(57)【要約】【課題】  高速で連続した基材に対して、良好な塗布外観が得られるロール塗布方法及びロール塗布装置を提供する。【解決手段】  連続して走行する基材に接触あるいは近接させたロールにより塗布液を塗布するロール塗布方法において、塗布液を塗布するアプリケーターロールと基材間の液溜まり部に振動体を配置し、該振動体を振動させて液溜まり部の塗布液に振動を付与する。前記で振動体として線材を用いる。前記振動体の振動数は、ライン速度（ｍ／ｓ）ＬＳ×１０００［Ｈｚ］以上である。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続して走行する基材に接触あるいは近接させたロールにより塗布液を塗布するロール塗布方法において、塗布液を塗布するアプリケーターロールと基材間の液溜まり部に振動体を配置し、該振動体を振動させて液溜まり部の塗布液に振動を付与することを特徴とするロール塗布方法。
【請求項２】
請求項１において、振動体は線材であることを特徴とするロール塗布方法。
【請求項３】
前記振動体の振動数は、ライン速度（ｍ／ｓ）ＬＳ×１０００［Ｈｚ］以上であることを特徴とする請求項１又は２記載のロール塗布方法。
【請求項４】
連続して走行する基材に接触あるいは近接させたロールにより塗布液を塗布するロール塗布装置において、塗布液を塗布するアプリケーターロールと基材間の液溜まり部に、該液溜まり部の塗布液に振動を付与する振動体を配置してなることを特徴とするロール塗布装置。
【請求項５】
請求項４において、前記振動体は基材幅方向に張力を張って配置された線材であり、該線材の両端部に、該線材に振動を付与する振動付与装置を備えることを特徴とするロール塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロールコーターを用いて基材に連続して塗布処理を行うロール塗布方法及びロール塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、連続して走行する基材、例えば鋼板に、耐食性、加工性、美観性、絶縁性等の性能を付与するために各種の塗膜を鋼板表面上に形成させる処理を行っている。この処理方法としてはロールコーターが一般的に用いられており、ロールを２本用いる２ロールコーター、あるいは３本のロールを用いる３ロールコーターが広く使用されている。特に、３ロールコーターは塗布膜厚の制御性に優れることと、表面外観が比較的美麗であることから、主流のコーティング方式になっている。
【０００３】
この３ロールコーターは、塗布液が満たされているコーターパンより塗布液をくみ上げるピックアップロールとピックアップロールによりくみ上げられた塗布液量を調整するミタリングロールと、調整された塗布液量をピックアップロールから鋼板に転写するアプリケーターロールにより構成されている。各ロールの回転方向は、ロール間の近接点、あるいは接触点において同方向に回転するナチュラル回転の場合と逆方向に回転するリバース回転の場合があるが、一般的にはリバース回転の方が比較的平滑な塗膜面が得られやすいことから、特にアプリケーターロールと鋼板間ではリバース回転にする場合が多い。また、アプリケーターロールは鋼板面に傷を付けないように鋼ロールにゴムをライニングしたゴムライニングロールを用いている。
【０００４】
しかしながら、３ロールコーターを含むロールコーターの代表的な塗布欠陥として、ローピングと呼ばれるロールの周方向の筋模様が、鋼板に転写され、膜厚むらとなり外観劣化となる場合がある。ローピングは塗布液体の粘度が高いほど、また、ロール周速が高速ほど発生しやすい傾向にある。特に、鋼板速度が速くなると各ロール周速も速くなるために、ローピングの発生は防ぎ難い。
【０００５】
