WO2013111511A1 - Ｐｅｔフィルムの表面に形成された塗膜の乾燥方法および塗膜乾燥炉 - Google Patents

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良夫 近藤
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    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes

Definitions

  • the present invention relates to a method for drying a coating film formed on the surface of a PET film and a coating film drying furnace.
  • Patent Document 1 In the manufacturing process of multilayer electronic components such as MLCC (Multilayer Ceramic Capacitor), Chip Inductor, LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramic) etc., as shown in Patent Document 1, for example, ceramic powder, metal powder, organic binder and organic A method is adopted in which a coating film containing a solvent is formed on the surface of the base film, dried, peeled off from the base film, and laminated. As this base film, an inexpensive PET film having excellent strength is widely used.
  • MLCC Multilayer Ceramic Capacitor
  • Chip Inductor Chip Inductor
  • LTCC Low Temperature Co-fired Ceramic
  • an infrared heater or hot air is used as a heating means in order to increase the productivity of this drying process.
  • the base film heated and expanded during drying shrinks in the cooling step after drying, and compressive stress is generated in the coating film formed on the surface.
  • the coating film that has been subjected to compressive stress is deformed when it is peeled off from the base film, and there is a problem in that the dimensional accuracy in the laminating process is reduced. Further, if the drying temperature is lowered to avoid this problem, it takes a long time to complete the drying, and the productivity is lowered.
  • an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to convert a coating film containing water or an organic solvent formed on the surface of the base film into a dried thin film in a shorter time than before.
  • a coating film drying furnace To provide a method for drying a coating film formed on the surface of a PET film that can be dried without causing a compressive stress, and a coating film drying furnace.
  • the present invention provides a PET film having a coating film containing water or an organic solvent having an absorption spectrum of 3.5 ⁇ m or less formed on the surface, and the outer periphery of the filament is covered with a protective tube.
  • Infrared light having a main wavelength of 3.5 ⁇ m or less is emitted from an infrared heater having a structure in which a partition wall for forming a cooling fluid flow path for suppressing an increase in the heater surface temperature is provided in the space around the protective tube.
  • the PET film is dried at a temperature lower than the glass transition point of the PET film by bringing cooling air into contact with the surface on which the coating film of the PET film is formed.
  • the invention according to claim 2 is the coating film drying method according to claim 1, wherein the infrared heater is covered with a plurality of tubes whose outer periphery of the filament absorbs infrared rays having a wavelength longer than 3.5 ⁇ m. It is an infrared heater having a structure in which a flow path of a cooling fluid that suppresses an increase in the heater surface temperature is formed between a plurality of tubes.
  • the invention according to claim 3 is the method for drying a coating film formed on the surface of the PET film according to claim 1, wherein the coating film is a coating film containing a ceramic powder, and after drying, from the surface of the PET film. It is characterized by being peeled off.
  • the invention according to claim 4 is the method for drying a coating film formed on the surface of the PET film according to claim 1, wherein the coating film is formed on the surface of the PET film by 100 ⁇ m to 2 mm, and then the back surface side of the substrate. Only from the surface of the base material on which the coating film is formed, by irradiating infrared rays having a dominant wavelength of 3.5 ⁇ m or less to uniformly diffuse energy in the coating film without drying the coating film. The coating film is dried by irradiating infrared rays having a wavelength of 3.5 ⁇ m or less.
  • the invention according to claim 5 is a coating film drying furnace used in the method for drying a coating film according to claim 1, wherein a plurality of pieces for irradiating the ceiling part of the drying furnace with infrared rays having a dominant wavelength of 3.5 ⁇ m or less.
  • the invention described in claim 6 is the coating film drying furnace described in claim 5, wherein the cooling air supply nozzle supplies cooling air in a horizontal direction parallel to the back surface of the PET film. .
  • a seventh aspect of the present invention is the coating film drying furnace according to the fifth aspect, wherein a roll part for dispensing the PET film on the furnace inlet side, a roll part for winding the PET film on the furnace outlet side, and the roll part It is characterized by comprising tension adjusting means for adjusting the tension applied to the PET film between them.
  • the outer periphery of the filament is covered with a protective tube, and the flow path of the cooling fluid that suppresses the rise of the heater surface temperature in the space around the protective tube
  • An infrared heater having a structure in which a partition wall for forming the substrate is provided is used.
  • the infrared heater having this structure can maintain the temperature of the outer surface of the heater at a low temperature by the cooling fluid, although it can irradiate infrared rays having a dominant wavelength of 3.5 ⁇ m or less by increasing the filament temperature.
  • the temperature of an infrared heater when the temperature of an infrared heater is increased, the temperature of the outer peripheral protective tube of the filament also increases, and the outer peripheral protective tube becomes a secondary heating element, which emits long-wave infrared light and raises the temperature in the drying chamber.
  • this problem can be avoided and the temperature rise of the PET film can be prevented.
  • the coating film formed on the surface of the PET film is irradiated with infrared rays having a dominant wavelength of 3.5 ⁇ m or less without increasing the temperature in the drying chamber, and an absorption spectrum of 3.5 ⁇ m or less is obtained.
  • the water or organic solvent it has can be efficiently dried in a short time.
  • a PET film is hardly heated with the infrared rays whose wavelength is 3.5 micrometers or less, a coating film can be dried, without heating a PET film.
  • the PET film is not thermally shrunk after drying as in the prior art, and compressive stress is not generated in the dried thin film.
  • it is possible to dry while maintaining a low temperature it is possible to prevent the diffusion of metal powder used in MLCC and the like, which is also useful in the process of stacking thin films.
  • the effect of thermal shrinkage during cooling can be suppressed to a level that does not cause a problem in practice.
  • the first wavelength is irradiated only from the back side of the PET film with an infrared ray having a dominant wavelength of 3.5 ⁇ m or less, and then, from the surface side of the PET film on which the coating film is formed, Even when the film thickness is formed to 100 ⁇ m or more by irradiating infrared rays of 3.5 ⁇ m or less, the energy in the coating film is dried without drying the coating film before the drying occurs.
