JP2012066172A - ダイヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】長時間の生産においても良好な膜厚安定性を得ることができるダイヘッドを提供する。
【解決手段】一対のダイヘッド半体と、前記一対のダイヘッド半体の間に挟むシム２４とを有するダイヘッドであって、シムの少なくとも塗布液に接する面のコーナー部に、メッキ処理層が形成されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、平板状の基材やウェブ状の基材に対して薄膜コーティングを行うために用いるダイヘッドに関する。

大型液晶テレビなどのエレクトロニクス分野に関するウェット式精密塗布方式は、現在はダイコート方式が主流である。ダイコート方式は、ダイヘッドから液を吐出させながら、被塗布物とダイヘッドとを相対的に移動させることにより、被塗布物をコーティングするシステムである。このダイヘッドの構造は、一対のダイヘッド半体の合わせ面にわずかな隙間（スリット）を形成して塗布液の吐出口としたものである。塗布液は、ポンプなどの送液装置を用いてダイヘッドに送り込まれ、この送液装置による塗布液の送り込み量を精密に調節することで、ダイヘッドの吐出口からは、所望の厚さの塗布膜が吐出され、ダイヘッドの吐出口に対して相対移動する被塗布物に面形成されて転移される。一対のダイヘッド半体の合わせ面に隙間を形成する方法の一つとして、例えば、特許文献１に提案されているような一対のダイヘッド半体の間に薄いシムを挟み込んで、そのシムの厚さに対応する隙間を形成する方法が知られている。

このシムの形状は多様であり、例えば、吐出口を囲うコの字型のものや、吐出口の塗布液の流れ方向に複数の溝を形成する櫛型のものなどが知られている。このようなシムを製造する場合、所望の厚みの板を所望の形に模る方法として、打ち抜き法もしくはエッチング法が一般に用いられる。これらのうち、打ち抜き法は、比較的大きなバリが発生しやすく、このバリが精密隙間形成のバラツキ（それによる膜厚のバラツキ）を助長させる致命的なものとなりうるため、精密塗布を行うダイヘッドのシムの製造方法としては好ましくない。これに対し、エッチング法は、バリが非常に細かであるため、精密塗布用のダイヘッドのシム製造に採用されている。

特開２００７−３１３４１７号公報

しかしながら、より一層精密な薄膜塗布を行うダイヘッドでは、従来の精密塗布用のシムを用いても、なお、膜厚の経時安定性が十分ではなく、スジ不良や膜厚変化を引き起こす場合がある。これは、エッチング法による非常に細かなバリであっても、非生産時にダイヘッドが放置されたり、生産が長時間に及んだりすると、塗布液の顔料成分などの凝集異物がバリに付着するためであると考えられる。特に、シムの端部（コーナー部）における異物の付着が多くなる傾向にあり、吐出膜の両端部は特に膜厚の経時変化を起こしやすい。このような問題に対し、シム表面のバリを手研磨により取り除く方法が考えられるが、シムのエッチング部断面全てを手研磨するには、手作業の負担が非常に大きく、シム単価が高価格となってしまう。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、長時間の生産においても良好な膜厚安定性を得ることができるダイヘッドを提供することを主たる課題とする。

上記課題を解決するための本発明は、一対のダイヘッド半体と、前記一対のダイヘッド半体の間に挟むシムとを有するダイヘッドであって、前記シムの少なくとも塗布液に接する面のコーナー部に、メッキ処理層が形成されていることを特徴とする。

また、前記メッキ処理層が、ニッケルメッキ処理層であってもよい。また、前記メッキ処理層は、フッ素樹脂を含有していてもよい。また、前記メッキ処理層は、無電解ニッケルメッキ処理によるものであってもよい。

本発明によれば、シムの少なくとも塗布液に接する面のコーナー部にメッキ処理層が形成されているので、エッチングによるバリを緩和することができ、バリ部分に塗布液の顔料成分等の凝集異物が付着するのを抑制することができる。そのため、長時間の生産においても良好な膜厚安定性を得ることができる。

