JP2016064412A - ダイヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】ダイヘッドの母材を軽量化した場合であっても、耐久性を担保す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が向かい合わせて固定されることで、一対のダイヘッド半体の間に塗布液の吐出部となるスリットおよびスリットに塗布液を供給するマニホールドが形成されるダイヘッドであって、一対のダイヘッド半体が、金属を母材３０とし、かつ、スリットの先端部に位置する母材３０の表面１２ａには、メッキ処理層またはエンジニアリングプラスチック層３４が設けられている。
【選択図】図３

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方法である。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。

図４は、従来のダイヘッドの構成を分解して示す図である。図４に示すように、ダイヘッド１００は、平板１０２、マニホールド板１０４、側板１０６，１０８からなる。平板１０２とマニホールド板１０４とを向かい合わせて、ボルト穴１１２ａ，１１２ｂにボルトを貫通させて固定し、さらに、その両側面を側板１０６，１０８で塞いで、ボルト穴１１４ａ，１１４ｃにボルトを通して固定することで、一体化され、ダイヘッド１００が構成される。マニホールド板１０４には、その中央部に幅方向に延在する溝状のマニホールド１１８が形成されており、マニホールド１１８よりも吐出口となる側（図４中、上側）が、その下側よりも薄肉になっている。したがって、平板１０２とマニホールド板１０４とを対向させて、締め付けると、平板１０２とマニホールド板１０４との間に、マニホールド１１８から先端に向かって隙間（スリット）ができ、これが、塗布液の吐出口となる。

ダイヘッドの吐出口近傍（図４のダイヘッド１００では、平板１０２の先端部１０２ａの近傍、および、マニホールド板１０４の先端部１０４ａの近傍）に傷や凹凸があると、そこから吐出される薄膜の表面状態や膜厚に影響する場合もある。そのため、従来のダイヘッドは、表面に傷の付きにくい金属材料を用いるのが一般的である。また、ダイヘッドは、様々な有機溶剤を通液する必要があるため、耐食性にも優れることが要求される。このような要求を満たす高強度かつ高耐食性の材料として、高価なＳＵＳ材（ＳＵＳ６３０、ＳＵＳ４２０−Ｊ２、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６など）が多く用いられている。このようなダイヘッドは、金属製であるために非常に重く、また高価である。

特開２００７−３１３４１５号公報

大型液晶テレビなどのエレクトロニクス分野では精密塗布が要求されており、精密塗布においては特に、ダイヘッドの吐出口近傍の加工精度や表面の平滑性がさらに重要となる。例えば１ｍにおける真直度が１０μｍ以内といった高精度加工を施すため、材料の厚みを増して剛性を持たせる必要が生じている。また、生産性向上のため、あるいは、広幅の被塗布物へのコーティングに対応するために、ダイヘッドの広幅化の要求が高まっている。したがって、ダイヘッドが大型化する傾向にあり、ダイヘッドは益々重量が増し、価格も高くなってきている。

ダイヘッドは、重量が大きいとハンドリング性が悪く、仮に人体に落下させたりすると非常に危険であるため、ハンドリングしやすいように、軽量化へのニーズが高まっている。これに対し、ダイヘッド（ダイヘッドを構成する平板およびマニホールド板）の厚みを薄くして軽量化を図る試みもある。しかし、母材の剛性を保てないため、所望の高精度加工を施すのが困難であり、特に吐出口となる部分、すなわち平板の先端部およびマニホールド板の先端部において、高い加工精度を出すのが難しいという問題がある。

ダイヘッドの軽量化を図るべく、ダイヘッドの材質を全てポリフェニレンサルファイド等の材料にすることも提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、平板およびマニホールド板の全体を樹脂成型する場合、現時点では、気泡混入による中抜けなどの技術的課題がクリアできておらず、実用には至っていない。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、ダイヘッドの母材を軽量化した場合であっても、耐久性を担保す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が向かい合わせて固定されることで、前記一対のダイヘッド半体の間に塗布液の吐出部となるスリットおよび前記スリットに塗布液を供給するマニホールドが形成されるダイヘッドであって、前記一対のダイヘッド半体の母材が、アルミニウム又はアルミニウム合金であり、前記スリットから前記塗布液を吐出する吐出口近傍であって、前記マニホールドから供給される前記塗布液と接する位置にある前記一対のダイヘッド半体の表面には、ポリアセタール、ポリイミド、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドイミドからなる群から選択される１種、又は２種以上から構成されるエンジニアリングプラスチック層が設けられていることを特徴とする。
また、前記エンジニアリングプラスチック層の厚さが０．１μｍ以上１μｍ以下であってもよい。
また、一実施形態の発明は、一対のダイヘッド半体が向かい合わせて固定されることで、前記一対のダイヘッド半体の間に塗布液の吐出部となるスリットおよび前記スリットに塗布液を供給するマニホールドが形成されるダイヘッドであって、前記一対のダイヘッド半体が、金属を母材とし、前記スリットから前記塗布液を吐出する吐出口近傍であって、前記マニホールドから供給される前記塗布液と接する位置にある前記一対のダイヘッド半体の表面には、ポリアセタール、ポリイミド、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドイミドからなる群から選択される１種、又は２種以上から構成されるエンジニアリングプラスチック層が設けられており、前記エンジニアリングプラスチック層の厚さが０．１μｍ以上１μｍ以下であることを特徴とする。

