JP5092156B2 - 感熱紙の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ウェブの表面に感熱層塗料を塗布して感熱紙を製造する、感熱紙の製造方法に関するものである。

感熱紙は、コート原紙等のウェブ(基材)の表面に、クレー等のピグメントの下層塗布を行い、この下層の上に重ねて感熱層塗料の１層を塗布、または感熱層塗料とバリア層塗料の２層を塗布することによって製造される。

従来、ウェブの表面に２層以上の層を積層して成る感熱紙は、ウェブ上に１層ずつ塗布・乾燥して積層した層を形成しており、例えばブレードコータ、ロッドコータ、エアナイフコータ等のポストメータリング方式のコータで、ウェブの表面に下層を塗布して乾燥・固化を行った後、同様のポストメータリング方式のコータにより、下層に重ねて上層を塗布して乾燥・固化を行っている。

ここで、上述した感熱紙の製造工程においては、下層と上層とを各々１層ずつ塗布しているので一般に塗布品質が悪い。すなわち、下層に対する上層の塗液の染込みや、上層を塗布した際の弾き等による上層のピンホール、長時間の連続塗布における品質のばらつきが避けられず、さらにウェブと塗料膜との間に空気が侵入することで塗布状態が不安定となる問題がある。

一方、走行するウェブ上にカーテンヘッド(塗料のカーテン膜を作るノズル付チャンバー)から塗料のカーテン膜を噴出し、ウェブ上に塗工を行うカーテンコータが、近年、広く採用されるようになってきた。上述したカーテンコータは、写真の印画紙等の分野では古くから用いられてきたが、高速時における空気の巻き込みや塗料に混入する泡、さらに機械的精度不足による塗料カーテン膜の不安定さ等から塗工が安定しなかったため、製紙業界においては利用されていなかったものを、本件出願人は、これらの問題を解決し、カーテン塗工技術を安定技術として開発し、既に多数のカーテンコータを全世界に供給している。

ここで、上述したカーテンコータは、従来のポストメータリング方式のコータと異なり、ブレードやロッド等の消耗品が無いのでメンテナンスが楽であり、さらに塗工量を容易に精度高く調節でき、かつ操作性が良好で、輪郭塗工(Contour Coat)のため表面性改善の効果が高い等の特長があり、このようなカーテンコータを利用して感熱紙を製造する方法が提案されている(例えば、特許文献１参照)。

このカーテンコータを用いた感熱紙の製造方法は、感熱紙を構成する複数の塗布層の１部または全部が、複数層の塗液膜から成る塗料膜をカーテン塗布したもので、塗布層の間における混合を防ぐために、各々の塗液の粘度を１００mPa・s以上に数値限定するとともに、最下層の塗液の表面張力を１８〜４５mN/mに数値限定することを特徴としている。
特開２００１−１８５２６号公報

ところで、上述した如くカーテンコータのみで複数層の塗液膜を塗布する方法では、次のような問題を招来する不都合があった。

（１）層間の混合を防止するために、各塗液膜の塗液の粘度をある値以上に調整する必要がある。すなわち、粘度が低いとカーテン膜状の塗料膜がウェブに衝突するとき、あるいはウェブ上に塗布された塗料膜が乾燥する際に、層間の混合が生じ易くなり、層の分離や積層状態が不十分なものとなるため、各層の機能を十分に発揮させることができず、さらにウェブ中への染込が大きくなり層の分離や積層状態が悪化する。

（２）塗液の粘度が大きい場合、層間の混合が少なくて各層の分離は良好となるものの、粘性力の過剰により塗料膜のウェブへの落下点がウェブ進行方向に対して下流側へ移動するため、ウェブと塗料膜との間に空気が侵入して塗布状態が不安定になる虞れがある。

（３）カーテンコータによる塗工は、先に述べたように輪郭塗工であって、感熱紙の平滑度がウェブ(コート原紙)の平滑度に大きく影響されるため、コート原紙の品質に対する要求度が高くコストアップに繋がる。

