JP5163532B2 - Coating liquid coating method and coating system - Google Patents
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Description
本発明は、溶媒系の塗布液を用いる塗布方法及び塗布システムに関し、特に塗布液の濃度及び塗膜の膜厚の均一化に関する。 The present invention relates to a coating method and a coating system using a solvent-based coating solution, and more particularly to the concentration of the coating solution and the uniformization of the coating film thickness.
近年、光学機能性フィルムの高性能化に伴い塗膜の膜厚の均一化や薄膜化等の要求が以前より高くなってきている。膜厚の均一化、即ち膜厚のムラの防止のためには、経時で供給する塗布液の固形分の濃度を保って精度よく塗布する必要がある。 In recent years, with the improvement in performance of optical functional films, there has been a growing demand for uniform coating thickness and film thickness. In order to make the film thickness uniform, that is, to prevent film thickness unevenness, it is necessary to apply with high precision while maintaining the concentration of the solid content of the coating solution supplied over time.
以下、塗布液の固形分の濃度を塗布液の濃度(塗布液濃度)という。 Hereinafter, the concentration of the solid content of the coating solution is referred to as the concentration of the coating solution (coating solution concentration).
光学機能性フィルムの製造に使用される代表的な塗布装置としては、バー塗布装置、ロール塗布装置、グラビア塗布装置等がある。しかしながら、これらの塗布装置では塗布液溜部からバーやロールによって塗布液を掻き上げて支持体に塗布する方式であるため、塗布液溜部の空気と接している部分から逐次溶媒が蒸発し塗布液溜部の塗布液濃度が上昇する。このため、結果的に塗膜の膜厚が経時的に変化してしまうという問題がある。 Typical coating apparatuses used for the production of the optical functional film include a bar coating apparatus, a roll coating apparatus, and a gravure coating apparatus. However, in these coating apparatuses, since the coating liquid is scraped from the coating liquid reservoir by a bar or roll and applied to the support, the solvent is sequentially evaporated from the portion of the coating liquid reservoir that is in contact with air. The concentration of the coating solution in the liquid reservoir increases. For this reason, there exists a problem that the film thickness of a coating film changes with time.
前記問題に対し、従来から溶媒の蒸発を抑制する方法が提案されている。 In order to solve the above problem, methods for suppressing evaporation of the solvent have been proposed.
例えば、送液配管内を流れる塗布液の密度をインライン測定し、測定した測定密度と予め規定した塗布液の規定密度との密度差を演算し、前記密度差がなくなるように前記密度測定位置の上流側の前記送液配管中に密度調整用液を添加する塗布方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 For example, the density of the coating liquid flowing in the liquid feeding pipe is measured in-line, the density difference between the measured measurement density and the prescribed density of the coating liquid defined in advance is calculated, and the density measurement position is set so that the density difference is eliminated. A coating method has been proposed in which a density adjusting liquid is added into the upstream liquid supply pipe (see, for example, Patent Document 1).
また、塗布液溜部の、バーやロール等の塗布部材と支持体との接触領域を除く気液界面を空気流入防止カバーで覆い、溶媒の蒸発を抑制することが提案されている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, it has been proposed to cover the gas-liquid interface of the coating liquid reservoir except the contact area between the coating member such as a bar or roll and the support with an air inflow prevention cover to suppress evaporation of the solvent (for example, Patent Document 2).
特許文献1は、送液配管内を流れる塗布液の密度を、コリオリ式質量流量計を用いてインライン測定し、測定した測定密度と予め規定した塗布液の規定密度との密度差を演算し、前記密度差がなくなるように送液配管中に密度調整用液を添加する方法である。しかしながら、この方法は塗布液に含まれる溶媒が1種のみで構成されている場合にしか用いることはできず、2種以上の溶媒で構成されている塗布液には用いることはできない。また、コリオリ式質量流量計を用いることは、装置のコストアップに繋がる懸念があった。 Patent Document 1 measures the density of the coating liquid flowing in the liquid feeding pipe in-line using a Coriolis mass flow meter, calculates the density difference between the measured density and the prescribed density of the coating liquid defined in advance, In this method, the density adjusting liquid is added to the liquid feeding pipe so as to eliminate the density difference. However, this method can be used only when the solvent contained in the coating liquid is composed of only one kind, and cannot be used for the coating liquid composed of two or more kinds of solvents. Moreover, there is a concern that the use of the Coriolis mass flow meter leads to an increase in the cost of the apparatus.
以下、溶媒を1種のみ含む塗布液を単一溶媒系塗布液、溶媒を2種以上含む塗布液を混合溶媒系塗布液、とも称す。 Hereinafter, a coating solution containing only one solvent is also referred to as a single solvent coating solution, and a coating solution containing two or more solvents is also referred to as a mixed solvent coating solution.
