(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略水平に流れるテープ状のベース紙の上方に、そのベース紙を横断するようヘッダを設け、そのヘッダ内に塗料の流れる第１チャンバをヘッダに沿って形成すると共に、その第１チャンバの両端に塗料供給口と塗料リーク口を形成し、該第１チャンバの下方に塗料を一時貯留すると共に第１チャンバより断面積の小さな第２チャンバを形成し、第１チャンバと第２チャンバ間に流下路を形成し、さらに第２チャンバの下部に塗料を膜状に流下させる出口スリットを形成し、上記塗料供給口に、塗料を貯留した原料タンクをポンプを介して接続し、上記塗料リーク口をバルブを介して上記原料タンクに接続したダイレクトファウンテンコーターにおいて、上記第１チャンバの断面を、その内を流れる塗料の流速が塗料供給口から塗料リーク口に至るまで略一定の流速となるようにその断面形状をテーパー状に形成したことを特徴とするダイレクトファウンテンコーター。
【請求項２】
第１チャンバ内の塗料供給量と出口スリットから流下する単位長さ当たりの塗料流出量から塗料リーク量を決定し、他方、塗料供給口から塗料リーク口までの断面形状を相似で変化させたときの相似比を定義し、塗料供給量と塗料流出量から上記第１チャンバ内の平均流速を一定にするための相似比を求め、その相似比から塗料供給口に対する塗料リーク口の断面形状の寸法を決定すると共にその相似比に基づいて、塗料供給口から塗料リーク口に至る断面形状をテーパー状に形成する請求項１記載のダイレクトファウンテンコーター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テープ状のベース紙等の表面に塗料等を直接塗工した、塗工紙等を連続して製造するためのダイレクトファウンテンコーター（Direct-Fountain-Coater) に係り、特に塗料をベース紙に膜状に塗工するヘッダを改良したダイレクトファウンテンコーターに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、感熱紙や、カーボンは、例えば、図３に示すようないわゆるダイレクトファウンテンコーター（Direct-Fountain-Coater、以下ＤＦコーターと称す)によって製造されている。
【０００３】
図示するように、このＤＦコーターは、テープ状のベース紙Ｂが巻き付けられた繰出しロール１ａと、この繰り出しロール１ａから繰り出されるベース紙Ｂを巻き取る巻き取りローラ２ａと、これら繰り出しロール１ａと巻き取りローラ２ａ間を略水平に案内する一対の案内ローラ３ａ、３ａと、これら案内ローラ３ａ、３ａ間に位置する塗工用のヘッダ８と定着部４ａとから主に構成されており、このヘッダ８によって案内ローラー３ａ、３ａ間を略水平に流れるベース紙Ｂの上方から感熱剤等の塗料を膜状に流下させてベース紙Ｂ上に塗工膜Ｌを塗工した後、その下流側に位置する加熱ヒータ等の定着部４ａによってこの塗工膜Ｌをベース紙Ｂの上面に連続的に定着させるようにしたものである。
【０００４】
また、このＤＦコーターにおけるヘッダ８に塗料を供給するシステムを図４により説明する。
【０００５】
図に示すように、ヘッダ８は、第１ヘッダ部材６と第２ヘッダ部材７を分離可能に接合して形成され、その第１ヘッダ部材６に、その第１ヘッダ部材６の接合面の長手方向に沿って上下に２つの半円形の溝からなる第１チャンバ１ｃと第２チャンバ２が形成され、その両チャンバ１ｃ、２間に流下路９が形成され、第２チャンバ２の下部に第２ヘッダ部材７とで塗料を膜状に流下させる出口スリット３が形成され、構成される。
【０００６】
このヘッダ８の第１チャンバ１ｃの一方の塗料供給口４にはポンプ１１を介して塗料の原料タンク１０が接続され、他方の塗料リーク口５にはバルブ１２を介して、原料タンク１０が接続される。原料タンク１０内の塗料はポンプ１１により塗料供給口４から第１チャンバ１ｃ内に流れ、塗料リーク口５に至る。この間、流下路９を通って、第２チャンバ２から出口スリット３を介して膜状に流下してベース紙Ｂ等に塗工される。
