JP2010063972A - 塗布装置及び塗布方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高速で連続的に走行する帯状金属板に対して、ローピングを発生させることなく、また塗膜の外観を損なうことなく塗布液を非接触で塗布する塗布装置及び塗布方法を提供する。
【解決手段】塗布装置1は、所定の方向に連続的に走行する帯状金属板Sの表面に対して所定の距離を有して設置され、帯状金属板Sの表面に対して塗布液を吐出する吐出装置10と、帯状金属板Sの走行方向における吐出装置10の上流側に設置され、負圧を発生させる負圧発生装置20と、帯状金属板Sの走行速度Vsに基づいて、負圧発生装置20の吸引風量を制御する吸引量制御装置25とを有する。
【選択図】図1
【解決手段】塗布装置1は、所定の方向に連続的に走行する帯状金属板Sの表面に対して所定の距離を有して設置され、帯状金属板Sの表面に対して塗布液を吐出する吐出装置10と、帯状金属板Sの走行方向における吐出装置10の上流側に設置され、負圧を発生させる負圧発生装置20と、帯状金属板Sの走行速度Vsに基づいて、負圧発生装置20の吸引風量を制御する吸引量制御装置25とを有する。
【選択図】図1
Description
本発明は、インクジェット技術を用いて鋼板等の長尺の帯状金属板に連続して塗膜を形成する塗布装置及び塗布方法に関する。
従来より、連続して走行する鋼板等の帯状体の表面に、様々な物性を有する塗布液を塗布して塗膜を形成し、耐食性、加工性、美観性、絶縁性等の性能を帯状体に付与する処理が行われている。この処理方法を施すコーティング装置としては、ロールコーターが一般的に用いられている。ロールコーターの種類としては、ロールを2本備えた2ロールコーターや、ロールを3本備えた3ロールコーターが挙げられる。特に、3ロールコーターは、塗膜の膜厚の制御性に優れることと、塗布対象物の表面の外観を比較的美麗に仕上げることができることから、主流のコーティング装置として用いられている。
図4は、従来の塗布装置の構成を示す概略図である。図4に示すように、従来の塗布装置としての3ロールコーター1は、塗布液53が満たされているコーターパン52と、ピックアップロール54と、ミタリングロール55と、アプリケーターロール56とを有する。ピックアップロール54によって、コーターパン52からくみ上げられた塗布液53は、ミタリングロール55によって液量が調整され、アプリケーターロール56の周面に塗布される。そして、アプリケーターロール56の周面に塗布された塗布液53は、アプリケーターロール56が所定方向に走行する帯状体Sに当接することによって、その帯状体Sに転写される。各ロール54,55,56,58の回転方向は、各ロール54,55,56,58間の近接点、あるいは密接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。これらの回転方向のうち、一般的には、リバース回転の方が被塗布材表面に沿った比較的均一な塗膜面が得られやすいということから、特に、アプリケーターロール56と帯状体Sとの間ではリバ−ス回転にする場合が多い。また、アプリケーターロール56は帯状体Sの表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ロールを用いている。
しかしながら、3ロールコーターによる塗布方法の代表的な塗布欠陥として、アプリケーターロール56の周方向に沿って生じる筋模様(以下、ローピングと呼ぶ。)が、帯状体Sに転写され、外観劣化となる場合がある。ローピングは、塗布液の粘度が高いほど発生しやすい傾向にある。また、ローピングは、ロールの周速が高速ほど発生しやすい傾向にある。特に、帯状体Sの走行速度(以下、ライン速度と呼ぶ。)が速くなると各ロールの周速も速くなるために、ローピングの発生は防ぎ難い。
そこで、ローピングの発生を防止する技術として、特許文献1〜3に記載の技術が開示されている。
