JP5282284B2

JP5282284B2 - カーテンコータ

Info

Publication number: JP5282284B2
Application number: JP2008115460A
Authority: JP
Inventors: 武雄中澤; 忠佐々; 弘幸河野; 明男平野; 敏弘片野
Original assignee: Voith Patent GmbH
Current assignee: Voith Patent GmbH
Priority date: 2008-04-25
Filing date: 2008-04-25
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2028-04-25
Also published as: EP2111925A1; JP2009262064A

Description

本発明はカーテンコータに関する。

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。

一方、２個以上のダイを用いた複数層のカーテンコータがある。図５は特許文献１に開示された発明の２層式のカーテンコータの塗工装置の部分断面図である。

特開２００６−２４７６１１

図５に示すように、上記発明の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個のダイ１ａ、１ｂと、前記２個のダイ１ａ、１ｂからそれぞれ順次斜面Ｂａに向かって噴出される塗料カーテンｃａ、ｃｂを、該斜面Ｂａ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Ｂａの下端部の下向きのカーテンガイド部Ｂｂから該塗料層を２層の塗料カーテンｃａ、ｃｂとしてウェブｗ面上に移行させるガイドプレートＢ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。

ところで、塗料のカーテン膜ｃａ、ｃｂはダイ１ａ、１ｂを離れると自由落下するが、塗料の表面張力によって端部（エッジ）が内側に引張られてカーテン膜ｃａ、ｃｂの幅が狭くなるネックインが発生する。かかるネックインを防止するためエッジガイドを設ける。

図４はかかるエッジガイドの概念図である。図４において、１はダイ、２はエッジガイド、ｃは塗料のカーテン膜、Ｂはガイドプレートである。エッジガイド２は金属製で親水性を持っているのでネックインを防止する作用がある。ところが、塗料の特性や流量にもよるが、ダイ１からガイドプレートＢまでの距離ｓが不適切であり、流量が少なく塗料カーテンｃの厚さが薄いと、塗料カーテンｃは図に示すように自由落下の途中で幅方向に破れてしまい筋状の流になってしまう。

このような現象を起こさないようにするためにはダイ１からガイドプレートＢまでの距離ｓを幅方向に破れてしまう前の距離ｓ_１まで短くしてやればよいが、そうすると流量が多いときにはガイドプレートＢ上の塗料層ｒが乱れてしまったり、特に図５で下流側の第２層用のダイ１ｂからガイドプレートＢまでの距離ｓが短かすぎると、上流側の第１層用のダイ１ａによって形成されたガイドプレートＢ上の塗料層ｒａを引っ掻いてしまうことになる。なお、一般的にはダイ１からガイドプレートＢまでの距離ｓは５ｍｍ以下であることが好ましい。このような理由で、ダイ１は上下方向に移動して位置が調節できるようになっている。

ところで、塗料を噴出するダイ１にはウェブへの塗工前から塗料を流しておく必要がある。ダイ１から噴出する塗料は塗料キャッチパンで受けて、循環使用する。もし、前もって流しておかないと、ダイに塗料を流し始めてから、温度や粘度が一定になり安定したカーテンが得られるまでにかなりの時間がかかるので、その間は製品が安定せずロスになってしまう。

このようにダイ１はスタートアップ時の準備期間中に塗料を塗料キャッチパンで受けている状態から通常の運転中の位置にするためウェブ進行方向および上下方向に移動して位置が調節できるようになっている。

さらに、ダイ１は幅方向にプロファイルの調整をするのが好ましい。図８はダイの断面図である。図において、１はダイである。１０はダイの幅方向に延在し塗料が流入するマニホールドである。ダイ１はマニホールド１０が形成された金型１０ａとマニホールド１０が形成されていない金型１０ｂとを向かい合わせるように結合して組み立てられている。１１はマニホールドに連通し下方に向かって開口するスリットであり、対向して設けられた固定側リップ１０ｃと可動側リップ１０ｄとの間に形成されており、スリット１１の開口は０．３〜０．５ｍｍである。可動側リップ１０ｄは金型１０ｂの下端に多数のプロファイル調整用ボルトを介して取り付けられている。

