JP2013017962A

JP2013017962A - 塗布装置

Info

Publication number: JP2013017962A
Application number: JP2011153942A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Izumi; 伸太郎泉
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2013-01-31

Abstract

【課題】機能性粉体を溶媒に分散させた塗料を用いて塗料を基材に塗布し、機能性シートを得る塗布装置に関し、間欠塗布時の塗布始終端部の直線性に優れる機能性シートの塗布装置を提供する。
【解決手段】一方のロール２の表面に形成された塗膜６の一部を、他方のロール３との間隙を通過する前に除去するための段付きロール８を備える。段付きロールは、その表面に形成された凸部８ａと、少なくとも凸部の後端部８ｃに沿って配置された刃８ｂとを有する。凸部は、一方のロール２の表面に形成された塗膜６に接することにより、接した部分の塗膜を一方のロールの表面から除去し、刃８ｂは、その刃先が段付きロールの半径方向を向き、少なくとも凸部８ａの塗膜との接触が終了するときに刃先が凸部よりも突出するように段付きロールの半径方向に進退可能である。
【選択図】図１

Description

本発明は、連続的に走行する被塗布物の表面に間欠的に塗膜を形成する塗布装置に関する。

従来、機能性シート材（例えば、キャパシタ、燃料電池、リチウムイオン二次電池等の電極やディスプレイの光学フィルム）の製造に、塗布ロールを用いる間欠塗布方法が使用されている（例えば、特許文献１参照）。

図７に、特許文献１に記載された間欠塗布方法を用いた、ロール転写による機能性シートの製造方法を説明するための模式断面図を示す。

図７に示す間欠塗布方法では、貯留槽１０１に蓄えられた塗料１０２を調厚ロール１０３と塗布ロール１０４との間を通過させることで、塗布ロール１０４表面に塗膜１０５が形成される。

この塗膜１０５に対し、切り込み形成ロール１０８の刃２１２、２１３を接触させ、塗布ロール１０４と同方向に同速度で切り込み形成ロール１０８が回転することにより、塗布ロール１０４表面の塗膜１０５に所定の間隔で切り込み部２０２、２０３を形成する。刃２１２、２１３は、切り込み形成ロール１０８の円筒面の表面に所定の間隔で設けられ、かつ刃２１２、２１３の無い円筒面は、塗膜に接触しない寸法に形成されている。また、切り込み形成ロール１０８は、塗布ロール１０４に対して適当な距離に配置されている。

そして、塗布ロール１０４表面の塗膜１０５は、バックアップロール１０６に巻き掛けられると共に塗布ロール１０４に近接して走行している帯状の被塗布物１０７の表面に、転写される。

切り込み部２０２が塗布ロール１０４とバックアップロール１０６との間に到達した時に、バックアップロール１０６は塗布ロール１０４と反対側（図７の右側）に移動することで、被塗布物１０７上に塗膜１０５を転写しない部分を設ける。そして次に、切り込み部２０３が塗布ロール１０４とバックアップロール１０６との間に到達した時に、バックアップロール１０６を塗布ロール１０４側（図７の左側）に移動させることで、再び被塗布物１０７上に塗膜１０５を転写する。これらの動作を繰返すことで間欠塗膜が得られる。

特開２０１１−００３３６５号公報

しかしながら、上記した従来の間欠塗布方法では、塗料の性状によっては、被塗布物１０７上に転写される塗膜１０５の塗布始端および塗布終端における直線性が悪化する場合があった。

すなわち、塗料の性状によっては、塗布ロール１０４表面の塗膜１０５に切り込みを形成した際に、刃２１２、２１３に塗料の付着が発生することがある。刃２１２、２１３に塗料の付着が発生すると、その付着した塗料の除去手段が設けられていないために直線性の高い切り込みを入れることができなくなってしまう。その結果、そのときに被塗布物１０７上に転写された塗膜１０５の始端および終端の直線性が悪化する場合が有る。

本発明は、上記問題を考慮して、塗布始端および塗布終端の直線性に優れた間欠塗膜を形成できる塗布装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の塗布装置は、
塗膜を搬送する一方のロールと、シート状の基材を搬送する他方のロールとの間隙に、前記塗膜および前記基材を通過させることにより、前記基材に間欠的に前記塗膜を転写する塗布装置であって、
前記一方のロールの表面に形成された前記塗膜の一部を、前記間隙を通過する前に除去するための段付きロールを備え、
前記段付きロールは、その表面に形成された凸部と、少なくとも前記凸部の後端部に沿って配置された刃とを有し、
前記凸部は、前記一方のロールの表面に形成された前記塗膜に接することにより、接した部分の前記塗膜を前記一方のロールの表面から除去し、
前記刃は、刃先が前記段付きロールの半径方向を向き、少なくとも前記凸部の前記塗膜との接触が終了するときに前記刃先が前記凸部よりも突出するように前記半径方向に進退可能であることを特徴とする。