特許文献2は、塗布液溜部の、バーやロール等の塗布部材と支持体との接触領域を除く気液界面を空気流入防止カバーで覆い、更には空気流入防止カバーで覆われた空間に不活性ガスを充填し、溶媒の蒸発を抑制する方法である。しかしながら、空気との接触を完全に遮断しているわけではないため、塗布液溜部での溶媒の蒸発を防ぐことはできず、塗布液溜部での塗布液濃度の上昇を防ぐことはできなかった。 In Patent Document 2, the air-liquid interface of the coating liquid reservoir except for the contact area between the coating member such as a bar or roll and the support is covered with an air inflow prevention cover, and further in a space covered with the air inflow prevention cover. In this method, an inert gas is filled to suppress evaporation of the solvent. However, since it does not completely block contact with air, it is not possible to prevent evaporation of the solvent in the coating liquid reservoir, and it is possible to prevent an increase in the concentration of the coating liquid in the coating liquid reservoir. There wasn't.
本発明は上記状況に鑑みなされたもので、簡易な方法及び構成で、2種以上の溶媒を有する塗布液であっても、塗布液の濃度上昇を防止することのでき、膜厚の均一なムラのない塗膜の形成を安定的に行うことができる塗布方法及び塗布システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above situation, and it is possible to prevent an increase in the concentration of the coating liquid even in the case of a coating liquid having two or more kinds of solvents with a simple method and configuration, and a uniform film thickness. It is an object of the present invention to provide a coating method and a coating system that can stably form a coating film without unevenness.
上記目的は、下記の方法及び構成により達成される。 The above object is achieved by the following method and configuration.
1.搬送する長尺の支持体に、2種以上の溶媒を含有する溶媒系の塗布液を塗布装置に送液して塗布し、塗膜を形成する塗布方法において、
前記塗布装置からの前記2種以上の溶媒の各々の単位時間の蒸発量と前記蒸発量の総計を、シミュレーション手段を用いたシミュレーションで算出し、
前記2種以上の溶媒の各々について、算出された蒸発量に相当する量の溶媒を、前記塗布装置に送液される前記塗布液に補給し、
前記送液される塗布液の濃度を変更することを特徴とする塗布方法。
1. In a coating method in which a long coating to be conveyed is applied by feeding a solvent-based coating solution containing two or more solvents to a coating apparatus and applying it.
Calculating the total evaporation amount of each of the two or more types of solvents from the coating apparatus and the evaporation amount by simulation using a simulation means;
Wherein for each of two or more solvents, the solvent in an amount corresponding to the calculated evaporation Hatsuryou, and supplied to the coating liquid which is fed to the coating apparatus,
A coating method comprising changing the concentration of the coating solution to be fed.
2.前記シミュレーションで算出された量の溶媒が補給された塗布液を用いて塗布を行い、塗布直後と乾燥後の塗膜の膜厚をそれぞれ測定し、その測定結果を基に前記塗布液の濃度を算出し、前記塗布液の濃度と予め規定した基準塗布液濃度との差異及び前記差異に相当する溶媒の補正量を算出し、前記溶媒の補正量を基に前記シミュレーションに基づく溶媒の補給量を変更することを特徴とする前記1に記載の塗布方法。 2. Coating is performed using a coating solution supplemented with the amount of solvent calculated in the simulation, and the film thickness of the coating film is measured immediately after coating and after drying, and the concentration of the coating solution is determined based on the measurement result. And calculating a difference between the concentration of the coating liquid and a predetermined reference coating liquid concentration and a solvent correction amount corresponding to the difference, and determining a solvent replenishment amount based on the simulation based on the solvent correction amount. 2. The coating method according to 1 above, wherein the coating method is changed.
3.前記溶媒の補給での溶媒毎の補給比率は、前記シミュレーションで算出された溶媒毎の蒸発量の比率であることを特徴とする前記1または2に記載の塗布方法。 3. 3. The coating method according to 1 or 2, wherein the replenishment ratio for each solvent in the replenishment of the solvent is a ratio of the evaporation amount for each solvent calculated by the simulation.
4.搬送する長尺の支持体に、2種以上の溶媒を含有する溶媒系の塗布液を塗布装置に送液して塗布し、塗膜を形成する塗布システムにおいて、
前記塗布装置からの前記2種以上の溶媒の各々の単位時間の蒸発量と前記蒸発量の総計を算出するシミュレーションを行うシミュレーション手段と、
前記塗布装置に送液される前記塗布液に、前記2種以上の溶媒を補給する溶媒補給手段と、
前記溶媒補給手段での前記2種以上の溶媒の各々の補給量を制御する制御手段と、を有し、
算出された前記溶媒毎の蒸発量に相当する量の溶媒を送液される前記塗布液に補給し、前記送液される塗布液の濃度を変更することを特徴とする塗布システム。
4). In a coating system for forming a coating film by feeding a coating solution of a solvent system containing two or more solvents to a coating device and applying it to a long support to be conveyed.
