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JP5695698B2 - グラビアキス塗工装置 - Google Patents

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Description

本発明は、グラビアキス塗工装置に関し、その中でも特に、小径のグラビアロールを備えたグラビアキス塗工装置に関する。
グラビアキス塗工装置は、引っ張られた状態で浮遊しながら走行する平らなシート状の基材に対し、塗料を付着させたグラビアロールを回転させながら押し付けることにより、基材を塗装する装置である。
グラビアキス塗工装置では、一般的なグラビア塗工装置と異なり、基材をグラビアロールと圧胴とで挟み込まずに塗装が行われる。そのため、グラビアキス塗工装置は、基材の搬送速度に対して、所定の速度差を与えることによって塗料を薄く塗布することができるため、薄膜塗装に適している。
小径のグラビアロールを備えた、この種の塗工装置は、例えば、特許文献1や特許文献2に開示されている。
具体的には、特許文献1のグラビア塗工機には、直径が約20mm〜約50mmのグラビアロールが備えられている。特許文献2の塗工装置には、外径が約40mm〜約200mmのグラビアロールが備えられている。
特開平10−151391号公報 特開2010−221204号公報 実公平02−7663号公報
通常、塗装された基材は、引き続き、乾燥機に通して塗料を固着させる乾燥処理が行われる。塗料の乾燥にはある程度時間を要するため、グラビア塗工機に比べて乾燥機はスペースが大きくならざるを得ない。基材の走行速度が速いと、なおさらである。
ところが、そのような塗料を採用した場合、塗工性能に悪影響を及ぼすおそれがある。すなわち、グラビアキス塗工装置では、グラビアロールの外周面に薄く付着した塗料が、基材に塗布される前に、いったん外気に曝される。そのため、基材に塗布する前に塗料の乾燥が進んで塗装が不安定になるおそれがある。
その点、特許文献1や特許文献2の塗工装置のように、小径のグラビアロールを備えた塗工装置を用いれば、外径が小さい分、外気に曝される時間が短いため、有利である。
しかし、これら塗工装置では、グラビアロールの外周面に付着する塗料を薄くするドクターブレードが、塗布位置から離れた部位に設けられているため、十分とは言えない。
特許文献3のような角度(ナチュアルアングル)のドクターブレードであれば、容易に基材の近くを押さえることができるが、ナチュアルアングルの場合、高速回転になると、塗料の圧力によってドクターブレードが押し上げられ、塗料が過剰に供給される欠点がある。
そこで、本発明の目的は、乾燥し易い塗料でも、塗工性能を損なうことなく安定して塗装でき、高速運転に有利なグラビアキス塗工装置を提供することにある。
開示するグラビアキス塗工装置は、外径が45mm〜150mmの範囲内にあり、外周面に塗布部を有する円柱状の小径グラビアロールと、前記小径グラビアロールに沿って延びるように配置され、前記塗布部に塗料を供給する塗料供給装置とを備えている。前記小径グラビアロールを回転制御しながら、直線状に引っ張られた状態で走行するシート状の基材に前記塗布部を押し付けて前記基材に塗料を塗布する。
前記塗料供給装置は、前記基材との接触位置に向かう前記塗布部に先端が接し、前記小径グラビアロールに沿って延びるドクターブレードと、前記ドクターブレードを支持するとともに塗料を貯留する貯留空間を構成するケースと、前記貯留空間に塗料を供給する塗料供給経路とを有している。そして、前記ドクターブレードの先端が、リバースアングル、つまり、前記小径グラビアロールの回転方向に対して逆方向から前記塗布部に接するように配置され、前記ドクターブレードの先端から回転角度で90°以内の範囲内で、前記小径グラビアロールが前記基材と接触可能となっている。
すなわち、このグラビアキス塗工装置によれば、小径グラビアロールの外径が小さいうえに、塗布部に塗料を薄く付着させるドクターブレードの先端から、小径グラビアロールが90°回転する前に、基材に塗料を塗布することができる。従って、乾き易い塗料であっても、瞬時に基材に塗布することができるので、塗布前の乾燥による塗工性能への影響を効果的に抑制できる。
