(57)【要約】【課題】均一な厚みを有する塗膜を得ることが可能な、キスリバース方式のグラビアロール塗工装置用の塗工ユニットを提供する。【解決手段】キスリバース方式のグラビアロール塗工装置用の塗工ユニットであって、充填された塗料にグラビアロール表面の一部が浸漬し、且つオーバーフローするように構成された塗料充填部と、前記塗料充填部に塗料を供給する塗料供給部と、前記塗料充填部中の塗料に浸漬した後のグラビアロール表面に付着した余剰塗料を掻き落とす計量ドクターブレードと、基材に塗布した後の前記グラビアロール表面に残存した残存塗料を掻き落とす隔壁ドクターブレードと、前記計量ドクターブレードで掻き落とされた余剰塗料及び前記塗料充填部からオーバーフローした塗料を排出する第１塗料排出部と、前記隔壁ドクターブレードで掻き落とされた残存塗料を排出する第２塗料排出部と、を備える塗工ユニットである。【選択図】図１
2020075204.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キスリバース方式のグラビアロール塗工装置用の塗工ユニットであって、
充填された塗料にグラビアロール表面の一部が浸漬し、且つオーバーフローするように構成された塗料充填部と、
前記塗料充填部に塗料を供給する塗料供給部と、
前記塗料充填部中の塗料に浸漬した後のグラビアロール表面に付着した余剰塗料を掻き落とす計量ドクターブレードと、
基材に塗布した後の前記グラビアロール表面に残存した残存塗料を掻き落とす隔壁ドクターブレードと、
前記計量ドクターブレードで掻き落とされた余剰塗料及び前記塗料充填部からオーバーフローした塗料を排出する第１塗料排出部と、
前記隔壁ドクターブレードで掻き落とされた残存塗料を排出する第２塗料排出部と、
を備える、ことを特徴とする、塗工ユニット。
【請求項２】
前記グラビアロールの回転中心点及び前記グラビアロールが基材に接触する点を結ぶ線と、前記グラビアロールの回転中心点及び前記計量ドクターブレードが前記グラビアロールに当接する点を結ぶ線とのなす角度で定義される計量ドクターブレード当て位置θ１が、３０度以下であり、且つ、
前記計量ドクターブレードが前記グラビアロールに当接する点の接線に対する前記計量ドクターブレードの角度で定義される計量ドクターブレード当て角度θ２が、４０度未満である、請求項１に記載の塗工ユニット。
【請求項３】
前記グラビアロールの外周面における、前記塗料充填部の液面に位置する点と、前記計量ブレードが当接する点との弧長が、１５ｍｍ以下である、請求項１又は２に記載の塗工ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗工ユニットに関し、特に、キスリバース方式のグラビアロール塗工装置用の塗工ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
キスリバース方式のグラビアロール塗工は、通常のグラビア方式に比べ、ロールの版目（セル目）及び縦スジの発生を抑えることができるため、精度の高いロール塗工が要求される場合などに多く採用されている。また、キスリバース方式においても、塗膜厚みの均一性の向上は依然として重要な課題の一つであり、かかる課題に対処すべく、これまで種々の工夫された技術が報告されている。
【０００３】
例えば、特許文献１は、塗工ロール軸心より上方の位置でドクターブレードを当接させて塗工液付着量を調整するとともに、塗工ロールの軸心より下方側で上方向きに更にドクターブレードを当接させることで、塗工ロールの自重による撓み変形（ベンド）を抑制して、均一且つ良好な塗工を行うことを開示している。
【０００４】
また、例えば、特許文献２は、塗工ユニットとともにタンクを設置して塗工液を循環させ、その際、塗工ユニットからタンクへの返液経路に拡張部分を設けることで、塗工液への気泡の混入に起因した塗工ムラを抑制できることを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２２９３８号公報
