(57)【要約】【課題】特に塗液のせん断速度が低い領域で粘度が高い液でも、塗布量分布を抑え、塗工液の物性を管理しながら、グラビアコーターで塗工する方法を提供する。【解決手段】グラビアロールの回転方向の上流側へ傾斜した液受けパン２１のグラビアロールの回転方向の下流側底面から供給口２４より塗液を供給する。液受けパン２１内の塗液は該グラビアロールの回転方向の下流側から上流側へ一方向に流れる。最表面の塗液をグラビアロール１２にのせ、ドクター刃２０で計量された後、塗液は基材１０に塗工される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
せん断速度１［１／ｓ］の時のせん断粘度が１０００ｍＰａｓ以上２００００ｍＰａｓ以下の粘度を示す塗液をグラビアロールにて基材に塗工する塗膜の製造方法において、
該塗液を該グラビアロールに該塗液を転写させるために設置した液受けパンへ注液する工程と、
該塗液を該液受けパン内で該グラビアロールの回転方向の上流側から下流側又は下流側から上流側へ一方向に流す工程と、
該塗液を該グラビアロールに転写させ該基材に塗工する工程を含む
ことを特徴とする、塗膜の製造方法。
【請求項２】
該液受けパンへ該塗液を注液する工程において、重力方向と反対方向に該塗液を注液することを特徴とする、請求項１に記載の塗膜の製造方法。
【請求項３】
該液受けパンへの該注液口がファウンテン型のノズル形状をしていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の塗膜の製造方法。
【請求項４】
該液受けパンが傾斜していることを特徴とする、請求項１から３に記載の塗膜の製造方法。
【請求項５】
該液受けパンが底面を有しており、該底面が傾斜を有していることを特徴とする、請求項１から３に記載の塗膜の製造方法。
【請求項６】
該傾斜の角度が５度以上３０度以下であることを特徴とする、請求項４または５に記載の塗膜の製造方法。
【請求項７】
せん断速度１［１／ｓ］の時のせん断粘度が１０００ｍＰａｓ以上２００００ｍＰａｓ以下の粘度を示す塗液をグラビアロールにて基材に塗工する塗工装置において、
該塗工装置は少なくとも、
該塗液が該グラビアロールの回転方向の上流側から下流側又は下流側から上流側へ一方向に流れる液受けパンと、
該液受けパンへ重力方向と反対方向に該塗液を注液するファウンテン型のノズル形状をした注液口を有する
ことを特徴とする、塗工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粘度の高い塗液をグラビアコーターで塗工する場合に、塗液を安定的に送液させるための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
グラビア塗工方法は、現在様々な塗液の塗工方法として利用されている。グラビア塗工方法は、塗液をグラビアロールにのせることが出来れば、ドクター刃で余分な塗液を掻き落とし基材に塗工することを容易に実現できるので、塗液物性の適用可能範囲は他の塗工方式より広い。しかし、グラビアロールに塗液をのせるのは、液受けパンという入れ物の中に塗液を満たした状態でロールを浸漬させながらのせていくので、液受けパンの中の塗液の管理が成り行きになり難しい。例えば、塗液中の溶媒が、空気開放される液受けパン内で蒸発するため、液受けパンの中で粘度上昇が起き、塗工物の品質管理上問題となる。
【０００３】
一般的に、上記の問題は、液受けパンの中の塗液を廃液口から一定量抜き取りながら再度注液側に循環させることで、液受けパンの中の塗液状態を一定化して回避している。しかし、循環させるためにはある程度粘度が低いことが必須条件になり、高粘液の場合は難しくなる。特に、液受けパンの中にある状態ではせん断がかからないため、せん断速度の低い領域で粘度が高い液は扱いが難しくなる。
【０００４】
塗液の品質管理の観点では、なるべく開放部を少なくして塗液の流れを一方向にすることが効果的である。塗工方法としてはグラビア法とは異なるが、ダイ塗工などはその良い例である。また、特許文献１のように、その良いところを取り入れるためにファウンテン型のノズルを直接グラビアロールに塗液を吐出させるために使用する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１２８５１２
