(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行する基材に対して押し付けない状態で上流側リップと下流側リップの間から塗布液を吐出し、該塗布液を基材に塗布するエクストルージョン型のダイヘッド本体を有する塗布装置であって、上流側リップの先端が基材に並行で、下流側リップの先端形状が下記式を満たす形状に加工することにより、塗布時における基材との摩擦係数が最小となるようにしたことを特徴とする塗布装置。
【数１】
0004144767.tif 000012
ここで、α＝ｈ1 −ｈ0 ／ｌ、ｋ＝ｈ1 ／ｈ0 
ｈ0 ：下流側リップの始端部と基材との最短距離
ｈ1 ：下流リップの終端部と基材との最短距離
ｌ：下流側リップの始端部と終端部との基材方向長さ
Ｌｎ：自然対数
【請求項２】
下流側リップの終端部の湾曲度をｒとした時に、その値が次の式を満たす条件を備えた請求項１に記載の塗布装置。
【数２】
0004144767.tif 000013
【請求項３】
走行する基材に対して押し付けない状態で上流側リップと下流側リップの間から塗布液を吐出し、該塗布液を基材に塗布するエクストルージョン型のダイヘッド本体を有する塗布装置の設計方法であって、上流側リップの先端は基材に並行とし、下流側リップの先端形状を下記式を満たすように設計することを特徴とする塗布装置の設計方法。
【数３】
0004144767.tif 000014
ここで、α＝ｈ1 −ｈ0 ／ｌ、ｋ＝ｈ1 ／ｈ0 
ｈ0 ：下流側リップの始端部と基材との最短距離
ｈ1 ：下流リップの終端部と基材との最短距離
ｌ：下流側リップの始端部と終端部との基材方向長さ
Ｌｎ：自然対数
【請求項４】
下流側リップの終端部の湾曲度をｒとした時に、その値が次の式を満たす条件を備えるようにする請求項３に記載の塗布装置の設計方法。
【数４】
0004144767.tif 000015
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行する基材の表面に塗布液を塗布する技術に係り、特に、高粘土の塗布液、或いは、顔料又はフィラー等の含有率が高い塗布液（例えば、ペースト、粘着物等）を基材の表面に塗布するのに好適なエクストリュージョン型のダイヘッド本体を有する塗布装置及びその設計方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、連続的に走行する基材に対し、ダイヘッド先端のリップ間から塗布液を吐出させて基材に直接塗布する方式が幅広く実施されている。そして、従来使用されているダイヘッド本体は、上流側リップと下流側リップを同時加工することにより、両者とも先端形状が直線上でしかも同一面上に揃えられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術で述べたようなリップ形状のダイヘッド本体は、加工しやすい上に精度が出しやすいという利点がある。しかしながら、その形状では、リップと基材間に生じる剪断力が増大し、摩擦係数が大きくなるため、リップが摩耗しやすい状況にあった。また、剪断力が大きいため、基材にかかる負担が大きく、シワ、傷等が発生する問題も生じていた。特に、高粘土の塗布液、或いは、顔料又はフィラー等の含有率が高い塗布液のように摩耗性が激しい塗布液を塗布する際にこの傾向が著しく現れる。
【０００４】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、リップの耐摩耗性が優れているエクストルージョン型のダイヘッド本体を有する塗布装置を提供するとともに、併せてその塗布装置の設計方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の問題を解決するために、本発明の塗布装置は、走行する基材に対して押し付けない状態で上流側リップと下流側リップの間から塗布液を吐出し、該塗布液を基材に塗布するエクストルージョン型のダイヘッド本体を有する塗布装置であって、下流側リップの先端形状が下記式を満たす形状に加工することにより、塗布時における基材との摩擦係数が最小となるようにしたことを特徴とする。
【数１】
0004144767.tif 000002
ここで、α＝ｈ1 −ｈ0 ／ｌ、ｋ＝ｈ1 ／ｈ0 
ｈ0 ：下流側リップの始端部と基材との最短距離
ｈ1 ：下流リップの終端部と基材との最短距離
ｌ：下流側リップの始端部と終端部との基材方向長さ
Ｌｎ：自然対数
【０００６】
そして、下流側リップの終端部の湾曲度をｒとした時に、その値が次の式を満たす条件を備えることが望ましい。
【数２】
0004144767.tif 000003
【０００７】
また、本発明の塗布装置の設計方法は、走行する基材に対して押し付けない状態で上流側リップと下流側リップの間から塗布液を吐出し、該塗布液を基材に塗布するエクストルージョン型のダイヘッド本体を有する塗布装置の設計方法であって、上流側リップの先端は基材に並行とし、下流側リップの先端形状を下記式を満たすように設計することを特徴とする。
【数３】
0004144767.tif 000004
ここで、α＝ｈ1 −ｈ0 ／ｌ、ｋ＝ｈ1 ／ｈ0 
