(57)【要約】【課題】  板状の被塗布物の両面を同時に速く塗工でき、被塗布物の厚さが小さくても、被膜の外観及び膜厚精度に優れる塗布方法、及びそのための装置を提供する。【解決手段】  板状の被塗布物を、その被塗布面が重力方向とほぼ平行になるように把持し、この被塗布物を両面から挟むように、回転軸が重力方向とほぼ平行で、表面が弾性体からなる２本の塗布ロールを、被塗布物を挟んでいない状態では互いに接触又は密着する間隔で配置する。被塗布物及び塗布ロールの少なくとも一方を水平方向に移動させ、かつ塗布ロールを被塗布物の進行方向と同一方向へ回転させながら、被塗布物を塗布液の付いた２本の塗布ロールの間に通過させることにより、被塗布物の両面に同時に塗膜を形成し、板状塗工物を製造する。【選択図】  図１０
2005103426.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の被塗布物を、その被塗布面が重力方向とほぼ平行になるように把持し、この被塗布物を両面から挟むように、回転軸が重力方向とほぼ平行で、表面が弾性体からなる２本の塗布ロールを、被塗布物を挟んでいない状態では互いに接触又は密着する間隔で配置し、被塗布物及び塗布ロールの少なくとも一方を水平方向に移動させ、かつ塗布ロールを被塗布物の進行方向と同一方向へ回転させながら、被塗布物を塗布液の付いた２本の塗布ロールの間に通過させることにより、被塗布物の両面に同時に塗膜を形成することを特徴とする、板状塗工物の製造方法。
【請求項２】
板状の被塗布物をその被塗布面が重力方向とほぼ平行になるように把持する被塗布物の固定手段、回転軸が重力方向とほぼ平行であり、表面が弾性体からなり、被塗布物を挟んでいない状態では互いに接触又は密着する間隔で配置され、被塗布物の進行方向と同一方向に回転する２本の塗布ロールを有する塗布ロール手段、被塗布物又は塗布ロール手段を水平方向に移動させる搬送手段、及び塗布ロールに塗布液を供給するための塗布液供給手段を備え、被塗布物を２本の塗布ロールの間に通過させることにより、被塗布物の両面に同時に塗膜を形成するように構成したことを特徴とする塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、枚葉の板状成形品に対し、耐擦傷性、帯電防止性、反射防止性、防汚性、防曇性、光線吸収性等の各種機能を付与する材料や着色剤等を含む塗布液を塗布し、各種機能性被膜や保護膜、着色膜、意匠性被膜等を形成した板状塗工物の製造方法、及びそれに用いるのに好適な塗布装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
板状の被塗布物を同時に速く塗工できる方法として、例えば、特開２００２−１４３７３９号公報（特許文献１）には、回転軸がほぼ鉛直な２本の塗布ロールの間を通過させることが提案されており、この２本の塗布ロールの間隔は、表面が弾性体からなる場合、被塗布物の厚さの２０〜１００％程度とすればよいことが記載されている。また、特開２００２−２５４００２号公報（特許文献２）には、回転軸がほぼ水平な２本の塗布ロールの間を通過させることが提案されており、この２本の塗布ロールの間隔は、表面が弾性体からなる場合、被塗布物の厚さと同じかそれより大きくするのがよく、また被塗布物の厚さより小さくしてもよいことが記載されている。
【特許文献１】特開２００２−１４３７３９号公報
【特許文献２】特開２００２−２５４００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、これら従来の方法では、被塗布物の厚さが小さいと、被膜の外観が悪化したり、被膜の膜厚精度が十分でなかったりすることがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
そこで本発明者らは、板状の被塗布物の両面を同時に速く塗工でき、被塗布物の厚さが小さくても、被膜の外観及び膜厚精度に優れる塗布方法、及びそのための装置を開発すべく、鋭意研究を行った結果、回転軸がほぼ鉛直な２本の塗布ロールを、無負荷状態で互いに接触又は密着する間隔で配置し、その間に、被塗布面がほぼ鉛直に垂下された板状の被塗布物を通過させることにより、目的とする外観と膜厚精度を持つ被膜が形成され、高い生産性をもって塗工物が製造できることを見出し、本発明に至った。
