JP6790898B2

JP6790898B2 - グラビアロール

Info

Publication number: JP6790898B2
Application number: JP2017027852A
Authority: JP
Inventors: 浩茂中村; 紀智田村; 均樋口; 信之土屋; 杉田　修一; 修一杉田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2017-02-17
Filing date: 2017-02-17
Publication date: 2020-11-25
Anticipated expiration: 2037-02-17
Also published as: JP2018130698A

Description

この発明は、表面に形成された凹部に、塗料等の液体成分を保持するグラビアロールに関する。

特許文献１には、インクを貯留するドクターチャンバーと、ドクターチャンバーから供給されたインクを保持するグラビアロールと、グラビアロールからインクが転写される印刷ロールとを備えた印刷装置が記載されている。グラビアロールの表面には、インクを保持するための凹部が加工されている。凹部の形状としては、格子型等の閉鎖型セルの形状や、グラビアロールの軸方向に沿って螺旋状に延びるように形成された斜線型等がある。特許文献１のような印刷装置では、グラビアロールの表面に閉鎖型セルの形状の凹部が採用されているが、印刷インクよりも粘度の高い塗料を塗布するための塗装装置に設けられたグラビアロールでは、閉鎖型セルの形状の凹部を採用すると線状ムラのような塗膜外観不良が発生してしまうので、斜線型の凹部が採用されている。

特開２０００−１４１６０９号公報

しかしながら、印刷インクよりも粘度の高い塗料を塗布するための塗装装置において、表面に斜線型の凹部が形成されたグラビアロールを用いた場合、グラビアロールと、グラビアロールの表面に接して凹部からあふれた塗料をドクターチャンバー内に掻き落とすドクターブレードとの接触部位から塗料の液ダレが発生する場合がある。塗料の液ダレが発生した場合、ドクターチャンバー方式の塗料付与装置を備える塗装装置には、塗料受けとなるパンが存在しないので、液ダレがそのまま塗料ロスとなってしまうといった問題点があった。

この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、回転した時に液体成分が漏れず、高粘度の液体成分を塗布する際に外観不良が生じないグラビアロールを提供することを目的とする。

この発明に係るグラビアロールは、表面に凹部が形成されたグラビアロールであって、凹部は、グラビアロールの一方の端部から他方の端部に向かって螺旋状に延び、凹部内には、凹部の延びる方向に対向するように複数の仕切壁が間隔をあけて設けられており、仕切壁の縁部は、凹部の底部と、凹部を画定する凹部壁の側面とに接続されており、底部及び凹部壁に接続されていない縁部である開放縁部の少なくとも一部分は、凹部の深さ方向に関して、凹部壁の縁部のうちどこにも接続されていない開放縁部よりも底部側、かつ、底部よりも凹部壁の開放縁部側に位置し、仕切壁の開放縁部の残りの部分は、凹部の深さ方向に関して、一部分と同じ位置に位置するか、又は、一部分よりも凹部壁の開放縁部側に位置し、グラビアロールの表面から凹部の底部までの距離に対するグラビアロールの表面から一部分までの距離の比が１／１０〜７／１０である。

この発明によれば、グラビアロールの一方の端部から他方の端部に向かって螺旋状に延びる凹部内に、凹部の延びる方向に対向するように複数の仕切壁が間隔をあけて設けられ、仕切壁の縁部は、凹部の底部と、凹部を画定する凹部壁の側面とに接続されていることにより、液体成分の凹部内での流れが仕切壁によって妨げられるので、グラビアロールが回転した時に液体成分の漏れを防止することができる。また、底部及び凹部壁の側面に接続されていない仕切壁の縁部である開放縁部の少なくとも一部分は、凹部の深さ方向に関して、凹部壁の縁部のうちどこにも接続されていない開放縁部よりも底部側、かつ、底部よりも凹部壁の開放縁部側に位置し、仕切壁の開放縁部の残りの部分は、凹部の深さ方向に関して、一部分と同じ位置に位置するか、又は、一部分よりも凹部壁の開放縁部側に位置し、グラビアロールの表面から凹部の底部までの距離に対するグラビアロールの表面から一部分までの距離の比が１／１０〜７／１０であることにより、液体成分の一部が仕切壁の開放縁部を通り越して凹部内を流れることができるので、高粘度の液体成分を塗布する際に外観不良が生じるのを防ぐことができる。

