JP5754371B2 - ロールコータ - Google Patents

Description

本発明は、鋼帯に連続的に塗工液を塗装するロールコータに関する。

鋼帯に連続的に化成処理液、塗料等の塗工液を塗装するのに、ロールコータが広く用いられている。

ロールコータには、２本のコータロールを用いるロールコータ（２ロールコータ）や３本のコータロールを用いるロールコータ（３ロールコータ）等がある。

２ロールコータは、図９、図１０に示すように、ピックアップロール３とアプリケータロール５を備え、コータパン１内の塗工液２をピックアップロール３で汲み上げ、汲み上げた塗工液２をアプリケータロール５に転写し、アプリケータロール５に転写した塗工液２を鋼帯６に転写する。鋼帯への塗工液の塗装方法には、ナチュラルコートとリバースコートがある。図９はナチュラルコート、図１０はリバースコートである。図９、図１０中の実線矢印はロールの回転方向、鋼帯の走行方向を示す。

３ロールコータは、図１１に示すように、ピックアップロール３、メタリングロール４及びアプリケータロール５を備え、コータパン１内の塗工液２をピックアップロール３で汲み上げ、汲み上げた塗工液２の液量（付着量）をメタリングロール４で調整した後、アプリケータロール５に転写し、アプリケータロール５に転写した塗工液２を鋼帯６に転写する。図１１中の実線矢印はロールの回転方向、鋼帯の走行方向を示す。３ロールコータでは、ピックアップロール３とメタリングロール４の転接部において、ピックアップロール３とメタリングロール４が同じ方向に進行するように回転する場合と、逆方向に進行するように回転する場合がある。

上記のロールコータで鋼帯に塗工液を塗装すると、アプリケータロール５から塗工液が飛散する問題がある。塗工液の飛散は、アプリケータロール周速が速くなるほど顕著になる。塗工液が飛散すると、設備や環境を汚染するだけでなく、製品に付着して外観不良になる問題がある。図９〜図１１中の点線矢印は、塗工液の飛散方向を示す。

アプリケータロールからの塗工液の飛散を防止する技術として、以下の技術が開示されている。

特許文献１には、塗工液の飛散を防止するため、ピックアップロール周速を２０〜８０ｍｐｍ、アプリケータロール周速を通板速度以上の２００〜１０００ｍｐｍ、塗工液粘度を１〜１０ｍＰａ・ｓに設定することが記載されている。しかし、実際の塗装では、塗工液の付着量制御、塗装外観の安定化のために、ロール周速及び塗工液粘度などの塗装条件を優先して決定する必要があり、塗工液の飛散防止を優先して塗装条件を決定することができない。特にアルミニウム粉や艶消し剤などの固形物を含んだ塗料は、良好な付着量制御、良好な塗装外観を確保できる塗装条件の範囲が狭いため、良好な付着量制御、良好な塗装外観を確保しながら塗料の飛散を防止できる塗装条件を決定することは著しく困難である。

特許文献２には、アプリケータロール表面の鋼帯幅を超える部分に残存した塗布液がロール回転の遠心力によってアプリケータロールから飛散する問題を、空隙部を有する塗布液吸収材をアプリケータロール胴部側面に接触させて設け、アプリケータロール表面に残存する塗布液を前記塗布液吸収材に吸収させ、吸収した塗布液を塗布液吸収材の空隙部を通って下方に流下させることで、アプリケータロールからの塗布液の飛散を防止することが記載されている。しかし、本発明者らが検討したところ、この方法は、アプリケータロールからの塗工液の飛散を防止する効果が不十分であった。

特開平１０−３０９５１２号公報 特開２００８−１４９２５９号公報

本発明は、前記従来技術の問題点を鑑みて、アプリケータロールからの塗工液の飛散を防止できるロールコータを提供することを課題とする。

上記課題を解決する本発明の手段は下記のとおりである。

（１）ピックアップロールに転接して回転する転接ロールの胴長を前記ピックアップロールの胴長より長くして、前記転接ロール側面が前記ピックアップロール側面よりロール軸方向の外側に位置するように配置し、角状材の長手方向の一端に前記ピックアップロールに転接して回転する転接ロールの外径と同じ曲率半径の凹状の円筒面を形成した塗工液掻き取り部材を、前記円筒面を前記転接ロールの外周面に当接させ、前記円筒面の軸と直角の面を前記ピックアップロールの側面に当接させて配置したことを特徴とするロールコータ。

