JP2006194546A - Continuously decompressed drying method and apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、紙、樹脂フィルム、金属箔などの連続状のウェブに印刷またはコーティングによりインキや塗料等を塗布して形成した液状の塗膜を乾燥する技術分野に属する。 The present invention belongs to the technical field of drying a liquid coating film formed by applying ink or paint on a continuous web such as paper, resin film, metal foil or the like by printing or coating.
従来、連続状のウェブにインキ、塗料等を塗布して形成した液状の塗膜の乾燥には、一般的に、(1)ウェブを走行させ、そのウェブに乾燥用の熱風等の気流をほぼ直角方向に吹き付ける衝突流乾燥方式(例えば、特開2004−141759号公報参照)、(2)ウェブを走行させ、そのウェブを赤外線ヒータで加熱する赤外線乾燥方式、(3)ウェブを走行させ、そのウェブに乾燥用の熱風等の気流をほぼ平行に流す並行流乾燥方式、(4)ウェブを加熱したドラムの外周面に接触させて乾燥するドラム乾燥方式が用いられており、高いエネルギー効率により高速乾燥を行いたい場合には(1)の衝突流乾燥方式が用いられている。また、高精度(均一)に乾燥を行いたい場合には、塗膜に気流を直接衝突させない(2)赤外線乾燥方式又は(3)並行流乾燥方式が用いられている。
高速乾燥に適した衝突流乾燥方式の場合、高速の衝突流を液状の塗膜に与え、塗膜上面に形成されている境界層を破壊し、かつ蒸発した溶媒を速やかに取り除くことにより乾燥を行っている。しかしこの方式では、高速の衝突流を発生させるために大量の熱エネルギーを使い、ランニングコストが高くなる。また、熱効率の向上を考慮し、給排気の循環を行うが、効率や安全面から溶媒濃度を適正に保つ必要があり、そのための測定器等設置にコストがかかるといった問題がある。 In the case of a collision flow drying method suitable for high-speed drying, drying is performed by applying a high-speed collision flow to the liquid coating film, destroying the boundary layer formed on the top surface of the coating film, and quickly removing the evaporated solvent. Is going. However, this method uses a large amount of heat energy to generate a high-speed collision flow, which increases the running cost. In consideration of improvement in thermal efficiency, supply and exhaust are circulated. However, there is a problem that it is necessary to keep the solvent concentration appropriate in terms of efficiency and safety, and installation of a measuring instrument for that purpose is costly.
高精度乾燥に適した赤外線乾燥方式の場合、高価な赤外線ヒータを必要とするため設備コストが一般的に高くなる傾向がある。また、並行流乾燥方式の場合には、ウェブに沿わせて給気を行うために層流を発生する必要があり、この際にも設備コストが高くなるとともに、装置サイズ(長さ)も大きくなる傾向があるといった問題がある。 In the case of an infrared drying method suitable for high-precision drying, an expensive infrared heater is required, so that the equipment cost generally tends to be high. In the case of the parallel flow drying method, it is necessary to generate a laminar flow in order to supply air along the web. In this case as well, the equipment cost is increased and the apparatus size (length) is also increased. There is a problem that tends to be.
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、熱エネルギーを使用することなく乾燥を行うことでランニングコストの削減を行うことができ、更に、設備コストを削減すると共に装置サイズ(長さ)も短縮でき、しかも高速乾燥、高精度乾燥を可能とする乾燥方法及び装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such problems, and it is possible to reduce running costs by performing drying without using heat energy, and further reduce equipment costs and apparatus size (length). It is an object of the present invention to provide a drying method and apparatus capable of shortening the speed and drying at high speed and high accuracy.