  • the in-film temperature can be made uniform in a state before drying begins. This makes it difficult for the temperature difference to be applied to the upper and lower surfaces of the coating film during the drying process, so that the thermal stress in the film is reduced, and the phenomenon of distortion due to the thermal stress can be effectively avoided.
  • the cooling air supply nozzle on the floor when the cooling air supply nozzle on the floor is placed at a position opposite to the infrared heater on the ceiling, the cooling air supply nozzle absorbs the light emitted from the infrared heater and is heated.
  • the cooling air supply nozzle is arranged at a position opposite to the gap space formed between the adjacent infrared heaters in the ceiling as in the invention of claim 5. Thus, secondary radiation from the cooling air supply nozzle can be avoided.
  • FIG. 1 is a schematic enlarged cross-sectional view of a coating film, wherein 1 is a PET film (polyethylene terephthalate film) which is a base film, and 2 is a coating film formed on the surface thereof.
  • the coating film 2 of this embodiment is obtained by dispersing a solute such as barium titanate powder 3 which is a kind of ceramic powder in an organic solvent together with an organic binder, and terpineol or the like is used as the organic solvent.
  • barium titanate powder 3 which is a kind of ceramic powder in an organic solvent together with an organic binder, and terpineol or the like is used as the organic solvent.
  • types, such as these ceramic powder and an organic solvent can be changed according to the target product.
  • the thickness of the PET film 1 of this embodiment is 10 to 100 ⁇ m, and the thickness of the coating film 2 is 1.5 to 2.0 ⁇ m.
  • the PET film 1 on which the coating film 2 is formed is dried by a drying furnace 10 as shown in FIG.
  • the drying furnace 10 is a roll-to-roll type furnace in which the PET film 1 is moved at a predetermined speed between a payout roll section 11 on the inlet side and a roll section 12 on the outlet side.
  • tension adjusting means (not shown) for adjusting the tension applied to the PET film 1 between the inlet side discharge roll 11 and the outlet side winding roll 12 is also provided.
  • infrared heaters 13 for irradiating infrared rays having a dominant wavelength of 3.5 ⁇ m or less are arranged at appropriate intervals.
  • a cooling air supply nozzle 24 that cools the back surface of the PET film 1 is disposed on the floor of the drying furnace 10. If the cooling air supply nozzle 24 is disposed at a position opposite to the infrared heater 13, the cooling air supply nozzle 24 may be heated by absorbing light emitted from the infrared heater 13, and may radiate heat into the furnace. However, in this embodiment, the cooling air supply nozzle 24 is disposed at a position facing the gap space formed between the adjacent infrared heaters 13 on the ceiling portion, and the two from the cooling air supply nozzle 24. Secondary radiation is avoided.
  • the type of the drying furnace is not particularly limited, and a batch type drying furnace may be used.
  • infrared heaters 13 for irradiating infrared light having a dominant wavelength of 3.5 ⁇ m or less are arranged on the floor at an appropriate interval, followed by drying.
  • the floor heater and the ceiling part are similarly provided with infrared heaters 13 for irradiating infrared light having a dominant wavelength of 3.5 ⁇ m or less, or in the rear stage of the drying furnace 10, the ceiling part.
  • the infrared heater 13 may be arranged only in the case.
  • the outer periphery of the filament 14 is concentrically covered by a plurality of tubes 15, 16, and a cooling fluid flow path 17 is provided between the plurality of tubes 15, 16. It is of the formed structure.
  • the inner tube 15 is a protective tube for the filament 14 and is an infrared ray transmissive protective tube such as quartz glass or borosilicate crown glass.
  • the outer tube 16 is a tube for flowing a cooling fluid around the outer periphery of the inner tube 15.
  • These tubes 15 and 16 absorb infrared rays having a wavelength of 3.5 ⁇ m or less (hereinafter referred to as short-pass filter function), and as shown in FIG.
  • absorb infrared rays having a wavelength longer than 3.5 ⁇ m It has a function of inhibiting the transmission of infrared rays having a wavelength longer than 3.5 ⁇ m (hereinafter referred to as a high cut filter function).
  • quartz glass, borosilicate crown glass, or the like can be used, but it is preferable to use a quartz glass tube in view of heat resistance, thermal shock resistance, economy, and the like.
  • the filament 14 is heated to 700 to 1200 ° C. and emits infrared light having a peak at a wavelength of about 3 ⁇ m.
  • the quartz glass and the borosilicate crown glass have a function as a short-pass filter, and It has a function as a high cut filter.
  • the tube 15 and the tube 16 selectively transmit infrared rays having a wavelength of 3.5 ⁇ m or less among the electromagnetic waves radiated from the filament 14 and supply the infrared rays into the furnace.
  • the infrared energy in this wavelength region matches the vibration frequency of hydrogen bonds between the solvent or water molecules in the coating film 2, so that the coating film 2 can be dried efficiently.
  • the PET film 1 since the PET film 1 has physical properties that are hardly heated by near infrared rays having a wavelength of 3.5 ⁇ m or less, the temperature does not rise while passing through the drying furnace 10. For this reason, it does not shrink in the cooling process as in the prior art.
  • the tube 15 and the tube 16 are radiant absorbers in the wavelength region longer than 3.5 ⁇ m, and the tubes themselves are heated by absorbing infrared energy. Since a considerable amount of infrared rays having a wavelength region longer than 3.5 ⁇ m is emitted from the filament 14 at the aforementioned temperature, the surface temperature of the tube 16 rises as it is, and as a result, the tube itself becomes an infrared radiator, There is a risk that infrared rays having a wavelength longer than 3.5 ⁇ m are mainly emitted into the furnace. Such long-wavelength infrared rays increase the temperature in the furnace and heat the PET film 1, which may cause the same problems as in the past.
