JP2017109168A - グラビア塗布装置および塗布物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】グラビア方式の塗布装置において、スジの発生を抑制し基材に良好な塗布面が得られる塗布装置を提供する。
【解決手段】
塗布液を貯蔵するインキパンと、塗布液を基材に転写させるグラビアロールと、グラビアロール表面上の過剰な塗布液を掻き取るための第１ドクターと、第１ドクターの下方に設置してあるドクターと、グラビアロール下方に設置された気泡防止プレート、インキパンの側面に設置された塗布液供給配管と、インキパンの底面に設置された塗布液排出配管と、塗布液排出配管から排出して塗布液供給配管から供給することで塗布液を循環させる手段を備えることを特徴とするグラビア塗布装置などを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、塗布ムラを防ぐ製造装置および製造方法に関するものである。

従来、連続走行している帯状の基材に塗布する方法として、特にロールを用いるアプリケーターとしては、ロールコーター、グラビアコーターなどが用いられている。たとえばグラビアコーターでは、インキパンからロール表面に形成されたセルに塗布液が充填され、ロール表面の余分な塗布液はドクターにより掻き取られ、セル内の塗布液を基材に転写させる方法である。

このようなグラビアコーターでは生産性を上げるために塗布速度を速くしたり、粘度が高すぎたりするとグラビアロールの表面に規則的な間隔を持つ隆起状の模様（うね）が発生することがある。このような状態の時にドクターにより余分な塗布液を掻き取ったりしても液だまり部では乱れが発生しており、塗布面に膜厚ムラとして発生するという問題点があった。さらに高速化するに従ってドクターにより掻き取った塗布液がインキパンに落ちることで空気の混入を招き、気泡の発生となる。そしてこの気泡がグラビアロールのセル内の塗布液に入り込むことで転写後の不良の原因となる問題があった。またドクターとグラビアロールの接触部の液だまりに気泡が混入することでスジの原因になったりする。

そこでこのグラビアロールの表面に発生する隆起状の模様による問題を解決するために特許文献１では、グラビア塗布装置において液層の底面から波立ち防止ブレードが立設され、この波立ち防止ブレードの上端部がグラビアロールの降下周面に接し、かつ、この接した位置が液層に満たされた塗工液の液面の下方近傍にすることで、グラビアロールの表面にリブ状の波立ちを回避する技術が開示されている（特許文献１参照）。

しかしながら上記特許文献１では、グラビアロール表面に発生するリブ状の波立ちを防ぐことはできるが、ドクターで余分な塗布液を掻き取り、インキパンに落下することで発生する気泡に対しては防ぐことができない。さらに高速化または粘度が高くなると、ドクターで掻き取る前のインキパンから出たグラビアロール表面上では、掻き取りによる液の垂れとインキパンから供給される塗布液が混ざることで、液だまり部が幅方向で不均一になり、塗布面に濃淡ムラが発生してしまう問題がある。これに対しても、インキパン内の波立ち防止ブレードでは対応できない。

特開２００８−１００１８１

本発明は、上記課題を解決することを目的としたものであって、第１ドクターの手前に第２ドクターを設置することで気泡を留めておくことができる。さらに高速化や高粘度化することで発生する上記で示した掻き上げ時による幅方向での塗布液の掻き取り分布を第２ドクター部で緩和でき、グラビアロール表面の塗布液を少なくすることができる。これにより次の第１ドクターでの掻き取り部ではグラビアロール表面上の余分な塗布液が少なくなっているので液だまり部に幅方向分布が起こりにくく、平滑な塗布面が得られるようになる。さらに第１ドクターだけで掻き取ると余剰分の塗布液がそのままインキパン内の落下するため気泡が発生しやすくなりスジの原因となってしまうが、第２ドクターがある
ことで液面から近いところで掻き取るので気泡が立ちにくく、さらに余剰分を掻き取ることで、第１ドクターからの掻き取りによる液ダレが無くなり、気泡を発生させることがなくなる。

またインキパンに浸かっているグラビアロールを囲うように設置してある気泡防止プレートにより、液面の気泡は気泡防止プレートで留まり、液中の気泡は気泡防止プレートの下方の隙間から抜けていき、大部分は塗布液排出配管より排出され、一部は液面に浮いてくるが第２ドクターの液だまり部で留めることができる。これにより第１ドクターの掻き取り部に移動できないようにさせることができ、さらに気泡があることで発生するスジを第２ドクターで緩和させることができ、掻き上げ時による塗布面への濃淡ムラや気泡によるスジを無くすことができる塗布装置を提供することを目的とする。

