JP6766389B2 - 乾燥装置および乾燥方法 - Google Patents

Description

本発明は、乾燥装置および乾燥方法に関する。

シートに液状の塗布膜を形成し、乾燥して膜を形成する技術がある。このような成膜技術で均一な膜を得るためには、厚さの均一な塗布膜を形成すると同時に乾燥を均一に行うことが重要である。

代表的な乾燥装置に、気流乾燥装置がある。気流乾燥装置には、塗布膜に直接気流を吹き付ける装置と、塗布膜の形成されていない裏面に気流を吹き付ける装置がある。ここで、前者を表面気流乾燥装置、後者を裏面気流乾燥装置と呼称することとする。

表面気流乾燥装置には、乾燥効率が高いという利点がある。一方で、塗布膜の表面だけが乾燥して内部が乾燥していない表面皮膜の状態になりやすい、乾燥が急激なため気泡が発生しやすい、といった問題点がある。裏面気流乾燥装置は、この問題を解決する。しかしながら、裏面気流乾燥装置にも、シートの端部から気流が塗布膜形成面に回り込み、端部が速く乾燥して、均一性が悪化するという問題がある。

上記の問題を解決する乾燥装置の技術が、例えば特許文献１に開示されている。図９は、この乾燥装置を示す断面図である。乾燥装置は、塗布膜１０１が形成されたシート１０２の裏面に温風１０３を吹き付ける吹き出しノズル１０４を有している。そして、気流をシート１０２の幅よりも狭い範囲に限定してシートの裏面に吹き付けるための衝立板１０５を、吹き出しノズル１０４の両端に設置している。特許文献１では、温風を吹き付ける範囲を、塗布膜の幅の８０％以上、１００％以下とし、シート１０２の中心線に対して左右対称とすることが望ましいとしている。上記の構成とすることにより、シート１０２の端部から塗布膜形成面へ回り込む温風がなくなるため、塗布膜の乾燥の均一性が確保できる。

特開２０１４−５６８４０号公報

しかしながら、特許文献１の技術には、塗布膜の端部に歪を生じるという問題点があった。この技術では、シートの、温風吹き付け範囲内に位置する部分は温められ、温風吹き付け範囲外に位置する部分は温められない。このため、両部分の間には、温度差に応じた膨張量もしくは収縮量の差を生じる。この差は、両者の境界に位置する塗布膜の端部近傍に歪を生じさせる。すなわち、乾燥後の塗布膜には歪が固定化されることとなる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、塗布膜を歪なく均一に乾燥する乾燥装置を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するため、本発明の乾燥装置は、シートの一方の面に気流を吹き付ける吹き出しノズルと、シートの端部近傍に位置しシートの反対面へ回り込む気流の方向をシートの反対面から遠ざける方向に制御する風向制御壁とを有する。

本発明の効果は、塗布膜を歪なく均一に乾燥する乾燥装置を提供できることである。

第１の実施形態を示す断面図である。 第1の実施形態を示す側面図である。 第２の実施形態の例を示す断面図である。 第３の実施形態の例を示す斜視図である。 第４の実施形態を示す断面図である。 一般的な乾燥装置による乾燥を示す断面図である。 第５の実施形態を示す断面図である。 第６の実施形態を示す断面図である。 特許文献１の乾燥装置を示す断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。なお各図面の同様の構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する場合がある。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態を示す断面図である。乾燥装置は、シート１の一方の面に気流２を吹き付ける吹き出しノズル３と、シート１の端部近傍に位置しシート１の反対面へ回り込む気流２の方向を、シート１の反対面から遠ざける方向に制御する風向制御壁４とを有する。気流２が吹き抜ける端部が複数ある場合は、それぞれの端部に風向制御壁４を配置する。

風向制御壁４は、風向を制御する風向制御部４ａを支柱４ｂで支持した構成を有する。風向制御部４ａは、例えば板状であり、シート１の端部外側からシート１の反対面に回り込もうとする気流２の方向を、シート１の反対面から遠ざかる方向に変化させる。図１では、この様子を矢印で示している。なお図１では、１つの風向制御壁４が５つの風向制御部４ａを持つ例を示しているが、風向制御壁４が保持する風向制御部４ａの数は、この例に制限されず任意である。

