JPH04126567A - ロールコーティング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、ロールコータ−によって連続コーティング
を行う際に発生しがちな筋模様を効果的に抑制し、美麗
な表面を呈する塗装板を安定して製造し得るようにした
板材のロールコーティング方法に関するものである。

〈従来技術とその課題〉 バンクアップロールに沿って通過するか或いは２本のデ
フレクタロール間に支持されたシート状被塗工物に“ピ
ンクアップロール、トランスファーロール、メタリング
ロール、スムージングロール等を介して供給される液体
”をアプリケーターロールを使って塗布する手法は、［
ロールコーティング法」として知られる方法であり、鋼
板、プラスチックシート或いは紙等に塗料、接着剤、オ
イル等を連続的に塗布するため各産業分野で古くから用
いられてきている。

例えば、第６図は、ピックアップロール（１）とアプリ
ケーターロール（２）を使用し、ペイントパン（３）中
の塗料をバックアップロール（４）に沿って通過する被
塗工物（５）に塗布する方式の、代表的な２０−ルコー
ターによるロールコーティング法を示している。なお、
第６図で示したのは、被塗工物（５）の走行方向（ハッ
クアップロール（４）の回転方向）とアプリケーターロ
ール（２）の回転方向が逆方向の“ナチュラルコーティ
ング方式”の例である。

これに対して、第７図は、ロール配置は第６図に示した
ものと同しであるが、アプリケーターロール（２）の回
転方向がバックアップロール（４）の回転方向（被塗工
物（５）の走行方向）と同方向である“リバースコーテ
ィング方式”の例である。

なお、前記第６図及び第７図に示したものは、何れもピ
ックアップロール（１１とアプリケーターロール（２）
とでは回転方向が互いに逆のナチュラル回転とされてい
るが、これをリバース回転にした塗布方式もある。

ここで、ナチュラルコーティング方式の場合は、第６図
からも明らかなように、ロールと被塗工物とのニップ出
口において“ロールと被塗工物に付着した塗料等が引き
裂かれる現象”が起き、そのためロール及び被塗工物上
の塗膜厚が幅方向に不均一となって“筋模様（ロール目
、ストライエイジョン、ロービング或いはウェビングと
も呼ばれている）”を生しやすいとの問題が指摘されて
いた。

この筋模様は被塗工物の走行方向にほぼ平行に、かつほ
ぼ等間隔に発生し、特に高速塗装を実施した際に著しく
なるが、焼付・乾燥後にまで残留して表面美観を損ねる
ものである。従って、表面の鮮映性が特に要求される意
匠性鋼板等の場合には致命的な欠陥となる。

一方、リバースコーティング方式では、第９図からも分
かるように、ナチュラルコーティングにおける如き塗料
等の引き裂き現象が起きることがないので確かに上記筋
模様は発生しにくい。しかしながら、このリバースコー
ティング方式の場合は、塗膜厚制御のためにピックアッ
プロール（１）とアプリケーターロール（２）間は第７
図の如くナチュラル回転にするか、或いは第８図に示す
如く、ピックアンプロール（１）とアプリケーターロー
ル（２）並びにアプリケーターロール（２）とそれに付
着した塗料等を平滑化するためのメタリングロール（６
）とをリバース回転にする代わりに、ピンクアップロー
ル（１）とメタリングロール（６）にエツジドクター（
７）及びクリーニングドクター（８）を設置しなければ
ならなかった。

ところが、第７図の如くにピンクアンプロール（１）と
アプリケーターロール（２）相互をナチュラル回転にす
ると、このナチュラル回転のピンクアンプロール（１１
とアプリケーターロール（２）との間で筋模様が発生し
、一方、第８図の如くにエツジドクター（７）やクリー
ニングドクター（８）を設置すると、ピックアップロー
ル（１）とエツジドクター（７）との間、及びメタリン
グロール（６）とクリーニングドクター（８）との間で
筋模様が発生し、何れの場合もそこで発生した筋模様が
各ロールを介して被塗工物に転写されてしまうと言う不
都合を有していた。