  • a cooling fluid is passed through the flow path 17 between the pipe 15 and the pipe 16, and the long-wavelength infrared energy once absorbed by the pipe 15 and the pipe 16 is converted in the form of convection heat transfer. It is transmitted to the fluid and removed out of the system.
  • the wavelength of the infrared rays finally supplied into the furnace is limited to the short wavelength region, and the temperature of the tube 15 and the tube 16 is set to 200 even in a state where the filament 14 is continuously energized and heated at a high temperature. It becomes possible to maintain at °C or lower, more preferably 150 °C or lower. Accordingly, it is possible to reliably prevent an increase in the furnace temperature and heating of the PET film 1 due to secondary radiation of long-wavelength infrared rays.
  • the fluid supplied to the flow path 17 is air, an inert gas, etc.
  • air is blown in from the fluid supply port 18, and the heated air is taken out from the fluid discharge port 19, for example.
  • the infrared heater 13 having a special structure is used, and an absorption spectrum of 3.5 ⁇ m or less is suppressed while suppressing infrared rays having a wavelength longer than 3.5 ⁇ m, which may heat the PET film 1.
  • the water or organic solvent possessed can be efficiently heated and dried.
  • both the tubes 15 and 16 have a function as a short-pass filter and a function as a high-cut filter.
  • the present invention is not limited to this embodiment, and radiation from the filament 14 is performed. Any structure can be used as long as it can transmit infrared rays having a wavelength of 3.5 ⁇ m or less selectively into the furnace, for example, protect the outer periphery of the filament 14 as shown in FIG.
  • a partition wall 23 that is covered with a tube 22 and divides the space surrounding the protection tube 22 and the space in the furnace, and both the protection tube 22 and the partition wall 23 have a function as a short-pass filter, At least one of the partition walls 23 may have a structure having a function as a high cut filter.
  • the PET film 1 may be slightly heated. Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the surface on which the coating film 2 of the PET film 1 is formed by arranging the cooling air jet pipe 20 and the intake pipe 21 in the vicinity of the inlet and the outlet of the drying furnace 10.
  • the PET film 1 is cooled by bringing cooling air into contact therewith.
  • the temperature of the cooling air ejected from the ejection pipe 20 is affected by the radiant heat in the furnace after being ejected from the ejection pipe 20, and therefore the temperature fluctuates, but is lower than the maximum temperature of the coating film in the furnace. Any temperature may be used, and it is particularly preferable that the temperature be “the maximum temperature of the coating film in the furnace ⁇ 10 ° C.” or less.
  • cooling air is supplied in a horizontal direction parallel to the back surface of the PET film 1 from the cooling air supply nozzle 24 disposed on the floor portion of the drying furnace 10, and the PET film 1 is also applied from the back surface. It is cooling.
  • the inside of the furnace is also cooled by this cooling air, and the temperature of the PET film 1 can be maintained at a temperature lower than the glass transition point, for example, 60 ° C. or lower, more preferably 45 ° C. or lower.
  • this cooling air has a function of discharging the vapor of water or organic solvent evaporated from the surface of the coating film 2 to the outside, the drying of the coating film 2 can be further promoted. It is of course possible to combine cooling from the lower surface of the PET film 1.
  • a discharge port can also be made into a labyrinth structure.
  • the drying temperature low in order to suppress the deformation of the PET film.
  • the drying temperature is lowered, the time required for drying becomes longer.
  • the lower limit of the drying temperature is about 90 ° C.
  • the PET film is transported on a belt conveyor so that the PET film is not tensioned. There is a problem that heat efficiency is poor because the heat in the furnace is taken away by the belt conveyor.
  • the coated film 2 thus dried was in a state in which the barium titanate powders 3 were firmly bonded together by an organic binder as shown on the right side of FIG. 1, and was dried from the surface of the PET film 1 in the next step.
  • the coating film 2 is peeled off and laminated through a known process such as cutting. Since the temperature of the PET film 1 in the drying process is maintained at a temperature lower than the glass transition point, for example, 60 ° C. or less, more preferably 45 ° C. or less, the thermal shrinkage in the cooling process is negligibly small. No compression stress is applied to 2 and deformation after peeling is also prevented. Therefore, the dimensional accuracy in the subsequent lamination process can be maintained at a high level.
  • the coating film 2 containing water or an organic solvent formed on the surface of the PET film 1 as the base film can be efficiently and quickly dried.
  • the film 2 can be dried without causing compressive stress.
  • the specific data is shown in the following example.
  • the coating film drying speed was measured using an experimental furnace in which an infrared heater was placed on the ceiling.
  • the base film used was a PET film having a thickness of 30 ⁇ m, and a slurry having a thickness of 80 ⁇ m applied on one side was dried.
  • This slurry contains barium titanate, which is a ceramic powder, as a solute, NMP as an organic solvent, and PVDF (polyvinylidene fluoride) as an organic binder.
  • the temperature during drying is measured with a thermocouple thermometer affixed to the surface of the coating, and the coating temperature (almost the same as the PET film temperature due to adhesion) is always kept below 40 ° C. Then, a drying experiment was performed by the following four methods. In any method, the number of specimens N is two.
  • the first method is a conventional hot air drying method, in which hot air of 55 ° C. was passed through the furnace to dry the coating film.
  • hot air of 55 ° C. was passed through the furnace to dry the coating film.
  • the air flow must be greatly reduced, and it took 11 minutes to dry the coating film. The completion of drying was confirmed by a method of visually observing the color change of the coating film.
  • the second method is the method of the present embodiment, and is a method that uses heating by the infrared heater shown in FIG. 3 and cooling by cooling air in combination.
  • the cooling air volume is 30 m 3 / hr, and the temperature is room temperature (25 ° C.).
  • the filament temperature was 850 ° C., and the surface temperature of the infrared heater was maintained at 100 ° C. with a cooling fluid (air). In this method, the coating film could be dried in 4 minutes.
