JPH0716650B2

JPH0716650B2 - 塗装鋼板の製造方法

Info

Publication number: JPH0716650B2
Application number: JP61041580A
Authority: JP
Inventors: 直樹郡司; 篤彦村尾; 啓二吉田
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1986-02-28
Filing date: 1986-02-28
Publication date: 1995-03-01
Anticipated expiration: 2010-03-01
Also published as: JPS62210077A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、亜鉛メッキ鋼板の塗装法に関し、とくに塗
膜の乾燥処理による硬化方法の効率および塗膜性能の向
上をはかる塗装鋼板の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

第５図は従来から行われている塗装鋼板の製造方法を示
すフローシートである。図にみられるように、溶融法あ
るいは電気法による亜鉛メッキ鋼板に、リン酸亜鉛処理
やクロメート処理の化成処理を行い、この化成板の表面
に、たとえばカラー塗装を行なっている。一般には、第
１段階として下塗り塗膜として、上記化成板表面上にエ
ポキシ樹脂系の塗料を下塗り剤として薄く塗布した後乾
燥硬化による焼付を行う。焼付後のプライマ塗膜の厚み
は約４μｍである。第２段階には、ポリエステル樹脂系
塗料を上塗り塗布剤として塗布した後、同様に乾燥硬化
処理を行い、一連の鋼板の塗装工程を終る。なお上塗り
塗膜の厚みは約10μｍになるよう仕上げられる。

上記乾燥硬化の工程においては、熱風乾燥炉を用いて、
熱風による乾燥が行われており、その条件としては、下
塗り乾燥時は200℃/40秒、上塗り乾燥時は215℃/40秒で
ある〔発明が解決しようとする問題点〕上記のような従来の熱風乾燥炉を用いる熱風乾燥による
塗装膜の硬化仕上げ方法は、それ自体、後記のように、
塗装膜の仕上面はワキ，鮮映性および光沢などの外観評
価や密着性あるいは硬度などの特性テストにおいてもほ
ぼ満足されるもので、鋼板の塗装法としては確立された
技術である。

しかし、問題は生産性にあって、その乾燥工程における
乾燥時間に比較的長時間（約40秒）を要すること、さら
に、鋼板の厚みや大きさなどのサイズによって、例えば
最適焼付け温度の制御法が煩瑣であることが指摘され
る。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、とくに上記塗膜の焼付時間の大幅短縮化と塗膜性
能の向上をはかり、生産性の高い鋼板の塗装方法を提供
するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係る塗装鋼板の製造方法は、亜鉛メッキ鋼板
の表面に化成処理を行い、化成面上にエポキシ樹脂系塗
料による下塗り塗布をおこない、これを誘導加熱法で短
時間の下塗り塗膜の焼付を行った後さらにこの下塗り塗
膜上にポリエステル樹脂系又はアクリル樹脂系塗料を上
塗り塗布し、再びこの上塗り塗膜を誘導加熱による短時
間処理によって乾燥して焼付け塗装膜の硬化仕上げ処理
を行うものである。尚、ここで言うエポキシ樹脂系塗料
とは、樹脂成分としてエポキシ樹脂を含む塗料を示し、
エポキシ変性ポリエステル樹脂、エポキシ変性ウレタン
樹脂などエポキシ変性の樹脂を用いた塗料もこれに含ま
れる。

〔作用〕

この発明においては、誘導加熱によって塗膜の硬化仕上
げを行うものであり、このため金属（鋼板）内部からの
選択的な加熱が可能となる。また、上記加熱は５〜10秒
の高速焼付を可能ならしめる。したがって、温度制御が
容易に行われ、高温焼付も可能となるなど、製品の多様
化への対応が容易である。さらに、熱風乾燥でのともす
ると小さいゴミなどの付着のおそれのないクリーンなオ
ーブンであることが、製品の高品質化へつながる。

〔実施例〕

以下、本発明の製造方法を実施例を示して説明する。

加熱装置および試験試料：本発明の製造方法では誘導（インダクション）加熱を用
いるが、用いた装置は出力容量10KW、出力周波数８〜9.
6KHzの高周波誘導加熱炉である。別に比較テストのため
に、従来の熱風乾燥炉を用いた。第１図はこの２つの加
熱方法による同一鋼板の試料の加熱時間による鋼板の昇
温曲線である。横軸には加熱時間、縦軸は熱電対で測定
した鋼板の温度である。図から明らかなように、熱風加
熱に比して、誘導加熱では数分の１の短時間で、所定の
温度まで直線的に板温が上昇する。

