JP2000504373A - 高速電気亜鉛メッキのための放射硬化エッジマスキング処理 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 高速亜鉛メッキ工程において、鋼帯が(1)電気亜鉛メッキ工程(11)の上流で移動している間に、鋼帯(1)の端部(12)を、紫外線硬化可能なコーティングでマスキングし、鋼帯(1)が、電気亜鉛メッキ工程(11)への導入前に移動している間に、コーティング(8)を硬化することによって、形成される面倒な亜鉛小塊から鋼帯(1)を保護する。

Description

【発明の詳細な説明】 高速電気亜鉛メッキのための 放射硬化エッジマスキング処理技術分野 本発明は電気亜鉛メッキに関し、具体的には、高速電気亜鉛メッキ中に、鋼帯 の端部又は端部近傍に亜鉛の小塊が形成されることを防止して鋼帯を保護するこ とに関する。紫外線放射(radiation)を受けて急速に硬化するマスキングコーテ ィングを鋼帯の端部に施すことにより、上記小塊の形成を減少させたり、或いは 最小限にすることができる。コーティングは、鋼帯が移動している間に施され、 硬化される。これは、電気亜鉛メッキ工程の直ぐ上流で行われるのが好ましい。背景技術 本発明は、亜鉛の過形成(overdeposition)が伴うことによる、電気亜鉛メッキ の困難さに関するものである。過形成は、メッキ処理の際の電気的特性、特に、 高い電流密度のバーニングと相関関係にある。本発明が対象としている特定種類 の過形成とは、亜鉛小塊の形成であり、それは「キャベツの頭」と呼ばれること もある。亜鉛小塊は、その場所にあるだけで望ましくないばかりではなく、離れ 易いため、鋼帯及び／又は金属スタンピング工 程の製品などの最終製品の主要部分を損なうなど、非常に望ましくない結果にな るおそれがある。それらは、鋼帯上で、へこみ(dents)、小さいくぼみ(dimples) 及び隆起点(high spots)の原因となる可能性がある。亜鉛の剥離及びキャベツ頭 の形成の問題は、より重量の高い亜鉛コーティングが形成されるところでは、一 層顕著である。キャベツ頭は、一般に、鋼帯の最端部及び端面壁上で形成され、 それら箇所は、高い重量の亜鉛被膜を集めやすい。 一般的な電気亜鉛メッキラインが高い生産率で行われているため、この問題の 解決策を見つけることは困難となっている。低炭素鋼帯が、電気亜鉛メッキゾー ンに入る前に、一連のロールを通って、１分間に１０００フィート（１分間に３ ０５メートル）のオーダー速度で移動することは珍しくない。従って、この問題 の厳しい点は、エッジマスキング材料を液状で施す場合には、その材料を、僅か 数秒間（２、３秒）で、望ましくは１秒未満で、完全に硬化しなければならない ことである。メッキ工程の状況によっては、上記以外にも、コーティングに要求 される条件がある。それらは、コーティングが、ゴムロール及び金属ロールを通 って高速で移動するとき、機械的摩耗に耐えられる程度に固いこと、それは電気 を伝導しないこと、及び、使用前、使用中及び廃棄処分の際の取扱いを容易にす るために、環境上容認できるものであ り、毒性がないことである。更に、エッジマスクを施し、硬化する工程は、運転 停止やその他の厄介な問題を引き起こさないように、便利に且つ連続的に行われ なければならない。製造設備や工程が異なれば、要求は異なり、特別な要請があ る。当該分野の技術者は、この点に留意して、コーティングを選択すべきである 。 １９６８年にベディに付与された米国特許第３，３９０，０６０号には、メッ キ工程中は金属を保護するために、２種類の異なるワックスを使用することが記 載されている。それらワックスは、溶媒を用いて施されたが、試料が利用できる 以前には、溶媒は飛ばしておかなければならなかった。このような手順は、高速 電気亜鉛メッキラインとは全く相容れないものであろう。何故なら、コーティン グは、鋼帯に使用できるための、ごく短時間では「固まら」ないだけでなく、溶 媒を大気中に連続的に放散させることは、既存の電気亜鉛メッキ工場では許容す ることができないからである。また、ヘインズの米国特許第２，５１６，９８６ 号も参照されたい。この特許は、ワックスを用いて、ステンレス鋼を銅メッキか らマスキングしている。ゲインズの米国特許第２，９９９，７７１号は、クロー ムメッキで用いられる耐酸性コーティングについて述べており、そのコーティン グは、溶媒中の改質(modified)塩化ビニルポリマーである。 リプソン等の米国特許第４，２７０，９８５号は、放射 硬化できる(radiation-curable)樹脂を、プリント回路作製用のマスキング剤と して使用することについて開示した多数の文献の代表的なものであり、そこでは 、光重合可能な樹脂は、所望の回路パターン中の、例えば、銅製のシート又はフ ォイル上に置かれ、保護されない部分は、エッチング除去されている(etched aw ay)。