JP2006326576A

JP2006326576A - 塗布装置、塗布方法及び帯状塗布物

Info

Publication number: JP2006326576A
Application number: JP2006076297A
Authority: JP
Inventors: Naoki Shimizu; 直紀清水; Ichiro Miyagawa; 一郎宮川; Daiki Minamino; 大樹南野
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2005-04-28
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2006-12-07

Abstract

【課題】押し出し、スライド、カーテン等の流量規制型の塗布装置において、雰囲気や塗布液温度に左右されることなく、コータの温度を一定に保温が可能な塗布装置を提供する。
【解決手段】塗布液をチャンバーで幅方向に広げた後スリットを通して塗布液吐出部へ液を供給し、連続的に移動する帯状被塗布体面へビードを形成しながら塗布する塗布装置において、塗布装置を構成する材料がステンレススチールであり、チャンバーの周囲及びスリットの周囲にそれぞれ複数の保温水路を有することを特徴とする塗布装置。
【選択図】図１

Description

本発明は各種光学フィルム、写真感光材料等の製造に用いられ、連続走行する帯状被塗布体に各種液体塗布組成物を塗布する流量規制型の押出塗布装置及び該塗布装置を使用した塗布方法に関する。

従来、写真感光材料や光学フィルムの薄膜塗布には、流量規制型の押出塗布装置、スライドホッパー型やカーテンコータ型塗布装置が汎用されており、これは各スリットから流出した塗布液を連続走行する帯状被塗付体に対してビードを形成しつつ塗布するものである。このような流量規制型の塗布装置は、薄膜塗布に用いられることが多いので、塗布膜厚の管理が極めて重要である。特に幅方向の膜厚変動に関する管理が重要であり、その偏差が数％でも品質上問題となる。

幅方向の膜厚変動の主な要因としては、スリット間隙のバラツキ、幅方向での温度分布のバラツキによる粘度のバラツキ及び幅方向での押し出し圧のバラツキ等が挙げられる。

幅方向での温度バラツキを押さえる方法としては、コータダイスを断熱材で覆い、雰囲気温度との温度差を防ぐ方法が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、特許文献１に記載のような温水路を有するダイスを用いたとしても、雰囲気の影響を遮断するだけでは、塗布液温度のバラツキによりダイスが変形し、スリット間隙のバラツキを生じ塗布膜厚の変動を押さえることは難しいものであった。

一方、ダイス及び液供給管に保温機能を有し、ダイ保温温度とコータ室（塗布室）温度との差を−２℃〜＋２℃とするという技術が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。

しかしながら、塗布中に（塗布液温度−ダイス温度）の差によりダイスが熱膨張を起こし、ダイスが変形し、やはりスリット間隙のバラツキが生じ塗布膜厚の変動を押さえることはできなかった。

従来のコータの保温方法では、十分に塗布液の温度を吸収して温度を一定に保つには十分な方法ではなかった。
特開平５−４０６６号公報特開２００３−２８５３４３号公報

即ち、本発明の目的は、流量規制型の押出塗布装置において、雰囲気や塗布液温度に左右されることなく、コータの温度を一定に保温が可能な塗布装置を提供する。

上記課題は、以下の構成により解決することができた。

１．塗布液をチャンバーで幅方向に広げた後スリットを通して塗布液吐出部へ液を供給し、連続的に移動する帯状被塗布体面へビードを形成しながら塗布する塗布装置において、塗布装置を構成する材料がステンレススチールであり、チャンバーの周囲及びスリットの周囲にそれぞれ複数の保温水路を有することを特徴とする塗布装置。

２．前記ステンレススチールのクロム含有量が１１〜３０％であることを特徴とする前記１に記載の塗布装置。

３．前記ステンレススチールがＳＵＳ４１０、ＳＵＳ３２９、ＳＵＳ３０２、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０９、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３４７、ＳＵＳ３１８、ＳＵＳ６３０またはＳＵＳ３１７から選ばれることを特徴とする前記２に記載の塗布装置。

