JP2004524966A - 塗布装置 - Google Patents

Abstract

進入側リップ（６）と進出側リップ（７）との間に形成される塗布ノズルとして形成された配量スリット（５）を有する、特に紙またはボール紙から成る移動する材料ウェブに液状またはペースト状の媒体（Ｍ）を直接または間接的に塗布するための装置では、本発明により、ノズルリップ（６、７）の少なくとも１つに、流体によって貫流される少なくとも１つの温度調節チャネル（１１、１２）がそれぞれ統合されることが意図される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布装置の進入側リップと進出側リップとの間に形成された塗布ノズルとして形成された配量スリットを有する、特に紙またはボール紙から成る移動する材料ウェブに液状またはペースト状の媒体を直接または間接的に塗布するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような一般型の塗布装置がＥＰ−Ａ ０７０１０２２から公知である。この文献には、いわゆる「自由噴流ノズル」が開示され、供給または塗布ノズルによって圧力下で噴出される噴射流が、自由にかつ支持されずに、周囲によって回転する材料ウェブに直接または間接的に衝突する。
【０００３】
さらなる一般型の塗布装置が、例えば、後に公開されたＤＥ １００１２３４５に記載されている。この文献では、いわゆる「カーテンコータ」、すなわちカーテン塗布装置が対象とされており、この塗布装置によって、塗布媒体は本質的に重力に従って供給ノズルから被覆すべき表面に達する。
【０００４】
塗布装置の両方のタイプは、塗布媒体用の分配管を有する。媒体は、分配管から通過開口部を介して供給スリット内に、またそこから塗布ノズルを形成する配量スリット内に達し、次に媒体はこの配量スリットから流出する。この場合、配量スリットは２つのノズルリップから形成される。リップの一方または両方のリップを調整することによって、流出幅を変更できる。
【特許文献１】
ＥＰＡ０７０１０２２号明細書
【特許文献２】
ＤＥ１００１２３４５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
媒体の直接塗布の場合、材料ウェブは供給ノズルを走り過ぎて、媒体が直接加えられる。
【０００６】
この場合、材料ウェブは、たいていの場合支持面、例えば支持ローラを介して走る。
【０００７】
媒体の間接的塗布の場合、塗布媒体は、最初に対向要素（例えば塗布ローラまたはエンドレス回転テープ）の表面に加えられ、そこから、材料ウェブが通過するニップ内で対抗要素から材料ウェブに移るようにされる。
【０００８】
塗布装置の上を材料ウェブが走る配量スリットの側面に位置する、配量スリットを形成する両方のリップは、進入側リップと呼ばれる。それに応じて、材料ウェブが塗布装置から走り去る配量スリットの側面に位置するリップは、進出側リップと呼ばれる。
【０００９】
上述のこれらの構成要素のすべては、機械幅で（すなわち、紙またはボール紙ウェブを製造および／または仕上げするために機械の全幅にわたって）形成される。これらの構成要素は、処理すべき材料ウェブの幅に本質的に適合され、この場合、約１０ｍ以上の幅は現在まれではない。その上、常に高まる機械速度の要求により、媒体の均一な塗布の実施はますます困難になっている。さらに、このように長く延在した構成要素は撓む傾向を有する。
このようなノズル塗布装置によって、優れた塗布結果が達成可能である。しかし、これらの塗布装置またはそれらのノズルは、それらが機械幅の配量スリットの供給領域における詰まりに対して非常に敏感であるという不都合を有し、この場合、このスリットは、僅かなミリメートル、特にたった約０．８ｍｍのみの非常に小さな開口幅を有するに過ぎない。
このため、時間の経過と共に、大部分は最高６０℃の熱い塗布媒体の汚染物および微粒子のような小さな粒子が、媒体を案内する配量スリットの側面に固着して硬化し、この結果、塗布が材料ウェブの全幅にわたってもはや十分に均一に行われず、これによって塗布品質が低下する。
このため、沈殿物（「こびりつき」）を機械式にまたは液力手段によって直接除去するために、非常に費用のかかる洗浄措置が必要となる。このために、しばしば機械の停止さえも必要となり、これが機械の利用可能性の著しい制限、生産停止および高コストを引き起こす。
