JPS58268A - 金属板の表面処理方法と装置 - 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】 本発明は金属板の表面処理方法および装置ｔｌｃｒｊＡ
し、さらに詳しくは金属板に対する塗料の濡れ性や塗膜
の密着性等の塗装性を改善するための金属板の表面処理
方法および装置に関する。

従来例えば金属キヤ、！、金属缶、金属キャビネ、ト等
の塗装金属製品は、一般に低炭素鋼板、ぶシき（錫めっ
き鋼板）、ティンフリースチール（電解クロム酸処理鋼
板）、あるいはアルミニウム（合金）板等の金属板（厚
さは通常的０．１５〜１、ＯＷ）の表面に、先づゾライ
マ−（例えばエポキシ系塗料やビニール系塗料）を塗布
、乾燥（焼付を含む；乾燥後の膜厚は通常１〜２μｍ）
　Ｌ、次に本塗装を行ない、キュアした後、プレス成形
等の加工を行なうことによって製造されていた◇ゾライ
マー処理を行なわない場合は、本塗装のさいの塗装性が
悪く、塗料の濡れ不良や塗膜の密着性不良等の欠陥を生
じ易い場合があシ、満足な塗装金属板を得ることが困難
なためである。しかしながらゾンイマー処理は、ブライ
マー塗料を用いることによる材料コスト高、ブライマー
塗料は通常溶剤型であるための衛生上の公害、および乾
燥のだめの大型オープンを必要とする等の問題を有する
Ｏ 本発明は以上に述べた従来技術の問題点の解消を図るこ
とを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は油性有機物質よシなる
薄膜を表面に形成された金属板の該表面をコロナ放電処
理することを特徴とする金属板の表面処理方法を提供す
るものである。

さらに本発明は、金属板を平坦な状態で搬送する手段、
該搬送される金属板に対向して、かつ平行に移動可能に
設けられ、かつ誘電性材料よシなる第１の層と導電性材
料よシなる第２の層を有し、該第１の層が該金属板に対
向するエンドレスベルト、該第２の層に接続する高周波
発振装置、および該金属板を接地する手段を備えること
を特徴とする金属板の表面処理装置を提供するものであ
る。

以下本発明について説明する。

本発明の適用される金属板は、シート状（すなわち切板
）またはストリップ状の低炭素鋼板又はアルミニウム（
合板）板（厚さは通常約０．１５〜１．０ｍｍ）、もし
くはその上に錫又はクロム等を被覆したぶシき又はティ
ンフリースチール等の金属被覆金属板等を相称する。金
属被覆金属板の場合は、金属被覆処理後の表面に、通常
の金属板の場合は一般に調質圧延（および切断）後の表
面に、油性有機物質よシなる薄膜を形成する。

とｉに油性有機物質とは、例えば綿実油、亜麻仁油、菜
種油、ひまし油などの植物油、オレイン酸、ステアリン
酸、リノール酸、リルン酸、パルミチン酸等の高級脂肪
酸、リン酸トリクレノル、ノオクチルアゼレート、ジオ
クチルセパケート、ジブチルセバケート等のエステル類
であって、粘度が２３°Ｃで２０〜１５０　ｃｐｓであ
るものをいう。

これら油性有機物質の膜厚は、重量換算で約１ｍｇ／ｍ
２〜２００１９ｍ２　であることが望ましい。約１ｍ９
／／ｍ２より薄いと後述のコロナ放電処理によっても塗
装性の改善が認められず、一方２００　ｍ９７ｍ　　よ
シ厚いと、コロナ放電処理によって膜厚全体にわたシ油
性有機物質の改質を実現するのに長時間を要して実用的
でなく、また膜厚全体にわたり改質されたとしても、改
質された有機膜が厚すぎるだめと推測されるが、塗装性
特に塗膜の密着性が低下するためである。上記薄膜の形
成は、静電塗装、又は水エマルノヨン浴中に浸漬、ロー
ルでの絞シ、熱風乾燥等の方法により、溶剤を用いるこ
となしに行なうことができる。