このように、リバースコーティング方式であっても、ナ
チュラルコーティング方式に比べて筋模様は軽度ではあ
るが発生するのを免れることは極めて難しく、そのため
生産性を犠牲にした低速の塗布作業を余儀無くされてい
た。

そこで、ロールコーティング法で発生しがちな上記筋模
様の防止対策として、第９図で示すような、特定表面硬
度のゴムライニングを備えたピックアップロール（１’
）面の塗料をアプリケルターロール（２）に転写するト
ランスファーロール（９）を設けると共に、アプリケー
ターロール（２）とトランスファーロール（９）同士並
びにトランスファーロール（９）とピンクアップロール
（１’）同士をナチュラル回転とし、かつ該アプリケー
ターロール（２）とトランスファーロール（９）相互の
ロール周速度を制御する方法（特開昭６３−４８６９号
）や、第１０図に示す如き、ピックアソ７”ｏ−ル（１
）に接するアプリケーターロール（２）の被塗工物（５
）に接する上流側面にドクターロールａ〔を伴うトラン
スファーロール（９）を配置し、ピックアップロール（
１）を除いた何れのロールの回転方向をも同一に制御す
る方法（特開昭６３−１４３９６２号）が捉案された。

しかしながら、前記特開昭６３−４８６９号に係る方法
では、ピックアップロール【ｌ′）とトランスファーロ
ール（９）及びトランスファーロール（９）とアプリケ
ーターロール（２）が共にナチュラル回転であるため、
各ロール間で発生した筋模様は相互干渉して低減されは
するものの、それでも高速塗布を行うとやはり被塗工物
に筋模様の転写が現われがちであった。

また、前記特開昭６３−１４３９６２号に係る方法では
、ピックアップロール（１１とアプリケーターロール（
２）相互はナチュラル回転であり、ここで発生した筋模
様はその後のトランスファーロール（９）とアプリケー
ターロール（２）のリバース回転で低減されるものの、
やはり高速回転になると被塗工物に筋模様が転写されて
しまいがちであった。

このように、これまでの技術では“ロールコーティング
法での筋模様の発生”を避けて通ることができないこと
から、この筋模様を抑制しつつ膜厚制御が容易に行える
ロールコーティング法の出現が強く望まれていた。

く課題を解決するための手段〉 本発明者は、上述のような観点から、高速コーティング
であっても筋模様の発生を安定して抑制することができ
るロールコーティング法を提供すべく鋭意研究を重ねた
過程で、ロールコーティングにおける筋模様の発生に関
するモデル実験により“ロール間二ツブ出口におけるメ
ニスカス形状”及び“被塗工物（鋼板）への塗布状況”
の観察を行ったところ、次の（ａｌ〜（ｅ）に示すよう
な事実が明らかとなった。即ち、 （ａｌ　　ニップ出口のメニスカス形状は、ロールの周
速度の増加に伴って ■　平坦。