この領域を外側から冷却する試みも部分的に行われている。冷却効果は重要な領域には不十分であるので、この措置は当然成功をもたらしていない。
【００１０】
したがって、本発明の課題は、一方で塗布ノズルの供給領域の微粒子の固着を、他方で塗布装置の構成要素の熱による撓みを回避できる、少なくとも最小にし得る塗布装置をさらに開発することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、両方の課題は、塗布装置の両方のノズルリップの少なくとも１つに、流体によって貫流される少なくとも１つの温度調節チャネルがそれぞれ統合されることによって解決される。温度調節流体として水または空気も使用される。
【００１２】
したがって、同一の装置により簡単な方法で、第１の課題（塗布ノズルの重要な領域における微粒子の沈殿物およびこびりつきの回避または低減）を冷却流体によって、あるいは好ましくは第２の課題（塗布結果に関係する塗布装置の構構成要素の熱による撓みの低減または防止）を、塗布媒体の温度に適合される流体によって解決することが可能である。
【００１３】
塗布媒体は、通常最高約６０℃の熱さであり、これによって塗布装置、特に配量スリットを有するノズルリップが加熱される。
発明者は、低温または冷却された流体によって、ノズルリップの外面と内面との間に温度差が発生可能であることを認識した。これによって、配量スリットの媒体案内面に復水が形成され、配量スリットによって形成された復水により微粒子の「固着」が阻止されるか、少なくとも著しく低減される。
【００１４】
これによって、装置はほぼ自己洗浄式に働くので機械の遮断は不必要であり、またより長い運転休止の際にも塗布装置は直ちに再び投入可能である。塗布層の不良個所が避けられる。
【００１５】
塗布媒体の温度に適合された流体を使用する場合、これによって熱による撓みが最小化される。
【００１６】
したがって、低温または加熱流体の選択は、優先的に解決しようと望む課題によって左右される。
【００１７】
少なくとも１つの温度調節チャネルがノズル端部の直接近傍に、すなわち流出側端部または装置の供給領域に位置決めされる場合、特に有効であるが、これは、この領域が「こびりつき」にとって重要な領域であるからである。
【００１８】
本発明の有利な形態において、少なくとも１つの温度調節チャネルが、自由周辺部に向かって方向付けられた１つのノズルリップ（複数のノズルリップ）の側面に配置されることが意図され、この場合、自由周辺部を指す側面の温度調節チャネルの領域のノズルリップの壁厚は、媒体によって接触される側面の壁厚よりも小さい。
【００１９】
このことは、それぞれのノズルリップがこの部分において熱によりほとんど変形できないという長所を有する。
【００２０】
ノズルリップのこの外側壁部が、外側に対して温度調節チャネルをさらにシールする薄壁の構成要素を形成する場合、有効である。構成要素、例えば帯状板は、０．１〜３ｍｍ、好ましくは０．２〜１ｍｍの厚さを有するだけでよい。
【００２１】
金属部分、すなわちノズルリップおよび帯状板は、レーザ溶接によってまたは接着によってまたははんだ付けによって互いに結合される。この技術は、高精密かつ密な結合を可能にする。さらに、これによって、ノズルリップの意図しないそり返りを回避できる。
【００２２】
さらなる実施態様の特徴は、さらなる下位請求項から得られる。
本発明による装置は構造的に簡単に構成される。本装置は、材料ウェブ、特に紙またはボール紙ウェブを製造または仕上げるために、例えば溝および／または壁部を冷却するためにもともと機械に存在する流体供給部の他に、余分な構成要素を必要としない。
【００２３】
流体供給管路の対応する分岐は、簡単な方法で実施できる。
【００２４】
自由噴流ノズルまたはカーテンノズル装置のような既存のノズル塗布装置は、塗布装置の支持構造および言及したノズルリップが別個の構成要素である場合、本発明に従って形成された温度調節可能なノズルリップにより簡単に装備変更できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
実施例を参照して、本発明について以下により詳細に説明する。
【００２６】
図面では、同一の構成要素には、同一の参照番号が選択されている。
