JP2017070927A - ダイリップエッジガイド - Google Patents

Abstract

【課題】カーテン塗布方法において、複雑な構造を持たずに簡便な機構で、塗布膜エッジの厚塗りを抑制する塗布ヘッドのリップ両端に設けられる、ダイリップエッジガイドを提供する。【解決手段】連続走行する基材上に、塗布液をカーテン状に吐出させ塗布する、カーテン塗布装置の、塗布ヘッドのリップ両端に設けられる、１対のダイリップエッジガイドであって、前記ダイリップエッジガイドの内側の面の上端付近に、潤滑液５の供給口２ａ、内側の面の下端付近に潤滑液の吸入口２ｂが設けられ、内側の面の潤滑液の供給口と潤滑液の吸入口との間に、帯状の親水性領域２ｃ、前記親水性領域挟む両側に疎水性領域２ｄを設け、前記疎水性領域が、微細凹凸構造からなる。【選択図】図２

Description

本発明は、一般にカーテン塗布と呼ばれる塗布方法を実現する塗布装置に属するものである。

従来、連続搬送する基材に塗布液を連続塗布する方法として、種々の方法が提案されている。例えば、代表的な塗布方法としては、マイクログラビア塗布方法、ワイヤーバー塗布方法など種々の塗布方法が知られている。

近年、特にコストダウンの必要性から高速塗布や広い塗布幅が要求されるようになり、これに伴いカーテン塗布方法が多用されるようになってきた。

連続搬送する基材に対して塗布する技術の中でもカーテン塗布方法と呼ばれるものは、塗布ヘッドから塗布液を流下させ、塗布液が塗布ヘッドのダイリップ両端に設けられたエッジガイドの間をカーテン膜状に伝わり、連続搬送する基材に落下衝突させることで、塗布膜が形成されるものである。

しかし、エッジ近傍のカーテン膜が厚くなることによって、塗布膜の両端部が厚塗りになり、カーテン塗布工程以降の乾燥工程における乾燥不良や基材の破断などの問題が指摘されている。

このような端部厚塗りの発生を抑制するために、基材上に塗布膜を形成後、カーテン衝突位置より下流側で両端部に過剰に塗布された塗布液を除去する方法が開示されている（特許文献１）。

しかしながら、この方法では塗布膜の両端部の過剰塗布液だけを回収することは難しく、塗布膜幅方向中央よりの塗布液をも回収してしまう問題点を有している。

また、エッジガイドの表面に水などの潤滑液を流すことが提案されており、潤滑液によって、エッジガイド近傍でのカーテン塗膜の厚膜化を防ぐことができ、塗布膜の均一化が可能となる（特許文献２）。

しかしながら、開示されている、潤滑液の通路としてエッジガイド内側に開口した溝を設ける方法では、エッジガイドの構造が複雑になってしまう問題がある。

特開２００７−７５７４３号公報 特開２００９−１３６７５２号公報

本発明は、カーテン塗布方法において複雑な構造を持たずに、簡便な機構で、塗布膜エッジの厚塗りを抑制するダイリップエッジガイドを提供することを目的とする。

以上の課題を解決するための本発明は、連続走行する基材上に塗布液をカーテン状に吐
き出させ塗布するカーテン塗布装置の、塗布ヘッドのダイリップ両端に設けられる１対のダイリップエッジガイドであって、
前記カーテン塗布装置用エッジガイドの内側の面の上端付近に潤滑液の供給口、および内側の面の下端付近に潤滑液の吸入口が設けられ、
前記潤滑液の供給口と前記潤滑液の吸入口との間に帯状の親水性領域を設け、かつ前記親水性領域を挟む両側に疎水性領域を設けてあり、
前記疎水性領域が微細凹凸構造からなることを特徴とするダイリップエッジガイドである。

本発明によれば、エッジガイド内側の面に、潤滑液の供給口と潤滑液の吸入口を設け、潤滑液が流れる帯状の領域を親水性とし、親水性の帯状の領域を挟む両側の領域を疎水性とすることで、潤滑液の通路をそのために構造的に設けることなく、簡潔に付与することができる。

本実施形態の、ダイリップエッジガイドを設けたカーテン塗布装置の構成を示した概念図である。 本実施形態の、ダイリップエッジガイドの構成を示した正面概念図である。

以下本発明を実施するための形態を、図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明のダイリップエッジガイドを設けたカーテン塗布装置の構成を示しており、塗布ヘッド１のダイリップから塗布液３を吐き出し、吐出された塗布液３をカーテン状に案内するエッジガイド２で自由落下させ、形成されたカーテン状塗膜を基材４に衝突させながら塗布膜を形成する。図１中の矢印は基材４の搬送方向を示す。

