JPS6169979A - ステンレス帯鋼の連続着色方法 - Google Patents
ステンレス帯鋼の連続着色方法Info
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
本発明は、着色液の各成分濃度等の緩慢な変動下に連続
的に着色液を通過せしめて着色したステンレス帯鋼を測
色しながら着色液通過時間を制陣することにより均一な
所望の色調に容易に着色することの出来るステンレス帯
鋼の連続着色方法に関するものである。
的に着色液を通過せしめて着色したステンレス帯鋼を測
色しながら着色液通過時間を制陣することにより均一な
所望の色調に容易に着色することの出来るステンレス帯
鋼の連続着色方法に関するものである。
【従来の技術と問題点１
近年、ステンレス鋼の着色方法としてＴｌｉ！ｌ酸と無
水クロム酸またはクロム酸塩との混合水溶液から成る着
色液中にステンレス鋼を浸漬する化学的着色方法がよく
知られている。その概略は、上記の如き着色液にステン
レス鋼を浸漬すると、その浸漬時間に応じて各種色調に
ステンレスＳｌｉ！表面を着色させることが出来る。従
って浸漬時間を管理することによって所定の色調に着色
することが出来るのである。 このような化学的着色方法によるステンレス鋼の着色に
おける色調の管理方法として電位差による制御方法が英
国インコ社により開発されて居り、特開昭４８−１１２
４３号（特公昭５２−２５８１７号）に開示されている
。その原理は、着色液中に浸漬されて着色皮膜が形成さ
れつつあるステンレス鋼表面とこの着色液中に設置した
参照電極（Ｐｔ電極など）との間の電位差とステンレス
鋼表面の着色の進行程度には一定の関係が存在すること
から、この電位差を指示値として色調を管理しようとす
るものである。すなわち、電位差が所定の値になったと
き着色液からステンレス鋼を取り出せば、ステンレス鋼
はこの電位差に対応する色調に着色されているのである
。この電位差による色調管理方法はステンレス鋼板など
を着色液にバッチ式で浸漬処理する場合には非常に有効
である。しかしながらステンレス帯鋼を連続的に着色液
を通過させることにより着色する連続着色では、着色液
を通過するステンレス帯鋼の着色皮膜生成状態は着色液
中に進入した直後の未だ＠色皮膜が殆んど形成されてい
ない状態から着色液から引き出される直前の着色皮膜が
ある厚さに生成した状態に至るまで連続的に変化してお
り、このため着色液中を通過中のステンレス帯鋼のある
位置と着色液中に設置された参照電極との電位差を測定
しても、その電位差の測定値は測定位置前後の広範囲に
わたって変化している着色皮膜の影響を受けた値となり
、その測定位置における着色皮膜の生成状態に対応する
電位差とはなり得ない。従って連続着色の場合にはこの
電位差をステンレス帯鋼の色調管理のための指示値とし
てそのまま用いる口とは出来ない。 又、浸漬時間を一定にして色調を管理する方法も知られ
ている。一般にステンレス鋼を着色液に浸漬すると、酸
化還元反応によってステンレス鋼から溶出するＦｅ’＋
濃度やＣｒ”とＣｒ’＋の割合が変化し、又水の蒸発損
から全体の；農度が上昇するなど着色の進行と共に着色
液の各成分濃度は不可避的に経時変化する。このような
経時変化はバッチ式で着色する場合はバッチ毎に着色液
を調整する等により問題は少ないが、ステンレス帯鋼を
連続的に通過させて着色する場合、着色液の経時変化を
なくして各成分濃度を一定に保つことは実操業上不可能
である。このためステンレス帯鋼の着色液通過時間を一
定にしても同一色調に着色させることは極めて困難であ
った。 上記の如きバッチ式着色方法の流用でなく、ステンレス
帯鋼の連続着色方法の従来技術として着色が完了するよ
りも前に測色して管理指標とする方法が提案されている
（特開昭５８−１６７７７８号）。この方法はステンレ
ス帯鋼の連続着色ラインに着色。 槽を２つ設置し、第１の着色槽では着色液を高温にして
目標色の手前の色にまで高速で着色し、第１の着色槽を
出て第２の着色槽に入るまでの間に測色し、その測定値
に基づいて第２の着色槽では低温の着色液の通過時間を
調整・することにより高速に且つ安定して着色しようと
するものである。 しかしながらこの方法では測色するのは前段の着色によ
る色調であり、それに基づいて後段の着色液通過時間を
調整はするが、それによって得られる最終の色調を直ち
に測色してフィードバックすることを欠いているから、
後段の通過時間の調整は本質的には勘による予測によっ
て行うものである。このため、２つの着色槽を設置する
ことによる設備費の増加や温度管理等の作業の煩雑化に
も拘わらず、得られる最終の色調は必ずしも安定してお
らず、色調のばらつきが生じて従来技術に比べて品質を
向上せしめ得ない問題点があった。 〔問題点を解決するための手段１ 本発明者等は上記従来技術の如く勘に頼ることなく着色
条件を制御して色調のばらつきの少ないステンレス帯鋼
の連続着色方法を提供することを目的に検討した結果、
従来何人も着想しなかった制御方法、すなわち着色液の
変化を緩慢に維持すること及び着色直後に高頻度で測色
してフィードバックすることの組み合わせから成る制御
方法により容易に目的を１ヱ成し得ることを究明して本
発明を成した。 すなわら本発明は前記従来技術の問題点を解決するため
