JP4671730B2

JP4671730B2 - 塗工装置並びにそれに用いる塗工液吸引装置

Info

Publication number: JP4671730B2
Application number: JP2005093600A
Authority: JP
Inventors: 栄次相澤
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2011-04-20
Anticipated expiration: 2025-03-29
Also published as: JP2006272110A

Description

本発明は、連続したフィルム、紙、積層材等のウェブを連続的に走行させながら、その表面にダイヘッドを用いて塗工液を塗布する技術に関し、特に、塗膜の両側縁領域に生じる厚膜化を防止する技術に関する。

従来より、光学製品、ディスプレイ製品、エレクトロニクス製品などの製造において、図３に示すように、連続したフィルムなどのウェブ１を連続的に走行させながら、その表面にダイヘッド６を用いて、所望の物性を備えた塗工液を塗布し、塗膜２を形成することが行われている。この種の塗工においては、図４（ａ）に示すように、ウェブ１の上面に均一厚さに塗工液を塗布してウェット状態の塗膜２を形成しても、表面張力の影響などにより、塗布幅方向の両側縁領域に厚膜化が生じ、図３、図４（ｂ）に示すように、塗膜２の両側縁に厚膜部２ａが生じていた。このような塗膜両側縁の厚膜化は、その後の工程に様々な悪影響を及ぼす。例えば、以下のようなものである。
・排紙部におけるカールの発生
・感光材の場合、露光工程でのマスク密着不良

そこで、このような厚膜化を防止するために、塗膜２がウェット状態である位置において、厚膜部２ａに対向させて吸引ノズルを設置し、厚膜部２の塗工液を吸い取ることが提案されている（例えば、特許第２７７５２３６号公報、実用新案登録第２５２２５２６号公報参照）。しかし、これらの方法では吸引ノズルで吸引された部分に残される塗工液は中央に比べて極端に膜厚が薄い状態となり、塗膜の有効範囲が狭くなるという問題があった。
特許第２７７５２３６号公報実用新案登録第２５２２５２６号公報

本発明は、かかる状況に鑑みてなされたもので、塗膜の両側縁領域に生じる厚膜部から所望量の塗工液を容易に除去することを可能とし、これによって厚膜部の発生を防止し、塗膜の有効領域を広げることの可能な塗工装置、並びに、厚膜部から所望量の塗工液の除去に用いる塗工液吸引装置を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、ウェブを連続的に走行させるウェブ走行装置と、走行中のウェブ上面に塗工液を塗布するダイヘッドと、前記ウェブの走行方向に関して前記ダイヘッドの下流に配置され、前記ウェブ上面に形成された塗膜の両側縁領域に生じる厚膜部の塗工液を吸引、除去する塗工液吸引装置を備え、該塗工液吸引装置が、表面に開口した多数の細孔を持つ多孔質材料で形成された無端状の表面を有する吸引部材と、該吸引部材の表面が前記ウェブ上面の前記厚膜部に接触し且つ離れて行く経路に沿って連続的に移動するように前記吸引部材を駆動する駆動装置と、前記吸引部材の前記厚膜部に接触する位置とは離れた位置で前記吸引部材の表面から、該表面に吸引、保持されている塗工液を除去する洗浄装置を有することを特徴とする。ここで用いる吸引部材としては、外周表面を多孔質材料で形成したロール形態のもの、外面を多孔質材料で形成した無端ベルト形態のもの等を挙げることができる。

請求項２に係る発明は、上記した請求項１に係る塗工装置において、前記吸引部材を、外周表面を多孔質材料で形成した吸引ロールで構成したものである。

請求項３に係る発明は、上記した請求項１又は２に係る塗工装置において、前記洗浄装置を、前記吸引部材の表面に溶剤を噴霧する溶剤噴霧ノズルと、前記吸引部材の表面から噴霧された溶剤と塗工液とを吸引除去する吸引ノズルとを有する構成としたものである。

