JP2006224093A - Forced fine vibration coating apparatus and coating method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は塗布装置に係り、金属板、紙、プラスチックフィルム、ガラス、繊維、ゴム、木材等のシート状あるいはウエブ状の被塗工基材(以下「ウエブ」という)に各種の液状物質(以下「塗液」という)を塗布する塗布装置および塗布方法に関する。The present invention relates to a coating apparatus, and various liquid substances (hereinafter referred to as “web”) on a sheet-like or web-like coated substrate (hereinafter referred to as “web”) such as a metal plate, paper, plastic film, glass, fiber, rubber, and wood. The present invention relates to a coating apparatus and a coating method.
金属板、紙、プラスチックフィルム、ガラス、繊維、ゴム等のウエブに各種液体状の塗液を塗布する塗布装置としては、ロールコータ、ナイフコーター、グラビアコーター、エアーナイフコータ、ダイコーター、カーテンコーター、スライドコーター、エクストルージョンコーター、ロッドコータおよびブレードコーター等の各種の装置が知られている(例えば、非特許文献1参照)。
これらの塗布装置は目的とする製品品質の最適な塗布量の塗液をウエッブに塗布する目的で用いられるものであるが、塗液をウエッブに塗布する行程においてロールやスリットやナイフやブレードなどの塗布装置を構成する固体装置で塗液は転移や計量さらには平滑化されてウエッブに移行するものであり塗布装置の機械的な設計製作精度や製品設計の塗液の組成さらには液物性やウエッブの性状や品質的なバラツキなどに影響されウエッブの塗布量に変動が発生するが、近年ますます品質面への要求が高まり更なる塗布量の精度を上げるため各種の工夫が施されてきた(例えば、特許文献1参照)。
しかし従来、塗布精度を高めるため塗布装置の機械的な製作精度を高めたり装置の振動を低減することなど追求してきたが振れ精度は数μmのオーダーにとどまり高精度の塗布膜厚を得ることは極めて困難で塗布装置はより複雑となってコスト的な上昇がともなうので自ずと技術的な限界が生じている。However, in the past, we have pursued to improve the mechanical manufacturing accuracy of the coating device and reduce the vibration of the device in order to increase the coating accuracy, but the runout accuracy is only on the order of several μm, and it is not possible to obtain a highly accurate coating film thickness. It is extremely difficult and the coating apparatus becomes more complicated and costs increase, so there is a technical limit naturally.
さらには上述したグラビアコーターやロッドコーターやブレードコーターなどに代表されるような運動する物体に固体部材を押し当てる塗布装置や塗布方法において装置の固体部材が塗布装置の運転とともに磨耗して変形し不均一な加圧分布となり塗布量変動を起こし塗布ムラとなりさらには固体材料の磨耗分が塗液への混入するなどの問題が発生している。Furthermore, in a coating apparatus or a coating method that presses a solid member against a moving object, such as the above-described gravure coater, rod coater, blade coater, etc., the solid member of the apparatus is worn and deformed due to the operation of the coating apparatus. There is a problem in that the pressure distribution becomes uniform and the coating amount fluctuates and the coating becomes uneven, and further, the wear of the solid material is mixed into the coating liquid.
また最近では多種多様な高度な機能を要求する製品に対応するべく分離や沈降や凝集などの発生し易い各種の不安定な液を塗布する必要が増大し塗布される直前に塗液を攪拌や震蕩させた後ウエッブに塗布する装置や方法を施したものがある(例えば、特許文献2参照)。
しかしながら前記の対策では塗布行程において発生する塗液と接する塗布装置を構成する固体装置との界面で塗液は粘性抵抗により流動が悪くなり境界層を形成し塗液成分の分離や沈降さらには停滞や滞留や固体壁への付着が発生し品質故障の原因となり良好な製品品質を得ることが出来ない。However, in the above-mentioned measures, the coating liquid deteriorates due to viscous resistance at the interface with the solid apparatus constituting the coating apparatus that comes into contact with the coating liquid generated in the coating process, and forms a boundary layer to separate or settle the coating liquid components and stagnation. Or stays or adheres to the solid wall, causing a quality failure and failing to obtain good product quality.
