JP2013059736A - 塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】送液系内での塗液の滞留を低減し、塗液に含まれる微粒子や顔料の沈降及び凝集を減少させ、塗液に含まれる樹脂や溶媒なども分散させることができ、さらに効率の良い洗浄装置を備える塗布装置を提供する。
【解決手段】ダイヘッドに均一に混合分散させた塗液を送液させるため、さらには洗浄時においてダイヘッドおよび送液系内の汚れを除去するためのスタティックミキサーおよび超音波振動子を備え、塗布および洗浄が可能な送液系であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、光学フィルムなどの連続的に走行する帯状支持体上に塗液を塗布するためのダイコーターに関するものであり、さらに詳しくは塗液を均一に調合し、塗液の沈降や凝集を防ぎ、さらに塗液に含まれる樹脂や溶媒なども分散させる塗布装置に関するものである。

従来、連続的に走行する帯状支持体（以下説明ではウェブと称する）上に塗液を塗布するための塗布方式として、グラビアコーター、ナイフコーター、バーコーター、エアドクター、カーテンコーター、スライドコーター、ダイコーターなどがある。これら塗布方式の中でも、密閉系であり、幅方向での膜厚均一性、平滑性に優れているダイコーターがよく利用されている。このようなダイコーターにおいては、塗液をダイヘッドのスリットから押し出し、連続走行するウェブに対してビードを形成させながら塗布する。このダイヘッドは、一般的には、サイドプレートで両サイドから挟持された２枚以上のブロック を組み合わせで、さらにシムを挟んでスリットを形成し、塗液を供給する供給口と供給された塗液を一度留めて貯蔵し幅方向に広げて長手方向に均一に流動させるためのマニホールド部分と、マニホールドより塗液を幅方向で均一に流動させてリップより吐出させるためのスリットを有している塗布方式である。

上記、マニホールドより塗液を幅方向で均一に流動させリップより吐出させるダイヘッドにおいて、塗布液中にアルミナやシリカなどの微粒子を含んでいたり、顔料を含んでいたり、特に沈降速度の速い粒子を含む塗液、凝集しやすい塗液では、ダイヘッド内部、特に供給口から距離が離れた反対側のマニホールドでは粒子が沈降しやすく、経時で堆積することで吐出量が不安定になり、濃淡ムラやスジなどの塗布欠陥を発生させやすくなる。さらに送液系においても配管底、デットスペースなどに沈降してしまう。このようなことが起きると塗液の組成が変化し、さらに経時で物性も変化してしまう。例えば光学フィルムであるＡＧ（アンチグレア）フィルム等においては、へイズや光沢度等の光学特性が経時で変化することで、光学特性や外観が初期と異なってくるという問題が生じる。

そこで、上記のような凝集しやすい塗液に対する対処方法として、スタティックミキサーで混合した後、経時でゲル化が進行してゲル状塊が生成された塗液においては剪断装置である金属フィルターに通し、剪断力を与えることで上記塗液のゲル状塊を破砕してゾル化し、分散させる方法が考案されている（特許文献１参照）。

特開２０１１−２５１７７号公報

しかしながら、上記のような方法では塗液が送液系あるいはダイヘッド内に満たされた状態で待機する場合において塗液の沈降や凝集を防ぐ手段はなく、例えば塗工中にラインを停止する必要が生じたときには塗液の沈降や凝集が進行し、再稼動時には面性に不具合を及ぼしてしまう。そのため送液系およびダイヘッドの洗浄を行う必要があり、また洗浄を行うために塗布装置の既存の配管等を組み直す必要もあるので組み立て等に時間がかかり作業効率が悪いという問題点がある。

本発明は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、供給用配管内で塗液を分散させることで、塗布液に含まれる微粒子や顔料の沈降および凝集を低減させる塗布装置であり、さらには配管内での沈降、凝集物に対しても効率の良い洗浄を可能とする洗浄装置を備えた塗布装置の提供を目的とする。

