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• 重厚感のある新規模様粉体塗装を独自の工程と技法で実現
• より美しく、景観になじむ配色の模索
• 塗面に重厚感を持たせるための塗装方法及び塗料の改善
  

■塗膜性能試験

試験項目	試験方法	試験条件	性能
密 着 性 （碁盤目試験）	JIS K5400 3.5	1mm角 100個	100／100
耐衝撃性	JIS K54008.5.2	デュポン式	50㎝500ｇ
硬 度	JIS K54008.4.2	三菱鉛筆ユニ（手かき法）	Ｈ
耐アルカリ性	JIS K5400 8.21	5％ NaOH 20℃ 120時間	良好
耐 酸	JIS K5400 8.22	5％ H2SO4 20℃ 120時間	良好
耐汚染性	JIS K5400 8.10	黒マジックインキ 36時間	若干あと残る
耐塩水噴霧	JIS K5400 9.1	5％NaCl 35℃ 500時間	3ｍｍ以内 クロスカット片側剥離幅
耐 沸 水 性	JIS K5400 8.20	沸騰水中 2時間	良好
促進耐候試験	JIS K5400 9.8.1	サンシャイン ウエザオメーター	200H 95％ 400H 75％ 600H 50％

■塗装仕様

(1)素地前処理 （脱脂・化成被膜）
(2)下塗り 静電粉体塗装 （塗料:ポリエステル系粉体塗料）
(3)180℃ 10分間 焼付け
(4)上塗り 静電粉体塗装 （塗料:ポリエステル系粉体塗料）
(5)180℃ 20分間 焼付け

材質感のある擬木模様を粉体塗装で実現
1.材質感、立体感を出すための粉体塗料の開発
2.より木に近づける為の模様付け方法、色合いの改善
3.塗装工程における作業性能の向上
4.高耐候性の追求
木調粉体塗装 白樺 施工事例 長野県 大王ワサビ園前 高欄 ↓

特徴
■木調粉体塗装
従来の塗装システムでは表現できなかった木皮の色調、質感を独自の粉体塗装システムで実現しました。

用途
●橋の欄干　●建築物の壁面　●池の柵　●公園内施設　●街路灯など

○色合い・模様など、ご要望に応じてサンプルを作成いたします。 

■塗膜性能試験

■塗装仕様

1.素地前処理（脱脂・化成被膜）
2.下塗り 静電粉体塗装（塗料 ： ポリエステル系粉体塗料）
3.180℃ 10分間 焼付け
4.上塗り 静電粉体塗装（塗料：熱可塑＆熱硬化性粉体塗料）
5.180℃ 20分間 焼付け

《オプション》
塗装を更に長持ちさせたいお客様へ
トップコート 溶剤系塗装 ／塗料：溶剤型塗料クリヤー

筒井工業株式会社 塗装実績一覧

No．素地材質：溶融亜鉛メッキ鋼板　　　　前処理：リン酸亜鉛皮膜処理

【木彫粉体塗装サンプル】

1.　従来の溶剤型塗装では4回以上塗装していたが、粉体塗装の厚膜（60～120μｍ）をもって、1回塗りで仕上げる(工程短縮）
2.  溶剤を使用しない環境に優しい塗装システム
3.  粉体塗装ならではの仕上りを実現（御影調・ﾊﾝﾏｰﾄ ﾝ調・大理石調・木目調（柾目調）・テクスチャー　調など）
4.  従来の粉体塗装の焼付温度（200℃10分間）を100℃２分まで低温化→素材への熱付加低減
5.  適用素材（各種ワーク適用検討致します。御相談下さい）
    ・木質系 ： 天然木、ＭＤＦ、チップボードなど 
    ・金属系 ： 鉄・アルミ・マグネシウム合金など
     ・プラスチック系： ＡＢＳ、塩化ビニルなど

