JP7302240B2 - coating head - Google Patents
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Description
本発明は、フィルム、紙、ガラス基板、および金属箔等の被塗工部材に塗工液を塗工するための塗工ヘッドに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a coating head for applying a coating liquid to a member to be coated such as film, paper, glass substrate, and metal foil.
フィルムやガラス基板といった被塗工部材に塗工液を塗工するための塗工ヘッドとして、スリットダイが知られている。近年、スリットダイは多くの分野への適用が進み、多様な塗工液の塗工に用いられるようになってきている。 A slit die is known as a coating head for applying a coating liquid to a member to be coated such as a film or a glass substrate. In recent years, slit dies have been applied to many fields and have come to be used for coating various coating liquids.
スリットダイは、2つのリップ部材を対向させて設置する構成であり、そのリップ部材間には、供給された塗工液を長手方向に拡幅するためのマニホールド、塗工液を吐出するための長手方向に延在する吐出口、およびマニホールドと吐出口を連通するスリットが形成されている。このスリットダイの吐出口を被塗工部材に近接させて相対移動させるとともに、塗工液を吐出することで被塗工部材表面に均一な塗膜を形成することができる。 A slit die has a configuration in which two lip members are placed facing each other, and between the lip members are a manifold for expanding the width of the supplied coating liquid in the longitudinal direction, and a longitudinal lip for discharging the coating liquid. A discharge port extending in a direction and a slit communicating between the manifold and the discharge port are formed. A uniform coating film can be formed on the surface of the member to be coated by moving the ejection port of the slit die close to the member to be coated and moving the coating liquid relative to the member to be coated.
スリットダイの塗工精度は、送液される塗工液の送液精度やスリットダイ自体の加工精度によって決まるため、作業者の熟練度に左右されず安定した塗工品位を実現できる。 Since the coating accuracy of the slit die is determined by the feeding accuracy of the coating liquid fed and the processing accuracy of the slit die itself, stable coating quality can be achieved regardless of the skill level of the operator.
しかし、塗工液の組成によってはガラスやセラミック粒子などに代表される高硬度の粒子やフィラーが含有しているために、一般的なスリットダイの材料として適用されているステンレス鋼では、経時的に摩耗してしまって塗工品位が悪くなるという問題がある。そのため、長期に渡っての安定生産を実現するためには、いかに納入時の高精度な加工状態を維持していくかが極めて重要となっている。 However, depending on the composition of the coating fluid, it may contain hard particles such as glass or ceramic particles, as well as fillers. There is a problem that the coating quality deteriorates due to excessive wear. Therefore, in order to achieve stable production over the long term, it is extremely important to maintain the high-precision machining conditions at the time of delivery.
この摩耗問題に対して、スリットダイの材質に超硬合金やセラミック等の高硬度の材質を適用することが容易に想像できるが、高硬度材料は非常に高価であるために、スリットダイの製作コストが大幅に増大してしまい現実的ではない。そこで特許文献1には、リップ部材の吐出口側だけに、超硬合金からなる先端部材を組み込んで、耐摩耗性を向上させる方法が開示されている。
To solve this wear problem, it can be easily imagined to apply high-hardness materials such as cemented carbide and ceramics to the material of the slit die. It is not realistic because the cost increases significantly. Therefore,
しかしながら、特許文献1に開示の方法では、スリットダイの先端部材の硬度が高くなって、吐出口と吐出口近傍のスリット部分は耐摩耗性が向上するものの、マニホールドとマニホールド近傍のスリット部分は摩耗が進行してしまう。すなわち、吐出口近傍のスリットとマニホールド近傍のスリットには、摩耗進行の速度差が生じ、スリット途中に存在する異種材料間の継ぎ目部には必然的に段差が生まれる。このような段差部は塗工液の滞留箇所になるため、塗工液の劣化が促進される。そして、その劣化した塗工液が流出することで外観不良を引き起こして、生産収率を大幅に低下させる重大なトラブルとなる。
However, in the method disclosed in
さらに特許文献1に開示の方法では、例えば低粘度の塗工液を扱う場合、表面張力によって塗工液が異種材料間の継ぎ目部分に浸み込んでしまうため、塗工の途中で劣化した塗工液が少量ずつ流出して外観不良を発生させてしまうトラブルも発生する恐れがある。
Furthermore, in the method disclosed in
そこで本発明は、耐摩耗性を向上させることができ、塗工液の劣化による塗工外観不良を発生させずに安定的な塗工ができる塗工ヘッドを提供する。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides a coating head capable of improving abrasion resistance and performing stable coating without causing poor coating appearance due to deterioration of the coating liquid.
