(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材（２）上に被覆されたコーティング層（７）の厚みを測定し調整する装置であり、前記厚みが、コーティングが基材（２）上に被覆される前後においてコーティングローラー（３）上で間接的に測定される装置であって、
基材（２）上に被覆されたコーティング層の厚さを計算する第一の制御ユニット（１１）と、
基材（２）及びコーティングローラ（３）のそれぞれの速度を示す信号を発生する第二の制御ユニット（１２）と、
コーティングローラー（３）の回転方向で見た場合に、コーティングがコーティングローラー（３）に転写される位置とコーティングがコーティングローラー（３）から基材（２）へ転写される位置との間に位置しているコーティングローラー（３）の領域に向けられている第一のセンサー（９）と、
コーティングローラー（３）の回転方向で見た場合に、コーティングがコーティングローラー（３）から基材（２）へ転写される位置とコーティングがコーティングローラー（３）へ転写される位置との間に位置しているコーティングローラー（３）の領域に向けられている第二のセンサー（１０）と、を有し、
第一および第二のセンサー（９，１０）は、第一および第二のセンサーが向けられているコーティングローラー（３）のそれぞれの領域におけるコーティング層の厚さに関連するそれぞれの信号を発生し、
第一の制御ユニット（１１）は、コーティング層の厚さを、第一および第二のセンサー（９，１０）と第二の制御ユニット（１２）により発生された信号に基づいて計算すると共に、コーティング層の厚さを、コーティングローラー（３）の速度及び／又は基材（２）の速度を調整することにより調整し、
基材（２）上のコーティング層（７）の厚みを計算する際に１つの適合ファクタが使用され、該適合ファクタは、基材（２）上のコーティング層（７）の厚みの作用を受ける更に別の特性に基づいており、該更に別の特性は、コーティングローラー（３）の滑り、コーティングローラー（３）から基材（２）へのコーティングの転写における滑り、及びコーティングについての基材（２）の吸収性である、ことを特徴とする装置。
【請求項２】
センサー（９，１０）がＩＲ放射器とＩＲ検知器とを備えているユニットであり、各センサーが、測定装置、測定対象物、及び測定環境の変動を補償する１つの測定チャネルと１つの基準チャネルとを備えており、センサー（９，１０）は、コーティングの特有吸収帯域に適合されている、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
第一の制御ユニット（１１）が、第二の制御ユニット（１２）から、基材（２）とコーティングローラー（３）のそれぞれの速度を示す信号を受け取り、第一の制御ユニット（１１）は、基材（２）上にコーティングを被覆させる際に含まれる種々の部分の測定結果および設定を記録する装置を備えている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
第一の制御ユニット（１１）は、基材（２）上のコーティング層（７）の厚みが増大せしめられるか又は減少せしめられるべきである場合に、基材（２）及び／又はコーティングローラー（３）の速度を変更し、且つ／又はコーティングローラー（３）に付与されるコーティングの量を変更する信号を、第二の制御ユニット（１２）に送る、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
第一の制御ユニット（１１）が、基材（２）上のコーティング層（７）の計算された厚みを示す信号をディスプレイ（１３）に送り、且つ／又は基材（２）上のコーティング層（７）の計算された厚みが基材（２）のコーティング層（７）の厚みの制限値より大きいか小さいときに、アラーム装置（１４）に信号を送る、ことを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項６】
基材（２）上に被覆されたコーティング層の厚みを測定し調整する方法であり、前記厚みが、コーティングが基材（２）上に被覆される前後においてコーティングローラー（３）上で間接的に測定される、方法であって、
基材（２）上に被覆されたコーティング層の厚さを計算する第一の制御ユニット（１１）を提供するステップと、
基材（２）及びコーティングローラ（３）のそれぞれの速度を示す信号を発生する第二の制御ユニット（１２）を提供するステップと、
コーティングローラー（３）の回転方向で見た場合に、コーティングがコーティングローラー（３）に転写される位置とコーティングがコーティングローラー（３）から基材（２）へ転写される位置との間に位置しているコーティングローラー（３）の領域に向けられている第一のセンサー（９）を提供するステップと、