４．塗布装置の断面積に対する複数の保温水路の合計の断面積の比が４％未満であることを特徴とする前記１〜３の何れか１項に記載の塗布装置。

５．チャンバーから保温水路までの距離をａとするとき、複数の保温水路の何れか一つが、
５＜ａ＜２０ｍｍ
であることを特徴とする前記１〜４の何れか１項に記載の塗布装置。

６．スリット面から保温水路までの距離をｂとするとき、複数の保温水路の何れか一つが、
５＜ｂ＜２０ｍｍ
であることを特徴とする前記１〜５の何れか１項に記載の塗布装置。

７．チャンバーから保温水路までの距離をａ、チャンバーから塗布装置外面までの距離をｃとするとき、複数の保温水路の何れか一つが、
１／１００＜ａ／ｃ＜１／３
であることを特徴とする前記１〜６の何れか１項に記載の塗布装置。

８．スリットから保温水路までの距離をｂ、チャンバーから塗布装置外面までの距離をｃとするとき、複数の保温水路の何れか一つが、
１／１００＜ｂ／ｃ＜１／３
であることを特徴とする前記１〜７の何れか１項に記載の塗布装置。

９．複数の保温水路の何れか一つが、長穴状貫通口であることを特徴とする前記１〜８の何れか１項に記載の塗布装置。

１０．押出型塗布装置であることを特徴とする前記１〜９の何れか１項に記載の塗布装置。

１１．前記１〜９の何れか１項に記載の塗布装置を用いて、連続走行する帯状被塗布体に塗布することを特徴とする塗布方法。

１２．前記１〜９の何れか１項に記載の塗布装置を用いて、連続走行する帯状被塗布体に塗布を行った後、乾燥し巻き取られたことを特徴とする帯状塗布物。

本発明は、塗布液の温度バラツキがあっても保温水が熱伝達を遮断することで塗布装置の変形を防止する。塗布装置の変形が少ないので塗布膜のバラツキも少なく、良好な品質の製品を製造することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の塗布装置（ダイスとも言う。）を図を持って説明する。

図４は、塗布装置を用いた塗布方法を示す概略断面図である。

図４中、帯状被塗布体３１はバックアップロール３３により支持され、矢印方向に連続搬送されている。塗布装置３０から押し出された塗布液３４はビード３５を形成して塗布対象面に塗布される。塗布装置３０とバックアップロールとの間には、ビード３５の形成を安定化させるための減圧チャンバー３６が設けられている。

図３は、従来の塗布装置の斜視図であり、保温水路の配置を示す。

塗布装置１０は、フロントバー１とバックバー１′は固定方法（不図示）により貼り合せるように固定され、２枚のバーの間にチャンバー２およびスリット３が形成される。フロントバー１とバックバー１′には保温水を通水する円筒状の保温水路２０が各一本づつチャンバー２及びスリット３に平行に設けられている。チャンバー３には塗布液供給管４が接続されており、塗布液が供給される。塗布液はチャンバー内を広がり、スリット３を通して押し出される。塗布液の接する面（チャンバー内面、スリット内面）と保温水路２０が図に示す様な位置関係にある場合、塗布液の温度変動に対して塗布装置の部分的な温度変動を抑えることができず、変形が起こり、幅方向の塗布精度を保持するのに限界があった。

図１は、本発明の塗布装置の一例を示す模式断面図である。

図１中、本発明の塗布装置１１であり、フロントバー１とバックバー１′とにより、図３の塗布装置と同様にチャンバー２およびスリット３が形成される。チャンバー部にはチャンバー２を囲む様に、保温水を通水する多数の円筒状の保温水路（Ａ）１２及びスリット部にはスリット３に平行に設けられ保温水路（Ｂ）１２′が設けられている。

図１において、チャンバーから保温水路（Ａ）までの距離ａとは、チャンバーの壁面から保温水路（Ａ）の壁面までの最短距離であり、図１中にａとして示した。

ａは、５≦ａ≦２０ｍｍの範囲であり、ａ＞２０ｍｍでは、塗布液から熱伝達を受ける面積が大きくなり、ダイス変形が生じる。又ａ＜５ｍｍでは加工上の精度および強度の観点から好ましくない。ａは更に好ましくは１０ｍｍ≦ａ≦１５ｍｍである。又、保温水路（Ａ）はチャンバー３の周りに同心円上に形成されることが好ましく、フロントバー及びバックバーに少なくとも１本ずつ、好ましくは２本以上１０本以内の範囲で形成されることが好ましい。保温水路（Ａ）の直径は５ｍｍ以上２０ｍｍ以下が好ましい。

