(57)【要約】【課題】ダイコーターによる塗布において、塗布開始前に簡便にコーターヘッド内、特にマニホールド内の空気滞留部を無くし、塗布スジ等の塗布欠陥の発生しない塗布装置を提供する。【解決手段】バックアップロールと、コーターヘッドとで構成される塗布装置であって、前記コーターヘッドが、サイドプレートで両サイドから挟持された半円筒状のマニホールドとスリット面を有する下流側ブロックと、スリット面のみを有する上流側リップブロックと、を向かい合わせて形成されたスリットと、前記スリットから流入してきた塗布液を受けるダムを形成する背面リップとから構成されている塗布装置において、前記マニホールドの両端部もしくは片端部から前記ダムに架けて、前記スリットの液流路と平行に溝が伸びていて、前記溝の前記ダム側に開口した溝穴を開閉することが出来る構造を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被塗布基材を搬送する回転自在なバックアップロールと、該バックアップロールに対向して設置したコーターヘッドとで構成される塗布装置であって、前記コーターヘッドは、サイドプレートで両サイドから挟持された、少なくとも内部に塗布液が導入される部分である半円筒状のマニホールドとスリット面を有する下流側ブロックと、スリット面のみを有する上流側リップブロックとを向かい合わせて形成された塗布液を押し出す通路であるスリットと、前記スリットから流入してきた塗布液を受けるダムを形成する背面リップとから構成されるコーターヘッドである塗布装置において、
前記マニホールドの両端部もしくは片端部から前記ダムに架けて、前記スリットの液流路と平行に溝が伸びていて、前記溝の前記ダム側に開口した溝穴を開閉することが出来る構造を有することを特徴とする塗布装置。
【請求項２】
半円筒状のマニホールドとスリット面を有する前記下流側ブロックが、スリットの液流路と平行に溝がマニホールドの片端部からダムに架けて伸びているブロックと、溝を有しないブロックと、の２つ以上のブロックに分離されていることを特徴とする請求項１に記載する塗布装置。
【請求項３】
前記ダムの断面構造と同じ形状の栓ブロックを前記ダムに組み込み、前記栓ブロックがダム内をスライドすることで前記溝穴を開閉することを特徴とする請求項１に記載する塗布装置
【請求項４】
前記栓ブロックの素材には、塗布装置を形成している材料と比べて硬度の低い材料が用いられていることを特徴とする請求項３に記載する塗布装置。
【請求項５】
溝の数をｎ、溝の高さをｈ、スリットの幅をＨ、スリットの長さをＬとし、重力加速度をｇ、塗布液比重をρ、塗布液粘度をμ、塗布液の流量をｑとした場合に、ｎρｇｈ＜０．１０×（１２μＬｑ／Ｈ3）の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜３いずれか1項に記載する塗布装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リップダイを用いて、プラスチックフィルム、紙、金属箔などのウェブに、写真感光材料、反射防止膜材料、防眩性膜材料、電子ペーパー材料、表面保護膜などの機能を有する塗布液を塗布する塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、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、可撓性被塗布基材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したものを用いる。
【０００３】
このような塗布液を可撓性被塗布基材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、ダイコーター、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。この中でも密閉型塗布方式であるダイを用いた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優れていること、塗布面の平滑性に優れていることなどの理由により、近年その利用が増加している。従って従来の塗布分野以外にも、例えば粘着剤あるいは表面処理材等の分野にもその応用が試みられている。
【０００４】
このようなダイコーターを用いた代表的な塗布方法として、被塗布基材を搬送することのできる回転自在なバックアップロールに対して、スリット向きがバックアップロールの中心もしくは概ね中心を向くようにコーターヘッドを水平に設置し、走行する被塗布基材表面へコーターヘッドから塗布液を押し出すことにより均一かつ平滑に塗布する方法が知られている。
【０００５】
ダイコーターに用いられる代表的なダイヘッドの一つにリップダイがある。リップダイはもう一つの代表的なダイであるスロットダイと比較すると、リップ部に広い空間（以下、ダムと称する）を有するという大きな特徴がある。その特徴ゆえに、リップダイを用いるとウェブとダム間に形成される塗布液のビードがスロットダイと比較すると大きくなり、塗布面、および塗布分布が非常に安定する。そのため現在、この方式は幅広い粘度の塗布液に対し用いられている。
