JP4300961B2

JP4300961B2 - ロール塗布方法

Info

Publication number: JP4300961B2
Application number: JP2003347236A
Authority: JP
Inventors: 容任森川; 成人佐々木
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2003-10-06
Filing date: 2003-10-06
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2023-10-06
Also published as: JP2005111340A

Description

本発明は、ロールコータを用いて基材に連続して塗布処理を行うロール塗布方法に関する。

従来、連続して走行する基材例えば鋼板に、耐食性、加工性、美観性、絶縁性等の性能を付与するために各種の塗膜を鋼板表面上に形成させる処理を行っている。この処理方法としてはロールコーターが一般的に用いられており、ロールを２本用いる２ロールコーター、あるいは３本のロールを用いる３ロールコーターが広く使用されている。特に、３ロールコーターは塗布膜厚の制御性に優れることと、表面外観が比較的美麗であることから、主流のコーティング方式になっている。

この３ロールコーターは、塗布液が満たされているコーターパンより塗布液をくみ上げるピックアップロールとピックアップロールによりくみ上げられた塗布液量を調整するミタリングロールと、調整された塗布液量をピックアップロールから鋼板に転写するアプリケーターロールにより構成されている。各ロールの回転方向は、ロール間の近接点、あるいは接触点において同方向に回転するナチュラル回転の場合と逆方向に回転するリバース回転の場合があるが、一般的にはリバース回転の方が比較的平滑な塗膜面が得られやすいということから、特にアプリケーターロールと鋼板間ではリバース回転にする場合が多い。また、アプリケーターロールは鋼板面に傷を付けないように鋼ロールにゴムをライニングしたゴムロールを用いている。

しかしながら、３ロールコーターを含むロールコーターの代表的な塗布欠陥として、ローピングと呼ばれるロールの周方向の筋模様が、鋼板に転写され、膜厚むらとなり外観劣化となる場合がある。ローピングは塗布液の粘度が高いほど、また、ロール周速が高速ほど発生しやすい傾向にある。特に、鋼板速度が速くなると各ロール周速も速くなるために、ローピングの発生は防ぎ難い。

ライン速度２００ｍｐｍ以上の高速塗布においてローピングの発生を低減させる方法として、ピックアップロールの周速を２０〜８０ｍｐｍ、かつアプリケーターロールの周速をライン速度以上の２００〜１０００ｍｐｍとして塗布を行う方法が特許文献１に開示されている。
特開平１０−３０９５１２号公報（第２頁）

しかし、特許文献１に開示された方法では、アプリケーターロールの周速を上げていくとアプリケーターロール上のローピングのピッチが細かくなり、鋼板上もローピングが目立ちにくくなるが、アプリケーターロールの周速をライン速度に対して上げすぎるとアプリケーターロールと鋼板間が接触する位置において、塗布液の流れが乱れ、幅方向で局所的に塗布液の界面が振動し、鋼板上では斑点状の模様となる。したがって、アプリケーターロールの周速を速くすることはローピングに対しては有効な手段であるが、新たな塗布外観の劣化要因を作り出す問題があった。

そこで、本発明は、前記課題を解決し、高速で連続した基材に対して、良好な塗布外観が得られる技術を提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために、
コーターパン内の塗布液をピックアップロールで汲み上げ、汲み上げた塗布液の液量をミタリングロールで調整した後、アプリケーターロールに転写し、前記アプリケーターロールを連続的に走行する基材に接触して、前記アプリケーターロール表面の塗布液を前記基材表面に転写させる塗布液のロール塗布方法において、前記基材の走行速度Ｖｓを２００ｍｐｍ以上、前記ピックアップロールの周速Ｖｐを８０ｍｐｍ以上１５０ｍｐｍ以下、かつ前記基材の走行速度Ｖｓに対する前記アプリケーターロールの周速Ｖａの周速比Ｖａ／Ｖｓを０．８以上１．４以下にすることを特徴とするロール塗布方法を提供するものである。