本発明によれば、一対のダイヘッド半体を、金属母材とすることで、高精度加工を可能にすると同時に、金属母材の表面にメッキ処理層またはエンジニアリングプラスチック層を被覆することで、表面硬度を高めて耐久性を確保することができる。したがって、母材となる金属は、必ずしも高硬度である必要がなく、選択の幅が広がる。例えば、金属母材に、アルミニウムまたはアルミニウム合金などの比較的強度の低い、しかし軽量な材料を用いることで、ダイヘッドの高品質を維持しつつ、軽量化を実現することができる。あるいは、金属母材に、炭素鋼などのＳＵＳ材よりも安価な材料を採用することで、ダイヘッドのコストダウンを図ることもできる。

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。 平板およびマニホールド板の先端部分を拡大して示す模式図である。 従来のダイヘッドの概略構成を示す斜視図である。

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、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、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、図示していないが、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２８に通じる塗布液の液入口が、吐出口と反対側（図２中、下側）に形成されている。

マニホールド板１４は、マニホールド２８よりも先端側（図２中、上側）が、マニホールド２８よりも下側の部分に比べて薄肉になっている。したがって、平板１２とマニホールド板１４とを対向させて固定すると、平板１２とマニホールド板１４との間に、マニホールド２８から先端に向かって隙間（スリット）ができ、これが、塗布液の吐出口２０（図１参照）となる。

なお、ダイヘッド１０の構成はこの構成に限定されるものではなく、上記以外のものであってもよい。例えば、平板１２との合わせ面が段差のない平面のマニホールド板１４を用い、平板１２とマニホールド板１４の、マニホールド２８の下方の部分および両端部分に、従来公知のシム（例えば、コの字型のシム）を挟み、このシムの厚みによって吐出口２０を形成する構成のものであってもよい。また、マニホールド板１４において、マニホールド２８を幅方向に貫通せず両端部分が塞がった形状とし、側板１６，１８を用いず、平板１２とマニホールド板１４の２部材でダイヘッド１０を構成するものであってもよい。

ここで、本発明のダイヘッド１０は、平板１２、マニホールド板１４が金属を母材とし、かつ、スリットの先端部に位置する母材の表面には、メッキ処理層またはエンジニアリングプラスチック層が設けられている。この構成を有する本発明によれば、平板１２、マニホールド板１４を金属母材とすることで、高精度加工を可能にすることができる。さらに、この金属母材の表面にメッキ処理層またはエンジニアリングプラスチック層を被覆することで、表面硬度を高めて耐久性を確保することができる。以下、本発明の各構成について更に具体的に説明する。

平板１２およびマニホールド板１４は、金属を母材とするものであればよく、金属について特に限定はない。本発明においては、金属母材表面の少なくともスリット先端部にメッキ処理層またはエンジニアリングプラスチック層を形成することで、スリット先端部の強度を向上させた点に特徴を有する。したがって、平板１２およびマニホールド板１４としては、軽量化が可能な金属を主眼として選択することができる。このような金属としては、例えば、アルミニウム、チタン等が挙げられ、本発明においては母材としてこれらの金属、あるいはこれらの金属の合金を好適に使用可能である。

上記の例では、ダイヘッド１０を構成する平板１２やマニホールド板１４の母材を、例えば、ステンレス等の軽量金属とすることで、ダイヘッド１０の軽量化を実現したが、ダイヘッド１０の構成要素の母材を、安価で硬度の高い炭素鋼などの鋼材としてもよい。この場合は、母材に高精度加工を施した後に、その表面を錆び止めの目的で、エンジニアリングプラスチックや、ニッケルメッキで薄くコートする方法により、高価なＳＵＳ材を用いることなく、安価にダイヘッド１０を作ることができ、ダイヘッド１０のコストダウンを図ることができる。

