JP2011056352A - 塗工方法及び塗工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】湿潤膜厚が５０μｍを超えるような厚膜塗工において、容易に安定して所定の膜厚が得られ、更に安定した品質の塗膜が得られる塗工方法及び塗工装置を提供する。
【解決手段】塗液をグラビアロールに塗布した後、ドクターブレードで余分な塗液を掻き落とし、基材に塗工するグラビア塗工方法であって、湿潤膜厚が５０μｍを超える塗工において、グラビア版の中心軸とグラビア版の最下部を結ぶ線とドクター角度が９０度以内であり、且つ、ドクターブレードの下部に乾燥窒素ガスを噴きつけることを特徴とする塗工方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、湿潤膜厚で５０μｍを超えるような厚膜をグラビアコーターで塗工する場合に、膜厚を安定的に実現するための塗工方法及び塗工装置技術に関する。

グラビア塗工方法は、様々な塗液の塗工方法として利用されている。グラビア塗工方法は、塗液をグラビアロールにのせ、ドクターブレードで余分な塗液を掻き落としグラビア版のセル内の塗液を基材に塗工することを容易に実現できるので、塗液物性の適用可能範囲は他のナイフコート、コンマコートなどの他の塗工方式に比べて広い。ただドクターブレードで掻き落すために湿潤膜厚で５０μｍを超えるような厚膜塗工の場合は、その膜厚を実現するのが難かしい。

一般的に膜厚をあげるためにはグラビア版のセル容積を増やせばよいが、増やすほどグラビアのセルパターンが粗くなる為、セル模様が塗膜面に転写したりする問題があり、一般的にグラビア版の版深度が深いことからを製作するのが難しい。

これまで検討されてきたグラビアコーターにて厚膜塗工をする技術として例えば特許文献１のようにセルを形成する土手の高さを印刷方向と垂直方向を印刷方向よりも高くすることによるものがある。

また特許文献２のようにインプレッションロールを用いないいわゆる「キスリバース」方式にすることで厚膜を達成できるとしているものもある。

以上のような工夫により厚膜塗工を実現することは可能であるが、些細な条件の変動に対して膜厚の変化が生じ、安定的に厚膜を生産できないという問題がある。これに対応するために、グラビア版とドクターブレードの構成について規定することにより安定性を確保した方法が提案されている。

しかし特許文献３のように通常使用する塗液は有機溶剤を主成分としており、この場合吸水による塗液物性の経時変化は避けられない。安定生産の面では塗液物性変化に対する対策を併用することが重要である。

特開２００６−１１０９２３号公報 特開２００６−１８２３５号公報 特開２００５−３４７２９号公報

本発明は、湿潤膜厚が５０μｍを超えるような厚膜塗工において、容易に安定して所定の膜厚が得られ、更に安定した品質の塗膜が得られる塗工方法及び塗工装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために検討した結果、次のことを見出した。即ち、膜厚が厚いグラビア塗工の場合、薄膜に比べてグラビアのセル深度が深いために、掻き揚げられる液量が
多く、その多さから版の表面から重力方向に落下する液量も多くなってしまう。この場合、ドクターブレードが液の掻き揚げ位置より遠方に設置されていればいるほどドクタリング時の版に掻き揚げられる液量が結果的に少なくなり、液量が少ない状態でドクタリングすると、多い時に比べて膜厚が薄くなる。

更に、この現象は版の直径が大きければ大きいほど円周の長さが長くなるので塗液が流れ落ちる時間が長くなる。

またセル形状も四角錘等の形状よりも斜線版の方が掻き揚げられる液量が多いことを見出した。斜線版の角度をグラビア版の軸を基準として定義すると４５度より大きくなるほど現象が顕著になることもわかった。

また実際の生産において、塗液の主溶剤が有機溶剤の場合吸水の影響により経時で塗液物性が変化するという問題もある。

そこで本発明の請求項１に係る発明は、塗液をグラビアロールに塗布した後、ドクターブレードで余分な塗液を掻き落とし、基材に塗工するグラビア塗工方法であって、湿潤膜厚が５０μｍを超える塗工において、グラビア版の中心軸とグラビア版の最下部を結ぶ線とドクター角度が９０度以内であり、且つ、ドクターブレードの下部に乾燥窒素ガスを噴きつけることを特徴とする塗工方法である。

本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の塗工方法において、使用するグラビア版の直径が２００ｍｍ以上であることを特徴とする塗工方法である。

本発明の請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の塗工方法において、ドクターブレードがリバースアングルであることを特徴とする塗工方法である。

