(57)【要約】【課題】  鋼板やメッキ鋼板などに塗料や樹脂、薬液等を塗布する工程において、カーテン状に落下する塗料や樹脂、薬液等を均一に塗布するための装置、および、該装置を用いた塗装方法を提供する。【解決手段】  水平に搬送される鋼板に塗料または液体状の薬液を上方から鋼板上に落下させ、塗布を行う工程において、鋼板の搬送方向に対してカーテン状に落下する塗料または液体状の薬液が鋼板に衝突する位置より上流側にガスを吐出させるノズルを設け、該ノズルは鋼板が搬送する方向と反対方向に、かつ、平行にガスを吐出させる吐出口を有し、該ノズルの吐出口より吐出されるガスの垂直方向の吐出広がり角度（θ）が２５度未満であることを特徴とする鋼板塗装均一化装置。【選択図】  図１
2004181451.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平に搬送される鋼板に塗料または液体状の薬液を上方から鋼板上に落下させ、塗布を行う工程において、鋼板の搬送方向に対してカーテン状に落下する塗料または液体状の薬液が鋼板に衝突する位置より上流側にガスを吐出させるノズルを設け、該ノズルは鋼板が搬送する方向と反対方向に、かつ、平行にガスを吐出させる吐出口を有し、該ノズルの吐出口より吐出されるガスの垂直方向の吐出広がり角度（θ）が２５度未満であることを特徴とする鋼板塗装均一化装置。    
【請求項２】
ノズルの吐出口の先端と搬送される鋼板とのなす角度（α）が鋼板搬送方向に対して下向きに−２０度〜３０度で、かつ、鋼板の上方１０ｍｍ〜３０ｍｍに設置したことを特徴とする請求項１に記載の鋼板塗装均一化装置。
【請求項３】
鋼板搬送速度に応じて請求項１または請求項２に記載の鋼板塗布均一化装置のノズル吐出流量を制御することを特徴とする鋼板塗布均一化方法。
【請求項４】
水平に搬送される鋼板に塗料または液体状の薬液を落下させ塗布を行う工程において、鋼板の上方で、かつ、鋼板の搬送方向に対してカーテン状に落下する塗料または液体状の薬液が鋼板に衝突する位置より上流側に、鋼板上面に接触するロールを設けたことを特徴とする鋼板塗布均一化装置。
【請求項５】
塗料または液体状の薬液が鋼板に衝突する位置からロールまでの距離を５００ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項４に記載の鋼板塗布均一化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板やメッキ鋼板などに塗料や樹脂、薬液等を塗布する工程において、カーテン状に落下する塗料や樹脂、薬液等を均一に塗布するための装置、および、該装置を用いた塗布方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼板に塗料や液体状の薬液（以下、単に薬液と称す）などを塗布する場合には、ロールコータ方式、塗料をガンで吹き付けるスプレー吹きつけ方式、ローラーカーテン方式等が用いられている。これらの各種塗装塗布方法のうち、ローラーカーテン方式は搬送される鋼板に塗料や薬液をカーテン状に落下させ、塗布する方式である。従来よりローラーカーテン方式による塗装塗布工程においては、カーテン状の塗料や液体状の薬液が揺れると塗膜厚みが鋼板幅方向または長手方向で変化し、塗装・塗布欠陥が発生することが判っている。このため、揺れが発生しにくい塗料や薬液を使用したり、カーテン状の塗膜厚みを増大させ、カーテン状に落下する塗料や薬液の揺れを防止している。
【０００３】
しかし、塗料コストを低減したり、カーテン揺れの生じやすい塗料や薬液を適用していくために、このカーテン状に落下する塗料や薬液の揺れの原因を調査し、カーテン状に落下する塗膜厚みを減少させる必要があった。このニーズに対し、発明者らは鋭意検討を加えた結果、カーテンの揺れは搬送される鋼板の随伴流によって発生していることを知見した。この対策として、例えば特開２００２−１１９９０５号公報（特許文献１）にはカーテン状に鋼板に塗料を塗布する工程において、カーテン状に落下する塗料が空気を巻き込む空気同伴を防止するために、エッジサポートを設置する技術が開示されている。