JP3046172B2

JP3046172B2 - ラミネート金属板の製造方法及び装置

Info

Publication number: JP3046172B2
Application number: JP5069168A
Authority: JP
Inventors: 道浩船木; 守石井; 治久杉本
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-03-05
Filing date: 1993-03-05
Publication date: 2000-05-29
Anticipated expiration: 2015-05-29
Also published as: JPH06255065A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、すぐれた密着性、加工
性、耐食性、外観を有する熱可塑性樹脂被覆金属板を歩
留り良く製造する方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、合成樹脂を被覆した表面処理金属
板としては、熱硬化アクリル樹脂塗料やポリエステル樹
脂塗料を塗布して得たカラー鋼板や、樹脂フィルムをラ
ミネートしたラミネート鋼板が知られている。

【０００３】これらは美麗な色彩、外観と耐食性とか
ら、建築、バス・乗用車の内装材、家庭電気機器の材
料、家具調度品などの用途に広く使われている。

【０００４】しかしながら、塗料に用いられる樹脂は、
塗装作業性上の必要から、比較的低分子量のものが用い
られ、塗布後の焼付硬化によっても高分子量化が充分で
なく、また金属基板上の流動が充分でなく、耐久性に欠
ける欠点があった。

【０００５】一方、樹脂フィルムをラミネートしたラミ
ネート鋼板は、樹脂自体が塩化ビニル樹脂、アクリル樹
脂又はふっ素樹脂といった石油化学工場で一貫して高分
子量化した樹脂を原料として押出成形されたフィルムを
使用するもので、分子量も塗料用樹脂よりも遙かに高
く、従って、基板上の塗膜の耐久性は、塗料塗布の場合
のたとえば３〜５年に比べて、１０〜２０年程度と格段
に長期である。

【０００６】しかし、この場合にもつぎのような種々の
問題点が存在する。（１）フィルムの厚さを薄くすると、基板上に均一なラ
ミネートが困難となり、表面にしわが生ずる等の現象が
現れるので、通常５０μ厚程度が限度とされること。

【０００７】（２）基板上にはミクロ的な凹凸があるた
め、凝固したフィルムと基板との間に空間が生じやす
く、フィルムの密着性が不充分であること。

【０００８】（３）一旦フィルムとして成形されるた
め、フィルム形成能上、使用樹脂に制約のあることなど
である。

【０００９】これに対し、金属基板が加熱ロールで５０
〜１７０℃の範囲内の温度に予熱され、その後加熱ロー
ルと冷却ロールの間隙を進行し、溶融樹脂は加熱ロール
で予熱された金属基板と冷却ロールの間隙に押出され該
冷却ロールによって金属基板上に圧着されることによっ
て、美麗な外観が得られると共に、従来のカラー鋼板や
ラミネート鋼板に比べて、より密着性、耐食性にすぐれ
た表面処理金属板の得られることが報告されている（特
開昭５７―２０３５４５号）。

【００１０】この金属板は、従来金属板に比べ、基板と
の密着性および耐食性が格段にすぐれている。さらに、
フィルムに成形することなく、Ｔダイから直接溶融状態
で被覆を行うため、フィルム厚も、従来のフィルム被覆
では困難であった５０μ厚以下、さらに３５μ厚以下５
μ厚程度までの被覆が可能となった。

【００１１】表面処理金属板の耐久性は、熱可塑性樹脂
の種類と膜厚によって大きく左右されるので、必要な耐
久性の程度と価格的要求に応じて膜厚を制御しうること
が望まれていたが、薄膜で被覆することが本発明で可能
となった。

【００１２】また、たとえば硬い樹脂などは、フィルム
とすることはできるが折れ易く、一旦フィルムに成形し
た後、金属板上に圧着することは困難であったが、この
発明では、溶融下、柔軟性を有する状態で被覆するの
で、このような硬い樹脂でも使用が可能である。

【００１３】その他、フィルム成形工程が省略されるた
め、価格の低減ともなる利点がある。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｔダイ
のスリット状開口から流下する溶融状態の熱可塑性樹脂
膜は、開口からの流下するに従って幅狭まり（ネックイ
ン）が生じ、開口下方の熱可塑性樹脂膜における幅方向
の単位幅当たりの樹脂流量は、中央部は均一であるが中
央部に比べて両端部は大きくなっている。

【００１５】熱可塑性樹脂膜を金属板の幅よりも等しい
かあるいは狭くすると、得られたラミネート金属板の幅
方向の被覆樹脂の厚みが不均一となり、被覆厚みの不均
一部分である幅方向の両端部は製品とならず、後工程で
その部分をトリミングする必要があり、製品歩留りが大
幅に低下する。

