JP2023010293A - ダイノズル及び該ダイノズルを用いた静電塗布装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】均一な厚みの塗布膜が得られるダイノズルを提供する。【解決手段】ダイノズルは、ロール上を連続走行する基材の上に塗料を塗布するノズルと、ノズルに塗料を供給する送液手段と、を備え、基材がノズルに対して接近する側を上流側、基材がノズルに対して離合して行く側を下流側と定義した場合、ノズルは、基材の走行方向に沿って上流側ノズルを画成する第１ブロックと下流側ノズルを画成する第２ブロックとによって構成され、ロールとノズルとの間に電位勾配を形成する電位を印加する帯電用電極を有する。【選択図】図１Ｂ
Description
本発明は、機能性粉末と結合剤樹脂と溶媒からなる機能性塗料を、基材に塗布乾燥して機能性膜を形成するダイノズル及び該ダイノズルを用いた塗布装置に関する。
従来の塗布装置としては、機能性塗料をダイノズル、グラビア版等を用いて直接基材に塗布して機能性膜を形成するものがある。また、機能性塗料を、エアアシストスプレー、超音波スプレー等を用いて霧化して、非接触で基材に塗布して機能膜を形成するものがある。
また、従来の塗布装置として、あらかじめ機能性塗料を超音波素子にて霧化して浮遊したものに電荷を印加して対極としてなる基材に塗布するものもある（例えば、特許文献１参照。）。図９は、特許文献１に記載された従来の塗布装置の構成を示す概略図である。
また、従来の塗布装置として、あらかじめ機能性塗料に電荷を印加して対極としてなる基材に対して細線を描画するものもある（例えば、特許文献２参照。）。図１０は、特許文献２に記載された従来の塗布装置の構成を示す概略図である。
また、従来の塗布装置として、あらかじめ機能性塗料に電荷を印加して対極としてなる基材に対して細線を描画するものもある（例えば、特許文献２参照。）。図１０は、特許文献２に記載された従来の塗布装置の構成を示す概略図である。
しかしながら、前記特許文献１の構成では、霧化された塗料が槽内を浮遊した後に鉛直方向に吐出される。このため、導電性炭素、金属酸化物等の機能性粉末を主体としてなる塗料を用いた場合、槽内を浮遊中に凝集してしまい印加部までには液化してしまうことがあった。また、浮遊状態で印加部に到達しても液滴が微粒化しない間に基材に着弾するために、塗膜が均一な厚みで形成することが困難であった。
また、前記特許文献２の構成では、ノズル内で塗料に電荷を印加する構成のために、塗料を霧化することが困難であった。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、均一な厚みの塗布膜が得られるダイノズルおよびそれを用いた塗布装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係るダイノズルは、ロール上を連続走行する基材の上に塗料を塗布するノズルと、ノズルに塗料を供給する送液手段と、を備え、基材がノズルに対して接近する側を上流側、基材がノズルに対して離合して行く側を下流側と定義した場合、ノズルは、基材の走行方向に沿って上流側ノズルを画成する第１ブロックと下流側ノズルを画成する第２ブロックとによって構成され、ロールとノズルとの間に電位勾配を形成する電位を印加する帯電用電極を有する。
本発明に係る塗布装置は、上記ダイノズルと、ダイノズルのノズルと水平方向に対向する位置に設けられ、基材を連続走行させるロールと、
を備える。
を備える。
以上のように、本発明に係るダイノズル及び塗布装置によれば、霧化する機能と、帯電用電極による帯電させる機能とを分けることにより、霧化した塗料に幅方向で均等に電荷を印加することが可能となる。これにより、帯電した塗料が被塗布物である基材に飛翔する間に微粒化して、均一な厚みの塗布膜に制御することが可能となる。また、水平方向に対極となるロールを設置することにより大きな液滴を途中で落下させることができ、被塗布物である基材に均一な大きさの塗料の液滴を着弾させることが可能となる。
第１の態様に係るダイノズルは、ロール上を連続走行する基材の上に塗料を塗布するノズルと、ノズルに塗料を供給する送液手段と、を備え、基材がノズルに対して接近する側を上流側、基材がノズルに対して離合して行く側を下流側と定義した場合、ノズルは、基材の走行方向に沿って上流側ノズルを画成する第１ブロックと下流側ノズルを画成する第２ブロックとによって構成され、ロールとノズルとの間に電位勾配を形成する電位を印加する帯電用電極を有する。
