JP6397598B1 - Coating apparatus and coating film manufacturing method - Google Patents
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Abstract
【課題】 幅方向に厚みの変動が十分に抑制された塗工膜を、効率的に形成し得る塗工装置等を提供する。
【解決手段】
相対的に移動する被塗工物上に塗工液を塗工するダイを備えた塗工装置であって、前記ダイは、前記マニホールドの前記幅方向に視た断面の形状及び大きさが前記幅方向にわたって同じであり、前記マニホールドの前記スロット側の端縁が、特定の数式から決定される二次曲線が描く形状に形成されるように構成された、塗工装置。
【選択図】 なしPROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coating apparatus or the like capable of efficiently forming a coating film in which variation in thickness is sufficiently suppressed in the width direction.
[Solution]
A coating apparatus comprising a die for coating a coating liquid on a relatively moving workpiece, wherein the die has a cross-sectional shape and size as viewed in the width direction of the manifold. The coating apparatus, which is the same in the width direction, and is configured such that an edge on the slot side of the manifold is formed in a shape drawn by a quadratic curve determined from a specific mathematical formula.
[Selection figure] None
Description
本発明は、塗工装置及び塗工膜の製造方法に関する。 The present invention relates to a coating apparatus and a method for manufacturing a coating film.
従来、塗工装置の一つとして、例えば、相対的に移動する基材等の被塗工物上に、ダイから塗工液を吐出することによって、被塗工物上に塗工膜を形成するダイコーターが用いられている。かかる塗工装置においては、ダイが、流入口を有し該流入口から流入された塗工液を被塗工物の幅方向における少なくとも一方の端部に送るマニホールドと、該マニホールドと連通しつつダイの先端縁において開口するスロットとを有する。 Conventionally, as one of the coating devices, for example, a coating film is formed on an object to be coated by discharging the coating liquid from a die onto the object to be coated such as a relatively moving substrate. A die coater is used. In such a coating apparatus, the die has an inflow port and sends a coating liquid flowing in from the inflow port to at least one end in the width direction of the object to be coated, while communicating with the manifold. And a slot that opens at the tip edge of the die.
この種の塗工装置においては、マニホールドが被塗工物の幅方向に形成され、且つ、スロットの先端縁と、マニホールドにおけるスロット側の端縁との長さ(スロットの長さ)が被塗工物の幅方向にわたって同じ長さに形成されていると、塗工液がマニホールドの流入口から該塗工液が送られる端部に向かう程、マニホールド内及びスロット内での圧力損失が大きくなる。これに起因して、上記流入口から上記塗工液が送られる端部に向かう程、スロットから吐出される塗工液の流量が小さくなり、形成される塗工膜の厚みが小さくなってしまう。 In this type of coating apparatus, the manifold is formed in the width direction of the object to be coated, and the length between the leading edge of the slot and the edge of the manifold on the slot side (the length of the slot) is coated. When the length is the same over the width direction of the workpiece, the pressure loss in the manifold and in the slot increases as the coating liquid moves from the inlet of the manifold to the end where the coating liquid is sent. . As a result, the flow rate of the coating liquid discharged from the slot becomes smaller and the thickness of the formed coating film becomes smaller toward the end where the coating liquid is sent from the inlet. .
そこで、例えば、幅方向一端部に流入口を有し、該流入口から他端部に塗工液を送るように形成されたマニホールドにおいて、スロットの長さが、マニホールドの幅方向一端部から他端部に向かって二次曲線状に小さくなるように、マニホールドにおけるスロット側の端縁を形成することによって、スロットから吐出される塗工液の流量を上記一端部から他端部にかけて均一にする技術が提案されている(特許文献1参照)。 Therefore, for example, in a manifold formed to have an inlet at one end in the width direction and to send the coating liquid from the inlet to the other end, the length of the slot is different from the one end in the width direction of the manifold. By forming an end edge on the slot side of the manifold so as to become a quadratic curve toward the end portion, the flow rate of the coating liquid discharged from the slot is made uniform from the one end portion to the other end portion. A technique has been proposed (see Patent Document 1).
しかし、上記のような塗工装置では、マニホールドのスロット側の端縁の形状を適切に決定することに多大な労力や時間がかかるおそれがあり、ひいては、決定できないおそれもある。そうすると、塗工液の厚みが幅方向に変動することを十分に抑制できないことにつながる。 However, in the coating apparatus as described above, it may take a great deal of labor and time to appropriately determine the shape of the end edge on the slot side of the manifold, and thus may not be determined. If it does so, it will lead to that the thickness of the coating liquid cannot fully be suppressed from fluctuating in the width direction.
本発明は、上記事情に鑑み、幅方向に厚みの変動が十分に抑制された塗工膜を、効率的に形成し得る塗工装置及び塗工膜の製造方法を提供することを課題とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a coating apparatus and a method for manufacturing a coating film that can efficiently form a coating film in which variation in thickness is sufficiently suppressed in the width direction. .
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究し、以下の知見を見出した。
すなわち、マニホールドに流入した塗工液は、マニホールド内を移動し、移動した各位置からスロットに流出して該スロットを最短距離で通過して該スロットの開口の各位置から吐出される各仮想経路を辿り、スロットから吐出される塗工液は、各仮想経路を辿ってスロットの開口から吐出される塗工液の集合であると仮定する。また、各仮想経路におけるスロットの開口での各流束は幅方向にわたって各仮想経路間で互いに同じ値であると仮定する(例えば図6において、S0=S1=S2・・・=SM)。
各仮想経路を辿ってスロットの開口から吐出される塗工液の全圧力損失は、物理学の一般常識より、各仮想経路間で等しくなる。
よって、上記流出位置と上記吐出位置との距離(マニホールドのスロット側の端縁とスロットの開口との距離、すなわち、スロット長さ)と、既知のパラメータとを用いて、上記流束に関する仮定のもと、各仮想経路での全圧力損失を数式化することが可能になれば、各仮想経路における全圧力損失が各仮想経路間で互いに同じ値となるように、各位置における各スロット長さを算出することが可能となる。
そして、算出された各スロット長さを各吐出位置ごとにプロットしたグラフを作成し、このグラフから二次近似曲線を算出し、算出された二次近似曲線に沿った形状となるように、マニホールドのスロット側の端縁を形成し、且つ、マニホールドの幅方向に視た断面の形状及び大きさを幅方向にわたって同じとなるように形成することによって、スロットから吐出される塗工液の流束を、スロット全体(被塗工物の幅方向全体)にわたって同じ値に近づけることができる。
このように、各仮想経路間において流束が互いに同じ値であり、マニホールドの断面の形状及び大きさが幅方向にわたって同じであるとの仮定のもとに算出された数式を用いて、各仮想経路の全圧力損失が一定となるような各スロット長さを決定し、決定された各スロット長さから得られた二次近似曲線に沿った形状となるようにマニホールドとスロットとが形成されたダイを用いることによって、幅方向にわたって厚みの変動が少ない塗工膜を形成し得ることを見出して、本発明を完成するに至った。
The present inventors diligently studied to solve the above problems and found the following findings.
That is, the coating liquid that has flowed into the manifold moves through the manifold, flows out from each moved position to the slot, passes through the slot at the shortest distance, and is discharged from each position of the opening of the slot. The coating liquid discharged from the slot is assumed to be a set of coating liquid discharged from the opening of the slot following each virtual path. Further, it is assumed that the fluxes at the opening of the slot in each virtual path have the same value between the virtual paths in the width direction (for example, in FIG. 6, S 0 = S 1 = S 2 ... = S M ).
The total pressure loss of the coating liquid discharged from the opening of the slot following each virtual path becomes equal between the virtual paths based on general physics.
Therefore, using the distance between the outflow position and the discharge position (distance between the edge of the manifold on the slot side and the opening of the slot, that is, the slot length) and a known parameter, the assumption about the flux is assumed. Originally, if it becomes possible to formulate the total pressure loss in each virtual path, the length of each slot at each position is set so that the total pressure loss in each virtual path becomes the same value between each virtual path. Can be calculated.
Then, a graph in which the calculated slot lengths are plotted for each discharge position is created, a quadratic approximate curve is calculated from the graph, and the manifold is formed so as to have a shape along the calculated quadratic approximate curve. Forming a slot-side edge of the tube, and forming the cross-sectional shape and size of the manifold viewed in the width direction to be the same over the width direction, thereby allowing the flux of the coating liquid discharged from the slot to flow Can be made close to the same value over the entire slot (the entire width direction of the workpiece).
