JP6969192B2 - 塗工装置及び塗工方法 - Google Patents

Description

本発明は、食品、飲料および医薬品等の包装材料に用いるドライラミネーション用接着剤の塗工装置及び塗工方法に関するものである。

従来、紙、アルミニウム箔、プラスチックフィルム等の積層に際し、種々のラミネート法があるが、食品や医薬品等の包装材にはドライラミネーション法が多く使用されている。

ドライラミネーション法とは、例えばプラスチックフィルムのバリア膜等が成膜された面に、接着剤溶液を塗工、乾燥後に接着剤表面が未硬化で多少粘着性（タック性）を帯びている状態で、第２のプラスチックフィルムを加圧接着させて巻き取り、接着剤の硬化を完成させて積層する方法で、レトルトの包装材料で耐熱性を要求される場合、包装材料の「腰」を必要とする場合、あるいはトータル厚みが限定される場合などに好適に利用される。この方法のメリットは、第２のプラスチックフィルムに蒸散のための通気性が要求されず、したがって広範囲のフィルムや金属箔同志の貼り合わせに適用でき、接着機能として高度な耐熱性、耐水性、耐薬品性を発揮できることである。

ドライラミラミネーションの接着剤塗工方法では、接着剤を有機溶剤で適当な粘度に希釈してフィルムに塗布する。図３、図４にドライラミラミネーションの接着剤塗工方法の代表的な２例を示す。図３は、接着剤パン方式で接着剤パンに溜めた接着剤をグラビアロールで第１フィルムに塗工後、オーブン等の乾燥ゾーンで乾燥した後、第２フィルムと加圧接着させて巻き取るドライラミネート装置の概略を示す。

図４にはチャンバードクター方式の塗工装置を示す。チャンバードクターは、そのドクターブレード（図示せず）とシールプレート（図示せず）の先端縁を版胴ロールの表面に摺接するように配置することにより、チャンバードクター本体の溝部と、版胴ロールと、チャンバー本体の両端部に取り付けたシール部材（図示せず）と、ドクターブレードと、そしてシールプレートとによって囲まれ、外部に対して閉じた空間（塗布液室）を形成し、この空間に供給用ポンプにより塗布液を供給し、その塗布液を版胴ロール側に供給できるようになっている。

しかしながら、接着剤パン方式では接着剤パンにある接着剤は密封されておらず、溶剤が蒸散して増粘しやすい。また、チャンバードクター方式では。また、接着剤が接着剤貯留槽とチャンバードクター間を循環するので硬化が進みやすい。それゆえ、どちらの方式においてもゲル化、版詰まりが発生しやすいという欠点がある。

ところで、接着剤を塗工できる状態に混合してから、硬化、ゲル化などが発生し、使用できないようになるまでの時間をポットライフ（可使時間）というが、特にポットライフが短い接着剤を使用した場合、前記の変化が速く進むため、塗工できない事態が発生する。

一方で、接着剤はフィルム等に塗工後に硬化を促進させるために４０℃前後の温度でエージング（熟成）を行う必要がある。特に機能性の高いレトルト用途、高耐性用途等の接着剤は、３〜５日のエージングを要する。エージング時間を短くすることができる接着剤は、ポットライフが短く、取り扱いが難しくなるというトレードオフの関係にある。

特に、２液混合型の接着剤は、接着性、耐久性、各種プラスチック、金属箔等への適応範囲の広さ（汎用性）、エージング時間等から１液型よりも有利であるが、ポットライフが短く、主剤、硬化剤、溶剤の調合後、数時間でゲル化が発生するなど、生産中に硬化、ゲル化が進み、生産ができなくなったり、アイドリング中に同様な症状が発生し、使いづらいという問題がある。

耐久性、汎用性、エージング時間で有利な２液混合型の接着剤を、使用直前に混合して使用することが提案されている（特許文献１）。しかしながら、使用直前に混合して使用すればよいことが提案されているのみで、具体的にどのような装置であればポットライフの短い２液混合型の接着剤を使用できるかについては記載されておらず、実現に至っていない。

特開平２−８４４８２号公報

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ポットライフの短い接着剤を、塗工不良（ゲル化、版詰まり）を起こさずに塗工することができる塗工装置及び塗工方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、主剤、溶剤、硬化剤を混合して使用するドライラミネーション用２液混合型接着剤を塗布部で塗工する塗工装置であって、
前記主剤、前記溶剤、前記硬化剤を混合する混合部を備え、
前記混合部は、前記塗布部の手前に近接して連結し、
前記塗布部はダイコーター方式であることを特徴とする塗工装置としたものである。

