JP2006142246A

JP2006142246A - ダイヘッド及びダイヘッド製作、組み付け方法

Info

Publication number: JP2006142246A
Application number: JP2004338223A
Authority: JP
Inventors: Takashi Aoki; 孝青木; Masaaki Takahashi; 正明高橋
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2004-11-22
Filing date: 2004-11-22
Publication date: 2006-06-08
Anticipated expiration: 2024-11-22
Also published as: JP4693396B2

Abstract

【課題】薄く軽量化した第一及び第二ダイブロックをボルトの適正トルクを用いて締結した場合においてもスリットギャップのギャップ寸法をダイヘッド長手方向に高精度で一定とすることの可能なダイヘッド及びそのダイヘッドの製作、組み付け方法を提供する。
【解決手段】第一及び第二ダイブロック１７、１８を複数のボルト２１で締結する構造のダイヘッド１３において、ボルト２１を適正トルクで締結した際に生じるダイブロック１７、１８の先端のたわみ量のダイヘッド長手方向における分布を構造解析して求め、ギャップ壁面１７ａ、１８ａを前記したたわみ量の分布を相殺する形状に精密加工しておき、ダイブロック１７、１８をボルト２１の適正トルクで締結し、ダイブロックにたわみを生じた場合に、スリットギャップ１９のギャップ寸法ｄがダイヘッド長手方向に一定となるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、カラーフィルタ製造工程、有機ＥＬ素子製造工程、燃料電池製造工程、フォトマスク製造工程、包装材製造工程などにおいて、ウェブや板材などの被塗工物に対して塗工液を塗布するために用いるダイヘッド及びその製作、組み付け方法に関する。

従来より、図４（ａ）に示すように、バックアップロール１に支持されて走行中のウェブ（被塗工物）２にダイヘッド３を対向、配置し、該ダイヘッド３から塗工液を膜状に吐出して塗布する塗工装置、図４（ｂ）に示すように、定盤４上に載置された板材又はシート（被塗工物）５にダイヘッド３を対向、配置し、そのダイヘッド３から塗工液を膜状に吐出しながらダイヘッド３を定盤４上の板材又はシート５に対して相対的に移動させ、塗布する塗工装置等が知られている。この種の塗工装置に用いるダイヘッド３は、図５、図６に示すように、第一ダイブロック７と第二ダイブロック８を備えており、その第一ダイブロック７と第二ダイブロック８にはそれぞれ、スリットギャップ９を形成するためのギャップ壁面７ａ、８ａと、互いに突き合わせて組み立てるための合わせ面７ｂ、８ｂが形成され、更に一方のダイブロック８にはマニホールド１０が形成されている。この二つのダイブロック７、８は、その合わせ面７ｂ、８ｂを互いに合わせて組み合わせ、長手方向（本明細書では、矢印Ｘ−Ｘ方向で示す吐出幅方向を長手方向という）に間隔をあけた複数箇所に配置したボルト１１によって両者を締結して一体化され、ギャップ壁面７ａ、８ａの間に塗工液を吐出するためのスリットギャップ９が形成される構成となっている。

この構造のダイヘッド３では、ダイブロック７、８の剛性を高くしてたわみが生じないようにするために、ダイブロック７、８を厚くしており、且つ各ダイブロック７、８のギャップ壁面７ａ、８ａ及び合わせ面７ｂ、８ｂを高精度で平坦な面となるように、すなわち、真直度及び平面度を精密に加工し、ダイブロック７、８を、合わせ面７ｂ、８ｂを合わせて組み付けることにより、ギャップ壁面７ａ、８ａ間に形成されるスリットギャップ９のギャップ寸法ｄが所定の値となり且つダイヘッドの長手方向に一定となるようにしていた。また、ここで用いるボルト１１の仕様は、ボルトの適正トルクによってボルト１１を締結することで、ダイブロック７、８の合わせ面７ｂ、８ｂ間に、液漏れを生じることのない、必要な面圧を確保できるように定められており、ダイヘッドの組み付けに当たっては、ボルト１１を、そのボルトの適正トルクで締結しており、適正トルクを用いることでボルト締結の再現性を得ていた。

