JP2000345105A

JP2000345105A - カーテン安定性に優れるカーテンコーター用塗料及びカーテンコーターによる塗装製品の製造方法

Info

Publication number: JP2000345105A
Application number: JP11159562A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kanai; 洋金井; Hiroyasu Furukawa; 博康古川; Magonori Nagase; 孫則長瀬
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-06-07
Filing date: 1999-06-07
Publication date: 2000-12-12

Abstract

(57)【要約】【課題】塗布におけるカーテンの安定性に優れた塗料
およびそれを用いる塗装製品の製造方法の提供。【解決手段】ポリエステル樹脂系塗料であって、以下
ａ），ｂ），ｃ）の条件を満足するカーテンの安定性に
優れるカーテンコーター用塗料およびそれを用いる塗装
製品の製造方法。塗料中の（バインダー樹脂＋顔料＋溶
剤）以外の成分量が１％以下であることが好ましい。ａ）塗料中に含まれるポリエステル樹脂の数平均分子量
が１００００以上ｂ）表面張力が０．０３３Ｎ／ｍ以下ｃ）粘度が３０〜３００秒

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家電、建材、自動
車用に用いられる塗装製品をカーテンコーターで製造す
る方法、及びその製造に用いる塗料に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】カーテンコーターは、平滑な塗膜が得ら
れる特徴があることから、工業的な塗装手段として金属
板、木材、合板、プラスチック製品の塗装に用いられて
いる。カーテン塗装方法としては、塗料溜めの下部に設
けたオリフィスから塗料を重力または圧力をかけて落下
させて塗料カーテンを形成する方法、塗料溜めの上部か
ら塗料を流出させて塗料カーテンを形成する方法、ダイ
から圧力をかけて塗料を押し出して塗料カーテンを形成
する方法、塗料を計量するロール間を通過した塗料をロ
ールからブレードでかきとることによって塗料カーテン
を形成する方法など、いくつかの方法がある。工業的に
は、塗装する膜厚は要求される性能を満足する範囲で、
できるだけ薄いことが、コストの点から重要である。

【０００３】しかし、いずれの方法においても、塗料カ
ーテンが形成できる最低の塗料流量が存在し、この流量
とライン速度とによって塗装可能な下限膜厚が決定され
る。ライン速度は、塗料の乾燥やラインの機械的な能力
等で制約を受けるため、より膜厚の薄い塗膜を形成する
ためには塗料流量が少ないときにも、塗料カーテンが安
定に形成されることが必要である。この塗料カーテンの
安定性は、塗装機の工夫によっても向上できるが、塗料
そのものによって決定される部分が多い。従って、塗料
カーテンがより安定に形成できる塗料を選択することが
重要である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、カー
テンコーターで塗布するさいに、塗料カーテンが安定に
形成され、かつカーテン塗布の妨げになる欠点が少ない
塗料を提供し、カーテンコーターによる製品の製造を効
率よくおこなう方法をも提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、ポリエス
テル樹脂系塗料において、塗料カーテンの安定性と塗料
組成や塗料物性との関係を調べた結果、本発明を完成す
るに至った。すなわち、塗料カーテンが安定に形成でき
る塗料は、ポリエステル樹脂系塗料であって、以下の
ａ），ｂ），ｃ）の条件を満足する塗料である。ａ）塗料中に含まれるポリエステル樹脂の数平均分子量
が１００００以上ｂ）表面張力が０．０３３Ｎ／ｍ以下ｃ）粘度が３０〜３００秒さらに、塗料中の（バインダー樹脂＋顔料＋溶剤）を除
いた成分の量を、塗料全重量の１％以下にすることによ
って、塗料カーテンの安定性はさらに向上する。

【０００６】上記の塗料をカーテンコーターで塗装する
ことによって、より薄い膜厚の製品を安定して製造する
ことができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明においてポリエステル樹脂
系塗料とは、ポリエステル樹脂をバインダー成分として
含む塗料である。バインダー成分としてポリエステル樹
脂のほかに、他の樹脂、たとえばアミノ樹脂、ウレタン
樹脂、イソシアネート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ
樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ブチラール樹脂等を
１種類以上が併用されていても良い。これらの樹脂は、
ポリエステル樹脂の架橋剤として、あるいは何らかの性
能を付与するために加えられる。

