JP4691007B2

JP4691007B2 - カーテン塗装装置

Info

Publication number: JP4691007B2
Application number: JP2006333310A
Authority: JP
Inventors: 義広末宗; 重典田中
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2006-12-11
Filing date: 2006-12-11
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2026-12-11
Also published as: JP2008142634A

Description

本発明は、塗料をカーテン状に落下させ、下方を走行する鋼帯の表面を塗装するカーテン塗装装置に関する。

鋼帯の表面を塗装する際には、例えばカーテン塗装方法が用いられる。このカーテン塗装方法は、カーテン塗装装置を用いて行われ、鋼帯の搬送路の上方に設けられた塗料吐出装置から塗料がカーテン状に自由落下され、搬送路上を走行する鋼帯の表面に４０μｍ（乾燥前のウェット状態）程度の厚みの塗料が塗布される。

上述のカーテン塗装装置では、通常図１２、図１３に示すように塗料吐出装置１００の下方に塗料受けパン１０１が配置されている。そして例えば塗装開始時には、先ず塗料吐出装置１００から塗料受けパン１０１にカーテン状の塗料Ａが吐出され、その後塗料Ａの吐出状態が安定してから塗料受けパン１０１を取り除いて、下方を走行する鋼帯Ｈの表面に塗料Ａが塗布されている。

しかし、この塗料受けパン１０１を取り除いた直後には、カーテン状の塗料Ａの先頭部分に中央に向かう縮流が形成される。その塗料Ａの先頭部分が鋼帯Ｈの表面に塗布されると、その塗布部分に他の部分に比べて厚い、６０μｍ程度の厚みの厚膜部が形成される。この厚膜部を放置すると、その後鋼帯Ｈが加熱炉において加熱される際に、厚膜部だけが十分に乾燥されず、例えばその未乾燥の塗料が搬送路上の搬送ロールに付着して固まることがある。搬送ロールに塗料が固着すると、その後搬送ロールと接触する鋼帯Ｈの表面を疵付けることがある。また、最終的に鋼帯Ｈがコイル状に巻き取られる際に、未乾燥の塗料が接着剤の役割を果たし、鋼帯Ｈ同士が接着することがある。

かかる問題を解決するため、鋼帯の搬送路上に均しロールを設置し、鋼帯の表面の厚膜部を均しロールによって均す方法（特許文献１、２参照）や、鋼帯の搬送路上に均しブレードを設置し、鋼帯の表面の厚膜部を均しブレードによって均す方法（特許文献２参照）が提案されている。乾燥前の定常部の最大厚みが４０μｍ程度で、厚膜部の最大厚みが６０μｍ程度の塗装膜を形成する場合には、この方法は有効であった。

特開平７−１１６５８８号公報特開平７−８８７８号公報

しかしながら、鋼帯の表面に例えば４０μｍ（乾燥前のウェット状態）を超えるような厚い塗装膜を形成する場合には、その分上述の厚膜部も厚くなる。例えば８０μｍの塗装膜を形成する場合には、厚膜部の厚みが１００〜５００μｍにもなる。このように厚膜部が厚くなった場合に上述の均しロールを用いると、均しロールと鋼帯の表面との接触部分において厚膜部の多量の塗料が堰き止められ、その場で滞留してしまう。この結果、その滞留した塗料の一部がその場で固まって均しロールに付着し、その付着した塗料が均しロールと共に回転して、その後均しロールに送られる鋼帯の塗装面を疵付けてしまう。

また、上述の均しブレードを用いた場合も、均しロールの場合と同様に均しブレードと鋼帯の接触部分において厚膜部の多量の塗料が堰き止められて滞留する。そして、その滞留した塗料の一部が固まって均しブレードを押し退けて、厚膜の状態のまま下流側に送られてしまう。厚膜のまま下流に送られると、上述したように搬送ロールの汚染や鋼帯同士の接着が起こる。また、滞留した塗料の一部が均しブレードに固着し、その後均しブレードに送られる鋼帯の塗装面を疵付けることもある。

