JP5092261B2

JP5092261B2 - ダイヘッド及び塗布装置

Info

Publication number: JP5092261B2
Application number: JP2006092827A
Authority: JP
Inventors: 益井上; 公一中野
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2026-03-30
Also published as: JP2007260643A

Description

本発明は、走行中の、シート、フィルムなどのウェブに対して塗布を行うためのダイヘッド及びそれを用いた塗布装置に関する。

従来、シート状の基材などのウェブに高粘度の濡れ性の悪い材料をコーティングする装置の一つとして、図８に示すように、表面に軟らかいゴム皮膜１ａを備えたバックアップロール１とそのバックアップロール１に対向、配置されたダイヘッド２を備えた塗布装置が知られている。この塗布装置は、図９（ａ）に示すように、ダイヘッド２の先端を、バックアップロール１に支持されたウェブ３に押し付けるか、或いはウェブ３との間に０〜数十ミクロンのギャップを生じさせる位置に保持した状態で、ダイヘッド２から塗布液４を吐出し、その吐出圧でバックアップロール１の表面のゴム皮膜１ａを微小変形させることにより、ダイヘッド２の先端とウェブ３との間に、適切な寸法の塗布ギャップを形成し、その塗布ギャップに形成されるビード４ａを安定させると共にビード部の圧力上昇によって濡れ性を向上させ、ウェブ３に所望の膜厚で幅方向に均一なコーティングを行うものである。

ところが、この種の塗布装置において、図１０に示すように、ダイヘッド２の幅を広くしておき、ダイヘッドに形成している吐出用のスリットの両端にシムを取り付けることで塗布幅Ｗを所望の幅に調整して塗布を行った場合、液吐出部では図９（ａ）に示すように液吐出圧でゴム皮膜１ａを変形させて塗布ギャップを形成するから支障はないが、両端の非吐出部では図９（ｂ）に示すように、ダイヘッド２の先端がウェブ３、及びウェブ３の通っていない領域ではバックアップロール１の表面に接触し、ウェブ３、バックアップロール表面、ダイヘッド先端等を傷つける恐れがあった。このため、シム等による塗布幅変更は難しく、従来は要求塗布幅ごとに専用のダイヘッドを用意しており、設備費が高くなるという問題があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、ウェブ、バックアップロール表面、ダイヘッド先端等を傷つけることなく、塗布幅を変更することが可能な、低コストのダイヘッド及びそれを用いた塗布装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、外周面に軟らかい皮膜を備えたバックアップロールと、該バックアップロールに対向、配置されたダイヘッドを備え、前記バックアップロールに支持されたウェブに前記ダイヘッドから塗布液を吐出し、その吐出圧で前記パックアップロール表面の皮膜を微小変形させてダイヘッド先端とウェブとの間に塗布ギャップを形成して塗布を行う形態の塗布装置に用いる前記ダイヘッドにおいて、該ダイヘッドを、互いに当接させて組み付けることによって、塗布液を吐出するためのスリットとそのスリットに塗布液を供給するためのマニホールドを形成する構造の第一ダイヘッド部分と第二ダイヘッド部分で構成し、その第一ダイヘッド部分及び第二ダイヘッド部分をそれぞれ、ダイヘッドの先端領域に配置されたリップ・ランド形成部材と、該リップ・ランド形成部材を取り外し可能に保持するダイヘッド本体を備えた構造とし、更に、前記第一ダイヘッド部分と第二ダイヘッド部分に備えられている二つの前記リップ・ランド形成部材の互いに向かい合う面を、互いに当接させることで、両端を閉じた液吐出用の一つのスリットを形成するよう、一方の面に、両端領域の平坦面とその間の前記スリットを形成するための一つの浅い溝を備え、他方の面は全体が平坦となった形状とし、前記二つのリップ・ランド形成部材の先端を共に、前記液吐出用のスリットに面する領域が前記スリットの液吐出方向に直角に延びるリップ部となり、前記スリットの塗布幅方向に関して前記スリットの外側の領域は前記リップ部よりも後退した形状となるように構成したものである。

請求項２に係る発明は、上記した請求項１に係る発明において、前記ダイヘッド本体の一方にマニホールドを形成し、前記リップ・ランド形成部材を、そのマニホールドに接して、そのマニホールドよりも先端側に配置するという構成としたものである。

請求項３に係る発明は、上記した請求項１又は２に係る発明のダイヘッドを、外周面に軟らかい皮膜を備えたバックアップロールに対向、配置して塗布装置を構成したものである。

