ロール塗装方法
【課題】ゆず肌状の凹凸のある外観を持つ塗装鋼板を安定して製造できるロール塗装方法を提供する。
【解決手段】少なくともピックアップロールとアプリケータロールとを用いた２または３ロール方式のロール塗装において、ピックアップロールが、グラビアセルの集団が不規則に配置された不連続パターンを形成するようグラビアセルが表面に彫刻されている金属製のグラビアロールであり、ロール塗装によって凹凸のある連続塗膜を基材上に形成する。グラビアセルの各集団は好ましくは略楕円形のパターンを形成し、各略楕円形の長径ＳＬと短径ＤＳは次式を満たすことが好ましい：１ｍｍ＜ＤＬ＜２０ｍｍ、ＤＳ＝α×ＤＬ（０.１≦α≦１.０）。
【解決手段】少なくともピックアップロールとアプリケータロールとを用いた２または３ロール方式のロール塗装において、ピックアップロールが、グラビアセルの集団が不規則に配置された不連続パターンを形成するようグラビアセルが表面に彫刻されている金属製のグラビアロールであり、ロール塗装によって凹凸のある連続塗膜を基材上に形成する。グラビアセルの各集団は好ましくは略楕円形のパターンを形成し、各略楕円形の長径ＳＬと短径ＤＳは次式を満たすことが好ましい：１ｍｍ＜ＤＬ＜２０ｍｍ、ＤＳ＝α×ＤＬ（０.１≦α≦１.０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、滑らかな凹凸のあるゆず肌状の外観を有し、傷が目立ちにくい塗装鋼板の製造に適したロール塗装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
予め塗装が施されている塗装鋼板（プレコート鋼板、ＰＣＭ）は、ユーザーでの塗装が不要なため、建材、家電製品、自動車など多くの用途に適用されている。
塗装鋼板は一般にロール塗装により製造される。ロール塗装では、ピックアップロールとアプリケータロールとを用いてバックアップロールに巻きつけられた鋼帯に塗料が塗装される。
【０００３】
より詳しくは、図１(a)および(b)に示すように、ピックアップロールが塗料パン内の塗料と接触しながら回転することによって塗料がピックアップロールに持ち上げられ、ピックアップロールとアプリケータロールとの適度に調整された間隙により塗料の厚みが調整されつつ塗料がアプリケータロールに転写される。こうして厚みが調整された塗料は、コイルから巻き戻され、アプリケータロールと接するようバックアップロール（図示せず）に巻きつけられて搬送されている鋼帯に転写され、塗装が行われる。鋼帯はその後、適当な手段で加熱されて、塗膜が焼付けられ、冷却後にコイルに巻き取られる。
【０００４】
図１(a)は、アプリケータロールの回転方向が塗装を受ける鋼帯の搬送方向と逆方向であるリバース回転方式の２ロール塗装を、図１(b)は、アプリケータロールの回転方向が鋼帯の搬送方向と同方向であるナチュラル回転方式の２ロール塗装を、それぞれ示す。一般に、リバース回転の方が、厚膜塗装が可能で、塗装仕上げも塗装スジが発生しにくく良好になることから、塗装鋼板の製造においてはリバース回転方式を取ることが多い。
【０００５】
ピックアップロールとアプリケータロールを使用する２ロール方式のロール塗装では、こられ２つのロール間の隙間で塗膜厚みを制御することから、塗料がこの隙間を通過するように、ピックアップロールはアプリケータロールに対してナチュラル回転させるのが普通である。
【０００６】
２ロール方式の他に、ピックアップロールに付着した塗料の厚みをアプリケータロールに転写する前に制御するため、ミータリングロールをピックアップロールに近接させて設け、ピックアップロールに持ち上げられた塗料がまずミータリングロールとの間隙を通過してからアプリケータロールに転写されるようにした、３ロール方式のロール塗装装置もある。この場合には、ピックアップロールとアプリケータロールとの間の隙間で塗膜の厚みを制御する必要がないため、ピックアップロールはアプリケータロールに対してリバース回転させてもよく、それにより、より塗装仕上げを良好にすることができる。
【０００７】
ピックアップロールとしては、硬質クロムめっきが施された金属製ロールが一般に使われている。その表面は平滑なもの（Ｒａ＜１μｍ）からブラスト処理により多少荒らされたもの（Ｒａがおよそ５μｍ程度）が普通である。いずれの場合も、塗装表面を均一にするため、ロール表面全体が同じ仕上げ状態にされる。一方、基材である鋼帯と接触するアプリケータロールは、被塗装基材が鋼帯という硬い材料であるため、ウレタンなどのゴムをライニングしたゴムロールが一般に使用される。
【０００８】
ロール塗装により製造された塗装鋼板は、表面平滑性に優れた光沢のよい塗装仕上がりとなる。しかし、そのような平滑な塗膜は小さな傷でも目立つこと、組立て後に塗装されるアフターコート方式（平滑性に劣る）の部材と組み合わせた時に塗装仕上がりの差が目立ちすぎること、ゆず肌と呼ばれる滑らかな凹凸のある塗装仕上がりは温かみがあること、といった理由から、用途によっては、ゆず肌状の外観を持つ塗装鋼板が求められる。
【０００９】
ゆず肌外観を持つ塗膜は、静電粉体塗装により容易に形成することができる。しかし、静電粉体塗装はラインスピードが遅く、塗装鋼板の生産性を悪化させる。従って、生産性の高いロール塗装によりゆず肌状外観の塗装鋼板を製造することが有利である。
【００１０】
下記特許文献１には、下地処理と場合によりプライマーを塗装した金属板に、所望パターンを持つ厚み２μｍ以上印刷層を、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷などの印刷手段により設けて凹凸を付与した後、その上に上塗り塗装を施して、ゆず肌、布目模様等の意匠を有する塗装鋼板を製造することが記載されている。しかし、通常の塗装鋼板のロール塗装設備に加えて、印刷設備とその乾燥設備が必要であり、かなりの初期投資がかかるのでコスト面で不利である。
【００１１】
下記特許文献２および３には、塗料を工夫することによって滑らかな凹凸外観を持つゆず肌状の塗装鋼板を製造することが記載されている。
特許文献２に記載された塗装金属板では、塗料には不溶であるが、塗料の焼付け乾燥時に溶融する、表面張力の低い樹脂ビーズを配合した塗料を使用する。このような不溶性で焼付き中に溶融する樹脂ビーズを含有する塗料は、特許文献１の段落０００５に記載されているように、ゆず肌塗膜の形成用として市販されている。しかし、特殊な塗料であるため、塗料コストが高くなる。また、特許文献１にも記載されているように、模様の再現性に問題がある上、樹脂ビーズが色抜け、はじき等の欠陥原因となることもある。
【００１２】
特許文献３に記載の塗装金属板では、特定の溶解度パラメータを有する溶剤を添加した塗料を特定の粘度で塗装することによって緩やかな凹凸のある塗膜が形成される。しかし、塗料に特殊な溶剤を添加するが必要がある上、凹凸形状の安定性が低いという問題がある。
【特許文献１】特開平６−２０６０４７号公報
【特許文献２】特開平１０−２２６０１４号公報
【特許文献３】特開２００２−２２６７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、前述した従来技術の技術的または経済的な欠点を克服し、大きな初期投資を必要とせずに、普通の塗料を用いて、特殊塗料に使用による色抜けやはじきの問題も生ずることなく、低コストで安定して凹凸形状を形成できる、ゆず肌状の外観を持つ塗装鋼板の製造に適したロール塗装方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
印刷では、金属製ロール表面に微小凹部を形成したグラビアロール（厳密には、写真製版により微小凹部が形成された金属製平板またはシリンダをロールに取り付けたもの）の凹部だけに印刷インクを付着させ、凹部内のインクを帯状基材の表面に転写して印刷を行うことが、グラビア印刷として従来から行われている。この場合は、凹部のみにインクが残るように、ロール表面の平坦部に付着したインクは、基材と接触する前にブレード等によってロールから掻き取られ、余分なインクが帯状基材（紙など）に付着しないようにする。従って、基材には凹部に相当する部分だけに印刷インクからなる塗膜が形成され、必然的に塗膜は不連続であって、塗装鋼板のように基材全面に連続塗膜が形成されることはない。
【００１５】
