JP5007519B2

JP5007519B2 - ダイコート装置

Info

Publication number: JP5007519B2
Application number: JP2006105908A
Authority: JP
Inventors: 公一中野; 益井上
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2006-04-07
Filing date: 2006-04-07
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2026-04-07
Also published as: JP2007275780A

Description

本発明は、走行中の、シート、フィルムなどのウェブに対してダイヘッドを用いて塗布を行うダイコート装置に関する。

従来、シート状基材などのウェブに高粘度の濡れ性の悪い材料をコーティングする装置の一つとして、図４に示すように、表面に軟らかいゴム皮膜１ａを備えたバックアップロール１とそのバックアップロール１に対向、配置されたダイヘッド２を備えたダイコート装置が知られている。このダイコート装置は、図５に示すように、ダイヘッド２の先端を、バックアップロール１に支持されて搬送されているウェブ３に押し付けるか、或いはウェブ３との間に０〜数十ミクロンの微小なギャップを生じさせる位置に保持した状態で、ダイヘッド２から塗布液４を吐出し、その吐出圧でバックアップロール１の表面のゴム皮膜１ａを微小変形させることにより、ダイヘッド２の先端とウェブ３との間に、適切な寸法の塗布ギャップを形成し、その塗布ギャップに形成されるビード４ａを安定させると共にビード部の圧力上昇によって濡れ性を向上させ、ウェブ３に所望の膜厚で幅方向に均一なコーティングを行うものである。

ところで、この種のダイコート装置において、生産時にウェブ３の材質や厚みを変更することがあるが、その場合、同一の塗布材料をコーティングしているにもかかわらず塗布不良（面質不良）が生じたり、塗布できなくなったりすることがあった。また、ウェブ３は同じであっても、塗布材料を切り替えた際に塗布不良が生じたり、塗布できなくなったりすることがあった。これは、ダイヘッド先端部から吐出される液圧力と、バックアップロールのゴム皮膜１ａからの反力のバランスが崩れた結果発生すると考えられ、塗布条件の再検討を要する事項である。また、同じウェブに対して同じ塗布材料をコーティングする場合であっても、塗布膜厚を変えるためにライン速度を変更したり、ダイ吐出流量を変更した場合に、塗布不良が生じたり、塗布できなくなったりすることもあった。

塗布不良改善策としては、塗布材料を加温或いは冷却して材料粘度を変更する方法が考えられるが、材料温度の変更は、流量変化や配管からの放熱による影響を大きく受けるため安定性に欠け、機械運転、停止を繰り返した場合、温度むらが発生し、復帰に時間がかかるといった問題があった。また、材料温度の変化によってダイヘッドの温度も変化するため、精密加工を施したダイヘッドの温度変化に伴う二次的な影響が大きく、生産対応が難しいといった問題もあった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、ウェブ材料や塗布材料を変更したり、ライン速度やダイ吐出流量を変更するといった運転条件変更を行っても、塗布不良を生じることなく良好にコーティングを行うことの可能なダイコート装置を提供することを課題とする。

本発明者らは上記課題を解決するため、種々検討の結果、次の事項を見出した。すなわち、生産時のウェブ材料変更、塗布材料変更、ライン速度変更、ダイ吐出流量変更等の運転条件変更時に発生する面質不良或いは塗布不能は、塗布方式の仕組み上ダイヘッド先端部の圧力とバックアップロールのゴム皮膜の変形量のバランスが崩れることが原因となっており、このゴム皮膜の変形量はゴム皮膜の硬度が大きく影響している。従って、運転条件変更時にゴム皮膜の温度を調整してゴム硬度を調整することで、運転条件変更を行っても面質不良を生じることなく良好な塗布を行うことができる。

本発明はかかる知見に基づいてなされたもので、ウェブを支持して搬送するバックアップロールであって、少なくともウェブを支持する領域の外周面に、ゴム硬度が６５〜８０度の軟らかい皮膜を備えたバックアップロールと、該バックアップロールに対向、配置されたダイヘッドとを備えたダイコート装置において、前記バックアップロールの外周面の皮膜を加熱、冷却して該皮膜の温度を所望の温度に調整する皮膜温度調整手段と、前記バックアップロールの皮膜温度を測定する装置を設けるという構成としたものである。

