JP5239011B2 - タンデム型カーテンコータのエアーカット装置 - Google Patents

Description

本発明は２台のダイを使用し、高速で走行するウェブ上面に２層または３層以上同時塗工するタンデム型のカーテンコータのエアーカット装置に関する。

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ダイ（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。

ところで、塗料のカーテン膜はダイを離れると自重落下するが、カーテン膜は薄い膜状であるため、わずかな風圧でも揺れていまい、カーテン膜が揺れるとウェブへの塗工面が悪くなってしまうという問題がある。カーテン膜に作用する風はウェブが走行するときに随伴する随伴エアーによるものであり、ウェブの走行速度が６００ｍ／ｍｉｎを超えるような高速になってくると随伴エアーの流速も早くなるため、カーテン膜が揺らされてしまい塗工できなくなってしまう。

このような随伴エアーを非接触でカットする装置が特許文献１に開示されている。
特開２００２−１９２０４６号図３は特許文献１に開示されたカーテンコータのエアーカット装置の側面図である。図において、ａはダイ、ｂは塗料、ｃはカーテン膜、ｄはコーターロール、ｅはパンであり、コーターの運転開始時に塗料を回収する。ｋはガイドロール、ｗはウェブ、ｆは随伴エアーである。Ａはエアチャンバ、ｇはエアーカット用ノズル、ｈはガイドプレート、ｉはサクションボックス、ｊは隙間である。

エアチャンバＡは内側をコーターロールｄの曲率に合わせて円弧面とし、コーターロールｄのほぼ全長をカバーする長さとなっている。エアチャンバＡは図示しない圧縮空気源に接続されている。エアチャンバＡの内面とコーターロールｄの表面との間には１０ｍｍ程度の隙間ｊが設けられ、ウェブｗが走行中にうねってもエアチャンバＡの内面と接触しないようになっている。

エアチャンバＡの下流側の端部にはエアーカット用ノズルｇとガイドプレートｈが設けられている。エアーカット用ノズルｇは上流方向で、かつ、斜め下方向にエアーを噴出し、そのエアーはカウンターエアーｍとなって隙間ｊ内を流れる。エアーカット用ノズルｇから噴出するエアーの流速はウェブｗの速度の１．２〜１．５倍程度であるのがよく、エアーカット用ノズルｇから噴出するエアーとウェブｗの間の角度は３〜３０°程度とする。

ガイドプレートｈとウェブｗの間の隙間は狭く、かつ、エアーカット用ノズルｇから噴出するエアーのエジェクター効果によってガイドプレートｈとウェブｗの間の隙間には風速ゼロとなる静穏な領域となるので、新たな随伴エアーが発生せず、カーテン膜ｃに揺れが発生することが無くなる。

一方、サクションボックスｉはエアチャンバＡの上流側に設けられ、図示しない排気装置に接続されており、随伴エアーｆの一部とカウンターエアーｍを回収する。

以上説明したエアーカット装置は１台のダイを使用する通常のカーテンコータについては問題なく使用することができる。ところが、２または３台以上のダイを使用し、２層または３層以上同時塗工するタンデム型のカーテンコータに使用する場合には上流側のダイについては問題なく使用することができるが、上流側のダイで塗工されたウェブ上面にさらに下流側のダイで塗工する場合には、その間に新たに発生する随伴エアーを処理することができない。