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の材料について特に限定はなく、従来公知の材料を適宜選択して用いることができる。なお、側板１６，１８の材料を上記で説明した平板１２、マニホールド板１４と同様の材料（例えば、アルミニウム）を用いることでより一層の軽量化を実現することも可能である。また、側板１６，１８の材料を安価で高度の高い炭素鋼などの鋼材とすることでより安価にダイヘッドをつくることができる。

本発明のダイヘッド１０において、エンジニアリングプラスチック層、または、メッキ処理層は、少なくとも、スリット２０の先端部に位置する母材の表面、すなわち、スリットを構成する平板１２およびマニホールド板１４において、スリット２０の先端部に位置する平板１２の表面（１２ａ）およびマニホールド板１４の表面（１４ａ）に設けられる。スリット２０の先端部に位置する平板１２およびマニホールド板１４の表面が、吐出膜の表面性状や膜厚に与える影響が大きく、強度および平滑性が最も要求されるからである。また、塗布液に接する部分は、耐腐食性および高硬度を有するのが好ましい。したがって、エンジニアリングプラスチック層、または、メッキ処理層は、スリット２０の全面に設けるのが好ましく、さらに、マニホールド２８の壁面となる面の全面に設けるのが更に好ましい。

また、平板１２およびマニホールド板１４は予め所定の精度、具体的には、真直度１０μｍ以内の精度に加工しておくことが好ましい。

（エンジニアリングプラスチック層）
エンジニアリングプラスチック層は、スリット２０の先端部に位置する平板１２およびマニホールド板１４の表面の強度を向上させる機能を有するものであればよく、エンジニアリングプラスチック層の材料について特に限定はないが、熱硬化型樹脂や、紫外線硬化樹脂等を好適に使用可能である。熱硬化型樹脂を用いる場合には、１２０℃以下の温度で熱硬化が可能な樹脂が好ましい。１２０℃以下の温度で熱硬化が可能な樹脂を用いることで、熱硬化時にダイヘッドに対して熱によるひずみの負荷を最小限に抑えることができる。

中でも表面硬度、耐久性、耐溶剤性の点を考慮すると、本発明においては、ポリアセタール、ポリイミド、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、フッ素樹脂、ポリアミドイミドが好適である。

エンジニアリングプラスチック層は、上記で例示される材料を適当な溶剤により溶解または分散させてエンジニアリングプラスチック層用塗工液を調製し、塗布・乾燥（必要に応じて硬化処理）することにより形成することができる。塗布方法について特に限定はないが、布やハケ、ロール等を用いて、少なくともスリットの先端部に位置する母材（平板１２およびマニホールド板１４）の表面にエンジニアリングプラスチック層用塗工液を塗布する。あるいは、スピンコートでエンジニアリングプラスチック層用塗工液をダイヘッド全体に塗布する方法等を挙げることができる。

エンジニアリングプラスチック層の厚さは、エンジニアリングプラスチック層を構成する材料に応じて適宜設定することができその厚さについて特に限定はないが、厚さが０．１μｍ未満である場合には、エンジニアリングプラスチック層を形成することによる耐久性を所望の程度まで向上させることができず、１μｍより厚い場合には、エンジニアリングプラスチック層が剥離する等の問題が生ずる虞がある。このような点を考慮すると、エンジニアリングプラスチック層の厚さは０．１μｍ以上１μｍ以下であることが好ましい。

（メッキ処理層）
また、エンジニアリングプラスチック層の形成に代えて、少なくともスリット２０の先端部に位置する母材（平板１２およびマニホールド板１４）の表面にメッキ処理によるメッキ処理層を形成することとしてもよい。この形態においても、上記の例と同様に、高硬度でかつ軽量なダイヘッド１０を得ることができる。

メッキ処理層の金属について特に限定はなく、電解メッキ処理、または無電解メッキ処理により形成することができるあらゆるメッキ処理層を使用可能である。中でも、本発明のメッキ処理層としては、無電解メッキ処理により形成されるニッケルメッキ処理層が好ましい。ニッケルメッキ処理層を形成することで、該処理層の表面硬度をＳＵＳに匹敵するほどの硬さとすることができる。

