JP5808604B2

JP5808604B2 - 塗工装置

Info

Publication number: JP5808604B2
Application number: JP2011175789A
Authority: JP
Inventors: 孝明山根; 晨工藤
Original assignee: 株式会社ヒラノテクシード
Priority date: 2011-08-11
Filing date: 2011-08-11
Publication date: 2015-11-10
Anticipated expiration: 2031-08-11
Also published as: JP2013034980A

Description

本発明は、走行する長尺状の基材の下面に塗工バーを用いて塗工液を塗工するバー型塗工装置に関するものである。

従来より、走行する長尺状の基材の下面に、円柱型の塗工バーを当接し、この塗工バーを回転させることにより、基材の下面に塗工液を塗工する「バー型の塗工装置」が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

このバー型塗工装置は、従来よりあるグラビア型塗工装置よりも薄く塗工液を塗工できるという利点がある。

特開２００４−０７４１４７号公報特開２００９−１６０５５２号公報

しかし、上記のようなバー型塗工装置において、長尺状の基材の幅方向が大きくなると、その幅方向において均一な塗工厚さで塗工できないという問題点があった。この理由は、基材の幅方向が大きくなると、塗工バーに対し、幅方向に均一な流出量で塗工液を流出できないからである。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、基材の幅方向において均一な塗工厚さで塗工液を塗工できる塗工装置を提供することを目的とする。

本発明は、前後方向に走行される長尺状の基材の下面に塗工液を塗工する塗工装置において、前記基材の下面に回転しながら前記塗工液を塗工するものであって、前記基材の幅方向に、かつ、水平方向に配された円柱型の塗工バーと、前記塗工バーを支持するバー支持部と、前記バー支持部の前部と後部にそれぞれ配された前後一対のヘッド部と、前後一対の前記ヘッド部の幅方向にそれぞれ形成された凹部と、前記各ヘッド部の前記凹部と前記バー支持部に囲まれることによってそれぞれ形成された前後一対の液溜め部と、前記各ヘッド部と前記バー支持部の間に幅方向に沿ってそれぞれ形成され、かつ、前記液溜め部から前記ヘッド部の上部まで延びたスリット状の前後一対の流出路と、を有し、前後一対の前記流出路が前記液溜め部から上に延びた下流出路と、前記下流出路からさらに上に延びた上流出路とからそれぞれ形成され、前記各下流出路の前後方向の間隙が、前記各上流出路の間隙より狭く、前記各上流出路の間隙が、上方ほど広くなるように階段状に形成されている、ことを特徴とする塗工装置である。

本発明によれば、下流出路の前後方向の間隙が、上流出路の間隙よりも狭いため、塗工液の流出量が幅方向で均一となり、塗工厚さも幅方向において均一になる。

本発明の第１の実施形態の塗工装置の要部拡大縦断面図である。塗工装置の正面図である。塗工バー付近の拡大説明図である。塗工バーの拡大側面図である。第２の実施形態の塗工装置の塗工バー付近の拡大説明図である。第３の実施形態の塗工装置の正面図である。

以下、本発明の一実施形態のバー型塗工装置１０について図面に基づいて説明する。

本発明の第１の実施形態の塗工装置１０について、図１〜図４に基づいて説明する。塗工の対象となる基材１としては、例えば、紙、布帛、樹脂フィルム、金属箔などである。また、基材１の幅寸法としては、２ｍ〜６ｍである。

（１）塗工装置１０の構成
塗工装置１０は、基材１の下面に塗工を行う塗工バー１２、この塗工バー１２を支持するバー支持部１４、このバー支持部１４の前後に配置された前後一対の前ヘッド部１６、後ヘッド部１８とを有する。

塗工バー１２は、図２に示すように、塗工装置１０の基台２０から立設された左右一対の支持脚２２，２４に回動自在で、基材１の幅方向で、かつ、水平方向に支持され、塗工バー１２の一端部には、この塗工バー１２を所定の回転速度Ｖ２で回転させるモータ２６が取り付けられている。この塗工バー１２は、円柱型であって、詳しくは図４に示すように、金属棒２７の表面に断面円形のステンレス製のワイヤー２８を螺旋状に巻回して形成されている。塗工バー１２の直径は、例えば約１０ｍｍである。

塗工の対象となる長尺状の基材１は、塗工バー１２の最上端部と当接するように前後方向に走行され、その走行速度をＶ１とする。そして、この塗工バー１２の前方及び後方には、基材１を塗工バー１２に押圧するためのガイドロール５４，５６が設けられている。なお、塗工バー１２は、基材１の走行方向と同じ方向に回転させる。すなわち、図１、図３に示すように、塗工バー１２を反時計回りの方向に回転させる。

