(57)【要約】【課題】塗布液をフィルムに均一に塗布することができる塗布装置及びそれを用いる塗布方法を提供する。【解決手段】塗布装置１１は、連続して走行するフィルム１５の表面に、塗布厚が調整された後の塗布量に対して過剰に塗布液１６を塗布するための塗布機構１３と、過剰に塗布された塗布液１６の塗布厚を調整するための塗布厚調整機構１４とを備えている。塗布厚調整機構１４は、塗布液１６が塗布された側のフィルム１５の表面に押し付けられる塗布厚調整用バー２３を有している。フィルム１５と塗布厚調整用バー２３との接線を通り、かつ該接線を通り塗布厚調整用バー２３の半径方向に延びる平面２３ｃに直交する基準面３３と塗布厚が調整される前のフィルム１５とのなす角度θ1は、前記基準面３３と塗布厚が調整された後のフィルム１５とのなす角度θ2よりも小さく設定されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続して走行するフィルムの表面に、塗布厚が調整された後の塗布量に対して過剰に塗布液を塗布するための塗布機構と、過剰に塗布された塗布液の塗布厚を調整するための塗布厚調整機構とを備え、塗布厚調整機構は、塗布液が過剰に塗布された側のフィルムの表面に押し付けられる断面円形状の塗布厚調整用バーを有し、フィルムと塗布厚調整用バーとの接線を通り、かつ該接線を通り塗布厚調整用バーの半径方向に延びる面に直交する基準面と塗布厚が調整される前のフィルムとのなす角度は、前記基準面と塗布厚が調整された後のフィルムとのなす角度よりも小さく設定されていることを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記塗布厚調整用バーのフィルムへの接圧が４．９〜２９．４Ｎ／ｍに設定されている請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の塗布装置を用い、連続して走行するフィルムの表面に、塗布機構により、塗布厚が調整された後の塗布量に対して過剰に塗布液を塗布した後、塗布液が過剰に塗布された側のフィルムの表面に塗布厚調整用バーを押し付けて塗布液の塗布厚を調整することを特徴とする塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続して走行するポリエステルフィルム等のフィルムに塗布液を塗布するときに用いられる塗布装置及びそれを用いる塗布方法に関するものである。より詳しくは、塗布液をフィルムに均一に塗布することができる塗布装置及びそれを用いる塗布方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
連続して走行するポリエステルフィルム等のフィルムの表面に塗布液を塗布する方法としては、バー塗布方法、リバースロール塗布方法、グラビアロール塗布方法、エクストルージョン塗布方法等が挙げられる。これらの中でも、設備が簡単で薄層塗布が可能であるために、バー塗布方法が広く用いられている。
【０００３】
従来、バー塗布方法に用いられる塗布装置は、フィルムの下面に塗布厚が調整された後の塗布量に対して過剰に塗布液を塗布する塗布機構と、過剰に塗布された塗布液の塗布厚を調整する塗布厚調整機構とを備えている（例えば特許文献１参照。）。塗布装置は、複数の搬送ローラによって連続して走行するフィルムの下方に、塗布機構が上流側に位置するとともに塗布厚調整機構が下流側に位置するように配設されている。
【０００４】
