(57)【要約】【課題】供給バルブを開いた直後にスロットダイから設定以上の多量の塗布液が吐出されるのを防止する。【解決手段】スロットダイ１０のマニホールド１３に、マニホールドに向かって塗布液が流れる供給ライン２２と、マニホールドから塗布液が流出する排出ライン３１とが接続されている。供給ラインにはスロットダイに対する塗布液の供給／停止を切り替える供給バルブ２５が設けられている。排出ラインには排出バルブ３２が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性支持体に塗布液を塗布するための塗布装置であって、
前記塗布液を一時的に貯留するマニホールド、及び、前記マニホールドと連通し、前記可撓性支持体に向かって前記塗布液を吐出するスロットを有するスロットダイと、
前記マニホールドに接続され、前記マニホールドに向かって前記塗布液が流れる供給ラインと、
前記供給ラインに設けられ、前記スロットダイに対する前記塗布液の供給／停止を切り替える供給バルブと、
前記マニホールドに接続され、前記マニホールドから塗布液が流出する排出ラインと、
前記排出ラインに設けられた排出バルブと
を備えることを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記塗布液は、圧縮気体を用いて前記マニホールドに向かって圧送される請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の塗布装置を用いて前記可撓性支持体に塗布液を塗布するフィルムの製造方法であって、
前記供給バルブを閉じ、前記排出バルブを開き、且つ、塗布液を前記供給ラインに沿って前記マニホールドに向かって加圧し、
次いで、前記供給バルブを開いて、前記塗布液を前記供給ラインを通じて前記マニホールドに送液し、前記排出ラインを通じて排出し、
次いで、前記排出バルブを閉じて、前記塗布液を前記スロットから吐出させて前記可撓性支持体に塗布する
フィルムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可撓性支持体上に塗布液を塗布するための塗布装置に関する。また、本発明は、可撓性支持体上に塗布液を塗布する工程を備えたフィルムの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
可撓性支持体上に塗布液を塗布する塗布装置は、光学フィルム、磁気記録テープ、接着テープ、写真用印画紙、オフセット版材、電池極板、燃料電池触媒層等の各製造工程で使用されている。
【０００３】
塗布方式として、例えば、バーコータ方式、リバースロールコータ方式、グラビアロールコータ方式、エクストルージョンコータなどのスロットダイコータ方式等が挙げられる。この中でもスロットダイを用いるスロットダイコータ方式の塗布装置は、他の方式と比較して、高速で薄層の塗布が可能であることから多用されている。
【０００４】
スロットダイコータ方式により塗布膜が形成された可撓性支持体は、例えば陰極管表示装置（ＣＲＴ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）、ＥＬ（electro-luminescence）表示装置等の画像表示装置などの表示画面に貼付される光学フィルムとして用いられ、その需要は年々高まっている。このような用途に用いられる光学フィルムの性能は、塗布膜の厚さ変動により大きく影響される。そのため、光学フィルムの分野では、塗布膜のより高度な厚さの均一性が求められる。
【０００５】
塗布膜の厚さに影響を与える要因のひとつとして、可撓性支持体上に塗布される塗布液の吐出量の不均一性が挙げられる。即ち、スロットダイコータ方式により均一厚さの塗布膜を形成するためには、スロットダイから可撓性支持体上に吐出される塗布液の吐出量の経時的な変動を少なくする必要がある。
【０００６】
