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塗布装置および塗布方法 - ティーディーケイ株式会社
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発明の名称 塗布装置および塗布方法
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平10−192772
公開日 平成10年(1998)7月28日
出願番号 特願平8−357711
出願日 平成8年(1996)12月28日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】長谷川 洋子
発明者 山崎 勝彦 / 清水 豊 / 小林 孝次
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 走行する支持体上に塗布液を連続的に供給、塗布する塗布ヘッドと、該塗布ヘッドの上流側と下流側にそれぞれ少なくとも1個ずつ配置されたサポートロールを有する塗布装置において、塗布ヘッド上流側に配置されたサポートロールが、ロール軸方向全長に亘り略同一径をなし、ロール表面全面が異種材料が交互に隣り合って配された複数の螺旋帯からなり、これら螺旋帯表面が全面に亘って平坦な均一面をなすとともに、ロールの支持体走行部位幅方向表面中心線に対して左右対称にV字形状を形成するよう構成され、さらに、該V字形状が支持体走行方向に向けてV字形状をなすような向きに配置され、かつ駆動手段により駆動されることを特徴とする、塗布装置。
【請求項2】 上記支持体の厚みが10μm以下である、請求項1記載の塗布装置。
【請求項3】 塗布ヘッドの上流側と下流側にそれぞれ少なくとも1個ずつサポートロールを配置し、前記塗布ヘッドから走行する支持体上に塗布液を供給、塗布する塗布方法において、上記塗布ヘッド上流側に配置されたサポートロールとして、ロール軸方向全長に亘り略同一径をなし、ロール表面全面が異種材料が交互に隣り合って配された複数の螺旋帯からなり、これら螺旋帯表面が全面に亘って平坦な均一面をなすとともに、ロールの支持体走行部位幅方向表面中心線に対して左右対称にV字形状を形成するよう構成され、さらに、該V字形状が支持体走行方向にV字形状をなすような向きに配置され、かつ駆動手段により駆動されるサポートロールを用いることを特徴とする、塗布方法。
【請求項4】 上記支持体の厚みが10μm以下である、請求項3記載の塗布方法。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は塗布装置および塗布方法に関し、特に、支持体上に塗布液を連続的に塗布するのに用いられるエクストルージョンコート法による塗布装置および塗布方法に関する。
【0002】
【従来の技術】磁気記録媒体の製造等において、ベースフィルム上に磁性塗布液の塗布などに用いられる塗布方法として、ロールコート法、グラビアコート法、スライドビードコート法、ドクターコート法、エクストルージョンコート法等の種々の方法が知られているが、なかでも生産性や操作性が高く塗布膜の厚さ制御性に優れることから、近年、エクストルージョンコート法が注目されている。
【0003】エクストルージョンコート法は、走行する支持体(ベースフィルム)をサポートロールで支持しながらエクストルージョン型(押し出し型)の塗布ヘッドを支持体の一面に押し付け、塗布ヘッドと支持体とを塗布膜の厚さだけのクリアランスで保持させて塗布を行うものである。このエクストルージョンコート法は、他のコート法と異なり、バックアップロール等のバックアップ手段がないために、時として支持体であるベースフィルムの幅方向テンションの不均一あるいはベースフィルムの「シワ」等の変形により、特に幅方向で均一な塗膜が得られない場合がある。