（２）前記転接ロールは２ロールコータのアプリケータロールであることを特徴とする前記（１）記載のロールコータ。

（３）前記転接ロールは３ロールコータのメタリングロールであることを特徴とする前記（１）記載のロールコータ。

本発明によれば、ロール周速、塗工液の粘度等の塗装条件にかかわらず、ピックアップロールが転接ロールと転接する前に、ピックアップロール側面に付着して持ち上げられた塗工液を掻き取ることができるので、ピックアップロールとアプリケータロールが転接したときに、ピックアップロール側面からアプリケータロール側面への塗工液の移動がなくなり、アプリケータロールからの塗工液の飛散を防止できる。良好な付着量制御、良好な塗装外観を確保できる塗装条件の範囲が狭いアルミニウム粉や艶消し剤などの固形物を含んだ塗料を塗装する場合も、良好な付着量制御、良好な塗装外観を確保できる塗装条件のままで塗装し、アプリケータロールからの塗工液の飛散を確実に防止することができる。

本発明の実施形態に係るロールコータ（２ロールコータ）の要部を示す側面図である。 本発明のロールコータに配置する塗工液掻き取り部材の一実施形態の斜視図である。 ２ロールコータにおける塗工液掻き取り部材の配置状態を示す図である。 本発明の別の実施形態に係るロールコータ（２ロールコータ）の要部を示す側面図である。 本発明の別の実施形態に係るロールコータ（３ロールコータ）の要部を示す側面図である。 本発明のロールコータに配置する塗工液掻き取り部材の別の実施形態の斜視図である。 ３ロールコータにおける塗工液掻き取り部材の配置状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る別のロールコータ（３ロールコータ）の要部を示す側面図である。 ２ロールコータのナチュラルコートを説明するロールコータの側面図である。 ２ロールコータのリバースコートを説明するロールコータの側面図である。 従来技術の３ロールコータの要部を示す側面図である。

本発明者らは、アプリケータロールで発生する塗工液の飛散について種々調査したところ、以下の事項が明らかになった。コータパンに下部が浸漬されたピックアップロール側面（胴部側面）に付着して持ち上げられた塗工液が、ピックアップロール回転による遠心力によりピックアップロール側面（胴部側面）外周側に移動し、一部はさらにピックアップロールの外周面端部にも移動し、アプリケータロールとの転接部でアプリケータロール側面に移動し、また一部はアプリケータロール外周面端部にも転写される。アプリケータロール側面に移動した塗工液と外周面端部に転写された塗工液は、アプリケータロール回転の遠心力によりアプリケータロール側面外周側及び外周面端部へ移動し、液膜が次第に厚くなり、アプリケータロールから塗工液が飛散するようになる。ピックアップロール周速が速くなるとピックアップロール側面に付着して持ち上げられる塗工液量が増加し、アプリケータロール側面に移動する塗工液量が増加するため、この現象は、ピックアップロール周速が速いほど顕著になる。

ピックアップロールとアプリケータロールの転接部でピックアップロール側面からアプリケータロール側面への塗工液の移動を防止し、またピックアップロール外周面端部からアプリケータロール外周面端部への塗工液の転写を防止すれば、アプリケータロールからの塗工液の飛散を防止できると考えられた。本発明はこの考えに基づくものである。

以下、本発明について詳しく説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るロールコータ（２ロールコータ）の要部を示す側面図である。図１において、１はコータパンで、塗工液２を貯留する。３はピックアップロール、５はアプリケータロール、６は鋼帯、７は塗工液掻き取り部材である。図１中の実線矢印はロールの回転方向、鋼帯の走行方向を示す。塗装方法はナチュラルコートで、ピックアップロール３とアプリケータロール５の転接点で、ピックアップロール３とアプリケータロール５は同じ方向に進行するように回転し、アプリケータロール５と鋼帯６の転接点で、鋼帯６の進行方向に対して、アプリケータロール５はナチュラル方向に回転する。

アプリケータロール胴長は、ピックアップロール胴長より長く、アプリケータロール側面（胴部側面）のロール軸方向の位置は、ピックアップロール側面（胴部側面）より外側になるように配置されている。

塗工液掻き取り部材７は、ピックアップロール３とアプリケータロール５の転接部に配置されている。

図２は、塗工液掻き取り部材７の一実施形態を示す斜視図である。塗工液掻き取り部材７は、角状材で構成され、その長手方向の一端に、アプリケータロール５の外径と同じ曲率半径の凹状の円筒面７ａを有する。

