JP4619161B2 - 塗布装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウェブ、シート、板材などの被塗布材に対して塗工液を塗布する塗布装置に関し、特に、エレクトロニクス製品、光学製品、ディスプレイ製品などの製造において、精密塗工、薄膜塗工、高速塗工等が必要となる印刷、コーティング等に用いるのに好適な塗布装置に関する。

従来、連続したウェブ（被塗工材）に対して高速、薄膜塗工等を行なう塗布装置として、図４に示すように、ウェブ１をガイドロール２で案内して走行させ、そのウェブ１の下面に、塗工ロール４を備えたアプリケータ３によって塗工液５を過剰に付与し、その下流に配置したロッド６で過剰な塗工液５ａを掻き落とし、ウェブ１に所定の膜厚の塗布層５ｂを残すロッドコート方式のもの、或いは、図５に示すように、塗工液タンク８に塗工液５を、一部の塗工液５ｃが溢れるように過剰に供給し、その塗工液５にロッド６を浸しながらウェブ１に対して塗布を行い、所定厚さの塗布層５ｂを形成するロッドコート方式のものなどが知られている。また、ロッドを用いない方式の塗布装置として、図６（ａ）に示すように、ウェブ１をバックアップロール９で支持しながら走行させ、そのバックアップロール９に支持されているウェブ１に対向するように液供給ノズル１０を配置し、その液供給ノズル１０に形成しているスリット１１から塗工液５を吐出してウェブ１に塗布し、所定厚さの所定厚さの塗布層５ｂを形成するダイコート方式のものも知られている。

ところが、これらの塗布装置にはそれぞれ問題点があった。すなわち、図４及び図５に示すロッドコート方式の塗布装置は、開放系であるため、ゴミの混入、塗工液物性の変化等により、面質が低下することがあった。また、過剰に塗工液を供給するために不経済である。一方、図６（ａ）に示すダイコート方式の塗布装置では、正常な塗布が行なわれている場合には、液供給ノズル１０の先端面とウェブ１との間の全域に塗布ビード５ｄが形成されているが、塗布中に図６（ｂ）に拡大して示すように、その塗布ビード５ｄ内にウェブ１に同伴した空気１３が侵入し、塗布ビート５ｃを破壊するという空気同伴現象が生じることがあり、空気が侵入した領域では塗布不良となって線状の塗布むらが生じる。この現象は高速塗工時に多くなり、高速塗工を困難としていた。

本発明はかかる状況に鑑みてなされたもので、従来のロッドコート方式の塗布装置に生じていたゴミの混入、塗工液物性の変化等による面質低下を防止し、且つ塗工液の過剰な使用量を削減することの可能な、また、従来のダイコート方式の塗布装置に生じていた空気同伴現象による品質低下を防止することの可能な塗布装置を提供することを課題とする。

本発明は上記課題を解決するため、塗布方式として、塗工液を吐出するスリットを備えた液供給ノズルを用いたダイコート方式を採用し、空気同伴現象を防止するため、液供給ノズルの先端で且つ該液供給ノズルに対する被塗布材の流れ方向に対して前記スリットよりも上流側で該スリットに隣接する位置にロッドを設けそのロッドを被塗布材の流れ方向とは反対方向に回転させる構成とし、更に、スリットよりも下流側にも、液供給ノズル側面への塗工液の流れ落ちを防止するためロッドを設け、そのロッドを回転させる構成としたものである。なお、スリットよりも下流側に設けたロッドの回転方向は被塗布材の流れ方向と同方向、反対方向のいずれでもよい。

本発明で塗布の対象とする被塗布材は、連続したウェブ、枚葉のシート、板材等任意であるが、連続したウェブを用いることが生産性良く塗工を行なうことができるので好ましい。その場合、塗工液を付与される領域のウェブの支持は、液供給ノズルに対向する位置にバックアップロールを配置し、そのバックアップロールで支持する構成としてもよいし、ウェブを、液供給ノズルの先端に配置したロッドで支持する構成としてもよい。

