JPH06114331A - 帯状材の連続塗装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロ−ル目やうねり等の塗膜表面不良を生じる
ことなく平滑で健全な塗膜が安定して形成できる、生産
性が高く設備コストの低廉な帯状材の連続塗装手段を確
立する。 【構成】 連続式塗装ラインで帯状材の連続塗装を行う
際、図１で示す如く、塗料の塗布直後からヒ−タ13等で
塗膜の低温加熱を実施しその流動性を向上させてレベリ
ング作用を促進し、ロ−ル目やうねりが無くて平滑で健
全な乾燥塗膜を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鋼板等の帯状材に平
滑で健全な塗膜（機能性材料膜等を含む）を安定して付
与するための連続塗装方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術とその課題】走行する帯状材に塗料（機能性
材料の塗布液を含む）を連続的に塗布する手段として
は、従来から“ロ−ルコ−ティング法”が一般的に採用
されている。このロ−ルコ−ティング法は、ロ−ルコ−
タ−のピックアップロ−ル，トランスファ−ロ−ル，ミ
−タリングロ−ル，スム−ジングロ−ル等を介して供給
される塗料を、バックアップロ−ルに沿って通過するか
或いは２本のデフレクタ−ロ−ル間に支持された被塗装
材にアプリケ−タ−ロ−ルを使って塗布した後、乾燥炉
で焼付け乾燥する（乾燥炉では熱風を塗膜面に吹き付け
て溶剤を蒸発させながら昇温し、 塗料のキュアリング，
硬化を行う）塗装法であるが、被塗装材の走行方向とア
プリケ−タ−ロ−ルの回転方向との組み合わせにより、
これを“ナチュラルコ−ティング方式”及び“リバ−ス
コ−ティング方式”の２つに大別することができる。

【０００３】例えば、図２は、バックアップロ−ル１に
沿って通過する被塗装材２にペイントパン３内の塗料を
ピックアップロ−ル４とアプリケ−タ−ロ−ル５を用い
て塗布する方式の、代表的な２ロ−ルによるロ−ルコ−
ティグ法を示しているが、ここに示したのはアプリケ−
タ−ロ−ル５の回転方向が被塗装材２の走行方向と逆に
なった“ナチュラルコ−ティング方式”の例である。

【０００４】これに対して、図３は、ロ−ル配置は前記
図２に示したものと同じであるが、アプリケ−タ−ロ−
ル５の回転方向を被塗装材２の走行方向と同方向とした
“リバ−スコ−ティング方式”の例である。なお、図中
の符号６で示されるのは塗膜厚調整のために設けたミ−
タリングロ−ルであり、符号７で示されるのは乾燥炉で
ある。

【０００５】しかし、塗装の主流技術をなすロ−ルコ−
ティング法にも、これまで次のような問題点が指摘され
ていた。即ち、ナチュラルコ−ティング方式の場合に
は、前述した図５のロ−ル構成からも分かるように、ロ
−ルと被塗装材とのニップ出口において“ロ−ルと被塗
装材に付着した塗料が引き裂かれる現象”が起き、その
ためロ−ル及び被塗装材上の塗膜厚が幅方向に不均一と
なって筋模様（ロ−ル目）を生じやすかった。このロ−
ル目の発生は被塗装材の走行速度が大きいほど顕著とな
り、またこれは焼付け乾燥後も残留して表面美観を損ね
るものであることから、表面美観が重視される塗装材を
生産性良く製造する上での大きな阻害要因となってい
た。

【０００６】一方、リバ−スコ−ティング方式の場合に
は比較的ロ−ル目は出にくいと言われてはいる。しか
し、リバ−スコ−ティング方式の場合でも塗膜厚調整の
ために設けるミ−タリングロ−ルの部位でロ−ル目が発
生し、これが帯状板材（被塗工物）に転写されてしまう
ので、やはり同様の問題が生じるのを如何ともし難い。
このように、リバ−スコ−ティング方式であっても、ナ
チュラルコ−ティング方式に比べて軽度ではあるがロ−
ル目の発生を避けることが難しく、そのため生産性の点
で不利な低速の塗装作業を余儀無くされていた。

【０００７】もっとも、前記問題を解決して均質美麗な
塗膜を実現すべく、塗装ロ−ルを使用せずに塗料をスリ
ットから流出させて塗布するカ−テンフロ−コ−タ−や
エクストルダ−等の塗装手段も開発されており、更にこ
の際の生産性を高めようと、スリットから流出する塗料
をガスジェット流でガイドしようとの提案もなされてい
る。しかしながら、これらの手段では塗装装置・設備を
全面的に変更しなければならないことになり、既設のロ
−ルコ−タ−塗装ラインで適用するのは実際上極めて困
難であると言わねばならなかった。

