JP3696257B2 - 微小凹部を有する基材に対する塗工方法および塗工装置 - Google Patents

微小凹部を有する基材に対する塗工方法および塗工装置 Download PDF

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Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、微小凹部を有する基材の表面に塗工ロールを用いて所定厚さの塗工剤を塗工する塗工方法および塗工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、樹脂、紙、布や鉄、銅等の金属等により製せられた連続体状の基材にに対して種々の塗工剤を塗布するために塗工ロールを用いた塗工装置が多用されている。
【０００３】
以下、このような塗工装置の一例として連続体状の基材に塗工剤を塗工する塗工装置を図６により説明する。
【０００４】
この種の従来の塗工装置１は、長尺で幅広の樹脂フィルム、紙または布等からなる連続体状の基材２の走行方向に順に、塗工部３と乾燥部４とが配置されており、所望の塗工剤を塗工するように形成されている。そして、基材２は図６の左部にある原反ロール５から繰出され、途中適宜箇所に配設された展張ロール６，６によって所定経路を通るように展張されつつ、同図右方向に搬送され、最後に巻取りロール７に巻取られる。
【０００５】
前記塗工剤を基材２に塗工する塗工部３においては、グラビアロール、ワイヤバー等の塗工ロール３ａを用いて基材２に対して塗工剤が塗工される。また、基材２に塗工した塗工剤を乾燥させる乾燥部４においては、乾燥風を所定温度、風量等の適正条件のもとで吹き付けて塗工剤の乾燥が行なわれる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来の塗工装置１においては、基材２の表面に開口幅が０．２mm以下の部分を有する微小凹部があると、その基材２の表面に所定厚さに塗工剤を塗工する場合に、図７に示すように、微状凹部８に完全に塗工剤を充填することができず、基材２の微小凹部８の底部９と塗工剤１０との間に塗工剤１０の充填されない空隙１１が生じて塗工品質が悪くなるという問題点があった。
【０００７】
このような基材２としては、図８に示すように、高さが約３０μｍで間隙の大きさが約０．１〜０．２ｍｍのバーコードが印刷されている厚さが２００μｍ程度のプリペイドカード用の基材を例示することができる。このプリペイドカード用の基材の表面に、バーコードを埋めて約５０μｍの塗工剤を塗工しようとすると、バーコードの間隙部に空隙１１が発生してしまうという不都合があった。
【０００８】
そのため、塗工剤１０を溶剤を多くして狭い間隙内に入り易い粘度の低いものとして、前記微小凹部８内に塗工剤１０を充填することが試みられているが、溶剤の多い分だけ塗工厚さの調整が困難となる。また、今日においては溶剤による環境破壊を防止するためにも溶剤を多量に使用することが困難になっている。また、空隙１１のある状態で塗工剤１０を乾燥風等により強制乾燥させると、空隙１１が熱により膨張して発泡するなどして、良好な塗工品質を確保することができないという問題点もあった。
【０００９】
また、環境破壊の防止を図るために、溶剤を用いない紫外線硬化性の塗工剤（以下、ＵＶ塗工剤という）、電子線硬化性の塗工剤（以下、ＥＢ塗工剤という）、ホットメルト塗工剤、２液反応性の塗工剤等が用いられているが、これらの塗工剤は粘度が高いものであり、ますます前記微小凹部８には塗工剤を完全に充填することができないという不都合があった。
【００１０】
本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、前述した従来のものにおける問題点を克服し、微小凹部を有する基材の表面に塗工ロールを用いて所定厚さの塗工剤を塗工する場合に、簡単な構成により、あらゆる種類の塗工剤を前記微小凹部内に完全に塗工剤を充填するとともに、塗工厚さの精度を高くすることができ、良好な塗工品質を得ることのできる微小凹部を有する基材に対する塗工方法および塗工装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１に記載の本発明方法は、開口幅が０．２mm以下の微小凹部を有する基材の表面に塗工ロールを用いて所定厚さの塗工剤を塗工する塗工方法において、初めに直径が５０ｍｍ以下のグラビアロールであって比較的高速で基材の搬送方向と逆方向に回転するグラビアロールの彫刻部からドクターブレードによって余剰塗工剤を拭取られて定量とされた塗工剤をキスコーティングにより前記微小凹部内に塗工剤を強制的に充填して１層目の塗工を施し、次に前記１層目の塗工剤が流動性を維持している間に直径が５０ｍｍ以下のグラビアロールであって比較的低速で基材の搬送方向と逆方向に回転するグラビアロールの彫刻部からドクターブレードによって余剰塗工剤を拭取られて定量とされた１層目と同一の塗工剤をキスコーティングにより２層目を塗工することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項２に記載の本発明装置は、開口幅が０．