(57)【要約】【課題】  スジムラ故障や泡欠陥のないエクストルージョン型ダイヘッドを用いた塗布装置及び塗布方法を提供する。【解決手段】  塗液を外部に吐出するスリット１７とこのスリット１７と連通し塗液を供給するマニフォールド１８とを内部に有するエクストルージョン型ダイヘッド１を使用して被塗布物上に塗液を塗布する塗布装置であって、マニフォールド１８の壁面に気泡捕集部１９としてＶ字溝を設ける。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗液を外部に吐出するスリットと該スリットと連通し塗液を供給するマニフォールドとを内部に有するエクストルージョン型ダイヘッドを使用して支持体上に塗液を塗布する装置であって、前記ダイヘッド内部のマニフォールドの壁面に気泡捕集部が設けられていることを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
前記ダイヘッドは、少なくとも２つのブロックを備え、その２つのブロックが互いに対向して配置し、その対向間の間隙で前記スリットが構成され、前記一方のブロックに前記マニフォールドの一部を構成する凹状空隙が形成され、前記他方のブロックに前記凹状空隙に対向して前記気泡捕集部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
前記気泡捕集部は前記マニフォールドの壁面に形成された溝であり、該溝は前記ダイヘッドの長手方向に略平行であり、かつ、前記ダイヘッドの塗布幅と略等しい長さであることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布装置。
【請求項４】
前記溝は、幅が０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲内であり、かつ、深さが０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項３に記載の塗布装置。
【請求項５】
前記気泡捕集部が設けられたブロックを、前記マニフォールドの凹状空隙が形成されたブロックの上になるようにダイヘッドを配置して塗布することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の塗布装置を用いた塗布方法。
【請求項６】
塗布を一時中断し、供給配管とは別にダイヘッドに設けられた排出配管から塗液を排出してダイヘッド内部に溜まった気泡を除去し、その後塗布を再開することを特徴とする請求項５に記載の塗布方法。
【請求項７】
前記支持体は塗布位置においてバックアップロールに巻きかけられて連続走行する可撓性支持体であり、かつ、該可撓性支持体の走行方向上流側の塗布ビードを減圧して塗布することを特徴とする請求項５または６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、エクストルージョン型ダイヘッドを用いた塗布技術に関するものであり、より詳細には、スジムラ故障や泡欠陥を発生させることなく均一に塗布することができる塗布装置及びそれを用いた塗布方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エクストルージョン型ダイヘッドを用いた塗布方法は、高精度で均一な塗膜を得やすく、また塗液劣化や異物混入が少ないといった利点があるため、反射防止フィルムや防眩フィルムなどの光学フィルム、液晶ディスプレイ用カラーフィルターなどの製造に広く用いられている。近年ではこれらの製品の高機能化及び高性能化のため、より薄く高精度な塗布に対する要求が強まっている。
【０００３】
エクストルージョン型ダイヘッドを用いた塗布においては、装置振動やバックロール偏心や減圧度変動などによる横段ムラや、異物や塗液凝集物、気泡混入などによるスジムラや泡欠陥などの故障が存在する。なかでも気泡によるスジムラ故障は、塗液供給配管やダイヘッドの内部に残存する空気や、送液中に何らかの形で塗液内に混入した気泡がスリットや塗布ビード内に引っかかって滞留することで引き起こされる故障であり、生産性向上の大きな障害となっている。
【０００４】
このような問題点に対して、従来より各種の改良技術が提案されている。
【０００５】
特許文献１は、連続走行する可撓性支持体への塗布に関し、塗布開始前に退避位置にてダイヘッド内部の空気を塗液で置換する工程において、スリット出口を上向きに保持しながら塗液吐出を行うことで、ダイヘッド内部の空気残留を抑制する提案である。
【０００６】
特許文献２は、マニフォールドとスリットの接続部を双曲線断面とすることにより、接続部での塗液の伸張変形を利用して気泡を引き伸ばし、気泡がスリットを通過して排出されやすくする提案である。
【０００７】