プロファイル調整用ボルトは上方の押ボルト１０ｅ、下方の押ボルト１０ｇおよび中間の引きボルト１０ｆが１セットになったものが、ダイ幅方向に５０ｍｍ程度のピッチで取り付けられており、スリット１１の開口を幅方向に微妙に調整することによって塗料カーテン膜のプロファイルを調整する。

また、ダイ１は塗工するウェブｗの幅に合わせて塗料の噴出し幅を調整する必要がある。スリット１１の開口幅（噴出し幅）を変更するにはスリット１１の両端にスペーサを下から挿入し、外からこのスペーサを押えて漏れを防ぐとともにスペーサの落下を防ぐようにする。

ところで、２個以上のダイを用いた複数層のカーテンコータとしてスライドダイヘッド式のものが特許文献２開示されている。図７は上記文献に開示されたスライドダイヘッド式の３層の塗工装置の図面である。図において、２０はスライドダイヘッド、２０ａはスライド面、２１は定量ポンプ、２２はマニホールド、２３はスリット、ｔは塗料、ｗはウェブ、ｃは塗料カーテンである。

特開平７−１２４５１０

ところで、図５に示す複数層のカーテンコータについては、ダイにウェブへの塗工前から塗料を流しておき、それぞれ塗料キャッチパンで受けて別々に循環使用できることや、プロファイルの調整装置を取付けることができるというメリットがある反面、全てのダイに高価な上下方向およびウェブ進行方向の移動装置が必要であり、コストアップになるというデメリットがある。

一方、図７に示す複数層のカーテンコータについては全てのダイが一体に構成されているので、それぞれについての移動装置は必要が無く、その分安価であるというメリットがある反面、最上流のダイ（図７の左側のダイ）を除いて、プロファイルの調整装置を取付けることが困難である、ダイにウェブへの塗工前から塗料を流しておいた場合に塗料は混合してしまうので、塗料キャッチパンで受けても再使用することができないという大きなデメリットがある。

本発明は従来技術のこのような問題点に鑑みて案出されたものであり、図５に示す複数層のカーテンコータと図７に示す複数層のカーテンコータのそれぞれのメリットを生かすとともに、それぞれのデメリットを解消したカーテンコータ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カーテンコータは、下方に向けて塗料を噴出させて塗料カーテンを形成する１台または２台以上の下向きのダイと、下向きのダイから噴出した塗料カーテン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カーテンコータにおいて、上記ガイドプレートの上端に、上方に向けて塗料を噴出させてガイドプレートの斜面に沿って流下させる上向きのダイを配設したものである。

また、上記下向きのダイは高さおよびウェブ進行方向に位置が調節可能になっており、上記ガイドプレートの幅方向の両端付近に、ガイドプレート上面に下面が当接する１対のスライド式エッジガイドが設けられており、該１対のスライド式エッジガイドはコータ中心線を含む垂直面に関して互いに面対称になっており、内面間の寸法が下向きのダイおよび上向きのダイからの塗料噴出幅と一致しており、高さがガイドプレート斜面に沿って変化しており、上面が上記下向きのダイの下端と当接していて、上記スライド式エッジガイドの上面に沿ってダイを移動させることによって、下向きのダイから噴出されてガイドプレートに至る塗料カーテンの高さを調節するようになっているのが好ましい。