のステンレス帯鋼の連続着色方法であって、硫醒と無水
クロム酸またはクロム酸塩との混合水溶液から成る着色
液中にステンレス帯屯を連続的に通過させて所望の色に
着色するに際し、着色液の各成分濃度及び着色液温度の
変動を緩慢に維持してステンレス帯鋼を通過させて着色
しながら着色液通過直後のステンレス帯鋼の色調を高い
頻度で測定し、色調測定値と色調設定値との差に基づい
て着色液通過時間を修正することを特徴とする。 以下に本発明方法を図面によって詳細に説明する。 図は本発明方法を実施するための連続着色ラインの１例
の構成図である。 先ず本発明方法によりステンレス帯鋼を連続的に着色し
製品化する工程の全体を説明する。 ペイオフロール１より巻きほどかれたステンレス帯ｗＩ
（以下、帯鋼と略称することがある）Ｓは連続着色ライ
ンを移動せしめられながら逐次、次のような処理が行わ
れる。先ず支持ロール８を経て脱脂槽２で脱脂され、絞
りロール９を経て水洗槽３で水洗ノズル１３から噴射さ
れる洗浄水により洗浄される。帯鋼Ｓの表面が清浄であ
る場合はこの脱脂洗浄処理を省略しても良い。洗浄され
た帯鋼Ｓは着色槽４をその入口、出口に備えられた水平
移動可能な絞りロール９′を経て通過せしめられる。着
色槽４内では硫酸と無水クロム酸またはクロム酸塩との
混合水溶液から成る着色液が撹拌器１４で撹拌されて７
５〜９ｏ’ｃの所定温度にカロ温し保持されている。着
色液の組成としては硫酸濃度が４５０〜５５０１７ ／
ｌでクロム酸またはクロム酸塩の濃度がＯｒ”として
１００〜１５０９ ／ ｌの範囲にあるのが好ましい。 着色槽４の内部にはチタン製の上下動可能な２つのジン
クロール１５が設けられており、このジンクロール１５
をガイドとして帯鋼Ｓを着色液中に導き通過させて所望
の色に着色する。着色槽４から出た帯鋼Ｓは水洗ノズル
１３′を備えた水洗槽３′で水洗されその表面から着色
液を完全に除去される。着色、水洗された帯鋼Ｓは次い
で硬化槽５に尋かれ次のように硬化処理を行われる。 すなわら、硬化槽５には２００〜３００１Ｊ ／ ｌの
無水クロムｌ （ＣｒＯ，） ト２．０〜３．０ ｇｌ
ｌのリン酸（ＨＪρ０．）との混合水溶液から成る硬化
処理液が貯留されており、この混合水溶液中に帯鋼Ｓを
通過させて通電ロール１２を経由させながら、直流電源
１１からの直流電流により従来のバッチ式着色での硬化
処理と同様に０．２〜１．ＯＡ／ｄ ｍ’の電流密度、
２〜１０分間の条件で通電して陰極電解処理を行うので
ある。陰極電解処理の電気屋は従来と同じく通常１〜５
ＡＸｍｉ１Ｍｄｍｚとなるように調整する。この場合、
硬化処理液中を通過させる帯鋼Ｓの経路は通常固定され
ているため、連続着色するときの通過時間は着色液を通
過するときの通過速度すなわち帯鋼Ｓの移動速度（以下
、ライン速度と言うことがある）によって定まり、従っ
て通過時間を任意に選・Ｓことが出来ないがら、上記の
陰極電解処理の電気量の′Ｊ４整は電流密度を変えるこ
とによって行う。硬化処理後の帯鋼Ｓは水洗ノズル１３
″を備えた水洗槽３′′で洗浄され、ピンチロール６を
経て捲取機７で捲き取られる。ライン速度はピンチロー
ル６の回転数によって調整され、ピンチロール６の回転
数はＤＣモータ−１Ｇによって制御されている。 この回転数制御には公知のインバーターシステムを採用
しても良い。 本発明においては上記構成に加えて測色計１０を設置し
て着色直後の帯鋼Ｓの色調を測定する。測色計１０の設
置場所は着色直後の場所として図に示す如く着色槽４に
続く水洗槽３′の後が好ましいが、硬化槽５に続く水洗
槽３″の後であっても良い。 測色計１０としては通常のカラーメーターで良いが、中
でも正反射光を測定するタイプが好ましく、更に全潰分
球方式のものが最も好ましい。色調測定項目としては三
刺激値を基にしたフロマチラフネス指ｇＩＬ 、 ａ
、 ｂを採用するのが良く、又色調測定値から色差ΔＥ
を求めてそれを指標として色調の相違を判断する口とも
出来る。しかしながら本発明方法では色調の測定として
は上記の型式の測色計１０に限定するものではない。 【作用】 本発明方法により上記着色ラインで色調を管理する運転
は次のように行う。連続着色開始の初期においては、帯
ＭＡＳが所望の色に着色するように着色槽４における帯
鋼Ｓの着色液通過時間をライン速度の調整によって行う
。所望の色に着色できたときは、そのときの帯鋼Ｓの色
調を測色計１０で測定し、その値を色調設定値とする（
以後同じ色調に着色するときはこの色調設定値をそのま
ま利用すれば良い）。その後は高頻度例えば２０〜０．
５回７′分で測色して色調設定値との差が生じるとその
差に基づいてその差をなくすように帯鋼Ｓの着色液通過
時間を修正することにより所望の色調を安定して維持す
ることが出来るのである。 本発明方法による帯鋼Ｓの連続着色における色調の管理
について更に詳細に説明する。着色皮膜の形成程度は着
色液の各成分濃度２着色液温、及び帯ｗＩＳの着色液通
過時間等の因子に影響される。 連続着色においてこれらの因子のすべてを一定に保持す
ることは不可能であるから、本発明方法においては帯鋼
Ｓの着色液通過゛時間以外の不可避的に変動する上記各
因子の変動を緩慢に維持すると共に該着色液通過時間を
調整することにより、上記不可避的変動因子の変動に対
