(57)【要約】【課題】Ｎ−Ｒ−Ｒタイプのボトムフィード型３本ロール塗装装置において、ライン速度を高めた場合でも安定してＮ−Ｒ−Ｒタイプに特有の美麗な塗膜が得られる簡便な手法を提供する。【解決手段】塗料パン３に収容された塗料１をロール表面に沿って引き上げるピックアップロール３１と、ピックアップロール３１によって引き上げられた塗料１の一部を絞り落とすミータリングロール３２を有するロール式塗装装置において、ピックアップロール３１の表面に沿って引き上げらている状態の塗料の一部をミータリングロール３２到達前に絞り落とす邪魔板７を設けたことを特徴とする塗装装置。邪魔板７の下端４１が塗料液面４２より下位置になるようにすることが好ましい。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗料パンに収容された塗料をロール表面に沿って引き上げるピックアップロールと、ピックアップロールによって引き上げられた塗料の一部を絞り落とすミータリングロールを有するロール式塗装装置において、ピックアップロールの表面に沿って引き上げらている状態の塗料の一部をミータリングロール到達前に絞り落とす邪魔板を設けたことを特徴とする塗装装置。
【請求項２】
当該塗装装置は、前記ピックアップロールとミータリングロールの他に、アプリケーターロールを備えるものであり、そのアプリケーターロールはミータリングロールによって塗料の一部が絞られた後にピックアップロール表面に沿って運ばれる塗料を受け取るとともに、その塗料を被塗装材に塗布するものである請求項１に記載の塗装装置。
【請求項３】
邪魔板は、塗装中に、邪魔板の下端部が塗料パンの塗料液面より下に位置するように設置されている請求項１または２に記載の塗装装置。
【請求項４】
邪魔板は、塗装中に、邪魔板の下端部が塗料パンの塗料液面より下に位置し、かつ、ピックアップロール表面と邪魔板に囲まれた空間が塗料の充填状態となるように、邪魔板の先端高さおよびピックアップロール表面と邪魔板先端のクリアランスが調整されている請求項１または２に記載の塗装装置。
【請求項５】
邪魔板は、ミータリングロールによって絞り落とされた塗料が当該邪魔板の構成部材の上に落下し、その部材の表面に沿って塗料パンの中の塗料液面に流れ込むように設置されている請求項１〜４のいずれかに記載の塗装装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
金属板などの平板素材の表面に塗料を塗布する方法としてロールコーター法が広く採用されている。ロールコーター法には、大きく分けて下記の３タイプがある。
【背景技術】
【０００２】
〔タイプ１〕
トップフィード型の３本ロールタイプ。
この方式の装置構成の一例を図１に模式的に示す。塗料１は塗料供給装置２によりロール１１に上方から供給され、ロール１２およびロール１３の表面に沿って運ばれ、被塗装材１０の表面に塗布される。この場合、ロール１１と１２の接触箇所では、これら２本のロールの表面が同じ方向に動くことによって塗料１の受け渡しが行われる。このように双方の物体の表面が同方向に動くことによる接触を本明細書では「正接触」と呼び、記号Ｎ（ナチュラルを意味する）で表す。ロール１１の周速をＶ11、ロール１２の周速をＶ12と表すとき、通常、Ｖ11＜Ｖ12とすることによって、これらの接触箇所を過ぎたときに塗料１の大部分はロール１２の表面に沿って運ばれることになる。ただし、若干量の塗料はロール１１の表面側に行く。つまり、ロール１１と１２の接触箇所を過ぎるときに塗料１は大部分がロール１２側へ行くが、そのときに２方向への分離を伴うことになる。ロール１２と１３の接触箇所でも同様に正接触によって塗料の受け渡しが行われる。ロール周速は通常、Ｖ12＜Ｖ13である。ロール１３は被塗装材１０に塗料を塗布するロールであり、アプリケーターロールと呼ばれる。ロール１３と被塗装材１０の接触箇所では、これら２つの物体表面が逆方向に動くことによって塗料１の受け渡し（塗布）が行われる。このように双方の物体の表面が逆方向に動くことによる接触を本明細書では「逆接触」と呼び、記号Ｒ（リバースを意味する）で表す。なお、ロール同士の接触箇所、あるいはロールと被塗装材の接触箇所では、厳密には必ずしも両物体の表面が直接接触しているとは限らないが、本明細書では両物体の表面が直接接触している場合と、両物体の表面が塗料を介して接触している場合の両方を含めて、両物体についての「接触」と呼んでいる。
