JP2014156939A - 塗布膜製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを抑え、乾燥時間を短縮することが可能な塗布膜製造装置を提供する。
【解決手段】乾燥装置１３は熱風発生手段である加熱空気発生装置と、熱風噴き出しノズル２０と、赤外線放射機構である赤外線放射装置２２を有している。加熱空気発生装置は、熱風噴き出しノズル２０と赤外線放射装置２２に加熱空気を送るものであり、熱風噴き出しノズル２０は、ガイドローラー１５で搬送されるウェブ１０の上下に対面するように千鳥に配置され、加熱空気をウェブ面に噴き出す。赤外線放射装置２２は、ウェブ１０の上下に対面して配置された熱風噴き出しノズル２０のピッチ間に設けられ、加熱空気を熱媒として熱風をウェブ面に放射して塗膜を乾燥する。
【選択図】図４

Description

本発明は、ウェブ上に塗布膜を形成する塗布膜製造装置に関する。

ウェブ上に塗布された塗膜を乾燥する方法としては、熱風を用いた乾燥方法が一般的である。特にノズルから高速の熱風を塗膜に直接噴き付ける噴出流タイプの熱風乾燥装置では、非常に高い乾燥効率が得られ、短時間で塗膜を乾燥させることができる。

図１に一般的な噴出流タイプ（以下、フローティングタイプと呼ぶ）の乾燥装置１３０の断面模式図を示す。ノズル２００はガイドローラー１５０で搬送されるウェブ１００を挟んで上下に千鳥に配置される。ノズル２００にはスリットが設けられており、加熱装置（図示せず）で所定の設定温度まで昇温された熱風が給気ダクト（図示せず）を介して前記スリットから噴き出すようになっている。そして、噴き出した熱風によりウェブは正弦波を描くようにして浮揚的に保持されるとともに、ウェブ上の塗膜の乾燥が進められる。塗膜を乾燥させた熱風は排気ダクト（図示せず）から排気される。

さらに乾燥時間を短縮させる手法として、赤外線を活用した乾燥装置が提案されている。熱風乾燥の伝熱量が熱風温度と被加熱物温度の差に比例するのに対し、赤外線乾燥はヒーター温度の４乗と被加熱物温度の４乗の差に比例することから、一般的に熱風乾燥よりも早く加熱することができる。また、特に塗膜が厚い場合は、熱風乾燥では塗膜表面だけが先に昇温されて皮張りの状態になってしまうのに対し、赤外線乾燥は塗膜内部からも均一に加熱されるために熱風乾燥よりも早く乾燥させることができる。さらに、赤外線乾燥は分子振動を伴う加熱方式であり、高分子材料の化学反応を促進することから、塗膜の密着性の向上が期待できる。ただし、赤外線乾燥だけでは塗膜近傍に高濃度の蒸気による境界層を形成し、物質移動が妨げられることから、熱風乾燥と併用されることが多い。

例えば、特許文献１や特許文献２では噴出流タイプの熱風乾燥と赤外線乾燥とを組み合わせた乾燥装置が提案されている。ノズルピッチ間に赤外線加熱装置を設置し、赤外線での加熱と熱風による境界層の除去を交互に繰り返すことにより乾燥時間を大幅に短縮することができる。

特許第２６９４３２５号公報 特開平５−２０３３５５号公報

しかしながら、赤外線乾燥装置には電気ヒーターやバーナーが用いられるため、赤外線乾燥装置と熱風乾燥装置を組み合わせた乾燥装置では、イニシャルコストが大きくなるとともに、ランニングコストも増大する。また、ウェブがフィルム基材の場合は、異常停止時にフィルムが溶断することを防ぐために、赤外線加熱装置にシャッター機構などを設けるか、赤外線加熱装置の温度をフィルムの融点以下に設定する必要がある。さらに溶剤系の場合は、防爆規定から含まれる溶剤の発火点温度で使用できる赤外線加熱装置の表面温度が限定される。シャッター機構などを設ける場合は、更なるコスト要因となり、赤外線加熱装置の温度を低く抑える場合は、費用対効果が小さくなる。