  • the drying time can be significantly shortened as compared with the conventional method while maintaining the coating film temperature at 40 ° C. or lower.
  • the present invention is not limited to the first embodiment, and can also be applied to a thick film type in which the thickness of the coating film is 100 ⁇ m to 2 mm. This will be described below as a second embodiment.
  • the drying furnace 10 used is the same as that in the first embodiment.
  • the thickness of the PET film 1 is 10 to 100 ⁇ m, and the thickness of the coating film 2 is 100 ⁇ m to 2 mm.
  • the coating film formed on the surface of the PET film has a thickness of 100 ⁇ m or more, the temperature of the upper and lower surfaces of the coating film becomes uneven during the drying process, and distortion due to thermal stress is likely to occur.
  • the main wavelength is irradiated only from the back side of the PET film on which the coating film is formed, and the main wavelength is 3.5 ⁇ m or less, and then the main wavelength is from the surface side of the PET film on which the coating film is formed. Irradiate infrared rays of 3.5 ⁇ m or less to dry the coating film.
  • the surface of the PET film on which the coating film is formed is irradiated with infrared rays having a dominant wavelength of 3.5 ⁇ m or less to dry the coating film, so that the temperature difference between the upper and lower surfaces of the coating film is less likely to occur during the drying process. Therefore, even if the thermal stress in the film is reduced and the film thickness is formed to be 100 ⁇ m or more, the phenomenon of distortion due to the thermal stress can be effectively avoided.

Abstract

ベースフィルムの表面に形成された水もしくは有機溶剤を含有する塗膜を、従来よりも短時間で、しかも乾燥された薄膜に圧縮応力を生じさせることなく乾燥させることができるＰＥＴフィルムの表面に形成された塗膜の乾燥方法および塗膜乾燥炉を提供すること。 ３．５μｍ以下の吸収スペクトルを持つ水もしくは有機溶剤を含有する塗膜が表面に形成されたＰＥＴフィルム１に、フィラメント１４の外周を保護管１５で覆い、この保護管の周囲空間に、ヒーター表面温度の上昇を抑制する冷却用流体の流路１７を形成するための仕切壁２３を設けた構造の赤外線ヒーター１３から、主波長が３．５μｍ以下の赤外線を照射し、ＰＥＴフィルムの塗膜が形成された表面に冷却風を接触させることにより、ＰＥＴフィルムのガラス転移点よりも低い温度でＰＥＴフィルムを乾燥する。

Description

ＰＥＴフィルムの表面に形成された塗膜の乾燥方法および塗膜乾燥炉
　本発明は、ＰＥＴフィルムの表面に形成された塗膜の乾燥方法および塗膜乾燥炉に関するものである。
　ＭＬＣＣ（積層セラミックコンデンサー）、チップインダクター、ＬＴＣＣ（低温同時焼成セラミック）などの多層構造の電子部品の製造工程では、例えば特許文献１に示されるように、セラミック粉末や金属粉末と有機バインダーと有機溶剤とを含む塗膜をベースフィルムの表面に形成し、乾燥させたうえでベースフィルムから剥離し、積層するという手法が採用されている。このベースフィルムとしては、強度に優れ安価なＰＥＴフィルムが広く用いられている。
　この乾燥工程の生産性を高めるために、赤外線ヒーターや温風などが加熱手段として使用されるのが一般的である。しかし、このような従来方法では、乾燥中に加熱され膨張したベースフィルムが乾燥後の冷却工程において収縮し、その表面に形成された塗膜に圧縮応力を発生させる。圧縮応力を受けた塗膜は、ベースフィルムから剥離されると変形し、積層工程における寸法精度の低下を招くという問題があった。また、この問題を回避するために乾燥温度を低下させると、乾燥完了までに多くの時間がかかり、生産性が低下することとなる。
