コイルコーティングラインのインライン粘度・密度モニタリング

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コンテンツの表

• イントロダクション
• コイルコーティングライン
• 主な用途
• コイルコーティングプロセスにおける粘度/密度の重要性
• 製造/アプリケーションプロセス
• Rheonics タイプSRインラインセンサーの概要
• 推奨されるインストール
• 機械的な設置に関する考慮事項
• SRV と SRD の使用ガイドライン
• SRD 追加インストール要件
• 推奨ソリューション Rheonics
• プロセス条件とベストプラクティス
• 参考情報

コイルコーティングは、建設、家電、自動車用途において、金属ストリップにプライマー、塗料、または保護層を塗布する連続プロセスです。均一な厚さ、適切な接着性、そして表面仕上げを実現するために、コーティング液の特性を精密に制御する必要があります。粘度と密度は、コーティングの流動性、レベリング性、濡れ性、硬化性に影響を与えるため、重要なパラメータです。

ザーンカップや回転粘度計といった従来のラボベースのサンプリング測定方法は、測定に時間がかかり、プロセス状態を正確に反映できない場合があります。インライン測定はリアルタイムデータを提供し、即座に調整を行うことで品質の一貫性を維持し、不良品を削減します。

Rheonics センサーは運用上の利点をもたらします:

• 粘度、密度、温度を継続的かつ正確にリアルタイムでインライン測定します。
• 高速ライン速度とさまざまな温度でも信頼性の高いパフォーマンスを実現します。
• 振動に影響されないコンパクト設計で、高速コーティングラインに最適です。
• Modbus、Ethernet/IP、4～20 mA 出力などを介して PLC/DCS システムと統合します。
• 工場で校正済み、QC 標準の検証はオプションです。
• 無駄が削減され、ライン効率が向上し、1 年以内に ROI が実現可能になります。

コイルコーティングプロセスでは、均一な膜厚、表面仕上げ、硬化性能を確保するために、コーティング剤の配合特性を精密に制御する必要があります。粘度や密度などのレオロジー特性をインラインで監視することは、塗布、循環、再循環中のコーティングの安定性を維持するために不可欠です。

コイルコーティング材料には通常、プライマー、ベースコート、トップコートが含まれ、低粘度から高粘度までの配合が可能です。

• プライマー： 接着性と腐食防止を確保します。
• トップコート: 色、光沢、装飾性を提供します。
• 保護コーティング: 耐久性と耐薬品性を高めます。

連続インライン測定により、様々な色、材料、配合、生産速度において、一貫したコーティング品質を実現します。コーティングはローラーを用いて塗布されます。ラインは高速（最大1000 m/分）で稼働するため、コーティング液のリアルタイム制御が不可欠です。

インライン粘度および密度モニタリングは、オペレーターが欠陥を防止し、適切なコーティング重量を維持し、一貫した顔料分布を確保するのに役立ちます。

粘度は流体の流れ抵抗を測る指標です。コーティングプロセスにおいて、粘度は次のような影響を及ぼします。

• コーティングの厚さの均一性とレベリング性。
• 金属基板への接着。
• ローラーシステムによるスムーズな塗布。

密度は単位体積あたりの質量を表します。コーティングラインでは、密度は次のような影響を及ぼします。

• 顔料の濃度と色の一貫性。
• 品質管理に不可欠な単位面積あたりのコーティング重量。
• 原材料または配合におけるバッチ不一致の検出。

インライン リアルタイム モニタリングは、代表的でないサンプリング、時間遅延、プロセス条件の再現の難しさなど、ラボベースの測定に伴う課題を解決します。

コイルコーティングラインは、全工程を通して一定速度で稼働するように設計されています。これは、ラインの始端と終端にアキュムレータを設置することで実現されます。

この工程は、アンコイラーと溶接部で新しい材料を接合することから始まります。その後、コイル交換時の連続生産を確保するため、エントリーアキュムレーターを通過します。次に、アンコイラーから取り出されたストリップは洗浄部を通過し、金属表面の汚染物質を除去します。

この時点で、シートはコーティング工程に入り、まず第一ローラーコーターを通過してプライマーコーティングが施されます。塗布されたコーティングは硬化・乾燥されます。その後、シートは第二ローラーコーターでトップコート材を塗布され、さらに硬化・乾燥工程を経て次の工程に進みます。

プロセスのこの段階では、粘度センサーと密度センサーを設置して、供給タンク、循環ライン、インラインフローセル付きホース、コーティングトレイなど、さまざまな場所でコーティング液を監視できます（図を参照）。 図4.

最後に、コーティングされたストリップは出口アキュムレーターとリコイラーを通過し、コイルの端で切断されて次のバッチの準備が整います。

Rheonics SR型センサー（SRVおよびSRD）は、プロセスの監視と制御のために、粘度、密度、温度をインラインで測定します。 SRV 粘度と温度を測定し、 SRD 密度も提供します。

これらのセンサーは工場で校正されており、製品寿命中は再校正は不要です。ただし、品質管理のため、お客様による校正や検証が必要となる場合があります。オプションの調整やオフセット補正により、特定の基準値に合わせることができます。詳細については、 現場および工場におけるインラインプロセス粘度計SRVの校正.