第２の態様に係るダイノズルは、上記第１の態様において、上流側ノズルを画成する第１ブロックは、先端部に超音波素子を有し、下流側ノズルを画成する第２ブロックは、先端部に電荷を印加するための帯電用電極を有し、送液手段からノズルに供給される塗料を上流側ノズルの超音波素子で超音波により霧化させ、浮遊した塗料を下流側ノズルの前記帯電用電極により電荷を帯びさせて、対極となるロールに飛翔させることで前記基材上に塗布してもよい。
上記構成によれば、連続して供給される塗料を幅方向で均等に霧化させることが可能となる。
第３の態様に係るダイノズルは、上記第１又は第２の態様において、ノズルのスリットのスリットギャップは、０．１ｍｍ以上、２ｍｍ以下であってもよい。
第４の態様に係る塗布装置は、上記第１から第３のいずれかの態様に係るダイノズルと、ダイノズルのノズルと水平方向に対向する位置に設けられ、基材を連続走行させるロールと、を備える。
第５の態様に係る塗布装置は、上記第４の態様において、ロールは、直径が５０ｍｍ以上であってもよい。
以下、実施の形態に係るダイノズル及び塗布装置について、添付図面を参照しながら説明する。なお、図面において実質的に同一の部材には同一の符号を付している。
（実施の形態１）
図１Ａは、実施の形態１に係る塗布装置１０１の全体構成を示す概略図である。図１Ｂは、図１Ａの塗布装置１０１のノズル１０５とロール１１１との間における塗料の飛翔状態を示す概略図である。なお、便宜上、塗料の塗布方向をＸ方向、鉛直上方をＺ方向、ノズルの幅方向をＹ方向として示している。
図１Ａにおいて、塗布装置１０１は、基材を連続走行させるロール１１１と、基材上に塗料を塗布するノズル１０５と、塗料送液機構１０４からなる。ロール１１１は、ノズル１０５と水平方向（Ｘ方向）に対向して配置されている。そして、機能性粉末と結合剤樹脂と溶媒からなる機能性塗料１０２がタンク１０３から送液機構１０４によりノズル１０５に供給される。なお、ノズル１０５と、ノズル１０５に塗料を供給する塗料送液機構１０４とによってダイノズル１２０を構成する。また、図１Ｂに示すように、基材１１２がノズル１０５に対して接近する側を上流側、基材１１２がノズル１０５に対して離合して行く側を下流側と定義した場合、ノズル１０５は、基材１１２の走行方向に沿って上流側ノズル１０６を画成する第１ブロックと下流側ノズル１０７を画成する第２ブロックとによって構成される。機能性塗料１０２は、上流側ノズル１０６の先端に埋設した超音波素子１０９により霧化され、下流側ノズル１０７の先端に配置された帯電用電極１１０に付加された高圧電位により帯電される。帯電した機能性塗料は、ノズル１０５からロール１１１上を走行する基材１１２に飛翔（１１３）し、基材１１１上に着弾して塗布状態１１４となる。
図１Ａは、実施の形態１に係る塗布装置１０１の全体構成を示す概略図である。図１Ｂは、図１Ａの塗布装置１０１のノズル１０５とロール１１１との間における塗料の飛翔状態を示す概略図である。なお、便宜上、塗料の塗布方向をＸ方向、鉛直上方をＺ方向、ノズルの幅方向をＹ方向として示している。
図１Ａにおいて、塗布装置１０１は、基材を連続走行させるロール１１１と、基材上に塗料を塗布するノズル１０５と、塗料送液機構１０４からなる。ロール１１１は、ノズル１０５と水平方向（Ｘ方向）に対向して配置されている。そして、機能性粉末と結合剤樹脂と溶媒からなる機能性塗料１０２がタンク１０３から送液機構１０４によりノズル１０５に供給される。なお、ノズル１０５と、ノズル１０５に塗料を供給する塗料送液機構１０４とによってダイノズル１２０を構成する。また、図１Ｂに示すように、基材１１２がノズル１０５に対して接近する側を上流側、基材１１２がノズル１０５に対して離合して行く側を下流側と定義した場合、ノズル１０５は、基材１１２の走行方向に沿って上流側ノズル１０６を画成する第１ブロックと下流側ノズル１０７を画成する第２ブロックとによって構成される。機能性塗料１０２は、上流側ノズル１０６の先端に埋設した超音波素子１０９により霧化され、下流側ノズル１０７の先端に配置された帯電用電極１１０に付加された高圧電位により帯電される。帯電した機能性塗料は、ノズル１０５からロール１１１上を走行する基材１１２に飛翔（１１３）し、基材１１１上に着弾して塗布状態１１４となる。
