JPH07241508A

JPH07241508A - 塗工装置

Info

Publication number: JPH07241508A
Application number: JP3503194A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Wakatoshi; 弘人若年; Kenji Yamada; 建治山田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1994-03-04
Filing date: 1994-03-04
Publication date: 1995-09-19
Anticipated expiration: 2014-12-27
Also published as: JP2994945B2

Abstract

(57)【要約】【目的】製紙機械の紙コータにおける塗工装置におい
て、上流側と下流側の塗工装置間の距離を一定とした状
態でダブル塗工が可能な塗工装置を提供する。【構成】バッキングローラ２の上流側には、膜厚制御
手段としてのベベルブレード式の下塗り用塗工装置１０
Ａが配置され、さらに下流側には、膜厚制御手段として
のベントブレード式の上塗り用の塗工装置１０Ｂが配置
されている。そして前記各装置１０Ａと１０Ｂとの距離
が一定となるよう配置されており、これらによって、紙
表面の下塗り塗工層と上塗り塗工層とを連続して重ね塗
工できるようになった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は製紙機械の紙コータにお
ける塗工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来装置を図面を参照して説明すると、
図６は従来の塗工方法の１つであるショートドウエルタ
イムコータを示す図である。図６においてウエブ（紙）
３は外周面にゴム等の弾性体１を巻き付けてなるバッキ
ングローラ２の外周に巻掛けて移送されるようになって
いる。前記バッキングローラ２の外周下部位置には、紙
３の下面に向けて垂直上方にコート液１１を吹出させる
ことにより、紙面にコート液１１を塗布する吹出装置５
が設けられている。同吹出装置５には、同装置と一体化
して紙移送方向下流に余剰のコート液１１を除去して紙
３の表面に一定のコート液層６を形成するブレード７が
設けられている。吹出装置５のチャンバ４にはコート液
１１をチャンバ４内にせきとめる目的でチャンバ４の紙
移送方向上流に堰板８が設置されている。

【０００３】図５は下塗り用ショートドウエルコータヘ
ッド１０Ａと上塗り用ショートドウエルコータヘッド１
０Ｂを１個のバッキングローラ上に設けたウェットオン
ウェットの塗工装置を示している（特開平４−２６７９
７２号公報）。なお、図５中の符号９は赤外線乾燥器で
ある。ところで、前記した塗工装置では塗布する紙の種
類や液の組成は極めて広範囲にわたっているため、塗工
試験を行って得られる塗工紙の物性値及び印刷適正には
問題を生じることがあった。そこで、下塗りと上塗りの
液を決めておいて、様々の紙塗工テストを行ったとこ
ろ、下塗り液の紙への浸透或いは浸透状況が安定するの
に一定の時間を必要とし、また下塗りと上塗りの距離を
変えることによってコート層の表面特性が異なることが
判明した。

【０００４】そこで前記のような知見に基づいて下塗り
と上塗りのコータヘッド間の距離を変えるようにした塗
工装置が従来も提案されている（特開平５−１８５００
６号公報）。前記装置を図４により説明すると、この装
置はバッキングローラ２に下塗り用ショートドウエルコ
ータヘッド１０Ａと、上塗り用ショートドウエルコータ
ヘッド１０Ｂが設けてあり、バッキングローラ２に巻掛
けられるウエブ３の表面に対して下塗りコート液と上塗
りコート液を前記各コータヘッド１０Ａ，１０Ｂにより
連続して塗工することができるようになっている。また
下塗り用ショートドウエルヘッド１０Ａは、バッキング
ローラ２の表面上を一定距離の間隔をもって円運動する
ように設置されており、上塗り用ショートドウエルコー
タヘッド１０Ｂとの距離が実線で示す１０Ａ位置のＬ₁
と点線で示す１０Ａ′位置のＬ₂の位置に任意に変更設
定できるように構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで前記した従来
技術はバッキングローラ上の紙表面に下塗り塗工液と上
塗り塗工液を連続して塗工する装置において、上流側に
下塗り塗工装置をバッキングローラ上に回転できるよう
に設け、下流側の上塗り塗工装置との距離を任意に設定
できるようにしたものであるが、ウェットオンウェット
のダブル塗工装置としては１本のバッキングローラ上で
上流側と下流側の塗工装置を可能最大距離に設定しても
上流側で塗工した下塗り塗工層の乾燥固化は困難で高速
塗工をすることができない。また上流側及び下流側塗工
装置の膜厚制御機構に夫々ベベルブレード装置を適用す
ると、上流側の塗工層が未乾燥の為、下流側の塗工液が
定着し難く、塗工量の増加が困難となり、更に下流側塗
工装置で上塗り塗工液を塗工し膜厚制御する際、上流側
で塗工した未乾燥塗工液との混合作用による異物が生成
し、上塗りの塗工面に微細な異物傷が紙流れ方向に発生
し、塗工紙の品質低下となる等の問題があった。