In this way, using the mathematical formula calculated based on the assumption that the fluxes between the virtual paths have the same value and the shape and size of the cross section of the manifold are the same across the width direction, Each slot length is determined so that the total pressure loss of the path is constant, and the manifold and the slot are formed to have a shape along a quadratic approximation curve obtained from each determined slot length. It has been found that by using a die, a coating film with little variation in thickness over the width direction can be formed, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明に係る塗工装置は、
相対的に移動する被塗工物上に塗工液を塗工するダイを備えた塗工装置であって、
前記ダイは、前記塗工液が流入される流入口を有し該流入口から流入された前記塗工液を前記被塗工物の幅方向における少なくとも一方の端部に送るマニホールドと、該マニホールドと連通しつつ前記ダイの先端縁において開口を有するスロットとを有し、
前記マニホールドの前記幅方向に視た断面の形状及び大きさは、前記幅方向にわたって同じであり、
前記スロットの開口は、前記被塗工物の幅方向に沿って延在しており、
前記開口における前記塗工液が前記スロットから吐出される領域の前記幅方向の端または中央が原点とされ、該原点から前記開口に沿い且つ前記塗工液が送られる端部に向かう方向にx軸、前記原点から前記x軸と垂直な方向にy軸とされるとき、
前記マニホールドの前記スロット側の端縁が、下記数式(1)で表される二次曲線が描く形状に形成されており、
前記流入口から前記マニホールドに流入した前記塗工液が、x軸方向における前記端縁の複数の流出位置から前記スロットに流出し、前記スロット内を前記y軸と平行に通過して前記開口の複数の吐出位置から吐出される各仮想経路を辿ると仮定され、且つ、前記原点からm番目(mは0以上の整数)の前記仮想経路において、前記原点から前記吐出位置までの距離がxm[m]、前記流入口から前記開口までの前記塗工液の全圧力損失がΔPm[Pa]、前記流出位置と前記吐出位置との距離がLm[m]と表されるとき、
前記ΔPmと前記Lmとの関係が下記数式(2)、(3)で表され、
前記数式(2)、(3)を満たしつつ前記各仮想経路での各ΔPmが前記各仮想経路間で互いに同じ値になるように各Lmが算出され、算出された各Lmと該各Lmに対応する前記xmとの関係がプロットされたグラフの二次近似曲線として、前記二次曲線が決定されるように構成されている。
That is, the coating apparatus according to the present invention is
A coating apparatus having a die for coating a coating liquid on a relatively moving workpiece,
The die has an inlet through which the coating liquid is introduced, and a manifold that sends the coating liquid introduced from the inlet to at least one end in the width direction of the workpiece; and the manifold A slot having an opening at the tip edge of the die while communicating with the die,
The shape and size of the cross section viewed in the width direction of the manifold are the same over the width direction,
The opening of the slot extends along the width direction of the workpiece,
The end in the width direction or the center of the region where the coating liquid is discharged from the slot in the opening is the origin, and the direction from the origin to the end along which the coating liquid is fed is x. When the axis is the y axis in the direction perpendicular to the x axis from the origin,
The edge on the slot side of the manifold is formed in a shape drawn by a quadratic curve represented by the following mathematical formula (1),
The coating liquid flowing into the manifold from the inflow port flows out from the plurality of outflow positions of the edge in the x-axis direction to the slot, passes through the slot in parallel with the y-axis, and passes through the opening. It is assumed that each virtual path discharged from a plurality of discharge positions is traced, and in the m-th virtual path from the origin (m is an integer of 0 or more), the distance from the origin to the discharge position is x m [M], when the total pressure loss of the coating liquid from the inlet to the opening is expressed as ΔP m [Pa], and the distance between the outflow position and the discharge position is expressed as L m [m],
The relationship between ΔP m and L m is expressed by the following mathematical formulas (2) and (3),
Each L m is calculated so that each ΔP m in each of the virtual paths has the same value between the virtual paths while satisfying the equations (2) and (3), and the calculated L m and the The quadratic curve is determined as a quadratic approximate curve of a graph in which the relationship with x m corresponding to each L m is plotted.
Q1:マニホールドに流入する塗工液の流量[m3/s]
Q2:スロット以外にマニホールドから流出される塗工液の流量[m3/s]
S :スロットから吐出される塗工液の流束(S=(Q1−Q2)/W)[m2/s]
h :スロット高さ[m]
R :マニホールドの半径[m]
nc:マニホールド内の塗工液の第1の粘度パラメータ[−]
ηc:マニホールド内の塗工液の第2の粘度パラメータ[−]
ns:スロット内の塗工液の第1の粘度パラメータ[−]
ηs:スロット内の塗工液の第2の粘度パラメータ[−]
Q 1 : Flow rate of the coating liquid flowing into the manifold [m 3 / s]
Q 2 : Flow rate [m 3 / s] of the coating liquid flowing out of the manifold other than the slot
S: flux of coating liquid discharged from the slot (S = (Q 1 -Q 2 ) / W) [m 2 / s]
h: Slot height [m]
R: Radius of manifold [m]
n c : first viscosity parameter [−] of the coating liquid in the manifold
η c : second viscosity parameter [−] of the coating liquid in the manifold
n s : the first viscosity parameter [−] of the coating liquid in the slot
η s : second viscosity parameter [−] of the coating liquid in the slot
かかる構成によれば、マニホールドの幅方向に視た断面の形状及び大きさが幅方向にわたって同じであるとの仮定、及び、各仮想経路間においてスロットの開口から吐出される塗工液の流束が互いに同じ値であるとの仮定のもとで導出された上記数式(2)、(3)を用いることによって、既知のパラメータと、未知の、上記流出位置と上記吐出位置(すなわち、開口)との距離(スロット長さ)Lmと、によって表される各ΔPmが各仮想経路間で互いに同じ値となるように各Lmが算出され、算出された各Lmに基づいて、二次近似曲線が決定される。そして、この二次近似曲線に沿うようにマニホールドのスロット側の端縁が形成され、かかる端縁に合わせて、幅方向に視た断面の形状及び大きさが前記幅方向にわたって同じとなるようにマニホールドが形成される。
このようにマニホールドが形成されることによって、スロットの開口から吐出される塗工液の流量を、被塗工物の幅方向にわたって同じ値に近づけることができるため、形成される塗工膜の厚みの変動を幅方向にわたって抑制し得る。
また、既知のパラメータから上記二次近似曲線を決定できるため、効率的である。
よって、幅方向に厚みの変動が十分に抑制された塗工膜を、効率的に形成し得る。
According to such a configuration, it is assumed that the shape and size of the cross section viewed in the width direction of the manifold are the same over the width direction, and the flux of the coating liquid discharged from the opening of the slot between each virtual path By using the above equations (2) and (3) derived under the assumption that they are the same value, the known parameter, the unknown outflow position, and the discharge position (ie, opening) is the distance (slot length) L m and the calculated each L m so that the same value among the [Delta] P m is the virtual path represented by the, based on each L m calculated, two A next approximate curve is determined. Then, an edge on the slot side of the manifold is formed along this quadratic approximate curve, and the shape and size of the cross section viewed in the width direction are the same over the width direction according to the edge. A manifold is formed.
By forming the manifold in this way, the flow rate of the coating liquid discharged from the opening of the slot can be made close to the same value over the width direction of the object to be coated. Fluctuations in the width direction can be suppressed.
In addition, since the quadratic approximate curve can be determined from known parameters, it is efficient.
Therefore, it is possible to efficiently form a coating film in which variation in thickness is sufficiently suppressed in the width direction.
本発明に係る塗工膜の製造方法は、前記塗工装置を用いて、相対的に移動する被塗工物上に塗工液を吐出して塗工膜を形成する工程を備える。 The manufacturing method of the coating film which concerns on this invention comprises the process of discharging a coating liquid on the to-be-coated object which moves relatively using the said coating apparatus, and forming a coating film.
かかる構成によれば、上記塗工装置を用いるため、幅方向に厚みの変動が十分に抑制された塗工膜を、効率的に形成し得る。 According to this configuration, since the coating apparatus is used, it is possible to efficiently form a coating film in which variation in thickness is sufficiently suppressed in the width direction.
以上の通り、本発明によれば、幅方向に厚みの変動が十分に抑制された塗工膜を、効率的に形成し得る塗工装置及び塗工膜の製造方法が提供される。 As described above, according to the present invention, there are provided a coating apparatus and a method for manufacturing a coating film that can efficiently form a coating film in which variation in thickness is sufficiently suppressed in the width direction.
まず、本発明の一実施形態の塗工装置について、図面を参照しつつ説明する。 First, a coating apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1、図2及び図3に示すように、本実施形態の塗工装置1は、相対的に移動する被塗工物31上に塗工液33を塗工するダイ5を備えた塗工装置1である。このようにダイを備えた塗工装置1は、ダイコーターと呼ばれる。
前記ダイ5は、前記塗工液33が流入される流入口10を有し該流入口10から流入された前記塗工液33を前記被塗工物31の幅方向における両端部9a、9bのうち少なくとも一方の端部に送るマニホールド9と、該マニホールド9と連通しつつ前記ダイ5の先端縁5aにおいて開口8aを有するスロット8と、外部からの塗工液33を流入口10に送る経路を構成する供給部11とを有する。
本実施形態では、流入口10がマニホールド9の一方の端部(第1の端部)9aに形成され、該流入口10から流入された塗工液33が他方の端部(第2の端部)9bに向かって送られるように構成されている。
As shown in FIGS. 1, 2, and 3, the coating apparatus 1 according to the present embodiment includes a die 5 that coats a coating liquid 33 on a relatively moving workpiece 31. Device 1. The coating apparatus 1 provided with a die in this way is called a die coater.