しかも、ドクターブレードの先端が小径グラビアロールの回転方向に対して逆方向から塗布部に接するように配置されているので、液圧でドクターブレードが押し上げられることなく、余分な塗料を効果的に掻き取りることができ、高速運転時であっても、安定して高精度で付着させることができる。
更に、開示するグラビアキス塗工装置では、前記ケースには、前記基材との接触位置から離れた前記塗布部に先端が接し、前記小径グラビアロールに沿って延びるシールブレードが支持されている。前記貯留空間は、前記ドクターブレード及び前記シールブレードが上下方向に並ぶように横置き可能に密閉されている。そして、前記塗料供給装置が横置きされた場合に、前記小径グラビアロールの回転軸の方向から見て、当該塗料供給装置の最上端及び最下端の少なくともいずれか一方が、前記小径グラビアロールの上端及び下端に接する一対の接線の間に位置するように構成されている。
このように構成することで、上述したドクターブレードの配置が容易に実現できる。しかも、グラビアキス塗工装置を横置きした状態で、垂直方向や水平方向など、様々な方向に走行する基材に対して塗装できるようになるため、汎用性に優れる。
また更に、開示するグラビアキス塗工装置では、前記ケースは、前記ドクターブレードに連なって前記貯留空間を区画する下流側壁部と、前記下流側壁部と対向し、前記シールブレードに連なって前記貯留空間を区画する上流側壁部とを有している。前記塗料供給経路は、接続口の一端が前記上流側壁部に近接し、前記貯留空間に塗料を送る送液配管と、接続口の一端が前記下流側壁部に近接し、前記貯留空間から塗料を戻す返液配管とを有している。そして、前記送液配管及び前記返液配管の各々の内径が、前記下流側壁部と前記上流側壁部の間隔の1/2以上に設定されている。
このように構成することで、貯留空間内での塗料の流れの乱れを抑制しながら、貯留空間内に入り込む空気を効果的に排除できる。従って、斑の無い高精度な塗装ができる。
より具体的には、前記返液配管が、前記小径グラビアロールの両端部に対応した位置に2つ設置され、前記送液配管が、これら返液配管の中間に1つ設置されているようにするとよい。
そうすれば、貯留空間内での塗料の流れを円滑にしながら、塗布部の全域に対して塗料を分散供給できるので、より安定した塗装を実現できる。
本発明のグラビアキス塗工装置によれば、乾燥し易い塗料でも、塗工性能を損なうことなく安定して塗装できるので、塗装ラインのコンパクト化や生産効率の向上が実現できる。
開示のグラビアキス塗工装置を示す概略斜視図である。 図1のグラビアキス塗工装置を上方から見た概略図である。 図2の矢印Aの方向から見た概略図である。 図2のB−B線における概略断面図である。 図2の矢印Cの方向から見た概略図である。 変形例を示す概略断面図である。 変形例を示す概略図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。ただし、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物あるいはその用途を制限するものではない。
図1及び図2に、本発明を適用したグラビアキス塗工装置1(以下、単に塗工装置1ともいう)の一例を示す。図中、符号Sは、塗装対象とされる基材である。基材Sは、合成樹脂や金属などで構成された柔軟なシート状の部材からなり、長尺な帯状の形状をしている。
図示は省略するが、一般に、基材Sは、その一端側から巻き出され、ガイドローラなどによって走行方向を誘導されながら、その他端側が巻き取られている。それにより、基材Sは、図1において白抜き矢印が示す方向に一定の方向に高速で走行している。塗工ラインでは、走行している基材Sに対して、塗装や乾燥の一連の処理が行われており、図1は、その塗装処理が行われる領域を示している。
図1に示すように、塗装が行われる領域では、基材Sは、例えば、走行方向に間を隔てて配置された一対のガイドローラに巻き掛けるなどすることにより、側面から見て直線状に一定の張力で引っ張られた状態で走行している。塗工装置1は、圧胴などで支持された基材Sではなく、その浮遊状態で走行する平らな基材Sに接するように配置されている。
