JP2000345108A - カーテン安定性に優れるカーテンコーター用塗料及びカーテンコーターによる塗装製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 塗布におけるカーテンの安定性に優れた塗料
およびそれを用いる塗装製品の製造方法の提供。 【解決手段】 合成樹脂系塗料であって、以下ａ）〜
ｄ）の条件を満足するカーテンコーター用塗料およびそ
れを用いる塗装製品の製造方法。樹脂がポリエステル樹
脂であることが好ましい。 ａ）塗料中に含まれる樹脂の数平均分子量が１００００
以上 ｂ）２５℃でＥ型粘度計で５０rpm で測定した粘度が２
００〜６００ mPa・ｓ ｃ）２５℃でＥ型粘度計で５rpm で測定した粘度が２３
０〜６９０ mPa・ｓ ｄ）５rpm の測定粘度と５０rpm の測定粘度の比が１．
１５以上

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、家電、建材、自動
車用に用いられる塗装製品をカーテンコーターで製造す
る方法、及びその製造に用いる塗料に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】カーテンコーターは、平滑な塗膜が得ら
れる特徴があることから、工業的な塗装手段として金属
板、木材、合板、プラスチック製品の塗装に用いられて
いる。カーテン塗装方法としては、塗料溜めの下部に設
けたオリフィスから塗料を重力または圧力をかけて落下
させて塗料カーテンを形成する方法、塗料溜めの上部か
ら塗料を流出させて塗料カーテンを形成する方法、ダイ
から圧力をかけて塗料を押し出して塗料カーテンを形成
する方法、塗料を計量するロール間を通過した塗料をロ
ールからブレードでかきとることによって塗料カーテン
を形成する方法など、いくつかの方法がある。工業的に
は、塗装する膜厚は要求される性能を満足する範囲で、
できるだけ薄いことが、コストの点から重要である。

【０００３】しかし、いずれの方法においても、塗料カ
ーテンが形成できる最低の塗料流量が存在し、この流量
とライン速度とによって塗装可能な下限膜厚が決定され
る。ライン速度は、塗料の乾燥やラインの機械的な能力
等で制約を受けるため、より膜厚の薄い塗膜を形成する
ためには塗料流量が少ないときにも、塗料カーテンが安
定に形成されることが必要である。この塗料カーテンの
安定性は、塗装機の工夫によっても向上できるが、塗料
そのものによって決定される部分が多い。従って、塗料
カーテンがより安定に形成できる塗料を選択することが
重要である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、カー
テンコーターで塗布するさいに、塗料カーテンが安定に
形成され、かつカーテン塗布の妨げになる欠点が少ない
塗料を提供し、カーテンコーターによる製品の製造を効
率よくおこなう方法をも提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、合成樹脂
系塗料において、塗料カーテンの安定性と塗料組成や塗
料物性との関係を調べた結果、本発明を完成するに至っ
た。すなわち、塗料カーテンが安定に形成できる塗料
は、合成樹脂系塗料であって、以下ａ）〜ｄ）の条件を
満足することによって、塗料カーテンの安定性は向上す
る。 ａ）塗料中に含まれる樹脂の数平均分子量が１００００
以上 ｂ）２５℃でＥ型粘度計で５０rpm で測定した粘度が２
００〜６００ mPa・ｓ ｃ）２５℃でＥ型粘度計で５rpm で測定した粘度が２３
０〜６９０ mPa・ｓ ｄ）５rpm の測定粘度と５０rpm の測定粘度の比が１．
１５以上 上記の塗料をカーテンコーターで塗装することによっ
て、より薄い膜厚の製品を安定して製造することができ
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明において合成樹脂塗料と
は、バインダー成分としてポリエステル樹脂、アミノ樹
脂、ウレタン樹脂、イソシアネート樹脂、フェノール樹
脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、オレフ
ィン樹脂、ブチラール樹脂などの合成樹脂を１種類以上
使用している、あるいはこれらの２種類以上を混合ある
いは共重合した樹脂を主成分とする塗料である。この主
樹脂の数平均分子量が１００００以上のときに、塗料カ
ーテンの安定性が良くなる。樹脂の数平均分子量は、ス
チレン樹脂の標準サンプルによって得られた検量線を用
いてゲルパーミエーションクロマトグラフを用いて測定
された数分子量である。この分子量が１００００以上の
ときに、塗料カーテンが安定に形成できることを見いだ
した。さらに数平均分子量が１３０００以上であること
が望ましい。上限は特にないが、樹脂の分子量が高くな
ると合成しにくく、かつ溶剤への溶解性が悪くなるの
で、樹脂の種類によって、これらの不都合が生じない程
度の分子量の樹脂を用いれば良い。樹脂の数平均分子量
の上限は特にないが、通常は３００００を越えると溶剤
への溶解性が悪くなり、粘度の極端な上昇、顔料の分散
性の低下による色安定性の悪化などの不都合が発生する
ことがあるので望ましくない。

