JP6398080B2 - Ink defoaming apparatus and ink defoaming method - Google Patents
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Description
本発明は、インク中の気泡を効率良く取り除くインク脱泡装置およびインク脱泡方法に関する。 The present invention relates to an ink defoaming apparatus and an ink defoaming method that efficiently remove bubbles in ink.
塗布膜を形成する際、その塗布膜を形成するインク内に気泡が混入すると、塗布膜にピンホール、亀裂(ひび割れ)などの不良の原因となる。インク中の気泡は、インク調合時の攪拌・混練工程でのエアー混入、塗工時の配管でのエアー混入、インクを塗工タンクに供給する際のエアー混入によって発生することが多い。 When forming a coating film, if air bubbles are mixed in the ink forming the coating film, it causes defects such as pinholes and cracks in the coating film. Bubbles in the ink are often generated by air mixing in the stirring / kneading process at the time of ink preparation, air mixing in piping at the time of coating, and air mixing at the time of supplying ink to the coating tank.
そこで可能な限り塗布膜を形成する工程に近く、かつ、上流でインク内の気泡を取り除く脱泡処理が必要不可欠である。 Therefore, a defoaming process that removes bubbles in the ink upstream and as close to the process of forming the coating film as possible is essential.
従来のインク脱泡装置として、特許文献1に記載される内容が知られる。同文献の装置を図5を用いて説明する。
As a conventional ink defoaming device, the contents described in
図5は、従来の脱泡装置の断面を模式化した図である。 FIG. 5 is a schematic view of a cross section of a conventional defoaming apparatus.
図5において、脱泡装置100は、壁面101と薄膜102とで形成されたインク通路103および真空室104を有しており、薄膜102は、第一の面と第二の面を有し、第一の面はインク通路内のインク(図示せず)に接し、第二の面は真空室に接する。
In FIG. 5, the
また、インク通路103には、インクを供給するインク供給タンクと接続されるインク入口106とインクジェット(IJ)などの塗工装置107へ接続されるインク出口108を有している。また、インク通路103は、インク入口106からインク出口108に向かって下向きに傾斜した斜面を有しており、インク入口106とインク出口108の間の全長にわたって次第に低くなっている。
The
更に、インク通路103を流れるインクと真空室104を隔てる部材とが薄膜102であって、薄膜102を介してインク内に内包された気体を真空室104に向かって透過させることによって脱泡することが開示される。
Further, the ink flowing through the
別の従来のインク脱泡装置として、特許文献2に記載の内容が知られる。同文献に記載の技術は、調合したインクをタンクに入れ、真空環境にすることで泡を除去するバッチ方式の真空脱泡法に関する。
The content of
しかしながら、特許文献1に記載のインク脱泡装置は、高真空でなければ気泡が薄膜102を通過できないため、高真空を保持するランニングコストが高く、設備が大型化して設備コストが高いため、コストが高価という課題を有する。また、薄膜102は、インクが通過せず気泡のみが通過する微細な孔が存在する膜であり、長時間使用していると薄膜102の表面にインク内の粒子などが堆積することになる。その結果、微細な孔が塞がれ目詰まりを起こし、脱泡処理が十分にできない状態となる。また、脱泡性能を維持するには、目詰まりした薄膜を頻繁に交換する必要がある。
However, the ink defoaming device described in
更に、気泡はインク内で浮力により上方へ浮上する性質があるが、インク入口106とインク出口108との間に下向きに傾斜した斜面を有していることから、インクの流れと気泡の上昇が逆方向になる構成になっている。そのため、微細な気泡はインクに拡散され易く、安定な脱泡処理をすることができない。すなわち、脱泡処理の安定性という課題がある。
Furthermore, the bubbles have the property of rising upward due to buoyancy in the ink, but since there is a slope inclined downward between the
次に、特許文献2に記載の脱泡方法は、タンクに供給されたインクを長期間放置して脱泡処理を行うバッチ式処理であるため、インク調合から塗工までに多大なリードタイムを必要とする。従って大量に塗布を行うには、脱泡処理するインクタンクを大量に保管し、且つ、脱泡処理プロセスおよび処理後のインク管理をしなければならない。そのため、調合直後のインクを脱泡処理しながら塗布装置へ供給する脱泡処理する連続的脱泡処理が望まれる。しかし特許文献2に記載の脱泡方法は、その連続的脱泡処理に対応できない課題がある。
Next, since the defoaming method described in
そこで本発明では、低コストで、連続かつ安定な脱泡処理を実現するインク脱泡装置およびインク脱泡方法を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an ink defoaming apparatus and an ink defoaming method that realize continuous and stable defoaming processing at low cost.