特許文献1には、ライン速度、アプリケーターロールの周速、及びピックアップロールの周速の比率を特定の範囲に制御する技術が開示されている。
また、特許文献2には、塗料(塗布液)の温度を、その塗料の粘度が最小となる温度近傍に保持する技術が開示されている。
特許文献1には、ライン速度、アプリケーターロールの周速、及びピックアップロールの周速の比率を特定の範囲に制御する技術が開示されている。
また、特許文献2には、塗料(塗布液)の温度を、その塗料の粘度が最小となる温度近傍に保持する技術が開示されている。
さらに、特許文献3には、ライン速度200mpm以上の鋼板に対する高速塗布においてローピングの発生を低減させる技術が開示されている。具体的には、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として塗布を行う技術である。
しかしながら、特許文献1及び特許文献2に開示された技術では、ライン速度が低速であればローピングの発生を防止できるが、ライン速度が高速になるとローピングの発生を防止することが困難となる。従って、ローピングの発生がない均一な外観を得ることができるライン速度が200mpm未満に制限されるため、歩留まりが低下する。
しかしながら、特許文献1及び特許文献2に開示された技術では、ライン速度が低速であればローピングの発生を防止できるが、ライン速度が高速になるとローピングの発生を防止することが困難となる。従って、ローピングの発生がない均一な外観を得ることができるライン速度が200mpm未満に制限されるため、歩留まりが低下する。
また、特許文献3に開示された技術では、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。
しかし、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と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、鋼板上の塗膜にまだら模様が形成される。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、ローピングの発生を防ぐためには有効な手段であるが、平滑性の低下等、塗膜の外観を損なう要因を新たに作り出す問題があった。
しかし、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と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、鋼板上の塗膜にまだら模様が形成される。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、ローピングの発生を防ぐためには有効な手段であるが、平滑性の低下等、塗膜の外観を損なう要因を新たに作り出す問題があった。
このような問題を解決する方法としては、非接触にて塗布液を帯状体に付着させる方法が有効である。そして、非接触にて塗布液を帯状体に付着させる方法としては、例えば、インクジェット技術を用いて塗布液を吐出させて、帯状体の表面に塗布液を付着させる方法が挙げられる。
しかし、インクジェット技術を用いた塗布方法においては、帯状体の走行に伴って生じる乱気流が、吐出された塗布液の帯状体の表面への飛翔を妨げ、帯状体の表面に均一に塗布液が付着しないという問題がある。このような問題を解決するためには、塗布液を吐出するノズル列の近傍の雰囲気を吸引する吸引部を備えることが考えられる(特許文献4参照)。
特開2000−254580号公報
特開平9−47716号公報
特開平10−309512号公報
特開2004−306270号公報
しかし、インクジェット技術を用いた塗布方法においては、帯状体の走行に伴って生じる乱気流が、吐出された塗布液の帯状体の表面への飛翔を妨げ、帯状体の表面に均一に塗布液が付着しないという問題がある。このような問題を解決するためには、塗布液を吐出するノズル列の近傍の雰囲気を吸引する吸引部を備えることが考えられる(特許文献4参照)。