グラビアロールから基材への直接印刷が困難である場合には、一旦別の中間ロール（ゴム胴）にインクを転写させる、オフセット方式のグラビア印刷機（グラビアオフセット印刷機）が使用される。この場合も、インキがロール表面の凹部だけに付着するので、中間ロールと基材には、凹部に相当する部分だけの不連続な塗膜が付着する。
【００１６】
グラビア印刷用のグラビアロール（凹版ロール）では、一般に写真製版により形成される個々の微小凹部をグラビアセル（またはインキセル）と言う。グラビア印刷の階調は、グラビアセルの深さと面積により作り出される。
【００１７】
本発明者らは、ロール塗装におけるピックアップロールに、微小凹部であるグラビアセルの集団を、不連続パターン（即ち、島）を形成するように配置したグラビアロールを使用することによって、ゆず肌状の外観を持つ塗装鋼板を製造できることを見出した。つまり、このグラビアセルの島状の各集団が、それぞれ塗膜に一つずつ凸部を形成し、塗膜に凹凸が付与される。
【００１８】
本発明は、少なくともピックアップロールとアプリケータロールとを用いて帯状基材をロール塗装する方法であって、ピックアップロールが、グラビアセルの集団により不連続パターンを形成するようにグラビアセルが表面に彫刻されている金属製ロールであり、それによって凹凸のある連続塗膜が基材上に形成されることを特徴とするロール塗装方法である。
【００１９】
好適態様において、グラビアセルの各集団が略円形または略楕円形のパターンを形成する。このパターンにおける各略円形または略楕円形の長径ＤＬと短径ＤＳは次式を満たすことが好ましい：
１ｍｍ＜ＤＬ＜２０ｍｍ、
ＤＳ＝α×ＤＬ （０.１≦α≦１.０）。
【００２０】
グラビアセルの各集団は、より好ましくはピックアップロールの軸方向に扁平な略楕円形のパターンを形成する。この場合、通常の２ロール方式のロール塗装で採用されるように、ピックアップロールの回転周速度を帯状基材のライン速度より小さくすることによって、帯状基材に転写された塗膜が基材の長手方向に引き延ばされる。その結果、塗膜に形成された凸部も長手方向に引き伸ばされて略円形となり、美麗なゆず肌を持つ塗装外観を得ることができる。
【００２１】
本発明は、グラビアセル（微小凹部）を表面に有するピックアップロールを使用し、ピックアップロールから中間ロール（アプリケータロール）を介して帯状基材に塗布を行う点では、グラビア印刷、特にグラビアオフセット印刷と似ているが、基材全面に塗装を行うため、ピックアップロールの平坦部（凹部以外の部分）に付着した塗料を掻き落とさず、平坦部の塗料もアプリケータロールに転写する点で、グラビア印刷やグラビアオフセットとは異なる。
【００２２】
従来技術においても、鋼帯のロール塗装においてピックアップロールとして、ロール表面の全面に均一にグラビアセルを設けたグラビアロールを使用することが、塗料粘度が低い水系塗料には適用される場合があった。しかし、これはピックアップロールで持ち上げる塗料の量を増大させるためであって、グラビアロールを用いても、幅方向と長手方向に均一な、平滑な塗装外観を得ることを目指したものであり、そのためにグラビアセルがロール表面に均一に分布するグラビアロールを使用していた。
【００２３】
本発明では、凹凸のある塗装外観を形成するためにグラビアロールを使用する点で、目的が正反対である。この目的を達成するため、グラビアセルが好ましくは略円形ないし略楕円形の集団からなる不連続パターンを形成するように、グラビアセルをロール表面に集団状に不均一に分布させてグラビアロールを使用する。それによって、グラビアセルの個々の集団がまとまって塗膜に一つずつ凸部を形成することができ、凹凸のある塗膜が形成される。
【００２４】
塗料の持ち上げ量を増大させるために使用されてきた、ロールの表面に均一にグラビアセルを分布させたピックアップロールでは、凹凸のある塗膜を形成することはできず、形成された塗膜は幅方向と長手方向のいずれにも均一で平滑となる。従って、本発明で使用するグラビアロールは、グラビアセルの配置の点で、従来から水系塗料のロール塗装に用いられてきたグラビアロールとは異なり、従来のものでは本発明の目的を達成することはできない。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、従来から塗装鋼板の製造に利用されている２ロールまたは３ロール方式のロール塗装において、ピックアップロールとして、表面に微小凹部（グラビアセル）の集団を不連続パターン状（即ち、島状）に設けたグラビアロールを使用することによって、従来と全く同じ工程により、ゆず肌状の凹凸外観を持つ塗装鋼板を安定して製造できる。つまり、従来の塗料に樹脂ビーズを添加する塗膜の凹凸付与法より製造安定性が高く、下地に凹凸付与印刷層を設けてからロール塗装する方法より工程が簡略化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照しながら本発明をその好適態様について説明する。
図２(a)〜(c)に、ピックアップロールとアプリケータロールの２ロール方式による本発明に従った鋼帯のロール塗装を例示する。但し、本発明はさらにミータリングロールを使用する３ロール方式にも適用できる。つまり、ロール塗装は少なくともピックアップロールとアプリケータロールを使用すればよく、他にミータリングロールなどの追加ロールを使用することも可能である。
【００２７】
図示例での各ロールの回転方向は、図１(a)に示した例と同様である。即ち、ピックアップロールはアプリケータロールに対してナチュラル回転であり、アプリケータロールは鋼帯に対してリバース回転している。
【００２８】
塗装を受ける帯状基材は、典型的には図示のように鋼帯であるが、他の金属材料、あるいはプラスチックシート等の有機材料や無機非金属材料のロール塗装に適用することも可能である。帯状基材が可撓性に乏しい場合には、図示のようにバックアップロールに沿わせてＵターン状に搬送する代わりに、１方向（例、水平方向）に搬送すればよい。
【００２９】
鋼帯は耐食性改善のためにめっき鋼帯であってもよい。めっき鋼帯のめっき種は、これらに限定されないが、亜鉛めっき、亜鉛合金めっき（例、合金化溶融亜鉛めっき、Ｚｎ−５％Ａｌ合金めっき、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき）、アルミニウムめっき、アルミニウム合金めっき（Ｚｎ−５５％Ａｌ合金めっき）などでよい。めっき方法は、めっき種に応じて、電気めっき、溶融めっき、気相めっきなどが可能である。めっき厚み（付着量）は、めっき種と用途に応じて適当に選択される。なお、本明細書において、％は特に指定しない限り質量％である。
【００３０】
帯状基材は、塗装前に必要に応じて下地処理を施してもよい。基材が鋼帯またはめっき鋼帯である場合には、下地処理として化成処理を施すことが好ましい。好ましい化成処理は、耐食性改善効果に優れた化成皮膜を形成できる処理である。その種の化成処理の代表例はクロメート処理であるが、クロムを含まないシリカ系その他の化成処理を利用してもよい。また、リン酸塩化成処理などの塗膜密着性改善効果の高い化成処理を適用することも可能である。連続塗装ラインにおける鋼帯の化成処理は、処理時間が短く、かつ処理後の水洗工程が不要となる塗布型処理により行うことが好ましい。
【００３１】
好ましくは上記のように化成処理を施した鋼帯をロール塗装する。ロール塗装は、常法に従って、少なくともピックアップロールとアプリケータロールとを使用して、即ち、一般的にはピックアップロールとアプリケータロールを使用する２ロール方式またはさらにミータリングロールを用いる３ロール方式で行われる。
【００３２】
本発明によれば、ピックアップロールとして、図２(b)および(c)に示すように、グラビアセル（微小凹部、図示例では略正方形）の集団（図２(c)参照）からなる不連続パターン（図示例では略楕円形パターン）を形成するようにグラビアセルがロール表面（周面）上に彫刻されているグラビアロールを使用する。他の塗装条件や塗装装置は従来のロール塗装と同様でよい。
【００３３】
彫刻により表面にグラビアセルが形成されるピックアップロールには、ゴムロールは適していない。ゴムロールにグラビアセルを彫刻しても、耐久性が低く実用的でないからである。従って、ピックアップロールは金属製ロールとし、そのロール表面にグラビアセル（微小凹部）の集団からなる島状の不連続パターンを彫刻してグラビアロールとする。逆に、塗装を受ける鋼帯と液体である塗料の膜を介して接するアプリケータロールには、帯状基材が硬い鋼帯であることから、ゴムロール（表面がウレタンゴムなどのゴムでライニングされたロール）を使用することが好ましい。
