JP5228226B2 - 感熱紙の製造装置 - Google Patents

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    • B05C5/007Slide-hopper coaters, i.e. apparatus in which the liquid or other fluent material flows freely on an inclined surface before contacting the work
    • B05C5/008Slide-hopper curtain coaters

Description

本発明は、感熱紙の製造装置に係り、特にカーテン塗工機による感熱紙の製造装置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(特許文献1)。
特開2006−249611
図4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、スリットda、db内を流れる塗料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プレート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、矢印はウェブwの進行方向である。
かかる2層式カーテンコータによって感熱紙を製造することがある。感熱紙はウェブw上に感熱層を塗工し、その上に保護層を塗工して製造される。この感熱紙は塗工・乾燥後カレンダで平滑にされるが、感熱層の塗工幅よりも保護層の塗工幅の方が狭いと感熱層が直接カレンダロールに当たりロール面を汚して操業に支障をきたすことになるので、感熱層の塗工幅よりも保護層の塗工幅の方が広く、感熱層が保護層で全て覆われることが要求される。
このような感熱紙製造用塗工装置において、塗工しようとするウェブwの幅を変更する場合がある。その場合に感熱層塗工用カーテンヘッド1aから噴出される塗料taの幅をウェブwの幅に合わせて変更しなければならない。カーテンヘッド1aから噴出される塗料taの幅を変更するにはカーテンヘッド1a内で塗料taが流れるスリットdaの両端部に噴出幅に合わせて詰め物を挿入して行うか、スリットdaの両端部に移動式のデッケルを挿入して行う。
詰め物を挿入して行う場合には、その都度機械を停止し詰め物を交換して行うが、停止のため生産効率が悪化したり、交換しようとする詰め物が固まってしまって、なかなか取り出せないことがある。移動式のデッケルの場合にはその都度機械を止めなくともよいが、長時間運転後には固まってしまい動かなくなったり、スリットdaとデッケルの隙間から塗料が漏れたり、スリットの幅は一般に0.3〜0.5mmと狭いのでデッケルの挿入には技術的に困難を伴う。
一方、保護層塗工用カーテンヘッド1bについてはウェブwの幅を変更してもカーテンヘッド1bから噴出される塗料tbの幅は変更する必要はなく全幅で噴出すればよい。カーテンヘッド1bから噴出される塗料tbの幅がウェブwの幅よりも広い場合にはウェブwの幅よりも広い分の塗料tbはウェブwのパスの下方に設けたカラーパン内に落下し回収されるからである。
本発明は従来技術のかかる問題点に鑑み案出したものであり、ウェブに合わせて感熱層の塗工幅を変更する際、感熱層塗工用カーテンヘッドから噴出される塗料の幅を変更することなく、全幅で噴出させ、噴出後に中央部分と両端部分とに分離し、中央部分はウェブに塗工し、両端部分は回収することにより、感熱層塗工用カーテンヘッドから噴出される塗料の幅を変更する場合の技術的問題点を克服するとともに、表面張力により塗料のエッジ部に発生するネックイン(幅が狭まるとともにその分厚くなること)を防ぐことと、保護層塗工用カーテンヘッドから噴出する塗料のガイドプレート上の着地点の位置を工夫することによりガイドプレート上での感熱層塗料のネックインを防ぐ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感熱紙の製造装置は上流側に設けられ感熱層塗料を下方に向けて噴出させる感熱層用カーテンヘッドと、下流側に設けられ保護層