JP4851584B2 - 塗布液剤の乾燥方法及び装置 - Google Patents
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Description
本発明は、グラビア印刷機、ドライラミネート機、コーティング機等の乾燥オーブンでの乾燥方法に関するものであり、更に詳しくは、包装材料等の基材に水性又は溶剤性の成分を溶解した液剤をグラビアロール等で塗布した後、乾燥オーブン中で液剤を塗布した基材の反対面をガイドロールに接触させて搬送しつつ液剤面に熱風を吹き付けて乾燥する方法に関するものである。
グラビア印刷機、ドライラミネート機、コーティング機等の主要な構成部分として乾燥オーブンがある。例えば、多色グラビア印刷機においては、第１色目の印刷ユニットにおいて溶剤に溶かされたインキがグラビアロールで基材に塗布され、次いで乾燥オーブンで溶剤を揮散させてインキのみを基材に固化して冷却し、第２印刷ユニットに移行する。第２印刷ユニット以降も同様の工程を経て印刷され、最終の印刷ユニットを経て多色印刷された基材が完成し、最後に巻取られる。
また、ドライラミネート機においては、繰り出された基材Ａに溶剤に溶かした接着剤をグラビアロールで塗布し、乾燥オーブンで溶剤を揮散させた後、その接着剤塗布面に貼り合せる基材Ｂを重ね合わせ、これらを圧着して貼り合せ品を作り巻取る。コーティング機においては、溶剤に溶かされたコート液をグラビアロールで基材に塗布し、乾燥オーブンで溶剤を揮散させ冷却して巻取られる。
以上のような各機械に用いられている乾燥オーブンは略同様の機構で構成されている。すなわち、乾燥オーブン内に多数のガイドロールが設けられており、液剤が塗布された基材をガイドロールで案内しつつ熱風を吹き付けて乾燥させるものであり、その際、液剤が塗布された基材の反対面をガイドロールに接触させるとともに、液剤が塗布された面に熱風を吹き付けることにより熱によって乾燥させるものである。
また、近年、油性溶剤の持つ作業時の悪臭、作業環境、残留溶剤臭、温暖化に対するＣＯ２削減の問題から、溶剤を使わない水溶性グラビア印刷や水性ドライラミネート方法に移行しつつある（例えば、特許文献１〜６参照）。
しかしながら、上述した従来の乾燥オーブンにおいては、基材の乾燥に必要な熱は熱風のみによって与えられるため、乾燥に必要な一定量以上の熱を与えるためには一定時間以上熱を与え続ける必要があり、生産スピードを落さずに乾燥させるためには、走行距離の長い乾燥オーブンとなるものであった。
すなわち、基材に塗布された液剤を乾燥させるためには、液剤の温度を高めて溶剤を蒸発させ、蒸発に伴なう蒸発潜熱を補いながら乾燥させる必要があるが、基材に塗布された液剤面に熱風を吹き付けたとしても、液剤の温度が高くなるためには基材の温度も高くならないと液剤の温度も高くならない。したがって、熱風によって基材の温度と液剤の温度とを高めるためには、熱風は気体で熱容量が小さいためある程度の時間が必要となる。特に、水溶性グラビア印刷や水性ドライラミネート方法においては、油性の溶剤に比べて蒸発潜熱の大きい水を使用するため、極めて大きな問題であった。
表１に主要溶剤の性質を示す。
表１に主要溶剤の性質を示す。
表１に示すように、水の蒸発潜熱は極めて大きいため、水性化された塗布液剤を乾燥させるには、油性の塗布液剤より更に多くの熱量を与える必要がある。したがって、水性化された塗布液剤を乾燥させるには、乾燥オーブンにおける滞留時間を油性の場合より長く取れるように長い乾燥ゾーンにするか、又は走行速度を遅くして対応していた。
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたもので、従来の乾燥ゾーンより短いコンパクトな乾燥ゾーンで、油性の塗布液剤はもちろん水性化された塗布液剤においても、走行（生産）スピード（１２０ｍ／ｍｉｎ以上）を落さず乾燥することができる乾燥方法及び装置を提供することを目的とする。
本発明者らは、上述した課題を解決すべく鋭意研究した結果、塗布液剤の乾燥温度を塗布液剤の溶剤の沸点以上の温度にすれば溶剤の揮散が速くなることに着目し、塗布液剤の乾燥温度を迅速に溶剤の沸点以上にできる手段を見出し本発明を完成させた。
すなわち、乾燥オーブンに設けられているガイドロールを加熱し、この加熱ガイドロールで導入されて来た基材の溶剤が塗布されている面と反対面を加熱することと熱風により、基材の温度を短時間で沸点以上まで上昇させ、塗布液剤の温度も沸点以上まで短時間で上昇させるものである。なお、加熱ガイドロールにより一旦温度が高められた基材は、さらに乾燥のため熱風を吹き付けられると更に温度が上昇し、伸び、縮み、波打ち等の変形が発生することになる。したがって、これらの変形を防止するために、ガイドロールの後段部分を冷却し、この冷却ロールで基材の温度をそれ以上上昇することを防止することにした。
以上のように、複数のガイドロールの内、前段部分の複数を加熱ガイドロールとするとともに、後段部分の複数を冷却ガイドロールとすることにより、乾燥オーブンに導入直後から塗布液剤の温度を沸点以上の温度として、効率よく乾燥できるようにするとともに、基材温度が上昇し過ぎることなく好適な温度に維持出来るようにして基材の変形を防止するものである。
