JP5321770B2

JP5321770B2 - 塗工装置

Info

Publication number: JP5321770B2
Application number: JP2005089834A
Authority: JP
Inventors: 孝青木
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2005-03-25
Filing date: 2005-03-25
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2025-03-25
Also published as: JP2006263687A

Description

本発明は、ガラス板等の被塗工基材に対して塗工液を塗布する装置に関し、特に、塗工液を吐出するスリットを備えたダイヘッドを被塗工基材に対して相対的に移動させて塗工する一括塗工方式の塗工装置に関する。

従来、主にディスプレイ部材に用いるガラス等の基材に塗工液を塗布する方法として、ダイヘッドを用いたダイコート方式の塗工方法、高速回転している基材上面に塗工液を滴下するスピンコート方式の塗工方法などが用いられている。しかしながら、これらの塗工方法には次のような問題があった。

ダイコート方式で揮発性の低い液を塗工する場合、塗膜が乾燥に至るまでの時間が長く必要なため、四方端部の厚膜化現象が顕著に見られる。例えば、図４（ａ）に示すように、ガラス板等の被塗工基材１の表面に均一厚さに液を塗布してウェット状態の塗膜２を形成しても、時間が経過して乾燥が進むにつれ、端部厚膜化が生じ、ドライ乾燥時には、図４（ｃ）に示すように、中央領域２ａに比べて厚膜化した厚膜部２ｂが生じ、その厚さは中央領域２ａに比べて約４倍にもなることもある。また、塗膜２の幅が塗布幅よりも数ｍｍ以上狭くなる現象も確認されている。塗膜が狭くなる現象は、図４（ｂ）に示すように、塗膜の乾燥途中に、液の表面張力の影響により、端部の塗膜中の液に塗膜面内の中央に向かって動く力が働くためと考えられる。また、端部の厚膜化現象は次のように考えられる。すなわち、塗膜２の端部は受熱表面積が中央領域より広いため、塗膜が早く乾きやすく、このため、端部塗膜中の溶媒分が中央領域に比べて早く乾く傾向にあり、端部の乾いた領域に中央領域に存在する液が流れ込み、塗膜中の顔料分等が集積し、中央領域に比べて端部が厚膜化するものと考えられる。

一方、スピンコート方式では、揮発性の低い液を塗工した場合でも、スピン時に塗膜がほぼ乾燥されるため、塗膜形成後に引き起こす厚膜化の問題は顕著には現れず、均一厚さの塗膜を得ることができる。しかしながら、スピンコート方式では被塗工基材を高速で回転させる必要があることから、第４世代サイズまでの比較的小型基材（３６０×４６０ｍｍ〜７３０×９２０ｍｍ）では実用に適したものと言えるが、第５世代以降、１ｍ角以上の大型基材をスピンコート方式で塗布するのは設備上高コストとなり、非現実的である。よって、揮発性の低い液を大型の基材に対して塗布するには、スピンコート方式でなく、ダイヘッドを用いた一括塗布の必要性が高まったが、上記したように端部厚膜化及び塗布幅縮小の問題があり、これらを解決する有効な手段は見受けられないのが現状である。

本発明は、かかる状況に鑑みてなされたもので、揮発性の低い液をダイコート方式で、端部厚膜化現象を抑制しながら塗布することを可能とする塗工装置を提供することを課題とする。また、本発明は、揮発性の低い液をダイコート方式で、端部厚膜化現象及び塗布幅縮小現象を抑制しながら塗布することを可能とする塗工装置を提供することも課題とする。

本願請求項１に係る発明は、ダイヘッドを被塗工基材に対して相対的に移動させて塗工を行う塗工装置において、形成した塗膜に生じる恐れのある端部厚膜化現象を抑制するため、塗工液を吐出するスリットを備えたダイヘッドと、該ダイヘッドを被塗工基材に対して相対的に移動させる移動手段と、前記ダイヘッドに近接してダイヘッドと共に前記被塗工基材に対して相対的に移動するように且つ塗工直後の塗膜の幅方向の両側の端部を除いた中央領域に対向して該中央領域のみを乾燥させるように配置した乾燥装置とを有する構成としたものである。

請求項２に係る発明は、上記した請求項１に係る塗工装置において、前記移動手段が、前記ダイヘッドと乾燥装置を保持して前記被塗工基材に対して移動させる移動台を備え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に係る塗工装置において、前記乾燥装置を熱風乾燥装置としたものである。

