(57)【要約】シリコーン材料によるウェブの被覆だけでなく、前記ウェブの蒸発冷却が促進されるように、シリコーン流体からなる水系乳濁液を、冷却を要する印刷済みウェブに塗布するための装置および方法。ウェブへのシリコーン流体の塗布後に蒸発した水は、少なくとも１つの塗布具表面での濃縮によって回収されて、ウェブに再塗布され、それにより、ウェブのさらなる取り扱いおよび加工に必要な冷却および高い滑り特性の両方を与えるのに必要なシリコーン流体混合物の量を節約する。濃縮工程は、少なくとも１つの塗布具およびウェブの両方を包み込む小型のエンクロージャ内にウェブから蒸発した水を含み、場合により、少なくとも１つの塗布具内を流れる冷却媒体によって、前記冷却媒体、好ましくは水を有する前記少なくとも１つの塗布具を冷却することによって行われる。特定の実施形態では、蒸発した水を濃縮するだけでなく、被覆工程で生成された飛散するシリコーンミストを捕集し、流体塗布具に戻す。
2010523359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコーンを含む流体供給物と、前記流体を前記ウェブに移動させる塗布具と、を含む、ウェブを冷却するための装置であって、
前記塗布具は、冷却されており、かつ、ウェブとローラの接触領域近傍でエンクロージャによって少なくとも一部が囲まれているため、前記ウェブからの前記流体の蒸発時に、蒸発した流体が前記エンクロージャ内に残留して前記塗布具表面で濃縮される装置。
【請求項２】
前記流体が水をさらに含む、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記塗布具がローラである、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記ローラが冷却流体によって内部が冷却されたチルローラである、請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記流体がシリコーン／水乳濁液を含む、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記塗布具が一対のローラであり、前記一対のローラのうちの第１のローラが前記流体に接触し、前記一対のローラのうちの第２のローラが前記第１のローラに接触して、流体を前記第１のローラから前記ウェブに移動させる、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記ローラの表面が５Ｒａ以下の平滑度を有する、請求項３に記載の装置。
【請求項８】
前記ローラの表面が１Ｒａ以下の平滑度を有する、請求項３に記載の装置。
【請求項９】
前記ローラの表面が親水性である、請求項３に記載の装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの冷却された塗布ローラによって、加熱されたウェブに流体を塗布し、前記加熱されたウェブと前記少なくとも１つの塗布ローラとの接触領域のすぐ近傍における前記少なくとも１つの冷却された塗布ローラ表面での前記蒸発した流体の濃縮によって蒸発した流体の回収を促進するための方法であって、
前記ウェブがウェブ経路内を移動しており、
前記方法が、
ウェブとローラの接触時に前記冷却された塗布ローラによって前記ウェブに塗布するためのシリコーンおよび水を含む流体を供給する工程と、
冷却前記少なくとも１つの塗布ローラの内部を冷却する工程と、
前記ウェブ経路を、前記少なくとも１つの塗布ローラにおけるウェブとローラの接触領域の拡張された近傍内に収容し、それにより、濃縮による蒸発した流体の回収を促進するために、前記ウェブと共に移動する空気と蒸気の境界層を、前記少なくとも１つの冷却されたローラ表面の近傍に導く工程と、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の参照
本出願は、２００７年３月２３日に出願された米国仮特許出願第６０／９１９，８０２号に基づいて優先権を主張するものであり、その開示内容は参照によって本明細書に組み込まれるものとする。
【０００２】
技術分野
本発明は、移動しているウェブを冷却および被覆するための装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
