JPH06262128A - 帯状材の連続塗装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 塗布液や被塗装材の種類によらず均質で平滑
な美麗塗装を行うことができ、しかも膜厚制御も容易に
実施できる塗装手段を確立する。 【構成】 走行する帯状材にスリット状ノズルから流下
させて形成した塗布液のカ−テンを連続的に被着させる
ように塗布するカ−テンフロ−コ−ティングにおいて、
前記塗布液カ−テン24の塗膜上面となる側にこれと重な
り合う“塗布液に不溶な液体”の補助カ−テン25を形成
しつつ塗布を行うか、或いは更に加熱手段によって前記
補助カ−テン25を加熱しながら塗布を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鋼板等の帯状材に塗
料や機能性材等の塗布液を連続的に塗布するための塗装
方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術とその課題】金属板，合成樹脂フィルム，紙
等の如き帯状材を連続走行させて塗料等の塗布液を連続
塗布する手段としては、従来から一般にロ−ルコ−ティ
ングが良く用いられてきた。

【０００３】しかし、ロ−ルコ−ティングによると、塗
装材の幅方向で塗膜厚が不均一となって現れるところの
“ロ−ル目”と呼ばれる規則的な筋状模様が発生しがち
であることが問題となっている。この筋状模様は焼き付
け乾燥後も残って塗装材の表面美観を損ねるものである
が、被塗装材たる帯状材の移動（走行）速度が大きくな
ってロ−ルの周速度が大きくなるほど発生が顕著とな
り、生産性を上げるための阻害要因になっていた。

【０００４】更に、ロ−ルコ−ティングの場合には、粘
度が比較的低い塗布液しか塗布することができないので
有機溶剤等の希釈剤を大量に使用しなければならず、塗
布液コストの上昇や乾燥炉の効率低下、更には希釈剤の
揮散による地球環境問題にまでつながる懸念があった。

【０００５】そこで、このような問題を解決するための
塗装手段として、塗布液をスリットノズルから流出させ
て塗布を行う“カ−テンフロ−コ−ティグ法”や“エク
ストゥル−ジョンコ−ティグ法”等が案出された。

【０００６】このうちのカ−テンフロ−コ−ティング法
は鋼板の切り板ライン等に実用化されている塗装手段で
あり、図４に示すように、スリット状ノズル１から流出
落下する塗布液カ−テン２の下にコンベアベルト３で被
塗装材４を走行させ、被塗装材４の上面に塗布液カ−テ
ン２を被着させるようにして塗膜を形成する方法であ
る。

【０００７】ところが、この方法ではスリット状ノズル
１から被塗装材４までの間に５０〜４５０mm程度の距離
を置くため、流下する塗布液カ−テン２は表面張力によ
り幅方向へ縮流する傾向を見せる。従って、一般には、
スリット状ノズル１の両端から針金，棒，チェ−ン等よ
り成るエッジガイドを垂らし、塗布液カ−テン２の両端
をこれに沿わせることで縮流を防止する策が講じられ
る。しかしながら、それでも生産性向上のために被塗装
材の速度を大きくすると、走行による周辺空気の流れに
よって流下する塗布液カ−テン２が振動し、これが塗装
ムラの原因になった。

【０００８】一方、エクストゥル−ジョンコ−ティング
法は、図５に示すように、スリット11を有するダイ12を
被塗装材13に近接し、このダイ12から塗布液を押し出し
て被塗装材12へ直接的に塗布すると共に、ダイ12の先端
で塗布液をならして美麗にする手段であり、一般には樹
脂フィルムや紙等の柔らかい帯状体への均一塗布に適用
されている。なお、符号14で示すのはバックアップロ−
ルである。