請求項４に係る発明は、ウェブ上面に形成された塗膜の両側縁に生じる厚膜部の塗工液を吸引、除去するために用いる塗工液吸引装置であって、外周表面を、表面に開口した多数の細孔を持つ多孔質材料で形成した吸引ロールと、該吸引ロールを回転駆動する駆動装置と、前記吸引ロールの多孔質材料で形成された表面から、該多孔質材料に吸引、保持している塗工液を除去する洗浄装置を有することを特徴とする塗工液吸引装置である。

本発明の塗工装置では、塗布後に塗膜の両側縁に生じる厚膜部に、細孔を持つ多孔質材料を当て、液の毛細管力によって厚膜部の塗工液を吸引するので、塗工液を過剰に吸引してしまうということを容易に防止でき、適量の塗工液を吸引除去することで、厚膜部の発生を防止し、乾燥後の塗膜厚さを全幅に渡ってほぼ均一とし、塗膜の有効領域を広げることができる。

また、本発明の塗工液吸引装置は、吸引ロールの外周表面の一部が、ウェブ上に形成された塗膜の両側縁領域の厚膜部に接する位置となるように配置して使用することで、厚膜部から適量の塗工液を吸引除去することができ、均一厚さの塗膜形成に寄与することができる。

図１は本発明の好適な実施の形態に係る塗工装置の概略斜視図、図２はその塗工装置に用いる塗工液吸引装置の概略断面図である。図１、図２において、全体を参照符号５で示す塗工装置は、ウェブ１を連続的に走行させるウェブ走行装置（図示せず）と、走行中のウェブ１上面に塗工液を塗布して塗膜２を形成するダイヘッド６と、ウェブ１の走行方向に関してダイヘッド６の下流に配置され、ウェブ１の上面に形成された塗膜２の両側縁領域に生じる厚膜部２ａの塗工液を吸引、除去する塗工液吸引装置７を備えている。

塗工液吸引装置７は、表面に開口した多数の細孔を持つ多孔質材料で形成された無端状の表面を有する吸引部材として、外周表面を多孔質材料１１で形成した吸引ロール１０を備えており、更に、その吸引ロール１０を所定位置に回転駆動する駆動装置（図示せず）と、吸引ロール１０の表面に吸引、保持している塗工液を除去する洗浄装置１４を備えている。多孔質材料１１としては、多数の細孔を備え、毛細管力で塗工液を吸引可能なものが用いられ、具体的には、焼結体、軽石、スポンジ、連通細孔を備えた樹脂発泡体等を例示できる。

吸引ロール１０は、ウェブ１には接触せず、ウェブ表面の塗膜２の厚膜部２ａの塗工液のみに接するように設置されている。また、この吸引ロール１０は駆動装置によって、ウェブ１の進行方向と同方向に回転駆動される構成となっており、従って、ロール表面がウェブ上面の厚膜部２ａに接触し且つ離れて行く経路に沿って連続的に移動し、連続的に走行している厚膜部２ａから塗工液を連続的に吸引し、除去することができる。ここで、吸引ロール１０の回転速度は、吸引ロールの外周表面の速度がウェブ１の走行速度に等しくなるように設定することが、塗膜表面の品質上好ましいが、必要に応じ、ウェブの走行速度とは異なるように設定してもよい。吸引ロール１０の回転速度を変えることで、塗工液の吸引量を変えることができる。

洗浄装置１４は、吸引ロール１０の厚膜部２ａに接触する位置から離れた位置で吸引ロール１０の外周表面に面するように設置されている。この洗浄装置１４は、塗工液を溶かすことの可能な溶剤を吸引ロール１０の表面に噴霧する溶剤噴霧ノズル１６と、その溶剤噴霧ノズル１６に溶剤を供給する溶剤供給装置と、吸引ロール１０の表面から、噴霧された溶剤と塗工液とを吸引除去する吸引ノズル１７と、その吸引ノズル１７に負圧を作用させる真空装置（図示せず）と、吸引ノズル１７と真空装置の間に設けられ、吸引された溶剤及び塗工液を回収する回収装置（図示せず）と、カバー１８等を備えている。