詳細論文

環境に優しい塗装システムとして粉体塗装の用途拡大が進むなかで、木質基材への粉体塗装については、その関心の高さにもかかわらず研究開発の動きは鈍いものがあった。ヨーロッパでは10年も前から研究開発が始まり、既に実用化にまで至っている。弊社においては、木質基材への粉体塗装の実用化を目標に、8年来の研究開発を行なってきており、一応の塗装技術の確立をみたが、実用化には至っていなかった。しかし、ここ1年ほど、国内塗料メーカーのUV硬化粉体塗料への研究に進展が見られ、弊社でも、そのメーカーの試作品の塗料を用い実用化に向けた試験を続けてきた。得られたUV硬化粉体塗装システム開発の研究成果について、塗装業者の視点から以下に紹介する。

「木質基材へのUV硬化粉体塗装について 」

筒井工業株式会社
前島 靖浩

1.はじめに
VOC規制により、溶剤塗料の使用が控えられる時勢にあって、木質基材への塗装は、溶剤型塗装が大半を占めてきた。基材に水分を含むため、高温焼付塗装ができない弱点を持っていたことがその要因の1つとしてあげられる。多孔質含水基材は、高温焼付時に水分の蒸発を伴い、それにより塗膜を発泡させてしまったり、素材に反りやワレを発生させることがその原因であった(図１)。木質基材へ粉体塗装を行なうにあたり、素材への熱付加の低減が最重要課題とされてきた。それを解決するために、2つの塗料タイプが検討されてきた。即ち、超低温硬化粉体塗料とUV（紫外線）硬化粉体塗料である

※図1 

3-1 UV硬化粉体塗装を適用する基材
UV硬化粉体塗装が可能な基材は、天然木・MDF・チップボード・金属である。しかし適用に際しては、それぞれに注意が必要である。

3-1（1） 天然木
天然木は、含水率が非常に高く、導管も多い。IR溶融の際にはここから多量の水蒸気の発生があり、発泡してしまうことが多い。粉体塗装の特色である1回塗りで仕上げることは困難であると筆者は考えている。発泡を抑えるﾌﾟﾗｲﾏｰ（粉体でも溶剤塗料でも可）が必要であり、その上に仕上げの上塗りUV粉体塗装を行うのが望ましい。また導管から出るヤニ等がハジキ（または発泡）の一因になっている。但し木材の種類や、ワークの肉厚によっては塗装可能であると考えている。より肉薄且つ含水率の低い木材選定が可能であれば、（例えばベニヤの様なものであれば）充分可能性はあると考えている。

3-1（2）MDF
最も塗装し易い基材である。含水率の低さと、表面の緻密さを兼ね備えており、またノンサンディングで塗膜の密着が確保できることが多いことから、今後のUV硬化粉体塗装の主流基材はMDFになるものと思われる。但し、製品によっては塗装基材に溝加工がしてあるものがある。切削工程を経たMDFは、多少のケバが表面に出ており、簡単な研磨くらいでは、粉体塗料の厚膜を持ってしてもケバブツ不良になる可能性が高い。そうした部位には十分な研磨あるいはシーラー塗布後の研磨が不可欠である。

3-1（3）チップボード
含水率は低めだがMDFよりは発泡し易い。表面は凸凹であることが多い。塗装に際しては１回塗りで表面の凸凹が消えないことがある。この場合もシーラーまたは目止めの塗布か、UV硬化粉体塗料の２回塗りが必要になる。

3-1（4）金属
金属専用のUV硬化粉体塗料が開発されている。屋外使用できる耐候性の良い塗料も既に製造されている。この場合に注意するのは膜厚制御である。40～70μmに抑える必要がある。弊社でもアルミニウムにクロメート処理をしたワークに塗装してみたが、80μm以上の部位はことごとく１次密着で不合格になった。塗膜の収縮が著しく、金属との界面で歪みが出るために密着が悪くなるようである。

