JP2812183B2

JP2812183B2 - 塗装装置

Info

Publication number: JP2812183B2
Application number: JP1702594A
Authority: JP
Inventors: 真一郎飯田; 芳明武石
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-01-17
Filing date: 1994-01-17
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2013-10-22
Also published as: JPH07204554A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、冷延鋼帯等帯状の被
塗工材に連続して塗装を施すロールコータ方式の塗装装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロールコータ方式の塗装装置としては、
図３に示す方式が一般的である。この方式は、塗料パン
４内の塗料をピックアップロール１でピックアップ（持
上げ）し、アプリケータロール２との間で所定膜厚に規
定した後、バックアップロール３に沿って移動する被塗
工材５に転写するもので、設備が簡単でかつ制御が容易
であることから多用されている。

【０００３】しかし、このロールコーティング方式は、
生産性向上のためにライン速度を高速にしようとする
と、それとともにピックアップロール１およびアプリケ
ータロール２の回転数を高める必要があり、それぞれの
ロール周速度に依存して塗装欠陥が発生するという問題
がある。

【０００４】この塗装欠陥は静的および動的接触角と密
接な関係にあることが知られている。図４は静的および
動的接触角の説明図で、（ａ）は液中に鋼板Ｓを浸漬し
た場合（鋼板速度Ｖ＝０）、（ｂ）は鋼板Ｓを速度Ｖ_１
で液中に引込んだ場合、（Ｃ）は鋼板Ｓを速度Ｖ_２で液
中に引込んだ場合の接触角θの違いを示したものであ
る。ここで、接触角θとは鋼板Ｓ（固体面）と気液界面
とのなす角度であり、（ａ）の接触角θを静的接触角、
鋼板をある速度Ｖ_１またはＶ_２で引込む（ｂ）または
（ｃ）の接触角θを動的接触角といい、（ｂ）の動的接
触角は（ａ）の静的接触角に比べ増大し、さらに鋼板の
速度を増加しＶ_２（Ｖ_１＜Ｖ_２）に至ると、動的接触角
はより大きくなり、鋼板Ｓ、液体および気体の接触線は
液面下に進入する。そして、さらに鋼板の速度が増加す
ると動的接触角は１８０度に漸近していき、ある限界速
度に達すると鋼板Ｓに同伴された空気が巻込まれる。

【０００５】この空気巻込み現象は、ピックアップロー
ルと塗液間およびピックアップロールとアプリケータロ
ール間でも発生する。図５はピックアップロール１と塗
液６間のピックアップ状態を例示したもので、（ａ）は
ピックアップ良好な状態、（ｂ）はピックアップ不良の
状態をそれぞれ示す。すなわち、前記の空気巻込み現象
がピックアップロール１と塗液６間で発生するとピック
アップ不良に至る。また、同じ現象がピックアップロー
ル１とアプリケータロール２間で発生すると、塗膜厚が
不均一となる塗装欠陥を生じる。

【０００６】かかる対策として、従来は塗液粘度、ロー
ル押込量およびアプリケータロール周速度の低速化等が
行われてきたが、この方法はライン速度アップに対応で
きないため、前記空気巻込み現象の防止策としては有効
性に欠ける。

【０００７】このような問題を克服する手段として、例
えば特開平２−１７４９６１号公報には、ピックアップ
ロール高速回転時に生じるピックアップ不良を防止する
手段として、アプリケータロールとピックアップロール
の下方に盛上げ用ノズルを設けたロールコータ装置が提
案されている。また、特開昭６３−１１９８７６号公報
には、帯状体の塗着性向上のために鋼板に予備塗装を施
す装置を備えたリバースロールコータ装置が提案され、
さらに実開昭６３−１２６０７４号公報には、塗料の泡
立ちを抑えピックアップ量を均一にするため、ピックア
ップロールに対してマグネットを内装して浮遊可能な補
助ロールを配置した塗布装置が提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、盛上げ
用ノズルを採用したロールコータ装置は、ピックアップ
ロール周速度に依存した塗液供給量不足は改善されるも
のの、アプリケータロール周速度に依存した塗装欠陥、
すなわち塗膜厚が不均一となる欠点を十分に解消するこ
とができないという難点がある。また、予備塗装装置を
備えたリバースロールコータ装置は、塗布液を交換する
場合の予備塗装装置の洗浄に時間を要し、メンテナンス
に問題がある。さらに、マグネットを内装して浮遊可能
な補助ロールを用いた塗布装置は、塗料の泡立ち抑制効
果は得られるも、ピックアップロールとアプリケータロ
ール間での空気巻込みに起因する塗装不良を防止するこ
とができないという欠点を有する。

