JP2010222090A

JP2010222090A - 加熱炉および搬送ローラ

Info

Publication number: JP2010222090A
Application number: JP2009070287A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Mori; 剛志森; Daisuke Goto; 大輔後藤; Takatoshi Morita; 隆敏森田; Masateru Yamakage; 正輝山蔭
Original assignee: Lintec Corp
Current assignee: Lintec Corp
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2010-10-07

Abstract

【課題】スペース的な制約を受けることなく、ウエブの加熱効率を高める。
【解決手段】加熱炉２０は、帯状のウエブＷを加熱乾燥するためのものである。加熱炉２０は、その内部に複数の搬送ローラ３０を備え、搬送ローラ３０でウエブＷを搬送方向Ｘに搬送する。加熱炉２０の内部において、ウエブＷの上方に、複数の熱風ノズル４１を搬送方向Ｘに沿って複数設ける。各熱風ノズル４１はウエブＷを間に挟んで搬送ローラ３０に対向する。熱風ノズル４１から噴出した熱風は、ウエブＷ及び搬送ローラ３０を加熱する。搬送ローラ３０は、その外周がセラミックスで構成される。加熱された搬送ローラ３０は外周面から赤外線を輻射し、ウエブＷを輻射加熱する。
【選択図】図２

Description

本発明は、輻射加熱を利用してウエブを加熱乾燥する加熱炉、及びその加熱炉内部等に設けられる搬送ローラに関する。

ウエブ等に塗布された塗布膜を乾燥する場合、熱風を塗布膜に当てて乾燥することが一般的であるが、塗布膜に風を直接当てないようにする目的等で、熱風乾燥の代わりに輻射加熱が用いられることがある。輻射加熱では、一般的に、セラミックスで構成される赤外線輻射体が、ヒーター等によって加熱されることにより、表面から赤外線を輻射し、その輻射した赤外線によって塗布膜を加熱する。

また、特許文献１に開示されるように、塗布面を加熱乾燥するために、熱風と輻射加熱の両方を利用する乾燥炉が知られている。当該乾燥炉では、熱風を噴射するための熱風ノズルが、搬送ローラによって搬送されるウエブの塗布面上方に複数設けられるとともに、赤外線輻射体が熱風ノズル間に配置されている。このような構成によれば、熱風ノズルからの熱風が塗布面に当てられるとともに、赤外線輻射体が乾燥炉内部の熱エネルギーを吸収し塗布面に向けて赤外線を輻射するため、塗布面が熱風と赤外線輻射の両方で加熱されることとなる。

特開昭５９−１９１２８３号公報

しかし、特許文献１の構成では、赤外線輻射体は、熱風ノズルの間に設けられているので、その設置にスペース的な制約を受けることが多い。また、特許文献１のように、赤外線輻射体を塗布面の上方に設置した場合、塗布面に接触しないように赤外線輻射体を塗布面から所定距離離す必要があるため、赤外線輻射体から輻射された赤外線は、塗布面で十分に吸収されない。したがって、特許文献１の構成では、高い熱効率でウエブの塗布面を乾燥することができない。

そこで、本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、輻射熱によってウエブを加熱する場合において、スペース的な制約を受けることなく、高い熱効率でウエブを加熱することを可能にする乾燥炉及び搬送ローラを提供することを目的とする。

本発明に係る加熱炉は、帯状のウエブを加熱するための加熱炉において、加熱炉内部に設けられウエブを搬送する搬送ローラを備え、搬送ローラの表面がセラミックスで構成されていることを特徴とする。

加熱炉は、ウエブに向けて熱風を噴出する熱風ノズルを備えることが好ましい。熱風ノズル及び搬送ローラは、ウエブの搬送方向に沿って複数設けられており、ウエブを間に挟んで熱風ノズルと搬送ローラがそれぞれ対向する位置に配置されることがより好ましい。

本発明に係る搬送ローラは、帯状のウエブを搬送するための搬送ローラであって、軸中心に回転可能な胴部を備え、胴部の外周がセラミックスで構成されることを特徴とする。搬送ローラにおいて、胴部のセラミックスで構成された外周の表面にコート層が設けられていても良い。

本発明によれば、ウエブを搬送するための搬送ローラが、輻射熱によってウエブを加熱する赤外線輻射体としても機能するので、スペース的な制約を受けることなく、高い熱効率でウエブを加熱することができる。

塗工装置全体を示す模式図である。加熱炉内部の概略を示す模式図である。搬送ローラの一例を示す模式図である。搬送ローラの一例を示す模式図である。搬送ローラの一例を示す模式図である。搬送ローラの一例を示す模式図である。

