WO2013105171A1 - 被膜形成方法 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method of forming a coating film by applying an ultraviolet curable coating material on a steel surface and then curing the applied coating material by irradiating the coating with ultraviolet rays. More specifically, the present invention relates to a film forming method capable of forming a film having a uniform film thickness on the surface of a steel material.
  • a coating may be formed on the entire surface of a steel material such as a steel pipe or steel bar or on the machined surface.
  • a film is formed on the surface of such a steel material, an ultraviolet curable paint (UV paint) may be used because of its excellent rust prevention effect and quick drying property.
  • UV paint ultraviolet curable paint
  • Formation of the film by the ultraviolet curable paint can be performed, for example, by the following procedure. (1) The temperature of the UV curable paint is controlled to the control temperature by heating or cooling the UV curable paint, (2) A paint layer is provided on the steel surface by spraying this paint and applying it to the steel surface. (3) By irradiating the applied paint (paint layer) with ultraviolet rays from an ultraviolet irradiation device, the applied paint (paint layer) is cured to form a film.
  • the UV curable paint has a temperature-dependent viscosity characteristic. If the paint is lower than the control temperature, the viscosity of the paint increases. If the viscosity of the paint is too high, the paint may become clogged in the piping of the coating equipment. Moreover, the film thickness of the film formed on the steel material surface may become non-uniform. In particular, when an ultraviolet curable coating is applied to the surface of a steel pipe or a steel bar, the surface to be applied is a curved surface, so that it is difficult to apply uniformly and the film thickness tends to be uneven. On the other hand, if the temperature of the paint is higher than the control temperature, the viscosity of the paint does not change greatly to such an extent that it slightly decreases, but the paint may be altered by heat.
  • the ultraviolet curable coating is heated or cooled to be managed at a management temperature.
  • the appropriate conditions for applying the paint are generally specified by the viscosity and temperature for each UV curable paint by the manufacturer, so the management temperature can be set based on the appropriate conditions. .
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing variations in the film thickness of a film formed on the surface of a steel material.
  • FIG. 1A shows the case where an exposed portion of the steel material surface occurs, and FIG. The cases where there are variations are shown.
  • 1A and 1B show a steel material 11 to be coated and a film 12 formed on the surface of the steel material 11. As shown in FIG. 1A, when the coating film 12 is uneven, and the coating film 12 is not formed and a portion where the surface of the steel material is exposed is generated, the rust prevention effect due to the coating film formation is hardly exhibited.
  • a madara pattern may be confirmed when the film thickness distribution film is visually observed. If the madara pattern is confirmed, the aesthetics may be impaired and the commercial value may be lowered. Therefore, it is desired to form a film with a more uniform film thickness.
  • Patent Documents 1 and 2 Various proposals have conventionally been made regarding a method of forming a film on the surface of a steel material by using an ultraviolet curable paint.
  • Patent Documents 1 and 2 there are Patent Documents 1 and 2.
  • the film forming method described in Patent Document 1 when moving a tube rod-like body such as a steel pipe coated with a paint on the surface in a cannula capable of transmitting ultraviolet rays, the applied paint is irradiated with ultraviolet rays through the cannula, The space between the cannula and the tube rod-like body in the cannula is filled with an inert gas.
  • an ultraviolet curable coating is applied to the outer surface of the metal tube, and after the applied coating is irradiated with ultraviolet rays and cured, the outer surface side of the metal tube is heated, Next, a water-based paint is applied to the outer surface.
  • a top coat film is formed by heating and application of a water-based paint, which enables color classification for identification.
  • JP 58-101765 A Japanese Unexamined Patent Publication No. 7-8898
  • the present invention has been made in view of such a situation, and a coating with a uniform film thickness is applied to the entire surface of a steel pipe or steel bar or a machined surface (for example, a processed surface subjected to threading or polishing).
  • An object of the present invention is to provide a film forming method that can be formed.
  • the present inventor conducted various tests in order to solve the above problems, and as a result of intensive studies, the following knowledge was obtained.
  • (1) When applying the coating material to the steel material surface, the temperature of the steel material surface is applied in a state adjusted within a predetermined range with reference to the management temperature of the ultraviolet curable coating material.
  • (2) The film thickness of the coating film formed on the steel material surface can be made uniform by the above (1).
  • the present invention has been completed based on the above findings and the test results shown in the examples described later, and the gist thereof is the following film forming method.
