JP2011062593A - Coating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、粘度の高い塗液をグラビアコーターで塗工する場合に、塗液を安定的に送液させ、均一な塗膜を得るための塗工装置に関する。 The present invention relates to a coating apparatus for stably feeding a coating liquid and obtaining a uniform coating film when a high-viscosity coating liquid is applied with a gravure coater.
グラビア塗工方法は、現在様々な塗液を用いて広く利用されている。この塗工方法は、塗液をグラビアロールにのせることが出来れば、ドクター刃で余分な塗液を掻き落とし、凹部のインキを基材に転写することにより、塗工が容易に実現できるので、塗液物性の適用可能範囲は他の塗工方式より広い。しかし、グラビアロールに塗液をのせるのは、液受けパンという入れ物の中に塗液を入れた状態でロールを浸漬させながらのせていくので、液受けパンの中の塗液の管理が成り行きになり難しい。例えば、塗液中の溶媒が、空気開放される液受けパン内で蒸発するため、液受けパンの中で粘度上昇が起き、塗工物の品質管理上問題となる。 The gravure coating method is currently widely used with various coating solutions. In this coating method, if the coating liquid can be placed on a gravure roll, the coating can be easily realized by scraping off the excess coating liquid with a doctor blade and transferring the ink in the recesses to the substrate. The applicable range of coating liquid properties is wider than other coating methods. However, the application of the coating liquid to the gravure roll is performed by immersing the roll in a state where the coating liquid is placed in a container called the liquid receiving pan, so that the management of the coating liquid in the liquid receiving pan will take place. It becomes difficult. For example, since the solvent in the coating liquid evaporates in the liquid receiving pan that is opened to the air, the viscosity rises in the liquid receiving pan, which causes a problem in quality control of the coated product.
一般的に、上記の問題は、液受けパンの中の塗液を廃液口から一定量抜き取りながら再度注液側に循環させることで、液受けパンの中の塗液状態を一定化して回避している。しかし、循環させるためにはある程度粘度が低いことが必須条件になり、高粘液の場合は難しくなる。特に、液受けパンの中にある状態ではせん断がかからないため、せん断速度の低い領域で粘度が高い液は液受けパン内において塗液の滞留部ができるなど扱いが難しくなる。 In general, the above problem is avoided by making the coating liquid in the liquid receiving pan constant by removing the fixed amount of the coating liquid in the liquid receiving pan from the waste liquid port and circulating it again to the liquid injection side. ing. However, in order to circulate, it is essential that the viscosity is low to some extent, and in the case of a highly viscous liquid, it becomes difficult. In particular, since shear is not applied in a state in the liquid receiving pan, a liquid having a high viscosity in a region where the shear rate is low is difficult to handle because a coating liquid stays in the liquid receiving pan.
塗液の品質管理の観点では、なるべく開放部を少なくして塗液の流れを一方向にすることが効果的である。塗工方法としてはグラビア法とは異なるが、ダイ塗工などはその良い例である。しかし、ダイ塗工では、開放部がなく塗液の流れを一方向にすることはできるが、特に粘度が高い塗液を塗布する場合、基材の幅方向に塗布量の分布が生じ好ましくない。また、特許文献1のように、その良いところを取り入れるためにファウンテン型のノズルを直接グラビアロールに塗液を吐出させるために使用する方法が提案されている。しかしこの方法では、グラビアロールに塗液をのせるところまでは開放部がなく一方向であり好ましいが、ファウンテン型ノズルから吐出させて液をのせるために適切なロールとノズルとの間隙を設定しないと、塗布量の分布を生じる。また特許文献1では、ドクター刃とノズルが一体化した形状であるが、ドクター刃で別途掻き落とし塗布量分布を抑えることも可能であるが、完全には塗布量の分布を抑えることができず、また、粘度が高い塗液になればなるほど難しくなる。 From the viewpoint of quality control of the coating liquid, it is effective to make the flow of the coating liquid unidirectional by reducing the number of open portions as much as possible. Although the coating method is different from the gravure method, die coating is a good example. However, in die coating, there is no open part and the flow of the coating liquid can be unidirectional. However, particularly when applying a coating liquid with a high viscosity, distribution of the coating amount occurs in the width direction of the substrate, which is not preferable. . Also, as disclosed in Patent Document 1, a method of using a fountain-type nozzle for directly discharging a coating liquid onto a gravure roll has been proposed in order to take advantage of this advantage. However, in this method, there is no open part until the coating liquid is put on the gravure roll, and it is preferable that it is unidirectional, but in order to put the liquid by discharging from the fountain type nozzle, an appropriate gap between the roll and the nozzle is set Otherwise, a distribution of the coating amount occurs. Further, in Patent Document 1, the doctor blade and the nozzle are integrated, but it is possible to suppress the distribution of the application amount by scraping separately with the doctor blade, but the distribution of the application amount cannot be completely suppressed. Also, the higher the viscosity of the coating liquid, the more difficult it becomes.