本発明により、塗布始端および塗布終端の直線性に優れた間欠塗膜を形成できる塗布装置を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態の塗布装置を示す模式断面図（ａ）〜（ｄ）本発明の実施の形態の塗布装置による塗膜間欠部形成方法を説明する模式断面図本発明の実施の形態の塗布装置の、間欠ロールとカキトリブレードの動作フローを示す図本発明の実施の形態において、機能性シートの厚み評価した箇所を示す模式図（ａ）本発明の実施の形態の塗布装置で塗料Ａを用いて塗布を行った際の、塗膜厚みの測定結果を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態の塗布装置で塗料Ｂを用いて塗布を行った際の、塗膜厚みの測定結果を示す図、（ｃ）本発明の実施の形態の塗布装置で塗料Ｃを用いて塗布を行った際の、塗膜厚みの測定結果を示す図、（ｄ）従来の装置構成の塗布装置で塗料Ｃを用いて塗布を行った際の、塗膜厚みの測定結果を示す図（ａ）本発明の実施の形態の塗布装置で塗料Ａを用いて塗布を行った際の、塗布始端部の直線性の測定結果を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態の塗布装置で塗料Ｂを用いて塗布を行った際の、塗布始端部の直線性の測定結果を示す図、（ｃ）本発明の実施の形態の塗布装置で塗料Ｃを用いて塗布を行った際の、塗布始端部の直線性の測定結果を示す図、（ｄ）従来の装置構成の塗布装置で塗料Ｃを用いて塗布を行った際の、塗布始端部の直線性の測定結果を示す図従来の間欠塗布方法を用いたロール転写による機能性シートの製造方法を説明するための模式断面図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態の機能性シートの塗布装置を示す模式断面図である。

本実施の形態の塗布装置は、供給タンク５内に蓄えられた塗料４を、回転する第１ロール１と第２ロール２との間隙を通過させることにより、第２ロール２上に塗膜６を形成する。

なお、図１に示した第１ロール１、第２ロール２、第３ロール３、および間欠ロール８は、それぞれ矢印Ｇ、Ｈ、Ｊ、Ｄの方向に回転する。

第２ロール２と対向する間欠ロール８の円筒面の表面には、所定の長さの凸形状の間欠ヘッド８ａが形成されている。間欠ロール８は、第２ロール２表面に形成された塗膜６に間欠ヘッド８ａが接触する位置に配置されている。

間欠ヘッド８ａに接した塗膜６の一部分は、第２ロール２上から間欠ヘッド８ａ上に間欠部として転写される。

間欠ヘッド８ａが回転する軌跡上にはカキトリブレード１０が設けられており、間欠ヘッド８ａ上に転写された塗膜６を除去する機能を有している。この間欠ヘッド８ａ上の塗膜６の除去により、間欠ヘッド８ａは第２ロール２上から塗膜６を転写する前の状態に戻る。ここで、カキトリブレード１０で間欠ヘッド８ａから掻き取られた後の塗膜６である回収塗膜１２は、カキトリブレード１０の近傍に設けられた回収ボックス１１に回収される。

間欠ロール８には、間欠ヘッド８ａの回転方向（矢印Ｄ方向）に対して後ろ側の端部である後端部８ｃに沿って、可動式の刃８ｂが設置されている。ここで、可動式の刃８ｂは、その刃先が間欠ロール８の半径方向を向くように設置されている。塗膜６を間欠ヘッド８ａへ転写する際に、刃８ｂにより塗膜６に切り込みを入れることで、塗膜６を直線性高く破断させて間欠ヘッド８ａに転写することができる。

本実施の形態においては、カキトリブレード１０が間欠ヘッド８ａと接する時には、刃８ｂは、間欠ヘッド８ａに対し、間欠ロール８の回転軸に向かう側（矢印Ｅ方向）に移動して、刃先８ｂが間欠ヘッド８ａより凹んでおり、カキトリブレード１０と刃８ｂが干渉しないような構造となっている。

一方、間欠ヘッド８ａ上に転写されなかった塗膜６の一部は、回転する第３ロール３に抱きついた基材７と第２ロール２との間隙を通過して基材７に転写される。その結果、基材７に間欠状に塗膜が形成された機能性シート９を製造することができる。

このようにして製造された機能性シート９は、塗膜６に含まれている成分に応じた方式で、乾燥もしくは硬化される。乾燥させる場合の方式としては、熱風、遠赤外、中赤外、電磁誘導加熱等が使用できる。硬化させる場合の方式としては、ＵＶ、ＥＢ、熱硬化等が使用できる。

なお、第２ロール２が、本発明の、塗膜を搬送する一方のロールの一例にあたり、第３ロール３が、本発明の、シート状の基材７を搬送する他方のロールの一例にあたる。また、間欠ロール８が、本発明の段付きロールの一例にあたり、間欠ヘッド８ａが、本発明の凸部の一例にあたり、間欠ヘッド８ａの後端部８ｃが、本発明の凸部の後端部の一例にあたる。また、カキトリブレード１０が、本発明のブレードの一例にあたる。

第２ロール２上の塗膜６に間欠部を形成する際に、間欠ヘッド８ａの回転方向（矢印Ｄ方向）に対して前側の端部である前端部８ｄの角部が第２ロール２上の塗膜６に挿入され、間欠終端部のきっかけとなる切れ込みを塗膜６につくる。この時つくられた間欠終端部は、他の部分の塗膜に比べ膜厚が薄くなるので、間欠ヘッド８ａに第２ロール２上から塗膜６を転写させる際に、この間欠終端部に応力が集中し、破断し易い。その結果、直線性が良い間欠終端部１３が得られやすくなる。

一方、間欠始端部１４は、刃８ｂがない場合、間欠ヘッド８ａと塗膜６との付着力Ｆ１と、第２ロール２と塗膜６との付着力Ｆ２との間で生じる引張り応力が、塗膜６の許容引張り応力を超えた時に生じる破断により形成される。従って、刃８ｂがない場合には、破断面が直線的に発生する保障が無く、直線性が悪くなることがある。

