JP2006150184A - 金属帯の塗装装置及び塗装方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 連続金属帯の両面にカーテン塗装を行うに際し、両面ともカーテン塗装を行う塗装装置及び塗装方法を提供するとともに、溶融メッキ鋼板表面に塗装を行うに際し、幅方向のメッキ厚み不均一があっても塗装厚を均一にすることができる塗装装置及び塗装方法を提供する。
【解決手段】 連続金属帯７の両面を塗装する塗装装置であって、金属帯７の一方の面を塗装する第１のカーテン塗装装置１ａと、塗装面を予備乾燥する予備乾燥装置１２と、金属帯７の他方の面を塗装する第２のカーテン塗装装置１ｂと、加熱装置１３とを、この順番で金属帯が通過するように配置してなり、第１のカーテン塗装装置１ａと第２のカーテン塗装装置１ｂとの間で金属帯の上面となる面を反転させることを特徴とする金属帯の塗装装置及び金属帯の塗装方法である。連続金属帯７が溶融メッキ鋼帯である。
【選択図】 図２

Description

本発明は、連続金属帯の両面を塗装する塗装装置及び塗装方法に関するものである。

金属板表面に防錆効果、電気絶縁性、あるいは意匠性等を付与する目的で、金属板に有機皮膜を形成する塗装が行われる。金属板への塗装は成形後塗装（ポストコート）から、金属板に予め塗装を行うプレコート化が進んでいる（例えばプレコート鋼板）。

プレコート鋼板においては、亜鉛めっき鋼板の表面に燐酸処理、クロメート処理等の化成処理をほどこし、この原板上に下塗り塗料（プライマーコート）として密着性、防錆性、原板の隠蔽性等の機能を重点とした塗膜が形成され、上塗り塗料（トップコート）として色調、光沢、硬度等の外観特性に重点を置いた塗膜が形成される。

従来、これらの塗膜を形成する鋼帯の連続塗装ラインでの塗料の塗布工程で使用される塗装機（コータ）は、複数のロールを組み合せたロールコータが多く使用されている。

一方、平板上に同時に複数層の塗膜を塗装する方法として、カーテン塗装方法が知られている。特許文献１には、複数個のスロット状オリフィスで形成した複数層の流動層を相互に面対面接触するように流して複合層を形成し、この複合層を自由落下するカーテンとして、走行するウエブ（平板）上に付着し、複数層を形成する方法が記載されている。特許文献１に記載のものは、主に写真材料の製造に用いられるものであり、複数層の液膜はいずれも水溶性の液膜から形成されている。

特許文献２には、複数層からなる有機皮膜を有する塗装金属板の製造方法が記載されている。化成処理を完了した亜鉛メッキ鋼板を使用し、スライドホッパー型カーテン塗装機により２層同時塗装を行っている。下層用塗料としてポリエステル系のプライマー塗料、上層用塗料として高分子ポリエステル系のトップコート用塗料を使用して塗装を行い、塗料を塗布した鋼板を誘導加熱炉で乾燥・硬化したところ、高鮮映性鋼板を得ることができた。

特許文献３には、上面の塗装にはスライドコータを、下面の塗装にはダイコータを用いて塗装する方法が提案されている。

特公昭６２−４７０７５号公報 特開平６−１９０３３５号公報 特開平８−２５２５１９号公報

従来、連続金属帯の表面にカーテン塗装を行い、その後連続して加熱炉で乾燥焼き付けを行う塗装方法を採用するに際しては、金属帯の片面にのみカーテン塗装する方法が実用化されていた。カーテン塗装はその原理の上から、塗装時に上を向いている面のみに塗装することができるからである。もう一方の面については、ロールコートやスプレーコートによる塗装を行い、その後金属帯を加熱炉に装入して乾燥焼き付けを行っていた。

溶融メッキ鋼板においては、鋼板の幅端部付近のメッキ目付量が幅中央部よりも多くなる傾向が見られる。このように幅方向でメッキ厚みが異なるメッキ鋼板の表面にロールコートで塗装を行うと、メッキ厚みの厚い幅端部はロールコートによる塗料の付着量が少なくなり、幅方向で塗装厚さが不均一になるという現象が見られた。

