JP2014159011A - Coating method and coating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はロールｔｏロール方式のウェットコーティング法において、熱負荷の減少と乾燥時間短縮により品質と生産性を両立した塗膜を得るための技術に関する。 The present invention relates to a technique for obtaining a coating film having both quality and productivity by reducing heat load and shortening drying time in a roll-to-roll wet coating method.
ウェットコーティング法は、ロールコート法、ダイコート法、スピンコート法、ディップコート法といったものがあり、建築、自動車、日用品などの分野で、紫外線カット、反射防止、帯電防止、撥水など多くの機能を付与する目的で使われている。 Wet coating methods include roll coating method, die coating method, spin coating method, dip coating method, etc., and have many functions such as UV protection, antireflection, antistatic, water repellency in fields such as architecture, automobiles and daily necessities. It is used for the purpose of granting.
一方、ロールｔｏロール方式とは、フィルム基材に代表される帯状長尺物をテンションコントロールにより搬送することで連続塗工を可能にし、生産性優位を持つ方式であり、これらの２つを組み合わせたロールｔｏロール方式のウェットコーティング法は機能性膜を量産する目的で一般的に使用されている。 On the other hand, the roll-to-roll system is a system that enables continuous coating by transporting long strips typified by a film substrate by tension control, and has a productivity advantage. The roll-to-roll wet coating method is generally used for mass production of functional films.
通常、ウェットコーティングに使用される塗液は、塗工性や樹脂の混合・粒子等の均一な分散性の保持等の目的で、固形分を溶剤に溶かして使用されている。 Usually, a coating liquid used for wet coating is used by dissolving a solid content in a solvent for the purpose of coating property, mixing of resin, and maintaining uniform dispersibility of particles and the like.
上記目的をクリアするために、塗液に蒸発の遅い溶剤成分を使用する場合がある。この場合、塗膜の乾燥工程において、溶剤成分を蒸発させるために、使用した溶剤の種類によって適した乾燥温度が必要になる。 In order to satisfy the above-mentioned purpose, a solvent component having a slow evaporation may be used for the coating liquid. In this case, in order to evaporate the solvent component in the coating film drying step, a drying temperature suitable for the type of solvent used is required.
一方、ロールｔｏロール方式で主に使用される高分子フィルム基材は、溶剤蒸発温度に対して不十分な耐熱性であるものが多く、蒸発が遅い溶剤成分を使用する場合、乾燥温度を高く設定すると、基材の脆化やシワなどが発生してしまい、品質の低下につながる恐れがある。 On the other hand, many polymer film base materials mainly used in the roll-to-roll method have insufficient heat resistance with respect to the solvent evaporation temperature, and when using a solvent component having a slow evaporation, the drying temperature is increased. If it is set, the base material becomes brittle or wrinkled, which may lead to a decrease in quality.
基材の脆化は、最悪の場合には機能性膜の支持体としての機能を失い、その商品性を損なうことになる。また、基材シワは積層や両面塗工の場合における均一塗工の妨害だけでなく、製品への加工時に欠陥となる問題にも繋がる恐れがある。 In the worst case, the embrittlement of the base material loses its function as a support for the functional membrane, and impairs its merchantability. In addition, the base wrinkles may not only interfere with uniform coating in the case of lamination or double-side coating, but also lead to problems that become defects when processed into products.
熱負荷による基材のシワを防止する手段として、例えばガイドロールによるシワの発生を防止する工夫が施されている方法が提案されている。 As a means for preventing wrinkles of the base material due to heat load, for example, a method has been proposed in which a device for preventing the occurrence of wrinkles by a guide roll is applied.
しかしながら、基材を表裏から挟み込む機構を有しているため、ガイドロール起因による基材への傷等が発生し、品質が低下する問題がないとは言い切れない。本発明は、このようなガイドロールが基材に接触することなく、さらに熱負荷による品質不良を抑え、生産性にも優れた塗膜を供給することを目的とする。 However, since it has a mechanism for sandwiching the base material from the front and back, it cannot be said that there is no problem that the base material is damaged due to the guide roll and the quality is deteriorated. It is an object of the present invention to supply a coating film that is superior in productivity and that prevents such a guide roll from coming into contact with a base material, further suppresses quality defects due to heat load.