また、本発明の一態様によれば、メッキ処理層がフッ素樹脂を含有する構成により、シムに十分な硬度と高い撥水性を同時に付与することができ、その高い撥水性により凝集異物の付着を抑制する効果をさらに高めることができるので、より一層良好な膜厚安定性を得ることができる。

本発明のダイヘッドの外観を示す斜視図である。 図１のダイヘッドの一部を分解して示す部分断面斜視図である。 （Ａ）は平板、（Ｂ）はマニホールド板、（Ｃ）はシムの正面図である。 図１のダイヘッドの断面図である。 メッキ処理を施していないシムを用いて塗布を行った後の、シムのコーナー部断面図である。 無電解ニッケルメッキ処理を施したシムを用いて塗布を行った後の、シムのコーナー部断面図である。 シムの他の形状例を示す図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、フッ素樹脂の含有率を変えた無電解ニッケルメッキシムを用いて塗布を行ったときの、膜厚の変化率を示す図である。

以下に、本発明のダイヘッドについて図面を用いて具体的に説明する。

図１に示すように、本発明のダイヘッド１０は、一対のダイヘッド半体である平板１２およびマニホールド板１４と、平板１２およびマニホールド板１４の両側面を封じる側板１６，１８とを備えている。平板１２とマニホールド板１４の先端部分（図中、上端部分）には、吐出口２０となるわずかな隙間（スリット）が設けられている。

図２は、図１のダイヘッド１０の側板１６，１８を取り除いてその構成を分解して示している。平板１２とマニホールド板１４とは、略対称な形状を有しているが、図３（Ａ）に示すように、平板１２のマニホールド板１４に対向する面は平面であるのに対し、図３（Ｂ）に示すように、マニホールド板１４の平板１２に対向する面には、幅方向に延在するマニホールド２８が形成されている。また、図３（Ｂ）および図４に示すように、マニホールド板１４の略中央部には、ダイヘッド１０の外部からマニホールドに通じる塗布液の液入口２６が形成されている。本例では、液入口２６は、ダイヘッド１０の吐出口２０と反対側に設けられているが、液入口２６はマニホールド板１４の側面（図中右側の面）に設けられてもよい。

平板１２とマニホールド板１４との間には、シム２４が挟まれている。シム２４は、吐出口２０として所定の隙間を設けるためのもので、所望の吐出口２０の隙間に対応する厚さのものが用いられる。図２では、構成を明瞭に示すためにシム２４の図中手前側部分を一部切り取って示しているが、図３（Ｃ）に示すように、シム２４は、吐出口２０の側が開いたコの字型を有している。シム２４の外周の寸法は、平板１２およびマニホールド板１４の互いの対向面の外周寸法に一致する。シム２４の開口幅は、吐出口２４の開口幅に対応する。また、シム２４は、マニホールド板１４のマニホールド２８の位置に掛からないようにされており、シム２４の中央部分の高さは、マニホールド板１４の図３（Ｂ）中の下端からマニホールド２８の下端までの高さに一致している。

平板１２、シム２４、およびマニホールド板１４は、それぞれのボルト穴２２ａ，２２ｃ，２２ｂに図示しないボルトを貫通させて締め付けることで一体化される。図１の側板１６，１８も、図示しないボルトによって平板１２およびマニホールド板１４に固定されている。

なお、本発明は、シム２４の少なくとも塗布液と接する面のコーナー部に、メッキ処理層が形成されていることを必須の要件とするものであり、この要件を具備するものであれば、平板１２、マニホールド板１４、シム２４の形状は図示する形態に限定されるものではなく、適宜設計変更することができる。

シム２４は、ダイヘッド１０に要求される強度を満たせばどのような材料で作製してもよく、その材料について特に限定されることはないが、例えばステンレス、ＳＵＳ材（ＳＵＳ６３０、ＳＵＳ４２０−Ｊ２、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６など）等の金属板や、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリイミド等の樹脂材料を用いることができる。本発明のシム２４は、吐出口２０の隙間に対応する厚さの板材が、例えばエッチング法によって所定の形状（図３（Ｃ）参照）に加工されており、少なくとも塗布液に接する面のコーナー部に、メッキ処理層が形成されている。