また、スリット面から保温水路（Ｂ）までの距離ｂとは、スリットの壁面から保温水路（Ｂ）の壁面までの最短距離を表し、図１中、ｂとして示した。

ｂは、５≦ｂ≦２０ｍｍの範囲であり、ｂ＞２０ｍｍでは、塗布液から熱伝達を受ける面積が大きくなり、ダイス変形が生じる。又ｂ＜５ｍｍでは加工上の精度および強度の観点から好ましくない。ｂは好ましくは１０ｍｍ≦ｂ≦１５ｍｍである。又、保温水路（Ｂ）はフロントバー、バックバーに少なくとも１本ずつ、好ましくは複数本スリット面に平行に形成されることが好ましい。保温水路（Ｂ）の直径は５ｍｍ以上２０ｍｍ以下が好ましい。

また、チャンバーからダイス外面までの距離ｃとは、チャンバーの壁面からダイスの外面までの最短距離であり、図１中、ｃとして示した。

チャンバーから保温水路（Ａ）までの距離をａ、チャンバーからダイス外面までの距離をｃとしたとき、本発明においては、１／１００＜ａ／ｃ＜１／３の範囲であることが好ましく、ａ／ｃ≧１／３では、塗布液から熱伝達受ける面積が大きくなり、ダイス変形が生じる。又、１／１００≧ａ／ｃでは保温水路とチャンバーが近すぎることから精度を求める加工が出来ないケースが発生する。

本発明の保温水路の形態をとることにより、塗布液の温度変動による塗布装置の温度変動を抑えることが出来、塗布精度を高めることが出来たものである。

図２は、本発明の塗布装置の他の例を示す模式断面図である。

図２中、本発明の塗布装置１３であり、フロントバー１とバックバー１′とにより、図１と同様にチャンバー２およびスリット３が形成される。チャンバー部には、チャンバー３を囲む様に、保温水を通水する長穴状の保温水路（Ａ）２２，及びスリット部には、スリット３に平行に設けられた保温水路（Ｂ）２２′が設けられている。

チャンバーから保温水路（Ａ）までの距離ａ、スリット面から保温水路（Ｂ）までの距離ｂ、チャンバーからダイス外面までの距離ｃは、図１と同様の定義を適用することができる。

図１の保温水路は円筒状の保温水路であり、図２は長穴状の保温水路を示したが、保温水路を長穴状にする事で保温水が無い部分から塗布液温度バラツキがダイス全体に伝わる事を防ぎダイスの変形を抑制することが出来る点で好ましい。しかしながら、加工精度を求めると長穴状貫通口を加工出来ないケースもあり、その場合は図１に示すような多数の円形を有する円筒状の保温水路を配する事で長穴状貫通口と同等の熱遮断効果を得ることでダイスの変形を抑制することができる。

図１、２に示す様な本発明の塗布装置とすることにより、雰囲気温度や塗布液温度に影響されることなく、塗布装置を一定温度に保つことが可能となり、幅手方向の膜厚変動を抑えることが可能となり、安定した薄膜塗布製品を製造することが可能となったものである。

本発明の塗布装置を構成する材料としては、必要とする剛性、加工性や腐食性の観点から、ステンレススチールであることが必要であり、クロム含有量は１１〜３０％であり、好ましいクロム含有量は１５〜２５％であり、更に好ましくは１６〜２０％である。ステンレススチールとしては、例えば、ＳＵＳ４１０、ＳＵＳ３２９、ＳＵＳ３０２、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０９、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３４７、ＳＵＳ３１８、ＳＵＳ６３０またはＳＵＳ３１７から選ばれる材料を用いて形成することが好ましく、特に好ましくはＳＵＳ６３０、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等である。

本発明の塗布装置を用いて、連続的に移動する帯状被塗布体としては、特に制限されないが、例えば、ポリエステルフィルム、セルロースエステルフィルム、ポリカーボネートフィルム、ポリエーテルスルホンフィルム、ノルボルネン樹脂フィルム等を挙げることができる。中でも、ポリエステルフィルム、セルロースエステルフィルムが好ましい。