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ロールｔｏロール方式のウェットコーティング法において、搬送された基材上に塗工液を塗工し塗膜を形成する塗工部と、前記塗膜を乾燥させる乾燥炉が複数ゾーンから構成されており、前記乾燥炉の内部を減圧する減圧機構と、乾燥炉内部の圧力を検出する圧力センサーと、乾燥炉内部の圧力を調整する圧力機構とを備え、前記乾燥炉内部に少なくとも１つ以上の温調ロールを有していることを特徴とする塗膜の製造装置とした。
とした。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a roll-to-roll wet coating method in which a coating liquid is applied on a conveyed substrate to form a coating film. The drying furnace for drying the coating film is composed of a plurality of zones, and a pressure reducing mechanism for reducing the pressure inside the drying furnace, a pressure sensor for detecting the pressure inside the drying furnace, and adjusting the pressure inside the drying furnace And a pressure mechanism, and at least one temperature control roll inside the drying furnace.
It was.
請求項２に記載の発明は、前記乾燥炉の出入り口に、排気機構等の乾燥炉内部の減圧を保つ機構を備えたことを特徴とする請求項１に記載の塗膜の製造装置とした。 The invention described in claim 2 is the coating film manufacturing apparatus according to claim 1, wherein a mechanism for maintaining a reduced pressure inside the drying furnace, such as an exhaust mechanism, is provided at an entrance of the drying furnace.
請求項３に記載の発明は、前記乾燥炉内部、乾燥に使用する加熱機構に赤外線加熱機構を有することを特徴とする請求項１乃至２に記載の塗膜の製造装置とした。 According to a third aspect of the present invention, there is provided an apparatus for producing a coating film according to the first or second aspect, wherein the heating mechanism used for drying inside the drying furnace has an infrared heating mechanism.
請求項４に記載の発明は、前記減圧機構により回収された溶剤を含む気体が、常圧かつ水冷された冷却板を通すことにより溶剤成分を回収する機構を有する請求項１乃至３に記載の塗膜の製造装置とした。 Invention of Claim 4 has a mechanism in which the gas containing the solvent collect | recovered by the said pressure reduction mechanism has a mechanism which collect | recovers a solvent component by passing the cooling plate cooled at normal pressure and water. It was set as the coating-film manufacturing apparatus.
請求項５に記載の発明は、前記温調ロールが前記乾燥炉内の高さ方向に対してロール位置を調整する調整機構を有することを特徴とする請求項１乃至４に記載の塗膜の製造装置 Invention of Claim 5 has an adjustment mechanism in which the said temperature control roll adjusts a roll position with respect to the height direction in the said drying furnace, The coating film of Claims 1 thru | or 4 characterized by the above-mentioned. manufacturing device
請求項６に記載の発明は、前記乾燥炉内部の高さが５０ｃｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５に記載の塗膜の製造装置とした。 A sixth aspect of the present invention provides the coating film manufacturing apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein a height inside the drying furnace is 50 cm or less.
請求項７に記載の発明は、ロールｔｏロール方式のウェットコーティング法において、搬送された基材上に塗工液を塗工し塗膜を形成する塗工部と、前記塗膜を乾燥させる乾燥炉が複数ゾーンから構成されており、前記乾燥炉の内部を減圧する減圧機構と、乾燥炉内部の圧力を検出する圧力センサーと、乾燥炉内部の圧力を調整する圧力機構とを備え、前記乾燥炉内部に少なくとも１つ以上の温調ロールを有していることを特徴とする塗膜の製造方法とした。 The invention according to claim 7 is a roll-to-roll wet coating method, in which a coating liquid is applied on a conveyed substrate to form a coating film, and drying is performed to dry the coating film. The furnace is composed of a plurality of zones, and includes a pressure reducing mechanism for reducing the pressure inside the drying furnace, a pressure sensor for detecting the pressure inside the drying furnace, and a pressure mechanism for adjusting the pressure inside the drying furnace, and the drying It was set as the manufacturing method of the coating film characterized by having at least 1 or more temperature control roll inside a furnace.
請求項８に記載の発明は、前記乾燥炉の出入り口に、排気機構等の乾燥炉内部の減圧を保つ機構を備えたことを特徴とする請求項７に記載の塗膜の製造方法とした。 The invention according to claim 8 is the method for producing a coating film according to claim 7, characterized in that a mechanism for maintaining a reduced pressure inside the drying furnace such as an exhaust mechanism is provided at the entrance and exit of the drying furnace.
