JP4163876B2

JP4163876B2 - 塗布方法

Info

Publication number: JP4163876B2
Application number: JP2002037194A
Authority: JP
Inventors: 泰彦時政; 良伸片桐
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2002-02-14
Filing date: 2002-02-14
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2022-02-14
Also published as: JP2003236451A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スロットダイを用いるコーターでの塗布方法に関し、より詳しくはプラスチックフイルム、紙、金属箔等を形成してなる可撓性支持体（以下、ウェブという）に、例えば写真感光材料、磁性液、反射防止や防眩性などを付与する液、視野角拡大効果を付与する液、カラーフィルター用顔料液、表面保護液等の塗布液を塗布する塗布方法に関し、特に湿潤膜厚が２５μｍ以下になる薄層をなす塗布液を塗布する塗布方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前記したような高機能性薄層フイルムは、スロットダイを用いたコーターにより塗布液をウェブに塗布させ、積層させて製造されており、近年は高機能性フイルムの製造において所望の機能を発現させるために、従来よりも薄い湿潤膜厚である２５μｍ以下の領域の塗布方法に対する要求が高まっている。このような高機能性フイルムは、求められる塗布膜厚精度及び塗膜性状が厳しく、高精度な薄層塗布技術を要求される。
【０００３】
スロットダイコーターを使用して薄層塗布を行なう場合に発生する大きな問題の一つに耳部の不安定化があげられていた。この対策として耳部に設置してある幅規制部材の設置方法の最適化が通常行なわれ、耳部の不安定化によるふらつきには、有効な方法であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の塗布方法によっても他の問題を解決することが困難であった。それは、耳部がふらつき始めると、まもなくそのビード不安定部が塗布幅方向の内側へ動き始めるという現象である。これが発生し始めると、ある一定幅の未塗布部が塗布膜上に左右に揺れたスジ状（以下、スジと称する）となって現れてしまう。もちろんこのスジが発生すると、それを製品として用いることが不可能になる。
【０００５】
本発明の目的は、薄層の塗布膜表面にスジの発生を防ぐようにした塗布方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明者らが鋭意研究した結果、前記スジは、耳部から大きな気泡がスロットに引き込まれるように進入して、その気泡がスロット内で左右に動き、前記スジが発生していることが分かった。この気泡は、スロットの圧損が小さい場合には、スロット内の液溜まり部（ポケット）の圧力が低下した場合に発生しやすいことを見出した。スロット先端では、ビード背面を減圧にしているために、ポケットの内部の圧力が低下すると、耳部から大気がスロット内部に引き込まれやすいことが原因と考えられる。これを回避するためにはポケットの内部の圧力を大気圧以上に保てばよい。そのためにはスロット内部に流れる塗布液の圧損を大きくすればよい。すなわちスロットの長さを長く、スロットの幅を狭くすることでそれは実現できる。
【０００７】
