JP2572325B2 - 塗布方法及び装置 - Google Patents
塗布方法及び装置Info
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B05C—APPARATUS FOR APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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- B05C5/0254—Coating heads with slot-shaped outlet
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Description
し、特に走行する可撓性支持体表面に向けて連続的に押
出した塗布液を一定量均一に塗布するエクストルージョ
ン型塗布ヘッドを用いた塗布方法及び装置に関するもの
である。
ブと言う)に磁性塗布液等の塗布液を塗布する塗布方法
としては、例えばエクストルージョン型塗布装置、カー
テンフロー型塗布装置、ブレードドクター型塗布装置、
スライドコート型塗布装置などを用いたものが一般的で
ある。この中でも、エクストルージョン型塗布装置を用
いた塗布方法は、均一な薄層塗布が可能であり各分野で
用いられている。
ョン型塗布装置は、良好な塗布条件が狭い範囲でしか得
ることができず、高粘度、薄膜塗布及び高速塗布条件下
では所望の塗布を行い得ないという課題を有していた。
特に、磁気記録媒体の製造方法においては、ウェブの厚
さが極めて薄いことや、強磁性塗布液が揺変性、所謂チ
キソトロピックな性質を有していると共に、磁気記録媒
体の高記録密度化を進める結果、磁性体の改良が進み、
高SBET 値の酸化磁性粉やバリウムフェライト材料の使
用が図られ、磁性塗布液が高粘度化しているために、塗
布層の薄層化や塗布スピードのアップに伴い塗布層の縦
スジや色ムラ(厚みムラ)の発生が塗布幅全域に広がる
傾向にある。
過ぎたり、スリットの塗布幅が広すぎたりすると、前記
液溜め内において液供給側から他方の側へ向けて塗布液
の圧力が大きく降下し、塗布ヘッド先端部のスリットか
ら吐出される塗布液の量が塗布ヘッドの幅方向に大きく
変化する為である。この様な解析の結果、特開平1−1
80266号公報に開示されているような提案がされて
いる。これは、エクストルージョン型の塗布ヘッドにお
いて、塗布量、スリットすき間量、スリット長さ、スリ
ット吐出幅及び液溜めの内径を所定の関係式を満足する
ように設定することにより、上記塗布ヘッドの幅方向の
塗布量の変化を抑え、塗布膜の膜厚を均一化しようとし
たものである。
布装置を設定すると、実際にはスリット長さを極めて長
くするか、或はスリット間すき間を極めて狭く設定する
必要が出てくる。すなわち、前者の場合は塗布装置のノ
ズル部分が非常に大きくなってしまうし、後者の場合は
スリットに異物がトラップして塗布面に縦スジの発生が
極めて多くなり現実性に乏しい。また、上記関係式は塗
布液が液溜め内においてポアズイユの流れに従うものと
して設定した式であり、実際の塗布液は非ニュートン性
の強い流体であって、液流速によっても液物性を支配す
る見掛け粘度が変化するし、液溜め内やスリット内にお
いても見掛け粘度が変化するので、塗布装置の各部分の
寸法のみのパラメータによる上記関係式を基にして塗布
装置を設定しても、均一な膜厚を得るための効果は乏し
いものであった。
開示されているように、塗布量、スリットすき間量、ス
リット長さ、スリット吐出幅、液溜めの内径及び塗布液
粘度を所定の関係式を満足するように設定し、塗布液の
塗布時における揺変性による液物性をも考慮した塗布装
置によって、色ムラや縦スジの発生を効果的に抑えるこ
とができ、従来以上に高品質な塗布層が形成でき電磁変
換特性にすぐれた磁気記録媒体を製造可能な塗布装置を
提供することができた。
如き塗布装置においても、均一な膜厚を得るための最適
範囲が広いとは言えず、塗布膜厚、塗布スピード及び塗
布液種等の塗布条件によって塗布ヘッドの形状が決めら
れてしまう。即ち、前記特開平3−202171号公報
