JP2005270879A - 塗布装置及び塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 先端リップとウェブとのクリアランス精度の低下を防止する。
【解決手段】 スロットダイ９には、保温水５１が循環される保温液流通路５０が設けられている。保温液流通路５０は、スロットダイ９の幅方向と垂直な面において、保温液流通路５０の断面積を６個分合計した値をＳ１、スロットダイ９の断面積をＳ２としたときに、これらに比（Ｓ１／Ｓ２）が、４＜（Ｓ１／Ｓ２）×１００＜４０を満たすように、その大きさが決定される。上式を満たすように保温液流通路５０を設けることで、保温液流通路５０からの熱がスロットダイ９全体に伝わりやすくなり、保温液流通路５０の近傍とスロットダイ９の表面との温度差を減少し、スロットダイ９の変形を防止することができる。これにより、設定されたクリアランス精度が塗布中も維持される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、架台に設置されたダイの先端リップからウェブへ塗布液を塗布して塗膜を形成する塗布装置及び塗布方法に関するものであり、特に写真感光乳化剤、磁性液、反射防止や防眩性などを付与する液、視野角拡大効果を付与する液、カラーフィルター用顔料液、表面保護液等の塗布液を、プラスチックフィルムや紙、金属箔等の可撓性支持体（以下、ウェブと称する）に塗布して、高機能性積層膜を製造する塗布装置及び塗布方法に関するものである。

高機能性積層膜は、ダイを用いたコーター（塗布装置）などにより、有機溶媒を含む塗布液をウェブ上に塗布した後、有機溶媒を乾燥させることにより製造される。近年は、所望の機能を発現させるために、従来よりも薄い湿潤膜厚が２０μｍ以下の領域で、高精度の積層膜を構成する技術が要求されている。このような高精度の積層膜を構成するためには、ダイの塗布液吐出部（先端リップ）と、ウェブとのクリアランスの精度を向上させる必要がある。

このため、一般にダイは、およその形状が整えられた鋳物などを、研削加工することにり細部の最終的な精度が出される。さらに、精度の出されたダイは、架台に設置されて位置決めされるが、このときも細心の注意が払われ、先端リップとウェブとの隙間（クリアランス）が設定される。しかし、温度変化などの外因によるダイの変形により、塗布前に設定したクリアランスが塗布中に変化してしまう問題があった。

この問題を解決するため、下記特許文献１には、ダイに保温水を循環させるための保温液流通路を設け、予めダイに保温水を循環させて、塗布条件温度と同温度になるようにダイの温度制御を行ったうえで、ダイの設置位置を調節し、ウェブと先端リップとのクリアランスの設定作業を行うようにした塗布装置が記載されている。

特開２０００−１７６３４３号公報

しかしながら、上記特許文献記載の装置は、保温液流通路の形態に関して十分な配慮がなされていないため、保温液流通路からの熱がダイ全体にうまく伝わらず、保温液流通路の近傍とダイの表面との間に温度差ができてしまい、クリアランス精度の低下を招いてしまうといった問題があった。

本発明は、クリアランス精度の低下を防止し、高精度の積層膜を形成することのできる塗布装置及び塗布方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の塗布装置及び塗布方法は、架台に設置されたダイの先端リップからウェブへ塗布液を塗布して塗膜を形成する塗布装置において、前記ダイを保温するための保温液を流通する保温液流通路を、前記ダイ内に形成し、前記保温液流通路の保温液流通方向に直交する断面における、前記保温液流通路の総断面積をＳ１、前記ダイの断面積をＳ２としたときに、これらの比（Ｓ１／Ｓ２）を、４＜（Ｓ１／Ｓ２）×１００＜４０とすることを特徴としている。

