JP3102532B2

JP3102532B2 - 塗装装置

Info

Publication number: JP3102532B2
Application number: JP05034526A
Authority: JP
Inventors: 芳明武石; 洋一甲斐; 正浩杉原
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-01-30
Filing date: 1993-01-30
Publication date: 2000-10-23
Anticipated expiration: 2015-10-23
Also published as: JPH06226180A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、鉄，ステンレス鋼，
アルミニウムといった金属板或いは各種フィルム，テ−
プ，紙等の帯状体に、塗料，インキ，磁性材料，接着
剤，機能性剤等の如き塗布液を連続的にコ−ティングす
るための塗装装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術とその課題】従来、走行する帯状体に塗布液
を連続的に塗布する手段として種々の方法が提案されて
きたが、その代表的なものにロ−ルコ−ティング法，カ
−テンフロ−コ−ティング法，押出（エクストゥル−ジ
ョン・ダイ・ノズル）コ−ティング法，スプレ−コ−テ
ィング法等があり、各種の産業分野で適用されている。

【０００３】このうち、押出コ−ティング法とは、図３
又は図４で示したように、塗布液が吐出（流出）するス
リット１を有したダイ・ヘッダ−（ノズル）２を被塗工
物３に近接して対向させ、バックアップロ−ル４又はサ
ポ−トロ−ル５にて支持されつつ走行する前記被塗工物
３にスリット１から押し出した塗布液をコ−ティングす
る塗布方法であり、ロ−ルコ−ティング法のように“ロ
−ル目（コ−ティングロ−ルの接触が原因で起きる塗膜
面欠陥）”等を生じることがないため、表面の美麗な塗
膜が得られるとして注目されているものである。

【０００４】なお、この押出コ−ティング法には、図５
で示した如く、塗布液をダイ・ヘッダ−２から被塗工物
３面へ押し出した後、ダイ先端（ダイリップ部６）でブ
レ−ドして塗布液を均一化するものと、図６に示したよ
うにダイ・ヘッダ−２からの吐出液膜を被塗工物３に塗
布してそのまま塗膜化するものとがある。

【０００５】一方、同様に、カ−テンフロ−コ−ティン
グ法も“ロ−ル目”発生の懸念が無くて表面美麗な塗膜
が得られると期待される塗装手段である。このカ−テン
フロ−コ−ティング法は、図７に示すように、ノズル７
のスリット１から流下する塗布液膜の下に被塗工物３を
走行させ（図７ではコンベアベルト８により走行）、塗
布液膜を被塗工物３の上面に被せるように塗膜を形成さ
せる方法である。ここで、図中の符号９は流れ落ちた塗
布液を回収するための塗布液捕獲槽である。

【０００６】なお、上記カ−テンフロ−コ−ティング法
の場合、スリット１から被塗工物３の上面までの距離は
一般に５０〜４５０mm程度であり、流出塗布液膜は表面
張力により縮流するためスリット両端から針金，棒，チ
ェ−ン等のエッジガイドを垂らし、塗布液膜の両端をこ
れに沿わせて縮流を防止する。そして、このカ−テンフ
ロ−コ−タは主として鋼板の切り板ラインに実用化され
ている。

【０００７】ところで、被塗工物の幅方向に延びて開口
したノズルのスリットから塗布液を流出させて被塗工物
面に塗布する上述のようなコ−ティング法（押出コ−テ
ィング法やカ−テンフロ−コ−ティング法等）では、塗
布液を被塗工物に均一に塗布するためスリットノズルか
らの吐出量を幅方向で均一にする必要があることは言う
までもない。

【０００８】ところが、被塗工物の幅は一般に数百〜数
千mmであり、これに塗布液を塗布するスリットノズルの
幅もこれと同等か或いは更に広いため、このような広幅
ノズルのスリットから均一に塗布液を吐出（流出）させ
るのは非常に困難であった。

