JP2006194546A - 連続式減圧乾燥方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 連続的に走行しているウェブの塗膜を熱エネルギーを使用することなく、高速乾燥、高精度乾燥することの可能な乾燥方法及び装置を提供する。
【解決手段】 塗布により液状の塗膜を形成したウェブ２を、その塗膜側を上側として水平に且つ連続的に、乾燥装置本体３内に形成している複数の乾燥室９、１０、１１内に通し、その乾燥室を減圧状態に保持しておくことで、塗膜に負圧を作用させ、加熱することなく塗膜の溶媒を蒸発させる構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、紙、樹脂フィルム、金属箔などの連続状のウェブに印刷またはコーティングによりインキや塗料等を塗布して形成した液状の塗膜を乾燥する技術分野に属する。

従来、連続状のウェブにインキ、塗料等を塗布して形成した液状の塗膜の乾燥には、一般的に、（１）ウェブを走行させ、そのウェブに乾燥用の熱風等の気流をほぼ直角方向に吹き付ける衝突流乾燥方式（例えば、特開２００４−１４１７５９号公報参照）、（２）ウェブを走行させ、そのウェブを赤外線ヒータで加熱する赤外線乾燥方式、（３）ウェブを走行させ、そのウェブに乾燥用の熱風等の気流をほぼ平行に流す並行流乾燥方式、（４）ウェブを加熱したドラムの外周面に接触させて乾燥するドラム乾燥方式が用いられており、高いエネルギー効率により高速乾燥を行いたい場合には（１）の衝突流乾燥方式が用いられている。また、高精度（均一）に乾燥を行いたい場合には、塗膜に気流を直接衝突させない（２）赤外線乾燥方式又は（３）並行流乾燥方式が用いられている。
特開２００４−１４１７５９号公報

高速乾燥に適した衝突流乾燥方式の場合、高速の衝突流を液状の塗膜に与え、塗膜上面に形成されている境界層を破壊し、かつ蒸発した溶媒を速やかに取り除くことにより乾燥を行っている。しかしこの方式では、高速の衝突流を発生させるために大量の熱エネルギーを使い、ランニングコストが高くなる。また、熱効率の向上を考慮し、給排気の循環を行うが、効率や安全面から溶媒濃度を適正に保つ必要があり、そのための測定器等設置にコストがかかるといった問題がある。

高精度乾燥に適した赤外線乾燥方式の場合、高価な赤外線ヒータを必要とするため設備コストが一般的に高くなる傾向がある。また、並行流乾燥方式の場合には、ウェブに沿わせて給気を行うために層流を発生する必要があり、この際にも設備コストが高くなるとともに、装置サイズ（長さ）も大きくなる傾向があるといった問題がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、熱エネルギーを使用することなく乾燥を行うことでランニングコストの削減を行うことができ、更に、設備コストを削減すると共に装置サイズ（長さ）も短縮でき、しかも高速乾燥、高精度乾燥を可能とする乾燥方法及び装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決すべくなされた本発明は、液状の塗膜の溶媒を蒸発させるために熱エネルギーを使用せず、減圧を利用したものである。すなわち、本願請求項１に係る発明は、塗布により連続状のウェブの表面に形成した液状の塗膜を乾燥する方法であって、前記ウェブを連続的に、減圧状態に保持している空間内を通過させ、前記液状の塗膜に含まれている溶媒を蒸発させることを特徴とする連続式減圧乾燥方法である。

また、本願請求項２に係る発明は、塗布により連続状のウェブの表面に形成した液状の塗膜を乾燥する装置であって、前記ウェブが水平に通り抜けることができるように配置されたウェブ入口及びウェブ出口を有し、該ウェブ入口とウェブ出口の間を走行中のウェブを取り囲む空間を形成する乾燥装置本体と、該乾燥装置本体内の、前記ウェブを取り囲む空間の少なくとも一部領域を減圧状態に保持するよう前記乾燥装置本体に接続された減圧手段と、前記乾燥装置本体を、前記ウェブが水平に且つ連続的に通過するように前記ウェブを案内する手段を有することを特徴とする連続式減圧乾燥装置である。

請求項３に係る発明は、上記した請求項２に記載の連続式減圧乾燥装置において、前記乾燥装置本体内を、隔壁によって、ウェブの走行方向に関して３個以上の乾燥室に分割し、前記減圧手段で、前記乾燥室内の減圧度をウェブ入口から徐々に上げ、次いでウェブ出口側に向かい徐々に下げるように前記乾燥装置本体内を減圧する構成としたものである。

