JP2001246301A

JP2001246301A - 塗布方法及び装置

Info

Publication number: JP2001246301A
Application number: JP2000061023A
Authority: JP
Inventors: Kazutada Yamamoto; 一公山本; Shigeo Onoda; 茂男小野田; Tomohito Shimizu; 智仁清水; Susumu Muramatsu; 進村松; Mitsuyoshi Suzuki; 三善鈴木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-03-06
Filing date: 2000-03-06
Publication date: 2001-09-11

Abstract

(57)【要約】【課題】塗工速度領域が広く、厚手から薄手までの基
材に塗膜形成が行なえる塗布方法を提供する。【解決手段】フロントエッジとドクターエッジとを備
え、これらのエッジ間のスロットから塗布液を連続して
押し出して上記エッジに対向して背面を支持することな
く連続走行する基材に塗布液を塗布する塗布方法におい
て、ドクターエッジは円弧状に基材側に凸形状に湾曲し
て形成され、ドクターエッジはスロット出口に隣接する
面取り部、これに連続する第１の湾曲部及び第１の湾曲
部曲率半径より大きい曲率を持つ第２の湾曲部からな
り、第２の湾曲部で基材を液膜により支持しつつ、基材
による第１の湾曲部のラップ角を０〜４５度可変するこ
とにより塗工膜厚を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチックフィ
ルム、紙、金属箔等の可撓性支持体、その他の被塗布体
（以下、ウェブ又は基体と称する）に、種々の塗料を塗
布する塗布方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】従来、ウェブに塗布液を塗布する塗布装置
としては、ロールコート法、グラビアコート法、スライ
ドビードコート法、ドクターコート法等が用いられてき
たが、最近では生産性や操作性がよく、塗布膜の厚さ制
御性にすぐれていることから、押出し塗布法（エスクト
ルージョン（ダイ）塗布法）が注目されている。

【０００３】この押出し塗布法は、ウェブの背面をバッ
クアップロール等で支持しないで塗工を行なう塗布法で
あって、ウェブに対して所定の張力がかかるように塗布
ヘッドにフロントエッジ面（ウェブ搬送方向に上流側）
とドクターエッジ（ウェブ搬送方向の下流側）を押し付
け、スロットから押出される塗布液の押出し量の変化に
応じてドクターエッジ面とウェブとの間隔を変化させる
ことで、所望の膜厚となるように制御して塗布を行うも
のである。

【０００４】ところで、この押出し塗布法並びに押出し
塗布装置は、これまでは主として磁気塗液の塗工に用い
られ、薄手基材への高速で均一薄膜の形成を主眼に技術
開発が進められてきた傾向がある。したがって、例えば
特公平７−１１４９９８号に開示されている塗工方法、
又は特公平７−５９３０９号に開示されている塗布装置
では、いずれもドクターエッジの有効長（ドクターエッ
ジ面の長さ）が数ｍｍ〜１５ｍｍ程度と短いダイノズル
先端形状を持ち、いずれも塗工速度５０ｍ／ｍｉｎ〜４
００ｍ／ｍｉｎ程度においては均一塗工を達成している
ものと思われる。

【０００５】ドクターノズルの有効長が短い理由は、塗
工速度が早いため基材を安定浮上させるための特別な機
能・性能が必要ではないことによると考えられるが、塗
工速度が２〜１５０ｍ／ｍｉｎの様に遅い塗工速度では
基材をノズル先端より液膜により安定支持することがで
きないため極めて薄いものの不均一な塗膜しか得ること
ができない。

