(57)【要約】【課題】容易な構成で、かつ経時的な変化による再調整の頻度を低減しつつ、均一な塗布膜厚が得られるスロットダイのスロットギャップの調整方法及びスロットダイを用いた塗布膜の製造方法を提供する。【解決手段】少なくとも２つのブロック１，２からなるスロット部１０ａと、スロット部１０ａのブロック１，２に挟持されるシム３と、ブロック１、２及びシム３を固定する複数の締結ボルト５を備えたスロットダイ１０を用い、シム３を締結ボルト５の締結圧力により変形させることでスロットギャップＣを調整したスロットダイを用いて塗布膜を製造する。【選択図】図１
2015073927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つのブロックからなるスロット部と、前記スロット部の一対のブロックに狭持されるシムと、前記ブロック及びシムを固定する締結手段を備えたスロットダイを構成し、前記シムを変形させて前記一対のブロック間に形成されるスロットギャップを調整することを特徴とするスロットダイのスロットギャップの調整方法。
【請求項２】
前記締結手段を塗工幅方向に沿って複数箇所に設けてなり、各締結手段による締結圧力を調整することにより前記シムを変形させてスロットギャップを調整することを特徴とする請求項１に記載のスロットダイのスロットギャップの調整方法。
【請求項３】
常用時の温度における前記シムを構成する部材のいずれかのヤング率が１３０ＧＰａ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のスロットダイのスロットギャップの調整方法。
【請求項４】
前記シムの形状が平面視コの字型であり、前記シムの両翼先端間距離を塗工幅とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のスロットダイのスロットギャップの調整方法。
【請求項５】
少なくとも２つのブロックからなるスロット部と、前記スロット部の一対のブロックに狭持されるシムと、前記ブロック及びシムを固定する締結手段を塗工幅方向に沿って複数備えたスロットダイを構成し、前記複数の締結手段により締め付ける際の締結圧力の分布を調整することにより塗布液の流れと圧力分布を制御することを特徴とするスロットダイを用いた塗布膜の製造方法。
【請求項６】
常用時の温度における前記シムを構成する部材のいずれかのヤング率が１３０ＧＰａ以下であることを特徴とする請求項５に記載のスロットダイを用いた塗布膜の製造方法。
【請求項７】
前記シムの形状が平面視コの字型であり、前記シムの両翼先端間距離を塗工幅とすることを特徴とする請求項５または６に記載のスロットダイを用いた塗布膜の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、走行する帯状基材上に塗布液を塗布する際に使用されるスロットダイにおけるスロットギャップの調整方法及びスロットダイを用いた塗布膜の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ウェブまたは板状基板に塗布液を塗布する方法として、ダイ塗布装置が知られている。ダイ塗布装置は、予め計量された塗布液が全て塗布基材表面に塗布され、塗布膜厚はダイのスロットギャップにより規制される。そのため、膜厚が均一な塗布膜を形成するには、ダイの構成要素を精度よく作製することが必要となる。特に、液晶表示装置等に用いられる光学フィルムを製造する場合には、塗布膜厚のバラツキが製品品質に多大な影響を与えることとなるため、極めて高精度な塗布膜厚の調整が必要となる。
【０００３】
従来、塗布膜厚を極めて精度よく調整する方法としては、ダイの構成要素を粗加工した後、該粗加工によって生じた残留応力を除去した工程を経て、仕上げ加工を行う方法が開示されている（特許文献１参照。）。
【０００４】
また、ダイコーターのヘッド部材を変形させうる調整ユニットを配置し、該調整ユニットによりヘッド部材を変形させることによってスロット幅（スロットギャップ）を調整する方法が開示されている（特許文献２参照。）。
【０００５】
さらに、先端部に塗工液の吐出口たるスリットが形成されるように対向して配置される第一ブロック及び第二ブロックと、該第一ブロック及び第二ブロックに挟持されるシムとを備え、前記スリットの幅（スロットギャップ）が該シムの厚みに応じて調節可能に構成されるとともに、該シムの表面には前記スリットの長手方向において部分的な窪みが形成されたダイコーターを用い、シムの表面にスリットの長手方向において部分的な窪みを形成し、該シムを挟持するブロック間に形成される前記スリットの幅が、長手方向に沿って調整され、ダイコーターの構成を簡易なものとしつつ、スリットの長手方向に均一な厚みの塗布膜を形成可能としたダイコーター調整方法（例えば、特許文献３参照。）等、ブロック間に挟持したシムの厚みによりスロットギャップを調整する各種方法が開示されている。