実施の形態１に係るダイノズル１２０及び塗布装置１０１によれば、霧化する機能と、帯電用電極１１０による帯電させる機能とを分けることにより、霧化した塗料に幅方向で均等に電荷を印加することが可能となる。これにより、帯電した塗料が被塗布物である基材１１２に飛翔する間に微粒化して、均一な厚みの塗布膜に制御することが可能となる。また、水平方向に対極となるロール１１１を設置することにより大きな液滴を途中で落下させることができ、被塗布物である基材１１２に均一な大きさの塗料の液滴を着弾させることが可能となる。
＜ノズル＞
図２は、実施の形態１に係るダイノズルにおけるノズル１０５の構成を示す斜視展開図である。ノズル１０５は、上流側ノズル（第１ブロック）１０６と、下流側ノズル（第２ブロック）１０７と、その間に配置されたシム１０８と、を備える。マニホールド１１５は、ノズル１０５に供給された塗料を所望の塗布幅に広げて均一に吐出させるために設けられた溝部である。マニホールド１１５とシム１０８とで幅方向（Ｙ方向）の塗布幅を制御された塗料がノズル１０５の先端部に流れ、上流側ノズル１０６の先端に埋設された超音波素子１０９により霧化され、下流側ノズル１０７の先端に配置された帯電用電極６０１により高圧電源により電位を印加され塗料を帯電させる
図２は、実施の形態１に係るダイノズルにおけるノズル１０５の構成を示す斜視展開図である。ノズル１０５は、上流側ノズル（第１ブロック）１０６と、下流側ノズル（第２ブロック）１０７と、その間に配置されたシム１０８と、を備える。マニホールド１１５は、ノズル１０５に供給された塗料を所望の塗布幅に広げて均一に吐出させるために設けられた溝部である。マニホールド１１５とシム１０８とで幅方向（Ｙ方向）の塗布幅を制御された塗料がノズル１０５の先端部に流れ、上流側ノズル１０６の先端に埋設された超音波素子１０９により霧化され、下流側ノズル１０７の先端に配置された帯電用電極６０１により高圧電源により電位を印加され塗料を帯電させる
＜超音波素子＞
図３は、実施の形態１に係るダイノズルにおける上流側ノズル１０６とシム１０８との構成を示す概略斜視図である。上流側ノズル１０６には、供給された塗料を所望の幅方向に広げるためのマニホールド１１５と先端部には超音波素子４０１を埋設している。
図３は、実施の形態１に係るダイノズルにおける上流側ノズル１０６とシム１０８との構成を示す概略斜視図である。上流側ノズル１０６には、供給された塗料を所望の幅方向に広げるためのマニホールド１１５と先端部には超音波素子４０１を埋設している。
図４（ａ）は、実施の形態１に係るダイノズルの上流側ノズル１０６の先端部の構成を示す概略図である。図４（ｂ）乃至（ｄ）は、上流側ノズル１０６の先端部における超音波素子４０１の配置例を示す概略図である。超音波素子４０１は、上流側ノズル１０６の幅方向全体に埋設してもよく（図４（ｂ））、ある幅に分割したものを均等に埋設してもよく（図４（ｃ））、超音波素子４０１の上に振動板４０２を設けてもよい（図４（ｄ））。上流側ノズル１０６の先端に設けた超音波素子４０１によって、幅方向に均等に塗料を霧化することができる。超音波素子は、振動数４０ｋＨｚから２．４ＭＨｚの範囲で振動させる。例えば、４８ｋＨｚ、６０ｋＨｚ、１２０ｋＨｚ、２．４ＭＨｚであってもよい。また、出力については１００μＡから５００μＡで使用することが望ましいが、特に振動数や出力については制限されるものではない。例えば、塗料に含有される機能性粉末の固形分濃度や溶媒、また単位時間あたりに塗布される塗料の流量に応じて変化させてもよい。
＜帯電用電極＞
図５は、実施の形態１に係るダイノズルの下流側ノズル（第２ブロック）１０７と先端部に配置した帯電用電極６０１の構成を示す概略図である。先端に配置した帯電用電極６０１の形状としては細長い針状が望ましく、長さが３～２０ｍｍ、直径が１００～５００μｍのものが望ましい。さらに、長さは５～１０ｍｍであってもよい。電極の間隔は３～１０ｍｍが望ましく、印加させる電圧は－５０ｋＶから＋５０ｋＶであることが望ましい。また、印加電圧は、例えば、３ｋＶ～５０ｋＶであってもよい。なお、特に電極の長さや直径、電極の間隔、印加させる電圧については制限させるものではない。例えば、塗料に含有される機能性粉末の固形分濃度や溶媒、また単位時間あたりに塗布される塗料の流量に応じて変化させてもよい。
