JPH06170311A - 美麗塗装方法及び設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 塗布液の塗布方式に影響されることなく“表
面欠陥の無い平滑で美麗な塗膜”を安定して形成できる
塗装手段を確立する。 【構成】 塗布液が塗布された被塗装材を、図１で示す
如く、“塗膜の硬化温度に達しない温度域”に加熱保温
される液体金属浴中へ挿入して塗膜表面の平滑化を行
い、その後に塗膜の焼付乾燥硬化を実施するか、或い
は、塗布液が塗布された被塗装材を加熱乾燥途中又は加
熱乾燥直後に“塗膜の硬化温度域”に加熱保温された液
体金属浴中へ挿入し、この液体金属浴中で塗膜表面の平
滑化と塗膜の焼付乾燥硬化を行うことによって、表面欠
陥の無い平滑で美麗な塗膜を安定形成する。また、この
際の使用設備を、塗装ラインの塗布液塗布装置３，４，
５に続いて配置される乾燥炉６の少なくとも直前，途中
又は直後の位置に、被塗装材を浸漬するための加熱保温
がなされる液体金属浴の槽７を配設した構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、平滑で美麗な塗膜表
面が安定して得られる塗装方法並びに塗装装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来技術とその課題】従来から「走行する鋼板等の板
状材に塗布液を連続的に塗布するための手段」として極
く一般的に採用されてきたものの１つに、“ロ−ルコ−
ティング法”がある。図３及び図４は、２ロ−ルコ−タ
−を用いた代表的なロ−ルコ−ティング法の説明図であ
る。

【０００３】即ち、図３は、バックアップロ−ル１に支
持されて連続走行する板状材（帯状材）２に塗布液パン
３内の塗布液をピックアップロ−ル４とアプリケ−タロ
−ル５を用いて塗布する方式の、アプリケ−タロ−ル５
の回転方向が帯状材２の走行方向とは逆になっている
“ナチュラルコ−ティング方式”のロ−ルコ−ティング
法を示している。なお、塗布液が塗布された帯状材２は
引き続いて乾燥炉６内を連続走行し、塗膜の焼付乾燥硬
化がなされる。

【０００４】これに対して、図４に示されるのは、ロ−
ル配置は前記図３に示したものと同じであるが、アプリ
ケ−タロ−ル５の回転方向を帯状材２の走行方向と同じ
方向とした“リバ−スコ−ティング方式”のロ−ルコ−
ティング法である。

【０００５】しかし、連続塗装の主流技術であったロ−
ルコ−ティング法には次のような問題が指摘されてい
た。例えば、図３に示したナチュラルコ−ティング方式
の場合には、ロ−ルと帯状材（被塗装材）とのニップ出
口において“ロ−ルと帯状材に付着した塗料が引き裂か
れる現象”が起きるため、塗膜厚が幅方向に不均一とな
る“ロ−ル目”と呼ばれる規則的な筋（うねり）状模様
が発生する。そして、この筋状模様は焼付乾燥後も残っ
てしまい塗装材の表面美観を損ねる。なお、この筋状模
様は帯状材の移動速度が速くなってロ−ルの周速度が大
きくなるほど発生が顕著となるので、生産性を上げる上
での阻害要因となる。

【０００６】一方、リバ−スコ−ティング方式の場合に
はロ−ル目が出にくいと言われているが、それでも膜厚
調節のために設けるミ−タリングロ−ルの部分でロ−ル
目の発生が認められ、これが帯状材の塗膜面に転写され
るので同様の問題を免れにくい。

【０００７】そこで、このようなロ−ルコ−ティング法
の欠点を回避するため、塗布液を狭いスリットから流出
させて塗布する“カ−テンフロ−コ−ティング法”や
“エクストル−ジョンコ−ティング法”も採用されるよ
うになり、またこれらの生産性を高めるためにスリット
より流出する塗布液をガスジェットで保護しつつ塗布を
行う方法も提案されている。

【０００８】しかしながら、これらの方法を採用する場
合には塗装設備（塗装ライン）を全面的に変更しなけれ
ばならないことが多く、既設のロ−ルコ−タ−等による
塗装ラインを利用することが困難であるなど、実際的な
問題があった。

【０００９】このようなことから、本発明が目的とした
のは、塗布液の塗布方式に影響されることなく“表面欠
陥の無い平滑で美麗な塗膜”を安定して形成できる塗装
手段を確立することであった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成すべく鋭意研究を行ったところ、「塗装ラインでの塗
装の際、 ロ−ルコ−タ−であれエクストル−ダ−であれ
適用された塗装装置には関係なく、 塗布液が塗布された
焼付硬化前の塗装材を加温された液体金属浴に通してや
ると、 該液体金属浴によって“うねり”等の塗膜表面欠
陥が速やかに是正され非常に平滑な塗膜面が得られる」
との知見を得ることができた。