【００３４】
ピックアップロールとして使用するグラビアロールにおけるグラビアセルの彫刻は、従来よりグラビアロールの製造に利用されてきた方法により実施すればよい。一般的にはエッチング法（予めフォトリソグラフィー法により所定パターンのマスクを形成した後にエッチングを行う方法）が利用されるが、レーザ法などの他の方法で彫刻することも可能である。ピックアップロールとして使用する金属ロールは、グラビアセルの彫刻後にクロムめっきしてから使用することが好ましい。
【００３５】
ピックアップロールのロール表面（周面）に形成する個々のグラビアセルの大きさは、１辺の長さＧＬ（図２(c)および図３参照）が５０〜５０００μｍ程度、深さＧＤ（図３参照）は５〜５００μｍ程度とすることが望ましい。グラビアセルの形状あまりに小さいと凹凸付与効果が小さいばかりでなく、塗料が隙間に詰まって実用性がない。大きすぎると、付着量が過大になり、塗膜にワキなどの表面欠陥が生じることになる。より望ましくは、ＧＬは１００〜１０００μｍ、ＧＤは１０〜１００μｍである。グラビアセルの１辺の長さは、縦と横で長さが異なる場合は、長辺と短辺の長さの平均値とする。図示例では、個々のグラビアセルは略正方形であるが、それ以外の形状（例、矩形、六角形、円形、楕円形など）にすることもできる。
【００３６】
グラビアセルは、その集団が、略楕円形または略円形の不連続なパターン（島）を形成するように配置することが好ましい。このグラビアセルの集団が、それぞれ一つずつ塗膜に凸部を形成することになる。従って、グラビアセルの集団からなるパターンの形状は、最終的に塗装鋼板の塗膜に形成させたい凹凸形状や、後述する塗装中の塗膜の引き延ばしの程度に応じて決定することができる。
【００３７】
グラビアセルの集団が略楕円形のパターンを形成している場合、図２(b)に示すように、略楕円形の向きは、グラビアロール（ピックアップロール）の軸方向に扁平な（軸方向に長い）向き、すなわち、略楕円形の長軸がロール軸方向に略平行、短軸がロール周方向に略平行になる向き、とすることが好ましい。
【００３８】
ピックアップロールのグラビアセル集団のパターンにより塗膜に当初に形成された凸部は、最終的に基材に転写された時点で、アプリケータロールの回転速度に関係なく、鋼帯のライン速度／ピックアップロールの回転周速度の比に等しい割合で、塗膜と共にロール周方向（基材長手方向）に引き伸ばされる。例えば、ピックアップロールの回転周速度が２０ｍ／ｍｉｎ、鋼帯のライン速度が８０ｍ／ｍｉｎであると、当初に形成された凸部は、基材上では４倍（＝８０／２０）の長さにロール周方向に塗膜と共に引き伸ばされる。従って、グラビアセルの略楕円形の集団を、ロール軸方向が長軸となるよう軸方向に扁平な向きに配置すると、ロール塗装により塗膜がロール周方向に引き伸ばされ結果、略楕円形の短軸が引き伸ばされ、凸部の形状は円形に近づく。
【００３９】
自然なゆず肌の凸部は略円形であるので、こうして外観が美麗なゆず肌の塗膜が形成されることになる。従って、グラビアセルの集団が構成する略楕円形状の偏平度（長軸ＤＬに対する短軸ＤＳの比率）は、塗膜の引き伸ばしの程度（すなわち、ピックアップロールの回転周速度に対する鋼帯のライン速度の比）に応じて、最終的に略円形の凸部が塗膜に形成されるように決定することが、ゆず肌を美麗にするためには好ましい。
【００４０】
グラビアセルの集団が構成するパターンがロール軸方向に扁平な略楕円形である場合、長径ＤＬは１〜２０ｍｍ（即ち、１ｍｍ＜ＤＬ＜２０ｍｍ）、短径ＤＳは長径の１０％から１００％（即ち、ＤＳ＝α×ＤＬ；０.１≦α≦１.０）とすることが好ましい。美しい自然なゆず肌を形成させるためには、サイズがおよそ数ｍｍ程度、高さが数μｍ程度の凹凸とすることが有効であり、下塗り塗料または上塗り塗料でそのような凹凸を形成させるには、上記の塗装中の塗膜および凸部の引き延ばしを考慮すると、上述したサイズの略楕円形島状パターンが望ましい形状となる。
【００４１】
しかし、凸部が略円形にならなくても、変わった凹凸外観を持つ塗装鋼板となるので、本発明はそのような場合をも包含する。例えば、上記とは逆に、略楕円形のグラビアセルの集団をその長軸がロール周方向に略平行になるように配置すると、略楕円形がさらに長く引き伸ばされる結果、スジ状の凹凸模様を塗膜に形成することができる。
【００４２】
略楕円形のグラビアロールの集団（島）は、ロール表面に不規則な（ランダムな）間隔で配置する方が自然なゆず肌形状にみえることから好ましい。島のランダムな配置は、例えば、乱数発生により行うことができる。各略楕円形のサイズは、すべて同じでもよいが、異なる２以上のサイズ群から、あるいはすべての略楕円形が異なるサイズとなるように、構成することもできる。略楕円形の偏平度（ＤＳ／ＤＬの比）も、集団ごとに変動させてもよいが、前述したように、形成される凸部を略円形にするには最適の偏平度が存在する。略楕円形の集団の密度は、２５ｃｍ2当たり１〜１００個程度とすることが好ましい。２個または数個の略楕円形の集団が部分的に重なっていてもよい。
【００４３】
２ロール方式では、ピックアップロールは塗膜厚みの制御のために通例どおりアプリケータロールに対してナチュラル回転させ、アプリケータロールは帯状基材に対してリバース回転させることが好ましい。ピックアップロールに持ち上げられた塗料の厚みをミータリングロールとの接触により調整する３ロール方式の場合には、ピックアップロール上の塗料がリバース回転でアプリケータロールに転写されても、凸部の形成は可能であるので、ピックアップロールはアプリケータロールに対する回転はナチュラルとリバースのいずれでもよい。いずれの場合も、アプリケータロールから基材への塗料の転写は、ロール間隙を通過しないリバース回転で行うことが好ましい。
【００４４】
ピックアップロールに持ち上げられた塗料が最初に接するロール（２ロール方式ではアプリケータロール、３ロール方式ではミータリングロール）は、一般に塗膜厚みの制御のためにナチュラル回転とされる。このロール間隙は通常と同様でよいが、ピックアップロールのグラビアセル内に捕捉される分だけ塗料の付着量が増えるので、ロール間隙を通常よりいくらか狭くしてもよい。
【００４５】
ピックアップロールからアプリケータロールに転写された塗膜の表面は、ピックアップロール上のグラビアセルの集団に対応する位置に凸部を有する。しかし、塗膜はまだ液体状態であるため、凸部の高さはグラビアセルの深さより小さくなる傾向がある。同時に、レベリングのためなだらかな山状になるので、なめらかで美麗なゆず肌の形成が可能である。凸部高さの減少は塗料の粘度に依存する。後述するように、塗料粘度が低すぎると、凸部が流れてゆず肌の形成が困難となる。
【００４６】
本発明のロール塗装方法は、片面または両面に１層または２層以上の塗膜を有する塗装鋼板の製造に適用することが好ましい。その場合、塗膜の少なくとも１つを、本発明に従ってピックアップロールにグラビアロールを用いたロール塗装方法により形成する。
【００４７】
塗装鋼板のロール塗装は、典型的には、プライマーを用いた下塗りと上塗り塗料を用いた上塗りの２回で行われる。下塗り塗膜と上塗り塗膜は鋼板の両面に形成される場合と、裏面側は裏面用塗料を用いた１層の裏塗り塗膜だけが形成される場合がある。本発明のロール塗装方法は、下塗り、上塗り、裏塗り、のいずれにも適用可能である。また、下塗りと上塗り、或いは下塗りもしくは上塗りと裏塗り、のように２回以上のロール塗装に適用することもできる。ロール塗装が同じ面に３回以上行われる場合も、少なくとも１回のロール塗装を本発明に従ったロール塗装方法とすればよい。
【００４８】
本発明のロール塗装方法を下塗りに適用する場合、上塗り塗装する前に下塗り塗膜の焼付けを行うことが好ましい。それにより、上塗り塗装時に下塗り塗膜の凹凸外観が破壊されることが防止される。
【００４９】
下塗りと上塗りの両方にグラビアロールを使用する場合、下塗りと上塗りで使用するグラビアロールを互いに異なるパターンのものとすることができる。こうすると、より複雑な凹凸形状を持つ塗装外観を持つ塗装鋼板を得ることができる。
【００５０】
一般に塗装鋼板の塗膜厚みは、下塗り塗膜が３〜１５μｍ、上塗り塗膜が１２〜３０μｍ程度である。本発明のロール塗装方法では表面がゆず肌状の凹凸を有する塗膜が形成されるが、平均厚みが上記範囲内になるように塗装を施せばよい。
【００５１】
