JPH04284871A - 分散樹脂皮膜の形成装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐指紋性，耐食性等を
損なうことなく導電性，溶接性等を備えた分散樹脂皮膜
を、表面全域にわたり均一な分布で鋼板表面に形成する
方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼板表面は、取扱い中に指紋が付着し易
く、表面変色の原因となる。特に、表面外観を重要視す
るステンレス鋼にあっては、指紋付着に起因して表面に
干渉色が現れ、商品価値を著しく低下させる。また、亜
鉛めっき等の表面処理を施した鋼板に付着した指紋は、
布で拭く程度では鋼板表面から容易に除去されない。

【０００３】これら指紋を鋼板表面から除去するため、
洗剤，溶剤で鋼板を洗浄する工程が採用されている。し
かし、洗浄工程が加わるために製造ラインが煩雑になり
、生産性が低下する。そこで、鋼板表面をクロメート皮
膜及び樹脂皮膜で覆うことにより、耐指紋性を付与して
いる。

【０００４】従来の樹脂皮膜は、比較的大きな付着量で
鋼板の表面全体を覆うように形成されている。そのため
、形成された樹脂皮膜が絶縁層として働くため、樹脂被
覆鋼板を使用して電気製品，内装部品，各種機器等を組
み立てる際、溶接性，半田付け性等が悪くなる。

【０００５】本発明者等は、これらの相反する要求を満
足させるために、樹脂皮膜を不連続状に鋼板表面に形成
させる方法を開発し、特開昭６３−１１４６３５号公報
，特開昭６３−２７６５３９号公報，特開昭６４−１１
９８１号公報等で紹介している。新しく提案した方法に
おいては、静電気を帯電させた樹脂液を高速回転するノ
ズルから噴霧し、電気的な吸引力によって鋼板表面に飛
翔させる。ここで、鋼板表面に対する樹脂液の塗布量を
調整するとき、多数の液滴が鋼板表面に付着する。次い
で、乾燥炉で焼付け処理を施すことにより、鋼板表面に
不連続樹脂皮膜が形成される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】静電分散により不連続
状の樹脂皮膜を鋼板表面に形成する場合、負に帯電され
たアトマイザーを高速回転し、このアトマイザーから樹
脂エマルジョンを粒滴として鋼板表面に飛翔させている
。しかし、塗装される鋼板は、４０〜７０ｍ／分程度の
搬送速度で下流側に送られている。そのため、鋼板の表
面近傍には、この鋼板の走行に随伴される空気流が発生
している。

【０００７】アトマイザーから鋼板表面に飛翔した樹脂
エマルジョンの粒滴は、鋼板表面近傍に至ったとき、空
気流によって下流側に流される。そのため、鋼板表面に
到達した粒滴は、所期の分布から偏位した分布となる。 この偏位に起因して、粒滴の分布密度に部分的な粗密が
発生する。粒滴が密に分布している箇所では、焼付けま
での段階で、粒滴相互の間にブリッジが形成され、連続
した樹脂皮膜が形成され易くなる。他方、粒滴が粗に分
布している箇所では、露出した金属面の割合が多くなり
、必要とする耐指紋性が得られない。また、樹脂皮膜の
付着量にムラが生じるため、表面外観も劣化する。

【０００８】本発明は、このような問題を解消すべく案
出されたものであり、鋼板表面近傍の空気流に起因する
悪影響を空気圧或いは静電気的な反発力で相殺すること
により、所期の均一な分散形態で樹脂エマルジョンの粒
滴を鋼板表面に被着させ、表面全域にわたり均一な分布
密度の分散樹脂皮膜を形成することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の分散樹脂皮膜形
成方法は、その目的を達成するため、クロメート処理さ
れた鋼板の表面に樹脂エマルジョンの粒滴を高速回転す
るアトマイザーから静電分散させて分散樹脂皮膜を形成
する際、鋼板の走行に随伴する空気流に乗って下流側に
向かう前記粒滴の偏位を、空気圧或いは電気的反発力で
打ち消すことを特徴とする。

【００１０】空気流の流動エネルギーを軽減する向流空
気流によって軽減する場合、クロメート処理された鋼板
が内部を通過する静電分散塗装装置と、前記鋼板の上下
両面に対向して配置され、高速回転する一対のアトマイ
ザーと、前記静電分散塗装装置の出側開口部に設けられ
た空気噴出ノズルとを備えた装置が使用される。また、
空気流の流動エネルギーを軽減する静電気的な反発力で
軽減する場合には、静電分散塗装装置の出側開口部に設
けられ、負の電荷が加えられた補助電極を使用する。