バー支持部１４は、板状であって、基台２０から左右方向（基材１の幅方向）に立設されている。このバー支持部１４の上部は、図１に示すように、上方ほど狭くなるように前後対称の傾斜面６０，６２を有し、台形状に形成されている。また、バー支持部１４の上端部にある受け部５８は、塗工バー１２の外周面と対応するように凹曲面に形成されている。板状のバー支持部１４の前後方向の厚みは、例えば約１５ｍｍである。

前ヘッド部１６は、バー支持部１４の前面にボルト等によって固定されるものであり、前ヘッド部１６の前面上部は、前方ほど下方に傾斜している。また、前ヘッド部１６の後面には、幅方向に設けられた前凹部３０が形成されている。この前凹部３０は、図２に示すように、左側から右側にいくほどその容積が次第に小さくなるように前凹部３０の底部が傾斜して形成されている。前ヘッド部１６をバー支持部１４の前面に取り付けた場合に、前凹部３０とバー支持部１４の前面とによって前液溜部３２が形成される。この前液溜部３２は、前凹部３０と同様に、左側から右側にいくほど容積が小さくなっている。前液溜部３２の左側面には塗工液を供給するための前供給口５０が開口し、この前供給口５０には、圧送ポンプを用いて、塗工液が一定の圧力で供給される。

また、前ヘッド部１６をバー支持部１４に取り付けた場合に、前液溜部３２の上端から前ヘッド部１６の上部まで、スリット状の前流出路３４が形成される。この前流出路３４は、前液溜部３２の上端部から上に延びた前下流出路３６と、この前下流出路３６からさらに上に延びた前上流出路３８とから形成されている。前ヘッド部１６の後面と板状のバー支持部１４とは平行に配されているため、前下流出路３６、前上流出路３８の間隙は一定の状態で垂直に延びている。

後ヘッド部１８は、バー支持部１４の後面にボルト等によって固定されるものであり、後ヘッド部１８の後面上部は、後方ほど下方に傾斜している。また、後ヘッド部１８の前面には、幅方向に設けられた後凹部４０が形成されている。この後凹部４０も、左側から右側にいくほどその容積が次第に小さくなるように後凹部４０の底部が傾斜して形成されている。後ヘッド部１８をバー支持部１４の後面に取り付けた場合に、バー支持部１４の後面と後凹部４０とによって後液溜部４２が形成される。この後液溜部４２も、左側から右側にいくほどその容積が小さくなっている。後液溜部４２の左側面にも、後供給口５２が開口し、圧送ポンプによって一定の圧力で供給される。

また、後ヘッド部１８をバー支持部１４に取り付けた場合に、後液溜部４２の上端から後ヘッド部１８の上部まで、スリット状の後流出路４４が形成される。この後流出路４４も、後下流出路４６と後上流出路４８とから形成されている。

（２）前流出路３４と後流出路４４の構造
次に、基材１の幅方向に設けられた前流出路３４と後流出路４４の構成について図３に基づいてさらに詳しく説明する。

図３に示すように、前流出路３４は、前下流出路３６と前上流出路３８とから構成され、前下流出路３６の間隙をＡとし、前上流出路３８の間隙をＢとした場合に、この間隙Ｂは間隙Ａよりも広く、かつ、階段状に広がっている。

上記の「発明が解決しようとする課題」の欄で説明したように、基材１の幅方向の寸法が大きくなった場合には、例えば左側における塗工液の塗工厚さと右側における塗工厚さが均一でない場合がある。この理由は塗工バー１２における左側の塗工液の流出量と、右側の塗工液の流出量が異なるからである。それを解決するため、本実施形態では、次の手段を実施している。

その手段は、前液溜部３２から前下流出路３６に塗工液が流れ込む場合に、この前下流出路３６が抵抗となり、図２に示すように、前液溜部３２における左側の流出量ＦＬ、右側の流出量ＦＲ、及び、中央部の流出量ＦＯとが同じになるように設定する。すなわち、前下流出路３６の間隙Ａが狭いため、塗工液が流れ難くなって抵抗が印加され、前液溜部３２の左側、右側、中央部においても、その流出量ＦＬ，ＦＲ、ＦＯが同じになるように設定する。この前下流出路３６の間隙Ａの寸法は、幅方向の抵抗が等しくなるようにするため、塗工液の粘度、塗工厚さ、基材１の走行速度Ｖ１から決定され、例えば、塗工液の粘度が低いほど間隙Ａを狭くする。この決定方法は予め理論的な式を求めてもよく、また、実験によって求めてもよいが、その間隙Ａの寸法は、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍ、好ましくは０．３ｍｍ〜０．８ｍｍの範囲で設定する。また、前下流出路３６の縦方向の長さＭも塗工液の粘度、塗工厚さ、基材１の走行速度Ｖ１から決定する。抵抗を長く印加したい場合には、長さＭを長くする。