さらに塗布行程において塗液は、塗布装置を構成する固体装置からウエッブ上に移行する時に空気など周囲の気体成分に接触するので固体と気体に接する界面で塗液の媒体が蒸散しやすく塗液成分が固化し塗布装置に付着したり局所的に乾いたりすることによって塗布面にスジや塗布ムラを引き起こし、異物となって混入したり気泡となって品質故障を発生させ操業を停滞させるなど塗布行程における各種問題の原因となっている(例えば特許文献3、非特許文献2参照)。
さらには塗布行程における各種の問題の解決を図るために超音波振動を応用した各種の発明がなされており、塗布装置に超音波装置を付加させて超音波振動を加えることによって塗布液の流動性を改善する試みがなされてきた。Furthermore, in order to solve various problems in the coating process, various inventions that apply ultrasonic vibration have been made, and by adding ultrasonic vibration to the coating apparatus and adding ultrasonic vibration, the fluidity of the coating liquid Attempts have been made to improve
例えばナイフコーターにおいては、超音波圧電素子をナイフの背面に設けナイフに残留液滴を防止する工夫が行われている。
さらにはスリット構造を有したエクストルージョン型コーターに超音波振動を加えることによりスジ故障の発生を防止する工夫が行われている。
さらにはスリット構造を有するダイ型コーターでは、直接ダイに超音波圧電素子を備え塗布液の流動性を改良し固形物やゲルの発生を防止する工夫が行われている。
さらには印刷機などのグラビアコーターに使用されるドクター刃に超音波振動を加えることによって汚れを防止したりドクター刃の磨耗を減少させさらにはクリーニング作業の改善を行う工夫が行われている。
上記の特許文献に見られるように塗布装置に、特に超音波振動を加えることは塗液の流動改善に有効であるが超音波振動の特性として周期的な波動の強弱、すなわち腹部と節部が発生して固体との界面における塗液の流動の強弱となって反って塗布行程における問題を増長させることとなる。As seen in the above-mentioned patent document, it is effective to improve the flow of the coating liquid, especially applying ultrasonic vibration to the coating apparatus, but the characteristic of ultrasonic vibration is the intensity of periodic waves, that is, the abdomen and the nodal part. It is generated and the strength of the flow of the coating liquid at the interface with the solid is increased and warped, and the problem in the coating process is increased.
また、超音波振動が伝搬する固体装置においてまったく振動しないか、さらには局部的な振動を増大することになり反って塗布行程における問題を増長させる場合も発生する。Further, there may be a case where the solid state device in which ultrasonic vibration propagates does not vibrate at all, or further, local vibration is increased and the problem in the coating process is increased.
また、超音波振動は縦波や横波や表面波など三次元的に固体装置を伝搬してさらには反射や干渉する波動も発生し、固体装置の目的とする対象に的確にかつ均一にかつ効率よく伝搬するためには、超音波振動を正しい方向に指向させ腹部と節部の発生を軽減し平準化された波動を得ることが重要となる。In addition, ultrasonic vibration propagates through a solid device in three dimensions, such as longitudinal waves, transverse waves, and surface waves, and also generates waves that are reflected and interfered with each other. In order to propagate well, it is important to direct ultrasonic vibrations in the correct direction to reduce the generation of the abdomen and nodes and obtain a leveled wave.
本発明は、各種塗液をウエッブに塗布する塗布装置において、部分的な塗液の停滞や滞留などにより塗液の分離や沈積や固化や乾燥や固体装置の磨耗など塗布行程上の問題を解決するために塗布装置に振動を与え解決する装置や方法が各種発明され、特に超音波を振動源として使用される発明がなされてきたが超音波振動の特性として該固体装置を縦波や横波や表面波など3次次元的に伝搬し波動の腹部と節部の発生が顕著に現れる。The present invention solves coating process problems such as separation, deposition, solidification, drying, and wear of solid equipment due to partial stagnation or stagnation of coating liquid in coating apparatuses that apply various coating liquids to the web. In order to achieve this, various devices and methods for applying vibrations to the coating apparatus have been invented, and in particular, there have been inventions that use ultrasonic waves as a vibration source. Propagation of the abdominal part and the nodal part of the wave appears remarkably by propagating in the third dimension such as surface waves.
したがって該固体装置に発現する波動に対応した固体装置端部に接する界面に塗液の振動運動の強弱が発生しそれに相応した塗液の運動の強弱部分が強調され塗布ムラや塗布装置を構成する固体装置相互の不均一な接触などの問題が発生し塗布装置に振動を与え塗布行程上の諸問題を解決しようとする目的を達成することが出来なくなる。Accordingly, the intensity of the vibration of the coating liquid is generated at the interface contacting the end of the solid apparatus corresponding to the wave generated in the solid apparatus, and the corresponding strength of the movement of the coating liquid is emphasized, thereby forming coating unevenness and the coating apparatus. Problems such as non-uniform contact between the solid devices occur, and the object of solving various problems in the coating process by vibrating the coating device cannot be achieved.
本発明は、各種塗液をウエッブに塗布する塗布装置において、部分的な塗液の停滞や滞留などにより塗液の分離や沈積や固化や乾燥や固体装置の磨耗など塗布行程上の問題を解決するために塗布装置に振動を与え解決する装置や方法において、振動が効果的にかつ均一に所定の装置部分に伝搬指向する機構を有し、特に超音波振動の特性である腹部と節部の発生を軽減し平準化して効率的に固体装置の所定の端部に振動を伝搬し、形成する界面を均一にかつ効果的に振動させることにより塗布行程における諸問題を解決する塗布装置および塗布方法を提供するものである。The present invention solves coating process problems such as separation, deposition, solidification, drying, and wear of solid equipment due to partial stagnation or stagnation of coating liquid in coating apparatuses that apply various coating liquids to the web. Therefore, in the apparatus and method for applying vibration to the coating apparatus and solving the problem, it has a mechanism in which the vibration is effectively and uniformly propagated to a predetermined apparatus part, and particularly the abdominal part and the nodal part which are characteristics of ultrasonic vibration. Coating apparatus and coating method for solving various problems in the coating process by reducing the generation and leveling, efficiently propagating the vibration to the predetermined end of the solid-state device, and vibrating the formed interface uniformly and effectively Is to provide.
