JPH07189196A - 塗被紙の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウェブ上の塗料を均一に塗布するためのブレ
ードコーターにおけるスクラッチ及びストリーク等の塗
布欠陥を回避する塗布方法に関するものである。 【構成】 ファウンテンノズル１より吹き出した塗布液
５が走行するウェブ２上に塗布された後バッキングロー
ル３上においてブレード４を押圧する事によってウェブ
上の塗布量を計量するブレードコーターにおいて、ファ
ウンテンノズル１に供給される直前の塗布液に、１０³
ｓｅｃ^-1以上の剪断速度を与える事を特徴とするメッシ
ュフィルターを設置し、該メッシュフィルターの形状を
円筒型で目開きのサイズが、３０μｍから１２０μｍの
範囲のメッシュフィルターの周囲をスクレーパーが回転
するインライン型フィルターとし、該メッシュフィルタ
ーのスクレーパーの回転速度を変化させる事によって塗
布直前の塗布液の粘性をコントロールする事を特徴と
し、該装置を通過した塗布液の塗布を行うことを特徴と
する塗被紙の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ブレードコーターにお
けるスクラッチ及びストリーク等の塗布欠陥を発生させ
る事なく、安定した塗布が可能となる塗被紙の製造方法
に関するものである。

【０００２】

【従来技術】連続するウェブに塗布を行う塗布装置に
は、様々な形式のものが存在し、代表的な塗布装置とし
て、カーテンコーター、ダイコーター、リップコータ
ー、ゲートロールコーター、エアーナイフコーター、ロ
ッドコーター、ブレードコーター等があげられる。中で
もブレードコーターは高速塗布性に優れ、高い生産性が
重視される分野で広く使用されている。

【０００３】ブレードコーターは図３に示すように、バ
ッキングロール３上を連続的に走行するウェブ２にファ
ウンテンノズル１より吹きだした塗布液５が塗布され、
塗布された塗布液をブレード４の押し圧にて所要の塗布
量に調整し塗布を行う装置であり、生産性を重視する比
較的高速領域での使用が多く、ライン速度は１０００ｍ
／ｍｉｎ以上で操業されており、最近では１５００ｍ／
ｍｉｎ以上で操業されているところもある。

【０００４】前記ブレードコーターは高速領域での使用
が多いため様々な塗布上のトラブルを発生することがあ
るが、安定した塗布を阻害する代表的なものにスクラッ
チ及びストリークと呼ばれる塗布上の欠陥がある。スク
ラッチとは、塗布面に発生する幅２ｍｍ以下の細い糸状
のくぼみであり塗布面の流れ方向に数ｍから数十ｍに渡
って発生する。ストリークはスクラッチと比較して若干
幅の太い糸状のくぼみであり２ｍｍから５ｍｍ程度の幅
がある。ストリーク及びスクラッチが発生したいずれの
塗布面も局部的に抉られているため、場合によってはウ
ェブが割れ、紙切れの原因になることがある。また印刷
後の面質においても塗布時に生じたくぼみが残存し印刷
欠陥となることがある。

【０００５】前述のストリーク及びスクラッチの発生原
因としては、流動的な原因と物理的な原因とに分離され
る。流動的な原因としては基紙の表面形状、サイズ性及
び塗布液の濃度、粘度、保水性の影響が考えられ、物理
的な原因としては、系外から混入した異物及び調液時の
分散不良による粗大未分散顔料粒子及びその他凝集物が
ブレード先端とウエブの間に引っ掛かり塗布面に引っか
き筋状の塗布欠陥を生じることが一般的に挙げられる。

【０００６】したがってストリーク及びスクラッチの除
去はブレードコーターにおいて必要不可欠であり、ソフ
ト的な改良では、表面形状の粗い基紙およびサイズ度の
高い基紙の使用や塗布液の濃度、粘度の低下及び保水性
の向上の対策をとり、ハード的に系内外からの混入した
異物を除去する方法としては、塗被紙製造現場において
は図３に示すように二重、三重のスクリーン工程を施
し、一般にはストレージタンク６からサプライタンク７
へ送る途中にオープンメッシュフィルター１９、サプラ
イタンク７からポンプ８を介してファウンテンノズル１
への塗布液供給配管途中にメッシュ型インラインフィル
ター２０、ブレードで掻き落とされた余剰の塗布液はカ
ラーパン９へ回収されサプライタンク７へのリサーキュ
レーションにはオープンメッシュフィルター１９を使用
する例が多い。

