(57)【要約】【課題】優れた膜質を有する重層塗布を可能とし、特に高密度記録型の磁気テープの作製を可能とする。【解決手段】支持体１上に、二層の塗膜を同時に塗布形成する、多層エクストルージョン型の塗布装置を用いて行う際、塗布装置のダイヘッドの先端部には、少なくとも、支持体の移動方向に対して上流側から順に、前リップ２ａ、下層塗料吐出スリット２ｂ、中間リップ２ｃ、上層塗料吐出スリット２ｄ、及び後リップ２ｅが設けられてなるものとし、塗布時における下層塗膜の粘度を、３×１０-2〜１０×１０-2Ｐａ・ｓとし、下層塗膜の膜厚が乾燥状態で０．７μｍ〜２．１μｍとし、膜形成速度を５０〜３５０ｍ／ｍｉｎとし、上層塗膜の膜厚が乾燥状態で０．０５μｍ以下とするとき、ダイヘッド２を構成する上層塗料吐出スリット２ｄの幅Ｌを、６０μｍ以下にする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続走行するフレキシブルな支持体上に、少なくとも二層の塗膜を同時に塗布形成する、多層エクストルージョン型の塗布装置を用いて行う塗布方法であって、
前記塗布装置のダイヘッドの先端部には、少なくとも、前記支持体の移動方向に対して上流側から順に、前リップ、下層塗料吐出スリット、中間リップ、上層塗料吐出スリット、及び後リップが設けられてなるものとし、
塗布時における下層塗膜の粘度を、３×１０-2〜１０×１０-2Ｐａ・ｓとし、
下層塗膜の膜厚が乾燥状態で０．７μｍ〜２．１μｍとし、
膜形成速度を５０〜３５０ｍ／ｍｉｎとし、
前記上層塗膜の膜厚が乾燥状態で０．０５μｍ以下とするとき、
前記ダイヘッドを構成する前記上層塗料吐出スリットの幅を、６０μｍ以下にすることを特徴とする塗布方法。
【請求項２】
前記下層塗膜が、結合剤樹脂中に少なくとも非磁性粉末が含有されてなる非磁性層であり、
前記上層塗膜が、結合剤樹脂中に少なくとも強磁性粉末が含有されてなる磁性層であり、
前記支持体上に、前記非磁性層と前記磁性層とが積層されてなる磁気記録媒体を作製することを特徴とする請求項１に記載の塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗布液を二層、同時に塗布する、いわゆる多層エクストルージョン型の塗布装置を用いて行う、ウェット・オン・ウェット方式による塗布方法に関するものであり、特に薄層の磁性層を有する高密度型磁気テープ媒体を作製することを目的とするものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、オーディオテープやビデオテープ等の各種磁気記録媒体としては、ポリエステルフィルム等の可撓性を有する支持体上に、磁性粉末、結合剤、分散剤、及び潤滑剤等を有機溶剤中に分散し、混練して作製した磁性塗料を塗布することにより磁性層が形成される、いわゆる塗布型の磁気記録媒体が用いられている。
【０００３】
このような、塗布型の磁気記録媒体の塗布方式としては、グラビアロール方式や、リバースロール方式等の、ロールコート方式が一般に知られているが、近年、このような塗布方式よりも薄膜塗布が可能なエクストルージョン方式が実用化されている。
このエクストルージョン方式を採用する塗布装置においては、ポリエステルフィルム等の可撓性を有する支持体と当接するダイヘッドの先端部の形状が、塗布品質に大きく影響を及ぼすことが判明している。
【０００４】
塗布装置を構成するダイヘッドの先端部の概略拡大図を図１に示す。これは、支持体１の移動方向に対して上流側から順に、前リップ２ａ、第１の塗料吐出スリット２ｂ、中間リップ２ｃ、第２の塗料吐出スリット２ｄ及び後リップ２ｅが配設されており、支持体１上に二層の塗膜を形成するものである。
【０００５】
このようなダイヘッド２を用いて支持体１上に、重層の塗膜を形成する塗布装置においては、例え下層塗料と上層塗料との粘度が異なっていても、支持体１上に形成される下層、上層の膜厚をそれぞれが所望する膜厚に形成することが求められる。
近年においては、磁気テープ媒体の記録波長の短波長化が進む傾向にあるため、さらなる塗膜の均厚化、及び薄層化が求められており、これに伴い、ダイヘッド２の先端形状の検討の重要性が高まってきている。
【０００６】
