JP4161853B2 - 帯状体の塗装方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば鋼帯等の帯状体の塗装方法及び塗装装置に関する。

例えば鋼帯等の帯状体の表面に塗料を塗布する方法として、回転する円筒状のロールの表面に塗料を供給し、このロールの表面を介して塗料を帯状体の表面に塗布するロールコーティング法が知られている。

特許文献１には、ゴムに溝加工が施されたグルーブロール（コーティングロール）を金属帯に押し付けて溝内に供給された液体を金属帯に塗布する方法において、金属帯に塗布される液体の付着量を予測し、予測量が目標量になるようにコーティングロールの押し付け力を制御する発明が開示されている。

また、非特許文献１には、ゴムに溝加工が施されたコーティングロールを金属帯に押し付け、溝内に供給された液体を金属帯に塗布する方法において、金属帯に塗布される液体の付着量は通板速度が速くなるにつれて増加する傾向にあることが開示されている。

さらに、非特許文献２には、メタリングロールとゴム製のアプリケータロール（コーティングロール）とを備え、コーティングロールが金属帯の移動方向と同方向に回転する正回転ロールコータが開示されている。
特開平１１−１６５１２７号公報 化学工業論文集、第２６巻、第５号、７２７〜７２９頁、２０００ コーティング装置と操作方法入門、総合技術センタ発行、６０頁、１９９０

しかしながら、これらの従来の技術では、長手方向に一定厚の塗膜を形成する場合には、通板速度に応じてコーティングロールの押し込み力を制御する必要があり、塗装作業が煩雑になったり、膜厚の高精度化が難しいという課題があった。

また、最近では環境保護の観点から、溶剤系の高粘度塗料から水系の低粘度塗料への転換が指向されているが、低粘度塗料を用いると、コーティングロールの押し込み力の調整では薄膜から厚膜までの広範囲に塗膜厚を造り分けることが難しいという課題があった。

本発明の目的は、通板速度の変更や塗膜厚の変更のためにコーティングロールの押し込み力を制御する必要がなく、広範囲の膜厚を簡便な方法で高精度に制御することができる方法ならびに装置を提供することである。

互いに反対方向に回転するドクターロールとコーティングロールとを備え、コーティングロールが被塗工材である帯状体の移動方向と同方向に回転する正回転ロールコータによる塗装試験を行い、以下に列記する知見（１）及び（２）を得て、本発明を完成した。
（１）図１は、帯状体の移動速度に対するドクターロールの周速度の比であるドクターロール周速度比（ドクターロールの周速度／帯状体の移動速度）、及び帯状体の移動速度に対するコーティングロールの周速度の比であるコーティングロール周速度比（コーティングロール周速度／帯状体の移動速度）がいずれも一定値である場合に、帯状体の移動速度（ライン速度）とウェット膜厚との関係を示すグラフである。

図１にグラフで示すように、従来は、塗装作業中に帯状体の移動速度が変更されると、ウェット膜厚も変動していたが、このグラフにおける本発明例に示すように、ドクターロール周速度比及びコーティングロール周速度比を一定値に制御すれば、帯状体の移動速度（ライン速度）が変化しても、ウェット膜厚を略一定に制御することができる。
（２）図２は、ドクターロール周速度比とウェット膜厚との関係を示すグラフである。このグラフに示すように、ドクターロール周速度比を変更することにより、ウェット膜厚を変更することができる。したがって、予め、ドクターロール周速度比とウェット膜厚との関係を図２にグラフで例示したように予め求めておき、この関係に基づいて、ウェット膜厚を制御することができる。

本発明は、互いに反対方向に回転するドクターロールとコーティングロールとを有し、このコーティングロールが被塗工材である帯状体の移動方向と同方向に回転するように構成されたロールコータを用いて、コーティングロールに供給された塗料を帯状体に塗布している際に、ドクターロールの周速度を変更することによって帯状体の移動速度に対するドクターロールの周速度の比であるドクターロール周速度比を調整することにより帯状体に塗布される塗膜の厚さを制御することを特徴とする帯状体の塗装方法である。

この本発明に係る帯状体の塗装方法では、ドクターロール周速度比と塗膜の厚さとの関係を予め求めておき、この関係に基づいて塗膜の厚さを制御することが望ましい。

これらの本発明に係る帯状体の塗装方法では、帯状体の塗装を行っている際に塗膜の厚さを小さくする変更を行う場合には、この変更以後におけるドクターロール周速度比が変更前におけるドクターロール周速度比よりも大きくなるようにドクターロール周速度比を変更し、帯状体の塗装を行っている際に塗膜の厚さを大きくする変更を行う場合には、この変更以後におけるドクターロール周速度比が変更前におけるドクターロール周速度比よりも小さくなるようにドクターロール周速度比を変更することが望ましい。
これらの本発明に係る帯状体の塗装方法では、（ａ）移動方向への帯状体の移動速度の変更を行う場合には、この変更の前後におけるドクターロール周速度比が同じ値になるように、ドクターロールの周速度を変更することによって、この変更の前後における塗膜の厚さを略一定にすること、又は（ｂ）帯状体の塗膜の厚さの変更を行う場合には、この変更の前におけるドクターロールの周速度比及び塗膜の厚さと、この変更の後における塗膜の厚さの目標値とに基づいて求められる、この変更の後におけるドクターロールの周速度比の目標値となるように、ドクターロールの周速度を変更することが望ましい。

