JP5884985B2 - 塗装装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくともアプリケーターロールとピックアップロールを備え、略鉛直上向きに連続的に搬送される鋼板（鋼帯）等の帯状体の表面に塗液を塗布する塗装装置に関するものである。

例えば、冷延鋼板の表面に溶融亜鉛めっきを施した亜鉛めっき鋼板、さらに合金化処理を施した合金化溶融亜鉛めっき鋼板等の表面処理鋼板は、耐食性の向上等を目的として、それらの鋼板表面にＣｒを含有するクロメート皮膜を形成することが一般的に行われている。また、近年では、Ｃｒの人体に及ぼす影響を懸念して、クロメート皮膜に代えて、Ｃｒを含有しない有機皮膜や無機皮膜、いわゆるクロムフリー皮膜が注目されている。上記クロメート皮膜やＣｒを含有しないクロムフリー皮膜を鋼板表面に被成する方法としては、連続して通板される鋼板表面に、塗装用ロールが２本または３本以上配設された塗装装置を用いて行われるのが一般的である。

図１は、略鉛直上向き方向に搬送される帯状体の表面に、皮膜形成用の塗液を塗布する塗装装置の一構成例を示す縦断面図である（特許文献１参照）。図１において、１は帯状体、２はアプリケーターロール、３はピックアップロール、４は塗液、５は塗液膜、６は塗液４を貯留するコーターパンである。また、図中の矢印は、帯状体については帯状体１の搬送方向、アプリケーターロール２、ピックアップロール３については各々のロールの回転方向を示す。

図１の装置では、略鉛直上向き方向に搬送される帯状体１を挟んでその両側に、各々帯状体１の表面に当接するようにしてアプリケーターロール２が配設され、さらに、アプリケーターロール２に当接するようにして、ピックアップロール３が配設されている。ピックアップロール３は、その一部がコーターパン６内に貯えられた塗液４中に浸漬されており、ピックアップロール３が矢印の方向に回転することによって、その表面に付着した塗液４がコーターパン６から引き上げられる。ピックアップロール３で引き上げられた塗液は、次いで、ピックアップロール３と当接するアプリケーターロール２の表面に移動し、さらに、アプリケーターロール２と当接する帯状体１の表面に転写されることによって、帯状体１の両面に塗液膜５が連続的に形成される。上記塗液膜は、その後、図示されていない乾燥・焼付設備で、乾燥と焼付処理が施されて所定の皮膜となる。

図１のような塗装装置を用いて塗液を帯状体１に塗装すると、塗液の表面張力によって、アプリケーターロール２の帯状体と接触しない胴長方向両側端部近傍の塗液の膜厚が厚くなり、この部分から塗液が飛散して下方に落下する。落下した塗液は、帯状体１の表面に付着したり、塗装装置の下方に配設された搬送ロールの表面に付着した後、帯状体１に転写されたりすることで、外観不良という表面欠陥を引き起こす。

また、前述したクロメート皮膜からクロムフリー皮膜への切り替えによって、塗液の粘性が低下してきており、塗液の飛散が増加する傾向にある。さらに、近年、生産性を向上する観点から、塗装速度（帯状体の搬送速度）を高める傾向にあり、それに伴ってアプリケーターロールの回転速度も増加するため、塗液の粘性低下と相俟って、上記の飛散問題がより顕在化してきており、生産性の向上を阻害する要因の一つとなっている。

上記問題点を解決する技術として、特許文献２には、アプリケーターロールとピックアップロールを備える帯状体（鋼帯）への塗装装置において、アプリケーターロールとピックアップロールの当接部より上方のアプリケーターロール端部近傍部分の周面にエッジワイパーを当接させ、これによってアプリケーターロール端部近傍の過剰塗液をかき取るとともに、掻き取った塗液をコーターパンに戻してやる方法が提案されている。

特開２００７−３１３４８２号公報 特開２００９−２０２０４１号公報

上記特許文献２の技術を適用することによって、帯状体表面における塗液の飛散に起因した表面欠陥は大幅に低減することができる。しかしながら、塗装装置においては、帯状体を連続して搬送するため、先行する帯状体と後行の帯状体とを溶接等により接続した部分の近傍においては、相変わらず塗液の飛散に起因した表面欠陥が発生しており、外観不良を完全に解消するまでには至っていない。

本発明は、従来技術が抱える上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、帯状体の接続部（溶接部）近傍における、塗液の飛散に起因した表面欠陥を防止することができる塗装装置を提供することにある。

