(57)【要約】【課題】第一の塗布層を形成する塗布液に対して、低粘度の塗布液を上層および／もしくは下層の塗布層を配した多層塗布膜を、均一、高速かつ薄膜塗布することのできる塗布装置および塗布方法を提供することを目的とする。【解決手段】上流から下流へ走行する支持体に塗布液を吐出し、塗布するためのエクストルージョン型コーターヘッドを用いて、二層以上重ね合わせ同時に多層塗布をする塗布装置において、最下層の塗布液を供給するマニホールドから通じた、支持体に塗布液を吐出するスリット、及び上層の塗布液を供給するマニホールドから通じた、前記スリットの途中に合流するスリットを配置した塗布装置を提供する。また、第一のマニホールドの塗布液の粘度を、その他のマニホールドの塗布液の粘度よりも高く設定し、第一のマニホールドの塗布液の層を、その他の塗布液の層より薄膜に塗布する塗布方法を提供する。【選択図】図１
2004025002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流から下流へ走行する支持体に塗布液を吐出し、塗布するためのエクストルージョン型コーターヘッドを用いて、二層以上重ね合わせ同時に多層塗布をする塗布装置において、最下層の塗布液を供給する第一のマニホールドから通じた、支持体に塗布液を吐出する第一のスリット、および上層の塗布液を供給するマニホールドから通じた、前記第一のスリットの途中に合流するスリットを配置したことを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
上流から下流へ走行する支持体に塗布液を吐出し、塗布するためのエクストルージョン型コーターヘッドを用いて、二層以上重ね合わせ同時に多層塗布をする塗布装置において、最上層の塗布液を供給する第一のマニホールドから通じた、支持体に塗布液を吐出する第一のスリット、および下層の塗布液を供給するマニホールドから通じた、前記第一のスリットの途中に合流するスリットを配置したことを特徴とする塗布装置。
【請求項３】
上流から下流へ走行する支持体に塗布液を吐出し、塗布するためのエクストルージョン型コーターヘッドを用いて、二層以上重ね合わせ同時に多層塗布をする塗布装置において、中間層の塗布液を供給する第一のマニホールドから通じた、支持体に塗布液を吐出する第一のスリット、下層の塗布液を供給するマニホールドから通じた、前記第一のスリットの途中に合流するスリットおよび上層の塗布液を供給するマニホールドから通じた、前記第一のスリットの途中に合流するスリットを配置したことを特徴とする塗布装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の塗布装置を用いて、第一のマニホールドより供給される塗布液の粘度を、その他のマニホールドから供給される塗布液の粘度よりも高く設定し、第一のマニホールドより供給される塗布液の層を、その他の塗布液の層より厚い層とすることを特徴とする塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、プラスチック、紙、金属泊等の走行する支持体に塗布液を多層に塗布形成する塗布装置および方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、軟包材、写真感光材料や磁気記録媒体、鋼板表面処理等の製造工程において、支持体上に塗布液を塗布する工程がある。この塗布液は感光材料あるいは磁性粒子等の必須成分を樹脂バインダーに混合させ、更に必要に応じて種々の添加剤を添加し、有機溶剤等により希釈することによって粘度調整を行った塗布液を用いる。
【０００３】
そして、このような塗布液を支持体に塗布する方法としては、例えばロールコーター、グラビアコータ、ナイフコーター、エクストルージョン型コーター、あるいは種々のリバースコーター等の多種多様なコーティング方法が用いられている。この中でも、エクストルージョン型コーターは、塗布の直前まで、塗布液が空気にさらされることがないため、塗布液の変化がないこと、塗布膜の幅方向の膜厚均一性にすぐれていること、塗布面の平滑性にすぐれていること等の理由により近年その利用が増加している。
【０００４】
