JP6184170B2 - 塗工装置および塗工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、塗工装置および塗工方法に関するものであって、特に、ウェブの少なくとも片面上に、有機溶剤を含有する塗布液を塗布し乾燥させる際に発生する溶剤ガスを、給気量、エネルギー投入量およびCOの発生量を極力低減しながら効率良く回収して処理する塗工装置および塗工方法に関する。
従来の塗工装置100は、図1に示すように、長尺帯状のウェブTを連続的に送り出す供給ロール102と、供給ロール102から送り出されて搬送される前記ウェブTの少なくとも片面上に、塗布液を塗布して塗布液膜を形成する塗工手段104と、塗布液膜を乾燥させて塗布膜とする乾燥手段106と、乾燥手段106から出てきた前記ウェブWを巻き取る巻取ロール108とを具えている。
例えば、有機溶剤を含有する塗布液を用いて粘着シートのような被塗布物を製造する場合、ウェブ上に塗布された塗布液膜中に含まれる有機溶剤の一部は、乾燥炉のような乾燥手段106内で加熱乾燥する際に溶剤ガスとして蒸発するため、乾燥手段106は、大気中に溶剤ガスが漏出しないような構造にするとともに、乾燥炉106内で発生した溶剤ガスを回収して処理する機構を有することが、環境上の点から必要とされる。
しかしながら、従来の塗工装置100は、ウェブ上に塗布された塗布液膜を乾燥させるため、乾燥炉内は塗布液膜中に含まれる有機溶剤の蒸発により、溶剤ガス濃度が高くなっていく。そのままでは可燃性ガスである溶剤ガスの爆発下限界(LEL)を超える可能性があるため、安全のために乾燥炉内のガス濃度を爆発下限界以下になるよう低く保つ必要がある。乾燥炉内の溶剤ガス濃度を低く保つため乾燥炉内温度に合わせ加熱された大量の空気を供給することが必要であり、これは、給気量およびエネルギー投入量が多くなるという問題がある。
乾燥炉106で回収した溶剤ガスを処理する従来のガス処理機構としては、例えば、活性炭等を用い、冷却して溶剤ガスを活性炭に吸着させ、加熱して溶剤ガスを活性炭から脱離させる吸着回収法が挙げられる。
しかしながら、吸着回収法は、その処理に加熱と冷却を繰り返すため、多量のエネルギーが必要である。加えて、乾燥炉は、上流側部分で、下流側部分よりも有機溶剤の蒸発量が多く、炉内の溶剤ガス濃度が高くなる傾向があるが、吸着回収法によって、このように高濃度の溶剤ガスを、大量の空気を供給して吸着処理する場合、処理効率が悪く、完全に吸着処理し切れない場合も想定される。
また、他のガス処理機構としては、乾燥炉106から排出される溶剤ガスを燃焼させることによって無害化処理を行う脱臭炉方式が挙げられる。この場合、発生した熱は、新たな熱源として利用することは可能であるが、溶剤ガスを燃やすための燃料も必要となり、一般的に吸着回収法と比較して、溶剤ガスと燃料の燃焼により大量のCOを発生させる結果となり環境上の点から望ましくない。
乾燥炉内で発生する溶剤ガスの漏出を防止し、乾燥炉内で発生する溶剤ガスを優れた回収率で回収する従来の塗工装置としては、例えば特許文献1に記載されている。
特許文献1に記載された塗工装置は、乾燥炉に、入口側シールボックスと出口側シールボックスを設け、乾燥炉内と入口側シールボックスとの間でのガスの循環によって、出口側シールボックスへの外気の吸い込み量を調整して、炉内ガスの漏出を防止する構成を採用している。
しかしながら、特許文献1に記載された塗工装置は、乾燥炉から回収した溶剤ガスのガス処理機構の開示や、シールガスの具体的な記載がなく、また、乾燥炉内で発生する溶剤ガスを効率良く回収する技術にとどまり、回収した溶剤ガスを、給気量、エネルギー投入量およびCOの発生量を低減しながら効率良く処理すること、さらに再生利用する点については何ら記載がない。