亜鉛メッキは、金属に金属を加えるという点で、エッチングとは正反対の ものと考えることができる。本発明は、亜鉛の生成を防いで鋼帯の端部を保護し 、「キャベツの頭」の形成を避ける方法に関するものであり、これは、基板の保 護されない部分をエッチング除去することとは何ら関係がない。 レビノスの米国特許第３，３９０，０６１号は、金属部分を他の金属によるメ ッキから保護するのに用いられる、各種の溶媒に基づくコーティングを開示した 文献の代表的なものであり、この場合では、銅メッキされたアルミニウムシート の片面を覆うのに用いている。このような文献は、単に、メッキ工程中に金属を 保護するために、コーティングが用いられてきたことを示しているに過ぎない。 また、追加例として、ハンスの米国特許第４，２２４，１１８号は、マスキング 剤として用いられる特定の樹脂を示している。しかしながら、本発明は、これら の開示からは利益を得ていない。何故なら、それらは高速鋼帯を扱っておらず、 且つ、溶媒煙を発生させるからである。ヨシオカ等は、米国特許第４，９６９， ９８０号にお いて、高速亜鉛メッキを扱っているが、彼らは、鋼帯の全面に保護的コーティン グを用いており、これは、単に、亜鉛メッキ工程によって両面がメッキされるの を防ぐためのものである。ホワイト等は、米国特許第４，５８７，１３６号にお いて、シリコンを含有する組成物について記載しており、それは、鋼に応用でき る（６段落２行目）と述べている点で、本発明において有用なものであるが、出 願人の目的と制約を考慮していない。 ツルタ等は、日本国特開昭５８−１１３３９６（１９８３）において、端部の オーバーコーティングの問題、即ち、完成品の端部上に過度の亜鉛が存在する問 題に対して、多様な機械的エッジマスク又はシールドのうちの１つを用いること により、取り組んだ。機械的エッジマスク又はシールドは、ほぼ溝状、又は長手 方向にスリットのある筒状に成形されている。この代表的な特許においては、鋼 帯の端部を、エッジマスク又はシールドの半筒状又はＵ字型（輪郭）部分の開口 部を通過させ、このため、鋼帯の最端部に向けられる電気エネルギーの強度は遮 られ、または減少される。上記文献は、この問題の重要性を示し、強調する役割 を果たしている。上記方法及びその他の機械的方法は、維持及び制御に関する多 くの問題にさらされている。例えば、ムラカミ等に与えられた米国特許第４，７ ８４，７４０号は、このような機械的な器具の位置決め装置(positioner)を示し ている。日 本国特許第１５８３８６号において、鋼帯の垂直端面上に、溶媒を主剤とする塗 料を用いることによって、Ｕ字型シールドを補っている。 日本国特開平６−１５８３８６（１９９４）は、亜鉛メッキの前処理として、 鋼帯の端部に通常のコーティングを施すことを記載している。その目的は、端部 のオーバーコーティング(edge overcoating)を防ぐことであるが、その方法は、 電気亜鉛メッキ工程を含んだ技術、即ち、鋼帯が高速で移動し、電気亜鉛メッキ 工程にまさに入ろうとする際に、コーティングを施して硬化すること、を考慮し ていない。 エッジコーティング装置の最新技術は、シーレの米国特許第５，２９８，０７ ２号に示されており、それは、液状コーティングを、プールから、コーティング したい表面へ移動させるための真空式の補助システム(vacuum-assisted system ）を記載している。余分なコーティング材料は、経済的に再循環される。エッジ コーティングヘッド(3)の構造は、被加工物及び連続的供給機構に合わせて変更 することができる。また、シーレの米国特許第５，０７０，０８０号は、連続的 真空コーティング装置を記載している。 ウッドは、米国特許第４，７１０，６３８号において、光開始剤(photoinitia tors)を含有する液状コーティングを効率よく硬化するために、紫外線放射を利 用すること を記載している。この特許は、楕円形の輪郭を有するリフレクタを示しており、 それは、マイクロ波エネルギーにより励起された筒状の無電極紫外線源からの放 射を、帯状の細長い被加工物に向けるものである。楕円形リフレクタの原理は、 完全な楕円形の１つの焦点から放出された光は、もう１つの焦点を通過するとい うものである。ウッドの装置は、中心が楕円の焦点の１つに配置された筒状源か ら放出された光によって実用上、効率よく、もう１つの焦点に置かれた被加工物 及びその直ぐ周辺を確実に照射するのに役立つ。