JP2006110481A - 帯状材料の連続塗装装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 塗料の膜厚及び粘度を所定の値に保持可能な帯状材料の連続塗装装置を提供する。
【解決手段】 中空構造のピックアップロール２及びミータリングロール６と、温度調節手段８と、ピックアップロール２の周面温度を温度信号Ｔ１として出力する温度検出手段１０ａと、ミータリングロール６の周面温度を温度信号Ｔ２として出力する温度検出手段１０ｂと、温度制御手段１２とを備えた連続塗装装置１において、温度調節手段８を、ピックアップロール２及びミータリングロール６の中空部分に温度制御媒体を吐出する循環手段１６ａ，１６ｂと、ピックアップロール２及びミータリングロール６の中空部分に吐出される温度制御媒体の温度を調節する熱交換器１８ａ，１８ｂとから構成し、温度制御手段１２を、温度信号Ｔ１に基づいて熱交換器１８ａを制御する温度制御手段１２ａと、温度信号Ｔ２に基づいて熱交換器１８ｂを制御する温度制御手段１２ｂとから構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、連続的に搬送される帯状材料の表面を塗装する連続塗装装置に関する。

従来から、連続的に搬送される帯状材料を塗装する連続塗装装置として、例えば、特許文献１に記載されているものが用いられている。この連続塗装装置は、図３に示すように、帯状材料Ｂの表面に塗装される塗料Ｐを収容する塗料収容手段２０と、塗料収容手段２０に収容された塗料Ｐに周面の下部が浸漬するように配置されたピックアップロール２と、ピックアップロール２及び帯状材料Ｂと接するアプリケーターロール４と、ピックアップロール２と所定の間隔を設けて配置されたミータリングロール６と、を備えている。なお、ピックアップロール２及びミータリングロール６は金属製である。

また、この連続塗装装置１は、図示しない温度調節手段と、温度検出手段と、温度制御手段とを備えている。温度調節手段はアプリケーターロール４に備えられ、アプリケーターロール４の周面温度を調節可能となっている。温度検出手段は塗料収容手段２０に取り付けられ、塗料収容手段２０に収容されている塗料Ｐの温度を検出し、その検出した温度を温度制御手段へ送信する。温度制御手段は、温度検出手段が検出した塗料Ｐの温度に基づいて温度調節手段を制御する。

このような連続塗装装置１を用いて帯状材料Ｂの塗装を行う際は、ピックアップロール２の周面の下部を塗料収容手段２０に収容された塗料Ｐに浸漬させて、ピックアップロール２の周面に塗料Ｐを付着させる。次に、この付着させた塗料Ｐを、ピックアップロール２とミータリングロール６との隙間を通過させて、塗料Ｐの膜厚を所定の厚さとする。そして、所定の膜厚となった塗料Ｐを、ピックアップロール２の周面からアプリケーターロール４の周面へ転写し、アプリケーターロール４の周面に付着している塗料Ｐを、帯状材料Ｂの表面に塗装する。このとき、温度検出手段によって塗料収容手段２０に収容された塗料Ｐの温度が検出され、この検出された温度に基づいて温度制御手段が温度調節手段を制御し、温度調節手段がアプリケーターロール４の周面温度を調節する。このため、アプリケーターロール４の周面に付着している塗料Ｐの粘度が適切な粘度となり、帯状材料Ｂの塗装不良が防止される。

また、特許文献２に記載されているように、アプリケーターロールの周面温度とともに、塗料収容手段に収容されている塗料の温度を調節する連続塗装装置もある。
さらに、特許文献３に記載されているように、アプリケーターロールの周面温度と、塗料収容手段に収容されている塗料の温度とともに、塗装前の帯状材料の温度を調節する連続塗装装置もある。
また、特許文献４に記載されているように、ピックアップロールとアプリケーターロールとの間に、周面温度を調節可能な加熱ロールを配置し、この加熱ロールによって加熱された塗料をアプリケーターロールの周面へ転写し、この転写された塗料を帯状材料に塗装する連続塗装装置もある。