ウェブの被覆、印刷および乾燥作業では、ウェブ自体あるいはウェブの１つまたは２つ以上の表面にすでに塗布されている濡れた被覆物（インクなど）の損傷を回避するために、多くの場合、ウェブが非接触で支持されることが望ましい。乾燥時に非接触でウェブを支持するための従来の構成の一つは、上下一組の水平のエアーバー(air bar)で、ウェブがその間を移動するものである。エアーバーから生じる熱風によって、ウェブは乾燥機内を移動する間に乾燥および支持される。
【０００４】
次いで、加熱されたウェブを冷却しなければならない。先行技術の装置は、伝導または対流によって冷却しているが、この方法は速すぎたり遅すぎたりするため、光沢の損失などの製品の品質問題、ウェブパスローラ上へインクの蓄積、あるいは、連続的な溶媒の蒸発による煙の発生が生じることがある。これらの問題を軽減する既存の方法は、追加あるいは大型のウェブ冷却設備のための資本コスト、あるいは、製造速度の低下を余儀なくされることによる生産性および効率の低下の点で、望ましくない出費を招いている。他の先行技術の装置は、最初に、伝導または対流ではなく液体の蒸発によってウェブを冷却することでウェブに利用可能な水分を残すことができ、それにより、例えば、印刷されたペーパー・ウェブ（巻き取り紙）の場合には、ウェブの収縮を最小に抑え、ウェブ中の静電気を最小にする。これは好都合な場合もある、というのは、ペーパー・ウェブは、オフセット乾燥機(offset dryer)では通常水分が２％未満になるまで乾燥してしまうため、室内空気からの水を吸収してその水分レベルを４〜６％に引き戻すからである。この室内空気からの水分の吸収は遅く、数時間または数日を要することがある、というのは、印刷された製品は通常、積み重ねられるかあるいはロール上に巻き付けられ、この形態では室内空気に曝される表面積が制限されるからである。水分の添加は、積み重ねまたは巻き付け前に液体の水源に直接接触させることで、より容易に達成することができる。そのようなシステムは、Ｗｅｋｏ社（接触ローラによる塗布）またはＥｌｔｅｘ社（スプレー塗布）から市販されている。
【０００５】
輪転(heat set web)オフセット平板印刷法で印刷されたウェブは、通常、印刷されたウェブをロールに巻き付ける前、あるいはより一般的には、本になる前の切断、折り畳みおよび積み重ね前に、水中での乳化およびウェブ表面への塗布のために、スリップ剤、例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）などのシリコーンオイルを必要とする。このスリップ剤は、インクのこすれおよびウェブ表面から、パスローラ表面、転写ベルト、折り畳み機(fold former)、ニップロールなどへの、あるいは、巻き付けられたウェブまたは摺本の向かい合う頁表面への裏移り（機械的移動）を食い止めるために、印刷されたウェブの操作特性を向上させる。シリコーンを塗布する現行法は、ほとんどの場合、事前の工程、すなわち、ウェブの冷却を必要とする。この冷却工程は、通常、１２０〜１５０℃の範囲の温度から室内の周囲温度に近い温度（約２５〜３５℃）で乾燥炉から放出されるウェブの温度を低下させる。水系シリコーン乳濁液の塗布は、通常、ウェブが一連の冷却されたローラ（チルローラ）との伝導性接触によって冷却された後に行われる。場合によっては、水で冷却されたローラへの伝導によって全てを冷却するよりもコストが低い蒸発冷却を巧みに利用するために、ウェブの温度がまだ上昇している間にシリコーンを塗布することもある。このごく最近の方法の公知の利点は、チルローラならびに下流のパスローラにインクを付着させない傾向を有する点である。そのような方法は、米国特許第５，４７１，８４７号に記載されている。ただし、これを熱いウェブに利用する場合、表面に塗布された溶液が、ウェブ温度、ライン速度およびウェブ重量のために必要とされる流入冷却負荷に応じて、蒸発により様々な量の水を損失するという不都合が生じる。そのため、高い流入ウェブ（乾燥機出口）温度、高いウェブ速度または大きいウェブ重量などのウェブ冷却にとって最も厳しい条件において所望の量の蒸発冷却を達成するために十分なシリコーン流体をウェブに塗布しなければならない。これにより、ウェブを冷却するために過剰なシリコーン濃縮流体が消費される結果となり、これは、消費されるシリコーン材料の点で費用がかかり、場合によっては、印刷されたインク表面の質に悪影響を与え、光沢の低下、流体の筋、または塗布された過剰なシリコーン材料による頁同士の貼り付きを生じさせる場合がある。
【０００６】
