JP5239008B2 - 塗工機の塗工幅調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、塗工機の塗工幅調整装置に係り、特にカーテン塗工を行う塗工機の塗工幅調整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５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。

上記のような塗工装置において、塗工しようとするウェブｗの幅を変更する場合がある。その場合にカーテンヘッド１から噴出される塗料ｔ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１から噴出される塗料ｔの幅を変更するにはカーテンヘッド１内で塗料ｔが流れるスリットｄ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ｄ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。

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、ウェブに合わせて塗工幅を変更する際、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、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機の塗工幅調整装置は塗料を下方に向けて噴出させるカーテンヘッドと、カーテンヘッドから噴出した塗料を斜面上端付近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カーテン塗工機において、ガイドプレート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いる塗工機の塗工幅調整装置であって、該塗工機の塗工幅調整装置は、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り上記ガイドプレート上面に当接している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、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いることを特徴とするものである。

上記塗工機の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。

なお、本発明の塗工機の塗工幅調整装置はカーテンヘッド１台を使用し、単層の塗工を行う場合にはそのまま適用できるものであるし、カーテンヘッドを２台以上使用し、複数層の塗工を行う場合には最上段のカーテンヘッドについて適用できるものである。

本発明の作用効果は次のとおりです。

カーテンヘッドから下方に向けて全幅で噴出した塗料は、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、ネックインを起こすことなくガイドプレート上を流下する。

このようにウェブに合わせて塗工幅を変更する際、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、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、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。

なお、ガイドプレート上のプレート上エッジガイドの下端より下の部分やカーテンガイドからウェブに至る部分でネックインを起こすことが考えられるが、これらについては特に本発明とは関係がないので詳細な説明は省略するが、プレート上エッジガイドをガイドプレート下端まで延長するとか、カーテンガイドからウェブに至る部分に、塗料の中央部分を挟むように１対の鉛直ガイド面を有するエッジガイドを設ければよい。

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は塗工幅の狭い場合の塗工幅調整装置の図面であり、図１（Ａ）は端部の側断面図（Ａ−Ａ矢視図）、図１（Ｂ）は背面図（Ｂ−Ｂ矢視図）である。図２は塗工幅の狭い場合の塗工幅調整装置の図面であり、図２（Ｃ）は中央部分の側断面図（Ｃ−Ｃ矢視図）、図２（Ｄ）は正面図（Ｄ−Ｄ矢視図）である。図３は塗工幅の広い場合の塗工幅調整装置の図面であり、図３（Ａ）は端部の側断面図（Ａ−Ａ矢視図）、図３（Ｂ）は背面図（Ｂ−Ｂ矢視図）である。図４は塗工幅の広い場合の塗工幅調整装置の図面であり、図４（Ｃ）は中央部分の側断面図（Ｃ−Ｃ矢視図）、図４（Ｄ）は正面図（Ｄ−Ｄ矢視図）である。なお、これらの図において、従来技術として図５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、１は塗料ｔを下方に向けて噴出させるカーテンヘッドである。２はカーテンヘッド１から噴出した塗料ｔを斜面上端付近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２ｂから塗料カーテンｃとしてウェブｗ面上に移行させ、塗工層ｓを形成す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は塗工幅調整装置であり、ガイドプレート２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いる。

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。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２および図４に示すように同一の鉛直ガイド面９ａをなしている。

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。

次に本実施形態の作用を説明する。

カーテンヘッド１から下方に向けて全幅で噴出した塗料ｔ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ｔｃと両端部分ｔｅとに分離される。すなわち、噴出した塗料ｔの両端部分ｔｅ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ｔの中央部分ｔｃ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面上に移行し、塗工層ｓを形成する。その際塗料の中央部分ｔｃは、塗工幅調整装置９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、塗料の中央部分ｔｃの両端がその鉛直ガイド面９ａによってガイドされ、ネックインを起こすことなくガイドプレート２に到達し、ガイドプレート２上を流下する。

このようにウェブｗに合わせて塗工幅を変更する際、塗料ｔを全幅で噴出させ、噴出後に中央部分ｔｃと両端部分ｔｅとに分離し、中央部分ｔｃはウェブｗに塗工し、両端部分ｔｅは回収するようにしたので、カーテンヘッド１から噴出される塗料ｔの幅を変更するために、カーテンヘッド１内で塗料が流れるスリットｄ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ｄ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１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とカーテンｃ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。

なお、ガイドプレート２上のプレート上エッジガイド３の下端より下の部分やカーテンガイド２ｂからウェブｗに至る部分でネックインを起こすことが考えられるが、これらについては特に本発明とは関係がないので詳細な説明は省略するが、プレート上エッジガイド３をガイドプレート２下端まで延長するとか、カーテンガイド２ｂからウェブｗに至る部分に、塗料の中央部分ｔｃを挟むように１対の鉛直ガイド面を有するエッジガイドを設ければよい。

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、以上説明した実施形態ではカーテンヘッド１を１台使用し、単層の塗工を行う場合について説明したが、カーテンヘッド１を２台以上使用し、複数層の塗工を行う場合には最上流のカーテンヘッド１について適用できるものである。また、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。

塗工幅の狭い場合の塗工幅調整装置の図面であり、（Ａ）は端部の側断面図（Ａ−Ａ矢視図）、（Ｂ）は背面図（Ｂ−Ｂ矢視図）である。 塗工幅の狭い場合の塗工幅調整装置の図面であり、（Ｃ）は中央部分の側断面図（Ｃ−Ｃ矢視図）、（Ｄ）は正面図（Ｄ−Ｄ矢視図）である。 塗工幅の広い場合の塗工幅調整装置の図面であり、（Ａ）は端部の側断面図（Ａ−Ａ矢視図）、（Ｂ）は背面図（Ｂ−Ｂ矢視図）である。 塗工幅の広い場合の塗工幅調整装置の図面であり、（Ｃ）は中央部分の側断面図（Ｃ−Ｃ矢視図）、（Ｄ）は正面図（Ｄ−Ｄ矢視図）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

１ 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. 塗料を下方に向けて噴出させるカーテンヘッドと、カーテンヘッドから噴出した塗料を斜面上端付近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カーテン塗工機において、ガイドプレート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いる塗工機の塗工幅調整装置であって、該塗工機の塗工幅調整装置は、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り上記ガイドプレート上面に当接している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、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いることを特徴とする塗工機の塗工幅調整装置。
2. 上記塗工機の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記載の塗工機の塗工幅調整装置。

Images