JP3713939B2

JP3713939B2 - 多層画像形成基材の製造方法

Info

Publication number: JP3713939B2
Application number: JP03111498A
Authority: JP
Inventors: 裕一山本; 孝二深沢
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1998-02-13
Filing date: 1998-02-13
Publication date: 2005-11-09
Anticipated expiration: 2018-02-13
Also published as: JPH11226483A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、一般にカーテン塗布と呼ばれる塗布方式に属するものであり、より詳しくは重層塗布における最下層又は最上層に起こるハジキ故障を解消する多層画像形成基材の製造方法に関する。ここでいう多層画像形成基材とは、感光性層のような機能層を少なくとも２層以上有する画像形成基材を示し、例えば、写真フィルムや印画紙や感熱紙等の情報記録基材を含有するものである。
【０００２】
【従来の技術】
連続搬送される支持体（紙、金属、合成樹脂など）の上に、乳剤などを塗布することによって各種の層を形成する技術としては、スライドビード塗布、ロッド塗布、エクストルージョン塗布、カーテン塗布などの方式があげられるが、この中でカーテン塗布の基本技術については、特公昭４９−２４１３３号，同４９−３５４４７号の各公報に記載がある。特に３層以上の塗布を行う場合は、図８の側断面図に示すようにスライド面上に設けられたスリットから塗布液が流出し、スライド面上を一様に流下して、スライド面下端部につながるダイリップの両脇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、連続搬送される支持体に落下衝突して塗布層が形成されることが一般的に知られている。このカーテン塗布方式は、従来の、例えばスライドホッパー塗布に比べると、高速かつ薄膜の塗布が可能であり、大量生産・省エネルギーの面でスライドビード塗布よりも優れている。そのため、さまざまな多層画像形成基材の製造に適用されることが可能であり、各種塗布層に用いられる塗布液は多岐にわたる。一方従来よく知られている写真フィルム等の感光性層においても、多機能化等の理由により、これまでになかった素材を含有する場合があり、塗布される液の種類もさまざまになっている。
【０００３】
しかし一方で、塗布液をカーテン膜状に形成する過程が新たに生じるため、それを安定させることが必要である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような状況の中で、カーテン塗布では、例えばコーターダイスのスライド面に接する塗布液の部分、即ちコーターダイス上での最下層が部分的に欠落する故障（ハジキ故障）が出ることがあり、これはカーテン塗布を行うに当たっては致命的な故障となる。
【０００５】
本発明はこのようなハジキ故障の出ない塗布条件を見つけ、安定したカーテン膜を形成するとともに、上述のような最下層の部分的な途切れであるハジキ現象を生じないようにした、高品質で低コストのカーテン塗布を実現させ、多層画像形成基材の製造方法を確立することを課題目的にする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的は次の技術手段によって達成される。
【０００７】
搬送される支持体上に多層の塗膜を形成する製造方法で、カーテン膜を形成して塗布をおこなう方法において、ダイリップに接する層のダイリップから液離れする瞬間の膜厚と、該層の塗布液に含有する粒子の最大粒径とが、（ダイリップに接する層のダイリップ液離れ膜厚）／α≧（ダイリップに接する層の含有粒子の最大粒径）の関係式を満たすことを特徴とする、多層画像形成基材の製造方法。
【０００８】
