JPH1133475A - 金属板への粒状物を含む塗料の塗装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粒状物を含む塗料を、塗膜厚が薄くても、塗
膜を均一にかつ塗料中の粒状物を確実に塗膜中に含有で
きるようにする。 【解決手段】 ロールコーター 式塗装装置を用いて粒状物を含
む塗料を金属板に塗装するに際して、ヒ゜ックアッフ゜ロール 、ト゛
クターロール 、メタリンク゛ロール、アフ゜リケーターロールからなる４本のロール
を備えるロールコーター 式塗装装置で、ヒ゜ックアッフ゜ロール で汲み上
げた塗料の付着量を、ヒ゜ックアッフ゜ロール に対してナチュラル
回転するト゛クターロール とヒ゜ックアッフ゜ロール の間隙を通過させて
調整し、次いでヒ゜ックアッフ゜ロール に対してリハ゛ース回転するメタリ
ンク゛ロールにヒ゜ックアッフ゜ロール 上の塗料を転写し、次いでメタリンク゛
ロールに対してリハ゛ース回転するアフ゜リケーターロールにメタリンク゛ロール上の
塗料を転写し、次いでアフ゜リケーターロールに対してリハ゛ース方向に
走行する金属板表面上にアフ゜リケーターロール上の塗料を転写す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、粒状物を含む塗
料の金属板への塗装方法、より詳しくは、大きな粒状物
を含む塗料の金属板への塗装方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷延鋼板やめっき鋼板などの鋼板類、ア
ルミニウム板などの金属板に合成樹脂等からなる塗料を
塗装した塗装金属板は、耐食性、耐候性に優れ、また美
麗な着色外観が容易に得られるため、従来より、建材、
家電製品、鋼製家具などの用途に広く使用されている。
一般に、これらの用途に使用される塗装金属板は、塗膜
厚が２〜７μｍの下塗りと６〜２０μｍの上塗りを行っ
た２コートの塗装金属板が使用されている。

【０００３】前記塗装金属板を安価かつ高能率に製造す
る方法として、通常、ロールコーター式塗装装置を用い
た連続塗装方法が採用され、上塗り塗装には、２本乃至
３本の塗装ロールを備える塗装装置が使用されている。

【０００４】図３に示す塗装装置は、２本の塗装ロール
を備えるロールコーター式塗装装置である。この塗装装
置では、塗料パン１からピックアップロール３で塗料を
汲み上げ、ピックアップロール３に対して正方向に回転
（以下、ナチュラル回転）しているアプリケーターロー
ル６の間で塗布量を調整し、次いでアプリケーターロー
ル６上の塗料を、バックアップロール７により支持さ
れ、アプリケーターロール６の回転方向とは逆方向に走
行する金属板８上に塗料を転写して塗装（以下、リバー
ス塗装）する。

【０００５】この塗装方法によれば、短時間で大量の塗
装金属板を製造することができる。しかし、粘度が高く
流動性の悪い塗料を使用した場合、ローピング模様が発
生して、塗膜厚の均一性の高い塗装を行うことができな
いため、塗装後に平滑性に優れる美麗な外観が得られ
ず、また、更に耐食性や耐候性などの塗膜性能の低下を
もたらすという問題がある。

【０００６】ローピング模様とは、金属板の塗膜面に発
生する塗膜厚の不均一に起因するスジ状の凹凸模様であ
り、アプリケーターロール６上に発生した塗料の膜厚
（ウエット膜厚）の不均一がそのまま金属板に転写され
ることにより発生する塗膜欠陥である。

【０００７】ローピング模様のない塗装金属板が求めら
れる場合、図４に示すような３本の塗装ロールを使用す
るロールコーター式塗装装置が用いられる。

【０００８】図４において、１は塗料パン、３はピック
アップロール、４はドクターロール、６はアプリケータ
ーロール、７はバックアップロール、１０はドクターブ
レードである。この装置では、次のようにして塗装す
る。

【０００９】ピックアップロール３で汲み上げた塗料
を、ピックアップロール３に対して逆方向に回転（以
下、リバース回転）しているドクターロール４によって
一部掻き取って、ピックアップロール３上の塗料の量を
調整する。ドクターロール４上の掻き取った塗料は、ド
クターブレード１０で掻き取ってドクターロール４上よ
り除去する。ピックアップロール３上に残された塗料
は、ピックアップロール３に対してリバース回転してい
るアプリケーターロール６に転写され、さらにアプリケ
ーターロール６から、アプリケーターロール６の回転方
向と逆方向に走行する金属板上に塗料を転写してリバー
ス塗装する。