【０００６】本発明者等は上記の問題に対し、ウェット
オンウェットのダブル塗工化を実現化する対策として、
下流側の塗工時に発生する問題を解消する手段、即ち膜
厚制御する過程において余剰塗工液の排出流速を下げ、
かつ単位面積当たりの線圧を低下できるブレードの膜厚
制御方について検討した。塗工条件として上流側で塗工
する下塗り用塗工液は粗粒子顔料をベースとして、塗工
液の保水性が低下できる薬品配合とし、また下流側で塗
工する上塗り用塗工液は汎用的に使用される枚葉オフセ
ット印刷用の薬品配合とし、これら塗工液を用いて実用
塗工速度範囲域における各種塗工量のテストを実施し
た。その結果本発明者等は、上流側と下流側の塗工装置
間の一定距離（１本のバッキングローラ上に２台の塗工
装置を配し、かつ操業上のメンテ可能な距離）で、ダブ
ル塗工が可能な上流側を下流側の塗工装置の新規な膜厚
制御機構を見い出した。本発明は前記知見に基づいてな
されたもので、上流側と下流側の塗工装置間の一定距離
（塗工速度変化による下流側の塗工層滞留時間は一定範
囲）においてダブル塗工が可能な上・下塗工装置の膜厚
制御機構を提供し、前記諸問題を解決しようとするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、１個
のバッキングローラ上の紙の表面に下塗り塗工液と上塗
り塗工液を連続して塗工する装置において、膜厚制御手
段として下塗り用塗工装置にベベルブレード式の塗工装
置を、上塗り用塗工装置にベントブレード式の塗工装置
を配設してなるもので、これを課題解決のための手段と
するものである。

【０００８】

【作用】前記の如く本発明はベベルブレード式とベント
ブレード式とを組合せたため次のような作用効果を奏す
る。先ず下流側の下塗り用ベベルブレードにおいては、
バッキングローラに平行なブレード先端の長さを短く
し、膜厚制御時に必要な単位面積当たりの荷重を大きく
とり、塗工液中の水分を紙側へ早期に移動せしめ、ブレ
ード後の塗工層の不動化（濃度上昇）を図る。次に上流
側の上塗り用ベンドブレードは上塗り用塗工液を転写と
同時に膜厚制御を行うが、この時下塗りの塗工層を乱さ
ぬようブレード入側角を小さくして余剰塗工液の掻き取
り流速を下げ、かつブレードはバッキングローラに平行
なブレード先端部の長さを大きくし、単位面積当たりの
荷重を低く配慮する。またベンドブレードでは未乾燥の
下塗り塗工層上に上塗り塗工液を付着させるが、塗工面
は比較的軟らかで吸水性も低下している上に、チキソト
ロピー性を有する上塗り塗工液をつけて更に上塗り塗工
液表層ではバッキングローラに平行なブレード先端の長
さの大きいブレード面を当て高速剪断をかける。この結
果上塗り塗工層中の微細固形物及び水溶性バインダーが
表面に浮き出され、高平滑で印刷性に富む塗工紙面を形
成することができる。

【０００９】

【実施例】以下図面に基づいて本発明に係る実施例につ
いて説明すると、図１は塗工装置の側面図である。図１
に示す如くバッキングローラ２（直径１２７０mm）の上
流側にはベベルブレード式の下塗り用の塗工装置１０Ａ
（ショートドウエルコータヘッド）を配置し、下流側に
はベントブレード式の上塗り用の塗工装置１０Ｂ（ショ
ートドウエルコータヘッド）を配置する。そしてこれら
２つの塗工装置によりバッキングローラ２に巻掛けられ
る紙３の表面に下塗りの塗工膜厚（Ｔ₁）と上塗り塗工
膜厚（Ｔ₂）を連続して重ね塗工できるようになってい
る。次にそれぞれの膜厚制御方法について説明する。