ここにαは（ダイリップに接する層の動的表面張力）／１．５で示される値である。
【００１０】
さて、ダイリップ上の全膜厚をｈ_STL、ダイリップ上の最下層の膜厚をｈ_SLとし、最下層塗布液のダイリップ液離れ膜厚をｈ_Lとすると、ｈ_Lは次式で算出されるものである。
【００１１】
ｈ_L＝ｈ_SL×（ｈ_STL＋リップランド長）／ｈ_STL
また、ｈ_SLは次式（傾斜平板上の流体の膜厚を示す一般式）によって算出される。
【００１２】
ｈ_SL＝（３・μ・Ｑ／（ρ・ｇ・ｓｉｎθ)）^1/3
ただし
μ：塗布液粘度、 ρ：塗布液密度、
Ｑ：単位巾あたり最下層の塗布液流量、θ：液離れダイリップ面角度
なお、ダイリップに接する層の塗布液に含有する粒子の最大粒径Ｄは、コールターカウンター（コールター社製）にて粒径分布を測定し、総粒子数の０．００１％以上を含む粒径分布のなかでの最大値とする。
【００１３】
そして、動的表面張力σの測定はＪ．ＦｌｕｉｄＭｅｃｈ，（１９８１），ｖｏｌ．１１２，ｐｐ４４３〜４５８に記載の方法を適用した。即ち、図７の斜視図に示すように注液器から測定液を流下させてエッジガイドで液膜を作り、その液膜の中央高さの位置にピンを挿入したときにその位置からできる液乱れ輪郭線の図示の角度δ、測定点における流速Ｕ、その初速Ｕ₀、落差Ｈ、流量Ｑ、液密度ρを用いて、次の２つの数式によって得られるものである。
【００１４】
σ＝（１／２）ρＱＵｓｉｎ²δ
Ｕ²＝Ｕ₀ ²＋２ｇＨ
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、具体例に基づいて本発明を説明する。また、以下の例では主に写真感光材料用の乳剤を種々の支持体、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やトリアセテート（ＴＡＣ）やポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）に塗布してＸレイフィルムやカラーフィルムを製造する場合と紙製支持体上に重層塗布して印画紙を製造する場合について説明するが、本発明はこの例に限るものではなく、連続搬送される支持体にカーテン塗布を行う場合、例えば写真用フィルム、磁気テープ等の磁気記録材料、感圧紙、感熱紙等の情報記録紙などの重層塗布を伴う製造にあまねく適用可能なものである。
【００１６】
図１に示すのは本願発明に関わる塗布装置のコーターダイス１であり、バックアップローラＲによって搬送方向が反転される過程の支持体Ｂに、カーテン塗布を行う。
【００１７】
支持体Ｂは図示しない搬送手段によって搬送される。搬送される支持体は、前述のような紙、コート紙、プラスティックフィルム、樹脂製フィルムの他に、金属薄板等が用いられ、目的の被塗布物を得るために、適宜選択できる。また、バックアップローラＲは、支持体に接触するものであっても、接触しないものであってもよい。支持体に接触しないバックアップローラである場合は、ローラ表面に設けられた多数の小孔からエア等の流体を吹き出す、いわゆるエアバックローラを用いることができる。
【００１８】
塗布装置の主要部を構成しているコーターダイス１は少なくともスライド面２と、図２の部分拡大側面図に示すように、その先端のダイリップ２０とその先端面であるランド部２１と塗布液供給スリット３とエッジガイド４，４′とサイドプレート５，５′とを具備している。
【００１９】
塗布液は塗布液供給スリット３から幅手方向に均一に供給され、スライド面２を流下することにより、塗布液の薄膜が形成される。このスライド面２を流下する薄膜は更に、スライド面下端部分の両端に設けられた一対のエッジガイド４，４′の間をカーテン膜状に伝搬して流下し、搬送される支持体Ｂに衝突して塗布層を形成する。
【００２０】
また、塗布液を均一に供給するスリット３は必要に応じて所定数設けることが可能で、複数のスリット３から塗布液を流下させることにより、薄膜状の塗布液を同時に積層させることができる。
【００２１】