このように、塗装膜の厚みが厚くなると、上述の均しロールや均しブレードでは、塗料の厚膜部を適正に均すことができなくなる。特に、近年においては、塗装工程の集中化等の要請から複数層の液膜からなる塗料を同時に塗装する設備が増えており、鋼帯の表面に６０μｍ（乾燥前のウェット状態）以上、例えば８０μｍの厚い塗料を塗布することが多くなってきている。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、鋼帯のカーテン塗装において、より厚い厚膜部が形成されるような場合であっても鋼帯の表面の塗料を適正に均すことができるカーテン塗装装置を提供することをその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、塗料をカーテン状に落下させ、下方を走行する鋼帯の表面を塗装するカーテン塗装装置であって、鋼帯の表面に接触して回転し鋼帯の表面上の塗料を均す均しロールを有し、前記均しロールは、回転軸が鋼帯の幅方向に向けられ、一端から他端に向けて次第に径が小さくなるテーパ状に形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、テーパ状の均しロールにより厚膜部を鋼帯の側方に押し流すことができるので、厚膜部の塗料が鋼帯の表面上で滞留することがない。したがって、従来のように滞留した塗料がロールやブレードに付着することがなく、より厚い厚膜部であっても適正に除去し均すことができる。

前記均しロールの少なくとも表面には、弾力性を有する材質が用いられていてもよい。

前記均しロールのテーパ角度は、１０°〜３０°に設定されていてもよい。

前記カーテン塗装装置は、前記均しロールと鋼帯の表面との間にある塗料に気体を供給するノズルをさらに有するようにしてもよい。

前記気体が前記均しロールと鋼帯の表面との間において前記均しロールの径の小さい方向に流れるように、前記ノズルの向きが設定されていてもよい。

前記均しロールの下流側には、鋼帯の表面に接触して回転する他のロールが配置され、前記他のロールは、回転軸が鋼帯の幅方向に向けられ、一端から他端に向けて次第に径が小さくなるテーパ状に形成され、前記均しロールと径の小さくなる方向が逆になるように配置されていてもよい。

前記他のロールは、前記均しロールと同じ径で同じテーパ角度を有していてもよい。

前記鋼帯には、複数層の液膜からなる塗料が塗布されてもよい。

本発明によれば、より厚い厚膜部が形成されるような場合であっても鋼帯の表面の塗料を適正に均すことができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態にかかるカーテン塗装装置１の構成を示す説明図である。

カーテン塗装装置１は、例えば塗料吐出装置１０と、塗料受けパン１１と、塗料均し装置１２を備えている。

塗料吐出装置１０は、鋼帯Ｈの搬送路の上方に設けられている。塗料吐出装置１０は、例えば円弧状の液膜形成面２０を有し、その液膜形成面２０には、例えば３つのスリット状の塗料吐出口２０ａ、２０ｂ、２０ｃが形成されている。塗料吐出口２０ａ〜２０ｃは、液膜形成面２０の上部から下部に向けて順に形成されており、各塗料吐出口２０ａ〜２０ｃから吐出された塗料が液膜形成面２０に沿って流れ、最終的に３層からなる塗料の液膜を形成できる。液膜形成面２０の下端には、カーテンガイド２１が取り付けられており、液膜形成面２０の下端からカーテン状に落下する塗料Ａの幅方向の両端面を押さえて塗料Ａをガイドできる。

塗料受けパン１１は、液膜形成面２０の下方に設けられている。塗料受けパン１１は、例えば駆動部３０により水平方向に移動自在であり、液膜形成面２０から落下するカーテン状の塗料Ａを受け止める位置と受け止めない位置との間を移動できる。

塗料均し装置１２は、塗料吐出装置１０よりも搬送路の下流側に設けられている。塗料均し装置１２は、例えば図２及び図３に示すように鋼帯Ｈの表面に接触して回転し鋼帯Ｈの表面上の塗料を鋼帯Ｈの側方に押し流して均す均しロール４０と、均しロール４０の駆動機構４１と、押し出された塗料を回収する容器４２などを備えている。

均しロール４０は、例えば鋼帯Ｈの表面上において回転軸が鋼帯Ｈの幅方向Ｙに向くように配置されている。均しロール４０は、鋼帯Ｈの幅よりも長く形成されている。均しロール４０は、一端から他端に向けて径が次第に小さくなるテーパ形状を有している。均しロール４０のテーパ角θ_１（図３に示す）は、１０°〜３０°程度、より好ましくは２０°に設定されている。均しロール４０は、例えば鉄により構成され、その表面は、弾力性を有する材質、例えばウレタンゴムにより被覆されている。図３に示すように均しロール４０の下面は、水平に維持されており、鋼帯Ｈの表面に平行に接触できる。

