JP7270936B2 - 乾燥機と乾燥方法 - Google Patents

Description

本発明は、乾燥機と乾燥方法に関する。特に、現像後の対象物を乾燥する乾燥機と乾燥方法に関する。

フレキソ印刷用の感光性樹脂版は、沸点が低い有害なハロゲン系溶剤を使用して、現像してきた。しかし、環境問題から、ハロゲン系溶剤は使用できなくなってきた。世界的に、代替溶剤として炭化水素系溶剤を使用しつつある。

特開２０１０－０００４４２号公報

しかし、炭化水素系溶剤で現像した場合、沸点が高く、乾燥工程に時間がかかる。約６０℃～８０℃で約２時間かかる。結果、トータルの製造プロセス時間が長くなる。
本発明は長時間かかるプロセス時間問題に鑑みてなされたものであり、短時間で対象物を乾燥できる乾燥機と乾燥方法とを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、空気を取り入れるガス配管部と、上記ガス配管部と接続され、対象物を保持する熱処理部と、上記ガス配管部からの熱風を乱流にし、上記熱処理部へ提供する乱流部と、を含む乾燥機を用いる。
また、空気を吸引し熱風を発生させる工程と、上記熱風を乱流とする工程と、上記乱流を対象物に導く工程と、上記乱流を回収する工程と、を含む乾燥方法を用いる。

本発明によれば、短時間で対象物の乾燥をすることができる。

図１は、実施の形態の乾燥機の平面構成図である。 図２は、実施の形態の乾燥機の斜視図である。 図３Ａは、実施の形態の第１乱流部の斜視図である。 図３Ｂは、実施の形態の第１乱流部の斜視図である。 図３Ｃは、実施の形態の第１乱流部の平面図である。 図３Ｄは、実施の形態の第１乱流部の平面図である。 図３Ｅは、実施の形態の第１乱流部の平面図である。 図４Ａは、実施の形態の熱風集中部付近の断面図である。 図４Ｂは、実施の形態の熱風集中部付近の平面図である。

以下対象物としてフレキソ印刷用樹脂版で説明するが、他の対象物でもよい。
（製造プロセス）
始めに、フレキソ印刷用樹脂板の製造プロセスを説明する。

フレキソ印刷用感光性樹脂板は、感光性樹脂層を画像露光、現像、乾燥して作製される。
＜感光性樹脂層の形成＞
上記感光性樹脂層を形成する組成物としては、熱可塑性エラストマー、光重合性不飽和単量体および光重合開始剤を主成分とする組成物である。

上記熱可塑性エラストマーとしては、例えば、スチレン等のモノビニル置換芳香族炭化水素と、ブタジエン、イソプレン等の共役ジエンとの共重合体が例示される。具体例としては、スチレン－ブタジエン－スチレンのブロック共重合体、スチレン－イソプレン－スチレンのブロック共重合体、スチレン－イソプレン／ブタジエン－スチレンブロック共重合体が挙げられる。熱可塑性エラストマーは一種単独で用いてもよいし、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。

前記熱可塑性エラストマーは感光性樹脂組成物中に３０～９５重量％、好ましくは５０～８５重量％の割合で配合される。前記配合量が３０重量％未満ではゴム弾性に優れた組成物が得られず、また配合量が９５重量％を超えると再現性に優れたパターンの形成が困難となる。

