JP2007296503A - ダイ、ダイ方式塗布装置及び塗布方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】搬送ローラ6、7によって連続走行されるウェブ10表面に対して塗布液11を所定の塗布幅Wで吐出させるダイ2において、ダイ本体15のリップ面21に対して側板16、17のエッジ面28、29の高さを低く配置することにより、吐出口22から吐出された塗布液11を側板16、17方向へと流し、塗布液11がダイ2に接触する接触角θを40度以下に設定するように構成する。
【選択図】図5
Description
そして、発生した耳高は乾燥工程において、乾燥の負荷を増大させる為、耳高部で乾燥が不十分となる可能性があり、未乾燥部分が塗工後の工程においてウェブやガイドロールを汚染する。また、耳高が発生したウェブを巻き取ると、耳高部の積層により、巻取りシワが発生する。これらは工程上、外観上の問題となり歩留り悪化へ繋がっていた。
また、例えば特許文献2には、ダイ内部のスリットにシムを介装させることによりスロットの両端部において塗布液の供給を相対的に抑制し、耳高の発生を防止しした塗布方法について記載されている。
また、前記特許文献2に記載された塗布方法では、近年の高精度化の中で塗布装置の組み付け再現性、機械精度の面からも、塗膜厚み精度の許容範囲を満たす事ができない。
従って、前記従来の塗布方法では完全に耳高の発生を防止することができず、依然としてガイドロールの汚染や巻取りシワが発生することとなっていた。
先ず、図1を用いて本実施形態に係るダイ方式塗布装置1について説明する。図1は本実施形態に係るダイ方式塗布装置1の概略構成を示す斜視図、図2は本実施形態に係るダイ方式塗布装置1をダイの長さ方向で切断した断面図である。
更に、ダイ本体15はブロック18、19を互いに重ね合わせることにより形成されており、ブロック18、19との間の間隙によってスリット20を形成する。また、側板16、17はダイ2の塗布幅Wを規制するとともにブロック18、19の組み合わせを保持する。
更に、搬送ライン4には第1分岐ライン4A〜第3分岐ライン4Cでの塗布液11の流量を調整する自動調整弁42、43と、第1分岐ライン4A〜第3分岐ライン4Cに流れる塗布液11の圧力を検出する圧力検出器44〜46と、第1分岐ライン4A〜第3分岐ライン4Cに流れる塗布液11の流量を検出する流量検出器47〜49とが設けられている。
また、制御装置51は塗工厚検出センサ8によって検出された塗布膜12の厚さや、圧力検出器44〜46及び流量検出器47〜49で検出された塗布液11の圧力や流量を別途設けられたモニタ(図示せず)等に表示する。
ここで、幅方向に均一の厚さの塗布膜を形成する為には、塗布膜12の中央付近の塗布厚さdと耳高52部分の塗布厚さhとの関係を示す耳高率E(=h/d×100)の値が100%以下であることが望ましい。ここで、耳高率Eの値はスリット20から吐出された塗布液11がダイ2に接触する接触角θに依存することが分かっており、塗布液の粘度、表面張力、塗工速度、スリット幅、塗布液供給量、ダイの内圧、塗布液とダイの濡れ性、シムの材質と厚み等が適切であれば、耳高率Eを100%以下とすることができる。一方、これらが適正で無い場合には図4に示すように耳高52が塗布膜の両端に発生する。
尚、実施例1〜5及び比較例1〜6では、ウェブ10に50μmのポリエチレンテレフタレートフィルム、塗布液11に粘度980mPa・s(25℃)、表面張力30mN/m、固形分濃度30%の塗布液を用いた。
また、接触角測定方法は以下の通りとした。試料表面と液との接触角は、接触角測定器(協和界面科学製、自動接触角計CA−V)を用いて測定した。具体的には、マイクロシリンジから試料表面に1mlの液滴を滴下した後、30秒後に測定した値を受容層表面の接触角とした。
実施例1〜3、比較例1、2は、ダイ2において、特に図5に示すようにダイ本体15のリップ面21に対して側板16、17のエッジ面28、29の高さを所定高さだけ低く配置することにより、吐出口22から吐出された塗布液11を側板16、17方向へと流し、ウェブ幅方向両端部の塗布量を抑制した例である。
