JPH04244266A - ロ−ルコ−ティングでの塗装膜厚制御方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ロ−ルコ−ティング
時の塗装膜厚を適正範囲内に的確に制御し、品質の良好
な塗装材を高能率生産し得るようにした塗装膜厚の制御
方法に関するものである。

【０００２】

【従来技術とその課題】バックアップロ−ルに沿って通
過するか或いは２本のデフレクタロ−ル間に支持された
シ−ト状被塗工物にピックアップロ−ル，トランスファ
−ロ−ル，メタリングロ−ル，スム−ジングロ−ル，ア
プリケ−タ−ロ−ル等を備えたロ−ルコ−タ−にて塗装
液体を塗布する手法は、　「ロ−ルコ−ティング法」　
として古くから知られる方法であり、鋼板，プラスチッ
クシ−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広く用いられてきている。

【０００３】例えば、図５は、ピックアップロ−ル１と
アプリケ−タ−ロ−ル２を使用し、塗料パン３中の塗料
をバックアップロ−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２ロ−ルコ−タ−によるロ−
ルコ−ティング法を示している。

【０００４】また、図６は、ピックアップロ−ル１によ
り塗料パン３中からすくい上げられた塗料の付着量をス
クレ−パ−６にて調整した後、バックアップロ−ル４に
沿って通過する被塗工物５にそのまま塗布するロ−ルコ
−ティング法の１例を示している。

【０００５】ところで、これらロ−ルコ−ティングにお
いては、塗装膜厚の制御は次のように行われてきた。 ａ）　ロ−ルの“押し付け力”又は“接触圧”を変化さ
せて膜厚を制御する， ｂ）　ロ−ルの回転速度を変化させて膜厚を制御する，
ｃ）　ロ−ル間のギャップ量を変化させて膜厚を制御す
る， ｄ）　スクレ−パ−等の塗料掻き落とし具とロ−ルとの
間隙を調整して膜厚を制御する， ｅ）　塗料パンの温度を制御して膜厚を制御する。

【０００６】このうち、スクレ−パ−等による膜厚制御
は、スクレ−パ−等とロ−ル面とのギャップ調整が難し
いことや、膜厚精度がロ−ルの真円度に左右されること
から実用は極めて困難であった。また、塗料パンの温度
制御では急速な変更が不可能であり、そのため迅速な膜
厚制御に適するものとは言えなかった。

【０００７】そして、ロ−ルの“押し付け力”又は“接
触圧”を調整する場合は、該“押し付け力”や“接触圧
”自体の測定が難しいことから膜厚の状況を見ながら手
動でこれらを調整する手段が採られており、従って自動
化が困難である上、少なからぬ試し塗りが必要であると
いう問題があった。なお、図７は従来試みられた“押し
付け力の測定手法”の説明図であり、ピックアップロ−
ル１，アプリケ−タ−ロ−ル２，バックアップロ−ル４
のそれぞれに測定装置を組み込んで測定する方法を示し
ている。しかし、塗料の種類が変わるたびにロ−ルの取
り替えが行われるため、この方法ではロ−ルの取り替え
毎に“ロ−ルの押し付け力の測定装置”の取外し，取付
け，困難な調整が必要となることから、実際上は採用が
はばかられる方法であった。

【０００８】同様に、ロ−ルの回転速度による膜厚制御
の場合も、ロ−ルの押し付け力によって最適なロ−ル回
転速度が異なることからやはり膜厚の状況を見ながら手
動でロ−ルの回転速度の調整を行わざるを得なかった。 更に、ロ−ル間のギャップ量を変化させる膜厚制御法も
、ロ−ルの“押し付け力”又は“接触圧”と同様、ロ−
ル間ギャップ量自体の測定が極めて難しく、結局は上記
各制御法の場合と同じく膜厚の状況を見ながら手動でギ
ャップ量を調整することを余儀無くされていた。

【０００９】このようことから、本発明が目的としたの
は、品質の良好な塗装材を自動作業の下で高能率生産す
ることを可能とする、ロ−ルコ−ティングでの的確な塗
装膜厚制御手段を確立することであった。

