JP2005144414A

JP2005144414A - 塗布装置

Info

Publication number: JP2005144414A
Application number: JP2003390253A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Matsunaga; 宜之松永; Satoshi Kuboyama; 聡久保山; Masayuki Hasegawa; 正幸長谷川; Koichi Hotta; 幸一堀田
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2003-11-20
Filing date: 2003-11-20
Publication date: 2005-06-09

Abstract

【課題】本発明の目的は、塗料を塗布するときに発生する、塗布部分での異物や泡の噛み込みによるスジムラ、塗布部分での圧力不安定によるリビング、機械的振動による横段ムラ、乾燥過程での熱風によるモヤムラ等の塗布欠陥を解消し、更には乾燥効率の向上、粒子配列の緻密化を可能とする塗布装置を提供することにある。
【課題手段】少なくとも、長尺状の支持体が繰り出される巻出し部と、支持体上に塗料を塗布する塗布部と、塗料が塗布された支持体を巻き取る巻取り部を備えた塗布装置であり、前記塗布部と前記巻取り部との間に、支持体上に塗布された未乾燥状態の塗料に振動を与える振動手段を備えることを特徴とする塗布装置を提供するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、連続して走行する支持体上に、均一な厚さの薄膜を塗布する塗布装置に関するものである。

連続して搬送される長尺状で可撓性の支持体表面に、均一な塗布膜を形成する方法は、これまでに種々検討されている。その各種塗布方法の中で代表的なものに、ブレードコーター方式、リバースロールコーター方式、ダイコーター方式、グラビアコーター方式などが知られており、様々な分野の膜形成法として適用されている。

一例として、電気配線用基盤に用いるグリーンシートや、コンデンサーに用いるセラミックシート、蓄電池の電極板、示温や示圧フィルムに用いる機能性マイクロカプセル塗布シート等は、溶液中に粒子が分散された状態のスラリー状の塗料を、紙やプラスチックフィルム、金属板といった支持体上に塗布し乾燥および硬化するという塗布乾燥プロセスによって製造されている。特に、巻出し部より繰り出され連続して走行する支持体に対し、連続的に塗布乾燥を行うロールトゥーロール方式によって、安定的に大量に生産されている。

一般にスラリー塗料は、バインダーとしての有機溶剤や水等に、粒径が１〜５０μｍ程度の機能性粒子を２０〜６０重量部の割合で分散させているため高粘度であるという特性を持ち、１００μｍ程度の厚膜塗工が多く、塗工方式としてはブレードコーター方式、リバースロールコーター方式、ダイコーター方式等を用いて生産されることが多かった。

ところが、近年の回路基板の薄型化や携帯電話用蓄電池の薄型化によって、機能性粒子の粒径を小さくし、また塗布膜厚も薄くなる傾向にある。それに伴い粒子の凝集や塗布ムラ、乾燥硬化後の粒子の配列等が非常に大きな問題となっている。特に、乾燥硬化後の膜厚が粒子１〜５個分の塗布膜によって、所望の機能を発揮させなければならない用途が増えてきていることから、機能性粒子の均一性、粒子配列の緻密性が非常に重要となってきている。

問題となる塗布膜厚が不均一となってしまう原因としては、塗布部分での異物や泡の噛み込みによるスジムラ、塗布部分での圧力不安定によるリビング、機械的振動による横段ムラ、乾燥過程での熱風によるモヤムラ等があり、またそれらが複合して発生する場合も少なくない。

塗膜面を平滑化する方法としては超音波振動を作用させる方法が知られているが（特許文献１参照）、平滑化装置が直接塗膜面に接触していることから、新たに傷線を発生させる場合がある。
特開平９−８５１５４号公報

本発明は、以上のような問題を解決するものであり、塗布欠陥のない均一な薄膜を形成できる塗布装置の提供を課題とする。さらには、乾燥効率の向上、粒子の緻密化を可能とする塗布装置の提供を課題とする。

請求項１の発明は、長尺状の支持体が繰り出される巻出し部と、支持体上に塗料を塗布する塗布部と、塗料が塗布された支持体を巻き取る巻取り部を備えた塗布装置であり、前記塗布部と前記巻取り部との間に、振動手段を備えることを特徴とする塗布装置である。

請求項２の発明は、さらに前記塗布部と前記巻取り部との間に乾燥部を備えた塗布装置であり、前記塗布部と前記乾燥部との間、及び／又は前記乾燥部内部に振動手段を備えることを特徴とする請求項１記載の塗布装置である。

請求項３の発明は、前記巻取り部の前に、塗布ムラ検出手段を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の塗布装置である。

請求項４の発明は、前記振動手段として支持体を保持するガイドロールに振動発生手段を備え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装置である。