本発明は、従来技術のかかる問題点に鑑み案出されたものであり、塗料の粘度や表面張力の自由度が大きく、コート原紙の平滑度がそれほど良くなくても感熱紙の平滑度を良くすることができる、感熱紙の製造方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため、本発明に関わる感熱紙の製造方法は、ブレードコータ、ロッドコータ等のポストメータリング方式のコータでウェブに下層の塗布を行う第１工程と、この第１工程の後に下層の塗工面がウェットな状態であって、下層の塗工面がレベリング効果により平滑となる所定のドゥエルタイムを経てからカーテンコータで感熱層塗料の上層の塗布を行う第２工程と、上記第１工程および第２工程の後に、下層と上層を塗布したウェブを乾燥する第３工程とを含んで成ることを特徴としている。
また、第１工程と第２工程との間において、予熱装置でウェブの予熱を行うようにしても良い。
また、第２工程において、カーテンコータにおける１台のカーテンヘッドで、感熱層の１層の塗布を行うようにしても良い。
また、第２工程において、カーテンコータにおける２台並べて設けたカーテンヘッドで、感熱層およびバリア層の２層の塗布を行うようにしても良い。
さらに、第２工程の前に、高速で走行するウェブに随伴する空気を遮断する非接触式の随伴空気遮断装置で、カーテンコータから供給される塗料カーテンを安定させるようにすることが好ましい。

本発明によれば、以下の如き作用効果を奏する。
（１）本発明の第１工程は、ポストメータリング方式のコータで下層の塗布を行うものであるが、上記ポストメータリング方式のコータは、過剰に塗布した塗料をブレードやロッド等により掻き落とすものであるから、塗布後のウェブの表面は、コート原紙の平滑度に関わらず平滑度の高いものとなり、このように平滑度が高い塗工面がウエットな状態で、その上に第２工程のカーテンコータにより輪郭塗工を行うので、塗工面の平滑度が極めて高いことは勿論のこと、下層が乾燥・固化された後に上層を塗布することで生じる、上層の塗液の下層への局部的で不均一な混合(染込み)が抑えられ、層間を暈かす効果が出ることによって、塗布品質および発色性が大幅に向上することとなる。また、上層を均一に塗工することができるため、発色の均一性に優れた製品を製造することが可能となり、さらに、下層を塗布してから適切な時間(ドゥエルタイム)後に上層の塗布を行うことで、下層はレベリング効果によって極めて平滑となり、上層の輪郭塗工の長所がより有効な効果を持つものとなる。

（２）カーテンコータは、カーテンヘッドから吹き出した塗料がウェブ上にカーテン状に落下する際、高速で走行するウェブ上に随伴してきた空気層がカーテンに当たり、このカーテンを揺らせて安定状態を乱すことにより、塗布面が均一にならない場合がある。そこで、本発明では接触式の随伴空気遮断装置は採用できないので、非接触式の随伴空気遮断装置を採用することにより不都合を解消している。

（３）本発明では、層間混合による製品の品質低下を防止するための粘度調整が、下層の塗布に際しては不要であるために、塗料設計の自由度を高くすることが可能であり、また、感熱層とバリア層の２層をカーテンコータで塗布する場合も、下層を含めた３層を同時に塗布する場合に比較して、塗料設計の自由度を高くすることができる。

以下、本発明に関わる感熱紙の製造方法の具体的な構成を、幾つかの実施形態を示す図面を参照しつつ詳細に説明する。
ここで、図１は本発明を実施する製造装置の概念図、図２は上記製造装置の変形例を示す概念図、図３は上記製造装置の他の変形例を示す概念図である。

図１において、１は感熱紙の製造装置、Ａはコート原紙等のウェブ、２はブレードコータであり、このブレードコータ２は、バックアップロール２ａおよびコーターヘッド２ｂ、さらにブレードまたはロッド等のメータリング装置２ｃ等を有している。

また、このブレードコータ２は、バックアップロール２ａの下面に巻き掛けられたウェブＡに塗料を噴き上げ、過剰な塗料を一度塗った後に、鋼製のブレード２ｃで掻き落して計量(メータリング)するよう構成され、上記ブレード２ｃで掻き落した塗料は循環して再使用される。

図１において、３はエアーターンであり、このエアーターン３は、塗料によって汚れやすいロール部に設置し、塗工面の品質向上と汚れによるマシン停止の防止を目的とするものである。

