JP2017043818A - クロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】めっき鋼板のクロムフリー化成処理時に生じる白色ムラを抑制することができるクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置を提供する。
【解決手段】本発明のクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置は、めっき鋼板にクロムフリー化成処理液を塗布するアプリケータロール２を備える。このクロムフリー化成処理メッキ鋼板の製造装置において、アプリケータロールは耐酸性を有する。また、アプリケータロール２に接触可能なブレード６を更に備えており、且つブレード６が、めっき鋼板のめっき成分とクロムフリー化成処理液との反応による生成物を除去する。
【選択図】図１

Description

本発明は、クロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置及び製造方法に関する。

めっき鋼板に耐食性、耐候性、加工性等の機能を付与するために、めっき鋼板に化成処理が行われている。化成処理としては、クロム化成処理が一般に用いられてきたが、最近では、環境問題に配慮してクロムフリー化成処理も用いられてきている。
従来、クロムフリー化成処理は、コーターパンに貯められたクロムフリー化成処理液をピックアップロールで汲み上げるとともに、ピックアップロールの表面に付着したクロムフリー化成処理液をアプリケータロールの表面に転写し、このアプリケータロールによってクロムフリー化成処理液をめっき鋼板に塗布することで行われている（例えば、特許文献１及び２）。

また、化成処理めっき鋼板の実際の製造ラインでは、クロム化成処理用の塗布装置とクロムフリー化成処理用の塗布装置とがそれぞれ設けられ、これらの塗布装置をめっき鋼板の通板時に選択して使用することにより、クロム化成処理及びクロムフリー化成処理が繰り返し連続的に行われている。このような製造ラインにおいて、めっき鋼板にクロム化成処理を行う場合、クロムフリー化成処理用の塗布装置は待機状態となる。待機状態では、アプリケータロールがめっき鋼板から離れた位置で保持されており、コーターパンとアプリケータロールとの間をクロムフリー化成処理液が循環した状態となる。クロム化成処理からクロムフリー化成処理に切り替える場合、クロム化成処理用の塗布装置を待機状態とし、クロムフリー化成処理用の塗布装置のアプリケータロールをめっき鋼板と接触させる。

特開２０１３−１３２５９４号公報 特開２０１１−４２８３４号公報

上記のような製造ラインにおいて、クロム化成処理からクロムフリー化成処理に切り替える場合、切り替え直後のめっき鋼板の全体にわたって白色ムラが生じ、品質の劣化及び歩留の低下が起こることがある。この白色ムラの原因を調査したところ、めっき鋼板のめっき成分とクロムフリー化成処理液との反応による生成物、及びアプリケータロールの腐食分解物が、アプリケータロールを介してめっき鋼板の表面に付着することが主な原因であることがわかった。
白色ムラは、クロム化成処理からクロムフリー化成処理に切り替える場合に主に起こるため、クロム化成処理及びクロムフリー化成処理をそれぞれ集約し、クロム化成処理からクロムフリー化成処理への切り替えを少なくすれば良いと考えられる。しかしながら、この方法では、幅及び／又は厚さが同一でないめっき鋼板を、繋ぎ板を介して溶接にて接続する必要がある。そのため、ラインの生産能率が低下すると共に、汚れも付着し易くなり、製品品質が低下することもある。

本発明は、前記のような問題を解決するためになされたものであり、めっき鋼板のクロムフリー化成処理時に生じる白色ムラを抑制することができるクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記の問題を解決すべく鋭意研究した結果、耐酸性を有するアプリケータロールを用いることでアプリケータロールの腐食を抑制すると共に、めっき鋼板のめっき成分とクロムフリー化成処理液との反応による生成物を除去するブレードをアプリケータロールに設けることにより、白色ムラの発生を低減し得ることを見出した。

すなわち、本発明は、めっき鋼板にクロムフリー化成処理液を塗布するアプリケータロールを備えるクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置であって、
前記アプリケータロールが耐酸性を有し、
前記アプリケータロールに接触可能なブレードを更に備えており、且つ前記ブレードが、前記めっき鋼板のめっき成分とクロムフリー化成処理液との反応による生成物を除去することを特徴とするクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置である。