【０００５】
すなわち本発明は、板状の被塗布物を、その被塗布面が重力方向とほぼ平行になるように把持し、この被塗布物を両面から挟むように、回転軸が重力方向とほぼ平行で、表面が弾性体からなる２本の塗布ロールを、被塗布物を挟んでいない状態では互いに接触又は密着する間隔で配置し、被塗布物及び塗布ロールの少なくとも一方を水平方向に移動させ、かつ塗布ロールを被塗布物の進行方向と同一方向へ回転させながら、被塗布物を塗布液の付いた２本の塗布ロールの間に通過させることにより、被塗布物の両面に同時に塗膜を形成し、板状塗工物を製造する方法を提供するものである。
【０００６】
また，本発明によれば、この方法に適した塗布装置も提供され、この塗布装置は、板状の被塗布物をその被塗布面が重力方向とほぼ平行になるように把持する被塗布物の固定手段、回転軸が重力方向とほぼ平行であり、表面が弾性体からなり、被塗布物を挟んでいない状態では互いに接触又は密着する間隔で配置され、被塗布物の進行方向と同一方向に回転する２本の塗布ロールを有する塗布ロール手段、被塗布物又は塗布ロール手段を水平方向に移動させる搬送手段、及び塗布ロールに塗布液を供給するための塗布液供給手段を備え、被塗布物を２本の塗布ロールの間に通過させることにより、被塗布物の両面に同時に塗膜を形成するように構成されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の方法によれば、速い塗布速度で、両面同時に塗布が可能であり、厚さが小さい板状の被塗布物に対しても、外観が良好で、膜厚の均一性の高い塗膜を形成することができる。また本発明によれば、この方法に適した塗布装置も提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、添付の図面も参照しながら、本発明をさらに詳細に説明する。図１は、本発明に従い、板状の被塗布物に塗布している状態を模式的に示すものであって、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う縦断面図である。板状の被塗布物１は、その被塗布面が重力方向とほぼ平行になるように垂下され、この被塗布物１を両面から挟むように、重力方向とほぼ平行な回転軸３，３を有する２本の塗布ロール２，２を配置し、被塗布物１を塗布ロール２，２の間に通過させて、その塗布ロール２，２の表面に予め供給された塗布液が被塗布物１の表面（被塗布面）に塗布される。
【０００９】
被塗布物１を塗布ロール２，２の間に通過させるためには、図１に白抜き矢印で示されるように、被塗布物１を水平方向に移動させてもよいし、黒塗り矢印で示されるように、塗布ロール２，２を水平方向に移動させてもよいし、被塗布物１及び塗布ロール２，２の両方を水平方向に移動させてもよい。
【００１０】
板状の被塗布物１は、その種類は特に限定されないが、例えば、板ガラスや樹脂成形品などが用いられる。樹脂成形品としては、例えば、（メタ）アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエステル系樹脂、セルロース系樹脂、ポリスチレン系樹脂、スチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体樹脂などが挙げられる。
【００１１】
被塗布物１の寸法にも特別な制限はないが、通常、幅が３００〜２０００ｍｍ、長さが５００〜４０００ｍｍ程度である。ここでいう幅と長さの関係は、長方形の長辺を長さ、短辺を幅としている。被塗布物１は、その４辺のうちの少なくとも１辺が固定され、把持される。図２には、被塗布物１の長さ方向を上辺として、そこが固定枠４で固定された状態を示しているが、幅方向を上辺として、そこが固定されてもよい。被塗布物１は、その被塗布面が重力方向とほぼ平行になるように、すなわち、図２（Ｂ）中に矢印で示される被塗布面の法線が、地面に対してほぼ平行となるように配置される。
