JP4066515B2 - ラミネート装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２つのフィルム基材をラミネートするラミネート装置に関し、特にダイコーターを用いて接着剤を基材に塗布するラミネート装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、２つのフィルム基材を接着剤を介してラミネートする装置としては、例えば１つのフィルム基材の片面にグラビアロールを用いて接着剤を塗布し、接着剤の有する溶剤をドライヤー内で蒸発させ、この接着剤塗布面にもう一つのフィルム基材を貼り合わせるドライラミネート装置がある。
【０００３】
グラビアロールを用いたドライラミネート装置には、▲１▼グラビアロールの版深度により接着剤の安定した定量塗布が可能である。▲２▼溶剤で希釈した低粘度の接着剤を使用する。▲３▼フィルム基材の幅に合わせてインプレッションロールの交換が必要で、その際にはドライラミネート装置を停止しなくてはならない等の特徴がある。
【０００４】
したがって、このようなグラビアロールを用いた接着剤の塗布装置は、図６に示す如く▲１▼接着剤がパン１１１に入れられているため、空気と触れてしまい溶剤の蒸発が起こり粘度変化等の接着剤塗液の変化を生じる。▲２▼フィルム基材の変更にはインプレッションロール１１２の変更が必要である。▲３▼接着剤の塗布量を変更するためにはグラビアロール１１３の交換が必要である。▲４▼接着剤１１４の粘度は１０００ｃｐｓ以下が望ましい。▲５▼接着剤塗布後に溶剤を蒸発させるための乾燥機が必要で、溶剤は一般的には大気中に排出される、等の問題点があった。
【０００５】
一方、可撓性基材に塗布液を塗布する装置として、非常にその利用範囲を拡大してきている装置としてダイコーターがある。ダイコーターを用いた塗布分野としては、写真感光材料や磁気記録媒体、鋼板表面処理材塗布等があるが、多くの利点により近年その利用分野が粘着剤や接着剤等の塗布工程にもその利用範囲が拡大しつつある。
【０００６】
例えば、接着剤を塗布する工程に上記のダイコーターを用いた際の利点を、従来最も広範囲に用いられてきたグラビア方式との比較において挙げると、▲１▼粘度変化等の塗液変化が無く長時間塗布できる。▲２▼フィルム基材の幅変化への対応は、ダイ内部の塗液吐出幅を変更するだけでよい。▲３▼塗布量の変更は、ポンプ等の塗布液供給手段を用いて供給量を変更すればよい。▲４▼接着剤の粘度は１００，０００ｃｐｓ程度まで塗布可能。▲５▼高粘度塗布が可能なので希釈溶剤量を減らすことが可能、等そのメリットは大きい。
【０００７】
このようなダイコーターを用いた塗布方法の代表的な方法としては、コーターヘッドの上流側および下流側に一定の間隔を置いて配置された一対のガイドロールに基材を連続的に案内して、このガイドロールの間に配置したコーターヘッドから直接基材表面へ塗布液を押し出すことにより均一かつ平滑に、且つ薄く塗布する方法が知られている。この方法の場合、一対のガイドロールの間に連続的に走行する基材に、塗布液を押し出すダイヘッド先端のリップ部分を押しつけるように向ける事によって、ダイヘッドのスロットから押し出される塗布液の押し出し量に対応した塗布圧力と、基材がダイヘッドによって押しつけられ撓む事によって生じる反力とのバランスによりダイヘッド先端のリップ部分と基材表面との間隔を変化させる事により塗布を行う事が可能となる。
【０００８】
上記塗布方法の問題点は、スロットから押し出される塗布液の塗布圧力と基材のテンションによって得られる基材からの反力のバランスが安定しないためにコーターヘッド先端と基材の間隔が変化しやすく、コーターヘッド先端と基材との間に形成される塗布液の液だまりが安定しないため塗布幅全体が均一に塗布されない状態、つまりエアー同伴を起こしやすいという欠点があった。また、液だまりが不安定になることによって基材の幅方向に段ムラと呼ばれる横スジが断続的に基材走行方向に発生するという欠陥も発生し、さらに高速化および薄膜化への対応が困難であるという欠点もある。
【０００９】