請求項４に係る発明は、上記した請求項２又は３記載の連続式減圧乾燥装置において、前記乾燥装置本体内のウェブ入口に隣接した領域及びウェブ出口に隣接した領域のそれぞれに、隔壁によって、前記減圧手段に連結されて減圧されている領域から分離された圧力調整室を形成したものである。

請求項５に係る発明は、上記した請求項２から４のいずれか１項記載の連続式減圧乾燥装置において、前記乾燥装置本体のウェブ入口に乾燥装置本体内への外気の侵入を防ぐため、ウェブをはさむように２個のロールを設け、更に前記ウェブの液状の塗膜に接触する側のロールをウェブ走行方向とは逆方向に回転させ、該ロールの上流側のウェブ表面の塗膜を該ロールを通り抜けたウェブ表面に転写する構成としたものである。

請求項６に係る発明は、上記した請求項５記載の連続式減圧乾燥装置において、前記ウェブ入口に設けられている転写用のロールの表面に形成される塗膜の乾燥を防止するよう、前記ウェブ入口側の圧力調整室に溶媒蒸気を噴射する溶媒噴射手段を設けたものである。

請求項７に係る発明は、上記した請求項６記載の連続式減圧乾燥装置において、前記乾燥装置本体内で蒸発した溶媒を回収し、その一部を前記溶媒噴射手段に供給する手段を設けたものである。

請求項８に係る発明は、上記した請求項６又は７記載の連続式減圧乾燥装置において、前記ウェブ入口側の圧力調整室内が爆発下限界を越えないよう、該圧力調整室に不活性ガスを送り込む不活性ガス供給手段を設けたものである。

請求項９に係る発明は、上記した請求項２から８のいずれか１項記載の連続式減圧乾燥装置において、前記乾燥装置本体のウェブ出口に乾燥装置本体内への外気の侵入を防ぐため、ウェブをはさむように２個のロールを設けたものである。

本発明の乾燥方法及び装置では、液状の塗膜を形成したウェブを連続的に走行させながら減圧雰囲気中を通過させる構成としたことで、熱エネルギーを使用することなく高速乾燥が可能となり、ランニングコストを削減できると共に設備コストも削減でき、更に装置サイズ（長さ）も従来の乾燥方式に比べて短縮することが可能となる。更に、本発明では気流を液状の塗膜に吹き付けることがないので、塗膜を乱すことがなく、高精度乾燥を高効率で行うことができ、特に、請求項３に係る発明の装置では、ウェブが徐々に減圧度が高くなる乾燥室内を通過するので、液状の塗膜に作用する負圧が徐々に大きくなり、このため、塗膜内の溶媒を突沸させることなく敏速に蒸発させることができ、一層高精度の乾燥を行うことができる。

図１は本発明の好適な実施の形態に係る連続式減圧乾燥装置の概略構成図、図２はその乾燥装置におけるウェブ入口領域を示す概略断面図である。全体を参照符号１で示す連続式減圧乾燥装置は、塗布により連続状のウェブ２の表面に形成した液状の塗膜を乾燥するための装置であり、そのウェブ２が水平に通り抜けることができるように配置されたウェブ入口４及びウェブ出口５を有し、そのウェブ入口４とウェブ出口５の間を走行中のウェブを取り囲む空間を形成する乾燥装置本体３を備えている。この乾燥装置本体３の内部は、複数の隔壁７により、ウェブ入口４側から第一圧力調整室８、第一乾燥室９、第二乾燥室１０、第三乾燥室１１、第二圧力調整室１２に分割されている。

第一乾燥室９、第二乾燥室１０、第三乾燥室１１は通過するウェブ２に減圧を作用させて液状の塗膜から溶媒を蒸発、除去するためのものである。各乾燥室９〜１１には吸引口１４が設けられ、その吸引口１４には溶媒回収装置１５を介してブロワー等の減圧手段１６が接続され、乾燥室９〜１１内を吸引して所望の減圧度に減圧することができるようにしている。乾燥室９〜１１の減圧度は、後述するように、中央の乾燥室１０が最も高く（絶対圧力が低くなる）ように設定される。第一圧力調整室８は、外気と第一乾燥室９の圧力差が大きくなって外気の侵入量が多くなるのを防ぐため、及び、ウェブ入口４に設けたロール２２（詳細は後述）の上面で高速の気流が発生するのを防ぐために設けたものである。また、第二圧力調整室１２も、外気と第三乾燥室１１の圧力差が大きくなって外気の侵入量が多くなるのを防ぐために設けたものである。各圧力調整室８、１２にはそれぞれ給排気口１８が設けられ、その給排気口１８には給排気手段１９が接続され、圧力調整室８、１２を給気又は排気して所望の減圧度に調整するようになっている。