【００１６】そのために金属板の幅よりも大きく被覆
（オーバーコート）する必要があるが、オーバーコート
樹脂が巻付けたロールに付着して、操業不能になる。

【００１７】そこで特開平３―１５８２３５号にあるよ
うに軟質薄材を使う方法（図２）もあるが、軟質薄材の
コストがかかる。

【００１８】本発明は、このようなネックインによる問
題点を解決し、密着性、加工性、耐食性、外観に優れ、
且つ歩留りの良い熱可塑性樹脂金属板の製造方法及び製
造装置を提供する。

【００１９】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、
（１）巻付ロールに巻付けた、予熱してある金属板に、
圧着ロールを圧接し、圧着ロールと金属板の間隙に、押
出機を経てＴダイより溶融した熱可塑性樹脂膜を流下し
て金属板に熱可塑性樹脂を被覆してラミネート金属板を
製造する方法において、圧着ロールと金属板の間隙に流
下する熱可塑性樹脂膜の幅を、金属板の全幅よりも大き
くし、熱可塑性樹脂膜の幅方向中央部でもって金属板の
全幅を被覆すると共に、金属板の幅より大きく流下した
熱可塑性樹脂膜が巻付けロールに密着することを防止す
るため、樹脂がオーバーコートされた部分の巻付けロー
ルの表面に開口した孔を設け、該樹脂膜を巻付けロール
から剥離させることを特徴とするラミネート金属板の製
造方法、

【００２０】（２）開口した孔が非貫通孔である（１）
記載の方法、

【００２１】（３）開口した孔が貫通孔である（１）記
載の方法、

【００２２】（４）金属板を巻付ける巻付けロールと、
巻付けた金属板に反対側から圧接する圧着ロールと、圧
着ロールと金属板の間隙に溶融した熱可塑性樹脂膜を流
下して金属板に熱可塑性樹脂を被覆するＴダイとよりな
るラミネート金属板の製造装置において、樹脂がオーバ
ーコートされた部分の巻付けロールの表面に開口した孔
を設けたことを特徴とするラミネート金属板の製造装
置、

【００２３】（５）開口した孔が非貫通孔である（４）
記載の装置、

【００２４】（６）開口した孔が貫通孔である（４）記
載の装置、

【００２５】（７）巻付ロール表面の開口の孔径を圧着
ロールの圧接する幅よりも大きくすることを特徴とする
（４）〜（６）記載の装置、である。

【００２６】以下、本発明を図面を参照しつつ、詳細に
説明する。

【００２７】本発明では、まず金属基板として、屋根、
壁、間仕切り等の建材、自動車用材料、家庭電気製品の
材料、家具、缶等に使用される、用途から板厚みの厚
い、鋼板、亜鉛めっき鋼板、亜鉛合金めっき鋼板、錫め
っき鋼板、錫合金めっき鋼板、アルミニウムめっき鋼
板、アルミニウム合金めっき鋼板またはステンレス板な
どが用いられる。

【００２８】さらにこの上に、０．１〜５μ程度の化成
処理層を有するものも含まれる。

【００２９】化成処理は、金属基板の耐食性、耐酸化性
および密着性を向上させるため、金属板の表面処理とし
て行われるもので、たとえば、リン酸亜鉛処理、リン酸
鉄処理、あるいは電解クロメート処理によって行われ
る。

【００３０】さらに、化成処理を行わず、または、化成
処理を行った後、この上に、接着剤層を有するものも含
まれる。

【００３１】接着剤層は、金属基板と熱可塑性樹脂との
密着性を向上するために少なくとも数μ程度の接着剤を
塗布した層である。

【００３２】この接着剤としては、変性ポリエチレン樹
脂、変性エポキシ樹脂、変性ビニル樹脂など官能基を有
する接着性熱可塑性樹脂が好適である。

【００３３】これらは、金属と被覆に用いる熱可塑性樹
脂との双方に密着性の良いもので、たとえばポリオレフ
ィン被覆鋼板の場合、エチレン―酢ビ共重合樹脂やエチ
レン―アクリル酸共重合樹脂のような変性ポリオレフィ
ンが好適である。