【００１２】
また、被塗布物１の厚さにも特別な制限はなく、通常０．０５〜２０ｍｍ程度であるが、本発明の方法は、厚さが小さい被塗布物に対しても、外観及び膜厚精度に優れる被膜を有利に形成しうることから、０．０５〜１ｍｍ程度の小さい厚さを有する被塗布物１が、好適に適用される。
【００１３】
被塗布物１の固定方法は特に限定されないが、例えば図３に示すように、固定される辺の端部に近い部分にいくつかの穴７，７を開けて、この穴７，７にひもや針金のような吊り具６，６を通すことで固定枠４から吊り下げてもよいし、また図４に示すように、万力や固定ネジのような挟持手段８，８で挟み込んで固定枠４に固定してもよい。図２〜４に示すような、固定手段で把持した被塗布物１の上辺把持部分は、通常、塗布ロール２，２で挟まれる部分より上を通って、そこに塗布液が塗布されないように配置されるが、他の図ではこのような固定手段の図示は省略する。また、このように塗布液が塗布されず、したがって塗膜が形成されていない上辺把持部分は通常、塗工完了後に切り落とされる。
【００１４】
固定された被塗布物１及び／又は塗布ロール２，２は、図１に白抜き矢印又は黒塗り矢印で示されるように、水平方向に一定の速度で移動される。被塗布物１を移動させる場合、例えば図２に示すように、コンベア５などの搬送手段を用いることができる。被塗布物１の移動速度は、必ずしも限定されるものでないが、通常は０．５〜２０ｍ／分程度の値が採用される。移動速度があまり遅いと生産性が低下し、またそれがあまり速くなると塗膜表面が乱れるおそれがある。
【００１５】
被塗布物１は、図１に示すように、塗布液の付着した２本の平行な塗布ロール２，２の間を通過することによって、その表面に塗膜が形成される。塗布ロール２，２の大きさは、被塗布物１の大きさに応じて適宜選択され、通常は、被塗布物１の幅方向長さよりも１０〜１０００ｍｍ長いロールを用いる。ロールの径にも特別な限定はないが、通常、直径５０〜５００ｍｍ程度である。
【００１６】
塗布ロール２，２の表面は弾性体からなり、一般には、ゴムや樹脂のような弾性材料であって、塗布液に対して耐性を有するものが適宜選択される。例えば、有機溶剤を含む塗布液であれば、ブチルゴムやエチレン−プロピレンゴム、ニトリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム、シリコーンゴム、ウレタン樹脂、フッ素樹脂などから、用いる溶剤に応じて適宜選択される．塗布ロール２，２の表面にある弾性体層の厚さは特に限定されないが、通常３〜５０ｍｍ程度である。この弾性体は、ＪＩＳ  Ｋ  ６３０１に規定されるスプリング式硬さ試験のＡ形で測定した硬さが２０〜８０度程度であるのが好ましい。
【００１７】
また、２本の塗布ロール２，２の間隔は、無負荷時、すなわち被塗布物を挟んでいない状態で、表面同士が互いに接触又は密着するように保たれる。ここで、塗布ロール２，２の回転軸３，３間の距離から、塗布ロール２，２をそれぞれ単独で（無負荷で）保持したときのロール半径の和を差し引いた値を、“ロール間隔”と定義すると、この“ロール間隔”は０ｍｍ以下であり、好ましくは−３〜０ｍｍである。かかるロール配置を採用することにより、厚さの小さい被塗布物に対しても、外観及び膜厚精度に優れる被膜を有利に形成することができる。
【００１８】
２本の塗布ロール２，２は、それぞれ回転駆動のためにモーター等の駆動手段を有していてもよいし、駆動手段がないまま、被塗布物１の移動に伴って自由に回転できるようにしてもよい。これらの塗布ロール２，２は、被塗布物１の進行方向と同一方向に回転させる。このため、２本の塗布ロール２，２の相互間では回転方向が異なることになる。塗布ロール２，２の回転速度は特に限定されず、ロールの径や被塗布物１又は塗布ロール２，２の移動速度に応じて適宜選択されるが、通常は０．０５〜５０ｒｐｍ程度の範囲が好ましい。回転周速度で表せば、概ね０．１〜２０ｍ／分程度である。
【００１９】