本発明はこのような問題点に鑑みて案出されたものであり、上流側のダイで塗工されたウェブ上面にさらに下流側のダイで塗工する場合において、上流側のダイと下流側のダイとの間に設けられ、その間に新たに発生する随伴エアーをカットするタンデム型カーテンコータのエアーカット装置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タンデム型カーテンコータのエアーカット装置は高速で走行するウェブ上面に２層または３層以上同時塗工するタンデム型のカーテンコータにおいて、上流側のダイと下流側のダイとの間に設けられ、上流側で塗工されたウェブ上面の随伴エアーが下流側のカーテンに影響しないように随伴エアーをカットするエアーカット装置であって、圧縮空気源に接続されマシン幅方向に水平に延びる下部が円弧面となっている筒状のブローチャンバーと、該ブローチャンバーのウェブ走行方向下流側の側面に沿ってマシン幅方向に延びて設けられるブローボックスと、該ブローチャンバーのウェブ走行方向上流側の側面から上面に沿ってマシン幅方向に延びて設けられるサクションボックスとからなり、ブローチャンバーとブローボックスとは絞りを介して接続されており、上記ブローボックス内部の底面とブローチャンバー外面とによってウェブ走行方向上流方向で、かつ、下方向にカウンターエアーを噴出するエアーカット用ノズルが形成されており、ブローボックスの下部には塗工されたウェブ上面との間に、ウェブ走行方向下流側のカーテンに向かって延びる狭い隙間を形成する下流側ガイドプレートが取付けられており、上記サクションボックスは排気装置に接続される上部サクションボックスと上部サクションボックスに絞りを介して接続される下部サクションボックスとからなり、下部サクションボックス下部には塗工されたウェブ上面との間に隙間を形成する上流側ガイドプレートが取付けられており、上流側ガイドプレートのウェブ走行方向下流側の端部とブローチャンバー外面との間にエアー吸入口が形成されている。

エアーカット装置の下方に高速で走行するウェブを下から支持してウェブのバタツキを防止するスタビライザーロールが設けられるのが好ましい。

下流側ガイドプレートとウェブ上面との間の隙間は０〜５ｍｍであるのが好ましい。

本発明の作用効果は次のとおりです。

２台のダイを使用しウェブ上面に２層または３層以上同時塗工するタンデム型のカーテンコータにおいては、上流側で塗工されたウェブ上面に下流側のダイで塗工する際、上流側での塗工面が安定してから下流側のダイで塗工しなければならないので、２台のダイをあまり接近させて配置することはできない。２台のダイをある程度離して配置した場合に上流側のダイでの塗工した後下流側のダイに到達するまでに新たに随伴エアーが発生し、それが下流側のダイのカーテン膜に影響するのでそれをカットする必要がある。

一方、図３で説明した従来のエアーカット装置では、エアーカットノズルで吹き付けたエアーがカウンターエアーとなって、上流側のダイのカーテン膜に影響することになるのでそれもカットする必要がある。

本発明は上流側のダイで塗工した後下流側のダイに到達するまでに新たに発生する随伴エアーをカットするとともに、エアーカット装置で発生するカウンターエアーをカットするものである。

このような問題を解決するため、本発明のタンデム型カーテンコータのエアーカット装置には、圧縮空気源に接続されマシン幅方向に水平に延びる下部が円弧面となっている筒状のブローチャンバーと、該ブローチャンバーのウェブ走行方向下流側の側面に沿ってマシン幅方向に延びて設けられるブローボックスと、該ブローチャンバーのウェブ走行方向上流側の側面から上面に沿ってマシン幅方向に延びて設けられるサクションボックスとが設けられている。

ブローチャンバーとブローボックスとは絞りを介して接続されている。絞りを設けたのは、絞りを流れるエアーは流速の大きい部分は流速の小さい部分よりも圧力損失が大きいので、幅方向のプロファイルを改善する効果があるからである。なお、以下説明する，その他の絞りについても同様である。

ブローボックス内部の底面は上流に向かって下り勾配の斜面になっており、ブローボックス内部の底面とブローチャンバー外面の該底面と対峙する部分とによってウェブ走行方向上流方向で、かつ、下方向にカウンターエアーを噴出するエアーカット用ノズルが形成されている。ブローチャンバー外面の該底面と対峙する部分は削ぎ落とされて平面を形成している。上記カウンターエアーはコアンダ効果によって大部分はブローチャンバー外面に沿って流れた後吸入されるのでウェブ上面に向かって強く吹き付けることは無い。なお、エアーカット用ノズルから噴出するカウンターエアーのウェブ上面に対する角度は３〜２０°程度であり、ブローボックス内の圧力は、ウェブの速度が１０００ｍ／ｍｉｎのときには２００ｍｍＡｑ程度、ウェブの速度が１５００ｍ／ｍｉｎのときには２５０〜３００ｍｍＡｑ程度とする。

