JP2004358336A

JP2004358336A - 塗工液の前処理方法及び製造方法

Info

Publication number: JP2004358336A
Application number: JP2003158871A
Authority: JP
Inventors: Kenji Hayashi; 賢二林
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】塗工液からゴミ、溶存気体及び気泡を含む異物を除去して塗膜故障を抑制するとともに、脱気装置の寿命を延ばす。
【解決手段】脱気手段としての膜脱気装置１６とバッファタンク２１とを上流側より直列に設置し、濾過装置１３の下流側にこれらを設置する。塗工液を濾過装置１３にて濾過した後、膜脱気装置１６にて溶存気体を除去し、さらにその後、バッファタンク２１にて気泡を除去する。これにより、ゴミやリザーブタンク１１等で発生及び混入した乾きカス等の異物と、溶存気体と気泡は除去され、塗膜故障は防止される。また、膜脱気装置１６の上流側で濾過を実施することにより、膜脱気装置１６は、その気液分離膜の目詰まりが抑制され、使用寿命が長くなる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗工液の前処理方法及び製造方法に関するものであり、特に、長尺状の支持体に連続して塗布する塗工液の前処理方法及び製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
印刷用感光性製板（ＰＳ版）の製造ラインでは、ローラ等により搬送されているアルミ等の長尺状支持体に塗工液を塗布している。塗工液は、その性状や、目的とする製品の種類等に応じて選定された塗布ヘッドに送液され、その塗布ヘッドから支持体上へと塗布される。この塗工液の状態は、支持体上に形成される塗膜に大きな影響を与えるものであり、例えば、気泡の混入が挙げられる。
【０００３】
塗工液への気泡の混入、及び塗工液における気体の溶存は、塗膜におけるスジやふくれ、ピンホール等の原因となったり、さらには塗膜ギレを引き起こすこともある。そこで、さまざまな脱気方法が適用されており、塗工液を静置脱泡する方法や、塗工液の入っているタンク内部を吸引ポンプを用いて減圧する方法、多孔性膜を用いる方法、膜材をスパイラル状あるいはプリーツ状に重ねてモジュール化した膜脱気装置を用いる方法等がある。
【０００４】
なかでも膜脱気装置は、低濃度溶液や油脂液、界面活性剤を含有する液を脱気対象液とする場合に有効とされており、高濃度溶液や、半導体製造で使用されるような特殊液等にも使用することができるものも提案されている。このような膜脱気装置としては、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体の薄膜を封筒状とした膜材を液体流路形成材を介してスパイラル状あるいはプリーツ状に重ね、その内部に除去気体の流路が形成され、内部を減圧させて用いるもの等がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、低表面張力や、溶質の易析出性といった塗工液の諸性質や、製造設備のコンパクト化等を考慮して、フッ素樹脂フィルムを気液分離膜とした膜脱気装置を用いることが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
図２は、ＰＳ版の製造工程における塗工液の従来の前処理工程を示す概略図である。前処理設備５０は、リザーブタンク５１と、送液用のポンプ５２と、膜脱気装置５３と、真空ポンプ５６とを有している。さらに、その下流側には、濾過装置５７が設けられ、塗工装置５８に接続している。調製された塗工液は、リザーブタンク５１から送液用のポンプ５２により膜脱気装置５３に送られる。膜脱気装置５３においては、塗工液中から溶存気体と極少量の気泡が、真空ポンプ５６により内部減圧されることにより除去される。膜脱気装置５３による処理を経た塗工液は、濾過装置５７により異物を除去された後、塗工装置５８へ送られる。塗工装置で、支持体への塗布に供されなかった塗工液は、リザーブタンク５１へ送られて、再び上記同様の工程を経る。
【０００７】
ところで、リザーブタンク５１においては、塗工液から固形分が析出したり、塗工液量の変化による液面高さの変化等が原因となってその内壁に乾きカスが発生する場合がある。これらの異物は、塗工液と伴に濾過装置５４へ送られ、濾過装置５４にて除去される。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−２２５２０６号公報（第２−５頁、第９図）