【０００６】
また、上記ダイコーターを用いた塗布方法においては、塗布液をマニホールド内に供給する際に、空気の混入が発生しやすく、塗布開始前の空気抜き操作に多大な時間を要するという問題点があった。
【０００７】
上記問題点を解決するために、配管系の途中にフィルターを配するとともに、塗布液の吐出量を増加させ空気を押し出す等の対策がとられているが、多少の空気混入あるいはマニホールド内への塗布液充填過程における空気滞留部の形成は避けられない問題であった。空気抜きが不十分な場合、マニホールド内に空気が滞留した部分のスリットからの塗布液の吐出量が少なくなりその結果スジ欠陥、塗布厚ムラさらには塗布面の平滑性が得られないという問題が発生していた。
【０００８】
また、上記のような塗布液の吐出量を増加させて空気を押し出す方式の場合では、大量の塗布液の消費が生じるという問題があり、また、他の方法としてコーターヘッドを回転させてスリット部から空気を除去する場合では、大量の塗布液の消費の他コーターヘッドの位置管理が困難であるという問題があった。
【０００９】
特許文献１には、特に、低粘度塗工液の均一塗工が可能で、マニホールド内の空気を速やかに抜くことが可能な、ダイヘッドのスリット長さがスリット方向に均一で、マニホールドの端の断面積が中心の断面積に対して大きく、端部に空気抜き穴を設けたダイヘッドが開示されている。しかしながら、上記した構造のダイヘッドを用いても、マニホールドの断面積を中心から端部に向けて大きくするため、ダイヘッドの加工が難しく、また、幅広い粘度の塗布液に適用した場合には空気抜きが不十分となる場合があった。
【特許文献１】特開２００６−９５４５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、かかる従来技術の問題点を解決するものであり、その課題とするところは、ダイコーターによる塗布において塗布開始前に簡便にコーターヘッド内、特にマニホールド内の空気滞留部を無くし塗布スジ等の塗布欠陥の発生しない塗布装置を提供することにある。さらに、塗布途中で空気混入による欠陥が発生した場合にも、短時間で安定した塗布状態に復帰できる塗布装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の請求項１に係る発明は、被塗布基材を搬送する回転自在なバックアップロールと、該バックアップロールに対向して設置したコーターヘッドとで構成される塗布装置であって、前記コーターヘッドは、サイドプレートで両サイドから挟持された、少なくとも内部に塗布液が導入される部分である半円筒状のマニホールドとスリット面を有する下流側ブロックと、スリット面のみを有する上流側リップブロックとを向かい合わせて形成された塗布液を押し出す通路であるスリットと、前記スリットから流入してきた塗布液を受けるダムを形成する背面リップとから構成されるコーターヘッドである塗布装置において、前記マニホールドの両端部もしくは片端部から前記ダムに架けて、前記スリットの液流路と平行に溝が伸びていて、前記溝の前記ダム側に開口した溝穴を開閉することが出来る構造を有することを特徴とする塗布装置である。
【００１２】
また、本発明は上記請求項１に係る発明において、半円筒状のマニホールドとスリット面を有する前記下流側ブロックが、スリットの液流路と平行に溝がマニホールドの片端部からダムに架けて伸びているブロックと、溝を有しないブロックと、の２つ以上のブロックに分離されていることを特徴とする請求項１に記載する塗布装置である。
【００１３】
また、本発明は請求項１に係る発明において、前記ダムの断面構造と同じ形状の栓ブロックを前記ダムに組み込み、前記栓ブロックがダム内をスライドすることで前記溝穴を開閉することを特徴とする請求項１に記載する塗布装置である。
また、本発明は請求項１に係る発明において、前記栓ブロックの素材には、塗布装置を形成している材料と比べて硬度の低い材料が用いられていることを特徴とする請求項３に記載する塗布装置である。
【００１４】
次に、本発明の請求項５に係る発明は、溝の数をｎ、溝の高さをｈ、スリットの幅をＨ、スリットの長さをＬとし、重力加速度をｇ、塗布液比重をρ、塗布液粘度をμ、塗布液の流量をｑとした場合に、ｎρｇｈ＜０．１０×（１２μＬｑ／Ｈ3）の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜３いずれか1項に記載する塗布装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は以上の構成であるから、下記に示す効果がある。すなわち、溝穴開放時は、塗布液供給系から持ち込まれた、あるいはマニホールド内への塗布液充填過程で混入した空