使用する塗料は、従来より塗装鋼板あるいはロール塗装に使用されているものと同様でよく、一般には焼付け塗料である。塗料の樹脂種としては、例えば、エポキシ、アクリル、ポリエステル、ポリウレタンなどが使用できる。
【００５２】
本発明に従ってグラビアセルを島状に設けたグラビアロールをピックアップロールとして用いたロール塗装によって効果的に塗膜に凹凸を形成するには、塗料粘度は好ましくは１０〜１０００ｃｐｓの範囲とすることが好ましい。塗料粘度が低すぎると、塗料が流れ易く、凸部の形成が困難となる。粘度が高すぎると、ロール目（長手方向の連続すじ）の出現が激しく、膜厚も過大となる。塗料粘度は、増粘剤またはシンナーを配合することにより調整できる。本発明は水系塗料と溶剤系塗料のいずれにも適用できる。
【実施例】
【００５３】
試験用基材として、溶融Ｚｎ−５５％Ａｌ合金めっき鋼板（めっき付着量：片面当たり９０ｇ／ｍ2、鋼板厚み：０.３５ｍｍ）に塗布型クロメート処理（Ｃｒ付着量として３０ｍｇ／ｍ2）を施した、３００×２０００ｍｍのめっき鋼板を使用し、２ロール方式のロールコータ試験機を用いて、下塗りと上塗りのロール塗装を施した。
【００５４】
使用したロールコータ試験機は、ピックアップロール（金属ロール）とアプリケータロール（ウレタンゴムライニングロール）とを備え、アプリケータロールの下側に配置されたバックアップロール（ウレタンゴムライニングロール）により基材を水平方向に一定速度で搬送できるようになっている。各ロールの回転方向は、図１(a)および図２(a)に示したのと同様であり、ピックアップロールに持ち上げられた塗料は、ナチュラル回転でアプリケータロールに転写され、次いでリバース回転で基材に転写されるようにした。
【００５５】
使用した下塗り塗料は、日本ファインコーティング製エポキシ系プライマーであり、これにシンナーを加えて、塗料粘度をフォードカップ＃４で約４０秒に調整した。
下塗り塗装は、ピックアップロールとして、下記に示す一辺の大きさ（ＧＬ）および深さ（ＧＤ）を持つほぼ正方形のグラビアセルを、下記の長径（ＤＬ）および短径（ＤＳ）を持つ略楕円系の集団をなすようにエッチングにより彫刻したグラビアロールを使用して行った：
ＧＬ：５００μｍ；ＧＤ：２０μｍ；
ＤＬ：１５ｍｍ；ＤＳ：５ｍｍ。
【００５６】
即ち、グラビアロールのロール表面には、一辺５００μｍの正方形で、深さが２０μｍのグラビアセルが、長軸１５ｍｍ、短軸５ｍｍの略楕円形の集団（島）をなすように不均一に配置されていた。略楕円形の島の配置は乱数発生により決めたランダム配置とし、一部の島では２以上の島が重なっていた。一つの島の中では、各グラビアセルは、図２(c)に示すように、セル間の離間距離が約１００〜２００μｍとなる配列で配置され、１個の島は１５０個のグラビアセルから構成されていた。略楕円径の島の密度は、２０個／２５ｃｍ2であった。本例では、試験用であるため、各グラビアセルの集団の楕円形状は一定とした。このグラビアロールは、グラビアセルの彫刻後にクロムめっきが施されたものであった。
【００５７】
表１に示すように、ピックアップロールの回転速度を１０〜９０／ｍｉｎの間で変動させて、下塗り塗膜の膜厚を変動させた。ライン速度は９０ｍ／ｍｉｎ、アプリケータロールの回転速度は１２０ｍ／ｍｉｎであった。ピックアップロールとアプリケータロールは、両ロールがちょうど接する位置から５００μｍ押し込んだ位置に配置した。
【００５８】
下塗り塗装後に塗膜を塗料に指示通りの所定条件（２００℃×４０秒）で焼付けを行って、凹凸のある下塗り塗膜を形成した。その上に、日本ファインコーティング製ポリエステル系上塗り塗料を１５μｍの膜厚でロール塗装し、同じく指示通りの所定条件で塗膜を焼付けて乾燥させた。上塗り塗装では、ピックアップロールとして通常の表面が平滑なロールを使用した以外は、下塗りと同じロールコータ試験機を使用した。
【００５９】
得られた塗装鋼板の外観を目視観察した。評価は、細長い塗装鋼板を縦位置で見た時と横位置で見た時に明らかに異なる外観を示した場合を×とし、どららも同じような外観に見えた場合を○と評価した。これは、凸部形状が略円形の美麗なゆず肌であるか否かを評価するものであり、凸部が略円形であれば、どの方向からみても同じように見え、凸部が引き延ばされた細長い楕円形であると、縦位置と横位置では外観が違って見える。
【００６０】
その結果を、次の表１に、下塗り塗膜の膜厚（下塗り塗装後の５０×１００ｍｍのサンプルの質量から同サイズの鋼板サンプルの質量を差し引いて下塗り塗膜の質量を算出し、塗膜の比重で除して求めた値）と共に示す。
【００６１】
【表１】
【００６２】
表１からわかるように、ピックアップロールにグラビアセルを島状の集団をなすように設けたグラビアロールを用いて下塗り塗膜に凹凸を付与することにより、上塗り塗料の塗装後に美麗なゆず肌状外観を持つ塗装鋼板を製造することができた。
【００６３】
但し、試験番号１ではピックアップロールの回転周速度が１０ｍ／ｍｉｎと小さく、９０ｍ／ｍｉｎのライン速度によって、形成された塗膜の凸部（当初は長軸が幅方向に平行な略楕円形）が長手方向に引き延ばされすぎて長手方向に伸びた楕円形となり、略円形の凸部形状とはならなかった。逆に、試験番号５では、ピックアップロールの回転周速度が９０ｍ／ｍｉｎとライン速度と同じであり、形成された塗膜の凸部が長手方向に引き延ばされないため、当初のまま幅方向に伸びた楕円形状のままであった。なお、試験番号１および５の塗装鋼板も、凹凸を持つ塗膜を形成できた点において本発明の範囲に包含されるものである。
【００６４】
本例では、グラビアセルの集団の形状がＤＬ／ＤＳ比＝１／３のロール軸方向に扁平な略楕円形であったため、理論上は、ライン速度９０ｍ／ｍｉｎに対してピックアップロールの回転周速度が３０ｍ／ｍｉｎである場合に、凸部がロール周方向（鋼板長手方向）に３倍に引き延ばされて円形となる計算である。表１の結果はこれをよく反映しており、ピックアップロールの回転周速度が３０ｍ／ｍｉｎに近い２０〜４０ｍ／ｍｉｎの範囲で、凸部が略円形の美麗なゆず肌を持つ塗装鋼板を得ることができた。
【００６５】
従って、試験番号１でも、グラビアセルの集団が作る略楕円形の扁平度をより大きくすることにより、逆に試験番号５では、グラビア集団が作る形状を略円形にすることにより、凸部形状が略円形のゆず肌状の塗装外観を得ることができるであろう。
【００６６】
（比較例）
下塗り塗装時も、上塗り塗装の時と同様に、ピックアップロールとしてグラビアセルを持たない平滑表面の金属ロールを使用した以外は、基材、下塗り、上塗りをすべて実施例と同様にして、塗装鋼板を製造した。ピックアップロールの回転速度も同様に変化させたが、いずれの速度においても、ゆず肌状の凹凸のある塗膜は形成できなかった。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１(a)および(b)はそれぞれ従来の２ロールリバース方式および２ロールナチュラル方式のロール塗装を説明する概要図である。
【図２】図２(a)〜(c)は本発明のロール塗装方法の説明図であり、図２(a)は塗装装置全体を、図２(b)はピックアップロール表面のグラビアセル集団のパターンを、図２(c)は１個の集団内のグラビアセルの配置を示す。
【図３】グラビアセルの辺の長さと深さの説明図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、滑らかな凹凸のあるゆず肌状の外観を有し、傷が目立ちにくい塗装鋼板の製造に適したロール塗装方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
予め塗装が施されている塗装鋼板（プレコート鋼板、ＰＣＭ）は、ユーザーでの塗装が不要なため、建材、家電製品、自動車など多くの用途に適用されている。
塗装鋼板は一般にロール塗装により製造される。ロール塗装では、ピックアップロールとアプリケータロールとを用いてバックアップロールに巻きつけられた鋼帯に塗料が塗装される。
【０００３】
より詳しくは、図１(a)および(b)に示すように、ピックアップロールが塗料パン内の塗料と接触しながら回転することによって塗料がピックアップロールに持ち上げられ、ピックアップロールとアプリケータロールとの適度に調整された間隙により塗料の厚みが調整されつつ塗料がアプリケータロールに転写される。こうして厚みが調整された塗料は、コイルから巻き戻され、アプリケータロールと接するようバックアップロール（図示せず）に巻きつけられて搬送されている鋼帯に転写され、塗装が行われる。鋼帯はその後、適当な手段で加熱されて、塗膜が焼付けられ、冷却後にコイルに巻き取られる。