さらに、上向きおよび下向きのダイからの塗料噴出幅と１対のスライド式エッジガイドの内面間の寸法は調節可能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。
１台または２台以上の下向きのダイから噴出した塗料カーテン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の上端に、上方に向けて塗料を噴出させてガイドプレートの斜面に沿って流下させる上向きのダイを配設した構成となっている。したがって、
（１）下向きおよび上向きの全てのダイについて図８に示すようなプロファイル調整装置を配設することができる。この点では図７に示すスライドダイヘッド式のカーテンコータよりも優れている。
（２）スタートアップ時に各ダイに塗工前から塗料を流しておくには、まず、ガイドプレートの上方にある１台または２台以上の下向きのダイはウェブ進行方向下流側または上流側の退避位置に移動しておき、流した塗料はその下方に配設された塗料キャッチパンで受けて、循環使用する。一方、上向きのダイから流出した塗料はガイドプレート上を流れて下向きのカーテンガイドから流下し、その下方に配設された塗料キャッチパンで受けて、循環使用する。このように塗料を循環させておくことにより、塗料の物性値の安定が得られるとともに塗料吐出スリットにおけるプラギングを防ぐことができる。下向きのダイはスタートアップ時の準備期間中または紙切れ時において塗料を塗料キャッチパンで受けている状態からウェブ進行方向に上流または下流に移動し通常の運転中の位置にするが、塗料キャッチパンについてもそれに合わせてある程度移動することによりダイの移動中における塗料の混合を最小限に抑えることができる。なお、この点については後で図面(図６)を用いて詳しく説明する。この点ではウェブへの塗工前から塗料を流しておいた場合に塗料は混合してしまう図７に示すスライドダイヘッド式のカーテンコータよりも優れている。
（３）このように、上向きのダイはガイドプレートに固定されているので、このダイについては高価な上下方向およびウェブ進行方向の移動装置が必要でなく、コストダウンになる。

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は本発明のカーテンコータのカーテン形成部分の側面図であり、図２は図１のＡ矢視断面図であり、図３は図１のＢ矢視断面図である。なお、これらの図面において、図４または図５を用いて説明した従来技術のものと同じような部分については同一の符号を使用している。

これらの図面において、１Ａは下方に向けて塗料を噴出させて塗料カーテンを形成する上流側の下向きのダイ、１Ｂは下方に向けて塗料を噴出させて塗料カーテンを形成する下流側の下向きのダイである。これらのダイは高さおよびウェブｗ進行方向に位置が調節可能になっている。Ｂはこれらのダイから噴出した塗料カーテンを順次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Ｂｂから塗料カーテンとしてウェブｗ面上に移行させるガイドプレートである。ｃ_１は上流側の下向きのダイ１Ａからの塗料カーテンであり、ｃ_２は下流側の下向きのダイ１Ｂからの塗料カーテンである。ｒ_１は塗料カーテンｃ_１によって形成される塗料層、塗料層ｒ_２は塗料カーテンｃ_２によって形成される塗料層である。

１Ｃは上向きのダイであり、ガイドプレートＢの上端に固着され、上方に向けて塗料を噴出させてガイドプレートＢの斜面Ｂａに沿って流下させる。ｒ_０は上向きのダイ１Ｃによって形成される塗料層である。図に示すように、塗料層ｒ_０上に塗料層ｒ_１が形成され、その上に塗料層ｒ_２が形成されて３層の塗料層となり、カーテンガイド部Ｂｂから３層の塗料カーテンとしてウェブｗ面上に移行させる。上向きのダイ１Ｃの下流側のリップ３０（左側のリップ）は上端がガイドプレートＢの上面Ｂａと面一になっており、内側の角は面取りがしてあって、塗料が滑らかに流れるようになっている。上向きのダイ１Ｃの上流側のリップ３１（右側のリップ）は上端がリップ３０よりもわずかに高くなっている。１０はマニホールド、１１はスリットである。

２はガイドプレートＢの幅方向の両端付近に、ガイドプレートＢ上面に下面が当接する１対のスライド式エッジガイドである。スライド式エッジガイド２の上端は上向のダイ１Ｃ上まで被さっている。１対のスライド式エッジガイド２はコータ中心線Ｃを含む垂直面に関して互いに面対称に設けられており、内面間の寸法がダイからの塗料噴出し幅と一致している。スライド式エッジガイド２の上端の点ａからその下流側の点ｂまでは一定の高さｔ_１であり、点ｂから下流に向かって徐々に高さが高くなり、高さｔ_２の頂点ｃに至る。頂点ｃから下流に向かって，徐々に高さが低くなり、高さｔ_３の点ｄに至る。点ｄから下流側は一定の高さｔ_３のままである。

スライド式エッジガイド２は幅方向に位置が調節可能になっている。３は位置調節装置であり、スライド式エッジガイド２の長手方向に２箇所設けられている。位置調節装置３はスライド式エッジガイド２の外側の側面に回転可能に取り付けられたねじ棒４と、該ねじ棒４と螺合するとともにガイドプレートＢの端面に固着されたナット部材５とからなる。