請求項２に記載の発明は、主剤、溶剤、硬化剤を混合して使用するドライラミネーション用２液混合型接着剤を塗布部で塗工する塗工装置であって、
第１混合部で前記主剤と前記溶剤の混合液を生成し、
第２混合部で前記硬化剤と前記混合液を混合し、
前記第２混合部は、前記塗布部の手前に近接して連結し、
前記塗布部はダイコーター方式であることを特徴とする塗工装置としたものである。

請求項３に記載の発明は、前記ダイコーターと、コーティングロールと、前記ダイコーターから吐出した塗液と、ハウジング部によって囲まれる空間を減圧する機能を備えることを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載の塗工装置としたものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項に記載の塗工装置を用いることを特徴とする塗工方法としたものである。

本発明の塗工装置及び塗工方法によれば、接着剤をあらかじめ混合するのではなく、塗工直前に主剤、溶剤、硬化剤を混合するので、ポットライフの短い接着剤でもゲル化等することなく塗工できる。また、好ましくは塗布部にダイコーターを適用するので、接着剤
の流れが一方向となり、長時間循環による増粘やゲル化による塗工不良が発生しなくなる。

（ａ）本発明に係る、第１実施形態の塗工装置の主要部の構成を例示する模式図、（ｂ）は（ａ）で減圧機能を使用時の様態を示す模式図である。 本発明に係る、第２実施形態の塗工装置の主要部の構成を例示する模式図である。 従来のドライラミネート装置の構成を例示する模式図である。 従来の塗工装置の主要部の構成を例示する模式図である。

以下、本発明の実施形態に係る塗工装置及び塗工方法について図面を用いて説明する。同一の構成要素については便宜上の理由がない限り同一の符号を付け、重複する説明は省略する。各図面において、見易さのため構成要素の厚さや比率は誇張されていることがある。また、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、以下の実施形態に限定されるものではない。

図１（ａ）は、本発明に係る、第１実施形態の塗工装置１００の主要部の構成を例示する模式図であり、後述の減圧用チャンバー９を備える形態を示している。このように、第１実施形態の塗工装置１００は、少なくとも主剤用タンク１、溶剤用タンク２、硬化剤用タンク３、混合部４、塗布部５、送液用ポンプ６、液移動のためのチューブ７、弁８を主要な構成要素としている。

第１実施形態の塗工装置１００は、２液混合型接着剤の主剤、溶剤、硬化剤を混合部４で混合し、混合した塗布液を塗布部５でフィルム１６に塗工する。混合部４は、塗布部５の手前に近接して連結している。このように、第１実施形態の塗工装置１００では、接着剤をあらかじめ混合するのではなく、塗工直前に主剤、溶剤、硬化剤を混合するので、ポットライフの短い接着剤でもゲル化等することなく塗工できる。

混合部４はミキサーであり、駆動部とシャフトを備える、いわゆるダイナミックミキサーであってもよく、駆動部を備えず、管内部の構造により液体を分割、転換、反転させることで混合する、いわゆるスタティックミキサーであってもよい。

塗布部５はダイコーター方式であることが好ましい。主剤、溶剤、硬化剤は、あらかじめ送液用ポンプ６により所定の流量で供給され、混合部４で混合された後、ダイコーターのスリット型吐出口からコーティングロール１５の幅方向（紙面に垂直方向）に均一な流量で塗布される。このため、ダイコーター方式は塗工膜厚の制御性、再現性が良く、塗布液の残液も生じず省ロス化が図れる。

さらにダイコーター方式を適用することで、接着剤の流れが一方向となり、長時間循環による増粘やゲル化による塗工不良が発生しなくなる。また、塗布液の滞留部や蒸発部がないため、塗布液の性状安定性の面からも優れている。

塗布部５であるダイコーターと、コーティングロール１５と、ダイコーターから吐出した塗液と、ハウジング部１０によって囲まれる空間は、減圧用ポンプ（図示せず）と接続し、図１のように、減圧可能な機能を備える減圧用チャンバー９となっていることが好ましい。減圧用チャンバーではない場合、特に薄い膜厚で塗工する時には、ダイコーターの吐出口を膜厚と同じ距離までフィルム１６に近づける必要があり、フィルム１６やコーティングロール１５の振れ（変動）との干渉が発生し、事実上塗工は困難となる可能性がある。