次に上記薄膜を形成された金属板の表面をコロナ放電処
理する。コロナ放電処理は、金属板を接地し、当該金属
板表面に対向して設けられた電極に高周波電流を通電す
ることによって行なわれる。

金属板と対極間の間隙は約１〜４朋、高周波電流の周波
数は５〜５００　ｋＨｚ　、出力１〜１０．ｋＷ。

放電処理時間０．１〜５．０秒の処理条件で、通常は塗
装性の優れた活性面を有する金属板を得ることができる
。

従来からポリオレフィンフィルム等の表面活性化のため
に、コロナ放電処理を施すと、濡れ性、密着性に効果の
あることはよく知られている。しかしこの場合、活性化
はフィルムの放電面側表面にのみ限られている。すなわ
ちフィルムの裏面側表面は濡れ性、密着性の改良は行わ
れず、従来の性状を示すことを本発明者等は確認してい
る。このような現象は本発明に例示した油性有機物質に
ついても、具体例３に示すように、その膜厚が大きくな
ると現われる。本発明者等は、必ずしも理由は明らかで
ないが、金属板上に形成される油性有機物質の膜厚があ
る一定の範囲の中では、濡れ性、密着性の共に優れる性
能が得られることを見出した。この理由について、第１
図（、）に示すように、金属板６上の油性有機物質Ｘの
膜厚が大きい場合は、活性面“ｙが放電面側に限定され
るのに対し、上記膜厚が好ましい範囲（約１〜２００ｍ
９／ｍ２）内にあると、第１図（ｂ）のように金属板６
との界面側にも活性面ｙが形成されるためと推測される
。

活性面は必ずしも明らかでないが、コロナ放電処理によ
って、油性有機物質よりなる薄膜の酸化、又は酸化重合
、酸化分解等の改質（活性化）が行なわれて、薄膜が表
面張力が大で、かつ金属板表面との密着性の優れた膜に
変質することによるものと推測される。

上記コロナ放電処理後、溶剤型塗料又は無溶剤響塗料が
公知の手段、すなわちロール塗装、スル−塗装、浸漬塗
装法等によって前記処理表面に塗装される。そして溶剤
型塗料の場合は特に塗膜□密着性、無溶剤型塗料（例え
ば紫外線キュア型塗料、電子線キュア型塗料、遠赤外線
キュア型塗料、触媒キュア型塗料）の場合は、特に濡れ
性が大幅に改善される。

次に本発明の装置について、実施例を示す図面を参照し
ながら説明する。

第２図、第３図、第４図において、１はゴムのような非
電導性材料よシなる無限ベルトであって、図示されない
駆動機構によって駆動される駆動ロール２、および案内
ロール３　、４．、．５によって、−ｔｏ上部スパン部
１ａ（駆動ロール２と案内ロール５の１間の部分）は水
平に矢印方向に定速度で走行している。６はシート状の
金属板であって、前段のコンベア装置７から上部ス・ぐ
ン部１ａ上に装入される。無限ベルト１には、第４図に
示すように、走行方向に平行に、一定の間隔をおいて、
多数の丸孔８および長孔９が設けられており、さらに上
部ス・ぞン部１ａの下面に接触して、少なくとも上面が
金属のような導電性材料よシなシ、かつ接地された真空
吸引ボックス１０が配設されている。真空吸引ボックス
１０の上面には、無限ベルトｌの丸孔８および長孔９の
通過する位置に、細長い真空吸引孔１１（第３図では４
箇）が走行方向に平行に設けられておシ、真空吸引ボッ
クス１０は導管１２を介して図示されない真空装置に連
接する。真空吸引ボックス１０の横方向の幅は、エンド
レスベルト１３の内層１′３Ｃの幅よシも小さい方が、
安定放電の見地から好ましい。