【００３４】本発明で被覆に用いる熱可塑性樹脂は、た
とえば、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリオレフ
ィン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミ
ド樹脂、塩化ビニル樹脂、ふっ素樹脂、ポリカーボネー
ト樹脂、ポリスチレン系樹脂、ＡＢＳ樹脂、塩素化ポリ
エーテル樹脂、ウレタン樹脂などが代表的であり、ポリ
オレフィン樹脂には、エチレン、プロピレン、１―ブテ
ン、１―ペンテン等の重合体又は共重合体があり、アク
リル樹脂としては、アクリル酸、メタアクリル酸、アク
リル酸エステル、メタアクリル酸エステル、アクリルア
ミド等の重合体又は共重合体があり、ポリエステル樹脂
には、ポリエチレンテレフタレート、オイルフリーポリ
エステルなどがあり、ポリアミド樹脂には、いわゆるナ
イロン６６、ナイロン６、ナイロン６１０、ナイロン１
１などがあり、塩化ビニル樹脂には、ホモポリマーの
他、たとえばエチレンや酢酸ビニルとの共重合体などが
あり、ふっ素樹脂には、四ふっ化エチレン樹脂、三ふっ
化塩化エチレン樹脂、六ふっ化エチレンプロピレン樹
脂、ふっ化ビニル樹脂、ふっ化ビニリデン樹脂などがあ
る。

【００３５】また、２以上の樹脂を混合して用いてもよ
い。また、フィルム作成時通常用いられる添加剤、たと
えば、劣化防止剤、改質剤、顔料などを含んでいてもよ
い。

【００３６】また、溶融状態で被覆する際、流動性を失
わない範囲でたとえばアミノ樹脂やエポキシ樹脂などの
架橋剤を加えてもよい。

【００３７】これらの熱可塑性樹脂は、表面処理金属板
の用途に応じ、耐候性、寒冷地適性、耐熱性、耐スクラ
ッチ性、耐汚染性、耐化学薬品性、深絞り加工性などの
必要性に応じて適宜選択する。たとえば、ポリオレフィ
ンは耐寒性にすぐれ、ポリアミドは耐摩耗性にすぐれ、
アクリル樹脂は耐汚染性や耐化学薬品性にすぐれ、ふっ
素樹脂は耐候性にすぐれる等である。

【００３８】ポリエチレンテレフタレート樹脂は特に耐
酸性の用途に有用である。

【００３９】樹脂は単層被覆でも、同種又は異種樹脂の
多層被覆でもよい。多層被覆の場合、たとえば多層Ｔダ
イによって行い、層間に接着層を設けることもできる。

【００４０】たとえば、接着剤を塗布し、且つ予熱して
いる鋼板に、溶融状態にある熱可塑性樹脂を下層に、接
着性樹脂を中間層に、熱可塑性樹脂を上層に、３層Ｔダ
イにより、フィルム状に押出し、直接且つ連続的に多層
被覆した表面処理鋼板を得ることができ、又は、予熱し
ている鋼板に溶融状態にある接着性樹脂を第１下層に、
熱可塑性樹脂を第２中間層に、接着性樹脂を第３中間層
に、熱可塑性樹脂を第４最上層に、４層Ｔダイによりフ
ィルム状に押出し、直接且つ連続的に多層被覆した表面
処理鋼板を得ることができる。

【００４１】つぎに製造工程を図面により説明する。

【００４２】金属基板は、溶融樹脂を被覆するに先立っ
て、予熱しておく必要がある。

【００４３】たとえばポリエチレンテレフタレートの場
合、融点（２５５℃）−１２０℃以上（従って、１３５
〜２５５℃程度）の予熱が好ましい。

【００４４】予熱をすることによって樹脂の流動性が高
まり密着性が向上する。

【００４５】予熱を行わないとき、又は予熱温度が低い
ときは、特に冷却ロールを使用した場合、樹脂の密着性
が充分でなく、耐食性に欠ける結果となる。

【００４６】予熱の温度は高い程、樹脂の流動性が高ま
るので好ましいが、高すぎると樹脂や接着剤が分解する
ので好ましくない。また、省エネルギーの観点からも好
ましくない。

【００４７】したがって、溶融樹脂の温度以下、好まし
くは、溶融樹脂の温度よりも５０℃以上低い温度、通常
５０〜２３０℃程度の予熱温度で行われる。

【００４８】図１は、巻付けロール４に巻付けられた予
熱された金属基板１の表面に圧着ロール５を圧接し、そ
の金属基板表面と圧着ロール５との界面に押出機を経
て、Ｔダイ２より溶融した熱可塑性樹脂フィルム３を流
下し、金属基板１に熱可塑性樹脂フィルムを塗覆装する
ラミネート金属板製造方法を示したものである。

【００４９】この方法はフィルム厚や表面状態の調節が
容易である。たとえば、表面の光沢の調節や、表面にエ
ンボス模様を付すことも容易である。

【００５０】高温溶融樹脂３が被覆された金属基板１
は、冷却捲取りが行われる。冷却は、たとえば空冷後、
水スプレーを行ってもよく、又水冷槽をくぐらせても、
冷却ロールを通してもよい。