別の観点からは、本発明は、互いに反対方向に回転するドクターロールとコーティングロールとを有し、このコーティングロールが被塗工材である帯状体の移動方向と同方向に回転するように構成されたロールコータを備え、このコーティングロールに供給された塗料を帯状体に塗布する帯状体の塗装装置であって、さらに、帯状体に対する塗装時に、ドクターロールの周速度を変更することによって帯状体の移動速度に対するドクターロールの周速度の比であるドクターロール周速度比を調整することにより帯状体に塗布される塗膜の厚さを制御するための制御装置を備えることを特徴とする帯状体の塗装装置である。

本発明により、通板速度の変更や塗膜の厚さの変更のためにコーティングロールの押し込み力を制御しなくとも簡便な方法で、広い範囲にわたって塗膜の厚さを高精度に制御することができる。

以下添付図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態を、（１）装置構成及び（２）塗装方法の順に詳細に説明する。なお、以降の説明では帯状体が鋼板である場合を例にとる。

（１）塗装装置１の構成
図３は、本実施の形態の塗装装置１の構成を概念的に示す説明図である。

図３に示すように、被塗工材である鋼板２に対して、概念的に示した加圧支持機構３により押し付け可能に配置されたコーティングロール４と、概念的に示した加圧支持機構５によりコーティングロール４に当接するように配置されたドクターロール６と、制御装置（図示せず）とを備える。

図３に示すように、コーティングロール４は鋼板２の移動方向と同じ方向へ回転し、一方ドクターロール６はコーティングロール４とは反対方向へ回転する。

コーティングロール４は、帯状体が本実施の形態のように鋼板２等の金属帯である場合には、鋼製のロール表面にゴムをライニングした構造であり、ゴムの表面には、周方向に連続又は非連続の窪みが多数形成されたロールを用いることが望ましい。この窪みの形状は特に限定されないが、例えばＶ字状、Ｕ字状或いは台形状等が例示される。窪みの深さは、塗料の粘度や塗膜の厚さにより適宜決定すればよい。例えば、塗料の粘度が２ｍＰａ・ｓであってウェット膜厚の目標値が６μｍである場合には、窪みの深さは数１０μｍ程度とすればよい。

コーティングロール４の周速度は、上述した制御装置からの指令に基づいて、同じく図示しないコーティングロール速度調整手段により調整される。また、鋼板２へのコーティングロール４の押し込み量は、この制御装置からの指令に基づいて、同じく図示しないコーティングロール押し込み量調整手段により調整される。ここで、「押し込み量」とは、鋼帯２とコーティングロール４とが線接触した状態を基準にし、その状態からのコーティングロール４の鋼帯２への押し込み方向の移動量をいう。

ドクターロール６は、通常、鋼製のロールが用いられるが、鋼製のロールの表面にゴムライニングした構造のロールを用いてもよい。ドクターロール６の周速度は、上述した制御装置からの指令に基づいて、図示しないドクターロール速度調整手段により調整される。コーティングロール４へのドクターロール６の押し込み量は、制御装置に基づいてドクターロール６の押し込み量調整手段（図示しない）により調整される。ここで、「押し込み量」は、コーティングロール４とドクターロール６とが線接触した状態を基準にし、その状態からのドクターロール６のコーティングロール４への押し込み方向の移動量をいう。

制御装置には、予め、例えば上述した図２に示すようなドクターロール周速度比と膜厚との関係、ドクターロール周速度比の基準設定値ならびにコーティングロール周速度比の基準設定値が入力されて記憶される。例えば、ドクターロール周速度比の基準設定値は０〜４．０程度の範囲が入力され、コーティングロール周速度比の基準設定値は０．８〜１．０程度の範囲が入力される。通常は、ドクターロール周速度比及びコーティングロール周速度比それぞれの基準設定値は、いずれも１．０としておけばよい。

コーティングロール４とドクターロール６との間に供給される塗料７としては、粘度が１〜１００ｍＰａ・ｓの塗料を用いることができる。特に、粘度が１〜１０ｍＰａ・ｓ程度の低粘度塗料を用いると好適である。