【００２７】
図１から理解されるように、移動する紙ウェブＢを被覆するための塗布装置は、機械全幅（紙の製造または仕上げ機械の幅または塗布装置の幅）にわたって延在する支持構造または支持梁１を含む。
【００２８】
選択例では、紙ウェブは支持ローラＷを介して走り、塗布媒体Ｍで直接被覆される。
【００２９】
支持梁１は、顔料を含む塗布染料、のりまたは澱粉のような塗布すべき液状またはペースト状の塗布媒体Ｍのための分配管２（いわゆるインキ分配管）含む。
【００３０】
この分配管に、供給チャネル４の中に継続する補償室３が隣接する。供給チャネル４は、進入側リップ６と進出側リップ７との間に形成される配量スリット５の中に通じる。
【００３１】
ここで、進入側リップ６は、被覆すべき面（ここでは紙ウェブＢ）が配量スリット５に向かって走るリップであることをもう一度指摘したい。それによれば、意味に即して、進出側リップ７は、ウェブが流れ出るリップである。
【００３２】
図１から、進入側リップ６の自由端部が、進出側リップ７の自由端部を越えて延在し、また塗布媒体のガス抜きを目的とした凹状に湾曲した偏向面８を備えることが理解される。
【００３３】
特にこの領域、すなわち、本図では塗布媒体がノズルを離れるノズルまたはノズル先端の供給領域では、時間の経過と共に、成分が塗布媒体Ｍまたはその他の汚染物に沈積し、そこに固着するおそれがある。
【００３４】
これを低減または完全に回避するために、ノズルリップ６と７の先端に、すなわち流出側端部に、および配量スリット５の媒体接触側面５ａと５ｂと反対側９と１０（すなわち、ノズルリップ６の外側９およびノズルリップ７の外側１０）に、少なくとも１つの温度調節チャネル１１と１２がそれぞれ設けられる。
【００３５】
図１から図４では、対応するノズルリップにそれぞれ１つのみのチャネルが統合される。しかし、個々のチャンバまたは平行に延在するチャネルの配置も考えられる。
【００３６】
特に図２の詳細図から、自由周辺部を指す側面の温度調節チャネル１１と１２の領域のノズルリップ６と７の壁厚Ｗ１が、媒体接触面５ａまたは５ｂを指すノズルリップ６と７の壁厚Ｗ２よりも小さいことが理解できる。これによって、ノズル端部の変形はほとんど生じない。試験において、これによって、ノズル端部の熱応力に基づくスリット（ノズルスリット５）の変化はごく最小であることが確認されている。その変化は、例えば０．８ｍｍのスリット幅の場合５％未満である。
【００３７】
すべての図の代わりに、図２にのみ矢印Ｚが示されており、温度調節チャネル１１または１２内への水または空気のような流体の供給を示している。望ましくないこびりつきを防止するために（好ましい利用可能性）、あるいは装置の熱による撓みを低減するためにも流体を使用すべきかどうかに応じて、冷却流体または塗布媒体の温度に適合された流体を供給するかどうかが決定される。その都度選択される流体（水または空気）は、装置の始動段階および／または作動段階においてチャネル１１、１２を通して導くことができる。
【００３８】
冷却のために流体を使用する場合、流体は周囲よりも低温でなければならないであろう。
【００３９】
上述の壁厚Ｗ１は、薄い構成要素１４と１５によって有利に形成されるので、塗布媒体、乾燥装置等によって加熱されるノズルリップ全体は、冷却流体が温度調節チャネル１１と１２を貫流する際に熱によりほとんど変形できない。
【００４０】
このような変形は、薄壁の構成要素１４、１５による上記の形成なしには、材料ウェブの幅にわたる塗布結果に悪影響を及ぼすであろう。塗布装置の幅が増すにつれ、この負の効果は一層強まる。したがって、本発明の別の重要な観点は、すなわち、構成要素または壁厚がより薄くなると、それだけ熱変形が小さくなることである。
【００４１】
図１による図面から、構成要素１４が２分割され、またこの示した別形態の取付けの場合、水平脚部１４ａと垂直脚部１４ｂとから構成されることがさらに理解できる。脚部１４ｂは、同時に、それ自体公知の調節装置１６のための作用箇所として使用され、この作用箇所によって、進入側リップ６から進出側リップ７の間隔、したがって配量スリット５の幅が調整可能および可変である。
【００４２】
しかし、当然、図２から図４に示したように構成要素１４を一体に形成することができる。
【００４３】