【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、ダイ塗工については、開放部がなく塗液の流れを一方向にすることはできるが、特に粘度が高い塗液を塗布する場合、基材の幅方向に塗布量分布が生じ好ましくない。また、特許文献１で提案されている方法では、グラビアロールに塗液をのせるところまでは開放部がなく一方向であり好ましいが、ファウンテン型ノズルから吐出させて液をのせるために適切なロールとノズルの間隙を設定しないと、塗布量に分布を生じせしめる。特許文献１で挙げたものは、ドクター刃とノズルが一体化した形状であるが、ドクター刃で別途掻き落とし塗布量分布を抑えることも可能である。しかし、完全には塗布量分布を抑えることができず、また、粘度が高い塗液になればなるほど難しくなる。
【０００７】
そこで、本発明では、特に塗液のせん断速度が低い領域で粘度が高い液でも、塗布量分布を抑え、塗工液の物性を管理しながら、グラビアコーターで塗工する方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、液受けパン内の塗液の流動状態と液受けパンへの塗液の供給方法を特定することで、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、請求項１に記載の発明は、せん断速度１［１／ｓ］の時のせん断粘度が１０００ｍＰａｓ以上２００００ｍＰａｓ以下の粘度を示す塗液をグラビアロールにて基材に塗工する塗膜の製造方法において、該塗液を該グラビアロールに該塗液を転写させるために設置した液受けパンへ注液する工程と、該塗液を該液受けパン内で該グラビアロールの回転方向の上流側から下流側又は下流側から上流側へ一方向に流す工程と、該塗液を該グラビアロールに転写させ該基材に塗工する工程を含むことを特徴とする、塗膜の製造方法である。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、該液受けパンへ該塗液を注液する工程において、重力方向と反対方向に該塗液を注液することを特徴とする、請求項１に記載の塗膜の製造方法である。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、該液受けパンへの該注液口がファウンテン型のノズル形状をしていることを特徴とする、請求項１又は２に記載の塗膜の製造方法である。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、該液受けパンが傾斜していることを特徴とする、請求項１から３に記載の塗膜の製造方法である。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、該液受けパンが底面を有しており、該底面が傾斜を有していることを特徴とする、請求項１から３に記載の塗膜の製造方法である。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、該傾斜の角度が５度以上３０度以下であることを特徴とする、請求項４または５に記載の塗膜の製造方法である。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、せん断速度１［１／ｓ］の時のせん断粘度が１０００ｍＰａｓ以上２００００ｍＰａｓ以下の粘度を示す塗液をグラビアロールにて基材に塗工する塗工装置において、該塗工装置は少なくとも、該塗液が該グラビアロールの回転方向の上流側から下流側又は下流側から上流側へ一方向に流れる液受けパンと、該液受けパンへ重力方向と反対方向に該塗液を注液するファウンテン型のノズル形状をした注液口を有することを特徴とする、塗工装置である。
【発明の効果】
【００１６】
以上のことを実施することにより、特に塗液のせん断速度が低い領域で粘度が高い液でも、塗布量分布を抑え、塗工液の物性を管理しながらグラビアコーターで塗工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一般的なグラビアコーターの説明図である。