しかしながら、インクジェット技術を用いた塗布方法において、帯状体が紙葉よりも質量の大きい金属板であった場合には、発生する乱気流の風力は大となり、単に吸引部を設けただけでは塗布液の飛翔を妨げる問題を解消できない。さらに、その帯状体が高速で走行する場合にはその影響が顕著である。
従って、本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高速で連続的に走行する帯状金属板に対して、ローピングを発生させることなく、また塗膜の外観を損なうことなく塗布液を非接触で塗布する塗布装置及び塗布方法を提供することにある。
従って、本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、高速で連続的に走行する帯状金属板に対して、ローピングを発生させることなく、また塗膜の外観を損なうことなく塗布液を非接触で塗布する塗布装置及び塗布方法を提供することにある。
上記問題を解決するため、本発明のうち請求項1に係る塗布装置は、所定の方向に連続的に走行する帯状金属板の表面に対して所定の距離を有して設置され、前記帯状金属板の表面に対して塗布液を吐出する吐出装置と、
前記帯状金属板の走行方向における前記吐出装置の上流側に設置され、負圧を発生させる負圧発生装置と、
前記帯状金属板の走行速度に基づいて、前記負圧発生装置の吸引風量を制御する制御装置とを有することを特徴としている。
また、本発明のうち請求項2に係る塗布装置は、請求項1に記載の塗布装置において、前記帯状金属板の走行速度をVs(mpm)とし、前記制御装置によって制御される前記負圧発生装置の吸引風量をQ(Nm3/Hr)としたとき、Q/Vs≧0.0175であることを特徴としている。
前記帯状金属板の走行方向における前記吐出装置の上流側に設置され、負圧を発生させる負圧発生装置と、
前記帯状金属板の走行速度に基づいて、前記負圧発生装置の吸引風量を制御する制御装置とを有することを特徴としている。
また、本発明のうち請求項2に係る塗布装置は、請求項1に記載の塗布装置において、前記帯状金属板の走行速度をVs(mpm)とし、前記制御装置によって制御される前記負圧発生装置の吸引風量をQ(Nm3/Hr)としたとき、Q/Vs≧0.0175であることを特徴としている。
また、本発明のうち請求項3に係る塗布方法は、所定の方向に連続的に走行する帯状金属板の走行速度に基づく負圧を発生させて、前記帯状金属板の走行に伴って発生する乱気流を吸引しながら、前記帯状金属板の走行方向の下流側で前記帯状金属板の表面に対して塗布液を吐出して、前記帯状金属板の表面に塗膜を形成することを特徴としている。
また、本発明のうち請求項4に係る塗布方法は、請求項3に記載の塗布方法において、前記帯状金属板の走行速度をVs(mpm)とし、前記負圧を発生させるための吸引風量をQ(Nm3/Hr)としたとき、Q/Vs≧0.0175であることを特徴としている。
また、本発明のうち請求項4に係る塗布方法は、請求項3に記載の塗布方法において、前記帯状金属板の走行速度をVs(mpm)とし、前記負圧を発生させるための吸引風量をQ(Nm3/Hr)としたとき、Q/Vs≧0.0175であることを特徴としている。
本発明のうち請求項1に係る塗布装置によれば、帯状金属板の走行速度に基づいて負圧を発生する負圧発生装置を設けたので、帯状金属板の走行によって生じる乱気流が吸引され、吐出装置から帯状金属板の表面へ吐出される塗布液の飛翔が妨げられることなく、帯状金属板の表面に塗膜を均一に形成することができる。
また、本発明のうち請求項2に係る塗布装置によれば、塗布液の飛翔が妨げられない前記負圧発生装置の吸引風量Qと、前記帯状金属板の走行速度Vsとの関係を明確にしたので、塗膜の均一化を容易に実現することができる。
また、本発明のうち請求項2に係る塗布装置によれば、塗布液の飛翔が妨げられない前記負圧発生装置の吸引風量Qと、前記帯状金属板の走行速度Vsとの関係を明確にしたので、塗膜の均一化を容易に実現することができる。