しかしながら、従来のダイヘッドは、このように厚いダイブロック７、８を用いるため、重量がきわめて大きく、このため、一般的にダイ幅が６００ｍｍ以上の場合は重いダイヘッドをハンドリフターまたはクレーンなどで運ばなければならず、ダイヘッド取付時及び洗浄時等における作業性がきわめて悪いという欠点があった。

そこで、本発明者らは、図８に示すように、ダイヘッドを計量化するため、厚さを薄くしたダイブロック７Ａ、８Ａを用いて、これを複数のボルト１１で、そのボルトの適正トルクを用いて締結した。ところが、ダイブロック７Ａ、８Ａを薄くとすると、剛性が低下するため、ボルト１１の締結力によってダイブロック７Ａ、８Ａにたわみが生じ、特にダイブロック７Ａ、８Ａの先端の両端領域でのたわみ量が大きくなり、その結果、図８にスリットギャップ先端を誇張して示すように、ボルトを締結する前には図８（ａ）に示すようにスリットギャップ９のギャップ寸法ｄが長手方向に一定であったものが、ボルト締結後は図８（ｂ）に示すように、スリットギャップ９はギャップ寸法ｄが中央領域に比べて両端領域で大きくなったプロファイルとなり、ダイヘッド長手方向にたわみ量の分布が生じることが判明した。なお、図中、中央のギャップ寸法が最も小さい領域を基準とし、長手方向の任意の位置におけるたわみ量の差をΔｄで示している。スリットギャップ９がこのように両端領域で広がったプロファイルとなることは、塗布精度に影響するため、極力避けなければならない。この現象を防ぐには、ダイブロック７Ａ、８Ａに生じるたわみを防止すればよく、そのためには、主としてダイヘッド両端領域におけるボルト１１の締付けトルクを下げればよいが、ボルト１１の締付けトルクを下げると、合わせ面７ｂ、８ｂ間の面圧が低下して液漏れが生じる恐れが生じ、しかも、そのボルトの適正トルクよりも低いトルクでのボルト締結となってしまう。ボルトの締結再現性は、図９に示すように、適正トルクでの締結時に高く、適正トルクから高、低いずれの側に離れても締結再現性は低下する。このため、適正トルクよりも低いトルクでのボルト締結とした場合、締結再現性が低くなり、ダイヘッドを洗浄等のために分解し、再組み立てしたときのスリットギャップが、再組み立て毎に異なったプロファイルになりやすく、膜厚ばらつきの再現性が低くなるという欠点を生じる。

ボルトの締付けトルクの調整によってスリットギャップを調整する構造のダイヘッドとは別に、ダイ吐出側のスリットギャップの開口部をエアーシリンダにて調整する構成としたダイヘッドが特開２０００−３３４３５９号公報に提案されている。しかしながら、このダイヘッドでは、スリットギャップを形成している部分に弾性ひずみを発生させてギャップ寸法を調整しているが、ひずみを発生させた場合にはダイ洗浄後等の毎回の組み立て時に塗布精度に再現性が得られない。また、ダイ先端部での液滴保持状態により面質不良が発生する場合があり、先端部のみの部分的な修正では塗布速度を向上させるとか、塗布膜厚分布の精度を上げるなどの塗布条件の向上は図りにくいといった問題もある。特開２００３−２４８５７号公報には、くさびにてダイ吐出側のスリットギャップの開口部を調整する方法が提案されている。しかし、この方法も上記と同様にダイ先端部での液滴保持状態のばらつきにより面質不良を発生させる場合がある。また、開口部を開く、閉じる等操作を行なうためにくさびを用いた場合、材料の弾性変形域を用いるが、弾性ひずみが発生した場合には操作範囲の限定、及び内部スリット精度を再研磨等により修正する必要があるといった問題がある。
特開２０００−３３４３５９号公報特開２００３−２４８５７号公報

