JPH0724384A - 塗装方法及びそれに用いるロ−ルコ−タ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 平坦度の優れた平滑な塗装材が安定して得ら
れ、しかも塗膜厚制御も容易なロ−ルコ−タ方式の塗装
手段（ロ−ルコ−ティング手段）を確立する。 【構成】 アプリケ−タロ−ル３面に対向させて流体噴
射ノズル10（必要により流体温度調節機構11や流体圧力
調節機構12が付設される）が配置されたロ−ルコ−タ装
置を用い、前記流体噴射ノズル10から加圧流体を噴射し
てアプリケ−タロ−ル３面に付着した塗布液の表面平滑
化と膜圧制御を行いながら塗装するか、あるいは前記流
体噴射ノズル10から加圧加熱流体を噴射してアプリケ−
タロ−ル３ないしは被塗工材５面に付着した塗布液の温
度を上昇させ、これにより塗布液の粘度を低下させなが
ら塗装する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ロ−ルコ−タ装置を
使って平滑な塗膜を形成するための塗装方法及びそれに
用いるロ−ルコ−タ装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術とその課題】アプリケ−タ−ロ−ルを使い、
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−ル等を介して供給される塗
布液を連続走行するシ−ト状の被塗工材に塗布する手段
は「ロ−ルコ−ティング法」として知られる塗装方法で
あり、鋼板，プラスチックシ−ト，紙等に各種の塗布液
を塗布するのに適用される極く一般的な手法の１つであ
る。

【０００３】なお、このロ−ルコ−ティング法は、アプ
リケ−タ−ロ−ルの回転方向と被塗工材の走行方向の組
み合わせ方によって２つの方式に種類分けされている。
即ち、図２は、塗料パン１に満たされている塗布液を、
ピックアップロ−ル２及びアプリケ−タ−ロ−ル３を使
用してバックアップロ−ル４とアプリケ−タ−ロ−ル３
間を通過する被塗工材５に塗布する塗装方法の１例を示
しているが、この方法はアプリケ−タ−ロ−ル３の回転
方向と被塗工材５の走行方向（バックアップロ−ル４の
回転方向）が同一方向となっている“ナチュラルロ−ル
コ−ティング方式”の例である。

【０００４】一方、図３は、同じく塗料パン１中の塗布
液をピックアップロ−ル２とアプリケ−タ−ロ−ル３を
使用して被塗工材５に連続的に塗布する塗装方法の例で
はあるが、これはアプリケ−タ−ロ−ル３の回転方向と
被塗工材５の走行方向（バックアップロ−ル４の回転方
向）が逆方向となっている“リバ−スロ−ルコ−ティン
グ方式”を示すものである。

【０００５】ところが、このようなロ−ルコ−ティング
法では、被塗工材上に塗布された塗膜の厚さが幅方向に
不均一となるために現れる“筋模様（ロ−ル目，ストラ
イエ−ション，ロ−ピング，ウェビングとも呼ばれてい
る）”の発生が問題視されていた。なお、この筋模様は
塗布乾燥後の外観を悪化させるだけでなく、塗装面の平
坦度を低下させるので表面の平坦度が重要である製品に
対しては致命的な欠陥となる。

【０００６】上記筋模様が発生する原因は、ナチュラル
ロ−ルコ−ティング方式（図２で示した方式）の場合、
アプリケ−タ−ロ−ル３と被塗工材５との間に形成され
るニップ出口で塗布液が引き裂かれる状態が生じるため
であると言われている。そして、この場合の筋模様は被
塗工材表面で直接発生するため平坦度に及ぼす悪影響は
極めて大きくなりがちである。

【０００７】これに対して、リバ−スロ−ルコ−ティン
グ方式（図３で示した方式）の場合には、ピックアップ
ロ−ル２とアプリケ−タ−ロ−ル３のニップ出口で筋模
様が発生し、ここで生じた筋模様が被塗工材５に転写さ
れるという機構の下で筋模様が残留すると言われてい
る。

