(57)【要約】【課題】被塗布基材上に、乾燥膜厚が、５００ｎｍ以下の薄膜であっても、均一な表面状態の塗布膜を得る方法であり、前記各種方式で発生するセルパターンや、泳ぎ、スジ、段ムラなどの塗布欠陥が無く、しかも乾燥機構による乾燥ムラもない均一薄膜を得る塗布方法を提供することを目的とする。【解決手段】走行するウェブ状被塗布基材の表面に、低固形分塗布液を塗布した後、直ちにエアーナイフにて概塗布液をならしながら余分な塗布液を除去し、塗布膜の流動性を除去し、湿潤状態の固定層を形成後、乾燥工程に入ることを特徴とする塗布方法を提供する。また、前記塗布液が、重量固形分が１％〜１０％である塗布方法、及び、前記塗布膜の乾燥膜厚が、５００ｎｍ以下、好ましくは、５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲である塗布方法を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行するウェブ状被塗布基材の表面に、低固形分塗布液を塗布した後、直ちにエアーナイフにて概塗布液をならしながら余分な塗布液を除去し、塗布膜の流動性を除去し、湿潤状態の固定層を形成後、乾燥工程に入ることを特徴とする塗布方法。
【請求項２】
前記塗布液が、重量固形分が１％〜１０％であることを特徴とする請求項１記載の塗布方法。
【請求項３】
前記塗布膜の乾燥膜厚が、５００ｎｍ以下、好ましくは、５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１または２記載の塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄い塗布膜で、特に表面が平滑な塗布膜を形成できる塗布方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、塗布方式としてはグラビア方式、リバースロールコート方式、ロッドコート方式などが知られ、被塗布材、塗布液の種類等、塗布物の用途等に応じ適宜選定され、使用されている。
【０００３】
前記塗布方式の中のグラビア方式は、セル内の塗布液を転移させる方式であるので、セルパターンが塗布膜の表面に残ってしまうという欠点を有している。この問題は塗布液の濃度、粘度の調整によるレベリングの改善だけでは、なかなか均一な塗膜、平滑な塗布表面を得ることができない。
特に、膜厚が５００ｎｍ以下の塗布膜の形成に至っては、機械的なロールスムージングも困難なため、良好な塗布面を得ることが困難であった。
そこで塗布液を溶媒で希釈して、低固形分とし乾燥膜厚を薄膜化するという方法があるが、今度は、いわゆる泳ぎ現象が発生し均一な塗布表面は得られない問題があった。
【０００４】
また、リバースロールコート方式は、平滑な塗布表面が得られる優れた塗布方式であるが、調整に熟練を有すること、微妙な粘度変化で膜厚が変化してしまうということ、段ムラが出やすいこと、縦筋がでやすいこと、薄膜を得るのが困難であるなどの欠点を有している。
【０００５】
また、ワイヤバー方式は、様々なインキングロールにより転移された塗布液をワイヤバーで掻き落とす方式で、構造上簡便であるが、塗布液の粘度が高い場合、薄膜を得るのが困難であり、かつ流れに沿った縦筋が発生しやすいという欠点を有している。
塗布液を溶媒で希釈して、低固形分とし乾燥膜厚を薄膜にするという方法はあるが、この方法を行っても、流れに沿った縦筋は依然として発生しやすい問題があった。
【０００６】
さらに、塗布工程において平滑で均一な塗布表面が得られたとしても、次の、乾燥時の塗布表面粗れの問題が発生する。
この乾燥の方法としては、コーターでは、通常熱風乾燥方式がとられる。この方式は、乾燥熱風を塗布表面に吹き付けて、塗布液の溶媒分を揮発させる方法であるが、吹き付けられた乾燥熱風が、塗布表面に直接当たるため、結果として流れ模様が発生することになる。
【０００７】
また、塗布表面の乾燥速度は、一様でなく、部分的に乾燥の速いところと、遅いところが生じる。この結果、乾燥の速いところは、乾燥の遅い部分の塗布膜を引っ張り、膜厚が厚くなるため、結果としてムラが発生することになる。
特に、複数の揮発速度の異なる溶媒を使用している塗布液を用いた場合は、この現象が顕著に出ることがある。
【０００８】
さらに、塗布膜の表面張力の不均一さの問題もある。塗布液は、一般的に基材に塗られたときの、塗布表面の表面張力は一様でない。このため、塗布膜の表面張力の低いところから高いところへ、塗布液は流れ込むので、表面張力の高いところは、低いところに比べて膜厚が厚くなるため、結果としてムラが発生することになる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来技術の課題を解決するものであり、被塗布基材上に、乾燥膜厚が、５００ｎｍ以下の薄膜であっても、均一な表面状態の塗布膜を得る方法であり、前記各種方式で発生するセルパターンや、泳ぎ、スジ、段ムラなどの塗布欠陥が無く、しかも乾燥機構による乾燥ムラもない均一薄膜を得る塗布方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、走行するウェブ状被塗布基材の表面に、低固形分塗布液を塗布した後、直ちにエアーナイフにて概塗布液をならしながら余分な塗布液を除去し、塗布膜の流動性を除去し、湿潤状態の固定層を形成後、乾燥工程に入ることを特徴とする塗布方法である。