塗布厚調整機構は断面円形状の塗布厚調整用バーを有し、塗布機構によって下面に塗布液が過剰に塗布されたフィルムに塗布厚調整用バーを下方から押し付けることにより、フィルムを押し上げた状態で過剰分の塗布液を掻き落し、塗布液の塗布厚を調整するように構成されている。フィルムの上方には塗布機構の上流側、塗布機構と塗布厚調整機構との間及び塗布厚調整機構の下流側に搬送ローラが配設され、フィルムはこれら搬送ローラによって押し下げられている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１４５８４６号公報（第２〜５頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、この従来の塗布装置においては、塗布機構と塗布厚調整機構との間のフィルムの上方に搬送ローラが配設され、フィルムは搬送ローラによって押し下げられるとともに塗布厚調整用バーによって押し上げられている。このため、フィルムと塗布厚調整用バーとの接線を通り、かつ該接線を通り塗布厚調整用バーの半径方向に延びる面に直交する基準面と塗布厚が調整される前のフィルムとのなす角度は、前記基準面と塗布厚が調整された後のフィルムとのなす角度よりも大きくなっている。
【０００７】
よって、前記接線を通り塗布厚調整用バーの半径方向に延びる面と塗布厚が調整される前のフィルムとのなす角度が小さくなり、塗布液が過剰に塗布されたフィルムと塗布厚調整用バーとの間には、塗布厚調整用バーによって掻き落とされた過剰分の塗布液により液溜まりが形成される。この液溜まりがある程度大きくなると、その一部はフィルムの走行に伴って塗布厚調整用バーを乗越え、塗布厚調整用バーにより塗布厚が調整された後のフィルムの下面に付着する。このため、フィルムに塗布された塗布液の塗布厚が不均一になるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記のような従来技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的とするところは、塗布液をフィルムに均一に塗布することができる塗布装置及びそれを用いる塗布方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明の塗布装置は、連続して走行するフィルムの表面に、塗布厚が調整された後の塗布量に対して過剰に塗布液を塗布するための塗布機構と、過剰に塗布された塗布液の塗布厚を調整するための塗布厚調整機構とを備え、塗布厚調整機構は、塗布液が過剰に塗布された側のフィルムの表面に押し付けられる断面円形状の塗布厚調整用バーを有し、フィルムと塗布厚調整用バーとの接線を通り、かつ該接線を通り塗布厚調整用バーの半径方向に延びる面に直交する基準面と塗布厚が調整される前のフィルムとのなす角度は、前記基準面と塗布厚が調整された後のフィルムとのなす角度よりも小さく設定されているものである。
【００１０】
請求項２に記載の発明の塗布装置は、請求項１に記載の発明において、前記塗布厚調整用バーのフィルムへの接圧が４．９〜２９．４Ｎ／ｍに設定されているものである。
【００１１】
請求項３に記載の発明の塗布方法は、請求項１又は請求項２に記載の塗布装置を用い、連続して走行するフィルムの表面に、塗布機構により、塗布厚が調整された後の塗布量に対して過剰に塗布液を塗布した後、塗布液が過剰に塗布された側のフィルムの表面に塗布厚調整用バーを押し付けて塗布液の塗布厚を調整するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１（ａ）に示すように、塗布装置１１は、四角板状の基盤１２上に塗布機構１３と塗布厚調整機構１４とが据付けられて構成されている。塗布装置１１は、複数の搬送ローラによって図１（ａ）のＡ矢視線の方向に連続して走行するフィルム１５の下方に、塗布機構１３が上流側に位置するとともに塗布厚調整機構１４が下流側に位置するように配設されている。
【００１３】
そして、塗布機構１３によってフィルム１５の下面に塗布液１６を塗布し、塗布厚調整機構１４によってフィルム１５に塗布された塗布液１６の塗布厚を調整する。フィルム１５の上方には、塗布機構１３の上流側に第１搬送ローラ１７が配設されるとともに塗布厚調整機構１４の下流側に第２搬送ローラ１８が配設されている。本実施形態では、第１及び第２搬送ローラ１７，１８間の距離は７００〜８５０ｍｍである。