A simulation means for performing a simulation for calculating a total amount of the evaporation amount and the evaporation amount of each of the two or more types of solvents from the coating apparatus;
Solvent replenishing means for replenishing the coating liquid fed to the coating apparatus with the two or more solvents ;
Control means for controlling the replenishment amount of each of the two or more solvents in the solvent replenishing means,
An application system characterized in that an amount of solvent corresponding to the calculated evaporation amount for each solvent is replenished to the applied coating solution, and the concentration of the applied coating solution is changed.
5.前記シミュレーションで算出された量の溶媒が補給された塗布液を用いた塗布後の、塗布直後と乾燥後の塗膜の膜厚を測定する膜厚測定手段と、
前記測定の結果を基に、塗布液の濃度を算出する濃度算出手段と、
前記塗布液の濃度と予め規定した基準塗布液濃度との差異及び前記差異に相当する溶媒の補正量を算出する溶媒補正量算出手段と、を有し、
前記制御手段は、前記溶媒の補正量を基に、前記シミュレーションに基づく溶媒の補給量を変更することを特徴とする前記4に記載の塗布システム。
5. Film thickness measuring means for measuring the film thickness of the coating film immediately after coating and after coating using the coating liquid supplemented with the amount of solvent calculated in the simulation,
Based on the result of the measurement, a concentration calculating means for calculating the concentration of the coating liquid;
A solvent correction amount calculating means for calculating a difference between the concentration of the coating liquid and a predetermined reference coating liquid concentration and a solvent correction amount corresponding to the difference;
5. The coating system according to 4, wherein the control unit changes a replenishment amount of the solvent based on the simulation based on the correction amount of the solvent.
6.前記溶媒の補給での溶媒毎の補給比率は、前記シミュレーションで算出された溶媒毎の蒸発量の比率であることを特徴とする前記4または5に記載の塗布システム。 6). 6. The coating system according to 4 or 5, wherein the replenishment ratio for each solvent in the replenishment of the solvent is a ratio of the evaporation amount for each solvent calculated by the simulation.
7.前記塗布液は、光学フィルム機能性フィルム製造用の塗布液であることを特徴とする前記4から6の何れか1項に記載の塗布システム。 7). The coating system according to any one of 4 to 6, wherein the coating liquid is a coating liquid for producing an optical film functional film.
8.前記塗布装置は、バー塗布装置、ロール塗布装置、グラビア塗布装置の何れかであることを特徴とする前記4から7の何れか1項に記載の塗布システム。 8). The coating system according to any one of 4 to 7, wherein the coating device is any one of a bar coating device, a roll coating device, and a gravure coating device.
上記のように、蒸発量のシミュレーションを行い、溶媒毎の蒸発量を算出し、それに相当する溶媒の量を補給量として補給することにより、複数の溶媒を含有する混合溶媒系塗布液の濃度変化減少を図ることができる。 As described above, simulation of evaporation amount, calculation of evaporation amount for each solvent, and supply of corresponding solvent amount as replenishment amount, change in concentration of mixed solvent type coating liquid containing multiple solvents Reduction can be achieved.
更に、実際の塗布を行い、塗膜の膜厚の実測値を基に塗布液濃度を算出し、シミュレーションで算出された溶媒の補給量を修正することで、経時的に塗布液濃度を基準塗布液濃度に合わせることが可能になる。これにより、膜厚の均一な塗膜の形成が可能になる。 Furthermore, the actual coating is performed, the coating solution concentration is calculated based on the measured value of the film thickness of the coating film, and the amount of solvent replenishment calculated in the simulation is corrected, so that the coating solution concentration can be applied over time. It becomes possible to adjust to the liquid concentration. Thereby, it is possible to form a coating film having a uniform film thickness.
以下、図を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.