２mm以下の微小凹部を有する基材の表面に塗工ロールを用いて所定厚さの塗工剤を塗工する塗工装置において、直径が５０ｍｍ以下のグラビアロールであって、比較的高速で基材の搬送方向と逆方向に回転するグラビアロールの彫刻部からドクターブレードによって余剰塗工剤を拭取られて定量とされた塗工剤をキスコーティングにより前記微小凹部内に塗工剤を強制的に充填して１層目の塗工を施す１層用のグラビアロールと、前記１層目の塗工剤が流動性を維持している間に直径が５０ｍｍ以下のグラビアロールであって、比較的低速で基材の搬送方向と逆方向に回転するグラビアロールの彫刻部からドクターブレードによって余剰塗工剤を拭取られて定量とされた１層目と同一の塗工剤をキスコーティングにより２層目を塗工する２層用のグラビアロールとを有することを特徴とする。
【００１５】
【作用】
本発明の塗工装置を用いて本発明の塗工方法に沿って表面に微小凹部を有する基材の表面に塗工を施すことにより、前記微小凹部内に完全に塗工剤を充填するとともに、塗工厚さの精度を高くして塗工を施すことができる。
【００１６】
即ち、初めに一層用のグラビアロールを用いて前記微小凹部内に塗工剤を強制的に充填して１層目の塗工を施し、次に前記１層目の塗工剤が流動層を維持している間に２層用のグラビアロールを用いて１層目と同一の塗工剤を所定厚さの２層目として塗工する。
【００１８】
これにより微小凹部を有する基材の表面に、所定厚さの塗工剤を塗工できるとともに、前記微小凹部内に空隙を発生させることなく完全に充填させて、極めて良質な塗工を施すことができる。これによりあらゆる種類の塗工剤を前記微小凹部内に完全に充填して良好な塗工を施すことができる。
【００１９】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図１から図５について説明する。
【００２０】
図１から図４は本発明の１実施例を示す。
【００２１】
図１は本実施例の全体を示している。基材２は複数の展張ロール６、６により案内されて図中左側から右側へ移送されている。この基材２の移送方向の上流側に基材２の微小凹部８内に塗工剤１０を１層目として塗工する１層用塗工ロール１２が配設されており、その下流側に１層目の上に塗工剤１０を所定厚さの２層目として塗工する２層用塗工ロール１３が配設されている。
【００２２】
更に説明すると、一方の１層用塗工ロール１２は直径が約２０〜５０ｍｍと比較的小径に形成されており、基材１の下面にキスコーティングにより１層目の塗工を施すようにされている。他方の２層用塗工ロール１３も直径が約２０〜５０ｍｍと比較的小径に形成されており、同じく基材１の下面にキスコーティングにより２層目の塗工を施すようにされている。
【００２３】
図２および図３は１層用塗工ロール１２の詳細を示している。本実施例においては、１層用塗工ロール１２としてグラビアロール（以下、符号１２を付する）を用いている。このグラビアロール１２は軸方向を基材２の走行方向と直交させるようにして横架されている。また、このグラビアロール１２は、公知の適宜な昇降駆動機構（図示せず）によって上下動させられる基台１４上に立設された１対の支持部材１５、１５に軸受１６、１６をもって回転自在に支持されている。このグラビアロール１２には駆動モータからカップリング（共に図示せず）を介して回転力が伝達される。本実施例においては、グラビアロール１２は基材２の走行方向と接触部にて逆方向（第１図反時計方向）に回転させられる。また、グラビアロール１２の外周面には基材２の全幅より狭い幅の彫刻部１７が全周に亘ってに刻設されている。この彫刻部１７のパターンとしては、斜線溝パターンやピラミッド状凹部や角錐台状凹部を格子状に配列したパターン等に形成されている。このグラビアロール１２の下方の基台１４上にはオーバーフロー受容器１８が緊締ボルト１９によって固定されている。そして、このオーバーフロー受容器１８上にはグラビアロール１２に塗工剤を供給する塗工剤供給ノズル２０が固着されている。この塗工剤供給ノズル２０は第３図に示すようにグラビアロール１２の彫刻部１７と同一幅に形成されている。また、第２図に示すように、塗工剤供給ノズル２０は２つ割れのノズルピース２０ａ、２０ｂを下半部に薄肉挟在物２１を介装して相互に緊締固着して一体的に形成されている。そして、その薄肉挟在物２１の上部には外部から送給されて来る塗工剤を一旦貯留する幅方向に長い断面円形の塗工剤貯留部２２が形成されている。そして、この塗工剤貯留部２２の上部には薄肉挟在物２１を介在させないことにより形成した細長い連通溝２３が形成されている。