【0004】このような問題を解決するために、従来、例えば、コータヘッド(塗布ヘッド)とガイドロール(サポートロール)との間に、支持体を非平坦化させるテンション調整手段を別途設け、これにより支持体の幅方向に関し均一な膜厚分布を得るようにした塗布装置(特開平1−203075号公報)や、幅出しロール(またはエキスパンダーロール)をエクストルージョン型塗布ヘッドとガイドロールを介した上流側、あるいは下流側に設置した塗布装置(特開平6−254466号公報)を用いる技術などが提案されている。
【0005】しかしながら、上記特開平1−203075号公報に記載の塗布装置においてテンション調整手段として開示されているものは、円筒状の両端部から中央部分に向けて漸次、径が狭まる鼓状形状をなすものや、逆に、円筒状の中央部分から両端部に向けて漸次、径が狭まる太鼓状形状をなすもの(クラウンロール)であり、これら径の違いを利用して支持体にかかるテンションを支持体中央部と端部とにおいて異なるよう調整することにより、支持体への塗膜の均一化を図ろうとするものである。また、上記特開平6−254466号公報に記載の塗布装置において幅出しロールとして開示されているものは、ベースフィルムを幅方向に張らせるための溝をロール面表面に設けたものであり、この溝による作用で支持体の複数方向への力をかけることにより、支持体の幅出し効果を生じさせて、塗膜の均一化を図ろうとするものである。
【0006】また、上記方法以外にも、湾曲した形状をなすカーブドエキスパンダーを用いて走行する支持体の両端と中央部への張力に差を付けて塗膜の均一化を図る方法や、耳端ピンチを用いて支持体両端を外側へ引っ張ることにより「シワ」を防止する方法等もある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記いずれの場合においても、ベースフィルム厚15μm前後の場合では塗膜の均一化に有効であっても、ベースフィルムが10μm以下の薄手化されたものの場合においては、ベースフィルムに極度に発生する「シワ」を充分に抑えることはできず、走行方向に発生するストライプ状の塗布ムラとなり、幅方向均一な塗膜を得るには十分でない。この「シワ」は、ベースフィルムのテンションや材質、ヤング率等によっても発生状況が異なるが、フィルムの厚みに最も左右され、厚さ10μm以下では極めて高い頻度で発生する。「シワ」の発生はそのまま走行方向のストライプ状の塗布ムラとなって現れ、その結果、均一な塗膜を得ることができない。
【0008】特に近年、磁気記録媒体においては、高機能化、高精度化に伴い、ベースフィルムの薄手化傾向が進み、そのため以前にもまして「シワ」の発生による問題が大きくなっており、これに対する有効な対策が望まれている。
【0009】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、厚さ10μm以下の極薄手化された支持体を用いた場合においても、走行方向に発生するストライプ状の塗布ムラを抑制し、幅方向均一な塗膜を得ることを目的とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、バックアップロールを用いないエクストルージョンコート法において、塗布ヘッドの上流側に配置されるサポートロールとして特定の構成のエキスパンダーロールを用い、かつその配設方向を特定の方向に定めて設置、駆動させて用いることにより、厚さ10μm以下の極薄手化された支持体に対しても、走行方向に発生するストライプ状の塗布ムラを抑制し、幅方向均一な塗膜を得ることができるということを見出し、本発明を完成するに至った。
【0011】すなわち本発明は、走行する支持体上に塗布液を連続的に供給、塗布する塗布ヘッドと、該塗布ヘッドの上流側と下流側にそれぞれ少なくとも1個ずつ配置されたサポートロールを有する塗布装置において、塗布ヘッド上流側に配置されたサポートロールが、ロール軸方向全長に亘り略同一径をなし、ロール表面全面が異種材料が交互に隣り合って配された複数の螺旋帯からなり、これら螺旋帯表面が全面に亘って平坦な均一面をなすとともに、ロールの支持体走行部位幅方向表面中心線に対して左右対称にV字形状を形成するよう構成され、さらに、該V字形状が支持体走行方向に向けてV字形状をなすような向きに配置され、かつ駆動手段により駆動されることを特徴とする塗布装置に関する。
