JP4785609B2 - ダイ方式塗布装置及び塗布方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラスチックフィルム、紙、金属箔等の連続走行する長尺帯状ウェブに塗布液を塗布するダイ方式塗布装置及び塗布方法に関し、特に、ダイに対して形成された複数の供給口に供給する塗布液の圧力又は流量を供給口毎に調整するとともにダイ本体に対する側板の高さを調整して塗布を行うダイ方式塗布装置及び塗布方法に関するものである。

従来より、ダイを用いて長尺帯状ウェブに対して塗布液を塗布する塗布工程においては、塗布液の表面張力の作用により、塗布膜の幅方向両端部に厚膜部（以下耳高と呼ぶ）が発生する場合がある。このような耳高は、ダイに形成された長尺状のスリットから押し出された塗布液の幅方向両端部が、表面張力により中央に比べて塗布液の溜まりが大きくなり、ウェブに対してより多くの量が塗布されてしまうことにより発生していた。
そして、発生した耳高は乾燥工程において、乾燥の負荷を増大させる為、耳高部で乾燥が不十分となる可能性があり、未乾燥部分が塗工後の工程においてウェブやガイドロールを汚染する。また、耳高が発生したウェブを巻き取ると、耳高部の積層により、巻取りシワが発生する。これらは工程上、外観上の問題となり歩留り悪化へ繋がっていた。

そこで、このような耳高の発生を防止する方法として、例えば特許文献1には、スリット出口に向かってスリット幅を増大するように傾斜させたスリットをダイに形成することにより、均一な厚みの塗布膜を形成する塗布方法について提案されている。
また、例えば特許文献２には、ダイ内部のスリットにシムを介装させることによりスロットの両端部において塗布液の供給を相対的に抑制し、耳高の発生を防止しした塗布方法について記載されている。
特開２００２−２５４００６号公報（第３−４頁、図１、図２） 特開２００４−３０５９５５号公報（第５−６頁、図５〜図７）

しかしながら、前記特許文献１に記載された塗布方法では耳高抑制の効果は確認されるものの、塗布幅の変動が大きく、近年求められる高精度塗工における塗布膜厚み精度の許容範囲を満たす事ができない。
また、前記特許文献２に記載された塗布方法では、近年の高精度化の中で塗布装置の組み付け再現性、機械精度の面からも、塗膜厚み精度の許容範囲を満たす事ができない。
従って、前記従来の塗布方法では完全に耳高の発生を防止することができず、依然としてガイドロールの汚染や巻取りシワが発生することとなっていた。

本発明は前記従来における問題点を解消するためになされたものであり、ウェブの均一な両端塗膜厚みを高い再現性により得ることが可能であり、且つ安定した表面性の良い塗膜をウェブ上に形成できるダイ方式塗布装置及び塗布方法を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため本願の請求項１に係るダイ方式塗布装置は、連続走行するウェブに対して塗布液を吐出するダイと、前記塗布液を前記ダイへ送出するポンプと、前記ダイに対して塗布幅方向に複数箇所に設けられるとともに前記ポンプから送出された塗布液をダイ内部に供給する供給口と、前記ポンプから送出された塗布液を前記供給口へと搬送する搬送手段と、前記搬送手段に設けられ前記塗布液を前記供給口の数に応じた経路に分岐する分岐手段と、前記複数箇所の供給口に対して供給される塗布液の圧力又は流量を供給口毎に所定圧力又は所定流量に調整する調整手段と、を有し、前記ダイは、ダイ本体と、前記ダイ本体に形成されるとともに前記ウェブに対向するリップ面と、前記リップ面に先端部が形成され所定の塗布幅で塗布液を吐出する吐出スリットと、前記ダイ本体とは別体に成形されるとともにダイ本体の両端部に対して前記リップ面より所定高さだけウェブに対向するエッジ面が低く配置される一対の側板と、を備え、前記搬送経路における前記分岐手段から前記複数箇所の供給口までの距離がそれぞれ等長であることを特徴とする。

また、請求項２に係るダイ方式塗布装置は、請求項１に記載のダイ方式塗布装置において、前記リップ面に対して前記エッジ面を２００μｍから３００μｍ低く配置することを特徴とする。

また、請求項３に係るダイ方式塗布装置は、請求項１又は請求項２に記載のダイ方式塗布装置において、前記供給口は前記塗布幅の中心位置と、中心位置から所定距離ずつ左右方向に離れた両位置に設けられていることを特徴とする。

また、請求項４に係るダイ方式塗布装置は、請求項３に記載のダイ方式塗布装置において、前記塗布幅の中心位置に設けられた供給口に対して供給される第１流量に対して、中心位置から所定距離ずつ左右方向に離れた両位置に設けられた供給口に対して供給される第２流量の割合を１００％以上且つ１００．２％以下とすることを特徴とする

また、請求項５に係る塗布方法は、ウェブに対向するリップ面に先端部が形成され所定の塗布幅で塗布液を吐出する吐出スリットを有するダイを用い、連続走行するウェブに対して吐出スリットから吐出した塗布液を塗布する塗布方法において、前記ダイは前記リップ面を備えるダイ本体と、前記ダイ本体とは別体に成形されるとともにダイ本体の両端部に配置され前記ウェブに対向するエッジ面を有する一対の側板とからなり、ポンプから送出された塗布液をダイ内部に供給する供給口を前記ダイに対して塗布幅方向に複数箇所に設け、前記ポンプから送出された塗布液を前記供給口へと搬送する搬送経路において、前記塗布液を前記供給口の数に応じた経路に分岐する分岐点から各供給口までの距離がそれぞれ等長であり、前記エッジ面を前記リップ面より所定高さ低く配置し、前記供給口に対して供給される塗布液の圧力又は流量を供給口毎に所定圧力又は所定流量に調整することにより塗布を行うことを特徴とする。