均しロール４０の駆動機構４１は、例えば図２に示すように均しロール４０の両端の回転軸がそれぞれ継ぎ手５０を介して各モータ５１に接続されて構成されている。モータ５１により均しロール４０を鋼帯Ｈの走行方向Ｘに順回転（図２の矢印方向の回転）することによって、鋼帯Ｈの表面上の塗料を均すことができる。また、塗料の厚膜部Ｂなどの余分な塗料を均しロール４０の径の大きい側から小さい側に向けて押し流し、鋼帯Ｈの側方に排出できる。なお、モータ５１は、均しロール４０の片側の回転軸にのみ取り付けられていてもよい。

容器４２は、例えば均しロール４０の小径側の鋼帯Ｈの側方に設けられ、鋼帯Ｈの表面から排出された塗料を回収できる。

次に、上述のカーテン塗装装置１を用いて行われる鋼帯Ｈに対するカーテン塗装プロセスについて説明する。

先ず、塗料受けパン１１が液膜形成面２０の下方に位置した状態（図１の点線に示す状態）で、塗料吐出装置１０の各塗料吐出口２０ａ〜２０ｃからそれぞれ異なる塗料が吐出され、液膜形成面２０の下端から３層からなるカーテン状の塗料Ａが落下し、塗料受けパン１１に受け止められる。カーテン状の塗料Ａの挙動が安定した後、塗料受けパン１１が図１に示すように水平方向に退避し、カーテン状の塗料Ａが、下方を走行する鋼帯Ｈの表面上に落下して、塗布が開始される。このとき、鋼帯Ｈの表面上に塗布された塗料Ａの先頭には、他の部分よりも厚い厚膜部Ｂが形成される。厚膜部Ｂは、例えば鋼帯Ｈの中央付近に形成される。鋼帯Ｈの表面に４０μｍを超える例えば８０μｍの塗布膜を形成する場合には、厚膜部Ｂは、例えば厚みが例えば１００μｍ〜５００μｍになる。

そして、鋼帯Ｈの表面の塗料の厚膜部Ｂは、図４に示すように塗料均し装置１２に移動し、均しロール４０に衝突する。均しロール４０に衝突した厚膜部Ｂは、均しロール４０と鋼帯Ｈの表面との接触部付近に堰き止められ、その後、相対的に圧力の低い均しロール４０の小径側に移動する。つまり、図５に示すように均しロール４０の大径側では、曲率が小さいため、その分均しロール４０と鋼帯Ｈの表面との接触部付近の隙間Ｄが狭くなり、塗料に対する圧力が高くなる。一方、均しロール４０の小径側は、図６に示すように大径側に比べて隙間Ｄが広くなり、塗料に対する圧力が低くなる。この結果、厚膜部Ｂの塗料は、均しロール４０に衝突後、均すロール４０の小径側に押し流される。

こうして、厚膜部Ｂの塗料は、均しロール４０に沿って鋼帯Ｈの幅方向Ｙに押し流され、鋼帯Ｈの側端部から排出される。鋼帯Ｈから排出された厚膜部Ｂの塗料は、容器４２に落下して回収される。こうして、塗布開始時の塗料の先頭の厚膜部Ｂが除去され、塗布膜の厚みが均される。

本実施の形態によれば、テーパ状の均しロール４０により厚膜部Ｂが鋼帯Ｈの側方に押し出されるので、例えば塗布膜の厚みが４０μｍを超え、厚膜部Ｂの厚みが１００μｍを超えるような場合であっても、従来の均しロールや均しブレードを用いた場合のように鋼帯Ｈの表面で塗料が長時間滞留することがなく、厚膜部Ｂを適正に均すことができる。特に近年需要が高まっている、複数層の液膜からなる塗料を塗布するカーテン塗装においても、厚膜部Ｂを適正に除去し均すことができる。

上記実施の形態では、均しロール４０のテーパ角θ_１を１０°〜３０°の間にしたので、厚膜部Ｂの塗料を最適に排出できる。以下に、均しロール４０の最適なテーパ角θ_１を検証した実験結果について示す。

鋼帯Ｈのサンプル１〜６に対し、均しロール４０のテーパ角θ_１を変えて、厚膜部Ｂの排出状況を確認した。排出状況の良否については、厚膜部Ｂの鋼帯Ｈ上の残留率が３０％未満の場合には◎、厚膜部Ｂの鋼帯Ｈ上の残留率が３０％〜５０％の場合に○とし、厚膜部Ｂの残留率が５０％を超えたり、厚膜部Ｂの塗料が飛散するなどの不具合が生じた場合には、×とした。なお、この実験時の鋼帯Ｈの通板速度は、５０〜７０ｍ／ｍｉｎとし、塗布膜の定常部（厚膜部Ｂ以外の部分）の厚みを８０μｍにした。均しロール４０には、小径が２５０ｍｍと８０ｍｍのものを用いた。この実験の結果は、図７の表に示すように均しロール４０のテーパ角θ_１を１０°〜３０°の範囲にした場合に、厚膜部Ｂの排出状況が最適であった。