処して着色皮膜の形成程度を一定にしようとするもので
ある。 本発明方法においては、先ず採るべきことは連続着色に
おけるこれらの不可避的に変動する因子の変動を緩慢に
維持することである。このような因子の経時変化とその
修正は一般的に次のようである。着色液の組成について
はＣｒ ”が減少し、Ｑｒ３＋。 Ｆｅ３＋が増加して＠包皮膜の形成速度を常に埋くする
ように変化しているから、ＨｔＳＯ＋やＣｒｙ、を補給
してゆく。又、着色液の水分は、一般に着色液の温度は
常温よりも高くしていることもあって蒸発し易く、各成
分濃度は常に濃くなる方向に変動するので蒸発分にほぼ
児合うように水を補給する。 更に、着色液の温度については、着色液を所定温度に保
持するためのｈ自熱装置へのエネルギー（蒸気、電気）
の供給をコントロールすることにより温度の変動を少な
くしているが、一般に±２℃の変動は避は難い（着色皮
膜の形成速度は着色液の温度が１０”Ｃ高くなると約２
倍になるので±２’Ｃ程度の変動でも影響は大きい）。 本発明方法においては以上の如き各要因の変動を極力緩
慢に維持するのであり、その基準はＨｔ３０．及びＣｒ
ｙ、の濃度の変動を共に０．１ｔｆｆｆｉ％・７分以下
、好ましくは０．０５重量％／分以下とし、又着色液の
温度の変動の基準を０．３℃／分以下、好ましくは０．
１℃／′分とするのが良い。そのためには、Ｈ２ＳＯ４
及びＣｒｙ、 （又はクロム醪塩）の補給は出来るだ
け少量づつの多数回に分け、水は連続的に補給するのが
好ましく、又温度のコントロールのためには精度の高い
制御装置を使用すると良い、着色液ｍと時間当りの帯鋼
Ｓの着色面積との割合などによっては上記の如く特別の
補給方法を講じなくても各要因の変動を基準内に維持す
ることの出来る場合には、このような特別の補給方法を
採らなくても良い。 上記の如く各要因の変動を緩慢に維持しながら帯鋼Ｓを
着色液中に通過させて着色し、その色調を前記の如く高
い頻度で測定してフロマチラフネス指数り、ａ、ｂの各
測定（直の色調設定値との差が少なくなるように着色液
通過時間を修正する。この修正は、ＤＣモータ−１６に
よってピンチロール６の回転数を制御してライン速度を
調整するか、ジンクロール１５の上下動や絞りロール９
′の水平移動により着色液中における帯ｇ４Ｓの経路長
さを調整することによって行う。 なお、以上の帯鋼Ｓの連続着色方法において測定した色
調測定値から色調設定値との差又は色差ΔＥを算出して
着色液通過時間を制御すると言う操作を自動化すること
ができる。例えば、測色計１０からの電気信号を制御用
コンピュータに送り、そこで算出される色調設定値との
差又は色差がらそれらの差が一少なくなるように制御用
コンピュータから発信される指示信号によりジンクロー
ル１５上下用の駆動モーター（図示なし）又はＤＣモー
タ−１６を作動させて着色液通過時間を制御するのであ
る。 このような本発明方法によって帯ＩＡｓを所望の色調に
安定して連続着色することが出来るのは、連続着色にお
いては着色皮膜の形成程度は着色液の各成分濃度、温度
等の因子にＦ３響を受けるが、これらの因子の変動を緩
慢に維持する限り着色皮膜形成の進行程度の変化も徐々
であり、従って高い頻度で着色直後の色調を測定して色
調設定値との差を直ちにフィードバックしてその差をな
くすように着色液通過時間を修正すれば、着色した帯鋼
Ｓの色調の変化は肉眼では実質的に無視し）ｑる程度に
ｊｒｏえることができるからである。 以下、本発明方法を実施例、比較例により更に詳細に説
明する。 実施例１．比較例１ 図に示す装置を使用しＳＵＳ ３０４ ＢＡ仕上のステ
ンレス帯ｍｓ（幅１００ｍｎ＋）を次のようにしてゴー
ルド色に連続着色した。着色槽４内の着色液の組成は、
硫醒が５００９／ｌで無水クロム酸がＣｒ”として＋２
０ ｑ ／ ｌであった。この着色液の温度の最大変動
域を８２±２°Ｃとし、この着色液中に連続してステン
レス帯ｗ４Ｓを通過させて着色した。ステンレス帯鋼Ｓ
の着色液中の経路長さは４００ ｃｍであり、硬化処理
液中の経路長さは２００ ｃｍであった。着色開始後最
初に所望のゴールド色が得られたときのライン速度が４
０Ｃｆｆｌ／分であった。このとき、着色槽４に続く水
洗槽３′の後に設置した測色計１０（日本電色社製ＮＤ
−１００１ＤＰ型ンでのゴールド色の色調の測定値は、
Ｌ ’ｍ ＝ ４５．３３． ａ値−０，２５゜ｂ（直
−１５，２１であり、これを色調設定値とした。 以後色調の測定値１−ａｂが色調設定値を保持するよう
に、ライン速度を調整しｌ：。具体的には連続着色を続
行しながら１回、１分の傾度で色調を測定し、この測定
値が色ｉＡ段設定１ａより大きく又は小さくなる傾向を
示ずときは、それぞれに対応してライン速度を速く又は
遅くなるようにピンチロール６の回転数をＤＣモータ−
１６により制御した。 このようにして１．ａ、ｂ値各々±０．２以内に保持し
て連続着色を約１時間行った。その間の着色液へのＨ２
ＳＯ４，Ｃｒｙ３．及び水の補給を徐々に行ったので、
１分間当りのＨ２ＳＯ今及びＣｒｙ、の濃度の変動はそ
れぞれ０．０４重量％以内であった。又着色液の温度変
動は０．０８°Ｃ／分以内であった。 次に比較のためライン速度を４０ｃｍ／分に固定するこ
とによって着色液中の通過時間を一定にした以外は上記