本発明の塗布装置を用いて形成させる製品としては、写真感光材料や各種光学フィルム等の厳しい膜厚精度が要求される製品の形成に適しており、特に光学フィルムの形成に適する。光学フィルムとしては、例えば、紫外線遮断、熱線反射、反射防止、液晶用視野角拡大等の光学フィルムが挙げられる。

これらのフィルムを形成する塗布液としては、種々の機能性材料を溶媒に溶解したものや分散されたもの等種々の形態のものを用いることが出来る。

塗布液を形成する溶媒としては、水の他、種々の有機溶媒を用いることが出来る。例えば、メタノール、エタノール、ｉ−プロパノール等のアルコール類、アセトン、ＭＥＫ等のケトン類、メチレンクロライド、エチレンクロライド等のハロゲン化炭化水素、ベンゼン、トルエン等の溶媒を用いることが出来、又それらの溶媒の混合物であっても良い。

実施例１
以下に本発明の実施例を挙げて具体的に説明するが、本発明の実施態様はこれらの例に限定されるものではない。

図３に示すＬ，Ｈ，Ｗが各々２００ｍｍ（Ｌ）、２００ｍｍ（Ｈ）、幅１５００ｍｍ（Ｗ）であり、図１〜３に示す塗布装置を用い、雰囲気温度２２℃、保温水温度２２℃で、塗布液温度を表１に示す温度で、塗布速度１ｍ／ｓで、帯状被塗布体として三酢酸セルロースフィルム上に、１００ｍ長を連続塗布し、乾燥して巻き取り帯状塗布物を形成した。塗布終端を評価試料として採取した。

なお、塗布液としては、メチルエチルケトンにポリビニルブチラールを固形分濃度として５質量％溶液としたものを用いた。

また、塗布装置を形成する材料として、ＳＵＳ６３０（クロム含有量１７％）のブロックを選択し、研削及び穿孔加工して下記の塗布装置を形成した。

実施例１
図１において、スリット幅２００μｍ、チャンバー２の内径２０ｍｍで、保温水路φ＝１０ｍｍで、ａ＝１０ｍｍ、ｂ＝１０ｍｍ、ｃ＝９０ｍｍ、保温水路（Ａ）を６本、保温水路（Ｂ）を６本を設けた。塗布装置断面積Ｍ₁に対する保温水路断面積計Ｍ₂の比、Ｍ₂／Ｍ₁＝３．０％であった。

実施例２
図１において、スリット幅２００μｍ、チャンバー２の内径２０ｍｍで、保温水路φ＝１０ｍｍで、ａ＝１０ｍｍ、ｂ＝１０ｍｍ、ｃ＝９０ｍｍ、保温水路（Ａ）を６本、保温水路（Ｂ）を４本を設けた。塗布装置断面積Ｍ₁に対する保温水路断面積計Ｍ₂の比、Ｍ₂／Ｍ₁＝２．４％であった。

実施例３
図１において、スリット幅２００μｍ、チャンバー２の内径２０ｍｍで、保温水路φ＝１０ｍｍで、ａ＝３０ｍｍ、ｂ＝１０ｍｍ、ｃ＝９０ｍｍ、保温水路（Ａ）を６本、保温水路（Ｂ）を４本を設けた。Ｍ₂／Ｍ₁＝２．４％。

実施例４
図１において、スリット幅２００μｍ、チャンバー２の内径２０ｍｍで、保温水路φ＝１０ｍｍで、ａ＝１０ｍｍ、ｂ＝３０ｍｍ、ｃ＝９０ｍｍ、保温水路（Ａ）を６本、保温水路（Ｂ）を４本を設けた。Ｍ₂／Ｍ₁＝１．９％。

実施例５
図１において、スリット幅２００μｍ、チャンバー２の内径２０ｍｍで、保温水路φ＝１０ｍｍで、ａ＝３０ｍｍ、ｂ＝３０ｍｍ、ｃ＝９０ｍｍ、保温水路（Ａ）を６本、保温水路（Ｂ）を４本を設けた。Ｍ₂／Ｍ₁＝１．９％。

