(57)【要約】【課題】水系フッ素樹脂処理液を用いて均一な厚さの塗膜を形成することが可能な表面処理管体の製造方法及び製造設備を提供する。【解決手段】本発明の表面処理管体の製造方法は、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、塗布部の下流に設けられた塗布量調整部材の穴に管体を通す工程と、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管体の外周面にエアーを吹付ける工程とを含む。水系フッ素樹脂処理液の温度は０〜４０℃及びエアーの吹付け圧は０．１〜０．５ＭＰａにそれぞれ制御される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管などの管体に塗膜が形成された表面処理管体の製造方法及び製造設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼管などの管体は、耐食性などを向上させるために、その表面に塗膜が形成されることがある。このような塗膜が形成された表面処理管体の製造方法として、例えば、特許文献１には、管体製造ラインで造管されて連続して送られる管体に塗料を塗布し、管体の外径に概ね等しい内径のスポンジ及びフェルトの穴に管体を通過させて管体表面の塗料をならす方法が提案されている。また、同特許文献には、スポンジ及びフェルトのような消耗品を不要とするために、スポンジ及びフェルトを用いることに代えて、管体の外周面にエアーを吹き付けて管体表面の塗料をならすことも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４４９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
塗膜が形成された表面処理管体は、雨水などにさらされる環境で使用した場合、劣化することがあるため、塗膜の耐食性を向上させることが望まれていた。
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。
【０００５】
本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、水系フッ素樹脂処理液を用いて均一な厚さの塗膜を形成することが可能な表面処理管体の製造方法及び製造設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、管体に水系フッ素樹脂処理液を塗布した後に、塗布量調整部材及びエアーワイパーを用いて水系フッ素樹脂処理液をならす際に、水系フッ素樹脂処理液の温度及びエアーワイパーによるエアーの吹付け圧を制御することにより、上記の問題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明は、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である。
【０００８】
また、本発明は、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、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。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、水系フッ素樹脂処理液を用いて均一な厚さの塗膜を形成することが可能な表面処理管体の製造方法及び製造設備を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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２】図１の塗布ボックスの内部を示す説明図である。
【図３】実施例で作製した表面処理管体の膜厚を測定する位置を説明するための表面処理管体の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の表面処理管体の製造方法は、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、塗布部の下流に設けられた塗布量調整部材の穴に管体を通す工程と、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管体の外周面にエアーを吹付ける工程とを含む。