ライン速度２００ｍｐｍ以上の高速塗布においてローピングの発生を低減させる方法として、ピックアップロールの周速を２０〜８０ｍｐｍ、かつアプリケーターロールの周速をライン速度以上の２００〜１０００ｍｐｍとして塗布を行う方法が特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開平１０−３０９５１２号公報（第２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示された方法では、アプリケーターロールの周速を上げていくとアプリケーターロール上のローピングのピッチが細かくなり、鋼板上もローピングが目立ちにくくなるが、アプリケーターロールの周速をライン速度に対して上げすぎるとアプリケーターロールと鋼板間が接触する位置において、塗布液の流れが乱れ、幅方向で局所的に塗布液の界面が振動し、鋼板上では斑点状の模様となる。したがって、アプリケーターロールの周速を速くすることはローピングに対しては有効な手段であるが、新たな塗布外観の劣化要因を作り出す問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、前記課題を解決し、高速で連続した基材に対して、良好な塗布外観が得られるロール塗布方法及びロール塗布装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明の手段は以下の通りである。
【０００９】
第１発明は、連続して走行する基材に接触あるいは近接させたロールにより塗布液を塗布するロール塗布方法において、塗布液を塗布するアプリケーターロールと基材間の液溜まり部に振動体を配置し、該振動体を振動させて液溜まり部の塗布液に振動を付与することを特徴とするロール塗布方法である。
【００１０】
第２発明は、第１発明において、振動体は線材であることを特徴とするロール塗布方法である。
【００１１】
第３発明は、第１または第２発明において、前記振動体の振動数は、ライン速度（ｍ／ｓ）ＬＳ×１０００［Ｈｚ］以上であることを特徴とするロール塗布方法である。
【００１２】
第４発明は、連続して走行する基材に接触あるいは近接させたロールにより塗布液を塗布するロール塗布装置において、塗布液を塗布するアプリケーターロールと基材間の液溜まり部に、該液溜まり部の塗布液に振動を付与する振動体を配置してなることを特徴とするロール塗布装置である。
【００１３】
第５発明は、第４発明において、前記振動体は基材幅方向に張力を張って配置された線材であり、該線材の両端部に、該線材に振動を付与する振動付与装置を備えることを特徴とするロール塗布装置である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明では、ローピングや斑点状の模様となる塗布欠陥の発生場所において、ロールと鋼板との液溜まり部に振動体を配置し、該振動体を振動させて該液溜まり部に強制的に振動を付与することにより、塗布液の種類を問わず、高速ラインで塗布欠陥のない塗布処理が可能になる。本発明によれば、塗布欠陥による品質の低下を招くことなく生産性を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施の形態について以下に説明する。
【００１６】
以下の実施の形態は、連続して通板される基材の片面に３ロールコーターを用いて塗布液を塗布する場合について説明する。図１は本発明の実施の形態に係るロールコーターの要部構成例を示す側面図、図２は図１のロールコーターの平面図である。本装置では、液溜まり部に配置された振動体は線材である。図３は、線材に振動を付与する振動付与装置の構成例を説明する概略図で、図２のＡ−Ａ断面を示す。
【００１７】
ロールコーターは、コーターパン２から塗布液３を汲み上げるピックアップロール４とピックアップロール４上の塗布液３の液量を調整するミタリングロール５と調整されたピックアップロール４上の塗布液３を基材１に転写するアプリケーターロール６とアプリケーターロール６を備え、さらに基材１の液溜まり部に接触させて、液溜まり部を振動させる線材９が配置されている。
【００１８】
線材９の両端部は線材９の長手方向に線材９を固定する固定装置１１により張力を張った状態で保持され、且つ線材９の端部近傍部分は該線材９に振動を付与する振動子を有する振動装置１０で下方から押圧されている。振動装置１０の振動子は周波数が可変であり、振動子を振動させると、それに応じて線材９が振動する。液溜まり部の大きさは、塗布膜厚、基材１の搬送速度、アプリケーターロール周速等に応じて変化するため、前記振動装置１０と前記固定装置１１は、線材９の上下左右方向位置を調整する位置調整装置１２に取り付けられている。アプリケーターロール６と基材１との間の液溜まり部は小さいので、線材を液溜まり部へ精度よく接触させるためには線材の位置を調整できることが必要である。位置調整装置１２を備えることで、線材９をアプリケーターロール６と基材１との間の液溜まり部に精度よく接触させることができる。