実施例1〜3、比較例1、2で用いるダイ2は、図5に示すようにリップ面21よりエッジ面28、29が低くなるように配置する。その段差yの条件としては、図6に示すように実施例1が300μm、実施例2が200μm、実施例3が100μm、比較例1が20μm、比較例2が段差の無い面一形状となるようにそれぞれダイ2を構成する。尚、ダイ本体15と側板16、17の間にシムを挟み込む場合には側板16、17とシムのエッジ面を面一形状とする。
塗布条件は実施例1〜3、比較例1、2で共通とし、塗工幅250mm、塗工速度5m/mim、塗布ギャップ0.15mm、スリットギャップ0.3mm、乾燥後の塗布厚さが25μmになる様に塗布液を供給する。その結果、ウェブ10に形成された塗布膜12は図6の表、及び図7のグラフに示す結果となった。
図6及び図7に示すように、比較例2の段差yを形成しないダイ2を用いた塗布では耳高率Eが111%であったのに対し、段差yを100μmとした実施例3では100%まで低減され、耳高形状が確認されない程度に抑制されていた。そして、段差yを10μm以上とすることによって、耳高形状を許容範囲までに抑えることが確認できた。
ここで、段差yを大きくすればするほど耳高率Eを小さくできるが、段差yについては、300μm以上となると、耳高は明らかに抑制されるものの幅方向の厚みが均一な表面性の良い塗布膜12がウェブ10上に形成する事ができない。よって、耳高52の発生を防止しつつ良好な塗布膜12をウェブ10上に形成する為には、10μmから300μmまでの段差が望ましい。更に、50μmから200μmの段差とすると、特に良好な塗布膜12を得ることができる。更に、この段差条件では、スリット20から吐出される塗布液11はダイ本体15のリップ面21近傍で側板16、17のエッジ面28、29へ流れ、ダイ2と塗布液エッジ部の接触角は40度以下となる。従って、接触角θを40度以下とすることで、ウェブ幅方向両端部の塗布量が抑制され、幅方向の厚みが均一な表面性の良い塗布膜がウェブ上に形成されることが確認できた。
また、図7のグラフからは塗布幅Wを決定する両端エッジ部の接触角θを制御することで耳高の抑制や増大といった精密な両端厚み制御が可能である事が判る。
実施例4、比較例3〜5は、ダイ2において、特に図8に示すように側板16、17のエッジ面28、29の濡れ性を向上させることにより、吐出口22から吐出された塗布液11を側板16、17方向へと流し、ウェブ幅方向両端部の塗布量を抑制した例である。
実施例4、比較例3〜5で用いるダイ2は、図8に示すようにリップ面21とエッジ面28、29との段差を無くし、面一形状となるように配置する。そして、側板16、17のエッジ面28、29に表面処理を施し、塗布液との濡れ性を調整する。表面処理の種類としては、例えばメッキ、溶射、樹脂コーティング、酸化皮膜、光表面処理、表面粗度、などが挙げられる。ここで、図9に示すように実施例4では側板16、17のエッジ面28、29に溶射による親水化処理を施したダイ2となっている。また、比較例3では、側板16、17のエッジ面28、29に表面処理を施さずにダイ本体15のリップ面21と同じ表面材質にしたダイ2となっている。また、比較例4では側板16、17のエッジ面28、29をダイ本体15とは異なる金属材料を用いたダイとなっている。また、比較例5では側板16、17のエッジ面28、29をPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)の表面材質としたダイ2となっている。尚、ダイ本体15と側板16、17の間にシムを挟み込む場合には側板16、17とシムのエッジ面を面一形状とする。
塗布条件は実施例4、比較例3〜5で共通とし、塗工幅250mm、塗工速度5m/mim、塗布ギャップ0.15mm、スリットギャップ0.3mm、乾燥後の塗布厚さが25μmになる様に塗布液を供給する。その結果、ウェブ10に形成された塗布膜12は図9の表、及び図10のグラフに示す結果となった。
図9及び図10に示すように、比較例3、4、5のダイ2を用いた塗布では耳高率Eが102〜111%であったものが、実施例4では、98%まで低減され、耳高形状が確認されない程度に抑制されていた。また、実施例4の条件では、塗布液に対するエッジ面28、29の接触角θとダイ本体15のリップ面21に対する接触角の接触角差φは−10度以下となる。従って、塗布液に対するエッジ面28、29の接触角θをダイ本体15のリップ面21に対する接触角に比べ10度以上低い差をつけることで、ウェブ幅方向両端部の塗布量が抑制され、幅方向の厚みが均一な表面性の良い塗布膜がウェブ上に形成されることが確認できた。