上記課題を解決すべくなされた本発明は、液状の塗膜の溶媒を蒸発させるために熱エネルギーを使用せず、減圧を利用したものである。すなわち、本願請求項1に係る発明は、塗布により連続状のウェブの表面に形成した液状の塗膜を乾燥する方法であって、前記ウェブを連続的に、減圧状態に保持している空間内を通過させ、前記液状の塗膜に含まれている溶媒を蒸発させることを特徴とする連続式減圧乾燥方法である。
The present invention, which has been made to solve the above-mentioned problems, uses reduced pressure without using thermal energy to evaporate the solvent of the liquid coating film. That is, the invention according to
また、本願請求項2に係る発明は、塗布により連続状のウェブの表面に形成した液状の塗膜を乾燥する装置であって、前記ウェブが水平に通り抜けることができるように配置されたウェブ入口及びウェブ出口を有し、該ウェブ入口とウェブ出口の間を走行中のウェブを取り囲む空間を形成する乾燥装置本体と、該乾燥装置本体内の、前記ウェブを取り囲む空間の少なくとも一部領域を減圧状態に保持するよう前記乾燥装置本体に接続された減圧手段と、前記乾燥装置本体を、前記ウェブが水平に且つ連続的に通過するように前記ウェブを案内する手段を有することを特徴とする連続式減圧乾燥装置である。
Further, the invention according to
請求項3に係る発明は、上記した請求項2に記載の連続式減圧乾燥装置において、前記乾燥装置本体内を、隔壁によって、ウェブの走行方向に関して3個以上の乾燥室に分割し、前記減圧手段で、前記乾燥室内の減圧度をウェブ入口から徐々に上げ、次いでウェブ出口側に向かい徐々に下げるように前記乾燥装置本体内を減圧する構成としたものである。
The invention according to
請求項4に係る発明は、上記した請求項2又は3記載の連続式減圧乾燥装置において、前記乾燥装置本体内のウェブ入口に隣接した領域及びウェブ出口に隣接した領域のそれぞれに、隔壁によって、前記減圧手段に連結されて減圧されている領域から分離された圧力調整室を形成したものである。
The invention according to
請求項5に係る発明は、上記した請求項2から4のいずれか1項記載の連続式減圧乾燥装置において、前記乾燥装置本体のウェブ入口に乾燥装置本体内への外気の侵入を防ぐため、ウェブをはさむように2個のロールを設け、更に前記ウェブの液状の塗膜に接触する側のロールをウェブ走行方向とは逆方向に回転させ、該ロールの上流側のウェブ表面の塗膜を該ロールを通り抜けたウェブ表面に転写する構成としたものである。
The invention according to
請求項6に係る発明は、上記した請求項5記載の連続式減圧乾燥装置において、前記ウェブ入口に設けられている転写用のロールの表面に形成される塗膜の乾燥を防止するよう、前記ウェブ入口側の圧力調整室に溶媒蒸気を噴射する溶媒噴射手段を設けたものである。
The invention according to claim 6 is the continuous vacuum drying apparatus according to
請求項7に係る発明は、上記した請求項6記載の連続式減圧乾燥装置において、前記乾燥装置本体内で蒸発した溶媒を回収し、その一部を前記溶媒噴射手段に供給する手段を設けたものである。
The invention according to
請求項8に係る発明は、上記した請求項6又は7記載の連続式減圧乾燥装置において、前記ウェブ入口側の圧力調整室内が爆発下限界を越えないよう、該圧力調整室に不活性ガスを送り込む不活性ガス供給手段を設けたものである。
The invention according to
請求項9に係る発明は、上記した請求項2から8のいずれか1項記載の連続式減圧乾燥装置において、前記乾燥装置本体のウェブ出口に乾燥装置本体内への外気の侵入を防ぐため、ウェブをはさむように2個のロールを設けたものである。
The invention according to
本発明の乾燥方法及び装置では、液状の塗膜を形成したウェブを連続的に走行させながら減圧雰囲気中を通過させる構成としたことで、熱エネルギーを使用することなく高速乾燥が可能となり、ランニングコストを削減できると共に設備コストも削減でき、更に装置サイズ(長さ)も従来の乾燥方式に比べて短縮することが可能となる。更に、本発明では気流を液状の塗膜に吹き付けることがないので、塗膜を乱すことがなく、高精度乾燥を高効率で行うことができ、特に、請求項3に係る発明の装置では、ウェブが徐々に減圧度が高くなる乾燥室内を通過するので、液状の塗膜に作用する負圧が徐々に大きくなり、このため、塗膜内の溶媒を突沸させることなく敏速に蒸発させることができ、一層高精度の乾燥を行うことができる。
