(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のサポートロール間にテンション支持方式にて支持された連続走行する支持体にスロットダイを用いて塗布液を塗布するダイ塗布方法であって、
前記スロットダイは、前記スロットダイの前記塗布液が吐出されるスロットの幅方向の両端に一対のシム板を挿入し、更に前記スロットに挿入された前記一対のシム板の少なくとも一部を覆うように前記スロットダイの前記支持体に対向する面に下記式（１）を満足する厚みＴを有する一対のラップシートを密着させたものであることを特徴とするダイ塗布方法。
（０．８×Ｈ３／ＶＲ）≦Ｔ＜（２．１×Ｈ３／ＶＲ）      ・・・（１）
ここで、Ｈ３は前記支持体上に塗布された塗布液の乾燥後の厚み、ＶＲは前記塗布液の体積濃度［ｖｏｌ％］／１００である。
【請求項２】
前記一対のラップシート間の間隔が、前記一対のシム板間の間隔よりも小さい請求項１に記載のダイ塗布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可撓性を有する支持体上にスロットダイを用いて塗布液を塗布するダイ塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
連続走行する支持体に塗布液を塗布する方式としては、例えば、バーコータ方式、リバースロールコータ方式、グラビアロールコータ方式、エクストルージョンコータなどのスロットダイコータ方式等が知られている。これらの中でもスロットダイコータ方式は、他の方式と比較して、高速で薄層の塗布が可能であることから多用されている。
【０００３】
製品の多様化等に対応するために、塗布幅が異なる塗布物を効率良く得ることが要望されている。必要な塗布幅よりも広幅の塗布物を作成した後、スリットして不要部分を除去して所望する塗布幅の塗布物を得る方法は、塗布液や支持体をはじめとする材料の無駄を生じコスト高となる。また、スロットダイコータ方式におけるコータヘッドであるスロットダイを分解し、塗布液を吐出するスロット内に塗布幅を規制するための部材を配置固定することで、塗布液の吐出幅を調整する方法は、スロットダイの分解が必須であるので多大な時間と労力を要し作業性が悪く、また、スロットダイの分解によりスロットダイ内に残存する塗布液を損失してしまうという問題がある。
【０００４】
特許文献１には、スロットダイのスロットの幅方向の両端に塗布幅を規制するためのディッケルを挿入し、更に、スロットダイの塗布液吐出側の先端面のうちディッケルの挿入部をラップシートで覆って、ディッケルとスロット内面との隙間をシールした塗布装置が記載されている。このような塗布装置によれば、塗布幅を容易に変更することが可能である。
【特許文献１】特開２００７−６９１４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スロットダイコータ方式による塗布液の塗布方法において、支持体の支持方式としては、バックアップロール支持方式やテンション支持方式が知られている。
【０００６】
バックアップロール支持方式では、支持体をバックアップロールで支持しながら連続走行させ、バックアップロールとの間に支持体を挟むように配置されたスロットダイから、塗布液を支持体上に吐出し塗布する。この方式では、スロットダイの塗布液を吐出するダイ先端と支持体表面との間に隙間（コーティングギャップ）を設け、ダイ先端と支持体表面との間に塗布液で所望するビードを形成することで、安定な塗布を実現している。
【０００７】
一方、テンション支持方式では、平行に配置された一対のロール間に支持体を架け渡して連続走行させ、一対のロール間に且つ支持体に対向して配置されたスロットダイから、塗布液を支持体上に吐出し塗布する。この方式では、一対のロール間に所定の張力を付与して架け渡された支持体にスロットダイの塗布液を吐出するダイ先端を押し付けて支持体を撓ませた状態で、ダイ先端から塗布液が押し出される。ダイ先端から押し出される塗布液の押し出し圧と、ダイ先端が押し付けられて撓むことで支持体に生じた反発力とをバランスさせて、ダイ先端と支持体との間に所定厚の塗布液層を形成することで、安定な塗布を実現している。