また、このエアーターン３は、フローテーションシステムを使用して、非接触でウェブＡの走行角度を変えるもので、上記エアーターン３は、円弧状の表面を有するとともに、該表面に穿設された空気孔ないしノズルのスリットから空気を噴出して、表面を通過するウェブＡとの間に空気のフィルムを形成する。

図１において、４はカーテンコータであり、このカーテンコータ４は、上方のカーテンヘッド４ａから塗料を噴出して塗料カーテン４ｂを形成し、この塗料カーテン４ｂによってウェブＡ面上に塗工層を形成する。

ここで、ウェブＡの搬送速度は３００〜１８００ｍ／ｍｉｎであり、塗料カーテン４ｂの落下速度は１８０ｍ／ｍｉｎ程度に設定されている。また、ブレードコータ２とカーテンコータ４との間のウェブＡの走行距離は、適切なドゥエルタイムを取るために３〜１０ｍ程度とするのが好ましい。

図１において、５は非接触式の乾燥装置であり、この乾燥装置５の具体例として、ウェブＡの両面に熱風を吹きつけるエアードライヤ、および赤外線ドライヤがあり、この赤外線ドライヤは、ウェブを非接触で乾燥することができ、電気式とガス式のものがあり、セラミックエミッタを加熱し、ウェブＡに赤外線を放射するものである。

図１において、６はペーパーロール、８は予熱装置であって、この予熱装置８はウェブＡを予熱して、上述した乾燥装置５の負荷を軽減するために使用されるもので、上記予熱装置８としては、赤外線ドライヤまたはエアードライヤが使用される。

ここで、ウェブＡの搬送速度が６００m/minを超えるような場合には、カーテンコータ４の上流側位置に、非接触式の随伴空気遮断装置を設けるのが好ましい。

図４は、上記非接触式の随伴空気遮断装置を示す一例(特開２００２−１９２０４６号公報)を示す図面である。なお、本図において、図１と共通するものについては、同じ符号を付すことで重複した説明は省略する。

７は非接触式の随伴空気遮断装置であって、この随伴空気遮断装置７は、カーテンヘッド４ａからの塗料カーテン４ｂの流下位置の上流側に設置され、エアーカットノズルａを有するエアーチャンバーｂを備えており、上記エアーカットノズルａの吹出し口ｃよりウェブＡの走行方向上流側へエアーｄを吹き出させて、ウェブＡの同伴エアーｅをカットさせる。

上記エアーカットノズルａの下流側には、ガイド板ｆが設けられ、エアーカットノズルａからのエアーの吹出しによるエジェクター効果により、ガイド板ｆとウェブＡの隙間を静圧域にする。

また、ｈはサクションボックスであり、エアーチャンバーｂの上流側に設けられ、同伴エアーｅやエアーカットノズルａの吹出しエアーｄの一部を吸引除去し、ｉは塗工時にウェブＡの両幅端から流下した塗料液を回収するためのカラーパンであり、さらに、ｇはウェブＡとエアーチャンバーｂとの間の隙間であり、例えば１０mm程度に設定されている。

図２は、本発明に関わる感熱紙の製造方法を実施する製造装置の変形例を示す概念図である。なお、本図において、図１と共通するものについては同じ符号を付すことで重複した説明は省略する。

図２に示した製造装置において、図１に示した製造装置と異なる点は、「ドゥエルタイムが短くてもよいか、ウェブＡの搬送速度が遅いかの場合に対応して、エアーターン３を省略している」ことと、「カーテンコータ４は、カーテンヘッド１台による感熱層１層の塗布に替えて、カーテンヘッドを２台並べて設け、感熱層とバリア層の２層を塗布するようにしている」ことの２点であり、これ以外の共通する構成については詳細な説明を省略する。

図３は、本発明に関わる感熱紙の製造方法を実施する製造装置の他の変形例を示す概念図である。なお、本図において図２と共通するものについては同じ符号を付すことで重複した説明は省略する。

図３に示した製造装置において、図２に示した製造装置と異なる点は、「感熱層とバリア層の２層を塗布するカーテンコータ４にカーテンガイド４ｃを設けた」ことであり、このカーテンガイド４ｃは、本願出願人が先に行った特許出願(特願２００５−７１２１８(未公開))において開示したもので、２個のカーテンヘッド４ａ、４ａから各々順次カーテンガイド４ｃの斜面に向かって噴出される塗料カーテン４ｂ、４ｂを、斜面上を移動させるに伴い順番に積層して２層の塗料層を形成し、斜面の下端部の下向きのカーテンガイド下端から２層の塗料層を有する塗料カーテンとしてウェブＡ面上に移行させている。

