JP2015151235A - 塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
基材自体に弛みや基材の厚さが薄く腰が弱いことで生じる搬送時のシワにより、基材とダイヘッド先端とのギャップが部分的に不均一になることで帯状の塗布ムラ、いわゆる膜厚ムラが発生し、面内での膜厚分布が不均一になってしまうといった問題がある。
【解決手段】
上流側ガイドロールと下流側ガイドロールとの間に所定のテンションで張られて走行するウエブ状の基材上に、スロットダイヘッドのスリット先端から吐出される塗液を塗布するウエブテンションダイコートを行う塗布装置において、
前記上流側ガイドロールと前記基材の塗布面とは反対面との接触部の上流側に、上流側接触部減圧機構を設けてあることを特徴とする塗布装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、上流側ガイドロールと下流側ガイドロールとの間に所定のテンションで張られて走行するウエブ状の連続的に走行する帯状支持体（以下、基材と称する）上に、スロットダイヘッドのスリット先端から吐出される塗液を塗布するウエブテンションダイコートを行う塗布装置に関するものである。

従来から、連続的に走行する基材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、ダイコーターなどがある。これらの塗布方式の中でも密閉系であり、流量規制型で薄膜、高速、均一塗布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、連続走行する基材に対してビードを形成させながら塗布するものであり、コーティングロールに保持させた基材に対して塗布するダイレクト方式と、搬送ロール間の基材に対してダイヘッド先端を押し付けて塗布するウェブテンション方式がある。そして、低粘度塗液に対しては減圧型のダイレクト方式が、高粘度塗液に対してはウェブテンション方式が適している。

しかしながらこのウェブテンション方式においては、基材自体に弛みがある場合や基材の厚さが薄く腰が弱いことによる搬送時のシワが発生することにより、基材とダイヘッド先端とのギャップが部分的に不均一になることで帯状の塗布ムラ、いわゆる膜厚ムラが発生し、面内での膜厚分布が不均一になってしまうといった問題がある。

そこで、上記のような搬送時のシワの発生に対して、複数のガイド部材を介して連続的にウェブを搬送する際に該ウェブに生じるシワを伸ばすためのシワ矯正手段が開示されており、前記ウェブの搬送経路において、シワを伸ばしたい区間の下流側のガイド部材を中央に向かって径が漸次増大する形状のクラウンロールとし、かつ該クラウンロールの下流側の区間にて、前記ウェブの両端部のそれぞれに設けた一対のロールにより少なくとも前記ウェブの幅収縮方向に該ウェブを変形させて、前記シワを伸ばしたい区間のシワを伸ばすことができ、前記幅収縮方向のウェブの変形を、該ウェブの両端部を持ち上げもしくは押し下げることにより好適に行うことができる技術が開示されている（特許文献１参照）。

特許第４５８１３０７号

しかしながら上記のようなクラウンロールを用いる方法では、塗布条件、基材種や厚さなどが異なる多品種の製品に対応するためには、クラウン量を変えたロールがそれぞれに必要となってくる。また同基材種であっても基材自体が持つ弛みの大きさによっては、同じクラウンロールでは対応できない場合も生じてくる。

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、基材自体の弛みや搬送時に生じるシワに対して、上流側ガイドロールと基材の接触部が減圧できるように減圧機構を設置し減圧することで、上流側で発生するシワや基材弛みを幅方向で均一に矯正するものである。

上記の目的を達成するための第一の発明にかかる本発明の装置は、上流側ガイドロールと下流側ガイドロールとの間に所定のテンションで張られて走行するウエブ状の基材上に、スロットダイヘッドのスリット先端から吐出される塗液を塗布するウエブテンションダイコートを行う塗布装置において、
前記上流側ガイドロールと前記基材の塗布面とは反対面との接触部の上流側に、上流側接触部減圧機構を設けてあることを特徴とする塗布装置である。

第二の発明は、さらに、前記下流側ガイドロールと前記基材の塗布面とは反対面との接触部の上流側に、下流側接触部減圧機構を設けてあることを特徴とする塗布装置である。

第三の発明は、前記減圧機構が、前記ガイドロールと、前記基材と、減圧チャンバーと、減圧チャンバーに接続された減圧手段と、により構成され、前記ガイドロールと前記基材と減圧チャンバーにより減圧領域が形成されていることを特徴とする塗布装置である。

第四の発明は、前記減圧チャンバーと前記基材、および、前記減圧チャンバーと前記ガイドロールの間隙幅を調整する間隙調整手段を備えていることを特徴とする塗布装置である。