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。
【００１２】
水系フッ素樹脂処理液としては、特に限定されないが、フッ素樹脂を含む有機樹脂と、４Ａ族金属化合物とを含有することが好ましい。このような成分を含有する水系フッ素樹脂処理液であれば、塗膜の耐食性だけでなく耐候性（耐紫外線性及び耐光性など）も向上させることができる。
【００１３】
フッ素樹脂は、塗膜の耐候性及び耐食性を高めるための成分である。なお、有機樹脂は、塗膜の耐候性及び耐食性を顕著に低下させない限りにおいて、フッ素樹脂以外の樹脂を含んでもよい。
【００１４】
フッ素樹脂は、溶剤系フッ素樹脂と水系フッ素樹脂に大別される。その中でも、揮発した溶剤の回収が問題とならない水系処理液に用いることが容易な水系フッ素樹脂を用いることが好ましい。
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。
【００１５】
水系フッ素樹脂は、親水性官能基の量が０．０５質量％〜５質量％の量であることが好ましい。親水性官能基の量が０．０５質量％〜５質量％の量である水系フッ素樹脂は、乳化剤をほとんど使用せずとも、エマルション状の水系フッ素樹脂処理液７ａとすることができる。水系フッ素樹脂処理液に乳化剤がほとんど含まれない場合、塗膜の耐水性を向上させることができる。そして塗膜の耐水性の向上に伴い、塗膜の耐食性及び耐候性が高くなる。
【００１６】
水系フッ素樹脂中の親水性官能基の含有量は、水系フッ素樹脂に含まれる親水性官能基の総モル質量を、水系フッ素樹脂の数平均分子量で除して求めればよい。カルボキシル基のモル質量は４５であり、スルホン酸基のモル質量は８１であるので、水系フッ素樹脂に含まれるカルボキシル基及びスルホン酸基それぞれの数を求め、それぞれにモル質量を乗じることで、水系フッ素樹脂に含まれる親水性官能基の総モル質量が求まる。水系フッ素樹脂の数平均分子量はＧＰＣで測定され得る。
【００１７】
水系フッ素樹脂におけるカルボキシル基は、管体の表面と水素結合などを形成して、塗膜と管体の表面との密着性の向上に寄与するが、Ｈ+が解離し難いため４Ａ族金属化合物との架橋反応が生じ難い。一方、水系フッ素樹脂におけるスルホン酸基は、Ｈ+が解離し易いものの、４Ａ族金属化合物と架橋反応せずに未反応のまま塗膜中に残存すると、水分子の吸着作用が強いため塗膜の耐水性を著しく低下させてしまうおそれがある。したがって、それぞれの特徴を活かすべく、水系フッ素樹脂には、カルボキシル基及びスルホン酸基の両方を含むことが好ましい。この場合、カルボキシル基とスルホン酸基との比率は、カルボキシル基／スルホン酸基のモル比で５以上６０以下の範囲内が好ましい。
【００１８】
水系フッ素樹脂の数平均分子量は、好ましくは１０００以上、より好ましくは１万以上、特に好ましくは２０万以上である。
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。
【００１９】
一方で、水系フッ素樹脂の数平均分子量は、好ましくは２００万以下である。水系フッ素樹脂の数平均分子量の上限が２００万以下であれば、水系フッ素樹脂処理液のゲル化などが生じ難く、水系フッ素樹脂処理液の保存安定性がより高まる。
【００２０】
水系フッ素樹脂は、塗膜の耐食性及び耐候性をより高める観点から、水系フッ素樹脂の全質量に対して８質量％以上のフッ素（Ｆ）原子を含むことが好ましい。また、水系フッ素樹脂は、塗料化を容易にし、かつ、塗膜の密着性及び乾燥性をより高める観点から、前記フッ素樹脂の全質量に対して２０質量％以下のフッ素（Ｆ）原子を含むことが好ましい。水系フッ素樹脂中のフッ素（Ｆ）原子の含有量は、蛍光Ｘ線分析装置を用いることで測定することができる。
【００２１】
水系フッ素樹脂としては、フッ素含有オレフィン樹脂であることが好ましい。フッ素含有オレフィン樹脂の例としては、フルオロオレフィンと親水性官能基含有モノマーとの共重合体が挙げられる。
【００２２】