【図２】本発明によるグラビア塗工部の一例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。図１に一般的なグラビアコーターの概観図を示す。液受けパンに塗液が供給されるとグラビアロールによって掻き揚げられてドクター刃で計量された後基材に転写されていく。このとき、グラビアロールが基材走行方向に対して同じ方向に進むものをダイレクト方式といい、逆方向に進むものをリバース方式という。また、バックアップロールがグラビアロールに対して押し付ける位置に設置されるものやバックアップロールがないキス方式などあるが、本発明はどの方法であっても有効である。また、本発明は、液受けパン内の塗液の流動状態と液受けパンへの塗液の供給方法を規定するものであり、ドクター刃の形状や材質、設置位置や角度には効果を限定されない。また、グラビアロールについても同様で、彫刻されるパターンやロール径、材質等には限定されない。
【００１９】
液受けパンの形状は、箱状のものやグラビアロールの形状に沿ったもの等があるが、特に限定されるものではなく、液受けパン内の塗液の流動状態を妨げる構造でなければよい。
【００２０】
塗液の液受けパンへの供給は、一般的にはポンプにより送液されるチューブなどをパン内へ設置することで成り立たせるが、本発明では、図２のようなファウンテンノズルを設置したものを使用する。ファウンテンノズルを使用することで、塗液のせん断速度が低い領域で粘度が高い液でも、塗布量分布を抑えることができる。ファウンテンノズルのスリットは、ポンプの耐圧に影響を与えない範囲で設定されるべきで、一般的には１００μｍから１ｍｍの間の値を取る。ノズルの開口幅は、グラビア版の塗工幅（版の模様が彫刻されている幅）とほぼ同等が好ましいが、完全に等しい必要はなく、塗工幅よりも狭いのは端部の不均一などの問題を起こすが、広いのは１００ｍｍほどの範囲であれば問題ない。
【００２１】
液受けパンへの液の供給量については、塗工量が少ない場合、液受けパンから溢れ出すことは十分考えられる。なるべく塗工量と等しくすることが望まれるが、あふれ出た塗液を受けて適切に排出するためのパンを設置して、二重パンにすることも可能である。ただし、このときに塗液物性管理の観点から、元の供給系にこの塗液を戻さず廃棄する工程を設けてもよい。そのためにも供給量は管理されるべきである。
【００２２】
液受けパン内の流れは、グラビアロールの回転方向の上流側から下流側又は下流側から上流側へ一方向に流れるようにする。ここで、グラビアロールの回転方向の上流側とは、基材へ塗液を塗工したグラビアロールが再度液受けパン内の塗液と接触する側のことをいい、また、下流側とは、液受けパン内の塗液と接触したグラビアロールが基材へ向かう側のことをいう。液受けパン内の流れを一方向にすることによって、せん断速度が低い領域での粘度が高い塗液に対しても絶えず一方向のせん断がかかっている状態となり、塗液の滞留を防ぐことができる。
【００２３】
塗液を注液する方向は、重力方向と反対方向であることが好ましい。液受けパン内の流れを均一にするためであり、液の自重による流れのばらつきを防止する点で有効である。
【００２４】
液受けパンの流れを一方向にするための手段としては、液受けパンをグラビアロールの回転方向の上流側から下流側へ傾斜させる方法や、図２のように、下流側から上流側へ傾斜させる方法がある。この場合、注液口であるファウンテンノズルを液受けパンの高いほうに設置し、重力方向と反対方向に液を吐出することで、液の自重により一方向へ均一に流れるようにする。特に、下流側から上流側へ傾斜させる方法の場合、図２のように、液受けパンへの注液口はグラビアロールの中心からの垂線を基準とした時に直下からドクターが設置されている側にずらして設置する。その口の位置は液受けパンの底面のドクター側端部と一致していることが液の流れを一方向にするためにも望ましい。
【００２５】
また、液受けパンが底面を有している場合は、底面が上流側から下流側へまたは下流側から上流側へ傾斜している構造の液受けパンを用いてもよい。この場合も、ファウンテンノズルを液受けパンの高いほうに設置し、重力方向と反対方向に液を吐出することで、液の自重により一方向へ均一に流れるようにする。
【００２６】
液受けパン自身の傾斜や液受けパンの底面の傾斜の角度は５度以上３０度以下が望ましい。せん断速度が低い領域での粘度が高いものを流動させるためには絶えず少しでもせん断がかかっている状態を作るべきで、５度を下回る角度の場合は重力による液の流れが発生しないので効果がない。一方３０度を超える角度をつけると液が掻き揚げられるよりも傾斜面に沿って流れる方が主となりやすく液切れが発生することがある。
