JP2009109366A - Wet film thickness control method and device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は塗工方法・装置およびそれよって得られた塗工膜の厚さを制御する技術分野に属する。特に、塗工装置上において乾燥環境等による外乱を受けずに塗工膜の湿潤膜厚を測定するとともに、その湿潤膜厚が適正範囲となるように制御することが可能な湿潤膜厚制御方法と装置に関する。 The present invention belongs to the technical field of controlling the coating method and apparatus and the thickness of the coating film obtained thereby. In particular, a wet film thickness control method capable of measuring a wet film thickness of a coating film without being disturbed by a dry environment on the coating apparatus and controlling the wet film thickness to be within an appropriate range. And related to the device.
ウェブの基材を塗工対象とする塗工装置において塗工により得られた基材上の膜厚を測定する方法の1つとして、光学的な方法が周知である。たとえば、塗工膜に一定の入射角で白色光を照射し、その反射光もしくは透過光を分光して分光強度の波形を測定し、薄膜による干渉現象によって生ずる分光強度の強弱の波長位置から膜厚を測定する方法が知られている(特許文献1)。
しかしながら、この従来の方法においては、塗工装置の乾燥部において気体屈折率の変動(温度、気圧による密度変化、ガス濃度、等)により誤差が発生するという問題がある。気体屈折率の変動を補正することは可能ではあるが、塗工条件や測定条件ごとに補正値を設定することは運用負担が大きい。また、走行するウェブの基材において振動や皺の発生は避けられないが、振動や皺の状況によっては大きな誤差が発生する。その発生時期は予測できず誤差値も捕捉できないため補正は不可能であり、測定値の信頼性が得られないという問題がある。したがって、この方法により得られた膜厚に基づいて湿潤膜厚を制御することは極めて困難か、または不可能であるという問題があった。 However, in this conventional method, there is a problem that an error occurs in the drying section of the coating apparatus due to a change in gas refractive index (temperature, density change due to atmospheric pressure, gas concentration, etc.). Although it is possible to correct fluctuations in the gas refractive index, setting a correction value for each coating condition or measurement condition is a heavy operational burden. Further, although vibration and wrinkles are unavoidable on the web substrate that travels, a large error occurs depending on the vibration and wrinkle conditions. Since the generation time cannot be predicted and the error value cannot be captured, the correction cannot be performed, and the reliability of the measured value cannot be obtained. Therefore, there is a problem that it is extremely difficult or impossible to control the wet film thickness based on the film thickness obtained by this method.
本発明は上記の問題を解決するために成されたものである。その目的は、塗工装置上において乾燥環境等による外乱を受けずに塗工膜の湿潤膜厚を測定するとともに、その湿潤膜厚が適正範囲となるように制御することが可能な湿潤膜厚制御方法と装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems. Its purpose is to measure the wet film thickness of the coating film without being disturbed by the drying environment on the coating device, and to control the wet film thickness to be within the proper range. It is to provide a control method and apparatus.
本発明の請求項1に係る湿潤膜厚制御方法は、塗工部と乾燥部を有する塗工装置において湿潤膜厚を測定する湿潤膜厚制御方法であって、 塗工前の基材に加わる張力を測定する張力測定過程と、 前記基材の厚さを測定する厚さ測定過程と、 塗工後の前記基材を走行方向に沿って所定幅で切断分離し全面塗工済の測定用サンプルを得る切断過程と、 前記測定用サンプルを巻き取って巻取体を形成する巻取過程と、 前記巻取体における前記測定用サンプルの全長を測定する全長測定過程と、 前記巻取体における前記測定用サンプルの基材部分と塗工部分から成る全質量を測定する全質量測定過程と、 前記張力と前記測定厚さから前記基材の真の厚さを(真厚さ)=(測定厚さ)×(1+(係数)×(張力))の数式を適用して演算する真厚さ演算過程と、 前記巻取体における前記測定用サンプルの湿潤膜厚を(湿潤膜厚)=((全質量)−(基材密度)×(真厚さ)×(所定幅)×(全長))/((塗工液密度)×(所定幅)×(全長))の数式を適用して演算する湿潤膜厚演算過程と、 前記演算した湿潤膜厚が適合膜厚の範囲内であるか範囲外であるかを判定する膜厚適合判定過程と、 前記判定が範囲外であるときには前記塗工部の塗工条件を操作する操作過程と、 を有するようにしたものである。
また、本発明の請求項2に係る湿潤膜厚制御装置は、塗工部と乾燥部を有する塗工装置において湿潤膜厚を測定する湿潤膜厚制御装置であって、 塗工前の基材に加わる張力を測定する張力測定手段と、 前記基材の厚さを測定する厚さ測定手段と、 塗工後の前記基材を走行方向に沿って所定幅で切断分離し全面塗工済の測定用サンプルを得る切断手段と、 前記測定用サンプルを巻き取って巻取体を形成する巻取手段と、 前記巻取体における前記測定用サンプルの全長を測定する全長測定手段と、 前記巻取体における前記測定用サンプルの基材部分と塗工部分から成る全質量を測定する全質量測定手段と、 前記張力と前記測定厚さから前記基材の真の厚さを(真厚さ)=(測定厚さ)×(1+(係数)×(張力))の数式を適用して演算する真厚さ演算手段と、 前記巻取体における前記測定用サンプルの湿潤膜厚を(湿潤膜厚)=((全質量)−(基材密度)×(真厚さ)×(所定幅)×(全長))/((塗工液密度)×(所定幅)×(全長))の数式を適用して演算する湿潤膜厚演算手段と、 前記演算した湿潤膜厚が適合膜厚の範囲内であるか範囲外であるかを判定する膜厚適合判定手段と、 前記判定が範囲外であるときには前記塗工部の塗工条件を操作する操作手段と、 を有するようにしたものである。
A wet film thickness control method according to claim 1 of the present invention is a wet film thickness control method for measuring a wet film thickness in a coating apparatus having a coating part and a drying part, and is applied to a substrate before coating. For tension measurement process for measuring tension, thickness measurement process for measuring the thickness of the base material, and for measuring the coated base material by cutting and separating the base material after coating by a predetermined width along the running direction A cutting process for obtaining a sample, a winding process for winding the measurement sample to form a winding body, a full length measuring process for measuring the total length of the measurement sample in the winding body, and the winding body The total mass measurement process for measuring the total mass of the base material portion and the coating portion of the measurement sample, and the true thickness of the base material from the tension and the measurement thickness (true thickness) = (measurement) True thickness calculated by applying the formula of (thickness) x (1 + (coefficient) x (tension)) Calculation process and wet film thickness of the measurement sample in the wound body (wet film thickness) = ((total mass) − (base material density) × (true thickness) × (predetermined width) × (full length) ) / ((Coating fluid density) × (predetermined width) × (full length)) applying the formula of wet film thickness, and whether the calculated wet film thickness is within the range of the applicable film thickness A film thickness conformity determination process for determining whether the film is out of the range; and an operation process for operating the coating condition of the coating portion when the determination is out of the range.
