JP4477063B2 - カーテンコータユニット及びカーテンコーティング方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前文に従って、コーティング剤を有して移動するよう配置される材料紙匹（ｍａｔｅｒｉａｌ ｗｅｂ）をコーティングするカーテンコーティングユニット）に係る。この種類のカーテンコーティングユニットにおいて、コーティング剤は、膜状の流れ（ｃｕｒｔａｉｎ−ｌｉｋｅ ｆｌｏｗ）において材料紙匹の表面に対して供給される。

本発明はまた、移動している材料紙匹をコーティングするカーテンコーティング方法に係る。

カーテンコーティングにおいて、コーティング剤は、移動している紙匹の表面上に自由落下する膜（ｃｕｒｔａｉｎ）としてとして注がれる。カーテンコーティングユニットは、紙匹の上方に配置される塗布ビーム（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｂｅａｍ）を有する。該塗布ビームには、狭いノズルギャップ又は紙匹の幅にわたって適合される傾斜供給平面があり、そこからコーティング剤が紙匹の幅にわたって連続的な膜として紙匹の表面に対して供給される。下方向に流れるコーティング剤の膜の速度より数倍早い速度において移動する紙匹は、接点においてコーティング剤の膜を薄膜へと押しやる（ｓｗｅｅｐ）。故に、最終的なコーティング剤層は、紙匹の表面上に形成される。カーテンコータを使用して紙匹は、塗布ビームが平行なノズルギャップを備えられる場合に、互いの上部上に同時に複数のコーティング層を供給され得、そこからコーティング剤が傾斜供給平面に対して供給されるため、異なるノズルギャップから供給されるコーティング剤の流れは、紙匹上へと流れる前に互いの上部上に至る。

コーティングされる材料紙匹の表面上には、空気の層があり、紙匹とのコーティング剤の膜の接点、即ちコーティング剤層が紙匹上へと落下する点まで紙匹を有して移動する。この境界層空気は、紙匹に対するコーティング剤の塗布を妨害するため、境界層空気除去手段を使用して取り除かれる。境界層空気除去手段は、典型的には、紙匹に反して配置される吸引表面及び吸引表面とコーティング剤の接点との間に配置されるエアドクターを有し、該吸引表面を介して材料紙匹の表面上の空気層は吸引される。

カーテンコーティングは、従来のブレードコーティング方法を超える複数の利点を有する。カーテンコーティングにおいては、ドクターブレード又はロッド等の急速に消耗する部品は使用されない。加えて、カーテンコーティングは、紙匹上に与えるひずみがより少なく、故にコーティングステーションにおいて発生する紙匹の破損の数を低減する。カーテンコーティングにおいて、コーティング剤による紙匹の穿通（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｗｅｂ）は小さく、優れたコーティング被覆率を可能とする。小さなコーティング剤の穿通はまた、コーティング工程中のベースの紙匹（ｂａｓｅ ｗｅｂ）が濡れることを低減し、故にコーティングが進行する際に紙匹の強度を向上させる。加えて、カーテンコーティングの活用によって、リターン又はバイパス循環（ｂｙｐａｓｓ ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎｓ）を有さずに、コーティング剤の供給が直接コーティングの量を定める状況を達成することが可能であり、それによってコーティングステーションの構造が単純にされ、その作動が促進される。

カーテンコーティングが開始される際、塗布ビームから供給されるコーティング剤の量は、大きく変動し得る。故に、大量のコーティング剤がある範囲が紙匹上に形成される。コーティング後のドライヤーは、十分にコーティング層を乾燥し得ず、その場合は濡れたコーティング剤がコータに続く構造に対して付着する。したがって、コーティングが開始される際、塗布ビームと紙匹との間に所謂開始トラフ（ｓｔａｒｔｉｎｇ ｔｒｏｕｇｈ）を有することによって、コーティング剤は、紙匹の表面に達することから防止される。塗布ビームから供給されるコーティング剤は、該開始トラフへと入り得る。コーティング剤は、流れが所望の通りなるまで塗布ビームから開始トラフまでもたらされる。この後、開始トラフは、コーティング剤の膜の下方から離れて移動され、コーティング剤は紙匹の表面に達し得る。あるいは、コーティングは、塗布ビームを塗布点から離れる紙匹の移動の方向において、適所に固定された開始トラフにわたる位置まで移動させることによって開始され得、コーティング剤の流れは、所望の通り調整される。その後、塗布ビームは、コーティング位置まで戻される。