  • the film forming method is characterized in that the surface temperature of the steel material is applied within a range from ⁇ 5 ° C. to + 20 ° C. based on the control temperature.
  • range from ⁇ 5 ° C. to + 20 ° C. based on the control temperature means a temperature obtained by subtracting the lower limit from the control temperature by 5 ° C. and the upper limit by adding 20 ° C. to the control temperature. Means the range. For example, when the management temperature is set to 30 ° C., it means a range of 25 to 50 ° C.
  • the film forming method of the present invention has the following remarkable effects. (1) When applying UV curable paint to the surface of the steel material, the temperature of the surface of the steel material is applied within the range of -5 ° C to + 20 ° C with reference to the control temperature. Can be formed. (2) If the temperature of the steel material surface is set within the range from 0 ° C. to + 10 ° C. based on the control temperature, the film thickness can be made more uniform and the appearance can be improved.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing variations in the film thickness of a film formed on the surface of a steel material.
  • FIG. 1A shows the case where an exposed portion of the steel material surface occurs, and FIG. The cases where there are variations are shown.
  • FIG. 2 is a photograph of the appearance of the coating formed on the outer surface of the steel pipe according to the examples.
  • FIG. 2 (a) shows Example 1 of the present invention
  • FIG. 2 (b) shows Example 2 of the present invention
  • FIG. Comparative examples are shown.
  • the film forming method of the present invention is a method of forming a film by applying an ultraviolet curable coating material controlled at a control temperature to the surface of a steel material and then curing the applied coating material by irradiating with ultraviolet rays.
  • the coating is applied to the entire surface of the steel pipe or the surface of the steel material such as a machined surface, and the temperature of the surface of the steel material is applied within a range from ⁇ 5 ° C. to + 20 ° C. based on the control temperature.
  • regulated the film formation method of this invention as mentioned above are demonstrated.
  • the ultraviolet curable coating material applied to the surface of the steel material is managed at a control temperature.
  • the control temperature can be set based on the appropriate conditions for the individual UV curable paints specified by the manufacturer because the appropriate conditions for applying the paints are specified by the viscosity and temperature. For example, if the UV curable coating material to be applied is specified with appropriate conditions depending on the viscosity, the temperature at which the viscosity is specified is obtained by measuring the viscosity while changing the temperature of the coating material, and this temperature is set as the control temperature. You only have to set it.
  • the temperature of the steel material surface was not controlled by the conventional film formation method.
  • the paint is applied to the surface of the steel material by spraying with a nozzle, the mist-like paint is easy to exchange heat with the atmosphere. Reach the steel surface in a raised state.
  • the temperature of the steel material surface is not controlled, the applied paint is deprived of heat by the steel material, so that the temperature of the paint is further lowered and the viscosity is increased. Since the paint that has reached the steel surface in the form of a mist in this way has a high viscosity, it is difficult to spread and spread on the surface (deteriorating wettability), resulting in unevenness and variation in the film thickness of the coating formed by application. It was.
  • the temperature of the steel material surface is applied within the range from ⁇ 5 ° C. to + 20 ° C. based on the above-mentioned control temperature.
  • the paint that has reached the surface of the steel material in the form of a mist is supplied with heat from the steel material and has an appropriate viscosity even when the viscosity is increased due to the heat being removed from the atmosphere when sprayed.
  • the coating material which reached the steel material surface in the form of a mist has an appropriate viscosity, it can be easily stretched and spread on the surface (wetability is improved), and a film having a uniform film thickness can be formed.
  • the temperature of the steel material surface is within a range from 0 ° C. to + 10 ° C. based on the control temperature.
  • the film formed on the surface of the steel material not only has a film thickness distribution within a range of ⁇ 5 ⁇ m with respect to the target value, but also has an excellent aesthetic appearance without observing a spotted pattern due to the variation in film thickness. It becomes.
  • the film forming method of the present invention is not particularly limited with respect to the ultraviolet curable paint, but in order to prevent clogging in the piping of the application equipment and difficult to handle when applying the paint,
  • the viscosity at the control temperature is No. It is preferable to use an ultraviolet curable paint having a coating length of 4 to 40 to 90 seconds.
  • the method of adjusting the temperature of the steel surface within a predetermined range based on the control temperature can be adjusted by a conventionally used heating or cooling method, for example, the surface of the steel material on which a film is formed. It can be adjusted by blowing hot air or cold air on.
  • the film forming method of the present invention can employ spraying or brushing as a method for applying paint to the surface of a steel material, but adopts a spraying method using a nozzle from the viewpoint of forming a film with a uniform film thickness. It is preferable to do this.