図１に示すように、塗布装置のコーターダイス１のスライド面２の両側端部には、サイドプレート５，５′が設けられており、スリット３から供給される塗布液がスライド面側端から流れ落ちないように、規制するようになっている。
このようにしてカーテン膜が形成され支持体Ｂ上に塗布液カーテン膜の塗布が行われるが、スライドダイ型のコーターの場合、スライド面上で最下層は支持体の搬送方向が図１、図３（ｂ）、図４（ｂ）に示すような場合には支持体上で最外層となり、支持体の搬送方向が図３（ａ）、図４（ａ）に示すような場合には支持体上で最下層となる。何れにしてもスライド面上で最下層となる層に、ハジキ故障が時々発生することが判明した。本願発明者等の研究の結果、ハジキ故障の発生部が、コーターダイスから塗布液が液離れする瞬間の、気−液−固界面付近であることがわかり、該当する層の粒径分布と、ダイリップからの液離れ膜厚が影響を与えていることが分かって来た。
【００２２】
即ち、塗布テストの評価結果から、ダイリップから液離れする最下層の瞬間膜厚ｈ_Lと、該層の塗布液に含有する粒子の最大粒径Ｄとの間に前述の関係式が存在することを見出した。
【００２３】
このように、本発明にあるように、ダイリップに接する層の、ダイリップから液離れする瞬間の膜厚と、該層の塗布液に含有される粒子の最大粒径Ｄが、前述の関係式を満たす条件をとると、塗布におけるハジキ故障のない多層膜塗布製品を得ることができることが分かった。
【００２４】
本発明における塗布液は、それぞれの用途に応じて各種組成のものが含まれるが、例えば写真感光性材料における感光性層、下塗り層、バッキング層等、或いはその他接着剤層、着色層等が挙げられ、水溶性バインダー或いは有機溶剤バインダーを含有して構成されている。
【００２５】
また、本発明は、塗膜を形成するために好ましく適用される補助的な方法と併用しても良い。例えば静電場を支持体と塗布液間に作用させる方法とか、支持体を塗布直前に加温もしくは加湿する方法である。
【００２６】
【実施例】
上述の実施の形態におけるいくつかの実験の結果を実施例として次に説明する。
【００２７】
比較例となる条件は、４層構成で、各層の粘度が４５ｍＰａ・ｓｅｃ、支持体上での湿潤膜厚が順に（最上層）２２μｍ／２２μｍ／２２μｍ／１７μｍ（最下層）という構成であり、図３に示すようなダイリップの形状を有し、先端にランド部の平面部分を殆ど形成していないスライドダイ型のコーターを使用した。
【００２８】
最下層に乳剤層を置き、この塗布液の粒径分布を測定したところ、最大粒径が３０μｍであった。また、この層の動的表面張力値は３８ｍＮ／ｍであった。
【００２９】
この条件で、ＣＳ２００ｍ／ｍｉｎで塗布したところ、１．２個／ｍ²のハジキ故障が発生した。
この時の条件をみると、最下層塗布液のダイリップ液離れ膜厚が、６９０μｍであった。
【００３０】
本発明で用いた関係式α＝σ／１．５にあてはめると、α＝２５．３となり、横軸にダイリップに接する層の液離れ膜厚ｈ_Lをとり、縦軸にダイリップに接する層の塗布液の最大粒径Ｄをとって線図を作成すると図５のようになる。この線図でハジキの出ないための必要な最下層塗布液のダイリップ液離れ膜厚ｈ_Lはｈ_L＝２５．３×３０μｍ＝７６０μｍであり、上記の６９０μｍではハジキ故障の発生する条件であった。
【００３１】
実施例１
これを解決する手段として、最下層塗布液の流量を増加させて、必要最下層塗布液のダイリップ液離れ膜厚を超えるようにした。即ち、最下層流量（＝膜厚）を５０％ｕｐさせて、他の条件は比較例と同じ条件として塗布したところ、ハジキ故障の発生は無かった。
【００３２】
このときの最下層塗布液のダイリップ液離れ膜厚ｈ_Lの計算値は、７８０μｍであった。
【００３３】
実施例２
最下層塗布液の粘度を高くして、必要最下層塗布液のダイリップ液離れ膜厚条件をとった。最下層粘度を４５ｍＰａ・ｓｅｃから７５ｍＰａ・ｓｅｃに増加して、他の条件は比較例と同じ条件として塗布したところ、ハジキ故障の発生は無かった。
【００３４】
このときの最下層塗布液のダイリップ液離れ膜厚ｈ_Lの計算値は、７７０μｍであった。
【００３５】
実施例３