本発明の塗布装置は、ダイコート方式を採用したことで、塗布部が密閉系となり、ゴミの混入、塗工液物性の変化等による面質低下を防止でき、更に過剰な塗工液を使用する必要がないので経済的である。また、塗工中、液供給ノズルのスリットよりも上流側に配置したロッドが被塗工材の流れ方向とは逆方向に回転することで、スリットから吐出された塗工液の一部を被塗工材の流れ方向に対してロッドよりも上流側に送り出し、このため被塗工材の進入部に大きいメニスカス（液溜まり）が形成され、これが被塗工材に同伴する空気の侵入を防止し、塗布ビードの破壊を防止する。また、スリットよりも下流側に設けたロッドは、スリットからの塗工液が液供給ノズルの側面側に流れ落ちて、塗布ビードが不安定になることを防止し、また、回転することで、塗工液に剪断力を与えて粘度を下げ、塗布層を平滑化する。かくして、本発明の塗布装置では、精密塗工、高速塗工、薄膜塗工等を行なうことができる。

図１は本発明の好適な実施の形態に係る塗布装置の概略断面図、図２はその塗布装置の主要部分の概略断面図である。全体を参照符号１５で示す塗布装置は、被塗布材として連続したウェブ１に対して塗工液を塗布する形態のものであり、ウェブ１を支持して案内するバックアップロール１６と、そのバックアップロール１６に支持されているウェブ１に対向して配置され、塗工液５を吐出するスリット１８を備えた液供給ノズル１７を備えている。この液供給ノズル１７の先端にはスリット１８の両側にそれぞれスリット１８に隣接して、小径円筒状の（例えば、外径が５〜１０ｍｍ程度の）ロッド２０ａ、２０ｂが設けられている。このロッド２０ａ、２０ｂは、スリット１８の全長（全塗布幅）に渡って延びている。スリット１８の両側に設けられるロッド２０ａ、２０ｂのうち、液供給ノズル１７に対するウェブ１の流れ方向に対して上流側（図面ではスリット１８の左側）に配置されたロッド２０ａは、ウェブ１の流れ方向とは反対方向に回転駆動されるよう、回転装置（図示せず）に連結されている。他方のロッド２０ｂは、正逆いずれの方向に回転させてもよいが、この実施の形態では、ロッド２０ａと同様にウェブ１の流れ方向とは反対方向に回転駆動されるよう、回転装置（図示せず）に連結されている。

次に、この塗布装置による塗工動作を説明する。図１、図２に示すように、塗布を行なう際には、液供給ノズル１７を、先端に配置しているロッド２０ａ、２０ｂがバックアップロール１６に支持されているウェブ１に接触もしくは微少な隙間をあけた位置となるように位置決めし、その状態でスリット１８から塗工液５を吐出し、走行中のウェブ１に連続的に塗布し、所定厚さの塗布層５ｂを形成する。塗布中、図２に拡大して示すように、液供給ノズル１７とウェブ１との間には、塗布ビード５ｄが形成され、その塗布ビード５ｄから塗工液がウェブ１に連続的に一定厚さに塗布されてゆく。このため、密閉塗工が行なわれ、ゴミの混入や塗工液の物性変化が生じにくく、面質不良を生じにくい。また、過剰な塗工液を流し続ける必要がなく、塗工液の使用量を少なくできる。塗布中、スリット１８より上流側に配置されているロッド２０ａは、ウェブ１の流れ方向とは逆方向に連続的に回転しており、その回転によって塗工液をウェブ１の流れ方向に対する上流側に送り出し、ウェブ１の進入部に大きなメニスカス５ｅを形成する。このため、ウェブ１に同伴する空気が塗布ビード５ｄ内に侵入しようとしても、それを阻止することができ、ウェブ同伴空気による塗布ビードの破壊が防止される。かくして、高速で塗布を行なう場合にも、塗布ビード５ｄが安定した状態で存在し、均一な塗布層５ｂを形成でき、精密塗布が行なわれる。

なお、スリット１８の下流側に配置したロッド２０ｂは、これが無いと液供給ノズル１７の先端とウェブ１との隙間が大きくなり過ぎ、塗布条件によっては、スリット１８からの塗工液が液供給ノズル１７の側面側に流れ落ちてしまい、塗布ビード５ｄが不安定になることがあるので、これを防止するために設けたものである。このロッド２０ｂは回転させなくても所期の目的は達成するが、この実施の形態のようにロッド２０ｂを回転させる構成とし、塗布中、常に回転させておくと、塗工液を攪拌すると共に塗工液に剪断力を与えて粘度を下げ、塗布しやすくし、塗布層５ｂの表面を平滑化するという利点が得られる。

