JP2013057438A - Drying device for coating film - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、乾燥装置、特にウェブ上に塗布された塗膜を乾燥させるための乾燥装置に関する。 The present invention relates to a drying apparatus, and more particularly to a drying apparatus for drying a coating film applied on a web.
ウェブ上に塗布された塗膜の乾燥方法としては熱風を用いた乾燥方法が一般的であり、中でもノズルから高速の熱風を塗膜に直接噴き付ける噴出流タイプの熱風乾燥装置では、非常に高い乾燥効率が得られ、短時間で塗膜を乾燥させることができる。 A drying method using hot air is generally used as a method for drying a coating film applied on a web. In particular, in a jet flow type hot air drying apparatus in which high-speed hot air is directly sprayed from a nozzle onto a coating film, it is very high. Drying efficiency is obtained, and the coating film can be dried in a short time.
さらに乾燥時間を短縮させる手法として、赤外線を活用した乾燥装置が提案されている。赤外線乾燥は熱風乾燥の伝熱量が熱風温度と被加熱物温度の差に比例するのに対し、ヒーター温度の4乗と被加熱物温度の4乗の差に比例することから、一般的に熱風乾燥よりも早く加熱することができる。 Furthermore, as a technique for shortening the drying time, a drying apparatus utilizing infrared rays has been proposed. In the infrared drying, the amount of heat transfer of hot air drying is proportional to the difference between the hot air temperature and the temperature of the object to be heated, whereas it is proportional to the difference between the fourth power of the heater temperature and the fourth power of the object to be heated. It can be heated faster than drying.
また、特に塗膜が厚い場合は、熱風乾燥では塗膜表面だけが先に昇温されて、塗膜表面に乾燥皮膜のできる皮張りの状態になって、乾燥が進みにくくなってしまうのに対し、赤外線乾燥は塗膜内部からも均一に加熱されるために熱風乾燥よりも早く乾燥させることができる。 Also, especially when the coating film is thick, only the surface of the coating film is heated first by hot-air drying, and the coating film surface becomes a skinned state where drying is difficult to proceed. On the other hand, since infrared drying is uniformly heated from the inside of the coating film, it can be dried faster than hot air drying.
さらに、赤外線乾燥は分子振動を伴う加熱方式であり、高分子材料の化学反応を促進することから、塗膜の密着性の向上が期待できる。ただし、赤外線乾燥だけでは塗膜近傍に高濃度の蒸気による境界層を形成し、物質移動が妨げられることから、熱風乾燥と併用されることが多い。 Furthermore, infrared drying is a heating method that involves molecular vibrations and promotes the chemical reaction of the polymer material, so that it is expected to improve the adhesion of the coating film. However, infrared drying alone forms a boundary layer with high-concentration steam in the vicinity of the coating film and hinders mass transfer, so it is often used in combination with hot air drying.
例えば、噴出流タイプ(以降、フローティングタイプと呼ぶ)の熱風乾燥と赤外線乾燥とを組み合わせた乾燥装置が提案されている。ノズルピッチ間に赤外線加熱装置を設置し、赤外線での加熱と熱風による境界層の除去を交互に繰り返すことにより乾燥時間を大幅に短縮することができる(特許文献1、特許文献2)。
公知文献を以下に示す。
For example, there has been proposed a drying apparatus that combines hot air drying of an ejection flow type (hereinafter referred to as floating type) and infrared drying. By installing an infrared heating device between the nozzle pitches and alternately repeating heating with infrared rays and removal of the boundary layer with hot air, the drying time can be greatly shortened (Patent Documents 1 and 2).
Known documents are shown below.
しかしながら、赤外線乾燥装置と熱風乾燥装置を組み合わせた乾燥装置はイニシャルコストが大きくなるとともに、ランニングコストも増大する。また、ウェブがフィルム基材の場合は、異常停止時にフィルムが溶断することを防ぐために、赤外線加熱装置にシャッター機構などを設けるか、赤外線加熱装置の温度をフィルムの融点以下に設定する必要がある。さらに溶剤系の場合は、防爆規定から含まれる溶剤の発火点温度で使用できる赤外線加熱装置の表面温度が限定される。シャッター機構などを設ける場合は、更なるコスト要因となり、赤外線加熱装置の温度を低く抑える場合は、費用対効果が小さくなる。 However, a drying device that combines an infrared drying device and a hot air drying device increases the initial cost and the running cost. Further, when the web is a film substrate, it is necessary to provide a shutter mechanism or the like in the infrared heating device or to set the temperature of the infrared heating device to be equal to or lower than the melting point of the film in order to prevent the film from fusing at the time of abnormal stop. . Furthermore, in the case of a solvent system, the surface temperature of the infrared heating device that can be used at the ignition point temperature of the solvent included from the explosion-proof regulations is limited. When a shutter mechanism or the like is provided, it becomes a further cost factor, and when the temperature of the infrared heating device is kept low, the cost effectiveness is reduced.