本発明は、せん断速度が低い領域で粘度が高い塗液をグラビアコーターで塗工する場合に、塗液を安定的に液受けパンに送液させ、均一な塗膜を得るための塗工装置を提供することを課題とする。 The present invention provides a coating apparatus for stably feeding a coating liquid to a liquid pan when a coating liquid having a high viscosity in a region where the shear rate is low is applied by a gravure coater, and obtaining a uniform coating film. It is an issue to provide.
本発明者は、液受けパンへの塗液の供給構成とグラビアロールに転写されなかった塗液の処理構成を特定することで、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を
完成するに至った。
The present inventor has found that the above-mentioned problems can be solved by specifying the supply configuration of the coating liquid to the liquid receiving pan and the processing configuration of the coating liquid that has not been transferred to the gravure roll, and completes the present invention. It came to.
請求項1に記載の発明は、グラビアロールに塗液を転写させるために設置したグラビアロールと同心円上に配置された円弧状の液受けパンと、グラビアロールの接線方向と垂直に塗液を注液する注液口を有したことを特徴とする塗工装置である。 The invention described in claim 1 is an arc-shaped liquid receiving pan disposed concentrically with the gravure roll installed to transfer the coating liquid to the gravure roll, and the coating liquid is injected perpendicularly to the tangential direction of the gravure roll. It is a coating apparatus characterized by having a liquid injection port for liquid.
請求項2に記載の発明は,グラビアロールと、グラビアロールに配置された液受けパンと、グラビアロールの接線方向と垂直に塗液を注液する注液口とを有し、液受けパンが、グラビアロールの回転方向の上流側の底部とロールまでの距離が、10mm未満であり、且つ、グラビアロールの回転方向の下流側の底部とロールまでの距離が、10mm以上100mm以下であることを特徴とする塗工装置である。 The invention described in claim 2 has a gravure roll, a liquid receiving pan disposed on the gravure roll, and a liquid injection port for injecting the coating liquid perpendicular to the tangential direction of the gravure roll, The distance from the bottom of the gravure roll in the rotation direction to the roll is less than 10 mm, and the distance from the bottom of the gravure roll in the rotation direction to the roll is from 10 mm to 100 mm. This is a characteristic coating apparatus.
請求項3に記載の発明は、該液受けパンへの該注液口がファウンテン型のノズル形状をしていることを特徴とする請求項1または2に記載の塗工装置である。 A third aspect of the present invention is the coating apparatus according to the first or second aspect, wherein the liquid injection port into the liquid receiving pan has a fountain-type nozzle shape.
請求項4に記載の発明は、該液受けパンが側面及び底面を有しており、該注液口がグラビアロールの回転方向の上流側の底面側面に設置されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の塗工装置である。 The invention described in claim 4 is characterized in that the liquid receiving pan has a side surface and a bottom surface, and the liquid injection port is installed on the bottom surface on the upstream side in the rotation direction of the gravure roll. It is a coating apparatus of any one of 1-3.
請求項5に記載の発明は、せん断速度1[1/s]の時のせん断粘度が1000[mPa・s]以上20000[mPa・s]以下の粘度を示す塗液を用いたことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の塗工装置である。 The invention according to claim 5 is characterized in that a coating liquid having a shear viscosity of 1000 [mPa · s] or more and 20000 [mPa · s] or less at a shear rate of 1 [1 / s] is used. The coating apparatus according to any one of claims 1 to 4.
本発明は、以上のような装置構成であるので、特に塗液のせん断速度が低い領域で粘度が高い液でも、塗布量の分布を抑え、塗工液の物性を管理しながらグラビアコーターで塗工することができる。 Since the present invention is configured as described above, it can be applied with a gravure coater while controlling the distribution of the coating amount and controlling the physical properties of the coating liquid, even for a liquid having a high viscosity in a region where the shear rate of the coating liquid is low. Can be crafted.
