いものは普通鋼及び亜鉛メッキ鋼の製品又はアルミニウ
ム若しくはアルミニウム合金の製品があるが、発明が更
に特別に目標とするのは鋼製品である。
金属基材の厚みはそれ自体重大ではないが、多くの場合
１〜50mmとなる。
本発明によるプライマー粉末組成物の塗工は通常用いら
れる粉末塗工技術を使用して実施することができる。粉
末塗工技術の中で、本発明によるプライマーを塗工する
ため特に好ましい技法として挙げてよいのは静電吹付
け、及び流動床での浸漬である。
静電吹付けでは粉末はガンに投入され、そこで圧搾空気
により搬送されて、一般には約10〜約100キロボルトの
高電圧にあげたノズルを経て移動する。
適用する電圧の極性は正又は負でよいが、負の極性が一
般的に選ばれる。
ガンにおける粉末の流速は一般に10〜200g/minの間であ
る。
粉末は５〜100μｍの平均粒径を持つものが一般的に使
用できるのが、５〜80μｍの粉末が好ましい。
プライマーの厚みの平均は５〜60μｍでよいが、好まし
くは10〜20μｍである。
本発明による付着性プライマーを形成する粉末組成物は
固体の熱硬化性樹脂を基剤とし、好ましくはエポキシ樹
脂とエポキシ樹脂用硬化剤とを基剤とするものである。
本明細書の記載中、熱硬化性樹脂とはエポキシ樹脂、フ
ェノール樹脂及びエポキシ・フェノール予備縮合物、そ
れぞれ単独又はそれらの混合物を意味する。
有利に選ばれるエポキシ樹脂の例として挙げられるもの
はビスフェノールＡ及びエピクロルヒドリンの反応によ
り得られる生成物で重合度が２より高いもの、並びに遊
離の反応性基を持たないフェノキシ型の高分子量重縮合
物がある。
有利に選ばれるフェノール樹脂の例としてはフェノール
とホルムアルデヒドの重縮合によって得られる樹脂が挙
げられる。
エポキシ樹脂用の各種の固体硬化剤の中好ましくは使用
されるものはアミン、酸無水物又はイソシアネート型の
化合物である。
アミン型の化合物とはジシアンジアミド、ベンジルジメ
チルアミン及び三弗化硼素モノエチルアミン（boron tr
ifluoride monoethylamine）のような脂肪族又は芳香族
アミン類及びそれらの誘導体を意味する。
酸無水物として挙げられる例としては、無水フタル酸の
ような芳香族の無水物又はヘキサヒドロ無水フタル酸の
ような脂環式の無水物がある。
イソシアネート型の化合物は少なくとも２個の遊離又は
封鎖（blocked）のイソシアネート基を含有するモノマ
ー、プレポリマー又はポリマー化合物を意味する。芳香
族又は脂肪族構造を持つポリイソシアネート化合物であ
ってそのイソシアネート基をフェノール又はカプロラク
タムとの縮合により封鎖した物が特に好ましい。
エポキシ樹脂とアミン、酸無水物又はイソシアネート型
の硬化剤との割合はエポキシ官能基の数が、アミン、酸
無水物又はイソシアネート化合物の反応性官能基の数と
等しくなるようにしなければならない。
しかしながら、コーティング品質のため、上記の理論的
比率をエポキシ官能基当り0.1〜1.5個の反応性のアミ
ン、無水物又はイソシアネート官能基に変化することが
好ましい。
本発明によるプライマーは種々の添加剤及びその他の薬
剤、たとえば顔料、充填剤、腐食防止剤などを単独又は
混合して含有してもよい。通例の化合物の中ではクロム
酸ストロンチウム、燐酸亜鉛、二酸化チタン及びシリカ
が挙げられる。
基材へのプライマーの塗工が終了し次第、該基材の性
質、形状および所望のコーティングの厚みに応じて特定
する温度に加熱したオーブンにその基材を入れる。プラ
イマーの架橋結合に加えて、プライマーで被覆した基材
がオーブンを通過する間に貯えられたエネルギーによ
り、オーブンから出た直後に浸漬により基材上へ塗工し
た表面コーティングの融解と付着とを可能にする。
本出願人により開発された粉末付着性プライマーは、コ
ーティングされる基材の有効な予熱を確保するのに必要
となる高温度にも特によく耐えるものである。
このことは液状プライマーについては当てはまらず、こ
の場合には過度の高い温度は最終のコーティングに得ら
れる付着性にとって不利であって、これが液状プライマ
ーの使用の普通の条件は、浸漬前に必要な予熱の温度が
270〜320℃より低いような幾何学的形態の金属製品のコ
ーティングに限定される理由である。
本発明によるプライマー粉末は270〜320℃に加熱できる
ばかりでなく、必要な場合たとえば320〜380℃のような
より高い温度への加熱を施すことも可能で、最終コーテ
ィングの品質を害することがない。