また、光重合性不飽和単量体としては、重合性不飽和単量体としては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、マレイン酸等のエステル類、アクリルアミドやメタクリルアミドの誘導体、アリルエステル、スチレン、スチレン誘導体、Ｎ置換マレイミド化合物が挙げられる。具体的には、エタンジオール、プロパンジオール、ブタンジオール、ヘキサンジオール、ノナンジオール等のアルカンジオールのジアクリレートおよびジメタクリレート；ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリエチレングリコール等のジアクリレートおよびジメタクリレート；トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジ（メタ）アクリレート、イソボロニル（メタ）アクリレート、フェノキシポリエチレングリコール（メタ）アクリレート、ペンタエリトリットテトラ（メタ）アクリレート、ジアクリルフタレート；フマル酸ジエチルエステル、フマル酸ジブチルエステル、フマル酸ジオクチルエステル、フマル酸ジステアリルエステル、フマル酸ブチルオクチルエステル、フマル酸ジフェニルエステル、フマル酸ジベンジルエステル、フマル酸ビス（３－フェニルプロピル）エステル、フマル酸ジラウリルエステル、フマル酸ジベヘニルエステル；マレイン酸ジブチルエステル、マレイン酸ジオクチルエステル；Ｎ，Ｎ’－ヘキサメチレンビスアクリルアミドおよびメタクリルアミド；トリアリルシアヌレート；ビニルトルエン、ジビニルベンゼン；Ｎ－ラウリルマレイミド；が挙げられる。重合性不飽和単量体は一種単独で用いてもよいし、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。

さらに、光重合開始剤は、非赤外放射線に感応して重合性不飽和単量体の重合を開始する能力を有する限り特に制限はなく、目的とする感光性樹脂層の物性に応じて適宜選択することができる。例えば、ベンゾフェノン等の芳香族ケトン類、ベンジルジメチルケタール、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル等のベンゾインエーテル類、α－ヒドロキシケトン類、α－アミノケトン類、オキシムエステル類、アシルホスフィンオキサイド系化合物が挙げられる。光重合開始剤は一種単独で用いてもよいし、二種類以上を組み合わせて用いてもよい。

上記の感光性樹脂層には、上記成分以外に、可塑剤、加工安定剤、液状ゴム、熱重合禁止剤、増感剤、着色剤、紫外線吸収剤、ハレーション防止剤、耐オゾン劣化剤、無機フィラー、難燃剤等の添加剤を、要求される性能に応じて、１種または２種以上配合してもよい。

感光性樹脂層は、種々の方法で形成することができ、例えば、熱可塑性エラストマーと、重合性不飽和単量体と、光重合開始剤とを含有する感光性樹脂組成物から形成される。例えば上述のような組成であれば、配合される原料を適当な溶媒、例えばクロロホルム、テトラクロルエチレン、メチルエチルケトン、トルエン等の溶媒に溶解させて混合し、型枠の中に流延して溶媒を蒸発させ、そのまま感光性樹脂板とすることができる。また溶媒を用いず、ニーダーあるいはロ－ルミルで混練し、押出機、射出成形機、プレス等により、所望の厚さの感光性樹脂板に成形することができる。

感光性樹脂層の厚みは、通常０．５ｍｍ～９．０ｍｍの範囲内である。
叙上のようにして得られた感光性樹脂層は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂フィルムまたはシート、鉄、アルミニウム、銅等の金属板等に圧着して、感光性樹脂層を形成する。

＜画像露光、現像、乾燥＞
ネガマスクをもしくは薄膜にコートされたカーボン層をレーザーアブレーションされたマスク層を介して活性光線を選択的に感光性樹脂層へ照射し画像露光を行い、未露光部分を現像液で洗い出し、それを乾燥してゴム弾性を有するフレキソ印刷用レリーフ版を製造する。

前記画像露光には、超高圧水銀灯、ケミカルランプ、ＬＥＤ等の光源を用いて２～２０分程度照射することにより行われる。露光後現像処理が行われるが、使用する現像液としては、芳香族系溶剤やこれにパラフィン系溶剤やナフテン系溶剤を添加したものが好適であり、これにさらに水及び界面活性剤を加えたエマルション溶剤としたものも好適に用いられる。前記芳香族系溶剤としては、例えばトルエン、キシレン、メチルエチルベンゼン、プロピルベンゼン、イソプロピルベンゼン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、ｔｅｒｔ－ブチルベンゼン、ジエチルベンゼン、アミルベンゼン、ジアミルベンゼン、アミルトルエン、シメン等、またはこれらの混合物（例、原油または石炭乾留ナフサ）等が挙げられ、これらの化合物の単独あるいは２種以上の混合物が使用される。