【０００８】ポリエステル樹脂の数平均分子量は、スチ
レン樹脂の標準サンプルによって得られた検量線を用い
てゲルパーミエーションクロマトグラフを用いて測定さ
れた数分子量である。この分子量が１００００未満では
カーテンの安定性が悪く、１００００以上のときに、塗
料カーテンが安定に形成できることを見いだした。さら
に数平均分子量が１３０００以上であることが望まし
い。上限は特にないが、数平均分子量が３００００以上
のポリエステル樹脂は合成しにくく、かつ溶剤への溶解
性が悪くなるので望ましくない。この数平均分子量の上
限は特に限定されないが、３００００を越えると溶剤へ
の溶解性低下による粘度の極端な上昇や顔料の分散性低
下による色安定性の悪化などが発生することがあるので
３００００以下が好ましい。

【０００９】また、塗料カーテンが安定に形成されるた
めには、塗料としての表面張力が０．０３３Ｎ／ｍ以下
であることが必要である。表面張力は、 Byk社製の「ダ
イノメーター」を用いて２０℃で測定した値である。５
回以上測定し、それらの算術平均値を求める。表面張力
が０．０３３Ｎ／ｍを越えるとカーテンの安定性が悪く
なる。表面張力の下限は特にないが、一般的には０．０
１６Ｎ／ｍ以下の塗料を得ることは難しい。塗料の表面
張力は、使用する溶剤の種類、樹脂の種類、添加剤の種
類等で決まるが、樹脂の種類は塗膜に要求される性能に
よって決められることが多く、添加剤の種類や量、溶剤
の種類を変えることで調整できる。

【００１０】塗料粘度は、フォードカップ No.４を用い
て２０℃で測定した粘度を用いる。この粘度が３０秒未
満ではカーテンの安定性が悪くなる。３００秒を越える
と、被塗物に塗料が塗布される部分で空気同伴現象が顕
著になり、泡や未塗装欠陥が発生するので好ましくな
い。塗料粘度は、樹脂の種類、溶剤の種類、塗料中の固
形分量などで決まる。通常は、塗料中の固形分量（逆に
言えば溶剤量）で調整されることが多い。

【００１１】この塗料は、バインダー成分、顔料成分、
溶剤、それ以外の成分からなる。バインダー成分はすで
に述べたように、塗膜を構成する主成分となる樹脂、架
橋剤などのほかに、これらの反応することのできるシラ
ンカップリング剤、チタンカップリング剤なども含まれ
る。また、樹脂の顔料への分散性を向上するために加え
る合成樹脂成分もこのバインダー成分に含まれる。顔料
成分としては、チタン白、酸化鉄、カーボンブラック、
亜鉛華などの無機着色顔料、シアニンブルーなどシアニ
ン系やアゾ系などの有機着色顔料、硫酸バリウム、シリ
カ、カオリンなどの体質顔料の他、樹脂ビーズ、樹脂粒
子や金属箔、金属粒子、骨材など公知のものが使用され
る。溶剤は、樹脂を溶解し、あるいは塗料の粘度を調整
するために加えられるもので、シクロヘキサノン、イソ
ホロン、メチルイソブチルケトン、ブチルセロソルブ、
エチルセロソルブ、キシレン、ソルベッソ１００、ソル
ベッソ１５０、酢酸ブチルなど公知のものが使用され
る。

【００１２】それ以外の成分とは、塗料からバインダー
成分、顔料成分、溶剤を除いた残りの成分で、以後「そ
の他成分」と称する。「その他成分」としては、たとえ
ばポリエチレン系、ポリプロピレン系、マイクロクリス
タリン系、パラフィン系、フッ素系、合成樹脂系などの
ワックス成分、シリコン系、フッ素系、合成樹脂系のレ
ベリング剤、アクリル系、シリコン系などの消泡剤、そ
の他色別れ防止剤、分散安定剤などが含まれる。塗料全
重量中（液体としての重量）にしめる、「その他成分」
の固形分重量割合が、１％以下の時に特に塗料カーテン
の安定性が優れることを見いだした。特に消泡剤の量が
カーテン安定性に及ぼす影響は大きく、消泡剤の量は
０．５％以下であることが望ましい。