【００１１】

【作用】アトマイザーから分散された樹脂エマルジョン
の粒滴は、アトマイザーの高速回転により与えられた遠
心力で半径方向外向きに飛翔する。そして、アトマイザ
ーを介して負に帯電されているので、接地により正に帯
電された鋼板に引っ張られる。鋼板Ｐが静止している状
態では、飛翔する液滴に作用する力は遠心力及び電気的
な吸引力であり、アトマイザーＮを中心として円周方向
に均等になっている。そのため、樹脂エマルジョンの粒
滴Ｅは、図１（ａ）に示すように、一定した半径Ｒをも
った分散形態で鋼板Ｐに被着する。このとき、粒滴Ｅの
分布密度が鋼板Ｐの幅方向に関して均一になるように、
半径Ｒを鋼板Ｐの幅よりも大きく取っている。

【００１２】ところが、鋼板Ｐが搬送方向Ｄに走行して
いる状態では、鋼板Ｐの走行に随伴して空気流Ｆが発生
する。空気流Ｆは、鋼板Ｐの表面近傍になるほど、大き
な流速となる。この空気流Ｆが発生している雰囲気に飛
翔した樹脂エマルジョンの粒滴Ｅは、空気流Ｆの流動エ
ネルギーに引っ張られ、下流側に流される。空気流Ｆの
流動エネルギーは、特に静電分散塗装装置の出側近傍で
大きくなる。その結果、図１（ｂ）に示すように、鋼板
Ｐの表面に粒滴Ｅが到達した段階では、所期の円周状分
布から偏位した状態で粒滴Ｅが分布する。鋼板Ｐの長手
方向にみた場合、この偏位に起因して粒滴Ｅの分布密度
に粗密が発生する。この粗密は、前述したように付着量
不足或いは樹脂皮膜の連続化を局部的に発生させる。

【００１３】本発明においては、空気流Ｆによる悪影響
を、鋼板Ｐの搬送方向Ｄとは反対方向に働く力Ｇによっ
て抑えている。この対抗力Ｇは、静電分散塗装装置の出
側から向流に空気を吹き込むこと、或いは静電気的な反
発力を飛翔する粒滴に与えることによって得られる。空
気流Ｆに乗って下流側に偏位しようとする粒滴Ｅは、対
抗力Ｇで押し戻される。その結果、図１（ｃ）に示すよ
うに、偏位量が打ち消され或いは軽減され、鋼板Ｐの幅
方向に関して均一な密度で粒滴Ｅが分配される。

【００１４】本発明は、たとえば図２に示したような製
造ラインで実施される。鋼板１０は、図２において左か
ら右方向に搬送される。このパスラインに沿って上流側
から、クロメート処理装置２０，乾燥装置３０，冷却装
置４０，静電分散塗装装置５０及び後冷却装置６０が配
列されている。

【００１５】クロメート処理装置２０は、密閉チャンバ
ー２１に配置された容器２２にロールコータ２３を浸漬
している。容器２２に収容されているクロメート処理液
２４は、ロールコータ２３によってもち上げられ、通板
されている鋼板１０に供給される。このクロメート処理
液との接触により、鋼板１０の表面にクロメート皮膜が
形成される。なお、図２では、ロールコータ２３によっ
てクロメート処理液２４を鋼板１０の表面に供給してい
るが、スプレー式でクロメート処理液を供給することも
できる。また、電解槽を通過させることにより、鋼板１
０の表面にクロメート皮膜を形成することも可能である
。

【００１６】クロメート皮膜が形成された鋼板は、余剰
の処理液が除去された後、乾燥装置３０に送り込まれる
。乾燥装置３０には熱風供給口３１及び排気口３２が設
けられており、１８０±２０℃の熱風が供給される。 この熱風により高温雰囲気となった乾燥炉３０の内部を
通過する間に、鋼板１０の表面に残留しているクロメー
ト処理液が蒸散し、鋼板１０の乾燥が行われる。なお、
加熱乾燥手段としては、鋼板１０のパスラインに沿って
配置したヒータや輻射加熱管等を採用することもできる
。

【００１７】乾燥後の鋼板１０は、次いで冷却装置４０
に送り込まれる。冷却装置４０は、隔壁４１によって複
数のチャンバー４２〜４５に区分されている。そして、
送気ファン４６によって、チャンバー４２〜４５に冷却
空気が供給される。冷却空気と接触することにより、鋼
板１０が冷却される。この空冷方式は、鋼板１０の表面
に形成されているクロメート皮膜からクロム酸の溶出を
防止する上で、好ましい冷却手段である。

