JP4724641B2

JP4724641B2 - 帯状鋼板の塗装方法

Info

Publication number: JP4724641B2
Application number: JP2006294556A
Authority: JP
Inventors: 隆公村井; 英雄松岡
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2006-10-30
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2026-10-30
Also published as: JP2008110300A

Description

本発明は、複数本のロールを組み合せたロールコーター（多段ロールコーター）を用いて水平パスで連続走行する帯状鋼板を連続塗装する方法に関し、特に、帯状鋼板に対し低粘性の塗料を厚膜に塗布し、美麗外観を得ることができる帯状鋼板の塗装方法に関する。

従来から、帯状鋼板を連続塗装する方法として、複数本のロールを組み合せたロールコーター（多段ロールコーター）が用いられている。

その構成は、例えば、塗料を塗料パンより汲み上げるピックアップロールと塗料を鋼板に塗装するアプリケーターロールとからなるもの（以下、「２段ロールコーター」という）、更に上記ピックアップロールと上記アプリケーターロールの中間にピックアップロールの塗料を上記アプリケーターロールに転写するトランスファーロールを設けてなるもの（以下、「３段ロールコーター」という）が一般的なものである。また、上記アプリケーターロール、３段ロールコーターのピックアップロールには、通常、ゴムライニングロールが用いられている。そして例えば、水平パスで連続走行する帯状鋼板の上面側及び下面側に多段ロールコーターを配置することで、帯状鋼板の上面及び／又は下面を連続塗装できるものである。

上記多段ロールコーターによるロールコーティングにおいては、従来は、リバース方式（塗料を鋼板に塗装するアプリケーターロールを鋼板の走行方向と逆方向に回転させる方式）が美麗外観には向いているとされている（例えば特許文献１を参照）。ところが、鋼板エッジによりアプリケーターロールにエッジマークが入ると共に、塗装対象である帯状鋼板の表面の凹凸が大きい時はアプリケーターロールに疵が入り、連続塗装が困難となる。また、連続塗装には、鋼板との差速が少ないナチュラル方式（塗料を鋼板に塗装するアプリケーターロールを鋼板の走行方向と同方向に回転させる方式、以下、この方式を採用する多段ロールコーターを「多段ナチュラルロールコーター」という）が向いている。ところが、塗料の粘性が小さい場合（粘度≦５．０×１０^−３Ｐａ・ｓ）には厚膜の塗装が困難となる。そこで、アプリケーターロールの表面に溝を切り、膜厚を確保する方法がある（例えば特許文献２を参照）。

特公平４−１８９１０号公報実公昭６４−６９４２号公報

しかしながら、アプリケーターロールに形成された溝切りに起因して、図１に示すようなダブルトラック、霜降り状模様、ロール目模様等の外観欠陥が発生する、という問題があった。

ここで、ダブルトラック（Ｗトラック）とは、所定ピッチ（例えば２〜３ｍｍピッチ）で鋼板長手方向に発生する線状模様であり、霜降り状模様とは、鋼板長手方向に発生する楕円形の模様であり、ロール目模様とは、ロールの溝ピッチ（例えば０．５ｍｍピッチ）で発生する線状模様のことである。なお、図１に示す「ＤＳ」とは、ドライブサイド（ＤｒｉｖｅＳｉｄｅ）の略であり、ラインセンターに対し駆動系装置が設置されている側を示し、「ＷＳ」とは、ワークサイド（ＷｏｒｋＳｉｄｅ）の略であり、ラインセンターに対しオペレータが操作を行う側を示している。

そこで、本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであって、水平パスで連続走行する帯状鋼板に対し、溝切りのアプリケーターロールを有する多段ナチュラルロールコーターを用いて、低粘性の塗料を厚膜に連続塗布し、ダブルトラック、霜降り状模様、ロール目模様等の外観欠陥のない美麗外観を得ることができる、帯状鋼板の塗装方法を提供するものである。