本発明は、連続金属帯の両面にカーテン塗装を行うに際し、両面ともカーテン塗装を行う塗装装置及び塗装方法を提供することを第１の目的とする。本発明はまた、溶融メッキ鋼板表面に塗装を行うに際し、幅方向のメッキ厚み不均一があっても塗装厚を均一にすることができる塗装装置及び塗装方法を提供することを第２の目的とする。

ロールコータで塗布する場合には、狭幅から広幅材への鋼板幅変更時に鋼板エッジ模様が混入する。これは、狭幅鋼板の縁がロールコータに転写していて、この転写跡が広幅材への鋼板幅変更時に広幅鋼板に転写することで生じる。このために、常に広幅から狭幅材という塗装スケジュールを組まなければならない制約が発生する。本発明の第３の目的は、狭幅から広幅材への幅交換時に、鋼板エッジ模様の混入を防止して幅交換に対してスケジュールフリーとすることである。

特許文献３に示した、下層をダイコータで塗装する方法は、非接触であるので、上記の課題のうち第３の目的は達成可能である。しかし、第２の目的は、膜厚がダイコータの塗料の出口と鋼板との間隔に影響されるために、塗膜の厚みの均一性を精度良く確保するためには、その間隔の調整に細心の注意を要すると考えられる。また、カーテンから落ちる塗料の慣性力によって、気泡のまきこみ等が低減させることから考えて、第１の目的である両面カーテン塗装を行うことも特許文献３とは異なる。

即ち、本発明の要旨とするところは以下の通りである。
（１）連続金属帯７の両面を塗装する塗装装置であって、金属帯７の一方の面を塗装する第１のカーテン塗装装置１ａと、塗装面を予備乾燥する予備乾燥装置１２と、金属帯７の他方の面を塗装する第２のカーテン塗装装置１ｂと、加熱装置１３とを、この順番で金属帯が通過するように配置してなり、第１のカーテン塗装装置１ａと第２のカーテン塗装装置１ｂとの間で金属帯の上面となる面を反転させることを特徴とする金属帯の塗装装置。
（２）連続金属帯７が溶融メッキ鋼帯であることを特徴とする上記（１）に記載の金属帯の塗装装置。
（３）第１のカーテン塗装装置１ａと第２のカーテン塗装装置１ｂの一方又は両方で、多層膜の同時塗装を行うことを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の金属帯の塗装装置。
（４）第１のカーテン塗装装置１ａの上流側に、金属帯表面に下地塗装を行う下地塗装装置１６と、その後に金属帯を乾燥する乾燥装置１７とを有することを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の金属帯の塗装装置。
（５）第１のカーテン塗装装置１ａと第２のカーテン塗装装置１ｂの一方又は両方に替えて、スライドビード塗装装置１４を配置してなることを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれかに記載の金属帯の塗装装置。
（６）連続金属帯７の両面を塗装する塗装方法であって、金属帯の一方の面についてカーテン塗装を行い、次いで塗装面を予備乾燥し、予備乾燥の前後あるいは予備乾燥と同時に金属帯の上面となる面を反転させ、金属帯の他方の面についてカーテン塗装を行い、その後金属帯を加熱することを特徴とする金属帯の塗装方法。
（７）連続金属帯７が溶融メッキ鋼帯であることを特徴とする上記（６）に記載の金属帯の塗装方法。

本発明は、金属帯の一方の面についてカーテン塗装を行い、次いで塗装面を予備乾燥し、予備乾燥の前後あるいは予備乾燥と同時に金属帯の上面となる面を反転させ、金属帯の他方の面についてカーテン塗を行い、その後に加熱することによって、金属帯の両面ともカーテン塗装を行うことを可能にした。

本発明はまた、両面ともカーテン塗装を行うので、幅方向のメッキ厚み不均一があっても塗装厚を均一にすることを可能にした。

カーテン塗装を行うためのカーテン塗装装置１としては、例えば図１に示す装置を用いることができる。カーテン塗装装置１は１又は２以上のスリット２を有し、各スリット２から液体を吐出させると、吐出した液体は液膜となり、カーテン塗装装置１の傾斜面（スライド３）に沿って流下する。液膜の幅両端はエッジガイド５によってガイドされる。図１に示すカーテン塗装装置１は第１層から第３層までの３つのスリット（２ａ〜２ｃ）を有している。第３層スリット２ｃから吐出した液膜は、第２層スリット２ｂの位置まで流下して第２層スリット２ｂから吐出した液膜に接して２層の液膜を形成し、さらにその２層の液膜は第１層スリット２ａまで流下して第１層スリット２ａから吐出した液膜に接して３層の液膜を形成する。３層の液膜はスライド３に沿って流下し、傾斜端において傾斜面から離れ、３層のカーテン６として自由落下する。カーテンの幅両端は案内装置４によってガイドされる。