請求項１に係る塗布液剤の乾燥方法は、基材に水性又は溶剤性の成分を溶解した液剤を塗布ロールで均一に塗布した後、乾燥オーブン中で液剤を塗布した基材の反対面を多数のガイドロールに接触させて搬送しつつ熱風を基材の液剤面に吹き付けて乾燥する方法において、前記多数のガイドロールの前段部分を加熱ガイドロールとするとともに、残りの後段部分を冷却ガイドロールとし、乾燥オーブンに導入直後の基材を加熱ガイドロールで加熱して水又は溶剤の沸点以上の温度とし、その後、基材が変形しない温度に維持出来るように冷却ガイドロールで冷却することを特徴として構成されている。
請求項２に係る塗布液剤の乾燥方法は、乾燥前の基材の温度を検知し、乾燥後の基材の温度が検知した乾燥前の基材の温度と略同一となるように、冷却ガイドロールの温度を調整することを特徴として構成されている。
請求項３に係る塗布液剤の乾燥方法は、加熱ガイドロールに温水又は加熱オイルを注入して加熱するとともに、前記冷却ガイドロールに冷却水を注入して冷却することを特徴として構成されている。
請求項４に係る塗布液剤の乾燥方法は、加熱ガイドロール及び冷却ガイドロールを強制駆動させて基材の搬送速度と同調させることを特徴として構成されている。
請求項５に係る塗布液剤の乾燥装置は、基材に水性又は溶剤性の成分を溶解した液剤を塗布ロールで均一に塗布した後、乾燥オーブン中で液剤を塗布した基材の反対面を多数のガイドロールに接触させて搬送しつつ熱風を基材の液剤面に吹き付けて乾燥させる乾燥装置において、前記ガイドロールの前段部分が加熱ガイドロールで形成されるとともに、残りの後段部分が冷却ガイドロールで形成されていることを特徴として構成されている。
請求項６に係る塗布液剤の乾燥装置は、乾燥前の基材の温度を検知する検出手段が設けられ、該温度検出手段で検出された温度情報を入力し、この入力した温度情報により乾燥後の基材温度が略同一となるように冷却ガイドロールの温度を制御する制御部が設けられていることを特徴として構成されている。
請求項７に係る塗布液剤の乾燥装置は、加熱ガイドロールに温水又は加熱オイルを注入する加熱手段と、前記冷却ガイドロールに冷却水を注入する冷却手段とが設けられていることを特徴として構成されている。
請求項８に係る塗布液剤の乾燥装置は、加熱ガイドロール及び冷却ガイドロールを駆動するベルトと、該ベルトを駆動するモーターとが設けられていることを特徴として構成されている。
請求項１に係る塗布液剤の乾燥方法においては、乾燥オーブン中の複数のガイドロールの前段が加熱ガイドロールで構成され、乾燥オーブンに導入直後の基材を加熱ガイドロールで加熱するので、極めて短時間で液剤の温度を水又は溶剤の沸点以上の温度とすることができる。したがって、図７に示す乾燥特性曲線の恒率乾燥期間（II）に短時間で到達することが出来、乾燥効率が極めて向上する。これは熱風の気体より固体のガイドロールの方が熱容量が大きいため、短時間で基材に多量熱を与えることが出来るためである。熱風のみであると基材を予熱するのに時間を必要とし、この予熱時間が走行スピード（生産性）に大きく作用する。また、後段の冷却ガイドロールにより基材を冷却するので、基材の温度上昇を抑制して基材が変形しない温度に維持することができる。したがって、基材に伸び、収縮、変形等が発生することない。
請求項２に係る塗布液剤の乾燥方法においては、乾燥前の基材の温度を検知し、乾燥後の基材の温度が検知した乾燥前の基材の温度と略同一となるように、冷却ガイドロールの温度を調整するので、基材の伸び、縮み、変形等を確実に防止することが出来る。
請求項３に係る塗布液剤の乾燥方法においては、加熱ガイドロールに温水又は加熱オイルを注入して加熱するとともに、前記冷却ガイドロールに冷却水を注入して冷却するので、加熱ガイドロールを容易に加熱することができるとともに、加熱温度の調整を簡単に行うことが出来る。また、冷却ガイドロールを容易に冷却することができるとともに、冷却温度の調整を簡単に行うことが出来る。
請求項４に係る塗布液剤の乾燥方法においては、加熱ガイドロール及び冷却ガイドロールを強制駆動させて基材の搬送速度と同調させるので、基材がガイドロールとの接触面で摺れることなく搬送することが出来る。
請求項５に係る塗布液剤の乾燥装置においては、ガイドロールの前段部分に形成された加熱ガイドロールにより基材を加熱することが出来るので、導入直後の基材の温度と塗布液剤の温度を短時間で液剤の溶剤の沸点以上の温度に上昇させることが出来る。また、ガイドロールの後段部分に形成された冷却ガイドロールにより基材を冷却することが出来るので、機材の温度が伸び、縮み、変形等が発生する温度まで上昇するのを防止することが出来る。
請求項６に係る塗布液剤の乾燥装置においては、乾燥前の基材の温度を検知する検出手段が設けられ、該温度検出手段で検出された温度情報を入力し、この入力した温度情報により乾燥後の基材温度が略同一となるように冷却ガイドロールの温度を制御する制御部を設けているので、基材の乾燥の前後における温度を確実に略同一とすることができ、伸び、縮み、変形等を確実に防止することが出来る。
請求項７に係る塗布液剤の乾燥装置においては、加熱ガイドロールに温水又は加熱オイルを注入する加熱手段と、前記冷却ガイドロールに冷却水を注入する冷却手段とを設けているので、加熱ガイドロールを容易に加熱することができるとともに、加熱温度の調整を簡単に行うことが出来る。また、冷却ガイドロールを容易に冷却することができるとともに、冷却温度の調整を簡単に行うことが出来る。