【特許文献２】
特開平１１−１８８２０２号公報（第２−３頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２に示すような工程は、塗工液の脱気の中でも、溶存気体の除去を主目的とした工程となっており、塗工液にもともと含まれていた気泡や、送液途中で発生した気泡等の、特に細かな気泡は、膜脱気装置５３では除去されない。したがって、このような気泡は塗工液と伴に塗工装置５８へ送られて塗布に供され、塗膜に含まれることとなる。塗膜に気泡が入った場合には、塗布スジや膨れの他、塗膜切れ等につながることもあり、塗膜故障となる。また、図２に示すような工程においては、異物が膜脱気装置５３の内部の膜材を詰まらせ、膜脱気装置５３の使用寿命を短くしてしまうという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑み、塗工液中の気泡及び溶存気体を除去することができるとともに、膜脱気装置の使用寿命を長くすることができる塗工液の前処理方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、塗工液を脱気または濾過する前処理方法において、脱気手段としての膜脱気装置とバッファタンクとを上流側より直列に設け、前記塗工液を、濾過した後に、前記脱気手段により脱気することを特徴として構成されている。
【００１２】
さらに、本発明は、上記の前処理方法を用いた塗工液の製造方法を含んで構成されている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図１は、印刷用感光性製版（ＰＳ版）において、本発明を実施した塗工液の前処理工程を示す概略図である。前処理設備１０は、リザーブタンク１１と、送液用ポンプ１２と、濾過装置１３と、濾過装置１３と、膜脱気装置１６とを有しており、膜脱気装置１６には、吸引用の真空ポンプ１７が備えられている。前処理工程においては、膜脱気装置１６の下流側にバルブ１８を備えたバッファタンク２１が設けられており、ここから塗工装置２２へと接続される。
【００１４】
塗工液は予め所定の調製方法により調製されており、リザーブタンク１１に暫時適量滞留し、送液用のポンプ１２にて濾過装置１３に送られて濾過される。これにより、塗工液において析出した固形成分やゲル状物をはじめ、リザーブタンク１１の内壁にて発生した乾きカス、さらに濾過装置１３に至る過程で塗工液に混入したゴミ等の異物は濾別される。このように、濾過装置１３を、膜脱気装置１６の上流側に設けることにより、膜脱気装置１６の気液分離膜の目詰まりを抑制し、膜脱気装置１６の使用寿命を長くすることができる。
【００１５】
本発明は、濾過装置１３の濾過形式やフィルタの濾過孔径等の濾過精度等に依存するものではない。ただし、用途に応じた被処理液の性状を保持することができ、かつ、下流側に設置した膜脱気装置１６における処理能を損なわないものとすることが好ましい。さらに、濾過処理流量や液温等の各種処理条件において十分な強度を有し、被処理液への耐腐食性を有するフィルタを用いることが好ましい。
【００１６】
濾過装置１３にて濾過処理を施された塗工液は、その下流に設けられた膜脱気装置１６において溶存気体及び一部の気泡が除去される。本実施形態においては、膜脱気装置として、膜材をスパイラル状にモジュール化した気液分離膜を設けた脱気装置（型式；ＤＭＳ−２Ｆ−３ＦＦ、ジャパンゴアテックス社）を用いている。これは円筒状のハウジングに気液分離膜が設けられるとともに、中空の中芯が設けられており、気液分離膜はフッ素系樹脂をその構成材料としている。ハウジングには、塗工液を導入する給液口と、気液分離処理を経た塗工液を下流側の装置へ送液するための排出口とが設けられている。中芯はポンプ１７が連結されており、気液分離膜により通液部と減圧部とに分割されている。この膜脱気装置１６においては、溶存気体及び一部の気泡がその減圧機能により塗工液から分離される。
【００１７】
膜脱気装置１６の中芯における減圧度としては、４．０×１０^３Ｐａ以下とすることが好ましく、１．３×１０^３Ｐａ以下とすることがより好ましい。なお、ここで、減圧度とは、大気圧との差を意味する。また、脱気度としては、９０％以下とすることが好ましく、８０％以下とすることがより好ましい。ここで脱気度（単位；質量％）とは、脱気前の液の溶存酸素量をＸ（ｍｇ／リットル）とし、脱気後の液の溶存酸素量をＹ（ｍｇ／リットル）としたとき（Ｙ／Ｘ）×１００にて求められる値である。ただし、本発明は上記の減圧度や脱気度の範囲に限定されるものではなく、例えば、塗工液の送液量等の塗工条件や、塗工方法、塗膜故障の発生のし易さや、塗工液の性状等に応じて適宜設定されるものである。