【０００７】大流量を必要とする実機マシン等において
は、図５に示す、外枠２５の内部中間にメッシュ部２８
を設け、上部には塗布液入口管２６を配置し、下部には
塗布液出口管２７と複数個の振動部２９を設けたオープ
ンメッシュフィルターを並列して必要数個、必要箇所に
設置する必要が有るが、場所を多く取るため省スペース
性に乏しく、コーター部からかなりはなれた場所に設置
する必要があるため配管ロスが多い。加えてメッシュ部
の定期的な交換作業が必要であるが、面積が広い上、設
置個数が多いため作業性が非常に悪い。また、オープン
タイプはメッシュ部分は大気に開放されているため経時
による塗布液の濃度及び粘度等の上昇を生じたり、濃度
の高い塗布液などではメッシュ上で固化した堆積物が塗
布液中に混入し、ストリーク及びスクラッチの原因にな
る危険性がある。

【０００８】また、図４に示すメッシュ型インラインフ
ィルター２０は、本体の内部に円筒枠に三角形断面のス
テンレスワイヤーを巻装したメッシュ部２４を配置し、
本体上部側面には塗布液入口管２１、下部にはドレン管
２３を設け、メッシュ部２４の低部には濾過された塗布
液を排出するための塗布液出口管２２が設けられてい
る。異物及び未分散凝集物が一担フィルターのメッシュ
部分に捕捉されると、除去する手段に欠けるためメッシ
ュ表面に堆積し液循環が妨げられ、塗布不可能になる場
合がある。

【０００９】また、ベントブレード塗工の様に楔角が小
さい場合には、ブレード先端付近において塗布液の液循
環が悪くなり淀みを生じ、塗布液の濃度及び粘度の設定
によっては塗布液の再凝集化が進行し凝集物が生じる場
合や、また最近乾燥の負荷軽減及びウェブ品質向上を目
的として塗布液の高濃度化が進行し、ベントブレード及
びベベルブレード塗工において原紙への塗布液中の水分
が選択的に吸収されブレード先端で固形分濃度の上昇に
伴いほぼ固形状の塗布材を形成する場合があるが、いず
れもブレード先端とウェブの間に生じた凝集物が引っ掛
かり、スクラッチ及びストリークが生じる。そのため塗
布液に分散剤及び保水剤の配合量を増量し流動性の向上
させる方法もあるが、思うような効果が上がっていない
のが現状である。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決することを課題し、ベベルブレード及びベントブ
レードのいずれのブレードを用いた塗布においても、ス
トリーク及びスクラッチ等の塗布欠陥を発生させること
無く、安定した塗布が可能となる塗布方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決しようとする手段】上記問題を解決するた
めに鋭意検討を行った結果、本発明に至った。即ち、本
発明はファウンテンノズル１より吹き出した塗布液５が
走行するウェブ２上に塗布された後バッキングロール３
上でブレード４を押圧する事によってウエブ上の塗布量
を計量するブレードコーターにおいて、ファウンテンノ
ズル１に供給される塗布液５に、１０³ｓｅｃ^-1以上１
０⁵ｓｅｃ^-1以下の剪断速度を与える事を特徴とするフ
ィルターを設置し、該フィルターは形状を円筒型で３０
μｍから１２０μｍの目開き範囲の円筒型ワイヤーメッ
シュの周囲をスケレーパーが回転する剪断型円筒メッシ
ュフィルター１０とし、該メッシュフィルターを通過し
た塗布液をブレードコーターによって塗布を行う事を特
徴とする塗布方法である。該メッシュフィルター１０の
スクレーパー１４の回転速度を１ｒｐｍから１００ｒｐ
ｍの範囲で変化させる事によって塗布直前の塗布液の粘
性をコントロールし、該メッシュフイルターを通過した
塗布液の塗布を行うものである。

