JP2012066227A - Gravure coater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は連続的に搬送されるウェブ状基材に、塗布液を均一に塗布するグラビア塗布装置に関する。さらに詳しくは、塗布中に発生するグラビアシリンダー版とドクターの接触が原因とされる様々な塗布欠陥を生じないグラビア塗布装置に関する。 The present invention relates to a gravure coating apparatus that uniformly applies a coating solution to a web-like substrate that is continuously conveyed. More specifically, the present invention relates to a gravure coating apparatus that does not cause various coating defects caused by contact between a gravure cylinder plate and a doctor generated during coating.
連続的に搬送されるウェブ状基材に塗布液を塗布する際に、薄膜高精度が可能で、且つ、低粘度の塗布液であっても塗布できるグラビア塗布装置が使用されている。そして、古くから包装材料や光学膜、あるいは電子基板材料等の塗布加工に用いられている。 A gravure coating apparatus is used that can apply a coating liquid to a web-like substrate that is continuously transported, even if it is a coating liquid having a high accuracy and a low viscosity. And since ancient times, it has been used for coating processing of packaging materials, optical films, electronic substrate materials, and the like.
通常、塗布液をグラビアシリンダー版を使用して基材に塗布する場合、図3に示すように一定形状の凹み(通常、グラビアグラビアシリンダー版に設けられた凹みをセル108という)を外円周に多数個有する円筒状グラビアシリンダー版101が用いられる。
Normally, when applying a coating liquid to a substrate using a gravure cylinder plate, a dent of a certain shape (usually a dent provided in the gravure gravure cylinder plate is referred to as a cell 108) as shown in FIG. A cylindrical
前記円筒状グラビアシリンダー版101は塗布液パン107中の塗布液102にドブ漬けされ、回転させて回転方向の外円周に沿って塗布液102を汲み上げる。さらに、セル108内以外の円筒状グラビアシリンダー版101上の、余分の塗布液102を鋼板等からなるドクター103で掻き取る。そして、インプレッションロール105で円筒状グラビアシリンダー版101に圧着された基材104表面にセル108内の塗布液102を転移させ、塗布する方法が実施されている。
The cylindrical
また、グラビア塗布装置には、ウェブ状基材の進行方向と反対方向にグラビアシリンダー版が回転するリバース方式や、ウェブ状基材の後ろにバックロールの無いフローティング方式、また、図4に示すようにそれを組み合わせたフローティングリバース方式200等がある。
In addition, the gravure coating apparatus includes a reverse method in which the gravure cylinder plate rotates in a direction opposite to the advancing direction of the web-like substrate, a floating method without a back roll behind the web-like substrate, and as shown in FIG. Floating
前記のようにグラビア塗布装置は、固定されたドクターと常に接触し摩擦状態で回転するグラビアシリンダー版で塗布されている。このためにグラビアシリンダー版とドクターの磨耗が大きな問題となっている。 As described above, the gravure coating apparatus is coated with a gravure cylinder plate that always contacts a fixed doctor and rotates in a frictional state. For this reason, the wear of gravure cylinder plates and doctors is a major problem.
また、グラビアシリンダー版は高精度な塗布が要求されるために、高精細な版目形状を形成しなければならない。このために、高度な加工機械によって製作され、且つ、作製コストが高価となっている。そして、グラビアシリンダー版とドクターの寿命が生産コストに大きく影響を与えている。 Moreover, since the gravure cylinder plate is required to be applied with high precision, a high-definition plate shape must be formed. For this reason, it is manufactured by an advanced processing machine, and the manufacturing cost is expensive. And the life of the gravure cylinder plate and doctor greatly affects the production cost.
また、前記グラビアシリンダー版は加工精度を上げるために比較的加工のし易い円筒状の軟鋼が通常使用されている。そして、その表面をCrメッキする事によって表面硬度を高くして、磨耗の防止を計っている。 The gravure cylinder plate is usually made of cylindrical mild steel that is relatively easy to process in order to increase the processing accuracy. And the surface hardness is made high by carrying out Cr plating of the surface, and the prevention of wear is aimed at.
