JPH0119946B2

JPH0119946B2 -

Info

Publication number: JPH0119946B2
Application number: JP55172620A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Kunimoto; Isao Ichinose; Noboru Suzuki; Kazuo Sekine
Original assignee: NIPPON CROWNCORK
Current assignee: NIPPON CROWNCORK
Priority date: 1980-12-09
Filing date: 1980-12-09
Publication date: 1989-04-13
Also published as: JPS5799369A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はシートへの塗装方法に関し、より詳細
には、短時間で固化造膜する性質を有する塗料
を、ピンホールや気泡跡を発生することなしに平
滑に塗布する方法に関する。近年、溶媒の価格高騰、溶媒による大気汚染及
びこれを防止する公害防止設備の必要性等の要因
から、塗料を無溶媒で用いる多くの提案がなされ
ている。これらの無溶媒系塗料の内、粉末塗料は、塗料
自体のコストが高くまた塗装に際しても格別の高
価な施設を必要とすることから、従来の塗装設備
をそのまま或いは若干の改造をして使用し得る無
溶媒系塗料に経済上の見地からの期待が集中して
いる。無溶媒系の液体塗料は、分子末端の重合性のエ
チレン系二重結合乃至はエポキシ基等を有する液
性物質を主体とするものであり、この液体を施し
た後、熱、光、放射線、触媒等の作用でこれらを
重合硬化させるものである。これら無溶媒系液体
塗料から形成れる塗膜は、溶媒を含まない状態で
焼付けられるため光沢があり、更に残存溶媒の匂
いがない等の利点があり、特に紫外線硬化型のも
のは、焼付操作も簡単であることから、罐、金属
容器蓋等の包装材料の分野に特に有用性が期待さ
れている。しかしながら、この無溶媒系液体塗料を、この
ような包装材料の分野に利用するには、塗装の点
で未だ大きな解決すべき問題を生じることが認め
られるに至つた。即ち、これらの無溶媒系塗料は、比較的短時間
の内に固化造膜する性質を有しており、また、溶
媒型塗料に比して溶媒を含有しない分だけ薄く基
材表面に施さねばならない。このため、塗膜表面
に凹凸ができ、レベリング（均一平滑化）するた
めの時間的余裕なしに塗料が固化したり、或いは
塗装時に塗膜に入る気泡が脱泡されることなく塗
料の固化が生じて、塗膜に気泡跡やピンホールが
そのまま残存する傾向が認められる。特に、包装
材料の分野の塗装は、一般にブランクと呼ばれる
金属シートの形で塗装を行うため、使用し得る塗
装設備に自から制限があり、かかる傾向は特に著
しく表われることが確認された。従つて、本発明の目的は、このように塗装すべ
きシート材料を一対の駆動ローラから成る塗布装
置に供給して、無溶媒系の紫外線硬化型液体塗料
のローラ塗布を行う際、塗膜中に気泡やピンホー
ルを残すことなしに、平滑な均一な厚みの塗膜を
形成させ得る塗装方法を提供するにある。本発明の他の目的は、従来のシート用ローラ塗
布装置に若干の変更を加えるのみで無溶媒系の紫
外線硬化型液体塗料の塗装に用いることが可能と
なる経済性に優れた塗装方法を提供するにある。本発明によれば、塗料が供給される駆動コーテ
イングローラと駆動バツクアツプローラとの間に