また、本発明は、めっき鋼板にクロムフリー化成処理を行う前に、前記化成処理めっき鋼板の製造装置を用い、前記アプリケータロールの表面に前記ブレードを接触させることにより、前記めっき鋼板のめっき成分と前記クロムフリー化成処理液との反応による生成物を除去することを特徴とするクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造方法である。

本発明によれば、めっき鋼板のクロムフリー化成処理時に生じる白色ムラを抑制することができるクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置及び製造方法を提供することができる。

本発明のクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置を示す構成図である。

以下、本発明のクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置及び製造方法の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。

本発明のクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置は、めっき鋼板にクロムフリー化成処理液を塗布するアプリケータロールを備える。
図１は、本発明の一実施形態として、めっき鋼板１の上面及び下面にクロムフリー化成処理液を塗布するためのクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置を示す。めっき鋼板１の上面側には、めっき鋼板１にクロムフリー化成処理液を転写するアプリケータロール２と、コーターパン５に溜められたクロムフリー化成処理液を汲み上げるピックアップロール３と、アプリケータロール２とピックアップロール３との間に設けられ、ピックアップロール３で汲み上げたクロムフリー化成処理液をアプリケータロール２に転写するトランスファロール４とを備える３段ロールコータが設けられている。他方、めっき鋼板１の下面側には、鋼板１にクロムフリー化成処理液を転写するアプリケータロール２と、コーターパン５に溜められたクロムフリー化成処理液を汲み上げてアプリケータロール２に転写するピックアップロール３とを備える２段ロールコータが設けられている。そして、上面側及び下面側の各ロールコータは、めっき鋼板１を介して対向するように設けられている。なお、図１では、めっき鋼板１の上面側に３段ロールコータ、めっき鋼板１の下面側に２段ロールコータを用いた例を示したが、上面側及び下面側に用いられるロールコータの種類は当該組み合わせに限定されるものではない。

アプリケータロール２は、耐酸性を有していれば特に限定されない。ここで、本明細書において「耐酸性を有するアプリケータロール２」とは、アプリケータロール２をクロムフリー化成処理液に４０℃で７日間接触させた場合に、表面に分解物が目視にて確認されないものを意味する。耐酸性を有するアプリケータロール２を用いることにより、クロムフリー化成処理液との接触によるアプリケータロール２の腐食抑制効果を高めることができるため、めっき鋼板１のクロムフリー化成処理時に生じる白色ムラを抑制することができる。

本発明に用いるのに好ましいアプリケータロール２としては、クロムフリー化成処理液と接触させた際（例えば、クロムフリー化成処理液に４０℃で７日間接触させた際）に、硬度、重量、引張強度及び引張伸びの変化率が、ウレタンゴムを主成分として含む表層を有するロールと同等以下であるものが好ましい。このような特性を有するアプリケータロール２としては、フッ素ゴム、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）などを主成分として含む表層を有するロールが挙げられる。ここで、本明細書において「主成分」とは、成分全体に占める割合が５０質量％を超える成分のことを意味する。

ここで、各種ロールをクロムフリー化成処理液に４０℃で７日間接触させた際の硬度、重量、引張強度及び引張伸びの変化率、並びに分解物の発生の有無の結果を下記の表１に示す。表１中、硬度、重量、引張強度及び引張伸びの変化率の結果は、ウレタンゴムを主成分として含む表層を有するロールＡに対する相対評価であり、◎は変化率がロールＡよりも小さいこと、○は変化率がロールＡと同等であること、△は変化率がロールＡよりも大きいことを意味する。

上記の評価において、硬度（ショア硬さ）は、ＪＩＳ Ｋ６２５３−３に準拠し、タイプＡデュロメータを用い、全ての試験片の寸法（試験片の厚さを６．０ｍｍ以上）及び測定温度等を同じにして測定した。重量は重量計によって測定した。引張強度及び引張伸びは、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠し、引張試験機を用い、全ての試験片の寸法及び測定温度等を同じにして測定した。分解物の発生の有無は目視にて確認した。