本発明者は、塗布膜の乾燥装置において、赤外線の放射方法を特定することで、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。

そこで、本発明では、コストを抑え乾燥時間を短縮することが可能な塗布膜製造装置を提供することを目的とする。

すなわち、請求項１に記載の発明は、ウェブ上に塗布膜を製造する装置であって、
塗布手段と、乾燥手段を備え、
塗布手段は、搬送中のウェブ上に塗布液を塗布する手段であって、
乾燥手段は、前記ウェブ上に塗布された塗布液を通過させることにより乾燥する手段であって、熱風発生手段と、熱風噴き出しノズルと、赤外線放射機構を有し、
熱風発生手段は、熱風噴き出しノズルと赤外線放射機構に加熱空気を送る手段であって、
前記熱風噴き出しノズルは、前記ウェブの上下に対面するように配置され、前記加熱空気をウェブ面に噴き出すもので、
前記赤外線放射機構は、前記ウェブの上下に対面して配置された前記熱風噴き出しノズルのピッチ間に設けられ、前記加熱空気を熱媒として赤外線をウェブ面に放射することを特徴とする塗布膜製造装置である。

請求項２に記載の発明は、前記熱風発生手段は熱風噴き出しノズルと赤外線放射機構に、加熱空気を分岐して供給することを特徴とする請求項１に記載の塗布膜製造装置である。

請求項３に記載の発明は、前記熱風噴き出しノズルの前記ウェブと対面する熱風噴き出し面が、赤外線放射物で被覆されていることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布膜製造装置である。

請求項４に記載の発明は、前記赤外線放射機構と前記ウェブとの距離が１０ｍｍ〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の塗布膜製造装置である。

本発明による塗布膜製造装置によれば、特にフィルム上に塗布された溶剤系で厚膜の塗膜の乾燥を短時間でしかもコストを抑制して行うことができ、且つ、密着性の良い塗膜を得ることができる。

一般的なフローティングタイプの乾燥装置の断面模式図。 本発明の塗布膜製造装置の概念図。 本発明に係る乾燥装置の断面を示す模式図。 図３とは別の本発明に係る乾燥装置の断面をしめす模式図。 本発明に係る加熱空気発生装置から加熱空気を熱風噴き出しノズルと赤外線放射装置に供給する方法を示す図。

以下、本発明の塗布膜製造装置について詳細に説明する。図２に乾燥装置を含めた塗布膜製造装置の概念図を示す。塗布膜製造装置は、ウェブ１０を送り出す送り出し装置１１と、ウェブ上に塗液を塗布する塗布手段である塗工装置１２と、ウェブ上に塗布形成された塗布膜を乾燥させる乾燥手段である乾燥装置１３と、塗布・乾燥されたウェブを巻き取
る巻き取り装置１４と、ウェブを支持しながら搬送する多数のガイドローラー１５からなる。

ウェブ１０としてはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やポリカーボネート等の樹脂フィルムや金属箔、紙等が使用できる。塗布前のウェブにコロナ処理等の前処理を実施しても良い。

塗工装置１２はグラビアコーター、ダイコーター、カーテンコーター等、各種方式のものが使用できる。

図３は本発明による乾燥装置の断面模式図を示す。乾燥装置１３は図示しない熱風発生手段である加熱空気発生装置と、熱風噴き出しノズル２０と、赤外線放射機構である赤外線放射装置２２を有している。また、塗膜を乾燥させた熱風を排気する排気ダクト（図示せず）を備えている。
加熱空気発生装置は、熱風噴き出しノズル２０と赤外線放射装置２２に加熱空気を送るものである。
熱風噴き出しノズル２０は、ガイドローラー１５で搬送されるウェブ１０の上下に対面するように千鳥に配置され、加熱空気をウェブ面に噴き出すものである。
赤外線放射装置２２は、ウェブ１０の上下に対面して配置された熱風噴き出しノズル２０のピッチ間に設けられ、加熱空気を熱媒として熱風をウェブ面に放射するものである。