【００５１】このようにして、本発明の表面処理金属板
が得られるが、本発明においては、熱可塑性樹脂膜が被
覆する巻付ロールの軸方向部分の表面に開口する孔を設
けたので、開口面積分だけ樹脂のロール表面被覆面積が
減少し、その分だけ樹脂のロール表面への付着力が減少
し、巻付けロールにオーバーコート樹脂が巻き付かず、
剥離させることができる。

【００５２】開孔する孔の形状、構造としては、特に限
定するものではなく、貫通孔でも非貫通孔でもよいが、
代表的にはロールの表面を貫通した孔を設けるのがよ
い。この場合、特願平４―２５０３８０号で開示したよ
うに、開口した孔から気体を噴射してオーバーコートし
た樹脂を巻付けロールから剥離させる方法に用いること
も出来る。

【００５３】以下、開口した孔が貫通孔である場合を例
にとり、説明する。

【００５４】図３は、装置の断面図、図４，５，６が、
それぞれ図３におけるＸ―Ｘ方向図，Ｙ―Ｙ方向図，Ｚ
―Ｚ方向図である。

【００５５】図３，４に示すように、本発明は、予熱金
属板１が巻き付き通過する巻付ロール（ロール巻付け）
４の表面で、熱可塑性樹脂３の幅Ｗ_Pを、金属板１の板
幅Ｗ_Mよりも広くし、巻付ロール表面の開口を被覆する
熱可塑性樹脂に対して、被覆する部分の軸方向に、開口
する孔を設けたもので、ニップロール（圧着ロール）５
の圧接位置より後方部において、孔より気体を噴射する
こともできる。

【００５６】気体を噴射しない本発明の方法において
も、開口面積分だけ、被覆面積が減少し、オーバーコー
ト樹脂の剥離が容易になる。

【００５７】図５では、金属製スリーブ５１の外周に、
熱可塑性樹脂と剥離性の良いゴム、例えば、ポリ４ふっ
化エチレンゴム５２をライニングし、熱可塑性樹脂の被
覆する部分には、巻付ロール厚み方向に貫通した孔１０
を設けていることを示している。

【００５８】この装置の軸構造は、外管５５とシャフト
５４の二重管構造になっており、この外管とシャフトの
間には可動部５３がある。外管には軸方向に長穴６３が
開いており、ソケット５６が軸方向に移動できるように
なっている。

【００５９】その移動機構について示すと、この可動部
とシャフトは、ナットとボルトの関係にあり、シャフト
が回転するとそれに伴い、可動部が移動する。

【００６０】つまり、シャフトを回転させれば、ソケッ
トとともに気体を噴射する場合の風箱を軸方向に移動す
ることができる。よって、通板する金属板の板幅の変更
に対応できるようになっている。

【００６１】なお、この装置は、軸が固定され、ベアリ
ング５９を介してスリーブ５１のみが回転する構造とな
っている。

【００６２】図６では、開口する孔の位置を示してい
る。開口する孔は、通板される金属板の最小板幅Ｗ_Mｍ
ｉｎから最大板幅Ｗ_Mｍａｘにおける、ロール表面を被
覆する熱可塑性樹脂の樹脂幅Ｗ_Pｍａｘまでの領域に設
けるのが良い。

【００６３】図７に穴の部分の拡大図を示す。孔の形に
ついては、丸型、正方形型、長方形型、菱形等どんな形
状でもかまわない。

【００６４】また、孔の配置については、図７に示すよ
うに、熱可塑性樹脂のロール表面被覆面積を少なくする
ために、できるだけ密にして配置するのがよい。

【００６５】さらに、孔の構造について、図７における
Ｕ―Ｕ断面図を図８、９に示す。図８、９に示すよう
に、熱可塑性樹脂のロール表面被覆面積を低減するため
に、ロール表面側の孔径をロール内面側の孔径よりも大
きくする構造、例えば、２段穴構造（図８）、テーパー
穴構造（図９）が良い。

【００６６】また、ロール表面での孔の大きさについて
は、図１０に示すように、ニップロールとの圧接位置
で、圧接により熱可塑性樹脂が孔に注入されるのを避け
るため、図１１に示すようにニップロールのニップ幅よ
り大きな孔にするのが良い。

