JP4571916B2 - カーテン塗装方法 - Google Patents

Description

本発明は，複数層の液膜からなるカーテンを落下させ，走行する板の表面に複数層の膜を塗装するカーテン塗装方法に関するものである。

カーテン塗装方法においては，カーテン塗装装置によって液膜を形成し，液膜をカーテンとして自由落下させ，走行する板上にカーテンを衝突させ，板の表面に膜をコーティングすることができる。自由落下するカーテンの幅方向端部は案内装置によって規制され，自由落下中におけるカーテンの幅が所定の幅に保持される。案内装置を用いずに，カーテンの幅両端を自由端とすることもできる。特許文献１には，カーテンを複数層の液膜として形成し，走行する板の表面に複数層の膜を塗装するカーテン塗装方法が記載されており，特に多層写真材料の製造を取り扱っている。

板への塗装位置において，カーテンの幅が板の幅と同等あるいは板の幅よりも狭い場合，板の表面に塗装された膜の厚さが幅方向端部において厚くなる傾向があり，膜厚の均一性が保たれない場合がある。それに対し，板への塗装部位においてカーテンの幅を板の幅よりも広くすると，板に塗装される膜の厚さは幅方向で均一にすることができる。

カーテンの幅を板の幅よりも広くする場合，板の幅両端の外側に位置するカーテン部分は板の下方に落下することとなる。この落下するカーテン部分については，カーテンが単一層の液膜であれば，回収してカーテン液膜原料として再使用することができる。ところが，特許文献１に記載のように複数層の液膜を塗装する場合，板の幅両端の外側に落下するカーテン部分においてもカーテンが複数層の液膜であるため，これを回収しても２種以上の異なる組成物の混合物となり，カーテン液膜原料として再使用することができない。

特許文献２に記載の発明においては，主に写真のフィルム製造技術として用いられるものであり，カーテンを構成する複数層の液膜のうち，１つの層がウエブ（板）の幅よりも大であり，他の層はウエブを溢れ出ない幅を有する。これにより，ウエブの縁から溢れ出る液膜は単一層であるため，この溢れ出る組成物を収集し，同一組成の層の液供給原料中に再循環させることができるとしている。ここでは，ウエブの幅よりも大であってカーテン幅と同等の幅を有する層を幅広層，ウエブを溢れ出ない幅を有する層を幅狭層と呼ぶこととする。

カーテン塗装方法を用いた塗布方法は，金属板の塗装にも用いられることが検討されており，特許文献３にはカーテンを構成する各液膜層の幅が同一である液膜を金属板上に塗装することが示されている。

特公昭４９−２４１３３号公報 特公昭６２−４７０７５号公報 特開平０６−１９０３３５号公報

帯鋼等の表面塗装にカーテン塗装方法を用いる場合においても，図４に示すように，カーテン１０を構成する複数層の液膜のうち，板１１の幅よりも大であってカーテン幅と同等の幅を有する幅広層１２と，板１１を溢れ出ない幅を有する幅狭層１３とによって構成することができる。これにより，板の縁から溢れ出る液膜は単一層であるため，この溢れ出る組成物を収集し，同一組成の層の液供給原料中に再循環させることができる。カーテン全幅のうち，幅方向外側部分であって幅狭層に覆われない部分は，幅広層のみのカーテンを形成し，通常は単層である。この部分を「外側単層部位３６」と呼ぶ。幅広層が２層以上である場合も同様の呼び方とする。幅方向中心部分は少なくとも幅広層と幅狭層の２層以上のカーテンを形成する。この部分を「内側多層部位３５」と呼ぶ。

帯鋼の表面に複数層の塗料を塗装するに際して，幅広層と幅狭層とによって構成される液膜を形成するカーテン塗装方法を採用した場合，カーテンが自由落下して帯鋼表面に到着するまでの区間において，図５（ａ）に示すように，内側多層部位３５の幅即ち幅狭層１３の幅が下方に行くに従って狭まることがある。このとき，内側多層部位３５の幅が狭まるのに対応して，外側単層部位３６の幅が下方に行くに従って拡がり，広がると同時に外側単層部位３６の一部の膜厚が薄くなって薄膜化部分１４を形成するという現象が発生することがある。この現象を以下「薄膜化現象」と呼ぶ。薄膜化現象が発生すると，自由落下カーテンの状態が不安定となり，カーテン切れが発生したり，塗装した鋼板の内側多層部位３５と外側単層部位３６との境界に空気同伴現象が発生したりする。これにより，塗装鋼板の品質が不安定になるとともに，生産性を阻害する原因ともなり，好ましくない。