上記課題を解決するためのインク脱泡装置について説明する。 An ink defoaming device for solving the above problems will be described.
本発明のインク脱泡装置は、インクを供給する入口、インクを脱泡装置の幅方向に広げるマニホールド、インク内の気泡を合一化させる狭間通路、合一化された気泡を浮力によりインク上部へ集める集泡マニホールド、集めた気泡を除去する脱気泡口、脱泡されたインクの出口から構成されている。 The ink defoaming device of the present invention includes an inlet for supplying ink, a manifold for spreading the ink in the width direction of the defoaming device, a narrow passage for uniting the bubbles in the ink, and the upper portion of the ink by buoyancy. And a degassing port for removing the collected bubbles, and an outlet of the defoamed ink.
次に、上記脱泡装置によるインクの脱泡処理方法について説明する。 Next, an ink defoaming method using the defoaming apparatus will be described.
インク入口から気泡を含むインクを供給し、一旦マニホールド内にインクを満たすことで、脱泡装置の幅方向へ均一にインクを広げる。次にインク入口からインクを供給し続けることで、狭間通路を通過させる。このとき、狭間通路内ではインク内の気泡が狭間通路の狭いギャップ内で押しつぶされる。その際、幾つかの気泡が合一化し、大きな気泡に成長して集泡マニホールドに排出される。 By supplying ink containing bubbles from the ink inlet and filling the manifold once with ink, the ink is uniformly spread in the width direction of the defoaming device. Next, by continuing to supply ink from the ink inlet, the narrow passage is passed. At this time, bubbles in the ink are crushed in the narrow gap of the narrow passage in the narrow passage. At that time, some bubbles are united, grow into large bubbles and are discharged to the bubble collecting manifold.
排出された気泡は、集泡マニホールド内で浮力により上方へ移動し、脱気泡口から気泡を除去する。また脱泡されたインクは、インク出口より排出され、塗工装置などへ供給される。 The discharged air bubbles move upward by buoyancy in the foam collecting manifold, and the air bubbles are removed from the defoaming port. The defoamed ink is discharged from the ink outlet and supplied to a coating apparatus or the like.
大規模な高真空処理機を不要とし、インク中の気泡を効率よく且つ連続的に除去できる。すなわち、低コストで、連続かつ安定な脱泡処理を実現することが可能であり、その結果、気泡が少ないインクを塗布することによりピンホールやひび割れの発生を抑制できるので、塗布膜形成工程の歩留まりを向上することができる。 A large-scale high vacuum processing machine is not required, and bubbles in the ink can be removed efficiently and continuously. That is, it is possible to realize a continuous and stable defoaming process at low cost, and as a result, it is possible to suppress the occurrence of pinholes and cracks by applying ink with less bubbles, so that the coating film forming process Yield can be improved.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施の形態1)
[脱泡装置構成]
本実施の形態で用いたインク脱泡装置の概略について図1を用いて説明する。
(Embodiment 1)
[Deaerator configuration]
An outline of the ink defoaming apparatus used in this embodiment will be described with reference to FIG.
図1(a)は、脱泡装置の概略断面図を示し、図1(b)は脱泡装置の概略上面図を示す。 Fig.1 (a) shows the schematic sectional drawing of a defoaming apparatus, FIG.1 (b) shows the schematic top view of a defoaming apparatus.