また、請求項６に係る塗布方法は、請求項５に記載の塗布方法において、前記リップ面に対して前記エッジ面を２００μｍから３００μｍ低く配置することを特徴とする。

また、請求項７に係る塗布方法は、請求項５又は請求項６に記載の塗布方法において、前記供給口は前記塗布幅の中心位置と、中心位置から所定距離ずつ左右方向に離れた両位置に設けられていることを特徴とする。

更に、請求項８に係る塗布方法は、請求項７に記載の塗布方法において、前記塗布幅の中心位置に設けられた供給口に対して供給される第１流量に対して、中心位置から所定距離ずつ左右方向に離れた両位置に設けられた供給口に対して供給される第２流量の割合を１００％以上且つ１００．２％以下とすることを特徴とする。

前記構成を有する請求項１に係るダイ方式塗布装置では、ダイ内部に供給する供給口をダイに対して塗布幅方向に複数箇所に設け、複数箇所の供給口に対して供給される塗布液の圧力又は流量を供給口毎に所定圧力又は所定流量に調整するとともに、リップ面に対する側板エッジ面の高さを所定高さだけ低く配置することにより、ウェブに塗布された塗布膜の塗布幅方向の厚みを高精度で調整することができ、その結果、塗布膜の厚みを均一化することができる。また、側板エッジ面の高さ調整に基づいて吐出スリットから押し出された塗布液を幅方向に均一にすることができる。その結果、ダイを用いてウェブへの塗布液の塗布を行う際に塗布膜の厚みを均一化しつつ、耳高の発生を防止し、ウェブの均一な両端塗膜厚みを高い再現性により得ることが可能であり、安定した表面性の良い塗膜をウェブ上に形成できる。
また、ポンプから送出された塗布液を供給口へと搬送する搬送手段を、供給口の数に応じた経路に分岐し、且つ分岐点から供給口までの距離を等長とするので、各供給口における塗布液の流量と圧力を高精度で調整することが可能となる。

また、請求項２に係るダイ方式塗布装置では、リップ面に対する側板エッジ面の高さを２００μｍから３００μｍ低く配置するので、吐出スリットから押し出された塗布液を常に幅方向により均一にすることができる。

また、請求項３に係るダイ方式塗布装置では、複数の供給口は塗布幅の中心位置と、中心位置から所定距離ずつ左右方向に離れた両位置に設けられているので、ダイに対する塗布液の供給構造を複雑な構成にすることなく、且つ、塗布幅方向の厚みを高精度で調整することができる。

また、請求項４に係るダイ方式塗布装置では、塗布幅の中心位置に設けられた供給口に対して供給される第１流量に対して、中心位置から所定距離ずつ左右方向に離れた両位置に設けられた供給口に対して供給される第２流量の割合を１００％以上且つ１００．２％以下とするので、ウェブ上に形成された塗布膜の厚みを均一化することができる。また、従来の機械構造的な可変機構や制御システムを必要とせず、機械精度的に固定安定化させることができる。更に、導入かつ運用コストの削減、品質安定化による生産性向上、オペレータの管理作業が軽減された。

また、請求項５に係る塗布方法では、ダイ内部に供給する供給口をダイに対して塗布幅方向に複数箇所に設け、複数箇所の供給口に対して供給される塗布液の圧力又は流量を供給口毎に所定圧力又は所定流量に調整するとともに、リップ面に対する側板エッジ面の高さを調整して塗布を行うので、ウェブに塗布された塗布膜の塗布幅方向の厚みを高精度で調整することができ、その結果、塗布膜の厚みを均一化することができる。また、側板エッジ面の高さ調整に基づいて吐出スリットから押し出された塗布液を幅方向に均一にすることができる。その結果、ダイを用いてウェブへの塗布液の塗布を行う際に塗布膜の厚みを均一化しつつ、耳高の発生を防止し、ウェブの均一な両端塗膜厚みを高い再現性により得ることが可能であり、安定した表面性の良い塗膜をウェブ上に形成できる。
また、ポンプから送出された塗布液を供給口へと搬送する搬送経路を、供給口の数に応じた経路に分岐し、且つ分岐点から供給口までの距離を等長とするので、各供給口における塗布液の流量と圧力を高精度で調整することが可能となる。

また、請求項６に係る塗布方法では、リップ面に対する側板エッジ面の高さを２００μｍから３００μｍ低く配置して塗布を行うので、吐出スリットから押し出された塗布液を常に幅方向に均一にすることができる。その結果、ダイを用いてウェブへの塗布液の塗布を行う際に耳高の発生を防止し、ウェブの均一な両端塗膜厚みを高い再現性により得ることが可能であり、安定した表面性の良い塗膜をウェブ上に形成できる。

また、請求項７に係る塗布方法では、塗布幅の中心位置と、中心位置から所定距離ずつ左右方向に離れた両位置に供給口を設けるので、ダイに対する塗布液の供給構造を複雑な構成にすることなく、且つ、塗布幅方向の厚みを高精度で調整することができる。