【０００３】
このタイプの塗装装置では、塗料１は、被塗装材１０に塗布されるまでに、物体間で「正接触」→「正接触」→「逆接触」の過程を経て運ばれる。この接触過程はＮ−Ｎ−Ｒと表される。正接触を受けた後には、物体表面上を運ばれる塗料表面に凹凸が生じやすい。これは上述のように、正接触の箇所を過ぎるときに塗料は２方向への分離を伴うので、その分離の際に粘性による凹凸が生じやすいからである。この凹凸は、その後に逆接触を受けることによって塗料が物体間にこすりつけられる際に平滑化される。正接触後に１回のみの逆接触を受けるよりも、複数回の逆接触を受ける方が、平滑化の効果が高まり、塗膜の表面品質を向上させる上で有利となる。つまり、Ｎ−Ｎ−ＲよりもＮ−Ｒ−Ｒの方が、美麗な塗膜面を形成する上で有利となる。しかし、トップフィード型の３本ロールタイプにおいてＮ−Ｒ−Ｒを実現することは、塗料の増粘が生じやすいことなどから、非常に難しいとされる。
【０００４】
〔タイプ２〕
ボトムフィード型の２本ロールタイプ。
この方式の装置構成の一例を図２に模式的に示す。塗料パン３に収容された塗料１はロール２１の表面に沿って持ち上げられ、ロール２２の表面に受け渡された後、被塗装材１０の表面に塗布される。塗料パン３には外部から逐次塗料が補給され、塗料パン３に収容されている塗料の量はほぼ一定に保たれるようになっている。ロール２１はピックアップロールと呼ばれる。ロール２２はアプリケーターロールである。ロール２１と２２の接触箇所は正接触となり、ロール周速はＶ21＜Ｖ22である。この場合も、上述のようにロール２１と２２の接触箇所を過ぎるところで塗料１の分離が起こり、ロール２２上を運ばれる塗料には表面凹凸が生じやすい。このタイプは、ロールが２本で済むため装置構成が簡便であるが、接触過程はＮ−Ｒとなり、塗膜の平滑性に関しては、下記の３本ロールタイプによるＮ−Ｒ−Ｒの方が有利となる。
【０００５】
〔タイプ３〕
ボトムフィード型の３本ロールタイプ。
この方式の装置構成の一例を図３に模式的に示す。塗料パン３に収容された塗料１はロール３１の表面に沿って持ち上げられ、持ち上げられた塗料１の過剰分はロール３１と３２の接触箇所で絞り落とされる。ロール３１はピックアップロールである。塗料を絞るために設けられたロール３２はミータリングロールと呼ばれる。ロール３１と３２の接触は正接触である。ここを逆接触にすると、塗料の一部がロール３２の表面に沿って反対側から接触箇所に流入し、好ましくない。ロール３１の周速Ｖ31とロール３２の周速Ｖ32の関係はＶ31＞Ｖ32である。この接触箇所を過ぎた塗料１の大部分は、ロール３１の表面上に運ばれる。ロール３１上を運ばれる塗料は、やはり接触箇所を過ぎるときの分離に起因する凹凸を有している。ロール３１上を運ばれた塗料１は、ロール３３の表面上に逆接触によって渡される。逆接触であるから、ロール３１上を運ばれてきた塗料１はロール３３の表面にこすりつけられ、塗料の凹凸は大幅に軽減されるとともに、接触箇所を過ぎるときに塗料の分離が起こらないので、分離に起因する新たな表面凹凸は生じない。このロール３３はアプリケーターロールであり、ロール３３の表面に沿って運ばれた塗料１は、被塗装材１０の表面に逆接触によって塗布される。このタイプではＮ−Ｒ−Ｒの接触過程が実現され、正接触に起因する表面凹凸を軽減する上で、前述のＮ−Ｎ−Ｒや、Ｎ−Ｒの場合よりも有利である。
【０００６】