カーテン塗装装置１の下方には、カーテン塗装を行う対象物としての連続金属帯７が走行している。連続金属帯７の表面に落下した多層のカーテン６は、多層の状態を保持したまま連続金属帯７の表面に付着し、連続金属帯７の表面に複数層の膜が塗装される。もちろん、カーテン塗装装置１が単一のスリット２を有する場合には、連続金属帯７の表面に単層の膜が形成される。

カーテン塗装装置１の上記特徴から明らかなように、カーテン塗装は、連続金属帯７の上を向いている面にのみ塗装を行うことが可能であり、下を向いている面にカーテン塗装を行うことはできない。そのため、従来は図４に示すように、連続金属帯７のうち上を向いている面はカーテン塗装装置１によって塗装を行い、下を向いている面についてはロールコータ１５によって塗装を行い、その後連続金属帯１を加熱炉１３に装入して乾燥・焼き付けを行っていた。

ロールによって連続金属帯の走行方向を１８０°反転させれば、反転前に下を向いていた面が反転後に上を向くことになる。従って、反転前に上を向いている面にカーテン塗装を行い、反転後に他の面にカーテン塗装を行うこととすれば、連続金属帯の両面ともカーテン塗装を行うことが可能となる。ところが、従来このような方法で両面にカーテン塗装を行い、最後に加熱炉に装入して乾燥・焼き付けを行うことは不可能であった。その理由は、連続金属帯の上を向いている面にカーテン塗布を行った鋼板を走行方向を１８０°反転させるためには、乾燥前の塗布鋼板がロール面に接触してしまい、塗布鋼板表面外観が悪化し、またロールに塗料が巻いてしまうためである。

連続金属帯の一方の面にカーテン塗装を行い、その後連続金属帯を加熱炉に装入して乾燥・焼き付けを行い、さらにロールによって連続金属帯の走行方向を１８０°反転させ、反転後に他の面にカーテン塗装を行い、再度連続金属帯を別の加熱炉に装入して乾燥・焼き付けを行うこととすれば、連続金属帯の両面にカーテン塗装を行うことは可能である。しかし、このような方法を採用したのでは、連続金属帯の処理装置に加熱炉を２基設置することが必須となり、設備新設時には設置費用が増大する。既存の設備を改造する場合には、加熱炉を１基増設することは困難であることが多い。

本発明は図２（ａ）に示すように、連続金属帯７の一方の面について第１のカーテン塗装装置１ａによってカーテン塗装を行い、次いで塗装面を予備乾燥装置１２によって予備乾燥し、予備乾燥の前後あるいは予備乾燥と同時に金属帯の上面となる面を反転させ、連続金属帯７の他方の面について第２のカーテン塗装装置１ｂによってカーテン塗装を行う。このように、連続金属帯の一方の面にカーテン塗装を行った後に予備乾燥を行うことにより、上記連続金属帯の上を向いている面にカーテン塗布を行った鋼板を走行方向を１８０°反転させる際に、塗布鋼板がロール面に接触することにより塗布鋼板表面外観が悪化し、またロールに塗料が巻いてしまうという問題が解消し、連続金属帯の２つの面を両方ともカーテン塗装してから加熱炉に装入し、一度に乾燥・焼き付けを行うことが可能となった。

本発明で行う予備乾燥は、第１にロール１１ｂ内にヒーターを内蔵した加熱ロールに鋼帯を接触させ、鋼帯温度を上昇させる方法、第２にロール１１ｂに近接させたチューブヒーターや赤外線を片面に装着した加熱装置１２で鋼帯温度を上昇させる方法、第３にパイプやノズルから熱風を鋼帯に衝突させる方法を適用すると良い。

また、カーテン塗装を行う直前に、鋼板を予備加熱する装置を設け、カーテン塗布後に、予備加熱した鋼板熱で塗膜を乾燥させる方法もある。予備加熱する装置としては、予備乾燥装置と同様の設備がある。