In the drying method and apparatus of the present invention, the web in which the liquid coating film is formed is configured to pass through the reduced-pressure atmosphere while continuously running, thereby enabling high-speed drying without using heat energy and running. The cost can be reduced and the equipment cost can be reduced, and the apparatus size (length) can be reduced as compared with the conventional drying method. Furthermore, in the present invention, since the air current is not sprayed on the liquid coating film, the coating film is not disturbed, and high-precision drying can be performed with high efficiency. In particular, in the apparatus of the invention according to
図1は本発明の好適な実施の形態に係る連続式減圧乾燥装置の概略構成図、図2はその乾燥装置におけるウェブ入口領域を示す概略断面図である。全体を参照符号1で示す連続式減圧乾燥装置は、塗布により連続状のウェブ2の表面に形成した液状の塗膜を乾燥するための装置であり、そのウェブ2が水平に通り抜けることができるように配置されたウェブ入口4及びウェブ出口5を有し、そのウェブ入口4とウェブ出口5の間を走行中のウェブを取り囲む空間を形成する乾燥装置本体3を備えている。この乾燥装置本体3の内部は、複数の隔壁7により、ウェブ入口4側から第一圧力調整室8、第一乾燥室9、第二乾燥室10、第三乾燥室11、第二圧力調整室12に分割されている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a continuous vacuum drying apparatus according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a web inlet region in the drying apparatus. The continuous vacuum drying apparatus denoted as a whole by
第一乾燥室9、第二乾燥室10、第三乾燥室11は通過するウェブ2に減圧を作用させて液状の塗膜から溶媒を蒸発、除去するためのものである。各乾燥室9〜11には吸引口14が設けられ、その吸引口14には溶媒回収装置15を介してブロワー等の減圧手段16が接続され、乾燥室9〜11内を吸引して所望の減圧度に減圧することができるようにしている。乾燥室9〜11の減圧度は、後述するように、中央の乾燥室10が最も高く(絶対圧力が低くなる)ように設定される。第一圧力調整室8は、外気と第一乾燥室9の圧力差が大きくなって外気の侵入量が多くなるのを防ぐため、及び、ウェブ入口4に設けたロール22(詳細は後述)の上面で高速の気流が発生するのを防ぐために設けたものである。また、第二圧力調整室12も、外気と第三乾燥室11の圧力差が大きくなって外気の侵入量が多くなるのを防ぐために設けたものである。各圧力調整室8、12にはそれぞれ給排気口18が設けられ、その給排気口18には給排気手段19が接続され、圧力調整室8、12を給気又は排気して所望の減圧度に調整するようになっている。
The
