(57)【要約】      （修正有）【課題】せん断速度が低い領域で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、均一な塗膜を得るための塗工装置。【解決手段】グラビアロール１２に塗液を転写させるために設置したグラビアロール１２と同心円上に配置された円弧状の液受けパンと、該グラビアロール１２の接線方向と垂直に塗液を注液する注液口２４を有し、該注液口２４がファウンテン型ノズル形状であり、設置場所がグラビアロール１２の回転方向の上流側である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラビアロールに塗液を転写させるために設置したグラビアロールと同心円上に配置された円弧状の液受けパンと、グラビアロールの接線方向と垂直に塗液を液受入パンに注液する注液口を有したことを特徴とする塗工装置。
【請求項２】
グラビアロールと、グラビアロールに配置された液受けパンと、グラビアロールの接線方向と垂直に塗液を液受入パンに注液する注液口とを有し、液受けパンが、グラビアロールの回転方向の上流側の底部とロールまでの距離が、１０ｍｍ未満であり、且つ、グラビアロールの回転方向の下流側の底部とロールまでの距離が、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることを特徴とする塗工装置。
【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または２に記載の塗工装置。
【請求項４】
該液受けパンが側面及び底面を有しており、該注液口がグラビアロールの回転方向の上流側の底面側面に設置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の塗工装置。
【請求項５】
せん断速度１［１／ｓ］の時のせん断粘度が１０００［ｍＰａ・ｓ］以上２００００［ｍＰａ・ｓ］以下の粘度を示す塗液を用いたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の塗工装置。
【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、均一な塗膜を得るための塗工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
グラビア塗工方法は、現在様々な塗液を用いて広く利用されている。この塗工方法は、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、凹部のインキを基材に転写することにより、塗工が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入れ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液受けパン内において塗液の滞留部ができるなど扱いが難しくなる。
【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。しかし、ダイ塗工では、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の分布が生じ好ましくない。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。しかしこの方法では、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との間隙を設定しないと、塗布量の分布を生じる。また特許文献１では、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が、完全には塗布量の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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−１２８５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、せん断速度が低い領域で粘度が高い塗液をグラビアコーターで塗工する場合に、塗液を安定的に液受けパンに送液させ、均一な塗膜を得るための塗工装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、液受けパンへの塗液の供給構成とグラビアロールに転写されなかった塗液の処理構成を特定することで、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。
【０００８】
請求項１に記載の発明は、グラビアロールに塗液を転写させるために設置したグラビアロールと同心円上に配置された円弧状の液受けパンと、グラビアロールの接線方向と垂直に塗液を注液する注液口を有したことを特徴とする塗工装置である。
【０００９】
請求項２に記載の発明は,グラビアロールと、グラビアロールに配置された液受けパンと、グラビアロールの接線方向と垂直に塗液を注液する注液口とを有し、液受けパンが、グラビアロールの回転方向の上流側の底部とロールまでの距離が、１０ｍｍ未満であり、且つ、グラビアロールの回転方向の下流側の底部とロールまでの距離が、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることを特徴とする塗工装置である。
【００１０】
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または２に記載の塗工装置である。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、該液受けパンが側面及び底面を有しており、該注液口がグラビアロールの回転方向の上流側の底面側面に設置されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の塗工装置である。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、せん断速度１［１／ｓ］の時のせん断粘度が１０００［ｍＰａ・ｓ］以上２００００［ｍＰａ・ｓ］以下の粘度を示す塗液を用いたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の塗工装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、以上のような装置構成であるので、特に塗液のせん断速度が低い領域で粘度が高い液でも、塗布量の分布を抑え、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】
【００１４】
【図１】一般的なグラビアコーターの一例を示す説明図である。
【００１５】
【図２】本発明によるグラビア塗工部の一例を示す説明図である。
【００１６】