【0012】また本発明は、塗布ヘッドの上流側と下流側にそれぞれ少なくとも1個ずつサポートロールを配置し、前記塗布ヘッドから走行する支持体上に塗布液を供給、塗布する塗布方法において、上記塗布ヘッド上流側に配置されたサポートロールとして、ロール軸方向全長に亘り略同一径をなし、ロール表面全面が異種材料が交互に隣り合って配された複数の螺旋帯からなり、これら螺旋帯表面が全面に亘って平坦な均一面をなすとともに、ロールの支持体走行部位幅方向表面中心線に対して左右対称にV字形状を形成するよう構成され、さらに、該V字形状が支持体走行方向にV字形状をなすような向きに配置され、かつ駆動手段により駆動されるサポートロールを用いることを特徴とする塗布方法に関する。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明について図面を参照して説明する。
【0014】図1は本発明に用いられる塗布装置、塗布方法の一例を示す部分概略構成図である。図1において、塗布ヘッド1は、上流側表面にフロントエッジ2、下流側表面にバックエッジ3を有し、それらの間にポケット(塗布液だまり)4とそれに連なる塗布液供給用スリット5を有している。この塗布ヘッド1の上流側、下流側にはそれぞれサポートロール6、7が配置され、支持体8は、上流側サポートロール6を通って、塗布ヘッド1の塗布液供給用スリット5から塗布液を塗布された後、下流側サポートロール7を通って下流へと導かれる。一般に、上流側サポートロール6と下流側サポートロール7との間は100〜600mm程度離間し、塗布ヘッド1はこれら両サポートロールのほぼ中間に位置して配設されている。好ましくは、塗布ヘッド1と、上記上流側サポートロール6、下流側サポートロール7の少なくともいずれか一方との間を100mm程度以下接触しない程度の間隔に狭めて配置、塗布することにより、ベースシワによるストライプ状塗布ムラをより抑制することができる。
【0015】ところで、通常、サポートロールはフリー回転され、駆動されない。本発明では、上記サポートロール6、7のうち、塗布ヘッド1の上流側に位置するサポートロール6が駆動手段により駆動され、しかも、該ロール6が、ロール軸方向全長に亘り略同一径をなし、ロール表面全面が異種材料が交互に隣り合って配された複数の螺旋帯からなり、これら螺旋帯表面が全面に亘って平坦な均一面をなすとともに、ロールの支持体走行部位幅方向表面中心線に対して左右対称にV字形状を形成するよう構成され、さらに、該V字形状が支持体走行方向に向けてV字形状をなすような向きに配置されている点に特徴がある。
【0016】このような上流側サポートロール6の一例として、例えば図2に示されるものが挙げられる。
【0017】図2において、上流側サポートロール6は、ローラー材11の外周面全面に亘って異種材料12、13が交互に隣り合って配された複数の螺旋帯からなり、しかもこれら螺旋帯表面が全面に亘って平坦な均一面をなすよう構成されている。ローラー材11としては、特に限定されるものでないが、例えば金属製の円筒を芯としてその周囲にゴム筒を設けたもの等が好ましく用いられる。また、異種材料12、13としては、摩擦係数の異なる部材等が好ましく用いられる。
【0018】さらに、上記螺旋帯12、13は、図2に示すように、ロールの支持体走行部位幅方向表面中心線Lに対して左右対称にV字形状を形成するよう構成されている。「ロールの支持体走行部位幅方向表面中心線」Lは、ロールの軸方向中心線mに対して、走行する支持体8の1/2幅の部位において垂直線をなす線を示す。なお、この中心線Lは、ロール軸長の1/2部ににおける軸方向中心線mに対して垂直な線と一致することが最も好ましいが、±25%の範囲の変動であれば、実用上支障がない。またこのようなロールの中心線Lは、ロールの面長中心とも一致することが最も好ましいが、上記の位置関係を満たしていれば、効果における差は生じない。
【0019】このようなサポートロール6としては、例えば、フラットエキスパンダーロール「ZEBRA ROLL タイプB」(宮川ローラー(株)製)等が好ましく用いられるが、これに限定されるものでない。