コーティングローラー（３）の回転方向で見た場合に、コーティングがコーティングローラー（３）から基材（２）へ転写される位置とコーティングがコーティングローラー（３）へ転写される位置との間に位置しているコーティングローラー（３）の領域に向けられている第二のセンサー（１０）を提供するステップと、
第一および第二のセンサー（９，１０）が、第一および第二のセンサーが向けられているコーティングローラー（３）のそれぞれの領域におけるコーティング層の厚さに関連するそれぞれの信号を発生するステップと、
第一の制御ユニット（１１）が、コーティング層の厚さを、第一および第二のセンサー（９，１０）と第二の制御ユニット（１２）により発生された信号に基づいて計算すると共に、コーティング層の厚さを、コーティングローラー（３）の速度及び／又は基材（２）の速度を調整することにより調整するステップと、を有し、
基材（２）上のコーティング層（７）の厚みを計算する際に１つの適合ファクタが使用され、該適合ファクタは、基材（２）上のコーティング層（７）の厚みの作用を受ける更に別の特性に基づいており、該更に別の特性は、コーティングローラー（３）の滑り、コーティングローラー（３）から基材（２）へのコーティングの転写における滑り、及びコーティングについての基材（２）の吸収性である、ことを特徴とする方法。
【請求項７】
前記厚みが、ＩＲ放射器及びＩＲ検知器を備えている少なくとも２つのセンサーユニットを使用するＩＲ放射分析測定法によって測定され、これらのセンサーユニットは如何なるコーティングもされていない状態のコーティングローラー（３）上において校正される、ことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
コーティングが液体膜コーティング方法によって塗布される、ことを特徴とする請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
コーティングの組成物が、任意に無機充填化合物と組み合わせられた、ポリマーの溶液又は分散液からなる、ことを特徴とする請求項６から請求項８のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
基材（２）が紙又は厚紙である、ことを特徴とする請求項６から請求項８のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
コーティングが、殺菌されるべき基材（２）に塗布される殺菌剤である、ことを特徴とする請求項６から請求項８のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記測定された信号が制御ユニット内で評価され、該制御ユニットは、コーティングローラー（３）の回転速度及び／又は基材（２）の速度を、基材（２）に塗布されるコーティングの厚みを制御するように適合させる、ことを特徴とする請求項６から請求項１１のうちのいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のうちのいずれか一の項に記載の、基材（２）に被覆されたコーティング層の厚みを測定し調整する装置又は方法を、積層パッケージ材の製造において使用する方法。
【請求項１４】
コーティングの厚みが１〜２０μｍである、ことを特徴とする請求項１３に記載の使用方法。
【請求項１５】
請求項１から請求項１２のうちのいずれか一項に記載の測定し調整する装置又は方法を、充填及び包装装置内でパッケージ材によって包装容器を製造する際に、パッケージ材の表面に塗布された殺菌剤の薄い液体のコーティング層の厚みを測定するために使用する方法。
【請求項１６】
請求項１から請求項１２のうちのいずれか一項に記載の、基材（２）に被覆されたコーティング層の厚みを測定し調整する装置又は方法を、コーティングされた木板の製造において使用する方法。
【請求項１７】
前記ポリマーの溶液又は分散液はＰＶＯＨであり、前記無機充填化合物は層状形状物である、請求項９に記載の方法。
【請求項１８】
前記層状形状物は、タルカムである、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基材上のコーティングの放射分析測定装置及びコーティングの厚みを測定するステップを含んでいる基材上の液体膜コーティングの測定方法に関するものである。本発明はまた、該装置及び方法の使用方法にも関するものでもある。
【０００２】
本発明の装置は、例えば、ＷＯ ０２／４２０７７に記載されている測定原理を使用することができる。
【背景技術】
【０００３】