また、本発明のうち請求項3に係る塗布方法によれば、帯状金属板の走行速度に基づく負圧を発生させて帯状金属板の走行によって生じる乱気流を吸引するので、吐出装置から帯状金属板の表面へ吐出される塗布液の飛翔が妨げられることなく、帯状金属板の表面に塗膜を均一に形成することができる。
また、本発明のうち請求項4に係る塗布方法によれば、塗布液の飛翔が妨げられない前記負圧発生装置の吸引風量Qと、前記帯状金属板の走行速度Vsとの関係を明確にしたので、塗膜の均一化を容易に実現することができる。
また、本発明のうち請求項4に係る塗布方法によれば、塗布液の飛翔が妨げられない前記負圧発生装置の吸引風量Qと、前記帯状金属板の走行速度Vsとの関係を明確にしたので、塗膜の均一化を容易に実現することができる。
以下、本発明に係る塗布装置及び塗布方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。図1は、本発明に係る塗布装置の一実施形態における構成を示す概略図である。図2は、本実施形態における吐出装置及び負圧発生装置の構成を示す正面図である。図1及び図2に示すように、塗布装置1は、吐出装置10と、負圧発生装置20と、ライン速度検出装置30と、制御装置40とを有する。
吐出装置10は、本体部11と、吐出ヘッド12とを有する。吐出ヘッド12の正面側は、帯状金属板搬送手段(図示せず)によって所定方向に連続して搬送される帯状金属板Sの表面に対向している。帯状金属板1は、帯状金属板搬送手段の一部を構成するバックアップロール2に、その裏面が巻きつくようにして走行している。吐出ヘッド12の正面には、対向する帯状金属板Sの幅方向に複数列配列された吐出口(ノズル)13が形成されている。吐出口13は、帯状金属板Sの長手方向(走行方向)に1列又は複数列配列されている。本体部11の内部には、吐出口13に連通された塗布液通路14が形成されている。この塗布液通路14には、塗布液供給装置15が接続されている。具体的には、塗布液供給装置15に設けられ、塗布液が充填された塗布液タンク(図示せず)と塗布液通路14とが連通され、塗布液供給装置15によって塗布液が塗布液通路14に所定量供給されるように構成されている。各塗布液通路14は、各吐出口13に連通されてもよいし、複数の吐出口13を一組として各組毎に連通されてもよい。塗布液通路14内の塗布液は、後述する制御装置40から送信された信号に基づいて吐出口13から液滴として吐出される。吐出装置10に使用される塗布液の粘度は、吐出ヘッド12における目詰まりを考慮すると使用限界があるものの適用可能な種類が多く、高い粘度の塗布液を吐出するための技術も開発されていることから、100mPa・s以下が好ましい。
なお、この吐出装置10は、帯状金属板Sの表裏面にそれぞれの吐出口13が対向するように複数設置されてもよい。
また、吐出装置10において吐出口13から塗布液の液滴を吐出する方式としては、ドロップオンデマンド型や、コンティニュアス型(連続吐出型)が挙げられる。
ドロップオンデマンド型は、パルス状の電圧を印加して吐出口13から液滴を吐出する飛翔時間帯と電圧を印加しないで吐出口13から液滴を吐出させない休止時間帯を交互に設定する吐出方式である。一方、コンティニュアス型は、休止時間帯を設けることなくパルス状の電圧を連続して印加して吐出口13から液滴を吐出する吐出方式である。
また、吐出装置10において吐出口13から塗布液の液滴を吐出する方式としては、ドロップオンデマンド型や、コンティニュアス型(連続吐出型)が挙げられる。
ドロップオンデマンド型は、パルス状の電圧を印加して吐出口13から液滴を吐出する飛翔時間帯と電圧を印加しないで吐出口13から液滴を吐出させない休止時間帯を交互に設定する吐出方式である。一方、コンティニュアス型は、休止時間帯を設けることなくパルス状の電圧を連続して印加して吐出口13から液滴を吐出する吐出方式である。
