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技術 金属反射板の製造方法及び装置

出願人 JFEエンジニアリング株式会社
発明者 大久保豊高橋由樹府賀豊文吉田安秀日下武夫
出願日 1993年2月22日 (28年0ヶ月経過) 出願番号 1993-031618
公開日 1994年9月6日 (26年5ヶ月経過) 公開番号 1994-246194
状態 未査定
技術分野 流動性材料の適用方法、塗布方法 静電噴霧装置
主要キーワード 塗着剤 網目状電極 空間濃度 マグネットコンベア 塩化ビニル樹脂塗料 前処理済 ビーズ粒径 艶消し塗装
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この項目の情報は公開日時点(1994年9月6日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

目的

安全標識等に用いられる金属反射板耐久性及び拡散反射性を向上する。

構成

金属板塗着剤を塗布し、引き続いて静電法により透明粒子粉を散布した後塗膜硬化させるが、この静電散布装置において金属板1と対極2との間に網目等の形状をした中間電極3を設置し、この電位を調整することによって帯電粒子の移動速度を制御する。

効果

塗着剤の上層に粒子粉が固定されるので、塗膜は本来の耐久性を失わず、粒子粉は中間電極を通過して塗着されるので均一に分散し且つ塗膜中の濃度を容易にコントロールできるので、拡散反射率の高い製品が得られる。

概要

背景

暗いところでも良く見えるように、光が当たると強く反射する材料が、今日、道路標識安全標識等に多く使われている。これらは、一般に木材、鋼板などの支持体反射テープ又はフィルムなどを貼り付けて造られる。このテープ、フィルムには反射率を高めるためにガラスビーズ散りばめられている。しかし、基材からテープなどが剥がれる場合が多く、これを回避するべく、塗料中にガラスビーズのような透明粒子粉を混ぜて鋼板に塗装することが提案されている。

例えば、特開昭61−171569号公報では、ガラスビーズを充分に攪拌混合した塗料ロールコーターにより鋼板に直接塗ることが提案されている。この場合、混合塗料攪拌機付のタンクからポンプで汲み上げられ、ヘッダーから供給ロール転写ロールを経て塗工ロールへ運ばれ、塗工ロールで鋼板に塗装される。この技術では、ガラスビーズはテープよりも強固に鋼板に付着し剥がれ難いが、ビーズ粒径が大きかったりビーズの含有率が高い場合、塗料中に均一に分散することが難しく、又ロール間の接触でビーズが掻き取られたりするので、一定のビーズ濃度で均一に塗装することが困難である。

一方、塗料塗布後静電法を用いて粒子粉を散布する技術が、特開平4−110072号公報には開示されている。この技術は、艶消し塗装を目的としたもので、鋼板に塗布された塗料が未だ粘着性を有する間に、ガラスビーズではないが、粒子粉を静電法により散布するので、塗料が接着剤役割を果たして粒子粉が強固に付着し、又粒径の大きい粒子粉や高濃度の散布にも対応できる。

概要

安全標識等に用いられる金属反射板耐久性及び拡散反射性を向上する。

金属板塗着剤を塗布し、引き続いて静電法により透明粒子粉を散布した後塗膜硬化させるが、この静電散布装置において金属板1と対極2との間に網目等の形状をした中間電極3を設置し、この電位を調整することによって帯電粒子の移動速度を制御する。

塗着剤の上層に粒子粉が固定されるので、塗膜は本来の耐久性を失わず、粒子粉は中間電極を通過して塗着されるので均一に分散し且つ塗膜中の濃度を容易にコントロールできるので、拡散反射率の高い製品が得られる。

目的

この発明は、このような問題を解決するために行われたもので、粒子粉を静電散布する際に金属板と対極との間に設けた電極による電界制御を併用して、塗膜中の粒子粉濃度を制御するとともに均一に分散させることによって光学性能に優れた耐久性のある金属反射板を得ることを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

金属板の表面に塗着剤を塗布し、粒子粉をこの塗着剤の上に静電法により散布して金属反射板を得るに際して、前記金属板と対極との間に電極を設け、該電極の電位を調整し前記粒子粉を該電極を通過させることにより塗膜中の粒子粉濃度及び分散状態を制御することを特徴とする金属反射板の製造方法。

請求項2

粒子粉が散布される金属板を一方の電極とし、この金属板と対向する状態に対極を設けた粒子粉の静電散布装置において、前記一方の電極と前記対極との間に粒子粉が通過することのできる形状をした電極を設けたことを特徴とする金属反射板の製造装置