逆接触による塗料の受け渡しにおいては通常、渡す側のロール周速を、受け取る側のロール周速あるいは被塗装材の表面速度よりも大きくする。そうしないと受け取る側で塗料切れが生じやすくなるからである。図３のタイプでは、ロール３１の周速Ｖ31、ロール３３の周速Ｖ33、および被塗装材１０の表面速度Ｖ10の関係は、Ｖ31＞Ｖ33＞Ｖ10となる。ライン速度はＶ10に相当するため、このタイプの塗装装置で生産性を上げるためには、ピックアップロールの周速Ｖ31をかなり高めることが要求される。もし、図２のタイプと同程度のピックアップロール周速であると、ライン速度Ｖ10はかなり低くなってしまう。ピックアップロール３１の周速Ｖ31を高めると、必然的に塗料パンから持ち上げられる塗料の量が増大するので、このタイプではミータリングロール３２を設けて過剰に持ち上げられた塗料を絞るようにしている。
【０００７】
特許文献１には、ボトムフィード型の塗装装置として、上記のタイプ２に相当するもの、およびタイプ３に相当するものが記載されている。
【０００８】
【特許文献１】実用新案登録第２６０１３５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記タイプ３の塗装装置では、上述のように、ライン速度を確保するためにピックアップロールの周速を高め、過剰な塗料をミータリングロールで絞り落とすようにしている。しかし、ピックアップロールの周速を高めることには限界がある。その大きな要因として、ミータリングロールによって絞り落とされる塗料の量が増大することに起因する「泡」の発生が挙げられる。図３に示すように、ピックアップロール３１の周速が速くなると、ミータリングロール３２によって絞り落とされた塗料は、塗料滝４を形成し、塗料パン３の塗料液面４２の上に落ちる。塗料滝４の量が増大すると、大気を巻き込むことにより滝壺付近で泡５が激しく発生するようになる。発生した泡５はピックアップロール３１によって持ち上げられる塗料中に抱き込まれ、その量が多くなると最終的に得られる塗膜中に欠陥を形成し、塗装外観の不良を招いてしまう。また、塗料滝４が大規模に発生することにより、塗料中に存在する有機溶剤の揮発が激しくなり、塗料は不揮発分（ノンブラ）の割合が多いものとなる。これによって塗料の粘度が増大する。有機溶剤の減少と粘度の増大によって、ロール間での摩擦抵抗が大きくなり、塗料温度が上昇する。そうなると、ピックアップロール３１による塗料の持ち上げ量が更に増大し、塗布量制御が困難になるなどの事態を招く。また、有機溶剤の激しい揮発は作業環境の劣化にもつながる。
【００１０】
特許文献１には、ボトムフィード型の塗装装置において、塗料パンに塗料を供給する際の塗料流れを工夫することによって、ピックアップロールへの泡の抱き込みを低減する技術が記載されている。しかし、特に上記タイプ３の装置で高いライン速度を維持して生産性を確保するような場合には、ピックアップロールの周速がかなり高くなり、特許文献１の手法だけでは泡の抱き込みや有機溶剤の揮発を十分に抑制することが困難である。
【００１１】
本発明は、ミータリングロールを用いたボトムフィード型の塗装装置において、ライン速度が高い場合に問題となる気泡の抱き込みや、有機溶剤の揮発による粘性増大および塗料温度上昇を顕著に抑制できる簡便な手法を提供しようというものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は、塗料パンに収容された塗料をロール表面に沿って引き上げるピックアップロールと、ピックアップロールによって引き上げられた塗料の一部を絞り落とすミータリングロールを有するロール式塗装装置において、ピックアップロールの表面に沿って引き上げらている状態の塗料の一部をミータリングロール到達前に絞り落とす邪魔板を設けたことを特徴とする塗装装置によって達成される。
【００１３】
当該塗装装置として、前記ピックアップロールとミータリングロールの他に、アプリケーターロールを備えるものであり、そのアプリケーターロールはミータリングロールによって塗料の一部が絞られた後にピックアップロール表面に沿って運ばれる塗料を受け取るとともに、その塗料を被塗装材に塗布するタイプのものが好適な対象となる。