【０００８】
このように、バックアップロール支持方式とテンション支持方式とは、塗布液を塗布するメカニズムにおいて明確に異なる。上述した特許文献１に記載された塗布装置はバックアップロール支持方式を前提としているから、そこに記載された塗布幅の変更方法を、テンション支持方式にそのまま適用しても所望する高品位の塗布膜を安定して得ることはできない。
【０００９】
本発明の目的は、テンション支持方式にて支持された支持体にスロットダイを使用して塗布液を塗布するダイ塗布方法において、容易且つ簡便に塗布幅を変更すること、さらには塗布厚みが均一な塗布膜を安定して得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のダイ塗布方法は、一対のサポートロール間にテンション支持方式にて支持された連続走行する支持体にスロットダイを用いて塗布液を塗布するダイ塗布方法であって、前記スロットダイは、前記スロットダイの前記塗布液が吐出されるスロットの幅方向の両端に一対のシム板を挿入し、更に前記スロットに挿入された前記一対のシム板の少なくとも一部を覆うように前記スロットダイの前記支持体に対向する面に下記式（１）を満足する厚みＴを有する一対のラップシートを密着させたものであることを特徴とする。
【００１１】
（０．８×Ｈ３／ＶＲ）≦Ｔ＜（２．１×Ｈ３／ＶＲ）      ・・・（１）
ここで、Ｈ３は前記支持体上に塗布された塗布液の乾燥後の厚み、ＶＲは前記塗布液の体積濃度［ｖｏｌ％］／１００である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、塗布液の吐出幅を一対のシム板及び／又は一対のラップシートにより規制するので、塗布幅を所望する通りに容易且つ簡便に変更することができる。
【００１３】
また、一対のラップシートの厚みＴが式（１）を満足するので、塗布厚みが幅方向において均一な塗布膜を安定して形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照しながら説明する。但し、以下に示す図は、各部材の構成や配置が理解しやすいように誇張して描かれており、各部材の相対的な大きさや距離は実際の装置と一致していない。
【００１５】
図１は、本発明のダイ塗布方法を実施するための装置の一実施形態の概略構成を示した断面図である。支持体１の表面に塗布液２が塗布されて、塗布液による塗布膜３が形成される。支持体１は、可撓性を有する長尺のウエブ状物（フィルム、シート等）であって、互いに平行に且つ離間して配置された上流側サポートロール４１と下流側サポートロール４２との間に所定の張力が印加された状態で架け渡されて、矢印３０の方向に走行する。図１は、支持体１の走行方向３０と平行な面に沿った断面図である。
【００１６】
サポートロール４１，４２の間に、支持体１に対向してスロットダイ１０が配置されている。スロットダイ１０は、支持体１に対して、サポートロール４１，４２が配置された側とは反対側に配置されている。
【００１７】
スロットダイ１０は、支持体１の走行方向３０の上流側に配置された上流側リップ１１と、下流側に配置された下流側リップ１２とを有する。互いに対向した上流側リップ１１と下流側リップ１２との間に、相互に連通したスロット１３及びマニホールド１４が形成される。下流側リップ１２には、マニホールド１４に連通する流入口１５が形成されている。塗布液２は、流入口１５を通過してマニホールド１４に圧送される。塗布液２は、マニホールド１４内に一時的に滞留し支持体１の幅方向（支持体１の長手方向と直交する方向、即ち図１の紙面に垂直方向）に略均一に分配された後、矢印２ａの方向にスロット１３を通過して支持体１に向かって押し出される。