【００１１】本発明は、上記知見事項等に基づく更なる
検討の結果完成されたものであり、「塗布液が塗布され
た被塗装材を“塗膜の硬化温度に達しない温度域”に加
熱保温される液体金属浴中へ挿入して塗膜表面の平滑化
を行い、 その後に塗膜の焼付乾燥硬化を実施するか、 或
いは、 塗布液が塗布された被塗装材を加熱乾燥途中又は
加熱乾燥直後に“塗膜の硬化温度域”に加熱保温された
液体金属浴中へ挿入し、 この液体金属浴中で塗膜表面の
平滑化と塗膜の焼付乾燥硬化を行うことによって、 表面
欠陥の無い平滑で美麗な塗膜を安定形成できるようにし
た点」に大きな特徴を有し、更には、「上記美麗な塗装
を実施する設備を、 塗装ラインの塗布液塗布装置に続い
て配置される乾燥炉の少なくとも直前，途中又は直後の
位置に、 被塗装材を浸漬するための加熱保温がなされる
液体金属浴の槽を配設した構成とした点」をも特徴とす
るものである。

【００１２】ここで、使用する液体金属としては、表面
張力が４８０dyn/cmと高くて粘度が１cpと非常に低い水
銀が好ましいが、大きな表面張力，低い粘度を持ち塗料
との相溶性（溶解や反応性）が無い低融点の溶融金属で
あれば格別な制限はない。

【００１３】このように、本発明に係る塗装手段は、塗
布液（塗料や機能性材料溶液等）を付与した被塗装材
（鋼板，表面処理鋼板，非鉄金属板，非金属材料板等そ
の種類を問わない）を“加熱乾燥する前", "加熱乾燥途
中”又は“加熱乾燥直後”に加温されている液体金属中
へ浸漬し、この液体金属中で塗膜表面の平滑化或いは平
滑化と焼付乾燥硬化を進行させる工程・装置を取り入れ
たことを骨子とするものであるが、以下、本発明をその
作用・効果と共に詳述する。

【００１４】

【作用】さて、例えばロ−ルコ−ティング法において発
生するロ−ル目を模式的に描くと図５に示したような
“うねり”として表されるが、この“うねり”は塗布液
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）。そのため、塗布
液膜のレベリンクを促進させるには、塗布液の粘度を小
さくし表面張力を大きくすることが有利である。

【００１５】いま、塗布液がニュ−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。

【００１６】この式からも、上記“半減期”は塗布液の
粘度に比例し表面張力に反比例するので、レベリング時
間を短縮するには塗布液の粘度低下と表面張力の増大が
非常に有効であることが明らかである。

【００１７】そこで、本発明者等は、ロ−ル目等の軽減
に影響する塗布液（塗料）粘度の温度変化による影響を
調査した。その結果、図６に示すように、塗料の温度を
４０〜８０℃程度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、レベリング時間が短縮されるこ
とが分かった。なお、図６は有機溶剤系塗料の例である
が、それ以外の塗布液でもほぼ同様の傾向を示す。つま
り、被塗装材に塗布された塗布液膜を低温加熱するとロ
−ル目等の塗膜面欠陥の消滅が促進され、平滑な塗膜面
が実現され易くなることが確認された訳である。

【００１８】また、本発明者等は、塗布されてから焼付
硬化するまでの塗膜の挙動を詳細に調査したところ、塗
布後の塗膜面を“大きな表面張力を持ち塗料との相溶性
（溶解や反応性）が無い流体（例えば水銀のような低融
点の液状金属）”と接触させると、該流体の大きな表面
張力の影響を受けて塗膜の“流体との界面張力”が増大
し、ロ−ル目等のレベリング時間が著しく短くなって塗
膜面の平滑化に大きく寄与することが明らかとなった。

【００１９】つまり、通常、溶剤型塗料の空気中におけ
る表面張力は３０dyn/cm程度であるが、低融点の液体金
属（水銀等）の表面張力は７０dyn/cm以上であり、焼付
硬化前の塗膜をこうした大きな表面張力を持つ液体金属
と接触させるとその界面張力は“空気中での塗膜の表面
張力”を遙に超える大きなものとなる。そのため、塗膜
のレベリング性が著しく向上し、塗膜面の鮮映性は格段
に改善される。この現象は、塗料に限らず、塗布用機能
性材料等のようなその他の塗布液の場合でも同様に認め
られた。