【０００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者は上記
目的を達成すべく、まず「これまでロ−ルコ−ティング
において適正で安定した膜厚制御が叶わなかった根本的
な理由は“膜厚や制御に影響を及ぼす因子”の的確な把
握やその検出手段が確立されていなかったことにある」
との認識の下に検討を行い、「塗膜厚に関係する特に重
要な因子は非常に多くあるものの、　やはり根本的には
ロ−ルの押し付け力（圧下力）又はロ−ルのギャップが
塗装膜厚を左右するものであって、　これにロ−ルの弾
性率，ロ−ルの周速度（速度比）及び塗料の粘度が大き
く影響している」ことを確認し、これらを的確に把握す
ることが膜厚制御に必須であると考えてその簡単で適切
な検出手段を求めて更に研究を続けた。

【０００１１】その結果、「ロ−ルコ−タ−によるコ−
ティング作業の際、　前記“ロ−ルの押し付け力”又は
“ロ−ル間ギャップ量”が変化するとそれに応じてロ−
ル（モ−タ）のトルクが変動するが、　逆に、　ロ−ル
（モ−タ）のトルク変動から常法では測定が困難な“ロ
−ルの押し付け力”又は“ロ−ル間ギャップ量”を簡単
かつ正確に把握できる」との知見が得られ、　更に「こ
のロ−ル（モ−タ）のトルク変動から逆に“ロ−ルの押
し付け力”又は“ロ−ル間ギャップ量”を逆算する手法
は塗装膜厚制御に十分効果的に利用できる」ことも見出
したのである。

【０００１２】本発明は、上記知見事項等を基にして完
成されたものであり、「ロ−ルコ−タ−による鋼板の塗
装において、　ロ−ルのトルク又はロ−ルを駆動するモ
−タの動力とロ−ルの径，ロ−ルの弾性率，ロ−ルの回
転速度並びに塗料の粘度とを基に該条件下での塗装膜の
膜厚を推定すると共に、　その推定値を設定膜厚に近づ
けるべくロ−ルの押し付け量，ロ−ルの回転速度又は塗
料の粘度を単独或いは複合で調整することにより、　ロ
−ル目等の塗装ムラを抑えつつ塗装膜厚を適正範囲内に
的確に調整し得るようにした点」に大きな特徴を有して
いる。

【０００１３】即ち、塗料の粘度及びロ−ルの周速度に
ついては、各々粘度計及び回転計にて日常的に測定管理
されており、その測定は容易であるが、先にも説明した
ように“ロ−ル間ギャップ”又は“ロ−ルの押し付け力
”を的確に測定する方法は見出されていなかった。しか
るに、これは次の手法により簡易に測定することが可能
である。

【０００１４】つまり、ロ−ルのトルクＴとピックアッ
プロ−ル（以降“Ｐｉロ−ル”と称す）とアプリケ−タ
ロ−ル（以降“Ａｐロ−ル”と称す）間の粘性抵抗τと
の間には、次の関係が成り立つ。 Ｔ＝τ・Ｒ・Ａ　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　……（１）　ここで、Ｒはロ−ルの半径、
Ａはロ−ル間の接触面積で、粘性抵抗τは次式で与えら
れる。 τ＝μ・Δｕ／Δδ　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　……（２）　但し、μは塗料の粘性，Δｕはロ
−ルの速度差（Ａｐロ−ルとＰｉロ−ル間の速度差），
Δδはロ−ル間ギャップである（なお、　ロ−ル間の塗
料の流れと共にこれら各要因を図解すると図８のように
なる）　。そこで、ロ−ル間ギャップ（Δδ）は、ロ−
ルのトルク（Ｔ）から前記　（１）式及び　（２）式よ
り導かれる次式を用いて計算できる。