混合物の市販品としては、例えばソルベッソ１００、ソルベッソ１５０、ソルベッソ２００（以上商品名、エクソン化学社製）、スワゾール１００、スワゾール２００、スワゾール３１０、スワゾール１０００、スワゾール１５００、スワゾール１８００（以上商品名、丸善石油化学社製）などがある。また、パラフィン系炭化水素としては、例えばヘプタン、オクタン、ノナン、メチルオクタン、デカン、ウンデカン、ドデカン、トリデカン等を挙げることができ、これらの化合物の単独でもまた２種以上の混合物でもよい。さらに、ナフテン系炭化水素としては、例えばジメチルシクロヘキサン、メチルエチルシクロヘキサン、プロピルシクロヘキサン、トリメチルシクロヘキサン、ブチルシクロヘキサン等が挙げられ、これらの単独でもまた２種以上の混合物でもよい。特に、これらの溶剤に水、及び高級アルコール硫酸エステルナトリウム塩、脂肪族第四アンモニウム塩、脂肪族アミン塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレングリセリン脂肪族エステル、ポリエチレングリコール脂肪族エステル等の界面活性剤を添加したエマルション現像液はレリーフの再現性がよく、安全性が高いため好ましく用いることができる。

感光性樹脂は熱可塑性エラストマーと、重合性不飽和単量体と、光重合開始剤とを含有する感光性樹脂組成物から形成される故にネガマスクを感光性樹脂にラミネートする際に粘着性を有する為、ネガマスクを破損したり感光性樹脂とネガマスクの間にエアがみが発生し忠実な画像が形成しない為、一般的には薄膜のコート層を形成させる。その為上記成分からなる現像液にコート層が容易に溶解出来る化合物、例えばｎ－ブチルイソブチレート、イソブチル－ｎ－ブチレート、イソブチルイソブチレ－ト、イソブチル－２－メチル－ブチレート、イソブチル－３－メチル－ブチレート等を添加することができる。

上記現像液を用いた現像方法としては、ブラシ現像、スプレー現像等の従来の方法が用いられる。
本願の実施の形態は、１例として、感光性樹脂の表面もしくは感光性樹脂層に膨潤した現像液を乾燥で除去する乾燥方法、乾燥機に関する。

なお、これ以外の対象物の乾燥にも利用できる。
（実施の形態）
図１に、実施の形態の乾燥機１００の平面構成図を示す。図２に乾燥機１００の斜視図を示す。

＜構成＞
乾燥機１００は、熱処理部３１ｂと、ガス配管部３１ａとを有する。
＜ガス配管部３１ａ＞
熱処理部３１ｂには、第１乱流部１７ａ、第２乱流部１７ｂと、対象物１６ａを保持する保持部１６ｂと、を有する。

ガス配管部３１ａは、吸気通路１０ａ、第１熱風供給通路１０ｃ、第２熱風供給通路１０ｂと、熱風回収通路１０ｄと、排気通路１０ｆと、連結通路１０ｅとを有する。
吸気通路１０ａは、吸気弁１９ａを有し、外部から空気を取り入れる。加熱部１４で熱風を作製する。ファン１３ａで空気の流れを発生させる。

吸気通路１０ａから、第１熱風供給通路１０ｃと第２熱風供給通路１０ｂの左右方向へ広がり、それぞれ、熱風集中部３１ｃへ熱風を送る。熱風集中部３１ｃは、熱風を一定範囲へ集中させ、熱処理部３１ｂの第１乱流部１７ａ、第２乱流部１７ｂへ吹き付ける。
熱風回収通路１０ｄは、ファン１３ｂを有し、熱処理部３１ｂの熱風を引き込む。熱風回収通路１０ｄは、左右の第１熱風供給通路１０ｃと第２熱風供給通路１０ｂとの間に位置する。第１熱風供給通路１０ｃと第２熱風供給通路１０ｂとが、熱処理部３１ｂの両端に位置し、熱風回収通路１０ｄが、熱処理部３１ｂの中央に位置するのが好ましい。熱処理部３１ｂの全体を均質に熱風の流れとできる。