【０００８】勿論、上述のような筋模様の発生を防止す
べく、これまでにも様々な工夫がなされてきた。例え
ば、図４に示したように、アプリケ−タ−ロ−ル３に付
着した塗布液を平滑化すべくメタリングロ−ル６を設置
したり、ピックアップロ−ル２やメタリングロ−ル６に
エッジドクタ−７，クリ−ニングドクタ−８を取付けた
りする方法がそれである。なお、図中の符号９はデフレ
クタ−ロ−ルを示している。

【０００９】しかし、これらの手立てを講じた場合で
も、今度はアプリケ−タ−ロ−ル３とメタリングロ−ル
６との間，ピックアップロ−ル２とエッジドクタ−７と
の間あるいはメタリングロ−ル６とクリ−ニングドクタ
−８との間で筋模様が新生するようになり、その結果そ
れらの筋模様がアプリケ−タ−ロ−ル３を経由して被塗
工材５に転写されるため、被塗工材上に形成される塗膜
面の平坦度改善効果は十分とは言えなかった。

【００１０】このようなことから、本発明が目的とした
のは、平坦度の優れた平滑な塗装材が安定して得られ、
しかも塗膜厚制御も容易なロ−ルコ−タ方式の塗装手段
（ロ−ルコ−ティング手段）を確立することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく鋭意研究を行い、特に従来より講じられて
きた“ロ−ルコ−ティングに伴う筋模様発生を抑制する
手段”に見られる効果の限界が何れも塗布液表面と直接
接触する部材を適用したことにあり、この接触部におい
て発生する二次的筋模様の問題を回避しない限りは塗装
面の十分な平滑性向上を達成することが困難であるとの
認識を持って検討を重ねたところ、次のような知見を得
ることができた。

【００１２】a) 塗布液膜に二次的筋模様が発生するの
を防ぐためには非接触で筋模様（一次的筋模様）を解消
させる必要があり、そのためにはノズルから加圧流体を
アプリケ−タロ−ル面に噴射してアプリケ−タロ−ル面
に付着した塗布液の平滑化を図るのが効果的である。

【００１３】b) また、ノズルからの加圧流体をアプリ
ケ−タロ−ル面に噴射することは塗膜厚制御にも貢献
し、前記加圧流体の衝突圧力を調整することにより塗膜
厚制御が非常に容易となる。

【００１４】c) なお、被塗工材表面に塗布された塗布
液膜の平坦度向上には塗布液膜自体のレベリング作用
（重力や表面張力による塗膜面の平滑化作用）の有効利
用も重要であるが、このレベリング作用は塗布液粘度に
依存し（粘度が低いほどレベリングは促進される）、ま
た粘度は温度に依存していて、塗布液膜がある程度高い
温度になるほど低粘度となってレベリングが促進される
傾向にある。従って、アプリケ−タロ−ル面に噴射する
前記加圧流体の温度を高くするとアプリケ−タロ−ルな
いしは被塗装材面に付着した塗布液の温度が上昇し、そ
のレベリングが促進されて塗膜面の平滑化は一層向上す
る。

【００１５】本発明は、上記知見事項等を基にした更な
る研究により完成されたもので、「ロ−ルコ−タ装置を
用いた連続塗装に際し、 アプリケ−タロ−ル面に対向さ
せて流体噴射ノズルを配置すると共に、 該流体噴射ノズ
ルから加圧流体を噴射してアプリケ−タロ−ル面に付着
した塗布液の表面平滑化と膜圧制御を行いながら塗装す
るか、 あるいは前記流体噴射ノズルから加圧加熱流体を
噴射してアプリケ−タロ−ルないしは被塗工材面に付着
した塗布液の温度を上昇させ、 これにより塗布液の粘度
を低下させながら塗装する点」に大きな特徴を有し、更
には「ロ−ルコ−タ方式の塗装装置を、 図１で示したよ
うに、 アプリケ−タロ−ル３面に対向させて流体噴射ノ
ズル10が配置され、 かつ該流体噴射ノズル10から噴射さ
れる流体の温度を調節する流体温度調節機構11と流体噴
射圧力を調節する流体圧力調節機構12とを有して成る構
成とした点」をも特徴としている。