更に、請求項８に係る塗布方法では、塗布幅の中心位置に設けられた供給口に対して供給される第１流量に対して、中心位置から所定距離ずつ左右方向に離れた両位置に設けられた供給口に対して供給される第２流量の割合を１００％以上且つ１００．２％以下とするので、ウェブ上に形成された塗布膜の厚みを均一化することができる。また、従来の機械構造的な可変機構や制御システムを必要とせず、機械精度的に固定安定化させることができる。更に、導入かつ運用コストの削減、品質安定化による生産性向上、オペレータの管理作業が軽減された。

以下、本発明に係るダイ方式塗布装置及び塗布方法について具体化した実施形態に基づき図面を参照しつつ詳細に説明する。
先ず、図１を用いて本実施形態に係るダイ方式塗布装置１について説明する。図１は本実施形態に係るダイ方式塗布装置１の概略構成を示す斜視図、図２は本実施形態に係るダイ方式塗布装置１をダイの長さ方向で切断した断面図である。

図１に示すように本実施形態に係るダイ方式塗布装置１は、ダイ２と、供給タンク３と、搬送ライン４と、定量ポンプ５と、搬送ローラ６、７と、厚み計測装置８とから基本的に構成される。

ダイ２は、連続走行するフィルム、紙、ガラス等のウェブ１０の表面に対して塗布液１１を塗布することにより所定厚さの塗布膜１２を形成するスロットダイである。ここで、本実施形態に係るダイ方式塗布装置１はスロットダイを用いてウェブに塗布液を塗布するスロットダイコーティングを用いる。スロットダイコーティングは、ダイ内部にキャビティと呼ばれる液溜まりを有し、その液溜まりから通じる塗布幅方向に延びた狭い間隙（スリット）より塗布液が吐出されることでウェブに塗布を行う塗布方法である。

以下に、図３を用いて本実施形態に係るダイ２の構成について詳細に説明する。図３は本実施形態に係るダイ２を示した斜視図である。本実施形態に係るダイ２は、ダイ本体１５とダイ本体１５の両側部に配置される側板１６、１７とから基本的に構成されている。
更に、ダイ本体１５はブロック１８、１９を互いに重ね合わせることにより形成されており、ブロック１８、１９との間の間隙によってスリット２０を形成する。また、側板１６、１７はダイ２の塗布幅Ｗを規制するとともにブロック１８、１９の組み合わせを保持する。

更に、ダイ本体１５にはウェブ１０に対向してリップ面２１が形成され、側板１６、１７にはウェブ１０に対向してエッジ面２８、２９が形成されている。そして、リップ面２１に対するエッジ面２８、２９の高さを調整することにより、後述のようにスリット２０から吐出された塗布液１１がダイ２に接触する接触角θを所定角度に設定することが可能となる。また、エッジ面２８、２９に対する塗布液１１の濡れ性を調整することにより、同じくスリット２０から吐出された塗布液１１がダイ２に接触する接触角θを所定角度に設定することが可能となる。

更に、ダイ本体１５と側板１６、１７の間にはそれぞれシムを挟み込む場合もある。シムは塗布液の漏れ防止の為に用いられ、材料は弾性体である事が望ましい。例えば、シムの材料としては高分子フィルム、粘着テープ、金属などが挙げられる。そして、後述のようにシムに対する塗布液１１の濡れ性を調整することにより、スリット２０から吐出された塗布液１１がダイ２に接触する接触角θを所定角度に設定することが可能となる。

また、スリット２０はリップ面２１の略中央に対して吐出口２２を形成する。そして、吐出口２２は塗布幅Ｗで塗布液１１を吐出し、吐出した塗布液１１がウェブ１０に対して所定厚さで塗布される。

また、図２に示すようにブロック１８、１９の内部には幅方向に沿ってキャビティ（液溜まり）２４が形成され、キャビティ２４はブロック１８に設けられた３箇所の塗布液供給口２５〜２７とスリット２０に連通される。そして、塗布液供給口２５〜２７は定量ポンプ５等によって構成される塗布液供給系へと接続されており、キャビティ２４には塗布液供給口２５〜２７を介して、計量された塗布液が定量ポンプ５により供給される。更に、キャビティ２４に供給された塗布液はスリット２０へ送液されて単位時間一定量で幅方向に均一な圧力でスリット２０の吐出口２２から塗布幅Ｗにより吐出される。尚、塗布液供給口２６はダイ２の塗布幅Ｗの中心位置に設けられており、塗布液供給口２５は塗布液供給口２６から所定距離（例えば、塗布幅Ｗが１５００ｍｍである場合には５００ｍｍ）だけ側板１６よりに形成されている。また、塗布液供給口２７は塗布液供給口２６から同じ所定距離（例えば、塗布幅Ｗが１５００ｍｍである場合には５００ｍｍ）だけ側板１７よりに形成されている。尚、両端部にある塗布液供給口２５及び塗布液供給口２７はダイ２の側面（即ち、側板１６、１７）に設けても良い。

一方、供給タンク３は塗布液１１を貯留するタンクであり、貯留された塗布液１１は定量ポンプ５によって、単位時間当りの供給量を一定にしてダイ２へと供給される。

また、搬送ライン４は供給タンク３とダイ２とを接続する配管であり、供給タンク３から供給された塗布液１１は搬送ライン４を通って塗布液供給口２５〜２７へと到る。ここで、特に本実施形態に係るダイ方式塗布装置１では、搬送ライン４は分岐点４１によって３方に分岐している。そして、分岐されたラインの一つである第１分岐ライン４Ａは塗布液供給口２５に接続されており、第２分岐ライン４Ｂは塗布液供給口２６に接続されており、第３分岐ライン４Ｃは塗布液供給口２７に接続されている。尚、第１分岐ライン４Ａ〜第３分岐ライン４Ｃの長さは全て等しくなっている。
更に、搬送ライン４には第１分岐ライン４Ａ〜第３分岐ライン４Ｃでの塗布液１１の流量を調整する自動調整弁４２、４３と、第１分岐ライン４Ａ〜第３分岐ライン４Ｃに流れる塗布液１１の圧力を検出する圧力検出器４４〜４６と、第１分岐ライン４Ａ〜第３分岐ライン４Ｃに流れる塗布液１１の流量を検出する流量検出器４７〜４９とが設けられている。