【０００７】
他方、第１チャンバ１ｃを通った余剰の塗料はバルブ１２を介して原料タンク１０に戻されるようになっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
出口スリット３から膜状に流下する塗料の流量は、バルブ１２の開度を調節して第１チャンバ１ｃ内を流れる塗料の流量を変化させることで、調整されるが、第１チャンバ１ｃ内に塗料供給口４から流れ込む塗料は、その一部を第１チャンバ１ｃの下方に設けられた第２チャンバ２へ、流下路９を通って流れることで、徐々に流量を減らしながら、第１チャンバ１ｃの塗料リーク口５まで略水平に流れることとなる。
【０００９】
そのため、第１チャンバ１ｃの断面形状が一様の半円であることにより、第１チャンバ１ｃ内を流れる塗料の流速は、塗料供給口４から塗料リーク口５に至って徐々に遅くなる。
【００１０】
従って、塗料リーク口５辺りのチャンバ１ｃ内を流れる塗料の流速が低いため、壁面近傍のせん断速度も低下し、塗料の付着が起こりやすい。
【００１１】
特に、第１チャンバ１ｃ内に供給される塗料の粘度は高いため、付着が起こると壁面に凝集し、これがある程度堆積すると、この凝集した塗料が出口スリット３から流出し、ベース紙Ｂ等に塗工されて、塗工紙の品質低下を招く。
【００１２】
また、極力壁面に塗料が付着しないように、第１チャンバ１ｃ内の塗料流速は１６２（ｍｍ／ｓ）以上に保たれ、ヘッダ８の出口スリット３の幅を調節することで流下する塗工膜Ｌの厚みを調整している。
【００１３】
通常、塗料の粘性が大きいものは、塗料の付着を抑えるために、塗料循環量を増やして第１チャンバ１ｃ内の塗料の流速を上げて塗工せざるをえないが、あまり塗料循環量を多くすると、ポンプ１１への負荷が大きくなってしまう問題がある。
【００１４】
このため、塗料替えの際に壁面の清掃を要する場合がある。
【００１５】
そこで、本発明の目的は、第１チャンバの断面の形状を工夫して、該第１チャンバ壁面に塗料が付着せず、該壁面に塗料が堆積しないダイレクトファウンテンコーターを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、略水平に流れるテープ状のベース紙の上方に、そのベース紙を横断するようヘッダを設け、そのヘッダ内に塗料の流れる第１チャンバをヘッダに沿って形成すると共に、その第１チャンバの両端に塗料供給口と塗料リーク口を形成し、該第１チャンバの下方に塗料を一時貯留すると共に第１チャンバより断面積の小さな第２チャンバを形成し、第１チャンバと第２チャンバ間に流下路を形成し、さらに第２チャンバの下部に塗料を膜状に流下させる出口スリットを形成し、上記塗料供給口に、塗料を貯留した原料タンクをポンプを介して接続し、上記塗料リーク口をバルブを介して上記原料タンクに接続したダイレクトファウンテンコーターにおいて、上記第１チャンバの断面を、その内を流れる塗料の流速が塗料供給口から塗料リーク口に至るまで略一定の流速となるようにその断面形状をテーパー状に形成したことを特徴とするダイレクトファウンテンコーターである。
【００１７】
また、請求項２の発明は、第１チャンバ内の塗料供給量と出口スリットから流下する単位長さ当たりの塗料流出量から塗料リーク量を決定し、他方、塗料供給口から塗料リーク口までの断面形状を相似で変化させたときの相似比を定義し、塗料供給量と塗料流出量から上記第１チャンバ内の平均流速を一定にするための相似比を求め、その相似比から塗料供給口に対する塗料リーク口の断面形状の寸法を決定すると共にその相似比に基づいて、塗料供給口から塗料リーク口に至る断面形状をテーパー状に形成する請求項１記載のダイレクトファウンテンコーターである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。
【００１９】