請求項４に係る発明は、上記した請求項１に係る塗工装置において、前記乾燥装置を近赤外線、遠赤外線等を用いた放射乾燥装置としたものである。

本願の請求項１に係る発明の塗工装置では、塗膜を形成直後に、その塗膜の中央領域を乾燥装置で乾燥しているため、揮発性の低い液で形成した塗膜であっても、塗膜形成から乾燥するまでの時間を短縮できると共に、塗膜端部に比べて乾燥の遅くなりがちな中央領域を早く乾燥でき、塗膜端部が中央領域に比べて早く乾燥されることによって生じる端部厚膜化現象を抑制することができ、ダイヘッドを用いた一括塗工において、端部厚膜化の小さい、高品質の塗膜を生産性よく形成することができる。

図１は本発明の好適な実施の形態に係る塗工装置の概略斜視図、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれその塗工装置を異なる作動状態で示す概略側面図、図３（ａ）は塗工直後の被塗工基材と塗膜を、厚さを誇張して示す概略断面図、（ｂ）は乾燥後の被塗工基材と塗膜を、厚さを誇張して示す概略断面図である。図１、図２において、全体を参照符号５で示す塗工装置は、ベース６と、その上面に設けられ、ガラス板の被塗工基材１を吸着保持可能な基材支持部材７と、その基材支持部材７の両側に位置するように前記ベース６に設けられたスライダー軸受８、８と、そのスライダー軸受８、８に移動可能に保持された門型移動台１０と、その門型移動台１０をスライダー軸受８、８に沿って往復動させる駆動機構（図示せず）と、その門型移動台１０に昇降するように保持された昇降台１１と、昇降台１１を昇降させる昇降機構（図示せず）と、昇降台１１に取り付けられたダイヘッド１２及び乾燥装置１３と、ダイヘッド１２に塗工液を供給する液供給系１４等を備えている。門型移動台１０及びそれを往復動させる駆動機構は、ダイヘッドを被塗工基材に対して相対的に移動させる移動手段を構成する。なお、移動手段は、この構造に限らず、ダイヘッドを水平方向には移動しないように配置し、被塗工基材１を保持する基材支持部材７をダイヘッドに対して水平に移動させる構成のものとしてもよい。

ダイヘッド１２は、塗工液を吐出するスリットを備え、該スリットから塗工液を一定幅で吐出し被塗工基材１に塗布することできるものであれば、その構造は任意である。乾燥装置１３は、ダイヘッド１２が被塗工基材１に対して相対的に移動しながら塗膜２を形成した際、その形成直後の塗膜を乾燥させることができるよう、形成直後の塗膜に対向する位置に配置されている。すなわち、ダイヘッド１２の塗膜形成時の移動方向に関して、ダイヘッド１２の後側で、ダイヘッド１２に近接した位置に配置されている。

乾燥装置１３としては、塗膜２を乾燥させうるものであればその方式、構造等には制限されないが、代表的なものとして、塗膜２に熱風を吹きつけて乾燥する熱風乾燥装置、近赤外線、遠赤外線等の放射線を照射して乾燥する放射乾燥装置を例示できる。ダイヘッド１２と乾燥装置１３の距離は短くすることが、形成された塗膜２の乾燥を早め、端部厚膜化現象や塗布幅縮小現象を抑制する効果が大きいので好ましいが、あまり短くし過ぎると、ダイヘッド１２の先端リップ部が乾燥装置１３の熱を受けて乾きやすくなり、スジの発生原因につながることが懸念される。これらを考慮すると、ダイヘッド１２の先端リップ部から乾燥装置１３までの距離は、２００〜５００ｍｍ程度とすることが好ましい。また、必要に応じ、乾燥装置１３とダイヘッド１２の間に仕切り板等を配置してダイヘッド１２が乾燥装置１３で加熱されることを抑制する構成としてもよい。このようなダイヘッド１２の加熱を抑制する仕切り板等は、乾燥装置１３をダイヘッド１２にきわめて近づけて設置する場合、例えば、ダイヘッド１２の先端リップ部から乾燥装置１３までの距離を１００ｍｍ以下とするような場合に特に有効である。乾燥装置１３による乾燥幅は、端部厚膜化現象を抑制することができる領域のみ（具体的には、塗膜２の端部を除いた中央領域のみ）としている。なお、ダイコート方式で精密塗工を行う場合、一般的に環境温度を、常温±１℃程度に保つことが望まれるため、乾燥装置１３を設けたことによる環境温度の上昇を抑制することができるよう、塗工装置設置場所の空調装置の能力を定めておくことが好ましい。