■　うねり発生。

■　小気泡巻き込み。

■　櫛歯状規則的凹凸。

の順に４段階に変化する。

（ｂｌ　　一方、被塗工物表面の塗膜の状況は上記ニッ
プ出口のメニスカス形状に対応し、ロールの周速度の増
加に伴い Ａ）平滑均一厚。

Ｂ）　幅方向の膜厚分布に僅かにうねりがあるが、表面
は平坦。

Ｃ）不規則不連続に筋模様が発生するが、よほど注意深
く観察しないと見えない。

Ｄ）規則的（はぼ一定の間隔）でほぼ連続した筋模様が
発生（この筋模様の間隔は、ロールの周速度の増加に伴
って狭くなる傾向にある）。

の順に、やはり４段階に変化する。

（Ｃ）　　そして、塗膜焼付は後の表面状態を観察する
と、 ａ）前記Ａ及びＢのものは高鮮映性意匠ｉ板としても十
分に通用する品質を有している。

ｂ）前記Ｃのものは高鮮映性意匠鋼板としては表面欠陥
となるが、通常のプレコート鋼板としての品質は十分で
ある。

Ｃ）前記りのものは筋模様が顕著であり、商品価値はか
なり低い。

との評価結果が得られる。

（ｄｌ　　前記ＢとＣとの境界及びＣとＤとの境界に対
応するロール周速度は、ニップ間隔が同一の場合では塗
料粘度が低いほど大きくなる。即ち、塗料の粘度が低い
ほど筋模様の発生が抑制され、平坦に塗布することが可
能な速度は高くなる。ところで、一般に塗料の粘度は温
度が高いほど低くなるが、昇温し過ぎると有機溶剤の蒸
発により塗料濃度が上昇して粘度は高くなる。従って、
塗料温度を上げての塗布作業では有機溶剤の揮散による
濃度変化（粘度変化）に応じた塗膜厚の調整を常時行う
必要があることに加え、作業環境の悪化を招くと考えら
れる。ところが、ロールコーティングにおける筋模様の
発生は“ロール間のニップ出口における塗料特性”のみ
で決まるため、ペイントパンからピックアップロールに
てピックアップされた塗料のみを加熱するようにしても
十分に平坦な塗膜が形成される。しかも、被塗工物への
塗布量は実際には数編から数十μｓ程度と微量である上
、塗布後の被塗工物は直ちに焼付炉に入ってしまうこと
もあって、塗布のためにピックアップされた塗料のみを
加熱したとしても作業環境の悪化には至らない。

（ｅ）また、塗装板表面の美麗化には“塗装後における
重力”及び“塗料の表面張力”によるレベリングも重要
な役割を果たし、筋模様のピンチが狭いほど、そして塗
料粘度が低いほどこれら２つの因子が及ぼす影響力が有
効に作用してレベリング効果が大きくなる。そのため、
筋模様のピンチが狭くなる“高速で塗布”の方がレベリ
ングには有利であるが、それでも前述した如く筋模様は
焼付けまでに完全消滅するには至らず製品外観を損ねて
おり、しかも筋模様のピッチは成る速度以上になると一
定になるので塗布速度上昇によるレベリング効果には限
界がある。しかしながら、ロール間の二ツブ出口におい
て塗料が引き裂かれて筋模様が発生する部分に“外乱”
を与えた場合には、前記筋模様のピッチは前記限界を超
えて狭くなる傾向を示し、これによって大きなレベリン
グ効果が得られて塗装板表面の美麗化を達成することが
できる。なお、前記“外乱”の付与手段としては、ニッ
プ出口の塗料溜りと接触するようにロール幅方向へワイ
ヤー或いは針金等を張り、これに超音波振動や機械的振
動を加える方法が好ましく、この方法によるとワイヤー
又は針金等の振動エネルギーも効果的に作用して塗装板
表面の美麗化効果が一段と向上する。

本発明は、上記知見事項等に基づいてなされたもので、 「ロールコータ−による板材の連続コーティング方法に
おいて、ロールと他のロール又は板材との間に形成され
る塗料溜りにロールの幅方向にわたる発熱体を接触させ
、該発熱体により塗布直前の塗料のみを温度上昇させて
塗装するか、或いは、ロールと他のロール又は板材との
間に形成される塗料溜りにロールの幅方向にわたる線状
体を接触させると共に、該線状体を加振しながら塗装す
ることにより、筋模様の発生を極力抑制して表面が美麗
な塗装板を高能率で生産し得るようにした点」に大きな
特徴を有している。

なお、前記“塗料溜り”はロールとロール或いはロール
と鋼板との間における塗料の流入又は流出側に生じるが
、“発熱体”或いは“加振線状体”の接触はその何れの
塗料溜りに対して行っても良く、必要とあれば複数の塗
料溜りに対して実施することもでき、更には“発熱体”
と“加振線状体”の両者を併用することも推奨される。

また、塗料溜りへの“発熱体”或いは“加振線状体”の
接触形態は、塗料溜り表面への単なる接触に留まるもの
であっても、塗料溜りの中へ浸漬させるものであっても
良い。

