JP6007520B2 - 基材へのスラリー塗布方法及び塗布装置 - Google Patents

Description

本発明は、走行する基材にスラリーを塗布する方法及び塗布装置に関する。

従来、連続して走行する基材、例えば鋼板に、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。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が知られている。しかしロール本数が増えるとメンテナンスや操業管理が複雑になるため生産コストは高くなる。そのため、簡易的に表面処理を行うため、図１に示すようにスラリーを塗布した後１対ロールのロール絞りによる塗布処理方法が、現在は広く使われている。

この方式は、予め余剰に供給した塗布液をロールの押し付け荷重により調整する方式であり、場合によっては必要な付着量を確保するため表面に溝を彫刻したゴムロールを用いる。ロールは基材と接触面において同方向に回転し、余剰な塗布液を絞り、付着量の調整を行う。

ロール塗布の代表的な塗布欠陥として、リビング（ローピング）と呼ばれるロール周方向に発生するスジ状の外観欠陥がある。これは、ロール間及びロール−基材間の液メニスカスの流体圧力変動が表面張力の安定化の効果を上回ったときに発生する欠陥として知られており、ロール−基材間の液メニスカス量が増大するほど発生しやすい。そのため、塗布液の供給量は最小限に抑える必要がある。

また、スラリーなど固体粒子を含む塗布液の供給においては、スリットノズルなどを用いると、ノズル詰まりが問題となるため、幅方向に均一供給することは困難である。このため、基材幅方向に並べたスプレーノズルなどで供給を行う。しかし、均一に塗布液を基材に供給することは難しく、幅方向でスラリーを均一に供給できず、ロール絞り後も塗布ムラが残存する。

これら塗布ムラ欠陥を抑制し、均一塗布を実現するため、スリットノズルからガス流体を噴射するガスワイピングを用いたスラリー塗布方法が、特許文献１に開示されている。また、ロールコーターを用いてスラリー付着量を調整した後にガスワイピングで最終付着量調整を行う手法が、特許文献２に開示されている。

特開昭６３−２８６５２１号公報 特許第３００４１５１号公報

しかし、ノズルによる気体噴射で最終付着量調整を行った場合、スラリーの飛散が発生し、美麗な外観を維持することが困難である。また、スラリー塗布後の基材は、乾燥が完了するまで搬送ロールと接することができないため、宙吊りの状態となる区間が存在し振動が起こりやすい。最終付着量調整を気体噴射で行う場合、基材バタつきによるノズル距離変動が起こり、意図せずノズルが基材に近接しスラリー飛散が発生してしまう。また、基材の入側、出側処理のためにライン速度が低下する場合、ガスの圧力調整が追いつかずスラリー払拭力が過剰になってしまい、スラリー飛散が発生する場合がある。そのため、全長に亘って美麗な外観を維持することは困難である。

そこで、本発明は、前記の課題を解決し、走行する基材に対して均一にスラリーを塗布することができるスラリー塗布方法およびスラリー塗布装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を行った。その結果、ノズルによる気体噴射で付着量調整を行った後、ロール絞りを行うことにより、スラリー飛散による欠陥や塗布ムラ等のない均一なスラリー皮膜を製造することができるとわかった。

本発明は、以上の知見に基づきなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
［１］走行する基材に対してスラリーを供給する工程と、
スラリー供給後、前記基材に対してノズルを用いて気体を噴射する工程と、
気体が噴射された後、前記基材の表裏にロールを押し付ける工程と
からなることを特徴とするスラリーの塗布方法。
［２］前記ロールは、前記基材の接触面で前記基材の進行方向に対して逆方向となるように回転することを特徴とする［１］に記載のスラリーの塗布方法。
［３］さらに、前記ロールを押し付ける工程後、前記基材に対して、ノズルを用いて気体を噴射することを特徴とする［１］または［２］に記載のスラリーの塗布方法。
［４］基材進行方向に沿って、前記基材にスラリーを供給するためのスラリー供給装置と、前記基材表裏に押し付けてスラリー付着量を調整するためのロールとを備えるスラリー塗布装置であって、前記スラリー供給装置と前記ロールとの間に前記基材に対して気体を噴射する第一のノズルを有することを特徴とするスラリー塗布装置。
［５］前記ロールは、前記基材の進行方向に対して接触面で逆向きとなるよう回転することを特徴とする［４］に記載のスラリー塗布装置。
［６］さらに、気体を噴射する第二のノズルを有し、前記第一のノズルおよび前記第二のノズルで前記ロールを挟むことを特徴とする［４］または［５］に記載のスラリー塗布装置。