3-2　UV硬化粉体塗料について
3-2（1） 意匠性
UV硬化粉体塗料に用いる樹脂組成・光開始剤等については、筆者は少々不案内であるので割愛させて頂くが、それを用いて得られる塗膜の種類には以下の様なものが有る。
1.艶あり・平滑 / 溶剤並みの平滑性が目標だが、ユズ肌はのこる
2.艶消し・平滑 / UVの照射条件により艶むらが発生することも
3.艶消しテクスチャー（チジミ） / 細かい凸凹模様。全艶消し仕上げ
4.御影調 / 高温熱硬化タイプの御影調と同様の重厚な仕上り
5.ハンマートン調 / 高温熱硬化タイプのﾊﾝﾏｰﾄﾝ調と同様の重厚な仕上り。マイカの添加量に注意。　過剰添加はUV透過不良による硬化不足を招く
6.メタリック調 / マイカの添加量に注意。過剰添加はUV透過不良による硬化不足を招く
7.弊社オリジナル / 柾目調、大理石調 いずれの場合も熱硬化性粉体塗装では可能だったものであるが、UV硬化粉体塗装でも同様のものが得られることを示している。

MDFへのUV硬化粉体塗装 ｢白御影｣↓


MDFへのUV硬化粉体塗装 ｢大理石｣↓


3-2(2) 塗料の貯蔵安定性
ＵＶ硬化粉体塗料は、融点が70～80℃、Ｔｇが40～50℃程度に設定されている。市販されている熱硬化の粉体塗料は、融点が110～130℃前後、Ｔｇ60～80℃であることから、ＵＶ硬化粉体塗料は、熱に対する耐性が比較的劣り、それゆえ貯蔵時の温度管理が必要になることが推測される。気候のよいヨーロッパでは夏場でも特に空調室を設けるような処置はされていない様だが、日本では夏場の高温多湿による塗料のブロッキングが起こる可能性が極めて高い。夏場と季節の変わり目の多雨多湿期には、空調室での保管が無難であろう。また、塗料製造後、塗装業者へ輸送する際も、冷蔵車を使うほうが望ましい。トラックの荷台内は意外と高温になるものである。 また、塗料を製造する場合は、多少のレベリングや塗着効率を犠牲にしても、滑剤（シリカやアルミナ）を多めに添加する必要もあると筆者は考えている。 仮に温度によってブロッキングしてしまった粉体は、フルイを通して使うことができる。ＵＶ硬化粉体塗料は温度に対し、融解することはあっても硬化反応が進行することはないため、フルイを通せば使用できる。 光に対しては多少反応が鈍く、屋内の室内光にさらされても、急激にブロッキングが進行することはない。従って通常の塗装作業において光による弊害はまずないと思われる。但し直射日光にさらされた場合は、ブロッキングが発生する。

3-3塗装機について
3-3(1) ガン静電粉体塗装の塗装ガンには、トリボガン（摩擦帯電）とコロナガン（コロナ放電）タイプがある。いずれの場合も水分を含んでいる木質基材であれば塗料を塗着させることができる。トリボガンは、それ自体フリーイオンを発生させないため、仕上り肌がきれいで、入りこみ性も良いといわれているが、メタリック系の塗料を用いた場合は、アルミ粉（メタリック顔料）を帯電・塗着させることができないため仕上りが悪くなる。コロナガンは、静電反発に注意しながら塗ればメタリック系塗料も塗れるし、入りこみ性もガンの設定でフォローできる場合も多々ある。設定電圧は30?60Ｋｖ程度が望ましく、これ以上上げると静電反発し易くなる。製品の目標仕上りを鑑みて、ガンを選択するべきである。

（表１） 表1ガンタイプと塗装仕上がり

ガンタイプ	仕上り肌	メタリック対応	入りこみ性	評価
トリボガン	比較的良好	不可	比較的良好	メタリック系無ければ可
コロナガン	静電反発に注意	可能	凹部比較的悪い	可

