JPH01180266A - 塗布ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、フィルム、紙などに代表される薄膜状ウェブ
に塗布液を一定量均一に塗布する塗布装置の塗布ノズル
に関するものである。

従来の技術 各種の写真用フィルム、磁気テープ、印画紙などに代表
される薄膜状ウェブへの塗布液塗布には。

従来からグラビア塗工方式、キス塗工方式、ダイ塗工方
式など数々の塗工方式が用いられ、各々の使用目的に応
じて使い分けがなされてきた。たとえば磁気テープの塗
工に有効とされるダイ塗工方式の塗布ノズルは、第５図
のように構成されている。すなわち、塗布ノズル１１は
、幅方向に亘って形成された貫通穴１２およびこの貫通
穴１２から先端外面に亘って形成されたスロット１４と
を有するノズル本体１４と１貫通穴１２の開口端を塞ぐ
ようにノズル本体１４の両側端面にそれぞれ貼付けられ
た側板１５Ａ、１５Ｂと、この一方の側板１５Ａに接続
されて塗布液を矢印Ａで示すように貫通穴１２の一端側
　　　′に供給する塗布液供給管１６と、他方の側板１
５Ｂに接続されて貫通穴１２の塗布液を矢印Ｂで示すよ
うに他端側から排出する塗布液排出管１７とから構成さ
れていた。この構成において、塗布液供給管１６より貫
通穴１２の内部に矢印Ａで示すように塗布液が供給され
ると、その一部は貫通穴１２の内部を流れて矢印Ｂで示
すように塗布液排出管１７から排出され、また残りの塗
布液は、矢印Ｃで示すようにスロット１３を通してノズ
ル本体１４の先端部から吐出される。

発明が解決しようとする問題点 ところで、上述した従来の塗布ノズルによると。

貫通穴１２の内径りが小さすぎたり、ノズル本体１４の
幅すなわちスロット１３の幅りが広すぎたりすると、貫
通穴１２の内部での一方の側板１５Ａから他方の側板１
５Ｂへ向けての、塗布液の圧力降下が大きくなる。塗布
ノズル先端部から矢印Ｃで示されるように吐出される塗
布液の量は、貫通穴１２の内部における塗布液の圧力と
大気圧との差圧に依存して変化する。すなわち１貫通穴
１２の内径りが小さすぎたり、スロット１３の幅りが広
すぎたりすると、一方の側板１５Ａから他方の側板１５
Ｂへ向けて塗布液の圧力が大きく降下することとなって
、塗布ノズル先端部から吐出される塗布液の量が塗布ノ
ズル幅方向に大きく変化する。したがって、ウェブに直
接塗布液を転移させるダイ塗工方式の塗布装置にこの塗
布ノズルを使用する場合、貫通穴１２の内径りが小さす
ぎたり、スロット１３の幅りが広すぎたりすると、転移
させた時点で、幅方向に膜厚むらが生じるという問題を
有していた。

また、第５図に示した塗布ノズルにおいては、スロット
１３のすきま量ｔが大きすぎると、スロット１３での流
路抵抗が低下するため、塗布液供給管１６を通して貫通
穴１２の内部に供給された塗布液が、塗布液排出管１７
に至るまでに大量に塗布ノズル先端部から吐出されてし
まい、この場合も塗布ノズル幅方向に吐出むらが生じ、
ウェブに転移させたとき、結局幅方向に膜厚むらを引き
起こすという問題を有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、塗布ノズルの構成を変える
ことなく、塗布ノズルの各部の寸法および供給排出する
塗料の流量比を限定することのみによって１幅方向の吐
出むらを±０．５％以下におさえることのできる塗布ノ
ズルを提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の塗布ノズルは、ノ
ズル本体の内部に形成された貫通穴に、その一端側から
塗布液を供給してその一部を他端側から排出し、残りの
塗布液を、ノズル本体内でかつ貫通穴とノズル本体外面
とに亘って形成されたスロットから吐出する塗布ノズル
であって、前記貫通穴の内径Ｄ、前記スロットのすきま
量ｔ。

前記貫通穴から前記ノズル本体の先端外面までの前記ス
ロットの長さＳ、前記スロットの吐出幅し、および前記
貫通穴の一端から供給される塗布液供給量Ｑｉ、前記貫
通穴の他端がら排出される塗布液排出量Ｑ２を、 上式を満足するように選定したものである。