また、本発明においては、以下を満たしていることが好ましい。
（１）保温液流通路は、ダイに形成されたポケット及びスロットに平行に複数形成する。
（２）先端リップとこれと対向するダイの後端面との距離をＬ、ダイの高さをＨとしたときに、これらの比（Ｈ／Ｌ）を、４０≦（Ｈ／Ｌ）×１００＜１００とする。
（３）ダイの塗布液接触面の任意の位置から、最も近い保温液流通路までの距離が１００ｍｍ以下となるように保温液流通路を形成する。
（４）塗布液の温度、ダイ周辺の雰囲気温度、保温液の温度、研削加工時のダイの温度のすべてを５℃の幅以内に収める。
（５）ダイの設置位置を調節して、ウェブと先端リップとのクリアランスの設定作業をする２時間以上前から、ダイに前記保温液を循環させて、ダイの温度制御を行う。
（６）塗布液中の有機溶剤の重量割合が５０％以上である。
（７）先端リップと前記ウェブとの隙間を、１００μｍ以下とする。
（８）塗膜の湿潤膜圧を、２０μｍ以下とする。

本発明によれば、ダイや保温液流通路の形態、及び、塗布液の温度、ダイ周辺の雰囲気温度、保温液の温度、研削加工時のダイの温度について工夫を施すことによって、塗布に伴う温度変化によるスロットダイの変形を防止することができる。これにより、設定されたクリアランス精度が塗布中も維持され、高精度の積層膜を形成することができる。

また、本発明は、保温液流通路からの熱が効率よくダイ全体に伝えられるので、ウェブと先端リップとのクリアランスの設定作業前に、予め２時間以上保温液を循環させれば、十分にダイの温度制御を行うことができ、ダイの温度制御に要する時間を従来よりも短縮させることができる。

さらに、本発明は、塗布液中の有機溶剤の重量割合が５０％以上であり、ダイの温度が有機溶媒の気化熱により低下しやすい塗布工程、及び、先端リップとウェブとの隙間が１００μｍ以下であったり、塗膜の湿潤膜圧が２０μｍ以下であったりして、僅かな誤差が製品の品質に大きな影響を及ぼす塗布工程に好適であり、このような工程に本発明を適用することでより顕著な効果が得られる。

本発明における塗布液としては、公知の各種溶媒を用いた塗布液を使用することができる。溶媒としては、例えば、水、各種ハロゲン化炭化水素、アルコール、エーテル、エステル、ケトンなどを単独あるいは複数混合して使用することができる。

また、ウェブとしては公知の各種ウェブを用いることができる。一般的にはポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、セルロースダイアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド等の公知の各種プラスチックフィルム、紙、紙にポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンブテン共重合体等の炭素数が２〜１０のα−ポリオレフィン類を塗布またはラミネートした各種積層紙、アルミニウム、銅、スズ等の金属箔等、帯状基材の表面に予備的な加工層を形成させたもの、あるいはこれらを積層した各種複合材料が含まれる。

さらに、前記のウェブには、光学補償シート塗布液、反射防止フィルム塗布液、磁性塗布液、写真感光性塗布液、表面保護、帯電防止あるいは滑性用塗布液等がその表面に塗布され、乾燥された後、所望する長さ及び幅に裁断される場合も含まれ、この代表例としては、光学補償シート、反射防止フィルム等が挙げられるが、これらに限定されない。

また、本発明は、単層の１回塗布のみならず、重層逐次塗布に対しても有効である。塗布液の粘度は、０．５〜１００ｍＰａ・ｓ、また表面張力としては２０〜７０ｍＮ／ｍの範囲が好ましい。塗布速度は、概ね１００ｍ／分以下の領域であることが好ましい。

図１は、スロットダイを用いたコーターの斜視図であり、図２は、塗布層の幅方向と垂直な面を表す断面図である。コーター８は、バックアップローラ１１に支持されて連続走行するウェブ１２に対して、スロットダイ９から塗布液１４をビード１４ａにして塗布することにより、ウェブ１２上に塗布層１４ｂを形成する。

スロットダイ９の内部にはポケット１５、スロット１６が形成されている。ポケット１５は、その断面が曲線及び直線で構成されており、例えば、図示したような略円形でもよいし、あるいは半円形でもよい。ポケット１５は、ウェブ１２の進行方向と垂直なスロットダイ９の幅方向にその断面形状をもって延長された塗布液１４の液溜め空間で、その有効延長の長さは、塗布幅と同等か若干長めにするのが一般的である。ポケット１５への塗布液１４の供給は、スロットダイ９の側面から、あるいはスロット開口部１６ａとは反対側の面中央から行う。また、ポケット１５には塗布液１４が漏れ出ることを防止するポケット栓１５ａが設けられている。