実開平7−13461号公報
本発明の目的は、特に、ウェブの少なくとも片面上に、有機溶剤を含有する塗布液を塗布し乾燥させる際に発生する溶剤ガスを、給気量、エネルギー投入量およびCOの発生量を極力低減しながら効率良く回収して処理することができる塗工装置および塗工方法を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の要旨構成は以下の通りである。
(1)長尺帯状のウェブを連続的に送り出す供給ロールと、該供給ロールから送り出されて搬送される前記ウェブの少なくとも片面上に、塗布液を塗布して塗布液膜を形成する塗工手段と、前記塗布液膜を乾燥させて塗布膜とする乾燥手段と、該乾燥手段から出てきた前記ウェブを巻き取る巻取ロールとを具える塗工装置において、前記乾燥手段は、前記ウェブ上の塗布液膜を給気しながら乾燥する第1乾燥炉と、前記塗工手段と前記第1乾燥炉の間に位置し、第1乾燥炉での乾燥に先立ち、不活性ガスを供給しながら前記ウェブ上の塗布液膜を乾燥する第2乾燥炉とを具え、前記第1乾燥炉が、前記ウェブ上の塗布液膜から生じる溶剤ガスを回収して処理する第1ガス処理機構を有し、前記第2乾燥炉が、前記第1乾燥炉の第1ガス処理機構で回収する溶剤ガスよりも高濃度の溶剤ガスを凝縮回収する第2ガス処理機構を有することを特徴とする塗工装置。
(2)前記第2乾燥炉は、ウェブ搬送方向の両端部に、ウェブと非接触に配置されたシール機構をさらに有する上記(1)に記載の塗工装置。
(3)前記第2乾燥炉は、前記第2ガス処理機構で溶剤ガスを凝縮回収し、残った溶剤ガスを含有する低濃度化回収ガスを前記第2乾燥炉内に返送し、第2乾燥炉12と第2ガス処理機構16との間で循環し、給気は行わない上記(1)または(2)に記載の塗工装置。
(4)前記第2乾燥炉は、複数の乾燥室からなる上記(1)、(2)または(3)に記載の塗工装置。
(5)前記不活性ガスは、第2乾燥炉内とシール機構の双方に供給する上記(1)〜(4)のいずれか1項に記載の塗工装置。
(6)前記不活性ガスは窒素ガスである上記(1)〜(5)のいずれか1項に記載の塗工装置。
(7)長尺帯状のウェブを連続的に送り出す供給工程と、
送り出されて搬送される前記ウェブの少なくとも片面上に、塗布液を塗布して塗布液膜を形成する塗工工程と、
前記塗布液膜を乾燥させて塗布膜とする乾燥工程と、
前記ウェブを巻き取る巻取工程と
を具える塗工方法において、
前記乾燥工程は、
前記ウェブ上の塗布液膜を給気しながら乾燥する第1乾燥ゾーンと、
該第1乾燥ゾーンで乾燥するに先立ち、不活性ガスを供給しながら前記塗布液膜を乾燥する第2乾燥ゾーンとを有し、
前記第1乾燥ゾーンが、前記ウェブ上の塗布液膜から生じる溶剤ガスを回収し、
前記第2乾燥ゾーンが、前記第1乾燥ゾーンで回収する溶剤ガスよりも高濃度の溶剤ガスを凝縮回収することを特徴とする塗工方法。
(8)上記(7)に記載の塗工方法によって製造された粘着シート。
本発明によれば、特に、ウェブの少なくとも片面上に、有機溶剤を含有する塗布液を塗布し乾燥させる際に発生する溶剤ガスを、給気量、エネルギー投入量およびCOの発生量を極力低減しながら効率良く回収して処理することができる塗工装置、塗工方法、およびこの塗工方法によって製造された粘着シートも提供が可能になった。
図1は、従来の塗工装置の構成を示す概略図である。 図2は、本発明に従う代表的な塗工装置の構成を示す概略図である。 図3は、本発明の別の実施形態を示す概略図である。 図4は、本発明の他の実施形態を示す概略図である。 図5(a)〜(c)は、種々のシール機構の実施形態を示す概略図である。
次に、本発明に従う塗工装置の実施形態について図面を参照しながら以下で説明する。