次に、上記構成の塗工装置による塗工動作を説明する。ウェブ１が連続的に走行しており、その上にダイヘッド６が塗工液を吐出して塗膜２を形成する。形成された塗膜２は、形成時には均一な厚さであっても、時間経過と共に両側縁領域に厚膜化が生じ、厚膜部２ａが形成されてゆく。形成された厚膜部２ａは塗工液吸引装置７の下を通過する際に、ウェブ１と同方向に回転している吸引ロール１０の外周表面の多孔質材料１１に接触し、厚膜部２ａの塗工液が多孔質材料１１に毛細管力により吸引、除去される。ここで、多孔質材料１１による塗工液吸引量を適切に定めておく（詳細は後述する）ことで、厚膜部２ａの膜厚を薄くし、下流において再度厚膜化が生じても、乾燥した後における膜厚を中央領域の膜厚にほぼ等しくなるようにすることができる。一方、塗工液吸引装置７においては、吸引ロール１０表面の塗工液を吸引した領域が吸引ロール１０の回転によって、洗浄装置１４を通過し、その際、溶剤噴霧ノズル１６から溶剤が噴霧されて塗工液を希釈し、次いで吸引ノズル１７で吸引、除去される。これによって、吸引ロール１０の表面は、塗工液のほとんど無い状態に再生され、その後、ウェブ１上の厚膜部２ａに接して、再度厚膜部２ａの塗工液吸引に使用される。以上のようにして、連続的に走行しているウェブ１上面の厚膜部２ａの塗工液を、塗工液吸引装置７によって連続的に吸引、除去することができ、塗膜乾燥後において塗布幅のほぼ全域を均一厚さとした塗膜を形成することができる。従って、ウェブ１上面に形成する塗膜２のほぼ全幅を有効領域とすることができる。

ここで、吸引ロール１０の多孔質材料１１による厚膜部２ａからの塗工液の吸引は、主として多孔質材料１１の毛細管力により行われており、その吸引液量Ｑは以下の式で求めることができる。
Ｑ＝Ｈ×Ｓ×Ｆ
Ｈ：毛細管力により引き上げられる液の高さ
Ｓ：塗工液と吸引ロール（多孔質材料１１）との接触面積
Ｆ：吸引ロール（多孔質材料１１）と塗工液との接触面の開口率
また、毛細管力により引き上げられる液の高さＨは以下の式で求めることができる。
Ｈ＝（２Ｔｃｏｓθ／ρｇ）／Ｒ
Ｔ：塗布液の表面張力
θ：吸引ロール（多孔質材料１１）と塗工液との接触角
ρ：塗工液の密度
ｇ：重力加速度
Ｒ：吸引ロール（多孔質材料１１）の細孔の半径

従って、以上に示した諸特性を、上記式を用いて或いは実験を行って、適切に設定することで吸引ロール１０による吸引液量Ｑを所望のように設定することができ、その吸引液量Ｑを、厚膜部２ａからの塗工液吸引後の再厚膜化が生じた後における膜厚が、塗膜の中央領域の膜厚に等しくなるように設定しておくことで、厚膜部２ａから適量の塗工液を吸引除去し、乾燥後における膜厚を全幅に渡ってほぼ均一とした塗膜を形成することができる。

図１に示す塗工装置を用いて次の仕様、条件で塗工試験を行った。
ウェブ材料：ＰＥＴフイルム厚さ５０μｍ×幅３００ｍｍ
塗工液：アクリル系樹脂の溶液、粘度１０ｃｐ
塗布幅（ダイヘッド吐出幅）：２８０ｍｍ
塗布厚さ（ｗｅｔ状態）：約１００μｍ
ウェブ走行速度：５ｍ／分
塗工液吸引装置仕様
吸引ロール：外径５０ｍｍ×幅７ｍｍ
多孔質材料１１：焼結金属（細孔の平均半径：約５００μｍ）
吸引ロール回転速度：３２ｒｐｍ
ダイヘッドから吸引ロールまでの距離：１００ｍｍ