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。図1に一般的なグラビアコーターの概略図を示す。液受けパン13に塗液が供給されるとグラビアロール12によって掻き揚げられてドクター刃18で計量された後基材に転写されていく。このとき、グラビアロール12が基材走行方向に対して同じ方向に進むものをダイレクト方式といい、逆方向に進むものをリバース方式という。また、バックアップロール11がグラビアロール12に対して押し付ける位置に設置されるものやバックアップロール11がないキス方式などあるが、本発明はどの方法であっても有効である。また、本発明は、液受けパンへの塗液の供給方法を規定するものであり、ドクター刃18の形状や材質、設置位置や角度には効果を限定されない。また、グラビアロール12についても同様で、彫刻されるパターンやロール径、材質等には限定されない。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail. FIG. 1 shows a schematic diagram of a general gravure coater. When the coating liquid is supplied to the liquid receiving
塗液の液受けパン13への供給は、一般的にはポンプ16により送液される。本発明に用いられるようなせん断速度が低い領域での粘度が高い液では、塗液の供給口近傍及び回転するグラビアロール12の近傍でしか液の流動性がなく、液の滞留部が発生する。
The supply of the coating liquid to the liquid receiving
そこで本発明では、図2のようにグラビアロール12と同心円上に配置された円弧状の液受けパン21へグラビアロール12の接線方向と塗液の注液方向25が垂直になるように、塗液のせん断速度が低い領域で粘度が高い液でも塗布量分布を抑えることができるファウンテンノズル23を液受けパン21に設置する。
Therefore, in the present invention, coating is performed such that the tangential direction of the
グラビアロール12と同心円上に配置された円弧状の液受けパン21とは、図2のように液受けパン21がグラビアロール12に沿った円弧状の底面を有している構造であり、且つ、その円弧の中心がグラビアロール12の中心と一致するように配置したものをいう。
The arc-shaped
グラビアロール12の接線方向26とは、図2のようにグラビアロール12を横側から円としてみたときの接線をグラビアロール12の回転方向の上流側から下流側へ引いたときの方向である。グラビアロール12の回転方向の上流側とは、基材10へ塗液を塗工したグラビアロール12が再度液受けパン21内の塗液と接触する側のことをいい、また、下流側とは、液受けパン21内の塗液と接触したグラビアロール12が基材10へ向かう側のことをいう。また、塗液の注液方向25とは、液受けパン21へ注液される塗液の吐出方向である。
The
グラビアロール12の回転によって生じる液の流れに逆らわないように、ファウンテンノズル23による注液をグラビアロール12の回転方向の上流側からグラビアロール12の接線方向26と垂直に行うことにより、液受けパン21内で幅方向に均一な流動性を持たせることができる。
In order not to oppose the flow of liquid generated by the rotation of the
さらに、本発明は、図2のように液受けパン21が側面及び底面を有している構造を持つ場合、注液口24がグラビアロール12の回転方向の上流側の底面側側面に設置されることが好ましい。これにより、グラビアロール12の回転によって生じる液の流動が得られ、液受けパン21内で幅方向に均一な流動性を持たせることができる。
Further, according to the present invention, when the liquid receiving
さらに、本発明は、図3のように液受けパン21のグラビアロール12の回転方向の上流側の底部とロールまでの距離27が、10mm未満であり、且つ、グラビアロールの回転方向の下流側の底部とロールまでの距離28が、10mm以上100mm以下であることが好ましい。液受けパン21の底部とグラビアロール12までの距離が10mm未満ではグラビアロールの回転によるせん断力で液の流動性が得られ、滞留部分をほぼゼロにすることができる。しかしながら、液受けパン21の円弧全体を10mm未満に設定した場合には液受けパンを設置したことによる緩衝の効果が出ない。そこでグラビアロール12の回転方向の下流側の底部とロールまでの距離28を10mm以上100mm以下に広げることにより、緩衝の効果を残しつつ、液の滞留部を減らすことができる。さらにグラビアロール12の回転方向の下流側の底部とロールまでの距離28を100mm以上広げた場合には滞留部が増える恐れがあり、好ましくない。
Further, in the present invention, as shown in FIG. 3, the
ファウンテンノズル23のスリットは、ポンプの耐圧に影響を与えない範囲で設定されるべきで、一般的には0.1mmから1mmの間の値を取る。ノズルの開口幅は、グラビア版の塗工幅(版の模様が彫刻されている幅)とほぼ同等が好ましいが、完全に等しい必要はなく、塗工幅よりも狭いのは端部の不均一などの問題を起こすが、広いのは100mmほどの範囲であれば問題ない。
The slit of the
液受けパン21への液の供給量については、塗工量が少ない場合、液受けパン21から溢れ出すことは十分考えられる。なるべく塗工量と等しくすることが望まれるが、あふれ出た塗液を受けて適切に排出するためのパン22を設置して、二重パンにすることも可能である。ただし、このときに塗液物性管理の観点から、元の供給系にこの塗液を戻さず廃棄する工程を設けてもよい。そのためにも供給量は管理されるべきである。
Regarding the amount of liquid supplied to the
液受けパン21の端部は、グラビアロール12のロール面長より長くし、液受けパン13の端部とグラビアロール12の端部との間を50mm以内におさめる。それより長くなると端部に滞留部が出来やすく、本発明に用いられるようなせん断速度が低い領域での粘度が高いものになればなるほど、その滞留による問題は大きくなる。
The end of the
液受けパン21を構成する材質は、ステンレスやアルミなど金属であることが一般的で、形状の精度がそこまで要求されないため、軽い材質で製作することが望ましい。洗浄性を考えて内面をフッ素樹脂コーティングしておくことも可能である。