特開平７−８４５０６号公報（図１） 特開２００２−３７００５５号公報（図１） 特開平４−３３８２５９号公報（図１） 特開平４−３３０９６４号公報（図１）

しかしながら、上述した従来の連続塗装装置では、ピックアップロール及びミータリングロールの周面に付着している塗料の温度変化や、雰囲気温度の変化によって、ピックアップロール及びミータリングロールに体積変化が生じやすい。このため、ピックアップロールとミータリングロールとの間隔が変化し、塗料の膜厚が変化するため、帯状材料の品質が低下してしまう。
本発明は、前記のような問題点に着目してなされたもので、ピックアップロール及びミータリングロールの体積変化を防止して塗料の膜厚を一定に保つとともに、塗料の粘度を一定に保つことが可能な帯状材料の連続塗装装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明のうち、請求項１に記載した発明は、塗料を収容する塗料収容手段と、前記塗料収容手段に収容された塗料に少なくとも周面の下部が浸漬するように配置されたピックアップロールと、前記ピックアップロールと所定の間隔を開けて配置されたミータリングロールとを備えた、連続的に搬送される帯状材料の表面を塗装する連続塗装装置において、
前記ピックアップロール及びミータリングロールの周面温度を所定の温度に保持する温度調節装置を備えたことを特徴とするものである。

本発明によると、ピックアップロール及びミータリングロールの周面温度の変化に基づいて、ピックアップロール及びミータリングロールの周面温度を調整することにより、ピックアップロール及びミータリングロールの周面温度を所定の温度に保持することが可能となる。このため、ピックアップロール及びミータリングロールの体積変化を防止することが可能となる。

次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した発明であって、前記ピックアップロール及びミータリングロールを中空構造とし、
前記温度調節装置は、前記ピックアップロール及びミータリングロールの中空部分に温度制御媒体を循環させる循環手段と、前記温度制御媒体の温度を変化させる熱交換器と、を備えたことを特徴とするものである。
本発明によると、ピックアップロール及びミータリングロールの中空部分に、所定の温度に制御された温度制御媒体を循環させることにより、ピックアップロール及びミータリングロールの周面温度を、所定の温度に保持することが可能となる。

次に、請求項３に記載した発明は、請求項２に記載した発明であって、前記循環手段は、前記ピックアップロールの中空部分に温度制御媒体を循環させる第一の循環手段と、前記ミータリングロールの中空部分に温度制御媒体を循環させる第二の循環手段と、を備えたことを特徴とするものである。
本発明によると、ピックアップロール及びミータリングロールの中空部分へ、温度制御媒体を各ロール毎に個別に循環させることが可能となるため、ピックアップロール及びミータリングロールの周面温度を、より適切に調節することが可能となる。

次に、請求項４に記載した発明は、請求項２または３に記載した発明であって、前記熱交換器は、前記ピックアップロールの中空部分を循環する温度制御媒体の温度を変化させる第一の熱交換器と、前記ミータリングロールの中空部分を循環する温度制御媒体の温度を変化させる第二の熱交換器と、を備えたことを特徴とするものである。
本発明によると、ピックアップロール及びミータリングロールの中空部分を循環する温度制御媒体の温度を、各ロール毎に個別に調節することが可能となるため、ピックアップロール及びミータリングロールの周面温度を、より適切に調節することが可能となる。

本発明によれば、ピックアップロール及びミータリングロールの体積変化を防止することにより、塗料の膜厚及び粘度を所定の値に保つことが可能となるため、帯状材料の品質低下を防止することが可能となる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
まず、図１を参照して本発明の実施形態の構成を説明する。なお、図３と同様の構成については、同一符号を付して説明する。
図１に示すように、本実施形態の連続塗装装置１は、塗料収容手段（図示せず）と、ピックアップロール２と、アプリケーターロール４と、ミータリングロール６とを有し、ピックアップロール２及びミータリングロール６の周面温度を所定の温度に保持するために、温度調節手段８と、温度検出手段１０ａ及び温度検出手段１０ｂと、温度制御手段１２ａ及び温度制御手段１２ｂと、温度制御媒体収容手段１４とを備える温度調節装置を有している。