ｈ0 ：下流側リップの始端部と基材との最短距離
ｈ1 ：下流リップの終端部と基材との最短距離
ｌ：下流側リップの始端部と終端部との基材方向長さ
Ｌｎ：自然対数
【０００８】
そして、下流側リップの終端部の湾曲度をｒとした時に、その値が次の式を満たす条件を備えるようにすることが望ましい。
【数４】
0004144767.tif 000005
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１はダイヘッド本体による塗布状態を示す説明図である。図中１はダイヘッド本体で、上流側リップ２と下流側リップ３の間から塗布液４を吐出し、走行する基材５に対して該塗布液４を塗布する。上流側リップの先端は基材に並行としているが、下流側リップ３の形状を特定するため、図２に示すように、下流側リップ３の始端部と基材５との最短距離をｈ0 、下流リップ３の終端部と基材５との最短距離をｈ1 、下流側リップ３の始端部と終端部との基材方向長さをｌと表す。
【００１０】
下流側リップ３における塗布液４の流れは、完全潤滑の場合、粘性流体の層流理論が適用可能である。図３のような剪断流れＵは、慣性力を無視した場合、下記（１）式の運動方程式（ストークス方程式）により近似可能である。ここで、ｕはｘ方向の流速、ｐは圧力、μは粘度である。
【数５】
0004144767.tif 000006
【００１１】
上記の（１）式をもとに、所定の境界条件（ｕ＝Ｕ（ｚ＝０）、ｕ＝０（ｚ＝ｈ））において塗布液４の流速ｕを算出し、ｚ方向の積分また質量保存則の適用を行うと、（２）式のようないわゆるレイノルズ式が導出される。
【数６】
0004144767.tif 000007
【００１２】
この式を所定の境界条件において解くと、下流側リップ３における液圧は図４のようなピークをもつ圧力分布になることが分かる。
【００１３】
また、下流側リップ３全体が受ける荷重Ｐ並びに剪断力Ｆ（Ｚ＝０）はそれぞれ次の（３）式と（４）式のようになる。
【数７】
0004144767.tif 000008
【数８】
0004144767.tif 000009
【００１４】
よって、上式（３）を使用すると、下流側リップ３と基材５間における摩擦係数Ｆ／Ｐは次の式（５）のようになる。ここで、α＝ｈ1 −ｈ0 ／ｌ、ｋ＝ｈ1 ／ｈ0 、Ｌｎは自然対数である。
【数９】
0004144767.tif 000010
【００１５】
上記の摩擦係数について種々の評価を行い、基材および摩耗への影響を検討した結果、所定の塗布液を所定の速度・リップ形状にて塗工する場合、エアー同伴、液ダレ等の不良を起こさずに液溜まりを維持できる下流リップにおける液圧には大きな差が生じないことに着目し、上記の摩擦係数を最小化することがポイントであることを見い出したものである。かつ、その値が１以下であることが望ましいことが実験等により判明した。
【００１６】
また、下流側リップ３の終端部は、塗布液４が剪断流に変化する箇所であるが、ここはＲ形状をとった方が塗布液中の顔料による基材への影響が少なくなることを見いだした。そして、図５に示すように下流側リップ３の終端部の湾曲度をｒとした時に、その値が次の式（６）を満たすようにすることが望ましいことが実験等により判明した。
【数１０】
0004144767.tif 000011
【００１７】
【実施例】
次の条件で塗布液を基材に塗布した。
（ダイヘッド）
リップ材質：ＳＵＳ４４０（焼き入れ処理実施）
下流リップ形状：ｌ＝５ｍｍ、ｔａｎ-1α＝３．０°、ｈ0 ＝７０μｍ
（塗布液）
顔料：酸化アルミニウム
メジューム溶液：塩酢ビ共重合体＋メチルエチルケトン（粘度1000cp)
着色染料：オイルレッド
（塗布条件）
ウェブ材質：ＰＥＴ５０μｍ
ウェブの幅：５００ｍｍ
ライン速度：５０〜１５０ｍ／ｍｉｎ
張力：２．５〜１０ｋｇ
塗布厚み：５０μｍ
【００１８】
上記の実施例においては、下流側リップが摩耗することなくロングラン塗工が可能であった。また、基材とリップ間に生じるシワもなく、紙切れ等を生じることもなく良好であった。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の塗布装置及びその設計方法によれば、リップの耐摩耗性を良好にすることができ、これによって基材への剪断力が低下することから、基材に損傷やしわを生じないスムーズな塗布が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ダイヘッド本体による塗布状態を示す説明図である。
【図２】  図１に示すダイヘッド本体におけるリップ部の模式図である。
【図３】  塗布液の流れを示したグラフである。
【図４】  塗布液の下流側リップに対する圧力分布を示したグラフである。
【図５】  リップ部の変形例を示す模式図である。
【符号の説明】
１  ダイヘッド本体
２  上流側リップ
３  下流側リップ
４  塗布液
５  基材
【図１】
0004144767.tif 000016
【図２】
0004144767.tif 000017
【図３】
0004144767.tif 000018
【図４】
0004144767.tif 000019
【図５】
0004144767.tif 000020