本実施の形態の塗装装置１は、以上のように構成される。

（２）塗装方法
次に、この塗装装置１を用いた塗装方法を説明する。

図３において、コーティングロール４とドクターロール６とにより形成される塗料溜まりに供給された塗料７は、コーティングロール４及びドクターロール６それぞれの矢印方向への回転により、コーティングロール４とドクターロール６との間を通過し、コーティングロール４の外周面に付着する。コーティングロール４への塗料７の付着量は、ドクターロール６の押し込み量、ドクターロール周速度比及びコーティングロール周速度比によって制約される。コーティングロール４の外周面に付着した塗料７は、コーティングロール６の押し込みにより鋼板２の表面に転移し、鋼板２の表面に所定の厚さのウェット塗膜が形成される。

本実施の形態では、このようにして塗布を開始する前に、制御装置において、ドクタロール周速度比とコーティングロール周速度比とをそれぞれ予め設定した基準値とし、この基準値で目標のウェット膜厚と鋼板２の移動速度の設定値とから、ドクターロール６の押し込み量の設定値を求め、次いでコーティングロール４の押し込み量の設定値を求める。これらの押し込み量の設定値は経験的に求めることができる。

このようにして、ドクターロール周速度比及びコーティングロール周速度比をいずれもそれぞれの基準値に設定し、ドクターロール６及びコーティングロール４それぞれの押し込み量を設定値に設定し、鋼板２を設定した移動速度で移動することによって、目標の膜厚を有する鋼板２が得られる。

このようにして塗装を行っている際に、鋼板２の移動速度が変化しても、ドクターロール周速度比及びコーティングロール周速度比をともに一定とするように、ドクターロール６の周速度とコーティングロール４の周速度とを変更すれば、ドクターロール６及びコーティングロール４の押し込み量を変更することなく、長手方向に一定のウェット膜厚を有する鋼板２を得ることができる。

また、塗装中にウェット膜厚を変更するには、ドクターロール周速度比とウェット膜厚との関係からドクターロール６の周速度比を求め、ドクターロール速度調整手段によって求めたドクターロール周速度比へ変更することにより、押し込み量を変更することなくウェット膜厚を変更することができる。

すなわち、このように塗装作業の途中で鋼板２の移動速度が変更される場合には、ドクターロール周速度比とコーティングロール周速度比とをそれぞれ一定とするように、ドクターロール６の周速度、及びコーティングロール４の周速度のうちの少なくとも一方を変更することにより、長手方向にウェット膜厚が均一な鋼板２を得ることができる。
また、塗装作業の途中で鋼板２のウェット膜厚を変更する場合には、ドクターロール６の周速度比とウェット膜厚との関係から演算されるドクターロール６の周速度比へ変更することにより、目標のウェット膜厚に変更することができる。

このように、本実施の形態により、通板速度の変更や塗膜の厚さの変更のためにコーティングロールの押し込み力を制御しなくとも簡便な方法で、広い範囲にわたって塗膜の厚さを高精度に制御することができる。

さらに、本発明を実施例を参照しながら詳細に説明する。

図４は、本実施例におけるウェット膜厚の変更状況を示すグラフである。本実施例では、上述した図３に示す構成の塗装装置１を用いて、図４に示すように、６μｍのウェット膜厚で塗装を開始し、塗装の途中で２μｍのウェット膜厚に変更する場合について説明する。塗装条件を以下に列記する。

塗料の粘度：４ｍＰａ・ｓ
コーティングロール４の直径：４５０ｍｍ
ゴムライニング厚：２５ｍｍ
コーティングロール４の表面の形状：連続Ｖ溝
溝ピッチに対する溝深さの比：０．１８
ドクターロール６：金属ロール
鋼帯２の移動速度：２０〜１２０ｍ／ｍｉｎ
コーティングロール４の周速度比の基準値：１．０
ドクターロール６の周速度比の基準値：１．０
最初に、目標のウェット膜厚を６μｍとし、ドクターロール周速度比とコーティングロール周速度比をともに基準値の１．０とした。そして、この条件でドクターロール６の押し込み量と、コーティングロール４の押し込み量とを経験的に求め、それぞれ０．３ｍｍ、０．５ｍｍとした。

この条件下、時間ｔ₀ 〜ｔ₁ の間、鋼板２の両面に塗料７を塗布した。なお、鋼板２の移動速度が上記範囲で変化しても、ドクターロール６の押し込み量とコーティングロール４の押し込み量とは一切変更せず、コーティングロール周速度比及びドクターロール周速度比がともに１．０で一定となるように、ドクターロール６及びコーティングロール４の周速度を調整した。