請求項９に記載の発明は、前記乾燥炉内部、乾燥に使用する加熱機構に赤外線加熱機構を有することを特徴とする請求項７または８に記載の塗膜の製造方法とした。 The invention according to claim 9 is the method for producing a coating film according to claim 7 or 8, wherein the heating mechanism used for drying inside the drying furnace has an infrared heating mechanism.
請求項１０に記載の発明は、前記減圧機構により回収された溶剤を含む気体が、常圧かつ水冷された冷却板を通すことにより溶剤成分を回収する機構を有する請求項７乃至９に記載の塗膜の製造方法とした。
Invention of
請求項１１に記載の発明は、前記温調ロールが前記乾燥炉内の高さ方向に対してロール位置を調整する調整機構を有することを特徴とする請求項７乃至１０に記載の塗膜の製造方法とした。
Invention of
請求項１２に記載の発明は、前記乾燥炉内部の高さが５０ｃｍ以下であることを特徴とする請求項７乃至１１に記載の塗膜の製造方法とした。
The invention described in
請求項１及び７に記載の発明によれば、溶剤の飽和蒸気圧を下げ、基材の加熱温度を減少させることが可能になる。よって、熱負荷の減少や乾燥時間の短縮が可能になる。また、乾燥炉内の温度とは別の溶剤蒸発の制御機構が増え、加熱乾燥のみではできない塗膜乾燥を可能にする。さらに、塗膜の加熱乾燥機構を接触式の温調ロールにすることにより、熱風乾燥のような減圧の影響を受けることなく塗膜を乾燥することが可能になるだけでなく、減圧下では搬送時に基材-ロール間で巻き込まれる空気層が通常より小さくなることでその伝熱効率を上げることが可能になる。 According to invention of Claim 1 and 7, it becomes possible to reduce the saturated vapor pressure of a solvent and to reduce the heating temperature of a base material. Therefore, it is possible to reduce the heat load and shorten the drying time. In addition, the solvent evaporation control mechanism, which is different from the temperature in the drying furnace, is increased, and the coating film can be dried which is not possible only by heat drying. Furthermore, by making the heating and drying mechanism of the coating film a contact-type temperature control roll, not only can the coating film be dried without being affected by reduced pressure such as hot air drying, but also transported under reduced pressure. Sometimes the heat transfer efficiency can be increased by making the air layer caught between the substrate and the roll smaller than usual.
請求項２及び８に記載の発明によれば、乾燥炉内の減圧制御を容易に調整することが可能になる。 According to invention of Claim 2 and 8, it becomes possible to adjust the pressure reduction control in a drying furnace easily.
請求項３及び９に記載の発明によれば、赤外線乾燥は放射電熱のため、減圧による影響を受けないため、減圧乾燥における利点を最大限発揮できる形式である。 According to the third and ninth aspects of the invention, since infrared drying is radiant heat, it is not affected by reduced pressure, so that the advantage of reduced pressure drying can be maximized.
請求項４及び１０に記載の発明によれば、常圧かつ水冷された冷却板を通すことで溶剤回収を簡便にすることが可能になり、揮発性有機化合物（ＶＯＣ）対策にもなる。
According to invention of
請求項５及び１１に記載の発明によれば、温調ロールの調整機構を有することで、基材と温調ロールの接触面積を調整することができる。温調ロール上で基材と温調ロールが接触する接触面積を増やすことにより塗膜の乾燥時間が増え、効率良く塗膜の乾燥を行うことができる。
According to invention of
請求項６及び１２に記載の発明によれば、前記乾燥炉の高さを５０ｃｍ以下にすることにより、減圧すべき体積が小さいことで可能になる減圧領域が広くなり、制御できる乾燥プロファイルの幅も広げることが可能になる。
According to the inventions described in
本発明の塗工装置及び塗工方法ついて説明する。図1は一般的なロールｔｏロール形式の塗工装置の概要である。基材１０を巻き出す巻き出しロール１６、基材１０に必要な塗液を塗工する塗工部、塗工した液を乾燥させる乾燥炉１５、塗工された基材１０を巻き取る巻取りロール１７を備えるものである。塗工部には、液受けパン１３中に満たした塗液をグラビアロール１２表面に供給し、グラビアロール１２表面に設置したドクターブレード１４で、余分な塗液を除去し、基材１０に塗膜が形成される機構を有している。
ここでは一例としてロールコート法を示したが、ダイコート法等にも適応可能であり、ロールコート法に限定されるものではない。
The coating apparatus and coating method of the present invention will be described. FIG. 1 is an outline of a general roll-to-roll type coating apparatus. Unwinding
Here, the roll coating method is shown as an example, but the present invention can be applied to a die coating method and the like, and is not limited to the roll coating method.
