JP2015073974A - グラビア塗布装置及び塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
本発明は生産速度の高速化に従って、成長する同伴風によって、液パン内に気泡の発生や版への液の充填の妨げられるという問題があり、この問題を抑制しつつ、生産性を確保した製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】
塗布液を貯蔵する塗布液貯蔵部と、塗布液供給部を介して前記塗液貯蔵部と塗布液パンの塗布液を循環させる塗布液循環部と、前記塗布液を基材に塗布するためのグラビア版とドクターと前記塗布液パンを有する塗布部と、前記基材上に形成した塗布膜を乾燥させる乾燥部と、を有するグラビア塗布装置であって、前記塗布部には、前記グラビア版と前記基材との転写位置前に前記グラビア版によって掻き上げられた余分な前記塗布液を掻き落とす第１ドクターと、前記転写位置後の前記塗布液パン中に第２ドクターを有し、前記第２ドクターはグラビア版の回転軸に対して非平行で設置されていることを特徴とするグラビア塗布装置を提供する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、グラビア塗布において、液パン内への気泡混入や版への液充填が妨げられて発生する塗布抜けを抑制し、濃淡ムラを防ぐ製造装置及び製造方法に関する。

フィルム基材や帯基材に対して、塗布液を塗布して塗膜を形成し、塗布物を製造するための塗布膜形成方法としては、例えば、グラビア塗布が上げられる。グラビア塗布は、ロール表面に形成されたセルに、塗布液やインキ等を供給し、グラビア版の円周面上に付着している余分な塗布液を、ドクターブレードにより掻き取り、セル内の塗布液を基材に転移させる印刷方法である。

このようなグラビア塗布では、グラビア版に塗布液を供給する塗布液供給方法として、一般的には塗布液を充填させた液パン内に、グラビア版を浸漬させる方法が用いられている。

グラビア塗布及び小径グラビア塗布では、生産性を上げようと生産速度を速くすると、グラビア版の回転速度の上昇に伴い、それに伴ってグラビア版に同伴する空気層（以下、同伴風とする）が増加する。

生産速度を高速化するに従って増加する同伴風について、ある一定以上同伴風が成長すると、同伴風が液パン内に進入し、液パン内の塗布液中に泡が発生し、グラビア版のセル内への液充填を妨げ、塗布抜け等の塗布欠陥を発生するという問題がある。

同伴風による塗布欠陥の発生を防ぐために、例えば、先行文献１では、基材に搬送される同伴風に対して、塗布部直前に減圧空間を用いることで同伴風を引き剥がし、基材と塗液の接触を安定させている。しかし、この技術を今回の課題に転用する場合、グラビア塗布の場合は塗布を行った後の版にも塗液が残留しているため、この状態で減圧やエアを吹きつける工程は急激な乾燥を促進し、版を詰まらせる原因となる。そのため、同伴風による問題を発生させない領域での塗布は生産性を犠牲にしてしまう。

特願２００６―５６５５７号公報

本発明は生産速度の高速化に従って、成長する同伴風によって、液パン内に気泡の発生や版への液の充填が妨げられ発生する塗布ヌケを抑制しつつ、濃淡ムラを防ぎ、生産性を確保した製造方法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請求項１に係る発明としては、塗布液を貯蔵する塗布液貯蔵部と、塗布液供給部を介して前記塗液貯蔵部と塗布液パンの塗布液を循環させる塗布液循環部と、前記塗布液を基材に塗布するためのグラビア版とドクターと前記塗布液パンを有する塗布部と、前記基材上に形成した塗布膜を乾燥させる乾燥部と、を有するグラビア塗布装置であって、前記塗布部には、前記グラビア版と前記基材との転写位置前に前記グラビア版によって掻き上げられた余分な前記塗布液を掻き落とす第１ドクターと、前記転写位置後の前記塗布液パン中に第２ドクターを有し、前記第２ドクターはグラビア版の回転軸に対して非平行で設置されていることを特徴とするグラビア塗布装置である。

