JP4933742B2 - 塗布ダイ、塗工装置および塗工方法 - Google Patents

Description

本発明は、ダイ塗布方法などを使用して基材に塗膜を形成する装置および方法に関する。

連続走行される長尺状のウェブに塗液を塗布する塗工装置において、塗膜幅の変更や、様々なストライプパターンへの対応が求められることがある。このような多品種少ロット生産には、円柱ナイフ塗布法（特許文献１、特許文献２参照）などを用いた開放系の塗工装置が知られている。

しかし開放系の塗布方法では、乾燥した塗液のゲル物や大気中の異物が塗液に混入することがあり、塗布欠陥を発生させると言う問題がある。また、近年では塗布量（塗膜厚）精度への要求も高まっていることから、ダイ塗布法（特許文献３〜５参照）が多く採用されている。

しかし、ダイ塗布法では、塗布幅やストライプパターンに応じてダイリップ、ダイランド部に専用のシム板（耳取りシム、ストライプ仕切りなど）を設ける必要がある。すなわち、塗布幅、ストライプパターンが変更されると、これに合わせてシム板を交換しなければならず、その都度ダイ本体を分解し清掃作業を行なう必要があった。これらのことから、従来のダイ塗布法では、特に多品種少ロット生産を行なう場合、多大なコストと時間を要し不経済であった。
特開２００２−１５９８９９号公報 特開２００２−１１３４０８号公報 特開２００１−００６６６３号公報 特許第３３３８６９３号公報 特許第３４５３３３５号公報

本発明は、シム板を変更することなく、塗布幅の変更や多様なストライプパターンに対応可能な塗布ダイを提供するとともに、この塗布ダイを用いた塗工装置および塗布方法を提供することを課題としている。

（１）本発明の請求項１に記載の塗布ダイは、塗液を基材に塗布するためのダイであって、ダイランド頂面の少なくとも一部を形成し、昇降自在な鍵盤式部材と、鍵盤式部材を昇降させる位置調整機構とを備えたことを特徴としている。

（２）請求項２に記載の塗布ダイは、上記（１）の塗布ダイであって、鍵盤式部材をダイランド底面と密接させることが可能であり、ダイランド底面と密接された鍵盤式部材が基材に非塗布領域を形成する。

（３）請求項３に記載の塗布ダイは、上記（２）に記載の塗布ダイであって、位置調整機構が、鍵盤式部材をダイランド底面に密接させた全閉状態から鍵盤式部材がダイランド底面から最も離間された全開状態までの間において、鍵盤式部材による開度を調整可能である。

（４）請求項４に記載の塗布ダイは、上記（３）の塗布ダイであって、鍵盤式部材の開度を調整することにより、基材に塗布量が異なる塗膜を同時に形成できる。

（５）請求項５に記載の塗布ダイは、上記（４）に記載の塗布ダイであって、鍵盤式部材をダイランド底面と密接させることにより基材に形成される塗膜の幅を調整する。

（６）請求項６に記載の塗布ダイは、上記（１）の塗布ダイであって、鍵盤式部材の数が２つ以上であり、位置調整機構が鍵盤式部材を各々独立して昇降可能であり、鍵盤式部材がダイ長手方向に沿って配列される。

（７）請求項７に記載の塗布ダイは、上記（６）に記載の塗布ダイであって、鍵盤式部材の数が３つ以上であり、ダイランド底面と密接された鍵盤式部材により１つ以上の非塗布領域を形成してストライプ塗布を行なう。

（８）請求項８に記載の塗布ダイは、上記（６）の塗布ダイであって、鍵盤式部材の少なくとも２つが隣接して配列される。

（９）本発明の請求項８に記載の塗工装置は、上記（１）〜（８）の何れかに記載の塗布ダイを用いたことを特徴とする塗工装置である。

（１０）本発明の請求項９に記載の塗工方法は、上記（１）〜（８）の何れかに記載の塗布ダイを用いたことを特徴としている。

以上のように、本発明によれば、シム板を変更することなく、塗布幅の変更や多様なストライプパターンに対応可能な塗布ダイを提供するとともに、この塗布ダイを用いた塗工装置および塗布方法を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態である塗工装置の一部を模式的に示す側面図である。