特に、磁気テープ媒体を作製する場合の磁性層においては、その薄層化が進むに従い、図２に示すような塗布ヌケの発生が品質上の問題として上げられてきた。
これは、膜厚が０．１μｍ以下、特に０．０５μｍ以下のような、極めて薄層の磁性層を形成する場合において顕著に現われ、その他、磁性層の下地層として、２．０μｍを超える厚さの非磁性層を形成したり、あるいは比較的低粘度の非磁性層を形成したりした場合においても同様の現象が見られている。
【０００７】
このような問題に鑑み、従来においても、磁性層の塗布ヌケを防止するための各種提案がなされてきた（例えば、特許文献１、２参照。）。
しかしながら、従来提案されている技術によっては、極めて薄層の膜形成を行う際、未だ確実に上層塗膜の塗布ヌケを回避するに到らず、特に、塗料を変更するごとに上層において塗布ヌケを回避できる限界の膜厚（下限膜厚）を明確に設定できなくなってしまうという問題も生じていた。
【０００８】
また、薄層の磁気テープを作製する場合には、磁性層の下層に形成する非磁性層も薄くする必要があるが、この場合には下層の塗料として低粘度のものを使用しなければならないため、磁性層の膜厚を、例えば０．１μｍ以下、特に０．０５μｍ以下程度にまで薄くしようとすると、さらに塗布ヌケが発生しやすくなってしまい、製品歩留りの劣化の問題が深刻化してくる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２５０５１号公報
【特許文献２】特開２０００−１８９８７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで本発明においては、連続走行するフレキシブルな支持体に対し、塗布液を二層同時に塗りつける塗布方法において、上層と下層の塗膜を形成するための塗料についての条件、及びダイヘッドの先端部の条件についての検討を行い、優れた膜質を有する重層塗布を可能とし、特に高密度記録型の磁気テープの作製を可能とした。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明においては、連続走行するフレキシブルな支持体上に、少なくとも二層の塗膜を同時に塗布形成する、多層エクストルージョン型の塗布装置を用いて行う塗布方法において、塗布装置のダイヘッドの先端部には、少なくとも、支持体の移動方向に対して上流側から順に、前リップ、下層塗料吐出スリット、中間リップ、上層塗料吐出スリット、及び後リップが設けられてなるものとし、塗布時における下層塗膜の粘度を、３×１０-2〜１０×１０-2Ｐａ・ｓとし、下層塗膜の膜厚が乾燥状態で０．７μｍ〜２．１μｍとし、膜形成速度を５０〜３５０ｍ／ｍｉｎとし、上層塗膜の膜厚が乾燥状態で０．０５μｍ以下とするとき、ダイヘッドを構成する上層塗料吐出スリットのギャップを、６０μｍ以下に特定するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、塗布液を二層、同時に塗布形成する、いわゆるウェット・オン・ウェット方式の塗布方法において、極めて薄層の膜形成を行う場合であっても、塗膜の膜厚を均一にし、かつ塗りヌケの発生を確実に回避することができた。
【００１３】
また、本発明方法を用いて、下層を非磁性層、上層を磁性層として磁気テープ媒体を作製することとしたことにより、極めて薄層の高密度記録型の磁気テープ媒体を得ることが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照して説明するが、本発明は、以下の例に限定されるものではない。
【００１５】
本発明方法は、図１に示したように、連続走行する長尺状の支持体１に対し、塗布液を二層、同時に塗布形成する、多層エクストルージョン型の塗布装置を用いて行うものである。
塗布装置のダイヘッド２の先端部には、支持体１の塗布方向側から、前リップ２ａ、下層塗料を吐出する下層塗料吐出スリット２ｂ、中間リップ２ｃ、上層塗料を吐出する上層塗料吐出スリット２ｄ、及び後リップ２ｅが設けられているものとする。
【００１６】
本発明においては、特に、塗布時における下層塗膜の粘度を３×１０-2〜１０×１０-2Ｐａ・ｓ、下層塗膜の膜厚が乾燥状態で０．７μｍ〜２．１μｍ、膜形成速度を５０〜３５０ｍ／ｍｉｎ、上層塗膜の膜厚が乾燥状態で０．０５μｍ以下の条件とし、ダイヘッドを構成する上層塗料吐出スリットの幅を６０μｍ以下に特定して、重層塗布を行う。