【００１２】本発明の塗被紙製造方法を図面に基づき詳
しく説明する。図１は本発明の塗被紙の製造方法に用い
られる塗工装置の概略図である。図２は剪断型円筒メッ
シュフィルターの概略図である。ストレージタンク６か
らサプライタンク７の間に剪断型円筒メッシュフィルタ
ー１０を設けて、ストレージタンク６からサプラインタ
ンク７に供給される塗布液５を濾過して異物及び未分散
凝集物を除去する。また、サプライタンク７から送液ポ
ンプ８を介してファウンテンノズル１へ送液する配管中
に該剪断型円筒メッシュフィルター１０を設け塗布液の
濾過を実施する。

【００１３】更に、バッキングロール３に沿って送行す
るウェブ２へファウンテンノズル１よって塗布された塗
布液５は、ブレード４によって掻き落とされ、余剰の塗
布液としてカラーパン９に回収される。カラーパン９に
回収されサプライタンク７へリサーキュレーションされ
る余剰の塗布液５は、該剪断型円筒メッシュフィルター
１０で濾過される。サプラインタンク７へ回収されされ
た余剰塗布液はストレージタンク６からの塗布液５と混
合されウェブ２の塗布液として用いられる。

【００１４】該剪断型円筒メッシュフィルター１０の構
造は、図２に示すように、メッシュフィルター１０の本
体上部側面には塗布液入口管１１、下部側面にはドレン
管１３、上部にはスクレパー駆動用モーター１５が設け
られ、モーター１５はインバーター盤１６からの信号に
より回転数を変化させる用になっている。また、モータ
ー１５の軸にはメッシュフィルター１０の本体内に設け
られているスクレパー１４と連結されている。

【００１５】メッシュ部１７は円筒状に形成されている
枠に三角形断面のステンレスワイヤー１８を巻装し、そ
の隣あったワイヤー１８の間隙を目開きａとし塗布液の
濾過を行う。メッシュ部１７の目詰まりを回復するため
に、メッシュ部１７外周を円周方向に４枚のスクレーパ
ー１４が回転し、目開き（スリット）ａ上面に溜まった
異物をスクレパー１４にて除去し、ドレン管１３より系
外に排出し、常にスリットは目詰まりしていない状態に
保たれている。濾過された塗布液５はメッシュ部１７の
下部に本体を貫通して設けられた塗布液出口管１２より
送液される。

【００１６】スリットの目開きａは、塗布液の種類によ
っても異なるが、３０μｍから１２０μｍの範囲が好ま
しい。１２０μｍ以上では顔料及びラテックス等の未分
散不良物がそのままスリットを通過しストリーク及びス
クラッチの原因になりかねない。また３０μｍ未満で
は、スリット開口面積が極端に減少するため、高速ブレ
ードコーターに必要な送液量の確保が困難である。

【００１７】紙塗布用の塗布液は構造粘性体であり、非
ニュートン流動を示すため、ずり応力（Ｓ）、ずり速度
（Ｄ）、塗布液粘度（ｋ）の関係は次式に従う。 Ｓ＝ｋ＊Ｄ^N この時ずり速度流動化流動の場合にはＮ＜１であり、ず
り速度流動化流動とは塗布液の粘度がずり速度が大きく
なるにつれて小さくなる流動性の事をさし、一般的にチ
キソトロピー流動と呼ばれている。チキソトロピー流動
が起こる原因は、塗布液中の水溶性ポリマーが顔料粒子
間吸着してできる３次元ネットワーク構造が剪断力によ
って破壊されることにあると考えられているが、破壊さ
れた構造は時間と共に復元する。

【００１８】前述の塗布液のチキソトロピー流動性を利
用し、塗布液に１０³ ｓｅｃ^-1以上の剪断速度を与える
事が可能であるメッシュフィルター１０をサプライタン
ク７からコーターまでの間に設置しするが、併せてリサ
ーキュレーションに使用しても差し支えない。フィルタ
ー形状は前記の通り円筒メッシュ部１７の周囲をスクレ
ーパー１４が回転することによって塗布液に剪断力を与
えるタイプであり、塗布液の粘度に合わせて、該メッシ
ュフィルター１０のスクレーパー１４の回転速度をイン
バーター盤１６により変化させる事によって剪断速度を
１０³ ｓｅｃ^-1から１０⁵ ｓｅｃ^-1まで変え、それにと
もなった塗布直前の塗布液の粘性をコントロールする事
が可能であるが、剪断速度を１０³ｓｅｃ^-1から１０⁵ｓ
ｅｃ^-1までに限定した理由としては、１０³ ｓｅｃ^-1未
満では塗布液の構造変化が期待できずチキソトロピー性
に伴う粘度低下が起こらず、１０⁵ ｓｅｃ^-1以上になる
とスクレーパー１４とメッシュ部１７間で摩擦熱を生じ
るため、塗布液が熱変性を起こす危険性を考慮したため
である。