請求項８に係る塗布液剤の乾燥装置においては、加熱ガイドロール及び冷却ガイドロールを駆動するベルトと、該ベルトを駆動するモーターとを設けているので、モーターを調整することにより、加熱ガイドロール及び冷却ガイドロールの周速度を基材の搬送速度と一致させることができ、その結果、基材がガイドロープとの接触面で摺れることなく搬送することが出来る。
本発明は、基材の塗布した液剤の乾燥方法に関するもので、この乾燥方法は、グラビア印刷機、ドライラミネート機、コーティング機等の主要部を構成する乾燥オーブンにおいて用いられている。これらの装置における乾燥は、水性又は溶剤性の成分を溶解した液剤を塗布した基材を乾燥オーブンに導入し、液剤中の水又は溶剤を揮散させて溶解した成分を基材に固着させるものであり、この乾燥速度がその装置の性能（生産性）を左右する。
一般に、乾燥は、図７に示す乾燥特性曲線に示すように、材料予熱期間（I）、恒率乾燥期間（II）、減率乾燥期間（III）を経過して行われる。材料予熱期間は、材料が湿球温度まで上昇する区間でこの間の水分変化は小さい。恒率乾燥期間では、周囲からの伝熱速度と材料表面からの蒸発速度がつり合った動的平衝にあり、この期間中、乾燥速度Ｒは一定である。減率乾燥期間は、恒率乾燥機期間終了時点の限界含水率以下の区間で、水分が減少するに従って材料内部の水分移動抵抗が増大し、乾燥速度が落ちてゆく。乾燥時間を短く速く乾燥するためには、如何に速くこの恒率乾燥状態に到達させるかにある。
塗布液剤は液体であり、恒率乾燥の温度は溶剤成分の沸点がこの温度に相当する。塗布液剤を沸点温度にするためには、当然、塗布されている基材の温度も沸点温度にならなければならない。従来、熱源としては熱風のみを塗布液剤面に吹き付けて加熱していたが、熱風は気体なので熱容量が小さく基材の温度を高めるためには時間が必要であった。しかし基材を搬送しているガイドロールの前段部分を加熱ガイドロールとし、接触している基材面を加熱すれば気体の熱容量に対して固体の熱容量が大きいので素早く加熱することが出来る。
恒率乾燥温度（沸点）では液体が蒸発することにより、前記表１に示す蒸発潜熱によって熱がうばわれ、基材の温度も塗布液剤の温度もその温度以上には上昇しない。しかし、恒率乾燥状態を過ぎると蒸発潜熱による熱の吸収が起こらなくなるので、熱風の熱によって基材の温度が上昇し、伸び、縮み、変形等を起こすようになる。これを防止するためガイドロールの後段部分を冷却ガイドロールとして熱風による熱を冷却ガイドロールで解消する。すなわち、材料予熱期間を経て恒率乾燥期間が終了するまでは、加熱ガイドロールにより基材を沸点以上で変形等が生じない範囲で加熱し、恒率乾燥期間が終了し減率乾燥期間の始まりから熱風のよる温度上昇を防止して変形等が生じない範囲に維持することが好ましいものである。
乾燥オーブン中の全体のガイドロールのうち加熱ガイドロールと冷却ガイドロールの構成比は、塗布液剤の種類（水性、油性）、基材の厚み、加工スピード、装置の種類（グラビア印刷、ドライラミネート、コーティング）によって異なり、これらの各条件によりテストを行いながら設定することが好ましい。大略は加熱ガイドロールの比率を１／５〜１／３内外に設定し、加熱ガイドロールの温度を調整しながら好適な条件を設定することが出来る。
加熱ガイドロールは、ガイドロールに温水又は加熱オイルを注入して加熱されており、温水又は加熱オイルの温度、流量等を調節して所望の温度に設定する。加熱ガイドロールの加熱温度も、塗布液剤の種類（水性、油性）、基材の厚み、加工スピード、装置の種類（グラビア印刷、ドライラミネート、コーティング）によって異なり、これらの各条件によりテストを行いながら設定することが好ましい。
温水又は加熱オイルの注入は、例えば、ガイドロールに温水又は加熱オイルが循環するように送液管を連結し、この送液管の途中に温水又は加熱オイルを加熱する加熱部及び流量を調整できる送液部を設けることにより行なえ、また、温水又は加熱オイルの供給源からポンプを介して送液管に連結して注入することができ、個別に連結しても、加熱ガイドロール全てを連結してもよい。さらに、個別に連結してストップバルブを設ければ、そのオンオフによって加熱条件の微妙な設定を行うことが出来る。
冷却ガイドロールは、ガイドロールに冷却水を注入して冷却されており、この結果冷却ガイドロールに当接している基材が冷却されることになる。冷却水の注入は、例えば、ガイドロールに冷却水が循環するように送液管を連結し、この送液管の途中に水を冷却する冷却部及び流量を調整できる送液部を設けることにより行なえ、また、冷却水の供給源からポンプを介して送液管に連結して注入することができ、個別に連結しても、冷却ガイドロール全てを連結してもよい。
加熱ガイドロール及び冷却ガイドロールを強制駆動させて基材の搬送速度と同調させることが好ましい。ガイドロールを強制駆動させる手段としては、例えば、ベルトによりガイドロールを駆動し、基材の搬送速度と一致させる。このときガイドロールの基材と当接する面と径が同一のプーリーをガイドロールの端部に設け、これらのプーリーに同一のベルトを掛け回して駆動することにより簡単に基材の搬送速度と一致させることが出来る。