請求項1に記載の本発明の要旨は、塗布装置を構成する固体装置に導かれ移行している塗液と接する固液界面すなわち固体壁面近傍での塗液の流れは境界層を形成し停滞するので固体装置を強制的に振動させ本発明の主旨によりその振動の方向を指向させ振動波の腹部と節部の発生を軽減し平準化する機構を有し、伝搬した振動により該壁面近傍で均一で微細な振動運動が発生し該境界層が減少または消滅し該固液界面の塗液の流れが促進され微細な振動運動を固液界面に起させる機能を有することを特徴とする。The gist of the present invention described in
請求項2に記載の本発明の要旨は、塗布装置を構成する固体装置に導かれ移行している塗液は空気と接触して気液界面を形成するので塗布装置を強制的に振動させ本発明の主旨によりその振動の方向を指向させ振動波の強弱の発生を軽減し平準化する機構を有し、該固体装置の振動運動によって伝搬した振動が該気液界面の塗液に均一で微細な振動運動を起させ塗液の界面を停滞させることなく更新する機能を有することを特徴とする。The gist of the present invention described in
請求項3に記載の本発明の要旨は、塗布装置を強制的に振動させ本発明の主旨によりその振動の方向を指向させ振動波の強弱の発生を軽減し平準化する機構を有し、塗布装置を構成する固体装置に導かれた塗液がウエッブへ移行する行程で該固体装置を離脱して周囲の空気と接する塗液が固体と気体と接する固気液界面を形成する境界において伝搬した振動により塗液に均一で微細な振動運動を起こさせ塗液の界面の更新をはかる機能を有することを特徴とする。The gist of the present invention as set forth in
請求項4に記載の本発明の要旨は、塗布装置に強制的な振動を与えることによって塗布装置を構成する固体装置に導かれ塗液がウエッブへ移行する該固体装置先端で振動波の伝搬する方向を本発明の主旨により指向させ振動波の強弱の発生を軽減し平準化する機構を有し、振動波が伝搬する該固体装置先端とウエッブの間に位置する塗液さらにはウエッブ上に位置する塗液に均一で微細な振動運動を発生させ塗液の流動を促進させる機能を有することを特徴とする。The gist of the present invention described in claim 4 is that a vibration wave propagates at the tip of the solid device where the coating liquid is guided to the solid device constituting the coating device by applying a forced vibration to the coating device and the coating liquid moves to the web. It has a mechanism that directs the direction according to the gist of the present invention to reduce and level the generation of vibration waves, and is positioned on the coating liquid and the web positioned between the tip of the solid device where the vibration waves propagate and the web. The coating liquid has a function of generating a uniform and fine vibration motion to promote the flow of the coating liquid.
請求項5に記載の本発明の要旨は、塗布装置に強制的な振動を与える手段として超音波を使用し塗布装置を構成する該固体装置に本発明の主旨により縦波や横波や表面波など3次元的に達成する超音波振動を指向させて伝搬し塗布行程で塗液が形成する固体や気体との界面に塗液の微細な振動運動を発現させ均一な流動を促進させる機能を有することを特徴とする。The gist of the present invention described in claim 5 is that the ultrasonic wave is used as means for applying a forced vibration to the coating device, and the solid device that constitutes the coating device includes longitudinal waves, transverse waves, surface waves, and the like according to the gist of the present invention. It has the function of promoting uniform flow by directing the ultrasonic vibration that is achieved in three dimensions and developing fine vibration motion of the coating liquid at the interface with the solid or gas formed by the coating liquid in the coating process. It is characterized by.
請求項6に記載の本発明の要旨は、塗布装置を構成する固体装置に超音波を伝搬させる行程において超音波振動を伝搬させる方向に該固体装置を溝加工し本発明の主旨により超音波を指向させ該固体装置端部の塗布行程で塗液が形成する固体や気体との界面で微細な振動運動を発現させ塗液の均一な流動を促進させる機能を有することを特徴とする。The gist of the present invention described in claim 6 is that the solid device is grooved in a direction in which ultrasonic vibration is propagated in the process of propagating the ultrasonic wave to the solid device constituting the coating apparatus, and ultrasonic waves are transmitted in accordance with the gist of the present invention. It is characterized in that it has a function of promoting a uniform flow of the coating liquid by developing a fine vibration motion at the interface with the solid or gas formed by the coating liquid in the coating process at the end of the solid device.