また、請求項２に係る発明としては、グラビア版が斜線版であり、前記グラビア版の回転軸に対して非平行で設置したときのグラビア版の斜線と前記第２ドクターとの成す角度が、前記第２ドクターをグラビア版の回転軸に対して平行に設置したときの前記斜線版の斜線と前記第２ドクターとの成す角度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のグラビア塗布装置である。

また、請求項３に係る発明としては、前記第２ドクターと前記グラビア版の左右端部の高低差をΔｈとしたとき、前記グラビア版直径ＬとΔｈの関係が、Δｈ／Ｌ＜０．１であることを特徴とする請求項１または２に記載のグラビア塗布装置である。

また、請求項４に係る発明としては、前記第２ドクターと前記グラビア版の接触部分が前記塗布液パン内の塗布液中にあることを特徴とする請求項１から３のいづれかに記載のグラビア塗布装置である。

また、請求項５に係る発明としては、塗布液を貯蔵する塗布液貯蔵部と、塗布液供給部を介して前記塗液貯蔵部と塗布液パンの塗布液を循環させる塗布液循環部と、前記塗布液を基材に塗布するためのグラビア版とドクターと前記塗布液パンを有する塗布部と、前記基材上に形成した塗布膜を乾燥させる乾燥部と、を有するグラビア塗布装置であって、前記塗布部には、前記グラビア版と前記基材との転写位置前に前記グラビア版によって掻き上げられた余分な前記塗布液を掻き落とす第１ドクターと、前記転写位置後の前記塗布液パン中に第２ドクターを有し、前記第２ドクターはグラビア版の回転軸に対して非平行で設置されていることを特徴とするグラビア塗布方法である。

また、請求項６に係る発明としては、グラビア版が斜線版であり、前記グラビア版の回転軸に対して非平行で設置したときのグラビア版の斜線と前記第２ドクターとの成す角度が、前記第２ドクターをグラビア版の回転軸に対して平行に設置したときの前記斜線版の斜線と前記第２ドクターとの成す角度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のグラビア塗布方法である。

また、請求項７に係る発明としては、前記第２ドクターと前記グラビア版の左右端部の高低差をΔｈとしたとき、前記グラビア版直径ＬとΔｈの関係が、Δｈ／Ｌ＜０．１であることを特徴とする請求項１または２に記載のグラビア塗布方法である。

また、請求項８に係る発明としては、前記第２ドクターと前記グラビア版の接触部分が前記塗布液パン内の塗布液中にあることを特徴とする請求項１から３のいづれかに記載のグラビア塗布方法である。

本発明は高速塗布における版の同伴風を除去しつつ、安定生産が可能となり、生産性の向上が期待できる

本発明のグラビア塗布装置を説明する全体概略図である。 本発明の塗布部を説明する概略図である。 本発明の第２ドクターを説明する概略図である。 本発明のグラビア版と第２ドクターの拡大図である。

図１は、本発明の製造工程の一例の説明図であり、これに限定されるものではない。

図１に示すグラビア装置において、塗布液供給部２により塗布液貯蔵タンク１中の塗布液を液パン３内に供給され、液パン３内の塗布液はグラビア版４によって掻き上げられる。グラビア版には第１ドクター８と第２ドクター９を備えており、巻出し部５から巻き出された長尺状の基材１０上の表面にグラビア版４の版面から塗布液が転写することにより塗布膜が形成され、乾燥ゾーン６を経由して巻取り部７で塗布膜形成された基材１０が巻き取られる塗布装置である。

図１に示すグラビア塗布装置の液パン３を有する塗布部には、第１ドクター８と第２ドクター９を備えている。第１ドクター８はグラビア版４の凹部（セル）内に塗布液が充填された後、基材１０上に塗布膜を形成する工程前に設置し、第２ドクター９は基材１０に塗布膜が形成され、グラビア版４が再び液パン３内に進入する位置に設置され、さらに、液パン３内に第２ドクター９とグラビア版４との接触部分を持つ構成を有する。