本発明法に適用される発熱体は、その形状・材質等が格
別に特定されるものではないが、例えばフッ素樹脂を表
面にコーティングしたニクロム線等が好ましいと言える
。

一方、本発明法に適用される加振線状体も金属製のワイ
ヤーや針金に限られるものではなく、樹脂類を材質とす
るものであっても良いし、断面形状についても円形その
他任意形状で良い。ただ、その表面状態については、鏡
面よりも多少粗い方が筋模様のピッチが狭くなる傾向が
あるので好都合である。なお、線状体の加振方法につい
ても格別な制限はなく、超音波付与２機械的振動の付与
。

音波振動の付与等、何れによっても狙いとする効果が認
められる。

く作用） まず、“ロール間或いはロールと被塗工物間のニップ部
にて該箇所に溜まる塗料”のみを局所加熱して塗布する
場合について説明する。

このように局所加熱を採用した場合には、被塗工物に塗
布される塗料のみが粘度低下してロールコーティングに
おける筋模様が抑制されるので、より一層の高速塗布が
可能となる。更に、例え僅かな筋模様の発生があったと
しても、局所加熱により塗料の粘度が低下しているため
に被塗工物へ塗布された後の塗膜のレベリングが容易で
、最終的には極めて美麗な塗装表面を得ることができる
。

以下、本発明法の実施形態例を示す図面を参照しながら
本発明をより詳細に説明する。

第１図は、ナチュラルコーティング方式のロールコータ
−による本発明法の実施形態を示したものであり、バン
クアップロール（４）に沿って走行する被塗工物（綱板
）（５）にペイントパン（３）内の塗料をピックアップ
ロール＋１１及びアプリケーターロール（２）でナチュ
ラルコーティングするに際して、アプリケーターロール
（２）と被塗工物（５）とのニップ入口に形成された塗
料溜りにワイヤー状の発熱体αＢを浸漬するように配置
しておき、アプリケーターロール（２）と被塗工物（５
）とのニップを通過する塗料のみを加熱して粘度を低下
させ筋模様の発生を抑制したものである。

即ち、ピックアップロール（１）でペイントパン（３）
から持ち上げられた塗料は、ピックアップロール（１）
とアプリケーターロール（２）とのニップ間隔或いは両
ロールの回転速度調節により第１回目の膜厚制御を施さ
れ、更にアプリケーターロール（２）とバックアップロ
ール（４）に沿う被塗工物（５）とのニップ間隔或いは
アプリケーターロール（２）の回転速度により最終的な
塗膜厚が決定されて被塗工物（５）に塗布される。

一般に、ナチュラルコーティング方式のロールコータ−
ではピックアップロール（１１とアプリケーターロール
（２）との間及びアプリケーターロール（２）と被塗工
物（５）との間で筋模様を発生しやすいが、第１図で示
したものは、被塗工物（５）への塗布を行うアプリケー
ターロール（２）と被塗工物（５）との間で最終的に発
生する筋模様を抑制するため、発熱体αυをアプリケー
ターロール（２）と被塗工物（５）のニップ入口に設置
したものであり、このような平文てを講じることにより
、アプリケーターロール（２）と被塗工物（５）との入
口の塗料のみが熱せられて粘度が低下し、ニップ出口で
の筋模様の発生が抑制されて美麗塗装がなされる。なお
、この場合、ピックアップロール（１）とアプリケータ
ーロール（２）とのニップ入口に発熱体を追加設置して
も良いことは言うまでもない。このように、発熱体を複
数箇所に設置することにより美麗塗装に一層好ましい効
果が得られる。

また、第２図は、リバースコーティング方式のロールコ
ータ−による本発明法の実施形態を示したものであり、
ピンクアンプロール（１）により持ち上げられた塗料を
ナチュラル回転で所定膜厚に制御しつつアプリケーター
ロール（２）に付着させ、更にリバースコーティングに
より被塗工物（鋼板）（５）に転写するに際して、ピッ
クアップロール（１）とアプリケーターロール（２）と
のニップ入口の塗料溜りにワイヤー状の発熱体αυを浸
漬するように配置しておき、その加熱によって塗布され
る塗料の粘度を低下させ筋模様の発生を抑制したもので
ある。