【００１７】
先ず、上層の塗膜における塗布ヌケが発生する機構をさぐるべく、シミュレーションソフトＡＮＳＹＳ＝ＦＬＯＴＲＡＮ（ＡＮＳＹＳ社製商品名）を用いて、構造（ベースフィルムの変形）＝流体（塗料流動）による連成計算を行い、薄層塗布時における塗布欠陥の発生状況を確認した。
その結果、上層の塗膜の膜厚を薄くなるようにしていくと、上層塗料吐出スリット２ｄ内に、下層塗膜形成用の塗料が流入する状態が発生することが分かった（図３において、矢印は塗料の流動方向を示し、矢印の長さは、その場所における塗料の圧力を示す。）。
【００１８】
このような、塗料の流動方向に影響するパラメータについて考察する。
このパラメータとは、上層塗料吐出スリットの幅、すなわち図３中のギャップＬ、塗布工程における下層塗膜の粘度、下層膜厚、塗料塗布速度の４つである。なお、スリットのギャップＬは、スリット２ｄの出口から１ｍｍ程度の高さの位置における幅を適用できる。
なお、下記において、下層塗料の粘度についてはＢ型粘度計による測定値ではなく、高せん断速度域におけるハイシェア粘度を適用した。
【００１９】
一般的には、上層塗料吐出スリットのギャップＬと、上層塗料吐出スリット２ｄの内圧と、上層の塗布厚とは、図４のようになると考えられる。
すなわち、スリットのギャップＬの大小によって勾配は異なるが、スリットの内圧と塗布厚とは比例関係にあると考えられるのである。
【００２０】
しかしながら、実際の塗布工程をシミュレートしたところ、図５に示すようになった。
すなわち、特に薄層の重層塗布を行う場合、図３に示したように、上層塗料吐出スリット２ｄ内に塗料が逆流してしまう現象が起きることが分かった。特に上層塗料吐出スリットのギャップＬが大きくなると、スリット内における塗料の圧力にばらつきがでるため、図５中の破線に囲まれた領域のように、上層塗料吐出スリットのギャップＬが大きくなるほど、塗布厚がマイナスになるようにシミュレートされ、かかる場合に、上層の塗布ヌケが発生するものと考えられるのである。
【００２１】
上述したシミュレーション結果に鑑みて、二層の重層塗布を行う場合の、上層塗布ヌケを回避するための条件についての考察を行った。
下記においては、長尺状の支持体上に、非磁性層と磁性層とが積層されてなる磁気テープ媒体のサンプルを作製することとした。
支持体は、帝人（株）製登録商標ネオテックス（膜厚４．５μｍ）を使用した。
塗布装置は、図１に示したような、二層塗布用のエクストルージョン型の塗布装置を用いた。
塗料としては、特開２００２−２６９７２１号公報の実施例に記載されている非磁性分散液を下層形成用塗料、磁性分散液を上層形成用塗料として用意した。
なお、これらの塗料は、塗布前の再分散処理により粘度調整を行い、初期状態においてＢ型粘度計で、下層形成用塗料の粘度が２．５Ｐａ・ｓ、上層形成用塗料の粘度が、２Ｐａ・ｓになるようにした。
また、下層形成用塗料については、下層のせん断速度γ´＝１０4〔／ｓ〕におけるハイシェア粘度調整のため、塗料希釈を行って、三種類の塗料を作製した。
この希釈により、Ｂ型粘度計での粘度も低下した。
【００２２】
〔下層塗膜（非磁性層）の膜厚についての考察〕
データストレージ用途の磁気テープ媒体には、高い記録密度が要求されている。
このためには、ビット当たりの記録面積を狭めるのみならず、１カセットに収納する磁気テープの長さ（面積）を大きくすることも重要となる。
そこで、磁気テープを構成する要素である磁性層の下塗り層である下層塗膜（非磁性層）の膜厚についても、適切な制御が必要となる。
本発明においては、薄層型の磁気テープ媒体を得るべく、下層塗膜（非磁性層）の膜厚を２．１μｍ以下とし、同時に、最終的に得られる磁気テープ媒体に適切な表面粗度を付加し、帯電防止等の各種機能の実効を図るため、０．７μｍ以上であるものとした。
図６に、下層膜厚（乾燥状態）を０．７μｍ、２．１μｍの二種類に設定したときの、上層の塗布厚と、上層塗料スリット内圧との関係を示すシミュレート結果を表す。これによると、薄層形成に好適な低圧領域においては、下層は薄層に形成することが好適であることが分かった。
【００２３】
〔下層塗膜（非磁性層）の粘度（塗布時）〕