以上の実施の形態では、均しロール４０の表面に弾力性のある樹脂を用いたので、例えば搬送路上の鋼帯Ｈに上下方向の弛みが生じる場合でも、均しロール４０が鋼帯Ｈの表面の形状に追従して、鋼帯Ｈの表面の厚膜部Ｂを適正に除去することができる。なお、均しロール４０の全体が弾力性のある材質で形成されていてもよい。

次に、以上の実施の形態において、均しロール４０と鋼帯Ｈの表面との接触部付近に堰き止められた塗料に対し気体を供給するようにしてもよい。

かかる場合、例えば図８に示すように均しロール４０の上流側に複数のノズル６０が設けられる。ノズル６０は、鋼帯Ｈの幅方向Ｙに沿って直線状に並べて配置され、図９に示すように均しロール４０と鋼帯Ｈの表面との接触部付近の隙間Ｄに向けられている。また、ノズル６０は、図８に示すように平面から見て鋼帯Ｈの走行方向Ｘから均しロール４０の小径側に斜めに傾けられている。これにより、各ノズル６０から隙間Ｄに供給された気体は、均しロール４０に沿って均しロール４０の小径側に流れる。なお、例えば鋼帯Ｈの走行方向Ｘに対するノズル６０の傾斜角θ_２（図８に示す）は、３０°程度に設定されている。

各ノズル６０は、例えば気体供給源６１に通じる共通の給気管６２に接続されている。なお、本実施の形態では、ノズル６０に供給される気体としてエアが用いられる。

そして、カーテン塗装プロセス時には、各ノズル６０から、均しロール４０と鋼帯Ｈの表面との隙間Ｄにエアが供給される。このエアの流速は、例えば０．５〜３．０ｍ／ｓ程度に設定される。隙間Ｄに供給されたエアは、均しロール４０の大径側から小径側に向かって流れる。このエアの供給により、隙間Ｄに堰き止められた厚膜部Ｂの塗料の流動が促されて、厚膜部Ｂの塗料は直ちに均しロール４０の小径側に押し流される。

この例によれば、ノズル６０からのエアの供給によって、均しロール４０と鋼帯Ｈの表面との接触部付近の塗料の流動が促されるので、厚膜部Ｂの塗料が効果的に鋼帯Ｈから排出される。これにより、厚膜部Ｂの塗料をより確実に排出し均すことができる。また、厚膜部Ｂを鋼帯Ｈの表面から短時間で排出することができ、厚膜部Ｂの一部が鋼帯Ｈの表面上で乾燥することを防止できる。

この例では、ノズル６０の傾斜角θ_２を３０°とし、エア流速を０．５〜３．０ｍ／ｓとしたので、厚膜部Ｂの塗料を最適に排出できる。以下に、ノズル６０の最適傾斜角と最適エア流速を検証した実験結果について示す。

鋼帯Ｈのサンプル１〜１２に対し、ノズル６０の傾斜角θ_２とエアの流速を変えて、厚膜部Ｂの排出状況を確認した。排出状況の良否については、厚膜部Ｂの鋼帯Ｈ上の残留率が３０％未満の場合に◎、厚膜部Ｂの鋼帯Ｈ上の残留率が３０％〜５０％の場合に○とした。なお、この実験時の鋼帯Ｈの通板速度は、７０ｍ／ｍｉｎとし、塗布膜の定常部の厚みを７０μｍとした。均しロール４０には、小径が２５０ｍｍのものを用いた。この実験結果は、図１０の表に示すようにノズル６０の傾斜角θ_２を３０°にした場合に、厚膜部Ｂの排出状況が最適であった。また、エアの流速が０．５〜３．０ｍ／ｓの場合に、厚膜部Ｂの排出状況が最適であった。

