JP2010247039A - 塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】塗布量コントロールを効率よく制御でき、固形分濃度１質量％以下程度の低粘度の塗液であってもウェブ上に塗布できる塗液の塗布方法を提供すること。
【解決手段】本発明の第１の塗布方法は、ウェブの表面に塗液を塗布する方法であって、バックアップロールに支持させたウェブを連続走行させて塗液を引き伸ばし、ウェブの進行速度により塗液の塗布膜厚みを調節して塗液を塗布することを特徴とする。また、本発明の第２の塗布方法は、バックアップロールに支持されて連続走行するウェブの表面に、２つのダイブロックを有するダイコータを用いて塗液を塗布する方法であって、ダイコータのウェブの進行方向に対して上流側のダイブロックの刃先を下流側のダイブロックの刃先よりもウェブの表面に近接させて塗液を塗布することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ウェブの表面に塗液を塗布する方法に関し、特には、バックアップロールに支持されて連続走行するウェブの表面に塗液を塗布する方法、さらには２つのダイブロックを有するダイコータを用いてウェブの表面に塗液を塗布する方法に関する。

現在、ダイコータでの塗工方式は、バックアップロールに対して、上方、下方、側方、又は、斜め上方、下方若しくは側方からスロットダイの先端を垂直に配置して塗工を行うのが主流である。この中で、ダイコータをバックアップロールの側方に配置して塗工する方式では、ウェブスピードが遅い場合、ダイコータとウェブ間の距離が離れすぎている場合、塗液の粘度が低い場合に、塗液が下方に垂れてしまい、所定の厚みで塗液を塗布することが困難であった。側方以外に配置する場合についても、スペース上の問題や塗液供給の制御が困難であること、塗工精度の悪化などの問題がある。他方、コンマコータ、グラビアコータ等の開放系のコータを用いる他の塗工方式でも、塗工精度の悪化や設置スペース、塗液の製膜性などの問題を有していた。

塗布膜厚のムラを低減する試みは従来よりなされている。例えば、下記特許文献１では、スロットダイを用いる塗布方法において、スロットダイの先端部である先端リップのうちのウェブの進行方向側（下流側）の先端リップを上流側の先端リップよりもウェブ側に近接させることが提案されている。また、下記特許文献２では、スロットダイの下流側ブロックが上流側ブロックより前にでるようにブロック同士を締結することにより、スロットの塗布液の吐出口をなす２つの先端リップに段差を設け、下流側ブロックの先端リップの方をウェブ表面に近接させて塗工する方法が提案されている。

特開２００３−２１１０５２公報 特開２００３−２７５６５２公報

しかしながら、本発明者らが上記先行技術文献に記載のダイコータを用いてバックアップロールの側方からの塗工を検討したところ、固形分濃度１質量％以下といった低粘度の塗液を塗布しようとすると塗液がウェブに乗り切らず、下方へ塗液が垂れてしまうという問題が発生した。また、ダイコータをバックアップロールの下方に配置する方法では、塗工外観が不良になってしまうという問題が発生した。

一方、コンマコータ、グラビアコータ等の開放系のコータを用いた場合には、塗布量のコントロールが不安定であるため、所定の塗布膜厚を精度よく保つことが困難であった。

そこで、本発明の目的は、塗布量コントロールを効率よく制御でき、固形分濃度１質量％以下程度の低粘度の塗液であってもウェブ上に塗布できる塗液の塗布方法を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明者らは鋭意検討した結果、（１）ウェブの進行速度を調整することによって塗液を引き伸ばし所望の塗布膜厚みで塗液を塗布すること、（２）ダイコータの上流側ダイブロックの刃先を下流側ダイブロックの刃先よりウェブに近接させて塗液を塗布すること、又は（３）ダイコータの２つのダイブロックのウェブの進行方向に対して上流側先端と下流側先端とを結んだ線と、塗布面であるウェブ表面とが特定の角度をなすように２つのダイブロックを配置して塗液を塗布すること、のいずれかによって、上記本発明の目的を達成できることを見出し、これらに基づいて本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の第１の塗布方法は、ウェブの表面に塗液を塗布する方法であって、バックアップロールに支持させたウェブを連続走行させて塗液を引き伸ばし、ウェブの進行速度により塗液の塗布膜厚みを調節して塗液を塗布することを特徴とする。

