JPH05309312A - 帯状材の連続塗装設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ロ−ル目等の表面欠陥のない平滑な塗膜が安
定して確保される帯状材の連続塗装手段を確立する。 【構成】 帯状材の連続塗装設備を、帯状材７の連続式
塗装ラインにおける塗装装置（1, 3, 4, 5）と乾燥炉11
間の塗装直後位置で帯状材面に対向させて加熱ベルト14
を近接配置して成る構成とし、塗装後の塗膜レベリング
効果を強化する。更には、この帯状材の連続塗装設備に
おいて、帯状材７の走行方向と同方向へ加熱ベルト14を
走行移動させるベルト駆動装置（15）を設けるか、或い
は帯状材７の走行方向へ温度変化する温度分布を加熱ベ
ルト14に付与するための加熱ベルト温度制御装置を設け
て塗膜レベリング効果を更に向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

【０００１】この発明は、鋼板等の帯状材に塗料等の塗
布液を連続的に塗布して平滑な塗膜を付与するための連
続塗装設備に関するものである。

【０００２】

【従来技術とその課題】従来、鋼板のような帯状材に塗
布液を連続的に塗布する場合にはロ−ルコ−タを使う塗
装法を採用するのが一般的であり、これまでにもこのロ
−ルコ−タ法に関する数多くの提案がなされてきた。

【０００２】図４は、上記ロ−ルコ−タの１例を示す模
式図である。図４において、塗料パン１に収容された塗
料２に一部が浸漬される状態でピックアップロ−ル３が
配置され、更にピックアップロ−ル３の塗料２から出て
上方へ回動するロ−ル周面部分にメ−タリングロ−ル４
が、またこのメ−タリングロ−ル４とはピックアップロ
−ル周方向へ所定の間隔を隔ててアプリケ−タロ−ル５
がそれぞれ僅かな間隔を隔てた状態又は押し付けられた
状態で対向配置せしめられている。なお、前記アプリケ
−タロ−ル５は、バックアップロ−ル６に巻き掛けられ
て移送される帯状材７の表面と対向している。

【０００３】このロ−ルコ−タによる帯状材への塗装は
次のようになされる。即ち、塗料パン１内の塗料２を周
囲に付着したピックアップロ−ル３は、途中でメ−タリ
ングロ−ル４により付着塗料量を調節せしめられた後、
残りの付着塗料をアプリケ−タロ−ル５に転写する。続
いて、塗料を転写・付着せしめられたアプリケ−タロ−
ル５は、バックアップロ−ル６に巻き掛けられて移送さ
れる帯状材７の表面にその付着塗料を転写・塗布する。
そして、塗料を塗布された帯状材７はそのまま乾燥炉へ
移送され、ここで付着塗料の硬化がなされて塗装作業が
終了する。

【０００４】ところで、前述したようにこのロ−ルコ−
タ方式の塗装は比較的古くからの技術であってこれまで
多くの改良がなされてきたものであるが、それでも次の
ような問題が指摘されており、その改善が強く望まれて
いた。つまり、ロ−ルコ−タを使って帯状材の連続塗装
を行うと、その塗装面に図５で示したような“ロ−ル
目”と称される進行方向に沿った畝状の凹凸が発生しが
ちであった。このロ−ル目は、ロ−ルコ−タを構成する
各ロ−ル間における塗料の流動不安定性に起因したもの
であるが、乾燥炉通過後も残留して塗膜面上に重大な欠
陥を残す。

【０００５】もっとも、これらロ−ル目の発生防止策と
して次のような提案もなされてはいる。例えば特開昭６
３−１４３９６２号として、図６で示したようにロ−ル
コ−タ構造に工夫を凝らし、アプリケ−タロ−ル５に所
要間隙を置いてトランスファ−ロ−ル８を近接配置する
と共に、このトランスファ−ロ−ル８には所要間隙を置
いてドクタ−ロ−ル９を近接配置し、更にドクタ−ロ−
ル９に刃先が接するブレ−ド10を備えたものが提案され
ている。なお、この提案に成るロ−ルコ−タは、ピック
アップロ−ル３以外の３本のロ−ルとバックアップロ−
ル６の回転方向が何れも同一方向とされている点にも特
徴を有している。そして、上記提案になるロ−ルコ−タ
では、ピックアップロ−ル以外の３本のロ−ルとバック
アップロ−ル６を同一方向に回転させることによってロ
−ル間での不安定現象を防止すると共に、アプリケ−タ
ロ−ル５にはピックアップロ−ル３とトランスファ−ロ
−ル８から塗料を二重に供給して塗料の付着ムラを防ぎ
均一塗装を行うことを目指している。