【００１６】ここで、本発明が対象とするロ−ルコ−タ
装置は、流体噴射ノズルや流体温度調節機構，流体圧力
調節機構を除いた基本構成は従来のものと本質的に同じ
であり、格別にその種類を問うものではない。また、対
象とする被塗工材や塗布液も格別に制限されるものでは
なく、被塗工材については鋼板その他の金属板，プラス
チックシ−ト，紙等の何れあっても良く、塗布液につい
ても塗料，磁性材料，感光材等の機能性材料等の何れを
も対象とするものである。

【００１７】更に、流体噴射ノズルから噴射させる流体
の種類も気体あるいは液体の何れであっても良いが、実
用的には“空気”で十分であると言える。そして、流体
噴射ノズルも種類や配置する数を問うものではないが、
ノズル形式としては被塗工材の幅方向に均一な流量及び
圧力を得やすいスリットノズルを採用するのが望まし
い。

【００１８】次に、実施例図に基づいて本発明をその作
用と共に詳述する。

【作用】前述の図１はリバ−スロ−ルコ−ティング方式
を採用した本発明法及び本発明装置の概要説明図であっ
て、アプリケ−タ−ロ−ル３面に流体噴射ノズル10を対
向配置し、該流体噴射ノズル10から加圧流体（例えば加
圧空気）を“ アプリケ−タロ−ル面に付着した塗布液
の表面”に噴射しながら被塗工材５の連続塗装を行って
いる様子を示している。

【００１９】図１において、塗料パン１内の塗布液（例
えば塗料）はピックアップロ−ル２によりすくい上げら
れてアプリケ−タ−ロ−ル３に付着せしめられ、この付
着塗布液がバックアップロ−ル４とアプリケ−タ−ロ−
ル３間を通過する被塗工材５に転写されて塗装が行われ
るが、この場合、ピックアップロ−ル２とアプリケ−タ
−ロ−ル３とのニップ出口で発生した筋模様がアプリケ
−タ−ロ−ル３上に形成される。

【００２０】しかし、この際、流体噴射ノズル10から加
圧流体を噴射させて筋模様が形成された“アプリケ−タ
−ロ−ル３上の塗布液面”に衝突させると、その圧力に
よって塗布液面の平滑化が進み筋模様は減少する。従っ
て、被塗工材５には筋模様の減少した塗布液膜が転写さ
れ、その後の塗膜のレベリング作用によって表面の平滑
な塗装材が得られる。

【００２１】また、この場合、流体噴射ノズル10から噴
射される加圧流体の衝突圧力を調整するとアプリケ−タ
−ロ−ル３上の塗布液量（厚）の調節ができ、そのため
被塗工材５に転写される塗布液膜のきめ細かい制御が可
能となる。従来、塗膜厚の制御が各ロ−ルのニップ圧や
塗布液の粘度に依存していたことを考えれば、この作用
・効果は特筆すべきものの１つである。なお、噴射され
る加圧流体の衝突圧力調整は流体噴射ノズル10につなが
る流体流路に設けた流体圧力調節機構（弁，加圧装置
等）12によって行うのが良いが、流体噴射ノズル10の位
置（ノズル出口とアプリケ−タ−ロ−ルとの距離）調節
によっても可能である。

【００２２】ところで、本発明法は上述のようにリバ−
スロ−ルコ−ティング方式の塗装で特に効果的である
が、ナチュラルロ−ルコ−ティング方式の場合であって
も、塗布液転写後のアプリケ−タ−ロ−ル面の平滑化促
進や残留塗布液量調整がなされるので相応の効果を得る
ことができる。

【００２３】更に、流体噴射ノズル10から加圧流体を噴
射させながら塗装を行う際、噴射させる加圧流体を加熱
して温度上昇した状態にすると、加圧流体の保有熱によ
りアプリケ−タロ−ル３ないしは被塗工材面に付着した
塗布液の温度が上昇して粘度が低下し、そのレベリング
作用が著しく促進する。従って、結果的に被塗工材５に
塗布された塗膜表面は非常に平滑となる。

【００２４】ここで、被塗工材に例えば塗料を塗布して
から時間τ(sec) が経過した後の塗膜厚振幅をＺ_i とす
ると、この塗膜厚振幅Ｚ_i は式 で与えられる。なお、式中の記号Ｚ₀ は塗布直後の塗膜
厚振幅、σは塗料の表面張力、μは粘度、ｈ_m は平均膜
厚、そしてλは筋模様のピッチである。この式からも明
らかなように、塗料の粘度が低粘度であるほどレベリン
グは促進され、平滑塗装面を得るのに有利となることか
分かる。