【図３】本発明によるグラビア塗工部の液受けパンの一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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略図を示す。液受けパン１３に塗液が供給されるとグラビアロール１２によって掻き揚げられてドクター刃１８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１２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１１がグラビアロール１２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１１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、液受けパンへの塗液の供給方法を規定するものであり、ドクター刃１８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１２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。
【００１８】
塗液の液受けパン１３への供給は、一般的にはポンプ１６により送液される。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液では、塗液の供給口近傍及び回転するグラビアロール１２の近傍でしか液の流動性がなく、液の滞留部が発生する。
【００１９】
そこで本発明では、図２のようにグラビアロール１２と同心円上に配置された円弧状の液受けパン２１へグラビアロール１２の接線方向と塗液の注液方向２５が垂直になるように、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ることができるファウンテンノズル２３を液受けパン２１に設置する。
【００２０】
グラビアロール１２と同心円上に配置された円弧状の液受けパン２１とは、図２のように液受けパン２１がグラビアロール１２に沿った円弧状の底面を有している構造であり、且つ、その円弧の中心がグラビアロール１２の中心と一致するように配置したものをいう。
【００２１】
グラビアロール１２の接線方向２６とは、図２のようにグラビアロール１２を横側から円としてみたときの接線をグラビアロール１２の回転方向の上流側から下流側へ引いたときの方向である。グラビアロール１２の回転方向の上流側とは、基材１０へ塗液を塗工したグラビアロール１２が再度液受けパン２１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２１内の塗液と接触したグラビアロール１２が基材１０へ向かう側のことをいう。また、塗液の注液方向２５とは、液受けパン２１へ注液される塗液の吐出方向である。
【００２２】
グラビアロール１２の回転によって生じる液の流れに逆らわないように、ファウンテンノズル２３による注液をグラビアロール１２の回転方向の上流側からグラビアロール１２の接線方向２６と垂直に行うことにより、液受けパン２１内で幅方向に均一な流動性を持たせることができる。
【００２３】
さらに、本発明は、図２のように液受けパン２１が側面及び底面を有している構造を持つ場合、注液口２４がグラビアロール１２の回転方向の上流側の底面側側面に設置されることが好ましい。これにより、グラビアロール１２の回転によって生じる液の流動が得られ、液受けパン２１内で幅方向に均一な流動性を持たせることができる。
【００２４】
さらに、本発明は、図３のように液受けパン２１のグラビアロール１２の回転方向の上流側の底部とロールまでの距離２７が、１０ｍｍ未満であり、且つ、グラビアロールの回転方向の下流側の底部とロールまでの距離２８が、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることが好ましい。液受けパン２１の底部とグラビアロール１２までの距離が１０ｍｍ未満ではグラビアロールの回転によるせん断力で液の流動性が得られ、滞留部分をほぼゼロにすることができる。しかしながら、液受けパン２１の円弧全体を１０ｍｍ未満に設定した場合には液受けパンを設置したことによる緩衝の効果が出ない。そこでグラビアロール１２の回転方向の下流側の底部とロールまでの距離２８を１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下に広げることにより、緩衝の効果を残しつつ、液の滞留部を減らすことができる。さらにグラビアロール１２の回転方向の下流側の底部とロールまでの距離２８を１００ｍｍ以上広げた場合には滞留部が増える恐れがあり、好ましくない。
【００２５】
ファウンテンノズル２３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０．１ｍｍ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。
【００２６】
液受けパン２１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２１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２２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。
【００２７】
液受けパン２１の端部は、グラビアロール１２のロール面長より長くし、液受けパン１３の端部とグラビアロール１２の端部との間を５０ｍｍ以内におさめる。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。
【００２８】
液受けパン２１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。
【００２９】
ファウンテン型ノズル２３と液受けパン２１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２３と液受けパン２１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２３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。
【００３０】
本発明に用いられる塗液は、特にせん断速度が低い領域で粘度が高い液でも安定して塗布量分布を抑えることができる。特にせん断速度１[１／ｓ]の時のせん断粘度が１０００［ｍＰａ・ｓ］以上２００００［ｍＰａ・ｓ］以下の粘度を示す塗液に効果が大きい。
【実施例】
【００３１】
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７０００［ｍＰａ・ｓ］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】
【００３２】
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】
【００３３】
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
１８・・・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
２５・・・塗液の注液方向
２６・・・グラビアロールの接線方向
２７・・・上流側の底部とロールまでの距離
２８・・・下流側の底部とロールまでの距離
【図１】
2011062593.tif 000003
【図２】
2011062593.tif 000004
【図３】
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