本発明の第２の塗布方法は、バックアップロールに支持されて連続走行するウェブの表面に、２つのダイブロックを有するダイコータを用いて塗液を塗布する方法であって、ダイコータのウェブの進行方向に対して上流側のダイブロックの刃先を下流側のダイブロックの刃先よりもウェブの表面に近接させて塗液を塗布することを特徴とする。

本発明の第２の塗布方法において、ウェブの表面に対して、上流側のダイブロックの刃先が下流側のダイブロックの刃先よりも３５０〜５００μｍ近接していることが好ましい。

また、上流側のダイブロックの刃先とウェブの表面との間隔が１０〜５００μｍであることが好ましい。

本発明の第３の塗布方法は、バックアップロールに支持されて連続走行するウェブの表面に、２つのダイブロックを有するダイコータを用いて塗液を塗布する方法であって、２つのダイブロックをバックアップロールの回転軸に直交する面で切断したときに、ウェブの進行方向に対して上流側のダイブロックの刃先と下流側のダイブロックの刃先とを結んだ線と、バックアップロールの回転軸中心と上流側のダイブロックの刃先とを結ぶ線に直交し、上流側のダイブロックの刃先を通る線と、のなす角度が、１°〜５°となるように２つのダイブロックを配置して塗液を塗布することを特徴とする。

本発明の第２及び第３の塗布方法においては、バックアップロールの側方からウェブの表面に塗液を塗布することができる。

本発明の第３の塗布方法においては、バックアップロールの下方からウェブの表面に塗液を塗布することができる。

本発明の第２及び第３の塗布方法において、ダイコータは、２つのダイブロック同士がボルトにより固定されている構造を有することが好ましい。

本発明の第１、第２及び第３の塗布方法において、塗液は、表面張力が１５〜４０ｍＮ／ｍであり、粘度が１〜２０ｍＰａ・ｓであるものを用いることができる。

本発明の塗布方法によれば、塗液の液垂れがなく、スジ混入などの外観悪化が防止でき、塗液の吐出量を効率よく制御でき、所望の塗布量の塗液をウェブに塗布することが可能となる。また、本発明の塗布法方によれば、ダイコータを使用して低粘度の塗液を塗布することが可能であり、この場合においても塗布面の幅方向及び流れ方向の塗布膜厚の精度を向上させることができる。

本発明の塗布方法の一実施形態を説明するための図であり、ダイコータを用いてバックアップロールに対して側面側から塗液を塗布する場合を示す模式断面図である。 本発明の塗布方法の一実施形態を説明するための図であり、ダイコータを用いてバックアップロールに対して側面側から塗液を塗布する場合を上方から見た上面図である。 本発明の塗布方法の他の実施形態を説明するための図であり、ダイコータを用いてバックアップロールに対して下方から塗液を塗布する場合を示す模式断面図である。

本発明について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の塗布方法の一実施形態を説明するための図であり、ダイコータを用いてバックアップロールに対して側面側から塗液を塗布する場合を示す模式断面図である。図１に示す方法では、バックアップロール１に支持されて連続走行するウェブ２に対して、ダイコータ１２のスロットダイ５から塗液を吐出させて塗布することにより、ウェブ２の表面Ｓ上に塗布膜３を形成する。

本実施形態においては、塗液の吐出量に対してウェブの進行速度を調節することで所望の塗布膜厚を得ることができる。つまり、ウェブの進行速度を上げると、塗液がウェブの流れ方向（進行方向）に伸びた状態（引き伸ばされた状態）となり、塗布膜厚を薄くすることができる。

ウェブの進行速度は速くすれば速くするほど、理論上薄塗りが可能である。しかし、速度が速すぎると、ウェブに塗液が乗り切らず一部が弾いたような外観不良などが起こることがある。そのため、薄塗りと外観の両方を達成できる観点から、ウェブの進行速度は２〜１５ｍ／ｍｉｎとすることが好ましい。