本発明のダイヘッドは、二つのリップ・ランド形成部材の先端を共に、塗布幅方向に関して液吐出用のスリットの外側の領域が、該スリットに面する領域に形成したリップ部よりも後退した形状としているので、リップ部をバックアップロールに支持されたウェブに押し付けた状態で塗布を行った場合でも、リップ・ランド形成部材の液を吐出しない領域の先端がウェブやバックアップロールに接触することはほとんどなく、このため、ウェブ、バックアップロール、ダイヘッドの先端等を傷つける危険を回避できる。また、塗布幅の異なるリップ・ランド形成部材を複数組用意しておけば、そのリップ・ランド形成部材を所望の塗布幅のものに交換することで、所望の塗布幅での塗布を行うことができる。リップ・ランド形成部材は、ダイヘッドの先端領域のみに取り外し可能に配置した部品であるので、ダイヘッド全体に比べて低コストで製作でき、従って、従来のように塗布幅の異なるダイヘッドを複数個、用意しておく場合に比べて大幅にコストダウンを図ることができ、また、保管スペースも削減できる。

以下、図面に示す本発明の好適な実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係る塗布装置の概略斜視図、図２はその塗布装置の概略平面図、図３はその塗布装置に用いるダイヘッドの概略断面図、図４はダイヘッドに設けている一対のリップ・ランド形成部材を離して示す概略斜視図、図５（ａ）は図４のＡ−Ａ矢視図、（ｂ）は一対のリップ・ランド形成部材を離して示す概略平面図、図６は一対のリップ・ランド形成部材を当接させた状態で示す概略斜視図である。本実施の形態に係る塗布装置は、シート状の基材等のウェブ３を、外周面の一部に巻き付けて搬送するバックアップロール１と、そのバックアップロール１に対向、配置されたダイヘッド１２を備えている。バックアップロール１は従来と同様に、その外周面の少なくともウェブ３を案内する領域に、軟らかいゴム皮膜１ａを施しており、ダイヘッド２からの塗布液の吐出圧によって変形可能としている。

ダイヘッド１２は、第一ダイヘッド部分１３と第二ダイヘッド部分１４を備えている。この第一ダイヘッド部分１３と第二ダイヘッド部分１４は、互いに当接させてボルト１５によって組み付けることによって、塗布液を吐出するためのスリット１６とそのスリット１６に塗布液を供給するためのマニホールド１７を形成する構造を有している。更に、その第一ダイヘッド部分１３及び第二ダイヘッド部分１４はそれぞれ、ダイヘッドの先端領域に配置されたリップ・ランド形成部材２１、２２と、そのリップ・ランド形成部材２１、２２をボルト２６によって固定することで取り外し可能に保持するダイヘッド本体２３、２４を備えている。第二ダイヘッド本体１４にはその全長に渡ってマニホールド１７が形成されている。第一ダイヘッド部分１３と第二ダイヘッド部分１４の両端には、マニホールド１７の両端を閉じるため、側板２７がボルト（図示せず）によって取り付けられている。なお、第二ダイヘッド本体１４に形成するマ二ホールド１７を、第二ダイヘッド本体１４の両端を除いた領域のみに形成し、マニホールド１７の両端を閉じた形状とした場合には、側板２７を省略してもよい。

リップ・ランド形成部材２１、２２はダイヘッドの先端にリップ部２１ａ、２２ａ及びランド面２１ｂ、２２ｂを形成するためのものであり、マニホールド１７よりもダイヘッドの先端側に配置されている。このリップ・ランド形成部材２１、２２は、ダイヘッドの先端領域であれば、マニホールド１７から離れた位置に配置してもよいが、図面に示す実施の形態ではリップ・ランド形成部材２１、２２をマニホールド１７に接する位置に設けている。この構成とすると、スリット１６の両側面を形成するランド面２１ｂ、２２ｂの長さを長くでき、スリット１６内の塗布液の流れを安定させることができる利点が得られる。