【０００９】そこで、スリットから塗布液を均一吐出さ
せるために、一般的には図８に示した“Ｔ型”と呼ばれ
るノズル（ダイ・ヘッダ−）や、図９に示した“コ−ト
ハンガ−型”と呼ばれるノズルが使われる。これは、ノ
ズルの一箇所から供給される塗布液が、ノズル内部に形
成されたＴ型或いはコ−トハンガ−型の流路を介して幅
方向へ均一に分配されるよう図ったものである。

【００１０】しかし、単一の塗布液を一定の条件で吐出
させる場合には、前記Ｔ型或いはコ−トハンガ−型の流
路をそれに合わせて設計することで均一吐出させること
ができるが、塗布液や塗布条件が変わると吐出も不均一
となり、そのため塗布液の種類や塗布条件に合わせたダ
イを複数個揃える必要があった。

【００１１】もっとも、このような不都合を解消するた
めの対策として、特開昭６１−２９１１１７号公報，実
開平２−２５０７３号公報或いは特公平２−５６２７２
号公報に見られるような、スリットギャップを幅方向に
調節できるノズルが提案されている。

【００１２】しかしながら、ノズルのスリットギャップ
を調節する上記塗装装置では、スリットギャップをノズ
ル幅方向で微調整することによりノズル幅方向での吐出
流量分布を均一にできるものの、塗布液膜の吐出速度を
一定にすることは困難であるという問題があった。つま
り、スリットギャップをノズル幅方向に均一化した場合
でも、ノズル内部の“塗布液が一時的に滞留する部分
（液溜部：吐出液膜の均一化を図るため何れのノズルに
も一般的に設けられる）”の塗布液圧力がノズル幅方向
で不均一であると、吐出流量（吐出流速）も幅方向に不
均一となってしまう現象が生じるからである。

【００１３】この場合、上述した塗布液圧力が部分的に
高いところの吐出量は大きいので、前記提案のノズル装
置では、該部分のノズルスリットギャップを狭くするこ
とによって抵抗を大きくし吐出量を減少させる対処がな
される。

【００１４】しかし、ノズルスリットギャップを部分的
に狭くすることで吐出量の同一化を図ると、塗布液の吐
出液膜速度はノズルスリットのギャップが広いところに
比べて速くなってしまい、液膜速度にスリット幅方向の
不均一が生じる結果となる。このように、吐出流量はノ
ズル幅方向で一定であっても、吐出速度にムラがある
と、やはり被塗工物に塗布される部分でムラが生じてし
まう。

【００１５】例えば、ノズルスリットギャップが広い場
所の液膜速度が被塗工物の移動速度より遅く、ノズルス
リットギャップが狭い場所の液膜速度が被塗工物の移動
速度より速い場合を考えると、前者では液膜は引き延ば
されて被塗工物に塗布されるのに対して、後者では液膜
は被塗工物面に滞りながら塗布される。この結果、被塗
工物に塗布される際の膜厚は均一であっても、上述した
ように液膜が被塗工物に塗布される部分での塗布液の流
れ状況が異なるため、この部分にムラ（しわ状凹凸）を
生じて製品の品質を低下させることになる。

【００１６】上述の例は液膜と被塗工物の速度差が極端
な場合であるが、何れにしても、スリット幅方向で液膜
速度に差があると被塗工物の走行速度が幅方向で一定で
あるにもかかわらず被塗工物に液膜が塗布される部分で
の液膜の流れに差異が生じ、乱れの発生で塗布ムラの原
因となる。従って、表面美麗な塗布を行うには、ノズル
からの吐出液膜の厚さと速度をスリット幅方向で均一に
する必要があり、前述したようなノズルのスリットギャ
ップのみを調節する塗装装置では塗膜の美麗化に限界が
あった。

【００１７】このようなことから、本発明が目的とした
のは、帯状被塗工物の幅及び長さ方向に均一でかつ表面
美麗な塗布膜を高速で形成できる塗装装置を提供するこ
とである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成すべく鋭意検討を行った結果、「スリットノズルを
使用した塗装装置によって走行する帯状被塗工物に均一
・美麗な塗膜を形成させるためには、ノズル内部の塗布
液が一時的に滞留する部分（液溜部）におけるノズル幅
方向の塗布液圧力を均一化して塗布液の流れを整流する
ための調節手段が欠かせない」との結論に達して更に研
究を続けたところ、「ノズル内部での塗布液圧力の調節
や塗布液流れの整流には“塗布液流路幅を調節する方
法”を採用するのが簡便で当を得たものであり、しかも
この流路幅の変更・調節はゴム状弾性体の変形を利用す
れば非常に容易かつ適切に行うことができる」との知見
を得るに至った。