The material constituting the
ファウンテン型ノズル23と液受けパン21の接続は溶接で行って連続的な接液面を形成することが好ましい。また、作業性を考えた時にファウンテン型ノズル23と液受けパン21を分離することも可能であるが、その場合ファウンテン型ノズル23の先端に樹脂で作成したパッキンを設けて、その接続部から塗液が漏れ出すことを防ぐ必要がある。
The
本発明に用いられる塗液は、特にせん断速度が低い領域で粘度が高い液でも安定して塗布量分布を抑えることができる。特にせん断速度1[1/s]の時のせん断粘度が1000[mPa・s]以上20000[mPa・s]以下の粘度を示す塗液に効果が大きい。 The coating liquid used in the present invention can stably suppress the coating amount distribution even in a liquid having a high viscosity particularly in a region where the shear rate is low. In particular, the effect is great for a coating liquid having a shear viscosity of 1000 [mPa · s] to 20000 [mPa · s] at a shear rate of 1 [1 / s].
以下、本発明の実施例について説明する。図1に示すような一般的なグラビアコーターを使って塗液を塗工した場合と、本発明の図2に示すようなグラビアコーターで塗工した。塗液は、アクリル樹脂を主成分としてメチルエチルケトンを溶媒とした塗液で、中に架橋剤を加えることでせん断速度1[1/s]時のせん断粘度が、ハーケ社製のレオメーターRS75で測定したとき7000[mPa・s]を示した。一般的なコーターの場合は、経時で溶媒の蒸発が進み、端部が滞留部になるために次第にグラビアロールにより液が掻き揚げられなくなり、塗工幅方向に膜面の抜けが観察されるようになった。一方で本発明の方法であれば、特に問題なく塗工が可能であった。以上より本発明の効果が確認できた。 Examples of the present invention will be described below. The coating liquid was applied using a general gravure coater as shown in FIG. 1 and the gravure coater as shown in FIG. 2 of the present invention. The coating solution is a coating solution containing acrylic resin as a main component and methyl ethyl ketone as a solvent. By adding a cross-linking agent, the shear viscosity at a shear rate of 1 [1 / s] is measured with a rheometer RS75 manufactured by HAAKE. 7000 [mPa · s] was obtained. In the case of a general coater, the evaporation of the solvent progresses over time, and the end part becomes a retention part, so that the liquid is gradually not scraped up by the gravure roll, and the film surface is observed to be missing in the coating width direction. Became. On the other hand, if it was the method of this invention, coating was possible without a problem in particular. From the above, the effect of the present invention was confirmed.
塗液の管理がシビアなものでもグラビアコーターで問題なく塗工できる製造方法に関するものであって、グラビアコーターで塗工する製品であれば遍く有効である。 The present invention relates to a production method that can be applied without any problem with a gravure coater even if the management of the coating liquid is severe, and any product that is applied with a gravure coater is equally effective.
10・・・基材
11・・・バックアップロール
12・・・グラビアロール
13・・・液受けパン
14・・・循環系
15・・・送液タンク
16・・・送液ポンプ
17・・・乾燥ゾーン
18・・・ドクター刃
21・・・本発明の液受けパン
22・・・廃液回収パン
23・・・ファウンテンノズル
24・・・注液口
25・・・塗液の注液方向
26・・・グラビアロールの接線方向
27・・・上流側の底部とロールまでの距離
28・・・下流側の底部とロールまでの距離
DESCRIPTION OF
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2009213041A JP2011062593A (en) | 2009-09-15 | 2009-09-15 | Coating apparatus |
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JP2009213041A Pending JP2011062593A (en) | 2009-09-15 | 2009-09-15 | Coating apparatus |
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Country | Link |
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2009
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