JPH0427474A - 改質プレコート鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、プレコート鋼板を製造するプロセスにおいて
、塗膜表面の各種特性を向上させることを目的とした改
質プレコート鋼板の製造方法に関するものである。

（従来技術） 従来、プレコート鋼板は下！！！塗料としては、耐食性
、付着性から遠雷エポキシ樹脂塗料が使用されている。

この下塗塗料の上に上塗りする塗料としては、各種の用
途に応じて種々の塗料が使用されている。−成約にはア
クリル又はポリエステルが使用されている。最近、家電
業界においては、プレコート鋼板を使用することが多く
なり、耐疵付き姓、耐汚染性が問題にされてきた。その
ために下塗塗料と上塗塗料とを硬化させる目的での従来
技術として特開昭６１−４４５４９号公報「改質プレコ
ート鋼板の製造方法」がある。この方法は、［鋼板及び
表面処理鋼板の表面を有機塗料で塗装し、非酸化＄囲気
状態で該表面を低圧プラズマ放電重合する事を特徴とす
る改質プレコート鋼板の製造方法」である。

（従来技術の課題） 上記のような従来技術の課題としては、低圧（数ｔｏｒ
ｒ程度）下に保つため、チャンバー内の精密加工や精密
なシール部および真空排気系統が必要であり、その製作
に高度な加工技術を要するために高額な装置となる傾向
にある。特に鋼板を連続通板処理する装置では、大気か
ら真空装置へのシール装置が複雑で設備費の半分以上を
要する高額なものとなり実用的ではない。

（課題を解決するための手段） 本発明は従来技術の課題を有利に解決するものであって
、鋼板及び表面処理鋼板の表面を有機塗料で塗装し焼き
付け硬化後、大気圧で上記鋼板及び表面処理鋼板を挟む
ように対の金属性電極板と該金属性電極板に密着せしめ
られた誘電体とを敷設し、該金属性電極板に交流電源を
印加し、鋼板及び表面処理鋼板を通板せしめて大気圧プ
ラズマ放電重合する事を特徴とする改貢プレコート鋼板
の製造方法である。

（作用及び実施例） 以下、本発明を実施例を示す図面に基づいて説明する。

第１図は全体基本構成図である。

１は交流電源である。周波数は放電が安定する範囲であ
れば処理対象に適した周波数を選択すれば良い。

交流電源１はチャンバー２に導入され、電極３に電力が
印加される。

３．４は電極の金属部である。上部電極３に交流電源１
より電圧が印加され、誘電体５．６にはさまれた空間で
放電が起こる。

５は誘電体である。素材は絶縁性能が高ければ特に限定
する事は無いが、ガラス、マイカ、カプトン等が適して
いる。

７．８，９．１０はガス系統である。９のＨｅに１０の
処理ガスが、混合流量制御器８にて流量比を制御されて
、ガス導入部７を通してチャンバー２に導入される。

処理対象１１は下部電極の上に置かれ、ガス導入部７か
ら導入される処理ガスによって生じる電極間の放電によ
り処理が行われる。

本技術では処理ガスにＨｅガスの様な希ガスを混合させ
て放電を起こす事に大きな特徴がある。

第２図、第３図は本発明の電極部と通常の低圧放電の電
極を表す。

上部電極３、下部電極４の表面には誘電体５．６が貼布
される。上部電極には放電の均一性を得るために、電極
の形状、大きさに応じた溝がぼられている。この溝部に
も誘導体を充填するのが望ましい。

この様に電極３．４の表面に誘電体を貼布するとＨｅリ
ッチの雰囲気で大気圧下で低圧グロー放電に非常に良く
似た放電１３が得られ、処理対象１１の表面を均一に処
理する事ができる。

これに対し、従来の金属電極のみの電極構成では、たと
えＨｅガスのみの雰囲気でも大気圧下ではストリーマ１
５が成長し、安定した面放電にはいたらないため、面積
を持った処理対象１１を均一に処理する事が不可能であ
る。

尚、第２図の本発明での電極構成において、下部電極部
４の誘電体６は処理対象によフては必ずしも必要ではな
く、上部電極３＋銹電体５の組み合わせのみでも安定な
放電を得る事ができる。

