JP5200650B2 - ロールコーターを用いた塗布方法 - Google Patents

Description

本発明は、ロールコーターを用いて鋼板等の長尺の帯状体に連続して塗布処理を行う塗布方法に関する。

従来より、連続して走行する鋼板等の帯状体の表面に、様々な物性を有する塗布液を塗布して塗膜を形成し、耐食性、加工性、美観性、絶縁性等の性能を帯状体に付与する処理が行われている。この処理方法を施すコーティング装置としては、ロールコーターが一般的に用いられている。ロールコーターの種類としては、ロールを２本備えた２ロールコーターや、ロールを３本備えた３ロールコーターが挙げられる。特に、３ロールコーターは、塗膜の膜厚の制御性に優れることと、塗布対象物の表面の外観を比較的美麗に仕上げることができることから、主流のコーティング装置として用いられている。

図７は、従来の３ロールコーターの構成を示す概略図である。図７に示すように、従来のロールコーター１は、塗布液３が満たされているコーターパン２と、ピックアップロール４と、ミタリングロール５と、アプリケーターロール６とを有する。ピックアップロール４によって、コーターパン２からくみ上げられた塗布液３は、ミタリングロール５によって液量が調整され、アプリケーターロール６の周面に塗布される。そして、アプリケーターロール６の周面に塗布された塗布液３は、アプリケーターロール６によって、所定方向に走行する帯状体Ｓに転写される。各ロール４，５，６，８の回転方向は、各ロール４，５，６，８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。これらの回転方向のうち、一般的には、リバース回転の方が被塗布面の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、被塗布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と帯状体Ｓとの間ではリバ−ス回転にする場合が多い。また、アプリケーターロール６は帯状体Ｓ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。

しかしながら、３ロールコーターによる塗布方法の代表的な塗布欠陥として、アプリケーターロール６の周方向に沿って生じる筋模様（以下、ローピングと呼ぶ。）が、帯状体Ｓに転写され、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発生しやすい傾向にある。また、ローピングは、ロールの周速が高速ほど発生しやすい傾向にある。特に、帯状体Ｓの走行速度（以下、ライン速度と呼ぶ。）が速くなると各ロールの周速も速くなるために、ローピングの発生は防ぎ難い。

そこで、ローピングの発生を防止する技術として、特許文献１〜３に記載の技術が開示されている。
特許文献１には、ライン速度、アプリケーターロールの周速、及びピックアップロールの周速の比率を特定の範囲に制御する技術が開示されている。
また、特許文献２には、塗料（塗布液）の温度を、その塗料の粘度が最小となる温度近傍に保持する技術が開示されている。

さらに、特許文献３には、ライン速度２００ｍｐｍ以上の鋼板に対する高速塗布においてローピングの発生を低減させる技術が開示されている。具体的には、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として塗布を行う技術である。
特開２０００−２５４５８０号公報 特開平９−４７７１６号公報 特開平１０−３０９５１２号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示された技術では、ライン速度が低速であればローピングの発生を防止できるが、ライン速度が高速になるとローピングの発生を防止することが困難となる。従って、ローピングの発生がない均一な外観を得ることができるライン速度が２００ｍｐｍ未満に制限されるため、歩留まりが低下する。
また、特許文献３に開示された技術では、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。

しかし、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と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、鋼板上の塗膜にまだら模様が形成される。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、ローピングの発生を防ぐためには有効な手段であるが、平滑性の低下等、塗膜の外観を損なう要因を新たに作り出す問題があった。
従って、本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高速で連続的に走行する帯状体に対して、ローピングを発生させることなく、塗膜の外観を損なうことのないロールによる塗布方法を提供することにある。

