JP2007217091A - 表面処理装置および表面処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 シート状基材上の塵等を基材搬送中に確実に除去し、基材上の静電特性、濡れ特性を改善する表面改良装置を提供する。
【解決手段】 基材の搬送方向上流側より、基材に付着している塵等を基材の搬送中に除去する除塵装置、除塵装置により塵等が除去された搬送中の基材の塗工予定面を改質する改質装置、改質装置により塗工予定面が改質された搬送中の基材を除電する第一の除電装置、第一の除電装置により除電された後の搬送中の基材にしている塵等を基材に非接触で除去する非接触除塵装置、非接触除塵装置により塵等が除去された搬送中の基材を除電する第二の除電装置の順に、巻き出しロールと塗工装置の間に各装置を設置した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シート状基材に付着している塵等を基材搬送中に除去し、かつ基材表面の改質を行う表面処理装置および該装置を用いる表面改質方法に関する。

シート状基材、特に長尺シート状基材上に塗料を塗工する塗工装置において、塗工前処理として基材上の塵等を除去することが従来から行われている。

基材表面の塵等を除去する方法としては、粘着性を持ったゴムロール等を基材表面に接触させて基材表面に付着している塵等をゴムロール等に転写させる方法（例えば特許文献１）、基材表面に高圧エアを吹きつけて塵等を吹き飛ばす方法、基材表面に電場を掛けて静電的に基材表面に付着している塵等を除去する方法などが知られている。

上記除塵方法を組み合わせることにより、単独で行うよりも確実に塵等を除去する方法として、接触除塵、除電、非接触除塵の組み合わせ（例えば特許文献２）が知られている。

特開平０５−２１３５０６号公報 特開２００３−１０３２２４号公報

粘着ゴムロールによって基材表面を除塵する接触除塵方法は、基材表面に強く付着した塵等を除去することができる。しかしながら、粘着ゴムロールによる基材への剥離帯電や、粘着ゴムロールが基材表面、特に塗工予定面に付着することによる基材表面の濡れ特性が悪化するなどの問題が生じる。

高圧エア吹出し／吸引などにより除塵する非接触除塵方法は、基材表面の濡れ特性悪化は起こらず、静電的に基材表面に付着した塵等の除去には効果を有する。しかしながら、基材表面に強く付着した塵等を除去する能力は接触除塵方法より劣り、粘着ゴムロールによる接触除塵方法のような強い剥離帯電までは行かないものの高圧エアの接触による弱い帯電が発生する。

本発明は、上記事情に鑑み、シート状基材上の塵等を基材搬送中に確実に除去し、基材上の静電特性、濡れ特性も改善することのできる表面処理装置および表面処理方法を提供することを目的とする。

本発明の表面処理装置は、基材に付着している塵等を該基材の搬送中に除去する除塵装置と、該除塵装置により塵等が除去された搬送中の基材の塗工予定面を改質する改質装置と、該改質装置により塗工予定面が改質された搬送中の基材を除電する第一の除電装置と、該第一の除電装置により除電された後の搬送中の基材に付着している塵等を該基材に非接触で除去する非接触除塵装置と、非接触除塵装置により塵等が除去された搬送中の基材を除電する第二の除電装置と、を順に設けてなることを特徴とする。

本発明の表面処理装置を構成する除塵装置は、粘着性を有する粘着除去装置と、粘着除去装置を搬送中の基材に接触させる接触装置と、からなることを特徴とする。

本発明の表面処理装置を構成する改質装置は、基材の塗工予定面と反対側に接触し、基材を巻回するバックロールと、バックロールに巻回される基材のバックロールと対向する位置に設置され、基材の塗工予定面側改質処理する改質処理装置と、からなることを特徴とする。

本発明の表面処理装置を構成する非接触除塵装置は、搬送中の基材の周囲に高圧エアを吹出す高圧エア吹出装置と、搬送中の基材の周囲よりエアを吸引するエア吸引装置と、からなることを特徴とする。