本発明で、金属帯の上面となる面を反転させる手段としては、図２（ａ）に示すようにロール１１ｂによって連続金属帯の走行方向を１８０°変換させる方法が最も好ましい。反転を行う時期は、予備乾燥の後あるいは予備乾燥と同時に行うことができる。予備乾燥後に反転する場合は、鋼板の平坦部で予備乾燥を行うので、カーテン塗装装置１ａとロール１１ｂの間の距離が長くなる。一方、反転と予備乾燥を同時に行う場合には、カーテン塗装装置とロールの間の距離は短くなるが、予備乾燥装置１２の形状をロールに沿って湾曲させた方が、乾燥効率が向上するので好ましい。

本発明において、連続金属帯７が溶融メッキ鋼帯であると好ましい結果を得ることができる。

前述の通り、溶融メッキ鋼板においては、鋼板の幅端部付近のメッキ目付量が幅中央部よりも多くなる傾向が見られる。このように幅方向でメッキ厚みが異なるメッキ鋼板の表面にプライマーをロールコートで塗装を行うと、厚みの厚い幅端部はロールコートによる塗料の付着量が少なくなり、幅方向で塗装厚さが不均一になるという現象が見られた。例えば、厚み２０μｍの溶融亜鉛メッキを施した鋼板において、幅両端の亜鉛メッキ厚みは３０μｍ程度となり、厚さ不均一が１０μｍ程度発生する。このようなメッキ鋼板にプライマーをロールコートで塗装を行うと、塗装直後における塗装厚が幅中央で３０μｍ程度である場合、幅端部の塗装厚は２０μｍ程度となってしまう。乾燥後においても、塗装厚みの幅中央と幅端部との比率は保持されたままであり、塗装厚みの不均一が発生することとなる。

以上のような塗装厚みの不均一を防止するため、従来はメッキ後の鋼板幅端部をトリムして除去し、メッキ厚みの均一な部分のみを用いて塗装鋼板を製造することが行われていた。

本発明においては、溶融メッキ鋼帯の両面ともカーテン塗装によって塗装を行うので、たとえ鋼帯の幅方向でメッキ厚みが異なっていたとしても、幅方向で塗装厚さを均一に保持することが可能となる。従って、メッキ後の鋼板幅端部をトリムすることなくメッキ後塗装鋼板を製造することができ、鋼板製造の歩留りを向上することが可能となる。

本発明は、第１のカーテン塗装装置と第２のカーテン塗装装置の一方又は両方で、多層膜の同時塗装を行うと好ましい。

塗装メッキ鋼板においては、鋼板表面にメッキ処理を行った後、まず下地塗装として後処理膜（クロメート膜、ノンクロメート膜）を塗布し、次に有機塗料などを用いた塗装を行う。従来は、プライマーの形成をロールコートによって行っていた。上述の通り、幅方向でメッキ厚みが異なるメッキ鋼板の表面にロールコートで塗装を行うと、幅方向で後処理膜の厚さが不均一になる。

これに対し、カーテン塗装で多層膜の同時塗装を行い、鋼帯に接する側の層として上記プライマーのための層を形成し、それ以外の層として有機塗料などを用いた塗装膜のための層を形成することとすれば、プライマーの膜も上層の塗装膜もともにカーテン塗装によって塗装されることとなり、いずれの膜も幅方向の厚み不均一のない良好な膜とすることができる。

このようにプライマーの膜の膜厚が板幅方向で均一になることにより、耐食性や加工特性を均一化することができる。

両面に多層膜の同時塗布をする前の鋼板としては、溶融メッキや電気メッキ鋼帯上にクロメート膜やノンクロメート膜を事前に塗布したものを用いても良い。

もちろん図２（ｂ）に示すように、第１のカーテン塗装装置１ａの前面に、金属帯表面に下地塗装を行う下地塗装装置１６と、その後に金属帯を乾燥する乾燥装置１７とを配置しても良い。これにより、下地塗装として後処理膜を塗布して乾燥を完了した後、金属帯の表裏面にカーテン塗装によって塗装を行うことができる。

以上の本発明の説明において、塗装装置としてはカーテン塗装装置を用いる場合について説明を行った。ところで、均一な膜厚の塗装を行う方法として、カーテン塗装装置に替えてスライドビード塗装装置を用いることができる。カーテン塗装装置を用いる場合には、原則として自由落下カーテンが被着する位置における金属帯は水平に保っているが、スライドビード装置を用いる場合は、ビードが被着する位置における金属帯の角度は水平である必要はなく、水平に対して１００°程度まで傾いていても良い。従って、図３に示すように、金属帯の向きをロールによって変更するに際し、ロールに接した途中における金属帯にスライドビード装置１４を用いて塗装を行うこととしても良い。