本発明は係る問題点に鑑みてなされたもので、第一ダイブロックと第二ダイブロックとを組み付けるボルトを、両者の合わせ面に所望の面圧を確保しうる締付けトルクで且つそのボルトの適正トルクで締め付けることにより、スリットギャップのギャップ寸法をダイヘッド長手方向に高精度（例えば、０．１μｍ以内の精度）で一定とすることを可能とするダイヘッド及びそのダイヘッドの製作、組み付け方法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願請求項１に係る発明は、それぞれがスリットギャップを形成するためのギャップ壁面と互いに突き合わせて組み立てるための合わせ面を備え、その合わせ面を互いに合わせて組み合わせた時に前記ギャップ壁面の間に塗工液を吐出するためのスリットギャップが形成される構成の第一ダイブロック及び第二ダイブロックと、前記第一ダイブロック及び第二ダイブロックを、前記合わせ面の位置で且つ長手方向に間隔をあけた複数箇所で互いに締結する複数のボルトを備えたダイヘッドにおいて、前記第一ダイブロックと第二ダイブロックのギャップ壁面を、前記第一ダイブロックと第二ダイブロックの前記合わせ面を互いに合わせるがボルトによる締結力を加えない状態では前記ギャップ壁面間に形成されるスリットギャップのギャップ寸法がダイヘッド長手方向に変化しているが、前記ボルトに、該ボルトの適正トルクを加えて締結した際には前記ギャップ寸法が長手方向に一定となる形状に精密加工していることを特徴とするダイヘッドである。

請求項２に係る発明は、上記したダイヘッドの製作、組み付け方法を提供するもので、それぞれがスリットギャップを形成するためのギャップ壁面と互いに突き合わせて組み立てるための合わせ面を備え、その合わせ面を互いに合わせて組み合わせた時に前記ギャップ壁面の間に塗工液を吐出するためのスリットギャップが形成される構成の第一ダイブロック及び第二ダイブロックと、前記第一ダイブロック及び第二ダイブロックを、前記合わせ面の位置で且つ長手方向に間隔をあけた複数箇所で互いに締結する複数のボルトを備えたダイヘッドを製作、組み付けする方法であって、前記第一ダイブロックと第二ダイブロックとを前記合わせ面を互いに合わせ、前記ボルトに、該ボルトの適正トルクを加えて締結した際に前記ギャップ壁面の先端に生じるたわみ量の、ダイヘッド長手方向の分布をあらかじめ構造解析して求める工程と、前記第一ダイブロックと第二ダイブロックのギャップ壁面を、構造解析結果から導き出されたたわみ量の分布に基づいて、そのたわみが生じた時にギャップ寸法が長手方向に一定となる形状に精密加工する工程と、その後、その第一ダイブロックと第二ダイブロックを前記ボルトに、該ボルトの適正トルクを加えて締結する工程を有することを特徴とする。

本発明のダイヘッドは、第一ダイブロック及び第二ダイブロックのギャップ壁面をあらかじめ、ボルトに、該ボルトの適正トルクを加えて締結した時に生じるたわみ量を考慮した形状に精密加工しているので、第一ダイブロック及び第二ダイブロックをボルトに適正トルクを加えて締結することで、両者の間に形成されるスリットギャップのギャップ寸法をダイヘッドの長手方向に均一とすることができ、膜厚ばらつきを極めて小さくできる。また、ボルトは、そのボルトの適正トルクで締結しているため、締結再現性に優れており、ダイヘッドを洗浄等のために分解し、再組み付けした場合にも、ギャップ寸法の再現性がよく、ギャップをダイヘッドの長手方向に均一とすることができる。更に、第一及び第二ダイブロックを締結した際にたわみが生じてもギャップ寸法をダイブロック長手方向に均一とできるので、第一及び第二ダイブロックを薄くすることができ、ダイヘッドの軽量化を図り、取り扱い性を向上させることができる。