The die 5 has an inlet 10 into which the coating liquid 33 is introduced, and the coating liquid 33 introduced from the inlet 10 is disposed at both ends 9a and 9b in the width direction of the workpiece 31. A manifold 9 to be sent to at least one of the ends, a slot 8 having an opening 8a at the tip edge 5a of the die 5 while communicating with the manifold 9, and a path for sending the coating liquid 33 from the outside to the inlet 10 And a supply unit 11 to be configured.
In the present embodiment, the inflow port 10 is formed at one end (first end) 9a of the manifold 9, and the coating liquid 33 introduced from the inflow port 10 is supplied to the other end (second end). Part) 9b.
塗工装置1は、さらに、ダイ5によって塗工された塗工液33を、固化させて各塗工膜35を形成する固化部17を備えている。なお、塗工装置1は、固化部17を備えていなくてもよい。 The coating apparatus 1 further includes a solidifying unit 17 that solidifies the coating liquid 33 applied by the die 5 to form each coating film 35. The coating apparatus 1 may not include the solidifying unit 17.
塗工装置1は、さらに、被塗工物31を表面で支持しつつ、該被塗工物31の長手方向において前記ダイ5に対して相対的に移動させる支持部15を備えている。なお、塗工装置1は、支持部15を備えていなくてもよい。 The coating apparatus 1 further includes a support portion 15 that moves relative to the die 5 in the longitudinal direction of the coating object 31 while supporting the coating object 31 on the surface. The coating apparatus 1 may not include the support portion 15.
被塗工物31としては、特に限定されないが、例えば、帯状のシート部材等が挙げられる。
かかるシート部材としては、例えば、樹脂フィルムが挙げられる。また、樹脂フィルムとしては、例えば、東レ社製のルミラー(登録商標)等が挙げられる。
Although it does not specifically limit as the to-be-coated article 31, For example, a strip-shaped sheet member etc. are mentioned.
An example of such a sheet member is a resin film. Examples of the resin film include Lumirror (registered trademark) manufactured by Toray Industries, Inc.
支持部15は、長手方向に移動する被塗工物31を、ダイ5の反対側から支持するものである。支持部15に支持されてダイ5に対して相対的に移動する被塗工物31に、ダイが塗工される。
かかる支持部15としては、ローラ等が挙げられる。
The support 15 supports the workpiece 31 moving in the longitudinal direction from the opposite side of the die 5. The die is applied to the workpiece 31 that is supported by the support portion 15 and moves relative to the die 5.
Examples of the support portion 15 include a roller.
本実施形態では、支持部15は、ダイ5のスロット8と対向する位置において、該スロット8に対して、被塗工物31を相対的に一方(図1の下方)から他方(図1の上方)に移動させるようになっている。 In the present embodiment, the support portion 15 is located at a position facing the slot 8 of the die 5 so that the workpiece 31 is relatively moved with respect to the slot 8 from one side (downward in FIG. 1) to the other side (in FIG. 1). (Upward).
固化部17は、塗工液33を固化させて塗工膜35を形成するように構成されている。この固化部17によって固化されることにより、固化された塗工膜35が形成される。固化部17は、塗工液33を固化させ得るものであればよく、特に限定されない。かかる固化部17は、塗工液33の種類等に応じて適宜設定される。 The solidifying unit 17 is configured to form the coating film 35 by solidifying the coating liquid 33. The solidified coating film 35 is formed by being solidified by the solidified portion 17. The solidification part 17 should just be what can solidify the coating liquid 33, and is not specifically limited. The solidifying part 17 is appropriately set according to the type of the coating liquid 33 and the like.
ダイ5は、スロット8から塗工液33を吐出して、相対的に移動している被塗工物31上に塗工膜35を塗工するようになっている。
ダイ5は、スロット8が側方を向くように配されており、スロット8に対して相対的に上下方向に移動している被塗工物31に塗工液33を吐出するようになっている。ダイ5には、塗工液33の収容部(不図示)から、配管(不図示)及びポンプ(不図示)を介して塗工液33が供給されるようになっている。なお、ダイ5は、スロット8が下方または上方を向くように配されていてもよい。
The die 5 discharges the coating liquid 33 from the slot 8 and coats the coating film 35 on the workpiece 31 that is relatively moving.
The die 5 is arranged so that the slot 8 faces to the side, and the coating liquid 33 is discharged to the workpiece 31 that moves in the vertical direction relative to the slot 8. Yes. The coating liquid 33 is supplied to the die 5 from a container (not shown) for the coating liquid 33 via a pipe (not shown) and a pump (not shown). The die 5 may be arranged so that the slot 8 faces downward or upward.
具体的には、ダイ5は、上流側の第1のダイブロック6と、第1のダイブロック6と対向して配された下流側の第2のダイブロック7とを備える。ダイ5は、第1のダイブロック6と第2のダイブロック7とを合掌させることによって形成されている。このように両ダイブロック6、7を合掌させることによって、これらの間には、ポンプ(不図示)によって供給された塗工液33が溜められるマニホールド9と、該マニホールド9から先端縁に向かって配されたスロット8と、供給部11とが形成されている。また、第1のダイブロック6の先端縁と第2のダイブロック7の先端縁との間の隙間が、スロット8の開口8a(吐出口)となっている。開口8aは、被塗工物31の幅方向に沿って延在している。 Specifically, the die 5 includes a first die block 6 on the upstream side and a second die block 7 on the downstream side arranged to face the first die block 6. The die 5 is formed by bringing the first die block 6 and the second die block 7 together. By bringing the two die blocks 6 and 7 together, the manifold 9 in which the coating liquid 33 supplied by a pump (not shown) is stored and the manifold 9 toward the leading edge are provided between them. The arranged slot 8 and the supply part 11 are formed. Further, a gap between the leading edge of the first die block 6 and the leading edge of the second die block 7 is an opening 8 a (discharge port) of the slot 8. The opening 8 a extends along the width direction of the workpiece 31.
図1では、ダイ5においては、シムを備えることなく、第1のダイブロック6と第2のダイブロック7とが合掌される態様を示すが、その他、シムを介して第1のダイブロック6と第2のダイブロック7とが合掌される態様を採用してもよい。 In FIG. 1, the die 5 shows a mode in which the first die block 6 and the second die block 7 are joined without a shim, but in addition, the first die block 6 is connected via the shim. A mode in which the second die block 7 and the second die block 7 are joined may be adopted.
第1のダイブロック6の先端縁と第2のダイブロック7の先端縁とは、支持部15の径方向と垂直な平面上に位置するように配されている。スロット8は、支持部15の法線方向と平行に配されている。 The leading edge of the first die block 6 and the leading edge of the second die block 7 are arranged so as to be located on a plane perpendicular to the radial direction of the support portion 15. The slot 8 is arranged in parallel with the normal direction of the support portion 15.
マニホールド9は、その被塗工物31の幅方向に視た断面の形状及び大きさが、該幅方向全体にわたって同じであるように形成されている。
かかるマニホールド9の断面の形状は、特に限定されないが、例えば、後述する図9に示すように、円形状、半円形状、涙形状等の形状であってもよい。マニホールド9の断面の大きさも、特に限定されない。
マニホールド9の断面の半径については、後述する。
The manifold 9 is formed so that the shape and size of the cross section viewed in the width direction of the workpiece 31 are the same throughout the width direction.
The shape of the cross section of the manifold 9 is not particularly limited, but may be, for example, a circular shape, a semicircular shape, or a tear shape as shown in FIG. 9 described later. The size of the cross section of the manifold 9 is not particularly limited.
The radius of the cross section of the manifold 9 will be described later.
本実施形態の塗工装置1においては、マニホールド9における幅方向の第1の端部9aに流入口10が形成され、該1の端部9aから第2の端部9bに向かって塗工液33が送られる。また、マニホールド9が形成されているダイブロック(ここでは第1のダイブロック)6の該マニホールド9が形成されている面をこれと垂直な方向から視るとき、スロット8の開口8aにおける塗工液33がスロット8から吐出される領域(塗工領域)Fの幅方向の端が原点Oとされ、該原点Oから前記開口8aに沿い且つ前記塗工液33が送られる第2の端部9bに向かう方向にx軸、前記原点から前記x軸と垂直な方向にy軸とされる(図4、図6、図7参照)。 In the coating apparatus 1 of this embodiment, the inflow port 10 is formed in the 1st end part 9a of the width direction in the manifold 9, and it is a coating liquid toward the 2nd end part 9b from this 1 end part 9a. 33 is sent. Further, when the surface of the die block 6 (here, the first die block) 6 on which the manifold 9 is formed is viewed from a direction perpendicular to the surface, the coating in the opening 8a of the slot 8 is performed. An end in the width direction of a region (coating region) F from which the liquid 33 is discharged from the slot 8 is an origin O, and a second end from which the coating liquid 33 is fed along the opening 8a from the origin O. The x-axis is in the direction toward 9b, and the y-axis is in the direction perpendicular to the x-axis from the origin (see FIGS. 4, 6, and 7).
なお、塗工領域Fの幅方向の端は、塗工領域Fにおける被塗工物31の幅方向の端である。また、この端は、塗工領域Fにおける流入口10に近い側の端である。 The end in the width direction of the coating region F is the end in the width direction of the article 31 in the coating region F. Further, this end is an end closer to the inlet 10 in the coating region F.