ところで、本実施形態では、前液溜部３２の容積を左から右に行くほど小さくしている。その理由について説明する。もし、前液溜部３２の容積が左右方向において、同じ大きさであると、塗工液が前液溜部３２を左側から右側へ流れていく際に、流量の減少により前液溜部３２内の流速は右に行くほど次第に小さくなる。そのため、左側にある前供給口５０付近の流速に比べると、右側の端での流速は非常に小さくなり、塗工液の滞留による沈殿の恐れがある。そこで、本実施形態では、この塗工液の沈降を防止するために、前液溜部３２の容積を左から右に行くほど小さくして、前液溜部３２の右側の流速を高め、その沈殿を防止している。

次に、前上流出路３８の間隙Ｂの決定方法について説明する。この前上流出路３８の間隙Ｂは、前下流出路３６の間隙Ａよりも広く設定する。その理由は、前下流出路３６が塗工液の流出に対して抵抗となっているため、この前上流出路３８に至ったときにその抵抗が開放され、上方に流れやすくするためである。図３に示すように、前上流出路３８の縦方向の長さをＬとした場合に、この中で前上流出路３８の下縦部分Ｌ２は、上記したように塗工液の抵抗が開放される部分である。また、前上流出路３８の上縦部分Ｌ１は、台形状に傾斜したバー支持部１４と塗工バー１２と前ヘッド部１６とによって囲まれており、単に塗工液が流出するための空間でなく、塗工液が対流するための対流空間の役割も果たしている。本実施形態では、バー支持部１４が上部において台形状に傾斜して、塗工バー１２の露出部分が大きくなっているため、この対流空間で塗工液が塗工バー１２の表面に近づくように流れ、その後にワイヤー２８の間に流れ込みやすくなっている。

なお、後流出路４４も、前流出路３４と前後対称に形成され、同様の作用を有して、基材１の幅方向において塗工液が均一に流出する。

（３）塗工装置１０の動作状態
次に、塗工装置１０の動作状態について説明する。

まず、塗工装置１０は、塗工バー１２を回転速度Ｖ２で回転させる。Ｖ２＜Ｖ１であり、回転速度Ｖ２として例えば７００〜８００ｒｐｍである。

次に、図２に示すように、前液溜部３２と後液溜部４２の左側面からそれぞれ塗工液を圧送する。この圧送する圧力は、前液溜部３２と後液溜部４２とが同じ圧力になるようにする。すると、前液溜部３２に溜まった塗工液は、前下流出路３６を経て前上流出路３８に至る。この場合に、上記したように前下流出路３６の間隙が狭いため、前液溜部３２の左側と右側の流出量が等しくなり、前上流出路３８に至る。後液溜部４２に溜まった塗工液も同様に後下流出路４６を経て後上流出路４８に至る。

次に、回転している塗工バー１２の上端部に基材１の下面が接触するように、走行速度Ｖ１で走行させる。走行速度Ｖ１としては、例えば２０〜８０ｍ／分、特に５０ｍ／分である。なお、塗工バー１４の回転速度Ｖ２と走行速度Ｖ１とを比較する場合には、回転速度Ｖ２から求まる塗工バー１４の外周部の接線速度を用いる。

次に、塗工バー１２の下部の前後にそれぞれ溜まった塗工液が、塗工バー１２のワイヤー２８の間に流れ込み、塗工バー１２から基材１の下面に塗工される。この場合の塗工厚さとしては、０．５μｍ〜１μｍである。

次に、この前ヘッド部１６と後ヘッド部１８から溢れ出た塗工液は、前ヘッド部１６と後ヘッド部１８の傾斜面を流れ落ちる。

（４）効果
本実施形態によれば、前下流出路３６及び後下流出路４６の間隙を狭くすることにより、前液溜部３２と後液溜部４２からの塗工液の流出量に関して、左側と右側が同じとなり、基材１の幅寸法が大きくなってもその下面に塗工液を均一に塗工できる。

また、前液溜部３２の容積を左から右側にいくほど小さくして、前液溜部３２の右側の流速を高め、右側の塗工液の沈殿を防止している。

さらに、バー支持部１４の上部が台形状に形成されているため、前上流出路３８及び後上流出路４８から流れ出た塗工液が、塗工バー１２の下面に流れ易い。

次に、第２の実施形態の塗工装置１０について、図５に基づいて説明する。

上記実施形態では、前上流出路３８及び後上流出路４８は共に、縦方向において同じ間隙であったが、本実施形態では、図５に示すように、階段状に形成され、下の段の前上流出路３８の間隙よりも上の段の前上流出路３８の間隙を広くしている。後上流出路４８についても同様である。