本発明の表面処理装置を構成する除塵装置、第一の除電装置、非接触除塵装置および第二の除電装置が、各々基材の両面に対し、塵等を除去し、除電し、塵等を非接触で除去し、除電することを特徴とする。

別の本発明の表面処理装置は、除塵装置の上流側に、基材の両端部に熱を加える加熱装置を配置したことを特徴とする。

別の本発明の表面処理装置は、除塵装置と改質装置との間に、基材を溶剤に浸漬させる溶剤浸漬装置と、溶剤浸漬装置通過により基材表面に付着した溶剤を乾燥させる乾燥装置と、を順に配置したことを特徴とする。

別の本発明の表面処理装置は、除塵装置の上流側に、第三の除電装置を配置したことを特徴とする。

本発明の表面処理方法は、搬送中の基材に接触して該基材に付着している塵等を除去する接触除塵工程と、接触除塵工程により塵等が除去された後の搬送中の基材の塗工予定面側を改質する改質工程と、改質工程により塗工予定面が改質された後の搬送中の基材を除電する除電工程と、除電工程により除電された後の搬送中の基材に付着している塵等を基材に非接触で除去する非接触除塵工程と、非接触除塵工程により塵等が除去された後の搬送中の基材を除電する第二の除電工程と、を有することを特徴とする。

本発明の効果として、きわめて効果的に基材上に付着した塵等を除去し、基材上の静電特性を向上できるだけでなく、基材の塗工予定面の濡れ特性も向上させることのできる表面処理装置および表面処理方法を提供することができる。

本発明の表面処理装置および表面処理方法について、以下詳細に説明を行う。
本発明の表面処理装置の一実施形態は、図１に示すとおりである。詳細に説明すると、巻き出しロール１０より巻き出された長尺シート状の基材１１は、除塵装置２０で粘着除去装置２１および２２と接触装置により、基材１１上に付着している塵等が除去される。次に、改質装置３０で基材１１の塗工予定面１２が改質される。次に、第一の除電装置４０で基材１１の両面が除電される。次に、非接触除塵装置５０で基材１１の両面が再度除塵される。そして、第二の除電装置６０で基材１１の両面が再度除電される。その後、塗工装置７０により基材１１の塗工予定面１２に塗料が塗工される。

基材１１の搬送方向の上流側より、除塵装置２０、改質装置３０、第一の除電装置４０、非接触除塵装置５０、第二の除電装置６０の順に設置されるが、各々の装置の間に請求項６および７で特定する装置を適宜設置してもよい。

除塵装置２０の一例を図３に示す。図３（ａ）において、除塵装置２０は、粘着除去装置２１および２２と、粘着除去装置を基材１１に一定の圧力で接触させるための接触装置（図示せず）から構成される。粘着除去装置は、その粘着力により基材１１の表面に付着する塵等を連続的に除去するために、粘着ゴムロールやシリコンゴムロールなどのロール形状のものが好適に用いられる。接触装置は、粘着除去装置を一定の力で基材１１に接触させるため、ロール状の粘着除去装置２１（２２）の軸受部を一定の力で基材１１方向に加圧する装置などがある。例えば接触装置としては図３（ｂ）のように、対で構成される粘着除去装置２１（２２）が、粘着除去装置２１（２２）の基材１１と対抗する位置から他のロール２３（２４）により一定の力で押す装置が挙げられる。

改質装置３０としては、例えばコロナ放電装置が挙げられる。コロナ放電装置は図１の改質装置３０で示されるように、裏面１３がバックロール３１との接触して巻回され、その際に放電装置３２により塗工予定面１２側にコロナ放電されて塗工予定面１２が改質され、塗工予定面１２の濡れ特性が向上する。

第一の除電装置４０は、基材１１上の電荷を除去するための除電装置であり、裏面１３が除電器４１により、塗工予定面１２が除電器４２により除電される。第一の除電装置４０としては、高密度除電装置や、電圧印加型除電装置のような従来からある装置を用いてもよい。

