JP4992047B2 - Roll coating method and roll coating apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、ロールを用いて鋼帯等の長尺基材に連続して塗布液を塗布するロール塗布方法およびロール塗布装置に関する。 The present invention relates to a roll coating method and a roll coating apparatus that apply a coating solution continuously to a long base material such as a steel strip using a roll.
従来、連続して走行する基材(例えば鋼帯)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、各種の塗膜を基材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(ロール塗布装置)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。 Conventionally, in order to impart performance such as corrosion resistance, workability, aesthetics, insulation, etc. to a continuously running base material (for example, a steel strip), various coating films are formed on the surface of the base material. Yes. As this processing method, a roll coater (roll coating apparatus) is generally used, and a two-roll coater using two rolls or a three-roll coater using three rolls is widely used. In particular, the three-roll coater is a mainstream coating method because it has excellent controllability of the coating film thickness and has a relatively beautiful surface appearance.
図1に、従来技術に係るプレコーターを有していない3ロールコーターであるロール塗布装置の構成の一例を示す。この方式の塗布装置(3ロールコーター)は、図1に示すように、塗布液が満たされているコーターパン2より塗布液3をくみ上げるピックアップロール4と、ピックアップロール4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5と、調整された塗布液量をピックアップロール4から鋼帯に転写するアプリケーターロール6により構成されている。
In FIG. 1, an example of a structure of the roll coating device which is a 3 roll coater which does not have the precoater based on a prior art is shown. As shown in FIG. 1, this type of coating apparatus (three roll coater) includes a
各ロールの回転方向は、ロール間の近接点、あるいは密接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鋼板の表面凹凸に沿った膜厚均一な塗膜面が得られやすいということから、基材表面に凹凸があり、表面凹凸に沿った均一な膜厚を得たい場合には、特にアプリケーターロール6と基材1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6は基材1の表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が用いられることが多い。
The rotation direction of each roll may be in the vicinity of the rolls, or in the case of natural rotation that rotates in the same direction at the close point, and in reverse rotation that rotates in the opposite direction. Since it is easy to obtain a coating film surface having a uniform film thickness along the surface unevenness of the substrate, the surface of the substrate has unevenness, and particularly when the uniform film thickness along the surface unevenness is desired, In many cases, reverse rotation is performed between the substrates 1. The
近年、機能性向上の観点から、乾燥後の塗膜厚が0.1μm未満となるような塗膜厚の薄膜化が求められている。塗膜厚を薄膜化するために、基材へ液体状態で塗布する時点で薄膜化した場合には、微小な膜厚のムラはレベリング(平滑化)されにくくなり、乾燥後も膜厚ムラとして残ってしまう問題が発生している。「薄膜化」且つ「ライン速度高速化」の操業条件においては、基材走行方向上流側からの空気巻き込みによって、基材走行方向に筋状の模様やカスレといった膜厚ムラ(付着量ムラ)が発生する。筋状の模様が発生してしまう理由は、基材1に随伴される空気の流れが基材1とアプリケーターロール6間のメニスカスに乱れを与えるためであると考えられる。カスレが発生する原因としては、塗布する膜厚が3μm未満と薄い場合には、基材1表面の凹凸の影響により、凸部へ転写される塗布液量が極端に薄くなってしまうため、液切れが発生しやすくなるためであると考えられる。したがって、筋状の模様の発生しない、均一な膜厚を得るためには、基材1に随伴される空気がアプリケーターロール6と基材1間のメニスカスに影響を及ぼさないようにすればよいと考えられる。
In recent years, from the viewpoint of improving functionality, it has been required to reduce the thickness of the coating film so that the coating thickness after drying is less than 0.1 μm. In order to reduce the coating thickness, when it is thinned when it is applied to the substrate in a liquid state, the minute film thickness unevenness is difficult to be leveled (smoothed), and even after drying, the film thickness unevenness There is a problem that remains. Under the operating conditions of “thinning” and “higher line speed”, unevenness of film thickness (unevenness of adhesion amount) such as streak-like patterns or creases in the running direction of the substrate due to air entrainment from the upstream side of the running direction of the substrate. appear. The reason why the streaky pattern is generated is considered to be that the air flow accompanying the substrate 1 disturbs the meniscus between the substrate 1 and the