【００１９】従って、チキソトロピー性を有する一般的
な紙塗布用の塗布液の場合、剪断速度に比例して再分散
化が進行し、粘度の低下が引き起こされるため、塗布直
前の塗布液に剪断力を掛ける事を特徴とするメッシュフ
ィルター１０を通過した場合、塗布液の粘度の低下から
流動性が向上しストリーク及びスクラッチ等の塗布欠陥
が抑制される。またファウンテンノズル先端での液の凝
集物等の発生及び塗布液内の泡の発生も抑制され、ファ
ウンテンノズル１からブレード４までのデュエル面の状
態も良好であった。

【００２０】また、大流量に対応するためには、円筒型
のメッシュフィルター１０を並列させて使用する為スペ
ース的に余裕があり、またコーター付近への設置が可能
となり塗布液の配管ロスが最小限に抑えられた。

【００２１】

【作用】本発明は塗布装置系にメッシュフィルター１０
を複数設け、塗布液５中の異物及び未分散凝集物を除去
できるためブレードコーターにおけるスクラッチ及びス
トリーク等の塗布欠陥を発生させる事なく、安定した塗
布が可能となる。

【００２２】

【実施例】本発明の塗布装置及び塗布方法について、実
施例を上げながら説明を行う。なお実施例中の部数は全
て重量部を示し、特にことわりのない限り濃度は固形分
の濃度の重量％ 塗布量は乾燥後の塗布量を示す。また
本発明はこれにより限定されるものではない。

【００２３】実施例１ 図１に示すす塗布装置を用いて、下記配合の塗布液を給
液量が塗布巾１ｍあたり２００ｌ／ｍｉｎでファウンテ
ンノズルに供給し、坪量６０ｇ／ｍ² の上質紙に絶乾塗
布量１３ｇ／ｍ² となるように、固形分濃度が６１％の
塗布液を塗布速度１２００ｍ／ｍｉｎで塗布を行った。
ブレードはベベルブレードを使用した。

【００２４】 ＜塗布液の組成＞ ・市販重質炭酸カルシウム（ＥＣＣジャパン カービタル９０） ２０部 ・市販１級カオリン（菱三商事（株） ウルトラホワイト９０） ４０部 ・市販２級カオリン（白石カルシウム（株） カオブライト） ４０部 ・市販ポリアクリル酸系分散剤（東亜合成化学（株） アロンＴ４０） ０．２部 ・市販燐酸エステル化澱粉（日本食品化工 ＭＳ＃４６００） ３部 ・市販スチレン・ブタジエン・ラテックス（日本合成ゴム（株） Ｔ２０２８Ｈ ） １３部 ・水酸化ナトリウム ０．１部 以下の実施例、比較例において特に断らない限り、塗布
液は上記配合の塗布液を用いた。

【００２５】＜剪断型円筒メッシュフィルターの詳細＞
本発明で使用した剪断型円筒メッシュフィルターは下記
のタイプを使用し、流量に応じて並列して使用した。 Ｗ−ｃｅｌｌフィルター１０１型：荒井鉄工所製 目開
き７０μｍ

【００２６】＜粘度の測定箇所及び測定器＞粘度の測定
にはコーンプレート型ハイシェアーレオメーターを使用
し、サプライタンクからブレードコーターまでに設置し
た剪断型円筒メッシュフィルターの入口及び出口でサン
プリングした塗布液の粘度をそれぞれ測定した。

【００２７】＜ストリーク及びスクラッチの発生本数の
測定＞ストリーク及びスクラッチの発生本数の測定は、
コーター部で塗布液をブレードにて掻き落とした直後の
塗布面質を観察し、巾１ｍあたりの１分間のストリーク
及びスクラッチの合計の発生本数を数え、同様の操作を
３回行った平均値をストリーク及びスクラッチの発生本
数とした。