そこで、本実施の形態では、間欠ヘッド８ａの回転方向（矢印Ｄ方向）に対する後端部８ｃに沿って刃８ｂを設けている。刃８ｂにより塗膜６に切り込みを入れた場合、前述の間欠終端部１３の場合と同様に、間欠始端部に直線的に応力集中が発生するので破断面が直線的になり、直線性が良い間欠始端部１４が得られる。

また、連続して間欠状の機能性シート９を製造するためには、間欠ヘッド８ａの離型性を維持し続ける必要があり、そのためにカキトリブレード１０にて、間欠ヘッド８ａ上に転写した塗膜６を完全に除去する必要がある。この時、刃８ｂが間欠ヘッド８ａの弧部分８ｅの表面より突出している状態では、カキトリブレード１０と刃８ｂが干渉し、どちらかもしくは両方が損壊してしまう。カキトリブレード１０と刃８ｂの干渉を防ぐためには、カキトリブレード１０と間欠ヘッド８ａが接触する前に、刃８ｂの先端が間欠ヘッド８ａの弧部分８ｅの表面を超えない位置まで、刃８ｂが間欠ロール８の回転軸に向かう側（矢印Ｅ方向）へ移動している必要がある。

そこで、本実施の形態では、刃８ｂが、カキトリブレード１０が間欠ヘッド８ａと接する時に、間欠ヘッド８ａに対し、間欠ロール８の回転軸に向かう側（矢印Ｅ方向）に移動する構造としている。このような構成とすることで、カキトリブレード１０と刃８ｂが干渉しない様にしている。

次に、本実施の形態の塗布装置による間欠塗布方法について説明する。

図２（ａ）〜（ｄ）は、図１に示した本実施の形態の塗布装置による間欠塗布方法を説明する模式断面図である。それぞれ、本実施の形態の塗布装置の断面を示している。

図２（ａ）は間欠部形成の開始状態を示す模式図であり、図２（ｂ）は間欠部形成の途中状態を示す模式図であり、図２（ｃ）は間欠部形成後の状態を示す模式図であり、図２（ｄ）はカキトリブレード１０で塗膜６を間欠ヘッド８ａで掻き取った後の状態を示す模式図である。これらの図は、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）、図２（ｄ）の順に、間欠ロール８が回転していく状態を示している。

まず図２（ａ）に示すように、供給タンク５内に蓄えられた塗料４を、回転する第１ロール１と第２ロール２との間隙を通過させることにより、第２ロール２上に塗膜６を形成する。

そして、間欠ヘッド８ａの回転方向に対して前端部８ｄが第２ロール２上の塗膜６に挿入され、間欠終端部のきっかけとなる切れ込みを作る。このとき、基材７の蛇行によって、ロール巾方向において基材７が露出した部分が生じるのを避けるため、第１ロール１および第２ロール２で形成される塗膜６の巾は、基材７の走行時の蛇行制御範囲が１ｍｍの場合、基材７の巾より１ｍｍ以上広く設定することが望ましい。

第１ロール１および第２ロール２の表面には、離型性を高めるために、例えばシリコンやフッ素に代表される離型性が高い材質を含む樹脂およびそれらの成分が含浸または含有した複合金属物を用いることが望ましい。前述の複合金属物の具体例としては、ＳＵＳロールを規則的に溝加工したまたはブラストして荒らした面に、シリコンまたはフッ素に代表される離型性が高い材質をコートし、平滑な面が得られる様に円周面を加工したものを用いることが望ましい。また、その他の具体例としては、規則的もしくはランダムに、シリコンまたはフッ素に代表される離型性が高い材質を有する面を部分的に表面に出した材料を用いることが望ましい。また、その他の具体例としては、クロムをメッキした際に生じる小さなクラックにシリコンまたはフッ素に代表される離型性が高い材質を溶融させて塗布した後に、その表面を研磨してランダムにシリコンまたはフッ素に代表される離型性が高い材質を有する面を部分的表面に出した材料（フッ素を含有したニッケルメッキなど）を、用いることが望ましい。

間欠ヘッド８ａの回転方向に対する前端部８ｄには、塗膜６に対し離型性を持ったシリコンまたはフッ素に代表される前述の材質が塗布されている。間欠ヘッド８ａの弧部分８ｅは、例えば、ＳＵＳ研磨仕上げ、もしくはクロムメッキ仕上げ、ニッケルメッキのものを用いることが望ましい。

間欠ヘッド８ａと間欠ロール８表面との段差は、塗膜６が間欠ロール８の表面に接触することが無い様に、第２ロール２上の塗膜６の厚みの２倍以上であることが望ましい。

第２ロール２と間欠ヘッド８ａとの間隙は、第２ロール２上の塗膜６と接触する必要があるため、「塗膜６の厚み＋第２ロール２と間欠ロール８の機械精度」以下で設定する必要がある。この間隙が塗膜６の厚みの２／３より広い時は、塗膜６の材料組成によっては間欠ヘッド８ａの挿入が浅くなり、間欠終端部の直線性が悪くなることもあるので、この間隙は、塗膜６の厚みの２／３以下に設定することが望ましい。

次に、図２（ｂ）に示すように、間欠ヘッド８ａに接した塗膜６は、第２ロール２より間欠ヘッド８ａに転写され、間欠ヘッド８ａの回転方向に対する後端部８ｃに沿って設けられた刃８ｂによって切り込みを入れられることで、直線性の高い間欠始端部を形成することができる。

