JP2004008946A

JP2004008946A - グラビア塗布方法及び装置

Info

Publication number: JP2004008946A
Application number: JP2002166832A
Authority: JP
Inventors: Koji Kodo; 小堂　厚司; Kazuhiko Noujiyou; 能條　和彦; Shuichi Endo; 遠藤　修一; Tomonari Ogawa; 小川　朋成
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2002-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】塗布液量が少ない場合や塗布速度が遅い場合でも「泡ハジキ故障」や「スジ故障」を確実に防止でき、且つ可撓性支持体の厚み分布や可撓性支持体のテンション分布があっても可撓性支持体幅方向の塗布厚み分布を均一に塗布することができる。
【解決手段】ドクターブレードを使用せずに、連続走行するウエブ２０をグラビアロール１２に、ビィッカース硬度が４０度以上、７０度以下のバックアップロール１４で０．２ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ以下の圧力で押し付けながら、グラビアロール１２で掻き上げられる過剰量の塗布液１６の全てをグラビアロール１２とウエブ２０とが接する塗布点Ｑに供給することにより、該塗布点Ｑ直前に塗布液１６の液溜まり３８を形成しながら塗布する。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、グラビア塗布方法及び装置に係り、特に、蒸発の速い有機溶剤を使用した塗布液を用いて、連続走行する可撓性支持体（以下「ウエブ」という）に、薄膜均一塗布する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続走行するウエブに塗布液を塗布する塗布装置の１つにグラビア塗布装置があり、図３はドクターブレードを使用した従来の一般的なグラビア塗布装置である。図３に示すように、グラビア塗布装置１は、液パン２の塗布液３中に下部が浸ったグラビアロール４を回転させて塗布液３を液パン２から掻き上げることによりグラビアロール４のロール面に形成されたセル内に所望の塗布量よりも過剰量の塗布液を保持する。そして、セルに塗布された過剰量の塗布液３を掻き揚げる途中でドクターブレード５で過剰の塗布液３をグラビアロール４から掻き落とすことによりウエブ６に塗布する塗布量をセル内に計量し、計量した塗布液３をバックアップロール７で支持されて連続走行するウエブ６に転写する。
【０００３】
しかし、グラビアロール４で掻き揚げられた塗布液３の過剰分はドクターブレード５で掻き落とされた後のロール面には非常に薄い塗布液膜が形成され、表面張力によりセル内の塗布液表面は凹形状になる。更に、ドクターブレード５の位置からウエブ６とグラビアロール４とが接する接触点８までセル内の塗布液３が掻き揚げられる間に、塗布液中の溶剤が蒸発するので、凹形状は更に深くなる。このため、接触点８においてウエブと塗布液３との間にウエブに同伴される空気を巻き込んでしまい、この空気が塗布時に泡となってはじける。これにより、ウエブ６に塗布形成された塗布層面が悪くなる、いわゆる「泡ハジキ故障」が発生する。
【０００４】
グラビア塗布において、「泡ハジキ故障」の一要因であるグラビアロール４で掻き上げられる途中での溶剤蒸発を抑制する従来技術としては、特開平１０−２３０５８４号公報がある。この従来技術は、ドクターブレード５とバックアップロール７との間にカバー９を設けることにより、ドクターブレード５から接触点８まで搬送される塗布液３中の溶剤が蒸発するのを抑制することが開示されている。また、グラビア塗布において、ドクターブレード５を使用しない従来技術としては特開平１０−２０４３８８号公報がある。この従来技術は、ドクターブレード５もバックアップロール７も使用しないで、グラビアロール４にラップして連続走行するウエブ６をグラビアロール４に押しつけることによりウエブ６とグラビアロール４との接触点直前に塗布液３の液溜まりＡを形成しながら塗布することにより、離型剤等の各種塗布液が移行することがなく、アンカーに優れた片面粘着テープを製造することが開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平１０−２３０５８４号公報は、カバー９とバックアップロール７との間に、ウエブ６が通過する隙間が必要になるので、ウエブ６に同伴される空気が接触点に到達することを完全には防止できない。また、隙間からカバー９内に新鮮空気が流入することからカバー９内に溶剤蒸気が充満しないので飽和状態にはならず、塗布液からの溶剤蒸発が発生し、「泡ハジキ故障」の原因になる。従って、特開平１０−２３０５８４号公報の技術では、「泡ハジキ故障」を確実に防止できないという欠点がある。
