(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融したポリオレフィン樹脂をエクストロージョン型のダイで押し出して溶融樹脂カーテンを形成させ、該カーテンをクーリングロールとウェブで挟み込みながらウェブに塗布していくエクストロージョン型溶融樹脂塗布方法において、クーリングロールから剥離される塗被ウェブの張力を調整することを特徴とするエクストロージョン型溶融樹脂塗布方法。
【請求項２】
張力の調整が、剥離される塗被ウェブの張力を検知し、塗被ウェブの張力変動を小さくする張力の調整方法であることを特徴とする請求項１記載のエクストロージョン型溶融樹脂塗布方法。
【請求項３】
張力の調整が、クーリングロールから剥離する時の塗被ウェブのバタツキを検知し、バタツキを小さくする張力の調整方法であることを特徴とする請求項１記載のエクストロージョン型溶融樹脂塗布方法。
【請求項４】
塗被ウェブのバタツキを検知する方法が、ウェブの変位を検出するセンサを用いることを特徴とする請求項３記載のエクストロージョン型溶融樹脂塗布方法。
【請求項５】
塗被ウェブのバタツキを検知する方法が、クーリングロールから塗被ウェブが剥離する時に発生する音圧を検知することを特徴とする請求項３記載のエクストロージョン型溶融樹脂塗布方法。
【請求項６】
張力の調整が、剥離ロールの回転数で制御することを特徴とする請求項１記載のエクストロージョン型溶融樹脂塗布方法。
【請求項７】
張力の調整が、剥離ロールより後の駆動ロールで制御することを特徴とする請求項１記載のエクストロージョン型溶融樹脂塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂を溶融させ、紙、フィルム等のウェブに塗布し、横段状の縞を発生させず、平滑性の高いポリオレフィン樹脂塗被紙を製造するエクストロージョン型溶融樹脂塗布方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
写真印画紙用紙に代表されるポリオレフィン樹脂を紙に塗布した高平滑なポリオレフィン樹脂塗被紙は、今日では多くの分野で用いられている。例えば、ポリオレフィン樹脂塗被紙は、写真印画紙、印刷用紙、印刷製版材料、インキジェット用紙、感熱紙、感圧紙、磁気記録紙等の各分野における基材として用いられている。
【０００３】
紙にポリオレフィン樹脂を塗布することにより、紙の質量むらに起因する凹凸及び紙がパルプ繊維でできていることに起因する平滑性のむらを回避することが可能となる。又、ポリオレフィン樹脂で表裏を覆うことによる耐水性の向上も、ポリオレフィン樹脂塗被紙が多くの分野で使用されるようになった原因である。即ち、紙にポリオレフィン樹脂を塗布することにより、紙自体の持つ質量あたりの剛性の高さ、白色度、不透明度という利点と、フィルムの持つ平滑性の高さと耐水性の高さがポリオレフィン樹脂塗被紙に与えられる。
【０００４】
このようなポリオレフィン樹脂塗被紙を製造する手段として、ポリオレフィン樹脂を溶融させエクストロージョン式のダイから押し出して溶融樹脂カーテンを形成させ、該カーテンを紙等のウェブと冷却ロール（クーリングロール）で挟み込み塗布するという方法が一般的である。溶融樹脂カーテンとウェブ等を挟み込む部分では、樹脂又はゴムを被覆した弾性ロールを用いてウェブと溶融樹脂カーテンとの圧着を上げ、接着性を向上させている。圧着された樹脂とウェブは、クーリングロールで冷却され、剥離ロールで抱かれるようにしてクーリングロールから剥離される。
【０００５】
クーリングロール内部には冷却媒体が循環され、塗布速度、溶融樹脂温度、塗布量等に応じてクーリングロールを適切な温度に保つように制御されている。使用される溶融樹脂として、ポリオレフィン樹脂は多くの場合、ポリエチレンかポリプロピレンである。又、樹脂の不透明度、白色度を上げるために炭酸カルシウム及び二酸化チタンが充填材として用いられることが多い。これらの充填材を混練することは、通常マスターバッチと呼ばれる高充填樹脂を造ってから混練する手法をとることが多いが、ポリオレフィン樹脂と混練する際にどうしても若干の水分を含むことは避けられないことである。又、これら充填材を混練するために分散剤が用いられている。更に、溶融樹脂の温度は通常樹脂の融点よりはるかに高い温度まで加熱されダイから押し出される。これは、ダイから押し出された樹脂が溶融樹脂カーテンを形成する時に冷えて固体化しないためとウェブとの接着を上げるためである。このために、溶融樹脂中にはポリオレフィン樹脂の酸化防止剤が入れられることが多い。