作用 上式を満足するように、ノズル本体の各部の寸法を選定
したので、塗布ノズルの構成を変更することなく、塗布
ノズル幅方向における塗布液の吐出むらを±０．５％以
下に抑えることができる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図に基づき説明する。

第１図において、１は塗布ノズルで、幅方向に亘って形
成された貫通穴２およびこの貫通穴２から先端外面に亘
って形成されたスロット３とを有するノズル本体４と、
貫通穴２の開口端を塞ぐようにノズル本体４の両側端面
にそれぞれ貼付けられた側板５Ａ、５Ｂと、この一方の
側板５Ａに接続されて塗布液を矢印Ａで示すように貫通
穴２の一端側に供給する塗布液供給管６と、他方の側板
５Ｂに接続されて貫通穴２の塗布液を矢印Ｂで示すよう
に他端側から排出する塗布液排出管７とがら構晟されて
いる。そして、さらに貫通穴２の内径Ｄ、スロット３の
すきま量ｔ１貫通穴２がらノズル本体４の先端外面まで
の距離すなわちスロット３の長さＳ、ノズル本体４の幅
すなわちスロット３の吐出幅Ｌ、および貫通穴２の一端
側から供給される塗布液供給量Ｑい貫通穴２の他端側か
ら排出される塗布液排出量Ｑ２が、 （１）式を満足するように選定されている。

上記（１）式を満足させるようにノズル本体４の各部の
寸法を選定すると、塗布ノズルの幅方向における塗布液
（矢印Ｃで示す）の吐出むらが±０．５％以下に抑えら
れ、ウェブに形成される膜厚むらの発生が防止される。

ここで、上記のような関係に選定した理由について説明
する。

第１図の側板５Ａから側板５Ｂに至る方向に座標軸Ｘを
とる。座標軸Ｘの原点は、側板５Ａとノズル本体４の接
する所にとる。ノズル本体４の内部を流れる塗布液の圧
力をＰ（位置Ｘの関数）とし、貫通穴２の内部での塗布
液の流れが円管内のハーゲンポアズイユ流れにしたがう
とし、またスロット３の内部での貫通穴２からノズル本
体４の先端部へ向かう塗布液の流れが平行平板内のハー
ゲンボアズイユ流れにしたがうとする。また、スロット
３を通してノズル本体４の先端部から単位幅当り吐出さ
れる塗布液の流量が、貫通穴２の内部を通して流れる塗
布液の流動に影響を及ぼさない程度に小さいとする。こ
のとき、貫通穴２の位［Ｘにおける断面を通過する塗布
液の量と１位置Ｘ十ΔＸのにおける断面を通過する塗布
液の量との差が、位置ＸからＸ＋ΔＸの範囲でノズル本
体４の先端部から吐出される塗布液の量と等しく、かつ
スロット３の内部では貫通穴２の主軸と平行な方向の塗
布液流れが無視できるとすることから。

次の微分方程式を得ることができる。

ここに、μ：塗布液粘度、Ｄ：貫通穴２の内径。

ｔニスロット３のすきま量、Ｓニスロット３の長さ、モ
してｎ：円周率である。微分方程式（２）は解析的に一
般解を求めることができ、Ｃ，、Ｃ，をここで、スロッ
ト３の吐出幅をＬとし。

とおくと、式（３）は次のように簡略化される。

一方、式（５）中の定数Ｃ１，Ｃ，は、Ｘ＝Ｏ（７）面
を通してＪ塗布液供給管６により供給される塗布液の量
Ｑ１と、Ｘ＝Ｌの面を通して、塗布液排出管７により排
出される塗布液の量Ｑ２により定まる。

ところで、ノズル本体４の先端部から吐出される単位幅
当りの塗布液の量をＱとすると、Ｑは貫通穴２の内部の
圧力Ｐにより、 ｔ３　ｐ−・・・・・（６） Ｑ＝１２．８ と表わされる。したがって、吐出量Ｑの分布は。

式（６）に式（５）を代入し、定数Ｃ１，Ｃ，を供給量
Ｑ１、排出量Ｑ２によって定めることにより、次の式で
表わされる。

ＲＸ Ｑ＝Ｌｓｉ、ｈ（Ｒ）　［Ｑｌｃｏｓｈ（Ｒ（１−Ｌ　
））−Ｑ、ｃｏｓｈ（Ｒ）］　　　　”・（７）式（７
）の両辺を、次式で定義されるノズル本体４の先端部か
らの平均吐出量−６−で無次元化する。