請求項7に記載の本発明の要旨は、塗布装置を構成する固体装置に超音波振動を伝搬させる行程において本発明の主旨により超音波振動を伝搬させる方向に該固体装置を切り抜き加工し超音波を指向させて該固体装置端部の塗布行程で塗液が形成する固体や気体との界面で微細な振動運動を発現させ塗液の均一な流動を促進させる機能を有することを特徴とする。The gist of the present invention described in
請求項8に記載の本発明の要旨は、塗布装置を構成する固体装置に超音波振動を伝搬させる行程において超音波振動を伝搬させる方向に本発明の主旨により該固体装置を切り欠き加工し超音波振動を指向させ該固体装置端部の塗布行程で塗液が形成する固体や気体との界面で微細な振動運動を発現させ塗液の均一な流動を促進させる機能を有することを特徴とする。The gist of the present invention described in
請求項9に記載の本発明の要旨は、塗布装置を構成する固体装置に超音波振動を伝搬させる行程において超音波振動を伝搬させる方向に本発明の主旨により該固体装置を穴加工し超音波振動を指向させ該固体装置端部の塗布行程で塗液が形成する固体や気体との界面で微細な振動運動を発現させ塗液の均一な流動を促進させる機能を有することを特徴とする。The gist of the present invention described in
請求項10に記載の本発明の要旨は、塗布装置を構成する固体装置に超音波振動を伝搬させる行程において本発明の主旨により超音波振動を伝搬させる方向に該固体装置を溝加工や切抜き加工や切り欠き加工や穴加工などを組み合わせて該固体装置端部に超音波を指向させ塗布行程で塗液が形成する固体や気体との界面で塗液に微細な振動運動を発現させ均一な流動を促進させる機能を有することを特徴とする。The gist of the present invention described in
上記のように各種製品の塗液をウエッブに塗布するため多様な塗布装置が提案されており、特に超音波振動を加えることにより塗布装置を振動させ塗液の流動を促進し塗液の部分的な滞留による固形物発生などによる塗布行程上の問題の解決を図る試みがなされてきたが、超音波振動の特性として振動波形の腹部や節部が発生し接する界面において該節部の塗液の流動が滞留し均一な塗布が達成できないので、本発明によれば塗布装置を構成する固体装置の振動に指向性を与え振動波の反射や干渉や特に超音波振動の腹部や節部を減少させ均一な振動を該固体装置端部に発生させることができ塗布行程における塗液の部分的な流動の停滞に伴う問題等を解決することが出来る。Various coating devices have been proposed to apply coating liquids of various products to the web as described above. In particular, by applying ultrasonic vibration, the coating device is vibrated to promote the flow of the coating liquid and to partially apply the coating liquid. Attempts have been made to solve the problem in the coating process due to generation of solid matter due to stagnation, but as a characteristic of ultrasonic vibration, the coating liquid of the node is applied at the interface where the abdomen and node of the vibration waveform are generated and contacted. Since the flow stays and uniform coating cannot be achieved, according to the present invention, directivity is given to the vibration of the solid device constituting the coating device to reduce the reflection and interference of vibration waves, especially the abdomen and nodes of ultrasonic vibration. Uniform vibrations can be generated at the end of the solid device, and problems associated with stagnation of the partial flow of the coating liquid during the coating process can be solved.
さらに本発明によれば塗布装置を構成する固体装置が塗液と形成する界面に振動を伝播し、特に超音波振動において縦波や横波や表面波などの3次元的に発生する振動波の腹部や節部の発生を軽減し、さらには振動波の反射や干渉を排除し効果的に該固体装置の界面に指向させて伝搬し塗液が形成する該界面において塗液に微細な振動運動を発現させ該塗液の分離や停滞や付着や固化や気泡の発生や合一など界面で発生する塗液の不均一化を防止し、さらには界面における塗液物質の凝集などによって発生する異物の付着や混入さらには塗布ムラなどの塗布面状故障やそれら問題発生に伴う監視作業や清掃作業などを軽減し機械装置の稼動を改善することができる。Furthermore, according to the present invention, the solid device constituting the coating apparatus propagates vibrations to the interface formed with the coating liquid, and in particular, the ultrasonic wave is generated by three-dimensional vibration waves such as longitudinal waves, transverse waves, and surface waves. In addition, it reduces the occurrence of vibrations and joints, and eliminates the reflection and interference of vibration waves, effectively directing them toward the interface of the solid state device and causing the coating liquid to form fine vibration motions at the interface. Prevents the coating liquid from becoming uneven at the interface, such as separation, stagnation, adhesion, solidification, generation of bubbles, and coalescence of the coating liquid. The operation of the mechanical device can be improved by reducing the coating surface failure such as adhesion and mixing, and coating unevenness, and the monitoring work and cleaning work accompanying such problems.
さらにはまた塗布行程で塗液の界面を微細な振動運動を発現させ該振動を対象とする液界面に指向させ伝搬することにより適度なずり速度を与え塗液の流動特性を変えて塗布適正範囲を広げることができ、さらには塗液表面のレベリング効果に寄与し塗布面の平坦化を行うことができる。Furthermore, in the coating process, the coating liquid interface expresses a fine vibration motion and directs and propagates the vibration to the target liquid interface to give an appropriate shear rate, thereby changing the flow characteristics of the coating liquid and changing the coating proper range. Furthermore, it contributes to the leveling effect on the surface of the coating liquid, and the coated surface can be flattened.
さらにはまたウエッブ上に移行した塗液に接する塗布装置を構成する固体装置端に該振動を指向させて伝搬し平準化した微細な振動運動を発現させることによって、該塗液をウエッブの表面により密接に接合させることができ特にウエッブが粗密な面を持つ場合にはより効果が発生する。Furthermore, by causing the vibration to be directed and propagated to the end of the solid device that constitutes the coating apparatus that contacts the coating liquid transferred onto the web, and to develop a fine vibration motion that is leveled, the coating liquid is spread on the surface of the web. In particular, when the webs can be joined closely, and the web has a rough surface, the effect is more effective.