3-3(2)集塵機
サイクロン集塵機を用いてＵＶ硬化粉体塗料を回収する場合は、回収した塗料がブロッキングしている可能性が高い。再使用する場合は必ずフルイを通してから用いるべきである。また多色小ロットの生産体制を取る場合は、思い切って吹き捨てで塗装するのも1つの手段である。

3-4 塗料の溶融・硬化について
熱風循環方式のみでの粉体の溶融も可能であるが、基材が所定温度（100℃以上）に達するまでに時間がかかることや、基材の中心部が温まりにくい（温度むらになる可能性がある）ことが欠点としてあげられる。IRは、基材表面の塗料から選択的に加熱することができるので、より均一かつ基材に対する熱付加を低減できるといえる。但しIRといえど、過剰に加温し続けると、発泡やチジミが発生するので、その制御には充分注意が必要である。

3-4(1) ＩＲ炉
ＩＲによって塗膜を溶融する過程について図4、表2にまとめた。ＵＶ硬化粉体塗料の仕上がり外観を決定するのは、このＩＲ炉の制御にかかっている。IRの種類としては様々なものが考えられるが、弊社ではセラミックヒーター（電流式）を採用している。ヒーターの表面温度は400～500℃くらいまで上がるものが望ましい。通常10～20灯の直線形ヒーターをワーク進行方向と垂直に配列する（図5）。ワークとランプ間の距離は30～100ｍｍ程度、炉内の雰囲気温度は100～120℃が望ましい。この際大切なのは、ランプごとの温度調節である。UV硬化粉体塗料を溶融させる場合は、前半はランプ出力を最（100％）にし、素早く基材の表面温度を100℃以上に持っていく必要がある。そこで粉体を一気に融かす。その後、後半のランプは出力を50％程度に抑え、さらに熱風循環を併用することで、塗膜をより平滑にかつ基材からの発泡を抑えた形での溶融が可能になる。これらの条件は、コンベアスピードﾞ・ＩＲランプ性能・塗料種類・塗装基材肉厚・季節によって変化し、設定を誤まると目的の意匠性を再現性良く得ることはできない。

図4 ＩＲ（赤外線）と熱風のコンビネーション

図5　ランプ配置例
ＵＶランプ
表２ ＭＤＦの表面温度変化

3-4（2） ＵＶ乾燥炉
顔料濃度や膜厚の大変高いＵＶ硬化粉体塗料を硬化させるには、例えばカラークリアー（半透明）の液状ＵＶ硬化塗料を硬化させるのに用いる高圧水位銀ランプではそのＵＶピーク強度が不充分である。より強い紫外線強度を持つランプを用いる必要がある。弊社ではランニングコストを考慮に入れて、キセノン社のパルスランプを採用している。このランプは、ストロボのようにＵＶ光が瞬き、その１ショットは、高圧水銀ﾗﾝﾌﾟをはるかにしのぐピーク強度を持っている。これにより100μｍにもなる粉体塗料内部まで光が打ち込まれ硬化反応が完了する。他にも種々のランプがあるが、その全てを試しているわけではないのでここでは言及しない。どの様なランプを用いるとしても、ランプとワークの距離・角度が重要である。 パルスランプを用いた場合は、20～70ｍｍの距離が有効である。近すぎたり、コンベアスピードが遅すぎて長時間ＵＶ照射にさらされる場合は、基材が過剰に加温され、発泡したり、チジミが発生する。またランプが遠すぎる場合や、ｺﾝﾍﾞｱｽﾋﾟｰﾄﾞが早すぎる場合には、硬化不良になる。また、照射角度も重要である。ランプの照射方向に対し45～90°は問題なく硬化させることができるが、それ以下の角度では、硬化不良になる（図6）