さらに、前記ドクターは一般的に軟鋼製で弾力のある薄板の表面に、SiC粒子を含有したNi−P系メッキが施されている。そして、グラビアシリンダー版と同様に、表面硬度を高くして、磨耗の防止を計っている。 Further, the doctor is generally made of mild steel, and the surface of an elastic thin plate is subjected to Ni-P plating containing SiC particles. And like the gravure cylinder plate, the surface hardness is increased to prevent wear.
また、ドクターは、通常硬度差により摩耗するとされている。しかし、ドクターの背面側の端に摩耗しきれなかったドクターのかえりなどが発生する。 In addition, doctors are usually worn by hardness differences. However, a doctor burr that could not be worn at the back end of the doctor occurs.
このかえりなどの発生を防止するグラビア用ドクター(例えば、特許文献1)も知られ
ている。
A gravure doctor (for example, Patent Document 1) that prevents the occurrence of burr is also known.
このグラビア用ドクター300は図5に示すように鋼またはステンレス製ドクターの鋼材層109の背面側に、脆く摩耗し易い樹脂層110または硬く粘性のないセラミック層を積層している。
As shown in FIG. 5, the
また、耐摩耗性を向上させたドクター刃(例えば、特許文献2)も知られている。 A doctor blade (for example, Patent Document 2) with improved wear resistance is also known.
このドクター刃400は図6に示すように、弾性を有する材料で形成された板状の母体111と、この母体111の表面に被覆され、この母体111より硬質の材料で形成された耐摩耗層112を具備し、該ドクター刃のバネ定数が2.5〜5.0N/mmであり、耐摩耗層のビッカーズ硬度(HV)が1000〜3800に施されている。
As shown in FIG. 6, the
また、グラビアシリンダー版とドクターが接触した状態で回転塗布しているために振動が発生することがある。そして、塗布面に段ムラと呼ばれる基材走行方向と垂直方向に周期的間隔をもってスジ状に現れる塗布欠陥を引き起こすことがある。 In addition, vibration may occur due to spin coating while the gravure cylinder plate and doctor are in contact. Then, there may be a coating defect that appears in a streak pattern at periodic intervals in the direction perpendicular to the substrate running direction, called step unevenness, on the coated surface.
また、このような振動が発生した場合には、通常、グラビアシリンダー版にドクターを押しつけている押しつけ圧を弱くするか、あるいはドクターの接触角度を変化させる等のオペレーティング的対応が施されている。 When such vibrations occur, usually, an operating response such as reducing the pressing pressure pressing the doctor on the gravure cylinder plate or changing the contact angle of the doctor is performed.
しかし、いずれの対応でも段ムラが解消しないことが多い。そして、ドクターを新たに交換して状況を確認することが行われている。この場合、交換作業時間かかり、さらに、ならし運転等を行わなければならない問題がある。 However, in many cases, the unevenness of the steps is not resolved. Then, a new doctor is exchanged to check the situation. In this case, there is a problem that it takes time for replacement work, and further, a break-in operation or the like must be performed.
さらに、前記問題が必ずしも解消するとは限らず、トラブルが長期化することがたびたび生じる。 Furthermore, the problem is not always solved, and the trouble often occurs for a long time.
また、塗布作業中に、ドクターの刃先の裏側に塗布液が乗り上げるヘラウラと呼ばれる現象が発生し、乗り上げた塗布液が蓄積成長する。そして、乾燥して異物トラブルを起こすか、あるいは不規則にグラビアシリンダー版へ戻る事によって塗布ムラを発生させる問題が起きている。 In addition, during the coating operation, a phenomenon called “heraura” in which the coating solution rides on the back side of the blade edge of the doctor occurs, and the loaded coating solution accumulates and grows. And the problem which generate | occur | produces a coating | coated nonuniformity has arisen by drying and causing a foreign material trouble, or returning to a gravure cylinder plate irregularly.