上記問題を解決するため、本発明のうち請求項１に係るロールコーターを用いた塗布方法は、コーターパンに充填された塗布液を、回転するピックアップロールの周面に付着させてくみ上げ、前記ピックアップロールに近接し、回転するアプリケーターロールの周面に付着させることによって所定の方向に連続的に走行する帯状体に前記塗布液を転写するロールコーターを用いた塗布方法において、
前記帯状体のライン速度を１００ｍｐｍ以上とし、前記塗布液を水系塗料とし、前記塗布液の温度を３５℃以上、７０℃以下とし、前記アプリケーターロールの周速Ｖａと前記帯状体の走行速度Ｖｓとの速度比Ｖａ／Ｖｓを０．７以上、１．４以下とし、前記ピックアップロールの周速Ｖｐと前記アプリケーターロールの周速Ｖａとの速度比Ｖｐ／Ｖａを０．５以上とし、前記塗布液を前記帯状体に塗布したときの膜厚を８μｍ以下とし、前記塗布液を乾燥させて前記帯状体上に形成された塗膜の膜厚を０．４０μｍ以下としたことを特徴としている。

また、本発明のうち請求項２に係るロールコーターを用いた塗布方法は、請求項１に記載のロールコーターを用いた塗布方法において、前記帯状体の走行方向の上流側に設けられた少なくとも１つのロールを有するプレコート装置によって、前記塗布液と同一成分の塗布液を塗布し、塗布された塗布液が乾燥する前に前記アプリケーターロールによって前記塗布液が塗布されることを特徴としている。
また、本発明のうち請求項３に係るロールコーターを用いた塗布方法は、請求項１又は２に記載のロールコーターを用いた塗布方法において、前記帯状体のライン速度が２００ｍｐｍ以上であることを特徴としている。

本発明のうち請求項１に係るロールコーターを用いた塗布方法によれば、塗布液の温度を制御することにより、塗布液の粘度を低下させることができる。また、速度比Ｖａ／Ｖｓ、及び速度比Ｖｐ／Ｖａを規定することにより、ローピングの間隔を示すローピングピッチが微細化される。アプリケーターロール６とピックアップロール４との間で発生するローピングのピッチを微細化させることで、帯状体Ｓに塗布された塗布液３が、塗布後から乾燥までの間にレベリングされ、均一な表面の塗膜が形成される。従って、帯状体に塗布液を塗布してから、短時間でレベリングされるので、ローピングを発生させることなく、塗膜の外観を損なうことのないロールによる塗布方法を提供することができる。なお、速度比Ｖａ／Ｖｓは、０．７以上、１．４以下に規定される。速度比Ｖａ／Ｖｓが０．７未満であると、鋼板から巻き込まれる空気の影響により、アプリケーターロールと鋼板間のメニスカス部の流動が不安定となり、スジ状の模様が発生するといった問題が生じ、１．４を超えると、アプリケーターロールと帯状体との間を塗布液が架橋してなるメニスカスにおける流動が乱れ、幅方向で局所的に塗布液の界面が振動してまだら模様が形成されるといった問題が生じる。また、速度比Ｖｐ／Ｖａは０．５以上に規定される。速度比Ｖｐ／Ｖａが０．５未満であると、ピックアップロールとアプリケーターロール間のローピング発生が顕著となるといった問題が生じる。

また、本発明のうち請求項２に係るロールコーターを用いた塗布方法によれば、アプリケーターロールによって帯状体に塗布液を転写する前に、プレコート装置を用いて前記塗布液によって前記帯状体の表面の凹凸を平滑化（レベリング）するプレコート層を予め形成するので、塗膜を薄膜とする場合においてもカスレのない良好な外観を得ることができる。

以下、本発明に係るロールコーターを用いた塗布方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。図１は、本発明に係るロールコーターを用いた塗布方法の一実施形態において用いられる塗布装置の構成を示す概略図である。図１に示すように、塗布装置としてのロールコーター１は、塗布液３が満たされているコーターパン２と、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、ピックアップロール４上の塗布液３の液量を調整するミタリングロール５、及び調整されたピックアップロール４上の塗布液３を帯状体Ｓに転写するアプリケーターロール６からなる３つの回転体（ロール）とを有する。
ピックアップロール４の表面状態は、特に規定されるものではないが、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。帯状体Ｓは、帯状体Ｓを介してアプリケーターロール６の反対側に設置されたバックアップロール８に巻きつくようにして走行している。