図6　ＵＶランプ照射角度と塗膜の硬化

3-5 塗膜性能について
ＵＶ硬化粉体塗膜の性能について 表3にまとめる。製品として必要な物性は満たしているといえる。

表3　ＵＶ硬化粉体塗膜の基本物性

２ｍｍ ２５マスセロテープ法 ２５／２５ 　 耐薬品性 酢酸４４％ 6時間 良好 　 耐薬品性 アンモニア水10％ 良好 　 耐溶剤性 キシロール５０回拭き 塗膜の溶解なし ラッカーシンナー・アセトンでも同様の結果 材料反り 隙間ゲージ 片面塗りの際は反りが発生 両面塗りも検討 鉛筆硬度 ひっかき法 Ｈ以上

試験項目	方法	結果	備考
碁盤目密着試験	2ｍｍ 25マスセロテープ法	25／25
耐薬品性	酢酸44％ 6時間	良好
耐薬品性	アンモニア水10％	良好
耐溶剤性	キシロール50回拭き	塗膜の溶解なし	ラッカーシンナー・アセトンでも同様の結果
材料反り	隙間ゲージ	片面塗りの際は反りが発生	両面塗りも検討
鉛筆硬度	ひっかき法	Ｈ以上

3-6　リコート性
基本的に研磨が必要である。ノンサンディングで塗った場合は、1次密着で不具合が出やすい。上塗り後に不具合があり再塗装する場合には、確実に全面研磨をする必要がある。将来的にノンサンディングで上塗りが塗れる、下塗り専用ＵＶ硬化粉体塗料が開発されることはあるだろう。

鉄筋コンクリートのヒビワレ・崩落が近年問題になっています。この原因はアルカリ骨材反応などによるコンクリートの膨張とヒビワレ及び、コンクリートに含まれる塩分や、コンクリート外部から進入してくる塩分（海水・凍結防止剤）により、鉄筋が腐食することにあります。

〈鉄筋コンクリートの断面図 〉

■鉄筋部の腐食前

コンクリート内部の塩分及び、外部からの塩分の進入アルカリ骨材反応、凍害、乾燥/湿度変換に起因するヒビワレの発生。中性化（空気中のCO2・酸性雨によるアルカリ性の喪失）によって鉄筋がサビやすい状態になる。

■鉄筋部に腐食発生

★鉄筋に粉体塗装を施す事により、錆から鉄筋コンクリートを守ります。

• ほとんどの基材への被膜形成が出来る。
• 基材へ熱ひずみを生じることなく、金属からタングステンカーバイドなどの炭化物、酸化物のセラミックスの被膜が形成できる。
• 被膜厚さが通常０．１～数ミリまで可能である。
• 部分施工が出来る。
• 異種材料の組み合わせの被膜が形成できる。
• 乾燥期間が要らない。
• 処理槽が要らない。
• 施工時間が比較的短い。
• 通常前処理としてブラストが必要。
• 雰囲気制御溶射が可能

●溶射被膜の特徴

• 多くの微細な気孔が存在する。
• 溶射したままの表面は粗面であり、塗膜などの付着性が向上する。
• 材料によっては溶射前の組成、結晶構造が変化する。
• 被膜の密着性は一部の材料を除き、基材と機械的結合である。
• 金属材料を大気中で溶射した場合は、被膜中に酸化膜が介在する。

■溶射技術概要

■溶射の基本工程

■射被膜の利用法

防錆・防食／肉盛・装飾 ／耐摩耗性 ／絶縁性・導電 ／離型性 ／耐熱性（高温酸化防止）

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①耐食性のよい前処理方法の選択→クロメート処理

②従来のアルマイト−電着複合被膜にない色調が可能

③高耐候性の追求

 １．アルミニウムへのクロメート処理及び粉体塗装 工程
   （粉体塗装以外の溶剤型ﾌｯ素・アクリルシリコン・アクリル塗装も可能です）

クロメート被膜管理
被膜重量による管理 …  ５０〜１５０ｍｇ／㎡（1㎡当たりの被膜重量）
 

２.塗膜性能試験

３．アルミニウム塗装 実績一覧