(57)【要約】【課題】塗液パン内での塗液の滞留を低減するとともに、塗液に含まれる微粒子や顔料の沈降及び凝集をなくし、さらに塗液に含まれる樹脂や溶媒なども分散させることができ、また塗液パン内及び転写用ロール、塗液循環系の洗浄を容易にする塗布装置を提供する【解決手段】連続走行している帯状の基材に塗液を塗布する装置であって、塗液を貯留する塗液パンと、前記塗液を基材に転写する転写用ロールと、電気振動信号を発生する超音波発振器と、前記塗液パンの側壁及び底壁の外側壁に設置され電気振動信号を機械振動に変換する超音波振動子と、前記塗液パン底面に設けた塗液供給配管と、前記液パン側面に設けた塗液排出配管と、前記塗液パン内の塗液を前記塗液排出配管から前記塗液パン外に排出して、前記塗液供給配管から供給することで塗液を循環させる塗液循環部と、を備えたことを特徴とする塗布装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続走行している帯状の基材に塗液を塗布する装置であって、
塗液を貯留する塗液パンと、
前記塗液を基材に転写する転写用ロールと、
電気振動信号を発生する超音波発振器と、
前記塗液パンの側壁及び底壁の外側壁に設置され、電気振動信号を機械振動に変換する超音波振動子と、
前記塗液パン底面に設けた塗液供給配管と、
前記液パン側面に設けた塗液排出配管と、
前記塗液パン内の塗液を前記塗液排出配管から前記塗液パン外に排出して、前記塗液供給配管から供給することで塗液を循環させる塗液循環部と、を備えたことを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記超音波発振器は低周波超音波及び高周波超音波用の発振器から成ることを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
【請求項３】
前記超音波振動子は前記転写用ロールの軸方向の全長にわたりあるいは部分的に設置されることを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
【請求項４】
前記塗液循環部は前記塗液排出配管を介して排出される塗液を貯留する塗液タンクと、前記塗液タンクで貯留した塗液を吸引して前記塗液供給配管から前記液パンに送液する送液用ポンプと、を備えたことを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
【請求項５】
前記送液用ポンプと前記塗液供給配管とを接続する流路にフィルターを設けたことを特徴とする請求項１または４に記載の塗布装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の塗布装置を用いて、連続走行する基材上に塗液を塗布し塗膜を形成することを特徴とする塗膜形成方法。
【請求項７】
前記塗液は粒子を分散させた塗液であることを特徴とする請求項６に記載の塗膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラビアコーター、マイクログラビアコーター、バーコーターなどのロールを使用する塗布装置に関し、さらに詳しくは、インキパンなどの塗液パンに塗液の沈降や凝集を防ぎ、さらに塗液に含まれる樹脂や溶媒なども分散させ、また塗液循環系の洗浄を容易にさせる超音波振動子及び超音波発信器を有する塗布装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、連続走行している帯状の基材に塗液を塗布する方法として、特にロールを用いるアプリケーターには、ロールコーター、グラビアコーターなどが用いられている。このようなコーターは、インキパンからロールで塗液を汲み上げて基材に転写させる方式であるが、塗液中にアルミナやシリカなどの微粒子を含んでいたり、顔料を含んでいたりすると、これらは塗液中の樹脂や溶剤に比べて比重が高いことにより、また凝集するということもあり、インキパン内の滞留しやすい部分、例えばエッジ部やインキパン底に沈降してしまう。このようなことが起きると塗液の組成が変化し、さらに経時で物性が変化してしまう。例えばＡＧ（アンチグレア）フィルムにおいては、光学特性へイズや光沢度が経時で変化することで、光学特性や外観が初期と異なってきてしまう。
【０００３】