塗布液を貯蔵するインキパンと、前記塗布液を基材に転写させるグラビアロールと、前記グラビアロール表面上の過剰な塗布液を掻き取るための第１ドクターと、前記第１ドクターの下方に設置してある第２ドクターと、前記グラビアロール下方に設置された気泡防止プレート、前記インキパンの側面に設置された塗布液供給配管と、前記インキパンの底面に設置された塗布液排出配管と、前記塗布液排出配管から排出して塗布液供給配管から供給することで塗布液を循環させる手段を備えることを特徴とする。

上記の目的を達成するために請求項２に係る発明としては、前記第２ドクターは、第１ドクターの下方に設置され、グラビアロールの回転軸に対して平行に設置してあり、グラビアロールと第２ドクターの接触位置はグラビアロールのセンター位置より下方で液面より上方に設置されることを特徴とする塗布装置である。

上記の目的を達成するために請求項３に係る発明としては、前記第２ドクターはグラビアロールとの接触位置は液面から１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下、上限はグラビアロールのセンター位置よりも下方であることを特徴とする。

上記の目的を達成するために請求項４に係る発明としては、前記気泡防止プレートは、グラビアロールのセンターに対して平行にインキパンの中にグラビアロールを囲むように設置され、両端部は液面から５ｍｍ以上１０ｍｍ以下出ていて、グラビアロールとの隙間は３ｍｍ以下であり、好ましくは１ｍｍ以下であり、前記気泡防止ブレードの底部には例えばグラビアロールと同幅で、例えば１０ｍｍ程度の隙間が空いていることを特徴とする。

上記の目的を達成するために請求項５に係る発明としては、塗布液循環手段は、前記塗布液排出口に配管を介して接続され前記塗布液排出配管から排出された塗布液を貯留する貯蔵タンクと、前記貯蔵タンクで貯留した塗布液を吸引して前記塗布液供給配管から前記インキパンに送液する送液ポンプとを含んで構成されていることを特徴とする塗布装置である。

上記の目的を達成するために請求項６に係る発明としては、基材上に塗膜を備える塗布物の製造方法であって、請求項１乃至４のいずれかに記載の塗布装置を用い連続走行する基材上に塗布液を塗布し、塗膜を形成したことを特徴とする塗布物の製造方法である。

本発明の塗布装置により、基材に良好な塗布面が得られる。

本発明のグラビア塗布装置の一実施の形態を示す概略側面図である。 本発明の気泡防止プレートの概略正面図である。 本発明のドクター設置の概略正面図である。 本発明の装置を用いる塗布物の製造装置の一実施例の形態を示す概略図である。

以下、本発明の一実施の形態について図１〜図４を参照して説明する。なお、各図は、理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の要素と異なる箇所があるが、適宜、設計変更することができるものとする。図１は本発明のグラビア塗布装置の一実施の形態を示す概略側面図であり、図２は本発明の気泡防止プレートの概略正面図であり、図３は本発明のドクター設置の概略正面図であり、図４は本発明の装置を用いる塗布物の製造装置の一実施例の形態を示す概略図である。本実施の形態に示す装置は、図１〜図４のように第１、第２ドクター、気泡防止プレート、乾燥装置、紫外線照射装置などを含んで構成される。

本発明のグラビア塗布装置の一実施の形態は、図１に示すようなグラビア塗布装置１００は、グラビアロール１と、インキパン２と、塗布液３と、第１ドクター４と第２ドクター５と、気泡防止プレート６と、を備えている。塗布装置１００は、インキパン２内に溜められた塗布液３にグラビアロール１を浸すことによりグラビアロール１表面に塗布液が付着する。さらに塗布液３が付着したグラビアロール１が所定方向に回転し、第１ドクター４、第２ドクター５にて余分な塗布液３をグラビアロール１から掻き取る。さらにインキパン２に設置された塗布液排出配管７から排出された塗布液３は貯蔵タンク９に戻され、送液ポンプ１０により塗布液供給配管８から再びインキパン２へ供給される。

図２は本発明の気泡防止プレートの概略正面図であり、グラビアロール１のセンター位置下方に気泡防止プレート６が設置され、グラビアロール１を囲むように凹形状に設置されている。気泡防止プレート６のグラビアロール１の回転軸が延びる方向の両端部は塗布液の液面から出る必要がある。例えば液面から５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲で出ている場合、グラビアロール１との隙間は３ｍｍ以下であり、好ましくは１ｍｍ以下である。

