JP4634708B2 - 塗布装置及びフィルム塗液方法 - Google Patents

Description

本発明は、走行するフィルムに、ダイを用い液状物を塗布する装置に関するもので、特に、そのフィルムが １．５〜５．０μｍの厚みのものに適用できる塗布装置に関する。

フィルムに塗布液を塗布する方法として、多くの塗布方式が知られている。なかでもダイコーターは、塗布直前まで塗布液が空気にさらされないため塗布液の変化が少なく、幅方向の均一性や、塗布面の平滑性に優れていることなどから、近年その利用が増加している。このダイコーターを用いた塗布法の代表的なものとして、走行するフィルムを一定間隔を隔てた１対のサポートロールで支持し、その中間部でフィルム面にダイを押し当て、ダイのスリット部から塗布液を押し出し、フィルムに連続塗布する方法が知られている。

従来、支持体としてのフィルムは、ほとんどが厚さ５μｍ以上であり、表面平滑性のよいものが用いられている。そのため、塗布液を均一に塗布する手段として、塗布液の塗出均一性や、フィルムとダイの隙間の均一性など、塗布側での工夫が主になされて来ている。
しかし、近年コストダウンのためフィルムの極薄化が進んできており、またフィルム幅も広幅になってきている傾向に有る。そのため、極薄フィルムへの高品位塗布の必要が生じている。
実際、極薄フィルムを用い従来の塗布方式で塗布する場合、塗布部でフィルムにたるみがあると、塗布中にダイ先端部とフィルム間で構成されている塗布液の液溜まり部で、フィルムたるみ部分が通過することによるエアの巻き込みが起こり、液溜まり部が部分的に破れ、塗布スジやムラが発生することが判ってきた。

そのため、一般的には、塗布部上流側にエキスパンダロールや、しわ取りロールなどのたるみを伸ばす為の部材を設け、塗布部でのフィルム鏡面を維持する方法が行われている（例えば、特許文献１、２ 参照。）。しかし、いずれの方法も、基材の中央部から両端部に向かってたるみを逃がすようになっており、こしの弱い薄膜フィルムの場合、基材中央部の鏡面は維持できるが、その分両端部にたるみが残るという不具合が発生する。あるいは、ベースフィルムの塗布ヘッドに対する入射角度を調整することによってさざ波現象を解消する方法が提案されている（例えば、特許文献３ 参照。）。しかし、この方法はベースフィルムの特性に合わせてその都度入射角度を調整しなければならない。
これらの不具合を解決する為の工夫として、本出願人などの特願２００２−１９７１８２では、ダイ塗出部直前に全幅にわたって接触する接触部を設ける例が提示されている。しかし、この例では、局部的なフィルムのたるみに関しては効果が有るが、部材の接触部の直線性が悪い場合、接触部材の凹部でフィルムが接触できなくなり、かえってたるみが生じ、塗布の濃淡ムラが発生するという不具合が発生する事がわかった。接触部の直線性が悪い原因としては、
・接触させる部材の加工精度、
・環境温度や塗布液の蒸発潜熱による部材の温度変化に伴う変形、
などがあげられ、広幅になるほど直線性保持は困難になる。