これらの欠陥を防止する手法として、例えば、特許文献1には、図3に示すような、プレコート装置を設置する方法、特許文献2には、図4に示すような、アプリケータ−ロールの周面上に塗料を供給するノズルを設置する方法が開示されている。
しかし、特許文献1および特許文献2の方式では、アプリケータ−ロールやピックアップロールの周速およびニップ圧条件の変化に対応して、特許文献1では最適なプレコート膜厚、特許文献2では最適な塗料供給量をも絶えず変化させなければならないので、安定操業をするには非常に調整が難しいことが明らかとなっている。 However, in the methods of Patent Document 1 and Patent Document 2, in accordance with changes in the peripheral speed and nip pressure conditions of the applicator roll and the pick-up roll, the optimal precoat film thickness is disclosed in Patent Document 1, and the optimal film thickness is disclosed in Patent Document 2. Since the amount of paint supply must be constantly changed, it has become clear that adjustment is very difficult for stable operation.
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、高速で連続的に走行する基材に対して、例えば乾燥後の膜厚が0.1μm未満といった薄い塗布膜を形成させる場合であっても、塗膜の膜厚ムラ(筋状模様やカスレ)が発生しないように安定して操業することができるロール塗布方法およびロール塗布装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, and in the case of forming a thin coating film having a thickness after drying of less than 0.1 μm, for example, on a substrate that continuously runs at high speed. Even so, it is an object of the present invention to provide a roll coating method and a roll coating apparatus that can be stably operated so as not to cause film thickness unevenness (striated pattern or blur) of the coating film.
上記課題を解決する本発明の手段は次の通りである。 Means of the present invention for solving the above problems are as follows.
[1]ピックアップロールに供給された塗布液の液量を、ミタリングロールで調整し、該調整された液量の塗布液をアプリケーターロールに供給し、該塗布液が供給されたアプリケーターロールを、連続的に走行する基材に接触させて、基材表面に塗布液を塗布する3ロールコーターを用いたロール塗布方法において、
前記アプリケーターロールには、その表面に凹凸部が形成されたゴムライニングロールを用いることとし、そのアプリケータ−ロール表面の凹部のセル容積が8cm 3 /m 2 未満であることを特徴とするロール塗布方法。
[1] The amount of the coating liquid supplied to the pick-up roll is adjusted with a mitering roll, the adjusted amount of coating liquid is supplied to the applicator roll, and the applicator roll supplied with the coating liquid is In a roll coating method using a three-roll coater that contacts a continuously running substrate and applies a coating solution to the substrate surface,
Said applicator roll, and the use of the rubber lining roll uneven portion is formed on the surface of that, the applicator - wherein the cell volume of the recesses of the roll surface is less than 8 cm 3 / m 2 roll Application method.
[2]塗布液が供給されるピックアップロールと、該ピックアップロールに供給された塗布液の液量を調整するミタリングロールと、前記液量が調整されたピックアップロールから塗布液を供給され、該供給された塗布液を連続的に走行する基材に塗布するアプリケーターロールとを備えたロール塗布装置であって、
前記アプリケーターロールは、その表面に凹凸部が形成されたゴムライニングロールであり、そのアプリケータ−ロール表面の凹部のセル容積が8cm 3 /m 2 未満であることを特徴とするロール塗布装置。
[ 2 ] A pickup roll to which the coating liquid is supplied, a metering roll for adjusting the liquid volume of the coating liquid supplied to the pickup roll, and a coating liquid supplied from the pickup roll having the liquid volume adjusted, A roll applicator comprising an applicator roll for applying the supplied coating liquid to a continuously running substrate,
The applicator roll is a rubber lining roll having a concavo-convex portion formed on the surface thereof , and the cell volume of the concave portion on the surface of the applicator roll is less than 8 cm 3 / m 2 .