請求項５の発明は、前記振動手段が、支持体に対して塗布面と反対側に接触して配置された固定型振動手段であ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装置である。

請求項６の発明は、前記振動手段が、支持体に対して塗布面と反対側に非接触で設置されてい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装置である。

請求項７の発明は、前記振動手段が、支持体に対して塗布面側に非接触で設置されてい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装置である。

請求項８の発明は、前記振動手段が、支持体幅方向に複数個独立で設置されており、それぞれ異なる振動を与えることができることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の塗布装置である。

請求項９の発明は、前記振動手段が、振動制御手段を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の塗布装置である。

請求項１０の発明は、信号演算振動制御手段を備えることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の塗布装置である。

本発明によれば、連続的に搬送される長尺状の支持体上に、塗料を連続的に塗布及び乾燥する際に、様々な原因により発生した塗布ムラを乾燥硬化する前に解消し、更には乾燥効率の向上を可能とする塗布装置を提供することができる。また特に、粒子が分散されたスラリー塗料においては、上記塗布ムラの解消および乾燥効率の向上に加えて、更に粒子配列の緻密化をも可能とする、塗布装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて詳細に説明する。

本発明の塗布装置は、グラビアコーターなどのロールコーターやダイコーター、スプレーコーターなど様々な方式の塗布方式に適用できる。ここではダイコーターを例に説明する。

まず図１は、本発明によるロールトゥロール方式の塗布装置の全体構成の一例を示した概略構成図である。

図１では、コイル状に巻かれた支持体を、一定の速度、一定の張力で巻き出す、巻き出しロール１により巻出し部、巻出し部より連続的に繰り出された支持体１０を塗布するため、コーティングロール２とコーターヘッド３により構成される塗布部、塗布された支持体を巻き取るための巻取りロール５よりなる巻取り部構成され、塗布部と巻き取り部の間に振動手段２０を備えるものである。なお、ここでは図示していないが、塗布部では塗布液供給部より所望量を時間的に一定に押し出された塗料を連続的に塗布される。

塗料を塗布された支持体１０は、振動手段２０とガイドロール６ａより構成される振動発生部を通る。このとき、塗布された塗料中の機能性粒子は、バインダー液体と共に強制的に運動させられる。

塗料の多くは非ニュートン流体であり、チキソトロピー性を示すことから、振動によって与えられたせん断応力により、粘度の低下を起こすことによってレべリング効果が向上し、塗膜面の平滑化が促進される。また、バインダー分子のエネルギー状態が励起されることによって、バインダーの蒸発速度が上昇し、乾燥効率が向上する。また、機能性粒子間での摩擦を起こし、凝集することなく均一に配列した粒子構造を作り出すことが可能になる。その後、塗布液が乾燥し所望の膜厚を有する塗布膜を形成した支持体は、巻取りロール５よりなる巻取り部にコイル状に巻き取られる。

また、前記振動発生部と前期巻取り部との間に乾燥炉４より構成される乾燥部を設けてもよく、乾燥部を通ることにより塗布液は乾燥し、所望の膜厚を有する塗布膜を形成し、前記巻取り部にコイル状に巻き取られる。また、前記振動発生部を前期乾燥部の内部に設けることも可能である。

ここで振動発生部は、図２、図３に示すような、ガイドロール６ａに圧電素子２１を埋め込んだ構成の振動発生ガイドロール型振動手段２２のような構成でもよい。前記振動発生ガイドロール型振動手段２２に埋め込まれている圧電素子の数は特に問わず、１つまたは複数個の圧電素子２１が埋め込まていても良い。例えば、図２、図３にあるように、ガイドロールの内部に、ガイドロールの外壁に沿うように圧電素子２１を埋め込むことができる。

また、軸受けハウジング部分に１つまたは複数個の圧電素子２１を埋め込んだ構成の振動発生ガイドロール型振動手段でも良い。

振動発生部が複数の圧電素子２１からなる場合、それぞれの圧電素子２１に独立して電圧を印加して、圧電素子に独立した応力を発生させることも可能である。

また、１つまたは複数個の圧電素子２１を組み込んだ振動手段２０を設置することも可能であり、この圧電素子を組み込んだ振動機構２０とガイドロール６ａとより構成される図１に示すような振動発生部を設けても良い。

また、支持体上に塗布された塗料に振動を与える機構としては、１つまたは複数個の圧電素子２１を組み込んだ振動手段を支持体に滑り接触するように設置した、図４に示すような固定型の振動手段２３でも良い。

また、支持体に非接触で振動手段を設置し、空気を振動伝播媒質として塗膜面に振動を与えるという手段も可能である。この場合、振動発生手段を、支持体に対し塗布面側に設けても良いし、反対側の面に設けても良い。具体的には、図５に示すような、空中放出型の振動手段２４、２５などを用いることができる。