図１に示すダイコータ１２は、スロットダイ５を構成する２つのダイブロックである下流側ダイブロック７及び上流側ダイブロック８と、これらの間に挟み込まれた５０〜５００μｍ程度の厚みの任意のシム９とを備えている。本明細書において上流側及び下流側とは、ウェブの進行方向に対する上流側及び下流側を意味する。

ダイコータ１２は、上流側ダイブロック８がシム９を介して下流側ダイブロック７にダイブロック固定用ボルト１３で固定された構造を有している。ダイブロック固定用ボルト１３は、六角レンチのような工具を用いて増し締め可能な構造のものを採用することが好ましい。ボルトは、２０Ｎ・ｍ程度で固定することが好ましい。なお、ダイコータ１２は、固定用専用治具（図示せず）に固定されている。固定用専用治具への固定もボルトを用いることができる。

ダイコータ１２では、上流側ダイブロック８の刃先４ａが、下流側ダイブロック７の刃先４ｂよりもウェブ２の表面Ｓに近接するように配されている。本実施形態においては、上流側ダイブロックの刃先が下流側のダイブロックの刃先よりも好ましくは３５０〜５００μｍウェブ２の表面Ｓに近接するように、より好ましくは４００〜５００μｍ近接するように上流側ダイブロックの刃先を突出させた形での段差が設けられる。

下流側ダイブロックの刃先に対する上流側ダイブロックの刃先のウェブへの近接距離を３５０μｍ以上とすることで塗液が下方へ垂れることを有効に防止でき、５００μｍ以下とすることで塗工幅の制御が容易となる。

また、本実施形態においては、上記のようにセッティングしたダイコータを、バックアップロール１に対して側面方向から設置して、バックアップロール１及びウェブ２との接線方向に対して上流側ダイブロック８の刃先４ａの平坦部分を平行に設置し、上流側ダイブロック８の刃先４ａの平坦部分の延長上の直線Ｌ１と、上流側ダイブロック８の刃先４ａの下流側先端部と下流側ダイブロック７の刃先４ｂの下流側先端部とを結んだ直線Ｌ２とが、好ましくは１〜５°、より好ましくは２〜４°、さらに好ましくは３°となるよう設置する。この角度を１°以上とすることで塗工外観を良好にすることができ、５°以下とすることで塗工幅の制御が容易となる。

図１の断面図を参照して更に説明をすると、スロットダイを構成する２つのダイブロックをバックアップロール１の回転軸に直交する面で切断したときに、ウェブ２の進行方向（図中の矢印）に対して上流側ダイブロック８の刃先４ａと下流側ダイブロック７の刃先４ｂとを結んだ線Ｌ２と、バックアップロール１の回転軸中心と上流側ダイブロック８の刃先４ａとを結ぶ線に直交し、上流側ダイブロック８の刃先４ａを通る線Ｌ１と、のなす角度αが、好ましくは１〜５°、より好ましく２〜４°、さらにより好ましくは３°となるように２つのダイブロック（上流側ダイブロック８及び下流側ダイブロック７）を配置して塗液の塗布が行われる。ここで、上流側ダイブロック８の刃先４ａ及び下流側ダイブロック７の刃先４ｂが平坦部分を有する場合、線Ｌ２は、上流側ダイブロック８の刃先４ａの下流側先端部４０ａと下流側ダイブロック７の刃先４ｂの下流側先端部４０ｂとを結んだ線であり、線Ｌ１は、バックアップロール１の回転軸中心と上流側ダイブロック８の刃先４ａの下流側先端部４０ａとを結ぶ線に直交し、上流側ダイブロック８の刃先４ａの下流側先端部４０ａを通る線である。

上流側ダイブロック８の刃先４ａの平坦部分の幅は、塗工面に気泡が発生することを防止する目的及び塗液の保持性の点で、０．５〜３．５ｍｍが好ましい。下流側ダイブロック７の刃先４ｂの幅は、塗工面に気泡が発生することを防止する目的及び塗液の保持性の点で、０．５〜３．５ｍｍが好ましい。

