JPH11511377A - 送出ロール付リバースグラビアキスコーティング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 流体塗料（１０）をウェブ（１８）材料にコーティングするリバースグラビアキスコーティング装置は、ウェブを裏面（３０）で支持せずにウェブの表面をグラビアロール（１４）に接触させることを含む。塗料を塗布した後、裏面（３０）はグラビアロール（１４）の下流にある送出ロール（３２）に接触する。送出ロール（３２）は駆動され、ウェブ（１８）は送出ロール（３２）を巻く。ニップロール（３４）を使用してウェブをグラビアロール（１４）の上流にある送出ロール（３２）へ挟み込むことによって、グラビアロール（１４）に接触するウェブ（１８）の点の張力は、グラビアロール（１４）の上流にあるウェブ（１８）の点の張力から分断することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 送出ロール付リバースグラビアキスコーティング装置発明の分野 本発明は、グラビアコーティングに関する。特に、本発明は性能を改良したリ バースグラビアキスコーティングに関する。発明の背景 連続コーティングを施すために使用されるグラビアコーティングは、コーティ ングされる層の厚さ及び均一性を制御するために表面に窪みのついたグラビアロ ールを使用する。理想的には、流体は窪みから均一に「ピックアウトされて」（ 取られて）、支持体に転移される。一般に、これらの窪みは、連続コーティング が所望される領域では規則的なパターンになっている。個々の窪みのピックアウ トを高め、コーティングを均一に転移し、ロール面の寿命、支持体のひっかき傷 及びパターンの弱化等、他のコーティング反応を最適化するように数種類のグラ ビアコーティングが使用され設計されている。 図１は直接グラビアコーターを示す。塗料液１０を、パン１２または押出機型 フローバー等の他の供給源から、グラビアロール１４へ供給する。この塗料液１ ０をドクターブレード１６またはロールで計量して供給し、弾性バックアップロ ール２０を使用してウェブ１８を窪みの中の流体に接触させて、ニップ点でウェ ブ等の支持体に転移させる。グラビアロール１４はその表面に蝕刻した窪み、機 械加工した窪みまたは刻みを切った窪みを有し、これらの窪みはいずれの形状で もいずれの大きさでもよく、ロール面にわたって連続 でも不連続でもよい。 これらの窪みの容量は平均塗り厚を制御し、特別な形状寸法を設計して、窪み からのピックアウト安定性を高めることができる。これらの窪みの容量及び形状 を正確に制御する能力とこれらの窪み内の流体を一貫して少量ピックアウトする 安定性とを一緒にすることによって、他のコーティング技術に比べて、ダウンウ ェブ及びクロスウェブ方向の塗り厚均一性を改良する。一般に、関心のある物理 的特性は、平均厚さ、その均一性、不連続の存在（ピンホール、縦筋等）及びウ ェブに転移するときのグラビアロールパターンの相対的平滑性または当初レベリ ングである。 窪みから少量の流体を取り去ることがピックアウトである。転移の間に転移と ともに起こる安定ピックアウトには次の３種類がある。オープンコーティングは 、個々の窪みからの流体の転移であり、窪みの間の領域には流体は転移しない。 合流ピックアウトは、窪みの中の材料が隣接する窪みの中の流体と合流して転移 時に連続コーティングを形成するときに発生する。結合ピックアウトは、転移時 に窪みが結合して複数の窪みパターンまたは一部分の窪みパターンを形成するこ とである。 種々のグラビアコーティング装置にはピックアウトの量及び種類を制御する変 数がいくつかある。容量係数は、グラビアロール面の単位面積当たりの内部窪み 容量である。利用可能容量のほぼ一定な少量を同様の操作条件下でピックアウト するとき、この容量係数が平均塗り厚を制御する。フラッドインレットは、ウェ ブとグラビアロールとがその動作によってその場に保持される収束において流体 が過剰になることである。正転ロールコーターのロール出口として末広チャネル でフィルムスプリットが起こるときは必ず、天然流体の不安定性によってコーテ ィング中に縦方向リブが発生する。