【０００９】しかし、エクストゥル−ジョンコ−ティン
グ法を鋼板等のような硬質材への塗料塗布に適用しよう
とすると鋼板等とダイ12の接触によるダイ先端の傷付き
が問題となったり、鋼板等の厚さ精度不良によりダイ12
と鋼板等との距離変動が生じて塗膜厚の不均一を招くと
いった問題を無視することができなかった。なお、鋼板
への塗料塗布の場合には、鋼板とダイ先端との距離を３
００μｍ以下にする必要があった。その上、カ−テンフ
ロ−コ−ティング法の場合と同様に被塗装材に随走する
雰囲気空気の流れがあるため、被塗装材の表面と塗布液
カ−テンの間に空気を巻き込んで塗装欠陥を生じやすい
点も指摘されていた。

【００１０】もっとも、カ−テンフロ−コ−ティング法
やエクストゥル−ジョンコ−ティング法に指摘される上
記問題点の解決策として、被塗装材の搬送装置（コンベ
アベルト）に吸着装置を取付けて被塗装材の振動を防止
する方法（特開平３−３０８６０号）や、随伴空気遮断
ロ−ル，随伴空気遮断エア−ノズル等を設けて被塗装材
に随走する空気層を遮断する方法（特開平２−７５３７
５号，特開平３−６５２６６号）が提案されている。し
かし、上記のような随伴空気侵入の防止策を講じたとし
ても、また吸着装置による被塗装材の振動抑制策を適用
した場合でも、雰囲気空気の乱れによる塗膜厚の変動を
避けることはできなかった。

【００１１】なお、カ−テンフロ−コ−ティング法に関
しては、スリット状ノズルから被塗装材表面にかけて塗
布液カ−テンを案内するための弾性ガイドプレ−トの一
端を“スリット状ノズルの塗装上手側の壁”に取付け、
塗布液をこのガイドプレ−トの上面伝いに流下させるこ
とによって膜切れのない塗布液カ−テンを形成させよう
との手段も提案されている（実開平２−１０４８７７
号）。しかしながら、この手段によると周辺空気の流れ
による塗布液カ−テンの膜切れを安定して防止すること
はできたが、弾性ガイドプレ−トの姿勢を安定させるの
が難しく、安定させるためにガイドプレ−トの先端部を
機械的に押え付け過ぎると、走行する被塗装材の振動に
追従させることができずに膜厚変動が大きくなったり、
ガイドプレ−ト先端に被塗装材との擦過傷が生じて塗膜
表面欠陥の原因になるとの問題が指摘された。更に、被
塗装材面に形成された塗膜を観察すると、膜厚制御の点
や塗膜表面の平滑化の点で十分に満足でない場合のある
ことが分かった。

【００１２】このようなことから、本発明が目的とした
のは、塗布液や被塗装材の種類によらず均質で平滑な美
麗塗装を行うことができ、しかも膜厚制御も容易に実施
できる塗装手段を確立することであった。

【００１３】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は上記
目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、次のような知
見を得ることができた。即ち、エクストゥル−ジョンコ
−ティング法に比べて被塗装材の種類に制限されること
が少ないとの利点を持つカ−テンフロ−コ−ティング法
では、上述したように、周囲の空気流に影響されて“流
下する塗布液カ−テン”の振動が大きくなって塗膜の不
均一を来たす恐れがあり、また単にスリット状ノズルの
塗装上手側の壁から被塗装材の上面に弾性ガイドプレ−
トを掛け渡し、これに沿って塗布液を流下させる方策を
講じた場合でも、均質で平滑な塗膜を十分に制御された
厚さで形成するのが困難であった。ところが、例えば上
記ノズルの塗布液流下スリットの脇に別のスリットを併
設する等の手立てにより、前記塗布液カ−テンと重なり
合う“塗布液に不溶な液体”の補助カ−テンを形成しつ
つ塗布を行うと、カ−テン流が安定して膜切れや振動が
抑えられ、被塗装材を傷付けることなく平滑で均一な塗
膜を形成できるようになることを見出したのである。

【００１４】その上、適宜の加熱手段によって前記補助
カ−テンの加熱を行った場合には、塗布液の粘度が低く
なって塗膜表面の平滑化が一層促進され、更に平滑で均
質・美麗な塗膜の形成が可能になることも分かった。