【０００７】本発明においてポリエステル樹脂系塗料と
は、ポリエステル樹脂をバインダー成分として含む塗料
である。バインダー成分としてポリエステル樹脂のほか
に、他の樹脂、たとえばアミノ樹脂、ウレタン樹脂、イ
ソシアネート樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、フ
ッ素樹脂、アクリル樹脂、ブチラール樹脂等を１種類以
上が併用されていても良い。これらの樹脂は、ポリエス
テル樹脂の架橋剤として、あるいは何らかの性能を付与
するために加えられる。ポリエステル樹脂系塗料は、加
工性が良く、後から加工される製品、特に金属塗装製品
に適している。

【０００８】塗料粘度は、Ｅ型粘度計で測定し mPa・ｓ
の単位で求める。本発明においては、トキメック（株）
のＥ型粘度計、「ＴＶ−２０型Ｈ」のローター No.「１
度３４分×Ｒ２４」型を用いて２５℃で測定した値を用
いた。上記条件で、５０rpmと５rpm の回転数で粘度を
測定した。５０rpm で測定した粘度が、２００〜６００
mPa・ｓでかつ５rpm で測定した粘度が２３０〜６９０
mPa・ｓで、かつ５rpm 測定粘度と５０rpm の測定粘度
の比（５rpm 測定粘度／５０rpm 測定粘度）が１．１５
以上のときに塗料カーテンが安定で、かつ空気同伴が発
生しにくく、安定にカーテン塗布が行える。

【０００９】５０rpm と５rpm で測定した粘度がそれぞ
れ２００，２３０ mPa・ｓを下まわるとカーテンの安定
性が悪くなり、逆に６００，６９０ mPa・ｓを上回ると
塗布時に空気同伴による泡巻き込み現象が発生し、塗膜
に欠陥を生じる。粘度比が１．１５を下回るとカーテン
の安定性が悪くなる。粘度比の上限は特にないが、粘度
比が２．０を上回ると塗布後のレベリング性が低下し、
外観が悪くなる。また粘度比が３．０を上回るとほとん
どレベリングしなくなり、外観低下が著しくなる。従っ
て粘度比の上限は３．０以下がよく、さらに好ましくは
２．０以下であるのが良い。

【００１０】塗料の粘度は、溶剤、樹脂、顔料の量と種
類で主に決定される。これらを適宜調整して上記粘度範
囲となるようにすればよい。５rpm と５０rpm の粘度の
比を１．１５以上にするためには、シリカ、各種マイク
ロゲル、エチレンアマイド、その他水素結合性の強い樹
脂、無機のチクソ性付与剤等を塗料に加えると良い。こ
れによって、塗料が高いシェアーを受けたときに粘度が
下がる性質が付与できる。

【００１１】この塗料は、バインダー成分、顔料成分、
溶剤、それ以外の成分からなる。バインダー成分はすで
に述べたように、塗膜を構成する主成分となる樹脂、架
橋剤などのほかに、これらの反応することのできるシラ
ンカップリング剤、チタンカップリング剤なども含まれ
る。また、樹脂の顔料への分散性を向上するために加え
る合成樹脂成分も加えることができる。顔料成分として
は、チタン白、酸化鉄、カーボンブラック、亜鉛華など
の無機着色顔料、シアニンブルーなどシアニン系やアゾ
系などの有機着色顔料、硫酸バリウム、シリカ、カオリ
ンなどの体質顔料の他、樹脂ビーズ、樹脂粒子や金属
箔、金属粒子、骨材など公知のものが使用される。溶剤
は、樹脂を溶解し、あるいは塗料の粘度を調整するため
に加えられるもので、シクロヘキサノン、イソホロン、
メチルイソブチルケトン、ブチルセロソルブ、エチルセ
ロソルブ、キシレン、ソルベッソ１００、ソルベッソ１
５０、酢酸ブチルなど公知のものが使用される。