この問題に対する可能性のある解決法の一つが米国特許出願第２００４／０１７３１４９号に記載されている。これは、ウェブの調整要件に応じて「そのたびに条件を変えて(on the fly)」シリコーン濃縮物と水とを混合することについて開示している。しかし、典型的な印刷室の作業では、実際の製造条件下でそのようなシステムを組み立てかつ安定した状態に維持することは難しい、というのは、シリコーンの塗布量を監視するためのフィードバック制御手段は実用的ではなく、先験的根拠に基づく「処方」型の組み立ては、速度、温度、ウェブ重量および紙の種類における各製造のばらつきのために、試験、調整および制御計画を必要とするからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，４７１，８４７号明細書
【特許文献２】米国特許出願第２００４／０１７３１４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、これらの欠点および他の欠点を実質的に克服するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
先行技術の問題は、冷却剤が流れる内部経路を有する少なくとも１つの塗布ローラによってシリコーン／水乳濁液をウェブに塗布するための装置および方法を提供する本発明によって克服される。上記装置および方法では、前記ウェブに塗布された前記乳濁液からの水の少なくとも一部を蒸発させ、次いで、前記ウェブと前記少なくとも１つのローラとの接触領域のすぐ近傍で前記冷却された少なくとも１つの塗布具表面で濃縮させる。特定の実施形態では、エンクロージャまたは気化室内に接触領域の前記近傍を収容するなどの二次的な封じ込め手段によって前記蒸発した水をさらに回収してもよい。いくつかの実施形態では、前記エンクロージャは、少なくとも１つの冷却された塗布具および塗布具の直後のウェブ経路の少なくとも一部を完全に包囲する。特定の実施形態では、濃縮された水蒸気は、塗布具供給用シリコーン／水貯留槽に戻され、塗布具用貯留槽内のシリコーン濃度を維持するために本質的に再利用される。好ましい実施形態では、蒸発した水を、冷却された少なくとも１つの塗布ローラにおけるウェブとローラの接触領域のすぐ近傍で急速に濃縮させる。従って、蒸発およびその後の濃縮プロセス工程に「自動調整」機能があるため、単一の濃度のシリコーン／水混合物を使用してもよい。例えば、流入温度、速度またはウェブ重量の上昇により、蒸発に伴う熱いウェブの熱負荷が上昇する場合、上記先行技術に教示されているように、ウェブに塗布されたシリコーン乳濁液から、さらに水が蒸発する。ただし、冷却された少なくとも１つ塗布具表面で前記蒸発した水を捕集および濃縮する手段を提供する本発明の新規な特徴を利用する場合、この高い蒸発冷却負荷へ適合させるために初期のシリコーン混合物を希釈する必要はない。従って、より少ない蒸発冷却を求める条件およびより多い冷却を求める条件に、「受動的」に対処することができる。すなわち、塗布プロセスを安定させて様々なウェブ熱負荷要件に適合させるために検出および制御システムを設ける必要はない。従って、一定で最小の量のシリコーン濃縮物を本発明の塗布具に供給し、ウェブ上に被覆される常に最適レベルのシリコーンオイルを得、さらなる下流の加工を強化してもよい。
【００１０】
特定の実施形態では、例えば、水とシリコーンオイルの混合物を含む供給皿からの液体を、少なくとも１つの塗布ローラでペーパー・ウェブなどのウェブに塗布する。ウェブからの熱によって水の少なくとも一部を蒸発させ、生じた水蒸気を、エンクロージャまたは気化室によって少なくとも１つの塗布ローラを直接取り囲む体積内に封じ込める。ここで、塗布ローラは、ローラ表面でのインク固形物などの汚染材料の蓄積を回避しながら、濃縮による前記塗布ローラ表面での蒸発した水の回収を促進するために、冷却媒体、好ましくは水によって、好ましくは１０〜４０℃の範囲の温度に内部が冷却されている。本発明のさらなる目的は、先行技術の塗布ローラの機能によって生じるシリコーンミストを減少および回収することである。そのようなミストは、ウェブが塗布ローラ表面の接線から離れ、分離して飛散する流体の索(ligament)を生成する位置での液膜の分裂によって生じることが知られている。飛散したシリコーンミストは、通路や階段などを滑りやすくするため、安全上の問題として印刷室環境にとって大きな問題となり、また、熱乾燥プロセスにおいて汚染の防止に使用される再燃焼装置などの特定の加工設備を詰まらせる傾向がある。そのような索の生成およびミスト粒子への分離は、シリコーン乳濁液からの水の蒸発によって促進され、特にウェブが前記シリコーン乳濁液によって冷却される場合には、より粘凋となる。本発明の冷却された塗布具の濃縮機能は、前記冷却された少なくとも１つの塗布ローラによって分裂している膜のすぐ近傍の位置での水の直接回収によって、ミストの生成傾向を排除または大きく減少させる役割を担う。