上記の目的を達成するための本発明の請求項１に係る塗布装置は、塗液タンクで貯留した塗液を吸引して送液する送液ポンプとダイヘッドとの流路に塗液供給用配管に電気振動を発生する超音波発振器と電気振動を機械振動に変換する超音波振動子と、塗液を混合させるためのスタティックミキサーと、異物を除去する為のフィルターを含んで構成されていることを特徴とする塗布装置である。

請求項２の発明は、前記超音波発振器として１５〜５０ＫＨｚの低周波超音波および０.３〜１ＭＨｚの高周波超音波用の発振器を備えることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置である。

請求項３の発明は、前記超音波振動子は送液ポンプ後の液供給用配管およびダイヘッド排出側の塗液排出用配管に設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布装置である。

請求項４の発明は、前記スタティックミキサーは、２種類の塗液が合流した後、さらにダイヘッド供給口手前の塗液供給用配管内に設置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の塗布装置である。

請求項５の発明は、前記塗液供給用配管に洗浄液用タンクおよび送液ポンプ、前記超音波振動子を含み、さらにダイヘッド排出側から洗浄液用タンクへ接続される塗液排出用配管で構成されている循環洗浄装置を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の塗布装置である。

本発明の塗布装置においては、スタティックミキサーを備えることによって２種類の 塗液を均一に混合させることが可能になり、さらにダイヘッド供給口に設置することで均一に分散した塗液を供給することが可能となる。また塗液を配管内に長時間静止させていたとき、あるいは送液中に徐々に沈降してしまったときにも、洗浄時において低周波超音波および高周波超音波を発振する超音波発振器で配管内の塗液に超音波を与えることで、沈降、凝集してしまった塗液を再分散させることも可能であり、配管内の沈降物などの汚れ除去にも効果がある。また沈降しやすいまたは凝集しやすい微粒子や顔料にも対応可能である。よって本発明によれば、スタティックミキサーと超音波の併用により、塗液に含まれる微粒子や顔料の沈降及び凝集を減少させ、加えて塗液に含まれる樹脂や溶媒なども分散させることで塗液の均一性を保つことが可能になり、洗浄時においても沈降物などの汚れの除去にも対応可能である。

本発明にかかる塗布装置の一実施の形態を示す概略断面図である。 本発明にかかる循環洗浄時の概略平面図である。 本発明にかかる循環洗浄時の概略平面図である。 本発明の塗布装置を備える塗布物の製造装置の一実例の形態を示す概略図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図１〜図４を参照して説明する。図１は本発明にかかる塗布装置のダイコーターの一例を示す概略断面図、図２はサイド供給でのダイヘッドにおける塗液あるいは洗浄液の循環時の概略平面図、図３は図２の別経路であるセンター供給でのダイヘッドにおける塗液あるいは洗浄液の循環時の概略平面図、図４は本発明の塗布装置を備える塗布物の製造装置の一実施例の形態を示す概略図である。本実施の形態に示す塗布装置は、図１〜図３のようにスタティックミキサー１、超音波振動子２、超音波発振器３、ダイヘッド６、塗液循環系などを含んで構成される。

塗液送液系は図１に示すように、塗液用タンク９に貯蔵された塗液８ａ、ｂは送液ポンプ７により送液されスタティックミキサー１により混合され、フィルターでろ過されたのちダイヘッド６手前に設置されたスタティックミキサー１を通り、ダイヘッド内へ供給される。

スタティックミキサー１は、図１〜図３に示すように塗液供給用配管１２内の２種類の塗液８が合流する後と、ダイヘッド６供給側手前に設置されており、２種類の塗液を均一に混合したり、また沈降し易いまたは凝集し易い微粒子や顔料を含む塗液８を分散して粒子や顔料、加えて樹脂や溶媒も分散させるようになっている。加えて、洗浄時においては塗液供給配管１２内の汚れや沈降物の除去もできる。

超音波振動子２は、図１〜図３に示すように塗液供給用配管１２内の送液ポンプ７および洗浄用タンク８の直後、さらにダイヘッド６排出側に設置されており、塗液８を配管内に長時間静止させていたとき、あるいは送液中に徐々に沈降してしまったときや洗浄時においては低周波超音波および高周波超音波を発振する超音波発振器３により供給用配管１２の塗液８に超音波を与えることで、沈降、凝集してしまった塗液８を再分散させることも可能であり、塗液供給用配管１２内の沈降物などの汚れ除去にも効果がある。また沈降しやすいまたは凝集しやすい微粒子や顔料にも対応可能である。