フルオロオレフィンの例としては、テトラフルオロエチレン、トリフルオロエチレン、クロロトリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、ペンタフルオロプロピレン、２，２，３，３−テトラフルオロプロピレン、３，３，３−トリフルオロプロピレン、ブロモトリフルオロエチレン、１−クロロ−１，２−ジフルオロエチレン、１，１−ジクロロ−２，２−ジフルオロエチレンなどが挙げられる。これらのフルオロオレフィンは、単独で使用してもよいし、２種類以上を組み合わせて使用してもよい。耐紫外線性をより高める観点からは、これらのフルオロオレフィンの中でも、テトラフルオロエチレン及びヘキサフルオロプロピレンなどを含むパーフルオロオレフィン、並びにフッ化ビニリデンなどが好ましい。なお、塩素イオンによる腐食を抑制する観点からは、クロロトリフルオロエチレンなどの塩素を含むフルオロオレフィンの含有量は少ない（例えば、０．１モル％以下）ことが好ましい。
【００２３】
親水性官能基含有モノマーの例としては、公知のカルボキシル基含有モノマー及びスルホン酸基含有モノマーが挙げられる。これらの親水性官能基含有モノマーは、単独で使用してもよいし、２種類以上を組み合わせて使用してもよい。
【００２４】
カルボキシル基含有モノマーの例としては、以下の式（１）に示される不飽和カルボン酸、及びこれらのエステル又は酸無水物などを含む不飽和カルボン酸類が挙げられる。
【００２５】
【化１】
2019136689.tif 000002
【００２６】
式（１）中、Ｒ1、Ｒ2及びＲ3は、独立に、水素原子、アルキル基、カルボキシル基又はエステル基を表し、ｎは０〜２０の整数である。
【００２７】
式（１）に示される不飽和カルボン酸の具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、ビニル酢酸、クロトン酸、桂皮酸、イタコン酸、イタコン酸モノエステル、マレイン酸、マレイン酸モノエステル、フマル酸、フマル酸モノエステル、５−ヘキセン酸、５−ヘプテン酸、６−ヘプテン酸、７−オクテン酸、８−ノネン酸、９−デセン酸、１０−ウンデシレン酸、１１−ドデシレン酸、１７−オクタデシレン酸、オレイン酸などが挙げられる。
【００２８】
カルボキシル基含有モノマーの別の例としては、以下の式（２）に示されるカルボキシル基含有ビニルエーテルモノマーが挙げられる。
【００２９】
【化２】
2019136689.tif 000003
【００３０】
式（２）中、Ｒ4及びＲ5は、独立に、飽和又は不飽和の直鎖又は環状アルキル基を表し、ｎは０又は１、ｍは０又は１である。
【００３１】
式（２）に示されるカルボキシル基含有ビニルエーテルモノマーの具体例としては、３−（２−アリロキシエトキシカルボニル）プロピオン酸、３−（２−アリロキシブトキシカルボニル）プロピオン酸、３−（２−ビニロキシエトキシカルボニル）プロピオン酸、３−（２−ビニロキシブトキシカルボニル）プロピオン酸などが挙げられる。
【００３２】
スルホン酸基含有モノマーの具体例としては、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、２−メタクリロイルオキシエタンスルホン酸、３−メタクリロイルオキシプロパンスルホン酸、４−メタクリロイルオキシブタンスルホン酸、３−メタクリロイルオキシ−２−ヒドロキシプロパンスルホン酸、３−アクリロイルオキシプロパンスルホン酸、アリルオキシベンゼンスルホイン酸、メタリルオキシベンゼンスルホン酸、イソプレンスルホン酸、および３−アリロキシ−２−ヒドロキシプロパンスルホン酸などが挙げられる。
【００３３】
フルオロオレフィンと親水性官能基含有モノマーとの共重合体には、必要に応じて、共重合可能な他のモノマーがさらに共重合されていてもよい。上記共重合可能な他のモノマーとしては、カルボン酸ビニルエステル類、アルキルビニルエーテル類、および非フッ素系オレフィン類などが挙げられる。
【００３４】