【0020】かかる構成のサポートロール6は、支持体走行方向に強制的に回転するよう駆動される。サポートロール6の駆動の手段は特に限定されるものでないが、従来より磁気記録媒体のベースフィルム塗布において用いられているエキスパンダーロールの駆動と同様に行うことができる。具体的には、ゴムローラをシャフトと直結し、そのシャフトを直接または間接的に、ロール速度をライン速度に同調させて駆動させればよく、駆動手段としては、モータまたは空気モータのような回転力を発生させる手段をライン走行速度に同調させるように制御して直接接続するか、あるいはギア、ベルト等の周知の伝達機構を用いて、ライン走行速度と同調させて接続するなどの方法がある。図示例では、外側ロール部とシャフト20がそれぞれベアリング21を介して構成され(ベアリングは機能しないように固定)、外側ロール部とシャフト20を一体化しドライブ駆動し、駆動手段22により該ロール6を支持体8の走行と1:1の関係で支持体走行方向に強制的に回転させるようになっている。また、図示はしないが、外側ロール部とシャフトを直結して同様に駆動してもよい。
【0021】本発明では、該サポートロール6の配設方向が重要で、上記螺旋帯12、13により構成される上記V字形状が支持体走行方向に向けてV字形状をなすような向きに配置されている必要がある。従来、このような異種部材を螺旋状に巻いたエキスパンダーロールにおいては、いずれも、ロールを駆動させて用いる場合には、かかるV字形状が支持体走行方向に向けて逆V字形状をなすよう配設して用いていた。しかしながら、本発明では、従来用いられている方向と逆方向に配設して用い、これにより、支持体8を幅方向に連続的に引張り、自然なスムーズな力で両端が緊張されながら順次送られ、特に厚さ10μm以下の極薄手の支持体を用いた場合、「シワ」防止、塗膜の不均一防止において格段の効果を示す。この配設方向を従来用いているのと同様の方向でセットすると、厚さ10μm以下の極薄支持体塗布の場合には、塗膜の均一性を得ることができず、「シワ」を生じたり、塗膜が不均一になったりする。
【0022】また本発明に用いられるサポートロール6の外周面をなす螺旋帯12、13の表面は全面に亘って均一で凹凸がなく、しかも軸長全長に亘って略同一径をなし、しかも湾曲もしていないため、支持体にフィットして歪みや損傷を与えずに支持体8を搬送することができ、製品の品質を向上させることができる。したがって、薄くて伸縮性が低いフィルム材を搬送、塗布する際にも、歪みや損傷を生じず、品質を向上させることができる。
【0023】本発明に用いられる支持体としては、ポリエチレンテレフタレートフィルム等のプラスチックフィルム、紙や金属箔等からなる長尺の支持体等を挙げることができ、特に制限はない。また、支持体は、あらかじめ種々の処理層が形成されたものであってもよい。
【0024】本発明に使用することのできる塗布液は、押し出し塗布ヘッドによる塗布に適した塗布液であれば特に制限はない。押し出し塗布法は、塗布膜の厚さ制御性に優れており、従来より安定した塗布膜厚さが要求されるような用途において用いられている。このような用途の一つとして、磁気記録媒体の磁気記録層やバックコート層の形成があり、磁性粉、バインダおよび溶剤を含有する磁性塗布液、あるいは、バックコート用塗布液は、本発明に使用することのできる塗布液の一つである。
【0025】ここで、磁性塗布液の例を挙げると、磁性粉としては、γ−Fe23、Co含有γ−Fe23、Fe34、Co含有Fe34、CrO2、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライト等の酸化物微粉末、Fe、Co、Ni等の金属あるいはこれらの合金微粉末、炭化鉄等がいずれも使用可能である。また、バインダとしては、公知の各種樹脂バインダはいずれも使用可能である。さらに、溶剤は特に制限はなく、例えば、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系、トルエン等の芳香族系等の各種溶剤を目的に応じて適宜選択することができる。また、磁性塗布液には、必要に応じて無機微粒子、潤滑剤等の各種添加剤を含有させてもよい。上記のような磁性塗布液を用いて形成される磁気記録層は、乾燥膜厚が0.1〜6μm程度であり、この磁気記録層の30〜92重量%を磁性粉が占めるような構成が好ましい。また、近年行われているようにこの塗布液を湿潤状態で多層化して塗布層を設けてもよい。この場合、塗布液は磁性液に限定されるものではなく、非磁性液、樹脂の溶解液等、上述の通り押し出し塗布ヘッドによる塗布に適した塗布液ならば適用可能であり、塗布層の層構成についても必要に応じて選択することができる。
