JP2014069177A

JP2014069177A - 塗工方法及び塗工装置

Info

Publication number: JP2014069177A
Application number: JP2012220278A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Hattori; 真和服部
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2012-10-02
Filing date: 2012-10-02
Publication date: 2014-04-21

Abstract

【課題】ウェットコーティング方式の乾燥工程において、熱負荷による品質不良を抑え、生産性に優れた塗工膜を供給する。
【解決手段】ロールｔｏロール方式のウェットコーティング方法において、塗工部で塗られた塗工液を乾燥させる乾燥炉が複数の乾燥ゾーンから構成されており、前記乾燥炉の内部を減圧する減圧機構を備え、乾燥炉内部の圧力を検出する圧力センサーと、乾燥炉内部の圧力を調整する圧力調整機構とを備えていることを特徴とする塗膜の製造方法及び製造装置とすることで、減圧された乾燥炉に搬送され、乾燥炉が減圧下にあることで常圧乾燥する場合よりも、低い温度で乾燥することが可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明はロールｔｏロール方式のウェットコーティング法において、熱負荷の減少と乾燥時間短縮により、品質と生産性を両立した塗工膜を得るための技術に関する。

ウェットコーティング法は、ロールコート法、ダイコート法、スピンコート法、ディップコート法といったものがあり、建築、自動車、日用品などの分野で、紫外線カット、反射防止、帯電防止、撥水など多くの機能を付与する目的で使われている。

一方、ロールｔｏロール方式とは、フィルム基材に代表される帯状長尺物をテンションコントロールにより搬送することで連続塗工を可能にし、生産性優位を持つ方式であり、ウェットコーティングでは、塗工膜を量産する目的で一般的に使用されている。

通常、ウェットコーティングで使用される塗工液は、塗工性や樹脂の混合・粒子等の均一な分散性の保持等の目的で、固形分を溶剤に溶かして使用している。

しかしながら、塗工性や樹脂の混合・粒子の均一な分散性を確保するために、蒸発が遅い溶剤成分を使用する場合がある。この場合、塗工膜の乾燥工程において、溶剤成分を蒸発させるために、使用した溶剤成分の種類によって適した乾燥温度が必要になる。

一方、ロールｔｏロール方式で主に使用される高分子フィルム基材は、溶剤蒸発温度に対して不十分な耐熱性を持つものが多く、蒸発が遅い溶剤成分を使用する場合、乾燥温度を高く設定すると、基材の脆化やシワなどが発生してしまい、品質の低下につながる恐れがある。基材の脆化は、最悪の場合には塗工膜の支持体としての機能を失い、その商品性を損なうことにもなる。また、基材シワは積層や両面塗工の場合における均一塗工の妨害だけでなく、製品への加工時に欠陥となる問題にも繋がる可能性がある。

このような熱負荷による基材のシワを防止する手段として、例えばガイドロールにシワの発生を防止する工夫が施されている方法が提案されている。

特開２００７-９８１８６号公報

しかしながら、ガイドロールが多少なりとも高分子フィルム基材に対して接触しているため、ガイドロール起因による高分子フィルム基材への傷等が発生する可能性があり、塗工膜や高分子フィルム基材の品質が低下する問題がある。本発明は、このようなガイドロールが高分子フィルム基材に接触することなく、さらに熱負荷による品質不良を抑え、生産性にも優れた塗工膜を供給することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ロールｔｏロール方式のウェットコーティング方法において、塗工部で塗られた塗工液を乾燥させる乾燥炉が複数ゾーンから構成されており、前記乾燥炉の内部を減圧する減圧機構を備え、乾燥炉内部の圧力を検出する圧力センサーと、乾燥炉内部の圧力を調整する圧力調整機構とを備えていることを特徴とする塗工膜の製造方法及び製造装置とする。

請求項２に記載の発明は、前記乾燥炉において、乾燥に使用する加熱機構に赤外線加熱機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載の塗工膜の製造方法及び製造装置とする。

請求項３に記載の発明は、前記減圧機構により回収された溶剤を含む気体が、常圧かつ水冷された冷却板に通すことで溶剤成分を回収することができる溶剤成分回収機構を備えていることを特徴とする請求項１乃至２に記載の塗工膜の製造方法及び製造装置とする。

請求項４に記載の発明は、前記溶剤回収において、１つまたは２つ以上の溶剤回収機構を備え、前記乾燥炉から前記溶剤回収機構を連結する配管に１つまたは２つ以上の切替えバルブを有していることを特徴とする請求項１乃至３に記載の塗工膜の製造方法及び製造装置とする。

請求項５に記載の発明は、前記乾燥炉の出入り口に排気機構等の乾燥炉内部の減圧を保つ減圧機構を備えたことを特徴とする請求項１乃至４に記載の塗工膜の製造方法及び製造装置とする。

