JPH08257461A

JPH08257461A - 塗装装置

Info

Publication number: JPH08257461A
Application number: JP8871995A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Iida; 真一郎飯田; Yoshiaki Takeishi; 芳明武石
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-03-22
Filing date: 1995-03-22
Publication date: 1996-10-08

Abstract

(57)【要約】【目的】高ライン速度で表面美麗な塗装が可能な手段
を提供する。【構成】ロールコータ方式の塗装装置に、塗料パン内
においてピックアップロールの回転方向に対して９０〜
１８０度の角度をもって該ロール幅方向に均一な塗料噴
出が可能な塗料供給ノズルを設け、このノズルより噴出
する塗料により、ピックアップロールに随伴して発生す
る空気の巻込みを防止する。【効果】ピックアップロールに随伴して発生する空気
の巻込みを防止できるので、ピックアップロールの高速
回転時に発生するピックアップ不良を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、冷延鋼帯等帯状の被
塗工材に高速で連続して美麗な塗装を施すことが可能な
ロールコータ方式の塗装装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷延鋼帯等帯状の被塗工材に対する連続
塗装には、従来からロールコータ方式の塗装装置が広く
用いられている。ロールコータ方式の塗装装置として
は、図１１に示す方式が一般的である。この方式は、ア
プリケータロールの回転方向が被塗工材の進行方向と反
対のリバースコート方式であり、塗料パン５内の塗料６
をピックアップロール１でピックアップ（持上げ）し、
アプリケータロール２との間で所定膜厚に規定した後、
バックアップロール３に沿って移動する被塗工材４に転
写するもので、設備が簡単でかつ制御が容易であること
から多用されている。

【０００３】しかし、このロールコーティング方式は、
生産性向上のためにライン速度を高速にしようとする
と、それとともにピックアップロール１およびアプリケ
ータロール２の回転数を高める必要があり、その際にそ
れぞれのロール周速度に依存して塗装欠陥が発生する。
この塗装欠陥の一つに、ピックアップロール１の高速回
転により、ピックアップロール１による塗料持ち上げ能
力が低下し、被塗工材４の進行方向に平行な笹の葉状の
未塗装部が発生する、いわゆるピックアップ不良があ
る。

【０００４】このピックアップロール高速回転時に発生
するピックアップ不良の防止策としては、従来下記に示
す方法が提案されている。例えば、図１２に示すごと
く、塗料パン５内をピックアップロール１側とアプリケ
ータロール２側とに仕切る案内部材７を、該案内面とピ
ックアップロール１周面との間隔がアプリケータロール
２に近づくに従い狭くなるように、ピックアップロール
１のロール周面に沿って該ロールとアプリケータロール
２との接触点まで延びるように塗料パン５内に設けた装
置（特開昭６３−１４３９６３号公報参照）、図１３に
示すごとく、ピックアップロール１とアプリケータロー
ル２の接触直前の隙間をその全周にわたって常に塗料６
で満たすように塗料パン５の塗液面を前記隙間の長手方
向に沿って盛り上げるための盛り上げ用ノズル８を塗料
パン５内に設けた装置（特開平２−１７４９６１号公報
参照）、図１４に示すごとく、塗料パン５内塗料流線が
ピックアップロール１全周にわたって均一で、かつ持ち
上げた塗料の物性を均一にするためのチャンバー９を塗
料パン５の端部に設けた装置（特開昭６３−２３１３５
１号公報参照）等が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した各装
置には以下に示す欠点がある。すなわち、塗料パン５内
にピックアップロール１側とアプリケータロール２側と
に仕切る案内部材７を設ける手段は、案内部材７の設置
において、ロール幅方向の隙間調整が難しい上、隙間を
精度よく設定しないと塗液供給量のロール幅方向の不均
一が生じ、最終塗膜厚精度にも影響をおよぼしてしま
う。また、塗料パン５内に塗液面を盛り上げるための盛
り上げ用ノズル８を設ける手段は、塗液を塗料パン液面
より持ち上げるためにノズルから激しく塗液を吹き出す
ため、塗料パン液面を乱し、気泡等を巻き込んでしまう
という問題がある。さらに、塗料パン５の端部にチャン
バー９を設ける手段は、塗料パン５内塗料流線と塗料の
物性を均一にすることを目的としたものであるから、ピ
ックアップ不良の防止にはほとんど効果はない。

