JPH07185436A - 両面塗工装置及びそれに用いる溝付きローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】塗工膜の表面に欠点が無く表面性に優れ、高速
度で生産性の良い塗工ができ、装置がコンパクトで操作
性の良い両面塗工装置及びそれに用いる溝付きローラを
提供する。 【構成】基材の第１の面を塗工する第１の塗工部と、そ
の基材の第１の面の反対面である第２の面を塗工する第
２の塗工部と、その第２の塗工部に対向して設置され前
期基材を第１の面において接触支持するとともに前期基
材の走行方向と反対方向に回転する溝付きローラーと、
から構成された両面塗工装置及びそれに用いる溝付きロ
ーラ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は塗工装置に関する。特
に、プラスチックフィルム、紙、圧延鋼板、布、不織
布、複合材シート等の長尺シートに、液状の塗工材料を
両面塗工する両面塗工装置及びそれに用いる溝付きロー
ラに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、両面塗工装置としては以下に説明
するような装置が知られている。 （１）ディップ塗工装置 図５（Ａ）に示すような、基材を塗工液の中にどぶ漬け
した後に引き上げて塗工する装置である。この装置によ
ると、生産性を上げるためラインスピードを高速化した
い場合は、塗工液の粘度を低くすることが必要である
が、塗工液の粘度、ラインスピードと塗工膜厚の関係は
実験により求める以外に方法はなく膜厚制御が困難であ
る。また形成される塗工膜の均一性表面性等を考慮する
と塗工条件の選択の幅が小さい。また、高速化するため
には粘度を下げる必要があるが、希釈にも限界があるた
め飛躍的な高速化は難しい。

【０００３】（２）掛け流し塗工装置 図５（Ｂ）に示すような、基材を縦型で搬送させ、基材
上部より塗工液を掛け流す装置である。この装置による
と基材は縦型であるため、重力による液垂れのため、基
材の幅方向で大きな塗工膜厚の差が生じてしまう。ま
た、高速化は難しい。

【０００４】（３）片面逐次塗工装置 図５（Ｃ）に示すような、ローラー及び塗工部により基
材に片面塗工して塗膜を乾燥固化させ、次にその基材の
反対面に同様に片面塗工して塗膜を乾燥固化させ、両面
に塗工する装置である。この装置によると、コーティン
グユニット及び乾燥装置が２台づつ必要とされるため装
置コスト上不利となり、両ユニット間の距離が長くなる
ため操作性も悪くなる。また、乾燥装置を一方の面は一
回、他方の面は二回通過するため、両面における塗工膜
の特性は厳密には一致せず微妙な差異が生じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
の両面塗工装置の上記欠点を解決して、塗工膜厚が各面
内、両側面において均一であり、塗工膜の表面に欠点が
無く表面性に優れ、高速度で生産性の良い塗工ができ、
装置がコンパクトで操作性の良い塗工装置を提供するこ
とにある。また、片面塗工方式は従来数多くの方式が知
られており、基材や塗工液の種類および塗工条件等の制
約があっても幅広く選択することが可能であったが、両
面塗工方式は数少なく選択の幅が小さかった。本発明の
目的は特に、従来の幅広い片面塗工方式を両面塗工方式
に応用可能として、従来の両面塗工方式の制約を無くし
た両面塗工装置及びそれに用いる溝付きローラを提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は下記の本発明
によって達成される。即ち、 （請求項１）基材の第１の面を塗工する第１の塗工部
と、その基材の第１の面の反対面である第２の面を塗工
する第２の塗工部と、その第２の塗工部に対向して設置
され前記基材を第１の面において接触支持するとともに
前記基材の走行方向と反対方向に回転する溝付きローラ
ーと、から構成された両面塗工装置。 （請求項２）両面塗工装置に用いる溝付きローラーであ
って、溝形状として、溝ピッチＡが０．３ｍｍ≦Ａ≦
１．０ｍｍ、溝深さＢがＢ≦２００μｍ、溝ピッチＡと
土手長さＣとの比が２≦Ａ／Ｃ≦５であることを特徴と
する溝付きローラー。