さらに、近年、ディスプレイ分野等における機材の高機能化や薄層化の要求が高まり、支持体上に塗布される塗布膜は、単層から多層を必要とすることが多くなってきている。
これは、多層の膜構成とすることにより、単層のとき以上の光学特性、膜強度、支持体への膜の密着性が得られることが挙げられる。
また、粒子分散系の塗布液においては、均一な分散が得られること、単層では塗布することが困難であったり塗布が可能であっても乾燥、硬化等の膜固定の過程で、表面に乱れが生じたりするものを多層とすることにより改善できること等が理由としてあげられる。
そのため、形成する層構成として２層以上の多層化が必要となってきている。
【０００５】
一方、塗布液を多層塗布する方法としては一層毎に複数のコーターヘッドを用いて連続的に多層塗布を行う方法や、一つのコーターヘッドが複数の塗布液吐出部を備え持ち、コーターヘッド先端部で支持体への塗布直前に合流した塗布液を一度に多層状態で塗布することは一般的に行われている。
【０００６】
これらの方法は、塗布液の物性および層構成によっては良好な性能を示し、実際の製造工程においても数多く用いられているものである。しかし、それぞれの層を形成する塗布液の粘度が大きく異なる場合や、非常に薄い膜厚の層を形成する場合には所望の性能が得られなかったり、均一な厚さの塗布が困難となる場合があった。
【０００７】
例えば、粒子がバインダー樹脂中に分散した膜からなる層を有する多層構成の塗布層を作製することを目的としたとき、あらかじめ、粒子、バインダー樹脂、希釈用の溶媒を混ぜ合わせた塗布液を単層で塗布したのでは所望の膜構成が得られない。そこで、例えば、下層としてバインダー樹脂成分、上層として粒子成分それぞれの塗布液を分けて塗布し、塗布層を形成することを必要とした場合は、前記従来の多層塗布方式では特に上層を幅方向の均一性をもたせて薄層化することが困難であった。
【０００８】
さらに、高速、薄膜塗布するために支持体と塗布液の親和性を向上させることを目的に溶媒成分を下層として先行塗布し、塗布液を重ねて塗布する方式が広く行われているが、前記従来の多層塗布方式では、溶媒成分を薄層化するには乾燥が速いこと、均一膜の形成が困難であること等の理由で限界があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、第一の塗布層を形成する塗布液に対して、低粘度の塗布液を上層および／もしくは下層の塗布層を配した多層塗布膜を、均一、高速かつ薄膜塗布することのできる塗布装置および塗布方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明において上記課題を解決するための第１の発明は、上流から下流へ走行する支持体に塗布液を吐出し、塗布するためのエクストルージョン型コーターヘッドを用いて、二層以上重ね合わせ同時に多層塗布をする塗布装置において、最下層の塗布液を供給するマニホールドから通じた、支持体に塗布液を吐出するスリット、および上層の塗布液を供給するマニホールドから通じた、前記スリットの途中に合流するスリットを配置したことを特徴とする塗布装置である。
【００１１】
また、本発明における第２の発明は、上流から下流へ走行する支持体に塗布液を吐出し、塗布するためのエクストルージョン型コーターヘッドを用いて二層以上重ね合わせ同時に多層塗布をする塗布装置において、最上層の塗布液を供給するマニホールドから通じた、支持体に塗布液を吐出するスリットおよび下層の塗布液を供給するマニホールドから通じた、前記スリットの途中に合流するスリットを配置したことを特徴とする塗布装置である。
【００１２】
また、本発明における第３の発明は、上流から下流へ走行する支持体に塗布液を吐出し、塗布するためのエクストルージョン型コーターヘッドを用いて二層以上重ね合わせ同時に多層塗布をする塗布装置において、中間層の塗布液を供給するマニホールドから通じた、支持体に塗布液を吐出するスリット、下層の塗布液を供給するマニホールドから通じた、前記スリットの途中に合流するスリット、および上層の塗布液を供給するマニホールドから通じた、前記スリットの途中に合流するスリットを配置したことを特徴とする塗布装置である。
【００１３】