A wet film thickness control apparatus according to claim 2 of the present invention is a wet film thickness control apparatus for measuring a wet film thickness in a coating apparatus having a coating part and a drying part, and a substrate before coating A tension measuring means for measuring the tension applied to the substrate, a thickness measuring means for measuring the thickness of the substrate, and the coated substrate is cut and separated by a predetermined width along the running direction. Cutting means for obtaining a measurement sample; winding means for winding the measurement sample to form a wound body; full-length measuring means for measuring a total length of the measurement sample in the wound body; and the winding A total mass measuring means for measuring the total mass of the measurement sample in the body consisting of the base material portion and the coating portion; and the true thickness of the base material from the tension and the measurement thickness (true thickness) = Calculate by applying the formula (measured thickness) x (1 + (coefficient) x (tension)) Thickness calculating means, and the wet film thickness of the measurement sample in the winding body is (wet film thickness) = ((total mass) − (base material density) × (true thickness) × (predetermined width) × ( (Wet length)) / ((coating liquid density) × (predetermined width) × (full length)) A film thickness conformity determining means for determining whether the coating is outside the range; and an operating means for operating the coating condition of the coating portion when the determination is out of the range.
本発明の請求項1に係る湿潤膜厚制御方法によれば、塗工部と乾燥部を有する塗工装置において湿潤膜厚を測定する湿潤膜厚制御方法であって、 張力測定過程において塗工前の基材に加わる張力が測定され、 厚さ測定過程において前記基材の厚さが測定され、 切断過程において塗工後の前記基材が走行方向に沿って所定幅で切断分離され全面塗工済の測定用サンプルが得られ、 巻取過程において前記測定用サンプルが巻き取られて巻取体が形成され、 全長測定過程において前記巻取体における前記測定用サンプルの全長が測定され、 全質量測定過程において前記巻取体における前記測定用サンプルの基材部分と塗工部分から成る全質量が測定され、真厚さ演算過程において前記張力と前記測定厚さから前記基材の真の厚さが(真厚さ)=(測定厚さ)×(1+(係数)×(張力))の数式が適用されて演算され、 湿潤膜厚演算過程において前記巻取体における前記測定用サンプルの湿潤膜厚が(湿潤膜厚)=((全質量)−(基材密度)×(真厚さ)×(所定幅)×(全長))/((塗工液密度)×(所定幅)×(全長))の数式を適用して演算され、 膜厚適合判定過程において前記演算した湿潤膜厚が適合膜厚の範囲内であるか範囲外であるかが判定され、 操作過程において前記判定が範囲外であるときには前記塗工部の塗工条件が操作される。すなわち、寸法測定と質量測定から演算して湿潤膜厚を得る間接的な測定方法であって非光学的な測定方法である。したがって、塗工装置上において乾燥環境等による外乱を受けずに塗工膜の湿潤膜厚を測定するとともに、その湿潤膜厚が適正範囲となるように制御することが可能な湿潤膜厚制御方法が提供される。
また、本発明の請求項2に係る湿潤膜厚制御装置によれば、塗工部と乾燥部を有する塗工装置において湿潤膜厚を測定する湿潤膜厚制御装置であって、 張力測定手段により塗工前の基材に加わる張力が測定され、 厚さ測定手段により前記基材の厚さが測定され、 切断手段により塗工後の前記基材が走行方向に沿って所定幅で切断分離され全面塗工済の測定用サンプルが得られ、 巻取手段により前記測定用サンプルを巻き取って巻取体が形成され、 全長測定手段により前記巻取体における前記測定用サンプルの全長が測定され、 全質量測定手段により前記巻取体における前記測定用サンプルの基材部分と塗工部分から成る全質量が測定され、真厚さ演算手段により前記張力と前記測定厚さから前記基材の真の厚さが(真厚さ)=(測定厚さ)×(1+(係数)×(張力))の数式が適用されて演算され、 湿潤膜厚演算手段により前記巻取体における前記測定用サンプルの湿潤膜厚が(湿潤膜厚)=((全質量)−(基材密度)×(真厚さ)×(所定幅)×(全長))/((塗工液密度)×(所定幅)×(全長))の数式を適用して演算され、 膜厚適合判定手段により前記演算した湿潤膜厚が適合膜厚の範囲内であるか範囲外であるかが判定され、 操作手段により前記判定が範囲外であるときには前記塗工部の塗工条件が操作される。すなわち、寸法測定と質量測定から演算して湿潤膜厚を得る間接的な測定方法であって非光学的な測定方法である。したがって、塗工装置上において乾燥環境等による外乱を受けずに塗工膜の湿潤膜厚を測定するとともに、その湿潤膜厚が適正範囲となるように制御することが可能な湿潤膜厚制御装置が提供される。
According to the wet film thickness control method of the first aspect of the present invention, there is provided a wet film thickness control method for measuring a wet film thickness in a coating apparatus having a coating part and a drying part, The tension applied to the previous substrate is measured, the thickness of the substrate is measured in the thickness measurement process, and the coated substrate is cut and separated by a predetermined width along the running direction in the cutting process. A finished measurement sample is obtained, the measurement sample is wound up in the winding process to form a wound body, and the entire length of the measurement sample in the winding body is measured in the full length measurement process. In the mass measurement process, the total mass composed of the base material portion and the coating portion of the measurement sample in the winding body is measured, and in the true thickness calculation process, the true thickness of the base material is calculated from the tension and the measurement thickness. Saga (true thickness) = Measurement thickness) × (1+ (coefficient) × (tension)) is applied and calculated, and in the wet film thickness calculation process, the wet film thickness of the measurement sample in the winding body is (wet film thickness) = Applying the formula ((total mass)-(base material density) x (true thickness) x (predetermined width) x (full length)) / ((coating solution density) x (predetermined width) x (full length)) In the film thickness conformity determination process, it is determined whether the calculated wet film thickness is within the range of the conformable film thickness or out of the range, and when the determination is out of the range in the operation process, the coating part The coating conditions are manipulated. That is, it is an indirect measurement method that obtains a wet film thickness by calculating from dimensional measurement and mass measurement, and is a non-optical measurement method. Therefore, a wet film thickness control method capable of measuring a wet film thickness of a coating film without being disturbed by a dry environment or the like on the coating apparatus and controlling the wet film thickness to be within an appropriate range. Is provided.