【００１８】
図２は、スロットダイ１３の分解斜視図である。スロットダイ１３の幅方向の両端の構成は対称であるので、図２では、スロットダイ１３の一方の端部のみを示し、他方の端部の図示を省略している。上流側リップ１１及び下流側リップ１２の両端には一対の側板１６ａ，１６ｂ（図２では側板１６ｂは図示されていない）がネジ（図示せず）などで固定されており、これによりスロット１３及びマニホールド１４の幅方向の両端が封止されている。
【００１９】
図３は、スロット１３を通過する図１のIII−III線に沿った矢視断面図である。図２及び図３に示すように、支持体１に対する塗布液２の塗布幅を規定するために、支持体１に対向する側からスロット１３の幅方向の両端に一対のシム板２０ａ，２０ｂが挿入され、更にスロット１３に挿入された一対のシム板２０ａ，２０ｂの少なくとも一部を覆うように一対のラップシート２１ａ，２１ｂがスロットダイ１０の支持体１に対向する面に緊張し且つ密着して固定されている。
【００２０】
一対のシム板２０ａ，２０ｂは、例えば薄板形状（または略直方体形状）を有している。シム板２０ａ，２０ｂの厚さ（図３の紙面に垂直な方向の寸法）は、スロット１３の隙間（スロット１３を挟む上流側リップ１１及び下流側リップ１２の間の間隔）とほぼ一致していることが好ましい。これにより、シム板２０ａ，２０ｂと上流側リップ１１との間、及びシム板２０ａ，２０ｂと下流側リップ１２との間がいずれもシールされ、これらの間から塗布液２が漏れ出すのを防ぐことができる。
【００２１】
図３に示すように、一対のシム板２０ａ，２０ｂの幅方向の外側の端面を一対の側板１６ａ，１６ｂに当接させると、一対のシム板２０ａ，２０ｂをスロット１３内に安定して固定することができるので好ましい。
【００２２】
シム板２０ａ，２０ｂの材料は、シム板２０ａ，２０ｂが使用される環境（例えば塗布液の種類）等を考慮して適宜選択することができるが、例えば、上流側リップ１１及び下流側リップ１２と同種又は異種の金属、あるいは樹脂を用いることができる。
【００２３】
一対のラップシート２１ａ，２１ｂは、一対のシム板２０ａ，２０ｂの支持体１に対向する側の端面の少なくとも一部を覆っている。これにより、シム板２０ａ，２０ｂとリップ１１，１２との間やシム板２０ａ，２０ｂと側板１６ａ，１６ｂとの間から漏れ出した塗布液２が支持体１に付着するのを防止するとともに、マニホールド１４内において塗布液２に印加された圧力によってシム板２０ａ，２０ｂがスロット１３から押し出されるのを防止する。スロットダイ１０に対するシム板２０ａ，２０ｂの相対的位置を安定化させるために、シム板２０ａ，２０ｂの支持体１に対向する端面はスロットダイ１０に固定されたラップシート２１ａ，２１ｂに接していることが好ましい。
【００２４】
ラップシート２１ａ，２１ｂとしては特に制限はないが、例えば可撓性を有する樹脂シートを用いることができる。ラップシート２１ａ，２１ｂのスロットダイ１０への固定方法も特に制限はなく、例えば粘着テープや治具を用いることができる。
【００２５】
図４は、テンション支持方式にて支持された支持体１にスロットダイ１０にて塗布液２を塗布した際の塗布膜の厚み変化を示した断面図である。
【００２６】
上述したように、所定の張力が印加されて矢印３０の向きに速度Ｖで走行する支持体１は、スロットダイ１０が押し付けられて僅かに撓んでいる（図１参照）。この状態で、スロットダイ１０のスロット１３から塗布液２が支持体１に向かって吐出される。従って、スロット１３に対して支持体１の走行方向３０の下流側に位置する下流側リップ１２の支持体１と対向する面（下流側リップ先端面）１２ａと支持体１との間は塗布液２で満たされる。塗布液２で満たされる下流側リップ先端面１２ａと支持体１との間の間隔Ｈ１は、スロットダイ１０が支持体１を押し付けて撓ませることによって支持体１に発生した反発力と、スロットダイ１０のスロット１３から吐出される塗布液２の吐出圧（又は吐出量）とがバランスすることでほぼ一定に維持される。ここで、スロットダイ１０の位置は不変であるのに対して、支持体１は走行方向３０の向きに速度Ｖで走行している。塗布液２がニュートン流体であると考えると、下流側リップ先端面１２ａと支持体１との間の塗布液２には、塗布液２の厚み方向に略一定な速度勾配を有する速度分布３１が形成される。速度分布３１を示す支持体１近傍の塗布液２の移動速度は、支持体１の移動速度Ｖと一致する。