【００１３】上述の塗料をカーテンコーターによって塗
布すると、塗料カーテンの安定性が良いために、カーテ
ンの切れによる未塗装部の発生や、塗装ラインの停止な
どのトラブルがなく、安定した操業が可能である。ま
た、塗装時に、被塗物と塗料の間に空気を巻き込むこと
による泡欠陥の発生も少なくなる。カーテン塗装方法と
しては、塗料溜めの下部に設けたオリフィスから塗料を
重力または圧力をかけて落下させて塗料カーテンを形成
する方法、塗料溜めの上部から塗料を流出させて塗料カ
ーテンを形成する方法、ダイから圧力をかけて塗料を押
し出して塗料カーテンを形成する方法、塗料を計量する
ロール間を通過した塗料をロールからブレードでかきと
ることによって塗料カーテンを形成する方法など、公知
の方法を用いることができる。特に、カーテンコーター
として、塗料を計量するロール間を通過した塗料をロー
ルからブレードでかきとることによって塗料カーテンを
形成する方法（以下ローラーカーテンコーターと称す
る）を用いると、膜厚の制御がしやすく、特に本発明に
よる塗料のカーテン安定性を有効に活用して薄い膜厚の
塗装をするのに好適である。

【００１４】塗装速度は、任意に選択できる。塗料カー
テンの流量が同じでも、被塗物の移動速度（塗装速度）
を早くすると膜厚が薄くなる。一方、早すぎると塗装時
に塗料カーテンと被塗物の間に空気が同伴され、泡等に
よる欠陥、未塗装部の発生がおこりやすくなる。これら
を考慮して、塗装速度は決定されれば良い。被塗物とし
ては、コイル状に巻いたものをほどいた連続した平板、
切断された平板かもしくは平板に近い形状のもの、たと
えばやや湾曲しているもの、穴が開いているものなどが
用いられる。種類は、たとえば金属板、金属箔、木材の
板、合板、プラスチック板、プラスチックフィルム、
布、紙などである。

【００１５】上記の被塗物に、前述の方法でカーテン塗
装した後に、塗膜を乾燥する。乾燥の方法は公知の方法
が適用でき、たとえば自然乾燥や、熱風加熱、誘導加
熱、赤外線による加熱など塗膜に熱を与えて乾燥硬化す
る方法や、紫外線や電子線などの放射線を塗膜に照射し
て乾燥硬化する方法や、触媒を充満させたブースを通過
させることによって塗膜を乾燥硬化する方法、あるいは
これらを組み合わせる方法などがあり、塗装された塗料
の種類に応じて選択することができる。

【００１６】被塗物にはあらかじめ塗装前処理を施すこ
ともできる。たとえば、水や溶剤等による洗浄、脱脂な
ど被塗物表面を清浄にする処理、コロナ放電処理、火炎
処理など表面に極性基を生成させて密着性を向上する処
理、リン酸亜鉛処理、クロメート処理、複合酸化皮膜処
理など主に金属に適用される処理、ブラシかけ、研削な
ど凹凸を付与したり表面の密着性を阻害する成分を除去
する処理、酸洗、アルカリ洗浄などの薬品処理、あるい
はこれらを組み合わせた処理を施すことができる。

【００１７】また、カーテンコーターによる塗布の前後
に同じ手段、あるいは別の手段によって皮膜を形成する
こともできる。たとえば、下塗りのための塗膜を塗布、
形成する、保護のための上塗り層を塗布、形成する、な
どである。これらは、カーテンコーターによっても良い
し、その他の公知の方法、たとえばロールコーター、刷
毛塗り、静電塗装、浸漬などである。

【００１８】

【実施例】実施例、比較例を挙げて本発明を具体的に説
明する。尚、本発明はこれらの実施例によって限定され
るものではない。塗料として表１に示すポリエステル樹
脂系塗料を用いた。塗料はいずれも白系で、乾燥後の塗
膜密度はいずれも１８００kg／ｍ³である。添加した消
泡剤は、アクリル樹脂系でガラス転移点が−６０℃で溶
解性パラメーターが９．３のものである。ワックスは、
マイクロクリスタリンワックスを用いた。ポリエステル
樹脂の分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフ
を用いて、スチレン樹脂の標準サンプルによって得られ
た検量線を使用して測定した。表面張力は、 Byk社製の
「ダイノメーター」を用いて２０℃で測定した値であ
る。５回測定し、それらの算術平均値を塗料の表面張力
とした。塗料粘度は、フォードカップ No.４を用いて２
０℃で測定した粘度（単位は秒）を用いた。