図1は、本発明に係る塗布液の塗布方法が適用される塗布システム20の一例を示す概念図である。本実施の形態では、塗布システム20は、光学機能性フィルムの塗布システムとしている。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an example of a
ロール状に巻かれた長尺状の支持体10は、図示しない駆動手段により巻き出し部10Aから矢印X方向に繰り出され搬送され、塗布装置210で塗布液が塗布され塗膜が形成される。塗膜が形成された支持体10は、乾燥装置50で塗膜の乾燥が行われ、UV照射装置を通過した後、巻き取り部10Bに巻き取られる。
The
本実施の形態では、塗布装置210はロール塗布装置とし、塗布液は、2種の溶媒(A溶媒及びB溶媒)を有する混合溶媒系塗布液としている。塗布装置の方式及び溶媒の種類数はこれに限定されるものではなく、例えば、光学機能性フィルムの製造には、バー塗布装置、グラビア塗布装置等も好ましく用いられる。
In the present embodiment, the
塗布装置210は、塗布ロール214とガイドロール217a、217bと塗布ロール214の下方に設けられた塗布液溜部(塗布液パン)211と塗布ロール214の回転により塗布液溜部211から掻き上げられた過剰の塗布液を塗布前に掻き落とすブレード216とを備える。
The
塗布液ロール214の約下半分は、塗布液溜部211に満たされている塗布液に浸漬されている。
About the lower half of the
また、塗布液溜部211には、塗布液の温度を検出する温度センサー213及び温度制御装置212が設けられ、塗布液溜部の塗布液の温度制御が行われる。前記温度制御により、塗布液温度が上昇して溶媒の蒸発量が増加すること、また塗布液温度が低下して塗布液中の固形分が析出することを防止している。本実施の形態では、温度センサー213に熱電対を用い、温度制御装置212に塗布液溜部211に冷却水や温水を循環させる方式を用いているが、これに限定されるものではない。
The
塗膜の形成は、搬送する支持体10を、回転自在に支持されたガイドロール217a、217bにより塗布ロール214に押し当てた状態で、塗布ロール214の回転により塗布液溜部211の塗布液を掻き上げて支持体10の被塗布面上に塗布することで行われる。掻き上げられた過剰の塗布液はブレード216により塗布前に掻き落とされる。
The coating film is formed by applying the coating liquid in the
本実施の形態では、塗布ロール214は支持体10の搬送方向と同方向に回転駆動される。
In the present embodiment, the
塗布液は、塗布液槽231に貯留され、塗布液送液手段であるポンプP1により送液配管234を介して塗布装置210の塗布液溜部211に送液される。2種の溶媒は、それぞれ溶媒槽232、233に貯留され、溶媒補給手段であるポンプP2、P3で送液配管234に送液され、送液される塗布液に補給される。塗布液送液手段及び溶媒補給手段には、ポンプ(P1、P2、P3)に加え、制御バルブ(不図示)等を用いた構成とすることもできる。ポンプ(P1、P2、P3)には、送液量、補給量を精度よく制御するため、ダイヤフラムポンプ、ギヤポンプ、プランジャーポンプが好ましく用いられる。
The coating liquid is stored in the
制御手段である制御部241は、ポンプP1、P2、P3を制御し、送液量(補給量)を制御する。演算部242は、後述のシミュレーション手段の機能、各種数値、量の算出機能を有する。
The
塗布装置210の下流側には、膜厚測定手段である膜厚計245a、245bが設けられ、塗膜が形成され搬送される支持体の塗膜の膜厚が測定される。膜厚計245aは、塗布直後の、即ち乾燥される前のウエット膜厚を測定し、膜厚計245bは乾燥装置50で乾燥後のドライ膜厚が測定される。測定データは演算部242に送られる。
On the downstream side of the
なお、本実施の形態では、塗布液濃度は、塗布液の単位質量当たりの、固形分の質量の比率(パーセント)で表す。即ち、前記塗布液濃度は、質量パーセント濃度とする。また、蒸発量、送液量、補給量は、質量で表す。前記蒸発量、送液量、補給量の質量は容積に換算することもできる。 In the present embodiment, the concentration of the coating solution is represented by the ratio (percentage) of the mass of the solid content per unit mass of the coating solution. That is, the concentration of the coating solution is a mass percent concentration. Further, the evaporation amount, the liquid feeding amount, and the replenishment amount are represented by mass. The mass of the evaporation amount, the liquid supply amount, and the replenishment amount can be converted into a volume.
次に、溶媒の補給について説明する。 Next, replenishment of the solvent will be described.
前述のように、塗布装置210において、塗布液溜部211の空気と接している部分から逐次溶媒が蒸発し塗布液溜部211の塗布液の濃度が上昇する。このため、結果的に塗膜の膜厚が経時的に変化する。
As described above, in the
これに対し本発明では、塗布液の濃度上昇を抑制するため、溶媒の蒸発量に相当する溶媒の補給が行われる。溶媒の蒸発量は、シミュレーション手段の機能を有する演算部242でのシミュレーションで算出される。
On the other hand, in the present invention, in order to suppress an increase in the concentration of the coating solution, a solvent corresponding to the evaporation amount of the solvent is supplied. The amount of evaporation of the solvent is calculated by simulation in the
前記シミュレーションで、塗布液に含まれる各溶媒成分の蒸気圧を算出し、そこから単位時間当たりの各溶媒の蒸発量を算出する。 In the simulation, the vapor pressure of each solvent component contained in the coating solution is calculated, and the evaporation amount of each solvent per unit time is calculated therefrom.
前記シミュレーションでは、具体的には、先ず、数1式に示すアントワン(Antoine)式を用いて塗布液が含有する溶媒毎の蒸気圧を算出する。 Specifically, in the simulation, first, the vapor pressure for each solvent contained in the coating liquid is calculated using the Antoine equation shown in Equation 1.