ウェブ入口４には、乾燥装置本体３内への外気の侵入を防ぐため、ウェブをはさむように２個のロール２１、２２が設けられている。図３に拡大して示すように、下側のロール２１は走行中のウェブ２と同方向に回転（ウェブ１と接触する部分が同方向となるように回転）するように駆動されている。一方、上側のロール２２すなわちウェブ２の上面に形成している液状の塗膜２４に接する側のロール２２は、ウェブ２の走行方向とは逆方向に回転するように駆動されている。これは、ロール２２の上流側のウェブ表面の液状の塗膜２４を一旦、ロール２２の表面に保持し、次いでロール２２を通り抜けたウェブ２の表面に転写させるためである。このようにロール２２を転写用のロールとして作用させ、ロール２２の上流、下流間で液膜の転写を行うことで、ロール２２を通り過ぎたウェブ２の表面に平滑な表面の塗膜２４を再度形成でき、従って、ウェブ２を、塗膜２４の表面を乱すことなく、乾燥装置本体３内に送り込むことができる。ロール２１、２２と、その上下に位置する乾燥装置本体の壁３ａの間隔は、外気の侵入を防止するため極力小さく選定するが、上側のロール２２と壁３ａの間隔は、あまり小さくすると、その部分を通って圧力調整室８に吸い込まれる気流の速度が大きくなり、その気流によってロール２２の表面の塗膜の乱れが大きくなるので、適度に広くしておく。なお、ロール２２の表面に形成される塗膜は、その表面が多少乱れていても、ウェブ２に転写した際に塗膜表面が平滑となるので、多少の乱れは許容でき、このため、ロール２２と壁３ａの間隔は、ロール２２を用いない場合におけるウェブ２と壁３ａとの間隔に比べてかなり小さくすることが可能であり、外気の侵入を効果的に防止できる。

塗膜の溶媒として乾燥が速い溶媒（特に溶剤）を用いた場合、転写用のロール２２の表面で塗膜２４が乾燥し、粘度が増加して転写後の塗膜２４の表面を乱す恐れがある。そこで、この実施の形態では、図１、図２に示すように、第一圧力調整室８には、ウェブ入口に設けられている転写用のロール２２の表面の塗膜が乾燥するのを防止するため、第一圧力調整室８内に溶媒蒸気を噴射する溶媒噴射手段２６が設けられている。なお、乾燥の遅い溶媒を用いる場合には、溶媒噴射手段２６は省略してもよい。溶媒噴射手段２６に供給する溶媒は、新しい溶媒としてもよいが、この実施の形態では、乾燥装置本体３内で蒸発した溶媒を溶媒回収装置１５で回収し、その一部を配管２７及びポンプ２８によって溶媒噴射手段２６に供給する構成としている。これにより、溶媒消費量を削減できる。

溶媒として溶剤を用いた場合、溶媒噴射手段２６によって第一圧力調整室８内に溶剤を噴射すると、室内の溶剤濃度が上昇して爆発下限界を越えて爆発の恐れが生じることがある。そこで、これを防ぐため、第一圧力調整室８には、該圧力調整室内が爆発下限界を越えないよう、該圧力調整室に窒素等の不活性ガスを送り込む不活性ガス供給手段２９を設けている。なお、爆発の恐れがない場合には、不活性ガス供給手段２９は省略してもよい。

図１において、ウェブ出口５には、乾燥装置本体内への外気の侵入を防ぐため、ウェブ２をはさむように２個のロール３１、３２が設けられている。このロール３１、３２はウェブ２の走行方向と同方向に回転するように設けられており、ウェブ２の搬送を安定させる作用も果たしている。