上述された解決策は、一般的に、比較的低速において動く狭いコータにおいてのみ満足に作動する。該コータにおける問題は可動部品の数の多さであり、幅広のコータにおける問題は塗布ビームの端部間の動作の同時化である。

加えて、境界層空気の除去点は、コーティング剤の膜が紙匹上に落下する点に対して可能な限り近くなければならず、紙匹の表面は、コーティング剤の塗布の前に新しい境界層を作る時間を有さない。コーティング剤が傾斜供給平面から紙匹上へと注がれるところのカーテンコータにおいて、コーティング剤の膜は、非常に一般的に、供給位置と紙匹との間に落下する時間の間、紙匹の到着方向に向かって約１０−２０ｍｍ分、向きを変える。この転向の規模は、コーティング剤の特性及び／又は供給される量が変更される場合、変動し得る。これは、コーティング剤の膜が境界層空気リムーバにぶつかり得るため、コーティング結果を弱め得るか、あるいは、境界層空気リムーバと膜の接点との間の距離が大きくなりすぎ得る。

本発明は、改善されたカーテンコーティングユニットを作る、ことを目的とする。

本発明は、コーティング中、チルトされ得る、即ち紙匹に対して横断方向の軸の周囲に回転され得るカーテンコーティングユニットの塗布ビームに基づく。回転動作を活用して、紙匹の移動方向において、塗布ビームから落下するコーティング剤の膜の位置は、コーティングが開始する際等のコーティング中に変更され得る。

より具体的には、本発明に従ったカーテンコーティングユニットは、請求項１の特徴部分において記載されるものによって特徴付けられる。

本発明に従ったカーテンコーティング方法は、同様に、請求項８の特徴部分において記載されるものによって特徴付けられる。

本発明の活用によって、著しい有利点が得られる。

紙匹の移動方向におけるカーテンコーティングの位置は、紙匹の幅方向における軸の周囲に塗布ビームを回転させることによって変化され得る。これにより、本発明に従った解決策は僅かの可動部品を要求し、その構造は単純であり且つ信頼性が高い。

本発明の望ましい一実施例では、コーティングの開始状況において、塗布ビームは、開始位置へと回転され、そこでコーティング剤は塗布ビームから開始トラフに流れる。コーティング剤の膜の特性が所望の通りであれば、塗布ビームは、コーティング位置まで回転され、そこでコーティング剤の膜は紙匹上へと落下し得る。塗布ビームの回転動作により、ビームの端部間の動作は、よりよく同時化される。

本発明の望ましい第二の実施例では、境界層空気リムーバからのコーティング剤の膜の接点の距離は、カーテンコータが稼動している間に測定及び調整され得る。
境界層空気リムーバからのコーティング剤の膜の接点の距離は、故に、コーティング開始状況において、及び生産条件が変わる際の通常稼動中に、所望の通り維持され得る。そのため、境界層空気リムーバの構造はよりきれいなままにされ、境界層空気除去の作動も最善のままにされる。

加えて、紙匹とのコーティング剤の膜の接点と境界層空気リムーバとの間の距離の調整は、コーティング剤のコーティング剤の膜の接点がドクタリング点に対して可能な限り近づいて維持され得るようにし、新しい境界空気層は、コーティング剤の接点の前に作られる時間がない。これは、特には、新しい空気層が２０ｍｍ程の距離において紙匹の表面上で形成される高速で稼動するコータにおいて有利である。加えて、距離調整は、コーティング剤の膜の接点の付近において広がる空気流の制御を可能にし、空気流による塗布の妨害を可能な限り少なくする。

以下において、本発明は、添付の図面を用いてより詳細に考察される。

カーテンコーティングユニット１において、連続的な材料紙匹６をコーティングされるよう案内する要素、及びコータ１において該紙匹を前方に運ぶ要素がある。図面にしたがった実施例では、紙匹６が移動する際にそれを支持するヒッチロール５及び第２のヒッチロール５’は、要素としての役割を果たす。ヒッチロール５，５’は、ベアリングシェルで動くベアリングにおける端部において取り付けられ、ベアリングシェルは、同様にコーティングユニット１のフレーム要素３に対して取り付けられる。塗布ビーム２は、自由に落下する膜１０としてコーティング混合物を紙匹６に供給するよう、ヒッチロール５の上方に合わせられる。塗布ビーム２において、紙匹６の全幅にわたって延在する、あるいは実質的に紙匹の全幅にわたって延在する、ノズル又は他の供給構成部品があり、自由落下膜１０としてそこを介してコーティング剤が紙匹の全幅にわたって紙匹６に対して供給される。他の供給構成部品は、例えば傾斜供給平面であり、そこからコーティング混合物が紙匹の表面に対して膜状の流れにおいて落下する。