前記問題を解消するために、ドクターの表面に撥水処理剤を塗布する方法が考えられる。しかし、ドクターは常に掻き取り作業が行われる為に、撥水塗布膜が不均一に剥ぎ取られ、塗工面に帯状のムラを発生させる原因となることがある。 In order to solve the above problem, a method of applying a water repellent to the surface of the doctor can be considered. However, since the doctor always scrapes off, the water-repellent coating film is stripped unevenly, which may cause band-like unevenness on the coated surface.
本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、グラビアシリンダー版とドクターが接触して摩擦回転することによって生じる、グラビアシリンダー版とドクターの磨耗の問題を防止し、さらに、塗布中の振動による段ムラ、ヘラウラによる塗布ムラを抑制することが可能なグラビア塗布装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and prevents the gravure cylinder plate and the doctor from being worn due to frictional rotation caused by contact between the gravure cylinder plate and the doctor. It is an object to provide a gravure coating apparatus capable of suppressing step unevenness due to vibrations and coating unevenness due to herula.
本発明は上記の課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、一定形状の凹みを外円周に多数個有する円筒状グラビアシリンダー版と、塗布液中で回転させた円筒状グラビアシリンダー版の余分な塗布液を掻き取るドクターとを有するグラビア塗布装置であって、円筒状グラビアシリンダーの外円周表面にセラミック溶射膜層を有し、ドクターの少なくとも先端部分の表面がフッ素系樹脂粒子を含有する有機樹脂分散複合メッキ層で積層されたことを特徴とするグラビア塗布装置である。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a cylindrical gravure cylinder plate having a plurality of dents having a fixed shape on the outer circumference, and a cylindrical gravure rotated in a coating solution. A gravure coating apparatus having a doctor that scrapes off an excess coating liquid of a cylinder plate, having a ceramic sprayed coating layer on the outer circumferential surface of a cylindrical gravure cylinder, and a surface of at least a tip portion of the doctor is a fluororesin A gravure coating apparatus characterized in that it is laminated with an organic resin-dispersed composite plating layer containing particles.
本発明のグラビア塗布装置によれば、グラビアシリンダー版とドクターの長寿命化が可能となる。 According to the gravure coating apparatus of the present invention, the life of the gravure cylinder plate and the doctor can be extended.
また、グラビアシリンダー版とドクターの接触による振動の発生を低減できる。さらに、段ムラやヘラウラと呼ばれる塗布不良の発生も抑制できる。 In addition, the occurrence of vibration due to contact between the gravure cylinder plate and the doctor can be reduced. Furthermore, it is possible to suppress the occurrence of coating defects called step unevenness or herura.
本発明のグラビア塗布装置を実施の形態に沿って以下に図面を参照にしながら詳細に説明する。図1〜図2は本発明の一実施形態例を示す。本発明を実施するための形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。 The gravure coating apparatus of the present invention will be described in detail below along the embodiments with reference to the drawings. 1 to 2 show an embodiment of the present invention. A mode for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、図2に示す本発明のグラビア塗布装置のグラビアシリンダー版1とドクター2のA部の拡大概略図である。 FIG. 1 is an enlarged schematic view of a portion A of the gravure cylinder plate 1 and doctor 2 of the gravure coating apparatus of the present invention shown in FIG.
本発明のグラビア塗布装置は図2に示すようにグラビアシリンダー版1と接触するドクター2は従来のグラビア塗布装置と同じようにドクターホルダー8で固定される。そして、ドクターホルダー8の位置あるいは角度でドクター圧等が調整される。 In the gravure coating apparatus of the present invention, as shown in FIG. 2, the doctor 2 that comes into contact with the gravure cylinder plate 1 is fixed by a doctor holder 8 in the same manner as the conventional gravure coating apparatus. The doctor pressure or the like is adjusted by the position or angle of the doctor holder 8.
また、前記グラビアシリンダー版1の母材は、精密な彫刻を施す必要がある為に、加工性の良い材質、例えば、S20C〜S30C程度の円筒状の低炭素鋼が好ましいが、これに限定されず、精密な彫刻加工が可能であれば、円筒状の炭素鋼あるいはステンレス鋼を用いることが出来る。 Further, since the base material of the gravure cylinder plate 1 needs to be precisely engraved, a material with good workability, for example, a cylindrical low carbon steel of about S20C to S30C is preferable, but is not limited thereto. If a precise engraving process is possible, cylindrical carbon steel or stainless steel can be used.