本発明においては、高速で連続的に走行する基材に対して、例えば乾燥後の膜厚が0.1μm未満といった薄い塗布膜を形成させる場合であっても、塗膜の膜厚ムラ(筋状模様やカスレ)が発生しないように安定して操業することができる。 In the present invention, even when a thin coating film having a film thickness after drying of less than 0.1 μm is formed on a substrate that continuously runs at a high speed, the film thickness unevenness (str It is possible to operate stably so as not to cause a pattern or scum.
塗布・乾燥後の膜厚を薄膜化するためには、塗液を希釈する方法が考えられる。しかしながら、希釈しすぎると外観が劣化する場合が多いことが判明し、基材に液体状態で塗布する時点で薄膜化する必要がある。希釈可能な濃度は、処理液種類によって若干差があり、また、界面活性剤等の添加剤有無でも若干の差はあるものの、多くの場合、濃度1%程度以上で塗布した方が膜厚均一性や良好な外観を確保しやすいという結果を得た。そこで、乾燥後の膜厚0.1μm未満の皮膜を形成するためには、塗布時の液膜の厚みを3μm未満、好ましくは、1μm程度まで可能にしておく必要があると考え、塗布方法を鋭意検討した。 In order to reduce the film thickness after coating and drying, a method of diluting the coating liquid can be considered. However, it has been found that the appearance often deteriorates when diluted too much, and it is necessary to reduce the film thickness when it is applied to the substrate in a liquid state. The concentration that can be diluted varies slightly depending on the type of treatment liquid, and in some cases, even if there is an additive such as a surfactant, the film thickness is more uniform when applied at a concentration of about 1% or more. The result that it was easy to ensure the property and the good appearance was obtained. Therefore, in order to form a film having a film thickness of less than 0.1 μm after drying, it is considered that the thickness of the liquid film at the time of application needs to be less than 3 μm, preferably about 1 μm. We studied diligently.
本発明の一実施形態を以下に述べる。 One embodiment of the present invention is described below.
本発明の一実施形態において用いるロール塗布装置は、図1に示した3ロール方式のロールコーターである。3ロールコーターは、コーターパン2から塗布液3をくみ上げるピックアップロール4と、ピックアップロール4上の塗布液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4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とを備えている。
The roll coating apparatus used in one embodiment of the present invention is the three-roll type roll coater shown in FIG. The three-roll coater is based on a
3ロールコーターの各ロール4、5、6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間において逆方向であり、ミタリングロール5上には塗布液3をかきとるブレード7が設置されている。
The rotation direction of each
そして、ピックアップロール4には、胴部表面に多数の凹部が形成されたグラビアロールを用いている。また、基材1と接触するアプリケーターロール6には、ゴムがライニングされたゴムライニングロールを用いている。
And the gravure roll in which many recessed parts were formed in the trunk | drum surface is used for the pick-
その上で、この実施形態においては、高速で連続的に走行する基材1に対して、例えば乾燥後の膜厚が0.1μm未満となる薄膜を形成する場合に、アプリケーターロール6として、表面に規則的に多数の凹凸部が形成されたゴムライニングロールを用いる。なお、そのアプリケータ−ロール6表面の凹部のセル容積(グラビア体積)は8cm3/m2未満であることが好ましい。
In addition, in this embodiment, when forming a thin film having a film thickness after drying of less than 0.1 μm, for example, on the base material 1 that runs continuously at high speed, A rubber lining roll in which a large number of irregularities are regularly formed is used. In addition, it is preferable that the cell volume (gravure volume) of the recessed part of the
上記の点について以下に詳しく説明する。 The above points will be described in detail below.