【００１４】
邪魔板は、塗装中に、邪魔板の下端部が塗料パンの塗料液面より下に位置するように設置することが望ましい。その際、ピックアップロール表面と邪魔板に囲まれた空間が「塗料の充填状態」となるように、邪魔板の先端高さおよびピックアップロール表面と邪魔板先端のクリアランスを調整して設置することが望ましい。また、邪魔板は、ミータリングロールによって絞り落とされた塗料が当該邪魔板の構成部材の上に落下し、その部材の表面に沿って塗料パンの中の塗料液面にスムーズに流れ込むように設置することが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、ボトムフィード型の３本ロール塗装装置において、ライン速度が高い場合に問題となりやすい不都合、すなわちミータリングロールによって絞り落とされる滝状の塗料流れに起因して生じる、気泡の抱き込み、有機溶剤の激しい揮発、粘度の増大、塗料温度の上昇といった不都合が解消される。このタイプの塗装装置はＮ−Ｒ−Ｒの接触過程を実現できるため、元々優れた塗装外観を有する塗装材（塗装鋼板など）を得る上で有利であるが、本発明を適用することによって、そのような高品質の塗装材の生産性を向上させることができる。また、本発明は邪魔板を設けるという簡便な手段をとるので、既存の設備を用いて比較的容易に実施できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図４に、前記タイプ３の塗装装置に本発明を適用した場合の装置構成（ロール軸に垂直な断面）を模式的に示す。図４（ｂ）は邪魔板設置部分の拡大図である。邪魔板７が、ピックアップロール３１の表面と一定のクリアランスをもつギャップ８を有して設置されている。邪魔板は例えば支持体を介して塗料パン３の縁部などに固定すればよい。邪魔板の幅は被塗装材の幅よりも大きくする。ロール幅全長にわたって邪魔板を設置することがより好ましい。ピックアップロールによって持ち上げられた塗料１の一部は邪魔板によってミータリングロールに到達する前に絞り落とされる。邪魔板で絞り落とされた塗料１は、邪魔板の内側（ピックアップロール３１の表面と邪魔板７に囲まれた空間）を通って塗料パン３の中に戻るので、大気との接触が少なく、泡の発生が顕著に抑制される。また、ギャップ８を通過してミータリングロール３２に到達した塗料１のうち、ミータリングロール３２によって絞り落とされた塗料１は、塗料滝４を形成しても、その流下量は大幅に低減されているので、泡の発生も大幅に減少する。また、有機溶剤の揮発も大幅に抑制される。
【００１７】
ギャップ８のクリアランスは、ピックアップロール３１の周速と、目標とする塗膜厚さに応じて、ピックアップロール３１とミータリングロール３２の接触箇所に供給されるべき塗料１の量が確保されるように設定する。ギャップ８のクリアランスは、通常は邪魔板の全幅にわたって一様になるように設定する。クリアランスが小さすぎるとピックアップロール３１とミータリングロール３２の接触箇所に到達する塗料１の量が不足して目標の塗膜厚さが得られなくなる。クリアランスをあまり大きくすると塗料滝４の流量を少なくする作用が低減し、泡の発生や有機溶剤の揮発を抑制する効果が十分に発揮されない。
【００１８】
図５に、前記タイプ３の塗装装置において、邪魔板７の下端部４１が塗料パン３の塗料液面４２より下に位置するように邪魔板を設けた場合の装置構成を例示する。この場合、邪魔板７の一部が塗料パン３の塗料１の中に没しているので、塗料パン３中の塗料１は、ピックアップロール３１の近傍領域が、邪魔板７によって、塗料滝４が落ちる領域から部分的に隔離される。このため、ピックアップロール３１で持ち上げられる塗料１の中に、塗料滝４によって発生した泡５が抱き込まれ難くなる。
【００１９】