また、図10のグラフからは、塗布幅Wを決定する両端エッジ部の接触角θを制御することで耳高の抑制や増大といった精密な両端厚み制御が可能である事が判る。
実施例5、比較例6は、ダイ2において、特に図11に示すようにダイ本体15と側板16、17との間にシム60を挟み込み、シム60のエッジ面61の濡れ性を向上させることにより、吐出口22から吐出された塗布液11を側板16、17方向へと流し、ウェブ幅方向両端部の塗布量を抑制した例である。
尚、図11ではダイ本体15のリップ面21と側板16、17のエッジ面28、29との段差を設けているが、段差は必ずしも設ける必要はない。
実施例5、比較例6で用いるダイ2は、図11に示すようにリップ面21とエッジ面28、29との所定高さ(例えば、100μm)の段差を形成して配置する。そして、ダイ本体15と側板16、17との間に濡れ性の異なる材質のシム60を挟み込み、塗布液との濡れ性を調整する。ここでシム材質の条件としては、図12に示すように実施例5では金属製のシムを用い、比較例6ではPTFE製のシムを用いたダイ2となっている。また、シム60の厚みは0.5mm以下とする。
塗布条件は実施例5、比較例6で共通とし、塗工幅250mm、塗工速度5m/mim、塗布ギャップ0.15mm、スリットギャップ0.3mm、乾燥後の塗布厚さが25μmになる様に塗布液を供する。その結果、ウェブ10に形成された塗布膜12は図12の表に示す結果となった。
図12に示すように、比較例6のダイ2を用いた塗布では耳高率Eが110%であったのに対し、実施例5では、98%まで低減され、耳高形状は確認されない程度に抑制されていた。また、実施例5の条件では、スリット20から吐出される塗布液11はダイ本体15のリップ面21近傍でシム60を介して側板16、17のエッジ面28、29へ流れ、ダイ2と塗布液エッジ部の接触角θは40度以下となる。従って、接触角θを40度以下とすることで、ウェブ幅方向両端部の塗布量が抑制され、幅方向の厚みが均一な表面性の良い塗布膜がウェブ上に形成されることが確認できた。
また、リップ面21に対する側板16、17のエッジ面28、29の高さを10μm以上低く配置することによって、安定した表面性の良い塗布膜12をウェブ10上に形成できる。
また、側板16、17のエッジ面28、29に対する塗布液の濡れ性をダイ本体15のリップ面21より良くするように調整することによって、スリット20から吐出された塗布液が塗布幅の両端部においてエッジ面28、29に接触する接触角θを、ダイ本体15のリップ面21に比べ10度以上低い差をつけるように設定することができる。そして、接触角θを10度以上低い差をつけて角度設定することによって、安定した表面性の良い塗布膜12をウェブ10上に形成できる。
また、ダイ本体15と側板16、17との間に濡れ性を向上させたシム60を挟持させることによって、吐出口22から吐出された塗布液11をシム60を介して側板16、17方向へと流し、塗布液11がダイ2に接触する接触角θを40度以下に設定することができる。その結果、ダイ2を用いてウェブ10への塗布液の塗布を行う際に耳高の発生を防止し、安定した表面性の良い塗布膜12をウェブ10上に形成できる。
例えば、本実施形態ではダイ2の構成について特に側板16、17の高さと濡れ性を調整することによって、塗布液11がダイ2に接触する接触角θを40度以下に設定することとしていたが、塗布液供給口25〜27へと供給する塗布液11の圧力や流量を自動調整弁42、43で調整して接触角θを40度以下に設定するようにしても良い。
2 ダイ
10 ウェブ
11 塗布液
12 塗布膜
6、7 搬送ローラ
15 ダイ本体
16、17 側板
20 スリット
21 リップ面
22 吐出口
28、29 エッジ面
Claims (15)
- 連続走行するウェブに塗布液を塗布するダイ方式塗布装置において用いられ、ウェブに供給する塗布液を吐出するダイにおいて、
前記ウェブに対向するリップ面と、