また、図4、図6及び図7に示すように、流入口10からマニホールド9に流入した塗工液33が、端縁9cにおけるx軸方向の複数の流出位置からスロット8に流出し、スロット8内をy軸と平行に通過して開口8aの複数の吐出位置から吐出される各仮想経路K(ここではK0〜KM、ただし、Mは1以上の整数)を辿ると仮定され、且つ、上記原点Oからm番目(mは0以上の整数)の仮想経路Kmにおいて、上記原点Oから吐出位置までの距離がxm[m]、流入口10から開口8aまでの全圧力損失がΔPm[Pa]、上記流出位置と上記吐出位置との距離(スロット長さ)がLm[m]と表される。
このとき、ΔPmとLmとの関係が下記数式(2)、(3)で表され、数式(2)、(3)を満たしつつ各仮想経路Kmでの各ΔPmが仮想経路Km間で互いに同じ値になるように各Lmが算出され、算出された各Lmと、各仮想経路Kでのxmとの関係がプロットされたグラフの二次近似曲線として、上記二次曲線が決定されるように構成されている。
Also, as shown in FIGS. 4, 6, and 7, the coating liquid 33 that has flowed into the manifold 9 from the inflow port 10 flows into the slot 8 from a plurality of outflow positions in the x-axis direction at the end edge 9c. 8 is assumed to follow each virtual path K (here, K 0 to K M, where M is an integer equal to or greater than 1) that passes through 8 in parallel with the y-axis and is discharged from a plurality of discharge positions of the opening 8a. In the m-th virtual path K m from the origin O (m is an integer of 0 or more), the distance from the origin O to the discharge position is x m [m], and the total pressure loss from the inlet 10 to the opening 8a Is represented by ΔP m [Pa], and the distance (slot length) between the outflow position and the discharge position is represented by L m [m].
At this time, the relationship between ΔP m and L m is expressed by the following formulas (2) and (3), and each ΔP m in each virtual path K m satisfies the formulas (2) and (3). each L m to be the same value among m is calculated, and each of L m which is calculated, as a secondary approximate curve of the graph the relationship is plotted with x m in each virtual path K, above two A quadratic curve is configured to be determined.
Q1:マニホールドに流入する塗工液の流量[m3/s]
Q2:スロット以外にマニホールドから流出される塗工液の流量[m3/s]
S :スロットから吐出される塗工液の流束(S=(Q1−Q2)/W)[m2/s]
h :スロット高さ[m]
R :マニホールドの半径[m]
nc:マニホールド内の塗工液の第1の粘度パラメータ[−]
ηc:マニホールド内の塗工液の第2の粘度パラメータ[−]
ns:スロット内の塗工液の第1の粘度パラメータ[−]
ηs:スロット内の塗工液の第2の粘度パラメータ[−]
Q 1 : Flow rate of the coating liquid flowing into the manifold [m 3 / s]
Q 2 : Flow rate [m 3 / s] of the coating liquid flowing out of the manifold other than the slot
S: flux of coating liquid discharged from the slot (S = (Q 1 -Q 2 ) / W) [m 2 / s]
h: Slot height [m]
R: Radius of manifold [m]
n c : first viscosity parameter [−] of the coating liquid in the manifold
η c : second viscosity parameter [−] of the coating liquid in the manifold
n s : the first viscosity parameter [−] of the coating liquid in the slot
η s : second viscosity parameter [−] of the coating liquid in the slot
上記数式(1)、数式(2)、(3)について、以下、説明する。 The above formula (1), formula (2), and (3) will be described below.
数式(1)で示される二次曲線は、この二次曲線に沿ってマニホールド9のスロット側の端縁9cの形状が形成されるものである。
かかる二次曲線の導出、すなわち、係数A、B及びCの決定については、後述する。
The quadratic curve represented by Equation (1) is such that the shape of the edge 9c on the slot side of the manifold 9 is formed along this quadratic curve.
Derivation of such a quadratic curve, that is, determination of the coefficients A, B, and C will be described later.
数式(2)、(3)は、下記の仮定に基づいて算出される式である。
すなわち、マニホールド9に流入した塗工液33が、端縁9cにおけるx軸方向の複数の流出位置から前記スロット8に流出し、スロット8内をy軸と平行に通過して開口8aの複数の吐出位置から吐出される各仮想経路Kを辿ると仮定される。
かかる数式(2)、(3)は、上記原点Oからm番目の仮想経路Kmにおける吐出位置の、該原点Oからの距離がxm[m]、流入口10から開口8aまでの全圧力損失がΔPm[Pa]、流出位置と吐出位置との距離(スロット長さ)がLm[m]と表されるとき、このΔPmとLmとの関係を表す数式である。数式(2)、(3)において、スロット高さは、スロット8の開口8aの幅方向と垂直な方向における間隔である。
なお、原点O(x0[m])から、0番目の吐出位置は原点自身、1番目の吐出位置はx1[m]離れ、2番目の吐出位置はx2[m]離れ、・・・、m番目の吐出位置は、xm[m]離れている。各吐出位置同士は、互いに等間隔で離れていても、異なる間隔で離れていてもよい。同様に、各流出位置同士も、互いに等間隔で離れていても、異なる間隔で離れていてもよい。
Formulas (2) and (3) are calculated based on the following assumptions.
That is, the coating liquid 33 that has flowed into the manifold 9 flows into the slot 8 from a plurality of outflow positions in the x-axis direction at the edge 9c, passes through the slot 8 in parallel with the y-axis, and passes through the plurality of openings 8a. It is assumed that each virtual path K discharged from the discharge position is traced.
The mathematical formulas (2) and (3) indicate that the discharge position in the mth virtual path Km from the origin O is x m [m] from the origin O, and the total pressure from the inlet 10 to the opening 8a. When the loss is represented by ΔP m [Pa] and the distance (slot length) between the outflow position and the discharge position is represented by L m [m], this is a mathematical expression representing the relationship between ΔP m and L m . In Equations (2) and (3), the slot height is an interval in a direction perpendicular to the width direction of the opening 8 a of the slot 8.
From the origin O (x 0 [m]), the zeroth discharge position is the origin itself, the first discharge position is separated by x 1 [m], and the second discharge position is separated by x 2 [m]. The mth discharge position is separated by x m [m]. The discharge positions may be separated from each other at equal intervals or at different intervals. Similarly, the outflow positions may be separated from each other at equal intervals or at different intervals.
本実施形態では、各流出位置及び各吐出位置を通る各仮想経路KmでのΔPmについて、数式(2)、(3)を満たしつつ各ΔPmが各仮想経路Km間で互いに同じ値になるように各Lmが算出される。
また、算出された各Lmと、これに対応する各xmとの関係がプロットされたグラフが作成される。
そして、作成されたグラフの二次近似曲線が、マニホールド9の上記端縁9cが描く二次曲線として決定される。
In this embodiment, for ΔP m in each virtual path K m passing through each outflow position and each discharge position, each ΔP m satisfies the same formulas (2) and (3), and each ΔP m has the same value between each virtual path K m. Each L m is calculated so that
In addition, a graph is created in which the relationship between each calculated L m and each corresponding x m is plotted.
Then, the quadratic approximate curve of the created graph is determined as a quadratic curve drawn by the end edge 9 c of the manifold 9.
数式(2)、(3)の導出について説明する。
物理法則の一般常識から、図4に示すように、ダイ5のスロット8から塗工液33が吐出されているとき、スロット8の幅方向における吐出位置によらず、流入口10から、スロット8の開口8aまでの塗工液33の全圧力損失が、各仮想経路間において等しくなると仮定すると、任意のm番目の経路において、下記数式(3)が成り立つ。
(全圧力損失ΔPm)=(マニホールド内の圧力損失ΔPcm)+(スロット内の圧力損失ΔPsm)・・・(3)
Derivation of Equations (2) and (3) will be described.
As shown in FIG. 4, when the coating liquid 33 is being discharged from the slot 8 of the die 5 from the general common sense of the laws of physics, the slot 8 extends from the inlet 10 regardless of the discharge position in the width direction of the slot 8. Assuming that the total pressure loss of the coating liquid 33 up to the opening 8a is equal between the virtual paths, the following formula (3) is established in any m-th path.
(Total pressure loss ΔP m ) = (Pressure loss ΔP cm in the manifold) + (Pressure loss ΔP sm in the slot) (3)
幅方向におけるスロット8の位置によらず全圧力損失は等しくなるという上記仮定により、流入口10から流入しスロット8から吐出される塗工液33の全圧力損失ΔPは、下記数式(4)、(5)のように表され、具体的には、下記数式(6)のように表される。なお、マニホールド9内のy軸方向の圧力損失は0である。また、iは、1以上m以下の整数である。 Based on the above assumption that the total pressure loss is equal regardless of the position of the slot 8 in the width direction, the total pressure loss ΔP of the coating liquid 33 flowing in from the inlet 10 and discharged from the slot 8 is expressed by the following formula (4): It is expressed as (5), specifically, expressed as the following mathematical formula (6). The pressure loss in the y-axis direction in the manifold 9 is zero. I is an integer of 1 to m.
一般に、液のせん断速度と粘度との関係は、2つの粘度パラメータを用いて、下記数式(7)によって表される。 In general, the relationship between the shear rate and the viscosity of the liquid is expressed by the following formula (7) using two viscosity parameters.