と同様の条件下にステンレス帯鋼５１７）連続着色を１
時間実施した。 なお実施例１．比較例１共硬化処理は、硬化処理液とし
て２４８ｇ、、、・ｌの無水クロム酸と０．２５ｆＪ、
・ｌのリン酸との混合水溶を使用し、電流音度が０．５
＾ｉ 〔ｌ ｍ’になるように設定して行った。 このようにして得られた二つの着色ステンレス帯鋼の色
調測定値より色差ΔＥを求めた。色差ΔＥの表示はＪＪ
Ｓ Ｚ ８７３０で規定されている色差表示方法によっ
た。その結果実施例１では色差ΔＥは０．３以内であっ
たのに対して比較例１では色差ΔＥが約１．５であった
。また肉眼による色の判定でも実施例１では色の差が認
められず色調の均一性は極めて良好であったが、比較例
１ではほぼゴールド色には着色されたが可成りの色の差
が肉眼による観察でも認められた。 実施例２ ＳＵＳ ３０４ ＨＬ仕上のステンレス帯鋼（幅１００
ｍｍ）のブルー色への連続着色を実施例１と同じ装置。 ＠免液、及び硬化処理液を使用して実施した。まず目標
のブルー色が得られるまでは、ライン速度の調整によっ
て着色液通過時間を調整した。プル、−色が得られた後
は、ライン速度を一定としジンクロール１５を着色溶液
中で上下させて着色液中の経路長さを変化させることに
よって着色液通過時間を調整した。着色液の温度を８５
℃±２’Ｃに保持したので目標のゴールド色が得られた
ときのライン速度は、４４ｃｍ・′分であった。このと
きの色調測定値はＬ ＝３０．８８． ａ ＝０．８２
． ｔ） ＝−３，９７であり、これを色調設定値とし
た。以後は１回′分の傾度で測定して得られたり、ａ、
ｂ＃ｉより色差ΔＥを計算し、ΔＥの１直が０．２以上
より大きくなったときは、ジンクロール１５を上下させ
て着色液通過時間を調整した。ジンクロール１５を上下
のどの方向に移動させるかの判断は、色調設定値のｂ値
と毎回測定されるｂ値を比較し、毎回測定されるｂ（直
が大きいときはジンクロール１５を上方向に１？勤して
着色液通過時間を短くし、反対にｂ値が小さいときは、
下方向にジンクロール１５を移動した。このようにして
約２１間着色処理を行つ）：。その間の着色液の）Ｉ、
Ｓｏ、及びＣｒｙ３の）農度の変動は実Ｍ例１と殆んど
同様であり、又温度の変動はｏ、＋’ｃ分以内であった
。このようにして得られた着色ステンレス帯鋼の色差Δ
Ｅのバラツキは０．３以内にあり、肉眼では全く色の差
が認められない程に均−に着色出来た。 以上、本発明方法によれば従来の連続着色装置をそのま
ま使用することが出来、ステンレス帯鋼を連続着色する
に際し勘に頼ることなく安定して極めて均一に所望の色
に着色することが出来る。 また色調測定と着色液通過時間とを関連させて制御１ｌ
Ｉｌすることは、容易に自動化することが出来る。 更に制御用に測定した色調測定値は、着色ステンレス帯
ＳＮ製品の管理データとしても使用することが出来、そ
の有用性は大きい。
水クロム酸またはクロム酸塩との混合水溶液から成る着
色液中にステンレス鋼を浸漬する化学的着色方法がよく
知られている。その概略は、上記の如き着色液にステン
レス鋼を浸漬すると、その浸漬時間に応じて各種色調に
ステンレスＳｌｉ！表面を着色させることが出来る。従
って浸漬時間を管理することによって所定の色調に着色
することが出来るのである。 このような化学的着色方法によるステンレス鋼の着色に
おける色調の管理方法として電位差による制御方法が英
国インコ社により開発されて居り、特開昭４８−１１２
４３号（特公昭５２−２５８１７号）に開示されている
。その原理は、着色液中に浸漬されて着色皮膜が形成さ
れつつあるステンレス鋼表面とこの着色液中に設置した
参照電極（Ｐｔ電極など）との間の電位差とステンレス
鋼表面の着色の進行程度には一定の関係が存在すること
から、この電位差を指示値として色調を管理しようとす
るものである。すなわち、電位差が所定の値になったと
き着色液からステンレス鋼を取り出せば、ステンレス鋼
はこの電位差に対応する色調に着色されているのである
。この電位差による色調管理方法はステンレス鋼板など
を着色液にバッチ式で浸漬処理する場合には非常に有効
である。しかしながらステンレス帯鋼を連続的に着色液
を通過させることにより着色する連続着色では、着色液
を通過するステンレス帯鋼の着色皮膜生成状態は着色液
中に進入した直後の未だ＠色皮膜が殆んど形成されてい
ない状態から着色液から引き出される直前の着色皮膜が
ある厚さに生成した状態に至るまで連続的に変化してお
り、このため着色液中を通過中のステンレス帯鋼のある
位置と着色液中に設置された参照電極との電位差を測定
しても、その電位差の測定値は測定位置前後の広範囲に
わたって変化している着色皮膜の影響を受けた値となり
、その測定位置における着色皮膜の生成状態に対応する
電位差とはなり得ない。従って連続着色の場合にはこの
電位差をステンレス帯鋼の色調管理のための指示値とし
てそのまま用いる口とは出来ない。 又、浸漬時間を一定にして色調を管理する方法も知られ
ている。一般にステンレス鋼を着色液に浸漬すると、酸
化還元反応によってステンレス鋼から溶出するＦｅ’＋
濃度やＣｒ”とＣｒ’＋の割合が変化し、又水の蒸発損
から全体の；農度が上昇するなど着色の進行と共に着色
液の各成分濃度は不可避的に経時変化する。このような
経時変化はバッチ式で着色する場合はバッチ毎に着色液
