JP2010221139A - 塗工液供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チキソ性の高い塗工液に対し、グラビア方式を始めとするロールコート方式での塗工を可能とし、塗工液溜め量、循環量を小さくでき且つ洗浄を容易に行なうことが可能な塗工液供給装置を提供する。
【解決手段】塗工液を塗工ロールに供給してウェブに転写する塗工装置において、塗工ロールと、塗工液を溜め塗工ロールに塗工液を供給する液パンと、液パンに塗工液を供給するノズルとを備え、塗工ロール外周面と液パンとが形成する塗工液流路が塗工ロール回転方向下流になるほど狭くなることを特徴とする塗工液供給装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、グラビア方式を始めとする各種ロールコート方式に係わり、塗工液をウェブに転写するための塗工ロールに塗工液を供給するための装置に関わるものであり、特に高チキソ性塗工液の塗布不良発生防止・間接時間短縮・塗工液の残肉削減を目的とした塗工液供給装置に関する。

近年、機能性フィルムの開発が盛んであり、市場にもこれらの製品が多く出回っている。これら機能性フィルムのコーティングに、グラビア方式を始めとするロールコート方式は多く採用されている。ロールコート方式による塗工は、昔から行なわれているものであり、既存のコーターを転用できるという利点がある。

しかし、これらフィルムの機能性膜の中には非常に高いチキソ性を持つ塗工液により成形されているものがある。チキソ性を持つ塗工液として、カーボンと白金触媒が分散した燃料電池用の触媒層用塗工液などが挙げられる。そのような液をロールコート方式で加工することは、塗工液供給、および残肉管理の点から難しい。

その理由は以下のようなものである。まず、塗工液供給については、チキソ性の高い塗工液は流動性が極端に低いため、ロール全面に均一に塗工液を行き渡らせるのが難しい。また、残肉管理については、ロールコート方式は液溜まりから塗工ロールに液を付着させるので、液溜まりに多量の塗工液が必要となり、一般的に通常のインキと比べ液単価が非常に高額な機能性フィルム等に用いられる塗工液の生産方式としては不利である。そのような機能性フィルムを、生産効率の高いロールトゥロール方式で生産するためには、設備が高額なダイコーティング方式等の導入が必要であった。

グラビアロールへのインキング装置としては、特許文献１や特許文献２に記載の従来技術がある。どちらの技術も、インキ残肉および循環量を小さくし、また、洗浄を容易に行なうことができるとする。しかし、塗工液の残肉を減らすことはできても、チキソ性の高い塗工液は流動性が低いため、グラビアロールの幅方向に均一に液を付着させることができない。塗工液の流動性が低い場合、まず、液面と塗工ロールが接触した段階で塗工ロールに塗工液が付着する。流動性が高い液の場合にはこの後、引き続き液が塗工ロールまで広がるので連続して塗工ロールに塗工液が付着する。しかし、塗工液の流動性が低い場合、液が広がらないために塗工ロールと液面との間に空隙ができ、塗工不良の発生原因となる。この問題は、特に塗工速度が大きい場合に顕著に表れる。

特開２００３−３９６３７号公報 特開２００４−１９５６６５号公報

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、チキソ性の高い塗工液に対し、グラビア方式を始めとするロールコート方式での塗工を可能とし、塗工液溜め量、循環量を小さくでき且つ洗浄を容易に行なうことの可能な塗工液供給装置を提供することを目的とする。

本発明において上記課題を達成するために、まず請求項１に記載の発明では、塗工液を塗工ロールに供給してウェブに転写する塗工装置において、塗工ロールと、塗工液を溜め塗工ロールに塗工液を供給する液パンと、液パンに塗工液を供給するノズルとを備え、塗工ロール外周面と液パンとが形成する塗工液流路が塗工ロール回転方向下流になるほど狭くなることを特徴とする塗工液供給装置である。

また、請求項２に記載の発明は、前記液パンに塗工液を供給するノズルの長さ方向に、複数個の塗工液供給孔を備えたことを特徴とする請求項１記載の塗工液供給装置である。

また、請求項３に記載の発明は、前記液パンに塗工液を供給するノズルの長さ方向に、塗工液供給スリットを備えたことを特徴とする請求項１記載の塗工液供給装置である

また、請求項４に記載の発明は、前記複数個の塗工液供給孔を備えたノズルと塗工ロールとの間にギャップを保ち、塗工ロールに塗工液を直接付着させることを特徴とする請求項２記載の塗工液供給装置である