リップ・ランド形成部材２１、２２の互いに向かい合う面は、互いに当接させることで、両端を閉じた液吐出用の一つのスリット１６を形成する形状としている。すなわち、図４〜６から良く分かるように、一方のリップ・ランド形成部材２１の、他方のリップ・ランド形成部材２２に向かい合う面は、両端領域に平坦面２１ｃ、２１ｃを備え、その間にスリット１６を形成するための一つの浅い溝２８が形成され、その溝２８の底面をランド面２１ｂとしており、また、他方のリップ・ランド形成部材２２の、リップ・ランド形成部材２１に面する面は、全体が平坦に形成され、その一部がランド面２２ｂを形成している。かくして、この構造のリップ・ランド形成部材２１、２２を互いに当接させることにより、両端を閉じた一つのスリット１６が形成される。ここで、スリット１６の塗布幅方向における幅Ｗは所望の塗布幅となるように選定されている。リップ・ランド形成部材２１、２２の先端形状は、液吐出用のスリット１６に面する領域が、スリット１６の液吐出方向に直角に延びるリップ部２１ａ、２２ａを形成し、その外側の領域すなわち塗布幅方向に関してスリット１６の外側の領域はリップ部２１ａ、２２ａよりも後退した形状となるよう傾斜面２１ｄ、２２ｄとしている。ここで、傾斜面２１ｄ、２２ｄの傾斜は、図１、図２に示すように、ダイヘッド１２をバックアップロール１で支持されたウェブ３に押し付けるか近接させて塗布を行う際に、傾斜面２１ｄ、２２ｄがウェブ３やバックアップロール１に強く接触してこれらを傷つけることがないように定めるものであり、５〜３０°程度に定めることが好ましい。なお、リップ・ランド形成部材２１、２２先端の、スリット１６よりも外側の領域は、傾斜面とする場合に限らず、リップ部よりも後退した段差を設けた形状としてもよい。

上記構造のリップ・ランド形成部材２１、２２は、あらかじめスリット１６の幅Ｗの異なるものを複数組用意しておく。図７は、その一組のリップ・ランド形成部材２１Ａ、２２Ａを示すもので、このリップ・ランド形成部材２１Ａ、２２Ａは、塗布幅Ｗ_Aを図４に示すリップ・ランド形成部材２１、２２よりも小さくしたものを示している。このように、複数個のリップ・ランド形成部材をあらかじめ製作しておくが、リップ・ランド形成部材はダイヘッド１２の一部領域を構成するものであるので、比較的低コストで製造でき、このため、塗布幅に対応した複数のダイヘッドをあらかじめ用意しておく場合に比べて、低コストで準備できる。

次に、上記構成のダイヘッド１２を備えた塗布装置の使用方法を説明する。所望の塗布幅Ｗに対応したリップ・ランド形成部材２１、２２をダイヘッド本体２３、２４に取り付け、そのダイヘッド本体２３、２４及び両端に配置する側板２７を組み付けてダイヘッド１２を形成する。このダイヘッド１２を、バックアップロール１に対向、配置し、ダイヘッド１２の先端を、バックアップロール１に支持されたウェブ３に押し付けるか、或いはウェブ３との間に０〜数十ミクロンのギャップを生じさせる位置に保持した状態で、ダイヘッド１２から塗布液を吐出し、その吐出圧でバックアップロール１の表面のゴム皮膜１ａを微小変形させることにより、ダイヘッド２の先端のウェブ３との間に、適切な寸法の塗布ギャップを形成し、その塗布ギャップに形成されるビードを安定させると共にビード部の圧力上昇によって濡れ性を向上させ、ウェブ３に所望の塗布幅Ｗで塗布液４を塗布する。この塗布動作中、図２に示すように、ダイヘッド１２先端の、液吐出部の外側の非吐出部を傾斜面２１ｄ、２２ｄとしているため、傾斜面２１ｄ、２２ｄが、ウェブ３やバックアップロール１の表面に接触することはほとんどなく、このため、ウェブ３やバックアップロール１を傷つけることがない。

塗布幅を変更する場合には、リップ・ランド形成部材を所望の塗布幅のものに交換し、上記と同様に塗布を行う。この場合にも、ダイヘッド先端の、液吐出部の外側の非吐出部が、ウェブ３やバックアップロール１の表面に接触することはほとんどなく、ウェブ３やバックアップロール１を傷つけることなく、良好な塗布を行うことができる。

図１〜図７に示す本発明の実施の形態に係るダイヘッド１２と、図８〜図１０に示す従来のダイヘッド２を用い、塗布幅を変えて塗布テストを行った。テストは、ウェブ幅１２００ｍｍに対して、最大有効吐出幅１０００ｍｍのダイヘッド２、１２を用意し、塗布幅Ｗを６００ｍｍ、９００ｍｍに狭めて塗布を行った。塗布幅調整は、従来のダイヘッド１ではスリット両端にシムを挿入することで行い、また、ダイヘッド１２では、塗布幅６００ｍｍ、９００ｍｍのリップ・ランド形成部材２１、２２を用いた。