特開平６−２５４４６６号公報（第２頁、第１、１５図） 特開平１１−３３３３６０号公報（第２、３頁、第１図） 特開平１１−３１９６７７号公報（第４頁、第５図）

解決しようとする問題点は、たるみの大きい極薄フィルムを用いても、高品位塗布ができる簡単な装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明では、塗布液を押し出すスリット部を有するダイと、該ダイの両側に所定間隔で配置されたＩＮ側サポートロール、およびＯＵＴ側サポートロールと、を有し、前記スリット部から前記塗布液を押し出して走行するフィルムに連続塗布する塗布装置において、前記フィルム走行方向に関して前記ダイよりも上流側に配置され、前記フィルムの中央部を含む領域のたるみを延ばす機構と、前記ダイの前記ＩＮ側サポートロール側の側面であって、前記ダイの長手方向両端部に設けられ、かつ、前記フィルムの前記スリット部入射直前に位置し、前記フィルムの両端部近傍に先端縁を接触させる接触部材と、を備え、前記接触部材は前記ダイの前記フィルムに対向する面と前記フィルムとの隙間を調整する方向に、前記ダイの前記側面に沿って移動可能であることを特徴とする。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の塗布装置において、前記接触部材の位置調整は前記ダイに取り付けられ、前記接触部材を設けたマイクロメータヘッドにより行われることを特徴とする。
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の塗布装置において、前記たるみを延ばす機構は、ベンドバーまたはクラウンロールであることを特徴とする。
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の塗布装置において、前記たるみを延ばす機構は、前記フィルムとの接触深さが調整可能に構成されていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の塗布装置において、前記たるみを延ばす機構は、前記フィルムに対し、前記塗布液を塗布する側の反対側に設けたことを特徴とする。
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の塗布装置において、前記たるみを延ばす機構は、前記ＩＮ側サポートロールよりさらに上流側に設けたことを特徴とする。
請求項７に記載の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の塗布装置において、前記接触部材は前記フィルムが前記スリット部に対して入射する入射角度を調整可能に構成されていることを特徴とする
請求項８に記載の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の塗布装置を用い、前記フィルムが前記ダイに対して接触せず、かつ塗布厚さ以内のギャップで前記ダイの上面にほぼ並行に入射させるフィルム塗液方法を特徴とする。
請求項９に記載の発明では、請求項８に記載のフィルム塗液方法において、前記フィルムが孔版印刷用マスタフィルムであることを特徴とする。

本発明によれば、比較的簡単な装置でフィルム基材のしわ、たるみを解消し、鏡面状態で所望の塗液を塗布することができる。

本発明の主要部は、所定の間隔をあけて配置した２本のサポートロールの間に、塗液を押し出す塗布ヘッドを設けた塗装装置において、ＩＮ側のサポートロールより上流側にベンドバーを所定量の接触深さになるよう調整して接触させ、塗布ヘッドのＩＮ側エッジ近傍にフィルム両端に接触する接触部材を調整可能に設け、フィルムが塗布ヘッドの上面の平面部に対し、接触せず、塗布厚さ以内のギャップでダイの上面にほぼ並行に入射させる構成になっている。

図１は本発明の第１の実施形態を説明するための一部断面側面図である。
同図において符号１はフィルム状基材、２はガイドロール、３はたるみを延ばす機構としてのベンドバー、４はＩＮ側サポートロール、５はＯＵＴ側サポートロール、６はダイ、７はガイド板、８は接触部材、９はマイクロメータヘッドをそれぞれ示す。
フィルム１は、ガイドロール２、ＩＮ側サポートロール４、およびＯＵＴ側サポートロール５を経由して搬送される。ガイドロール２、ＩＮ側サポートロール４、およびＯＵＴ側サポートロールはともに駆動のかからないフリーロールである。
ダイ６はフィルム状基材１（以下単にフィルム１という）の幅より長い塗布ヘッドであり、２本のサポートロールの中間に設置されており、図示されない給液タンクから、図示されないギアポンプによって塗布液が供給され、スリット状の塗布部６ａから塗布液を吐出するようになっている。ダイ６の上面６ｅは、スリット部６ａを中心として僅かな幅を有する平面に形成されている。ダイ６のＩＮ側側面６ｂにはガイド板７がねじ止め固定され、マイクロメータヘッド９がガイド板に固定されている。このマイクロメータヘッド９の先に接触部材８が取付けられている。接触部材８の接触部は摩擦係数の小さい材質を用いて形成されており、ダイ６の塗布部６ａの長手方向と並行に設置されている。接触部材８は、ダイ６のＩＮ側傾斜部分６ｃをスライドすることによって上下の位置調整ができるようになっている。この接触部材８のユニットはダイ６の長手方向両端２ヶ所に設置されている。

