JP6488341B2 - リバースコータ用アプリケータロールの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、リバースコータ用アプリケータロールの製造方法に関する。
プレコート鋼板は、出荷前に防錆塗料などの塗料が予め塗装された鋼板である。プレコート鋼板は、化成処理、塗装および焼付けなどの工程を必要とせず、所望の成形および組み立てなどに直接に使用される。そのために、家電製品および自動車などを製造するための材料として一般的に広く使用されている。被塗工板への塗装は、ロールコーティング装置を用いて行われ、そこにおいては、アプリケータロールによって塗料が帯状の金属板（即ち、帯状材）に塗布される。
ロールコーティング装置には、ナチュラルコータ方式とリバースコータ方式とがある。ナチュラルコータ方式の装置では、塗料の塗布は、帯状材が進行する方向と同じ方向に回転するアプリケータロールによってなされる。それに対して、リバースコータ方式の装置では、塗料の塗布が、帯状材の進行方向とは逆向きに回転するアプリケータロールによってなされる（例えば、特許文献１参照）。
リバースコータ方式は、均等な厚さおよび／または厚塗りにコーティングをすること、並びに厚みコンロールすることに優れている。しかしながら、リバースコータ方式の場合、アプリケータロールの回転が、帯状材の進行方向とは逆向きであるために、負荷が大きく、磨耗が激しい。
防錆塗料は、従来ではクロム酸系水性塗料が主に使用されている。その代表的なものは、塗布型クロメートである。水性塗料を用いる、リバースコータ方式の一般的なアプリケータロールでは、帯状材と接するライニングゴムとしてポリエステル系およびポリエーテル系などのポリウレタンゴムが使用されている。また、弱酸性や弱アルカリ性、即ち、ほぼ中性の水性塗料を用いる同アプリケータロールでは、アジピン酸ポリエステル系およびコハク酸系ポリエステル系のウレタンゴムが主に使用されている。一方、水性塗料を用いるナチュラルコータ方式におけるライニングゴムとしては、前述のポリウレタンの他に、ＥＰＤＭ、ＮＢＲおよびＣＳＭなどの合成ゴムが使用されている。
この数年、クロム系の水性塗料の使用は、クロムに対する環境規制のために減少してきている。非クロム系の水性塗料は、通常、クロムフリー塗料と呼ばれる。クロムフリー塗料は、クロム系塗料に比較してライニングゴムへの密着力が弱いため、これを改善するための技術開発が行われている。その結果、強酸または強アルカリ性を示すクロムフリー塗料が開発されてきている。しかしながら、従来、このようなクロムフリー塗料の強酸または強アルカリ性に耐え得るリバースコータ用のアプリケータロールは存在していなかった。従って、強酸または強アルカリ性を示すクロムフリー塗料により防錆塗装鋼板を製造する場合には、耐薬性の合成ゴム系のアプリケータロールによるナチュラルコータ方式を使用せざるを得ず、リバースコート方式の利点が得られないのが現状である。
上記の状況に鑑みて、本願発明の課題は、強酸性または強アルカリ性を示すクロムフリーの水性塗料を安定して塗布することができるリバースコータ用アプリケータロールを提供することである。
上記の課題を解決するため、芯金と、前記芯金上に最外層として設けられたライニングゴムとを具備し、前記ライニングゴムが、可塑剤を含むポリカーボネート系ウレタンゴムにより構成され、そのＪＩＳ Ａ硬度が３５〜７０であるリバースコータ用アプリケータロールの製造方法を提供する。リバースコータ用アプリケータロールの製造方法は、前記ポリカーボネートジオールを含むジオール成分を予熱すること、前記予熱したポリカーボネートジオールを含むジオール成分と、ジイソシアネートと、前記可塑剤とを含むウレタン組成物を減圧下で攪拌混合して調製すること、及び前記ウレタン組成物をワンショット法により硬化させ、前記ライニングゴム層を前記芯金上に最外層として形成することを含むことを特徴とする。
本発明のリバースコータ用アプリケータロールによれば、強酸性または強アルカリ性を示すクロムフリーの水性塗料を安定して塗布することができる。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
実施形態のリバースコータ用アプリケータロールは、リバースコータ方式のロールコーティング装置において帯状材に塗料を塗布するためのアプリケータロールである。
リバースコータ方式のロールコーティング装置について図１を参照しながら説明する。図１は、一般的なリバースコータ方式のロールコーティング装置１の模式図である。このロールコーティング装置１は、塗装されるべき帯状材２の表側表面に対して塗液を塗布するための第１のアプリケータロールと、帯状材２の裏側表面に対して塗液を塗布するための第２のアプリケータロールとの２つのアプリケータロールを備える装置の１例である。