特許文献３は、マニフォールド断面形状の工夫によって、浮力によって浮上した気泡が、スリットに入ることなくエアベント管に効率的に排出されるようにする提案である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１３９８９号公報
【特許文献２】特開２００９−１１２９４０号公報
【特許文献３】特開平９−２７６７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１の方式を用いれば、塗布開始前のダイヘッド内空気置換は効率的になるものの、塗液供給配管も含めて完全に空気を排出することは難しい。また、塗液供給路に脱気装置やフィルターを設けていても塗液への気泡混入を完全に防ぐことは困難であり、それに起因するスジムラ故障や泡欠陥がなくならないという問題がある。
【００１０】
また、特許文献２の方式では、塗布開始時にダイヘッド内部に残留した空気、及び、塗液に混入した気泡による故障に対して一定の抑制効果があるが、それでもなお、スリットを通過して塗布ビード内に引っかかった気泡によるスジムラ故障は皆無ではないという問題がある。
【００１１】
さらに、特許文献３の方式では、塗液に混入した気泡による故障に対しては一定の抑制効果が期待されるが、塗布開始前のダイヘッド内空気置換を効率よく行うことは困難である。また特許文献３においては、ダイヘッドを縦置きすなわちマニフォールドからスリット出口に至るスリット角度をほぼ鉛直上方とした設置方法が例示されているが、実際には定常塗布開始前やダイヘッド退避時におけるスリット出口からの液ダレや、装置設計の自由度の低さなどの問題があり、実用には適さない。マニフォールド空隙を形成したブロックが上になるようにダイヘッドを横置きまたは斜め置きで設置することも可能だが、塗液が分散安定性の低い懸濁液である場合には、マニフォールド底部に沈降した凝集物による故障が発生しやすくなる問題がある。スリットを挟んで対向する両方のブロックにマニフォールド空隙を形成することで、スリットへの気泡進入防止と沈降物による故障防止の両立を狙うこともできるが、ダイヘッドの構造が複雑になり、製作コストが高くなる問題がある。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、スジムラ故障や泡欠陥を発生させることなく均一に塗布することができる、エクストルージョン型ダイヘッドを用いた塗布装置及び塗布方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願発明者らは、前記の目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、以下に示す塗布装置を用いることにより上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１４】
すなわち、請求項１記載の発明は、塗液を外部に吐出するスリットと該スリットと連通し塗液を供給するマニフォールドとを内部に有するエクストルージョン型ダイヘッドを使用して支持体上に塗液を塗布する装置であって、前記ダイヘッド内部のマニフォールドの壁面に気泡捕集部が設けられていることを特徴とする塗布装置である。
【００１５】
請求項２記載の発明は、前記ダイヘッドは、少なくとも２つのブロックを備え、その２つのブロックが互いに対向して配置し、その対向間の間隙で前記スリットが構成され、前記一方のブロックに前記マニフォールドの一部を構成する凹状空隙が形成され、前記他方のブロックに前記凹状空隙に対向して前記気泡捕集部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置である。
【００１６】
請求項３記載の発明は、前記気泡捕集部は前記マニフォールドの壁面に形成された溝であり、該溝は前記ダイヘッドの長手方向に略平行であり、かつ、前記ダイヘッドの塗布幅と略等しい長さであることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布装置である。
【００１７】
請求項４記載の発明は、前記溝は、幅が０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲内であり、かつ、深さが０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲内であることを特徴とする請求項３に記載の塗布装置である。
【００１８】
請求項５記載の発明は、前記気泡捕集部が設けられたブロックを、前記マニフォールドの凹状空隙が形成されたブロックの上になるようにダイヘッドを配置して塗布することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の塗布装置を用いた塗布方法である。
【００１９】