本発明によれば、スラリー供給後の基材に対して気体を噴射することにより、余剰のスラリーを払拭することができ、基材のスラリー付着量が均一に調整される。その結果、スラリー飛散による欠陥や塗布ムラ等のない均一なスラリー皮膜を製造することが可能となる。

従来の一実施形態に係る塗布装置の側面図である。 本発明の一実施形態に係る塗布装置の側面図である。 本発明の他の実施形態に係る塗布装置の側面図である。

本発明は、走行する基材、すなわち連続して通板される基材の片面または両面に、図２または図３に示すようにノズルから供給されたスラリーを１対のロールを介して塗布する方法およびスラリー塗布装置である。図２を用いて説明すると、スラリー塗布装置は、スラリーを供給する１対のスラリー供給ノズル２と、１対のゴムロール３と、１対の気体噴射ノズル４とから構成される。気体噴射ノズル４はスラリー供給ノズル２とゴムロール３との間に配置される。

本発明において、スラリー供給する手段としては、基材に対してスラリーが供給されればよく、例えば、スプレーノズルが好適に用いられる。スラリーを供給するスプレーノズルの形状としては、詰まりを防止するため、オリフィス径φ３ｍｍ以上であることが好ましい。供給されるスラリーとしては、特に制限はないが、例えば、酸化マグネシウムなどが挙げられる。また、スラリー供給量としては、後に気体噴射とロールにより絞るため、ある程度余剰に供給されればよく、例えば、ウエット膜厚２００μｍ以上であることが好ましい。

本発明のロールとしては、基材に対してスラリーが均一に均されるものであればよく、例えばゴムロールが好適に用いられる。ゴムロールのゴムの材質としては、耐摩耗性に優れるウレタンゴム、ニトリルゴム、ハイパロンゴムなどが好ましい。ゴムロールのゴム硬度としては、ショアＡ４５以上８５以下が好ましい。ロール直径としては、５０〜４００ｍｍ程度が好ましい。なお、必要なスラリー付着量を確保するため、表面に溝を彫刻したゴムロールを用いてもよい。

本発明のノズルとしては、気体を噴射する気体噴射ノズルが用いられる。気体噴射ノズルから噴射される気体としては、例えば、エアー１００ｖｏｌ％、窒素などが挙げられる。この中でも、酸欠の心配が無く大気循環で使用できるエアーが特に好ましい。また、気体の噴射圧力（噴射速度）としては、１０〜８０ｋＰａが好ましい。ノズルの種類としてはスリットノズル等が挙げられる。スリットノズルを用いる場合、ノズルのスリットギャップとしては、０．３ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とするのが好ましい。スリットギャップが小さいと、スラリー払拭に必要なガス運動量が十分に得られずスラリーが不均一となる。また、スリットギャップが大きいと風量が多くなるためスラリー飛散が発生し外観欠陥となる。好ましくは、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。

次に、本発明のスラリーを塗布する方法について、図２を用いて説明する。

基材１は図２の矢印方向を進行方向として通板される。通板速度としては、スラリー払拭量の増加により飛散が発生し易くなるため、３００ｍ／分以下が好ましい。まず、通板する基材１の表裏に対して、スラリー供給ノズル２からスラリーが塗布される。

次に、スラリーが塗布された基材１に対して、気体噴射ノズル４から気体が噴射される。この気体噴射ノズル４の働きにより、余剰のスラリーは払拭される。スラリー付着量は基材１の幅方向に対して均一に調整される。次に、余剰のスラリーが払拭された基材１は、ゴムロール３に押し付けられる。基材１の幅方向に対して均一な量で付着しているスラリーは、ゴムロール３の押し付け荷重により絞られる。こうしてゴムロール３に絞られることにより、基材１の幅方向に対して均一な量で付着しているスラリーは均される。すなわち、ゴムロール３の働きにより、気体噴射により発生し得るスラリー飛散やスラリー飛散による（斑点）欠陥を回避することができる。また、気体噴射ノズル４により均されたスラリーをゴムロール３で絞るため、スプレーノズルで供給されたムラのあるスラリーを絞る場合と比較して、塗布ムラのないスラリー皮膜を得ることができる。

本発明において、気体噴射ノズル４はゴムロール３から、１００ｍｍ以上離れた上流側に配置されることが好ましい。これより近いと、ゴムロール３の気体噴射ノズル４側で発生するスラリー溜りに気体噴射ノズル４から噴射される噴流が衝突し、飛散が発生する。また、ゴムロール３でスラリーを均した後、熱風乾燥炉またはＩＨ塗装乾燥装置などを用いて、昇温速度１５０℃／秒以下の条件で乾燥させることが好ましい。これより昇温速度が速いと、スラリーの急沸による気泡発生で未塗布部が発生してしまう。さらにまた、上流である基材側を低くして傾斜を付けて通板することにより、気体噴射ノズル４で絞った液を効率的に流し落とすことが可能となる。傾斜は１度以上あれば効果がある。好ましくは３度以上である。