技術分野

0001

この発明は、交通標識安全標識看板トンネル内装板などに使われる高輝度反射塗装板の製造方法とその製造装置に関する。

背景技術

0002

暗いところでも良く見えるように、光が当たると強く反射する材料が、今日、道路標識、安全標識等に多く使われている。これらは、一般に木材、鋼板などの支持体反射テープ又はフィルムなどを貼り付けて造られる。このテープ、フィルムには反射率を高めるためにガラスビーズ散りばめられている。しかし、基材からテープなどが剥がれる場合が多く、これを回避するべく、塗料中にガラスビーズのような透明粒子粉を混ぜて鋼板に塗装することが提案されている。

0003

例えば、特開昭61−171569号公報では、ガラスビーズを充分に攪拌混合した塗料ロールコーターにより鋼板に直接塗ることが提案されている。この場合、混合塗料攪拌機付のタンクからポンプで汲み上げられ、ヘッダーから供給ロール転写ロールを経て塗工ロールへ運ばれ、塗工ロールで鋼板に塗装される。この技術では、ガラスビーズはテープよりも強固に鋼板に付着し剥がれ難いが、ビーズ粒径が大きかったりビーズの含有率が高い場合、塗料中に均一に分散することが難しく、又ロール間の接触でビーズが掻き取られたりするので、一定のビーズ濃度で均一に塗装することが困難である。

0004

一方、塗料塗布後静電法を用いて粒子粉を散布する技術が、特開平4−110072号公報には開示されている。この技術は、艶消し塗装を目的としたもので、鋼板に塗布された塗料が未だ粘着性を有する間に、ガラスビーズではないが、粒子粉を静電法により散布するので、塗料が接着剤役割を果たして粒子粉が強固に付着し、又粒径の大きい粒子粉や高濃度の散布にも対応できる。

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、反射板に要求される表面特性拡散反射性、即ち反射光が一方向に偏らず且つ反射光全体量の入射光量に対する比率が大きい性質、である。この拡散反射性の優れた表面を得ようとすると、適当な粒径の粒子粉を適当な濃度で表層に均一に分散させる必要がある。

0006

特開昭61−171569号公報の技術では、塗膜中にビーズを均一に分散させようとすると、粒径が20μm程度以下に限定され、濃度も20vol%以下に制限されてしまい、拡散反射率の高い耐久性のある製品が得られないと言う問題があり、特開平4−110072号公報の技術では、ビーズの粒径や濃度には制限を受けないが、分布均一性に改善の余地が残されていた。

0007

この発明は、このような問題を解決するために行われたもので、粒子粉を静電散布する際に金属板対極との間に設けた電極による電界制御を併用して、塗膜中の粒子粉濃度を制御するとともに均一に分散させることによって光学性能に優れた耐久性のある金属反射板を得ることを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

この目的を達成するための手段は金属反射板の製造方法とこの方法の実行に適した装置とであり、製造方法は、金属板の表面に塗着剤を塗布し、粒子粉をこの塗着剤の上に静電法により散布して金属反射板を得るに際して、この粒子粉を前記金属板と対極との間に設けた電極(以下、中間電極と称す)を通過させ又この中間電極の電位を調整することにより塗膜中の粒子粉濃度及び分散状態を制御する金属反射板の製造方法であって、その装置は、粒子粉が散布される金属板を一方の電極とし、この金属板と対向する状態に対極を設けた粒子粉の静電散布装置において、前記一方の電極と対極との間に粒子粉が通過することのできる形状をした中間電極を設けた金属反射板の製造装置である。

0009

金属反射板に要求される性能は、前述したように入射光を全方向に効率良く反射すること即ち光の優れた拡散性と高い反射率をもつ表面特性であり、そしてこれらの表面特性が長期間維持される耐久性とである。ガラス樹脂等の細かい粒子(粒子粉と称す)を表面に多数配列することによって光を拡散させ、これらの粒子に透明体を用いることによって反射率を高める。

0010

そして、この性能は粒子粉が表層に均一に分散していることによってより高められるものである。一方、粒子粉は凝集する傾向があり、これを塗料に混入して塗布する場合は、塗料ポット中では強制攪拌等の手段によって一旦は分散しても、搬送或いは塗布後に再び凝集し均一に分散した状態で硬化させることが困難である。粒子粉の分散が不均一であった場合、反射板の拡散性が劣るばかりでなく、衝撃に対しても弱く又傷もつき易くなるなど機械的特性も劣り耐久性の低下につながる。これに加えて、この方法では、粒子粉が塗膜と金属板との境界にまで介入し、その量が多かったり大きかったりすると塗膜の密着性や強度を損なう。