【００２７】
支持体１の移動にともなって、支持体１上に吐出された塗布液２は、下流側リップ先端面１２ａよりも下流側に移動する。塗布液２が下流側リップ先端面１２ａから離れて形成された塗布膜３は下流側リップ先端面１２ａによる剪断力を受けなくなるから、塗布膜３は、塗布膜３の厚み方向に速度勾配を有さない、つまり、塗布膜３の厚み方向に略均一な速度分布３２を有することになる。速度分布３２を示す支持体１近傍の塗布膜３の移動速度は、支持体１の移動速度Ｖと一致する。速度分布３１を示す三角形の面積と速度分布３２を示す長方形の面積とは一致するから、速度分布３２を有する塗布液２の厚みＨ２は、
Ｈ２＝０．５×Ｈ１      ・・・（２）
を満足する。
【００２８】
その後、支持体１上の塗布液２は乾燥工程にて溶剤が蒸発し硬化して硬化塗布膜４となる。乾燥後の硬化塗布膜４の厚みをＨ３、溶剤が蒸発する前の塗布液２の体積濃度［ｖｏｌ％］／１００をＶＲとすると、
Ｈ２＝Ｈ３／ＶＲ      ・・・（３）
が成立する。式（２）及び式（３）より、
Ｈ１＝２×Ｈ３／ＶＲ      ・・・（４）
が成立する。
【００２９】
図３に示すように、一般に、スロットダイコータ方式では、支持体１の幅よりも支持体１上に塗布される塗布液２の塗布幅は狭い。従って、スロットダイ１０の支持体１に対向する面に密着するラップシート２１ａ，２１ｂの厚みＴが、下流側リップ先端面１２ａと支持体１との間の間隔Ｈ１よりも大きいと、ラップシート２１ａ，２１ｂが走行する支持体１と接触し、支持体１の表面にすり傷が形成されたり、最悪の場合には支持体１やラップシート２１ａ，２１ｂが破断したりすることがある。支持体１がラップシート２１ａ，２１ｂと接触するのを防止するためには、
Ｔ＜Ｈ１      ・・・（５）
を満足する必要がある。
【００３０】
上述した式（４）は、下流側リップ先端面１２ａと支持体１との間で塗布液２が直角三角形状の速度分布３１を有することを前提としているが、現実には速度分布３１が、直角三角形の斜辺が直線ではなく湾曲した変形直角三角形状となる場合がある。また、テンション支持方式では、間隔Ｈ１は厳密に一定ではなく僅かに変動することもある。これらに対する許容誤差を加味すると、式（５）及び式（４）より、
Ｔ＜２．１×Ｈ３／ＶＲ      ・・・（６）
を満足する必要がある。更に、
Ｔ＜１．９×Ｈ３／ＶＲ      ・・・（７）
を満足することが好ましい。
【００３１】
図３に示すように、ラップシート２１ａ，２１ｂと支持体１との間には隙間２５ａ，２５ｂが形成され、支持体１と下流側リップ先端面１２ａとの間で加圧された塗布液２の一部はこの隙間２５ａ，２５ｂ内に滲出する。隙間２５ａ，２５ｂの寸法Ｃが小さくなると、隙間２５ａ，２５ｂ内に滲出する塗布液２の量が少なくなるので、幅方向の両端近傍における塗布液２の塗布厚みが中央部のそれに比べて厚くなりやすい。ラップシート２１ａ，２１ｂの厚みＴが上記式（６）（好ましくは式（７））を満足すると、隙間２５ａ，２５ｂ内に滲出する塗布液２の量が適正化されるため、塗布厚みが幅方向において均一な塗布膜が得られやすくなる。
【００３２】
一方、ラップシート２１ａ，２１ｂの厚みＴが薄すぎると、上記隙間２５ａ，２５ｂの寸法Ｃが大きくなるので、隙間２５ａ，２５ｂ内に滲出する塗布液２の量が多くなる。従って、塗布液２の塗布幅が所望する幅よりも拡大し、また、幅方向の両端近傍における塗布液２の塗布厚みが中央部のそれに比べて薄くなってしまう。よって、ラップシート２１ａ，２１ｂの厚みＴと下流側リップ先端面１２ａと支持体１との間の間隔Ｈ１とは、
