JP5867738B2

JP5867738B2 - ロールコータ式塗装装置の塗料パン

Info

Publication number: JP5867738B2
Application number: JP2013031606A
Authority: JP
Inventors: 慶太米津; 和洋松村
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2013-02-21
Filing date: 2013-02-21
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2033-02-21
Also published as: JP2014159021A

Description

本発明は、ロールコータ式塗装装置の塗料パンに関するものであり、具体的には、塗料パン内の塗料滞留部に発生する気泡によって引き起こされる塗装欠陥を防止することができるロールコータ式塗装装置の塗料パンに関するものである。

走行する鋼板等の帯状体の表面に連続塗装を施して塗装鋼板等を製造するプロセスにおいては、ロールを用いた塗装装置（以降、「ロールコータ式塗装装置」ともいう）を用いるのが一般的である。このロールコータ式塗装装置としては、２本のロールを用いる２ロールコータ方式あるいは３本のロールを用いた３ロールコータ方式のものが多く使用されている。

上記２ロールコータ式塗装装置は、図１に示すように、塗料が満たされている塗料パンから塗料を汲み上げるピックアップロールと、上記汲み上げた塗料をピックアップロールから受け取り、それを鋼板表面に転写するアプリケータロールから構成されている。また、３ロールコータ式塗装装置は、上記２ロールコータ式塗装装置に、さらにピックアップロールによって汲み上げられた塗料の量を調整するミタリングロール（ドクターロール）を加えて構成されている。また、塗布膜をより薄くかつ均一に塗布する目的で、ピックアップロールとアプリケータロールの間に、１本以上の中間ロールを配設した塗装装置も用いられている。

ところで、上記ロールコータ式塗装装置においては、ピックアップロールの一部を塗料パン内の塗料に浸漬し、ピックアップロールを回転させることによって塗料パンから塗料を汲み上げている。塗料パン内の塗料供給部や排出部、および、回転するピックアップロールが浸漬している領域では、塗料は常に流動しているが、その他の領域では、局部的に塗料が流動しない滞留部が発生することがある。特に、粘性の高い塗料を塗布するときには、塗料パン内に塗料の流動がない滞留部が発生し易い傾向にある。上記滞留部が発生すると、塗料表面に気泡が生じて、気泡の薄膜が乾燥して固形化したり、塗料中の特定成分が凝集、分離しあるいは析出したりして微小異物を生成する。この微小異物は、塗装処理時間の経過とともに増加し、塗料の流れによって流氷の如く分散し、ピックアップロールで塗料パンから汲み上げられる塗料中に巻き込まれ、これがアプリケータロールに転写され、さらにアプリケータロールから鋼板表面に転写されて塗膜欠陥を生ずる。また、ピックアップロールやアプリケータロールの表面に付着した異物は、鋼板表面の塗装ムラとなり、連続的な筋状欠陥を発生させる。そのため、気泡から生じる微小異物は、塗装鋼板の表面品質を大きく低下させる。さらに、微小異物がピックアップロール等の表面に付着した場合には、その除去のための手入作業を行ったり、ロールの交換等が必要となったりするため、生産性の低下や塗料原単位の上昇、ひいては製造コストの上昇を招く。

このような問題に対する対策として、例えば、特許文献１には、塗装パン内が、上端部が塗料パン内の塗料液面上に突出している側壁によって、塗料供給口の配置された塗料供給槽と、ピックアップロールの一部が浸漬される内槽と、塗料排出口の配置された塗料排出槽とに順次区分され、かつ上記塗料供給槽と内槽とを区分する側壁の下部が網状体で構成されており、また上記内槽と塗料排出槽とを区分する側壁の下部に塗料が流出する開口部が設けられている塗料パンが開示されており、これにより、塗料パン内の塗料の淀みや塗料タンクから供給される塗料に巻き込まれる気泡に起因する塗装欠陥を防止できるとしている。

また、特許文献２には、塗料に浸漬されているピックアップロールの一側面に面部が対向し、塗料パンの前方壁面に端縁が近接する入側仕切り板を塗料パンの塗料供給側に、両側端縁がピックアップロールの他側面及び塗料パンの左又は右壁面に近接する出側仕切り板を塗料排出側に、前方壁面とピックアップロールとの間の前方ゾーンから塗料排出ゾーンを仕切る回流防止堰を塗料排出側に配置し、出側仕切り板及び回流防止堰で区画された塗料排出ゾーンの塗料パン底部に塗料流出口を開口させた塗料パンが開示されている。この塗料パンでは、塗料パン内における塗料の流動方向を規制する堰を配置することにより、塗料の一方向流れを確保し、幅方向に関し一様な塗布量で塗料を被塗装物に塗布でき、筋状模様や塗料滓、気泡の巻き込みない健全な表面状態の塗膜面をもつ塗装鋼板が得られるとしている。