ロールコーティング装置１は、塗装されるべき帯状材２を支持し、且つ帯状材２を下方から上方に向けて進行させるために回転するバックアップロール３と、バックアップロール３により進行される帯状材２の表側表面に対して塗液を塗布するための第１のアプリケータロール４ａと、第１のアプリケータロール４ａに対して塗液を供給するための第１のメータリングロール５ａと、第１のメータリングロール５ａに塗液を供給するための第１の塗液パン６ａと、バックアップロール３により進行される帯状材２の裏側表面に対して塗液を塗布するための第２のアプリケータロール４ｂと、第２のアプリケータロール４ｂに対して塗液を供給するための第２のメータリングロール５ｂと、第２のメータリングロール５ｂに塗液を供給するための第２の塗液パン６ｂとを備える。バックアップロール３、第１のアプリケータロール４ａ、第２のアプリケータロール４ｂ、第１のメータリングロール５ａおよび第２のメータリングロール５ｂは、それぞれの軸が互いに平行になるように配置されている。帯状材２の塗装において各ロールは、次のように回転する。バックアップロール３は時計回りに回転する。同様に、第１のアプリケータロール４ａは時計回りに回転する。第１のメータリングロール５ａは、一般的にはピックアップロールとも呼ばれ、これは時計回りとは反対の方向に回転する。第２のアプリケータロール４ｂは時計回りとは反対の方向に回転する。第２のメータリングロール５ｂは、一般的にはピックアップロールとも呼ばれ、これは時計回りに回転する。なお、図１では、各ロールの回転方向を矢印によって示す。
このような構成により、帯状材２は、バックアップローブ３の回転により送られることによって下方から上方に進行する。帯状材２の表側表面を塗装するための第１のアプリケータロール４ａは、帯状材２を挟んでバックアップロール３と対向して、帯状材２の表側に配置されている。帯状材２の裏側表面を塗装するための第２のアプリケータロール４ｂは、バックアップロール３および第１のアプリケータロール４ａの下流の帯状材２の裏側に配置されている。
第１のアプリケータロール４ａは、その表面を帯状材２の表側表面に対して押し当てながら、帯状材２の進行方向とは逆向きに回転する。第２のアプリケータロール４ｂは、その表面を帯状材２の裏側表面に対して押し当てながら、帯状材２の進行方向とは逆向きに回転する。
第１の塗液パン６ａは第１の塗液７ａを収容している。第１の塗液７ａ中に、第１のメータリングロール５ａの一部分が浸漬される。浸漬によって第１のメータリングロール５ａ表面に付着した塗液７ａは、第１のメータリングロール５ａの回転によって連続して第１のアプリケータロール４ａへと運ばれる。第１のメータリングロール５ａと第１のアプリケータロール４ａとの接触によって、第１のメータリングロール５ａ表面の塗液７ａは、第１のアプリケータロール４ａ表面に移行して密着される。第１のアプリケータロール４ａ表面の第１の塗液７ａは、前述のように進行している帯状材２の表側表面に対して第１のアプリケータロール４ａの表面を押し当てることによって帯状材２の表側表面に塗布される。
第２の塗液パン６ｂは第２の塗液７ｂを収容している。第２の塗液７ｂ中に、第２のメータリングロール５ｂの一部分が浸漬される。浸漬によって第２のメータリングロール５ｂ表面に付着した塗液７ｂは、第２のメータリングロール５ｂの回転によって連続して第２のアプリケータロール４ｂへと運ばれる。第２のメータリングロール５ｂと第２のアプリケータロール４ｂとの接触によって、第２のメータリングロール５ｂ表面の第２の塗液７ｂは、第２のアプリケータロール４ｂ表面に移行して密着される。第２のアプリケータロール４ｂ表面の第２の塗液７ｂは、前述のように進行している帯状材２の裏側表面に対して第２のアプリケータロール４ｂの表面を押し当てることによって帯状材２の裏側表面に塗布される。
防錆剤を帯状材２に塗布する場合、一般的には帯状材２の表側表面と裏側表面に対して同じ防錆剤が塗布されてもよい。表側表面と裏側表面に対して同じ種類の塗液が塗布される場合、第１の塗液パン６ａと第２の塗液パン６ｂには、同じ種類の塗液７が収容される。また、この場合、第１のアプリケータロール４ａと第２のアプリケータロール４ｂは、同じ種類のゴムロールであってよい。
図２を参照しながら、第１のアプリケータロール４ａおよび第２のアプリケータロール４ｂとして使用されるアプリケータロールをアプリケータロール４として説明する。アプリケータロール４は、芯金４１と、芯金４１の周面に沿ってアプリケータロール４の最外層を構成するライニングゴム４２とを備える。
芯金４１は、軸部４１ａおよび４１ｂと、これらの軸部４１ａおよび４１ｂよりも中心側に位置し、軸部４１ａおよび４１ｂよりも径の大きい肉厚部４１ｃとを備えた形状を有する。
芯金４１の軸部４１ａおよび４１ｂは、一般的にジャーナルとも呼ばれる。軸部４１ａおよび４１ｂは、アプリケータロール４の両端を軸支する、および/または駆動部品を嵌合するために利用され、そのために選択された径と長さを有する。軸部４１ａおよび４１ｂは、所望に応じてその端部が更に加工されていてもよい。芯金４１は、軸部４１ａおよび４１ｂと肉厚部ｃが一体に形成されてもよく、或いは別部品を組み合わせることにより形成されてもよい。芯金４１の材質は、高剛性材であればよく、例えば、鉄、ステンレス鋼、アルミニウム合金およびカーボンＦＲＰなどであってよい。