【００１４】
塗布機構１３を構成する第１基台１９は、フィルム１５の幅方向に延びる四角柱状に形成されるとともに基盤１２上に据付けられ、上部には断面略円状の塗布液貯留溝２０がフィルム１５の幅方向に延びるように凹設されている。第１基台１９の上面には、頂面が前方及び後方に向かうに従い低くなるように傾斜する傾斜状に形成されている五角柱状をなす塗布部２１が取付けられている。
【００１５】
塗布部２１の頂縁はフィルム１５から若干離間し、そこには開口幅が一定の塗布液噴射溝２２がフィルム１５の幅方向に延びるように凹設されている。塗布液噴射溝２２は、前記塗布液貯留溝２０に連通するとともに、頂部に向かうに従い幅狭になるように構成されている。
【００１６】
そして、図示しない塗布液貯留タンクから塗布液貯留溝２０内に塗布液１６が圧入された後、塗布液噴射溝２２の上端開口部からフィルム１５の下面に向けて塗布液１６が噴射されることにより、フィルム１５の下面に塗布液１６を塗布するように構成されている。フィルム１５の下面に塗布される塗布液１６の量は、塗布厚調整機構１４により塗布厚が調整された後の塗布量に対して過剰に設定されている。さらに、塗布液１６がフィルム１５の下面から塗布部２１の頂面に垂れ落ちたときには、塗布部２１の頂面から流下させる。
【００１７】
塗布厚調整機構１４を構成する塗布厚調整用バー２３（以下、単にバー２３ともいう）は、図２に示すように、円柱状をなすバー本体２３ａの中間部の外周面にワイヤー２３ｂが巻回されることにより断面円形状に形成されている。本実施形態では、バー本体２３ａは直径が１〜５０ｍｍであるとともに長さが０．５〜２．５ｍであり、ワイヤー２３ｂの直径は５０〜１５０μｍである。バー本体２３ａ及びワイヤー２３ｂは、ステンレス鋼等の金属材料によりそれぞれ形成されている。尚、図１（ａ）〜図３においては、ワイヤー２３ｂは、理解を容易にするためにその直径を誇張して大きく描かれている。
【００１８】
図３に示すように、ワイヤー２３ｂの表面には、密着膜２４を介して摩耗改質膜２５が被覆されている。そして、摩耗改質膜２５によりワイヤー２３ｂの摩耗を抑制してバー２３の耐久性を向上させ、密着膜２４により摩耗改質膜２５のワイヤー２３ｂへの密着性を向上させる。バー２３の端部は図示しない回転駆動装置に取付けられ、バー２３はフィルムの走行方向に対して順方向、即ち図１（ｂ）のＢ矢視線の方向に回転される。
【００１９】
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、塗布厚調整機構１４を構成する第２基台２６はフィルム１５の幅方向に延びる四角柱状に形成され、ロードセル２７及び昇降装置２８を介して基盤１２上に据付けられている。昇降装置２８には作動軸２８ａを介して昇降用モータ２８ｂが取付けられ、第２基台２６を昇降可能に構成している。第２基台２６の上面には、バー２３を支持するための略半円柱状をなすバーホルダ２９が取付けられている。バーホルダ２９は、ウレタン樹脂等の合成樹脂材料やステンレス鋼等の金属材料により形成され、上端部には断面半円状のバー支持凹部３０が幅方向に延びるように凹設されている。
【００２０】
そして、バー支持凹部３０に支持されているバー２３は、昇降装置２８によって第２基台２６が上昇することによりフィルム１５に下方から押し付けられ回転されることにより、フィルム１５を押し上げるとともに過剰分の塗布液１６を掻き落として塗布量を計量し、塗布厚を調整する。さらに、ロードセル２７により、バー２３がフィルム１５を押し上げるときのバー２３のフィルム１５への接圧が測定される。
【００２１】