各ロールの回転方向は、特に規定するものではないが、各ロール間、及びアプリケーターロール６と帯状体Ｓとの間において全て逆（リバース）方向の場合を図示している。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。帯状体Ｓが鋼板等の金属板の場合は、被塗布面を傷つけないために、アプリケーターロール６として、ゴムがライニングされたゴムロールを用いるとよい。帯状体Ｓはアプリケーターロール６とバックアップロール８とに挟まれて、アプリケーターロール６によって片面に塗布液３が塗布されるが、バックアップロール８を第二のアプリケーターロールとして、帯状体Ｓの両面に同時に塗布液３を塗布する構成を採用してもよい。

また、コーターパン２には、ヒーター９が設けられている。ヒーター９には、温度制御装置１０が接続されている。この温度制御装置１０によって、ヒーター９を制御することにより、コーターパン２に充填された塗布液３の液温が所定の液温になるように温度制御される。
コーターパン２に充填された塗布液３の温度は、ヒーター９及び温度制御装置１０によって、３５℃以上、７０℃以下の範囲に制御される。

ここで、帯状体Ｓに塗布された塗布液３において塗布時に発生したローピングのレベリングについて以下に説明する。
図２は、帯状体Ｓ上に塗布された直後にローピングが発生した塗布液３の状態を模式的に示す断面図である。図２に示すように、塗布液３の凹凸形状は、塗布液３の流動と表面張力により時間の経過とともに平滑になろうとする。塗布液３がニュートン流体で、ローピングが正弦波と考えた場合の初期の振幅ａ_０とｔ秒後の振幅ａの解析解は以下の数式（１）で表される。

上記数式（１）において、λはローピングピッチ（ｍ）、ηは粘度（Ｐａ・ｓ）、γは表面張力（Ｎ/ｍ）、ｈは平均塗膜厚（ｍ）を表す。
上記数式（１）によると、塗布液３を塗布した直後から乾燥までの塗膜の振幅比は、塗布液３の粘度ηに反比例し、塗布時における塗布液３のローピングピッチλの４乗に反比例していることがわかる。

従って、塗布液３を塗布してから、レベリングまでの時間を短縮させるためには、塗布液３の粘度ηを低下させること、及び塗布時における塗布液３のローピングピッチλの微細化が非常に有効である。
ここで、塗布液３の粘度を低下させるために、塗布液３を希釈する方策が考えられる。しかし、希釈には限界があり、塗布液３を希釈しすぎた場合には、塗布液３の濃度の下限は塗布液３の種類や界面活性剤等の添加剤により差はあるものの塗布液３の表面張力が高くなり、帯状体Ｓへの濡れ性が悪化し、結果として、塗膜の表面にピンポイントに形成される窪み（ハジキ）の発生といった新たな問題が生じるため、好ましくない。

そこで、本発明者らは、塗布液３の粘度ηに影響を及ぼす温度変化と、ロールコーターを構成する各ロールの周速を変更させたときのローピングピッチの変化とについて考察した。
図３は、塗布液の温度と粘度との関係を示すグラフである。なお、塗布液３としては、リン酸系の水系塗料（リン酸化合物と、Ｍｇ化合物、シリカ、及び４価のバナジウム化合物とを含有、乾燥後膜比重１．０、濃度３．３％（２０℃）のときの粘度が３．７ｍＰａ・ｓ、表面張力４０ｄｙｎ／ｃｍ）を用いた。

図３に示すように、塗布液３の液温が上昇すると共に、塗布液３の粘度が低下している。そこで、塗布液３の温度を１０℃〜８０℃まで変化させて図１に示すロールコーター１にて塗布試験を実施し、塗膜を乾燥させた後の塗膜の膜厚分布について考察した。帯状体Ｓのライン速度Ｖｓを１００ｍｐｍとし、帯状体Ｓには板厚０．６ｍｍの亜鉛メッキ鋼板を用いた。また、塗膜の液膜厚は、２．４μｍとなるようにそれぞれのロールの周速を設定した。また、乾燥後膜厚が０．０８μｍとなるように液濃度も３．３％に調整した。
図４は、塗布液３の温度と、塗膜を乾燥させた後の膜厚分布の関係を示すグラフである。ここで、膜厚分布（μｍ）は、塗布後の帯状体における幅方向３ｍｍ、走行方向１０μｍからなる領域内のＥＰＭＡ（Electron Probe(X-ray) Micro Analyzer）を測定して予め作成した検量線により膜厚に換算し、最大値と、最小値の差により算出した。