非接触除塵装置５０は、基材１１上の塵等を除塵するための装置であり、裏面１３が非接触除塵装置５１により、塗工予定面１２が非接触除塵装置５２により除塵される。非接触除塵装置は、高圧エアを吹き付ける方式、超音波と高圧エアを併用する方式、面上のエアを吸引する方式などがある。

第二の除電装置６０は、基材１１上の電荷を除去するための除電装置であり、裏面１３が除電器６１により、塗工予定面１２が除電器６２により除電される。第二の除電装置６０に用いられるのは電圧印加型除電装置が好ましく、印加する電圧は０．１ｋＶ以上１．０ｋＶ以下であり、好ましくは０．１ｋＶ以上０．５ｋＶ以下である。高圧エアを利用する非接触除塵装置では、高圧エアと基材表面との摩擦による静電気が塗工予定面および裏面に発生するもののその帯電力が弱いため、印加する電圧が１ｋＶ以上では逆に強く帯電させてしまう恐れがある。また、印加する電圧が０．１ｋＶ以下では、塗工予定面および裏面の対電力が弱いとはいえ、除電することが困難である。

上述の装置を組み合わせることにより本発明の効果を得ることができるが、さらに良好な効果を得るために、請求項６で特定するように以下に説明する加熱装置を用いることが好ましい。

加熱装置８０は、図２に示すように、図１の装置に付設するよう除塵装置２０の上流側に設置することが好ましい。加熱装置８０は図４に示すように、基材１１の端部を加熱可能に設置され、セラミックヒーターなどの熱を発生する装置が用いられる。基材の端部を加熱することにより、搬送中の端部に掛かる張力の差を補正することが可能となり、特に、除塵装置において粘着ロールが基材に安定した力で接触させることができるようになる。基材の端部に掛かる張力が異なる場合、粘着ロールに基材上への接触面に不均一な応力が発生し、粘着ロールの基材への接触力が不安定となり、除塵能力が落ちるだけでなく、粘着ロールに無理な力が掛かることにより粘着成分が基材上に付着してしまう可能性もある。

さらにまた、本発明の表面処理装置には、請求項７で特定するように、溶剤浸漬装置９０と乾燥装置１００とを図１の装置に付設することが好ましい。

溶剤浸漬装置９０は、基材１１を搬送中に溶剤に浸漬させるための装置である。溶剤浸漬装置９０は、基材１１を溶剤中に浸漬させることができればよく、例えば図２のように、溶剤槽９２中をバックロール９１に巻回しながら溶剤９３中を通過させる装置がある。除塵装置２０を通過した基材を溶剤中に浸漬、通過させることにより、基材表面の濡れ特性を改善させる効果があり、改質装置と組み合わせることにより濡れ特性のより大きな改善効果がある。

乾燥装置１００は、溶剤浸漬装置９０を通過した基材１１上に残存する溶剤を除去する装置である。乾燥装置としては、熱により溶剤を揮発させる方式、風圧により溶剤を吹き飛ばす方式、ドクター等により溶剤を掻き落とす方式などがある。

さらに、本発明の好ましい態様として、図１に示す巻き出しロール１０と除塵装置２０の間に第三の除電装置設置することが好ましい。巻き出しロールにより基材が剥離帯電してしまうため、巻き出しロールと除塵装置２０との距離が長い場合に空気中の塵等が付着する恐れがあり、除塵装置２０の粘着ロール２１（２２）で塵等を除去する際の除去能力を低下させる可能性がある。

塗工装置の前段に付設する基材の前処理装置として本発明の表面処理装置を用いた場合、基材の少なくとも塗工予定面１２の表面処理を行うことは当然であるが、除塵装置２０、第一の除電装置４０、非接触除塵装置５０、第二の除電装置６０については、塗工予定面１２のみでなく裏面１３の処理を行うことが好ましい。一般的な塗工装置では、ロール状に巻かれた基材を巻き出し、基材上に塗工層を形成させた後、ロール状に巻き戻して製品となる。塗工予定面１２のみを表面処理した場合、塗工予定面１２に形成された塗工層の表面が裏面１３と接触する状態に巻き戻されて製品となる。つまり、裏面１３に塵等が付着していた場合は、製品の表面（塗工層側）にも塵等が付着することとなり、製品欠点の原因となる可能性がある。