図示される実施例では、塗布ビーム２は、傾斜平面１３及び３つの平行な供給ギャップを備えられる。各供給ギャップ１４は、紙匹６の全幅にわたって延在する。コーティング剤は、供給ギャップ１４から傾斜供給平面１３まで供給され、傾斜供給平面からコーティング剤は、リップにわたって流れ、接点９において紙匹６上へと膜状の流れにおいて落下する。異なる供給ギャップ１４から供給されるコーティング剤の流れは、供給平面１３条で互いの上部上にあり、リップ１１に対して最も近くに位置決めされる供給ギャップから供給されるコーティング剤は最も低く、リップ１１から最も離れた供給ギャップから与えられたコーティング剤は上部上にある。塗布ビーム２において互いの上部上に設定された供給ギャップ１４を使用することによって、複数のコーティング剤の層は、同時に互いの上部上に塗布され得る。

塗布ビーム２は、例えば、フレーム要素における担体（ｂｅａｒｅｒ）を活用し、カーテンコータのフレーム要素３に対して剛性に取り付けられる。フレーム要素３は、同様に、ヒンジによってコータのフレーム４に対して回転可能に取り付けられる。該ヒンジを用いて、フレーム要素３は、紙匹の幅方向にわたるヒンジ点において軸１２の周囲に回転し得る。作動装置７は、フレーム要素３とフレーム４との間に配置され、それを用いてフレーム要素３は軸１２の周囲に回転され得る。例えば、ハイドロリックシリンダが作動装置７として使用され、その第１の端部はフレーム要素３に対して、第２の端部はフレーム４に対してヒンジ留めされる。フレーム要素３の回転動作は、ストップを用いて所望される量に制限され、該ストップに対して作動装置７は、回転動作の最端位置においてフレーム要素３を押す。回転動作は、望ましくは、フレーム要素３及び塗布ビームが軸１２の周囲に反時計回りに最大４５°分、望ましくは最大１５°分を回転し得るよう制限される。典型的には、フレーム要素３及び塗布ビーム２は、約１５°分を軸１２の周囲に回転され得る。回転の角度は、望ましくは典型的に１０°でもあり得る。

カーテンコーティングユニット１はまた、トラフ上の開始トラフ８を有する。該トラフに対し、塗布ビーム２から供給されるコーティング剤は、コーティングが開始する際に供給される（図１）。開始トラフ８は、フレーム要素３に対して取り付けられる。開始トラフ８から、コーティング剤はコーティング混合物循環に対して流れる。開始トラフ８は、塗布ビーム２と紙匹６との間にコーティングが開始する際塗布ビーム２からコーティング剤の膜が落下する点において位置決めされるため、コーティング剤が紙匹６の表面に達し得ない。紙匹６の幅方向において、開始トラフ８はコーティング剤が塗布ビーム２から紙匹まで供給されるところの幅にわたって少なくとも延在するため、開始位置において塗布ビーム２からくる全てのコーティング混合物は、開始トラフ８へと落下する。図示される実施例では、開始トラフ８は、ヒッチロール５の上方に位置決めされる。フレーム要素３が軸１２の周囲に回転される際、開始トラフ８もまた回転する。

カーテンコーティングユニット１はまた、境界層空気除去手段１５を有する。該手段は、コーティング剤の膜１０の紙匹との接点の前に、紙匹６の表面上の境界層空気を除去するよう使用される。境界層空気は、紙匹６の表面上に形成された空気の層であり、進む紙匹６と共に動く。境界層空気除去手段１５は、フレーム要素３に対して取り付けられ、紙匹６の上方に位置決めされる。境界層空気除去手段１５は、例えばノズル又は開口があるところの紙匹６の上方表面に対面するよう配置される吸引表面を有し、それを介して境界層空気は、紙匹６の表面から吸引される。吸引表面は、紙匹の全幅にわたって延在する。フレーム要素３が軸１２の周囲に開店される際、境界層空気除去手段１５もまた回転する。