図４に示すように、膜厚分布は、塗布液３の温度を３５℃〜７０℃の範囲に制御したときに、前記目標膜厚の５％未満となり、略均一となることが明らかとなった。一方、塗布液３の温度が３５℃未満の場合には、塗布液３の粘度が高く、乾燥までに十分レベリングがされなかったため、膜厚のバラツキが発生してしまったと思われる。また、塗布液３の温度が７０℃を超えた場合には、塗布時の塗液膜厚が２．４μｍと非常に薄いため、塗布直後に乾燥してしまい、塗膜がレベリングされることなく、塗布ムラが形成されてしまったと思われる。
従って、本発明では、塗布液３の粘度を低下させ、レベリングを向上させるために、帯状体Ｓに塗布される塗布液３の温度を３５℃〜７０℃とするヒーター９及び温度制御装置１０を設けた。

次に、塗布後のローピングピッチλが微細となる各ロールの周速条件について考察する。
ローピングは、塗布液３の粘度が高いほど発生しやすい。また、ロール、特にアプリケーターロール６の周速が高速ほどローピングは発生しやすい傾向にある。ローピングが発生する原因は、帯状体Ｓに随伴される空気の流れが帯状体Ｓとアプリケーターロール６との間に架橋するメニスカスに乱れを与えるためである。すなわち、ローピングの発生条件は、主に各ロールの周速、複数のロール間の押し付け圧、塗布液３の物性値（粘度、表面張力）に依存する。特に、ライン速度Ｖｓを高速にした塗布工程（以下、高速塗布と呼ぶ。）では、ライン速度Ｖｓに合わせてアプリケーターロール６の周速Ｖａも速くなり、必然的に各ロールの周速が速くなるために、ローピングの発生は避け難くなる。

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との間における塗布液３の転写、及びピックアップロール４とアプリケーターロール６との間における塗布液３の転写で発生する可能性がある。そして、高速塗布を行った場合では、後者において必ず発生する。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との間における塗布液３の転写のみに着目すればよい。

これらについて、発明者らが種々の実験を行った結果、ピックアップロール４の周速Ｖｐを上げていくと、アプリケーターロール６上のローピングピッチλが小さくなっていき、ピックアップロール４の周速Ｖｐがアプリケーターロール６の周速Ｖａに対して、０．５倍以上では非常に細かい波数のローピングが得られた。ローピングピッチλが小さくなると、塗布ムラ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ることから、乾燥後における塗膜の表面の外観が向上する。ここで、ピックアップロール４の周速Ｖｐとアプリケーターロール６の周速Ｖａとの比（Ｖｐ／Ｖａ）の上限としては、２．０以下が好ましい。Ｖｐ／Ｖａが２．０を超えると、ピックアップロール４からの塗布液３の供給が過剰となり、アプリケーターロール６とピックアップ口―ル４との間に架橋するメニスカスでさざ波状欠陥と呼ばれる塗布欠陥が新たに発生しやすくなる。

また、アプリケーターロール６の周速Ｖａは、帯状体Ｓのライン速度Ｖｓに対して０．７倍以上１．４倍以下とする。アプリケーターロール６の周速Ｖａと帯状体Ｓのライン速度Ｖｓとの関係においても、ピックアップロール６の周速Ｖｐとアプリケーターロール６の周速Ｖａとの関係と同様である。ライン速度Ｖｓに対してアプリケーターロール６の周速Ｖａが遅いほど、鋼板から持ち込まれる空気の影響によりメニスカス部の流動が不安定となるため、ローピングが顕著に現れる。そして、アプリケーターロール６の周速Ｖａが速くなり、ライン速度Ｖｓに対するアプリケーターロール６の周速Ｖａの周速比（Ｖａ／Ｖｓ）が、０．７以上になると、ローピングが軽減し、良好な外観が得られる。