【０００６】この発明は、従来の前記欠点を解消するた
めになされたものであり、リバースコート方式の塗装装
置において、ピックアップロールの高速回転時に発生す
るピックアップ不良を確実に防止し、高速で均一な塗膜
を得ることができる塗装装置を提供しようとするもので
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明者らは、従来の
ロールコータ方式の塗装装置で生じるピックアップロー
ルの高速回転に起因するピックアップ不良の発生挙動に
ついて、種々の実験、検討を行った。例えば、可視化可
能な塗料パンを用いてピックアップロールの下方からピ
ックアップ不良の発生状況を観察した結果を図４に示
す。図４はピックアップ不良の模式図で、（ａ）は空気
随伴開始時、（ｂ）は空気巻込み層の成長時、（ｃ）は
空気巻込み層の貫通時をそれぞれ示す。即ち、ピックア
ップロール周速度が低速の場合は、空気の巻込みは観察
されないが、ピックアップロール周速度を増すと、図４
（ａ）に示すごとく、入側より三角形状をした空気巻込
み層が観察され始め、ピックアップロール周速度の増加
に伴い、（ｂ）に示すごとく、空気巻込み層は拡大し、
最終的には（ｃ）に示すごとく、空気巻込み層はロール
出側まで到達し、完全に塗料が持ち上げ量不足となっ
た。この結果より、ピックアップ不良はピックアップロ
ール高速回転による空気同伴であるとの知見を得た。

【０００８】また、図４（ｃ）のように、ピックアップ
ロールに随伴して発生する空気巻込み層がロール出側ま
で到達したときのピックアップロール周速度（以下「限
界ピックアップロール周速度」と称する）におよぼすピ
ックアップロールの浸漬深さの影響を検討した結果を図
５に示す。この結果より、限界ピックアップロール周速
度はピックアップロール浸漬深さの増加に伴い大きくな
ることがわかる。つまり、ピックアップロール浸漬深さ
が深いほどピックアップ不良は発生し難いことが判明し
た。

【０００９】さらに、空気巻込み層がピックアップロー
ル最下部まで進入したときの圧力のバランスを考える
と、図６に示すように、ピックアップロール浸漬による静圧＝ρｌｇｈ空気巻込み層の移動による動圧＝１／２ρｇＶ^２ただし、ρｌ：塗料密度（ｋｇ／ｍ^３） ρｇ：雰囲気ガス密度（ｋｇ／ｍ^３）ｈ：ピックアップロール浸漬深さ（ｍ）Ｖ：ピックアップロール周速度（ｍ／ｓ）となる。

【００１０】ここで、従来のロールコータでは空気巻込
み層の移動による動圧がピックアップロール浸漬による
静圧より大きければ、空気巻込み層はピックアップロー
ル最下部を通過して出側へ到ると考えられる。

【００１１】この発明者らは、これらの結果より、ピッ
クアップロールに随伴して発生する空気巻込み層の移動
による動圧以上の圧力を塗液流動による動圧から得るこ
とにより、空気巻込み層の進入を阻止可能であることを
見いだした。

【００１２】すなわち、この発明は、空気巻込み層の移
動による動圧以上の圧力を得る手段として、塗料パン内
に塗料供給ノズルを配置し、このノズルにより塗液流動
による動圧を得て空気巻込み層の進入を阻止するもの
で、その要旨は、ピックアップロールの塗料中浸漬部の
出側ロール周面側に該ロールの回転方向に対して９０〜
１８０度の角度をもって当該ロール幅方向に均一な塗料
噴出が可能な塗料供給ノズルを塗料パン内に配置したこ
とを特徴とするものである（第１発明）。また、同じロ
ールコータ方式の塗装装置において、前記塗料供給ノズ
ルから噴出する塗料がロール幅方向に均一で、かつピッ
クアップロールの回転方向と逆回転の流線を形成するこ
とを特徴とする（第２発明）。さらに、ロールコータ方
式の塗装装置において、塗料パン内においてピックアッ
プロールの幅方向に均一な流線を形成するごとく該ピッ
クアップロール周面に対して塗料を噴出する塗料供給ノ
ズルおよび該ノズルに塗料を供給する塗料供給系を備
え、前記供給ノズルと反対側に塗料パン内塗料の排出口
を設けたことを特徴とするものである（第３発明）。