加えて、境界層空気除去手段１５は、紙匹６に対して合わせられ且つ紙匹の全幅にわたって延在する、ブレード又はロッドドクター等のドクターを有する。該ドクターを用いて、境界層空気はまた、紙匹６の表面から除去される。ドクターは、紙匹６の移動の方向において吸引表面後であるが、紙匹とのコーティング剤の膜１０の接点９の前に位置決めされる。開始トラフ８の前方端部と境界層空気除去手段１５の後方端部との間にはギャップがあり、該ギャップを介して、コーティング剤の膜１０は、紙匹６の表面に達する。ギャップの幅ｄは、望ましくは３０−８０ｍｍである。紙匹６の移動の方向は、矢印によって図示される。接触することなく境界層空気を除去することもまた可能である。

カーテンコーティングユニット１はまた、塗布ビーム２と境界層空気除去手段１５との間に合わせられたガード板１６を有する。閉じられた空隙は、ガード板１６とコーティング剤の膜１０との間に形成され、必要に応じて、コーティング中にそこへ安定空気（ｓｔａｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ ａｉｒ）が吹き込まれ得る。接点９の範囲における膜１０の動きは、安定空気を活用して制御される。安定空気は、安定空気吹付け手段を使用してコーティング剤の膜１０の接点９の範囲へと吹き付けられ、安定空気除去手段によって接点の範囲から除去される。本発明に従ったコーティングユニットにおいて、特許文献ＦＩ２００３５１０８において開示される安定空気吹付け及び除去手段等が使用され得る。

加えて、カーテンコーティングユニット１は、測定装置１７を有し、該装置を用いてコーティング混合物の膜１０の紙匹との接点９と境界層空気除去手段１５との間の距離は、コーティングユニット１が稼働している間に測定され得る。測定装置１７は、例えば、レーザ測定装置であり、コーティング混合物の膜１０に対してレーザパルスを送る手段及び反射されたレーザパルスを受ける手段を有する。測定装置１７からコーティング剤の膜の１０の距離は、トランスミッタとレシーバとの間の距離を移動するレーザパレスに対してかかる時間に基づいて定められ得る。更には、これに基づき、境界層空気除去手段１５と接点９との間の距離を算出することが可能である。測定装置１７は、例えば、開始トラフ８の下方に位置決めされる。

コーティングが開始する際、フレーム要素３及びそれに対して取り付けられる塗布ビーム２はまず、図１に従った開始位置まで作動装置７によって軸１２の周囲に回転される。開始位置において、コーティング剤の膜１０が紙匹６に向かって下方向に自由に流れ始めるところのリップ１１又は塗布ビーム２の他の構成部品は、開始トラフ８の上方にある。この後、供給ギャップ１４から傾斜平面１３間でのコーティング剤の供給は、始められる。塗布ビーム２から供給されるコーティング剤は、供給量等のコーティング剤の膜の特性が所望の通り調整されるまで、開始トラフ８まで流れることを可能にされる。

この後、塗布ビーム２からのコーティング剤の供給は継続され、フレーム要素３及び塗布ビーム２は、図２に従ったコーティング位置まで作動装置７によって軸１２の周囲に回転される。コーティング位置において、塗布ビーム２から供給されるコーティング剤の膜１０は、開始トラフ８と境界層空気除去手段１５との間のギャップを介して、動いている紙匹６の表面の接点９まで落下する。下方に流れるコーティング剤の膜１０の速度の数倍の速度で移動する紙匹６は、接点９におけるコーティング剤の膜を薄膜へと押しやり、コーティング剤の最終層は、紙匹６の表面上に形成される。紙匹６の表面上の境界層空気は、境界層空気除去手段１５によって塗布中に除去される。

境界層空気除去手段１５からのコーティング剤の膜１０の距離は、コーティングユニット１の作動中に測定装置１７を使用して測定される。測定された距離が所望の距離とはずれる場合、塗布ビーム２及びフレーム要素３は、該距離を所望の距離に戻すよう作動装置７によって軸１２の周囲に回転される。コーティング剤の膜１０の接点９と境界層空気除去装置１５との間の距離は、カーテンコータの作動中、典型的には５−７５ｍｍ、望ましくは１５−２０ｍｍに維持される。