【００２０】そして、前述したように、焼付硬化前の塗
膜を低温加熱した場合にも塗膜の流動性が向上してレベ
リング性に好結果が得られることから、塗膜面と接触さ
せる前記液体金属を加温状態にしておけば、これと接触
する塗膜の温度が上昇して粘性が低下しレベリングが促
進される。同時に、表面張力の大きな液体金属と接触す
るのでレベリング性は一層著しく向上し、短時間で塗膜
表面のレベリングが完了することとなる。

【００２１】なお、塗布液が塗布された被塗装材を、ま
ず“塗膜の硬化温度に達しない温度域（通常塗料では６
０℃前後）”に加熱保温された液体金属浴中へ挿入し、
その後に乾燥炉で液体金属浴中から引き上げた塗膜の焼
付乾燥硬化を実施した場合には、液体金属浴中ではそれ
による塗膜の加熱と高い界面張力の付加によってレベリ
ングが素早く完了し、続く乾燥炉での高温加熱により塗
膜の速やかな乾燥と焼付硬化がなされるので、ラインス
ピ−ドを上げて生産性良く高品位の塗装材を得ることが
できる。

【００２２】また、塗布液が塗布された被塗装材を加熱
乾燥途中又は加熱乾燥直後に“塗膜の硬化温度域”に加
熱保温された液体金属浴中へ挿入するようにした場合に
は、乾燥とレベリングが進んだ塗膜がまず液体金属浴に
よる加熱と高い界面張力の付加によって最終的に速やか
にレベリングされ、同時にこの液体金属浴中で塗膜の焼
付乾燥硬化も進行し完了するので、やはりラインスピ−
ドを上げて生産性良く高品位の塗装材を得ることができ
る。

【００２３】勿論、塗布液が塗布された被塗装材を、ま
ず“塗膜の硬化温度に達しない温度域（通常塗料では６
０℃前後）”に加熱保温された液体金属浴中へ挿入して
レベリングを時毛を分に進行させ、その後の加熱乾燥途
中又は加熱乾燥直後に“塗膜の硬化温度域”に加熱保温
された液体金属浴中へ挿入して最終的なレベリングと焼
付乾燥硬化を行うようにすれば、より好ましいレベリン
グ効果を得られることは言うまでもない。

【００２４】続いて、本発明を図面に基づいてより具体
的に説明する。図１は、本発明に係る塗装設備例の概要
説明図である。即ち、図１に例示した塗装設備では、ロ
−ルコ−タ−（塗布液パン３，ピックアップロ−ル４，
アプリケ−タロ−ル５）の下流位置に配置された乾燥炉
６の直前に、低融点の液体金属を収容した液体金属浴の
槽７が配設されている。そして、この液体金属浴の槽７
にはヒ−タ−８が設置され、収容された液体金属を塗布
液の硬化温度（一般の塗料では２５０℃程度）未満の温
度（例えば６０℃）に加熱保温するようになっている。
なお、液体金属浴は、酸化されないようにその表面は水
封され、かつ無酸化雰囲気中（Ｎ₂ ガス雰囲気中）に置
かれている。

【００２５】さて、この図１で示す設備において、ロ−
ルコ−タ−により塗装された帯状材２は直ちに塗布液の
硬化温度未満の温度に加熱保温されている液体金属浴中
へ連続的に挿入される。そのため、帯状材２上の塗膜は
この液体金属浴により加温されて粘性が低下すると同時
に、表面張力の大きい液体金属浴と接触するので、素早
くそのレベリングが完了する。続いて、レベリングの完
了した上記塗装材は液体金属浴から連続的に引き上げら
れ、乾燥炉６に入って塗膜の焼付乾燥硬化がなされる。

【００２６】このように、本発明に係る設備を用いる
と、塗膜のレベリングが短時間に完了するので被塗装材
たる帯状材２の走行スピ−ドを上げることができる上、
前記レベリングの効果は極めて顕著でかつ安定している
ので、鮮映性に優れた塗装材を生産性良く得ることが可
能である。

【００２７】なお、図１に例示した設備では、塗膜と液
体金属浴との接触を非酸化性雰囲気で行うようにしたの
で金属酸化物が塗装表面に付着することはない。また、
液体金属として塗布液とは相溶性（溶解や反応）が無い
水銀等を用いることにより、液体金属による塗装表面の
劣化が懸念されることも無くなる。

【００２８】一方、図２は、本発明に係る塗装設備の別
例を示すものである。この図２に例示した塗装設備で
は、ロ−ルコ−タ−（塗布液パン３，ピックアップロ−
ル４，アプリケ−タロ−ル５）の下流位置に配置された
乾燥炉６内の出口付近位置に、液体金属を収容した液体
金属浴の槽７が配設されている。勿論、この液体金属浴
の槽７にはヒ−タ−８が設置されているが、この場合に
は収容した液体金属を塗布液の硬化温度に加熱保温する
ようになっている。