次に以下の実施例に用いた試料名と亜鉛メッキのメッキ
法および化成処理条件その他を第１表に示す。なお、試
料名Ｇの試料は冷延鋼板のままで、メッキや化成処理は
していない。

実施例：第２図は本発明の一実施例を示す塗装鋼板の製造方法に
準じた処理手順のフローシートである。第５図の従来方
法と比較して、塗膜焼付処理時の加熱方法のみ変えたも
ので、第２図ではインダクション（誘導）加熱法による
短時間乾燥硬化を行っている。原板（亜鉛メッキ鋼板）
から上塗焼付までの手順は、加熱方向以外は第５図と全
く同一条件である。

塗料については、下塗り塗布用にはエポキシ系塗料WP−
３（商標：日本油脂KK製）を使用し、上塗り塗布にはポ
リエステル系塗料YF140（商標：関西ペイントKK製）お
よびアクリル樹脂系塗料YF525（商標：日本油脂KK製）
を使用した。

加熱乾燥条件は、第１図にしたがった方法で、下塗り塗
布後は誘導加熱による板温220℃で５秒、上塗塗布後は2
30℃10秒である。また、比較のため第５図の条件、すな
わち下塗り時200℃40秒、上塗り時215℃40秒の熱風加熱
による塗膜の焼付処理を同一試料について行った。

第１表の試料A,B,C,D,E,FおよびＧの７試料について、
上記のような工程手順に従って塗膜の焼付を誘導加熱に
よる処理および従来法の熱風加熱による処理について行
なった。その結果、得られた塗装膜について、ワキの評
価，光沢度,T字曲げ性，耐酸性および耐アルカリ性の諸
特性の比較検討を行ない、その結果を第２表および第３
表に示した。ここで第２表は上記７試料について、上塗
り塗料にポリエステル樹脂系塗料YF140を使用した場
合、第３表は同一７試料について、上塗り塗料にアクリ
ル樹脂系塗料YF525を使用した場合の結果である。

また、上塗り塗料にポリエステル樹脂系塗料YF140を使
用した場合に上塗り塗装の誘導加熱時間を種々相違させ
たものについて、検討を行った。

結果を次の第４表及び第５表に示す。第４表は本実施例
のもの、即ち試料B,D,Fについての結果であり、第５表
は比較例のもの、即ち試料A,C,E,Gについての結果を示
す。尚、第１表の試料Ａ〜Ｇの７試料について、下塗り
塗料は、前述と同様に、エポキシ系塗料WP−３を用い、
第１図に従った方法で下塗り塗料の焼付を行った。

更に、ポリエステル樹脂系塗料の誘導加熱に対する比較
として、試料Ａ〜Ｇについてポリエステル樹脂系上塗り
塗料の加熱を熱風加熱とした場合の結果を次の第６表に
示す。

また、本実施例の試料B,D,Fについて、誘導加熱時間を
３秒とした場合の結果を次の第７表に示す。尚、第７表
ではその他の条件は前述の通りとした。

最後に、本実施例の試料B,D,Fについて、ポリエステル
系塗料を上塗り塗料としたものについて、上塗り塗料の
膜厚を変化させたものの結果を次の第８表に示す。

次に、上塗り塗料にアクリル樹脂系塗料YF525を使用し
た場合に、上塗り塗装の誘導加熱時間を相違させたもの
について、検討を行った。

結果を次の第９表及び第10表に示す。第９表は本実施例
のもの、即ち試料B,D,Fについての結果であり、第10表
は比較例のもの、即ち試料A,C,E,Gについての結果を示
す。尚、第１表の試料Ａ〜Ｇの７試料について、下塗り
塗料は、前述と同様に、エポキシ系塗料WP−３を用い、
第１表に従った方法で下塗り塗料の焼付を行った。