【０００６】
しかるが故に、ダイから押し出される溶融樹脂がカーテンを形成する時に、多量の低分子量のポリオレフィン樹脂と上記添加剤が分解して多くの煙を出す。この煙は、多くの部分は吸引排気されているが、若干の煙は溶融樹脂カーテンと共にクーリングロール上に運ばれる。クーリングロール上に運ばれた煙は、クーリングロールと溶融樹脂に挟まれるために、わずかづつではあるがクーリングロール表面に堆積して汚れとなる。
【０００７】
横段状の縞（以下、横段縞と称す）は、クーリングロールからポリオレフィン樹脂塗被紙が剥離される時に発生することは今までの検討で明らかである。又、発生するのは、▲１▼塗布速度を上げた時、▲２▼クーリングロールが汚れた時、▲３▼クーリングロールの冷却が適切でない時であった。これらに共通することは、溶融樹脂のクーリングロールでの冷却不足による溶融樹脂の固化不十分であった。
【０００８】
横段縞の原因は、溶融樹脂の固化不充分により固化したポリオレフィン樹脂のフィルム表面強度が落ちるために、クーリングロールから塗被ウェブが剥離される時に均一な剥離が起こらず剥離むらを起こすことに起因している。これは、樹脂固化温度が不充分な場合はもちろん、クーリングロール表面が汚れによって部分部分の冷却が不均一に起こっている時にも発生する。
【０００９】
しかるが故に、これらを解決するためにクーリングロールの表面清掃を頻繁にすることとクーリングロール温度を一定に保つために冷却媒の管理及びクーリングロールの構造等を工夫することで、剥離不良による横段縞の発生を防いできた。しかしながら、横段縞が解決すれば塗布速度を上げるというのが製造業の宿命である限り、これらの方法だけでは対応しきれていないのが現状であった。また、従来は剥離不良そのものを改善するためのウェブ張力調整は行われず、塗被ウェブの張力の直流成分のみを使用した駆動系の制御を行うことが一般的であった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記の一般的な装置、及び溶融樹脂を用いてウェブにポリオレフィン樹脂を塗布する塗布方法においても、生産性を上げるために塗布速度を上げることが望まれる。塗布速度を上げることにより数々の問題が生ずることはすべての塗布において云えることであるが、特にエクストロージョン型溶融樹脂塗布装置において、発生する横段状の縞を解決することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記に鑑み鋭意研究した結果、本発明のエクストロージョン型溶融樹脂塗布方法を発明するに至った。
【００１２】
即ち、本発明のエクストロージョン型溶融樹脂塗布方法は、溶融したポリオレフィン樹脂をエクストロージョン型のダイで押し出して溶融樹脂カーテンを形成させ、該カーテンをクーリングロールとウェブで挟み込みながらウェブに塗布していくエクストロージョン型溶融樹脂塗布方法において、クーリングロールから剥離される塗被ウェブの張力を調整することを特徴とするものである。
【００１３】
張力の調整として、剥離される塗被ウェブの張力を検知し、塗被ウェブの張力変動を小さくする張力の調整方法であることを特徴とする。
【００１４】
又、張力の調整として、クーリングロールから剥離する時の塗被ウェブのバタツキを検知し、バタツキを小さくする張力の調整方法であることを特徴とする。
【００１５】
塗被ウェブのバタツキを検知する方法は、ウェブの変位を検出するセンサを用いることを特徴とする。
【００１６】
又、塗被ウェブのバタツキを検知する方法は、クーリングロールから塗被ウェブが剥離する時に発生する音圧を検知することを特徴とする。
【００１７】
更に、張力の調整として、剥離ロールの回転数で制御することを特徴とする。
【００１８】
又、張力の調整として、剥離ロールより後の駆動ロールで制御することを特徴とする。
【００１９】
本発明では、上記の種々の張力の調整方法によって、より高速塗布領域でも横段縞を発生することなく良好な塗布面質を得るエクストロージョン型溶融樹脂塗布方法を提供するものである。塗布後の塗被ウェブの張力を制御することでクーリングロールからのポリオレフィン樹脂樹脂塗被紙の剥離を良好にして横段縞の発生を防ぐものである。