ウェブ入口4には、乾燥装置本体3内への外気の侵入を防ぐため、ウェブをはさむように2個のロール21、22が設けられている。図3に拡大して示すように、下側のロール21は走行中のウェブ2と同方向に回転(ウェブ1と接触する部分が同方向となるように回転)するように駆動されている。一方、上側のロール22すなわちウェブ2の上面に形成している液状の塗膜24に接する側のロール22は、ウェブ2の走行方向とは逆方向に回転するように駆動されている。これは、ロール22の上流側のウェブ表面の液状の塗膜24を一旦、ロール22の表面に保持し、次いでロール22を通り抜けたウェブ2の表面に転写させるためである。このようにロール22を転写用のロールとして作用させ、ロール22の上流、下流間で液膜の転写を行うことで、ロール22を通り過ぎたウェブ2の表面に平滑な表面の塗膜24を再度形成でき、従って、ウェブ2を、塗膜24の表面を乱すことなく、乾燥装置本体3内に送り込むことができる。ロール21、22と、その上下に位置する乾燥装置本体の壁3aの間隔は、外気の侵入を防止するため極力小さく選定するが、上側のロール22と壁3aの間隔は、あまり小さくすると、その部分を通って圧力調整室8に吸い込まれる気流の速度が大きくなり、その気流によってロール22の表面の塗膜の乱れが大きくなるので、適度に広くしておく。なお、ロール22の表面に形成される塗膜は、その表面が多少乱れていても、ウェブ2に転写した際に塗膜表面が平滑となるので、多少の乱れは許容でき、このため、ロール22と壁3aの間隔は、ロール22を用いない場合におけるウェブ2と壁3aとの間隔に比べてかなり小さくすることが可能であり、外気の侵入を効果的に防止できる。
The
塗膜の溶媒として乾燥が速い溶媒(特に溶剤)を用いた場合、転写用のロール22の表面で塗膜24が乾燥し、粘度が増加して転写後の塗膜24の表面を乱す恐れがある。そこで、この実施の形態では、図1、図2に示すように、第一圧力調整室8には、ウェブ入口に設けられている転写用のロール22の表面の塗膜が乾燥するのを防止するため、第一圧力調整室8内に溶媒蒸気を噴射する溶媒噴射手段26が設けられている。なお、乾燥の遅い溶媒を用いる場合には、溶媒噴射手段26は省略してもよい。溶媒噴射手段26に供給する溶媒は、新しい溶媒としてもよいが、この実施の形態では、乾燥装置本体3内で蒸発した溶媒を溶媒回収装置15で回収し、その一部を配管27及びポンプ28によって溶媒噴射手段26に供給する構成としている。これにより、溶媒消費量を削減できる。
When a fast-drying solvent (especially a solvent) is used as the solvent for the coating film, the
溶媒として溶剤を用いた場合、溶媒噴射手段26によって第一圧力調整室8内に溶剤を噴射すると、室内の溶剤濃度が上昇して爆発下限界を越えて爆発の恐れが生じることがある。そこで、これを防ぐため、第一圧力調整室8には、該圧力調整室内が爆発下限界を越えないよう、該圧力調整室に窒素等の不活性ガスを送り込む不活性ガス供給手段29を設けている。なお、爆発の恐れがない場合には、不活性ガス供給手段29は省略してもよい。
When a solvent is used as the solvent, if the solvent is ejected into the first
図1において、ウェブ出口5には、乾燥装置本体内への外気の侵入を防ぐため、ウェブ2をはさむように2個のロール31、32が設けられている。このロール31、32はウェブ2の走行方向と同方向に回転するように設けられており、ウェブ2の搬送を安定させる作用も果たしている。
In FIG. 1, the
乾燥装置本体3内には、ウェブ2が液状の塗膜を上側として水平に且つ連続的に通過するように案内する手段として複数のロール35が設けられている。
A plurality of
次に、上記構成の乾燥装置1による乾燥動作を説明する。乾燥装置本体3内に形成されている第一圧力調整室8、第一乾燥室9、第二乾燥室10、第三乾燥室11、第二圧力調整室12は、それぞれ、減圧手段16及び給排気手段19により所定の減圧度に調整されている。ここで、第一圧力調整室8、第一乾燥室9、第二乾燥室10、第三乾燥室11、第二圧力調整室12のそれぞれの減圧度はウェブ入口4から徐々に上昇し、中央の第二乾燥室10で最高となり、その後、ウェブ出口5に向かって徐々に低下するように設定されている。すなわち、第一圧力調整室8の減圧度をQ1 、第一乾燥室9の減圧度をP1 、第二乾燥室10の減圧度をP2 、第三乾燥室11 の減圧度をP3 、第二圧力調整室8の減圧度をQ2 とすると、
外気<Q1 <P1 < P2 >P3 >Q2 >外気
となるように設定している。
Next, the drying operation by the drying
It is set to be outside air <Q 1 <P 1 < P 2 > P 3 > Q 2 > outside air.