  • irradiating ultraviolet rays to the paint applied to the outer surface of the steel pipe or steel bar for example, a method of irradiating the ultraviolet light with a fixed ultraviolet irradiation device in a state where the steel pipe or steel bar is rotated at a constant rotational speed. Can be adopted.
  • a test was conducted to verify the effect of the film forming method of the present invention.
  • a film made of an ultraviolet curable paint was formed on the steel surface, and the film thickness distribution of the film was investigated.
  • the UV curable paint used in this test has a viscosity of Ford Cup No. specified when applied by the manufacturer. 4 was 50 seconds.
  • the viscosity is Ford Cup No.
  • the viscosity of the paint at 50 was measured by measuring the viscosity while changing the temperature of the paint, the viscosity became 50 seconds at about 30 ° C. For this reason, in this test, the management temperature of the ultraviolet curable paint was set to 30 ° C.
  • the temperature of the outer surface of the steel pipe to which the paint is applied by blowing hot air of 50 ° C. or cold air of 5 ° C. is about 35 ° C. in Example 1 of the present invention, and about 26 ° C. in Example 2 of the present invention. Then, it adjusted to about 15 degreeC.
  • Application by spraying was performed by adjusting the spraying time so that the film thickness (target value) of the coating formed on the outer surface of the steel pipe was 30 ⁇ m.
  • Curing by ultraviolet irradiation was performed using an ultraviolet irradiation apparatus (model UE031-326-06-CKH-001, manufactured by Iwasaki Electric Co., Ltd.) with an integrated light amount of 1860 mJ / cm 2 . This ultraviolet irradiation device was equipped with a high-pressure mercury lamp, the lamp output was 120 W / m, and the wavelength of ultraviolet rays irradiated by this device was 200 nm.
  • the coating formed on the outer surface of the steel pipe was evaluated by measuring the film thickness distribution in the circumferential direction, and was visually observed to evaluate the aesthetics of the coating.
  • the film thickness distribution in the circumferential direction was measured at 8 points at a 45 ° pitch using an eddy current film thickness meter.
  • Table 1 shows the test classification in each test, the temperature of the steel material surface (steel pipe outer surface) when applying the paint, the evaluation of the film thickness distribution, the evaluation of aesthetics, and the comprehensive evaluation.
  • FIG. 2 is a photograph of the appearance of the coating formed on the outer surface of the steel pipe according to the examples.
  • FIG. 2 (a) shows Example 1 of the present invention
  • FIG. 2 (b) shows Example 2 of the present invention
  • FIG. Comparative examples will be shown respectively.
  • 2 (a) to 2 (c) show the steel pipe outer surface 21 on which a film is formed by an ultraviolet curable paint.
  • 2B and 2C a part of the observed spotted pattern is surrounded by a two-dot chain line.
  • the temperature of the outer surface of the steel pipe when applying the paint is about 15 ° C., that is, the temperature of the outer surface of the steel pipe is ⁇ 5 ° C. to + 20 ° C. based on the control temperature (30 ° C.). Since the film thickness distribution of the formed film was varied, the evaluation was x. Further, when the film was observed, a spotted pattern was observed as shown by being surrounded by a two-dot chain line in FIG. For this reason, the overall evaluation of the comparative example was x.
  • Example 2 of the present invention the temperature of the outer surface of the steel pipe when applying the paint was about 26 ° C., that is, the temperature of the outer surface of the steel pipe was in the range from ⁇ 5 ° C. to + 20 ° C. based on the control temperature.
  • the film thickness distribution of the coated film was good. Further, when the film was observed, it was improved as compared with the comparative example, but a madara pattern was observed as shown by being surrounded by a two-dot chain line in FIG. For this reason, in the example 2 of this invention, comprehensive evaluation was set to (triangle
  • Example 1 of the present invention the temperature of the outer surface of the steel pipe when applying the paint was about 35 ° C., that is, the temperature of the outer surface of the steel pipe was in the range from 0 ° C. to + 10 ° C. based on the control temperature.
  • the film thickness distribution of the coating was good.
  • FIG. 2 (a) when the film was observed, as shown in FIG. 2 (a), a madara pattern was not observed and it was good. For this reason, in Example 1 of this invention, comprehensive evaluation was set to (circle).
  • the temperature of the steel material surface is set to a temperature obtained by subtracting 5 ° C. from the control temperature, thereby obtaining a uniform film thickness. It became clear that can be formed. It has also been clarified that by setting the temperature of the steel surface to the control temperature or higher, the film thickness can be made more uniform and the appearance can be improved.
  • the film forming method of the present invention has the following remarkable effects. (1) When applying UV curable paint to the surface of the steel material, the temperature of the surface of the steel material is applied within the range of -5 ° C to + 20 ° C with reference to the control temperature. Can be formed. (2) If the temperature of the steel material surface is set within the range from 0 ° C. to + 10 ° C. based on the control temperature, the film thickness can be made more uniform and the appearance can be improved.
  • Such a film forming method of the present invention can suppress the occurrence of product defects due to variations in the film thickness of the film formed on the steel material surface when applied to the film formation on the steel material surface with the ultraviolet curable paint. Therefore, the film forming method of the present invention can be effectively used for forming a film on the surface of a steel material with an ultraviolet curable paint.
  • the present invention can be effectively used when an ultraviolet curable coating is applied to the entire surface of a steel pipe or a machined surface (processed surface subjected to threading or polishing). It can be applied to the entire surface of a steel pipe, or can be applied only to a portion where rust is likely to occur, such as a machined surface.
  • a uniform film can be formed on the entire surface of a steel pipe or a machined surface where it is difficult to form a uniform film.

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Abstract

管理温度に管理された紫外線硬化型塗料を鋼材の表面に塗布した後、塗布された塗料に紫外線を照射することにより硬化させて被膜を形成する方法であって、塗料を鋼材の表面に塗布する際に、鋼材の表面の温度を、管理温度を基準に－５℃から＋２０℃までの範囲内として塗布することにより、膜厚が均一な被膜を鋼材表面に形成することができる。この場合、鋼材表面に形成された被膜の膜厚をより均一にするとともに、目視により観察した際にマダラ模様が観察されることなく、美観を良好にするため、鋼材表面の温度を管理温度を基準に０℃から＋１０℃までの範囲内にするのが好ましい。

Description

被膜形成方法
　本発明は、紫外線硬化型塗料を鋼材表面に塗布した後、塗布された塗料に紫外線を照射することにより硬化させて被膜を形成する方法に関する。さらに詳しくは、膜厚が均一な被膜を鋼材表面に形成することができる被膜形成方法に関する。
　防錆を目的として、鋼管や棒鋼といった鋼材の表面の全体または機械加工面に被膜を形成する場合がある。このような鋼材表面に被膜を形成する場合、防錆効果や速乾性に優れることから、紫外線硬化型塗料（ＵＶ塗料）が用いられることがある。
　紫外線硬化型塗料による被膜の形成は、例えば、以下の手順により行うことができる。
（１）紫外線硬化型塗料を加熱または冷却して紫外線硬化型塗料の温度を管理温度に管理し、
（２）この塗料を噴霧して鋼材表面に塗布することにより鋼材表面に塗料層を設け、
（３）塗布された塗料（塗料層）に紫外線照射装置から紫外線を照射することにより、塗布された塗料（塗料層）を硬化させて被膜を形成する。
　ここで、紫外線硬化型塗料は温度に依存した粘度特性を有している。塗料が管理温度より低温であると、塗料の粘度が増加する。塗料の粘度が高すぎると、塗料が塗布設備の配管で詰まることがある。また、鋼材表面に形成された被膜の膜厚が不均一になることがある。特に、鋼管や棒鋼の表面に紫外線硬化型塗料を塗布する場合は、被塗布面が曲面であるため、均一に塗布することが困難であり、被膜厚にムラが生じやすい。一方、塗料の温度が管理温度より高温であると、塗料の粘度は僅かに低下する程度で大きく変化しないが、熱により塗料が変質するおそれがある。
　このため、上記手順の（１）に示すように、紫外線硬化型塗料は、加熱または冷却して管理温度に管理される。紫外線硬化型塗料では、一般的に、メーカーにより個々の紫外線硬化型塗料について、塗料を塗布する際の適正条件が粘度や温度によって指定されているので、その適正条件に基づいて管理温度を設定できる。
　しかしながら、上記手順で鋼材表面に被膜を形成すると、塗料を管理温度に管理しても、すなわち、メーカーにより指定された適正条件を満足していても、被膜にムラが生じて被膜が形成されない部分（鋼材表面が露出する部分）が発生する場合がある。また、被膜の膜厚がばらつき、形成された被膜で膜厚が薄い部分や厚い部分が発生する場合がある。
　図１は、鋼材表面に形成された被膜の膜厚のばらつきを示す模式図であり、図１（ａ）は鋼材表面の露出部分が生じた場合、図１（ｂ）は被膜の膜厚がばらついた場合をそれぞれ示す。図１（ａ）および（ｂ）では、被膜される鋼材１１と、鋼材１１の表面に形成された被膜１２とを示す。図１（ａ）に示すように、被膜１２にムラが生じ、被膜１２が形成されることなく、鋼材の表面が露出する部分が発生すると、被膜形成による防錆効果がほとんど発揮されない。
　また、図１（ｂ）に示すように、被膜が形成されることによって鋼材表面が露出していない場合でも、被膜１２の膜厚がばらつくと、膜厚が薄い部分が生じて防錆効果が低下するおそれがある。この鋼材表面に形成された被膜膜厚のばらつきは、膜厚分布を測定することによって評価することができ、図１（ｂ）に示すように、被膜の膜厚分布が、狙い値に対して許容範囲内であるかで評価することができる。この狙い値および許容範囲は、例えば、３０±５μｍに設定することができる。
　このように被膜が形成されない部分が生じた場合および被膜の膜厚分布が許容範囲を超えてばらついた場合は、鋼材表面から被膜を除去することが困難であることから、製品不良となる。
　そして、鋼材表面に形成された被膜の膜厚分布が±５μｍの許容範囲を満足する場合であっても、膜厚分布被膜を目視により観察した際にマダラ模様が確認される場合がある。マダラ模様が確認されると、美観が損なわれて商品価値の低下を招くおそれがあることから、より均一な膜厚の被膜を形成することが望まれる。
　紫外線硬化型塗料によって鋼材表面に被膜を形成する方法に関し、従来から種々の提案がなされており、例えば特許文献１および２がある。特許文献１に記載の被膜形成方法では、表面に塗料が塗布された鋼管といった管棒状体を紫外線透過可能な套管中で移動させる際に、塗布した塗料に套管を通して紫外線を照射するとともに、套管と套管中の管棒状体との間を不活性ガスで満たす。このような特許文献１に記載の被膜形成方法では、空気中に含まれる酸素と塗布された塗料の表層部分とが化学反応を起こすことにより、塗布された塗料の深層部分に紫外線が届き難くなるのを防ぐことができるとしている。その結果、塗布した紫外線硬化型塗料を効率よく硬化させることができるとしている。