次に、メッキ処理層を形成しないシムと、メッキ処理層を形成したシムとを比較して本発明について具体的に説明する。図５は、塗布液に接する面のコーナー部にメッキ処理層が形成されていない従来のシムを用いて６時間吐出を行った後の、シムの内側コーナー部（図３（Ｃ）のコーナー部３０に対応する部分）の拡大断面図である。また、図６は、塗布液に接する面のコーナー部にメッキ処理層を形成した本発明のシム２４を用いて、同様に６時間吐出を行った後の、同コーナー部（図３（Ｃ）のコーナー部３０）の拡大断面図である。図５に示すように、メッキ処理層を有しないシムでは、エッチングによる端面のバリ部分（微細な凹凸部分）に、レジストの顔料や樹脂分が特に多く付着し、この付着物は、時間と共に増大して、吐出膜厚を不安定にする要因となる。これに対し、図６に示すように、無電解ニッケルメッキ処理を行ったニッケルメッキ処理層を有するシム２４では、エッチングによる端面のバリがメッキにより緩和されており、異物が殆ど付着しない。なお、図６に示すメッキ処理層は、無電解ニッケルメッキ処理を行ったニッケルメッキ処理層であり、その厚さは３μｍである。

上記で説明したように、このような異物の付着は、シムが塗布液に接する面のうち、特に、端の部分（コーナー部）が顕著である。したがって、本発明においては、シム２４の塗布液に接する面のうち、少なくともコーナー部分にメッキ処理層が形成されていることを必須の条件とする。本発明はこの要件を具備するものであれば、他の要件について限定されることはないが、シム２４の塗布液に接する面全体にメッキ処理を施すのが更に効果的である。また、シム２４の全表面にメッキ処理を施してもよい。

シム２４に形成するメッキ処理層の厚さは、シム２４のバリが緩和できる程度の厚さであればよい。しかし、メッキ処理層が厚すぎると、該メッキ処理層が剥がれやすくなるという欠点が生じ得る。このような点を考慮すると、メッキ処理層の厚さは、０．１μｍ〜５μｍであることが好ましく、１μｍ〜３μｍであることが更に好ましい。

メッキ処理層形成後の、該メッキ処理層の表面は、Ｒａで０．１μｍ以下の粗さであることが好ましい。メッキ処理層の表面を上記範囲の粗さとなるように調製することで、コーナー部分に塗布液の顔料成分等の凝集異物が付着するのを効果的に抑制することができ、長時間の生産においても良好な膜厚安定性を得ることができる。なお、Ｒａは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１にて規定される算術平均粗さである。

また、シム２４の形状は、図示されるコの字型の形状に限定されるものではなく、例えば、図７に示すような、櫛型のシム１２４にも本発明を適用可能である。図７のような櫛型のシム１２４の場合も、櫛の付け根部分のコーナー部１３０に塗布液が滞留しやすく、異物の付着が多くなりやすいため、櫛型のシムにおいても、そのコーナー部１３０にはメッキ処理層が形成されている。また、上記で説明したコの字型のシム同様、櫛型のシム１２４を用いる場合にあっては、該シム１２４の塗布液に接する面全体にメッキ処理を施し、シム全面にメッキ処理層を形成することが好ましい。

上記で説明した例では、シム２４に、無電解ニッケルメッキ処理を施しニッケルメッキ処理層を形成している。この態様では、無電解ニッケルメッキによるメッキ処理層の撥水性も得られるため、異物付着の抑制とそれによる膜厚安定性において、高い効果が得られる。したがって、無電解ニッケルメッキ処理層を本発明のメッキ処理層として好適に適用することができる。なお、本発明においては、この形態に限定されず、メッキ処理層が、電解メッキ処理法により形成されるメッキ処理層であってもよく、他の金属メッキ処理層（例えば、銅メッキ処理層、クロムメッキ処理層等）であってもよい。