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記塗布液が、重量固形分が１％〜１０％であることを特徴とする請求項１記載の塗布方法である。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、前記塗布膜の乾燥膜厚が、５００ｎｍ以下、好ましくは、５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項１または２記載の塗布方法である。
【００１３】
すなわち低固形分の塗布液を用いるため、溶媒が揮発した後の乾燥塗布膜は、極めて薄いものが得られることとなる。また請求項２の発明では、前記塗布塗布液の重量固形分が１％〜１０％の範囲であることによって、より効率的で表面状態の良好な乾燥薄膜を得ることが出来る。
低固形分の塗布液は、溶媒が過剰なため極めて粘性が低く、エアーナイフにより、効率よく余剰塗布液を除去する事が可能である。
【００１４】
また、請求項３の発明では、前記均一薄膜の乾燥膜厚が、５００ｎｍ以下、好ましくは、５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲であるにもかかわらず、通常の塗布方式である、グラビア方式、リバースロールコート方式、ロッドコート方式では、１μｍ以下の均一な乾燥膜厚を得るのが困難であったものが、塗布後、直ちにエアーナイフにて、塗布液をならしながら、余分な塗布液を除去することにより薄膜が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明は、走行するウェブ状の被塗布基材（１）の表面に、低固形分塗布液を塗布した後、直ちにエアーナイフ（２）にて、この塗布液をならしながら、余分な塗布液を除去しつつ、乾燥炉に入る前に塗布膜を固定するものである。
走行するウェブ状の被塗布基材（１）の表面に、低固形分塗布液を塗布した後、直ちにエアーナイフ（２）にて、この塗布液をならしながら、余分な塗布液を除去するため、図１で示すグラビアユニット（４）の泳ぎ現象はかき消され、きれいな表面状態の薄膜が形成される。
【００１６】
また、リバースキスコートユニット（５）で形成される塗布面に出やすい、段ムラ、あるいは縦筋もエアーナイフ（２）にて解消され、きれいな表面状態の薄膜が形成される。
【００１７】
ここで、エアーナイフ（２）は、塗布液をならしながら、余分な塗布液を除去しつつ、乾燥炉に入る前に塗布膜を固定する作用がある。
すなわちエアーナイフ（２）の作用は、図４に示すように、被塗布基材（１）上に、可塑性の極めて異なる２つの層を形成し、被塗布基材（１）側は、湿潤状態の固定層（以下フィルターケーキ）（１０）となり、外側は粘性の低い上層（１１）を形成する。
【００１８】
エアーナイフ（２）から出される空気の噴流は、粘性の低い上層（１１）に入り込み、この上層（１１）と、フィルターケーキ（１０）の２層を分離するように作用する。
この作用は、塗布液の重量固形分が、１％〜１０％のような低固形分の場合に特に顕著である。低固形分の場合、溶媒が過剰なため極めて粘性が低く、エアーナイフにより効率よく余剰塗布液を除去する事が可能なため、その結果、薄膜を形成することが容易となる。
【００１９】
そのため、従来問題としていた泳ぎ現象や段ムラ、スジなどの塗布欠陥は、表層部の平滑性の欠如によるもののため、粘性の低い上層部の余剰塗布液を除去することにより解決され、平滑で均一なフィルターケーキの薄膜が得られる。
【００２０】
フィルターケーキ（１０）は、高固形分の固定層である。しかもこのフィルターケーキ（１０）は、エアーナイフ（２）を通過した直後に形成される。従って乾燥炉内における乾燥時の面粗れの問題が発生しない。つまり、吹き付けられた乾燥熱風が塗布面にアタックしても、結果として流れ模様が発生するという問題は発生しない。
【００２１】
またフィルターケーキは、固定層であるため流動性に乏しく、かりに塗布面の乾燥速度が一様でなく、部分的に速いところと遅いところが生じても、乾燥の速いところが乾燥の遅い部分の塗膜を引っ張るということはなく、膜厚の厚みムラが発生しないため、結果としてムラが発生することがない。
特に複数の揮発速度の異なる溶媒を使用している場合は、有効である。
【００２２】
さらにフィルターケーキは、固定層であるため、表面張力の不均一さの問題も発生しない。通常、塗布液は液体のため、表面張力の不均一さが生じた場合、表面張力の低いところから高いところへ塗布液は流れ込むので、高いところは低いところに比べて膜厚が厚くなるが、フィルターケーキは、液体とは異なる形態のため、膜厚の不均一さが発生することはなく、結果としてムラにはならない。