本実施形態において、上流側ダイブロック８の刃先４ａとウェブ２の表面Ｓとの距離は、１０〜５００μｍとすることが好ましく、５０〜１５０μｍとすることがより好ましい。係る距離を１０μｍ以上とすることで刃先とウェブ間に異物が挟まることを防止でき、５００μｍ以下とすることで塗工外観を維持することができる。

本発明で用いられるスロットダイ５としては、下流側ダイブロック７は内側にはマニホールドと呼ばれる溝がないものを採用し、上流側ダイブロック８にのみマニホールド６が存在するものを採用することが好ましい。塗液は、スロットダイの塗液が吐出する側とは反対側からマニホールド６に供給される。塗布幅に均等に行き渡るよう、直線、楕円、ハンガー型などのマニホールド６を設けることが好ましい。

図２は、本実施形態に係るダイコータを用いてバックアップロールに対して側面側から塗液を塗布する場合を上方から見た上面図である。図２に示されるように、ダイコータ１２はバックアップロール１に対して幅方向で平行に配置し、上流側及び下流側ダイブロックの両方の刃先、マニホールド６の塗液吐出側の全てについても平行となるように配置することが好ましい。

ウェブ２に塗布する塗液は、幅方向でマニホールド６の中心に位置する塗液供給口１１から供給し、空気の混入により塗工外観が悪化するのを防止するために左右またはそのどちらかに液抜きを取付けることが好ましい。その場合の液抜きとしては、上流側ダイブロックの下側もしくは塗液供給口１１と同じ方向から抜けるようにすることが好ましい。

図１及び図２で示すようにダイコータ１２を設置する際、ダイコータの水平については、刃先の左右でバックアップロールに近接する高さが異ならないよう専用の架台を用いてバックアップロールの左右の円心を結んだ直線と、スロットダイが平行となるように配置することが好ましい。

本実施形態では、ダイコート１２をバックアップロール１の側面側に配置し、バックアップロール１に対して側方から塗液を塗布している。本実施形態においては、重力が作用する方向と、ダイブロック７及び８のあわせ面の法線とがなす角の小さいほうの角度が０〜１０°の範囲となるようにスロットダイ５を配置することができる。

図３は、本発明の塗布方法の他の実施形態を説明するための図であり、ダイコータを用いてバックアップロールに対して下方から塗液を塗布する場合を示す模式断面図である。図３に示す方法でも、図１で示したダイコータ１２と同様の形態のダイコータが使用される。ただし、本実施形態においては、スロットダイの組付けが上述した図１の場合と異なる。図３に示すダイコート１２が有するスロットダイ５は、５０〜５００μｍ程度の厚みの任意のシム９を、下流側ダイブロック７と上流側ダイブロック８の２つのブロックの間に挟みこみ、下流側ダイブロック７の刃先４ｂと上流側ダイブロック８の刃先４ａに段差を付けずにセッティングされる。

このようにセッティングしたダイコータを、バックアップロールに対して下面方向に設置して、ウェブの進行方向に対して上流側ダイブロック８の刃先４ａの下流側先端部と下流側ダイブロック７の刃先４ｂの下流側先端部とを結んだ線と、塗布面である前記ウェブの表面とがなす角度が、好ましくは１〜５°となるように、より好ましくは１〜５°、さらに好ましくは３°となるように、ウェブの進行方向に対してダイ刃先（刃先４ａ及び４ｂ）の平面部の角度が好ましくは１〜５°、より好ましくは２〜４°、さらに好ましくは３°傾くようにダイコータを設置する。この角度を１°以上とすることで塗工外観を良好にすることができ、５°以下とすることで塗工幅を容易に制御できる。

