JPH06106109A - 帯状材の連続塗装方法及びそのための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アプリケ−タロ−ルの交換頻度を極力少なく
しても適正な塗膜を長期間にわたって安定して形成し得
るロ−ルコ−タ方式塗装手段を確立する。 【構成】 ロ−ルコ−タ式塗装装置での塗装に際し、塗
装中にアプリケ−タロ−ル外層（ゴムライニング層）の
ゴム弾性係数をオンラインで測定し、その測定値に応じ
てロ−ル間ギャップをリアルタイムで調整する。また、
図１で例示したように、ロ−ルコ−タ式連続塗装装置
を、帯状材を連続的に塗装するロ−ルコ−タ式塗装装置
のアプリケ−タロ−ル外層（ゴムライニング層８）面へ
進退自在に接離する押圧平板11と、“押圧平板の押し付
け力”と“ゴムライニング層面と押圧平板との接触幅”
とより前記ゴムライニング層のゴム弾性係数を測定する
ための演算装置14と、ゴム弾性係数の測定結果に応じて
ロ−ル間ギャップを調整する手段15とを有して成る構成
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、長時間にわたって適
正膜厚の塗装を安定して続行できるところのロ−ルコ−
タ式塗装装置による帯状材の連続塗装方法、並びにその
ためのロ−ルコ−タ式塗装装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術とその課題】従来から、走行する帯状材（例
えば帯鋼板等）の連続塗装にはロ−ルコ−タ式塗装装置
が広く用いられている。そして、上記ロ−ルコ−タ式塗
装装置は、通常、図２で示したようにバックアップロ−
ル１，ピックアップロ−ル２，アプリケ−タロ−ル３及
びメ−タリングロ−ル４を有した構成を採るのが一般的
である。

【０００３】この装置において、ピックアップロ−ル２
はその外周に塗料パン５から塗料６を付着させ、これを
アプリケ−タロ−ル３に転写する。続いて、アプリケ−
タロ−ル３に転写された塗料はメ−タリングロ−ル４に
よってその量が制御され、バックアップロ−ル１で支持
された帯状材９に連続転写されて塗装が行われる。

【０００４】ところで、このようなロ−ルコ−タ式塗装
装置では、アプリケ−タロ−ル３として“鉄芯７の周り
にポリウレタン等から成るゴムライニング層８を施した
ロ−ル”が一般的に適用されている。

【０００５】ところが、ロ−ルコ−タ式塗装装置による
塗装作業を続けていると、塗料中の有機溶剤と長時間接
触することに加えてロ−ル回転による繰り返し荷重を受
けることから、アプリケ−タロ−ルのゴムライニング層
が膨潤し、長時間使用後ではその弾性がロ−ル交換直後
に比べて大きく低下する現象が認められた。そして、こ
の“ゴムライニング層の膨潤”の進行は一定したもので
はなく、そのため“ゴムライニング層の膨潤が進行する
状況”の変化に相応して塗膜の厚さや表面性状が大きく
変動し、塗装欠陥につながるという大きな問題が生じ
た。これを防ぐためには頻繁にアプリケ−タロ−ルの交
換を行わなければならず、作業能率やランニングコスト
の面で少なからぬ不利を余儀無くされていた。

【０００６】このようなことから、本発明が目的とした
のは、ロ−ルコ−タ式塗装装置を用いる帯状材の連続塗
装において、アプリケ−タロ−ルの交換頻度を極力少な
くしても適正な塗膜を長期間にわたって安定して形成し
得る塗装手段を確立することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成すべく鋭意研究を行った結果、次のような新しい知
見を得ることができた。 a) アプリケ−タロ−ルのゴムライニング層外面に平板
を押し付け、その板面とゴムライニング層外面との接触
幅を測定すれば、平板の押し付け力と前記接触長さとか
らゴムライニング層の弾性係数が簡単に算出できる上、
このような弾性係数の測定はオンラインにても容易に実
施することが可能である。 b) “ゴムライニング層の弾性係数”の変化によって生
じる塗膜厚の変動は、ロ−ルコ−タ式塗装装置のロ−ル
間ギャップの調整により的確に補正することができる。 c) 従って、上記“弾性係数の測定操作”と“ロ−ルコ
−タ式塗装装置のロ−ル間ギャップの調整操作”とを連
動させれば、アプリケ−タロ−ルを頻繁に交換しなくて
も適正な塗装作業を長期間にわたり安定して続けること
が可能になる。