初めに、塗布幅を６００ｍｍに狭めて塗布テストを実施した結果、従来のダイヘッド２では、塗布面は良好であるが、非吐出部では、ダイヘッド２先端に傾斜面が形成されていないため、ダイヘッド先端とウェブ３が接触し、ダイヘッド１の先端リップ部及びウェブ３の非塗布面に傷が確認された。その後、ダイヘッド２の先端の非吐出部に表面保護材を貼り付け、傷防止対策を行ったが、この場合、ダイヘッド２とウェブ３の接触によるダイヘッド先端リップ部及びウェブの傷は軽減されたが、長時間にわたる摩擦のため表面保護材が劣化し、剥離等が発生した。この大小剥離した表面保護材が塗布面に異物として混入し、製品欠陥を発生させた。一方、本発明の実施の形態に係るダイヘッド１２では、非吐出部の先端を傾斜面２１ｄ、２２ｄとしているため、ダイヘッド先端がウェブにほとんど接触せず、ダイヘッド１２先端及びウェブ３に傷は発生せず、塗布面も良好であった。

次に、塗布幅を９００ｍｍに設定し、塗布テストを実施した結果、６００ｍｍ幅で塗布した場合と同様、従来のダイヘッド２では、非吐出部ではダイヘッド先端とウェブ３が接触し、ダイヘッド先端リップ部及びウェブ３の非塗布面に傷が確認され、表面保護材を貼った場合でも異物による製品欠点が発生した。また、最初に行った６００ｍｍ幅での塗布で発生したダイヘッド先端リップ面の傷の影響で、塗布面の端部に筋むらが発生し、製品欠点を引き起こした。これに対し、本発明の実施の形態に係るダイヘッド１２では、６００ｍｍ幅の場合と同様に、ダイヘッド１２やウェブ３に傷が発生することはなく、塗布面も良好であった。

以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載の範囲内で適宜変更可能であることは言うまでもない。

本発明の実施の形態に係る塗布装置の概略斜視図図１に示す塗布装置の概略平面図図１に示す塗布装置に用いるダイヘッドの概略断面図ダイヘッドに設けている一対のリップ・ランド形成部材を離して示す概略斜視図（ａ）は図４のＡ−Ａ矢視図、（ｂ）は一対のリップ・ランド形成部材を離して示す概略平面図一対のリップ・ランド形成部材を当接させた状態で示す概略斜視図一対のリップ・ランド形成部材の他の例を示す概略斜視図従来の塗布装置の概略斜視図（ａ）は図８に示す塗布装置における液吐出部を拡大して示す概略断面図、（ｂ）は非吐出部を拡大して示す概略断面図図８に示す塗布装置の概略平面図

符号の説明

１バックアップロール
１ａゴム皮膜
２、１２ダイヘッド
３ウェブ
１３第一ダイヘッド部分
１４第二ダイヘッド部分
１５、２６ボルト
１６スリット
１７マニホールド
２１、２２リップ・ランド形成部材
２１ａ、２２ａリップ部
２１ｂ、２２ｂランド面
２１ｃ平坦面
２１ｄ、２２ｄ傾斜面
２３、２４ダイヘッド本体
２７側板
２８溝

Claims

外周面に軟らかい皮膜を備えたバックアップロールと、該バックアップロールに対向、配置されたダイヘッドを備え、前記バックアップロールに支持されたウェブに前記ダイヘッドから塗布液を吐出し、その吐出圧で前記パックアップロール表面の皮膜を微小変形させてダイヘッド先端とウェブとの間に塗布ギャップを形成して塗布を行う形態の塗布装置に用いる前記ダイヘッドであって、
互いに当接させて組み付けることによって、塗布液を吐出するためのスリットとそのスリットに塗布液を供給するためのマニホールドを形成する構造の第一ダイヘッド部分と第二ダイヘッド部分を備え、前記第一ダイヘッド部分及び第二ダイヘッド部分はそれぞれ、ダイヘッドの先端領域に配置されたリップ・ランド形成部材と、該リップ・ランド形成部材を取り外し可能に保持するダイヘッド本体を備えており、前記第一ダイヘッド部分と第二ダイヘッド部分に備えられている二つの前記リップ・ランド形成部材の互いに向かい合う面は、互いに当接させることで、両端を閉じた液吐出用の一つのスリットを形成するよう、一方の面に、両端領域の平坦面とその間の前記スリットを形成するための一つの浅い溝を備え、他方の面は全体が平坦となった形状であり、前記二つのリップ・ランド形成部材の先端は共に、前記液吐出用のスリットに面する領域が前記スリットの液吐出方向に直角に延びるリップ部となり、前記スリットの塗布幅方向に関して前記スリットの外側の領域は前記リップ部よりも後退した形状であることを特徴とするダイヘッド。
前記ダイヘッド本体の一方にマニホールドが形成されており、前記リップ・ランド形成部材は、前記マニホールドに接して、前記マニホールドよりも先端側に配置されていることを特徴とする請求項１記載のダイヘッド。
外周面に軟らかい皮膜を備えたバックアップロールと、該バックアップロールに対向、配置された請求項１又は２記載のダイヘッドを備えた塗布装置。