図３の断面図を参照して更に説明をすると、２つのダイブロックをバックアップロールの回転軸に直交する面で切断したときに、ウェブ２の進行方向（図中の矢印）に対して上流側ダイブロック８の刃先４ａと下流側ダイブロック７の刃先４ｂとを結んだ線Ｌ４と、バックアップロール１の回転軸中心と上流側ダイブロック８の刃先４ａとを結ぶ線に直交し、上流側ダイブロック８の刃先４ａを通る線Ｌ３と、のなす角度が、好ましくは１°〜５°、より好ましく２〜４°、さらにより好ましくは３°となるように２つのダイブロック（上流側ダイブロック８及び下流側ダイブロック７）を配置して塗液の塗布が行われる。ここで、上流側ダイブロック８の刃先４ａ及び下流側ダイブロック７の刃先４ｂが平坦部分を有する場合、線Ｌ４は、上流側ダイブロック８の刃先４ａの下流側先端部４０ａと下流側ダイブロック７の刃先４ｂの下流側先端部４０ｂとを結んだ線であり、線Ｌ３は、バックアップロール１の回転軸中心と上流側ダイブロック８の刃先４ａの下流側先端部４０ａとを結ぶ線に直交し、上流側ダイブロック８の刃先４ａの下流側先端部４０ａを通る線である。

上流側ダイブロック８の刃先４ａの平坦部分の幅は、塗工面に気泡が発生することを防止する目的及び塗液の保持性の点で、０．５〜３．５ｍｍが好ましい。下流側ダイブロック７の刃先４ｂの幅は、塗工面に気泡が発生することを防止する目的及び塗液の保持性の点で、０．５〜３．５ｍｍが好ましい。

本実施形態では、ダイコート１２をバックアップロール１の下方に配置し、バックアップロール１に対して下方から塗液を塗布している。本実施形態においては、重力が作用する方向と、ダイブロック７及び８のあわせ面の法線とがなす角の小さいほうの角度が８５〜９０°の範囲となるようにスロットダイ５を配置することができる。

本発明の塗液の塗布方法によれば、低粘度の塗液でも液垂れや外観悪化なく所望の塗布量の塗液を塗布することができる。この場合に用いられる塗液としては、表面張力が１５〜４０ｍＮ／ｍ、粘度が１〜２０ｍＰａ・ｓである塗液が適している。本発明の塗布方法によれば、このような塗液を、ダイコータを使用して液垂れや外観悪化などの課題をクリアーして塗布することが可能である。

（実施例１）
＜塗液の準備＞
平均粒径１０μｍの金属粒子１質量％、非イオン系界面活性剤０．０５質量％、及びプロピレングリコールモノメチルエーテル（以下、ＰＧＭＥと略す）８．９５質量％含有する水溶液を用意した。次に、この水溶液を、水とＰＧＭＥの混合液（質量比９０／１０）を用いて、３３．３質量％に希釈した後、減圧脱泡機を用いて−０．１〜−０．２ＭＰａで減圧脱泡することにより内部のエアーを除去して塗液とした。この塗液の固形分濃度は０．３３３質量％、表面張力は２０ｍＮ／ｍ、粘度は１５ｍＰａ・ｓであった。ここで、塗液の固形分濃度とは、塗液中の金属粒子の含有量をいう。また、表面張力は、デュヌイ(Ｄｕ Ｎｏｕｙ)表面張力計を用いて、室温２０℃、湿度５０％の条件下で測定した値であり、粘度は、Ｂ型粘度計を用いて測定した値である。

＜塗液の塗布＞
図１に示すものと同様の構成を有する塗布装置Ａと、図３に示すものと同様の構成を有する塗布装置Ｂとをそれぞれ用意した。

塗布装置Ａにおいては、図１で示される、ウェブ２の表面と上流側ダイブロック８の刃先４ａ、ウェブ２の表面と下流側ダイブロックの刃先との距離がそれぞれ９０μｍ、４４０μｍとなるよう、厚み１００μｍのシムを挟んで各ダイブロックを組み付けたスロットダイを用いた。このとき、上流側ダイブロック８の刃先の平坦部分（厚み：２ｍｍ）の延長上の直線（図１におけるＬ１）と、上流側ダイブロック８の刃先４ａの下流側先端部４０ａと下流側ダイブロック７の刃先４ｂの下流側先端部４０ｂとを結んだ直線（図１におけるＬ２）とがなす角度は３°であった。なお、下流側ダイブロック７の刃先は、厚み２ｍｍの平坦部を有している。