に開示された関係式に従って塗布装置を設定しても、前
記塗布条件が変更されると塗布ヘッドを作り直さなけれ
ばならず、設定変更が困難なので、塗布ヘッドの制作コ
ストが上昇するといった問題がある。
ることにあり、作り直すことなくあらゆる塗布条件に対
して対応可能な塗布ヘッドを用いて、色ムラや縦スジの
発生を効果的に抑えることができ、塗布膜の膜厚を均一
化することができる安価で容易な塗布方法及び装置を提
供することである。
溜めに供給した塗布液の一部を一端から排出すると共
に、連続的に移動している可撓性帯状支持体の表面に対
向せしめたスリット先端部から塗布液を連続的に排出す
ることにより前記支持体の表面に前記塗布液の薄膜を層
設する塗布方法において、前記スリットのすき間量を
d、塗布液供給側端における前記液溜めから前記スリッ
ト先端部までのスリット深さをL1 、塗布液排出側端に
おける前記液溜めから前記スリット先端部までのスリッ
ト深さをL2 、前記スリットの吐出幅をw、前記液溜め
内での塗布液粘度をηp 、前記スリット内での塗布液粘
度をηs 、前記液溜め内での塗布液の平均流量をQ、前
記スリットからの塗布液の吐出流量をq、前記液溜め内
における塗布液の圧力損失係数をf(p) としたときに、
内に交換可能な抵抗体を挿入して液溜まり内の流動抵抗
を調整することを特徴とする塗布方法により達成され
る。又、本発明の上記目的は、液溜めに供給した塗布液
の一部を一端から排出すると共に、連続的に移動してい
る可撓性帯状支持体の表面に対向せしめたスリット先端
部から塗布液を連続的に排出することにより前記支持体
の表面に前記塗布液の薄膜を層設する塗布装置であっ
て、前記液溜め内には交換可能な円柱状の抵抗体が挿入
されており、前記スリットのすき間量をd、塗布液供給
側端における前記液溜めから前記スリット先端部までの
スリット深さをL1 、塗布液排出側端における前記液溜
めから前記スリット先端部までのスリット深さをL2 、
前記スリットの吐出幅をw、前記液溜め内での塗布液粘
度をηp 、前記スリット内での塗布液粘度をηs 、前記
液溜め内での塗布液の平均流量をQ、前記スリットから
の塗布液の吐出流量をq、前記液溜めの内径をD、前記
抵抗体の直径をR、前記液溜めの内径比(R/D)をk
としたときに、
とを特徴とする塗布装置によっても達成される。
施態様を詳細に説明する。図1及び図2は本発明方法を
実施するためのエクストルージョン型の塗布ヘッドを示
すものであり、バッキングロール7により支持されて一
定速度で移送されるウエブ4の表面に対し、下方より僅
少の間隙(通常、2〜150mm)をもって塗布ヘッド4
0のスリット2の先端部を垂直に対向させるとともに、
前記ウエブ4の表面に対する塗布液の吐出流量qよりも
多い供給量Q1 をもって、給液ノズル12から塗布液3
を液溜め10内に連続して圧送し、該塗布液3の一部は
前記給液ノズル12から前記ウエブ4の幅方向に最も離
れた位置即ち前記液溜め10の他方端に取付けた排液ノ
ズル41を介して、外部排液手段である引抜ポンプP2
の力により前記液溜め10内の過剰塗布液を抜き取るよ
うになされている。そこで、前記塗布液3は前記液溜め
10内全域に充満した後、この過剰塗布液の引き抜きに
よりその液圧分布が前記ウエブ4の幅方向にて厳密には
均一化されずに排液ノズル41側に向かって徐々に圧力
低下が生じる液圧分布の不均一化や液凝集等の問題があ
る程度改善される。
な構成、すなわち、前記スリット2の深さ、言い換える
と前記液溜め10から塗布ヘッド先端までのスリット長
さが、前記給液ノズル12側から前記排液ノズル41側
に向かって徐々に小さくなるように構成されていると共
に、前記液溜め10内には交換可能な円柱状の抵抗体で
あるシャフト1が塗布幅方向に亘って挿入されており、
該液溜め10が二重円管状に構成されている。更に、各
部分の寸法設定は下記数式5を満足するように構成され
ている。
め10の内径、dは前記スリット2のすき間量、L1 は
塗布液供給側端における前記液溜め10から前記スリッ
ト先端部までのスリット深さ、L2 は塗布液排出側端に