図２は、本実施形態の、ダイリップエッジガイドの構成を示しており、エッジガイド２の、塗布液である内側の、上端付近に潤滑液５の供給口２ａが設けられ、下端付近に潤滑液５の吸入口２ｂが設けられる。

供給口２ａと吸入口２ｂの間には、帯状の親水性領域２ｃがあり、帯状の親水性領域を挟む両側に疎水性領域を設けてあり、微細な凹凸構造が付与されているため、ロータス効果により、潤滑液５をはじくため、帯状の親水性領域２ｃが流路となる。

ロータス効果（Ｌｏｔｕｓ ｅｆｆｅｃｔ）は、材料工学において、ハス科の植物に見られる自浄性を指す用語であり、ハス効果とも言われており、プレスの金型を用い、表面にエンボス加工を行い、微細な凹凸構造を形成することにより効果が得られる。

＜潤滑液＞
潤滑液としては、潤滑効果を有する液体であることが好ましく、中でも水を選択することが尚好ましい。水を選択することによって、エッジガイド２に設けた親水性領域のみに潤滑液を流すことが可能となり、また疎水性領域では、潤滑液をはじく効果がより顕著に生じるためである。

＜エッジガイド＞
エッジガイド２の材質は、耐食性、加工性、強度の観点からステンレス製であることが好ましいが、これに限定されるものではない。例えば、ポリエチレン、テトラフルオロエチレン等のプラスチック、ゴムなども適宜用いることができる。

親水性の帯状部分２ｃの材質は親水化処理の観点からステンレス、酸化アルミニウム、酸化チタンが望ましいが、これに限定されるものではなく、親水性を示すものであれば適宜用いることができる。疎水性を示す２ｄの材質は疎水化処理の観点からフッ素樹脂または酸化ケイ素が望ましいが、これに限定されるものではなく、疎水性を示すものであれば適宜用いることができる。

＜凹凸構造＞
微細な凹凸構造は、エンボス加工やスパッタリング等の一般的な加工方法を選択することが可能である。微細な凹部構造の深さは、１０ｎｍ以上３μｍ以下であることが好ましく、また凸部構造の高さも、１０ｎｍ以上３μｍ以下であることが好ましい。さらに微細な凹部と凸部構造のピッチも、１０ｎｍ以上３μｍ以下であることが好ましい。微細な凹部の深さと凸部構造の高さ及びピッチを以上の範囲とすることにより、ロータス効果をより効果的に示すことが可能となる。

本発明の特徴はエッジガイド内側を流れる潤滑液の流路を界面エネルギーによって規定することにあり、供給口２ａから吐出された潤滑液５は、親水性を示す２ｃに沿って流れる。この時、２ｃの両端である２ｄは疎水性を示すことで、潤滑液５は２ｃから濡れ広がることなく吸入口２ｂまで流れることができる。

特に２ｄではロータス効果が得られるような微細な凹凸構造が付与されているため、水に対する接触角を１００°から１５０°とすることができ、潤滑液５の流路はより安定的になる。これによってエッジガイド２近傍では、カーテン膜端部のカーテン厚みの厚膜化を防ぐことができ、塗布液３を均一に塗布することが可能になる。

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例のみに何ら限定されるものではない。

＜実施例１＞
（ダイリップエッジガイド）
本発明に用いるエッジガイドは、幅２０ｍｍ、高さを１００ｍｍとし、エッジガイドの内側に親水性領域として、４ｍｍ幅の酸化チタンを製膜し、親水性領域の両端に８ｍｍ幅の疎水性領域を形成し、疎水性領域に微細な凹凸構造として、深さ０．５μｍ、高さ０．５μｍ、ピッチ２μｍで並んだ微細な凹凸構造を設け、その上にフッ素樹脂膜を形成した。

(潤滑液)
潤滑液は、水を用いて潤滑液の供給口２ａから、潤滑液の吸入口２ｂに向けて、単位流量２ｍｌ／ｃｍ・ｓ、幅５００μｍで親水領域に流した。

（塗布液）
塗布液の組成は、ポリビニルアルコール１５重量部、水８５重量部で、粘度が２００ｍＰａ・ｓのポリビニルアルコール溶液を用い、単位流量２ｍｌ／ｃｍ・ｓにて塗布液をダイヘッドへ送液し、ウエット膜厚が５μｍと成るように、７５μｍ厚ポリエチレンテレフタレートフィルム基材に塗布を行った。尚基材の搬送スピードは毎分５０ｍとし、塗布乾燥により、実施例１のポリビニルアルコール塗布物を得た。