このとき、刃８ｂの表面は離型性の高い状態にしておく必要がある。例えば、刃８ｂの表面に第２ロール２の表面と同じ離型性材料を使用し、かつ塗料の含有材料の最小粒子径以下の凹凸を付けて接触面積を減らすことで離型性を持たせる方法や、離型剤の材料組成を変え、刃８ｂの表面の方が第２ロール２の表面より離型性が高い状態にする方法などを用いることができる。間欠ヘッド８ａの前端部８ｄのエッジだけでは間欠終端部１３の直線性が得られない場合には、間欠ヘッド８ａの円周方向において回転方向に対して前端部８ｄにも刃８ｂと同様の刃を設置すれば良い。

一方、間欠ヘッド８ａ上に転写されなかった塗膜６の一部は、回転する第３ロール３に抱きついた基材７と第２ロール２との間隙を通過して基材７に転写され、基材７上に間欠状に塗膜６が形成された機能性シート９が得られる。

第３ロール３の表面材質としては、ＳＵＳ研磨仕上げ、もしくはクロムメッキ仕上げ、ニッケルメッキのものを用いる。

基材７は、機能性シートで得たい機能によって種々使い分けることが望ましい。例えば、基材７を集電体として使用する電子部品の場合、基材７は、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔等が使用できる。また、例えば、光学フィルムの様に最終的に基材７から剥離して別部材に貼り合せるようなシート材の場合、基材７は、離型ＰＥＴ、離型ＰＰ、離型ＰＥなどが使用できる。

次に、間欠ヘッド８ａと接することにより第２ロール２から間欠ヘッド８ａ上へ転写された塗膜６の一部は、図２（ｃ）に示すように、間欠ヘッド８ａが回転する軌跡上に設けられたカキトリブレード１０によって、間欠ヘッド８ａから掻き取られ除去される。

カキトリブレード１０の材質としては、間欠ヘッド８ａの表面材質を損傷させない材質で、且つ間欠ヘッド８ａに密着して塗膜６を掻き取るために弾性のある材質であることが望ましい。例えば、ＰＥＴ、ＰＰ、ＰＰ、ジュラコン（登録商標）、ナイロン（登録商標）などの樹脂ブレードが使用できる。樹脂ブレード以外の材質のブレードであっても、前述の要件を満たす材質であれば使用できる。

一方、本実施の形態の刃８ｂは、カキトリブレード１０が間欠ヘッド８ａと接する時に、間欠ヘッド８ａに対し矢印Ｅ側に移動し、カキトリブレード１０と刃８ｂが干渉しないような構造を有している。

このとき、本実施の形態では、刃８ｂは、間欠ヘッド８ａの表面から刃先が大きく離れるほどは後退しておらず、刃８ｂの刃先がカキトリブレード１０と衝突しない程度に後退している。すなわち、刃８ｂの刃先が間欠ヘッド８ａの弧部分８ｅの延長線上に位置する程度に後退している。したがって、刃８ｂの刃先部分に塗料が付着していても、カキトリブレード１０が間欠ヘッド８ａの後端部８ｃを通過する際に、カキトリブレード１０によって刃先部分に付着した塗料は除去される。

間欠ヘッド８ａの回転速度はシーケンサーにより制御され、第２ロール２上の塗膜６と間欠ヘッド８ａが接している時は、第２ロール２の周速と等速で回転する。第２ロール２上の塗膜６と間欠ヘッド８ａが接している時以外については、得たい間欠塗布長さによって、間欠ヘッド８ａが軌道上を通る平均移動速度Ｖ［ｍｍ／ｓ］は変速する。

間欠ヘッド８ａが軌道上を通る平均移動速度Ｖ［ｍｍ／ｓ］は数１で算出される。

この時、数１によって算出された平均移動速度Ｖ［ｍｍ／ｓ］よりも速く間欠ヘッド８ａを回転移動させ、次の間欠開始位置が来るまで第２ロール２上の塗膜６と間欠ヘッド８ａが接する直前の位置で間欠ヘッド８ａを待機させ、間欠開始位置と一致する様にタイミングを調整して動き出すという動作にしても良い。

カキトリブレード１０の位置Ｐは、間欠ヘッド８ａが軌道上を通る平均移動速度Ｖ［ｍｍ／ｓ］と刃８ｂを可動させる機構によって決まり、電子制御する場合は、数２に示す式（１）〜式（３）で算出される。

カキトリブレード１０の設置位置は、式（３）を満たす範囲内で、かつ間欠ヘッド８ａと接触し、間欠ヘッド８ａ上の塗膜６を除去できる位置であれば良い。

カキトリブレード１０で間欠ヘッド８ａ上の塗膜６を回収塗膜１２として掻き取った後、図２（ｄ）に示すように、カキトリブレード１０で掻き取った回収塗膜１２を、カキトリブレード１０から離脱させる。具体的には、図示しないモーター等の外力を加えてカキトリブレード１０を回転させるなどの方法を用いて、カキトリブレード１０から回収塗膜１２を離間させて除去する。このとき、カキトリブレード１０は、回収塗膜１２がその移動の慣性によりカキトリブレード１０から離脱する速度で移動させる。この時の移動速度ｖは、数３により算出される。