【００１３】

【作用】第１発明においては、空気巻込み層の移動によ
る動圧に抗するだけの圧力を塗料供給ノズルより噴出す
る塗料の動圧で補足し、ピックアップロールの浸漬深さ
による静圧と噴出塗料の動圧との和が空気巻込み層の移
動による動圧以上となることにより、空気巻込み層の進
入が阻止されるという知見から、ピックアップロールの
幅方向に均一に塗料を噴出可能な塗料供給ノズルを設け
るものである。

【００１４】また、塗料の噴出方向については、ピック
アップロールの周速方向と同一方向を０度、完全に対向
する方向を１８０度とすれば、塗料の噴出方向は噴出す
る塗料の動圧が空気巻込み層の進入を阻止する方向、つ
まりピックアップロールの回転方向に対して９０度（ピ
ックアップロールの垂直中心線上）〜１８０度（塗液面
と平行）の範囲であることが必要である。したがって、
この発明では、塗料供給ノズルを塗料中浸漬部の出側ロ
ール周面側に該ロールの回転方向に対して９０〜１８０
度の範囲に設けることとしたのである。すなわち、塗料
の噴出角度が９０未満の場合は、空気巻込み層の進入方
向に塗料が噴出することになり、空気吹き込み層の進入
を阻止し得る動圧が得られず、他方、１８０度（空気吹
き込み方向と相対向する角度）以上になると、塗料の噴
出方向がピックアップロールのロール周面から次第に外
れるため、空気巻込み層の進入阻止効果が得られないか
らである。勿論、空気吹き込み層の進入阻止効果は塗料
の噴出方向が１８０度の場合に最大となる。

【００１５】次に、第２発明においては、前記の塗料噴
出ノズルから塗料を噴出してロール幅方向に均一な流線
を形成することで、ピックアップロール全幅でピックア
ップ不良を防止することができて塗料持ち上げ量が十分
でかつ均一になるため、高速で美麗な塗膜面が得られ
る。

【００１６】第３発明においては、ピックアップロール
幅方向に均一な流線を形成するために設けた塗料噴出ノ
ズルに塗料供給系より一定量の塗料を供給することがで
きるので、ピックアップロールによる塗料の持ち上げ量
をロール幅方向で均一となして塗膜厚を幅方向に均一と
することができ、また、塗料供給ノズルと反対側に設け
た塗料排出口から過剰塗料を排出できるので一定の浸漬
深さを保持できてピックアップロールの出側（持ち上げ
側）から入側への流動を生ぜしめ空気巻込み層の進入を
阻止できる。

【００１７】

【実施例】

実施例１図１はこの発明の装置構成例を示す概略図、図２は同上
装置における塗料供給ノズルの設置位置を例示した概略
図、図３は同上装置における塗料供給ノズルを例示した
もので、（ａ）は多孔状ノズルを示す斜視図、（ｂ）は
スリット状ノズルを示す斜視図であり、１０は塗料供給
ノズル、１１は排出口、１２は塗料供給系、１２−１は
供給ポンプ、１２−２は塗料タンクである。

【００１８】塗料供給ノズル１０は、図３（ａ）に示す
ごとく、ピックアップロール１とほぼ同一長さを有する
ノズル本体１０−１に複数の噴出孔１０−２が長手方向
に等間隔に配設された多孔状ノズルや、図３（ｂ）に示
すごとく、ピックアップロール１とほぼ同一長さを有す
るノズル本体１０−３にスリット状の噴出孔１０−４が
設けられたスリット状ノズル等を用いる。この多孔状ノ
ズル、スリット状ノズルのいずれもピックアップロール
の幅方向に対して均一に塗料を噴出できる構造となって
いる。したがって、ピックアップロールの幅方向に対し
て均一に塗料を噴出できるものであれば、ここに例示し
た多孔状ノズル、スリット状ノズルに限定されない。

【００１９】図１に示す塗装装置は、塗料パン５の側面
に塗料供給ノズル１０を空気巻込み層の進入方向と相対
向する方向に設置し、塗料供給系１２より供給される塗
料がピックアップロール１の出側ロール周面に対して１
８０度の角度をもって噴出するように構成している。