【００１０】塗膜厚の調整は、ピックアップロール３と
ドクターロール４のロール間隙の調整や各ロールの回転
比を調整して行う。この塗装方式では、ローピング模様
の発生がなく、美麗な塗装外観を得ることができる。

【００１１】ところで、メタリック調外観や低光沢外観
などを付与して外観の意匠性を改善したり、耐傷付き性
などの塗膜性能の向上を目的として、塗料中に粒状物を
添加することが行われているが、近年、より大きな粒状
物、例えば大きさが１００μｍ程度のアルミ粉、シリカ
などの骨材、雲母などの粒状物を塗料中に添加する場合
がある。また、添加目的に応じて、大きさの異なる複数
の粒状物を添加する場合もある。

【００１２】粒状物を含む塗料は、粒状物を含まない塗
料に比べて、ロール塗装適性が劣る。粒状物が大きくな
るほど、また塗膜厚が薄くなるほど、この傾向が著しく
なる。そのため、前記した塗装装置を用いた塗装方法で
は、大きさ８０μｍを超える大きさの粒状物を含む場
合、塗膜厚が１３μｍ以下になると塗膜厚が不均一にな
り、美麗な塗装外観を得ることができない。

【００１３】粒状物を添加した塗料の塗装性を改善する
ために、以下のような塗装方法が提案されている。 （１）特開昭５７−２０４２６７号公報（先行技術１） 図５に示すリバースロールコーターを用いた連続塗装装
置において、塗料をピックアップロール３の上部に設置
したドクターバー１１とピックアップロール３によって
形成された間隙を通過させて、ピックアップロール３上
に塗膜を形成させ、次いでピックアップロール３に対し
てリバース回転しているアプリケーターロール６にピッ
クアップロール３上の塗料の一部ないしほぼ全部を転写
し、次いでアプリケーターロール６の回転方向に対して
逆方向に走行する金属板表面上にアプリケーターロール
６上の塗料の一部ないし全部を転写することによって、
高粘度の塗料や３０μｍ以上の粒径のアルミ粉などの無
機顔料やウレタンビーズなどの有機顔料を含む塗装適性
の劣る塗料であっても、平滑で美麗な塗膜が得ることが
できると記載されている。

【００１４】（２）特開昭６２−２５４８６９号公報
（先行技術２） 図６（Ａ）に示す塗装装置では、あらかじめ粗大粒子を
均一に分散させた塗料を、塗料吹き付けノズル１５ａ〜
１５ｃからコーティングロール１２、塗料供給ロール１
３表面に吹付けて供給し、コーティングロール１２に対
してナチュラル回転する塗料供給ロール１３でコーティ
ングロール１２上の塗料の膜厚（ウエット膜厚）を調整
した後、コーティングロール１２上の塗料をリバース塗
装で鋼帯８に塗装する。図６（Ｂ）に示す塗装装置で
は、あらかじめ粗大粒子を均一に分散させた塗料を、塗
料吹き付けノズル１５ｄから塗料供給ロール１３と膜厚
規制ロール１４の接触部に塗料を吹き付けて、塗料供給
ロール１３と膜厚規制ロール１４の間に塗料溜まりを形
成し、塗料供給ロール１３でコーティングロール１２上
の塗料の膜厚を調整して鋼帯８に塗装する。

【００１５】この塗装方法によって、数十μｍの粗大粒
子を分散させた塗料について、所定量の粒子を塗膜中に
容易に含有させることができると記載されている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】先行技術１に記載の塗
装方法では、以下の理由により、塗料中の粒状物を塗膜
中に的確に含有させることができない。

【００１７】ピックアップロール３とドクターバー１１
の間隙は、粒状物の大きさと塗膜厚の双方を考慮して設
定される。大きな粒状物を含む薄膜塗膜の場合、前記間
隙は粒状物の大きさに応じて広くする必要があるため、
ピックアップロール３上の塗料の膜厚が厚くなる。所要
膜厚の塗料をアプリケーターロール６に転写するため
に、ピックアップロール３とアプリケーターロール６の
間隔をあけて、一部塗料をアプリケーターロール６に転
写し、残りの塗料はピックアップロール３に付着させて
塗料パン１に戻す必要がある。ピックアップロール３と
アプリケーターロール６の間隙は、ピックアップロール
３とドクターバー１１の間隙より小さいので、塗料パン
１に戻る塗料では小さな粒状物の割合が増加し、一方、
アプリケーターロール６に転写された塗料では大きな粒
状物の割合が増加するため、塗膜中の粒状物の含有割合
の制御を行いにくい。