本発明のダイヘッドの製作、組み付け方法では、あらかじめ、第一ダイブロック及び第二ダイブロックを、ボルトに適正トルクを加えて締結した時に生じるたわみ量の分布を構造解析によって求め、第一ダイブロック及び第二ダイブロックのギャップ壁面をそのたわみ量分布を考慮した形状に精密加工する構成としたことにより、請求項１の発明に係るダイヘッドを製作することができ且つ組み付けることができる。

図１は本発明の好適な実施の形態に係るダイヘッドの概略断面図、図２はダイヘッドの概略分解斜視図である。全体を参照符号１３で示すダイヘッドは、第一ダイブロック１７と第二ダイブロック１８を備えており、その第一ダイブロック１７と第二ダイブロック１８にはそれぞれ、スリットギャップ１９を形成するためのギャップ壁面１７ａ、１８ａと、互いに突き合わせて組み立てるための合わせ面１７ｂ、１８ｂが形成され、更に一方のダイブロック１８にはマニホールド２０が形成されている。マニホールド２０はコートハンガー型、ストレート型のいずれでもよい。このダイヘッド１３は更に、合わせ面１７ｂ、１８ｂを突き合わせた状態の第一ダイブロック１７及び第二ダイブロック１８を、その合わせ面の位置で且つ長手方向に間隔を開けた複数箇所で互いに締結する複数のボルト２１を備えている。ダイブロック１７、１８の材質としては、ステンレス、シリコロイ、セラミックなど精密加工が施しやすい硬度の高い材質（ＨＲＣ：３０〜６０程度）且つヤング率の比較的高いものとする。ダイブロック１７、１８の厚さは、軽量化を考慮して従来よりも薄くしている。ダイブロック１７、１８を締結するために用いるボルト２１の仕様並びに使用個数は、ボルトの適正トルクで締結した際にダイブロック１７、１８を必要な面圧で締結できるように定めている。

第一ダイブロック１７及び第二ダイブロック１８の合わせ面１７ｂ、１８ｂは、高精度で平坦面に加工されている。例えば、合わせ面１７ｂ、１８ｂの真直度、平面度は、共に３μｍ以内とする。一方、スリットギャップ１９を形成するためのギャップ壁面１７ａ、１８ａは高精度に加工するものではあるが、高精度の平坦面ではなく、ボルト２１を、そのボルトの適正トルクで締結した際に第一及び第二ダイブロック１７、１８の先端に生じるたわみ量の分布を考慮して湾曲した形状に精密加工する。この形状は次のようにして定める。すなわち、図３（ａ）に示すように、第一及び第二ダイブロック１７、１８のギャップ壁面１７ａ、１８ａが正確な平坦面であると想定すると、第一及び第二ダイブロック１７、１８の合わせ面１７ｂ、１８ｂ（図１参照）を単に突き合わせ、ボルト締結を行なわない状態では、ギャップ壁面１７ａ、１８ａが平行となってギャップ寸法ｄが長手方向に均一となる。この第一及び第二ダイブロック１７、１８をボルト２１の適正トルクで締結すると、第一及び第二ダイブロック１７、１８にはたわみが生じ、図３（ｂ）に示すように、スリットギャップ１９は長手方向の中央部で狭く、両端で広くなったプロファイルとなる。そこで、第一及び第二ダイブロック１７、１８の先端におけるたわみ量の分布、例えば、たわみ量の最も小さい中央位置を基準点とし、長手方向の任意の位置における前記基準点からの長手方向に直角方向の変位Δｄを構造解析によってあらかじめ求め、ギャップ壁面１７ａ、１８ａをこのたわみ量の分布（例えば、Δｄ）を持った曲面とは逆の曲面となるように、すなわち、図３（ｃ）に示すように、前記した変位Δｄとは逆方向に変位した面となるように、精密加工する。従って、第一ダイブロック１７及び第二ダイブロック１８を、単に合わせ面１７ｂ、１８ｂで突き合わせただけとし、ボルト２１による締結トルクは加えない状態では、ギャップ壁面１７ａ、１８ａは図３（ｃ）に示す形状となり、スリットギャップ１９は中央部で広く、両端で狭くなったプロファイルとなっている。