気体噴射ノズル４により払拭されたスラリーのウエット膜厚としては、気体噴射ノズル４により払拭された後のスラリーウエット膜厚をゴムロールにより絞られるウエット膜厚の０．８倍以上、３．０倍以下とすることが好ましい。ゴムロール３により絞られる液量を削減することでロール−基材間の液メニスカスの液量が減少する。その結果、メニスカスが乱れることにより発生するスジ模様が減少し、より美麗で均一な外観が得られる。３．０倍より付着量が多い場合、ロール−基材間のメニスカス液量が増大し、スジ模様が発生する。一方、０．８倍より付着量が少ない場合、ロール−基材間メニスカスの液量が基材幅方向で不均一となり、塗布ムラが増大する。更に好適条件としては、気体噴射ノズル４により払拭された後のスラリーウエット膜厚をゴムロールにより絞られるウエット膜厚の０．９倍以上、１．５倍以下である。

本発明において、ゴムロールの回転方向は、基材との接触面において基材と同方向でも良いが、基材と逆方向に回転する方が、リビング発生（スジ状欠陥）が抑制されるため外観はより美麗となる。よって、逆方向が好ましい。また、逆方向の回転速度としては、基材の通板速度の０．８倍以上、２．０倍以下とする。０．８倍より回転速度が遅いとスジ状欠陥は増大する。また、２．０倍より速いとスラリー供給不足となりカスレ発生が顕著となる。更に好適条件として、ロール回転速度を基材の通板速度の０．９倍以上、１．４倍以下とする。なお、同一方向で回転させる場合、回転速度は基材より遅めの０．４倍以上０．９倍以下が好適である。

また、本発明の実施形態としては、図３に示すように、ゴムロール３が気体噴射ノズル４および５で挟まれる構造としてもよい。すなわち、ゴムロール３による絞り後の基材１に対して、気体噴射ノズル５により気体が吹き付けられる。これにより、スラリーを均す効果をさらに高めることができる。したがって、ゴムロール３による絞り後の基材表裏に多少のスジ模様が発生していても、気体噴射ノズル５の働きにより、さらに塗布ムラのないスラリー皮膜を製造することができる。気体噴射ノズル５によりスラリー表面を均す際に、ゴムロール３で絞ったウエット膜厚より更に薄く絞らないようにするのが好ましい。すなわち、スラリー付着量を削減しない程度であり、具体的には気体が衝突する位置でスラリー溜りを発生させない程度であることが好ましい。
ウエット膜厚を気体噴射ノズル５により更に薄く絞ると、高圧で気体が噴射されるため飛散が発生する。このため最終的に外観が悪化する。気体噴射ノズル５のガス圧力の調整は、気体がスラリー表面に衝突する位置で液溜りができない程度とすることが好ましい。気体噴射ノズル５としては、スリットギャップを０．３ｍｍ以上４ｍｍ以下とするのが好ましい。スリットギャップが小さいと、均し効果を得るためノズルを基材に近接化する必要があるため、接触の危険性が増す。また、スリットギャップが大きいと、風量が多くなり、スラリー飛散が発生してしまう。好ましくは０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である。

以下、実施例について説明する。

板厚０．３ｍｍ、板幅９００ｍｍの鋼板に対して、表１に記載した塗布条件でスラリー塗布を行い、乾燥後の塗布外観の評価を行った。図１〜３の塗布装置において、スラリー供給ノズル２は丸穴を１００ｍｍピッチで幅方向に並べたものを用いた。穴の直径は８ｍｍである。気体噴射ノズル４、５にはスリットギャップ１ｍｍのスリットノズルを用いた。また、ロールの材質は金属ロールにゴムをライニングしたゴムロールとした。ゴムライニング厚は２０ｍｍ、ゴムはウレタンゴムで硬度はＨｓ５５°である。ロール径は１５０ｍｍとした。また基材と接触面において同方向に回転する条件のゴムロールは、表面に幅方向ピッチ０．５５ｍｍ、深さ０．３ｍｍのV溝加工を施した。

使用したスラリーとしては、水に酸化マグネシウムの粉末を混合したもので、固形分濃度を５体積％に調整したものを用いた。基材の通板速度は１００ｍ／ｍｉｎとし、ゴムロールの回転速度を適宜変化させた。なお、スラリー皮膜形成後に、熱風乾燥炉で３５０℃のエアーを吹き付け、１０℃／秒の昇温速度で１５０℃まで昇温することで乾燥させた。