【００２７】
液受けパンの流れを一方向にするための手段としては、上記に挙げた方法以外にも、液受けパン内の塗液の流れを一方向にできればどんな手段でもよく、上記方法に限らない。
【００２８】
液受けパンの反注液口側はそのまま廃液回収パンに落下する構造をしているのではなく、図２のように一度溜まるような構造をしていることが望ましい。溜まることでグラビア版の発生するせん断によって掻き揚げられやすくなるからである。またそのまま廃液回収パンに流し込むとほとんどが廃液と化すため、原材料の無駄につながりやすく好ましくない。
【００２９】
液受けパンの幅方向端部は、図２のようにグラビアロールのロール面長より５０ｍｍ以内の幅におさめている。それより長くなると端部に滞留部が出来やすく、本発明に用いられるようなせん断速度が低い領域での粘度が高いものになればなるほど、その滞留による問題は大きくなる。但し、ロールと液受けパンの端部が接触すると異物故障を発生させたりするため、ロール面長より１０ｍｍ以上長くなる必要がある。
【００３０】
ファウンテンノズルを出た塗液は、液受けパン内を液面が上昇していくように供給されるが、あまり上昇高さがあるとそれだけ滞留部が増える恐れがある。よって、ファウンテン型ノズル先端とロールまでの最短距離は、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが望ましい。短すぎると液受けパンを設置したことによる緩和の効果が出ない。
【００３１】
液受けパンは、グラビアロール径の５％以上５０％以下が液内に浸漬されるよう設計されるべきである。５％以下だと液を掻き揚げることが困難になり、５０％以上だとドクター刃の設置位置が好ましい位置に取れなくなる。
【００３２】
液受けパンを構成する材質は、ステンレスやアルミなど金属であることが一般的で、形状の精度がそこまで要求されないため、軽い材質で製作することが望ましい。洗浄性を考えて内面をフッ素樹脂コーティングしておくことも可能である。
【００３３】
ファウンテン型ノズルと液受けパンの接続は溶接で行って連続的な接液面を形成することが好ましい。また、作業性を考えた時にファウンテン型ノズルと液受けパンを分離することも可能であるが、その場合ファウンテン型ノズルの先端に樹脂で作成したパッキンを設けて、その接続部から塗液が漏れ出すことを防ぐ必要がある。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明の実施例について説明する。図１に示すような一般的なグラビアコーターを使って塗液を塗工した場合と、本発明の図２に示すようなグラビアコーターで塗工した。塗液は、アクリル樹脂を主成分としてメチルエチルケトンを溶媒とした塗液で、中に架橋剤を加えることでせん断速度１［１／ｓ］時のせん断粘度が、ハーケ社製のレオメーターＲＳ７５で測定したとき１００００［ｍＰａｓ］を示した。一般的なコーターの場合は、経時で溶媒の蒸発が進み、端部が滞留部になるために次第にグラビアロールにより液が掻き揚げられなくなり、塗工幅方向に膜面の抜けが観察されるようになった。一方で本発明の方法であれば、特に問題なく塗工が可能であった。以上より本発明の効果が確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
塗液の管理がシビアなものでもグラビアコーターで問題なく塗工できる製造方法に関するものであって、グラビアコーターで塗工する製品であれば遍く有効である。
【符号の説明】
【００３６】
１０・・・基材
１１・・・バックアップロール
１２・・・グラビアロール
１３・・・液受けパン
１４・・・循環系
１５・・・送液タンク
１６・・・送液ポンプ
１７・・・乾燥ゾーン
２０・・・ドクター刃
２１・・・本発明の液受けパン
２２・・・廃液回収パン
２３・・・ファウンテンノズル
２４・・・注液口
【図１】
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【図２】
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