乾燥前の基材の温度を検知し、当該検知した温度により、乾燥後の基材温度が略同一となるようにガイドロールに注入する冷却水の流量を調整することが出来る。基材の温度を検知するには、公知の温度センサー等を用いることができ、この検知した温度より冷却水の流量を調整するには、予め温度と流量とを設定した制御部を設け、検知した温度を制御部に送ることにより、制御部が冷却水のポンプ等を制御して予め設定された冷却水の流量になるように調整する。
本発明の塗布液剤の乾燥方法を多色グラビア印刷に適用した印刷装置の一実施形態を図面を参照して説明する。
図１は多色グラビア印刷装置の全体の概略図、図２は多色グラビア印刷装置の第１印刷ユニット部分の拡大図である。
図１及び図２において、１００は給紙部で、原反１を後続の印刷ユニットへ繰出すものである。２００は第１色目の第１印刷ユニット、３００は第２色目の第２印刷ユニット、４００は第３色目の第３印刷ユニット、５００は第４色目の第４印刷ユニット、６００は第５色目の第５印刷ユニットとである。
第１色目の第１印刷ユニット２００は、原反１に印刷を施す印刷部２１０と、印刷された原反１を乾燥させる乾燥部２２０と、原反１を冷却する冷却部２３０とが設けられている。印刷部２１０には、版胴２１１、圧胴２１２、ファニッシャーロール２１３が設けられている。
乾燥部２２０には、乾燥箱２２１が設けられ、この乾燥箱２２１には、熱風噴出しノズル２２２が等間隔で多数設けられており、これらの熱風噴出しノズル２２２に対応するように、前段には加熱ガイドロール２２３ａ、後段には冷却ガイドロール２２３ｂが設けられている。加熱ガイドロール２２３ａには、温水を注入するための送液管２２４ａと温水を排出するための排出管（図示せず）が連結され、前記送液管２２４ａは温水の流量を調整するためのモーターバルブ２２５ａが連結されるとともに、水を加熱するための加熱ユニット２２６ａが連結され、この加熱ユニット２２６ａの反対側には排出管が連結されている。したがって温水は加熱ユニット２２６ａ、モーターバルブ２２５ａ、加熱ガイドロール２２３ａを循環するようになっている。
冷却ガイドロール２２３ｂには、冷却水を注入するための送液管２２４ｂと、冷却水を排出するための排出管（図示せず）が連結され、前記送液管２２４ｂは冷却水の流量を調整するためのモーターバルブ２２５ｂが連結されるとともに、水を冷却するための冷却ユニット２２６ｂが連結され、この冷却ユニット２２６ｂの反対側は排出管が連結されている。したがって、冷却水は冷却ユニット２２６ｂ、モーターバルブ２２５ｂ、ガイドロール２２３ｂを循環するようになっている。なお、２２８は熱風の流入口、２２９は熱風の排気口である。
冷却部２３０には、原反１の印刷面に当接して冷却する冷却ロール２３１が設けられており、この冷却ロール２３１も、冷却ガイドロール２２３ｂと同様に送液管２３２を介してモーターバルブ２２５ｂに連結されている。
２４０は、ガイドロール２２３ａ、２２３ｂ及び冷却ロール２３１を駆動するための、ロール駆動部で、駆動モーター２４１、駆動モーター２４１により駆動されるベルト２４２及び搬送ロール２４３が設けられており、このベルト２４２は、前記ガイドロール２２３ａ、２２３ｂ及び冷却ロール２３１に掛け回されている。すなわち、ガイドロール２２３ａ、２２３ｂと同一径のプーリー（図示せず）にベルト２４２が掛けられるとともに、冷却ロール２３１と同一径のプーリー（図示せず）にベルト２４２が掛けられ、ベルト２４２を駆動することにより、ガイドロール２２３ａ、２２３ｂと冷却ロール２３１とは同一の周速度で回転させられ、この周速度は、原反の搬送速度と同一になるように設定されている。
また、冷却部２３０の後段、すなわち第２印刷ユニット３００の印刷部３１０の前段には、温度検出器２５０が設置され、冷却部２３０から出てきた原反の表面温度を検知できるようになっている。この温度検出器２５０は制御部（図示せず）に接続されており、この制御部は、温度検出器２５０からの温度信号により、予め設定された注入量の冷却水を冷却ガイドロール２２３ｂ及び冷却ロール２３１に注入するものである。
なお、第２色目の第２印刷ユニット３００、第３色目の第３印刷ユニット４００、第４色目の第４印刷ユニット５００、第５色目の第５印刷ユニット６００も、第１色目の第１印刷ユニット２００と同様に、版胴３１１、４１１、５１１、６１１、圧胴３１２、４１２、５１２、６１２、ファニッシャーロール３１３、４１３、５１３、６１３、ガイドロール３２１−１、３２１−２、４２１−１、４２１−２、５２１−１、５２１−２、６２１−１、６２１−２、冷却ロール３３１、４３１、５３１、６３１が設けられている。
以上のような多色グラビア印刷装置でグラビア印刷するには、給紙部１００から原反１を繰出して第１色目の第１印刷ユニット２００に送り込む。印刷ユニット２００に送られて来た原反１は、まず、印刷部２１０において版胴２１１と圧胴２１２に圧着されて第１色（例えば、白ベタ）が印刷される。この原反１は乾燥部２２０において印刷面側１１を熱風で乾燥されると同時に、反印刷面側１２は抑制前段の加熱ガイドロール２２３ａによって加熱され、原反は溶剤成分の沸点近くまで加熱されている。次いで後段の冷却ガイドロール２２３ｂによって冷却されそれ以上の温度上昇が抑制されている。
冷却部２３０では冷却ロール２３１に巻回されて印刷面側１１から冷却される。したがって、反印刷面側１２は既に冷却ガイドロール２２３ｂにより冷却され、印刷面側１１は冷却ロール２３１によって冷却されるので、冷却ガイドロール２２３ｂの冷却により原反１の熱風による温度上昇を抑えながら最終的に冷却ロール２３１により冷却され、全体として効果的に冷却されている。そして、この冷却により、印刷部２１０において印刷された際の原反１の温度に略同一となるようにしている。