上記の構成とすると、吹き出しノズル３から吹き出された気流２はシート１の一方の面全体に、一様に吹き付けられる。そして、シート１の端部に吹き付けられた気流２は、風向制御壁４によって、反対面への回り込みが遮られる。それとともにシート１から離れた部分では、図１に示すように、風向制御部４ａが気流の方向を変化させ、風向制御壁４の内側に一部の気流が流れ込む。このため、風向制御壁４の内側と外側の間に、圧力差や温度差が発生しない。その結果、気流に乱れが発生せず、乾燥装置周辺の雰囲気に温度差のある領域が生じたり、シート１がバタついたりすることがない。

図２は、図１の乾燥装置でシート１が紙面に垂直な方向に進行する場合に、シート進行方向５に対し垂直な方向、すなわちシートの幅方向から乾燥装置を見たときの側面図である。風向制御壁４は、シートの幅方向の両端部近傍に配置する。そして、少なくとも吹き出しノズル３の気流吹き出し範囲をカバーする幅を持つようにする。例えば、風向制御壁４を吹き出しノズル３よりも少し大きめにしておく。なお図２では、ロール・ツー・ロール方式を用いた場合の、送り出しロール６と巻き取りロール７の配置も例示している。

上記の構成とすることにより、シートの一面の幅方向全体に均一に気流を吹き付け、気流に乱れを発生させることなく回りこみ風量を低減することができる。このため、シートを歪無く均一に乾燥する乾燥装置を提供することができる。

（第２の実施形態）
本実施形態では、風向を制御する角度の具体例について説明する。図３は風向制御壁４の具体例を示す断面図である。図３（ａ）は、複数の板状の風向制御部４ａを、支柱４ｂに対し、ある同じ角度に配置した例である。各風向制御部４ａによって、気流２は、シート１の反対面に回りこむことを阻害され、反対面から遠ざかる方向に向きを制御させる。気流２の一部は風向制御壁４のシート１から見て外側を通過する。残りの一部は、風向制御部４ａの間を通って、風向制御壁４のシート１側に流れる。この時流れる気流２の方向は、風向制御壁４が無い場合よりもシート１から遠ざかる方向になる。

図３（ｂ）は、図３（ａ）とは支柱４ｂに対し、違う角度で複数の風向制御部４ａを配置した例である。このように、風向制御部４ａの向きを可変とした風向制御壁４を用いることができる。

図３（ｃ）は、支柱４ｂに対し互いに異なる角度で複数の風向制御部４ａを配置した例を示している。この例では、シート１に近い風向制御部４ａをシートに垂直に近い角度とし、シート１から遠ざかるにしたがって、シート１側に倒れていくような角度に設定している。このようにすると、シート１に近いところでは気流２の回り込みを強く抑制し、シート１から遠ざかるに従い風向制御壁４の内外の雰囲気の差が小さくなる。このため、風向制御壁４の端部での気流の乱れが発生しにくくなる。

（第３の実施形態）
本実施形態では、風向制御壁の形状に関する具体例について説明する。図４（ａ）は、複数の羽板状の風向制御部４ｃを支柱４ｄで支持し、ルーバー形状とした風向制御壁４を示す斜視図である。それぞれの風向制御部４ｃは、例えば紙面の下方向から気流が吹いてきた場合、紙面の奥方向に気流の向きを変化させる。このようなルーバー形状には、気流の向きを効率良く制御できるという特長がある。なお、それぞれの風向制御部４ｃは、支柱４ｄに対する角度を変えられるようにしても良く、機械的に角度を制御する角度制御機構を設けたり、これを遠隔制御するようにしたりしても良い。

図４（ｂ）の風向制御壁４は、平板４ｅにコの字型の切込みを入れ、その部分を立てることにより風向制御部４ｆを形成している。それぞれの風向制御部４ｆは、例えば紙面の下方向から気流が吹いてきた場合、気流の一部の向きを紙面奥方向に変化させる。この構成には、形状が単純で、材料費が安く、加工が容易であるといった特長を持つ。