ライニングゴム４２は、芯金４１上に最外層として設けられている。具体的には、ライニングゴム４２は、芯金４１の肉厚部４１ｃの周面に対してこれを覆うように設けられ、アプリケータロール４の最外層を構成する。ライニングゴム４２と芯金４１とは、使用に耐えられるように互いに強固に接着されている。また、ライニングゴム４２は、アプリケータロール４の使用時に、アプリケータロール４の回転に伴って、その周面が帯状材２表面と連続して密着する。
ライニングゴム４２は、ポリカーボネートジオールとジイソシアネートとがウレタン結合により結合している構造を最小単位として有するポリカーボネート系ウレタンゴムである。ポリカーボネート系ウレタンゴムのジオール成分は、その少なくとも６０重量％、好ましくは少なくとも８０重量％、より好ましくは１００重量％がポリカーボネートジオールである。ポリカーボネート系ウレタンゴム中のポリカーボネートジオールの含量が高い程、耐酸および耐アルカリ性能が高くなる。
ポリカーボネート系ウレタンゴムの硬度は、ＪＩＳ Ａ硬度３５〜７０、好ましくはＪＩＳ Ａ硬度５０〜６５である。硬度がＪＩＳ Ａ硬度３５よりも低い場合には、ライニングゴムの機械的強度が小さくなり、耐摩耗性が悪くなる。特にリバースコーティング法においては、耐摩耗性を有することは重要な要件である。硬度がＪＩＳ Ａ硬度７０よりも高い場合、アプリケータロール表面と被塗工板との接触面積が小さくなり、塗布量の調整が難しくなる。より安定してコーティングを行うための好ましい硬度は、ＪＩＳ Ａ硬度５０〜６５である。
硬度は、ＪＩＳ規格により定められたＪＩＳ Ｋ６２５３対応のタイプＡのデュロメータにより測定されればよい。具体的には、ＪＩＳ Ａ硬度を測定できる何れかの計器、例えば、高分子計器株式会社製のＪＩＳ Ａ硬度測定器によって測定されればよい。
ポリカーボネートジオールは、好ましくはポリＣ２〜Ｃ８アルキレンカーボネートジオールであり、その数平均分子量は、好ましくは５００〜４０００、より好ましくは１０００〜３０００である。数平均分子量が５００未満の場合、ソフトセグメントとしての機能が不十分になり、４０００を超えると、粘度が高くなり作業性が悪くなる場合がある。好ましいポリカーボネートジオールは、例えば、ポリヘキサンカーボネートジオールおよびポリブチレンカーボネートジオール、並びにそれらの混合物などである。また、何れの市販のポリカーボネートジオールを使用してもよく、例えば、分子量２０００の旭化成ケミカルズ株式会社製のデュラノール（登録商標）Ｔ５６５２が好ましく使用される。
ポリカーボネート系ウレタンゴムのポリカーボネートジオール以外のポリオール成分（総ポリオール成分の４０重量％以下）としては、例えば、ポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ポリプロピレングリコール（ＰＰＧ）、ポリエチレンアジペート（ＰＥＡ）、ポリカプロラクトンジオール（ＰＣＬ）、ポリブチレンアジペート（ＰＢＡ）およびポリヘキセンアジペート（ＰＨＡ）、並びにその組み合わせなどであってよい。しかしながら、これらに限定されるものではない。
ジイソシアネートの例は、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、例えば、２、４−ＴＤＩおよび２、６−ＴＤＩ、４、４’−メチレンビス（フィニルイソシアネート）（ＭＤＩ）、ｐ−フィニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、１、５−ナフチレンジイソシアネート（ＮＤＩ）およびｍ−キシレンジイソシアネート（ｍ−ＸＤＩ）、並びにこれらの何れかの組み合わせなどであってもよい。
ポリカーボネート系ウレタンゴムは、ワンショット法により製造することができる。この場合、ポリオール（ポリカーボネートジオール、その他のジオール）とジイソシアネートとを混合したウレタン組成物を調製し、これを硬化すればよい。好ましくは、ポリカーボネート系ウレタンゴムは、ワンショット法によりポリカーボネートジオールを含むジオール成分とジイソシアネートとを反応させることにより形成されたものであってよい。
或いは、ポリカーボネート系ウレタンゴムは、プレポリマー法により製造することもできる。この場合、予めポリカーボネートジオールとジイソシアネートとを重合してポリカーボネートウレタンプレポリマーを形成し、このポリカーボネートウレタンプレポリマーを硬化剤により硬化させることができる。すなわち、ポリカーボネートウレタンプレポリマーと硬化剤を混合したウレタンプレポリマー組成物を調製し、これを所望の硬化条件に供することができる。例えば、ポリカーボネートウレタンプレポリマーと硬化剤との混合物の硬化は、これらの混合物を放置により達成してもよく、より好ましくは混合物を加熱することによって達成してもよい。
硬化剤は、例えば、アミンおよび／またはポリオールなどであってもよく、また、プレポリマー法によるポリカーボネート系ウレタンゴムの製造において一般的に使用される何れかの硬化剤が使用されてもよい。