【００６７】これまでの例は、孔を貫通孔としている
が、図１２に示すように、非貫通孔としても良い。

【００６８】

【実施例１】最後に、この装置を用いた実施例について
説明する。

【００６９】図１３に示すような装置において、金属板
を巻き付けてあるロールとして、金属製スリーブ５１の
外表面にポリ４ふっ化エチレンゴム５２を被覆した巻付
ロール４で、予熱された金属板１が巻きつく際に、板よ
りはみ出した樹脂が接触するロール表面部分近傍に、ロ
ール内部から外部へ貫通する孔をロールの軸方向に設け
た巻付ロール４を設置した。

【００７０】９は風箱であるが、本実施例では使用しな
い。

【００７１】このようにして、金属板１を予熱した後、
金属板１とニップロール５との界面に、Ｔダイ２よりＰ
ＥＴ系樹脂３を押し出し流下させ、金属板１に被覆させ
た。このとき、ＰＥＴ系樹脂３は、金属板１より両側に
５０ｍｍずつ広く被覆した。

【００７２】そして、金属板１よりはみ出した樹脂は、
巻付ロール４に巻きつくことなく、剥離し、ライン速度
が１０ｍ／ｍｉｎまで、安定して操業できることを確認
した。

【００７３】比較例として、上記実施例において、この
表面に開孔した孔を設けたロールを用いずに操業したと
ころ、金属板よりはみ出した樹脂は、金属板を巻き付け
てあるロールに、即座に巻き付いて操業不能になった。

【００７４】

【発明の効果】本発明により、密着性、加工性、耐食
性、外観に優れたラミネート金属板を歩留り良く製造す
ることができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】金属基板とロールとの界面に、溶融樹脂を流下
して、被覆を行う方法の説明図である。

【図２】軟質薄材を使ったＴダイ押出法の説明図。

【図３】本発明方法の説明図。

【図４】図３におけるＸ―Ｘ断面図。

【図５】図３におけるＹ―Ｙ断面図。

【図６】図３におけるＺ―Ｚ断面図。

【図７】図６における孔部拡大図。

【図８】図７におけるＵ―Ｕ断面図（２段穴型）。

【図９】図７におけるＵ―Ｕ断面図（テーパー型）。

【図１０】孔径がニップ幅より大きいニップロール圧接
部の断面図。

【図１１】孔径がニップ幅より小さいニップロール圧接
部の断面図。

【図１２】実施態様を示す説明図。

【図１３】実施例１の説明図。

【符号の説明】

１金属板２Ｔダイ３熱可塑性樹脂４巻付けロール５圧着ロール６冷却装置７水スプレー冷却装置８軟質薄材９風箱１０貫通孔５１金属製スリーブ５２ゴムライニング５３可動部５４シャフト５５外管（スリーブ）５６ソケット５７プラグ５８バネ５９ベアリング６１気体供給管６３長穴

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特公平２−33259（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B32B 31/30 B32B 15/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】巻付ロールに巻付けた、予熱してある金
属板に、圧着ロールを圧接し、圧着ロールと金属板の間
隙に、押出機を経てＴダイより溶融した熱可塑性樹脂膜
を流下して金属板に熱可塑性樹脂を被覆してラミネート
金属板を製造する方法において、圧着ロールと金属板の
間隙に流下する熱可塑性樹脂膜の幅を、金属板の全幅よ
りも大きくし、熱可塑性樹脂膜の幅方向中央部でもって
金属板の全幅を被覆すると共に、金属板の幅より大きく
流下した熱可塑性樹脂膜が巻付けロールに密着すること
を防止するため、樹脂がオーバーコートされた部分の巻
付けロールの表面に開口した孔を設け、該樹脂膜を巻付
けロールから剥離させることを特徴とするラミネート金
属板の製造方法。
【請求項２】開口した孔が非貫通孔である請求項１記
載の方法。
【請求項３】開口した孔が貫通孔である請求項１記載
の方法。
【請求項４】金属板を巻付ける巻付けロールと、巻付
けた金属板に反対側から圧接する圧着ロールと、圧着ロ
ールと金属板の間隙に溶融した熱可塑性樹脂膜を流下し
て金属板に熱可塑性樹脂を被覆するＴダイとよりなるラ
ミネート金属板の製造装置において、樹脂がオーバーコ
ートされた部分の巻付けロールの表面に開口した孔を設
けたことを特徴とするラミネート金属板の製造装置。
【請求項５】開口した孔が非貫通孔である請求項４記
載の装置。
【請求項６】開口した孔が貫通孔である請求項４記載
の装置。
【請求項７】巻付ロール表面の開口の孔径を圧着ロー
ルの圧接する幅よりも大きくすることを特徴とする請求
項４〜６記載の装置。