JP2526727B2 - 艶消し塗装金属板の製造方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、塗料と艶消し用の粉粒体を使用して艶消
し塗装金属板を製造するに際して、静電気を利用して粉
粒体を塗着させることによって良好な艶消し塗装金属板
を高効率で製造する方法に関する。

［従来技術］ 塗装金属板は、従来、屋根材、外壁材など、主に外装
用に用いられてきた。このため、材料性能としては耐食
性や耐候性など、主に防錆機能が要求されていた。しか
し、近年塗装板が内装材として使われることが増え、ア
メニティ材料としての性格が強く要請されるようになっ
てきた。このため、美観や触感が塗装材に求められる機
能として重要視されるようになった。この中でも、艶消
し材は高級感を与え、心理的に落着きのある環境を提供
するものとして、歓迎されている材料の一つである。

この艶消し材は、基板である鋼板、アルミ板、プラス
チック板などの上に、低光沢塗料を塗布することによっ
てつくられる。従来、塗膜光沢を低下させる方法とし
て、塗膜表面に細かい凹凸を形成させ光を散乱させる方
法が採られている。このために、樹脂粉末やシリカ粉、
酸化チタン粉などを粉粒体として、高濃度でバインダー
樹脂中に添加し、シンナーなどの溶剤と共に調合し艶消
し塗料としていた。そしてこれらの塗料は、一般に用い
られるスプレイ法やロールコータ法等によって塗装され
ていた。

例えば、特開昭63−158246号公報には粉粒体として、
ポリアクリロニトリル樹脂粉末、長石、マイカ、シリ
カ、チタン酸カリ繊維等を選び、バインダーにエポキシ
樹脂、ポリエステル樹脂を用い、このビヒクルを鋼板に
ロールコートし焼き付けて光沢を低下させた塗装鋼板が
開示されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来の塗装方法には次に示す種々の問題があ
った。スプレイ法は両面同時塗装に適しているが、金属
板に塗着する塗料は供給量の40％程度であり極めて塗布
効率が悪く、一般に艶消し塗料自体が高価なため塗装金
属板の製造費が高価になってしまう。しかも、素地であ
る金属板との密着性が劣るという欠点を有していた。

ロールコート法は塗布効率が90％以上と高くスプレイ
の問題を解決する有力な方法であり、又素地との密着性
も良いが、塗面の凹凸は、スプレイによって得られる塗
面に比べて平滑となり、塗膜の光沢度が低くならず良好
な艶消し面が得られず、金属板の冷たく堅い感じを拭い
去ることが出来なかった。又、両面同時塗装は困難であ
る。

本発明は、このような従来の塗装方法の問題点を解決
するためになされたもので効率良く粉粒体を金属板両面
に同時に塗布し、素地との良好な密着性を得ると共に、
仕上げ塗工面の凹凸も十分確保し、良好な艶消し面を得
て、落ち着きのある種々の質感をもつ塗装金属板を製造
する方法を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、塗着剤を表面に塗布した走行する金属帯の
両面に対向して、この金属帯の下方及び上方に電極を配
置し、少なくとも上方の電極の形状を網目状とし、上方
では網目状電極の上から粉粒体を導入し、下方では金属
板と板状電極との間に粉粒体を導入し、金属帯と両電極
との間に直流電圧を印加することによって金属帯の両面
に粉粒体を連続的に同時に塗布する艶消し塗装金属板の
製造方法を第一の手段とし、第１の手段において、前記
粉粒体を塗布した後、更に第２の塗着剤を、先に塗布し
た塗着剤の粘度より下げて、塗布する艶消し塗装金属板
の製造方法を第二の手段とし、金属帯の走行路の上方に
走行路と平行に網目状電極を配し下方に走行路と平行に
板状電極を配し、更に網目状電極の上方に粉粒体供給手
段を備え、金属帯走行路と板状電極との間に粉粒体を供
給するベルトコンベアを備えた艶消し塗装金属板の製造
装置を第三の手段とする。

