JP2009226287A - 塗布装置及び分散系塗布液の塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フィラーや顔料、マイクロカプセルなどが分散した分散系塗布液を、基材上に均一塗布する簡便な塗布装置およびそれを用いた塗布方法を提供する。
【解決手段】基材を所定の速度で搬送する塗布ロールの周面に密着保持された前記基材に、スリット状開口部より分散系塗布液を吐出または流出させて塗布する塗布装置において、前記分散系塗布液の吐出口付近の塗布液内に、攪拌機能を有する攪拌棒が前記バックアップロールと平行に両側ないし片側が回転可能な状態で固定設置され、前記攪拌棒の一部には円形状の回転伝達具があり、前記回転伝達具が前記基材を介して前記塗布ロールの回転動力を受けて、前記攪拌棒が回転し、前記分散系塗布液を攪拌することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィラーや顔料、マイクロカプセルなどが均一分散していることが望ましい分散系塗布液を、基材上に均一塗布する簡便な塗布装置およびそれを用いた塗布方法に関するものである。

液晶表示ディスプレイや光学フィルター製造用のプラスチックシートなどの基材の表面に、導電膜、絶縁膜、フォトレジスト膜等の機能性膜を形成するために、塗布液中にさまざまな機能を有するフィラーや顔料、マイクロカプセルなどを分散させた分散系塗布液が多く用いられており、プラスチックフィルムなどの基材にこれらの分散系塗布液を、全面かつ均一に塗布する技術が強く求められている。

この様な均一塗布するための塗布方法及び塗布装置としては、一般に、グラビアコート、マイクログラビアコートなど種々あるが、塗布液の損失や異物混入を避け、溶剤蒸発が少ない点においては、密閉系での塗布が可能なスロットダイコーターやリップダイコーターなどが有用である。また、厚膜塗布や高粘度な塗布液の塗布としてはコンマコーターが有用である。

前述したダイコーターやコンマコーターは、何れも塗布ロール（バックアップロール）に基材を密着保持させ、コーターのリップ部またはドクター部と、基材との間のスリット状の吐出口から塗布液を基材上に排出する方法である。

しかしながら、分散系塗布液に分散している分散物が、吐出口付近の塗布液内で不均一な分散濃度になる現象が多く発生する。この様な場合、塗布物の面内において分散体の分布の不均一化が発生して、塗布面の厚さムラなどの結果につながる。

この様な不均一な分散状態が発現する原因には、分散系塗布液の選定材料が不適切であること、塗布液の分散が不十分であること、基材の厚さが不均一であるために吐出口と基材の隙間が一定でないこと、分散体が吐出口よりも大きく詰まってしまうことなどが挙げられる。何れにおいても、吐出口あるいはその近傍で、基材の幅方向に対して不規則な分散液の流動が生じ、その結果、塗布面の分散体の分布の不均一化、塗布面の厚さムラなどの欠陥につながる。特に、時間とともにこれらの欠陥が多くなる、又は大きくなることが多く、これまでの対処方法としては、塗布を一旦中断し、吐出口付近を清掃する以外に方法は無かった。

この様な分散不良に対して、例えば特許文献１には、ダイコーターを用いて高粘度分散系の液を支持体上に塗布する塗布方法において、ダイコーターのスロット出口近傍に液をためるポケットを設けて、そのポケット内でバーを回転させ液を流動させるようにして塗布する方法が開示されている。
特開２０００−８４４５９号公報

しかしながら、上述したバーを回転させる方法では、分散液を構成する液体成分の粘性に依存するため、分散している粒子の攪拌効果は不十分で使用できる塗布液が限定される。仮にモーターなどの動力を用いて回転させると、塗布液の液溜または吐出口を隔てる壁外から回転軸を挿入して攪拌棒（バー）を回転する必要がある。この様なモーター等の動力源を用いると、複雑な装置となり実用性に欠ける。更に、壁外から回転軸を挿入する部分の密閉性が求められる。つまり、回転軸の挿入部から塗布液が漏れることや、ダイ内部の塗布液の圧力が不安定になることが発生する問題がある。