以下本発明について、実施形態を用いてさらに詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る塗工装置を示す図である。本実施形態に係る塗工装置１０は、紙、布帛、フィルムなどのウエブＷの一方の面に、粘着剤、剥離剤、接着剤、各種処理剤等の塗工液を塗布した後、その塗布された塗工液を乾燥して、塗布膜を形成する装置である。

塗工装置１０において、ウエブＷは、送出ローラ１１と巻き取りローラ１６の間に架設されており、送出ローラ１１から巻き取りローラ１６に搬送される。これらローラ１１、１６間でウエブＷは、塗工ローラ１２及びバックアップローラ１３によって、液留パン１４内の塗工液が、ウエブＷの一方の面に塗布される。塗工液が塗布されたウエブＷは、複数の加熱炉２０に順次供給され、各加熱炉２０内部で加熱乾燥された後、巻き取りローラ１６に巻き取られる。ローラ１１、１６間に架設されたウエブＷの張力は、テンションローラ１５で制御される。

図２は、加熱炉２０の内部を詳細に示す模式図である。図２に示すように、加熱炉２０は、その内部に、複数の搬送ローラ３０、及び熱風ボックス４０を備える。各搬送ローラ３０は、ウエブＷをその胴部３１の外周に接触させつつ支持するものであって、搬送ローラ３０自身は駆動せず、ウエブＷとの摩擦力によって、シャフト３２の回りの胴部３１がウエブＷに従動して回転するガイドローラである。

図２において、複数の搬送ローラ３０は搬送方向の下流から上流に向かって一列に並べられ、各ローラの軸（すなわち、シャフト３２）はウエブの搬送方向Ｘと直交する方向に延びる。ウエブＷは、塗工液が塗布された一方の面が上方を向くように、搬送方向の下流から上流に向かって並べられた複数の搬送ローラ３０の上を矢印方向（搬送方向Ｘ）に搬送される。

図３は、搬送ローラ３０をさらに詳細に説明するための図である。搬送ローラ３０は、円筒形の胴部（シェル部）３１と、胴部３１の内部に挿通されるシャフト３２と、シャフト３２の両端に一体加工されたジャーナル３３Ａ、３３Ｂと、胴部３１の両端内部に設けられた軸受け部３４Ａ、３４Ｂとを備える。胴部３１は、軸受け部３４Ａ、３４Ｂを介してシャフト３２に支持され、シャフト３２を軸中心に回転可能である。シャフト３２両端のジャーナル３３Ａ、３３Ｂは、乾燥炉２０に設けられた支持部材（不図示）に固定され、あるいはベアリング等を介して支持される。

本実施形態では、胴部３１全体がセラミックスで形成され、これにより、胴部３１の外周がセラミックスで構成される。胴部３１を形成するセラミックスとしては、例えば放射率が比較的良好なアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）、チタニア（ＴｉＯ_２）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、ジルコン（ＺｒＯ_２・ＳｉＯ_２）、アルミノシリケイト（Ａｌ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２）、チタン酸バリウム（ＢａＴiＯ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ステアタイト（ＭｇＯ・ＳｉＯ_２）、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ_２）、ムライト（３Ａｌ_２Ｏ_３・２ＳｉＯ_２）、コーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ_２Ｏ_３・５ＳｉＯ_２）、またはこれら２以上の混合物等が使用される。

これらセラミックスの中では、放射率と熱伝導率が比較的高いアルミナや窒化ケイ素等が使用されることが好ましい。胴部３１の外周の熱伝導率が高いと、搬送ローラ３０は、熱輻射のみならず、熱伝導によってもウエブＷを加熱しやすくなる。セラミックスで形成される胴部３１は、特に限定されるわけではないが、例えば上記セラミックスの粉末をバインダー等と混合した後、所定の温度で焼成することにより、原料に含まれる水分や上記バインダー成分等を取り除き、粉末粒子同士を融合させて得られるものである。

胴部３１の外周には、その外周が赤外線を十分に輻射できる程度に層厚が薄いコート層が被膜されていても良い。セラミックスで構成される胴部３１の外周は通常粗面であるため、ウエブＷを傷つけるおそれがあるが、コート層が設けられることにより、胴部３１がウエブＷを傷付きにくくなる。また、胴部３１の耐久性も高めることができる。

コート層としては、ハードコート層、帯電防止層、その他保護層などを挙げることができる。ハードコート層としては、公知のハードコート層を挙げることができるが、活性エネルギー線感応型組成物から成るものが好ましい。活性エネルギー線感応型組成物としては、多官能性（メタ）アクリレート系モノマー及び／又は（メタ）アクリレート系プレポリマーに、シリカ系微粒子を含むものが好ましい。ハードコート層の厚さは、０．１〜１００μｍの範囲内の値とすることが好ましい。