【００１９】
振動子には例えば超音波振動子等を使用できる。またスピーカーのような振動発生手段を用いて振動させ、その振動装置に線材を設置して振動させてもよい。線材９の振動方向は、基材走行方向、基材幅方向、基材面と垂直方向、前記各方向と斜行する方向の何れでもよい。振動装置１０は線材９の上下を同時に押圧してもよい。
【００２０】
本装置では、線材を液溜まり部に接触させて振動を付与する。ここで、線材が液溜まり部に接触とは、線材を振動させたときに、線材長手方向の各部が常に液溜まり部外にある状態にならないということ、換言すると、振動サイクル中の少なくとも一部において線材が液溜まり部と接触する状態にあればよいということである。線材長手方向のある部分に着目すると、当該部分は振動サイクル中、液溜まり部内ある状態と液溜まり部外にある状態とを繰り返して振動してもよいし、常に液溜まり部内部で振動してもよい。図４は線材に上下方向の振動を付与したときの線材の振動状態を説明する図である。図４中、Ａは液溜まり部、９は線材、線材９の上下方向の矢印は線材９の振幅である。線材９を振動させたときに線材９の振動の節を確実に液溜まり内に存在させる観点から、振動を付与しない状態で、線材９は液溜まり部内にあるか、または液溜まり部と接触する位置に配置することが好ましい。線材を振動させる際の振幅は、塗布液が基材へ塗布された際に、ローピング等の塗布ムラによる液膜の凹凸を分散させるために１ｍｍ未満とするのが好ましい。
【００２１】
図１中の矢印はロールの回転方向または基材の走行方向を示す。各ロールの回転方向は、各ロール間、あるいはアプリケーターロール４と基材１間において互いに逆方向であり、ミタリングロール５上には塗布液３を掻き取るブレード７が設置されている。基材１が鋼板等の金属板の場合は、アプリケーターロール６は鋼ロールにゴムがライニングされたゴムライニングロールを用いる。基材１はバックアップロール８に巻きついた状態で塗布液３が塗布される。
【００２２】
図１及び図２のロールコーターを用いて、次のようにして塗布液を塗布する。すなわち、コーターパン２内の塗布液３をピックアップロール４で汲み上げ、汲み上げた塗布液３の液量をミタリングロール５で調整した後、アプリケーターロール６に転写し、前記アプリケーターロール６を連続的に走行する基材１に接触して、前記アプリケーターロール６表面の塗布液３を前記基材表面に転写することで、基材１表面に塗布液３を塗布する。表面に塗布液３が塗布された基材１は、次いで図示されていない加熱設備又は乾燥設備に通板されて、加熱乾燥され、基材１表面に所要の塗膜が形成される。ミタリングロール５表面に付着した塗布液３は、その一端をミタリングロール５表面に押し付けて配置されたブレード７で掻き取られ、コーターパン２に戻る。
【００２３】
このようなロールコーターにおいて、ローピングの発生条件は主に各ロールの周速、各ロール間のギャップ、あるいは押し付け圧、塗布液の物性値（粘度、表面張力）に依存するが、高速塗布では、必然的に各ロール周速が速くなるために、ローピングの発生は避け難くなる。
【００２４】
ローピングはミタリングロール５とピックアップロール４間、およびピックアップロール４とアプリケーターロール６間で発生する可能性があるが、高速塗布では後者で必ず発生する。また、後者でローピングが発生する場合には前者で発生するローピングはキャンセルされるため、ピックアップロール４とアプリケーターロール６間のみに着目すればよい。
【００２５】
線材の振動数を、ライン速度（ｍ／ｓ）ＬＳ×１０００［Ｈｚ］以上に規定したのは、以下の知見に基づく。種々の実験による検討を行った結果、以下のことが明らかになった。ピックアップロール４の周速が２０〜１５０ｍｐｍの範囲において、ピックアップロール４とアプリケーターロール６と間でローピングが発生し、アプリケーターロール６を基材１と接触させた場合、スジ状のムラが鋼板へ転写される。高速度カメラにより各周速条件でのローピングピッチ、液溜まり部での振動数の測定を行い、ライン速度（ＬＳ）［ｍ／ｓ］に対し１０００倍以上の振動数を線材に付与することにより、アプリケーターロール６と基材１間の液溜まり部の流れを安定化させ塗布ムラを解消することが可能となった。
【００２６】