Rheonics センサーはバランス型ねじり共振器（BTR）技術を採用しています。この特許取得済みの設計により、センサーは小型、軽量、そして外部振動に対する耐性を備えています。

Rheonics SRVおよびSRDセンサーは、コイルコーティングラインに最適です。コーティング循環ラインまたは供給ラインに直接設置することで、生産中のコーティング特性をリアルタイムで連続的に測定できます。インライン測定により、一貫したコーティング品質、溶剤および材料の無駄の削減、色や配合の変更に伴うラインの安定性の向上を実現します。

特定のインストールの側面は両方に適用される Rheonics センサーはSRVとSRDです。各プローブタイプは、同じ共振器設計をバリアント間で共有しています。適切な設置には、プローブの感知領域（図中の赤い影の領域）を正しく配置する必要があります。 図6） 現場で：

流体の代表的な測定値を取得するのは簡単です。次の点を確認してください。

• センサーの感知要素は測定したい流体に完全に浸かっています
• 流動する流体を測定するときは、測定値が流動する流体を正確に表すように、センシング要素が停滞領域にないことを確認してください。

上記の 2 つの主な要件に加えて、SRD センサーには次の 2 つの追加考慮事項があります。

• 流体と外部環境の温度勾配が 15°C を超える場合でも、熱安定性を維持します。(SRD のみ、詳細はこちら: 高密度精度のためにSRDの温度バランスを維持)
• センシングチップを図のように流体の流れの方向に合わせます。 図7（SRDのみ、詳細はこちら： SRD流体端部の向き)

これらの条件については次の記事でさらに詳しく見ていきます。 SRVおよびSRDに適した設置.

その Rheonics タイプSRセンサーは、モジュール式のコンパクトな設計を特徴としており、アプリケーションの状況に応じてさまざまな構成に対応します。例えば：

トレイや皿への設置

コイルコーティングアプリケーションでは通常、コーティングプロセス中に液体を保持するためにトレイが使用されます。 Rheonics' タイプSRセンサーは、当社のHAW（MTK or OTK）と WFT ウェルドレット。以下は、これらのアクセサリを流体トレイに設置した例の図です。

HPT-12G: HPHTフローセル

小規模なパイプラインやホースの設置の場合、 Rheonics HPT-12Gを提供しています（ 図10）。このフローセルは高圧、高温のプロセスに適しており、ねじ式プロセス接続を使用してセンサーを平行に配置します。

HPT-12Gは、 SRV-X1-12GG 1/2インチのねじ接続部を備えています。これにより、CIP対応のフラッシュ可能なシールが確保され、コーティングおよび塗装ラインに最適です。 HPT-12G より詳細をご確認いただけます。

IFC-34N-SRX: 配管設置フローセル

DN5～DN25（1インチ）のパイプにインラインで取り付ける場合、IFC-34N-SRDフローセルは、図に示すように、プローブをNPTプロセス接続部と平行に配置することでうまくフィットします。 図11.

このアクセサリは、 SRV-X1-34N の三脚と SRD-X1-34Nどちらも3/4インチNPTねじ接続です。入口ポートと出口ポートは同サイズで、チューブアダプターや再循環・バイパスライン用のチューブを接続できます。詳細は IFC-34N-SRV の三脚と IFC-34N-SRD.

流速制限

Rheonics センサーは通常、最大10m/sの流速に対応しています。アトマイザー供給ラインでは、流速が10m/sに達する可能性があるため、沈降を防ぐために、エルボ内でプローブを流れ方向と平行に設置することをお勧めします。これにより機械的衝撃を軽減できますが、この範囲の流速では、測定値に過度のノイズが加わる可能性があります。詳細については、以下をご覧ください。 Rheonics 高流量・高粘度用途向けタイプSRセンサー

洗浄プロセスとCIP/SIP手順

SRVまたはSRDセンサーの長期的な精度確保には、定期的な洗浄が必要となる場合があります。コーティング液は沈殿物や固形物を形成しやすく、特に高粘度条件下ではセンサーの先端に付着して測定値を歪める可能性があります。洗浄手順の詳細については、以下をご覧ください。掃除方法 Rheonics プローブ？.

さらに、センサーの機械設計はデフォルトで衛生的であるため、センサーは Clean-in-Place (CIP) 手順に適しています。

可動部品と障害物

コーティング溶液やコーティング材料は、攪拌アームやパドルなどの機械部品を備えた混合タンクで調製されることがよくあります。干渉や損傷を防ぐため、センサーと可動部品の間に十分なクリアランスを確保することが不可欠です。

バブル

気泡に関しては、SRVセンサーは流体中の気泡の存在の影響を受けません。一方、粘度と密度の両方を測定するSRDセンサーは、密度測定が気泡の影響を受けやすいため、高濃度の気泡が存在する環境での使用は推奨されません。これは、測定精度の低下につながる可能性があるためです。

• 【1] Metaltrade Comax。「コイルコーティングライン製品」
• 【2] BDMコイルコーター。「プレミアスチールコイルコーティングソリューション」
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