カキトリブレード１０から離脱した回収塗膜１２は、カキトリブレード１０近傍に設けられた回収ボックス１１に回収される。

回収塗膜１２は、塗料の性状により、新たに溶媒を付加して再利用できるものは再利用することで、材料の利用率を高めることができる。

なお、間欠ヘッド８ａに接することで撓んだカキトリブレード１０が開放される際の復元力によって生じた慣性により、回収塗膜１２がカキトリブレード１０から離間され、回収ボックス１１に回収できる場合は、モーター等の外力を用いる必要はない。

カキトリブレード１０が間欠ヘッド８ａから完全に離れた時に、間欠ヘッド８ａの後端部８ｃに配置された刃８ｂは、間欠ヘッド８ａに対して矢印Ｆ側に移動し、刃８ｂが間欠ヘッドの弧部分８ｅよりも飛び出た状態に戻る。

この刃８ｂを矢印Ｅ側および矢印Ｆ側へ動作させる手段として、例えば、間欠ロール８の回転位置情報を検出し、刃８ｂの基礎部分に設けられたピエゾや電磁石を用いて刃８ｂの出し入れ動作を電子制御で行う方法や、間欠ロール８の側端面にカム溝を切って刃８ｂを逃がすカム機構などの機械制御で行う方法などを用いることができる。ここで、刃８ｂを動作させる手段として、ピエゾや電磁石を用いた場合は、即応性や精密駆動に優れた動作を行うことができる。また、刃８ｂを動作させる手段として、カム機構などの機械制御を用いた場合は、耐久性に優れた動作を行うことができる。

以降は、図２（ａ）〜図２（ｄ）の動作を繰り返し行なう。

図３に、本発明の実施の形態の機能性シートの塗布装置の間欠ロール８とカキトリブレード１０の動作フローを示す。

図３のフローに沿って、間欠ロール８とカキトリブレード１０の動作について説明する。

間欠ロール８は、塗布開始時は、刃８ｂを突出させた状態（Ｓ３０）で、第２ロール２の周速Ｗと同じ周速Ｕにて間欠ヘッド８ａの回転（Ｓ３１）が始まる。

次に、第２ロール２から間欠ヘッド８ａへの塗膜６の転写が開始され（Ｓ３２）、塗膜６の間欠ヘッド８ａへの転写が終了した（Ｓ３３）後、間欠ヘッド８ａの回転速度Ｕは前述の間欠ヘッド８ａが軌道上を通る平均移動速度Ｖ［ｍｍ／ｓ］になる（Ｓ３４）。

そして、刃８ｂが間欠ヘッド８ａの弧部分８ｅより内側に収納された（Ｓ３５）後、間欠ヘッド８ａとカキトリブレード１０が接触し、間欠ヘッド８ａ上の塗膜６が除去される（Ｓ３６）。その後に、刃８ｂが間欠ヘッド８ａの弧部分８ｅより突出した状態になり（Ｓ３０）、再び第２ロール２から間欠ヘッド８ａへの転写動作（Ｓ３１〜Ｓ３６）を連続的に繰返す。

一方、カキトリブレード１０は、間欠ヘッド８ａが軌道上を１周し、再び間欠ヘッド８ａと接触するまでの間に回収塗膜１２を除去して回収ボックス１１内に回収し（Ｓ４０）、原点復帰をする（Ｓ４１）という動作を繰返す。

なお、ここでは、刃８ｂを突出させた状態（Ｓ３０）で第２ロール２から間欠ヘッド８ａへの塗膜６の転写を開始する（Ｓ３２）こととしたが、刃８ｂは、間欠ヘッド８ａが塗膜６との接触が終わる際、すなわち塗膜６が間欠ヘッド８ａの後端部８ｃに接触するときまでに突出した状態になっていれば、第２ロール２から間欠ヘッド８ａへの塗膜６の転写開始時には突出していなくてもよい。

また、ここでは、カキトリブレード１０が間欠ヘッド８ａに接触する前に、刃８ｂが間欠ヘッド８ａの弧部分８ｅより内側に収納される（Ｓ３５）こととしたが、カキトリブレード１０が刃８ｂの刃先の位置に達するまでに刃８ｂが収納されていれば、カキトリブレード１０が間欠ヘッド８ａに接触開始した際には、刃８ｂが突出した状態であってもよい。

本実施の形態では、塗膜６の転写について、図１に示す塗布装置を用いて次のようにして試験した。

第１ロール１、第２ロール２および第３ロール３を回転させている状態において、一定量の塗料４を供給して、第１ロール１と第２ロール２との間のギャップで調厚しつつ第２ロール２上に形成した塗膜６を、第２ロール２と第３ロール３との間隙で第３ロール３上を走行する基材７に転写する。

第２ロール２上の塗膜６に間欠ヘッド８ａを所定の間隔で密着および離間させることで第２ロール２上の塗膜６を間欠的に剥離し、第３ロール３上を走行する基材７上に、間欠状に塗膜６が設けられた機能性シート９を形成する。そして、この後に、この機能性シート９を乾燥炉に通し、極板の表面を製造した。

第１ロール１の直径は３４４［ｍｍ］、幅は３００［ｍｍ］である。第２ロール２の直径は３４４［ｍｍ］、幅は３００［ｍｍ］である。第３ロール３の直径は３４４［ｍｍ］、幅は３００［ｍｍ］である。間欠ロール８の直径は１８０［ｍｍ］、幅は３００［ｍｍ］である。間欠ヘッド８ａの軌道は間欠ロール８の軸中心から半径１００［ｍｍ］であり、間欠ヘッド８ａの幅は３００［ｍｍ］、円周方向の長さは２０［ｍｍ］である。