電極間の間隔は第６図に示すように、およそ１５〜２０
ｍｍ程度が安定な放電の限界である。

低圧グロープラズマでは電極間が近すぎると、電極部の
シース領域の影響で処理対象がエツチングやスパッタを
受ける事があり、処理対象を電極にあまり接近させる事
ができなかったが、本技術では大気圧下のためシース領
域の成長が小さく、処理対象の損傷が少ない。

第７図は塗装鋼板への処理効果と電源周波数の関係を表
す。

横軸は電源の周波数を対数で表しており、縦軸は塗装鋼
板の評価結果を表す。

試験条件 電極のサイズは２００Ｉｏ！ｌφ、上部電極には５ｍｍ
間隔で１　ｍｍ巾・１ｍｍ深さの溝を同心円状に加工し
ている。上部下部電極間の距離は５ｎ＋ｍであリ、画電
極表面には２５０　ｍｅφ・厚さ０．５ｍｍの人工マイ
カ板を貼布している。

使用したガスは）［ｅガスのみであり、第４図のガス配
管を用いて処理対象に向けてガスを吹き付けている。電
源電力は、塗装鋼板に損傷を与えない範囲でも）とも高
い電力（３ｋＷ）で処理を行った。処理時間は全て１０
秒間である。

評価方法 評価方法は油性マジックによる汚染試験を用いた。処理
を行った塗装鋼板の表面を油性マジックで汚染し、２４
時間放置後にエタノールで汚染除去した後の残汚染の程
度を４段階に評価する。◎は残痕が全く無い状態、×は
未処理塗装鋼板と同等の残痕がある状態を表し、その間
をざらにＯと△の２段階（もしくは、Ｏ〜◎、Ｏ１Δ〜
Ｏ１Δ、ｘ〜△の５段階）に分けて評価を行う。

周波数は高い方が処理効果が優れている。特にＩ　Ｍｌ
（ｚ近傍以上の周波数が遺している。以降の処理テスト
では電源周波数１３．５６ＭＨｚの電源を使用している
。

第８図はガス中の）ｌｅガスの混合比率と放電の安定性
の関係を示している。

横軸はガス中のｌｌｅガスの容量混合比を表し、縦軸は
放電の安定状態を示す。安定はストリーマの発生無く均
一に面放電が得られている状態、不安定は放電内にスト
リーマが発生し放電の均一性が保てない状態、停止は放
電が不可能な状態を示す。

試験条件は第７図の試験条件に準じ、ガス中の）ｌｅガ
スとｍ理ガスの混合比率を変化させた場合の放電の安定
性を評価した。

混合する処理ガスとしてＮ２とＣ，Ｆ、を使用した。第
８図はＮ２の場合を示す。

Ｎ２ガスの場合Ｎ２ガスの混合比１０％程度までで有れ
ば安定な放電が得られるが１０％を越えた領域から放電
が不安定になりだし、２０％を越えると放電停止に至る
。

Ｃ２Ｆ６の場合は混合比７％程度まで安定であり、７〜
１５％程度まで不安定で１５％を越えると放電停止に至
る。

しかし、上記程度のガス混合比率の制御は、真空系はど
のＷｉ密なシール構造を持たない通常の炉設備でも可能
であり、従来の技術で放電が安定に得られる範囲に雰囲
気を制御する事は容易である。

第９図はガス中のＨｅガスの混合比と塗装鋼板への処理
効果との関係を示す。

横軸はガス中のＨｅガスの容量混合比を表し、縦軸は塗
装鋼板への処理効果を表す。

試験条件は第８図の条件に準じ、評価方法は第７図の方
法に準するｅ　Ｎ２ガスの混合比率１０％程度までは高
い処理効果が得られるが、１０％〜２０％の放電が不安
定な範囲ではＮ２ガスの混合率が増えるに従い徐々に処
理効果が低下し始める。また、Ｎ２ガスが５％から１０
％程度混合した方がＨｅ　１００％の雰囲気に比べて処
理時間短縮の効果がある。

第５図は本技術を塗装鋼板連続処理設備に応用した例を
示す。

１６は処理対象であるシート状の塗装鋼板を示す。

１７．１８は各々前後のシール装置を示す。

このシール装置は真空プロセスで使用される様な精密型
ではなく、通常の炉設備で使用されるシール装置程度で
よい。

１９．２０は各々上下の放電電極を表す、電極面は長方
形をなし、波山方向の長さは最大の巾を持つ塗装鋼板１
６の巾よりも長くする。ライン方向の長さはラインスピ
ードおよび処理時間、電源電力によりそのつと決定する
。