ドロップオンデマンド型の構造としては、さらに、圧電素子型や、サーマル型が挙げられる。圧電素子型の例としては、塗布液通路14の一部の壁部として構成される圧電素子にパルス状の電圧を印加し、圧電素子の変形で液路内の塗布液を加圧して吐出口13から塗布液の液滴を吐出させる構造が開示されている(特公昭53−12138号公報参照)。また、サーマル型の例としては、塗布液通路14の一部の壁部として構成される発熱抵抗体にパルス状の電圧を印加して発熱抵抗体の発する熱を塗布液通路14内の塗布液に瞬間的に与えて沸騰気泡の体積膨張を利用して吐出口13から塗布液の液滴を吐出させる構造が開示されている(特開昭54−51837号公報)。
パルス状の電圧は、制御装置40から塗布液通路14の少なくとも一部の壁部として構成される圧電素子又は発熱抵抗体のドライバに発せられる。また、制御装置40に組み込まれたプログラムにより、パルス状の電圧を印加する圧電素子又は発熱抵抗体、並びに、液滴を吐出する吐出口13を選択して、任意の塗布パターンを得ることができる。
塗布液供給装置14は、複数種類の塗布液を供給する手段としてもよい。この場合、複数種類の塗布液を塗布液供給装置14から選択された所定の吐出口13へ供給することによって、任意の塗布パターンを得ることができる。
塗布液供給装置14は、複数種類の塗布液を供給する手段としてもよい。この場合、複数種類の塗布液を塗布液供給装置14から選択された所定の吐出口13へ供給することによって、任意の塗布パターンを得ることができる。
負圧発生装置20は、帯状金属板Sの搬送方向における吐出装置10の上流側に設けられる。負圧発生装置20は、本体部21と、本体部21において帯状金属板S側に形成された開口部22と、負圧発生ポンプ23と、流量計24と、吸引量制御装置25とを有する。開口部22は、本体部21において、帯状金属板Sの幅方向に延びて形成される。本体部21における帯状金属板Sと反対側には、開口部22を介して空気を吸入する負圧発生ポンプ23が設置されている。本体部21(開口部22)と負圧発生ポンプ23との間には、吸入された空気の流量を測定する流量計24が設置されている。負圧発生ポンプ23としては、例えば、バキュームポンプが挙げられる。負圧発生装置20は、帯状金属板Sの走行方向における吐出装置10の上流側に設置され、吐出装置10の上流側端面に設置されることが好ましい。この場合、吐出ヘッド12における吐出口13の形成面と、負圧発生装置20の本体部21における開口部22の形成面とが面一に形成されることがさらに好ましい。
ライン速度検出装置30は、走行する帯状金属帯Sの近傍に設けられて、帯状金属板Sのライン速度Vsを測定する手段である。ライン速度検出装置30の設置位置としては、負圧発生装置20より上流側近傍が好ましい。ライン速度検出装置30の例としては、非接触式(例えば光学式)のリニアエンコーダが挙げられる。
ライン速度検出装置30は、走行する帯状金属帯Sの近傍に設けられて、帯状金属板Sのライン速度Vsを測定する手段である。ライン速度検出装置30の設置位置としては、負圧発生装置20より上流側近傍が好ましい。ライン速度検出装置30の例としては、非接触式(例えば光学式)のリニアエンコーダが挙げられる。
吸引量制御装置25は、ライン速度検出装置30と、負圧発生装置20とに接続される。吸引量制御装置25は、ライン速度検出装置30から得られた帯状金属板Sのライン速度Vsに基づいて、少なくとも負圧発生ポンプ23による吸引風量を制御する手段である。なお、吸引量制御装置25は、帯状金属板Sのライン速度Vsと、吐出装置10の吐出条件とに基づいて負圧発生ポンプ23による吸引風量を制御してもよい。また、吸引量制御装置25は、ライン速度検出装置30によって検出された帯状金属板Sのライン速度Vsに基づいて、吐出装置10の吐出条件、及び負圧発生ポンプ23による吸引風量を制御してもよい。
ここで、吸引風量としては、開口部22と帯状金属板Sとの距離により大きく変化するが、吐出ヘッド12の形成面と、本体部21における開口部形成面とを同一面にそろえる場合には0.5Nm3/Hr以上が好ましく、1.0Nm3/Hr以上がより好ましい。