更に、誘導加熱に対する比較として、試料Ａ〜Ｇについ
ての熱風加熱の結果を次の第11表に示す。

また、本実施例の試料B,D,Fについて、誘導加熱時間を
３秒とした場合の結果を次の第12表に示す。

本実施例の試料B,D,Fについて、アクリル樹脂系塗料に
ついて、最後に、上塗り塗料の膜厚を変化させたものの
結果を次の第13表に示す。

前記第４表及び第９表に示す通り、上塗り塗料として、
ポリエステル樹脂系塗料及びアクリル樹脂系塗料を用い
ることができる。

また、同じく第４表及び第９表に示す通り、上塗り塗布
したこれら有機樹脂系塗料の誘導加熱による焼付時間
は、５〜10秒の短時間が良好であることが判る。

更に、上塗り塗膜の膜厚は、第４表，第８表，第９表，
及び第13表に示す通り、６μｍでは、耐酸性及び耐アル
カリ性に劣り、15μｍでは光沢度に劣るため、好ましく
は８〜12μｍがよい。また、下塗り塗膜を含む全塗膜圧
は15μｍ以下であるものが良好である。

ここで、上記ワキの説明を簡単にすると、ワキとは上塗
塗料が加熱乾燥する場合樹脂分が硬化して粘度の増加を
来すことによって、下地や塗膜中の含有ガスとか水分な
どの揮発物が脱着しにくくなり、膜の内側に滞留するこ
とによっておこる表面の凹凸をいい、塗膜表面のいわゆ
る“くもり”として観察される状態もこの範疇に入るも
のである。従って、ワキの発生具合によって光沢性など
の外観に悪影響を与えるものである。

ワキの発生原因として、一例として水分があげられる
が、第１表の試料について、水分量を測定した。水分計
により、加熱温度に対して発生水分量を測定した結果を
第３図に示した。第３図において、横軸は鋼板各試料の
加熱温度であり、縦軸は発生水分量である。図からわか
るように、試料A,CおよびＥで示されるリン酸亜鉛の化
成処理試料からは他の試料B,DおよびＦのクロメート処
理に比して著るしく水分発生量が多い。

さらに、溶融亜鉛メッキの通常スパングルをもつ試料
（試料ＡおよびＢ）では、下地のスパングル（花模様）
に沿ってワキが発生しておりこの現象はリン酸亜鉛処理
の試料（試料A,およびＣ）において顕著であった。この
ことは第３図の試料Ｅで示されるミニマムスパングルの
場合でも同様に発生水分量は多いことが判明した。つま
り、ワキの発生は、とくに化成処理として行ったリン酸
亜鉛処理板で多い傾向をもつものであることが一般的に
いえよう。

これは、次のような作用機構であると考えられる。即
ち、プレコート鋼板用塗料は加熱されることにより、溶
媒が蒸発し、更に硬化反応による塗膜形成により硬化塗
膜となる。この間、塗料の粘度は上昇する。

一方、通常の硬化方法（熱風加熱など）では、例えばリ
ン酸亜鉛化成処理被膜に含まれる水分が蒸発した後に塗
料が高粘度になり、硬化反応が進行するため、リン酸亜
鉛処理を施しても塗膜表面のワキの問題は生じない。

しかしながら、誘導加熱により短時間で塗膜を硬化させ
る場合、水分の蒸発と高粘度化は重なって起きるため、
水分蒸発の痕が、塗膜表面に残り易くなる。これが、誘
導加熱でワキの生じ易い理由である。

誘導加熱は、塗膜内部からの加熱であり、このようなワ
キ現象は起こりにくいと一般に言われているが、リン酸
亜鉛処理を施した鋼板を短時間で硬化させようとした場
合には、リン酸亜鉛化成処理被膜に含まれる水分が蒸発
することと塗膜のと高粘度化が同時に起きるためこのよ
うな問題が生じる。

従って、所定の塗膜性能と塗膜外観を同時に満足させる
ためには、化成処理を塗膜中に含まれる水分の少ないク
ロメート処理とする必要がある。

第２表および第３表の結果から、誘導加熱による塗装膜
について、以下の事柄が結論される。

（１）ワキの評価では試料Ｇ（冷延鋼板）が最もよい
が、この試料は比較用の特殊なものであるからこれを除
外すれば、電気亜鉛メッキ，ミニマムスパングルの溶融
亜鉛メッキ，通常スパングルの溶融亜鉛メッキの順に悪
くなっている。また、全体として、化成処理条件ではク
ロメート処理の方がリン酸亜鉛処理に比べて著るしく良
い。

（２）光沢度は誘導加熱は熱風加熱に比して若干悪くな
るが60°鏡面反射率基準値100に対してはほぼ１〜３％
の低下に止まる。しかし、溶融亜鉛メッキの通常スパン
グルのものはとくに低下率が大きい傾向をもつ。