【００２９】上記図２で示す設備において、ロ−ルコ−
タ−により塗装された帯状材２は直ちに乾燥炉６へ連続
的に挿入され、熱風吹き付けガスジェットノズル９によ
り塗膜の加熱乾燥がなされる。そして、塗膜の加熱乾燥
が十分に進行した乾燥炉６の出口付近で、塗布液の硬化
温度に加熱保温されている液体金属浴中へ連続的に挿入
される。

【００３０】液体金属浴では、塗膜は加熱されて粘性が
低下すると同時に表面張力の大きい液体金属浴と接触す
るので最終的に必要な表面粗さまでレベリングされ、し
かも硬化温度に加熱保温されている液体金属浴の熱によ
って焼付硬化する。

【００３１】なお、塗膜内の溶剤は乾燥炉の初期におい
て殆どが蒸散されるので、液体金属浴中で沸騰蒸散する
ことは殆ど無い。また、例え乾燥過程において溶剤の蒸
散による“ワキ”と呼ばれる表面欠陥が生じたとして
も、表面張力の大きい液体金属中においてレベリングさ
れるので最終塗膜面に悪影響が及ぶこともない。

【００３２】

【実施例】被塗装材として市販の熱硬化型塗料のプライ
マ−（エポキシ系）を塗布した溶融亜鉛めっき鋼板(0.5
mm厚）を準備し、前記図１及び図２に示す設備（何れも
本発明設備）並びに図３に示す設備（従来設備）を用い
て熱硬化型塗料（ポリエステル系，粘度６００cp，表面
張力２５dyn/cm，加熱残分４５％）の塗装試験を行っ
た。

【００３３】なお、本発明設備では何れも液体金属浴と
して水銀浴を適用し、図１に示す設備では水銀浴を６０
℃に、図２に示す設備では水銀浴を２５５℃にそれぞれ
加熱保持すると共に、これら水銀浴をＮ₂ ガス雰囲気中
で水封して塗装試験を実施した。

【００３４】この結果、本発明設備を使用した場合には
何れも１２０ｍ/minのラインスピ−ドで乾燥膜厚２０μ
ｍの塗装鋼板を得ることができ、得られた塗装鋼板の塗
膜表面粗さも 0.1μｍ以下と非常に平滑であったのに対
して、従来設備によると乾燥膜厚２０μｍの塗装鋼板を
得るにはラインスピ−ドを８０ｍ/minにまで落とす必要
があり、しかも得られた塗装鋼板の塗膜表面粗さは 0.7
μｍと平滑性に劣ることが確認された。

【００３５】このように、上記試験を通じ、本発明に従
えば塗装鋼板の表面平滑性を著しく改善できる上に、ラ
インスピ−ドを 1.5倍以上向上させることができ、塗装
鋼板の品質並びに生産性を顕著に高められることが確認
された。

【００３６】

【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、平滑で美麗な表面を有する塗装材を生産性良く製造
することが可能となるなど、産業上極めて有用な効果が
もたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る塗装設備例の概要説明図である。

【図２】本発明に係る塗装設備の別例に関する概要説明
図である。

【図３】従来のナチュラルコ−ティング方式ロ−ルコ−
ティング法に関する概要説明図である。

【図４】従来のリバ−スコ−ティング方式ロ−ルコ−テ
ィング法に関する概要説明図である。

【図５】ロ−ル目の説明図である。

【図６】温度による塗料粘度の変化状況を示したグラフ
である。

【符号の説明】 １ バックアップロ−ル ２ 帯状材（板状材） ３ 塗布液パン ４ ピックアップロ−ル ５ アプリケ−タロ−ル ６ 乾燥炉 ７ 液体金属浴の槽 ８ ヒ−タ− ９ 熱風吹付けガスジェットノズル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 塗布液が塗布された被塗装材を“塗膜の
   硬化温度に達しない温度域”に加熱保温される液体金属
   浴中へ挿入して塗膜表面の平滑化を行い、その後に塗膜
   の焼付乾燥硬化を実施することを特徴とする美麗塗装方
   法。
2. 【請求項２】 塗布液が塗布された被塗装材を加熱乾燥
   途中又は加熱乾燥直後に“塗膜の硬化温度域”に加熱保
   温された液体金属浴中へ挿入し、この液体金属浴中で塗
   膜表面の平滑化と塗膜の焼付乾燥硬化を行うことを特徴
   とする美麗塗装方法。
3. 【請求項３】 塗装ラインの塗布液塗布装置に続いて配
   置される乾燥炉の少なくとも直前，途中又は直後の位置
   に、被塗装材を浸漬するための加熱保温がなされる液体
   金属浴の槽を配設したことを特徴とする美麗塗装設備。