カルボン酸ビニルエステル類は、水系フッ素樹脂の相溶性及び塗膜の光沢を向上させたり、ガラス転移温度を上昇させたりすることができる。カルボン酸ビニルエステル類の例としては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、酪酸ビニル、イソ酪酸ビニル、ピバリン酸ビニル、カプロン酸ビニル、バーサチック酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、シクロヘキシルカルボン酸ビニル、安息香酸ビニル、パラ−ｔ−ブチル安息香酸ビニルなどが挙げられる。
【００３５】
アルキルビニルエーテル類は、塗膜の光沢及び柔軟性を向上させることができる。アルキルビニルエーテル類の例としては、メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ブチルビニルエーテルなどが挙げられる。
【００３６】
非フッ素系オレフィン類は、塗膜の可撓性を向上させることができる。非フッ素系オレフィン類の例としては、エチレン、プロピレン、ｎ−ブテン、およびイソブテンなどが挙げられる。
【００３７】
例えば、上記モノマーを乳化重合法で共重合させることで、親水性官能基を有するフルオロオレフィン共重合体のエマルションを得ることができる。このとき、フルオロオレフィン共重合体が０．０５質量％〜５質量％の量の親水性官能基を有するように、原料モノマー組成物におけるフルオロオレフィンの量を調整することで、乳化剤をほとんど使用せずにフルオロオレフィン共重合体の水系エマルションを製造することができる。乳化剤をほとんど含有しない（１質量％以下）フルオロオレフィン共重合体のエマルションを用いて形成された塗膜は、乳化剤がほとんど含まれないため、乳化剤の残留による耐水性の劣化がほとんど見られず、優れた耐水性を発揮する。
【００３８】
上述のような方法で作製したフッ素樹脂は、水系フッ素樹脂処理液中でも粒子状で存在すると考えられる。水系フッ素樹脂処理液におけるフッ素樹脂の平均粒径は、５０ｎｍ〜３００ｎｍであることが好ましい。フッ素樹脂の平均粒径を５０ｎｍ以上とすることで、水系フッ素樹脂処理液の保存安定性を高めることができる。また、フッ素樹脂の平均粒径を３００ｎｍ以下とすることで、フッ素樹脂の表面積を増やして互いに融着し易くさせ、低温（例えば５５℃）で焼き付けたときの造膜をより容易にできる。フッ素樹脂の平均粒径は、例えば、乳化重合法でエマルションを調製する際に、せん断速度や攪拌時間を最適化することで上記範囲内に制御することができる。
【００３９】
水系フッ素樹脂処理液中のフッ素樹脂の含有量は、水１００質量部に対して、１０質量部〜７０質量部であることが好ましい。フッ素樹脂の含有量が１０質量部以上であると、乾燥過程において多量の水の蒸発することによる、塗膜の成膜性及び緻密性の低下がより生じ難い。一方、フッ素樹脂の含有量が７０質量部以下であると、水系フッ素樹脂処理液７ａの保存安定性がより高まる。
【００４０】
また、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（水及びその他の溶媒を除いた成分）の合計量に対して、７０質量％〜９９質量％であることが好ましい。
【００４１】
４Ａ族金属化合物は、フッ素樹脂、特には水系フッ素樹脂中のカルボキシル基やスルホン酸基などの官能基と反応し易く、水系フッ素樹脂の硬化又は架橋反応を促進する。そのため、４Ａ族金属化合物は、低温乾燥でも塗膜の耐水性を向上させることができる。
【００４２】
４Ａ族金属化合物としては、４Ａ族金属の酸素酸塩、フッ化物、水酸化物、有機酸塩、炭酸塩、過酸化塩、アンモニウム塩、アルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩などを用いることができる。なお、酸素酸塩は、酸素と別の元素とを有する酸（炭酸や硫酸など）との塩を意味する。酸素酸塩の例としては、水素酸塩、炭酸塩、硫酸塩などが挙げられる。
【００４３】
４Ａ族金属化合物の例としては、チタン（Ｔｉ）化合物、ジルコニウム（Ｚｒ）化合物、ハフニウム（Ｈｆ）化合物などが挙げられる。これらのうち、後述する光触媒による耐候性の低下を抑制する観点から、ジルコニウム化合物が好ましい。
【００４４】
４Ａ族金属化合物は、エステル結合やホルムエーテル結合などの酸化及び加水分解などによる塗膜の耐候性の劣化を生じ難くする成分である。また、４Ａ族金属化合物は、酸性雨に含まれる硫酸イオンや硝酸イオンなどの酸性物質によって架橋構造が切断されることによる塗膜の耐候性の劣化も生じ難くすることもできる。
