JP5764955B2 - ドクター装置、グラビア塗布装置と塗布方法 - Google Patents

Description

本発明はグラビア塗布装置において、膜厚変動の少ない塗膜を得ることができる、ドクター装置と塗布方法に関する。

光学フィルム（反射防止フィルム、防眩性フィルム、ハードコートフィルム）等の被膜の製造方法として、帯状可撓性の支持体の表面にグラビア塗布装置を使用して、塗膜を形成する方法がある。グラビア塗布装置では、インキパン内の塗液をグラビア版で掻き上げ、グラビア版の凹部（セル）内のみに塗液が存在するよう、ドクターブレードで余分な塗液を掻き落とした後、塗液はグラビア版の版面から帯状可撓性の支持体の表面に転写され、塗膜が形成される。

ドクターブレードによって余分な塗液がグラビア版の表面から掻き落とされた後、セルに残る塗液量はドクターブレード先端とグラビア版の接触状況により変動するため、それに伴い膜厚も変動するという問題があった。グラビア塗布装置において発生するこのような問題に対して、塗布膜厚を安定させるためにドクターブレードの形状や素材特性に特徴を持たせたいくつかの提案が行われている（特許文献１、２、３参照）。

特許文献１では、ドクターブレードのグラビア版と接触する面の接触面長のバラツキを規定して塗布ムラを解消し、膜厚を安定化させる方法が提案されている。
特許文献２では、グラビア版と接触する面のドクターブレードの刃先の研削方向を規定し、膜厚の安定化を図っている。すなわち、版とドクターの接触面のドクターブレードの研削痕が幅手方向に残るようにして塗布ムラを解消する提案である。
また、特許文献３では、ドクターブレードとグラビア版の接触面の摩擦係数を規定し、摩擦運動による振動を抑制し膜厚の安定化を図っている。ドクター刃先に版との摩擦係数を少なくするような加工を行いスティックスリップによる振動を抑制して段ムラを解消するというものである。

上記の提案は、グラビア塗布装置のドクターブレードの刃先形状に着目してその形状と表面を規定することによってドクター起因で発生する膜厚変動の一部を抑制して塗布ムラを解消することが出来る。しかしながら、ドクター起因で発生する膜厚変動のうちでグラビア塗布装置の振動に起因する膜厚変動の問題は依然として解決されていなかった。

ドクターブレード先端とグラビア版の接触状況を最適化しても膜厚変動を解決しきれない問題としてはたとえば以下のようなものがある。
グラビア塗工装置による塗工時にはドクターブレードはドクターホルダーに固定されており、ドクターホルダーを介したエアーシリンダー等の加重機構による荷重で、ドクターブレードの先端はグラビア版に押し付けられ、ドクターブレードは荷重に応じた撓みを生じてある位置で静止する。塗工中にグラビア装置の振動等の外乱がドクターホルダーに伝わると、ドクターブレードに作用する荷重が変動するため、ドクターブレードの撓み量が変動し、膜厚が変動するという問題が生じる。

特開２００３−３４０３４５号公報 特開２００９−１８４３３７号公報 特開２００６−９５４４４号公報

本発明はこのような状況に鑑みてなされてもので、ドクターホルダーに振動等の外乱が作用しても、ドクターブレードの撓み量に影響を与えることなく、安定した膜厚の塗膜が得られるグラビア塗布装置用ドクター装置を提供することを課題とする。

本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、請求項１に係る発明は、グラビア塗布装置において、グラビアロールに押し当てられ余剰に供給されたグラビアロール表面の塗布液を掻き落とすドクターブレードを保持するドクターホルダーを備えたドクター装置であって、前記ドクターホルダーには前記グラビアロールに前記ドクターブレードを押し当てる加重手段が接続されており、前記加重手段により前記ドクターブレードを撓ませた状態で、押し当て方向と対抗する方向に前記ドクターホルダーを押し返す位置決め手段を備えており、
前記位置決め手段には前記位置決め手段に作用する荷重を検出する手段を備え、
前記加重手段によりドクターブレードには押し当て方向に力を与え、前記加重手段による荷重の一部が前記位置決め手段に加わるように前記位置決め手段の位置を調整する手段を有する
ことを特徴とするドクター装置である。

本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載のドクター装置を備えたことを特徴とするグラビア塗布装置である。

本発明の請求項３に係る発明は、請求項２に記載のグラビア塗布装置において、前記加重手段によりドクターブレードにかかる荷重の１０％〜９０％が前記位置決め手段に加わるように前記位置決め手段の位置を調整する工程を含むことを特徴とする、基材上に塗膜を成膜するグラビア塗布方法である。