【０００７】

【作用】第１の塗工部により、基材の第１の面に塗工す
ることができ、また第２の塗工部に対向して基材の走行
方向と反対方向に回転する溝付きローラーが設置され、
その溝付きローラーによって第１の塗工部により塗工さ
れた基材を第１の面において接触支持するため、乾燥機
の熱風等による基材振動、基材変形があったとしても第
２の塗工部による塗工が可能となり、またその溝付きロ
ーラーによって、第１の塗工面の塗膜を良好に成らしめ
ることができるから、高精度の両面塗工が可能となる。
また、両面塗工装置に用いる溝付きローラーであって、
溝形状として、溝ピッチＡが０．３ｍｍ≦Ａ≦１．０ｍ
ｍ、溝深さＢがＢ≦２００μｍ、溝ピッチＡと土手長さ
Ｃとの比が２≦Ａ／Ｃ≦５である溝付きローラーによっ
て、汎用に使用でき、基材に傷が入り難く、裏面塗工精
度がよく、溝内に塗工液が滞留せず、裏面塗工精度がよ
く、両面とも良好な塗工膜を得ることができる。

【０００８】

【実施例】以下好適な実施例に基づいて本発明を説明す
る。図１は本発明の両面塗工装置の塗工ユニットの構成
を示す図である。図において、１は基材、２は第１のダ
イヘッド、３はバックアップローラー、４は第２のダイ
ヘッド、５は溝付きローラー、６は第１のダイヘッドに
塗工液を供給するポンプ、７は第２のダイヘッドに塗工
液を供給するポンプ、８はひねりローラーである。

【０００９】以上の構成においてこの塗工ユニットの動
作について説明する。塗工ユニットに供給された基材１
は、バックアップローラー３、ひねりローラー８、溝付
きローラー５に案内されて、塗工ユニットから次の乾燥
機へと導かれる。バックアップローラー３は基材１を走
行自在に支持し、第１のダイヘッド２に対向して設置さ
れており、第１のダイヘッド２と基材１の間隙を一定に
保つ役目を果たす。また、溝付きローラー５も基材１を
走行自在に支持し、第２のダイヘッド２に対向して設置
されており、第１のダイヘッド２と基材１の隙間を一定
に保つ役目を果たす。

【００１０】それらの隙間の調節は通常第１及び第２の
ダイヘッドの各左右の位置にある図示しない位置調節機
構によって、１．０μｍ単位で微細な調整が可能となっ
ている。その調整幅は１ｍｍ程度である。また、ダイヘ
ッドには、塗工停止した場合等において、基材１を塗工
装置のフィーダーからワインダーまで通すためや、ダイ
ヘッド、ローラー等を清掃するために、図示しない移動
機構によって、待機位置へ移動可能となっている。更
に、その移動機構からダイヘッドを取り外すことがで
き、コーティング条件によって適正なダイヘッドの種類
を選択し付け替え可能なようになっている。

【００１１】塗工液は、塗工液の貯蔵タンクから塗工液
供給ポンプ６、７によってダイヘッドに供給される。そ
の塗工液の貯蔵タンクには、塗工液を攪拌して常に均一
化する、供給する前に最終的な濾過を行う、等の付属装
置がついている。また、塗工液供給ポンプには外部から
塗工液の供給圧力を調節可能な圧力調節弁、塗工液の供
給停止を行う弁、循環系統パイプライン、流量制御装置
等の付属装置がついている。また、ダイヘッド内部に温
水を流し温度調節可能な構造となっている。

【００１２】この貯蔵タンク及び塗工液供給ポンプ等か
らなる塗工液供給システムの特徴の一つは全体が密閉シ
ステムとなっており、外部からの塵埃等の異物の混入、
あるいは塗工液の揮発分の外部への飛散等から完全に保
護されている点である。従って、ダイヘッドによって基
材１への塗工が行われるまでは、塗工液は所望の組成を
純粋に保つことができる。このことは良質の塗工膜を得
る上で極めて重要なことである。

【００１３】塗工液供給ポンプによってパイプラインを
通ってダイヘッドに供給された塗工液は、ダイヘッド内
の塗工液室を満たし、ダイヘッドに設けられた基材１の
幅を満たす幅のスリットから塗工液の圧力によって滲み
出すように基材１へ流出して塗工が行われる。ダイヘッ
ドには、図示しない塗工液の流出量を調節する流出量調
節機構が付属してもよい。通常その流出量調節機構は、
スリットの隙間を調節して行う方式であって、基材１の
幅方向において複数箇所で各々独立に調節することが可
能なように構成されている。従って、基材の両端部には
塗工液を供給せず、それ以外の部分で均一に塗膜厚を形
成するように調節することができる。ダイヘッドには塗
工幅調節機構が付属している。通常その調節機構はマニ
ホールドとスリット間隙にブロック状のポケット栓を挿
入しそれをスライドさせることで任意の幅で調節でき
る。

【００１４】塗工量の調節は、通常運転中は、上記ダイ
ヘッドのスリットの調節と塗工液の圧力によって行い、
塗工液の粘性等、物性や組成は変化させない。基材１の
走行速度が変化した場合は、所定の範囲の塗工量に収ま
るようにこれらの条件を調節する。