【００１８】送気ファン４３から供給される冷却空気は
、搬送されている鋼板１０と向流接触、すなわち下流側
のチャンバー４５から上流側のチャンバー４２に流れる
ように、冷却装置４０に吹込まれることが好ましい。 しかし、最下流のチャンバー４５に冷却空気を吹込んだ
場合、冷却装置４０の出側から流出する冷却空気の流量
が多くなる。そこで、図示するように、最下流のチャン
バー４５を避けた下流側のチャンバー４４に冷却空気を
吹込んでいる。また、冷却装置４０を出る鋼板１０が１
４０〜８０℃の温度域に保たれるように、空冷条件を制
御することが好ましい。

【００１９】冷却された鋼板１０は、静電分散塗装装置
５０に送り込まれる。静電分散塗装装置５０は、密閉チ
ャンバー５１の内部を通過する鋼板１０の上下両面に対
向する一対のアトマイザー５２及び５３を配置している
。アトマイザー５２は、図３に示すように回転軸５３の
先端にヘッド５４を装着している。ヘッド５４の内部に
空間部５５が円周状に穿設されており、空間部５５がア
トマイズ孔５６を介し開放空間５７に連通している。 ヘッド５４は給電線５８により−１００ＫＶ程度の高電
圧に荷電され、塗布される樹脂液を供給するノズル５９
の先端が空間部５５に臨んでいる。なお、下方のアトマ
イザー５３も、同様な構造をもっている。

【００２０】これらアトマイザー５２，５３を数万ｒｐ
ｍで高速回転させるとき、ノズル５９から空間部５５に
供給された樹脂液は、アトマイズ孔５６を介して開放空
間５７に至り、液滴として遠心力で半径方向に放出され
る。アトマイザー５２，５３から出た液滴は、負に帯電
されており、接地により正に帯電されている鋼板１０に
引っ張られ、鋼板１０の表面に被着する。

【００２１】このとき、鋼板１０の搬送により生じた空
気流を打ち消すように、静電分散塗装装置５０の出側か
ら空気を吹き込むノズル５１ａが設けられている。ノズ
ル５１ａは、鋼板１０の表面に向けて空気が吹き出され
るように、傾斜配置されている。また、この空気流は、
後述する後冷却装置６０の送気ファン６４から分岐管６
５を介して供給することができ、鋼板１０の表面に発生
した空気流に対応した逆方向の空気流を発生させるよう
に流量調整弁を備えていることが好ましい。ノズル５１
ａから吹き出される空気流の流量は、鋼板１０の搬送に
より生じた空気流を考慮して定められるものであるが、
通常は３〜１０Ｎｍ３　／分の範囲に維持される。

【００２２】鋼板１０に付着する樹脂の付着量を乾燥重
量で０．１〜２．０ｇ／ｍ２　の範囲に維持するとき、
図４に示すように、鋼板１０の表面に形成しためっき層
１１及びクロメート皮膜１２の上に不連続状の分散樹脂
層１３が形成される。個々の分散樹脂層１３の直径ｄは
、４０〜１５０μｍの直径をもっている。ここで、樹脂
の付着量１３が０．１ｇ／ｍ２　未満であると、樹脂で
覆われずに露出しためっき層１１の表面積が大きくなり
、耐指紋性が低下する。逆に、樹脂付着量が２．０ｇ／
ｍ２　を超えるとき、個々の分散樹脂層１２の間にブリ
ッジが形成され、連続した樹脂皮膜となり易い。この点
で、樹脂付着量を０．１〜２．０ｇ／ｍ２　の範囲に維
持することが好ましい。

【００２３】樹脂液としては、水溶性又は水分散性の有
機樹脂エマルジョンが使用される。たとえば、アクリル
シリカ複合樹脂又はこれにワックスを１〜２５％含有す
る卯右記樹脂エマルジョン及びアクリル変性ポリオレフ
ィン樹脂等の有機樹脂エマルジョンがある。

【００２４】静電分散塗装された鋼板は、次いで後冷却
装置６０によって冷却される。後冷却装置６０は、冷却
装置４０と同様に、隔壁６１により区画された複数のチ
ャンバー６２，６３を備えており、下流側のチャンバー
６３に送気ファン６４から冷却空気が吹き込まれる。こ
の過程で、分散樹脂層１２が乾燥され、目標とする不連
続状の樹脂皮膜が鋼板１０の表面に形成される。

【００２５】

【実施例】実施例１：ワックス２０％を含有するアクリ
ル−シリカ系の樹脂液を、ラインスピード７０ｍ／分で
走行している鋼板の表面に、図２に示したアトマイザー
を使用して施した。静電分散塗装装置５０の入側温度を
１００℃に設定した鋼板に、平均付着量１．０ｇ／ｍ２
　の下で樹脂を静電分散させた。