排気通路１０ｆは、熱風回収通路１０ｄからの熱風を受け取り、外部へ放出する。
連結通路１０ｅは、熱風回収通路１０ｄと吸気通路１０ａとを繋ぐ通路である。連結通路１０ｅは、熱風を循環させる場合に利用される。

複数の弁が配置されている。吸気通路１０ａには、吸気弁１９ａがある。連結通路１０ｅには、連結弁１９ｂがある。排気通路１０ｆには、排気弁１９ｃがある。
それぞれ通路の開け閉めがされる。

さらに、熱風回収通路１０ｄには、ガス検知器１８がある。ガス検知器１８の結果により、上記３つの弁の開閉がされる。
＜熱処理部３１ｂ＞
熱処理部３１ｂは、第１乱流部１７ａ、第２乱流部１７ｂと、対象物１６ａを保持する保持部１６ｂを有する。また、熱処理部３１ｂは、個別の部屋である第１熱処理部３１ｂ１と第２熱処理部３１ｂ２とを積層状態で有する。図２では、２室であるが、２室以上でもよい。それぞれの室に熱風が送られる。

第１乱流部１７ａ、第２乱流部１７ｂは、第１熱風供給通路１０ｃ、第２熱風供給通路１０ｂからの熱風を、それぞれ、乱流とし対象物１６ａに照射する。また、第１乱流部１７ａ、第２乱流部１７ｂは、それぞれ複数ある。詳細は、下記で説明する。
保持部１６ｂは、対象物１６ａを保持する。対象物１６ａの上下に熱風（乱流）を照射できる構造である。例えば、網状体のプレートである。上下から熱風の乱流で加熱でき効率的に対象物１６ｂを乾燥できる。

さらに、熱処理部３１ｂには、第１圧力計１５ｂがある。熱処理部３１ｂの圧力の検出し、ファン１３ｂの制御をする。熱処理部３１ｂを減圧状態とし、対象物１６ａからの溶剤の蒸発をすばやく取り除く。
また、ガス配管部３１ａの第１熱風供給通路１０ｃには、第２圧力計１５ａがある。第１熱風通路１０ｃの圧力の検出をし、ファン１３ａの制御をする。第１熱風通路１０ｃに続く熱処理部３１ｂを減圧状態として、対象物１６ａからの溶剤の蒸発を素早くする。

第１圧力計１３ａ、第２圧力計１３ｂで、熱処理部３１ｂを均質に減圧できる。
＜プロセス＞
吸気通路１０ａより空気をファン１３ａにて取り込む。その空気を加熱部１４で加熱する。熱風は、第１熱風供給通路１０ｃ、第２熱風供給通路１０ｂへ送くられる。

第１熱風供給通路１０ｃ、第２熱風供給通路１０ｂは、熱風を熱処理部３１ｂへ供給する。
熱処理部３１ｂでは、その空気を第１乱流部１７ａ、第２乱流部１７ｂで、乱流、すなわち、渦巻き状にして、熱処理部３１ｂの対象物１６ａの表面に吹きかける。

図示しないが、熱処理部３１ｂの温度をモニターし、所定の温度、温度プロファイルとなるように、加熱部１４のヒータが調整される。
通常は、熱風を循環させる。つまり、連結弁１９ｂを開き、吸気弁１９ａと排気弁１９ｃとを閉じ、熱風を循環させる。

ガス検知器１８で、対象物１６ａから蒸発したガスの飽和を検知したら、吸気弁１９ａ、排気弁１９ｃを開け、数秒吸気と排気をし、ガス飽和濃度を下げる。必要に応じて、全ガス（熱風）を入れ替える場合もある。
乾燥させる対象物１６ａが含む溶剤の種類に応じて、対応したガス検知器１８へ交換する。ガスは、可燃性ガスの場合がほとんどである。

また、常時、第２圧力計１５ａ、第１圧力計１５ｂで、熱処理部３１ｂの圧力を監視する。少し減圧状態にするように、ファン１３ａ、１３ｂを調整する。減圧状態とすることで、熱風を入れ替える場合に、より空気を入れやすく、速く入れ替えることができる。
具体的には、常圧１０１．３ｋｐａとして、減圧は、－８０ｋｐａ～－１００ｋｐａの範囲にする。