さらにはまた塗布行程におけるウエッブの品質精度や塗液の性状や製品品質や塗布装置や塗布量精度などによる塗布装置の制約を超音波の周波数や装置を適正に選択することにより本発明による該振動を指向させ塗布装置を構成する固体装置が接する塗液の界面における振動数や振幅や強さを最適に選ぶことが出来て塗布装置の適用範囲を広くすることができる。Furthermore, the vibration according to the present invention can be achieved by appropriately selecting the frequency of the ultrasonic wave and the apparatus, and the restrictions on the application apparatus such as the quality accuracy of the web in the coating process, the properties of the coating liquid, the product quality, the coating apparatus and the coating amount accuracy. Therefore, the frequency, amplitude and strength at the interface of the coating liquid with which the solid state device constituting the coating apparatus comes into contact can be optimally selected, and the application range of the coating apparatus can be widened.
さらには塗布装置を構成する固体装置において運動をしているローラーや回転バーなどに接している該固体装置例えばドクターやバーの支持機構における該固体装置に振動を指向して伝搬し均一に振動運動させることにより接触する固体装置の間の摩擦抵抗が減少し部分的な部材の磨耗や変形さらには接する塗液の付着や固化がなくなり部材の交換周期を延長することができ、さらには磨耗粉の混入や塗液の固化異物の混入など品質故障もなくすることが出来る。Furthermore, the solid device that is in contact with the moving roller or rotating bar in the solid device constituting the coating device, for example, in the doctor or bar support mechanism, the vibration is directed to the solid device and uniformly vibrated. As a result, the frictional resistance between the solid devices in contact with each other is reduced, so that partial wear and deformation of the member, and adhesion and solidification of the coating liquid in contact with it can be eliminated, and the replacement cycle of the member can be extended. It is possible to eliminate quality troubles such as mixing and solidification of coating liquid.
本発明は塗布装置へ強制的に適度な振動を与えその振動波を所定の塗布装置を構成する固体装置端部に指向させ塗布行程において形成される塗液が該固体装置端部に接し形成する固液界面や周辺環境の空気などの気体が形成する気液界面やさらには固気液界面における塗液に微細な振動運動を平準化して伝搬し界面における流動を促進させるものである。In the present invention, an appropriate vibration is forcibly applied to the coating device, and the vibration wave is directed to the end of the solid device constituting the predetermined coating device so that the coating liquid formed in the coating process is in contact with the solid device end. A fine vibration motion is leveled and propagated in a gas-liquid interface formed by a gas such as air in the solid-liquid interface or in the surrounding environment, and further a coating liquid at the solid-gas-liquid interface to promote flow at the interface.
さらには該固体装置を構成し塗液と接する該固体装置端部の界面において微細な振動運動を塗液に与える手段として超音波が好ましく、要求される塗布品質や塗布量や塗布精度やウエッブの性状や厚みの精度やさらには塗布装置および塗布方法や塗布速度さらには塗液の物性や性状や該塗液の安定性や均一性などによって好ましい超音波の周波数や出力や振動波の大きさなど広く選択し超音波の高周波域であるMhzやGhzの周波数をも選択することが出来るが、10Khzから100Khzの周波数が好ましい。Furthermore, ultrasonic waves are preferable as a means for imparting a fine vibration motion to the coating liquid at the interface of the solid apparatus end contacting the coating liquid and constituting the solid apparatus, and required coating quality, coating amount, coating accuracy, and web Depending on the accuracy of the properties and thickness, as well as the coating device and method, the coating speed, the physical properties and properties of the coating liquid, the stability and uniformity of the coating liquid, etc. The frequency of Mhz or Ghz, which is a high frequency range of ultrasonic waves, can be selected widely, but a frequency of 10 Khz to 100 Khz is preferable.
さらに超音波振動を指向させ伝搬する塗液界面と接する該固体装置端部の振動変位は大きすぎると塗液界面が乱れ界面での塗液の微細運動を得るためには振動変位は30μm以内にあればよく、さらに好ましくは10μm以内、さらには塗液界面により微細な運動を得るためには2μm以内の微細振動がよく、さらには0.1μm以内の微細振動が好適である。Furthermore, if the vibration displacement at the end of the solid device contacting the coating liquid interface propagating and propagating ultrasonic vibrations is too large, the coating liquid interface is disturbed and the vibration displacement must be within 30 μm to obtain fine movement of the coating liquid at the interface. In order to obtain fine movement at the coating liquid interface, fine vibration within 2 μm is preferable, and fine vibration within 0.1 μm is more preferable.
さらに超音波振動は該固体装置を腹部と節部を形成しながら縦波や横波や表面波など3次元的に伝搬するので超音波振動の腹部と節部の発生を軽減しかつ指向させ伝搬するため本発明の機構により該固体装置を加工し超音波振動の平準化を図りことにより伝搬する波動を該固体装置端部に的確に指向させ伝搬することが出来る。Furthermore, since the ultrasonic vibration propagates three-dimensionally, such as a longitudinal wave, a transverse wave, and a surface wave, while forming the abdomen and the node in the solid device, the generation of the abdomen and the node of the ultrasonic vibration is reduced and directed and propagated. Therefore, the propagating wave can be accurately directed and propagated to the end of the solid device by processing the solid device by the mechanism of the present invention and leveling the ultrasonic vibration.