先ず、図１は本発明における一実施形態のシステム模式図である。
【００２０】
図に示すように、断面が一様なくさび状の細長いヘッダ８は、ベース紙Ｂ（図示せず）上方にて該ベース紙Ｂを横断するように設けられ、該ヘッダ８の一端に、このヘッダ８に供給する塗料を貯留した原料タンク１０が、ポンプ１１を介して接続され、他端に、余剰の塗料を再循環させるべく、バルブ１２を介して原料タンク１０に接続される。
【００２１】
そして、この塗料は、原料タンク１０からポンプ１１によって送り出され、ヘッダ８内部に供給される。供給された塗料はベース紙Ｂに塗工されて、余剰の塗料は再びバルブ１２を介して原料タンク１０に戻って再循環される。
【００２２】
上記ヘッダ８は、断面が半割くさび状の第１ヘッダ部材６と、同じく半割くさび状の第２ヘッダ部材７を分離可能に接合して形成される。そして、これらの接合部分に塗料を流すのに、第１ヘッダ部材６は、その第１ヘッダ部材６の長手方向に沿って、接合面上に、上下に２つの溝からなる第１チャンバ１と第２チャンバ２が形成され、その両チャンバ１、２間に流下路９が形成され、第２チャンバ２の下方に第２ヘッダ部材７とで塗料を膜状に流下させる出口スリット３が形成されて、構成される。
【００２３】
そして、該第１チャンバ１は、ヘッダ８長手方向の両端に塗料供給口４と塗料リーク口５を有し、塗料は塗料供給口４から流れ、塗料リーク口５に至る。この間、塗料は少しずつ下部にある流下路９に流れて、塗料供給口４から塗料リーク口５に至るまでに第１チャンバ１内の塗料の流量は少しずつ少なくなる。
【００２４】
ゆえに、第１チャンバ１は、塗料が流下路９に流れることを考慮して、この塗料供給口４から塗料リーク口５に至って、徐々にその断面積を減じたテーパー状に形成される。
【００２５】
また、第２チャンバ２は、上記流下路９の下部に位置して、半円形の断面を有しており、この断面は、ヘッダ８の塗料供給口４側から塗料リーク口５側迄、一様に同じ断面積を有する。この第２チャンバ２は、第１チャンバ１から流れてきた塗料を一時貯留し、塗料を出口スリット３へ、ヘッダ長手方向に極力一様な流速で流すために設けられ、ここを流れた塗料は、第２チャンバ２下部に位置する出口スリット３に流れ込む。
【００２６】
該出口スリット３は、ヘッダ８の長手方向に略一様な隙間を設けた２つの平面によって形成され、この隙間の幅は調節可能である。塗料は、この出口スリット３によって膜状に流下してベース紙Ｂ上に塗工される。
【００２７】
一方、塗料リーク口５より流出した塗料は、バルブ１２を介して原料タンク１０に戻って再循環されることになる。このときバルブ１２は、開度を調節することで第１チャンバ１内の塗料の流量を調節して、チャンバ１内の流速及び出口スリット３から流出する塗料の膜厚を調整する。
【００２８】
次に本発明の作用を述べる。
【００２９】
このように、第１チャンバ１内を流れる塗料は、その第１チャンバ１が塗料供給口４から塗料リーク口５に至って、徐々に断面積が減じるように形成されているため、その塗料の流速はせん断速度以下になることがなく、第１チャンバ１内の壁面への塗料の付着を防止できる。
【００３０】
また、粘度の異なる塗料を用いる場合でも、バルブ１２の調節を行うことで、出口スリット３から流下する塗料の流量を容易に調整することができる。
【００３１】
つまり、ある粘度の塗料に合わせて、塗料供給口４から塗料リーク口５に至るまでの塗料の流速が著しく低下しないよう第１チャンバ１を形成し、この塗料より粘度の高い塗料を使用する場合、粘度が大きな塗料の方が膜厚が薄くて済むために、バルブ１２を緩めて塗料をより多く再循環させる。
【００３２】
逆に、はじめの塗料より粘度の小さな塗料を使用する場合、塗料リーク口５辺りになると、膜を厚くする分塗料は流下路９へ余分に必要になるので、その分バルブ１２を少し閉めることになる。
【００３３】