ダイからの塗料噴出し幅はスライド式エッジガイド２の内面間の寸法と一致するように調節するが、その方法は多数開示されている。たとえば、噴出し幅を変更するにはダイ１のスリットの両端にスペーサを挿入し、外からこのスペーサを押えて漏れを防ぐとともにスペーサの飛び出しを防ぐようにしてもよい。

また、サイドからデッケルを挿入し、このデッケルを移動してスリット１１からの噴出し幅を調節するものもある。図９は特許文献３に開示された噴出し幅調節装置の斜視図である。図において１はダイである。１０はダイの幅方向に延在し塗料が流入するマニホールドである。１１はマニホールドに連通し先端に向かって開口するスリットである。ｆはデッケルシャフトで、マニホールド１０内に挿入され、先端部ｇはプラスチック製で液密構造になっており、内部が中空になっていて、塗料が流れるようになっている。ｈはデッケルシャフトｆに取り付けられたデッケルであり、先端部ｉはプラスチック製で液密構造になっており、スリット１１内に挿入される。ｊは塗料である。

特開平６−１９８２４０号

次に本実施例の作用効果を説明する。（図１参照）
２台の下向きのダイ１Ａ、１Ｂから噴出した塗料カーテンｃを斜面上で受けて斜面Ｂａに沿って流下させ下端の下向きのカーテンガイドＢｂ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の上端に、上方に向けて塗料を噴出させてガイドプレートの斜面に沿って流下させる上向きのダイ１Ｃを配設した構成となっている。したがって、
（１）下向きおよび上向きの全てのダイについて図８に示すようなプロファイル調整装置を配設することができる。この点では図７に示すスライドダイヘッド式のカーテンコータよりも優れている。
（２）図６はスタートアップ時または紙切れ時の状態から通常の運転時に至るまでのダイとキャッチパンとの位置を示す図であり、本図においては図１に比較して、最上流に下向きのダイ１Ｄを加えて、合計３台の下向きのダイを使用した場合について説明している。図６（Ａ）はスタートアップ時または紙切れ時に各ダイに塗工前から塗料を流しておくことの説明図である。ガイドプレートＢの上方にある２台の下向きのダイ１Ａ、１Ｂは一点鎖線で示すように、ウェブ進行方向下流側の退避位置に移動しておき、最上流の下向きのダイ１Ｄはウェブ進行方向上流側の退避位置に移動しておき、流した塗料はそれらの下方に配設された塗料キャッチパン４０、４１および４４で受けて、循環使用する。一方、上向きのダイ１Ｃから流出した塗料は点線で示すように、ガイドプレートＢ上を流れて下向きのカーテンガイドＢｂから流下し、下方に配設された塗料キャッチパン４２で受けて、循環使用する。次に、図６（Ｂ）に示すように下向きのダイ１Ａ、１Ｂは、スタートアップ時の準備期間中または紙切れ時に塗料を塗料キャッチパン４０、４１で受けている状態から、ウェブ進行方向に上流に移動し通常の運転中の位置にするが、塗料キャッチパン４１はそのままの位置において置き、塗料キャッチパン４０はその間に上流側に移動し、塗料キャッチパン４０の上流側の上端に、上流に向かって斜め上方に延びて取付けられたガイド板４０ａが塗料キャッチパン４１の上方を覆うので、下向きのダイ１Ａから流出した塗料は下向きのダイ１Ｂから流出した塗料と混合することなく循環使用することができる。一方最上流の下向きのダイ１Ｄは下流側に移動して通常の運転中の位置にするときに、塗料キャッチパン４４はそのままの位置において置くが、塗料キャッチパン４４の下流側の上端に、下流に向かって斜め上方に延びて取付けられたガイド板４４ａが上向きのダイ１Ｃの上方を覆っているので下向きのダイ１Ｄから流出した塗料が上向きのダイ１Ｃを汚すことなく循環使用することができる。一方、カーテンガイドＢｂの下方に配設された塗料キャッチパン４２は図６（Ａ）で矢印で示すように移動し、通常の運転中または混合塗料キャッチパン４３を使用しているときにはウェブ進行方向下流側の退避位置に移動して置く。混合塗料キャッチパン４３は図６（Ａ）で矢印で示すように移動し、図６（Ｂ）に示すように使用位置に位置させて、４種類の塗料を受ける。この状態では塗料が混合して捨てることになるが、この状態は数秒間でよく従ってロスは少ない。図６（Ｃ）は通常の運転状態を示している。すなわち、混合塗料キャッチパン４３は退避位置（図６（Ｃ）では下流側に示してあるが、図６（Ａ）に示すように上流側であっても良い。）に移動し、混合塗料はウェブｗに塗布される。なお、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に１点鎖線で示すｗ_１はウェブｗが通っていない状態のウェブｗの通路である。また、図６（Ｃ）の通常の運転状態のときに紙が切れたときには直ちに図６（Ａ）の状態に移行し、紙切れが復旧したら、図６（Ｃ）の通常の運転状態に戻す。
（３）上向きのダイ１ＣはガイドプレートＢに固定されているので、このダイについては高価な上下方向およびウェブ進行方向の移動装置が必要でなく、下向きのダイだけのものに比べてコストダウンになる。