図2は、本発明に従う代表的な塗工装置の要部構成を示したものである。なお、図中の実線矢印は気体(ガス)の流れを示し、破線矢印は液体の流れを示している。
図2に示す塗工装置1Aは、供給ロール2、塗工手段4、乾燥手段6および巻取ロール8で主として構成されている。
供給ロール2は、長尺帯状のウェブTを連続的に送り出すために配置したものであって、塗工前の搬送停止時では、ウェブTをロール状に巻いた状態になっている。なお、ウェブTとしては、表面に塗布液が塗布される被塗布物として使用されるものであればよく、特に限定はしない。例えば、プラスチックフィルム、紙、金属箔などが挙げられる。
塗工手段4は、供給ロール2から送り出されて搬送されるウェブTの少なくとも片面上、図1ではウェブTの一の表面Ta上に塗布液を塗布して塗布液膜を形成するために配置したものである。塗工手段4としては、例えば、ダイ方式、ロール方式、グラビア方式、ロールナイフ等が挙げられる。
乾燥手段6は、塗工手段4と巻取ロール8との間に位置し、ウェブTの表面Ta上に塗布液膜を乾燥させて塗布膜とするために設けられる。
巻取ロール8は、乾燥手段6から出てきたウェブTをロール状に巻き取るためのものである。
そして、本発明の構成上の主な特徴は、乾燥手段6を、2種類の異なる方式の第1および第2乾燥炉10および12で構成すること、より具体的には、乾燥手段6が、ウェブ上の塗布液膜を、給気しながら乾燥する第1乾燥炉10と、塗工手段4と第1乾燥炉10の間に位置し、第1乾燥炉10での乾燥に先立ち、不活性ガスを供給しながら前記ウェブ上の塗布液膜を乾燥する第2乾燥炉12とを具え、第1乾燥炉が、ウェブ上の塗布液膜から生じる溶剤ガスを回収して処理する第1ガス処理機構14を有し、第2乾燥炉12が、第1乾燥炉10の第1ガス処理機構14で回収する溶剤ガスよりも高濃度の溶剤ガスを凝縮回収する第2ガス処理機構16を有することにある。
本発明は、上記特徴を採用することによって、ウェブTの少なくとも片面Ta上に塗布した、有機溶剤を含有する塗布液を乾燥させる際に発生する溶剤ガスを、乾燥手段6全体で見た、給気量、エネルギー投入量およびCOの発生量を極力低減しながら効率良く回収して処理することができる。
すなわち、第2乾燥炉12は、乾燥手段6の上流側部分を構成するため、ウェブT上の塗布液膜から高濃度の溶剤ガスが蒸発して炉内に溶剤ガスが充満し、乾燥手段6の下流側部分を構成する第1乾燥炉10に比べて炉内ガス中の溶剤ガス濃度が高くなる傾向にある。
このため、第2乾燥炉12は、図1に示すような従来の乾燥炉のように給気するのではなく、不活性ガスを供給しながら塗布液膜を乾燥することとし、これによって、第2乾燥炉12内の酸素濃度が常に低いレベルで安定するので、炉内ガス中の溶剤ガス濃度が、爆発下限界(LEL)を上回っても安全に操業することが可能になる。
また、第2乾燥炉12の炉内ガスを、第2乾燥炉12に連結して設けた第2ガス処理機構16によって凝縮回収する構成を採用することにより、従来の吸着回収法に比べて加熱することなく冷却のみのエネルギーで回収することが可能となる。また第2乾燥炉12の炉内ガス濃度を高くすることができるため、少し冷却してやれば液化することができて凝縮が容易になる結果、トータルのエネルギー投入量を低減することができる。
さらに、第2乾燥炉12では、燃焼処理を行わないので、燃焼に伴うCOの発生がなく、加えて、第2乾燥炉12は、第2ガス処理機構16で溶剤ガスを凝縮回収し、残った溶剤ガスを含有する低濃度化回収ガスを第2乾燥炉12内に返送し、第2乾燥炉12と第2ガス処理機構16との間で循環し、給気は行わない構成にすることで、従来方式では必要であった大量の給気加熱エネルギーが不要となり、給気量およびエネルギー投入量を大幅に減らすことが可能となる。このため、熱源は、第2乾燥炉12内の温度を一定に保つのに必要な熱を発生させるだけでよい。また、第2乾燥炉12に供給される窒素ガスの予熱は必要に応じ行うことが好ましい。
