JPH10146556A - エクストルージョン型のコータヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エクストルージョン型のコータヘッドにおい
て、ウエブ幅方向における塗膜厚みのばらつきを解消
し、コート材の成膜品質を向上する。 【解決手段】 ヘッド本体１の内部にマニホールド３と
スロット４と供給通路６とを設ける。マニホールド３は
トンネル断面状に形成する。供給通路６は、ヘッド本体
１の前面にマニホールド３の中央部に連通する状態で設
ける。試験データから、マニホールド３の弧状壁の半径
Ｒと、その前後幅Ｂとの関係は、0.７≦Ｂ／２Ｒ≦0.８
とする。マニホールド３とスロット４との間に流動案内
面９を設け、その傾斜角度θを１０°≦θ≦５０°に設
定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、エクストルージョン型のコータ
ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】エクストルージョン型のコータヘッドを
用いた塗工装置では、塗材をスロットから吐出供給し
て、ウエブ面に塗膜を直接に形成する。そのため、従来
のグラビアコータやリバースロールコータ等の間接塗布
型の塗工機において避けられない、空気中での塗材の暴
露を防止でき、塗材の性状変化に基づく塗膜品質の低下
を解消できる。

【０００３】しかし、ウエブの送給条件や塗材の粘度、
あるいは塗布厚みなどの塗工条件によっては、塗膜を塗
布幅方向へ均一に形成できないことがある。塗膜厚のば
らつき方にはいくつかの傾向がみられ、ウエブの中央部
付近で塗膜厚が標準値に対して大小に変化する場合と、
ウエブの幅方向両端の塗膜厚が標準値に対して大小に変
化する場合と、これらが複合して複数個所の塗膜厚が大
小にばらつく場合等がある。ある塗材粘度では塗膜を均
一に形成できるが、粘度が変わると塗膜厚が大小にばら
つくこともある。

【０００４】このような塗膜厚のばらつきを防ぐため
に、コータヘッドのマニホールドに、スロットからの吐
出量を越える余分な塗材を供給し、余分な塗材を排出通
路から常時排出しながら塗布する形態が知られている
（特公平５−８０６５号公報）。また、磁性塗料を塗布
するコータヘッドにおいて、スロット壁の両側端を磁化
しておき、その吸着作用によって塗材の流速を低下させ
て塗布する形態（特開平４−１０２１９号公報）や、ス
ロット壁の両側端の表面粗さを他の部位より大きくし
て、そこを通過する塗材の流速を低下させて塗布する形
態（特開平４−１７０７２０号公報）などが先に提案さ
れている。

【０００５】また、マニホールドをトンネル断面状に形
成し、マニホールドの中心軸線と直交する側から塗材を
マニホールド内へ供給する形式のコータヘッドは、前出
の特開平４−１７０７２０号公報（第１図）に公知であ
る。上記のようなばらつき防止のための措置を講じたコ
ータヘッドによれば、塗工条件がある程度変化しても対
応できる。しかし、対応できる塗工条件の変化幅は狭い
範囲に限られ、安定性にも欠ける。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、上記の
ような塗膜厚のばらつきを解消するために繰り返し試験
を行い、「マルホールドをトンネル断面状に形成するこ
と、マニホールドの弧状壁の半径をＲとし、マニホール
ドの前後幅をＢとするとき、0.６５≦Ｂ／２Ｒ≦0.９５
の関係式を満足するようにマニホールドを形成するこ
と」を骨子としたコータヘッドを先に提案した（特願平
７−３２４００８号）。このコータヘッドによれば、塗
工条件が変化しても、塗膜厚のばらつきを十分に抑止し
た高品質の塗工シートが得られる。しかし，塗材の粘度
が変化すると、塗膜厚にばらつきを生じる傾向があり、
この点を改善するために引き続き試験と試行錯誤を繰り
返した結果、本発明を提案するに至った。

【０００７】本発明の目的は、ウエブ幅方向に均一な厚
みの塗膜を安定して形成することができるエクストルー
ジョン型のコータヘッドを提供するにある。本発明の目
的は、塗材の粘度条件が広い範囲で変化する場合にも、
ウエブ幅方向に均一な厚みの塗膜を形成することができ
るコータヘッドを提供するにある。

【０００８】本発明の目的は、粘度の変化幅が大きく、
しかも変揺性を有する磁性体分散液をウエブに均一に塗
布でき、より高品質の磁気記録媒体用の原材シートを製
造するのに好適なコータヘッドを提供するにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のコータヘッド
は、図１および図２に示すごとく左右方向に長いヘッド
本体１の内部に、トンネル断面状のマニホールド３と、
マニホールド３とヘッド面５とを連通するスロット４と
が設けてある。マニホールド３に塗材を送給する供給通
路６は、ヘッド本体１の前面の左右幅方向の中央に開口
する。マニホールド３とスロット４との隣接部位に、ス
ロット４の側へ向かって先すぼまり状に傾斜する流動案
内面９を設け、この流動案内面９の傾斜角度θが、１０
°≦θ≦５０°に設定してあることを特徴とする。