塗工液33について、せん断速度と粘度との関係を求めると、図5に示されるようなグラフが得られる。
ここで、予め、マニホールド9を通過している部分のせん断速度に相当するグラフの領域と、スロット8を通過している部分のせん断速度に相当するグラフの領域とを調べると、例えば、図5のグラフの2つの領域として示される。すなわち、この2つの領域において、それぞれ、上記数式(7)のせん断速度と粘度との関係が成り立つ。
このことから、塗工液33がマニホールド9を通過する際のせん断速度と粘度との関係は、下記数式(8)によって表され、塗工液33がスロット8を通過する際のせん断速度と粘度との関係は、下記数式(9)によって表される。
When the relationship between the shear rate and the viscosity is determined for the coating liquid 33, a graph as shown in FIG. 5 is obtained.
Here, a graph region corresponding to the shear rate of the portion passing through the manifold 9 and a graph region corresponding to the shear rate of the portion passing through the slot 8 are examined in advance, for example, FIG. Are shown as two regions in the graph. That is, in these two regions, the relationship between the shear rate and the viscosity in the above formula (7) holds.
From this, the relationship between the shear rate and the viscosity when the coating liquid 33 passes through the manifold 9 is expressed by the following mathematical formula (8), and the shear rate and the viscosity when the coating liquid 33 passes through the slot 8. Is represented by the following mathematical formula (9).
そして、マニホールド9の幅方向に視た断面の形状及び大きさが幅方向にわたって同じであるとの仮定、及び、スロット8の開口8aから吐出される塗工液の流束が幅方向にわたって同じである(すなわち、S0〜SMが同じ値である)との仮定のもと、数式(6)に基づいて、各仮想経路Kmでの全圧力損失ΔPmを、上記粘度パラメータといった既知のパラメータと、未知のスロット長さ(端縁9cと開口8aとの距離)Lmとを用いて数式化することによって、上記数式(2)、(3)が得られる。 Then, it is assumed that the shape and size of the cross section viewed in the width direction of the manifold 9 are the same in the width direction, and the flux of the coating liquid discharged from the opening 8a of the slot 8 is the same in the width direction. Under the assumption that there is (that is, S 0 to S M have the same value), based on the equation (6), the total pressure loss ΔP m in each virtual path K m is determined as a known viscosity parameter. parameters and, by a mathematical formula with a L m (the distance between the edge 9c and the opening 8a) unknown slot length, the equation (2), (3) is obtained.
数式(2)、(3)においては、0番目からM番目までの各仮想経路Km(K0、K1、・・・KM)について、スロット8内の圧力損失ΔPsm、マニホールド9内の圧力損失ΔPcm、全圧力損失ΔPm(スロット8内の圧力損失ΔPsmとマニホールド9内の圧力損失ΔPcmとの合計であり、図4では、PIN−Poutm=ΔPmである。)は、図4に示され、開口8aから吐出される塗工液33の流束Smは、図6のように示され、スロット長さLmは、図7のように表される。
そして、全圧力損失ΔPmが各仮想経路Km間で互いに同じ値であるとの上記仮定に従って、各仮想経路Kmでの全圧力損失ΔPmが各仮想経路Km間で互いに同じ値となるような各スロット長さLmを、算出する。この算出は、例えば、従来公知の表計算ソフトウェア(例えば、マイクロソフト社製「MICROSOFT EXCEL(登録商標)」)のアドインであるソルバーを用いて行われる。ここで、互いに同じ値であるとは、互いの値の差(誤差)の程度を示す誤差関数が最小となるような互いの値であることを意味する。
In the equations (2) and (3), the pressure loss ΔP sm in the slot 8 and the inside of the manifold 9 for each of the virtual paths K m (K 0 , K 1 ,... K M ) from the 0th to the Mth. Pressure loss ΔP cm , total pressure loss ΔP m (the sum of the pressure loss ΔP sm in the slot 8 and the pressure loss ΔP cm in the manifold 9, and in FIG. 4, P IN −P outm = ΔP m . ) is shown in Figure 4, the flux S m of the coating liquid 33 discharged from the opening 8a is shown as in FIG. 6, the slot length L m is expressed as shown in FIG.
Then, according to the above assumption that the total pressure loss [Delta] P m is the same value between each virtual path K m, and the same value across all the pressure loss [Delta] P m is the virtual path K m for each virtual path K m Each slot length L m is calculated as follows. This calculation is performed using, for example, a solver that is an add-in of conventionally known spreadsheet software (for example, “MICROSOFT EXCEL (registered trademark)” manufactured by Microsoft Corporation). Here, the same value means that the values are such that the error function indicating the degree of difference (error) between the values is minimized.
なお、図4、図6、図7では、数式(2)、(3)を用いてLmを算出する前において最初に設定される端縁9cの形状を、被塗工物31の幅方向(x軸方向)に直線状に延びる形状に設定する態様について示す。しかし、最初に設定される端縁9cの形状は、特に限定されるものではなく、直線状であっても、二次曲線状であってもよい。 4, 6, and 7, the shape of the edge 9 c that is initially set before calculating L m using Equations (2) and (3) is the width direction of the workpiece 31. A mode in which the shape extends linearly in the (x-axis direction) will be described. However, the shape of the edge 9c that is initially set is not particularly limited, and may be linear or quadratic.
上記仮想経路Kが通る流出位置及び吐出位置の数量(すなわち、mの値)、及び、上記流出位置同士及び上記吐出位置同士の間隔(Δx)は、特に限定されるものではなく、適宜設定され得る。
例えば、上記流出位置及び吐出位置の数量mの値(仮想経路の数量)が大きい程、被塗工物31の幅方向全体にわたって、スロット8から吐出される塗工液33の流量をより均一にすることが可能になる一方、計算が煩雑になる傾向にある。
従って、例えば、かかる観点を考慮して、上記流出位置及び吐出位置の数量及び間隔が適宜設定され得る。
また、上記流出位置及び吐出位置の間隔は、等間隔であることが好ましい。
The number of outflow positions and discharge positions (that is, the value of m) through which the virtual path K passes, and the interval between the outflow positions and the discharge positions (Δx) are not particularly limited, and are appropriately set. obtain.
For example, the larger the value of the quantity m of the outflow position and the discharge position (the number of virtual paths), the more uniformly the flow rate of the coating liquid 33 discharged from the slot 8 over the entire width direction of the workpiece 31. On the other hand, the calculation tends to be complicated.
Therefore, for example, in consideration of this viewpoint, the quantity and interval of the outflow position and the discharge position can be set as appropriate.
The intervals between the outflow position and the discharge position are preferably equal.
このようにして得られた各スロット長さLmを、各距離xmに対してプロットしてグラフ化すると、例えば、図8に示すグラフが得られる。
このグラフを二次関数で近似すると、図8に示すように、二次近似曲線が得られる。
得られた二次近似曲線の各係数を、上記数式(1)における係数A、B、Cとすることによって、数式(1)が具体的に決定される。
Thus each slot length L m obtained, when graphed plotted for each distance x m, for example, the graph shown in FIG. 8 is obtained.
When this graph is approximated by a quadratic function, a quadratic approximate curve is obtained as shown in FIG.
The formula (1) is specifically determined by setting the coefficients of the obtained quadratic approximate curve as the coefficients A, B, and C in the formula (1).
そして、決定された数式(1)に沿うように上記端縁9cが形成される。そして、この端縁9cに合わせて、幅方向に視た断面の形状及び大きさが幅方向にわたって同じになるように、マニホールド9が形成される。
なお、塗工液33がニュートン流体である場合には、数式(1)において、Aが0に近づくため、近似曲線が、傾きを有する直線に近づく。また、塗工液33がニュートン流体であって、粘度が比較的低く、しかも、スロット8の開口8aからの吐出される塗工液33の流量が比較的小さい場合には、AもBも0に近づくため、塗工液33は、x軸に平行な直線に近づく。
And the said edge 9c is formed so that the numerical formula (1) determined may be followed. And the manifold 9 is formed so that the shape and magnitude | size of the cross section seen in the width direction may become the same over the width direction according to this edge 9c.
In addition, when the coating liquid 33 is a Newtonian fluid, in Formula (1), since A approaches 0, the approximate curve approaches a straight line having an inclination. When the coating liquid 33 is a Newtonian fluid and has a relatively low viscosity and the flow rate of the coating liquid 33 discharged from the opening 8a of the slot 8 is relatively small, both A and B are 0. Therefore, the coating liquid 33 approaches a straight line parallel to the x-axis.
なお、上記した通り、及び、数式(2)、(3)から明らかなように、マニホールド9の上記断面の形状及び大きさが被塗工物31の幅方向にわたって同じであるから、マニホールド9の上記断面の半径Rも、該幅方向(すなわち、x軸方向)にわたって同じである。
かかるマニホールド9の半径(断面の半径)は、図9に示すように、塗工液33の移動方向に視たマニホールド9の断面の形状に応じて、形状係数Dを用いてR=D×rの計算式によって設定され得る。例えば、断面の形状が円形の場合には、円の半径rをそのままマニホールド9の半径とし得る。
一方、半円形、扇形である場合には、形状係数Dを用いて、それぞれ、図9に示すように設定され得る。
また、図2に示すように、マニホールド9におけるスロット8と反対側の端縁9dは、端縁9cと同じ形状、且つ、幅方向にわたって端縁9cとの間隔が同じであるように形成される。
Note that, as described above and as apparent from the mathematical expressions (2) and (3), the shape and size of the cross section of the manifold 9 are the same over the width direction of the workpiece 31, so The radius R of the cross section is also the same in the width direction (that is, the x-axis direction).