この発明の実施の形態に係るグラビアロールを備えた塗料装置の断面図である。この実施の形態に係るグラビアロールを備えた液体成分付与装置のドクターブレードを取り除いた状態の平面図である。この実施の形態に係るグラビアロールの表面の一部の拡大平面図である。図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図２の部分拡大図である。この実施の形態に係るグラビアロールの凹部に設けられた仕切壁の変形例を示す図である。この実施の形態に係るグラビアロールの凹部に設けられた仕切壁の別の変形例を示す図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１には、液体成分である塗料２を鋼板１３の表面に塗布する塗装装置１０が示されている。塗装装置１０は、塗料２を付与するための液体成分付与装置である塗料付与装置１と、鋼板１３に塗料２を塗布するアプリケーターロール１１と、アプリケーターロール１１との間に鋼板１３を挟む金属製のバックアップロール１２とを備えている。塗料付与装置１は、塗料２を貯留する貯留室３を有するドクターチャンバー４と、ドクターチャンバー４から供給された塗料を保持するための凹部２０が表面５ａに形成された金属製のグラビアロール５とを備えている。ドクターチャンバー４には、貯留室３の開口を部分的に覆うとともにグラビアロール５の表面５ａに接する２つのドクターブレード６ａ，６ｂが設けられている。グラビアロール５の表面５ａとアプリケーターロール１１の表面１１ａとは接している。アプリケーターロール１１の表面１１ａはゴム製である。

図２に示されるように、グラビアロール５の軸線Ｌ_５方向に関して貯留室３の両端にはそれぞれ、発砲ポリエチレン製のサイドシール１８及びサイドシール１９が設けられている。グラビアロール５は、その表面５ａがサイドシール１８及びサイドシール１９のそれぞれに接するように設けられている。グラビアロール５の表面５ａには、グラビアロール５の一方の端部５ｂから他方の端部５ｃに向かって螺旋状に延びる凹部２０が形成されている。

図３に示されるように、凹部２０内には、一定の間隔をあけて複数の仕切壁３０が、凹部２０の延びる方向に対向するように設けられている。図４に示されるように、仕切壁３０の縁部は、凹部２０の底部２０ａと、凹部２０を画定する凹部壁２１の側面２１ｂとに接続されている。一方、仕切壁３０の縁部のうち底部２０ａ及び側面２１ｂに接続されていない開放縁部３０ａの全体が、凹部２０の深さ方向に関して、凹部壁２１の縁部のうちどこにも接続されていない開放縁部２１ａよりも底部２０ａ側、かつ、底部２０ａよりも開放縁部２１ａ側に位置している。すなわち、仕切壁３０はその両側に、凹部２０内の領域を隔離するが、隔離された２つの領域は、開放縁部３０ａの上側で連通している。

次に、この発明の実施の形態に係るグラビアロールを含む塗装装置の動作について説明する。
図１に示されるように、グラビアロール５が矢印Ａの方向に回転すると、凹部２０内に塗料２が入り込み、凹部２０からあふれた塗料２はドクターブレード６ａ，６ｂによって貯留室３内に掻き落とされることで、適量の塗料２が凹部２０内に保持される。グラビアロール５の回転と共に、これと接するアプリケーターロール１１も回転する。グラビアロール５とアプリケーターロール１１とは接しているので、凹部２０内の塗料２がアプリケーターロール１１の表面１１ａ上に転写される。アプリケーターロール１１の回転と共にバックアップロール１２も回転し、これらの間で挟まれながら搬送された鋼板１３の表面に、アプリケーターロール１１の表面１１ａ上の塗料２が塗布される。

