(57)【要約】【課題】エクストル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。【解決手段】横段縞の発生原因となるウェブの異常な振動を選択的に検出し、異常を知らせることにより、横段縞の発生した状態のポリオレフィン塗被紙の発生を最小限にとどめることができる。異常な振動の位相を検出し、ウェブの張力を振動が減衰する位相で制御する方法と、異常な振動の位相を検出し、異常な振動の発生部位に逆位相の音響を発生する方法により、クーリングロールからのポリオレフィン樹脂塗被紙の剥離を良好にして横段縞の発生を防ぐことができる。【選択図】  図１
2005047091.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱ラミネーション工程を有する画像記録材料の製造方法であり、溶融したポリオレフィン樹脂をエクストルージョン型のダイで押し出して形成した溶融樹脂カーテンをクーリングロールとウェブで挟み込み、樹脂が冷却され、剥離ロールにより、クーリングロールと樹脂面が剥離される部分において、音響記録を行い、音響を波長スペクトル変換することにより、ウェブの異常な振動を検知し、異常を知らせる装置を熱ラミネーション工程に付帯することを特徴とする画像記録材料の製造方法。
【請求項２】
熱ラミネーション工程を有する画像記録材料の製造方法であり、溶融したポリオレフィン樹脂をエクストルージョン型のダイで押し出して形成した溶融樹脂カーテンをクーリングロールとウェブで挟み込み、樹脂が冷却され、剥離ロールにより、クーリングロールと樹脂面が剥離される部分において、音響記録を行い、音響を波長スペクトル変換し、波長スペクトルの時間変動から、ウェブの異常な振動の時間位相を検出し、張力調整装置により、異常振動を減衰させる位相の張力変動をウェブに与えることを特徴とする画像記録材料の製造方法。
【請求項３】
熱ラミネーション工程を有する画像記録材料の製造方法であり、溶融したポリオレフィン樹脂をエクストルージョン型のダイで押し出して形成した溶融樹脂カーテンをクーリングロールとウェブで挟み込み、樹脂が冷却され、剥離ロールにより、クーリングロールと樹脂面が剥離される部分において、音響記録を行い、音響を波長スペクトル変換し、波長スペクトルの時間変動から、異常な振動の時間位相を検出し、異常振動発生部分に対して、異常振動と逆位相の音響を音響発生装置から発生させることを特徴とする画像記録材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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ルージョン型溶融樹脂塗布による画像記録材料の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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。また、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ル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と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（プレスロール）を用いてウェブと溶融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。また、樹脂の不透明度、白色度を上げるために炭酸カルシウムまたは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予め製造し、これを適切な希釈樹脂で希釈し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。また、これら充填剤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】
これらのことから、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、わずかず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。また、高分子構造中に、低分子成分の物質が存在する場合、空気界面に低分子成分が移動するブリードアウトと呼ばれる現象が起こることが知られている。
【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。また、発生を来すのは、（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充分であった。
【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樹脂塗被紙が剥離される時に均一でかつスムース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】
ゆえに、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、横段縞を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ないのが現状であった。
【００１０】
かかる問題の解決手段として、従来技術として、剥離むらの発生原因である異常な振動であるバタツキを検知して、ウェブの張力を調整する手段が開示されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、この方法では、機械的な可動部分の多数存在するラミネータ装置における剥離むらを発生させるバタツキのみの検出を行うことが難しく、剥離異常のない場合に、張力調整動作が誤動作するなどの問題を抱えているのが現状である。
【００１１】
【特許文献１】
特開平７−２５６７２３号公報
【００１２】