塗布ロール２，２の表面は、平坦であってもよいし、凹凸が形成されていてもよい。また、塗膜を希望する厚さに調整するため、図５及び６に示すように、塗布ロール２，２の表面に微細な溝９を形成することもできる。塗布ロール２，２の表面に形成される微細な溝の形状としては、例えば、その断面が図５の（Ａ）及び（Ｂ）に示すようなＶ字型のもの、同図の（Ｃ）に示すような半円状のもの、同図の（Ｄ）に示すような台形状のものが等が挙げられる。微細な溝９は、図６の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、塗布ロール２，２上に同心円状に複数本形成されていてもよいし、同図の（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、一本又は複数本で螺旋状に形成されていてもよく、さらには同図の（Ｅ）に示すように、塗布ロール２，２の長さ方向に形成されていてもよい。微細な溝９の深さは特に限定されないが、通常０．０１〜１ｍｍである。また溝の中央部と隣接する溝の中央部との距離（溝の間隔）も特に限定されないが、通常０．０１〜５ｍｍである。溝と隣接する溝の間には、図５の（Ａ）、（Ｃ）及び（Ｄ）のように平坦な部分があってもよいし、同図の（Ｂ）のように平坦な部分がなくてもよい。
【００２０】
塗布ロール２，２の径は、一方の端部から他方の端部まで通常一定であるが、被塗布物１上に加わる圧力を一定にするため、図７の（Ａ）に示すように、塗布ロール２，２の長さ方向にクラウンを付与し、中央部の径が端部よりもやや大きくなるようにしてもよい。また、本発明の塗布方法では、被塗布物１を縦に配置する関係上、その縦方向上部の膜厚が重力の関係で薄くなる傾向にあるので、図７の（Ｂ）に示すように、ロールの上部の径がやや小さくなるように、ロールの径にテーパーを持たせることもできる。このようにロールの径を変化させる場合でも、その変化の割合は、最も大きい部分の径に対して、最も小さい部分の径が９０％以上、さらには９９％以上となるようにするのが適当である。
【００２１】
塗布ロール２，２上へは、塗布液が供給される。通常は、被塗布物１と接するまでに、塗布ロール２，２の全面にわたって塗布液が付着するように供給するのが好ましい。塗布ロール２，２上に塗布液を供給するにあたっては、被塗布物１との接触部分で塗布液が全面に行き渡るようにすればよく、例えば図８に示すように、塗布ロール２，２の上部に、フローノズルのようなロール用塗布液供給手段１０を設けて、そこから塗布液を流下させる方法が採用できる。塗布液の供給量は、通常０．１〜２Ｌ／分程度の範囲から適宜選択される。また、塗布ロール２，２に付着した余分な塗布液を除去するために、金属や樹脂性のバーやロッド、ロール、ブレード等の掻き取り手段で、被塗布物１と接する手前でロール表面についた塗布液を掻き落としてもよく、例えば、図９に示すように、ドクターバー１１，１１を掻き取り手段として塗布ロール２，２の表面に接するように配置してもよい。
【００２２】
被塗布物１が塗布ロール２，２と接する前に、流下（フロー）塗布により前もって被塗布物１の表面上に塗布液による膜を形成してもよく、例えば図１０に示すように、被塗布物１の上部に、フローノズルのような被塗布物用塗布液供給手段１２を設けて、そこから塗布液を流下させる方法が採用できる。フローの液量は特に限定されないが、例えば、被塗布物１上に５〜１０ｃｍ程度の幅でフローするのであれば、通常、被塗布物１の片面に１〜５Ｌ／分程度が好ましい。この量は、フローする部分の面積に応じて変化する。前もってフロー塗布を行うことによって、被塗布物１の表面に付着したゴミを洗い流すことが可能であり，得られる塗工物の外観が向上する。またこの場合、被塗布物１に塗膜が多めに形成されても、塗布ロール２，２により、必要分だけを残してそれ以外は除去されるため、被塗布物１上のゴミ等を取り除くだけでなく、塗布ロール２，２上のゴミの影響も低減することができる。
【００２３】