また上記現象はスロット出口の液圧を理論的に算出した場合に、その圧力が負圧（なお、本発明において「負圧」とは大気圧よりも減圧の状態を意味している）になっている場合であることが分かった。潤滑理論に基づくと、スロット出口の液圧が負圧になるのは、ダイの先端（以下、リップと称する）とウェブとの間のギャップ長を湿潤膜厚に対して２倍以上となるように塗布した場合である。しかしながら、リップとウェブとのギャップ長さは、一般的に長く取ることが製造上求められている。それは突発的な異物がウェブにのって搬送されてきた場合に、リップと接触するおそれがあるからである。そこで、湿潤膜厚を薄くするほど、ギャップ長さが膨潤膜厚の２倍以上になる条件に合致してしまう可能性が高く、前述した塗布故障（スジ）が発生する確率が高くなる。
【０００８】
そこで、本発明者らが更に検討を進めていくと、これはポケット内部の圧力が大気圧よりも小さくなった場合（すなわち、「負圧」の場合）には、溶存できていた塗布液中の溶存空気が圧力の低下に伴い、塗布液中から気泡として出てきてしまうためであることが分かった。その影響は送液配管中で滞留時間の一番長いポケット部が最もこの現象に関係があることを突き止めた。
【０００９】
そこで、本発明の塗布方法は、
（１）バックアップロールに支持されて連続走行するウェブの表面に、スロットダイのスロットから液を吐出して塗布する塗布方法において、前記ウェブを１０ｍ／ｍｉｎ以上３００ｍ／ｍｉｎの速度で走行させて、前記ウェブに塗布された前記液の湿潤膜厚Ｌ２に対して下流側リップ先端と前記ウェブとの長さＬ１がＬ１≧２×Ｌ２の関係を有するように配された前記スロットダイから、前記バックアップロール上の前記ウェブに前記液を出してビードを形成し、前記ビードが上流側から吸引されるように前記ビードに関して前記ウェブの走行方向における上流側のエリアを減圧チャンバーにより減圧し、スロットの長さＬ３が４０ｍｍ以上１００ｍｍの範囲である前記スロットダイを用い、このスロットダイのポケットの内部の圧力を大気圧以上となるようにしたこと、
（２）バックアップロールに支持されて連続走行するウェブの表面に、スロットダイのスロットから液を吐出して塗布する塗布方法において、前記ウェブを１０ｍ／ｍｉｎ以上３００ｍ／ｍｉｎの速度で走行させて、前記ウェブに塗布された前記液の湿潤膜厚Ｌ２に対して下流側リップ先端と前記ウェブとの長さＬ１がＬ１≧２×Ｌ２の関係を有するように配された前記スロットダイから、前記バックアップロール上の前記ウェブに前記液を出してビードを形成し、このビードが上流側から吸引されるように前記ビードに関してウェブの走行方向における上流側のエリアを減圧チャンバーにより減圧し、ウェブの進行方向におけるスロットの幅Ｌ４が１００μｍ以上５００μｍ以下の範囲であるスロットダイを用い、このスロットダイのポケットの内部の圧力を大気圧以上となるようにしたこと、
（３）バックアップロールに支持されて連続走行するウェブの表面に、スロットダイのスロットから液を吐出して塗布する塗布方法において、前記ウェブを１０ｍ／ｍｉｎ以上３００ｍ／ｍｉｎの速度で走行させて、前記ウェブに塗布された前記液の湿潤膜厚Ｌ２に対して下流側リップ先端と前記ウェブとの長さＬ１がＬ１≧２×Ｌ２の関係を有するように配された前記スロットダイから、前記バックアップロール上の前記ウェブに前記液を出してビードを形成し、このビードが上流側から吸引されるように前記ビードに関して前記ウェブの走行方向における上流側のエリアを減圧チャンバーにより減圧し、スロットの長さＬ３が４０ｍｍ以上１００ｍｍの範囲であり、ウェブの進行方向におけるスロットの幅Ｌ４が１００μｍ以上５００μｍ以下の範囲であるスロットダイを用いることにより、このスロットダイのポケットの内部の圧力を大気圧以上とすること、
を、それぞれ特徴として構成される。なお、前記ポケット内の圧力の測定方法は、ポケットの出口部分に圧力計を設置して圧力を測定し、この測定値を液圧とみなす。厳密にはポケット内部を液が流れることで圧力損失が発生するためにその差が発生するが、スロット内部の圧力損失の方が大きいことが普通なので、前述した測定方法で問題がない。また、この測定方法は前記ダイのブロックの中央から前記液を供給する場合にも、前記ブロックの端部から前記液を供給する場合にも適用することが可能である。