本発明は、上記の課題を解決し、フィラーや顔料、マイクロカプセルなどが分散した分散系塗布液を、基材上に均一塗布する簡便な塗布装置およびそれを用いた塗布方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る発明は、基材を所定の速度で搬送する塗布ロールの周面に密着保持された前記基材に、スリット状開口部より分散系塗布液を吐出または流出させて塗布する塗布装置において、前記分散系塗布液の吐出口付近の塗布液内に、攪拌機能を有する攪拌棒が前記塗布ロールと平行に両側ないし片側が回転可能な状態で固定設置され、前記攪拌棒の一部には円形状の回転伝達具があり、前記回転伝達具が前記基材を介して前記塗布ロールの回転動力を受けて、前記攪拌棒が回転し、前記分散系塗布液を攪拌することを特徴とする塗布装置である。

また、本発明の請求項２に係る発明は、前記回転伝達具および前記攪拌棒が、外部と塗布液の液溜かまたは吐出口とを隔てる壁内に設置されていることを特徴とする、請求項１に記載する塗布装置である。

また、本発明の請求項３に係る発明は、前記回転伝達具の径を変更することで攪拌棒の回転速度を変動させることを特徴とする請求項１または２に記載する塗布装置である。

また、本発明の請求項４に係る発明は、第２の回転伝達具が前記基材を介して前記塗布ロールの回転動力を受けて、前記第２の回転伝達具に接する位置に設置された前記回転伝達具が回転することで、前記攪拌棒が回転し、前記分散系塗布液を攪拌することを特徴とする請求項１または２に記載する塗布装置である。

次に、本発明の請求項５に係る発明は、請求項１〜４いずれか1項に記載する塗布装置を用いて、基材を所定の速度で搬送する塗布ロールの周面に密着保持された前記基材に、スリット状開口部より分散系塗布液を吐出または流出させて塗布することを特徴とする分散系塗布液の塗布方法である。

本発明によれば、液溜の外部からモーターなどの動力を伝達することなく、回転速度の変更が可能な、簡便な攪拌治具を内蔵した塗布装置を提供することができ、この塗布装置を用いることで、分散系塗布液を塗布直前まで攪拌し流動させることで、フィラーや顔料、マイクロカプセルなどが分散した分散系塗布液を、基材上に均一塗布することが可能となる。

本発明の塗布装置を、一実施形態に基づいて、図１〜９を用いて説明する。

図１は、本発明の一実施形態の塗布装置の基本的な攪拌方法を説明する模式図である。塗布ロール２に基材１を密着させ、塗布ロール２の回転と連動した速度で基材１も搬送される。その際、基材１の両側端部に、攪拌棒１１の一部に設置した円形状の回転伝達具１０を接触させ、塗布ロール２と連動した回転を得ることができる。そして、両側の２つの回転伝達具１０が攪拌棒１１で連結されていることで、この攪拌棒１１も塗布ロール２と
連動した回転を得ることができる。

ここで、塗布液の攪拌に必要な治具である回転伝達具１０および攪拌棒１１は、図１の点線で示した基材の手前側の塗布液の液溜または吐出口を隔てる壁５の内側に設置されていることが重要である。

また、回転伝達具１０は両側端部に２個を設置することが塗布の有効面積を確保することで好ましいが、３個以上の回転伝達具を設置することもできる。更には、攪拌棒の両側ないし片側が回転可能な状態で固定されていれば、１個の回転伝達具でも攪拌棒に回転を伝達することができる。

これに対し、図２は従来の実施形態である外部動力によって、攪拌棒を回転させる装置の模式図である。図１との相違は、攪拌棒１１を回転させるための駆動が、塗布液の液溜または吐出口を隔てる壁５の外部に設置されている点である。この形態を実施するためには、攪拌棒（バー）を壁５の外部から挿入する必要があり、その挿入部分には高い精度の密閉性が要求される。その密閉性が不足すると、回転軸の挿入部からの塗布液の漏れや、ダイ内部の塗布液の圧力の不安定性につながる。