【００１０】図２において下塗り用の膜厚制御はチュー
ブ１３で支持された先端角α₁を有するブレード１２に
より転写された塗工液を均一に紙へ塗工する。塗工膜厚
（Ｔ₁）の増減はチューブ１３に供給する圧力の高低で
ブレード１２の押付け圧Ｐ₁を変えることにより行うも
のである。

【００１１】具体的にはこの方法での膜厚制御は次のよ
うな原理により行われる。但し、本理論式は表面が平ら
で非吸水性塗工下地を想定したものである。ここで、塗
工膜厚（ｈ）は次式で表される。

【数１】ただし、ηHS：ブレード下の塗工液粘土Ｐ：ブレードの押付け圧（単位長当たり線圧） α：ブレードの角度 τ：ブレードの厚みｖ：塗工速度前記式より、この方法での塗工厚は、ブレードの押付け
圧Ｐで調整される。このためブレードにおいては、前記
式から明らかなようにＰを大きくすると、塗工厚は小さ
くなる。また塗工液がブレードを押し上げる圧力（Ｐ
Ｃ）は、

【数２】で表される。なお、ここでＳはバッキングローラに平行
なブレード先端の長さである。このブレードにおいては
図２に示す如くＳが小さいのでＰＣも小さい。以上のよ
うな原理によりこのベベルブレード式では膜厚を制御で
きる。

【００１２】次に上塗り用の膜厚制御について図３を参
照して説明すると、上塗り用塗工膜厚（Ｔ₂）はブレー
ド１４のベントが形成できるように、設定角α₂を設け
たブレード１４の背面にチューブ１５をおき、このチュ
ーブ圧力の増減によりＰ₂方向の押付け圧を変えてバッ
キングローラと平行になるブレード先端長さＳを変える
ことにより、膜厚の制御を行うものである。

【００１３】この方法での膜厚制御は次のような原理に
より行われる。ここで塗工膜厚（ｈ）は次式で表され
る。

【数３】なお本式中において前記の数式１中と同じ文字は同じ意
味を表している。塗工厚はベベル方式と同じくブレード
の押付け圧Ｐで調整されるは、このブレードにおいては
ベベル方式とは反対にＰが大きくなるにつれて塗工厚が
大きくなる。ここでＫはブレード厚にかかわる定数で、
ブレード厚が大きくなる程小さくなる。当然のことなが
ら同じ厚さのブレードでは一定、このブレードではＳが
大きいので、図３及び前記した数式２から明らかなよう
にＰＣは大きくなる。以上の原理により、このベントブ
レード式では膜厚を制御できる。

【００１４】前記のように本発明は、上流側の膜厚制御
は紙への接触長が短く、かつ単位面積当たりの線圧が高
いベベルブレード機構で行い、下流側の膜厚制御は余剰
液の掻取り速度が下げられ、また単位面積当たりの線圧
が低いベントブレート機構で行う組合せ式であり、更に
２台の塗工装置間の距離を一定として紙表面に下塗り塗
工層と上塗り塗工層を連続して重ねて塗工できるように
している。加えて上・下塗工層の混合も最小（紙品質に
影響しない範囲）に押さえ、ウェットオンウェットのダ
ブル塗工の高速化（ＭＡＸ１２００Ｍ/min）を実現して
いる。なお、本発明では２台の塗工装置間を固定し、塗
工速度を５００〜１２００Ｍ/minに変えて、塗工テスト
を実施した。このテストでは塗工紙品質の確認も併せて
行っており、２台の塗工装置間で下塗り塗工層の滞留時
間を０．０５〜０．１２秒の範囲に設定した。この場
合、上流側塗工層の滞留時間を０．０５〜０．１２秒間
においてダブル塗工しても、塗工紙の印刷適正に大きな
支承は認められなかった。

【００１５】次に図２に示す下塗り用ベベルブレード１
２のプレコートと図３に示す上塗り用ベントブレート１
４によってトップコートした時の塗工条件の１例を表
１、塗工液組成と物性を表２、得られた塗工紙の実機印
刷評価を表３に示す。