帯電防止層としては、バインダー樹脂に帯電防止粒子を配合したものを挙げることができる。バインダー樹脂としては、上記多官能性（メタ）アクリレート系モノマー及び／又は（メタ）アクリレート系プレポリマーを挙げることができる。帯電防止粒子（導電性粒子）としては、錫ドープ酸化インジウム、アンチモンドープ酸化錫、酸化錫、アンチモン酸亜鉛、五酸化アンチモン等の一種単独又は二種以上の組み合わせを挙げることができる。これらのうち、バインダー樹脂中により均一に混合分散できることから、酸化錫や錫ドープ酸化インジウムを使用することがより好ましい。上記帯電防止粒子の平均粒径は０．０１〜２μｍの範囲内とすることが好ましい。平均粒径が０．０１μｍ未満であると、表面抵抗値が大きくなる場合があり、平均粒径が２μｍを超えると、沈降等が生じやすくなって、取り扱いが困難となったり、あるいは、表面平滑性が低下したりする場合がある。また、帯電防止層の厚さは、０．０１〜３０μｍの範囲内であることが好ましい。

さらに、その他保護層としては、ダイヤモンドライクカーボン等のカーボン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、変性ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂、ウレタン、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエチレン、ナイロン、エポキシ、塩化ビニル、又はポリエチレンテレフタレート等の皮膜が挙げられる。これら保護層の厚さは、０．１〜１００μｍの範囲内の値とすることが好ましい。

再び図２を参照すると、熱風ボックス４０は、複数の搬送ローラ３０の上方に配置されており、その下面には、複数の熱風ノズル４１が設けられる。熱風ノズル４１は、下方に向かうに従って幅が狭められたテーパー形状を呈し、その下端が開口する。熱風ノズル４１は、熱風ボックス４０内部の加熱された空気を熱風として、その下端の開口４２から、ウエブＷの上面（塗工液が塗布された面）に向けて噴出させる。熱風ノズル４１の開口４２は、ウエブＷの幅長さ及び搬送ローラ３０の軸長さに応じて、搬送ローラ３０の軸方向に延びている。

熱風ノズル４１は、搬送方向Ｘに沿って複数並べられるとともに、各熱風ノズル４１は、その搬送方向Ｘにおいて、搬送ローラ３０と一致した位置に配置されることが好ましい。すなわち、熱風ノズル４１それぞれは、搬送ローラ３０で搬送されるウエブＷを間に挟んで、搬送ローラ３０それぞれに対向するように配置され、各熱風ノズル４１からの空気は、各搬送ローラ３０に向けて噴出される。

本実施形態では、複数の加熱炉２０に空気を送るための給気メインブロア５０が設けられている。給気メインブロア５０から送られた空気は分岐され、熱交換器５１で加熱された後、風量調整ブロア５２、エアフィルタ５３を介して、各加熱炉２０の熱風ボックス４０内部に加熱空気として送られる。加熱空気は、熱風ノズル４１からウエブＷに向けて下方に噴出された後、加熱炉２０内部を循環して、加熱炉２０外部に排出される。外部に排出された空気は、一部が排気ブロア５４を介して排気されるとともに、一部が再び熱交換器５１に戻され、熱交換器５１、風量調整ブロア５２、フィルタ５３を介して、再び加熱炉２０内部に供給される。このように加熱炉２０には、熱風が常時供給され、その内部は所定の温度（例えば、１００〜１２０℃程度）に保たれる。

搬送ローラ３０によって搬送されるウエブＷは、加熱炉２０内部の加熱空気や、熱風ノズル４１からの熱風によって加熱される。また、熱風ノズル４１からの熱風や加熱炉２０内部の空気は、各搬送ローラ３０も加熱する。本実施形態では、加熱された搬送ローラ３０は、その外周がセラミックスで構成されるため、高い放射率で外周からウエブＷに向けて赤外線を輻射し、その輻射熱によってウエブＷを加熱する。すなわち、ウエブＷは、加熱炉２０内部の加熱空気に加えて、搬送ローラ３０による輻射加熱によっても加熱乾燥される。

以上のように、本実施形態では、搬送ローラ３０の表面がセラミックスで構成されるため、搬送ローラ３０が、ウエブＷを搬送する機能のみならず、輻射熱によりウエブＷを加熱する機能も有することとなる。したがって、輻射加熱のための新たな部材を設けなくても、高い熱効率でウエブＷを加熱することができる。