第五の発明は、さらに、前記下流側ガイドロールの下流に硬化装置もしくは乾燥装置もしくはその両方を設けてあることを特徴とする塗布装置である。

本発明の塗布装置により、シワ矯正機能が発揮される。このように、上流側ガイドロール直前に基材を覆うようにして減圧機構を設置し減圧させることで、上流側で発生するシワや基材弛みを幅方向で均一に矯正するものである。

また、下流側ガイドロール直前にも基材を覆うようにして減圧機構を設置し減圧させることで、搬送時のシワの発生を確実に矯正することで、シワや弛み起因による外観不良を防ぐことができる塗布装置を提供することにある。

以上のような減圧機構によりガイドロールと基材の間のエアフィルムおよびシワや弛みによるロールからの浮きも抑制し、基材をガイドロールに押さえつけることが可能となり、基材をガイドロールに矯正的に均一に抱かせる効果が得られるので、幅方向で均一な塗布膜を得ることができる。

また、減圧機構がガイドロールと基材と減圧チャンバーと減圧チャンバーに接続された減圧手段とにより構成することにより、基材をガイドロールに矯正的に幅方向全体について均一に抱かせる効果が得られるので、確実に幅方向で均一な塗布膜を得ることができる。

また、減圧チャンバーと基材、および、減圧チャンバーとガイドロールの間隙幅を調整することにより、基材の種類や厚さ、基材自体の弛みが異なっていても、その間隙調整手段減圧機構がガイドロールと基材と減圧チャンバーと減圧チャンバーに接続された減圧手段とにより構成することにより、安定的な塗布膜を得ることができる。

また、下流側ガイドロールの下流に硬化装置もしくは乾燥装置もしくはその両方を設けることにより、弛みが生じない状態で硬化または乾燥することが可能になり、安定的な塗布膜のままの最終製品を得ることができる。

本発明にかかる塗布装置の一実施の形態を示す概略側面図である。 本発明にかかる塗布装置の一実施の形態の、上流側ガイドロールおよび減圧装置の部分概略側面図である。 本発明にかかる塗布装置の一実施の形態の、下流側ガイドロールおよび減圧装置の部分概略側面図である。 本発明にかかる塗布装置の一実施の形態を示す減圧装置の概略拡大側面図である。 本発明にかかる塗布装置の一実施の形態を示す図２のα矢印方向から見た減圧装置の概略正面図である。 本発明にかかる塗布装置の一実施の形態を示す全体の形態を示す概略断面図である。

以下、本発明の一実施の形態について、図１〜図６を参照して説明する。図1は本発明にかかる塗布装置の一実施の形態を示す概略側面図である。図２は上流側ガイドロールに減圧機構を設置時の概略側面図であり、図３は下流側ガイドロールに設置時の概略側面図である。図４は減圧機構の概略側面図である。図５は減圧装置の概略側面図である。図６は、本発明の塗布装置全体の一実施例の形態を示す概略図である。

本発明にかかる塗布装置の一実施の形態は、図１に示すように上流側ニアロール１６と下流側ニアロール１７の間にダイヘッド１８があるウェブテンション方式の塗布装置において、前記上流側ニアロール１６の外側にある上流側ガイドロール１４と基材１３を部分的に覆うように上流側接触部減圧機構１１が設置されており、さらに前記下流側ニアロール１７の外側にある下流側ガイドロール１５と基材１３を部分的に覆うように下流側接触部減圧機構１２が設置されている。

図２に示すように上流側接触部減圧機構１１は、減圧チャンバー２３と減圧手段からなる。減圧チャンバー２３は、本体と上流側ガイドロール２２に沿った形状を有しロールとの隙間が０．０５ｍｍ以内の精度で調整できるサイドプレート２４、上流側ガイドロール２２の間の隙間２９を０．０５ｍｍ以内の精度で調整できるロール側隙間調整プレート２５、減圧機構と基材２１の間の隙間２８を０．０５ｍｍ以内の精度で調整できる基材側隙間調整プレート２６からなる。減圧手段は、減圧チャンバー２３と接続した減圧用ホース２７、および他端に設けた減圧機構内を減圧するためのブロワ（図示せず）からなる。

サイドプレート２４およびロール側隙間調整プレート２５、基材側隙間調整プレート２６の隙間の調整、さらにブロワによる吸引により基材２１と基材側隙間調整プレート２５が接触しないようにテーパーゲージにて調整する。

図３に示すように下流側接触部減圧機構１２は、減圧チャンバー３３と減圧手段からなる。減圧チャンバー３３は、本体と下流側ガイドロール３２に沿った形状を有しロールとの隙間が０．０５ｍｍ以内の精度で調整できるサイドプレート３４、下流側ガイドロール３２の間の隙間３９を０．０５ｍｍ以内の精度で調整できるロール側隙間調整プレート３５、減圧機構と基材３１の間の隙間３８を０．０５ｍｍ以内の精度で調整できる基材側隙間調整プレート３６からなる。減圧手段は、減圧チャンバー３３と接続した減圧用ホース３７、および他端に設けた減圧機構内を減圧するためのブロワ（図示せず）からなる。