特開平１０−０００４０３号公報特開２００２−２４８３９４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、塗料排出口側から供給口付近へ戻ってくる流れによって淀みが生ずるため、気泡の発生を防止することができない。また、塗料排出口がパンの底部に設置されており、液面の制御は塗料供給ポンプで行うため、液面の変動による気泡の発生を防止することができない。また、塗料供給槽と内槽とを区分する側壁に設置された網状体は気泡をトラップするが、トラップされた気泡が集まって大きくなって塗料供給部の液面に浮上するため、気泡が乾燥・固形化して発生する微小異物の塗料中への分散を防止することができない。さらに、塗料パン内の形状が複雑で、清掃等のメンテナンス作業に時間を要するため、生産性を低下させるという問題がある。

また、特許文献２に記載の技術は、塗料供給側に仕切り板があるため、塗料供給口と塗料パン後方からの流れの対流によって淀みが生じ、気泡が発生するため、気泡が乾燥・固形化して発生する微小異物の塗料中への分散を防止することができない。また、塗料パン前方側に仕切り板がないため、ピックアップロールへの微小異物の巻き込みを防止することができない。さらに、塗料パン内に壁面や堰の設置が必要であるため、特許文献１と同様、パン内の形状が複雑で、清掃等のメンテナンス作業に時間を要し、生産性を低下させるという問題がある。

本発明は、従来技術が抱える上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、塗料パン内における塗料滞留部の発生を抑止し、気泡発生に伴う微小異物の生成を効果的に防止することができるロールコータ式塗装装置の塗料パンを提供することにある。

発明者らは、上記課題の解決に向けて、塗料パンの構造に着目して鋭意検討を重ねた。その結果、ピクアップロールの前方に仕切り板を設けて微小異物のピックアップロールへの付着を防止することに加えて、塗料排出口にも仕切り板を設置し、塗料パン前方領域における塗料の流れを一方向化することで、塗料の滞留部の発生を抑止することができ、ひいては気泡発生による塗装欠陥を防止し得ることを見出し、本発明を開発した。

すなわち、本発明は、下部が塗料中に浸漬したピックアップロールで汲み上げた塗料をアプリケータロールに転写し、その塗料をアプリケータロールで被塗装物に塗布するロールコータ式塗装装置の塗料パンであって、ピックアップロールの液中での進行方向の上流側を前方、下流側を後方としたとき、ピックアップロールの両側面に近接して前方に向かって延びる側面板と、ピックアップロールの前方においてピックアップロールと平行に延びる塗料液面より下部に開口部を有する前面板とで、ピックアップロールの前方領域を取り囲む、塗料液面より高い高さに設けられた前方仕切り板と、塗料パンの前方で前方仕切り板と塗料パンの間かつ幅方向の一方の側に設けられた塗料供給口と、塗料パンの前方で前方仕切り板と塗料パンの間かつ幅方向の他方の側に塗料液面と同じ高さに設けられた塗料排出口と、上記塗料排出口から塗料パン前壁または側壁に向っておよび前方仕切り板に向かって延びる、塗料液面より高い高さに設けられた排出口仕切り板を有することを特徴とする塗料パンである。

本発明によれば、塗料パン内における塗料滞留部の発生を抑止し、滞留部に発生する気泡による微小異物の生成を防止し、塗装欠陥の発生を効果的に防止することができるので、製品鋼板（塗装鋼板）における外観品質の向上や製品歩留りの向上に寄与する。また、本発明によれば、滞留部に生成する微小異物のピックアップロールへの付着やアプリケータロールへの転写を防止し、ピックアップロール等の手入作業や交換作業を大幅に削減することができるので、生産性の向上や製造コストの低減にも寄与する。

２ロールコータ式塗装装置を説明する図である。従来のロールコータ式塗装装置の塗料パンを説明する図である。従来のロールコータ式塗装装置の塗料パンにおける塗料の流れを説明する図である。本発明のロールコータ式塗装装置の塗料パンを説明する図である。本発明のロールコータ式塗装装置の塗料パンにおける塗料の流れを説明する図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて具体的に説明する。
図２は、従来技術における２ロールコータ式塗装装置の塗料パンの一例を示したものである。ここで、図２中の１は塗料パン、２は塗料、３は塗料パン内の塗料に下部が浸漬し、回転することによって塗料をロール表面に付着させて汲み上げるピックアップロール、８は塗料パンの底部から塗料を供給する塗料供給口、９は塗料パン中の過剰な塗料を排出する塗料液面と同じ高さを有する塗料排出口である。ここで、上記塗料排出口９の高さを塗料液面と同じとする理由は、塗料液面に浮遊している気泡を効率よく塗料パンから排出し、塗料液面の維持機能を持たせるためである。また、塗料の供給は、底部からでなく、上方から供給するようにしてもよい。また、塗料パン側壁である前壁１ａ、後壁１ｂおよび側壁１ｃは、垂直面である必要はなく、傾斜面であってもよい。