塗料を下方に向けて噴出させる保護層用カーテンヘッドと、これらのカーテンヘッドから噴出した塗料を斜面上で受けて斜面に沿って流下させ下端の下向きのカーテンガイドから塗料カーテンとしてウェブ面上に移行させるガイドプレートとを有してなる感熱紙用カーテン塗工機において、上記感熱層用カーテンヘッドの下方であって上記ガイドプレート上流側の両端部に互いに面対称になって対峙して設けられ、位置が幅方向に調節可能になっており、上面がガイドプレートの勾配と逆の勾配となっていて、感熱層用カーテンヘッドから噴出する感熱層塗料の中央部分をガイドプレート上に流し、感熱層用カーテンヘッドから噴出する感熱塗料の両端部分をその上面上をガイドプレート上の流れと反対方向に流す塗工幅調整装置を有しており、該塗工幅調整装置は、ガイドプレートの上端から下方に向かって延在し内側の面が互いに平行であるとともに塗工機のセンターラインに平行であって上記ガイドプレート上面に当接しており、下端が尖っていて下端から上方に向かって外側に拡幅している1対のプレート上エッジガイドと、該プレート上エッジガイドの上端付近に固着され側面から見て楔型をしていて上面が上記ガイドプレートの勾配と逆の勾配になっている1対の補助ガイドと、該補助ガイドの上面に固着され上面が上記補助ガイドの上面と同じ勾配になっている1対の分離プレートとを有してなり、プレート上エッジガイドの内側の面、補助ガイドの内側の面および分離プレートの内側の面は同一の鉛直ガイド面をなしており、塗工幅調整装置の分離プレート上を流下する塗料はカラーパンによって回収されており、保護層用カーテンヘッドから噴出する保護塗料の幅は塗工幅調整装置の内側の面間の最大幅よりも大きく、保護層用カーテンヘッドから噴出する保護塗料のガイドプレート上の着地位置は上記プレート上エッジガイドの下端のわずかに上流側またはわずかに下流側であることを特徴とするものである。
上記塗工幅調整装置の位置の幅方向の調節は、プレート上エッジガイドの外側の側面に回転可能に取り付けられたねじ棒と、該ねじ棒と螺合するとともに上記ガイドプレートの端面に固着されたナット部材とからなる位置調整装置によって行われるようになっていてもよい。
本発明の作用効果は次のとおりです。
感熱層用カーテンヘッドから下方に向けて全幅で噴出した感熱層塗料は、下方に設けられた1対の塗工幅調整装置によって、中央部分と両端部分とに分離される。すなわち、噴出した感熱層塗料の両端部分はガイドプレートと反対の勾配を有する分離プレートに当たり、分離プレート上を流下してカラーパンによって回収される。一方、噴出した塗料の中央部分はそのまま流下して、ガイドプレートの上端付近に当たり、その斜面に沿って流下し下端の下向きのカーテンガイドから塗料カーテンとしてウェブ面上に移行する。その際塗料の中央部分は、塗工幅調整装置のプレート上エッジガイドの内側の面、補助ガイドの内側の面および分離プレートの内側の面は同一の鉛直ガイド面をなしているので、中央部分の両端がその鉛直ガイド面によってガイドされてガイドプレートの斜面に到達する。斜面上では感熱層塗料の流はプレート上エッジガイドの内側の面によってガイドされる。したがって、プレート上エッジガイドの下端まではネックインを起こすことは無い。
ガイドプレートの斜面上での感熱層塗料の流れはプレート上エッジガイドの下端から離れた直後からネックインが始まるが、保護層用カーテンヘッドから噴出する保護層塗料のガイドプレート上の着地位置は上記プレート上エッジガイドの下端のわずか(たとえば1〜2mm)に下流側であるので、ネックインが始まるか始まらないうちにガイドプレートの斜面上での感熱層塗料の流れはガイドプレートと保護層塗料の流れに挟まれることになり、感熱層塗料の流れにネックインは生じない。なお、保護層塗料の流れの両端部にはネックインは生じるが、この部分はウェブ面上では保護層の単層であり、感熱紙の機能を有さず、スリッタによって切除される部分なので問題ない。
また、保護層用カーテンヘッドから噴出する保護層塗料のガイドプレート上の着地位置が上記プレート上エッジガイドの下端のわずか(たとえば1〜2mm)に上流側であってもよい。この場合にはガイドプレートの斜面上での感熱層塗料の流れのネックインの問題は全くないが、感熱層塗料の流れのわずかな乱れが発生する可能性がある。