【０００１５】ここで、ＡはＡｐロ−ル（ゴム製）とＰ
ｉロ−ル（鋼製）との接触面積であり、Ａｐロ−ルの弾
性率が分かっておればΔδの関数として与えられる。即
ち、図９に示されるように、Ａｐロ−ルとＰｉロ−ルと
が互いに押し付けられるほどΔδが小さくなり、Ａが大
となる関係にある。また、Δｕは一般に０ではない。な
ぜなら、塗装面の美麗化のためにＰｉロ−ル速度を遅く
Ａｐロ−ル速度を速く設定するのが通常だからである。 そこで、前記　（３）式の関係は図１０の如くに表され
、ロ−ル間ギャップ（Δδ）とロ−ルのトルク（Ｔ）は
規則的な関係にあることが分かる。一方、ロ−ル間ギャ
ップと塗装膜厚とには図１０に示すような関係の存在す
ることが分かっている。従って、結局は、ロ−ルの回転
トルクを測定することにより、塗装膜厚を推定できるこ
とになる。

【０００１６】なお、ロ−ルの回転トルク（Ｔ）はロ−
ルを駆動するモ−タの動力Ｐとモ−タの回転数ｎから、
式 のように算出される。そのため、ロ−ルのトルク（Ｔ）
の代わりにロ−ルを駆動するモ−タの動力Ｐを測定する
ことによっても塗装膜厚を的確に推定できる。

【０００１７】“ロ−ルのトルク”の測定は、ロ−ル駆
動モ−タの動力と回転数から逆算しても良いし、直接的
に実測しても良い。このトルクは、ロ−ル間の回転速度
差が大きいほど、また塗料の粘性が高いほど大となる。 また“ロ−ルの回転速度”の実測は、従来からも行われ
ていたように容易である。なお、既述の如く、塗装ライ
ンの生産性を上げるためにＡｐロ−ルの回転数は上げる
が、塗膜のロ−ルすじ目を防ぐためにＰｉロ−ルの回転
速度は抑えるのが一般的である。この速度差のあるロ−
ルが互いに接触しながら回転していることによって上記
トルクが発生する。そして、塗装膜厚の制御は、ロ−ル
のトルクが所定値になるようにロ−ルを押し付けるか、
ロ−ルの回転速度や塗料の粘度を調整することにより適
切に行えることが、前記　（３）式の関係から分かる。

【０００１８】ところで、このような制御を実施するに
は、例えば図１に示した塗装膜厚制御ロジックを用いる
のが良い。この塗装膜厚制御ロジックによれば、バック
アップロ−ル，Ａｐロ−ル並びにＰｉロ−ルの各トルク
及び回転数，塗料の粘度，Ａｐロ−ルの弾性率を自動計
測し、演算回路に入力する。次に、設定された膜厚とす
る各ロ−ルのトルクを計算し、膜厚制御回路より所定の
トルクになるまでＡｐロ−ル及びＰｉロ−ルの押し付け
スクリュ−を自動調整する。この操作は瞬時に行われる
。

【０００１９】本来ならばこの操作で所定の塗装膜厚が
得られるのであるが、Ａｐロ−ルのゴム層が塗料によっ
て経時的に膨潤，摩耗する現象の起きることが考えられ
るので、これによる誤差を防止するため、製品段階での
塗装膜厚測定結果と設定膜厚とを比較し、演算回路中の
Ａｐロ−ルのゴムの弾性率を変化させ、膜厚が所定の厚
みとなるように更に補正を加えれば、より適正な塗膜厚
制御が可能となる。勿論、ゴムの弾性率の経時変化が事
前に分かっておれば、予め演算回路に組み込んでおくこ
とも可能である。

【０００２０】更に、乾燥後の塗装膜厚をフィ−ドバッ
クし、推定膜厚との誤差を０にすべく膜厚推定ロジック
に補正を加えると、より高精度の塗膜厚制御を行うこと
ができる。

【０００２１】なお、図２には塗装膜厚制御をＡｐロ−
ル及びＰｉロ−ルの回転数を基に行う場合の、また図３
には同じ塗装膜厚制御を塗料粘度に基づいて行う場合の
ロジックの例をそれぞれ示したが、これら図１，図２或
いは図３に示されたロジックの何れによっても的確な塗
装膜厚制御が可能である。

【０００２２】そして、このような制御を実施すれば、
試し塗りに要する塗料や時間の節減ができ、また塗料の
膜厚を安定して適正範囲に収め得ることから過剰塗装の
防止にもつながる。しかも、ロ−ルのトルク変動を実測
し低減させることにより、ロ−ル目等の塗装ムラを減少
する効果も享受できることとなる。続いて、本発明の効
果を実施例によって具体的に説明する。