縦方 向リブ付以外のグラビアパターンを賦課する場合、個々の溝ピックアウト安定性 の上昇は、グラビアパターンの頻度を縦方向における天然流体のリブ付不安定性 の頻度に適合させることによって達成することができる。ランド／容量係数比が ピックアウトの種類に影響を与える。低ランド／容量係数比が合流ピックアウト を促進し、高ランド／容量係数比がオープンコーティングを促進する。捩れ角は 、三重螺旋パターン内の溝がグラビアロールシャフトとともになす角度である。 市販のグラビアロールパターンは一般に45°の捩れ角を有する。小さい捩れ角は 正転グラビアのピックアウト不安定性を増し、大きな捩れ角はピックアウト転移 領域の幅を減らす。内部噛み合い角は対向する窪みの壁の間の角度である。先端 切削は窪みの底を平らにすることである。 グラビアロールの有効容量係数はウェブをグラビアロールの窪みに浸透するこ とによって減少するため、ウェブの厚さ、ウェブ引張弾性率、バックアップロー ル硬度及びバックアップロール圧力すべてが、塗り厚に影響を与える。ランド幅 が増加するとグラビアロールの摩耗寿命が改良される。ランド幅が減少し窪み数 が増加すると、流体がウェブに転移するときのパターン弱化が増大して、流体表 面のレベリングを促進する。速度比はグラビアロールの面速度の、ウェブの面速 度に対する比率である。速度比を変更することによって塗り厚を変更することが できる。 グラビアコーティングの窪みパターンの設計は窪みから流体をピックアウトす る安定性に影響を与える。上述の変数がわずかに変化しても、安定したピックア ウトのための最大コーティング速度が何百フィート／分も変動して、より薄い湿 性コーティングを有意義に達成する能力に影響を与えることになると思われる。 コーティング速度が増加するにつれて、安定した合流ピックアウ トを達成することはより困難になる。コーティング速度が増加すると、通常、グ ラビアロールからウェブが分かれる際にフィルムスプリットの不安定性が発生し 、これは一般に薄霧（フィルムスプリットから噴霧する流体の小滴）と称される 。薄霧を抑制する一つの方法は、ウェブに対するグラビアロール速度を落として 、差動速度条件で操作することである。フィルムスプリットが発生する際に流体 に加えられる剪断応力は、薄霧が始まる前の操作コーティング速度を上げる。 図２は差動速度グラビアコーターを示す。ウェブ１８は、直接グラビアコーテ ィングの高圧で滑りのない状態に比較してバックアップロール２０を比較的わず かに変形することによって、グラビアロール１４に制御係合される。グラビアロ ール１４と弾性バックアップロール２０とは、無関係に駆動される。差動速度グ ラビアコーターの変数の間には多くの相互作用がある。合流ピックアウトの高速 度での連続操作は、刻み設計、コーターヘッド変数または分散レオロジーがわず かに変化するだけで容易に妨げられる。ドクター及び速度比が変化すると塗り厚 が変わる。他の変数の相互作用の結果として変化は逆になる。 図３はリバースグラビアコーターを示す。このグラビアコーターの操作は差動 速度グラビアコーターの操作に類似しているが、グラビアロール面はウェブとは 反対方向に移動する。また、ウェブ１８は、弾性バックアップロール２０の位置 を制御することによって、グラビアロール１４に制御係合される。グラビアロー ル１４と弾性バックアップロール２０とは、無関係に駆動される。グラビアロー ル１４の面速度はウェブ速度より上でも下でもよい。リバースグラビアコーター は通常、受け入れ可能なコーティング用に、他のグラビアコーターより大きな作 業窓を呈する。 図４は、グラビアキスコーターを示す。グラビアロール１４はいずれの方向に も回転するため、流体供給源及びドクターは表示していない。このグラビアコー ターの操作はリバースグラビアコーターの操作に類似するが、入力遊びロール２ ２及び送出遊びロール２４を配置することによって、ウェブ１８がグラビアロー ル１４に接触して、グラビアロール１４にわずかに巻き付く。グラビアロール１ ４の面速度はウェブ１８の速度よりも上でも下でもよい。