JP5103669B2 - 塗工装置および塗工方法 - Google Patents

Description

本発明は、塗工装置および塗工方法に係り、特に多層のカーテン塗工を行う塗工装置および塗工方法に関するものである。

カタログなどに用いられる印刷用紙、感圧紙、感熱紙などの塗工紙はコータによって原紙であるウェブ（基材）上に塗料を塗布後、乾燥して生産される。このように塗料の塗布を行う機械を塗工機と称している。従来このような塗工機は、ウェブ上に過剰な塗料を一度塗った後に、ブレードや小径のロッドなどで掻き落したり、エアナイフによって吹き飛ばしたりして計量（メータリング）するポストメータリング方式を採用したブレードコータ、ロッドコータ、エアナイフコータなどが主流であった。しかしこのようなポストメータリング方式による塗工では、塗料をウェブに塗布するときの液圧やブレードなどの押付力などにより、塗料がウェブに多く浸透することや、ブレードやロッドなどの磨耗によるメンテナンス費用が高いということなどの問題がある。

そこで近年、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するカーテンコータが広く採用されるようになってきた。カーテンコータは写真の印画紙などの分野では古くから用いられてきたが、高速時の空気の巻き込み、塗料に混入した泡、機械的精度不足による塗料カーテン膜の不安定さ等により塗工が安定しなかったため製紙業界では利用されていなかった。

本願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塗工機を全世界に供給している。カーテン塗工機は従来のポストメータリング方式の塗工機と異なり、ブレードやロッドなどの消耗品が無いのでメンテナンスが楽である、塗工量を容易に精度高く調節できる、操作性がよい、輪郭塗工（Contour Coat）のため表面性改善の効果が高い、などの特長がある。

このようなカーテン塗工技術を用いて２層以上の塗料をウェブ上に塗工することが求められることがある。そのような場合、走行するウェブの上方に２台のカーテンヘッドを並べて配置し、噴出する塗料カーテンをウェブ面上に落下させ２層の塗工層を形成するようにしてもよい。

ところでこのようなカーテン式の塗工装置においては、ウェブの走行する速度が低速（たとえば、１２０ｍ／ｍｉｎ）である写真のフィルムなどの場合には、塗料カーテンの落下速度とフィルムの搬送速度に大差が無いため、２層の塗工層は正常に形成される。

しかしながら、このカーテン式の塗工装置を、紙材であるウェブに適用した場合には、ウェブの搬送速度が、３００〜１８００ｍ／ｍｉｎと高速であり、塗料カーテンの落下速度は１８０ｍ／ｍｉｎ程度であるため大きな速度差がある。この場合、下層を形成する塗料カーテンはウェブ面上にウエット オン ドライ状態で到達するので、その間の摩擦係数が十分大きく、ウェブ面上に一様に引き伸ばされ、ムラのない一様な塗工層が第１層（下層）として正常に形成される。一方、上層を形成する塗料カーテンは第１層の塗工層面上にウエット オン ウエット状態で到達するので、その間の摩擦係数が小さく、すべりが発生し、第１層の塗工層面上でうまく引き伸ばされずにムラを生じ、第２層（上層）の塗工層は正常に形成されない場合がある。

本願出願人は上記２層式カーテンコータの問題点を解決し、かつ、その長所を生かすため、鋭意研究をして新たな塗工装置を開発し、先に特許出願を行った（特願２００５−７１２１８（特許文献１））。

図２は上記出願に開示された図面であり、上記塗工装置の部分側断面図である。図に示すように、上記出願発明の２層式カーテンコータは塗料ｔａ、ｔｂをそれぞれ下方に向け噴出させる２個のカーテンヘッド１ａ、１ｂと、前記２個のカーテンヘッド１ａ、１ｂからそれぞれ順次斜面２ａに向かって噴出される塗料ｔａ、ｔｂを、該斜面２ａ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、該斜面２ａの下端部の下向きのカーテンガイド部２ｂから該塗料層を塗料カーテンｃａ、ｃｂとしてウェブｗ面上に移行させるガイドシート２とを有している。このようにして走行するウェブｗ面上に２層の塗工層ｓａ（下層）、ｓｂ（上層）を形成する。なお、矢印６はウェブｗの進行方向を示している。
特開２００６−２４９６１１ 特開平７−１３６５７８ 特開平７−１２４５１０