ピックアップロール周速は１５０ｍｐｍ以下の範囲が望ましい。ピックアップロール周速が１５０ｍｐｍ以上になると、塗布液の飛散が激しくなり作業性が悪くなるためである。また、アプリケーターロール周速はライン速度（基材１の走行速度）に対して０．８〜１．４の範囲にすることが望ましい。ライン速度に対して、アプリケーターロール周速を０．８未満にすると、アプリケーターロール６のトリップや基材１に随伴する空気を巻き込み、スジ状のムラが発生しやすくなる。ライン速度に対して、アプリケーターロール周速を１．４超にすると、基材１とアプリケーターロール６間の液溜まり部が微小となり、線材９を設置することが困難となる。
【００２７】
アプリケーターロール６と基材１の液溜まり部で発生するムラのピッチを１ｍｍ未満とすると、塗布液を乾燥した後の塗布ムラが目立ちにくくなる。線材９に付与する振動数を大きくすると、アプリケーターロール６と基材１の液溜まり部で発生する基材幅方向の塗布ムラ（膜厚変動）のピッチを小さくできる。線材９に付与する振動数（Ｈｚ）は、基材１の搬送速度（ｍ／ｓ）に対し、１０００倍以上とすることで、アプリケーターロール６と基材１の液溜まり部で発生する塗布ムラ（膜厚変動）のピッチを１ｍｍ未満とすることができ、塗布液を乾燥した後の塗布ムラが目立ちにくくなり、良好な外観を得ることができる。一方、線材９に付与する振動数（Ｈｚ）が、基材１の搬送速度（ｍ／ｓ）に対し、１０００倍未満になると、前記塗布ムラ（膜厚変動）のピッチが１ｍｍ以上となり、塗布液を乾燥した後の塗布ムラが目立ってしまう。
【００２８】
なお、本装置では、ムラ発生部に直接線材を配置して振動を付与して塗布ムラを防止するので、塗布後の外観が非常に良好な鋼板が得られるという効果がある。線材の材質は特に限定されないが、耐久性の観点から金属線が好ましい。線材の径は、アプリケーターロールと鋼板との液溜まり部へ接触が可能なものとするために、２００μｍφ以下が好ましい。
【００２９】
本装置では、基材幅方向に張力を張って配置した線材の両端部に、振動付与装置を配置して線材に振動を付与したが、線材へ振動を付与する別の形態として、線材の上部に線材と平行に板材または角材等を線材へ接触させて設置し、その部材に振動を付与することにより線材を振動させても良い。
【００３０】
前述の塗布方法では、図１に示すように、基材１をバックアップロール８に巻きつけた状態で垂直方向に通板される基材１に塗布液３を塗布しているが、基材１を挟んで両側にロールコーターを配置し、基材１をバックアップロールに巻きつけることなく、その両面に同時に塗布液を塗布してもよい。また、基材１の通板方向は水平パス、垂直パスの何れでもよい。
【００３１】
前記実施形態は３ロール方式によるコーティング方式について述べているが、本発明では、３ロール方式に限定されない。１ロール、２ロール方式何れの場合についても、アプリケーターロールと基材間の液溜まり部に線材を設置し、前記と同様にして該線材に振動を付与することにより鋼板への塗布ムラは解消される。図５、図６に、それぞれ２ロール、１ロール方式の実施形態の一構成例を示す。
【００３２】
図５のロールコーターは、コーターパン２から塗布液３を汲み上げるピックアップロール４とピックアップロール４上の塗布液３の液量を調整するミタリングロール５と調整されたピックアップロール４上の塗布液３を基材１に転写するアプリケーターロール６とアプリケーターロール６を備え、さらに基材１の液溜まり部に接触させて、液溜まり部を振動させる線材９が配置されている。図中の矢印はロールの回転方向または基材の走行方向を示す。ピックアップロール４が汲み上げた塗布液３がアプリケーターロール６に転写される際にその液量が調整される。アプリケーターロールに転写された塗布液３は基材１に塗布される。
【００３３】
図６のロールコーターは、基材１に塗布液３を塗布するアプリケーターロール６と該アプリケーターロール６に塗布液３を供給する塗布液供給ノズル１３を備え、さらにアプリケーターロール６と基材１の液溜まり部に接触させて、液溜まり部を振動させる線材９が配置されている。図中の矢印はロールの回転方向または基材の走行方向を示す。基材１に塗布される塗布液３の液量は塗布液供給ノズル１３からアプリケーターロール６に供給する液量で調整する。
【実施例１】
【００３４】
本発明の実施例について以下に説明する。
【００３５】