しかし、アプリケーターロール６の周速Ｖａを過度に速くしすぎると、外観が損なわれる。この理由は、アプリケーターロール６の周速Ｖａを速くしすぎた場合、ピックアップロール４とアプリケーターロール６との間における塗布液の転写で発生するローピングが避けられなくなるからである。つまり、アプリケーターロール６と帯状体Ｓとの間だけを考えた場合、アプリケーターロール６の周速Ｖａは速い方が良好な外観の塗膜が得られるが、ピックアップロール４とアプリケーターロール６との間ではローピングが発生しやすくなり、アプリケーターロール６に発生したローピングが帯状体Ｓにそのまま転写されてしまう。

ピックアップロール４とアプリケーターロール６との間で発生するローピングを避けるためには、前述したように、ピックアップロール４の周速Ｖｐを速くすればよいが、アプリケーターロール６の周速Ｖａが過度に速すぎると、ピックアップロール４の周速Ｖｐも非常に速くしなければならない。
しかし、ピックアップロール４の周速Ｖｐを速くしすぎると、コーターパン２から塗布液３をくみ上げる際に塗布液３の飛散が顕著となったり、ミタリングロール５、あるいはアプリケーターロール６の磨耗の進行が速くなり、実際の操業には好ましくない。

以上の問題点を鑑みて、本発明では、アプリケーターロール６の周速Ｖａをライン速度Ｖｓの１．４倍以下とした。ライン速度Ｖｓに対するアプリケーターロール６の周速Ｖａの周速比（Ｖａ／Ｖｓ）が１．４倍を超えると、帯状体Ｓとアプリケーターロール６との間の塗布液３の液溜りが振動を起こしやすく、塗布ムラとなりやすいためである。
一方、近年、機能性向上の観点から、塗膜の乾燥後における膜厚（ドライ膜厚）を０．１μｍ未満とする塗膜の薄膜化が求められている。薄膜塗布するためには、塗液を希釈する方法が考えられる。

しかしながら、塗布液３が、水系溶媒による塗布液の場合、塗布液３を希釈した場合には、表面張力の上昇に伴い、鋼板等の帯状体Ｓへの濡れ性が悪化し、ハジキが発生してしまう。すなわち、塗布液の濃度が１％以下の場合には表面張力がほぼ水と等しくなってしまい、ハジキが発生する。従って、鋼板等の帯状体Ｓへの濡れ性を確保するためには、塗布液３の濃度を３％以上とするのが好ましい。
従って、液膜厚を低下させる必要がある。しかしながら、上述の塗布方法では、液膜状態での膜厚（ウェット膜厚）が３μｍ未満の場合には、カスレが発生しやすくなる。

そこで、発明者らはさらに鋭意検討し、図１におけるアプリケーターロール６によって帯状体Ｓに塗布液３を転写する前に、同じ成分の塗布液３を予め塗布することが、塗布時の膜厚を３μｍ未満とした場合においてもカスレのない良好な外観を得ることを知見した。
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、帯状体Ｓの表面の凹凸の影響により、凸部へ転写される液量が極端に薄くなってしまい、液切れが発生しやすくなることによる。

したがって、ローピング及びカスレの発生しない、均一な性状の塗膜を得るためには、帯状体に随伴されるエアーがアプリケーターロール６と帯状体Ｓとを架橋するメニスカスに影響を及ぼさないようにすればよい。
具体的には、ロールコーター１の上流側の位置に、帯状体Ｓに塗布液３を予め塗布するプレコート装置を設置し、そのプレコート装置によって塗布された塗布液が乾燥する前にアプリケーターロール６によって塗布液３を転写する。

図５は、本発明に係る塗布方法の他の実施形態に用いられる塗布装置の構成を示す概略図である。
本実施形態の塗布装置１は、上述のロールコーター１にプレコート装置２０を加えてなる。プレコート装置２０は、アプリケーターロール６によって帯状体Ｓに塗布液３を転写する前に、帯状体Ｓに塗布液３を予め塗布し、帯状体Ｓの表面にプレコート層を形成する装置である。なお、プレコート装置以外の構成については、上述の通りであるので、その説明を省略し、プレコート装置について、図面を参照して以下に説明する。