【００１０】具体的には、マニホールド３の弧状壁の半
径をＲとし、マニホールド３の前後幅をＢとするとき、
マニホールド３が、0.６５≦Ｂ／２Ｒ≦0.９５の関係式
を満足するよう形成する。マニホルド３の弧状壁に外接
する外接線に沿って流動案内面９を形成する。更に好ま
しくは、マニホールド３が、0.７≦Ｂ／２Ｒ≦0.８の関
係式を満足するよう形成し、流動案内面９の傾斜角度θ
を２０°≦θ≦４０°に設定する。

【００１１】

【実施例】図１ないし図２は本発明に係るエクストルー
ジョン型のコータヘッドの実施例を示す。図１において
コータヘッドは、異形断面状の鋼合金ブロックで形成し
た左右方向に長いヘッド本体１と、ヘッド本体１の左右
幅方向の両端に固定した一対の端板２・２とからなる。
ヘッド本体１の内部には、マニホールド３とスロット４
とを設け、ヘッド本体１の前面下部に供給通路６を設け
てある。

【００１２】マニホールド３は基本形状を断面半円状と
する主内壁３ａと、主内壁３ａの底端に連続する水平の
底壁３ｂと、主内壁３ａと対向する垂直の内奥壁３ｃと
で、前面側に弧状壁を有するトンネル断面状に形成し、
ヘッド本体１の下半部の左右長手方向の全長にわたって
水平に形成する。その左右両端は一対の端板２・２で塞
いである。

【００１３】スロット４はマニホールド３とヘッド面５
とを連通する。詳しくは、内奥壁３ｃと主内壁３ａとで
挟さまれるマニホールド３の上隅から、ヘッド本体１の
上面のヘッド面５へ向かって、内奥壁３ｃに連続する状
態でスロット４を垂直に導出する。このスロット４によ
ってヘッド面５は前後に分断され、分断されたヘッド面
５のそれぞれが前リップ面５ａと後リップ面５ｂになっ
ている。

【００１４】供給通路６は、ヘッド本体１の前面中央に
開口されていて、マニホールド３の中心軸線と直交し、
しかも主内壁３ａの左右幅方向の中央においてマニホー
ルド３に連通するよう水平に形成する。塗材は図外の定
量ポンプで加圧されて、供給通路６からマニホールド３
内へ送給され、スロット４を通過する間に整流されて、
上端の吐出口７からウエブＷへ直接に塗布される。ウエ
ブＷは矢印Ｔ方向へ一定速度で送給する。

【００１５】マニホールド３内へ流入した塗材を、より
スムーズにスロット４側へ流動案内するために、マニホ
ールド３とスロット４との隣接部位に、スロット４の側
へ向かって先すぼまり状に上り傾斜する流動案内面９を
設ける。流動案内面９は、マニホールド３の主内壁３ａ
の上半周面に外接する外接線に沿って形成する。

【００１６】マニホールド３、スロット４および流動案
内面９を正確に形成し、しかもその加工をより安価に行
うために、ヘッド本体１は内奥壁３ｃを含む垂直平面を
分割面にした前ブロック１ａと後ブロック１ｂとで構成
する。分割した両ブロック１ａ・１ｂは、それぞれ加工
が容易な外面加工によって、マニホールド３、スロット
４および流動案内面９を加工でき、その面精度や位置精
度を比較的低コストで高度化できる。前後のブロック１
ａ・１ｂは、マニホールド３より下方においてねじで締
結固定し、さらに一対の端板２にねじ締結されて、適正
な接合姿勢を維持する。

【００１７】本発明者は、トンネル断面状のマニホール
ド３を備えたコータヘッドの塗工性能を確認し、マニホ
ールド３の形状の限界や、流動案内面９と水平面とで挟
まれた、流動案内面９の傾斜角度θの適正な角度範囲を
探るために、以下の塗工試験を行った。

【００１８】（試験１）上記の実施例で説明したコータ
ヘッドを用意して、ウエブＷに塗材１〜塗材５を個別に
塗工した。コータヘッドの各部の寸法は以下の通りとし
た。 マニホールド幅（塗布幅） ３００mm マニホールド半径（主内壁の半径）Ｒ 5.５mm マニホールドの前後幅 Ｂ 7.７mm スロットの前後隙間 0.３mm 供給通路の直径 6.０mm 傾斜角度θ １０° ウエブＷはＰＥＴフィルムを用い、その幅寸法を３１５
mm、厚み寸法を１０μｍとした。ウエブＷの送り速度は
７０ｍ／min とし、ウエブの張力は３Kg／３１５mmとし
た。