0011

金属板の表面に予め塗料などの塗着剤を塗布しておき、この上に静電法により粒子粉を散布すると、粒子粉は乾燥状態のまま適用されるので、その凝集を防ぎ易く、更に、粒子粉の一個づつが負電荷帯電されて散布されるので、互いに反発力が働き解離した状態になりやすい。しかも、粒子粉は塗膜の表層に多く存在し効果的に拡散反射性を高め、且つ塗膜の密着性や強度を損なうことが少ない。

0012

したがって従来の静電散布法でも、粉粒体を混入した塗料を塗布するよりも塗膜表層の粉粒体の分散は均一になるが、中間電極を使用することによって更にその均一化を高めることが出来る。

0013

従来の静電散布装置では、粒子粉が散布される金属板を一方の電極とし、この金属板と対向する状態に対極が設けられているが、この発明では、図1に示すように、これら両電極の間に中間電極を設ける。図で、1は金属板、2は対極であり、この間に中間電極3を設ける。中間電極3は粒子粉が通過することのできる形状であり、多数のスリットを設けたり或いは網目状にしたりする。

0014

金属板1を正側とし対極2に負電圧をかけて対極2の側に粒子粉14を導入すると、粒子粉14は誘導により負に帯電する。帯電した粒子粉14は互いに反発し合って凝集状態崩れやすくなり大半の粒子粉が解離して正電位側に向かって移動する。このとき中間電極3に電圧をかけると、粒子の移動する速度を調節することができ、更に、粒子粉の分散が一層均一になることが見出された。一つには、前半の電界加速された粒子が中間電極にぶつかり強固な凝集状態にあった粒子粉も機械的に解離が進められるものと考えられる。

0015

即ち、中間電極はフィルターの役割を果たし、粒子粉のかたまった集団は崩れたものだけを通す。この点、中間電極のスリット幅や網目の大きさは粒子粉径の二倍程度から百倍程度までが適当である。もう一つは、対極上に粒子粉が置かれたとき、必ずしも同じ条件下にある訳でなく、例えば、何層にも積まれた山のような箇所や層の少ない谷のような箇所もある。このような移動開始時の不均一さが、中間電極を通過することによって解消される。

0016

中間電極の別の作用は粒子粉の均一性を高めながら付着量の制御ができることである。粒子粉を塗膜表層に均一に分散させることによって光の拡散性は良くなり防眩効果は向上する。しかし、反射板には、これに加えて、高い反射性が要求され反射率60%以上が望まれている。反射性には粒子粉の濃度も関係してくる。図4は、塗膜中の平均粒径60μmのガラスビーズ濃度と拡散反射率との関係を示したグラフで、粒子濃度が高過ぎても又低過ぎても拡散反射率は低下し、60%以上の拡散反射率を得るためには、粒子粉濃度が10数vol%乃至40vol%程度に調製する必要がある。

0017

粒子粉濃度を調整するためには、粒子粉の付着速度を制御すればよい。帯電粒子粉の移動に関与する力はクーロン力重力であるが、重力は一定であり、クーロン力は粒子粉が帯びる電荷及び電界強度に比例する。粒子粉の付着量は金属板と対極との電位差によってその大凡が決められるが、移動する粒子粉の速度は中間電極の電位を変えることによって変更させられる。

0018

中間電極は前述のようにフィルターの役目をする。対極上から飛翔する粒子粉は中間電極に衝突し、対極と中間電極間で流動層を形成する。この流動する粒子粉の一部は中間電極の網目をくぐり抜け金属板目掛けて飛翔する。このように中間電極の前後で粒子粉の空間濃度が大きく変わり、金属板上への粒子粉の均一性が良好になる。中間電極の電位調整によってこの空間濃度の相違に対応することができる。即ち、中間電極と対極との電位差を調節することによって、中間電極と対極との間の粒子粉濃度を変化させられるので、中間電極をくぐり抜ける粒子粉の量を安定して維持することが可能となる。

0019

図5は、中間電極の電位を調節して対極と中間電極間の電界強度を変えて散布し、得られた塗膜中の粒子粉濃度を測定した一例である。この場合、電界強度を0.5から1.5kV/mmの範囲で調整することによって、粒子粉濃度10から40vol%の塗膜が得られている。このように、中間電極の電位調整を併用することによって、粒子粉が高度に均一化された状態でその付着量を安定して調整することができる。