そこで、上記のような問題の解決方法としては、分散混合した塗液を底壁に漏斗部及び収集部を有する第１沈降槽に供給し静置して第１沈降槽で凝集物及び沈降物を除去するステップと、塗液を底壁に漏斗部及び収集部を有する第２沈降槽に供給し静置してグラビア印刷前に、第２沈降槽で凝集物及び沈降物を除去するステップを踏むことにより、予め凝集物や沈降物が除去された塗液をグラビアロールの回転で攪拌し、時間の経過とともに発生するフィラーの再凝集を防止する技術が開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１６３１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような２つの沈降槽で除去を繰り返すことにより、初期組成が変化し、諸特性に変化が生じてしまう。特に、沈降しやすいあるいは凝集しやすい塗液においては、顕著になり特性管理が困難になってくる。また、上記の除去ステップを繰り返すことによる工程数の増加でコストアップにもつながってくる問題がある。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、塗液パン内での塗液の滞留を低減するとともに、塗液に含まれる微粒子や顔料の沈降及び凝集をなくし、さらに塗液に含まれる樹脂や溶媒なども分散させることができ、また塗液パン内及び転写用ロール、塗液循環系の洗浄を容易にする塗布装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために請求項１に記載の発明は、連続走行している帯状の基材に塗液を塗布する装置であって、
塗液を貯留する塗液パンと、
前記塗液を基材に転写する転写用ロールと、
電気振動信号を発生する超音波発振器と、
前記塗液パンの側壁及び底壁の外側壁に設置され、電気振動信号を機械振動に変換する
超音波振動子と、
前記塗液パン底面に設けた塗液供給配管と、
前記液パン側面に設けた塗液排出配管と、
前記塗液パン内の塗液を前記塗液排出配管から前記塗液パン外に排出して、前記塗液供給配管から供給することで塗液を循環させる塗液循環部と、を備えたことを特徴とする塗布装置である。
【０００８】
請求項２の発明は、前記超音波発振器は低周波超音波及び高周波超音波用の発振器から成ることを特徴とする請求項１記載の塗布装置である。
【０００９】
請求項３の発明は、前記超音波振動子は前記転写用ロールの軸方向の全長にわたりあるいは部分的に設置されることを特徴とする請求項１記載の塗布装置である。
【００１０】
請求項４の発明は、前記塗液循環部は前記塗液排出配管を介して排出される塗液を貯留する塗液タンクと、前記塗液タンクで貯留した塗液を吸引して前記塗液供給配管から前記液パンに送液する送液用ポンプと、を備えたことを特徴とする請求項１記載の塗布装置である。
【００１１】
請求項５の発明は、前記送液用ポンプと前記塗液供給配管とを接続する流路にフィルターを設けたことを特徴とする請求項１または４に記載の塗布装置である。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１から５のいずれかに記載の塗布装置を用いて、連続走行する基材上に塗液を塗布し塗膜を形成することを特徴とする塗膜形成方法である。
【００１３】
請求項７の発明は、前記塗液は粒子を分散させた塗液であることを特徴とする請求項６に記載の塗膜形成方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の塗布装置においては、低周波超音波及び高周波超音波を発振する超音波発振器で洗浄液に超音波を与えることで、液パン内壁の汚れ及び液パン底の沈降物、転写用ロールの汚れを分散させ、落としやすくし、塗液循環部により塗液パン内の洗浄液を循環させる。また超音波発振器で塗液へ超音波を与えることにより、沈降しやすいまたは凝集しやすい微粒子や顔料を分散させることも可能である。よって、本発明によれば、液パン及び転写用ロールの洗浄に加えて、塗液のパン内での滞留を低減することができるとともに、塗液に含まれる粒子や顔料の沈降及び凝集をなくし、塗液に含まれる樹脂や溶媒なども分散させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る塗布装置の一実施の形態を示す概略平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う概略断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線に沿う概略断面図である。
【図４】図１の底面図である。
【図５】本発明の塗布装置を備える塗布物の製造装置の一実施例の形態を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施の形態について、図１〜図４を参照して説明する。図１は本発明に係る塗布装置をグラビアコーターに適用した場合の一例を示す概略平面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う概略断面を示す図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿う概略断面を示す図、図４は図１の底面図である。本実施の形態に示す塗布装置は、図１〜図４のように、塗液を