【０００６】
一方、特開平１０−２０４３８８号公報は、ウエブ６の表面粗さ等によるウエブ幅方向の厚みムラや、ウエブ幅方向のテンション分布の影響を受け易く、塗布形成された塗布層幅方向の厚み分布が大きくなり易い。また厚み分布に起因する「スジ故障」が生じ易いといった新たな弊害が発生する。特に、この厚み分布は塗布量が少なくウエブ６に薄膜の塗布層を形成する場合に影響を受け易く、近年の塗布層の薄膜化には対応できない。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みて成されたもので、塗布量が少ない場合や塗布速度が遅い場合でも「泡ハジキ故障」や「スジ故障」を確実に防止でき、且つ可撓性支持体の厚み分布や可撓性支持体のテンション分布を強制して可撓性支持体幅方向の塗布厚みを均一に塗布することのできるグラビア塗布方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決する為の手段】
本発明は、前記目的を達成する為に、連続走行する可撓性支持体を、ビィッカース硬度が４０度以上、７０度以下のバックアップロールを用いて、０．２ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ以下の圧力でグラビアロールに押し付けながら、前記グラビアロールで掻き揚げられる過剰量の塗布液の全てを前記グラビアロールと前記可撓性支持体とが接する接触点に供給することにより、該接触点直前に塗布液の液溜まりを形成して塗布することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、前記目的を達成する為に、塗布液を貯留する塗布液パンと、前記塗布液パンから過剰量の塗布液を掻き揚げるグラビアロールと、連続走行する可撓性支持体を支持すると共に、該可撓性支持体を前記グラビアロールに押し付けて前記可撓性支持体と前記グラビアロールとが接する接触点直前に前記塗布液の液溜まりを形成するビィッカース硬度が４０度以上、７０度以下のバックアップロールと、前記バックアップロールが前記グラビアロールを押し付ける圧力を調整する押し付け圧力調整手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
ドクターブレードを使用した従来のグラビア塗布方法は、可撓性支持体に薄膜の塗布層を精度良く形成することができるが、蒸発の速い有機溶剤を使用した塗布液を用いる場合、ドクターブレードで塗布液の過剰分を掻き落とすと、ドクターブレードの位置からウエブとグラビアロールが接する接触点に進むまでにグラビアロールのセル内に凹形状が形成され、この凹部にウエブに同伴される空気が混入することで「泡ハジキ故障」が発生してしまう。また、ドクターブレードを使用しなければ、「泡ハジキ故障」を解消できるが、可撓性支持体の表面粗さ等によるウエブ幅方向の厚みムラや、ウエブ幅方向のテンション分布の影響を受け易く、塗布形成された塗布層幅方向の厚み分布が大きくなり易いために「スジ故障」が生じ易いといった新たな弊害が発生する。
【００１１】
このことから、本発明者は、ドクターブレードを使用せずに「泡ハジキ故障」と「スジ故障」の両方を防止して、薄膜の塗布層を精度良く形成するグラビア塗布方法を鋭意研究したところ、所定の硬度を有するバックアップロールで可撓性支持体をグラビアロールに所定の圧力で押し付けて可撓性支持体とグラビアロールとの接触点直前に塗布液の液溜まりを形成することで「泡ハジキ故障」と「スジ故障」の両方を防止でき、薄膜均一塗布を達成できることが分かった。
【００１２】
即ち、本発明によれば、連続走行する可撓性支持体を、ビィッカース硬度が４０度以上、７０度以下のバックアップロールを用いて、０．２ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ以下の圧力でグラビアロールに押し付けながら、グラビアロールで掻き揚げられる過剰量塗布液の全てをグラビアロールと可撓性支持体とが接する接触点に供給することにより、該接触点直前に塗布液の液溜まりを形成しながら塗布するようにしたので、「泡ハジキ故障」と「スジ故障」の両方を確実に防止でき、しかも接触点において可撓性支持体に押し付け圧力をかけることで可撓性支持体に塗布形成された塗布層の可撓性支持体幅方向の厚み分布も均一化できる。この場合、可撓性支持体に塗布する塗布液の塗布量は、バックアップロールで可撓性支持体をグラビアロールに押し付ける圧力と、液溜まりを形成する液量とを調整することにより制御できる。