表１に示されているように、ＥＰＤＭを主成分として含む表層を有するロールＢ、フッ素ゴムを主成分として含む表層を有するロールＣ、又は合成ゴムを主成分として含む表層を有するロールＤが耐酸性を有する。その中でも、ＥＰＤＭを主成分として含む表層を有するロールＢ又はフッ素ゴムを主成分として含む表層を有するロールＣが耐酸性に優れるため好ましく、ＥＰＤＭを主成分として含む表層を有するロールＢがコスト面にも優れるためより好ましい。

また、アプリケータロール２には、アプリケータロール２に接触可能なブレード６が更に設けられている。ブレード６は、アプリケータロール２の表面に付着した、めっき鋼板１のめっき成分とクロムフリー化成処理液との反応による生成物を除去する機能を有する。ブレード６は、ドクターブレード又はドクターナイフとも呼ばれ、回転中のアプリケータロール２と接触させることにより、アプリケータロール２の表面に付着した生成物を除去する。

ブレード６としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。その中でもブレード６は、先端（刃先）が、フェルト、不織布又はスポンジであることが好ましい。このような先端を有するブレード６であれば、吸水性が高く且つ適度な柔軟性を有するため、アプリケータロール２の表面に付着した生成物の除去能力が高くなる。不織布としてはナイロン製の不織布、スポンジとしてはＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ製のスポンジなどが特に好ましい。

ブレード６は、アーム等の支持部材（図示していない）により、アプリケータロール２の表面に押し付けられ、ブレード６の先端（刃先）がアプリケータロール２の表面に適当な角度で接触するように支持される。
また、ブレード６は、アプリケータロール２の軸方向の全体にわたる幅を有していてもよいが、幅狭のものをアプリケータロール２の軸方向に移動可能としてもよい。アプリケータロール２の軸方向に移動可能な幅狭のブレード６を用いることにより、アプリケータロール２の表面にブレード６を均一に接触させ易くなるため、アプリケータロール２の表面に付着した生成物の除去能力が高くなる。

ブレード６は、クロム化成処理及びクロムフリー化成処理が繰り返し連続的に行われる製造ラインにおいて、クロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置の待機状態の際にアプリケータロール２と接触させる。これにより、クロム化成処理からクロムフリー化成処理に切り替えた場合に、切り替え直後のめっき鋼板１の全体にわたって生じる白色ムラを低減することができる。

ピックアップロール３及びトランスファロール４としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。例えば、クロムめっきなどの硬質めっきされたメタルロールをピックアップロール３及びトランスファロール４として用いることができる。

本発明のクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置に用いることが可能なクロムフリー化成処理液としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。クロムフリー化成処理液の例としては、リン酸、フッ酸及びそれらの塩の少なくとも１種を含む処理液が挙げられる。このような成分を含むクロムフリー化成処理液は、めっき鋼板１のめっき成分との反応生成物（例えば、リン酸アルミ、フッ化アルミ、リン酸マグネシウム等）を生じさせる恐れがあるものの、この反応生成物はブレード６によって除去することができる。

本発明のクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置に用いることが可能なめっき鋼板１としては、特に限定されず、当該技術分野において公知のものを用いることができる。めっき鋼板１の例としては、Ｚｎ−Ａｌ系めっき鋼板、Ｚｎ−Ｍｇ系めっき鋼板、Ｚｎ−Ｎｉ系めっき、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板などの亜鉛系めっき鋼板が挙げられる。

以下、実施例及び比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例及び比較例に限定されるものではない。
（実施例１）
アプリケータロール２としてＥＰＤＭを主成分として含む表層を有するロールＢ、ピックアップロール３及びトランスファロール４としてクロムめっきが施されたメタルロール、ブレード６としてフェルト（日本フェルト株式会社製ＣＡ−１）をそれぞれ用い、図１に示すクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置を作製した。
このクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置を、クロム化成処理及びクロムフリー化成処理が繰り返し連続的に行われる製造ラインに導入し、クロム化成処理を行った後に、クロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置を用いてクロムフリー化成処理を行った。この製造ラインにおいて、クロム化成処理からクロムフリー化成処理への切り替えを少なくとも３回行った。また、クロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置の待機状態の際にブレード６をアプリケータロール２と接触させた。ここで、クロムフリー化成処理液として、リン酸を含むクロムフリー化成処理液を用いた。また、めっき鋼板１として、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板を用いた。