本発明者等は、上記溝切りに起因する外観欠陥の発生原因と改善策について種々検討した結果、以下の知見を得た。
（Ｉ）ダブルトラック（所定ピッチで長手方向に発生する線状模様）については、アプリケーターロールの溝の凹部に気泡が噛み込まれ、ロール表面が擬似的にフラット化し、ロールと鋼板との剥離の際、局所的に引き剥がし模様（ダブルトラック）が発生する。
次に、霜降り状模様（長手方向に発生する楕円形の模様）については、アプリケーターロールと鋼板との間のニップ部における液溜まり量が過多となる際、大きな気泡の巻込みで霜降り状模様が発生する。
次に、ロール目模様（ロールの溝ピッチで発生する線状模様）については、アプリケーターロールの圧下力が強すぎると、ロール溝凸部で、液が切れ過ぎ、溝ピッチに線状模様が発生する。
（ＩＩ）ダブルトラックは、アプリケーターロールと鋼板との間のニップ部に所定量以上の塗料溜まり（液溜まり）を形成し、且つ、アプリケーターロールと鋼板との線圧を一定値以上に保持することで改善される。
霜降り状模様は、アプリケーターロールと鋼板との間のニップ部の液溜まり量を減少させることで改善される。
ロール目模様は、アプリケーターロールと鋼板との線圧を一定値以下に保持することで改善される。
（ＩＩＩ）ダブルトラック、霜降り模様の発生の有無を左右するアプリケーターロールと鋼板との間のニップ部の液溜まり量は、図２に示す液溜まり高さで表現でき、図３に示すように、アプリケーターロールと鋼板との線圧［ｇｆ／ｍｍ］がＸ１〜Ｘ２，アプリケーターロールと鋼板との間の液溜まり高さ［ｍｍ］がＹ１〜Ｙ２の操業範囲で、外観欠陥のない美麗外観を得ることができる。

尚、上記「液溜まり高さ」とは、図２に示すように、鋼板上面側については、鋼板上面側の上記アプリケーターロールと鋼板との間のニップ部の液溜まりにおいて、一番高い位置から鋼板上面（表面）までの垂直距離のことであり、鋼板の下面側については、鋼板下面側の上記アプリケーターロールと鋼板との間のニップ部の液溜まりにおいて、鋼板下面に接している液膜の境界と上記アプリケーターロール表面までの垂直距離のことである。

上記液溜まり高さを適正範囲に制御するための上記液溜まり高さ制御因子は、水平パスで連続走行する帯状鋼板の上面側又は下面側に配置する溝切りのアプリケーターロールを有する多段ナチュラルロールコーターが３段ナチュラルロールコーターの場合、鋼板走行速度（ＬＳ）に対するトランスファーロール周速の比率（トランスファーロール周速／鋼板走行速度）、即ちトランスファーロール周速比（ＴＦＲ周速比）であり、上記帯状鋼板の下面側に配置する溝切りのアプリケーターロールを有する多段ナチュラルロールコーターが２段ナチュラルロールコーターの場合、アプリケーターロールとピックアップロールとの線圧（ＡＰＲ−ＰＵＲ線圧）である。

また、膜厚は、２段、３段のいずれのナチュラルロールコーターであっても、上記アプリケーターロールの凹部への微小気泡の噛み込みを抑制する所定値以上、アプリケーターロールの凸部での液切れを抑制する所定値以下の適正範囲内のアプリケーターロールと鋼板との線圧（ＡＰＲ−鋼板線圧）で制御できる。このようにＡＰＲ−鋼板線圧を設定することにより、所望の膜厚（例えば、３．０〜７．０μｍ）に制御できる。

このように、上記アプリケーターロールと鋼板との線圧（ＡＰＲ−鋼板線圧）で膜厚を制御できるので、膜厚以上の液をアプリケーターロールへ供給すると、過剰分が液溜まりとなる。従って、上記３段ナチュラルロールコーターであれば、トランスファーロール周速比（ＴＦＲ周速比）を上げればアプリケーターロールへの液供給量は増加し液溜まり高さが増大し、トランスファーロール周速比（ＴＦＲ周速比）を下げればアプリケーターロールへの液供給量は減少し液溜まり高さが減少する。また、上記２段ナチュラルロールコーターであれば、アプリケーターロールとピックアップロールとの線圧（ＡＰＲ−ＰＵＲ線圧）を下げればアプリケーターロールへの液供給量は増加し液溜まり高さが増大し、アプリケーターロールとピックアップロールとの線圧（ＡＰＲ−ＰＵＲ線圧）を上げれば、アプリケーターロールへの液供給量は減少し液溜まり高さが減少する。