インク脱泡装置の構成は、インクを供給するインク入口1、インクを脱泡装置の幅方向に広げるマニホールド2、インクの通路に所定の形状や厚みを有した2つ以上のブロック3を配置し、そのブロック間の隙間を調整することができる調整可能な狭間通路4を有している。
The configuration of the ink defoaming device is as follows: an
また、狭間通路4に対して、マニホールド2と反対側に所定の空間を有した集泡マニホールド5を有し、集泡マニホールド5の上方に脱気泡口6を、脱気泡口6より低い位置にインク出口7を有する構成である。必要に応じて、脱気泡口6にフィルタ効果を有する薄膜8を設置しても良い。
Further, a foam collecting
ここで、狭間通路4を形成するブロック3は、ステンレスなどインクによって腐食しない金属部材で形成したが、アクリル樹脂もしくはガラスなどの透明なブロックでもよい。透明なブロックを介して、気泡の発生状況を目視確認しながら処理することも可能である。
Here, the
次に、インク脱泡装置の各構成要素の中で重要な要素について説明する。 Next, important elements among the constituent elements of the ink defoaming apparatus will be described.
図1のようにインクが流れる狭間通路4の形状が平板状の場合、狭間通路4の形状に平行にインクを流すことが重要である。仮に平行にインクを流すことができず、例えば、狭間通路4の幅方向の端はインクが流れず、狭間通路4内で幅方向の中央のみインクが流れた場合、狭間通路4内でインクの滞留が発生する。これは、インク内に存在する気泡が滞留するためである。 When the shape of the narrow passage 4 through which ink flows is flat as shown in FIG. 1, it is important to flow ink in parallel to the shape of the narrow passage 4. If ink cannot flow in parallel, for example, ink does not flow at the end in the width direction of the narrow passage 4, and ink flows only at the center in the width direction in the narrow passage 4, ink in the narrow passage 4. Stagnation occurs. This is because bubbles present in the ink stay.
この状態を回避するためには、マニホールド2が必要となる。マニホールド2は、脱泡装置の幅方向、つまり狭間通路4の幅方向に対して、容易にインクが広がるような大きさにする必要がある。具体的には、マニホールド2の幅方向にインクが流れる圧力損失より、狭間通路4の全幅をインクが流れる圧力損失より小さくすることが重要である。すなわち、マニホールド2は、インク入口の大きさより十分大きな空間、かつ、狭間通路4のギャップより十分厚い空間が必要である。
In order to avoid this state, the
本実施の形態では、マニホールド2の幅は、100〜1000mm、厚みは10mm〜50mm、狭間通路のギャップは10〜500μmのサイズとした。狭間通路4のギャップのサイズによる詳細内容は後述する。
In the present embodiment, the
次に、集泡マニホールド5について説明する。
Next, the
狭間通路4を通過したインクは、狭いギャップを通過するため、インクに存在する気泡の流れる速度は非常に速い。しかし、所定の空間を有した集泡マニホールド5では、インクの流れる速度、つまり、インク内の気泡の流れる速度が遅い。すなわち、狭間通路4から集泡マニホールド5への気泡の流れる速度を急激に落とすことにより、気泡の浮力を積極的に働かせ、集泡マニホールドの上方に設置された脱気泡口6へ気泡を集めることができる。
Since the ink that has passed through the narrow passage 4 passes through a narrow gap, the speed at which bubbles present in the ink flow is very high. However, in the
ここで、狭間通路4の幅について、マニホールド2から集泡マニホールド5に向けてインクの流れる方向に対して狭くする対策も、上記狭間通路4内での気泡の滞留防止の観点から有効である。
Here, a measure for narrowing the width of the narrow passage 4 from the
また、マニホールド2、狭間通路4、集泡マニホールド5のサイズについては、インクの種類によって適宜調整する。例えば、粘度が高く気泡が抜けにくいインクならば、インクの流れる距離、つまり、狭間通路4を長くする。
The sizes of the
本実施の形態の本脱泡装置は、インク入口1はインク供給タンクなどに、インク出口7は、ダイコートヘッドやインクジェットヘッドなど塗工装置へ接続することで、連続的に脱泡処理しながらインクを塗布することが可能である。
In the present defoaming apparatus according to the present embodiment, the
脱気泡口6は、開閉制御可能なバルブや弁(図示せず)を備え、気泡を除去できる構造である。バルブや弁は、通常はインクの溶媒成分の揮発を防止するために閉めておき、脱気泡口6周辺に気泡が集まり周囲の圧力が高くなると、気泡を大気に開放する役割を為す。そのため、一定時間ごとや圧力を管理し、手動もしくは自動で開閉できる機構としている。
The
また、インクの粘度やインク内の固形分が多い場合、気泡が抜けにくいインクの脱泡処理をする際には、薄膜8を脱気泡口6に設置し、真空ポンプなど減圧機9と脱気泡口6を接続して使用することも可能である。薄膜8は、インクは透過せず気泡のみを透過する膜であり、例えばナノサイズの通気孔を有した多孔質膜やナノサイズの繊維より構成されるフィルタである。
[脱泡の原理]
上記脱泡装置を用いて脱泡処理する原理を図2を用いて説明する。
In addition, when the ink has a large viscosity or solid content in the ink, when performing the defoaming process of the ink in which bubbles are not easily removed, the
[Principle of defoaming]
The principle of defoaming using the defoaming apparatus will be described with reference to FIG.