数1
Pn=rn×10(a−b/(T+c))
数1式において、Pnはn溶媒の蒸気圧(パスカル、Pa)、rnはn溶媒の塗布液におけるモル分率、Tは温度である。本実施の形態の例では、塗布液はA溶媒及びB溶媒の2種の溶媒を含有するため、n=A、Bとなる。a、b、cは、アントワン定数である。
Number 1
Pn = rn × 10 ( ab− (T + c))
In Equation 1, Pn is the vapor pressure (pascal, Pa) of the n solvent, rn is the molar fraction in the coating solution of the n solvent, and T is the temperature. In the example of the present embodiment, since the coating liquid contains two types of solvents, A solvent and B solvent, n = A and B. a, b, and c are Antoine constants.
次に、溶媒毎の単位面積当たりの蒸発量を算出する。前記蒸発量は、数2に示す式により算出される。 Next, the evaporation amount per unit area for each solvent is calculated. The evaporation amount is calculated by the equation shown in Formula 2.
数2
Wn=(h×Mn×Pn)/(0.45×Mair×(1.0132×105−Pn))
数2式において、Wnはn溶媒の蒸発量、hは液体と気体(空気)間の熱移動のし易さを表す境膜伝熱係数、Mnはn溶媒の分子量、Mairは空気の分子量である。
Number 2
Wn = (h × Mn × Pn) / (0.45 × Mair × (1.0132 × 10 5 −Pn))
In Equation 2, Wn is the evaporation amount of the n solvent, h is a film heat transfer coefficient indicating the ease of heat transfer between the liquid and the gas (air), Mn is the molecular weight of the n solvent, and Mair is the molecular weight of the air. is there.
次に、数2式で算出された溶媒毎の単位面積当たりの蒸発量を塗布液溜部211の空気と接している部分の面積に換算することにより、塗布液溜部211から蒸発する溶媒毎の、単位時間当たりの蒸発量(総蒸発量)が算出される。
Next, by converting the amount of evaporation per unit area for each solvent calculated by Equation 2 into the area of the portion of the
前記シミュレーションにおいては、塗布液溜部211の物質収支を考慮して溶媒蒸発量の算出が行われる。
In the simulation, the amount of solvent evaporation is calculated in consideration of the material balance of the
上記シミュレーションで算出された溶媒毎の総蒸発量は、それに相当する溶媒毎の補給量として設定され、補給量データとして演算部242から制御部241に送られる。制御部241は、補給量データに基づき、溶媒毎の総蒸発量に相当する溶媒の量を補給量として、ポンプP2、P3を制御し、溶媒槽232、233から、送液配管234で送液される塗布液に補給する。これにより、塗布液溜部211に送液される塗布液の濃度が変更される。
The total evaporation amount for each solvent calculated in the simulation is set as a replenishment amount for each solvent corresponding to the solvent, and is sent from the
上記のように、蒸発量のシミュレーションを行い、溶媒毎の蒸発量を算出し、それに相当する溶媒の量を補給量として、即ち溶媒毎の蒸発量の比率を、溶媒毎の補給比率として各溶媒を補給し、送液される塗布液の濃度を変更する。これにより、塗布液溜部211における、複数の溶媒を含有する混合溶媒系塗布液の濃度変化の減少を図ることができる。
As described above, the evaporation amount is simulated, the evaporation amount for each solvent is calculated, and the corresponding solvent amount is used as the replenishment amount, that is, the evaporation amount ratio for each solvent is used as the replenishment ratio for each solvent. To change the concentration of the coating solution to be fed. As a result, it is possible to reduce the concentration change of the mixed solvent coating liquid containing a plurality of solvents in the
ここで、塗布装置210での塗布においては、支持体10の搬送に伴い支持体10の周囲の空気が移動する、所謂同伴空気が生じる。このため、境膜伝熱係数hが変化し前記シミュレーションで算出した蒸発量と実際の蒸発量(実蒸発量)とにズレが生じることがある。このため、塗布液の濃度変化を減少させるためには、実蒸発量を基に前記シミュレーションの結果での溶媒の補給量を補正することが好ましい。
Here, in application | coating with the
次に、溶媒の補給量の補正について説明する。 Next, correction of the solvent replenishment amount will be described.
先ず、前述のシミュレーションで算出された補給量で各溶媒が補給された塗布液で、支持体10に塗布を行い、塗膜を形成する。
First, coating is performed on the
次に、支持体10に塗布直後の、即ち乾燥される前のウエット膜厚を膜厚計245a測定し、乾燥装置50で乾燥後のドライ膜厚を膜厚計245bで測定する。本実施の形態では、膜厚計245a、245bには透過型光学系を採用した非接触式の赤外線膜厚計RX−10(倉敷紡績製)を用いたが、この方式に限定されるものではなく、光干渉を利用した方式等でもよい。
Next, the
膜厚の測定結果は、演算部242に送られる。前記各溶媒が補給された塗布液の濃度は、前記測定結果を基に、演算部242で算出される。前記濃度の算出は、ウエット膜厚の質量に対するドライ膜厚の質量の比率から算出される。
The measurement result of the film thickness is sent to the
次に、予め規定した基準塗布液濃度と前記算出された濃度とを比較し、濃度のズレを算出する。前記濃度のズレを基に検量線グラフのデータに基づき、ズレをなくすために必要な溶媒補給の補正量が算出される。前記補正量の算出は、塗布液に含有する全溶媒を合計して1種の溶媒(例えば、A溶媒)と見なして行うことができる。例えば、塗布液に含有する全溶媒を、溶媒のうち一番モル分率が大きい溶媒(例えば、A溶媒)と見なして行うことができる。 Next, a standard deviation of the reference coating solution is compared with the calculated concentration to calculate a concentration deviation. Based on the calibration curve graph data based on the concentration deviation, a solvent replenishment correction amount necessary to eliminate the deviation is calculated. The correction amount can be calculated by considering all the solvents contained in the coating solution as one type of solvent (for example, A solvent). For example, all the solvents contained in the coating liquid can be regarded as a solvent having the largest molar fraction among the solvents (for example, the A solvent).