塗装鋼板１６は前部シール装置１７を通じて処理チャン
バー２に導入され、電極１９．２０を通過する際に処理
がなされ、後部シール装置をへて巻き取られる。

前後シール装置１７．１８にはさまれた処理チャンバー
２は任意のプロセスの間に挿入する事も可能である。

２１はラインスピード計測用のバルスジェネレータを示
す。

２２はラインスピードから電源電力を調整する調節計を
示す。

２３は放電電流計測用の高周波電流計を示す。

２４は高周波電流計２３の測定値に基づき電力調節計２
２からの電源電力設定値を調整するＰＩＤ制御系を示す
。

ラインスピードが変化した際、そのスピードはパルスジ
ェネレータ２１にて数１０ｍ５ｅｃレベル計測され、電
力調節計２２に入力され、そのスピードに通した電源電
力の設定値を出力する。また、高周波電流計２３にて電
源の放電電流を測定し、放電電流が一定になるようにＰ
ＩＤ制御等による電力制御系２４で電力調節計２２の設
定値を補正する。

この補正後の電力設定値にもとづき高周波電源１にて電
力を設定値まで変化させる。このフローの詳細は第１０
図にて説明する。

′ｆ％１０図は高周波電源の電力調整系を示す。

パルスジェネレータ２１により数１０ｍ５ｅＣレベルで
ラインスピードが測定される。測定されたラインスピー
ドは電力調節計２２に入力される。電力調節計２２では
、ラインスピードから次式により処理時間が演算される
。

次に、予め実験等で求めておいた処理時間と必要電力の
特性から計算された処理時間での必要電力が演算される
。この特性は、折線特性もしくは回帰式等の特性式にて
メモリに記憶されている。

電力調節計２２にて得られた必要電力は電力設定値とし
て電力制御系２４に送られる。

電力制御系２４では、電力調節計２２の設定値にもとづ
き、放電電流が一定となるように電力の制御を行う。高
周波電流計２３にて放電中の電極１９に流れる放電電流
が測定される。電力制御系２４では処理に必要な放電電
流値になるようにＰＩＤ制御等により、電力調節計２２
からの電力設定値信号を微調整し、高周波電源１に電力
設定値信号を送る。

高周波電源１では、この電力設定まで電力を変化させる
。

電力調節計２２および電力制御系２４では急激なライン
スピードの変化等により異常な動作を起こさないように
制御周期を設定する。

２５はガス供給系統を示す。

２６はガス混合比・圧力測定制御装置を示す。

２７は排気ブロアを示す。

２８は）ｌｅガスの回収装置を示す。

ガス混合比測定制御装置２６にて数１０ｍ５ｅｃ〜数ｓ
ｅｃ周期で処理チャンバー２中のＨｅガスと処理ガスと
の濃度とチャンバー２内の圧力が測定される。

チャンバ−２内部圧力が設定値よりも高まフた場合はガ
ス混合比・圧力測定制御装置２６にて排気ブロア２７の
排気量を上げ、混合流量制御器８のガス流量を絞り圧力
を一定に制御する。また、内部圧力が設定値よりも低く
なった場合には排気ブロア２７の排気量を減少させ、混
合流量制御器８のガス流量を上げて圧力を一定に制御す
る。排気ブロア２フからの排気はＨｅ回収装置２８を通
りＨｅガスが回収され、回収ＨｅガスはＨｅガスボンベ
９に戻される。

このフローの詳細は第１１図にて説明する。

第１１図はチャンバ−２内部のガス雰囲気側ｍ系統のフ
ローを示す。

ガス混合比・圧力測定制御装置２６内の圧力センサーで
チャンバー内部の圧力が測定され所定圧力か否かが判定
される。チャンバ−２内部は外部からのガスの混入を防
止するために大気圧よりも若干正圧に設定される。圧力
が設定範囲内にある場合には特に制御はしない。圧力が
設定範囲より高いときには、排気ブロア２７にてチャン
バー内を排気すると共にガス供給量を減少させて所定の
圧力まで制御を行う。圧力が設定範囲よりも低いときに
は、排気ブロア２７の排気量を低下させると共にガス供
給量を増加させて所定の圧力まで制御を行う。