【００１９】塗材は磁性材とバインダーを所定比で混合
した後、これにシクロヘキサノンとトルエンとを混合し
た溶剤を加えて形成した磁性体分散液であって、溶剤の
量を加減して粘度が異なる５種の塗材を調整した。各塗
材の粘度は、塗材１＝0.２Ｐ、塗材２＝1.０Ｐ、塗材３
＝5.０Ｐ、塗材４＝１0.０Ｐ、塗材３＝２0.０Ｐとし
た。この塗材のコータヘッドに対する供給量は４０ml／
min とした。

【００２０】（試験２）傾斜角度θを３０°とし、他の
条件は試験１と同じ条件で塗工を行った。

【００２１】（試験３）傾斜角度θを５０°とし、他の
条件は試験１と同じ条件で塗工を行った。

【００２２】（比較例１）比較のために、流動案内面９
を省略した以外は試験１と同じ条件のコータヘッドを用
いて、試験１と同じ条件で塗工を行った。

【００２３】（比較例２〜５）マニホールド３の前後幅
Ｂに関して、比較例２では8.２５mm、比較例３では9.９
mm、比較例４では5.５mm、比較例５では１2.３mmとし、
他の全ての条件は比較例１と同一条件で塗工した。

【００２４】上記の塗工で得られた各磁気シート原反に
ついて、塗膜の幅方向の厚さのばらつきを計測した。測
定器としては、蛍光Ｘ線微小膜厚計（セイコー電子工業
社製のＳＦＴ−１５６型、コリメータスポット径0.５m
m）を用いて、平均膜厚（0.４μｍ）からの偏差を百分
率で表した。この計測結果を試験１〜３については図３
（ａ）〜（ｃ）に、比較例１〜３については図４（ａ）
〜（ｃ）にそれぞれ図表として示す。各図表において横
軸はウエブＷの一側端からの幅方向寸法を示し、縦軸は
塗膜厚みの偏差率を示す。なお、比較例４および比較例
５では塗材粘度の違いによって塗膜厚の偏差率に最大で
±２０％以上ものばらつきが認められたので、図表を割
愛する。

【００２５】比較例１〜５の試験結果から、マニホール
ド３の半径Ｒを5.５mmとするとき、その前後幅Ｂは7.７
〜9.９前後の範囲に設定すべきことを見い出し、これを
整理して0.６５≦Ｂ／２Ｒ≦0.９５の関係式を導いた。
より好ましくは、0.７≦Ｂ／２Ｒ≦0.８とする。

【００２６】図４（ａ）〜（ｃ）に示す計測データから
明らかな通り、比較例１〜３においては、塗材粘度が異
なる場合にも塗膜厚の偏差率は概ね１０％以内に止まっ
ている。しかし、塗材粘度が異なる場合の塗膜厚のばら
つきの傾向は一様ではなく、塗膜厚が塗材粘度の違いに
よって、ウエブ幅方向の各所においてばらついているこ
とが判る。

【００２７】上記の比較例に比べて図３（ａ）〜（ｃ）
に示す計測データにおいては、塗材粘度が異なる場合に
も、塗膜厚のばらつきの傾向がウエブ幅方向にほぼ一様
であることが判る。しかも、塗膜厚の偏差率は比較例１
〜３と同様に概ね１０％以内に収まっている。以上の結
果から、傾斜角度θを１０°≦θ≦５０°の範囲に設定
した。傾斜角度θを３０°とした場合（図３（ｂ））に
は、塗膜厚の偏差率が±５％以内にあり、塗材粘度の違
いによる塗膜厚のばらつきの幅も，ウエブ幅方向にほぼ
一様で±数％以内に収まっている。つまり、θ＝３０°
の付近に傾斜角度の最適値があると想定され、このこと
から２０°≦θ≦４０°を傾斜角度θのより好適な範囲
として選定した。

【００２８】上記の試験以外に、試験１および比較例１
のコータヘッドについて、コンピュータでシュミレーシ
ョンを行い、マニホールド３からスロット４へ流入する
塗材の流動状態を解析した。コータヘッドの構造および
塗工条件は試験１および比較例１と同じであるが、塗材
粘度は5.０Ｐとした。その解析結果を図５（試験１）と
図６（比較例１）に示す。なお、シュミレーションソフ
トとしては、米国ＦＬＵＥＮＴ社の汎用流体解析ソフト
である「ＦＩＤＡＰ」を用いた。