【０００６】しかしながら、このような“ロ−ルが同一
方向に回転するリバ−スロ−ルコ−ティング方式”では
一般に塗膜厚の調整が困難であり、またロ−ルの本数が
多いために操業条件の設定が煩雑になることから、上記
提案は実ラインへの適用に躊躇せざるを得ないものであ
った。

【０００７】一方、これとは別に、図７に示した如く、
流下する塗料流をアプリケ−タロ−ルに案内するための
ブレ−ド10を下端がアプリケ−タロ−ル５面に近接する
ように配置すると共に、ブレ−ド10の上端に接触させて
トランスファ−ロ−ル８に所要の間隙をおいてこれと同
方向に回転するドクタ−ロ−ル９を近接配置し、これに
よりロ−ル間での塗料流動の不安定現象を抑えて均一塗
装を達成しようとしたところの、ロ−ル目防止を目指し
たロ−ルコ−タに係る提案も見られる（特開昭６３−１
４３９６１号公報）。

【０００８】しかし、この特開昭６３−１４３９６１号
公報に係る手段においても前記提案の場合と同様に塗膜
厚の制御が困難である上、塗料がブレ−ド面を流下する
ため高粘度塗料の塗装は不可能であるとの問題を有して
いるということから、やはり十分に満足できるものでは
なかった。

【０００９】このようなことから、本発明が目的とした
のは、帯状材を連続塗装する際に指摘される前記問題点
を払拭し、ロ−ル目等の表面欠陥のない平滑な塗膜が安
定して確保される連続塗装手段を確立することであっ
た。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は上
記目的を達成すべく様々な観点に立って研究を行ったと
ころ、以下のような見地からの新しい知見を得ることが
できた。 a) 帯状材を連続塗装する際に生じる“ロ−ル目”の断
面を模式的に描くと図８のようになるが、この凹凸は表
面張力によって生じる塗布液の流動（レベリング作用）
により時間と共に平滑化される。そして、この凹凸の振
幅が半分になるのに要する時間は、 ｔ_1/2 ＝ 1.3×10^-3×λ⁴ η／γｈ³ で表わすことができる。また、通常の塗料（塗布液）
は、温度上昇（５０〜８０℃）によって粘度が大幅に低
下して流動性が良くなるが、その温度域を超えて更に温
度上昇（１１０〜１４０℃）させると硬化が始まる。従
って、帯状材に塗布されて付着した塗料を適切な加温状
態に維持してやれば低い粘度を保ち続けるのでレベリン
グ効果が十分に発揮され、前述した“塗料凹凸の振幅が
半分になるのに要する時間（ｔ_1/2)”がより小さくなっ
て、例え塗装時にロ−ル目を生じるようなことがあって
もその速やかな消去がなされる筈である。

【００１１】b) しかし、一般に塗料はその揮発分の蒸
発によっても粘度が指数関数的に上昇するため、付着塗
料（塗膜）の単なる加温保持のみでは十分なレベリング
効果を確保することができず、実際には満足できる平滑
塗膜の実現は困難である。

【００１２】c) ところが、塗布直後の塗膜を“微小間
隔を隔てた遮蔽物”で覆いつつ所定温度に加温保持して
やると、“加温による粘度低下効果”と“遮蔽物による
塗膜中揮発分の気化抑制効果”とによりレベリング作用
による塗膜の平滑化が速やかになされて、塗布直後の状
態においてロ−ル目が目立つような場合であっても乾燥
炉に入るまでの間に十分満足できる表面状態が得られる
ようになる。

【００１３】本発明は、上記知見事項等を基に更なる検
討を重ねて完成されたものであり、「帯状材の連続塗装
設備を、 帯状材の連続式塗装ラインにおける塗装装置と
乾燥炉間の塗装直後位置で帯状材面に対向させて加熱ベ
ルトを近接配置して成る構成とすることにより、 平滑で
健全な塗膜を備えた塗装帯状材が安定かつ簡易に得られ
るようにした点」を特徴とし、更には「上記帯状材の連
続塗装設備において、 更に、 帯状材の走行方向と同方向
へ加熱ベルトを走行移動させるベルト駆動装置を設ける
か、 或いは、 帯状材の走行方向へ温度変化する温度分布
を加熱ベルトに付与するための加熱ベルト温度制御装置
を設けることにより、 平滑で健全な塗膜を備えた塗装帯
状材の製造性をより一層安定化できるようにした点」に
も大きな特徴を有するものである。

【００１４】上述のように、本発明は、塗装装置（ロ−
ルコ−タ等）にかかわりなく、塗装後の塗膜加熱過程で
ロ−ル目等の如き塗膜表面欠陥の解消又は軽減を図るこ
とを特徴としているが、以下、本発明を実施例図を基に
その作用と共に詳述する。