その結果、次式で表わされるノズル本体４の先端部から
の無次元化された吐出量分布が求まる。

Ｑ／ζ−”　　、　　　［ｃｏｓｈ（Ｒ（１−盈））（
１−Ｑｚ／　Ｑｘ）ｓｘｎｈ（Ｒ）　　　　　　　Ｌ−
”ｃａｓｈ（ＲＸ）］　　”・（９）Ｑｔ　　　　Ｌ したがって、平均吐出量Ｑに対する吐出量Ｑの幅方向の
ばらつきを±ε［％］とすると、式（９）より、 ２ｇ＝［（Ｑ／Ｑ）ｘ−ｏ　　（Ｑ／Ｑ）ｘ−ｔｌＸ１
００同値）として、パラメータである種々のＱ２／Ｑ。

に対してグラフにしたものが第２図である。第２と、幅
方向の吐出ばらつきが小さいことがわかる。

さて第２図より、吐出ばらつきεを十分小さくｔ　３　
ｔ、　２ するためには、Ｄ４ｓ（１，０が必要である。このとき
、式（４）より、Ｒの値自体も十分小さくなり、ｔａｎ
ｈ（’虜’　　　　　　　　・・・・・（１１）が成立
する。したがって、幅方向の吐出ばらつき表は、その値
が十分小さいとき１式（ｌｏ）　、　（１１）および式
（４）より。

＝−玉シ”−Ｘ１００ ’　１−Ｑ、／Ｑ。

よび供給排出する塗布液流量と１幅方向の吐出ばらつき
の関係を与える式である。したがって、１６ｔ”Ｌ”ゝ
−−≦０．００５ ３ＨＤ’５（Ｑｌ　Ｑ＊） を満足するよう、塗布ノズル１の各部の寸法および供給
排出する塗布液流量を定めるとき、塗布ノズル１の先端
部から吐出される塗布液の幅方向の吐出ばらつきを、±
０．５％以下に抑えることが可能となる。

なお、ビデオテープ用磁気テープ塗工後の幅方向塗膜厚
さのばらつきの基準値は、通常±５％以下が使用されて
いる。そのため、塗布ノズル１の先端部から吐出される
塗布液の幅方向のばらつきを、±０．５％以下に抑える
ようにすれば十分である６式（１）の右辺をｏ、ｏｏｓ
と設定したのは、この理由による。

次に、上記の（１）式を満足するように製作した３個の
塗布ノズルについて、塗布液を吐出させた結果について
説明する。

具体例１ 第１図に示された塗布ノズル１の各部の寸法および塗布
液の供給量、排出量を第１表に示す値にそれぞれ設定し
、塗布ノズル１の先端部かもビデオテープ用レギュラー
塗料を吐出させ１幅方向の塗布液吐出量分布を測定した
。第１表に示す各部の寸法および供給・排出量を用いて
、式（１）の左辺を計算すると、９．７　Ｘ　１０″″
′となり１式（１）の不等式を゛十分満足する。そして
、塗布ノズル１の先端部から吐出される一塗布液量Ｑの
平均吐出量すに対する幅方向のばらつきΔＱは、ノズル
本体４の両端から３騰園の範囲を除いて、±０．１％未
満のばらつきどなった（ΔＱの測定値は、測定誤差と同
等またはそれ以下）。

第１表 以上のように、式（１）を満足する塗布ノズル１を、第
１表にしたがって作成し塗布液を吐出させてみたところ
、ノズル本体４の両端から３ｍ鵬の範囲を除いて１幅方
向の塗布液の吐出ばらつきを、±０．１％未満に抑える
ことができた。なお、ノズル本体４の両端から３１園の
範囲で、吐出量が均一とならないのは、この範囲でのス
ロット３の内部での塗布液の流れが、両端の側板５Ａお
よび側板５Ｂから影響を受けるためである。

具体例２ 第１図に示された塗布ノズル１の各部の寸法および塗布
液の供給量、排出量を第２表に示す値にそれぞれ設定し
、塗布ノズル１の先端部からビデオテープ用レギュラー
塗料を吐出させ、幅方向の塗布液吐出量分布を測定した
。第２表に示す各部の寸法および供給・排出量を用いて
１式（１）の左辺を計算すると、９．６　Ｘ　１０−’
となり１式（１）の不等式を満足する。そして、塗布ノ
ズル１の先端部から吐出される塗布液量Ｑの平均吐出量
可に対する幅方向のばらつきΔＱの測定結果を、第３図
に示す、第３図より、幅方向の吐出量のばらつきΔＱは
、塗布ノズル本体の両端から３■Ｉを除いて、±０．１
６％以下のばらつきとなった。