バー支持凹部３０の内面には略円孔状の洗浄溝３１が複数、本実施形態では一対凹設され、各洗浄溝３１の内部には水等の洗浄液が流れている。この洗浄液によって摩耗改質膜２５の表面が洗浄され、フィルム１５とバー２３との摺接による摩擦熱によって加熱された摩耗改質膜２５、ワイヤー２３ｂ等が冷却される。第１基台１９の上流側の側面と、各基台１９，２６の間とには、塗布部２１の頂面から流下した塗布液１６又はバー２３によってフィルム１５から掻き落とされた塗布液１６を回収するための受皿状をなす回収トレー３２がそれぞれ配設されている。
【００２２】
ここで、フィルム１５とバー２３との接線を通り、かつ該接線を通りバー２３の半径方向に延びる面としての平面２３ｃに直交する基準面３３と塗布厚が調整される前のフィルム１５とのなす角度を角度θ1とする。この角度θ1は、塗布液１６をフィルム１５に均一に塗布するために、基準面３３と塗布厚が調整された後のフィルム１５とのなす角度θ2よりも小さく設定されている。
【００２３】
ところで、塗布液１６をフィルム１５に均一に塗布するためには、角度θ1及び角度θ2を上記範囲に設定する他に、フィルム１５とバー２３とが接する箇所においてフィルム１５とバー２３との間に過剰分の塗布液１６の一部が入るのを抑制するのが好ましい。このため、バー２３のフィルム１５への接圧は好ましくは４．９〜２９．４Ｎ／ｍ（０．５〜３．０ｋｇｆ／ｍ）、より好ましくは９．８〜１９．６Ｎ／ｍ（１．０〜２．０ｋｇｆ／ｍ）に設定されている。
【００２４】
バー２３のフィルム１５への接圧が４．９Ｎ／ｍ未満では、バー２３がフィルム１５を押し上げる力が弱いためにフィルム１５とバー２３との間に過剰分の塗布液１６の一部が入りやすくなり、過剰分の塗布液１６の一部がフィルム１５の走行及びバー２３の回転に伴ってバー２３を乗越えるのを抑制しにくい。このため、バー２３を乗越えた過剰分の塗布液１６がフィルム１５の下面に付着し、塗布液１６をフィルム１５に均一に塗布するのが困難になる。一方、２９．４Ｎ／ｍを超えると、バー２３のフィルム１５への接圧が高すぎるために、フィルム１５とバー２３とが強く摺接しやすい。このため、フィルム１５に傷等のフィルム欠陥が発生するおそれがある。
【００２５】
塗布液１６をフィルム１５に均一に塗布するためには、バー２３のフィルム１５への接圧を上記範囲に設定する他に、バー２３と塗布液１６との接触面積を小さくしてバー２３からの液切れ性を向上させるのが好ましい。このため、塗布厚が調整される前のフィルム１５と塗布厚が調整された後のフィルム１５との下方側のなす角度θ3は好ましくは１７０°以上１８０°未満に設定されている。
【００２６】
角度θ3が１７０°未満では、塗布厚が調整された後のフィルム１５に塗布されている塗布液１６とバー２３との接触面積が大きくなり、バー２３からの液切れ性が低下しやすい。よって、塗布厚が調整された後の塗布液１６の一部がバー２３の表面に付着してバー２３の回転に伴ってフィルム１５の下面から離間し、塗布液１６をフィルム１５に均一に塗布するのが困難になる。一方、１８０°ではフィルム１５を押し上げることができない。
【００２７】
次に、フィルム１５への塗布液１６の塗布方法について説明する。ここで、フィルム１５は未延伸フィルムとして形成されるとともに縦延伸工程と横延伸工程とを連続して施す逐次二軸延伸工程が施され、フィルム１５への塗布工程は縦延伸工程と横延伸工程との間に施される。
【００２８】
フィルム１５は、まず溶融押出ししたポリエステル原料を回転冷却ドラム上で冷却することにより、非晶質の未延伸フィルムとして形成される。続いて、縦延伸工程としてフィルム１５の前後方向、即ち縦方向に対して直交方向に延びるように配設される一対のロールが前方に位置するほど周速が速く設定され、フィルム１５をその縦方向に延伸（縦延伸）する。
【００２９】
次いで、塗布工程として、フィルム１５を複数の搬送ローラによって連続して走行させる。このとき、フィルム１５は一般的には幅が０．３〜２．５ｍであり厚さが８〜１２００μｍである。
【００３０】