また、メッキ処理層は、フッ素樹脂を含有することが好ましい。フッ素樹脂を含有するメッキ処理層とすることで、さらに撥水性が良くなり、膜厚安定性を向上させることができる。

メッキ処理層中における、フッ素樹脂の含有量は、メッキ処理層の総質量に対し、３〜１０質量％の割合で含有されていることが好ましい。この範囲でメッキ処理層中にフッ素樹脂を含有させることで、メッキ処理層の硬度を維持しつつ、撥水性を向上させることができる。なお、フッ素樹脂の含有量が１０質量％を超えるにつれ、メッキ処理層の硬度が低下し、メッキ処理層に傷が入る虞が生じうる。また、フッ素樹脂の含有量が３質量％未満である場合には撥水性の向上効果が低下する虞が生じうる。

メッキ処理層中にフッ素樹脂を含有させる方法について特に限定はないが、例えば、無電解ニッケルメッキ処理層中にフッ素樹脂を含有させる場合にあっては、フッ素樹脂を含有した無電解メッキ処理液でメッキ処理を施すことにより、メッキ処理層中にフッ素樹脂を含有させることができる。

メッキ処理液中におけるフッ素樹脂の含有量は、上記の好ましいフッ素の含有量となるように適宜設定することができる。

次に実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。以下、特に断りのない限り、部または％は質量基準である。

（実施例１）
ニッケルメッキ処理液を用いて、ＳＵＳを母材として形成したシムの全表面に無電解ニッケルメッキ処理を行い、母材の全表面に厚さ２μｍの無電解ニッケルメッキ処理層が形成された実施例１のシムを得た。

（実施例２〜６）
実施例１のニッケルメッキ処理液を、メッキ処理層の総質量に対してフッ素樹脂が３％含有されるように調製されたニッケルメッキ処理液に変更した以外は全て実施例１と同様にして、実施例２のシムを得た。また、実施例１のニッケルメッキ処理液を、メッキ処理層の総質量に対してフッ素樹脂が５％含有されるように調製されたニッケルメッキ処理液に変更した以外は全て実施例１と同様にして、実施例３のシムを得た。また、実施例１のニッケルメッキ処理液を、メッキ処理層の総質量に対してフッ素樹脂が７％含有されるように調製されたニッケルメッキ処理液に変更した以外は全て実施例１と同様にして、実施例４のシムを得た。また、実施例１のニッケルメッキ処理液を、メッキ処理層の総質量に対してフッ素樹脂が１０％含有されるように調製されたニッケルメッキ処理液に変更した以外は全て実施例１と同様にして、実施例５のシムを得た。また、実施例１のニッケルメッキ処理液を、メッキ処理層の総質量に対してフッ素樹脂が１５％含有されるように調製されたニッケルメッキ処理液に変更した以外は全て実施例１と同様にして、実施例６のシムを得た。

（比較例１）
メッキ処理層が形成されていないＳＵＳの母材のみからなる比較例１のシムを得た。

（膜厚プロファイルの測定）
実施例１、３、５、及び比較例１のシムを用いて膜厚プロファイルの測定を行った。図８に測定結果を、下表１に膜厚経時変化（±％）を示す。なお、図８（Ａ）は比較例１のシム（無電解ニッケルメッキを行わないシム）、図８（Ｂ）は実施例５のシム（フッ素樹脂１０％入り無電解ニッケルメッキシム）、図８（Ｃ）は実施例３のシム（フッ素樹脂５％入り無電解ニッケルメッキシム）、および、図８（Ｄ）は実施例１のシム（フッ素樹脂０％の無電解ニッケルメッキシム）、を用いて、アクリル樹脂系の塗布液を目標膜厚１．７μｍで連続して吐出したときの、吐出開始当初と、１２時間後の膜厚プロファイルの測定結果を示す図である。