上記課題を解決する本発明の塗工ヘッドは、2つのリップ部材が互いに直接又は他の部材を介して組み付けられた塗工ヘッドであって、
上記2つのリップ部材の間に、塗工液を上記塗工ヘッドの長手方向に拡幅するためのマニホールド、塗工液を塗工ヘッドから吐出するための塗工ヘッドの長手方向に延在する吐出口、およびマニホールドと吐出口とを連通するスリット、を有し、
上記2つのリップ部材のそれぞれには、流路形成部材が、互いに対向するように、着脱可能に取り付けられ、
上記2つのリップ部材の少なくとも一方のリップ部材に取り付けられた上記流路形成部材に、もう一方のリップ部材に取り付けられた前記流路形成部材とともに、上記マニホールドを構成する凹みが形成されており、
上記2つの流路形成部材の間には、上記マニホールドの部分から上記塗工ヘッドの外部に至る間隙があいており、この間隙が上記スリットおよび上記吐出口を構成している。
A coating head of the present invention for solving the above problems is a coating head in which two lip members are assembled directly or via another member,
Between the two lip members, a manifold for expanding the width of the coating liquid in the longitudinal direction of the coating head, and a discharger extending in the longitudinal direction of the coating head for discharging the coating liquid from the coating head. having an outlet and a slit communicating between the manifold and the outlet;
A channel forming member is detachably attached to each of the two lip members so as to face each other,
The passage forming member attached to at least one of the two lip members is formed with a recess forming the manifold together with the passage forming member attached to the other lip member,
A gap extending from the manifold portion to the outside of the coating head is provided between the two flow path forming members, and this gap constitutes the slit and the ejection port.
本発明の塗工ヘッドは、上記リップ部材とリップ部材に取り付けられた上記流路形成部材との間に、リップ部材に対する流路形成部材の取り付け位置を調整するための寸法調整部材を有していてもよい。 The coating head of the present invention has, between the lip member and the flow path forming member attached to the lip member, a dimension adjusting member for adjusting the mounting position of the flow path forming member with respect to the lip member. may
本発明の塗工ヘッドを使用すれば、摩耗に起因する塗工外観不良を発生させることなく、塗工液が通過する部位の硬度を上げて摩耗性を向上させることができて、長期的に安定した塗工が可能となる。 By using the coating head of the present invention, it is possible to increase the hardness of the part through which the coating liquid passes and improve the abrasion resistance without causing poor coating appearance due to wear, and it is possible to improve wear resistance in the long term. Stable coating becomes possible.
以下、図面を参照して、本発明に係る塗工ヘッドの実施形態について説明する。ただし、本発明は図面に示された形態に限定されるものではない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, with reference to drawings, embodiment of the coating head which concerns on this invention is described. However, the present invention is not limited to the forms shown in the drawings.