【０００４】
図１(a)は、アプリケータロールの回転方向が塗装を受ける鋼帯の搬送方向と逆方向であるリバース回転方式の２ロール塗装を、図１(b)は、アプリケータロールの回転方向が鋼帯の搬送方向と同方向であるナチュラル回転方式の２ロール塗装を、それぞれ示す。一般に、リバース回転の方が、厚膜塗装が可能で、塗装仕上げも塗装スジが発生しにくく良好になることから、塗装鋼板の製造においてはリバース回転方式を取ることが多い。
【０００５】
ピックアップロールとアプリケータロールを使用する２ロール方式のロール塗装では、こられ２つのロール間の隙間で塗膜厚みを制御することから、塗料がこの隙間を通過するように、ピックアップロールはアプリケータロールに対してナチュラル回転させるのが普通である。
【０００６】
２ロール方式の他に、ピックアップロールに付着した塗料の厚みをアプリケータロールに転写する前に制御するため、ミータリングロールをピックアップロールに近接させて設け、ピックアップロールに持ち上げられた塗料がまずミータリングロールとの間隙を通過してからアプリケータロールに転写されるようにした、３ロール方式のロール塗装装置もある。この場合には、ピックアップロールとアプリケータロールとの間の隙間で塗膜の厚みを制御する必要がないため、ピックアップロールはアプリケータロールに対してリバース回転させてもよく、それにより、より塗装仕上げを良好にすることができる。
【０００７】
ピックアップロールとしては、硬質クロムめっきが施された金属製ロールが一般に使われている。その表面は平滑なもの（Ｒａ＜１μｍ）からブラスト処理により多少荒らされたもの（Ｒａがおよそ５μｍ程度）が普通である。いずれの場合も、塗装表面を均一にするため、ロール表面全体が同じ仕上げ状態にされる。一方、基材である鋼帯と接触するアプリケータロールは、被塗装基材が鋼帯という硬い材料であるため、ウレタンなどのゴムをライニングしたゴムロールが一般に使用される。
【０００８】
ロール塗装により製造された塗装鋼板は、表面平滑性に優れた光沢のよい塗装仕上がりとなる。しかし、そのような平滑な塗膜は小さな傷でも目立つこと、組立て後に塗装されるアフターコート方式（平滑性に劣る）の部材と組み合わせた時に塗装仕上がりの差が目立ちすぎること、ゆず肌と呼ばれる滑らかな凹凸のある塗装仕上がりは温かみがあること、といった理由から、用途によっては、ゆず肌状の外観を持つ塗装鋼板が求められる。
【０００９】
ゆず肌外観を持つ塗膜は、静電粉体塗装により容易に形成することができる。しかし、静電粉体塗装はラインスピードが遅く、塗装鋼板の生産性を悪化させる。従って、生産性の高いロール塗装によりゆず肌状外観の塗装鋼板を製造することが有利である。
【００１０】
下記特許文献１には、下地処理と場合によりプライマーを塗装した金属板に、所望パターンを持つ厚み２μｍ以上印刷層を、スクリーン印刷、グラビア印刷、オフセット印刷などの印刷手段により設けて凹凸を付与した後、その上に上塗り塗装を施して、ゆず肌、布目模様等の意匠を有する塗装鋼板を製造することが記載されている。しかし、通常の塗装鋼板のロール塗装設備に加えて、印刷設備とその乾燥設備が必要であり、かなりの初期投資がかかるのでコスト面で不利である。
【００１１】
下記特許文献２および３には、塗料を工夫することによって滑らかな凹凸外観を持つゆず肌状の塗装鋼板を製造することが記載されている。
特許文献２に記載された塗装金属板では、塗料には不溶であるが、塗料の焼付け乾燥時に溶融する、表面張力の低い樹脂ビーズを配合した塗料を使用する。このような不溶性で焼付き中に溶融する樹脂ビーズを含有する塗料は、特許文献１の段落０００５に記載されているように、ゆず肌塗膜の形成用として市販されている。しかし、特殊な塗料であるため、塗料コストが高くなる。また、特許文献１にも記載されているように、模様の再現性に問題がある上、樹脂ビーズが色抜け、はじき等の欠陥原因となることもある。
【００１２】
特許文献３に記載の塗装金属板では、特定の溶解度パラメータを有する溶剤を添加した塗料を特定の粘度で塗装することによって緩やかな凹凸のある塗膜が形成される。しかし、塗料に特殊な溶剤を添加するが必要がある上、凹凸形状の安定性が低いという問題がある。
【特許文献１】特開平６−２０６０４７号公報
【特許文献２】特開平１０−２２６０１４号公報
【特許文献３】特開２００２−２２６７８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、前述した従来技術の技術的または経済的な欠点を克服し、大きな初期投資を必要とせずに、普通の塗料を用いて、特殊塗料に使用による色抜けやはじきの問題も生ずることなく、低コストで安定して凹凸形状を形成できる、ゆず肌状の外観を持つ塗装鋼板の製造に適したロール塗装方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
印刷では、金属製ロール表面に微小凹部を形成したグラビアロール（厳密には、写真製版により微小凹部が形成された金属製平板またはシリンダをロールに取り付けたもの）の凹部だけに印刷インクを付着させ、凹部内のインクを帯状基材の表面に転写して印刷を行うことが、グラビア印刷として従来から行われている。この場合は、凹部のみにインクが残るように、ロール表面の平坦部に付着したインクは、基材と接触する前にブレード等によってロールから掻き取られ、余分なインクが帯状基材（紙など）に付着しないようにする。従って、基材には凹部に相当する部分だけに印刷インクからなる塗膜が形成され、必然的に塗膜は不連続であって、塗装鋼板のように基材全面に連続塗膜が形成されることはない。
【００１５】
グラビアロールから基材への直接印刷が困難である場合には、一旦別の中間ロール（ゴム胴）にインクを転写させる、オフセット方式のグラビア印刷機（グラビアオフセット印刷機）が使用される。この場合も、インキがロール表面の凹部だけに付着するので、中間ロールと基材には、凹部に相当する部分だけの不連続な塗膜が付着する。
【００１６】
グラビア印刷用のグラビアロール（凹版ロール）では、一般に写真製版により形成される個々の微小凹部をグラビアセル（またはインキセル）と言う。グラビア印刷の階調は、グラビアセルの深さと面積により作り出される。
【００１７】
本発明者らは、ロール塗装におけるピックアップロールに、微小凹部であるグラビアセルの集団を、不連続パターン（即ち、島）を形成するように配置したグラビアロールを使用することによって、ゆず肌状の外観を持つ塗装鋼板を製造できることを見出した。つまり、このグラビアセルの島状の各集団が、それぞれ塗膜に一つずつ凸部を形成し、塗膜に凹凸が付与される。
【００１８】
本発明は、少なくともピックアップロールとアプリケータロールとを用いて帯状基材をロール塗装する方法であって、ピックアップロールが、グラビアセルの集団により不連続パターンを形成するようにグラビアセルが表面に彫刻されている金属製ロールであり、それによって凹凸のある連続塗膜が基材上に形成されることを特徴とするロール塗装方法である。
【００１９】
好適態様において、グラビアセルの各集団が略円形または略楕円形のパターンを形成する。このパターンにおける各略円形または略楕円形の長径ＤＬと短径ＤＳは次式を満たすことが好ましい：
１ｍｍ＜ＤＬ＜２０ｍｍ、
ＤＳ＝α×ＤＬ （０.１≦α≦１.０）。
【００２０】
グラビアセルの各集団は、より好ましくはピックアップロールの軸方向に扁平な略楕円形のパターンを形成する。この場合、通常の２ロール方式のロール塗装で採用されるように、ピックアップロールの回転周速度を帯状基材のライン速度より小さくすることによって、帯状基材に転写された塗膜が基材の長手方向に引き延ばされる。その結果、塗膜に形成された凸部も長手方向に引き伸ばされて略円形となり、美麗なゆず肌を持つ塗装外観を得ることができる。
【００２１】
本発明は、グラビアセル（微小凹部）を表面に有するピックアップロールを使用し、ピックアップロールから中間ロール（アプリケータロール）を介して帯状基材に塗布を行う点では、グラビア印刷、特にグラビアオフセット印刷と似ているが、基材全面に塗装を行うため、ピックアップロールの平坦部（凹部以外の部分）に付着した塗料を掻き落とさず、平坦部の塗料もアプリケータロールに転写する点で、グラビア印刷やグラビアオフセットとは異なる。
【００２２】