アプリケーターロール6の表面に規則的に形成した多数の凹凸部に関して、その凹部のセル体積の影響について基礎調査を実施した。すなわち、アプリケーターロール6表面の凹部の体積を1.0〜50cm3/m2の範囲で変化させ、その際に基材1へ転写される液膜厚(3ロールコーターで塗布直後の膜厚)について調査を行った。基材1の走行速度(ライン速度)は150mpmで、基材1には板厚0.6mmの亜鉛メッキ鋼板を用いた。また、塗布液3にはリン酸系の水系塗料(リン酸化合物とMg化合物とシリカと4価のバナジウム化合物を含有)(濃度3%,液温20℃での粘度:3mPa・s,表面張力:40dyn/cm,皮膜の比重:1.2)を用いた。
With respect to a large number of irregularities regularly formed on the surface of the
図2に、アプリケーターロール6表面の凹部体積と液膜状態での塗膜厚(3ロールコーターで塗布後の膜厚)の関係を示す。ここで、液膜状態での塗膜厚は、前述のリン酸系水系塗料(濃度3%)の塗布液を塗布し、基材1の表面を乾燥させた後に表面に形成された塗膜の膜厚を測定し、その膜厚の測定結果、皮膜の比重および塗布液濃度から算出した。
FIG. 2 shows the relationship between the concave volume on the surface of the
その結果、図2に示すように、アプリケーターロール6表面の凹部体積を8cm3/m2未満とした場合に、3ロールコーターで塗布後の膜厚が3μm未満となることが明らかとなった。凹部の体積の下限については特に規制するものではないが、金属帯への100mpm程度の高速塗布を考慮した場合には、1cm3/m2未満であるとアプリケーターロール上の液膜厚が薄くなり、鋼板に転写した場合のアプリケーターロールの摩耗が顕著となるため、1cm3/m2以上とすることが好ましい。
As a result, as shown in FIG. 2, when the concave volume on the surface of the
前述したように、アプリケーターロール6表面に凹部を設けていない通常のロールコーターの場合、塗布膜厚3μm未満の塗布を施した際には、基材1の走行方向に筋状の模様やカスレが発生しやすくなるのに対して、この実施形態においては、アプリケーターロール6の表面に微細な凹凸部を設けることにより、アプリケーターロール6と基材1間のメニスカス部をアプリケーターロール6が通過する際に、ロール凹部に塗布液を保持した状態で通過可能となるため、基材走行方向上流側からの空気同伴や基材凸部通過の際の液切れを防止することができ、その結果、筋状模様やカスレの発生を防止することができる。
As described above, in the case of a normal roll coater in which no concave portion is provided on the surface of the
このようにして、この実施形態においては、高速で連続的に走行する基材に対して、例えば乾燥後の膜厚が0.1μm未満といった薄い塗布膜を形成させる場合であっても、塗膜の膜厚ムラ(筋状模様やカスレ)が発生しないように安定して操業することができる。 Thus, in this embodiment, even when a thin coating film having a film thickness after drying of less than 0.1 μm, for example, is formed on a substrate that continuously runs at a high speed, the coating film The film can be stably operated so as not to cause film thickness unevenness (striated pattern or blur).
なお、上記の実施形態では、通常行われているように、基材1がバックアップロール8に巻きついた状態で基材1の片面に塗布する場合を示しているが、本発明は、基材1を挟んで両面にロールコーターが配置され、バックアップロールを必要としない両面同時塗布の場合にも適用することができる。また、基材1の通板方向は水平パスでも垂直パスでも何れでもよい。
In addition, in said embodiment, although the case where the base material 1 is apply | coated to the single side | surface of the base material 1 in the state wound around the
本発明を以下の本発明例および比較例により詳細に説明する。 The present invention will be described in detail with reference to the following inventive examples and comparative examples.