尚、液溜まり高さの評価については、高速度カメラによる画像処理により得られる値を使用している。

本発明は、上記知見（Ｉ）〜（ＩＩＩ）に基いてなされものであり、その要旨は次の通りである。
（１）水平パスで連続走行する帯状鋼板の上面及び／又は下面に低粘性（例えば、粘度≦５．０×１０^−３Ｐａ・ｓ）塗料を厚膜塗装するために、前記帯状鋼帯の上面側及び／又は下面側に配置した、塗料を前記帯状鋼板表面に塗装する溝切りのアプリケーターロールを有する多段ナチュラルロールコーターを用いて前記帯状鋼板の上面及び／又は下面を連続塗装するに際して、前記アプリケーターロールと前記帯状鋼板との間のニップ部に液溜まりを形成すると共に、前記液溜まりの高さを適正範囲に制御し、かつ、前記アプリケーターロールと前記帯状鋼板との線圧を所定値以上所定値以下とすることを特徴とする、帯状鋼板の塗装方法。
（２）前記多段ナチュラルロールコーターが、前記アプリケーターロール（ＡＰＲ）と、塗料を前記アプリケーターロールに供給するピックアップロール（ＰＵＲ）と、前記ピックアップロール（ＰＵＲ）と前記アプリケータロール（ＡＰＲ）の中間に設けられて前記ピックアップロール（ＰＵＲ）の塗料を前記アプリケーターロール（ＡＰＲ）に転写するトランスファーロール（ＴＦＲ）と、を備える３段ナチュラルロールコーターであり、前記帯状鋼板表面の液溜まり高さを制御する制御因子が、トランスファーロール周速比（ＴＦＲ周速比）であることを特徴とする、（１）に記載の帯状鋼板の塗装方法。
（３）前記多段ナチュラルロールコーターが、前記アプリケーターロール（ＡＰＲ）と、塗料を前記アプリケータロール（ＡＰＲ）に供給するピックアップロール（ＰＵＲ）と、を備える２段ナチュラルロールコーターであり、前記帯状鋼板表面の液溜まり高さを制御する制御因子が、前記アプリケーターロールと前記ピックアップロールとの線圧（ＡＰＲ−ＰＵＲ線圧）であることを特徴とする、（１）に記載の帯状鋼板の塗装方法。
（４）膜厚制御因子が、上記アプリケーターロールの凹部への微小気泡の噛み込みを抑制する所定値以上、アプリケーターロールの凸部での液切れを抑制する所定値以下の適正範囲内のアプリケーターロールと鋼板との線圧（ＡＰＲ−鋼板線圧）であることを特徴とする（１）、（２）、（３）の何れかに記載の帯状鋼板の塗装方法。

本発明によれば、水平パスで連続走行する帯状鋼板に対し溝切りのアプリケーターロールを有する多段ナチュラルロールコーターを用いて低粘性の塗料を厚膜に連続塗布し、ダブルトラック、霜降り状模様、ロール目模様等の外観欠陥のない美麗外観を得ることが可能な帯状鋼板の塗装方法を提供することができる。

以下に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詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図４は、本発明の一実施形態として、水平パスで連続走行する帯状鋼板の上面及び下面に、低粘性塗料を厚膜塗装するために、溝切りのアプリケーターロールを有する３段ナチュラルロールコーターを上記帯状鋼板の上面側に、溝切りのアプリケーターロールを有する２段ナチュラルロールコーターを上記帯状鋼板の下面側に、これら上面側及び下面側のコーターの溝切りのアプリケーターロールがオフセットなく鋼板を介して対向するように配置した、コーター装置（設備）の概略図を例示したものである。