【００１８】また、高粘度の塗料では、ローピングの発
生を完全に防止することができず、、低粘度の塗料ある
いはピックアップロールの回転速度が遅い場合、膜厚調
整にも難点がある。

【００１９】先行技術２に記載の塗装方法は、低粘度の
塗料を対象とするものである。高粘度の塗料では、塗料
供給ロール１３に対してコーティングロール１２がナチ
ュラル回転しているので、ローピング模様の発生が避け
られず、また吹き付けに伴う気泡による塗膜欠陥も発生
しやすいという問題がある。

【００２０】すなわち、前記した先行技術に記載される
塗装方法では、粒状物を含む塗料に対して、塗膜厚の均
一性に優れかつ塗料中に含まれる所定の粒状物を塗膜中
に確実に含有させた塗膜を得ることができない。

【００２１】本発明は、かかる事情を勘案してなされた
ものであり、粒状物を含む塗料について、塗膜厚が薄い
場合であっても、塗膜の均一性に優れかつ塗料中に添加
された粒状物を確実に塗膜中に含有することができる塗
装方法を提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の要旨は、ロールコーター式塗装装置を用いて
粒状物を含む塗料を金属板に塗装するに際して、ピック
アップロール、ドクターロール、メタリングロール、ア
プリケーターロールからなる４本のロールを備え、ピッ
クアップロールで汲み上げた塗料の付着量を、前記ピッ
クアップロールに対してナチュラル回転するドクターロ
ールと前記ピックアップロールの間隙を通過させて調整
し、次いで前記ピックアップロールに対してリバース回
転するメタリングロールに前記ピックアップロール上の
塗料を転写し、次いで前記メタリングロールに対してリ
バース回転するアプリケーターロールに前記メタリング
ロール上の塗料を転写し、次いで前記アプリケーターロ
ールに対してリバース方向に走行する金属板表面上に前
記アプリケーターロール上の塗料を転写することを特徴
とする金属板への粒状物を含む塗料の塗装方法である。

【００２３】以下、本発明の作用について説明する。ピ
ックアップロールに付着する塗料の膜厚は、ピックアッ
プロールとドクターロールのロール間隙に関係する。ピ
ックアップロールに付着する塗料の膜厚（ウエット膜
厚）を所定の膜厚にするためのロール間隙は、ドクター
ロールの回転方向によって大きく相違する。

【００２４】ピックアップロールに付着する塗料の膜厚
( ウエット膜厚) をｔ_p 、ドクターロールに付着する塗
料の膜厚( ウエット膜厚) をｔ_D 、ドクターロールがピ
ックアップロールに対してリバース回転の場合のロール
間隙をｄ_R 、ナチュラル回転の場合のロール間隙をｄ_N
とし、単純化してロールの周速が同一の場合について考
える。

【００２５】図１（Ｂ）は、ドクターロールがリバース
回転の場合である。ピックアップロール３とドクターロ
ール４の隙間を通過する塗料は、ピックアップロール３
に付着する塗料だけになるので、ｄ_R ＝ｔ_p となる。そ
のため、塗料が大きさがロール間隙ｄ_R を超える粒状物
を含む場合、大きさがｄ_R を超える粒状物は両ロールの
隙間を通過できない。

【００２６】図１（Ａ）は、ドクターロールがナチュラ
ル回転の場合である。ピックアップロール３とドクター
ロール４の隙間を通過する塗料は、ピックアップロール
に付着する塗料とドクターロールに付着する塗料を合わ
せたもの、すなわちｄ_N ＝ｔ _p ＋ｔ_D になる。すなわ
ち、ドクターロールがナチュラル回転の場合の方がリバ
ース回転の場合より、ロール間隔を常に大きくできる。

【００２７】したがって、ドクターロールがナチュラル
回転の場合の方がリバース回転の場合よりも、大きな粒
状物を両ロールの隙間を通過させることができる。ロー
ル周速が異なる場合であっても同様のことがいえる。

【００２８】ピックアップロールに付着した塗料は、順
次メタリングロール、アプリケーターロールを介して金
属板に転写される。したがって、金属板の膜厚を所定膜
厚にするには、ピックアップロールに付着する塗料の膜
厚ｔ_p を塗装鋼板の膜厚に応じた所定の膜厚に調整する
必要がある。