特許文献１には、スロットダイに対してギアポンプを用いて塗布液を送液する場合において、ギアポンプのギアの１回転あたりの送液容積とギアの歯数との関係を最適化することにより、スロットダイへの塗布液の送液量の変動を抑制する塗布方法が記載されている。しかしながら、ギアポンプの構造上、その送液容積の変動を完全に解消することはできないから、スロットダイから吐出される塗布液の脈動を十分に抑制することはできない。
【０００７】
ギアポンプを用いることなく、スロットダイから吐出される塗布液の吐出量の変動を少なくする方法として、図６に示す圧空送液法が考えられる。塗布液を吐出するスロットダイ９０と、塗布液を貯蔵するタンク９１とが、供給ライン９２を介して接続されている。供給ライン９２上には、タンク９１側からスロットダイ９０側に向かって、流量調整バルブ９３、流量計９４、供給バルブ９５がこの順に設けられている。流量調整バルブ９３は、供給ライン９２を流れる塗布液の流量を調整する。流量計９４は供給ライン９２を流れる塗布液の流量を測定する。供給バルブ９５は、スロットダイ９１への塗布液の供給／停止の切り替えを行う開閉バルブである。圧縮空気を発生する加圧源９６が圧空ライン９７を介してタンク９１に接続されている。
【０００８】
図６の送液設備を用いてスロットダイ９１へ塗布液を供給する方法を説明する。
【０００９】
タンク９１に塗布液が貯蔵され、且つ、供給バルブ９５が閉じられた状態で、加圧源９６を動作させて圧空ライン９７を介して圧縮空気をタンク９１内に送り、タンク９１内を加圧する。次いで、供給バルブ９５を開く。タンク９１内の塗布液は、加圧源９６で発生した圧縮空気による圧力によって、供給ライン９２を通り、スロットダイ９１へ圧送される。塗布液は、スロットダイ９１のスロットの先端から吐出され、当該先端と対向して矢印９９ａ方向に走行する可撓性支持体９９に塗布される。スロットダイ９１からの塗布液の吐出量は、流量調整バルブ９３を用いて調整される。
【００１０】
このような圧空送液法では、スロットダイ９０へ塗布液を供給するための駆動源として、タンク９１の内部空間を加圧する加圧源９６を用いている。即ち、塗布液の送液のためのギアポンプが不要であるので、スロットダイ９０から吐出される塗布液に脈動が生じにくい。その結果、可撓性支持体９９上に均一厚さの塗布膜を形成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００６−２７２１２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、図６に示した圧空送液法では、塗布の開始は供給バルブ９５を開くことにより行う。塗布開始直前の供給バルブ９５が閉じられた状態では、供給バルブ９５よりも上流側（タンク９１側）で塗布液は加圧されている。この状態から供給バルブ９５を開くと、その直後に塗布液が勢いよくスロットダイ９０へ流れるので、設定流量よりも多くの塗布液がスロットダイ９０から吐出されてしまう。したがって、可撓性支持体９９に付着しきれない塗布液がスロットダイ９０の上流側リップ部材９０ａの外表面に沿って流れ、リップ近傍が塗布液で汚れる。その結果、可撓性支持体９９上に形成される塗布膜に、厚みムラに起因する走行方向９９ａに沿ったスジ状の欠点が生じるという問題がある。
【００１３】
本発明は、上記の従来の問題を解決し、供給バルブを開いた直後にスロットダイから設定以上の多量の塗布液が吐出されるのを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の塗布装置は、可撓性支持体に塗布液を塗布するための塗布装置であって、前記塗布液を一時的に貯留するマニホールド、及び、前記マニホールドと連通し、前記可撓性支持体に向かって前記塗布液を吐出するスロットを有するスロットダイと、前記マニホールドに接続され、前記マニホールドに向かって前記塗布液が流れる供給ラインと、前記供給ラインに設けられ、前記スロットダイに対する前記塗布液の供給／停止を切り替える供給バルブと、前記マニホールドに接続され、前記マニホールドから塗布液が流出する排出ラインと、前記排出ラインに設けられた排出バルブとを備えることを特徴とする。
【００１５】