図５に示されるように、グラビアロール５が矢印Ａの方向に回転すると、凹部２０に入り込んだ塗料は凹部２０に沿ってグラビアロール５の回転方向とは逆方向に（矢印Ｂの方向に）流れるようになる。しかしながら、凹部２０内には仕切壁３０が設けられているので、仕切壁３０によって塗料の流れが止まる。これにより、塗料は凹部２０を流れ続けて、ドクターブレード６ａ（図１参照）とグラビアロール５の表面５ａとの間を通り抜けることはなく、その結果、塗料の液ダレを防ぐことができる。

ここで、隣り合う２つの仕切壁３０，３０間の領域で凹部２０内の塗料が完全に保持されてしまうとしたら、凹部２０は、細長い閉鎖型セルの形状の凹部が螺旋状に並んだものとなってしまうので、従来技術で明らかなように、鋼板１３（図１参照）に塗料２を塗布する際に外観不良が生じてしまう。しかしながら、この実施の形態では、図４に示されるように、仕切壁３０によって隔離された凹部２０内の２つの領域は開放縁部３０ａの上側で連通しているので、凹部２０内の塗料の一部は、仕切壁３０に遮られることなく、仕切壁３０の開放縁部３０ａを通り越すようにして凹部２０内を流れることができる。その結果、アプリケーターロール１１の表面１１ａ（図１参照）と接する部分においては、塗料は仕切壁３０に遮られることなく凹部２０内を流れることになるので、アプリケーターロール１１の表面１１ａへの塗料の転写の観点では、グラビアロール５の凹部２０は斜線型の凹部であると言える。したがって、鋼板１３に塗料２を塗布する際に外観不良が生じることを防ぐことができる。

このように、グラビアロール５の一方の端部５ｂから他方の端部５ｃに向かって螺旋状に延びる凹部２０内に、凹部２０の延びる方向に対向するように複数の仕切壁３０が間隔をあけて設けられ、仕切壁３０の縁部は、凹部２０の底部２０ａと、凹部２０を画定する凹部壁２１の側面２１ｂとに接続されていることにより、塗料の凹部２０内での流れが仕切壁３０によって妨げられるので、グラビアロール５が回転した時に塗料の漏れを防止することができる。また、底部２０ａ及び凹部壁２１の側面２１ｂに接続されていない仕切壁３０の縁部である開放縁部３０ａは、凹部２０の深さ方向に関して、凹部壁２１の縁部のうちどこにも接続されていない開放縁部２１ａよりも底部２０ａ側、かつ、底部２０ａよりも凹部壁２１の開放縁部２１ａ側に位置することにより、塗料の一部が仕切壁３０の開放縁部３０ａを通り越して凹部２０内を流れることができるので、高粘度の塗料を鋼板１３の表面に塗布する際に外観不良が生じるのを防ぐことができる。