本発明によれば、ドクターホルダーには前記グラビアロールに前記ドクターブレードを押し当てる加重手段が接続されており、前記加重手段により前記ドクターブレードを撓ませた状態で、押し当て方向と対抗する方向に前記ドクターホルダーを押し返す位置決め手段を備えていることによって、ドクターホルダーに加重手段以外から来る外力が作用したとしても、その外力が当初設定された位置決め装置に作用する荷重を超えない限り、ドクターブレードの撓み量は変化しないため、膜厚変動のない平滑な表面を備えた塗膜を得ることができる。

本発明によれば、ドクター装置が前記位置決め手段に作用する荷重を検出する手段を備えていることによって、前記ドクターホルダーにかかる初期荷重を容易に検出することが出来、前記位置決め手段の位置と前記加重手段の加圧力を適切に設定することが出来る。上記のようなドクター装置を備えたグラビア塗布装置を用いることによって前記加重手段による荷重をドクターと位置決め手段とに分散させて、ドクターの撓み量の変動を抑えることが出来る。

さらに、本発明によれば、前記加重手段によりドクターブレードにかかる荷重の１０〜９０％が前記位置決め手段に加わるように前記位置決め手段の位置を調整する工程によって適切な荷重と撓み量の初期設定を行うことが出来るようになる。

本発明のドクター装置を備えたグラビア塗布装置の一例を説明する図 従来のドクター装置を備えたグラビア塗布装置の一例を説明する図

本発明のドクター装置は、グラビア塗布方法に関わるものであり、グラビア塗布装置において、グラビアロールに押し当てられ余剰に供給されたグラビアロール表面の塗布液を掻き落とすドクターブレードを保持するドクターホルダーを備えたドクター装置であって、前記ドクターホルダーには前記グラビアロールに前記ドクターブレードを押し当てる加重手段が接続されており、前記加重手段により前記ドクターブレードを撓ませた状態で、押し当て方向と対抗する方向に前記ドクターホルダーを押し返す位置決め手段を備えている。
本発明のドクター装置はさらに、前記位置決め手段に作用する荷重を検出する手段を備えている。

本発明の実施形態を、必要に応じて図面を利用して具体的に説明する。
図１は本発明のドクター装置を備えたグラビア塗布装置の一例を説明する図である。
図２は従来のドクター装置を備えたグラビア塗布装置の一例を説明する図である。

図１に、被塗工支持体の走行方向の垂直面から示した本発明のドクター装置を備えたグラビア塗布装置（１００）は、走行する被塗工支持体（１０９）に圧接された、回転するグラビアロール（１０１）にドクターブレード（１０２）を押し当て、インキパン（１０３）からグラビア版の版面に過剰に供給された塗液（１０４）を掻き落とすという状態で塗工を行う。

ドクターブレード（１０２）はドクターホルダー（１０５）に保持されており、ドクターホルダー（１０５）に接続されている加重手段（１０６）により、ドクターブレード（１０２）を撓ませつつグラビアロール（１０１）に押し付ける。
また、加重手段（１０６）による押し当て方向と対抗する方向に、位置決め手段（１０７）により、ドクターホルダー（１０５）を押し返す。位置決め手段（１０７）には、荷重を検出する手段（１０８）が備わっており、加重手段（１０６）による荷重の１０〜９０％が位置決め手段（１０７）に加わるように位置決め手段（１０７）の位置を決める。

従来のドクター装置を備えたグラビア塗布装置（２００）の一例を図２に示した。
この場合は、走行する被塗工支持体（２０９）に圧接された、回転するグラビアロール（２０１）にドクターブレード（２０２）を押し当て、インキパン（２０３）からグラビア版の版面に過剰に供給された塗液（２０４）を掻き落とすという状態で塗工を行う。
ドクターブレード（２０２）はドクターホルダー（２０５）に保持されており、ドクターホルダー（２０５）に接続されている加重手段（２０６）により、ドクターブレード（２０２）を撓ませつつグラビアロール（２０１）に押し付ける。

従来のドクター装置を用いた場合は、加重手段（２０６）による荷重はすべてドクター（２０２）にかかりそれ以外の荷重を含めて荷重の変動に応じてドクターの撓みは変化する。
これに対して、本発明のドクター装置を用いた場合には、加重手段（１０６）による荷重はドクターと位置決め手段（１０７）に分散される。このように加重手段（１０６）による荷重を分散させることにより、装置の振動等によるドクターの撓み量の変動を抑えることが出来て安定した膜厚の塗膜を得ることが出来る。