【０００９】この発明は、このような従来技術の問題点
に鑑み、ピックアップロールとアプリケータロール間で
の空気巻込みに起因する塗装欠陥を防止し、高速でしか
も美麗な塗装を可能とする塗装装置を提案しようとする
ものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来のロー
ルコータにみられるアプリケータロール周速度に起因す
る塗装欠陥の発生機構について種々実験、検討を行った
結果、以下の知見を得た。図６はロールコータでの接触
角の説明図で、アプリケータロール２の周速度が比較的
低い場合は図６（ａ）に示すように動的接触角θは比較
的小さい値となり、美麗な塗装面が得られる。この状態
は図４（ｂ）に対応している。しかし、アプリケータロ
ール２の周速度が増加すると、図６（ｂ）に示すよう
に、動的接触角θは増大し、塗液とアプリケータロール
２との接触線はピックアップロール１とアプリケータロ
ール２のニップ間に進入し始める。これは図４（ｃ）に
対応する。この状態からさらにアプリケータロール２の
周速度を増加すると、塗液とアプリケータロール２との
接触線がニップ間に存在しなくなり、空気の巻込みが発
生して塗装欠陥に至る。

【００１１】さらに、図４に示す液中に鋼板を引込む実
験において、鋼板表面をあらかじめ濡らした（プリウェ
ット）場合には、空気巻込みの限界速度が著しく向上す
ることが判明した。かかる実験結果より、ロールコーテ
ィング装置においても、アプリケータロール２がピック
アップロール１により持ち上げられた塗液と接触する以
前に、アプリケータロール２をプリウェット状態とすれ
ば、動的接触角θを減少でき、アプリケータロール２を
高速で回転した時の塗装欠陥を未然に防止することが可
能となるとの知見を得た。

【００１２】この発明は上記知見に基づいてなされたも
ので、その要旨は、ピックアップロールを被塗工材とア
プリケータロールの両方に同時に接触する位置に配置
し、このピックアップロールにて持ち上げられた塗液が
被塗工材、アプリケータロールの順に供給されるように
構成した点にある。

【００１３】

【作用】ピックアップロールを被塗工材とアプリケータ
ロールの両方に同時に接触する位置に配置することとし
たのは、アプリケータロールがピックアップロールによ
り持ち上げられた塗液と接触する以前に、アプリケータ
ロールをプリウェット状態にするためである。

【００１４】ピックアップロールを被塗工材とアプリケ
ータロールの両方に同時に接触する位置に配置した場合
は、ピックアップロールで持ち上げられた塗液がまず被
塗工材に塗布され、続いてアプリケータロールに転写さ
れる。したがって、被塗工材と離反してからピックアッ
プロールと接するまでのアプリケータロールの表面が常
にプリウェット状態となり、ピックアップロールとアプ
リケータロール間での空気巻込みが未然に防止される。
したがって、ライン速度を高速にした際に生じる塗装欠
陥を防止することが可能となる。

【００１５】ピックアップロールにてピックアップされ
た塗液は、ピックアップロールの被塗工材への押込み
量、ピックアップロール周速度およびライン速度に依存
してピックアップロールと被塗工材に分離され、被塗工
材に塗布された塗液は、一般にライン速度よりもアプリ
ケータロール周速度の方が高速であり、かつ被塗工材の
進行方向とアプリケータロールの回転方向は互いに逆方
向である、いわゆるリバース回転であるため、被塗工材
に塗布された塗液はアプリケータロールに転写される。