また、ピックアップロール３１の表面と邪魔板７に囲まれた空間４３が「塗料の充填状態」となっているとき、ピックアップロール３１によって塗料１が持ち上げられるときに当該空間４３での大気の巻き込みが大幅に軽減される。これにより、泡の抱き込みによる塗膜欠陥生成および有機溶剤揮発の防止効果が一層向上する。このような「塗料の充填状態」は、主として邪魔板の先端４４の高さ（塗料液面４２からの高さ）およびギャップ８のクリアランスを、ピックアップロール３１の周速に応じて調整することによって実現できる。
【００２０】
図６には、ミータリングロール３２によって絞り落とされた塗料が邪魔板７の構成部材４５の上に落下し、その部材４５の表面に沿って塗料パン３の中の塗料液面４２に流れ込むようにした装置構成を模式的に例示する。塗料滝４が部材４５の表面を伝わって塗料液面４２に流れ込むことによって、いわゆる塗料液面４２には滝壺が形成されない。したがって、泡の発生を抑制する効果が増大する。
【実施例】
【００２１】
《比較例１》
図３に示す構成の従来の３本ロール塗装装置を備える連続塗装ライン用いて、被塗装材１０（普通鋼亜鉛めっき鋼板、板厚０.５０ｍｍ）の表面に塗布を行い、亜鉛めっき塗装鋼板を作製した。ただし、ライン速度Ｖ10を７０ｍ／分と、このタイプの装置としてはかなり速くした。ミータリングロール３２に到達するまでの塗料１を絞るための邪魔板７は設けられていない。ロール幅は１４５０ｍｍ、被塗装材（亜鉛めっき鋼板）の幅は９１４ｍｍである。また、ロール径、ロール材質、およびロール周速は以下のとおりである。
ピックアップロール３１；  表面材質：鉄、周速７０〜１００ｍｍ／分
ミータリングロール３２；  表面材質：ゴム、周速５〜１５ｍｍ／分
アプリケーターロール３３；  表面材質：ゴム、周速６５〜８０ｍｍ／分
塗料はポリエステル樹脂系とした。
【００２２】
ロール間、またはロール／被塗装材間の接触形態は以下のとおりである
ピックアップロール３１／ミータリングロール３２；  正接触（Ｎ）
ピックアップロール３１／アプリケーターロール３３；  逆接触（Ｒ）
アプリケーターロール３３／被塗装材１０；  逆接触（Ｒ）
すなわち、この塗装装置はＮ−Ｒ−Ｒの接触形態をとる。
【００２３】
塗布後、到達温度２３０℃で焼付けを行い、塗装鋼板を得た。塗装中、ピックアップロール３１とミータリングロール３２の接触箇所で絞り落とされた塗料が塗料滝４を形成して塗料パン３の中の塗料液面４２に激しく降り注いだ。塗装装置の周囲には有機溶剤（シンナー）が揮発することによる臭気が通常よりも大幅に増大しており、作業環境が悪化した。塗装中、塗料パン３の中の塗料温度をモニターした。消費された分の塗料は外部から塗料パン３の中に供給されるようになっているが、それでも、塗装開始から塗装終了までの４０分の間に塗料温度は１０℃上昇した。このまま連続的に作業を続けると増粘がさらに進むので、この条件での連続操業は困難であると判断される。
【００２４】
塗膜の表面外観を観察した結果、泡の抱き込みおよび塗料の粘度増大に起因する肌荒れが、目視によっても認められ、高品質な塗膜得られるというＮ−Ｒ−Ｒ型本来のメリットが発揮されなかった。
【００２５】
《実施例１》
図４に示す構成の３本ロール塗装装置を備える連続塗装ライン用いて、比較例１と同様の操業を行った。ここでは、ロール幅全長にわたってステンレス鋼板製の邪魔板７を設置した。邪魔板７の下端は塗料液面４２より上にある。邪魔板の固定は、邪魔板本体に溶接された支持体を塗料パン３の縁部にボルトで締結することによって行った。ピックアップロール３１と邪魔板７の先端とのギャップ８は、幅方向一様に約１.５ｍｍとした。邪魔板７の先端４４の高さ方向位置は、塗料液面４２からピックアップロール３１とミータリングロール３２の接触箇所までの高さの約１／２である。塗料滝４は、一部が邪魔板本体上に落ちるが、大部分は塗料液面４２上に直接落ちるようになっている。その他の条件はライン速度、各ロールの周速を含め、比較例１と同じである。
【００２６】