【００１８】
膜脱気装置１６の気液分離膜の素材としては、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体ポリマーフィルム、あるいは、四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体ポリマーフィルム、四フッ化エチレン−エチレン共重合体ポリマーフィルム等に代表されるフッ素系ポリマーが特に好ましいが、本発明はこれらの素材に限定されるものではない。
【００１９】
上記のようなフッ素系ポリマーを用いた場合には、分離膜の薄膜化による膜脱気装置１６のコンパクト化が可能となり、さらに、感光性塗布液等が被処理液のときには洩漏することなく、気液分離膜の経年劣化を特に抑制することができるので、好ましい。
【００２０】
また、気液分離膜の厚みは、１００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であることがより好ましい。この厚みが１００μｍより大きいと、脱気性能が著しく低下するとともに、膜脱気装置１６が大型化する。さらに、本発明は、ハウジングの形状等の装置形状に依存するものでもない。
【００２１】
本発明においては、膜脱気装置１６における溶存気体の除去効果は、塗工液の粘度が１ｍＰａ・ｓ以上で大きく認められ、５ｍＰａ・ｓでより大きく、高粘度の液ほど大きい。
【００２２】
膜脱気装置１６にて処理された塗工液は、バッファタンク２１へ送られる。バッファタンク２１には、内部の圧力を検出する圧力計（図示せず）が備えられており、給液口は側面の上部であって、排出口は側面の下部に設けられている。また、バッファタンク２１にはバルブ１８が設けられ、このバルブ１８の開閉操作により塗工液に気泡として含まれる気体が外部に排出される。本発明は、バッファタンク２１の構造に依存するものではないが、内部の上部に邪魔板２１ａ等の仕切り板が備えられていることが好ましい。これにより、気泡除去効果がより高められる。
【００２３】
本実施形態においては、気泡の除去のためにバッファタンク２１を使用したが、他の公知の気泡除去装置をこれに代えて用いることができ、バッファタンク２１に限定されるものではない。
【００２４】
以上のように、濾過してから膜脱気装置１６により溶存気体を除去し、さらにその後バッファタンク２１による気泡除去を行うことにより、塗工液中の異物と溶存気体と気泡とを除去することが可能となる。また、膜脱気装置１６の上流側に濾過装置１３を設置していることから、膜脱気装置１６における気液分離膜の目詰まりを抑制し、膜脱気装置１６の使用寿命を長くすることができるので、製造コストを抑制することができる。
【００２５】
本実施形態においては、濾過装置１３は、膜脱気装置１６の上流側のみ設けられているが、さらに、膜脱気装置１６の下流側の任意の位置に設けられてもよい。これにより、例えば、膜脱気装置１６の内部や、バッファタンク２１において発生、または混入した異物をも除去することができ、塗工液の性状をより高めることができる。また、バッファタンク２１に代えて、濾過装置を設けてもよい。この場合には、濾過装置１３での濾過により異物が除去され、バッファタンク２１に代えて設置した濾過装置では濾過とともに気泡除去がなされるので、上記実施形態と同様の、異物と溶存気体と気泡の除去効果が得られる。このとき、上流側の濾過装置１３は、大きな異物を除去するために低い濾過精度として、一方、下流側の濾過装置は、微細気泡を除去できるように高い濾過精度とすることが好ましい。
【００２６】
本発明は、被処理液が、ＰＳ版製造用の塗工液である場合に特に有効であるが、様々な液に対して、異物や気泡、溶存気体の除去効果を発揮する。例えば、粘度が３×１０^−２Ｐａ・ｓ以下の液を被処理液とした場合には、本発明は特に大きな適用効果を得ることができる。
【００２７】
被処理液がＰＳ版の塗工液である場合には、その溶媒は限定されず、水、有機溶媒等を用いることができる。有機溶媒としては、メタノールやエタノール、プロパノール等の各種アルコールや、メチルエチルケトン等の各種ケトン類等を例示することができ、これらの溶媒は単独で用いることもできるし、複数を混合して用いることもできる。
【００２８】