乾燥装置本体３内には、ウェブ２が液状の塗膜を上側として水平に且つ連続的に通過するように案内する手段として複数のロール３５が設けられている。

次に、上記構成の乾燥装置１による乾燥動作を説明する。乾燥装置本体３内に形成されている第一圧力調整室８、第一乾燥室９、第二乾燥室１０、第三乾燥室１１、第二圧力調整室１２は、それぞれ、減圧手段１６及び給排気手段１９により所定の減圧度に調整されている。ここで、第一圧力調整室８、第一乾燥室９、第二乾燥室１０、第三乾燥室１１、第二圧力調整室１２のそれぞれの減圧度はウェブ入口４から徐々に上昇し、中央の第二乾燥室１０で最高となり、その後、ウェブ出口５に向かって徐々に低下するように設定されている。すなわち、第一圧力調整室８の減圧度をＱ₁ 、第一乾燥室９の減圧度をＰ₁ 、第二乾燥室１０の減圧度をＰ₂ 、第三乾燥室１₁ の減圧度をＰ₃ 、第二圧力調整室８の減圧度をＱ₂ とすると、
外気＜Ｑ₁ ＜Ｐ₁ ＜ _Ｐ2 ＞Ｐ₃ ＞Ｑ₂ ＞外気
となるように設定している。

乾燥すべき液状の塗膜を形成したウェブ２は、塗膜を上面側として水平に搬送されてきて、ウェブ入口４から乾燥装置本体３内に入る。この際、ウェブ２はロール２１、２２で案内されているためばたつくことなく走行し、且つ液状の塗膜は転写用のロール２２で転写されることで塗膜面を乱すことがなく、従って、ウェブ２は上面の塗膜を乱すことなく第一圧力調整室８内に入る。また、第一圧力調整室８内には、溶媒噴射手段２６によって溶媒蒸気が噴射されているので、転写用のロール２２の表面にある塗膜の乾燥が防止され、この点からも塗膜面の乱れが防止される。更に、第一圧力調整室８内は、減圧状態には保たれているが、その減圧度は低く設定されているので、ウェブ入口４から外気が高速で流れ込むということがなく、この点からも塗膜面の乱れが防止される。なお、第一圧力調整室８内には不活性ガス供給手段２９により不活性ガスが供給されているので、爆発性の溶剤を用いた場合でも、第一圧力調整室８内は爆発下限界を超えることがなく、安全である。

次に、ウェブ２は、第一圧力調整室８よりも高い減圧度に保持されている第一乾燥室９内に入り、この第一乾燥室９内で液状の塗膜から溶媒が蒸発、除去され、乾燥が行われる。ここで、第一乾燥室９内の減圧度としては、塗膜の溶媒が突沸しないように設定しておく。これにより、塗膜の表面を乱すことなく乾燥が行われる。次いで、ウェブ２は第一乾燥室９よりも更に高い減圧度に保持されている第二乾燥室１０内に入り、更に乾燥が進められる。第一乾燥室９及び第二乾燥室１０の減圧度及び長さは、ウェブ２が第二乾燥室１０を出るまでに全溶媒分量の８０％〜１００％程度を乾燥できるように定めるのが好ましい。

次に、ウェブ２は第三乾燥室１１に入り、第三乾燥室１１では、第二乾燥室１０では乾燥し切れなかった溶媒分を乾燥させる。第三乾燥室１１の減圧度は上記したように第二乾燥室１０より低く設定しており、全体のバランスを取る上からは、第一乾燥室９の減圧度と等しくすることが好ましい。その後、ウェブ２は、第二圧力調整室１２を通って外部に排出される。第二圧力調整室１２の減圧度も上記したように第三乾燥室１１より低く設定しており、全体のバランスを取る上からは、第一圧力調整室８の減圧度と等しくすることが好ましい。

以上のようにして、ウェブ２の表面に形成している液状の塗膜が、それに作用する負圧によって、熱エネルギーを使用することなく敏速に乾燥され且つ塗膜表面を乱すこともない。換言すれば、上記構成の乾燥装置１によって高精度乾燥を高効率で行うことができ、また、乾燥装置本体３の長さ（ウェブパス長）を従来よりも短縮できる。

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範囲内で適宜変更可能である。例えば、上記した実施の形態では３室の乾燥室９、１０、１１を用いているが、より高精度に乾燥を行う必要がある場合には、更に多くの乾燥室に分割し、減圧度が更に細かく徐々に変化するようにしてもよい。その場合、全体の圧力バランスを取る上からは、乾燥室数を５室又は７室といったように奇数とし、中心の乾燥室が最も減圧度が高くなるようにすることが好ましい。更に、より精密にするため、圧力調整室を増やす方法をとってもよい。また、ラフな乾燥で良い場合には、乾燥室を１室のみとしてもよい。