また、第1乾燥炉10は、乾燥手段6の下流側部分を構成し、第2乾燥炉12で乾燥しきれなかった場合の残りの溶剤を蒸発させ、ウェブTに残る溶剤を減らすことが目的である。従来型と同じである第1乾燥炉10でウェブTを乾燥させる割合を小さくすることで、第1乾燥炉10で消費されるエネルギーを少なくすることが可能となる。
また、この炉内ガスを、第1乾燥炉10に連結して設けた第1ガス処理機構14によって回収、図2では吸着回収して処理する構成にすることによって、溶剤ガスの回収効率を上げることもできる。
加えて、第2乾燥炉12は、ウェブ搬送方向Lの両端部に、ウェブTと非接触に配置されたシール機構28a、28bをさらに有することが、第2乾燥炉12内に外気(空気)が流入するのを抑制する上で好ましい。
また、シール機構としては、例えば図5(a)示すように、ウェブの両面に対し、窒素ガスを吹き付けるエアーカーテン方式や、図5(b)に示すように、櫛状の板を設けたラビリンスシール方式や、図5(c)に示すように隣り合う複数のエアーカーテンを設け、吹き付けた窒素ガスと、窒素またはリターンガスの衝突によりガスが滞留して圧力が高くなる空間30を形成することによりシールする方式が挙げられる。シール方式は外気の流入を抑制できれば良く、単独または複数方式の組み合わせであっても良い。本発明では、特に図5(b)や図5(c)に示すシール方式が好ましい。
図3は、第2ガス処理機構16を、第1凝縮器18と第2凝縮器20とで多段に構成した実施形態の例を示したものである。図3の塗工装置1Bは、第1凝縮器18で凝縮回収した被処理ガスの一部を第2乾燥炉内に返送して循環する構成については図2の塗工装置と同様であるが、第1凝縮器18からの排気には高濃度の溶剤ガスが含まれているため、溶剤の回収率を上げるために第2凝縮器20をさらに設けたものであり、2段以上の多段化とすることもできる。尚、図3の塗工装置では、図2の塗工装置のように、第2ガス処理機構16で凝縮回収した溶剤ガスを塗工手段4で再生利用する構成は採用していないが、第1凝縮器18と第2凝縮器20で凝縮回収した有機溶剤を塗工手段4で再生利用する構成にすることもまた可能である。
また、図4は、本発明の他の実施形態を示したものである。図4に示す塗工装置1Cは、第2乾燥炉12を、2つの乾燥室32a、32bで構成し、上流側に位置する第1乾燥室32aと、下流側に位置する第2乾燥室32bとに、単一の第1凝縮器18を接続した場合の構成の例を示している。かかる構成は、2つの乾燥室32a、32bで単一の第1凝縮器18を共用することができるため、装置コストの上昇を防止する点で好ましいが、各乾燥室32a、32b内のガスのより厳密な制御が必要な場合には、各乾燥室に、それぞれ別個の第1凝縮器を設けることも可能である。
なお、図4では、供給ロール2から巻取ロール8の間に、ウェブTの搬送速度やウェブTに作用する張力の調整等を行うため、複数本のガイドローラ22が配置されている他、ウェブTを挟んで、ダイのような塗工手段4と対向する位置に、バックアップローラ24を設けた場合を示すが、かかるローラは必要に応じて適宜設けることができる。
また、第2乾燥炉12を構成する乾燥室は、3つ以上配設してもよく、同様に、第1乾燥炉10を構成する乾燥室についても複数配設することができ、これらの乾燥室は、ウェブTの搬送速度や塗布液の乾燥完了時間等に応じて適宜変更することができる。
なお、第2乾燥炉12の炉内圧力は、溶剤ガスを炉外に出さないため、負圧に調整することが好ましく、同様に、第1乾燥炉10の炉内圧力も、溶剤ガスを炉外に出さないため、負圧に調整することが好ましい。