送液系の洗浄時には、塗液用タンク９に洗浄液１０を投入後、送液ポンプ７により送液し、超音波発振器３を稼動させることで、塗液供給用配管１２内をより効率的に洗浄することが可能になる。加えてダイヘッドの洗浄時には、図２に示すように洗浄用タンク１１に貯蔵された洗浄液１０は送液ポンプ７により送液され、超音波振動子２を通過し、スタティックミキサー１を通り、ダイヘッド６内へ供給される。ダイヘッド６排出側から排出された洗浄液１０は超音波振動子２を通り、洗浄用タンク１１へ戻される。このとき、ダイヘッド６先端より洗浄液１０が流出しないように循環させるためには、簡易的にはコーティングロール５とダイヘッド６の間にテフロン（登録商標）シートを挟むことで洗浄液１０が流出しないようにすることは可能である。さらに送液ポンプ７で送液された塗液８が上流側に供給されないようにバルブ等で密閉系にすることで、ダイヘッド６のみの洗浄が可能となる。

本実施の形態において、図１に示すようなダイコーター方式で、粒子を含有し沈降しやすい塗液８を使用するため、送液用ポンプ１３には摺動部の無いダイアフラムポンプを用いる。塗液用タンク９より貯蔵された塗液８ａ、ｂは送液ポンプ７より塗液供給用配管１２に送られ、スタティックミキサー１により混合された後、フィルター１３およびスタティックミキサー１を通り、ダイヘッド６内へ供給され、基材４へ塗布される。また長時間待機する時には、コーティングロール５とダイヘッド６の間にテフロン（登録商標）シートを挟み密閉系にすることで、図２で示すような流路で循環させることも可能である。また、塗液８は２種類の混合とは限らず、使用する塗液８によっては超音波振動子２、送液ポンプ７、塗液用タンク９の台数も変更することも可能である。

本実施の形態におけるスタティックミキサー１は、塗液供給用配管１２の途中に一部含むものとし、サイズおよびエレメント数は配管径、使用する塗液８の特性、供給流量により決定されるもので、スタティックミキサー１の材質も金属や樹脂など塗液の性質により選択するものである。

本実施の形態における超音波発振器３は、樹脂成分を除去するための１５〜５０ＫＨｚの低周波超音波用発振器およびミクロンオーダーの微粒子や顔料を除去するための０.３〜１ＭＨｚの高周波超音波用発振器を有しており、塗液８の特性にあった性能の超音波発振器を選択することが出来る。また超音波振動子２は、大きく分けて単結晶（水晶やニオブ酸リチウム等）、磁気（チタン酸バリウムやＰＺＴ等）、高分子材料（ポリフッ化ビニデンフィルム）に分類でき、ここで用いる超音波振動子は圧電振動子型であり、その圧電材料の種類には、圧電セラミックス（ＢａＴｉＯ_３、ＰＺＴ，ＰｂＴｉＯ_３）、圧電薄膜（ＺｎＯ）、圧電高分子膜等を用いたものを使用する。また材料の特性によっては常時加振させる必要はなく、長時間待機した後に加振するのみでよい場合もある。

このような本実施の形態に示す塗布装置によれば、塗液供給配管１２内に塗液８ａおよび８ｂを混合させるため、加えて塗液８に含まれる微粒子や顔料を分散させ、沈降や凝集を防ぐためのスタティックミキサー１を備えたことにより、塗液供給配管１２から供給された塗液８は均一に分散された状態でダイヘッド６内へ供給される。さらには、長時間待機時の後や洗浄時においては、超音波振動子２を備えたことにより塗液供給配管１２内で沈降、凝集した塗液８や汚れなどを超音波の作用により、分散、除去することが可能となる。よって本発明によれば、スタティックミキサー１と超音波２の併用により、塗液８に含まれる微粒子や顔料の沈降及び凝集を減少させ、加えて塗液８に含まれる樹脂や溶媒なども分散させることで塗液８の均一性を保つことが可能になり、洗浄時においても沈降物などの汚れを除去することにも対応可能である。