そして、塗工剤供給ノズル２０の上端部には、塗工剤貯留部２２から連通溝２３を通して送給されて来る塗工剤を貯留してグラビアロール１２の彫刻部１７へ塗布させる上方に開いた細長いノズル部２４が形成されている。このノズル部２４の長さはグラビアロール１２の彫刻部１７の幅と同一に形成されており、塗工剤供給ノズル２０の幅方向両端部にはそれぞれノズル部２４の両端部を閉塞する幅規制用閉塞部材２８、２８が固着されている。また、グラビアロール１２の彫刻部１７がノズル部２３内に貯留する塗工剤を基材１１の下面に塗工する直前に、その彫刻部１７に塗布されている余剰塗工剤を拭取るドクターブレード２５が設けられている。このドクターブレード２５はグラビアロール１２と平行な枢軸２６に回動自在に支承されたホルダ２７に取付けられている。そして、このドクターブレード２５はグラビアロール１２の彫刻部１７内に全幅に亘って適正量の塗工剤を充填させるとともに、その彫刻部１７の両端から外側部分の塗工剤をも掻き取るように機能する。
【００２４】
他方の２層用塗工ロール１３も、１層用塗工ロール１２と同様にグラビアロール（以下、符号１３を付する）が用いられており、その他の構成も１層用塗工ロール１２の場合と同様に形成されており、その説明を省略する。
【００２５】
次に、本実施例の塗工装置を用いて微小凹部を有する基材の表面に塗工する場合を説明する。
【００２６】
例えば、図８に示すプリペイドカード用の基材２を図１において所定速度で搬送させ、まず１層用塗工ロール１２により１層目の塗工を施す。
【００２７】
例えば、１例として、基材２を２ｍ／分の速度で搬送させる。グラビアロール１２を、直径を約３０ｍｍ、外周面の彫刻部１７を１１０メッシュ／インチの斜線溝パターンとして形成し、３００ｒｐｍと比較的高速で基材２の搬送方向と逆方向に回転させる。そして、塗工剤供給ノズル２０のノズル部２４に供給された塗工剤１０をグラビアロール１２により巻上げ、ドクターブレード２５によりグラビアロール１２の外周面から余剰分の塗工剤１０を掻き取り、前記彫刻部１７により正確に計量された塗工剤１０を基材２の下面の塗工部へ導き塗工に供させる。本実施例においては、図４に示すように、グラビアロール１２が比較的小径に形成されているために、塗工部における基材２との接触部（巻き付け角αの円弧部分）の周方向長さが短くなり、基材２とグラビアロール１２との摩擦力が小さく抑えられる。これにより基材２の下面とグラビアロール１２の外周面との間には、接触部の基材２の搬送方向の若干上流部分から下流部分に亘って塗工剤１０の膜が形成される。その塗工剤１０の膜部分には、基材２の展張力のグラビアロール１２の径方向分力が作用しており、この径方向分力が基材２の表面に対して垂直方向に作用することとなり、塗工剤１０がその分力によりバーコードの間隙内に確実に充填される。更に、前記塗工部より基材２の搬送方向下流側の基材２とグラビアロール１２との間に形成される楔形の塗工剤膜部分においては、塗工剤１０が小径なグラビアロール１２の回転により基材２の下面の法線方向に対してより近い方向の成分力を有する押圧力を受けるために、前記バーコードの間隙内に塗工剤１０が更に確実に充填される。
【００２８】
このようにして１層目を塗工された基材２は、１層目の塗工剤１０が流動性を維持しているうちに、図１の２層用塗工ロール１３により１層目の上に２層目の塗工剤１０を塗工されて、両層を合せて所定厚さに塗工剤１０が塗工される。すなわち、グラビアロール１３を、直径を約３０ｍｍ、外周面の彫刻部１７を９０メッシュ／インチの斜線溝パターンとして形成し、２０〜３０ｒｐｍと比較的低速で基材２の搬送方向と逆方向に回転させるとともに、前記１層目と同様にして塗工剤供給ノズル２０のノズル部２４に供給された塗工剤１０をグラビアロール１３により巻上げ、ドクターブレード２５によりグラビアロール１３の外周面から余剰分の塗工剤１０を掻き取り、前記彫刻部１７により正確に計量された塗工剤１０を基材２の下面の塗工部へ導き塗工させる。
【００２９】
本実施例の塗工方法によれば、１層目の塗工剤が流動性を有しているところに２層目を塗工するため、１層目の塗工剤が後で塗工された２層目の塗工剤と一体となって、全体として均一な特性を有する塗工層が形成される。
【００３０】
これにより微小凹部を有する基材２の表面に、所定厚さの塗工剤を塗工できるとともに、前記微小凹部内に空隙を発生させることなく完全に充填させて、極めて良質な塗工を施すことができる。これによりあらゆる種類の塗工剤を前記微小凹部内に完全に充填して良好な塗工を施すことができる。すなわち、従来においては塗工不可能であった溶剤を用いないＵＶ塗工剤、ＥＢ塗工剤、ホットメルト塗工剤、２液反応性の塗工剤等粘度の高い塗工剤をも良好に塗工することができ、環境破壊の防止を図ることができる。
【００３１】
図５は本発明の他の実施例を示す。
【００３２】