上記方法で薄膜化かつ高速化を達成するためには、基材のテンションを大きくする、あるいはコーターヘッドの基材への押し込み量を大きくして基材のコーターヘッド先端のリップへの基材の進入角度および退避角度を大きくする等の配慮が必要となる。テンションを大きくすることの理由は、高速化に伴いコーターヘッドのスロットから押し出される塗布液の吐出量が増加するためである。吐出量が増加することは即ち、コーターヘッド先端と基材との間に形成される塗布液の液だまりに供給される塗布液量が増加し、液だまりの圧力が大きくなることを意味する。液だまりの液圧が大きくなるとそれまでコーターヘッドが基材へ押し込まれることで得られていた基材からの反力が一定であっても、コーターヘッド先端と基材との間隔は広がってしまう。コーターヘッド先端と基材との間隔が広がってしまうことは即ち、塗布挙動の不安定さの原因となり、上流リップ側からのエアー同伴を引き起こしやすくなり塗布面に未塗布のスジの発生が起こってしまう。従って、塗布状態を安定にするために塗布液の圧力に見合うだけ基材の反力を大きくし、安定な塗布が可能な領域までダイヘッド先端と基材の間隔を狭くする必要がある。
【００１０】
しかし、基材のテンションを大きくする際には、基材が幅方向に撓む「縦すじ」の発生が起こってしまい、幅方向の塗布膜の均一性が失われてしまう結果となる。この「縦すじ」の発生するテンションの大きさは、基材の種類及び厚みによって異なるが、例えば厚み２０μｍのＰＥＴフィルムを用いた場合にはおおよそ２０ｋｇ／ｍ以上である。
【００１１】
また、コーターヘッドの基材への押し込み量を大きくしてコーターヘッド先端のリップへの基材の進入角度を大きくする際は、安定な塗布状態を維持するために下流リップ及び上流リップに円弧状の凸面を形成させ、基材の進入角度あるいは退避角度に見合った角度をリップの先端縁に形成させるため、リップの形状を直線ではなくある曲率を持った形状に形成させる必要があった。また、塗布条件の変化により基材の進入角度と上流リップの曲率を変化させる場合には、リップの先端縁の角度が基材の進入角度よりも小さくなることがしばしば起き、その場合は進入してくる基材がリップ先端縁と接触してしまう現象が起き、基材を傷つけてしまうという不具合を生じてしまうことがあった。従ってこれらの不具合を解消するためには、リップの曲率半径を変更するなど再度コーターヘッドを作成しなければならず、時間と費用が高くなってしまっていた。
【００１２】
特に上記の問題点は基材が薄い場合や、基材上に凹凸がある場合などはその影響が大きく、特に前加工として印刷を施した基材の場合は、高速でなおかつ薄膜の塗布が必要な場合など、従来よりも高いテンションで基材を搬送すると乾燥機内での熱による基材の膨張とその後の冷却によりあらかじめ施されていた印刷のピッチが許容範囲を超えてしまうことや、基材の進入時のリップ先端との接触により部分的な基材の凸部分例えば印刷部分などにキズが生じてしまうなど良好な塗布面を得ることが困難であった。
【００１３】
【本発明が解決しようとする課題】
従来のダイコーターを用いた塗布装置では、上述のように薄い基材などを用いた場合には高速化、薄膜化の対応が困難であり、塗布膜厚の均一化や良好な塗布面を得ることが困難であった。しかし、本発明は上述の事情を考慮してなされたものであり、薄い基材であり、かつ少なくとも２つのフィルムを接着剤を介してラミネートする装置において、ダイコーターを用いて良好な加工を達成することが可能となるラミネート装置を提供することを課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、まず請求項１においては、塗布機構は、コーターヘッドの上流側および下流側に基材を案内する一対のガイドロールを備え、上記コーターヘッドは上流リップおよび下流リップを備え、これらのリップ間に接着剤を押し出し可能なスロット部が形成され、コーターヘッドに対向して走行する基材にテンションを制御しながら上記接着剤を塗布するものであり、巻き出し機構より基材及び副基材を同時に送り出し、基材と副基材の一方の面とを重ねた状態で前記塗布機構にて基材上に接着剤を塗布し、ラミネート機構で基材の接着剤の塗布面と副基材のもう一方の面とを重ね合わせてラミネートすることを特徴とするラミネート装置としたものである。