発明者らは、上記課題の解決に向けて鋭意検討を重ね、以下の本発明を開発するに至った。すなわち、本発明は、ピックアップロールでコーターパンから引き上げた塗液をアプリケーターロールに移行させ、さらにアプリケーターロールから帯状体の表面に塗液を転写する塗装装置において、前記アプリケーターロールの胴長方向両端部側かつアプリケーターロールとピックアップロールの接触部より上方位置のロール表面にエッジワイパーを当接させてなり、さらに、アプリケーターロールの胴長方向両側端部の下方に帯状体表裏面用の２つのコーターパンの縁を跨いで飛散塗液捕捉板を設けてなることを特徴とする塗装装置である。

本発明の塗装装置における上記飛散塗液捕捉板は、前記２つのコーターパンを結ぶ方向の中央部分が高く、かつ、上記方向に直角方向の両端部が中央部分より高く形成されてなることを特徴とする。

また、本発明の塗装装置における上記飛散塗液捕捉板は、上記２つのコーターパンの間隔の変化に応じて伸縮可能であることを特徴とする。

また、本発明の塗装装置における上記飛散塗液捕捉板は、上記２つのコーターパンの縁に個々に設置されてなる２枚の捕捉板からなり、それらが２つのコーターパン間で重なり部を形成し、かつ該重なり部の長さが２つのコーターパンの間隔に応じて変化することを特徴とする。

本発明によれば、帯状体の接合部が塗装装置を通過する際に発生する塗液の飛散に起因した表面欠陥（外観不良）を完全に解消することができるので、帯状体の全長にわたって表面品質に優れる塗装製品を得ることができる。

従来の塗装装置の一構成例を示す縦断面図である。 特許文献２に開示の塗装装置の縦断面図である。 特許文献２に開示の塗装装置の斜視図である。 図２の塗装装置に、飛散塗液捕捉板を設置した本発明の塗装装置の縦断面図である。 本発明に適合する飛散塗液捕捉板を説明する例図である。 本発明に適合する飛散塗液捕捉板を説明する他の例図である。 図３の塗装装置にエッジブローを設置した例を説明する斜視図である。 実施例に用いた、図３の塗装装置に図６の飛散塗液捕捉板を設けた塗装装置を説明する図である。 図８の斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を用いて説明する。
図２は、特許文献１に開示された塗装装置のエッジワイパー１１が設置された部分における、帯状体１の一方の幅端部から他方の幅端部方向を見たときの縦断面図である。この図２の装置は、図１の装置に対して、エッジワイパー１１が付与されている。また、図３は、図２の塗装装置の斜視図であり、帯状体１の片面側の塗装装置のみを図示している。

エッジワイパー１１は、図３に示すように、アプリケーターロール２の帯状体と接触することのない胴長方向両側の端部近傍部分かつアプリケーターロール２とピックアップロール３の当接部より上方部分のロール表面に当接するように配設されており、上記したアプリケーターロール２の胴長方向両側端部近傍のロール表面に局部的に過剰に付着した塗液を掻き取り、掻き取った塗液１２をコーターパン６内に戻す役割を果たしている。

このような塗装装置を用いることで、アプリケーターロール２の胴長方向両側端部近傍に局部的に過剰に付着した塗液をエッジワイパー１１で掻き取ることができるので、アプリケーターロール２から帯状体の表面に塗液が飛散することを防止することができ、ひいては、塗液の飛散に起因する外観不良を効果的に防止することができる。

しかしながら、上記塗装装置を用いて亜鉛めっき鋼板等の帯状体に防錆皮膜等の塗膜を塗布・形成しようとした場合、帯状体の長手方向中央部については、塗液の飛散に起因した表面欠陥をほぼ解消できるものの、長手方向先端部分には、発生の程度は軽減されているものの、相変わらず塗液の飛散に起因した表面欠陥が発生することがわかった。

発明者らは、上記の欠陥発生原因について調査したところ、先行の帯状体と後行の帯状体とを溶接等で接続した接続部分が塗装装置を通過する際、ロール表面が損傷を受けるのを防止するため、帯状体を挟んで両側に対向して配設されているアプリケーターロール２を一時的に開放する操作を行っていること、そして、そのアプリケーターロール２の移動に伴う振動によってアプリケーターロール２の胴長方向両側端部に滞留した塗液が飛散し、あるいはさらに帯状体表裏面用の２つのコーターパンの間隙を通り抜けたりして帯状体表面に直接付着したり、飛散した塗液が搬送ロールに付着した後、帯状体表面に間接的に転写されたりして、帯状体の接合部後の約１０ｍ（長手方向先端部分）の範囲で外観不良を引き起こしていることが明らかとなった。

そこで、発明者らはさらに、上記帯状体の接合部後の先端部分における塗液の飛散による外観不良を防止するため、アプリケーターロールの開閉速度の低速化を試みた。しかし、アプリケーターロール２の開閉速度を遅くすることは、非塗装部分を増やすだけであり、塗膜の飛散抑制にもあまり効果がないことがわかった。そこで、塗液が飛散することは許容しても、飛散した塗液が帯状体表面に付着しない方法について検討を重ね、本発明を完成させた。