なお、改質装置３０については、基材表面の濡れ性を向上するための装置であるため、塗工予定面１２のみを改質することで十分であるが、裏面１３にも一度に塗工する場合は、改質装置３０も基材１１の両面を処理できるように設置することが好ましい。

［実施例１］
本発明の実施例１として、図１に示すとおり、基材１１の搬送方向上流側より、除塵装置２０、改質装置３０、第一の除電装置４０、非接触除塵装置５０、第二の除電装置６０の順に、巻き出しロール１０と塗工装置７０の間に設置し、除塵装置２０の粘着除去装置２１および２２には粘着シリコンゴムロール、改質装置３０の放電装置３２にはコロナ放電装置（春日電機社製）、第一の除電装置４０の除電器４１には印加型除電装置（キーエンス社製）、除電器４２には高密度除電装置（春日電機社製）、非接触除塵装置５０には超音波クリーナ（伸興社製）、第二の除電装置６０の除電器６１および６２には印加型除電装置（キーエンス社製）を使用して、図１に示す本発明の表面処理装置を作製した。

［実施例２］
基材１１の搬送方向上流側より、加熱装置８０、除塵装置２０、溶剤浸漬装置９０、乾燥装置１００、改質装置３０、第一の除電装置４０、非接触除塵装置５０、第二の除電装置６０の順に、巻き出しロール１０と塗工装置７０の間に設置し、実施例１に追加した装置として、加熱装置８０にはセラミックヒーター（河合電気製作所社製）、溶剤浸漬装置９０の溶剤９２には水：エタノール＝５０：５０混合溶液、乾燥装置１００には加熱乾燥装置（ノリタケカンパニーリミテド社製）を使用して、図２に示す本発明の表面処理装置を作製した。

［比較例１］
表面処理装置を一切使用することなく下記に述べる基材そのものを評価の対象にした。

［比較例２］
実施例１の表面処理装置において、除塵装置２０のみを使用し、比較用の装置とした。

［比較例３］
実施例１の表面処理装置において、除塵装置２０、第一の除電装置４０、非接触除塵装置５０のみを使用し、比較用の装置とした。

上記により作製した実施例１〜２および比較例１〜３の表面処理装置について、下記のとおり 除塵効果、濡れ特製の評価を行った。その結果を表１に示す。

本発明の除塵効果の評価は、基材にトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）を使用し、ＴＡＣ上に塵等として平均粒径１．５μｍのアクリルビーズを１ｍ^２あたり約１００００個付着させ、実施例および比較例の装置を用いて表面処理後、各々の基材の塗工予定面側に付着しているアクリルビーズの個数を顕微鏡観察法で計測し、評価した。

本発明の濡れ特性の評価は、水との接触角測定と塗工外観から評価した。

水との接触角測定は、ＴＡＣを実施例および比較例の装置を用いて表面処理後、接触角計（協和界面化学社製）を用いて測定した。

塗工外観は、ＴＡＣ上に平均粒径１．５μｍのアクリルビーズを１ｍ^２あたり約１００００個付着させ、実施例および比較例の装置を用いて表面処理後、基材の塗工予定面上にアクリル樹脂をバーコーティング法により塗工して厚さ約５μｍの塗工層を形成し、乾燥、硬化後に塗工層の反射外観を確認し、横段欠点、核有欠点、弾き欠点の有無を確認した。良好な状態を◎、実用上問題ない状態を○、実用上問題となる恐れがある状態を△、実用上問題となる状態を×として評価した。実用上問題となる恐れとは、用途により問題が生じる可能性があることをいう。