また、加熱ガイドロール２２３ａ、冷却ガイドロール２２３ｂと冷却ロール２３１とは、ベルト２４２により周速度が原反１の搬送速度と同一となるように駆動されているので、原反１がガイドロール２２３ａ、２２３ｂや冷却ロール２３１で擦られることが無く、何ら悪影響を受けることなく搬送されている。
そして、第２色目以降の印刷ユニットにおいても、同様な動作を繰り返し、５色からなる多色グラビア印刷を原反１に施し、グラビア印刷が完成する。
本発明の塗布液剤の乾燥方法をドライラミネートに適用した一実施形態を図面を参照して説明する。
図３は乾燥オーブンが３個直列に連なった（３ゾーン）一般的なドライラミネート機の概略図、図４は乾燥オーブン１ゾーン目の概略図、図５は加熱ガイドロールと冷却ガイドロールの配置の一例図である。
図３において、ドライラミネート機７００は、基材繰出部７１０、塗布部７２０、乾燥オーブン７３０、貼合せ部７４０、巻取部７５０で構成されており、基材繰出部７１０から繰り出された基材Ａ７０１は、塗布部７２０において、グラビアロール７２１とゴムロール７２２とで挟持されつつ搬送され、グラビアロール７２１により接着剤７０２が塗布される。なお、７２３はドクタナイフである。接着剤が塗布された基材Ａ７０１は、乾燥オーブン７３０へ送られ溶剤が揮散させられた後、貼合せ部７４０において、基材Ｂ７０３と重ねられた状態で加熱金属ロール７４１とバックアップロール７４２とで圧着される。そして、冷却金属ロール７４３で冷却された後、巻取部７５０に巻き取られる。
前記乾燥オーブン７３０は、図４に示すように、密封箱７３１が設けられ、この密封箱７３１には、熱風導入口７３２が設けられるとともに、熱風排気口７３３が設けられ、さらに、熱風導入口７３２には熱風噴出し用の複数のノズル７３４が連通している。また、基材Ａ７０１の搬送方向において９個のガイドロール７３５が多数設けられており、前段（搬送方向上流側：図中右側）のガイドロール７３５の４個は加熱ガイドロール７３５ａに設定され、後段（搬送方向下流側：図中左側）のガイドロール７３５の５個は冷却ガイドロール７３５ｂに設定されている。
これらの加熱ガイドロール７３５ａは、図５に示すように、配管７３６ａを介して直列に連結されるとともに、端部において水源に連結された温水加熱装置７３７に連結され、温水加熱装置７３７により加熱された温水が加熱ガイドロール７３５ａを順次循環するようになっている。また、冷却ガイドロール７３５ｂは、配管７３６ｂを介して並列に連結され、冷却水導入側の配管７３６ｂはポンプ７３８に連結されるとともに、冷却水排出側の配管７３６ｂはチラー冷水槽７３９に連結されている。したがって、チラー冷水をポンプ７３８により各冷却ガイドロール７３５ｂに送って冷却するとともに、冷却ガイドロール７３５ｂで通過して温度が上昇した冷却水はチラー冷水槽７３９に戻されるようになっている。
本発明の塗布液剤の乾燥方法をコーティングに適用した一実施形態を図面を参照して説明する。
図６は乾燥オーブンが６個直列に連なった（６ゾーン）一般的なコーティング機の概略図である。
図６は乾燥オーブンが６個直列に連なった（６ゾーン）一般的なコーティング機の概略図である。
図６において、コーティング機８００は、基材繰出部８１０、塗布部８２０、乾燥オーブン８３０、冷却部８４０、巻取部８５０で構成されており、基材繰出部８１０から繰り出された基材８０１は、塗布部８２０において、グラビアロール８２１とゴムロール８２２とで挟持されつつ搬送され、グラビアロール８２１によりコーティング剤８０２が塗布される。コーティング剤８０２が塗布された基材８０１は、乾燥オーブン８３０へ送られ溶剤が揮散させられた後、冷却部８４０の冷却ロール８４１で冷却され、巻取部８５０に巻き取られる。
前記乾燥オーブン８３０は、前述したドライラミネート機７００における乾燥オーブン７３０と同様な構成となっている。
前記乾燥オーブン８３０は、前述したドライラミネート機７００における乾燥オーブン７３０と同様な構成となっている。
以下、実施例によって本発明をグラビア印刷に適用した例を具体的にさらに詳しく説明するが、本発明は実施例のみに限定されるものでない。
既存の５色グラビア印刷機を改造することにより行った。すなわち、上述したように、乾燥部２２０のガイドロール９本のうち前段の４本を加熱ガイドロール２２３ａとし、温水を注入するための送液管２２４ａと温水を排出するための排出管２２４ａを連結した。さらに流量調節出来るようにモーターバルブ２２５ａに連結するとともに加熱ユニット２２６ａに連結した。
後段の５本を冷却ガイドロール２２３ｂとし、冷却水を注入するための送液管２２４ｂ、冷却部２３０の冷却ロール２３１に冷却水を注入するための送液管２３２を共に連結し、さらにこれを流量調節出来るようにモーターバルブ２２５ｂに連結するとともに冷却ユニット２２６ｂに連結した。また、ガイドロール２２３ａ、２２３ｂ、冷却ロール２３１の周速度を原反（基材）の搬送速度と同一になるように、駆動モーター２４１、駆動ベルト２４２を設けて改造を行った。
このような改造を行なった５色グラビア印刷機に、版胴にヘリオの電子彫刻で彫られた（スクリーン線数１７５線、スタイラス角度１３０°）２．０ｍｍ方眼模様のグラビアロールをセットし、大日精化工業株式会社製の水溶性インキハイドリック