【特許文献２】特開２０１７−８７１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１の技術は、均一且つ良好な塗工の達成のために、塗工ロールのベンド抑制に着目するに留まるため、依然として、塗膜厚みをより均一化させる点で改良の余地がある。更に、上記特許文献１の技術は、塗工ロールのベンド抑制のために、ドクターブレードの刃先を塗工ロールの下方側から中心に向けて接触させているため、ドクターブレード及び塗工ロールが早期に摩耗するという問題もある。
【０００７】
また、上記特許文献２の技術は、塗工ムラの抑制のために、塗工液への気泡の混入の抑制に着目するに留まるため、依然として、塗膜厚みをより均一化させる点で改良の余地がある。
【０００８】
更に、上述した技術は、比較的高粘度（例えば、１０〜３００ｍＰａ・ｓ）の塗料を用いて塗工する場合、及び、比較的厚い（例えば、１０〜４０μｍ）塗膜を得る場合には、塗膜厚みの均一化を図ることができない虞がある。
【０００９】
本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、均一な厚みを有する塗膜を得ることが可能な、キスリバース方式のグラビアロール塗工装置用の塗工ユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、ドクターブレードで掻き落とされた余剰塗料がロールに再付着することが、塗膜厚みの均一性に悪影響を与えることを見出した。この点に関し、例えば上記特許文献１の技術では、上方のドクターブレードと塗料の液面との間の距離が大きいため、余剰塗料の悪影響を受け易く、均一な膜厚を得ることが難しいものと考えられる。
【００１１】
そして、本発明者らは、上記の余剰塗料をロールに再付着させない構成等について検討を重ね、本発明をするに至った。
【００１２】
前記課題を解決するための手段としては以下の通りである。即ち、
＜１＞  キスリバース方式のグラビアロール塗工装置用の塗工ユニットであって、
充填された塗料にグラビアロール表面の一部が浸漬し、且つオーバーフローするように構成された塗料充填部と、
前記塗料充填部に塗料を供給する塗料供給部と、
前記塗料充填部中の塗料に浸漬した後のグラビアロール表面に付着した余剰塗料を掻き落とす計量ドクターブレードと、
基材に塗布した後の前記グラビアロール表面に残存した残存塗料を掻き落とす隔壁ドクターブレードと、
前記計量ドクターブレードで掻き落とされた余剰塗料及び前記塗料充填部からオーバーフローした塗料を排出する第１塗料排出部と、
前記隔壁ドクターブレードで掻き落とされた残存塗料を排出する第２塗料排出部と、
を備える、ことを特徴とする、塗工ユニットである。
＜２＞  前記グラビアロールの回転中心点及び前記グラビアロールが基材に接触する点を結ぶ線と、前記グラビアロールの回転中心点及び前記計量ドクターブレードが前記グラビアロールに当接する点を結ぶ線とのなす角度で定義される計量ドクターブレード当て位置θ１が、３０度以下であり、且つ、
前記計量ドクターブレードが前記グラビアロールに当接する点の接線に対する前記計量ドクターブレードの角度で定義される計量ドクターブレード当て角度θ２が、４０度未満である、＜１＞に記載の塗工ユニットである。
＜３＞  前記グラビアロールの外周面における、前記塗料充填部の液面に位置する点と、前記計量ブレードが当接する点との弧長が、１５ｍｍ以下である、＜１＞又は＜２＞に記載の塗工ユニットである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、均一な厚みを有する塗膜を得ることが可能な、キスリバース方式のグラビアロール塗工装置用の塗工ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態の塗工ユニットの模式斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態の塗工ユニットを備える一例のグラビアロール塗工装置の模式断面図である。