再び図１に戻って説明する。ガイドプレートＢの上面の幅方向の両端付近に１対のスライド式エッジガイド２が設けられており、スライド式エッジガイド２の上面に沿ってダイ１Ａ、１Ｂを移動させることによって、ダイ１Ａ、１Ｂから噴出されてガイドプレートに至る塗料カーテンｃ_１、ｃ_２の高さを容易に調節することができる。したがって、流量が少なく塗料カーテンの厚さが薄くても塗料カーテンが自由落下の途中で幅方向に破れてしまい筋状の流れ（図４参照）になってしまうようなことが無いし、また、ガイドプレートＢ上の塗料層ｒ_０、ｒ_１、ｒ_２が乱れてしまったり、ガイドプレート上の塗料層ｒ_０を他方のダイ１Ａ、１Ｂで引っ掻いてしまうようなことは無く、ガイドプレートＢ上で安定した一様な厚さの塗料層が得られる。

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、下向きのダイは２台または３台であるとして説明したが、１台または４台以上であってもよい。また、ガイドプレートＢは固定のものであるとして説明したが、斜面Ｂａの傾き角が調整できるようになっていても良い。

本発明のカーテンコータのカーテン形成部分の側面図である。図１のＡ矢視断面図である。図１のＢ矢視断面図である。従来のエッジガイドの概念図である。従来の２層式のカーテンコータの塗工装置の部分断面図である。各ダイに塗工前から塗料を流しておくことの説明図である。スライドダイヘッド式の３層の塗工装置の側面図である。ダイの断面図である。噴出し幅調節装置の斜視図である。

符号の説明

１Ａ上流側の下向きのダイ
１Ｂ下流側の下向きのダイ
１Ｃ上向のダイ
２スライド式エッジガイド
Ｂガイドプレート
ｗウェブ
ｗ_１ウェブの通路

Claims

下方に向けて塗料を噴出させて塗料カーテンを形成する１台または２台以上の下向きのダイと、下向きのダイから噴出した塗料カーテン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カーテンコータにおいて、上記ガイドプレートの上端に、上方に向けて塗料を噴出させてガイドプレートの斜面に沿って流下させる上向きのダイを配設したことを特徴とするカーテンコータ。
上記下向きのダイは高さおよびウェブ進行方向に位置が調節可能になっており、上記ガイドプレートの幅方向の両端付近に、ガイドプレート上面に下面が当接する１対のスライド式エッジガイドが設けられており、該１対のスライド式エッジガイドはコータ中心線を含む垂直面に関して互いに面対称になっており、内面間の寸法が下向きのダイおよび上向きのダイからの塗料噴出幅と一致しており、高さがガイドプレート斜面に沿って変化しており、上面が上記下向きのダイの下端と当接していて、上記スライド式エッジガイドの上面に沿ってダイを移動させることによって、下向きのダイから噴出されてガイドプレートに至る塗料カーテンの高さを調節するようになっている請求項１記載のカーテンコータ。
上向きおよび下向きのダイからの塗料噴出幅と１対のスライド式エッジガイドの内面間の寸法は調節可能である請求項２記載のカーテンコータ。