本発明は，複数層の液膜からなるカーテンを落下させ，走行する板の表面に複数層の膜を塗装するカーテン塗装方法であって，液膜層が幅広層と幅狭層とから構成される場合において，上記薄膜化現象の発生しないカーテン塗装方法を提供することを目的とする。

即ち，本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）複数層の液膜からなるカーテン１０を落下させ，走行する板１１の表面に複数層の膜を塗装するカーテン塗装方法において，落下するカーテン１０を構成する液膜の少なくとも１層の幅はカーテン全幅よりも狭い幅であり（以下この層を「幅狭層１３」という。），カーテンのうち幅狭層に覆われない部分を覆う層を形成し（以下この層を「端部補助層１５」という。），幅狭層と端部補助層とが重なる部分を有することを特徴とするカーテン塗装方法。
（２）カーテン幅と同じ幅を有する層（以下「幅広層１２」という。）は１層のみであり，端部補助層１５は幅広層１２と同じ材料（同一塗料）からなることを特徴とする上記（１）に記載のカーテン塗装方法。
（３）自由カーテン落下中の幅狭層１３の幅縮み代Ｘに応じて，端部補助層１５の流量を調整することを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のカーテン塗装方法。
（４）縮み代Ｘが正方向に増大したときは端部補助層１５の流量を増大し，縮み代Ｘが減少又は負方向に増大したときは端部補助層１５の流量を減少することを特徴とする上記（３）に記載のカーテン塗装方法。
（５）自由カーテン落下中の幅狭層１３の幅縮み代Ｘに応じて，幅狭層１３と端部補助層１５の粘性差を調整することを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のカーテン塗装方法。
ここで，カーテン膜を構成する材料とは，塗料中に含まれる高分子樹脂，溶剤，顔料，レベラー等の添加剤等を言う。

本発明は，複数層の液膜からなるカーテンを落下させ，走行する板の表面に複数層の膜を塗装するカーテン塗装方法であって，液膜層が幅広層と幅狭層とから構成される場合において，幅狭層に覆われない部分を覆う端部補助層を形成することにより，薄膜化現象を防止することができる。また，端部補助層と幅狭層の粘性差を調整することによっても薄膜化現象を防止することができる。

本発明において，液膜を形成するカーテン塗装装置１としては，例えば図１に示すスライドカーテン塗装装置を用いることができる。カーテン塗装装置１は２以上の吐出スリット２を有し，各吐出スリット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の傾斜面に沿って流下する。液膜は傾斜面に沿って流下し，傾斜端において傾斜面から離れ，複数層のカーテン１０として自由落下する。

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板１１が走行している。板の表面に落下した多層のカーテン１０は，多層の状態を保持したまま板の表面に付着し，板の表面に複数層の膜が塗装される。

本発明においては，落下するカーテン１０を構成する液膜の少なくとも１層の幅はカーテン全幅よりも狭い幅であり，カーテンが板に衝突するときのカーテン全幅３２は走行する板の幅３４よりも広い幅である。カーテン全幅よりも狭い幅の層を幅狭層１３と呼び，カーテン全幅と同じ幅を有する層を幅広層１２と呼ぶ。図１に示すカーテン塗装装置１の例では，スリット２ａから吐出した第１層がカーテン全幅と同じ幅を有する幅広層１２を構成し，スリット２ｂから吐出した第２層が幅狭層１３を構成する。カーテン全幅のうち，幅方向外側部分は第１層のみの単層のカーテンを形成する。この部分を「外側単層部位３６」と呼ぶ。幅方向中心部分は第１層から第２層までの２層のカーテンを形成する。この部分を「内側多層部位３５」と呼ぶ。カーテンが板に衝突するときのカーテン全幅３２（幅広層の幅）は走行する板の幅３４よりも広い幅であり，結果として板の幅両端の外側部分に位置するカーテンは，板表面に塗装されずに下方に流下することとなる。