【００１０】
また、前記スロットダイの下流側リップ先端とウェブとの長さＬ１を、３０μｍ≦Ｌ１≦１５０μｍの範囲にすることが好ましい。さらに、前記スロットダイの下流側リップランドの長さＬ５を、３０μｍ≦Ｌ５≦１００μｍの範囲にすることが好ましい。これは前述したように計算されるスロット出口の液圧は下流側リップのランドの長さが長いほど、負圧になる具合が大きくなる。負圧であること自体で問題になることがないが、ポケット内部の圧力を大気圧以上ではないと前記故障が起きるということは、言い換えると負圧の度合いが大きいと、それだけ故障が発生しやすいことを意味するので、下流側リップランドの幅が前述した範囲であることが好ましい。
【００１１】
また、前記湿潤膜厚Ｌ２を、０．５μｍ≦Ｌ２≦２５μｍの範囲にすることが好ましい。また、前記ウェブの走行速度Ｖを、１０ｍ／ｍｉｎ≦Ｖとすることが好ましく、より好ましくは１０ｍ／ｍｉｎ≦Ｖ≦３００ｍ／ｍｉｎの範囲である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明では、公知の各種ウェブを用いることができる。一般的にはポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレート、セルロースダイアセテート、セルローストリアセテート、セルロースアセテートプロピオネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド等の公知の各種プラスチックフイルムを用いることができる。また、紙、紙にポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンブテン共重合体等の炭素数が２〜１０のα−ポリオレフィン類を塗布またはラミネートした各種積層紙を用いることもできる。さらに、アルミニウム、銅、スズ等の金属箔等、あるいは帯状基材の表面に予備的な加工層を形成させたものが含まれる。
【００１３】
本発明では、塗布液の溶媒として公知の各種溶媒を使用することができる。例えば、水、各種ハロゲン化炭化水素、アルコール、エーテル、エステル、ケトンなどを単独あるいは複数混合して使用することができる。
【００１４】
本発明に用いられる塗布液として、光学補償シート塗布液、反射防止フイルム塗布液、防眩性付与液磁性塗布液、写真感光性塗布液、磁性塗布液、視野角拡大塗布液、表面保護液、帯電防止液、滑性用塗布液、カラーフィルター用顔料液等が有効であるが、これらに限定されない。また、湿潤膜厚が２５μｍ以下の薄層を塗布する系に有効であるが、特に２０μｍ以下の薄層塗布を行う系が好ましく、単層の１回塗布のみならず、重層逐次塗布に対しても、特に各層の湿潤膜厚が２０μｍ以下の高精度の薄膜塗布の場合に有効である。塗布液の塗布時の温度における、塗布液の粘度としては０．５〜１００ｍＰａ・ｓ、また表面張力としては２０〜７０ｍＮ／ｍの範囲が好ましい。塗布速度Ｖは１０〜３００ｍ／ｍｉｎの範囲が好ましいが、この範囲に限定されるものではない。また、一般に塗布するのが困難といわれる領域や湿潤膜厚がより薄い塗布系、粘度が高い領域で、より効果を発揮する。
【００１５】
図１は本発明の塗布方法に使用されるスロットダイを用いたコーターの概略図である。コーター１０は、バックアップロール１１に支持されて連続走行するウェブ１２に対して、スロットダイ１３のリップ１４から塗布液１５を吐出して形成されたビード１５ａを塗布することにより、ウェブ１２に塗布膜１５ｂを形成する。また、ビード背面１５ｃを減圧にするために減圧チャンバー１６がスロットダイ１３に取り付けられている。
【００１６】