［作用］ スプレイ法で塗装すると塗膜と素地との間に良好な密
着性が得られないのは、塗膜中に空隙の存在が避けられ
ないからである。スプレィ法によって得られる塗膜を第
３図に模式的に示す。図で、１は金属板、２は塗膜、４
は粉粒体、５はバインダー塗料である。スプレイ時に
は、粉粒体４とバインダー塗料５と空気とが同時に吹き
付けられるので、塗膜２はバインダー塗料５が粉粒体４
を中心に粒状になって堆積した構造となっている。この
ため、金属板表面とのなじみが悪く密着性が劣り、良好
な加工性が得られない。ロールコータ法で艶消し面が得
難いのは粉粒体がバインダー塗料５の中に埋もれてしま
うからである。この様子を第４図に模式的に示す。バイ
ンダー塗料５は連続して金属板１に接着しており密着性
は良好であるが、粉粒体４が塗膜２の内部に押しやられ
てしまい、表面は平滑化される傾向が避けられない。

これに対して、この発明では塗着剤を塗布した後に粉
粒体を静電電着する。その原理を第７図に示す。図で、
３は塗着剤、13は電極、15は直流電源である。あらかじ
め塗着剤３が塗布された金属板１に対向して電極13を配
置し、両者の間に固体の粉粒体４を導入する。この状態
で、金属板１を正に、電極13を負に直流電圧を印加する
と、粉粒体４は負の電荷を帯び、正極即ち金属板１に向
かって飛翔する。そして、金属板１に吸引されながら塗
着剤３の表面に塗着して行く。このようにして、形成さ
れた塗膜の断面を第２図に模式的に示す。粉粒体４は塗
着剤３の表面に塗着するために、深くまで侵入するもの
は少なく、大半は塗膜２の表面にその一部を突出させ
る。このために、粉粒体４は塗膜の表層に高い密度で分
布し、塗工後の表面の凹凸は粗く、したがって良好な艶
消し塗装面やソフトな感触面が得られる。これに加え
て、金属板との界面は、塗着剤３が金属板１との間に部
分的に間隙を作ることもなく、均一に付着するので、塗
膜密着強度が高い。又、粉粒体は、静電場にあるため、
浮遊しても電極間の空間内に拘束され外部に漏れにくく
なり、電圧勾配を1kv/mm程度にすると歩留りも高く、ロ
ールコート法と同程度の90％に達する。なお、第７図で
は金属板の片面についてのみ図示したが、両面を塗工す
る場合は他面についても同様であり、片面づつ付着量を
変えたり、或は塗膜の種類を変えることも出来る。

塗着剤は、粉粒体と金属板との接着の役目をする他、
腐食環境から金属板を保護する機能をも有している。こ
の塗着剤としては、一般に用いられる樹脂塗料を使用す
ると簡便である。例えば、ポリビニルブチラール樹脂、
ポリエステル樹脂、アルキッド樹脂、フェニル樹脂、ア
ミノ樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂フッソ樹
脂、シリコンポリエステル樹脂、アクリル樹脂等或はこ
れらの変性樹脂又はこれらの一種または二種以上を組み
合わせた樹脂からなる塗料が接着性、保護機能を併有し
ている。又、塗着剤の中には着色顔料、防錆顔料、体質
顔料等が含まれていても差し支えない。更に、塗着剤を
塗布する前に、防錆性を更に高めるなどのために、プラ
イマーを使用してもよい。

粉粒体は、用途によって選ばれ、樹脂粉や木材粉或は
これらの繊維を選ぶと柔らかな感じが得られ、セラミッ
クス粉や砕石粉粒を選ぶと落ち着きと堅い感じを合わせ
持った質感が得られる。粉粒体として他に、金属粉、ガ
ラス粉更に木材片等の粉粒類や、金属繊維、カーボン繊
維、セラミック繊維、天然繊維、高分子繊維、ガラス繊
維などの繊維類、或はこれらを複合して用いることがで
きる。粉粒体の粒径はいくら小さくても差し支えない
が、大きいほうは1mm程度のものまでが扱い易い。