【００１５】第１のダイヘッド２によって、基材１の第
１の面に塗工が行われ、第２のダイヘッド４によって、
基材１の第１の面と反対側の面である第２の面に塗工が
行われる。基材１の第２の面に塗工された塗工液は、そ
のまま空気以外に接触するものはなく乾燥機に入って乾
燥が行われる。一方、基材１の第１の面に塗工された、
塗工液は、溝付きローラー５と接触することとなる。

【００１６】溝付きローラー５の役割の一つについては
既に説明したように、第２のダイヘッド４に対抗して設
置され、基材１を走行自在に支持して、第２のダイヘッ
ド４と基材の隙間を所定の値に保つことである。溝付き
ローラー５のもう一つの役割は、上記役割を果たしなが
ら、同時に基材１の第１の面の塗膜を良好に成らしめる
ことである。

【００１７】ローラーによって基材１を走行自在に支持
しようとする場合、通常はローラーは走行する基材に連
れ回る（順方向回転）方法が行われる。本発明の両面塗
工装置においても、第１のダイヘッドにおいてこの方法
が行われる。しかし、その方法を第２のダイヘッドに適
用すると、基材１の第１の面の塗膜は表面性が著しく劣
化して、厚さムラ、梨地、ガサツキ、剥離等の欠陥が生
じることとなる。本発明の両面塗工装置の特徴の一つ
は、溝付きローラー５を基材１の走行方向に対して逆方
向回転させることによって、基材１の第１の面の塗膜を
良好に成らしめることにある。

【００１８】溝付きローラー５によって、基材１の第１
の面の塗膜を良好に成らしめることができる理由の詳細
は不明である。しかし、その理由は次のようであると推
察される。まず、基材１の第１の面を塗工することな
く、乾燥状態で溝の無いローラーを基材１の走行方向に
対して逆方向回転させた場合、基材とローラー間の接触
による摩擦で、基材及びローラーに異常な振動が発生
し、第２の面の塗工膜の表面性が悪くなるだけでなく、
摩擦による基材やローラの損傷が起こる。

【００１９】また、基材１の第１の面を塗工して塗工液
で濡れた状態で溝の無いローラーを基材１の走行方向に
対して逆方向回転させた場合、前記の乾燥状態よりは軽
減されるがやはり基材及びローラーに異常な振動が発生
する。また形成される塗膜は表面性が悪く、欠陥がみら
れる。一方、基材１の第１の面を塗工して塗工液で濡れ
た状態で溝付きローラーを基材１の走行方向に対して逆
方向回転させた場合は、塗工液が溝の間に入って、潤滑
剤の役割を充分果たすことができるとともに、溝の間隔
や隙間が均一であるため、また逆方向回転ということも
あって、塗工膜の塗工面全体における均一性も得られる
ためと思われる。

【００２０】次にひねりローラについてであるが、ひね
りローラ８は基材に極端な片弛みがあるような場合にお
いて、ひねりローラ８を適性に基材に接触させることで
矯正することができる働きがある。また、ひねりローラ
８は、基材の厚み材質によって溝付きローラーへの基材
の巻付け角度を変化させ、最適な塗工条件が得られるよ
う調節する働きも合わせ持っている。

【００２１】本発明の塗工ユニットについて、変形例を
図２に示す。図２において（Ａ）は塗工部にロールを使
用した例を示す図である。このようなロールは基材の走
行方向とロールの回転周面の方向が一致する順塗工、ま
たは方向が反対の逆塗工いずれであってもよい。また、
ロールの数、ロールの種類（メタルロール、ゴムロー
ル、グラビアロール等）、ロール配置も必要に応じて適
正な形態で使用することができる。

【００２２】図２において（Ｂ）は塗工部にブレードを
使用した例を示す図である。図２はトレーリングブレー
ドコータ（trailing blade coater ）を変形した本発明
の塗工ユニットであるが、その他のブレードコータ、例
えば、フレキシブルブレードコータ（flexble blade co
ater）、フラッデッドニップコータ（flooded bladecoa
ter）等の変形によって本発明の塗工ユニットを構成す
ることができる。以上のように、従来の片面塗工方式の
塗工方法を変形して本発明の塗工ユニットを構成するこ
とができる。

【００２３】ここで、本発明の両面塗工装置の塗工ユニ
ットについての説明を終え、次に溝付きローラー５につ
いて更に詳細を説明する。図３は本発明で用いることの
できる溝付きローラーを示す図である。図３に示すよう
に、溝付きローラー５において、溝はローラーの周方向
にほぼ平行に付けられている。溝は一本一本独立した、
ローラーの周面を一周して元に戻る溝であってもよく、
またスパイラル状であっても良い。