ダイリップ形状を図４のようにランド部２１の平面部分を持つように変更し、ダイリップ部の液だまりにより必要最下層塗布液のダイリップ液離れ膜厚条件をとった。即ち、ダイリップ部のランド長を０．５ｍｍとし、他の条件は比較例と同じ条件として塗布したところ、ハジキ故障の発生は無かった。
【００３６】
この場合の最下層塗布液のダイリップ液離れ膜厚ｈ_Lの計算値は、８００μｍであった。
【００３７】
実施例４
コータ前で、メッシュの細かいフィルターを置き、塗布液の粗大粒子をフィルタリングした。フィルタリングにより、比較例の最下層塗布液の最大粒径は、２０μｍになった。この液を用い、他の条件は比較例と同じ条件として塗布したところ、ハジキ故障の発生はなかった。
【００３８】
この場合の必要最下層塗布液のダイリップ液離れ膜厚ｈ_Lは、５１０μｍであり、前述の関係式を満足する条件であった。
【００３９】
また、湿潤膜厚を実施例４と同じにして、この時の塗布速度を３５０ｍ／ｍｉｎ、及び５００ｍ／ｍｉｎとすると、それぞれ最下層塗布液のダイリップ液離れ膜厚ｈ_Lが、７５０μｍ、８４０μｍとなり、関係式を満足するとともに、ハジキ故障の発生は無かった。
【００４０】
このようにしてハジキの発生しない状態を図５上に○印しでプロットして、更にハジキの発生する状態を×印しでプロットした結果はＤ＝ｈ_L／αを境界線としてそれぞれの領域が明確に分けられることが確認できた。
【００４１】
なお、本発明の実施態様として次のような条件のもとで塗布することがより好ましい。
【００４２】
１）塗布液の全塗布層の流量範囲が０．５〜８ｃｃ／ｃｍ・ｓｅcであり、ダリップに接する層の流量が全塗布層の流量の少なくとも１０％以上とする。
【００４３】
２）塗布液の粘度範囲が３ｍＰａ・ｓｅｃ以上である。
３）スライドダイ型のコーターを用いた塗布法において、液離れダイリップ面角度θの範囲を１０〜９０度とする。
【００４４】
４）ダイリップランド長さ範囲を０〜３ｍｍとする。
【００４５】
５）コーター直前のフィルター通過後５分以内に塗布される。
【００４６】
６）塗布速度が５０〜５００ｍ／ｍｉｎの範囲に適用する。
【００４７】
７）コーターダイリップから被塗布基材までの距離範囲を３０〜３００ｍｍとする。
【００４８】
また、本発明は図１に示したスライドダイ型のコーターを用いて実施できると共に図６に示すようなエクストルージョン型コーターを用いても、発生する膜厚ｈ_Lと最大粒径とαの関係式は全く同様に成立することが確認された。
【００４９】
【発明の効果】
本発明により、塗布条件を具備した写真フィルム印画紙などの感光材料や磁気テープや感熱紙等の多層画像形成基材の製造方法が確立し、ハジキ故障を皆無にすることが可能になり、多層画像形成基材の製造品質及び製品収率が向上し、製造コストも引き下げることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いた塗布装置の一例の斜視図。
【図２】本発明に用いた塗布装置の先端リップの一例を示す部分拡大側面図。
【図３】本発明に用いた塗布装置の先端リップと液膜形成の一例を示す部分拡大側面図。
【図４】本発明に用いた塗布装置の先端リップと液膜形成の他の一例を示す部分拡大側面図。
【図５】ハジキ故障発生領域評価線図。
【図６】本発明に用いた塗布装置の他の一例の部分側断面図。
【図７】本発明に用いた動的表面張力測定法を示す斜視図。
【図８】従来のカーテン塗布装置の側断面図。
【符号の説明】
１コーターダイス
２スライド面
４，４′ エッジガイド
５，５′ サイドプレート
２０ダイリップ
２１ランド部

Claims

搬送される支持体上に多層の塗膜を形成する製造方法で、カーテン膜を形成して塗布をおこなう方法において、ダイリップに接する層のダイリップから液離れする瞬間の膜厚と、該層の塗布液に含有する粒子の最大粒径とが、（ダイリップに接する層のダイリップ液離れ膜厚）／α≧（ダイリップに接する層の含有粒子の最大粒径）の関係式を満たすことを特徴とする、多層画像形成基材の製造方法。
ここにαは（ダイリップに接する層の動的表面張力）／１．５で示される値である。