貯留する塗液パン（インキパン）１と、基材に塗液を転写する転写用ロール５と、電気振動信号を発生する図示しない超音波発信器と、超音波振動子３ａ、３ｂ、３ｃと、塗液供給配管１２と、塗液排出配管１３と、塗液循環部を備えている。６はインプレッションロールである。
【００１７】
塗液パン１は、沈降し易いまたは凝集し易い粒子や顔料を含む塗液４を貯留するもので、図１〜図３に示すように、グラビアロール５の軸方向の長さより長く、グラビアロール５の直径より大きい幅を有する、上面が開放された長方形のトレイ状を呈している。また、このトレイ状の塗液パン１は、底壁とこの底壁の周縁から起立する側壁を有している。塗液パン１の底壁の幅方向の中央部には、図２及び図３に示すように、塗液パン１の長手方向の全長にわたり、塗液供給配管１２が設けられている。また側壁及び底壁の外側壁には、超音波振動子３ａ、３ｂ、３ｃが長手方向の全長にわたりあるいは部分的に設置されている。図３に示すように、液パン１の底壁には塗液供給配管１２に向けて斜め下方に傾斜する傾斜面で構成されている。液パン１の側壁には、図１〜図３に示すように、複数の塗液排出配管１３が設けられている。
【００１８】
超音波振動子は、図４に示すように、塗液パン１の側壁（３ｂ、３ｃ）及び底壁の長手方向の全長（３ａ）に亘り延在するように配置されており、超音波振動子により塗液４に低周波及び高周波の超音波振動を与えることで、沈降し易いまたは凝集し易い微粒子や顔料を含む塗液４を分散して粒子や顔料、加えて樹脂や溶媒も分散させるようになっている。加えて、塗液パン１内の汚れや沈降物の除去、及びグラビアロール５の汚れも除去できる。
【００１９】
グラビアロール５は、図１〜図３に示すように、塗液パン１の上面から塗液パン１内に臨むように、かつグラビアロール５の外周面の一部が塗液パン１内の塗液４中に浸漬されるようにして塗液パン１の長手方向に沿い配置され、図示省略した支持ブラケットにより回転可能に支持されている。また、グラビアロール５の上部には、帯状の基材８をグラビアロール５の外周面に押圧するインプレッションロール６がグラビアロール５と平行に配置され、図示省略した支持ブラケットにより回転可能に支持されている。なお、図１及び図２において、符号７はグラビアロール５の外周面に付着した余分な塗液４を掻き落とすドクターである。
【００２０】
塗液循環部は、塗液パン１内の塗液４を複数の塗液供給配管１２及び塗液排出配管１３を通して循環させるためのもので、複数の塗液供給口１２と塗液排出口１３との間に設けられている。この塗液循環部は、図１に示すように、複数の塗液供給口１２が液パン１に接続され、塗液パン１から排出される塗液４を受ける塗液タンク９と、塗液タンク９で受けた塗液４を吸引して塗液供給配管１２から液パン１に供給する送液用ポンプ１０と、送液用ポンプ１０の吐出側と塗液供給配管１２とを接続する流路に設けられたフィルター１１とから構成されている。
【００２１】
上記のように構成された塗布装置において、図２に示すようなリバースグラビア方式で塗液パン１内でグラビアロール５の表面に彫刻されたセル内に満たされた塗液４以外の余分な塗液をドクター７で掻き落し、グラビアロール５とインプレッションロール６を図２に示す矢印方向に回転させることで基材８に転写する塗工方式で、塗液供給配管１２を通して塗液循環部から供給された塗液４は、塗液パン１内を満たしていく。また、図３に示すように、塗液供給配管１２から塗液パン１に供給された塗液４は、塗液パン１内を満たしてき、一部はグラビアロール５により掻き上げられ、ドクター７で余分な塗液４が掻き落され、インプレッションロール６により基材８へ転写される。また塗液パン１内の余剰の塗液４は、複数の塗液排出配管１３から塗液タンク９に排出され、貯留される。
【００２２】
本実施の形態において、送液用ポンプ９には摺動部の無いダイアフラムポンプを用いることができる。送液用ポンプ９により供給された塗液４はフィルター１１でろ過された後、塗液供給配管１２から塗液パン１へ供給され続けることで、塗液パン１内の液面が徐々に上昇していき、さらに超音波振動子により塗液４が加振され続けるため、粒子や樹脂や溶媒を含んだ塗液４は攪拌されながら塗液パン１内を満たしていく。均一に分散された塗液４の一部は、グラビアロール５、ドクター７、インプレッションロール６により基材８に転写される。また、塗液排出配管１３から排出された塗液４は配管を通して塗液タンク９内へ戻され、再び送液用ポンプ１０により、塗液パン１内へ供給される。
【００２３】