すなわち、本発明の塗装装置は、前述した特許文献１に開示の、アプリケーターロールの胴長方向両側の帯状体が接触しない端部近傍部分かつアプリケーターロールとピックアップロールの当接部より上方部分のロール表面にエッジワイパーを当接させた塗装装置に対して、さらに、図４に示したように、アプリケーターロール２の胴長方向両側端部の下方に、帯状体表裏面用の２つのコーターパン６の縁を跨いで飛散塗液捕捉板１４を設けたことを特徴とする。飛散塗液捕捉板１４を設けることで、アプリケーターロール２の開閉時の振動で飛散した塗液がコーターパン６の間を通り抜けて帯状体や搬送ロールに付着するのを防止することができる。

しかし、上記飛散塗液捕捉板１４が単なる平板である場合、塗液の飛散が多量に発生したときには、捕捉された塗液が飛散塗液捕捉板の端部から帯状体や搬送ロールに滴下し、二次的な外観不良を引き起こす。そこで、上記飛散塗液捕捉板１４は、図５に示したように、２つのコーターパン６を結ぶ方向（長さ方向）の中央部分を高くし、かつ、上記方向に直角な方向（幅方向）の両端部を中央部分より高くしておくことが好ましい。このような形状とすることによって、捕捉された塗液は、飛散塗液捕捉板の幅方向中央側に移動し、さらに２つのコーターパン６のいずれかの方向に向かって流れるので、捕捉板端部から滴下することなく、コーターパン６に回収することができる。

また、２つのコーターパン６間の間隔は、帯状体の接合部が通過する際や塗装条件によって変化する。そこで、本発明の飛散塗液捕捉板１４は、上記２つのコーターパン間の間隔の変化に応じて、例えば、図５に示したように、捕捉板の頂部の角度に自由度を持たせ、間隔の変化に対応して伸縮可能としたり、あるいは、捕捉板の下部に設けたコーターパン６の縁部への係止部（取り付け部）を固定せず、移動可能なように自由度を持たせたりすることが好ましい。

さらに、上記飛散塗液捕捉板１４を、図６に示したように、２枚の捕捉板１４ａ、１４ｂから構成するようにし、それぞれを２つのコーターパンの縁に固定するとともに、上記２枚の捕捉板が２つのコーターパン間で重なり、かつ、その重なり部の長さが２つのコーターパンの間隔に応じて変化しても２枚の捕捉板の間に隙間が生じないようにして設置するようにしてもよい。

なお、上記飛散塗液捕捉板１４の長さは、２つのコーターパン間の最大間隔以上であればよいが、ピックアップロールに接触しないように、ピックアップロールから１００ｍｍ以上離すのが好ましい。また、飛散塗液捕捉板１４の幅は１００〜３００ｍｍとするのが好ましい。

次に、上記本発明の飛散塗液捕捉板１４を設置するのに好適な、図２〜図４に示した塗装装置について具体的に説明する。
まず、アプリケーターロール２のロール表面に局部的に塗液が過剰に付着する部分は、帯状体が接しないロール胴長両端から内側に約１０ｍｍ程度入った位置であることから、エッジワイパー１１は、アプリケーターロール２の胴長方向の両側端部近傍に設けるのが好ましい。ただし、エッジワイパー１１とアプリケーターロール２の当接部の胴長方向長さが大きいと、エッジワイパー１１が掻き取る塗液量が多くなり、掻き取られた塗液がコーターパン６に戻る際に液跳ねを起こして搬送されている帯状体１に付着するおそれがある。したがって、エッジワイパー１１とアプリケーターロール２の当接部は、アプリケーターロール２の胴長方向の両端部から５０〜１００ｍｍの範囲とするのが好ましい。

また、エッジワイパー１１の端部は、アプリケーターロール２の端部から胴長方向に１０〜２０ｍｍ程度突出させることが好ましい。その理由は、掻き取った塗液が、アプリケーターロール２胴長端部を経由して再度、アプリケーターロール２のロール表面に回り込んで厚膜化し、塗液が飛散するおそれがあるからである。

また、アプリケーターロール２がエッジワイパー１１に当接する位置と、アプリケーターロール２の軸心を結ぶ線が水平面となす角度θ（図２参照）は、３０〜４５°の範囲内とするのが好ましい。その理由は、θが４５°を超えると、コーターパン６内に戻る塗液の着液点が帯状体１に近づき過ぎて、エッジワイパー１１で掻き取った塗液１２が、帯状体１に付着したり、エッジコーターパン６に戻る際、発生した液跳ねが帯状体１に付着したりするおそれがある。一方、θが３０°未満となり、エッジワイパー１１がピックアップロール３に近接し過ぎると、掻き取られた塗液によってピックアップロール３からアプリケーターロール２に移行する塗液量が不均一になるおそれがあるからである。