請求項６記載の発明は、塗布を一時中断し、供給配管とは別にダイヘッドに設けられた排出配管から塗液を排出してダイヘッド内部に溜まった気泡を除去し、その後塗布を再開することを特徴とする請求項５に記載の塗布方法である。
【００２０】
請求項７記載の発明は、前記支持体は塗布位置においてバックアップロールに巻きかけられて連続走行する可撓性支持体であり、かつ、該可撓性支持体の走行方向上流側の塗布ビードを減圧して塗布することを特徴とする請求項５または６に記載の塗布方法である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の塗布装置及び塗布方法によれば、気泡によるスジムラ故障や泡欠陥の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る塗布装置のダイヘッドの正面図。
【図２】そのダイヘッドの側面図。
【図３】そのダイヘッドに設けられる気泡捕集部の構造例を示す断面図。
【図４】本発明の一実施形態に係る塗布方法を説明するための説明図。
【図５】その説明図の一部を拡大して示す図。
【図６】本発明の実施例１で用いた塗布装置のダイヘッドの正面図。
【図７】そのダイヘッドの側面図。
【図８】図６中のＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図９】本発明の実施例１における塗液供給系の構成を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態に係る塗布装置及び塗布方法について説明する。
【００２４】
本発明の塗布装置は、塗液を外部に吐出するスリットと該スリットと連通し塗液を供給するマニフォールドとを内部に有するエクストルージョン型ダイヘッドを使用して支持体上に液体を塗布する装置であって、ダイヘッド内部のマニフォールド壁面に気泡捕集部が設けられていることを特徴とする。この構成により、塗液中の気泡によるスジムラ故障や泡欠陥の発生がない塗布装置を提供することができる。
【００２５】
さらに説明すると、図１及び図２に示すように、本発明の塗布装置のダイヘッド１は、マニフォールド１８の一部を構成する凹状空隙２０が形成されたブロック（下メインブロック１１）と、気泡捕集部１９が設けられたブロック（上メインブロック１０）を含む少なくとも２つのブロックを備えている。２つのブロックは互いに対向し、その対向間の間隙がスリット１７となっている。
【００２６】
このように、所望の塗布均一性や塗液分散安定性の要求を満たすべく設計されたマニフォールド１８の構成用の凹状空隙２０が形成されたブロック（下メインブロック１１）と、略平面でマニフォールド１８の凹状空隙２０と対向する面に気泡捕集部１９が設けられたブロック（上メインブロック１０）とが別体となることで、ダイヘッド１の製作加工の難度とコストを低減し、また、ダイヘッド１の分解・組立てにおける精度管理を容易にすることができる。
【００２７】
本発明の塗布装置において、ダイヘッド１に設けられる気泡捕集部１９は、気液固相接触線のピン止め効果によってマニフォールド１８の壁面に沿う気泡の移動を妨げる構造が好適であり、具体的には、図３（Ａ）に示すように凹凸や段差を設けた構造や、図３（Ｂ）に示すような周囲と濡れ性が異なる部分１１ａを設けた構造などが利用可能である。
【００２８】
気液固相接触線のピン止め効果によってマニフォールド１８の壁面に沿う塗液２５中の気泡２６の移動を妨げる構造とすることにより、浮力で気泡の運動を制御する特許文献３などの従来方式と比べて、マニフォールド形状やダイヘッド設置方法に関する制約が少なくなる利点がある。
【００２９】
ダイヘッド１に設けられる気泡捕集部１９の構造としては、製作加工や精度維持の容易さ、洗浄性の高さ、および気泡捕集効果の永続性などの点で、ダイヘッド１の長手方向に略平行で、かつ、ダイヘッド１の塗布幅と略等しい長さをもつ溝が好適であり、Ｖ字、矩形、半円など、各種の断面形状を有する溝を用いることができる。
【００３０】
図３（Ａ）に示す例は、Ｖ字溝２２を用いたものである。全塗布幅にわたってスジムラ等の防止効果を得るために、前記の溝はダイヘッド１の塗布幅と略等しい長さを持つことが好ましいが、複数本に分割されていても構わない。また、前記の溝は、略平行な複数本の溝からなっていても良い。
【００３１】
前記の溝は、幅と深さがともに０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲内にあることが望ましい。一般に、エクストルージョン型ダイヘッドを用いた塗布では、スリットの幅、および、塗布ギャップの大きさがともに０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲であり、スジムラ故障等の問題を引き起こす気泡の大きさもやはり同程度の範囲であるため、溝の幅および深さを０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下の範囲内とすることで、高い気泡捕集効果が得られる。