発明の開示 我々の発見では、紫外線によって硬化する非電導性コーティングを、１ミリメ ートルから７ミリメートル幅、好ましくは約８分の１インチ幅の端部帯状に、電 気亜鉛メッキすべき広い表面又は両表面の両端部に施すことにより、電気亜鉛メ ッキ工程中に鋼帯の端部上又は端部近傍に好ましくない亜鉛小塊が形成されるこ とを防ぐことができる。垂直端面もまた、非電導性コーティングで保護される。 鋼帯の一方の広い側の面の端部だけにコーティングしても、有意な効果があり、 この操作モードは、片面だけにメッキされるところで用いることができる（それ は、両面がメッキされるところで用いることもできるが、保護されていない面に は、依然としてキャベツの頭が見られる）。又、コーティングは、端近傍の両面 ヘ 施したり、又は垂直端面にだけ、若しくは片面か両面へのコーティングと共に施 してもよい。望ましい操作モードは、電気亜鉛メッキが鋼帯の両面で行われる場 合は、シートの表面と裏面、及びシートの垂直端面上に、コーティングを狭い帯 状に施すことである。我々は、コーティングを液状で施し、それを、一般には１ 秒未満のごく短時間の放射により、硬化することができる。こうして、コーティ ングは、過酷な電気亜鉛メッキ工程に耐え得るものとなり、電気亜鉛メッキ工程 に直ぐに入ることができる。この端部処理(edge-banding)工程は、高速の連続的 電気亜鉛メッキラインに結合される。図面の簡単な説明 図１は、多少一般的な高速電気亜鉛メッキラインヘ、本発明の端部処理工程を 組み込んだ簡略フローシートである。 図２ａ及び２ｂは、移動中の鋼帯の端部にコーティングを施す空気又は真空コ ーティングヘッドを示している。図２ａは、ヘッドの簡略側面図である。図２ｂ は、斜視図であり、コーティングを施すために、鋼帯が適所に配置されている。 図３は、コーティングをシートの端部に施した後に、コーティングを硬化する のに用いられる紫外線ランプの配置及び運転を示す、多少図案化した概略図であ る。また、この操作は、鋼帯が高速で移動している間にも行わ れる。発明の実施形態 任意のコーティングであって、１分間に１００フィートから２００フィートの 速度で、薄い帯として、鋼帯の端部に液状で施すことができ、紫外線放射により 、２、３秒以内、好ましくは１秒未満で、粘着性の非電導性固体に硬化すること ができるものであれば、それは、本発明の中にあると考えられる。薄い帯は、鋼 帯の片面又は両面に施され、該鋼帯は、コーティングが施される受け手として、 垂直端面を含む場合と含まない場合とがある。 上記コーティングに適した組成物はよく知られており、大まかに言って、次の ものを含有している。（ａ）少なくとも１つの反応性オリゴマー又はプレポリマ ー、（ｂ）少なくとも１つの単官能モノマー(monofunctional monomar)、（ｃ） 必要に応じて、オリゴマーと交差結合(cross link)するように選択された少なく とも１つの多官能モノマー(multi-functional monomar)及び（ｄ）少なくとも１ つの紫外線光開始剤。本発明は、上記コーティング組成物の任意のものを用いる ことを考慮しており、これら組成物は、紫外線放射を通さない顔料や充填物を実 質的に含まず、非反応性溶媒を実質的に含まない。 紫外線放射を通さない顔料、充填物及びその他の鉱物又は固体は、極少量であ れば許容できるものであるが、勧められるものではない。何故なら、それらは、 一般的 に言って、所定量のコーティングを硬化させるのに必要な照射量を増加させたり 、過剰に存在する場合には、鋼帯が電気亜鉛メッキゾーンに入る前に、硬化が完 全に行えるようにすることが困難又は不可能になるからである。コーティングが 未硬化のまま電気亜鉛メッキ槽に入ると、それは、鋼帯から容易に剥げ落ちて、 やがて工程を妨げることになる。 また、コーティング組成物は、作業場での安全上の理由から、非反応性溶媒も 実質的に含むべきではない。何故なら、製鋼工場での特別な設備がされていない 状態の中において、多くの溶媒は、揮発性且つ可燃性であり、爆発性でもあるか らである。また、換気及び／又は溶媒吸着条件、及び／又は溶媒の継続的な蒸発 に伴う環境問題、そして、コーティング組成物の一部が使われないことによって 生じる剥離廃棄物(sheer waste)の理由からも、非反応性溶媒を実質的に含むべ きではない。硬化工程が過度に遅れない限り、コーティング層に少量の非反応性 及び揮発性溶媒が存在しても構わないが、本発明の工程においては、上記溶媒を 実質的に含まない組成物だけが考慮されている。 我々は、コーティングの形成に際して、溶媒の活性又は機能を差し控えること 、特に粘性を調整することはしていないことが、以下の記述から分かるであろう 。我々は、むしろ、その機能を果たすことができる単官能重合 可能（反応性）モノマーを選択する。 