以上、具体的な風向制御壁の構成例を示したが、上記はあくまで一例に過ぎず、様々な態様を取ることができる。

（第４の実施形態）
第１から第３のような風向制御壁を有する乾燥装置を用いて、シート１の一方の面に形成した塗布膜を、歪無く均一に乾燥することができる。図５は、このような塗布膜の乾燥を示す断面図である。

乾燥装置は、シート１０の片面に気流２０を吹き付ける吹き出しノズル３０と、シート１０の端部近傍からノズルと反対の方向に延伸する板形状の風向制御壁４０とを有している。シート１０の片面には塗布膜５０が形成されている。ロール・ツー・ロール方式を用いる場合、シート１０は紙面と垂直な方向に進行するものとする。すなわちロール・ツー・ロール方式の場合、図３はシートの幅方向の断面図を表している。なお、図示はしていないが、紙面と垂直な方向では、風向制御壁４０は吹き出しノズル３０の気流吹き出し範囲をカバーする幅を持っている。

乾燥装置は、塗布膜形成面（以降、表面とも呼称する）と反対の面（以降、裏面とも呼称する）に気流２０を吹き付けて、塗布膜５０を乾燥する。塗布膜５０が例えば有機溶媒を含む樹脂や熱硬化性樹脂であれば、気流２０として、室温より温度の高い熱風を用いることができる。このような場合、熱風によりシート１０が加熱され、シート１０の熱が塗布膜５０に伝播し塗布膜５０が乾燥する。ただし、本実施形態では気流２０の温度は任意である。

ここで比較のため、風向制御壁４０のない乾燥装置、すなわち一般的な乾燥装置を用いた乾燥について説明する。図６は、上記の一般的な乾燥装置による塗布膜５０の乾燥を示す断面図である。乾燥装置は吹き出しノズル３０から吹き出した気流２０を、塗布膜５０が形成されたシート１０の裏面に吹き付ける。気流２０は、シート１０の幅方向端部近傍では、図４に２０ａの矢印で示すように、シート１０の表面に回り込む。このように回り込む気流２０ａの作用により、塗布膜５０の幅方向端部近傍は、幅方向中央部よりも早く乾燥する。

一方、図５に示す本実施形態の乾燥装置では、風向制御壁４０によりシート１０の幅方向端部に吹き付けられた気流の大部分が、一旦、風向制御壁４０の外側に誘導される。そして気流の一部は、それぞれの風向制御部４０ａに当たり、風向がシート１０の表面上方になるように制御される。図５では、これを矢印で示している。こうして、気流２０のシート１０表面への回り込みが抑制される。

シート１０を例えばロール・ツー・ロール方式で走行させる場合、風向制御壁４０は、シート１０の走行を妨げないように、シート１０には接触しない範囲で、シート１０の幅方向端部の近傍に配置する。具体的には、シート１０と風向制御壁４０の間に、例えば１から１０ｍｍ程度の間隔ができるようにする。シート１０と風向制御壁４０との間隔は、例えば、シート１０のブレ幅に応じて調整すればよい。

上記の構成とすると、気流２０の回り込みよる塗布膜５０端部の過剰な乾燥が抑制され、均一性が確保される。それに加えて、風向制御壁４０の内外の気体が混じり合うことができるため、両者の間に圧力差や温度差が生じない。その結果、気流の乱れが抑制され、乾燥の均一性が向上するとともに、シート１０のバタつきを抑えることができる。

（第５の実施形態）
第４の実施形態では、風向制御壁をシートの端部近傍から吹き出しノズルと反対側に延伸した形状としたが、違う向きに延伸しても同様の効果を得ることができる。図７はそれを実現する乾燥装置の一例を示す断面図である。図７の例では、風向制御壁４１が、シート１０の端部近傍からシート１０の面と略平行となる方向に支柱４１ｂを延伸し、そこに風向制御部４１ａを配列した構造を有している。