第１ロール１のロール表面には、表面粗さＲａが１２［μｍ］の凹凸が設けられるように、予め表面を荒らしたロールにシリコン焼付け処理を行っている。第２ロール２のロール表面には、表面粗さＲａを０．４［μｍ］に仕上げたロール上にシリコン焼付け処理を行っている。

第１ロール１、第２ロール２、第３ロール３の回転数は、基材７の走行速度に合わせて６０［ｍ／ｍｉｎ］に相当する回転数とした。間欠ロール８の回転数はシーケンサーによって制御した。具体的には、第２ロール２上の塗膜６と間欠ヘッド８ａが接する時は第２ロール２と等速（６０［ｍ／ｍｉｎ］）で回転させ、塗膜６と間欠ヘッド８ａが接していない時は平均速度で１８２.５［ｍ／ｍｉｎ］で回転させることで、塗布部２００［ｍｍ］および未塗布部２０［ｍｍ］の間欠シートが得られる設定とした。

第１ロール１と第２ロール２との間のギャップは１５０［μｍ］とした。第２ロール２と第３ロール３との間のギャップは１７５［μｍ］（＝１５０［μｍ］＋基材７の厚み３０［μｍ］−塗膜転写時の潰し代５［μｍ］）とした。第２ロール２と間欠ヘッド８ａとの間のギャップは１００［μｍ］とした。第３ロール３および間欠ヘッド８ａは、クロムメッキ仕上げのものを用い、間欠ヘッド８ａの回転方向の端部８ｄは、表面粗さＲａが１２［μｍ］の凹凸が設けられるように予め表面を荒し、シリコン焼付け処理をした。

刃８ｂには、幅３００［ｍｍ］、厚み１．１５［ｍｍ］、長さ４［ｍｍ］、刃先長さ２［ｍｍ］、刃先角１５［°］のチタン合金を用いた。この刃８ｂには、表面粗さがＲａ２０［μｍ］の凹凸が設けられるように予め表面を荒し、シリコン焼付けを処理した。

刃８ｂの根元は、間欠ロール８に仕込んだピエゾ素子と連結されており、間欠ヘッド８ａの表面を基準にとると、刃先の突出長さＺ＝−４０〜＋１１０［μｍ］の可動範囲となるように設置した。ここで、Ｚ＝０［μｍ］の位置は、間欠ヘッド８ａの弧部分８ｅの表面と刃８ｂの刃先が同じ位置であり、Ｚ方向とは間欠ロール８の円中心から外へ向かう方向を指す。また、間欠ロール８に仕込んだピエゾ素子は、１［ｍｓ］で最小ストロークから最大ストロークまで駆動するストローク１５０［μｍ］のものを用いた。

カキトリブレード１０はナイロン製の幅２００［ｍｍ］、長さ１０［ｍｍ］、厚み１［ｍｍ］、先端角１５［°］の樹脂ブレードを用い、間欠ヘッド８ａの走行軌道上円の接線から３０°を成す角度に設置した。カキトリブレード１０の根元は図示しないモーターと連結してあり、０．７［ｍ／ｓ］で間欠ヘッド８ａ上の塗膜６を掻き取った後、１周分回転し、次に間欠ヘッド８ａが通るまで元の位置で待機をする構成とした。

塗料４は、活物質としての活性炭と、導電剤としてのカーボンブラック（以下、ＣＢ）と、非水溶性高分子結着材としてのスチレンブタジエンゴム（以下、ＳＢＲ）と、分散溶媒としての純水とを混合してなる分極性電極材料を用いた。基材７としては、幅２００［ｍｍ］、厚み３０［μｍ］のアルミ箔にエッチング処理を施したものを用い、その基材７の上に機能性シート９を作製した。

ここで、溶媒量を表１の様に変え、種々の塗料にて機能性シート９を作製し、塗膜の厚み比較を行った。

この時、塗料Ａを用いてシートを作った場合、前述のギャップ条件では塗料Ｂおよび塗料Ｃに比べ、機能性シート９の塗膜厚みが１／３になった。そこで、塗料Ａについては、塗膜６を厚くするために第１ロール１と第２ロール２との間のギャップを４００［μｍ］とし、目標とする転写塗膜の厚さを２８０［μｍ］とし、第２ロール２と第３ロール３との間のギャップを３１０［μｍ］（＝２８０［μｍ］＋基材７の厚み３０［μｍ］）として比較を行なった。なお、ここで、塗料Ａの場合のみ塗膜転写時の潰し代を設けていないのは、塗料Ａが他の塗料と異なって液体状の塗料であるためである。

図４は、本実施の形態において作製した機能性シート９の厚み評価した箇所を示す模式図である。ここで、図４に示すように、極板の走行方向に対し、未塗布部２１、２２から塗布部２３に変わる側の走行方向端部を始端（塗布部始端）と呼び、塗布部２３から未塗布部２１、２２に変わる側の走行方向端部を終端（塗布部終端）と呼ぶ。ここで、未塗布部とは、基材上に塗膜が塗布されていない部分である。

塗布部２００［ｍｍ］と未塗布部２０［ｍｍ］の間欠ピッチを設定した後、厚み評価のために、間欠塗布開始時の１つ目の未塗布部２１と２つ目の未塗布部２２が含まれるように、未塗布部から前後３０［ｍｍ］分を裁断し、中央部（Ｋ−Ｋ´間）を２［ｍｍ］ピッチで厚みを測定した。また、塗布部始端の直線性についても、塗布部２３の始端側の右端と左端を直線（Ｌ−Ｌ´間）で結び、その直線からの塗膜のはみ出し量を２［ｍｍ］ピッチで測定した。

