(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴部表面に多数の凹部が形成されたピックアップロールにより塗料を持ち上げ、その塗料をアプリケーターロールを介して、バックアップロールに支持された材料の表面に転写するロールコーターによる塗装方法において、
前記ピックアップロールの塗料持ち上げ位置からアプリケーターロールに接触する位置までの間のロール表面に弾性ロールを転接させ、ピックアップロールからアプリケーターロールに転写される塗料の量を、前記弾性ロールの回転速度の調整により前記バックアップロールの周速度に対する前記弾性ロールの周速度の比（弾性ロールの周速比Ｕｄ）を０≦Ｕｄ＜２の範囲内で変更することにより制御して、前記材料表面における塗膜厚を変更することを特徴とする塗装方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ロールコータを用いて鋼板等の長尺シート材に連続的に塗装を行う塗装方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板等の長尺シート材に連続的に塗装を行うために、ロールコータが一般的に使用されている。ロールコータとは、図１に示すように、塗料パン１の中の塗料２にピックアップロール３を一部浸漬させ、そのピックアップロール３により持ち上げられた塗料を、ゴムライニングされたアプリケーターロール４との間で特定の膜厚に規定した後、バックアップロール５の回転に伴い移動する材料６の表面に転写する塗装装置である。
【０００３】
ここで塗料の粘度が数１０〜数１００ｍＰａ  ・ｓ  の場合は、ピックアップロールとして胴部の表面平坦度が非常に高いブライトロールが用いられる。しかし、前処理や潤滑性などの各種機能を製品に持たせるために、粘度が１〜数１０ｍＰａ  ・ｓ  である低粘性塗料を材料に塗布する場合もある。その場合は、ピックアップロールにブライトロールを使用すると、塗料の持ち上げ量が不足し、所定の膜厚を得ることが不可能であるので、胴部表面に多数の凹部が形成されたメッシュロール、グラビアロール、ダルロール等と呼ばれる凹部付きロールがピックアップロールに用いられる。
【０００４】
これらのピックアップロールを用いることにより低粘性塗料を材料表面に塗布する方法は製鉄業や印刷産業をはじめとする多くの産業分野で採用されており、ピックアップロールにグラビアロールを用いたロールコータにより、低粘性塗料を乾燥膜厚が０．２〜１．５μｍとなるように塗布するために、そのグラビアロールの周速度を制御する膜厚制御方法は、特開平１−１７６４７８号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、メッシュロール、グラビアロール等の胴部表面に多数の凹部が形成された凹部付きロールをピックアップロールに用いた塗装装置では、塗装可能な膜厚の範囲が狭いという本質的な問題がある。
【０００６】
例えば図２に示すように、ピックアップロール３にメッシュロールを用い、そのメッシュロールにより持ち上げた塗料のうちの過剰分をブレード８で掻き落としてメッシュロールの凹部に塗料を満たし、その塗料を材料６に転写する塗装装置では、メッシュロールの凹部形状が塗膜厚に及ぼす影響についてＨ．Ｂｅｎｋｒｅｉｒａ  らが報告しており、その報告によると塗膜厚ｈｔと単位面積あたりの凹部体積Ｖｃおよび単位面積あたりのぬれ面積Ａｃとの関係が下式で表わされる。
ｈｔ＝０．３×（Ｖｃ／Ａｃ）
【０００７】
つまり、図２に示される塗装装置では、塗膜厚が凹部形状により決定されるので、膜厚制御は凹部形状の変更で行わざるを得ず、膜厚を変更するときにはロール替えを余儀なくされる。
【０００８】
また、特開平１−１７６４７８号公報に開示されているように、ピックアップロールにグラビアロールを用いたロールコータにおいて、グラビアロールの周速度を制御したとしても、塗装可能な膜厚範囲が狭く、１本のグラビアロールでは広範囲の塗装が不可能である。そのため塗膜厚が大きく異なる場合には、従来通りロール替えによりグラビアロールの凹部形状を変更しなければならず、作業能率の低下を招くことになる。
【０００９】
本発明の目的は、ロールコータを用いて低粘性塗料を広範囲の膜厚に塗布することができる塗装方法を提供することにある。
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明者らは、図１に示す従来のロールコータで低粘性塗料を塗布したときの膜厚に及ぼすアプリケーターロールの周速度、ピックアップロールの周速度および両ロール間の押し込み量（ニップ量）の各影響に関する基礎調査を行った。ここでピックアップロールにはメッシュロールを用い、低粘性塗料には粘度が約２ｍＰａ  ・ｓ  の水系塗料を用いた。また、メッシュロールのメッシュ形状は、塗膜厚が数μｍとなるように選択した。
