(57)【要約】【課題】塗液中での顔料や固形添加物等の沈降や凝集を防止し、経時による濃度変化や濃度ムラ、凝集異物による印刷・塗工欠陥等の発生を効果的に防止することのできる塗液タンクを提供する。【解決手段】底面が略中央部に位置する最深部に向かって傾斜した２つの斜面２によって構成されてなり、該２つの斜面２における前記最深部の近傍箇所に、各々１個以上の超音波発振子３が、前記最深部を挟んで向かい合う位置に設置されている、超音波発振子付き塗液タンクである。また、前記２つの斜面における最深部と最浅部との中間部から最浅部にかけての箇所にも、各々１個以上の超音波発振子３を、前記最深部を挟んで向かい合う位置に設置してもよい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷機又は塗工機に塗液を連続的に供給する為の塗液タンクにおいて、底面が略中央部に位置する最深部に向かって傾斜した２つの斜面によって構成されてなり、該２つの斜面における前記最深部の近傍箇所に、各々１個以上の超音波発振子が、前記最深部を挟んで向かい合う位置に設置されていることを特徴とする、超音波発振子付き塗液タンク。
【請求項２】
前記２つの斜面における最深部と最浅部との中間部から最浅部にかけての箇所にも、各々１個以上の超音波発振子が、前記最深部を挟んで向かい合う位置に設置されていることを特徴とする、請求項１に記載の超音波発振子付き塗液タンク。
【請求項３】
外面に冷却装置が設置されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の超音波発振子付き塗液タンク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷機又は塗工機の塗液を溜めておく塗液タンクに関し、特に、塗液中に含まれる顔料や固形添加物を均一に分散させるために超音波を用いて攪拌する超音波発振子付き塗液タンクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
紙又は合成樹脂フィルム等への印刷又は塗工の際に、連続して良好な色調や塗膜物性を維持するためには、塗液の濃度や組成が時間の経過と共に変化したりムラを生じたりすることがない様に、塗液を常に均一に攪拌することが重要である。一方で、特殊な意匠の絵柄を印刷したり、特殊な物性又は機能性を有する塗膜を塗工形成したりするために、塗液中に粒径が例えば数十μｍ以上といった大粒径の顔料や固形添加物を配合する事例が増加しつつある。しかし、こうした大粒径の顔料や固形添加物は、時間の経過と共に塗液中で沈降や凝集を発生し、塗液の濃度変化のために色調や物性、機能性等が変化したり、異物として塗工欠陥の原因となったりすることが問題となっている。
【０００３】
上記した顔料や固形添加物の沈降や凝集を防止するために、印刷機や塗工機の塗液タンクには、例えば、スクリュー状の攪拌羽根を先端に取り付けた軸を電動モーター又は圧縮空気等の力で回転させる回転羽根式攪拌装置（通称：ディスパー）を設置して、印刷又は塗工の作業中は絶えず塗液を攪拌するのが一般的である。しかし、この回転羽根式攪拌装置は、攪拌の作用点が一点であるために、攪拌の不均一が発生し易く、例えば攪拌力が及びにくい塗液タンクの隅部等における顔料や固形添加物の沈降や凝集を完全に防止することは極めて困難である。
【０００４】
攪拌効果をより高めるためには、塗液タンクの大きさに応じて回転羽根を大きくしたり、回転数を上げたりすることも考えられる。しかし、こうした方法では、印刷や塗工が進行し、塗液の残量が少なくなった時に、回転羽根の一部が塗液の液面上に露出したり、塗液が過度に激しく攪拌されたりして、塗液が飛散して周囲を汚染したり、塗液の一部分のみを激しく攪拌するために、却って攪拌が不均一になったりする原因となる。この際、液量を維持するために塗液を余分に調製することは、コスト上好ましくない。一方、塗液の残量が少なくなった時にも対応できる様に、小型で低出力の回転羽根式攪拌装置を複数設置することも考えられる。しかし、攪拌装置が複数となるので、費用と共にメンテナンスも煩雑となる他、攪拌装置同士の干渉により攪拌不十分な箇所が発生することなどの問題もある。
【０００５】
上記の他、回転羽根式攪拌装置は、特に２液硬化型の塗液を用いる場合等には、時間の経過と共に硬化した固形分が羽根や軸に付着し、攪拌効果を低下させたり、塗液の飛散の原因となったり、凝集物が異物として塗膜欠陥の原因となったり、印刷又は塗工後の攪拌装置の洗浄が困難になったりすることなどの問題がある。
【０００６】
回転羽根式攪拌装置によらずに、塗液中の顔料や固形添加物の沈降や凝集を防止する方法として、塗液タンク又は塗液流路等に超音波振動子を設置して、塗液中に超音波を放射する方法の提案もある（特許文献１、２等）。しかし、単に塗液中に超音波を放射するのみでは、超音波が放射された箇所の塗液中における顔料等の再分散には有効であるかも知れないが、超音波が届きにくい箇所における顔料等の沈降や凝集を防ぐことはできないので、塗液全体としての濃度変化や異物発生を防止する手段としては不十分である。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭６２−１３６２６４号公報