Moreover, according to the wet film thickness control apparatus according to claim 2 of the present invention, the wet film thickness control apparatus measures a wet film thickness in a coating apparatus having a coating part and a drying part, and comprises a tension measuring means. The tension applied to the base material before coating is measured, the thickness of the base material is measured by a thickness measuring means, and the base material after coating is cut and separated by a predetermined width along the running direction by a cutting means. A measurement sample coated on the entire surface is obtained, a winding body is formed by winding the measurement sample by a winding means, and the total length of the measurement sample in the winding body is measured by a full length measuring means, The total mass consisting of the base material portion and the coating portion of the measurement sample in the wound body is measured by the total mass measuring means, and the true thickness of the base material is determined from the tension and the measured thickness by the true thickness calculating means. Thickness is (true thickness) = (measured thickness × (1+ (coefficient) × (tension)) is applied and calculated, and the wet film thickness of the measurement sample in the winding body is calculated by the wet film thickness calculation means (wet film thickness) = ((total mass )-(Base material density) × (true thickness) × (predetermined width) × (full length)) / ((coating liquid density) × (predetermined width) × (full length))) It is determined whether the calculated wet film thickness is within or outside the range of the conformable film thickness by the film thickness conformity determining means, and when the determination is out of the range by the operating means, the coating condition of the coating part Is operated. That is, it is an indirect measurement method that obtains a wet film thickness by calculating from dimensional measurement and mass measurement, and is a non-optical measurement method. Therefore, a wet film thickness control device capable of measuring the wet film thickness of the coating film without being disturbed by a dry environment or the like on the coating apparatus and controlling the wet film thickness to be within an appropriate range. Is provided.
次に、本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。本発明の湿潤膜厚制御装置を適用した塗工装置の一例を図1に示す。図1において、200は基材、120は塗工部、131は第1乾燥部、132は第2乾燥部、133は第3乾燥部、140は巻取部、10は張力・厚さ測定部、20は巻取部、30は演算部である。
塗工装置において、基材(ウェブ)200は巻き取られた形態である巻取体として給紙部(図示せず)に装着される。給紙部には張力を付与する機構(図示せず)が備えられており、巻き解かれ送給される基材200には適正な張力が付与される。給紙部において巻取体から巻き解かれた基材200は塗工部120に送給され、そこで基材200に対して塗工が行なわれる。基材200は第1乾燥部131、第2乾燥部132、第3乾燥部133の順に送給され、そこを通過する間に基材200の表面の塗工液は乾燥する。そして乾燥した塗膜が形成された基材200は巻取部140において巻き取られ巻取体を形成する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. An example of a coating apparatus to which the wet film thickness controller of the present invention is applied is shown in FIG. In FIG. 1, 200 is a base material, 120 is a coating unit, 131 is a first drying unit, 132 is a second drying unit, 133 is a third drying unit, 140 is a winding unit, and 10 is a tension / thickness measuring unit. , 20 is a winding unit, and 30 is an arithmetic unit.
In the coating apparatus, the base material (web) 200 is mounted on a paper feeding unit (not shown) as a wound body in a wound form. The paper feed unit is provided with a mechanism (not shown) for applying tension, and appropriate tension is applied to the base material 200 that is unwound and fed. The base material 200 unwound from the winding body in the paper feeding unit is fed to the coating unit 120 where the base material 200 is coated. The substrate 200 is fed in the order of the first drying unit 131, the second drying unit 132, and the third drying unit 133, and the coating liquid on the surface of the substrate 200 is dried while passing through the substrate. And the base material 200 with which the dried coating film was formed is wound up in the winding-up part 140, and forms a winding body.
この図1における張力・厚さ測定部10、巻取部20、演算部30は、この塗工装置に適用した本発明の湿潤膜厚制御装置の構成要素である。
張力・厚さ測定部10は、塗工部120に送給される直前において基材200の張力と厚さを測定する。ここでは測定された厚さを測定厚さと呼ぶ。
巻取部20は、第1乾燥部131の出口近くにおいて基材200から切断され分離された湿潤膜厚測定のためのサンプルを巻き取って巻取体を形成する部分である。この巻取部20においてサンプルの全質量の測定が行なわれる。
演算部30は、測定された基材200の張力と厚さ(測定厚さ)に基づいて基材200の真の厚さを演算する。また、演算部30は、その真の厚さ、全質量、その他のデータに基づいて湿潤膜厚を演算する。また、演算部30は、サンプル巻取体21の質量を測定するときに行なわれる巻取部20の制御を行なう。また、演算部30は、演算した湿潤膜厚が適合膜厚の範囲内であるか範囲外であるかを判定する。また、演算部30は、その判定が範囲外であるときには塗工部の塗工条件を操作する。それらの演算の詳細は後述する。
The tension / thickness measuring section 10, the
The tension / thickness measuring unit 10 measures the tension and thickness of the substrate 200 immediately before being supplied to the coating unit 120. Here, the measured thickness is referred to as a measured thickness.