図３は本発明で用いられる攪拌棒のひとつの例を説明する模式図であり、図４は他の例の模式図である。分散系塗布液に分散している分散体は、用途によりさまざま形状や大きさ、分散濃度が用いられる。また、塗布装置により塗布液の吐出口の大きさも異なる。従って、その分散系塗布液に最適な攪拌を実施できる形状を選定することができる。

図５は、コンマコーターに回転伝達具１０を設置した場合の模式図である。回転伝達具１０および攪拌棒１１は、塗布液の液溜の中に沈めた状態で設置する。更に、回転伝達具１０が基材１に接触した状態で設置する。これにより、塗布ロール２の回転動力が、基材１を介して回転伝達具１０に伝わり、更に図示していない攪拌棒が回転する。攪拌棒には、例えば図３や図４に示す様な攪拌羽１３があり、これにより、液溜内の塗布液が攪拌され、長時間の塗布でも均一な塗布面を得ることができる。

図６はスロットダイの模式図であり、塗布ヘッド部分５を拡大した模式図が図７である。回転伝達具１０および攪拌棒１１は、塗布液の中に設置された状態であり、回転伝達具１０が基材１に接触した状態で設置する。これにより、図５で説明したコンマコーターの場合と同様に、塗布ロール２の回転動力が、基材１を介して回転伝達具１０に伝わり、更に攪拌棒１１が回転する。その結果、モーター駆動等の動力を用いることなく塗布液が攪拌され、長時間の塗布でも均一な塗布面を得ることができる。

図８は図７の場合よりも回転伝達具１０の径が小さくなった場合の模式図である。径を小さくすることで、攪拌棒１１の回転速度を上げることができる。また逆に、径を大きくすることで、攪拌棒１１の回転速度を下げることも可能である。

図９は、第２の回転伝達具１２を、前述の回転伝達具１１と基材１の双方に接する位置に設置した場合の模式図である。その様な形態により、攪拌棒と基材または吐出口との距離を調整することができる。また、第２の回転伝達具の径を変更することで、上述の図８で説明した効果と同様に攪拌棒１１の回転速度を変えることができる。

以下に、本発明の塗布装置を用いた分散系塗布液の塗布方法の具体的な実施例について説明する。基材としては１００μｍ厚、３５０ｍｍ幅のポリエチレンテレフタレートフィルム、塗布液としては粘度１５００ｍＰａ・ｓでマイクロカプセル分散系塗布液Ａ、およ
び粘度２５０ｍＰａ・ｓでシリコン系の無機フィラーを含有した分散系塗布液Bを用いた。