ここで、皮膜温度調整手段としては、種々な形態のものを用いることができ、一つの形態としては、前記バックアップロール内に温度調整した流体を供給する温度調整流体供給装置を備えたものを挙げることができる。

また、皮膜温度調整手段の他の例としては、バックアップロール表面に温度調整した気体を吹き付ける温度調整気体吹き付け装置を備えたものを挙げることができる。なお、この温度調整気体吹き付け装置と前記した温度調整流体供給装置とは、それぞれ単独で使用してもよいし、両者を併用してもよい。

また、上記構成のダイコート装置には、更に、前記バックアップロールの皮膜の、ウェブのエッジが通過する領域を局部的に冷却する局部冷却手段を設けておくことが好ましい。

本発明のダイコート装置は、皮膜温度調整手段を設けているので、生産時のウェブ材料変更、塗布材料変更、ライン速度変更、ダイ吐出流量変更等の運転条件変更に際して、皮膜温度調整手段によってバックアップロールの表面の軟らかい皮膜の温度を調整してゴム硬度を運転条件に適した値とすることができ、面質不良を生じることなく、良好な塗布を行うことができる。また、塗布中において、面質不良が生じた時などにも、バックアップロールの皮膜温度を調整することで、面質不良を回避し、良好な塗布を行うことができる。ここで、バックアップロールの皮膜温度調整は、例えば、±１℃程度の精度で安定して行うことができ、更に、機械の運転、停止の影響を受けにくいため、敏速に所望温度に調整でき、生産対応に優れている。

更に、本発明のダイコート装置には、バックアップロールの皮膜温度を測定する装置を設けているので、皮膜温度を測定することで皮膜のゴム硬度を容易に判断でき、皮膜の温度調整を容易に行うことができると共に、運転中に皮膜温度を監視することで、塗布条件の監視を容易に行うことができる。

ここで、バックアップロールの皮膜の、ウェブのエッジが通過する領域を局部的に冷却する局部冷却手段を設けておくと、その部分のゴム硬度を局部的に上げることができ、ウェブのエッジ部が通過する皮膜領域にウェブに加わる張力によって生じる恐れのある傷を予防できる。なお、皮膜の局部的な冷却範囲は、当然、塗布に悪影響を与えない範囲とする。

以下、図面に示す本発明の好適な実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係るダイコート装置の概略斜視図であり、図４、図５に示す従来例と同一又は同様な部品には同一符号を付している。この実施の形態のダイコート装置も、シート状の基材等のウェブ３を、外周面の一部に巻き付けて搬送するバックアップロール１と、そのバックアップロール１に対向、配置されたダイヘッド２を備えている。そしてそのバックアップロール１には、その外周面の少なくともウェブ３を支持して搬送する領域に、軟らかい皮膜としてゴム皮膜１ａを備えており、ダイヘッド２からの塗布液の吐出圧によって変形可能としている。ここで、ゴム皮膜１ａの常温でのゴム硬度としては、このダイコート装置での主要な塗布条件で良好な塗布を行うことができるように定めており、通常、６５〜８０度の範囲内で適切な値に設定されている。

ダイコート装置は、更に、バックアップロール１の外周面のゴム皮膜１ａの温度を調整する皮膜温度調整手段１１と、バックアップロール１の皮膜温度を測定するサーモグラフィなどの温度測定装置１２を備えている。この実施の形態に用いている皮膜温度調整手段１１は、バックアップロール内に温度調整した流体、例えば所望温度に加温した温水或いは所望温度に冷却した冷水を供給し、循環させる温度調整流体供給装置１４を備えている。バックアップロール１は、その内部に流体を循環させることで表面のゴム皮膜１ａを均一に加温或いは冷却させることができるよう、内部に流体通路を備えている。