従来技術においても、鋼帯のロール塗装においてピックアップロールとして、ロール表面の全面に均一にグラビアセルを設けたグラビアロールを使用することが、塗料粘度が低い水系塗料には適用される場合があった。しかし、これはピックアップロールで持ち上げる塗料の量を増大させるためであって、グラビアロールを用いても、幅方向と長手方向に均一な、平滑な塗装外観を得ることを目指したものであり、そのためにグラビアセルがロール表面に均一に分布するグラビアロールを使用していた。
【００２３】
本発明では、凹凸のある塗装外観を形成するためにグラビアロールを使用する点で、目的が正反対である。この目的を達成するため、グラビアセルが好ましくは略円形ないし略楕円形の集団からなる不連続パターンを形成するように、グラビアセルをロール表面に集団状に不均一に分布させてグラビアロールを使用する。それによって、グラビアセルの個々の集団がまとまって塗膜に一つずつ凸部を形成することができ、凹凸のある塗膜が形成される。
【００２４】
塗料の持ち上げ量を増大させるために使用されてきた、ロールの表面に均一にグラビアセルを分布させたピックアップロールでは、凹凸のある塗膜を形成することはできず、形成された塗膜は幅方向と長手方向のいずれにも均一で平滑となる。従って、本発明で使用するグラビアロールは、グラビアセルの配置の点で、従来から水系塗料のロール塗装に用いられてきたグラビアロールとは異なり、従来のものでは本発明の目的を達成することはできない。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、従来から塗装鋼板の製造に利用されている２ロールまたは３ロール方式のロール塗装において、ピックアップロールとして、表面に微小凹部（グラビアセル）の集団を不連続パターン状（即ち、島状）に設けたグラビアロールを使用することによって、従来と全く同じ工程により、ゆず肌状の凹凸外観を持つ塗装鋼板を安定して製造できる。つまり、従来の塗料に樹脂ビーズを添加する塗膜の凹凸付与法より製造安定性が高く、下地に凹凸付与印刷層を設けてからロール塗装する方法より工程が簡略化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照しながら本発明をその好適態様について説明する。
図２(a)〜(c)に、ピックアップロールとアプリケータロールの２ロール方式による本発明に従った鋼帯のロール塗装を例示する。但し、本発明はさらにミータリングロールを使用する３ロール方式にも適用できる。つまり、ロール塗装は少なくともピックアップロールとアプリケータロールを使用すればよく、他にミータリングロールなどの追加ロールを使用することも可能である。
【００２７】
図示例での各ロールの回転方向は、図１(a)に示した例と同様である。即ち、ピックアップロールはアプリケータロールに対してナチュラル回転であり、アプリケータロールは鋼帯に対してリバース回転している。
【００２８】
塗装を受ける帯状基材は、典型的には図示のように鋼帯であるが、他の金属材料、あるいはプラスチックシート等の有機材料や無機非金属材料のロール塗装に適用することも可能である。帯状基材が可撓性に乏しい場合には、図示のようにバックアップロールに沿わせてＵターン状に搬送する代わりに、１方向（例、水平方向）に搬送すればよい。
【００２９】
鋼帯は耐食性改善のためにめっき鋼帯であってもよい。めっき鋼帯のめっき種は、これらに限定されないが、亜鉛めっき、亜鉛合金めっき（例、合金化溶融亜鉛めっき、Ｚｎ−５％Ａｌ合金めっき、Ｚｎ−Ｎｉ合金めっき）、アルミニウムめっき、アルミニウム合金めっき（Ｚｎ−５５％Ａｌ合金めっき）などでよい。めっき方法は、めっき種に応じて、電気めっき、溶融めっき、気相めっきなどが可能である。めっき厚み（付着量）は、めっき種と用途に応じて適当に選択される。なお、本明細書において、％は特に指定しない限り質量％である。
【００３０】
帯状基材は、塗装前に必要に応じて下地処理を施してもよい。基材が鋼帯またはめっき鋼帯である場合には、下地処理として化成処理を施すことが好ましい。好ましい化成処理は、耐食性改善効果に優れた化成皮膜を形成できる処理である。その種の化成処理の代表例はクロメート処理であるが、クロムを含まないシリカ系その他の化成処理を利用してもよい。また、リン酸塩化成処理などの塗膜密着性改善効果の高い化成処理を適用することも可能である。連続塗装ラインにおける鋼帯の化成処理は、処理時間が短く、かつ処理後の水洗工程が不要となる塗布型処理により行うことが好ましい。
【００３１】
好ましくは上記のように化成処理を施した鋼帯をロール塗装する。ロール塗装は、常法に従って、少なくともピックアップロールとアプリケータロールとを使用して、即ち、一般的にはピックアップロールとアプリケータロールを使用する２ロール方式またはさらにミータリングロールを用いる３ロール方式で行われる。
【００３２】
本発明によれば、ピックアップロールとして、図２(b)および(c)に示すように、グラビアセル（微小凹部、図示例では略正方形）の集団（図２(c)参照）からなる不連続パターン（図示例では略楕円形パターン）を形成するようにグラビアセルがロール表面（周面）上に彫刻されているグラビアロールを使用する。他の塗装条件や塗装装置は従来のロール塗装と同様でよい。
【００３３】
彫刻により表面にグラビアセルが形成されるピックアップロールには、ゴムロールは適していない。ゴムロールにグラビアセルを彫刻しても、耐久性が低く実用的でないからである。従って、ピックアップロールは金属製ロールとし、そのロール表面にグラビアセル（微小凹部）の集団からなる島状の不連続パターンを彫刻してグラビアロールとする。逆に、塗装を受ける鋼帯と液体である塗料の膜を介して接するアプリケータロールには、帯状基材が硬い鋼帯であることから、ゴムロール（表面がウレタンゴムなどのゴムでライニングされたロール）を使用することが好ましい。
【００３４】
ピックアップロールとして使用するグラビアロールにおけるグラビアセルの彫刻は、従来よりグラビアロールの製造に利用されてきた方法により実施すればよい。一般的にはエッチング法（予めフォトリソグラフィー法により所定パターンのマスクを形成した後にエッチングを行う方法）が利用されるが、レーザ法などの他の方法で彫刻することも可能である。ピックアップロールとして使用する金属ロールは、グラビアセルの彫刻後にクロムめっきしてから使用することが好ましい。
【００３５】
ピックアップロールのロール表面（周面）に形成する個々のグラビアセルの大きさは、１辺の長さＧＬ（図２(c)および図３参照）が５０〜５０００μｍ程度、深さＧＤ（図３参照）は５〜５００μｍ程度とすることが望ましい。グラビアセルの形状あまりに小さいと凹凸付与効果が小さいばかりでなく、塗料が隙間に詰まって実用性がない。大きすぎると、付着量が過大になり、塗膜にワキなどの表面欠陥が生じることになる。より望ましくは、ＧＬは１００〜１０００μｍ、ＧＤは１０〜１００μｍである。グラビアセルの１辺の長さは、縦と横で長さが異なる場合は、長辺と短辺の長さの平均値とする。図示例では、個々のグラビアセルは略正方形であるが、それ以外の形状（例、矩形、六角形、円形、楕円形など）にすることもできる。
【００３６】
グラビアセルは、その集団が、略楕円形または略円形の不連続なパターン（島）を形成するように配置することが好ましい。このグラビアセルの集団が、それぞれ一つずつ塗膜に凸部を形成することになる。従って、グラビアセルの集団からなるパターンの形状は、最終的に塗装鋼板の塗膜に形成させたい凹凸形状や、後述する塗装中の塗膜の引き延ばしの程度に応じて決定することができる。
【００３７】
グラビアセルの集団が略楕円形のパターンを形成している場合、図２(b)に示すように、略楕円形の向きは、グラビアロール（ピックアップロール）の軸方向に扁平な（軸方向に長い）向き、すなわち、略楕円形の長軸がロール軸方向に略平行、短軸がロール周方向に略平行になる向き、とすることが好ましい。
【００３８】
ピックアップロールのグラビアセル集団のパターンにより塗膜に当初に形成された凸部は、最終的に基材に転写された時点で、アプリケータロールの回転速度に関係なく、鋼帯のライン速度／ピックアップロールの回転周速度の比に等しい割合で、塗膜と共にロール周方向（基材長手方向）に引き伸ばされる。例えば、ピックアップロールの回転周速度が２０ｍ／ｍｉｎ、鋼帯のライン速度が８０ｍ／ｍｉｎであると、当初に形成された凸部は、基材上では４倍（＝８０／２０）の長さにロール周方向に塗膜と共に引き伸ばされる。従って、グラビアセルの略楕円形の集団を、ロール軸方向が長軸となるよう軸方向に扁平な向きに配置すると、ロール塗装により塗膜がロール周方向に引き伸ばされ結果、略楕円形の短軸が引き伸ばされ、凸部の形状は円形に近づく。