次に、以上の実施の形態において、塗料均し装置１２に、鋼帯Ｈの幅方向Ｙの歪みを抑制する他のロールとしての歪み抑制ロールを設けるようにしてもよい。

かかる場合、例えば図１１に示すように均しロール４０の下流側に、歪み抑制ロール７０が設けられる。歪み抑制ロール７０は、例えば均しロール４０と同じ形状を有し、回転軸が鋼帯Ｈの幅方向Ｙに向けられ、一端から他端に向けて径が次第に小さくなるテーパ状に形成されている。歪み抑制ロール７０は、均しロール４０と同じ径で、同じテーパ角度を有している。また歪み抑制ロール７０は、例えば鉄により構成され、その表面は、弾力性のある材質、例えばウレタンゴムにより被覆されている。歪み抑制ロール７０は、テーパの方向が均しロール４０と逆になるように配置され、例えば均しロール４０が鋼帯Ｈの幅方向Ｙの正方向側に向けて先細になっているのに対し、歪み抑制ロール７０は、鋼帯Ｈの幅方向Ｙの負方向側に向けて先細になっている。

歪み抑制ロール７０の両端の回転軸は、それぞれ継ぎ手８０を介して各モータ８１に接続されており、歪み抑制ロール７０を鋼帯Ｈの走行方向Ｘに順回転させることができる。

そして、カーテン塗装プロセス時には、歪み抑制ロール７０を均しロール４０と同じ方向に同じ回転速度で回転させる。こうすることにより、両端の周速度が異なる均しロール４０によって鋼帯Ｈに曲げ応力が作用した場合でも、歪み抑制ロール７０により、鋼帯Ｈにそれと反対の曲げ応力が作用するので、曲げ応力同士が相殺して、結果的に鋼帯Ｈの幅方向Ｙの歪みを抑制することができる。この結果、鋼帯Ｈが塗料均し装置１２に通過した際の鋼帯Ｈの曲がりを抑制できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えば上記実施の形態は、鋼帯Ｈに複数層からなる液膜の塗料を塗布する例であったが、本発明は、単層の塗料を塗布する場合にも適用できる。

本発明は、カーテン塗装においてより厚い厚膜部を均す際に有用である。

カーテン塗装装置の側面から見た構成を示す模式図である。塗料均し装置の平面から見た構成を示す模式図である。塗料均し装置の正面から見た構成を示す模式図である。均しロールに塗料を衝突する様子を示す説明図である。均しロールの大径側に堰き止められる塗料の様子を示す説明図である。均しロールの小径側に堰き止められる塗料の様子を示す説明図である。均しロールの最適テーパ角度を検証した実験結果を示すグラフである。ノズルを備えた塗料均し装置の平面から見た構成を示す模式図である。均しロールとノズルの位置関係を示す説明図である。ノズルの最適傾斜角と最適エア流速を検証した実験結果を示すグラフである。歪み抑制ロールを備えた塗料均し装置の平面から見た構成を示す模式図である。従来のカーテン塗装装置を側面から見た模式図である。従来のカーテン塗装装置を正面から見た模式図である。

符号の説明

１カーテン塗装装置
１２塗料均し装置
４０均しロール
Ａ塗料
Ｂ厚膜部
Ｈ鋼帯
Ｘ鋼帯の走行方向
Ｙ鋼帯の幅方向

Claims

塗料をカーテン状に落下させ、下方を走行する鋼帯の表面を塗装するカーテン塗装装置であって、
鋼帯の表面に接触して回転し鋼帯の表面上の塗料を均す均しロールを有し、
前記均しロールは、回転軸が鋼帯の幅方向に向けられ、一端から他端に向けて次第に径が小さくなるテーパ状に形成されていることを特徴とする、カーテン塗装装置。
前記均しロールの少なくとも表面には、弾力性を有する材質が用いられていることを特徴とする、請求項１に記載のカーテン塗装装置。
前記均しロールのテーパ角度は、１０°〜３０°に設定されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のカーテン塗装装置。
前記均しロールと鋼帯の表面との間にある塗料に気体を供給するノズルをさらに有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のカーテン塗装装置。
前記気体が前記均しロールと鋼帯の表面との間において前記均しロールの径の小さい方向に流れるように、前記ノズルの向きが設定されていることを特徴とする、請求項４に記載のカーテン塗装装置。
前記均しロールの下流側には、鋼帯の表面に接触して回転する他のロールが配置され、
前記他のロールは、回転軸が鋼帯の幅方向に向けられ、一端から他端に向けて次第に径が小さくなるテーパ状に形成され、前記均しロールと径の小さくなる方向が逆になるように配置されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のカーテン塗装装置。
前記他のロールは、前記均しロールと同じ径で同じテーパ角度を有することを特徴とする、請求項６に記載のカーテン塗装装置。
前記鋼帯には、複数層の液膜からなる塗料が塗布されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のカーテン塗装装置。