The radius of the manifold 9 (the radius of the cross section) is R = D × r using a shape factor D according to the shape of the cross section of the manifold 9 viewed in the moving direction of the coating liquid 33, as shown in FIG. Can be set by the following formula. For example, when the cross-sectional shape is circular, the radius r of the circle can be used as the radius of the manifold 9 as it is.
On the other hand, in the case of a semicircular shape and a sector shape, the shape factor D can be used as shown in FIG.
Further, as shown in FIG. 2, the end edge 9d of the manifold 9 opposite to the slot 8 is formed to have the same shape as the end edge 9c and the same distance from the end edge 9c in the width direction. .
上記の通り、本実施形態に係る塗工装置1は、マニホールド9の幅方向に視た断面の形状及び大きさが幅方向にわたって同じであり、マニホールド9のスロット8側の端縁9cが、下記数式(1)で表される二次曲線が描く形状に形成されており、ΔPmとLmとの関係が下記数式(2)、(3)で表され、数式(2)、(3)を満たしつつ各流出位置及び吐出位置での各ΔPmが各仮想経路Km間で互いに同じ値になるように各Lmを算出し、算出された各Lmと該各Lmに対応するxmとの関係がプロットされたグラフの二次近似曲線として、上記二次曲線が決定されるように構成されている。 As described above, the coating apparatus 1 according to the present embodiment has the same cross-sectional shape and size as viewed in the width direction of the manifold 9 in the width direction. The quadratic curve represented by the mathematical formula (1) is formed in a shape drawn, and the relationship between ΔP m and L m is represented by the following mathematical formulas (2) and (3), and the mathematical formulas (2) and (3). Each L m is calculated so that each ΔP m at each outflow position and each discharge position has the same value between each virtual path K m while satisfying the above-mentioned conditions, and each calculated L m corresponds to each L m as a secondary approximate curve of the graph the relationship is plotted with x m, and is configured such that the quadratic curve is determined.
かかる構成によれば、マニホールド9の幅方向に視た断面の形状及び大きさが幅方向にわたって同じであるとの仮定、及び、各仮想経路Km間においてスロット8の開口8aから吐出される塗工液33の流束Smが互いに同じ値であるとの仮定のもとで導出された上記数式(2)、(3)を用いることによって、既知のパラメータと、未知の、上記流出位置(マニホールド9のスロット8側の端縁9c)と上記吐出位置(すなわち、開口8a)との距離(スロット長さ)Lmと、によって表されるΔPmが各仮想経路Km間で互いに同じ値となるように各Lmが算出され、算出されたLmに基づいて、二次近似曲線が決定される。そして、この二次近似曲線に沿うようにマニホールド9のスロット8側の端縁9cが形成され、かかる端縁9cに合わせて、幅方向に視た断面の形状及び大きさが前記幅方向にわたって同じとなるようにマニホールド9が形成される。
このようにマニホールド9が形成されることによって、スロット8の開口8aから吐出される塗工液33の流量を、被塗工物31の幅方向にわたって同じ値に近づけることができるため、形成される塗工膜35の厚みの変動を幅方向にわたって抑制し得る。
また、既知のパラメータから上記二次近似曲線を決定できるため、効率的である。
よって、幅方向に厚みの変動が十分に抑制された塗工膜35を、効率的に形成し得る。
According to such a configuration, the assumption that the shape and size of the cross section as viewed in the width direction of the manifold 9 are the same across the width, and the coating discharged from the opening 8a of the slot 8 between the virtual route K m By using the above formulas (2) and (3) derived on the assumption that the flux S m of the working liquid 33 has the same value, the known parameter and the unknown outflow position ( ΔP m represented by the distance (slot length) L m between the slot 8 side edge 9c of the manifold 9 and the discharge position (that is, the opening 8a) is the same value between the virtual paths K m. each L m is calculated so that, on the basis of the calculated L m, quadratic approximation curve is determined. An end edge 9c on the slot 8 side of the manifold 9 is formed along this quadratic approximate curve, and the shape and size of the cross section viewed in the width direction are the same over the width direction in accordance with the end edge 9c. A manifold 9 is formed so that
By forming the manifold 9 in this way, the flow rate of the coating liquid 33 discharged from the opening 8a of the slot 8 can be made close to the same value over the width direction of the workpiece 31 and thus formed. Variations in the thickness of the coating film 35 can be suppressed over the width direction.
In addition, since the quadratic approximate curve can be determined from known parameters, it is efficient.
Therefore, the coating film 35 in which the variation in thickness is sufficiently suppressed in the width direction can be efficiently formed.
次いで、本実施形態の塗工膜35の製造方法について、説明する。 Next, a method for manufacturing the coating film 35 of this embodiment will be described.
本実施形態に係る塗工膜の製造方法は、前記塗工装置1を用いて、相対的に移動する被塗工物31上に塗工液33を吐出して塗工膜35を形成する工程を備える。 The manufacturing method of the coating film which concerns on this embodiment uses the said coating apparatus 1, and discharges the coating liquid 33 on the to-be-coated object 31 which moves relatively, and forms the coating film 35 Is provided.
かかる構成によれば、上記塗工装置1を用いるため、幅方向に厚みの変動が十分に抑制された塗工膜35を、効率的に形成し得る。 According to this configuration, since the coating apparatus 1 is used, the coating film 35 in which the variation in thickness is sufficiently suppressed in the width direction can be efficiently formed.
以上の通り、本発明によれば、幅方向に厚みの変動が十分に抑制された塗工膜を、効率的に形成し得る塗工装置及び塗工膜の製造方法が提供される。 As described above, according to the present invention, there are provided a coating apparatus and a method for manufacturing a coating film that can efficiently form a coating film in which variation in thickness is sufficiently suppressed in the width direction.
本実施形態の塗工装置及び塗工膜の製造方法は、上記の通りであるが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の意図する範囲内において適宜設計変更されることが可能である。 The coating apparatus and the coating film manufacturing method of the present embodiment are as described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the design can be changed as appropriate within the intended scope of the present invention. Is possible.
例えば、上記実施形態においては、流入口10から流入された塗工液33が全てスロット8に流出する態様を示す(例えば、図6においてQ2=0)。しかし、本発明においては、図10に示すように、マニホールド9が、スロット8以外に塗工液33がマニホールド9内から流出することを可能にする流出口12を有し、ダイ5が、流出口12から外部に塗工液33を送る経路を構成する排出部13を有し、流入口10から流入した塗工液33の一部がスロット8へと流出し、残りが流出口12から排出部13を通って排出される態様が採用されてもよい。 For example, in the above-described embodiment, a mode is shown in which all of the coating liquid 33 flowing in from the inlet 10 flows out into the slot 8 (for example, Q 2 = 0 in FIG. 6). However, in the present invention, as shown in FIG. 10, the manifold 9 has an outlet 12 that allows the coating liquid 33 to flow out of the manifold 9 in addition to the slot 8. It has a discharge portion 13 that constitutes a path for sending the coating liquid 33 from the outlet 12 to the outside, and a part of the coating liquid 33 that flows in from the inlet 10 flows out to the slot 8 and the rest discharges from the outlet 12. A mode of discharging through the portion 13 may be adopted.
例えば、上記実施形態においては、図2に示すように、塗工領域Fの端が流入口10と重なるように位置する態様を示す。しかし、本発明においては、図11、図12に示すように、塗工領域Fの端が流入口10よりも内側に位置する態様が採用されてもよい。図11に示す態様では、スロット8の開口8aの幅方向両端部に、塗工液33の吐出を規制する規制部21がそれぞれ配されており、これら規制部21によって、その分、塗工領域Fの幅(塗工幅W)が小さくなっている。 For example, in the said embodiment, as shown in FIG. 2, the aspect located so that the edge of the coating area | region F may overlap with the inflow port 10 is shown. However, in the present invention, as shown in FIGS. 11 and 12, a mode in which the end of the coating region F is located on the inner side of the inflow port 10 may be employed. In the embodiment shown in FIG. 11, restricting portions 21 for restricting the discharge of the coating liquid 33 are disposed at both ends in the width direction of the opening 8 a of the slot 8. The width of F (coating width W) is small.
例えば、上記実施形態においては、図2に示すように、流入口10がマニホールド9の第1の端部9aに形成され、該流入口10から流入した塗工液33が第1の端部9aから第2の端部9bに送られる態様を示す。しかし、本発明においては、マニホールド9における流入口10が形成される位置は、例えば、図13〜図15に示すように、塗工領域Fの中央に相当する位置であってもよい。 For example, in the above embodiment, as shown in FIG. 2, the inflow port 10 is formed in the first end portion 9 a of the manifold 9, and the coating liquid 33 flowing in from the inflow port 10 is in the first end portion 9 a. The aspect sent to the 2nd edge part 9b from is shown. However, in the present invention, the position where the inlet 10 is formed in the manifold 9 may be a position corresponding to the center of the coating region F as shown in FIGS.