また、この塗布方法において、ピックアップロールの塗布液汲み上げ側のコーターパンの液面より上方で、ピックアップロールとミタリングロールとの接触位置あるいは最接近位置より下方でピックアップロールに近接させて板状のブレードを設置することを特徴とするロール塗布方法を提供するものである。

本発明では、ローピングや斑点状の模様の塗布欠陥の発生場所において、流体力学的に安定した塗布液の流れを実現させることにより、塗布液の種類を問わず、高速ラインで塗布欠陥のない塗布処理が可能になる。本発明によれば、塗布欠陥による品質の低下を招くことなく生産性を向上させることが可能となる。

本発明の実施の形態について以下に説明する。

本発明では、連続して通板される基材の片面または両面に３ロールコーターを用いて塗布液を塗布する。図１は本発明の実施に使用するロールコーターの要部構成例を示す図である。ロールコーターは、コーターパン２から塗布液３を汲み上げるピックアップロール４とピックアップロール上の塗布液３の液量を調整するミタリングロール５と調整されたピックアップロール上の塗布液を基材１に転写するアプリケーターロール６から構成されている。

各ロールの回転方向は、各ロール間、あるいはアプリケーターロール６と基材１間において互いに逆方向であり、ミタリングロール５上には塗布液３を掻き取るブレード７が設置されている。基材１が鋼板等の金属板の場合は、アプリケーターロール６は鋼ロールにゴムがライニングされたゴムロールを用いる。基材１はバックアップロール８に巻きついた状態で塗布液３が塗布される。

図１のロールコーターを用いて、次のようにして塗布液を塗布する。すなわち、コーターパン２内の塗布液３をピックアップロール４で汲み上げ、汲み上げた塗布液３の液量をミタリングロール５で調整した後、アプリケーターロール６に転写し、前記アプリケーターロール６を連続的に走行する基材１に接触して、前記アプリケーターロール６表面の塗布液３を前記基材表面に転写することで、基材１表面に塗布液を塗布する。表面に塗布液が塗布された基材１は、次いで図示されていない加熱設備又は乾燥設備に通板されて、加熱乾燥され、基材１表面に所要の塗膜が形成される。ミタリングロール５表面に付着した塗布液３は、その一端をミタリングロール５表面に押し付けて配置されたブレード７で掻き取られ、コーターパン２に戻る。

このようなロールコーターにおいて、ローピングの発生条件は主に各ロールの周速、各ロール間のギャップ、あるいは押し付け圧、塗布液の物性値（粘度、表面張力）に依存するが、高速塗布では、必然的に各ロール周速が速くなるために、ローピングが発生しやすくなる。

ローピングはミタリングロール５とピックアップロール４間、およびピックアップロール４とアプリケーターロール６間で発生する可能性があるが、高速塗布では後者で必ず発生する。また、後者でローピングが発生する場合には前者で発生するローピングはキャンセルされるため、ピックアップロール４とアプリケーターロール６間のみに着目すればよい。

種々の実験による検討を行った結果、ピックアップロール４の周速を上げていくと、アプリケーターロール６上のローピングのピッチが小さくなっていき、ピックアップロール周速が８０ｍｐｍ以上では非常に細かいピッチのローピングが得られた。ローピングのピッチが小さくなると、塗布むらが目立ち難くなることもあるが、塗布後から乾燥までの間にレベリング効果が高まり、加熱乾燥後に塗布むらが一層目立ち難くなることから、乾燥後の外観が向上する。

さらに、アプリケーターロール周速を基材１の速度（ライン速度とも記載する）の１．４倍以下に抑えれば、アプリケーターロールと鋼板間が接触する位置における塗布液の界面が振動することに起因する斑点状の模様は発生しなかった。

ピックアップロール周速は８０〜１５０ｍｐｍの範囲が望ましい。ピックアップロール周速が１５０ｍｐｍ以上になると、塗布液の飛散が激しくなり作業性が悪くなることと、この周速範囲でローピング発生が防止され良好な外観が得られるからである。また、アプリケーターロール周速はライン速度に対して０．８〜１．４の範囲にすることが望ましい。ライン速度に対して、アプリケーターロール周速を０．８未満にすると、アプリケーターロール６のトリップや基材１に随伴する空気を巻き込みやすくなり、アプリケーターロール周速を１．４超にすると、斑点状の模様が発生しやすくなるためである。