表１において、最終ウエット膜厚は、乾燥後の付着量とスラリー固形分濃度より換算した値である。ウエット膜厚Ａはスラリー塗布実施中に、ロールを開放し、気体噴射のみによるMgO皮膜の乾燥後の付着量を測定することで換算した。ウエット膜厚Bは、気体噴射を停止し、ロール絞りのみ実施した際の乾燥後の付着量から換算した値である。なお、付着量については、乾燥後切り出した鋼板を蛍光X線で測定することにより、予め作成していた検量線と比較し把握した。検量線の作成は、MgO皮膜形成後のサンプルに対して蛍光Ｘ線強度を測定し、そのサンプル質量とMgO皮膜拭き取り後のサンプル質量との差を測ることで付着量を確認して行った。なお、このときのマスク径は２０ｍｍ、蛍光Ｘ線の加速電圧は４５ｋＶ、加速電流は５０ｍＡ、測定時間は２０秒である。

外観評価に関しては、乾燥後の鋼板を切り出し、十分に明るい蛍光灯の下で目視により評価した。スジ発生が全く無く平滑な皮膜が得られているものについては◎＋＋とした。スジは目視で確認できないほど微細であり、ほぼ平滑な皮膜が得られているものについては◎＋とした。目視ではほとんど気にならないスジがわずかに発生しているものについては◎とした。目視で確認できるスジが発生しているが頻度の少ないものについては○、ほぼ全面にハッキリとしたスジムラやスラリー飛散による斑点が見受けられるものについては×とした。

表１に示すように、気体噴射により基材に対してスラリーを平滑に均一塗布することが可能となった。一方、従来法としてロール絞り単独で塗布した場合、膜厚ムラやスラリー飛散による斑点欠陥が発生し、均一塗布することはできなかった。

なお、前記実施例では基材として鋼板を用いたが、特に鋼板に限定される必要はなく、基材であればよい。本発明は、例えば、アルミ等の他の金属板や紙、フィルムにも適用されるものである。

１ 基材
２ スラリー供給ノズル
３ ゴムロール
４ 気体噴射ノズル
５ 気体噴射ノズル

Claims (4)

1. 走行する基材に対してスラリーを供給する工程と、スラリー供給後、前記基材に対してノズルを用いて気体を噴射する工程と、気体が噴射された後、前記基材の表裏に、前記基材の接触面で前記基材の進行方向に対して同方向となるように回転するロールを押し付け、スラリー最終付着量を調整する工程とからなり、前記気体を噴射する工程により払拭された後のスラリーウエット膜厚を前記ロールにより絞られるウエット膜厚の０．８倍以上３．０倍以下とすることを特徴とするスラリーの塗布方法。
2. 走行する基材に対してスラリーを供給する工程と、スラリー供給後、前記基材に対してノズルを用いて気体を噴射する工程と、気体が噴射された後、前記基材の表裏に、前記基材の接触面で前記基材の進行方向に対して同方向となるように回転するロールを押し付け、スラリー付着量を調整する工程とからなり、前記気体を噴射する工程により払拭された後のスラリーウエット膜厚を前記ロールにより絞られるウエット膜厚の０．８倍以上３．０倍以下とし、さらに、前記ロールを押し付ける工程後、前記基材に対して、ノズルを用いて気体を噴射しスラリー最終付着量を調整することを特徴とするスラリーの塗布方法。
3. 基材進行方向に沿って、前記基材にスラリーを供給するためのスラリー供給装置と、前記基材表裏に押し付けて、前記基材の進行方向に対して接触面で同方向となるよう回転しスラリー最終付着量を調整するためのロールとを備えるスラリー塗布装置であって、前記スラリー供給装置と前記ロールとの間に前記基材に対して気体を噴射する第一のノズルを有し、前記第一のノズルにより払拭された後のスラリーウエット膜厚を前記ロールにより絞られるウエット膜厚の０．８倍以上３．０倍以下とすることを特徴とするスラリー塗布装置。
4. 基材進行方向に沿って、前記基材にスラリーを供給するためのスラリー供給装置と、前記基材表裏に押し付けて、前記基材の進行方向に対して接触面で同方向となるよう回転しスラリー付着量を調整するためのロールとを備えるスラリー塗布装置であって、前記スラリー供給装置と前記ロールとの間に前記基材に対して気体を噴射する第一のノズルを有し、前記第一のノズルにより払拭された後のスラリーウエット膜厚を前記ロールにより絞られるウエット膜厚の０．８倍以上３．０倍以下とし、さらに、気体を噴射しスラリー最終付着量を調整する第二のノズルを有し、前記第一のノズルおよび前記第二のノズルで前記ロールを挟むことを特徴とするスラリー塗布装置。

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