硬化剤として使用されるアミンは、例えば、ジメチルチオトルエンジアミン、例えば、３、５−ジメチルチオトルエン−２、４−ジアミンおよび３、５−ジメチルチオトルエンー２、６ジアミン（ＤＭＴＤＡ）、例えば、ＥＴＨＡＣＵＲＥ３００、ジエチルトルエンジアミン、例えば、３、５−ジエチルトルエン−２、４−ジアミンおよび３、５−ジエチルトルエン−２、６−ジアミン（ＤＥＴＤＡ）、例えば、ＥＴＨＡＣＵＲＥ１００、４、４’−ビス（２−クロロアニリン）、例えば、ＭＯＣＡ、ポリ（テトラメチレンオキシド）−ジーｐ−アミノベンゾエイト、例えば、ＥＬＡＳＭＥＲ１０００Ｐ、フィニレンジアミン（ＰＤＡ）、トリメチレンービス（４−アミノベンゾエイト）、例えば、ＣＵＡー４、並びにその組み合わせなどであってよい。
硬化剤として使用されるポリオールは、例えば、１、４−ブタンジオール（１、４−ＢＤ）、ハイドロキノンビス−βヒドロキシルエチルエーテル（ＨＱＥＥ）およびトリメチロールプロパン（ＴＭＰ）、並びにこれらの何れかの組み合わせなどであってよい。
上記ウレタンゴム組成物およびウレタンプレポリマー組成物は、可塑剤、ポリカーボネート系以外のウレタンゴム原料および／または消泡剤などの添加剤を含んでいてもよい。例えば、添加剤の有無および／または含量によって、ポリカーボネート系ウレタンゴムの硬度を調整することができ、またウレタンゴム組成物の粘性または流動性などの物性を調整することができる。
可塑剤の例は、ベンゾフレックス（登録商標）９−８８ＳＧなどのオイルである。可塑剤の添加により、ライニングゴムの硬度を調節することが可能である。
上記ウレタンゴム組成物およびウレタンプレポリマー組成物は、エステル系ウレタンの原料を含んでもよい。エステル系ウレタンの原料の例は、ウレタンゴム組成物としてはニッポラン（登録商標）４０３２（日本ポリウレタン工業社製）など、ウレタンプレポリマー組成物としてはコロネート（登録商標）４０７７（日本ポリウレタン工業社製）などである。エステル系ウレタンの原料は、ウレタンゴム組成物の４０重量％未満で含まれてよい。
上記ウレタンゴム組成物およびウレタンプレポリマー組成物は、シリコーンなどの消泡剤を含んでもよい。消泡剤は、ウレタンゴム組成物の０．１重量％〜１重量％の量で添加されてよい。
ワンショット法によるリバースコータ用アプリケータロールの製造は、例えば、次のように行われる。まず、所望の長さおよび径の芯金を用意する。次に、芯金の肉厚部の表面をブラスト処理し、これを注型用モールドに型組する。別途、ウレタンゴム組成物を用意する。所定の配合比で所定の原料を用意し、それらを減圧下で攪拌して混合する。これによりウレタンゴム組成物を得る。次に、ウレタンゴム組成物を予め用意した注型用モールドに流し込む。これを加熱して硬化する。得られた硬化物を芯金と一緒に注型用モールドから取り出し、表面研磨を行い、リバースコータ用アプリケータロールを得る。
ウレタンゴム組成物の調製において、ポリカーボネートジオールを予め加熱しておくことも好ましい。加熱により、ポリカーボネートジオールの粘性を下げることができ、それによりウレタンゴム組成物中に気泡が生じるのを防止できる。また、ウレタンゴム組成物に可塑剤を含ませることにより、粘性を下げてもよい。
アプリケータロールに要求される性能には、ライニングゴム表面に異物および／または気泡などによる欠損がないことである。仮に、ライニングゴム表面にそのような欠損がある場合には、塗工時にその欠損が被塗工板に転写されてしまう。ポリカーボネート系ウレタンゴムの原料は、一般的に原料粘度が高いことから、アプリケータロール成形時に気泡を巻き込んでしまうと、その気泡が硬化後も残存してしまう。ポリカーボネート系ウレタンゴム形成の際に、ウレタンゴム組成物およびウレタンプレポリマー組成物の粘度または流動性を調整すること、および／またはワンショット法を用いることは好ましい。
また、芯金の肉厚部表面をブラスト処理した後に、ブラスト処理した部分に接着剤を塗布したものを注型用モールドに型組してもよい。使用できる接着剤は、ウレタンゴム組成物およびウレタンゴム組成物の硬化物であるポリカーボネート系ウレタンゴム、並びにウレタンゴム組成物の硬化に悪影響を与えない接着剤であれば、それ自身公知の何れの接着剤を使用してもよい。例えば、コナップ（登録商標）１１４６などのフェノール系の接着剤などが使用されてもよい。
リバースコータ用アプリケータロールを用いて水性塗料を塗布される対象である被塗工板は、例えば、鋼板およびアルミニウム板である。水性塗料の塗布により得られるプレコート鋼板の例は、溶融亜鉛めっき鋼板、電気亜鉛めっき鋼板、電気アルミニウムめっき鋼板、電気スズめっき鋼板、電気クロムめっき鋼板などである。
本実施形態に従うリバースコータ用アプリケータロールを使用することにより、従来では使用することができなかった強酸性および強アルカリ性水性塗料を被塗工板に対してリバースコーティングすることが可能となる。当該アプリケータロールは、水性塗料の濡れ性が良好であり、耐強酸性および耐強アルカリ性、並びに耐摩耗性に優れている。