このような形状に精密加工されたギャップ壁面１７ａ、１８ａを備えた第一及び第二ダイブロック１７、１８は、合わせ面１７ｂ、１８ｂを突き合わせ、ボルト２１に適正トルクを加えて締結され、一体化される。この締結により、第一及び第二ダイブロック１７、１８の先端には、たわみが生じ、あらかじめギャップ壁面１７ａ、１８ａに、そのたわみ量を見越して付与している湾曲と相殺することでギャップ壁面１７ａ、１８ａは直線状となり、ギャップ寸法ｄはダイヘッド長手方向にきわめて均一となる。

かくして、得られたダイヘッド１３は、比較的軽量でありながら、ギャップ寸法ｄをダイヘッド長手方向にきわめて均一とでき、塗布膜厚のばらつきをきわめて小さくして薄膜精密塗工することができると共に、ボルト２１の締付けトルクとしてそのボルトの適正トルクを用いることができるため、締結再現性に優れ、分解、再組み立てした際においても、ギャップ寸法ｄをダイヘッド長手方向にきわめて均一とでき、塗布膜厚のばらつきをきわめて小さくして薄膜精密塗工することができる。

なお、以上に示した実施の形態では、ダイヘッド締結時におけるスリットギャップ先端部のたわみ量を、構造解析によって求めているが、構造解析に限らず、他の手法を用いても良い。例えば、第一及び第二のダイブロック１７、１８を実際にボルト２１に適正トルクを加えて締結し、その際のスリットギャップ先端部のたわみ量を実測して求めても良い。構造解析を用いると、実測する場合に比べて簡便に実施できる利点が得られる。

長さ７００ｍｍ×高さ６０ｍｍ×厚さ２０ｍｍのステンレス（ＳＵＳ４２０−Ｊ２）製の第一及び第二ダイブロック１７、１８を、１４本のＭ８のボルト２１（材質ＳＵＳ３１６）で締結する構成のＴ型ダイヘッドを用意した。一方のダイブロック１８に形成しているマニホールド２０は直径６ｍｍの半円状とした。このダイヘッドを、Ｍ８のボルト２１の適正トルク１９５ｋｇｆ・ｃｍで締結した際のたわみ量の分布を構造解析して求めたところ、スリットギャップ１９のギャップ寸法ｄは、中央部に比べて両端部で３μｍ広がることが分かった。そこで、第一及び第二ダイブロック１７、１８のギャップ壁面１７ａ、１８ａを中央部が両端に比べて１．５μｍ凹んだ凹面状に精密加工した。その後、このダイブロック１７、１８を１４本のボルト２１で、そのボルト２１の適正トルクである１９５ｋｇｆ・ｃｍで締結し、ギャップ寸法ｄを測定したところ、長手方向におけるギャップ寸法ｄのばらつきは、０．１μｍ以内に入っていた。このダイヘッドを一旦分解し、再組み立てし、その際のボルト締結トルクを適正トルクである１９５ｋｇｆ・ｃｍとしたところ、長手方向におけるギャップ寸法ｄのばらつきは、やはり０．１μｍ以内に入っていた。かくして、本発明により、ギャップ寸法の長手方向におけるばらつきを０．１μｍ以内に抑えることができることを確認できた。

以上に本発明の好適な実施の形態及び実施例を説明したが、これらは本発明の説明用のものであって、本発明を限定するものではなく、本発明は特許請求の範囲の記載範囲内で種々変更可能であることは言うまでもない。