この範囲を選択することで、両端部の飛び出し部に液面にある気泡が留まり、グラビアロール１の掻き揚げ部への気泡の供給を無くすことができる。また液中の気泡は気泡防止プレート６の底部の隙間から塗布液の循環と共に塗布液排出配管より排出される。気泡防止プレート６の底部はグラビアロール１と同幅で１０ｍｍの隙間が空いている。

この場合の底部は、完全に底と隙間が接触している必要はなく、若干底から上から始まる穴により構成しても構わない。

またインキパンに浸かっているグラビアロールを囲うように設置してある気泡防止プレートにより、液面の気泡は気泡防止プレートで留まり、液中の気泡は気泡防止プレートの下方の隙間から抜けていき、大部分は塗布液排出配管より排出され、一部は液面に浮いてくるが第２ドクターの掻き取り部の液だまりで留めることができる。これにより第１ドクターの掻き取り部に移動できないようにさせることができ、さらに気泡があることで発生する塗布スジを第１ドクターで緩和させることができ、掻き上げ時による塗布面への膜厚ムラや気泡によるスジを無くすことができる。

図３は本発明のドクター設置の概略正面図であり、グラビアロール１の上方に第１ドクター４、グラビアロール１のセンター位置より下方に第２ドクター５が設置されている。第２ドクター５とグラビアロール１の接触位置は１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下で設置されている。

本発明の塗布装置において、第１ドクターの手前に第２ドクターを設置することで気泡を留めておくことができる。さらに高速化や高粘度化することで発生する塗布液の掻き上げ時による幅方向での塗布液の掻き取り分布が緩和でき、グラビアロール表面の塗布液を少なくすることができる。これにより次の第１ドクターでの掻き取り部ではグラビアロール表面上の余分な塗布液が少なくなっているので液だまり部に幅方向分布が起こらず、平滑な塗布面が得られるようになる。

さらに第１ドクターだけで掻き取ると余剰分の塗布液がそのままインキパン内の落下するため気泡が発生しやすくなりスジの原因となってしまうが、第２ドクターがあることで液面から近いところで掻き取るので気泡が立ちにくく、さらに余剰分を掻き取ることで、第１ドクターからの掻き取りによる液ダレが無くなり、気泡を発生させることがなくなる。

図４は本発明の装置を用いる塗布物の製造装置の一実施例の形態を示す概略図であり、巻出し部１１、ガイドロール１４、乾燥装置１５、ＵＶ照射装置１６、巻取り部１７からなる。

ハードコート層を形成する際には、基材上に、たとえば、アクリル系のＵＶ硬化樹脂塗液を塗布し、紫外線を照射することにより形成される。図４に本発明の装置を用いる塗布物の製造装置の一実施例の形態の概略図を示した。

図４に示した製造装置は、ロール状に巻き取られた基材１２を連続走行させるための基材巻出し部１１、基材１２を連続走行可能に支持する複数のガイドロール１４を備え、グラビアロール１、インキパン２、第１ドクター４、第２ドクター５、ニアロール１３を備える塗布装置、基材１２に塗布された塗液を乾燥させる乾燥装置１５、乾燥後の塗膜を硬化させるＵＶ照射装置１６、及び塗液を乾燥・硬化させた後の基材１２をロール状に巻き取る巻取り部１７を備える。連続走行される基材１２は塗布装置を通過後、乾燥装置１５、ＵＶ照射装置１６を通過することにより、塗布物（ハードコート膜）が製造される。

以下に本発明を用いてハードコートを作製するための実施例について説明する。なお、塗布物はこれに限らず、他の諸条件によるものでも構わない。

＜実施例１＞
マイクログラビア方式を用いた本発明の実施例について説明する。１００線−深度７５μｍの斜線版であるΦ３０ｍｍのマイクログラビアロール１を用い、マイクログラビアロール１を囲むように気泡防止プレート６を設置した。さらに４００ｍｍ幅のセラメック製ドクターを取り付けた第１ドクター４および第２ドクター５のドクター圧を２００Ｎ／ｍに設定し、基材１２は幅３２５ｍｍ、厚さ７５μｍのＰＥＴフィルム（ダイアホイルＴ６００、三菱樹脂（株）製）を使用した。