ここで、吸引風量としては、開口部22と帯状金属板Sとの距離により大きく変化するが、吐出ヘッド12の形成面と、本体部21における開口部形成面とを同一面にそろえる場合には0.5Nm3/Hr以上が好ましく、1.0Nm3/Hr以上がより好ましい。
以下、本発明に係る塗布方法の一実施形態について説明する。
本実施形態における塗布方法は、まず、バックアップロール2に懸架された帯状金属板Sが、帯状金属板搬送手段によって、所定方向に速度Vsで連続的に搬送される。
次に、ライン速度検出装置30によって測定された帯状金属板Sのライン速度Vsが吸引量制御装置25に対して送信される。
本実施形態における塗布方法は、まず、バックアップロール2に懸架された帯状金属板Sが、帯状金属板搬送手段によって、所定方向に速度Vsで連続的に搬送される。
次に、ライン速度検出装置30によって測定された帯状金属板Sのライン速度Vsが吸引量制御装置25に対して送信される。
次に、吸引量制御装置25は、得られたライン速度Vsに基づいて、帯状金属板Sの表面(バックアップロール2に接触しない側の面)に、所定の距離を有して設けられた吐出装置10による吐出条件及び/又は負圧発生装置20による負圧発生条件を送信する。
その後、負圧発生装置20は、得られた負圧発生条件に基づいて負圧発生ポンプ23が作動する。負圧発生ポンプ23の作動は、吸引量制御装置25から負圧発生の停止の信号が送信されるまで行われる。吸引量制御装置25が負圧発生の停止を負圧発生ポンプ23に送信するのは、帯状金属板Sの走行によって液滴の飛翔に影響を及ぼす乱気流が発生し得る帯状金属板Sの速度よりも低くなったときである。
その後、負圧発生装置20は、得られた負圧発生条件に基づいて負圧発生ポンプ23が作動する。負圧発生ポンプ23の作動は、吸引量制御装置25から負圧発生の停止の信号が送信されるまで行われる。吸引量制御装置25が負圧発生の停止を負圧発生ポンプ23に送信するのは、帯状金属板Sの走行によって液滴の飛翔に影響を及ぼす乱気流が発生し得る帯状金属板Sの速度よりも低くなったときである。
負圧発生装置20による乱気流の吸引後、吐出装置10は、得られた吐出条件に基づき帯状金属板Sの表面に対して塗布液を吐出口11から吐出する。
このようにして、帯状金属板Sの表面には、塗布液が塗布され、付着量ムラが著しく低い塗膜が形成される。
なお、付着量ムラの指標である付着量分布(g/m2)は、塗布後の帯状金属板における所定の付着量を、EPMA(Electron Probe(X-ray) Micro Analyzer)を用いて測定することによって得られる。
このようにして、帯状金属板Sの表面には、塗布液が塗布され、付着量ムラが著しく低い塗膜が形成される。
なお、付着量ムラの指標である付着量分布(g/m2)は、塗布後の帯状金属板における所定の付着量を、EPMA(Electron Probe(X-ray) Micro Analyzer)を用いて測定することによって得られる。
(実施例)
本発明に係る塗布方法の実施例、及び比較例について、詳細に説明する。
板厚0.6mm、板幅300mmの亜鉛メッキ鋼板のコイル(帯状金属板S)に対して、図1に示した塗布装置1を用いて、表1に記載した塗布条件で塗布を行い、実施例1〜22及び比較例1〜6の塗布済の帯状金属板Sを得た。この塗布済の帯状金属板Sについて、乾燥後の塗布外観の評価、塗布時の塗膜の膜厚、及び乾燥後の塗膜の膜厚の測定を行った。
本発明に係る塗布方法の実施例、及び比較例について、詳細に説明する。
板厚0.6mm、板幅300mmの亜鉛メッキ鋼板のコイル(帯状金属板S)に対して、図1に示した塗布装置1を用いて、表1に記載した塗布条件で塗布を行い、実施例1〜22及び比較例1〜6の塗布済の帯状金属板Sを得た。この塗布済の帯状金属板Sについて、乾燥後の塗布外観の評価、塗布時の塗膜の膜厚、及び乾燥後の塗膜の膜厚の測定を行った。