【００３２】
また本発明においては、図４および図５に示すように、気泡捕集部１９が設けられたブロック（上メインブロック１０）が、前記マニフォールド１８を構成する凹状空隙２０が形成されたブロック（下メインブロック１１）の上になるようにダイヘッド１を設置して塗布することを特徴とする。
【００３３】
特に、マニフォールド１８からスリット１７の出口に至るスリット１７の広がりの面と水平面とのなす角度をθとしたときに、１０°＜θ＜５０°となるように、スリット１７の出口を上向きにしてダイヘッド１を設置することが望ましい。この方法により、図５に示すように、マニフォールド１８内で浮力により浮上した気泡２６を、気泡捕集部１９にて効率的に捕集することが可能となる。また、マニフォールド１８の構成用の凹状空隙２０が形成されたブロック（下メインブロック１１）を下にすることで、塗布開始前のダイヘッド内空気置換が容易になるのに加えて、塗液が分散安定性の低い懸濁液であっても、マニフォールド１８の底部に沈降した凝集物による故障を防止することができる。
【００３４】
また本発明は、定常的に塗布を行う工程に加えて、塗布を一時中断して供給配管とは別にダイヘッド１に設けられた排出配管から塗液を排出することによりダイヘッド１の内部に溜まった気泡を除去する工程と、その後再び定常的に塗布を行う工程とを含む塗布方法とすることが可能である。この方式により、定常的に塗布を行う工程で気泡捕集部１９に捕集された気泡を一時中断の工程時に除去し、引き続きスジムラ等の故障のない塗布を行うことができる。
【００３５】
本発明の塗布装置および塗布方法は、塗布位置においてバックアップロール４２に巻きかけられて連続走行する可撓性支持体４３を被塗布物とし、この可撓性支持体４３の走行方向上流側の塗布ビードを減圧して塗布する塗布方式に対して、特に好ましく適用できる。
【００３６】
本発明の塗布装置にあっては、必要に応じて、乾燥装置やＵＶ硬化装置などが付設される。
【００３７】
以下、本発明の実施例を説明する。なお本発明はこの実施例によって限定されるものではない。
【実施例１】
【００３８】
本実施例は、本発明に係る塗布装置および塗布方法を、防眩フィルムの製造に用いた例である。
【００３９】
図６乃至図８に本実施例で使用したエクストルージョン型ダイヘッド１（塗布幅１４７５ｍｍ）の形状を示す。図６はダイヘッド１の正面図、図７はダイヘッド１の側面図、図８はダイヘッド１の断面図である。
【００４０】
ダイヘッド１は、上メインブロック１０、下メインブロック１１、入口側サイドブロック１２、出口側サイドブロック１３の４つのステンレス鋼（ＨＰＭ３８）製ブロックからなる。上メインブロック１０と下メインブロック１１は、互いに対向し、その対向間にシム１６を挟んでボルトで締結され、その対向間で厚さ０．１５ｍｍ、長さ５０ｍｍのスリット１７が形成されている。
【００４１】
下メインブロック１１には、上メインブロック１０との対向面の一部に半径１０ｍｍの断面半円形をなす凹状空隙２０が形成されており、この凹状空隙２０と上メインブロック１０の壁面の一部とで前記スリット１７に通じるマニフォールド１８が構成されている。
【００４２】
入口側サイドブロック１２には直径８ｍｍの円形孔が設けられ、この円形孔と連通する供給配管１４（内径８ｍｍ）を通してマニフォールド１８に塗液２５が供給される。同様に、出口側サイドブロック１３には直径８ｍｍの円形孔が設けられ、該円形孔と連通する排出配管１５（内径８ｍｍ）を通してマニフォールド１８から塗液２５が排出される。
【００４３】
図８に示すように、上メインブロック１０には、気泡捕集部１９として、幅０．１ｍｍ、深さ０．１ｍｍのＶ字溝２２が設けられている。このＶ字溝２２は、上メインブロック１０の前記凹状空隙２０と対向する面、つまりマニフォールド１８の壁面の一部に形成されている。Ｖ字溝２２は、ダイヘッド１の長手方向に平行に設けられており、長さはダイヘッド１の塗布幅と略等しい１５０５ｍｍで、両端の各５ｍｍは外側に向かって次第に浅くなっている。
【００４４】
図９は、本実施例におけるダイヘッド１の設置方法と塗液供給系の構成を示す模式図である。塗液２５は、良好な分散性を保つために、タンク３０内で攪拌されている。タンク３０から供給される塗液２５は、供給ポンプ３１により圧送され、その流量は流量計３２によって測定され制御される。
【００４５】
圧送された塗液２５は、フィルター３３（公称濾過精度１０μｍ）により濾過され、ダイヘッド１の供給配管１４に供給される。ダイヘッド１の排出配管１５には排出バルブ３４が接続されており、ダイヘッド１からの塗液２５の排出を開放・遮断できる。排出バルブ３４を通過した塗液２５は、排出ポンプ３５によってタンク３０に戻される。