【０００８】本発明は、上記知見事項等に基づいて完成
されたものであり、「ロ−ルコ−タ式塗装装置にて帯状
材の連続塗装を行うに際して、 塗装中にアプリケ−タロ
−ル外層を成すゴムライニング層のゴム弾性係数をオン
ラインで測定し、 その測定値に応じてロ−ル間ギャップ
をリアルタイムで調整することによって、 長期間にわた
って適正膜厚の塗装を安定して続行し得るようにした
点」に大きな特徴を有し、更には、上記方法を実施する
ため、「ロ−ルコ−タ式連続塗装装置を、 帯状材を連続
的に塗装するロ−ルコ−タ式塗装装置のアプリケ−タロ
−ル外層を成すゴムライニング層面へ進退自在に接離す
る押圧平板と、 “押圧平板の押し付け力”と“ゴムライ
ニング層面と押圧平板との接触幅”とより前記ゴムライ
ニング層のゴム弾性係数を測定するための演算装置と、
ゴム弾性係数の測定結果に応じてロ−ル間ギャップを調
整する手段とを有して成る構成とした点」をも特徴とす
るものである。

【０００９】以下、本発明により長期間にわたって適正
膜厚の塗装を続行できる理由を説明する。

【作用】まず、図３に示すような“隣り合って接触する
一対のロ−ル状弾性体”を考えると、曲率半径Ｒ_A ，Ｒ
_B の弾性体が単位長さ当りＰの負荷圧で互いに押し付け
られる時にはその接触面は幅２ａの帯状となり、この
「ａ」の値は次の (1)式で与えられる。

【００１０】

【数１】

【００１１】そして、いま、弾性体のＡ側が例えば剛性
の高いアクリル製のもので、Ｂ側がゴム（例えばポリウ
レタン）製のものとすれば弾性係数は「Ｅ_A ＞＞Ｅ_B 」
となり、更にＡ側が平板であるとするならば「１／Ｒ_A
＝０」が成立するので、前記「ａ」は次の (2)式で表さ
れる。

【００１２】

【数２】

【００１３】それ故、ν_B が一定であると考え、Ｐとａ
を測定すれば、ゴムの弾性係数Ｅ_Bを知ることができ
る。そして、これを基にすると、鉄芯を持つゴムロ−ル
に対しても次の (3)式が成立する。

【００１４】

【数３】

【００１５】従って、上記 (3)式から次の (4)式が導き
出され、鉄芯の外側にゴム層が設けられた“ロ−ルコ−
タ式連続塗装装置のアプリケ−タロ−ル”のようなもの
であっても、そのゴムの弾性係数Ｅ_B を的確に算出する
ことができる。

【００１６】

【数４】

【００１７】なお、上記式の「α」は次のようにして求
められる。まず、予め鉄芯を有したゴムロ−ルのゴムの
弾性係数Ｅ_B をライニング（ゴム層）厚さ毎に求めてお
く。この場合の弾性係数の求め方としては、例えば硬度
計を用いてゴムの硬度を求め、換算表により換算する方
法によれば十分である。次に、上記測定により弾性係数
Ｅ_B が既知である“鉄芯を有したゴムロ−ル”を用いる
と共に、平板とのロ−ル押し付け力を種々変化させて前
記「ａ」を測定し（図４を参照）、先の (4)式からαを
求める。

【００１８】この作業をライニング厚さ毎に行っておけ
ば、種々ライニング厚さの“鉄芯を有したゴムロ−ル”
についての「ロ−ル押し付け力とαとの関係」を予め把
握しておくことができる。図５は、このように測定した
「ロ−ル押し付け力とαとの関係」の１例を示してい
る。

【００１９】なお、“鉄芯を有したゴムロ−ル”を押し
付ける平板は、先に例示した透明アクリル板が好まし
い。なぜならば、前記図４からも理解できることである
が、平板が透明であるため、ロ−ルとの接触面とは反対
側の面から接触面の幅「ａ」を容易に測定できるからで
ある。

【００２０】一方、ロ−ルコ−タ式塗装装置のアプリケ
−タロ−ルとバックアップロ−ル上の帯状材において、
"アプリケ−タロ−ルのゴムライニング層の弾性係数",
"ロ−ル間ギャップ（アプリケ−タロ−ルと帯状材との
間隔) ”及び "塗布膜厚" は図６に示したような関係に
ある。そして、この図６からも、ゴムライニング層の弾
性係数の変化をロ−ル間ギャップによって補正すること
ができることが理解できる。つまり、例えばゴムの膨潤
によって弾性係数が低下した時、塗膜厚の変化を防ぐた
めにはロ−ル間ギャップを小さくすれば良いことが明ら
かである。