＜実施例１＞
図１に示す攪拌方法、図４に示す攪拌棒、図５に示すコンマコーターの塗布装置を用い、塗布液Aを塗布した。

＜実施例２＞
図１に示す攪拌方法、図４に示す攪拌棒、図６に示すスロットダイの塗布装置、図７に示す回転伝達具を用い、塗布液Ｂを塗布した。

＜実施例３＞
図１に示す攪拌方法、図４に示す攪拌棒、図６に示すスロットダイの塗布装置、図８に示す回転伝達具を用い、塗布液Ａを塗布した。

＜実施例４＞
図１に示す攪拌方法、図４に示す攪拌棒、図６に示すスロットダイの塗布装置、図９に示す回転伝達具を用い、塗布液Ｂを塗布した。

以下に、本発明の比較例について説明する。

＜比較例１＞
比較例として、図２に示す攪拌方法、図４に示す攪拌棒、図５に示すコンマコートの塗布装置を用い、塗布液Ａを塗布した。

＜比較例２＞
図２に示す攪拌方法、図４に示す攪拌棒、図６に示すスロットダイの塗布装置、図７に示す回転伝達具を用い、塗布液Ｂを塗布した。

＜比較例３＞
比較例として、図５に示すコンマコートの塗布装置を用い、攪拌棒のない従来の塗布方法を用いて、塗布液Aを塗布した。

＜比較例４＞
比較例として、図６に示すスロットダイの塗布装置を用い、攪拌棒のない従来の塗布方法を用いて、塗布液Bを塗布した。

上記実施例１〜４、比較例１〜４の評価方法として、初期と５００ｍ後の塗布面外観、５００ｍ塗布後に吐出口３箇所からサンプリングした塗布液の固形分測定（樹脂バインダーと分散成分の合計であり、希釈溶媒を乾燥蒸発させた前後の重量％）を実施した。

＜比較結果＞
結果を表１に示した。本発明の実施例１〜４においては、駆動モーターなどを用いない簡便な構造であっても、５００ｍの継続塗布での塗布面は良好であった。その状態は、従来の駆動モーターを用いた攪拌棒を有する比較例１〜２と同様のレベルであった。一方で、攪拌棒のない比較例３〜４では塗布面にスジが発生した。その原因としては、比較例の塗布液の固形分が変動していることから、分散状態が不均一になっているためと推測できる。

本発明の一実施形態の塗布装置の基本的な攪拌方法を説明する模式図。 従来の実施形態である外部動力によって、攪拌棒を回転させる装置の模式図。 本発明の一実施形態での攪拌棒の一例を説明する模式図。 本発明の一実施形態での攪拌棒の他の例を説明する模式図。 本発明の一実施形態のコンマコーターに回転伝達具を設置した場合の模式図。 本発明の一実施形態のスロットダイの模式図。 本発明の一実施形態のスロットダイの塗布ヘッド部分を拡大した模式図。 本発明の一実施形態のスロットダイの塗布ヘッド部分を拡大した他の例の模式図。 本発明の一実施形態のスロットダイの塗布ヘッド部分を拡大した別の例の模式図。

符号の説明

１・・・基材 ２・・・塗布ロール（バックアップロール） ３・・・塗布面
４・・・分散系塗布液 ５・・・塗布液の液溜または吐出口を隔てる壁
１０・・・回転伝達具 １１・・・攪拌棒 １２・・・第２の回転伝達具
１３・・・攪拌羽 ２０・・・駆動モーター

Claims (5)

1. 基材を所定の速度で搬送する塗布ロールの周面に密着保持された前記基材に、スリット状開口部より分散系塗布液を吐出または流出させて塗布する塗布装置において、
   前記分散系塗布液の吐出口付近の塗布液内に、攪拌機能を有する攪拌棒が前記塗布ロールと平行に両側ないし片側が回転可能な状態で固定設置され、前記攪拌棒の一部には円形状の回転伝達具があり、前記回転伝達具が前記基材を介して前記塗布ロールの回転動力を受けて、前記攪拌棒が回転し、前記分散系塗布液を攪拌することを特徴とする塗布装置。
2. 前記回転伝達具および前記攪拌棒が、外部と塗布液の液溜かまたは吐出口とを隔てる壁内に設置されていることを特徴とする、請求項１に記載する塗布装置。
3. 前記回転伝達具の径を変更することで攪拌棒の回転速度を変動させることを特徴とする請求項１または２に記載する塗布装置。
4. 第２の回転伝達具が前記基材を介して前記塗布ロールの回転動力を受けて、前記第２の回転伝達具に接する位置に設置された前記回転伝達具が回転することで、前記攪拌棒が回転し、前記分散系塗布液を攪拌することを特徴とする請求項１または２に記載する塗布装置。
5. 請求項１〜４いずれか1項に記載する塗布装置を用いて、基材を所定の速度で搬送する塗布ロールの周面に密着保持された前記基材に、スリット状開口部より分散系塗布液を吐出または流出させて塗布することを特徴とする分散系塗布液の塗布方法。