本発明の請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれかに記載の塗工方法において、インプレッションロールを設置しないキスリバースのグラビア塗工方法であることを特徴とする塗工方法である。

本発明の請求項５に係る発明は、請求項１から４のいずれかに記載の塗工方法においてグラビア版が斜線版であることを特徴とする塗工方法である。

本発明の請求項６に係る発明は、請求項１から５のいずれかに記載の塗工方法においてグラビア版の斜線角度がグラビア版の軸方向に対して４５度より大きいことを特徴とする塗工方法である。

本発明の請求項７に係る発明は、請求項１から６のいずれかに記載の塗工方法においてグラビアコーター部への塗液の供給方法がファウンテンノズル方式であることを特徴とする塗工方法である。

本発明の請求項８に係る発明は、請求項１から７のいずれかに記載の塗工方法を用いて塗工することを特徴とする塗工装置である。

本発明によれば、湿潤膜厚が５０μｍを超える厚膜塗工でも、安定的に膜厚を実現しながらグラビアコーターで塗工することが可能となる。

本発明に係る塗工方法を用いた塗工装置の塗工部の一例を示す図。 本発明に係る塗工装置のドクターブレードをリバースアングルに設置することを示す図。 本発明に係る塗工装置のグラビア版の斜線角度を説明するための図。 本発明に係る塗工装置のドクターブレードと液受けパンにカバーを設置した図。 本発明に係る塗工装置の液受けパンにファウンテンノズルにより塗液を供給する ことを説明するための図

以下本発明を実施するための形態を図を用いて詳細に説明する。

図１は本発明に係る塗工方法を用いた塗工装置の塗工部の一例を示す図である。液受けパン１３に蓄えられた塗液は、グラビア版１１に浸漬塗布された後、ドクターブレード１０によってグラビア版１１の表面の塗液は掻き落され、その結果、グラビア版のセルに残った塗液が基材送りガイドロール２２及び２３によって搬送される基材１２に転写され塗布される。

グラビア版１１の回転方向１８が基材走行方向に対して同じ方向に進むものをダイレクト方式といい、逆方向に進むものをリバース方式という。また、バックアップロールがグラビアロールに対して押し付ける位置に設置されるものやバックアップロールがないキス方式などあるが、本発明はどの方法であっても有効であるが、特に厚膜塗工に用いられるキスリバース方式が望ましい。

本発明においてグラビア版１１（図ではグラビア版のセルの深度を誇張して示している）と接して設置されるドクターブレード１０の設置位置は、グラビア版の中心軸１９と液受けパン内の最下部を結ぶ線２４とドクターブレード１０となす角度１４を「ドクター設置位置角度」と規定する。このとき本発明では９０度以内の位置に設置する。本発明は設置位置を定義するものの、その設置位置におけるドクターブレードの当たり角度は本発明の効果を左右するものではない。但し９０度以内の位置に設置するには図１に示すようなドクターブレードでは液受けパン１３と干渉して設置しにくいのが実情である。その為ドクターブレード１０を図２に示すようなリバースアングルに設置することが好ましい。リバースアングルは、グラビア版１１に対しドクターブレード１０の接触角度３０を水平または使用上問題ない角度にすれば良い。そのことが本発明の効果を制約するものではない。また、ドクターブレードの材質としては、一般的にはスチール、炭素鋼、ステンレス鋼が挙げられ、またこれら材料にセラミックメッキ、蒸着したものが用いられている。ドクターブレードの形状や材質は本発明の効果を制約するものではない。

次にグラビア版を説明する。塗布量を規定するためにはグラビア版に施す彫刻模様を変えることで成し遂げられる。一般に彫刻模様にはピラミッド型、格子型、斜線型とあるが、本発明はその形状に規定されないが、彫刻模様はピラミッド型や格子型よりも斜線型を使用することが望ましい。斜線型については三角柱状の溝がらせん状に彫られているものである。膜厚は斜線の深さを深くしたり、斜線の間隔を広げることによって制御される。また膜厚が高い場合はこの斜線の角度を変える工夫も行なわれる。このときの角度を図３に示すグラビア版の軸２０と斜線のなす角度２１で規定すると、４５度を超えるような場合に掻き揚げ後の液量が増えることにより本発明の効果がより大きくなる。また、グラビア版の直径も２００ｍｍ以上が好ましく、それによって効果が更に大きくなる。更に、グラビア版の材質については、一般的にグラビア印刷に用いられているものでよく、鉄製のシリンダーに銅メッキ後、彫刻模様を施し、その後、クロムメッキされ使用される。