熱風回収通路１０ｄに回収のファン１３ｂがあることで、回収の風量を大きくすることで、熱処理部３１ｂを減圧状態にできる。渦で拡散された熱風（乱流）を、対象物１６ａに当てることができる。かつ、熱処理部３１ｂを、減圧状態にすることで、溶剤の沸点も下がり、対象物１６ａに膨潤した溶剤も抜けやすく、乾燥が早くなる。

＜乱流部＞
図３Ａ、図３Ｂに、第１乱流部１７ａの斜視図を示す。第２乱流部１７ｂも同様であるので、第１乱流部１７ａで説明する。図３Ｃ、図３Ｄに、第１乱流部１７ａを上から見た平面図を示す。第１乱流部１７ａは、柱状であり、断面は、非対称の形状であり、断面が目の形状である。第１乱流部１７ａは、鉛直方向に複数個立っている。図３Ｅは、第１乱流部１７ａの拡大断面図である。

第１乱流部１７ａの形状は、断面が長細い楕円形状（目の形状）の柱状である。ただし、楕円は線対称でなく、上辺が下辺より長く、曲がっている。このため、熱風の流れは、上流２１ａが、下流２１ｂより遅い。結果、熱風が乱流３４となる。
図３Ａで示すように、第１乱流部１７ａの長手方向は、熱風の流れの方向に垂直に配置される。上流２１ａと下流２１ｂとで差ができ、特に、第１乱流部１７ａの先端の端部３３（コーナ部）付近で、下流２１ｂから巻き上げられる渦の乱流３４が発生する。

図３Ｂでは、図３Ａに対して、第１乱流部１７ａを傾けている（図示しないが回転機構がある）。傾けた方が、上流２１ａと下流２１ｂとで差ができ、より乱流３４が発生しやすくよい。このため、第１乱流部１７ａは、任意に方向が変化出来るようにするのが好ましい。
図３Ｅに示すように、第１乱流部１７ａの断面は、三角形の３つの頂点を丸めた形状である。

熱風を受ける側の角度θ２は、熱風を放出する側の角度θ１より大きければよい。角度θ１のところの端部３３で乱流３４が発生するので、角度θ１は小さくする。角度θ１は、２０～３０度が好ましい。角度θ２は、角度θ１より大きく３０～５０度が好ましい。
傾ける角度αは、傾けるほど、熱風が振幅の大きな乱流３４となるが、角度αは、熱風通路の中心面３２（または、熱風が流れる管に対して、または、熱風の流れに対して）に対して±１０度が好ましい。熱風通路の中心面３２は、熱風の通る通路の中心であり、鉛直方向に平行な面である。

第１乱流部１７ａの横方向（側面方向）は、柱状で一定の断面であるのが好ましい。空気抵抗が一様で、均質に乱流３４が発生でき好ましい。
均質に乱流３４が発生させるため、第１熱風供給通路１０ｃ内で、複数の第１乱流部１７ａを傾けたり、水平方向に均等に配置したりする。

図４Ａは、熱風集中部３１ｃ付近の断面図である。図４Ｂは、熱風集中部３１ｃ付近の平面図である。
第１乱流部１７ａの手前の第１熱風供給部１０ｃに、熱風集中部３１ｃがある。熱風集中部３１ｃは、熱風を集中させ、第１乱流部１７ａに導く。多くの熱風を乱流３４にする。

熱風は、第１乱流部１７ａで乱流３４となり、対象物１６ａの上下面に導かれる。
特に、第１乱流部１７ａのエッジ部分、すまり、端部３３を中心に、乱流３４が発生する。このため、熱風集中部３１ｃで絞った領域のほぼ中央に、第１乱流部１７ａの端部３３がくるようにする。

図４Ａ、図４Ｂからわかるように、対象物１６ａの表面に平行に、乱流３４が流れる。このことで、対象物１６ａから蒸発する溶剤が効率的に除去される。
対象物１６ａは、熱風の乱流３４で上下面から加熱されるので、第１熱処理室３１ｂ１と第２熱処理室３１ｂ２とで差ができにくい。