前述のとおり，カーテン１０が自由落下して帯鋼表面に到着するまでの区間において，内側多層部位３５の幅（幅狭層１３の幅）が下方に行くに従って狭まることがある。そして，内側多層部位３５の幅が狭まるのに対応して，図５（ａ）に示すように，外側単層部位３６の幅が下方に行くに従って拡がり，拡がると同時に外側単層部位の一部の膜厚が薄くなって薄膜化部分１４を形成する薄膜化現象が発生することがある。ここで，カーテン落下開始時の幅狭層の幅３１からカーテンが板に衝突するときの幅狭層の幅３３を差し引いた値を縮み代Ｘ（ｍｍ）として定義する。縮み代Ｘは正の値と負の値を取り得る。Ｘが正の値のとき，薄膜化現象が起きるのは外側単層部位３６である。一方図５（ｂ）に示すように，Ｘが負の値，即ち幅狭層１３の幅が下に行くに従って拡がるような場合，薄膜化部分１４が形成されるのは反対に内側多層部位である。

内側多層部位の膜厚と外側単層部位の膜厚との膜厚差に着目し，この膜厚差と縮み代Ｘとの関係を調査したところ，膜厚差が大きいほど縮み代Ｘが大きくなる傾向が見出された。この知見をヒントとして，外側単層部位を覆うように，新たな層として端部補助層を形成することを考えた。図１において，スリット２ａが幅広層１２を吐出するスリット，スリット２ｂが幅狭層１３を吐出するスリット，スリット２ｃが端部補助層１５を吐出するスリットである。図２に板１１に塗布した多層膜の部分模式図を示す。図２に示すように，幅狭層１３と端部補助層１５との境界部には，必ず幅狭層１３と端部補助層１５とが重なり合う重なり部１６を設けている。このように端部補助層１５を設けた上で，端部補助層１５の膜厚を種々変更したところ，端部補助層１５の膜厚を薄い側から徐々に厚くするに従って縮み代Ｘが低減し，最終的に縮み代Ｘをゼロにすることのできることを確認した。縮み代Ｘが減少するに従って，薄膜化部分の生成も抑えられ，薄膜化現象を防止することが可能となった。膜厚差Δｔを
膜厚差Δｔ＝幅狭層ウェット膜厚−端部補助層ウェット膜厚 （１）
として定義したときに，縮み代ＸがゼロとなるΔｔが存在する。ここでウェット膜厚とは，自由落下カーテンが走行する板に付着した直後におけるウェット膜厚を意味する。

端部補助層１５の粘性を種々変更して評価を行ったところ，幅狭層１３の粘性と端部補助層１５の粘性との間の粘性差が，縮み代Ｘに影響を与えることが判明した。粘性差を
粘性差ΔＶ＝幅狭層の粘性−端部補助層の粘性 （２）
として定義する。

塗料の粘性の測定については，イワタカップＮｏ．４を用いて２０℃で測定した粘度（単位は秒）を用いた。このカップは容量が４７ｃｃ程度で簡便に測定できるが，同様の測定ができるフォードカップＮｏ．４（容量１００ｃｃ）を用いた場合でも，イワタカップと相関の良い結果を得ることができる。

図３（ａ）は，粘性差ΔＶ＝０とし，横軸に膜厚差Δｔ，縦軸に縮み代Ｘをとって，ΔｔとＸの関係を評価した結果である。また図３（ｂ）は，膜厚差Δｔ＝０とし，横軸に粘性差ΔＶ，縦軸に縮み代Ｘをとって，ΔＶとＸの関係を評価した図である。

即ち，縮み代ＸをゼロにするΔｔの値が存在し，例えばΔＶがゼロであれば，膿厚差Δｔがゼロのときに縮み代Ｘもゼロとなる。また，ΔＶが正の値のときは縮み代Ｘが小さくなる方向であり，ΔＶが負の値のときは縮み代Ｘが大きくなる傾向を示した。従って，ΔＶが正の値のときは，縮み代Ｘをゼロとする（１）式の膜原差Δｔが小さくなり，ΔＶが負の値のときは，縮み代Ｘをゼロとする（１）式の膜厚差Δｔが大きくなる。