この実施の形態では、仕切壁３０の開放縁部３０ａの全体が、凹部２０の深さ方向に関して、凹部２０の底部２０ａと凹部壁２１の開放縁部２１ａとの間で同じ位置にあるが、この形態に限定するものではない。例えば、図６に示されるように、凹部２０を画定する一対の凹部壁２１の一方の開放縁部２１ａから他方の凹部壁２１の側面２１ｂまで一定の傾斜で開放縁部３０ａが延びるような仕切壁３０であってもよい。図６の変形例では、仕切壁３０の開放縁部３０ａは、一端から他端に向かって一定の傾斜で延びているが、湾曲するように延びていてもよく、規則的又は不規則な形状を有しながら延びていてもよい。さらに例えば、図７に示されるように、一対の凹部壁２１の開放縁部２１ａのそれぞれから、一対の凹部壁２１間の中央位置まで底部２０ａ側に一定の傾斜で開放縁部３０ａが延びるような仕切壁３０であってもよい。図７の変形例でも、仕切壁３０の開放縁部３０ａは、各凹部壁２１の開放縁部２１ａのそれぞれから、一対の凹部壁２１間の中央位置まで底部２０ａ側に一定の傾斜で延びているが、湾曲するように延びていてもよく、規則的又は不規則な形状を有しながら延びていてもよい。また、各凹部壁２１の開放縁部２１ａから延びる開放縁部３０ａそれぞれの端部が接続される位置は、一対の凹部壁２１間の中央位置ではなく、どちらか一方の凹部壁２１側に偏っていてもよい。すなわち、開放縁部３０ａのうち、凹部２０の深さ方向に関して最も底部２０ａ側に位置する部分３０ｂが、凹部２０の深さ方向に関して底部２０ａと開放縁部２１ａとの間に位置するとともに、開放縁部３０ａの残りの部分（部分３０ｂ以外の部分）が凹部２０の深さ方向に関して、部分３０ｂと同じ位置する（これは、図４に示された実施の形態に該当する）、又は、部分３０ｂよりも開放縁部２１ａ側に位置するような仕切壁３０であればよい。

ただし、仕切壁３０の両側に隔離された凹部２０内の領域を連通する、仕切壁３０の開放縁部３０ａの上側の部分の大きさが大きすぎると、開放縁部３０ａを通り越して凹部２０内を流れる塗料の量が多くなってしまい、サイドシール１９とグラビアロール５の表面５ａとの間を塗料が通り抜けて漏れてしまう可能性がある。一方、仕切壁３０の開放縁部３０ａの上側の部分の大きさが小さすぎると、開放縁部３０ａを通り越して凹部２０内を流れる塗料の量が少なくなってしまい、鋼板１３に塗料を塗布する際に外観不良が生じる可能性がある。このため、図４に示されるように、グラビアロール５の表面５ａ、すなわち開放縁部２１ａをつないで形成される仮想面Ｐから凹部２０の底部２０ａまでの距離に対する仮想面Ｐから仕切壁３０の開放縁部３０ａ（図６及び７に示される凹部２０の場合は、最も底部２０ａ側に位置する部分３０ｂ）までの距離の比Ｒを１／１０〜７／１０とすることで、塗料の液ダレを防止できるとともに外観不良の発生を抑えることができる。

この実施の形態では、貯留室３内に貯留される液体成分は塗料２であったが、これに限定するものではなく、特許文献１のようなインクや、接着剤等であってもよい。すなわち、液体状（ペースト状も含む）の物質であればどのようなものであってもよい。

＜グラビアロールの製造＞
直径１６０ｍｍ、幅４５０ｍｍの鉄芯を製造し、サンドブラスト加工により密着性を高めた。次に、プラズマ溶射によって、セラミックス層（酸化クロム）を、約０．５ｍｍの厚さで被覆した。さらに、ダイヤモンド砥石によってセラミックス層を研磨し、ロール表面を、外径の幅バラツキが±０．０５ｍｍ以下となる鏡面状態に仕上げた。レーザー彫刻は、コンピューター制御されたＹＡＧレーザー彫刻機を用いて、各セル容積、各パターンになるように彫刻した。最終仕上げとして、ロール表面を最終研磨（ポリッシィング）仕上げを行い、セル容積を調整した。セル容積の測定のために、ロール表面を超音波洗浄した後、３Ｄ形状測定を実施した。このようにして製造した実施例１〜１２のグラビアロールの仕様を、以下の表１に示し、比較例１〜９のグラビアロールとの仕様を、以下の表２に示す。