【００２０】上記塗装装置において、塗料パン５内の塗
料は、ピックアップロール１で持上げられ、被塗工材４
とリバース回転するアプリケータロール２に転写され、
バックアップロール３に巻かれて走行する被塗工材４に
連続塗布される。この時、塗料６は塗料供給系１２によ
り塗料供給ノズル１０よりピックアップロール１の周速
方向と対抗する方向に噴出するので、この噴出する塗料
の動圧により空気巻込み層の進入が阻止されると同時
に、塗料はロール幅方向に均一に塗料パン５内に噴出す
ることにより、ピックアップロール１の回転に伴う空気
巻込みに対向する流線を形成することで、ピックアップ
ロール１の全幅でピックアップ不良が防止され、塗料持
ち上げ量が十分でかつ均一になり、美麗な塗膜面が得ら
れる。塗料パン５内の過剰塗料は、排出口１１より排出
される。なお、連続塗装により減少した塗料の補充は、
供給ポンプ１２−１、塗料タンク１２−２からなる塗料
供給系１２にて行われ、常に一定量の塗料が塗料パン５
内に供給される。

【００２１】また、図２に示すごとく、塗料供給ノズル
１０は塗料パン５内の塗料中に浸漬するごとく１ないし
複数配置してもよい。その場合、ノズルの設置方向は塗
料流動による動圧の効果を有効に利用するためにピック
アップロール周速の方向に対して角度θ（９０〜１８０
度）の範囲とする必要がある。なお、この塗料供給ノズ
ル１０の設置個数は特に限定するものではなく、塗料パ
ンやピックアップロールの大きさ等、塗装装置の規模に
応じて上記角度θ（９０〜１８０度）の範囲に設ける。

【００２２】実施例２図１に示す塗装装置に図３（ｂ）に示すスリット状ノズ
ル（幅２ｍ、スリット間隔３×１０^−３ｍ）を設置（噴
射方向１８０度）したときの限界ピックアップロール周
速度を、図１１に示す従来の塗装装置と比較して図７に
示す。本実施例における操業条件は、ライン速度９０ｍ
／ｍｉｎ、ピックアップロール浸漬深さ０．０３ｍ、塗
料粘度０．１５Ｐａ・Ｓ、表面張力０．０６Ｎ／ｍであ
って、アプリケータロールで転写された直後の被塗工材
（厚さ１．０ｍｍの帯鋼）上の塗膜厚が３０μｍとなる
ように各ロール間の押込み量を制御した。

【００２３】図７の結果より、従来装置では、限界ピッ
クアップロール周速度は約１ｍ／ｓであったが、この発
明装置では、限界ピックアップロール周速度は大幅に増
加した。さらに、塗料供給量を増加するに伴い、限界ピ
ックアップロール周速度はより向上した。これは、塗料
供給ノズルからの塗料噴出速度が増加することによる動
圧の上昇により、アプリケータロールに随伴する空気巻
込みが抑制されたことによるものと推察される。これに
より、この発明装置では、低ライン速度では勿論のこ
と、高ライン速度でも美麗な塗装面が得られた。

【００２４】実施例３実施例２と同じ塗装装置により、限界ピックアップロー
ル周速度におよぼす塗料供給ノズル（スリット状ノズ
ル）の噴射角度（ノズル角度）の影響を調べた結果を図
８に示す。本実施例は、図９に示すごとく、塗料の噴射
角度θ_１、θ_２、θ_３がそれぞれ１８０度、１３５度、
９０度の場合である。操業条件は実施例２と同じ条件と
した。

【００２５】従来装置では、実施例２に示すように、限
界ピックアップロール速度は１ｍ／ｓであるのに対し、
この発明装置の場合は、いずれの噴射角度においても限
界ピックアップロール周速度が向上することがわかる。
また、この限界ピックアップロール周速度は、噴射角度
θ_１が１８０度で最も増大し、次いで１３５度
（θ_２）、９０度（θ_３）の順で低下しているが、これ
は噴射角度１８０度に塗料供給ノズルを設置すること
で、ピックアップロールに随伴して進入する空気巻込み
層に対抗する流れが十分に形成されることにより、効率
よくその進入を阻止できたことによるものと推察され
る。