なお、本発明の塗布装置は、図１〜４に示したダイコーターに限定されるものではなく、塗液を送る送液系を有している、グラビアコーター、バーコーターなどのロールを使用する他のタイプの塗布装置にも適用することができる。

以上の、本発明の塗布装置を用いることにより、連続走行するウェブ状の基材４に対し塗液８を塗布し、基材４上に塗膜を備える塗布物を製造することができる。特に、粒子又は顔料を含む塗液８を用いて塗膜を形成し、塗布物を製造する際に用いることができる。粒子としては、光拡散粒子、ＡＧ粒子等を挙げることができる。

塗布物としては、例えば、基材４上にバインダマトリックス形成材料と粒子と溶媒を含む塗液８を用い、粒子により表面に凹凸を備えるＡＧ層を形成したＡＧフィルムを挙げることができる。ＡＧフィルムは液晶表示装置といったディスプレイの観察者側の最表面に設けられ、ディスプレイ表面に入射する外光の映りこみを防ぐものである。粒子を含む塗液８を用いウェブ状の基材４上に表面に凹凸を有するＡＧ層を基材４上に形成しＡＧフィルムを製造するに際しては、ＡＧ層中の粒子の単位体積当たりの量や粒子の分散状態によってヘイズや光沢度といった光学性能が大きく変化する。本発明の塗布装置を用いることにより、連続走行する基材４上にＡＧ層を形成するに際に塗液８中に含まれる粒子の沈降や凝集による塗液８の経時変化を抑制することができ、安定的にＡＧフィルムを製造することができる。

以下、塗布物としてＡＧフィルムを製造する場合について説明する。ＡＧフィルムを形成する際には、基材４上に、例えば、バインダマトリックス形成材料、粒子を含む塗液８を塗布し、ＵＶを照射することにより形成される。ＡＧ層は、バインダマトリックス中に粒子が分散した構造をとり、粒子により表面に凹凸が形成される。

図４に本発明の塗布装置を備える塗布物（ＡＧフィルム）の製造装置の一実施の形態を示す概略図を示した。図４に示した製造装置は、ウェブ状の基材４がロール状に巻き取られた基材４を連続走行させるための基材巻出し部１５、基材４を連続走行可能に支持する複数のガイドロール１６を備える塗布装置、基材４に塗布された塗液８を乾燥する乾燥装置１７、乾燥後の塗膜を硬化する硬化装置１８、及び塗液８を乾燥・硬化した後の基材４をロール状に巻き取る巻取り部１９を備える。連続走行される基材４は塗布装置を通過後、乾燥装置１７、紫外線照射装置１８を通過することにより、塗布物(ＡＧフィルム)が製造される。

また、本発明の塗布装置を用いた塗布物としては塗膜として反射防止層を機能層として備える反射防止フィルムをあげることができる。反射防止層を形成する際には、バインダマトリックス形成材料と低屈折粒子を含む塗液８を用いて行なうことができる。また、本発明の塗布装置を用いた塗布物の他の例としては、塗膜として帯電防止層を備える帯電防止フィルムをあげることができる。帯電防止層を形成する際には、バインダマトリックス形成材料と導電性粒子を含む塗液を用いて形成することができる。また、本発明の塗布装置を用いた塗布物にあっては、塗膜として例えばＡＧ層と反射防止層、反射防止層とＡＧ層を備えるといったように複数の機能層を備えていてもよく、このとき、少なくとも１層が本発明の塗布装置により形成されていれば良い。また、帯電防止性能を備えるＡＧ層といったように、１層で複数の機能を有している層であっても良い。