この場合、図13、図14に示すように、流入口10がマニホールド9における被塗工物31の幅方向中央部に、流入口の中央が塗工領域Fの中央と一致するように形成され、該流入口10から流入された塗工液33が、第1の端部9a及び第2の端部9b(すなわち、両端部)に向かって送られる。 In this case, as shown in FIGS. 13 and 14, the inlet 10 is formed at the center in the width direction of the workpiece 31 in the manifold 9, and the center of the inlet coincides with the center of the coating region F. The coating liquid 33 flowing in from the inlet 10 is sent toward the first end 9a and the second end 9b (that is, both ends).
このとき、塗工領域Fの中央を通りy軸に平行な仮想直線(不図示)を中心として塗工液33の流れが線対称であると仮定すると、図15に示すように、塗工領域Fの中央を原点Oとし、原点Oから下流側の第2の端部9bに送られる塗工液33について上記と同様に各Lmを決定すれば、原点Oからもう一方の第1の端部9aに向かう塗工液33についても、同様に各Lmが決定されることになる。なお、塗工領域Fの中央は、塗工領域Fを幅方向(すなわち、塗工液の移動方向)に二分(1/2)する位置であり、流入口10の中央は、流入口10を幅方向に二分(1/2)する位置である。 At this time, assuming that the flow of the coating liquid 33 is symmetrical with respect to a virtual straight line (not shown) passing through the center of the coating region F and parallel to the y axis, as shown in FIG. the center F as the origin O, be determined each L m in the same manner as described above for the coating liquid 33 sent to the second end 9b of the downstream from the origin O, the other of the first end from the origin O for even coating liquid 33 toward the parts 9a, likewise so that each L m is determined. The center of the coating area F is a position that bisects (1/2) the coating area F in the width direction (that is, the moving direction of the coating liquid), and the center of the inlet 10 The position is halved (1/2) in the width direction.
次に試験例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Next, although a test example is given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not limited to these.
実施例1
(使用材料)
・被塗工物:PET(ポリエチレンテレフタレート)フィルム(商品名:ダイヤホイル、三菱ケミカル社製)
・塗工液:アクリルポリマー(商品名:SKダイン、綜研化学社製)
Example 1
(Materials used)
・ Coating object: PET (polyethylene terephthalate) film (trade name: Diafoil, manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation)
・ Coating liquid: Acrylic polymer (trade name: SK Dyne, manufactured by Soken Chemical Co., Ltd.)
塗工液について、下記の方法に従って各せん断速度ごとの粘度を測定し、グラフ化した。得られたグラフから、マニホールド内での塗工液の第1及び第2の粘度パラメータ、及び、スロット内での塗工液の第1及び第2の粘度パラメータ等を測定した。結果を表1に示す。 About the coating liquid, the viscosity for each shear rate was measured according to the following method, and it graphed. From the obtained graph, the first and second viscosity parameters of the coating liquid in the manifold, the first and second viscosity parameters of the coating liquid in the slot, and the like were measured. The results are shown in Table 1.
(粘度の測定方法)
治具(コーンの直径が25〜50mm、コーンの角度が0.5〜2°であるコーンプレート)を備えたレオメータ(型式RS1、HAAKE社製)を用い、23℃50%RHの温湿度条件下で、せん断速度を変更し、塗工液の粘度をそれぞれ測定した。
結果を図16に示す。また、この結果から、マニホールド内及びスロット内の、それぞれ第1及び第2の粘度パラメータを算出した。
具体的には、図16で示された、せん断速度−粘度曲線のうち、マニホールド内の塗工液の流れ、及び、スロット内の塗工液の流れにそれぞれ相当するせん断速度の範囲を、予備実験によって決定した。
決定された各せん断速度の範囲内のせん断速度−粘度曲線を、前述した数式(8)、(9)で近似することによって、マニホールド内の塗工液の第1及び第2の粘度パラメータ(nc、ηc)及びスロット内の塗工液の第1及び第2の粘度パラメータ(ns、ηs)をそれぞれ求めた。
(Measurement method of viscosity)
Using a rheometer (model RS1, manufactured by HAAKE) equipped with a jig (cone plate having a cone diameter of 25 to 50 mm and a cone angle of 0.5 to 2 °), a temperature and humidity condition of 23 ° C. and 50% RH Below, the shear rate was changed and the viscosity of the coating liquid was measured.
The results are shown in FIG. From this result, the first and second viscosity parameters in the manifold and in the slot were calculated, respectively.
Specifically, the shear rate ranges corresponding to the flow of the coating liquid in the manifold and the flow of the coating liquid in the slot in the shear rate-viscosity curve shown in FIG. Determined by experiment.
By approximating the shear rate-viscosity curve within the determined range of each shear rate with the above-described equations (8) and (9), the first and second viscosity parameters (n of the coating liquid in the manifold) c , η c ) and the first and second viscosity parameters (n s , η s ) of the coating liquid in the slot, respectively.
(流束Sの算出)
流束Sを、S=(設定された塗工液の塗工厚み(ウェット))×(被塗工物の移動速度)の式によって、算出した。
(Calculation of flux S)
The flux S was calculated by the following equation: S = (Set coating thickness (wet) of the coating liquid) × (moving speed of the object to be coated).
(マニホールド形状の決定及び形成)
図3に示すように幅方向に視た断面が半円状であり、幅方向にわたって断面の形状及び大きさが一定であり、且つ、図4に示すように幅方向に延びるマニホールドを有し、マニホールドの第1の端部に流入口が形成された一方、排出口が形成されていないダイを基礎とし、下記のようにして、マニホールドの形状を決定した。
(Determination and formation of manifold shape)
The cross section viewed in the width direction is semicircular as shown in FIG. 3, the shape and size of the cross section is constant over the width direction, and has a manifold extending in the width direction as shown in FIG. The shape of the manifold was determined as follows based on a die having an inlet formed at the first end of the manifold, but not an outlet.
被塗工物に塗工される塗工液の幅、支持部による被塗工物の移動速度(ライン速度)、マニホールド内に流入される際の塗工液の流量、マニホールド半径、スロット高さ等を表1に示すように設定し、数式(2)、(3)を用いて、各流出位置及び吐出位置を通る各仮想経路Kmのスロット長さLmを、各全圧力損失ΔPmが各仮想経路Km間で互いに同じ値となるように、算出した。算出にあたっては、各ΔLmの初期値(L0)として、表1に示す値を用いた。
そして、x軸上の吐出位置とスロット長さLmとの関係をプロットし、二次関数で近似し、二次近似曲線を得た。結果を図17に示す。
The width of the coating solution applied to the workpiece, the moving speed (line speed) of the coating material by the support, the flow rate of the coating fluid when flowing into the manifold, the manifold radius, and the slot height It was set as shown in Table 1 and the like, equation (2), with (3), the slot length L m of each virtual path K m through each outflow position and the discharge position, each total pressure loss [Delta] P m so it becomes the same value between each virtual path K m, was calculated. In the calculation, values shown in Table 1 were used as initial values (L 0 ) of each ΔL m .
Then, by plotting the relationship between the discharge position and the slot length L m on the x axis, it is approximated by a quadratic function to obtain a quadratic approximate curve. The results are shown in FIG.
得られた二次近似曲線が描く形状にマニホールドのスロット側の端縁の形状を決定し、マニホールドの断面の形状及び大きさが原点Oにおけるそれらと幅方向にわたって同じになるように、すなわち、マニホールドの断面の形状及び大きさが幅方向に一定となるように、マニホールドを形成した。このようにして、図2に示すようなマニホールドを形成した。 The shape of the end edge on the slot side of the manifold is determined to the shape drawn by the obtained quadratic approximate curve, and the shape and size of the cross section of the manifold are the same as those at the origin O in the width direction, that is, the manifold The manifold was formed so that the shape and size of the cross-section of each were constant in the width direction. In this way, a manifold as shown in FIG. 2 was formed.
形成したマニホールドを有するダイを用いて、表1の条件で被塗工物に塗工を行い、塗工された塗工液を乾燥して塗工膜を形成し、得られた塗工膜の厚みを、幅方向にわたって、リニアゲージを用いて測定した。結果を図18に示す。 Using a die having a formed manifold, coating is performed on an object to be coated under the conditions shown in Table 1, and the coated liquid is dried to form a coated film. Thickness was measured using the linear gauge over the width direction. The results are shown in FIG.
図18に示すように、幅方向にわたって厚みの変動が抑制された塗工膜が得られた。 As shown in FIG. 18, a coating film in which the variation in thickness was suppressed over the width direction was obtained.