塗布液２はＭＥＫを希釈溶剤とする固形分６８ｗｔ％、粘度は１１ｍＰａ・ｓのアクリル系のＵＶ硬化樹脂塗布液（ビームセット５７５ＣＢ、荒川化学工業（株）製）を塗布速度４０ｍ／ｍｉｎ、版周速１００％で塗工した。膜厚としては、ｗｅｔ膜厚１４μｍ、ｄｒｙ膜厚８μｍ程度になる。また塗布物の膜厚ムラを目視で見やすくするため、赤染料を０．１％添加した。ライン条件として、テンションは１００Ｎ／ｍ、乾燥装置１５は６０℃、ＵＶ照射装置１６の条件は、無電極紫外線ランプを１灯、出力は６０％、オフセット４０ｍｍに設定した。以上の条件で連続走行するＰＥＴフィルム上に塗液を塗布し、塗布後、ＰＥＴフィルムを乾燥装置１５及びＵＶ照射装置１６を通過させることにより、ＰＥＴフィルム上にハードコート層を形成したハードコートフィルムを製造した。

＜比較例１＞
実施例１における気泡防止プレート６を取り外した以外は、実施例１と同じ条件である。

＜比較例２＞
実施例１における第２ドクター５を取り外した以外は、実施例１と同じ条件である。

＜比較例３＞
実施例１における気泡防止プレート６及び第２ドクター５を取り外した以外は、実施例１と同じ条件である。

上記実施例１及び比較例１から３で得られた赤染料で色付いたハードコートフィルムについて塗布ムラの目視による評価を実施した。上記色付きハードコートフィルムを色見台の上に置き、下方の光源から光を透過させることで評価し、直線的なスジ状の塗布ムラや短く、細かいスジ状の塗布ムラなどが確認できない場合には○、薄いが確認できる場合には△、はっきり確認できる場合には×とした。表１にその結果を示す。

表１より、実施例１では塗布ムラが発生していないことを確認した。比較例１では実施例１と比べて僅かであるが直線的なスジが発生していた。比較例２では実施例１と比べて短く細かなスジが発生していた。比較例３では実施例１と比べて直線的なスジが発生し、短く細かなスジも発生していた。以上の結果より、第２ドクターおよび気泡防止プレートを用いることで塗布ムラ、言い換えれば膜厚ムラを抑制できることを確認した。

１…グラビアロール
２…インキパン
３…塗布液
４…第１ドクター
５…第２ドクター
６…気泡防止プレート
７…塗布液供給配管
８…塗布液排出配管
９…貯蔵タンク
１０…送液ポンプ
１１…巻出し部
１２…基材
１３…ニアロール
１４…ガイドロール
１５…乾燥装置
１６…ＵＶ照射装置
１７…巻取り部

Claims (6)

1. 塗布液を貯蔵するインキパンと、前記塗布液を基材に転写させるグラビアロールと、前記グラビアロール表面上の過剰な塗布液を掻き取るための第１ドクターと、前記第１ドクターの下方に設置してある第２ドクターと、前記グラビアロール下方に設置された気泡防止プレート、前記インキパンの側面に設置された塗布液供給配管と、前記インキパンの底面に設置された塗布液排出配管と、前記塗布液排出配管から排出して塗布液供給配管から供給することで塗布液を循環させる手段を備えることを特徴とするグラビア塗布装置。
2. 前記第２ドクターは、第１ドクターの下方に設置され、グラビアロールの回転軸に対して平行に設置してあり、グラビアロールと第２ドクターの接触位置はグラビアロールのセンター位置より下方で液面より上方に設置されることを特徴とする請求項１記載のグラビア塗布装置。
3. 前記第２ドクターはグラビアロールとの接触位置は液面から１０ｍｍ以下、上限はグラビアロールのセンター位置よりも下方であることを特徴とする請求項１または２記載のグラビア塗布装置。
4. 前記気泡防止プレートは、グラビアロールのセンターに対して平行にインキパンの中にグラビアロールを囲むように設置され、両端部は液面から出ていて、グラビアロールとの隙間は３ｍｍ以下であり、前記気泡防止ブレードの底部に隙間が空いていることを特徴とする請求項１から３何れか記載のグラビア塗布装置。
5. 塗液循環手段は、前記塗液排出口に配管を介して接続され前記塗液排出配管から排出された塗液を貯留する貯蔵タンクと、前記貯蔵タンクで貯留した塗布液を吸引して前記塗布液供給配管から前記インキパンに送液する送液ポンプとを含んで構成されていることを特徴とする請求項１から４何れか記載のグラビア塗布装置。
6. 基材上に塗膜を備える塗布物の製造方法であって、請求項１乃至４のいずれかに記載の塗布装置を用い、連続走行する基材上に塗布液を塗布し、塗膜を形成したことを特徴とする塗布物の製造方法。