【００４６】
塗布工程時において、ダイヘッド１は、連続走行する支持体４３を巻きかけたバックアップロール４２（直径２５０ｍｍ）に対向して、スリット１７の広がりの面が水平面に対して上向き３０度となるように設置した。また、ダイヘッド１には減圧チャンバー４１を設置し、支持体４３走行方向上流側の塗布ビードを減圧できるようにした。支持体４３として、可撓性を有する幅１５００ｍｍ、厚さ８０μｍのトリアセチルセルロースフィルム（ＴＡＣ）を使用した。
【００４７】
本実施例で用いた塗液２５は、トルエン２０重量部、イソプロピルアルコール３０重量部、ウレタンアクリレート紫外線硬化樹脂４０重量部、アクリルスチレンフィラー（重量平均粒径４μｍ）５重量部、および、ラジカル型光重合開始剤とフッ素系界面活性剤からなり、粘度は５ｍＰａ・ｓ、表面張力は３０ｍＮ／ｍ、密度は９６０ｋｇ／ｍ３である。
【００４８】
本実施例ではまず、ダイヘッド１をバックアップロール４２から離した退避位置において、１０分間、排出バルブ３４を閉じ、供給ポンプ３１の流量を毎分４００ｍｌに設定して、ダイヘッド１のスリット１７の出口から塗液２５を吐出させ、ダイヘッド１の内部の空気を塗液で置換した。続いて５分間、排出バルブ３４を開き、供給ポンプ３１の流量を毎分１５００ｍｌ、排出ポンプ３５の流量を毎分１４００ｍｌに設定して、ダイヘッド１の内部に残留した気泡を除去した。
【００４９】
さらに続いて、排出バルブ３４を閉じ、供給ポンプ３１の流量を毎分８００ｍｌに設定して、ダイヘッド１のスリット１７の出口から塗液２５を吐出させながらダイヘッド１をバックアップロール４２に近接させ、支持体４３との距離を０．１３ｍｍに保ち、減圧チャンバー４１内の圧力を大気圧より５００Ｐａ低く保ち、支持体４３を毎分３０ｍで走行させながら、３０分間、１回目の塗布を行ない、支持体４３の上に塗膜４４を形成した。その間、スジムラや泡欠陥は発生しなかった。
【００５０】
１回目の塗布の終了後、ダイヘッド１を再びバックアップロール４２から離して退避位置に移動させ、５分間、排出バルブ３４を開き、供給ポンプ３１の流量を毎分１５００ｍｌ、排出ポンプ３５の流量を毎分１４００ｍｌに設定して、ダイヘッド１の内部の気泡を除去した。
【００５１】
その後、排出バルブ３４を閉じ、供給ポンプ３１の流量を毎分８００ｍｌに設定して、ダイヘッド１をバックアップロール４２に近接させ、１回目の塗布と同じ条件で、３０分間、２回目の塗布を行った。その間、スジムラや泡欠陥は発生しなかった。
【００５２】
次に、本発明の比較例を説明する。
【比較例１】
【００５３】
本比較例では、実施例１で使用したダイヘッドと同じ外形、マニフォールド形状、スリット形状を持ち、上メインブロックのＶ字溝が存在しないことのみが異なるダイヘッドを用いた。実施例１で使用した塗布装置のダイヘッドをＶ字溝がない前記ダイヘッドに交換し、それ以外の塗液供給系や支持体搬送系は同一の構成のまま、本比較例を実施した。また、実施例１と同一の材料を使用した。
【００５４】
前記の構成を用いて、実施例１と同一の条件でダイヘッド内空気置換、ダイヘッド内部気泡除去、１回目の塗布、ダイヘッド内部気泡除去、２回目の塗布を順次行ったところ、１回目の塗布では全塗布幅中で４本、２回目の塗布では全塗布幅中で２本のスジムラが発生した。
【００５５】
この比較で、本発明による気泡によるスジムラ故障や泡欠陥の発生防止効果を確認することができた。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
上述の発明は、反射防止フィルム、防眩フィルム等の光学フィルムを始めとする各種機能性フィルムの製造に利用可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１…ダイヘッド
１０…上メインブロック
１１…下メインブロック
１２…入口側サイドブロック
１３…出口側サイドブロック
１４…供給配管
１５…排出配管
１６…シム
１７…スリット
１８…マニフォールド
１９…気泡捕集部
２２…Ｖ字溝
２５…塗液
２６…気泡
３０…タンク
３１…供給ポンプ
３２…流量計
３３…フィルター
３４…排出バルブ
３５…排出ポンプ
４１…減圧チャンバー
４２…バックアップロール
４３…支持体
４４…塗膜
【図１】
2013066858.tif 000003
【図２】
2013066858.tif 000004
【図３】
2013066858.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013066858.tif 000007
【図６】
2013066858.tif 000008
【図７】
2013066858.tif 000009
【図８】
2013066858.tif 000010
【図９】
2013066858.tif 000011