The
The
本発明の湿潤膜厚制御装置の張力・厚さ測定部10について詳細を図2に示す。図2において、300は塗工液、121は塗工液槽、122は塗工ローラ、123はバックアップローラ、11a,11bは張力測定部、12は厚さ測定部である。また、図2において、図1と同一部分には同一符号が付してある。
塗工液槽121、塗工ローラ122、バックアップローラ123は塗工部120の構成要素である。塗工液槽121は塗工液300を充たしており、塗工ローラ122の下部は塗工液300に浸漬している。塗工ローラ122が回転することにより、塗工ローラ122の周面の全体に塗工液300の被膜が形成される。基材200は、図2に示すように、塗工ローラ122とバックアップローラ123の間を通過して移送される。バックアップローラ123は塗工ローラ122を押圧する位置と、離反する位置とに移動と停止が可能なローラである。バックアップローラ123が押圧する位置においては、基材200はバックアップローラ123によって塗工ローラ122に接触される。そして、塗工ローラ122の周面に被膜形成された塗工液300は、接触により基材200の表面に転移することとなり塗工が行なわれる。
FIG. 2 shows the details of the tension / thickness measuring unit 10 of the wet film thickness control apparatus of the present invention. In FIG. 2, 300 is a coating solution, 121 is a coating solution tank, 122 is a coating roller, 123 is a backup roller, 11a and 11b are tension measuring units, and 12 is a thickness measuring unit. In FIG. 2, the same parts as those in FIG.
The coating
基材200に転移した塗工液300の量すなわち湿潤膜厚は、塗工ローラ122の周面に被膜形成された塗工液300の量によって変化する。したがって、塗工方式によって相違するが、何らかの方式によってその量を規制することが行なわれる。一般的に、塗工ローラ122の周面が塗工液槽121の塗工液300から離れて基材200の表面に接触し転移する前に、被膜形成された塗工液300の中から余分な量の塗工液300を掻き落とすことが行なわれる。その掻き落としには、塗工ローラ122との間に所定の間隙を置いた回転ローラやナイフエッジ等が使用される。また、塗工ローラ122がグラビアローラであればドクターブレードが使用される。
The amount of the coating liquid 300 transferred to the substrate 200, that is, the wet film thickness varies depending on the amount of the coating liquid 300 formed on the peripheral surface of the
また、多くの場合、基材200に形成された湿潤膜厚が乾燥したときの厚さ、すなわち乾燥膜厚が重要である。乾燥膜厚を重要視するときには、所定の乾燥膜厚を得るための管理の方法の1つとして湿潤膜厚が管理されることになる。当然ながら、その湿潤膜厚が一定であっても塗工液300の組成が変化すると乾燥膜厚が変化する。塗工液300の組成には、乾燥によって失われる揮発成分と乾燥によって失われない不揮発成分が存在する。揮発成分の主成分は溶剤であるから、塗工液300における溶剤成分の比率を調整することによって乾燥膜厚を規制することも行なわれる。
なお、上述したように、一般的に湿潤膜厚は塗工直後の膜厚のことであるが、ここでは、湿潤膜厚は本発明において定義した数式により演算された膜厚とする。
In many cases, the thickness when the wet film thickness formed on the substrate 200 is dried, that is, the dry film thickness is important. When importance is attached to the dry film thickness, the wet film thickness is managed as one of management methods for obtaining a predetermined dry film thickness. Of course, even if the wet film thickness is constant, the dry film thickness changes when the composition of the coating liquid 300 changes. The composition of the coating liquid 300 includes volatile components that are lost by drying and non-volatile components that are not lost by drying. Since the main component of the volatile component is a solvent, the dry film thickness is also regulated by adjusting the ratio of the solvent component in the coating liquid 300.
As described above, the wet film thickness is generally a film thickness immediately after coating, but here the wet film thickness is a film thickness calculated by a mathematical formula defined in the present invention.
張力測定部11a,11b、厚さ測定部12は、図1に示した張力・厚さ測定部10の構成要素である。本発明の湿潤膜厚制御装置における張力・厚さ測定部10の拡大図(図2におけるAの拡大図)を図3に示す。図3において、114はガイドローラ、11bは張力測定部、200は基材、12は厚さ測定部である。
ガイドローラ114は基材200に加えられた張力を検出するためのガイドローラである。基材200はガイドローラ114に巻き付いており、基材200に張力が加えられるとガイドローラ114に力が加えられる。ガイドローラ114はその両側に存在する軸を軸受によって回転可能に支持されている。
The
The guide roller 114 is a guide roller for detecting the tension applied to the substrate 200. The substrate 200 is wound around the guide roller 114, and when tension is applied to the substrate 200, a force is applied to the guide roller 114. The guide roller 114 is rotatably supported by shafts on both sides of the guide roller 114.
張力測定部11bは検出部(たとえば、ロードセル)と増幅部を有する。張力測定部11bの検出部はガイドローラ114に加わる力をガイドローラ114の軸受の僅かな変位から検出する。張力測定部11bの増幅部はその変位を張力に換算し、張力信号を出力する。変位の張力への換算においては、当然ながら、基材200のガイドローラ114に対する巻き付け角度、変位の方向、等が考慮される。図3においては、張力測定部11b(の検出部)だけが図示されているが、ガイドローラ114の他方の軸受に設けられた張力測定部11aも存在する。基材200の張力は、通常は、張力測定部11aと張力測定部11bの両者で検出した張力の加算値である。
The
厚さ測定部12は基材200の厚さを測定する部位である。基材200は弾性材料(たとえば、プラスチックフィルム)であり、張力の変化によって厚さが変化する。したがって、図3に示すように、厚さ測定部12と張力測定部11a,11bとは接近した配置されており、厚さと張力とはほぼ同一箇所で同一時刻に測定が行なわれる。
厚さ測定部12としては、たとえば、レーザー光線を照射して基材200の表面に形成したレーザスポットの位置を検出し、三角測量の原理で距離を測定する方式の光学式変位計を使用することができる。この測定においては、基材200の表面と背面(裏面)との位置の差異が基材200の厚さとなる。そのため、基材200の背面の位置が固定されている必要性がある。したがって、図3においては図示していないが、レーザスポットの位置の近辺はガイドローラに巻き付けることよって基材200の背面の位置が固定されるように構成する。
The thickness measuring unit 12 is a part that measures the thickness of the substrate 200. The base material 200 is an elastic material (for example, a plastic film), and its thickness changes with a change in tension. Therefore, as shown in FIG. 3, the thickness measuring unit 12 and the
As the thickness measuring unit 12, for example, an optical displacement meter that detects the position of a laser spot formed on the surface of the substrate 200 by irradiating a laser beam and measures the distance based on the principle of triangulation is used. Can do. In this measurement, the difference in position between the front surface and the back surface (back surface) of the substrate 200 is the thickness of the substrate 200. Therefore, the position of the back surface of the base material 200 needs to be fixed. Therefore, although not shown in FIG. 3, the position of the back surface of the substrate 200 is fixed by winding the vicinity of the position of the laser spot around the guide roller.