図1、2を参照する。図1は、本発明の塗工ヘッド100の概略構成を示す断面図である。図2は、本発明の塗工ヘッド100のリップ部材1、2を離間させた状態の概略斜視図である。
Please refer to FIGS. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a
図1に示すように、本発明の塗工ヘッド100は、リップ部材1、2が互いに対向して構成されている。リップ部材1にはリップ部材2に対向する面に流路形成部材3が、リップ部材2にはリップ部材1に対向する面に流路形成部材4が、それぞれ着脱できるように取り付けられており、流路形成部材3、4も互いに対向している。リップ部材1、2は、断面と直交する方向、すなわち図2に示すY軸方向に長く延びた形状である。流路形成部材3、4も、それぞれが取り付けられているリップ部材1、2とY軸方向に同じ長さを持つ形状である。
As shown in FIG. 1, a
流路形成部材3、4にはそれぞれ、図2に示すように、互いに対向する面にY軸方向に延在する凹み5a、凹み5b(図示せず)が形成されている。リップ部材1に取り付けられた流路形成部材3の凹み5aが形成されている面と、リップ部材2に取り付けられた流路形成部材4の凹み5b(図示せず)が形成されている面とが向かい合った状態で、リップ部材1とリップ部材2とを組み合わせることで、図1に示すようにY軸方向に延在するマニホールド5が構成される。
As shown in FIG. 2, the flow
図1に示すように、リップ部材1とリップ部材2とが組み合った状態で、流路形成部材3と流路形成部材4との間の、マニホールド5から塗工ヘッド100の外部に至るまでの部分(マニホールド5からZ軸下方向の部分)には間隙があいている。この間隙がスリット6を、間隙の出口部分が吐出口7を構成している。
As shown in FIG. 1, in a state where the
マニホールド5は、図1に示されるような略円形だけに限定されるものではない。流路形成部材3あるいは流路形成部材4のいずれか一方だけに凹み5a(5b)を形成し、他方には凹み5b(5a)を形成せずに略平面のままとして、略半円形のマニホールド5を構成してもよい。また図2に示すようなY軸方向に同じ断面形状をしたストレート型でもよいし、Y軸両方向の端部に向けて断面積が縮小している形状をしたコートハンガー型であってもよい。さらには、マニホールド5は2つ以上あってもよい。
Manifold 5 is not limited to being substantially circular as shown in FIG.
スリット6は、X軸方向に狭い隙間量tを有している。隙間量tは、塗工液10の液物性に対応して設計される寸法であり、塗工液10が均一に吐出できる寸法になっている。塗工液10が1~10000mPa・s程度までの粘度領域であれば、一般に隙間量tは50μm~500μmの範囲が好適に用いられる。
The
塗工を行う際は、塗工ヘッド100に供給された塗工液10が、マニホールド5でY軸両方向に拡幅されて、スリット6を通過して、吐出口7からZ軸下方向に吐出される。被塗工部材(図示せず)は、塗工ヘッド100に対して数ミクロン~数百ミクロンに近接した状態を保持してX軸方向に相対移動しており、塗工ヘッド100から吐出された塗工液10が被塗工部材上に塗工される。
When performing coating, the
リップ部材1、2の材質は、比較的安価で耐薬品性に優れたステンレス鋼が好適に用いられる。耐摩耗性を向上させるために、炭化タングステンやDLCに代表される硬質相を形成するための表面処理が施してあってもよい。
As the material for the
流路形成部材3、4の材質はステンレス鋼を用いてもよいが、高硬度の粒子やフィラーを含有する塗工液を扱う場合には好ましくない。なぜなら、流路形成部材3、4は、マニホールド5、スリット6および吐出口7を構成するため、塗工液との接触頻度が高く、ステンレス鋼では摩耗が進行してしまうためである。
Although stainless steel may be used as the material for the flow
そこで、流路形成部材3、4の材質は硬質な材料を用いるのが好ましい。硬質な材料であればどのようなものでもよいが、好ましくは、ビッカース硬さ800Hv以上、より好ましくは1200Hv以上の高硬度の硬質材料がよい。これら硬質材料を用いることで、塗工液に含有される高硬度の粒子やフィラーによる摩耗を低減することができる。あるいは、硬質材料でなくても、炭化タングステンやDLCに代表される硬質相を形成するための表面処理が施してあってもよい。
Therefore, it is preferable to use a hard material for the flow
図3を参照する。図3は、図1のA-A断面矢視図で、塗工ヘッド内部の正面図を示している。 Please refer to FIG. FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1, showing a front view of the inside of the coating head.