前記検量線グラフは、予め実験等により求めた塗布液濃度と溶媒の補給量との関係を表すグラフである。前述のように、塗布液に含有する全溶媒を合計して1種の溶媒と見なした場合には、検量線グラフの溶媒は、1種、例えば前記A溶媒とされる。 The calibration curve graph is a graph representing the relationship between the coating solution concentration and the solvent replenishment amount obtained in advance by experiments or the like. As described above, when all the solvents contained in the coating liquid are regarded as one type of solvent in total, the solvent of the calibration curve graph is one type, for example, the A solvent.
前記補正量に基づき、全溶媒の補給量を合計した合計補給量を補正した合計補給量(補正合計補給量)が算出される。 Based on the correction amount, a total replenishment amount (corrected total replenishment amount) obtained by correcting the total replenishment amount of the total solvent replenishment amounts is calculated.
前記補正合計補給量を単位時間当たりの蒸発量とし、単位面積当たりの蒸発量を逆算し、数2式に当てはめ、境膜伝熱係数hを変数として修正した境膜伝熱係数hsを算出する。境膜伝熱係数hsの算出においては、溶媒は1種、例えば前記A溶媒として行うことができる。 The corrected total replenishment amount is set as the evaporation amount per unit time, the evaporation amount per unit area is calculated backward, and the equation is applied to Equation 2 to calculate the modified film heat transfer coefficient hs using the film heat transfer coefficient h as a variable. . In the calculation of the film heat transfer coefficient hs, the solvent can be one type, for example, the A solvent.
次に、数2式に境膜伝熱係数hsを当てはめ、前述のシミュレーションに準じ、溶媒毎の補正した総蒸発量(補正総蒸発量)を算出する。算出された溶媒毎の補正総蒸発量は、それに相当する溶媒毎の補正された補給量(補正補給量)として設定され、補正補給量データとして演算部242から制御部241に送られる。制御部241は、補正補給量データに基づき、溶媒毎の補正総蒸発量に相当する溶媒の量を補正補給量として、ポンプP2、P3を制御し、溶媒槽232、233から、送液配管234で送液される塗布液に溶媒の補給量を変更して補給を行う。
Next, the film heat transfer coefficient hs is applied to Equation 2, and the corrected total evaporation amount (corrected total evaporation amount) for each solvent is calculated according to the above-described simulation. The calculated corrected total evaporation amount for each solvent is set as a corrected replenishment amount (corrected replenishment amount) for each solvent, and is sent from the
図2は、経過時間に対する塗布液濃度の変化を示す図である。線D1は、塗布液溜部211からの溶媒の蒸発に対し、溶媒の補給を行わない場合の塗布液濃度の変化を示す。時間の経過とともに塗布液濃度が上昇するため、塗膜の膜厚も変化しムラが生じる。
FIG. 2 is a diagram showing changes in the coating solution concentration with respect to elapsed time. A line D1 indicates a change in the concentration of the coating solution when the solvent is not replenished with respect to the evaporation of the solvent from the
線D2は、前述のシミュレーションのみで溶媒の蒸発量を求め、溶媒を補給した場合であり、補給量の補正が行われる前での変化を示す。溶媒が補給されるため、線D1より塗布液濃度の上昇は緩やかであるが、基準塗布液濃度とはズレが生じている。これは、シミュレーションでの蒸発量と実際の系での蒸発量とで差異が生じているからである。 A line D2 is a case where the evaporation amount of the solvent is obtained only by the above-described simulation and the solvent is replenished, and shows a change before the replenishment amount is corrected. Since the solvent is replenished, the coating solution concentration rises more slowly than the line D1, but there is a deviation from the reference coating solution concentration. This is because there is a difference between the evaporation amount in the simulation and the evaporation amount in the actual system.