本発明において、塗布液は、ポンプ等の循環手段により循環させるのが好ましい。例えば、図１１にフローチャートで示すように、塗布液３１の入ったタンク３０から、バルブ３４を経由してポンプ３３により塗布液３１を汲み上げ、その後に分岐して、ロール用塗布液供給手段１０，１０から２本の塗布ロール２，２のそれぞれ上部へと供給すればよい。また、被塗布物１の表面へも塗布液の供給を行う場合は、ポンプ３３で塗布液３１を汲み上げた後、塗布液を分岐し、一方は被塗布物１の両面へのフローとして、もう一方は塗布ロール２，２へのフローとして配管すればよい。図１１では、ポンプ３３により汲み上げられた塗布液の圧力を、バルブ３５を介して圧力計４０で検知し、バルブ３６を経由して分岐し、一方は、バルブ３７，３７及び流量計４２，４２を経由してロール用塗布液供給手段１０，１０へと導かれ、もう一方は、バルブ３８，３８及び流量計４３，４３を経由して被塗布物用塗布液供給手段１２，１２へと導かれるようになっている。圧力計４０は、配管の詰まり等の異常を検知するために、設けるのが好ましい。
【００２４】
塗布液は、ポンプにより汲み上げられた直後、又はロール２，２や被塗布物１へ供給する前に、フィルター等で清浄化することにより、塗布液中に含まれる可能性のあるゴミ等を除去するようにしておくのが好ましい。図１１では、塗布液の経路がロール用及び被塗布物用にそれぞれ分岐する前に、フィルター４５を配置して、そこで濾過されるようになっている。また、ポンプにより汲み上げられた塗布液のうち、塗布ロール２，２及び被塗布物１への供給経路に回された後の残りは、バルブ３９を有するバイパス５０を通ってタンク５０へと戻るようになっている。さらに、ロール２，２上にフローした後の余分な塗布液及び必要により被塗布物１上へフローした後の余分な塗布液は、回収してタンク３０へ戻すのが好ましい。図１１では、塗布ロール２，２へのフローで生じた余分な塗布液は回収経路５２から、また被塗布物１へのフローで生じた余分な塗料は回収経路５３から、それぞれタンク３０へと戻されるようになっている。
【００２５】
以上述べた方法により、被塗布物１に塗布液の被膜が形成される。被塗布物１はその後、塗布液に含まれる溶剤等を乾燥除去し、製品化される。あるいは溶剤の除去後、必要に応じて、加熱するか、又は紫外線や電子線等の活性化放射線の照射により、被膜を架橋・重合等で硬化して製品化される。
【実施例】
【００２６】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。例中にある％は、特にことわらないかぎり重量基準である。
【００２７】
実施例１
被塗布物として、幅１０００ｍｍ、長さ２０００ｍｍ、厚さ０．８ｍｍのアクリル樹脂板（住友化学工業株式会社製、スミペックスＥ０００）を用い、その長さ方向の一辺を上辺として吊り下げ、長さ方向に３．０ｍ／分の搬送速度で搬送した。また、塗布液として、ハードコート剤（新中村科学製、ＮＫハードＭ−１０１；ウレタンアクリレート化合物８０％含有塗料）を、エチレングリコールモノエチルエーテルで４０％に希釈した塗料を用いた。
【００２８】
この例で用いた装置の概観及び塗布液循環のフローチャートは、それぞれ図１０及び図１１に示されるとおりである。塗布ロール２，２として、硬さ４０度（ＪＩＳ  Ｋ  ６３０１  Ａ法）のブチルゴムで約１０ｍｍ厚の表層が形成され、長さ１３５０ｍｍ、直径１５０ｍｍのロールを２本使用した。この塗布ロールには、表面に深さ０．１５ｍｍ、間隔０．５ｍｍのＶ字溝（溝角度９０度）が、ライン進行方向と平行に形成されている。２本の塗布ロール２，２への塗布液の供給量は、１本あたり０．５Ｌ／分とし、塗布ロール２，２の回転周速度は３．０ｍ／分とした。また、２本の塗布ロール２，２の間隔は、無負荷時で互いに接触した状態、すなわち先に定義した“ロール間隔”で０ｍｍとした。さらに、被塗布物１が塗布ロール２，２を通過する手前で、被塗布物１の両面それぞれに３．０Ｌ／分で塗布液をフローコートした。塗布に要した時間は約４０秒であった。塗布後の被塗布物１は、４０℃で１０分間乾燥後、５００ｍＪ／ｃｍ2の紫外線を照射し、被膜を硬化した。
【００２９】
硬化被膜の膜厚は、顕微膜厚計（大塚電子製、ＭＳ−２０００）を用いて、塗工物の幅方向（搬送時の鉛直方向）に５０ｍｍ間隔で測定し、結果を図１２に示した。膜厚差は５μｍ以内であり、また、得られた塗工物の外観は塗料乱れによる塗りむらなどがなく良好であった。