【００１２】それ以外の成分とは、塗料からバインダー
成分、顔料成分、溶剤を除いた残りの成分で、たとえば
ポリエチレン系、ポリプロピレン系、マイクロクリスタ
リン系、パラフィン系、フッ素系、合成樹脂系などのワ
ックス成分、シリコン系、フッ素系、合成樹脂系のレベ
リング剤、アクリル系、シリコン系などの消泡剤、その
他色別れ防止剤、分散安定剤などが含まれる。

【００１３】上述の塗料をカーテンコーターによって塗
布すると、塗料カーテンの安定性が良いために、カーテ
ンの切れによる未塗装部の発生や、塗装ラインの停止な
どのトラブルがなく、安定した操業が可能である。ま
た、塗装時に、被塗物と塗料の間に空気を巻き込むこと
による泡欠陥の発生も少なくなる。カーテン塗装方法と
しては、塗料溜めの下部に設けたオリフィスから塗料を
重力または圧力をかけて落下させて塗料カーテンを形成
する方法、塗料溜めの上部から塗料を流出させて塗料カ
ーテンを形成する方法、ダイから圧力をかけて塗料を押
し出して塗料カーテンを形成する方法、塗料を計量する
ロール間を通過した塗料をロールからブレードでかきと
ることによって塗料カーテンを形成する方法など、公知
の方法を用いることができる。特に、カーテンコーター
として、塗料を計量するロール間を通過した塗料をロー
ルからブレードでかきとることによって塗料カーテンを
形成する方法（以下ローラーカーテンコーターと称す
る）を用いると、膜厚の制御がしやすく、特に本発明に
よる塗料のカーテン安定性を有効に活用して薄い膜厚の
塗装をするのに好適である。

【００１４】塗装速度は、任意に選択できる。塗料カー
テンの流量が同じでも、被塗物の移動速度（塗装速度）
を早くすると膜厚が薄くなる。一方、早すぎると塗装時
に塗料カーテンと被塗物の間に空気が同伴され、泡等に
よる欠陥、未塗装部の発生がおこりやすくなる。これら
を考慮して、塗装速度は決定されれば良い。被塗物とし
ては、コイル状に巻いたものをほどいた連続した平板、
切断された平板かもしくは平板に近い形状のもの、たと
えばやや湾曲しているもの、穴が開いているものなどが
用いられる。種類は、たとえば金属板、金属箔、木材の
板、合板、プラスチック板、プラスチックフィルム、
布、紙などである。

【００１５】上記の被塗物に、前述の方法でカーテン塗
装した後に、塗膜を乾燥する。乾燥の方法は公知の方法
が適用でき、たとえば自然乾燥や、熱風加熱、誘導加
熱、赤外線による加熱など塗膜に熱を与えて乾燥硬化す
る方法や、紫外線や電子線などの放射線を塗膜に照射し
て乾燥硬化する方法や、触媒を充満させたブースを通過
させることによって塗膜を乾燥硬化する方法、あるいは
これらを組み合わせる方法などがあり、塗装された塗料
の種類に応じて選択することができる。

【００１６】被塗物にはあらかじめ塗装前処理を施すこ
ともできる。たとえば、水や溶剤等による洗浄、脱脂な
ど被塗物表面を清浄にする処理、コロナ放電処理、火炎
処理など表面に極性基を生成させて密着性を向上する処
理、リン酸亜鉛処理、クロメート処理、複合酸化皮膜処
理など主に金属に適用される処理、ブラシかけ、研削な
ど凹凸を付与したり表面の密着性を阻害する成分を除去
する処理、酸洗、アルカリ洗浄などの薬品処理、あるい
はこれらを組み合わせた処理を施すことができる。