【００１５】図１は、本発明“帯状材の連続塗装設備”
の１例に係る概要説明図である。図１において、塗装装
置自体は格別に指定されるものではなく、ここでは従来
公知のロ−ルコ−タが適用され、ピックアップロ−ル３
によって塗料パン１から引上げられた塗料２を該ピック
アップロ−ル３に接して設けられたアプリケ−タロ−ル
５に転写し、続いてアプリケ−タロ−ル５に近接配置さ
れたメ−タリングロ−ル４によってその膜厚を調整した
後、バックアップロ−ル６上の帯状材７に転写すること
で、帯状材７の連続塗装がなされる。

【００１６】この際、前述したように、各ロ−ル間にお
ける塗料の流動不安定性に起因したロ−ル目等が帯状材
７上の塗膜面に残留しがちであるが、この例になる設備
においては該ロ−ル目等を解消して平滑面を得るために
次の工夫がなされている。即ち、塗装装置（特にアプリ
ケ−タロ−ル５）と乾燥炉11の間に断熱雰囲気カバ−12
が設けられ、その中に塗膜を加熱するための加熱ヒ−タ
−13を備えた（背後に配置した）ベルト14が帯状材７面
に対向する如くに近接配置されている。なお、このベル
ト14と帯状材７との間隙は任意に制御できる。

【００１７】このように、連続塗装された直後の塗膜面
に加熱ヒ−タ−13にて加熱されるベルト14を接近させて
配置することで、塗膜表面からの揮発分の蒸発がベルト
に遮られて抑えられる上、ベルトによって塗膜を塗料粘
度の低い温度域に加熱保持できるので、塗膜の流動性が
高い状態が維持されて表面張力によるレベリング作用が
十分に働き、ロ−ル目等の塗膜表面欠陥が解消ないしは
軽減される。つまり、図２に示す如く、一般に塗料の粘
度は５０℃近傍では著しく低下するため、加熱されたベ
ルト14によって塗膜温度をこのレベルに加熱保持すれば
ロ−ル目等のレベリング効果は顕著に促進される訳であ
る。しかも、塗膜からの揮発分の逸散も抑えられるた
め、溶剤等の減少による塗膜粘度の急激な上昇も防止さ
れてレベリング作用が害されることも無くなる。従っ
て、乾燥炉11を通過した塗装帯状材には平滑で良好な表
面状態が確保される。

【００１８】ところで、図１に示される連続塗装設備で
は、前記ベルト14は駆動ロ−ルを含む数本のロ−ル15に
適度の張力をもって巻き付けられていて、塗膜に近接し
た状態で帯状材７の走行方向と同方向に走行移動できる
ように図られている。なお、その走行移動速度は任意に
制御できる。このような設備によりベルト14と帯状材７
との走行移動速度をほぼ一致させると、塗膜近傍の気流
の乱れが抑制されて塗膜とベルト14間に空気が滞留し、
気化した塗料中の揮発分が塗膜近傍で滞留することとな
って揮発分の蒸発がより効果的に抑えられるので、塗料
中の固形分率上昇により引き起こされる粘度の上昇に起
因した“レベリング作用の低下現象”が一層顕著に抑制
される。

【００１９】また、加熱ヒ−タ−13を図示した如く複数
ブロックに分け、ベルト14のライン方向に温度分布を持
たせて加熱パタ−ンを変化させれば、塗膜流動をより自
在に制御することができてレベリング作用を更に有利に
発揮させ得るよになり、乾燥工程における欠陥発生の防
止にも資することができる。

【００２０】続いて、本発明を実施例により更に具体的
に説明する。

【実施例】

〈実施例１〉下記のような各部寸法を有するところの、
図１に示した連続塗装設備を準備した。ロ−ルコ−タ部分 アプリケ−タロ−ルの径：３００mm （厚さ１０mmのゴムライニング部を含む), ピックアップロ−ルの径：３００mm， メ−タリングロ−ルの径：１５０mm， バックアップロ−ルの径：８００mm。加熱装置部分 ベルト（ステンレス鋼製）：幅…１３００mm， 厚さ…0.8mm, 長さ…１４ｍ， ベルト支持ロ−ルの径：１５０mm， 加熱ヒ−タ−：３ブロックに分割。

【００２１】そして、まず加熱装置を適用せず、各ロ−
ルの周速度を「ライン速度：アプリケ−タロ−ル周速：
ピックアップロ−ル周速＝１：1.4 ：0.25」に設定し、
メ−タリングロ−ルを静止とした状態で、帯状材（帯
鋼）に粘度５００cp，表面張力３４dyn/cmの塗料をライ
ン速度，膜厚を変化させて塗布する試験を行った。この
際、初期ウェット状態及び乾燥炉通過後の乾燥状態での
塗膜表面状況（ロ−ル目の高さ）を測定したが、その結
果を表１に示す。