上記構成のダイコート装置においても、従来と同様に、図５に示すように、ダイヘッド２の先端を、バックアップロール１に支持されて搬送されているウェブ３に押し付けるか、或いはウェブ３との間に０〜数十ミクロンの微小なギャップを生じさせる位置に保持した状態で、ダイヘッド２から塗布液４を吐出し、その吐出圧でバックアップロール１の表面のゴム皮膜１ａを微小変形させることにより、ダイヘッド２の先端とウェブ３との間に、適切な寸法の塗布ギャップを形成し、その塗布ギャップに形成されるビード４ａを安定させると共にビード部の圧力上昇によって濡れ性を向上させ、ウェブ３に所望の膜厚で幅方向に均一なコーティングを行う。この際、バックアップロール１のゴム皮膜１ａを常温とした状態において、面質不良を生じることなく良好な塗布を行うことができる場合には、温度調整流体供給装置１４は作動させず、バックアップロール１は常温のままとして塗布を行う。

次に、生産時のウェブ材料変更、塗布材料変更、ライン速度変更、ダイ吐出流量変更等の運転条件変更の際には、ゴム皮膜１ａのゴム硬度が、新たな運転条件で良好な塗布を行うことができる硬度となるように、バックアップロール１のゴム皮膜１ａの温度を調整する。このゴム皮膜温度調整は、温度測定装置１２によってゴム皮膜１ａの温度を測定しながら、温度調整流体供給装置１４からバックアップロール１に対して、加温或いは冷却した流体（温水或いは冷水）を送って循環させ、その流体温度をゴム皮膜温度が所望の温度となるように制御することで行う。そして、温度調整流体供給装置１４からバックアップロール１への温水或いは冷水の循環を継続し、ゴム皮膜１ａを所定の温度に保持した状態で塗布を行う。これにより、新たな運転条件においても、面質不良を生じることなく良好な塗布を行うことができる。なお、新たな運転条件において良好な塗布を行うことができるゴム皮膜１ａの温度は、あらかじめテストによって求めておいてもよいし、実際に運転をしながら、温度を変えて良好な温度条件を求めてもよい。塗布動作中において、何らかの外乱によって面質不良が生じたり、塗布不能となることがあった場合にも、温度調整流体供給装置１４からバックアップロール１に送り込む流体の温度を変えて、ゴム皮膜１ａの温度を調整することで、良好な塗布を再開できる。

上記の操作では、温度測定装置１２によってゴム皮膜１ａの温度を測定しながら、そのゴム皮膜１ａが所定の温度となるように、温度調整流体供給装置１４からバックアップロール１に循環させる温度を制御しているが、この方法に限らず、あらかじめ、ゴム皮膜温度とバックアップロール１に送る流体温度との関係を求めておき、温度調整流体供給装置１４によってバックアップロール１に送る流体を、ゴム皮膜１ａを所定の温度とすることができる温度に温度調整し、その流体を循環させる方法としてもよい。この方法を採用する場合においても、温度測定装置１２で、塗布動作中におけるゴム皮膜１ａの温度を監視することで、異常を敏速に検知できる。

上記した実施の形態では、バックアップロール１のほぼ全幅に温度調整した流体を送ってバックアップロール１のゴム皮膜１ａを全幅に渡って一定温度に調整する構成としているが、バックアップロール１が長い場合などには、単に同じ流体をバックアップロール１のほぼ全域に流す構成ではバックアップロール１の幅方向に無視できない温度差が生じることがある。そこで、その温度差を避けるために、バックアップロールの内部を幅方向に複数の領域に区分し、各領域に異なる温度の流体を供給する構成としてもよい。この構成を採ることにより、ゴム皮膜１ａの温度を幅方向に一層均一にできる。また、場合によっては、温度差を積極的に与えることもできる。通常、バックアップロール１のゴム皮膜１ａは、そのゴム硬度が全長に渡って均一になるように製造しているが、製造誤差などによって硬度むらが生じることもある。そのような場合には、ゴム皮膜１ａの温度を、幅方向に適当に異ならせることで、ゴム皮膜１ａの硬度を均一に近づくように調整でき、これによって、一層良好な塗布を行うことが可能となる。