また、定量ポンプ５は供給タンク３に貯留された塗布液１１を単位時間当り一定の所定量で搬送ライン４へと供給する供給手段である。

また、搬送ローラ６、７はウェブ１０を予め設定された所定速度で所定方向へと搬送する搬送手段である。ここで、図２に示すように搬送ローラ６はダイ２に対向して配置されており、リップ面２１との間で所定間隔の間隙を形成する。

また、厚み計測装置８は、赤外線、放射線、光干渉計等を用いてウェブ１０に塗布された塗布膜１２の厚みをウェブ１０の幅方向で検出するセンサである。

更に、ダイ方式塗布装置１には厚み計測装置８、自動調整弁４２、４３、圧力検出器４４〜４６及び流量検出器４７〜４９を制御する制御装置５１が設けられている。そして、制御装置５１は予め設定されたプログラムに従って、自動調整弁４２、４３の開度を調整する。それによって、各塗布液供給口２５〜２７の入口圧力または流量を調整することが可能となる。
また、制御装置５１は厚み計測装置８によって検出された塗布膜１２の厚さや、圧力検出器４４〜４６及び流量検出器４７〜４９で検出された塗布液１１の圧力や流量を別途設けられたモニタ（図示せず）等に表示する。

次に、上記のように構成されたダイ方式塗布装置１におけるウェブ１０への塗布液１１の塗布工程について説明する。先ず、レベル管理された供給タンク３に接続された定量ポンプ５により、目標厚み設定に対する流量で計量された塗布液１１が、自動調整弁４２、４３、圧力検出器４４〜４６、流量検出器４７〜４９を介して、各塗布液供給口２５〜２７へ送液される。そして、塗布液供給口２５〜２７からダイ２内部へと供給された塗布液１１はキャビティ２４、スリット２０を通過しながら、吐出口２２から対象基材へ塗布される。

次に、図４を参照して上記塗布工程によってウェブ１０に形成される塗布膜１２における局所的な両端部の塗布膜厚みの形状について説明する。図４はウェブ１０上に形成された塗布膜１２を幅方向に切断した断面図である。ここで、ダイ２を用いてウェブ１０に対して塗布液１１を塗布する塗布工程においては、塗布液１１の表面張力の作用により、塗布幅Ｗの幅方向両端部に厚膜部（以下、耳高５２と呼ぶ）が発生する。
ここで、幅方向に均一の厚さの塗布膜を形成する為には、塗布膜１２の中央付近の塗布厚さｄと耳高５２部分での塗布厚さｈとの関係を示す耳高率Ｅ（＝ｈ／ｄ×１００）の値が１００％以下であることが望ましい。ここで、耳高率Ｅの値はスリット２０から吐出された塗布液１１がダイ２に接触する接触角θに依存することが分かっており、塗布液の粘度、表面張力、塗工速度、スリット幅、塗布液供給量、ダイの内圧、塗布液とダイの濡れ性、シムの材質と厚み等が適切であれば、耳高率Ｅを１００％以下とすることができる。一方、これらが適正で無い場合には図４に示すように耳高５２が塗布膜の両端に発生する。

一方、ダイ２を用いてウェブ１０に対して塗布液１１を塗布する塗布工程においては、第１分岐ライン４Ａ〜第３分岐ライン４Ｃが各々等長に配管接続されていても、塗布液供給口２５〜２７の直前では僅かな入口圧力または流量差が発生することとなる。従って、塗布条件を変更する毎に、塗布膜１２は均一に、あるいは中央部は高く両端は低く、あるいは中央部が低く両端が高くなって、塗布厚ｄが変動してしまい、安定した塗布膜１２を得ることができない。
この時の厚みトレンドは、この圧力と流量状態で反映される。逆にとらえれば、この圧力や流量を高精度に操作することで、任意の厚みトレンドにすることができる。この際、自動調整弁４２、４３と、そして塗布直後の厚みを検出する厚み計測装置８とを用いて、それらを電気回路的に構成することで可能となる。

以下に、ダイ方式塗布装置１における厚み制御動作を説明する。ダイ方式塗布装置１の制御パターンとしては、厚みトレンドをモニタ等で目視観察しながら任意に圧力または流量設定し、圧力検出器４４〜４６及び流量検出器４７〜４９からの電気信号を自動調整弁４２、４３へフィードバックすることで目標厚みトレンドを得る方法がある。更に、それら塗布条件毎のパターンをプログラム化することで、任意設定した厚みトレンドとなるように厚み計測装置８、圧力検出器４４〜４６及び流量検出器４７〜４９からの電気信号を同時処理しながら自動調整弁４２、４３へフィードバックする完全自動制御で目標厚みトレンドを得る方法がある。