本実施例においては、１層目の塗工を１層用塗工ロール３０とバックアップロール３１とにより基材２を挟持して、１層用塗工ロール３０により塗工剤貯留容器３２内に貯留された塗工剤１０を塗工部に導き、その塗工剤１０を挟持力により基材２の微小凹部内に強制的に充填させるようにしたものである。この１層用塗工ロール３０は直径が１００ｍｍ以上の比較的大径に形成されており、軸方向を基材２の走行方向と直交させるようにして横架されている。また、この１層用塗工ロール３０は塗工剤貯留容器３２内に貯留された塗工剤１０に下部を浸漬され、回転することにより巻上げた塗工剤１０のうち余剰分をドクターブレード３３により掻き取られるように形成されている。なお、これらの１層用塗工ロール３０、塗工剤貯留容器３２およびドクターブレード３３をユニット化して、上下動自在に形成するとよい。また、１層用塗工ロール３０の直径は前記実施例と同様に比較的小径に形成してもよい。その他は前記実施例と同様に形成されている。
【００３３】
本実施例においても、前記実施例と同様に微小凹部を有する基材２の表面に、所定厚さの塗工剤を塗工できるとともに、前記微小凹部内に空隙を発生させることなく完全に充填させて、極めて良質な塗工を施すことができる。
【００３４】
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、必要に応じて変更することができる。例えば、各塗工ロール１２、１３、３０としてはグラビアロール、ワイヤバー等の種々のロールを適用することができる。また、前記各実施例の２層用塗工ロールを、図５の１層用塗工ロール３０のように大径に形成し、バックアップロール３１を設けてニップコーティングにより塗工するようにしたり、バックアップロール３１を設けないでキスコーティングにより塗工するようにしてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
このように本発明の微小凹部を有する基材に対する塗工方法および塗工装置は構成され作用するものであるから、微小凹部を有する基材の表面に塗工ロールを用いて所定厚さの塗工剤を塗工する場合に、簡単な構成により、あらゆる種類の塗工剤を前記微小凹部内に完全に塗工剤を充填するとともに、塗工厚さの精度を高くすることができ、良好な塗工品質を得ることができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塗工装置の１実施例を示す構成図
【図２】１層用塗工ロールの詳細を示す断面図
【図３】図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図
【図４】基材への塗工状態を示す説明図
【図５】本発明の塗工装置の他の実施例を示す構成図
【図６】従来の塗工装置を示す構成図
【図７】従来の微小凹部への塗工具合を示す断面図
【図８】微小凹部を有する基材の１例を示す斜視図
【符号の説明】
２ 基材
１２、３２ １層用塗工ロール
１３ ２層用塗工ロール
３３ バックアップロール

Claims (2)

  1. 開口幅が０．２mm以下の微小凹部を有する基材の表面に塗工ロールを用いて所定厚さの塗工剤を塗工する塗工方法において、初めに直径が５０ｍｍ以下のグラビアロールであって比較的高速で基材の搬送方向と逆方向に回転するグラビアロールの彫刻部からドクターブレードによって余剰塗工剤を拭取られて定量とされた塗工剤をキスコーティングにより前記微小凹部内に塗工剤を強制的に充填して１層目の塗工を施し、次に前記１層目の塗工剤が流動性を維持している間に直径が５０ｍｍ以下のグラビアロールであって比較的低速で基材の搬送方向と逆方向に回転するグラビアロールの彫刻部からドクターブレードによって余剰塗工剤を拭取られて定量とされた１層目と同一の塗工剤をキスコーティングにより２層目を塗工することを特徴とする微小凹部を有する基材に対する塗工方法。
  2. 開口幅が０．２mm以下の微小凹部を有する基材の表面に塗工ロールを用いて所定厚さの塗工剤を塗工する塗工装置において、直径が５０ｍｍ以下のグラビアロールであって、比較的高速で基材の搬送方向と逆方向に回転するグラビアロールの彫刻部からドクターブレードによって余剰塗工剤を拭取られて定量とされた塗工剤をキスコーティングにより前記微小凹部内に塗工剤を強制的に充填して１層目の塗工を施す１層用のグラビアロールと、前記１層目の塗工剤が流動性を維持している間に直径が５０ｍｍ以下のグラビアロールであって、比較的低速で基材の搬送方向と逆方向に回転するグラビアロールの彫刻部からドクターブレードによって余剰塗工剤を拭取られて定量とされた１層目と同一の塗工剤をキスコーティングにより２層目を塗工する２層用のグラビアロールとを有することを特徴とする微小凹部を有する基材に対する塗工装置。
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