本実施形態の塗工装置１０は、バッキングロール１１及びスロットダイ１２を備える。バッキングロール１１には、例えばガイドローラ１３を経由した長尺状のウェブ（基材）Ｗが掛け回される。ウェブＷは、バッキングロール１１上を図に示された矢印方向に連続走行される。

またウェブＷには、スロットダイ１２によりバッキングロール１１上の所定の位置において塗液（例えば接着剤、粘着剤、表面処理剤等）が塗布され、湿潤塗膜Ｃが形成される。塗膜Ｃが形成されたウェブＷは、その後例えばガイドローラ１４を介して乾燥機（図示せず）へと送られ、巻取りローラ（図示せず）において巻き取られる。

塗液は、図示しない塗液槽に貯留されており、定量ポンプ１５、フィルタ１６、流量（または圧力）センサ１７を備えた配管を介してスロットダイ１２に供給され、ウェブＷに塗布された湿潤塗膜Ｃの膜厚は、例えば塗布量計１８により検知される。すなわち、定量ポンプ１５からの塗液供給量は、例えば流量（または圧力）センサ１７および塗布量計１８からの信号に基づいてフィードバック制御されてもよい。

図２および図３に、本実施形態のスロットダイ１２の模式的な側面図および模式的な正面図を示す。スロットダイ１２は、上部ブロック２０と下部ブロック２１とを備える。下部ブロック２１の上面略中央には、スロットダイ１２の長手方向（横方向）に沿って延びるキャビティ２２が形成されており、キャビティ２２は、下部ブロック２１と同じ横幅を有する上部ブロック２０によって覆われる。

すなわち塗液供給管（図示せず）から供給された塗液はキャビティ２２を通してスロットダイ１２の全幅に渡って供給される。また、上部ブロック２０と下部ブロック２１の左右両端部には、側壁２３Ｒ、２３Ｌが取り付けられ、スロットダイ１２の組み立て状態が保持される。なお図２において、側壁２３Ｒ、２３Ｌは取り除かれた状態で示される。

下部ブロック２１において、キャビティ２２の吐出口側には、ダイランドの底面を形成する平胆なダイランド底面２４が形成される。一方、ダイランド底面２４の上方は、例えば５個の鍵盤式部材２５Ａ〜２５Ｅによって覆われ、ダイランド頂面が形成される。

なお、本願において、頂面、底面の用語は、ダイランドを画成するスロットダイの長手方向に沿った２つの面を区別するために便宜的に用いられるもので、スロットダイが実際に配置されたときに頂面が上側に、底面が下側に位置することを意味するものではない。好ましい配置としては、本実施形態のように、頂面がウェブＷの上流側に配置され、底面が下流側に配置される。

鍵盤式部材２５Ａ〜２５Ｅは、スロットダイ１２の長手方向に沿ってピアノの鍵盤のように各々隣接して並べられ、補強部材２７Ａ〜２７Ｅを介し、位置調整機構２６Ａ〜２６Ｅに各々接続される。このとき、液漏れを防止するため、隣接する鍵盤式部材間の隙間にシール用の薄いフィルムを介装させてもよい。鍵盤式部材２５Ａ〜２５Ｅの各々は、スロット２８のダイランド頂面を直接形成し、鍵盤式部材２５Ａ〜２５Ｅは、位置調整機構２６Ａ〜２６Ｅを操作することにより独立して上下方向に並進的に昇降可能である。すなわち、鍵盤式部材２５Ａ〜２５Ｅがダイランド底面２４との間に形成するスロット高さ（ダイランドにおける底面と頂面の間の距離）は、鍵盤式部材２５Ａ〜２５Ｅの位置を各々調整することにより制御可能であり、スロット２８の形状は、鍵盤式部材２５Ａ〜２５Ｅの位置を調整することにより制御可能である。