ところで、バックアップロール１のゴム皮膜１ａの硬度は、ウェブ３に対する塗布領域では一定とすることが望ましいが、その塗布領域の外側でウェブ３のエッジが通過する領域では、ゴム硬度を高くすることが望ましい。すなわち、ゴム皮膜１ａのウェブのエッジが通過する領域では、ウェブ３の張力によってエッジがゴム皮膜１ａに食い込み、この領域に傷をつける恐れがあり、特にバックアップロール１のゴム皮膜１ａを加温してゴム硬度を低くした場合には、ウェブのエッジによる傷が生じ易いので、ゴム硬度を上げて傷がつきにくくしておくことが好ましく、このためこの領域のゴム皮膜１ａの温度をあまり高くならないように抑えておくことが望ましい。そこで、ダイコート装置には、バックアップロール１表面のゴム皮膜１ａの、ウェブのエッジが通過する領域を局部的に冷却する局部冷却手段を設けておくことが好ましい。

図２はこの局部冷却手段を備えたダイコート装置を示すものである。局部冷却手段１６は、空気を吹き出すブロワー１６ａと、ブロワー１６ａからの空気をバックアップロール１のゴム皮膜１ａの、ウェブエッジが通過する領域に吹き付けるノズル１６ｂを備えている。なお、図面では局部冷却手段１６を１個図示しているのみであるが、この局部冷却手段１６は、ウェブ３の両側のエッジが通過する領域に対応して２個設けられている。また、図示は省略しているが、図１に示すダイコート装置と同様に、バックアップロール１内に温水或いは冷水を送り込んでゴム皮膜１ａの温度調整するための温度調整流体供給装置も設けられている。

図２に示す構成のダイコート装置では、ゴム皮膜１ａを、塗布に適したゴム硬度を発揮する温度となるように調整することによって、塗布条件を変更した場合においても、面質不良の無い、良好な塗布を行うことができると共に、塗布動作中に局部冷却手段１６でゴム皮膜１ａの、ウェブエッジが通過する領域に空気を吹き付けることで、その領域のゴム皮膜１ａの温度上昇を抑制してゴム硬度の低下を抑制でき、ウェブエッジによる傷の発生を抑えることができるという利点を有している。なお、図２に示す局部冷却手段１６は、単に空気をバックアップロール１に吹き付ける構成であるが、必要に応じ、冷却した空気を吹き付けることができる構成としてもよく、これにより、ゴム皮膜１ａを一層冷却でき、ゴム硬度を高くして傷の発生を抑えることができる。更に、上記した局部冷却手段１６は、ゴム皮膜１ａに空気を吹き付けることで冷却する構成であるが、局部冷却手段はこの構成に限らず、ゴム皮膜１ａの所望の領域を冷却可能なものであれば、その構造は任意である。例えば、バックアップロール１の、ウェブエッジが通過する領域の内部に、低い温度の流体を循環させる機構を設け、その機構を局部冷却手段としてもよい。

図３は本発明の他の実施の形態に係るダイコート装置を示す概略斜視図である。このダイコート装置においては、皮膜温度調整手段として、バックアップロール１の表面に温度調整した気体を吹き付ける温度調整気体吹き付け装置１８を用いている。この温度調整気体吹き付け装置１８は、空気を送り出すブロワー１８ａと、ブロワー１８からの空気を所望の温度に調整する空気温度調整器１８ｂと、温度調整した空気をバックアップロール１の表面に吹き付けるノズル１８ｃを備えており、このノズル１８ｃは、バックアップロール１表面のほぼ全幅に空気を吹き付ける構成となっている。このダイコート装置においても、バックアップロール１のゴム皮膜１ａを、塗布に適したゴム硬度を発揮する温度となるように加温或いは冷却でき、これによって、塗布条件を変更した場合においても、面質不良の無い、良好な塗布を行うことができる。

なお、図３の実施の形態では、同一温度の空気をバックアップロール１の全幅に吹き付ける構成であるが、必要に応じ、温度調整気体吹き付け装置１８の空気吹き付け幅を狭くし、バックアップロール１の幅方向の複数箇所にそれぞれ空気を吹き付けることができるよう、複数個の温度調整気体吹き付け装置を設ける構成としてもよい。この構成とすることで、バックアップロール１の幅方向の異なる部分に吹き付ける空気の温度を変えることで、バックアップロール１表面のゴム皮膜１ａの温度を幅方向に一層均一に調整することができ、また、必要に応じ、温度差を与えることも可能である。