リップ部材1には、リップ部材2と密接する非接液面1bがある。リップ部材1に取り付けられている流路形成部材3には、流路形成部材4に密接する非接液面3bと、流路形成部材4とともにスリット6を構成する接液面3aがある。接液面3aと非接液面3bとの間には段差があり、リップ部材1とリップ部材2とが組み合わされて、流路形成部材3と流路形成部材4とが対向することで、X軸方向に隙間量tを持つスリット6が構成される。
The
リップ部材1および流路形成部材3は、非接液面3bと非接液面1bとが略同一面となるように製作される。また図示しないが、リップ部材2および流路形成部材4も、それぞれの非接液面が略同一面となるように製作される。そのため、対向するリップ部材1、2をボルト締結で組み合わせることで、略同一面同士が接触してシールされるため、吐出口7以外からの塗工液10の漏出を防止できる。
The
このように、塗工液10は接液面3aが構成するスリット6のみを流れるので、流路形成部材3が塗工液10との接触で摩耗したとしても、接液面3aだけが摩耗して非接液面3bは摩耗しないため、非接液面3bと非接液面1bとの間には段差は発生せず、塗工ヘッド100のシール性が維持できる。
In this way, the
一方、接液面3aは塗工液10との接触により摩耗するので、接液面3aと非接液面3bとの間の段差は大きくなるが、塗工ヘッド100のシール性には影響しない。接触面3aの摩耗により、スリット6のX軸方向の隙間量tは広がることになるが、流路形成部材3を高硬度の材質で製作していれば、摩耗による隙間の変化量△tは初期の隙間量tに対して小さくて済む。摩耗の進行により、隙間の変化量△tの増大が極度に進むと、塗工ヘッド100の吐出均一性が失われてしまうため、隙間の変化量△tは初期の隙間量tに対して、△t≦0.2tに管理されることが好ましい。さらに好ましくは、摩耗の進行に合わせてリップ部材1から流路形成部材3を取り外して、新しい流路形成部材3’を取り付けることで、隙間変化量△tを△t≦0.1tに維持するのがよい。
On the other hand, since the
図4、5を参照する。図4は、本発明の別の実施形態である塗工ヘッド200の概略構成を示す断面図である。図5は、図4のB-B断面矢視線で、塗工ヘッド内部の正面図を示している。
Please refer to FIGS. FIG. 4 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a
塗工ヘッド200では、リップ部材201と流路形成部材203との間、リップ部材202と流路形成部材204との間に、X軸方向とZ軸方向における寸法精度をミクロンオーダーで調整できるようにするための寸法調整部材が組み込まれている。X軸方向には厚み調整部材208、209が、Z軸方向には高さ調整部材210、211がそれぞれ組み込まれている。
In the
流路形成部材203を取り外して、新しい流路形成部材203’に置き換えた場合、リップ部材201の非接液面201bと流路形成部材203’の非接液面203’bとが略同一面でないと、塗工ヘッド200のシール性が悪化して吐出口207以外から塗工液10が漏出する恐れがある。そのため、流路形成部材203’は置き換え前の流路形成部材203と略同一となるように高精度に製作することが好ましいが、略同一に加工するためにはミクロンオーダーの高精度な加工が必要となり、製作コストが高くなってしまう。
When the flow
あるいはミクロンオーダーの高精度な加工を施した場合でも、流路形成部材203’は剛性が低く加工歪みが生じやすいので、塗工ヘッド200のシール性が悪化する恐れがある。
Alternatively, even if high-precision machining on the order of microns is performed, since the flow path forming member 203' has low rigidity and is likely to be distorted during machining, the sealing performance of the
そこで流路形成部材203’を高精度に加工せずとも、非接液面201bと203’bとを略同一面とするには、厚み調整部材208を取り外して、新しい厚み調整部材208’に置き換えることが好ましい。新しい調整部材208’のX軸方向の寸法は流路形成部材203と203’とのX軸方向の厚み差分だけ、厚み調整部材208に対して調整した寸法で、高精度に製作されていることが好ましい。厚み調整部材208(’)は、流路形成部材203(’)と比較して形状が単純であるため、ミクロンオーダーでX軸方向の寸法を管理することが比較的容易となり、製作コストを抑えて非接液面201bと203’bとを略同一面にすることができる。
Therefore, in order to make the
厚み調整部材208’は、非接液面201bと203’bとを略同一面とできれば、どのような形状でも構わない。例えば、Y軸方向に延在する1枚のプレートでもよいし、Y軸方向に点在する複数個のブロックであってもよい。
The thickness adjusting member 208' may have any shape as long as the
厚み調整部材209(’)もリップ部材202において、厚み調整部材208(’)と同様の効果を発現できれば、どのような形状でも構わない。
The thickness adjusting member 209(') may have any shape in the
厚み調整部材208(’)、209(’)の材質は、ミクロンオーダーの加工が可能であればどのような材料を用いても構わないが、より好ましくは加工性と耐薬品性に優れたステンレス鋼である。 Any material can be used for the thickness adjusting members 208(′) and 209(′) as long as it can be processed on the micron order, but stainless steel, which is excellent in workability and chemical resistance, is more preferable. Steel.