図２はベンドバーの抱き角調整の図である。
図３はたるみが両端に逃がされた時の模式図である。
ベンドバー３はガイドロール２とＩＮ側サポートロール４の間に、回動軸がフィルム１とほぼ並行に設置されており、矢印Ａ方向に回動させることによってフィルム１との接触深さを変え、いわゆる抱き角が変えられるようになっている。ここでいう接触深さとは、フィルムの幅方向両端を結ぶ直線に対して中央部がその直線より飛び出す量のことである。
ベンドバー３はフィルム１の走行に抵抗を与えないように、例えば金属部材を鏡面仕上げするなどして、摩擦係数を極力小さくしてある。
フィルム１はガイドロール２を経てＩＮ側サポートロール４に搬送される途中で、ベンドバー３により中央のたるみが両端部に逃がされ、中央部は鏡面状態で、両端部にのみたるみが残った状態となる。このとき、両端部のたるみ幅は、ベンドバー３のフィルム１への接触角により決定される。ここで言う接触角とは、ベンドバー３が初めてフィルム１に接触する角度からの、ベンドバー３の回動角である。フィルム厚さ１．５μｍ〜３μｍ、フィルム幅４００〜１２００ｍｍの範囲での実験では、接触角調整により両端たるみ部分の幅を１００ｍｍ以内に押さえることが可能である事がわかった。これより、フィルム１の両端たるみ幅は、ベンドバーの接触角調整により１００ｍｍ以内に調整されている。次に、フィルム１はダイ６の塗布部直前に設置された接触部材８と接触する。
図１ではベンドバー３のフィルム１への接触位置が、塗布面と反対の側に設けられているが、原理的には塗布面と同じ側であっても同様の効果が得られる。また、ベンドバー３はＩＮ側サポートロール４の上流側に設けているが、ＩＮ側サポートロール４より下流側に設けても、接触部材８より上流であれば同様の効果が得られる。

図４はたるみを延ばす機構の異なる実施例を示す図である。
同図において符号１０はたるみを延ばす機構としてのクラウンロールを示す。
クラウンロール１０は両端部の径より中央部の径の方が太く、長手方向に断面した場合、表面はなだらかな凸面になるよう形成されている。両端部には図示しない軸受けに保持される軸部を有し、フィルムの走行に連動して回動可能に構成されている。さらに、両端は軸受けと共に矢印Ｂ方向に連動して動けるように構成されており、クラウンロール面がフィルム面に対して接触する深さを変えられるようになっている。
この構成によりフィルムの中央部を含む或る幅のたるみが解消される。その幅は上記接触深さによって或る程度変えることができる。したがって、クラウンロール１０はベンドバー３と同等の効果を有する。

図５はフィルムとの接触位置と塗布部の関係を示した部分図である。同図（ａ）はフィルムが上方から入射する場合、同図（ｂ）はフィルムが下方から入射しダイ６のＩＮ側のエッジに接触する場合、同図（ｃ）はフィルムがダイ６のＩＮ側エッジに接触せず、かつ塗布液厚さ以内のギャップで入射した場合をそれぞれ示す。
両端接触部材８の幅はフィルム１の両端たるみ幅をカバーできるようにそれぞれ１２０ｍｍとし、フィルム端面より１０ｍｍ外側から設置されている。また、この接触部８のフィルム接触位置により塗布部へフィルムが進入する角度、すなわち、入射角が変わることから、入射角が最適となるよう接触部材８の位置調整が必要となる。この位置調整は、ダイ６のＩＮ側傾斜部分６ｃに取付けられたマイクロメータヘッド９で行われる。

同図（ａ）に示すように、フィルム１が塗布部６ａよりも上の方から入射してくると、塗料の塗布と同時に空気を巻き込み、塗膜にムラやスジができてしまう。
同図（ｂ）に示すように、フィルム１が下方から入射し、フィルム全幅がダイ６のＩＮ側のエッジ６ｄに接触すると、フィルムの平面性がダイＩＮ側エッジ６ｄの直線性に左右され、ベンドバー３と接触部材８の効果が発揮できない。
同図（ｃ）に示すように、フィルム１がダイＩＮ側エッジ６ｄに接触せず、かつ塗布厚さ以内のギャップでダイの上面６ｅにほぼ並行に入射すると、フィルム全幅に亘って鏡面状態が得られ、ベンドバー３と接触部材８の効果が最大限に得られる。このようなフィルム入射角を作り出す接触部材位置が最適位置となる。すなわち、最適位置に調整された両端部の接触部材８にフィルム１の両端たるみ部分が接触すると、フィルム両端たるみが延ばされフィルム全幅にわたって鏡面状態が得られることとなる。塗布部６ａではこの鏡面状態のまま塗布され、良好な塗布状態が得られ、塗布されたフィルム１はＯＵＴ側サポートロール５を経由して図示されない乾燥部へ搬送される。