【００２５】また、上述のように加熱流体を噴射させて
アプリケ−タ−ロ−ル３上の塗布液を加熱することによ
り、この塗装工程に引き続いて行われる焼付処理の時間
を短縮することも可能となる。なお、噴射させる加圧流
体の加熱は、流体噴射ノズル10につながる流体流路にヒ
−タ等を備えた流体温度調節機構11を設置し、これによ
って行えば良い。

【００２６】続いて、実施例により本発明の効果を更に
具体的に説明する。

【実施例】

〔実施例１〕図１に示した本発明に係るロ−ルコ−タ装
置と図３に示した従来ロ−ルコ−タ装置とを準備した
後、それぞれによって鋼帯への塩化ビニル系塗料の連続
塗布を行い、引き続いて塗膜の焼付処理を施すという塗
装鋼板の製造試験を実施した。ここで、ライン速度（１
００ｍ/min）及びロ−ルコ−タの各ロ−ル間での周速比
は両者で同一とした。

【００２７】なお、図１に示したロ−ルコ−タ装置を用
いる本発明例では、流体噴射ノズル10よりアプリケ−タ
ロ−ル３上の塗料膜に冷風を吹付けながら塗布を行った
が、流体噴射ノズル10としてノズル間隙が２mmのスリッ
トノズルを採用し、冷風の噴出圧力（ノズル出口圧力）
は0.01〜0.20kg/cm²の範囲で変化させた。また、ノズル
出口とアプリケ−タロ−ル面との距離は１００mmに設定
した。

【００２８】この本発明例での塗布状況及び製品の仕上
がり外観の調査結果を、図３に示したロ−ルコ−タ装置
を用いる従来例での結果と共に表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】表１に示される結果からは、従来法では防
止するのが困難な“焼付塗膜の筋模様”も本発明法によ
ると何れのノズル出口圧力条件でもほぼ抑えることがで
き、本発明法の適用で良好な塗装面を得られることが確
認できる。

【００３１】ただ、ノズル出口圧力が0.10kg/cm²を超え
て高くなると塗料の飛沫が生じ、逆に塗装表面の平滑性
に悪影響を与える結果となることが窺える。従って、ノ
ズル出口圧力は0.1kg/cm² 以下、より良好な塗装面を得
ようとすれば0.05kg/cm²以下に調節することが望ましい
と言える。

【００３２】〔実施例２〕図１に示した本発明に係るロ
−ルコ−タ装置を用い、その流体噴射ノズル（ノズル間
隙が２mmのスリットノズル）からノズル出口圧力：0.02
kg/cm²でアプリケ−タロ−ル３上の塗料膜に冷風を吹付
けながら鋼帯への塩化ビニル系塗料の連続塗布を行い、
引き続いて塗膜の焼付処理を施すという塗装鋼板の製造
試験を実施した。ここで、ライン速度は１００ｍ/minで
一定としたが、ノズル出口とアプリケ−タロ−ル面との
距離（ノズル距離）を変化させて塗料膜面への冷風の衝
突圧力を種々変化させた。このようにして調査した「ノ
ズル距離と焼付後塗膜厚との関係」を図５に整理して示
す。

【００３３】図５に示される結果からも、焼付後塗膜厚
はノズル距離（塗料膜面への冷風の衝突圧力）に対応し
て規則的に変化することが確認でき、ノズル距離（塗料
膜面への冷風の衝突圧力）の調整によって焼付後塗膜厚
を制御できることが分かる。因に、冷風吹付けを除く処
理条件を同一とした“図３に示すロ−ルコ−タ装置使用
の従来例”では、焼付処理後の塗膜厚は２３μｍであっ
た。