Ｔ≧０．５×Ｈ１      ・・・（８）
を満足する必要がある。上述した許容誤差を加味すると、式（８）及び式（４）より、
Ｔ≧０．８×Ｈ３／ＶＲ      ・・・（９）
を満足する必要がある。
【００３３】
図３に示すように、一対のラップシート２１ａ，２１ｂ間の間隔が一対のシム板２０ａ，２０ｂ間の間隔よりも小さいこと、即ち、一対のラップシート２１ａ，２１ｂが一対のシム板２０ａ，２０ｂよりも幅方向の内側に突出していることが好ましい。理由は以下の通りである。
【００３４】
上記とは逆に、一対のラップシート２１ａ，２１ｂ間の間隔が一対のシム板２０ａ，２０ｂ間の間隔よりも大きいと、一対のシム板２０ａ，２０ｂによって規制された塗布液２の幅方向の通過領域は、一対のラップシート２１ａ，２１ｂによって拡げられる。従って、幅方向の両端近傍を流れる塗布液２の矢印２ａ方向の流速は、塗布液２が一対のシム板２０ａ，２０ｂ間を通過する際の流速よりも、一対のラップシート２１ａ，２１ｂ間を通過する際の流速の方が遅くなる。更に、塗布液２が一対のラップシート２１ａ，２１ｂ間を通り抜けると、塗布液２は隙間２５ａ，２５ｂ内に滲出するので、幅方向の両端近傍を流れる塗布液２の矢印２ａ方向の流速は更に遅くなる。このように、幅方向の両端近傍を流れる塗布液２の流速が徐々に低下することにより、幅方向の両端近傍における塗布液２の塗布厚みが中央部におけるそれに比べて薄くなりやすい。
【００３５】
これに対して、一対のラップシート２１ａ，２１ｂ間の間隔が一対のシム板２０ａ，２０ｂ間の間隔よりも小さいと、一対のシム板２０ａ，２０ｂによって規制された塗布液２の幅方向の通過領域は、一対のラップシート２１ａ，２１ｂによって更に狭められる。従って、幅方向の両端近傍を流れる塗布液２の矢印２ａ方向の流速は、塗布液２が一対のシム板２０ａ，２０ｂ間を通過する際の流速よりも、一対のラップシート２１ａ，２１ｂ間を通過する際の流速の方が早くなる。その後、塗布液２が一対のラップシート２１ａ，２１ｂ間を通り抜けると、塗布液２は隙間２５ａ，２５ｂ内に滲出するので、幅方向の両端近傍を流れる塗布液２の矢印２ａ方向の流速は低下する。しかしながら、この流速の低下は、その前段の、一対のラップシート２１ａ，２１ｂ間を通過する際の流速の上昇と相殺される。従って、スロット１３から吐出される塗布液２の吐出量は幅方向においてほぼ一定となるので、幅方向においてほぼ一定の塗布厚みで塗布液２を塗布することが容易になる。
【００３６】
上記の説明から明らかなように、一対のラップシート２１ａ，２１ｂ間の間隔を一対のシム板２０ａ，２０ｂ間の間隔よりも小さくした場合、ラップシート２１ａ，２１ｂの厚みＴが厚くなると寸法Ｃが小さくなるので、塗布液２が一対のラップシート２１ａ，２１ｂ間を通り抜けた後に隙間２５ａ，２５ｂ内に滲出する塗布液２の量が相対的に少なくなる。その結果、幅方向の両端近傍における塗布液２の塗布厚みが中央部におけるそれに比べて厚くなることがある。従って、一対のラップシート２１ａ，２１ｂ間の間隔を一対のシム板２０ａ，２０ｂ間の間隔よりも小さくした場合には、上記式（７）を満足することが特に好ましい。
【００３７】
本発明では、幅方向の寸法が異なる複数種類のシム板を予め準備しておき、所望する塗布幅に応じて、スロット１３に挿入するシム板２０ａ，２０ｂを選択すればよい。更に、スロット１３に挿入したシム板２０ａ，２０ｂに応じて、一対のラップシート２１ａ，２１ｂのスロットダイ１０に対する取付位置を適宜変更すればよい。これにより、容易且つ簡便に塗布幅を変更することができる。
【００３８】
ここで、シム板２０ａ，２０ｂは、支持体１に対向する側からスロット１３に挿入することが好ましい。これにより、スロットダイ１０を分解することなく、塗布幅を変更することができる。