実施例６
図２では、スリット間隙２００μｍ、チャンバー２の内径２０ｍｍで、ａ＝１０ｍｍ、ｂ＝１０ｍｍ、ｃ＝９０ｍｍ、長穴の幅１０ｍｍで各保温水路（Ａ）２本、保温水路（Ｂ）２本を設けた。Ｍ₂／Ｍ₁＝５．５％。

比較例
図３では、スリット間隙２００μｍ、チャンバー２の内径２０ｍｍで、保温水路φ＝１０ｍｍで、チャンバーの壁面と保温水路の壁面との距離を９５ｍｍとして、左右対称の位置に１本ずつ設けた。Ｍ₂／Ｍ₁＝０．５％。

そのときの塗布品質を以下の４段階で評価した。その結果を表１に示す。

〔評価〕
◎：幅手方向の塗布変動が見られない
○：幅手方向の塗布変動が殆ど見られない
△：幅手方向の塗布変動が僅かに見られない
×：幅手方向の塗布変動が明らかに見られる

本発明の通水路を設けた塗布装置により、塗布液の温度による変形がなく、塗布品質が安定したものが得られた。

また、材料をＳＵＳ６３０からＳＵＳ３０４（クロム含有率１９％）に変更した塗布装置も、本発明の構成とすることにより優れた性能を示すことが分かった。

本発明の塗布装置の一例を示す模式断面図である。本発明の塗布装置の他の例を示す模式断面図である。従来の塗布装置の斜視図である。塗布装置を用いた塗布方法を示す概略断面図である。

符号の説明

１フロントバー
１′ バックバー
２チャンバー
３スリット
４塗布液配管
１０，１１，１３，３０塗布装置（ダイス）
１２，２２，保温水路（Ａ）
１２′，２２′ 保温水路（Ｂ）
２０保温水路
３１帯状被塗布体
３３バックアップロール
３４塗布液
３５ビード
３６減圧チャンバー

Claims

塗布液をチャンバーで幅方向に広げた後スリットを通して塗布液吐出部へ液を供給し、連続的に移動する帯状被塗布体面へビードを形成しながら塗布する塗布装置において、塗布装置を構成する材料がステンレススチールであり、チャンバーの周囲及びスリットの周囲にそれぞれ複数の保温水路を有することを特徴とする塗布装置。
前記ステンレススチールのクロム含有量が１１〜３０％であることを特徴とする請求項１に記載の塗布装置。
前記ステンレススチールがＳＵＳ４１０、ＳＵＳ３２９、ＳＵＳ３０２、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３０９、ＳＵＳ３１０、ＳＵＳ３４７、ＳＵＳ３１８、ＳＵＳ６３０またはＳＵＳ３１７から選ばれることを特徴とする請求項２に記載の塗布装置。
塗布装置の断面積に対する複数の保温水路の合計の断面積の比が４％未満であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の塗布装置。
チャンバーから保温水路までの距離をａとするとき、複数の保温水路の何れか一つが、
５＜ａ＜２０ｍｍ
であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の塗布装置。
スリット面から保温水路までの距離をｂとするとき、複数の保温水路の何れか一つが、
５＜ｂ＜２０ｍｍ
であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の塗布装置。
チャンバーから保温水路までの距離をａ、チャンバーから塗布装置外面までの距離をｃとするとき、複数の保温水路の何れか一つが、
１／１００＜ａ／ｃ＜１／３
であることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の塗布装置。
スリットから保温水路までの距離をｂ、チャンバーから塗布装置外面までの距離をｃとするとき、複数の保温水路の何れか一つが、
１／１００＜ｂ／ｃ＜１／３
であることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の塗布装置。
複数の保温水路の何れか一つが、長穴状貫通口であることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の塗布装置。
押出型塗布装置であることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の塗布装置。
請求項１〜９の何れか１項に記載の塗布装置を用いて、連続走行する帯状被塗布体に塗布することを特徴とする塗布方法。
請求項１〜９の何れか１項に記載の塗布装置を用いて、連続走行する帯状被塗布体に塗布を行った後、乾燥し巻き取られたことを特徴とする帯状塗布物。