図３にスリット先端部に位置する母材３０にエンジニアリングプラスチック層３４が形成された平板１２の先端部１２ａの表層部分の断面を模式的に示す。この図から分かるように、エンジニアリングプラスチック層３４は、母材３０を研磨したときなどに生じた凹粗さ３２を穴埋めして表面を平滑にする効果がある。また、メッキ処理層についても同様の効果を得ることができる。

つまり、少なくともスリット先端部に位置する母材にエンジニアリングプラスチック層、またはメッキ処理層が形成された本発明のダイヘッド１０によれば、母材がアルミニウムのように比較的強度の低い材料であっても、これらの層が形成された位置における表面硬度は、例えばＨｒｃ４８など、ＳＵＳに匹敵する硬さとなり、高硬度でかつ軽量な平板１２およびマニホールド板１４が得られ、したがって、高硬度でかつ軽量なダイヘッド１０が得られる。さらに、表面を平滑にすることで、ダイヘッドの塗工精度を向上させることができる。

（実施例１）
（エンジニアリングプラスチック層形成用塗工液の準備）
ポリイミド主剤（ＳＫ−１６９９）：９５.７ｇと硬化剤（ＵＬＩＮ−ＰＩ−３７６ 野田スクリーン株式会社製）：４．３ｇを混合した液（５０ｗｔ％）をγブチルラクトン：４５０ｇと混合させて１０ｗｔ％まで希釈したエンジニアリングプラスチック層形成用塗工液を準備した。

アルミニウム（比重：２．７）からなる母材を１０μｍ以内の真直度に加工したダイヘッドの全面に、（ｉ）上記のエンジニアリングプラスチック層形成用塗工液を、ロールを用いて１μｍの膜厚で塗布し、次いで、１２０℃の熱硬化処理を行った。その後、再び上記（ｉ）の処理を乾燥時の厚さが０．２μｍとなるまで繰り返し行い、ダイヘッド全面にエンジニアリングプラスチック層が形成されたダイヘッドを製造した。

（実施例２）
アルミニウム（比重：２．７）からなる母材を１０μｍ以内の真直度に加工したダイヘッドを、無電界ニッケルメッキ処理に浸し、ダイヘッド全面に厚さ２μｍの無電解ニッケルメッキ処理層が形成されたダイヘッドを製造した。

（比較例１）
アルミニウム（比重：２．７）からなる母材を１０μｍ以内の真直度に加工したダイヘッドを製造した。

（参考例）
ＳＵＳ４２０−Ｊ２（比重：７．８）からなる母材を１０μｍ以内の真直度に加工したダイヘッドを製造した。

（表面硬度の測定）
エンジニアリングプラスチック層形成後にスリット先端部に位置する平板およびマニホールド板の表面硬度の測定を行った。表面硬度の測定は、ロックウェル硬度計を用いて行った。

表１から明らかなように、スリット先端部に位置する平板およびマニホールド板に、メッキ処理層、又はエンジニアリングプラスチック層が形成された実施例は、スリット先端部に位置する平板およびマニホールド板おいて、ＳＵＳに匹敵する高い耐久性を示すことが確認された。つまり、本発明によれば、ダイヘッドの母材を軽量化した場合であっても、耐久性を担保することができるダイヘッドを提供することができる。

１０、１００ ダイヘッド
１２、１０２ 平板
１２ａ、１０２ａ 先端部
１４、１０４ マニホールド板
１４ａ、１０４ａ 先端部
１６、１８、１０６、１０８ 側板
２０ 吐出口（スリット）
２２ａ、２２ｂ、１１２ａ、１１２ｂ、１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ、１１４ｄ ボルト穴
２８、１１８ マニホールド
３０ 母材
３２ 凹粗さ
３４ エンジニアリングプラスチック層

Claims (2)

1. 一対のダイヘッド半体が向かい合わせて固定されることで、前記一対のダイヘッド半体の間に塗布液の吐出部となるスリットおよび前記スリットに塗布液を供給するマニホールドが形成されるダイヘッドであって、
   前記一対のダイヘッド半体の母材が、アルミニウム又はアルミニウム合金であり、
   前記スリットから前記塗布液を吐出する吐出口近傍であって、前記マニホールドから供給される前記塗布液と接する位置にある前記一対のダイヘッド半体の表面には、ポリアセタール、ポリイミド、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリスルホン、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアミドイミドからなる群から選択される１種、又は２種以上から構成されるエンジニアリングプラスチック層が設けられていることを特徴とするダイヘッド。
2. 前記エンジニアリングプラスチック層の厚さが０．１μｍ以上１μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のダイヘッド。

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