不活性ガスは、第2乾燥炉内とシール機構の双方に供給することが、外部からの空気の流入を防止でき、第2乾燥炉内の酸素分圧を低いレベルで安定させることができる点で好ましい。不活性ガスとしては、窒素ガス、アルゴンガス等が挙げられるが、コストの点から窒素ガスを用いることが好ましい。
また、塗布液中に含有させる有機溶剤としては、第1および第2乾燥炉での乾燥時に蒸発しやすい低沸点の有機溶剤を用いることがエネルギー効率の点で好ましく、また、より低炭素数の有機溶剤を用いることがCO排出量を削減する上で好ましい。塗布液中に含有させる一般的な有機溶剤としては、例えばトルエン(沸点:110℃、炭素数:7)が挙げられ、また、低沸点かつ低炭素数の有機溶剤としては、例えば酢酸エチル(沸点:77℃、炭素数:3)が挙げられる。
次に、本発明に従う塗工方法の一例について以下で説明する。
本発明の塗工方法は、まず、供給ロール2から長尺帯状のウェブTを連続的に送り出し(供給工程)、その後、送り出されて搬送されるウェブTの少なくとも片面上に、塗布液を塗布して塗布液膜を形成し(塗工工程)、塗布液膜を乾燥させて塗布膜とする(乾燥工程)。この乾燥工程は、ウェブT上の塗布液膜を給気しながら乾燥する第1乾燥ゾーン36と、第1乾燥ゾーン36で乾燥するに先立ち、不活性ガス供給源38から不活性ガスを供給しながら塗布液膜を乾燥する第2乾燥ゾーン34とを有し、第1乾燥ゾーン36が、ウェブT上の塗布液膜から生じる溶剤ガスを回収し、第2乾燥ゾーン34が、第1乾燥ゾーン36で回収する溶剤ガスよりも高濃度の溶剤ガスを凝縮回収する。その後、乾燥したウェブTは巻取ロール8によって巻き取られ(巻取工程)、この塗工方法によって、平滑な表面性状を有する粘着シートを製造することができる。
上述したところは、この発明の実施形態の一例を示したにすぎず、特許請求の範囲において種々の変更を加えることができる。
次に、この発明に従う塗工装置を試作し、この塗工装置を用いて走行するウェブ表面に連続的に塗布し、性能評価を行ったので、以下で説明する。
実施例は、図2に示した基材の搬送と塗工、乾燥、溶剤の回収系から構成されている塗工装置を用いて粘着テープを製造した。乾燥炉は第1乾燥炉10の1室長さが1m、第2乾燥炉12の1室長さが2m、第2乾燥炉12の両端には窒素ガスによるシール機構28a,28bを設けている。第1ガス処理機構14は活性炭による吸着処理、第2処理機構16は冷却による凝縮回収を行う。塗工は,ウェブTの基材材質がPETフィルムであり、厚さが38μm、幅が300mmである。塗工粘着剤は、ブチルアクリレートを20重量%含む酢酸エチル溶液を用いた。塗工は、ロールナイフ方式で行い、液膜厚さを100μmとし、片面塗布で搬送速度は5m/minとした。乾燥条件は、第1乾燥炉10の炉内温度を130℃、第2乾燥炉12の炉内温度を70℃とし、溶剤ガス濃度は、第1乾燥炉10が爆発下限界の30%以下、第2乾燥炉12が10vol%とし、炉内圧は、第1乾燥炉10および第2乾燥炉12とも、乾燥炉外と比べて−1Paとし、窒素ガスは、シール機構と第2乾燥炉に供給、また第2乾燥炉では酸素濃度が5%となるよう供給した。第2処理機構の冷却温度は10℃とした。
比較のため、吸着回収法を採用する、図1に示す従来の塗工装置を用い、塗工粘着剤は、実施例と同じ酢酸エチル溶液を用い、同様に粘着テープを製造した。
表1に、実施例および比較例で粘着テープを製造したときの、CO排出量とエネルギー使用量を測定したときの結果を表1に示す。なお、表1中のCO排出量とエネルギー使用量の数値は、いずれも比較例を100としたときの指数比で示したものであって、数値が小さいほど、CO排出量とエネルギー使用量が少ないことを意味する。