【特許文献２】
特開平９−１３１５５５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の技術における上記の問題を解決し、塗液中での顔料や固形添加物等の沈降や凝集を防止し、経時による濃度変化や濃度ムラ、凝集異物による印刷・塗工欠陥等の発生を効果的に防止することのできる塗液タンクを提供することを目的としてなされたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は下記の構成によってなるものである。
（１）印刷機又は塗工機に塗液を連続的に供給する為の塗液タンクにおいて、底面が略中央部に位置する最深部に向かって傾斜した２つの斜面によって構成されてなり、該２つの斜面における前記最深部の近傍箇所に、各々１個以上の超音波発振子が、前記最深部を挟んで向かい合う位置に設置されていることを特徴とする、超音波発振子付き塗液タンク。
（２）上記超音波発振子付き塗液タンクにおいて、前記２つの斜面における最深部と最浅部との中間部から最浅部にかけての箇所にも、各々１個以上の超音波発振子が、前記最深部を挟んで向かい合う位置に設置されていることを特徴とする、超音波発振子付き塗液タンク。
（３）上記超音波発振子付き塗液タンクにおいて、外面に冷却装置が設置されていることを特徴とする、超音波発振子付き塗液タンク。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の超音波発振子付き塗液タンクは、図１〜２に示す様に、塗液タンク１の底面が、幅方向の略中央部に最深部を有するＶ字型形状をなす様に、該最深部に向かって傾斜した２つの斜面２によって構成されている。斜面２の斜度は、３度から２０度程度の範囲内で選ばれ、１０度程度が最も望ましい。そして、これらの２つの斜面２の最深部近傍の箇所に、該最深部を挟んで向かい合う位置に、各斜面２に各々１個以上の超音波発振子が設置される。超音波発振子の設置の態様は、要するに塗液４中に超音波が放射される様に設置されていればよい。図１〜２に示した例では、底面の超音波発振子の設置位置における斜面２の一部が、超音波発振子を接続した振動板３によって構成されている。
【００１１】
本発明で使用する超音波発振子の必要電力、振動数、直径等は、塗液タンク１の容量や塗液４の組成等に応じて選択する必要がある。条件にもよるが一般的には、超音波発振子出力は０．７〜４Ｗ／ｃｍ２程度、必要電力は５０〜１２００Ｗ程度、振動数は２０〜４５ｋＨｚ程度、超音波発振子のチップ径は２０〜４５ｍｍφ程度である。超音波発振子は独立に用いてもよいし、公知の様に複数の超音波発振子を接続した振動板を用いてもよい。
【００１２】
液体中では、適正な周波数の超音波発振を行うと、超音波発振子の振動面中心軸付近へキャビテーションによる直進流が発生する。本発明では、この直進流を攪拌に利用するため、少なくとも１対以上の超音波発振子を底面に設置している。そして、該１対以上の超音波発振子を、２つの斜面における最深部近傍に、該最深部を挟んで向かい合う位置に設置したことにより、これらの超音波発振子の協働作用により、底面の最深部から液面へ向かって上昇する直進流が発生する。この直進流によって液面へ運ばれた塗液４は、液面に沿って幅方向両端部の最浅部へと移動し、該最浅部において下降流となって底面へ向かい、さらに最浅部の底面から斜面２に沿って最深部へと向かう。こうして、最深部を挟んで右側には時計回り、左側には反時計回りの対称形の対流が発生して、塗液タンク１内の塗液４全体が効果的に攪拌される。
【００１３】
しかも、塗液４が最深部近傍の超音波発振子付近を通過する際には、超音波による激しい分散作用を受けるため、塗液４中に分散された顔料や固形添加物の凝集が極めて発生しにくいと共に、仮に最浅部や最浅部と最深部との中間部において顔料や固形添加物が凝集して沈降することがあっても、沈降した凝集粒子は、重力及び上記対流の作用によって、斜面下方の最深部へと運ばれ、ここで超音波による強力な分散作用を受けて再分散され、凝集粒子の沈降は解消される。こうして、塗液４中における顔料や固形添加物の凝集による粗大粒子の形成が妨げられ、異物として塗工欠陥を発生する現象が防止されると共に、凝集粒子の沈降による塗液４の濃度変化もないので、長時間連続して印刷や塗工の作業を行っても、安定した色調や物性の塗膜を得ることができる。
【００１４】
超音波発振子（を接続した振動板３）は、２つの斜面２における最深部の近傍箇所のみならず、図３〜４に示した様に、最深部と最浅部との中間部から最浅部にかけての箇所にも設置することもできる。この箇所に設置した超音波発振子の利用法としては、以下の２種類がある。
【００１５】
まず第１は、最深部から離れた箇所の斜面２上に沈降した凝集粒子が斜面２上に固着するのを防ぎ、塗液４の対流に乗せて速やかに最深部へと移動させるための利用法である。この利用法は、塗液４の対流自体は塗液タンク１の内部全体に十分な流速で発生している条件では有用であり、当該箇所の超音波発振子の出力密度は、最深部近傍のそれよりも小さ目であってよいが、斜面２中の出来るだけ広い面積に超音波が伝わる様にするのが良く、最深部と最浅部との中間部近傍に設置するのがよい。