図2は、図1の装置においてインク内に存在する気泡の挙動を示す図であり、図2(a)は断面図、図2(b)は上面図を示す。 2A and 2B are diagrams showing the behavior of bubbles present in the ink in the apparatus of FIG. 1, FIG. 2A is a cross-sectional view, and FIG. 2B is a top view.
まず、インクを供給するインク入口1から脱泡処理したいインクをポンプや加圧ガスによる圧送により脱泡処理装置内へ供給する。供給したインクがマニホールド2内に送り込まれ、インクを脱泡処理装置の幅方向へ均等に広げる。マニホールド2内では、インク内に気泡10が巻き込まれた状態で存在する。
First, ink to be defoamed is supplied into the defoaming apparatus by pumping or pressurized gas from the
次に、前記気泡10はインクと共に前記狭間通路4を通過させる。マニホールド2内ではほぼ球形状である気泡が球形の径より小さなギャップに押しつぶされると、気泡は薄く広げられた状態になる現象が起こる。そのため、狭間通路4の隙間が狭いほど気泡10が押しつぶされ、気泡の直径より大きな径の気泡11として通過する。気泡11は、押し広げられることにより近接する気泡11同士と接触しやすくなり、気泡が合一化し、より体積が大きな気泡12へと成長する。
Next, the
成長した気泡12は、狭間通路4から集泡マニホールド5へ移動した際に、気泡の浮力により、集泡マニホールド5の上方へ移動して気泡だまり13を形成する。気泡だまり13は、気泡だまり13付近に設置された脱気泡口6より除去される。
When the
そして、気泡を除去されたインクを、インク出口7より脱泡処理装置外へ吐出させることで、気泡を除去したインクを塗工装置へ供給することができる。脱気泡口6より気泡を除去する際、脱気泡口6を大気中に開放して気泡を除去する大気圧開放除去と、脱気泡口6に減圧機を接続し減圧状態で気泡を除去する減圧除去の2通りの方法が可能である。詳細の条件については、実施例で後述する。
The ink from which the bubbles are removed can be supplied to the coating apparatus by discharging the ink from which the bubbles have been removed from the ink outlet 7 to the outside of the defoaming apparatus. When removing bubbles from the
本実施例では、カーボンとして所定の粒子径を有するアセチレンブラック、溶媒として純水、バインダーとしてポリテトラフルオロエチレン溶液(固形分濃度60%)を用い、所定の固形分濃度になるように調合した。また分散手段として超音波式ホモジナイザーを用いインク調合した。さらに調合したインクについて、粘度はコーンプレート型粘度計で、インク内の粒子径はレーザー式粒度分布計で測定し、インク物性を確認した。 In this example, acetylene black having a predetermined particle diameter as carbon, pure water as a solvent, and a polytetrafluoroethylene solution (solid content concentration 60%) as a binder were prepared so as to have a predetermined solid content concentration. Further, an ink was prepared using an ultrasonic homogenizer as a dispersing means. Further, with respect to the prepared ink, the viscosity was measured with a cone plate viscometer, and the particle size in the ink was measured with a laser particle size distribution meter to confirm the ink physical properties.