従来では、水性塗料を使用するリバースコータ方式のロールコーティング装置において使用されるアプリケータロールには、ライニングゴムとしてアジピン酸ポリエステル系ウレタンゴムおよびコハク酸系ポリエステル系ウレタンゴムなどのポリエステル系ウレタンゴムが使用されている。これらのポリエステル系ウレタンゴムロールは、ナチュラルコータ方式で使用されるアプリケータロールとしても使用されている。エーテル系のウレタンゴムはポリエステル系に比して比較的耐薬品性はよいが、リバースコータ方式において使用するには不十分であり、耐摩耗性が乏しい。
このような従来のリバースコータ用ウレタンゴム系アプリケータロールが使用を意図する水性塗料は、何れも弱酸性または弱アルカリ性、即ち、ほぼ中性に違いｐＨ値を有するものである。従って、これらの従来の水性塗料を使用するリバースコータ用アプリケータロールでは、近年、新たに開発されている強酸または強アルカリ性のクロムフリー塗料に使用することは意図されておらず、実際に、使用することもできない。仮に使用した場合、強酸または強アルカリ雰囲気では、ゴムの膨潤が大きく、また化学劣化が起こる。ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、ＣＳＭなどのゴム系リバースコータ用アプリケータロールでは、水性塗料の場合、潤滑性に乏しいため、回転抵抗が大きくなり、ゴムの摩耗が大となる。
本発明に従うアプリケータロールは、リバースコータ方式のロールコーティング装置において使用するために必要な耐摩耗性と、強酸または強アルカリ雰囲気下での使用に耐え得る耐薬品性を備え、機械強度および被塗工板との潤滑性に優れており、リバースコータ用のアプリケータとして総合的に優れている。
ライニングゴムとしてポリカーボネート系ウレタンゴムを備えるアプリケータロールと、ライニングゴムとしてエステル系ウレタンゴムを備えるアプリケータロールとをそれぞれ製造し、これらの物性を比較した。
（１）芯金
芯金の肉厚部の表面をブラスト処理した。このブラスト処理した芯金の表面に接着剤としてコナップ（登録商標）１１４６（CONAP社製フェノール系接着剤）を塗布した。この芯金を注型用モールドに型組した。
芯金の肉厚部の表面をブラスト処理した。このブラスト処理した芯金の表面に接着剤としてコナップ（登録商標）１１４６（CONAP社製フェノール系接着剤）を塗布した。この芯金を注型用モールドに型組した。
（２）ポリカーボネート系ウレタンゴムのアプリケータロール
ＪＩＳ Ａ硬度３０、５０、６０、６５および７５のポリカーボネート系ウレタンゴムをライニングゴムとして備えるアプリケータロールを製造した。
ＪＩＳ Ａ硬度３０、５０、６０、６５および７５のポリカーボネート系ウレタンゴムをライニングゴムとして備えるアプリケータロールを製造した。
ポリカーボネート系ウレタンゴムの原料として、ポリカーボネートジオールであるデュラノール（登録商標）Ｔ５６５２と、イソシアネートであるミリオール（登録商標）ＭＣ１１５と、可塑剤であるベンゾフレックス（登録商標）９−８８ＳＧを用意した。
まず、予め８０℃に加熱したデュラノール（登録商標）Ｔ５６５２およびベンゾフレックス（登録商標）９−８８ＳＧと、ミリオール（登録商標）ＭＣ１１５とを表１に示すＪＩＳ Ａ硬度３０、５０、６０、６５および７５のゴムに対応する配合比で合わせ、それらをそれぞれ２分間減圧下で撹拌した。この混合物を上記（１）において用意した注型用モールド内に流し込んだ。これを１４０℃、１０時間に亘り加熱してウレタンゴムを硬化させた。得られた硬化物を芯金と一緒に注型用モールドから取り出し、常法によって表面研磨を行った。これにより、ポリカーボネート系ウレタンゴムをライニングゴムとして備えるアプリケータロールを得た（以下、「ポリカーボネート系ウレタンゴムロール」と記す）。
（３）エステル系ウレタンゴムのアプリケータロール
ＪＩＳ Ａ硬度６０のエステル系ウレタンゴムをライニングゴムとして備えるアプリケータロールを製造した。
ＪＩＳ Ａ硬度６０のエステル系ウレタンゴムをライニングゴムとして備えるアプリケータロールを製造した。
ポリエステル系プレポリマーである系ウレタンゴムの原料として、ポリエステルジオールとイソシアネートのプレポリマーであるコロネート（登録商標）４０７７と、アミン系の硬化剤であるキュアミン（登録商標）ＭＴと、可塑剤であるベンゾフレックス（登録商標）９−８８ＳＧを用意した。
まず、予め８０℃に加熱したコロネート（登録商標）４０７７およびベンゾフレックス（登録商標）９−８８ＳＧと、１２０℃に加熱したキュアミン（登録商標）ＭＴとを表２に示すＪＩＳ Ａ硬度６０のゴムに対応する配合比で合わせ、それらをそれぞれ２分間減圧下で撹拌した。この混合物を上記（１）において用意した注型用モールド内に流し込んだ。これを１００℃、１２時間に亘り加熱してウレタンゴムを硬化させた。得られた硬化物を注型用モールドから取り出し、常法によって表面研磨を行った。これにより、エステル系ウレタンゴムをライニングゴムとして備えるアプリケータロールを得た（以下、「エステル系ウレタンゴムロール」と記す）。
（４）耐薬品性試験
ライニングゴムとしてポリカーボネート系ウレタンゴムを備えるアプリケータロールの耐薬品性と、ライニングゴムとしてエステル系ウレタンゴムを備えるアプリケータロールの耐薬品性を比較した。
ライニングゴムとしてポリカーボネート系ウレタンゴムを備えるアプリケータロールの耐薬品性と、ライニングゴムとしてエステル系ウレタンゴムを備えるアプリケータロールの耐薬品性を比較した。