まず、液パン３内に貯留された塗布液がグラビア版４の凹部に充填され、グラビア版４の凹部内のみに塗布液が存在するように第１ドクター８で余分な塗布液を掻き落とす。余分な塗布液を掻き落とした後、塗布液はグラビア版４の版面から長尺状の基材１０の表面に転写されて塗布膜が形成される。次に、塗布膜が形成された後、グラビア版４は液パン３内に進入する際に、グラビア版４と液パン３内に接触部を有する第２ドクター９部を通過し、再びグラビア版４の凹部に塗布液が充填される。

グラビア及び小径グラビア塗布では、生産性を上げるためにグラビア版４の回転速度を上げると、回転速度を上げることに伴って同伴する同伴風が増加する現象が起こる。ある一定以上の同伴風が成長すると、同伴風の泡が液パン３内に進入し、グラビア版４の凹部内に塗布液が充填できない、塗布膜に塗布抜けなどの品質不良が発生する。

図２は本発明の塗布部を説明する概略図であり、図３は本発明の第２ドクターを説明する概略図である。

グラビア版４の回転速度を上げることに伴って発生する同伴風が液パン３内に進入するのを防ぐために、上述した位置に第２ドクター９を設置することにより、液パン３内方向へのエアへエアが入り込むのを防ぐ。さらに、第２ドクター９の幅手方向にグラビア版４の回転軸に対して非平行となるように設置することにより、転写位置で基材に転写した後に、グラビア版４に残った濃度が高いインキが液溜まりに溜まり、その液が第２ドクター９の設置高さが低い一方の端部から流して排出できる。

図４は本発明のグラビア版と第２ドクターの拡大図である。

グラビア版４が斜線版である場合、図４（ｂ）のようにグラビア版４の回転軸に対して非平行で設置したときのグラビア版４の斜線と第２ドクター９との成す角度θ_２が、図４の（ａ）のように第２ドクター９をグラビア版４の回転軸に対して平行に設置したときの斜線版４の斜線と前記第２ドクター９との成す角度θ_１よりも大きい場合に、グラビア版４の回転とともに塗液が第２ドクター９の設置高さが低い一方の端部から効率的に流して排出できる。θ_１の方が大きい場合には、グラビア版４の回転とともに液溜まりが発生して均一の塗膜が形成できなくなる。

一方、第２ドクター９を幅手方向にグラビア版４に対して平行で設置すると、第２ドクター９とグラビア版４の間の液溜まりに塗布した後にグラビア版４に残留した塗液が溜まり、塗液の濃度が増加し、その高濃度塗液が不規則に塗られることによって塗膜に濃淡ムラが発生してしまう。また、濃度が高いインキが液パン中に混入すると、液パン３内の濃度も変化し、塗布膜ムラや塗布抜けなどの品質不良が発生する。本発明のようにグラビア版４を非平行に設置することにより、端部の低い方へ塗液を排出することにより、品質不良を防ぐ。

さらに、第２ドクター９とグラビア版４の左右端部の高低差をΔｈとしたとき、グラビア版４の直径ＬとΔｈの関係が、Δｈ／Ｌ＜０．１を満たすことにより、前記範囲内においてグラビア版４と第２ドクター９が十分接触することができるので基材１０への塗布ムラなどの品質不良の発生を防ぐことができる。０．１よりも大きい場合には、グラビア版４と第２ドクター９が接触しないので塗布ムラが発生する。

さらに、第２ドクター９とグラビア版４の接触部分が前記塗布液パン３内の塗布液中にあることにより、グラビア版４と第２ドクター９が接触する際に、金属粉の発生や磨耗を防ぐことができる。