適当なコーティング形成の成分を、以下に記載する。 （ａ）反応性オリゴマー又はプレモノマー 紫外線放射−硬化コーティングに用いられる最も一般的な種類の反応性基(rea ctive group)は、恐らく、アクリル基であろう。アクリル性部分(acrylic moiet y)は、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリエーテル、ウレタン、シリコン、ポリ ブタジエン及びその他のアクリル樹脂に結合されてきた。反応性オリゴマー又は プレポリマーを生成するのに用いられる一般的なアクリル性モノマーは、アクリ ル酸、ヒドロキシエチルアクリレート、アクリルアミド及びグリシジルアクリレ ートである。一般的なプレポリマー又はオリゴマーは、エポキシアクリレート、 ウレタンアクリレート及びポリエステルアクリレートである。簡単な例は、２モ ルのヒドロキシエチルアクリレートと、１モルのジイソシアネートの反応生成物 であって、例えばトルエンジイソシアネートである。このような反応により作ら れ、２又はそれ以上の反応性のエチレンの不飽和基(reactive ethilenically un satuated group)を含有する、反応性オリゴマー又はプレポリマーは、２つの基 本的な理由から、本発明の目的にとって優れている。それらは、コーティングさ れるべき一定容積の空間を既に占めている大きい分子であること、及び交差結合 することによって迅速に固体に硬化する２つ以上の、 好ましくは数個の反応性基を有していることである。 本発明で使用できるアクリレートウレタン(acrylated urethanes)の優れた記 載は、カツァンベリスの米国特許第５，２５８，２２５号の第７欄３行目から第 ８欄１９行目に見られる。この特許は、引用することにより、本願の一部とする 。本発明の反応性オリゴマー又はプレポリマーにとっては、カツァンベリスの特 許に記載された、メタクリレートウレタン(methacrylated urethanes)などのア ルキルアクリレートウレタンが特に好ましい。ハーウィッグ等の米国特許第４， ３９９，２３９号において、照射光重合に提案される不飽和ポリウレタンもまた 適している。この特許も、引用することにより、その全体を本願の一部とする。 更に、フジモト等の米国特許第４，３７９，０３９号の第４欄４０行目から第５ 欄１８行目の、２つ以上の二重結合を有する光重合可能な化合物のリストも参照 のこと。 （ｂ）単官能モノマー 最も一般的な単官能モノマーはスチレンである。スチレンは、比較的揮発性で あるが、その放散は、光開始工程による極めて速い反応速度及び、スチレンモノ マーがそれ自身で重合させられる前に、組成物を交差結合して、スチレンモノマ ーが大気中に入る通路に物理的な障壁を作る傾向によって調節されている。その 他の適当な単官能モノマーとしては、α−メチルスチレン、クロロスチ レン、アルキルアクリレート及びメタクリレート、ポリアルキレングリコールモ ノアルキレート（メタルキレート）及び置換アルキルモノアクリレート（メタク リレート）が挙げられる。光重合可能なあらゆる単一不飽和化合物も考慮されて いる。スチレン及びその他殆どの反応性モノマーは、少なくともある程度までは 、溶媒又は希釈剤として働くので、我々は、この特性を、硬度を調節する手段と して利用している。しかし、前述したように、我々は、一般に、有機非反応性溶 媒の使用を避けている。何故なら、それは、少なくともある程度までは、大気中 に不必要に放散されるからである。ハング等は、米国特許第４，７６１，３６３ 号の第７欄５〜５５行目にて、本発明での使用に適した「反応性希釈用モノマー 」のリストを提供している。この特許は、引用することにより、本願の一部とす る。 （ｃ）必要に応じて選択される多官能モノマー 一般的なジ−及び多官能モノマー、即ち架橋剤は、トリプロピレングリコール ジアクリレート、ヘキサンジオールジアクリレート、ジエチレングリコールジア クリレート、テトラエチレングリコールジアクリレートであり、それの一般式は 、 ここで、ｎは１から４までの整数であり、好ましくは２または３であり、Ｒはｎ 個の機能性炭化水素残留物及びｎ個の機能性置換炭化水素残留物からなる群から 選択され、Ｒ¹は水素又は、メチルなどの低級アルキルラジカルであり、それは 、大体において、カツァンベリスによって、米国特許第５，２５８，２２５号の 第３欄６５行目から第５欄３行目に記載されている通りである。この特許は、引 用によって既に本願の一部となっている。