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。
【００４５】
水系フッ素樹脂処理液中の４Ａ族金属化合物の金属換算での含有量は、水系フッ素樹脂を十分に架橋させて塗膜の密着性をより高める観点から、好ましくは１ｇ／Ｌ以上、より好ましくは２ｇ／Ｌ以上である。なお、塗膜が多孔質状となることによる、塗膜の耐候性の低下を抑制する観点からは、水系フッ素樹脂処理液中の４Ａ族金属化合物の含有量は、好ましくは３０ｇ／Ｌ以下である。水系フッ素樹脂処理液中の４Ａ族金属化合物の金属換算での含有量は、蛍光Ｘ線分析装置を用いて測定することができる。
【００４６】
水系フッ素樹脂処理液は、上記の成分以外に、当該技術分野において公知の成分を含有することができる。当該成分の例としては、結合促進剤、エッチング剤、上記の成分以外の無機化合物、シランカップリング剤などの有機潤滑剤、無機潤滑剤、無機顔料、有機顔料、染料などが挙げられる。
【００４７】
水系フッ素樹脂処理液は、水などの溶媒を除く固形分の含有量（固形分濃度）が、水系フッ素樹脂処理液中の全質量に対して２０質量％以上であることが好ましい。固形分の含有量が２０質量％以上であると、十分な膜厚を有し、十分な耐候性を有する塗膜を形成できる。なお、固形分の含有量の上限は、水系フッ素樹脂処理液の安定性の面から、４０質量％以下であることが好ましい。
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。
【００４８】
管体に水系フッ素樹脂処理液を塗布する際、水系フッ素樹脂処理液の温度は０〜４０℃、好ましくは３〜３０℃、より好ましくは５〜２０℃に制御される。このような温度範囲に制御することにより、水系フッ素樹脂処理液の粘度を管体の塗布に適した範囲（好ましくは２．０〜４．７ｍＰａ・ｓ、より好ましくは２．３〜４．７ｍＰａ・ｓ）に維持することができる。水系フッ素樹脂処理液の温度が０℃未満であると、粘度が高くなりすぎてしまい、水系フッ素樹脂処理液を管体に均一に塗布することが難しくなる。一方、水系フッ素樹脂処理液の温度が４０℃を超えると、硬化時間が短くなるため、塗膜の厚さを制御することが難しくなる。
【００４９】
エアーワイパーから管体の外周面にエアーを吹付ける際、エアーの吹付け圧は０．１〜０．５ＭＰａ、好ましくは０．２〜０．４ＭＰａに制御される。このような範囲の吹付け圧に制御することにより、塗膜の厚さ（特に、管体の周方向における塗膜の厚さ）を均一にすることができる。エアーの吹付け圧が０．１ＭＰａ未満であると、塗膜の厚さを制御する効果が十分に得られない。一方、エアーの吹付け圧が０．５ＭＰａを超えると、塗膜が薄くなりすぎてしまう。
【００５０】
連続的に送られる管体の速度（ライン速度）は、使用する製造設備に応じて適宜調整すればよいが、一般に５０〜３００ｍ／分、好ましくは６０〜２５０ｍ／分、より好ましくは７０〜２００ｍ／分である。
【００５１】
上記のような構成を有する表面処理管体の製造方法では、塗布量調整部材及びエアーワイパーを用いて水系フッ素樹脂処理液をならす際に、水系フッ素樹脂処理液の温度及びエアーワイパーによるエアーの吹付け圧を所定の範囲に制御しているため、均一な厚さの塗膜を形成することができる。
【００５２】
上記の表面処理管体の製造方法は、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、塗布部の下流に設けられており、管体を通す穴を有する塗布量調整部材と、塗布量調整部材の下流に設けられており、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る表面処理管体の製造設備において、水系フッ素樹脂処理液の温度を０〜４０℃及びエアーの吹付け圧を０．１〜０．５ＭＰａに制御することによって実施することができる。
【００５３】
以下、上記の表面処理管体の製造方法を実施するのに好適な製造設備について図面を用いて説明する。
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。
【００５４】