また、本実施形態では、搬送ローラ３０の外周が、ウエブＷの下面（塗工液が塗布されていない他方の面）に接するため、より高い熱効率でウエブＷを輻射加熱することができるとともに、熱伝導によってもウエブＷを加熱することが可能になる。さらに、本実施形態では、各熱風ノズル４１が搬送ローラ３０に対向するように配置され、熱風ノズル４１から噴出される熱風によって搬送ローラ３０が加熱されやすくなるため、ウエブＷの加熱効率が一層高められる。

なお、本実施形態では、加熱炉２０内部において、搬送ローラ３０及び熱風ノズル４１は一対となるように配置され同数であったが、ローラ３０とノズル４１がずらして配置されても良いし、ローラ３０とノズル４１の数が異なっていても良い。但し、この場合も、各熱風ノズル４１又は各搬送ローラ３０は、ウエブＷを間に挟んで、搬送ローラ３０又は熱風ノズル４１に対向するように配置されることが好ましい。

本実施形態では、搬送ローラ３０には、図４に示すように、軸受け部が設けられずに、セラミックスで構成される円筒形の胴部３１が、その内部に挿通されるシャフト３２に直接回転可能に支持されていても良い。

また、胴部３１の外周が、セラミックスで構成されれば良く、その全体がセラミックスで構成される必要はない。例えば図５に示すように、胴部３１は、金属製の円筒ロール３１Ａの外周に、上記したセラミックスで形成されるセラミックス層３１Ｂが被膜されて構成されても良い。セラミックス層３１Ｂは、上記した焼成により形成されても良いが、真空蒸着、スパッタリング、若しくはイオンプレーティング等のＰＶＤ法、ＣＶＤ法、又はカニゼンメッキ皮膜中にセラミックス微粒子を均一に共析させるセラミックカニゼンメッキ等のメッキ法により形成されても良い。セラミックス層３１Ｂの厚さは、放射率を安定させるために、例えば１５０μｍ以上であることが好ましい。なお、セラミックス層の上には、上記したコート層がさらに設けられても良い。

さらに、搬送ローラ３０は、例えば図６に示すように、円筒形の胴部３７と、胴部３７の両端に圧入された側板３８Ａ、３８Ｂと、側板３８Ａ、３８Ｂに固定されたジャーナル３９Ａ、３９Ｂから構成されても良い。ジャーナル３９Ａ、３９Ｂは、乾燥炉２０に設けられた支持部材（不図示）にボールベアリング等を介して支持され、搬送ローラ３０は、これら胴部、側板、ジャーナルが一体となって軸中心に回転する。なお、胴部３７は、その全体がセラミックスで構成されていても良いし、図５に示すように、金属製の円筒ロールの上にセラミックス層が被膜されて構成されていても良い。勿論、胴部３１の外周面にコート層が設けられても良い。

本実施形態では、各搬送ローラ３０は、搬送ローラ３０を加熱するための熱源が設けられず、加熱炉内部の空気のみによって加熱されたが、搬送ローラ３０を加熱するための熱源が設けられても良い。その熱源は例えば、搬送ローラ３０内部に設けられた電熱線、或いは搬送ローラ３０の内部に通された高温蒸気や熱媒体油等の加熱流体である。但し、スペース的若しくはコスト的な問題、又は加熱流体が漏洩するおそれがある点を考慮すると、搬送ローラ３０には、これら熱源が設けられないほうが良い。

また、熱風ノズル４１は、搬送ローラ３０によって搬送されるウエブＷの下方にも設けられ、ウエブＷの両面側から、搬送ローラ３０やウエブＷに向けて熱風を噴出しても良い。

２０加熱炉
３０搬送ローラ
３１胴部
３２シャフト
４１熱風ノズル
Ｗウエブ
Ｘ搬送方向

Claims

帯状のウエブを加熱するための加熱炉において、加熱炉内部に設けられ前記ウエブを搬送する搬送ローラを備え、前記搬送ローラの表面がセラミックスで構成されていることを特徴とする加熱炉。
前記ウエブに向けて熱風を噴出する熱風ノズルを備えることを特徴とする請求項１に記載の加熱炉。
前記熱風ノズル及び搬送ローラは、ウエブの搬送方向に沿って複数設けられており、前記ウエブを挟んで、前記熱風ノズルと前記搬送ローラが、それぞれ対向する位置に配置されることを特徴とする請求項２に記載の加熱炉。
帯状のウエブを搬送するための搬送ローラであって、軸中心に回転可能な胴部を備え、前記胴部の外周がセラミックスで構成されることを特徴とする搬送ローラ。
前記胴部のセラミックスで構成された外周の表面にコート層を設けたことを特徴とする請求項４に記載の搬送ローラ。