塗料収容手段は、帯状材料Ｂの表面に塗装される塗料を収容している。ピックアップロール２は中空構造となっており、少なくともその周面の下部が、塗料収容手段に収容された塗料に浸漬するように配置されている。アプリケーターロール４は、その周面がピックアップロール２の周面及び帯状材料Ｂの表面と接するように配置され、ピックアップロール２との接点においてピックアップロール２の回転方向と逆方向に回転し、かつ帯状材料Ｂとの接点において帯状材料Ｂの搬送方向と逆方向に回転する。なお、帯状材料Ｂは、鋼板等の金属板である。ミータリングロール６はピックアップロール２と同様に中空構造となっており、ピックアップロール２と所定の間隔を開けて配置されるとともに、ピックアップロール２の回転方向と同方向に回転する。なお、ここで述べる所定の間隔を調整することで、帯状材料Ｂの表面に塗装される塗料の膜厚の制御が行える。また、ピックアップロール２、アプリケーターロール４及びミータリングロール６の各ロールは、各中心軸が互いに平行をなしており、ピックアップロール２及びミータリングロール６は金属製である。

温度調節手段８は、循環手段１６ａ（第一の循環手段）及び循環手段１６ｂ（第二の循環手段）と、熱交換器１８ａ（第一の熱交換器）及び熱交換器１８ｂ（第二の熱交換器）と、を備えている。
循環手段１６ａ及び循環手段１６ｂは、共に吐出量を調節可能なポンプによって構成されている。循環手段１６ａは、その吸入側が熱交換器１８ａを介して温度制御媒体収容手段１４の排出口と連結されており、吐出側がピックアップロール２の中空部分と連結されている。循環手段１６ｂは、その吸入側が熱交換器１８ｂを介して温度制御媒体収容手段１４の排出口と連結されており、吐出側がミータリングロール６の中空部分と連結されている。

熱交換器１８ａは、後に詳述する温度制御手段１２ａから制御信号Ｓ１を受信すると、この制御信号Ｓ１に基づいて、ピックアップロール２の中空部分へ吐出される温度制御媒体の温度を調節する。熱交換器１８ｂは、後に詳述する温度制御手段１２ｂから制御信号Ｓ２を受信すると、この制御信号Ｓ２に基づいて、ミータリングロール６の中空部分へ吐出される温度制御媒体の温度を調節する。

温度検出手段１０ａ及び温度検出手段１０ｂは、共に温度センサによって構成されている。温度検出手段１０ａは、ピックアップロール２において、ピックアップロール２の回転を妨げないように取り付けられており、ピックアップロール２の周面温度を検出し、この検出した周面温度を温度信号Ｔ１として温度制御手段１２ａに送信する。温度検出手段１０ｂは、ミータリングロール６において、ミータリングロール６の回転を妨げないように取り付けられており、ミータリングロール６の周面温度を検出し、この検出した周面温度を温度信号Ｔ２として温度制御手段１２ｂに送信する。

温度制御手段１２ａには、あらかじめ、ピックアップロール２の体積が初期値であるときの、ピックアップロール２の周面温度（以下、初期周面温度Ｔｐと示す）が記憶されている。また、温度制御手段１２ａは、温度信号Ｔ１を受信すると、この温度信号Ｔ１に基づいて、ピックアップロール２の周面温度が初期周面温度Ｔｐとなるように、ピックアップロール２の中空部分へ吐出される温度制御媒体の温度を調節する制御信号Ｓ１を、熱交換器１８ａに送信する。温度制御手段１２ｂには、あらかじめ、ミータリングロール６の体積が初期値であるときの、ミータリングロール６の周面温度（以下、初期周面温度Ｔｍと示す）が記憶されている。また、温度制御手段１２ｂは、温度信号Ｔ２を受信すると、この温度信号Ｔ２に基づいて、ミータリングロール６の周面温度が初期周面温度Ｔｍとなるように、ミータリングロール６の中空部分へ吐出される温度制御媒体の温度を調節する制御信号Ｓ２を、熱交換器１８ｂに送信する。ここで、ピックアップロール２及びミータリングロール６の体積が初期値であるときとは、ピックアップロール２とミータリングロール６との間隔が所定の間隔となっているときである。