また、前述の方法において、ピックアップロール周速を速くすると、塗布液３の物性によっては、塗布液３の飛散の発生や、ブレード７により掻き落とされたミタリングロール５上の大量の塗布液３がコーターパン２に戻る際に空気を巻き込み泡が大量に発生し、泡を巻き込んだ塗布液をピックアップロール４が汲み上げて塗布欠陥になる。

ピックアップロール周速の増速による塗布液３の持ち上げ量を抑制することで、前述の問題点を防止できる。ピックアップロール周速の増速による塗布液３の持ち上げ量を抑制するには、図２に示すように、ピックアップロール４の塗布液汲み上げ側のコータパン２の液面より上方で、ピックアップロール４とミタリングロール５との接触位置あるいは最接近位置より下方で、その一方の端部をピックアップロール４に近接させて板状のブレード９を設置するのがよい。

ブレード９はピックアップロール４には接触させず、ピックアップロール４が持ち上げた塗布液量のある程度の量を掻き落とす程度の隙間を設ける。そのためには、板状のブレード９とピックアップロール４との隙間は、０．１〜０．５ｍｍ程度が好ましい。０．１ｍｍ未満ではロール幅方向で隙間の均一性が確保できなくなり、ブレード９で掻き取った後のピックアップロール４上の塗布液がロール幅方向で不均一になる。０．５ｍｍ超ではピックアップロールの塗布液の持ち上げ量を抑制する効果が不十分になり、塗布液の飛散や多量の気泡の発生を招く。

ピックアップロール周速の増速による塗布液３の持ち上げ量の抑制は、ピックップロール４に近接してロールを配置することでも可能であるが、ロールを用いるとロールで掻き取った後にローピングが発生し、ピックアップロール４上の塗布液がロール幅方向で不均一になる。板状のブレード９には、前述の問題点がなく、しかも設備が廉価であるという利点がある。

ブレード９の高さ方向の位置はよりコーターパン２内の塗布液３の液面に近い方が望ましい。これは、ブレード９により掻き落とした塗布液３がコーターパン２内に戻る際に気泡を巻き込むのを防ぐ効果がより優れるからである。

前述のようにピックアップロールに近接させてブレード９を設置することによりピックアップロール４による塗布液３の持ち上げ量が抑制できるため、ピックアップロール４を高速にしても塗布液３の飛散がなく、また、ミタリングロール５上のブレード７で掻き落とす塗布液３が少量になるため、泡立ち性のよい塗布液３に対しても気泡の発生を抑制できる。

前述の塗布方法では、図１及び図２に示すように、基材１をバックアップロール８に巻きつけた状態で垂直方向に通板される基材１に塗布液を塗布しているが、本発明では、基材１を挟んで両側にロールコーターを配置し、基材１をバックアップロールに巻きつけることなく、その両面に同時に塗布液を塗布してもよい。また、基材１の通板方向は水平パス、垂直パスの何れでもよい。

本発明を以下の実施例、及び比較例により詳細に説明する。

板厚０．５ｍｍ、板幅１２００ｍｍの冷延鋼板ストリップに対して、図１に示した塗布装置を用いて、表１に記載した塗布条件で連続的に塗布を行い、乾燥後の塗布外観の評価を行った。図１の塗布装置において、各ロールの材質は、アプリケーターロール６が鋼ロールにゴムをライニングしたゴムロール、ピックアップロール４とミタリングロール５は金属ロールであり、各ロールのロール径はアプリケーターロール６とピックアップロール４が３００ｍｍφ、ミタリングロール５が２００ｍｍφである。ピックアップロール４とミタリングロール５のギャップは塗布膜厚が一定になるように、５０〜１５０μｍの範囲で調整した。ミタリングロール５の周速も同様に、塗布膜厚が一定になるように１０〜１２０ｍｐｍの範囲で調整した。使用した塗布液は、液温度２０℃において粘度が１ｃｐ、表面張力が４０ｄｙｎ／ｃｍのものを用いた。塗布後の外観の評価は、十分に明るい蛍光灯の下で目視による観察によって行い、ローピング、斑点状の模様の発生有無を評価した。また、ローピング及び斑点状の模様の両方が発生しなかったものを外観が良好、少なくとも何れか一方が発生したものを外観が不良と評価した。塗布後の外観の評価結果を表１に記載した。