次に、本発明の実施例について説明する。
＜実施例１＞
バインダマトリックス形成材料として紫外線硬化型樹脂であるアクリルモノマー（ペンタエリスリトールトリアクリレート）８５重量部、光重合開始剤であるイルガキュア１８４（ＢＡＳＦ社製）５重量部、溶媒であるトルエン１００重量部を混合した中に、平均粒子径３μｍのシリカ粒子１０重量部を分散させた塗液８を用意した。また、塗布を行うウェブ状の基材４としてはフィルム厚８０μｍのトリアセチルセルロース（以下、ＴＡＣ）フィルムを用意した。さらにスタティックミキサー１および超音波振動子２の効果を確認するために送液系およびダイヘッド６を塗液８で満たした状態で５時間待機した後、送液系内での循環を行った。そして図４に示す製造装置を用い、連続走行するＴＡＣフィルム上に塗液８を塗布し、塗布後、ＴＡＣフィルムを乾燥装置１７及び紫外線照射装置１８を通過させることにより、ＴＡＣフィルム上に約５μｍのＡＧ層を形成し、ＡＧフィルムを製造した。このとき、ＴＡＣフィルムは全長１０００ｍのものを用い連続走行させ、ＡＧフィルムを連続製造した。
＜比較例１＞
実施例１と同一の塗液８を用意した。図１に示す塗布装置からスタティックミキサー１および超音波振動子２を外し、送液系およびダイヘッド６を塗液８で満たした状態で５時間待機した後、図４に示す製造装置を用い、連続走行するＴＡＣフィルム上に塗液８を塗布し、塗布後、ＴＡＣフィルムを乾燥炉１７及び紫外線照射装置１８を通過させることにより、ＴＡＣフィルム上に約５μｍのＡＧ層を形成し、ＡＧフィルムを製造した。このとき、ＴＡＣフィルムは全長１０００ｍのものを用い連続走行させ、ＡＧフィルムを連続製造した。

実施例１及び比較例１で得られたそれぞれのＡＧフィルムについて、製造直後のものと製造終了直前のものを抜き取った。得られた製造直後のＡＧフィルムと製造終了直前のＡＧフィルムについて、蛍光灯の照明がある部屋で蛍光灯の像をＡＧフィルムに映りこませることにより防眩性能の確認をおこなったところ、実施例では製造直後のＡＧフィルムと製造終了直前のＡＧフィルムの間で防眩性能の差は確認されなかった。一方、比較例では製造直後のＡＧフィルムと実施例の製造直後のＡＧフィルムの間で防眩性能に差が確認され、さらに製造終了直前のＡＧフィルムの間で防眩性能に差が確認され、塗液を充填した状態およびＡＧフィルムを製造中に塗液の状態が変化したものと推測される。

１…スタティックミキサー
２…超音波振動子
３…超音波発振器
４…基材
５…コーティングロール
６…ダイヘッド
７…送液ポンプ
８ａ、ｂ…塗液
９…塗液用タンク
１０…洗浄液
１１…洗浄用タンク
１２…塗液供給用配管
１３…フィルター
１４…塗液排出用配管
１５…基材巻出し部
１６…ガイドロール
１７…乾燥装置
１８…Ｕ紫外線照射装置
１９…基材巻取り部

Claims (5)

1. 塗液タンクで貯留した塗液を吸引して送液する送液ポンプとダイヘッドとの流路に塗液供給用配管に電気振動を発生する超音波発振器と電気振動を機械振動に変換する超音波振動子と、塗液を混合させるためのスタティックミキサーと、異物を除去する為のフィルターを含んで構成されていることを特徴とする塗布装置。
2. 前記超音波発振器として１５〜５０ＫＨｚの低周波超音波および０.３〜１ＭＨｚの高周波超音波用の発振器を備えることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
3. 前記超音波振動子は送液ポンプ後の液供給用配管およびダイヘッド排出側の塗液排出用配管に設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布装置。
4. 前記スタティックミキサーは、２種類の塗液が合流した後、さらにダイヘッド供給口手前の塗液供給用配管内に設置されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の塗布装置。
5. 前記塗液供給用配管に洗浄液用タンクおよび送液ポンプ、前記超音波振動子を含み、さらにダイヘッド排出側から洗浄液用タンクへ接続される塗液排出用配管で構成されている循環洗浄装置を備えていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の塗布装置。

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