【００３９】
本発明において、支持体１の材料は、特に制限はなく、塗布膜３が形成された支持体１の用途に応じて適宜選択することができるが、例えば樹脂、具体的には、セルロースエステル（例えば、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース）、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル（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）、ポリスチレン、ノルボルネン系樹脂、非晶質ポリオレフィンなどを用いることができる。このうち、トリアセチルセルロース、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が好ましい。
【００４０】
塗布液２も特に制限はなく、硬化塗布膜４が形成された支持体１の用途に応じて公知の塗布液の中から適宜選択することができる。例えば、光学フィルム用であれば公知の光学フィルム用塗布液、磁気記録媒体（例えば磁気テープ）用であれば磁性塗布液、電池の電極用であれば電極用スラリーを含む溶液を用いることができる。塗布液２には、公知のフィラーが分散されていても良い。塗布液２の溶質として、例えば光学フィルム用であれば紫外線硬化型樹脂を含んでいても良い。また、塗布液２の溶媒は、有機系溶媒、水系溶媒などを用いることができる。塗布液２の物性に関しても、上述したニュートン流体である必要はなく、擬塑性（チキソ性）流体などであっても良い。
【００４１】
上記の実施形態は一例に過ぎず、本発明は上記の実施形態に限定されず、適宜変更することができる。例えば、スロットダイ１０の構成は図１、図２に限定されず、本発明は公知のスロットダイに適用することができる。例えば、スロットダイ１０の断面形状は、上記の実施形態では支持体１の幅方向において一定であったが（但し、流入口１５を除く）、スロット１３の吐出方向２ａの長さが異なるなど、支持体１の幅方向において変化していても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の利用分野は特に制限はないが、テンション支持方式にて支持された可撓性支持体上に塗布膜をスロットダイコータ方式にて塗布する場合に広く利用することができる。特に、塗布幅の変更頻度が高く、且つ、塗布膜の厚みの幅方向における均一性が要求される複合フィルム（例えば光学フィルム）を製造する場合に好適に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、本発明のダイ塗布方法を実施するための装置の一実施形態の概略構成を示した断面図である。
【図２】図２は、図１に示したスロットダイの一方の端部近傍の分解斜視図である。
【図３】図３は、図１のIII−III線に沿った矢視断面図である。
【図４】図４は、テンション支持方式にて支持された支持体にスロットダイコータ方式にて塗布液を塗布した際の塗布膜の厚み変化を示した断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  支持体
２  塗布液
２ａ  塗布液の吐出方向
３  塗布膜
４  硬化塗布膜
１０  スロットダイ
１１  上流側リップ
１２  下流側リップ
１２ａ  下流側リップ先端面
１３  スロット
１４  マニホールド
１５  流入口
１６ａ，１６ｂ  側板
２０ａ，２０ｂ  シム板
２１ａ，２１ｂ  ラップシート
２５ａ，２５ｂ  支持体とラップシートとの隙間
３０  走行方向
３１，３２  速度分布
４１  上流側サポートロール
４２  下流側サポートロール
【図１】
0005329847.tif 000002
【図２】
0005329847.tif 000003
【図３】
0005329847.tif 000004
【図４】
0005329847.tif 000005