上記の装置において、前記塗布液は、圧縮気体を用いて前記マニホールドに向かって圧送されることが好ましい。
【００１６】
本発明のフィルムの製造方法は、上記の本発明の塗布装置を用いて前記可撓性支持体に塗布液を塗布する方法であって、前記供給バルブを閉じ、前記排出バルブを開き、且つ、塗布液を前記供給ラインに沿って前記マニホールドに向かって加圧し、次いで、前記供給バルブを開いて、前記塗布液を前記供給ラインを通じて前記マニホールドに送液し、前記排出ラインを通じて排出し、次いで、前記排出バルブを閉じて、前記塗布液を前記スロットから吐出させて前記可撓性支持体に塗布することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、排出バルブが設けられた排出ラインがマニホールドに接続されているので、供給バルブを開いた直後にスロットダイから設定以上の多量の塗布液が吐出されるという従来の問題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る塗布装置の概略構成を示した図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係る塗布装置のスロットダイ及びその周辺の概略構成を示した斜視図である。
【図３】図３Ａは図２の３Ａ−３Ａ線を含む面に沿ったスロットダイの断面図、図３Ｂは図３Ａの３Ｂ−３Ｂ方向に沿って見たスロットダイを構成する上流側リップ部材の正面図である。
【図４】図４は、比較例において、供給バルブを開いた時以降の塗布液の流量変化を測定した結果を示した図である。
【図５】図５は、実施例において、排出バルブを閉じた時以降の塗布液の流量変化を測定した結果を示した図である。
【図６】図６は、圧空送液法の一般的構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に本発明を、その一実施形態を示しながら詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係る塗布装置の概略構成を示した図である。この塗布装置は、矢印４１の向きに走行する長尺の可撓性支持体（フィルム、シート等のウエブ状物、以下、単に「支持体」という）４０に向かってスロットダイ１０から塗布液を吐出して、支持体４０の片面に塗布液を塗布し塗布膜４５を形成する。支持体４０は、テンション支持方式により、即ち、スロットダイ１０を挟んで互いに平行に、且つ、離間して配置された一対のロール（図示せず）間に所定の張力が印加された状態で架け渡されて支持されている。但し、支持体４０の支持方式はこれに限定されず、例えば、スロットダイ１０との間に支持体４０を挟むように配置されたバックアップロールで支持体４０を支持するバックアップロール支持方式であってもよい。
【００２１】
支持体２０の材料は、特に制限はなく、例えば樹脂、具体的には、セルロースエステル（例えば、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース）、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート）、ポリスチレン、ノルボルネン系樹脂、非晶質ポリオレフィンなどを用いることができる。このうち、トリアセチルセルロース、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートが好ましい。
【００２２】
支持体２０に塗布される塗布液は、特に制限はない。製造しようとするフィルムの用途に応じて適宜選択すればよい。
【００２３】
塗布液は、スロットダイ１０のスロット１４から支持体４０に向かって吐出される。塗布液が貯蔵されたタンク２１とスロットダイ１０とが、供給ライン２２を介して接続されている。供給ライン２２上には、タンク２１側からスロットダイ１０側に向かって、流量調整バルブ２３、流量計２４、供給バルブ２５がこの順に設けられている。流量調整バルブ２３は、供給ライン２２を流れる塗布液の流量（即ち、スロットダイ１０から吐出される塗布液の吐出量）を調整する。流量計２４は供給ライン２２を流れる塗布液の流量を測定する。供給バルブ２５は、スロットダイ１０への塗布液の供給／停止の切り替えるための開閉バルブである。圧縮気体（例えば圧縮空気）を発生する加圧源２６が圧空ライン２７を介してタンク２１の天板に接続されている。加圧源２６としては、特に制限はないが、例えばコンプレッサーや圧空レギュレータなどを用いることができる。