【図３】本発明の一実施形態の塗工ユニットの分解図である。
【図４】計量ドクターブレード当て位置θ１及び計量ドクターブレード当て角度θ２を説明するための模式図である。
【図５】欠陥モード評価の際の投影検査の方法を示す模式図である。
【図６Ａ】投影検査で観察される、塗膜における塗布抜けを示す模式図である。
【図６Ｂ】投影検査で観察される、塗膜における横段ムラを示す模式図である。
【図６Ｃ】投影検査で観察される、塗膜における縦スジを示す模式図である。
【図６Ｄ】投影検査で観察される、塗膜における平坦性悪化を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を、実施形態に基づき詳細に説明する。
【００１６】
まず、本発明の一実施形態の塗工ユニットの主な構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態の塗工ユニット（以下、「本実施形態の塗工ユニット」と称することがある。）の模式斜視図であり、図２は、図1に示された塗工ユニットを備える一例のグラビアロール塗工装置の模式断面図である。このグラビアロール塗工装置において、グラビアロール１は、図２で見て時計回りに回転し、一方、基材２は、図２で見て右側から左方向に搬送され、グラビアロール１の頭頂部近傍でグラビアロール１に接触する。即ち、本実施形態の塗工ユニット１００を備えるグラビアロール塗工装置は、基材２がグラビアロール１の回転方向とは逆方向に搬送される、キスリバース方式が採用されている。
【００１７】
塗工ユニット１００は、第１液パン３を備え、第１液パン３のロール軸方向の両端には、第１液パンサイドプレート４が設置されている（図１及び図２では、奥側の第１液パンサイドプレートのみ図示）。これら第１液パン３及び第１液パンサイドプレート４で仕切られた空間が、塗料充填部１４を構成する。第１液パン３の内面は、グラビアロール１の径に対応したＲ形状に加工されており、グラビアロール１が第１液パン３の内面に対してある程度のクリアランスを設けて当接される。また、塗料充填部１４には、図示しない塗料供給装置を用い、塗料供給部５から塗料が供給される。そして、グラビアロール１の表面の一部（基材２に塗布する直前のグラビアロール１の表面）は、塗料充填部１４中の塗料に浸漬し、また、塗料充填部１４中の塗料は、塗料供給部５からの塗料の供給が過剰な場合に、図１において太い矢印で示すように、第１液パン３の堰（塗料充填部の堰）を越えてオーバーフローするように構成されている。
【００１８】
塗料充填部１４の液面（第１液パン３の堰高さに相当）の上部には、刃先がグラビアロール１を向くようにして計量ドクターブレード１１が配置される。この計量ドクターブレード１１は、塗料充填部１４中の塗料に浸漬した後のグラビアロール１の表面に付着した余剰塗料を掻き落とす機能を有する。そして、余剰塗料が掻き落とされた後のグラビアロール１の表面は、基材２に接触し、これにより、基材２にビードが形成され、塗料が塗布される。
【００１９】
基材２に塗布した後のグラビアロール１の表面には、隔壁ドクターブレード１２が当接される。この隔壁ドクターブレード１２は、基材２に塗布した後のグラビアロール１の表面に残存した残存塗料を掻き落とす機能を有する。そして、残存塗料が掻き落とされた後のグラビアロール１の表面は、再び塗料充填部１４中の塗料に浸漬し、上述したサイクルを繰り返すことで、連続的に基材２への塗布を行うことができる。
【００２０】
また、塗工ユニット１００において、計量ドクターブレード１１で掻き落とされた余剰塗料は、図１において細い矢印で示すように、塗料充填部１４からオーバーフローする塗料とともに、第１塗料排出部１０から排出される。なお、第１塗料排出部１０の上部には、上述した余剰塗料及びオーバーフローした塗料を所定の滞留時間だけ溜め、或いは、確実に第１塗料排出部１０から排出させるため、オーバーフローブロック９が設けられている。そして、第１塗料排出部１０から排出した塗料は、図示しない第１タンクに回収される。
【００２１】