比較例1
図19に示すように、マニホールドのスロット側の端縁が、ダイの先端縁(スロットの開口)と平行な(すなわちx軸方向に沿った)直線状であり、幅方向に視た断面の形状及び大きさが実施例1のマニホールドと幅方向にわたって同じになるように、マニホールドを作製した。このマニホールドのスロット長さ(L)は40mmであり、図20に示すように、幅方向に均一であった。
作製されたマニホールドを有するダイを用い、表2の条件で、実施例1と同様に塗工を行って、得られた塗工膜の厚みを幅方向にわたって測定した。
結果を図21に示す。
Comparative Example 1
As shown in FIG. 19, the end edge on the slot side of the manifold is a straight line parallel to the tip end edge (slot opening) of the die (that is, along the x-axis direction), and the cross-sectional shape viewed in the width direction And the manifold was produced so that the magnitude | size might become the same as the manifold of Example 1 over the width direction. The slot length (L) of this manifold was 40 mm, and was uniform in the width direction as shown in FIG.
Using the produced die having the manifold, coating was performed in the same manner as in Example 1 under the conditions shown in Table 2, and the thickness of the obtained coating film was measured in the width direction.
The results are shown in FIG.
図21に示すように、得られた塗工膜の厚みは、幅方向に大きく変動していた。 As shown in FIG. 21, the thickness of the obtained coating film varied greatly in the width direction.
比較例2
比較例1のマニホールドにおいて、図22に示すように、スロット側の端縁のみが、実施例1のスロット側の端縁と同じ形状(同じスロット長さ)となるように、追加で加工した。換言すると、実施例1のマニホールドにおいて、スロットとは反対の側の端縁が、比較例1と同じ形状(図19参照)となるように、追加で加工した。このマニホールドの幅方向に視た断面の形状は、幅方向にわたって半円状で一定であるが、断面の大きさは、塗工液の移動方向下流側に向かう程大きいものであった。
作製されたマニホールドを有するダイを用い、実施例1と同様に塗工を行って、得られた塗工膜の厚みを幅方向にわたって測定した。
結果を図23に示す。
Comparative Example 2
In the manifold of Comparative Example 1, as shown in FIG. 22, only the slot-side edge was additionally processed so as to have the same shape (same slot length) as the slot-side edge of Example 1. In other words, the manifold of Example 1 was additionally processed so that the edge opposite to the slot had the same shape as that of Comparative Example 1 (see FIG. 19). The shape of the cross section viewed in the width direction of the manifold is semicircular and constant over the width direction, but the size of the cross section is larger toward the downstream side in the moving direction of the coating liquid.
Using the produced die having a manifold, coating was performed in the same manner as in Example 1, and the thickness of the obtained coating film was measured over the width direction.
The results are shown in FIG.
図23に示すように、得られた塗工膜の厚みは、比較例1よりも、幅方向の変動が抑制されたものであったが、実施例1よりも変動が大きいものであった。 As shown in FIG. 23, the thickness of the obtained coating film was suppressed in variation in the width direction as compared with Comparative Example 1, but was more varied than in Example 1.
また、比較例2では、塗工膜にスジが発生した。この理由としては、比較例2では、マニホールドの断面の形状が幅方向において異なることから、マニホールド内の塗工液の速度変化が幅方向に一様ではなくなり(単調変化ではなくなり)、その結果、マニホールド内にて塗工液の流れが大きく乱れたためと考えられる。
これに対し、実施例1では、スジが発生しなかった。この理由としては、実施例1のようにマニホールドの断面の形状及び大きさが幅方向において等しいと、マニホールド内の塗工液の移動速度が単調に変化することから、該マニホールド内において塗工液の流れが乱れ難かったためと考えられる。
In Comparative Example 2, streaks occurred in the coating film. As a reason for this, in Comparative Example 2, since the cross-sectional shape of the manifold is different in the width direction, the change in the speed of the coating liquid in the manifold is not uniform in the width direction (not a monotonous change). This is thought to be because the flow of coating liquid was greatly disturbed in the manifold.
In contrast, in Example 1, no streak occurred. The reason for this is that if the shape and size of the cross section of the manifold are equal in the width direction as in the first embodiment, the moving speed of the coating liquid in the manifold changes monotonically, so that the coating liquid is in the manifold. This is thought to be due to the fact that it was difficult to disturb the flow of
1:塗工装置、5:ダイ、8:スロット、8a:開口、9:マニホールド、9a:第1の端部、9b:第2の端部、9c、9d:端縁、10:流入口、12:排出口、15:支持部、17:固化部、31:被塗工物、33:塗工液、35:塗工膜 1: coating device, 5: die, 8: slot, 8a: opening, 9: manifold, 9a: first end, 9b: second end, 9c, 9d: edge, 10: inflow port, 12: discharge port, 15: support part, 17: solidification part, 31: article to be coated, 33: coating liquid, 35: coating film
Claims (2)
前記ダイは、前記塗工液が流入される流入口を有し該流入口から流入された前記塗工液を前記被塗工物の幅方向における少なくとも一方の端部に送るマニホールドと、該マニホールドと連通しつつ前記ダイの先端縁において開口を有するスロットとを有し、
前記マニホールドの前記幅方向に視た断面の形状及び大きさは、前記幅方向にわたって同じであり、
前記スロットの開口は、前記被塗工物の幅方向に沿って延在しており、
前記開口における前記塗工液が前記スロットから吐出される領域の前記幅方向の端または中央が原点とされ、該原点から前記開口に沿い且つ前記塗工液が送られる端部に向かう方向にx軸、前記原点から前記x軸と垂直な方向にy軸とされるとき、
前記マニホールドの前記スロット側の端縁が、下記数式(1)で表される二次曲線が描く形状に形成されており、
前記流入口から前記マニホールドに流入した前記塗工液が、x軸方向における前記端縁の複数の流出位置から前記スロットに流出し、前記スロット内を前記y軸と平行に通過して前記開口の複数の吐出位置から吐出される各仮想経路を辿ると仮定され、且つ、前記原点からm番目(mは0以上の整数)の前記仮想経路において、前記原点から前記吐出位置までの距離がxm[m]、前記流入口から前記開口までの前記塗工液の全圧力損失がΔPm[Pa]、前記流出位置と前記吐出位置との距離がLm[m]と表されるとき、
前記ΔPmと前記Lmとの関係が下記数式(2)、(3)で表され、
前記数式(2)、(3)を満たしつつ前記各仮想経路での各ΔPmが前記各仮想経路間で互いに同じ値になるように各Lmが算出され、算出された各Lmと該各Lmに対応する前記xmとの関係がプロットされたグラフの二次近似曲線として、前記二次曲線が決定されるように構成された、塗工装置。
Q1:マニホールドに流入する塗工液の流量[m3/s]
Q2:スロット以外にマニホールドから流出される塗工液の流量[m3/s]
S :スロットから吐出される塗工液の流束(S=(Q1−Q2)/W)[m2/s]
h :スロット高さ[m]
R :マニホールドの半径[m]
nc:マニホールド内の塗工液の第1の粘度パラメータ[−]
ηc:マニホールド内の塗工液の第2の粘度パラメータ[−]
ns:スロット内の塗工液の第1の粘度パラメータ[−]
ηs:スロット内の塗工液の第2の粘度パラメータ[−] A coating apparatus having a die for coating a coating liquid on a relatively moving workpiece,
The die has an inlet through which the coating liquid is introduced, and a manifold that sends the coating liquid introduced from the inlet to at least one end in the width direction of the workpiece; and the manifold A slot having an opening at the tip edge of the die while communicating with the die,
The shape and size of the cross section viewed in the width direction of the manifold are the same over the width direction,
The opening of the slot extends along the width direction of the workpiece,
The end in the width direction or the center of the region where the coating liquid is discharged from the slot in the opening is the origin, and the direction from the origin to the end along which the coating liquid is fed is x. When the axis is the y axis in the direction perpendicular to the x axis from the origin,
The edge on the slot side of the manifold is formed in a shape drawn by a quadratic curve represented by the following mathematical formula (1),
The coating liquid flowing into the manifold from the inflow port flows out from the plurality of outflow positions of the edge in the x-axis direction to the slot, passes through the slot in parallel with the y-axis, and passes through the opening. It is assumed that each virtual path discharged from a plurality of discharge positions is traced, and in the m-th virtual path from the origin (m is an integer of 0 or more), the distance from the origin to the discharge position is x m [M], when the total pressure loss of the coating liquid from the inlet to the opening is expressed as ΔP m [Pa], and the distance between the outflow position and the discharge position is expressed as L m [m],
The relationship between ΔP m and L m is expressed by the following mathematical formulas (2) and (3),
Each L m is calculated so that each ΔP m in each of the virtual paths has the same value between the virtual paths while satisfying the equations (2) and (3), and the calculated L m and the as a secondary approximate curve of a graph the relationship between the x m corresponding to each L m is plotted, the quadratic curve is configured to be determined, the coating apparatus.
Q 1 : Flow rate of the coating liquid flowing into the manifold [m 3 / s]
Q 2 : Flow rate [m 3 / s] of the coating liquid flowing out of the manifold other than the slot
S: flux of coating liquid discharged from the slot (S = (Q 1 -Q 2 ) / W) [m 2 / s]
h: Slot height [m]
R: Radius of manifold [m]
n c : first viscosity parameter [−] of the coating liquid in the manifold
η c : second viscosity parameter [−] of the coating liquid in the manifold
n s : the first viscosity parameter [−] of the coating liquid in the slot
η s : second viscosity parameter [−] of the coating liquid in the slot
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