塗工中、塗工液吸引装置７の直ぐ下流における塗膜（ｗｅｔ状態）の厚さ及び乾燥後における塗膜厚さを測定して表１に示す結果を得た。また、比較のため、塗工液吸引装置７を備えていない塗工装置によっても同様の塗工試験を行い、実施例における塗工液吸引装置の直ぐ下流に相当する位置における塗膜（ｗｅｔ状態）の厚さ及び乾燥後における塗膜厚さを測定して表１に示す結果を得た。

表１から明らかなように、塗工液吸引装置７を設けたことで、側縁領域に生じた厚さ２３０μｍの厚膜部を、膜厚９０μｍに減少させることができ、乾燥後には側縁領域が中央領域にほぼ等しい厚さの塗膜を形成できた。これにより塗布の有効領域を広げることができることを確認できた。

以上に本発明の好適な実施の形態及び実施例を説明したが、本発明はこの実施の形態や実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更可能である。例えば、上記実施の形態では吸引ロール１０を吸引部材として用いているが、吸引部材はロール形態のものに限らず、無端ベルト状のものを用いてもよい。その場合には、表面を形成する多孔質材料として可撓性を有するものを用いれば良い。また、無端ベルト状の吸引部材（吸引ベルトという）を用いる場合には、その吸引ベルトの一部がウェブ上面の厚膜部２ａに接する位置となるように設置し、吸引ベルトを走行させることで、吸引ロール１０の場合と同様に、多孔質材料の表面を連続的に厚膜部２ａに接触させて、厚膜部２ａの塗工液を吸引、除去でき、また、その吸引ベルトの厚膜部に接触する位置から離れた位置に洗浄装置を設けることで、吸引ベルトに吸引、保持している溶剤や塗工液を除去でき、吸引ベルトを連続使用することができる。

本発明の好適な実施の形態に係る塗工装置の概略斜視図塗工液吸引装置の概略断面図従来の塗工装置の概略斜視図（ａ）は塗工直後のウェブと塗膜を幅方向に切断して示す概略断面図、（ｂ）は塗膜の側縁領域に厚膜部が生じた状態を説明する概略断面図

符号の説明

１ウェブ
２塗膜
２ａ厚膜部
５塗工装置
６ダイヘッド
７塗工液吸引装置
１０吸引ロール（吸引部材）
１１多孔質材料
１４洗浄装置
１６溶媒噴霧ノズル
１７吸引ノズル
１８カバー

Claims

ウェブを連続的に走行させるウェブ走行装置と、走行中のウェブ上面に塗工液を塗布するダイヘッドと、前記ウェブの走行方向に関して前記ダイヘッドの下流に配置され、前記ウェブ上面に形成された塗膜の両側縁領域に生じる厚膜部の塗工液を吸引、除去する塗工液吸引装置を備え、該塗工液吸引装置が、表面に開口した多数の細孔を持つ多孔質材料で形成された無端状の表面を有する吸引部材と、該吸引部材の表面が前記ウェブ上面の前記厚膜部に接触し且つ離れて行く経路に沿って連続的に移動するように前記吸引部材を駆動する駆動装置と、前記吸引部材の前記厚膜部に接触する位置とは離れた位置で前記吸引部材の表面から、該表面に吸引、保持されている塗工液を除去する洗浄装置を有することを特徴とする塗工装置。
前記吸引部材が、外周表面を前記多孔質材料で形成した吸引ロールであることを特徴とする請求項１記載の塗工装置。
前記洗浄装置が、前記吸引部材の表面に溶剤を噴霧する溶剤噴霧ノズルと、前記吸引部材の表面から噴霧された溶剤と塗工液とを吸引除去する吸引ノズルとを有することを特徴とする請求項１又は２記載の塗工装置。
ウェブ上面に形成された塗膜の両側縁領域に生じる厚膜部の塗工液を吸引、除去するために用いる塗工液吸引装置であって、外周表面を、表面に開口した多数の細孔を持つ多孔質材料で形成した吸引ロールと、該吸引ロールを回転駆動する駆動装置と、前記吸引ロールの多孔質材料で形成された表面から、該多孔質材料に吸引、保持している塗工液を除去する洗浄装置を有することを特徴とする塗工液吸引装置。