JP5987932B2 - 金属帯の塗布方法及び塗布装置 - Google Patents

Description

本発明は、ロールを利用して金属帯の一方の表面に塗料を塗布する金属帯の塗布方法及び塗布装置に関する。

従来より、走行する金属帯の一方の表面にロールを押し付け、ロール表面の表面被覆物質や化学反応剤等の塗料を金属帯の一方の表面に転写させることによって、金属帯の一方の表面に塗料を塗布する金属帯の塗布方法が知られている（例えば特許文献１〜３参照）。

特許第２８２３９５６号公報 特許第４７７９４４１号公報 特開２０１０−７５９１５号公報

従来の金属帯の塗布方法によれば、金属帯の幅方向の形状や板厚変動や振動等で金属帯とロールとの幅方向の接触状態が変化することにより、塗料の不足に起因する擦れや塗料の過多に起因するオーバーコート等の欠陥が発生することがある。例えば金属帯に耳伸びや腹伸び等の形状不良部が存在する場合、形状不良部部分ではロールと金属帯との間の距離が広がるために、ロールから金属帯に転写される塗料が減り、擦れが発生する。また、ロールの上流側に予備塗布装置が設置されている場合には、形状不良部では予備塗布装置によって塗布された塗料がロールによって絞られにくいために、オーバーコートが発生する。また、エッジドロップ等のように金属帯の幅方向で板厚変動がある場合も、形状不良部が発生している場合と同様に擦れやオーバーコートが発生する。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、擦れやオーバーコート等の欠陥が発生することを抑制可能な金属帯の塗布方法及び塗布装置を提供することにある。

本発明に係る金属帯の塗布方法は、走行する金属帯の一方の表面にロールを押し付け、ロール表面の塗料を金属帯の一方の表面に転写させることによって、金属帯の一方の表面に塗料を塗布する金属帯の塗布方法であって、前記ロールの金属帯走行方向上流側又は下流側において前記金属帯に磁力を作用させることによって、前記金属帯表面と前記ロール表面との間の距離を制御するステップを含むことを特徴とする。

前記ステップは、前記ロールの金属帯走行方向上流側において、前記金属帯の形状及び板厚の少なくとも一方の変動を検出する検出ステップと、前記検出ステップにおいて前記金属帯の形状及び板厚の少なくとも一方の変動が検出された場合、前記金属帯に対向配置された磁性体を利用して変動箇所に磁力を作用させることによって、前記金属帯の形状及び板厚の少なくとも一方の変動に応じて前記金属帯表面と前記ロール表面との間の距離を制御する制御ステップと、を含むことが好ましい。

前記磁性体は永久磁石及び／又は電磁石であり、前記制御ステップは、前記金属帯と永久磁石及び／又は電磁石との間の距離を制御することで前記変動箇所に作用する磁力の大きさを制御することにより、前記金属帯の形状及び板厚の少なくとも一方の変動に応じて前記金属帯表面と前記ロール表面との間の距離を制御するステップを含むことが好ましい。

前記磁性体は電磁石であり、前記制御ステップは、電磁石の電磁力を制御することで前記変動箇所に作用する磁力の大きさを制御することにより、前記金属帯の形状及び板厚の少なくとも一方の変動に応じて前記金属帯表面と前記ロール表面との間の距離を制御するステップを含むことが好ましい。

前記磁性体は、前記金属帯に形成された形状不良部に対向する位置に配置されていることが望ましい。前記磁性体は、前記金属帯の幅方向に移動可能に構成されていることが望ましい。前記磁性体は、前記金属帯の幅方向に交互に配置された磁極が異なる複数の磁性体によって構成されていることが望ましい。前記複数の磁性体の配置間隔は、前記金属帯の蛇行幅及び前記金属帯に作用する磁力の大きさに基づいて決められていることが望ましい。

本発明に係る金属帯の塗布装置は、走行する金属帯の一方の表面にロールを押し付け、ロール表面の塗料を金属帯の一方の表面に転写させることによって、金属帯の一方の表面に塗料を塗布する金属帯の塗布装置であって、前記ロールの金属帯走行方向上流側又は下流側において、前記金属帯に磁力を作用させることによって、前記金属帯表面と前記ロール表面との間の距離を制御する手段を備えることを特徴とする。