適当なジアクリレートとしては、１， ６−ヘキサンジオールジアクリレート、１，４−ブタンジオールジアクリレート 、エチレングリコールジアクリレート、ネオペンチグリコールジアクリレート、 １，４−ブタンジオールジメンタクリレート(dimenthacrylate)、ペンタエリス リトールテトラアクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、ビスフ ェノール−Ａジメタクリレート及びポリエチレングリコールジメタクリレートが 挙げられる。適当な多官能モノマーとしては、トリメタノールプロパントリアク リレート、グリセルプロポキシトリアクリレート及びトリメチロールプロパンエ トキシトリアクリレートが挙げられる。 必要に応じて選択される多官能モノマーを必要に応じてという理由は、上述の 成分（ａ）、（ｂ）及び（ｄ）のみによって実質的に構成されるコーティングが 、本発明において、極めてよく作用するからである。しかしなが ら、一般に市販されている多くの紫外線硬化可能なコーティング組成物は、成分 （ａ）のオリゴマー／プレポリマーと、成分（ｂ）の単官能反応性モノマーとの 間に、分子量及び、或る程度までは、重合可能な群の数において、中間の材料を 含んでいる。但し、明確に区別できる分子量境界線を引く必要はない。１つ前の (next above)段落に列挙されたこのような中間化合物は、容易に重合することが でき、且つ、非常に効率的に交差結合できることがよく知られている。このこと は、本発明の工程において望ましいものである。 （ｄ）光開始剤 適当な光開始剤としては、ケトン型の光開始剤が含まれ、それらの例として挙 げられるのは、ベンゾフェノン及びその他のアセトフェノン類、ベンジル、ベン ズアルデヒド及びｏ−クロロベンズアルデヒド、キサントン、チオキサントン、 ２−クロロチオキサントン、９，１０−フェナントレンキノン、メテヒルベンゾ インエーテル(methehylbenzoine ther)、エチルベンゾインエーテル、ジエトキ シペニルアセトフェノン(diethoxy penyl acetophenone)、イソプロピルベンゾ インエーテル、ａ，ａ−ジメトキシアセトフェノン、１−フェニル−１，２−プ ロパンジオール−２−ｏ−ベンゾイルオキシム、２−エチルアントラキノン、２ −ブチルアントラキノン、オクタメチルアントラキノン、α−フェニルベンゾイ ン及びａ，ａ −ジメトキシ−ａ−フェニルアセトフェノンなどである。紫外線硬化に特に勧め られる市販の光開始剤としては、２−ヒドロキシ−２−メチル−１−フェニル− プロパン−１−ワン（ニューヨーク州ホーソンのＥＭケミカル社により販売され る「ダロキュア １１７３」）及び、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセト −フェノン、即ち、チバガイギー社により販売される「イルガキュア ６５１」 が挙げられる。ライトの米国特許第５，２６０，３５０号の第６欄１０〜２９行 目を参照のこと。更に、１−ナフタレンスルホニルクロリド及び２−ナフタレン スルホニルクロリドなどの芳香スルホニルクロリドや、各種ビカルボニル化合物 も、本発明において有用なものである。ジュナの米国特許第３，８５０，７７０ 号の第４欄６０〜６５行目を参照のこと。フジモトの米国特許第４，３７９，０ ３９号第６欄３〜６３行目の光開始剤のリストは、本発明において有用なもので あり、これを引用することにより、本願の一部とする。 光開始剤は、従来量、即ち、コーティング組成物の０．１〜５重量％の範囲で 用いることができる。 選択的成分（ｃ）を含まない適当なコーティングは、約３０〜９０重量％の成 分（ａ）、約１０〜７０重量％の成分（ｂ）及び約０．０５〜５重量％の光開始 剤を含むべきである。成分（ｃ）を、組成物の残部(balance)の１００重量部当 たり約７５重量部以下の量で、上記製剤に加 えてもよい。別の言い方をすれば、成分（ａ）が成分（ｂ）に対する重量比は、 約０．４：１から約９：１の範囲であることが望ましい。その他の適当なコーテ ィングとしては、紫外線放射を受けて、１０秒以内に非電導性固体に硬化する任 意のコーティングが含まれる。 １秒間に１００〜２００フィートの速度で鋼帯が移動する間に、塗料又はその 他のコーティングを鋼帯の端部（の広い表面上）に施すための如何なる方法も、 本発明の範囲に含まれている。このような方法は、ローラ、スプレー、ジェット 及び端部浸せきを含む。我々は、図２に示すような空気又は真空アプリケータを 好み、それは、コーティングされるべき表面をいくぶん包囲して、スプレーしぶ きを最小限にするものである。我々はまた、大気中に流出するかもしれない小滴 を取り戻し、再循環させるための装置を含むことを好む。好ましい産業設備は、 液体コーティングの、大気中に放出されるかもしれない如何なる揮発性成分をも 回収及び／又は処分するための真空状態又は通気孔を有するであろう。 