上述したインク調合方法を用いて調合したインクの物性評価内容(インク粘度、インク平均粒子径、)と、図1で説明した脱泡装置の処理条件(狭間ギャップ、脱気泡口の減圧度)を用いてインクの脱泡度合を確認した。脱泡度合の評価として調合したインクを、ドクターブレードを用いて所定の膜厚に塗布し、溶媒が除去されるまで30〜50℃で乾燥した。 The physical property evaluation contents (ink viscosity, ink average particle diameter) of the ink prepared using the ink preparation method described above, and the processing conditions of the defoaming apparatus described in FIG. It was used to check the degree of defoaming of the ink. The ink prepared as an evaluation of the degree of defoaming was applied to a predetermined film thickness using a doctor blade and dried at 30 to 50 ° C. until the solvent was removed.
この乾燥して形成された塗布膜について、100mm□内のピンホールや亀裂の発生有無を確認した。脱気泡口の減圧度(大気圧との差圧)の設定は0、つまり、バルブによる大気開放による脱気泡処理(大気開放除去)を行った。その結果を表1に示す。 With respect to the coating film formed by drying, the presence or absence of pinholes and cracks within 100 mm □ was confirmed. The depressurization degree (differential pressure with respect to the atmospheric pressure) of the defoaming port was set to 0, that is, defoaming treatment (removal to the atmosphere) was performed by opening the valve to the atmosphere. The results are shown in Table 1.
表1の結果について説明する。
The results of Table 1 will be described.
サンプル:1〜14の結果の通り、狭間通路4のギャップが塗布膜厚より広い場合、塗布結果はピンホールや亀裂が発生している。これは、狭間通路4によりインク内の気泡が押しつぶされ合一化して脱泡させるためであり、狭間通路4ギャップより小さい気泡は、除去されにくいと言える。そのため、狭間通路4のギャップが塗布膜厚より大きい場合、ピンホールを発生させる大きさの気泡が塗布膜へ混入された結果と考える。このことから、狭間通路4のギャップは、塗布膜厚より小さいことが望ましい。 Sample: As shown in the results of 1 to 14, when the gap of the narrow passage 4 is wider than the coating film thickness, the coating result has pinholes and cracks. This is because the bubbles in the ink are crushed and unified by the narrow passage 4 to be defoamed, and it can be said that bubbles smaller than the gap in the narrow passage 4 are difficult to remove. Therefore, when the gap of the narrow passage 4 is larger than the coating film thickness, it is considered as a result of the bubbles having a size that generates a pinhole being mixed into the coating film. Therefore, it is desirable that the gap of the narrow passage 4 is smaller than the coating film thickness.
次に、サンプル:15〜17について説明する。 Next, samples 15 to 17 will be described.
これは、インク内のカーボンの平均粒子径と狭間通路のギャップとの関係を変化させた結果である。 This is a result of changing the relationship between the average particle diameter of carbon in the ink and the gap of the narrow passage.
この結果から分かる通り、カーボンの平均粒子径と狭間通路のギャップが同じ場合、安定して脱泡処理することができていない。これは、粒子が狭間通路に詰まり、インクの流動がしにくくなったためと考える。よって、狭間通路のギャップは、粒子の最大粒子径より大きいことが望ましい。更には、最大粒子径の2倍以上の大きさにすることが望ましい。 As can be seen from this result, when the average particle diameter of carbon is the same as the gap between the narrow passages, the defoaming treatment cannot be stably performed. This is thought to be because the particles were clogged in the narrow passages, making it difficult for the ink to flow. Therefore, it is desirable that the gap of the narrow passage is larger than the maximum particle diameter of the particles. Furthermore, it is desirable that the size be at least twice the maximum particle size.