ブローボックスの下部には塗工されたウェブ上面との間に、ウェブ走行方向下流側のカーテンに向かって延びる、０〜５ｍｍの狭い隙間を形成する下流側ガイドプレートが取付けられている。エアーカット用ノズルから噴出するエアーのエジェクター効果によって下流側ガイドプレートとウェブの間の隙間は上流側の方が下流側よりも圧力が低くなっており、新たに発生しようとする随伴エアーと方向が反対の流れを生じようとし、それらが互いに相殺し、風速ゼロとなる静穏な領域となるので、新たな随伴エアーが発生せず、下流側ダイのカーテン膜に揺れが発生することが無くなる。下流側ガイドプレートの下流側端部は下流側ダイのカーテン膜にできるだけ近づけるのが好ましく、その距離は２０〜４０ｍｍとするのがよい。

サクションボックスは排気装置に接続される上部サクションボックスと上部サクションボックスに絞りを介して接続される下部サクションボックスとからなる。絞りを設けたのは幅方向のプロファイルを改善する効果があるからである。

下部サクションボックス下部には塗工されたウェブ上面との間に隙間を形成する上流側ガイドプレートが取付けられており、上流側ガイドプレートのウェブ走行方向下流側の端部とブローチャンバー外面との間は狭くなっていて、エアー吸入口が形成されている。

上流側ガイドプレートとウェブ上面との間の隙間はあまり小さいと、随伴エアーが十分吸い込まれず、その一部が反転して上流側ダイのカーテン膜に影響する虞があるので、１０ｍｍ程度が好ましい。上記エアー吸入口からは随伴エアーとカウンターエアーを吸い込み、吸い込まれたエアーは下部サクションボックス上部から上部サクションボックスに流入し、外部に排出される。下部サクションボックスの下部は上記エアー吸入口から上方に向かって広がっている。

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は本発明のタンデム型カーテンコータのエアーカット装置の側方から見た断面図であり、図２はタンデム型カーテンコータの側面図である。なお、これらの図において図３で説明したものと同じものについては同じ符号を使用している。

先ず、タンデム型カーテンコータの全体について図２を用いて説明し、その後本発明のエアーカット装置について図１を用いて説明する。

図２において、１は本発明のエアーカット装置であり、後に詳しく説明する。１０ａは上流側ダイ、１０ｂは下流側ダイ、１１はエアーカット装置１の下方に設けられ、高速で走行するウェブｗを下から支持してウェブｗのバタツキを防止するスタビライザーロール、１２はカーテンコータの運転開始時にダイ１０から噴出するカーテン膜ｃが安定するまでカーテン膜ｃを受入れて回収するパンである。Ａは図３で説明したものと同じエアーカット装置である。

ウェブｗはコーターロールｄを巻回して走行し、その間エアーカット装置Ａによって随伴エアーｆがカットされる。その後ウェブｗは上流側ダイ１０ａによって下層の塗工が行われる。次に、ウェブｗは本発明のエアーカット装置１によって上流側ダイ１０ａによる塗工後に発生した新たな随伴エアーｆがカットされる。その後ウェブｗは下流側ダイ１０ｂによって上層の塗工が行われる。その後ウェブｗはガイドロールｋを通過し、図示しない乾燥装置に至る。

図１において、１は本発明のエアーカット装置である。２は圧縮空気源１３に接続されマシン幅方向に水平に延びる円筒状のブローチャンバーである。３はブローボックスであり、ブローチャンバー２のウェブｗ走行方向下流側の側面に沿ってマシン幅方向に延びて設けられている。ブローボックス３の内側は上部ボックス３ａと下部ボックス３ｂに分かれており、側面から見てＥ字状に形成されている。上部ボックス３ａとブローチャンバー２とは絞り７ａを介して連通している。なお、絞り７ａは丸孔をマシン幅方向に所要の間隔で穿設したものであっても良いし、スリットであっても良いし、パンチングメタルであっても良い。後に説明するその他の絞りについても同様である。上部ボックス３ａと下部ボックス３ｂとは水平な隔壁３ｄによって区画されており、隔壁３ｄには絞り７ｂが設けられている。下部ボックス３ｂの底面３ｃは上流に向かって下り勾配の斜面になっており、ブローボックス内部の底面３ｃとブローチャンバー外面の該底面３ｃと対峙する部分とによってウェブｗ走行方向上流方向で、かつ、下方向にカウンターエアーｍを噴出するエアーカット用ノズル８が形成されている。なお、ブローチャンバー２外面の、該底面３ｃと対峙する部分は削ぎ落とされて平面２ａを形成している。