次に、ダイ２の構成と接触角θ及び耳高率Ｅとの関係について、以下の条件により作製した本発明に係る実施例１〜５及び比較例１〜６のウェブ１０に形成された塗布膜１２の評価結果を比較して説明する。
尚、実施例１〜５及び比較例１〜６では、ウェブ１０に５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルム、塗布液１１に粘度９８０ｍＰａ・ｓ（２５℃）、表面張力３０ｍＮ／ｍ、固形分濃度３０％の塗布液を用いた。
また、接触角測定方法は以下の通りとした。試料表面と液との接触角は、接触角測定器（協和界面科学製、自動接触角計ＣＡ−Ｖ）を用いて測定した。具体的には、マイクロシリンジから試料表面に１ｍｌの液滴を滴下した後、３０秒後に測定した値を受容層表面の接触角とした。

（実施例１〜３、比較例１、２）
実施例１〜３、比較例１、２は、ダイ２において、特に図５に示すようにダイ本体１５のリップ面２１に対して側板１６、１７のエッジ面２８、２９の高さを所定高さだけ低く配置することにより、吐出口２２から吐出された塗布液１１を側板１６、１７方向へと流し、ウェブ幅方向両端部の塗布量を抑制した例である。

先ず、図５を参照して実施例１〜３、比較例１、２で用いるダイ２の構成について説明する。図５はダイ方式塗布装置１の特にダイ２付近を示した正面図である。
実施例１〜３、比較例１、２で用いるダイ２は、図５に示すようにリップ面２１よりエッジ面２８、２９が低くなるように配置する。その段差ｙの条件としては、図６に示すように実施例１が３００μｍ、実施例２が２００μｍ、実施例３が１００μｍ、比較例１が２０μｍ、比較例２が段差の無い面一形状となるようにそれぞれダイ２を構成する。尚、ダイ本体１５と側板１６、１７の間にシムを挟み込む場合には側板１６、１７とシムのエッジ面を面一形状とする。

＜塗布条件＞
塗布条件は実施例１〜３、比較例１、２で共通とし、塗工幅２５０ｍｍ、塗工速度５ｍ／ｍｉｍ、塗布ギャップ０．１５ｍｍ、スリットギャップ０．３ｍｍ、乾燥後の塗布厚さが２５μｍになる様に塗布液を供給する。その結果、ウェブ１０に形成された塗布膜１２は図６の表、及び図７のグラフに示す結果となった。

＜評価＞
図６及び図７に示すように、比較例２の段差ｙを形成しないダイ２を用いた塗布では耳高率Ｅが１１１％であったのに対し、段差ｙを１００μｍとした実施例３では１００％まで低減され、耳高形状が確認されない程度に抑制されていた。そして、段差ｙを１０μｍ以上とすることによって、耳高形状を許容範囲までに抑えることが確認できた。
ここで、段差ｙを大きくすればするほど耳高率Ｅを小さくできるが、段差ｙについては、３００μｍ以上となると、耳高は明らかに抑制されるものの幅方向の厚みが均一な表面性の良い塗布膜１２がウェブ１０上に形成する事ができない。よって、耳高５２の発生を防止しつつ良好な塗布膜１２をウェブ１０上に形成する為には、１０μｍから３００μｍまでの段差が望ましい。更に、５０μｍから２００μｍの段差とすると、特に良好な塗布膜１２を得ることができる。更に、この段差条件では、スリット２０から吐出される塗布液１１はダイ本体１５のリップ面２１近傍で側板１６、１７のエッジ面２８、２９へ流れ、ダイ２と塗布液エッジ部の接触角は４０度以下となる。従って、接触角θを４０度以下とすることで、ウェブ幅方向両端部の塗布量が抑制され、幅方向の厚みが均一な表面性の良い塗布膜がウェブ上に形成されることが確認できた。
また、図７のグラフからは塗布幅Ｗを決定する両端エッジ部の接触角θを制御することで耳高の抑制や増大といった精密な両端厚み制御が可能である事が判る。

（実施例４、比較例３〜５）
実施例４、比較例３〜５は、ダイ２において、特に図８に示すように側板１６、１７のエッジ面２８、２９の濡れ性を向上させることにより、吐出口２２から吐出された塗布液１１を側板１６、１７方向へと流し、ウェブ幅方向両端部の塗布量を抑制した例である。

先ず、図８を参照して実施例４、比較例３〜５で用いるダイ２の構成について説明する。図８はダイ方式塗布装置１の特にダイ２付近を示した正面図である。
実施例４、比較例３〜５で用いるダイ２は、図８に示すようにリップ面２１とエッジ面２８、２９との段差を無くし、面一形状となるように配置する。そして、側板１６、１７のエッジ面２８、２９に表面処理を施し、塗布液との濡れ性を調整する。表面処理の種類としては、例えばメッキ、溶射、樹脂コーティング、酸化皮膜、光表面処理、表面粗度、などが挙げられる。ここで、図９に示すように実施例４では側板１６、１７のエッジ面２８、２９に溶射による親水化処理を施したダイ２となっている。また、比較例３では、側板１６、１７のエッジ面２８、２９に表面処理を施さずにダイ本体１５のリップ面２１と同じ表面材質にしたダイ２となっている。また、比較例4では側板１６、１７のエッジ面２８、２９をダイ本体１５とは異なる金属材料を用いたダイとなっている。また、比較例５では側板１６、１７のエッジ面２８、２９をＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）の表面材質としたダイ２となっている。尚、ダイ本体１５と側板１６、１７の間にシムを挟み込む場合には側板１６、１７とシムのエッジ面を面一形状とする。