時刻ｔ₁ においてウェット膜厚の変更を開始して時刻ｔ₂ においてウェット膜厚６μｍから２μｍへ変更するという膜厚変更制御を行った。この膜厚変更制御では、予め求められている図２に示す関係に基づき、変更後の目標のウェット膜厚２μｍから、ドクターロール周速度比の設定値を求め、設定値を１．０から３．０に変更した。なお、コーティングロール周速度比、ドクターロール６の押し込み量、ならびにコーティングロール４の押し込み量は一切変更しなかった。

時刻ｔ₂ 以降は、目標のウェット膜厚を２μｍとし、ドクターロール周速度比を３．０とした。コーティングロール周速度比、ドクターロール６の押し込み量、コーティングロール４の押し込み量は変更しなかった。

なお、鋼板２の移動速度が上記範囲で変化しても、ドクターロール６の押し込み量とコーティングロール４の押し込み量とはいずれも変更せず、コーティングロール周速度比とドクターロール周速度比はそれぞれ１．０、３．０となるように、ドクターロール６及びコーティングロール４の周速度を調整した。

この結果、時刻ｔ₀ 〜ｔ₁ の間ではウェット膜厚６μｍであり、一方時刻ｔ₂ 以降ではウェット膜厚が２μｍの塗膜を両面に有する鋼板２を得ることができた。

また、時間ｔ₀ 〜ｔ₁ の間、及び時間ｔ₂ 以降において、鋼帯２の移動速度が変動しても、ドクターロール周速度比とコーティングロール周速度比とをともに一定とすることにより、ウェット膜厚が一定である鋼板を得られた。また、ドクターロール周速度比を変更することによりウェット膜厚の変更が可能となった。

ドクターロール周速度比及びコーティングロール周速度比がいずれも一定値である場合に、帯状体の移動速度（ライン速度）とウェット膜厚との関係を示すグラフである。 ドクターロール周速度比とウェット膜厚との関係を示すグラフである。 実施の形態の塗装装置の構成を概念的に示す説明図である。 実施例におけるウェット膜厚の変更状況を示すグラフである。

符号の説明

１ 塗装装置
２ 鋼板
３ 加圧支持機構
４ コーティングロール
５ 加圧支持機構
６ ドクターロール
７ 塗料

Claims (6)

1. 互いに反対方向に回転するドクターロールとコーティングロールとを有し、該コーティングロールが被塗工材である帯状体の移動方向と同方向に回転するように構成されたロールコータを用いて、該コーティングロールに供給された塗料を前記帯状体に塗布している際に、前記ドクターロールの周速度を変更することによって前記帯状体の移動速度に対する前記ドクターロールの周速度の比であるドクターロール周速度比を調整することにより前記帯状体に塗布される塗膜の厚さを制御することを特徴とする帯状体の塗装方法。
2. 前記ドクターロール周速度比と前記塗膜の厚さとの関係を予め求めておき、該関係に基づいて前記塗膜の厚さを制御する請求項１に記載の帯状体の塗装方法。
3. 前記帯状体の塗装を行っている際に前記塗膜の厚さを小さくする変更を行う場合には、該変更以後におけるドクターロール周速度比が前記変更前におけるドクターロール周速度比よりも大きくなるようにドクターロール周速度比を変更し、前記帯状体の塗装を行っている際に前記塗膜の厚さを大きくする変更を行う場合には、該変更以後におけるドクターロール周速度比が前記変更前におけるドクターロール周速度比よりも小さくなるようにドクターロール周速度比を変更する請求項１又は請求項２に記載の帯状体の塗装方法。
4. 前記移動方向への前記帯状体の移動速度の変更を行う場合には、該変更の前後における前記ドクターロール周速度比が同じ値になるように、前記ドクターロールの周速度を変更することによって、前記変更の前後における前記塗膜の厚さを略一定にする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の帯状体の塗装方法。
5. 前記帯状体の塗膜の厚さの変更を行う場合には、該変更の前における前記ドクターロールの前記周速度比及び前記塗膜の厚さと、該変更の後における前記塗膜の厚さの目標値とに基づいて求められる、該変更の後における前記ドクターロールの周速度比の目標値となるように、前記ドクターロールの周速度を変更する請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の帯状体の塗装方法。
6. 互いに反対方向に回転するドクターロールとコーティングロールとを有し、該コーティングロールが被塗工材である帯状体の移動方向と同方向に回転するように構成されたロールコータを備え、該コーティングロールに供給された塗料を前記帯状体に塗布する帯状体の塗装装置であって、さらに、該帯状体に対する塗装時に、前記ドクターロールの周速度を変更することによって前記帯状体の移動速度に対する前記ドクターロールの周速度の比であるドクターロール周速度比を調整することにより前記帯状体に塗布される塗膜の厚さを制御するための制御装置を備えることを特徴とする帯状体の塗装装置。

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