スロットダイ１３は、その内部にポケット１７、スロット１８が形成されている。ポケット１７は、その形状の断面が曲線及び直線で構成される。例えば図１に示すような略円形でもよいし、半円形でもよい。ポケット１７は、スロットダイ１３の幅方向にその断面形状をもって延長された塗布液の液溜め空間で、その有効延長の長さは、塗布幅と同等か若干長めにするのが一般的である。ポケット１７への塗布液１５の供給は、スロットダイ１３の側面から、あるいはスロットとは反対側の面中央から行い、ポケット１７には塗布液１５が漏れ出ないようにするための栓（図示しない）を設けている。
【００１７】
スロット１８は、ポケット１７からウェブ１２への塗布液１５の流路であり、ポケット１７と同様にスロットダイ１３の幅方向にその断面形状をもち、ウェブ側に位置する開口部１８ａ（図２参照）は、一般に、図示しない幅規制板のようなものを用いて、概ね塗布幅と同じ長さの幅になるように調整する。このスロット１８の、スロット先端におけるバックアップロール１１のウェブ走行方向の接線とのなす角は、一般に３０°以上９０°以下であり、さらに、本発明の効果は上記形状のスロットダイに限定されるものではない。
【００１８】
図２には、図１のコーターの要部拡大図を示す。スロット１８の開口部１８ａが位置するスロットダイ１３のリップ１４は先細り状に形成されており、その先端には平坦部（ランド）１４ａ、１４ｂが形成されている。この平坦部であって、スロット１８に対してウェブ１２の進行方向の上流側を以下、上流側リップランド１４ａと称し、下流側を下流側リップランド１４ｂと称する。
【００１９】
下流側リップランド１４ｂのウェブ走行方向における長さ（リップランド）Ｌ５は３０μｍ〜１００μｍであり、好ましくは３０μｍ〜８０μｍ、さらに好ましくは３０μｍ〜６０μｍである。また、上流側リップランド１４ａのウェブ進行方向における長さは特に限定されないが、５００μｍ〜１ｍｍの範囲で好ましく用いられる。
【００２０】
なお、スロット１８の開口部１８ａを含むリップ１４の強度や表面状態の向上対策としては、少なくともこの箇所を含むスロットダイ１３の材質を、ＷＣを主成分とする超硬材質にする。超硬材質を用いることにより、表面形状の均質性と併せ、常に吐出される塗布液１５によるリップの摩耗への対策にもなる。塗布液として研磨材を含む磁性液等を塗布する場合は特に有効である。超硬材質としては、平均粒径５μｍのＷＣ炭化物結晶に、Ｃｏをはじめとする結合金属で結合してなる材質を使用するが、結合金属はこれに限定されず、Ｔｉ、Ｔａ、Ｎｂをはじめとする各種金属を使用することもできる。なお、ＷＣ結晶の平均粒径は５μｍ以内であれば、任意の平均粒径のものを用いてよい。
【００２１】
ウェブ１２とリップの最も下流側１４ｃとの長さをＬ１とする。また、ビード１５ａがウェブ１２上で定常状態になり、乾燥が始まる直前の湿潤膜厚をＬ２とする。本発明において、Ｌ１及びＬ２の関係をＬ１≧２×Ｌ２とすることにより、突発的な異物がウェブ１２にのって搬送されてきた場合にもリップ１４と接触することを防ぐことができる。Ｌ１及びＬ２は、具体的には、３０μｍ≦Ｌ１≦１５０μｍ、０．５μｍ≦Ｌ２≦２５μｍの範囲であることが好ましいが、いずれもこれらの範囲に限定されるものではない。
【００２２】
ポケット１７内は、気泡の巻き込みを防ぐために、常に大気圧以上の圧力（Ｐ_p）であることが好ましい。また、圧力変動による気泡の発生を抑制するために、その変動値は±１０％以内であることが好ましい。
【００２３】
さらに、スロット１８の耳部から大気がポケット１７に流れ込むことを防ぐために、塗布液１５がスロット１８を通過する際に、好適な圧力損失を発生させる必要がある。前述した物性値の塗布液１５を長さＬ３、幅Ｌ４のスロット１８を通すことにより大気がポケット１７に流れないような圧力損失が生じる。本発明において、Ｌ３は、４０〜１００ｍｍが好ましく、Ｌ４は、１００〜５００μｍが好ましい。
【００２４】
以上、本発明に係る塗布方法をスロットダイを用いたコーターを図示して説明が、図１及び図２ともに、説明のために誇張して示してある。しかしながら、本発明の塗布方法は、その他の公知の塗布装置にも適用することが可能である。また、単層塗布に適用した例を説明したが、本発明は重層塗布に適用することも可能である。