金属帯の両面に塗装を行った後、金属帯７を加熱装置１３に装入して加熱し、乾燥・焼き付けを行う。加熱装置１３としては、誘導加熱装置、熱風ガス乾燥装置、遠赤外炉・近赤外炉を用いることができる。

電気亜鉛メッキ鋼板あるいは溶融亜鉛メッキ鋼板の両面に塗装を行うに際し、本発明を適用した。表１に示す実施例１〜４の条件を用いた。

塗装装置として、実施例１、２、４は図２（ａ）に示すように、上面、裏面ともにカーテン塗装装置１を用い、実施例３は図３に示すように、上面がカーテン塗装装置１、裏面がスライドビード塗装装置１４である。

実施例１、２の両面、実施例３の裏面は塗装装置でポリエステル系塗料を１層のみ塗装している。これらの場合における下地塗装は、ノンクロメート系塗料とした。実施例３の上面と実施例４の両面はカーテン塗装装置で２層の塗装を行い、下地塗料としてノンクロメート系塗料またはクロメート系塗料を塗布し、その上層にポリエステル系塗料を同時塗布している。

予備乾燥装置１２として、実施例１は図２（ａ）に示すように赤外線式の予備乾燥装置１２を用い、実施例２、４はパス変更ロール１１ｂそのものを加熱ロール（誘導加熱ロール）として鋼板の予備乾燥を行う。実施例３については、上面はスライドビード塗布装置１４でポリエステル系塗料を１層塗布し、下面はカーテン塗装装置１ｂでクロメート系塗料とポリエステル系塗料の２層を同時塗布するとしている。

両面を乾燥する加熱炉１３としては、いずれの実施例もガス加熱炉を用いている。

塗装結果は、いずれの場合も塗膜厚みが均一で外観良好であった。

カーテン塗装装置で塗装を行う状況を示す斜視図である。 本発明の塗装装置を示す概念図である。 本発明の塗装装置を示す概念図である。 従来の塗装装置を示す概念図である。

符号の説明

１ カーテン塗装装置
２ スリット
３ スライド
４ 案内装置
５ エッジガイド
６ カーテン
７ 連続金属帯
８ 板走行方向
１１ ロール
１２ 予備乾燥装置
１３ 加熱炉
１４ スライドビード塗装装置
１５ ロールコータ
１６ 下地塗装装置
１７ 乾燥装置

Claims (7)

1. 連続金属帯の両面を塗装する塗装装置であって、金属帯の一方の面を塗装する第１のカーテン塗装装置と、塗装面を予備乾燥する予備乾燥装置と、金属帯の他方の面を塗装する第２のカーテン塗装装置と、加熱装置とを、この順番で金属帯が通過するように配置してなり、第１のカーテン塗装装置と第２のカーテン塗装装置との間で金属帯の上面となる面を反転させることを特徴とする金属帯の塗装装置。
2. 前記連続金属帯が溶融メッキ鋼帯であることを特徴とする請求項１に記載の金属帯の塗装装置。
3. 前記第１のカーテン塗装装置と第２のカーテン塗装装置の一方又は両方で、多層膜の同時塗装を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の金属帯の塗装装置。
4. 前記第１のカーテン塗装装置の上流側に、金属帯表面に下地塗装を行う下地塗装装置と、その後に金属帯を乾燥する乾燥装置とを有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の金属帯の塗装装置。
5. 前記第１のカーテン塗装装置と第２のカーテン塗装装置の一方又は両方に替えて、スライドビード塗装装置を配置してなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の金属帯の塗装装置。
6. 連続金属帯の両面を塗装する塗装方法であって、金属帯の一方の面についてカーテン塗装を行い、次いで塗装面を予備乾燥し、予備乾燥の前後あるいは予備乾燥と同時に金属帯の上面となる面を反転させ、金属帯の他方の面についてカーテン塗装を行い、その後金属帯を加熱することを特徴とする金属帯の塗装方法。
7. 前記連続金属帯が溶融メッキ鋼帯であることを特徴とする請求項６に記載の金属帯の塗装方法。

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