【０００８】このようなことから、本発明が目的とする
のは、“ロ−ル目" や "うねり”といった塗膜表面不良
を生じることなく平滑で健全な塗膜が安定して形成でき
るところの、生産性が高く設備コストの比較的低廉な帯
状材の連続塗装手段を確立することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、「連続式塗装ライ
ンでの塗装に際し、 ロ−ルコ−タ−であれエクストルダ
−であれ適用する塗装装置には関係なく、 塗料の塗布直
後から焼付け乾燥までの間で塗膜の低温加熱を行うと塗
料の塗布過程で生じた“ロ−ル目”や“うねり”等の表
面不良が著しく軽減される」との知見を得ることができ
た。

【００１０】本発明は、上記知見事項等を基にして完成
されたもので、「連続式塗装ラインで帯状材の連続塗装
を行うに際し、 塗料の塗布直後から塗膜の低温加熱を実
施してその流動性を向上させてこれを平滑化することに
より、“ロ−ル目”や“うねり”等の無い平滑で健全な
塗膜を備えた帯状塗装材を生産性良く安定して製造し得
るようにした点」に大きな特徴を有している。

【００１１】以下、本発明を、具体例に基づいてその作
用・効果と共に詳述する。

【作用】塗料の塗布後、焼付け乾燥までの間に塗膜の低
温加熱を行うことで、塗料の塗布過程で生じた“ロ−ル
目”や“うねり”等の表面不良が軽減される理由は次の
通りである。即ち、例えばロ−ル目を模式的に描くと図
４で示したような“うねり”として表されるが、この
“うねり”は塗膜の流動と表面張力により時間の経過と
共に平滑になろうとする("レベリング”と呼ばれる）。
そして、塗料がニュ−トン流体で、ロ−ル目が正弦波を
なしていると考えた時の“高低差が半分になる時間（半
減期）”の解析解は次の通りとなる。

【００１２】このように、上記半減期は粘度に比例する
ので、レベリング時間を短縮するには塗料の粘度低下が
非常に有効である。

【００１３】そこで、本発明者等はロ−ル目等の軽減に
大きな影響を与える塗料粘度の温度変化の影響を調査し
た。その結果、図５に示すように、塗料の温度を８０℃
以下程度（好適には５０℃前後）まで上昇させるとその
粘度は大きく低下して流動性が向上し（温度を４０〜５
０℃に上昇させると粘度は 1.2〜0.15Pa・sec まで低下
する）、レベリング時間が非常に短くなることが明らか
となった。そのため、塗料の塗布直後から塗膜の低温加
熱を実施すると、加熱炉での焼付け乾燥までの間に“ロ
−ル目”や“うねり”等が速やかに消滅して平滑な塗膜
面が実現される訳である。

【００１４】なお、図６は、塗布液の粘度の温度依存性
を考慮したレベリングモデルを作成し、数値計算を行っ
た結果である「レベリング量（塗料平均膜厚h₀に対する
塗料最小膜厚ｈの比率）の時間変化」を示すグラフであ
るが、この図からも「ロ−ルコ−タ−で塗布した直後の
数秒の間に塗膜のレベリングがほゞ完了すること」や
「その数秒の間を低温加熱して塗料粘度を低くするとレ
ベリングの効果が大幅に改善されること」を確認するこ
とができる。

【００１５】つまり、図５及び図６からしても、急速加
熱によってロ−ルコ−ティング直後の塗膜温度を４０〜
５０℃に上昇すると塗膜の粘度は 1.2〜0.15Pa・sec ま
で低下して、４〜５秒が経過するまでの間に塗膜のレベ
リングが速やかに進行し、塗膜表面に存在していたロ−
ル目のレベリング量は低温加熱を行わなかった場合の0.
1 に対して0.02まで改善されることが分かる。

【００１６】従って、「塗料の塗布直後の低温加熱」
は、塗料の塗布がなされてから４〜５秒が経過する以前
のできるだけ早い時期から、８０度以下程度（好ましく
は４０〜５５℃）に加熱することを目安とするのが良
い。

【００１７】また、ロ−ルコ−タ−その他で塗料を塗布
した直後における塗膜の急速加熱手段としては、誘導加
熱や遠赤外線加熱が好適である。

【００１８】続いて、本発明を実施例により説明する。

【実施例】

〈実施例１〉図１に示した塗装・乾燥設備を用い、 0.4
mm厚の帯鋼板への本発明に係る連続平滑塗装試験を実施
した。即ち、ロ−ルコ−タ−へ帯鋼板11を連続的に供給
してキシレンを溶媒としたキシレン・ポリエステル系塗
料を１５ミクロンの厚さで塗布し、その直後から保温雰
囲気カバ−12内の遠赤外線ヒ−タ−13により塗膜を約５
０℃の低温に急速加熱して乾燥炉７に入る直前までの４
秒間をその温度に保持した後、乾燥炉７にて塗膜の連続
的焼付け乾燥を行った。なお、塗装鋼板の低温加熱に
は、遠赤外線ヒ−タ−の他に誘導加熱炉，電気抵抗加熱
炉，赤外線加熱炉等の各種加熱方式を採用しても差支え
はない。