なお、エッジワイパー１１は、アプリケーターロール２の表面を傷つけることがなく、適度な掻き取り力を有し、かつ、塗液が浸み込むことがない材質のものであることが好ましく、このような観点から、弾性のある樹脂製のスポンジであることが好ましい。また、エッジワイパー１１の形状は、特に限定されないが、略直方体に形成し、その角（稜部）をアプリケーターロール２に当接するように配置するのが好ましい。

また、上述したように、図２の塗装装置では、エッジワイパー１１で掻き取った塗液１２がエッジコーターパン６に戻る際、液跳ねが発生して帯状体１や搬送ロールに付着して外観不良を発生させるおそれがある。そこで、図３に示した塗装装置のエッジワイパー１１とアプリケーターロール２の当接部とアプリケーターロール２とピックアップロール３の当接部との間の、図７に示したように、アプリケーターロール上方のロール表面に近接してエッジブロー装置１５を設置して、アプリケーターロールの胴長方向内側から外側に向かってガスを吹き付けて、掻き取った塗液１２を吹き飛ばすようにしてもよい。

なお、吹き付けるガスの種類は特に限定されない。しかし、ガスの吹付圧力は、低過ぎると上記効果が発現されず、一方、高過ぎるとエッジワイパー１１が掻き取った塗液１２がコーターパン６外に飛び出すようになるので、このような点を考慮して適宜の圧力を採用することが望ましい。一例を挙げると、吹き付けるガスに空気を使用する場合、吹付圧力は２．９４〜３．９２×１０^−１ＭＰａ程度とすればよい。

また、上記の説明では、アプリケーターロールとピックアップロールとから構成される２ロールコーターを例にとって説明しているが、ピックアップロールとアプリケーターロールの間に、上記ピックアップロールによって汲み上げられた塗液の量を調整するためのミタリングロール（ドクターロール）を１または２以上配設した３ロール以上のロールコーターに本発明を適用してもよいことは勿論である。

板厚：０．４ｍｍ×幅：１０００ｍｍ×長さ：１１００〜１３００ｍの溶融亜鉛めっき鋼帯に、図３に示した実機の塗装装置を用いて、クロムフリーのアクリル水性塗料を塗布し、飛散塗液に起因した外観不良の発生率を調査した。なお、塗料の塗布は、アプリケーターロールの胴長方向両側端部の下方に、図６に示した飛散塗液捕捉板を、図８および９に示したように長さ方向両端部に設けた係止部を２つのコーターパンの縁に嵌め込んで設置した条件（発明例）と、上記散塗液捕捉板を取り外した条件（比較例）の２条件で行い、各条件とも５コイルずつ処理した。
上記の調査結果を表１に示した。この結果から、本発明の塗装装置を用いることにより、塗液飛散に起因した外観不良をほぼ完全に解消できることがわかる。

本発明の塗液飛散防止技術は、実施例に記載したような亜鉛めっき鋼板の塗装装置に限定されるものではなく、帯状体に連続して塗装を施す塗装装置のすべてに適用することができる。

１：帯状体（鋼板）
２：アプリケーターロール
３：ピックアップロール
４：塗液
５：塗液膜
６：コーターパン
１１： エッジワイパー
１２：掻き取られた塗液
１３：ロール開閉の振動で飛散した塗液
１４：飛散塗液捕捉板
１５：エッジブロー装置

Claims (4)

1. ピックアップロールでコーターパンから引き上げた塗液をアプリケーターロールに移行させ、さらにアプリケーターロールから帯状体の表面に塗液を転写する塗装装置において、
   前記アプリケーターロールの胴長方向両端部側かつアプリケーターロールとピックアップロールの当接部より上方位置のロール表面にエッジワイパーを当接させてなり、さらに、
   アプリケーターロールの胴長方向両側端部の下方に帯状体表裏面用の２つのコーターパンの縁を跨いで飛散塗液捕捉板を設けてなることを特徴とする塗装装置。
2. 前記飛散塗液捕捉板は、前記２つのコーターパンを結ぶ方向の中央部分が高く、かつ、前記方向に直角方向の両端部が中央部分より高く形成されてなることを特徴とする請求項１に記載の塗装装置。
3. 前記飛散塗液捕捉板は、前記２つのコーターパンの間隔の変化に応じて伸縮可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の塗装装置。
4. 前記飛散塗液捕捉板は、前記２つのコーターパンの縁に個々に設置されてなる２枚の捕捉板からなり、それらが２つのコーターパン間で重なり部を形成し、かつ該重なり部の長さが２つのコーターパンの間隔に応じて変化することを特徴とする請求項１または２に記載の塗装装置。

Images