【００２３】
本発明は、低固形分塗布液を塗布した後、直ちにエアーナイフ（２）にて、この塗布液をならしながら余分な塗布液を除去することにより、薄膜を得る方法であるので、液状状態での塗布量は、過剰に乗せる必要がある。例えば、固形分８％で、比重２の塗工液を液状状態で１０ｇ／ｍ２塗布すると、４００ｎｍの膜厚が得られる。これをエアーナイフで直ちに４分の３除去すれば、１００ｎｍの膜厚の湿潤状態の固定層が得られる。
【００２４】
余分な塗布液の除去量は、塗布液の粘性、配合、塗布速度及びエアーナイフ（２）の空気の圧力（衝撃圧）に大きく作用されるが、塗布液の性状に合わせて選択すればよい。
衝撃圧は、通常吸収性被塗布基材（１）の場合は、５〜６０ｋＰａであり、非吸収性被塗布基材（１）の場合は、この５〜１０％である。
【００２５】
【実施例】
次に実施例により、本発明を具体的に説明する。
図１は本発明の塗布方法に、グラビアユニット（４）を用いた形態を説明する説明図であり、図２は本発明の塗布方法に、リバースキスコート方式を用いた形態を説明する説明図である。
図１のグラビアユニット（４）、及び図２のリバースキスコートユニット（５）を用い、それぞれポリエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴフィルム）からなる被塗布基材（１）に、固形分８％で、比重２の塗布液を、液状状態で１２ｇ／ｍ２を塗工し、直ちにエアーナイフ（２）にて衝撃圧６ｋＰａで噴射し、余剰塗布液を取り除いて、湿潤状態の固定層を形成後、乾燥した。
巻き取ったフィルムを観察したところ、泳ぎ現象や段ムラ、スジなどの塗布欠陥は見られず、平滑で均一な薄膜が得られた。
また膜厚を測定したところ、９０ｎｍであった。
【００２６】
【比較例】
図３は、本発明の塗布方法とは異なる、従来の薄膜形成方法の形態として、ワイヤバー掻き取り方式を説明する比較例を示す断面図である。
実施例と同様に、ＰＥＴフィルム被塗布基材（１）に固形分８％で比重２の塗布液をＷｅｔで１２ｇ／ｍ２を、図３のキスコートユニット（７）で塗布し、直ちにワイヤバー（６）にて掻き取って固定層を形成後、乾燥した。
巻き取ったフィルムの膜厚を測定したところ、１１０ｎｍであったが、塗布面を観察したところ、泳ぎ現象や段ムラは観察されなかったが、かすかな縦スジが無数見られた。
【００２７】
【発明の効果】
低固形分塗布液を塗布した後、直ちにエアーナイフ（２）にて、この塗布液をならしながら余分な塗布液を除去し、湿潤状態の固定層を形成し、その後乾燥するので、グラビアユニットで塗布した際に発生する、いわゆる泳ぎ現象がない、きれいな表面状態の薄膜が形成される。
【００２８】
また、リバースキスコートユニットで形成される塗布面に出やすい、段ムラあるいは縦筋も、エアーナイフにて、前述と同様に解消され、きれいな表面状態の薄膜が形成される。
【００２９】
低固形分の場合、溶媒が過剰なため極めて粘性が低く、エアーナイフにより効率よく余剰塗布液を除去し、湿潤状態の固定層を形成することが可能なため、その結果、良好な表面状態の５００ｎｍ以下の薄膜を形成することが可能となる。
【００３０】
この５００ｎｍ以下の湿潤状態の固定層（フィルターケーキ）は、エアーナイフを通過した直後に形成される。従って乾燥炉内における乾燥時の面粗れが発生するおそれがない。
【００３１】
また、吹き付けられた乾燥熱風が、５００ｎｍ以下の湿潤状態の固定層（フィルターケーキ）に吹き付けられても、結果として流れ模様が発生するおそれがない。
【００３２】
また、湿潤状態の固定層（フィルターケーキ）は、流動性が乏しく、かりに塗布面の乾燥速度が一様でなく、部分的に速いところと遅いところが生じても、乾燥の速いところが、乾燥の遅い部分の塗膜を引っ張るということはなく、膜厚の厚みムラが発生しないため、結果としてムラが発生することがない。
【００３３】
さらに、複数の揮発速度の異なる溶媒を使用した塗布液を用いることも可能であるので、多種の機能を発揮する塗布層を形成することが可能である。
【００３４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塗布方法にグラビア方式を用いた一実施の形態を説明する説明図である。
【図２】本発明の塗布方法にリバースキスコート方式を用いた一実施の形態を説明する説明図である。
【図３】従来の薄膜形成方法の形態として、ワイヤバー掻き取り方式を説明する比較例の説明図である。
【図４】本発明の方法で形成される塗布膜の状態を示す断面説明図である。
【符号の説明】
１・・・被塗布基材
２・・・エアーナイフ
３・・・塗布ユニット直後のガイドロール
４・・・グラビアユニット
５・・・リバースキスコートユニット
６・・・ワイヤバー
７・・・キスコートユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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