図３は、塗工液掻き取り部材７のロールコータへの配置状態を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。塗工液掻き取り部材７は、ピックアップロール３とアプリケータロール５の転接部に、円筒面７ａをアプリケータロール５の外周面に当接させ、円筒面の軸と直角の面７ｂをピックアップロール３の側面に当接させて配置されている。塗工液掻き取り部材７は、一部がアプリケータロール５の側面よりロール軸方向の外側に出ている。塗工液掻き取り部材７は、ピックアップロール３の両側に配置される。

ピックアップロール３の下部は、塗工液２に浸漬されているので、コータパンから引き上げられた直後のピックアップロール側面には、ピックアップロール３の浸漬深さ（図１中の寸法Ａ）に対応する幅の塗工液２が付着して持ち上げられる。ピックアップロール回転による遠心力でピックアップロール３の側面に付着して持ち上げたれた塗工液２は側面外周側に移動する。ピックアップロール３の側面外周側に移動した塗工液２は、ピックアップロール３とアプリケータロール５が転接する前に塗工液掻き取り部材７によって掻き取られる。そのため、ピックアップロール３とアプリケータロール５の転接部で、ピックアップロール３の側面からアプリケータロール５の側面へ塗工液が移動することがなくなり、またピックアップロール側面に付着した塗工液の一部がアプリケータロール外周面端部へ転写されることもなくなる。

ピックアップロール３とアプリケータロール５の転接部では、ピックアップロール側面に付着している塗工液の幅は、ピックアップロールの浸漬深さに対応する幅（図１中の寸法Ａ）より小さくなっているので、塗工液掻き取り部材７の長さ（長手方向寸法、図２中の寸法Ｌ）は、ピックアップロールの浸漬深さ以上の適宜の長さにすればよい。

塗工液掻き取り部材７の厚さ（円筒面７ａの軸方向寸法、図２中の寸法Ｄ）は、ピックアップロール胴長とアプリケータロール胴長の胴長差の１／２より大きくすることが好ましい。塗工液掻き取り部材７の一部がアプリケータロール５の側面よりロール軸方向の外側に突出して配置された状態になり、塗工液掻き取り部材７で掻き取った塗工液がアプリケータロール５に付着するのを防止できる。

塗工液掻き取り部材７の幅（図２中の寸法Ｗ）は、設置スペース、剛性等を考慮して適宜の寸法にすればよい。

塗工液掻き取り部材７の材質は特に規定しない。金属板でもよい。有機溶剤を含む塗工液への使用や、ロールとの摩擦を考慮して耐溶剤性、耐摩耗性のある樹脂、例えばテフロン（登録商標）やＭＣナイロン（登録商標）などが好ましい。

塗工液掻き取り部材７は、ロール軸受けの架台に取り付けられた保持金具（図示なし）に取り付けられる。図２では、塗工液掻き取り部材７をアプリケータロールとピックアップロールに当接させたときに、ピックアップロール回転の上流側になる面以外の面にネジ穴９を設け、ネジで保持金具に取り付ける構造になっている。ロールの組み込みの際に若干ロール軸方向にずれるので、塗工液掻き取り部材７はロール軸方向に位置調整できるようにすることが好ましい。また、バネやピストン、エアチューブなどを使用し、塗工液掻き取り部材７を一定圧力で押し付けるようにしてもよい。

このロールコータを用いて次のように塗工液を塗装する。下部をコータパン１内の塗工液２に浸漬したピックアップロール３を回転し、塗工液２をピックアップロール３で汲み上げ、汲み上げた塗工液２の液量をアプリケータロール５に転写し、アプリケータロール５に転写した塗工液２を鋼帯６に転写する。

その際、ピックアップロール側面に付着して持ち上げられた塗工液２を、ピックアップロール３とアプリケータロール５が転接する前に、塗工液掻き取り部材７で掻き取る。塗工液掻き取り部材７で掻き取った塗工液２はコータパン１に戻る。ピックアップロール３とアプリケータロール５の転接部で、ピックアップロール側面からアプリケータロール側面への塗工液の移動がなくなるので、アプリケータロール５からの塗工液の飛散がなくなる。ロール周速、塗工液粘度等の塗装条件にかかわらず、塗工液を掻き取ることができるので、塗工液の付着量制御、塗装外観の安定化に適した適宜の塗装条件を採用することができる。