コーティングのような種々の流体は、ＩＲ（赤外）線の種々の特有帯域を吸収する。この事実は、ＩＲ領域内の放射線波長の吸収が使用される放射分析測定において使用される。測定されるべき流体の主吸収帯域又はその他の吸収帯域は、放射線が膜を通過するときのエネルギの変化を分析する際に使用される。このような測定のための重要な条件は、流体を受け取る基材が選択された波長範囲で放射線の大部分を反射することである。従って、赤外線を基材上のコーティング層のような膜へと導くことによって、コーティング層の厚みを判定することができる。
【０００４】
コーティングを受け取る基材の反射率が低い場合には、基材のコーティング上で直に測定することが困難であり且つ幾つかの場合には不可能でさえある。また、不均一な表面又はその他のかなりの変化を有している表面を有している基材においては、基材のコーティング上で直に測定することに問題があるかも知れない。
【発明の概要】
【０００５】
上記に鑑みると、コーティング層上で直に測定することができないか又は問題がある場合にコーティング層の厚みの測定する方法が必要とされている。従って、このような方法は、コーティング層の厚みの間接的な測定方法であると言える。
【０００６】
赤外スペクトル内の波長での放射分析測定は現在のところ好ましいけれども、他のセンサー技術もまた、本発明の最も広い範囲に従って使用することができる。このような他の技術としては、反射された光による攪乱を検知する“光学的実行時間測定”のためのセンサー、又はブルースター角（偏光角）が使用される“偏光分析”のためのセンサーがある。しかしながら、これらの択一的なセンサー技術はいずれも、同じ所望の精度又は簡素さを有していない。
【０００７】
一つの波長での測定のためにＩＲ放射分析センサー技術を使用することによって、大きな面積を測定し且つ平均値を計算することができる。この方法によって得られる値は、“光学的平均化”という利点を使用している比較的大きく限定された面上での測定よりも精度が高い。更に、この放射分析測定方法は、コーティング液、殺菌液、又は接着層のような薄い層の測定に極めて適している。実際には、得られる値の精度及び分解能はこの方法によって改良され、更に確固たる試験方法が得られる。
【０００８】
放射分析測定によると、測定される層が薄ければ薄いほど測定の相対精度は益々高くなる。
【０００９】
本発明は、基材のコーティング層の厚みの測定に関する。本発明は、直接的な測定のために十分な反射率を有していない基材又は大きく異なる外観の表面を有している基材のために開発されたものである。このような材料の例は紙及び木材である。
【００１０】
測定は、コーティングが基材に付与される前後においてコーティング上において行われる。測定された厚みの差が、基材上のコーティングの厚みを計算するために使用される。本発明の測定方法は、あらゆるローラーコーティング方法、例えば、グラビアコーティング法、マイクログラビアコーティング法、２−ローラービートコーティング法、底部給送３−ローラーコーティング法、ドクターナイフコーティング法等において使用することができる。このような方法は、例えば、バリア層又は接着層のような、いわゆる機能的な層の分散コーティング又は液体膜コーティングの技術において使用できるが、印刷作業及び殺菌されるべき基材上に殺菌剤の薄い液体膜を塗布する場合にも使用することができる。このような方法は、室内装備パネル又はフローリングのための木板上にラッカー又はワニスをローラーによってコーティングする場合にも使用することができる。
【００１１】
本発明の方法によれば、コーティングの厚み測定において高い精度が得られる一方で、該方法はまた、基材上での直接的な測定と比較して、簡単で迅速な校正を付与することもできる。更に、ローラーの表面の特性が時間が経つにつれて変化する場合には、基材へのコーティングの転写が起こる前後において測定することによって、測定における潜在的なエラー発生源が排除される。
【００１２】
該測定結果は種々の方法で使用することができ、例えば、コーティングの現在の厚みを表示すること及び恐らくはコーティングの量を手動で補正することができる。センサーを装置の制御ユニットに接続して、必要に応じてコーティングの量を自動的に増やしたり又は減らしたりすることもできる。第三の可能性は、コーティングの厚みが設定された制限値より厚くなるか薄くなった場合に警告アラームをセットすることができることである。このコーティングの厚みを測定する装置は、例えば、積層パッケージ材を製造する場合又は木板を製造する場合に使用することができる。木板は、例えば、床又は天井用として使用される。
【００１３】
本発明の更に別の目的及び利点は、種々の実施例の以下の詳細な説明を読むことによって、当業者に明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