また、空気同伴を防止するためには、カーテン落下高さを大きくし、鋼板への塗料の衝突力を増大させる方法も提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１１９９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１に開示されているようなエッジサポートを設置する方法やカーテン落下高さを大きくする方法では、カーテン状に落下する塗料の揺れが増大し、却って塗膜厚みの差が生じ、塗装欠陥を生み出しやすくなるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述したような問題を解消するために、本発明者らは鋭意研究を進めた結果、水平に搬送される鋼板に対し、その上方から塗料や薬液を落下させ鋼板に塗料を塗布せしめる工程において、鋼板が搬送する方向と反対方向に吐出するノズルを、鋼板の上方で、かつ、塗料や薬液が鋼板に衝突する手前に設けた鋼板塗布均一化装置、および、該装置を用いた塗装・塗布方法を提供するものである。
【０００７】
その発明の要旨とするところは、
（１）水平に搬送される鋼板に塗料または液体状の薬液を上方から鋼板上に落下させ、塗布を行う工程において、鋼板の搬送方向に対してカーテン状に落下する塗料または液体状の薬液が鋼板に衝突する位置より上流側にガスを吐出させるノズルを設け、該ノズルは鋼板が搬送する方向と反対方向に、かつ、平行にガスを吐出させる吐出口を有し、該ノズルの吐出口より吐出されるガスの垂直方向の吐出広がり角度（θ）が２５度未満であることを特徴とする鋼板塗装均一化装置。    
【０００８】
（２）ノズルの吐出口の先端と搬送される鋼板とのなす角度（α）が鋼板搬送方向に対して下向きに−２０度〜３０度で、かつ、鋼板の上方１０ｍｍ〜３０ｍｍに設置したことを特徴とする前記（１）に記載の鋼板塗装均一化装置。
（３）鋼板搬送速度に応じて前記（１）または（２）に記載の鋼板塗布均一化装置のノズル吐出流量を制御することを特徴とする鋼板塗布均一化方法。
【０００９】
（４）水平に搬送される鋼板に塗料または液体状の薬液を落下させ塗布を行う工程において、鋼板の上方で、かつ、鋼板の搬送方向に対してカーテン状に落下する塗料または液体状の薬液が鋼板に衝突する位置より上流側に、鋼板上面に接触するロールを設けたことを特徴とする鋼板塗布均一化装置。
（５）塗料または液体状の薬液が鋼板に衝突する位置からロールまでの距離を５００ｍｍ以下とすることを特徴とする前記（４）に記載の鋼板塗布均一化装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によるカーテン状に落下する塗料または薬液が鋼板に衝突する位置より手前に鋼板搬送方向と逆向きに吐出するノズルを設けるか、または、鋼板上面に接触するロールを設けることにより、カーテン揺れを防止して、鋼板上に均一な塗膜を形成することが出来る優れた効果を奏するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明について、図面に従って詳細に説明する。
図１は、本発明に係るカーテンコーターによる塗装工程を示す図である。この図に示すように、アプリケーターロール１とドクターロール２の間に堆積する塗料はブレード３で掻き取られ、塗料はカーテン状に鋼板７に落下する。鋼板７と塗料が衝突する位置４より上流側に鋼板搬送方向と反対方向にガスを吐出させる吐出口を有したエアーノズル６が設置されている。鋼板が搬送する際には鋼板随伴流が成長し、その随伴流によりカーテン状の塗料５は揺れ動く。エアーノズル６からガスが吐出されることにより、随伴流をせき止める作用を生じさせることができる。しかも、鋼板７とノズル６の間で負圧が生じ、ノズル６と塗料の鋼板衝突点４の間で鋼板の随伴流の成長を抑制することができる。この結果、カーテン状の塗料は随伴流の影響を全く受けなく、カーテンの揺れを防止することができる。この時エアーノズル６から吐出されるガスとしては、エアー、窒素、酸素と窒素混合気体が挙げられる。
【００１２】
鋼板が搬送される方向と反対方向にエアーノズルを設置する場合は、垂直方向に広がるノズルを採用すると、ノズルから吐出されるガスの一部が鋼板に衝突し、ノズル吐出流と鋼板間で生ずる負圧が激減し、かつ、鋼板に衝突したガスの一部が随伴流と混合し、鋼板表面上の随伴流が助長され、カーテン状の塗料の揺れは益々増大してしまう。そのため、エアーノズルの先端部のガス吐出口はスリット状の形状であることがより好ましいが、これはスリット状の吐出口を有するノズルを採用し鋼板７と平行に設置すると、鋼板７へのノズルからの吐出流の衝突を抑制でき、鋼板７とエアーノズル６の間で生じる負圧を大きくすることができるためである。