第２表 以上のように１式（１）を満足する塗布ノズル１を、第
２表にしたがって作成し塗布液を吐出させてみたところ
、ノズル本体４の両端から３ｍｍの範囲を除いて、幅方
向の塗布液の吐出ばらつきを、±０．１６％以下に抑え
ることができた。

具体例３ 第１図に示された塗布ノズル１の各部の寸法および塗布
液の供給量、排出量を第３表に示す値にそれぞれ設定し
、塗布ノズル１の先端部からビデオテープ用レギュラー
塗料を吐出させ、幅方向の塗布液吐出量分布を測定した
。第３表に示す各部の寸法および供給・排出量を用いて
１式（１）の左辺を計算すると、１．８３　Ｘ　１０−
”となり、式（１）の不等式を満足する。そして、塗布
ノズル１の先端部から吐出される塗布液量Ｑの平均吐出
量子に対する幅方向のばらつきΔＱの測定結果を、第４
図に示す、第４図より１幅方向の吐出量のばらつきΔＱ
は、ノズル本体４の両端から３１を除いて、±０．２７
％以下のばらつきとなった。

（以下余白） 第３表 以上のように、式（１）を満足する塗布ノズル１を、第
３表にしたがって作成し塗布液を吐出させ　　　　−て
みたところ、ノズル本体４の両端から３ｍｍの範囲を除
いて１幅方向における塗布液の吐出ばらつきを、±０．
２７％以下に抑えることができた。

発明の効果 以上のように本発明の構成によると、ノズル本体の内部
に形成された貫通穴に、その一端側がら塗布液を供給し
てその一部を他端側から排出し、残りの塗布液を、ノズ
ル本体内でかつ貫通穴とノズル本体外面とに亘って形成
されたスロットから吐出する塗布ノズルであって、前記
貫通穴の内径Ｄ、前記スロットのすきま量ｔ、前記貫通
穴から前記ノズル本体の先端外面までの前記スロットの
長さＳ、前記スロットの吐出幅Ｌ、および前記貫通穴の
一端から供給される塗布液供給量Ｑい前記貫通穴の他端
から排出される塗布液排出量Ｑ。

を、 上式を満足するように選定したので、塗布ノズルの構成
を変更することなく、塗布ノズル幅方向における吐出む
らを±０．５％以下に抑えることができ、したがってウ
ェブに形成される塗布膜厚にむらが生じるのを防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における塗布ノズルの一部切
欠斜視図、第２図はＱ、／Ｑ、をパラメーけるばらつき
ξとの関係を示す特性図、第３図および第４図はそれぞ
れ具体例２および具体例３における塗布ノズル先端部か
ら吐出される塗布液量の幅方向におけるばらつき測定結
果を示す特性図。 第５図は従来の塗布ノズルの一部切欠斜視図である。 １・・・塗布ノズル、２・・・貫通穴、３・・・スロッ
ト。 ４・・・ノズル本体、５Ａ、５Ｂ・・・側板、６・・・
塗布液供給管、７・・・塗布液排出管。 代理人　　　森　　本　　義　　弘 −一 第２図 ｔ３ぴ ０’ｓ 第３図 第６図 側１励°６の距離χ（ｃｍ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ノズル本体の内部に形成された貫通穴に、その一端
   側から塗布液を供給してその一部を他端側から排出し、
   残りの塗布液を、ノズル本体内でかつ貫通穴とノズル本
   体外面とに亘って形成されたスロットから吐出する塗布
   ノズルであって、前記貫通穴の内径Ｄ、前記スロットの
   すきま量ｔ、前記貫通穴から前記ノズル本体の先端外面
   までの前記スロットの長さＳ、前記スロットの吐出幅Ｌ
   、および前記貫通穴の一端から供給される塗布液供給量
   Ｑ＿１、前記貫通穴の他端から排出される塗布液排出量
   Ｑ＿２を、 ▲数式、化学式、表等があります▼ 上式を満足するように選定した塗布ノズル。