上記のような塗工装置において、上層の塗工層ｓｂを形成する塗料ｔｂの表面張力が下層の塗工層ｓａを形成する塗料ｔａの表面張力よりも大きい場合には、斜面２ａ上を移動する間に２層の塗料層ｃａとｃｂの間の界面の乱れが発生する。かかる乱れを防ぐべく塗料ｔｂの表面張力を下げるため塗料ｔｂに添加剤として界面活性剤を添加することが提案されている（特許文献２）。

しかしこのように塗料に添加剤を添加することはコストアップに繋がるし、塗料によっては適当な添加剤が無い場合もある。

多層式のカーテン塗工装置としてスライドダイヘッド式の塗工装置がある。かかるスライドダイヘッド式の塗工装置において、上層の塗工層を形成する塗料の表面張力が下層の塗工層を形成する塗料の表面張力よりも大きい場合に、ウェブの走行方向を、スライド面を流下する塗料層の上流方向へ向かって走行するようにして、スライド面における塗工液の積層順序をウェブ面で逆転させるようにすることが提案されている（特許文献３）。図３は上記文献に開示されたスライドダイヘッド式の塗工装置の図面である。図において、３はスライドダイヘッド、３ａはスライド面、４は定量ポンプ、ｔは塗料、ｗはウェブ、ｃは塗料カーテンである。

上記図３に示すスライドダイヘッド式の塗工装置を、図３とは逆に、上層の塗工層を形成する塗料の表面張力が下層の塗工層を形成する塗料の表面張力よりも小さい場合に使用しようとすると、ウェブｗの走行方向を逆にするか、スライドダイヘッド３の向きを逆にするかであるが、ウェブｗの走行方向を逆にするのは通常困難なので、スライドダイヘッド３の向きを逆にすることが現実的な選択肢である。しかし、スライドダイヘッド３は重量が重い上、配管が接続されているので、スライドダイヘッド３の向きを逆にすることもかなり大変な作業になる。

さらに、このスライドダイヘッド式の塗工装置には次のような問題がある。すなわち、一般に、塗工を始める前には、安定した塗料カーテンを形成するまで、ウェブを走行させないで、カーテンヘッドに塗料を供給し、しばらくの間塗料を噴出させておくが、この間２つの塗料が混じり合うため、それぞれの塗料が異なる場合には塗料を回収することができない。一方、図２に示す塗工装置の場合には、それぞれのカーテンヘッド１ａ、１ｂから落下する塗料を別々のカラーパンで受けてやれば回収することができる。

本発明は図２や図３に示される発明のかかる問題点を解決し改良するために案出されたものであり、２層以上の表面張力が異なる塗料をウェブ上に塗工する場合において、ガイドシート２など斜面上では常に表面張力大きい方の塗料が下層になるようにして、塗料層の間の界面の乱れの発生を防止し、安定した塗工の可能な塗工装置および塗工方法を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため本発明の塗工装置は、搬送されるウェブ面上に塗料を多層に塗布する塗工装置であって、任意の間隔をもって配設され、塗料をそれぞれ下方に向けて噴出させる複数のカーテンヘッドと、前記複数のカーテンヘッドからそれぞれ順次、斜面に向かって噴出される塗料を、該斜面上を移動させるに伴い順番に積層して多層の塗料層を形成し、該斜面の終端部の下向きのカーテンガイド部から塗料カーテンを形成してウェブ面上に該塗料層を移行させるガイドシートとからなり、該ガイドシートは、ウェブの進行方向に向かって下降する斜面になっているものと、ウェブの進行方向と反対方向に向かって下降する斜面になっているものとを取り付け換え可能になっているものである。