【００２５】
【実施例】
既存の光学補償シート製造工程に、本発明の塗布方法を用いて実施した。光学補償シート製造工程では、ウェブは送出機により送られ、ガイドロールによって支持されながらラビング処理ロールを経るが、この後、本発明の塗布工程を組み入れる。その後、乾燥ゾーン、加熱ゾーン、紫外線ランプを通過し、巻き取り機によって巻き取るのが基本工程である。説明は実施例１で詳細に説明し、その他の実験は実施例１と同じ条件については省略した。また、実験条件と実験結果とは、後に表１にまとめて示した。なお本発明は下記に記す実施例に限定されるものではない。
【００２６】
［実施例１］
スロットダイ１３の上流側リップランド１４ａの長さが１ｍｍ、下流側リップランド１４ｂの長さＬ５が５０μｍ、スロット長さＬ３が５０ｍｍ、スロット幅Ｌ４が１００μｍのものを用いた。また、ポケット１５に塗布液１５をポンプにより送液した。このスロットダイ１３を用いて、湿潤膜厚Ｌ２が５μｍとなるようにウェブ１２上に塗布液１５を５ｍｌ／ｍ²で塗布した。塗布速度Ｖは２０ｍ／ｍｉｎとした。ウェブ１２には厚み１００μｍのセルローストリアセテート基材（商品名；フジタック、富士写真フイルム（株）製）を用い、下流側リップ先端１４ｃとウェブ１２であるセルローストリアセテート基材との隙間の長さＬ１は４０μｍに設定した。塗布液１５を塗布する前に、ウェブ１２の塗布面に対し、長鎖アルキル変性ポバール（商品名；ＭＰ−２０３、クラレ（株）製）の２重量％溶液を２５ｍｌ／ｍ²で塗布し、６０℃で１分間乾燥して配向膜用樹脂層を形成した。配向膜用樹脂層をあらかじめ形成したウェブ１２を送り、配向膜用樹脂層の表面にラビング処理を施して配向膜を形成し、そのまま塗布工程へ搬送して塗布を実施した。なお、ラビング処理におけるラビングローラの回転周速を５．０ｍ／秒とし、配向膜用樹脂層に対する押しつけ圧力を９．８×１０^-3Ｐａに設定した。
【００２７】
塗布液１５には、ディスコティック化合物ＴＥ−（１）とＴＥ−（２）の重量比率４：１の混合物に、光重合開始剤（商品名；イルガキュア９０７、日本チバガイギー（株）製）を１重量％添加した混合物を、４０重量％メチルエチルケトン溶液とした、液晶性化合物を含む溶液を用いた。塗布液１５を塗布したウェブ１２を、１００℃に設定した乾燥ゾーン、及び１３０℃に設定した加熱ゾーンを通過させ、この液晶層表面に紫外線ランプにより紫外線を照射した。塗布可能性については、ビードの耳部の安定性を目視による観察によって判断した。この結果、本実施例１では、耳部が安定（○）して塗布は可能であった。このときのポケット１５の圧力（Ｐ_p）は、大気圧に対して＋４０００Ｐａの加圧状態であった。
【００２８】
【化１】

【００２９】
［実施例２ないし実施例１１］
表１に示した実験条件以外は、実施例１と同じ条件で実験を行ない、耳部の評価も行なった。耳部は、いずれも安定（○）していた。
【００３０】
［比較例１ないし比較例７］
表１に示した実験条件以外は、実施例１と同じ条件で実験を行ない、耳部の評価も行なった。耳部の安定性は、比較例５を除きいずれも不安定（×）であった。また、比較例５では、時々耳部のが不安定になり、塗布膜面上にスジの発生が見られた（△）。
【００３１】
【表１】

【００３２】
表１から、スロットの長さＬ３が長くなるほど、またはスロットの幅Ｌ４が狭くなるほど、スロット内で塗布液の圧損が生じ、ポケット１７の圧力（Ｐ_p）を大気圧以上にすることができることが分かった。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明の塗布方法によれば、スロットダイから液を吐出し、連続走行するウェブの表面に前記液を塗布する塗布方法において、前記スロットダイの下流側リップ先端と前記ウェブとの長さＬ１が、前記ウェブに塗布された液の湿潤膜厚Ｌ２に対して、Ｌ１≧２×Ｌ２の関係を有し、前記スロットダイのポケット内の液圧を大気圧以上となるようにすることで、ポケット内に気泡が引き込まれることを防ぎ、さらに前記ポケット内で気泡が発生することを防ぐことができるため、気泡と耳部不安定起因の塗布膜面上のスジの発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塗布方法に用いられるコーターの概略断面図である。