＜試験方法＞
上記（２）の方法と同様の方法により、ＪＩＳ Ａ硬度６０のポリカーボネート系ウレタンゴムをライニングゴムとして備えるアプリケータロールを実施例１として製造した。
上記（２）の方法と同様の方法により、ＪＩＳ Ａ硬度６０のポリカーボネート系ウレタンゴムをライニングゴムとして備えるアプリケータロールを実施例１として製造した。
上記（３）の方法と同様の方法により、ＪＩＳ Ａ硬度６０のエステル系ウレタンゴムをライニングゴムとして備えるアプリケータロールを比較例１として製造した。
耐薬品性試験における薬品として、ｐＨ１の塩酸水溶液、ｐＨ１３の水酸化ナトリウム、１０％樹脂分を含有するｐＨ１１の強アルカリ性水性塗料を用意した。
実施例１および比較例１のアプリケータロールのライニングゴムから、縦１０ｍｍ、横１００ｍｍおよび厚さ２ｍｍのウレタンゴム片を３つずつ切り取り、それらを被検試料とした。被検試料を７０℃または４０℃の浸漬温度で各薬品中に被検試料全体が収まるように浸漬した。その後、経時的に重量変化率、体積変化率および硬さ変化を測定した。
それぞれの結果を表３〜表５に示す。
＜試験結果＞
表３に示すように、ｐＨ１の塩酸水溶液への浸漬により、エステル系ウレタンゴムは１４日目で溶解した。ポリカーボネート系ウレタンゴムでは２８日目においても重量変化率、体積変化率および硬さ変化の何れについても大きな変化は見られなかった。
表３に示すように、ｐＨ１の塩酸水溶液への浸漬により、エステル系ウレタンゴムは１４日目で溶解した。ポリカーボネート系ウレタンゴムでは２８日目においても重量変化率、体積変化率および硬さ変化の何れについても大きな変化は見られなかった。
表４に示すように、塩酸水溶液での浸漬試験の結果と同様、ｐＨ１３の水酸化ナトリウム水溶液への浸漬により、エステル系ウレタンゴムは、１４日目で溶解していた。ポリカーボネートウレタンでは、２８日目においても重量変化率、体積変化率および硬さ変化の何れについても大きな変化は見られなかった。
表５に示すように、１０％樹脂分を含有するｐＨ１１の強アルカリ性水性塗料への浸漬により、ポリカーボネート系ウレタンゴムは、硬さの変化は多少あるものの、重量変化率および体積変化率については２８日後も大きな変化はなかった。それに対して、エステル系ウレタンゴムは、１４日目で溶解した。
これらの結果から、エステル系ウレタンゴムに比較して、ポリカーボネート系ウレタンゴムは、耐強酸性、耐強アルカリ性などの耐薬品性に優れていることが明らかになった。
（５）使用試験 その１
＜方法＞
ライニングゴムとしてポリカーボネート系ウレタンゴムを備えるアプリケータロールと、ライニングゴムとしてエステル系ウレタンゴムを備えるアプリケータロールとをリバースコータ方式のロールコーティング装置にそれぞれ装着した。当該ロールコーティング装置には、径３００ｍｍ、長さ１９００ｍｍのメータリングロールも合わせて装着した。被塗工板としての０．８ｍｍのアルミニウム板を用いて、これに対して、１０％樹脂分を含有するｐＨ１１の水性塗料を強アルカリ性水性塗料として塗布した。ロールコーティング装置の稼働を連続して行い、各ロールの状態を観察した。ロールコーティング装置は、ラインスピード１２０ｍ／ｍｉｎ、アプリケータロール回転数３００ｒｐｍで稼働させた。各条件を表６に記載する。
＜方法＞
ライニングゴムとしてポリカーボネート系ウレタンゴムを備えるアプリケータロールと、ライニングゴムとしてエステル系ウレタンゴムを備えるアプリケータロールとをリバースコータ方式のロールコーティング装置にそれぞれ装着した。当該ロールコーティング装置には、径３００ｍｍ、長さ１９００ｍｍのメータリングロールも合わせて装着した。被塗工板としての０．８ｍｍのアルミニウム板を用いて、これに対して、１０％樹脂分を含有するｐＨ１１の水性塗料を強アルカリ性水性塗料として塗布した。ロールコーティング装置の稼働を連続して行い、各ロールの状態を観察した。ロールコーティング装置は、ラインスピード１２０ｍ／ｍｉｎ、アプリケータロール回転数３００ｒｐｍで稼働させた。各条件を表６に記載する。
＜ポリカーボネート系ウレタンゴムロール＞
上記（２）の方法と同様の方法により、ＪＩＳ Ａ硬度６０のポリカーボネート系ウレタンゴムをライニングゴムとして備えるアプリケータロールを実施例２として製造した。ここで、アプリケータロールは、径２６０ｍｍ、長さ１９００ｍｍの芯金を使用し、これに２０ｍｍのゴム厚みになるようにライニングゴムを形成した。
上記（２）の方法と同様の方法により、ＪＩＳ Ａ硬度６０のポリカーボネート系ウレタンゴムをライニングゴムとして備えるアプリケータロールを実施例２として製造した。ここで、アプリケータロールは、径２６０ｍｍ、長さ１９００ｍｍの芯金を使用し、これに２０ｍｍのゴム厚みになるようにライニングゴムを形成した。
＜エステル系ウレタンゴムロール＞
上記（３）の方法と同様の方法により、ＪＩＳ Ａ硬度６０のエステル系ウレタンゴムをライニングゴムとして備えるアプリケータロールを比較例２として製造した。ここで、アプリケータロールは、径２６０ｍｍ、長さ１９００ｍｍの芯金を使用し、これに２０ｍｍのゴム厚みになるようにライニングゴムを形成した。