図５（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に、それぞれ表１に示す塗料Ａ、塗料Ｂおよび塗料Ｃを使い、本実施の形態の塗布装置を用いて塗布を行った際の、それぞれの塗膜厚みの測定結果を示す。

また、比較例として、特許文献１にて好ましいとされる粘度を満たす塗料Ｃを用いて、図７に示す特許文献１に記載の装置構成で、図５（ｃ）と同一の厚みを得られる条件に調整し、塗布を行った。そのときの塗膜厚みの測定結果を図５（ｄ）に示す。

図５（ａ）〜（ｄ）を用いて、本実施の形態と比較例の結果について説明する。

本実施の形態の塗布装置を用いて塗料Ａを塗布した場合、図５（ａ）に示すように、塗布部始端および塗布部終端は、共に２０［μｍ］程度の盛上りが生じる結果となった。

塗料Ｂおよび塗料Ｃに比べ流動性が高い塗料Ａでは、間欠ヘッド８ａおよび刃８ｂを離間させて未塗布部を形成するに際し、離間する間欠ヘッド８ａおよび刃８ｂに塗料Ａが水あめを引伸ばすように追従した後に切れて、未塗布部が形成される。その結果、塗料Ａの場合では、基材７側には塗布部始端と塗布部終端に盛上りが発生した塗膜が残る。なお、塗料Ａは、粘度がある程度高いため、十分にレベリングする前に乾燥炉に入ってしまうことで、このような結果になったと考えられる。

本実施の形態の塗布装置を用いて塗料Ｂを塗布した場合、図５（ｂ）に示すように、塗布部始端および塗布部終端は、共に５［μｍ］程度の盛上りが生じる結果となった。塗料Ｂは、塗料Ａに比べ、流動性は低いが、離間する間欠ヘッド８ａおよび刃８ｂへの追従の影響が僅かに残り、このような結果になったと考えられる。

本実施の形態の塗布装置を用いて塗料Ｃを塗布した場合、図５（ｃ）に示すように、塗布部始端および塗布部終端は、共に１［μｍ］程度の盛上りが生じるだけで、ほとんど盛上りが発生しない結果となった。他の２つの塗料Ａおよび塗料Ｂに比べ、塗料Ｃは、流動性が圧倒的に低く、離間する間欠ヘッド８ａおよび刃８ｂへの追従の影響を受けず、このような結果になったと考えられる。

これらの結果から、本実施の形態の塗布装置を用いた塗布では、塗料の粘度として２０００００［ｍＰａ・ｓ］以上の流動性の無い塗料を用いることが好ましいことが分かった。なお、本実施の形態で検証した厚み以外の場合において、厚み規格で求められる精度によっては、２０００００［ｍＰａ・ｓ］未満の塗料も用いることができると考えられる。

従来の構成の塗布装置を用いた比較例では、刃２１２、２１３を有する切り込み形成ロール１０８を離間させ、１回目の塗布部始端および塗布部終端を形成する際に、刃２１２、２１３の表面に薄く塗料の付着が見られた。そのため、２回目以降の塗布部始端および塗布部終端を形成する際に、刃２１２、２１３の表面に付着した塗料に塗布ロール１０４上の塗膜の一部が奪われる。その結果、基材１０７に塗料Ｃを転写させると、図５（ｄ）のように、塗布部始端および塗布部終端に薄塗り部分が発生した。

このように、本実施の形態の塗布装置を用いることにより、塗布部始端および塗布部終端の盛上りを抑制できるため、塗膜の塗布部始端から塗布部終端に至るまでの膜厚の均一性に優れた機能性シートを作製することができる。

図６（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に、それぞれ表１に示す塗料Ａ、塗料Ｂおよび塗料Ｃを使い、本実施の形態の塗布装置を用いて塗布を行った際の、それぞれの塗布部始端の直線性（始端直線性）の測定結果を示す。

また、比較例として、図７に示す特許文献１に記載の装置構成で塗料Ｃを用い、図６（ｃ）と同一の厚みを得られる条件に調整し、塗布を行った際に形成された塗膜の塗布部始端の直線性（始端直線性）の測定結果を、図６（ｄ）に示す。

図６（ａ）〜（ｄ）を用いて、本実施の形態と比較例の結果について説明する。

本実施の形態の塗布装置を用いて塗料Ａを塗布した場合、図６（ａ）に示すように、始端直線性は０〜４［ｍｍ］の間で変動する結果となった。塗料Ｂおよび塗料Ｃに比べ流動性が高い塗料Ａでは、間欠ヘッド８ａおよび刃８ｂを離間させて未塗布部を形成する際に、離間する間欠ヘッド８ａおよび刃８ｂに水あめを引伸ばすように塗料Ａが追従した後に切れて、未塗布部２１、２２が形成された。その結果、塗布部始端は波状の塗膜となり、このような結果になったと考えられる。

本実施の形態の塗布装置を用いて塗料Ｂおよび塗料Ｃを塗布した場合、図６（ｂ）および図６（ｃ）に示すように、始端直線性は０〜０．５［ｍｍ］の間で変動する結果となった。塗料Ｂおよび塗料Ｃは、塗料Ａに比べ、流動性は低く、離間する間欠ヘッド８ａおよび刃８ｂへの追従の影響を殆ど受けない。そのため、塗料Ｂおよび塗料Ｃを塗布した場合は、このように始端直線性が高く、ほぼ直線状であるという結果になった。