また、請求項５に記載の発明は、前記塗工液供給スリットを備えたノズルと塗工ロールとの間にギャップを保ち、塗工ロールに塗工液を直接付着させることを特徴とする請求項３記載の塗工液供給装置である

また、請求項６に記載の発明は、前記塗工ロールの外周面と液パンとが形成する塗工液流路を任意に調整可能な機構を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の塗工液供給装置である

また、請求項７に記載の発明は、前記塗工ロールの外周面と液パンとが形成する塗工液流路の塗工液にかかる圧力を任意に設定可能な請求項１から６のいずれかに記載の塗工液供給装置である。

また、請求項８に記載の発明は、前記液パンの全体または一部が弾性体により構成されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の塗工液供給装置である

本発明は以上の構成であるから、下記に示す如き効果がある。即ち、上記請求項１に係る発明においては、塗工ロール円周面と、液パンとが形成する塗工液流路が、ロール回転方向下流に向かうに従って狭くなることを特徴とする塗工液供給装置とすることで、高チキソ性の塗工液のロールコート方式による塗工を可能とし、さらに塗工液溜め量、循環量を小さくでき且つ洗浄を容易に行なうことが可能となる。

また、請求項２、３に係る発明においては、塗工液供給部で塗工液を幅方向に均一に吐出することにより、塗工幅が広い場合にも対応できる。また、請求項４、５に係る発明においては、塗工ロールに塗工液供給部で直接塗工液を付着させることにより、塗工速度が大きな場合でも、塗工液と塗工ロール間に空気が入り込むことによる塗工抜けを防ぐことが可能である。

また、請求項６、７に係る発明においては、塗工ロールと液パンとが形成する塗工液流路のギャップ、もしくは圧力を調整することにより、塗工ロールの版目に塗工液を押し込んだり、塗工ロールの幅方向に塗工液を広げるといった操作を積極的に行なうことが出来る。また、請求項８に係る発明においては、液パンの一部もしくは全体を弾性材料で構成することにより、誤って塗工ロールと液パンとが接触してしまった場合にも、塗工ロール
に傷を与えることがない。

本発明の塗工液供給装置の第１実施形態の側断面図 本発明の塗工液供給装置の第１実施形態の上面図 本発明の塗工液供給装置の第２実施形態の側断面図 本発明の塗工液供給装置の第２実施形態の上面図

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図１および図２は、本発明の塗工液供給装置の第1実施形態を示す概略図で、図１が側断面で図２が上面図である。

本発明の第１実施形態の塗工液供給装置は、塗工液６をウェブに転写するための塗工ロール１と、塗工液６を溜め、塗工ロール１に塗工液６を供給する液パン３と、液パン３の前後移動調整機構４と、液パン設置昇降台５と、塗工液供給ノズル２１を有している。

塗工液供給ノズル２１は、中空の管状で塗工ロール１の回転軸に略平行に、かつ塗工ロール１の外周面の近傍に配設されており、また、塗工ロール１側の側壁に複数個の塗工液供給孔７１が設けられている。塗工液６を図示せぬ塗工液ポンプにより送液すると、塗工液供給ノズル２１に設けられた各塗工液供給孔７１より塗工液６が流れ出す。塗工液供給孔７１は、塗工液供給ノズル２１側壁の長さ方向に所定個数が形成されている。

液パン３は、塗工液供給ノズル２１のすぐ下流側に配置された曲面状部分３１と、その下流方向に配置された塗工液溜まり部分３２を備えている。塗工ロール１は、適宜の間隔をもって曲面状部分３１にはめ込まれるような状態で保持され回転する。従って、曲面状部分３１の形状は、回転する塗工ロール１に接触しないような形状であればよく、塗工ロール１の外周面の形状と略相似の円筒面の一部や、複数の平面からなる角柱面の一部や、その他の適宜の曲面を選択することが可能である。

塗工液供給ノズル２１から吐出された塗工液６は、塗工ロール１の回転により液パン３の曲面状部分３１に沿って進む。ここで、塗工ロール１と曲面状部分３１とが形成する流路が、下流になるほど狭くなるようにしておく。すなわち、円柱状の塗工ロール１に対して、曲面状部分３１自体をあらかじめそうなるような形状としておいてもよいし、液パン前後移動調整機構４と液パン設置昇降台５で液パン３全体の位置を調節することにより実現しても良い。