そして、フィルム１５の下面に、塗布機構１３により塗布厚が調整された後の塗布量に対して過剰に塗布液１６を塗布した後、塗布厚調整機構１４のバー２３により過剰分の塗布液１６を掻き落として塗布厚を調整し、フィルム１５の下面に塗布液１６を塗布する。このとき、バー２３は回転駆動装置により図１（ｂ）のＢ矢視線の方向に回転されている。
【００３１】
続いて、横延伸工程として、塗布厚が調整された状態で塗布液が塗布されたフィルム１５をクリップで保持し、フィルム１５の縦方向に対して直交方向に延伸（横延伸）して二軸延伸フィルムを得る。ここで、例えば幅が１〜２．５ｍのフィルム１５を８ｍの幅にまで横延伸する。延伸温度は、塗布液１６を急激に加熱することによってその表面だけが乾燥され、内部の乾燥が不十分になるのを防止するために、段階的に高く設定するのが好ましい。そして、二軸延伸フィルムを熱処理することにより、表面に塗布膜が被覆されたフィルム１５が製造される。二軸延伸フィルムを熱処理するときには２０％以内の弛緩を行ってもよい。
【００３２】
さて、塗布工程において塗布装置１１によりフィルム１５の下面に塗布液１６を塗布するときには、バー２３がフィルム１５から離間した状態の塗布装置１１において昇降装置２８によって第２基台２６を上昇させ、バー２３をフィルム１５に押し付ける。このとき、ロードセル２７によってバー２３のフィルム１５への接圧を測定する。
【００３３】
ここで、角度θ1は角度θ2よりも小さく設定されている。このため、バー２３のフィルム１５への接圧が、角度θ1が角度θ2よりも小さくなるときの範囲を外れるときには、昇降装置２８によって第２基台２６を上昇又は下降させる。よって、バー２３のフィルム１５への押し付けを容易に調整することができる。
【００３４】
そして、角度θ1及び角度θ2の設定により、平面２３ｃと塗布厚が調整される前のフィルム１５とのなす角度を、角度θ1が角度θ2よりも大きくなる場合に比べて小さくすることができる。このため、塗布厚が調整される前のフィルム１５とバー２３との間に液溜まりが形成されるのを防止し、掻き落とされた過剰分の塗布液１６の一部がバー２３を乗越えて塗布厚が調整された後のフィルム１５の下面に付着することなく塗布液１６をフィルム１５に均一に塗布することができる。
【００３５】
以上詳述した本実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
・  本実施形態の塗布装置１１及びそれを用いた塗布方法によれば、角度θ1は角度θ2よりも小さく設定されている。このため、塗布厚が調整される前のフィルム１５とバー２３との間に液溜まりが形成されるのを防止し、塗布液１６をフィルム１５に均一に塗布することができる。
【００３６】
・  バー２３のフィルム１５への接圧は好ましくは４．９〜２９．４Ｎ／ｍに設定されている。この場合、過剰分の塗布液１６の一部がバー２３を乗越えるのを抑制することができ、塗布液１６をフィルム１５により均一に塗布することができる。
【００３７】
・  角度θ3は好ましくは１７０°以上１８０°未満に設定されている。この場合、塗布液１６とバー２３との接触面積を小さくしてバー２３からの液切れ性を向上させ、塗布厚が調整された後のフィルム１５に塗布されている塗布液１６の一部がバー２３の回転に伴ってフィルム１５の下面から離間するのを抑制することができる。このため、塗布液１６をフィルム１５にさらに均一に塗布することができる。
【００３８】
・  ロードセル２７によってバー２３のフィルム１５への接圧が測定され、バー２３のフィルム１５への接圧が、角度θ1が角度θ2よりも小さくなるときの範囲を外れるときには、昇降装置２８によって第２基台２６を上昇又は下降させる。このため、ロードセル２７はバー２３のフィルム１５への接圧を測定するための接圧測定手段として作用し、昇降装置２８はバー２３のフィルム１５への押し付けを調整する押し付け調整手段として作用する。よって、ロードセル２７によってバー２３のフィルム１５への接圧を測定するとともに昇降装置２８によってバー２３のフィルム１５への押し付けを調整することにより、バー２３のフィルム１５への押し付けを容易に調整することができる。