　また、特許文献２に記載の被膜形成方法では、紫外線硬化型塗料を金属管の外面に塗布し、塗布した塗料に紫外線を照射して硬化させた後、当該金属管の外面側を加熱し、次いでその外面に水性塗料を塗布する。特許文献２に記載の被膜形成方法では、紫外線硬化型塗料を塗布して被膜を形成することにより、防錆効果を確保できるとともに、金属管外面の上塗り性が向上するとしている。さらに、加熱と水性塗料の塗布によって上塗り塗装膜が形成され、これにより識別のための色分けが可能になるとしている。
　これらの従来の被膜形成方法では、鋼材表面に形成した被膜の膜厚がばらつくことについて検討されていない。
特開昭５８－１０１７６５号公報 特開平７－８８９８号公報
　前述の通り、紫外線硬化型塗料によって鋼材表面に被膜を形成すると、塗料を管理温度に管理しても、被膜にムラが生じて鋼材表面が露出する部分が発生する場合や被膜の膜厚がばらつく場合がある。一方、従来の被膜形成方法では、鋼材表面に形成した被膜の膜厚がばらつくことについて検討されていない。
　本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、膜厚が均一な被膜を鋼管や棒鋼の表面全体または機械加工面（例えば、ねじ切り加工や研磨処理が施された加工面）に形成可能な被膜形成方法を提供することを目的とする。
　本発明者は、上記問題を解決するため、種々の試験を行い、鋭意検討を重ねた結果、下記の知見を得た。
（１）塗料を鋼材表面に塗布する際に、鋼材表面の温度を紫外線硬化型塗料の管理温度を基準にして所定範囲内に調整した状態で塗布する。
（２）上記（１）により、鋼材表面に形成される被膜の膜厚を均一にできる。
　本発明は、上記の知見、さらに後述する実施例で示す試験結果に基づいて完成したものであり、下記の被膜形成方法を要旨としている。
　管理温度に管理された紫外線硬化型塗料を鋼材の表面に塗布した後、塗布された塗料に紫外線を照射することにより硬化させて被膜を形成する方法であって、前記塗料を鋼材の表面に塗布する際に、前記鋼材の表面の温度を、前記管理温度を基準に－５℃から＋２０℃までの範囲内として塗布することを特徴とする被膜形成方法。
　本発明の被膜形成方法において「管理温度を基準に－５℃から＋２０℃までの範囲」とは、下限を管理温度から５℃減じた温度とし、かつ、上限を管理温度に２０℃加えた温度とする範囲を意味する。例えば、管理温度を３０℃に設定した場合は２５～５０℃の範囲を意味する。
　本発明の被膜形成方法は、下記の顕著な効果を有する。
（１）紫外線硬化型塗料を鋼材の表面に塗布する際に、鋼材表面の温度を、管理温度を基準に－５℃から＋２０℃までの範囲内として塗布することにより、均一な膜厚の被膜を形成することができる。
（２）鋼材表面の温度を、管理温度を基準に０℃から＋１０℃までの範囲内とすれば、膜厚をより均一にできるとともに、美観を良好にできる。
図１は、鋼材表面に形成された被膜の膜厚のばらつきを示す模式図であり、図１（ａ）は鋼材表面の露出部分が生じた場合、図１（ｂ）は被膜の膜厚がばらついた場合をそれぞれ示す。 図２は、実施例により鋼管外面に形成した被膜の外観を撮影した写真であり、図２（ａ）は本発明例１、図２（ｂ）は本発明例２、図２（ｃ）は比較例をそれぞれ示す。
　上述の通り、本発明の被膜形成方法は、管理温度に管理された紫外線硬化型塗料を鋼材表面に塗布した後、塗布された塗料に紫外線を照射することにより硬化させて被膜を形成する方法であって、塗料を鋼管の表面全体または機械加工面などの鋼材表面に塗布する際に、鋼材表面の温度を管理温度を基準に－５℃から＋２０℃までの範囲内として塗布することを特徴とする。以下に、本発明の被膜形成方法を、上記のように規定した理由および好ましい範囲について説明する。
　本発明の被膜形成方法は、鋼材表面に塗布する紫外線硬化型塗料を管理温度に管理する。この管理温度は、前述の通り、メーカーにより個々の紫外線硬化型塗料について、粘度や温度によって塗料を塗布する際の適正条件が指定されていることから、その適正条件に基づいて設定できる。例えば、塗布する紫外線硬化型塗料が、粘度によって適正条件が指定されている場合、塗料の温度を変化させつつ粘度を測定することにより指定される粘度となる温度を求め、この温度を管理温度に設定すればよい。
　塗料を鋼材表面に塗布する際、従来の被膜形成方法では、鋼材表面の温度を管理していなかった。この場合、ノズルによって噴霧することにより塗料を鋼材表面に塗布すると、霧状となった塗料は雰囲気と熱交換し易いことから、熱を雰囲気に奪われることにより塗料の温度が低下して粘度が高くなった状態で鋼材表面に到達する。また、鋼材表面の温度が管理されていないことから、塗布された塗料は熱を鋼材に奪われることにより、さらに塗料の温度が低下して粘度が高くなる。このように霧状で鋼材表面に到達した塗料は、粘度が高いことから、伸びて表面に広がり難く（濡れ性が悪化し）、塗布により形成された被膜の膜厚にムラやばらつきが生じていた。