本発明においては，上述のとおり，幅狭層１３と端部補助層１５とが重なる重なり部１６を有する。重なる部分を有しないカーテン塗装を行った場合，幅狭層１３と端部補助層１５の接する境界付近において，幅広層１２のみで構成される部分が発生することがあり，このような場合に薄膜化現象が発生してしまうからである。重なり部１６の重なり幅が少なすぎると，塗装時の変動によって薄膜化現象が発生する場合がある。重なり幅が２ｍｍ以上であるとこのような薄膜化現象が発生しないので好ましい。また，重なり幅が１５ｍｍを超えると，塗料が混合する幅が広すぎるので好ましくない。

本発明において，カーテン幅と同じ幅を有する層（幅広層）は１層のみであり，端部補助層は幅広層と同じ材料からなることとすると好ましい。これにより，板の幅両端の外側部分で板の下方に落下して回収された塗料が，単一の塗料からなるため，再利用することが可能となるからである。端部補助層について，幅広層と同一の材料を用いつつ粘性を調整するためには，幅広層に用いる液体を構成する高分子材料，顔料，溶剤，レベラー等は，同一の材料を用いてこの内溶剤の量を調整すればよい。

本発明は，自由カーテン落下中の幅狭層の幅縮み代に応じて，端部補助層の流量を調整することにより，縮み代Ｘを最適化して薄膜化現象の発生を防止することができる。端部補助層の流量と端部補助層のウエット腹厚との間には正の相関がある。縮み代Ｘが正の値で大きくなったら端部補助層の流量を増大し，縮み代Ｘが小さくなり，あるいは負の値で大きくなったら端部補助層の流量を減少すれば，縮み代Ｘを適正な値に戻すことができる。

本発明はまた，自由カーテン落下中の幅狭層の幅縮み代に応じて，幅狭層と端部補助層の粘性差を調整することにより，縮み代Ｘを最適化して薄膜化現象の発生を防止することができる。縮み代Ｘが正の値で大きくなったら，（２）式の粘性差ΔＶを正の方向で大きくするように調整し，縮み代Ｘが小さくなり，あるいは負の値で大きくなったら，（２）式の粘性差ΔＶを正の方向で小さく（負の方向で大きく）するように調整すれば，縮み代Ｘを最適化することができる。

本発明において，幅狭層１３を構成する液体（塗料）は分子量が３０００〜３００００の高分子材料溶液とすると好適である。樹脂系高分子を主原料とする塗料において，塗膜の硬さを高める場合の分子量下限が３０００であり，一方高加工性を要求される柔らかい塗腹を形成する場合の分子量上限が３００００であり，分子量３０００〜３００００の範囲において本発明の効果を発揮することができるからである。また，幅広層１２を構成する液体は分子量が１００００〜３００００の高分子材料溶液とすると好適である。１００００以下では，幅狭層が存在すると安定して膜が形成されず，一方高加工性を要求される柔らかい塗膜を形成する場合の分子量上限が３００００であり，分子量１００００〜３００００の範囲において本発明の効果を発揮することができるからである。

塗料に用いる樹脂としては，ポリエステル系樹脂，アクリル系樹脂，フッ素系樹脂，エポキシ系樹脂等が挙げられるが，この他の樹脂でも良い。

カーテン塗装装置を用いて帯鋼表面に２層塗膜を塗装するに際し，本発明を適用した。カーテン塗装装置として図１に示す装置を用いた。帯鋼（板１１）の表面に塗布する第１層を幅広層１２としてスリット２ａから吐出し，その上に塗布する第２層を幅狭層１３としてスリット２ｂから吐出した。本実施例ではさらに，端部補助層１５をスリット２ｃから吐出する。塗料としてはポリエステル系塗料を用いた。

幅広層と幅狭層それぞれの塗料種類，ＤＲＹ厚み，ＷＥＴ厚み，スリット幅，粘性，端部補助層のＷＥＴ厚み，スリット幅，重なり部の重なり幅，粘性を，表１に示す。端部補助層の塗料種類は，幅広層と同じものを用いている。端部補助層の粘性を調整するに当たっては，端部補助層用塗料タンクに撹拌しながら溶剤を投入するという方法を用いた。塗料の粘性の測定については，イワタカップＮｏ．４を用いて２０℃で測定した粘度（単位は秒）を用いた。各層のＷＥＴ膜厚については，スリットからの流量（ｍｌ／（ｍｉｎ・ｍｍ））と板の走行速度（ｍ／ｍｉｎ）から，スリットからの流量を板の走行速度で割ることによって算出した。ＤＲＹ膜厚については，ＷＥＴ膜厚に比重をかけてその重量中の固形分率をＤＲＹ膜厚として算出した。すなわち，
ＷＥＴ膜厚＝［｛流量（ｍｌ／ｍｉｎ）×１０００／カーテン幅（ｍｍ）｝／（ライン速度（ｍ／ｍｉｎ）×１０００）］×１０００
ＤＲＹ膜厚＝ＷＥＴ膜厚／｛（塗膜比重×（１＋希釈率））／（ＮＶ×塗料比重）｝
の関係にある。ここで，「ＮＶ（non-volatile ratioもしくはno volatile ratio）」とは「不揮発成分の量比」，すなわち，乾燥後の塗料の質量／乾燥前の塗料の質量のことをいう。