【００１１】
ピックアップロール周速比を０．３，０．５，０．７に変え、それぞれの場合において塗膜厚に及ぼすアプリケーターロール周速比の影響を調査した結果を図３（Ａ）に示す。ピックアップロール周速比とは、ライン速度（バックアップロール周速度）に対するピックアップロール周速度の比、アプリケーターロール周速比とは、ライン速度（バックアップロール周速度）に対するアプリケーターロール周速度の比である。ピックアップロール周速比が０．３，０．５，０．７のいずれの場合も、アプリケーターロール周速比の増加と共に塗膜厚が増加する。また、塗膜厚に及ぼすニップ量の影響について調査した結果を図３（Ｂ）に示す。ニップ量が大きいほど塗膜厚は減少する。
【００１２】
これらの基礎調査の結果、ピックアップロールに転接するロールの膜厚依存性が大きいことが判明し、本発明を完成させるに至った。
【００１３】
本発明の塗装方法は、胴部表面に多数の凹部が形成されたピックアップロールにより塗料を持ち上げ、その塗料をアプリケーターロールを介して、バックアップロールに支持された材料の表面に転写するロールコーターによる塗装方法において、
前記ピックアップロールの塗料持ち上げ位置からアプリケーターロールに接触する位置までの間のロール表面に弾性ロールを転接させ、ピックアップロールからアプリケーターロールに転写される塗料の量を、前記弾性ロールの回転速度の調整により前記バックアップロールの周速度に対する前記弾性ロールの周速度の比（弾性ロールの周速比Ｕｄ）を０≦Ｕｄ＜２の範囲内で変更することにより制御して、前記材料表面における塗膜厚を変更するものである。
【００１４】
なお、塗装装置としては、胴部表面に多数の凹部が形成され、その胴部表面の円周方向の一部が塗料に浸漬されるピックアップロールと、ピックアップロールに転接する一方、材料に接触してピックアップロールから材料へ塗料を転写するアプリケータロールと、材料を支持するためにアプリケータロールに対設されたバックアップロールと、ピックアップロールの塗料持ち上げ位置からアプリケータロールに接触する位置までの間のロール表面に転接し、回転速度が調整可能とされた弾性ロールとを具備するものが使用される。
【００１５】
【作用】
本発明の塗装方法では、図４に示すように、胴部表面に多数の凹部が形成されたメッシュロール等のピックアップロール３により、塗料パン１の中の塗料２が持ち上げられる。ピックアップロール３により持ち上げられた塗料は、アプリケーターロール４を介して、バックアップロール５の回転に伴い移動する材料６の表面に転写される。このとき、ピックアップロール３の塗料持ち上げ位置からアプリケーターロール４との接触位置までの間のロール表面に弾性ロール７が転接しているので、ピックアップロール３に付着してきた塗料は、弾性ロール７により一部を除去されてからアプリケーターロール４に転写される。従って、ピックアップロール３からアプリケーターロール４へ転写される塗料の量が、従来において同じピックアップロールを用いた場合よりも減少し、薄膜塗装が可能になる。弾性ロール７に付着した塗料はブレード８により掻き落とされる。
【００１６】
ここで、塗膜厚は弾性ロール７の周速比、弾性ロール７の表面にライニングされた弾性体の硬度、ピックアップロール３と弾性ロール７との間のニップ量に大きく影響される。従って、これらの少なくとも一つを変更することにより、低粘性塗料を塗布する場合の塗膜厚が広範囲に制御され、本発明の方法では特に弾性ロール７の周速比の変更が採用される。弾性ロール７の周速比とはバックアップロール５の周速度に対する弾性ロール７の周速度の比である。
【００１７】
ピックアップロール３とアプリケーターロール４の各周速比が一定、ニップ量が一定の場合、弾性ロール７が存在しないと塗膜厚は一定である。しかし、弾性ロール７を設置することにより、設置しない場合よりもピックアップロール３からアプリケーターロール４への塗料転写量が減少し、塗膜厚が薄くなる。そして、その弾性ロール７の周速比を大きくするほど、塗膜厚が薄くなる。ピックアップロール３やアプリケーターロール４の周速比を変更すれば、塗膜厚は更に広範囲に制御される。
【００１８】
弾性ロール７の周速比Ｕｄは、０≦Ｕｄ＜２の範囲内とし、０＜Ｕｄ＜１．５が特に望ましい。弾性ロール７の周速比Ｕｄが高すぎると、ピックアップロール３と弾性ロール７との滑り運動により弾性ロール７が摩耗し、その寿命が短かくなるばかりか、ピックアップロール３と弾性ロール７がかい離するときに気泡が発生し、その気泡が塗装面に転写されるため製品の表面性状を損なうおそれがある。
【００１９】