【００２８】実施例２ 剪断型円筒メッシュフィルターのスクレーパーの回転速
度を１００ｒｐｍに上げた以外は実施例１と同様の方法
で塗布を行った。

【００２９】実施例３ ブレードにベントブレードを使用した他は実施例１と同
様の方法で塗布を行った。

【００３０】比較例１ 図３に示す従来の塗布装置である、ストレージタンクか
らサプライタンクの間にはオープンタイプメッシュフィ
ルター、及びサプライタンクからブレードコーター配管
途中には金網メッシュインラインフィルター及びブレー
ドコーターからサプライタンクへのリサーキュレーショ
ン間にはオープンタイプメッシュフィルターを使用した
他は実施例１と同様の方法で塗布を行った。

【００３１】比較例２ ブレードにベントブレードを使用した以外は比較例１と
同様の方法で塗布を行った。

【００３２】比較例３ 分散剤の配合量を０．４部とした他は比較例１と同様の
方法で塗布を行った。

【００３３】以上の結果を表にまとめた。表中の回転数
とは剪断型円筒メッシュフィルターを使用した場合のス
クレーパーの回転数をさし、粘度の前、後とはサプライ
タンクからコーターへの配管途中に設置した各フィルタ
ーの通過前と通過直後の塗布液粘度である。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【発明の効果】本発明によりベベルブレード及びベント
ブレードのいずれのブレードを用いた塗布においても、
ストリーク及びスクラッチ等の塗布欠陥を発生させるこ
と無く、安定した塗布が可能となった。また、万が一に
もストリーク及びスクラッチ等の塗布欠陥を生じた場合
にも剪断型円筒メッシュフィルターのスクレーパーの回
転数を適当な剪断速度まで上昇させる事によってストリ
ーク及びスクラッチ等の塗布欠陥が抑制できる事が可能
になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用した剪断型円筒フィルターを含む
液循環系を示す全体図である。

【図２】本発明に使用した剪断型円筒フィルターを示す
全体図である。

【図３】比較例１で使用した液循環系の全体図である。

【図４】従来のインラインフィルターを示す全体図であ
る。

【図５】従来のオープンメッシュフィルターを示す全体
図であり、イは平面図、ロは側面図。

【符号の説明】

１ ファウンテンノズル ２ ウェブ ３ バッキングロール ４ ブレード ５ 塗布液 ６ ストレージタンク ７ リィサーキュレーションタンク ８ 送液ポンプ ９ カラーパン １０ 剪断型円筒メッシュフィルター １１ 塗布液入口管 １２ 塗布液出口管 １３ ドレン管 １４ スクレーパー １５ モーター １６ インバーター盤 １７ メッシュ部 １８ ワイヤー １９ オープンメッシュフィルター ２０ 従来型インラインフィルター ２１ 塗布液入口管 ２２ 塗布液出口管 ２３ ドレン管 ２４ メッシュ部 ２５ 外枠 ２６ 塗布液入口管 ２７ 塗布液出口管 ２８ メッシュ部 ２９ 振動部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ファウンテンノズル１より吹き出した塗
   布液５が走行するウェブ２上に塗布された後、バッキン
   グロール３上でブレード４を押圧する事によってウェブ
   ２上の塗布量を計量するブレードコーターにおいて、フ
   ァウンテンノズル１に供給される塗布液に、１０³ｓｅ
   ｃ^-1以上１０⁵ｓｅｃ^-1以下の剪断速度を与えるフィル
   ターを設置し、該フィルターは形状を円筒型で３０μｍ
   から１２０μｍの目開き範囲の円筒型ワイヤーメッシュ
   の外周をスクレーパーが回転する剪断型円筒メッシュフ
   ィルター１０とし、該メッシュフィルター１０を通過し
   た塗布液をブレードコーターによって塗布を行う事を特
   徴とする塗被紙の製造方法。
2. 【請求項２】 該メッシュフィルター１０のスクレーパ
   ー１４の回転速度を１ｒｐｍから１００ｒｐｍまでを変
   化させる事によって塗布直前の塗布液の粘性をコントロ
   ールし、該装置を通過した塗布液の塗布を行う請求項１
   記載の塗被紙の製造方法。