ブローボックス３の外面は上部の水平面３ｅと、水平面に連設されウェブｗ走行方向に下り勾配の斜面３ｆを有しており、斜面３ｆの途中には短い垂直面がある。斜面３ｆの下端と、ブローボックス内部の底面３ｃの下端との間には下流側ガイドプレート９が取付けられている。下流側ガイドプレート９とウェブｗとの間には０〜５ｍｍの狭い隙間ｓ１が形成されている。下流側ガイドプレート９の下流側端部は下流側ダイ１０ｂのカーテン膜ｃにできるだけ近づけるのが好ましく、その距離は２０〜４０ｍｍとするのがよい。なお、狭い隙間ｓ１の下限を０としたのは限りなく０に近いという意味であり、完全に０であれば接触してしまうので使用できない。

４はサクションボックスであって、略直方体の箱型形状をしており、ブローチャンバー２のウェブｗ走行方向上流側の側面から上面に沿って被さるように、マシン幅方向に延びて設けられている。サクションボックス４は排気装置１４に接続される上部サクションボックス４ａと上部サクションボックス４ａに、水平な隔壁４ｆに設けられた絞り７ｃを介して連通する下部サクションボックス４ｂとからなる。上部サクションボックス４ａは水平な隔壁４ｅによって、上部室４ｃと下部室４ｄに区画されている。隔壁４ｅには絞り７ｄが設けられており、上部室４ｃが排気装置１４に接続されている。

下部サクションボックス４ｂの下部には塗工されたウェブｗ上面との間に隙間ｓ２を形成する上流側ガイドプレート５が取付けられている。上流側ガイドプレート５の下流側端部は上流側に向かって上り勾配の斜面４ｇと連設しており、その上端は垂直面４ｈと連接している。上流側ガイドプレート５のウェブｗ走行方向下流側の端部とブローチャンバー２外面との間は狭くなっていて、エアー吸入口６が形成されている。

上流側ガイドプレート５とウェブｗ上面との間の隙間ｓ２はあまり小さいと、随伴エアーｆが十分吸い込まれず、その一部が反転して上流側ダイ１０ａのカーテン膜ｃに影響する虞があるので、１０ｍｍ程度が好ましい。上記エアー吸入口６からは随伴エアーｆとカウンターエアーｍを吸い込み、吸い込まれたエアーは下部サクションボックス４ｂ上部から上部サクションボックス４ａに流入し、外部に排出される。下部サクションボックス４ｂの下部は上記エアー吸入口６から上方に向かって広がっている。

次に本実施形態の作用効果を説明する。

本発明は上流側のダイ１０ａで塗工した後下流側のダイ１０ｂに到達するまでに新たに発生する随伴エアーｆをカットするとともに、エアーカット装置１で発生するカウンターエアーｍをカットするものである。

そのため、本発明のタンデム型カーテンコータのエアーカット装置１には、圧縮空気源１３に接続されマシン幅方向に水平に延びる円筒状のブローチャンバー２と、該ブローチャンバー２のウェブｗ走行方向下流側の側面に沿ってマシン幅方向に延びて設けられるブローボックス３と、該ブローチャンバー２のウェブ走行方向上流側の側面から上面に沿ってマシン幅方向に延びて設けられるサクションボックス４とが設けられている。

ブローチャンバー２とブローボックス３とは絞り７ａを介して連通している。絞り７ａを設けたのは、絞り７ａを流れるエアーは流速の大きい部分は流速の小さい部分よりも圧力損失が大きいので、幅方向のプロファイルを改善する効果があるからである。なお、以下説明するその他の絞りについても同様である。