線D3は、線D2での塗布液で塗布を行い、膜厚を測定し、境膜伝熱係数hをhsに修正して溶媒毎の蒸発量をシミュレーションして塗布液濃度と基準塗布濃度とのずれを修正した場合である。実際の系での蒸発量を基に溶媒の補給量を修正しているため、塗布液濃度を経過時間に対して、予め規定された塗膜の膜厚の許容範囲に対応する濃度範囲内とすることができ、均一な膜厚の塗膜を得ることができる。図中線D3は直線的に図示しているが、許容範囲内で変動が生じることがある。 The line D3 is applied with the coating liquid in the line D2, the film thickness is measured, the boundary film heat transfer coefficient h is corrected to hs, and the evaporation amount for each solvent is simulated to calculate the coating liquid concentration and the reference coating concentration. This is a case where the deviation is corrected. Since the replenishment amount of the solvent is corrected based on the evaporation amount in the actual system, the coating solution concentration is within the concentration range corresponding to the predetermined allowable film thickness range with respect to the elapsed time. And a coating film having a uniform film thickness can be obtained. The line D3 in the figure is shown linearly, but there may be fluctuations within an allowable range.
図3は、境膜伝熱係数hを修正する前と実際の系での蒸発量を基に修正した後での、溶媒毎の蒸発量のシミュレーションの比較を示す図である。線EA1は溶媒Aの、線EB1は溶媒Bの修正前の境膜伝熱係数hを用いて蒸発量のシミュレーションを行った場合の経過時間に対する蒸発量を示す。線EA2は溶媒Aの、線EB2は溶媒Bの修正後の境膜伝熱係数hsを用いて蒸発量のシミュレーションを行った場合の経過時間に対する蒸発量を示す。 FIG. 3 is a diagram showing a comparison of simulations of the evaporation amount for each solvent before the boundary film heat transfer coefficient h is corrected and after the correction based on the evaporation amount in the actual system. A line EA1 indicates the evaporation amount of the solvent A, and a line EB1 indicates the evaporation amount with respect to the elapsed time when the evaporation amount simulation is performed using the film heat transfer coefficient h before the correction of the solvent B. A line EA2 indicates the evaporation amount with respect to the elapsed time when the evaporation amount is simulated using the modified film heat transfer coefficient hs of the solvent A, and a line EB2 indicates the solvent B.
このように、塗布を行い実際の系での蒸発量に基づき、境膜伝熱係数hを補正することにより、実際の系に近似したシミュレーションとすることができ、実際の系に近似した蒸発量(線EA2、線EB2)を求めることができる。従って、以降のシミュレーションを実際の系に即したシミュレーションとすることができ、塗布液濃度の安定化を図ることが容易にできる。 Thus, by applying and correcting the film heat transfer coefficient h based on the evaporation amount in the actual system, it is possible to obtain a simulation that approximates the actual system, and the evaporation amount that approximates the actual system (Line EA2, Line EB2) can be obtained. Therefore, the subsequent simulation can be made in accordance with the actual system, and the coating solution concentration can be easily stabilized.
上記のように、実際の塗布を行い、塗膜の膜厚の実測値を基に塗布液濃度を算出し、シミュレーションで算出された溶媒の補給量を修正することで、経時的に塗布液濃度を基準塗布液濃度に近似させることが可能になる。これにより、膜厚の均一なムラのない塗膜の形成が可能になる。 As described above, the actual coating is performed, the coating solution concentration is calculated based on the actually measured value of the coating film thickness, and the solvent replenishment amount calculated in the simulation is corrected. Can be approximated to the reference coating solution concentration. As a result, it is possible to form a coating film having a uniform thickness.
また、境膜伝熱係数hを実際の系に合わせて修正することで、以降のシミュレーションを実際の系に近いものとすることができる。これにより、塗布液濃度の上昇を防止することが容易になり、膜厚の均一なムラのない塗膜の形成を安定的に行うことができる。 Further, by modifying the film heat transfer coefficient h according to the actual system, the subsequent simulation can be made closer to the actual system. Thereby, it becomes easy to prevent an increase in the concentration of the coating solution, and it is possible to stably form a coating film having a uniform thickness.
<実施例>
図1に示す塗布システム20を用いて、上記のように、塗布液溜部211からの蒸発量のシミュレーションを行い、更に溶媒毎の蒸発量の補正をしたシミュレーションを行い補正した補正補給量に基づき溶媒を補給しながら支持体10に塗布を行い、塗布液の濃度変化と塗膜の変化を評価した。比較例として、溶媒補給を行わない、即ち蒸発に対して対策を行わない場合を評価した。
<Example>
Using the
(塗布条件)
塗布液初期濃度:固形分20質量%
溶媒:MEK(メチルエチルケトン)、PGME(プロピレングリコールモノメチルエーテル)
溶媒比率:MEK:PGME=30:70
塗布液溜部211の塗布液質量:0.1kg
支持体10全長:330m
支持体10搬送速度:10m/min
塗布ロール214直径:5cm
塗布ロール214周速、回転方向:周速;10m/min、回転方向;支持体10の搬送方向と同方向
(評価)
上記条件で、実施例、比較例とも30分の塗布を行い、塗布開始時と30分後の塗布液濃度と塗膜の膜厚を比較した。塗膜の膜厚は、塗布開始時の膜厚を1として比率で比較した。
(Application conditions)
Initial concentration of coating solution: 20% by mass of solid content
Solvent: MEK (methyl ethyl ketone), PGME (propylene glycol monomethyl ether)
Solvent ratio: MEK: PGME = 30: 70
Coating solution mass in coating solution reservoir 211: 0.1 kg
Under the above conditions, both the examples and the comparative examples were applied for 30 minutes, and the coating solution concentrations at the start and after 30 minutes were compared with the film thickness of the coating film. The film thicknesses of the coatings were compared by a ratio with the film thickness at the start of application being 1.