おける前記液溜め10から前記スリット先端部までのス
リット深さ、wは前記スリット2の吐出幅、ηp は前記
液溜め内10での塗布液粘度、ηs は前記スリット2内
での塗布液粘度、kは前記シャフト1の直径をRとした
時の前記液溜め10の内径比(R/D)である。
磁性体やカーボンブラックを溶剤中に分散させた前記塗
布液3はカッソンの式(N.Cassonにより提唱された式)
により表現できる物性を有している。すなわち、各粘度
ηは下記数式6によって表される。
ついては、そのモデルとして二重円管の層流・完全発達
流の速度プロフィールを考える。このときの平均流量を
Q、管外径をD、管内径をRとしてその内径比(R/
D)をkとすると、下記数式7に示す如く剪断速度γp
は該液溜め10の径D、平均流量Q及び内径比kによっ
て表すことができる。
γs については、スリットの幅dは極めて狭いので、流
速のモデルとしてスリット中央を頂点とした二等辺三角
形状プロフィールを仮定することができる。そして、中
心線よりの距離yにおける任意の点の流速uは;
布液3の吐出流量を示すものである。又、本発明におけ
る基本的な考え方は、前記塗布液3が塗布装置の各径路
を通過するときに生じる圧力損失差を考慮して吐出量分
布の均一化を図っているのである。すなわち、図5の塗
布ヘッド内におけるスリット2及び液溜め10の流路モ
デルを参考にして説明すると、経路Aと経路C+Bを考
え、この両者の圧力損失差から導いたスリット幅方向に
おける塗布液の吐出量分布のばらつきの比率は;
わち、
力損失であるζA ,ζB ,ζC は上記数式7及び数式9
より、
前記数式11に代入して前記数式5を導き出すことがで
きる。そして、膜厚の変動率としては通常、±5%程度
を基準とすることにより、高品質な塗布膜が得られるこ
とが知られている。従って、前記数式5の許容値を±5
%に設定し、これを基準にして前記塗布ヘッド40を構
成することにより、極めて高精度の塗布を行うことがで
きる。
を、液溜め内の寸法形状及び抵抗体の寸法形状により各
々決定される液溜め内における塗布液の圧力損失係数f
(p)とすれば、上記数式5を下記数式14に示す如き一
般式として表すことができる。
用いた本実施態様の送液系の概略図を図4に示す。スト
ックタンク20内に貯蔵されている前記塗布液3は給液
ポンプP1 により送り出され、このとき流量計FM1に
て計量しつつフィルタfを通り前記塗布ヘッド40に送
り込まれる。又これと同時に、前記排液ノズル41から
塗布ヘッド内の塗布液3の一部は給液系とは別系統の外
部排液手段である引抜ポンプP2 により流量計FM2 で
計量されつつ引き抜かれる。従って、前記スリット2か
ら流出する前記塗布液3の吐出流量(q)は、前記流量
計FM1 とFM2 との流量差(Q1 −Q2 )で現される
量が前記ウエブ4に塗布されることになる。
P2については、送液が滑らかで安定したものが望まし
く、どのような型式のポンプでもよく特に限定するもの
ではない。特に、前記引抜ポンプP2 においては、前記
排液ノズル41から塗布液3を引き抜く作用を有する手
段であれば、塗布液3の循環用のポンプであってもよ
く、又他の送液手段であってもよい。
ば、前記塗布ヘッド40のスリット2から吐出する液量
は送液ポンプP1 及び引抜ポンプP2 によって微調整で
きて、しかも液溜め内における液流速もコントロールが
し易いだけでなく、前記スリット2の深さが液供給側と
液排出側とで適宜変えた構成としたことで、前記スリッ
ト2から流出する塗布液3の流出抵抗を、前記液溜め1
0内における塗布液3に生じる圧力変動に対応させた状
態として、スリット幅方向における前記塗布液3の流出
量分布を均一に保つことができる。更に、前記シャフト
1の径を適宜変更することにより、前記液溜め10内の
塗布液3の圧力損失ζC を変更することができるので、
塗布条件が変更されても色ムラや縦スジの発生を効果的
に抑えることができ、塗布膜の膜厚を均一化することが
できる上記数式5を満足する塗布ヘッド40の設定変更
が容易である。
を配設したことにより、該液溜め10内の塗布液3の剪
断速度が上昇して分散性が向上し、磁性層の電磁変換特