図４は、本発明の別の実施形態に係るロールコータ（２ロールコータ）の要部を示す側面図である。図４中の実線矢印はロールの回転方向、鋼帯の走行方向を示す。塗装方法はリバースコートで、ピックアップロール３とアプリケータロール５の転接点で、ピックアップロール３とアプリケータロール５は同じ方向に進行するように回転し、アプリケータロール５と鋼帯６の転接点で、鋼帯６の進行方向に対して、アプリケータロール５はリバース方向に回転する。

ピックアップロール３の胴長とアプリケータロール５の胴長の長さ関係、各ロール側面のロール軸方向の位置関係、塗工液掻き取り部材７の形状、寸法、配置方法は、前記と同様でよい。リバースコートにおいても、ピックアップロール３の側面に付着して持ち上げられた塗工液２を、ピックアップロール３とアプリケータロール５が転接する前に、塗工液掻き取り部材７で掻き取ることで、ピックアップロール３とアプリケータロール５の転接部で、ピックアップロール側面からアプリケータロール側面への塗工液の移動がなくなり、アプリケータロール５からの塗工液の飛散を防止できる。

図５は本発明の別の実施形態に係るロールコータ（３ロールコータ）の要部を示す側面図である。図５において、１は、塗工液２を貯留するコータパン、３はピックアップロール、４はメタリングロール、５はアプリケータロール、６は鋼帯、８は塗工液掻き取り部材８である。図５中の実線矢印は、ロールの回転方向、鋼帯の走行方向を示す。図５では、各ロールの転接部において、各ロールが逆方向に進行するように回転し、アプリケータロール５と鋼帯の転接部において、鋼帯６の進行方向に対して、アプリケータロール５はリバース方向に回転し、塗装方法は、所謂フルリバースコートである。

メタリングロール胴長は、ピックアップロール胴長より長く、メタリングロール側面（胴部側面）のロール軸方向の位置は、ピックアップロール側面（胴部側面）より外側に位置するように配置されている。

図６は、塗工液掻き取り部材８の一実施形態を示す斜視図である。塗工液掻き取り部材８は、角状材で構成され、その長手方向の一端に、断面形状がメタリングロール４の外径と同じ曲率半径の凹状の円筒面８ａを有する。

図７は、塗工液掻き取り部材８のロールコータへの配置状態を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。塗工液掻き取り部材８は、ピックアップロール３とメタリングロール４の転接部に、円筒面８ａの軸と直角の面８ｂをピックアップロール３の側面に当接させ、円筒面８ａをメタリングロール４の外周面に当接させて配置されている。

このロールコータを用いて次のように塗装する。コータパン１内の塗工液２を、下部を塗工液に浸漬したピックアップロール３で汲み上げ（浸漬深さ：図５中の寸法Ａ）、汲み上げた塗工液２の液量（付着量）をメタリングロール４で調整した後、アプリケータロール５に転写し、アプリケータロール５に転写した塗工液２を鋼帯６に転写する。その際、ピックアップロール３の側面に付着して持ち上げられた塗工液を、ピックアップロール３とメタリングロール４が転接する前に塗工液掻き取り部材８で掻き取る。塗工液掻き取り部材８で掻き取った塗工液２はコータパン１に戻る。ピックアップロール３とメタリングロール４の転接部を通過したピックアップロール３の側面には塗工液２が付着していないので、ピックアップロール３とのアプリケータロール５が転接したときにピックアップロール側面からアプリケータロール側面へ塗工液が移動することがない。従って、アプリケータロール５からの塗工液の飛散も起こらない。

なお、塗工液掻き取り部材８の寸法（長さ、厚さ、幅）は、前記塗工液掻き取り部材７と同様でよい。

図８は、本発明の別の実施形態に係るロールコータ（３ロールコータ）の要部を示す側面図である。図８中の実線はロールの回転方向、鋼帯の走行方向である。図８のロールコータは、図５のロールコータとは、ピックアップロール３とメタリングロール４の転接部において、ピックアップロール３とメタリングロール４が同じ方向に進行するように回転している点で相違し、塗装方法は、所謂セミリバースコートである。

ピックアップロール３の胴長とメタリングロール４の胴長の関係、ロール軸方向の各ロール側面の位置関係、塗工液掻き取り部材８の構成、配置方法も前記と同様でよい。セミリバースコートにおいても、前記で説明した作用が奏され、アプリケータロール５からの塗工液の飛散を防止できる。

本発明の塗工液掻き取り部材を用いると、ロール速度、塗料粘度等の塗装条件に規定されることなく、ピックアップロール側面に付着して持ち上げられた塗工液を、ピックアップロールとアプリケータロールが転接する前に掻き取ることができる。良好な付着量制御、良好な塗装外観を確保できる塗装条件の範囲が狭いアルミニウム粉や艶消し剤などの固形物を含んだ塗料を塗装する場合も、良好な付着量制御、良好な塗装外観を確保できる塗装条件で塗装しながら、アプリケータロールからの塗工液の飛散を確実に防止することができる。