【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言えることではあるが、本発明では、特にエクストルージョン型溶融樹脂塗布による画像記録材料の製造方法において、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。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、熱ラミネーション工程を有する画像記録材料の製造方法であり、溶融したポリオレフィン樹脂をエクストルージョン型のダイで押し出して形成した溶融樹脂カーテンをクーリングロールとウェブで挟み込み、樹脂が冷却され、剥離ロールにより、クーリングロールと樹脂面が剥離される部分において、音響記録を行い、ウェブの異常な振動を、音響を波長スペクトル変換することにより検知し、異常を知らせる装置を熱ラミネーション工程に付帯することを特徴とする画像記録材料の製造方法により、目的が達成される。
【００１４】
本発明は、熱ラミネーション工程を有する画像記録材料の製造方法であり、溶融したポリオレフィン樹脂をエクストルージョン型のダイで押し出して形成した溶融樹脂カーテンをクーリングロールとウェブで挟み込み、樹脂が冷却され、剥離ロールにより、クーリングロールと樹脂面が剥離される部分において、音響記録を行い、ウェブの異常な振動を、音響を波長スペクトル変換することにより検知し、波長スペクトルの時間変動から、異常な振動の時間位相を検出し、張力調整装置により、振動を減衰させる位相の張力変動をウェブに与えることを特徴とする画像記録材料の製造方法により、目的が達成される。
【００１５】
本発明は、熱ラミネーション工程を有する画像記録材料の製造方法であり、溶融したポリオレフィン樹脂をエクストルージョン型のダイで押し出して形成した溶融樹脂カーテンをクーリングロールとウェブで挟み込み、樹脂が冷却され、剥離ロールにより、クーリングロールと樹脂面が剥離される部分において、音響記録を行い、ウェブの異常な振動を、音響を波長スペクトル変換することにより検知し、波長スペクトルの時間変動から、異常な振動の時間位相を検出し、異常振動発生部分に対して、異常振動と逆位相の音響を音響発生装置から発生させることを特徴とする画像記録材料の製造方法により、目的が達成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下に、冷却ロール清掃方法及び装置に関して、実施態様の詳細を述べる。
本発明においては、横段縞の発生原因となるウェブの異常な振動を選択的に検出し、異常を知らせることにより、横段縞の発生した状態のポリオレフィン塗被紙の発生を最小限にとどめることができる。異常な振動の位相を検出し、ウェブの張力を振動が減衰する位相で制御する方法と、異常な振動の位相を検出し、異常な振動の発生部位に逆位相の音響を発生する方法により、クーリングロールからのポリオレフィン樹脂塗被画像記録材料の剥離を良好にして横段縞の発生を防ぐことができる。
【００１７】
本発明は、（１）横段縞の発生原因となるウェブが異常振動を発生する部位の振動を音響記録し、（２）記録された音響の波長スペクトルの経時変動により、異常振動の発生を検知し、（３）異常振動の時間位相を検出し、（４）振動に対して逆位相となるウェブの張力制御あるいは音響出力を行うシーケンスとなる。
【００１８】
異常振動を発生する部位の振動を音響記録する方法としては、マイクロフォンが一般的である。周波数特性は、通常は可聴音の範囲で十分であり、５０Ｈｚ〜１５ｋＨｚの範囲の一般的な性能のもので十分である。雑音防止の点では、指向性のあるタイプが好ましい。
【００１９】
音響記録方法としては、リアルタイム制御の観点で、マイクロフォンの音響をデジタルデータにエンコードして処理する方法が好ましい。通常は、パーソナルコンピュータを用い音響入力端子に接続したマイクロフォンの音響を即座にデジタルデータに変換して、リアルタイム処理を行う方法を採用するのが、好ましい構成である。
【００２０】
記録された音響の波長スペクトルの経時変動により、異常振動の発生を検知する方法としては、デジタルデータを数ｋＨｚ〜数十ｋＨｚ程度のサンプリング周期で音響波長スペクトルデータを生成し、リアルタイムでフーリエ変換を行いパワースペクトルを得る。パワースペクトルは数秒の間隔で、スペクトル比較を行い、異常振動に起因する異常音を監視する。異常音の発生により、パワースペクトルが変動を来したことを検出することにより、異常振動が発生したものと判断する。
【００２１】
異常振動の時間位相を検出する方法としては、パワースペクトルから得られた異常振動の周波数をリアルタイムスケールとして再構成するシーケンスを挙げることができる。
【００２２】
振動に対して逆位相となるウェブの張力制御あるいは音響出力を行うシーケンスとしては、前段で得られた時間位相スペクトルから、張力制御あるいは音響出力の遅れ時間を考慮して、逆位相となる出力スペクトルを構成して、張力制御あるいは音響出力を行い、同時に異常振動の抑制効果を、異常振動検出のシーケンスで確認を行い、必要に応じて、張力制御あるいは音響出力にフィードバックする。
【００２３】
音響出力に使用する出力装置としては、音響スピーカを使用するのが好ましい。十分な音響主力と周波数特性を備えたものが好ましく、異常音検知部に直接出力が漏れない出力指向性を有するか、音響隔壁を有するものが好ましい。
【００２４】
本発明における張力制御とは、通常、ラミネータ装置のウェブの搬送性を調整するために行われる張力制御に加えて、異常振動と逆位相の張力変動出力を行い、異常振動を抑制する効果を有する制御を指す。具体的な手段としては、ウェブの張力制御が行える方法であれば特定されないが、駆動される２本のロールに関して独立して駆動速度制御を行い、ロール間の張力を調整する方法や、２本のロールの間に、ロール軸が浮動するロールをウェブに押し当てる形で接して、軸の浮動による変位、つまりウェブへの押し込み圧を変動できる構造として、２本のロール間の張力を調整する方法が挙げられる。
本発明の画像記録材料の製造方法は、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画像記録材料に有用に適用できる。
【００２５】
【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。
【００２６】