＜実施例２＞
実施例１における微細な凹凸構造を形成した疎水性領域を、フッ素樹脂の代わりに、酸化ケイ素の薄膜を形成した以外は、実施例１と同一条件で、ポリビニルアルコール溶液を塗布し、乾燥して実施例のポリビニルアルコール塗布物を得た。

＜実施例３＞
実施例１におる親水性領域を、酸化チタンに代えて、ステンレスとした以外は、実施例１と同一条件で、ポリビニルアルコール溶液を塗布し、乾燥して実施例のポリビニルアルコール塗布物を得た。

＜比較例１＞
実施例１において疎水性領域に設けた微細な凹凸をなくした以外は、実施例１と同一条件で、ポリビニルアルコール溶液を塗布し、乾燥して比較例１のポリビニルアルコール塗布物を得た。

＜比較例２＞
実施例２において疎水性領域に設けた微細な凹凸をなくした以外は、実施例２と同一条件で、ポリビニルアルコール溶液を塗布し、乾燥して比較例２のポリビニルアルコール塗布物を得た。

＜比較例３＞
実施例３における疎水性領域に設けた微細な凹凸をなくした以外は、実施例３と同一条件で、ポリビニルアルコール溶液を塗布し、乾燥して比較例３のポリビニルアルコール塗布物を得た。

＜比較例４＞
実施例1において親水性領域および疎水性領域の材質をステンレスとし、疎水性領域の微細な凹凸をなくした以外は、実施例1と同一条件で、ポリビニルアルコール溶液を塗工した。

＜評価＞
膜のエッジの厚塗り度合いは、連続膜厚計ＫＧ６０１Ａ(Ａｎｒｉｔｓｕ社製）を用い、塗布膜の幅方向の両端部の最大膜厚とそれ以外の塗布膜の１０点測定した平均膜厚の比から求め、最大膜厚／１０点平均膜厚の百分率の値をエッジ膜厚太りと定め、
◎：１０５％以下
○：１０５％〜１１０％
△：１１０％〜１３０％
×：１３０％以上
として評価を行った。その結果を表１に示す。

実施例１〜３のように、疎水性領域に微細凹凸構造を設けることにより、塗布膜端部の最大膜厚と平均膜厚の比を１０５％〜１１０％に抑えることができ、更に潤滑液が流れる親水領域を酸化チタンとすることによって、塗布膜端部の最大膜厚と平均膜厚の比を、１０５％以下に改善できることが分かった。

一方、疎水性領域に微細凹凸構造を設けていない比較例１〜４は、塗布膜端部の最大膜厚と平均膜厚の比を１０５％以下にすることができず、比較例４のように、潤滑液が流れる親水領域と、それ以外の領域とに同じ材料にすると、塗布膜端部の最大膜厚と平均膜厚の比が１３０％以上になってしまった。
以上より本発明のように帯状の親水性領域と、親水性領域を挟む両側に疎水性領域を設け、帯状の親水性領域に潤滑液を流し、疎水性領域が微細凹凸構造からなるダイリップエッジガイドを用いることにより、膜厚分布のバラツキを抑えられることが分かった。

１・・・塗布ヘッド
２・・・エッジガイド
２ａ・・・潤滑液の供給口
２ｂ・・・潤滑液の吸入口
２ｃ・・・帯状の親水性領域
２ｄ・・・微細な凹凸構造を付与した疎水性領域
３・・・塗布液
４・・・基材
５・・・潤滑液

Claims (3)

1. 連続走行する基材上に塗布液をカーテン状に吐き出させ塗布するカーテン塗布装置の、塗布ヘッドのダイリップ両端に設けられる１対のダイリップエッジガイドであって、
   前記カーテン塗布装置用エッジガイドの内側の面の上端付近に潤滑液の供給口、および内側の面の下端付近に潤滑液の吸入口が設けられ、
   前記潤滑液の供給口と前記潤滑液の吸入口との間に帯状の親水性領域を設け、かつ前記親水性領域を挟む両側に疎水性領域を設けてあり、
   前記疎水性領域が微細凹凸構造からなることを特徴とするダイリップエッジガイド。
2. 前記ダイリップエッジガイドの親水性領域を形成する材料がステンレス、酸化アルミニウム、酸化チタンのいずれかであり、前記ダイリップエッジガイドの疎水性領域を形成する材料がフッ素樹脂または酸化ケイ素であることを特徴とする請求項１に記載のダイリップエッジガイド。
3. 前記疎水性領域の水に対する接触角が１００°から１５０°であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のダイリップエッジガイド。