表１に示す本発明例Ｎｏ．１〜１０については，膜厚差Δｔと粘性差ΔＶの関係を良好に保持することができ，縮み代Ｘがほとんどゼロであり，薄膜化現象は発生しなかった。

表１の比較例Ｎｏ．１１は，重なり幅が２ｍｍ未満であったため，塗装の途中で薄膜化現象が発生し，カーテン切れが発生した。比較例Ｎｏ．１２は，重なり幅が広すぎ，塗料の混合部分が多くなり過ぎて塗料の無駄が発生した。

比較例Ｎｏ．１３は，膜厚差Δｔがマイナスで大きくなり過ぎ，縮み代Ｘがマイナスの値となった。Ｎｏ．１４は膜厚差Δｔが正の値で大きくなり過ぎ，縮み代Ｘがプラスの値となり，幅狭膜が狭まる結果となった。

比較例Ｎｏ．１５，１６は，本発明例１と同じ条件で端部補助層の膜厚のみを変化させた例である。Ｎｏ．１５は端部補助層の膜厚を薄くしたので，幅狭膜が狭まる方向で変化し，Ｎｏ．１６は端部補助層の膜厚を厚くしたので，幅狭膜が広がる方向で変化した。

本発明の塗装方法に用いるカーテン塗装装置を示す図である。 本発明の塗膜の状況を示す部分拡大図である。 （ａ）は膜厚差Δｔと幅縮み代Ｘの関係を示す図，（ｂ）は粘性差ΔＶと幅縮み代Ｘの関係を示す図である。 従来の塗装方法に用いるカーテン塗装装置を示す図である。 薄膜化現象が発生する様子を示す概略図である。

符号の説明

１ カーテン塗装装置
２ 吐出スリット
５ 案内装置
６ エッジガイド
１０ カーテン
１１ 板
１２ 幅広層
１３ 幅狭層
１４ 薄膜化部分
１５ カーテン端部
１６ 重なり部
２４ 幅狭層端部
２５ カーテン端部
３１ 幅狭層の幅（カーテン落下開始時）
３２ カーテン全幅（カーテンが板に衝突するとき）
３３ 幅狭層の幅（カーテンが板に衝突するとき）
３４ 板の幅
３５ 内側多層部位
３６ 外側単層部位

Claims (5)

1. 複数層の液膜からなるカーテンを落下させ，走行する板の表面に複数層の膜を塗装するカーテン塗装方法において，落下するカーテンを構成する液膜の少なくとも１層の幅はカーテン全幅よりも狭い幅であり（以下この層を「幅狭層」という。），カーテンのうち幅狭層に覆われない部分を覆う層を形成し（以下この層を「端部補助層」という。），幅狭層と端部補助層とが重なる部分を有することを特徴とするカーテン塗装方法。
2. カーテン幅と同じ幅を有する層（以下「幅広層」という。）は１層のみであり，前記端部補助層は幅広層と同じ材料からなることを特徴とする請求項１に記載のカーテン塗装方法。
3. 自由カーテン落下中の幅狭層の幅縮み代に応じて，前記端部補助層の流量を調整することを特徴とする請求項１又は２に記載のカーテン塗装方法。
4. 前記縮み代が正方向に増大したときは前記端部補助層の流量を増大し，縮み代が減少又は負方向に増大したときは前記端部補助層の流量を減少することを特徴とする請求項３に記載のカーテン塗装方法。
5. 自由カーテン落下中の幅狭層の幅縮み代に応じて，幅狭層と端部補助層の粘性差を調整す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カーテン塗装方法。
   
   

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