を調整する等により問題は少ないが、ステンレス帯鋼を
連続的に通過させて着色する場合、着色液の経時変化を
なくして各成分濃度を一定に保つことは実操業上不可能
である。このためステンレス帯鋼の着色液通過時間を一
定にしても同一色調に着色させることは極めて困難であ
った。 上記の如きバッチ式着色方法の流用でなく、ステンレス
帯鋼の連続着色方法の従来技術として着色が完了するよ
りも前に測色して管理指標とする方法が提案されている
（特開昭５８−１６７７７８号）。この方法はステンレ
ス帯鋼の連続着色ラインに着色。 槽を２つ設置し、第１の着色槽では着色液を高温にして
目標色の手前の色にまで高速で着色し、第１の着色槽を
出て第２の着色槽に入るまでの間に測色し、その測定値
に基づいて第２の着色槽では低温の着色液の通過時間を
調整・することにより高速に且つ安定して着色しようと
するものである。 しかしながらこの方法では測色するのは前段の着色によ
る色調であり、それに基づいて後段の着色液通過時間を
調整はするが、それによって得られる最終の色調を直ち
に測色してフィードバックすることを欠いているから、
後段の通過時間の調整は本質的には勘による予測によっ
て行うものである。このため、２つの着色槽を設置する
ことによる設備費の増加や温度管理等の作業の煩雑化に
も拘わらず、得られる最終の色調は必ずしも安定してお
らず、色調のばらつきが生じて従来技術に比べて品質を
向上せしめ得ない問題点があった。 〔問題点を解決するための手段１ 本発明者等は上記従来技術の如く勘に頼ることなく着色
条件を制御して色調のばらつきの少ないステンレス帯鋼
の連続着色方法を提供することを目的に検討した結果、
従来何人も着想しなかった制御方法、すなわち着色液の
変化を緩慢に維持すること及び着色直後に高頻度で測色
してフィードバックすることの組み合わせから成る制御
方法により容易に目的を１ヱ成し得ることを究明して本
発明を成した。 すなわら本発明は前記従来技術の問題点を解決するため
のステンレス帯鋼の連続着色方法であって、硫醒と無水
クロム酸またはクロム酸塩との混合水溶液から成る着色
液中にステンレス帯屯を連続的に通過させて所望の色に
着色するに際し、着色液の各成分濃度及び着色液温度の
変動を緩慢に維持してステンレス帯鋼を通過させて着色
しながら着色液通過直後のステンレス帯鋼の色調を高い
頻度で測定し、色調測定値と色調設定値との差に基づい
て着色液通過時間を修正することを特徴とする。 以下に本発明方法を図面によって詳細に説明する。 図は本発明方法を実施するための連続着色ラインの１例
の構成図である。 先ず本発明方法によりステンレス帯鋼を連続的に着色し
製品化する工程の全体を説明する。 ペイオフロール１より巻きほどかれたステンレス帯ｗＩ
（以下、帯鋼と略称することがある）Ｓは連続着色ライ
ンを移動せしめられながら逐次、次のような処理が行わ
れる。先ず支持ロール８を経て脱脂槽２で脱脂され、絞
りロール９を経て水洗槽３で水洗ノズル１３から噴射さ
れる洗浄水により洗浄される。帯鋼Ｓの表面が清浄であ
る場合はこの脱脂洗浄処理を省略しても良い。洗浄され
た帯鋼Ｓは着色槽４をその入口、出口に備えられた水平
移動可能な絞りロール９′を経て通過せしめられる。着
色槽４内では硫酸と無水クロム酸またはクロム酸塩との
混合水溶液から成る着色液が撹拌器１４で撹拌されて７
５〜９ｏ’ｃの所定温度にカロ温し保持されている。着
色液の組成としては硫酸濃度が４５０〜５５０１７ ／
ｌでクロム酸またはクロム酸塩の濃度がＯｒ”として
１００〜１５０９ ／ ｌの範囲にあるのが好ましい。 着色槽４の内部にはチタン製の上下動可能な２つのジン
クロール１５が設けられており、このジンクロール１５
をガイドとして帯鋼Ｓを着色液中に導き通過させて所望
の色に着色する。着色槽４から出た帯鋼Ｓは水洗ノズル
１３′を備えた水洗槽３′で水洗されその表面から着色
液を完全に除去される。着色、水洗された帯鋼Ｓは次い
で硬化槽５に尋かれ次のように硬化処理を行われる。 すなわら、硬化槽５には２００〜３００１Ｊ ／ ｌの
無水クロムｌ （ＣｒＯ，） ト２．０〜３．０ ｇｌ
ｌのリン酸（ＨＪρ０．）との混合水溶液から成る硬化
処理液が貯留されており、この混合水溶液中に帯鋼Ｓを
通過させて通電ロール１２を経由させながら、直流電源
１１からの直流電流により従来のバッチ式着色での硬化
処理と同様に０．２〜１．ＯＡ／ｄ ｍ’の電流密度、
２〜１０分間の条件で通電して陰極電解処理を行うので
ある。陰極電解処理の電気屋は従来と同じく通常１〜５
ＡＸｍｉ１Ｍｄｍｚとなるように調整する。この場合、
硬化処理液中を通過させる帯鋼Ｓの経路は通常固定され
ているため、連続着色するときの通過時間は着色液を通
過するときの通過速度すなわち帯鋼Ｓの移動速度（以下
、ライン速度と言うことがある）によって定まり、従っ
て通過時間を任意に選・Ｓことが出来ないがら、上記の
陰極電解処理の電気量の′Ｊ４整は電流密度を変えるこ
とによって行う。硬化処理後の帯鋼Ｓは水洗ノズル１３
″を備えた水洗槽３′′で洗浄され、ピンチロール６を
経て捲取機７で捲き取られる。ライン速度はピンチロー
ル６の回転数によって調整され、ピンチロール６の回転
数はＤＣモータ−１Ｇによって制御されている。 この回転数制御には公知のインバーターシステムを採用