塗工装置1は、小径グラビアロール10や塗料供給装置30などで構成されている。
(小径グラビアロール)
小径グラビアロール10は、基材Sの幅よりも長い円柱状の部材であり、その両端に設けられた軸部11を介して、不図示の支持部材に回転自在に支持されている。小径グラビアロール10は、基材Sの走行に連動した回転速度で、回転軸Jを中心に、所定の回転方向に回転するように制御されている。
小径グラビアロール10の回転方向は、正転、逆転のいずれでもよく、使用条件に応じて任意に設定できる。この塗工装置1の場合、基材Sとの接触位置において、基材Sの走行方向と逆向きに回転するように設定されている(リバース方式)。
小径グラビアロール10の外径は、45mm〜150mmの範囲内で設定されている。すなわち、45mmより小さいと、後述するように、寸法的に、塗料供給装置30を所定の横置きにすることが困難であり、150mmより大きいと、グラビアロールの表面が基材Sに対してあまりに鋭角に進入していくため、塗料を薄くのばし難くなり、きれいな塗装面が得られない。また、乾燥し易い塗料の場合は、塗料供給装置30を所定の横置きにしても、塗装前の乾燥抑制効果が満足に得られないおそれがある。
小径グラビアロール10の外周面には、格子や斜線等、所定パターンのセルが設けられた塗布部12が形成されている。この塗布部12に対し、塗料供給装置30から塗料が供給される。
(塗料供給装置)
図3〜図5に示すように、塗料供給装置30には、その本体部分を構成するケース31、ドクターブレード32及びシールブレード33と、塗料供給経路を構成する円筒状の送液配管34及び返液配管35とが備えられている。塗料供給装置30の本体部分は、外観が細長い角柱形状をしており、小径グラビアロール10に沿って延びるように、小径グラビアロール10に隣接して配置されている。
ケース31は、コ字状の断面を有する細長いメインケース36や、メインケース36の両端に取り付けられるサイドカバー37などで構成されている。ケース31の内部には、塗料を貯留する貯留空間38が形成されている。
具体的には、図3や図4に示すように、メインケース36は、小径グラビアロール10に対向して配置される細長い帯板形状をした基壁部36aと、基壁部36aの長い方の両縁から互いに対向しながら小径グラビアロール10の側に向かって突出する下流側壁部36b及び上流側壁部36cとを有している。下流側壁部36b及び上流側壁部36cは、互いに同型同寸法の細長い帯板形状をしている。
サイドカバー37は、メインケース36の各端部に締結して固定され、メインケース36の端面を塞いでいる。サイドカバー37の小径グラビアロール10側の側縁には、小径グラビアロール10の外周面に密着可能な円弧状のシール部37aが設けられている。サイドカバー37は、下流側壁部36b及び上流側壁部36cに沿ってスライド可能であり、シール部37aを小径グラビアロール10の外周面に圧着させた状態で固定される。
ドクターブレード32は、下流側壁部36bの突端に取り付けられている。下流側壁部36bの突端面は、上流側壁部36cの側の縁が相対的に大きく突出した傾斜面となっており、その突端面に沿ってドクターブレード32が取り付けられている。
ドクターブレード32は、一方の長辺部分に刃先が形成された細長い刃物状の部材である。ドクターブレード32の他方の長辺部分は、下流側壁部36bの突端面に、支持バー39で押さえ付けた状態でボルト止めされている。
それにより、刃先のあるドクターブレード32の先端32a側が、上流側壁部36cの側に向かって下流側壁部36bから斜めに突出している。突出したドクターブレード32の先端32aは、小径グラビアロール10の外周面に形成された塗布部12に接している。
シールブレード33は、ドクターブレード32と同様の部材であり、上流側壁部36cの突端に取り付けられている。この塗工装置1では、シールブレード33は、合成樹脂からなり、ドクターブレード32は、金属からなる。図3に示すように、回転軸Jの方向から見たとき、下流側壁部36b及び上流側壁部36cを含め、これらの間の中央を通る基準線Kに対して線対称状に配置されている。