シートを供給してシートの表面に塗装を行なう方
法において、前記塗料として短時間で固化造膜す
る性質を有する無溶媒系の紫外線硬化型液体塗料
を使用し、コーテイングローラをその周速度がバ
ツクアツプローラの周速度よりも10乃至100m／
分速く且つそのニツプ位置における回転方向がシ
ートの移動方向を一致するように駆動し、且つバ
ツクアツプローラ上の塗膜を掻き取つてバツクア
ツプローラをニツプ位置において実質上塗膜を介
さずにシートと接触させ、シートの移動速度をバ
ツクアツプローラの周速度と実質的に一致させる
ことを特徴とするシートへの塗装方法が提供され
る。本発明の重要な特徴は、塗料が供給される駆動
コーテイングローラと駆動バツクアツプローラと
の間に塗装すべきシートを供給する際、バツクア
ツプローラ上の塗膜を掻き取つてバツクアツプロ
ーラとシートとをニツプ位置において、実質上塗
膜を介さずに接触させるようにするときには、コ
ーテイングローラとバツクアツプローラとの間に
周速の差がある場合にも、シートの移動速度は常
にバツクアツプローラの周速に一致するようにな
ること及びコーテイングローラをその周速がバツ
クアツプローラの周速に対して10乃至100m／分
の差となるが、そのニツプ位置にける回転方向が
シートの移動方向と一致するように駆動すると、
塗装直後の塗膜に気泡が入り、また塗膜が凹凸に
なるという現象が有効に解消されることの新規知
見に基づいている。従来、シートのローラ塗装では、駆動コーテイ
ングローラの周速と、駆動バツクアツプローラの
周速とを同一にして、コーテイングローラの上の
塗膜をシート表面に転移させることにより塗装を
行つていた。しかして、このような従来の塗装方
式を無溶媒系液体塗料に適用する場合には、塗装
直後の塗膜に気泡が入り、更に凹凸の著しいもの
となつて、塗膜の完全さ、平滑性及び厚みの均一
性が失われるという欠点を免れないのである。即
ち、添付図面第１図の曲線Ａは、このような従来
のシート塗装方式を無溶媒系液体塗料に適用した
場合の塗布後硬化のための紫外線照射迄の放置時
間（秒）と塗膜の光沢率（％）との関係を示して
いる。この第１図を参照すると、従来のシート塗
装方式で形成される塗膜を直ちに硬化させた塗膜
は、期待に反して光沢の低いものであり、或る時
間の放置により、光沢は向上するとしても未だ不
満足のものであることが了解される。これに対し
て、本発明（後述する実施例１）に従い形成され
る塗膜は、第１図の曲線Ｂに示されるように塗布
後直ちに硬化を行つた場合でさえ、従来のシート
塗装方式に比して著しく光沢率（％）の高いもの
であり、若干時間放置することにより極めて光沢
のある塗膜を形成させ得るのである。本発明において、上述した手段で、塗膜に気泡
の残留が防止され、また塗膜が平滑化するのは次
の理由によるものと思われる。即ち、一般にコーテイングローラとシートとの
移動速度が同一である場合には、ニツプ点の出口
側では塗布面が負圧となり、空気の抱き込みや塗
膜の乱れが生じ易いのに対して、本発明ではシー
トの移動速度とコーテイングローラの周速との間
に前述した速度差を与えることによつて、このよ
うな負圧による悪影響が回避され、或いはこの悪
影響があるとしても、塗膜に剪断乃至は撹拌効果
が与えられ、脱泡やレベリングが達成されるため
であろうと思われる。本発明の塗装方法における動作を第２図を参照
して、より詳細に説明する。第２図に示す塗装装
置においては、コーテイングローラ１は駆動軸３
に固着され、一方その下のバツクアツプローラ２
は駆動軸４に固着されており、これら駆動軸３及