図５は、実施の形態１に係るダイノズルの下流側ノズル（第２ブロック）１０７と先端部に配置した帯電用電極６０１の構成を示す概略図である。先端に配置した帯電用電極６０１の形状としては細長い針状が望ましく、長さが３～２０ｍｍ、直径が１００～５００μｍのものが望ましい。さらに、長さは５～１０ｍｍであってもよい。電極の間隔は３～１０ｍｍが望ましく、印加させる電圧は－５０ｋＶから＋５０ｋＶであることが望ましい。また、印加電圧は、例えば、３ｋＶ～５０ｋＶであってもよい。なお、特に電極の長さや直径、電極の間隔、印加させる電圧については制限させるものではない。例えば、塗料に含有される機能性粉末の固形分濃度や溶媒、また単位時間あたりに塗布される塗料の流量に応じて変化させてもよい。
図６は、実施の形態１の下流側ノズル１０７の先端に配置した帯電用電極６０１の形態を示している概略図である。一体の電極板６０２上に帯電用電極６０１を配置しても同様の効果を得ることができる。また、電極板を設け、そこに印加することにより、下流側ノズル１０７は、全体が導電性を有する金属である必要が無く、ロールとの間に生じる電界を帯電用電極６０１及び電極板６０２に局所的に集めることが可能となる。
図７は、ノズル１０５からロール１１１までの塗料が飛翔する状態１１３を示している概念図である。機能性塗料の液滴を鉛直下方（－Ｚ方向）ではなく水平方向（Ｘ方向）に飛翔させることにより、霧化された液滴が大きい場合には飛翔途中で落下して、大粒径の塗料がそのまま塗布されて欠陥となることが回避できる。また、飛翔中に静電爆発の効果により大粒径の塗料（インク）は微粒化され、細かな液滴となって被塗布物上に塗布することが可能となる。
かかる構成によればマニホールド１１５とシム１０８とで幅方向の塗布幅を制御された塗料がノズル先端部に流れる。また、塗料は、上流側ノズルの先端に埋設された超音波素子１０９により霧化され、下流側ノズル１０７の先端に配置された電極６０１により高圧電源により電位を印加され塗料を帯電させて、対極であるロールに向かって塗料を飛翔させることが可能となる。
なお、本実施の形態１において、塗料に電位を印加させる帯電用電極はノズルに配置して設けたが、これに限られない。例えば、ノズルとロールとの間の空間部にノズルとは別の電極を設けて、ノズルとロールとの間の電界を制御し、塗料の飛翔を制御してもよい。
（実施の形態２）
図８は、実施の形態２に係る塗布装置におけるロール１１１の導電部８０２の構成を示す概略図である。
図８において、導電部８０２には導電性部材を埋設し、非電導性部材８０３と組み合わせることにより、導電部８０２に選択的に帯電した塗料を付着させる効果を有する。
なお、その他の構成は、実施の形態１に係る塗布装置と実質的に同様であるので、説明を省略する。
実施の形態２に係る塗布装置によれば、ロール１１１にパターン化した導電部８０２を設けることによって、パターン化した導電部８０２に選択的に帯電した塗料を付着させることができる。
図８は、実施の形態２に係る塗布装置におけるロール１１１の導電部８０２の構成を示す概略図である。
図８において、導電部８０２には導電性部材を埋設し、非電導性部材８０３と組み合わせることにより、導電部８０２に選択的に帯電した塗料を付着させる効果を有する。
なお、その他の構成は、実施の形態１に係る塗布装置と実質的に同様であるので、説明を省略する。
実施の形態２に係る塗布装置によれば、ロール１１１にパターン化した導電部８０２を設けることによって、パターン化した導電部８０２に選択的に帯電した塗料を付着させることができる。
この他、プラスチックフィルム基材への導電性粒子を含有する塗膜液を用いて帯電防止機能膜を形成できる。また、酸化チタン粒子やチタン酸バリウム粒子を含有する塗膜液を用いて反射防止膜などの薄い機能性薄膜も形成できる。
なお、本開示においては、前述した様々な実施の形態及び／又は実施例のうちの任意の実施の形態及び／又は実施例を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態及び／又は実施例が有する効果を奏することができる。