このように、塗工ユニット１００においては、計量ドクターブレード１１で掻き落とされた余剰塗料を、塗料充填部１４に戻すことなく第１塗料排出部１０から排出させている。従って、塗工ユニット１００においては、上述した余剰塗料及び供給過剰な塗料のグラビアロール１への再付着が抑制されているため、均一な塗布厚みを達成することができる。特に、塗工ユニット１００においては、比較的高粘度の塗料を用いて塗工する場合、及び、比較的厚い塗膜を得る場合であっても、上述した均一な塗布厚みを達成することができる。
【００２２】
一方、隔壁ドクターブレード１２で掻き落とされた残存塗料は、第２液パン６と、第２液パン６のロール軸方向の両側に設置された第２液パンサイドプレート７（図１、図２では、奥側の第２液パンサイドプレートのみ図示）とで仕切られた空間に溜まり、その後、第２塗料排出部８から排出される。そして、第２塗料排出部８から排出した残存塗料は、図示しない第２タンクに回収される。なお、隔壁ドクターブレード１２で掻き落とされた残存塗料は、グラビアロール１の表面に当接する隔壁ドクターブレード１２の隔壁作用により、塗料充填部１４には混入されないようになっている。
【００２３】
ここで、基材に塗布した後の残存塗料には、基材上の異物及び移動経路で発生した異物などが混入していることがある。しかしながら、塗工ユニット１００においては、隔壁ドクターブレード１２で掻き落とされた残存塗料を第２塗料排出部８から排出しているので、上述した異物の滞留が回避されている。そのため、塗工ユニット１００においては、異物が計量ドクターブレードに引っ掛かることに起因した縦スジ欠陥の発生、及び、異物がグラビアロールのセル内に入り込んだ状態で基材に塗布することに起因した欠陥の発生が抑制され、塗布品質の向上が図られている。
【００２４】
なお、残存塗料を含む回収した塗料は、濾過処理等の異物除去処理を施したのちに、塗料供給部５に供給される塗料として再利用（循環利用）することができる。この点に関し、塗工ユニット１００における残存塗料は、計量ドクターブレード１１で掻き落とされた余剰塗料及び塗料充填部５からオーバーフローした供給過剰な塗料とは混ざることなく、別個に第２タンクに回収される。そのため、塗工ユニット１００を用いれば、再利用するための処理をすべき塗料の量を最小限に留めることもできる。
【００２５】
また、必要に応じ、第１タンクに回収される塗料についても、塗料供給部５に供給される塗料として再利用するために、異物除去処理を施すことができる。その場合には、求められる品質及び処理量などを考慮して、第１タンクに回収される塗料に対する処理条件と第２タンクに回収される塗料に対する処理条件とを、適宜変えることができる。
【００２６】
そして、塗料を再利用するための処理系統には、脱泡装置、溶媒の蒸発分を補う溶媒添加装置等を配備してもよい。
【００２７】
塗工ユニット１００は、図３に一例を示すように、第１液パン３と、第２液パン６とが分離可能に構成され、例えばアクチュエーターを駆動源として、これらをグラビアロール１から切り離すことができる構造を有してもよい。なお、図３では、隔壁ドクターブレード１２が第１液パン３側に配置されている。このような構造であれば、塗工ユニット１００の内部に残留する塗料を下部の受けパン１３で回収することができ、第１液パン３及び第２液パン６を分解する必要がないため、掃除が容易となる。
【００２８】
次に、本実施形態の塗工ユニットを用いたグラビアロール塗工について、具体的に説明する。
基材の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等が挙げられる。また、基材の厚みは、特に限定されないが、２５μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。また、基材のロール軸方向の幅は、特に限定されないが、１００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２９】
グラビアロールにより基材に塗布する塗膜の厚みは、特に限定されないが、１０μｍ以上４０μｍ以下であることが好ましい。