【００１５】本発明は、上記知見事項等を基にして完成
されたものであり、「走行する帯状材にスリット状ノズ
ルから流下させて形成した塗布液のカ−テンを連続的に
被着させるように塗布するカ−テンフロ−コ−ティング
において、前記塗布液カ−テンの塗膜上面となる側にこ
れと重なり合う“塗布液に不溶な液体”の補助カ−テン
を形成しつつ塗布を行うか、 或いは更に加熱手段によっ
て前記補助カ−テンを加熱しながら塗布を行うことによ
り、 平滑で均質・美麗な塗装材を生産性良く安定製造で
きるようにした点」に大きな特徴を有している。

【００１６】なお、上述した“塗布液に不溶な液体”と
しては適用する塗布液に不溶なものであれば格別に特定
されるものではないが、好ましくは表面張力が大きく
（望ましくは約１００dyn/cm以上）て流下膜の安定する
液体が良く、汎用性からして水銀のような液体金属がよ
り好適であると言える。塗布液の種類にもよるが、その
他の好適液体を例示すると、シリコ−ン油等の塗料に対
して不溶解性の油脂類，高級脂肪酸，極性の大きい水系
液体等が挙げられる。また、補助カ−テンの加熱手段と
しては、非接触で加熱することが可能な輻射加熱装置
（電気ヒ−タ−等）や誘導加熱装置を用いるのが好まし
い。

【００１７】

【作用】以下、図面を参照しながら本発明をより具体的
に説明する。図１は本発明に係るカ−テンフロ−コ−テ
ィング法の一例を説明したものであるが、この例では、
コ−ティングノズル装置として、ヘッダ−21が隔壁によ
り前後の２つの室に分けられると共にヘッダ−出口部で
各々の室がスリット状に開口し、更にこれらのスリット
が平行に重なり一体化して１つのスリットとなった構造
のものが使用されている。

【００１８】さて、連続して走行する帯状材（被塗装
材）22の塗装に際しては、流量調整弁23，23を介してヘ
ッダ−21の２つの室へそれぞれ“塗布液”と“この塗布
液に不溶な液体”が供給される。なお、“塗布液”はヘ
ッダ−21の前方（帯状材の進入側）の室へ、そして“塗
布液に不溶な液体”は塗膜の上面に重なるよう後方（帯
状材の進行方向側）の室に供給される。

【００１９】ヘッダ−21に供給された“塗布液”は、従
来のカ−テンフロ−コ−ティングの場合と同様にヘッダ
−出口部のスリット状開口から流下して塗布液カ−テン
24を形成するが、この本発明例では“塗布液に不溶な液
体”が供給された後方の室もヘッダ−出口部において塗
布液流出スリットと平行して重なり合うようにスリット
を開口しているので、ヘッダ−21の出口（スリット部）
では前記塗布液カ−テン24と“塗布液に不溶な液体”の
カ−テン（補助カ−テン25）が平行流として重なり、２
層の液流カ−テンとなって流下する。なお、この場合に
補助カ−テン25が塗布液カ−テン24の後方側（帯状材の
進行方向側）となるので、塗布液カ−テン24の方が帯状
材22の上面に被着し補助カ−テン（塗布液に不溶な液体
のカ−テン）25がその塗膜の上面に被さるように液膜を
造る。

【００２０】上述のように塗布液カ−テン24と重なり合
わせて補助カ−テン25を形成させると、ノズル出口の見
掛けの液流カ−テン厚みが非常に厚くなり、そのためカ
−テンが安定化して膜切れや振動が防止されるので、塗
膜表面は非常に平滑なものとなる。このため、コ−ティ
ングノズルと帯状材面との距離を５０〜１００mm程度に
離しても美麗な塗装を行うことができる。