0020

なお、粒子粉を散布する以前に塗布する塗着剤は粒子粉と金属板とを接着する役目を果たす他に金属板を腐食から保護する役目も果たしている。この塗着剤には一般の樹脂塗料が使用できる。例えば、ポリビニルブチラール樹脂ポリエステル樹脂アルキッド樹脂フェノール樹脂アミノ樹脂エポキシ樹脂ポリウレタン樹脂フッ素樹脂塩化ビニル樹脂シリコンポリエステル樹脂、アクリル樹脂等、或いはこれらの変性樹脂、又は、これらの二種以上を組み合わせた樹脂からなる塗料が接着性、耐久性ある保護機能併有しており適当である。又、使用目的により着色顔料防錆顔料体質顔料等を含めてもよい。しかし、高度に反射性が要求される場合は、無色に近い透明の塗材を選び、更にアルミニウム等の金属粉末や金属を表面にコーティングした粉末など反射率の高い粉末を混入させると良い。

0021

粒子粉は真球のものが好ましく、粒径はいくら小さくても差し支えないが、数mm以内程度のものが扱いやすい。ビーズとしてガラスが選ばれるのは、その光学特性に加えて塗装面の耐傷性が優れるからで、使用場所によっては樹脂ビーズであってもよい。又、必要に応じて多少の着色が施されていてもよい。

0022

対極は、中間電極を挟んで金属板に対向して置けばよく、必ずしも金属板の下に置かなくてもよい。上下が反対でも又共に鉛直或いは傾けて置いてもよい。対極を下方に置き、上方の金属板に粒子粉を帯電飛翔させるためには一定以上の電圧が必要で、使用する粒子粉の径や電極間距離等にもよるが、概略0.1kv乃至100kvが適当な範囲である。又、対極と金属板との距離は5mm乃至200mm程度が好ましい。対極に粒子粉を導入するには、コンベヤベルトなどを用いると、特に金属板がコイル等で連続塗装を施す場合に便利である。又、供給した粒子粉の余剰分を循環再使用することができるので、粒子粉の歩留りは高く、従来ロールコータで問題となっていた製造コスト高を解消することが出来る。

0023

粒子粉が比較的大きく予め塗布されている塗着剤が少ない場合、粒子粉の金属板への付着力が不充分になることがある。このような場合、粒子粉の静電塗布後にもう一度塗装を施すとよい。二度目塗装膜は、粒子粉をしっかり包み込んで固定するとともに、特に、粒子粉の吸着性が大きい場合など、製品の汚れを防止する。この二度目の塗装は最初の塗着剤が硬化した後に行っても又硬化前に行ってもよい。更に、両塗装剤は同種であっても或いは別種であってもよいが、二度目の塗布は低粘度で行い、粒子粉表面の形状を損なわないようにする。なお、以上述べてきた処理は、金属板のみとは限らず、紙や布或いはプラスチック板等にも適用することが出来る。

0024

本発明に基づき、反射板を製造した装置と方法の例を以下に述べ、得られた製品についてその性能を従来例と比較して示す。

0025

実施例1.金属板として厚さ0.5mm、幅1200mm、長さ2000mmの冷延鋼板を用い、この切り板の片面に塗装を施した。前処理として、燐酸亜鉛処理を1.5g/m2施した後、プライマーとして、エポキシ変性ポリエステル樹脂塗料をロールコータを用いて乾燥膜厚7μm塗布し、乾燥した。その上に塗着剤として塩化ビニル樹脂塗料を、フローコータによってウエット膜厚50μm塗布した。この中にはアルミニウム粉末を混入しておいた。この板を金属反射板製造装置に導入し、平均粒径60μmのガラスビーズを静電塗布した。

0026

静電塗布に用いた金属反射板製造装置を図2に示す。塗着剤が塗布された金属板1はマグネットコンベアロール6によって支持され対極2と対向して搬入される。金属板1と対極2との距離は70mm、金属板1と中間電極3との距離を25mmとした。対極2には厚さ1mm、幅1200mm、長さ2000mmの銅板を用い、中間電極3には幅1300mm、長さ2000mmでタイラーふるいの規格No. 32に相当する目開きの網目状電極を用いた。

0027

7はガラスビーズが置かれているパレットで、底面はベークライト材、側面は塩化ビニルで造られている。このパレットは上記マグネットコンベアロール速度と同期してコンベア8上に乗って対極2の上に導かれる。

0028

金属板1を接地し、対極2には電源5により−60kvを5秒間印加した。中間電極3に−20kvを印加して前半の電界強度を約0.9kv/mmとし、後半の電界強度0.8kv/mm よりもやや大きくした。ガラスビーズを塗布後、塗装板を230℃で一分間加熱し樹脂を硬化した。この結果を表1中の試験No. 1に示した。