塗布装置Ｂにおいては、図３で示される、上流側ダイブロック８の刃先４ａと下流側ダイブロック７の刃先４ｂとに段差を設けず、厚み１００μｍのシムを挟んで各ダイブロックを組み付けたスロットダイを用いた。このとき、ウェブの進行方向に対して上流側ダイブロック８の刃先４ａの下流側先端部４０ａと下流側ダイブロック７の刃先４ｂの下流側先端部４０ｂとを結んだ線と、バックアップロール１の回転軸中心と上流側ダイブロック８の刃先４ａの下流側先端部４０ａとを結ぶ線に直交し、上流側ダイブロック８の刃先４ａの下流側先端部４０ａを通る線とがなす角度が３°となるように、ダイコータを傾けて設置した。なお、上流側ダイブロック８の刃先及び下流側ダイブロック７の刃先は、それぞれ厚み２ｍｍ及び２ｍｍの平坦部を有している。

次に、塗液をサーバタンクから送液用のポンプを介してそれぞれのダイコータへ送り込み、ウェブの進行速度３．８ｍ/ｍｉｎ．、塗布量４４ｍＬ/ｍｉｎ．で塗布を行い、ウェブ上に１０μｍ厚、５００ｍｍ幅の塗布膜を形成した。

いずれの場合にも、塗液の液垂れやスジ混入などの外観悪化がなく、低粘度の塗液を用いて、１０μｍ厚という薄い塗布膜を幅方向及び流れ方向ともに精度よい塗布膜厚で形成できた。

１…バックアップロール、２…ウェブ、３…塗布膜、４ａ，４ｂ…刃先、５…スロットダイ、６…マニホールド、７…下流側ダイブロック、８…上流側ダイブロック、９…シム、１０…塗液、１１…塗液供給口、１２…ダイコータ、１３…ダイブロック固定用ボルト。

Claims (9)

1. ウェブの表面に塗液を塗布する方法であって、
   バックアップロールに支持させた前記ウェブを連続走行させて前記塗液を引き伸ばし、前記ウェブの進行速度により前記塗液の塗布膜厚みを調節して前記塗液を塗布することを特徴とする塗布方法。
2. バックアップロールに支持されて連続走行するウェブの表面に、２つのダイブロックを有するダイコータを用いて塗液を塗布する方法であって、
   前記ダイコータの前記ウェブの進行方向に対して上流側のダイブロックの刃先を下流側のダイブロックの刃先よりも前記ウェブの表面に近接させて前記塗液を塗布することを特徴とする塗布方法。
3. 前記ウェブの表面に対して、前記上流側のダイブロックの刃先が前記下流側のダイブロックの刃先よりも３５０〜５００μｍ近接していることを特徴とする請求項２に記載の塗布方法。
4. 前記上流側のダイブロックの刃先と前記ウェブの表面との間隔が１０〜５００μｍであることを特徴とする請求項２又は３に記載の塗布方法。
5. バックアップロールに支持されて連続走行するウェブの表面に、２つのダイブロックを有するダイコータを用いて塗液を塗布する方法であって、
   前記２つのダイブロックを前記バックアップロールの回転軸に直交する面で切断したときに、前記ウェブの進行方向に対して上流側のダイブロックの刃先と下流側のダイブロックの刃先とを結んだ線と、前記バックアップロールの回転軸中心と前記上流側のダイブロックの刃先とを結ぶ線に直交し、前記上流側のダイブロックの刃先を通る線と、のなす角度が、１°〜５°となるように前記２つのダイブロックを配置して前記塗液を塗布することを特徴とする塗布方法。
6. 前記バックアップロールの側方から前記ウェブの表面に前記塗液を塗布することを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の塗布方法。
7. 前記バックアップロールの下方から前記ウェブの表面に前記塗液を塗布することを特徴とする請求項５に記載の塗布方法。
8. 前記ダイコータは、前記２つのダイブロック同士がボルトにより固定されている構造を有することを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載の塗布方法。
9. 前記塗液は、表面張力が１５〜４０ｍＮ／ｍであり、粘度が１〜２０ｍＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の塗布方法。

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