また、流路形成部材203を流路形成部材203’に、流路形成部材204を流路形成部材204’に入れ替えても、Z軸方向における吐出口207の位置を略同一にするには、高さ調整部材210を新しい高さ調整部材210’に、高さ調整部材211を新しい高さ調整部材211’に置き換えることが好ましい。新しい高さ調整部材210’は、流路形成部材203と流路形成部材203’とのZ軸方向の高さ差分だけ、高さ調整部材210に対して調整した寸法で、新しい高さ調整部材211’は、流路形成部材204と流路形成部材204’とのZ軸方向の高さ差分だけ、高さ調整部材211に対して調整した寸法で、それぞれ高精度に製作されていることが好ましい。高さ調整部材210(’)、211(’)は、流路形成部材203(’)、204(’)と比較して形状が単純であるため、ミクロンオーダーでZ軸方向の寸法を管理することが比較的容易となり、製作コストを抑えて、Z軸方向における吐出口207の位置を略同一にすることができる。吐出口207の位置が略同一となることで、吐出口207と被塗工部材(図示しない)との間の近接した距離が略一定に保たれるため、塗工設備の再調整が最小限にできるので、好ましい。
In addition, even if the flow
高さ調整部材210(’)、211(’)は、Z軸方向の寸法を高精度に管理できればどのような形状でもよく、例えばY軸方向に延在する1枚のプレートでもよいし、Y軸方向に点在する複数個のブロックであってもよい。 The height adjustment members 210(′) and 211(′) may have any shape as long as the dimension in the Z-axis direction can be controlled with high precision. It may be a plurality of blocks scattered in the axial direction.
高さ調整部材210(’)、211(’)の材質は、ミクロンオーダーの加工が可能であればどのような材料を用いても構わないが、より好ましくは加工性と耐薬品性に優れたステンレス鋼である。 The height adjustment members 210(') and 211(') may be made of any material as long as it can be processed on the order of microns, but preferably has excellent workability and chemical resistance. Stainless steel.
図6を参照する。本発明の塗工ヘッドは、上記の実施形態に限定されるものではなく、図6に示すように、リップ部材301とリップ部材302との間にスリット形成用のシム320を挟み込むことで、隙間量tのスリットが形成される構成でもよい。 Please refer to FIG. The coating head of the present invention is not limited to the above embodiment, and as shown in FIG. A configuration in which a slit of the amount t is formed may be used.
シム320の厚みや形状を変更することで、スリットの隙間量tを変更したり、吐出口307(図示しない)のY軸方向に開口する長さを変更したりすることができるので、様々な塗工液や製品幅に対応する塗工ヘッドには、より好適に用いられる。
By changing the thickness and shape of the
以上より、本発明の塗工ヘッドを使用すれば、摩耗に起因する塗工外観不良を発生させることなく、塗工液が通過する部位の硬度を上げて摩耗性を向上させることができ、長期的に安定した塗工が可能となる。 As described above, if the coating head of the present invention is used, it is possible to increase the hardness of the part through which the coating liquid passes and improve the abrasion resistance without causing poor coating appearance due to wear. stable coating becomes possible.