【００２６】ノズル５１ａから向流状態で空気を吹き出
さない場合、鋼板１０の幅方向に関し中央部が密、両端
部が粗な分布密度で樹脂エマルジョンの粒滴が付着した
。そのため、焼付け後の鋼板１０の中央部表面には、複
数の樹脂皮膜が相互に連結された皮膜となっていた。 また、両端部では、分散樹脂皮膜の分布密度が小さく、
耐指紋性に問題があった。

【００２７】これに対し、ノズル５１ａから流量７Ｎｍ
３　／分で空気流を静電分散塗装装置５０に吹き込んだ
ところ、粒滴の分布密度は鋼板１０の幅方向に関し１．
０±０．２ｇ／ｍ２　の範囲に維持され、分散樹脂皮膜
の間にブリッジが検出されなかった。また、最も小さな
分配密度で分布樹脂皮膜が形成された箇所にあっても、
十分な耐指紋性を備えていた。

【００２８】実施例２：鋼板１０の搬送に伴って発生す
る空気流に対抗力を与える手段として、図５に示す補助
電極５１ｃ，５１ｃを採用した。すなわち、密閉チャン
バー５１の出側近傍に、電源のマイナス側に接続された
補助電極５１ｃ，５１ｃを配置し、アトマイザー５２，
５３から噴出され負に帯電している樹脂エマルジョンの
粒滴と補助電極５１ｃ，５１ｃとの間に静電気的な反発
力を発生させる。これら補助電極５１ｃ，５１ｃは、ア
トマイザー５２，５３に接続することにより、アトマイ
ザー５２，５３から負電荷を加えるようにしても良い。

【００２９】補助電極５１ｃ，５１ｃに印加される電圧
は、発生する空気流の流量、換言すれば鋼板１０の搬送
速度にもよるが、通常条件では５０〜１００ＫＶの範囲
に設定される。補助電極５１ｃ，５１ｃに７０ＫＶの負
電荷を加え、実施例１と同様な条件下で樹脂エマルジョ
ンを静電分散させたところ、焼付後の鋼板表面に形成さ
れた分散樹脂皮膜は、幅方向に関し１．０±０．１ｇ／
ｍ２　のバラツキで分配されていた。また、隣接する分
散樹脂皮膜を相互に接続するブリッジや密度不良の箇所
は検出されなかった。

【００３０】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、鋼板の走行によって生じる空気流に乗って下流側に
偏位しようとする樹脂エマルジョンの粒滴を、向流空気
流或いは静電気的な反発力で上流側に押し戻している。 これにより、鋼板表面に到達した樹脂エマルジョンは、
鋼板の幅方向に関して均一な分布密度で分配される。そ
の結果、焼付け後の分散樹脂皮膜は、鋼板の表面全域に
わたり耐指紋性に優れ、しかも絶縁層として働くことが
ない表面層となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】　　本発明の作用を説明するための図

【図２】
　　本発明実施例１で採用した製造ラインを示す。

【図３】　　静電分散塗装装置のアトマイザーを示す。

【図４】　　クロメート処理されためっき鋼板に付着し
た分散樹脂層を示す。

【図５】　　静電気的反発力を利用して樹脂エマルジョ
ン粒滴の偏位を抑制する設備構成を示す。

【符号の説明】

１０　　鋼板　　　　　　　　　　２０　　クロメート
処理装置　　　　３０　　乾燥装置 ４０　　冷却装置　　　　　　５０　　静電分散塗布装
置　　　　　　５１ａ　　ノズル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　クロメート処理された鋼板の表面に樹
   脂エマルジョンの粒滴を高速回転するアトマイザーから
   静電分散させて分散樹脂皮膜を形成する際、鋼板の走行
   に随伴する空気流に乗って下流側に向かう前記粒滴の偏
   位を、空気圧或いは電気的反発力で打ち消すことを特徴
   とする分散樹脂皮膜の形成方法。
2. 【請求項２】　　クロメート処理された鋼板が内部を通
   過する静電分散塗装装置と、前記鋼板の上下両面に対向
   して配置され、高速回転する一対のアトマイザーと、前
   記静電分散塗装装置の出側開口部に設けられた空気噴出
   ノズルとを備えており、該空気噴出ノズルから上流側に
   向けて噴出される空気流によって前記鋼板の走行に随伴
   する空気流の流動エネルギーを軽減することを特徴とす
   る分散樹脂皮膜の形成装置。
3. 【請求項３】　　クロメート処理された鋼板が内部を通
   過する静電分散塗装装置と、前記鋼板の上下両面に対向
   して配置され、高速回転する一対のアトマイザーと、前
   記静電分散塗装装置の出側開口部に設けられ、負の電荷
   が加えられた補助電極とを備えており、飛翔する前記粒
   滴と前記補助電極との間に静電気的な反発力を発生させ
   ることを特徴とする分散樹脂皮膜の形成装置。