【００２４】
図２は、スロットダイ１０及びその周辺の概略構成を示した斜視図、図３Ａは図２の３Ａ−３Ａ線を含む面（縦断面）に沿ったスロットダイ１０の断面図である。スロットダイ１０は、上流側リップ部材１１と下流側リップ部材１２とが接合されて構成されている。図３Ｂは図３Ａの３Ｂ−３Ｂ方向に沿って見た上流側リップ部材１１の正面図である。図３Ｂにおいて、斜線を施した領域１８は上流側リップ部材１１と密着する領域を示している。上流側リップ部材１１の下流側リップ部材１２に対向する面には、幅方向（図３Ｂの左右方向）に伸びた凹溝であるマニホールド１３が形成されている。マニホールド１３は、幅方向の中央が低く、両端が高い略Ｖ字状に形成されている。マニホールド１３より上側では、上流側リップ部材１１と下流側リップ部材１２とは一定間隔を隔てて離間して、スロット１４を形成している。図示していないが、上流側リップ部材１１及び下流側リップ部材１２の幅方向の両端面には、スロット１４を封止するための側板が設けられている。上流側リップ部材１１には、上流側リップ部材１１を貫通してマニホールド１３の幅方向の中央部に接続するように、注液孔１５が形成されている。
【００２５】
図２に示されているように、スロット１４の塗布液が吐出される開口１４ａを上方に向けて、スロット１４を鉛直方向とほぼ平行になるように、スロットダイ１０は設置されている。上流側リップ部材１１の注液孔１５には供給ライン２２が接続されている。また、マニホールド１３の両端にはそれぞれ排出ライン３１が接続されている。各排出ライン３１は、マニホールド１３との接続部から水平方向に延ばされた後、下向きに屈曲され、１本に合流されて塗布液を回収する排液タンク３３（図１参照）に接続されている。排出ライン３１の合流部より下流側の部分には、塗布液の流れの可否を切り替える排出バルブ３２が設けられている。
【００２６】
以上のように構成された本実施形態の塗布装置を用いて支持体４０に塗布液を塗布して塗布膜付きフィルムを製造する方法の一例を図１を用いて説明する。但し、本発明は以下の方法に限定されない。
【００２７】
最初に、支持体４０を、スロットダイ１０の先端（塗布液が吐出されるスロット１４の開口端縁。一般に「リップ」と呼ばれる。）に接触させながら矢印４１の向きに走行させる。
【００２８】
次いで、供給バルブ２５を閉じた状態で、加圧源２６を動作させて圧空ライン２７を介して圧縮気体（例えば圧縮空気）を、所定量の塗布液が貯蔵されたタンク２１に送り込む。流量調整バルブ２３は、所望する流量となるように適切な開度に開かれていることが好ましい。圧縮気体によって塗布液にはスロットダイ１０に向かう圧力が印加されるが、供給バルブ２５は閉じられているので、塗布液は供給ライン２２内を流れることはできない。このとき、排出バルブ３２を開いておく。
【００２９】
次いで、供給バルブ２５を開く。圧縮気体によって加圧された塗布液は、供給ライン２２内をスロットダイ１０に向かって勢いよく流れ始める。このときに流量計２４で測定される塗布液の流量は、所望する流量よりも大きい。塗布液は、スロットダイ１０の注液孔１５を通過し、マニホールド１３に流入する。このとき、排出バルブ３２が開かれているので、塗布液は、スロット１４内を上昇することはなく、排出ライン３１を通過し、排液タンク３３に排出される。
【００３０】
供給バルブ２５を開いてからしばらく時間が経過すると、流量計２４で測定される塗布液の流量は、所望する流量にまで低下し安定する。これを確認した後、排出バルブ３２を閉じる。注液孔１５を通過してマニホールド１３に流入した塗布液は、マニホールド１３内に一時的に滞留した後、スロット１４内を上昇し、支持体４０に向かって吐出する。その結果、走行している支持体４０に塗布膜４５が形成される。