このようにウェブの幅の変更に合わせて塗工幅を変更する際、感熱層塗料を全幅で噴出させ、噴出後に中央部分と両端部分とに分離し、中央部分はウェブに塗工し、両端部分は回収するようにしたので、感熱層用カーテンヘッドから噴出される塗料の幅を変更するために、感熱層用カーテンヘッド内で塗料が流れるスリット両端部に噴出幅に合わせて詰め物を挿入したり、スリット両端部に移動式のデッケルを挿入したりする必要が無く、カーテンヘッド内がクリーンに保たれるとともに精度が維持される。また、ウェブの蛇行を検出して、それに連動して塗工幅調整装置を動かすことにより、ウェブと感熱層塗料カーテンの位置合せを自動的に行うようにすることもできる。さらに、表面張力により感熱層塗料のエッジ部に発生するネックインを防ぐことができるという効果がある。
保護層用カーテンヘッドから噴出する保護塗料の幅は塗工幅調整装置の内側の面間の最大幅よりも大きく、ウェブ面上では感熱層は保護層によって全体的に完全に覆われるので、感熱層がカレンダロールに直接当たることは無く、ロール表面の汚れの問題も生じない。
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は感熱紙の製造装置において保護塗料を噴出していない状態の図面であり、図1(A)は正面図であり、分かりやすくするため、保護層用カーテンヘッドは図示していない、図1(B)は側断面図(B−B矢視図)である。図2は感熱紙の製造装置において保護塗料を噴出している状態の図面であり、図2(A)は正面図であり、分かりやすくするため、保護層用カーテンヘッドは図示していない、図2(B)は側断面図(B−B矢視図)、図2(C)はウェブ面上における感熱層と保護層の関係を示す断面図(C−C矢視図)である。なお、図2(A)において、塗料のカーテンを示している部分の両端の濃い色の部分は保護層塗料tb単層の部分である。図3はプレート上エッジガイドの下端と保護層用カーテンヘッドから噴出する保護塗料のガイドプレート上の着地位置との関係を示す平面図である。なお、これらの図において、従来技術として図4を参照して説明したものと同様の部分は同じ符号を付している。
これらの図面において、1aは上流側に設けられ感熱層塗料taを下方に向けて噴出させる感熱層用カーテンヘッドである。1bは下流側に設けられ保護層塗料tbを下方に向けて噴出させる保護層用カーテンヘッドである。2はこれらのカーテンヘッド1a、1bから噴出した塗料を斜面2a上で受けて斜面2aに沿って流下させ下端の下向きのカーテンガイド2bから塗料カーテンcとしてウェブw面上に移行させるガイドプレートである。ガイドプレート2の上端は塗料の流れる斜面と反対の勾配を有する折れ曲がり部2cを有している。9は感熱層用カーテンヘッド1aの下方であって上記ガイドプレート2上流側の両端部に互いに面(塗工機センターラインclを含む鉛直面)対称になって対峙して設けられ、位置が幅方向に調節可能になっており、上面がガイドプレート2の勾配と逆の勾配となっていて、感熱層用カーテンヘッド1aから噴出する感熱層塗料taの中央部分tacをガイドプレート2上に流し、感熱層用カーテンヘッド1aから噴出する感熱塗料taの両端部分taeを、その上面上をガイドプレート2上の流れと反対方向に流す塗工幅調整装置である。
塗工幅調整装置9は、ガイドプレート2の上端から下方に向かって延在し、内側の面が互いに平行であるとともに塗工機のセンターラインclに平行であり、上記ガイドプレート2上面に当接しており、下端が尖っていて下端から上方に向かって外側に拡幅している1対のプレート上エッジガイド3と、該プレート上エッジガイド3の上端付近に固着され側面から見て楔型をしていて上面が上記ガイドプレートの勾配と逆の勾配になっている1対の補助ガイド4と、該補助ガイド4の上面に固着され上面が上記補助ガイドの上面と同じ勾配になっている1対の分離プレート5とを有している。プレート上エッジガイド3の下端3a付近は図1および図2に示すように厚さが薄くなっている。分離プレート5は先端が図のように下方に折れ曲がっている。