性が向上する。本発明は上記実施態様の塗布装置に限ら
れるものではなく、種々の塗布装置に適用することがで
きることは勿論である。
様に基づく塗布ヘッド30は、前記シャフト1の代わり
に抵抗体としてスタチックミキサー21を液溜め8内に
配設したものであり、上記塗布ヘッド40と同様に、前
記ウエブ4の表面に対する塗布液の吐出流量qよりも多
い供給量Q1 をもって、給液ノズル5から塗布液3を液
溜め8内に連続して圧送し、該塗布液3の一部は排液ノ
ズル6を介して外部排液手段により前記液溜め8内の過
剰塗布液を抜き取るようになされている。
な構成、すなわち、前記スリット9の深さが、前記給液
ノズル5側から前記排液ノズル6側に向かって徐々に小
さくなるように構成されていると共に、前記液溜め8内
には交換可能な抵抗体であるスタチックミキサー21が
塗布幅方向に亘って挿入されている。更に、各部分の寸
法設定は下記数式15を満足するように構成されてい
る。
リット9のすき間量、L1 は塗布液供給側端における前
記液溜め8から前記スリット先端部までのスリット深
さ、L2 は塗布液排出側端における前記液溜め8から前
記スリット先端部までのスリット深さ、wは前記スリッ
ト9の吐出幅、ηp は前記液溜め8内での塗布液粘度、
ηs は前記スリット内9での塗布液粘度、f(p) は前記
液溜め8内における塗布液3の圧力損失係数である。
同様に、前記スタチックミキサー21の形状を適宜変更
することにより、前記液溜め8内の塗布液3の圧力損失
係数f(p) を変更することができるので、塗布条件が変
更されても色ムラや縦スジの発生を効果的に抑えること
ができ、塗布膜の膜厚を均一化することができる上記数
式15を満足する塗布ヘッド30の設定変更が容易であ
る。
キサー21を配設したことにより、該液溜め8内の塗布
液3の剪断速度が上昇して分散性が向上し、磁性層の電
磁変換特性が向上する。なお、前記給液ノズル5,12
及び前記排液ノズル6,41は、それぞれ前記給液ノズ
ル5,12が前記液溜め8,10のほぼ中央に位置し、
前記排液ノズル6,41が前記液溜め8,10の両端部
に位置した構成であっても良い。又、前記排液ノズル
6,41が前記液溜め8、10の端部に限らず、その近
傍の塗布ヘッドブロックに流路を透設してた構成であっ
ても良い。
0を上向きに設けたものを図示したが、必要に応じ前記
塗布ヘッド40を垂直下向きに前記ウエブ4に対向せし
めることも可能であることは勿論である。更に、本発明
は上記実施態様のようにバッキングロール7が設けられ
た塗布方法に限られるものではなく、該バッキングロー
ル7を配置せずに前記ウエブ4をヘッド先端に直接接す
るように配置し、塗布液3の吐出圧によりヘッド先端と
ウエブ4との所望の間隙を形成しつつ塗布する塗布方法
にも適用可能である。
び装置は塗布ヘッドにおけるスリットのすき間量、前記
スリットの吐出幅等の構成を、前記液溜め内での塗布液
粘度ηp や塗布液の圧力損失係数f(p) 、及び前記スリ
ット内での塗布液粘度ηs のごとく実際の塗布における
極めて重要な要素を考慮した式に基づいて設定すると共
に、該液溜まり内に交換可能な抵抗体を挿入して液溜ま
り内の流動抵抗を調整可能としたので、該塗布ヘッドは
あらゆる塗布条件に対しても作り直すことなく前記式に
対応し、塗布面全域にわたって膜厚が安定し、且つ色ム
ラや縦スジのない高精度の塗布を行うことができる。
抑えることができ、塗布膜の膜厚を均一化することがで
きる良好な塗布状態を広範囲な塗布条件に対して対応さ
せることができる安価で容易な塗布方法及び装置を提供
することができる。
の新規な効果を一層明確にする。下記表に示す各組成の
成分を各々ボールミルに入れて十分に混合分散させたの
ち、それぞれにエポキシ樹脂(エポキシ当量500)を
30重量部を加えて均一に混合分散させて磁性塗布液
(磁性分散液)A,Bとした。
粘度を参考のために島津製作所の島津レオメータRM−
1により測定したところ剪断速度が10 sec-1において
それぞれ24,21poise を示した。また、それぞれの
磁性塗布液A,Bのカッソン係数は以下の通りであっ