しても良い。 本発明においては上記構成に加えて測色計１０を設置し
て着色直後の帯鋼Ｓの色調を測定する。測色計１０の設
置場所は着色直後の場所として図に示す如く着色槽４に
続く水洗槽３′の後が好ましいが、硬化槽５に続く水洗
槽３″の後であっても良い。 測色計１０としては通常のカラーメーターで良いが、中
でも正反射光を測定するタイプが好ましく、更に全潰分
球方式のものが最も好ましい。色調測定項目としては三
刺激値を基にしたフロマチラフネス指ｇＩＬ 、 ａ
、 ｂを採用するのが良く、又色調測定値から色差ΔＥ
を求めてそれを指標として色調の相違を判断する口とも
出来る。しかしながら本発明方法では色調の測定として
は上記の型式の測色計１０に限定するものではない。 【作用】 本発明方法により上記着色ラインで色調を管理する運転
は次のように行う。連続着色開始の初期においては、帯
ＭＡＳが所望の色に着色するように着色槽４における帯
鋼Ｓの着色液通過時間をライン速度の調整によって行う
。所望の色に着色できたときは、そのときの帯鋼Ｓの色
調を測色計１０で測定し、その値を色調設定値とする（
以後同じ色調に着色するときはこの色調設定値をそのま
ま利用すれば良い）。その後は高頻度例えば２０〜０．
５回７′分で測色して色調設定値との差が生じるとその
差に基づいてその差をなくすように帯鋼Ｓの着色液通過
時間を修正することにより所望の色調を安定して維持す
ることが出来るのである。 本発明方法による帯鋼Ｓの連続着色における色調の管理
について更に詳細に説明する。着色皮膜の形成程度は着
色液の各成分濃度２着色液温、及び帯ｗＩＳの着色液通
過時間等の因子に影響される。 連続着色においてこれらの因子のすべてを一定に保持す
ることは不可能であるから、本発明方法においては帯鋼
Ｓの着色液通過゛時間以外の不可避的に変動する上記各
因子の変動を緩慢に維持すると共に該着色液通過時間を
調整することにより、上記不可避的変動因子の変動に対
処して着色皮膜の形成程度を一定にしようとするもので
ある。 本発明方法においては、先ず採るべきことは連続着色に
おけるこれらの不可避的に変動する因子の変動を緩慢に
維持することである。このような因子の経時変化とその
修正は一般的に次のようである。着色液の組成について
はＣｒ ”が減少し、Ｑｒ３＋。 Ｆｅ３＋が増加して＠包皮膜の形成速度を常に埋くする
ように変化しているから、ＨｔＳＯ＋やＣｒｙ、を補給
してゆく。又、着色液の水分は、一般に着色液の温度は
常温よりも高くしていることもあって蒸発し易く、各成
分濃度は常に濃くなる方向に変動するので蒸発分にほぼ
児合うように水を補給する。 更に、着色液の温度については、着色液を所定温度に保
持するためのｈ自熱装置へのエネルギー（蒸気、電気）
の供給をコントロールすることにより温度の変動を少な
くしているが、一般に±２℃の変動は避は難い（着色皮
膜の形成速度は着色液の温度が１０”Ｃ高くなると約２
倍になるので±２’Ｃ程度の変動でも影響は大きい）。 本発明方法においては以上の如き各要因の変動を極力緩
慢に維持するのであり、その基準はＨｔ３０．及びＣｒ
ｙ、の濃度の変動を共に０．１ｔｆｆｆｉ％・７分以下
、好ましくは０．０５重量％／分以下とし、又着色液の
温度の変動の基準を０．３℃／分以下、好ましくは０．
１℃／′分とするのが良い。そのためには、Ｈ２ＳＯ４
及びＣｒｙ、 （又はクロム醪塩）の補給は出来るだ
け少量づつの多数回に分け、水は連続的に補給するのが
好ましく、又温度のコントロールのためには精度の高い
制御装置を使用すると良い、着色液ｍと時間当りの帯鋼
Ｓの着色面積との割合などによっては上記の如く特別の
補給方法を講じなくても各要因の変動を基準内に維持す
ることの出来る場合には、このような特別の補給方法を
採らなくても良い。 上記の如く各要因の変動を緩慢に維持しながら帯鋼Ｓを
着色液中に通過させて着色し、その色調を前記の如く高
い頻度で測定してフロマチラフネス指数り、ａ、ｂの各
測定（直の色調設定値との差が少なくなるように着色液
通過時間を修正する。この修正は、ＤＣモータ−１６に
よってピンチロール６の回転数を制御してライン速度を
調整するか、ジンクロール１５の上下動や絞りロール９
′の水平移動により着色液中における帯ｇ４Ｓの経路長
さを調整することによって行う。 なお、以上の帯鋼Ｓの連続着色方法において測定した色
調測定値から色調設定値との差又は色差ΔＥを算出して
着色液通過時間を制御すると言う操作を自動化すること
ができる。例えば、測色計１０からの電気信号を制御用
コンピュータに送り、そこで算出される色調設定値との
差又は色差がらそれらの差が一少なくなるように制御用
コンピュータから発信される指示信号によりジンクロー
ル１５上下用の駆動モーター（図示なし）又はＤＣモー
タ−１６を作動させて着色液通過時間を制御するのであ
る。 このような本発明方法によって帯ＩＡｓを所望の色調に
安定して連続着色することが出来るのは、連続着色にお
いては着色皮膜の形成程度は着色液の各成分濃度、温度
等の因子にＦ３響を受けるが、これらの因子の変動を緩
慢に維持する限り着色皮膜形成の進行程度の変化も徐々
であり、従って高い頻度で着色直後の色調を測定して色
調設定値との差を直ちにフィードバックしてその差をな