プレート上エッジガイド3の内側の面、補助ガイド4の内側の面および分離プレート5の内側の面は図1および図2に示すように同一の鉛直ガイド面9aをなしている。塗工幅調整装置9の分離プレート5上を流下する塗料taeはカラーパン7によって回収されている。
6は位置調整装置であり、塗工幅調整装置9の位置の幅方向の調節を行う。位置調整装置6はプレート上エッジガイド3の外側の側面に回転可能に取り付けられたねじ棒6aと、該ねじ棒6aと螺合するとともに上記ガイドプレート2の端面に固着されたナット部材6bとからなる。
保護層用カーテンヘッド1bから噴出する保護塗料tbの幅は塗工幅調整装置9の内側の面9a間の最大幅よりも大きく、保護層用カーテンヘッド1bから噴出する保護塗料のガイドプレート2上の着地位置Xは、図3に示すように、上記プレート上エッジガイド3の下端3aのわずか(たとえば、1〜2mm)に上流側、または、わずか(たとえば、1〜2mm)に下流側である。8はカーテンガイド2bからウェブwに至る部分にカーテンcを挟むように設けられた、鉛直ガイド面を有する1対のエッジガイドであり、ネックインを防止する。
次に本実施形態の作用を説明する。
感熱層用カーテンヘッド1aから下方に向けて全幅で噴出した感熱層塗料taは、下方に設けられた1対の塗工幅調整装置9によって、中央部分tacと両端部分taeとに分離される。すなわち、噴出した感熱層塗料taの両端部分taeはガイドプレート2と反対の勾配を有する分離プレート5に当たり、分離プレート5上を流下してカラーパン7によって回収される。一方、噴出した塗料taの中央部分tacはそのまま流下して、ガイドプレート2の上端付近に当たり、その斜面2aに沿って流下し下端の下向きのカーテンガイド2bから塗料カーテンcとしてウェブw面上に移行する。その際塗料taの中央部分tacは、塗工幅調整装置のプレート上エッジガイド3の内側の面、補助ガイド4の内側の面および分離プレート5の内側の面は同一の鉛直ガイド面9aをなしているので、中央部分tacの両端がその鉛直ガイド面9aによってガイドされてガイドプレート2の斜面2aに到達する。斜面2a上では感熱層塗料tacの流はプレート上エッジガイド3の内側の面によってガイドされる。したがって、プレート上エッジガイド3の下端3aまではネックインを起こすことは無い。
ガイドプレート2の斜面2a上での感熱層塗料taの流れはプレート上エッジガイド3の下端3aから離れた直後からネックインが始まるが、保護層用カーテンヘッド1bから噴出する保護層塗料tbのガイドプレート2上の着地位置Xは上記プレート上エッジガイド3の下端3aのわずか(たとえば1〜2mm)に下流側であるので、ネックインが始まるか始まらないうちにガイドプレート2の斜面2a上での感熱層塗料の流れはガイドプレート2と保護層塗料tbの流れに挟まれることになり、感熱層塗料taの流れにネックインは生じない。なお、保護層塗料tbの流れの両端部にはネックインは生じるが、この部分はウェブw面上では保護層sbの単層であり、感熱紙の機能を有さず、スリッタによって切除される部分なので問題ない。
また、保護層用カーテンヘッド1bから噴出する保護層塗料tbのガイドプレート上の着地位置Xが上記プレート上エッジガイド3の下端3aのわずか(たとえば1〜2mm)に上流側であってもよい。この場合にはガイドプレート2の斜面2a上での感熱層塗料tacの流れのネックインの問題は全くないが、感熱層塗料tacの流れの両端部分のわずかな乱れが発生する可能性がある。
このようにウェブwの幅の変更に合わせて塗工幅を変更する際、感熱層塗料taを全幅で噴出させ、噴出後に中央部分tacと両端部分taeとに分離し、中央部分tacはウェブwに塗工し、両端部分taeは回収するようにしたので、感熱層用カーテンヘッド1aから噴出される塗料taの幅を変更するために、感熱層用カーテンヘッド1a内で塗料が流れるスリットda両端部に噴出幅に合わせて詰め物を挿入したり、スリットda両端部に移動式のデッケルを挿入したりする必要が無く、カーテンヘッド1a内がクリーンに保たれるとともに精度が維持される。また、ウェブwの蛇行を検出して、それに連動して塗工幅調整装置9を動かすことにより、ウェブwと感熱層塗料カーテンcaの位置合せを自動的に行うようにすることもできる。さらに、表面張力により感熱層塗料taのエッジ部に発生するネックインを防ぐことができるという効果がある。