ＰＲＰ−４０１（アクリル樹脂系ビヒクルに顔料を分散させたもの）を用いて、インキ１００部に対して希釈溶剤ハイドリック５０３２溶剤（メタノール５０部、イソプロピルアルコール３０部、水２０部）４０部を加えて、白色（顔料濃度２０％）、黄色（顔料濃度１２％）、赤色（顔料濃度１２％）、青色（顔料濃度１２％）、黒色（顔料濃度１２％）のインキを調製した。
ＰＲＰ−４０１（アクリル樹脂系ビヒクルに顔料を分散させたもの）を用いて、インキ１００部に対して希釈溶剤ハイドリック５０３２溶剤（メタノール５０部、イソプロピルアルコール３０部、水２０部）４０部を加えて、白色（顔料濃度２０％）、黄色（顔料濃度１２％）、赤色（顔料濃度１２％）、青色（顔料濃度１２％）、黒色（顔料濃度１２％）のインキを調製した。
印刷原反１は、東セロ株式会社製のＯＰＰフイルム（厚さ２０μｍ、巾１０００ｍｍ、２０００ｍ巻き、片面コロナ処理）を５色印刷機の給紙部１００にセットし、コロナ処理面に印刷しながら印刷速度２００ｍ／ｍｉｎ、テンション８．０ｋｇ／１０００ｍｍ巾、白色（第１印刷ユニット２００）、黄色（第２印刷ユニット３００）、赤色（第３印刷ユニット４００）、青色（第４印刷ユニット５００）、黒色（第５印刷ユニット６００）の順で方眼模様の重ね印刷を行なった。
乾燥部２２０、３２０、４２０、５２０、６２０での熱風は、第１印刷ユニット２００において１３０℃、７０ｍ3／ｍｉｎにし、第２印刷ユニット３００以降においても１３０℃，７０ｍ3／ｍｉｎとした。
加熱ガイドロール２２３ａには８５℃の温水をモーターバルブ２２５ａを介して供給し、冷却ガイドロール２２３ｂ及び冷却ロール２３１には２０℃の冷却水をモーターバルブ２２５ｂを介して供給した。
このようにして印刷を行い、印刷ユニット進入前の温度と、冷却部を経た直後の印刷ユニット出口の温度を測定するとともに、１色目から５色目までの各色の印刷時の原反温度が略同一の温度になっているかをチェックした。温度の測定は放射温度計を用いて測定した。また、印刷物を肉眼で観察し、方眼模様の色のはみ出しの有無を調べた（印刷ズレが起きれば色のはみ出しが起こる）。測定結果を表２に示す。
[印刷時の原反温度]
印刷時の進入前と印刷ユニット出口温度は略同じであり、乾燥部で与えられた熱も乾燥部の冷却ガイドロール、冷却部の冷却ロールで冷却され、原反の温度上昇はほとんどない。したがって、印刷時の原反温度（印刷ユニット進入前）も１色目から５色目まで略同一である。
印刷時の進入前と印刷ユニット出口温度は略同じであり、乾燥部で与えられた熱も乾燥部の冷却ガイドロール、冷却部の冷却ロールで冷却され、原反の温度上昇はほとんどない。したがって、印刷時の原反温度（印刷ユニット進入前）も１色目から５色目まで略同一である。
［印刷物の肉眼観察］
白色−黄色−赤色−青色−黒色の順で方眼模様の重ね印刷を行なった印刷物２０００ｍを肉眼で観察したところ、最初から最後まで最後に印刷した黒色で方眼模様がきれいに印刷されており、色のはみ出しは見られなかった。したがって、印刷ズレは発生していなかった。
白色−黄色−赤色−青色−黒色の順で方眼模様の重ね印刷を行なった印刷物２０００ｍを肉眼で観察したところ、最初から最後まで最後に印刷した黒色で方眼模様がきれいに印刷されており、色のはみ出しは見られなかった。したがって、印刷ズレは発生していなかった。
［印刷速度］
上述したように、印刷速度２００ｍ／ｍｉｎで印刷したが、従来と同等の品質の印刷を行うことが出来た。したがって、従来の印刷速度（１２０ｍ／ｍｉｎ）に比して、約１．７倍の印刷速度となっている。
上述したように、印刷速度２００ｍ／ｍｉｎで印刷したが、従来と同等の品質の印刷を行うことが出来た。したがって、従来の印刷速度（１２０ｍ／ｍｉｎ）に比して、約１．７倍の印刷速度となっている。
以下、実施例によって本発明をドライラミネートに適用した例を具体的に更に詳しく説明するが、本発明は実施例のみに限定されるものではない。
既存の長さ３．５ｍの乾燥オーブンが２個連なった２ゾーンのドライラミネート機の１ゾーン目にあるガイドロール１０本のうち前半の４本を加熱ガイドロールとし、温水を注入するための送液管と温水を排出するための排液管を連結した。さらに流量調節出来るようにモーターバルブに連結するとともに加熱ユニットに連結した。後半の６本のガイドロールと２ゾーン目の１０本全てのガイドロールを冷却ガイドロールとし、冷却水を注入するための送液管と冷却水を排出するための排出管を連結した。さらに流量調節出来るようにモーターバルブに連結するとともに冷却ユニットに連結した。また加熱ガイドロールと冷却ガイドロールを強制駆動して基材の搬送速度と同一になるように駆動モーター駆動ベルトを設けて改造を行った。
既存の長さ３．５ｍの乾燥オーブンが２個連なった２ゾーンのドライラミネート機の１ゾーン目にあるガイドロール１０本のうち前半の４本を加熱ガイドロールとし、温水を注入するための送液管と温水を排出するための排液管を連結した。さらに流量調節出来るようにモーターバルブに連結するとともに加熱ユニットに連結した。後半の６本のガイドロールと２ゾーン目の１０本全てのガイドロールを冷却ガイドロールとし、冷却水を注入するための送液管と冷却水を排出するための排出管を連結した。さらに流量調節出来るようにモーターバルブに連結するとともに冷却ユニットに連結した。また加熱ガイドロールと冷却ガイドロールを強制駆動して基材の搬送速度と同一になるように駆動モーター駆動ベルトを設けて改造を行った。