図１に本発明に用いるエクストルージョン型の溶融樹脂塗布装置の概略図を示す。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、エクストル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、プレスロール５とク−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、バックアップロール４とプレスロール５の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。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。剥離に際する異常音を検知する異常音検知センサー１２により、音響入力がなされて、異常音の発生を監視する。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、通常は、搬送性を良好に保つためのウェブの張力調整を行う。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を設置する。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。異常音の発生を検知した場合には、かかる張力調整機構により、ウェブに異常振動の逆位相の振動を与えるように張力調整を行う。
【００２７】
次に、異常音の検出および逆位相スペクトル生成のシーケンスを示す。異常音検出部としては、２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの周波数特性を持つ指向性型のマイクロフォンを用いた。音響記録方法としては、マイクロフォンをＰＣ−ＡＴ機（ＯＳ：ＷｉｎｄｏｗｓＸＰ）は、アナログ音響信号を８９ｋＨｚのサンプリング周波数でデジタルエンコードするインターフェースボードで、デジタルデータにエンコードし、サンプリング周波数と同じ８９ＫＨｚでフーリエ変換をハードウェア上で実行できるモジュールでパワースペクトルを生成する。パワースペクトルデータは、１秒間隔でスペクトル比較を行い、周波数レンジを１２８分割して、連続した１００のスペクトル強度のトレンドをＰＣのメモリ上に保持し、差分スペクトルにより、異常音の発生を検知する。異常音を検知すると、リアルタイマーの参照により、異常音の位相を算出しメモリ上に保持する。時間位相と異常音のスペクトル帯域から、逆位相のスペクトルを逆フーリエ変換により生成し、さらに、制御の遅れ時間を考慮して、張力変動を行うための動力出力の制御信号に変換する。
【００２８】
図２には、図１に示したエクストルージョン型の溶融樹脂塗布装置における異常振動に足して逆位相の振動を与える張力調整機構の代わりに、逆位相の音響出力発生機構を有するエクストルージョン型の溶融樹脂塗布装置の概略図を示す。異常音の発生を検知した場合には、音響出力装置１３より、振動と逆位相の音響出力を行う。異常音の検出および逆位相スペクトル生成のシーケンスは、音響出力装置により、異常音発生部位に音響出力を行う以外は、図１の構成と同じである。
【００２９】
図３には、図１あるいは図２に示したエクストルージョン型の溶融樹脂塗布装置の構成要素である逆位相発生機構を有さずに、異常音の発生をいち早く警報として報知する異常振動警報報知部を有するエクストルージョン型の溶融樹脂塗布装置の概略図である。
【００３０】
図４に従来のエクストル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で検出した張力は、通常搬送性を良好に保つためのウェブの張力調整のみを行う。異常振動の検出機構は有していない。
【００３１】
実施例では、木材パルプを主成分とした原紙に溶融ポリエチレン樹脂を塗布することで行った。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１５０ｇ／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。
【００３２】
実施例１
図１の構成で原紙に溶融ポリエチレンのラミネーションを４８時間連続で実施した。塗布速度は２００ｍ／分で行った。
【００３３】
実施例２
図２の構成で原紙に溶融ポリエチレンのラミネーションを４８時間連続で実施した。塗布速度は２００ｍ／分で行った。
【００３４】
実施例３
図３の構成で原紙に溶融ポリエチレンのラミネーションを４８時間連続で実施した。塗布速度は２００ｍ／分で行った。
【００３５】
比較例１
図４の構成で原紙に溶融ポリエチレンのラミネーションを４８時間連続で実施した。塗布速度は２００ｍ／分で行った。
【００３６】
塗布結果
実施例１、２ともに塗布開始後、約２７時間で異常音を検出し、制御動作に入った。４８時間経過後の横段縞の発生レベルは、いずれも４あるいは５であり、製品合格のレベルであった。実施例３では、塗布開始後、約２８時間で異常音を検出し、警報が報知され、オペレータによりラインを停止し、冷却ロールの清掃を３時間かけて行い再運転を開始した。横段縞の発生レベルは、警報報知時の僅かな量は３があったが、その他は、いずれも４あるいは５であった。比較例１での、横段縞の発生レベルは、開始〜１５時間経過時点では、５、１５時間〜２８時間経過時点では、４、２８時間〜３３時間経過時点では、３３時間〜４４時間経過時点では、２、その後は１となった。
【００３７】
【発明の効果】
以上の結果より明らかなように、異常音検出と警報報知、逆位相発生機構により、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】本発明のエクストルージョン型溶融樹脂塗布装置の概略図。
【図２】本発明のエクストルージョン型溶融樹脂塗布装置の概略図。
【図３】本発明のエクストルージョン型溶融樹脂塗布装置の概略図。
【図４】従来のエクストルージョン型溶融樹脂塗布装置の概略図。
【符号の説明】
１  エクストル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  異常音検知センサー
１３  音響出力装置
【図１】
2005047091.tif 000003
【図２】
2005047091.tif 000004
【図３】
2005047091.tif 000005
【図４】
2005047091.tif 000006