JP2008229537A - ダイヘッド及び積層体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明にあっては、基材上に形成される塗膜の膜厚の不均一さが少ないダイヘッド及びダイヘッドを用いた積層体の製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】 マニホールド部と、吐出口であるリップ先端部と、マニホールド部からリップ先端部までの稜線部とを備え、塗液が該マニホールド部に供給され、該稜線部、該リップ先端部を通じて基材上に吐出されるダイヘッドであって、
該マニホールド部、該リップ先端部、該稜線部がセラミック材料からなることを特徴とするダイヘッドとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、基材上に塗液からなる塗膜を面内に均一に塗工することを実現するダイヘッドに関する。

基材上に塗液からなる塗膜をコーティングする際に用いられるダイヘッドは主に金型用の鋼材を用いて製作されている。精密かつ異物混入が許されない塗膜を形成するための光学系用途の製品のコーティングでは、錆等の発生を極力避けることを目的としてステンレス（以下ＳＵＳとする）系の素材が用いられている。
特開２００５−２９６８２８号公報

ダイヘッドに用いられるＳＵＳ系の材料は金型用鋼材の中でも比較的硬度が上がらない柔らかい材料であり、ＳＵＳ系の材料を用いて機械加工で切削、研削等を行うと材料端部には必ずバリが発生する。このバリを除去する際、一般的に手作業によるが、ダイヘッド表面の平滑性を損なうことなく除去することは困難である。ダイヘッド内部のマニホールド内部にバリやバリの除去跡による平滑でない部分が存在している場合、コーティング用の塗液の流動を乱し、流速、圧力分布が不均一となり、基材上に形成される塗膜の膜厚の均一性を損なわれ、ムラやスジ状の欠陥が発生するという問題があった。また、稜線部やリップ先端部においても、バリやバリの除去跡による平滑でない部分が存在している場合、塗液の流動が乱れることにより、基材上に塗布された塗液の膜面に揺らぎが生じ、形成される塗膜の膜厚の均一性を損ない、ムラやスジ状の欠陥が発生するという問題があった。

さらに、ダイヘッド形成材料をＳＵＳとしたコーティング用ダイヘッドを、ダイヘッドの後方から複数の支点で固定して使用する場合、コーティングの幅が長くなる、すなわちコーティング用ダイヘッドの幅方向寸法が長くなるのに比例して、コーティング用ダイヘッドの自重によるたわみ量が大きくなる。このコーティング用ダイヘッドの変形により塗膜面の膜厚が中心部と端部とでは差が生じ、膜厚の均一性を阻害されるという問題があった。

本発明にあっては、基材上に形成される塗膜の膜厚の不均一さが少ないダイヘッド及びダイヘッドを用いた積層体の製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために請求項１に係る発明としては、 マニホールド部と、吐出口であるリップ先端部と、マニホールド部からリップ先端部までの稜線部とを備え、塗液が該マニホールド部に供給され、該稜線部、該リップ先端部を通じて基材上に吐出されるダイヘッドであって、該マニホールド部、該リップ先端部、該稜線部がセラミック材料からなることを特徴とするダイヘッドとした。

また、請求項２に係る発明としては、前記ダイヘッドが、前面ブロック、背面ブロック、側面ブロックからなり、該前面ブロック、該背面ブロック、該側面ブロックが分解可能であり、且つ、該前面ブロック及び該背面ブロックがセラミック材料からなることを特徴とする請求項１記載のダイヘッドとした。

また、請求項３に係る発明としては、基材上に塗膜を備える積層体の製造方法であって、連続的に搬送される基材の一方の面に、請求項１または請求項２に記載のダイヘッドの前記マニホールドに供給された塗液をダイヘッドのリップ先端より吐出することにより、基材上に塗液からなる塗膜を形成することを特徴とする積層体の製造方法とした。

本発明のダイヘッドは、マニホールド部、稜線部、リップ先端部においてバリ及びバリ除去跡がなく、平滑であった。そして、本発明のダイヘッドを用いることにより、基材上に膜厚のばらつきが小さい塗膜を備える積層体を得ることができた。

本発明のダイヘッドについて説明する。
図１に本発明のダイヘッドの説明断面図を示した。図１のダイヘッド１は、マニホールド部２と稜線部３とリップ先端部４を有する。なお、リップ先端部４は基材上に形成される塗膜の膜厚が最も影響を受ける部分であり、高い加工精度が要求されるため、稜線部とは分けて形成されるが、本発明のダイヘッドにあっては、リップ先端部と稜線部が同一の材料から形成され一体化していてもよい。

本発明の図１のダイヘッド１において、ダイヘッド１の上部または側面部から液溜まりであるマニホールド部に供給された塗液は、稜線部３を通過しリップ先端部４から吐出される。本発明のダイヘッドにおいては、塗液がリップ先端部で吐出されるまでに流動するマニホールド部２、稜線部３、リップ先端部４がセラミック材料からなることを特徴とする。

本発明のダイヘッドは塗液の流動部であるマニホールドから吐出口であるリップ先端部をセラミックスとすることで、塗液が流動する膜厚形成部にかかわる部分は全てセラミックスとなる。

ダイヘッドのマニホールド部、稜線部、リップ先端部においてＳＵＳ系の素材を用いた場合、機械による切削加工においてバリが発生するため、切削加工後に手作業によるバリ除去作業を必要とする。そして、マニホールド部、稜線部、リップ先端部に存在するバリ及びバリの除去跡はマニホールド部、稜線部、リップ先端部に存在した場合にあっても、塗液の流動を乱し、基材上に形成される塗液からなる塗膜の膜厚の不均一性を引き起こす。すなわち、バリだけでなくバリの除去跡がマニホールド部、稜線部、リップ先端部に存在した場合においても、塗液の流動面が平滑ではないためダイヘッド内で塗液の流動が乱され、基材上に形成される塗液からなる塗膜の膜厚の不均一性を引き起こすのである。

これに対し、マニホールド部、稜線部、リップ先端部にセラミック材料を用いた場合にあっては、機械による切削加工時にバリが発生しないため、バリ除去作業を必要としない。したがって、塗液の流動の乱れの原因となるバリ及びバリ跡がダイヘッドの塗液の流動部において存在せず、塗液の流動部が平滑であるため、基材上に形成される塗液からなる塗膜の膜厚は均一なものとなる。

本発明のダイヘッドに用いられるセラミック材料としては、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、石英、ジルコニア、サファイア、ステアライト、コージライト、フォルステライト、イットリア、チタニア、窒化アルミ、サーメット等を例示することができる。

前記ダイヘッドが、前面ブロック、背面ブロック、側面ブロックからなり、該前面ブロック、背面ブロック、側面ブロックが分解可能であり、且つ、前面ブロック及び背面ブロックがセラミック材料からなることが好ましい。図２に本発明のダイヘッドの斜視図を示した。

図２の本発明のダイヘッドは、前面ブロック５と背面ブロック６と側面ブロック７に分解される。ダイヘッドを分解可能とすることによりダイヘッド内部の洗浄が容易となる。前面ブロックには、稜線部とリップ先端部が形成され、背面ブロック６にはマニホールド部と稜線部とリップ先端部が形成される。前面ブロック５と背面ブロック６は密着固定される。そして密着固定された前面ブロック５と背面ブロック６は、その側面部が側面ブロック７により固定される。なお、前面ブロックと背面ブロックの間にリップ先端部の幅を調節するための幅規制板を挟んで、前面ブロック５と背面ブロック６を固定してもよい。

図２の本発明のダイヘッドにおいて、前面ブロック５と背面ブロック６はセラミック材料からなる。前面ブロック５と背面ブロック６をセラミック材料とすることで、ＳＵＳ等の金属材料を用いた場合と比較して、ダイヘッドの軽量にすることができる。具体的には、ＳＵＳの密度が７．８ｇ／ｃｍ^３であるのに対し、セラミックスの密度が３．９〜６．０ｇ／ｃｍ^３である。また、セラミック材料は、最高で１４００ＭＰａ以上の曲げ強度、４５０ＧＰａ以上のヤング率を有する。

したがって、セラミック材料を前面ブロック、背面ブロックに用いることにより、ダイヘッドの自重によるたわみの変形を抑えることができ、基材上に形成される塗膜は膜厚のばらつきが小さくムラやスジ状の欠陥がない塗膜とすることができる。

次に、本発明のダイヘッドを用いた積層体の製造方法について説明する。図３に本発明のダイヘッドを用いた塗工装置の説明図を示した。本発明の塗工装置は、ダイヘッド１と塗液タンク１０が配管１１によって接続され、送液ポンプ９によって、塗液タンク１０中の塗液がダイヘッド１のマニホールド部内に送液される構造となっている。ダイヘッド１に送液された塗液はリップ先端部から塗液を吐出し、透明基材１２上に塗膜が形成される。巻き取り式の基材１２を用い回転ロール１３を使用することにより、ロール・ツー・ロール方式により連続して基材上に塗膜を形成することができる。