図４において、１は水平パスで矢印方向に連続走行する帯状鋼板、２は上記帯状鋼板の上面側に配置した溝切りのアプリケーターロールを有する３段ナチュラルロールコーター、３は上記帯状鋼板の下面側に配置した溝切りのアプリケーターロールを有する２段ナチュラルロールコーターである。

４、５は上記コーター２、３の溝切りのアプリケーターロール（以下、ＡＰＲという）で、６は上記コーター２のトランスファーロール（以下、ＴＦＲという）で、７、８は上記コーター２、３のピックアップロール（以下、ＰＵＲという）で，９，１０は上記コーター２，３の塗料パンである。

なお、本実施形態においては、ＡＰＲ４，５は溝切りのゴムライニングロールであり、ＰＵＲ７はゴムライニングロールであり、ＰＵＲ８及びＴＦＲ６は硬質メッキ、例えばクロムメッキされたメタルロールである。

上記２段ナチュラルロールコーター３は、粘度≦５．０×１０^−３Ｐａ・ｓの低粘性塗料を塗料パン１０より汲み上げるＰＵＲ８が、塗料を鋼板に塗装する溝切りのＡＰＲ５に、ＰＵＲ８とＡＰＲ５との接点において同一方向に回転するナチュラル回転にて、塗料を供給し、ＡＰＲ５が鋼板走行速度と等速のナチュラル回転にて、塗料を鋼板１の下面にウエット膜厚３．０〜７．０μｍで塗布するようになっている。

この際、アプリケーターロールと鋼板との線圧（ＡＰＲ−鋼板線圧）を、アプリケーターロールの凹部への微小気泡の噛み込みを抑制する所定値以上、アプリケーターロールの凸部での液切れを抑制する所定値以下の適正範囲内の所定値に設定して、上記ウエット膜厚を確保すると共に、アプリケーターロールとピックアップロールとの線圧（ＡＰＲ−ＰＵＲ線圧）を、アプリケーターロールと鋼板間のニップ部に液溜まりを形成すると共に、その液溜まりがアプリケーターロールの溝凹部への微小気泡の噛み込みを抑制すると共に、大きな気泡の巻き込みを抑制する適正範囲の液溜まり高さになるように設定して美麗外観を確保する。

ここで、液溜まり高さの適正範囲とは、具体的には、０．５ｍｍ〜４．０ｍｍであることが好ましい。０．５ｍｍ未満ではダブルトラックが発生し、また、４．０ｍｍ超では霜降り状模様が発生するおそれがある。ただし、上記「適正範囲」は、操業条件（塗料の粘性など）により変化するため、本願発明における液溜まり高さの適正範囲は、上記範囲に限られず、操業条件により適宜設定されるものである。

また、ＡＰＲ−鋼板線圧における「アプリケーターロールの凹部への微小気泡の噛み込みを抑制する所定値」とは、好ましくは１０００ｇｆ／ｍｍ以上であり、「アプリケーターロールの凸部での液切れを抑制する所定値」とは、好ましくは２０００ｇｆ／ｍｍ以下である。ただし、上記「所定値」は、操業条件（塗料の粘性、必要とされるウェット膜厚保、ライン速度など）により変化するため、本願発明におけるＡＰＲ−鋼板線圧の所定値の範囲は、上記範囲に限られず、操業条件により適宜設定されるものである。

一方、上記３段ナチュラルロールコーター２は、粘度≦５．０×１０^−３Ｐａ・ｓの低粘性塗料を塗料パン９より汲み上げるＰＵＲ７が、ＴＦＲ６に対して、ＰＵＲ７とＴＦＲ６との接点において同一方向に回転するナチュラル回転にて塗料を供給し、ＴＦＲ６が、ＡＰＲ４に対して、ＴＦＲ６とＡＰＲ４との接点において逆方向に回転するリバース回転にて塗料を供給し、ＡＰＲ４が、鋼板走行速度と等速のナチュラル回転にて塗料を鋼板１の上面にウエット膜厚３．０〜７．０μｍで塗布するようになっている。