【００２４】更に、溝はローラーの周面を切削加工等に
より削りとった形状のものでもよく、その場合の断面形
状は半円形、三角形、台形等を問わない。１また、ロー
ラーの周面に、ステンレススチール等のワイヤーを巻き
付けたものであってもよい。ただし、対面でダイ塗工す
るため高精度であることが必要であり、中でも高精度ロ
ーラに溝を切削加工したものが好ましい。また、精度を
保つため土手の部分を極力残した方が好ましい。

【００２５】溝の断面積、ピッチ、及び逆回転速度につ
いても特に限定されない。ただし、塗工液の粘性特性、
塗工液の乾燥特性、基材の物性（濡れやすさ、浸透性
等）、基材の走行速度、等によって、種々選択すること
により、良好な塗工膜を得ることができる。

【００２６】種々ある選択の中で、汎用に使用でき良好
な塗工膜を得ることができる溝付ロールの溝形状に関す
る特に好ましい条件としては、溝ピッチＡ、溝深さＢ、
土手長さＣの３つのパラメータを適性に選択することで
ある。好ましくは溝ピッチＡは、０．３ｍｍ≦Ａ≦１．
０ｍｍがよい。１．０ｍｍ≦Ａの場合、基材に傷が入り
易くなり、溝付ロール通過後の塗工面に溝ピッチに対応
したスジが現れる。またＡ≦０．３ｍｍの場合、加工精
度の問題で溝深さが不均一になる可能性があり、土手長
さも長くとれないため、裏面塗工精度が悪化する。

【００２７】好ましくは溝深さＢは、Ｂ≦２００μｍが
よい。２００μｍ≦Ｂの場合は溝内部の塗工液が入れ替
わり難くなり洗浄時間もかかる。溝深さＢの下減は加工
精度上問題ない範囲まで可能である。また土手長さＣ
は、裏面塗工の精度を考慮すると、できるだけ長い方が
好ましいが、溝付ロールと基材間の液潤及び摩擦による
傷を考慮するとあまり長くない方がよい。溝ピッチＡと
土手長さＣとの比は、２≦Ａ／Ｃ≦５が好ましい。

【００２８】例えば、塗工膜厚１００μｍ（ウエット状
態において）を得るためには、溝付きローラー５につい
て、以下の条件が適合する。 溝形状：Ｖ字型、ピッチ０．５ｍｍ、深さ１４０μｍ、
土手長さ０．１ｍｍ 逆回転速度：ライン速度とほぼ同等 基材抱角：３０°

【００２９】次に、本発明の両面塗工装置について全体
構成の説明を行う。図４は本発明の両面塗工装置の全体
構成の一例を示す図である。図４において、９は基材の
フィーダー、１０はフィードロール、１１はダンサーロ
ール、１２は塗工ユニット、１３は前乾燥器、１４はタ
ーンローラー、１５は後乾燥器、１６はドライブロー
ラ、１７はワインダーである。

【００３０】以上の構成において、フィーダー９は、タ
ーンアーム型のフィーダーであって基材の巻取りが二つ
保持されている。一方の基材の巻取りが終了近くなる
と、もう一方の巻取りに切り換えることができる。フィ
ーダー９の下流には、基材の貯蔵装置があって、新巻取
りの基材と旧巻取りの基材を接続する時間だけ、塗工は
続けながらフィーダー９側を一時停止させることができ
る。

【００３１】フィードローラー１０は基材を塗工ユニッ
ト１２に送り出すとともに、ドライブローラ１６との間
にある基材に適当なテンションを与え、かつ基材の弛み
を防ぐ。ダンサーローラー１１は基材のテンション及び
基材の弛みを検出する。塗工ユニット１２により塗工さ
れた基材は前乾燥器１３でローラに塗工液が付着しない
ようになるまで乾燥される。ターンローラー１４で折り
返した基材は後乾燥器１５で必要とされる乾燥程度にま
で乾燥される。乾燥を終えた基材はドライブローラー１
６を経てワインダーに巻き取られる。

【００３２】次に、本発明の塗工装置で塗工を行うこと
のできる基材及び塗工液について説明する。基材として
は特に限定されず、例えばポリエステル、ポリプロピレ
ン、セロハン、ポリカーボネート、酢酸セルロース、ポ
リエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ナイロ
ン、ポリイミド、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアル
コール、フッ素樹脂、塩化ゴム、アイオノマー等のプラ
スチックフィルム、コンデンサー紙、パラフィン紙等の
紙類、不織布、布が挙げられる。