（比較例１）
アプリケータロール２としてウレタンゴムを主成分として含む表層を有するロールＡを用い、ブレード６を設けなかったこと以外は、実施例１と同様の構成を有するクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置を作製し、実施例１と同様にしてクロムフリー化成処理を行った。

（比較例２）
ブレード６を設けなかったこと以外は、実施例１と同様の構成を有するクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置を作製し、実施例１と同様にしてクロムフリー化成処理を行った。

上記の実施例及び比較例において、クロム化成処理からクロムフリー化成処理に切り替えた際に、めっき鋼板１に生じる白色ムラの長さを目視にて評価した。白色ムラの長さは、各切り替え時の評価結果の平均値とした。
その結果、白色ムラの長さが、比較例１では２７ｍ、比較例２では６ｍであったのに対し、実施例１では３ｍと極めて短くなった。すなわち、耐酸性を有するアプリケータロール２とブレード６とを組み合わせて用いることにより、クロム化成処理からクロムフリー化成処理に切り替えた際の白色ムラの発生を低減することができた。

以上の結果からわかるように、本発明によれば、めっき鋼板１のクロムフリー化成処理時に生じる白色ムラを抑制することができるクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置及び製造方法を提供することができる。

１ めっき鋼板、２ アプリケータロール、３ ピックアップロール、４ トランスファロール、５ コーターパン、６ ブレード。

すなわち、本発明は、クロム化成処理及びクロムフリー化成処理が繰り返し連続的に行われる製造ラインに用いられ、且つめっき鋼板にクロムフリー化成処理液を塗布するアプリケータロールを備えるクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置であって、
前記アプリケータロールが耐酸性を有し、
前記アプリケータロールに接触可能なブレードを更に備えており、且つ前記ブレードが、前記めっき鋼板のめっき成分とクロムフリー化成処理液との反応による生成物を除去することを特徴とするクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置である。

また、本発明は、クロム化成処理及びクロムフリー化成処理が繰り返し連続的に行われる製造ラインにおいて、めっき鋼板にクロムフリー化成処理を行う前に、前記化成処理めっき鋼板の製造装置を用い、前記アプリケータロールの表面に前記ブレードを接触させることにより、前記めっき鋼板のめっき成分と前記クロムフリー化成処理液との反応による生成物を除去することを特徴とするクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造方法である。

Claims (8)

1. めっき鋼板にクロムフリー化成処理液を塗布するアプリケータロールを備えるクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置であって、
   前記アプリケータロールが耐酸性を有し、
   前記アプリケータロールに接触可能なブレードを更に備えており、且つ前記ブレードが、前記めっき鋼板のめっき成分とクロムフリー化成処理液との反応による生成物を除去することを特徴とするクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置。
2. 前記アプリケータロールは、前記クロムフリー化成処理液と接触させた際に、硬度、重量、引張強度及び引張伸びの変化率が、ウレタンゴムを主成分として含む表層を有するロールと同等以下であることを特徴とする請求項１に記載のクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置。
3. 前記アプリケータロールは、エチレンプロピレンジエンゴムを主成分として含む表層を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置。
4. 前記ブレードの先端は、フェルト、不織布又はスポンジであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置。
5. 前記クロムフリー化成処理液は、リン酸、フッ酸及びそれらの塩の少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置。
6. 前記めっき鋼板は、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置。
7. クロム化成処理及びクロムフリー化成処理が繰り返し連続的に行われる製造ラインに用いられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造装置。
8. めっき鋼板にクロムフリー化成処理を行う前に、請求項１〜７のいずれか一項に記載の化成処理めっき鋼板の製造装置を用い、前記アプリケータロールの表面に前記ブレードを接触させることにより、前記めっき鋼板のめっき成分と前記クロムフリー化成処理液との反応による生成物を除去することを特徴とするクロムフリー化成処理めっき鋼板の製造方法。

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