上記（３）の方法と同様の方法により、ＪＩＳ Ａ硬度６０のエステル系ウレタンゴムをライニングゴムとして備えるアプリケータロールを比較例２として製造した。ここで、アプリケータロールは、径２６０ｍｍ、長さ１９００ｍｍの芯金を使用し、これに２０ｍｍのゴム厚みになるようにライニングゴムを形成した。
＜試験結果＞
実施例２は、ロールコーティング装置の連続する３か月間の稼働において良好に使用できた。それに対して、比較例２は、ロールコーティング装置の稼働２日目で、ロール表面に粘着が発生し、それ以上の被塗工板へのコーティングが不可能になった。
実施例２は、ロールコーティング装置の連続する３か月間の稼働において良好に使用できた。それに対して、比較例２は、ロールコーティング装置の稼働２日目で、ロール表面に粘着が発生し、それ以上の被塗工板へのコーティングが不可能になった。
この結果から、エステル系ウレタンゴムに比較して、ポリカーボネート系ウレタンゴムは、アルカリ性雰囲気下でリバースコータ方式のロールコーティング装置において安定して良好に使用できることが明らかになった。
（６）使用試験 その２
＜方法＞
水性塗料として、強アルカリ性水性塗料の代わりに１０％樹脂分を含有するｐＨ２の強酸性水性塗料を使用したこと以外は、上記（５）と同様な方法および材料を用いて使用試験を行った。各条件を表７に記載する。
＜方法＞
水性塗料として、強アルカリ性水性塗料の代わりに１０％樹脂分を含有するｐＨ２の強酸性水性塗料を使用したこと以外は、上記（５）と同様な方法および材料を用いて使用試験を行った。各条件を表７に記載する。
＜ポリカーボネート系ウレタンゴムロール＞
上記（２）の方法と同様の方法により、ＪＩＳ Ａ硬度６０のポリカーボネート系ウレタンゴムをライニングゴムとして備えるアプリケータロールを実施例３として製造した。ここで、アプリケータロールは、径２６０ｍｍ、長さ１９００ｍｍの芯金を使用し、これに２０ｍｍのゴム厚みになるようにライニングゴムを形成した。
上記（２）の方法と同様の方法により、ＪＩＳ Ａ硬度６０のポリカーボネート系ウレタンゴムをライニングゴムとして備えるアプリケータロールを実施例３として製造した。ここで、アプリケータロールは、径２６０ｍｍ、長さ１９００ｍｍの芯金を使用し、これに２０ｍｍのゴム厚みになるようにライニングゴムを形成した。
＜エステル系ウレタンゴムロール＞
上記（３）の方法と同様の方法により、ＪＩＳ Ａ硬度６０のエステル系ウレタンゴムをライニングゴムとして備えるアプリケータロールを比較例３として製造した。ここで、アプリケータロールは、径２６０ｍｍ、長さ１９００ｍｍの芯金を使用し、これに２０ｍｍのゴム厚みになるようにライニングゴムを形成した。
上記（３）の方法と同様の方法により、ＪＩＳ Ａ硬度６０のエステル系ウレタンゴムをライニングゴムとして備えるアプリケータロールを比較例３として製造した。ここで、アプリケータロールは、径２６０ｍｍ、長さ１９００ｍｍの芯金を使用し、これに２０ｍｍのゴム厚みになるようにライニングゴムを形成した。
＜試験結果＞
実施例３では、ロールコーティング装置の連続する３か月間の稼働において良好に使用できた。それに対して、比較例３は、ロールコーティング装置の稼働の数時間で、塗工面にムラが発生したために、稼動を停止した。比較例３のアプリケータロールの表面には粘着性が観察された。
実施例３では、ロールコーティング装置の連続する３か月間の稼働において良好に使用できた。それに対して、比較例３は、ロールコーティング装置の稼働の数時間で、塗工面にムラが発生したために、稼動を停止した。比較例３のアプリケータロールの表面には粘着性が観察された。
この結果から、エステル系ウレタンゴムに比較して、ポリカーボネート系ウレタンゴムは、酸性雰囲気下でリバースコータ方式のロールコーティング装置において安定して良好に使用できることが明らかになった。
（７）使用試験 その３
種々の硬度のアプリケータロールのライニングゴムを使用したこと以外は、上記（５）と同様な方法および材料を用いて使用試験を行った。各条件を表８に記載する。
種々の硬度のアプリケータロールのライニングゴムを使用したこと以外は、上記（５）と同様な方法および材料を用いて使用試験を行った。各条件を表８に記載する。
＜ポリカーボネート系ウレタンゴムロール＞
上記（２）の方法と同様の方法により、それぞれＪＩＳ Ａ硬度３０、５０、６０、６５および７５のポリカーボネート系ウレタンゴムをライニングゴムとして備えるアプリケータロールをそれぞれ製造した。ここで、アプリケータロールは、径２６０ｍｍ、長さ１９００ｍｍの芯金を使用し、これに２０ｍｍのゴム厚みになるようにライニングゴムを形成した。
上記（２）の方法と同様の方法により、それぞれＪＩＳ Ａ硬度３０、５０、６０、６５および７５のポリカーボネート系ウレタンゴムをライニングゴムとして備えるアプリケータロールをそれぞれ製造した。ここで、アプリケータロールは、径２６０ｍｍ、長さ１９００ｍｍの芯金を使用し、これに２０ｍｍのゴム厚みになるようにライニングゴムを形成した。