【００２９】マニホールド３の内壁からスロット４の内
壁に沿って流動する塗材には剪断力が加わることによ
り、内壁部分、およびそれら近傍を流動する塗材粘度は
低下するという粘度挙動を示す。図５および図６におい
て、点描部は低粘度流動部を、斜線部は中間粘度流動図
を、白地部は高粘度流動部をそれぞれ示す。実際の解析
結果は塗材の粘度挙動により多段的に表現したものとな
っているが、煩雑さを避けるために、先のように三段階
で表示している。

【００３０】図６（比較例１）に示すように、流動案内
面９を省略したコータヘッドでは、マルホールド３内の
塗材に剪断力を加えながらスロット４に導入するという
機能に乏しいために、マニホールド３とスロット４の隣
接部において、塗材粘度の不均一な部分が発生してい
る。この隣接部における粘度変化が、スロット出口にお
ける塗材通過量のばらつきとして現れ、図４（ａ）〜
（ｃ）にみた塗膜厚のばらつきを招いているものと考え
られる。これに対して、図５に示す流動案内面９を備え
ているコータヘッドでは、スロット内壁に沿う低粘度流
動部が流動案内面９と内奥壁３ｃの延長壁面に沿ってそ
れぞれ分離した状態で、マニホールド３側へ向かって伸
びるように形成されており、しかも中間流動部は低粘度
流動部と分断されていない。これは、流動案内面９の作
用によりマニホールド３内の塗材に剪断力が加わり、塗
材粘度が平準化されるためである。これによりスロット
出口における塗材通過量のばらつきを減らすことがで
き、図３（ａ）〜（ｃ）にみた塗膜厚のばらつきの小さ
さとなって現れる。

【００３１】

【発明の効果】本発明のコータヘッドによれば、マニホ
ールド３の基本形状をトンネル断面状に形成し、マニホ
ールド３とスロット４との間に流動案内面９を設けるこ
とにより、マニホールド３内の塗材をスロット４に至ら
せるまで均一な粘度でもって流動させることができるよ
うにした。これにより、出口７での塗材通過量のばらつ
きを幅方向に均らすことができる。しかも塗材の粘度条
件が広範に変化する場合にも、ウエブＷに対して均一な
厚みの塗膜を安定して形成できるコータヘッドが得ら
れ、従来例に比べて塗膜厚みのばらつきを十分に抑止し
た、高品質の塗工シートを提供できる。変揺性を有する
磁性体分散液を塗材とする場合にも、塗材をウエブＷに
均一な厚みで塗布して、高品質の磁気記録媒体用の原材
シートを安価に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】コータヘッドの縦断側面図である。

【図２】コータヘッドの縦断正面図である。

【図３】試験１〜試験３のコート材の塗膜厚みのばらつ
きを示す図表である。

【図４】比較例１〜比較例３のコート材の塗膜厚みのば
らつきを示す図表である。

【図５】試験１のコータヘッドにおける流動圧のシュミ
レーション結果を示す図表である。

【図６】比較例１のコータヘッドにおける流動圧のシュ
ミレーション結果を示す図表である。

【符号の説明】

１ ヘッド本体 ３ マニホールド ４ スロット ６ 供給通路 ９ 流動案内面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 左右方向に長いヘッド本体１の内部に、
   トンネル断面状のマニホールド３と、マニホールド３と
   ヘッド面５とを連通するスロット４とが設けられてお
   り、 マニホールド３に塗材を送給する供給通路６が、ヘッド
   本体１の前面の左右幅方向の中央に開口しているエクス
   トルージョン型のコータヘッドであって、 マニホールド３とスロット４との隣接部位に、スロット
   ４の側へ向かって先すぼまり状に傾斜する流動案内面９
   が設けられており、 流動案内面９の傾斜角度θが、１０°≦θ≦５０°に設
   定してあるエクストルージョン型のコータヘッド。
2. 【請求項２】 マニホールド３の弧状壁の半径をＲと
   し、マニホールド３の前後幅をＢとするとき、マニホー
   ルド３が、0.６５≦Ｂ／２Ｒ≦0.９５の関係式を満足す
   るよう形成されている請求項１記載のエクストルージョ
   ン型のコータヘッド。
3. 【請求項３】 流動案内面９が、マニホルド３の弧状壁
   に外接する外接線に沿うよう形成されている請求項１又
   は２記載のエクストルージョン型のコータヘッド。
4. 【請求項４】 マニホールド３が、0.７≦Ｂ／２Ｒ≦0.
   ８の関係式を満足するよう形成されており、 流動案内面９の傾斜角度θが、２０°≦θ≦４０°に設
   定されている請求項１又は２又は３記載のエクストルー
   ジョン型のコータヘッド。