また、本発明の塗工方法は、搬送されるウェブ面上に塗料を多層に塗布する塗工方法であって、任意の間隔をもって配設され、塗料をそれぞれ下方に向けて噴出させる複数のカーテンヘッドと、前記複数のカーテンヘッドからそれぞれ順次、斜面に向かって噴出される塗料を、該斜面上を移動させるに伴い順番に積層して多層の塗料層を形成し、該斜面の終端部の下向きのカーテンガイド部から塗料カーテンを形成してウェブ面上に該塗料層を移行させるガイドシートとからなり、該ガイドシートは、ウェブの進行方向に向かって下降する斜面になっているものと、ウェブの進行方向と反対方向に向かって下降する斜面になっているものとを取り付け換え可能になっていて、ウェブ面上に塗布したときに上層となる塗層を形成する塗料の表面張力が、下層となる塗層を形成する塗料の表面張力より小さいときには、ウェブの進行方向に向かって下降する斜面になっているガイドシートを使用し、ウェブ面上に塗布したときに上層となる塗層を形成する塗料の表面張力が、下層となる塗層を形成する塗料の表面張力より大きいときには、ウェブの進行方向と反対方向に向かって下降する斜面になっているガイドシートを使用するものである。

以上説明したように、本発明の塗工装置および塗工方法は２層以上の塗料をウェブ上に塗工する際、ウェブ上の各塗工層を形成する塗料の表面張力が異なる場合において、ガイドシートの下降する斜面の向きを反転させるだけで、斜面上では常に表面張力の大きい方の塗料層が下層となるようにして両方の塗料層の間の界面乱れが発生しないようにし、安定した塗工が可能になるなどの優れた効果を有する。

以下本発明の１実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本発明の塗工装置の部分側断面図である。図１において、実線で示したものは図２と同じ塗工装置であり、符号も同じにしてある。１点鎖線で示したものは、ガイドシートの向きを反対にしたものである。

まず、図１において、実線で示したもの（塗工層ｓｂ（上層）を形成する塗料ｔｂの表面張力が塗工層ｓａ（下層）を形成する塗料ｔａの表面張力よりも小さい場合）について説明する。実線で示した２層式カーテンコータは塗料ｔａ、ｔｂをそれぞれ下方に向け噴出させる２個のカーテンヘッド１ａ、１ｂと、前記２個のカーテンヘッド１ａ、１ｂからそれぞれ順次斜面２ａに向かって噴出される塗料ｔａ、ｔｂを、該斜面２ａ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、該斜面２ａの下端部の下向きのカーテンガイド部２ｂから該塗料層を塗料カーテンｃａ、ｃｂとしてウェブｗ面上に移行させるガイドシート２とを有している。このようにして走行するウェブｗ面上に２層の塗工層ｓａ（下層）、ｓｂ（上層）を形成する。この際、塗料ｔｂの表面張力は塗料ｔａの表面張力よりも小さく、斜面２ａ上で塗料層ｃａと塗料層ｃｂとの間の界面に乱れが発生することは無い。

次に、図１において、１点鎖線で示したもの（塗工層ｓｂ（上層）を形成する塗料ｔｂの表面張力が塗工層ｓａ（下層）を形成する塗料ｔａの表面張力よりも大きい場合）について説明する。なお、図において、５はウェブｗの進行方向６と反対方向に向かって下降する斜面を有しているガイドシートであり、５ａはガイドシート５の斜面であり、５ｂは斜面５ａの終端部の下向きのカーテンガイド部である。１点鎖線で示した２層式カーテンコータは塗料ｔａ、ｔｂをそれぞれ下方に向け噴出させる２個のカーテンヘッド１ａ、１ｂと、前記２個のカーテンヘッド１ａ、１ｂからそれぞれ順次斜面５ａに向かって噴出される塗料ｔａ、ｔｂを、該斜面５ａ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、該斜面５ａの下端部の下向きのカーテンガイド部５ｂから該塗料層を塗料カーテンｃａ、ｃｂとしてウェブｗ面上に移行させるガイドシート５とを有している。このようにして走行するウェブｗ面上に２層の塗工層ｓａ（下層）、ｓｂ（上層）を形成する。この際、塗料ｔｂの表面張力は塗料ｔａの表面張力よりも大きく、斜面５ａ上で塗料層ｃａと塗料層ｃｂとの間の界面に乱れが発生することは無い。