図８（Ａ）〜（Ｄ）の左図に示すように、いずれのシムを用いた場合も、吐出開始当初は、ダイヘッド幅方向の膜厚は、±０．５０％程度の範囲に収まっている。しかし、１２時間経過後では、比較例１のシム（メッキ処理層を有しないシム）を用いたダイヘッドでは、図８（Ａ）の右図に示すように、吐出幅方向の両端部で膜厚が厚くなり、幅方向の膜厚のばらつきは±０．７０％にまで広がった。すなわち、膜厚に±０．２０％以上の経時変化が生じた。

これに対し、メッキ処理層が形成された実施例５のシム（フッ素樹脂１０％入り無電解ニッケルメッキシム）を用いたダイヘッドでは、図８（Ｂ）の右図に示すように、１２時間後の膜厚のばらつきは吐出開始時とほぼ同じ±０．５０％であり、膜厚の経時変化は実質的に生じなかった。

実施例３のシム（フッ素樹脂５％入り無電解ニッケルメッキシム）および実施例１のシム（フッ素樹脂０％無電解ニッケルメッキシム）では、図８（Ｃ）および（Ｄ）の右図に示すように、それぞれ、１２時間後の膜厚のばらつきは±０．５５％および±０．６０％で、膜厚の経時変化は±０．０５％および０．１０％と、フッ素樹脂１０％のときよりも大きかったが、無電解ニッケルメッキ処理を行わない場合よりは十分小さく抑えられていることがわかる。

（撥水性・硬度評価試験）
実施例１〜６のシムの撥水性および硬度を測定し、撥水性評価及び硬度評価を行った。撥水性及び硬度評価の評価結果を表１に示す。

実施例１〜６、比較例１のシムにアクリル樹脂系のレジストを滴下し、その接触角を計測し、撥水性の評価を行った。その結果、フッ素樹脂量が３％未満では、撥水性の効果が高いとは言えずフッ素樹脂量を多くするほど接触角は大きくなった。また、フッ素樹脂量を１０％より多くしても接触角の値はほとんど上がらなかった。

実施例１〜６、比較例１のシムの表面硬度をロックウェル硬度計によって測定した。フッ素樹脂量１０％以下のシム（実施例１〜５のシム）では、いずれにおいても硬度はＨｒｃ４３以上であり、十分な硬度が得られたが、フッ素樹脂量が１５％以下のシム（実施例６のシム）は、Ｈｒｃ３８であり硬度不足であった。

表１からも明らかなように、実施例のシム（メッキ処理層が形成されたシム）は、膜厚経時変化が比較例に対して小さいことがわかる。特に、フッ素樹脂の含有量が３〜１０％の実施例２〜５のシムは、硬度が十分であり、かつ接触角が大きく、その結果、膜厚の経時変化が小さいことがわかる。また、表１からも明らかなように、フッ素樹脂の含有量が少なくなるにつれ膜厚経時変化は増加するが、無電解ニッケルメッキ処理を施さない比較例のシムに比較すると、膜厚安定性は高く、本発明の優位性が明らかとなった。

１０ ダイヘッド
１２ 平板
１４ マニホールド板
１６、１８ 側板
２０ 吐出口（スリット）
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ ボルト穴
２４、１２４ シム
２６ 液入口
２８ マニホールド
３０、１３０ コーナー部

Claims (4)

1. 一対のダイヘッド半体と、前記一対のダイヘッド半体の間に挟むシムとを有するダイヘッドであって、
   前記シムの少なくとも塗布液に接する面のコーナー部に、メッキ処理層が形成されていることを特徴とするダイヘッド。
2. 前記メッキ処理層が、ニッケルメッキ処理層であることを特徴とする請求項１に記載のダイヘッド。
3. 前記メッキ処理層が、フッ素樹脂を含有することを特徴とする請求項１または２に記載のダイヘッド。
4. 前記メッキ処理層が、無電解ニッケルメッキ処理によるものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のダイヘッド。

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