粉粒体に比較的大きいものが含まれるとき、粉粒体の
塗着面積が不足し粉粒体の付着力が不十分となる傾向が
ある。このような場合、粉粒体を塗着後にもう一度塗着
剤を塗布するとよい。この二度目の塗着剤は粉粒体をし
っかり包み込み一度目の塗着剤に付着させる役割を果た
す。又、吸着性のある粉粒体を使用した場合などに起こ
りがちな、製品の汚染され易さを防止する作用もある。
この二度目の塗布は、最初の塗着剤が硬化する前に行っ
てもよく、又焼き付け硬化後に行ってもよい。更に、両
塗布剤は同種であっても又別種であってもよいが、二度
目の塗布ではその粘度を小さくするとよく、又その量も
多過ぎないように気をつける。これは、粉粒体による凹
凸を平滑化することを避けるためである。

粉粒体の塗着については、電極と金属板との間隔は5m
m乃至30mm程度が適当であり、間隔が小さい場合、印加
する直流電圧は1kvでも目的を達せられる場合もある
が、電圧を高めれば塗着速度を大きくすることが出来
る。

この静電力を利用した塗着法は、帯状の金属板に連続
的に塗工する場合に適しており、粉粒体を連続的に導入
することによって容易に連続塗着が可能となる。又、金
属板が水平或は垂直に位置する場合は勿論、その他に位
置する場合でも容易に塗工することが出来る。

更に、電極板を網目状とすることによって、電極を通
過して、粉粒体を導入すること出来る。このため、粉粒
体導入の仕方の種類が増え、種々の塗工方法に対して設
備的に対応が容易になる。

［実施例］ 金属板、塗着剤及び粉粒体を変えて種々の方法で粉粒
体を塗工し、艶消し鋼板を製作しその特性を調べた。

（実施例１） 金属板としてアルミ板を用い、水平に走行させながら
連続的に塗工した。

クロム付着量で50mg/m²程度のクロメート処理を行っ
た後、塗着剤としてアクリル樹脂エマルジョンをロール
コーターによって乾燥膜厚20μｍ塗布し、粉粒体には平
均粒径50μｍのシリカ粒子を用いこれを塗着した。粉粒
体の塗着では、金属板と電極との間隔を40mmとし、極間
電圧35kvを印加した。この後、金属帯を連続的に加熱炉
へ導き、焼き付け処理を施し塗膜を形成させた。

（実施例２） 金属板としてステンレス板（SUS304）を用い、坂を登
るように走行させながら連続的に塗工した。

クロム付着量で40mg/m²程度のクロメート処理を行っ
た後、塗着剤としてアミン変性エポキシ樹脂塗料をロー
ルコーターによって乾燥膜厚20μｍ塗布し、太さ径１μ
ｍ、長さ1mm程度のセラミック繊維を用いこれを塗着し
た。

（実施例３） 金属板として銅板を用い、鉛直に走行させながら連続
的に塗工した。

化成処理は施さずに清浄な表面に、塗着剤として、エ
ポキシ樹脂塗料をロールコーターによって乾燥膜厚25μ
ｍ塗布し、粉粒体には平均粒径100μｍの木材粉を用い
これを塗着した。粉粒体の挙動を第５図に示す。塗着剤
３が塗布された金属板１と電極13との間隔を20mmとし、
15kvの直流電圧を直流電源15により印加した。ホッパー
16からコンベアーベルト17によって金属板１と電極13と
の間に粉粒体４を落とし込んだ。落とし込まれた粉粒体
４は電界中で誘導帯電し、電界より外れて落下する粉粒
体は殆ど無く、塗着剤３の上に塗着し塗工された。塗着
後、二度目の塗着剤として、ポリエステル樹脂塗料をス
プレイにより固形分塗布量で20g/m²塗布し、焼き付け処
理を施し塗膜を形成させた。