【００３３】また、圧延鋼板、アルミ箔、銅箔等の金属
シートも好適であり、非金属、金属を問わず、各種材料
を複合した基材であってもよい。鉄板等のように板ぐせ
の強い基材であっても、ひねりローラー、バックアップ
ローラー、溝付きローラ等により矯正され、溝付きロー
ラーへの巻付け角を材料の特性に応じて適正に設定可能
であるため、広範な基材に対して本発明の塗工装置を適
用することができる。

【００３４】塗工液としては特に限定されず、例えば、
着色材料、磁性材料、導電性材料等の顔料、各種ポリマ
ー材料からなるビヒクル、有機溶剤等の溶解液を主成分
とする塗工液は勿論、ワックス、熱可塑性樹脂等の無溶
剤の塗工液、架橋剤等を含む反応型の塗工液であっても
良い。

【００３５】また、接着剤、エマルジョン、フォトレジ
スト等の塗工液に対しても好適に適用できる。例えば、
フォトレジストとしては、カゼイン、ゼラチン、アラビ
アゴム、フィッシュグリュー、シェラック、卵白、ＰＶ
Ａなどの有機質の親水性コロイド水溶液に重クロム酸イ
オン等を添加した水溶性コロイド系フォトレジスト等の
塗工液である。環状ゴム系（芳香族ビアジド系）フォト
レジスト、ノボラック系（キノン・ジアジド系）フォト
レジスト等の塗工液も、本発明の塗工装置で良好な塗工
を行うことができる。

【００３６】以上、本発明について実施例を挙げて説明
したが、本発明はこの実施例にのみ限定されるのではな
く、本発明の主旨、技術思想を適用した各種の実施形態
により本発明を実施することが可能であり、それらも本
発明に含まれることはいうまでもない。例えば、実施例
において、基材の巻取りの交換を停止状態で行える構成
を示したが、基材の走行状態で自動的に継ぐ構成として
もよく、後乾燥器は基材にガイドローラーが接触する構
成でもよい。塗工乾燥後、塗工済の基材を巻き取らず、
後工程とインライン接続することもできる。

【００３７】

【発明の効果】以上のとおりであるから、本発明の塗工
装置によれば塗工液は密閉系において液循環、塗工され
るため、塗工液への異物の混入、ゲル化等による塗工膜
の品質不良はなくなる。また、溝付きローラーを第２の
面を塗工する際のバックアップローラーとして使用する
ため、両面塗工を行え、かつ塗工面は高精度であり、塗
工液や基材の適用範囲が極めて広範である。更に、塗工
液は高粘度であってもよく乾燥効率を高めることがで
き、高速走行が可能で生産性が高い。また、両面塗工装
置に用いる溝付きローラーにおいては、汎用に使用で
き、基材に傷が入り難く、裏面塗工精度がよく、溝内に
塗工液が滞留せず、裏面塗工精度がよく、両面とも良好
な塗工膜を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の両面塗工装置の塗工ユニットの構成を
示す図である。

【図２】本発明の両面塗工装置の塗工ユニットの他の構
成を示す図である。

【図３】本発明で用いることのできる溝付きローラーを
示す図である。

【図４】本発明の両面塗工装置の全体構成の一例を示す
図である。

【図５】従来の両面塗工装置を示す図である。 （Ａ）ディップコート方式 （Ｂ）掛け流し方式 （Ｃ）片面逐次コート方式

【符号の説明】

１ 基材 ２ 第１のダイヘッド ３ バックアップローラー ４ 第２のダイヘッド ５ 溝付きローラー ６ 第１の塗工液供給ポンプ ７ 第２の塗工液供給ポンプ ８ ひねりローラー ９ フィーダー １０ フィードローラー １１ ダンサーローラー １２ 塗工ユニット １３ 前乾燥器 １４ ターンローラー １５ 後乾燥器 １６ ドライブローラー １７ ワインダー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基材の第１の面を塗工する第１の塗工部
   と、その基材の第１の面の反対面である第２の面を塗工
   する第２の塗工部と、その第２の塗工部に対向して設置
   され、前記基材を第１の面において接触支持するととも
   に前記基材の走行方向と反対方向に回転する溝付きロー
   ラーと、から構成されたことを特徴とする両面塗工装
   置。
2. 【請求項２】両面塗工装置に用いる溝付きローラーであ
   って、溝形状として、溝ピッチＡが０．３ｍｍ≦Ａ≦
   １．０ｍｍ、溝深さＢがＢ≦２００μｍ、溝ピッチＡと
   土手長さＣとの比が２≦Ａ／Ｃ≦５であることを特徴と
   する溝付きローラー。