ロール周速比が同一、ニップ量が同一の場合、弾性ロール７の弾性体硬度が高いと弾性体の変形量が小さいため、ピックアップロールの凹部内に弾性体が食い込む量が少なくなる。逆に、弾性ロール７の弾性体硬度が低いと、弾性体の変形量が大きいためにピックアップロールの凹部内に弾性体が比較的多く食い込む。そのため、弾性体硬度の変更によりピックアップロール３と弾性ロール７間の液通過量が制御され、塗膜厚の制御が可能となる。弾性体硬度の望ましい調整範囲は、ゴム硬度（ＪＩＳ−Ａ）で３０度以上が望ましい。３０度未満ではゴムがむしれるなどの問題が生じる。
【００２０】
また、ニップ量を増減することによっても、ピックアップロール３と弾性ロール７間の液通過量が制御され、塗膜厚の制御が可能になる。ニップ量の望ましい調整範囲は０．５ｍｍ以下である。ニップ量が０．５ｍｍを超えると、モータトルクが過大になる。
【００２１】
ピックアップロールは凹部付きロールであればその種類を問わないが、ピックアップロールへの塗料付着量（持ち上げ量）の均一性の点からはメッシュロール、すなわちメッシュ付きロールが望ましい。また、弾性ロールとは、金属ロールの外周面にウレタンゴム等の弾性体をライニングした一般の弾性ロールのことである。
【００２２】
なお、ピックアップロールにゴムロールを用い、そのゴムロールにより持ち上げた塗料を、グラビアロールおよびゴムロールを順番に介して材料に転写する塗装方法は、特開昭６１−２５２１９１号公報に開示されているが、この方法はグラビアロールに付着した過剰液をブレードでかき落としているため、かき落とし後の液付着量は制御不可能となるので、本発明とは本質的に異なる塗装方法である。
【００２３】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示し、その効果を明らかにする。図４に示すロールコータを用い、ピックアップロールに転接させる弾性ロールの周速比を種々変更したときの塗膜厚を調査した。弾性ロールはウレタンゴムライニングロール、ピックアップロールはメッシュ付きロールとした。弾性ロールの周速比以外の共通条件を表１に示す。
【００２４】
【表１】
0003554387.tif 000002
【００２５】
調査結果を図５（Ａ）に示す。ピックアップロールに弾性ロールを転接させない従来例では、塗膜厚は２０μｍ（一定）である。しかし、ピックアップロールに弾性ロールを転接させる本発明例では、その周速比の増加に伴い塗膜厚が薄くなり、塗膜厚の制御が可能になった。
【００２６】
弾性ロールの周速比を１．５（一定）とし、そのニップ量を変更したときの結果を図５（Ｂ）に示す。ニップ量を変更することによっても塗膜厚が制御され、弾性ロール周速比の変更にこれを追加した場合は更に広範囲な制御が可能である。また、弾性ロールの周速比を１．０（一定）、ニップ量を０．３ｍｍ（一定）として、弾性ロールのゴム強度を変更したときの結果を図５（Ｃ）に示す。ゴム硬度が高いほど塗膜厚が増加するので、弾性ロールのゴム硬度を適当に選択することで膜厚制御性が向上する。
【００２７】
【表２】
0003554387.tif 000003
【００２８】
これらの実施例を含め、種々条件で低粘性塗料を塗布した結果を表２に示す。本発明の実施例では、弾性ロールのニップ量を０．３ｍｍ（一定）、ゴム硬度（ＪＩＳ−Ａ）を５０度とし、周速比を０．１〜２．０の範囲内で変化させた。本発明により、低粘性塗料の塗装膜厚が広範囲に制御される。
【００２９】
【発明の効果】
以上に説明した通り、本発明の塗装方法は、ピックアップロールの塗料持ち上げ位置からアプリケーターロール接触位置までの間に弾性ロールを転接させ、その周速比を変更することにより、低粘性塗料を１本のピックアップロールで広範囲の膜厚に塗布することができるので、ロール替えに要する手数を省略し、作業能率向上に大きな効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ロールコーターの一般的なロール構成を示す模式図である。
【図２】ピックアップロールにメッシュロールを用いた場合の一般的な膜厚制御法を示す模式図である。
【図３】従来のロールコーターで塗膜厚に及ぼす因子を調査した結果を示すグラフである。
【図４】本発明を実施するのに適したロール構成の１例を示す模式図である。
【図５】本発明において塗膜厚に及ぼす種々因子の影響度を調査した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
２  塗料
３  ピックアップロール
４  アプリケーターロール
５  バックアップロール
６  材料
７  弾性ロール
【図１】
0003554387.tif 000004
【図２】
0003554387.tif 000005
【図３】
0003554387.tif 000006
【図４】
0003554387.tif 000007
【図５】
0003554387.tif 000008