比較例では、刃２１２、２１３の表面に付着した塗料に塗布ロール１０４上の塗膜の一部が奪われ、塗布部始端および塗布部終端を形成する際に、塗膜１０５の端部の直線性に乱れが見られた。その結果、図６（ｄ）に示すように、始端直線性は０〜４［ｍｍ］の間で変動する結果となった。

さらに、塗料４の主成分を誘電体セラミックスとガラスなどの焼結助剤より成る原料粉末、有機バインダー、可塑剤と溶剤を混合し、粘度を塗料Ｃと同等になるまで調整した塗料を用いて、基材７であるＰＥＴフィルム上に、本実施の形態の塗布装置にて塗布したところ、同様の結果が得られた。

これらのことから、塗料４に含まれる材料に関わらず、塗料４を本実施の形態の塗布装置に適した粘度にすれば、塗膜６の塗布部始端から塗布部終端に至るまでの膜厚の均一性に優れ、且つ始端直線性にも優れる機能性シート９が得られることが分かった。

上記したように、本実施の形態の塗布装置は、間欠ロール８上の間欠ヘッド８ａの後端部８ｃに可動式の刃８ｂを設け、塗膜６と間欠ヘッド８ａが接する際に間欠ヘッド８ａより飛び出した刃８ｂによって塗膜６に切り込みを入れ、最終的に得られる基材７に塗布した塗膜６の間欠始端部１４の直線性を向上させている。他方で、本実施の形態の塗布装置は、間欠ヘッド８ａに転写した塗膜を掻き落して間欠ヘッド８ａの転写性を維持するために設けられたカキトリブレード１０と間欠ヘッド８ａとが接した際に、刃８ｂが間欠ヘッド８ａより内側に収納され、カキトリブレード１０と刃８ｂが接触させないという動作を繰返すことで、直線性に優れた間欠状の機能性シート９を連続的に得ることができる。

本実施の形態の塗布装置によれば、間欠状の塗膜の塗布部始端および塗布部終端は間欠ヘッド８ａ形状及び刃８ｂの直線性に依存して形成され、且つ間欠ヘッド８ａの転写性がカキトリブレード１０による除去機構により維持できるため、塗布始端から塗布終端に至るまでの膜厚の均一性に優れ、塗膜始端および終端の破断も容易に起こるため直線性にも優れる。

なお、塗膜を形成する塗料の粘度は２０００００［ｍＰａ・ｓ］以上であることが好ましい。また、刃８ｂは塗料に対し、離型性を持つ材質もしくは、離型性材料を表面に被覆したものが好ましい。

本発明に係る塗布装置は、機能性材料を塗布する機能性シート製造、例えば、機能性粉末を結合材樹脂、溶媒等と混合して塗料を作製し、成膜する電気二重層キャパシタ、ディスプレイ誘電体層、一次電池、二次電池等の機能性シート製造等として有用である。

１第１ロール
２第２ロール
３第３ロール
４塗料
５供給タンク
６塗膜
７基材
８間欠ロール
８ａ間欠ヘッド
８ｂ刃
８ｃ後端部
８ｄ前端部
８ｅ弧部分
９機能性シート
１０カキトリブレード
１１回収ボックス
１２回収塗膜
１３間欠終端部
１４間欠始端部
２１、２２未塗布部
２３塗布部
１０１貯留槽
１０２塗料
１０３調厚ロール
１０４塗布ロール
１０５塗膜
１０６バックアップロール
１０７被塗布物
１０８切り込み形成ロール
２０２、２０３切り込み部
２１２、２１３刃

Claims

塗膜を搬送する一方のロールと、シート状の基材を搬送する他方のロールとの間隙に、前記塗膜および前記基材を通過させることにより、前記基材に間欠的に前記塗膜を転写する塗布装置であって、
前記一方のロールの表面に形成された前記塗膜の一部を、前記間隙を通過する前に除去するための段付きロールを備え、
前記段付きロールは、その表面に形成された凸部と、少なくとも前記凸部の後端部に沿って配置された刃とを有し、
前記凸部は、前記一方のロールの表面に形成された前記塗膜に接することにより、接した部分の前記塗膜を前記一方のロールの表面から除去し、
前記刃は、その刃先が前記段付きロールの半径方向を向き、少なくとも前記凸部の前記塗膜との接触が終了するときに前記刃先が前記凸部よりも突出するように前記半径方向に進退可能である、
塗布装置。
前記刃の前記半径方向への進退は、ピエゾまたは電磁石によって行われる、
請求項１に記載の塗布装置。
前記刃の前記半径方向への進退は、カム機構によって行われる、
請求項１に記載の塗布装置。
前記一方のロールの表面から除去されて前記凸部に付着した塗膜を、前記凸部の表面に接触することにより掻き取るブレードを備えた、
請求項１〜３のいずれかに記載の塗布装置。
前記刃は、少なくとも前記刃先が前記ブレードの位置に到達したときには、前記刃先が前記凸部より凹むように前記段付きロールの中心方向へ後退している、
請求項４に記載の塗布装置。
前記刃の表面は、前記塗膜に対して離型性を有する材質で形成されている、
請求項１〜５のいずれかに記載の塗布装置。