【０００６】これまでの塗布方法・装置はいずれも主と
して１５〜７５μｍ程度の薄手基材への高速薄膜均一塗
工を主眼に技術開発が進められてきたが、５０〜２５０
μｍと厚手基材への塗工の場合、これらドクターノズル
先端湾曲部曲率と基材曲率とが一致しないために均一塗
膜を形成することができない。またこれまでの塗布ノズ
ルでは、塗布液物性、塗工速度等により塗布可能な膜厚
は異なるが、同一塗布条件における湿潤膜厚の上下限差
は非常に狭く、塗布条件の変更とともに、塗布ノズルの
組み替え等の段取り作業が必要であった。そこで、特公
平７−１１４９９７号のような塗布方法が提案されてい
る。しかしながら、特公平７−１１４９９７号の塗布方
法ではドクターノズル下流端で基材ラップ角を変化さ
せ、特許公報の記載されているデータによると基材ラッ
プ角変化１度あたり約１０マイクロメータ（ミクロン）
程度を示しており、湿潤膜厚１０マイクロメータ（ミク
ロン）以下を狙う薄膜塗工ではラップ角０．１度以下の
制御が必要になり実質的に使用できない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は上記問
題点を解決するものであって、低速から高速まで塗工速
度領域が広く、かつ厚手基材から薄手基材にまで対応で
き、薄膜塗工においても均一な塗膜の得られる塗工方
法、及び塗工装置の提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、第一
に、フロントエッジとドクターエッジとを備え、これら
のエッジ間のスロットから塗布液を連続して押し出し
て、該エッジに対向して背面を支持することなく該フロ
ントエッジ手前から該ドクターエッジ方向に連続走行す
る基材に該塗布液を塗布する塗布方法において、該ドク
ターエッジは該スロット出口に隣接する面取り部、この
面取り部に連続する第１の湾曲部、及び第１の湾曲部に
連続しその曲率半径より大きい曲率半径をもつ第２の湾
曲部を有し、かつこれら各部を合せた全体が該基材側に
凸にほぼ円弧状に湾曲して形成されてなり、主として第
２の湾曲部で該基材を液膜により支持しつつ、該基材に
よる第１の湾曲部のラップ角を０〜４５度の範囲で変え
ることにより塗工膜厚を制御することを特徴とする塗布
方法が提供される。

【０００９】第二に、塗工速度が２〜１５０ｍ／ｍｉｎ
であることを特徴とする上記第一に記載の塗布方法が提
供される。

【００１０】第三に、フロントエッジ先端と基材との間
隔が１０〜２００μｍであることを特徴とする上記第一
又は第二に記載の塗布方法が提供される。

【００１１】第四に、基材が第２の湾曲部の下流端の接
線とほぼ平行な方向に排出されることを特徴とする上記
第一〜三のいずれかに記載の塗布方法が提供される。

【００１２】第五に、フロントエッジとドクターエッジ
とを備え、これらのエッジ間のスロットから塗布液を連
続して押し出して、該エッジに対向して背面を支持する
ことなく該フロントエッジ手前から該ドクターエッジ方
向に連続走行する基材に該塗布液を塗布する塗布装置に
おいて、該スロット出口に隣接する直線状の面取り部、
この面取り部に連続する曲率半径が１〜１５ｍｍの第一
の湾曲部、及び第１の湾曲部に連続する曲率半径が２０
〜５０ｍｍの第２の湾曲部を有し、これら各部を合わせ
た全体が該基材側に凸にほぼ円弧状に湾曲して形成され
てなり、かつ、該面取り部のスロット内方端部をＡ点、
該面取り部と第１の湾曲部との接線をＢ点、第１の湾曲
部と第２の湾曲部との接線をＣ点、第２の湾曲部の下流
端をＤとしたとき、該面取り部の直線ＡＢの該スロット
面に対する角度を１５〜８０度とし、第１の湾曲部はＢ
点より５〜４５度の角度で湾曲し、第２の湾曲部はＣ点
より７〜６０度の角度で湾曲しており、その曲率中心は
ドクターエッジ側スロット面より基材進行方向側に位置
し、さらに基材による第１の湾曲部のフラップ角を０〜
４５度の範囲で変えられることを特徴とする塗布装置が
提供される。

【００１３】第六に、ＡＢの長さが０．５〜１０ｍｍ、
弧ＢＣの長さが０．５〜１２ｍｍ、弧ＣＤの長さが６．
１〜５０ｍｍであり、かつこれら全体のドクターエッジ
面の長さが７．０〜５０ｍｍの範囲にあることを特徴と
する上記第五に記載の塗布装置が提供される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面に従いながらさ
らに詳細に説明する。図１は本発明に係る塗布ヘッドの
要部を表わすとともに、これと塗工される基材との位置
関係を表わしたものである。塗布ヘッドはドクターエッ
ジ１とフロントエッジ２とを備え、これらエッジ間のス
ロット３から塗布液を連続して押出すようになってい
る。基材４の塗布ヘッドに対する進入角度は上流側に設
けられたガイドロール（図示せず）により調整される。

【００１５】ドクターエッジ１は基材４側の面がその基
材側に凸で円弧状にほぼ湾曲して形成されている。より
具体的には、上流側から下流側に向かって、スロット出
口に隣接する面取り部１１、第１の湾曲部１２、第２の
湾曲部１３が切れ目や段差がなく連続している。ここ
で、面取り部１１は直線状であるが、第１及び第２の湾
曲部１２、１３は湾曲している。第１の湾曲部の曲率半
径（Ｒ1）は１〜１５ｍｍ、第２の湾曲部の曲率半径
（Ｒ2）は２０〜５０ｍｍであり、Ｒ2＞Ｒ1の関係にな
っている。