なお、位置調整機構２６Ａ〜２６Ｅは、アジャストスクリュ等を用いた手動式の位置調整機構であってもよいが、電磁弁（開閉のみの制御で開度調整を行なわない場合）や、サーボモータ等の電子／電気的アクチュエータとアジャストスクリュや流体機構（例えばプランジャ）等の機械的な機構とを組み合わせた位置調整機構であってもよい。

位置調整機構（２６Ａ〜２６Ｅ）により、鍵盤式部材（２５Ａ〜２５Ｅ）がダイランド底面２４に密接するまで押し下げられると、その鍵盤式部材に対応する位置のスロットは閉じられた状態となる。例えば図３において、鍵盤式部材２５Ａ、２５Ｃ、２５Ｅは開放されており、それぞれ開口部２８Ａ、２８Ｃ、２８Ｅを形成する。一方、鍵盤式部材２５Ｂ、２５Ｄは完全に閉じられ、開口部２８Ａ、２８Ｃ、２８Ｅの側壁（ストライプ仕切り板）として機能する。

鍵盤式部材により完全に閉じられた部分では、塗液がウェブＷに供給されないので、ウェブＷにおいてこれらの部分に対応する領域は塗液が塗布されない非塗布領域となる。例えば図３の場合には、塗布領域が３列のストライプ塗布が可能となる（図５参照）。

なお、本実施形態において、位置調整機構２６Ａ〜２６Ｅは、幅の狭い鍵盤式部材２５Ａ〜２５Ｅをスロットダイ１２の長手方向に沿って互いに隣接して配列するために上下互い違いに配置されている。

以上の構成から、本実施形態のスロットダイを用いれば、従来のようにスロットダイの上下ブロックの間に塗膜幅、ストライプパターンに合わせたシム板等を介装しなくとも、鍵盤式部材の開閉を制御することにより様々な塗布幅、多様なストライプパターンを簡便に実現できる。また、鍵盤式部材の開度（スロット高さ）を調整することにより各領域における塗布厚も簡単に調整できる。これにより、シム板の作成を行なう必要や、スロットダイの分解・清掃作業等を含むパターン変更時のシム板交換作業等を行なう必要もない。

次に図４〜図７を参照して、本実施形態のスロットダイ１２を適用した実施例について説明する。

各実施例では、横幅（スロットダイ長手方向に沿った幅）２０ｍｍ、長さ（キャビティからダイリップ方向への長さ）４０ｍｍの鍵盤式部材をダイスロット長手方向に沿って５つ配列したスロットダイが用いられた。各鍵盤式部材の最大開度は１ｍｍであり、各鍵盤式部材の開度を調整するための位置調整機構にはアジャストスクリュが用いられた。

また、ウェブには厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムが用いられ、塗液には固形分５０％、温度２５℃で剪断速度１００ｓｅｃ^-1を与えたときに１５００ｍＰａｓの粘性係数を示すエマルション型粘着剤を用いた。また、塗工速度は１０ｍ／ｍｉｎ、実施例１〜４、６の目標塗布量は２０．０ｇ／ｍ²（乾燥時）とした。

実施例１では、スロットダイ１２の鍵盤式部材２５Ａ〜２５Ｅの全てを開度０．５ｍｍに調整し、定量ポンプからは４．０×１０^-5ｍ³／ｍｉｎの流量で塗液を供給した。このときウェブＷには、図４に示されるように、目標塗布量２０．０ｇ／ｍ²の塗膜Ｓ１が幅１００ｍｍで１列形成された。