（実施例４） 金属板として鋼板を用い、両面に連続的に塗工した。

付着量1.5g/m²程度の燐酸亜鉛処理を行った後、プラ
イマーとしてエポキシ変性ポリエステル樹脂塗料を乾燥
膜厚７μｍ塗布し、その上に塗着剤として塩化ビニル樹
脂塗料をロールコーターによって乾燥膜厚50μｍ塗布し
た。粉粒体としては、平均粒径計40μｍの酸化鉄粉を用
いこれを塗着した。塗着に使用した装置の概要を第１図
に示す。図で、14は網目状電極、18はロールコーターで
ある。片面に塗着剤３が塗布された金属板１の他面にも
ロールコーター18を用いて塗着剤３を塗布し、金属板１
の上面に対向する電極には網目状電極14を用いた。下面
に塗着する粉粒体４はコンベアーベルト17によって運ん
だが、上面に塗着する粉粒体４は網目状電極14の上方か
ら網目を通過させて落とし込んだ。金属板１と網目状電
極14及び電極13との間隔を各々30mm及び15mmとし、15kv
の直流電圧を直流電源15により印加した。この後、焼き
付け処理を施し塗膜を形成させ、更に、二度目の塗着剤
塗布として、アクリルポリエステル樹脂塗料をロールコ
ーターによって固形分塗布量で5g/m²塗布し、再度焼き
付け処理を施し塗膜を形成させた。

（実施例５） 金属板として、板厚0.5mm、亜鉛付着量60g/m²の溶融
亜鉛めっき鋼板を用い連続的に塗工したが、金属板には
付着量1.2g/m²の燐酸亜鉛処理を施し、膜厚５μｍのエ
ポキシ変性ポリエステル樹脂塗料をプライマーとして塗
布した。粉粒体塗着以降の条件は次のようであった。

塗着剤：ポリエステル樹脂塗料 不揮発成分50％ 乾燥膜厚 20μｍ 粘度;40sec （フォードカップテスト;FC＃４） 粉粒体：カーボンブラックで黒色に着色し、架橋硬化し
たポリウレタン樹脂で、平均粒径30μｍ。

電極：材質；銅 寸法；幅2m、長さ2m、厚さ20mm。

極間距離:40mm 直流電圧:32kv 金属板走行速度:50m/分 ベルトコンベアー：材質；ウレタンゴム 搬送速度10m/m ライン長;4m 幅;2m 焼き付け条件:250℃、２分間 二度目の塗着剤：最初の塗着剤に同じ、但し、粘度は10
sec/FC＃４に稀釈した。

連続的に塗布するための前後装置との位置関係を第６
図に示し、この図を用いて製造方法を説明する。図で、
19はロールコーター、20はアンコイラー、21は前処理装
置、22、23は焼き付け炉、24はコイラーである。金属板
１をアンコイラー20から金属板１を払出しながら前処理
装置21を通してクリーニングを行った。以下、片面につ
いてのみ述べると、塗着剤をロールコーター18で塗布し
た。引き続いて電極13に対向してその上を通過させ、こ
こで粉粒体を塗着し、焼き付け炉22で焼き付けた。更
に、ロールコーター19を用いて二度目の塗着剤塗布を行
った後、焼き付け炉23を通して塗膜となし、コイラー24
に連続的に巻き取った。なお、金属板１への直流電圧の
印加は直流電源15により行った。

（実施例６） 実施例５と同様に亜鉛めっき鋼板を金属板として用い
た。亜鉛付着量は45g/m²であり、めっき被膜にクロム量
で50mg/m²のクロメート処理を施した後、エポキシウレ
タン樹脂塗料をプライマーとして乾燥膜厚６μｍ塗布し
た。塗着剤としてはチタン白顔料で着色したウレタン樹
脂エマルジョンを乾燥膜厚15μｍ塗布した。粉粒体には
平均粒径２μｍのガラス粉を用い、電極間間隔5mm、印
加電圧2kvで塗布した。塗着後、スプレイにより、弗素
樹脂塗料を二度目の塗着剤として固形分塗布量で2g/m²
塗布し、その後焼き付け処理を施し塗膜を形成させた。