び４は共通の駆動源（図示せず）により同一回転
数で、ただし互いに反対方向に駆動されている。
勿論、これら駆動軸は同一回転数である必要はな
く、後述する様にコーテイングローラとバツクア
ツプローラとの周速差が一定の範囲となる様な関
係であればよい。第２図に示す具体例において、コーテイングロ
ーラ１はバツクアツプローラ２よりも径が大であ
り、かくして、コーテイングローラ１の周速Vθ₁
はバツクアツプローラ２の周速Vθ₂よりも大とな
つている。コーテイングローラ１に無溶媒系の紫外線硬化
型塗料５を供給するために、塗料収容タンク６が
設けられ、このタンク内の塗料５に接触する汲み
上げローラ７及び汲み上げローラ７とコーテイン
グローラ１とに跨がる転移ローラ８が配置されて
いる。かくして、タンク６内の塗料５は汲み上げ
ローラ７、転移ローラ８を経て、コーテイングロ
ーラ１の表面に塗料膜９の形で供給される。コーテイングローラ１に供給された塗料膜９
は、シート不通過時にはバツクアツプローラ２の
表面に塗料膜１０として転移するが、バツクアツ
プローラ２の下方には塗料受皿１１及びバツクア
ツプローラ２と接触する掻取り板１２が設けられ
ており、バツクアツプローラ２の表面の塗料膜１
０を掻取り、ニツプ位置Ｎに至るローラ表面に実
質上塗料膜が残存しないようにする。塗料受皿１
１に回収される塗料は塗料タンク６に循環され
る。塗料すべきシート材料１３は、搬送面１４に沿
つて、ローラ１及び２の間に供給される。この際
バツクアツプローラ２は、前記シート１３とニツ
プ位置Ｎにおいて実質上塗膜を介さずに接触し、
一方コーテイングローラ１とシート１３とは塗料
膜９を介して接触し、ローラ２とシート１３との
間では滑りを生じなく、ローラ１とシート１３と
の間では滑りが可能となつているため、シート１
３の移動速度V₁はバツクアツプローラ２の周速
Vθ₂と実質上一致するようになる。本発明においては、既にに前述した如く下記式 100m／分Vθ₁−Vθ₂10m／分が成立するように、両ローラ間に周速差が与えら
れているため、結局、コーテイングローラ１とシ
ート１３との間に介在する塗料膜には、上述した
速度差による剪断力が与えられており、気泡の抱
き込みのない平滑で一様な厚みの塗膜１５を備え
た塗装シートが容易に形成されることになる。本発明において、無溶媒系の紫外線硬化型液体
塗料としては、短時間で固化造膜する性質を有す
るものが使用され、この塗料は、一般に分子鎖の
末端に重合性のポキシ基或いはエチレン系不飽和
二重結合を有する塗膜形成成分と開始剤との組み
合せから成つている。かかる塗膜形成成分の好適な例としてビスエポ
キシ単量体乃至はビスエポキシプレポリマーを挙
げることができ、この単量体乃至はプレポリマー
は一般に100乃至4000、特に130乃至2000のエポキ
シ当量を有する。ビスエポキシ単量体の適当な例は次の通りであ
る。 (i) 一般式式中、Ｙはエーテル（―Ｏ―）基又はオキシ
カルボニル

【式】基を表わし、Ｚは２価炭化水素基を表わす、で表わされるビスエポキシ化合物；例えば、１，４―ブタンジオールグリシジルエーテ
ル、ビスフエノールＡのグリシジルエーテル、ビスフエノールＦのグリシジルエーテル、フタル酸グリシジルエステル、アジピン酸グリシジルエステル。 (ii) 一般式式中、Ｒは水素原子またはメチル基であり、
Ｙ及びＺは前述した意味を有し、ｐはゼロまた
は１であり、ｐがゼロであるときには２つのＹ
はオキシカルボニル基を表わすものとする。で表わされるビスエポキシ化合物；例えば、アジピン酸３，４―エポキシ―６―メチルシ