そのような即時濃縮による水の回収は、冷却された塗布ローラの塗布具とウェブとの接触領域で、２０００〜６０００ｋｇ／ｈｒ・ｍ2の範囲の水の濃縮流動速度および１０〜５０ｋＷ／ｍ2・℃の範囲の熱伝達率を測定することで、発明者らによって監視されている。そのような高い伝達率は、現在のチルロール熱伝達法よりもほぼ２桁以上も大きい。流動速度は、蒸気凝縮交換器の表面設計に見られる速度範囲であり、これは、本発明における少なくとも１つの塗布ローラへの水の移動の機構を示している。さらに、ニップ領域に生成し得るあらゆるミストを回収することができる。なぜなら、ミストは、前記気化室の内面に封じ込められており、前記冷却された少なくとも１つの塗布ローラおよび少なくとも１つのシリコーン供給皿の周囲の濡れた少なくとも１箇所の表面での物理的接触によって回収されるからである。特定の実施形態では、エンクロージャ内のさらなる冷却されたローラによってさらなる表面積および冷却エネルギーが得られ、水蒸気およびシリコーンミストの回収が最大となる。特定の実施形態では、水分がウェブに添加される。すなわち、塗布装置での処理後に、さらなる水がウェブと共に残存して蒸発しない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、従来のシリコーン／水塗布具の概略図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係るシリコーン／水塗布具の概略図である。
【図３ａ】図３ａは、本発明の一実施形態に係る乾燥機の下流に示されているシリコーン／塗布具の概略図である。
【図３ｂ】図３ｂは、本発明の別の実施形態に係る乾燥機の下流に示されているシリコーン／塗布具の概略図である。
【図４ａ】図４ａは、ウェブとロールとの接触面における物理的現象の概略図である。
【図４ｂ】図４ｂは、本発明の一実施形態に係る移動しているウェブの両側に位置する塗布具を示す概略図である。
【図４ｃ】図４ｃは、本発明の一実施形態に係る転写ロールを含む塗布具の概略図である。
【図４ｄ】図４ｄは、本発明の一実施形態に係る換気装置を有する塗布具エンクロージャの概略図である。
【図５Ａ】図５Ａは、冷却およびシリコーン処理機能を示すグラフである。
【図５Ｂ】図５Ｂは、冷却およびシリコーン処理機能を示すグラフである。
【図６】図６は、冷却およびシリコーン固形物の形成を制御するための先行技術の解決法を示すグラフである。
【図７】図７は、要求される総流体量および本発明に係る混合物中のシリコーン固形物に対するウェブ冷却負荷を示すグラフである。
【図８Ａ】図８Ａは、本発明に係る下方に移動するウェブを有する塗布具エンクロージャの概略図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、本発明に係る上方に移動するウェブを有する塗布具の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本方法には２つの主要件がある。すなわち、図５の上のグラフによって表されているウェブ冷却要件と、図５の下のグラフによって表されているウェブ表面への特定の量のシリコーン塗布要件である。冷却要件は、温度と紙重量の関数として変化し、シリコーン固形物塗布要件は、表面特性によって決定され、所与の種類の印刷製造においてほぼ一定である。高い熱負荷において十分なウェブ冷却を与えるために（第１のグラフのＸ軸）、より多くの流体が必要となる。他方、スリップ剤として表面処理に必要とされるシリコーンの量には、ウェブ冷却負荷に伴う変化はない（第２のグラフ）。従って、冷却要件を満たすための第１の機能を実行する場合、最終状態で、過剰または非常に少量のシリコーン材料がスリップ剤として表面処理のために塗布されていると思われる。というのは、塗布された初期の流体中のシリコーン固形物の大部分がウェブ表面に残留する、すなわち、水の場合のように蒸発しないからである。従って、当業者は、最少量の総流体量が塗布される場合、すなわち、最小限の冷却（および水分の添加）が必要とされる場合、スリップ剤として表面処理を行うために十分なシリコーンオイル濃度を有するシリコーン／水流体混合物によって本方法を実施せざるを得ないであろう。しかし、例えば、流入ウェブ温度および／またはウェブ重量が高いために冷却負荷が上昇する場合には、冷却のためにさらなる流体が必要となり、スリップ剤として機能させるために必要な量と比較すると過剰なシリコーンオイルが必要となる。これは、シリコーンオイルの浪費であり、実際のところ、印刷された材料の品質および外観を低下させることもある、というのは、過剰なシリコーン固形物は、光沢を減少させ、インク表面に筋を有する外観を生じさせることが知られているからである。従って、最終製品に塗布されるシリコーン固形物の正味量を変えずに、必要とされる冷却負荷に従って水を塗布することが望ましい。