硬化を行った後で、上述した殆どのコーティングはほぼ透明になるので、目で 見るのが困難な場合がある。このため、蛍光塗料などの１つ以上の目に見える有 機成分を少量組み入れることが望ましいかもしれない。このような染料は、一般 に揮発性ではないので、非電導性のコーティングを鋼帯の端部に施すという主な 目的をだめに するものではない。 鋼帯を亜鉛メッキする好ましい順序を、図１に示す。図１において、コイル(2 )からの鋼帯(1)は、一連のロール(3)によって、苛性洗浄槽(caustic cleaning t ank)(4)及びすすぎ槽(5)を通って、乾燥部(6)、後に図２で説明する端部コーテ ィング部(7)及び紫外線放射又は硬化部(8)を通り、次に酸洗い槽(9)、すすぎ槽( 10)、電気亜鉛メッキ部(11)、すすぎ槽(12)、側部トリミングゾーン(13)を通り 、回収コイル(14)まで運ばれる。苛性洗浄槽(4)及びすすぎ槽(5)は、任意の従来 型のものでよく、実際には、洗浄部は、亜鉛メッキされるべき鋼鉄コイル毎に、 かなり変わることがある。一般に、良い結果を得るためには、鋼帯はきれいでな ければならず、これは電気亜鉛メッキ技術において知られていることである。更 に、本発明のためには、残留する炭素及び鉄を鋼帯の表面から除去することが望 ましい。その理由は、これらが電導性であり、十分な量が存在する場合には、端 部コーティングの目的、つまり、電気亜鉛メッキゾーン(11)において、鋼帯の端 部を電気的な力から隔離するという目的をだめにするからである。本発明では、 如何なる効果的な洗浄方法も許容できる。勿論、鋼帯が既にきれいな場合には、 洗浄部を用いる必要はない。同様に、如何なる効果的な乾燥方法も、乾燥部(6) で用いることができる。鋼帯がコーティング部(7)に入る前に、鋼帯又は少なく とも コーティングされるべき端部は、適度に乾燥していなければならない。コーティ ング部(7)及びＵＶ放射（硬化）部(8)については、図２及び３で更に説明を行う 。 図２ａにおいて、コーティング部(7)で用いられるコーティングアプリケータ ヘッド(15)は、上部及び下部のコーティングノズル(16)(17)を有しており、それ らは、ホース(18)(19)及びダクト(20)(21)からのコーティング材を運ぶ。また、 アプリケータヘッド(15)は、真空孔(22)を有しており、それは、ホース(23)を通 じて、図示していない真空源に繋がっている。真空状態は、図示していない源か ら液体コーティング材料を引き出して、ホース(18)(19)を通じて、アプリケーシ ョンゾーン(24)に入れる。そこで、コーティング材は、鋼帯(1)に衝突する(impi nge)。孔(22)及びホース(23)を通じて加えられる真空状態は、コーティング材の オーバーフロー及び／又は過度の使用を最小限にするものであり、また、コーテ ィング材料を再循環させるために用いることもできる。また、選択的に、コーテ ィング材料の噴霧は、空気の乱流、噴霧ヘッドなどにより確実に行うことができ る。図２のヘッドと同様のヘッドを用いる好ましいエッジコータは、シーレによ って、米国特許第５，２９８，０７２号に記載されている。この特許は、引用に より、その全体を本願の一部とする。 図２ｂは、アプリケータヘッド(15)中の鋼帯(1)が、コ ーティングに適した位置にある状況を示している。本明細書中の他の箇所でも示 されるように、鋼帯(1)は、１分間に１００〜１２００フィート以上の速度で移 動する。通常、鋼帯(1)上に載せられるコーティングの量は、上記のシーレの米 国特許第５，２９８，０７２号のエッジコータにより容易に扱うことができる。 ホース(18)又は(19)のどちらか１つだけに真空状態が引かれる場合には、コーテ ィングは、鋼帯の対応する表面上にのみ施されることが、読者には分かるであろ う。垂直端面も覆われるが、それは、コーティングが両方のノズル(16)(17)から 出てくるときのように厚いものではない。 また、図２及び３に示すような１以上のコーティング装置及び硬化装置は、鋼 帯の反対側に配置して、鋼帯の両方の連続端部をコーティング及び硬化してもよ いことが理解されるであろう。 図３は、硬化部(8)を部分的に描いており、鋼帯端部上のコーティングに紫外 線放射を行う好ましい方法を図解している。図３に示す如く、端部コーティング 部(7)から出てくる鋼帯(1)は、リフレクタ(14)の開口部を通過し、ＵＶ放射源(1 3)から生じる紫外線放射に曝される。ＵＶ放射源(13)は、一般には、従来技術で よく知られている種類の石英バルブである。鋼帯(1)がリフレクタ(14)を通過す る際に、鋼帯(1)のコーティングされた端部(12)が占める地点まで放射が反射さ れるように、リフレクタ(14) の輪郭は楕円形になっている。