板厚０．５ｍｍ、板幅１２００ｍｍの冷延鋼板ストリップに対して、図１に示した塗布装置を用いて、表１に記載した塗布条件で連続的に塗布を行い、乾燥後の塗布外観の評価を行った。図１の塗布装置において、各ロールの材質は、アプリケーターロール６が鋼ロールにゴムをライニングしたゴムライニングロール、ピックアップロール４とミタリングロール５は金属ロールであり、各ロールのロール径はアプリケーターロール６とピックアップロール４が３００ｍｍφ、ミタリングロール５が２００ｍｍφである。ピックアップロール４とミタリングロール５のギャップは塗布膜厚が一定になるように、５０〜１５０μｍの範囲で調整した。ミタリングロール５の周速も同様に、塗布膜厚が一定になるように１０〜１２０ｍｐｍの範囲で調整した。鋼板１の走行方向及び各ロールの回転方向は図１中に矢印で示される方向である。
【００３６】
アプリケーターロール６と鋼板１との液溜まり部に１００μｍφの線材９を設置し、線材９の両端部に振動子を取り付けて張力を張った状態で上下方向に振動させた。このときの線材の振幅は、５００μｍとした。線材９を振動させる際の周波数は、周速条件により２００〜５０００Ｈｚの範囲とした。使用した塗布液は、液温度２０℃において粘度が１ｃｐ、表面張力が４０ｄｙｎ／ｃｍのものを用いた。塗布後の外観の評価は、十分に明るい蛍光灯の下で目視および高速度カメラの観察によって行い、ローピング、斑点状の模様の発生有無を評価した。また、ローピング及び斑点状の模様の両方が発生しなかったものを外観が良好、少なくとも何れか一方が発生したものを外観が不良と評価した。塗布後の外観の評価結果を表１に記載した。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
表１に示すように、本発明法では、基材の速度（ライン速度）が速くなっても良好な外観が得られたのに対して、従来法ではピックアップロールが低速の条件や、アプリケーターロール周速が基材の速度に対して１．４超になると、前者ではローピングが発生し、後者では斑点状の模様が発生することによる塗布欠陥となった。
【００３９】
なお、本実施例では基材として冷延鋼板を用いたが、本発明は特に鋼板に限定されず、アルミ等の他の金属板や紙、フィルムにも適用されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明の方法は、鋼板、アルミ等の金属板や紙、フィルム等の基材に、連続して塗布液を塗布、特に高速で塗布する際に、良好な塗布外観を得る方法として利用することができる。
【００４１】
本発明の装置は、鋼板、アルミ等の金属板や紙、フィルム等の基材に、連続して塗布液を塗布、特に高速で塗布する際に、良好な塗布外観を得る装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態に係る３ロールコーターの要部構成例を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る３ロールコーターの要部構成例を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るロール塗布装置において、線材に振動を付与する振動付与装置の構成を説明する概略図である。
【図４】アプリケーターロールと基材間の液溜まり部における線材の振動状態（振幅）を説明する液溜まり部の拡大模式図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る２ロールコーターの要部構成例を示す側面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る１ロールコーターの要部構成例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１    基材
２    コーターパン
３    塗布液
４    ピックアップロール
５    ミタリングロール
６    アプリケーターロール
７    ブレード
８    バックアップロール
９    線材
１０    振動装置
１１    線材の固定装置
１２    線材の位置調整装置
１３    塗布液供給ノズル
Ａ    液溜まり部
【図１】
2005342643.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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