【００２０】
塗被ウェブの張力を適正に保つこと自体は特に新しい手法とはいえないかもしれないが、張力を適正に保つための制御手法が本発明の意図するところである。構成は、樹脂塗被紙が剥離する時のウェブのバタツキを小さくするように剥離ウェブの張力を調整することである。そのためには、樹脂塗被ウェブのバタツキの様子を正確に検知することが必要であり、検知手段のサンプリング時間をウェブのバタツキを検知するのに十分であるようにすることによりバタツキの変動成分に注目し変動を小さくすることが本発明を構成する手段である。この操作により、樹脂塗被紙のクーリングロールからの剥離は良好となり、その結果として、ポリオレフィン樹脂塗被紙表面の横段縞が低減もしくは皆無となる。
【００２１】
以下、実施例に従って本発明のエクストロージョン型の溶融樹脂塗布装置を説明する。
【００２２】
【実施例】
以下では、本発明を実施例により詳細に説明する。なお、本発明は実施例に限定されるものではないことは言うまでもない。
【００２３】
図１に本発明のエクストロージョン型の溶融樹脂塗布装置の概略図を示す。又、図２には、従来のエクストロージョン型の溶融樹脂塗布装置の概略図を示す。図１及び図２における塗布装置の各部分の番号は、共通している。
【００２４】
図１において、樹脂塗被前のウェブ３は、クーリングロール６とプレスロール５で形成されるニップに食い込まれる。このニップに、エクストロージョン型溶融樹脂押し出しダイ１から押し出されたポリオレフィン樹脂の溶融樹脂カーテン２が落とされ、ウェブ３に塗布される。この時、バックアップロール４とプレスロール５は、プレスロール５とクーリングロール６で形成されるニップを幅方向（cross-machine-direction）で均一に保つために２つのロールを組み合わせた加圧機構を採用している。なお、必要に応じて、更に多くのロールを組み合わせてもよく、又、プレスロール単体でも問題とならない場合もある。
【００２５】
クーリングロール６に抱かれ、冷却された塗被ウェブ９は、剥離ロール７でクーリングロール６から剥がされる。本実施例では、剥離ロール７の下流側にテンションロール８を設け、剥離された塗被ウェブ９の張力を検知する構成とし、その下流側に必要に応じた数のガイドロール１０と駆動ロール１１を設置した。これらのロール配置は、図１に示された配列にこだわることはなくテンションロール８は正確に塗被ウェブ９の張力を検知することができることが、又、駆動ロール１１は、ウェブの駆動が十分に行えるように具備されていることが必要条件である。故に、用いるロール材質、ベアリング、駆動方式等は特に限定されない。
【００２６】
図２に従来のエクストロージョン型の溶融樹脂塗布装置の方式を示す。ロールの配置及び基本的な構成は図１と同じである。テンションロール８で検出した張力の直流成分を駆動ロール１１のモーター制御部に返し、塗被ウェブの張力が一定に保たれる構成となっている。この場合、張力の変動成分はフィルタリングされ、張力の微小変動に対しては応答しない。
【００２７】
本発明では、塗被ウェブのバタツキを検出することを特徴としており、従来除去されていた変動成分にも注目することで達成される。即ち、図１に示されるように、従来の張力制御機構に張力の変動成分の検出機構を設け、駆動系制御出力部に直流成分だけではなく変動成分の制御値も渡す構成となっている。
【００２８】
また、本実施例では、図１に示されるように剥離ロール７とクーリングロール６のニップの出口付近に、塗被ウェブのバタツキセンサー１２を設置してある。設置場所は、塗被ウェブ９のバタツキを検知するそれぞれのセンサーの特性を最大限活かせる場所を任意に選択するものとする。又、ウェブの状態を検知するセンサー（テンションロール、及びバタツキセンサー）の信号のフィルタリングは、ノイズと信号を選別すべく工夫をすることが必要である。バタツキセンサー１２で検出したバタツキ成分（変動成分）は、張力の変動成分と同様に変動成分演算部で駆動系制御出力部への変動成分の制御値となる。
【００２９】