この際、アプリケーターロールと鋼板との線圧（ＡＰＲ−鋼板線圧）を、アプリケーターロールの凹部への微小気泡の噛み込みを抑制する所定値以上、アプリケーターロールの凸部での液切れを抑制する所定値以下の適正範囲内の所定値に設定して、上記ウエット膜厚を確保すると共に、トランスファーロール周速比（ＴＦＲ周速比）を、アプリケーターロールと鋼板間のニップ部に液溜まりを形成すると共に、その液溜まりがアプリケーターロールの溝凹部への微小気泡の噛み込みを抑制すると共に、大きな気泡の巻き込みを抑制する適正範囲の液溜まり高さになるように設定して美麗外観を確保する。

なお、図４では、上面側と下面側のコーターの溝切りのアプリケーターロールがオフセットなく配置しているが、オフセットをとって配置してもよく、また、設備費を安価とするために、鋼板下面側のコーターとして２段ナチュラルロールコーターを採用しているが、鋼板上面側に配置した３段ナチュラルロールコーターであっても良い。

（設備・操業条件）
図４のコーター装置（設備）のＡＰＲ４，５として、溝ピッチ５６山／ｉｎｃｈ、溝深さ８０μｍで溝切りした硬度Ｈｓ＝５２のゴムライニングロールを採用した。また、熱延鋼板をめっき原板として溶融亜鉛めっき後、調質圧延を施さず、表面の凸凹の大きい溶融亜鉛めっき鋼板を、走行速度（ライン速度）２０〜８０ｍｐｍで、粘度２．０×１０^−３Ｐａ・ｓの有機無機系塗料を、ウエット膜厚３．０〜７．０μｍで連続塗装した。

この条件の元での図３に示す外観最適操業範囲のアプリケーターロールと鋼板の線圧Ｘ１〜Ｘ２［ｇｆ／ｍｍ］は１０００〜２０００［ｇｆ／ｍｍ］であり、アプリケーターロールと鋼板との間のニップ部の液溜まり高さＹ１〜Ｙ２［ｍｍ］は０．５〜４．０［ｍｍ］であり、ＡＰＲ−鋼板間の液溜まり高さは、鋼板上面側の３段ナチュラルロールコーターについては、図５に示すライン速度―ＴＦＲ周速比の関係に基いて、例えばライン速度が５０ｍｐｍの時は、ＴＦＲ周速比を５５〜７５％に設定して、ＡＰＲ−鋼板間の液溜まり高さを最適操業範囲の０．５〜４．０ｍｍに制御した。なお、Ｘ１、Ｘ２の値は、塗装鋼板の外観観察により決定し、Ｙ１、Ｙ２の値は、高速カメラを使用した観察により決定した。

また、鋼板下面側の２段ナチュラルロールコーターについては、図６に示すライン速度―（ＡＰＲ−ＰＵＲ線圧）の関係に基いて、例えばライン速度が５０ｍｐｍの時は、ＡＰＲ−ＰＵＲ線圧を３５５〜３９５ｇｆ／ｍｍに設定して、ＡＰＲ−鋼板間の液溜まり高さを最適操業範囲の０．５〜４．０ｍｍに制御した。

なお、ウエット膜厚については、図７に示すライン速度―（ＡＰＲ−鋼板線圧）の関係に基いて、例えばライン速度が５０ｍｐｍの時は、ＡＰＲ−鋼板線圧を１４５０〜１５５０ｇｆ／ｍｍに設定して、ウエット膜厚を３．０〜７．０μｍに制御した。

なお、図５から図７に示す関係は、実機にて実際の塗料溜まり（高さ）と各制御因子（ＴＦＲ周速比、ＡＰＲ−ＰＵＲ線圧、ＡＰＲ−鋼板線圧）との関係を観察して求めた。

（操業結果）
この結果、ライン速度２０〜８０［ｍｐｍ］の範囲で、熱延鋼板をめっき原板として溶融亜鉛めっき後、調質圧延を施さず、表面の凸凹の大きい溶融亜鉛めっき鋼板に、粘度２．０×１０^−３Ｐａ・ｓの有機無機系塗料を、ウエット膜厚３．０〜７．０μｍの厚膜で、アプリケーターロールへのエッジマーク入り、疵入りを防止ししつ連続塗装でき、ダブルトラック、霜降り状模様、ロール目模様のない美麗外観を得ることができた。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施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ことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想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。