【００３０】
使用する塗料の粘度は、特に限定されないが、１０ｍＰａ・ｓ以上３００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。
【００３１】
グラビアロールと、当該グラビアロールを当接させる第１液パンの内面とのクリアランスは、特に限定されないが、１０ｍｍ程度、より具体的には、８ｍｍ以上１２ｍｍ以下であることが好ましい。上記クリアランスが８ｍｍ以上１２ｍｍ以下であれば、塗料の淀みに起因した悪影響が低減され、塗膜の厚みをより均一にすることができる。
【００３２】
本実施形態の塗工ユニットにおいては、図４に示される計量ドクターブレード当て位置θ１が、３０度以下であることが好ましい。上記計量ドクターブレード当て位置θ１が３０度以下であれば、塗膜の厚みをより均一にするとともに、縦スジ及び横段ムラ等の欠陥の発生を効果的に抑制することができる。
なお、計量ドクターブレード当て位置θ１は、グラビアロールの回転中心点及びグラビアロールが基材に接触する点（図４のＰ１）を結ぶ線と、グラビアロールの回転中心点及び計量ドクターブレードがグラビアロールに当接する点（図４のＰ２）を結ぶ線とのなす角度、で定義される。
【００３３】
本実施形態の塗工ユニットにおいては、図４に示される計量ドクターブレード当て角度θ２が、４０度未満であることが好ましい。上記計量ドクターブレード当て角度θ２が４０度未満であれば、塗膜の厚みをより均一にするとともに、縦スジ及び横段ムラ等の欠陥の発生を効果的に抑制することができる。同様の観点から、本実施形態の塗工ユニットにおいては、計量ドクターブレード当て角度θ２が、２０度以下であることがより好ましく、１５度未満であることが更に好ましい。また、本実施形態の塗工ユニットにおける計量ドクターブレード当て角度θ２は、縦スジ及び横段ムラ等の欠陥をより低減する観点から、０度超であることが好ましく、３度以上であることがより好ましい。
なお、計量ドクターブレード当て角度θ２は、計量ドクターブレードがグラビアロールに当接する点（図４のＰ２）の接線に対する計量ドクターブレードの角度、で定義される。
【００３４】
そして、本実施形態の塗工ユニットにおいては、上記計量ドクターブレード当て位置θ１が３０度以下であり、且つ、上記計量ドクターブレード当て角度θ２が４０度未満であることがより好ましい。この場合、塗膜の厚みを一層均一にするとともに、縦スジ及び横段ムラ等の欠陥の発生をより効果的に抑制することができる。
【００３５】
本実施形態の塗工ユニットは、前記グラビアロールの外周面における、前記塗料充填部の液面（オーバーフローさせる堰の高さに相当）に位置する点と、前記計量ブレードが当接する点との弧長（グラビアロールの外周長）が、１５ｍｍ以下であることが好ましい。上記高さが１５ｍｍ以下であれば、余剰塗料の悪影響をより十分に低減して、塗膜の厚みを一層均一にすることができる。
【００３６】
本実施形態の塗工ユニットは、例えば、光学フィルム、接合フィルム等の製品を製造するために用いることができる。
【実施例】
【００３７】
次に、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、下記実施例に制限されるものではない。
【００３８】
図２に示すような構成を有するグラビアロール塗工装置を準備した。なお、基材としては、厚み１００μｍ、幅２５０ｍｍのＰＥＴ基材を用いた。また、塗料としては、粘度２００ｍＰａ・ｓの塗料を用いた。また、計量ドクターブレードのベロ長は、１０ｍｍとした。
【００３９】
そして、表１に示すように、計量ドクターブレード当て位置θ１及び当て角度θ２をそれぞれ変更して、基材に塗料を塗布した。なお、グラビアロールの外周面における、塗料充填部の液面に位置する点と、計量ブレードが当接する点との弧長は、いずれの例においても１５ｍｍ以下とした。得られた塗膜サンプルについて、図５に示すような条件で投影検査を行い、以下の基準に従って、欠陥モード評価を行った。結果を表１に示す。
【００４０】
（塗布抜けの評価）