【００３９】
自然なゆず肌の凸部は略円形であるので、こうして外観が美麗なゆず肌の塗膜が形成されることになる。従って、グラビアセルの集団が構成する略楕円形状の偏平度（長軸ＤＬに対する短軸ＤＳの比率）は、塗膜の引き伸ばしの程度（すなわち、ピックアップロールの回転周速度に対する鋼帯のライン速度の比）に応じて、最終的に略円形の凸部が塗膜に形成されるように決定することが、ゆず肌を美麗にするためには好ましい。
【００４０】
グラビアセルの集団が構成するパターンがロール軸方向に扁平な略楕円形である場合、長径ＤＬは１〜２０ｍｍ（即ち、１ｍｍ＜ＤＬ＜２０ｍｍ）、短径ＤＳは長径の１０％から１００％（即ち、ＤＳ＝α×ＤＬ；０.１≦α≦１.０）とすることが好ましい。美しい自然なゆず肌を形成させるためには、サイズがおよそ数ｍｍ程度、高さが数μｍ程度の凹凸とすることが有効であり、下塗り塗料または上塗り塗料でそのような凹凸を形成させるには、上記の塗装中の塗膜および凸部の引き延ばしを考慮すると、上述したサイズの略楕円形島状パターンが望ましい形状となる。
【００４１】
しかし、凸部が略円形にならなくても、変わった凹凸外観を持つ塗装鋼板となるので、本発明はそのような場合をも包含する。例えば、上記とは逆に、略楕円形のグラビアセルの集団をその長軸がロール周方向に略平行になるように配置すると、略楕円形がさらに長く引き伸ばされる結果、スジ状の凹凸模様を塗膜に形成することができる。
【００４２】
略楕円形のグラビアロールの集団（島）は、ロール表面に不規則な（ランダムな）間隔で配置する方が自然なゆず肌形状にみえることから好ましい。島のランダムな配置は、例えば、乱数発生により行うことができる。各略楕円形のサイズは、すべて同じでもよいが、異なる２以上のサイズ群から、あるいはすべての略楕円形が異なるサイズとなるように、構成することもできる。略楕円形の偏平度（ＤＳ／ＤＬの比）も、集団ごとに変動させてもよいが、前述したように、形成される凸部を略円形にするには最適の偏平度が存在する。略楕円形の集団の密度は、２５ｃｍ2当たり１〜１００個程度とすることが好ましい。２個または数個の略楕円形の集団が部分的に重なっていてもよい。
【００４３】
２ロール方式では、ピックアップロールは塗膜厚みの制御のために通例どおりアプリケータロールに対してナチュラル回転させ、アプリケータロールは帯状基材に対してリバース回転させることが好ましい。ピックアップロールに持ち上げられた塗料の厚みをミータリングロールとの接触により調整する３ロール方式の場合には、ピックアップロール上の塗料がリバース回転でアプリケータロールに転写されても、凸部の形成は可能であるので、ピックアップロールはアプリケータロールに対する回転はナチュラルとリバースのいずれでもよい。いずれの場合も、アプリケータロールから基材への塗料の転写は、ロール間隙を通過しないリバース回転で行うことが好ましい。
【００４４】
ピックアップロールに持ち上げられた塗料が最初に接するロール（２ロール方式ではアプリケータロール、３ロール方式ではミータリングロール）は、一般に塗膜厚みの制御のためにナチュラル回転とされる。このロール間隙は通常と同様でよいが、ピックアップロールのグラビアセル内に捕捉される分だけ塗料の付着量が増えるので、ロール間隙を通常よりいくらか狭くしてもよい。
【００４５】
ピックアップロールからアプリケータロールに転写された塗膜の表面は、ピックアップロール上のグラビアセルの集団に対応する位置に凸部を有する。しかし、塗膜はまだ液体状態であるため、凸部の高さはグラビアセルの深さより小さくなる傾向がある。同時に、レベリングのためなだらかな山状になるので、なめらかで美麗なゆず肌の形成が可能である。凸部高さの減少は塗料の粘度に依存する。後述するように、塗料粘度が低すぎると、凸部が流れてゆず肌の形成が困難となる。
【００４６】
本発明のロール塗装方法は、片面または両面に１層または２層以上の塗膜を有する塗装鋼板の製造に適用することが好ましい。その場合、塗膜の少なくとも１つを、本発明に従ってピックアップロールにグラビアロールを用いたロール塗装方法により形成する。
【００４７】
塗装鋼板のロール塗装は、典型的には、プライマーを用いた下塗りと上塗り塗料を用いた上塗りの２回で行われる。下塗り塗膜と上塗り塗膜は鋼板の両面に形成される場合と、裏面側は裏面用塗料を用いた１層の裏塗り塗膜だけが形成される場合がある。本発明のロール塗装方法は、下塗り、上塗り、裏塗り、のいずれにも適用可能である。また、下塗りと上塗り、或いは下塗りもしくは上塗りと裏塗り、のように２回以上のロール塗装に適用することもできる。ロール塗装が同じ面に３回以上行われる場合も、少なくとも１回のロール塗装を本発明に従ったロール塗装方法とすればよい。
【００４８】
本発明のロール塗装方法を下塗りに適用する場合、上塗り塗装する前に下塗り塗膜の焼付けを行うことが好ましい。それにより、上塗り塗装時に下塗り塗膜の凹凸外観が破壊されることが防止される。
【００４９】
下塗りと上塗りの両方にグラビアロールを使用する場合、下塗りと上塗りで使用するグラビアロールを互いに異なるパターンのものとすることができる。こうすると、より複雑な凹凸形状を持つ塗装外観を持つ塗装鋼板を得ることができる。
【００５０】
一般に塗装鋼板の塗膜厚みは、下塗り塗膜が３〜１５μｍ、上塗り塗膜が１２〜３０μｍ程度である。本発明のロール塗装方法では表面がゆず肌状の凹凸を有する塗膜が形成されるが、平均厚みが上記範囲内になるように塗装を施せばよい。
【００５１】
使用する塗料は、従来より塗装鋼板あるいはロール塗装に使用されているものと同様でよく、一般には焼付け塗料である。塗料の樹脂種としては、例えば、エポキシ、アクリル、ポリエステル、ポリウレタンなどが使用できる。
【００５２】
本発明に従ってグラビアセルを島状に設けたグラビアロールをピックアップロールとして用いたロール塗装によって効果的に塗膜に凹凸を形成するには、塗料粘度は好ましくは１０〜１０００ｃｐｓの範囲とすることが好ましい。塗料粘度が低すぎると、塗料が流れ易く、凸部の形成が困難となる。粘度が高すぎると、ロール目（長手方向の連続すじ）の出現が激しく、膜厚も過大となる。塗料粘度は、増粘剤またはシンナーを配合することにより調整できる。本発明は水系塗料と溶剤系塗料のいずれにも適用できる。
【実施例】
【００５３】
試験用基材として、溶融Ｚｎ−５５％Ａｌ合金めっき鋼板（めっき付着量：片面当たり９０ｇ／ｍ2、鋼板厚み：０.３５ｍｍ）に塗布型クロメート処理（Ｃｒ付着量として３０ｍｇ／ｍ2）を施した、３００×２０００ｍｍのめっき鋼板を使用し、２ロール方式のロールコータ試験機を用いて、下塗りと上塗りのロール塗装を施した。
【００５４】
使用したロールコータ試験機は、ピックアップロール（金属ロール）とアプリケータロール（ウレタンゴムライニングロール）とを備え、アプリケータロールの下側に配置されたバックアップロール（ウレタンゴムライニングロール）により基材を水平方向に一定速度で搬送できるようになっている。各ロールの回転方向は、図１(a)および図２(a)に示したのと同様であり、ピックアップロールに持ち上げられた塗料は、ナチュラル回転でアプリケータロールに転写され、次いでリバース回転で基材に転写されるようにした。
【００５５】
使用した下塗り塗料は、日本ファインコーティング製エポキシ系プライマーであり、これにシンナーを加えて、塗料粘度をフォードカップ＃４で約４０秒に調整した。
下塗り塗装は、ピックアップロールとして、下記に示す一辺の大きさ（ＧＬ）および深さ（ＧＤ）を持つほぼ正方形のグラビアセルを、下記の長径（ＤＬ）および短径（ＤＳ）を持つ略楕円系の集団をなすようにエッチングにより彫刻したグラビアロールを使用して行った：
ＧＬ：５００μｍ；ＧＤ：２０μｍ；
ＤＬ：１５ｍｍ；ＤＳ：５ｍｍ。
【００５６】
即ち、グラビアロールのロール表面には、一辺５００μｍの正方形で、深さが２０μｍのグラビアセルが、長軸１５ｍｍ、短軸５ｍｍの略楕円形の集団（島）をなすように不均一に配置されていた。略楕円形の島の配置は乱数発生により決めたランダム配置とし、一部の島では２以上の島が重なっていた。一つの島の中では、各グラビアセルは、図２(c)に示すように、セル間の離間距離が約１００〜２００μｍとなる配列で配置され、１個の島は１５０個のグラビアセルから構成されていた。略楕円径の島の密度は、２０個／２５ｃｍ2であった。本例では、試験用であるため、各グラビアセルの集団の楕円形状は一定とした。このグラビアロールは、グラビアセルの彫刻後にクロムめっきが施されたものであった。