クロヘキシルメチルエステル、３，４―エポキシ―６―メチルシクロヘキシ
ルメチル―３，４―エポキシ―６―メチルシク
ロヘキサンカルボキシレート。 (iii) その他の化合物ビニルシクロヘキセンオキシド、１―メチル―４―イソプロペニルシクロヘキ
センオキシド。ビスエポキシプレポリマーとしては、ポリエス
テルグリコール或いはポリエーテルグリコールと
エピハロヒドリンと誘導されたビスエポキシプレ
ポリマー、式のエポキシ樹脂等を挙げることができる。これらのビスエポキシドは、単独でも２種以上
の組合せでも使用できる。この際注意すべきこと
は、全体として塗装に適した液体とすればよいと
いうことであり、例えば極めて粘稠な或いは固体
状のものでも、このものを低粘度の液体ビスエポ
キシドに溶解させて用いることができる。好適なビスエポキシド被覆材は、一般に25℃で
Ｂ型粘度計で測定して80cps乃至600cps特に
160cps乃至400cpsの粘度を有する。これらのビスエポキシド等の開始剤としては、
好適には、紫外線の照射下で前述したビスエポキ
シドのカチオン開環重合を開始する物質が使用さ
れる。かかる光増感剤はその自体既知のものであ
り、例えばルイス酸と感光性ジアゾニウムとの複
塩（特公昭49−17040号公報）が、使用される。
このような複塩は、ジアゾニウム塩の光分解によ
つてルイス酸触媒を遊離し、ビスエポキシドの開
環重合を開始する。光開始剤の他の例は感光性芳
香族オニウム塩（例えば特開昭50−151996、50−
151997、50−158698、50−158680、51−56885及
び53−124590号公報参照）である。これらの光増感触媒は、一般に触媒量、特にビ
スエポキシド当り0.1乃至10重量％、特に0.3乃至
３重量％の量で、ビスエポキシドに配合される。
光増感剤をビスエポキシドに配合するには、光増
感剤をそのまま配合してもよいが、少量の溶媒に
溶解して配合してもよい。液体塗料の塗膜形成成分の他の好適な例とし
て、エポキシ樹脂、ウレタン変性エポキシ樹脂、
ウレタン樹脂、ウレタン変性ポリエステル樹脂、
ポリエステルポリオール、ポリエーテルポリオー
ル、アルキツド樹脂、低分子量の水酸基、グリシ
ジル基或いはカルボキシル基含有ビニル系樹脂は
そのジイソシアネート反応物の幹ポリマーにアク
リル酸、メタクリル酸、クロトン酸、無水マレイ
ン酸、無水イタコン酸等のエチレン系不飽和カル
ボン酸等を反応させて、エチレン系不飽和二重結
合を導入したものを挙げることができる。これら
のプレポリマーは単独で使用してもよいし、所望
により、アクリル酸エステル、メタクリル酸エス
テル、スチレン、ビニルトルエン等の単量体に溶
解して使用してもよい。これらのエチレン系不飽和を有する塗膜形成成
分に対する開始剤としては、紫外線により重合を
開始するそれ自体公知の開始剤、例えばベンゾイ
ンメチルエーテル等のベンゾイン化合物；ベンゾ
フエノン等のフエノン化合物；アゾイソブチロニ
トリル等が使用され、これらの光開始剤は、前記
塗膜形成成分当り0.1乃至10重量％の量で使用さ
れる。この被覆組成物には、勿論、染料、顔料、体質
顔料、レベリング剤、潤滑剤、粘度調整剤の１種
又は２種以上を配合することができる。塗装すべきシートとしては、容器蓋、罐、或い
はその他の包装の製造に使用される金属素材（ブ
ランク）を挙げることができ、一般に厚さが0.10
乃至0.70mm、特に、0.15乃至0.55mmの範囲にある
種々の金属板が使用される。かかる金属板として
は、種々の表面処理鋼板、例えばリン酸処理、ク
ロム酸処理等の化学処理や、電解クロム酸処理、