なお、図３に示す実施の形態においても、前記したように、バックアップロール１表面のゴム皮膜１ａの、ウェブのエッジが通過する領域ではウェブのエッジによる傷がつく恐れがあるので、この部分を冷却することが望ましく、その部分を局部的に冷却する局部冷却手段を設けておくことが好ましい。

吐出幅４００ｍｍ、スリットギャップ５００μｍのダイヘッド２と、ゴム硬度７５°、材質ＮＢＲのゴム皮膜１ａを有するバックアップロール１を用い、厚さ５０μｍのＰＥＴフィルムのウェブ３に対して、粘度２０００ｃｐｓの塗布液を、流量４００ｃｃ／ｍｉｎ、ウェブ速度２０ｍ／ｍｉｎで塗布を行い、塗布可能であることを確認した。

次に、ウェブ３の膜厚のみを、７５μｍ、１００μｍと変更して上記と同一条件で塗布を行ったところ塗布可能であったが、ウェブ膜厚を１２５μｍとしたところ、塗膜が形成できず、塗布ができなかった。そこで、バックアップロール１内に温水を送り込んで、ゴム皮膜１ａを加温していったところ、ゴム皮膜１ａの温度４５℃（サーモグラフィ測定）で塗布可能となった。更に、ウェブ３の厚みを１８８μｍとした場合には、ゴム皮膜１ａの温度４５℃では塗布不能であったが、ゴム皮膜１ａの温度７０℃で塗布可能となった。この結果をまとめると、表１に示すようになる。

この結果から明らかなように、塗布条件変更によって塗布ができない場合でも、ゴム皮膜の温度調整により塗布可能となることを確認できた。

また、ウェブ厚み１２５μｍ、バックアップロール１のゴム皮膜温度４５度、ウェブ３張力２５０Ｎで連続運転した際、ゴム皮膜１ａの、ウェブ３の一方のエッジが通過する領域に、図２に示す局部冷却手段１６を用いて空気を吹き付けて強制的に冷却し、他方のエッジが通過する領域は冷却せず、加温した状態のままにした。この状態で、ウェブ３を約２００００ｍ流した後、ゴム皮膜１ａの表面を目視検査した。その結果、空気吹き付けによって冷却した側には損傷は見られなかったが、冷却していない側には傷が発生していた。従って、ゴム皮膜の冷却によりウェブエッジによる傷の発生を防止できることを確認できた。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載の範囲内で適宜変更可能であることは言うまでもない。

本発明の実施の形態に係るダイコート装置の概略斜視図局部冷却手段を備えたダイコート装置を示す概略斜視図本発明の他の実施の形態に係るダイコート装置の概略斜視図従来のダイコート装置の概略斜視図ダイコート装置における液吐出部を拡大して示す概略断面図

符号の説明

１バックアップロール
１ａゴム皮膜
２ダイヘッド
３ウェブ
１１皮膜温度調整手段
１２温度測定装置
１４温度調整流体供給装置
１６局部冷却手段
１６ａブロワー
１６ｂノズル
１８温度調整気体吹き付け装置
１８ａブロワー
１８ｂ空気温度調整器
１８ｃノズル

Claims

ウェブを支持して搬送するバックアップロールであって、少なくともウェブを支持する領域の外周面に、ゴム硬度が６５〜８０度の軟らかい皮膜を備えたバックアップロールと、該バックアップロールに対向、配置されたダイヘッドと、前記バックアップロールの外周面の皮膜を加熱、冷却して該皮膜の温度を所望の温度に調整する皮膜温度調整手段と、前記バックアップロールの皮膜温度を測定する装置を備えたダイコート装置。
前記皮膜温度調整手段が、前記バックアップロール内に温度調整した流体を供給する温度調整流体供給装置を有することを特徴とする請求項１記載のダイコート装置。
前記皮膜温度調整手段が、バックアップロール表面に温度調整した気体を吹き付ける温度調整気体吹き付け装置を有することを特徴とする請求項１又は２記載のダイコート装置。
更に、前記バックアップロールの皮膜の、ウェブのエッジが通過する領域を局部的に冷却する局部冷却手段を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のダイコート装置。