他のグラビアの種類で は流体が転移時に窪みパターンのすべてを弱めるわけではないが、窪み設計及び 流体レオロジーが適切であれば、この技術ではそうできる。 リバースグラビアキスコーティングでは、ウェブ１８は自由なスパンで遊びロ ール２２、２４の間を通る。グラビアロール１４に隣接する遊びロール２２、２ ４の間には比較的長いスパンがある。このスパンは３０ｃｍになってもよく、グ ラビアロール１４は遊びロール２２、２４の中央に位置する。この比較的長いス パンによりキス転移点で高頻度でウェブが変動し、コーティングがウェブに塗布 される。また、ウェブに張力をかけることにより、クロスウェブ方向に座屈が発 生し、クロスウェブ方向の塗り厚に偏りが生じ、ダウンウェブ方向の傷になって 表れる。 図５はオフセットグラビアコーターを示す。弾性のあるバックアップロール２ ０とグラビアロール１４との間に中間オフセットロール２６を使用する。グラビ アロール及びオフセットロールはいずれの方向にも回転するため、正転モードで も反転モードでも転移を行うことができる。一般に、このコーターは極めて薄い コーティング用に使用する。ウェブ１８とグラビアロール１４との速度の比は１ ０：１である。オフセットロール２６は弾性材で製造されなければならないため 、グラビアロールの窪みに変形して流体をピックアウ トすることができる。グラビアロール１４とオフセットロール２６の間の転移点 における変数の効果は他のグラビアコーターの場合に類似する。通常、ウェブへ の転移は１：１に近い速度比で行われ、オフセットロール２６からの転移はグラ ビアロールの窪みパターンを大幅に弱化する。発明の開示 本発明は、コーティング面と、対向する裏面とを有する材料製の支持体に流体 塗料をコーティングする装置及び方法である。支持体のコーティング面はグラビ アロールに接触し、流体塗料をコーティング面に塗布するが、支持体は裏面で支 持されない。塗料を塗布した後、支持体の裏面は、グラビアロールの下流１．０ ｃｍ未満で送出ロールに接触する。 送出ロールは、グラビアロールより上に間隔をおいて配置され、ギャップを形 成するため、支持体は上昇角度でグラビアロールと送出ロールとの間を移動する 。送出ロールはグラビアロールの下流０．０７５ｃｍ未満の距離に位置すること ができる。 グラビアロールは支持体の方向とは反対の方向に回転して、リバースグラビア コーティングを実行することができる。送出ロールの回転を、支持体接触とは無 関係に、支持体と同じ方向に行うことができる。支持体はグラビアロールにキス 接触し、支持体は送出ロールを巻くことによって送出ロールに接触する。 この装置は、グラビアロールの上流にある遊びロールを含み、その周りを支持 体が通る。遊びロールの中心は、グラビアロールの中心より上且つ送出ロールの 中心より下に位置することができる。 一実施態様では、張力の分断を達成することができる。グラビアロールに接触 する支持体の部分の張力は、グラビアロールの上流にある支持体の部分の張力か ら分断することができる。グラビアロー ルの上流に、高い張力でも低い張力でも置くことができる。張力の分断は、ニッ プロールを使用してグラビアロールの上流にある送出ロールへ支持体を挟み込む ことによって達成される。遊びロールを使用する場合は、遊びロールの上流でこ のニップを行うことができる。図面の簡単な説明 図１は、直接グラビアコーターの概略図である。 図２は、差動速度グラビアコーターの概略図である。 図３は、リバースグラビアコーターの概略図である。 図４は、グラビアキスコーターの概略図である。 図５は、オフセットグラビアコーターの概略図である。 図６は、本発明のリバースグラビアキスコーターの概略図である。 図７は、本発明のリバースグラビアキスコーターの別の実施態様の概略図であ る。実施態様の詳細な説明 本発明のリバースグラビアキスコーティング装置は、流体塗料１０をウェブ１ ８等の支持体に塗布する。ウェブは、上に塗料１０が塗布されるコーティング面 ２８と、対向する裏面３０とを有する。キスコーティングを使用してコーティン グすることができるいずれの支持体も、本発明の装置を使用してコーティングす ることができる。