保護層用カーテンヘッド1bから噴出する保護塗料tbの幅は塗工幅調整装置9の内側の面9a間の最大幅よりも大きく、ウェブw面上では感熱層saは保護層sbによって全体的に完全に覆われるので、感熱層saがカレンダロールに直接当たることは無く、ロール表面の汚れの問題も生じない。
本発明は以上説明したような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、位置調整装置6はねじ棒6aとナット部材6bとの組み合わせについて説明したが、これに限らずピニオンとラックの組み合わせやリニアモータなどであってもよい。
感熱紙の製造装置において保護塗料を噴出していない状態の図面であり、図1(A)は正面図であり、分かりやすくするため、保護層用カーテンヘッドは図示していない、図1(B)は側断面図(B−B矢視図)である。 感熱紙の製造装置において保護塗料を噴出している状態の図面であり、図2(A)は正面図であり、分かりやすくするため、保護層用カーテンヘッドは図示していない、図2(B)は側断面図(B−B矢視図)、図2(C)はウェブ面上における感熱層と保護層の関係を示す断面図(C−C矢視図)である。 プレート上エッジガイドの下端と保護層用カーテンヘッドから噴出する保護塗料のガイドプレート上の着地位置との関係を示す平面図である。 従来のカーテン塗工装置の部分側断面図である。
符号の説明
1a 感熱層用カーテンヘッド
1b 保護層用カーテンヘッド
2 ガイドプレート
2b カーテンガイド
3 プレート上エッジガイド
4 補助ガイド
5 分離プレート
6 位置調整装置
7 カラーパン
9 塗工幅調整装置
9a 鉛直ガイド面

Claims (2)

  1. 上流側に設けられ感熱層塗料を下方に向けて噴出させる感熱層用カーテンヘッドと、下流側に設けられ保護層塗料を下方に向けて噴出させる保護層用カーテンヘッドと、これらのカーテンヘッドから噴出した塗料を斜面上で受けて斜面に沿って流下させ下端の下向きのカーテンガイドから塗料カーテンとしてウェブ面上に移行させるガイドプレートとを有してなる感熱紙用カーテン塗工機において、上記感熱層用カーテンヘッドの下方であって上記ガイドプレート上流側の両端部に互いに面対称になって対峙して設けられ、位置が幅方向に調節可能になっており、上面がガイドプレートの勾配と逆の勾配となっていて、感熱層用カーテンヘッドから噴出する感熱層塗料の中央部分をガイドプレート上に流し、感熱層用カーテンヘッドから噴出する感熱塗料の両端部分をその上面上をガイドプレート上の流れと反対方向に流す塗工幅調整装置を有しており、該塗工幅調整装置は、ガイドプレートの上端から下方に向かって延在し内側の面が互いに平行であるとともに塗工機のセンターラインに平行であって上記ガイドプレート上面に当接しており、下端が尖っていて下端から上方に向かって外側に拡幅している1対のプレート上エッジガイドと、該プレート上エッジガイドの上端付近に固着され側面から見て楔型をしていて上面が上記ガイドプレートの勾配と逆の勾配になっている1対の補助ガイドと、該補助ガイドの上面に固着され上面が上記補助ガイドの上面と同じ勾配になっている1対の分離プレートとを有してなり、プレート上エッジガイドの内側の面、補助ガイドの内側の面および分離プレートの内側の面は同一の鉛直ガイド面をなしており、塗工幅調整装置の分離プレート上を流下する塗料はカラーパンによって回収されており、保護層用カーテンヘッドから噴出する保護塗料の幅は塗工幅調整装置の内側の面間の最大幅よりも大きく、保護層用カーテンヘッドから噴出する保護塗料のガイドプレート上の着地位置は上記プレート上エッジガイドの下端のわずかに上流側またはわずかに下流側であることを特徴とする感熱紙の製造装置。
  2. 上記塗工幅調整装置の位置の幅方向の調節は、プレート上エッジガイドの外側の側面に回転可能に取り付けられたねじ棒と、該ねじ棒と螺合するとともに上記ガイドプレートの端面に固着されたナット部材とからなる位置調整装置によって行われる請求項1記載の感熱紙の製造装置。
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