基材は張力制御により搬送される。張力制御は巻出、巻取、インフィード、アウトフィードの各制御部によって行われ、搬送される基材に付加したい機能を持つ塗液を塗布する。 The substrate is conveyed by tension control. Tension control is performed by each control unit of unwinding, winding, infeed, and outfeed, and a coating liquid having a function to be added to the substrate to be conveyed is applied.
基材の温度制御は、測温用の熱電対を備えた乾燥炉において管理される。また、塗膜の乾燥方法としては、ロール乾燥、フローティング乾燥等があるが、本発明は内部を真空に保つ必要があるのでロール乾燥における使用を想定している。 The temperature control of the substrate is managed in a drying furnace equipped with a thermocouple for temperature measurement. Moreover, although there exist roll drying, floating drying, etc. as a drying method of a coating film, since this invention needs to maintain an inside at a vacuum, the use in roll drying is assumed.
図２に本発明の乾燥炉を備えた塗工装置を示す。圧力センサー付き分割乾燥炉１９の出入り口には、乾燥炉入口排気２０及び乾燥炉出口排気２１を備え、前記圧力センサー付分割乾燥炉１９には赤外線加熱機構１８が設置されている。また、圧力センサー付分割乾燥炉１９の分割された各ゾーンの乾燥炉には配管を経由して溶剤回収機構２２と真空ポンプ２２が連結されている。また、圧力センサー付分割乾燥炉１９の各ゾーンには、圧力を管理する圧力センサー（図示せず）と圧力調整機構（図示せず）が備えられている。各ゾーンには真空ポンプに繋がれているが、排気口の設置箇所や個数・その形状等の制限はない。
FIG. 2 shows a coating apparatus provided with the drying furnace of the present invention. At the entrance / exit of the divided
塗工膜が形成された基材フィルム１０は、圧力センサー付分割乾燥炉１５内の減圧された各ゾーンの乾燥炉に搬送され、乾燥炉が減圧下にあることで常圧乾燥する場合よりも、低い温度で乾燥することが可能になる。
The
また、本発明の乾燥炉は少なくとも１つ以上の温調ロール機構を有している。各温調ロールは熱媒循環温調装置（図示せず）により指定の温度に制御し、ロールに接した基材の温度を上昇させることで塗膜を乾燥することを特徴としている。よって、乾燥条件に応じてロールの本数や温度、その配置を変化させることが可能である。 The drying furnace of the present invention has at least one temperature control roll mechanism. Each temperature control roll is controlled to a specified temperature by a heat medium circulating temperature control device (not shown), and the coating film is dried by increasing the temperature of the substrate in contact with the roll. Therefore, it is possible to change the number of rolls, the temperature, and the arrangement thereof according to the drying conditions.
また、本発明の乾燥炉は赤外線による加熱機構を備えてもよい。赤外線も減圧による効率の低下が無く、本発明に適した方法である。 Moreover, the drying furnace of the present invention may include a heating mechanism using infrared rays. Infrared light is also a method suitable for the present invention without any reduction in efficiency due to reduced pressure.
さらに、乾燥炉の出入り口に乾燥炉内部の減圧を保つ機構を備えたことを特徴とする。一例として、乾燥炉の出入り口にも排気機構を設けるものを示したが、場合によっては風流を制御する板状のようなものでも問題ない。 Further, the present invention is characterized in that a mechanism for maintaining a reduced pressure inside the drying furnace is provided at the entrance and exit of the drying furnace. As an example, an exhaust mechanism is also provided at the entrance and exit of the drying furnace. However, depending on the case, a plate-like one that controls the airflow is not a problem.