電気スズメツキ、電気クロムメツキ等の電解処
理、溶融錫メツキ処理等の溶融メツキ処理等の少
なくとも１つを鋼の表面に行つた鋼板や、表面処
理を特に施さない冷延鋼板（ブラツク・プレー
ト）もしくはアルミニウム乃至アルミニウム合金
等の軽金属板が好適に使用される。多くの目的に
特に好適に使用し得る金属板は、内外面の錫メツ
キ量が各々＃10乃至＃150の範囲、特に＃25乃至
＃100の範囲にある錫メツキ鋼板、金属クロム層
及び非金属クロム層から成る群より選ばれた少な
くとも１種の被覆層を、金属クロム換算で0.80乃
至1.50mg／ｄm²、特に0.90乃至1.20mg／ｄm²の量
で備えたテイン・フリー・スチール（TFS）板、
アルミニウムもしくはその合金板である。勿論、本発明は上述した金属シート以外のシー
ト、例えば合板、石コウボウド、珪酸カルシウム
板、セラミツク板、スレート板紙の塗装等にも
適用が可能である。塗装に際しては、コーテイングローラとバツク
アツプローラとの周速差は前述した10乃至
100m／分以上とすることが、気泡の抱込みを防
止し、塗膜の平滑性を向上させるために重要であ
るが、塗膜特性と作業性との組合せからは、この
周速差を20乃至60m／分の範囲とするのが望まし
い。シートの送り速度は一般に30乃至100m／分
とすることが望ましい。コーテイングローラとしては、ゴムローラを使
用することができ、ゴム硬度が30乃至45度の比較
的軟質のものでも、或いはゴム硬度が50度以上の
比較的硬質のものでも使用でき、また必要に応じ
てスチールローラも使用することができる。シートに施こす無溶媒系の液体塗料の量は、目
的によつて大巾に変更することができるが、本発
明によればこの塗布量が15mg／ｄm²のように小い
場合にも欠陥のない塗膜を形成することができ
る。一般に塗布量は30〜150mg／ｄm²の範囲で自
由に調節できる。塗膜の硬化は、一般に、塗布直後のシート素材
を、１乃至20秒間放置した後、紫外線照射に賦す
ることによつて行うことができ、上述した放置時
間を経由させることにより、塗膜性能は一層優れ
たものとなる。紫外線照射用の光源としては、高
圧水銀灯、低圧水銀灯、アーク灯、キセノン灯等
が使用される。本発明を次の例で説明する。実施例１エポキシ樹脂として、EP−4100（ビスフエノー
ルＡジグリシジルエーテル、エポキシ当量180〜
200旭電化工業製）50部とCY―179（エポキシ当量
152〜156チバ社製）50部を混合し、開始剤として
ｐ―メトキシベンゼンジアゾニウムヘキサフルオ
ロフオスフエート１部を添加し、撹拌して紫外線
照射により短時間固化可能な塗料液を調製した。
厚みが0.25mmの表面処理鋼板（ハイトツプ東洋
鋼板製）の片面をアルミニウム顔料を含有するビ
ニル塗料でサイズコート（塗布量60mg／ｄm²）
し、180℃10分間の加熱乾燥を行つた。次に塗装
機として、硬度50゜（シヨアＡ）のゴムロールを被
覆したロール外径30cmのコーテイングロールと、
外径20cmのスチール製バツクアツプロールとを有
し、各々の速度を別々に制御できる機構を有する
ナチユラルコーターを用い、前述のサイズコート
塗板上に試料溶液を塗布量が50mg／ｄm²のとなる
様に塗布した。この際にコーテイングロールの周
速度（Vθ₁）とバツクアツプロールの周速度
（Vθ₂）との差Vθ₁−Vθ₂を0m／分（Vθ₁＝Vθ₂）
と40m／分（Vθ₁−Vθ₂＝40m／分）の２条件で
行い、各々の塗布板について、塗布時から照射迄
の放置時間を変えて、塗板表面の外観を評価し
た。紫外線照射装置は高圧水銀灯（岩崎電気製