また、上記振動手段は複数設けても良い。

また本発明においては、図６に示すように、振動手段２６〜３０が支持体幅方向に複数個独立で設置されており、塗布膜の状況に応じて支持体幅方向に別々の振動を与えることも可能であり、製品に応じて特有の機能を与えることも可能となる。

また、図７に示すように、それぞれの振動手段に任意の周波数、任意の振幅、任意の振動方向に振動を発生させるための振動制御手段４０を備えることもでき、塗布の状況に応じて最適な振動を与えることが可能である。

また本発明においては、前記塗布部と前記巻取り部との間に塗布ムラ検出手段４１を備えることができる。前記乾燥部を設けた場合には、乾燥部と前記巻取り部との間に塗布ムラ検出手段４１を備えることができる。

前記塗布ムラ検出手段４１を設けることにより、支持体上に塗布した塗液のスジムラ、リビングなどの膜厚不均一部を測定し、圧電機構に測定された信号を送り、該圧電機構に電圧を印加することにより、支持体上に塗布した塗液のスジムラ、リビングなどの膜厚不均一を解消することができる。

塗布ムラ検出手段としては、公知の装置を用いることができる。例えば、ＣＣＤカメラおよび画像処理装置を用いた膜厚測定装置を用いることができる。

また、塗布ムラ検出手段により測定された信号を計算し、圧電機構にスジムラやリビングを解消するのに必要な電圧をかけることができるように信号を送ることが可能である信号演算制御手段４２を備えることもできる。

このような信号演算制御手段４２には、公知の装置を用いることができる。例えば、演算制御コンピューター、アンプよりなる装置を用いることができる。

具体的には、例えばＣＣＤカメラおよび画像処理装置によってスジムラあるいはリビング、横段ムラ等の膜厚不均一が検出された場合、演算制御コンピューターによって膜厚が不均一となる原因になっている支持体の位置を割り出し、特定の圧電素子に平常時の２０倍の入力電圧を印加するシステムとすることができる。

このようにすることで、一度支持体にスジムラやリビングが発生しても、その後支持体上のスジムラやリビングに対応する場所に振動を発生させることで、それ以降の支持体には膜厚不均一部が生じることなく、塗液を塗布することができる。このことにより、機能を発現させるために必要な粒子空隙率を最適にすることが可能である。

なお、前記した全ての振動手段は、圧電素子を組み込んだ振動手段に限られるものではなく、振動を生じさせる適当な手段を用いることができる。例えば圧電素子を組み込んだ振動手段以外の方法としては、動電式振動手段や電気油圧式振動手段がある。

本発明の一実施形態を表す説明図である。本発明の圧電素子を用いた振動発生ガイドロールの一実施形態を表した説明図である。本発明の圧電素子を用いた図２の振動発生ガイドロールの端面を表した説明図である。本発明の振動手段の、他の実施形態を側面で表した説明図である。本発明の振動手段の、他の実施形態を側面で表した説明図である。本発明の振動手段の、他の実施形態を側面で表した説明図である。本発明の振動手段の、他の実施形態を側面で表した説明図である。本発明の他の実施形態を表した説明図である。

符号の説明

１巻出しロール
２コーティングロール
３コーターヘッド
４乾燥炉
５巻取りロール
６ａ、６ｂガイドロール
１０支持体
２０振動機構
２１圧電素子
２２振動発生ガイドロール型振動手段
２３固定型の振動手段
２４、２５空中放出型の振動手段
２６〜３０振動手段
４０振動制御手段
４１塗布ムラ検出手段
４２信号演算振動制御手段

Claims

長尺状の支持体が繰り出される巻出し部と、支持体上に塗料を塗布する塗布部と、塗料が塗布された支持体を巻き取る巻取り部を備えた塗布装置であり、前記塗布部と前記巻取り部との間に、振動手段を備えることを特徴とする塗布装置。
さらに前記塗布部と前記巻取り部との間に乾燥部を備えた塗布装置であり、前記塗布部と前記乾燥部との間、及び／又は前記乾燥部内部に振動手段を備えることを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
前記巻取り部の前に、塗布ムラ検出手段を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の塗布装置。
前記振動手段として支持体を保持するガイドロールに振動発生手段を備え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装置。
前記振動手段が、支持体に対して塗布面と反対側に接触して配置された固定型振動手段であ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装置。
前記振動手段が、支持体に対して塗布面と反対側に非接触で設置されてい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装置。
前記振動手段が、支持体に対して塗布面側に非接触で設置されてい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装置。
前記振動手段が、支持体幅方向に複数個独立で設置されており、それぞれ異なる振動を与えることができることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の塗布装置。
前記振動手段が、振動制御手段を備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の塗布装置。
前記振動手段が、信号演算振動制御手段を備えることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載の塗布装置。