くすように着色液通過時間を修正すれば、着色した帯鋼
Ｓの色調の変化は肉眼では実質的に無視し）ｑる程度に
ｊｒｏえることができるからである。 以下、本発明方法を実施例、比較例により更に詳細に説
明する。 実施例１．比較例１ 図に示す装置を使用しＳＵＳ ３０４ ＢＡ仕上のステ
ンレス帯ｍｓ（幅１００ｍｎ＋）を次のようにしてゴー
ルド色に連続着色した。着色槽４内の着色液の組成は、
硫醒が５００９／ｌで無水クロム酸がＣｒ”として＋２
０ ｑ ／ ｌであった。この着色液の温度の最大変動
域を８２±２°Ｃとし、この着色液中に連続してステン
レス帯ｗ４Ｓを通過させて着色した。ステンレス帯鋼Ｓ
の着色液中の経路長さは４００ ｃｍであり、硬化処理
液中の経路長さは２００ ｃｍであった。着色開始後最
初に所望のゴールド色が得られたときのライン速度が４
０Ｃｆｆｌ／分であった。このとき、着色槽４に続く水
洗槽３′の後に設置した測色計１０（日本電色社製ＮＤ
−１００１ＤＰ型ンでのゴールド色の色調の測定値は、
Ｌ ’ｍ ＝ ４５．３３． ａ値−０，２５゜ｂ（直
−１５，２１であり、これを色調設定値とした。 以後色調の測定値１−ａｂが色調設定値を保持するよう
に、ライン速度を調整しｌ：。具体的には連続着色を続
行しながら１回、１分の傾度で色調を測定し、この測定
値が色ｉＡ段設定１ａより大きく又は小さくなる傾向を
示ずときは、それぞれに対応してライン速度を速く又は
遅くなるようにピンチロール６の回転数をＤＣモータ−
１６により制御した。 このようにして１．ａ、ｂ値各々±０．２以内に保持し
て連続着色を約１時間行った。その間の着色液へのＨ２
ＳＯ４，Ｃｒｙ３．及び水の補給を徐々に行ったので、
１分間当りのＨ２ＳＯ今及びＣｒｙ、の濃度の変動はそ
れぞれ０．０４重量％以内であった。又着色液の温度変
動は０．０８°Ｃ／分以内であった。 次に比較のためライン速度を４０ｃｍ／分に固定するこ
とによって着色液中の通過時間を一定にした以外は上記
と同様の条件下にステンレス帯鋼５１７）連続着色を１
時間実施した。 なお実施例１．比較例１共硬化処理は、硬化処理液とし
て２４８ｇ、、、・ｌの無水クロム酸と０．２５ｆＪ、
・ｌのリン酸との混合水溶を使用し、電流音度が０．５
＾ｉ 〔ｌ ｍ’になるように設定して行った。 このようにして得られた二つの着色ステンレス帯鋼の色
調測定値より色差ΔＥを求めた。色差ΔＥの表示はＪＪ
Ｓ Ｚ ８７３０で規定されている色差表示方法によっ
た。その結果実施例１では色差ΔＥは０．３以内であっ
たのに対して比較例１では色差ΔＥが約１．５であった
。また肉眼による色の判定でも実施例１では色の差が認
められず色調の均一性は極めて良好であったが、比較例
１ではほぼゴールド色には着色されたが可成りの色の差
が肉眼による観察でも認められた。 実施例２ ＳＵＳ ３０４ ＨＬ仕上のステンレス帯鋼（幅１００
ｍｍ）のブルー色への連続着色を実施例１と同じ装置。 ＠免液、及び硬化処理液を使用して実施した。まず目標
のブルー色が得られるまでは、ライン速度の調整によっ
て着色液通過時間を調整した。プル、−色が得られた後
は、ライン速度を一定としジンクロール１５を着色溶液
中で上下させて着色液中の経路長さを変化させることに
よって着色液通過時間を調整した。着色液の温度を８５
℃±２’Ｃに保持したので目標のゴールド色が得られた
ときのライン速度は、４４ｃｍ・′分であった。このと
きの色調測定値はＬ ＝３０．８８． ａ ＝０．８２
． ｔ） ＝−３，９７であり、これを色調設定値とし
た。以後は１回′分の傾度で測定して得られたり、ａ、
ｂ＃ｉより色差ΔＥを計算し、ΔＥの１直が０．２以上
より大きくなったときは、ジンクロール１５を上下させ
て着色液通過時間を調整した。ジンクロール１５を上下
のどの方向に移動させるかの判断は、色調設定値のｂ値
と毎回測定されるｂ値を比較し、毎回測定されるｂ（直
が大きいときはジンクロール１５を上方向に１？勤して
着色液通過時間を短くし、反対にｂ値が小さいときは、
下方向にジンクロール１５を移動した。このようにして
約２１間着色処理を行つ）：。その間の着色液の）Ｉ、
Ｓｏ、及びＣｒｙ３の）農度の変動は実Ｍ例１と殆んど
同様であり、又温度の変動はｏ、＋’ｃ分以内であった
。このようにして得られた着色ステンレス帯鋼の色差Δ
Ｅのバラツキは０．３以内にあり、肉眼では全く色の差
が認められない程に均−に着色出来た。 以上、本発明方法によれば従来の連続着色装置をそのま
ま使用することが出来、ステンレス帯鋼を連続着色する
に際し勘に頼ることなく安定して極めて均一に所望の色
に着色することが出来る。 また色調測定と着色液通過時間とを関連させて制御１ｌ
Ｉｌすることは、容易に自動化することが出来る。 更に制御用に測定した色調測定値は、着色ステンレス帯
ＳＮ製品の管理データとしても使用することが出来、そ
の有用性は大きい。
図は本発明方法を実施するための連続着色ラインの１例
の構成図である。 １・・・・ペイオフロール ２・・・・脱脂槽 ３．３’ 、３″・・・・水洗槽 ４・・・・着色槽 ５・・・・硬化槽 ６・・・・ピンチロール ７・・・・捲取機 ８・・・・支持ロール ９．９′ ・・・・絞りロール １０・・・・測色計 １１・・・・直流電源 １２・・・・通電ロール ４３、１３１ 、１３１１・・・・水洗７／ズル１４・