真空吸引ボックス１０の上部には、上部スパン部１ａに
対向し、かつ平行に走行可能な下部スパン部１３ａを有
するエンドレスベルト１３が配設されている。エンドレ
スベルト１３は、図示されない駆動機構によって駆動さ
れる駆動ロール１４、および案内ロール１５．１６によ
って矢印方向に定速度で走行するように構成されている
。案内ロール１６は導電性材料（例えば表面を硬質クロ
ムメッキされた銅ロール）よシなシ、通電ロールとして
も機能し、トランス１７および高周波発振装置１８に接
続する。エンドレスベルト１３の外層１３ｂはポリエス
テル樹脂のようなグラスチックフィルム、又ハシリコン
コ８ムζノ１イノぞロンゴムのようなゴム等の誘電性材
料よりなり、内層１３ｃは、銅ストリ・ツノ、不銹鋼ス
トリップ又は導電性ゴムのような導電性材料よシなシ、
両層は適当な接着剤を介して密着されている。外層１３
ｂと、上部ス・ゼン部ｌａ上を搬送される金属板６の上
面間の間隙は、コロナ放電が安定して行なわれるように
約１〜４　ｍｍに定められる。１９は入口側金属プラン
、２０は出口側金属ブラシであり、何れも接地されてお
り、入口側金属ブラシ１９は金属板６の上面に接触する
ように（又は図示されないが金属板６の側面カットエツ
ジに接触するようり、−刃出口側ブラシ２０（２列の長
孔に対応して２個）は長孔９を挿通して上方に延び金属
板６の下面に接触するように（又は図示されないが金属
板６の側面カットエツジに接触するように）、かつ金属
板６の何れかの部分が下部スパン部１３ａの下を通過し
ている時、すなわちコロナ放電処理を受けるときは、何
れかの金属ブラシが金属板６と接触するように、すなわ
ち金属板６を接地するように、金属ブラシ１９．２０は
配設されている。

２１は放電のため温度が上昇した外層１３ｂを冷却する
だめの冷風吹付装置である。

以上の装置において、上部ス・ぐン部１ａに装入された
金属板６は、先づ先端の上面が入口側金属ブラシ１９と
接触して接地された後、下部ス・ぐン部１３ａと上部１
７４７部１ａの間隙の間に入ってコロナ放電処理を受け
、表面の油性有機物質よシ々る薄膜を改質される。その
さい電磁効果により金属板６には上部１７４７部１３ａ
側に向う、すなわち上方に向う吸引力が作用するが、金
属板６には丸孔８、長孔９、真空吸引孔１１を介して下
方に向う強い真空吸引力が働いているので、金属板６は
上方に吸引されることなぐ、上部ス・やン部１３ａとの
所定の間隙を保って矢印方向（図面の右方向）に搬送さ
れながら、その上面の全体にわたり所定時間のコロナ放
電処理を受ける。なお金属板６の尾端が入口側金属ブラ
シ１９を通過後は、出口側金属ブラシ２０が金属板と接
触するため、少なくとも上記尾端が上部スパン部１３ｍ
の下部を通過し終るまでは、金属板６の接地は保持され
る０エンドレスベルト１３の外層１３ａは誘電性材料よ
りなるので、コロナ放電は安定して行なわれ、集中火花
放電による金属板の熱的損傷は防止される。

従来の表面処理用コロナ放電装置は、主としてポリエチ
レンフィルムのウェブのような長尺の可撓性材料をごく
短時間表面処理するために考案されたものであるので、
ウェブ案内用の接地ロールと、高周波電源に接続する対
極ロールよシなるもので６りた。そのため切板状の金属
板には適用することができず、また処理時間を長くする
ためにはウニ／の走行速度を遅くする、つまシ生産速度
を落さなければならないという問題があった。しかるに
上記本発明の装置の場合は、切板状の金属板に容易に適
用することができ、また駆動ロール１４と案内ロール１
５の間隔を調節することにより、下１部ス・ぞン部１３
ａの長さを容易に変化させることができ、従って生産速
度を落すことなく、比較的長時間の、すなわち高エネル
ギーの表面処理を行なうことができるという利点を有す
る。なお真空吸引ボックス１０の上面は接地された導電
性材料よりなるので、金属板６が通過していない間も放
電が行なわれているので、金属板６は常に鳳定してコロ
ナ゛放電処理を受けることができる。