(結果)
表1に結果を示す。
(result)
Table 1 shows the results.
表1に示すように、実施例では塗布液濃度は変化せず、また膜厚も一定で塗布ムラは生じなかった。それに対し、比較例では塗布液濃度が上昇し、膜厚も増加し塗布ムラが生じた。このように、本発明の効果が確認された。 As shown in Table 1, in the examples, the concentration of the coating solution did not change, the film thickness was constant, and no coating unevenness occurred. On the other hand, in the comparative example, the coating solution concentration increased, the film thickness increased, and coating unevenness occurred. Thus, the effect of the present invention was confirmed.
10 支持体
10A 巻き出し部
10B 巻き取り部
20 塗布システム
50 乾燥装置
60 UV照射装置
210 塗布装置
211 塗布液溜部
212 温度制御装置
213 温度センサー
214 塗布ロール
216 ブレード
217a、217b ガイドロール
231 塗布液槽
232、233 溶媒槽
234 送液配管
241 制御部
242 演算部
245a、245b 膜厚計
DESCRIPTION OF
60
Claims (8)
前記塗布装置からの前記2種以上の溶媒の各々の単位時間の蒸発量と前記蒸発量の総計を、シミュレーション手段を用いたシミュレーションで算出し、
前記2種以上の溶媒の各々について、算出された蒸発量に相当する量の溶媒を、前記塗布装置に送液される前記塗布液に補給し、
前記送液される塗布液の濃度を変更することを特徴とする塗布方法。 In a coating method in which a long coating to be conveyed is applied by feeding a solvent-based coating solution containing two or more solvents to a coating apparatus and applying it.
Calculating the total evaporation amount of each of the two or more types of solvents from the coating apparatus and the evaporation amount by simulation using a simulation means;
Wherein for each of two or more solvents, the solvent in an amount corresponding to the calculated evaporation Hatsuryou, and supplied to the coating liquid which is fed to the coating apparatus,
A coating method comprising changing the concentration of the coating solution to be fed.
前記塗布装置からの前記2種以上の溶媒の各々の単位時間の蒸発量と前記蒸発量の総計を算出するシミュレーションを行うシミュレーション手段と、
前記塗布装置に送液される前記塗布液に、前記2種以上の溶媒を補給する溶媒補給手段と、
前記溶媒補給手段での前記2種以上の溶媒の各々の補給量を制御する制御手段と、を有し、
算出された前記溶媒毎の蒸発量に相当する量の溶媒を送液される前記塗布液に補給し、前記送液される塗布液の濃度を変更することを特徴とする塗布システム。 In a coating system for forming a coating film by feeding a coating solution of a solvent system containing two or more solvents to a coating device and applying it to a long support to be conveyed.
A simulation means for performing a simulation for calculating a total amount of the evaporation amount and the evaporation amount of each of the two or more types of solvents from the coating apparatus;
Solvent replenishing means for replenishing the coating liquid fed to the coating apparatus with the two or more solvents ;
Control means for controlling the replenishment amount of each of the two or more solvents in the solvent replenishing means,
An application system characterized in that an amount of solvent corresponding to the calculated evaporation amount for each solvent is replenished to the applied coating solution, and the concentration of the applied coating solution is changed.
前記測定の結果を基に、塗布液の濃度を算出する濃度算出手段と、
前記塗布液の濃度と予め規定した基準塗布液濃度との差異及び前記差異に相当する溶媒の補正量を算出する溶媒補正量算出手段と、を有し、
前記制御手段は、前記溶媒の補正量を基に、前記シミュレーションに基づく溶媒の補給量を変更することを特徴とする請求項4に記載の塗布システム。 Film thickness measuring means for measuring the film thickness of the coating film immediately after coating and after coating using the coating liquid supplemented with the amount of solvent calculated in the simulation,
Based on the result of the measurement, a concentration calculating means for calculating the concentration of the coating liquid;
A solvent correction amount calculating means for calculating a difference between the concentration of the coating liquid and a predetermined reference coating liquid concentration and a solvent correction amount corresponding to the difference;
The coating system according to claim 4, wherein the control unit changes a replenishment amount of the solvent based on the simulation based on the correction amount of the solvent.
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