【００１３】
米国特許出願公開第２００４／０１７３１４９Ａ１号は、図５に示されている問題の克服が困難な混合機能を教示している。所望の水分の添加に伴って冷却要件が増加するため、シリコーン固形物の最終製品への正味塗布量が本質的に一定になるようにシリコーン／水混合物中のシリコーンオイルの濃度を低下させることがこの手法の目的である。この概念は、図６のグラフに表されている。図６の第１のグラフは図５のグラフと同じであるが、この場合、第１のグラフによれば総流体要求量が増加しているため、流体混合物中のシリコーン含有量を減少させるために制御手段が追加されている。すなわち：
総流体量×シリコーン固形物濃度＝一定  
実際には、この機能を安定な信頼できる方法で実行することは難しい、というのは、この機能には、さらなる混合手段、検出器および制御および／または想定される流入ウェブ温度およびウェブ重量の各印刷条件に合わせた水／シリコーン混合物に関する規定の処方が必要となるからである。実際には、オペレータは、一般に、制御ハードウェアおよび／または混合物処方の制御を欠くことによるばらつきおよび不安定性を補うためにいくらか過剰なシリコーンをさらに塗布する場合もある。
【００１４】
本発明は、ウェブによって蒸発した水を回収することによって、様々な蒸発に伴う負荷に受動的に応答する手段を提供する。冷却負荷要件が増加するにつれて、上述のようにさらに水を蒸発させなければならないが、水蒸気を捕集および濃縮するために設けられている手段を利用する場合、増加した冷却要件の多くは、回収された水によって補われる。従って、初期のシリコーン／水乳濁液供給物からの必要とされる総流体量は、先行技術の場合の図６の上のグラフと比較して、図７の上のグラフに示されているように、より一定に近い。従って、オペレータは、シリコーン材料の浪費を非常に少なく抑えかつ印刷された製品の良好な外観品質を保ちながら一定のシリコーン濃度供給混合物を利用することができる。
【００１５】
まず図１を参照すると、シリコーン／水混合物からなる流体を熱いウェブ１０へ移動させるための従来の塗布具が示されている（ウェブの移動は（図示のように）上方、下方または水平方向のいずれであってもよい）。（ウェブ１０は、インクで印刷された後、空気浮上乾燥機などの熱風乾燥機で乾燥されている通常は紙からなる材料ウェブである）。ウェブが蒸発によって冷却されるにつれて、熱、蒸気およびシリコーンミストが発生する。蒸気およびシリコーンミストは、直接回収されない。すなわち、それらは通常、周囲に放出されるか、乾燥機（図示せず）内に吸い込まれるか、あるいは、その両方である。これは、濃縮物およびミストによる汚染に起因する問題を引き起こし、部屋の中の塗布具近傍の表面、あるいは乾燥機自体の中で、液だれ、材料の蓄積および腐食を生じさせる。特に懸念されることは、シリコーンミストが乾燥機内に吸い込まれることである。乾燥機では、最終的にその排気物が再燃焼装置内で処理される。そのようなシリコーンの取り込みは良く知られている保守問題であって、シリコーンの蓄積やそのような再燃焼装置で使用される熱回収交換器の詰まりが生じて、熱回収交換器による必要な排気流の処理ができなくなる。
【００１６】
図２は、塗布具（アプリケータ）エンクロージャ１２内での熱、蒸気およびシリコーンミストの捕集、および場合により再利用のために捕集された材料の回収などによってこれらの問題に対処する本発明の実施形態を示す。従って、シリコーン／水供給物は、封じ込め容器１３に供給され、ローラなどの塗布具１４は、塗布具表面の一部が容器１３内の流体と接触するように配置される。塗布具１４は、例えば、好適な冷却液体（例えば、水）を塗布具の内部に供給することによって、場合により冷却してもよい。この冷却液体を、塗布具内の内部流路および好適な配管を通して再利用してもよい。また、塗布具１４は、フレーム溶射またはスパッタリング法によって金属表面に塗布される親水性被覆などの、湿潤性を強化するため、あるいは、インク固形物の付着に対する耐性を向上させるための表面処理を含んでいてもよい。好適な被覆は、当業者には周知であり、Racine Flame Spray, Inc.などから市販されている。好ましい実施形態では、十分な湿潤およびインク耐性のために、好ましくは５．０Ｒａ未満、最も好ましくは１．０Ｒａ未満の非常に滑らかな表面に仕上げられたクロム表面処理が使用される。