オーブン中の基材の平均耐熱時間は一般には１〜30分
で、好ましくは３〜10分である。
オーブンから出ると直ちに、基材を上記の表面コーティ
ングを入れた浸漬槽中に浸漬する。
浸漬により本発明に従って塗工される表面被覆粉末は、
好ましくはポリアミド及び／又はポリエーテルエステル
アミドを基剤とする。
本発明の表面被覆粉末の部分を形成するポリアミドと
は、たとえばカプロラクタム、エナントラクタム、ドデ
カノラクタム、ウンデカノラクタム、11-アミノウンデ
カン酸、12-アミノドデカン酸のような、炭化水素鎖が
４と20の間の炭素原子数を持つラクタム又はアミノ酸か
ら得られる脂肪族ポリアミド、例えばポリアミド66,61
0,612及び96（アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸
及び1,12-ドデカン二酸とのヘキサメチレンジアミンの
縮合生成物及びアジピン酸とのノナメチレンジアミンの
縮合生成物）のような、ジアミンとのジカルボン酸の縮
合生成物、並びに上記の各種モノマーの重合により生ず
るコポリアミド、若しくは上記の幾つかのポリアミドの
混合物を意味する。
これらのポリアミドの中もっとも特別に挙げられるのは
次の通りである。
−11-アミノウンデカン酸の重縮合により得られるポリ
アミド11、 −12-アミノドデカン酸又はドデカノラクタムの重縮合
により得られるポリアミド12、及び −前記モノマーの重合により得られるコポリアミド。
通則としては、ポリアミドの対数粘度数（inherent vis
cosity）メタ‐クレゾール100gにつき0.5gを含む溶液に
ついて20℃で測定）は0.20〜2.0dl/gでよく、好ましく
は0.60〜1.30dl/gである。
ポリアミドはまた半芳香族無定形ポリアミドを意味し、
得意FR 1,588,130号、2,324,672号及び2,575,756号、EP
53,876並びに日本特許59--015,447号及び60-217,237号
に定義されたような物を意味する。
ポリエーテルエステルアミドとはランダム・ポリエーテ
ルエステルアミド（すなわち種々のモノマー成分の無秩
序な連鎖（concatenation）により生成するものを言
う）及びブロック・ポリエーテルエステルアミド、すな
わち種々の成分の一定の鎖の長さを持つブロックででき
たものの両方を意味する。
ポリエーテルエステルアミドは反応性端末を含むポリア
ミド・ブロックと反応性端末を含むポリエーテル・ブロ
ックとの共重縮合（copolycondensation）の生成物であ
って、たとえば下記の物である。
−ポリエーテルジオール・ブロックを持つジカルボキシ
ル鎖端末を含むポリアミド・ブロック。
これらのポリアミド・ブロックの数平均分子量は一般に
は500〜10,000であるが、更になかんずく600〜5,000で
ある。ポリエーテルエステルアミドのポリアミド・ブロ
ックは、好ましくはポリアミド6,66,612,11又は12でで
きているか又はそれらのモノマーの重縮合から生ずるコ
ポリアミドでできている。
ポリエーテルの数平均分子量は一般に200〜6,000であっ
て、さらになかんづく600〜3,000である。
ポリエーテル・ブロックは好ましくはポリテトラメチレ
ングリコール（PTMG）、ポリプロピレングリコール（PP
G）又はポリエチレングリコール（PEG）より成る。
ポリエーテルエステルアミドの対数粘度数は0.8〜2.05
が有利であって好ましくは0.80〜1.20である。
対数粘度数は25℃メタ‐クレゾール中で測定し、100gの
メタ‐クレゾールについて当初の濃度を0.5gとする。単
位dl/gで表わす。
本発明のポリエーテルエステルアミドは５〜85重量％の
ポリエーテル及び95〜15重量％のポリアミドより成り、
好ましくは30〜80重量％のポリエーテル及び70〜20重量
％のポリアミドより成る。
表面コーティング粉末の粒径は20〜300μｍでよいが、
好ましくは40〜200μｍである。
本発明の浸漬技術は無帯電流動床で実施され、静電流動
床は本出願人が特に好ましいものとするポリアミド及び
／又はポリエーテルエステルアミドを基剤とする粉末へ
の浸漬には適合が困難である。
表面被膜の厚さは一般に150〜600μｍであり得るが、好
ましくは200〜400μｍである。
浸漬操作が一旦終了すると、任意に後溶融（postmeltin
g）を施した後、たとえば、周囲空気中か又は若しくは
その他の適当な溶媒中の浸漬により基材を冷却する。
以下実施例により本発明を説明するが、それを限定する