造管部２は、管体１ａを造る部分である。管体１ａは、両側端を互いに突き合わせるように金属帯を湾曲させることにより断面略Ｃ字状のオープンパイプを形成し、そのオープンパイプの突合部分を溶接することで造ることができる。金属帯を構成する金属としては、任意の金属を使用することができ、例えば、普通鋼又はステンレス鋼を用いることができる。また、金属帯の表面には、Ｚｎめっき層、Ａｌめっき層、Ｎｉめっき層、Ｃｕめっき層、Ｚｎ−Ｆｅめっき層、Ｚｎ−Ａｌめっき層、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇめっき層などの各種めっき層が形成されていてもよい。管体１ａは、造管部２から送方向１ｂに連続的に送られる。
【００５５】
サイジング部３は、管体１ａの形状を整える部分であり、造管部２の下流側に配置されている。管体１ａの形状は、管体１ａの上下左右に配置されたサイジングロールの中に管体１ａを通すことで整えることができる。
【００５６】
洗浄部４は、管体１ａの外周面の洗浄を行う部分であり、サイジング部３の下流側に配置されている。管体１ａの洗浄は、管体１ａに熱湯を吹き付けることなどにより行うことができる。
【００５７】
予備加熱部５は、塗布部７による管体１ａへの水系フッ素樹脂処理液７ａの塗布の前に管体１ａを予め加熱する部分であり、洗浄部４の下流側に配置されている。管体１ａを予め加熱することで、管体１ａの外周面に水系フッ素樹脂処理液７ａをより確実に定着させることができる。管体１ａの加熱は、管体１ａを囲む誘導コイルに高周波電流を通し、電磁誘導により管体１ａを加熱する高周波加熱により行うことができる。
【００５８】
第１エアーワイパー６は、管体１ａの外周面にエアーを吹き付けて管体１ａの外周面に付着している水を除去するものであり、予備加熱部５の下流側に配置されている。
【００５９】
塗布部７は、管体１ａに水系フッ素樹脂処理液７ａを塗布する部分であり、第１エアーワイパー６の下流側に配置されている。塗布部７は、管体１ａの上方に配置されたノズルから水系フッ素樹脂処理液７ａを滴下することにより、水系フッ素樹脂処理液７ａを管体１ａに塗布する。
【００６０】
塗布ボックス８は、塗布部７により管体１ａに水系フッ素樹脂処理液７ａが塗布される場所を囲う箱体である。塗布部７から吐出されて管体１ａに付着しなかった水系フッ素樹脂処理液７ａは、塗布ボックス８の下部に落とされる。
【００６１】
ポンプ９は、塗布ボックス８の下部に接続されており、塗布ボックス８の下部に溜められた水系フッ素樹脂処理液７ａを塗布部７に戻すためのものである。
【００６２】
熱交換部１０は、ポンプ９と塗布部７との間に介在されており、塗布部７に戻される水系フッ素樹脂処理液７ａの温度を制御するためのものである。
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。
【００６３】
塗布量調整部材１１は、管体１ａに塗布される水系フッ素樹脂処理液７ａの量を調整するための部材であり、塗布ボックス８内で塗布部７の下流側に配置されている。塗布量調整部材１１については、後に詳しく説明する。
【００６４】
第２エアーワイパー１２は、管体１ａに塗布される水系フッ素樹脂処理液７ａの量を調整するものであり、塗布ボックス８の下流側に配置されている。第２エアーワイパー１２は、管体１ａの外周面にエアーを吹き付けて管体１ａに塗布された水系フッ素樹脂処理液７ａをならす。
【００６５】
乾燥炉１３は、管体１ａに塗布された水系フッ素樹脂処理液７ａを乾燥させる炉であり、第２エアーワイパー１２の下流側に配置されている。水系フッ素樹脂処理液７ａを乾燥させることで、管体１ａの外周面に塗膜が形成された表面処理管体１となる。
【００６６】
切断機１４は、表面処理管体１を所定長さに切断する装置であり、乾燥炉１３の下流側に配置されている。表面処理管体１は、表面処理管体１の搬送速度に同期して送方向１ｂに変位される切断刃により切断され得る。
【００６７】
次に、図２は、図１の塗布ボックス８の内部を示す説明図である。図２に示すように、塗布ボックス８には、塗布部７の下流側に中間壁８０及び出側壁８１が設けられている。中間壁８０には中間開口８０ａが設けられており、出側壁８１にはボックス出口８１ａが設けられている。これら中間開口８０ａ及びボックス出口８１ａの内径は、中間壁８０及び出側壁８１に管体１ａが接触することを回避するように、管体１ａの外径よりも大きくされている。