図５に示すように、プレコート装置２０は、塗布液３が満たされているコーターパン２１と、ピックアップロール２２、及びアプリケーターロール２３からなる２つの回転体（ロール）とを有する。塗布液３は、回転するピックアップロール２２の周面に塗布されることによって、コーターパン２１からくみ上げられる。ピックアップロール２２の周面と、アプリケーターロール２３の周面とは、所定の間隙を有して近接している。ピックアップロール２２の周面に塗布された塗布液３は、アプリケーターロール２３の周面に転写される。そして、アプリケーターロール２３の周面に転写された塗布液３は、アプリケーターロール２３の周面が帯状体Ｓの表面に押圧されることによって帯状体Ｓに転写され、プレコート層が形成される。なお、帯状体Ｓが鋼板等の金属板の場合は、アプリケーターロール２３として、ゴムがライニングされたゴムロールを用いるとよい。ピックアップロール２２としては、金属製のロールが用いられている。コーターパン２１に充填された塗布液３は、コーターパン２に充填された塗布液３と同じ種類の塗布液である。プレコート装置２０における帯状体Ｓの走行方向は、水平方向でも垂直方向でも何れでもよい。また、プレコート装置２０において塗布液３を供給する機構は、コーターパン２１からピックアップロール２２によってくみ上げる機構でなくてもよく、ノズル（図示せず）から塗布液３を吐出し、帯状体Ｓに塗布する機構を採用してもよい。

また、コーターパン２１には、ヒーター２４が設けられている。ヒーター２４には、温度制御装置２５が接続されている。この温度制御装置２５によって、ヒーター２４を制御することにより、コーターパン２１に充填された塗布液３の液温が所定の液温になるように温度制御される。
コーターパン２１に充填された塗布液３の温度は、ヒーター２４及び温度制御装置２５によって、３５℃以上、７０℃以下の範囲に制御される。なお、温度制御装置２５は、温度制御装置１０と一体に構成されてもよい。

次に、図５に示す塗布装置を用いて、まず、プレコート装置２０で塗布するプレコート層の膜厚と３ロールコーターによる塗布液３の塗布後の塗液膜厚との関係について考察した。帯状体Ｓとしては、板厚０．６ｍｍの亜鉛メッキ鋼板を用いた。帯状体Ｓのライン速度Ｖｓは、１００ｍｐｍとした。また、塗布液３としては、図３で用いた塗布液３と同一の液を液温４０℃、（粘度１．８（ｍＰａ・ｓ））として用いた。各ロールの周速条件は、プレコート装置を有しない図１に示す塗布装置１を用いた場合において塗膜厚が２．６μｍとなるように調節した。

図６は、上記のようにして得られたプレコート層の膜厚と、３ロールコーターによる塗膜厚との関係を示すグラフである。
図６に示すように、プレコート層の膜厚が厚い場合には、アプリケーターロール６と帯状体Ｓとの接触部分において、プレコート装置２０から供給された塗布液３がすり抜けてしまうため、３ロール塗布後の膜厚がプレコートを実施しない場合に比べ厚くなってしまう。従って、３μｍ未満の薄膜塗布でカスレの改善を実現させるためには、プレコート層の膜厚を５．０μｍ未満とすればよいことが明らかとなった。

以上説明したように、プレコート装置２０を設置することによって、帯状体Ｓの表面の凹凸をレベリングするプレコート層が予め形成されるので、アプリケーターロール６により塗膜が転写された際にカスレの発生がなくなる。
プレコート装置２０においては、ピックアップロール４及びアプリケーターロール６を用いた２本ロールの構成について説明したが、塗膜の膜厚を制御することが可能な供給装置を備えた場合には、ピックアップロールの機能を兼ね備えたアプリケーターロールが１本設けられた構成でもよい。２本のロールを有する２ロールコーターよりも３本のロールを有する３ロールコーターの方がさらに膜厚の制御性も高いため好ましいが、コスト高となる。プレコート層の膜厚は５μｍ未満であれば、最終的な塗膜の膜厚への影響は小さく、ローピング程度の膜厚不均一性があっても次の本コートが適切な条件であれば外観は改善するため、ロールが１本のロールコーターでも目的を達成することが十分可能である。