本発明の連続式減圧乾燥装置は、任意の用途における連続状のウェブに形成した液状の塗膜の乾燥に使用可能であるが、高速乾燥、高精度乾燥が可能であることから、エレクトロニクス製品分野、光学製品分野、ディスプレイ製品分野などの製造工程において、基材に塗膜を形成して乾燥する際の乾燥装置に用いることが好ましい。

本発明の好適な実施の形態に係る連続式減圧乾燥装置の概略構成図 図１に示す乾燥装置におけるウェブ入口領域を示す概略断面図 図１に示す乾燥装置のウェブ入口に設けているロールを拡大して示す概略断面図

符号の説明

１ 連続式減圧乾燥装置
２ ウェブ
３ 乾燥装置本体
３ａ 壁
４ ウェブ入口
５ ウェブ出口
７ 隔壁
８ 第一圧力調整室
９ 第一乾燥室
１０ 第二乾燥室
１１ 第三乾燥室
１２ 第二圧力調整室
１４ 吸引口
１５ 溶媒回収装置
１６ 減圧手段
１８ 給排気口
１９ 給排気手段
２１、２２ ロール
２４ 塗膜
２６ 溶媒噴射手段
２７ 配管
２８ ポンプ
２９ 不活性ガス供給手段
３１、３２ ロール
３５ ロール

Claims (9)

1. 塗布により連続状のウェブの表面に形成した液状の塗膜を乾燥する方法であって、前記ウェブを連続的に、減圧状態に保持している空間内を通過させ、前記液状の塗膜に含まれている溶媒を蒸発させることを特徴とする連続式減圧乾燥方法。
2. 塗布により連続状のウェブの表面に形成した液状の塗膜を乾燥する装置であって、前記ウェブが水平に通り抜けることができるように配置されたウェブ入口及びウェブ出口を有し、該ウェブ入口とウェブ出口の間を走行中のウェブを取り囲む空間を形成する乾燥装置本体と、該乾燥装置本体内の、前記ウェブを取り囲む空間の少なくとも一部領域を減圧状態に保持するよう前記乾燥装置本体に接続された減圧手段と、前記乾燥装置本体を、前記ウェブが水平に且つ連続的に通過するように前記ウェブを案内する手段を有することを特徴とする連続式減圧乾燥装置。
3. 前記乾燥装置本体内が、隔壁によって、ウェブの走行方向に関して３個以上の乾燥室に分割されており、前記減圧手段が、前記乾燥室内の減圧度をウェブ入口から徐々に上げ、次いでウェブ出口側に向かい徐々に下げるように前記乾燥装置本体内を減圧する構成であることを特徴とする請求項２記載の連続式減圧乾燥装置。
4. 前記乾燥装置本体内のウェブ入口に隣接した領域及びウェブ出口に隣接した領域のそれぞれに、隔壁によって、前記減圧手段に連結されて減圧されている領域から分離された圧力調整室が形成されていることを特徴とする請求項２又は３記載の連続式減圧乾燥装置。
5. 前記乾燥装置本体のウェブ入口に乾燥装置本体内への外気の侵入を防ぐため、ウェブをはさむように２個のロールを設け、更に前記ウェブの液状の塗膜に接触する側のロールをウェブ走行方向とは逆方向に回転させ、該ロールの上流側のウェブ表面の塗膜を該ロールを通り抜けたウェブ表面に転写する構成としたことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項記載の連続式減圧乾燥装置。
6. 前記ウェブ入口に設けられている転写用のロールの表面に形成される塗膜の乾燥を防止するよう、前記ウェブ入口側の圧力調整室に溶媒蒸気を噴射する溶媒噴射手段を設けていることを特徴とする請求項５記載の連続式減圧乾燥装置。
7. 前記乾燥装置本体内で蒸発した溶媒を回収し、その一部を前記溶媒噴射手段に供給する手段を有することを特徴とする請求項６記載の連続式減圧乾燥装置。
8. 前記ウェブ入口側の圧力調整室内が爆発下限界を越えないよう、該圧力調整室に不活性ガスを送り込む不活性ガス供給手段を設けていることを特徴とする請求項６又は７記載の連続式減圧乾燥装置。
9. 前記乾燥装置本体のウェブ出口に乾燥装置本体内への外気の侵入を防ぐため、ウェブをはさむように２個のロールを設けていることを特徴とする請求項２から８のいずれか１項記載の連続式減圧乾燥装置。

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