更に、以下において、本発明を実施例によって且つ添付図面を参照して説明する。
【図１】図１は、基材にコーティングを塗布する装置の配置を、不作動位置従って如何なるコーティングをも塗布されない状態で示している図である。
【図２】図２は、図１の装置を作動位置で示している図である。
【図３】図３は、図１及び２の装置の制御の一つの例を示しているブロック図である。
【図４】図４は、基材にコーティングを塗布する装置の代替的な配置を示している図である。
【実施例】
【００１５】
図面には、本発明による測定のための配置が示されている。図示されている実施例は唯一つの例であるが、当業者は、種々の部品の厳密な形態は変更することができることを理解することができるはずである。例えば、コーティングは、ローラー上にではなく基材の真っ直ぐな部分に塗布しても良い。
【００１６】
図示されている例においては、基材２はローラー１上を給送される。コーティングローラー３は、基材２のローラー１に対向して配置されている。コーティングローラー３は種々の実施形態を有することができ、一つの実施例は所謂アニロックスローラーである。コーティングの層４はコーティングローラー３上に塗布される。コーティングは、ポケット５及びストリッパ６によってコーティングローラー３に付与される。ポケット５は、実際には、ストリッパ６とコーティングローラー３との間の領域にあり、該領域には常にコーティングが供給される。ストリッパ６は、コーティングをコーティングローラー３の表面全体に広げてコーティングの層４を付与する。ストリッパ６の位置及び／又は傾斜を変えることによって、コーティングローラー３へ送り込まれるコーティングの量を制御することができる。コーティングは、基材２がコーティングローラー３に押し付けられることによって基材２に付与される。基材２のローラー１とコーティングローラー３とは反対方向に回転する。他の実施例においては、コーティングローラーと基材とは接触領域において同じ方向に移動する。基材２のローラー１とコーティングローラー３との回転方向は図１及び２において矢印で示されている。少量のコーティングが、コーティングローラー３に付着し基材２上に塗布されないであろう。前記の少ない量によって、コーティングローラー３の回転方向で見た場合に、基材２のローラー１とリザーバ５との間の部分にコーティングの薄い層８が形成される。
【００１７】
２つのセンサー９，１０はコーティングローラー３に向けられている。第一のセンサー９は、コーティングローラー３の回転方向で見た場合に、リザーバ５と、基材２がコーティングローラー３と接触状態にある領域との間の領域において、コーティングローラー３に向けられている。従って、前記の第一のセンサー９はコーティングの比較的厚い層４に向けられており、前のコ―テイングは基材２上に塗布されている。第二のセンサー１０は、コーティングローラー３の回転方向で見た場合に、基材２のローラー１とリザーバ５との間に位置しているコーティングローラー３の領域に向けられている。従って、第二のセンサー１０は、比較的薄いコーティング層８に向けられている。
【００１８】
各センサー９，１０は、コーティングの各々の層４，８の厚みの値を提供する１つの測定チャネルと、測定装置、測定される対象物、及び測定環境の変動を補償する基準チャネルとを備えている。
【００１９】
センサー９，１０は、各々、ＩＲ放射器とＩＲ検知器とを備えたユニットであるのが好ましい。ＩＲ光は、ほぼ平行に送られる。
【００２０】
実際の測定を開始する前に、センサー９，１０が空のコーティングローラー３上で校正されて信号出力が調整される。コーティングローラー３は、コーティングされた状態でも検知できる信号を提供するのに十分な反射率を有していなければならない。使用される最小の出力は、通常は、空のコーティングローラー３に対して最大の信号を付与する出力とされる。
【００２１】
紙、板紙等に対するコーティングの組成物は、例えば、任意に無機充填化合物と組み合わせられ且つ例えばタルカム又はナノ粒子のような層状形状物を含んでいるのが好ましい、ＰＶＯＨ（ポリビニルアルコール）、デンプン、デンプン誘導体のようなバリア特性を付与するポリマーの溶液又は分散液からなる。積層パッケージ材を製造する場合のコーティングの厚みは、通常は１〜２０μｍであり、１〜１０μｍであるのが好ましく、２〜５μｍであるのが更に好ましい。当業者は、該装置は、センサーが検知可能な信号を捕らえることができる限り、如何なるコーティングの厚みに対しても使用できることがわかるはずである。
【００２２】