本発明のコーティング装置がよく作用する一製品は磁気媒体で あり、その中で結合材中の磁化できる粒子の湿性コーティングをウェブにコーテ ィングする。 コーティング装置は、ウェブがコーティングされるコーティングステーション へ及びコーティングステーションからウェブを移動す るためのロールまたは他の装置（図示せず）を含む。図６を参照すると、ウェブ はまず入力遊びロール２２を通り、その後グラビアロール１４を移動する。遊び ロール２２はゴム、炭素繊維複合材料、鋼、アルミニウムまたは他の材料から製 造することができる。 グラビアロール１４はウェブの移動方向とは逆方向に回転し、グラビアパター ンの刻み内に蓄積された流体塗料１０をウェブ１８のコーティング面２８に付着 させる。塗料１０は、塗料１０のパン１２を介してグラビアロール１４を回転す る等、いずれの方法でも刻み内に付着することができる。グラビアロール１４は 、グラビアロール１４とウェブ１８との間の接触線に対向するウェブ１８の裏面 ３０の支持なしに自由なスパンでウェブ１８に接触する。図示のように、遊びロ ール２２の中心はグラビアロール１４の中心より上にある。 例えば研磨された鋼ロールである駆動式大精密ロール３２はグラビアロール１ ４の下流に位置する。送出ロール３２は、それを通り過ぎるウェブの動きとは無 関係に、例えばモーターで、ウェブ１８と同じ方向に駆動される。図示のように 、遊びロール２２の中心は送出ロール３２の中心より下にある。送出ロール３２ の直径は約１２〜１６ｃｍであり、遊びロール２２の直径よりも有意に大きい。 ウェブ１８がグラビアロール１４にキス接触し塗料１０をコーティングされた後 、ウェブ１８は送出ロール３２に巻き付き、送出ロール３２は取り出しロールと しての役目を果たす。 グラビアロール１４とウェブ１８とのキス接触と、ウェブ１８の送出ロール３ ２の周りの巻き接触との間には短いスパンがある。この距離は１ｃｍ未満であり 、場合によっては０．０７５ｃｍ未満であり得る。グラビアロール１４と送出ロ ール３２との間の短いスパンで動的湿性筋が発生する。これは、コーティングが ウェブに転移す る間のウェブの安定性を高め、非ダウンウェブ方向においてウェブが動かないよ うにする。これはウェブのはためき及びたるみを排除し、湿性筋が脈動するのを 防止し、チャターとして知られるキャリパー偏りを発生しないようにする。これ によって、今度は、グラビアロールを使用する従来のキスコーティングに比較し て優良なダウンウェブ及びクロスウェブ均一性が生じる。 図示のように、送出ロール３２はグラビアロール１４より上に位置することが できる。ウェブ１８は上昇角度でグラビアロール１４と送出ロール３２との間を 移動する。重力は何らの影響も与えないため、装置全体はウェブの移動に伴い、 いずれの方向にも、逆さまさえにでも方向づけることができる。 通常のキスコーティング装置と比較すると、このコーティング装置では、グラ ビアロール１４と最も近接する上流にある遊びロール２２との間のウェブスパン が減少し、グラビアロール１４と送出ロール３２との間のウェブスパンが大幅に 減少する。キス転移点はウェブ１８と送出ロール３２との接触点から２．５ｃｍ 未満であるため、ウェブ変動の振幅は小さい。送出ロール３２は安定した支持を 有し、精密に製造されるため、ウェブのはためきは観察されない。これによって ダウンウェブ方向で事実上均一なコーティングを施すことができる。磁気ディス ケット生産では、これによってディスケットの変調が減少し、オンライン画像検 出装置の性能が増加する。同様に、コーティングの均一性は、光学的透明度（客 観的に測定するのであれ人間の目を使用して主観的に測定するのであれ）が重要 であるような他の適用でも重要である。 図７の実施態様では、コーティング装置のウェブ上流（入力ウェブ）の張力は 、コーティング装置のウェブ下流（送出ウェブ）の張力から分断することができ る。遊びロール２２の上流にあるニップ ロール３４は、送出ロール３２とニップロール３４との間に入ってくるウェブ１ ８を挟み込む。このニップにより、送出ロール３２とのニップ接触の前後に張力 差動が起こる。