【００２９】ピックアップロールに付着する塗料の膜厚
ｔ_p は、前記したピックアップロール３とドクターロー
ル４のロール間隙ｄ_N に加えて、両ロールの回転比の調
整によって行うことができる。したがって、塗料に添加
された粒状物の大きさを考慮してまずロール間隙ｄ_N を
決め、次いで、ロール回転比を調整することによって膜
厚ｔ_p を所要の膜厚にすればよい。ロール回転比を変え
ても、ピックアップロールが汲み上げた塗料の組成と、
ピックアップロールに付着した塗料の組成は変化しな
い。したがって、塗料中に添加された粒状物を確実に塗
膜中に含有させることができる。

【００３０】また、ピックアップロール上に付着した塗
料を、メタリングロール、アプリケーターロール、金属
板へと転写を繰り返すことによって、順次塗料の膜厚の
均一化が促進されて、金属板に形成される塗膜にはロー
ピング模様の発生がない。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
２に示す塗装装置により説明する。

【００３２】図２において、１は塗料パン、３はピック
アップロール、４はドクターロール、５はメタリングロ
ール、６はアプリケーターロール、７はバックアップロ
ールである。各ロールの回転方向を図中に矢印で示す。
ドクターロール４はピックアップロール３に対してナチ
ュラル回転し、メタリングロール５は、ピックアップロ
ール３に対してリバース回転し、アプリケーターロール
６はメタリングロール５に対してリバース回転し、金属
板８はアプリケーターロール６の回転方向に対して逆方
向に走行する。金属板８はバックアップロール７により
支持されている。

【００３３】ピックアップロール３とドクターロール４
のロール間隙ｄ_N は、塗料中に添加した粒状物の通過に
支障のない間隙にする。この隙間は、粒状物の最大の大
きさの９０％以上の間隙とするのがよい。各ロールの回
転速度は、塗布量、金属板の走行速度などによって適宜
決定する。

【００３４】ピックアップロールとドクターロールのロ
ール間隙や各ロールの回転速度は、例えば、塗膜厚を大
きくする場合、アプリケーターロールとドクターロール
のギャップを大きく、あるいは金属板の走行速度に対す
るアプリケーターロールの回転速度を大きく、あるいは
必要があればドクターロールの回転速度を小さくする。

【００３５】塗膜厚を小さくする場合、塗料中に添加さ
れた粒状物の通過を妨げない範囲内で、アプリケーター
ロールとドクターロールのギャップを小さくし、あるい
は金属板の走行速度に対するアプリケーターロールの回
転速度を小さく、あるいは必要があればドクターロール
の回転速度を大きくする。

【００３６】ピップアップロール３が汲み上げた粒状物
を含む塗料は、ドクターロール４によりその組成が変化
することなく、ピックアップロール３上に、所定の膜厚
に調整されて付着する。

【００３７】ピックアップロール３上に付着した粒状物
を含む塗料は、次いで順次メタリングロール５、アプリ
ケーターロール６に転写された後、金属板８に転写され
て、金属板８表面上に、粒状物を含む平滑性に優れる所
要の塗膜を形成する。

【００３８】本発明は、特に、従来より多用されている
塗膜厚が７〜１３μｍの塗膜厚の薄い塗装金属板に、大
きさが８０μｍ以上の粒状物を含む粒状物を添加、例え
ば３０〜１００μｍの範囲にある粒状物を添加した塗装
鋼板を得る場合、すなわち、塗料中に大きさが３０〜１
００μｍの範囲の粒状物を添加した塗料を用いて、塗膜
厚が７〜１３μｍの塗装金属板を製造する場合に有効で
ある。この場合、ロール間隙ｄ_N ＝９０〜１４０μｍ、
ロール周速比は、ドクターロール周速／ピックアップロ
ール周速＝０．１〜０．３、メタリングロール周速／ピ
ックアップロール周速＝０．８〜１．０、アプリケータ
ーロール周速／メタリングロール周速＝１．０〜１．
３、金属板走行速度／アプリケーターロール周速＝０．
５〜０．７とするのが好ましい。

【００３９】前記を塗装鋼板において、使用する塗料は
特に制限されない。例えば、ベース樹脂としては、耐熱
性、非粘着性に優れるＰＴＦＥ（４フッ化エチレン）な
どの高粘度塗料をも塗装することができる。また、添加
する粒状物にも特に制限はない。