【００１５】
また、請求項２においては、ラミネート機構において接着剤を塗布された基材と、副基材とを、ニップロールを用いて圧着ラミネートすることを特徴とする、請求項１記載のラミネート装置としたものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態に基づき本発明を詳細に説明する。
図１は本発明のラミネート装置に使用する塗布機構Ｂを示すものであり、特に同図はコーターヘッド１及び、塗布液７を基材８と、基材８の塗布面と反対側に密着して基材８とともに走行する副基材９を配置したときの状態を示す断面図である。コーターヘッド１は、基材８の走行方向に対して上流側のリップ２と下流側のリップ３、図示しない供給系よりコーターヘッド１内部に塗布液が供給されるべく設けられたマニホールド５、マニホールド５からリップ部分に塗布液を押し出す通路であるスロット４に区分される。コーターヘッド１の前後にはガイドロール１２、１３が配置されている
【００１７】
前記マニホールド５は、その断面が円形もしくは略円形をしており、かつ基材８の幅方向に同一か略同一の断面形状で延長され、その幅方向の長さは基材８の幅よりも長いか、もしくは同じ長さに設定されている。マニホールド５の内径は５〜５０ｍｍ程度で、塗布液の性質、粘度等によって最良の大きさを設定すればよく、その開口した両端部はシール板等により塗布液がコーターヘッド１の外部へ漏れ出ないようになっている。また、マニホールド５への塗布液の供給は、どちらか少なくとも一方の開口端部から導入しても良く、または少なくとも一つの開口部を直接コーターヘッド１からマニホールド５へ貫通した供給口から導入しても良い。
【００１８】
また、前記スロット４はマニホールド５からの基材８へ向けて開口している幅０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍのスリット上の塗布液通路であり、マニホールド５からリップ先端までの距離は５〜１００ｍｍである。このスロット４の幅および距離もマニホールド５と同様に塗布液の性質、さらに塗布速度や塗布膜厚等の操作条件により決定される。
【００１９】
また、スロット４の基材側最端部には、基材の走行方向に対して上流側および下流側にそれぞれ位置させた上流側リップ２および下流側リップ３が配置されている。上流側リップ２および下流側リップ３の相対的な位置は、上流側リップ２を基準とした下流側リップ３の位置を−０．０１〜０．５ｍｍの範囲で自由に設定することができる。さらに上流側リップ２および下流側リップ３の幅はそれぞれ独立に０．５〜２０ｍｍの範囲で自由に設定することができる。
【００２０】
塗布液７はコーターヘッド１の外部から供給系をへて、ホースもしくは配管によりマニホールド５へ導入される。マニホールド５内部が塗布液で満たされると、幅方向に均一な圧力分布と流量分布を持って、マニホールド５から連通するスロット４を通り上流リップ２および下流リップ３、さらに基材８によって囲まれた液だまり６を形成する。この液だまりはスロット４から押し出される塗布液の吐出圧力（量）と塗布液の粘度等の物性、基材８のテンションと副基材９のテンションの大きさの合計のバランスによりその大きさが決定され、上流側リップ２および下流側リップ３と基材８の間隔が決定される。
【００２１】
液だまり６を形成した塗布液は走行する基材表面に塗着し塗布プロセスが終了するが、塗布膜厚は吐出される塗布液の流量と基材の走行速度によって決定される。しかし必ずしも塗布された塗布液が基材の幅方向に広がって、均一な膜厚分布が得られるわけではなく、場合によってはエアー同伴を起こし未塗布部分がスジとなって不良が生じることがある。そのような場合は、リップと基材との間隔が大きすぎることが原因であるので基材のテンションを大きくして、液だまりを小さくする事が必要となる。この状態を図５を用いて説明する。塗布条件がテンションを除いて一定であれば、テンションを大きくすることによって、エアー同伴の起きない安定塗布領域は低塗布膜厚側に広がることになる。
【００２２】