本実施の形態における超音波発振器２は、樹脂成分を除去するための例えば１５〜５０ｋＨｚの低周波超音波用発振器、及びミクロンオーダーの微粒子や顔料を除去するための例えば０．３〜１ＭＨｚの高周波超音波用発振器を有しており、塗液の特性にあった周波数の超音波発振器を用いれば良い。また、基材８への塗布量が多いとき、あるいは高粘度やチキソ性のある塗液４など塗液４の特性によっては、塗液４を排出する必要がない、あるいは排出が困難な塗液４においては、塗液排出配管１３を使用しないで、転写された量だけ供給しても良い。また、塗工方式としてはリバースグラビア方式に限らず、塗液パン１のように塗液４を蓄えることが可能なロールコーター、マイクログラビアなど種々なロールアプリケーターに適応できる。
【００２４】
本実施の形態に用いられる超音波振動子３ａ、３ｂ、３ｃは、大きく分けて単結晶（水晶やニオブ酸リチウム等）、磁気（チタン酸バリウムやＰＺＴ等）、高分子材料（ポリフッ化ビニデンフィルム）に分類でき、ここで用いる超音波振動子は圧電振動子型であり、その圧電材料の種類には、圧電セラミックス（ＢａＴｉＯ３、ＰＺＴ，ＰｂＴｉＯ３）、圧電薄膜（ＺｎＯ）、圧電高分子膜等を用いたものを使用する。また材料の特性によっては常時加振させる必要はなく、塗布面が変化してきたときに加振、さらに塗布面に影響を与えないため、例えば加振による横段等の発生がある場合には待機時のみ加振しても良い。
【００２５】
このような本実施の形態に示す塗布装置によれば、塗液パン１には塗液４に含まれる微粒子や顔料を分散させ、沈降や凝集を防ぐための超音波振動子３ａ、３ｂ、３ｃを設けたことにより、塗液供給口１２から供給された塗液４は塗液パン１内を満たしていき、側壁及び底壁に設けられた超音波振動子３ａ、３ｂ、３ｃにより超音波振動を加えられながら、さらに上昇していき、上昇していった塗液４は複数箇所の塗液排出配管１３により排出され、塗液タンク９へ戻される構成になっているので、塗液パン１内の塗液５は常に流動状態におかれ、その結果、塗液パン１内での塗液の滞留を低減することができるとともに、塗液に含まれる粒子や顔料の沈降及び凝集をなくし、塗液に含まれる樹脂や溶媒なども分散させることができる。
【００２６】
さらにグラビアロール５及び塗液パン１、塗液供給配管１２、塗液タンク９、送液用ポンプ１０、塗液排出配管１３の洗浄時において、塗液供給配管１２より供給された洗浄液は塗液パン１内を満たしていく。そして、塗液パン１内が洗浄液で一定量満たされた後に、超音波振動子３ａ、３ｂ、３ｃにより、洗浄液に低周波及び高周波の２種類の超音波振動が与えられ、洗浄液にキャビテーションを発生させ、グラビアロール５を洗浄し、同時に塗液パン１内を洗浄する。再び洗浄液は塗液供給配管４から塗液パン１へ供給され、かつ循環され、グラビアロール５及び塗液パン１、塗液循環液の洗浄を行うことができる。
【００２７】
なお、本発明の塗布装置にあっては、図１〜４に示したグラビアロールを用いたグラビアコーターに限定されるものではなく、ロールを使用する塗布装置であればよい。例えば、マイクログラビアコーター、バーコーターなどのロールを使用する塗布装置にも適用することができる。
【００２８】
以上の本発明の塗布装置を用いることにより、連続走行するウェブ状の基材に対し塗液を塗布し、基材上に塗膜を備える塗布物を製造することができる。特に、粒子又は顔料を含む塗液を用いて塗膜を形成し、塗布物を製造する際に用いることができる。粒子としては、光拡散粒子、ＡＧ粒子等を挙げることができる。
【００２９】
塗布物としては、例えば、基材上にバインダマトリックス形成材料と粒子と溶媒を含む塗液を用い、粒子により表面に凹凸を備えるＡＧ層を形成したＡＧフィルムを挙げることができる。ＡＧフィルムは液晶表示装置といったディスプレイの観察者側の最表面に設けられ、ディスプレイ表面に入射する外光の映りこみを防ぐものである。粒子を含む塗液を用いウェブ状の基材上に表面に凹凸を有するＡＧ層を基材上に形成しＡＧフィルムを製造するに際しては、ＡＧ層中の粒子の単位体積当たりの量や粒子の分散状態によってヘイズや光沢度といった光学性能が大きく変化する。本発明の塗布装置を用いることにより、連続走行する基材上にＡＧ層を形成するに際に塗液中に含まれる粒子の沈降や凝集により塗液の経時変化を抑制することができ、安定的にＡＧフィルムを製造することができる。
【００３０】
以下、塗布物としてＡＧフィルムを製造する場合について説明する。ＡＧフィルムを形成するに際しては、ウェブ基材上に、例えば、バインダマトリックス形成材料、粒子を含む塗液を塗布し、ＵＶを照射することにより形成される。ＡＧ層は、バインダマトリックス中に粒子が分散した構造をとり、粒子により表面に凹凸が形成される。
【００３１】