　これに対し、本発明の被膜形成方法は、鋼材表面の温度を上述の管理温度を基準に－５℃から＋２０℃までの範囲内として塗布する。これにより、霧状で鋼材表面に到達した塗料は、噴霧する際に雰囲気に熱を奪われて粘度が高くなった場合でも、鋼材から熱が供給されて適正な粘度となる。このように霧状で鋼材表面に到達した塗料は、適正な粘度であることから、伸びて表面に広がり易く（濡れ性が良好となり）、膜厚が均一な被膜を形成することができる。
　鋼材表面の温度が管理温度を基準に－５℃から＋２０℃までの範囲の下限を下回ると、鋼材表面に形成された被膜の膜厚分布が狙い値に対して±５μｍの範囲を超えてばらつく場合がある。一方、鋼材表面の温度が管理温度を基準に－５℃から＋２０℃までの範囲の上限を超えると、塗料が高温となりすぎて変質する懸念がある。
　本発明の被膜形成方法は、鋼材表面の温度を管理温度を基準に０℃から＋１０℃までの範囲内にするのが好ましい。これにより、鋼材表面に形成された被膜は、膜厚分布が狙い値に対して±５μｍの範囲内となるのみならず、膜厚がばらつくことによるマダラ模様が観察されることなく、優れた美観となる。
　本発明の被膜形成方法は、紫外線硬化型塗料について特に制限はないが、塗料を塗布する際に塗布設備の配管で詰まったりして取り扱いが困難になるのを防ぐため、紫外線硬化型塗料として、管理温度における粘度がフォードカップＮｏ．４で４０～９０秒である紫外線硬化型塗料を用いるのが好ましい。
　鋼材表面の温度を管理温度を基準とする所定範囲内に調整する方式に、特に制限はなく、従来から用いられている加熱または冷却方法により調整することができ、例えば、被膜を形成する鋼材表面に温風または冷風を吹き付けることにより調整できる。
　本発明の被膜形成方法は、塗料を鋼材表面に塗布する方式として、噴霧やはけ塗りを採用することができるが、均一な膜厚の被膜を形成する観点からノズルを用いた噴霧方式を採用するのが好ましい。
　鋼材表面に塗布された塗料に紫外線を照射する際は、照射した紫外線の積算量（紫外線の強度×照射時間）を塗料を塗布した面内で均一にすることが重要となる。これは、塗料を塗布した面内で紫外線積算量にばらつきがあると、塗料の硬化状態にばらつきが生じ、見栄えが悪化するおそれがあることによる。このため、例えば、鋼材を一定速度で搬送しつつ固定された紫外線照射装置により紫外線を照射する方式や、塗料を塗布した鋼材表面の全体に紫外線を照射する方式を採用できる。また、鋼管または棒鋼の外面に塗布された塗料に紫外線を照射する場合は、例えば、鋼管または棒鋼を一定の回転数で回転させている状態で、固定された紫外線照射装置により紫外線を照射する方式を採用できる。
　本発明の被膜形成方法による効果を検証するために試験を行った。その試験では、鋼材表面に紫外線硬化型塗料による被膜を形成し、被膜の膜厚分布を調査した。
［試験方法］
　本試験では、鋼材として鋼管を用い、この鋼管は材質が炭素鋼であり、外径１７７．８ｍｍ、肉厚９．１９ｍｍであった。この鋼管の外面に管理温度に管理した紫外線硬化型塗料を、ノズルを用いて噴霧することにより塗布した後、塗布された塗料に紫外線を照射することにより硬化させて被膜を形成した。
　本試験に用いた紫外線硬化型塗料では、メーカーによって指定される塗布する際の粘度がフォードカップＮｏ．４で５０秒であった。粘度がフォードカップＮｏ．４で５０秒となる塗料の温度を、塗料の温度を変化させつつ粘度を測定することにより、調査したところ、約３０℃で粘度が５０秒となった。このため、本試験では、紫外線硬化型塗料の管理温度を３０℃に設定した。
　本試験では、５０℃の熱風または５℃の冷風を送風することにより、塗料が塗布される鋼管外面の温度を、本発明例１では約３５℃、本発明例２では約２６℃、比較例では約１５℃に調整した。また、噴霧による塗布は、鋼管外面に形成される被膜の膜厚（狙い値）が３０μｍとなるように噴霧時間を調整して行った。紫外線照射による硬化は、紫外線照射装置（型式ＵＥ０３１－３２６－０６－ＣＫＨ－００１、岩崎電気株式会社製）により積算光量１８６０ｍＪ／ｃｍ２として行った。この紫外線照射装置は高圧水銀ランプを備え、ランプ出力を１２０Ｗ／ｍとし、この装置により照射した紫外線の波長は２００ｎｍであった。
［評価基準］
　鋼管外面に形成した被膜について、周方向における膜厚分布を測定して評価するとともに、目視により観察して被膜の美観を評価した。周方向における膜厚分布の測定は、渦電流式膜厚計を用い、４５°ピッチで８点測定した。
　後述する表１で「膜厚分布の評価」欄の記号の意味は次の通りである。