塗工ロール１と曲面状部分３１とが形成する流路が、下流ほど狭くなるに従い、塗工液６に掛かるせん断力が強くなる。チキソ性の高い塗工液はせん断力により粘度が下がるので、塗工液の流動性が向上して塗工ロール１の外周面に広がりやすくなるため、塗工ロール幅方向に均一に付着させることができる。液パン設置昇降台５および液パン前後移動調整機構４で液パン３の位置を調節することで、塗工ロール１と曲面状部分３１とが形成する流路は任意の幅に設定することが可能である。これによって塗工液に作用するせん断力の大きさが調整可能となり、塗工液のチキソ性が変化した場合にも対応できる。

塗工ロール１の外周面に付着しなかった塗工液６は、曲面状部分３１の下流方向に配設された塗工液溜まり部分３２に溜められる。ここに溜められた塗工液６は、図示せぬ塗工液タンクに送られ、異物除去や揮発成分の補充など所定の処理を経たのちに、図示せぬ塗工液ポンプにより塗工液供給ノズル２１に供給される。

図３および図４は、本発明の塗工液供給装置の第２実施形態を示す概略図で、図２が側
断面で図４が上面図である。本発明の第２実施形態の塗工液供給装置は、第１実施形態と、塗工液供給ノズル２２の部分のみ異なっているので、その部分を中心に説明する。

塗工液供給ノズル２２は、図示せぬ塗工液ポンプから塗工液６が供給されるマニュホールド７２と、塗工液６を吐出する塗工液供給スリット７３を備えていて、塗工ロール１の回転軸に略平行に、かつ塗工ロール１の外周面の近傍に塗工液供給スリット７３の吐出口が来るように配設されている。

塗工液供給スリット７３から塗工液６が吐出された後の動作は、第１実施形態と同様である。

以上の説明では、塗工液供給ノズル２１または２２から吐出された塗工液６は、いったん液パン３に落ちたのちに塗工ロール１の回転により曲面状部分３１に沿って進むとしているが、塗工液供給ノズル２１または２２から吐出された塗工液６が塗工ロール１の外周面に直接付着するようにしてもよい。そうすることによって、塗工液６の表面と塗工ロール１との間に空気が入る可能性が低くなり、塗工抜けの発生を抑制することができる。

また、液パン３の曲面状部分３１の全部または一部を、弾性体によるダイヤフラム構造とし、塗工ロール１との間を流れている塗工液６に圧力を作用させるようにしてもよい。塗工液６に圧力をかけることにより、塗工ロール１の版目に塗工液６を押し込むといった操作が可能となる。

また、液パン３の全部または一部を、弾性材料により構成しておけば、塗工ロール１と液パン３が誤って接触してしまった場合にも、塗工ロール１に傷が入ることを防ぐことができる。

１…塗工ロール
２１、２２…塗工液供給ノズル
３…液パン
３１…曲面状部分
３２…塗工液溜まり部分
４…液パン前後移動調整機構
５…液パン設置昇降台
６…塗工液
７１…塗工液供給孔
７２…マニュホールド
７３…塗工液供給スリット

Claims (8)

1. 塗工液を塗工ロールに供給してウェブに転写する塗工装置において、塗工ロールと、塗工液を溜め塗工ロールに塗工液を供給する液パンと、液パンに塗工液を供給するノズルとを備え、塗工ロール外周面と液パンとが形成する塗工液流路が塗工ロール回転方向下流になるほど狭くなることを特徴とする塗工液供給装置。
2. 前記液パンに塗工液を供給するノズルの長さ方向に、複数個の塗工液供給孔を備えたことを特徴とする請求項１記載の塗工液供給装置。
3. 前記液パンに塗工液を供給するノズルの長さ方向に、塗工液供給スリットを備えたことを特徴とする請求項１記載の塗工液供給装置。
4. 前記複数個の塗工液供給孔を備えたノズルと塗工ロールとの間にギャップを保ち、塗工ロールに塗工液を直接付着させることを特徴とする請求項２記載の塗工液供給装置。
5. 前記塗工液供給スリットを備えたノズルと塗工ロールとの間にギャップを保ち、塗工ロールに塗工液を直接付着させることを特徴とする請求項３記載の塗工液供給装置。
6. 前記塗工ロールの外周面と液パンとが形成する塗工液流路を任意に調整可能な機構を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の塗工液供給装置。
7. 前記塗工ロールの外周面と液パンとが形成する塗工液流路の塗工液にかかる圧力を任意に設定可能な請求項１から６のいずれかに記載の塗工液供給装置。
8. 前記液パンの全体または一部が弾性体により構成されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の塗工液供給装置。

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