このようなリフレクタは、ウッドにより、米国特 許第４，７１０，６３８号に説明されている。該特許は、楕円形の輪郭の形状が 、以下の事実、つまり、殆どの放射エネルギーが、実際には楕円形の正確な焦点 では生じていないにも拘わらず、効率的に加えられる理由は、被加工物もまた、 楕円形の反対側にある正確な焦点以外の空間を占めているからであるという事実 をどのように利用しているかを説明している。上記のウッド特許は、図３と同様 のコーティングを硬化する好ましい方法及び装置を詳しく説明するものとして、 引用により、その全体を本願の一部とする。 コーティングは、コーティングノズル(16)(17)における真空状態及び／又は孔 の大きさ及び向きを調節したり、ノズル(16)とノズル(17)との間の空間にシート (1)を挿入する深さを調節することにより、所望の帯幅に都合良く限定すること ができる。言い換えれば、コーティングは、スプレー又はジェットの長さ、若し くは、ローラ又はその他のアプリケータの幅により調節することができ、両側及 び垂直端面に、同時又は連続的に施すことができる。硬化厚さは１ミルを越える 必要はない。一般に、０．００２インチを越える厚さは、コーティング材料の無 駄になりがちである。コーティング構成の如何に拘わらず、その硬化厚さは、０ ．２５ミル以上、即ち約０．０００２５インチ以上でなければならない。 コーティング帯上の所定地点に加えられる放射量は、モノマー及びポリマーの 含有量、特定のコーティング組成物における光開始剤の効率及び施されるコーテ ィングの厚さによって異なる。放射を行う方法もまた、予定している鋼帯の速度 によって選択されるべきである。即ち、所定厚さの所定組成物を完全に硬化する には、所定強度の放射を０．５秒間行わなければならない場合で、鋼帯が１分間 に５００フィート移動している場合には、硬化されるべき端部帯を有する鋼帯の ５０インチの距離、つまり鋼帯が０．５秒間で移動する距離を、その強度の放射 に曝す必要があることが分かるであろう。鋼帯が１分間に１０００フィート移動 している場合には、所定強度の放射を、１００インチの距離に行う必要があるで あろう。所定強度の放射を行うことは、そのかわりに、放射源の強度と、多くの 場合には、端部帯からの源の距離の両方と相関関係にある。距離の効果は、図３ で説明された楕円形リフレクタのようなリフレクタを用いることにより、大きな 影響を受ける。 図３に示すような２つ又は３つ以上の紫外線ランプ及びリフレクタの結合体は 、連続して用いてもよく、非常な高速が利用されるところでは、これを必要とさ れるかもしれない。１インチあたり６００ワットで、８インチ長さの市販の石英 紫外線ランプは、リフレクタ(14)のようなリフレクタに用いることができる。一 列に配置され た３つの上記ランプは、現今の最高速度の電気亜鉛メッキラインに、通常は適し ているであろう。 「電気亜鉛メッキ」という言葉の定義は、電流を用いて亜鉛でコーティングす ることである。しかし、亜鉛の中には、鉛、アンチモン、及び特にニッケル又は 鉄などの他の金属が少量含まれているかもしれないことはよく知られている。亜 鉛／ニッケル及び亜鉛／鉄の組成物の中には、合金と呼ばれるものがある。本発 明は、電気亜鉛メッキ工程において、このようなコーティングを形成させる工程 を含む。従って、我々が「電気亜鉛メッキ」という言葉を用いるときには、かな りの量の亜鉛、即ち５０％以上の亜鉛を含有する任意のコーティングを形成させ る工程も含むことを意味している。 電気亜鉛メッキ工程の後で、巻取り(re-coiling)の前に、端部帯を、従来の方 法で、亜鉛メッキされた鋼帯からトリミングしてもよい。 以下の実施例に関して、本発明を更に詳しく説明する。実施例１ 帯幅が８分の１インチの様々なＵＶ硬化可能なコーティングは、鋼帯試料の端 部に施され、紫外線放射で硬化され、電気亜鉛メッキラインをシミュレートした 条件に曝された。特に、それらは、１５％（ｗｔ）ＨＣｌ及び従来の亜鉛メッキ 溶液の中で、１４０゜Ｆ（６０℃）で検査された。コーティングの粘着性を調べ るために、圧縮 合否検査が行われた。全ての試料は合格した。次に、試料は、３０００ａｍｐ／ ｆｔ²で、シミュレートされた５００フィート／分のライン速度で、実験用の電 気メッキ工程を受けた。亜鉛メッキの結果生じた小塊は、通常の、コーティング なしのときよりも少なく、端部の側壁には小塊が生じなかった。 このように、本発明は、電気亜鉛メッキを受ける鋼帯の端部に発生する亜鉛の 小塊から鋼帯を保護する方法として理解することができ、その方法は、紫外線硬 化可能な液状コーティングの薄い帯を、鋼帯の少なくとも一端部に施し、鋼帯を 電気亜鉛メッキ槽に曝す前に、放射によってコーティングを硬化することを内容 とする。