本発明の湿潤膜厚制御装置の巻取部20について詳細を図4〜図6に示す。図4〜図6において、201はサンプル、120は第1乾燥部、21はサンプル巻取体、22はミミ巻取体、23は質量測定部、24は直動モータ、25はチャンバー、26は切断部、27a,27bは切断刃、28a,28bは洗浄液槽、29a,29bは洗浄パッドである。また、図4〜図6において、図1、図2と同一部分には同一符号が付してある。
本発明の湿潤膜厚制御装置における基材200からサンプリングを行なってサンプル巻取体21を形成する構成部分の拡大図(図2におけるBの拡大図)を図4に示す。図4に示すように、基材200は第1乾燥部120をガイドローラに案内されながら走行する。第1乾燥部120には切断部26が設けられており、その切断部26において基材200が走行方向に切断(スリット)されて、基材200の一部であるサンプル201が切出される。
Details of the winding
FIG. 4 shows an enlarged view (enlarged view of B in FIG. 2) of the constituent parts that sample the base material 200 and form the sample winding body 21 in the wet film thickness control apparatus of the present invention. As shown in FIG. 4, the substrate 200 travels while being guided by the guide roller through the first drying unit 120. A cutting unit 26 is provided in the first drying unit 120, and the base material 200 is cut (slit) in the traveling direction at the cutting unit 26, and the
図4に示す一例においては、基材200の一方の辺近くの2箇所においてスリットが行なわれる。そのスリットにより、基材200は、スリット箇所の外側の基材200の部分すなわちミミ22aと、中間の基材200の部分すなわちサンプル201と、内側の基材200の部分すなわち塗工製品となる部分との3つの分割される。ミミ22aは未塗工部分であるかまたは塗工量の不安定部分であるから湿潤膜厚の測定には使用できない。ミミ22aは巻き取られてミミ巻取体22bを形成し廃棄される。サンプル201は塗工量の安定部分であるから湿潤膜厚の測定に使用することができる。サンプル201は巻取部20において巻き取られサンプル巻取体21を形成する。
In the example shown in FIG. 4, slits are made at two locations near one side of the substrate 200. Due to the slit, the base material 200 is a part of the base material 200 on the outer side of the slit portion, that is, the Mim 22a, a part of the intermediate base material 200, that is, the
本発明の湿潤膜厚制御装置における切断部26の拡大図(図4におけるCの拡大図)を図5に示す。図5において、27a,27bは切断刃、28a,28bは洗浄液槽、29a,29bは洗浄パッドである。
切断刃27a,27bは基材200の一方の辺近くの2箇所においてスリットを行なうための切断刃である。図5に示す一例においては、切断刃27a,27bとして円盤の円周部分に刃が形成された丸刃が使用される。切断刃27a,27bは回転しながら基材200の切断を行なう。回転する切断刃27a,27bにおける特定の刃の部位は、基材200に接触し切断する切断位置と、洗浄層28a,28bに浸漬し洗浄される洗浄位置との間を周回する。
FIG. 5 shows an enlarged view (an enlarged view of C in FIG. 4) of the cutting portion 26 in the wet film thickness control apparatus of the present invention. In FIG. 5, 27a and 27b are cutting blades, 28a and 28b are cleaning liquid tanks, and 29a and 29b are cleaning pads.
The
洗浄層28a,28bは切断刃27a,27bの刃先を洗浄するための洗浄層である。洗浄層28a,28bには洗浄液が満たされており、回転する切断刃27a,27bの刃先が洗浄位置に達したときには洗浄液に浸漬され洗浄が行なわれる。切断刃27a,27bの刃先には、主として、基材200に形成された塗膜(湿潤膜)が付着する。したがって、洗浄液にはその塗膜を溶解する性質を有する洗浄液を使用することができる。塗工液300の溶剤を使用することも可能であるが、乾燥部において使用することから、溶解性が低くても乾燥の遅い洗浄液を使用すると好適である。
洗浄パッド29a,29bは、洗浄層28a,28bに収納された洗浄パッドであり、洗浄液の化学的作用と摩擦による機械的作用によって、回転する切断刃27a,27bに付着する汚れを掻き落とす作用を有する。洗浄パッド29a,29bは、洗浄液を十分に吸収し保持する性質を有する。また、切断刃27a,27bの両側面に密着する適度な柔軟性を有し、すくなくとも切断刃27a,27bに対する密着面が摩擦性の粗面となっている。洗浄パッド29a,29bの材料としては、たとえば、スポンジ、布、不織布、綿、フェルト、等を使用することができる。
The cleaning layers 28a and 28b are cleaning layers for cleaning the cutting edges of the
The
本発明の湿潤膜厚制御装置における巻取部20の拡大図(図4におけるDの拡大図)を図6に示す。図6において、20は巻取部、21はサンプル巻取体、23は質量測定部、24は直動モータである。
サンプル巻取体21は、紙管にサンプル201を巻き取った巻取体である。巻取部20の巻取軸には紙管を支持するためのチャッキング機構が設けられている。紙管はそのチャッキング機構によって巻取軸に固定される把持状態と、巻取軸に固定されていない開放状態のいずれかの状態をとることができる。チャッキング機構としては、たとえば、チャッキングコーンと呼ばれる円錐台形状の把持具を2つ使用し、錐台形状における直径の狭い面を向かい合わせた機構を適用することができる。2つのチャッキングコーンを近づけることによって、紙管の両側の内円部分に嵌め込んで紙管を把持する把持状態を得ることができる。チャッキングコーンは巻取軸とともに回転するから、把持状態において巻き取ることができる。反対に、2つのチャッキングコーンの距離を遠ざけると紙管の両側から離れて巻取軸から開放され開放状態を得ることができる。
FIG. 6 shows an enlarged view (an enlarged view of D in FIG. 4) of the winding
The sample winding body 21 is a winding body in which the
巻取部20の巻取軸はモータ等の回転機構(図示せず)により回転駆動される。そのとき、所定のトルクが巻取軸に掛けられる構造となっている。したがって、サンプル201には所定の張力が作用する状態で巻き取られることとなる。この張力は、通常は、塗工装置において基材200に作用する張力とほぼ同一値となるように設定される。また、回転速度ではなくトルクが規定値となるように回転駆動されるから、サンプル201の供給速度(基材200の走行速度)に同調した巻取軸の回転速度でサンプル201の巻き取りが行なわれる。
The winding shaft of the winding
直動モータ24は、巻取部20に対して上方に引き上げる一定の力(引上力)を作用させることにより、巻取部20の質量を見掛けにおいて一定量だけ軽減するための直動モータである。すなわち、ここで使用される直動モータ24は移動や位置決めのためのモータではない。直動モータ24としては、たとえば、直動(直進)のためのガイドレールとそのガイドレールに沿ってステージを直動する駆動機構と一定の力を発生させる制御機構によって構成することができる。直動モータ24の代わりに、所定のエアー圧によって上方に引き上げる一定の力を作用させるエアーシリンダー機構、バネばかり(計り)のように吊り上げるためのバネ機構、等を使用してもよい。