気を、容易に溝へ誘導することができる。これにより、スリットからの塗布液の吐出の際の空気混入が引き起こす縦スジや塗布厚ムラ等の塗布欠陥を抑えることができる。
【００１６】
本発明の塗布装置は、塗布液を流入する際に初めに溝穴を開放しておき、溝穴に塗布液が溜まった後、溝穴を塞ぎスリット側へ塗布液を流動させ塗布を実施する。この作業により、塗布の初期状態におけるマニホールド内の空気は溝流路から完全に外気へ流出し、気泡によるスリットの塗布液の上昇分布への影響がなく均一となり、スジ等の不良の無い良好な塗布面を得ることが出来るのである。
【００１７】
さらに、塗布途中において送液装置から気泡が塗布液と共にマニホールドに流入しても、溝穴を再度開放することで気泡は溝流路側へ迅速に誘導され、気泡を抜くことが可能である。
【００１８】
また、本発明では、端部に溝を有する箇所はブロックとして独立していることが可能である。具体的には、マニホールドを有するブロックを下流側ブロック、他方を上流側ブロックと呼ぶとすると、下流側ブロックの片端部に溝を配置する場合、下流側ブロックを二つに分割してよい。二つに分ける場合は、塗布幅を考慮し、分割箇所が塗布エリアに入って塗布面にスジ状の不良が発生しないように、ブロックの繋ぎ箇所が塗布エリアに掛からないようにする。分割することで、下流側ブロックの片端部に溝を配置したブロックを独立して加工することが可能となり、コーターヘッド全体の加工精度および組み立て精度を維持することが容易となる。
【００１９】
また、本発明では、溝穴を塞ぐ構造として、ダムの構造と同じ形状の栓ブロックをダムに組み込み、その栓ブロックがダム内をスライドできる。ダムの断面と同じ形状の栓ブロックをダムに組み込むことで、塗布液の漏れを防ぎ、さらにそのブロックの幅方向の長さを変えることで容易に塗布幅を調整できるのである。
【００２０】
ダムに設置する栓ブロックは、塗布装置を構成している材料と比べ硬度の低い材料を用いる。塗布装置の材料より硬度の高い材料を用いたブロックを用いると、塗布装置にキズや突起を生じさせ繰返し使用することで塗布面への影響は避けられないからである。
【００２１】
次に、本発明では、マニホールド内に塗布液が充填された際に、マニホールドの両端部もしくは片端部に位置する塗布液の重力方向にかかる圧力（上記式のnρｇｈ）が、スリット方向への塗布液の流出にかかる液圧（上記式の１２μＬｑ／Ｈ3）の１０％以下となる様に、半円筒状のマニホールド上部の面の形状もしくは溝形状とすることによって、マニホールド内の塗布液は溝側へ流動し易く、これによりマニホールド内に滞留する気泡を溝へ誘導することが容易になるのである。ここで、溝の断面形状が円または半円であることで、溝へ誘導した気泡が溜まることなくダム方向へ容易に流れることができる。これらの用件を満たすことで、マニホールド内に集積した空気、つまり気泡を簡便、迅速かつ確実に除去することができる塗布装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の塗布装置を一実施形態に基づいて、図面を用いて以下に詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明に係る塗布装置の一実施形態として、コーターヘッド（１０）およびバックアップロール（５５）を配置したときの使用状態を断面で示す概略図である。バックアップロール（５５）はその表面周速が被塗布基材（５０）の走行速度と同速となるよう回転する。また、コーターヘッド（１０）はバックアップロール（５５）に対向して被塗布基材（５０）の走行方向（Ｐ）に対して下流側に、上流側リップブロック（３０）が位置するかたちで、マニホールド（２０）を有する下流側ブロック（３１）と背面リップ（３２）で構成されている。
【００２４】
図２は、本発明に係る塗布装置の一実施形態としての、代表的なダイコーターのコーターヘッド（１０）の概略形状を説明する分解-組立図である。両サイドから挟持するためのサイドプレート（３３）と、上流側リップブロック（３０）と下流側ブロック（３１）と背面リップ（３２）と、塗布液供給系（図示せず）よりコーターヘッド（１０）の内部に塗布液が導入されるべく設けられたマニホールド（２０）と、このマニホールド（２０）から塗布液を押し出す通路であるスリット（２１）と、スリットから流出した塗布液を受け止めるダム（２２）とに区分されている。
【００２５】
図３および図４は、本発明の一実施形態の塗布装置を構成するコーターヘッド（１０Ａ）の概略形状を示す分解-組立図である。図３に示すように、そのコーターヘッド（１０Ａ）は、マニホールド（２０Ａ）の片側にマニホールドからダム（２２Ａ）にかけてスリット（２１Ａ）の液流路と水平に溝（６１Ａ）を形成し、ダム（２２Ａ）にはダムの断面形状と同様の形状の栓ブロック（６０Ａ）をダムに設置する。図３の溝穴開放時には、このマニホールド（２０Ａ）内に供給された塗布液が溝方向へ容易に流動し、狭いスリットを通過しにくいマニホールド内の滞留空気が通路の広い溝流路を通って、外気へ流出する。その後、ダムに設置されている栓ブロック（６０Ａ）を溝穴（６１Ａ）の上にスライドさせ、溝穴（６１Ａ）を塞ぐことでマニホールド内には完全に気泡の無い状態となる。溝穴（６１Ａ）を塞ぐことで、塗布液はスリット方向へ流れ始めるが、マニホールドに滞留する気泡が無いため、スリット内を幅方向に均一に流動し始める。