ものではない。
実施例１ Ａ）成分 １）金属基材は厚さ1mmの鋼板より成る。鋼板は前もっ
て脱脂を行ない次いでショット・ブラスティングしてお
く。
２）プライマー粉末組成物は下記を含む（グラム数）： −エピクロロヒドリンとビスフェノールＡの反応により
得られるエポキン樹脂（分子量:1400;エポキシド当量:8
50〜950;軟化点:90℃） 90 −イソシアネート化合物（14％に等しい−Ｎ＝Ｃ＝Ｏ含
量を持つ芳香族のブロックト・ポリイソシアネート；相
対密度:1.27） 10 プライマー組成物の粒径は80μｍ未満である。
３）表面被覆は粒径が40〜200μｍの粉末の形態のPA−1
1より成る。
PA−11の対数粘度数は100gのm-クレゾール中に0.5gのポ
リマーを含む溶液について20℃で測定し、１である。
Ｂ）塗工 A 2）に記載したようなプライマー粉末組成物を40kVの
負の静電荷による静電吹付けにより周囲温度で鋼板上に
付着させる。金属表面の電圧は０である。
こうして被覆した基材を380℃に保ったオーブンに通
し、その中に３分間滞留させる。
その後直ちに、A 3）に定義したようなPA−11粉末を入
れた浸漬槽中で流動床に浸漬する。
約４秒の浸漬の後、このように被覆した基材を浸漬槽か
ら取出して後溶融の後空気中で冷却する。
Ｃ）材料特性 １）材料は下記を順次含む複合材である。
−サンド・ブラストした鋼板（厚さ1mm） −厚みの平均が20μｍに等しいプライマー層。
−層の厚みが200〜250μｍの表面被覆 ２）C 1）に記載した材料をNF規格T 58-112により実施
する接着試験にかける。
次の付着結果を得る： ４級（付着非常に良好） 前記材料をNF規格X 41-002により実施する霧状塩水老化
試験にかける。
2,000時間試験の後、次の結果を得る： −NF規格T 58-112による付着測定 3.5〜４級（付着非常に良好）。
−十字型ノッチからのトラッキング:11mm。
−ASTM規格D 56（81）によるブリスタリング測定 10級（ふくれなし） 実施例２ 下記の組成（グラム数）を持つ種々の粉体プライマーを
用い実施例１の試験を反復する： 実施例2.A −ビスフェノールＡとのエピクロロヒドリンの反応によ
り得られるエポキシ樹脂（分子量:1400;エポキシド当
量:850〜950;軟化点:90℃） 90 −触媒又は超微粉ジシアンジアミド樹脂 10 実施例2.B −2.Aと同じ特徴を持つエポキシ樹脂 92.5 −無水フタル酸 7.5 実施例2.C −2.Aと同じ特徴を持つエポキシ樹脂 92 −ジアミノジフェニルスルホン ８ 実施例2.D −2.Aと同じ特徴を持つエポキシ樹脂 50 −飽和ポリエステル樹脂（酸価:70〜85;Tg＝55℃ 50 実施例2.E −2.Aと同じ特徴を持つエポキシ樹脂 50 −フェノール／アルデヒド樹脂（融点:100℃；アルデヒ
ド／フェノール:1.2（Ｍ数）；Mw＝2,000〜3,000）50 金属基材はサンド・ブラスト鋼板であって表面被膜は実
施例１のものと同じ特徴を持つ。
基材を1.Bと同じ条件の下に静電吹付けによりプライマ
ーにより塗工する。
次いで330℃に保ったオーブンに送り込み、そこに10分
間滞留させる。
その後直ちに1.Bに記載と同じ条件の下に浸漬槽中で流
動床に浸漬する。
得られる材料は下記を順次に含む複合材である。
−サンドブラスト鋼板（厚さmm） −20μｍの平均厚みを持つプライマーの１層。
−200〜250μｍの厚さを持つ表面被膜の１層。
該材料をNF規格T 58-112により行なう付着試験及びNF規
格X 41-002により行なう霧状塩水老化試験にかける。
結果は表Ｉにまとめてある。
実施例３ 下記により成るプライマー粉末を用いて実施例１の試験
を繰り返す（ｇ数）： Ａ）−改質ノボラックエポキシ樹脂 （エポキシド当量:500〜575; 軟化点90〜98℃;d＝1.19） 92 −超微粉ジシアンジアミド ８ Ｂ）−ポリ‐p-ビニルフェノール （Mw＝2000〜30000,エポキシド当量＝120;軟化点140〜2
10℃ 100 金属基材及び表面被膜は実施例２と同じ特徴を持ち、得
られる材料の塗工と評価の条件は実施例２の記載と同一
である。
得られた結果を表Ｉに集めてある。
実施例４（比較例） 下記樹脂より成る液状プライマーを使用し実施例１の試
験を反復する： −ビスフェノールＡとのエピクロロヒドリンの反応によ
り得られるエポキシ樹脂であって、その分子量が3000〜
3800であり、そのエポキシド当量が1600〜4000のもの。