【００１３】
本発明におけるエアーノズル６の形状を示す一例を図２に示す。言うまでもなく、本発明に適用されるエアーノズルはこれに限定されるものではない。図２の各例は垂直方向の略断面図で、ガス吐出口は搬送される鋼板の幅方向に略長方形のスリット状の形状を有している。図中の矢印はエアーノズル中のガスの流れを示しており、ガス導入口９から流入したガスは吐出口１０より吐出される。
【００１４】
図３は、本発明に係るガス吐出用のノズルの吐出口より吐出されるガスの垂直方向広がり角度を説明する図である。この図に示すように、鋼板の搬送方向に対してカーテン状に落下する塗料５を上方から鋼板に衝突する位置より上流側にガスを吐出するノズルを設置した例で、エアーノズルは鋼板が搬送される方向と反対方向に、かつ、平行にガスを吐出させる吐出口を有している。
【００１５】
エアーノズル内を流れたガスは、エアーノズル吐出口から垂直方向にある角度をもって吐出される。この吐出口より吐出されるガスの垂直方向の吐出方向の吐出広がり角度をθとした時、随伴流をせき止める作用を生じさせるうえでθを制御することは極めて重要な要素である。θが２５度以上の場合には、エアーノズルから吐出されるガスが広がり過ぎ、鋼板７とエアーノズル間で生じる負圧が弱くなってしまい随伴流をせき止める作用が十分に得られなくなる。従って、θは２５度未満とする。
【００１６】
図４は、本発明に係るガス吐出用のノズルの吐出口の先端と鋼板のなす角度を説明する図である。この図に示すように、エアーノズルの吐出口の先端と搬送される鋼板とのなす角度（α）も随伴流をせき止める作用を発生させるうえでは重要となる。αを鋼板の搬送方向に対して下向きに−２０度〜３０度としたのは、−２０度よりノズル吐出角度が小さい場合には、エアーノズルから吐出されるガスと搬送される鋼板２の隙間が広すぎ、エアーノズルから吐出されるガスと搬送される鋼板２の間で負圧が発生せず、カーテン状の塗料揺れを防止することができなくなるためである。また、鋼板衝突角度を３０度以下としたのは、３０度より大きい場合には、エアーノズルから吐出されるガスが鋼板に衝突し、ノズルと鋼板間で負圧ができにくくなり、さらに、搬送による随伴流を却って増大させてしまい、カーテン状の塗料の揺れ防止ができなくなるためである。
【００１７】
ここで、αが下向きに−２０度というのは、図４に示すように、鉛直方向のエアーノズルの吐出口の先端の角度が鋼板と平行角度よりも上向きの２０度の角度をなしているということである。また、αが下向きに３０度というのは、鉛直方向のエアーノズルの吐出口の先端の角度が鋼板と平行角度よりも下向きの３０度の角度をなしているということである。また、エアーノズルと鋼板間の距離を鋼板の上方に１０ｍｍ〜３０ｍｍとしたのは、エアーノズルと鋼板間の距離が１０ｍｍ未満では、鋼板の振動や鋼板形状崩れが発生した場合に、エアーノズルと鋼板が接触するためであり、エアーノズルと鋼板間の距離が３０ｍｍより大きい場合には、エアーノズルから鋼板搬送方向と反対側に吐出されるガスによって、鋼板搬送による鋼板近傍の発達した随伴流を弱める効果が少なく、カーテン揺れ防止効果が少ないためである。ここで、エアーノズルと鋼板間の距離とは、鋼板の表面とエアーノズルの吐出口下端間の距離のことである。
【００１８】
図５は、本発明に係る他のカーテンコーターによる塗装工程を示し、鋼板上面に接触するロールを設置した一例を示す図である。この図５にしめすように、エアーノズルを設置する替わりに、カーテン状に落下する塗料が鋼板に衝突する手前に鋼板に接触させたロール８を設置した装置を示す。鋼板搬送により鋼板上に随伴流が成長するが、鋼板に接触させたロールにより随伴流は消滅し、カーテン状に落下する塗料の揺れは低減する。カーテン状に鋼板に衝突する位置４からロール８までの距離を５００ｍｍ以内としたのは、随伴流がロールで消失するが、ロール８から衝突位置４までに随伴流が成長し、カーテン状の塗料揺れに影響を与えるためである。このロール８の材質や径などについては特に限定する必要はなく、ゴムロールやウレタンロール等の材質が利用できる。また、ロール径は本鋼板塗布装置設置環境を考慮して設計すればよい。