特開平７－２５１４１１号公報
　従って本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解決し、ベースフィルムの表面に形成された水もしくは有機溶剤を含有する塗膜を、従来よりも短時間で、しかも乾燥された薄膜に圧縮応力を生じさせることなく乾燥させることができるＰＥＴフィルムの表面に形成された塗膜の乾燥方法および塗膜乾燥炉を提供することである。
　上記の課題を解決するためになされた本発明は、３．５μｍ以下の吸収スペクトルを持つ水もしくは有機溶剤を含有する塗膜が表面に形成されたＰＥＴフィルムに、フィラメントの外周を保護管で覆い、この保護管の周囲空間に、ヒーター表面温度の上昇を抑制する冷却用流体の流路を形成するための仕切壁を設けた構造の赤外線ヒーターから、主波長が３．５μｍ以下の赤外線を照射し、ＰＥＴフィルムの塗膜が形成された表面に冷却風を接触させることにより、ＰＥＴフィルムのガラス転移点よりも低い温度でＰＥＴフィルムを乾燥することを特徴とするものである。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の塗膜の乾燥方法において、前記赤外線ヒーターが、フィラメントの外周が３．５μｍよりも長い波長の赤外線を吸収する複数の管によって覆われ、これらの複数の管の間にヒーター表面温度の上昇を抑制する冷却用流体の流路を形成した構造の赤外線ヒーターであることを特徴とするものである。
　請求項３記載の発明は、請求項１記載のＰＥＴフィルムの表面に形成された塗膜の乾燥方法において、前記塗膜が、セラミック粉末を含有する塗膜であり、乾燥後にＰＥＴフィルムの表面から剥離されるものであることを特徴とするものである。
請求項４記載の発明は、請求項１記載のＰＥＴフィルムの表面に形成された塗膜の乾燥方法において、該塗膜を、ＰＥＴフィルムの表面に１００μｍ～２ｍｍ形成後、該基材の裏面側からのみ、主波長が３．５μｍ以下の赤外線を照射して、塗膜を乾燥させることなく塗膜内にエネルギーを均一拡散させ、続いて、塗膜を形成した基材の表面側から、主波長が３．５μｍ以下の赤外線を照射して塗膜を乾燥させることを特徴とするものである。
　請求項５記載の発明は、請求項１記載の塗膜の乾燥方法に用いる塗膜乾燥炉であって、乾燥炉の天井部に、主波長が３．５μｍ以下の赤外線を照射するための複数本の赤外線ヒーターを適宜の間隔で備え、乾燥炉の床部に、ＰＥＴフィルムの裏面を冷却する複数の冷却風給気ノズルを備え、該冷却風給気ノズルを、天井部において隣接する赤外線ヒーター間に形成される隙間空間に相対する位置に配置したことを特徴とするものである。
　請求項６記載の発明は、請求項５記載の塗膜乾燥炉において、冷却風給気ノズルは、ＰＥＴフィルムの裏面と平行な水平方向に冷却風を給気することを特徴とするものである。
　請求項７記載の発明は、請求項５記載の塗膜乾燥炉において、炉内入口側でＰＥＴフィルムを払い出すロール部と、炉内出口側でＰＥＴフィルムを巻き取るロール部と、該ロール部間でＰＥＴフィルムにかけるテンションを調節するテンション調節手段を備えることを特徴とするものである。
　本発明のＰＥＴフィルムの表面に形成された塗膜の乾燥方法においては、フィラメントの外周を保護管で覆い、この保護管の周囲空間に、ヒーター表面温度の上昇を抑制する冷却用流体の流路を形成するための仕切壁を設けた構造の赤外線ヒーターを用いる。この構造の赤外線ヒーターは、フィラメント温度を高めて主波長が３．５μｍ以下の赤外線を照射することができるにもかかわらず、ヒーター外表面の温度を冷却用流体により低温に保つことができる。一般に赤外線ヒーターはフィラメント温度を高めると、フィラメントの外周保護管の温度も上昇して外周保護管が二次発熱体となり、長波長の赤外線を放射して乾燥室内の温度を上昇させてしまうのであるが、本発明ではこの問題を回避し、ＰＥＴフィルムの昇温を防止することができる。
　従って、本発明によれば乾燥室内の温度を上昇させることなく、ＰＥＴフィルムの表面に形成された塗膜に、主波長が３．５μｍ以下の赤外線を照射し、３．５μｍ以下の吸収スペクトルを持つ水もしくは有機溶剤を短時間で効率よく乾燥させることができる。しかもＰＥＴフィルムは、波長が３．５μｍ以下の赤外線によってはほとんど加熱されないため、ＰＥＴフィルムを加熱することなく塗膜を乾燥させることができる。この結果、従来のように乾燥後にＰＥＴフィルムが熱収縮することがなくなり、乾燥された薄膜に圧縮応力を生じさせることがない。また、低温に保ちながら乾燥することが可能であるため、ＭＬＣＣ等に用いられる金属粉の拡散を防止することができ、薄膜の多層積層における工程においても有用である。
　特にＰＥＴフィルムの温度を、ＰＥＴフィルムのガラス転移点よりも低い温度に維持しながら乾燥させれば、冷却時の熱収縮の影響を実用上問題のないレベルに抑制することができる。このためにはＰＥＴフィルムの冷却を併用することが好ましく、特にＰＥＴフィルムの塗膜が形成された表面に冷却風を接触させるようにすれば、蒸発した水もしくは有機溶剤の蒸気を速やかに外部に排気することができるので、更に乾燥効率を高めることが可能となる。
ＰＥＴフィルムの表面に形成される塗膜が膜厚１００μｍ以上の厚みを有する場合、乾燥過程で塗膜の上下面の温度が不均一となり、熱応力に起因するひずみが生じやすくなるところ、請求項４記載の発明のように、まず、ＰＥＴフィルムの裏面側からのみ、主波長が３．５μｍ以下の赤外線を照射して、続いて、塗膜を形成したＰＥＴフィルムの表面側から、主波長が３．５μｍ以下の赤外線を照射して塗膜を乾燥させることにより、膜厚を１００μｍ以上に形成した場合であっても、乾燥が生じる前段で、塗膜を乾燥させることなく塗膜内にエネルギーを均一拡散させ、乾燥が始まる前の状態において、膜内温度を均一化しておくことができる。これにより、乾燥過程において塗膜の上下面に温度差がつきにくくなるため、膜内の熱応力が低減され、熱応力に起因してひずみが生じる現象を効果的に回避することができる。