このように、前後上流出路３８，４８を階段状に広くすることにより、幅方向においてより均一に流出量を調整できる。

次に、第３の実施形態の塗工装置１０について、図６に基づいて説明する。

上記実施形態では、前液溜部３２及び後液溜部４２が、左から右にいくほど容積が小さくなったが、本実施形態では、図６に示すように、前液溜部３２と後液溜部４２について、中央部に前供給口５０と後供給口５２を設け、左右にいくほど容積が小さくなるように形成している。

本実施形態であっても、前液溜部３２の左側と右側の流速をそれぞれ高め、両側における塗工液の沈殿を防止している。

変更例

次に、上記各実施形態の塗工装置１０の変更例について説明する。

（１）第１の変更例
第１の変更例の塗工装置１０の特徴は、塗工バー１２にある。

上記実施形態では、ワイヤー２８を金属棒２７に巻回したが、これに代えて金属棒２７の表面に螺旋状の溝を形成してもよく、また、平坦な表面を有する金属棒２７のままで使用してもよい。

（２）第２の変更例
第２の変更例の塗工装置１０の特徴は、塗工バー１２の回転方向にある。

上記実施形態では、塗工バー１２を、基材１の走行方向と同じ方向に回転させていた。すなわち、図１では塗工バー１２を反時計回りの方向に回転させていた。しかし、本変更例では、これに代えて、基材１の走行方向とは反対方向に塗工バー１２を回転させる。すなわち、図１の場合には、塗工バー１２を時計回りの方向に回転させる。

（３）その他
上記では本発明の一実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の主旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０・・・塗工装置、１２・・・塗工バー、１４・・・バー支持部、１６・・・前ヘッド部、１８・・・後ヘッド部、２７・・・金属棒、２８・・・ワイヤー、３２・・・前液溜部、３４・・・前流出路、３６・・・前下流出路、３８・・・前上流出路、４２・・・後液溜部、４４・・・後流出路、４６・・・後下流出路、４８・・・後上流出路

Claims

前後方向に走行される長尺状の基材の下面に塗工液を塗工する塗工装置において、
前記基材の下面に回転しながら前記塗工液を塗工するものであって、前記基材の幅方向に、かつ、水平方向に配された円柱型の塗工バーと、
前記塗工バーを支持するバー支持部と、
前記バー支持部の前部と後部にそれぞれ配された前後一対のヘッド部と、
前後一対の前記ヘッド部の幅方向にそれぞれ形成された凹部と、
前記各ヘッド部の前記凹部と前記バー支持部に囲まれることによってそれぞれ形成された前後一対の液溜め部と、
前記各ヘッド部と前記バー支持部の間に幅方向に沿ってそれぞれ形成され、かつ、前記液溜め部から前記ヘッド部の上部まで延びたスリット状の前後一対の流出路と、
を有し、
前後一対の前記流出路が前記液溜め部から上に延びた下流出路と、前記下流出路からさらに上に延びた上流出路とからそれぞれ形成され、
前記各下流出路の前後方向の間隙が、前記各上流出路の間隙より狭く、
前記各上流出路の間隙が、上方ほど広くなるように階段状に形成されている、
ことを特徴とする塗工装置。
前記液溜め部の幅方向において、前記液溜め部の一方から他方に向かって前記液溜め部の容積が次第に小さくなり、
前記液溜め部の前記一方の側面から前記塗工液の供給を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の塗工装置。
前記液溜め部の幅方向において、前記液溜め部の中央から両側に向かって前記液溜め部の容積が次第に小さくなり、
前記液溜め部の中央から前記塗工液の供給を行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の塗工装置。
前記各下流出路の前記間隙が、０．１ｍｍ〜１．０ｍｍである、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の塗工装置。
前記各上流出路の前記間隙が、１．０ｍｍ〜３．０ｍｍである、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の塗工装置。
前記基材の走行方向と前記塗工バーの回転方向とが同じ方向であり、かつ、前記基材の走行速度が前記塗工バーの回転速度より早い、
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の塗工装置。
前記塗工バーの表面にワイヤーが螺旋状に巻回されているか、前記塗工バーの表面に溝が螺旋状に刻まれているか、又は、前記塗工バーの表面が平坦である、
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の塗工装置。
前記各下流出路よりも上方に位置する前記バー支持部の前後方向において、前記バー支持部が上方ほど狭くなる、
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の塗工装置。
前記バー支持部の上端部に前記塗工バーの受け部が形成され、
前記受け部が、前記塗工バーに対応した曲面に形成されている、
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の塗工装置。