塗装中、ピックアップロール３１によって引き上げられた塗料の約１／２が邪魔板７によって絞り落とされた。したがって、塗料滝４の流量は比較例１の場合よりも大幅に低減した。有機溶剤（シンナー）が揮発することによる臭気は、通常の操業（ライン速度を今回のように高めない場合）より若干多い程度であり、作業環境は許容範囲であった。塗装開始から塗装終了までの３５分の間に塗料温度は４℃上昇した。このまま連続的に作業を続けても、塗料粘度や温度は定常状態となると考えられ、この条件での連続操業は可能であると判断される。
【００２７】
塗膜の表面外観を観察した結果、泡の抱き込みや塗料の粘度増大に起因する肌荒れは極めて少なく、多くの用途において問題なしと判断されるレベルであった。ただし、顕微鏡を用いた微視的な表面観察によれば、泡の抱き込みによる欠陥が認められた。
【００２８】
《実施例２》
図５に示す構成の３本ロール塗装装置を備える連続塗装ライン用いて、実施例１と同様の操業を行った。ここで使用した邪魔板は、実施例１で使用した邪魔板の下端部を塗料液面より下に約５０ｍｍ伸ばした形状のものである。その他の条件はライン速度、各ロールの周速を含め、実施例１と同じである。塗料滝４は、ここでも一部が邪魔板本体上に落ちるが、大部分は塗料液面４２上に直接落ちるようになっている。
【００２９】
塗装中、ピックアップロール３１によって引き上げられた塗料の約１／２が邪魔板７によって絞り落とされた。したがって、塗料滝４の流量は比較例１の場合よりも大幅に低減した。ただし、ピックアップロール３１の表面と邪魔板７に囲まれた空間４３は、完全には塗料１で充填されておらず、大気が存在している。有機溶剤（シンナー）が揮発することによる臭気も、通常の操業（ライン速度を今回のように高めない場合）と同程度まで低減した。塗装開始から塗装終了までの３５分の間の塗料温度上昇は２℃と、実施例１よりも少なかった。
【００３０】
塗膜の表面外観を観察した結果、泡の抱き込みや塗料の粘度増大に起因する肌荒れはほとんど認められず、Ｎ−Ｒ−Ｒ型の塗装装置に特有な美麗な塗膜面が、高いライン速度でも安定して実現できることがわかった。顕微鏡を用いた微視的な表面観察でも、泡の抱き込みによる欠陥は極めて微小であった。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来用いられているトップフィード型３本ロールタイプの塗装装置の装置構成を模式的に例示した図。
【図２】従来用いられているボトムフィード型２本ロールタイプの塗装装置の装置構成を模式的に例示した図。
【図３】従来用いられているボトムフィード型３本ロールタイプの塗装装置の装置構成を模式的に例示した図。
【図４】本発明に係るボトムフィード型３本ロールタイプの塗装装置の装置構成を模式的に例示した図。
【図５】本発明に係るボトムフィード型３本ロールタイプの塗装装置の装置構成を模式的に例示した図。
【図６】本発明に係るボトムフィード型３本ロールタイプの塗装装置の装置構成を模式的に例示した図。
【符号の説明】
【００３２】
１    塗料
２    塗料供給装置
３    塗料パン
４    塗料滝
５    泡
７    邪魔板
８    ギャップ
１０    被塗装材
３１    ピックアップロール
３２    ミータリングロール
３３    アプリケーターロール
４１    邪魔板の下端
４２    塗料液面
４３    ピックアップロールの表面と邪魔板に囲まれた空間
４４    邪魔板の先端
【図１】
2009056447.tif 000003
【図２】
2009056447.tif 000004
【図３】
2009056447.tif 000005
【図４】
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【図５】
2009056447.tif 000007
【図６】
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