【００１７】また、カーテンコーターによる塗布の前後
に同じ手段、あるいは別の手段によって皮膜を形成する
こともできる。たとえば、下塗りのための塗膜を塗布、
形成する、保護のための上塗り層を塗布、形成する、な
どである。これらは、カーテンコーターによっても良い
し、その他の公知の方法、たとえばロールコーター、刷
毛塗り、静電塗装、浸漬などである。

【００１８】

【実施例】実施例、比較例を挙げて本発明を具体的に説
明する。尚、本発明はこれらの実施例によって限定され
るものではない。塗料として表１に示すポリエステル樹
脂系塗料を用いた。塗料はいずれも白系で、乾燥後の塗
膜密度はいずれも１８００kg／ｍ³ である。ポリエステ
ル樹脂の分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラ
フを用いて、スチレン樹脂の標準サンプルによって得ら
れた検量線を使用して測定した。塗料粘度は、トキメッ
ク（株）のＥ型粘度計、「ＴＶ−２０型Ｈ」のローター
No.「１度３４分×Ｒ２４」型を用いて２５℃で測定し
た値を用いた。上記条件で、５０rpm と５rpm の回転数
で粘度を測定し、 mPa・ｓの単位で求めた。

【００１９】カーテンコーターとして、スリット型のカ
ーテンコーター（図１）と、塗布量制御用の２本のロー
ルを持つローラーカーテンコーター（図２）を用いた。
図１のスリット型カーテンコーターは、塗料タンク１か
ら塗料供給ポンプ２によって、フィルター３、圧力計４
を介して塗料溜め５に適量の塗料を送供し、塗料溜め５
の下部スリット（オリフィス）６から塗料を流下させて
塗料カーテン７を形成する。例えば鋼板８がコンベア９
で輸送されて、塗料カーテン７が鋼板８上に塗装され
る。１０は塗料受けである。

【００２０】図２のローラーカーテンコーターでは、図
１と同様にして塗料タンクから塗料パン２１に塗料が送
給され、塗料パン２１の底部のスリット（オリフィス）
２２を介して塗料２３が流下されるが、アプリケーター
ロール２４とドクターロール２５の２本ロールの間に塗
料２３を通すことにより、塗布量を制御して塗料カーテ
ン２６を形成する。２７は鋼板等の被塗物である。

【００２１】塗料カーテンの高さ（塗料カーテンの落下
点から被塗物までの垂直高さ）はいずれも１５cmとし
た。塗料カーテンの安定性は、塗料の流量を絞って塗装
したときに、塗料カーテンが切れない限界の流量を実測
した。被塗物として、クロメート処理を施し、乾燥膜厚
５μｍの下塗り塗膜を形成した溶融亜鉛めっき鋼板の切
り板を用いた。切り板のサイズは、厚み０．６mm、幅４
０cm、長さ１ｍで、この板を速度７０ｍ／分で走らせな
がらカーテン塗装した。この板に１０回塗装して、１回
もカーテンが切れなかった流量をもってカーテン形成の
ための最低流量とした。この流量が小さいものがカーテ
ンが安定であると評価した。プレコート金属板製品とし
て標準的な、乾燥膜厚が１８〜２０μｍの製品を製造す
るための試験を行った。カーテン安定性の評価は、完全
に満足できる安定性を５点、操業可能な安定性を４点と
し、３点は操業に不安有り、２点は製品の製造不可、１
点は全くカーテン塗装の操業不可と判断した。

【００２２】また、塗装した板を、誘導加熱炉で最高到
達温度２３０℃で焼付けた後、塗膜の外観を目視観察
し、泡等の欠陥の有無を評価した。塗料カーテンが被塗
物上に落下する地点で、空気同伴が発生すると、泡や未
塗装欠陥が発生し外観が不良となる。外観が製品として
問題ないものを５点、若干の不具合のあるものを４点
（出荷は不可のレベル）、不具合のあるものを３点、不
具合の著しいものを２点、全く問題外に不具合のあるも
のを１点とした。５点のもののみ製品として販売可能で
ある。