また、副基材９はガイドロール１２、１３を経由して基材８と重なり合い、ある一定のテンションが張られた状態で走行している。副基材９は基材８同様に可撓性の材質により形成され、接着剤を介して基材８とラミネートされるフィルム、例えばポリプロピレンのような、樹脂製のものを用いることができる。
【００２３】
図２に示す如く、巻き出し機構Ａにおいて、基材８と、副基材９はそれぞれ巻き出し部１０１および１０２から繰り出され、簡易的重ね合わせ部１０４にて重ね合わされた後、塗布部１０５において塗布液７が塗布される。巻き出し機構Ａにおいて基材８と副基材９を重ね合わせた後、塗布液を塗布することの作用としては、高速で薄膜塗布を目的とした塗布条件において、通常なら膜厚を薄くする際に基材のテンションを大きくしなければならないところ、薄い基材のように必要なテンションを加えることにより基材が撓んで縦スジが発生し、幅方向に波打ってしまうような塗布条件であっても、基材のテンションを縦スジが発生しないテンションまで小さくし（例えば１２μｍ厚みのＰＥＴフィルムならば２０ｋｇ／ｍ以下にし）、代わりに基材に密着して基材８と同方向に走行する副基材９のテンションによってテンション不足分を補うことが可能となるところにある。
【００２４】
さらに、基材８および副基材９の塗布部１０５におけるテンションは独立して変化させることも可能である。例えば、基材８および副基材９のテンションが小さくエアー同伴を起こしてしまい安定な塗布ができない場合でも、基材８のテンションを一定に保ったまま、副基材９のテンションを大きくすることができれば、ダイ１から吐出され形成された液だまり６の液圧に対向する基材８からの反力を補うことが可能となるため、エアー同伴のない塗布膜の形成が可能となる。したがって膜厚の安定塗布量域の拡大に大いに効果がある。
【００２５】
基材８および副基材９は塗布部１０５を過ぎた後は、引き続き重なり合ったまま乾燥機１０７に入っていっても良いが、同図に示す如く場合によっては乾燥機に入る前に剥離部１０６において２方向に分かれ、接着剤の塗布された基材８のみが乾燥機内を通過し、溶剤の蒸発を行うことができる。基材と離れた副基材９は基材８とは別のパスラインを通り、ラミネート機構Ｃのラミネート部１０８において塗布液７たる接着剤を基材８と副基材９で挟み込む形で貼り合わせる。その後巻き取り部１０３において巻き取られる。
【００２６】
また、図３に示す如く場合によっては塗布部１０５にて塗布された基材８と簡易的に重なり合った副基材９は、引き続き乾燥機１０７に入り溶剤の乾燥を経て最終的にラミネート機構Ｃの巻き取り部１０３まで重なり合った状態で走行させることも可能である。巻き取られた基材および副基材は、塗布面を内側にして巻き取られることによりラミネート部１１０のニップロール１０９によりラミネートされる。
【００２７】
このラミネート機構Ｃを図３および図４（ａ）、（ｂ）を用いてさらに詳細に説明する。乾燥機１０７から出た基材８ａおよび副基材９ａ、塗布層７ａの積層体２０はラミネート部１１０まで塗布層７ａがガイドロールに接触することなく走行してくる。この積層体２０は、副基材９、基材８そして接着剤塗布層７の順に積層されている。積層体２０その後巻き取り部１０３とラミネート部１１０においてニップロール１０９により圧着される。このとき積層体２０は塗布層７ａを内側にして走行してくるため、ラミネート部１１０において、すでに巻き取られている積層体２０の最外面の副基材９ｂと貼り合わせられ、副基材９ａとの簡易的な重ね合わせ状態は解消され、新たに基材８、接着剤塗布層７、副基材９の順に積層された積層体２１を形成する。このプロセスを繰り返すことにより、巻き取り部１０３においては連続した新たな積層体２１が形成されることになる。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明の効果を実施例によりさらに詳細に説明する。下記条件に基づき塗布した。
（１）基材
材質：ＰＥＴ
厚み：１２μｍ
幅 ：１０００ｍｍ
テンション：１５ｋｇ／ｍ
（２）副基材
材質：ポリプロピレン
厚み：３０μｍ
幅 ：１０００ｍｍ
テンション：２０ｋｇ／ｍ
（３）コーターヘッド
図１とほぼ同様の構造で、上流側リップは下流側リップに対して０．１ｍｍ低く設定した。上流側リップおよび下流側リップの幅は２ｍｍとした。なおコーターヘッドの基材への押し込み量は５ｍｍとした。