サイドプレート３４およびロール側隙間調整プレート３５、基材側隙間調整プレート３６の隙間の調整、さらにブロワによる吸引により基材３１と基材側隙間調整プレート３５が接触しないようにテーパーゲージにて調整する。

図４は上流側接触部減圧機構１１の側面断面図であり、減圧チャンバー４３の形状はこれに規定されるものではなく、下流側接触部減圧機構１２のような形状を取ることも可能であり、さらにガイドロールとニアロールの位置関係によってはその他の形状も可能である。例えば、減圧チャンバーは、本体と、サイドプレートと、ロール側隙間調整プレートと、基材側隙間調整プレートが分離した部材からなる構造である必要はなく、一体化した構造で全体が位置調整可能な構造とすることにより両方の隙間を調整できる構造であってもよい。

図５は、上流側接触部減圧機構１１の正面図であり、減圧チャンバー５１は、減圧チャンバー本体の両端部に基材を覆うようにサイドプレート５２、５３が設置され、基材端部とサイドプレート５２、５３の隙間調整は、減圧チャンバー本体とサイドプレート５２、５３の間に厚さの異なるステンレス（以下、ＳＵＳと称する）ブロックまたはＳＵＳシムテープを挟むことで調整可能である。なお、ＳＵＳブロックまたはＳＵＳシムテープは他の材質でも可能である。

また減圧チャンバー５１の中心にブロワからの減圧用ホース５６が取り付けられる構造になっているが、減圧チャンバー５１の吸引口は一ヶ所に限られるものではなく、減圧する領域のサイズによっては均一に減圧するために複数ヶ所、設けることも可能である。また、ブロアが直接接続する構造でもよく、この場合は減圧用ホースは不要となる。

ウェブテンション方式の塗布は基材のテンションのばらつきによって塗布時に基材がばたついて膜厚が不均一になるという問題があったが、本機構を持つ減圧チャンバーを塗工部前後に設置したガイドロールに設置することによって、搬送中にばたつく基材をガイドロールに押し当てて基材を矯正することができるので、均一な塗膜を得ることができる。

図６は本発明の塗布装置を用いるウェブテンション方式による塗布物の製造装置である塗布装置の一実施例の形態を示す概略図であり、巻出し部６３、ガイドロール６４、スロットダイヘッド６２、乾燥装置６５、硬化装置６６、巻取り部６７からなる。なお、この例は紫外線硬化樹脂を塗布するための塗布装置であるが、塗布液などの膜厚や材質などにより、乾燥装置や、硬化装置の一方もしくは両方が不要な場合もある。

なお、以上の説明では上流側ガイドロールとスロットダイヘッドの間、下流側ガイドロールとスロットダイヘッドの間にニアロールを設ける構成になっているが、塗布条件によりその一方もしくはその両方を省く構成でも構わない。

以上の本発明の塗布装置を用いて減圧チャンバーで覆われたガイドロールと基材６１の空間を減圧することで、連続的に走行する基材６１に対して、基材自体の弛みや搬送によるシワを矯正でき、塗布液を塗布しても面内で均一な膜厚分布を持ち、外観不良を抑えた塗布物を製造することができる。

以下、塗布物としてハードコート層を製造する場合の実施例について説明する。なお、塗布物はこれに限らず、他の諸条件によるものでも構わない。

ハードコート層を形成する際には、基材上に、たとえば、アクリル系の紫外線（以下、ＵＶと称する）硬化樹脂塗液を塗布し、紫外線を照射することにより形成される。図６に本発明の塗布装置を備える塗布物製造装置の一実施例の形態を示す概略図を示した。図６に示した塗布物製造装置は、ロール状に巻き取られた基材６１を連続走行させるための基
材巻出し部６３、基材６１を連続走行可能に支持する複数のガイドロール６４を備え、スロットダイヘッド６２を備える塗布装置、基材６１に塗布された塗液を乾燥する乾燥装置６５、乾燥後の塗膜を硬化するＵＶ照射装置６６、及び塗液を乾燥・硬化した後の基材６１をロール状に巻き取る巻取り部６７を備える。連続走行される基材６１は塗布後、乾燥装置６５、ＵＶ照射装置６６を通過することにより、塗布物(ハードコート膜)が製造される。もちろん、硬化装置はＵＶではなく電子線硬化樹脂等の他の樹脂である場合もあるので、それに応じて適宜硬化を選択可能である。