従って、シールブレード33の先端側は、下流側壁部36bの側に向かって上流側壁部36cから斜めに突出し、突出したシールブレード33の先端は、小径グラビアロール10の外周面に形成された塗布部12に接している。
回転軸Jの方向から見ると、ドクターブレード32とシールブレード33とは、先端側が窄まるハ字状に配置されており、ドクターブレード32は、基材Sとの接触位置Pに向かう塗装前の塗布部12に先端32aが接し、シールブレード33は、基材Sとの接触位置Pから離れた塗装後の塗布部12に先端が接している。
メインケース36の両端が両サイドカバー37で塞がれることにより、塗料供給装置30の内部に、塗料を貯留する貯留空間38が形成されている。更に、この貯留空間38は、ドクターブレード32、シールブレード33、両サイドカバー37が小径グラビアロール10に接することにより、液漏れしないように密閉されている。
それにより、この塗工装置1は、小径グラビアロール10と塗料供給装置30とが略水平方向に並ぶ横置きが可能となっている。横置きすることにより、小径グラビアロール10の塗料供給装置30の反対側に十分なスペースが確保できるため、塗工装置1は、垂直方向や斜め方向に走行する基材Sに対して塗装することができる。
更に、この塗工装置1の場合、小径グラビアロール10及び塗料供給装置30の構成を工夫したことにより、略水平方向に走行する基材Sの下側にも横置きできるようになっている。
具体的には、図4に示すように、横置きした塗工装置1を回転軸Jの方向から見て、下流側壁部36b、支持バー39、ボルト等を含めた塗料供給装置30の最上端が、小径グラビアロール10の上端に接する接線T1(図3では基材Sに重なっている)よりも下方に位置するように、塗料供給装置30が形成されている。
更に、この塗工装置1の場合、塗料供給装置30の最下端も、小径グラビアロール10の下端に接する接線T2よりも上方に位置するように、塗料供給装置30が形成されている。すなわち、塗料供給装置30の最上端及び最下端の双方が、小径グラビアロール10の上端及び下端に接する一対の接線T1,T2の間に隙間を隔てて位置している。
従って、この塗工装置1の場合、略水平方向に走行する基材Sの上側に塗料供給装置30を横置きすることも可能である。基材Sの下側に横置きした本実施形態の塗工装置1では、小径グラビアロール10の回転方向に合わせて、ドクターブレード32とシールブレード33とが上下方向に並ぶように配置されている。
送液配管34や返液配管35の一端は、基壁部36aに接続されている。この塗工装置1の場合、送液配管34は1つ、返液配管35は2つ設置されている。図2に示すように、返液配管35は、小径グラビアロール10の両端部に対応して、貯留空間38の両端部にそれぞれ1つずつ配置され、送液配管34は、これら返液配管35,35の中間に1つ配置されている。
送液配管34の基壁部36a側の部分は、基壁部36aから下方に向かって斜めに延びている。返液配管35の基壁部36a側の部分は、基壁部36aから略水平方向に延びた後、いったん上方に向かって屈曲し、貯留空間38より高位置に一段上がって水平方向に延びている。
送液配管34や返液配管35の他端は、塗料を貯留する貯留槽40に接続されている。貯留槽40内の塗料は、ポンプ41によって送液配管34を通じて貯留空間38に送られる。貯留空間38内の塗料は、返液配管35を通じて貯留槽40に戻される。塗工装置1の作動時には、これら送液配管34及び返液配管35を通じて、貯留槽40から貯留空間38に塗料が循環供給される。
小さな貯留空間38の内部は、常に塗料が充満した状態に保持される。従って、貯留空間38の内部に面する塗布部12は、常に塗料に接する。そのため、小径グラビアロール10の回転に伴ってその部分を通過する塗布部12に対し、塗料は安定供給される。