本実施形態では、リン酸系の水系塗料を塗布液として用いたが、成分については特に規制するものではない。塗布液として、例えば、エマルジョン樹脂を含む水系塗料を用いることもできる。この場合、エマルジョン樹脂のガラス転移点を大幅に超えてしまうと、エマルジョン樹脂がロールにまきつくなどの問題が発生する場合がある。従って、エマルジョン樹脂系の水溶液を塗布液として用いる場合には、塗布液の制御温度を、ガラス転移点に応じてエマルジョン樹脂が凝集しない温度に選択すればよい。また、塗布液の溶媒が水だけでなく、沸点の低い有機溶剤などを含む場合では、塗膜の形成と共にレベリング効果が消滅してしまうため、粘度の低減によるレベリング性を確保するための塗液加熱温度を、塗膜を形成する温度未満の温度とする必要がある。

（実施例）
本発明に係る塗布方法の実施例、及び比較例について、詳細に説明する。
板厚０．６ｍｍ、板幅１２００ｍｍの亜鉛メッキ鋼板の帯状体Ｓに対して、図１または図５に示した塗布装置１を用いて、表１に記載した塗布条件で塗布を行い、実施例１〜２６及び比較例１〜１２の塗布済の帯状体Ｓを得た。この塗布済の帯状体Ｓについて、乾燥後の塗布外観の評価、塗布時の塗膜の膜厚、及び乾燥後の塗膜の膜厚の測定を行った。

なお、本実施例及び比較例では、図１または図５に示す塗布装置１において、アプリケーターロール６として、ゴムをライニングしたゴムロールを用いた。また、ピックアップロール４として、表面に多数の凹部が形成されたグラビアロールを用いた。また、ミタリングロ−ル５として、ゴムをライニングしたゴムロ−ルを用いた。アプリケーターロール６及びピックアップロール４のロール径は、３００ｍｍのものを用いた。ミタリングロール５のロール径は、２００ｍｍのものを用いた。ミタリングロール５の周速Ｖｍは、塗膜厚が一定になるように１０〜９０ｍｐｍの範囲で調整した。プレコート装置２０の塗布液膜厚は、ロールの周速及びニップ圧力を調整することで所定の膜厚になるように調整した。プレコート装置２０のロールは、ロール径が２５０ｍｍ、帯状体Ｓと接触するアプリケーターロール６はゴムロールを用い、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には金属ロールを用いた。塗布液３は、前述のリン酸系の水系塗料を適宜水で濃度調整して用いた。

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り、下記評価基準に基づいてローピング、及びカスレを評価した。また、塗布時の塗膜の液膜厚、及び乾燥後の塗膜の膜厚を測定した。評価結果及び測定結果を表１に示す。
［ローピングの評価基準］
◎：ローピングがない
○：ローピングがほとんどない
△：ローピングが若干ある
×：ローピングが多い
［カスレの評価基準］
◎：カスレがない
○：カスレがほとんどない
△：カスレが若干ある
×：カスレが多い

表１に示すように、実施例１〜２６では、塗布液の温度を３５℃以上、７０℃以下とし、ロールの周速条件として、０．７≦Ｖａ／Ｖｓ≦１．４、及び０．５≦Ｖｐ／Ｖａとすることで、塗膜を均一に塗布することが可能となった。
また、塗布時の膜厚を３．０μｍ未満とするために、図５に示すプレコート装置２０を用いた実施例１４〜１８は、カスレの発生を防止することが可能となり、塗膜を均一に塗布することが可能となった。特に、実施例９〜１３，１７〜１８，２２〜２４においては、ライン速度Ｖｓを２００ｍｐｍ以上としても良好な性状の塗膜を形成することができた。