また、圧力センサー付分割乾燥炉１５内の各ゾーンの乾燥炉には、各々内部の圧力を検知する圧力センサー２４と圧力調整機構を備えているため、塗工液で使用する溶剤成分の飽和蒸気圧曲線や乾燥炉温度に応じて、内部の圧力を調整することができる。
Further, since the drying oven in each zone in the split drying oven with
［実施例１］
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ロールコーターを使って使用した場合と、図２に示す本発明の乾燥炉を含むロールコーター使用して、樹脂を高沸点溶剤であるＮ−メチル２−ピロリドン（沸点：２０２℃）を溶剤として７５μｍ厚のＰＥＴ基材（三菱樹脂製：ダイアホイル）にｄｒｙ10μｍ厚になるよう塗液を塗布した場合を示す。
[Example 1]
Examples of the present invention will be described below. When using a general roll coater as shown in FIG. 1 and using a roll coater including the drying furnace of the present invention shown in FIG. 2, the resin is made of N-methyl 2-pyrrolidone (high boiling solvent) ( A case where the coating liquid is applied to a dry 10 μm thickness on a 75 μm thick PET base material (Mitsubishi Resin: Diafoil) using a boiling point of 202 ° C. as a solvent is shown.
本発明のロールコーターでは、熱風乾燥を使用せずにゾーン内の最低圧力を０．０１〜０．０２ＭＰａし、赤外線による加熱と温調ロールを１２０℃設定にすることで溶剤は完全に蒸発し、フィルムにシワのないものが作成された。 In the roll coater of the present invention, the minimum pressure in the zone is set to 0.01 to 0.02 MPa without using hot air drying, and the solvent is completely evaporated by setting the heating with infrared rays and the temperature control roll to 120 ° C. A film without wrinkles was created.
［比較例１］
一般的なロールコーターの場合は、溶剤蒸発のためにオーブン温度を２００℃に設定して加熱する必要があり、基材フィルムにシワが入ってしまった。（常圧：０．１ＭＰａ）
[Comparative Example 1]
In the case of a general roll coater, it is necessary to heat by setting the oven temperature to 200 ° C. in order to evaporate the solvent, and the base film is wrinkled. (Normal pressure: 0.1 MPa)
［比較例２］
乾燥炉の高さが約１ｍという以外は本発明のロールコーターと同様の設備で実施した場合では、ゾーン内の最低圧力が０．０５ＭＰａ程度までしか低下せず、赤外線による加熱と温調ロールを１２０℃設定では溶剤を完全に飛ばすには至らなかった。
[Comparative Example 2]
Except when the height of the drying furnace is about 1 m, when it is carried out with the same equipment as the roll coater of the present invention, the minimum pressure in the zone is reduced only to about 0.05 MPa, heating with infrared rays and temperature control rolls are performed. At the setting of 120 ° C., the solvent was not completely removed.
［比較例３］
比較例２の条件で溶剤を完全に飛ばす場合には、赤外線による加熱と温調ロールを１６０℃設定する必要があり、基材フィルムに若干シワが入ってしまった。
[Comparative Example 3]
When the solvent was completely blown off under the conditions of Comparative Example 2, heating with infrared rays and a temperature control roll had to be set at 160 ° C., and the substrate film was slightly wrinkled.
幅広い分野で利用されているロールｔｏロール方式のウェットコーティング法に関するものであって、熱負荷の減少と乾燥時間短縮により、生産性と品質の両立した塗膜を得ることができるため有効である。 The present invention relates to a roll-to-roll wet coating method used in a wide range of fields, and is effective because a coating film having both productivity and quality can be obtained by reducing the thermal load and shortening the drying time.
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・・・ドクターブレード
１５・・・乾燥炉
１６・・・巻き出しロール
１７・・・巻き取りロール
１８・・・赤外線加熱機構
１９・・・圧力センサー付分割乾燥炉
２０・・・乾燥炉入口排気
２１・・・乾燥炉出口排気
２２・・・溶剤回収機構
２３・・・真空ポンプ
２４・・・温調ロール
DESCRIPTION OF
Claims (12)
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| JP2014159011A true JP2014159011A (en) | 2014-09-04 |
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| JP2013030869A Pending JP2014159011A (en) | 2013-02-20 | 2013-02-20 | Coating method and coating apparatus |
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2013
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