前記リップ面に先端部が形成され所定の塗布幅で塗布液を吐出する吐出スリットと、を有し、
前記吐出スリットから吐出された塗布液が前記塗布幅の両端部において前記ダイに接触する接触角を所定角度に設定することを特徴とするダイ。 - 前記吐出スリットから吐出された塗布液が前記塗布幅の両端部において前記ダイに接触する接触角を40度以下に設定することを特徴とする請求項1に記載のダイ。
- 前記リップ面を備えるダイ本体と、
前記ダイ本体とは別体に成形されるとともにダイ本体の両端部に配置される一対の側板と、
前記側板に形成され前記ウェブに対向する側板エッジ面と、を有し、
前記リップ面に対する前記側板エッジ面の高さを調整することにより、前記吐出スリットから吐出された塗布液が前記塗布幅の両端部において前記ダイに接触する接触角を所定角度に設定することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のダイ。 - 前記リップ面に対して前記側板エッジ面を10μm以上低く配置することを特徴とする請求項3に記載のダイ。
- 前記リップ面を備えたダイ本体と、
前記ダイ本体とは別体に成形されるとともにダイ本体の両端部に配置される一対の側板と、
前記側板に形成され前記ウェブに対向する側板エッジ面と、を有し、
前記側板エッジ面に対する塗布液の濡れ性を調整することにより、前記吐出スリットから吐出された塗布液が前記塗布幅の両端部において前記ダイに接触する接触角を所定角度に設定することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のダイ。 - 前記側板エッジ面に対する塗布液の濡れ性を前記リップ面に対する塗布液の濡れ性よりも良くすることを特徴とする請求項5に記載のダイ。
- 前記ダイ本体と前記側板との間で挟持されるとともに前記側板エッジ面と面一に形成されるシムを有することを特徴とする請求項3乃至請求項6のいずれかに記載のダイ。
- 請求項1乃至請求項7のいずれかに記載されたダイと、
ウェブを搬送する搬送手段と、
前記ダイに塗布液を供給する塗布液供給手段と、を有することを特徴とするダイ方式塗布装置。 - ウェブに対向するリップ面に先端部が形成され所定の塗布幅で塗布液を吐出する吐出スリットを有するダイを用い、連続走行するウェブに対して吐出スリットから吐出した塗布液を塗布する塗布方法において、
前記吐出スリットから吐出された塗布液が前記塗布幅の両端部において前記ダイに接触する接触角を所定角度にして塗布することを特徴とする塗布方法。 - 前記吐出スリットから吐出された塗布液が前記塗布幅の両端部において前記ダイに接触する接触角を40度以下にして塗布することを特徴とする請求項9に記載の塗布方法。
- 前記ダイは前記リップ面を備えるダイ本体と、前記ダイ本体とは別体に成形されるとともにダイ本体の両端部に配置され前記ウェブに対向する側板エッジ面を有する一対の側板とからなり、
前記リップ面に対する前記側板エッジ面の高さを調整することにより、前記吐出スリットから吐出された塗布液が前記塗布幅の両端部において前記ダイに接触する接触角を所定角度にして塗布することを特徴とする請求項9又は請求項10に記載の塗布方法。 - 前記リップ面に対して前記側板エッジ面を10μm以上低く配置することを特徴とする請求項11に記載の塗布方法。
- 前記ダイは前記リップ面を備えるダイ本体と、前記ダイ本体とは別体に成形されるとともにダイ本体の両端部に配置され前記ウェブに対向する側板エッジ面を有する一対の側板とからなり、
前記側板エッジ面に対する塗布液の濡れ性を調整することにより、前記吐出スリットから吐出された塗布液が前記塗布幅の両端部において前記ダイに接触する接触角を所定角度にして塗布することを特徴とする請求項9又は請求項10に記載の塗布方法。 - 前記側板エッジ面に対する塗布液の濡れ性を前記リップ面に対する塗布液の濡れ性よりも良くすることを特徴とする請求項13に記載の塗布方法。
- 前記ダイ本体と前記側板との間で前記側板エッジ面と面一に形成されるシムを挟持させることを特徴とする請求項11乃至請求項14のいずれかに記載の塗布方法。
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