本発明に係る金属帯の塗布方法及び塗布装置によれば、擦れやオーバーコート等の欠陥が発生することを抑制できる。

図１−１は、本発明の一実施形態である金属帯の塗布装置の構成を示す模式図である。 図１−２は、本発明の一実施形態である金属帯の塗布装置の構成を示す模式図である。 図２は、耳伸びを説明するための模式図である。 図３は、図１−１及び図１−２に示す磁性体の構成を示す平面図である。 図４は、図１−１及び図１−２に示す磁性体の変形例の構成を示す平面図である。 図５は、従来の金属帯の塗布方法を説明するための模式図である。 図６−１は、図１−１に示す塗布装置を利用した金属帯の塗布方法を説明するための模式図である。 図６−２は、図１−２に示す塗布装置を利用した金属帯の塗布方法を説明するための模式図である。 図７は、図１−２に示す塗布装置の変形例の構成を示す模式図である。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態である金属帯の塗布装置の構成及びその動作について説明する。

〔塗布装置の構成〕
始めに、図１−１から図４を参照して、本発明の一実施形態である金属帯の塗布装置の構成について説明する。図１−１及び図１−２は、本発明の一実施形態である金属帯の塗布装置の構成を示す模式図である。図２は、耳伸びを説明するための模式図である。図３は、図１−１及び図１−２に示す磁性体の構成を示す平面図である。図４は、図１−１及び図１−２に示す磁性体の変形例の構成を示す平面図である。

図１−１及び図１−２に示すように、本発明の一実施形態である金属帯の塗布装置１は、図示しない搬送ロールによって連続的に搬送される金属帯Ｓの一方の表面に塗料Ｐを塗布する装置である。金属帯Ｓとしては、冷延鋼板、電磁鋼板、各種めっき鋼板等のミリメートルオーダーの厚さを有する長尺状の強磁性体を例示することができる。塗料Ｐとしては、表面被覆物質や化学反応剤等を例示することができる。

本実施形態の金属帯の塗布装置１は、３ロール方式の塗布装置によって構成され、ピックアップロール１１、ミタリングロール１２、及びアプリケータロール１３を備えている。各ロールは、塗料Ｐを塗布する金属帯Ｓの長さ及び幅に応じた径及び胴長を有している。なお、本発明は、図１に示す３ロール方式の塗布装置に限定されることはなく、２ロール方式及び４ロール以上の方式の塗布装置にも適用することができる。

ピックアップロール１１は、塗料パン１４からロール表面上に塗料Ｐを汲み上げる円柱形状のロールである。ピックアップロール１１の表面とミタリングロール１２の表面とは、所定の間隔を空けて近接している。

ミタリングロール１２は、ピックアップロール１１表面上の塗料Ｐの厚みを調整する円柱形状のロールである。ミタリングロール１２は、配置位置を調整可能なように構成されている。ピックアップロール１１表面上の塗料Ｐの厚みは、ミタリングロール１２の配置位置を調整することによってピックアップロール１１の表面とミタリングロール１２の表面との間の間隔を調整することや、各ロールの周速及び通板速度を調整すること等により、調整することができる。

本実施形態では、図中矢印で示すように、ピックアップロール１１及びミタリングロール１２の回転方向は、近接部分において逆向きの回転方向になるように構成されているが、近接部分において同じ向きの回転方向に構成してもよい。

アプリケータロール１３は、ピックアップロール１１の表面上の塗料Ｐを金属帯Ｓの一方の表面に転写する円柱形状のロールであり、ゴムがライニングされたゴムライニングロールによって形成されている。アプリケータロール１３は、接触位置Ｘにおいてピックアップロール１１の表面と接触している。ピックアップロール１１表面上の塗料Ｐは、接触位置Ｘの近傍でアプリケータロール１３の表面上に転写される。

本実施形態では、図中矢印で示すように、アプリケータロール１３及びピックアップロール１１の回転方向は、近接部分において逆向きの回転方向になるように構成されているが、近接部分において同じ向きの回転方向に構成してもよい。また、アプリケータロール１３の回転方向は、金属帯Ｓの搬送方向とは逆方向の回転方向になるように構成されているが、金属帯Ｓの搬送方向と同じ方向の回転方向に構成してもよい。

本実施形態の金属帯の塗布装置１は、図１−１のように金属帯の形状や板厚変動を予め予測して磁性体２２のサイズや材質を選択すればよく、位置を固定しておいても効果が得られるが、図１−２に示すように制御系として、形状検出部２１及び制御部２３を備える場合が好適に例示される。

形状検出部２１は、金属帯Ｓの形状及び／又は板厚の変動を検出し、検出された形状及び／又は板厚の変動に関する情報を制御部２３に出力する。形状検出部２１は、金属帯Ｓを圧延する圧延機の下流側から塗布装置１の上流側までの間に配置されている。形状検出部２１としては、例えばレーザ距離計を用いて金属帯Ｓの形状及び／又は板厚の変動を検出する装置（例えば特開２０１０−２４３２４８号公報参照）やレーザ光を利用して金属帯Ｓの形状及び／又は板厚の変動を検出する装置（例えば特開平６−２７３１３３号公報）を利用することができる。