上述されたものとは異なる本発明の実施例も、想定され得る。

図面に従った実施例では、フレーム要素３及びそれに剛性に取り付けられた塗布ビーム２はいずれも、紙匹６とのコーティング剤の膜１０の接点を動かすよう、紙匹の幅方向おいて、及び開始状態において、軸２の周囲に回転される。塗布ビーム２の回転動作は、あるいは、フレーム要素３に対して塗布ビーム２を取り付けるようヒンジを使用することによって実行され得る。その場合、塗布ビーム２のみは、紙匹の幅方向において軸の周囲にヒンジ点において回転され得る一方で、フレーム要素３は静止したままである。

開始位置における、本発明に従った１つのカーテンコータの断面図である。 コーティング位置における、図１中のカーテンコーティングユニットを図示する。

Claims (8)

1. コーティング剤を有して移動するよう配置される材料紙匹（６）をコーティングするカーテンコータユニット（１）であって、
   前記カーテンコータユニット（１）は、軸（１２）の周りに回転可能に支持されるフレーム要素（３）と、前記フレームを軸（１２）の周りに回転させる回転手段（７）と、前記フレーム要素（３）に取り付けられ、前記紙匹（６）を搬送する搬送ロール（５，５’）と、膜状の流れ（１０）として前記紙匹（６）の表面に対して前記コーティング剤を供給するよう、前記紙匹（６）の上方に配置される供給要素（２）と、前記紙匹との前記コーティング剤の膜状の流れ（１０）の接点（９）の前に、前記紙匹（６）の移動の方向において配置され、前記紙匹の前記表面上の境界層空気を除去する境界層空気除去手段（１５）を有し、
   前記コーティング剤の前記供給要素（２）は、前記フレーム要素（３）を前記回転手段（７）により前記軸（１２）の周囲に回転させることにより、前記紙匹（６）の幅方向において軸（１２）の周囲に回転され得る、ことを特徴とする、
   コータユニット。
2. 前記コーティング剤供給要素（２）から供給されるコーティング剤の流れがコーティングの開始中に前記紙匹（６）に達することを防ぐ開始トラフ（８）を有する、
   請求項１記載のコータユニット。
3. 前記コーティング剤供給要素（２）は、開始位置とコーティング位置との間で前記軸（１２）の周囲に回転され得る、ことを特徴とし、
   前記開始位置において前記コーティング剤は、前記供給要素（２）から前記開始トラフ（８）まで流れ得、前記コーティング位置において前記コーティング剤は、前記供給要素（２）から前記紙匹（６）の前記表面まで流れ得る、
   請求項２記載のコータユニット。
4. 前記コーティング剤の膜状の流れ（１０）と前記境界層空気除去手段（１５）との間の距離を測定する測定装置（１７）によって特徴付けられる、
   請求項１乃至３のうちいずれか一項記載のコータユニット。
5. 前記コーティング剤供給要素（２）は、前記軸（１２）の周囲に最大４５°を回転され得る、ことを特徴とする、
   請求項１乃至４うちいずれか一項記載のコータユニット。
6. 請求項１に記載のコータユニットを使用してコーティング剤を有して移動するよう配置される材料紙匹（６）をコーティングするカーテンコーティング方法であって、
   前記方法において、前記コーティング剤は、前記紙匹（６）の上方に配置されるコーティング剤供給要素（２）から、膜状の流れ（１０）として前記紙匹（６）に向かって供給され、
   前記コーティング剤供給要素（２）は、前記コーティング剤の膜状の流れ（１０）の場所を変えるよう、前記フレームを前記軸（１２）の周りに回転することにより前記紙匹（６）の前記幅方向において軸（１２）の周囲に回転される、ことを特徴とする、
   カーテンコーティング方法。
7. 前記コーティング剤供給要素（２）は、開始位置とコーティング位置との間で前記軸（１２）の周囲に回転される、ことを特徴とし、
   前記開始位置において前記コーティング剤は、前記供給要素（２）から開始トラフ（８）まで流れ得、前記コーティング位置において前記コーティング剤は、前記供給要素（２）から前記紙匹（６）の前記表面まで流れ得る、
   請求項６記載の方法。
8. 前記紙匹との前記コーティング剤の膜状の流れ（１０）の前記接点（９）と前記境界層空気除去手段（１５）との間の前記距離は測定され、前記距離は、前記紙匹（６）の前記幅方向において通る軸（１２）の周囲に前記コーティング剤供給要素（２）を回転させることによって所望の通り変えられる、ことを特徴とする、
   請求項６又は７記載の方法。

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