ＪＩＳ Ａ硬度５０、６０および６５のポリカーボネート系ウレタンゴムをライニングゴムとして備えるアプリケータロールをそれぞれ実施例４、実施例５および実施例６として試験に用いた。
ＪＩＳ Ａ硬度３０および７５のポリカーボネート系ウレタンゴムをライニングゴムとして備えるアプリケータロールをそれぞれ比較例４および比較例５として試験に用いた。
＜試験結果＞
各アプリケータロールをリバースコート方式のロールコーティング装置に装着し、連続して３か月間に亘って当該装置を稼働した。その結果を表９に記す。
各アプリケータロールをリバースコート方式のロールコーティング装置に装着し、連続して３か月間に亘って当該装置を稼働した。その結果を表９に記す。
実施例４、５および６では、ロールコーティング装置の連続する３か月間の稼働において良好に使用できた。実施例６の場合には、３ヶ月の間に亘って被塗工板に塗料の良好な皮膜が得られた、且つ３ヶ月使用後においてもロール表面に磨耗がなく、更なる使用にも十分な程度に良好な状態であった。実施例４の場合には、被塗工板に膜厚の厚い皮膜が得られ、３ヵ月後のロール表面状態は若干磨耗していたものの更なる使用に使用できない程度ではなかった。実施例６の場合、被塗工板に薄い塗料の皮膜が得られた。３ヶ月後のロール表面は磨耗がなく、更なる使用に十分に用いることが可能である状態であった。
それに対して、比較例４は、ロールコーティング装置の３ヶ月稼働により、ロール表面に粘着が観察された。比較例５は、許容可能な皮膜を被塗工板に施すことができず、そのために、長期間に亘る試験は行わなかった。
＜考察＞
以上の結果により、エステル系ウレタンゴムに比較して、ポリカーボネート系ウレタンゴムは、酸性およびアルカリ性の厳しい雰囲気下においてもリバースコータ方式のロールコーティング装置において安定して良好に使用できることが証明された。また、ＪＩＳ Ａ硬度３０以下および７５以上のポリカーボネート系ウレタンゴムでは、良好なリバースコータ用アプリケータは得られなかった。ＪＩＳ Ａ硬度５０〜６５のポリカーボネート系ウレタンゴムでは特に良好なリバースコータ用アプリケータが得られた。
以上の結果により、エステル系ウレタンゴムに比較して、ポリカーボネート系ウレタンゴムは、酸性およびアルカリ性の厳しい雰囲気下においてもリバースコータ方式のロールコーティング装置において安定して良好に使用できることが証明された。また、ＪＩＳ Ａ硬度３０以下および７５以上のポリカーボネート系ウレタンゴムでは、良好なリバースコータ用アプリケータは得られなかった。ＪＩＳ Ａ硬度５０〜６５のポリカーボネート系ウレタンゴムでは特に良好なリバースコータ用アプリケータが得られた。
また、ポリカーボネート系ウレタンゴムの原料は、一般的に原料粘度が高いことから、ロール成形時に気泡を巻き込んでしまうと、その気泡が硬化後も残存してしまう。一般のウレタン原料に比べて加工性に難点があったことから、使用用途（多少の気泡残存の問題がない用途）に限られ、要求性能が厳しいアプリケータロール用途には敬遠されてきた。本発明に従うと、ポリカーボネート系ウレタンゴムの原料を用いて、例えば、ワンショット法により、ライニングゴム表面に異物および／または気泡などによる欠損のないアプリケータロールを製造することが可能であることが明らかになった。
以上のように、本発明に従って、リバースコータ方式のロールコーティング装置において使用するために必要な耐摩耗性と、強酸または強アルカリ雰囲気下での使用に耐え得る耐薬品性を備え、機械強度および被塗工板との潤滑性に優れている、即ち、リバースコータ用のアプリケータとして総合的に優れているアプリケータロールが提供できた。
Claims (4)
- 芯金と、前記芯金上に最外層として設けられたライニングゴムとを具備し、前記ライニングゴムが、可塑剤を含むポリカーボネート系ウレタンゴムにより構成され、そのＪＩＳ Ａ硬度が３５〜７０であるリバースコータ用アプリケータロールの製造方法であって、
前記ポリカーボネートジオールを含むジオール成分を予熱すること、
前記予熱したポリカーボネートジオールを含むジオール成分と、ジイソシアネートと、前記可塑剤とを含むウレタン組成物を減圧下で攪拌混合して調製すること、及び
前記ウレタン組成物をワンショット法により硬化させ、前記ライニングゴムを前記芯金上に最外層として形成すること
を含むことを特徴とするリバースコータ用アプリケータロールの製造方法。 - 前記ジオール成分の少なくとも６０重量％がポリカーボネートジオールであることを特徴とする請求項１に記載のリバースコータ用アプリケータロールの製造方法。
- 前記ポリカーボネートジオールが、ポリＣ２〜Ｃ８アルキレンカーボネートジオールであることを特徴とする請求項１または２に記載のリバースコータ用アプリケータロールの製造方法。
- 前記ポリカーボネートジオールが、５００〜４０００の数平均分子量を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のリバースコータ用アプリケータロールの製造方法。
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