【００２１】特に、補助カ−テン25として液体金属（水
銀等）を用いた場合には、ノズル出口の塗膜平均比重や
膜厚が一層大きくなって安定度が増すと共に、液膜間の
界面張力が大きいため帯状材22に塗布される塗膜と補助
カ−テン25との界面においてレベリングが著しく促進さ
れ、平滑で均一な塗膜を得る上で非常に好ましい結果が
もたらされる。

【００２２】つまり、塗装時における塗膜のレベリング
性は、次の式で表される「ニュ−トン流体の正弦波状山
高さが半分になる時間（Ｔ_1/2)」によって判断すること
ができる。

【００２３】上記式からも明らかなように、正弦波状山
高さ（うねり）の半減期は塗膜の表面張力に反比例し粘
度に比例するので、レベリングを促進させるためには、
表面張力を大きくし粘度を小さくすることが有効であ
る。しかるに、通常の溶剤型塗料の空気中の表面張力は
３０dyn/cm程度でしかないのに対して液体金属の表面張
力は４００dyn/cm以上であり、そのため、液体金属と接
触させることでレベリング性を大幅に向上させることが
できる訳である。

【００２４】このようにしてレベリングが終了した塗装
帯状材は乾燥炉に送られて塗膜の乾燥・硬化がなされる
が、前記補助カ−テンの膜（塗布液に不溶な液体の膜）
は乾燥炉に入る前に分離回収される。なお、この補助カ
−テンは“塗布液に不溶な液体”から成るものであるか
ら、塗膜上を覆っている補助カ−テンの分離は帯状材を
傾斜させる等の方法によって容易に行うことができる。
もっとも、液体金属のような電磁流体や磁性流体から成
る補助カ−テン膜の場合には、電磁場を利用して回収す
ることもできる。

【００２５】ところで、帯状材に塗布された塗膜のレベ
リング性は塗膜を低温加熱することによっても向上する
ので、適宜の手段によって塗膜の低温加熱を行うこと
は、平滑で美麗な塗装を行う上で極めて望ましい。図２
は、加熱手段によって補助カ−テンを加熱することで塗
膜の温度を上昇させ、これによりレベリング性の更なる
向上を図る等の手立てを講じた本発明例の説明図であ
る。

【００２６】即ち、この例では、ヘッダ−21に供給され
た“塗布液”と“塗布液に不溶な液体”とをヘッダ−出
口部のスリットから“塗布液カ−テン24と補助カ−テン
25とが重なった２層の液流カ−テン”として流下させる
点では図１で示した例と同じであるが、ヘッダ−出口部
（ノズル出口部）に交流磁場を造るためのコイル26が設
けられ、かつヘッダ−21の下流側に塗装材面と対向させ
て誘導加熱装置27が配置されている点が異なっている。

【００２７】このように、ヘッダ−出口部にコイル26を
取付けて制御された交流磁場を造ってやると、補助カ−
テン用の“塗布液に不溶な液体”が液体金属の場合に
は、前記交流磁場によって補助カ−テン25が塗布液カ−
テン24側に適宜の磁気圧で押し込まれこととなり、その
ため機械的な接触なしに塗膜厚の適正な制御を行うこと
が可能になる。

【００２８】また、誘導加熱装置27によって対向する補
助カ−テン（塗布液に不溶な液体の層）25を加熱してや
ると、この補助カ−テン25を媒体として塗膜の低温加熱
がなされるので塗膜の粘度が低下し、塗膜のレベリング
性が向上する。そのため、補助カ−テン25と接触させた
ことによる界面張力の増大と相俟って塗膜のレベリング
が速やかに促進され、一段と平滑な塗膜を得ることがで
きる。ここで、補助カ−テン25の加熱は電気ヒ−タ−等
による輻射加熱によっても構わないことは既述した通り
である。