【００３０】
実施例２
２本の塗布ロール２，２の間隔を、無負荷時で互いに密着した、０．５ｍｍ押付けの状態、すなわち先に定義した“ロール間隔”で−０．５ｍｍとした以外は、実施例１と同様の操作を行った。膜厚測定結果を図１２に示した。膜厚差は５μｍ以内であり、また、得られた塗工物の外観は塗料乱れによる塗りむらなどがなく良好であった。
【００３１】
比較例１
２本の塗布ロール２，２の間隔を、無負荷時で０．５ｍｍ、すなわち先に定義した“ロール間隔”で０．５ｍｍとした以外は、実施例１と同様の操作を行った。膜厚測定結果を図１２に示した。膜厚差は１０μｍ程度であり、また、得られた塗工物には、図１３に示すように、周期的な塗工ムラが発生していた。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】板状の被塗布物に塗布している状態を模式的に示すものであって、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う横断面図である。
【図２】被塗布物の把持状態及び搬送手段の一例を模式的に示すものであって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図３】把持手段の一例を模式的に示すものであって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図４】別の把持手段の一例を模式的に示すものであって、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図５】塗布ロールの表面に設けられる溝の断面形状について、いくつかの例を示す塗布ロールの部分拡大断面模式図である。
【図６】塗布ロールの表面に設けられる溝の方向について、いくつかの例を模式的に示す正面図である。
【図７】塗布ロールの横断面直径が上部から下部にかけて変化している例を模式的に示す正面図である。
【図８】塗布ロールに塗布液供給手段を付した状態を模式的に示す斜視図である。
【図９】塗布ロールに掻き取り手段を付した状態を模式的に示す斜視図である。
【図１０】被塗布物に塗布液供給手段を付した状態を模式的に示す斜視図である。
【図１１】塗布液を循環する場合の一例を示すフローチャートである。
【図１２】実施例１、２、比較例１で得られた塗工物表面の膜厚分布を表すグラフである。
【図１３】比較例１で得られた塗工物表面の状態を模式的に示す正面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１……被塗布物、
２……塗布ロール、
３……塗布ロール回転軸、
４……固定枠、
５……コンベア
６……吊り具、
７……穴、
８……固定ネジ、
９……塗布ロールの溝、
１０……ロール用塗布液供給手段（フローノズル）
１１……ドクターバー
１２……被塗布物用塗布液供給手段（フローノズル）
３０……タンク、
３１……塗布液、
３３……ポンプ、
３４，３５，３６，３７，３８，３９……バルブ、
４０……圧力計、
４２，４３……流量計、
４５……フィルター、
５０……バイパス、
５２，５３……塗布液回収経路。
【図１】
2005103426.tif 000003
【図２】
2005103426.tif 000004
【図３】
2005103426.tif 000005
【図４】
2005103426.tif 000006
【図５】
2005103426.tif 000007
【図６】
2005103426.tif 000008
【図７】
2005103426.tif 000009
【図８】
2005103426.tif 000010
【図９】
2005103426.tif 000011
【図１０】
2005103426.tif 000012
【図１１】
2005103426.tif 000013
【図１２】
2005103426.tif 000014
【図１３】
2005103426.tif 000015