本発明は上記した事情に鑑みてなされたもので、コストを抑えつつ、赤外線の効果を活用することにより乾燥時間を短縮できる乾燥装置を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a drying apparatus capable of shortening the drying time by utilizing the effect of infrared rays while suppressing cost.
本発明者は、赤外線の放射方法を特定することで、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。 The inventor has found that the above problem can be solved by specifying an infrared radiation method, and has completed the present invention.
すなわち、請求項1に記載の発明は、ウェブ上に塗布された塗膜を乾燥させるための装置であって、ウェブの上下に対面するように配置し、前記ウェブを浮動的に支持する複数の熱風噴出ノズルと、前記ウェブの上下に対面するように配置し、前記複数の熱風噴出ノズルのピッチ間に設置され、前記熱風噴出ノズルより噴き出す熱風で赤外線を発する赤外線放射板とを具備することを特徴とする乾燥装置である。 That is, the invention according to claim 1 is an apparatus for drying a coating film applied on a web, and is arranged so as to face the top and bottom of the web, and a plurality of floatingly supporting the web. A hot air jet nozzle, and an infrared radiation plate that is arranged so as to face the upper and lower sides of the web, is installed between the pitches of the plurality of hot air jet nozzles, and emits infrared rays with hot air ejected from the hot air jet nozzle. It is the drying apparatus characterized.
請求項2に記載の発明は、前記熱風噴出ノズルの前記ウェブと対面する熱風噴き出し面に、前記熱風噴出ノズルより噴き出す熱風によって赤外線を発する赤外線放射物質を被覆した赤外線放射被覆層が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の乾燥装置である。 According to a second aspect of the present invention, an infrared radiation coating layer is provided on the hot air ejection surface facing the web of the hot air ejection nozzle, which is coated with an infrared radiation material that emits infrared rays by hot air ejected from the hot air ejection nozzle. The drying apparatus according to claim 1.
請求項3に記載の発明は、前記赤外線放射板と前記ウェブとの距離が10mm〜100mmであることを特徴とする請求項1または2に記載の乾燥装置である。 A third aspect of the present invention is the drying apparatus according to the first or second aspect, wherein the distance between the infrared radiation plate and the web is 10 mm to 100 mm.
本発明の乾燥装置は、ウェブ上に塗布された塗膜、特に溶剤系で厚膜の塗膜の乾燥を短時間で行うことができ、且つ、密着性の良い膜を得ることができる。 The drying apparatus of the present invention can dry a coating film applied on a web, particularly a solvent-based thick film, in a short time, and can obtain a film with good adhesion.
以下本発明を実施するための形態につき説明する。
まず、本発明の乾燥装置を組み込む塗工ラインについて説明する。図1に乾燥装置を含めた塗工ラインの概念図を示す。
Hereinafter, modes for carrying out the present invention will be described.
First, the coating line incorporating the drying apparatus of the present invention will be described. FIG. 1 shows a conceptual diagram of a coating line including a drying device.
塗工ラインは、主として、ウェブ10を送り出す送り出し装置11とウェブ10上に塗液を塗布する塗工装置12、ウェブ10上に塗布形成された塗布膜を乾燥させる乾燥装置13、塗布・乾燥された製品を巻き取る巻き取り装置14、及びウェブ10を支持しながら搬送させる多数のガイドローラー15からなる。
The coating line mainly includes a
ウェブ10としてはポリエチレンテレフタレート(PET)やポリカーボネート等の樹脂のフィルムや金属箔、紙等が使用できる。塗布前のウェブ10にコロナ処理等の前処理を実施しても良い。
As the
塗工装置12はグラビアコーター、ダイコーター、カーテンコーター等、各種方式のものが使用できる。
The
図2に一般的なフローティングタイプの乾燥装置を模式的に示した説明図を示す。
乾燥装置13は熱風噴出ノズル20に熱風を供給する給気ダクト(図示せず)と、塗膜を乾燥させた熱風を排気する排気ダクト(図示せず)とを備えている。
FIG. 2 is an explanatory view schematically showing a general floating type drying apparatus.