【００２９】なお、補助カ−テンを媒介した塗膜の加熱
温度は３０〜１００℃程度が適当であるが、事前に「塗
布液粘度と温度との関係」調査しておき、塗布液粘度が
最も低くなる温度を把握しておくのが良い。即ち、塗料
等では一般に温度によって粘度が変化する。例えば、図
３は温度による塗料の粘度変化を示したグラフである
が、これからも明らかなように、塗料は温度が３０〜１
００℃程度にまで上昇すると粘度が大きく低下して流動
性が向上し、レベリング時間が短くなる。

【００３０】低温加熱により塗膜のレベリングが進行し
た塗装帯状材は乾燥炉28に送られ、ガスジェットノズル
29からの熱風等によって乾燥・硬化せしめられるが、塗
膜上に塗布されている補助カ−テン（塗布液に不溶な液
体）25の膜は、乾燥炉28に入る直前にデフレクタ−ロ−
ルによる曲げ部等で剥がされ、タンク30等に回収され
る。そして、回収された補助カ−テン用流体（塗布液に
不溶な液体）はフィルタ−でろ過され、ポンプ31により
再びヘッダ−21へ送られて再利用される。勿論、補助カ
−テン用流体（塗布液に不溶な液体）が磁性流体の場合
には磁石等を使って回収しても良い。

【００３１】なお、コ−ティングノズルと帯状材面との
距離やスリット間隔は、帯状材の種類，塗膜厚或いは送
り速度に応じて調整されることは勿論である。

【００３２】

【実施例】本発明例として図２に示したカ−テンフロ−
型塗装装置を用い、帯状鋼板に一般ポリエステル系塗料
を連続的に塗布する塗装試験を実施した。なお、この試
験では、補助カ−テン用流体（塗布液に不溶な液体）と
して水銀を使用した。

【００３３】この塗装試験の結果（仕上がり塗膜表面性
状）を、従来のロ−ルコ−ティング法，カ−テンフロ−
コ−ティング法及びエクストゥル−ジョンコ−ティング
法での結果と比較し、表１に示した。

【００３４】

【表１】

【００３５】表１に示される結果からも、本発明法によ
ると、塗料の粘度や塗装速度に格別な影響をそれほど受
けることなく、帯状鋼板の美麗塗装を安定して行うこと
が可能になることを確認できる。また、このように安定
した塗装は、乾燥塗膜厚が１０〜２００μｍの広い範囲
でも十分に行えることも確認した。

【００３６】

【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、各種帯状材の平滑で美麗な連続塗装を安定して実施
することが可能になり、帯状塗装品の生産性及び品質を
著しく向上することができるなど、産業上有用な効果が
もたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る塗装方法例の概要説明図である。

【図２】本発明塗装方法の別例に関する概要説明図であ
る。

【図３】塗料温度による塗料粘度の変化状態を示したグ
ラフである。

【図４】カ−テンフロ−コ−ティングの説明図である。

【図５】エクストゥル−ジョンコ−ティングの説明図で
ある。

【符号の説明】

１ スリット状ノズル ２ 塗布液カ−テン ３ コンベアベルト ４ 被塗装材 11 スリット 12 ダイ 13 被塗装材 14 バックアップロ−ル 21 ヘッダ− 22 帯状材（被塗装材） 23 流量調整弁 24 塗布液カ−テン 25 補助カ−テン 26 交流磁場を造るためのコイル 27 誘導加熱装置 28 乾燥炉 29 ガスジェットノズル 30 タンク 31 ポンプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行する帯状材にスリット状ノズルから
   流下させて形成した塗布液のカ−テンを連続的に被着さ
   せるように塗布するカ−テンフロ−コ−ティングにおい
   て、前記塗布液カ−テンの塗膜上面となる側にこれと重
   なり合う“塗布液に不溶な液体”の補助カ−テンを形成
   しつつ塗布を行うことを特徴とする、帯状材の連続塗装
   方法。
2. 【請求項２】 加熱手段によって補助カ−テンを加熱し
   ながら塗布を行うことを特徴とする、請求項１に記載の
   帯状材の連続塗装方法。