（３）耐薬品性として、とくに耐アルカリ性は全体にあ
まり良くないが、耐酸性は全体に問題はないことがわか
る。とくに冷延鋼板（試料Ｇ）は耐薬品性において劣
り、ワキ，光沢性のよい割には問題があることがわかっ
た。

（４）化成処理に関してはリン酸亜鉛処理したもの（試
料A,CおよびＥ）はとくにワキの評価に関してバラツキ
があり、同一処理法に対して出来映えに問題がある。

（５）上塗り塗料としてはポリエステル樹脂系でもアク
リル樹脂系でも大差なく、同様の特性を示した。

以上を要約すると、最も良好な結果を得たのは試料Ｄお
よびＦである。つまり、ミニマムスパングルの溶融亜鉛
メッキのクロメート処理したものと電気亜鉛メッキのク
ロメート処理を行った鋼板が最も誘導加熱に適した塗装
膜の硬化方法として有効であり、特性面からみた性能に
おいても満足される結果が得られた。

次に、上記検討実験の結果、誘導加熱による塗装膜の硬
化において、外見、特性ともすぐれた効果のあった試料
ＤおよびＦについて、硬化処理時間による外観について
調べた。その結果を第４図（ａ）および（ｂ）に示し
た。第４図（ａ）は上塗り塗料にポリエステル樹脂系、
第４図（ｂ）は上塗り塗料にアクリル樹脂系塗料を使用
した場合で、横軸は硬化時間、縦軸はワキ、光沢度など
の外観評価を５点法で表わした。硬化時間は３秒,5秒,1
0秒および15秒について行ったが、第４図（ａ）および
（ｂ）に示されるように試料および塗料に関係なく、同
様の特性を示し、３秒では不十分ながら、５秒〜15秒で
は外観上満足される結果を示した。しかも第２表および
第３表に示した他の特性も５〜10秒の硬化時間ではほぼ
同様でこの硬化時間の差は特性上影響のないことがわか
った。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明したとおり、鋼板の塗装に対して、
誘導加熱によって塗膜の硬化を行うので、加熱効率、昇
温スピード、硬化条件の制御などの点に、すぐれた効果
を示した。とくに５〜10秒の高速焼付が達成できたこと
は、製造の生産性への寄与はとくに大きい。また、カラ
ー鋼板（外板・家電用など）としての塗膜性能は、従来
法と比較して、十分満足されるものであり、ゴミ付着な
どのない塗装鋼板の品質アップに対する効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の加熱法と従来の過熱法の鋼板昇温速度
の比較図、第２図は本発明の一実施例を示す誘導加熱に
よる塗装鋼板の製造手順を示すフローシート、第３図は
各鋼板試料の発生水分量を示す比較グラフ、第４図は誘
導加熱による硬化時間と塗膜の外観比較図、第５図は従
来の熱風加熱による塗装鋼板の製造手順を示すフローシ
ートである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】亜鉛メッキ鋼板の表面にクロメート処理を
行う工程と、該クロメート処理面にエポキシ樹脂系塗料を下塗り塗布
する工程と、該下塗り塗布したエポキシ樹脂系塗料を誘導加熱によっ
て短時間に焼き付けする工程と、この工程の後、塗膜上に有機樹脂系塗料を上塗り塗布す
る工程と、該上塗り塗布した有機樹脂系塗料を誘導加熱によって短
時間に焼付する工程とを備えたことを特徴とする塗装鋼
板の製造方法。
【請求項２】前記亜鉛メッキ鋼板が、電気亜鉛メッキ鋼
板であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
塗装鋼板の製造方法。
【請求項３】前記亜鉛メッキ鋼板が、ミニマムスパング
ル仕上げの溶融亜鉛メッキ鋼板であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の塗装鋼板の製造方法。
【請求項４】前記有機樹脂系塗料はポリエステル樹脂系
塗料である特許請求の範囲第１項記載の塗装鋼板の製造
方法。
【請求項５】前記有機樹脂系塗料はアクリル樹脂系塗料
である特許請求の範囲第１項記載の塗装鋼板の製造方
法。
【請求項６】前記誘導加熱の短時間処理は常温から焼付
温度まで５〜10秒の短時間処理である特許請求の範囲第
１項記載の塗装鋼板の製造方法。
【請求項７】前記上塗り塗膜の膜厚は８〜12μｍであ
り、かつ下塗り塗膜を含む全塗膜厚は15μｍ以下である
特許請求の範囲第１項記載の塗装鋼板の製造方法。