【０００６】
しかし、前記特許文献１に記載の方法では、ダイコーターが大型化すると、各構成部材の自重による撓みや組み付け時の変形が生じることにより、スロット幅（スロットギャップ）を含む各構成要素の均一化を図ることが困難となる問題がある。よって、前記特許文献１に開示されている加工精度の向上や残留応力の除去だけでは、問題を解決し得ない。
【０００７】
また、特許文献２に記載の方法では、ダイコーターの構成が複雑となり、煩雑な操作が要求され、かつ設備費が高価となる。
【０００８】
さらに、特許文献３等に開示されている、シムの厚みによりスロットギャップを調整する方法では、シムに窪みを形成するための研磨等の精密で煩雑な作業が必要となるだけでなく、塗布作業の最中にスロットギャップを適宜調整、変更することができず、スロットギャップを調整、変更するには、塗布作業を一旦中断してスロットダイを分解し、シムを再加工するか別のものに交換する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−１９２４５２号公報
【特許文献２】特許第３５０１１５９号公報
【特許文献３】特開２００９−１８２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑み、簡単な構成で、かつ容易な操作により均一な塗布膜厚が得られるスロットダイにおけるスロットギャップの調整方法及びスロットダイを用いた塗布膜の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明者は鋭意研究の結果、少なくとも２つのブロックからなるスロット部と、前記２つのブロックに挟持されるシムとを備えたスロットダイを用い、前記シムをボルト等の締結手段の締結圧力によって変形させることにより、スロットギャップを容易に調整でき、かつ再調整頻度も少なくしうることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
即ち、本発明の第一は、少なくとも２つのブロックからなるスロット部と、前記スロット部の一対のブロックに狭持されるシムと、前記ブロック及びシムを固定する締結手段を備えたスロットダイを構成し、前記シムを変形させて前記一対のブロック間に形成されるスロットギャップを調整することを特徴とするスロットダイのスロットギャップの調整方法に関する。
【００１３】
好ましい実施態様では、前記締結手段を塗工幅方向に沿って複数箇所に設けてなり、各締結手段による締結圧力を調整することにより前記シムを変形させてスロットギャップを調整する。
【００１４】
また、好ましい実施態様では、常用時の温度における前記シムを構成する部材のいずれかのヤング率が１３０ＧＰａ以下である。
【００１５】
また、好ましい実施態様では、前記シムの形状が平面視コの字型であり、前記シムの両翼先端間距離を塗工幅とする。
【００１６】
本発明の第二は、少なくとも２つのブロックからなるスロット部と、前記スロット部の一対のブロックに狭持されるシムと、前記ブロック及びシムを固定する締結手段を塗工幅方向に沿って複数備えたスロットダイを構成し、前記複数の締結手段により締め付ける際の締結圧力の分布を調整することにより塗布液の流れと圧力分布を制御することを特徴とするスロットダイを用いた塗布膜の製造方法に関する。
【００１７】
好ましい実施態様では、常用時の温度における前記シムを構成する部材のいずれかのヤング率が１３０ＧＰａ以下である。
【００１８】
また、好ましい実施態様では、前記シムの形状が平面視コの字型であり、前記シムの両翼先端間距離を塗工幅とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、シムをボルト等の締結手段の締結圧力によって任意の形状に変形させることにより、該シムを挟持するブロック間に形成されるスロットのスロットギャップが塗工幅方向に沿って精密に調整されることとなり、幅方向に均一な厚みの塗布膜を製造することが可能となる。また、塗布作業の最中であっても、塗布作業を中断することなく、必要に応じ、締結手段の締結圧力を変えることで、簡単な操作でスロットギャップを調整し、塗布膜の均一性を維持することもできる。さらに、装置（スロットダイ）の構造も簡単で、かつシムの作成も精密な研磨などの煩雑な加工作業を必要とせず、装置の製造も容易である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に用いるスロットダイの一実施形態を示す斜視図。
【図２】図１に示すスロットダイの分解斜視図。
【図３】図１に示すスロットダイの側断面図。