・・・撹拌器 １５・・・・ジンクロール １Ｇ・・・・ＤＣモータ− Ｓ・・・・ステンレス帯鋼
の構成図である。 １・・・・ペイオフロール ２・・・・脱脂槽 ３．３’ 、３″・・・・水洗槽 ４・・・・着色槽 ５・・・・硬化槽 ６・・・・ピンチロール ７・・・・捲取機 ８・・・・支持ロール ９．９′ ・・・・絞りロール １０・・・・測色計 １１・・・・直流電源 １２・・・・通電ロール ４３、１３１ 、１３１１・・・・水洗７／ズル１４・
・・・撹拌器 １５・・・・ジンクロール １Ｇ・・・・ＤＣモータ− Ｓ・・・・ステンレス帯鋼
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 硫酸と無水クロム酸またはクロム酸塩との混合水溶
液から成る着色液中にステンレス帯鋼を連続的に通過さ
せて所望の色に着色するに際し、着色液の各成分濃度及
び着色液温度の変動を緩慢に維持してステンレス帯鋼を
通過させて着色しながら着色液通過直後のステンレス帯
鋼の色調を高い頻度で測定し、色調測定値と色調設定値
との差に基づいて着色液通過時間を修正することを特徴
とするステンレス帯鋼の連続着色方法。 ２ 着色液通過時間の修正を着色液中のステンレス帯鋼
の経路長さを調整することにより行う特許請求の範囲第
１項に記載のステンレス帯鋼の連続着色方法。 ３ 着色液通過時間の修正をステンレス帯鋼の通過速度
の調整により行う特許請求の範囲第１項に記載のステン
レス帯鋼の連続着色方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18962984A JPS6169979A (ja) | 1984-09-12 | 1984-09-12 | ステンレス帯鋼の連続着色方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18962984A JPS6169979A (ja) | 1984-09-12 | 1984-09-12 | ステンレス帯鋼の連続着色方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6169979A true JPS6169979A (ja) | 1986-04-10 |
Family
ID=16244491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18962984A Pending JPS6169979A (ja) | 1984-09-12 | 1984-09-12 | ステンレス帯鋼の連続着色方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6169979A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5147597A (en) * | 1991-04-09 | 1992-09-15 | Electric Power Research Institute | Prestabilized chromium protective film to reduce radiation buildup |
| CN102061500A (zh) * | 2011-01-20 | 2011-05-18 | 中南大学 | 一种不锈钢表面化学着黑色的着色液及着色方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55134177A (en) * | 1979-04-09 | 1980-10-18 | Toyo Rika Kogyo Kk | Continuous coloring method for stainless steel sheet |
| JPS58167778A (ja) * | 1982-03-30 | 1983-10-04 | Nippon Steel Corp | ステンレス帯鋼の連続着色方法 |
-
1984
- 1984-09-12 JP JP18962984A patent/JPS6169979A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55134177A (en) * | 1979-04-09 | 1980-10-18 | Toyo Rika Kogyo Kk | Continuous coloring method for stainless steel sheet |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| US5147597A (en) * | 1991-04-09 | 1992-09-15 | Electric Power Research Institute | Prestabilized chromium protective film to reduce radiation buildup |
| CN102061500A (zh) * | 2011-01-20 | 2011-05-18 | 中南大学 | 一种不锈钢表面化学着黑色的着色液及着色方法 |
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