【００３９】
尚、前記実施形態を次のように変更して構成することもできる。
・  前記フィルム１５は、塗布工程の後に縦延伸工程と横延伸工程とを同時に施してもよい。また、フィルム１５を二軸延伸フィルムとして形成した後、塗布装置１１を用いた塗布工程及び塗布液１６の乾燥工程を施してもよい。
【００４０】
・  前記バー２３をフィルム１５の走行方向に対して逆方向に回転させてもよいし、回転させなくてもよい。
・  前記塗布液１６は、例えば表面に塗布膜が被覆されたフィルム１５を磁気テープとして用いるための塗布液のように非ニュートン流体として構成してもよいし、表面に塗布膜が被覆されたフィルム１５を写真感光フィルムとして用いるための塗布液のようにニュートン流体として構成してもよい。
【００４１】
・  前記フィルム１５の下面に塗布液１６を塗布した後、さらにフィルム１５の上面に塗布液１６を塗布することにより、フィルム１５の両面に塗布液１６を塗布してもよい。
【００４２】
・  前記フィルム１５を単層フィルムとして構成してもよいし、共押出し積層フィルム等の多層フィルムとして構成してもよい。また、フィルム１５をセルロース等により形成し、延伸工程を省略して塗布工程のみを施してもよい。
【００４３】
次に、前記実施形態から把握できる技術的思想について以下に記載する。
（１）前記塗布厚が調整される前のフィルムと塗布厚が調整された後のフィルムとの下方側のなす角度が１７０°以上１８０°未満に設定されている請求項１又は請求項２に記載の塗布装置。この構成によれば、塗布液をフィルムにより均一に塗布することができる。
【００４４】
（２）前記塗布厚調整機構は、塗布厚調整用バーのフィルムの表面への押し付けを調整する押し付け調整手段と、塗布厚調整用バーのフィルムへの接圧を測定する接圧測定手段とを有し、塗布厚調整用バーは、接圧測定手段によりフィルムへの接圧が測定され、フィルムと塗布厚調整用バーとの接線を通り、かつ該接線を通り塗布厚調整用バーの半径方向に延びる面に直交する基準面と塗布厚が調製される前のフィルムとのなす角度が、前記基準面と塗布厚が調整された後のフィルムとのなす角度よりも小さくなるときの接圧範囲になるように、押し付け調整手段によりフィルムの表面への押し付けが調整されている請求項１、請求項２及び上記（１）のいずれか一項に記載の塗布装置。この構成によれば、塗布厚調整用バーのフィルムへの押し付けを容易に調整することができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は、以上のように構成されているため、次のような効果を奏する。
請求項１及び請求項２に記載の発明の塗布装置によれば、塗布液をフィルムに均一に塗布することができる。
【００４６】
請求項３に記載の発明の塗布方法によれば、フィルムと塗布厚調整用バーとの接線を通り、かつ該接線を通り塗布厚調整用バーの半径方向に延びる面に直交する基準面と塗布厚が調整される前のフィルムとのなす角度を、前記基準面と塗布厚が調整された後のフィルムとのなす角度よりも小さくするという簡単な操作で、塗布液をフィルムに容易にかつ均一に塗布することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本実施形態の塗布装置を示す概念図、（ｂ）は塗布装置を示す要部断面図。
【図２】塗布厚調整用バーを示す部分破断側面図。
【図３】塗布厚調整用バーを示す要部断面図。
【符号の説明】
θ1…角度、θ2…角度、１１…塗布装置、１３…塗布機構、１４…塗布厚調整機構、１５…フィルム、１６…塗布液、２３…塗布厚調整用バー、２３ｃ…面としての平面、３３…基準面。
【図１】
2004202397.tif 000003
【図２】
2004202397.tif 000004
【図３】
2004202397.tif 000005