0029

実施例2.金属板として厚さ0.5mm、幅1200mmの亜鉛めっき鋼帯を用い、毎分50メートルの速さで連続的に塗装を施した。前処理としては、クロム量50mg/m2 のクロメート処理を施した。塗着剤はウレタン樹脂エマルジョンで、ウエット厚70μmをロールコータにより塗布した。粒体粉には、平均粒径100μmのガラスビーズを使用した。

0030

用いた装置を図3に示す。前処理済の金属板1はロールコータ9によって塗着剤13を塗布され、中間電極3の上方に導かれる。一方、ガラスビーズは、ホッパー11から供給されウレタン製のコンベアベルト8によって対極2の上に導かれる。

0031

金属板1と対極2との距離は60mm、金属板1と中間電極3との距離を25mmとし、金属板1を接地し、対極2に−60kvを印加し、中間電極電圧を−26kv(試験No.2)、−20kv(試験No.3)、−34kv(試験No.4)と変えて粒子粉を散布し皮膜中の粒子粉濃度を変えた。

0032

ビーズ粒径が比較的大きいので、更にウレタン樹脂エマルジョンを乾燥膜厚5μm塗布し、硬化させた。最初の塗着剤の粘度は40秒(フォードカップテストFC#40)であったが、この上塗り塗料の粘度は10秒であった。但し、アルミニウム粉末は混入させなかった。

0033

これら二つの実施例で造った金属反射板について、粒子粉濃度のバラツキ、光学特性及び耐久性等安全標識に要求される性能について調べ、従来技術と比較した。従来例1.は実施例2.で中間電極を用いずに静電散布した例で、ビーズ粒径二種類について(試験No.5、6)行ったものである。従来例2.は亜鉛めっき鋼板化成処理を施しプライマー塗布後、粒径30μmのガラスビーズを混入したリニアポリエステル系塗料をロールコートしたもので、試験No.7は拡散反射率を高めようとしたもの、試験No.8は皮膜の耐久性を重視したものである。これらの調査結果を表1に示す。

0034

0035

性能試験について、粒子粉濃度のバラツキは塗膜50箇所の濃度を測定しその偏差を求め、拡散反射率と耐溶剤性とはJIS−Z−9117に、又耐侯性はJIS−B−7753にI基づいて行い、耐食性はJIS−Z−2371の塩水噴霧試験500時間、耐衝撃性デュポン衝撃試験500g×50cmで調べた結果である。

0036

この発明の実施例では、金属板が切り板処理でも連続処理でも、又、粒子粉の粒径が大きくても高濃度でも塗膜表層に均一に分散させることができるので、耐久性を維持しながら優れた光学性能を持つ金属反射板が得られている。

0037

これに対して、従来例1.では耐久性は遜色ないが、粒子粉濃度の均一性が実施例に比べやや低下しており光学性能がやや劣る。従来例2.では拡散反射率を高めるため粒子粉濃度を高めようとすると耐久性に問題が生じ、耐久性を維持しようとすると拡散反射率が著しく低下してしまう。粒子粉濃度のバラツキも大きい。

発明の効果

0038

以上述べてきたように、この発明によれば、金属反射板の製造に際して塗着剤の塗布後静電法によって粒子粉を散布するが、電極間に中間電極を設け粉粒体をこの中間電極を通過させて塗着層に散布する。このとき、中間電極の電位を調整することにより対極と中間電極の間で粒子粉を流動層状体にすることができ、この中間電極のフィルター作用を効果的に行わせることができる。このため、粒子粉の粒径が大きくても又高濃度でも塗膜表層に均一に分布させることができる。これによって、光学性能の優れた反射板が得られるとともに塗膜も本来の樹脂特性が損なわれず耐久性にも優れた製品が製造できるようになった。このように、この発明の効果は大きい。

図面の簡単な説明

0039

図1発明の原理を説明するための静電散布装置の概要を示す模式図である。
図2発明の一実施例に用いた回分法金属反射板製造装置の概要を示す模式図である。
図3発明の一実施例に用いた連続法金属反射板製造装置の概要を示す模式図である。
図4塗膜中の粉粒体濃度と拡散反射率との関係を示す図である。
図5対極と中間電極間の電界強度と塗膜中の粒子粉濃度との関係を示す図である。

--

0040

1金属板
2対極
3中間電極
5電源
6マグネットコンベアロール
7パレット
8コンベア
14 粉粒体

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