また、１０は塗料液面よりも高い高さを有し、ピックアップロールの両側面から前方方向に伸びる側面板１０ａと、ピックアップロールの前方においてピックアップロールの軸と平行に延びる前面板１０ｂとでピックアップロールの前方領域を取り囲むように設けられた前方仕切り板であり、上記前面板の幅中央の塗料液面より下部には、塗料パンの底面との間を塗料が通過するための開口部１０ｃが設けられている。なお、ピックアップロール周面と前方仕切り板の前面板との間は、ピックアップロールの回転による塗料の随伴流の流速を高めるために小さくするのが望ましく、具体的には１５０ｍｍ程度以下とするのが好ましい。

図３は、上記図２のロールコータ式塗装装置の塗料パン内における塗料の流れを示したものである。塗料供給口８から供給された塗料は、塗料パン１の前壁１ａと前方仕切り板の前面板１０ｂとの間をピックアップロール３の軸心に沿って塗料パンの幅中央方向に流れるとともに、前方仕切り板の前面板下部に設けられた開口部１０ｃを通ってピックアップロール３に向って流れる。その後、上記塗料の一部はピックアップロールによって汲み上げられ、残りの塗料はピックアップロールの回転によって引き起こされる随伴流となってピックアップロール下部を通過し、塗料パンの後壁１ｂに向って流れ、その後、上記塗料の流れは、塗料パンの後壁１ｂに当って塗料パンの両側壁１ｃ方向に向かう２つの流れに分かれ、さらにそれらの流れは、塗料パンの側壁１ｃに当って塗料パンの前壁１ａ方向に向きを変えられ、塗料供給口８または塗料排出口９が設けられた領域に到達する。

上記塗料供給口８に到達した塗料は、新たに塗料供給口８から供給される塗料と一緒になって、再び、塗料パン１の前壁１ａと前方仕切り板の前面板１０ｂとの間をピックアップロール３の軸心に沿って塗料パンの幅中央方向に流れる。一方、塗料排出口９に到達した塗料は、塗料排出口９から一部が排出されるが、残りは、塗料パン１の前壁１ａおよび前方仕切り板の前面板１０ｂと塗料排出口９との間をピックアップロール３の軸心に沿って塗料パンの幅中央方向に流れる。その結果、塗料供給口８側からの塗料の流れと、塗料排出口９側からの塗料の流れが塗料パンの前壁１ａと前方仕切り板の前面板１０ｂとで囲まれる領域において衝突を起こし、塗料流れが滞って滞留部が発生する。

斯かる塗料の滞留部が発生すると、塗料表面に発生した気泡も滞留して薄膜が乾燥、固形化したり、塗料中の特定成分が凝集、分離しあるいは析出したりして微小異物を生成する。この気泡や微小異物は、塗装処理時間の経過とともに増加し、塗料の流れによって分散し、ピックアップロールで塗料パンから汲み上げる塗料中に巻き込まれ、これがアプリケータロールに転写され、さらにアプリケータロールから鋼板表面に転写されて塗膜欠陥を発生させたり、鋼板表面の塗装ムラとなり、連続的な筋状欠陥を発生させたりする。

先述したように、従来技術においては、塗料の流れを制御し、上記のような滞留部が生じないよう種々の仕切り板や堰を塗料パン内に設置していた。上記前方仕切り板１０もその１つの例であり、滞留部に発生した気泡やそれから生じた微小異物が浮遊、分散してピックアップロールに向うのを防止する機能を有する。しかし、従来技術の仕切り板等では、塗料流れの滞留部の発生そのものを防止することができないため、塗装処理時間の経過とともに増大する気泡や微小異物が、ピックアップロールに付着するのを完全に防止することができなかった。

そこで、本発明は、上記塗料パンの前壁１ａと前方仕切り板の前面板１０ｂとで囲まれる領域に発生する塗料流れの滞留部を防止するため、図４に示した塗料パンを開発した。
この塗料パンは、図２に示した塗料パンの塗料排出口９に、塗料排出口９から前方の塗料パン前壁１ａに向って延びる仕切り板と、塗料排出口９から後方の前方仕切り板１０ｂに向かって延びる排出口仕切り板１１を取り付けたものである。