塗布抜けの評価は、投影検査で塗膜サンプルの外観を観察し、限度見本サンプルとの比較において、以下の基準に従って行った。
◎：塗布抜けなし
○：塗布抜けがあるものの、当該塗布抜けによる塗布品質への影響が小さい
△：塗布抜けがあり、当該塗布抜けによる塗布品質への影響が大きい（図６Ａに示されるレベル）
【００４１】
（横段ムラの評価）
塗布抜けの評価は、投影検査で塗膜サンプルの外観を観察し、限度見本サンプルとの比較において、以下の基準に従って行った。
ランク１：横段ムラなし
ランク２：横段ムラがあるものの、当該横段ムラによる塗布品質への影響が小さい
ランク３：横段ムラがあり、当該横段ムラによる塗布品質への影響が大きい（図６Ｂに示されるレベル）
【００４２】
（縦スジの評価）
縦スジの評価は、投影検査で塗膜サンプルの外観を観察し、限度見本サンプルとの比較において、以下の基準に従って行った。
ランク１：縦スジなし
ランク２：縦スジがあり、当該縦スジによる塗布品質への影響が大きい（図６Ｃに示されるレベル）
【００４３】
（平坦性の評価）
平坦性の評価は、投影検査で塗膜サンプルの外観を観察し、限度見本サンプルとの比較において、以下の基準に従って行った。
◎：平坦でないことが視認できない
○：平坦でないことが視認できるが、塗布品質への影響が小さい
△：平坦でないことが視認でき、塗布品質への影響が大きい（図６Ｄに示されるレベル）
【００４４】
（総合評価）
塗布抜けの評価結果が◎又は○であり、横段ムラの評価結果がランク１又はランク２であり、縦スジの評価結果がランク１であり、且つ、平坦性の評価結果が◎又は○である場合には、総合評価としては◎（優良）とした。
また、塗布抜けの評価結果が△である場合には、他の評価結果に関わらず、総合評価としては△（やや不良）とした。
また、平坦性の評価結果が△である場合には、他の評価結果に関わらず、総合評価としては△（やや不良）とした。
一方、横段ムラの評価結果がランク３であったとしても、塗布抜けの評価結果が△ではなく、平坦性の評価結果が◎である場合には、総合評価としては○（良）とした。
また、縦スジの評価結果がランク２であったとしても、塗布抜けの評価結果が△ではなく、平坦性の評価結果が◎である場合には、総合評価としては○（良）とした。
【００４５】
【表１】
2020075204.tif 000003
【００４６】
表１より、実施例１〜１２においては、塗布抜け及び平坦性の少なくともいずれかが良好であることが分かる。
また、計量ドクターブレード当て位置θ１を３０度以下にしたり、計量ドクターブレード当て角度θ２を４０度未満にしたりすることで、塗布抜け及び平坦性悪化をより十分に回避し、縦スジ及び横段ムラ等の欠陥をより低減することができることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明によれば、均一な厚みを有する塗膜を得ることが可能な、キスリバース方式のグラビアロール塗工装置用の塗工ユニットを提供することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１  グラビアロール
２  基材
３  第１液パン
４  第１液パンサイドプレート
５  塗料供給部
６  第２液パン
７  第２液パンサイドプレート
８  第２塗料排出部
９  オーバーフローブロック
１０  第１塗料排出部
１１  計量ドクターブレード
１２  隔壁ドクターブレード
１３  受けパン
１４  塗料充填部
１００  塗工ユニット
【図１】
2020075204.tif 000004
【図２】
2020075204.tif 000005
【図３】
2020075204.tif 000006
【図４】
2020075204.tif 000007
【図５】
2020075204.tif 000008
【図６Ａ】
2020075204.tif 000009
【図６Ｂ】
2020075204.tif 000010
【図６Ｃ】
2020075204.tif 000011
【図６Ｄ】
2020075204.tif 000012