【図４】スロットダイを用いた塗布膜の製造方法の一実施形態を示す、塗工装置におけるダイ先端（リップ）付近の拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１は、本発明に用いるスロットダイの一実施形態を示した斜視図であり、図２はその分解斜視図であり、図３は側断面図である。
【００２３】
本実施形態のスロットダイ１０は、スロット４を形成するように対向して配置される第一ブロック１及び第二ブロック２からなるスロット部１０ａと、第一及び第二ブロック１、２間に挟持されるシム３と、さらに、第一及び第二ブロック１、２によりシム３が挟持された状態で、それらを固定するための締結手段としての複数の締結ボルト５とを備えて構成されている。
【００２４】
具体的態様では、図２に示すように、第一ブロック１及び第二ブロック２の前面は、先端のリップ１Ｌ、２Ｌに向かって傾斜した形状を有する。第二ブロック２の上面、すなわち第一ブロック１の底面に対向する面には、その長手方向（幅方向）に沿って、塗布液の液溜めとなるマニホールド２２が形成されており、塗布液がポンプ等（図示せず）から塗布液供給管（図示せず）を経て、第二ブロック２の後部に設けた給液孔２３からマニホールド２２へと供給されるように構成されている。なお、マニホールド２２は、第一ブロック１の底面もしくは第一及び第二ブロック１、２の互いに対抗する両面に形成されていても良い。
【００２５】
第一及び第二ブロック１、２の材質は、特に限定されるものではないが、締結ボルト５による締結圧力によって変形しない程度の強度を有するものが好ましく、例えば、フェライト系、オーステナイト系、マルテンサイト系、析出硬化型等のステンレス鋼が好適である。具体的には、例えば、ＳＵＳ４０２Ｊ２やＳＵＳ６３０が特に好ましい。
【００２６】
シム３は、図２に示したように、マニホールド２２を、その両側と後側との三方から取り囲むように、第一及び第二ブロック１、２の三辺に沿った、全体として平面視コの字型の形状をしている。
【００２７】
また、締結手段としての締結ボルト５は、その軸部が、第一ブロック１に設けられた貫通穴１１及びシム３に設けられた貫通穴３１を貫通し、第二ブロック２に設けられた螺孔２１に螺合することにより、シム３を挟んだ状態で第一及び第二ブロック１、２を互いに近接させるように締結、固定する。なお、符号５１で示すものは、締結ボルト５の頭部下面と第一ブロック１の上面との間に配したワッシャであるが、なくてもよい。締結ボルト５は、シム３のコの字型の形状に沿って、第一及び第二ブロック１、２の後側部及び両側部に、適宜間隔でそれぞれ複数配置されている。そして、第一及び第二ブロック１、２が、シム３を挟んだ状態で締結ボルト５により締結、固定されると、第一及び第二ブロック１、２間に、シム３の両翼先端間距離を塗工幅ｗとして（図１参照。）、図３に示すように、マニホールド２２と、該マニホールド２２に連通し、第一及び第二ブロック先端のリップ１Ｌ、２Ｌに向かって第一及び第二ブロック１、２の間に形成されるスロット４と、からなる塗布液流路が形成される。前記第一及び第二ブロック１、２の間に形成されるスロット４の間隙、すなわちスロットギャップＣは、シム３の厚みにより規定される。
【００２８】
本実施形態のスロットダイにおけるスロットギャップＣの調整は、シム３を締結ボルト５の締結圧力によって変形させることにより達成される。締結圧力は特に限定されず、シム３が所望の変形を達成可能な圧力であればよい。そして、複数存在する各締結ボルト５による締結圧力をそれぞれコントロールして締結圧力の分布を調整することにより、塗工幅ｗに沿って、塗布液の流れと圧力分布を任意に制御し、もって塗布膜の厚みを調整することが可能となる。さらに、本実施形態のように、シム３をコの字型とし、締結ボルト５をシム３のコの字型の形状に沿った両翼部にも、適宜間隔でそれぞれ複数配置した場合には、塗工幅ｗの方向以外の方向、すなわちマニホールド２２からスロット４の先端開口部（吐出口）に向かう方向における塗布液の流れと圧力分布の調整も可能である。なお、前記締結手段としての締結ボルト５の数及び設置間隔は、特に限定されるものではなく、スロットダイ１の形状、大きさに応じて適宜設定することができる。締結ボルト５の数が多いほど、また、その設置間隔が狭いほど、塗工幅ｗ方向におけるスロットギャップＣ、ひいては塗布液の流れと圧力分布をより微調整可能となる。また、隣接する各締結ボルト５相互間の間隔は均等であってもよいし、適宜変化させてもよい。
【００２９】