次に、本発明の具体的実施例について説明する。各材質や構造その他の条件は各種変形実施可能である。

幅３２５ｍｍ、厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと称する）フィルムを使用し、メチルエチルケトン（以下、ＭＥＫと称する）を希釈溶剤とする８０ｗｔ％、粘度は１００ｍＰａ・ｓのアクリル系のＵＶ硬化樹脂塗布液をｗｅｔ膜厚１０μｍで４０ｍ／ｍｉｎの速度で塗布した。

幅方向における膜厚ムラを目視で見やすくするため、赤染料を０．１％添加した。シワ矯正装置の減圧度は、上流側、下流側とも同値で下記の値で実施し、Φ６０ｍｍのガイドロールと隙間調整プレートの隙間を０．５ｍｍ、Φ６０ｍｍのガイドロールとサイドプレートの隙間を０．５ｍｍ、基材と隙間調整プレートの隙間が０．５ｍｍになるようにテーパーゲージにて設定した。また減圧チャンバー本体とサイドプレートの間に厚さ０．５ｍｍのシムテームを挟むことで隙間を０．５ｍｍに調整した。テンションは１００Ｎ／ｍ、乾燥装置は６０℃、ＵＶ照射装置の条件は、無電極紫外線ランプを１灯、出力は６０％、オフセット４０ｍｍに設定した。

図６に示す製造装置を用い、連続走行するＰＥＴフィルム上に塗液を塗布し、塗布後、ＰＥＴフィルムを乾燥装置及びＵＶ照射装置を通過させることにより、ＰＥＴフィルム上にハードコート層を形成したハードコートフィルムを製造した。

なお、両方の減圧チャンバーの減圧条件は、
実施例１…０．０５ｋＰａ
実施例２…０．２ｋＰａ
実施例３…０．５ｋＰａ
比較例…０ｋＰａ
である。

上記実施例で得られたそれぞれの赤染料で色付いたハードコートフィルムについて帯状の塗布ムラについて目視による評価を実施した。上記色付きハードコートフィルムを色見台の上に置き、下方の光源から光を透過させることで評価した。評価基準として目視観察で帯状の塗布ムラが確認できない場合には○、薄いが確認できる場合には△、確認できる場合には×とした。表１にその結果を示す。

以上の結果より、減圧をかけないときには帯状の塗布ムラがはっきりと確認できたが、本願の塗布装置を用いることにより、シワ矯正機能が発揮され、減圧度により抑制効果に差は生じるが、帯状の塗布ムラを抑制できることを確認した。

１１…上流側接触部減圧機構
１２…下流側接触部減圧機構
１３、２１、３１、４１、６１…基材
１４、２２、４２…上流側ガイドロール
１５、３２…下流側ガイドロール
１６…上流側ニアロール
１７…下流側ニアロール
１８、６２…スロットダイヘッド
２３、３３、４３、５１…減圧チャンバー
２４、３４、５２、５３…サイドプレート
２５、３５、４４、５４…ロール側隙間調整プレート
２６、３６、４５、５５…基材側隙間調整プレート
２７、３７、４６、５６…減圧用ホース
２８…隙間（ａ）
２９…隙間（ｂ）
３８…隙間（ｃ）
３８…隙間（ｄ）
６３…基材巻出し部
６４…ガイドロール
６５…乾燥装置
６６…ＵＶ照射装置
６７…巻取り部

Claims (5)

1. 上流側ガイドロールと下流側ガイドロールとの間に所定のテンションで張られて走行するウエブ状の基材上に、スロットダイヘッドのスリット先端から吐出される塗液を塗布するウエブテンションダイコートを行う塗布装置において、
   前記上流側ガイドロールと前記基材の塗布面とは反対面との接触部の上流側に、上流側接触部減圧機構を設けてあることを特徴とする塗布装置。
2. さらに、前記下流側ガイドロールと前記基材の塗布面とは反対面との接触部の上流側に、下流側接触部減圧機構を設けてあることを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
3. 前記減圧機構が、前記ガイドロールと、前記基材と、減圧チャンバーと、被覆部材に接続された減圧手段と、により構成され、前記ガイドロールと前記基材と減圧チャンバーにより減圧領域が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の塗布装置。
4. 前記減圧チャンバーと前記基材、および、前記減圧チャンバーと前記ガイドロールの間隙幅を調整する間隙調整手段を備えていることを特徴とする請求項３記載の塗布装置。
5. さらに、前記下流側ガイドロールの下流に硬化装置もしくは乾燥装置もしくはその両方を設けてあることを特徴とする請求項１から４何れか記載の塗布装置。

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