より具体的には、本発明は、紫外線硬化可能なコーティングの帯を、１ 分間に１００フィート以上の速度で移動する鋼帯の端部に施し、鋼帯が電気亜鉛 メッキの条件に導入される前に、コーティングが上記速度で移動している間に、 コーティングを紫外線放射により硬化することを内容とする。コーティングは、 紫外線放射により、５秒以内、望ましくは３秒以内、最も望ましくは１秒未満で 硬化でき、且つ非電導性であるような、如何なるコーティングでもよい。別の意 味では、本発明は、鋼帯が電気亜鉛メッキゾーンに送られる際に、鋼帯を洗浄す る工程、鋼帯を乾燥させる工程、鋼帯が１分間に１００フィート以上の速度、ま たは１分間に１２００フィート以上もの 高速で移動する際に、紫外線硬化可能なコーティングを鋼帯の端部に施す工程、 コーティングが移動する際に、コーティングを紫外線放射により硬化する工程、 及び、鋼帯を電気亜鉛メッキゾーンに送って、電気亜鉛メッキする工程を含む。産業上の応用可能性 本発明は、鋼帯をメッキする市販の電気亜鉛メッキラインにおいて有用なもの である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パトゥラ，エドワード ジェイ. アメリカ合衆国 15146 ペンシルバニア, モンロービル，イリニ ドライブ 638 (72)発明者 ロネイ，ジェームス アール. アメリカ合衆国 48187 ミシガン，カン トン，ロンバルディ 43682

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．高速亜鉛メッキ工程において、鋼帯の端部に発生する亜鉛小塊から鋼帯を保 護する方法であって、鋼帯が１分間に１００フィート以上の速度で移動している 間に、紫外線硬化可能な液状コーティングを、端部帯として鋼帯に施し、コーテ ィングを紫外線放射により硬化することを内容とする方法。 ２．前記紫外線硬化可能なコーティングは、（ａ）多官能オリゴマー又はプレポ リマー、（ｂ）単官能モノマー及び（ｃ）光開始剤を含む、請求項１の方法。 ３．前記コーティングの硬化後の厚さは、０．０００２５インチから０．００２ インチである、請求項１の方法。 ４．前記コーティングは、少なくとも１つのオリゴマー及び少なくとも１つの反 応性希釈用モノマーを含む、請求項１の方法。 ５．前記端部帯の幅は、１ｍｍから７ｍｍである、請求項１の方法。 ６．前記硬化は、前記放射を１秒未満受けさせることにより行われる、請求項１ の方法。 ７．前記端部帯は、前記鋼帯の両方の連続する端部に施される、請求項１の方法 。 ８．前記端部帯は、前記鋼帯の表面、底面及び垂直端面に施される、請求項１の 方法。 ９．高速亜鉛メッキラインにおいて、電気亜鉛メッキされた鋼帯を作る方法であ って、鋼帯が電気亜鉛メッキラインにおいて高速で移動している間に、（ａ）鋼 帯の少なくとも１つの端部上に紫外線硬化可能なコーティングを施して、コーテ ィングを硬化することにより、鋼帯の端部を保護し、（ｂ）電気亜鉛メッキゾー ンにおいて、鋼帯を電気亜鉛メッキすることにより、亜鉛小塊の形成を減少させ ることを内容とする方法。 10．前記コーティングは、約０．４：１から約９：１の重量比の多官能オリゴマ ー及び反応性希釈用モノマーを含む、請求項９の方法。 11．前記コーティングは、効果的な量の光開始剤を含み、紫外線放射により硬化 される、請求項９の方法。 12．前記コーティングは、前記鋼帯の端部上で帯状になっており、帯幅は１ｍｍ から７ｍｍである、請求項９の方法。 13．前記コーティングは、真空によって補助された空気流により施され、紫外線 放射のマイクロ波励起された源により硬化される、請求項９の方法。 14．鋼帯を電気亜鉛メッキする方法であって、（ａ）鋼帯を洗浄し、（ｂ）鋼帯 の少なくとも一端部を、紫外線放射により非電導性の固体に硬化することができ る液状コーティング材でコーティングし、（ｃ）コーティングを紫外線放射によ り硬化し、（ｄ）鋼帯を電気亜鉛メッ キすることを含む一連の工程の初めから終わりまで、鋼帯を１分間に１００フィ ート以上の速度で移動させることを内容とする方法。 15．次に、少なくとも１つのコーティングされた端部を、鋼帯からトリミングす る、請求項１４の方法。 16．前記洗浄工程は乾燥工程で終わる、請求項１４の方法。 17．前記速度は、１分間に１００フィートから１分間に１２００フィートの範囲 である、請求項１４の方法。 18．前記コーティングは、真空によって補助された空気流により行われる、請求 項１４の方法。 19．次に、コーティングされた端部を、鋼帯からトリミングし、鋼帯をコイリン グする、請求項１４の方法。