【００１９】この結果、ロ−ルコ−タ−直後から乾燥炉
に入る直前までの間の低温加熱により塗膜の粘度が低下
して流動性が向上し、そのため塗膜のレベリングが十分
に進行して、焼付け乾燥後には塗膜厚が１２ミクロンで
筋状ロ−ル目が 0.1ミクロン以下の平滑で健全な塗装鋼
板が得られた。これにより、本発明法の採用によって実
質上ロ−ル目の無いキシレン・ポリエステル系の美麗塗
装鋼板を高速ラインスピ−ドで安定製造できることが確
認された。

【００２０】なお、本実施例ではロ−ルコ−タ−から乾
燥炉７までの間は塗膜の温度を一定に保つべく保温雰囲
気カバ−12にて保温したが、従来の設備ではロ−ルコ−
タ−から乾燥炉７までの間はオ−プンで、外気温度（工
場内雰囲気温度）になっていることは言うまでもない。

【００２１】そこで、保温雰囲気カバ−12や遠赤外線ヒ
−タ−13を取り外して従来設備の状態で同様の連続塗装
試験（塗装直後から乾燥炉までの雰囲気温度は平均で１
５℃であった）を行ったところ、ロ−ルコ−タ−で塗布
された塗膜の粘度が大きいために筋状ロ−ル目は十分に
レベリングされず、焼付け乾燥後も約２〜３ミクロンの
塗膜表面うねりのある塗装鋼板しか得られなかった。こ
の“うねり”発生傾向は、特に薄い塗膜厚で初期ロ−ル
目高さが大きい場合やラインスピ−ドの大きい場合に顕
著であった。

【００２２】ところで、前述したように、ロ−ルコ−テ
ィング直後の低温加熱には、この加熱中における溶剤の
蒸発が少ない（塗膜濃度の上昇が小さくて粘性の上昇を
防げる）加熱方式、即ち熱風吹き付け式の加熱方式より
も誘導加熱や遠赤外線加熱を採用するのが好ましい。

【００２３】つまり、塗液は乾燥によって固形分濃度が
上昇するが、図７で示すように固形分濃度の上昇は著し
い粘性の上昇をもたらし、固形分濃度が５％上がると３
００％近く粘性が上昇する。従って、塗液の速やかな乾
燥は塗膜レベリング作用の大きな妨げになる。従来の乾
燥炉は塗液を乾燥させることを目的としているため、一
般には、乾燥炉内において熱風を塗装面に吹き付けて溶
剤を蒸発させながら昇温を行い、塗料のキュアリング，
硬化を行っていたが、この加熱方式は塗膜レベリング作
用の観点から好ましくない訳である。

【００２４】そして、より平滑な塗膜を実現するには、
上述した加熱方式の選択に加えて低温加熱中の雰囲気ガ
スの揮発分濃度を制御し、塗膜面から溶剤の蒸発が起き
にくくするとレベリング効果は一層向上するので好まし
い。

【００２５】

【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、比較的簡単な方法にて平滑で健全な塗膜を備えた美
麗塗装材を高い生産性の下で安定製造できるようになる
など、産業上有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明法を実施するための実施例に係る塗装・
乾燥設備例の説明図である。

【図２】ロ−ルコ−タ−によるナチュラルコ−ティング
法の説明図である。

【図３】ロ−ルコ−タ−によるリバ−スコ−ティング法
の説明図である。

【図４】ロ−ル目の説明図である。

【図５】温度による塗料の粘度変化を示したグラフであ
る。

【図６】数値計算による塗膜レベリング量の時間変化を
示したグラフである。

【図７】塗液の固形分濃度変化と粘性変化との関係を示
すグラフである。

【符号の説明】

１ バックアップロ−ル ２ 被塗装材 ３ ペイントパン ４ ピックアップロ−ル ５ アプリケ−タ−ロ−ル ６ ミ−タリングロ−ル ７ 乾燥炉 11 帯鋼板 12 保温雰囲気カバ− 13 遠赤外線ヒ−タ−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続式塗装ラインでの塗装に際し、塗料
   の塗布直後から塗膜の低温加熱を実施してその流動性を
   向上させ、これを平滑化することを特徴とする、帯状材
   の連続塗装方法。