金属帯Ｓには、その製造過程で局部的な波状の伸びが形状不良部として生成される。このような波状の伸びは、金属帯Ｓの圧延工程で使用される圧延ロールの弾性変形（例えば熱膨張や撓み等）に起因して発生する。伸び形状の１つとして耳伸びがある。この耳伸びとは、金属帯の幅方向端部が長手方向に伸びて波状になっている形状のことを意味し、耳伸び高さ、耳伸び急峻度、又は耳伸び深さによって規定される。

耳伸び高さとは、図２（Ａ）に示すように、金属帯Ｓの波状の端部の走行位置からの高さｄを意味する。耳伸び急峻度とは、図２（Ａ）に示すように、金属帯Ｓの厚さ方向の波の周期をＬ、耳伸び高さをｄとした場合にｄ÷Ｌ×１００（％）によって求められる値αを意味する。耳伸び深さとは、図２（Ｂ）に示すように、耳伸びが発生している部分の金属帯Ｓの幅方向端部からの長さＷを意味する。

形状検出部２１は、金属帯Ｓの形状及び／又は板厚の変動に関する情報として、例えば耳伸び高さｄ、耳伸び急峻度α、及び耳伸び深さＷに関する情報を制御部２３に出力する。また、エッジドロップのように金属帯の幅方向端部で板厚が薄い場合も耳伸びの場合と同様に形状検出部２１で検出し、板厚情報を制御部２３に出力する。

磁性体２２は、アプリケータロール１３の上流側又は下流側の位置に金属帯Ｓの搬送方向に対して略直角になるように配置されている。磁性体２２は、永久磁石、電磁石等の磁力を発生させるものによって構成され、金属帯Ｓの幅と同等以上の幅を有している。但し、磁性体２２の幅は、必ずしも金属帯Ｓの幅と同等以上の幅である必要はなく、図４に示すように、例えば耳伸び深さＷに相当する幅を有する磁性体２２ａ，２２ｂを耳伸びに対向する位置に配置するようにしてもよい。同様に、腹伸び等の耳伸び以外の形状不良部に対向する位置に磁性体２２を配置するようにしてもよい。

なお、図４に示すように耳伸びに対向する位置に磁性体２２ａ，２２ｂを配置する場合には、処理対象の金属帯Ｓの幅の変化に合わせて磁性体２２ａ，２２ｂを最適な位置に配置できるように、金属帯Ｓの幅方向に磁性体２２ａ，２２ｂを移動する移動機構２５ａ，２５ｂを設けることが望ましい。また、図４に示す構成において、磁性体２２ａ，２２ｂが金属帯Ｓの幅方向に配置された複数の磁性体２２ｃによって構成されている場合には、磁性体２２ｃの配置間隔ΔＤは金属帯Ｓの蛇行幅及び金属帯Ｓに作用する磁力の大きさに基づいて決定することが望ましい。さらに、磁性体２２ａ，２２ｂを複数の磁性体２２ｃによって構成する場合には、金属帯Ｓに作用する磁力が大きくなりすぎないように、例えばＮ極、Ｓ極、Ｎ極といったように、磁極が異なる磁性体を交互に配置することが望ましい。

なお、磁性体２２は、耳伸びや腹伸び等の形状不良部が発生している箇所に磁力を作用させることができるように、金属帯Ｓとアプリケータロール１３との接触位置から形状不良部の周期Ｌの範囲内に設置することが望ましい。また、磁性体２２は、設置位置に固定してもよいし、設置位置から移動可能なように構成してもよい。また、磁性体２２は、金属帯Ｓがアプリケータロール１３の周面に接近する方向に移動するように設置すればよい。図１−１及び図１−２には金属帯Ｓが鋼板の場合を例示しているが、金属帯Ｓが鋼板のように強磁性体である場合は塗料Ｐの塗布側（図では金属帯Ｓの下側）に設置すればよい。一方、金属帯Ｓが反磁性体である場合は、金属帯Ｓが磁性体２２から離れる方向になるため、磁性体２２は塗料Ｐの塗布面と逆側（図では金属帯Ｓの上側）に設置すればよい。また、磁性体２２は、金属帯Ｓ表面とアプリケータロール１３表面との接触位置と磁性体２２の配置位置とを結ぶ直線と、金属帯Ｓの搬送方向とがなす角度が２０〜７０°の範囲内となる位置に配置することが望ましい。