　○：測定された膜厚が全て３０±５μｍの範囲内に分布し、良好であったことを示す。
　×：測定された膜厚の一部が３０±５μｍの範囲を超えて分布したことを示す。
　後述する表１で「美観の評価」欄の記号の意味は次の通りである。
　○：マダラ模様が観察されることなく、良好であったことを示す。
　×：マダラ模様が観察されたことを示す。
　後述する表１で「総合評価」欄の記号の意味は次の通りである。
　○：膜厚分布の評価および美観の評価がいずれも良好（○）であったことを示す。
　△：膜厚分布の評価が良好（○）であったが、美観の評価が「×」であったことを示す。
　×：膜厚分布の評価および美観の評価がいずれも「×」であったことを示す。
　表１に、各試験における試験区分、塗料を塗布する際の鋼材表面（鋼管外面）の温度、膜厚分布の評価、美観の評価および総合評価をそれぞれ示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
［試験結果］
　図２は、実施例により鋼管外面に形成した被膜の外観を撮影した写真であり、図２（ａ）は本発明例１、図２（ｂ）は本発明例２、図２（ｃ）は比較例をそれぞれ示す。図２（ａ）～（ｃ）には、紫外線硬化型塗料により被膜が形成された鋼管外面２１がそれぞれ示される。図２（ｂ）および（ｃ）では、観察されるマダラ模様の一部を二点鎖線で囲んで示す。
　表１に示す結果から、比較例では、塗料を塗布する際の鋼管外面の温度が約１５℃であり、すなわち、鋼管外面の温度が管理温度（３０℃）を基準に－５℃から＋２０℃までの範囲外であったため、形成された被膜の膜厚分布がばらついて評価が×となった。また、被膜を観察したところ、図２（ｃ）に二点鎖線で囲んで示すように、マダラ模様が観察された。このため、比較例は総合評価が×となった。
　本発明例２では、塗料を塗布する際の鋼管外面の温度が約２６℃であり、すなわち、鋼管外面の温度が管理温度を基準に－５℃から＋２０℃までの範囲内であったため、形成された被膜の膜厚分布は良好であった。また、被膜を観察したところ、比較例と比べて改善したが、図２（ｂ）に二点鎖線で囲んで示すように、マダラ模様が観察された。このため、本発明例２では、総合評価が△となった。
　本発明例１では、塗料を塗布する際の鋼管外面の温度が約３５℃であり、すなわち、鋼管外面の温度が管理温度を基準に０℃から＋１０℃までの範囲内であったため、形成された被膜の膜厚分布は良好であった。また、被膜を観察したところ、図２（ａ）に示すように、マダラ模様が観察されることなく、良好であった。このため、本発明例１では、総合評価が○となった。
　これらから、本発明の被膜形成方法によって、紫外線硬化型塗料を鋼材の表面に塗布する際に、鋼材表面の温度を管理温度から５℃減じた温度以上とすることにより、均一な膜厚の被膜を形成できることが明らかになった。また、鋼材表面の温度を管理温度以上とすることにより、被膜の膜厚をより均一にできるとともに、美観を良好にできることが明らかになった。
　本発明の被膜形成方法は、下記の顕著な効果を有する。
（１）紫外線硬化型塗料を鋼材の表面に塗布する際に、鋼材表面の温度を、管理温度を基準に－５℃から＋２０℃までの範囲内として塗布することにより、均一な膜厚の被膜を形成することができる。
（２）鋼材表面の温度を、管理温度を基準に０℃から＋１０℃までの範囲内とすれば、膜厚をより均一にできるとともに、美観を良好にできる。
　このような本発明の被膜形成方法は、紫外線硬化型塗料による鋼材表面への被膜形成に適用すれば、鋼材表面に形成された被膜の膜厚がばらつくことによる製品不良の発生を抑制できる。したがって、本発明の被膜形成方法は、紫外線硬化型塗料による鋼材表面への被膜形成に有効に利用することができる。特に、鋼管の表面全体または機械加工面（ねじ切り加工や研磨処理等が施された加工面）に紫外線硬化型塗料を塗布する場合に有効に利用することができる。鋼管の表面全体に適用することもできるし、機械加工面などの錆が発生しやすい部分のみに適用することもできる。本発明の被膜形成方法によれば、均一な被膜を形成することが困難である鋼管の表面全体または機械加工面に、均一な被膜を形成することができる。
　１１：鋼材、　１２：被膜、　２１：被膜が形成された鋼管外面
 

Claims (1)

  1. 　管理温度に管理された紫外線硬化型塗料を鋼材の表面に塗布した後、塗布された塗料に紫外線を照射することにより硬化させて被膜を形成する方法であって、
    　前記塗料を鋼材の表面に塗布する際に、前記鋼材の表面の温度を、前記管理温度を基準に－５℃から＋２０℃までの範囲内として塗布することを特徴とする被膜形成方法。
     
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