また、本発明における第４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の塗布装置を用いて、第一のマニホールドより供給される塗布液の粘度を、その他のマニホールドから供給される塗布液の粘度よりも高く設定し、第一のマニホールドより供給される塗布液の層を、その他の塗布液の層より厚膜に塗布する塗布方法である。
【発明の実施の形態】
【００１４】
以下、図に基づき、本発明を詳細に説明する。
図１、図２は本発明の塗布装置の一例を示す塗布部の断面図である。
【００１５】
図１に示した装置は、支持体１を搬送するバックアップロール２に対向して、コーターヘッド５を配置し、塗布を行う塗布装置である。
また、図２に示した装置は、２本のガイドロール３、４により搬送されるガイドロール間の、支持体１に対向してコーターヘッド５を配置し、塗布を行う塗布装置である。
【００１６】
コーターヘッド５は、少なくとも三個のブロックにより構成され、支持体１の走行方向に対して、上流側リップ６と下流側リップ７、塗布液毎の供給系より、塗布液１２、１３が供給されるべく設けた、マニホールド８、９、このマニホールド８からリップ部分に、第一の塗布液を押し出す通路であるスリット１０、およびマニホールド９からリップ部分に、第二の塗布液を押し出す通路であるスリット１１に区分され、スリット１１は、スリット１０の途中に合流する構成となっている。
【００１７】
前記マニホールド８、９は、その断面が円形もしくは楕円形をしており、かつ支持体１の幅方向に同一か略同一の断面形状で延長され、その幅方向の長さは支持体１の幅よりも長いか、もしくは同じ長さに設定されている。
そして、マニホールド８、９の内径は、一般的に５〜５０ｍｍ程度で、塗布液の性質、粘度等によって最良の大きさを設定すればよい。
また、その開口した両端部は、図示しないが、シール板等により塗布液が、コーターヘッド５の外部へ漏れ出ないようになっている。
さらに、マニホールド８、９への塗布液の供給は、どちらか少なくとも一方の開口端部から導入してもよく、または少なくとも一つの開口部を直接コーターヘッド５からマニホールド８、９へ貫通した供給口から導入してもよい。
【００１８】
また、前記スリット１０、１１はマニホールド８、９からの支持体１へ向けて開口している、幅０．０５〜０．５ｍｍのスリット状の塗布液通路であり、マニホールド８、９からリップ先端までの距離は５〜１００ｍｍである。
このスリット７の幅および距離も塗布液の性質、さらに塗布速度や塗布膜厚等の操作条件により決定される。
【００１９】
次に、塗布液１２、１３は、コーターヘッド５の外部から供給系を経て、ホースもしくは配管によりマニホールド８、９へ導入される。マニホールド８、９内部が塗布液１２、１３で満たされると、幅方向に均一な圧力分布と流量分布を持って、マニホールド８、９から連通するスリット１０、１１を通り、上流側リップ６、および下流側リップ７、さらに支持体１によって囲まれた液だまり１４を形成する。
この液だまり１４は、図１においては、スリットから押し出される塗布液の吐出量（厚力）と塗布液の粘度等の物性、支持体表面とリップ部の間隙によりその大きさが決定される。
また、図２においては、スリットから押し出される塗布液の吐出量（圧力）および量と塗布液の粘度等の物性、支持体６のテンションの、合計のバランスによりその大きさが決定される。液だまりを形成した塗布液は、走行する支持体表面に塗着し塗布プロセスが終了する。
【００２０】
前記コーターヘッド５のマニホールド９から延びるスリット１１は、マニホールド８から延びるスリット１０に対して、直角もしくはそれに近い角度で合流することが好ましく、マニホールド９から供給される塗布液は、マニホールド８から供給される塗布液よりも低粘度で供給量が少なく薄膜層となる場合が多い。
【００２１】
スリット１１が、スリット１０に対して、前記のような角度で合流することが好ましい理由は、合流点において、塗布液１３に急激なせん断効果をあたえることで、薄膜、微粒子を含む塗布液の場合であっても、均一な配列を可能とするためである。
【００２２】
図３、４は、本発明に係るコーターヘッドの他の一形態を示したものである。
【００２３】
図３のコーターヘッドは、図１において上層の塗布液を供給するよう配置された、マニホールド９およびスリット１１を、下層の塗布液を供給する側に配置したものである。