【００１９】本発明は、上記知見事項等を基にして完成
されたものであり、「連続走行する帯状被塗工物にノズ
ル（ダイ・ヘッダ−）を対向配置させ、被塗工物の幅方
向に延びて開口した該ノズルのスリットより流出する塗
布液を被塗工物の表面に任意厚みで塗布する塗装装置に
おいて、前記ノズル内部の液溜部（即ち“塗布液が一時
的に滞留する部分”）内にゴム状弾性体から成る制御棒
をその長手方向に寝かせて配置すると共に、この制御棒
を部分的に圧縮変形させる調節ロッドを設置するか、或
いは更に、前記ゴム状弾性体から成る制御棒を中空とし
てその内部に加圧流体を充填すると共に、該加圧流体の
圧力を制御する装置をも付設した構成を採用することに
より、スリットからの塗布液流出量を幅方向に均一化し
て均一で美麗な塗膜が形成されるようにした点」に大き
な特徴を有している。

【００２０】つまり、本発明は、押出コ−ティング或い
はカ−テンフロ−コ−ティング等に適用されるところ
の、塗布液を一定隙間のスリットより加圧又は自然流出
させるノズル（ダイ・ヘッダ−）に工夫を加えた塗装装
置を提供するものであるが、以下、図面を参照しながら
本発明をより具体的に説明する。

【００２１】図１は、本発明の第１実施例に係る塗装装
置の要部を示す概要説明図である。図１において、符号
11は塗布液を塗布するためのノズル（ダイ・ヘッダ−）
を示しており、連続して走行する帯状体（被塗工物）に
対向して配置され、該帯状体の幅方向に開設されたスリ
ット12より塗布液を流出させることによって帯状体表面
に塗布液を任意の厚みで塗布する装置である。

【００２２】ただ、従来のものとは異なり、この本発明
に係わるノズル11では、ノズル内部の液溜部13に少なく
とも一本以上のゴム状弾性体（ゴム等）から成る制御棒
14が配置されている。なお、制御棒14は、押しパット15
に挟まれた状態でノズル幅方向（長手方向）に寝かせて
設置されている。

【００２３】押しパット15は回転自在な構造で調節ロッ
ド16に連結されており、更に調節ロッド16はノズル本体
に組み込まれたＯリング17を介して調整ネジ18に回転自
在につながっている。ここで、Ｏリング17は塗布液の漏
洩を防止するために設けられるものであることは言うま
でもない。なお、前記押しパット15，調節ロッド16及び
調整ネジ18はノズル幅方向に分割されて複数個配設され
ており、ゴム状弾性体から成る制御棒14を調整ネジ18に
よりノズルの外部から部分的に圧縮変形させ得るように
なっている。

【００２４】一方、図２は本発明の第２実施例に係る塗
装装置の要部を示す概要説明図である。この装置では、
ゴム状弾性体から成る制御棒14′は中空とされ、この中
に加圧流体が充填されていて、図示されていないノズル
外部の制御装置によって前記加圧流体の圧力が調節でき
るようになっている。なお、それ以外の機構構造は図１
で示したものと同じである。

【００２５】

【作用】さて、図１及び図２に示した本発明装置では、
塗布液吐出スリット12が開設されているノズル11内部の
液溜部13にゴム状弾性体で作られた制御棒14（14′）が
配置され、かつノズルの外部からこの制御棒を部分的に
圧縮変形させるための調節ロッド16等が設けられている
ため、走行する帯状被塗工物の塗装に際してスリット12
からの塗布液吐出流量が幅方向に不均一となるような場
合には、調整ネジ18を回して複数の調節ロッド16をそれ
ぞれ独立に進退させ、制御棒14（14′）を部分的に圧縮
変形させて上ノズルとの隙間を部分的に変更する。これ
によってノズル幅方向における“スリット方向（スリッ
トから吐出しようとする方向）への塗布液流”の流れ抵
抗を均一にすることができ、塗布液が吐出するスリット
12の上流の圧力（制御棒と上ノズルとの隙間を通り抜け
た部位の液圧）をノズル幅方向に均一化できる。