シム３の材料は特に限定されるものではないが、本実施形態においては、シム３が容易に変形する必要があるという観点から、常用時の温度におけるシム３を構成する部材のいずれかのヤング率が２００ＧＰａ以下であることが好ましく、１３０ＧＰａ以下であることがより好ましい。また、シムを構成する部材のヤング率は、厚みが１００μｍ未満の場合は、ＪＩＳ  Ｃ  ２１５１に準拠した測定により応力と伸びを計測し、シム部材が変化する直前での最大弾性（ＳＳカーブの最大傾斜の接線の一次式）から求め、厚みが１００μｍ以上の場合は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準拠し、同様にヤング率を求める。シム３の具体的材料としては、銅、アルミニウム、亜鉛等の金属体及びそれらの合金やポリマー、粘着剤等の高分子体の単層体もしくはそれらの複層体が好適に用いられる。しかし、塗布液によりシム３が腐食するものは不適であるため、適宜選択することが好ましい。
【００３０】
なお、本実施形態では、第一及び第二ブロック１、２の相対する内面が何れも、マニホールド２２部分を除いた全体が段差の無い平坦な面で形成されており、シム３の厚みがスロットダイ１０のスロットギャップＣとなる例をあげて説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、第一及び第二ブロック１、２の何れか一方又は両方の内面に段差が設けられ、シム３の厚みとスロットギャップＣとが一致しないような形態のスロットダイであってもよい。
【００３１】
塗布膜を製造する塗工装置におけるスロットダイ１０設置の方法は、特に限定されるものではないが、本実施形態においては、シム３にスロットダイの自重がかからないことが好ましいという観点から、シム３の設置方向（面方向）が鉛直方向となるように設置することが好ましい。例えば、本実施形態のスロットダイ１０を用いた塗工装置による塗布膜の製造方法の一例を図４に基づき説明すると、バックアップロール６に、樹脂フィルム等からなる基材７を抱かせ、バックアップロール６に対し、所定のコーティングギャップＧ（リップ１Ｌ、２Ｌの先端面Ｌａと基材７の表面との間隙）を所定の幅に設定して、スロットダイ１０を垂直方向に近接して配置し、バックアップロール６を回転方向ｒに回転させることで基材７を所定の速度で搬送しつつ、スロットギャップＣを所定の間隔に調整したスロット４の先端開口部から塗布液８を基材７上に吐出する。スロット４から順次吐出される塗布液８は、リップ１Ｌ、２Ｌの端面からなるリップ先端面Ｌａと基材７との間を満たすとともに、バックアップロール６の回転により走行する基材７表面上に塗布膜８１として形成されて基材７とともにバックアップロール６の回転方向ｒに連続的に搬送される。
【００３２】
本発明に使用する塗布液について説明する。本発明に使用する塗布液は、塗布後に乾燥、硬化して塗布膜を形成しうる樹脂液である。該塗布液を構成する樹脂材料については特に限定されず、例えば、シクロオレフィン、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリエーテルケトン、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミド−イミド又はポリエステル−イミド等の各種ポリマーを挙げることができる。これらのポリマーは、いずれか一種類を単独で使用してもよいし、例えば、ポリエーテルケトンとポリアミドとの混合物のように、異なる官能基を持つ２種類以上の混合物として使用してもよい。さらには、カーボンブラック、金属、セラミクス等のフィラーが混合されていてもよい。
【００３３】
また、前記樹脂を溶解させる溶剤としては、前記樹脂材料を溶解でき、かつ前記基材フィルムを侵食しにくいものであればよく、使用する樹脂材料及び基材フィルムに応じ適宜選択することができる。具体的には、例えば、クロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素類、フェノール、ｐ−クロロフェノール等のフェノール類、ベンゼン、トルエン、キシレン、メトキシベンゼン、１，２−ジメトキシベンゼン等の芳香族炭化水素類、アセトン、酢酸エチル、ｔ−ブチルアルコール、グリセリン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、エチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ピリジン、トリエチルアミン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、アセトニトリル、ブチロニトリル、メチルイソブチルケトン、メチルエーテルケトン、シクロヘキサン、シクロペンタノン、二硫化炭素等を用いることができる。これら溶剤は、１種又は２種以上を適宜に組み合わせて使用することができる。
【００３４】