表１から明らかなとおり、本発明による表面処理装置は基材に対して濡れ特性を損なうことなく良好な除塵効果を奏することが確認された。これに対して、表面処理装置を全く使用することなくＴＡＣフィルムの表面を評価した比較例１は、除塵効果は全く示さなかった。また、本発明の構成要件のうち除塵装置のみを使用した比較例２の場合は、ある程度の除塵効果は認められたものの濡れ特性に重大な欠点を有するものであった。さらにまた、本発明の構成要件のうち除塵装置と第１の除電装置および非接触除塵装置のみを採用した比較例３の場合は、除塵効果の向上は認められたものの、濡れ特性について実用上不十分であることが確認された。以上のことから、本発明は請求項１の表面処理装置および請求項８の表面処理方法で特定する全ての技術手段を用いることによってのみ、従来技術では不可能であった、良好な除塵効果と濡れ特性を両立できることが認められた。

本発明の表面処理装置の一例を示す模式図である。 本発明の表面処理装置の他の一例を示す模式図である。 （ａ）本発明の表面処理装置に使用される除塵装置の一例を示す模式図である。（ｂ）本発明の表面処理装置に使用される除塵装置の他の一例を示す模式図である。 本発明の表面処理装置に使用される加熱装置の一例を示す模式図である。

符号の説明

１０ 巻き出しロール
１１ 基材
１２ 塗工予定面
１３ 裏面
２０ 除塵装置
２１、２２ 粘着除去装置
３０ 改質装置
３１、９１ バックロール
３２ 放電装置
４０ 第一の除電装置
４１、４２、６１、６２ 除電器
５０、５１、５２ 非接触除塵装置
６０ 第二の除電装置
７０ 塗工装置
８０ 加熱装置
９０ 溶剤浸漬装置
９２ 溶剤槽
９３ 溶剤
１００ 乾燥装置

Claims (9)

1. 基材に付着している塵等を該基材の搬送中に除去する除塵装置と、
   該除塵装置により塵等が除去された搬送中の基材の塗工予定面を改質する改質装置と、
   該改質装置により塗工予定面が改質された搬送中の基材を除電する第一の除電装置と、
   該第一の除電装置により除電された後の搬送中の基材に付着している塵等を該基材に非接触で除去する非接触除塵装置と、
   該非接触除塵装置により塵等が除去された搬送中の基材を除電する第二の除電装置と、を順に設けてなることを特徴とする表面処理装置。
2. 前記除塵装置が、粘着性を有する粘着除去装置と、該粘着除去装置を搬送中の該基材上に接触させる接触装置と、からなることを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
3. 前記改質装置が、前記基材の塗工予定面と反対側に接触して該基材を巻回するバックロールと、該バックロールに巻回されている該基材の該バックロールと対向する位置に設置され、該基材の塗工予定面側改質処理を行う改質処理装置と、からなることを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
4. 前記非接触除塵装置が、搬送中の前記基材の周囲に空気を吹出しまたは前記基材の周囲の空気を吸引する装置からなることを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
5. 前記除塵装置、前記第一の除電装置、前記非接触除塵装置および前記第二の除電装置が、それぞれ前記基材の両面に対し、塵等を除去し、除電し、塵等を非接触で除去し、除電することを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
6. 前記除塵装置の上流側に、前記基材の両端部に熱を加える加熱装置を配置したことを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
7. 前記除塵装置と前記改質装置との間に、前記基材を溶剤に浸漬させる溶剤浸漬装置と、該溶剤浸漬装置通過により該基材表面に付着した溶剤を乾燥させる乾燥装置と、を順に配置したことを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
8. 前記除塵装置の上流側に、第三の除電装置を配置したことを特徴とする請求項１に記載の表面処理装置。
9. 搬送中の基材に接触して該基材に付着している塵等を除去する接触除塵工程と、
   該接触除塵工程により塵等が除去された後の搬送中の基材の塗工予定面側を改質する改質工程と、
   該改質工程により塗工予定面が改質された後の搬送中の基材を除電する第一の除電工程と、
   該第一の除電工程により除電された後の搬送中の基材に付着している塵等を該基材に非接触で除去する非接触除塵工程と、
   該非接触除塵工程により塵等が除去された後の搬送中の基材を除電する第二の除電工程と、を有することを特徴とする表面処理方法

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