【００１６】面取り部はドクターエッジのスロット面上
のＡ点を始端とし、Ｂ点で第１の湾曲部と連絡し、スロ
ット面に対する角度（θ₃）を１５〜８０度とし、第１
の湾曲部はＢ点で５〜４５度の角度（θ₁）をもって湾
曲し、Ｃ点において第２の湾曲部と連絡し、第１の湾曲
部及び第２の湾曲部は連続的な湾曲面を成す。第２の湾
曲部はＢ点より７〜６０度の角度（θ₂）をもって湾曲
している。切削加工、研削を容易にするために第２の湾
曲部曲率中心と第１の湾曲部曲率中心を通る線１５は、
ドクターエッジ側スロット面とほぼ平行が望ましいがこ
れに制約を受けうものではない。面取り部１１と第１の
湾曲部１２とフロントエッジ２と基材４とによって形成
される液溜りは、面取り部の長さ（直線ＡＢの長さ）を
０．５〜１０ｍｍ、スロット面に対する角度（θ₃）を
１５〜８０度とし、第１の湾曲部の曲率半径（Ｒ1）を
１〜１５ｍｍとし弧ＢＣの長さを０．５〜１２ｍｍとす
ることで、液溜り量が塗工速度２〜１５０ｍｍ／ｍｉｎ
かつｗｅｔ膜厚５〜５０μｍ程度の条件では、スロット
から液溜りに流入する塗工液の巾方向不均一の解消が可
能となる。基材進行方向断面液留まり断面積が大きくな
ると、塗工速度を大きくした場合空気同伴が発生しやす
い、塗膜耳部の直線性が低下する等の問題が発生する。
前記寸法の通りの面取り形状とすることにより、液溜ま
りの断面形状、断面積が最適化され、これらの問題発生
を抑制することが可能となる。

【００１７】曲率半径（Ｒ2）が２０〜５０ｍｍ、かつ
その有効長さが６．１〜５０ｍｍと大きい第２の湾曲部
では、曲率半径と有効長（弧ＣＤの長さ）が大きいため
基材をあたかもバックアップロールで基材を支持するが
ごとく液膜により支持することで安定支持が可能とな
り、これまでのドクターエッジ面の長さが数ｍｍ〜１５
ｍｍ程度と短いダイノズル先端形状では困難であった２
〜１５０ｍ／ｍｉｎの低速塗工での基材のドクターエッ
ジ先端からの安定浮上が可能となった。

【００１８】しかし、このままでは、下限膜厚は第２曲
面部曲率半径、基材テンション、塗工液粘度、塗工速度
によって決定されてしまいｗｅｔ１０μｍ以下の薄膜塗
工が困難になることが分かった。そこで、本発明におい
ては基材による第１の湾曲部のラップ角（θ₀）を０度
より大きくし４５度以下の範囲に設定することにより、
薄膜化が可能となりｗｅｔ１０μｍ以下更にはｗｅｔ５
μｍ以下の薄膜塗工の達成を可能としている。

【００１９】薄手又は曲げ剛性の小さい基材では第１の
湾曲部の曲率半径（Ｒ1）を小さく設定し、厚手又は曲
げ剛性の大きい基材では第１の湾曲部の曲率半径（Ｒ
1）は大きく設定することで基材による第１の湾曲部の
ラップにより、この部分局部的に高い基材の押し付け圧
を発生させ、液溜りで基材に塗れた塗工液の第１の湾曲
部と基材基材間への流入量をラップ角０度の場合より低
減させることが可能となり更なる薄膜塗工化が可能とな
りｗｅｔ１０μｍ以下更にはｗｅｔ５μｍ以下の薄膜塗
工を実現できる。この時、基体はフロントエッジ手前か
らドクターエッジ方向に搬送され、フロントエッジ先端
Ｘ点と基材との間隔を１０〜２００μｍとし、Ｄ点で第
２の湾曲部の接線とほぼ平行な方向に搬出されることで
良好な塗膜品質を得ることができる。なお、本発明にお
いてはドクターエッジ面の長さ（有効長）は７．０〜５
０ｍｍの範囲にあるのが望ましい。