The
熱風噴出ノズル20はウェブ10を挟んで上下に千鳥に配置される。熱風噴出ノズル2
0のウェブ対向面(熱風噴き出し面)にはスリットが設けられており、加熱装置(図示せず)で所定の設定温度まで昇温された熱風が前記給気ダクトを介して前記スリットから噴き出すようになっている。そして、噴き出した熱風によりウェブ10は正弦波を描くようにして浮揚的に保持されるとともに、ウェブ10上の塗膜の乾燥が進められる。
The hot
A slit is provided in the web facing surface (hot air blowing surface) of 0, so that hot air heated up to a predetermined set temperature by a heating device (not shown) is blown out from the slit through the air supply duct. It has become. Then, the hot air blown out holds the
図3は、本発明の乾燥装置の一例を模式的に示した説明図である。
一般的なフローティングタイプの乾燥装置に対し、熱風噴出ノズル20のウェブ対向面(熱風噴き出し面)に、加熱によって赤外線を高い放射量で発する赤外線放射物質を被覆した赤外線放射被覆層21が設けられているとともに、複数設けられた熱風噴出ノズル20のピッチ間に赤外線放射板22が設置されている。
FIG. 3 is an explanatory view schematically showing an example of the drying apparatus of the present invention.
In contrast to a general floating type drying device, an infrared
熱風噴出ノズル20のピッチ間に設置した赤外線放射板22は、ステンレスなどの金属表面に赤外線放射物質を被覆した赤外線放射被覆層21が設けられたものが用いられる。セラミックなどを焼成させたものも使用できるが、特にウェブ幅が広い場合など、大面積を均一に加熱するためには金属表面に赤外線放射物質を被覆させたものを使用する方が好ましい。
The
赤外線は、0.78〜3μmの近赤外線と3〜1000μmの遠赤外線とに分けられるが、高分子材料はほとんどが3〜4μm及び6μm以上に強い吸収帯を持っていることから、高分子材料に効率よく吸収され発熱する遠赤外線領域を使用することが好ましい。 Infrared rays can be divided into near infrared rays of 0.78 to 3 μm and far infrared rays of 3 to 1000 μm, but most of polymer materials have strong absorption bands of 3 to 4 μm and 6 μm or more. It is preferable to use a far infrared region that efficiently absorbs heat and generates heat.
赤外線放射被覆層21に用いる赤外線放射物質としては、赤外線放射量が多い物質が好ましく、赤外線放射率が0.9以上、好ましくは0.95以上のものが良い。例えばセラミックなどが挙げられる。また、熱風噴出ノズル20のウェブ対向面(熱風噴き出し面)への被覆も赤外線放射板22を被覆した材料と同じ赤外線放射物質が好適に使用できる。
The infrared radiation material used for the infrared
赤外線放射板22はウェブ10との距離が10〜100mmの範囲で設置することが好ましい。10mm未満では搬送中のウェブ10と接触する恐れがあり、100mmよりも離した場合では赤外線が減衰するために十分な効果が得られない。
The
また、赤外線放射板22の幅方向の大きさは、塗膜面全体を均一に加熱する上で、塗膜の幅と同等以上とすることが好ましい。赤外線放射板22の流れ方向(ウェブの搬送方向)の大きさは、赤外線放射板22による時間が長くなるように、熱風により除去した蒸気が滞留しない範囲でなるべく大きくした方が好ましい。
In addition, the size of the
赤外線放射板22の加熱は乾燥装置13内の熱(熱風噴出ノズル20から噴き出す熱風による熱)で間接的に行う。よって、赤外線放射板22の温度は乾燥装置13の設定温度と同じになる。また、熱風噴出ノズル20の熱風噴き出し面に設けられた赤外線放射被覆層21の加熱も同様に乾燥装置13内の熱(熱風噴出ノズル20から噴き出す熱風による熱)で間接的に行う。
The
このようにフローティングタイプの熱風乾燥と赤外線乾燥とを併用することで、塗膜の乾燥時間を短縮することができ、生産効率を向上させることができる。また、使用している赤外線放射物質21は熱風を熱源としているため、フローティングタイプの乾燥装置と同じランニングコストで効率良く乾燥させることができる。
Thus, by using floating type hot air drying and infrared drying together, the drying time of the coating film can be shortened, and the production efficiency can be improved. Moreover, since the
以下、本発明の実施例について説明する。 Examples of the present invention will be described below.