また、図４は図３に示されるものとは別の本発明に係る乾燥装置の断面模式図を示す。図４に示される乾燥装置１３では、熱風噴き出しノズル２０のウェブ対向面（熱風噴き出し面）には赤外線放射物２１が被覆されている。他の構成は図３に示される乾燥装置と同じである。

熱風噴き出しノズル２０のピッチ間に設置された赤外線放射装置２２はステンレスなどの金属ダクト表面に赤外線放射物２３を被覆させたものが用いられる。セラミックなどを焼成させたものも使用できるが、特にウェブ幅が広い場合など、大面積を均一に加熱するためには金属ダクト表面に赤外線放射物を被覆させたものを使用する方が好ましい。

赤外線は０．７８〜３μｍの近赤外線と３〜１０００μｍの遠赤外線とに分けられる。高分子材料はほとんどが３〜４μｍ及び６μｍ以上に強い吸収帯を持っていることから、高分子材料に効率よく吸収され発熱する遠赤外線領域を使用することが好ましい。

金属ダクト表面に被覆させる赤外線放射物２３としては、赤外線放射量が多い物質が好ましく、赤外線放射率が０．９以上、好ましくは０．９５以上のものが良い。例えばセラミックコートなどが挙げられる。また、ノズルのウェブ対向面（熱風噴き出し面）への被覆も赤外線放射装置を被覆した材料と同じものが好適に使用できる。

赤外線放射装置２２はウェブとの距離が１０〜１００ｍｍの範囲で設置することが好ましい。１０ｍｍ未満では搬送中のウェブと接触する恐れがあり、１００ｍｍよりも離した場合では赤外線が減衰するために十分な効果が得られない。また、赤外線放射装置２２の幅方向の大きさは、塗膜面全体を均一に加熱する上で、塗膜の幅と同等以上とすることが好ましい。赤外線放射装置の流れ方向の大きさは、赤外線放射装置に対向する時間が長くなるように、熱風により除去した蒸気が滞留しない範囲でなるべく大きくした方が好ましい。

赤外線放射装置２２の表面温度は乾燥装置内と同じ温度程度に維持することが好ましい。一般的に赤外線放射装置の表面温度とウェブの温度の差が大きいほど赤外線放射の効果は大きくなるが、設備的に大きくなりコストが増大する。一方、赤外線放射装置に熱源をもたせない場合、ライン停止時の赤外線放射装置の表面温度は乾燥装置と同じ温度となっているが、ラインを走行させると常温のウェブが乾燥装置内に持ち込まれるため、ウェブとの熱交換により表面温度が低下してしまう。そこで、本発明ではウェブに奪われる熱量分を空気熱媒を通じて赤外線放射装置に供給し、赤外線放射装置の表面温度を常に乾燥装置と同じ温度程度に維持することにより、低コストで安定的に赤外線放射の効果を得ようとするものである。

図５は加熱空気発生装置３０から加熱空気を熱風噴き出しノズル２０と赤外線放射装置２２に分岐して供給する方法を示す図である。図５に示すように加熱空気発生装置３０から加熱空気を矢印４１と矢印４２で示す方向に分岐し、熱風噴き出しノズル２０と赤外線放射装置２２に供給する。矢印４２で示す方向に分岐された加熱空気は、追加加熱装置３１によって追加加熱された後に赤外線放射装置２２に供給される。こうすることによってウェブに奪われる熱量に見合った熱量だけを空気熱媒に供給すれば良いため、追加加熱装置３１をコンパクトにすることができる。また、赤外線放射装置２２に供給した空気熱媒の排気を加熱空気発生装置３０に矢印４３で示す方向に戻すようにすれば、熱ロスを低減することが出来る。尚、符号３２は給気ファン、３３は排気ファンである。

以下、本発明の実施例について説明する。

ポリオールを主剤、イソシアネートを硬化剤、主溶剤をＭＥＫ（メチルエチルケトン）とした塗液をダイコーターでＰＥＴ基材に塗布し、１５０℃で乾燥させて保護シートを作成した。塗膜の乾燥状態はＰＥＴ基材と塗膜の密着性をクロスハッチテスト（評価する基材面を１００に区切り、１００箇所毎の評価を行う）評価し、以下の基準で判定した。
○・・・１００／１００（十分に乾燥し、密着している）
△・・・１〜９９／１００（乾燥が不十分、または密着性能が十分に発現していない）
×・・・０／１００（乾燥していない）