【００２６】実施例４実施例２と同じ塗装装置により、ピックアップロール近
傍の塗料パン内の幅方向流速分布を調べた結果を、従来
装置と比較して図１０に示す。なお、従来装置における
塗料の供給は、塗料パンの側壁の端部（ピックアップロ
ールの端部）に配管された供給管より行われている。

【００２７】図１０の結果より明らかなごとく、従来装
置の場合、塗料パン内における塗料の流動は、ピックア
ップロールの両端では負の速度、つまりロール後方から
前方への塗料の巻込みがあり、中央部では正の速度を示
していることから、非常に不均一に流動しているのに対
し、この発明装置の場合は、ピックアップロールの全幅
にわたって均一流が形成されており、この均一流がピッ
クアップ不良をピックアップロール全幅にわたって阻止
できることを示している。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したごとく、この発明装置によ
れば、ピックアップロールの高速回転時に発生する空気
巻込みによるピックアップ不良をほぼ完全に防止するこ
とができるので、高ライン速度という従来のロールコー
タ装置で美麗な塗装が困難な条件においても、平滑性の
高い表面美麗な塗装を施すことができるという優れた効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例装置を示す概略図である。

【図２】同上装置における塗料供給ノズルの設置位置を
例示した概略図である。

【図３】同上装置における塗料供給ノズルを例示したも
ので、（ａ）は多孔状ノズルを示す斜視図、（ｂ）はス
リット状ノズルを示す斜視図である。

【図４】ロールコータ方式の塗装装置におけるピックア
ップ不良の模式図で、（ａ）は空気随伴開始時、（ｂ）
は空気巻込み層の成長時、（ｃ）は空気巻込み層の貫通
時をそれぞれ示す。

【図５】従来のロールコータ方式の塗装装置での限界ピ
ックアップロール周速度とピックアップロール浸漬深さ
との関係を示す図である。

【図６】ロールコータ方式の塗装装置の塗料パン内での
圧力バランスに関する説明図である。

【図７】この発明の実施例２における限界ピックアップ
ロール周速度と塗料供給量の関係を従来装置と比較して
示す図である。

【図８】この発明の実施例３における限界ピックアップ
ロール周速度におよぼす塗料供給ノズル（スリット状ノ
ズル）の噴射角度（ノズル角度）の影響を示す図であ
る。

【図９】同上の実施例３における塗料供給ノズル（スリ
ット状ノズル）の噴射角度（ノズル角度）を示す説明図
である。

【図１０】ピックアップロール近傍の塗料パン内の幅方
向流速分布を、従来装置と比較して示す図である。

【図１１】従来の一般的なロールコータ方式の塗装装置
を示す概略図である。

【図１２】塗料パン内にピックアップロール側とアプリ
ケータロール側とに仕切る案内部材を設けた従来の塗装
装置を示す概略図である。

【図１３】塗料パン内に塗液面を盛り上げるための盛り
上げ用ノズルを設けた従来の塗装装置を示す概略図であ
る。

【図１４】塗料パンの端部にチャンバーを設けた従来の
塗装装置を示す概略図である。

【符号の説明】

１ピックアップロール２アプリケータロール３バックアップロール４被塗工材５塗料パン６塗料１０塗料供給ノズル１１排出口１２塗料供給系１２−１供給ポンプ１２−２塗料タンク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ロールコータ方式の塗装装置であって、
ピックアップロールの塗料中浸漬部の出側ロール周面側
に該ロールの回転方向に対して９０〜１８０度の角度を
もって当該ロール幅方向に均一な塗料噴出が可能な塗料
供給ノズルを塗料パン内に配置したことを特徴とする塗
装装置。
【請求項２】ロールコータ方式の塗装装置であって、
前記塗料供給ノズルから噴出する塗料がロール幅方向に
均一で、かつピックアップロールの回転方向と逆回転の
流線を形成することを特徴とする塗装装置。
【請求項３】ロールコータ方式の塗装装置であって、
塗料パン内においてピックアップロールの幅方向に均一
な流線を形成するごとく該ピックアップロール周面に対
して塗料を噴出する塗料供給ノズルおよび該ノズルに塗
料を供給する塗料供給系を備え、前記噴射ノズルと反対
側に塗料パン内塗料の排出口を設けたことを特徴とする
塗装装置。