スロット１６は、ポケット１５からウェブ１２への塗布液１４の流路であり、ポケット１５と同様にスロットダイ９の幅方向にその断面形状をもち、幅規制板１７により、ウェブ側に位置する開口部１６ａの幅が概ね塗布幅と同じ長さになるように調整される。このスロット１６と、バックアップロール１１のウェブ走行方向とのなす角θ（図２参照）は、３０°以上９０°以下であることが好ましい。

スロットダイ９は、開口部１６ａが位置する先端リップ２０，２１にかけて先細り状に形成されており、さらにその先端には、スロットダイ９の幅方向に延びる平坦部であるランド２０ａ、２１ａがそれぞれ形成されている。先端リップ２０、２１の下方には減圧チャンバー（図示せず）を設けている。減圧チャンバーは、ウェブ１２の進行方向側とは反対側に、ビード１４ａに対して十分な減圧調整を行えるよう、接触しない位置に設置する。減圧チャンバーは、その作動効率を保持するためのバックプレートとサイドプレートとを備えている。また、本実施形態では、下流側の先端リップ２０を上流側の先端リップ２１よりもウェブ１２に近接させたオーバーバイト形状を採用し、より十分な減圧調整を行えるようにしている。

スロットダイ９は、複数部材を組み立てることにより構成され、その主たる部材は、ウェブ１２の走行方向下流側の下流側ブロック３０，上流側の上流側ブロック３１である。各ブロック３０、３１は、ブロック締結用ボルト３３によって締結され一体化される。さらに、スロットダイ９は、ランド２０ａとウェブ１２とのクリアランス（隙間）Ｃ（図２参照）が設定された長さになるように位置決めされ、上流側のブロック３１がダイ締結用ボルト４３により架台１０と締結されることで架台１０に設置される。スロットダイ９の精度を向上させ、クリアランスＣをより精度よく設定できるように、スロットダイ９は、例えば、鋳物によりおよその形状が整えられ後、これを研削加工することにより細部の最終的な精度が出される。

このように、スロットダイ９を架台１０に設置する際にクリアランスＣを精度よく設定しても、設置されたときのスロットダイ９の温度と、塗布中のスロットダイ９の温度とが異なっていると、塗布中にスロットダイ９が変形してクリアランス精度が低下してしまう。このため、コーター８では、スロットダイ９の内部に保温液流通路５０を設け、この保温液流通路５０に保温液を循環させて、スロットダイ９の温度制御を行うようにしている。

保温液流通路５０は、スロットダイ９の幅方向に延びる円筒状の開口により構成され、各ブロック３０、３１において、それぞれウェブ１２と先端リップ２０、２１とを結ぶ方向と平行なスロットダイ９の厚みＬ（図２参照）方向に並べて配置される。保温液としては、例えば、水、アルコール、オイルなどを用いることができるが、本実施形態では、コスト、取り扱いの簡便さなどの観点から水（以下、保温水５１と称する。）を用いた。

保温水５１は、循環機構５２によってスロットダイ９の内部を循環される。循環機構５２は、保温水５１を循環させる他、ヒーターなどの温度調設手段を備え、循環させる保温水５１の温度を調節することによって、スロットダイ９の温度制御を行う。循環機構５２によるスロットダイ９の温度制御は、クリアランスＣの設定作業の数時間前から行われ、循環機構５２はこの間、塗布液１４の温度との温度差が５℃の幅以内となるように、保温水５１の温度を調節して循環させる。このようにして、架台１０に設置されるときのスロットダイ９の温度を塗布中の温度とほぼ同じにして、設定されたクリアランス精度を塗布中も維持できるようにしている。

しかし、単に保温水５１を循環させるだけでは、保温液流通路５０からの熱がスロットダイ９全体にうまく伝わらず、保温液流通路５０の近傍とスロットダイ９の表面との間に温度差ができてしまい、クリアランス精度を十分に維持できないことが分かった。