＜実施例１＞
本発明の乾燥装置において、赤外線放射装置と基材との距離を１０ｍｍに設定して、３０秒から６０秒まで乾燥時間を５秒間隔で変更した７水準の保護シートを作成した。尚、ノズルと赤外線放射装置には赤外線放射率０．９５のセラミックコートを実施した。

＜実施例２＞
赤外線放射装置と基材との距離を１００ｍｍに設定した以外は、実施例１と同様にして保護シートを作成した。

＜実施例３＞
赤外線放射装置と基材との距離を４０ｍｍに設定した以外は、実施例１と同様にして保護シートを作成した。

＜実施例４＞
赤外線放射装置と基材との距離を８０ｍｍに設定した以外は、実施例１と同様にして保護シートを作成した。

＜比較例１＞
赤外線放射装置と基材との距離を１１０ｍｍに設定した以外は、実施例１と同様にして保護シートを作成した。

＜比較例２＞
赤外線放射装置と基材との距離を１２０ｍｍに設定した以外は、実施例１と同様にして保護シートを作成した。

＜比較例３＞
図１に示すような一般的なフローティングタイプの乾燥装置で、３０秒から６０秒まで乾燥時間を５秒間隔で変更した７水準の保護シートを作成した。

表１に示すように、本発明の乾燥装置を用いると乾燥時間が短縮できる。また、赤外線放射板と基材との距離は近いほど効果が高いことがわかる。

以上のように本発明による塗布膜製造装置によれば、フローティングタイプの熱風乾燥と赤外線乾燥とを併用することで、塗膜の乾燥時間を短縮することができ、生産効率を向上させることができる。また、使用している赤外線放射装置は熱風を熱源としているため、低コストで効率良く乾燥させることができる。

１０・・・ウェブ
１１・・・送り出し装置
１２・・・塗工装置
１３・・・乾燥装置
１４・・・巻き取り装置
１５・・・ガイドローラー
２０・・・噴き出しノズル
２１・・・赤外線放射物
２２・・・赤外線放射装置
２３・・・金属ダクト表面に被覆した赤外線放射物
３０・・・熱風発生装置
３１・・・空気熱媒追加加熱装置
３２・・・給気ファン
３３・・・排気ファン
４１、４２・・・加熱空気が分岐される方向
４３・・・赤外線放射装置２２に供給した空気熱媒の排気方向
１１０・・・送り出し装置
１２０・・・塗工装置
１３０・・・乾燥装置
１４０・・・巻き取り装置
１５０・・・ガイドローラー
２００・・・噴き出しノズル

Claims (4)

1. ウェブ上に塗布膜を製造する装置であって、
   塗布手段と、乾燥手段を備え、
   塗布手段は、搬送中のウェブ上に塗布液を塗布する手段であって、
   乾燥手段は、前記ウェブ上に塗布された塗布液を通過させることにより乾燥する手段であって、熱風発生手段と、熱風噴き出しノズルと、赤外線放射機構を有し、
   熱風発生手段は、熱風噴き出しノズルと赤外線放射機構に加熱空気を送る手段であって、
   前記熱風噴き出しノズルは、前記ウェブの上下に対面するように配置され、前記加熱空気をウェブ面に噴き出すもので、
   前記赤外線放射機構は、前記ウェブの上下に対面して配置された前記熱風噴き出しノズルのピッチ間に設けられ、前記加熱空気を熱媒として赤外線をウェブ面に放射することを特徴とする塗布膜製造装置。
2. 前記熱風発生手段は熱風噴き出しノズルと赤外線放射機構に、加熱空気を分岐して供給することを特徴とする請求項１に記載の塗布膜製造装置。
3. 前記熱風噴き出しノズルの前記ウェブと対面する熱風噴き出し面が、赤外線放射物で被覆されていることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布膜製造装置。
4. 前記赤外線放射機構と前記ウェブとの距離が１０ｍｍ〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の塗布膜製造装置。

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