【図２】図１に示したコーターの要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１３スロットダイ
１４リップ
１４ｂ下流側リップランド
１４ｃ下流側リップ先端
１５塗布液
１５ｂ塗布膜
１７ポケット
１８スロット
Ｌ１下流側リップ先端とウェブとの長さ
Ｌ２湿潤膜厚
Ｌ３スロット長さ
Ｌ４スロット幅
Ｌ５下流側リップランドの長さ
Ｐ_p ポケット圧力

Claims

バックアップロールに支持されて連続走行するウェブの表面に、スロットダイのスロットから液を吐出して塗布する塗布方法において、
前記ウェブを１０ｍ／ｍｉｎ以上３００ｍ／ｍｉｎの速度で走行させて、
前記ウェブに塗布された前記液の湿潤膜厚Ｌ２に対して下流側リップ先端と前記ウェブとの長さＬ１がＬ１≧２×Ｌ２の関係を有するように配された前記スロットダイから、前記バックアップロール上の前記ウェブに前記液を出してビードを形成し、
前記ビードが上流側から吸引されるように前記ビードに関して前記ウェブの走行方向における上流側のエリアを減圧チャンバーで減圧し、
前記スロットの長さＬ３が４０ｍｍ以上１００ｍｍの範囲である前記スロットダイを用い、このスロットダイのポケットの内部の圧力を大気圧以上となるようにしたことを特徴とする塗布方法。
バックアップロールに支持されて連続走行するウェブの表面に、スロットダイのスロットから液を吐出して塗布する塗布方法において、
前記ウェブを１０ｍ／ｍｉｎ以上３００ｍ／ｍｉｎの速度で走行させて、
前記ウェブに塗布された前記液の湿潤膜厚Ｌ２に対して下流側リップ先端と前記ウェブとの長さＬ１がＬ１≧２×Ｌ２の関係を有するように配された前記スロットダイから、前記バックアップロール上の前記ウェブに前記液を出してビードを形成し、
前記ビードが上流側から吸引されるように前記ビードに関して前記ウェブの走行方向における上流側のエリアを減圧チャンバーにより減圧し、
前記ウェブの進行方向における前記スロットの幅Ｌ４が１００μｍ以上５００μｍ以下の範囲である前記スロットダイを用い、このスロットダイのポケットの内部の圧力を大気圧以上となるようにしたことを特徴とする塗布方法。
バックアップロールに支持されて連続走行するウェブの表面に、スロットダイのスロットから液を吐出して塗布する塗布方法において、
前記ウェブを１０ｍ／ｍｉｎ以上３００ｍ／ｍｉｎの速度で走行させて、
前記ウェブに塗布された前記液の湿潤膜厚Ｌ２に対して下流側リップ先端と前記ウェブとの長さＬ１がＬ１≧２×Ｌ２の関係を有するように配された前記スロットダイから、前記バックアップロール上の前記ウェブに前記液を出してビードを形成し、
前記ビードが上流側から吸引されるように前記ビードに関して前記ウェブの走行方向における上流側のエリアを減圧チャンバーにより減圧し、
前記スロットの長さＬ３が４０ｍｍ以上１００ｍｍの範囲であり、前記ウェブの進行方向における前記スロットの幅Ｌ４が１００μｍ以上５００μｍ以下の範囲である前記スロットダイを用いることにより、このスロットダイのポケットの内部の圧力を大気圧以上とすることを特徴とする塗布方法。
前記スロットダイの下流側リップ先端と前記ウェブとの長さＬ１を、３０μｍ≦Ｌ１≦１５０μｍの範囲にしたことを特徴とする請求項１ないし３いずれか１つ記載の塗布方法。
前記スロットダイの下流側リップランドの長さＬ５を、３０μｍ≦Ｌ５≦１００μｍの範囲にしたことを特徴とする請求項１ないし４いずれか１つ記載の塗布方法。
前記湿潤膜厚Ｌ２を、０．５μｍ≦Ｌ２≦２５μｍの範囲にしたことを特徴とする請求項１ないし５いずれか１つ記載の塗布方法。