The
質量測定部23はサンプル巻取体21の質量を測定する部分である。ただし、質量測定部23には巻取部20が載せられており、直接的に測定できるのはサンプル巻取体21と巻取部20とを合わせた全質量(全質量に作用する重力)から直動モータ24が発生する一定の力(引上力を重力定数で除算して得る質量)を差し引いた質量である。そこで、直動モータ24が発生する一定の力(引上力)は、巻取部20の質量(巻取部20に作用する重力)を相殺するように設定しておく。これにより、質量測定部23の測定領域をサンプル巻取体21の最大質量程度とすることができ、高い測定精度を得ることができる。
また、質量測定部23はサンプル巻取体21の紙管の質量を相殺するようにゼロ点の設定が行なわれている。
したがって、サンプル巻取体21の紙管にサンプル201が全く巻き取られていない状態においては、質量測定部23が出力する質量の測定値がゼロとなる。
The mass measuring unit 23 is a part that measures the mass of the sample winding body 21. However, the winding
The mass measuring unit 23 is set to a zero point so as to cancel out the mass of the paper tube of the sample winder 21.
Therefore, in a state where the
演算部30は、すでに説明したように、測定された基材200の張力と厚さ(測定厚さ)に基づいて基材200の真厚さを演算する。また、演算部30は、その真の厚さ、全質量、その他のデータ(設定値、等)に基づいて湿潤膜厚を演算する。演算部30としては、PLC(Programable Logic Controller)パーソナコンピュータ、等のデータ処理装置を使用することができる。
As described above, the
基材200の真の厚さの演算は演算部30の真厚さ演算過程において、または真厚さ演算手段によって行われる。演算部30は測定された基材200の張力と測定厚さから基材200の真の厚さである真厚さを(真厚さ)=(測定厚さ)×(1+(係数)×(張力))の数式を適用して演算する。(係数)は基材200の品目によって異なる係数であり、値は実験によって決定することができる。(張力)が0のときには(真厚さ)=(測定厚さ)である。(係数)は演算を実施する前に設定値として演算部30に登録しておくデータである。
The calculation of the true thickness of the substrate 200 is performed in the true thickness calculation process of the
湿潤膜厚の演算は演算部30の湿潤膜厚演算過程において、または湿潤膜厚演算手段によって行われる。演算部30は設定値と測定値に基づいて湿潤膜厚を演算する演算部である。湿潤膜厚の演算において、演算部30は、サンプル巻取体21における湿潤膜厚を(湿潤膜厚)=((全質量)−(基材密度)×(真厚さ)×(所定幅)×(全長))/((塗工液密度)×(所定幅)×(全長))の数式を適用して演算する。ここに、(全質量)は湿潤膜と基材部分を含むサンプル巻取体21の質量、(基材密度)は基材200の密度、(真厚さ)はサンプル巻取体21の張力による変動を補正した厚さ、(所定幅)はサンプル巻取体21の幅、(全長)はサンプル巻取体21に巻き取られたサンプル201の全長、(塗工液密度)は塗工液300の密度である。上記の数式において、(基材密度)×(真厚さ)×(所定幅)×(全長)の部分は(全質量)はサンプル巻取体21の基材部分の質量に相当する。
The calculation of the wet film thickness is performed in the wet film thickness calculation process of the
なお、サンプル巻取体21に巻き取られたサンプル201の(全長)は、スリットした後のサンプル201を紙管に巻き取る動作を開始した時点から測定を実行する時点までのサンプル201の走行距離に等しい。このサンプル201の走行距離は、紙管に巻き取る前に測長機器を使用して測定することができる。また、このサンプル201の走行距離は、その開始時点から測定時点までに塗工装置において測定された基材200の走行距離に等しい。演算部30はそのような走行距離を入力し、その入力したデータを上記演算において使用する。
また、(基材密度)、(所定幅)、(塗工液密度)は演算を実施する前に設定値として演算部30に登録しておくデータである。
Note that the (full length) of the
Further, (base material density), (predetermined width), and (coating liquid density) are data registered in the
演算した湿潤膜厚が適合膜厚の範囲内であるか範囲外であるかの判定は演算部30の判定過程において、または判定手段によって行われる。適合膜厚の範囲は判定を実施する前に設定値として演算部30に登録しておくデータである。
演算部30は演算した湿潤膜厚と適合膜厚の範囲内とを比較して、範囲内であるときには塗工条件を維持する信号を出力し、範囲外であるときには塗工条件を修正する信号、すなわち操作信号を出力する。修正する塗工条件としては、塗工液300に含まれる溶剤成分比率、基材200に転移する塗工液300の量、等である。また、その溶剤成分比率、転移する塗工液300の量が一定に維持されているときには、修正する塗工条件として第1乾燥部131の乾燥出力(温度、風量、等)である。
The determination as to whether the calculated wet film thickness is within or outside the range of the suitable film thickness is performed in the determination process of the
The
塗工条件の操作は操作過程において、または操作手段によって行われる。たとえば、修正する塗工条件が溶剤成分比率であるときには、塗工液槽121に溶剤を供給する溶剤供給手段(図示せず)の出力を操作する。すなわち、湿潤膜厚が適合膜厚の範囲内よりも大きいときには溶剤供給手段の出力を大きくし、湿潤膜厚が適合膜厚の範囲内よりも小さいときには溶剤供給手段の出力を小さくする。また、たとえば、修正する塗工条件が第1乾燥部131の乾燥出力であるときには、第1乾燥部131の出力を操作する。すなわち、湿潤膜厚が適合膜厚の範囲内よりも大きいときには第1乾燥部131の出力を大きくし、湿潤膜厚が適合膜厚の範囲内よりも小さいときには第1乾燥部131の出力を小さくする。
The operation of the coating conditions is performed in the operation process or by operation means. For example, when the coating condition to be corrected is the solvent component ratio, the output of a solvent supply means (not shown) for supplying the solvent to the
以上、構成について説明した。次に、本発明の湿潤膜厚制御方法および装置における動作について説明する。本発明の湿潤膜厚制御方法および装置における動作の過程をフロー図として図7に示す。
まず、図7のステップS1(設定値入力)において、湿潤膜厚制御装置のオペレータは湿潤膜厚制御装置に対して、すなわち演算部30に対して、設定値として(基材密度)、(所定幅)、(塗工液密度)、(適合膜厚の範囲)を入力し登録する。この設定値の入力は湿潤膜厚測定における演算の前であれば何時であってもよい。
The configuration has been described above. Next, the operation of the wet film thickness control method and apparatus of the present invention will be described. FIG. 7 is a flowchart showing the operation process in the wet film thickness control method and apparatus of the present invention.