【００２６】
本発明では、通常マニホールドの両端部に溝が下流側のブロックに形成されているが、下流ブロックに溝を形成すると、スリットの真直度が低下することが懸念される場合がある。その為、図４に示すように、溝部を別ブロックとし、下流ブロックを３つのブロック（３１Ｂ、３４Ｂ、３５Ｂ）に分けておく。これを組み立てても、本発明の効果は十分に得られる。但し、３つのブロックで形成されている下流ブロックを組み立てるとつなぎ箇所で段差が出来やすく、塗布に用いるとその段差によりスジ上の不良が発生しやすい。そこで、ブロックを分ける際は塗布エリアに入らないようにつなぎ目を設定する必要があり、塗布エリアに繋ぎ目を入れないように、栓ブロックの長さを調整する必要がある。
【００２７】
次に、栓ブロックの材料としては、硬度の低いプラスチックが適当であり、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリテトラフロロエチレン、アクリルなどが挙げられる。
【００２８】
また、前述したように本発明では、溝の数をｎ、溝の高さをｈ、スリットの幅をＨ、スリットの長さをＬとし、重力加速度をｇ、塗布液比重をρ、塗布液粘度をμ、塗布液の流量をｑとした場合に、ｎρｇｈ＜０．１０×（１２μＬｑ／Ｈ3）の関係を満たすようにしている。このことは、例えば図４に示す塗布装置のヘッドコーター（１０Ｂ）のように、マニホールド（２０Ｂ）内に塗布液が充填された際に、マニホールド（２０Ｂ）端部の溝流路（６１Ｂ）に存在する塗布液の重力方向にかかる圧力（上記式のnρｇｈに相当）が、スリット（２１Ｂ）方向への塗布液の流出にかかる液圧（上記式の１２μＬｑ／Ｈ3に相当）の１０％以下となる様な、スリット幅もしくは溝の高さとすることによって、スリット部（２１Ｂ）からの塗布液の吐出分布を良好に保つことができるものである。
【００２９】
このように上記式が成り立つように溝等を設置することは、溝穴（６１Ｂ）を開放した状態でマニホールド（２０Ｂ）内に塗布液の供給を行うと、空気層を押し出すようにしてマニホールド（２０Ｂ）の端部に設けた開放された溝流路（６１Ｂ）に塗布液が流出するようになる。その時点でダム（２２Ｂ）に設置した栓ブロック（６０Ｂ）をスライドし溝穴（６１Ｂ）を閉じることによりマニホールド（２０Ｂ）内を完全に塗布液で満たすこと
ができる。
【００３０】
さらに塗布液の供給を継続すると、塗布液はスリット（２１Ｂ）からダム（２２Ｂ）へ流出し、バックアップロール（５５）により搬送される被塗布基材（５０）方向へコーターヘッド（１０）を近づけ、さらに適正なバックアップロール（５５）と被塗布基材（５０）の間隔を設定することにより塗布が行われる。
【００３１】
上述したように、本発明の塗布装置を構成するコーターヘッドを用いることにより塗布液からの空気の持ち込みがない限りマニホールド内部での空気層の形成は起こらない。さらに、塗布液から空気の持込がある状態で塗布を継続すると、マニホールド内部の空気量が増加し、その空気起因による塗布欠陥が発生した場合に空気をマニホールド内から抜く必要が出てくるが、コーターヘッドをバックアップロールから一時退避し、栓ブロックをスライドし溝穴を開放することで迅速に空気を除去することが出来るので、短時間で安定した塗布状態に復帰することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る塗布装置の一実施形態を断面で示す概略図。
【図２】本発明に係る塗布装置の一実施形態のコーターヘッドの分解-組立図。
【図３】本発明の塗布装置の一実施形態の一例のコーターヘッドの分解-組立図。
【図４】本発明の塗布装置の一実施形態の他の例のコーターヘッドの分解-組立図。
【符号の説明】
【００３３】
１０、１０Ａ、１０Ｂ・・・コーターヘッド
２０、２０Ａ、２０Ｂ・・・マニホールド
２１、２１Ａ、２１Ｂ・・・スリット      ２２、２２Ａ、２２Ｂ・・・ダム
３０、３０Ａ、３０Ｂ・・・上流側リップブロック
３１、３１Ａ、３１Ｂ・・・下流側ブロック
３２，３２Ａ、３２Ｂ・・・背面リップ
３３、３３Ａ、３３Ｂ・・・サイドプレート
３４・・・溝付下流側ブロック      ３５・・・溝付下流側ブロック
５０・・・被塗布基材(ウェブ)      ５５・・・バックアップロール
６０Ａ、６０Ｂ・・・栓ブロック
６１、６１Ａ、６１Ｂ・・・溝、溝流路、溝穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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