即ち、リバースコーティング方式のロールコータ−では
ピックアップロール（１）とアプリケーターロール（２
）との間で筋模様を発生しやすいため、発熱体αυをピ
ックアップロール（１）とアプリケーターロール（２）
とのニップ入口に設置し、これによりピックアップロー
ル（１）とアプリケーターロール（２）とのニップ出口
での奮模様の発生を抑制して美麗塗装がなされるように
図られている。

更に、第３図は、第２図におけると同様、リバースコー
ティング方式のロールコータ−による本発明法の実施形
態を示したものであるが、発熱体αυをアプリケーター
ロール（２）と被被塗工物（鋼板）（５）のニップ出口
（塗料が転写される部分）における塗料と接触するよう
に配置し、被塗工物（５）への塗装後のレベリング効果
を向上して筋模様を消去し、美麗塗装がなされるように
図られたものである。

なお、前記第１図乃至第３図では発熱体αυとしてワイ
ヤー状のものを用いた例を示したが、板状の発熱体を用
い、その先端をニップ入口又は出口の塗料溜りに接触さ
せて加熱するようにしても良い。

次に、“ロール間或いはロールと被塗工物間のニップ部
にて該箇所に溜まる塗料”に加振線状体を接触させて塗
布する場合について説明する。

このようにロール間等のニップ部の塗料溜りに線状体を
介して超音波等の振動を付与すると、塗料の引き剥がし
によって発生する規則正しい筋模様に乱れが生じピッチ
が狭い不規則な筋模様になると共に、塗料に振動エネル
ギーが吸収されて温度上昇するのでその粘度も低下し、
塗装後のレベリング効果が大きくなる。従って、表面美
麗な高速塗布が可能となる。

なお、前記線状体に加える振動数（振動周波数）は、塗
料の種類や組成、特に混入粒子径及び塗料粘度により異
なるが、通常のアクリル系塗料或いはポリエステル系塗
料（１０〜１００叩の顔料混入）であって塗料粘度が１
０〜１０００　ｍＰａ−５のものでは、０．１ｋＨｚ〜
ＩＭＨｚの範囲で美麗化の効果が認められた。但し、塗
料によっては、成る周波数にすると塗料中の顔料が凝集
し、逆に色ムラを生じることもあった。この周波数はほ
ぼ下記式で示す範囲であることから、塗料組成から予め
検討し、下記式で示される周波数範囲は外すようにする
のが良い。

さて、第４図に略示するのは、ロールと被塗工物間のニ
ップ部に溜まる塗料に加振線状体を接触させて塗布する
手法を採用した本発明法の実施形態例である。

即ち、ハックアップロール（４）に沿って走行する被塗
工物（鋼板）（５）にアプリケーターロール（２）によ
り塗料をナチュラルコーティングするに際し、アプリケ
ーターロール（２）と被塗工物（５）との二ツブ出口の
塗料が引き剥がされる部分に金属線−を浸漬させると共
に、この金属線−に超音波を付与することによってニッ
プ出口の筋模様発生ピンチを狭くすると共に、超音波に
よる温度上昇での塗料粘度低下により塗装後のレベリン
グ効果を向上させて表面美麗な鋼板を製造するように図
られている。

第５図は、加振線状体を用いた本発明法の別の実施形態
例を示しており、ピンクアンプロール（１）によりペイ
ントパン（３）内から持ち上げられた塗料をナチュラル
回転で所定膜厚に制御してアプリケーターロール（２）
に付着させ、更にリバースコーティングにて被塗工物（
ｆｉｌ板）（５）に転写する様子を示しているが、ピン
クアップロール（１）とアプリケーターロール（２）と
のニップ出口に形成される塗料溜りに超音波を付与した
金属線（２）を接触させ、これによってアプリケーター
ロール（２）上での塗料のレベリングを促進して美Ｊｉ
ｌｉｆｉ装するように図られている。

なお、第１図乃至第５図では、何れも発熱体Ｑｌ）又は
加振する線状体（金属線）（１２）の何れかを一箇所の
み配置した例を示したが、前述した通り発熱体又は加振
線状体は複数箇所に配置しても良い。また、発熱体と加
振線状体とを併用すれば、両者の作用が加算されて美麗
表面の確保がより安定化する。