構成要素１４、１５による温度調節チャネル１１、１２の閉鎖は、本例の場合、０．７ｍｍの厚さの薄い帯状板によって行われる。ノズルリップ６、７の金属製構成要素との結合は、高精密に行われる。この例として、特に１．２〜３．０キロワットの出力範囲の高出力ダイオードレーザによるレーザ溶接法が設けられる。このように形成される溶接シームでは、ノズルリップの熱歪みの危険は生じない。
【００４４】
両方のノズルリップ６と７の長さは、同一の長さで（図３と図４参照）、あるいは進入側リップ６が図１と図２に示したように進出側リップ７の自由端部を越えて延在するようにも形成することができる。
【００４５】
図３には、カーテンコーティング（Ｃｕｒｔａｉｎ Ｃｏａｔｉｎｇ）のための塗布装置が示され、この装置は、図１による装置と本質的に等しく構成され、このため同一の参照番号が付与されている。
【００４６】
この場合、温度調節チャネル１１と１２ならびに薄い外壁１４と１５を有するノズルリップ６と７は、垂直に下方を示して配置され、また同一の長さに形成される。リップ６と７の間に存在する配量スリット５は、選択例では、塗布媒体を下方に材料ウェブＢ（図３に示したように）の上に直接供給し、この場合、媒体Ｍは重力の影響下でノズルから流出する。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】自由噴流ノズルの形態の本発明による塗布装置の全体の概略断面図である。
【図２】本発明によるノズルリップの第２の別の実施態様の詳細図である。
【図３】カーテン塗布ノズルの形態の本発明による塗布装置の非常に概略的な断面図である。
【図４】本発明によるノズルリップの第３の別の実施態様の詳細図である。

Claims (9)

1. 進入側リップ（６）と進出側リップ（７）との間に形成される塗布ノズルとして形成された配量スリット（５）を有する、特に紙またはボール紙から成る移動する材料ウェブに液状またはペースト状の媒体（Ｍ）を直接または間接的に塗布するための装置において、
   ノズルリップ（６、７）の少なくとも１つに、流体によって貫流される少なくとも１つの温度調節チャネル（１１、１２）がそれぞれ統合されることを特徴とする装置。
2. 温度調節チャネル（１１、１２）が、配量スリット（５）の流出側端部に、および配量スリット（５）の媒体接触側面（５ａ、５ｂ）と反対側のノズルリップ（６、７）の側面（９、１０）に配列されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 自由周辺部を指す側面（９、１０）のそれぞれの温度調節チャネル（１１、１２）の領域の両方のノズルリップ（６、７）の壁厚（Ｗ１）が、配量スリット（５）の媒体接触側面（５ａ、５ｂ）に対する壁厚（Ｗ２）よりも小さいことを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
4. 温度調節チャネル（１１、１２）が、自由周辺部に向かって薄壁の構成要素（１４、１５）によって閉じられることを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
5. 構成要素（１４、１５）が、０．１〜３ｍｍ、好ましくは０．２〜１ｍｍの壁厚（Ｗ１）を有することを特徴とする、請求項４に記載の装置。
6. 構成要素（１４、１５）が、レーザ溶接法、好ましくは０．２〜３．０ＫＷの出力範囲の高出力ダイオードレーザによって、あるいははんだ付けによって、あるいは接着によって高精密にノズルリップ（６、７）と結合可能であることを特徴とする、請求項４または５に記載の装置。
7. 温度調節流体として、冷却されたまたは加熱された水あるいは冷却されたまたは加熱された空気が選択可能であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
8. 圧力下で塗布媒体（Ｍ）を供給する自由噴流ノズルを形成するノズルリップ（６、７）を特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
9. カーテンコーティング（Ｃｕｒｔａｉｎ Ｃｏａｔｉｎｇ）用のノズルを形成するノズルリップ（６、７）を特徴とし、前記カーテンノズルが本質的に重力の影響下で塗布媒体（Ｍ）を供給する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。