実施例２では、図３と同様に、２つの鍵盤式部材２５Ｂ、２５Ｄの開度を０ｍｍとし、３つの鍵盤式部材２５Ａ、２５Ｃ、２５Ｅの開度を０．５ｍｍとした。また、定量ポンプからの塗液供給量を２．４×１０^-5ｍ³／ｍｉｎとした。このときウェブＷには、図５に示されるように、鍵盤式部材２５Ａ、２５Ｃ、２５Ｅに対応する領域に塗液が塗布され、鍵盤式部材２５Ｂ、２５Ｄに対応する２つの領域が非塗布領域（各々幅２０ｍｍ）とされた３つのストライプ状の塗膜Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４が形成された。塗膜Ｓ２〜Ｓ４の各々の幅は２０ｍｍであり、塗膜Ｓ２〜Ｓ４の各々の塗布量はそれぞれ１９．９ｇ／ｍ²、２０．２ｇ／ｍ²、１９．９ｇ／ｍ²と、略目標塗布量２０．０ｇ／ｍ²が達成された。

実施例３では、鍵盤式部材２５Ｂ、２５Ｃの開度を０ｍｍとし、鍵盤式部材２５Ａ、２５Ｄ、２５Ｅの開度を０．５ｍｍとした。このときウェブＷには、図６に示されるように、鍵盤式部材２５Ａに対応する幅２０ｍｍの塗膜Ｓ５、および鍵盤式部材２５Ｄ、２５Ｅに対応する幅４０ｍｍの塗膜Ｓ６が形成される。一方、鍵盤式部材２５Ｂ、２５Ｃに対応する塗膜Ｓ５、Ｓ６の間は、幅４０ｍｍの非塗布領域とされた。また、塗膜Ｓ５、Ｓ６の塗布量はそれぞれ１９．５ｇ／ｍ²、２０．３ｇ／ｍ²であった。

実施例４は、実施例３における鍵盤式部材２５Ｄ、２５Ｅの開度を目標塗布量２０．０ｇ／ｍ²に近づくように微調整したもので、鍵盤式部材２５Ｄ、２５Ｅの開度は０．４８ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲で調整された。このとき塗膜Ｓ５、Ｓ６の塗布量はそれぞれ２０．１ｇ／ｍ²、１９．９ｇ／ｍ²となり略目標塗布量２０．０ｇ／ｍ²が達成された。

実施例５は、図５に示された実施例２のストライプパターンにおいて、塗膜Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の目標塗布量を各々２０．０ｇ／ｍ²、３０．０ｇ／ｍ²、２０．０ｇ／ｍ²としたものである。すなわち、鍵盤式部材２５Ｂ、２５Ｄおよび鍵盤式部材２５Ａ、２５Ｅの開度は実施例２と同様にそれぞれ０ｍｍ、０．５ｍｍとされたが、鍵盤式部材２５Ｃの開度は０．７５ｍｍに設定した。また、定量ポンプは２．８×１０^-5ｍ³／ｍｉｎの流量で塗液を供給した。このとき塗膜Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の塗布量はそれぞれ１９．８ｇ／ｍ²、３０．３ｇ／ｍ²、１９．８ｇ／ｍ²となり、各々目標塗布量に略一致する塗膜Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を同時に形成することができた。

実施例６は、実施例１の塗布幅を１００ｍｍから６０ｍｍに狭めたもので、鍵盤式部材２５Ａ、２５Ｅの開度を０ｍｍとし、鍵盤式部材２５Ｂ〜２５Ｄの開度を０．５ｍｍとした。また定量ポンプからの塗液供給量は、２．４×１０^-5ｍ³／ｍｉｎとされた。このとき、ウェブＷには、図７に示されるように、目的塗布量２０．０ｇ／ｍ²の塗膜Ｓ７が幅６０ｍｍで形成された。

以上のように本実施形態のスロットダイを用いた実施例では、鍵盤式部材の開閉を制御することにより塗布幅の変更や様々なパターンのストライプ塗布を簡便に実現することができた。また、鍵盤式部材の開度を調整することにより各領域における塗布厚も簡単に調整することができた。

なお、本実施形態では、鍵盤式部材を５つ並べて用いたが、鍵盤式部材の数は１つ以上であればよく、数が多く幅が狭いほど、より緻密にかつ多様に異なる塗布幅やストライプパターンに対応することができる。