またエンドレスベルト１３は絶えず走行しているので、
放電時の発熱に伴う外層１３ｍの温度上昇は、冷却吹付
装置２１のような冷却装置の採用によシ防止することが
でき、それによって外層１３ａの高寿命化を確保するこ
とができる。なお案内ロール１５を水冷して、上記冷却
装置とすることもできる。

なお上記の実施例では無限ベルト１を非電導性材料とし
たが、無限ベル）１はスチールシートベルト又はスチー
ルメツシュベルトのような金属製ベルト、又はこれらに
ゴム又はグラスチックが積層されたベルトであってもよ
い。そして無限ベルト１の外表面が金属の場合は、該金
属を接地することによシ、ブラシ１９．２０を省くこと
ができ、真空吸引がックス１０上面も必ずしも接地され
た導電性材料である必要はない。

なお金属板がストリップの場合も、上記装置をそのまま
用いることができるが、この場合は搬送用の無限ベルト
１を省略し、送出しリールと巻取シリール（図示されな
い）の間でテン７ヨンを張ったストリップ（接地された
）を直接真空吸引ボックス１０上に沿って通過させても
よい。この場合、ストリップが強磁性体のときは、真空
吸引ボックスの代りにマグネットロール（図示されない
）を用いて、前記上方への吸引を防止してもよい。

本発明の方法によれば、金属板の表面に形成された油性
有機物質よりなる薄膜が、コロナ放電処理によシ改質さ
れて塗装性に優れた表面被膜となるので、従来塗装改善
のために用いられていた溶剤型ブライマーコートを省く
ことができ、従って材料コストの節減、溶剤による衛生
上の公害防止、大型オープンの使用廃止等を実現できる
という効果を有する。

さらに本発明のコロナ放電処理装置によれば、金属板は
平坦状で搬送されるので、切板状の金属板に適用する仁
とができ、さらに高周波発振装置に接続するエンドレス
ベルトよシなる対極も平坦状であるので放電面積力主大
きく、従って大きな放電エネルギーを金属板に与えるこ
とができるという効果を有する。

以下具体例について説明する。

具体例１ 公知の組成浴、条件によシ錫めっき量５．２１１／ｍ２
（片面表示）の陰極処理クロメート膜を有する厚さ０．
２５１１Ｅ、長さ９０ｃＩｒＬ幅３５ｃＩｒＬのぶシき
試料を作製した。このぶルき試料の上に水エマルジヨン
法によりジオクチルセパケートの薄膜を形成した。

塗布量は溶剤抽出（エチルエーテル）法の測定結果から
平均３１１９７ｍ２　であった。次に第＊回に示す型式
のコロナ放電処理装置によシ、該薄膜の改質処理を行な
った。放電条件は次の通りである。

下部スノヤン部１３ａの長さ：２ｏｃｍ←遡哩時筒牟ば
目岬月ｆ！！ｉ送速度　　　　　　　　２５ｍ７分、　
２０　ｍ１０．６０　ｍ１分なお比較のため、上記薄膜
を形成することなく放電処理を行なった試料、上記薄膜
を形成せず、また放電処理も行なわない試料、薄膜を形
成したカニ放電処理を行わない試料（その他の条件はす
べて具体例と同じ）も作製した。

これらの試料にエポキシ−フェノール系塗料（固形分３
０重量幅、キシレン、メチルイソブチルケトン等量混合
溶媒溶液、、）を直接ロール塗装し、１９０″０Ｘ１０
分の焼付を行った。焼付後の塗膜厚さは５０１ｎ９／ｄ
ｍ２　でありた。これらの試料についての塗装性の評価
試験結果を第１表に示した。