次に図２の第１チャンバ１のテーパー状断面を説明する図により、第１チャンバ１をテーパー状に形成したときの、塗料の平均流速をせん断速度以上に保つための、塗料供給口４側断面積Ｓ0 と塗料リーク口５側断面積Ｓ1 との関係を説明する。
【００３４】
図２中、第１チャンバ１の塗料供給量Ｑ0 、塗料リーク量Ｑ1 、出口スリット３の全長ｘa 、出口スリット３から流下する単位長さ辺りの流量をｑとすると、
Ｑ1 ＝Ｑ0 −ｑｘa                           （１）
の関係がある。
【００３５】
これにより、塗料供給口４からの位置ｘでの断面積をＳ(x) とすると、第１チャンバ１内平均流速Ｖm は
Ｖm ＝（Ｑ0 −ｑｘ）／Ｓ(x)                 （２）
となり、ゆえに、
Ｓ(x)=（Ｑ0 −ｑｘ）／Ｖm                   （３）
となる。
【００３６】
第１チャンバ１の断面の形状を塗料供給口４側の断面形状と相似で変化させる場合、ｒ＝( Ｓ(x) ／Ｓ0 ) 1/2 で定義される相似比r を用いたとき、任意の位置ｘでの断面積Ｓ(x) は、この定義により、
Ｓ(x)=ｒ2 ・Ｓ0                             （４）
ここで、（４）式を（３）式に代入して、
ｒ2 ・Ｓ0 ＝（Ｑ0 −ｑｘ）／Ｖm             （５）
よって、
ｒ＝（（Ｑ0 −ｑｘ）／（Ｓ0 ・Ｖm ））1/2   （６）
を得る。
【００３７】
よって、第１チャンバ１内の塗料の平均流速Ｖm を一定にするには（６）式の相似比ｒの断面積変化を与えることになる。また、Ｓ0 ・Ｖm はＱ0 に等しいので、
ｒ＝（（Ｑ0 −ｑｘ）／Ｑ0 ）1/2             （７）
と表せる。
【００３８】
従って、塗料供給口４（図では半円を示しているが全円として断面積Ｓ０を計算）の半径を６０（ｍｍ）、出口スリット３の全長を２９５０（ｍｍ）、第１チャンバ１内の平均流速Ｖｍの最小値を１６２（ｍｍ／ｓ）、出口スリット３からの塗料流出量ｑを５５１．７（ｍｍ２／ｓ）とすると、相似比ｒは、（７）式により、約０．３３５となる。
【００３９】
これから塗料リーク口５の半径Ｒ1 を求めると、
Ｒ1 ＝６０×０．３３５＝２０．０１（ｍｍ）  （８）
となり、塗料リーク口５の半径は約２０（ｍｍ）であり、出口スリット３からの塗料流出量ｑの流量変化を考慮して、塗料リーク口５の半径は、２０±５（ｍｍ）の範囲にしてあればよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、塗料供給口から塗料リーク口に至るまでの塗料の平均流速が、せん断速度以下になることがなく、第１チャンバ１内の壁面に塗料が付着せず、塗料の凝集を防止できる。よって、凝集した塗料が塗工されることによる、塗工紙の品質低下を招くことがなくなる。従って、壁面の清掃の頻度を最小限に押さえることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のシステム模式図である。
【図２】第１チャンバのテーパー状断面を説明する図である。
【図３】本発明の前提となるＤＦコーター装置の概略図である。
【図４】本発明の前提となる従来技術の模式図である。
【符号の説明】
１    第１チャンバ
２    第２チャンバ
３    出口スリット
４    塗料供給口
５    塗料リーク口
９    流下路
Ｑ0   塗料供給量
Ｓ0   塗料供給口断面積
Ｖ    塗料の流速
Ｖm   塗料の平均流速
Ｑ1   塗料リーク量
Ｓ1   塗料リーク口断面積
ｘ    第１チャンバ内の任意の位置又はその位置の塗料供給口からの距離
Ｓ(x) 位置ｘでの断面積
ｘa   出口スリットの全長
ｑ    出口スリットからの単位長さあたりの塗料流出量
【図１】
0004174861.tif 000002
【図２】
0004174861.tif 000003
【図３】
0004174861.tif 000004
【図４】
0004174861.tif 000005