図５は本発明の塗布装置を備える塗布物（ＡＧフィルム）の製造装置の一実施例の形態を示す概略図である。図５に示した製造装置は、ウェブ状の基材８がロール状に巻き取られた基材を連続走行させるための基材巻出し部１４、基材８を連続走行可能に支持する複数のバックアップロール１５、塗液パン１、グラビアロール５、インプレッションロール６を備える塗布装置、基材８に塗布された塗液４を乾燥する乾燥装置１６、乾燥後の塗膜を硬化する硬化装置１７、及び塗液を乾燥、硬化した後の基材８をロール状に巻き取る巻取り部１８を備える。連続走行される基材８は塗布装置を通過後、乾燥装置１６、電離放射線照射装置１７を通過することにより、塗布物（ＡＧフィルム）が製造される。
【００３２】
また、本発明の塗布装置による塗布物は、塗膜として反射防止層を機能層として備える反射防止フィルムをあげることができる。反射防止層を形成するに際しては、バインダマトリックス形成材料と低屈折粒子を含む塗液を用いて形成することができる。また、本発明の塗布装置にあっては、塗布膜として帯電防止層を備える帯電防止フィルムをあげることができる。帯電防止層を形成する際には、バインダマトリックス形成材料と導電性粒子を含む塗液を用いて形成することができる。また、本発明の塗布物にあっては、塗膜として例えばＡＧ層と反射防止層、反射防止層とＡＧ層を備えるといったように複数の機能層を備えていてもよく、このとき、少なくとも１層が本発明の塗布方法により形成されていれば良い。また、帯電防止性能を備えるＡＧ層といったように、１層で複数の機能を有していても良い。
【００３３】
次に、本発明の実施例について説明する。
（実施例）バインダマトリクス形成材料として紫外線硬化型樹脂であるアクリルモノマー（ペンタエリスリトールトリアクリレート）８５重量部、光重合開始剤であるイルガキュア１８４（チバスペシャリティケミカルズ製）５重量部、溶媒であるトルエン１００重量部を混合した中に、平均粒子径５μｍのシリカ粒子１０重量部を分散させた塗液を用意した。また、塗布を行うウェブ状の基材としてはフィルム厚８０μｍのトリアセチルセルロース（以下、ＴＡＣ）フィルムを用意した。図１に示す塗布装置を備える図５に示す製造装置を用い、連続走行するＴＡＣフィルム上に塗液を塗布し、塗布後、ＴＡＣフィルムを乾燥装置及び紫外線照射装置を通過させることにより、ＴＡＣフィルム上に層厚５μｍのＡＧ層を形成し、ＡＧフィルムを製造した。このとき、ＴＡＣフィルムは全長１０００ｍのものを用い連続走行させ、ＡＧフィルムを連続製造した。
（比較例）
実施例１と同一の塗液を用意した。図１に示す塗布装置を備える図４に示す製造装置を用い、連続走行するＴＡＣフィルム上に塗液を塗布し、塗布後、ＴＡＣフィルムを乾燥炉及び紫外線照射装置を通過させることにより、ＴＡＣフィルム上に層厚５μｍのＡＧ層を形成し、ＡＧフィルムを製造した。このとき、ＴＡＣフィルムは全長１０００ｍのものを用い連続走行させ、ＡＧフィルムを連続製造した。
【００３４】
実施例及び比較例で得られたそれぞれのＡＧフィルムについて、製造開始直後のものと製造終了直前のものを抜き取った。得られた製造開始直後のＡＧフィルムと製造終了直前のＡＧフィルムについて、蛍光灯の照明がある部屋で蛍光灯の像をＡＧフィルムに映りこませることにより防眩性能の確認をおこなったところ、実施例では製造開始直後のＡＧフィルムと製造終了直前のＡＧフィルムの間で防眩性能の差は確認されなかった。一方、比較例では製造開始直後のＡＧフィルムと製造終了直前のＡＧフィルムの間で防眩性能に差が確認され、ＡＧフィルムを製造中に塗液の状態が変化しているものと推定される。
【００３５】
以上のように本発明の塗布装置によれば、塗液パン内での塗液の滞留を低減するとともに、塗液に含まれる微粒子や顔料の沈降及び凝集をなくし、さらに塗液に含まれる樹脂や溶媒なども分散させることができるため、初期組成が変化せず、その結果、安定した諸特性を有する塗布物を得ることが出来、また沈降あるいは凝集しやすい塗液において、従来行っていた沈殿物や凝集物の除去ステップを繰り返すことによる工程数の増加による費用を削減することが出来る。
【符号の説明】
【００３６】
１…塗液パン
２…超音波発振器
３ａ…超音波振動子
３ｂ…超音波振動子
３ｃ…超音波振動子
４…塗液
５…グラビアロール
６…インプレッションロール
７…ドクター
８…基材
９…塗液タンク
１０…送液用ポンプ
１１…フィルター
１２…塗液供給配管
１３…塗液排出配管
１４…基材巻出し部
１５…バックアップロール
１６…乾燥装置
１７…電離放射線照射装置
１８…巻取り部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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