本実施例では、吐出ヘッド(ドット塗工用ヘッド)12の上流側に吸引口13を設け、負圧発生装置20を用いて鋼板(帯状金属板S)の走行に付随して搬送される雰囲気気体を吸引する。雰囲気気体の吸引量Qは、搬送速度に応じて変更可能なように吸引量Qを制御する吸引量制御装置25を用いて調整した。また、雰囲気気体の吸引量Qは、流量計24を用いて測定を実施した。搬送速度は、ライン内に設置した速度計30を用いて測定した。
図1の塗布装置1において、吐出ヘッド12は、吐出口13から液滴を吐出させる構造として圧電素子型を用いた。液滴を吐出させる吐出口13は長手方向に2列、幅方向に360dpiのものを用いた。鋼板(帯状金属板S)と吐出ヘッド12及び吸引口21との距離は1mmとした。吸引口21はスリット形状とし、その寸法は、隙間5mm、幅280mmとした。
塗布液としては、エポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社製,エピコート1007)を用いた。塗布液の粘度は10mPa・sに調整し、塗布液の表面張力は30dyn/cmに調整した。
塗布後の外観の評価(付着量ムラ)については、塗布後の帯状金属板Sにおける長手方向10μm、及び幅方向3mmからなる領域内の塗布液の付着量の分布(g/m2)をEPMAを用いてC強度の最大値、及びC強度の最小値を測定し、これらの差を求め、この付着量差が目標付着量に対して5%以下の場合は付着量ムラなしとし、5%を超えた場合には付着量ムラありと判定した。評価結果及び測定結果を表1に示す。
塗布後の外観の評価(付着量ムラ)については、塗布後の帯状金属板Sにおける長手方向10μm、及び幅方向3mmからなる領域内の塗布液の付着量の分布(g/m2)をEPMAを用いてC強度の最大値、及びC強度の最小値を測定し、これらの差を求め、この付着量差が目標付着量に対して5%以下の場合は付着量ムラなしとし、5%を超えた場合には付着量ムラありと判定した。評価結果及び測定結果を表1に示す。
表1に示すように、実施例1〜22では、帯状金属板Sの走行によって生じる乱気流を吸引する負圧発生装置を設けたので、塗布ムラがほとんど生じず、塗膜を均一の膜厚で形成することができた。
一方、比較例1〜6では、負圧発生装置を設けなかったので、乱気流により塗布後のレベリングが不十分となり、塗布時のローピングがそのまま鋼板上に残存し、塗布ムラが発生した。
一方、比較例1〜6では、負圧発生装置を設けなかったので、乱気流により塗布後のレベリングが不十分となり、塗布時のローピングがそのまま鋼板上に残存し、塗布ムラが発生した。
また、参考例1では、鋼板のライン速度Vsが30mpm未満なので、負圧発生装置を設けて帯状金属板Sの走行によって生じる乱気流を吸引しなくても帯状金属板Sの表面に塗布液を均一に塗布することができた。これは、インクジェット技術を用いた塗布方法において、帯状金属板Sのライン速度Vsを30mpm以上に上げると、液滴の飛翔が乱気流によって乱され、塗布後の外観が不均一となってしまうことを意味している。すなわち、このライン速度(Vs=30mpm)が、上述した「帯状金属板Sの走行によって液滴の飛翔に影響を及ぼす乱気流が発生し得る帯状金属板Sの速度」である。
表1の結果から、鋼板の搬送速度が30mpm程度までは均一な塗布が可能であるが、搬送速度の上昇に伴い、雰囲気気体の吸引を行わない場合には、塗布後の外観が不均一となってしまうことを実験的に確認した。鋼板の搬送速度が30mpmを超えた場合には、搬送速度の上昇に伴い鋼板が搬送する雰囲気気体(空気)が吐出口(ノズル)13から吐出した液滴を本来塗布される位置とは別の位置へ飛散させてしまうため、塗布面に均一に液滴が塗布されなくなってしまうためである。