【００５７】
表１に示すように、ピックアップロールの回転速度を１０〜９０／ｍｉｎの間で変動させて、下塗り塗膜の膜厚を変動させた。ライン速度は９０ｍ／ｍｉｎ、アプリケータロールの回転速度は１２０ｍ／ｍｉｎであった。ピックアップロールとアプリケータロールは、両ロールがちょうど接する位置から５００μｍ押し込んだ位置に配置した。
【００５８】
下塗り塗装後に塗膜を塗料に指示通りの所定条件（２００℃×４０秒）で焼付けを行って、凹凸のある下塗り塗膜を形成した。その上に、日本ファインコーティング製ポリエステル系上塗り塗料を１５μｍの膜厚でロール塗装し、同じく指示通りの所定条件で塗膜を焼付けて乾燥させた。上塗り塗装では、ピックアップロールとして通常の表面が平滑なロールを使用した以外は、下塗りと同じロールコータ試験機を使用した。
【００５９】
得られた塗装鋼板の外観を目視観察した。評価は、細長い塗装鋼板を縦位置で見た時と横位置で見た時に明らかに異なる外観を示した場合を×とし、どららも同じような外観に見えた場合を○と評価した。これは、凸部形状が略円形の美麗なゆず肌であるか否かを評価するものであり、凸部が略円形であれば、どの方向からみても同じように見え、凸部が引き延ばされた細長い楕円形であると、縦位置と横位置では外観が違って見える。
【００６０】
その結果を、次の表１に、下塗り塗膜の膜厚（下塗り塗装後の５０×１００ｍｍのサンプルの質量から同サイズの鋼板サンプルの質量を差し引いて下塗り塗膜の質量を算出し、塗膜の比重で除して求めた値）と共に示す。
【００６１】
【表１】
【００６２】
表１からわかるように、ピックアップロールにグラビアセルを島状の集団をなすように設けたグラビアロールを用いて下塗り塗膜に凹凸を付与することにより、上塗り塗料の塗装後に美麗なゆず肌状外観を持つ塗装鋼板を製造することができた。
【００６３】
但し、試験番号１ではピックアップロールの回転周速度が１０ｍ／ｍｉｎと小さく、９０ｍ／ｍｉｎのライン速度によって、形成された塗膜の凸部（当初は長軸が幅方向に平行な略楕円形）が長手方向に引き延ばされすぎて長手方向に伸びた楕円形となり、略円形の凸部形状とはならなかった。逆に、試験番号５では、ピックアップロールの回転周速度が９０ｍ／ｍｉｎとライン速度と同じであり、形成された塗膜の凸部が長手方向に引き延ばされないため、当初のまま幅方向に伸びた楕円形状のままであった。なお、試験番号１および５の塗装鋼板も、凹凸を持つ塗膜を形成できた点において本発明の範囲に包含されるものである。
【００６４】
本例では、グラビアセルの集団の形状がＤＬ／ＤＳ比＝１／３のロール軸方向に扁平な略楕円形であったため、理論上は、ライン速度９０ｍ／ｍｉｎに対してピックアップロールの回転周速度が３０ｍ／ｍｉｎである場合に、凸部がロール周方向（鋼板長手方向）に３倍に引き延ばされて円形となる計算である。表１の結果はこれをよく反映しており、ピックアップロールの回転周速度が３０ｍ／ｍｉｎに近い２０〜４０ｍ／ｍｉｎの範囲で、凸部が略円形の美麗なゆず肌を持つ塗装鋼板を得ることができた。
【００６５】
従って、試験番号１でも、グラビアセルの集団が作る略楕円形の扁平度をより大きくすることにより、逆に試験番号５では、グラビア集団が作る形状を略円形にすることにより、凸部形状が略円形のゆず肌状の塗装外観を得ることができるであろう。
【００６６】
（比較例）
下塗り塗装時も、上塗り塗装の時と同様に、ピックアップロールとしてグラビアセルを持たない平滑表面の金属ロールを使用した以外は、基材、下塗り、上塗りをすべて実施例と同様にして、塗装鋼板を製造した。ピックアップロールの回転速度も同様に変化させたが、いずれの速度においても、ゆず肌状の凹凸のある塗膜は形成できなかった。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１(a)および(b)はそれぞれ従来の２ロールリバース方式および２ロールナチュラル方式のロール塗装を説明する概要図である。
【図２】図２(a)〜(c)は本発明のロール塗装方法の説明図であり、図２(a)は塗装装置全体を、図２(b)はピックアップロール表面のグラビアセル集団のパターンを、図２(c)は１個の集団内のグラビアセルの配置を示す。
【図３】グラビアセルの辺の長さと深さの説明図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともピックアップロールとアプリケータロールとを用いて帯状基材をロール塗装する方法であって、ピックアップロールが、グラビアセルの集団により不連続パターンを形成するようにグラビアセルが表面に彫刻されている金属製ロールであり、それによって凹凸のある連続塗膜が基材上に形成されることを特徴とするロール塗装方法。
【請求項２】
グラビアセルの各集団が略円形または略楕円形のパターンを形成する、請求項１記載のロール塗装方法。
【請求項３】
該略円形または略楕円形の長径ＤＬと短径ＤＳが次式を満たす、請求項２記載のロール塗装方法：
１ｍｍ＜ＤＬ＜２０ｍｍ、
ＤＳ＝α×ＤＬ （０.１≦α≦１.０）。
【請求項４】
グラビアセルの各集団がピックアップロールの軸方向に扁平な略楕円形のパターンを形成し、ピックアップロールの回転周速度が帯状基材のライン速度より小さい、請求項２または３に記載のロール塗装方法。
【請求項５】
アプリケータロールが帯状基材に対してリバース回転する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
片面または両面に１層または２層以上の塗膜を有する塗装鋼板であって、塗膜の少なくとも１つが請求項１〜５のいずれかに記載のロール塗装方法により形成されたものであることを特徴とする塗装鋼板。
【請求項７】
該形成された塗膜を有する塗装鋼板の表面がゆず肌状外観を呈する、請求項６に記載の塗装鋼板。
【請求項１】
少なくともピックアップロールとアプリケータロールとを用いて帯状基材をロール塗装する方法であって、ピックアップロールが、グラビアセルの集団により不連続パターンを形成するようにグラビアセルが表面に彫刻されている金属製ロールであり、それによって凹凸のある連続塗膜が基材上に形成されることを特徴とするロール塗装方法。
【請求項２】
グラビアセルの各集団が略円形または略楕円形のパターンを形成する、請求項１記載のロール塗装方法。
【請求項３】
該略円形または略楕円形の長径ＤＬと短径ＤＳが次式を満たす、請求項２記載のロール塗装方法：
１ｍｍ＜ＤＬ＜２０ｍｍ、
ＤＳ＝α×ＤＬ （０.１≦α≦１.０）。
【請求項４】
グラビアセルの各集団がピックアップロールの軸方向に扁平な略楕円形のパターンを形成し、ピックアップロールの回転周速度が帯状基材のライン速度より小さい、請求項２または３に記載のロール塗装方法。
【請求項５】
アプリケータロールが帯状基材に対してリバース回転する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
片面または両面に１層または２層以上の塗膜を有する塗装鋼板であって、塗膜の少なくとも１つが請求項１〜５のいずれかに記載のロール塗装方法により形成されたものであることを特徴とする塗装鋼板。
【請求項７】
該形成された塗膜を有する塗装鋼板の表面がゆず肌状外観を呈する、請求項６に記載の塗装鋼板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−２２９６８３（Ｐ２００７−２２９６８３Ａ）
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５７９１０（Ｐ２００６−５７９１０）
【出願日】平成１８年３月３日（２００６．３．３）
【出願人】（０００２０７４３６）日鉄住金鋼板株式会社 (178)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月１３日（２００７．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年３月３日（２００６．３．３）
【出願人】（０００２０７４３６）日鉄住金鋼板株式会社 (178)
【Ｆターム（参考）】
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