【００３１】
その後、塗布液の塗布を停止する場合は、最初に、排出バルブ３２を開く。これにより、塗布液は、スロット１４内を上昇することはなく、排出ライン３１を通過し、排液タンク３３に排出される。その後、供給バルブ２５を閉じる。
【００３２】
塗布液の塗布を再開する場合は、上記と同様の操作を行えばよい。
【００３３】
以上のように、本発明では、スロットダイ１０のマニホールド１３に、排出バルブ３２が設けられた排出ライン３１を接続しているので、塗布液の支持体４０への塗布を開始するのに先立って供給バルブ２５を開くと、加圧された塗布液をマニホールド１３からスロット１４ではなく排出ライン３１に流すことができる。したがって、供給バルブ２５を開いた直後にスロット１４から設定以上の多量の塗布液が噴出し、スロットダイ１０（特に上流側リップ部材１１）のリップ近傍が塗布液で汚れ、塗布膜４５にスジ状の欠点が生じるという従来の問題を解決することができる。
【００３４】
上記の実施形態は一例に過ぎず、本発明はこの実施形態に限定されず、種々に変更することができる。
【００３５】
供給ライン２２には、流量調整バルブ２３、流量計２４、供給バルブ２５が設けられていたが、本発明では、スロットダイ１０に対して塗布液の供給／停止を切り替えることができる機能を有するバルブが少なくとも設けられていれば良く、このバルブ以外を省略することができる。供給バルブ２５に流量調整機能を担わせて、流量調整バルブ２３を省略してもよい。また、供給ライン２２に、塗布液の圧力を測定する圧力計や、塗布液中の異物を捕捉するフィルタ等が設けられていてもよい。
【００３６】
マニホールド１３の両端に接続された排出ライン３１を、１本に合流させることなく排液タンク３３に接続してもよい。この場合、各排出ライン３１に排出バルブ３２が設けられる。また、マニホールド１３の両端のうちの一方に排出ライン３１を接続し、他方を封止してもよい。排出ライン３１を、マニホールド１３の幅方向の端部に接続するのではなく、例えばその中央部分に接続してもよい。
【００３７】
排出ライン３１の経路は、周囲の構造物の配置に応じて自由に設定することができる。但し、排出ライン３１は、スロット１４の開口１４ａよりも低い位置に配設されることが好ましい。排出ライン３１がリップと同じ高さか又はこれよりも高い位置を通ると、供給バルブ２５を開いた直後に、例え排出バルブ３２を開いていても、塗布液がスロット１４から流出する可能性があるからである。
【００３８】
スロットダイ１０の形状（例えばマニホールド１３、スロット１４、注液孔１５等の形状）は、上記の実施形態に限定されず、種々に変更することができる。スロットダイ１０として、公知のスロットダイを用いることもできる。上記の実施形態では、スロット１４が鉛直方向とほぼ平行になるようにスロットダイ１０を設置したが、スロット１４の向きはこれに限定されない。但し、マニホールド１３に対してスロット１４の塗布液の吐出口端（即ち、リップ）が上側になるようにスロットダイ１０を設置することが好ましい。開口１４ａから塗布液が意図せずに漏れ出すのを防止するためである。
【００３９】
塗布液を供給ライン２２に沿ってマニホールド１３に向かって加圧するために、圧縮気体を発生する加圧源２６を用いたが、本発明はこれに限定されない。例えば、加圧源２６を用いずに、ギアポンプやダイアフラムポンプなどの定量ポンプを用いることができる。この場合、定量ポンプは、タンク２１と流量調整バルブ２３との間の供給ライン２２上に設置することができる。そして、定量ポンプと流量調整バルブ２３との間の供給ライン２２を分岐して、定量ポンプで送液された塗布液のうち過剰の塗布液をタンク２１に還流させる還流ラインを設けることが好ましい。
【実施例】
【００４０】
図１〜図３に示す塗布装置を用いて、スロットダイ１０への塗布液の送液実験を行った。
【００４１】
スロットダイ１０の幅は３４０ｍｍ、スロット１４の開口幅は２２０ｍｍ、スロット１４の厚さ（上流側リップ部材１１と下流側リップ部材１２との間隔）は０．２ｍｍ、スロット１４の長さ（スロットダイ１０の幅方向の中央位置でのリップとマニホールド１３との間隔）は４８ｍｍ、マニホールド１３の縦断面における断面積は幅方向位置にかかわらず一定で１３５．６８ｍｍ2であった。