【００１６】また、ピックアップロールと被塗工材間の
押込み量を制御することによって、アプリケータロール
に依存する塗液供給量不足を解消することができ、均一
な塗装面が得られる。

【００１７】

【実施例】図１はこの発明の一実施例装置を示す概略図
であり、ピックアップロール１をアプリケータロール２
および被塗工材５の両方に接触可能な位置に配置した構
成となっている。

【００１８】すなわち、この発明は塗料を転写してから
ピックアップロール１により持上げられた塗料と接する
までのアプリケータロール２の表面にあらかじめ同一塗
料を塗布するために、ピックアップロール１をアプリケ
ータロール２および被塗工材５の両方に接触可能な位置
に配置する。

【００１９】上記塗装装置において、ピックアップロー
ル１で持上げられた塗料パン４内の塗料は、まず被塗工
材５に塗布され、続いて被塗工材５とリバース回転する
アプリケータロール２に転写される。したがって、被塗
工材５と離反してからピックアップロール１と接するま
でのアプリケータロール２の表面は常にプリウェット状
態となり、ピックアップロール１とアプリケータロール
２間での空気巻込みは未然に防止される。

【００２０】ピックアップロール１によりピックアップ
された塗料は、ピックアップロール１と被塗工材５に分
離され、被塗工材５に塗布された塗料は、アプリケータ
ロール２に転写され本塗装がなされる。

【００２１】なお、ピックアップロール１、アプリケー
タロール２および被塗工材５で囲まれる領域に塗料が存
在するためには、ピックアップロール１と被塗工材５間
からの流入量Ｑ_１と、ピックアップロール１とアプリケ
ータロール２間からの流出量Ｑ_２との間にＱ_１＞Ｑ_２の
関係が成立する必要がある。それは、Ｑ_１＜Ｑ_２となれ
ば塗料供給量不足となり、均一な塗装面は得られなくな
るからである。一般的な塗布作業において塗膜厚さを規
定するためには、ピックアップロール１の周速比とアプ
リケータロール２の周速比およびピックアップロール１
とアプリケータロール間の押込み量で制御しているの
で、流出量Ｑ_２は塗膜厚さによりほぼ決定される。した
がって、Ｑ_１＞Ｑ_２の関係を満たすためには、ピックア
ップロール１と被塗工材５間の押込み量を制御しなけれ
ばならない。すなわち、この値は膜厚に依存して、ー１
〜＋２ｍｍの範囲で、望ましくはー０．５〜＋０．５ｍ
ｍの範囲である必要がある。ここで、負号はピックアッ
プロール１とアプリケータロール２を押込んでいる状態
を、正号はピックアップロール１とアプリケータロール
２が離れている状態を意味する。

【００２２】ピックアップロール１の材質は一般に金属
製であるが、この発明ではピックアップロール１が被塗
工材５と上記の範囲で回転するため、被塗工材とある間
隙を有して回転する場合は、金属ロールを使用できる
が、被塗工材５にピックアップロール１を押込む場合
は、弾性ロールを使用する必要がある。しかし、ピック
アップロール１と被塗工材５とがある間隙を有する場合
もその距離は極めて近いために操業中にピックアップロ
ール１で被塗工材５を傷付けるおそれがあるため、弾性
ロールの使用が望ましい。弾性ロールとしては、金属ロ
ールの表面にウレタンゴム等をライニングしたものを用
いることができる。

【００２３】実施例１図１に示すロール構成の塗装装置を用い、アプリケータ
ロール周速度と塗膜厚さとの関係を調べた結果を、図３
に示す従来装置を用いた場合と比較して図２に示す。本
実施例は、ライン速度７０ｍ／ｍｉｎ、ピックアップロ
ール周速度２０ｍ／ｍｉｎで、粘度０．２Ｐａ・Ｓの塗
料を用いた。また、塗膜厚さとはアプリケータロールで
転写された直後の被塗工材（厚さ０．８ｍｍの帯鋼）上
の膜厚をさす。各ロール間の押込み量は、塗膜厚が３０
μｍとなるように制御した。