制御部２３は設置しなくても効果は得られるが、形状検出部２１から出力された金属帯Ｓの形状／及び又は板厚の変動に関する情報に基づいて磁性体２２が金属帯Ｓに作用する磁力の大きさを調整するとさらに好ましく金属帯Ｓの形状／及び又は板厚の変動に応じてアプリケータロール１３の表面と金属帯Ｓの表面との間の距離を制御することができる。

制御部２３からの情報に基づき、磁性体２２の金属帯Ｓとの距離を変更することにより、磁力の調整を行うことができるが、磁性体２２が電磁石によって形成されている場合、制御部２３は、電磁石に通電する電流等を制御して電磁石の電磁力を制御することによって金属帯Ｓに作用させる磁力の大きさを調整することもできる。

〔金属帯の塗布方法〕
次に、図５，図６−１，図６−２を参照して、上記塗布装置１を利用した金属帯Ｓの塗布方法について説明する。図５は、従来の金属帯の塗布方法を説明するための模式図である。図６−１，図６−２はそれぞれ、図１−１，図１−２に示す塗布装置１を利用した金属帯の塗布方法を説明するための模式図である。

図５に示すように、一般に、金属帯Ｓの一方の表面に塗料Ｐを塗布する際、圧延過程等の金属帯Ｓの製造過程において金属帯Ｓに形成された形状不良部３１はアプリケータロール１３から浮き上がり、金属帯Ｓの表面とアプリケータロール１３の表面との間の距離が広がる。このため、形状不良部３１では、金属帯Ｓの表面に転写される塗料Ｐの割合が減少し、塗料Ｐの塗布量が少ない擦れが発生する。また、アプリケータロール１３の上流側に予備塗布装置４１（図７参照）が設置されている場合には、形状不良部３１では予備塗布装置４１によって塗布された塗料Ｐがアプリケータロール１３によって絞られにくいために、オーバーコートが発生する。

そこで、本発明の一実施形態である塗布装置１では、図６−１に示すように磁性体２２により金属帯Ｓに磁力を作用させ、金属帯Ｓをロールに密着させる方向に移動させる。図６−２に示すように、形状検出部２３と制御部２３を設置している場合は、制御部２３が、形状検出部２１から出力された金属帯Ｓの形状及び／又は板厚の変動に関する情報に基づいて磁性体２２が金属帯Ｓに作用させる磁力を調整することによって、金属帯Ｓの形状及び／又は板厚の変動に応じてアプリケータロール１３と金属帯Ｓの表面との間の距離を制御する。なお、形状及び／又は板厚の変動箇所がアプリケータロール１３を通過するタイミングは、金属帯Ｓの搬送速度や磁性体２２とアプリケータロール１３との間の距離を利用した従来のトラッキング技術によって特定することができる。

より具体的には、制御部２３は、形状検出部２１によって形状不良部が検出された場合、形状不良部部分をアプリケータロール１３表面に引きつけるように金属帯Ｓに磁力を作用させる。形状不良部が発生していない箇所では搬送ロールによる張力が作用しているのに対して、形状不良部部分では搬送ロールによる張力は作用していない。このため、形状不良部部分に磁力を作用させることによって形状不良部部分をアプリケータロール１３表面に引きつけることができる。結果、形状不良部部分で金属帯Ｓの表面とアプリケータロール１３の表面との間の距離が広がることを抑制し、擦れやオーバーコート等の欠陥が発生することを抑制できる。

〔変形例〕
図７は、図１−２に示す塗布装置の変形例の構成を示す模式図である。図７に示すように、本発明の一実施形態である塗布装置１は、アプリケータロール１３によって金属帯Ｓの表面に塗料Ｐを塗布する前に金属帯Ｓの表面に塗料Ｐを噴射することによって予備塗装を行う予備塗布装置４１を備えていてもよい。図７に示す塗布装置１は、金属帯Ｓの表面に塗布しにくい例えば粘性が低い塗料Ｐを塗布する際に有用である。

但し、図７に示す塗布装置１によれば、アプリケータロール１３の前に塗布される塗料Ｐによって形状不良部において塗料Ｐの膜厚が厚いオーバーコートが発生しやすい。このため、磁性体２２は予備塗布装置４１とアプリケータロール１３との間に配置することが望ましい。これにより、アプリケータロール１３の上流側において金属帯Ｓに磁力を作用させることによって予備塗布装置４１により金属帯Ｓに塗布された塗料Ｐを絞り、オーバーコートが発生することを抑制できる。