【００２１】このように、上記手法によれば、ロ−ルコ
−タ式塗装装置で連続塗装している最中でも、アプリケ
−タロ−ルに平板を押し付けるだけで該アプリケ−タロ
−ルのゴムライニング層のゴム弾性係数をオンラインで
測定することができ、進行状況の予測が難しい“溶剤に
よるゴムライニング層の膨潤”の程度を時々刻々と、或
いは連続的に把握することが可能である。従って、この
変化する“ゴムライニング層のゴム弾性係数”の測定値
に応じてロ−ル間ギャップをリアルタイムで調整してや
れば塗膜厚の適正な制御を行うことができ、従来のよう
に頻繁にアプリケ−タロ−ルを交換しなくても適正塗膜
厚での連続塗装を長期間にわたり安定して実施すること
が可能になる訳である。

【００２２】続いて、実施例により本発明に係る塗装装
置についての具体的説明を行う。

【実施例】図１は、本発明に係わるロ−ルコ−タ式連続
塗装装置の１例を示した概要説明図である。ここに例示
した塗装装置は、基本的にはバックアップロ−ル１，ピ
ックアップロ−ル２，アプリケ−タロ−ル３（直径２４
０mmの鉄芯７の外周に２５mm厚のポリウレタン製ゴムラ
イニング層８を設けたもの）及びメ−タリングロ−ル４
を有する“図２に示した塗装装置”と同様で、ピックア
ップロ−ル２により塗料パン５からの塗料６をアプリケ
−タロ−ル３に転写し、これをメ−タリングロ−ル４に
よって付着量制御しつつ、バックアップロ−ル１で支持
された帯状材９に連続転写するものである。

【００２３】ただ、図１に示す塗装装置では、アプリケ
−タロ−ル３の表面に対向させたアクリル製透明平板11
がエア−シリンダ12により進退自在に、かつ所定の押し
付け力でアプリケ−タロ−ル３へ押圧自在に配置され、
更に透明平板11の背後にはロ−ルとの接触幅を検知する
ための接触幅検知器13が設置されている。そして、更
に、“前記エア−シリンダ12による透明平板の押し付け
力”と“接触検知器13による検出値”とからアプリケ−
タロ−ル３のゴムライニング層８のゴム弾性係数を測定
する演算装置14と、このゴム弾性係数の測定結果に応じ
てロ−ル間ギャップ（帯状体９とアプリケ−タロ−ル３
との間隔）を調整するロ−ル間ギャップ制御装置15とが
連結されている。

【００２４】なお、前記接触幅検知器13は、図７に示す
ようにレ−ザ−光発信部16と反射光受光部17とを有し、
かつ透明平板11に対して平行移動が可能なように配置さ
れている。ここで、反射光受光部17は、レ−ザ−光発信
部16から発信されたレ−ザ−光が“アプリケ−タロ−ル
３のゴムライニング層８と透明平板11とが密着した領
域”で反射した反射光線の到達する位置に設けられてい
る。

【００２５】さて、上記塗装装置によって鋼板等の帯状
材９の連続塗装を行うのに先立ち、まず前述した方法に
より係数αを求めたが、この結果は前記の図５で示した
通りとなった。そこで、上記デ−タ（図５で示す結果）
を演算装置14に入力して塗装作業に備えた。

【００２６】続いて、この装置により連続塗装を開始し
た。その際、図８に示したように、エア−シリンダ12を
調節して透明平板11を一定圧（５kgf/cm² ）でアプリケ
−タロ−ル３のゴムライニング層８に押し当てた。但
し、アプリケ−タロ−ルのゴムライニング層８と透明平
板11との間に塗料が入ると流体圧によりエア−シリンダ
14の押し付け圧が変動するため、図１の符号18で示した
ようなブレ−ドを設けてゴムライニング層上の塗料を掻
き取るようにし、塗料が測定部に入り込まないように図
った。

【００２７】そして、透明平板11を一定圧力で押し付け
るとゴムライニング層８は前述の図４で示したように変
形し、ゴムの弾性係数に応じてその幅が決まる接触面が
形成されるので、透明平板11を通して接触幅検知器13か
らのレ−ザ−光線でこの接触面部分を走査する。この
時、透明平板11がゴムライニング層８に密着している部
分と密着していない部分ではレ−ザ−光線の反射量及び
反射角度が変化する。そのため、この反射量の変化を捉
えることにより接触幅（図６の「２ａ」）の測定が行わ
れる。

【００２８】演算装置14では、このようにして測定され
た接触幅２ａと、エア−シリンダ12より分かる押し付け
力（この例では５kgf/cm² ）と、係数αの測定デ−タ
（この例では図５で示す結果）とから、前記 (4)式に従
ってゴムライニング層８の弾性係数を算出する。