表１に示すように、本発明法では、基材の速度（ライン速度）が速くなっても良好な外観が得られたのに対して、従来法ではピックアップロール周速が８０ｍｐｍ未満の条件や、アプリケーターロール周速が基材の速度に対して１．４超になると、前者ではローピングが発生し、後者では斑点状の模様が発生することによる塗布欠陥となった。

また、図２に示した塗布装置を用いた実施例を示す。実施例１と同様のロール材質、及びロール径のものを用いた。実施例１と同様の冷延鋼板ストリップを使用し、塗布条件は表２に記載した条件とした。塗布液の粘度、表面張力も実施例１と同様であるが、実施例１に用いた塗布液よりも泡立ち易い塗布液を用いた。ピックアップロール４による塗布液の持ち上げ量を抑制するブレード９とピックアップロール４の隙間は０．３ｍｍとした。

ピックアップロール４からの塗布液の飛散有無、及びコーターパン２液面における気泡発生量の程度を観察した。また、実施例１と同様にして、塗布外観を観察し、ローピング、斑点状の模様の発生有無を評価し、ローピング、斑点状の模様、気泡混入による塗布欠陥が何れも発生しなかったものを外観が良好、何れか一つ以上の塗布欠陥が発生したものを外観が不良と評価した。観察察結果を表２に記載した。

表２に示すように、本発明法では、ピックアップロール４の周速が速くなっても塗布液の飛散がなく、また気泡の発生が抑制され、作業性を悪化させることもなかった。また、ローピング、斑点状の模様が発生せず、さらに気泡が混入した塗布外観の劣化もなかった。一方、ブレード９を設置しない比較法の場合は、気泡が大量に発生することにより塗布外観が劣化するだけでなく、コーターパン２から気泡が溢れることによる作業性の悪化や長時間の連続操業が困難になるという問題があった。したがって、泡立ち性のよい塗布液に対しても本発明を適用することにより塗布外観を良好にできる条件で安定的に操業できる。

なお、前記実施例１、２では基材として冷延鋼板を用いたが、本発明は特に鋼板に限定されず、アルミ等の他の金属板や紙、フィルムにも適用されるものである。

本発明は、鋼板、アルミ等の金属板や紙、フィルム等の基材に、連続して塗布液を塗布、特に高速で塗布する際に、良好な塗布外観を得る方法として利用できる。

本発明の実施に使用する塗布装置の要部構成例を示す側面図である。本発明の実施に使用する別の塗布装置の要部構成例を示す側面図である。

符号の説明

１基材
２コーターパン
３塗布液
４ピックアップロール
５ミタリングロール
６アプリケーターロール
７ブレード
８バックアップロール
９ブレード（板状のブレード）

Claims

コーターパン内の塗布液をピックアップロールで汲み上げ、汲み上げた塗布液の液量をミタリングロールで調整した後、アプリケーターロールに転写し、前記アプリケーターロールを連続的に走行する基材に接触して、前記アプリケーターロール表面の塗布液を前記基材表面に転写させる塗布液のロール塗布方法において、前記基材の走行速度Ｖｓを２００ｍｐｍ以上、前記ピックアップロールの周速Ｖｐを８０ｍｐｍ以上１５０ｍｐｍ以下、かつ前記基材の走行速度Ｖｓに対する前記アプリケーターロールの周速Ｖａの周速比Ｖａ／Ｖｓを０．８以上１．４以下にすることを特徴とするロール塗布方法。
ピックアップロールの塗布液汲み上げ側のコーターパンの液面より上方で、ピックアップロールとミタリングロールとの接触位置あるいは最接近位置より下方でピックアップロールに近接させて板状のブレードを設置することを特徴とする請求項１記載のロール塗布方法。