【００１７】
塗布具１４がシリコーン／水混合物と接触すると、混合物の一部が塗布具の表面に運ばれ、次いで、塗布具１４の回転に伴ってウェブ１０に塗布される。塗布具１４の回転方向は特に制限されず、塗布具１４は、ウェブの移動方向あるいはウェブの移動とは逆方向に回転することができる。ウェブを取り扱う当業者は、前記塗布具前後の印刷(press)ライン構成要素の全体配置に最も適合させるために、上方または下方のどちらか一方向の、実質的に垂直なウェブの移動方向を好むかもしれない。実質的に上方に移動しているウェブでは、ウェブの移動とは逆の回転によって、一般に、ローラ１回転あたり、ウェブの移動方向への回転よりも多くのシリコーン／水混合物をウェブに塗布することができる。逆に、実質的に下方に移動しているウェブでは、ウェブの移動とは逆の回転によって、一般に、ローラ１回転あたり、移動方向への回転よりも少ないシリコーン／水混合物をウェブに塗布することができる。塗布ローラの回転速度によって決定される塗布ローラの表面速度は、ウェブ速度よりもはるかに遅い。ローラ表面速度とウェブ速度との比は、通常０．００１〜０．０３の範囲であるが、さらに広い範囲も可能である。塗布具１４を駆動させるために可変速モーターを使用して、所望の量のシリコーンをウェブに塗布することができる。また、シリコーンをウェブの両側に同時に塗布する場合には、各塗布ローラのローラ速度を独立に制御し、オペレータがウェブの片側に対してより多いまたはより少ないシリコーンを他方側に塗布するように制御できることが好ましい。
【００１８】
塗布具１４は、蒸発時にウェブから発生する蒸気および水蒸気を含むように、完全にあるいは実質的にエンクロージャ１２内に収容されていることが好ましい。従って、冷却された塗布具１４は、蒸気および水蒸気を濃縮するための表面または基板を提供し、濃縮物およびシリコーンミストを容器１３に戻す。
【００１９】
図３ａは、シングルまたはマルチゾーン乾燥機１５内の乾燥後のウェブライン配置における塗布具を示す。図示の実施形態では、乾燥機１５から出たウェブ経路は下方に向けられているが、本発明は下方に限定されない。乾燥機１５内の雰囲気は、第１に乾燥機出口ローラ２１に取り付けられた煙用トンネル１６からなる密閉エンクロージャによって、第２に塗布具エンクロージャ１２によって、ウェブを冷却しかつウェブに表面処理（例えば、スリップ剤）を与えるためにシリコーン／水混合物を塗布するプロセスで発生した水蒸気およびシリコーンミストから分離されている。主要チル（冷却）ローラ２１は、ウェブを冷却するために、煙用トンネル１６（主要チルローラ２１のための冷却剤接続／調節制御ユニットは図示せず）の出口に配置することができる。チルローラ２１への冷却剤供給温度は、通常１５〜５０℃の範囲であり、２０〜３５℃の範囲が好ましい。図示の実施形態では、２つのシリコーン／水塗布具１４、１４’が使用され、塗布具１４、１４’は、それぞれがローラであり、それぞれの供給容器１３、１３’に連結している。シリコーン／水混合物は、好適な供給源からのシリコーン／水供給物を受け入れるサンプタンク１８と流体連結している再循環ポンプ１７を含む循環システムによって、容器１３、１３’に供給される。容器１３、１３’内の過剰のシリコーンは、図示のサンプタンクに戻すことができる。塗布具ローラ１４、１４’は、供給ライン２５、２５’を通して冷却剤供給流を受け入れる。冷却剤の流れはロータリーユニオンを通してローラ１４、１４’に供給される。チルロール設計の当業者に周知であるように、ローラ１４、１４’の円筒殻への良好な流体熱移動を促進するために、ローラ１４、１４’内には内部流路が設けられている。冷却剤再循環ライン２６、２６’は、使用済みの冷却剤を主要冷却剤再循環ラインに戻す。塗布具ローラ１４，１４’への冷却剤供給温度は、通常１０〜４０℃の範囲であり、１２〜２５℃の範囲が好ましい。ウェブをさらに冷却するために、複数のチルローラを塗布具の下流に配置することができる。当業界で公知なように、冷却剤の供給および再循環は、冷却剤調節制御ユニット１９、１９’と共に、各ローラに好適な冷却剤を供給する役割を担う。
【００２０】
図３ｂは、乾燥機から出たウェブ経路が上方に向けられていること以外は図３ａの実施形態と同様のシングルまたはマルチゾーン乾燥機１５内の乾燥後のウェブライン配置における塗布具を示す。
【００２１】