また、基材７として用いるフィルムについても、特に限定されるものではなく、用途に応じて適宜選択することができる。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等のポリエステル系ポリマー、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース等のセルロース系ポリマー、ポリカーボネート系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー、ポリスチレン、アクリロニトリルースチレン共重合体等のスチレン系ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状またはノルボルネン構造を有するポリオレフィン、エチレン−プロピレン共重合体等のオレフィン系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、ナイロン（脂肪族ポリアミド）や芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー、ポリイミドなどのポリマーからなるフィルム、これら各種ポリマーのブレンド物からなるフィルム等を好適に使用することができる。
【実施例】
【００３５】
本発明を、実施例に基づき、さらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、膜厚精度の算出方法は次のとおりである。
【００３６】
（膜厚精度）
塗布フィルムを長手方向（基材と塗布膜の搬送方向）に５０ｍｍの幅で裁断し、帯状のサンプルを作製する。次に、そのサンプルの膜厚（膜厚データ１：塗布膜＋基材）を連続膜厚計（フィルムテスター；株式会社セイコーイーエム製）を用いて測定間隔１ｍｍにて測定する。その後、粘着テープを用いて塗布膜を基材から剥離し、剥離後の膜厚（膜厚データ２：基材）を上記と同様に測定する。膜厚データ１と膜厚データ２の差から塗布膜の膜厚を算出し、塗布膜厚とする〔（塗布膜＋基材）−基材＝塗布膜〕。そして、塗布膜厚の最大値と最小値の差分を２で割ったものを膜厚精度とする。
【００３７】
（実施例１）
塗工装置は、図４に示す、直径１４０ｍｍのバックアップロール６に基材７を抱かせて走行させ、バックアップロール６に垂直方向に近接して配置した、塗工幅ｗが３８０ｍｍのスロットダイ１０を有するものを用いた。スロットダイ１０は、第一及び第二ブロックをＳＵＳ６３０で作製し、また、厚み１００μｍのシム３を銅（常用時の温度におけるヤング率：１２４ＧＰａ）で作製し、形状を平面視でコの字型としたものを用いた（図１〜３参照。）。そして、シム３を、塗布液流路が塗工幅ｗの方向に均一となるように締結ボルト５の締結圧力により変形させた。シムのヤング率は、ＪＩＳ  Ｚ  ２２４１に準じて応力と伸びを計測し、試料が変化する直前での最大弾性（ＳＳカーブの最大傾斜の接線の一次式）から求めた。
基材７には、厚み１３μｍ、幅３９０ｍｍのポリイミドフィルムを用いた。また、塗布液にはシクロオレフィン樹脂をシクロヘキサンに溶解し、導電性カーボンを１０ｗｔ％添加した固形分濃度２０ｗｔ％の液を用いた。なお、塗布液の２３℃における粘度（Ｅ型粘度計を用いて、粘度が一定となったところの値を塗布液の粘度とした。）は７５０ｃｐｓであった。
コーティングギャップＧを６０μｍに設定し、バックアップロール６を回転させて基材７を５ｍ／ｍｉｎで搬送し、乾燥後の塗布量（平均塗布膜厚さ）が９μｍになるように給液し、塗布を行ない、導電性シクロオレフィン樹脂の塗布膜を製造した。この時の乾燥後の膜厚精度を表１に示す。
【００３８】
（比較例１）
シムを変形させないで締結ボルト５を締結した以外は実施例１と同様の方法で塗布膜を製造した。この時の乾燥後の膜厚精度を表１に示す。
【００３９】
【表１】
2015073927.tif 000003
【００４０】
以上のように、シムを変形させない比較例１の場合では、膜厚精度は±０．５μｍであったが、シムを変形させ、スロットダイのスロットギャップＣを塗工幅ｗ方向に均一にした実施例１では±０．１μｍにまで塗布膜厚精度が向上した。
【符号の説明】
【００４１】
１      第一ブロック
１Ｌ    リップ（第一ブロック）
２      第二ブロック
２Ｌ    リップ（第二ブロック）
３      シム
４      スロット
５      締結ボルト
６      バックアップロール
７      基材
８      塗布液
１０    スロットダイ
１０ａ  スロット部
１１    貫通孔
２１    螺孔
２２    マニホールド
２３    給液孔
３１    貫通孔
５１    ワッシャ
８１    塗布膜
Ｃ      スロットギャップ
Ｇ      コーティングギャップ
Ｌａ    リップ先端面
Ｒ      バックアップロール
ｒ      回転方向（バックアップロール）
ｗ      塗工幅
【図１】
2015073927.tif 000004
【図２】
2015073927.tif 000005
【図３】
2015073927.tif 000006
【図４】
2015073927.tif 000007