First, in step S1 (input of set value) in FIG. 7, the operator of the wet film thickness control apparatus sets (base material density) (predetermined value) to the wet film thickness control apparatus, that is, to the
次に、ステップS2(張力測定)において、塗工を開始して塗工状態が安定したところでオペレータは湿潤膜厚測定の開始を湿潤膜厚制御装置に対して指示入力する。湿潤膜厚制御装置の演算部30は張力測定部11aが出力する基材200の張力を入力する。
次に、ステップS3(厚さ測定)において、湿潤膜厚制御装置の演算部30は厚さ測定部12が出力する基材200の厚さを入力する。
次に、ステップS4(サンプリング)において、湿潤膜厚制御装置の巻取部20はスリットにより切断分離したサンプル201を巻き取ってサンプル巻取体21を形成する。このスリットは、張力・厚さ測定部10から塗工部120を通過して、第1乾燥部131に到達した塗工済みの基材200に対して切断部26が行うスリットである。
次に、ステップS5(全長測定)において、湿潤膜厚制御装置の演算部30はスリットした後のサンプル201を紙管に巻き取る動作を開始した時点、すなわちサンプル巻取体21の形成を開始してから、測定を実行する時点までのサンプル201の走行距離を測長機器(図示せず)等から入力する。測長機器でなくても基材201の走行距離を塗工装置の制御部から入力してもよい。測定を実行する時点は、オペレータによる湿潤膜厚制御装置に対する測定の指示入力に基づいて行う。また、所定の走行距離、すなわちサンプル巻取体21の全長が所定値となったときを測定を実行する時点とすることができる。この場合の所定の走行距離(所定の全長)は、ステップS1(設定値入力)において設定しておく。
Next, in step S2 (tension measurement), when the coating is started and the coating state is stabilized, the operator inputs an instruction to start the wet film thickness measurement to the wet film thickness controller. The
Next, in step S3 (thickness measurement), the
Next, in step S4 (sampling), the winding
Next, in step S5 (full length measurement), the
次に、ステップS6(質量測定)において、湿潤膜厚制御装置の質量測定部23はサンプル巻取体21の質量を測定する。前述したように、巻取部20の質量は直動モータ24によって相殺され、紙管の質量は質量測定部23のゼロ調整によって相殺されているから、質量測定部23はサンプル巻取体21の実際の質量を測定することができる。
Next, in step S <b> 6 (mass measurement), the mass measuring unit 23 of the wet film thickness control device measures the mass of the sample winding body 21. As described above, the mass of the winding
次に、ステップS7(真膜厚演算)において、演算部30は測定された基材200の張力と測定厚さから基材200の真の厚さである真厚さを(真厚さ)=(測定厚さ)×(1+(係数)×(張力))の数式を適用して演算する。
次に、ステップS8(湿潤膜厚演算)において、演算部30は設定値と測定値に基づいて湿潤膜厚を演算する演算部である。湿潤膜厚の演算において、演算部30は、サンプル巻取体21における湿潤膜厚を(湿潤膜厚)=((全質量)−(基材密度)×(真厚さ)×(所定幅)×(全長))/((塗工液密度)×(所定幅)×(全長))の数式を適用して演算する。
Next, in step S7 (true film thickness calculation), the
Next, in step S8 (wet film thickness calculation), the
次に、ステップS9(膜厚適合?)において、演算部30は演算した湿潤膜厚が適合膜厚の範囲内であるか範囲外であるかの判定を行う。判定が範囲内であるときにはステップS11に進む。判定が範囲外のときにはステップS10に進む。
次に、ステップS10(塗工・乾燥条件操作)において、演算部30は演算した湿潤膜厚と適合膜厚の範囲内とを比較して、範囲内であるときには塗工条件を維持する信号を出力し、範囲外であるときには塗工条件を修正する信号、すなわち操作信号を出力する。そして、操作過程において、または操作手段によって塗工条件の操作が行われる。この操作は湿潤膜厚が適合膜厚の範囲内となるように行われる。
次に、ステップS11(測定終了?)において、演算部30は測定を終了するか否かを判定する。オペレータによる測定終了指示の入力がなされる、測定を繰り返さない設定がなされている、等の場合には終了する。そうでないときにはステップS2に戻って上述した以降のステップを繰り返す。
Next, in step S9 (film thickness suitability?), The
Next, in step S10 (coating / drying condition operation), the
Next, in step S11 (measurement end?), The
なお、サンプル巻取体21の形成は、測定の度に新しい紙管にサンプル201を巻き取って形成する必要性はない。前回の測定のサンプル201を紙管に残したままその上に今回の測定のサンプル201を重ね巻きしてもよい。その場合には今回の全質量は前回の全質量との差異となる。すなわち、(今回の全質量)=(今回の質量の測定値)−(前回の全質量)の数式を適用して演算する。この方式は、測定を繰り返し行う場合において、好適である。
The sample winding body 21 need not be formed by winding the
10 張力・厚さ測定部
11a,11b 張力測定部
12 厚さ測定部
20 巻取部
21 サンプル巻取体
22 ミミ巻取体
23 質量測定部
24 直動モータ
25 チャンバー
26 切断部
27a,27b 切断刃
28a,28b 洗浄液槽
29a,29b 洗浄パッド
30 演算部
114 ガイドローラ
11b 張力測定部
120 塗工部
121 塗工液槽
122 塗工ローラ
123 バックアップローラ
131 第1乾燥部
132 第2乾燥部
133 第3乾燥部
140 巻取部
200 基材
201 サンプル
300 塗工液
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Tension /
Claims (2)
塗工前の基材に加わる張力を測定する張力測定過程と、
前記基材の厚さを測定する厚さ測定過程と、
塗工後の前記基材を走行方向に沿って所定幅で切断分離し全面塗工済の測定用サンプルを得る切断過程と、
前記測定用サンプルを巻き取って巻取体を形成する巻取過程と、
前記巻取体における前記測定用サンプルの全長を測定する全長測定過程と、
前記巻取体における前記測定用サンプルの基材部分と塗工部分から成る全質量を測定する全質量測定過程と、
前記張力と前記測定厚さから前記基材の真の厚さを(真厚さ)=(測定厚さ)×(1+(係数)×(張力))の数式を適用して演算する真厚さ演算過程と、
前記巻取体における前記測定用サンプルの湿潤膜厚を(湿潤膜厚)=((全質量)−(基材密度)×(真厚さ)×(所定幅)×(全長))/((塗工液密度)×(所定幅)×(全長))の数式を適用して演算する湿潤膜厚演算過程と、
前記演算した湿潤膜厚が適合膜厚の範囲内であるか範囲外であるかを判定する膜厚適合判定過程と、
前記判定が範囲外であるときには前記塗工部の塗工条件を操作する操作過程と、
を有することを特徴とする湿潤膜厚制御方法 A wet film thickness control method for measuring a wet film thickness in a coating apparatus having a coating part and a drying part,
A tension measurement process for measuring the tension applied to the substrate before coating;