また、酸性度の高い塗布液を塗布する場合には、グラビアシリンダー版の母材にSUS316のステンレス鋼を使用することが好ましい。 When applying a coating solution having high acidity, it is preferable to use SUS316 stainless steel for the base material of the gravure cylinder plate.
また、グラビアシリンダー版1の外円周表面はセラミック溶射膜層6が積層されている。
A ceramic sprayed
前記セラミック溶射膜層6の層厚は1〜5μm程度に積層すれば良い。また、硬度は1
000〜2000(HV)程度とすれば良い。材質は、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化クロム等の金属酸化物系セラミックスを用いることが出来る。
The layer thickness of the ceramic sprayed
What is necessary is just about 000-2000 (HV). As the material, metal oxide ceramics such as alumina, titania, zirconia, and chromium oxide can be used.
ドクター2は冷間圧延鋼あるいはステンレス鋼が母材3として用いられる。そして、ドクターの少なくともグラビアシリンダー版1と接する外側面は均一なフッ素樹脂を含有した有機樹脂分散複合メッキ層4が積層されている。冷間圧延鋼あるいはステンレス鋼をドクター2の母材3として用いることによって、弾性と靭性を有するドクターとすることが出来る。
For the doctor 2, cold rolled steel or stainless steel is used as the
前記フッ素樹脂を含有した有機樹脂分散複合メッキ層4は、例えば、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)の微細粒子が分散されたNi−P系のメッキ層を採用することが出来、膜厚は3μm〜20μm程度で良く、PTFEの粒子径は0.5〜3μm程度で良い。 As the organic resin-dispersed composite plating layer 4 containing the fluororesin, for example, a Ni-P-based plating layer in which fine particles of PTFE (polytetrafluoroethylene) are dispersed can be employed. The particle diameter of PTFE may be about 0.5 to 3 μm.
セラミック溶射膜層が外円周表面に積層されたグラビアシリンダー版1とドクター母材3の外側面にフッ素樹脂を含有した有機樹脂分散複合メッキ層4が積層されたドクターを使用して塗布加工を行った。その結果、従来の組み合わせに比べて摩擦抵抗値を大幅に低減する効果が確認された。さらに、連続塗布加工時間が飛躍的に向上した。
Coating process using a gravure cylinder plate 1 having a ceramic spray coating layer laminated on the outer circumferential surface and a doctor having an organic resin-dispersed composite plating layer 4 containing a fluororesin on the outer surface of a
また、これまで振動によって段ムラが発生し歩留まりが非常に悪かった品種についても、振動が大幅に低減する事によって歩留まりの向上が見られた。さらに、ドクター2表面のフッ素系樹脂の効果で、ヘラウラも発生しない事が確認された。 In addition, even for the varieties that have had unevenness due to vibration so far and the yield was very bad, the yield was improved by greatly reducing the vibration. Furthermore, it was confirmed that no laura was generated due to the effect of the fluororesin on the surface of the doctor 2.
本発明のグラビア塗布装置は、光学膜、電子基板、食品包装用材料等の精密塗布の低コスト化、高精度化が可能となる塗布装置として優れ、ハップ剤、冷却シート、絆創膏等の医療部材の生産など、広い分野に利用できる。 The gravure coating apparatus of the present invention is excellent as a coating apparatus capable of reducing the cost and increasing the precision of precision coating of optical films, electronic substrates, food packaging materials, etc., and medical members such as haptic agents, cooling sheets, and adhesive plasters. It can be used in a wide range of fields such as production.
1…グラビアシリンダ版
2…ドクター
3…ドクター母材
4…フッ素樹脂を含有した有機樹脂分散複合メッキ層
6…セラミック溶射膜層
7…グラビアシリンダ母材
8…ドクターホルダー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Gravure cylinder plate 2 ...
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