一方、塗布液の温度が３５℃未満の比較例１〜３，６，８〜１０では、塗布後のレベリングが不十分となり、ローピングの発生が顕著となっていた。塗布液の温度が７０℃を超える比較例４では、塗布直後に乾燥してしまい、塗布時のローピングがそのまま鋼板上に残存し、塗布ムラが発生した。
また、比較例５，１２では、Ｖａ／Ｖｓが０．７未満であるため、カスレは低減されているものの、ローピングの発生が顕著であった。

また、比較例１１では、Ｖａ／Ｖｓが１．４を超えたため、アプリケーターロールと鋼板との間を塗布液が架橋してなるメニスカスにおける流動が乱れ、幅方向で局所的に塗布液の界面が振動して形成されたまだら模様が確認された。
また、比較例１〜５，７，９では、Ｖｐ／Ｖａが０．５未満であるため、ローピングの発生が顕著であった。

以上説明したように、本発明に係るロールコーターを用いた塗布方法によれば、塗布液の温度を制御することにより、塗布液の粘度を低下させることができる。また、速度比Ｖａ／Ｖｓ、及び速度比Ｖｐ／Ｖａを規定することにより、ローピングの波長を示すローピングピッチが微細化される。このように、塗布液の粘度を低下させ、塗布時における塗布液のローピングピッチを微細化することにより、帯状体に塗布液を塗布してから、短時間でレベリングされ、均一な塗膜が形成される。

また、プレコート装置を用いて、同一の組成の塗布液により予めプレコートすることによって、カスレの発生を防止することができ、塗膜をさらに均一に塗布することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、前記実施例では帯状体として冷延鋼板を用いたが、特に鋼板に限定されることなく、アルミ等の他の金属板を用いてもよい。

本発明に係る塗布方法の一実施形態に用いられる塗布装置の構成を示す概略図である。 本発明に係る塗布方法の一実施形態におけるローピングを説明する概略図である。 本発明に係る塗布方法の一実施形態における塗布液の温度と粘度との関係を示すグラフである。 本発明に係る塗布方法の一実施形態における塗布液の温度と塗布液を乾燥した後の膜厚分布との関係を示すグラフである。 本発明に係る塗布方法の他の実施形態に用いられる塗布装置の構成を示す概略図である。 本発明に係る塗布方法の他の実施形態におけるプレコート層の液膜厚と、３ロールコーターによる塗液膜厚との関係を示すグラフである。 従来の塗布装置の構成を示す概略図である。

符号の説明

１ ロールコーター
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 ヒーター
１０ 温度制御装置
２０ プレコート装置
２１ コーターパン
２２ ピックアップロール
２３ アプリケーターロール
２４ ヒーター
２５ 温度制御装置
Ｓ 帯状体

Claims (3)

1. コーターパンに充填された塗布液を、回転するピックアップロールの周面に付着させてくみ上げ、前記ピックアップロールに近接し、回転するアプリケーターロールの周面に付着させることによって所定の方向に連続的に走行する帯状体に前記塗布液を転写するロールコーターを用いた塗布方法において、
   前記帯状体のライン速度を１００ｍｐｍ以上とし、前記塗布液を水系塗料とし、前記塗布液の温度を３５℃以上、７０℃以下とし、前記アプリケーターロールの周速Ｖａと前記帯状体の走行速度Ｖｓとの速度比Ｖａ／Ｖｓを０．７以上、１．４以下とし、前記ピックアップロールの周速Ｖｐと前記アプリケーターロールの周速Ｖａとの速度比Ｖｐ／Ｖａを０．５以上とし、前記塗布液を前記帯状体に塗布したときの膜厚を８μｍ以下とし、前記塗布液を乾燥させて前記帯状体上に形成された塗膜の膜厚を０．４０μｍ以下としたことを特徴とするロールコーターを用いた塗布方法。
2. 前記帯状体の走行方向の上流側に設けられた少なくとも１つのロールを有するプレコート装置によって、前記塗布液と同一成分の塗布液を塗布し、塗布された塗布液が乾燥する前に前記アプリケーターロールによって前記塗布液が塗布されることを特徴とする請求項１に記載のロールコーターを用いた塗布方法。
3. 前記帯状体のライン速度が２００ｍｐｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のロールコーターを用いた塗布方法。

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