温度制御媒体収容手段１４は取入口及び排出口が各二箇所設けられたタンクによって構成されており、二箇所の取入口はそれぞれピックアップロール２及びミータリングロール６の中空部分と連結されている。二箇所の排出口のうち一方は、熱交換器１８ａを介して循環手段１６ａの吸入側と連結されており、他方の排出口は、熱交換器１８ｂを介して循環手段１６ｂの吸入側と連結されている。

すなわち、本実施形態の連続塗装装置１は、温度制御媒体収容手段１４と、循環手段１６ａと、熱交換器１８ａと、ピックアップロール２の中空部分とから構成される一方の循環ラインと、温度制御媒体収容手段１４と、循環手段１６ｂと、熱交換器１８ｂと、ミータリングロール６の中空部分とから構成される他方の循環ラインとの、二本の循環ラインを備えている。そして、これら二本の循環ラインは、共に温度制御媒体が循環可能となっている。なお、温度制御媒体としては水を用い、図中には温度制御媒体の循環方向を白抜き矢印で示している。

次に、本実施形態の作用・効果等を説明する。
連続塗装装置１を用いた帯状材料Ｂの塗装は、以下の手順によって行われる。
まず、ピックアップロール２の周面の下部を塗料収容手段に収容されている塗料に浸漬させて、ピックアップロール２の周面に塗料を付着させ、この付着させた塗料を、ピックアップロール２の周面とミータリングロール６の周面との間を通過させることによって、所定の膜厚とする。そして、所定の膜厚となった塗料を、ピックアップロール２の周面からアプリケーターロール４の周面へ転写し、アプリケーターロール４の周面に付着している塗料を、帯状材料Ｂの表面に塗装する。

ここで、ピックアップロール２の周面温度が初期周面温度Ｔｐから変化すると、この変化した周面温度が温度検出手段１０ａによって検出され、検出された周面温度Ｔ１が温度制御手段１２ａに送信される。周面温度Ｔ１を受信した温度制御手段１２ａは、熱交換器１８ａに制御信号Ｓ１を送信し、制御信号Ｓ１を受信した熱交換器１８ａは、ピックアップロール２の中空部分に吐出される温度制御媒体の温度を、ピックアップロール２の周面温度が初期周面温度Ｔｐとなるように調節する。そして、ピックアップロール２の中空部分に吐出され、ピックアップロール２の周面温度を調節した温度制御媒体は、ピックアップロール２の中空部分から吐出され、温度制御媒体収容手段１４へ流入する。

また、ミータリングロール６の周面温度が初期周面温度Ｔｍから変化すると、この変化した周面温度が温度検出手段１０ｂによって検出され、検出された周面温度Ｔ２が温度制御手段１２ｂに送信される。周面温度Ｔ２を受信した温度制御手段１２ｂは、熱交換器１８ｂに制御信号Ｓ２を送信し、制御信号Ｓ２を受信した熱交換器１８ｂは、ミータリングロール６の中空部分に吐出される温度制御媒体の温度を、ミータリングロール６の周面温度が初期周面温度Ｔｍとなるように調節する。そして、ミータリングロール６の中空部分に吐出され、ミータリングロール６の周面温度を調節した温度制御媒体は、ミータリングロール６の中空部分から吐出され、温度制御媒体収容手段１４へ流入する。

したがって、本実施形態の連続塗装装置１によれば、ピックアップロール２の周面温度が初期周面温度Ｔｐから変化しても、ピックアップロール２の周面温度が初期周面温度Ｔｐに戻るように温度調節されるため、ピックアップロール２の体積変化が防止される。また、ミータリングロール６の周面温度が初期周面温度Ｔｍから変化しても、ミータリングロール６の周面温度が初期周面温度Ｔｍに戻るように温度調節されるため、ミータリングロール６の体積変化が防止される。このため、ピックアップロール２とミータリングロール６との間隔が変化することが防止され、ピックアップロール２の周面からアプリケーターロール４の周面に転写される塗料の膜厚が変化することが防止されるため、帯状材料Ｂに塗装される塗料の膜厚が変化することが防止される。