＜塗布条件＞
塗布条件は実施例４、比較例３〜５で共通とし、塗工幅２５０ｍｍ、塗工速度５ｍ／ｍｉｍ、塗布ギャップ０．１５ｍｍ、スリットギャップ０．３ｍｍ、乾燥後の塗布厚さが２５μｍになる様に塗布液を供給する。その結果、ウェブ１０に形成された塗布膜１２は図９の表、及び図１０のグラフに示す結果となった。

＜評価＞
図９及び図１０に示すように、比較例３、４、５のダイ２を用いた塗布では耳高率Ｅが１０２〜１１１％であったものが、実施例４では、９８％まで低減され、耳高形状が確認されない程度に抑制されていた。また、実施例４の条件では、塗布液に対するエッジ面２８、２９の接触角θとダイ本体１５のリップ面２１に対する接触角の接触角差φは−１０度以下となる。従って、塗布液に対するエッジ面２８、２９の接触角θをダイ本体１５のリップ面２１に対する接触角に比べ１０度以上低い差をつけることで、ウェブ幅方向両端部の塗布量が抑制され、幅方向の厚みが均一な表面性の良い塗布膜がウェブ上に形成されることが確認できた。
また、図１０のグラフからは、塗布幅Ｗを決定する両端エッジ部の接触角θを制御することで耳高の抑制や増大といった精密な両端厚み制御が可能である事が判る。

（実施例５、比較例６）
実施例５、比較例６は、ダイ２において、特に図１１に示すようにダイ本体１５と側板１６、１７との間にシム６０を挟み込み、シム６０のエッジ面６１の濡れ性を向上させることにより、吐出口２２から吐出された塗布液１１を側板１６、１７方向へと流し、ウェブ幅方向両端部の塗布量を抑制した例である。
尚、図１１ではダイ本体１５のリップ面２１と側板１６、１７のエッジ面２８、２９との段差を設けているが、段差は必ずしも設ける必要はない。

先ず、図１１を参照して実施例５、比較例６で用いるダイ２の構成について説明する。図１１はダイ方式塗布装置１の特にダイ２付近を示した正面図である。
実施例５、比較例６で用いるダイ２は、図１１に示すようにリップ面２１とエッジ面２８、２９との所定高さ（例えば、１００μｍ）の段差を形成して配置する。そして、ダイ本体１５と側板１６、１７との間に濡れ性の異なる材質のシム６０を挟み込み、塗布液との濡れ性を調整する。ここでシム材質の条件としては、図１２に示すように実施例５では金属製のシムを用い、比較例６ではＰＴＦＥ製のシムを用いたダイ２となっている。また、シム６０の厚みは０．５ｍｍ以下とする。

＜塗布条件＞
塗布条件は実施例５、比較例６で共通とし、塗工幅２５０ｍｍ、塗工速度５ｍ／ｍｉｍ、塗布ギャップ０．１５ｍｍ、スリットギャップ０．３ｍｍ、乾燥後の塗布厚さが２５μｍになる様に塗布液を供する。その結果、ウェブ１０に形成された塗布膜１２は図１２の表に示す結果となった。

＜評価＞
図１２に示すように、比較例６のダイ２を用いた塗布では耳高率Ｅが１１０％であったのに対し、実施例５では、９８％まで低減され、耳高形状は確認されない程度に抑制されていた。また、実施例５の条件では、スリット２０から吐出される塗布液１１はダイ本体１５のリップ面２１近傍でシム６０を介して側板１６、１７のエッジ面２８、２９へ流れ、ダイ２と塗布液エッジ部の接触角θは４０度以下となる。従って、接触角θを４０度以下とすることで、ウェブ幅方向両端部の塗布量が抑制され、幅方向の厚みが均一な表面性の良い塗布膜がウェブ上に形成されることが確認できた。

尚、耳高操作はコーターギャップの設定でも行われる。例えば、ギャップを狭めると幅方向へ流れ塗布液流れが促進されることで接触角を操作でき、結果的に耳高を操作する事ができる。この際にはコーターギャップに発生する塗布液圧力の管理も実施している。

次に、自動調整弁４２、４３によって調整した各塗布液供給口２５〜２７の供給口流量と、ダイ２のリップ面２１に対する側板１６、１７の高さと、形成された塗布膜１２のウェブ幅方向の厚み形状との関係を、ウェブ１０に形成された塗布膜１２の評価結果を比較して説明する。

＜塗布条件＞
塗布条件としては塗布幅Ｗが１５００ｍｍのダイ２を用いて、塗布液供給口２５〜２７の配置をダイ２の片方端から２５０ｍｍ、７５０ｍｍ、１２５０ｍｍの位置とした。
また、塗布液１１は密度０．９、固形分３０％、見掛け粘度２０００ｍＰａ／２０℃、表面張力２８ｍＮ／ｍのアクリル系粘着剤を用いた。
また、ライン速が２０〜１５０ｍ／ｍｉｎ、ダイ内部圧を１００ｋＰａとし、ダイ本体１５のリップ面２１より側板１６、１７のエッジ面２８、２９が１００μｍだけ低くなるように側板１６、１７を配置した（図５参照）。
更に、自動調整弁４２、４３、圧力検出器４４〜４６、厚み計測装置８は塗布液の物性、例えば密度、固形分濃度、粘度、溶媒種と、塗布適用範囲とを熟考し、分解能が高く、かつ電気信号で出力することができる市販のものを選択した。これらを自作した電気回路と接続することで制御した。本実施例における圧力検出器４４〜４６は、バルコム社製ダイヤフラム型圧力検出器ＶＮＦを用いて計測を行った。
また、厚み計測装置８は塗布液だけではなく、塗布対象となる基材にも影響するので事前に検討しておく必要がある。一般的には赤外線、放射線、光干渉計等が用いられ、目標の厚み精度の検討が可能であればいずれでも良い。本実施例における厚み計測装置８は、チノー社製赤外線吸収式の非接触厚み計測装置ＩＲ−Ｍを用いた。塗布厚みは有機成分の厚みと赤外線吸収スペクトルとの検量線から塗布厚みを換算することで計測を行った。