このため、本発明では、塗布液１４と保温水５１の２つの温度の差を５℃の幅以内に納めることに加え、スロットダイ９周辺の雰囲気温度、さらには、研削加工される際のスロットダイ９の温度に着目し、これら４つの温度の差を全て５℃の幅以内に納めるようにしている。スロットダイ９周辺の雰囲気温度を上記範囲にすることで、保温液流通路５０の近傍とスロットダイ９の表面との温度差を減少できる。また、研削加工される際のスロットダイ９の温度を上記範囲にすることで、研削加工時に出されたスロットダイ９の精度が塗布に伴う温度変化により低下してしまうといった問題を防止することができる。

さらに、本発明では、保温液流通路５０の大きさに着目し、図３に示すように、スロットダイ９の幅方向と垂直な面において、ハッチングＨａにて示す、保温液流通路５０の断面積を６個分合計した値をＳ１、ハッチングＨｂにて示す、スロットダイ９の断面積をＳ２としたときに、これらの比（Ｓ１／Ｓ２）が、４＜（Ｓ１／Ｓ２）×１００＜４０を満たすように、保温液流通路５０の大きさを決定している。

上式を満たすように保温液流通路５０を設けることで、保温液流通路５０からの熱がスロットダイ９全体に伝わりやすくなる。保温液流通路の大きさが小さすぎると、スロットダイ全体に熱が伝わりにくくなってしまう。逆に保温液流通路の大きさが大きすぎると、保温液流通路を形成する際に手間がかかってしまうだけでなく、スロットダイに残存応力が蓄積される大きな要因となり、この残存応力が開放されることによりスロットダイが変形してしまう。

また、保温液流通路５０を設ける位置や、保温液流通路５０の数は、ポケット１５、スロット１６、ランド２０ａ、２１ａなどスロットダイ９の塗布液接触面のうちのいずれの位置からであっても、最も近い保温液流通路５０までの距離が１００ｍｍ以内となるように決定される。こうすることで、スロット１６やポケット１５の近傍に保温液流通路５０からの熱が伝わりやすく、これらの変形を防止できる。特に、塗布液１４に含まれる溶媒が気化することで熱が奪われやすいランド２０ａ、２１ａは、形状の変化が製品の品質に大きな影響を及ぼすので、変形を抑えることが製品の品質を向上させるうえで重要である。

さらに、スロットダイ９は、ウェブ１２の搬送方向と平行な高さＨ（図２参照）が、ウェブ１２と先端リップ２０と結ぶ方向と平行な厚みＬ（図２参照）に対して、４０％以上１００％未満となるようにその形状が決定される。前述のように、保温液流通路５０は、スロットダイ９の厚みＬ方向に並べて配置される。このため、スロットダイ９の高さＨを抑えることで、スロットダイ９全体に保温液流通路５０からの熱が伝わりやすくなる。スロットダイ９の高さが高すぎると熱が伝わりにくくなり、低すぎるとスロットダイ９の剛性が低下して、変形の要因となってしまう。

以上のように、本発明は、スロットダイや保温液流通路の形態、及び、塗布液の温度、スロットダイ周辺の雰囲気温度、保温液の温度、研削加工時のダイの温度などについて工夫を施すことによって、塗布に伴う温度変化によるスロットダイの変形を防止することができる。これにより、設定されたクリアランス精度が塗布中も維持され、高精度の積層膜を形成することができる。

また、本発明は、保温液流通路からの熱が効率よくスロットダイ全体に伝えられるので、ウェブと先端リップとのクリアランスの設定作業前に、予め２時間以上保温液を循環させれば、十分にダイの温度制御を行うことができ、ダイの温度制御に要する時間を従来よりも短縮させることができる。

さらに、本発明は、塗布液中の有機溶剤の重量割合が５０％以上であり、ダイの温度が有機溶媒の気化熱により低下しやすい塗布工程、及び、先端リップとウェブとのクリアランスＣが１００μｍ以下であったり、塗膜の湿潤膜圧Ｔ（図２参照）が２０μｍ以下であったりして、僅かな誤差が製品の品質に大きな影響を及ぼす塗布工程に好適であり、このような工程に本発明を適用することでより顕著な効果が得られる。