乾燥すべき液状の塗膜を形成したウェブ2は、塗膜を上面側として水平に搬送されてきて、ウェブ入口4から乾燥装置本体3内に入る。この際、ウェブ2はロール21、22で案内されているためばたつくことなく走行し、且つ液状の塗膜は転写用のロール22で転写されることで塗膜面を乱すことがなく、従って、ウェブ2は上面の塗膜を乱すことなく第一圧力調整室8内に入る。また、第一圧力調整室8内には、溶媒噴射手段26によって溶媒蒸気が噴射されているので、転写用のロール22の表面にある塗膜の乾燥が防止され、この点からも塗膜面の乱れが防止される。更に、第一圧力調整室8内は、減圧状態には保たれているが、その減圧度は低く設定されているので、ウェブ入口4から外気が高速で流れ込むということがなく、この点からも塗膜面の乱れが防止される。なお、第一圧力調整室8内には不活性ガス供給手段29により不活性ガスが供給されているので、爆発性の溶剤を用いた場合でも、第一圧力調整室8内は爆発下限界を超えることがなく、安全である。
The
次に、ウェブ2は、第一圧力調整室8よりも高い減圧度に保持されている第一乾燥室9内に入り、この第一乾燥室9内で液状の塗膜から溶媒が蒸発、除去され、乾燥が行われる。ここで、第一乾燥室9内の減圧度としては、塗膜の溶媒が突沸しないように設定しておく。これにより、塗膜の表面を乱すことなく乾燥が行われる。次いで、ウェブ2は第一乾燥室9よりも更に高い減圧度に保持されている第二乾燥室10内に入り、更に乾燥が進められる。第一乾燥室9及び第二乾燥室10の減圧度及び長さは、ウェブ2が第二乾燥室10を出るまでに全溶媒分量の80%〜100%程度を乾燥できるように定めるのが好ましい。
Next, the
次に、ウェブ2は第三乾燥室11に入り、第三乾燥室11では、第二乾燥室10では乾燥し切れなかった溶媒分を乾燥させる。第三乾燥室11の減圧度は上記したように第二乾燥室10より低く設定しており、全体のバランスを取る上からは、第一乾燥室9の減圧度と等しくすることが好ましい。その後、ウェブ2は、第二圧力調整室12を通って外部に排出される。第二圧力調整室12の減圧度も上記したように第三乾燥室11より低く設定しており、全体のバランスを取る上からは、第一圧力調整室8の減圧度と等しくすることが好ましい。
Next, the
以上のようにして、ウェブ2の表面に形成している液状の塗膜が、それに作用する負圧によって、熱エネルギーを使用することなく敏速に乾燥され且つ塗膜表面を乱すこともない。換言すれば、上記構成の乾燥装置1によって高精度乾燥を高効率で行うことができ、また、乾燥装置本体3の長さ(ウェブパス長)を従来よりも短縮できる。
As described above, the liquid coating film formed on the surface of the
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更可能である。例えば、上記した実施の形態では3室の乾燥室9、10、11を用いているが、より高精度に乾燥を行う必要がある場合には、更に多くの乾燥室に分割し、減圧度が更に細かく徐々に変化するようにしてもよい。その場合、全体の圧力バランスを取る上からは、乾燥室数を5室又は7室といったように奇数とし、中心の乾燥室が最も減圧度が高くなるようにすることが好ましい。更に、より精密にするため、圧力調整室を増やす方法をとってもよい。また、ラフな乾燥で良い場合には、乾燥室を1室のみとしてもよい。
The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this embodiment, and can be appropriately changed within the scope of the claims. For example, in the above-described embodiment, three drying
本発明の連続式減圧乾燥装置は、任意の用途における連続状のウェブに形成した液状の塗膜の乾燥に使用可能であるが、高速乾燥、高精度乾燥が可能であることから、エレクトロニクス製品分野、光学製品分野、ディスプレイ製品分野などの製造工程において、基材に塗膜を形成して乾燥する際の乾燥装置に用いることが好ましい。 The continuous vacuum drying apparatus of the present invention can be used for drying a liquid coating film formed on a continuous web in any application, but it can be dried at high speed and with high precision. In a manufacturing process such as an optical product field or a display product field, it is preferably used for a drying apparatus when a coating film is formed on a substrate and dried.
1 連続式減圧乾燥装置
2 ウェブ
3 乾燥装置本体
3a 壁
4 ウェブ入口
5 ウェブ出口
7 隔壁
8 第一圧力調整室
9 第一乾燥室
10 第二乾燥室
11 第三乾燥室
12 第二圧力調整室
14 吸引口
15 溶媒回収装置
16 減圧手段
18 給排気口
19 給排気手段
21、22 ロール
24 塗膜
26 溶媒噴射手段
27 配管
28 ポンプ
29 不活性ガス供給手段
31、32 ロール
35 ロール
DESCRIPTION OF
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Effective date: 20100420 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |