JP2008246464A - ダイヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】塗布対象物に対し、液状剤を均一に塗布することができるダイヘッドを提供する。
【解決手段】本発明に係る液状剤を塗布するために用いられるダイヘッドであって、液状剤の注入口１８、及び直線状に延び、注入された液状剤を吐出する吐出口１５を有するダイヘッド本体１を備え、このダイヘッド本体１は、注入口１８と吐出口１５とを連通させ、吐出口１５と同方向に延びるマニホールド１６を備えており、マニホールド１６において、吐出口１５からの液状剤の吐出幅と対応する領域の両端近傍には、ダイヘッド本体の外部と連通する圧抜き通路１９がそれぞれ形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、液状剤を塗布するために用いられるダイヘッドに関する。

従来より、固体高分子形燃料電池の製造においては、電解質膜上に印刷等によって触媒層を形成する方法がとられていた。しかしながら、この方法では、電解質膜が触媒層を形成するためのインクにより膨潤してしまい、均一な触媒層を形成する事が困難であるという問題があった。これを解決するため、 特許文献１に記載の方法では、フィルム上に触媒層を形成したものを準備し、これを熱間プレス等により電解質上に転写する方法を提案している。
特開平１０−６４５７４号公報

ところで、上記のようなフィルムに触媒層を形成するには、フィルムを所定方向に搬送させながら、フィルムの幅方向に延びるダイヘッドから液状の触媒層用材料を吐出することで、フィルム上に触媒層を塗布する方法が採られている。このとき、フィルム上には、厚さが均一になるように触媒層を塗布することが好ましいが、ダイヘッドの幅方向で触媒層を均一に吐出することは容易ではなく、これによって、フィルム上に塗布される触媒層の厚さにムラが生じることが問題となっていた。

このような問題は、触媒層をフィルムに塗布する場合だけの問題ではなく、液状剤を塗布する際に共通する問題である。

そこで、本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、塗布対象物に対し、液状剤を均一に塗布することができるダイヘッドを提供することを目的とする。

本発明は、液状剤を塗布するために用いられるダイヘッドであって、上記問題を解決するためになされたものであり、液状剤の注入口、及び直線状に延び注入された液状剤を吐出する吐出口を有するダイヘッド本体を備え、前記ダイヘッド本体は、前記注入口と吐出口とを連通させ、前記吐出口と同じ方向に延びるマニホールドを備えており、前記マニホールドにおいて、前記吐出口からの液状剤の吐出幅と対応する領域の両端近傍には、前記ダイヘッド本体の外部と連通する圧抜き通路がそれぞれ形成されている。

この構成によれば、マニホールドにおいて、吐出口からの液状剤の吐出幅と対応する領域の両端近傍に、ダイヘッド本体の外部と連通する圧抜き通路がそれぞれ形成されているため、マニホールド内の圧力をほぼ均等にすることができる。その結果、マニホールドから吐出口を経て外部へ吐出される液状剤を塗布対象物に対して均一に塗布することができる。すなわち、塗布された液状剤の厚さを吐出口の幅方向のいずれの位置に置いても均一にすることができ、液状剤をムラなく塗布することが可能となる。

注入口は、いずれの位置に設けることもできるが、例えば、マニホールドの幅方向の中央付近と連通していることが好ましい。こうすることで、特に、マニホールドの両端の圧力が偏らないようにすることができ、幅方向の液状剤の厚さをさらに均一にすることができる。

圧抜き通路は、種々の構成を採ることができるが、例えば、マニホールドの両端部からダイヘッド本体の両端へ直線状に延ばすようにすることができる。このとき、圧抜き通路の径は、マニホールドの径の１／２以下であることが好ましい。こうすることで、圧抜き通路から液状剤が漏れるのを防止することができる。また、マニホールドの両端部の断面の上部に、圧抜き通路を連結すると、液状剤の漏れを防止することができる。

本発明に係るダイヘッドによれば、塗布対象物に対し、液状剤を均一に塗布することができる。

以下、本発明に係るダイヘッドの一実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１は本実施形態に係るダイヘッドを有する塗工装置の概略構成を示す斜視図、図２及び図３は図１のダイヘッドを分解した各部品を示す正面図及び側面図である。ここでは、所定の方向に搬送されるフィルムに、液状の触媒層用材料を塗布する場合を例として説明する。

図１に示すように、このダイヘッドは、液状の触媒層用材料を吐出するダイヘッド本体１と、その両端に設けられた圧抜き用の管部材２０とを備えている。ダイヘッド本体１は、フィルムＦの搬送方向の下流側に配置された上刃１１、この上刃１１に対向し上流側に配置された下刃１２、及びこれら上刃１１及び下刃１２の両側に取り付けられる一対の側板１３を備えている。

図２は、上刃の正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。なお、上刃１１と下刃１２は同一構成であるので、以下では上刃１１の説明を行う。図２に示すように、上刃１１は、正面視矩形状で、水平方向が長手方向となるように板状に形成されている。上刃１１の一方の面には、水平方向に延びる断面半円状の水平溝１１１が形成されている。そして、この水平溝１１１から下端に亘っては、所定厚さｔだけ削られており、その厚さは、水平溝１１１から上方よりも小さくなっている。この水平溝１１１の水平方向の中央には、上方へ延びる垂直溝１１２が形成され、上刃１１の上面から外部へ開口している。この開口が触媒層用材料の注入口１１８を構成している。また、水平溝１１１が形成されているのとは反対側の面の下端部は、下方にいくにしたがって薄くなるように形成され、端部が鋭利に形成されている。

図３は、側板の正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。同図に示すように、側板１３は、板状に形成され、上刃１１と下刃１２とを当接させたときの両側面にそれぞれ取り付けられるように構成されている。したがって、正面視では、下端に角部を有する五角形状に形成されている。また、水平溝１１１の端部と対応する位置には、圧抜き用の穴１３１が形成されている。

以上のように構成された上刃１１、下刃１２、及び側板１３は、次のように組み立てられる。図４は、ダイヘッド本体の正面側及び側面側の断面図である。まず、上刃１１及び下刃１２において水平溝１１１，１２１が形成された面同士を対向させる。このとき、図４に示すように、水平溝１１１，１２１より上の部分が当接し、下の部分には隙間が形成される。この隙間が触媒層用材料の排出路１４を構成するとともに、この排出路１４の下端部の開口が吐出口１５を構成する。そして、上刃１１及び下刃１２の水平溝１１１，１２１が対向配置されることによって断面円形状のマニホールド１６が形成される。また、両垂直溝１１２，１２２が対向配置されることで、液状剤の注入路１７が形成される。続いて、当接された上刃１１及び下刃１２の両側面それぞれに側板１３を取り付ける。これにより、側板１３に形成された圧抜き用の穴１３１は、マニホールド１６と連通し、圧抜き通路１９を構成する。こうして、上刃１１、下刃１２、及び側板１３を組み立てることで、ダイヘッド本体１が完成する。

ここで、圧抜き通路１９の直径は、マニホールド１６の直径の１／２以下にすることが好ましい。こうすることで、圧抜き通路１９からの液体の漏れを防止することができる。また、図４に示すように、圧抜き通路１９は、マニホールド１６の断面において上部に連結することが好ましい。さらに、図１に示すように、圧抜き通路１９には、管部材２０が取り付けられ、これにより通路の長さが延長される。

次に、上記のように構成されたダイヘッドの使用方法について説明する。まず、図１に示すように、ダイヘッドを塗布対象となるフィルムＦ上に配置する。このとき、ダイヘッド本体１の長手方向がフィルムＦの幅方向に向くように配置する。続いて、フィルムＦを搬送しながら、注入口１８から触媒層用材料を圧入する。こうして圧入された触媒層用材料は、マニホールド１６内で幅方向に広がりながら、排出路１４を下方へと流れていき、下端の吐出口１５からフィルムＦ上へ塗布される。

以上のように、本実施形態によれば、マニホールド１６の両端に外部に連通する圧抜き通路１９が形成されている。これにより、触媒層用材料がマニホールド１６を幅方向に広がる際には、マニホールド１６内の圧力が圧抜き通路１９から外部へと逃がされるため、マニホールド１６内の圧力はほぼ均一になる。その結果、吐出口１５から吐出される触媒層用材料は、均一な厚さでフィルムＦ上に塗布される。したがって、触媒層用材料をフィルムＦ上にムラなく塗布することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、マニホールド１６の両端から圧抜き用通路１９を水平方向に形成しているが、圧抜き用通路１９は、これに限定されるものではなく、マニホールド１６の両端からダイヘッド本体の上面側、前面側、または背面側のいずれの方向へも形成することができる。また、図５に示すように、構成することもできる。図５はダイヘッド本体の断面図である。同図に示すように、吐出口１５の全体を使用せず、排出路１４の両端に栓３０をして吐出幅を狭める場合、圧抜き通路１９は、マニホールド１６の両端から延びるように形成しなくてもよく、例えば、狭められた吐出幅に対応する領域の両端から圧抜き通路１６が外部へ延びるように形成してもよい。

また、ダイヘッド本体の構成として、上記実施形態は、上刃と下刃とを同一の構成にしているが、次のようにすることもできる。すなわち、上刃、下刃のいずれか一方にのみ水平溝を設け、これをマニホールドとしてもよい。また、注入路も、上刃又は下刃のいずれか一方の溝によって構成することもできるし、ダイヘッド本体の上面のみならず、前面又は背面のいずれかから外部に連通するように構成することができる。さらに、注入路の位置も特には限定されないが、触媒層用材料の厚みのムラを確実になくすには、圧抜き通路の間、特に、中間に配置されることが好ましい。

また、上記した例では、フィルムに触媒層用材料を塗布する場合を挙げているが、これに限定されるものではなく、本発明は、塗布対象物に液状剤を塗布するダイヘッド全般に適用することができる。このときの液状材は特には限定されない。

以下、本発明の実施例について説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例）
実施例として、以下のダイヘッド本体、液状の導電性材料、及びフィルムを用いた。ここで用いられる導電性材料は、触媒層用材料を擬似的に模したものである。
ダイヘッド
図１〜図４に示すようなダイヘッドを用いた。吐出口の長さは１２０ｍｍ，吐出口の幅は０．２ｍｍである。
フィルム
幅１２０ｍｍ，厚さ２５μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム(東レ(株)製)を用いた
導電性材料
カーボンブラック１重量部（ライオン社製「ケッチェンブラック」） 、ポリビニルピロリドン樹脂（三菱化学製）０．５重量部、及びイソプロピルアルコール１２．５重量部を混合して作製した。粘度はせん断速度10[1/s]の時にせん断粘度0.1〜100[P]であった。また、この流体は、カルーモデルにあてはめた時、無限大粘度0.01〜0.1、ｎ値0.1〜0.5、λ100〜200であった。

そして、フィルムを１ｍ／分で搬送しつつ、ダイヘッドで導電性材料を塗工した。このとき、導電性材料は乾燥時に２０．０ｇ／ｍ^２となるように塗布した。そして、ダイヘッドの幅方向端部から約１５Ｐａの圧力で空気を吐出した。導電性材料が塗布された後のフィルムは、１００℃の乾燥炉で１０分間乾燥した。

（比較例）
上記ダイヘッドにおいて、圧抜き通路を塞いで使用した。また、フィルム、導電性材料も同様のものを用い、塗工方法も同じである。

実施例及び比較例でそれぞれ作製されたフィルムの厚さを、幅方向に端部から５ｍｍおきに２３点で測定した。個々での測定では、フィルムと導電性材料との合計厚さを測定している。結果は、以下の通りである。

実施例では、フィルムの幅方向に導電性材料が均一な厚さで塗布されているのが分かる。一方、比較例では、フィルムの幅方向中央の厚さが厚く、端部にいくほど薄くなっていることが分かる。この点について、実施例では、マニホールドの両端部に圧抜き通路が形成されているため、マニホールド内の圧力が均一になっており、これによって導電性材料に作用する圧力が排出路のいずれの位置でも均一になり塗布厚さが均一になっていると考えられる。

本発明に係るダイヘッドを有する塗工装置の一実施形態の概略構成を示す側面図である。 図１のダイヘッドを構成する上刃の正面図及び側面図である。 図１のダイヘッドを構成する側板の正面図及び側面図である。 図１のダイヘッドの断面図である。 図１のダイヘッドの他の例の断面図である。

符号の説明

１ ダイヘッド本体
１５ 吐出口
１６ マニホールド
１８ 注入口
１９ 圧抜き通路

Claims (3)

1. 液状剤を塗布するために用いられるダイヘッドであって、
   液状剤の注入口、及び直線状に延び、注入された液状剤を吐出する吐出口を有するダイヘッド本体を備え、
   前記ダイヘッド本体は、前記注入口と吐出口とを連通させ、前記吐出口と同方向に延びるマニホールドを備えており、
   前記マニホールドにおいて、前記吐出口からの液状剤の吐出幅と対応する領域の両端近傍には、前記ダイヘッド本体の外部と連通する圧抜き通路がそれぞれ形成されている、ダイヘッド。
2. 前記注入口は、前記マニホールドの長さの中央付近と連通している、請求項１に記載のダイヘッド。
3. 前記圧抜き通路は、前記マニホールドの両端部から前記ダイヘッド本体の両端へ直線状に延びており、
   当該圧抜き通路の径は、前記マニホールドの径の１／２以下である、請求項１または２に記載のダイヘッド。

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