<実施例1>
ポリオールを主剤、イソシアネートを硬化剤、主溶剤をMEK(メチルエチルケトン)とした塗液をダイコーターでPET基材に塗布したウェブ10を、赤外線放射板22及び熱風噴出ノズル20の赤外線放射被覆層21が設けられたウェブ対向面と、ウェブ10との距離を10mmに設定した本発明の乾燥装置13で、30秒から60秒まで乾燥時間を5秒間隔で変更した7水準の保護シートを作成した。尚、熱風噴出ノズル20と赤外線放射板22には赤外線放射物質として赤外線放射率0.95のセラミックコートを実施した。
<Example 1>
An infrared
<実施例2>
赤外線放射板22及び熱風噴出ノズル20の赤外線放射被覆層21が設けられたウェブ対向面と、ウェブ10との距離を100mmに設定した以外は、実施例1と同様にして保護シートを作成した。
<Example 2>
A protective sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that the distance between the
以下に、本発明の比較例について説明する。 Below, the comparative example of this invention is demonstrated.
<比較例1>
赤外線放射板22及び熱風噴出ノズル20の赤外線放射被覆層21が設けられたウェブ対向面と、ウェブ10との距離を200mmに設定した以外は、実施例1と同様にして保護シートを作成した。
<Comparative Example 1>
A protective sheet was prepared in the same manner as in Example 1 except that the distance between the
<比較例2>
図2に示すような一般的なフローティングタイプの乾燥装置で、30秒から60秒まで乾燥時間を5秒間隔で変更した7水準の保護シートを作成した。
<Comparative example 2>
With a general floating type drying apparatus as shown in FIG. 2, a 7-level protective sheet was prepared in which the drying time was changed at intervals of 5 seconds from 30 seconds to 60 seconds.
<試験方法>
本発明の乾燥装置13で作成した実施例の保護シートと比較例の保護シートの塗膜の乾燥・硬化状態を,JIS−K5600−5−6の付着性(クロスカット法)に準じてウェブ10のPET基材と塗膜の密着性として評価し、以下の基準で判定した。その結果を表1にまとめた。
○・・・100/100(十分に乾燥し、密着している)
△・・・1〜99/100(乾燥が不十分、または密着性能が十分に発現していない)
×・・・0/100(乾燥していない)
<Test method>
According to the adhesion (cross-cut method) of JIS-K5600-5-6, the
○ ... 100/100 (sufficiently dry and intimate contact)
Δ ... 1-99 / 100 (Insufficient drying or insufficient adhesion performance)
× ... 0/100 (not dry)
<比較結果>
表1に示すように、本発明の乾燥装置13を用いた実施例1及び2は乾燥時間を短縮することできる。また、赤外線放射板22及び熱風噴出ノズル20の赤外線放射物質21が被覆されたウェブ対向面とウェブ10との距離は近いほど効果が高いことがわかる。
<Comparison result>
As shown in Table 1, Examples 1 and 2 using the
以上のように、ウェブの上下に対面するように配置した熱風噴出ノズルでウェブを浮動的に支持するフローティングタイプの乾燥装置で、噴出する熱風により、赤外線放射物質を加熱して、赤外線を発生させることで、従来の乾燥装置に比べ、乾燥時間を短縮することができ、ランニングコストを増大させることなく生産効率を向上させることができる。 As described above, this is a floating type drying device that supports a web in a floating manner with hot air jet nozzles arranged so as to face the top and bottom of the web, and the infrared radiation material is heated by the hot air that is jetted to generate infrared rays. As a result, the drying time can be shortened as compared with the conventional drying apparatus, and the production efficiency can be improved without increasing the running cost.
10・・・ウェブ
11・・・送り出し装置
12・・・塗工装置
13・・・乾燥装置
14・・・巻き取り装置
15・・・ガイドローラー
20・・・熱風噴出ノズル
21・・・赤外線放射被覆層
22・・・赤外線放射板
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Claims (3)
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2011
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