ブローボックス３内部の底面３ｃとブローチャンバー２外面の該底面３ｃと対峙する平面部分とによってカウンターエアーｍを噴出するエアーカット用ノズル８が形成されている。上記カウンターエアーｍはコアンダ効果によって大部分はブローチャンバー２外面に沿って流れた後、サクションボックスに吸入されるのでウェブｗ上面に向かって強く吹き付けることは無い。

ブローボックス３の下部には塗工されたウェブｗ上面との間に、ウェブｗ走行方向下流側のカーテンｃに向かって延びる０〜５ｍｍの狭い隙間ｓ１を形成する下流側ガイドプレート９が取付けられている。エアーカット用ノズル８から噴出するエアーのエジェクター効果によって下流側ガイドプレート９とウェブｗの間の隙間ｓ１は上流側のほうが下流側よりも圧力が低くなっており、エアーは下流から上流に流れようとするが、新たに発生しようとする随伴エアーｆと流が相殺し、風速ゼロとなる静穏な領域となるので、新たな随伴エアーｆが発生せず、下流側ダイ１０ｂのカーテン膜ｃに揺れが発生することが無くなる。

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、図２においてダイは上流側のダイ１０ａと下流側のダイ１０ｂの２台であるとして説明したが、さらに下流側のダイ１０ｂの下流にもう１台設けるようにしても良いし、２台以上追加しても良い。また、ブローチャンバー２は円筒状であるとして説明したが、たとえば、図４に示すように角型パイプの下方の底部のみ丸みをつけたものであっても良い。

本発明のタンデム型カーテンコータのエアーカット装置の側方から見た断面図である。 本発明のエアーカット装置を含むタンデム型カーテンコータの側面図である。 従来のカーテンコータのエアーカット装置の側面図である。 ブローチャンバーの変形例の図面である。

符号の説明

１ エアーカット装置
２ ブローチャンバー
３ ブローボックス
４ サクションボックス
５ 上流側ガイドプレート
６ エアー吸入口
８ エアーカット用ノズル
９ 下流側ガイドプレート
１３ 圧縮空気源
１４ 排気装置
ｆ 随伴エアー
ｍ カウンターエアー
ｗ ウェブ

Claims (3)

1. 高速で走行するウェブ上面に２層または３層以上同時塗工するタンデム型のカーテンコータにおいて、上流側のダイと下流側のダイとの間に設けられ、上流側で塗工されたウェブ上面の随伴エアーが下流側のカーテンに影響しないように随伴エアーをカットするエアーカット装置であって、圧縮空気源に接続されマシン幅方向に水平に延びる下部が円弧面となっている筒状のブローチャンバーと、該ブローチャンバーのウェブ走行方向下流側の側面に沿ってマシン幅方向に延びて設けられるブローボックスと、該ブローチャンバーのウェブ走行方向上流側の側面から上面に沿ってマシン幅方向に延びて設けられるサクションボックスとからなり、ブローチャンバーとブローボックスとは絞りを介して接続されており、上記ブローボックス内部の底面とブローチャンバー外面とによってウェブ走行方向上流方向で、かつ、下方向にカウンターエアーを噴出するエアーカット用ノズルが形成されており、ブローボックスの下部には塗工されたウェブ上面との間に、ウェブ走行方向下流側のカーテンに向かって延びる狭い隙間を形成する下流側ガイドプレートが取付けられており、上記サクションボックスは排気装置に接続される上部サクションボックスと上部サクションボックスに絞りを介して接続される下部サクションボックスとからなり、下部サクションボックス下部には塗工されたウェブ上面との間に隙間を形成する上流側ガイドプレートが取付けられており、上流側ガイドプレートのウェブ走行方向下流側の端部とブローチャンバー外面との間にエアー吸入口が形成されていることを特徴とするタンデム型カーテンコータのエアーカット装置。
2. エアーカット装置の下方に高速で走行するウェブを下から支持してウェブのバタツキを防止するスタビライザーロールが設けられている請求項１記載のタンデム型カーテンコータのエアーカット装置。
3. 下流側ガイドプレートとウェブ上面との間の隙間は０〜５ｍｍである請求項１または請求項２記載のタンデム型カーテンコータのエアーカット装置。

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