【００６８】
出側壁８１には、支持枠８２が取り付けられている。支持枠８２は、ボックス出口８１ａに連通された受入空間８２ａを後面側に形成する枠体である。より具体的には、支持枠８２は、一対の脚部８２０と支持板８２１とを有している。支持板８２１と出側壁８１との間に脚部８２０が介在されていることで、脚部８２０の高さに相当する奥行の受入空間８２ａが支持板８２１と出側壁８１との間に形成されている。支持板８２１には、管体１ａが支持板８２１に接触することを回避するように、管体１ａの外径よりも大きな内径を有する枠開口８２１ａが形成されている。
【００６９】
塗布ボックス８の内部には、塗布量調整部材１１としての第１及び第２塗布量調整部材１１１，１１２が設けられている。第１塗布量調整部材１１１は、第１取付部材１１１ａにより中間壁８０に取り付けられている。第２塗布量調整部材１１２は、第２取付部材１１２ａにより支持枠８２に取り付けられている。支持枠８２は、支持板８２１の前面において第２塗布量調整部材１１２を支持している。
【００７０】
第１及び第２塗布量調整部材１１１，１１２は、例えば、スポンジ又はフェルトなどの柔軟な素材により構成されたものである。第１及び第２塗布量調整部材１１１，１１２には、管体１ａの外径と等しい内径を有する穴１１１ｂ，１１２ｂが設けられている。これらの径が等しいとは、これらの径が厳密に等しいことのみならず、水系フッ素樹脂処理液７ａのならしを実現できる範囲でこれらの径が等しいとみなすことができることも含む。これら第１及び第２塗布量調整部材１１１，１１２の穴１１１ｂ，１１２ｂに管体１ａが通されることで、管体１ａに塗布された水系フッ素樹脂処理液７ａがならされる。管体１ａとの摺動により第１及び第２塗布量調整部材１１１，１１２が中間開口８０ａ及び枠開口８２１ａ内に引き込まれることを回避するように、第１及び第２塗布量調整部材１１１，１１２の外寸は中間開口８０ａ及び枠開口８２１ａの内径よりも大きくされている。
【００７１】
第２エアーワイパー１２は、基体１２０及びカバー体１２１を有している。基体１２０とカバー体１２１との間にはエアーが通る通風路が形成されており、外部から供給された圧縮空気が第２エアーワイパー１２の先端に設けられたノズル１２ａからエアーとして吹き出される。ノズル１２ａは管体１ａの周方向全体に形成されている。
【００７２】
ノズル１２ａからのエアーは、送方向１ｂとは逆の方向に沿って管体１ａの外周面に向かって吹き付けられる。管体１ａの外周面にエアーが吹き付けられることで、管体１ａの外周面に付着する水系フッ素樹脂処理液７ａがならされる。
【００７３】
エアーによって水系フッ素樹脂処理液７ａがならされるとき、少なくとも一部の水系フッ素樹脂処理液７ａが送方向１ｂとは逆の方向に向かって吹き飛ばされる。第２エアーワイパー１２は、エアーによって吹き飛ばされた水系フッ素樹脂処理液７ａがボックス出口８１ａから塗布ボックス８内に入るように出側壁８１の近傍に配置されている。この吹き飛ばされた水系フッ素樹脂処理液７ａは、ボックス出口８１ａから塗布ボックス８内に進入するとともに受入空間８２ａで受け入れられて、塗布ボックス８の下部に落とされる。エアーによって吹き飛ばされた水系フッ素樹脂処理液７ａがボックス出口８１ａから塗布ボックス８内に進入し易いように、ボックス出口８１ａの内径は、中間開口８０ａ及び枠開口８２１ａの内径よりも大きくされている。
【００７４】
上述のようにボックス出口８１ａの上流側に第１及び第２塗布量調整部材１１１，１１２が配置されている。また、第１及び第２塗布量調整部材１１１，１１２の穴１１１ｂ，１１２ｂの内径は管体１ａの外径と実質的に等しくされている。このため、第２エアーワイパー１２から吹き出されるエアーが管体１ａに沿って塗布部７に向かうことが第１及び第２塗布量調整部材１１１，１１２によって阻害される。これにより、管体１ａに吹き付けるエアーにより管体１ａへの水系フッ素樹脂処理液７ａの塗布に支障を来すことを回避できる。
【００７５】