【００１３】
本発明の態様としては、可撓性支持体に塗布される塗布層のウエット厚みが５μｍ以下、又は塗布速度が３〜３０ｍ／分の何れか１の条件を満足することが好ましい。これは、「泡ハジキ故障」は、可撓性支持体に塗布される塗布層がウエット厚みが５μｍ以下の薄膜である場合、又は塗布速度が３〜３０ｍ／分の低速である場合の何れか１の条件下において発生し易いとの知見に基づくものであり、この条件下で本発明を適用すれば、一層高い効果を得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るグラビア塗布方法及び装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１５】
図１は本発明に係るグラビア塗布装置の全体構成の一実施の形態を説明する概念図である。
【００１６】
図１に示すように、グラビア塗布装置１０は、主として、グラビアロール１２と、ゴム等の弾性体で形成されたバックアップロール１４と、バックアップロール１４の押し付け調整手段１７とで構成される。
【００１７】
グラビアロール１２は、そのロール面１２Ａに、塗布液１６を付着保持する凸凹の彫刻加工が施されたセルが形成されており、グラビアロール１２が回転することにより塗布液１６を貯留する塗布液パン１８からロール面１２Ａに掻き揚げられた塗布液１６が、連続走行するウエブ２０に転写塗布される。塗布液１６に使用される揮発性の溶剤としては、メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）等のケトン類、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル類、ベンゼン、トルエン等の芳香族化合物、及びこれらの混合液が挙げられる。
【００１８】
バックアップロール１４は、グラビアロール１２の上側に隣接配置され、図１のＡ−Ｂ方向にスライド可能に設けられる。これにより、連続走行するウエブ２０を支持すると共に、グラビアロール１２とでウエブ２０をニップする。かかるバックアップロール１４のビィッカース硬度は４０度以上、７０度以下になるように形成されており、バックアップロール１４でウエブ２０をグラビアロール１２を押し付ける圧力が０．２ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ以下になるように押し付け調整手段１７によって調整される。
【００１９】
押し付け調整手段１７は、図２に示すように、バックアップロール１４両端の回転軸２２が軸支される軸受２４を、ナット部材２６を介して支柱２８上に添設されたレール３０上にスライド自在に支持すると共に、ナット部材２６を正逆回転可能なモータ３２で回動する送りネジ３４に螺合することにより構成される。これにより、バックアップロール１４がＢ方向にスライドするように送りネジ３４を回動すると、グラビアロール１２に押し付けられるウエブ２０の圧力が大きくなり、バックアップロール１４がＡ方向にスライドするように送りネジ３４を回動すると、グラビアロール１２に押し付けられるウエブ２０の圧力が小さくなる。尚、符号３６は、バックアップロール１４を回転するモータである。
【００２０】
次に、上記の如く構成されたグラビア塗布装置１０を用いたグラビア塗布方法について説明する。
【００２１】
回転するグラビアロール１２で塗布液パン１８から掻き揚げられた所望塗布量よりも過剰な過剰量塗布液１６の全てが、連続走行するウエブ２０とグラビアロール１２とが接する接触点Ｑに供給される。この接触点Ｑにおいて、押し付け調整手段１７により、ビィッカース硬度が４０度以上、７０度以下のバックアップロール１４をＢ方向にスライドすることにより、ウエブ２０をグラビアロール１２に、０．２ＭＰａ以上、２．０ＭＰａの圧力Ｐで押し付ける（図１参照）。接触点Ｑにおいて、ウエブ２０がグラビアロール１２に押し付けられた状態で過剰量の塗布液１６の全てが接触点Ｑに供給されると、接触点Ｑ直前に塗布液１６の液溜まり３８が生じ、液溜まり３８を介して塗布液１６がウエブ２０に塗布される。