　塗膜乾燥炉において、床部の冷却風給気ノズルを天井部の赤外線ヒーターと相対する位置に配置すると、冷却風給気ノズルが赤外線ヒーターから放射される光を吸収して加熱され、炉内に熱を二次放射する恐れがあるところ、請求項５記載の発明のように、冷却風給気ノズルを、天井部において隣接する赤外線ヒーター間に形成される隙間空間に相対する位置に配置することにより、冷却風給気ノズルからの二次放射を回避することができる。
塗膜の模式的な拡大断面図である。 乾燥炉の断面図である。 本発明に用いられる赤外線ヒーターの断面図である。 赤外線ヒータの放射スペクトルを示すグラフである。 他の実施形態に用いられる赤外線ヒーターの全体斜視図である。
　以下に本発明の実施形態を説明する。
　（実施形態１）
図１は塗膜の模式的な拡大断面図であり、１はベースフィルムであるＰＥＴフィルム（ポリエチレンテレフタレートフィルム）、２はその表面に形成された塗膜である。本実施形態の塗膜２は、セラミック粉末の一種であるチタン酸バリウム粉末３等といった溶質を有機バインダーと共に有機溶媒中に分散させたもので、有機溶媒としてはテルピネオールなどが用いられている。なお、これらのセラミック粉末や有機溶媒などの種類は、目的とする製品に応じて変化させることができることはいうまでもない。
　一般に水や有機溶剤は３．５μｍ以下の吸収スペクトルを持つため、主波長が３．５μｍ以下の赤外線を吸収して効率よく加熱され蒸発するが、ＰＥＴ樹脂は主波長が３．５μｍ以下の赤外線によってはほとんど加熱されないという物性を持つ。なお、図１の左側に示す乾燥前の状態では、本実施形態のＰＥＴフィルム１の厚さは１０～１００μｍ、塗膜２の厚さは１．５～２．０μｍである。
　本実施形態では、塗膜２が形成されたＰＥＴフィルム１を図２に示すような乾燥炉１０により乾燥させる。この乾燥炉１０は、入口側の払い出し用のロール部１１と出口側の巻き取り用のロール部１２との間でＰＥＴフィルム１を所定速度で移動させるロール・トゥ・ロール方式の炉である。本実施形態では、入口側の払い出しロール１１と出口側の巻き取りロール１２との間でＰＥＴフィルム１にかけるテンションを調節するテンション調節手段（図示しない）も備えている。
　乾燥炉１０の天井部には、主波長が３．５μｍ以下の赤外線を照射するための赤外線ヒーター１３が適宜の間隔で配置されている。乾燥炉１０の床部には、ＰＥＴフィルム１の裏面を冷却する冷却風給気ノズル２４が配置されている。冷却風給気ノズル２４を赤外線ヒーター１３と相対する位置に配置すると、冷却風給気ノズル２４が赤外線ヒーター１３から放射される光を吸収して加熱され、炉内に熱を二次放射する恐れがあるところ、本実施形態では、冷却風給気ノズル２４を、天井部で隣接する赤外線ヒーター１３間に形成される隙間空間に相対する位置に配置して、冷却風給気ノズル２４からの二次放射を回避している。
なお、本実施形態では連続式の乾燥炉１０を用いているが、乾燥炉の型式は特に限定されるものではなく、バッチ式の乾燥炉であっても差し支えない。また、連続式の乾燥炉１０で、乾燥炉１０の前段では、床部に、主波長が３．５μｍ以下の赤外線を照射するための赤外線ヒーター１３が適宜の間隔で配置し、続いて、乾燥炉１０の後段では、床部と天井部に、同じく、主波長が３．５μｍ以下の赤外線を照射するための赤外線ヒーター１３が適宜の間隔で配置したり、乾燥炉１０の後段では、天井部にのみ赤外線ヒーター１３を配置してもよい。
　これらの赤外線ヒーター１３は、図３に示すようにフィラメント１４の外周が複数の管１５、１６によって同心円状に覆われ、これらの複数の管１５、１６の間に冷却用流体の流路１７を形成した構造のものである。内側の管１５はフィラメント１４の保護管であり、石英ガラスやホウ珪酸クラウンガラスなどの赤外線透過性の保護管である。また外側の管１６は内側の管１５の外周に冷却用流体を流すための管である。これらの管１５、１６は、３.５μｍ以下の波長の赤外線を透過する機能(以下、ショートパスフィルタ機能という)、および、図４に示すように、３.５μｍより長い波長の赤外線を吸収し、３.５μｍより長い波長の赤外線の透過を阻害する機能（以下、ハイカットフィルタ機能という）を有するものである。前記のように石英ガラスやホウ珪酸クラウンガラスなどを用いることができるが、耐熱性、耐熱衝撃性、経済性などから、石英ガラス管を用いることが好ましい。
　フィラメント１４は７００～１２００℃に通電加熱され、波長が３μｍ付近にピークを持つ赤外線を放射するが、石英ガラスやホウ珪酸クラウンガラスなどは、前記のように、ショートパスフィルタとしての機能、および、ハイカットフィルタとしての機能を有する。このため、管１５および管１６はフィラメント１４から放射された電磁波のうち、波長が３.５μｍ以下の赤外線を選択的に透過して炉内に供給する。この波長領域の赤外線エネルギーは、塗膜２中の溶剤ないし水の分子間における水素結合の振動数とも合致するため、塗膜２を効率よく乾燥させることができる。
　これに対して、ＰＥＴフィルム１は波長が３.５μｍ以下の近赤外線によってはほとんど加熱されない物性を持つため、乾燥炉１０を通過する間に温度が上昇することはない。このため従来のように冷却工程において熱収縮することもなくなる。
　ただし管１５および管１６は、３.５μｍよりも長い波長領域においては逆にふく射の吸収体となり、赤外線エネルギーを吸収することにより管自体が昇温する。前述の温度におけるフィラメント１４からは３.５μｍよりも長い波長領域の赤外線も相当量放射されているため、そのままでは管１６の表面温度が上昇し、その結果、管自身も赤外線の放射体となり、主として３.５μｍよりも長い波長の赤外線を炉内に二次放射するおそれがある。このような長い波長の赤外線は炉内温度の上昇を招くとともにＰＥＴフィルム１を加熱し、従来と同様の問題を生じさせるおそれがある。