測定を開始するためには、使用されるコーティングの１以上の吸収帯域が最初に判定される。該吸収帯域はＩＲ範囲であるべきである。コーティングの１以上の吸収帯域特性の判定は、通常は、コーティングのスペクトル分析によってなされる。コーティングの主吸収帯域が使用されるのが好ましいけれども、コーティングの他の吸収帯域を使用することもできる。この情報に基づいて、ＩＲ検知器は、選択された特徴的な吸収帯域の近くの帯域において放射線を受け取るように設定される。該帯域は、通常は、ＩＲ検知器上に配置されている１以上のフィルタによって与えられる。該１以上のフィルタはまた、ＩＲ放射器に配置されても良い。ＩＲ放射器は広いレンジでＩＲ光を送り出すように設定される場合が多い。ＩＲ光が広いレンジで送り出される場合には、ＩＲ放射器は、通常は、調整する必要がなく、調整は、検知器又は放射器におけるフィルタを変えることによってなされる。ＩＲ光を選択された特徴的な吸収帯域に適合せしめられた狭いレンジで送り出すＩＲ放射器を使用することもできる。
【００２３】
使用時には、センサー９及び１０からの信号は、処理されて各々厚いコーティング層４と薄いコーティング層８の厚みをコーティングローラー３上に提供する。各々の層４，８の厚みの違いは、基材２上に被覆されたコーティングの量を計算するために使用される。コーティングの量がわかっている場合には、基材上のコーティング層７の厚みを計算することができる。このような計算をするためには、コーティングローラー３の速度と基材２の速度とが各々わかっており且つコーティングローラー３の幅と基材２の幅とが各々わかっていなければならない。計算された値に適合させるために１つのファクタを使用することが必要かも知れない。このような適合のためのファクタは、コーティングローラー３において起こり得る滑り、転写においても起こり得る滑り、使用されるコーティングについての基材２の吸収性、コーティングの起こり得る蒸発のような種々の特性によって影響を受ける。
【００２４】
図３に示されている例においては、センサー９，１０からの信号は制御ユニット１１へ送られる。これらの信号及び装置の制御ユニット１２からの信号に基づいてコーティング層４，８の厚みが計算される。装置の制御ユニット１２はローラー１，３の回転速度を提供する。他の実施例においては、２つの制御ユニット１１，１２の機能が結合されて単独の制御ユニットとされている。該計算によって多かれ少なかれコーティングが基材２に転写されるべきであることが示されている場合には、制御ユニット１１が、装置の制御ユニット１２に信号を送って多かれ少なかれコーティングが基材２に転写されるように装置を調整する。基材上に被覆されるコーティングの量は、コーティングローラー３及び／又は基材２のローラー１の速度を制御することによって調整できる。ストリッパ６の位置及び／又は傾斜を補正してコーティングローラー上に被覆されるコーティングの量を制御することも可能である。信号はまた、基材２のコーティング層７の実際の厚みを示すディスプレイ１３に送ることもできる。更に別の可能性は、基材２上のコーティング層７の厚みが設定された限界値を超えるか該限界値未満になった場合に警告するために、光、音等を使用しているある種のアラーム１４におくることができる点である。設定に応じて、該測定装置は、上記した種々の選択肢のうちの１つだけの又は２つ又は全てを備えることができる。このようにして、該測定装置は、装置の制御ユニット１２、ディスプレイ１３、及び／又はアラーム１４に信号を送ることができる。通常は、制御ユニット１１は、測定結果を記録し更に種々の設定を記録する装置を備えている。測定結果及び設定を記録する装置は通常はメモリである。これにより、後で事象の経過及び起こり得る障害を点検し且つ分析することができる。
【００２５】
センサー９，１０のＩＲ放射器の設定は、一般的な制御ユニット１１か又は各センサー９，１０内の個々の制御ユニットかによって制御される。
【００２６】
コーティングは多くの異なった方法でコーティングローラーへ供給することができる。異なる方法の例としては、計量ローラー、噴霧器ユニット、及び液溶がある。図４には、コーティング供給方法の一つの例が示されている。コーティングローラー１５は、基材１６上にコーティング層２０を被覆する。コーティングローラー１５は基材１６のローラー１７と対向して配置されている。図示されている例においては、コーティングローラー１５と基材１６のローラーとは同じ方向に回転しており、従って、コーティングローラー１５と基材１６とは同じ方向へ移動する。コーティングは、ドクターローラー１８と、ドクターローラー１８とコーティングローラー１５との間に形成されているポケット１９とによってコーティングローラー１５上に被覆される。形成されているポケット１９はコーティング材が充填されている状態で保たれる。
【図１】
0005635591.tif 000002
【図２】
0005635591.tif 000003
【図３】
0005635591.tif 000004
【図４】
0005635591.tif 000005