また、図４のコーターヘッドは、図１のコーターヘッドに対して、下層の塗布液を供給する側に、マニホールド１５およびスリット１６を追加配置したものである。
【００２４】
前記いずれの場合も、スリット１０に途中で合流するスリットは、スリット１０に対して、垂直もしくはそれに近い角度で合流することが好ましく、マニホールド９、１５から供給される塗布液は、マニホールド８から供給される塗布液よりも、低粘度で供給量が少なく薄層塗布する場合が多い。
塗布液の粘度については、第１のマニホールドの塗布液１２は５〜１０００ｍＰａ・ｓ、その他のマニホールドの塗布液は０．７〜２０ｍＰａ・ｓが好ましい。
【００２５】
【実施例】
以下本発明ついて実施例によりさらに詳細に説明する。
支持体は、厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレート、塗布液は、２−ブタノンを塗布液Ａ（最下層）、エポキシ系樹脂を２−ブタノンに希釈し各種添加剤を加えたものを塗布液Ｂ（中間層）、２−ブタノンに少量の樹脂成分および分散剤を添加した溶液への０．０５μｍ、ＴｉＯ２粒子分散液を塗布液Ｃ（最上層）とした。塗布膜の厚みは、塗布液Ａからなる塗布層が１μｍ、塗布液Ｂからなる塗布層が１０μｍ、塗布液Ｃからなる塗布層が１μｍとなるよう塗布を行った。
【００２６】
塗布装置は、図４のような形状で、中間層の塗布液を吐出するスリットに対して、最下層および最上層の塗布液を吐出するスリットが、垂直かつ中間層を挟んで向き合う位置に合流するよう形成されたエクストルージョン型コーターヘッドを、図２の如く配置し、塗布速度５０〜２００ｍ／ｍｉｎで塗布層を形成した。
【００２７】
塗布後の乾燥条件は、塗布速度によって任意の設定とし、支持体の上方に位置したノズルから５〜２０ｍ／ｓの風速、５０〜１２０℃の温度の風を吹き付けた。
【００２８】
以上の結果、ポリエチレンテレフタレート支持体上に、バインダー樹脂中にＴｉＯ２が一層で、かつ均一に分散した塗布層を形成することができた。
【００２９】
【比較例１】
あらかじめエポキシ系樹脂の溶媒希釈液中に、ＴｉＯ２を均一に分散した塗布液を単層で塗布したところ、ＴｉＯ２が、一層かつ均一に分布した塗布層を形成することはできなかった。
【００３０】
【比較例２】
一つのコーターヘッドが、複数のマニホールド、およびマニホールドから通じるスリットを備え持ち、かつ、コーターヘッド先端部で合流した塗布液を、支持体に、一度に多層塗布を行う、従来の多層塗布装置を用いて、前記実施例に記載の塗布液の多層塗布を試みたところ、下層、上層共に１μｍ以下の厚みにすることは困難であり、また、上層のＴｉＯ２を一層で、かつ均一に配列することができなかった。
【００３１】
その他、塗布速度、乾燥、硬化後の支持体と塗布膜の密着性、膜の硬度の点においても、本発明の塗布装置を使用した形成した塗布層以上の性能を有する塗布層は得られなかった。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように本発明の塗布装置を用いることにより、単層、もしくは従来の多層塗布装置では困難であった、高速塗布、薄膜塗布、支持体と塗布膜の密着性の向上、粒子の均一な分散、膜の高硬度化を達成することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の塗布装置の塗布部の一例を示す断面図である。
【図２】本発明の塗布装置の塗布部の他の例を示す断面図である。
【図３】本発明の塗布装置のコーターヘッドの一例を示す断面図である。
【図４】本発明の塗布装置のコーターヘッドの他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　支持体
２　　バックアップロール
３　　上流側ガイドロール
４　　下流側ガイドロール
５　　コーターヘッド
６　　上流側リップ
７　　下流側リップ
８　　マニホールド
９　　マニホールド
１０　スリット
１１　スリット
１２　塗布液
１３　塗布液
１４　液だまり
１５　マニホールド
１６　スリット
【図１】
2004025002.tif 000003
【図２】
2004025002.tif 000004
【図３】
2004025002.tif 000005
【図４】
2004025002.tif 000006