【００３４】〔実施例３〕図１に示した本発明に係るロ
−ルコ−タ装置を用い、その流体噴射ノズル（ノズル間
隙が２mmのスリットノズル）からノズル出口圧力：0.02
kg/cm²でアプリケ−タロ−ル３上の塗料膜に加温空気を
吹付けながら鋼帯への塩化ビニル系塗料の連続塗布を行
い、引き続いて塗膜の焼付処理を施すという塗装鋼板の
製造試験を実施した。ここで、ライン速度は１００ｍ/m
in、ノズル出口とアプリケ−タロ−ル面との距離（ノズ
ル距離）は１００mmと一定にしたが、流体噴射ノズルか
ら吹付ける加温空気の温度を種々変化させ、その温度が
加温空気吹付け直後の塗料膜面の状態と焼付後製品の仕
上がり外観に及ぼす影響について調査した。この調査結
果を表２に示す。

【００３５】

【表２】

【００３６】表２に示される結果からは、アプリケ−タ
ロ−ル面に付着する塗料膜に加温空気を吹付けながら塗
装を行うと焼付後塗膜面の平坦度が良好となり、美麗な
焼付外観を得られることが分かる。

【００３７】なお、流体噴射ノズルから噴射させる流体
の温度は、塗布液が塗料の場合は焼付温度が通常２００
〜２５０℃であるため、この点を考慮して必要以上に高
くすることは避けるべきである。また、塗料の場合は１
７０℃以上になるとロ−ル上で硬化が進行し始め、これ
が平滑な塗膜面を得る上で障害となるので、このような
観点からも噴射流体の温度を高くし過ぎることは好まし
くない。更に、加熱流体を発生させるための操業コスト
を考慮すれば、高温にするほどコスト高となって製品価
格に悪影響を及ぼすので、この点からも必要以上の加温
は行うべきでない。これらのことを考えれば、流体噴射
ノズルから噴射させる流体の温度は５０〜１５０℃が好
適範囲であると思われる。

【００３８】

【効果の総括】以上に説明した如く、この発明による
と、筋模様を抑制して平坦度の優れた平滑な塗装材が安
定して得られ、しかも塗膜厚制御も容易なロ−ルコ−テ
ィング法やロ−ルコ−タ装置を提供することができ、塗
装材の品質向上並びに生産管理性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】

【図１】ロ−ルコ−ティングに対して本発明のノズル式
平滑塗装方法を付与したコ−ティング方法との例を説明
した概念図である。

【図２】従来のロ−ルコ−ティング法を説明した概念図
である。

【図３】従来のロ−ルコ−ティング法を説明した概念図
である。

【図４】従来のロ−ルコ−ティング法を説明した概念図
である。

【図５】本発明に係るロ−ルコ−ティング法を実施した
場合の「ノズル距離と焼付後塗膜厚との関係」を整理し
たグラフである。

【符号の説明】

１ 塗料パン ２ ピックアップロ−ル ３ アプリケ−タ−ロ−ル ４ バックアップロ−ル ５ 被塗工材 ６ メタリングロ−ル ７ エッジドクタ− ８ クリ−ニングドクタ− ９ デフレクタロ−ル 10 流体噴射ノズル 11 流体温度調節機構 12 流体圧力調節機構

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ロ−ルコ−タ装置を用いた連続塗装に際
   し、アプリケ−タロ−ル面に対向させて流体噴射ノズル
   を配置すると共に、該流体噴射ノズルから加圧流体を噴
   射してアプリケ−タロ−ル面に付着した塗布液の表面平
   滑化と膜圧制御を行いながら塗装することを特徴とす
   る、ロ−ルコ−タ装置による塗装方法。
2. 【請求項２】 ロ−ルコ−タ装置を使った連続塗装に際
   し、アプリケ−タロ−ル面に対向させて流体噴射ノズル
   を配置すると共に、該流体噴射ノズルから加圧加熱流体
   を噴射してアプリケ−タロ−ルないしは被塗工材面に付
   着した塗布液の温度を上昇させ、これにより塗布液の粘
   度を低下させながら塗装することを特徴とする、ロ−ル
   コ−タ装置による塗装方法。
3. 【請求項３】 ロ−ルコ−タ方式の塗装装置であって、
   アプリケ−タロ−ル面に対向させて流体噴射ノズルが配
   置され、かつ該流体噴射ノズルから噴射される流体の温
   度を調節する流体温度調節機構と流体噴射圧力を調節す
   る流体圧力調節機構とを有して成ることを特徴とするロ
   −ルコ−タ装置。