以上のように、図１、図２に示す塗布装置１５は、液供給ノズル１７の先端で且つウェブ流れ方向に対してスリット１８よりも上流側にロッド２０ａを設け、ウェブ１の流れ方向とは反対方向に回転させる構成としたことで、液供給ノズル１５の先端とウェブ１との間に形成される塗布ビードの上流側に、すなわちウェブ１の進入部に大きいメニスカス５ｅが形成され、これがウェブ１に同伴する空気の侵入を防止し、塗布ビードの破壊を防止し、高速での塗布においても高品質の塗膜を形成できる。また、液供給ノズルの先端にロッドを組み合わせたことで、密閉塗工を行なうことができ、ゴミの混入、塗工液物性の変化等による面質低下を防止できると共に余剰塗工液を減少させることもできるといった効果が得られる。

なお、図１に示す実施の形態は、液供給ノズル１５をバックアップロール１６に支持されたウェブ１に対向して配置した構造としているが、本発明の塗布装置はこの構造に限定されず、図３に示すように、ウェブ１を、液供給ノズル１５の先端に配置したロッド２０ａ、２０ｂで支持する構造としてもよい。更に、本発明の装置で塗布の対象と被塗布材は、図１〜図３の実施の形態に示したような連続したウェブ１に限らず、枚葉のシート、板材等としてもよい。その場合には、被塗布材を平坦な支持面を備えた定盤上に保持させ、その被塗布材に対向するように、液供給ノズル及びその先端のロッドを配置し、被塗布材を液供給ノズル及びその先端のロッドに対して相対的に移動させればよい。

図１、図２に示す塗布装置を用いて次の仕様、条件で塗工試験を行い、空気同伴現象の有無、余剰塗工液率、塗工液の物性変化、ゴミの混入を検査した（実施例１）。
（１）塗布装置
液供給ノズル１７のスリット幅（塗布幅）：４００ｍｍ
スリットギャップ：１００μｍ
ロッド２０ａ、２０ｂの外径：５ｍｍ
（２）塗布条件
ウェブ１：ＰＥＴ 厚さ７５μｍ×幅５００ｍｍ
ウェブ走行速度：２００ｍ／分
塗工液：アクリル系樹脂の溶液、粘度１０００ｃｐｓ
塗布厚：２０μｍ（ｗｅｔ状態）
（３）結果を表１に示す。

また、比較例１、２、３として、図４、図５、図６に示す塗布装置についても、実施例１と同じ被塗布材を用いて、同じ塗工条件で塗布試験を行なった。その結果も表１に示す。

表１の結果から、実施例１の塗布装置を用いることで、高速塗工時においても空気同伴現象が発生することなく、余剰塗工液を減少可能であり、また、塗工液の物性変化、ゴミの混入もなく塗工を行なうことが可能であることが分かった。

本発明の塗布装置は、精密塗工、薄膜塗工、高速塗工が可能であることから、エレクトロニクス製品分野、光学製品分野、ディスプレイ製品分野などの製造工程において、基材に塗膜を形成するための塗布装置に用いることが好ましいが、これに限らず、他の任意の用途の塗布に用いても良い。

本発明の好適な実施の形態に係る塗布装置の概略断面図 図１に示す塗布装置の主要部分の概略断面図 本発明の他の実施の形態に係る塗布装置の概略断面図 従来の塗布装置の１例を示す概略側面図 従来の塗布装置の他の例を示す概略断面図 （ａ）は従来の塗布装置の更に他の例を示す概略断面図、（ｂ）はその塗布装置において生じるウェブ同伴空気の侵入を説明する、塗布装置主要部分の概略断面図

符号の説明

１ ウェブ
５ 塗工液
５ｂ 塗布層
５ｄ 塗布ビード
５ｅ メニスカス
１５ 塗布装置
１６ バックアップロール
１７ 液供給ノズル
１８ スリット
２０ａ、２０ｂ ロッド

Claims (3)

1. 被塗布材に対向して配置され、塗工液を吐出するスリットを備えた液供給ノズルと、該液供給ノズルの先端で且つ前記スリットの両側のそれぞれに前記スリットに隣接して配置されたロッドと、前記液供給ノズルに対する被塗布材の流れ方向に関して上流側のロッドを、前記被塗布材の流れ方向とは反対方向に回転させる回転装置と、前記下流側ロッドを回転させる回転装置を備えた塗布装置。
2. 前記被塗布材が連続したウェブであり、そのウェブを、前記液供給ノズルに対向する位置に配置したバックアップロールで支持することを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
3. 前記被塗布材が連続したウェブであり、そのウェブを、前記液供給ノズルの先端に配置したロッドで支持することを特徴とする請求項１記載の塗布装置。

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