＜効果＞
熱風の乱流３４により、対象物は効率的に乾燥される。
＜全体として＞
各要素の材料は、金属もしくは耐熱性を有する化合物である。温度は対象物１６ａにより異なる。溶剤などを蒸発させるので、１００～４００℃程度に耐える材質を用いる。

本願発明の乾燥機は、乾燥機として広く利用される。対象物として、各種部材を対象とできる。

１０ａ…吸気通路、１０ｂ…第２熱風供給通路、１０ｃ…第１熱風供給通路、１０ｄ…熱風回収通路、１０ｅ…連結通路、１０ｆ…排気通路、１３ａ、１３ｂ…ファン、１４…加熱部、１５ａ…第２圧力計、１５ｂ…第１圧力計、１６ａ…対象物、１６ｂ…保持部、１７ａ，１７ｂ…乱流部、１７ａ…第１乱流部、１７ｂ…第２乱流部、１８…ガス検知器、１９ａ…吸気弁、１９ｂ…連結弁、１９ｃ…排気弁、２１ａ…上流、２１ｂ…下流、３１ｂ…熱処理部、３１ａ…ガス配管部、３１ｂ１…第１熱処理部、３１ｃ…熱風集中部、３１ｂ２…第２熱処理部、３２…通路の中心面、３３…端部、３４…乱流、１００…乾燥機。

Claims (11)

1. 空気を取り入れるガス配管部と、
   前記ガス配管部と接続され、対象物を保持する熱処理部と、
   前記ガス配管部からの熱風を乱流にし、前記熱処理部へ提供する乱流部と、を含む乾燥機であり、
   前記乱流部は、断面が非対称の柱状形状であり、
   前記乱流部は、断面が楕円形状であり、線対称でなく、渦の乱流を発生させる乾燥機。
2. 前記楕円は線対称でなく、上辺が下辺より長く、曲がっている請求項１記載の乾燥機。
3. 空気を取り入れるガス配管部と、
   前記ガス配管部と接続され、対象物を保持する熱処理部と、
   前記ガス配管部からの熱風を乱流にし、前記熱処理部へ提供する乱流部と、を含む乾燥機であり、
   前記乱流部は、断面が非対称の柱状形状であり、
   前記断面は、三角形の３つの頂点を丸めた形状であり、
   前記熱風を受ける側の前記頂点の角度θ２は、前記熱風を放出する側の前記頂点の角度θ１より大きく、
   前記乱流部は、渦の乱流を発生させる乾燥機。
4. 前記角度θ１は、２０～３０度であり、前記角度θ２は、３０～５０度である請求項３記載の乾燥機。
5. 前記乱流部は、複数あり、任意に方向が変化出来るように配置されている１～４のいずれか１項に記載の乾燥機。
6. 前記方向は、前記ガス配管部からの前記熱風が送られてくる熱風通路の中心面に対して、±１０度内である請求項５に記載の乾燥機。
7. 前記ガス配管部は、空気を取り入れる吸気通路と、前記空気を放出する排気通路とを有し、
   前記吸気通路は、前記空気を加熱し、第１熱風供給通路と第２熱風供給通路とに熱風を供給し、
   前記第１熱風供給路と前記第２熱風供給路とは、前記熱風を、それぞれの前記乱流部へ供給する請求項１～６のいずれか１項に記載の乾燥機。
8. 前記第１熱風供給路は、前記乱流部へ前記熱風を供給する前に、前記熱風を集中させる熱風集中部を有する請求項７に記載の乾燥機。
9. 前記熱風集中部で絞った熱風の中央に、前記乱流部の端部が位置する請求項８に記載の乾燥機。
10. 前記乱流部は、前記熱風に傾斜している１～９のいずれか１項に記載の乾燥機。
11. 空気を吸引し熱風を発生させる工程と、
    前記熱風を乱流とする工程と、
    前記乱流を対象物に導く工程と、
    前記乱流を回収する工程と、を含む乾燥方法であり、
    請求項１～１０のいずれか１項の乾燥機で使用される乾燥方法。
    
    

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