一方、ダイコーターの吐出口とフィルム１６との距離を塗工膜厚の数倍程度に広げると、図１（ｂ）のように、吐出口とフィルム１６との間の液溜り１１が大きくなるとともに、フィルム１６の上昇に伴う空気の流れにより液溜り１１下部の圧力が上昇する。そこで、前記空間を減圧用チャンバー９とすることで、液溜り１１の形状を制御することができ、ダイコーターとフィルム１６との距離が塗工膜厚の１０倍程度であっても、薄い膜厚を塗工することが可能となる。

送液用ポンプは、脈動のない、精密に液体を輸送できるポンプが好ましい。精密ギアポンプ、ベーンポンプ、ねじポンプ他、塗布量の精度に応じたポンプを用いる。ダイヤフラムポンプなど脈動が発生するポンプは好ましくないが、塗工に影響しないよう脈動を抑える方策を取れば使用できる。ポンプは吐出量計と連動し、塗工に必要な分だけ混合される。ポンプのそれぞれの吐出量は制御され、それぞれ常に所定の一定の比率で供給される。生産ラインが停止した場合は、自動的に供給も停止するよう制御される。

弁８は、装置停止時に開閉切換可能であり、生産終了時などの装置停止時に溶剤２の経路のみ開き洗浄を行うなど、必要に応じ、必要な経路の弁が開閉可能であるようにする。

図２は、本発明に係る、第２実施形態の塗工装置の主要部の構成を例示する模式図であり、減圧用チャンバー９を備える形態を示している。第２実施形態の塗工装置２００は、第１混合部４−１と第２混合部４−２を備え、第１混合部４−１では主剤と溶剤との混合液を生成し、第２混合部４−２では、硬化剤と前記混合液とを混合する。従って、第２実施形態の塗工装置２００は主剤と溶剤の混合液（符号：１＋２）用タンクとその送液用ポンプを備える。弁は、第１混合部４−１の手前と第２混合部４−２の手前に２箇所ずつ（符号：８−１、８−２）備える。弁８−１、８−２の機能は、第１実施形態の塗工装置１００と同様である。

接着剤としては、ウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、オレフィン系接着剤、エポキシ系接着剤等の２液混合型接着剤に本発明の効果が発揮される。特に反応速度が速い（オープンタイムが短い）場合に本発明の塗工装置及び塗工方法は最適である。また、シアノアクリレート系のように１液であるが、反応速度が速い接着剤に対しては、塗布まで密封される本発明の塗工装置及び塗工方法の適用は有効である。

本発明の塗工方法は、本発明の塗工装置１００または２００を用いる塗工方法である。従って、塗工直前に主剤、溶剤、硬化剤、もしくは主剤と溶剤の混合液、硬化剤を混合する塗工方法である。

１・・・主剤、またはそのタンク
２・・・溶剤、またはそのタンク
１＋２・・・主剤と溶剤の混合液、またはそのタンク
３・・・硬化剤、またはそのタンク
４、４−１、４−２・・・混合部
５・・・塗布部（好ましくはダイコーター）
６、６−１、６−２・・・送液用ポンプ
７・・・チューブ
８、８−１、８−２・・・弁
９・・・減圧用チャンバー
１０・・・ハウジング部（減圧用）
１１・・・液溜り
１５・・・コーティングロール
１６・・・フィルム
１７・・・接着剤が塗布されたフィルム
１００、２００・・・本発明の塗工装置

Claims (4)

1. 主剤、溶剤、硬化剤を混合して使用するドライラミネーション用２液混合型接着剤を塗布部で塗工する塗工装置であって、
   前記主剤、前記溶剤、前記硬化剤を混合する混合部を備え、
   前記混合部は、前記塗布部の手前に近接して連結し、
   前記塗布部はダイコーター方式であることを特徴とする塗工装置。
2. 主剤、溶剤、硬化剤を混合して使用するドライラミネーション用２液混合型接着剤を塗布部で塗工する塗工装置であって、
   第１混合部で前記主剤と前記溶剤の混合液を生成し、
   第２混合部で前記硬化剤と前記混合液を混合し、
   前記第２混合部は、前記塗布部の手前に近接して連結し、
   前記塗布部はダイコーター方式であることを特徴とする塗工装置。
3. 前記ダイコーターと、コーティングロールと、前記ダイコーターから吐出した塗液と、ハウジング部によって囲まれる空間を減圧する機能を備えることを特徴とする請求項１〜２のいずれか一項に記載の塗工装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の塗工装置を用いることを特徴とする塗工方法。

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