これらの実施例と比較するために、従来行われていた
スプレイ法（従来例１）及びロールコーター法（従来例
２）を用いて艶消し塗装金属板を作製し特性を調べた。

これらの従来例では、エポキシウレタンバインダー樹
脂100重量部に、カーボンブラックで着色し架橋硬化し
たポリウレタン樹脂粉末（平均粒径30μｍ）100重量部
を、シンナー180重量部を用いて塗料分散機で混合調整
した艶消し塗料を用いた。塗着法を除き、他の条件は実
施例５と同じである。

調べた特性は、表面の光沢度、表面粗さ、触感、塗料
歩留まり、加工性であり、各々次のように測定した。

光沢度：鏡面反射率を測定。

表面粗さ：先端５μmRの触針式粗さ計により測定。

外観・触感：感じをその儘表現。

加工性：密着折り曲げを行った後、テープ剥離試験を行
い、試験部を10倍に拡大観察。

調べた結果を第１表に示す。

従来例については、スプレイ法では塗料歩留りが低く
加工性も劣り、ロールコーター法では光沢度が高く外観
・触感でも金属板のもつ冷たい感じを払拭し得なかっ
た。これに対して実施例では何れも光沢度は低く表面粗
さも大きく、外観・触感も各々の粉粒体の持ち味が生か
されており、塗料歩留り、加工性も満足するものであっ
た。

［発明の効果］ 以上述べてきたように、この発明によれば、金属板表
面に先ず塗着剤を確実に付着させた後に静電力を利用し
て粉粒体を塗着剤層表層に塗着する。このため、形成さ
れる塗膜の金属板への密着性は良好であり、且つ、艶消
しの度合いも高く、外観・感触共に下地金属の冷たく平
板な感じが拭い去られ、加えて塗装歩留まりも非常に高
い。このように、快適度に優れたアメニテイ材料を効率
良く製造することを可能としたこの発明の効果は大き
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は発明の実施例に用いた装置の概念図、第２図は
発明によって得られる塗膜の断面構造を示す模式図、第
３図及び第４図は従来の技術によって得られる塗膜の断
面構造を示す模式図、第５図は粉粒体の挙動を示す図、
第６図は連続的塗布に用いる前後装置との位置関係を示
す概念図、第７図は静電塗布の原理を説明する電荷粒子
の移動を示す図である。 １……金属板、２……塗膜、３……塗着剤、４……粉粒
体、５……バインダー塗料、13……電極、14……網目状
電極、15……直流電源、16……ホッパー、17……コンベ
アーベルト、18,19……ロールコーター、20……アンコ
イラー、21……前処理装置、22,23……焼き付け炉、24
……コイラー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−78465（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−203962（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−214575（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−862（ＪＰ，Ａ) 実公 平１−21013（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】塗着剤を表面に塗布した走行する金属帯の
   両面に対向して、この金属帯の下方及び上方に電極を配
   置し、少なくとも上方の電極の形状を網目状とし、上方
   では網目状電極の上から粉粒体を導入し、下方では金属
   板と板状電極との間に粉粒体を導入し、金属帯と両電極
   との間に直流電圧を印加することによって金属帯の両面
   に粉粒体を連続的に同時に塗布することを特徴とする艶
   消し塗装金属板の製造方法。
2. 【請求項２】粉粒体を塗布した後、更に第２の塗着剤
   を、先に塗布した塗着剤の粘度より下げて、塗布する請
   求項１記載の艶消し塗装金属板の製造方法。
3. 【請求項３】金属帯の走行路の上方に走行路と平行に網
   目状電極を配し下方に走行路と平行に板状電極を配し、
   更に網目状電極の上方に粉粒体供給手段を備え、金属帯
   走行路と板状電極との間に粉粒体を供給するベルトコン
   ベアを備えたことを特徴とする艶消し塗装金属板の製造
   装置。