グラビアコーターでは液受けパン１３を設置し、その中に図示しない手段を通じて塗液
を供給し、液の中にグラビア版を浸漬させて塗工する。

塗液の吸水が問題となる場合には極力空気に触れる場所を少なくすることが肝要である。吸水が主に起こるのは液受けパン１３に滞留する間である。本発明の場合、塗膜の湿潤膜厚が厚いため、塗液の循環量は非常に多く、大半の塗液はドクターブレード１０の下部にたまっている。そこでドクターブレード１０の下部（版回転方向上流側）にノズル１５を挿入し、窒素ガスを吹き付けることにより、水分を持つ空気を排除できる。窒素ガスを使うの理由は、有機溶剤を使用する場合は防爆の観点から空気中の湿度を下げることは望ましくなく、不活性ガスであることが必要であるためである。

但し、窒素ガスは作業者の窒息の恐れがある。また窒素ガスをたれ流しているのはコスト的にも好ましくない。そこで図４に示すようにドクターブレード１０と液受けパン１３を接続するようなカバー１６を設置して擬似閉鎖空間とすることで、少量の窒素ガスによって安定的に効果を発揮させることが可能である。このカバー１６の材質や形状は封鎖する目的を達していれば特に制約はないが、ドクターブレード１０はその塗布操作の際に着脱などの動作を伴うため、樹脂フィルムのようなやわらかい材質を使うことによって操作性を向上させることができる。

また、図５に示すようなファウンテンノズル１７により液受けパン１３に対して塗液を供給することが望ましい。これによって塗液の吸水が問題となる場合には極力空気に触れる場所を少なくすることが出来る。

以下、本発明の実施例について説明する。塗液は、アクリル樹脂を主成分としてメチルエチルケトンを溶媒としたもので、湿潤膜厚１００μｍになるようにＰＥＴ基材に塗工した。実施例と比較例１〜３のグラビア版の斜線角度とドクター設置位置と窒素ガスの有無を表１に示す。セル容積としては１２０ｃｍ^３／ｍ^２のグラビア版を使用した。塗液の固形分濃度が４０％なので、乾膜の厚みは４０μｍが基準となる。塗工方式はキスリバース方式で版の直径は２００ｍｍとした。また窒素ガス導入の有無も比較した。

また、塗工速度は３０ｍ／ｍｉｎで行い、その際の３,０００ｍ塗工地点と３０,０００ｍ塗工地点での面内膜厚範囲を測定した結果を表２に示す。

以上より実施例に示す方法が膜厚が最も安定しており、本発明が有効であることを示している。

本発明による塗工方法及び塗工装置によれば、有機溶剤が主溶媒の塗液を用いる製品を塗工する場合に、グラビアコーター方式で安定した膜厚で塗工することが可能となる。

１０・・・ドクターブレード
１１・・・グラビア版
１２・・・基材
１３・・・液受けパン
１４・・・ドクター設置位置角度
１５・・・窒素ガス供給ノズル
１６・・・カバー
１７・・・ファウンテンノズル
１８・・・グラビア版の回転方向を示す矢印
１９・・・グラビア版の中心軸
２０・・・グラビア版軸
２１・・・斜線版角度
２２、２３・・・基材送りロール
２４・・・グラビア版の中心軸と液受けパン内の最下部を結ぶ線

Claims (8)

1. 塗液をグラビアロールに塗布した後、ドクターブレードで余分な塗液を掻き落とし、基材に塗工するグラビア塗工方法であって、湿潤膜厚が５０μｍを超える塗工において、グラビア版の中心軸とグラビア版の最下部を結ぶ線とドクター角度が９０度以内であり、且つ、ドクターブレードの下部に乾燥窒素ガスを噴きつけることを特徴とする塗工方法。
2. 請求項１に記載の塗工方法において、使用するグラビア版の直径が２００ｍｍ以上であることを特徴とする塗工方法。
3. 請求項１または２に記載の塗工方法において、ドクターブレードがリバースアングルであることを特徴とする塗工方法。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の塗工方法において、インプレッションロールを設置しないキスリバースのグラビア塗工方法であることを特徴とする塗工方法。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の塗工方法においてグラビア版が斜線版であることを特徴とする塗工方法。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の塗工方法においてグラビア版の斜線角度がグラビア版の軸方向に対して４５度より大きいことを特徴とする塗工方法
7. 請求項１から６のいずれかに記載の塗工方法においてグラビアコーター部への塗液の供給方法がファウンテンノズル方式であることを特徴とする塗工方法。
8. 請求項１から７のいずれかに記載の塗工方法を用いて塗工することを特徴とする塗工装置。

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