【実施例】
【００１９】
（実施例１）
図３に示すようにノズル先端形状を変更し、エアーノズル垂直方向吐出広がりを変えた場合について、塗料揺れとエアーノズル垂直方向吐出広がりの関係を調査した。この時のガス吐出流量は２０Ｎｍ3 ／ｈ、ノズル吐出速度は１０ｍ／秒、ノズル本体角度は水平とした。また、通板速度は８０ｍ／ｍｉｎ、鋼板はメッキ鋼板を使用し、塗料膜厚みは２０μｍとなる有機系の塗料を使用した。結果を表１に示す。表１中のカーテン揺れとは、鋼板通板方向のカーテン振れ幅の距離を示し、この値が小さいほど揺れが小さく塗料が鋼板上に均一に塗布される良好な状態であることを意味している。表１からも判るように、ノズル垂直方向吐出広がり角度（θ）が２０度未満のときには、鋼板とノズル間で負圧が生じ、いずれの場合もカーテン揺れは３ｍｍ以下となり、塗料カーテンの揺れは非常に小さく良好であった。
【００２０】
【表１】
2004181451.tif 000003
【００２１】
（実施例２）
図４に示すように、エアーノズルを鋼板直上に設置し、鋼板とノズル中心距離およびノズル本体角度（α）を変化させた場合の、塗料カーテンの揺れ状況を調査した。この時のガスの吐出流量は２０Ｎｍ3／ｈ、ノズル吐出速度は１０ｍ／秒、ノズル垂直方向吐出広がり角度は１０度とした。また、通板速度は８０ｍ／ｍｉｎ、鋼板はメッキ鋼板を使用し、塗料膜厚みは２０μｍとなる有機系の塗料を使用した。カーテン揺れについては、実施例１と同様に測定した。結果を表２に示す。鋼板〜ノズル間の距離が３０ｍｍ以下と短い場合にはカーテン揺れは少なかったが、３０ｍｍを超えるとカーテン揺れを防止する効果は小さくなった。また、ノズル本体角度を３０度より大きくすると、カーテン揺れ防止効果は小さくなった。
【００２２】
【表２】
2004181451.tif 000004
【００２３】
（実施例３）
図２に示すように、鋼板直上にロールを設置し、塗料の鋼板衝突点からロールまでの距離（Ｌ）を変化させた場合に、カーテン状の塗料が受ける随伴流速度を調査した。結果を表３に示す。表３におけるカーテン揺れとは、通板方向のカーテン振れ幅の距離で判定した。表３から明らかなように、塗料の鋼板衝突点からロールまでの距離が小さい場合には、カーテン状の塗膜の背後に負圧が発生して、カーテン揺れを抑え、揺れがなかったが、５００ｍｍを超えると負圧の発生が少なく、そのためにカーテン揺れを防止する効果の少ないことが判る。
【００２４】
【表３】
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【００２５】
以上、鋼板上への塗料による塗膜を形成するためのローラーカーテン方式による塗装を主体に述べてきたが、この塗料による塗膜形成の場合に限定することなく、樹脂、薬液を鋼板やメッキ鋼板に塗布する場合においても、本発明の装置およびその方法は適用できるものであり、係るカーテン状に落下して均一に塗布する場合での広範囲の分野にも適用可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係るカーテンコーターによる塗装工程を示す図である。
【図２】本発明に係るエアーノズルの形状を示す図である。
【図３】本発明に係るガス吐出用のノズルの吐出口より吐出されるガスの垂直方向広がり角度を説明する図である。
【図４】本発明に係るガス吐出用のノズルの吐出口の先端と鋼板のなす角度を説明する図である。
【図５】本発明に係る他のカーテンコーターによる塗装工程を示し、鋼板上面に接触するロールを設置した一例を示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  アプリケータロール
２  ドクターロール
３  ブレード
４  鋼板と塗料が衝突する位置
５  塗料
６  エアーノズル
７  鋼板
８  ロール
９  エアーノズルのガス導入口
１０  エアーノズルのガス吐出口
特許出願人    新日本製鐵株式会社
代理人    弁理士    椎  名    彊  他１
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004181451.tif 000009
【図５】
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