実施例では、写真印画紙用紙に溶融ポリエチレン樹脂を塗布することで行った。写真印画紙用紙は木材パルプを主成分とした紙である。溶融ポリエチレン樹脂は、白色度不透明度を向上させるために二酸化チタンを充填材として用いている。なお、写真印画紙用紙の坪量は絶乾で８０g/m2、ポリエチレン塗布量は３０g/m2とした。横段縞の評価は、１から５までの５段階の目視評価とし、レベル１が横段縞を多量に発生した不良の状態のものであり、レベル５が全く発生していない良好な状態である。なお、製品合格レベルとしては、４以上とした。
【００３０】
実施例１
図１の塗被ウェブの張力変動をテンションロール８で検出し、ウェブの張力調整をポリオレフィン樹脂塗被紙張力調整用の駆動ロール１１で行う構成とした。塗被ウェブのバタツキ（張力変動）とバタツキを軽減する操作は、塗布速度２００ｍ／分で行った。なお、本実施例では、既に横段縞が発生している（クーリングロール清掃前の状態から更に使い込んでいる）状態を起点とした。
【００３１】
実施例２
ウェブの張力調整について、剥離ロール１１を駆動することで調整したこと以外は実施例１と同様にして行った。
【００３２】
実施例３
塗被ウェブのバタツキセンサー１２を光学式の距離センサーとしたこと以外は実施例１と同様にして行った。
【００３３】
実施例４
塗被ウェブのバタツキセンサー１２を超音波式の距離センサーとしたこと以外は実施例１と同様にして行った。
【００３４】
実施例５
塗被紙ウェブのバタツキをクーリングロール６から塗被ウェブが剥離する時に発する音圧で検知した。即ち、マイクロフォンを用いて剥離時のバタツキを検知すること以外は実施例１と同様にして行った。マイクロフォンの設置においては、周囲環境の雑音を検知しないように留意した。
【００３５】
比較例１
全ての実施例において、駆動ロールの回転数を制御する前の段階、即ち対応前を比較例とする。
【００３６】
図３に実施例１及び２の結果を示す。テンションロール８の変動成分について、その上限（Ａ）と下限（Ｂ）を記載した（３−１）。ＡＢ間の大きさ（変動の大きさ）を剥離ロール７又は駆動ロール１１の回転数を変えることで、塗被ウェブの張力が変えられ（３−２）、明らかにテンションロール８の変動成分が小さくなっていることが判る。本実施例では、剥離ロール７又は駆動ロール１１の回転数を大きくしたが、該操作は場合場合で変わるもので一義的ではない。この時の横段縞の評価を表１に示す。対応前の横段縞の評価が不可レベル（１）から対応後には合格レベル（４，５）になっていることがわかる。
【００３７】
実施例１と実施例２で対応後の評価が若干異なるが、これに関してはテンションロール８の位置、駆動制御系の問題等でどちらがよいということは特になく、場合場合で最良のものを選択することが必要である。
【００３８】
次に、バタツキセンサの実施例３〜５の結果について、図４に示す。図３と同様に、バタツキの変動成分の上限Ｃと下限Ｄを図中に示してある（４−１）。用いるセンサによってこの変動成分の大小は異なるが、どのセンサの場合も同様の傾向を示す。又、バタツキの変動を小さくするために駆動ロール１１の回転数を変化させた時のバタツキ変動成分の減少も実施例１，２と同様に起こった（４−２）。この時の横段縞の変化は、表１に示すようにいずれの場合も対応前の１から５と格段に良化した。
【００３９】
【表１】
0003544386.tif 000002
【００４０】
【発明の効果】
以上の結果より明らかなように、塗被ウェブの張力変動、又はクーリングロールからの剥離に伴うウェブのバタツキ変動を、駆動ロールの回転数により小さくすることで、横段縞発生を減少又は皆無にすることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のエクストロージョン型溶融樹脂塗布装置の概略図。
【図２】従来のエクストロージョン型溶融樹脂塗布装置の概略図
【図３】実施例１及び２の結果を示す図。
【図４】実施例３〜５の結果を示す図。
【符号の説明】
１  エクストロージョン型溶融樹脂押し出しダイ
２  溶融樹脂カーテン
３  ウェブ
４  バックアップロール
５  プレスロール
６  クーリングロール
７  剥離ロール
８  テンションロール
９  塗被ウェブ
１０  ガイドロール
１１  駆動ロール
１２  バタツキセンサ
【図１】
0003544386.tif 000003
【図２】
0003544386.tif 000004
【図３】
0003544386.tif 000005
【図４】
0003544386.tif 000006