本発明により、水平パスで連続走行する帯状鋼板に対し溝切りのアプリケーターロールを有する多段ナチュラルロールコーターを用いて低粘性の塗料を厚膜に連続塗布し、ダブルトラック、霜降り状模様、ロール目模様等の外観欠陥のない美麗外観を得ることが可能となるので、帯状鋼板の塗装方法として有用である。

ダブルトラック、霜降り状模様、ロール目模様等の外観欠陥の説明図である。液溜まり高さ説明図である。最適操業範囲の説明図である。両面コーター装置（設備）の概略図である。上面外観（液溜まり量・高さ）制御用のライン速度−ＴＦＲ周速比の関係を示すグラフである。下面外観（液溜まり量・高さ）制御用のライン速度−（ＡＰＲ−ＰＵＲ線圧）の関係図を示すグラフである。膜厚制御用のライン速度―（ＡＰＲ−鋼板線圧）の関係を示すグラフである。

符号の説明

１：帯状鋼板
２：鋼板上面側の３段ナチュラルロールコーター
３：鋼板下面側の２段ナチュラルロールコーター
４：コーター２の溝切りのアプリケーターロール
５：コーター３の溝切りのアプリケーターロール
６：コーター２のトランスファーロール
７：コーター２のピックアップロール
８：コーター３のピックアップロール
９：コーター２の塗料パン
１０：コーター３の塗料パン

Claims

水平パスで連続走行する帯状鋼板の上面及び／又は下面に低粘性塗料を厚膜塗装するために、前記帯状鋼帯の上面側及び／又は下面側に配置した、塗料を前記帯状鋼板表面に塗装する溝切りのアプリケーターロールを有する多段ナチュラルロールコーターを用いて前記帯状鋼板の上面及び／又は下面を連続塗装するに際して、
前記アプリケーターロールと前記帯状鋼板との間のニップ部に液溜まりを形成すると共に、前記液溜まりの高さを適正範囲に制御し、かつ、
前記アプリケーターロールと前記帯状鋼板との線圧を所定値以上所定値以下とすることを特徴とする、帯状鋼板の塗装方法。
前記多段ナチュラルロールコーターが、前記アプリケーターロール（ＡＰＲ）と、塗料を前記アプリケーターロールに供給するピックアップロール（ＰＵＲ）と、前記ピックアップロール（ＰＵＲ）と前記アプリケータロール（ＡＰＲ）の中間に設けられて前記ピックアップロール（ＰＵＲ）の塗料を前記アプリケーターロール（ＡＰＲ）に転写するトランスファーロール（ＴＦＲ）と、を備える３段ナチュラルロールコーターであり、
前記帯状鋼板表面の液溜まり高さを制御する制御因子が、トランスファーロール周速比（ＴＦＲ周速比）であることを特徴とする、請求項１に記載の帯状鋼板の塗装方法。
前記多段ナチュラルロールコーターが、前記アプリケーターロール（ＡＰＲ）と、塗料を前記アプリケータロール（ＡＰＲ）に供給するピックアップロール（ＰＵＲ）と、を備える２段ナチュラルロールコーターであり、
前記帯状鋼板表面の液溜まり高さを制御する制御因子が、前記アプリケーターロールと前記ピックアップロールとの線圧（ＡＰＲ−ＰＵＲ線圧）であることを特徴とする、請求項１に記載の帯状鋼板の塗装方法。
前記塗装の膜厚を制御する制御因子が、上記アプリケーターロールの凹部への微小気泡の噛み込みを抑制する所定値以上、アプリケーターロールの凸部での液切れを抑制する所定値以下の範囲内のアプリケーターロールと鋼板との線圧（ＡＰＲ−鋼板線圧）であることを特徴とする、請求項１、２又は３の何れかに記載の帯状鋼板の塗装方法。