風向制御壁４１をこのような形状と配置とすると、シート１０の端部に吹き付けられた気流２０の大部分は、まず風向制御壁４１の下側に沿って進行する。そして風向制御部４１ａに衝突した一部の気流は、その方向をシート１０の表面側に変更される。この様子を、図７では２０ｂの矢印で示している。

上記のような気流制御により、気流２０の回り込みよる塗布膜５０端部の過剰な乾燥が抑制され、均一性が確保される。それに加えて、風向制御壁４１の上下の気体が混じり合うことができるため、両者の間に圧力差や温度差が生じない。その結果、気流の乱れが抑制され、乾燥の均一性が向上するとともに、シート１０のバタつきを抑えることができる。

なお上記の説明では、風向制御壁の延伸方向をシートの面と略平行とし、第４の実施形態ではシートの面と略垂直としたが、これ以外の方向としても同様の効果を得ることが可能である。

（第６の実施形態）
風向制御壁を吹き出しノズル側のシートの端部近傍からノズル方向に風向制御部を配列した風向制御壁を用いることも可能である。図８にその一例を示す。風向制御壁４２を、吹き出しノズル３０側のシート１０の幅方向端部近傍から、シート１０から離れる方向に支柱４２ｂを延伸し、そこに風向制御部４２ａを配列した形状としている。この場合、シート１０の幅方向端部に向かう気流２０ｃは、風向制御部４２ａに衝突して、その向きをシート１０端部から外側に離れる方向に変える。その結果、シート１０の表面への回り込みが抑制され、塗布膜５０を均一に乾燥することができる。また、シートの裏面端部に吹き付けられる気流の風量、風速が小さくなるため、シートの走行が安定する。

以上、上述した実施形態を模範的な例として本発明を説明した。しかしながら、本発明は、上記実施形態には限定されない。即ち、本発明は、本発明のスコープ内において、当業者が理解し得る様々な態様を適用することができる。

１、１０、１０２ シート
２、２０ 気流
３、３０、１０４ 吹き出しノズル
４、４０、４１、４２ 風向制御壁
４ａ、４０ａ、４１ａ、４２ａ 風向制御部
５０、１０１ 塗布膜

Claims (10)

1. シートの一方の面に気流を吹き付ける吹き出しノズルと、前記シートの端部近傍に位置し前記シートの反対面へ回り込む前記気流を前記反対面の端部から遠ざけ、前記気流を前記シートの反対面の中央部の上方に導く方向に制御する風向制御壁と、を有することを特徴とする乾燥装置。
2. 前記風向制御壁が、前記気流の向きを変化させる所定角度を向いた板状の風向制御部を有することを特徴とする請求項１に記載の乾燥装置。
3. 複数の前記風向制御部が前記シートの端部近傍から前記シートと離間する方向に配列していることを特徴とする請求項２に記載の乾燥装置。
4. 前記シートと離間する方向が、前記シートの面と略垂直な方向であることを特徴とする請求項３に記載の乾燥装置。
5. 前記シートと離間する方向が、前記シートの面と略平行な方向であることを特徴とする請求項３に記載の乾燥装置。
6. 前記風向制御部が羽板形状を有し、複数の前記風向制御部がルーバー状に配列していることを特徴とする請求項３乃至請求項５いずれか一項に記載の乾燥装置。
7. 前記風向制御部の角度が可変であることを特徴とする請求項２乃至請求項６いずれか一項に記載の乾燥装置。
8. シートの第1の面に塗布膜を形成し、前記第１の面と反対面に当たる第２の面に気流を吹き付け、前記シートの端部近傍に前記気流の方向を前記第１の面の端部から遠ざけ、前記気流を前記シートの前記第１の面の中央部の上方に導く方向に制御する風向制御壁を配置することを特徴とする塗布膜の乾燥方法。
9. 前記風向制御壁が、板状の風向制御部を有することを特徴とする請求項８に記載の塗布膜の乾燥方法。
10. 複数の前記風向制御部が前記シートの端部近傍から前記シートと離間する方向に配列していることを特徴とする請求項９に記載の塗布膜の乾燥方法。

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