【００２２】
ウエブ２０に塗布される塗布量は、バックアップロール１４でウエブ２０をグラビアロール１２に押し付ける圧力Ｐと、液溜まり３８を形成する液量によって制御することができる。また、液溜まり３８を形成する液量は、グラビアロール１２に形成されたセルの深さ等のセル条件、ウエブ２０の走行速度、及びグラビアロール１２の周速度によって制御することができる。
【００２３】
このように、連続走行するウエブ２０を、ビィッカース硬度が４０度以上、７０度以下のバックアップロール１４を用いて、０．２ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ以下の圧力でグラビアロール１２に押し付けながら、グラビアロール１２で掻き揚げられる過剰量の塗布液の全てをグラビアロール１２とウエブ２０とが接する接触点Ｑに供給することで、該接触点直前に塗布液の液溜まりを形成して塗布するようにしたので、「泡ハジキ故障」と「スジ故障」の両方を効果的に防止することができ、且つ均一な薄膜の塗布層を形成することができる。即ち、ドクターブレードを使用せずに、グラビアロール１２で掻き揚げられる過剰量の塗布液の全てを接触点Ｑに供給することで、グラビアロール１２のロール面上に薄い液膜が形成されにくくなると共に、接触点Ｑ直前に塗布液１６の液溜まり３８を形成することにより、グラビアロール１２のロール面は液溜まり３８を潜って接触点Ｑに達する。これにより、掻き上げられる途中で塗布液中の溶剤が蒸発しても、接触点Ｑにおいてグラビアロール１２のセル内の塗布液表面に凹形状が形成されることはない。また、ウエブ２０に同伴される空気は液溜まり３８が空気遮断壁の役割をするので、接触点Ｑまで同伴されることはない。これにより、グラビアロール１２のセル内の塗布液表面が凹形状になることはなく、ウエブ２０に同伴される同伴空気もセル内に混入することがないので、「泡ハジキ故障」を確実に防止することができる。
【００２４】
また。バックアップロール１４として、ビィッカース硬度が４０度以上、７０度以下の弾性を有するバックアップロールを用いて、ウエブ２０を０．２ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ以下の圧力でグラビアロール１２に押し付けるので、ウエブ２０の表面粗さ等によるウエブ幅方向の厚みムラや、ウエブ幅方向のテンション分布の影響を吸収でき、塗布形成された塗布層幅方向の厚みを均一化することができるので、ドクターブレードを使用しなくても「スジ故障」を防止できる。特に、この厚み分布は塗布量が少なくウエブ２０に薄膜の塗布層を形成する場合に影響を受け易いが、バックアップロール１４として、ビィッカース硬度が４０度以上、７０度以下の弾性を有するロールを使用することで、薄膜の塗布層を形成する場合にも影響を受けにくくすることができる。
【００２５】
更に、本発明はドクターブレードを使用しないことから、ドクターブレードがグラビアロール１２に接触することがなく、グラビアロール１２が磨耗しないので、グラビアロール１２の寿命を延ばすことができる。
【００２６】
ところで、従来のドクターブレードを備えたグラビア塗布において、「泡ハジキ故障」が発生する条件を調べたところ、ウエブ２０に塗布される塗布層のウエット厚みが５μｍ以下の薄膜である場合に発生し易いことが分かった。この理由は、塗布量が少ない場合には、グラビアロール１２のセル内に形成される凹形状の体積が塗布量に対して相対的に大きく、塗布液１６が短時間で乾燥し易くなるので、レベリング効果による膜面均一化がなされにくいためと考えられる。従って、ウエブ２０に塗布される塗布層のウエット厚みが５μｍ以下の薄膜である場合に本発明のグラビア塗布方法を適用することが極めて有効である。
【００２７】
また、「泡ハジキ故障」が発生する条件を調べたところ、塗布速度が３〜３０ｍ／分の低速の範囲において発生する頻度が高くなることが分かった。この理由は、塗布速度が３０ｍ／分を下回って遅くなると、ドクターブレードで塗布液１６の過剰分の掻き落としてから接触点Ｑに進むまでに時間がかかり、その間に塗布液中の溶剤が蒸発するので、セル内の凹形状が大きくなるためと考えられる。また、塗布速度が３ｍ／分を下回ると、生産性の点で問題である。従って、塗布速度が３〜３０ｍ／分の低速の場合に本発明のグラビア塗布方法を適用することが極めて有効である。
【００２８】
【実施例】