このような改造を行ったドライラミネート機に、版胴にヘリオの電子彫刻で彫られた（スクリーン線数９５線、スタイラス角度１３０°）グラビアロールをセットし、東洋モートン株式会社製のウレタン接着剤（主剤：ＴＭ５６９、硬化剤：ＣＡＴ−ＲＴ３７、溶剤：酢酸エチルエステル）を、５．０ｃｍ方眼模様を印刷した東洋紡績株式会社製のＯ−ＮＹフイルム（Ｎ１１３０、１５μｍ）に塗布し、第１ゾーンは温度１１０℃、風量６０ｍ３／ｍｉｎ、第２ゾーンは温度１１０℃、風量２０ｍ３／ｍｉｎとし、加工速度１５０ｍ／ｍｉｎで乾燥した。加熱ガイドロールには７０℃の温水をモーターバルブを介して供給し、冷却ガイドロールには２０℃の冷却水をモーターバルブを介して供給した。この乾燥したＯ−ＮＹの接着剤が塗工された面に東セロ株式会社製のＬＬＤＰＥフイルム（ＴＵＸ−ＨＺ、５０μｍ）を合わせニップ圧１８ｋｇ−ｃｍの線圧で貼合した。
このようにしてドライラミネートを行い、１ゾーン目の排気、２ゾーン目の排気中の有機溶剤（酢酸エチルエステル）のガス濃度を測定し、本発明の性能を確認するとともにＣＯ２削減の量を推定した。また貼合品の外観を観察して変形の有無、印刷の方眼模様の寸法を実測して伸縮の有無を確認した。
［本発明の性能の確認］
１ゾーン目の排気と２ゾーン目の排気中の酢酸エチルガス濃度を、理研計器株式会社製の可燃ガス濃度計ＲＭ−５７１Ａ（検知器ＧＤ−Ｄ８）を用いて測定し、従来の３ゾーンのドライラミネーター機と比較した。結果を表３に示す。
１ゾーン目の排気と２ゾーン目の排気中の酢酸エチルガス濃度を、理研計器株式会社製の可燃ガス濃度計ＲＭ−５７１Ａ（検知器ＧＤ−Ｄ８）を用いて測定し、従来の３ゾーンのドライラミネーター機と比較した。結果を表３に示す。
本発明は熱風温度が高いため酢酸エチルエステルは第１ゾーンで揮散し、第２ゾーンでは残っていない。これに対し従来法は第２ゾーンでも未だ揮散している。したがって、従来の３ゾーン方式を２ゾーン方式にすることが出来るので、装置がコンパクトになり安価に供給出来る。
［ＣＯ２削減量の推定］
上記の条件で加工した時の本発明と従来の３ゾーン方式の熱風の総熱量を計算し、その差額をＣＯ２の削減量として推定した。
上記の条件で加工した時の本発明と従来の３ゾーン方式の熱風の総熱量を計算し、その差額をＣＯ２の削減量として推定した。
本発明：
２ゾーンの排風を１ゾーン目へ循環させ総排風量６３ｍ３／ｍｉｎとし、排風温度は１００℃として計算した。結果を数１に示す。
２ゾーンの排風を１ゾーン目へ循環させ総排風量６３ｍ３／ｍｉｎとし、排風温度は１００℃として計算した。結果を数１に示す。
従来法：
３ゾーン目の排風を２ゾーン目へ、２ゾーン目の排風を１ゾーン目へ循環させ総排風量１２８ｍ３／ｍｉｎとし、排風温度は７０℃として計算した。結果を数２に示す。
３ゾーン目の排風を２ゾーン目へ、２ゾーン目の排風を１ゾーン目へ循環させ総排風量１２８ｍ３／ｍｉｎとし、排風温度は７０℃として計算した。結果を数２に示す。
以上のように、従来法である３ゾーン方式の１３，０２２１ｋｃａｌ／ｂｒに対して本発明の方法は８４，５１９ｋｃａｌ／ｂｒであり、その差１３，０２２１−８４，５１９＝４５，７０２ｋｃａｌ／ｂｒの熱量に相当する燃料（ＬＰＧガス、重油）を削減することが出来る。
［外観変形及び収縮の有無］
貼合品の外観を目視で観察して変形の有無、及び方眼模様に印刷したＯ−ＮＹの貼合する前の一定距離と貼合後の一定距離を実測して収縮の有無を確認した。
その結果、カールやしわ等の変形もなく正常な外観であった。また、収縮も殆ど起こっていなかった。収縮の結果を表４に示す。
貼合品の外観を目視で観察して変形の有無、及び方眼模様に印刷したＯ−ＮＹの貼合する前の一定距離と貼合後の一定距離を実測して収縮の有無を確認した。
その結果、カールやしわ等の変形もなく正常な外観であった。また、収縮も殆ど起こっていなかった。収縮の結果を表４に示す。
以下、実施例によってコーティングに適用した例を具体的に更に詳しく説明するが、本発明は実施例のみに限定されるものではない。
既存の３ｍ長さのオーブンが６個連なった６ゾーンのコーティング機１ゾーン目のガイドロール１０本全てを加熱ガイドロールとし、残りの５ゾーンのガイドロール（各ゾーン１０本）全てを冷却ガイドロールとして実施例２と全く同様に改造した。
既存の３ｍ長さのオーブンが６個連なった６ゾーンのコーティング機１ゾーン目のガイドロール１０本全てを加熱ガイドロールとし、残りの５ゾーンのガイドロール（各ゾーン１０本）全てを冷却ガイドロールとして実施例２と全く同様に改造した。
このよう改造を行なったコーティング機にスクリーン線数２００線、斜線版のグラビアロールをセットし、信越化学工業株式会社製の熱硬化型のシリコーン液（主剤：ＫＳ−８４７、硬化剤：ＣＡＴ−ＰＬ−５０Ｔ）を溶剤（トルエン５０％、ＭＥＫ５０％）で希釈してシリコーン濃度約１．８％の塗布液を調整した。この塗布液を東洋紡績株式会社製のＰＥＴフイルム（２５μｍ）にリバース方式で塗布し、第１ゾーン１００℃−１０ｍ３／ｍｉｎ、第２ゾーン１４０℃−１０ｍ３／ｍｉｎ、第３、４、５ゾーン１８０℃−１０ｍ３／ｍｉｎ、第６ゾーン１２０℃−１０ｍ３／ｍｉｎとし、加工速度１５０ｍ／ｍｉｎで乾燥し、最後に冷却ロールで冷却して巻取った。加熱ガイドロールには８５℃の温水を、冷却ガイドロールには２０℃の冷却水を実施例２と同様にして供給した。