次に、上記構成の塗工装置による塗工動作を説明する。図２（ａ）に示すように、塗工装置５の基材支持部材７（図１参照）の上面に被塗工基材１を保持させ、その被塗工基材１の塗工開始位置の上方にダイヘッド１２を位置決めした後、昇降台１１を下降させて保持しているダイヘッド１２を塗工に適した位置に位置決めする。次いで、ダイヘッド１２から塗工液を吐出しながら門型移動台１０を、図２（ｂ）に矢印Ａで示すように水平に移動させ、被塗工基材１上に塗膜２を形成してゆく。同時に、乾燥装置１３を作動させ、その乾燥装置１３に面した領域の塗膜２を乾燥させてゆく。これにより、ダイヘッド１２で形成された塗膜２は、形成後、直ちに乾燥装置１３によって乾燥される。その後、図２（ｃ）に示すように、ダイヘッド１２が被塗工基材１に所定領域の後端にまで塗膜２を形成し、乾燥装置１３が塗膜２を後端まで乾燥した後は、門型移動台１０が移動を停止し、昇降台１１が上昇してダイヘッド１２及び乾燥装置１３は上方の待機位置に戻る。その後、塗工済の被塗工基材の搬出、新たな被塗工基材の搬入、移動台１１の初期位置への復帰が行われ、次いで上記した動作を繰り返して、被塗工基材１への塗膜形成及び乾燥が行われる。

以上の塗膜形成及び乾燥工程において、ダイヘッド１２によって形成された塗膜２は、塗膜形成後、短時間経過後に乾燥装置１３によって、塗膜端部に比べて乾燥の遅くなりがちな中央領域が乾燥される。例えば、ダイヘッド１２の先端リップ部から乾燥装置１３までの距離を、２００〜５００ｍｍに設定し、そのダイヘッド１２及び乾燥装置１３を１００ｍｍ／秒で移動させながら塗工及び乾燥させる場合、形成された塗膜２は形成時点から２〜５秒後から乾燥が開始されることとなる。このため、揮発性の低い液で形成した塗膜であっても、塗膜形成から乾燥するまでの時間が短縮され、且つ中央領域のみが乾燥されることで、塗膜端部が中央領域に比べて早く乾燥されることによって生じる端部厚膜化現象や表面張力によって生じる塗膜幅縮小現象を抑制することができ、図３（ａ）に示すように、基材１に均一膜厚に塗膜２を形成しておけば、端部厚膜化及び塗膜幅縮小現象を抑制して、図３（ｂ）に示すように膜厚差を小さくした乾燥塗膜２を得ることができる。本発明者らが確認した結果、基材１上に揮発性の低い塗膜を形成し、自然乾燥させた場合に、膜厚差が端部の方が基材の中央領域よりも約４倍大きかったのが、乾燥装置１３の使用により、１．１倍未満に抑えることができた。よって、スピンコート方式を用いることなく、揮発性の低い液を高精度で塗膜形成することが可能となった。

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範囲内で適宜変更可能である。

本発明の好適な実施の形態に係る塗工装置の概略斜視図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれその塗工装置を異なる作動状態で示す概略側面図（ａ）は塗工直後の基材と塗膜を、厚さを誇張して示す概略断面図、（ｂ）は乾燥後の基材と塗膜を、厚さを誇張して示す概略断面図（ａ）は塗工直後の基材と塗膜を、厚さを誇張して示す概略断面図、（ｂ）、（ｃ）は、塗膜がゆっくりと乾燥した時に生じる膜厚変化を示す概略断面図

１被塗工基材
２塗膜
５塗工装置
６ベース
７基材支持部材
８スライダー軸受
１０門型移動台
１１昇降台
１２ダイヘッド
１３乾燥装置

Claims

塗工液を吐出するスリットを備えたダイヘッドと、該ダイヘッドを被塗工基材に対して相対的に移動させる移動手段と、前記ダイヘッドに近接してダイヘッドと共に前記被塗工基材に対して相対的に移動するように且つ塗工直後の塗膜の幅方向の両側の端部を除いた中央領域に対向して該中央領域のみを乾燥させるように配置した乾燥装置とを有することを特徴とする塗工装置。
前記移動手段が、前記ダイヘッドと乾燥装置を保持して前記被塗工基材に対して移動させる移動台を備えていることを特徴とする請求項１記載の塗工装置。
前記乾燥装置が熱風乾燥装置であることを特徴とする請求項１記載の塗工装置。
前記乾燥装置が放射乾燥装置であることを特徴とする請求項１記載の塗工装置。