表1に示す評価結果から、実施例は、比較例に比べて、CO排出量とエネルギー使用量がいずれも大幅に低減されていることがわかる。また、乾燥炉全体に使用した空気の使用量も、比較例に比べて実施例が65%少なかった。
本発明によれば、特に、ウェブの少なくとも片面上に、有機溶剤を含有する塗布液を塗布し乾燥させる際に発生する溶剤ガスを、給気量、エネルギー投入量およびCOの発生量を極力低減しながら効率良く回収して処理することができる塗工装置、塗工方法、およびこの塗工方法によって製造された粘着シートも提供が可能になった。
1A、1B、1C 塗工装置
2 供給ロール
4 塗工手段
6 乾燥手段
8 巻取ロール
10 第1乾燥炉
12 第2乾燥炉
14第1ガス処理機構
16 第2ガス処理機構
18 第1凝縮器
20 第2凝縮器
22 ガイドローラ
24 バックアップローラ
26 粘着剤タンク
28a、28b シール機構
30 空間
32a 第1乾燥室
32b 第2乾燥室
34 第2乾燥ゾーン
36 第1乾燥ゾーン
38 不活性ガス供給源

Claims (7)

  1. 長尺帯状のウェブを連続的に送り出す供給ロールと、
    該供給ロールから送り出されて搬送される前記ウェブの少なくとも片面上に、塗布液を塗布して塗布液膜を形成する塗工手段と、
    前記塗布液膜を乾燥させて塗布膜とする乾燥手段と、
    該乾燥手段から出てきた前記ウェブを巻き取る巻取ロールと
    を具える塗工装置において、
    前記乾燥手段は、
    前記ウェブ上の塗布液膜を給気しながら乾燥する第1乾燥炉と、
    前記塗工手段と前記第1乾燥炉の間に位置し、第1乾燥炉での乾燥に先立ち、不活性ガスを供給しながら前記ウェブ上の塗布液膜を乾燥する第2乾燥炉と
    を具え、
    前記第2乾燥炉が、前記ウェブ上の塗布液膜から生じる溶剤ガスを冷却により凝縮回収する第2ガス処理機構を有し、
    前記第1乾燥炉が、前記第2ガス処理機構では回収しきれずに、前記溶剤ガスよりも低濃度になった残りの溶剤ガスを吸着回収して処理する第1ガス処理機構を有することを特徴とする塗工装置。
  2. 前記第2乾燥炉は、ウェブ搬送方向の両端部に、ウェブと非接触に配置されたシール機構をさらに有する請求項1に記載の塗工装置。
  3. 前記第2乾燥炉は、前記第2ガス処理機構で溶剤ガスを凝縮回収し、残った溶剤ガスを含有する低濃度化回収ガスを前記第2乾燥炉内に返送し、第2乾燥炉と第2ガス処理機構との間で循環し、給気は行わない請求項1または2に記載の塗工装置。
  4. 前記第2乾燥炉は、複数の乾燥室からなる請求項1、2または3に記載の塗工装置。
  5. 前記不活性ガスは、第2乾燥炉内とシール機構の双方に供給する請求項1〜4のいずれか1項に記載の塗工装置。
  6. 前記不活性ガスは窒素ガスである請求項1〜5のいずれか1項に記載の塗工装置。
  7. 長尺帯状のウェブを連続的に送り出す供給工程と、
    送り出されて搬送される前記ウェブの少なくとも片面上に、塗布液を塗布して塗布液膜を形成する塗工工程と、
    前記塗布液膜を乾燥させて塗布膜とする乾燥工程と、
    前記ウェブを巻き取る巻取工程と
    を具える塗工方法において、
    前記乾燥工程は、
    前記ウェブ上の塗布液膜を給気しながら乾燥する第1乾燥ゾーンと、
    該第1乾燥ゾーンで乾燥するに先立ち、不活性ガスを供給しながら前記塗布液膜を乾燥する第2乾燥ゾーンとを有し、
    前記第2乾燥ゾーンが、前記ウェブ上の塗布液膜から生じる溶剤ガスを冷却により凝縮回収し、
    前記第1乾燥ゾーンが、前記第2乾燥ゾーンでは回収しきれずに、前記溶剤ガスよりも低濃度になった残りの溶剤ガスを吸着回収して処理することを特徴とする塗工方法。
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