1、2 リップ部材
3(’)、4 流路形成部材
5 マニホールド
5a、5b 凹み
6 スリット
7 吐出口
10 塗工液
100 塗工ヘッド
200 塗工ヘッド
201、202 リップ部材
203(’)、204(’) 流路形成部材
205 マニホールド
205a、205b 凹み
206 スリット
207 吐出口
208(’)、209(’) 厚み調整部材
210(’)、211(’) 高さ調整部材
300 塗工ヘッド
301、302 リップ部材
303、304 流路形成部材
305 マニホールド
305a、305b 凹み
320 シム
3a、203(’)a 接液面
1b、3b、201b、203b 非接液面
t 隙間量
△t 隙間の変化量
1, 2 Lip members 3('), 4 Flow
Claims (3)
前記2つのリップ部材の間に、塗工液を前記塗工ヘッドの長手方向に拡幅するためのマニホールド、塗工液を塗工ヘッドから吐出するための塗工ヘッドの長手方向に延在する吐出口、およびマニホールドと吐出口とを連通するスリット、を有し、
前記2つのリップ部材のそれぞれには、ビッカース硬さ800Hv以上の材料で形成された流路形成部材が、互いに対向するように、着脱可能に取り付けられており、
前記2つのリップ部材の少なくとも一方のリップ部材に取り付けられた前記流路形成部材には、もう一方のリップ部材に取り付けられた前記流路形成部材とともに、前記マニホールドを構成する凹みが形成されており、
前記2つの流路形成部材の間には、前記マニホールドの部分から前記塗工ヘッドの外部に至る間隙があいており、この間隙が前記スリットおよび前記吐出口を構成している、
塗工ヘッド。 A coating head in which two lip members are assembled directly or via another member,
Between the two lip members, a manifold for expanding the width of the coating liquid in the longitudinal direction of the coating head, and a discharger extending in the longitudinal direction of the coating head for discharging the coating liquid from the coating head. having an outlet and a slit communicating between the manifold and the outlet;
Flow path forming members made of a material having a Vickers hardness of 800 Hv or more are detachably attached to each of the two lip members so as to face each other,
The flow path forming member attached to at least one of the two lip members is formed with a recess forming the manifold together with the flow path forming member attached to the other lip member. ,
Between the two flow path forming members, there is a gap extending from the manifold portion to the outside of the coating head, and this gap constitutes the slit and the ejection port.
coating head.
前記2つのリップ部材の間に、塗工液を前記塗工ヘッドの長手方向に拡幅するためのマニホールド、塗工液を塗工ヘッドから吐出するための塗工ヘッドの長手方向に延在する吐出口、およびマニホールドと吐出口とを連通するスリット、を有し、Between the two lip members, a manifold for expanding the width of the coating liquid in the longitudinal direction of the coating head, and a discharger extending in the longitudinal direction of the coating head for discharging the coating liquid from the coating head. having an outlet and a slit communicating between the manifold and the outlet;
前記2つのリップ部材のそれぞれには、炭化タングステンまたはDLCで表面処理された流路形成部材が、互いに対向するように、着脱可能に取り付けられており、Flow path forming members surface-treated with tungsten carbide or DLC are detachably attached to each of the two lip members so as to face each other,
前記2つのリップ部材の少なくとも一方のリップ部材に取り付けられた前記流路形成部材には、もう一方のリップ部材に取り付けられた前記流路形成部材とともに、前記マニホールドを構成する凹みが形成されており、The flow path forming member attached to at least one of the two lip members is formed with a recess forming the manifold together with the flow path forming member attached to the other lip member. ,
前記2つの流路形成部材の間には、前記マニホールドの部分から前記塗工ヘッドの外部に至る間隙があいており、この間隙が前記スリットおよび前記吐出口を構成している、 Between the two flow path forming members, there is a gap extending from the manifold portion to the outside of the coating head, and this gap constitutes the slit and the ejection port.
塗工ヘッド。coating head.
With the opposing direction of the flow path forming members as the thickness direction, the mounting position of the flow path forming member with respect to the lip member in the thickness direction is between the lip member and the flow path forming member attached to the lip member. 3. A coating head according to claim 1 or 2 , having a sizing member made of stainless steel for adjustment.
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