金属帯Ｓとして冷延鋼板を連続焼鈍した後の塗布に図１に示す塗布装置１を適用した。ライン速度が５０〜３００［ｍｐｍ］の範囲で変化する条件で塗料Ｐの厚みを５〜４０［μｍ］の範囲として金属帯Ｓの表面上に塗料Ｐを塗布した。磁性体２２として永久磁石を使用した。図１−１及び図１−２に示す塗布装置１を使用した場合と磁性体２２を使用しない従来の塗布装置を使用した場合との塗布結果を比較したところ、図１−１に示す塗布装置１によれば、擦れやオーバーコート等の欠陥による歩留まりロスが１／１０になることが確認できた。さらに、図１−２に示す塗布装置１によれば、擦れやオーバーコート等の欠陥による歩留まりロスをほとんどなくすことができた。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１ 塗布装置
１１ ピックアップロール
１２ ミタリングロール
１３ アプリケータロール
１４ 塗料パン
２１ 形状検出部
２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 磁性体
２３ 制御部
２５ａ，２５ｂ 移動機構
３１ 形状不良部
４１ 予備塗布装置
Ｐ 塗料
Ｓ 金属帯

Claims (7)

1. 走行する金属帯の一方の表面にロールを押し付け、ロール表面の塗料を金属帯の一方の表面に転写させることによって、金属帯の一方の表面に塗料を塗布する金属帯の塗布方法であって、
   前記ロールの金属帯走行方向上流側又は下流側において前記金属帯に磁力を作用させることによって、前記金属帯表面と前記ロール表面との間の距離を制御するステップを含み、
   前記ステップは、
   前記ロールの金属帯走行方向上流側において、前記金属帯の形状及び板厚の少なくとも一方の変動を検出する検出ステップと、
   前記検出ステップにおいて前記金属帯の形状及び板厚の少なくとも一方の変動が検出された場合、前記金属帯に対向配置された磁性体を利用して変動箇所に磁力を作用させることによって、前記金属帯の形状及び板厚の少なくとも一方の変動に応じて前記金属帯表面と前記ロール表面との間の距離を制御する制御ステップと、を含み、
   前記磁性体は、前記金属帯の幅方向に交互に配置された磁極が異なる複数の磁性体によって構成されていることを特徴とする金属帯の塗布方法。
2. 前記磁性体は永久磁石及び／又は電磁石であり、前記制御ステップは、前記金属帯と永久磁石及び／又は電磁石との間の距離を制御することで前記変動箇所に作用する磁力の大きさを制御することにより、前記金属帯の形状及び板厚の少なくとも一方の変動に応じて前記金属帯表面と前記ロール表面との間の距離を制御するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の金属帯の塗布方法。
3. 前記磁性体は電磁石であり、前記制御ステップは、電磁石の電磁力を制御することで前記変動箇所に作用する磁力の大きさを制御することにより、前記金属帯の形状及び板厚の少なくとも一方の変動に応じて前記金属帯表面と前記ロール表面との間の距離を制御するステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の金属帯の塗布方法。
4. 前記磁性体は、前記金属帯に形成された形状不良部に対向する位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか１項に記載の金属帯の塗布方法。
5. 前記磁性体は、前記金属帯の幅方向に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項４に記載の金属帯の塗布方法。
6. 前記複数の磁性体の配置間隔は、前記金属帯の蛇行幅及び前記金属帯に作用する磁力の大きさに基づいて決められていることを特徴とする請求項１〜５に記載の金属帯の塗布方法。
7. 走行する金属帯の一方の表面にロールを押し付け、ロール表面の塗料を金属帯の一方の表面に転写させることによって、金属帯の一方の表面に塗料を塗布する金属帯の塗布装置であって、
   前記ロールの金属帯走行方向上流側又は下流側において前記金属帯に磁力を作用させることによって、前記金属帯表面と前記ロール表面との間の距離を制御する手段を備え、
   前記手段は、
   前記ロールの金属帯走行方向上流側において、前記金属帯の形状及び板厚の少なくとも一方の変動を検出する検出手段と、
   前記検出手段によって前記金属帯の形状及び板厚の少なくとも一方の変動が検出された場合、前記金属帯に対向配置された磁性体を利用して変動箇所に磁力を作用させることによって、前記金属帯の形状及び板厚の少なくとも一方の変動に応じて前記金属帯表面と前記ロール表面との間の距離を制御する制御手段と、を備え、
   前記磁性体は、前記金属帯の幅方向に交互に配置された磁極が異なる複数の磁性体によって構成されていることを特徴とする金属帯の塗布装置。

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