V011−222型80W／cm１灯）を用い、距離10cm、
速度50m／分で行つた。外観の評価は村上色彩研
究所製の光沢度計を用い、60゜の入射角での鏡面
反射率からの光沢率で判定した。この結果を時間―光沢率曲線として第１図に示
す、曲線Ａは、Vθ₁−Vθ₂＝0m／分の場合、曲線
ＢはVθ₁−Vθ₂＝40m／分の場合の結果である。
従来の条件であるVθ₁−Vθ₂＝0m／分での塗板は
塗布直後表面は全体に凹凸がみられ、20秒放置し
た後でも表面の凹凸は解消されず、塗料自体は良
光沢性を有するにも拘らず光沢は低かつた。これ
に対して本発明の条件であるVθ₁−Vθ₂＝40m／
分の試料は塗布直後でも膜面はほぼ平滑であり、
硬化後の塗膜の光沢は著しく高いものであつた。実施例２実施例１で用いた塗料、塗装装置及び紫外線照
射装置を用い、Vθ₁とVθ₂を表―１に示す条件に
種々変化させて、厚み0.27mmのアルミニウム板上
に塗布量60mg／ｄm²となる様に塗布した後、５秒
間塗板を放置してから、紫外線を照射し、塗膜を
硬化させた。硬化塗板について実施例１と同様光
沢率を測定し外観の評価を行つた。結果を表―１
にまとめる。速度差が10m／分の条件となると光
沢率は85％、20m／分以上では光沢率が90％以上
となり肉眼的には平衡に達する。100m／分を越
えた差になると塗布量の制御が難しくなる傾向が
見られた。

【表】実施例３紫外線硬化型塗料として(1)エポキシアクリレー
ト系塗料（アロニツクスＭ―5700東亜合成(株)
製、光増感剤としてベンゾインエチルエーテルを
樹脂100重量部に対して0.5部添加混合したもの）、
(2)不飽和ポリエステル系塗料（ゴーセラツク
UV―100、日本合成化学工業製、増感剤として、
ミヒラーズケトンを１部添加したもの）、の２種
を用意し、実施例１で用いた塗布装置、紫外線照
射装置を使用してブリキ板上に塗布量50mg／ｄm²
で塗布した。塗装条件はVθ₁−Vθ₂が、0m／分、
及び40m／分の２条件とし、塗布後５秒放置し紫
外線照射により固化させた。得られた塗板につい
て表面光沢率を測定した。結果を表―２に示す。
実施例１と同様従来塗布条件に比べ本発明での条
件で塗布した試料は著しい光沢を示し塗料の種類
に影響されない事が示された。

【表】【図面の簡単な説明】

第１図は、塗料をシートに塗布した後、硬化の
ための紫外線照射迄の放置時間（秒）と塗膜の光
沢率（％）との関係を示す線図、第２図は、本発
明の塗装方法を実施する装置を示す側面図ある。引照数字１はコーテイングローラ、２はバツク
アツプローラ、３及び４は駆動軸、５は無溶媒系
塗料、６は塗料収容タンク、７は汲み上げロー
ラ、８は転移ローラ、９及び１０は塗料膜、１１
は塗料受皿、１２は掻き取り板、１３は塗装すべ
きシート材料、１４は搬送面を夫々示す。

Claims

【特許請求の範囲】

１塗料が供給される駆動コーテイングローラと
駆動バツクアツプローラとの間にシートを供給し
てシートの表面に塗装を行なう方法において、前
記塗料として短時間で固化造膜する性質を有する
無溶媒系の紫外線硬化型液体塗料を使用し、コー
テイングローラをその周速度がバツクアツプロー
ラの周速度よりも10乃至100m／分速く且つその
ニツプ位置における回転方向がシートの移動方向
と一致するように駆動し、且つバツクアツプロー
ラ上の塗膜を掻き取つてバツクアツプローラをニ
ツプ位置において実質上塗膜を介さずにシートと
接触させ、シートの移動速度をバツクアツプロー
ラの周速度と実質的に一致させることを特徴とす
るシートへの塗装方法。