基材を準備する工程において樹脂フィルムはポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、セロファン等のセルロース系、６−ナイロン、６，６−ナイロン等のポリアミド系、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、エチレンビニルアルコールなどを用いることが望ましいがこれに限定するものではない。

塗布液を準備する工程においては、用いる塗液は熱硬化性塗液であればよく特に規定はしない。例えば主剤としてはポリオールなどを有するウレタン樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂などである。また硬化剤は例えばイソシアネートなどがあるが、これらに限定するものではない。撹拌方法も特に規定はしないが一般的なディスパー、ミクサーなどをもちいることができる。

塗布液を塗布液貯蔵部と塗布液塗工部を塗布液供給部を介して循環させる工程においては、塗液供給部は定量送液方法が望ましく、モーノポンプ、ダイアフラムポンプ、ギアポンプ、レビトロポンプなどを用いることができるが、これに限定するものではない。

塗布液塗工部より塗布液貯蔵部へ送液は、自重による循環が望ましいが特に限定はしない。

塗布液を基材１０上に塗布する工程は、グラビアコーター、小径グラビアコーターを用いることができるがこれに限ったものではない。

第２ドクター９は材質や形状はとくに制限しない。

基材上の塗膜を乾燥・加熱する工程においては、加熱方法は熱風、IR、マイクロ波いずれかの単独もしくは併用でもよく、構成は問わない。

次に、本発明の実施例について説明する。この説明を行う目的は、本発明の理解を進め
るためのものであり、ここに記載した内容に限定するものではない。
＜実施例１＞
基材 ：ポリエチレンテレフタレートフィルム（７５μｍ）
塗布液組成１：主剤（デュラノールＴ５６５０Ｊ 旭化成ケミカル製） ６０重量部
硬化剤（タケネート Ｄ−２０４） １０重量部
アセトン ３０重量部
第２ドクター ：エコブレード社製 スチールドクター ラウンド型

［作成工程］
（基材の表面処理工程）
基材をコロナ放電処理装置（ＡＧＩ−０４３、春日電機社製）を用いて下記条件で処理を行う。
表面処理条件：２４Ｗ・ｍｉｎ/ｍ^２
（送液工程）
上記の塗布液を作成完了より５分以内に貯蔵タンクより、１００ml/ｍｉｎにてダイアフラムポンプ（スムーズフローポンプ株式会社タクミナ製）にて送液し、液パンからは自重により、貯蔵タンクに液を戻す。
（塗布工程）
マイクログラビアコーターを用いて版直径５０ｍｍを用い、塗布基材端両部にてΔｈが４ｍｍになるよう設置し、版周速５０ｍ/ｍｉｎで塗布を行い、第2ドクター圧は５０Ｎ／ｍにて版に当てた。
（乾燥工程）
塗膜の乾燥は塗面近傍の風速１０m/sになるように塗膜面より直接熱風を当て、塗膜温度が１７０℃以になるように３０ｓ間加熱した。

＜実施例２＞
実施例１と同条件にて版周速を６０ｍ/ｍｉｎで塗布を行った。

＜実施例３＞
実施例１と同条件にて版周速を７０ｍ/ｍｉｎで塗布を行った。

＜実施例４＞
実施例１と同条件にΔｈが５ｍｍになるように第２ドクターを設置し塗布を行った。

＜実施例５＞
実施例２と同条件Δｈが５ｍｍになるように第２ドクターを設置し塗布を行った。

＜実施例６＞
実施例３と同条件Δｈが５ｍｍになるように第２ドクターを設置し塗布を行った。

＜比較例１＞
次に、比較例について説明する。比較例１はΔｈを１０ｍｍに実施例１と同様の方法で塗布を行った。

＜比較例２＞
比較例１と同条件にて周速を４０ｍ/ｍｉｎで塗布を行った

＜比較例３＞
比較例１と同条件にて周速を３０ｍ/ｍｉｎで塗布を行った。

＜比較例４＞
実施例１と同条件にて第２ドクターΔｈを０ｍｍにして塗布を行った。

＜比較例５＞
実施例１と同条件にて第２ドクター高さを左右で逆にして塗布を行った。

実施例１〜６、比較例１〜５の測定結果を表１にまとめて示した。塗布時に同伴風による塗布ヌケが発生しなかったものは○、塗布部端部より５ｍｍ以下で発生したものは△、５ｍｍ以上が発生したものを×とし、濃淡ムラは発生しなかったものを○、発生しなかったものを×とし評価を行った。