　そこで、管１５と管１６との間の流路１７に冷却用の流体を流し、管１５および管１６に一旦吸収された長波長領域の赤外線のエネルギーを、対流熱伝達の形で変換して前記流体に伝達し系外に除去する。その結果、最終的に炉内に供給される赤外線の波長を短波長域に限定するとともに、フィラメント１４が高温で継続的に通電加熱されている状況においても、管１５および管１６の温度を２００℃以下、より好ましくは１５０℃以下に維持することが可能になる。従って長波長の赤外線の二次放射による炉内温度の上昇やＰＥＴフィルム１の加熱を、確実に防止することができる。
　なお、流路１７に供給される流体は例えば空気、不活性ガスなどであるが、本実施形態では流体供給口１８から空気を吹き込み、加熱された空気を流体排出口１９から取り出している。
　このように本実施形態においては特殊な構造の赤外線ヒーター１３を使用し、ＰＥＴフィルム１を加熱するおそれのある３．５μｍよりも長い波長の赤外線を抑制しながら、３．５μｍ以下の吸収スペクトルを持つ水もしくは有機溶剤を効率よく加熱し、乾燥させることができる。
なお、本実施形態では、管１５、１６の双方に、ショートパスフィルタとしての機能、および、ハイカットフィルタとしての機能を備えているが、本発明は本実施形態に限定されず、フィラメント１４から放射された電磁波のうち、波長が３.５μｍ以下の赤外線を選択的に透過して炉内に供給することができる構造であればよく、例えば、図５に示すように、フィラメント１４の外周を保護管２２で覆い、この保護管２２の周囲空間と、炉内空間とを仕切る仕切壁２３を備え、保護管２２と仕切壁２３の双方にショートパスフィルタとしての機能を備えるとともに、保護管２２と仕切壁２３の少なくとも何れかに、ハイカットフィルタとしての機能を備える構造とすることもできる。
　しかし、３．５μｍよりも長い波長の赤外線を完全にゼロとすることは困難であるため、ＰＥＴフィルム１が僅かながら昇温する可能性がある。そこで本実施形態では、図２に示すように乾燥炉１０の入口付近と出口付近に冷却風の噴出管２０と吸気管２１とをそれぞれ配置し、ＰＥＴフィルム１の塗膜２が形成された表面に沿って冷却風を接触させ、ＰＥＴフィルム１を冷却する。噴出管２０から噴出される冷却風の温度は、噴出管２０から噴出された後、炉内の輻射熱等の影響を受けるため、温度が変動するが、炉内における塗膜の最高温度よりも低い温度であればよく、「炉内における塗膜の最高温度－１０℃」以下とすることが特に好ましい。
　また、本実施形態では、乾燥炉１０の床部に配置した冷却風給気ノズル２４から、ＰＥＴフィルム１の裏面と平行な水平方向に冷却風を給気して、ＰＥＴフィルム１を裏面からも冷却している。
この冷却風によって炉内も冷却され、ＰＥＴフィルム１の温度をガラス転移点よりも低い温度、例えば６０℃以下、より好ましくは４５℃以下に維持することが可能となる。しかもこの冷却風は塗膜２の表面から蒸発した水もしくは有機溶剤の蒸気を外部に排出する機能を併せ持つため、塗膜２の乾燥をさらに促進することができる。なお、ＰＥＴフィルム１の下面からの冷却を組み合わせることも勿論可能である。このように、有機溶剤を含んだ蒸気を外部に速やかに排出するために、排出口をラビリンス構造とすることもできる。
一般に、ＰＥＴフィルムの変形を抑制するためには、乾燥温度を低く抑えることが好ましいことが知られているが、乾燥温度を低下させると、乾燥に要する時間が長くなるため、従来の一般的なヒーターを使用する技術では、乾燥温度の下限は９０℃程度が限界であった。そして、乾燥温度９０℃の条件下でＰＥＴフィルムに張力がかかると、ＰＥＴフィルムが容易に変形するため、従来、ＰＥＴフィルムの搬送は、ＰＥＴフィルムに張力がかからないように、ベルトコンベアに乗せて行われており、このベルトコンベアに炉内の熱が奪われる分、熱効率が悪いという問題があった。
これに対し、乾燥温度６０℃以下の条件下では、幅２００～３００ｍｍ・厚さ５０μｍのＰＥＴフィルムに２０～５０Ｎ程度の張力を加えても、変形が生じないため、前記のように６０℃以下での低温乾燥が可能な本発明によれば、ベルトコンベアを用いることなく、入口側の払い出しロール１１と出口側の巻き取りロール１２を調整してＰＥＴフィルム１にテンションをかけながら搬送することができ、乾燥炉内の熱効率を改善することができる。更に、ＰＥＴフィルム１にテンションをかけながらの搬送が可能となったことにより、冷却風の風速を高めても、ＰＥＴフィルム１にばたつきが生じ難くなっているため、冷却風の風速を高めて、乾燥時間の短縮を図ることもできる。
　このようにして乾燥された塗膜２は、図１の右側に示すようにチタン酸バリウム粉末３どうしが有機バインダーによって強固に結合された状態となり、次工程においてＰＥＴフィルム１の表面から乾燥された塗膜２を剥離し、切断などの公知の工程を経て積層される。乾燥工程におけるＰＥＴフィルム１の温度はガラス転移点よりも低い温度、例えば６０℃以下、より好ましくは４５℃以下に維持されているため、冷却工程における熱収縮は無視できる程度に小さく、従って塗膜２に圧縮応力が加えられることもなく、剥離後の変形も防止される。よってその後の積層工程における寸法精度を高いレベルに維持することができる。
以上に説明したように、本実施形態によれば、ベースフィルムであるＰＥＴフィルム１の表面に形成された水もしくは有機溶剤を含有する塗膜２を、効率よく短時間で、しかも乾燥された塗膜２に圧縮応力を生じさせることなく乾燥させることができる。その具体的なデータを、次の実施例で示す。