さらには該固体装置において超音波振動を伝搬させたい方向に指向させるために振動波の縦波と横波や表面波の拡がりを規制するように進行方向に沿って該固体装置に溝加工を施すことにより波動の拡散を分断し超音波振動の腹部と節部の発生を軽減して平準化しかつ伝搬の方向性を与え所定の該固体装置端部に伝搬することが出来る。Furthermore, in order to direct the ultrasonic vibration in the direction in which the solid-state device is desired to propagate, the solid-state device is subjected to grooving along the traveling direction so as to restrict the spread of the longitudinal wave, the transverse wave, and the surface wave of the vibration wave. Therefore, it is possible to divide the diffusion of the wave, reduce the generation of the abdomen and node of the ultrasonic vibration, level it, give the direction of propagation, and propagate to the predetermined end of the solid device.
さらには該固体装置において超音波振動を伝搬させたい方向に指向させるために振動波の縦波と横波や表面波の拡がりを規制するように進行方向に沿って該固体装置を構成する部材を切り抜き加工して波動の拡散を分断し超音波振動の腹部と節部の発生を軽減して平準化しかつ伝搬の方向性を与え所定の該固体装置端部に伝搬することが出来る。Further, in order to direct the ultrasonic vibration in a direction in which the ultrasonic vibration is desired to propagate in the solid-state device, the members constituting the solid-state device are cut out along the traveling direction so as to regulate the spread of the longitudinal wave, the transverse wave, and the surface wave of the vibration wave. It can be processed to divide the diffusion of the wave, reduce the generation of the abdomen and nodes of the ultrasonic vibration, level it, give the direction of propagation, and propagate to the predetermined end of the solid device.
さらには該固体装置において超音波振動を伝搬させたい方向に指向させるために振動波の縦波と横波や表面波の拡がりを規制するように進行方向に沿って該固体装置に部分的な切り欠き加工を施して振動波の該固体周辺の波動伝搬を分断し超音波振動の腹部と節部の発生を軽減し平準化して伝播の方向性を与え所定の該固体装置端部に伝搬することが出来る。Furthermore, in order to direct the ultrasonic vibration in the direction in which it is desired to propagate in the solid-state device, the solid-state device is partially notched along the traveling direction so as to restrict the spread of the longitudinal wave, the transverse wave, and the surface wave of the vibration wave. It is possible to cut the wave propagation around the solid of the vibration wave by processing to reduce the generation of the abdomen and nodes of the ultrasonic vibration and level it to give the direction of propagation and propagate it to the end of the solid device I can do it.
さらには該固体装置において超音波振動を伝搬させたい方向に指向させるために振動波の縦波と横波や表面波の拡がりを規制するように進行方向に沿って該固体装置に部分的な穴加工を施して振動波の該固体周辺の波動伝搬を分断し超音波振動の腹部と節部の発生を軽減して伝搬の方向性を与え所定の該固体装置端部に伝搬することが出来る。
該穴加工は複数に配置されているのが効果的でありまた穴は該固体装置を貫通または途中で留められていても良く、また異形の穴を組み合わせることも可能である。Furthermore, in order to direct the ultrasonic vibration in the direction in which it is desired to propagate in the solid-state device, partial drilling is performed in the solid-state device along the traveling direction so as to restrict the spread of the longitudinal wave, the transverse wave and the surface wave of the vibration wave. The wave propagation around the solid of the vibration wave is divided to reduce the generation of the abdominal part and the node part of the ultrasonic vibration to give the propagation direction and propagate to the predetermined end of the solid device.
It is effective to arrange a plurality of the hole drills, and the holes may be penetrated or fixed in the middle of the solid-state device, and odd-shaped holes may be combined.
さらには該固体装置において超音波振動を伝搬させたい方向に指向させるために振動波の縦波と横波や表面波の拡がりを規制するように該固体装置の形状に応じて溝加工や切抜き加工や切り欠き加工や穴加工などの形状加工を組み合わせ、超音波振動の腹部や節部の発生を軽減し平準化して該固体装置を伝搬する振動波に好ましい方向性を与え所定の該固体装置端部に伝搬することが出来る。Further, in order to direct the ultrasonic vibration in the direction in which the ultrasonic vibration is desired to propagate in the solid-state device, groove processing, cut-out processing, or the like is performed according to the shape of the solid-state device so as to regulate the spread of the longitudinal wave, the transverse wave, and the surface wave of the vibration wave. Combines shape processing such as notch processing and hole processing, reduces the occurrence of ultrasonic vibration abdomen and nodes, leveles them, and gives a favorable direction to the vibration wave propagating through the solid device. Can be propagated to.
さらには上記した溝加工や切抜き加工や切り欠き加工や穴加工などの形状加工だけではなく、該固体装置を切り出し加工や溶接加工や勘合加工などの方法によって該固体装置に方向性を持った凸部に加工し超音波振動を伝搬させたい方向に指向させ波動の平準化を図ることも出来る。Furthermore, not only shape processing such as grooving, cutting, notching and hole processing described above, but also the solid device is projected by a method such as cutting processing, welding processing or fitting processing. It is also possible to level the wave by processing it into a part and directing it in the direction in which the ultrasonic vibration is desired to propagate.