［塗工フイルムの性能］
外観；
白化もなく透明であり硬化が終了していた（未硬化であると白化する。）。また、フイルムの波打等の変形もなかった。
剥離力の測定；
塗工したＰＥＴフイルムと日東電工株式会社製の粘着テープＮｏ．３１Ｂ（５０ｍｍ巾）をニップ圧５ｋｇ／５０ｍｍ巾で貼り合せ、２０ｇ／ｃｍ２の荷重をかけて７０℃−２０時間放置後、テンシロン引張試験を用いて剥離力を測定した。結果は６０ｇ／５０ｍｍ巾であり正常な剥離力であった。
外観；
白化もなく透明であり硬化が終了していた（未硬化であると白化する。）。また、フイルムの波打等の変形もなかった。
剥離力の測定；
塗工したＰＥＴフイルムと日東電工株式会社製の粘着テープＮｏ．３１Ｂ（５０ｍｍ巾）をニップ圧５ｋｇ／５０ｍｍ巾で貼り合せ、２０ｇ／ｃｍ２の荷重をかけて７０℃−２０時間放置後、テンシロン引張試験を用いて剥離力を測定した。結果は６０ｇ／５０ｍｍ巾であり正常な剥離力であった。
［加工速度の向上］
熱硬化は化学反応なので温度が高くなればなる程反応速度は速くなるが（一般的には２〜３倍／１０℃）、従来の方法では熱風温度を１５０℃以上に高くするとＰＥＴフイルムの端が変形（波打ち、しわ）して高く出来ず、１５０℃以下で加工速度も１００ｍ／ｍｉｎが上限であった。
本発明においては、１８０℃まで熱風温度を上げても基材の反対面を冷却しているので変形が発生せず、加工速度を１５０ｍ／ｍｉｎに上げることができ、生産性を向上させることが出来た。
熱硬化は化学反応なので温度が高くなればなる程反応速度は速くなるが（一般的には２〜３倍／１０℃）、従来の方法では熱風温度を１５０℃以上に高くするとＰＥＴフイルムの端が変形（波打ち、しわ）して高く出来ず、１５０℃以下で加工速度も１００ｍ／ｍｉｎが上限であった。
本発明においては、１８０℃まで熱風温度を上げても基材の反対面を冷却しているので変形が発生せず、加工速度を１５０ｍ／ｍｉｎに上げることができ、生産性を向上させることが出来た。
１ ：原反
１００ ：給紙部
２００ ：第１印刷ユニット
２２０ ：乾燥部
２２２ ：熱風噴出しノズル
２２３ａ：加熱ガイドロール
２２３ｂ：冷却ガイドロール
２２６ａ：加熱ユニット
２２６ｂ：冷却ユニット
７００ ：ドライラミネート機
７３０ ：加熱オーブン
７３５ａ：加熱ガイドロール
７３５ｂ：冷却ガイドロール
８００ ：コーティング機
８３０ ：加熱オーブン
１００ ：給紙部
２００ ：第１印刷ユニット
２２０ ：乾燥部
２２２ ：熱風噴出しノズル
２２３ａ：加熱ガイドロール
２２３ｂ：冷却ガイドロール
２２６ａ：加熱ユニット
２２６ｂ：冷却ユニット
７００ ：ドライラミネート機
７３０ ：加熱オーブン
７３５ａ：加熱ガイドロール
７３５ｂ：冷却ガイドロール
８００ ：コーティング機
８３０ ：加熱オーブン
Claims (8)
- 基材に水性又は溶剤性の成分を溶解した液剤を塗布ロールで均一に塗布した後、乾燥オーブン中で液剤を塗布した基材の反対面を多数のガイドロールに接触させて搬送しつつ熱風を基材の液剤面に吹き付けて乾燥する方法において、前記多数のガイドロールの前段部分を加熱ガイドロールとするとともに、残りの後段部分を冷却ガイドロールとし、乾燥オーブンに導入直後の基材を加熱ガイドロールで加熱して水又は溶剤の沸点以上の温度とし、その後、基材が変形しない温度に維持出来るように冷却ガイドロールで冷却することを特徴とする塗布液剤の乾燥方法。
- 前記乾燥前の基材の温度を検知し、乾燥後の基材の温度が検知した乾燥前の基材の温度と略同一となるように、冷却ガイドロールの温度を調整することを特徴とする請求項１記載の塗布液剤の乾燥方法
- 前記加熱ガイドロールに温水又は加熱オイルを注入して加熱するとともに、前記冷却ガイドロールに冷却水を注入して冷却することを特徴とする請求項１又は２記載の塗布液剤の乾燥方法。
- 前記加熱ガイドロール及び冷却ガイドロールを強制駆動させて基材の搬送速度と同調させることを特徴とする請求項１、２又は３記載の塗布液剤の乾燥方法
- 基材に水性又は溶剤性の成分を溶解した液剤を塗布ロールで均一に塗布した後、乾燥オーブン中で液剤を塗布した基材の反対面を多数のガイドロールに接触させて搬送しつつ熱風を基材の液剤面に吹き付けて乾燥させる乾燥装置において、前記ガイドロールの前段部分が加熱ガイドロールで形成されるとともに、残りの後段部分が冷却ガイドロールで形成されていることを特徴とする塗布液剤の乾燥装置。
- 前記乾燥前の基材の温度を検知する検出手段が設けられ、該温度検出手段で検出された温度情報を入力し、この入力した温度情報により乾燥後の基材温度が略同一となるように冷却ガイドロールの温度を制御する制御部が設けられていることを特徴とする請求項５記載の塗布液剤の乾燥装置
- 前記加熱ガイドロールに温水又は加熱オイルを注入する加熱手段と、前記冷却ガイドロールに冷却水を注入する冷却手段とが設けられていることを特徴とする請求項５又は６記載の塗布液剤の乾燥装置。
- 前記加熱ガイドロール及び冷却ガイドロールを駆動するベルトと、該ベルトを駆動するモーターとが設けられていることを特徴とする請求項５、６又は７記載の塗布液剤の乾燥装置
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