また、１つのストライプを形成する鍵盤式部材において、各鍵盤式部材の開度を異なる値に設定することにより、１つのストライプ内において膜厚を変化させることも可能である。また、本実施形態では、スロットダイを例に説明を行なったが、本発明は押出しダイやスライドダイ等の塗布方法にも適用することができる。

本実施形態では、複数の鍵盤式部材を用いた場合を例に説明を行ったが、例えば１つの鍵盤式部材をダイランドの一方の端に配置して塗布幅の制御を行ってもよいし、中央付近に配置して２つのストライプを形成可能としてもよい（図８参照）。また、このとき鍵盤式部材の開度を調整して、特定領域の塗布厚の制御を行なうことも可能である。

また、本実施形態では鍵盤式部材が隣接して配列されたが、１つ以上の鍵盤式部材を他の鍵盤式部材から離間させて配置することも可能である（図９参照）。

本発明の一実施形態であるスロットダイを用いた塗工装置の模式図である。 本実施形態のスロットダイの模式的な側面図である。 本実施形態のスロットダイの模式的な正面図である。 実施例１の塗布パターンをおよび鍵盤式部材の開閉状態を模式的に示す図である。 実施例２、５の塗布パターンをおよび鍵盤式部材の開閉状態を模式的に示す図である。 実施例３、４の塗布パターンをおよび鍵盤式部材の開閉状態を模式的に示す図である。 実施例６の塗布パターンをおよび鍵盤式部材の開閉状態を模式的に示す図である。 第１変形例のスロットダイの正面図である。 第２変形例のスロットダイの正面図である。

符号の説明

１０ 塗工装置
１１ バッキングロール
１２、１２’、１２” スロットダイ
１５ 定量ポンプ
１６ フィルタ
１７ 流量（または圧力）センサ
１８ 塗布量計
２０、２０’、２０” 上部ブロック
２４ ダイランド底面
２５Ａ〜２５Ｅ 鍵盤式部材
２６Ａ〜２６Ｅ 位置調整機構
２７Ａ〜２７Ｅ 補強部材
２８ スロット
２９ リップ
Ｃ 湿潤塗膜
Ｓ１〜Ｓ７ 塗膜
Ｗ ウェブ（基材）

Claims (8)

1. 塗液を基材に塗布するためのダイであって、
   ダイランド頂面の少なくとも一部を形成し、昇降自在な鍵盤式部材と、
   前記鍵盤式部材を独立して上下方向に並進的に昇降させる位置調整機構と
   を備えることを特徴とする塗布ダイ。
2. 前記鍵盤式部材をダイランド底面と密接させることが可能であり、前記ダイランド底面と密接された前記鍵盤式部材が前記基材に非塗布領域を形成あるいは塗膜の幅を調整することを特徴とする請求項１に記載の塗布ダイ。
3. 前記位置調整機構が、前記鍵盤式部材を前記ダイランド底面に密接させた全閉状態から前記鍵盤式部材が前記ダイランド底面から最も離間された全開状態までの間において、前記鍵盤式部材による開度を調整可能であり、前記鍵盤式部材の開度を調整することにより前記基材に塗布量が異なる塗膜を同時に形成できることを特徴とする請求項１に記載の塗布ダイ。
4. 前記鍵盤式部材の数が２つ以上であり、前記鍵盤式部材がダイ長手方向に沿って配列されることを特徴とする請求項１に記載の塗布ダイ。
5. 前記鍵盤式部材の数が３つ以上であり、前記ダイランド底面と密接された前記鍵盤式部材により１つ以上の前記非塗布領域を形成してストライプ塗布を行なうことを特徴とする請求項４に記載の塗布ダイ。
6. 前記鍵盤式部材の少なくとも２つが隣接して配列されることを特徴とする請求項４に記載の塗布ダイ。
7. 請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のダイを用いた塗工装置。
8. 請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のダイを用いた塗工方法。

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