従って、上記実施形態では、水およびシリコーンオイル混合物を含む供給物からの液体は、例えば、少なくとも１つの塗布具によってウェブに塗布される。ウェブからの熱は、水の少なくとも一部を蒸発させ、生じた水蒸気は、エンクロージャによって、少なくとも１つの塗布具を直接取り囲む体積内に封じ込められる。少なくとも１つの塗布具は、冷却媒体（好ましくは水）によって好ましくは１０〜４０℃の範囲内の温度に内部が冷却されるが、塗布具表面でのインク固形物などの汚染材料の蓄積を回避しながら濃縮による塗布具表面での蒸発した水の回収を促進するためには１２〜２５℃の範囲が好ましい。さらに、ウェブが塗布ローラ表面の接線から分離する位置における液膜の分裂により生じるような、塗布具の機能によって発生するシリコーンミストを回収することができる。ミストは、湿潤による濃縮された水との物理的な接触によって封じ込めおよび回収される。図４ａに示すように、水蒸気およびシリコーンミストの回収を最大にするように、エンクロージャ内のさらなる冷却されたローラを使用して、濃縮および冷却エネルギーのためのさらなる表面積を得ることができる。
【００２２】
図４ｂは、ウェブの両側であってエンクロージャまたは気化室内にさらなる凝縮用塗布具を有する実施形態を示す。図４ａに示すように、複数対の第１および第２のローラは、密接に接触していてもよく、あるいは、ローラ間の全長においてウェブから水を蒸発させる時間をより長く設けるために離れていてもよい。シリコーン流体は、例えば、第１の塗布具１４ａとの液膜接触によって、第２の塗布具１４に直接塗布される。図４ａの実施形態に示されているように、濃縮および湿潤現象によって水蒸気およびシリコーンミストを回収する手段を提供するために、各対の第１および第２の塗布具はどちらも内部冷却剤流などによって冷却される。
【００２３】
図４ｃは、洗浄性を向上させるための転写ロールが設けられた実施形態を示す。冷却された受け皿付塗布具１４は、回転によって流体を受け皿から運び出し、流体を転写ロール２４に移動させるが、ウェブ１０とは直接接触しない。受け皿付塗布具１４によって運ばれる流体は、転写ロール２４への移動前に塗布具表面との接触により冷却される。転写ロール２４は、好ましくは、その周囲に運ばれる流体の量を増大させるために表面処理されている。この処理は、好ましくは、アニロックス（ａｎｉｌｏｘ）ローラに施されているような、ローラ２４の表面におけるマクロ孔またはポケットの形態である。マクロ孔は、ローラ表面を低温に維持するために過剰な流体を保持すると同時に、流体の一部のみをウェブに移動させる。従って、転写ロール２４は、ローラ内部に冷却剤用流路を必要とせずに図４ｂの上記凝縮用ローラの濃縮機能を促進することができる冷却された表面を効果的に有する。この転写ロール設計によって、冷却剤ラインを取り外すことも流体充填ローラの重量に対処することもなく、容易にローラを取り外して洗浄することができる。
【００２４】
図４ｄは、エンクロージャ１２内に換気装置が含まれている実施形態を示す。換気装置は部屋または乾燥機エンクロージャに直接接続されていないが、米国シーダーラピッズのIowa Distributing Inc.から市販されているAir King濾過装置などのミスト除去装置を含む。この特徴は、水分の回収およびミストの捕集の制御にさらなる柔軟性を提供する。水蒸気およびシリコーンミストの少なくとも一部は、塗布具エンクロージャ１２からの調整空気流を取り出して、濾過装置３０内にその流れを通すことによってエンクロージャ１２から除去される。その際、濾過装置からの空気は、有害な汚染物質を含まないので、部屋または乾燥機補給用吸気口への補給空気のために使用してもよい。空気流は、より多いまたは少ない流れを取り出すための空気流ダンパー３１および換気扇３２（または可変速送風機）によって調整することができる。空気流は、上述のように、ウェブ１０から蒸発した水を含み、従ってウェブ１０へ塗布されるシリコーンオイルの好適量とは無関係に水分を調整するためのさらなる手段を提供する。例えば、塗布されるシリコーンオイルの量を変えずに冷却または紙への水分の添加のためにより多量の水をウェブに塗布することが望まれる場合には、塗布具エンクロージャ１２からより少ない空気流が取り出され、それにより、冷却された少なくとも１つの塗布具の表面での濃縮によってより多量の水が回収され、次いで、ウェブに塗布される。逆に、より少ない水がウェブ１０に塗布される場合には、より多量の空気流が塗布具エンクロージャ１２から取り出され、それにより、塗布されるシリコーンオイルの量を変えずに、冷却された少なくとも１つの塗布具および少なくとも１つの濃縮用ローラ表面での濃縮に利用可能な水蒸気の量を減少させる。