【００１９】カーテンコーターとして、スリット型のカ
ーテンコーター（図１）と、塗布量制御用の２本のロー
ルを持つローラーカーテンコーター（図２）を用いた。
図１のスリット型カーテンコーターは、塗料タンク１か
ら塗料供給ポンプ２によって、フィルター３、圧力計４
を介して塗料溜め５に適量の塗料を送供し、塗料溜め５
の下部スリット（オリフィス）６から塗料を流下させて
塗料カーテン７を形成する。例えば鋼板８がコンベア９
で輸送されて、塗料カーテン７が鋼板８上に塗装され
る。１０は塗料受けである。

【００２０】図２のローラーカーテンコーターでは、図
１と同様にして塗料タンクから塗料パン２１に塗料が送
給され、塗料パン２１の底部のスリット（オリフィス）
２２を介して塗料２３が流下されるが、アプリケーター
ロール２４とドクターロール２５の２本ロールの間に塗
料２３を通すことにより、塗布量を制御して塗料カーテ
ン２６を形成する。２７は鋼板等の被塗物である。

【００２１】塗料カーテンの高さ（塗料カーテンの落下
点から被塗物までの垂直高さ）はいずれも１５cmとし
た。塗料カーテンの安定性は、塗料の流量を絞って塗装
したときに、塗料カーテンが切れない限界の流量を実測
した。被塗物として、クロメート処理を施し、乾燥膜厚
５μｍの下塗り塗膜を形成した溶融亜鉛めっき鋼板の切
り板を用いた。切り板のサイズは、厚み０．６mm、幅４
０cm、長さ１ｍで、この板を速度７０ｍ／分で走らせな
がらカーテン塗装した。この板に１０回塗装して、１回
もカーテンが切れなかった流量をもってカーテン形成の
ための最低流量とした。この流量が小さいものがカーテ
ンが安定であると評価した。プレコート金属板製品では
一般的な、乾燥膜厚で２０〜２２μｍの製品を製造する
ための試験を行った。安定性の評価は、完全に満足でき
る安定性を５点、操業可能な安定性を４点とし、３点は
操業に不安有り、２点は製品の製造不可、１点は全くカ
ーテン塗装の操業不可と判断した。

【００２２】また、塗装した板を、誘導加熱炉で最高到
達温度２３０℃で焼付けた後、塗膜の外観を目視観察
し、泡等の欠陥の有無を評価した。外観が製品として問
題ないものを５点、若干の不具合のあるものを４点（出
荷は不可のレベル）、不具合のあるものを３点、不具合
の著しいものを２点、全く問題外に不具合のあるものを
１点とした。５点のもののみ製品として販売可能であ
る。

【００２３】表１に塗料カーテンの安定性試験結果（カ
ーテンが安定な最低流量とカーテンの安定性の評点）、
焼付け後の塗膜の外観の評価結果を示した。カーテンの
安定性、塗装後の外観は、カーテンコーターの方式によ
らず変わらなかったので、ローラーカーテンコーターで
試験した結果を示した。表中のＮＶは塗料中の不揮発分
の重量％である。

【００２４】粘度が低すぎる No.２はカーテンの安定性
が悪く、最低膜厚が高すぎる。このため、焼付け時にワ
キが発生し、塗膜外観が不良であった。 No.３は粘度が
高すぎるため、カーテンの安定性は良好であるが、塗装
時に空気同伴による泡巻き込みが発生し、不都合が著し
かった。 No.４はポリエステル樹脂の分子量が低いた
め、カーテンの安定性が悪く、最低膜厚が高すぎる。こ
のため、焼付け時にワキが発生し、塗膜外観が不良であ
った。 No.９は塗料の表面張力が高く、カーテンが不安
定で、最低膜厚が高すぎる。このため、焼付け時にワキ
が発生し、塗膜外観が不良であった。 No.１４，１５は
塗料中の（バインダー樹脂＋顔料＋溶剤）を除いた成分
の量、ここではワックスと消泡剤の合計量に相当する
が、これが塗料全重量の１％を越えており、カーテンの
安定性が悪くなっている。このため最低膜厚が高すぎ、
焼付け時にワキが発生し、塗膜外観が不良であった。