ドクター装置に用いる加重手段（２０６）としてはエアシリンダーやスプリング等通常加圧に用いられるものでよいが、本発明のドクター装置に用いる加重手段（１０６）としては初期加重設定の容易さと設定位置による加重変動の少なさからエアシリンダーを使用することが望ましい。
本発明のドクター装置に用いる位置決め手段（１０７）は図１の上下方向に移動可能で容易に固定できる部材、たとえばネジ等が使用できる。
本発明のドクター装置に用いる荷重検出手段（１０８）としてはロードセルが一般的である。
以下に図面を援用して本発明の実施例と比較例を説明する。

（実施例１）
図１に示されるドクター装置を備えたグラビア塗布装置（１００）を用い、製膜を行った。塗液としては固形分５０％のアクリル樹脂系の塗液を、支持体としてのポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布してから熱風乾燥して製膜を行った。
グラビアロール（１０１）としては直径４０ｍｍ、面長１０００ｍｍ、１インチあたりの溝数１００の斜線版を用いた。加重手段（１０６）による荷重を、位置決め手段（１０７）に作用する荷重がない状態で、ドクターブレード（１０２）のグラビアロール（１０１）に対する線圧が４００Ｎ／ｍになるように設定し、その荷重の５０％が位置決め手段（１０７）に加わるよう位置を調整した。
得られた塗膜の膜厚分布を支持体の搬送方向に測定したが、ドクターブレードの撓み量変化に起因する特有の周期的な膜厚変動は確認されなかった。

（比較例１）
図２に示されるドクター装置を備えたグラビア塗布装置を用い、製膜を行った。固形分５０％のアクリル樹脂系の塗液を、ポリエチレンテレフタレートフィルム上に塗布し製膜を行った。グラビアロール（２０１）として直径４０ｍｍ、面長１０００ｍｍ、１インチあたりの溝数１００の斜線版を用いた。加重手段（２０６）による荷重を、ドクターブレード（２０２）のグラビアロール（２０１）に対する線圧が２００Ｎ／ｍになるように設定した。
得られた塗膜の膜厚分布を支持体の搬送方向にそって測定したところ、約２０ｍｍ周期で、±１０％程度の膜厚変動が確認された。この膜厚変動は、使用したグラビア塗布装置に存在する振動の周波数と相関があり、この振動が膜厚変動の原因であった。

実施例１、比較例１の結果から、本発明のドクター装置を備えるグラビア塗布装置を用いることで、グラビア塗布装置に振動が存在しても、膜厚変動の少ない塗膜を得ることができる。

膜厚変動の少ない塗膜を製膜することができ、反射防止フィルムのように安定した膜厚が要求される塗工を行う場合に有用である。

１００…グラビア塗布装置
１０１…グラビアロール
２０１…グラビアロール
１０２…ドクターブレード
２０２…ドクターブレード
１０３…インキパン
２０３…インキパン
１０４…塗液
２０４…塗液
１０５…ドクターホルダー
２０５…ドクターホルダー
１０６…加重手段
２０６…加重手段
１０７…位置決め手段
１０８…荷重検出手段
１０９…被塗工支持体
２０９…被塗工支持体

Claims (3)

1. グラビア塗布装置において、グラビアロールに押し当てられ余剰に供給されたグラビアロール表面の塗布液を掻き落とすドクターブレードを保持するドクターホルダーを備えたドクター装置であって、前記ドクターホルダーには前記グラビアロールに前記ドクターブレードを押し当てる加重手段が接続されており、前記加重手段により前記ドクターブレードを撓ませた状態で、押し当て方向と対抗する方向に前記ドクターホルダーを押し返す位置決め手段を備えており、
   前記位置決め手段には前記位置決め手段に作用する荷重を検出する手段を備え、
   前記加重手段によりドクターブレードには押し当て方向に力を与え、前記加重手段による荷重の一部が前記位置決め手段に加わるように前記位置決め手段の位置を調整する手段を有する
   ことを特徴とするドクター装置。
2. 請求項１に記載のドクター装置を備えたことを特徴とするグラビア塗布装置。
3. 請求項２に記載のグラビア塗布装置において、前記加重手段によりドクターブレードにかかる荷重の１０％〜９０％が前記位置決め手段に加わるように前記位置決め手段の位置を調整する工程を含むことを特徴とする、基材上に塗膜を成膜するグラビア塗布方法。

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