【０００２３】

【実施例】図５に示した２ロ−ルコ−タ−に図１で示す
制御ロジックを適用した膜厚制御機構を組み込み、鋼帯
へのポリエステル系塗料のコ−ティングを仕上がり膜厚
狙い値の下限：０．７ｇ／ｍ２　として実施した。この
結果、図４に示すように　　塗装膜厚精度が向上し、過
剰に塗装することが無くなった。そのため、塗料の消費
量も約１５％減少した。

【０００２４】また、この制御においてロ−ルのトルク
を測定した結果、ロ−ルの振動形態及びロ−ルの真円度
も把握することができた。即ち、ロ−ルの振動は駆動シ
ャフトが捩じり振動を起こしていたために発生していた
ことが明らかとなり、これに基づいてロ−ルの剛性を高
めたところロ−ルの振動を十分に防止することができ、
かつ塗装面上に発生するロ−ル目を消すことができた。 そして、ロ−ルの真円度が狂っていた場合にもトルク変
動が現われて膜厚不均一が発生していたが、これもトル
ク測定により的確に防止することができた。更に、適用
した塗装膜厚自動制御機構は瞬時に応答するため、本制
御機構導入後は試し塗りが大幅に減少した。因に、従来
、塗料を変える度にロ−ルを替え、約５００ｍのコイル
を試し塗りしていたが、テスト塗りを行うことなく塗装
できることとなった。

【０００２５】

【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれば
、ロ−ルコ−ティング時の塗装膜厚を的確に制御し、品
質の良好な塗装材を高能率で生産できるようになり、ａ
）　　塗装膜厚の適正化による塗料使用量の節減，ｂ）
　　ロ−ル振動の減少による塗膜の美麗化，ｃ）　　テ
スト塗りの減少，等の効果をも享受できるなど、産業上
の有用性は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明法の実施に好適な塗装膜厚制御ロジック
の１例である。

【図２】本発明法の実施に好適な塗装膜厚制御ロジック
の別例である。

【図３】本発明法の実施に好適な塗装膜厚制御ロジック
の更に別の例である。

【図４】実施例において膜厚制御装置導入前後における
塗装膜厚の実績を比較したグラフである。

【図５】ロ−ルコ−ティング法の１例を説明した概念図
である。

【図６】ロ−ルコ−ティング法の別例を説明した概念図
である。

【図７】ロ−ルコ−タ−における従来の“ロ−ルの押し
付け力の測定・調整方法”例を説明した概念図である。

【図８】ロ−ル間の塗料の流れを示す概念図である。

【図９】ロ−ル間ギャップ（Δδ）とロ−ル接触面積（
Ａ）との関係を示すグラフである。

【図１０】ロ−ルのトルク（Ｔ）と「接触面積Ａ／ロ−
ル間ギャップΔδ」との関係を示すグラフである。

【図１１】ロ−ル間ギャップと塗料膜厚との関係を示す
グラフである。

【符号の説明】

１　　ピックアップロ−ル ２　　アプリケ−タ−ロ−ル ３　　塗料パン ４　　バックアップロ−ル ５　　被塗工物 ６　　スクレ−パ−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ロ−ルコ−タ−による鋼板の塗装にお
   いて、ロ−ルのトルク又はロ−ルを駆動するモ−タの動
   力とロ−ルの径，ロ−ルの弾性率，ロ−ルの回転速度並
   びに塗料の粘度とを基に該条件下での塗装膜の膜厚を推
   定すると共に、その推定値を設定膜厚に近づけるべくロ
   −ルの押し付け量，ロ−ルの回転速度又は塗料の粘度を
   単独或いは複合で調整することを特徴とする、ロ−ルコ
   −ティングにおける塗装膜厚の制御方法。
2. 【請求項２】　　乾燥後の塗装膜厚をフィ−ドバックし
   て膜厚推定値の補正を行う、請求項１に記載のロ−ルコ
   −ティングにおける塗装膜厚の制御方法。