【００２５】
上述のように、シリコーンミストが部屋または乾燥機に漏れるのを防止するために、シリコーン塗布ローラエンクロージャの換気を行うことが望ましい。また、上述のように、冷却された塗布ローラ表面でのウェブとローラとの接触領域のすぐ近傍で、シリコーン／水からの発生した蒸気の迅速な回収を促進することが望ましい。図８Ａは、実質的に下方に移動しているウェブの好ましい配置を開示しており、この配置は、ウェブの運動を利用して所望の流路内の空気の流れを促進させ、また、ロールとウェブとの接触領域の直後の体積を囲い込むものであり、ウェブ経路方向に沿った距離は２００ｍｍ以下である。当業者に公知なように、空気の境界層は、流体の粘性および流体の全容積(bulk volume)に対する前記表面の移動によって生じた剪断力により、ウェブなどの移動している表面に追随する。従って、ウェブは、前記空気に運動エネルギーを与える原動力を提供し、前記空気を図８Ａの塗布具エンクロージャの上部に流れ込ませる。ウェブとローラの接触領域では、前記境界空気は、ローラが前記境界流に対するダムとして効果的に機能するため、下方へのさらなる前進が防止される。図８Ａの上部エンクロージャがなければ、境界空気の前記流れは、主にローラの上方で室内に消散し、シリコーンミストを含んでいる可能性のある前記空気の少なくとも一部は、乾燥機出口ウェブスロットに戻ってしまい、上で述べた望ましくない結果を生じさせることもある。図８Ａの上部エンクロージャは、受動的に（空気を移動させるための送風機または他のさらなる機械装置を使用せずに）前記空気をローラの上方に案内しかつ前記空気をシリコーン受け皿を超えて受け皿の下の位置まで下方に導き、それによりシリコーンミストが乾燥機出口開口部に向かって上方に戻る可能性を防止する手段を提供する。この上部エンクロージャは、移動している境界層の運動エネルギーを利用して、ローラおよびシリコーン受け皿の周りでかつ、塗布具アセンブリの下方の空気を、乾燥機出口から離れるように受動的に導くための流路を創り出す。
【００２６】
ウェブとローラの接触領域内およびその直下では、接触領域にある熱いウェブに移動したばかりのシリコーン／水流体に含まれている水の蒸発によって生じた蒸気の捕集を最大にすることが望ましい。上述のように、冷却された塗布ローラは、急速な濃縮によって前記蒸気を水として回収するために準備された表面を提供する。図８Ａの下部バッフルは、前記バッフルとウェブとの間に迷路型シールを創出し、ウェブ、塗布ローラ、受け皿、受け皿内の流体、下側エンクロージャおよび前記バッフルによって囲まれた体積を画定する。従って、熱いウェブから発生した蒸気は囲い込まれ、受け皿および前記バッフルの冷たい表面で濃縮される。前記濃縮された蒸気を捕集し、水としてシリコーン供給源に戻すために、シリコーン貯留皿および前記バッフルの下に補助受け皿が配置されている。
【００２７】
図８ｂは、上方に移動するウェブに好適な実施形態を示す。上述のように、移動しているウェブによって空気の境界層が運ばれるが、この場合、前記ウェブは、ウェブとローラの接触領域に向かって上方に移動する。ここでも、ローラは、前記ウェブとローラとの接触領域を超えて前記境界空気が通過するのを防止するダムとして機能する。前記空気が乾燥機の出口に戻る方向に散逸することを防止するために、外側エンクロージャは、移動している境界層の運動エネルギーを利用して、シリコーン受け皿の下方および周りでかつ、塗布具アセンブリの上方の空気を、乾燥機出口から離れるように受動的に導くための流路を創り出す。上部エンクロージャは、前記エンクロージャとウェブの間に迷路型シールを提供し、ウェブ、塗布ローラ、受け皿、受け皿内の流体、および前記上部エンクロージャによって囲まれた密閉体積を創り出す。従って、熱いウェブから発生した蒸気を囲い込み、ローラの冷たい表面で濃縮させ、それにより、前記蒸気を回収してシリコーン供給源に戻す。
【符号の説明】
【００２８】
１０  ウェブ
１２  塗布具エンクロージャ
１３、１３’  封じ込め容器
１４、１４’  塗布具（アプリケータ）
１５  マルチゾーン乾燥機
１６  煙用トンネル
１７  再循環ポンプ
１８  サンプタンク
１９、１９’  冷却剤調節制御ユニット
２１  主要チルローラ
２５、２５’  冷却剤供給ライン
２６、２６’  冷却剤再循環ライン
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【国際調査報告】
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