【0026】また、バックコート用塗布液の例を挙げると、顔料としてはカーボンブラック、α−Fe23、TiO2、CaO、SiO2、Cr23、α−Al23、SiC、CaCO3、BaSO4、ZnO、MgO、窒化ホウ素、TiC等の非磁性無機粉末等いずれも使用可能である。また、バインダとしては、公知の各種樹脂バインダはいずれも使用可能である。さらに、溶剤は特に制限はなく、例えば、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系、トルエン等の芳香族系等の各種溶剤を目的に応じて適宜選択することができる。また、バックコート用塗布液には、必要に応じて無機微粒子、潤滑剤等の各種添加剤を含有させてもよい。上記のようなバックコート用塗布液を用いて形成されるバックコート層は、乾燥膜厚が0.1〜1.0μm程度であり、このバックコート層の30〜80重量%を顔料が占めるような構成が好ましい。
【0027】
【実施例】次に、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。
【0028】支持体として幅294mm、厚さ4.7μmのポリエチレンナフタレートフィルム、9.5μmのポリエチレンテレフタレートフィルム、および15.0μmのポリエチレンテレフタレートフィルムの3種類のフィルムを用意した。また、下記の組成の原材料(1)〜(10)を混練、分散後、濾過処理を行い、ここへさらに(11)を添加混合し、磁性塗布液とした。
(磁性塗布液の組成)
(1)Co含有γ−Fe23 100重量部 (Hc=750 Oe、比表面積(BET)=43m2/g)
(2)アルミナ粉末 5重量部(3)塩化ビニル/酢酸ビニル/ビニルアルコール共重合体 10重量部 (重合度=310、組成比=88:6:6)
(4)ポリエステルポリウレタン樹脂 10重量部(5)カーボンブラック 5重量部(6)ステアリン酸 2重量部(7)ステアリン酸ブチル 1重量部(8)メチルエチルケトン 100重量部(9)トルエン 100重量部(10)シクロヘキサノン 80重量部(11)ポリイソシアネート 4重量部実施例1上記図1で示される塗布装置および塗布ヘッドを用い、上記の磁性塗布液を塗布液供給用スリットから吐出し、支持体(ベースフィルム)搬送速度100m/min、塗工テンション4.0kg/幅、乾燥後塗膜厚0.25μm、塗布幅274mmの条件で塗布液を塗布した。なお、下流側サポートロールとして、外径75mm フラットアルミGRを用い、上流側サポートロールとして、フラットエキスパンダーロール(「ZEBRA ROLL タイプB」;宮川ローラー(株)製)を、V字形状が支持体搬送方向にV字形をなすよう配設した。
【0029】上記ロールの駆動は支持体搬送方向と同様に回転するように1:1のドライブ駆動をさせた。
【0030】比較例1上流側サポートロールとして、実施例1と同様のロールを用いた。ただし、V字形状が支持体搬送方向に逆V字形をなすよう配設し、上記ロールの駆動は支持体搬送方向速度と同様に回転するよう1:1のドライブ駆動させた。
【0031】比較例2上流側サポートロールとして、実施例1と同様のロールを用いた。ただし、V字形状が支持体搬送方向にV字形をなすよう配設し、ロールは駆動させずフリー回転とした。
【0032】比較例3上流側サポートロールとして、実施例1と同様のロールを用いた。ただし、V字形状が支持体搬送方向に逆V字形をなすよう配設した。またロールは駆動させずフリー回転とした。