−レゾール型フェノール‐ホルムアルデヒド樹脂 −メラミン‐ホルムアルデヒドアミノプラスチック樹脂 以上をエチレングリコール、ソルベントナフサ、ブタノ
ール、イソブタノール及びメチルイソブチルケトンの混
合物中の溶液とする。
金属基材及び表面被膜は実施例１のそれらと同じ特徴を
有する。
塗工条件は1.Bの記載と同一である。
得られる材料は被膜の始めの接着はゼロ（０級）で腐蝕
トラッキングは２〜３時間で完全となる性質のものであ
る。
実施例５（比較例） 2Aに記載のプライマーを用い、フランス特許出願台2,34
0,140号の記載の操作条件で、実施例１の試験を繰り返
す。即ち下記段階を連続することになる： −厚さ1mmのサンド‐ブラスト鉄板上にプライマー（厚
さ＝100μｍ）の塗工、静電ガン（Ｖ＝−40kV）使用。
−粉体被覆された板を200℃に３分間加熱すること。
−板の冷却後の静電吹付け（Ｖ＝−40kV）によるポリア
ミド11の塗工：厚さ≒140μｍ。
−300℃で３分間系を後溶融処理（postmelting）するこ
と。
これにより下記より成る二層被覆が得られる。
−エポキシ下塗（被覆全体の厚さの42％） −１層のポリアミド、被膜全体の厚さは260μｍ。
付着試験と霧状塩水老化試験で得られた結果を表Ｉに示
す。
被膜の表面の外観は、特にエッジの発泡によりかなり貧
弱であり、これはプライマーの分解に対応する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリック・ペロー フランス国、 27300・ベルネー、リユ・ ギヨーム・ドウ・ラ・トレムブレイ、レ・ ザルカード（番地なし) (56)参考文献 特開 昭63−258680（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−36447（ＪＰ，Ａ) 小柳行正編「塗装技術臨時増刊（第８巻 第14号）」理工出版社（昭和44−12−10) Ｐ223〜226，Ｐ240〜248

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】下記段階から成ることを特徴とする、付着
    性プライマー及び表面被膜を使用して金属基材をコーテ
    ィングする方法であって、 ａ）エポキシ樹脂、フェノール樹脂、エポキシ・フェノ
    ール予備縮合物及びその混合物から選択される熱硬化性
    樹脂を基剤とする平均粒径５〜80μｍの付着性プライマ
    ー粉末を用い粉末塗工技術によって基材を１層以上コー
    ティングする段階、 ｂ）段階ａ）によりコーティングした基材を270〜380℃
    で１〜30分間加熱して、１層あたり平均10〜20μｍの厚
    さのコーティングを形成する段階、及び ｃ）段階ｂ）の加熱の直後に流動床への浸漬により、ポ
    リアミド、ポリエーテルエステルアミド及びその混合物
    から選択されかつ平均40〜200μｍの粒径を有する表面
    被覆粉末を塗工して平均厚さ150〜600μｍの表面被膜を
    形成する段階 からなる前記方法。
  2. 【請求項２】ポリアミドがPA−11、PA−12又はその混合
    物である、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】エポキシ樹脂及びエポキシ樹脂用硬化剤を
    基剤とし、請求項１又は２に定義された方法で使用され
    る付着性プライマー粉末組成物。
  4. 【請求項４】エポキシ樹脂用硬化剤をアミン型、酸無水
    物型又はイソシアネート型の樹脂類から選択する、請求
    項３に記載の組成物。
  5. 【請求項５】下記より成る複合材料： −金属基材、 −10〜20μｍの平均の厚さをもつ請求項１〜４のいずれ
    か一項に定義するような１層以上の付着性プライマー
    層、及び −200〜400μｍの平均の厚さをもつ請求項１又は２に定
    義するような表面被膜。
JP1287280A 1988-11-03 1989-11-02 プライマー粉末を用い、かつ浸漬により塗布される表面被膜により金属基材をコーティングする方法、並びに使用するプライマー粉末組成物及び得られる複合材料 Expired - Fee Related JPH0755306B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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