A thickness measurement process for measuring the thickness of the substrate;
A cutting process in which the substrate after coating is cut and separated in a predetermined width along the running direction to obtain a measurement sample that has been coated on the entire surface,
A winding process of winding the measurement sample to form a wound body;
A full length measurement process for measuring the full length of the measurement sample in the winding body;
A total mass measurement process for measuring the total mass consisting of the base material portion and the coating portion of the sample for measurement in the wound body;
True thickness calculated from the tension and the measured thickness by applying the formula (true thickness) = (measured thickness) × (1+ (coefficient) × (tension)) Calculation process,
The wet film thickness of the measurement sample in the wound body is (wet film thickness) = ((total mass) − (base material density) × (true thickness) × (predetermined width) × (full length)) / (( Wet film thickness calculation process for calculating by applying a formula of (coating liquid density) × (predetermined width) × (full length)),
A film thickness conformity determination process for determining whether the calculated wet film thickness is within or outside the range of the conformable film thickness;
When the determination is out of range, an operation process for operating the coating condition of the coating part,
A method for controlling a wet film thickness, comprising:
塗工前の基材に加わる張力を測定する張力測定手段と、
前記基材の厚さを測定する厚さ測定手段と、
塗工後の前記基材を走行方向に沿って所定幅で切断分離し全面塗工済の測定用サンプルを得る切断手段と、
前記測定用サンプルを巻き取って巻取体を形成する巻取手段と、
前記巻取体における前記測定用サンプルの全長を測定する全長測定手段と、
前記巻取体における前記測定用サンプルの基材部分と塗工部分から成る全質量を測定する全質量測定手段と、
前記張力と前記測定厚さから前記基材の真の厚さを(真厚さ)=(測定厚さ)×(1−(係数)×(張力))の数式を適用して演算する真厚さ演算手段と、
前記巻取体における前記測定用サンプルの湿潤膜厚を(湿潤膜厚)=((全質量)−(基材密度)×(真厚さ)×(所定幅)×(全長))/((塗工液密度)×(所定幅)×(全長))の数式を適用して演算する湿潤膜厚演算手段と、
前記演算した湿潤膜厚が適合膜厚の範囲内であるか範囲外であるかを判定する膜厚適合判定手段と、
前記判定が範囲外であるときには前記塗工部の塗工条件を操作する操作手段と、
を有することを特徴とする湿潤膜厚制御装置。 A wet film thickness control device for measuring a wet film thickness in a coating apparatus having a coating part and a drying part,
Tension measuring means for measuring the tension applied to the base material before coating;
A thickness measuring means for measuring the thickness of the substrate;
A cutting means for cutting and separating the base material after coating at a predetermined width along the running direction to obtain a measurement sample that has been coated on the entire surface,
Winding means for winding the measurement sample to form a wound body;
Full length measuring means for measuring the total length of the measurement sample in the winding body;
A total mass measuring means for measuring a total mass composed of a base material part and a coating part of the measurement sample in the winding body;
True thickness calculated from the tension and the measured thickness by applying the formula (true thickness) = (measured thickness) × (1− (coefficient) × (tension)) Computing means;
The wet film thickness of the measurement sample in the wound body is (wet film thickness) = ((total mass) − (base material density) × (true thickness) × (predetermined width) × (full length)) / (( Wet film thickness calculation means for calculating by applying a formula of (coating liquid density) × (predetermined width) × (full length)),
Film thickness conformity determining means for determining whether the calculated wet film thickness is within or outside the range of the conformable film thickness,
When the determination is out of range, an operation means for operating a coating condition of the coating part,
A wet film thickness control device comprising:
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JP5119861B2 (en) | 2013-01-16 |
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