その際、安定して高精度な塗装が行えるように工夫されている。具体的には、図4や図5に示すように、送液配管34及び返液配管35の各々の内径が、下流側壁部36bと上流側壁部36cの対向する内面間の間隔I(貯留空間38の幅寸法)の1/2以上に設定されており、送液配管34の接続口34aの下端は上流側壁部36cの内面と連続して位置するように近接し、同じく、返液配管35の接続口34aの上端は下流側壁部36bに近接するように配置されている。
このようにすることで、小さな貯留空間38に対して相対的に面積の大きな接続口34aが開口するため、塗料の流速を低くした状態で効率よく塗料を循環させることができる。更に、送液配管34の接続口34aの下端が上流側壁部36cに近接し、返液配管35の接続口34aの上端が下流側壁部36bに近接するように配置したことで、循環する塗料の貯留空間38の内部での滞りや乱流の発生を効果的に抑制できる。
貯留空間38の内部には、回転する小径グラビアロール10によって常に空気が持ち込まれる。そのため、貯留空間38の内部で、塗料の流れが乱れると気泡が多量に発生する。気泡を含んだ塗料が塗布部12に付着すると、塗装が不安定になる。
それに対し、この塗工装置1の場合、貯留空間38の内部に、円滑かつ穏やかに十分量の塗料が循環供給されるので、気泡の発生が抑制されるし、貯留空間38の内部から空気を効果的に排除することができる。従って、塗布する塗料への気泡の噛み込みを効果的に抑制することができ、高精度な塗装を安定して行える。
更に、貯留空間38の長手方向の中央から塗料が流入し、貯留空間38の両端部から塗料が流出するので、貯留空間38の内部で塗料の流れが円滑になり、乱流を効果的に抑制できる。送液配管34よりも返液配管35の方が総断面積が大きいため、貯留空間38から効率よく空気を排除できる。
従って、高速で回転する小径グラビアロール10に小さな貯留空間38を適用しても、高精度な塗工を安定して実現できる。
図6に示すように、貯留空間38の内部に、塗料の循環を導く塗料誘導壁51を設けてもよい。
具体的には、貯留空間38の両端部の各々に、送液配管34の接続口34aと各返液配管35の接続口35aとの間を仕切る断面L字状の塗料誘導壁51を設ける。各塗料誘導壁51は、送液配管34の接続口34aと各返液配管35の接続口35aとの間の基壁部36aの内面から小径グラビアロール10側に向かって貯留空間38の中央部まで突出する基部51aと、基部51aの突端に連続して貯留空間38の各端側に向かって延びる誘導部51bとで構成され、基部51a及び誘導部51bの両側縁は、下流側壁部36b及び上流側壁部36cに連結されている。
この場合、貯留空間38に流入した塗料は、小径グラビアロール10に向かって流れた後、左右に分かれて小径グラビアロール10に沿ってその各端部に向かって流れる。その後、塗料は、各塗料誘導壁51によって小径グラビアロール10の端まで誘導され、その後に貯留空間38から流出するので、貯留空間38の内部で塗料を効果的かつ円滑に循環させることができる。
(ドクターブレードの配置)
ドクターブレード32の先端32aは、小径グラビアロール10の回転方向に対して逆方向から塗布部12に接している。詳しくは、図4に示すように、回転軸Jの方向から見て、ドクターブレード32の先端32aと塗布部12との接点よりも小径グラビアロール10の回転方向の進行側において、その接点に接する接線T3とドクターブレード32との間の角度が鋭角θとなるように、ドクターブレード32が配置されている。
ドクターブレード32をこのように配置することで、小径グラビアロール10に塗料を精度高く薄く付着させることができる。すなわち、ドクターブレード32は、塗布部12に付着する余分な塗料を掻き取る機能を有しているが、その刃先が塗布部12に対して進行方向逆向きに接することで、塗布部12の全域にわたって漏れなく円滑に余分な塗料を掻き取ることができる。
その結果、塗料の付着量のばらつきが抑制され、少量であっても塗料を安定して塗布部12に付着させることができる。
しかも、この塗工装置1の場合、上述したように、略水平に走行する基材Sに対しても、その下側に塗料供給装置30を横置きできるようにしたことで、小径グラビアロール10と基材Sとが接する接触位置P(塗布が行われる位置)を、ドクターブレード32の先端32aから回転角度で90°以内の範囲内に位置させることが可能となっている。