本発明例として、板厚0.6mm、板幅1200mmの亜鉛メッキ鋼板のコイル(鋼帯)を基材として、前述した本発明の一実施形態に基づいて、表1に記載した塗布条件で塗布を行い、乾燥後の膜厚、塗布外観の調査、また、塗液濃度と乾燥後膜厚、皮膜比重から塗布時の液膜厚を算定した。 As an example of the present invention, a coil (steel strip) of a galvanized steel sheet having a thickness of 0.6 mm and a width of 1200 mm is used as a base material, and the coating is performed under the coating conditions described in Table 1 based on the embodiment of the present invention described above. The film thickness after drying, the investigation of the coating appearance, and the liquid film thickness at the time of coating were calculated from the coating liquid concentration, the film thickness after drying, and the specific gravity of the film.
ここで、各ロールのロール径は特に限定するものではないが、アプリケーターロール6が150mm、ピックアップロール4が300mm、ミタリングロール5が200mmのものを用いた。ミタリングロール5の周速は、塗布膜厚が一定となるように調整した。また、塗布液3には、前述のリン酸系水系塗料を種々の濃度に調整して用いた。
Here, the roll diameter of each roll is not particularly limited, but the
これに対して、比較例として、アプリケーターロール6表面に凹部を設けていないロールを用いて、表1に記載した塗布条件で塗布を行った。なお、その他の点は本発明例と同様にした。
On the other hand, as a comparative example, application was performed under the application conditions described in Table 1 using a roll having no recess on the surface of the
表1に結果を示すように、本発明例では、筋状模様やカスレのない外観の良好な塗膜が得られた。特に、アプリケータ−ロール表面の凹部体積が8cm3/m2未満の場合は、塗布時の液膜厚が3.0μm未満となり、乾燥後の膜厚が0.1μm未満の薄膜を均一に塗布することが可能となった。一方、比較例では、筋状模様とカスレが発生し、外観が不良であった。 As shown in Table 1, in the examples of the present invention, a coating film having a good appearance with no streak pattern or blur was obtained. In particular, when the concave volume on the surface of the applicator roll is less than 8 cm 3 / m 2 , the liquid film thickness during application is less than 3.0 μm, and a thin film with a film thickness after drying of less than 0.1 μm is uniformly applied. It became possible to do. On the other hand, in the comparative example, streak patterns and blurring occurred, and the appearance was poor.
なお、この実施例では、基材として亜鉛メッキ鋼板を用いたが、本発明は、特に鋼板に限定されることなく、アルミ等の他の金属板にも適用されるものである。 In this embodiment, a galvanized steel sheet is used as the base material. However, the present invention is not limited to the steel sheet, but can be applied to other metal plates such as aluminum.
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material 2
Claims (2)
前記アプリケーターロールには、その表面に凹凸部が形成されたゴムライニングロールを用いることとし、そのアプリケータ−ロール表面の凹部のセル容積が8cm3/m2未満であることを特徴とするロール塗布方法。 The amount of the coating liquid supplied to the pick-up roll is adjusted with a metering roll, the adjusted amount of coating liquid is supplied to the applicator roll, and the applicator roll to which the coating liquid is supplied is continuously In a roll coating method using a three-roll coater that contacts a traveling substrate and coats the coating liquid on the substrate surface,
As the applicator roll, a rubber lining roll having a concavo-convex portion formed on its surface is used, and the cell volume of the concave portion on the surface of the applicator roll is less than 8 cm 3 / m 2. Method.
前記アプリケーターロールは、その表面に凹凸部が形成されたゴムライニングロールであり、そのアプリケータ−ロール表面の凹部のセル容積が8cm3/m2未満であることを特徴とするロール塗布装置。 A pickup roll supplied with the coating liquid, a metering roll for adjusting the amount of the coating liquid supplied to the pickup roll, and the coating liquid supplied from the pickup roll with the liquid amount adjusted A roll applicator comprising an applicator roll for applying a coating liquid to a continuously running substrate,
The applicator roll is a rubber lining roll having a concavo-convex portion formed on the surface thereof, and the cell volume of the concave portion on the surface of the applicator roll is less than 8 cm 3 / m 2 .
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