また、本実施形態の連続塗装装置１は、ピックアップロール２及びミータリングロール６、すなわち、各ロールのうち帯状材料Ｂと接しないロールの周面温度を調節するため、帯状材料Ｂの形状及び搬送速度の変化に影響されることなく、一定の膜厚で帯状材料Ｂの連続塗装を行うことが可能となる。
さらに、本実施形態の連続塗装装置１は、ピックアップロール２及びミータリングロール６の周面に付着している塗料の粘度が所定の粘度に保持されるため、塗装不良の防止が可能となる。

また、ピックアップロール２及びミータリングロール６の中空部分を循環する温度制御媒体の温度を、それぞれ個別に調節することが可能であるため、ピックアップロール２及びミータリングロール６の周面温度を適切に調節することが可能となる。
なお、本実施形態の連続塗装装置１は、二本の循環ラインのそれぞれに温度制御媒体を循環させる構成としたが、ピックアップロール２及びミータリングロール６に、それぞれの周面温度を変化可能な発熱体を設けてもよい。この場合、循環手段１６等が不要となるため、連続塗装装置１の小型化が可能となり、作業空間の省スペース化が可能となる。

また、本実施形態の連続塗装装置１は、二本の循環ラインを循環する温度制御媒体を温度制御媒体収容手段１４に収容し、温度制御媒体を再利用する構成としたが、温度制御媒体を外部から供給するとともに、ピックアップロール２及びミータリングロール６の中空部分から吐出される温度制御媒体を、外部に排出する構成としてもよい。また、温度制御媒体として、水等の液体の他に、ガス等の気体を用いてもよい。
さらに、ピックアップロール２とミータリングロール６との周面温度差が微小である場合には、循環手段１６及び熱交換器１８をそれぞれ一つのみ備え、ピックアップロール２及びミータリングロール６の各表面温度を同時に調節する構成としてもよい。

また、本実施形態では、温度検出手段１０ａ及び温度検出手段１０ｂを、ピックアップロール２及びミータリングロール６に取り付けたが、これに限定されるものではなく、温度検出手段１０として非接触型の温度センサを用い、ピックアップロール２及びミータリングロール６の近傍に配置する構成としてもよい。また、上記したようにピックアップロール２とミータリングロール６との周面温度差が微小である場合には、非接触型の温度センサをピックアップロール２とミータリングロール６との中間に配置するなど、温度検出手段１０を一つのみ備える構成としてもよい。

また、循環手段１６の吐出量を調節する吐出量調節手段を設け、この吐出量調節手段によって、ピックアップロール２及びミータリングロール６の中空部分を循環する温度制御媒体の循環量を、それぞれ個別に調節する構成としてもよい。この場合、ピックアップロール２及びミータリングロール６の周面温度を、より適切に調節することが可能となる。

また、本実施形態では、帯状材料が垂直方向に搬送される形式の連続塗装装置を説明したが、これに限定されるものではなく、帯状材料が水平方向に搬送される形式のものや、帯状材料がバックアップロールに巻き付けられた状態で搬送される形式のものであってもよい。また、帯状材料の両面を同時に塗装する構成であってもよい。
また、帯状材料Ｂは鋼板等の金属板に限定されるものではなく、プラスチックや木材等であってもよい。

また、本実施形態の連続塗装装置１は、ピックアップロール２及びミータリングロール６の周面温度の変化に基づいて、ピックアップロール２及びミータリングロール６の周面温度を調整することにより、ピックアップロール２及びミータリングロール６の周面温度を初期周面温度に保持しているが、これに限定されるものではない。すなわち、ピックアップロール２及びミータリングロール６の周面温度の変化に関わらず、ピックアップロール２及びミータリングロール６の周面温度が初期周面温度となるように、温度制御媒体の温度を調節してもよい。この場合、温度検出手段１０ａ及び温度検出手段１０ｂが不要となるため、連続塗装装置１の構成が簡略化され、製造コストの低下及びメンテナンス性の向上が可能となる。