【００２４】図３の結果より、従来装置の場合、アプリ
ケータロール周速度が低い場合は塗膜厚さは設定値に等
しく、塗膜面も非常に美麗であるが、アプリケータロー
ル周速度が増加して９８ｍ／ｍｉｎ（周速比＝１．４）
程度になると塗膜厚さは設定値より減少し始めて塗装欠
陥が発生しやすい領域に入り、さらに周速度が増加する
につれ塗膜厚さは大きく減少し、塗装欠陥の発生頻度も
増加することがわかる。このアプリケータロール周速度
の増加に伴う塗膜厚さの減少は、図６（ｂ）で述べた空
気巻込みに起因する。すなわち、アプリケータロールを
高速で回転するにつれ、空気巻込み量が増加したことを
意味する。

【００２５】これに対し、本発明装置の場合は、いずれ
のアプリケータロール周速度においても塗膜厚さは設定
値に等しく、極めて美麗な塗膜面が得られた。この結果
より、本発明装置はアプリケータロールに随伴する空気
巻込みをほぼ完全に防止できることが明らかである。

【００２６】また、ロール回転速度毎の塗装状況を、従
来装置と比較して表１に示す。この結果は、ライン速度
３０〜１５０ｍ／ｍｉｎ、ピックアップロール周速比
０．４、アプリケータロール周速比１．１〜１．７で、
粘度０．２Ｐａ・Ｓの塗料を用いた場合である。各ロー
ル間の押込み量は、アプリケータロール周速比が１．
１、１．４、１．７のときに塗膜厚さがそれぞれ２０μ
ｍ、２５μｍ、３０μｍとなるように制御した。

【００２７】表１の結果より明らかなごとく、従来装置
ではライン速度が低速の時はいずれもアプリケータロー
ル周速比でも比較的良好な塗膜が得られたが、ライン速
度が高速になるにつれ高アプリケータロール周速比で塗
装欠陥が発生している。これに対し、本発明装置では低
ライン速度かつ低アプリケータロール周速比では勿論の
こと、高ライン速度かつ高アプリケータロール周速比で
も美麗な塗装面が得られた。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【発明の効果】以上説明したごとく、この発明装置によ
れば、ピックアップロールとアプリケータロール間での
空気巻込みを未然に防止することができるので、低ライ
ン速度かつ低アプリケータロール周速比では勿論のこ
と、高ライン速度かつ高アプリケータロール周速比とい
う従来のロールコータ装置で美麗な塗装が困難な条件に
おいても、表面美麗な塗装を施すことができるという優
れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例装置を示す概略図である。

【図２】この発明の実施例におけるアプリケータロール
周速度と塗膜厚さとの関係を示す図である。

【図３】従来のロールコータ装置の一例を示す概略図で
ある。

【図４】鋼板引込み法における接触角の説明図で、
（ａ）は液中に鋼板を浸漬した場合の静的接触角、
（ｂ）は鋼板を速度Ｖ_１で液中に引込んだ場合の動的接
触角、（ｃ）は鋼板を速度Ｖ_２で液中に引込んだ場合の
動的接触角をそれぞれ示す。

【図５】ロールコータにおけるピックアップロールと塗
液間のピックアップ状態を例示した模式図で、（ａ）は
ピックアップ良好な状態、（ｂ）はピックアップ不良の
状態をそれぞれ示す。

【図６】ロールコータでの接触角の説明図で、（ａ）は
アプリケータロールの周速度が比較的低い場合、（ｂ）
はアプリケータロールの周速度が増加した場合をそれぞ
れ示す。

【符号の説明】

１ピックアップロール２アプリケータロール３バックアップロール４塗料パン５被塗工材６塗液

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B05C 1/00 - 3/20 B05D 1/28 B05D 3/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ロールコータ方式の塗装装置であって、
ピックアップロールが被塗工材とアプリケータロールの
両方に同時に接触する位置に配置され、前記ピックアッ
プロールにてピックアップされた塗液が被塗工材、アプ
リケータロールの順に供給される構成となしたことを特
徴とする塗装装置。