本発明の好適な実施の形態に係るダイヘッドの概略断面図図１に示すダイヘッドの概略分解斜視図（ａ）はギャップ壁面を正確な平坦面と想定し、第一及び第二ダイブロックを単に突き合わせ、ボルトを締結しない状態とした時のスリットギャップを、形状を誇張して示す概略平面図、（ｂ）は、（ａ）に示す第一及び第二ダイブロックをボルトを適正トルクで締結した時のスリットギャップを、形状を誇張して示す概略平面図、（ｃ）は本発明の実施の形態に係るダイヘッドの第一及び第二ダイブロックを単に突き合わせ、ボルトを締結しない状態とした時のスリットギャップを、形状を誇張して示す概略平面図（ａ）、（ｂ）はそれぞれダイヘッドを用いたウェブ、板材への塗布様式を示す概略側面図従来のダイヘッドの概略断面図図５に示すダイヘッドの概略分解斜視図厚さを薄くしたダイブロックを備えたダイヘッドの概略断面図（ａ）は図７に示すダイヘッドの第一及び第二ダイブロックを単に突き合わせ、ボルトを締結しない状態とした時のスリットギャップを、形状を誇張して示す概略平面図、（ｂ）は、（ａ）に示す第一及び第二ダイブロックをボルトを適正トルクで締結した時のスリットギャップを、形状を誇張して示す概略平面図ボルトの締結トルクと締結再現性の関係を示すグラフ

符号の説明

１３ダイヘッド
１７第一ダイブロック
１８第二ダイブロック
１７ａ、１８ａギャップ壁面
１７ｂ、１８ｂ合わせ面
１９スリットギャップ
２０マニホールド
２１ボルト

Claims

それぞれがスリットギャップを形成するためのギャップ壁面と互いに突き合わせて組み立てるための合わせ面を備え、その合わせ面を互いに合わせて組み合わせた時に前記ギャップ壁面の間に塗工液を吐出するためのスリットギャップが形成される構成の第一ダイブロック及び第二ダイブロックと、前記第一ダイブロック及び第二ダイブロックを、前記合わせ面の位置で且つ長手方向に間隔をあけた複数箇所で互いに締結する複数のボルトを備えたダイヘッドにおいて、前記第一ダイブロックと第二ダイブロックのギャップ壁面を、前記第一ダイブロックと第二ダイブロックの前記合わせ面を互いに合わせるがボルトによる締結力を加えない状態では前記ギャップ壁面間に形成されるスリットギャップのギャップ寸法がダイヘッド長手方向に変化しているが、前記ボルトに、該ボルトの適正トルクを加えて締結した際には前記ギャップ寸法が長手方向に一定となる形状に精密加工していることを特徴とするダイヘッド。
それぞれがスリットギャップを形成するためのギャップ壁面と互いに突き合わせて組み立てるための合わせ面を備え、その合わせ面を互いに合わせて組み合わせた時に前記ギャップ壁面の間に塗工液を吐出するためのスリットギャップが形成される構成の第一ダイブロック及び第二ダイブロックと、前記第一ダイブロック及び第二ダイブロックを、前記合わせ面の位置で且つ長手方向に間隔をあけた複数箇所で互いに締結する複数のボルトを備えたダイヘッドを製作、組み付けする方法であって、前記第一ダイブロックと第二ダイブロックとを前記合わせ面を互いに合わせ、前記ボルトに、該ボルトの適正トルクを加えて締結した際に前記ギャップ壁面の先端に生じるたわみ量の、ダイヘッド長手方向の分布をあらかじめ構造解析して求める工程と、前記第一ダイブロックと第二ダイブロックのギャップ壁面を、構造解析結果から導き出されたたわみ量の分布に基づいて、そのたわみが生じた時にギャップ寸法が長手方向に一定となる形状に精密加工する工程と、その後、その第一ダイブロックと第二ダイブロックを前記ボルトに、該ボルトの適正トルクを加えて締結する工程を有することを特徴とするダイヘッド製作、組み付け方法。