従って、ドクターブレード32によって掻き取られ、塗布部12に薄く付着した塗料は、極めて短時間で基材Sに塗布される。従って、乾燥し易い塗料を薄く塗布した場合であっても、塗工性能を損なうことなく安定して塗装できる。
(その他)
本発明にかかるグラビアキス塗工装置1は、上述した実施形態に限定されず、それ以外の種々の構成をも包含する。
図7に示すように、塗料供給装置30は、その最上端及び最下端のいずれか一方だけが、対応する小径グラビアロール10の上端及び下端に接する一対の接線T1,T2の間に位置しているようにしてもよい。この場合でも、乾燥し易い塗料に対応可能であり、また、所定の横置きにした状態で、様々な方向に走行する基材Sに対して塗装できる。
貯留空間38は、必ずしも密閉型に限らない。開放型であってもよい。ただし、その場合は横置きできないため、塗料供給装置30が小径グラビアロール10の下方に位置するように縦置きする必要がある。シールブレード33の取付位置や取付角度は、仕様に応じて変更できる。
1 グラビアキス塗工装置
10 小径グラビアロール
12 塗布部
30 塗料供給装置
31 ケース
32 ドクターブレード
32a 先端
33 シールブレード
34 送液配管
35 返液配管
36b 下流側壁部
36c 上流側壁部
37 サイドカバー
38 貯留空間
D 外径
J 回転軸
S 基材

Claims (2)

  1. 外径が45mm〜150mmの範囲内にあり、外周面に塗布部を有する円柱状の小径グラビアロールと、
    前記小径グラビアロールに沿って延びるように配置され、前記塗布部に塗料を供給する塗料供給装置と、
    を備え、
    前記小径グラビアロールを回転制御しながら、直線状に引っ張られた状態で走行するシート状の基材に前記塗布部を押し付けて前記基材に塗料を塗布するグラビアキス塗工装置であって、
    前記塗料供給装置は、
    前記基材との接触位置に向かう前記塗布部に先端が接し、前記小径グラビアロールに沿って延びるドクターブレードと、
    前記基材との接触位置から離れた前記塗布部に先端が接し、前記小径グラビアロールに沿って延びるシールブレードと、
    前記ドクターブレード及び前記シールブレードを支持するケースであって、当該ドクターブレード及び当該シールブレードが上下方向に並ぶように横置き可能に密閉された、塗料を貯留する貯留空間を構成するケースと、
    前記貯留空間に塗料を供給する塗料供給経路と、
    を有し、
    前記ドクターブレードの先端、前記小径グラビアロールの回転方向に対して逆方向から前記塗布部に接するように配置され、前記ドクターブレードの先端から回転角度で90°以内の範囲内で、前記小径グラビアロールが前記基材と接触可能とされ、
    前記塗料供給装置は、横置きされた場合に、前記小径グラビアロールの回転軸の方向から見て、当該塗料供給装置の最上端及び最下端の少なくともいずれか一方が、前記小径グラビアロールの上端及び下端に接する一対の接線の間に位置し、
    前記ケースは、
    前記ドクターブレードに連なって前記貯留空間を区画する下流側壁部と、
    前記下流側壁部と対向し、前記シールブレードに連なって前記貯留空間を区画する上流側壁部と、
    を有し、
    前記塗料供給経路は、
    接続口の一端が前記上流側壁部に近接し、前記貯留空間に塗料を送る送液配管と、
    接続口の一端が前記下流側壁部に近接し、前記貯留空間から塗料を戻す返液配管と、
    を有し、
    前記送液配管及び前記返液配管の各々の内径が、前記下流側壁部と前記上流側壁部の間隔の1/2以上に設定され、
    塗料が、前記貯留空間よりも高位置を経由して貯留槽に戻るように構成されているグラビアキス塗工装置。
  2. 請求項1に記載のグラビアキス塗工装置において、
    前記返液配管が、前記小径グラビアロールの両端部に対応した位置に2つ設置され、前記送液配管が、これら返液配管の中間に1つ設置されているグラビアキス塗工装置。
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