本発明においては、例えばＢ型粘度計に見られるような低せん断速度域（γ´＝１０〔／ｓ〕程度）の粘度ではなく、塗布が行われる瞬間、すなわちダイの塗布リップ上における塗料のせん断速度に着目し、これについての規定を行った。
具体的には、ハイシェア粘度計ＰＭ９００１ＨＶ（（株）ＳＭＴ製商品名）を使用し、γ´＝１０4〔／ｓ〕の粘度をパラメータとして使用した。
ハイシェア粘度は、高すぎると、ダイへ塗料を送液するライン中のフィルタ詰まりを頻発させるほか、塗料塗布時に、エア同伴等の塗布欠陥が生じやすくなり、粘度が低すぎると、塗料の濃度が低下しすぎるため、材料が凝集しやすくなるなど、分散安定性の低下を来たす。
なお、塗料粘度の調整については、例えばシクロヘキサノン等の従来公知の希釈溶媒を用いて行うこととし、φ０．８ｍｍのＴｉＯ2ビーズを充填したサンドミルを用いて良好な分散安定性を確保した。
図７に、下層塗料の粘度について、５×１０-2Ｐａ・ｓ、８×１０-2Ｐａ・ｓ、１０×１０-2Ｐａ・ｓの三種類に設定したときの、上層の塗布厚と、上層塗料スリット内圧との関係を示すシミュレート結果を表す。
これによると、薄層形成に好適な低圧領域においては、下層塗料の粘度は高い方が好適であることが分かった。
この結果から推定すると、下層塗膜（非磁性層）の塗布時における粘度（γ´＝１０4〔／ｓ〕）は、３×１０-2〜１０×１０-2Ｐａ・ｓの範囲とすることが好適であることを見出された。
【００２４】
〔塗布速度〕
高密度記録用の磁気テープ媒体の支持体に使用されるＰＥＴやＰＥＮ等のポリエステルフィルムは、表面が非常に平滑であり、高い摩擦係数を示すほか、走行による静電気も発生しやすく、走行性が悪化するおそれがある。
その他、搬送用のガイドロールとの間に発生するエアフィルムの発生状態も不安定となる。
一方、高密度記録化を図るためには、支持体を薄くすることが必要となるが、走行中における支持体の変形を回避するために搬送中高い張力をかけることは困難である。
図８に、塗料の塗布速度について、１００、２００、３００ｍ／ｍｉｎの三種類に設定したときの、上層の塗布厚と、上層塗料スリット内圧との関係を示すシミュレート結果を表す。これによると、薄層形成に好適な低圧領域においては、塗布速度は、高速の方が好適であることが分かった。
このような結果を踏まえて、本発明においては塗布速度を５０〜３５０ｍ／ｍｉｎの範囲に規定することとした。
【００２５】
〔ダイヘッドを構成する上層塗料吐出スリットの幅（ギャップ）〕
塗料吐出スリットギャップの平行度は、塗布幅方向の塗布厚変動に大きな影響を及ぼす。すなわち、同じ加工精度（スリット面の真直度など）のダイであれば、ギャップが狭いほど加工精度のバラつきが塗布厚分布に影響を及ぼす割合が大きくなる。
また、スリットギャップが４０μｍ未満程度にも狭くなると、スリット内で凝集した塗料の清掃処理が困難になるという実用上の問題もある。
一方、スリットギャップが広くなると、スリット内における塗料の圧力を正確に均一になるように制御することが困難になり、図５に示した結果からも明らかなように薄層形成工程において好適な低圧領域において、塗料の逆流が生じるという問題がある。
そこで、上層塗料吐出スリットの幅（ギャップ）の下限は４０μｍにし、上限については、ギャップが広すぎると、ダイに対する塗料供給圧力精度の制御が非常に困難になるので、これを２４０μｍに規定することとし、上記他のパラメータを動かした場合における上層下限塗布厚についての検討を行うこととした。
【実施例】
【００２６】
〔実験例１〜１３〕
上述したような検討を踏まえ、下層塗膜の膜厚を乾燥状態で０．７μｍ〜２．１μｍとし、塗布時における下層塗膜の粘度を３×１０-2〜１０×１０-2Ｐａ・ｓとし、膜形成速度を５０〜３５０ｍ／ｍｉｎの条件とし、ダイヘッドを構成する上層塗料吐出スリットの幅について、６０μｍ〜２４０μｍの範囲で調整してサンプル磁気テープを作製した。
下記表１に、それぞれのサンプルの作製条件を示し、さらに上層塗膜において塗布ヌケやスジムラが発生しない限界の薄さ（下限塗布厚）の測定結果を示す。
なお、実験例１のサンプルを従来技術の基準であるものとして、これとの比較において、上層塗膜の下限塗布厚を評価することとした。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