上記のような構成を有する管体の製造設備では、塗布量調整部材１１及び第２エアーワイパー１２が管体１ａに塗布された液剤をならすので、塗布量調整部材１１及び第２エアーワイパー１２のいずれか一方のみで水系フッ素樹脂処理液７ａのならしを行う場合と比較して、水系フッ素樹脂処理液７ａのならしをより適切に行うことができる。また、第２エアーワイパー１２から吹き出されるエアーが管体１ａに沿って塗布部７に向かうことを塗布量調整部材１１が阻害するので、管体１ａに吹き付けるエアーにより管体１ａへの水系フッ素樹脂処理液７ａの塗布に支障を来すことを回避できる。
【００７６】
また、エアーによって吹き飛ばされた水系フッ素樹脂処理液７ａがボックス出口８１ａから塗布ボックス８内に入るように出側壁８１の近傍に第２エアーワイパー１２を配置しているので、水系フッ素樹脂処理液７ａの使用量を抑えることができるとともに、飛び散った水系フッ素樹脂処理液７ａが周囲の機器に付着することを回避することができる。
【００７７】
さらに、支持枠８２を塗布量調整部材１１（第２塗布量調整部材１１２）と出側壁８１との間に設け、エアーによって吹き飛ばされてボックス出口８１ａから塗布ボックス８内に入った水系フッ素樹脂処理液７ａが支持枠８２の後面側の受入空間８２ａを通して塗布ボックス８の下部に落とされるようにするので、塗布量調整部材１１（第２塗布量調整部材１１２）の支持と塗布ボックス８内への水系フッ素樹脂処理液７ａの受け入れとの両立を図ることができる。
【実施例】
【００７８】
以下、実施例を参照して本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されない。
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。
【００７９】
（実施例１）
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。
【００８０】
（実施例２）
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。
【００８１】
形成された水系フッ素樹脂処理液の塗膜について、管体の長さ方向の中央部付近において、図３に示す位置Ａ〜Ｄの膜厚をＩＲ膜厚計（クラボウ製ＲＸ−２００）によって測定した。また、位置Ａ〜Ｄの膜厚の平均値も算出した。なお、図３中、位置Ａは、表面処理管体の製造工程において水系フッ素樹脂処理液が滴下される位置である。その結果を表１に示す。
【００８２】
【表１】
2019136689.tif 000004
【００８３】
水系フッ素樹脂処理液の温度及び第２エアーワイパーによるエアーの吹付け圧が所定の範囲を外れる場合、塗膜が形成されない部分が生じたり、位置Ａ〜Ｄにおける膜厚の差が大きくなったりするのに対し、表１に示されるように、水系フッ素樹脂処理液の温度及び第２エアーワイパーによるエアーの吹付け圧を所定の範囲に制御することにより、均一な厚さの塗膜を形成することができた。
【００８４】
実施例３及び４の表面処理管体について、ＪＩＳ  Ｚ２３７１：２０００に規定される塩水噴霧試験方法に準拠して、３５℃の５％ＮａＣｌ水溶液を表面処理管体の表面に７２時間及び２４０時間噴霧したときの、当該表面に発生したときの白錆の面積率（白錆発生面積率：ＷＲ）を求めることによって耐食性の評価を行ったところ、想定される耐食性よりも低くなることが確認された。
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
【００８５】
【表２】
2019136689.tif 000005
【００８６】
表２に示されるように、ＳＵＳ製の熱交換器を用いることにより、表面処理管体の耐食性を向上させることができた。
【００８７】
以上の結果からわかるように、本発明によれば、水系フッ素樹脂処理液を用いて均一な厚さの塗膜を形成することが可能な表面処理管体の製造方法及び製造設備を提供することができる。
【符号の説明】
【００８８】
１  表面処理管体
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
【図１】
2019136689.tif 000006
【図２】
2019136689.tif 000007
【図３】
2019136689.tif 000008