ここで狭間通路のギャップが狭いと、圧力損失が大きくなるためインクを供給するのに必要な圧力が高くなる傾向にある。そのため可能な限り広くすることが望ましいく、インクの粘度などに合わせたて調整する必要がある。 Here, if the gap between the narrow passages is narrow, the pressure loss increases, so that the pressure required to supply ink tends to increase. Therefore, it is desirable to make it as wide as possible, and it is necessary to adjust it according to the viscosity of the ink.
次に、インク調合時の固形分濃度およびバインダーの配合比を変化させることで、インク粘度を変化させた場合の挙動を確認した結果を表2に示す。 Next, Table 2 shows the results of confirming the behavior when the ink viscosity is changed by changing the solid content concentration and the binder mixing ratio at the time of ink preparation.
ここで示す結果は表1と同じである。さらに脱気泡口の減圧度も変化させて実験を行った。ここで脱気泡口の減圧度が0の場合は、大気開放除去で脱気泡口の減圧度(大気圧との差圧)が「−10kPa」,「−30kPa」,「−100kPa」の場合は、減圧除去を示す。 The results shown here are the same as in Table 1. Furthermore, the experiment was carried out by changing the degree of vacuum at the degassing port. Here, when the pressure reduction degree of the degassing port is 0, when the pressure reduction degree (differential pressure with respect to the atmospheric pressure) of the degassing port is “−10 kPa”, “−30 kPa”, “−100 kPa” by the open air removal Indicates vacuum removal.
表2の結果について説明する。
The results of Table 2 will be described.
サンプル:18〜21の結果より、インク粘度が増加するに従って、塗布結果に不良が発生する傾向が見られた。これは、図2の集泡マニホールド5において、インク粘度が高いと気泡が浮力により上昇しにくく、また脱気泡口6から除去されにくくなり、脱気泡口6周辺に存在する気泡がインク出口7からインクと共に排出されたものと考える。
From the results of
そこで、サンプル:22〜25のように、脱気泡口6の減圧度を高める(大気圧との差圧を大きくする)ことにより、上述した脱気泡口6周辺に存在する気泡の除去を促進させることができた。その結果、粘度が高いインクでも安定に脱泡処理することができ、ピンホールや亀裂がない塗膜を形成できたと推察する。
Therefore, as in samples: 22 to 25, by increasing the degree of decompression of the defoaming port 6 (increasing the differential pressure from the atmospheric pressure), the removal of bubbles existing around the
他方、サンプル:26〜27のように、脱気泡口6の減圧度が高すぎる(大気圧との差圧が大きすぎる)と、インク物性が変化し安定に塗布することができない結果となった。これは、インクを構成する溶媒(本実施の形態では水)が減圧度により気化しやすくなり、インクの濃度が変化したためと考えられる。又は、部分的にインク内の粒子が凝集したため、安定な塗布膜を形成することができなかったとも推察できる。
On the other hand, as in Samples 26 to 27, when the degree of decompression of the
すなわち、脱気泡口6の減圧度を、インクの粘度および溶媒の種類によって調整することが必要であり、減圧度を調整する機構を設けることが望ましい。
That is, it is necessary to adjust the pressure reduction degree of the
(実施の形態2)
上述の実施の形態1のインク脱泡装置とは異なる構成においても、同様な効果が得られる形態を詳細に述べる。
(Embodiment 2)
A mode in which the same effect can be obtained even in a configuration different from the ink defoaming device of the first embodiment will be described in detail.
本実施の形態に係る装置構成を図3に示す。図3(a)は、脱泡装置の正面図、図3(b)は、図3(a)のX−X面の断面図、図3(c)は、図3(a)のY−Y面の断面図を示す。 The apparatus configuration according to the present embodiment is shown in FIG. 3 (a) is a front view of the defoaming device, FIG. 3 (b) is a cross-sectional view of the XX plane of FIG. 3 (a), and FIG. 3 (c) is a Y- A sectional view of the Y plane is shown.
図3を用いて、脱泡装置の構成について説明する。 The configuration of the defoaming device will be described with reference to FIG.