続いて、本発明の効果を実施例により更に具体的に説明
する。

〈実施例） ス差班−上 前記第１図乃至第３図に示した本発明に係る方法と従来
法（第７図で示す形Ｂ）とによりそれぞれ鋼帯へのアク
リル系塗料の連続塗布を行い、引き続いて焼付は処理を
施すと言う塗装鋼板の製造試験を実施した。

なお、本発明に係る実施例においては、発熱体は直径１
ｎのシースヒーターを用い、電流制御により発熱量をコ
ントロールした。また、塗膜厚については、何れの場合
も仕上がり膜厚が２３犀になるように各ロールのニップ
間隔、押し込み量及び周速度比を調整した。

この時の塗布状況及び製品の仕上がり外観の調査結果を
、第１表に比較して示した。

第１表に示される結果からも明らかなように、本発明法
では何れも筋模様が殆んど認められない良好な塗装鋼板
が得られているのに対して、従来法ではラインスピード
が成る程度高くなると焼付は後の塗装鋼板にまで筋模様
が残留してしまい、製品品質に問題のあることが分かる
。

なお、この試験を通じて、本発明法を適用した場合には
、発熱体による加熱温度を５０℃以上にすると外観向上
効果が顕著化することをｆｉＩ認した。

もっとも、塗料の焼付温度（通常は２００〜２５０℃）
以上に加熱することはできないが、本実施例の場合には
１２０℃にまで加熱すると発熱体表面に塗料の焼付が発
生し始めたことから、発熱体による加熱温度は５０〜１
２０℃が適当であると考えられた。

ス［２ 前記第４図及び第５図に示した本発明に係る方法と従来
法（第５図の線状体＠を取り除いた形態）とにより、そ
れぞれ鋼帯へのアクリル系塗料の連続塗布を行い、引き
続いて焼付は処理を施すと言う塗装鋼板の製造試験を実
施した。

なお、本発明に係る実施例では、線状体として直径１ｎ
の市販ステンレス鋼線を適用し、このステンレス鋼線に
３７ｋＨｚの超音波を加えつつ塗布を行った。また、塗
膜厚については、何れの場合も仕上がり膜厚が２３μｓ
になるように各ロールのニップ間隔、押し込み量及び周
速度比を調整した。

この時の塗布状況及び製品の仕上がり外観の調査結果を
、第２表に比較して示した。

第２表に示される結果からも明らかなように、本発明法
では何れも筋模様が殆んど認められない良好な塗装鋼板
が得られているのに対して、従来法ではラインスピード
が成る程度高くなると焼付け後の塗装鋼板にまで筋模様
が残留してしまうことが分かる。

く効果の総括〉 以上に説明した如く、本発明によれば、ロールコーティ
ングにおいて発生する筋模様を抑制して表面美麗な塗装
銅板を高い生産速度のもとて安定に製造することが可能
となり、塗装鋼板の生産性及び品質向上に大きく寄与し
得るなど、産業上極めて有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は、本発明に係るロールコーティング
法のそれぞれ別の例を説明した概念図であり、第６図乃
至第１０図は、何れも従来のロールコーティング法を説
明した概念図である。 図面において、 １．１′・・・ピックアップロール。 ２・・・アプリケーターロール。 ３・・・ペイントパン。 ４・・・バンクアップロール。 ５・・・被塗工物。 ６・・・メタリングロール。 ７・・・エツジドクター。 ８・・・クリーニングドクター。 ９・・・トランスファーロール。 １０・・・ドクターロール。 １１・・・発熱体２ １２・・・線状体。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ロールコーターによる板材の連続コーティング方
   法において、ロールと他のロール又は板材との間に形成
   される塗料溜りにロールの幅方向にわたる発熱体を接触
   させ、該発熱体により塗布直前の塗料のみを温度上昇さ
   せて塗装することを特徴とする、ロールコーティング方
   法。
2. （２）ロールコーターによる板材の連続コーティング方
   法において、ロールと他のロール又は板材との間に形成
   される塗料溜りにロールの幅方向にわたる線状体を接触
   させると共に、該線状体を加振しながら塗装することを
   特徴とする、ロールコーティング方法。