但し、本発明では、ピックアップロールとミータリングロールとの間隙の制御精度を、これらロールの温度変化による外乱を取り除いて向上させることを目的としているから、ピックアップロールとミータリングロールの周面温度についても高精度に調整することが好ましく、温度検出手段による実測値に基づいて周面温度を調整することが好ましい。

図２に、従来からある連続塗装装置を用いた場合の、ピックアップロール及びミータリングロールの表面温度変化量と塗料乾燥後の膜厚変化量との関係を示す。なお、この連続塗装装置は、アプリケーターロール及びピックアップロールの直径が３００ｍｍ、ミータリングロールの直径が１５０ｍｍとなっている。図中に示されているように、ピックアップロール及びミータリングロールの表面温度変化量と塗料乾燥後の膜厚変化量との間には、比例関係が成立しており、ピックアップロール及びミータリングロールの表面温度変化量が増大すると、塗料乾燥後の膜厚変化量が増大する。また、図中に示されているように、帯状材料の品質基準は、塗料乾燥後の膜厚変化量２０μｍが限界値となっている。

本実施形態で説明した連続塗装装置を用いて、帯状材料の連続塗装を行った結果、ピックアップロール及びミータリングロールの表面温度変化量を、共に所定の温度から上下２℃以内に抑制することが可能となり、ピックアップロール及びミータリングロールの表面温度変化量の幅を４℃以内に抑制することが可能となった。なお、本実施形態で説明した連続塗装装置も、従来からある連続塗装装置と同様に、アプリケーターロール及びピックアップロールの直径が３００ｍｍ、ミータリングロールの直径が１５０ｍｍとなっている。
したがって、本実施形態で説明した連続塗装装置を用いた帯状材料の連続塗装においては、塗料乾燥後の膜厚変化量が２０μｍ未満となり、帯状材料の品質基準を満足することが確認された。

本発明の連続塗装装置を示す説明図である。 ピックアップロール及びミータリングロールの温度変化量と塗料の膜厚変化量との関係を示す図である。 従来の連続塗装装置を示す説明図である。

符号の説明

１ 連続塗装装置
２ ピックアップロール
４ アプリケーターロール
６ ミータリングロール
８ 温度調節手段
１０ 温度検出手段
１２ 温度制御手段
１４ 温度制御媒体収容手段
１６ 循環手段
１８ 熱交換器
２０ 塗料収容手段
Ｂ 帯状材料
Ｐ 塗料
Ｔ１，Ｔ２ 温度信号
Ｓ１，Ｓ２ 制御信号

Claims (4)

1. 塗料を収容する塗料収容手段と、前記塗料収容手段に収容された塗料に少なくとも周面の下部が浸漬するように配置されたピックアップロールと、前記ピックアップロールと所定の間隔を開けて配置されたミータリングロールとを備えた、連続的に搬送される帯状材料の表面を塗装する連続塗装装置において、
   前記ピックアップロール及びミータリングロールの周面温度を所定の温度に保持する温度調節装置を備えたことを特徴とする帯状材料の連続塗装装置。
2. 前記ピックアップロール及びミータリングロールを中空構造とし、
   前記温度調節装置は、前記ピックアップロール及びミータリングロールの中空部分に温度制御媒体を循環させる循環手段と、前記温度制御媒体の温度を変化させる熱交換器と、を備えたことを特徴とする請求項１に記載した帯状材料の連続塗装装置。
3. 前記循環手段は、前記ピックアップロールの中空部分に温度制御媒体を循環させる第一の循環手段と、前記ミータリングロールの中空部分に温度制御媒体を循環させる第二の循環手段と、を備えたことを特徴とする請求項２に記載した帯状材料の連続塗装装置。
4. 前記熱交換器は、前記ピックアップロールの中空部分を循環する温度制御媒体の温度を変化させる第一の熱交換器と、前記ミータリングロールの中空部分を循環する温度制御媒体の温度を変化させる第二の熱交換器と、を備えたことを特徴とする請求項２または３に記載した帯状材料の連続塗装装置。

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