上述した各実施形態における作用を説明すれば、以下のとおりである。
（１）第１工程は、ポストメータリング方式のブレードコータ２で下層の塗布を行うものであるが、上記ブレードコータ２は過剰に塗布した塗料をブレード等によって掻き落とすものであるから、塗布後のウェブＡの表面は、コート原紙の平滑度に関わらず平滑度が高いものとなり、このように平滑度が高い塗工面が未だウエットな状態で、その上に第２工程のカーテンコータ４によって輪郭塗工を行うので、塗工面の平滑度が極めて高いことは勿論のこと、下層が乾燥・固化された後に上層を塗布することで生じる、上層の塗液の下層への局部的で不均一な混合(染込み)が抑えられ、層間を暈かす効果が出ることによって、塗布品質および発色性が大幅に向上することとなる。また、上層を均一に塗工することができるため、発色の均一性に優れた製品を製造することが可能となり、さらに、下層を塗布してから適切な時間(ドゥエルタイム)後に上層の塗布を行うことで、下層はレベリング効果によって極めて平滑となり、上層の輪郭塗工の長所がより有効な効果を持つものとなる。

（２）カーテンコータ４は、カーテンヘッドから吹き出した塗料がウェブＡ上にカーテン状に落下する際、高速で走行するウェブ上に随伴してきた空気層ｅが塗料カーテンに当たり、この塗料カーテンを揺らせて安定状態を乱すことにより、塗布面が均一にならない場合がある。そこで、本発明においては接触式の随伴空気遮断装置は採用できないので、非接触式の随伴空気遮断装置７を採用することにより不都合を解消している。

（３）層間混合による製品の品質低下を防止するための粘度調整が、下層に関しては不要であるために、塗料設計の自由度を高くすることが可能であり、また、感熱層とバリア層の２層をカーテンコータで塗布する場合も、下層を含めた３層を同時に塗布する場合に比べて、塗料設計の自由度を高くすることができる。

なお、本発明に関わる感熱紙の製造方法の実施形態は、上述した幾つかの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能であることは言うまでもない。

本発明の製造方法を実施する製造装置を示す概念図。 本発明の製造方法を実施する製造装置の変形例を示す概念図。 本発明の製造方法を実施する製造装置の他の変形例を示す概念図。 (Ａ)は非接触式の随伴空気遮断装置を示す全体側面図、（Ｂ）は非接触式の随伴空気遮断装置を示す部分断面図。

符号の説明

１…製造装置、
２…ブレードコータ、
３…エアーターン、
４…カーテンコータ、
５…乾燥装置、
６…ペーパーロール、
７…随伴空気遮断装置、
８…予熱装置。

Claims (5)

1. ブレードコータ、ロッドコータ等のポストメータリング方式のコータでウェブに下層の塗布を行う第１工程と、
   前記第１工程の後に、前記下層の塗工面がウェットな状態であって、前記下層の塗工面がレベリング効果により平滑となる所定のドゥエルタイムを経てからカーテンコータで感熱層塗料の上層の塗布を行う第２工程と、
   前記第１工程および第２工程の後に、前記下層と前記上層を塗布した前記ウェブを乾燥する第３工程と、
   を含んで成ることを特徴とする感熱紙の製造方法。
2. 前記第１工程と前記第２工程との間において、予熱装置で前記ウェブの予熱を行うことを特徴とする請求項１記載の感熱紙の製造方法。
3. 上記第２工程は、前記カーテンコータにおける１台のカーテンヘッドで、感熱層の１層の塗布を行うことを特徴とする請求項１記載の感熱紙の製造方法。
4. 上記第２工程は、前記カーテンコータにおける２台並べて設けたカーテンヘッドで、感熱層およびバリア層の２層の塗布を行うことを特徴とする請求項１記載の感熱紙の製造方法。
5. 上記第２工程の前に、高速で走行するウェブに随伴する空気を遮断する非接触式の随伴空気遮断装置で、前記カーテンコータから供給される塗料カーテンを安定させることを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか１つに記載の感熱紙の製造方法。

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