【0033】比較例4上流側サポートロールとして、図3に示すクラウンロール(太鼓ロール)を用いた以外は、実施例1と同様にして塗布液を塗布した。上記クラウンロールは、中央部径(d1)76.5mm、両端部径(d2)75mm、面長380mmのアルミGRである。上記ロールの駆動は、支持体搬送速度と同様に回転するように1:1のドライブ駆動させた。
【0034】比較例5上流側サポートロールとして、通常用いられているフリー回転方式のサポートロール(φ75アルミフラットGR)を用い、この直前に配置したピンチローラー(東洋機械(株)。図4)にてベースフィルムを幅方向に引きシワを延ばすようにした以外は、実施例1と同様にして塗布液を塗布した。上記ピンチローラーの駆動は、支持体搬送速度と同様に回転するように1:1のドライブ駆動をさせた。
【0035】比較例6上流側サポートロールとして、図5に示すソフトラバーロールを用いた以外は、実施例1と同様にして塗布液を塗布した。上記ソフトラバーロールは、径75mm、面長380mmで、ロール全面に幅方向中心から外側へ傾斜する溝30があり、フィルム圧力でロール表面が溝の角度方向へ素と向けにたわむことによりフィルムを幅方向へ延ばす方法である。上記ロールの駆動は、支持体搬送速度と同様に回転するように1:1のドライブ駆動をさせた。
【0036】比較例7上流側サポートロールとして、図6に示すカーブドエキスパンダーロール(金陽社(株)製)を用いた以外は、実施例1と同様にして塗布液を塗布した。上記ロールの駆動は、支持体搬送速度と同様に回転するように1:1のドライブ駆動をさせた。なお、このカーブドエキスパンダーロールは、弓状のシャフトにベアリングを配列し、伸縮性の大きなゴムで被覆したシワ延ばしロールを用いる方法である。
【0037】上記各シワ延ばしロール(手段)にて、ベースフィルム厚みを変更して塗膜を形成し、得られた塗膜の状態を、透過面の塗布ムラ発生状況において比較を行った。結果を表1に示す。
【0038】
【表1】

(判定基準)
○: ストライプ状の塗布ムラのない良好な塗布面が得られた△: 走行中の透過面では確認できない微小塗布ムラのある塗膜面が得られた×: 走行中の透過面にて容易に確認できる塗布ムラのある塗膜面が得られた表1に示すように、上流側サポートロールとして「ZEBRA ROLL タイプB」を支持体走行方向にV字形状となるような向きに配設し、駆動し使用した場合は、フィルムの厚みにかかわらず、ストライプ状の塗布ムラのない良好な塗布面を得ることができた。
【0039】上記以外の方法では、フィルムの厚みを10μm以下に薄手化したときにフィルムのシワが充分に延ばせないため、ストライプ状の塗布ムラを抑制することはできなかった。
【0040】特に、ソフトラバーロール式では、最適な塗工テンション下においては、シワを延ばしきるだけの充分なフィルム圧力がロールに加わらず、フィルムのシワを延ばすことができなかった。また、テンションを上げフィルム圧を高めると、シワの発生は減少の方向にあるが、塗工テンションとしては高すぎて塗膜面に他の弊害(スジ、走行方向の周期的厚みムラ、厚みプロフィール悪化)が発生した。したがって、この方式では、塗工に最適なテンションとロールに加える有効なフィルム圧力を得るテンションを同時に成立させなければならないため、塗布ヘッドの直前にバックアップロールを兼ねて用いることは、ふさわしくないといえる。
【0041】耳端ピンチ式は、バックアップロールを持たない塗布ヘッドの構造上、フィルム搬送角度が変化するためピンチローラーを、サポートロール(上流側)よりもさらに上流側に設置せざるを得ず、ピンチローラーで一度延ばされたフィルムのシワがサポートローラーを経た後、再び発生してしまい、ストライプ状の塗布ムラを抑制することはできなかった。
【0042】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、10μm以下の超薄手化された支持体を用いた場合においても、走行方向に発生するストライプ状のムラを抑えることができ、塗膜の不均一性を解消することができる。




 

 


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