上記表１に示すように、ダイヘッドを構成する上層塗料吐出スリットの幅を９０μｍとした実験例１においては、上層塗膜の下限塗布厚は０．０５８μｍであり、これよりも薄く膜を形成しようとすると、上層塗膜に塗布ヌケが生じた。
一方、上層塗料吐出スリットの幅を６０μｍ以下とした実験例２〜４のサンプルにおいては、従来よりも上層塗膜の下限塗布厚をより薄くすることができ、極めて均一な膜質を有する薄層の塗布膜を形成することができた。
【００２９】
実験例５〜７に示すように、基準とした実験例１のサンプルよりも、ダイヘッドを構成する上層塗料吐出スリットの幅を広くしたものにおいては、上層塗膜の下限塗布厚を、０．０５μｍ以下にすることができず、本発明において目指す、膜厚０．０５μｍ以下の磁性層を有する高記録密度型の磁気テープの作製条件としては好ましくないものとなった。
【００３０】
実験例８に示すように、高せん断速度領域での下層塗膜の粘度を、基準とした実験例１のサンプルの場合よりも低くした場合においては、上層塗膜の下限塗布厚を、０．０５μｍ以下にすることができなかった。
【００３１】
実験例９に示すように、下層塗膜の粘度を、基準とした実験例１のサンプルの場合よりも高くした場合においては、上層塗膜の下限塗布厚を薄くすることはできた。
【００３２】
実験例１０、１１に示すように、下層塗膜の膜厚を、基準とした実験例１のサンプルの場合よりも厚くした場合においては、上層塗膜の下限塗布厚を、０．０５μｍ以下にすることができず、本発明において目指す、膜厚０．０５μｍ以下の磁性層を有する高記録密度型の磁気テープの作製条件としては好ましくないものとなった。
【００３３】
実験例１２，１３に示すように、塗布速度を、基準とした実験例１のサンプルの場合よりも速くした場合においては、上層塗膜の下限塗布厚を薄くすることはできたが、塗布速度を上げすぎると、磁気テープ作製工程における磁場配向が充分に行われないおそれがあるため、かかる観点から制約があるものと考えられる。
【００３４】
上記実験例１〜１３の結果から明らかなように、二層の重層塗布を行う場合に、上層塗膜の下限塗布厚を薄くするためには、上層塗料吐出スリットの幅、下層塗膜の粘度、下層膜厚を変更することが有効であるが、実用上の制約についても考慮しなければばらない。塗布速度については、塗料中の磁性粉末の配向や塗膜の乾燥工程にまで変更を及ぼさなくてはならなくなるため、これについても変更することは実用上の制約が極めて大きいと言える。
かかる観点から、本発明においては、特に上層塗料吐出スリットの幅Ｌについて制御することとした。すなわち塗布時における下層塗膜の粘度を３０〜１００ｃｐｓとし、下層塗膜の膜厚が乾燥状態で０．７μｍ〜２．１μｍとし、膜形成速度を５０〜３５０ｍ／ｍｉｎとし、上層塗膜の膜厚が乾燥状態で０．０５μｍ以下とするとき、ダイヘッドを構成する上層塗料吐出スリットの幅を６０μｍ以下に特定することとした。
これにより、極めて均一な膜質を有する薄層の上層塗膜を形成することができた。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】塗布装置を構成するダイヘッドの先端部の概略拡大図を示す。
【図２】磁気テープ媒体の塗布ヌケの状態図を示す。
【図３】スリット内における塗料の流れの状態図を示す。
【図４】スリット内圧と塗布厚の関係の、一般的なグラフを示す。
【図５】スリット内圧と塗布厚の関係の、実際のシミュレート結果を示す。
【図６】下層の膜厚を変更したときの、スリット内圧と塗布厚の関係の、シミュレート結果を示す。
【図７】下層粘度を変更したときの、スリット内圧と塗布厚の関係の、シミュレート結果を示す。
【図８】塗布速度を変更したときの、スリット内圧と塗布厚の関係の、シミュレート結果を示す。
【符号の説明】
【００３６】
１……支持体、２……ダイヘッド、２ａ……前リップ、２ｂ……下層塗料吐出スリット、２ｃ……中間リップ、２ｄ……上層塗料吐出スリット、２ｅ……後リップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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