以下に、孔版用印刷マスターに用いる多孔質体フィルムを製造する塗布実施例を示す。
使用基材 ――― ＰＥＴフィルム １．５〜３μｍ厚
使用塗布液 ――― Ｗ／Ｏエマルジョン液。
油相として 酢酸エチル ９１ ｗｔ％
アセタール樹脂 ５ ｗｔ％
顔料 ４ ｗｔ％ の溶解液と
水相として 水 ９９ ｗｔ％
セルロース樹脂 １ ｗｔ％ の溶解液
を１：１の割合で混合し、それに適宜の活性剤を投入し、
プロペラ攪拌により３時間乳化したものである。
塗布厚さ ――― ３５μｍ（Ｗｅｔ）
上記の基材と塗布液を用い、図５（ｃ）に示す方法で塗布を行った結果、フィルムたるみ無しに塗布でき、高品位の塗布品質が得られた。

本発明の第１の実施形態を説明するための図である。 ベンドバーの抱き角調整の図である。 たるみが両端に逃がされた時の模式図である。 たるみを延ばす機構の異なる実施例を示す図である。 フィルムとの接触位置と塗布部の関係を示した図である。

符号の説明

１ フィルム
２ ガイドロール
３ ベンドバー
４ ＩＮ側サポートロール
５ ＯＵＴ側サポートロール
６ ダイ
８ 接触部材
１０ クラウンロール

Claims (9)

1. 塗布液を押し出すスリット部を有するダイと、該ダイの両側に所定間隔で配置されたＩＮ側サポートロール、およびＯＵＴ側サポートロールと、を有し、前記スリット部から前記塗布液を押し出して走行するフィルムに連続塗布する塗布装置において、
   前記フィルム走行方向に関して前記ダイよりも上流側に配置され、前記フィルムの中央部を含む領域のたるみを延ばす機構と、
   前記ダイの前記ＩＮ側サポートロール側の側面であって、前記ダイの長手方向両端部に設けられ、かつ、前記フィルムの前記スリット部入射直前に位置し、前記フィルムの両端部近傍に先端縁を接触させる接触部材と、
   を備え、前記接触部材は前記ダイの前記フィルムに対向する面と前記フィルムとの隙間を調整する方向に、前記ダイの前記側面に沿って移動可能であることを特徴とする塗布装置。
2. 請求項１に記載の塗布装置において、前記接触部材の位置調整は前記ダイに取り付けられ、前記接触部材を設けたマイクロメータヘッドにより行われることを特徴とする塗布装置。
3. 請求項１または２に記載の塗布装置において、前記たるみを延ばす機構は、ベンドバーまたはクラウンロールであることを特徴とする塗布装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１つに記載の塗布装置において、前記たるみを延ばす機構は、前記フィルムとの接触深さが調整可能に構成されていることを特徴とする塗布装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１つに記載の塗布装置において、前記たるみを延ばす機構は、前記フィルムに対し、前記塗布液を塗布する側の反対側に設けたことを特徴とする塗布装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１つに記載の塗布装置において、前記たるみを延ばす機構は、前記ＩＮ側サポートロールよりさらに上流側に設けたことを特徴とする塗布装置。
7. 請求項１ないし６のいずれか１つに記載の塗布装置において、前記接触部材は前記フィルムが前記スリット部に対して入射する入射角度を調整可能に構成されていることを特徴とする塗布装置。
8. 請求項１ないし６のいずれか１つに記載の塗布装置を用い、前記フィルムが前記ダイに対して接触せず、かつ塗布厚さ以内のギャップで前記ダイの上面にほぼ並行に入射させることを特徴とするフィルム塗液方法。
9. 請求項８に記載のフィルム塗液方法において、前記フィルムが孔版印刷用マスタフィルムであることを特徴とするフィルム塗液方法。

Images