【００２６】このように、ノズル内部において塗布液が
吐出するスリットの上流の圧力がノズル幅方向に均一化
されていると、ノズルスリットギャップが幅方向に均一
であるならば吐出液膜の速度及び流量はノズル幅方向に
均一となり、前述した塗装ムラも発生せず美麗均一塗装
ができる。

【００２７】なお、ここではノズルのスリットギャップ
が幅方向に一定であることを前提としたが、従来から知
られているスリットギャップ調節形式のノズルをベ−ス
にすれば、“ノズルの制作精度不良”や“高ノズル圧下
での使用によるノズル変形”のために幅方向のスリット
ギャップが不均一となった場合にも対応することができ
る。但し、この場合には、ノズルスリットギャップ調節
はあくまでスリットギャップを幅方向に一定にするもの
であり、塗布液の吐出流量はノズル内部のゴム状弾性体
制御棒の圧縮変形により行うことは言うまでもない。

【００２８】更に、図２で示した装置のようにゴム状弾
性体から成る制御棒14′を“中空”にすると共にこの中
空部分に加圧流体を満たし、この加圧流体の圧力をノズ
ル外部から調節できるようにすれば、一層容易に塗布ム
ラを抑制して塗布膜厚を制御することができる。

【００２９】即ち、或る塗布膜厚で幅方向の塗布ムラが
発生しないように調整ネジ18で制御棒14′の変形形態を
調整しておけば、該中空制御棒14′内の加圧流体の圧力
を変更するだけで“上ノズルと制御棒との隙間”はノズ
ル幅方向にわたって調節前の隙間にほぼ比例して変化す
るため、吐出流量を均一に調節できて膜厚変更が可能に
なる。

【００３０】もっとも、塗布膜厚や塗膜精度にもよる
が、大幅な塗布膜厚変更に対しては中空制御棒内加圧流
体の圧力調節のみでは十分に対応できず、調整ネジによ
る微調整或いは塗布液供給量の変更が必要になる。

【００３１】ところで、図１或いは図２に示した例で
は、ゴム状弾性体から成る制御棒14（14′）の圧縮変形
はＯリング17を介した調整ネジ18を手動で操作するもの
であるが、小型モ−タ等による回転制御、油圧又は空圧
シリンダ−による流体圧制御、或いは固体の膨張収縮を
利用した温度制御等の手法を適用すれば、均一美麗塗装
の自動化が可能になる。

【００３２】続いて、本発明の効果を実施例によって説
明する。

【実施例】表１は、本発明装置を用いた塗布試験の結果
を従来装置適用のそれと比較した結果を示すものであ
る。

【００３３】

【表１】

【００３４】なお、塗布試験に当り、本発明例では“図
２に示したノズル”を、従来例ではスリット方向に複数
個並べて取り付けたボルトで上ノズル先端をギャップ側
へ部分的に押圧してスリットギャップを調節するタイプ
の“スリットギャップ調節型ノズル（特開昭61−291117
号公報所載のノズル）”を、それぞれ幅５００mmで試作
して用いた。なお、本発明例で使用したノズルのスリッ
トギャップは、0.23±0.005mm の精度で仕上げたものを
用いた。

【００３５】塗布試験は、前記図３に示した塗布方式を
採用し、幅４５０mm，厚さ0.27mmのブライト処理亜鉛め
っき鋼板に表１で示す２種類の塗料をライン速度を変更
して塗布した。なお、この試験では、塗布膜厚の幅方向
の分布を正確に測定するために敢えてプライマ−を予め
塗布しないブライト鋼板を用いた。