インク脱泡装置は、インク供給手段に接続されるインク供給口17、所定のギャップ(図中A)に調整され、重力に対して反対方向(以後、鉛直上方)に設置される狭間通路18、気泡を集め浮力により上昇させる集泡マニホールド19、垂直方向に設置された狭間通路20、塗布装置などへ接続されるインク出口21、集泡マニホールドの上方に設置される脱気泡口22で構成される。
The ink defoaming device includes an
本装置において、狭間通路18,20のギャップ(図中A)より、集泡マニホールドの幅(図中B)が広いことが重要である。その詳細については後述する。なお、本実施の形態では、狭間通路18、20の幅は同一であったが、本実施の形態では、特に限定されるものではなく、異なっていても良い。
In this apparatus, it is important that the width of the foam collecting manifold (B in the figure) is wider than the gap (A in the figure) between the
脱気泡口22より低い位置にインク出口21を設置することで、脱気泡口22周辺に集まった気泡がよりインク出口21から排出されることを抑制でき、より安定な脱泡処理を実現することができる。
By installing the
次に、図4を用いてインクの脱泡方法について説明する。図4は、図3(a)において気泡の挙動を示した図である。 Next, an ink defoaming method will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing the behavior of bubbles in FIG.
まず、インク供給口17から供給されたインク(図示せず)は、狭間通路18に導入される。このとき、インク内の気泡23は、狭間通路18のギャップに押し広げられながら放射状に流動する。
First, ink (not shown) supplied from the
次に、狭間通路18内で隣接する気泡同士合一化して大きな気泡24に成長する。このとき、狭間通路18は、鉛直上方へ伸びた構造になっており、気泡23は徐々に上方へ移動しながら気泡24へ成長する。そして、成長した気泡24は、集泡マニホールド19内に大きな気泡25として排出される。気泡25は浮力により上昇し、集泡マニホールド19の上方へ浮上する。
Next, the adjacent bubbles in the
次いで、気泡が抜けたインクは、狭間通路20を通過してインク出口21へと流れ、インク出口21から塗工装置などへ供給される。
Next, the ink from which the bubbles are removed passes through the
集泡マニホールド19のサイズ(幅(図中B)や高さ(図中C))は、インクの気泡の抜け具合に合わせて調整することが必要である。例えば、インク粘度が高く気泡が浮上しにくい場合は,図中のB,Cを大きくする方向に調整する。また、集泡マニホールド19の断面形状は、本実施の形態では円形形状を用いたが、四角形状で良く、特に限定されるものではない。
The size (width (B in the figure) and height (C in the figure)) of the
次に、集泡マニホールド19へ排出されたインクを、狭いギャップを有する狭間通路20へ通す。これにより、狭間通路20の狭いギャップが、気泡が狭間通路20へ流れ込む際の抵抗になり、集泡マニホールド19内の気泡は、狭間通路20へ流れ込み難くなる。そのため、浮力により上昇していくため、より安定に脱泡処理することが可能となる。
Next, the ink discharged to the
このとき、気泡の浮力より、狭間通路20のギャップによる抵抗が大きくなることが望ましく、インクの粘度など物性に合わせて調整する必要がある。
At this time, it is desirable that the resistance due to the gap of the
次に、前述した狭間通路18,20のギャップ(図中A)、及び、集泡マニホールドの幅(図中B)を変更して検討を行った。
Next, examination was performed by changing the gap (A in the figure) of the
当該脱泡装置を用いて、実施の形態1で示したインク調合方法にて調合したインクを用い、インクの物性評価、脱泡処理をしたインクを用いて塗布膜を形成し、ピンホールや亀裂の発生有無を確認した。その結果を表3に示す。
Using the ink prepared by the ink preparation method shown in
表3のサンプル:28〜36より、狭間通路のギャップより集泡マニホールドの幅が10倍以上になると脱泡処理が安定にされ、塗布結果良好という結果が得られた。
From the samples in Table 3, from 28 to 36, when the width of the foam collecting manifold became 10 times or more than the gap of the narrow passage, the defoaming treatment was stabilized and the result of good coating results was obtained.