生産速度を向上させることが可能であり、生産性向上につながる。

１：貯蔵タンク
２：送液ポンプ
３：液パン
４：グラビア版
５：巻出し部
６：乾燥ゾーン
７：巻取り部
８：第１ドクター
９：第２ドクター
１０：基材

Claims (8)

1. 塗布液を貯蔵する塗布液貯蔵部と、塗布液供給部を介して前記塗液貯蔵部と塗布液パンの塗布液を循環させる塗布液循環部と、前記塗布液を基材に塗布するためのグラビア版とドクターと前記塗布液パンを有する塗布部と、前記基材上に形成した塗布膜を乾燥させる乾燥部と、を有するグラビア塗布装置であって、
   前記塗布部には、前記グラビア版と前記基材との転写位置前に前記グラビア版によって掻き上げられた余分な前記塗布液を掻き落とす第１ドクターと、前記転写位置後の前記塗布液パン中に第２ドクターを有し、前記第２ドクターはグラビア版の回転軸に対して非平行で設置されていることを特徴とするグラビア塗布装置。
2. グラビア版が斜線版であり、前記グラビア版の回転軸に対して非平行で設置したときのグラビア版の斜線と前記第２ドクターとの成す角度が、前記第２ドクターをグラビア版の回転軸に対して平行に設置したときの前記斜線版の斜線と前記第２ドクターとの成す角度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のグラビア塗布装置。
3. 前記第２ドクターと前記グラビア版の左右端部の高低差をΔｈとしたとき、前記グラビア版直径ＬとΔｈの関係が、Δｈ／Ｌ＜０．１であることを特徴とする請求項１または２に記載のグラビア塗布装置。
4. 前記第２ドクターと前記グラビア版の接触部分が前記塗布液パン内の塗布液中にあることを特徴とする請求項１から３のいづれかに記載のグラビア塗布装置。
5. 塗布液を貯蔵する塗布液貯蔵部と、塗布液供給部を介して前記塗液貯蔵部と塗布液パンの塗布液を循環させる塗布液循環部と、前記塗布液を基材に塗布するためのグラビア版とドクターと前記塗布液パンを有する塗布部と、前記基材上に形成した塗布膜を乾燥させる乾燥部と、を有するグラビア塗布装置であって、
   前記塗布部には、前記グラビア版と前記基材との転写位置前に前記グラビア版によって掻き上げられた余分な前記塗布液を掻き落とす第１ドクターと、前記転写位置後の前記塗布液パン中に第２ドクターを有し、前記第２ドクターはグラビア版の回転軸に対して非平行で設置されていることを特徴とするグラビア塗布方法。
6. グラビア版が斜線版であり、前記グラビア版の回転軸に対して非平行で設置したときのグラビア版の斜線と前記第２ドクターとの成す角度が、前記第２ドクターをグラビア版の回転軸に対して平行に設置したときの前記斜線版の斜線と前記第２ドクターとの成す角度よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のグラビア塗布方法。
7. 前記第２ドクターと前記グラビア版の左右端部の高低差をΔｈとしたとき、前記グラビア版直径ＬとΔｈの関係が、Δｈ／Ｌ＜０．１であることを特徴とする請求項１または２に記載のグラビア塗布方法。
8. 前記第２ドクターと前記グラビア版の接触部分が前記塗布液パン内の塗布液中にあることを特徴とする請求項１から３のいづれかに記載のグラビア塗布方法。