請求項１の記載としては、塗工部で塗られた塗工液を乾燥させる乾燥炉が複数ゾーンから構成されており、前記乾燥炉の内部を減圧する減圧機構を備え、乾燥炉内部の圧力を検出する圧力センサーと、乾燥炉内部の圧力を調整する圧力調整機構とを備えることとした。
これにより、乾燥炉内の内部の圧力を減圧することで、塗工膜の溶剤成分の飽和蒸気圧を下げ、基材の乾燥温度を低く設定することが可能になる。さらに、乾燥炉内の温度とは別の溶剤蒸発の制御機構が増え、加熱乾燥のみではできない乾燥条件を可能にし、熱負荷の減少や乾燥時間の短縮をすることができる。

請求項２の記載としては、乾燥に使用する加熱機構に赤外線加熱機構を備えることとした。
これにより、減圧による熱伝達阻害の影響を受けない赤外線を用いることで、本発明の減圧乾燥における利点を最大限発揮することができる。

請求項３の記載としては、減圧機構により回収された溶剤を含む気体が、常圧かつ水冷された冷却板に通すことで溶剤成分を回収することができる溶剤回収機構を備えることとした。
これにより、乾燥炉から配管を介して回収した溶剤成分を簡便に回収することが可能になる。

請求項４の記載としては、前記溶剤成分回収において、１つまたは２つ以上の溶剤回収機構を備え、前記乾燥炉から前記溶剤回収機構を連結する配管に１つまたは２つ以上の切替えバルブを有していることとした。
これにより、乾燥炉から溶剤回収機構に溶剤成分を回収する際に、各々の溶剤回収機構に切替えることが可能になり、乾燥条件や溶剤成分の種類に応じて溶剤の回収効率を高めることができる。

請求項５の記載としては、前記乾燥炉の出入り口に排気機構等の乾燥炉内部の減圧を保つ減圧機構を備えることとした。
これにより、開放されている状態にある乾燥炉の出入り口付近の圧力を厳密に制御することが可能になる。

本発明のロールtoロール方式のウェットコーティング法（ロールコート法）の説明図である。本発明による減圧機構を備えた乾燥炉の説明図である。

本発明の塗工装置及び塗工方法ついて説明する。図１は本発明のロールｔｏロール形式の塗工装置の概要である。基材フィルム１０を巻出す巻出しロール１６、基材フィルム１０に必要な液を塗工する塗工部、塗工した液を乾燥させる圧力センサー付分割乾燥炉１５、基材フィルム１０を巻取る巻取りロール１７を備えている。塗工部には、液受けパン１３中に満たした塗工液をグラビアロール１２表面に供給し、グラビアロール１２表面に設置したドクターブレード１４で、余分な塗工液を除去し、基材フィルム１０に塗工膜が形成される。

図２に本発明の減圧機構を備えた圧力センサー付分割乾燥炉１５を示す。圧力センサー付分割乾燥炉１５の出入り口には、乾燥炉入口排気１９及び乾燥炉出口排気２０を備え、乾燥炉内には赤外線加熱機構１８が設置されている。また、圧力センサー付分割乾燥炉１５の分割された各ゾーンの乾燥炉には配管２５が備えられており、各ゾーンの乾燥炉、乾燥炉入口排気１９及び乾燥炉出口排気２０に連結した配管２５を経由して、溶剤回収機構２１、真空ポンプ２２に連結した機構を有している。また、圧力センサー付分割乾燥炉１５の各ゾーンには、圧力を管理する圧力センサー２４と圧力を調整する圧力調整機構（図示せず）とが備えられている。

塗工膜が形成された基材フィルム１０は、圧力センサー付分割乾燥炉１５内の減圧された各ゾーンの乾燥炉に搬送され、乾燥炉が減圧下にあることで常圧乾燥する場合よりも、低い温度で乾燥することが可能になる。

また、圧力センサー付分割乾燥炉１５内の各ゾーンの乾燥炉には、各々内部の圧力を検知する圧力センサー２４と圧力調整機構を備えているため、塗工液で使用する溶剤成分の飽和蒸気圧曲線や乾燥炉温度に応じて、内部の圧力を調整することができる。

圧力センサー付分割乾燥炉１５内の各ゾーンの乾燥炉の圧力について、より高品質な塗工膜を得るために、溶剤成分が高い乾燥炉入口側のゾーンほど減圧環境下に設定するなど、塗工液や溶剤の種類、基材の厚さや種類によって最適な条件を設定することができる。

圧力センサー付分割乾燥炉１５の各ゾーンのうち、出入り口のゾーン以外の少なくとも１つ以上が減圧機構を備えていればよく、圧力センサー付分割乾燥炉１５のゾーンの分割数や、減圧機構を備えるゾーンの数などは特に限定されるものではなく、塗工液の溶媒や乾燥温度、基材搬送速度によって適宜条件を設定することができる。

さらに、塗工液や溶剤の種類、基材の厚さや種類によって、赤外線加熱機構を各ゾーンの乾燥炉内に備えることが可能である。これは、塗工液や溶剤の種類、基材の厚さや種類によって最適な条件を設定することができる。