【００２２】

【表１】

【００２３】表１に示される結果から次のことが分か
る。即ち、ライン速度，膜厚の条件が表１中のＡ〜Ｅの
場合では、塗膜のレベリングが不完全でロ−ル目が表面
欠陥として残り、条件Ｇの場合にはライン速度が大き過
ぎるために塗料のムラが発生し、それが塗膜面に欠陥と
して現れてしまう。

【００２４】そこで、次に本発明に係る加熱装置を適用
し、それ以外は前記と同じ条件下で塗装試験を行った。
この際、ベルトと塗膜表面との距離は最大５mmとし、ベ
ルトは静止状態のままとした。また、加熱は、装置内
（断熱雰囲気カバ−内）に入った直後に第１ブロックの
加熱ヒ−タによって５０℃にまで急速加熱すると共に、
第２，３ブロックの加熱ヒ−タ−によってその温度を維
持するように設定し、このような加熱状態でレベリング
を促進してから乾燥炉に通して塗膜を硬化させ、乾燥後
の塗膜表面状況を調べた。この試験結果を表２に示す。

【００２５】

【表２】

【００２６】表２に示される結果からも明らかなよう
に、本発明に従ってベルト式の加熱装置を適用した場合
には、幅広い塗装条件を採用しても、乾燥後の“ロ−ル
目による表面の凹凸の高さ”がサブミクロンのオ−ダ−
となり、目視では表面欠陥を捕らえられない程のレベリ
ングの効果が得られた。また、“表１に示した条件Ｇ”
で生じがちであった塗料供給のムラによる表面欠陥も、
塗布後塗料（塗膜）の流動性改善により若干良くなるこ
とも確認された。

【００２７】〈実施例２〉表２中に示す試験番号11の条
件下で、ベルトの速度を変化させて塗装試験を行い、乾
燥後の塗膜表面状況を調べた。この試験結果を表３に示
す。

【００２８】

【表３】

【００２９】表３に示す結果からも明らかなように、ベ
ルトの移動速度を帯状材のライン速度に近付けるほど塗
膜表面からの揮発分の気化が抑制され、塗料中の固形分
率上昇による粘度上昇を防止できてレベリング効果を上
げ得ることが分かる。そして、この場合には、実施例１
の場合に比べて２０％前後のレベリング効果の向上が得
られることを確認できる。

【００３０】〈実施例３〉表２中に示す条件下でベルト
を静止させ、加熱装置の温度パタ−ンを図３に示すよう
に変化させて塗装試験を行い、乾燥後の塗膜表面状況を
調べた。この試験結果を表４に示す。

【００３１】

【表４】

【００３２】表４に示す結果からも明らかなように、加
熱装置後半で温度を下げることにより塗膜の硬化反応を
送らせることができ、１０％前後のレベリング効果の向
上が得られることが分かる。また、乾燥炉においての
“わき”と呼ばれる表面欠陥の発生を抑制できることも
確認された。

【００３３】

【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、帯状材の連続塗装において発生しがちなロ−ル目等
の如き不都合な塗膜表面性状を解消し、高速塗装を実施
しても平滑美麗な乾燥後塗装面を安定して実現すること
が可能になるなど、産業上有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る帯状材の連続塗装設備例の説明図
である。

【図２】塗料粘度の温度特性に関する説明図である。

【図３】実施例で採用した加熱装置の温度パタ−ン例の
説明図である。

【図４】従来のロ−ルコ−タに関する説明図である。

【図５】ロ−ル目の外観説明図である。

【図６】従来提案になるロ−ルコ−タの説明図である。

【図７】別の従来提案になるロ−ルコ−タの説明図であ
る。

【図８】ロ−ル目の断面状況を描いた模式図である。

【符号の説明】

１ 塗料パン ２ 塗料 ３ ピックアップロ−ル ４ メ−タリングロ−ル ５ アプリケ−タロ−ル ６ バックアップロ−ル ７ 帯状材 ８ トランスファ−ロ−ル ９ ドクタ−ロ−ル 10 ブレ−ド 11 乾燥炉 12 断熱雰囲気カバ− 13 加熱ヒ−タ− 14 ベルト 15 ベルト支持ロ−ル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 帯状材の連続式塗装ラインにおける塗装
   装置と乾燥炉間の塗装直後位置に、帯状材面に対向させ
   て加熱ベルトを近接配置して成ることを特徴とする、帯
   状材の連続塗装設備。
2. 【請求項２】 帯状材の走行方向と同方向へ加熱ベルト
   を走行移動させるベルト駆動装置を設けて成ることを特
   徴とする、請求項１に記載の帯状材の連続塗装設備。
3. 【請求項３】 帯状材の走行方向へ温度変化する温度分
   布を加熱ベルトに付与するための加熱ベルト温度制御装
   置を設けて成る、請求項１に記載の帯状材の連続塗装設
   備。