この排出口仕切り板１１を設けることで、塗料排出口９から排出されなかった塗料が、塗料パン１の前壁１ａと前方仕切り板の前面板１０ｂとの間を塗料パンの幅中央方向に向かう塗料の流れとなるのを防止することができるので、塗料パン１の前壁１ａと前方仕切り板の前面板１０ｂとの間に塗料流れの滞留部が発生するのを防止することができる。

なお、上記排出口仕切り板１１は、上記の効果を得るためには、その高さを塗料液面よりも高くすることが必要である。塗料の液面には、微小異物が浮遊しているため、それらを全て排出口から排出させるためである。ただし、排出口仕切り板１１は、前方の塗料パン前壁１ａ、後方の前方仕切り板１０ｂとは必ずしも接している必要はなく、２０ｍｍ以下程度の間隔を設けて近接させてもよい。この程度の間隙であれば、この間を流れる塗料の量は微量であるので、滞留部を形成することはないからである。
また、図では、排出口仕切り板１１は、塗料排出口９と前方仕切り板の前面板、塗料排出口９とコーターパンの前壁に設置する例を示したが、塗料排出口９と前方仕切り板の側面板、塗料排出口９とコーターパンの側壁に設置してもよい。

上記のように、本発明の塗料パンを用いた場合には、塗料パン１の前壁１ａと前方仕切り板の前面板１０ｂとの間の塗料流れを一方向化し、滞留部が発生するのを抑止することによって、気泡の発生自体を確実に防止することができるので、塗装欠陥の発生等の表面品質の低下や、それに伴う生産性の低下や製造原価の上昇を効果的に防止することが可能となる。

２ロールコータ塗装装置を有する連続塗装ラインにおいて、板厚が０．４５ｍｍの溶融亜鉛めっき鋼板に、フォードカップＮｏ．４（２０℃）で測定した流下時間が１１０〜１３０秒の粘度を有するポリエステル系樹脂塗料（加熱残分：３９〜４５ｍａｓｓ％）を乾燥後の平均塗膜厚が８μｍとなるよう塗布する工程的な実験を行った。なお、上記工程実験は、ロールコータ塗装装置の塗料パンに、図２に示した従来技術の塗料パン（比較例）と、図３に示したように排出口に仕切り板１１を配設した本発明に係る塗料パン（発明例）の２種類を用いて行い、１回の塗装で１２ｋｍ以上の長さの塗装を施したチャンスにおいて、１２ｋｍ塗装時点で気泡発生に伴う微小異物に起因した何らかの塗装欠陥が発生し、ロール手入れやロール交換を行う必要があったチャンスの割合を２種類の塗料パンで比較した。その結果、従来技術の塗料パン（比較例）を用いたときの塗装欠陥の発生割合は４３％であったのに対し、本発明の塗料パン（発明例）を用いたときの塗装欠陥の発生割合は０．４％であった。この結果から、本発明の塗料パンを用いることにより、気泡発生に起因した塗装欠陥を完全に解消することができることが確認された。

本発明のロールコータ塗装装置の塗料パンは、高粘度の塗料のみならず、低粘度の塗料を塗装する場合や、鋼板以外のアルミニウム板等の金属板、紙等にも、好適に用いることができる。

１：塗料パン
１ａ：塗料パン前壁、１ｂ：塗料パン後壁、１ｃ：塗料パン側壁
２：塗料
３：ピックアップロール
４：アプリケータロール
５：鋼板（鋼帯）
６：塗膜
７：バックアップロール
８：塗料供給口
９：塗料排出口
１０：前方仕切り板
１０ａ：前方仕切り板側面板、１０ｂ：前方仕切り板前面板、１０ｃ：開口部
１１：排出口仕切り板

Claims

下部が塗料中に浸漬したピックアップロールで汲み上げた塗料をアプリケータロールに転写し、その塗料をアプリケータロールで被塗装物に塗布するロールコータ式塗装装置の塗料パンであって、
ピックアップロールの液中での進行方向の上流側を前方、下流側を後方としたとき、ピックアップロールの両側面に近接して前方に向かって延びる側面板と、ピックアップロールの前方においてピックアップロールと平行に延びる塗料液面より下部に開口部を有する前面板とで、ピックアップロールの前方領域を取り囲む、塗料液面より高い高さに設けられた前方仕切り板と、
塗料パンの前方で前方仕切り板と塗料パンの間かつ幅方向の一方の側に設けられた塗料供給口と、
塗料パンの前方で前方仕切り板と塗料パンの間かつ幅方向の他方の側に塗料液面と同じ高さに設けられた塗料排出口と、
上記塗料排出口から塗料パン前壁または側壁に向っておよび前方仕切り板に向かって延びる、塗料液面より高い高さに設けられた排出口仕切り板を有することを特徴とする塗料パン。