【００２９】そして、この弾性係数の変化（不規則では
あるが塗装作業時間の経過につれてゴムライニング層は
溶剤による膨潤で弾性係数が低下する）を捕らえ、前記
図６に示される "ゴムライニング層の弾性係数", "ロ−
ル間ギャップ（アプリケ−タロ−ルと帯状材との間隔)
”及び "塗布膜厚" の関係を基に、ロ−ル間ギャップ
制御装置15でロ−ル間ギャップをリアルタイムで制御す
る。従って、アプリケ−タロ−ルのゴムライニング層が
膨潤することに起因した塗膜厚の変動や、それによる塗
膜表面性状の不良を長期にわたって適正に抑制すること
ができ、優れた塗装製品品質の維持安定化が可能とな
る。

【００３０】なお、図９は、ロ−ルコ−タ式塗装装置を
用い、「上記本発明に従った塗装方法」と「従来法（初
期弾性係数によって設定塗膜厚に対する操業条件をプリ
セットし、 操業中に塗膜厚を逐次測定してこれをフィ−
ドバックすることでロ−ル間ギャップ制御する方法）」
とによって鋼板の連続塗装行った際の、操業経過時間と
塗膜厚変動の調査結果を比較して示すグラフである。こ
の図９からも、本発明に従えば、時間経過による塗膜厚
変動の殆どない安定した塗装作業を行えることが確認で
きる。

【００３１】また、本発明に従うと或る程度膨潤の進行
したアプリケ−タロ−ルを使用することが製品品質を維
持しつつ可能となり、その結果、ゴムライニング層の膨
潤劣化によるアプリケ−タロ−ルの交換寿命は従来の方
法によった場合に比べ約３０％も延長できることが明ら
かとなった。

【００３２】

【効果の総括】以上に説明した如く、本発明によれば、
ロ−ルコ−タ式塗装装置を用い、極めて少ないアプリケ
−タロ−ルの交換頻度でもって、適正厚さで表面性状の
良好な塗膜が塗布された塗装材を安定して製造すること
が可能となるなど、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】本発明ロ−ルコ−タ式連続塗装装置の１例を示
した概要説明図である。

【図２】従来のロ−ルコ−タ式連続塗装装置の概要説明
図である。

【図３】弾性測定理論の説明図である。

【図４】ゴムライニングロ−ルのゴム層と平板との接触
幅の定義に係る説明図である。

【図５】ロ−ル押し付け力と (4)式中の係数αの関係を
示すグラフである。

【図６】"ゴムライニング層の弾性係数", "ロ−ル間ギ
ャップ”及び "塗布膜厚" の関係を示すグラフである。

【図７】ゴムライニング層と透明平板との接触幅検出部
の説明図である。

【図８】エア−シリンダにより透明平板をアプリケ−タ
ロ−ルのゴムライニング層に押し当てる様子の説明図で
ある。

【図９】本発明法と従来法とにおける操業経過時間と塗
膜厚変動の調査結果を比較して示すグラフである。

【符号の説明】

１ バックアップロ−ル ２ ピックアップロ−ル ３ アプリケ−タロ−ル ４ メ−タリングロ−ル ５ 塗料パン ６ 塗料 ７ 鉄芯 ８ ゴムライニング層 ９ 帯状材 11 透明平板 12 エアシリンダ 13 接触幅検知器 14 演算装置 15 ロ−ル間ギャップ制御装置 16 レ−ザ−光発信部 17 反射光受光部 18 ブレ−ド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロ−ルコ−タ式塗装装置にて帯状材の連
   続塗装を行う際、塗装中にアプリケ−タロ−ル外層を成
   すゴムライニング層のゴム弾性係数をオンラインで測定
   し、その測定値に応じてロ−ル間ギャップをリアルタイ
   ムで調整することを特徴とする、ロ−ルコ−タ式塗装装
   置による帯状材の連続塗装方法。
2. 【請求項２】 帯状材を連続的に塗装するロ−ルコ−タ
   式塗装装置のアプリケ−タロ−ル外層を成すゴムライニ
   ング層面へ進退自在に接離する押圧平板と、“押圧平板
   の押し付け力”と“ゴムライニング層面と押圧平板との
   接触幅”とより前記ゴムライニング層のゴム弾性係数を
   測定する演算装置と、ゴム弾性係数の測定結果に応じて
   ロ−ル間ギャップを調整する手段とを有して成ることを
   特徴とする、ロ−ルコ−タ式連続塗装装置。