【００２３】表１に塗料カーテンの安定性試験結果（カ
ーテンが安定な最低流量とカーテンの安定性の評点）、
焼付け後の塗膜の外観、特に空気同伴減少の有無の評価
結果を示した。カーテンの安定性、塗装後の外観は、カ
ーテンコーターの方式によらず変わらなかったので、ロ
ーラーカーテンコーターで試験した結果を示した。な
お、５rpm で測定した粘度と５０rpm で測定したの粘度
の比は、表中には粘度比と表示した。表中のＮＶは塗料
中の不揮発分の重量％である。

【００２４】実施例ではいずれも塗料カーテンの安定性
は良好で、かつ空気同伴等の欠陥も発生せず、きれいな
製品を効率よく製造できた。比較例 No.８では、粘度は
発明の範囲に入っているが粘度比が低い。塗料の粘度が
低めで粘度比が低い場合には、カーテンの安定性が悪く
なる。一方比較例 No.９のように粘度が高めで粘度比が
低い場合には、空気同伴が発生しやすくなり、塗装面に
泡や未塗装欠陥が生じるために不都合である。比較例 N
o.１０は、粘度比は本発明の範囲であるが、粘度が低い
ため、カーテン安定性が悪い。比較例No.１１は粘度比
は本発明の範囲であるが、粘度が高いため空気同伴欠陥
が発生し、不具合となっている。比較例 No.１２は、樹
脂の分子量が低く、カーテン安定性が悪い。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【発明の効果】以上のように、本発明による塗料はカー
テン安定性に優れ、空気同伴等の欠陥も発生しにくくカ
ーテンコーターによる塗装に適している。また、この塗
料とカーテンコーターを組み合わせることによって、安
定的に、効率的に塗装製品が製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スリット型のカーテンコーターを示す。

【図２】ローラーカーテンコーターを示す。

【符号の説明】

１…塗料タンク ２…ポンプ ５…塗料溜め ６…スリット（オリフィス） ７…塗料カーテン ８…鋼板 ２１…塗料パン ２２…スリット（オリフィス） ２３…塗料 ２４…アプリケーターロール ２５…ドクターロール ２６…塗料カーテン ２７…鋼板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D075 AC14 BB26Z CA48 DA03 DB05 DC01 DC11 DC18 EA07 EB32 EB33 EB35 EB38 EB39 EB52 EB57 EC03 EC11 EC13 4F041 AA08 AB02 CA04 CA07 4J038 DD001 EA011 MA14 MA15 PA01 PB05 PB07 PB09

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 合成樹脂系塗料であって、以下ａ）〜
   ｄ）の条件を満足するカーテン安定性に優れるカーテン
   コーターに適する塗料。 ａ）塗料中に含まれる樹脂の数平均分子量が１００００
   以上 ｂ）２５℃でＥ型粘度計で５０rpm で測定した粘度が２
   ００〜６００ mPa・ｓ ｃ）２５℃でＥ型粘度計で５rpm で測定した粘度が２３
   ０〜６９０ mPa・ｓ ｄ）５rpm の測定粘度と５０rpm の測定粘度の比が１．
   １５以上
2. 【請求項２】 合成樹脂がポリエステル樹脂を主成分と
   することを特徴とする請求項１記載のカーテン安定性に
   優れるカーテンコーターに適する塗料。
3. 【請求項３】 合成樹脂系塗料であって、以下ａ）〜
   ｄ）の条件を満足するカーテン安定性に優れるカーテン
   コーターに適する塗料をカーテンコーターで塗装するこ
   とを特徴とするカーテンコーターによる塗装製品の製造
   方法。 ａ）塗料中に含まれる樹脂の数平均分子量が１００００
   以上 ｂ）２５℃でＥ型粘度計で５０rpm で測定した粘度が２
   ００〜６００ mPa・ｓ ｃ）２５℃でＥ型粘度計で５rpm で測定した粘度が２３
   ０〜６９０ mPa・ｓ ｄ）５rpm の測定粘度と５０rpm の測定粘度の比が１．
   １５以上
4. 【請求項４】 合成樹脂がポリエステル樹脂を主成分と
   することを特徴とする請求項３に記載のカーテンコータ
   ーによる塗装製品の製造方法。