＜塗装動作及び条件＞
図１に示される塗装装置１０を用いて、以下の条件で鋼板１３に塗料２を塗布した。塗料２は、温度２５℃で粘度（＃４フォードカップ）１８０ｓのポリエステル系塗料であり、鋼板１３は、０．２ｍｍの厚さ及び３００ｍｍの幅を有し、脱脂・化成処理済みのステンレス鋼板であった。実施の形態で説明した塗装装置１０の動作に従って、ドクターチャンバー４の貯留室３内に貯留された上記塗料２をグラビアロール５の凹部２０内に供給した後、凹部２０内の塗料２をアプリケーターロール１１の表面１１ａ上に転写した。このとき、グラビアロール５及びアプリケーターロール１１それぞれの周速は６０ｍ／分であった。次に、アプリケーターロール１１の回転と共にバックアップロール１２も回転させ、これらの間に挟まれながら搬送された鋼板１３の表面に、アプリケーターロール１１の表面１１ａ上の塗料２を塗布した。このとき、鋼板１３の搬送速度は４０ｍ／分であった。

＜評価＞
上記塗装動作において、ドクターチャンバー４の貯留室３内に貯留された塗料２をグラビアロール５の凹部２０内に供給する際に、ドクターブレード６ａとグラビアロール５の表面５ａとの間から塗料２の液ダレが発生するか否かを評価し、さらに、鋼板１３の塗装された表面の外観の評価として、グラビアロール５の彫刻線が焼き付け後の塗膜に残っているか否かを評価した。各実施例及び各比較例について、それらの評価結果を表１及び２に示す。評価結果については、液ダレがあったものを「あり」、なかったものを「なし」と表記した。一方、外観については、彫刻線が残ったものを「不良」、残っていなかったものを「良好」と表記した。実施例１〜１２の結果から、仕切壁３０が図４、６及び７のいずれの形態であっても、比Ｒが１／１０〜７／１０の範囲であれば、塗料２の液ダレは発生せず、塗装された鋼板１３の表面の外観も良好であった。一方で、比較例１〜９の結果から、比Ｒが当該範囲外であると、液ダレの発生又は塗装された鋼板１３の表面の外観不良のいずれか一方が生じることが分かった。

本実施例の結果から、比Ｒを１／１０〜７／１０とすることで、塗料の液ダレを防止できるとともに外観不良の発生を抑えられることが証明された。

５グラビアロール、５ａ（グラビアロールの）表面、２０凹部、２０ａ（凹部の）底部、２１凹部壁、２１ａ（凹部壁の）開放縁部、２１ｂ（凹部壁の）側面、３０仕切壁、３０ａ（仕切壁の）開放縁部、３０ｂ（開放縁部の）部分（一部分）。

Claims

表面に凹部が形成されたグラビアロールであって、
前記凹部は、前記グラビアロールの一方の端部から他方の端部に向かって螺旋状に延び、
前記凹部内には、前記凹部の延びる方向に対向するように複数の仕切壁が間隔をあけて設けられており、
１つの凹部を画定する両端の前記仕切り壁と、前記１つの凹部の一方側に隣接する凹部を画定する両端の仕切り壁との、凹部が延びる方向におけるそれぞれの位置、及び、前記１つの凹部を画定する両端の前記仕切り壁と、前記１つの凹部の他方側に隣接する凹部を画定する両端の仕切り壁との、凹部が延びる方向におけるそれぞれの位置は、互いに異なっており、
前記仕切壁の縁部は、前記凹部の底部と、前記凹部を画定する凹部壁の側面とに接続されており、前記底部及び前記凹部壁に接続されていない縁部である開放縁部の少なくとも一部分は、前記凹部の深さ方向に関して、前記凹部壁の縁部のうちどこにも接続されていない開放縁部よりも前記底部側、かつ、前記底部よりも前記凹部壁の前記開放縁部側に位置し、前記仕切壁の前記開放縁部の残りの部分は、前記凹部の深さ方向に関して、前記一部分と同じ位置に位置するか、又は、前記一部分よりも前記凹部壁の前記開放縁部側に位置し、
前記グラビアロールの前記表面から前記凹部の前記底部までの距離に対する前記グラビアロールの前記表面から前記一部分までの距離の比が１／１０〜７／１０である、グラビアロール。