上記を防止するために、吸引口21から、搬送される雰囲気気体を吸引する。搬送速度Vsと吸引量Qとの関係を図3に示す。図3から、搬送速度が上昇するにつれて吸引量Qを増加させる必要があることが明らかであり、吸引量Qは、吐出ヘッド12と鋼板間の隙間と通過する空気の流量以上とすることで安定的に塗工することが可能であることを確認した。特に、吸引量Qは、帯状金属板Sの走行速度をVs(mpm)とし、吸引量制御装置25によって制御される負圧発生装置20の吸引風量をQ(Nm3/Hr)としたとき、Q/Vs≧0.0175を満たすことが好ましい。ここで、吸引風量Qの上限は、帯状金属板Sの走行を妨げない限度で適宜選択される。尚、吐出ヘッド12と鋼板間の隙間と通過する空気の流量は、吐出ヘッド12と鋼板間の隙間および吐出ヘッド12の幅を断面積とし、空気の流入速度を鋼板速度Vsとして算出した。本実施例の結果から、吐出ヘッド12と鋼板間の隙間および塗工幅が変更になった場合でも、必要吸引量の見積もりが可能となる。
本発明で用いた吐出ヘッド12は長手方向に2列のノズルを有しているが、長手方向の列数については1列でも、2列以上でも特に規定はしない。
本発明を用いることにより、インクジェット方式で、高速均一コーティングが可能になる。塗工する塗布液については、各ノズルから同一の溶液を塗布するのみではなく、長手方向に吐出口を複数設けることにより異なる塗布液を同時に塗布することにより、パターンコーティングが可能となる。
本発明を用いることにより、インクジェット方式で、高速均一コーティングが可能になる。塗工する塗布液については、各ノズルから同一の溶液を塗布するのみではなく、長手方向に吐出口を複数設けることにより異なる塗布液を同時に塗布することにより、パターンコーティングが可能となる。
以上説明したように、本発明に係る塗布装置及び塗布方法によれば、帯状金属板Sの走行によって生じる乱気流を吸引する負圧発生装置を設け、その負圧発生装置による吸引風量を帯状金属板の速度に基づいて制御したので、塗膜を均一に形成することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。例えば、前記実施例では帯状金属板として冷延鋼板を用いたが、特に鋼板に限定されることなく、アルミ等の他の金属板を用いてもよい。
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこれに限定されずに、種々の変更、改良を行うことができる。例えば、前記実施例では帯状金属板として冷延鋼板を用いたが、特に鋼板に限定されることなく、アルミ等の他の金属板を用いてもよい。
1 塗布装置
10 液滴吐出装置
20 負圧発生装置
30 ライン速度検出装置
40 制御装置
S 帯状体(帯状金属板)
10 液滴吐出装置
20 負圧発生装置
30 ライン速度検出装置
40 制御装置
S 帯状体(帯状金属板)
Claims (4)
- 所定の方向に連続的に走行する帯状金属板の表面に対して所定の距離を有して設置され、前記帯状金属板の表面に対して塗布液を吐出する吐出装置と、
前記帯状金属板の走行方向における前記吐出装置の上流側に設置され、負圧を発生させる負圧発生装置と、
前記帯状金属板の走行速度に基づいて、前記負圧発生装置の吸引風量を制御する制御装置とを有することを特徴とする塗布装置。 - 前記帯状金属板の走行速度をVs(mpm)とし、前記制御装置によって制御される前記負圧発生装置の吸引風量をQ(Nm3/Hr)としたとき、Q/Vs≧0.0175であることを特徴とする請求項1に記載の塗布装置。
- 所定の方向に連続的に走行する帯状金属板の走行速度に基づく負圧を発生させて、前記帯状金属板の走行に伴って発生する乱気流を吸引しながら、前記帯状金属板の走行方向の下流側で前記帯状金属板の表面に対して塗布液を吐出して、前記帯状金属板の表面に塗膜を形成することを特徴とする塗布方法。
- 前記帯状金属板の走行速度をVs(mpm)とし、前記負圧を発生させるための吸引風量をQ(Nm3/Hr)としたとき、Q/Vs≧0.0175であることを特徴とする請求項3に記載の塗布方法。
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- 2008-09-09 JP JP2008230999A patent/JP2010063972A/ja active Pending
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