排気量およびガス供給量の制御はブロアの回転数の制御
に加えて調節弁での流量制御も併用する。

排気ブロア２７からの排気ガス中にはＨｅガスが大量に
含まれているため、Ｈｅガス回収装置２８にてＨｅガス
のみを回収しガス供給系統へ戻し、高価なＨｅガスを有
効に使用する。

（発明の効果） 本技術によれば大気圧でのグロー放電発生が可能なため
、チャンバー本体を真空域まで減圧する必要がない。そ
のため、チャンバー肉厚、シール等は耐真空を考慮する
必要がなく、通常の炉設備と同等程度でかまわない。従
来のグロープラズマ発生装置では、チャンバー内を低圧
下に保たなくてはならなかったため、チャンバーのｉ密
加工や精密なシール部および真空排気系統が必要であり
、その製作に高度な加工技術を要するために高額な装置
となる傾向にある。特に装置を大型化するに従い、全装
置コストに占める真空機器関連の割合は大きくなる傾向
にある。また、ａｉｒ　ｔｏ　ａｉｒ型の連続処理装置
の場合、大気から真空装置へのシール装置が複雑で高額
なものとなフている。このシール装置は、鋼板のような
厚手の硬買な物体を連続処理する装置では特に高額なも
のとなる。

一方、大気圧下でグロープラズマを発生させる本技術に
よれば、チャンバ一部は耐圧構造にする必要が無いため
、設計・加工が容易であり、コスト削減効果は大きい。

加えて、ロータリーポンプ、油拡散ポンプ等の真空排気
系統が不要であり、ガス循環用のブロア程度の設備で十
分である。

連続処理を考える際も、真空プロセスの様な高性能なシ
ール装置は不要であり、ガスのリークを抑える程度の、
通常の炉設備でのシール装置で対応が可能である。この
ため、真空プロセスに対して設備は非常にシンプルにな
り、設備を大型化する際にも低コスト設備実現が可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の全体基本構成図、第２図。 第３図は本発明の電極部と通常の低圧放電の電極を示す
図、第４図は処理対象にガスを吹き付ける態様を示す図
、第５図は本発明を塗装鋼板連続処理設備に応用した例
を示す図、第６図は電極間の間隔を示す図、第７図は塗
装鋼板への処理効果と電源周波数の関係を示す図、′！
Ｊ８図はガス中のＨｅガスの混合比率と放電の安定性の
関係を示す図、第９図はガス中のＨｅガスの混合比と塗
装鋼板への処理効果との関係を示す図、第１０図は高周
波電源の電力調整系を示す図、第１１図はチャンバー内
部のガス雰囲気制御系統を示すフロー図である。 １・・・交流電源　　　　　２・・・チャンバー３・・
・電極　　　　　　　４・・・電極の金属部５．６・・
・透電体　　　　フ・・・ガス導入部８・・・混合流量
制御器　　９・・・Ｈｅ１０・・・処理ガス　　　　１
１・・・処理対象１３・・・放電　　　　　　１５・・
・ストリーマ６・・・シート状塗装鋼板 ７・・・シール装置　　　１８・・・シール装置９・・
・放電電極　　　　２ｏ・・・放電電極１・・・パネル
ジェネレーター ２・・・電源電力調節計　２３・・・高周波電流計４・
・・ＰＩＤ制御系　　２５・・・ガス供給系統６・・・
ガス混合比・圧力測定制御装置７・・・排気ブロア　　
　２８・・・）Ｉｅガス回収装置他４名 第 図 第 図 電源周波数ｆ＋Ｉｚ） 第 図 Ｈｅｌ１１度（％） Ｈｅ濃度（％） 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　鋼板及び表面処理鋼板の表面を有機塗料で塗装し焼
   き付け硬化後、大気圧で上記鋼板及び表面処理鋼板を挟
   むように対の金属性電極板と該金属性電極板に密着せし
   められた誘電体とを敷設し、該金属性電極板に交流電源
   を印加し、鋼板及び表面処理鋼板を通板せしめて大気圧
   プラズマ放電重合する事を特徴とする改質プレコート鋼
   板の製造方法。