ここで、図１３は上記塗布条件で、且つ中央の塗布液供給口２６の供給口流量（第１流量）に対する左の塗布液供給口２５と右の塗布液供給口２７の供給口流量（第２流量）の割合（以下、流量比率という）を９９．９％にした場合と、１００％にした場合の計２パターンで塗布を行った結果、ウェブ１０に形成された塗布膜１２の厚み形状を示した図である。

＜評価＞
図１３に示すように、流量比率を変化させることにより塗布膜１２の厚み形状が変化することが確認できた。
即ち、流量比率を９９．９％として塗布を行った場合には、塗布膜１２の中央付近が幅方向の両端より約１μｍ厚くなり、凸形状となった。更に、幅方向両端部に形成された耳高５２（図１３では図示せず）の耳高率は１００％となった。
一方、流量比率を１００％として塗布を行った場合には、塗布膜１２の中央付近が幅方向の両端より約０．５μｍ厚くなり、凸形状となった。更に、耳高５２の耳高率は１０５％となった。
従って、流量比率を１００％にして塗布を行った場合は、流量比率を９９．９％として塗布を行った場合より、幅方向の中央付近と両端とで厚みの差が少ない均一な塗工厚を得ることができた。これより、流量比率を１００％以上とすることで、ウェブ１０上に均一な厚みを有する塗布膜１２を得ることができることが分かる。

但し、流量比率を１００％にして塗布を行った場合は、流量比率を９９．９％として塗布を行った場合より、耳高率が５％大きくなっている。そこで、ダイ２のリップ面２１に対するエッジ面２８、２９の高さを調整することによって、耳高５２を抑制することを試みた。例えば、図１４ではダイ内部圧を３００ｋＰａ、流量比率を１００．２％とし、リップ面２１に対するエッジ面２８、２９の高さを１００μｍ低くした場合と、同じ条件で２００μｍ低くした場合に得られる塗布膜１２の厚み形状を比較した。

図１４に示すように、段差が１００μｍである場合でも２００μｍである場合でも、塗布膜１２の幅方向の両端が中央付近より約０．３μｍ厚くなり、略同一の凹形状となった。一方で、幅方向両端部に形成された耳高５２（図１３では図示せず）の耳高率は、段差を１００μｍとした場合には１０２％となり、段差を２００μｍとした場合には９９％となった。従って、段差を２００μｍ以上とすることで、流量比率を１００％以上とした場合であっても、ウェブ幅方向両端部の塗布量が抑制され、幅方向の厚みが均一な表面性の良い塗布膜がウェブ上に形成されることが確認できた。

即ち、図１３及び図１４からは、中央の塗布液供給口２６に対する左右の塗布液供給口２５、２７の流量比率を１００％以上とし、且つリップ面２１に対する側板１６、１７のエッジ面２８、２９の段差を２００μｍ以上とすることによって、ウェブ１０に形成された塗布膜１２を均一な厚みとすることが可能となるとともに、耳高の発生も抑制することが可能となることが分かる。

以上詳細に説明した通り、本実施形態に係るダイ方式塗布装置１及び塗布方法では、搬送ローラ６、７によって連続走行されるウェブ１０表面に対して塗布液１１を所定の塗布幅Ｗで吐出させるダイ２において、ダイ２の内部に塗布液１１を供給する塗布液供給口２５〜２７をダイ２に対して塗布幅方向に計３箇所に設け、各塗布液供給口２５〜２７に対して供給される塗布液の圧力又は流量を供給口毎に所定圧力又は所定流量に調整するとともに、ダイ本体１５のリップ面２１に対して側板１６、１７のエッジ面２８、２９の高さを低く配置するので、ウェブ１０に塗布された塗布膜１２の塗布幅方向の厚みを高精度で調整することができ、その結果、塗布膜１２の厚みを均一化することができる。また、吐出口２２から吐出された塗布液１１を側板１６、１７方向へと流し、スリット２０から押し出された塗布液１１を幅方向に均一にすることができる。その結果、ダイ２を用いてウェブ１０への塗布液の塗布を行う際に塗布膜の厚みを均一化しつつ、耳高の発生を防止し、ウェブ１０の均一な両端塗膜厚みを高い再現性により得ることが可能であり、安定した表面性の良い塗膜をウェブ上に形成できる。
また、塗布液供給口２５〜２７は塗布幅の中心位置と、中心位置から所定距離ずつ左右方向に離れた両位置の計３箇所に設けられているので、ダイに対する塗布液の供給構造を複雑な構成にすることなく、且つ、塗布液の圧力又は流量に基づいて塗布幅方向の厚みを高精度で設定することができる。
更に、定量ポンプ５から送出された塗布液供給口２５〜２７を供給口へと搬送する搬送ライン４を、供給口の数に応じた経路に分岐し、且つ分岐点４１から塗布液供給口２５〜２７までの距離を等長とするので、塗布液供給口２５〜２７における塗布液１１の流量と圧力を高精度で調整することが可能となる。
また、中央の塗布液供給口２６の供給口流量に対する左の塗布液供給口２５と右の塗布液供給口２７の供給口流量の流量比率を１００％以上とすることで、ウェブ１０上に均一な厚みを有する塗布膜１２を得ることができる。
更に、リップ面２１に対する側板１６、１７のエッジ面２８、２９の高さを２００μｍ以上低く配置することによって、ダイ２を用いてウェブ１０への塗布液の塗布を行う際に耳高の発生を防止し、安定した表面性の良い塗布膜１２をウェブ１０上に形成できる。

尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
例えば、本実施形態ではダイ２の構成についてキャビティ２４に塗布液１１を供給する供給口をダイ２の側面に対して計３箇所に設けることとしているが、その供給口の数は４つ以上としても良い。

本実施形態に係るダイ方式塗布装置の概略構成を示す斜視図である。 本実施形態に係るダイ方式塗布装置をダイの長さ方向で切断した断面図である。 本実施形態に係るダイを示した斜視図である。 ウェブ上に形成された塗布膜を幅方向に切断した断面図である。 実施例１〜３、比較例１、２で用いるダイを示した正面図である。 実施例１〜３、比較例１、２の評価結果を示した表である。 実施例１〜３、比較例１、２の評価結果を示したグラフである。 実施例４、比較例３〜５で用いるダイを示した正面図である。 実施例４、比較例３〜５の評価結果を示した表である。 実施例４、比較例３〜５の評価結果を示したグラフである。 実施例５、比較例６で用いるダイを示した正面図である。 実施例５、比較例６の評価結果を示した表である。 流量比率を９９．９％及び１００％として塗布を行った結果、ウェブに形成された塗布膜の厚み形状を示した図である。 側板の段差を１００μｍ及び２００μｍとして塗布を行った結果、ウェブに形成された塗布膜の厚み形状を示した図である。

１ ダイ方式塗布装置
２ ダイ
１０ ウェブ
１１ 塗布液
１２ 塗布膜
６、７ 搬送ローラ
１５ ダイ本体
１６、１７ 側板
２０ スリット
２１ リップ面
２２ 吐出口
２８、２９ エッジ面

Claims (8)

1. 連続走行するウェブに対して塗布液を吐出するダイと、
   前記塗布液を前記ダイへ送出するポンプと、
   前記ダイに対して塗布幅方向に複数箇所に設けられるとともに前記ポンプから送出された塗布液をダイ内部に供給する供給口と、
   前記ポンプから送出された塗布液を前記供給口へと搬送する搬送手段と、
   前記搬送手段に設けられ前記塗布液を前記供給口の数に応じた経路に分岐する分岐手段と、
   前記複数箇所の供給口に対して供給される塗布液の圧力又は流量を供給口毎に所定圧力又は所定流量に調整する調整手段と、を有し、
   前記ダイは、
   ダイ本体と、
   前記ダイ本体に形成されるとともに前記ウェブに対向するリップ面と、
   前記リップ面に先端部が形成され所定の塗布幅で塗布液を吐出する吐出スリットと、
   前記ダイ本体とは別体に成形されるとともにダイ本体の両端部に対して前記リップ面より所定高さだけウェブに対向するエッジ面が低く配置される一対の側板と、
   を備え、
   前記搬送経路における前記分岐手段から前記複数箇所の供給口までの距離がそれぞれ等長であることを特徴とするダイ方式塗布装置。
2. 前記リップ面に対して前記エッジ面を２００μｍから３００μｍ低く配置することを特徴とする請求項１に記載のダイ方式塗布装置。
3. 前記供給口は前記塗布幅の中心位置と、中心位置から所定距離ずつ左右方向に離れた両位置に設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のダイ方式塗布装置。
4. 前記塗布幅の中心位置に設けられた供給口に対して供給される第１流量に対して、中心位置から所定距離ずつ左右方向に離れた両位置に設けられた供給口に対して供給される第２流量の割合を１００％以上且つ１００．２％以下とすることを特徴とする請求項３に記載のダイ方式塗布装置。
5. ウェブに対向するリップ面に先端部が形成され所定の塗布幅で塗布液を吐出する吐出スリットを有するダイを用い、連続走行するウェブに対して吐出スリットから吐出した塗布液を塗布する塗布方法において、
   前記ダイは前記リップ面を備えるダイ本体と、前記ダイ本体とは別体に成形されるとともにダイ本体の両端部に配置され前記ウェブに対向するエッジ面を有する一対の側板とからなり、
   ポンプから送出された塗布液をダイ内部に供給する供給口を前記ダイに対して塗布幅方向に複数箇所に設け、
   前記ポンプから送出された塗布液を前記供給口へと搬送する搬送経路において、前記塗布液を前記供給口の数に応じた経路に分岐する分岐点から各供給口までの距離がそれぞれ等長であり、
   前記エッジ面を前記リップ面より所定高さ低く配置し、前記供給口に対して供給される塗布液の圧力又は流量を供給口毎に所定圧力又は所定流量に調整することにより塗布を行うことを特徴とする塗布方法。
6. 前記リップ面に対して前記エッジ面を２００μｍから３００μｍ低く配置することを特徴とする請求項５に記載の塗布方法。
7. 前記供給口は前記塗布幅の中心位置と、中心位置から所定距離ずつ左右方向に離れた両位置に設けられていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の塗布方法。
8. 前記塗布幅の中心位置に設けられた供給口に対して供給される第１流量に対して、中心位置から所定距離ずつ左右方向に離れた両位置に設けられた供給口に対して供給される第２流量の割合を１００％以上且つ１００．２％以下とすることを特徴とする請求項７に記載の塗布方法。

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