次に、本実施形態の作用と効果を説明する。以上説明したように、本発明の塗工装置および塗工方法は２層の塗料ｔａ、ｔｂをウェブｗ上に塗工する際、ウェブｗ上の各塗工層ｓａ（下層）、ｓｂ（上層）を形成する塗料ｔａ、ｔｂの表面張力が異なる場合において、ガイドシートの下降する斜面の向きを反転させて、ウェブｗの進行方向６に向かって下降する斜面２ａになっているガイドシート２と、ウェブｗの進行方向６と反対方向に向かって下降する斜面５ａになっているガイドシート５とを取り替えるだけで、斜面２ａまたは５ａ上では常に表面張力の大きい方の塗料層が下層となるようにして両方の塗料層の間の界面乱れが発生しないようにしているので、安定した塗工が可能になる。このように、本発明は、図２に示した先の出願発明の改良にかかるものであり、図３に示すスライドダイヘッド式の塗工装置において、各塗料の表面張力の大きさの関係が逆転したときに、スライドダイヘッドの向きを逆にするための作業を必要としないし、運転開始時の塗料の回収も容易である。

本発明は以上述べた実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。たとえば、３層の塗工層を形成する場合に、下層の２層を形成する塗料は表面張力がほぼ同じであり、上層の１層を形成する塗料は表面張力が他の２層と異なる場合にも適用することができる。

本発明の塗工装置の部分側断面図である。 従来の塗工装置の部分側断面図である。 スライドダイヘッド式の塗工装置の図面である。

符号の説明

１ａ，１ｂ カーテンヘッド
２ ガイドシート
２ａ ガイドシートの斜面
２ｂ カーテンガイド部
３ スライドダイヘッド
３ａ スライド面
５ ガイドシート
５ａ ガイドシートの斜面
５ｂ カーテンガイド部

Claims (2)

1. 搬送されるウェブ面上に塗料を多層に塗布する塗工装置であって、任意の間隔をもって配設され、塗料をそれぞれ下方に向けて噴出させる複数のカーテンヘッドと、前記複数のカーテンヘッドからそれぞれ順次、斜面に向かって噴出される塗料を、該斜面上を移動させるに伴い順番に積層して多層の塗料層を形成し、該斜面の終端部の下向きのカーテンガイド部から塗料カーテンを形成してウェブ面上に該塗料層を移行させるガイドシートとからなり、該ガイドシートは、ウェブの進行方向に向かって下降する斜面になっているものと、ウェブの進行方向と反対方向に向かって下降する斜面になっているものとを取り付け換え可能になっていることを特徴とする塗工装置。
2. 搬送されるウェブ面上に塗料を多層に塗布する塗工方法であって、任意の間隔をもって配設され、塗料をそれぞれ下方に向けて噴出させる複数のカーテンヘッドと、前記複数のカーテンヘッドからそれぞれ順次、斜面に向かって噴出される塗料を、該斜面上を移動させるに伴い順番に積層して多層の塗料層を形成し、該斜面の終端部の下向きのカーテンガイド部から塗料カーテンを形成してウェブ面上に該塗料層を移行させるガイドシートとからなり、該ガイドシートは、ウェブの進行方向に向かって下降する斜面になっているものと、ウェブの進行方向と反対方向に向かって下降する斜面になっているものとを取り付け換え可能になっていて、ウェブ面上に塗布したときに上層となる塗層を形成する塗料の表面張力が、下層となる塗層を形成する塗料の表面張力より小さいときには、ウェブの進行方向に向かって下降する斜面になっているガイドシートを使用し、ウェブ面上に塗布したときに上層となる塗層を形成する塗料の表面張力が、下層となる塗層を形成する塗料の表面張力より大きいときには、ウェブの進行方向と反対方向に向かって下降する斜面になっているガイドシートを使用することを特徴とする塗工方法。

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