ここでは一例としてロールコート法を示したが、ダイコート法等にも適応可能であり、ロールコート法に限定されるものではない。

搬送される基材フィルム１０に付加したい機能を持つ塗工液を塗工する。基材フィルム１０は張力制御により搬送され、張力制御は巻出し、巻取り、インフィード、アウトフィードの各制御部によって行われる。

基材フィルム１０の温度制御は、乾燥炉測温用の熱電対を備えた乾燥炉において管理される。また、塗工膜の乾燥方法としては、ロール乾燥、フローティング乾燥等があるが、本発明は内部を減圧下に保つ必要があるのでロール乾燥における使用を想定している。

各ゾーンの乾燥炉から配管２５を通じて真空ポンプ２２に繋がれているが、排気口の設置箇所や個数、その形状等の制限はない。

圧力センサー付分割乾燥炉１５から溶剤回収機構２１に連結する配管２５に切替えバルブ２６を設けることで、各々の溶剤回収機構に切替えることが可能になる。切替えバルブ２６の設置場所や個数等については制限されることはない。

本発明の圧力センサー付分割乾燥炉１５に赤外線による加熱機構を備えることで減圧による熱伝達の阻害の影響を受けないため、赤外線の加熱機構は減圧下条件においても通常のオーブン加熱と併用しても問題ない。

圧力センサー付分割乾燥炉１５の出入り口に乾燥炉内部の減圧を保つ機構として、乾燥炉の出入り口にも排気機構を設けるものを示したが、場合によっては風流を制御する板状のようなものでも問題ない。

以下、本発明の実施例について説明する。本発明の乾燥炉を含むロールコーター使用して、樹脂を高沸点溶剤であるＮ−メチル２−ピロリドン（沸点：２０２℃）を溶剤として７５μｍ厚のＰＥＴ基材（三菱樹脂製：ダイアホイル）にｄｒｙ膜厚が１０μｍ厚になるよう塗液を塗工した場合を示す。
一般的な乾燥炉に減圧機構を備えていないロールコーターを用いて塗工した場合、乾燥炉の圧力を常圧０．１ＭＰａで、溶剤を蒸発させるためにオーブン温度を２００℃に設定して加熱したところ、乾燥後の基材フィルムにシワが入り、良好な品質の塗工膜が得られなかった。
一方、本発明の減圧機構付き乾燥炉を備えたロールコーターは、５つのゾーンから構成される乾燥炉を備え、５つのゾーンのうち出入り口以外の３ゾーンの最低圧力を０．０１〜０．０２ＭＰａに制御し、オーブン温度を１２０℃に設定して塗工を行ったところ、溶剤は完全に蒸発し、基材フィルムにシワのない良好な品質の塗工膜を得ることができた。

幅広い分野で利用されているロールｔｏロール方式のウェットコーティング法に関するものであって、熱負荷の減少と乾燥時間短縮により、生産性と品質の両立した塗膜を得ることができるため有効である。

１０・・・基材フィルム
１１・・・バックアップロール
１２・・・グラビアロール
１３・・・液受けパン
１４・・・ドクターブレード
１５・・・圧力センサー付分割乾燥炉
１６・・・巻出しロール
１７・・・巻取りロール
１８・・・赤外線加熱機構
１９・・・乾燥炉入口排気
２０・・・乾燥炉出口排気
２１・・・溶剤回収機構
２２・・・真空ポンプ
２３・・・冷却板
２４・・・圧力センサー
２５・・・配管
２６・・・切替えバルブ

Claims

ロールｔｏロール方式のウェットコーティング方法において、塗工部で塗られた塗工液を乾燥させる乾燥炉が複数ゾーンから構成されており、前記乾燥炉の内部を減圧する減圧機構を備え、乾燥炉内部の圧力を検出する圧力センサーと、乾燥炉内部の圧力を調整する圧力調整機構とを備えていることを特徴とする塗工膜の製造方法及び製造装置。
前記乾燥炉において、乾燥に使用する加熱機構に赤外線加熱機構を備えていることを特徴とする請求項１に記載の塗工膜の製造方法及び製造装置。
前記減圧機構により回収された溶剤を含む気体が、常圧かつ水冷された冷却板に通すことで溶剤成分を回収することができる溶剤回収機構を１つまたは２つ以上備えていることを特徴とする請求項１乃至２に記載の塗膜の製造方法及び製造装置。
前記溶剤成分回収において、１つまたは２つ以上の溶剤回収機構を備え、前記乾燥炉から前記溶剤成分回収機構を連結する配管に１つまたは２つ以上の切替えバルブを有していることを特徴とする請求項１乃至３に記載の塗工膜の製造方法及び製造装置。
前記乾燥炉の出入り口に排気機構等の乾燥炉内部の減圧を保つ減圧機構を備えたことを特徴とする請求項１乃至４に記載の塗工膜の製造方法及び製造装置。