さらには該固体装置に設置する振動子は単数および複数であってもよく特に超音波振動の場合に複数の振動素子を設置することによって振動波の振幅を小さくすることが可能であり、特に長尺な該固体装置においては効果的であり、さらには複数の超音波素子は超音波振動で発生する波動の節部に設置するのが超音波振動の平準化には好適である。Furthermore, a single or a plurality of vibrators may be installed in the solid-state device. In particular, in the case of ultrasonic vibration, it is possible to reduce the amplitude of the vibration wave by installing a plurality of vibration elements. This is effective for the solid device, and it is preferable to install a plurality of ultrasonic elements at the nodes of the waves generated by the ultrasonic vibration for leveling the ultrasonic vibration.
さらに該固体装置に設置する複数の振動子は、特に超音波振動の場合には振動子を奇数と偶数の振動数となるよう組み合わせることによってより振幅を小さくすることが可能でさらに平準化された波動を得て好適である。Furthermore, the plurality of vibrators installed in the solid-state device can be further reduced in amplitude by combining the vibrators to have odd and even frequencies, particularly in the case of ultrasonic vibration. It is preferable to obtain a wave.
さらには振動装置を塗布装置の固体装置に取り付ける部分は該固体装置端部で超音波振動が的確に発現する個所であれば制約はないが、特に超音波振動装置を振動源とする場合には超音波振動を指向させたい進行方向を軸として垂直に設置するのがより好ましい。Further, there is no restriction on the portion where the vibration device is attached to the solid device of the coating device as long as the ultrasonic vibration is accurately generated at the end of the solid device, but particularly when the ultrasonic vibration device is used as a vibration source. More preferably, the ultrasonic vibration is installed vertically with the traveling direction as an axis.
以下本発明の実施形態の一例を図1から4を参照して説明するが、本発明による塗布装置および塗布方法はこの実施例に限定されるものではない。An example of an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4, but the coating apparatus and the coating method according to the present invention are not limited to this example.
図1に示すようなダイコーターなどに代表される塗液1が塗布装置周辺の空気と遮断されダイコーターを構成する固体装置2に形成された密閉流路3を通過して塗液1は固体装置2のダイ先端4a・4bを離れて空気6a・6bに接しながらバックアップロール7で支持されたウエッブ8に移行する塗布装置において、塗液1は固体装置2の内部の密閉流路3の壁面5a・5bと接して流動し固体と液体の界面すなわち固液界面を形成しで粘性抵抗によって壁面近傍で境界層を作り密閉流路3の壁面5a・5bにおいては塗液1の流れは悪く塗液の更新がなくなり壁面に停滞や滞留し内容物が分離や沈積して壁面に付着し不均一な塗液となってウエッブ8に塗布され製品品質に問題を起したりする原因となるThe
本発明によれば図1において超音波発振器10により超音波振動子11を駆動し、超音波ホーン12で集束しダイコーターの固体装置2の振動波を伝搬する縦軸方向に垂直に接続された超音波伝播工具13を介して塗布装置の固体装置2に超音波振動を伝搬し該固体装置2の溝加工23a・23bにより超音波振動は指向して平準化された振動波となり伝搬し密閉経路3の固体壁面5a・5bに振動波が到達し、塗液1と接する固液界面の塗液に微細な振動運動を発生させ壁面における境界層が減少して塗液の更新が増加し停滞や滞留による内容物の分離や沈積などがなくなり均一な塗液を維持しウエッブに好適の塗布をすることが出来た。According to the present invention, an
さらに図1に示すように塗液1は固体装置2であるダイ先端4a・4bから離れバックアップロール7に支持されたウエッブ8に移行するが該ダイ先端4a・4bにおいて、塗液は周辺の空気6a・6bと接触して固気液界面を形成し、該界面において塗液は該ダイ先端4a・4bで粘性により停滞しかつ空気6a・6bに触れることによって塗液の溶媒が蒸散しやすくなりダイ先端4a・4bに付着や析出が容易となって該ダイ先端4a・4bが汚れ塗液が該ダイ先端4a・4bから離れる個所が不均一となり塗布筋や塗布ムラなどの品質故障の原因となるため、本発明により図1に示す超音波装置から強制的に与えた好適な超音波が固体装置2のダイ先端4a・4bに伝播し該固気液界面において微細な振動運動を発生させ該先端4a・4bの塗液が絶えず微細な運動をすることによって固気液界面における粘性を下げ塗液の微細運動が活発となり該ダイ先端4a・4bから離れる塗液の界面が絶えず更新するため該先端4a・4bが汚れることなく均一な条件を維持することが出来て塗布筋や塗布ムラのない良好な塗布が得られた。Further, as shown in FIG. 1, the