【００４０】また、塗装に際して使用するロール材質は
特に限定するものではないが、アプリケーターロールは
ゴムロールを使用すると、金属板に形状不良などがある
場合でも、ゴムの弾力性により均一な塗膜が得られるの
で好ましい。

【００４１】

【実施例】厚さ０．６０ｍｍ、幅９１４ｍｍの溶融亜鉛
めっき鋼板を、常法により、水洗、脱脂、湯洗、乾燥後
の処理を施した後、膜厚６μｍのプライマー層を形成し
た後、その上に表１に示す成分組成の塗料を用いて上塗
り塗装を行い、膜厚７μｍの上塗り塗膜を形成した塗装
鋼板を製造した。

【００４２】

【表１】

【００４３】前記で得た塗装鋼板について、外観を目視
観察してローピング模様の発生状況を調査し、また、塗
膜を顕微鏡観察して粒状物の含有状態について調査し
た。

【００４４】本発明例については、上塗り塗装を図２に
示した塗装装置を用いて本発明で規定する方法により塗
装した。また、比較のために、図２に示した塗装装置
で、ドクターロールをピックアップロールに対してリバ
ース回転して塗装した（比較例１、比較例２）。

【００４５】塗装条件を表２に示す。なお、比較例２で
は、ローピング模様をできるだけ軽減して塗装外観のよ
い塗膜が得られるように、ピックアップロールとドクタ
ーロールのロール間隙を発明例より狭い７０μｍにし
た。

【００４６】調査結果を表３に示す。

【００４７】

【表２】

【００４８】

【表３】

【００４９】本発明例の塗装鋼板は、ローピング模様の
発生がなく、また塗膜に含まれる粒状物の大きさは塗装
前の塗料と変化していない。

【００５０】一方、比較例２の塗装鋼板は、ピックアッ
プロールとドクターロールのロール間隙が狭いため、図
１（Ｂ）に示したように、大きな粒状物が両ロールの間
隙を通過できずに詰まる。そのため、粒状物の詰まりに
起因する帯状の塗装ムラが発生した。また、塗膜中には
７０μｍを超える大きな粒状物が含まれていない。

【００５１】比較例１の塗装鋼板の場合、幾分目立つロ
ーピング模様の発生に加えて程度は軽いが大きな粒状物
が両ロールの間隙を通過できずに詰まることによる軽い
スジ状の塗装ムラが発生した。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、大きな粒状物を含む塗
料について、塗膜厚が薄い場合であっても、塗膜の均一
性に優れかつ塗料中に添加された粒状物が確実に塗膜中
に含有できる塗装鋼板を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作用を示す図。

【図２】本発明の実施の形態を説明する塗装装置を示す
図。

【図３】従来技術の２本の塗装ロールを用いる金属板の
塗装装置を示す図。

【図４】従来技術の３本の塗装ロールを用いる金属板の
塗装装置を示す図。

【図５】ドクターバーを使用する従来技術の塗装装置を
示す図。

【図６】塗料をノズルから吹き付けて塗装する従来技術
の塗装装置を示す図。

【符号の説明】

１ 塗料パン ２ 塗料 ３ ピックアップロール ４ ドクターロール ５ メタリングロール ６ アプリケーターロール ７ バックアップロール ８ 金属板 ９ 粒状物 １０ ドクターブレード １１ ドクターバー １２ コーティングロール １３ 塗料調整ロール １４ 膜厚規制ロール １５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ 塗料吹き付けノズル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロールコーター式塗装装置を用いて粒状
   物を含む塗料を金属板に塗装するに際して、ピックアッ
   プロール、ドクターロール、メタリングロール、アプリ
   ケーターロールからなる４本のロールを備え、ピックア
   ップロールで汲み上げた塗料の付着量を、前記ピックア
   ップロールに対してナチュラル回転するドクターロール
   と前記ピックアップロールの間隙を通過させて調整し、
   次いで前記ピックアップロールに対してリバース回転す
   るメタリングロールに前記ピックアップロール上の塗料
   を転写し、次いで前記メタリングロールに対してリバー
   ス回転するアプリケーターロールに前記メタリングロー
   ル上の塗料を転写し、次いで前記アプリケーターロール
   に対してリバース方向に走行する金属板表面上に前記ア
   プリケーターロール上の塗料を転写することを特徴とす
   る金属板への粒状物を含む塗料の塗装方法。