本発明の積層体は、基材上に塗膜を備える。本発明の基材としては、特に制限はないが、図３に示したような塗工装置を用いて、ロール・ツー・ロール方式により基材上に連続して塗膜を形成する場合にあっては、基材は、フィルム状、シート状のものを用いる必要がある。フィルム状、シート状の基材としては公知のプラスチックフィルムを用いることができる。また、ガラス基材を用いることもできる。

また、本発明に用いられる塗液としては、塗膜形成材料として固形分を含んでいればよく、塗膜形成材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化型材料、電離放射線硬化型材料を用いることができる。また、本発明の塗液は、有機溶剤等の溶媒を含んでいてもよい。また、本発明の塗液は、機能性粒子や、その他添加剤を含んでいてもかまわない。

本発明の積層体の製造にあっては、基材状の塗膜を形成する塗工工程の後に、基材上に形成された塗膜の溶媒分を除去させるための乾燥工程や、塗膜形成材料として熱硬化型材料を用いた場合に基材上に形成された塗膜を硬化させるための加熱工程や、塗膜形成材料として電離放射線硬化型材料を用いた場合に基材上に形成された塗膜を硬化させるための紫外線照射工程や電子線照射工程を含んでいてもかまわない。

また、本発明の積層体は多層構造としてもよく、このとき、積層体の少なくとも１層が本発明のダイヘッドを用いた塗工装置により塗膜として形成されていればよい。

以下に実施例を示す。
幅６５０ｍｍの巻き取り式のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基材を使用し、幅６４０ｍｍのダイヘッドを用いてメチルエチルケトン（ＭＥＫ）と酢酸メチルを希釈溶媒とする５０ｗｔ％のアクリル系のＵＶ硬化樹脂からなる塗液を用意し、５０ｍ／ｍｉｎの速度で湿潤膜厚が２０μｍとなるように塗工した。

このとき、ダイヘッドとしては前面ブロック、背面ブロック、側面ブロックに分割できるものを用い、前面ブロック、背面ブロックの材料としてはアルミナを用い、また、リップ先端部形成材料としてもアルミナを用いた。

ダイヘッドによりＰＥＴ基材上に塗液を塗工後、乾燥工程、紫外線硬化工程を経て、ＰＥＴ基材上にＵＶ硬化樹脂膜を積層してなる積層体を得た。

得られた積層体について、塗膜形成面と反対側の面を黒色のスプレーで塗布し、蛍光灯の下で塗膜形成面と反対側の面が黒色で塗りつぶされた積層体の塗膜形成面を目視により観察した結果、形成された塗膜において膜厚が不均一であることによるムラやスジ状の欠陥は確認されなかった。

図１は本発明のダイヘッドの説明断面図である。 図２に本発明のダイヘッドの斜視図である。 図３に本発明のダイヘッドを用いた塗工装置の説明図である。

符号の説明

１ ダイヘッド
２ マニホールド部
３ 稜線部
４ リップ先端部
５ 前面ブロック
６ 背面ブロック
７ 側面ブロック
９ 送液ポンプ
１０ 塗液タンク
１１ 配管
１２ 基材
１３ 回転ロール

Claims (3)

1. マニホールド部と、吐出口であるリップ先端部と、マニホールド部からリップ先端部までの稜線部とを備え、塗液が該マニホールド部に供給され、該稜線部、該リップ先端部を通じて基材上に吐出されるダイヘッドであって、
   該マニホールド部、該リップ先端部、該稜線部がセラミック材料からなることを特徴とするダイヘッド。
2. 前記ダイヘッドが、前面ブロック、背面ブロック、側面ブロックからなり、該前面ブロック、該背面ブロック、該側面ブロックが分解可能であり、且つ、該前面ブロック及び該背面ブロックがセラミック材料からなることを特徴とする請求項１記載のダイヘッド。
3. 基材上に塗膜を備える積層体の製造方法であって、
   連続的に搬送される基材の一方の面に、請求項１または請求項２に記載のダイヘッドの前記マニホールドに供給された塗液をダイヘッドのリップ先端より吐出することにより、基材上に塗液からなる塗膜を形成することを特徴とする積層体の製造方法。

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