（実施例１）
図１に示したロールコータにおいて、ピックアップロールをスチールロール、アプリケータロールをウレタン巻きロールとし（ロール径は何れもφ２５０ｍｍ）、ロール胴長は、ピックアップロール胴長を基準として、アプリケータロール胴長は＋１０ｍｍとし、ピックアップロールの塗工液への浸漬深さは３０ｍｍとした。塗工液掻き取り部材は、長さ５０ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのテフロン製とし、長手方向の一端に、曲率半径１２５ｍｍの凹状の円筒面を形成し、ピックアップロールとアプリケータロールの転接部において、円筒面をアプリケータロール外周面に当接させ、該円筒面の軸と直角の面をピックアップロール側面に当接させて配置し、ピックアップロールに付着して持ち上げられた塗料を、ピックアップロールとアプリケータロールが転接する前に掻き取るようにした。

上記のロールコータ（本発明のロールコータ）を用いて溶融亜鉛めっき鋼板に塗装した。
塗装条件は、アプリケータロールから塗工液が飛散する点を除くと、良好な付着量制御性と良好な塗装外観を確保できる条件として塗装したところ、アプリケータロールからの塗工液の飛散はなかった。塗工液掻き取り部材の使用を中止したところ、アプリケータロールから塗工液が飛散するようになった。

（実施例２）
図５に示したロールコータにおいて、ピックアップロールをスチールロール、アプリケータロールとメタリングロールを各々ウレタン巻きロールとし（ロール径は何れもφ２５０ｍｍ）、ロール胴長は、ピックアップロール胴長を基準として、メタリングロール胴長は＋１０ｍｍ、アプリケータロール胴長は＋１０ｍｍとし、ピックアップロールの塗工液への浸漬深さは３０ｍｍとした。塗工液掻き取り部材は、長さ５０ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのテフロン製とし、長手方向の一端に、曲率半径１２５ｍｍの凹状の円筒面を形成し、ピックアップロールとメタリングロールの転接部において、円筒面をメタリングロール外周面に当接させ、該円筒面の軸と直角の面をピックアップロール側面に当接させて配置し、ピックアップロールに付着して持ち上げられた塗料を、ピックアップロールとメタリングロールが転接する前に掻き取るようにした。

上記のロールコータ（本発明のロールコータ）を用いて溶融亜鉛めっき鋼板に塗装した。
塗装条件は、アプリケータロールから塗工液が飛散する点を除くと、良好な付着量制御性と良好な塗装外観を確保できる条件として塗装したところ、アプリケータロールからの塗工液の飛散はなかった。塗工液掻き取り部材の使用を中止したところ、アプリケータロールから塗工液が飛散するようになった。

本発明によれば、ロール周速、塗工液の粘度にかかわらず、ピックアップロール側面に付着した塗工液のアプリケータロールへの転写を防止できる。本発明のロールコータを用いることで、良好な付着量制御、良好な塗装外観を確保できる塗装条件の範囲が狭いアルミニウム粉や艶消し剤などの固形物を含んだ塗料を塗装するときも、良好な付着量制御、良好な塗装外観を確保できる塗装条件のままで、アプリケータロールからの塗工液の飛散を確実に防止することができるようになる。

１ コータパン
２ 塗工液
３ ピックアップロール
４ メタリングロール
５ アプリケータロール
６ 鋼帯
７、８ 塗工液掻き取り部材
９ ネジ穴

Claims (3)

1. ピックアップロールに転接して回転する転接ロールの胴長を前記ピックアップロールの胴長より長くして、前記転接ロール側面が前記ピックアップロール側面よりロール軸方向の外側に位置するように配置し、角状材の長手方向の一端に前記ピックアップロールに転接して回転する転接ロールの外径と同じ曲率半径の凹状の円筒面を形成した塗工液掻き取り部材を、前記円筒面を前記転接ロールの外周面に当接させ、前記円筒面の軸と直角の面を前記ピックアップロールの側面に当接させて配置したことを特徴とするロールコータ。
2. 前記転接ロールは２ロールコータのアプリケータロールであることを特徴とする請求項１記載のロールコータ。
3. 前記転接ロールは３ロールコータのメタリングロールであることを特徴とする請求項１記載のロールコータ。

Images