　赤外線ヒーターを天井部に配置した実験炉を用い、塗膜乾燥速度を測定した。使用したベースフィルムは厚みが３０μｍのＰＥＴフィルムであり、その片面にスラリーを８０μｍの厚さに塗布したものを乾燥させた。このスラリーは、溶質としてセラミック粉末であるチタン酸バリウムを含有し、有機溶剤としてＮＭＰを、有機バインダーとしてＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）を含有するものである。
　乾燥中の温度は、塗膜の表面に張り付けた熱電対温度計により計測し、塗膜温度（密着しているためＰＥＴフィルム温度とほぼ同温度）を常に４０℃以下に維持するとの制約条件下で、以下に示す４通りの方法で乾燥実験を行った。どの方法においても、試験体数Ｎは２である。
　第１の方法は従来の温風乾燥法であり、５５℃の温風を炉内に流して塗膜を乾燥させた。この方法では、塗膜温度を常に４０℃以下に維持するためには風量を大幅に絞らねばならず、塗膜を乾燥させるために１１分を要した。なお、乾燥完了は塗膜の色の変化を目視により観察する方法で確認した。
　第２の方法は、本実施形態の方法であり、図３に示した赤外線ヒーターによる加熱と、冷却風による冷却を併用する方法である。冷却風の風量は３０ｍ３/ｈｒであり、その温度は室温（２５℃）である。フィラメント温度を８５０℃とし、冷却流体（空気）により赤外線ヒーターの表面温度を１００℃に維持した。この方法では、４分で塗膜を乾燥させることができた。
　この実験により、本実施形態の乾燥方法によれば、塗膜温度を４０℃以下に維持しつつ、乾燥時間を従来法よりも大幅に短縮できることが確認できた。
（実施形態２）
本発明は、上記実施形態１に限定されるものでなく、塗膜の厚さが１００μｍ～２ｍｍとなる厚膜のタイプにも適用可能である。以下に実施形態２として説明する。用いる乾燥炉１０は上記実施形態１と同様である。
実施形態２では、図１の左側に示す乾燥前の状態において、ＰＥＴフィルム１の厚さは１０～１００μｍ、塗膜２の厚さは１００μｍ～２ｍｍである。
ＰＥＴフィルムの表面に形成される塗膜が膜厚１００μｍ以上の厚みを有する場合、乾燥過程で塗膜の上下面の温度が不均一となり、熱応力に起因するひずみが生じやすくなるところ、本実施形態では、まず、塗膜を形成したＰＥＴフィルムの裏面側からのみ、主波長が３．５μｍ以下の赤外線を照射して、続いて、塗膜を形成したＰＥＴフィルムの表面側から、主波長が３．５μｍ以下の赤外線を照射して塗膜を乾燥させる。
このように、まず、塗膜を形成したＰＥＴフィルムの裏面側からのみ、主波長が３．５μｍ以下の赤外線を照射することにより、乾燥が生じる前段で、塗膜を乾燥させることなく塗膜内にエネルギーを均一拡散させ、乾燥が始まる前の状態において、膜内温度を均一化しておくことができる。
続いて、塗膜を形成したＰＥＴフィルムの表面側から、主波長が３．５μｍ以下の赤外線を照射して塗膜を乾燥させることにより、乾燥過程において塗膜の上下面に温度差がつきにくくなるため、膜内の熱応力が低減され、膜厚を１００μｍ以上に形成した場合であっても、熱応力に起因してひずみが生じる現象を効果的に回避することができる。
１ ＰＥＴフィルム
２ 塗膜
３ チタン酸バリウム粉末
１０乾燥炉
１１払い出し用のロール部
１２巻き取り用のロール部
１３赤外線ヒーター
１４フィラメント
１５管
１６管
１７流路
１８流体供給口
１９流体排出口
２０噴出管
２１吸気管
２２　保護管
２３　仕切壁
２４　冷却風給気ノズル

Claims (7)

  1. ３．５μｍ以下の吸収スペクトルを持つ水もしくは有機溶剤を含有する塗膜が表面に形成されたＰＥＴフィルムに、
    フィラメントの外周を保護管で覆い、この保護管の周囲空間に、ヒーター表面温度の上昇を抑制する冷却用流体の流路を形成するための仕切壁を設けた構造の赤外線ヒーターから、主波長が３．５μｍ以下の赤外線を照射し、ＰＥＴフィルムの塗膜が形成された表面に冷却風を接触させることにより、ＰＥＴフィルムのガラス転移点よりも低い温度でＰＥＴフィルムを乾燥することを特徴とするＰＥＴフィルムの表面に形成された塗膜の乾燥方法。
  2. 前記赤外線ヒーターが、フィラメントの外周が３．５μｍよりも長い波長の赤外線を吸収する複数の管によって覆われ、これらの複数の管の間にヒーター表面温度の上昇を抑制する冷却用流体の流路を形成した構造の赤外線ヒーターであることを特徴とする請求項１記載の塗膜の乾燥方法。
  3. 　前記塗膜が、セラミック粉末を含有する塗膜であり、乾燥後にＰＥＴフィルムの表面から剥離されるものであることを特徴とする請求項１記載のＰＥＴフィルムの表面に形成された塗膜の乾燥方法。
  4. 該塗膜を、ＰＥＴフィルムの表面に１００μｍ～２ｍｍ形成後、該基材の裏面側からのみ、主波長が３．５μｍ以下の赤外線を照射して、塗膜を乾燥させることなく塗膜内にエネルギーを均一拡散させ、続いて、塗膜を形成した基材の表面側から、主波長が３．５μｍ以下の赤外線を照射して塗膜を乾燥させることを特徴とする請求項１記載のＰＥＴフィルムの表面に形成された塗膜の乾燥方法。
  5. 　請求項１記載の塗膜の乾燥方法に用いる塗膜乾燥炉であって、
    乾燥炉の天井部に、主波長が３．５μｍ以下の赤外線を照射するための複数本の赤外線ヒーターを適宜の間隔で備え、
    乾燥炉の床部に、ＰＥＴフィルムの裏面を冷却する複数の冷却風給気ノズルを備え、
    該冷却風給気ノズルを、天井部において隣接する赤外線ヒーター間に形成される隙間空間に相対する位置に配置したことを特徴とする塗膜乾燥炉。
  6. 　冷却風給気ノズルは、ＰＥＴフィルムの裏面と水平方向に冷却風を給気することを特徴とする請求項５記載の塗膜乾燥炉。
  7. 　炉内入口側でＰＥＴフィルムを払い出すロール部と、炉内出口側でＰＥＴフィルムを巻き取るロール部と、該ロール部間でＰＥＴフィルムにかけるテンションを調節するテンション調節手段を備えることを特徴とする請求項５記載の塗膜乾燥炉。
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