【表１】

【００１６】

【表２】塗工液組成と物性

【００１７】

【表３】評価値基準）１→不良，２→僅かに劣る，３→普通，４
→良好，５→極めて良好塗工用実機の主な物性上質紙（未サイズ品）────坪量：81ｇ/m²，密度：
0.81g/cm³，灰分：86％平滑度：（表面）42.4秒，（裏面）41秒透気度：18秒，ステキヒトサイズ度：０秒以上、表１，２に示す塗工条件と塗工液及び前記した原
紙により図１に示す実施例に基づき塗工紙サンプルを作
成し、実機印刷した評価を表３に示すが、この表からも
明らかなように本発明による塗工紙は市販塗工紙（シン
グル塗工品）と同等の品質であることが認められた。従
って本発明による下塗り及び上塗り用ブレードの組合せ
によれば、２台のコータヘッド間を可動することなく高
速塗工で高品質な塗工紙の生産ができることが認められ
た。

【００１８】次に、上塗り及び下塗り用ブレードとして
ベベルブレードとベントブレードとの組合せを変えた場
合に比較例を表４に示す。

【表４】前記各組合せによる塗工特性は次の通りとなる。表中
（１）は本発明例のブレード組合せを示しており、この
組合せでの評価は前記した通りである。表中（２）の組合せの場合ａ）下塗り塗工層の不動化（塗工同の濃度上昇による固
化）後、上塗り塗工液を付ける必要ああるが、その為に
は、各塗工装置の距離を広げるか若しくは塗工速度を低
下させなければならない。ｂ）ａ）の手段を講じることなく塗工を行うと下塗り塗
工層の不動化不足のため上塗り用膜厚制御での塗工液の
混合により、上塗り塗工表面の平滑性や白色度、光沢度
等が紙面上で均一となっておらず、印刷用塗工紙として
は問題を生じることがある。表中（３）の組合せの場合ａ）高濃度低保水度の下塗り塗工液において軽量塗工膜
厚の制御が困難である。ｂ）下塗り塗工表面の含水量が多くなり、上塗り液の定
着不均一となって塗工紙表面にムラ等が起こり、印刷用
塗工紙として問題を生じる。表中（４）の組合せの場合（３）の組合せと同現象となるが、更に上塗り塗工液の
膜厚制御において塗工量の増加が困難となる。以上のよ
うな結果が得られた。なお、軽量塗工とは、塗工液を１
０ｇ/m²以下になるよう膜厚を薄くする塗工作業をい
う。

【００１９】

【発明の効果】以上詳細に説明した如く本発明による
と、下塗り塗工装置の膜厚制御はベベルブレード式で、
また上塗りの塗工装置の膜厚制御はベントブレード式で
行う組合せ構造を採用し、下塗り、上塗り塗工装置間の
距離を変えることなく最適位置に設置したコータヘッド
で塗工するため、平滑で印刷適正のよい塗工紙を得るこ
とができる。なお、このときの下塗り塗工層の滞留時間
は０．０５〜０．１２秒間に限定するものである。更に
本膜厚制御の組合せによりウェットオンウェット塗工方
法いおいて、上・下塗工液の混合は印刷適正に支障がな
い範囲におさえられ、塗工速度を増加させることができ
る等の優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る塗工装置の側断面図であ
る。

【図２】ベベルブレード式の塗工装置の断面図である。

【図３】ベントブレード式の塗工装置の断面図である。

【図４】従来の上塗り・下塗り塗工装置間を移動できる
塗工装置の側面図である。

【図５】従来のウェットオンウェットの塗工装置の側面
図である。

【図６】従来の一般的なショートドウエルコータの側断
面図である。

【符号の説明】

２バッキングローラ３ウエブ（紙）４チャンバー５吹出装置６コート液層７ブレード８堰板９赤外線式乾燥器１０Ａ下塗り用塗工装置１０Ａ′ 移動した下塗り用塗工装置１０Ｂ上塗り用塗工装置１１コート液１２ベベルブレード１３加圧用チューブ１４ベントブレード１５加圧用チューブ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】１個のバッキングローラ上の紙の表面に
下塗り塗工液と上塗り塗工液を連続して塗工する装置に
おいて、膜厚制御手段として下塗り用塗工装置にベベル
ブレード式の塗工装置を、上塗り用塗工装置にベントブ
レード式の塗工装置を配設したことを特徴とする塗工装
置。
【請求項２】前記２台の塗工装置間の距離が一定であ
ることを特徴とする請求項１記載の塗工装置。