ウエブとして厚み０．１ｍｍ、幅１０００ｍｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を用い、表１の塗布条件にて図１で示した本発明のグラビア塗布装置（実施例）と、図３で示したドクターブレードを使用した従来の一般的なグラビア塗布装置（比較例１）、図５で示したカバーを備えた従来のグラビア塗布装置（比較例２）、及び図６で示したドクターブレードもバックアップロールを使用しない従来のグラビア塗布装置との塗布性能を評価した。実施例におけるバックアップロールはビィッカース硬度が５０度のものを用い、このバックアップロールでウエブをグラビアロールに１．０ＭＰａの圧力で押し付けた。
【００２９】
試験は、ウエブに塗布する塗布長を１００ｍとし、塗布末尾の１０ｍをサンプリングして塗布層面に発生している「泡ハジキ故障」の個数をカウントすると共に、塗布層面に発生している「スジ故障」を○、△、×の３段階で評価した。○はスジ故障が全くなく良好、△はスジ故障あるが製品許容範囲内、×はスジ故障多く製品許容範囲外を示す。
【００３０】
【表１】

試験結果を表２に示す。
【００３１】
【表２】

表２から分かるように、比較例１及び２はドクターブレードを使用することにより、「泡ハジキ故障」が多数発生しているが、液溜まりを形成して塗布する比較例１及び実施例では「泡ハジキ故障」は全く発生しなかった。
【００３２】
しかし、比較例３は、ウエブの表面粗さが０．５０μｍＲａになると、その厚み分布の影響で「スジ故障」が製品許容範囲外にまで悪化してしまうのに対し、本発明の実施例では製品許容範囲内に納まっている。
【００３３】
このことから、塗布量が少ない場合や塗布速度が遅い場合でも「泡ハジキ故障」や「スジ故障」を確実に防止するためには、接触点直前に液溜まりを形成するだけでなく、ビィッカース硬度が４０度以上、７０度以下のバックアップロールを用いて、０．２ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ以下の圧力でウエブをグラビアロールに押し付けて塗布することが重要であることが分かる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のグラビア塗布方法及び装置によれば、塗布量が少ない場合や塗布速度が遅い場合でも「泡ハジキ故障」や「スジ故障」を確実に防止でき、且つ可撓性支持体の厚み分布や可撓性支持体のテンション分布を強制して可撓性支持体幅方向の塗布厚みを均一に塗布することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明のグラビア塗布装置の実施の形態を説明する概念図
【図２】図２は、押し付け調整手段を説明する説明図
【図３】図３は、ドクターブレードを使用した従来の一般的なグラビア塗布装置の概念図
【図４】グラビアロールのセル内に凹形状が形成されるメカニズムを説明する説明図
【図５】図５は、カバーを有する従来のグラビア塗布装置の概念図
【図６】図６は、ドクターブレードとバックアップロールを使用しない従来のグラビア塗布装置の概念図
【符号の説明】
１０…グラビア塗布装置、１２…グラビアロール、１２Ａ…ロール面、１４…バックアップロール、１６…塗布液、１７…押し付け調整手段、１８…塗布液パン、２０…ウエブ、２２…バックアップロールの回転軸、２４…軸受、２６…ナット部材、２８…支柱、３０…レール、３２…モータ、３４…送りネジ、３６…モータ、３８…液溜まり

Claims

連続走行する可撓性支持体を、ビィッカース硬度が４０度以上、７０度以下のバックアップロールを用いて、０．２ＭＰａ以上、２．０ＭＰａ以下の圧力でグラビアロールに押し付けながら、前記グラビアロールで掻き揚げられる過剰量の塗布液の全てを前記グラビアロールと前記可撓性支持体とが接する接触点に供給することにより、該接触点直前に塗布液の液溜まりを形成して塗布することを特徴とするグラビア塗布方法。
前記可撓性支持体に塗布される塗布層のウエット厚みが５μｍ以下、又は塗布速度が３〜３０ｍ／分の何れか１の条件を満足することを特徴とする請求項１のグラビア塗布方法。
塗布液を貯留する塗布液パンと、
前記塗布液パンから過剰量の塗布液を掻き揚げるグラビアロールと、
連続走行する可撓性支持体を支持すると共に、該可撓性支持体を前記グラビアロールに押し付けて前記可撓性支持体と前記グラビアロールとが接する接触点直前に前記塗布液の液溜まりを形成するビィッカース硬度が４０度以上、７０度以下のバックアップロールと、
前記バックアップロールが前記グラビアロールを押し付ける圧力を調整する押し付け圧力調整手段と、
を備えたことを特徴とするグラビア塗布装置。