【００３６】ここで、塗膜厚については、Ａ塗料（表１
参照）では乾燥膜厚で２０μｍに、Ｂ塗料では乾燥膜厚
で２４μｍになるようにノズルへの塗料供給ポンプ（ギ
アポンプ）の回転数をライン速度に合わせて制御すると
共に、幅方向の膜厚が均一になるように、本発明例では
ゴムから成る弾性体中空制御棒の圧縮変形と加圧流体圧
力を、また従来例ではノズルスリットギャップを調整し
た。

【００３７】塗料を塗布した後の鋼板は、電気加熱炉に
て約２３０℃で６０秒加熱乾燥してから放冷した。そし
て、放冷後は、鋼板幅方向の塗膜厚を１０mmピッチで測
定した。

【００３８】前記表１に示される如く、従来例では幅方
向の膜厚分布に６〜１３％（精度／平均膜厚）のバラツ
キが生じたのに対して、本発明例ではそのバラツキは２
〜５％と減少し非常に均一性が向上していることが分か
る。

【００３９】更に、表面仕上がり状況も、従来例では高
速になるとムラが認められたのに対して、本発明例では
非常に良好であった。表面仕上がりの判定は目視で行っ
たが、その状態は蛍光灯や窓枠等を塗装面に写してその
直線性で判断した。即ち、塗装面にムラ（膜厚の不均
一）等があれば写ったものが変形して見えるため、この
判定手法は適切なものと考えられる。なお、この試験は
クリ−ンル−ム化していない一般の試験室で実施したた
め焼付乾燥後の塗布面には“ブツ”と呼ばれるごみの付
着が見られたが、これは判定の対象から外した。

【００４０】

【効果の総括】以上に説明した如く、この発明によれ
ば、帯状物への連続高速美麗コ−ティングを安定して実
施できる塗装装置が実現され、例えば塗装鋼板等の生産
性並びに品質向上に大きく寄与し得るなど、産業上極め
て有用な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る塗装装置の一例を示す要部概要説
明図である。

【図２】本発明の別例に係る塗装装置の要部概要説明図
である。

【図３】従来の押出コ−ティング法（ダイコ−ティング
法）の説明図である。

【図４】従来の押出コ−ティング法（ダイコ−ティング
法）の別形態に関する説明図である。

【図５】押出コ−ティング（ダイコ−ティング）での塗
布部の詳細説明図である。

【図６】別形態の押出コ−ティング（ダイコ−ティン
グ）での塗布部の詳細説明図である。

【図７】従来のカ−テンフロ−コ−ティング法の説明図
である。

【図８】従来のＴ型ノズル（ダイ・ヘッダ−）の説明図
である。

【図９】従来のコ−トハンガ−型ノズル（ダイ・ヘッダ
−）の説明図である。

【符号の説明】

１スリット２ダイ・ヘッダ−（ノズル）３被塗工物４バックアップロ−ル５サポ−トロ−ル６ダイリップ部７ノズル８コンベアベルト９塗布液捕獲槽 11 ノズル（ダイ・ヘッダ−） 12 スリット 13 液溜部 14 制御棒 14′制御棒 15 押しパット 16 調節ロッド 17 Ｏリング 18 調整ネジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者杉原正浩広島県広島市西区観音新町四丁目６番22 号三菱重工業株式会社広島研究所内 (56)参考文献特開昭62−95174（ＪＰ，Ａ) 特公昭56−49628（ＪＰ，Ｂ２) 実公平２−31163（ＪＰ，Ｙ２) 実公平１−16524（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B05C 5/02 B05D 1/26 G11B 5/848 B05B 1/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】連続走行する帯状被塗工物にノズルを対
向配置させ、被塗工物の幅方向に延びて開口した該ノズ
ルのスリットより流出する塗布液を被塗工物の表面に任
意厚みで塗布する塗装装置において、前記ノズル内部の
液溜部内にゴム状弾性体から成る制御棒をその長手方向
に寝かせて配置すると共に、この制御棒を部分的に圧縮
変形させる調節ロッドを設置したことを特徴とする塗装
装置。
【請求項２】ゴム状弾性体から成る制御棒を中空とし
てその内部に加圧流体を充填すると共に、該加圧流体の
圧力を制御する装置を付設したことを特徴とする、請求
項１に記載の塗装装置。