【００２０】本発明に使用できる塗布液は、押出し型と
塗布ヘッドによる塗布に適した塗布液があれば特に制限
されない。

【００２１】

【実施例】次に実施例をあげて本発明をより具体的に説
明する。

【００２２】（実施例１〜１１）図１に示した塗布装置
を用いて、ウェブ（幅２５０ｍｍのポリエステルフィル
ム）の片面にＰＶＡ（ポリビニルアルコール）の塗膜を
形成した。塗布条件は下記のとおりであり、塗布ヘッド
におけるウェブの張力、ラップ角（抱き角）等を表１に
示すように設定した。結果を併せて表１に示す。（塗布条件）塗布液：クラレ社製、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）１１．５％水溶液：液粘度２０ＣＰＳ１４．０％水溶液：液粘度１００ＣＰＳ塗布幅：２００ｍｍ

【００２３】

【表１】

【００２４】（比較例１〜３）図２に示した塗布装置を
用いた以外は実施例１〜１１を同様にしてウェブの片面
にＰＶＡ層を形成した。結果を表２に示す。

【００２５】

【表２】

【００２６】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
〜４に記載の塗布方法及び請求項５、６に記載の塗布装
置によれば、低速から高速まで塗工速度領域が広く、か
つ厚手基材から薄手基材に対応でき、薄膜塗工において
も均一な塗膜を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した塗布装置の概略側面断面図。

【図２】従来の塗布装置を示す概略断面図。

【符号の説明】

１ドクターエッジ２フロントエッジ３スロット４基材５液溜り１０ドクターエッジスロット面１１面取り部１２第１の湾曲部１３第２の湾曲部１５湾曲部曲率中心線２１フロントエッジスロット面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者清水智仁東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者村松進東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者鈴木三善東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内Ｆターム(参考） 4D075 AC04 AC09 AC72 AC94 DA04 DB01 DB18 DB31 4F041 AA12 BA12 CA02 CA12 CA22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フロントエッジとドクターエッジとを備
え、これらのエッジ間のスロットから塗布液を連続して
押し出して、該エッジに対向して背面を支持することな
く該フロントエッジ手前から該ドクターエッジ方向に連
続走行する基材に該塗布液を塗布する方法において、該
ドクターエッジは該スロット出口に隣接する面取り部、
この面取り部に連続する第１の湾曲部、及び第１の湾曲
部に連続しその曲率半径より大きい曲率半径をもつ第２
の湾曲部を有し、かつこれら各部を合せた全体が該基材
側に凸にほぼ円弧状に湾曲して形成されてなり、主とし
て第２の湾曲部で該基材を液膜により支持しつつ、該基
材による第１の湾曲部のラップ角を０〜４５度の範囲で
変えることにより塗工膜厚を制御することを特徴とする
塗布方法。
【請求項２】塗工速度が２〜１５０ｍ／ｍｉｎである
ことを特徴とする請求項１記載の塗布方法。
【請求項３】フロントエッジ先端と基材との間隔が１
０〜２００μｍであることを特徴とする請求項１又は２
記載の塗布方法。
【請求項４】基材が第２の湾曲部の下流端の接線とほ
ぼ平行な方向に排出されることを特徴とする請求項１〜
３のいずれかに記載の塗布方法。
【請求項５】フロントエッジとドクターエッジとを備
え、これらのエッジ間のスロットから塗布液を連続して
押し出して、該エッジに対向して背面を支持することな
く該フロントエッジ手前から該ドクターエッジ方向に連
続走行する基材に該塗布液を塗布する装置において、該
スロット出口に隣接する直線状の面取り部、この面取り
部に連続する曲率半径が１〜１５ｍｍの第１の湾曲部、
及び第１の湾曲部に連続する曲率半径が２０〜５０ｍｍ
の第２の湾曲部を有し、これら各部を合わせた全体が該
基材側に凸にほぼ円弧状に湾曲して形成されてなり、か
つ、該面取り部のスロット内方端部をＡ点、該面取り部
と第１の湾曲部との接線をＢ点、第１の湾曲部と第２の
湾曲部との接線をＣ点、第２の湾曲部の下流端をＤ点と
したとき、該面取り部の直線ＡＢの該スロット面に対す
る角度を１５〜８０度とし、第１の湾曲部はＢ点より５
〜４５度の角度で湾曲し、第２の湾曲部はＣ点より７〜
６０度の角度で湾曲しており、その曲率中心はドクター
エッジ側スロット面より基材進行方向側に位置し、さら
に基材による第１の湾曲部のフラップ角を０〜４５度の
範囲で変えられることを特徴とする塗布装置。
【請求項６】ＡＢの長さが０．５〜１０ｍｍ、弧ＢＣ
の長さが０．５〜１２ｍｍ、弧ＣＤの長さが６．１〜５
０ｍｍであり、かつ、これら全体のドクターエッジ面の
長さが７．０〜５０ｍｍの範囲にあることを特徴とする
請求項５記載の塗布装置。