高い張力を、ニップロール３４の上流またはニップロール３４の 下流にいずれにも置くことができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．コーティング面２８と反対側の裏面３０とを有する材料からなる支持体１ ８に流体塗料をコーティングする方法であって、 該支持体の該コーティング面２８を流体塗料１０を有するグラビアロール１４ に接触させて、該支持体を該裏面３０で支持せずに該流体塗料を該支持体１８の 該コーティング面に自由スパンで塗布するステップと、 該支持体１８の該裏面３０を、該支持体の、該グラビアロール１４の下流１． ０ｃｍ未満の箇所で送出ロール３２に接触させるステップと、 を含む方法。 ２．前記送出ロール３２を前記グラビアロール１４より上に間隔をおいて位置 させギャップを形成し、 前記支持体１８を該グラビアロール１４と該送出ロール３２との間を上昇角度 で移動させること、 を更に含む請求項１記載の方法。 ３．前記グラビアロール１４を前記支持体１８の方向とは反対の方向に回転さ せてリバースグラビアコーティングを実行するステップと、 前記送出ロール３２を、該支持体１８の接触とは無関係に、該支持体の方向と 同じ方向に回転させるステップと、 の少なくとも一方のステップを更に含む請求項１または２に記載の方法。 ４．前記支持体１８を、前記グラビアロール１４の上流にある遊びロール２２ の周りを通過させるステップを更に含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の方 法。 ５．前記コーティング面２８を接触させるステップが、前記支持体１８の該コ ーティング面を前記グラビアロール１４にキス接触させることを含み、前記裏面 ３０を接触させるステップが、該支持体を前記送出ロール３２の周りに巻くこと を含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。 ６．前記支持体１８の、前記グラビアロール１４に接触する部分と、該支持体 の、該グラビアロールの上流にある部分との間で、張力を分断するステップを更 に含む請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。 ７．前記支持体１８を、前記グラビアロール１４の上流にある遊びロール２２ の周りを通過させるステップを更に含み、前記張力分断ステップは、該支持体を 、該遊びロール２２の上流且つ前記グラビアロールの上流で前記送出ロール３２ に挟み込むことを含む請求項６記載の方法。 ８．コーティング面２８と反対側の裏面３０とを有する材料からなる支持体１ ８に流体塗料１０をコーティングする装置であって、 該支持体１８の該コーティング面２８に流体塗料１０を接触させて、該支持体 を該裏面３０で支持せずに該流体塗料を該支持体の該コーティング面に自由スパ ンで塗布するグラビアロール１４と、 該支持体１８の該裏面３０に、該支持体の、該グラビアロール１４の下流１． ０ｃｍ未満の箇所で接触する、送出ロール３２を含む手段と、 を具備する装置。 ９．前記グラビアロール１４を前記支持体１８の方向とは反対の方向に回転さ せてリバースグラビアコーティングを実行する手段と、 前記送出ロール３２を、該支持体１８の接触とは無関係に、該支持体の方向と 同じ方向に回転させる手段と、 の少なくとも一方の手段を更に具備する請求項８記載の装置。 １０．前記グラビアロール１４の上流で前記支持体１８が取り巻いて通過する 遊びロール２２を更に具備する請求項８または９に記載の装置。 １１．前記支持体１８の、前記グラビアロール１４に接触する部分と、該支持 体の、該グラビアロールの上流にある部分との間で、張力を分断する手段を更に 具備する請求項８〜１０のいずれか１項に記載の装置。 １２．前記グラビアロール１４の上流で前記支持体１８が取り巻いて通過する 遊びロール２２を更に具備し、前記張力分断手段は、該遊びロールの上流に配置 されて該支持体を前記送出ロール３２に挟み込むニップロール３４を具備する請 求項１１記載の装置。 １３．前記送出ロール３２は鋼ロールである請求項８〜１１のいずれか１項に 記載の装置。