さらには本発明によればダイコーターである該固体装置2の該ダイ先端4a・4bとバックアップロール7に支持されたウエッブ8の間に位置している塗液14に該ダイ先端4a・4bから溝加工23a・23bによって指向された超音波振動が伝搬し波動が平準化され微細な振動運動が生じて、該ウエッブ8上において塗液の微細な流動となりレベリング効果となって均一な塗液層が得られ、さらには指向された超音波振動によって該ウエッブ8に塗液が押付けられ特に表面に凹凸のあるウエッブの表面内部に塗液が浸透しやすくなり好適な接着効果が得られた。Furthermore, according to the present invention, the
図2に示す回転するローラーやロッドなどの固体装置で塗液をウエッブへ移行させる塗布方法の代表的なグラビアーコーター装置において、本発明による実施例を示すと塗液パン15に溜めた塗液1をグラビアローラー16の回転によって汲み上げ過剰な塗液をドクターブレード17で掻き落し、該グラビアローラー16に刻印されたセル18に該塗液1が充填されウエッブ8に移行させる塗布装置で超音波発振器10により超音波振動子11を駆動し超音波ホーン12で集束し、一部分を切り欠き加工23cしたドクターブレードホルダー24a・24bに超音波伝播工具13を接続し超音波振動を伝搬してドクターブレード17の刃先に向かってドクターブレード17の幅方向に平準化した波動が進行するように指向させ伝搬しドクターブレード17の刃先に振動を発現させて接する塗液に振動が伝搬し、さらにはセル18の塗液に振動を伝搬することによりセル18に充填されている塗液を攪拌して沈着をなくしウエッブ8への転移を容易とし、さらには該ドクターブレード17の刃先が0.1μm以下の微細に振動しているため該グラビアロール16の間で絶えず塗液を介した潤滑振動運動が生じて該ドクターブレード17の刃先における抵抗が減少し均一なドクター作用が得られ該ドクターブレード17の磨耗が減って交換周期が伸びるなどの効果が認められた。
さらにはドクターブレード17周辺の気体である空気6a・6bとの境界で形成される気液界面で塗液の微細な振動運動が発生し、該気液界面における塗液の表面が絶えず微細な振動運動をすることによって塗液がドクターブレード17の表面に停滞することなく絶えず流動し、塗液成分のドクターブレード17への固化を防止することが出来て異物の発生を防止できて、かつ掃除の容易化を達成できた。In a typical gravure coater apparatus of a coating method in which a coating liquid is transferred to a web by a solid apparatus such as a rotating roller or a rod shown in FIG. 2, the coating liquid stored in the
Furthermore, a fine vibration motion of the coating liquid occurs at the gas-liquid interface formed at the boundary with the
図3に本発明による他の実施例を示し塗液の塗布量を計量する機能をウエッブとの間に設定した間隔で一時的に決定する塗布方法の代表的なナイフコーターにおいて超音波発振器10により超音波振動子11を駆動し塗工ナイフ19の縦軸方向に接続された超音波伝播工具13を介し超音波振動を指向させるべく一部分の切り抜き加工23dを施している塗工ナイフ19に超音波振動を伝搬させることにより塗工ナイフ19と液溜め板20で形成する塗液だめに塗液1を保持し塗工ナイフ19の背面21と接している塗液1の界面すなわち固液界面やさらには空気6a・6bと接している固気液界面に該切り抜き加工23dで塗工ナイフ背面21や塗工ナイフ先端22に指向誘導された振動運動を均一に伝搬させることが出来て、該界面を構成している該塗液1の流動を促進し局所的な停滞や滞留や付着や固化などをなくし均一な塗布液を維持し、さらには該塗工ナイフ先端22からウエッブ8上の塗液層9に微細な振動運動を発生させウエッブ上での塗液の分散を促進し成分の均質化さらには塗液の脱泡や流動性を高めレベリング作用を与え均一な塗布を容易にすることができた。FIG. 3 shows another embodiment of the present invention, and an
図4に本発明による他の実施例を示しカーテンコーターなどに代表される塗液1が塗布装置周辺の空気と遮断されカーテンコーターを構成する固体装置2に形成された密閉流路3を通過して塗液1は固体装置2のダイ先端4a・4bを離れてカーテン25を形成し空気に接しながらバックアップロール7に支持され走行するウエッブ8に塗液1が移行する塗布装置において、超音波発振器10により超音波振動子11を駆動し超音波ホーン12で集束し該カーテン25の垂直方向である縦軸方向に該固体装置2に接続した超音波伝播工具13を介して該固体装置2に開けられた横穴23e・23f・23gや竪穴23hによって超音波振動を平準化してダイ先端4a・4bに指向伝搬し該固体装置2の内部壁面5a・5bやダイ先端4a・4bに均一で微細平準化された超音波振動を伝搬させ該内部壁面5a・5bにおける境界層を減少または消滅させ塗液の流れを均一にして停滞や滞留による塗液の分離や沈積などをなくすることが出来て、さらには該ダイ先端4a・4bで形成する固気液界面に均一な微細振動を伝搬して絶えず界面の更新運動を行うことにより、該ダイ先端4a・4bで発生する塗液の付着や析出を防止し該ダイ先端4a・4bの汚れを防止し塗布筋や塗布ムラなどの品質故障の原因をなくし該先端4a・4bが汚れることなく良好な運転条件を長時間維持することが出来て良好な塗布が得られた。FIG. 4 shows another embodiment of the present invention. A
1 塗液
2 固体装置
6a・6b 空気
7 バックアップロール
8 ウエッブ
9 塗布層
10 超音波発信器
11 超音波振動子
12 超音波コーン
13 超音波伝播工具
17 ドクターブレード
19 塗工ナイフ
23a・23b 溝加工
23c 切り欠き加工
23d 切り抜き加工
23e・23f・23g・23h 穴加工DESCRIPTION OF
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