【００１６】
第２は、最深部近傍に設置された超音波発振子の超音波による塗液４の対流が、塗液タンク１の幅方向両端部の最浅部にまでは十分には及んでいない場合に有効な利用法であって、中間部から最浅部にかけての箇所に設置された超音波発振子によっても、塗液４に液面へ向かって上昇する直進流を発生させ、最深部近傍とは別の対流を発生させるものである。この場合は、超音波発振子は最浅部の近傍に設置し、最深部近傍に設置したものとほぼ同等の出力で超音波を放射させるのがよい。この様にすれば、最深部で上昇し中間部で下降する対流と、最浅部で上昇し中間部で下降する対流との２つの対流が、最深部を挟んで対称に、すなわち全部で４つの対流が発生し、そのうち最深部側の２つの対流では最深部近傍、最浅部側の２つの対流では最浅部近傍において、塗液４中の顔料や固形添加物は超音波による分散作用を受ける。
【００１７】
本発明の超音波発振子付き塗液タンクには、外面に冷却装置を設けることが好ましい。すなわち、冷却装置を設けることにより、超音波発振に伴う発熱による塗液４の温度上昇を抑制することができ、塗液の乾燥や変質、粘度変化等を防止し、塗液の印刷・塗工適性を良好に維持することができる。冷却方式としては、５〜１０℃程度の冷水、又は場合によっては最低−３０℃に達するエチレングリコール／水混合液等の冷却液を循環させる方式などによるのがよい。冷却温度は、塗液タンク１内の塗液４の温度が概ね２５℃程度以下となるように制御することが好ましい。
【００１８】
【実施例】
以下に、本発明の実施例および比較例について図面を参照して説明するが、本発明の内容がこれらに限定されるものではない。
【００１９】
＜実施例１＞
図１〜２に示す様に、外形が奥行４０ｃｍ、幅６０ｃｍ、最深部の深さ４０ｃｍであり、底面が幅方向両端部の最浅部から幅方向中央部の最深部へ向かって斜度１０度の斜面２となっている塗液タンク１に、超音波発振子３個を接続した振動板３を、最深部近傍の斜面２に、最深部を挟んで２対が向かい合う様に合計４枚設置してなる、超音波発振子付き塗液タンクを用意した。
【００２０】
この塗液タンクに、樹脂ワニス中に顔料として粒径１５μｍの酸化チタン被覆雲母片を分散させたパールインキ（溶剤：酢酸エチル／２−ブタノン＝１／１、粘度：ザーンカップ＃３にて２５秒）を６０リットル投入し、超音波発振子を周波数２８ｋＨｚ、出力６００Ｗにて駆動しつつ３０分間攪拌したところ、塗工上問題となる様な顔料の沈降及び滞留は認められなかった。
【００２１】
＜実施例２＞
図３〜４に示す様に、上記実施例１において用いたものと同一の外形の塗液タンク１に、超音波発振子３個を接続した振動板３を、最深部近傍及び最浅部近傍に、最深部を挟んで各２対ずつ、合計８枚設置してなる超音波発振子付き塗液タンクを用意した。
【００２２】
この塗液タンク１に、上記実施例１において用いたものと同じパールインキを同量投入し、超音波発振子を周波数２８ｋＨｚ、出力１２００Ｗにて駆動しつつ３０分間攪拌したところ、顔料の沈降及び滞留は全く認められなかった。但し、超音波による発熱が顕著であったので、塗液タンク１を密閉すると共に、塗液タンク１の外面に設けた冷却管に温度５℃の冷却水を循環して冷却することで対処した。
【００２３】
＜比較例１＞
上記実施例１及び実施例２において用いたものと同一の外形で超音波発振子が設置されていない塗液タンクに、上記実施例１及び実施例２において用いたものと同じパールインキを同量投入し、常用の回転羽根式攪拌装置（ディスパー）を圧縮空気にて回転数１５０ｒｐｍで駆動しつつ３０分間攪拌したところ、塗液タンクの隅部に沈降した顔料の滞留が認められ、さらに塗液中には顔料の凝集粒子が認められて、もはや塗工には適さない状態であった。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の超音波発振子付き塗液タンクによれば、塗液タンク内の塗液の攪拌の偏りを防止でき、塗液中の顔料や固形添加物を凝集させたり沈降させたりすることなく、常に均一に分散させて濃度変化を防止でき、また凝集による粗大粒子の生成も防止して、印刷・塗工時において塗液を優れた品質に維持し、以て塗膜の濃度や物性が均一で欠陥のない高品質の印刷・塗工物を安定的に生産することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の超音波発振子付き塗液タンクの一例の横断面図である。
【図２】図１に示した超音波発振子付き塗液タンクの平面図である。
【図３】本発明の超音波発振子付き塗液タンクの他の一例の横断面図である。
【図４】図３に示した超音波発振子付き塗液タンクの平面図である。
【符号の説明】
１    塗液タンク
２    斜面
３    超音波発振子を接続した振動板
４    塗液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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