（４）接着剤は酢酸エチルにより溶解し、固形分６０wt％としたものを用いた。その時の粘度は１５００ｃｐｓである。
（５）塗布速度は１０〜２００ｍ／ｍｉｎで変化させた。
（６）塗布膜厚はエアー同伴の起こらない最小の膜厚を示し、それ以上の膜厚を安定塗布領域として図中に示した。
塗布結果を図５に示す。
【００２９】
【比較例】
上記実施例に示されたのと同様の塗布条件で、通常のように基材のみで塗布部を通過させる条件で塗布し、その後乾燥した後副基材とラミネートした結果も併せて図５に示す。
【００３０】
塗布速度を変化させた場合に、速度の増加とともにエアー同伴の起こらない無い塗布安定領域が高塗布膜厚側へ変化していることがわかる。比較例においては基材のテンションが１５ｋｇ／ｍであり、塗布速度２００ｍ／ｍｉｎでは塗布膜厚１８μｍ以上でないとエアー同伴による膜切れが起こってしまい良好な塗布面は得られなかった。本発明の実施例では、副基材を基材のコーターヘッドに対して反対側に塗布部よりも上流側において簡易的に重ね合わせて、塗布部において塗布を行うことにより、塗布速度２００ｍ／ｍｉｎであっても塗布膜厚５μmまでエアー同伴の起こらない塗布が可能となり、安定塗布領域の拡大が達成された。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によるラミネート装置を用いることで、ダイコーターを用いて薄い基材を高速かつ薄膜塗布を行う際に、２つのフィルムを接着剤を介してラミネートする装置において、高テンションを基材にかけることなく基材と副基材を簡易的に重ね合わせて塗布部に導入塗布することにおいて、エアー同伴の無い安定な塗布量領域の拡大を達成することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のラミネート装置の塗布機構の断面図である。
【図２】本発明のラミネート装置の一実施例の模式図である。
【図３】本発明のラミネート装置の他の実施例の模式図である。
【図４】実施例における巻き取り部の（ａ）は拡大した断面図であり、（ｂ）はさらに拡大した断面図である。
【図５】本発明のラミネート装置を用いた際の、塗布速度と安定塗布領域を示すグラフである。また、従来のラミネート装置を用いた際の安定塗布領域を同時に示している。
【図６】従来のグラビア方式の塗工部の模式図である。
【符号の説明】
Ａ‥‥巻き出し機構
Ｂ‥‥塗布機構
Ｃ‥‥ラミネート機構
ａ‥‥基材の移動方向
１‥‥コーターヘッド
２‥‥上流側リップ
３‥‥下流側リップ
４‥‥スロット
５‥‥マニホールド
６‥‥液だまり
７‥‥塗布液
８‥‥基材
９‥‥副基材
１２‥‥（上流側）ガイドロール
１３‥‥（下流側）ガイドロール（調整ロール）
２０‥‥（基材および副基材、塗布層の）積層体
２１‥‥ラミネート後の積層体
１０１‥‥（基材の）巻き出し部
１０２‥‥（副基材の）巻き出し部
１０３‥‥巻き取り部
１０４‥‥簡易的重ね合わせ部
１０５‥‥塗布部
１０６‥‥剥離部
１０７‥‥乾燥機
１０８‥‥ラミネート部
１０９‥‥ニップロール
１１０‥‥ラミネート部
１１１‥‥パン
１１２‥‥インプレッションロール
１１３‥‥グラビアロール
１１４‥‥接着剤
１１５‥‥ドクター

Claims (2)

1. 塗布機構は、コーターヘッドの上流側および下流側に基材を案内する一対のガイドロールを備え、上記コーターヘッドは上流リップおよび下流リップを備え、これらのリップ間に接着剤を押し出し可能なスロット部が形成され、コーターヘッドに対向して走行する基材にテンションを制御しながら上記接着剤を塗布するものであり、巻き出し機構より基材及び副基材を同時に送り出し、基材と副基材の一方の面とを重ねた状態で前記塗布機構にて基材上に接着剤を塗布し、ラミネート機構で基材の接着剤の塗布面と副基材のもう一方の面とを重ね合わせてラミネートすることを特徴とするラミネート装置。
2. ラミネート機構において接着剤を塗布された基材と、副基材とを、ニップロールを用いて圧着ラミネートすることを特徴とする、請求項１記載のラミネート装置。

Images