なお、本発明は、保温液流通路の大きさが前述の範囲内であればよいので、保温液流通路の形状、保温液流通路の数や位置は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、断面が円形の保温液流通路を設ける例で説明をしたが、断面が楕円形や矩形の保温液流通路を設けるようにしてもよい。また、上流側及び下流側の各ブロックにそれぞれ３つずつ保温液流通路を並べて配置した例で説明をしたが、各ブロックに設ける保温液流通路の数を変更するといったことや、いずれか一方のブロックにのみ保温液流通路を設けるといったことや、保温光を並べて配置せずに、任意の位置に配置すると行ったことも可能である。

また、塗布液の温度、ダイ周辺の雰囲気温度、保温液の温度、研削加工時のダイの温度の全てを５℃の幅以内に納めることが好ましいが、工程によっては、これら４つの全てを５℃の幅以内に納めることが難しい場合もある。このような場合は、工程の事情に応じて各温度を任意の値に設定してもよい。同様に、ダイの形状についても工程の事情に応じて適宜変更することができる。

また、上記実施形態では、保温液流通路の大きさを決定する際に用いたダイの断面積Ｓ２（図３参照）には、ポケットやスロット、保温液流通路の面積を含めていないが、これらを含めたものをダイの断面積Ｓ２として用い、保温液流通路の大きさを決定するようにしてもよい。

スロットダイを用いたコーターの斜視図である。 スロットダイを用いたコーターの断面図である。 スロットダイの断面図である。

符号の説明

８ コーター
９ スロットダイ
１０ 架台
１１ バックアップローラ
１２ ウェブ
１４ 塗布液
１４ｂ 塗布層
２０、２１ 先端リップ
２０ａ、２１ａ ランド
４３ ダイ締結用ボルト
５０ 保温液流通路
５１ 保温水
５２ 循環機構

Claims (10)

1. 架台に設置されたダイの先端リップからウェブへ塗布液を塗布して塗膜を形成する塗布装置において、
   前記ダイを保温するための保温液を流通する保温液流通路を、前記ダイ内に形成し、前記保温液流通路の保温液流通方向に直交する断面における、前記保温液流通路の総断面積をＳ１、前記ダイの断面積をＳ２としたときに、これらの比（Ｓ１／Ｓ２）を、４＜（Ｓ１／Ｓ２）×１００＜４０とすることを特徴とする塗布装置。
2. 前記保温液流通路は、ダイに形成されたポケット及びスロットに平行に複数形成されていることを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
3. 前記先端リップとこれと対向するダイの後端面との距離をＬ、ダイの高さをＨとしたときに、これらの比（Ｈ／Ｌ）を、４０≦（Ｈ／Ｌ）×１００＜１００とすることを特徴とする請求項１又は２記載の塗布装置。
4. ダイの塗布液接触面の任意の位置から、最も近い前記保温液流通路までの距離が１００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３いずれか記載の塗布装置。
5. 前記ダイは、制作時に研削加工されて最終的な精度が出されるとともに、
   前記塗布液の温度、前記ダイ周辺の雰囲気温度、前記保温液の温度、前記研削加工時のダイの温度の全てを、５℃の幅以内に収めることを特徴とする請求項１〜４いずれか記載の塗布装置。
6. 前記ダイの設置位置を調節して、前記ウェブと前記先端リップとのクリアランスの設定作業をする２時間以上前から、前記ダイに前記保温液を循環させて、前記ダイの温度制御を行うことを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の塗布装置。
7. 前記塗布液中の有機溶剤の重量割合が５０％以上であることを特徴とする請求項１から６いずれか記載の塗布装置。
8. 前記ウェブと前記先端リップとのクリアランスを１００μｍ以下とすることを特徴とする請求項１〜７いずれか記載の塗布装置。
9. 前記塗膜の湿潤膜圧を、２０μｍ以下とすることを特徴とする請求項１〜８いずれか記載の塗布装置。
10. 請求項１〜９いずれか記載の塗布装置を用い、前記塗布液の塗布を行うことを特徴とする塗布方法。

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