た。 磁性塗布液A S1/2 =0.356×γ1/2 +14.138 磁性塗布液B S1/2 =0.209×γ1/2 +14.085 更に、塗布装置としては基本的構成が上記実施態様の図
1、図2及び図4に示す塗布ヘッド40を用い、抵抗体
であるシャフト1の径を2,5mmと変えると共に、スリ
ット2からの塗布液の吐出流量qをそれぞれ300,5
00,1000,2000,3000cc/分と変えて上
記磁性塗布液A,Bを下記塗布条件でそれぞれウエブ4
上へ塗布してサンプルの磁気テープを作成した。
ルを作成した。 ・ウエブの厚さ:15μm ・スリットの吐出幅(w):500mm ・スリットのすき間量(d):0.3mm ・液溜め内径(D):15mm ・塗布液供給側スリット深さを(L1 ):60mm ・塗布液排出側スリット深さを(L2 ):50mm
く塗布液の吐出量分布のばらつきの比率を各塗布条件に
ついて算出すると共に、各サンプル磁気テープの電磁変
換出力の測定及び録画/再生画面による視覚での検査を
行い評価を行った。その結果を表1に示す。尚、上記電
磁変換出力の測定にはYHP(株)製スペクトルアナラ
イザを用い、前記磁性塗布液Aについては3.8MH
z、前記磁性塗布液Bについては5.0MHzの信号の
出力を測定した。録画/再生画面による視覚検査ではテ
ストパターンを録画/再生し、モニター画像の解像度等
を目視評価した。
換出力及び録画/再生画面の画像が良好であることを示
し、△は電磁変換出力が塗布幅方向に1dB以上の出力
変動有し、録画/再生画面の画像が良好であることを示
し、×は電磁変換出力及び録画/再生画面の画像が異常
であることを示す。
た塗布装置によれば、各塗布条件に対して最適な塗布ヘ
ッドの設定を容易に行うことができた。
示す部分断面斜視図である。
示す概略断面図である。
を示す部分断面斜視図である。
図である。
溜めの流路モデルを示した模式図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 液溜めに供給した塗布液の一部を一端か
ら排出すると共に、連続的に移動している可撓性帯状支
持体の表面に対向せしめたスリット先端部から塗布液を
連続的に排出することにより前記支持体の表面に前記塗
布液の薄膜を層設する塗布方法において、前記スリット
のすき間量をd、塗布液供給側端における前記液溜めか
ら前記スリット先端部までのスリット深さをL1 、塗布
液排出側端における前記液溜めから前記スリット先端部
までのスリット深さをL2 、前記スリットの吐出幅を
w、前記液溜め内での塗布液粘度をηp 、前記スリット
内での塗布液粘度をηs 、前記液溜め内での塗布液の平
均流量をQ、前記スリットからの塗布液の吐出流量を
q、前記液溜め内における塗布液の圧力損失係数をf
(p) としたときに、 【数1】 上記数式1を満足するように前記液溜まり内に交換可能
な抵抗体を挿入して液溜まり内の流動抵抗を調整するこ
とを特徴とする塗布方法。 - 【請求項2】 液溜めに供給した塗布液の一部を一端か
ら排出すると共に、連続的に移動している可撓性帯状支
持体の表面に対向せしめたスリット先端部から塗布液を
連続的に排出することにより前記支持体の表面に前記塗
布液の薄膜を層設する塗布装置であって、前記液溜め内
には交換可能な円柱状の抵抗体が挿入されており、前記
スリットのすき間量をd、塗布液供給側端における前記
液溜めから前記スリット先端部までのスリット深さをL
1 、塗布液排出側端における前記液溜めから前記スリッ
ト先端部までのスリット深さをL2 、前記スリットの吐
出幅をw、前記液溜め内での塗布液粘度をηp 、前記ス
リット内での塗布液粘度をηs 、前記液溜め内での塗布
液の平均流量をQ、前記スリットからの塗布液の吐出流
量をq、前記液溜めの内径をD、前記抵抗体の直径を
R、前記液溜めの内径比(R/D)をkとしたときに、 【数2】 上記数式2を満足するように選定されたことを特徴とす
る塗布装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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