第　　　１　　　表 註：１）搬送速度６０ｍ／分 ２　＞　　　ｔ　　　２０　ｍ／ｆｊ ５）　　　ｙ　　　　５ｍ／分 ４）　　ＪＩＳ　Ｋ　６７６８による。試験片が完全に
濡れる条件の標準液の表面張力を示す。

具体例２ 無塗油の板厚０．２３１ｇ１．長さ９０α、幅３５ｃＷ
Ｌのアルミニウム合金板（ＪＩＳ　３００３）を用意し
、水エマルジョン法によシ第２表に示す塗布量の綿実油
の薄膜を表面に形成した。該表面に具体例１と同じ条件
で（但し搬送速度は２０ｍ／分のみ）コロナ放電処理に
より該薄膜の改質処理を行なった。

なお比較のため、上記薄膜を形成せず、また放電処理も
行なわない試料、薄膜を形成したが放電処理を行なわな
い試料（その他の条件はすべて上記具体例と同じ）も作
製した。

これらの試料に紫外線硬化型アクリル樹脂（東亜合成■
アロニ、クスＭ８０６０＋光硬化触媒とシテ、ぺ／ジイ
ンエチルエーテルを１重量％添力のを塗膜厚さが５０　
Ｎ９／／１１ｍ２となるように、直接ロール塗装、直ち
に１６０　Ｗ／ｃＷＬ　　の高圧水銀燈（ウシオ６電機
■製）の下を５ｃＩＩＬの距離で、６０ｍ／分の速度で
通過させ、硬化させた。これらの試料についての塗装性
の評価試験結果を第２表に示す。

第　　２　　表 註：（１）　　外観評価による。◎は完全に濡れたもの
、△は１部溌きあり、×は全面溌いたものを示す。

具体例３ 具体例２で使用したものと同様の無塗油のアルミニウム
合金板を用意し、これに水エマルジヨン法によシ第３表
に示す塗布量のジオクチルセパケートの薄膜を表面に形
成した。該表面に具体例１と同じ条件（但しコロナ放電
処理時間は、１秒、３秒、１０秒）で、該薄膜の改質処
理を行なった。

これらの−試料を具体例２と同様の方法によシ、塗装性
の評価試験を行なった。その結果を第３表に示す。

第　　　３　　　表 註：αｌ　外観評価による。◎は完全に濡れたもの、Δ
は１部溌きあシ、×は全面溌いたものを示す。

（２）　　第２表のＱ）と同じ。但しΔは１部剥離を示
す。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）　、　（ｂ）はコロナ放電処理後の金属板
の模式縦断面図であって、第１図（ａ）は油性有機物質
の膜厚が厚い場合、第１図（ｂ）は薄い場合を示す図面
、第２図は本発明の装置の１実施例の正面図、第３図は
第２図のＩ［ｌ−１１１８！に沿う縦断面図、第４図は
第２図のＩＶ−ＩＶ線からみた平面図である。 １・・無限ベルト、１ａ・・・上部スパン部（金属板を
平坦な状態で搬送する手段）、６・・・金属板、１３・
エンドレスペル）、１３　ｂ　　外１（ｉｔ。 層）、１３ｃ・・・内層（第２の層）、１８・・高周波
発振装置、１９・・・入口側金属ブラシ、２０　・出口
側金属ブラシ（金属板を接地する手段）、Ｘ　・油性有
機物質よシなる膜。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）油性有機物質よシなる薄膜を表面に形成された金
   属板の該表面をコロナ放電処理することを特徴とする金
   属板の表面処理方法。
2. （２）金属板を平坦な状態で搬送する手段、該搬送され
   る金属板に対向して、かつ平行に移動可能に設けられ、
   かつ誘電性材料よシなる第１の層と導電性材料よりなる
   第２の層を有し、該第１の層が該金属板に対向するエン
   ドレスベル）　、該第２の層に接続する高周波発振装置
   、および該金属板を接地する手段を備えることを特徴と
   する金属板の表面処理装置。