【００２５】実施例は、カーテンが安定で、２０〜２２
μｍの操業が安定してでき、効率的に製品が製造でき
た。消泡剤の量について比較するために No.１，１１，
１２を見ると、塗料中の（バインダー樹脂＋顔料＋溶
剤）を除いた成分の量、ここではワックスと消泡剤の合
計量に相当するが、これが塗料全重量の１％という点で
は同じであるが、消泡剤の含有割合が異なっている。こ
れらを比較すると、消泡剤の含有量が少ないほうがカー
テン安定性が優れることがわかる。塗料中の（バインダ
ー樹脂＋顔料＋溶剤）を除いた成分の量、ここではワッ
クスと消泡剤の合計量に相当するが、これが少ない No.
１０では、カーテン安定性は良くなることがわかる。塗
料中の（バインダー樹脂＋顔料＋溶剤）を除いた成分の
量、ここではワックスと消泡剤の合計量に相当するが、
これが塗料全重量の１％を越える No.１４，１５では、
ややカーテンの安定性が悪くなるが、操業は可能な範囲
であった。塗料中の（バインダー樹脂＋顔料＋溶剤）を
除いた成分の量は塗料中の１％以内であることが望まし
いと言える。また、 No.３に見られるように、塗料粘度
が高いほどカーテンが安定に形成できる傾向が見られ
る。ポリエステル樹脂の分子量については、 No.１，
５，６，７の比較から、高いほどカーテンが安定になる
ことがわかる。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【発明の効果】以上のように、本発明による塗料はカー
テン安定性に優れ、カーテンコーターによる塗装に適し
ている。また、この塗料とカーテンコーターを組み合わ
せることによって、安定的に、効率的に塗装製品が製造
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スリット型のカーテンコーターを示す。

【図２】ローラーカーテンコーターを示す。

【符号の説明】

１…塗料タンク２…ポンプ５…塗料溜め６…スリット（オリフィス）７…塗料カーテン８…鋼板２１…塗料パン２２…スリット（オリフィス）２３…塗料２４…アプリケーターロール２５…ドクターロール２６…塗料カーテン２７…鋼板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者長瀬孫則千葉県君津市君津１番地新日本製鐵株式会社君津製鐵所内Ｆターム(参考） 4D075 AC14 BB26Z BB35Z BB49X BB65X BB74X BB75X DA06 DB02 DB22 DC01 DC11 DC13 EA07 EB35 EB52 EC11 EC35 4F041 AA02 AB02 CA04 4J038 DD001 MA14 MA15 NA24 PA01 PB05 PB07 PB09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリエステル樹脂系塗料であって、以下
ａ），ｂ），ｃ）の条件を満足するカーテン安定性に優
れるカーテンコーター塗料。ａ）塗料中に含まれるポリエステル樹脂の数平均分子量
が１００００以上ｂ）表面張力が０．０３３Ｎ／ｍ以下ｃ）粘度が３０〜３００秒
【請求項２】塗料中の（バインダー樹脂＋顔料＋溶
剤）を除いた成分の量が、塗料全重量の１％以下である
ことを特徴とする請求項１に記載のカーテン安定性に優
れるカーテンコーターに適する塗料。
【請求項３】ポリエステル樹脂系塗料であって、以下
ａ），ｂ），ｃ）の条件を満足するカーテン安定性に優
れるカーテンコーターに適する塗料を、カーテンコータ
ーで塗装することを特徴とするカーテンコーターによる
塗装製品の製造方法。ａ）塗料中に含まれるポリエステル樹脂の数平均分子量
が１００００以上ｂ）表面張力が０．０３３Ｎ／ｍ以下ｃ）粘度が３０〜３００秒
【請求項４】塗料中の（バインダー樹脂＋顔料＋溶
剤）を除いた成分の量が、塗料全重量の１％以下である
ことを特徴とする請求項３に記載のカーテンコーターに
よる塗装製品の製造方法。