実施の形態1で示した理由と同じで、狭間通路のギャップは塗布膜厚より狭いことが必要である。そのため、狭間通路のギャップは塗布膜厚より狭く、且つ集泡マニホールドの幅は狭間通路のギャップの10倍以上であることが望ましい。 For the same reason as described in the first embodiment, it is necessary that the gap of the narrow passage is narrower than the coating film thickness. Therefore, it is desirable that the gap of the narrow passage is narrower than the coating film thickness, and the width of the foam collecting manifold is 10 times or more than the gap of the narrow passage.
本願の脱泡装置を応用して、燃料電池用触媒層、リチウムイオン用電極、コンデンサー等のインク塗布に適用でき、ピンホールや亀裂のない良質な塗布膜を形成することを可能とする。 By applying the defoaming apparatus of the present application, it can be applied to ink coating of a fuel cell catalyst layer, a lithium ion electrode, a capacitor, and the like, and it is possible to form a high-quality coating film free from pinholes and cracks.
1,106 インク入口
2 マニホールド
3 ブロック
4,18,20 狭間通路
5,19 集泡マニホールド
6,22 脱気泡口
7,21,108 インク出口
8,102 薄膜
9 減圧機
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,106
Claims (5)
前記インクを幅方向に伸縮可能なマニホールドと、
前記インクを所定間隔のスリットに通過させ、前記インクの気泡を合一化するインク通路と、
合一化された前記気泡を浮力により上昇させる集泡マニホールドと、
上昇して集められた前記気泡を除去する気泡除去機構と、
前記インクを排出するインク出口と、で構成され、
前記所定間隔は、前記粒子の最大粒子径より大きく、
前記集泡マニホールドの幅は、前記所定間隔の10倍以上であり、
前記所定間隔は、脱泡処理した前記インクを塗布することによって得られる塗布膜の厚みより小さいこと、
を特徴とするインク脱泡装置。 An ink supply port for flowing ink containing particles ;
And expandable manifold said ink in the width direction,
An ink passage for the ink is a passed through a slit of a predetermined interval, to coalescence of bubbles of the ink,
And Atsumariawa manifold increases by buoyancy coalesced said bubble,
A bubble removing mechanism for removing the rises and the bubble collected,
An ink outlet for discharging the ink, in the configuration,
The predetermined interval is larger than the maximum particle size of the particles,
A width of the foam collecting manifold is 10 times or more of the predetermined interval;
The predetermined interval is smaller than the thickness of the coating film obtained by applying the defoamed ink.
An ink defoaming device.
請求項1記載のインク脱泡装置。 The ink outlet is installed at a position lower than the bubble removing mechanism.
The ink defoaming device according to claim 1.
透明なスリットが配置され、前記スリットを介して目視もしくは検出器によって気泡有無の確認を可能とする、
請求項1〜3の何れか一項に記載のインク脱泡装置。 Between the bubble removal mechanism and the ink outlet,
A transparent slit is arranged, and the presence of bubbles can be confirmed visually or through a detector through the slit.
The ink defoaming device according to any one of claims 1 to 3 .
前記インクを所定間隔のスリットを通過させることで、前記インクに存在する気泡を押し広げ、隣接する気泡と合一化させた後、前記スリットより広い空間に排出することで合一化させた気泡を浮力により浮上させ、浮上した気泡を除去するインク脱泡方法であり、
前記所定間隔は、前記粒子の最大粒子径より大きく、
前記空間の幅は、前記所定間隔の10倍以上であり、
前記所定間隔は、脱泡処理した前記インクを塗布することによって得られる塗布膜の厚みより小さいことを特徴とするインク脱泡方法。 In an ink defoaming method for removing bubbles of ink containing particles ,
By passing the ink through the slits at a predetermined interval, the air bubbles present in the ink are expanded and coalesced with the adjacent air bubbles, and then the air bubbles are united by being discharged into a space larger than the slit. Is an ink defoaming method that floats by buoyancy and removes the air bubbles
The predetermined interval is larger than the maximum particle size of the particles,
The width of the space is at least 10 times the predetermined distance,
The ink defoaming method , wherein the predetermined interval is smaller than a thickness of a coating film obtained by applying the defoamed ink.
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