また、被処理液がＰＳ版の塗工液である場合には、その固形成分としては、主成分としての各種ポリマーの他に、紫外線吸収剤、分散剤等の各種添加剤等を含むことができる。
【００２９】
さらに、この塗工液を塗布する対象としての支持体としては、金属やポリマーを主成分とする各種ウェブとすることができる。例えば、金属としてはアルミニウム（Ａｌ）等を例示することができ、ポリマーとしては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエチレン−２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）等の各種ポリエステル、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリイミド（ＰＩ）等を例示することができる。
【００３０】
本発明は、上記の支持体に塗布して形成される塗膜の層数には限定されない。塗膜の層数が複数の場合には、図１における前処理設備を、例えば並列に接続して、塗工装置に複数の前処理済みの塗工液を送液することができる。この場合には、多層同時塗布や逐次塗布等に対応することができる。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００３２】
〔実施例１〕
濾過装置１３と膜脱気装置１６とバッファタンク２１とを上流側より直列に接続した図１に示すような前処理設備を用いて、塗工液の前処理を実施した。塗工液は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）と、界面活性剤と水とからなる液であって、粘度は１×１０^−２Ｐａ・ｓである。
【００３３】
膜脱気装置１６における初期脱気能力と、数ヶ月連続使用後の脱気能力を比較することによって、気液分離膜への異物付着による分離能力低下度を評価した。この脱気能力比較は、脱気度、つまり溶存酸素低減率の比較とした。また、膜脱気装置１６への送液圧力上昇変化により気液分離膜の孔閉塞度を評価しするとともに、膜脱気装置１６の内部における異物付着状態を目視にて観察し評価した。さらに、塗膜の面状を目視にて観察し、評価した。
【００３４】
本実施例の結果、溶存酸素削減率が、初期と数ヶ月使用後とはともに８５質量％であって、変化がなく、脱気能力の低下はなかった。また、送液圧力の上昇は見られず、膜脱気装置１６の内部には異物の付着が認められなかった。塗膜の面状は非常に良好であった。
【００３５】
〔実施例２〕
バッファタンク２１に代えて濾過装置を設置し、その他の条件は実施例１と同様にして実施した。本実施例の結果、溶存酸素削減率が、初期と数ヶ月使用後とはともに８５質量％であって、変化がなく、脱気能力の低下はなかった。また、送液圧力の上昇は見られず、膜脱気装置１６の内部には異物の付着が認められなかった。塗膜の面状は非常に良好であった。
【００３６】
〔比較例〕
バッファタンクを設けず、膜脱気装置５３と濾過装置５７とを上流側より直列に接続した図２に示すような前処理設備を用いて、塗工液の前処理を実施した。その他の条件は実施例１と同様にして実施した。本実施例の結果、初期における溶存酸素削減率が８５質量％だったのに対して、数ヶ月使用後における溶存酸素低減率は９０質量％であり、脱気能力は低下した。送液圧力は使用に伴い０．１０ＭＰａから０．１５ＭＰａに上昇し、膜脱気装置１６の内部にはゲル状物の付着が認められた。塗膜面状には、泡ハジキやスジが認められた。
【００３７】
以上の実施例１，２及び比較例の結果により、濾過をおこなってから膜脱気装置による溶存気体の除去を行い、さらにその後バッファタンクにより気泡の除去を実施することにより、塗膜への気泡の混入を抑制して、塗膜故障を防止することができることがわかる。また、バッファタンクに代えて濾過装置を設けることにより同様の効果が得られることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した塗工液の前処理工程を示す概略図である。
【図２】塗工液の従来の前処理工程を示す概略図である。
【符号の説明】
１０前処理設備
１３濾過装置
１６膜脱気装置
１７ポンプ
１８バルブ
２１バッファタンク

Claims

塗工液を脱気または濾過する前処理方法において、
脱気手段としての膜脱気装置とバッファタンクとを上流側より直列に設け、
前記塗工液を、濾過した後に、前記脱気手段により脱気することを特徴とする塗工液の前処理方法。
請求項１記載の前処理方法を用いることを特徴とする塗工液の製造方法。