本発明に係るダイノズルおよびそれを用いた塗布装置は、均一な厚みの塗布膜が得られる。そこで、例えば、プラスチックフィルム基材への導電性粒子を含有する塗膜液を用いて形成する帯電防止機能膜形成や、酸化チタン粒子やチタン酸バリウム粒子を含有する塗膜液を用いて形成する反射防止膜、燃料電池に用いる触媒層電極などの薄い機能成膜形成が可能となる。
１０１ 塗布装置
１０２ 塗布液
１０３ タンク部
１０４ 送液機構
１０５ ノズル全体
１０６ 上流側ノズル（第１ブロック）
１０７ 下流側ノズル（第２ブロック）
１０８ シム
１０９ 超音波素子
１１０ 帯電用電極
１１１ ロール
１１２ 基材
１１３ 霧化し飛翔中の塗料
１１４ 基材上に塗布された塗料
１１５ マニホールド
１２０ ダイノズル
２０１ ノズル全体図
４０１ 超音波素子
４０２ 振動板
６０１ 帯電用電極
６０２ 電極板
７０１ ノズルとロールと霧化した塗料の飛翔状態
８０２ 導電部
８０３ 非導電部
１０２ 塗布液
１０３ タンク部
１０４ 送液機構
１０５ ノズル全体
１０６ 上流側ノズル（第１ブロック）
１０７ 下流側ノズル（第２ブロック）
１０８ シム
１０９ 超音波素子
１１０ 帯電用電極
１１１ ロール
１１２ 基材
１１３ 霧化し飛翔中の塗料
１１４ 基材上に塗布された塗料
１１５ マニホールド
１２０ ダイノズル
２０１ ノズル全体図
４０１ 超音波素子
４０２ 振動板
６０１ 帯電用電極
６０２ 電極板
７０１ ノズルとロールと霧化した塗料の飛翔状態
８０２ 導電部
８０３ 非導電部
Claims (5)
- ロール上を連続走行する基材の上に塗料を塗布するノズルと、
前記ノズルに塗料を供給する送液手段と、
を備え、
前記基材が前記ノズルに対して接近する側を上流側、前記基材が前記ノズルに対して離合して行く側を下流側と定義した場合、前記ノズルは、前記基材の走行方向に沿って上流側ノズルを画成する第１ブロックと下流側ノズルを画成する第２ブロックとによって構成され、
前記ロールと前記ノズルとの間に電位勾配を形成する電位を印加する帯電用電極を有する、ダイノズル。 - 前記上流側ノズルを画成する前記第１ブロックは、先端部に超音波素子を有し、
前記下流側ノズルを画成する前記第２ブロックは、先端部に電荷を印加するための前記帯電用電極を有し、
前記送液手段から前記ノズルに供給される塗料を前記上流側ノズルの前記超音波素子で超音波により霧化させ、浮遊した前記塗料を前記下流側ノズルの前記帯電用電極により電荷を帯びさせて、対極となる前記ロールに飛翔させることで前記基材上に塗布する、請求項１に記載のダイノズル。 - 前記ノズルのスリットのスリットギャップは、０．１ｍｍ以上、２ｍｍ以下である、請求項１又は２に記載のダイノズル。
- 請求項１から３のいずれか一項に記載の前記ダイノズルと、
前記ダイノズルの前記ノズルと水平方向に対向する位置に設けられ、前記基材を連続走行させるロールと、
を備えた、塗布装置。 - 前記ロールは、直径が５０ｍｍ以上である、とした請求項４に記載の塗布装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021114330A JP2023010293A (ja) | 2021-07-09 | 2021-07-09 | ダイノズル及び該ダイノズルを用いた静電塗布装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021114330A JP2023010293A (ja) | 2021-07-09 | 2021-07-09 | ダイノズル及び該ダイノズルを用いた静電塗布装置 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021114330A Pending JP2023010293A (ja) | 2021-07-09 | 2021-07-09 | ダイノズル及び該ダイノズルを用いた静電塗布装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2023010293A (ja) |
-
2021
- 2021-07-09 JP JP2021114330A patent/JP2023010293A/ja active Pending
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