【００４２】
加圧源２６による圧縮空気の圧力は０．１ＭＰａであった。Ｅ型粘度計を用い、測定コーンプレート直径が５０ｍｍ、測定コーン角が１度、測定ズリ速度が１００（ｌ／ｓ）の条件で測定される塗布液の粘度は５ｍＰａ・ｓであった。
【００４３】
比較例として、従来と実質的に同様の塗布液の送液実験を行った。即ち、支持体４０をスロットダイ１０のリップに接触させながら走行させた。支持体４０の走行速度は、５〜５０ｍ／ｍｉｎの範囲内で、後述する塗布液の設定流量に応じて最適に設定した。供給バルブ２５及び排出バルブ３２を閉じた状態で、加圧源２６を動作させて塗布液が貯蔵されたタンク２１を圧縮空気で加圧した。その後、供給バルブ２５を開いた。供給バルブ２５を開いた時以降の塗布液の流量の変化を流量計２４で測定した。
【００４４】
流量調整バルブ２３の開度を、定常時での塗布液の流量が１５，３０，６０，９０ｍｌ／ｍｉｎの４通りとなるように予め設定した。
【００４５】
流量測定結果を図４に示す。塗布液の設定流量がいずれであっても、供給バルブ２５を開いた時（経過時間＝０秒）から数秒間、設定以上の流量の塗布液がスロットダイ１０に向かって流れている。実際、スロットダイ１０のスロット１４からは供給バルブ２５を開いた直後に多量の塗布液が噴出し、支持体４０に付着しきれない塗布液が、上流側リップ部材１１の外表面に沿って流れた。
【００４６】
次いで、実施例として、本発明に対応する送液実験を行った。即ち、上記の比較例において、加圧源２６を動作させた状態で、排出バルブ３２を開いた後、供給バルブ２５を開いた。供給バルブ２５を開いた直後に、塗布液は排出ライン３１を通じて排液タンク３３内に勢いよく流れ込んだ。流量計２４の流量が設定流量にまで低下しほぼ安定したのを確認した後、排出バルブ３２を閉じた。排出バルブ３２を閉じた時以降の塗布液の流量の変化を流量計２４で測定した。
【００４７】
流量調整バルブ２３の開度を、定常時での塗布液の流量が１５，３０，６０，９０ｍｌ／ｍｉｎの４通りとなるように予め設定した。
【００４８】
流量測定結果を図５に示す。塗布液の設定流量がいずれであっても、排出バルブ３２を開いた時（経過時間＝０秒）以降、塗布液の流量はほぼ設定流量で安定している。実際、排出バルブ３２を閉じるとまもなく塗布液がスロット１４から吐出された。比較例のように多量の塗布液がスロットダイ１０のスロット１４から噴出して上流側リップ部材１１のリップ近傍を汚すようなことはなく、塗布液がスロット１４から吐出した時点から支持体４０上に安定して塗布液の塗布を行うことができた。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の利用分野は特に制限はなく、可撓性支持体上にスロットダイを用いて塗布液を塗布する塗布装置及びこの装置を用いたフィルムの製造方法として広く利用することができる。特に、塗布膜のスジ状の欠点が問題視されることが多い光学フィルムの製造に好ましく利用することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０  スロットダイ
１１  上流側リップ部材
１２  下流側リップ部材
１３  マニホールド
１４  スロット
１４ａ  スロットの開口
１５  注液孔
２１  タンク
２２  供給ライン
２３  流量調整バルブ
２４  流量計
２５  供給バルブ
２６  加圧源
２７  圧空ライン
３１  排出ライン
３２  排出バルブ
３３  排液タンク
４０  可撓性支持体
４５  塗布膜
【図１】
2011056380.tif 000003
【図２】
2011056380.tif 000004
【図３】
2011056380.tif 000005
【図４】
2011056380.tif 000006
【図５】
2011056380.tif 000007
【図６】
2011056380.tif 000008