JP2017164682A - 塗膜付きウェブの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウェブの両面全体に、高速で同時に精度よく塗膜を付けたウェブの製造方法を提供すること。【解決手段】所定の間隔を空けて設けられた計量部とこの計量部の上方に塗液を貯める貯液部とを有する塗布ヘッドを備えた塗布装置を用い、鉛直方向上側から下側に向かって搬送されるウェブを前記塗布ヘッドの前記貯液部と前記計量部を通過させて、ウェブの両面に同時に塗液を塗布する塗膜付きウェブの製造方法であって、前記塗布ヘッドにおける前記貯液部に貯められた塗液が搬送されるウェブにより前記計量部に向かって下方に引き込まれたときの、塗液の液面上端から塗液が引き込まれた部分の下端までの長さｈ１と、前記貯液部の搬送されるウェブ面と直交する方向の長さＷとが、Ｗ＞２×ｈ１を満たすようにする。【選択図】図２

Description

本発明は、フィルムや不織布、紙などの両面に塗液が塗布された塗膜付きウェブの製造方法に関する。

ウェブの両面に塗膜を付ける方法は、逐次塗布法と同時塗布法に大別されるが、ウェブの片面ずつ塗膜を付ける逐次塗布法はタクトタイムが長く、生産効率が悪いことから、近年は同時塗布法が主流になりつつある。

同時塗布法は、ウェブを挟んで両側にロールやナイフ、スリットダイといった塗布ヘッドを配置して塗布を行うことが知られており、いずれの塗布ヘッドを選択するのかは、塗布する塗液の性質や、所望する塗膜の厚み精度、コストなどを鑑みて選定される。

このような塗布ヘッドとして、特許文献１には、ドープ浴と呼ぶ塗液を貯める貯液部をウェブが通過した後、ウェブを挟んでウェブ面と直交する方向に水平に対向して設置した計量・平滑化治具と呼ぶ計量部を通過させて塗膜を形成する塗布ヘッドが開示されている。また、特許文献１には、所定のクリアランスを有してウェブを挟んで対峙する二つのダイの間を通過させて塗膜を形成する塗布ヘッドも開示されている。

また、特許文献２には、２種の塗材を両面に同時塗布するために、特許文献１における貯液部と計量部からなる部分とスリットダイとを組み合わせたような塗布ヘッドが開示されている。この塗布ヘッドによる塗布で、基材と接する下層への塗布は貯液部と計量部が緩やかな傾斜で繋がる部分が担い、上層（表層）への塗布はスリットダイのような部分が担っている。

特開２０１１−１２２６６号公報 欧州特許第１２７０１３３号公報

特許文献１や特許文献２における貯液部と計量部を通過させてウェブの両面に同時に塗膜を形成する塗布ヘッドでは、貯液部のウェブ近傍の塗液がウェブに引き込まれることで、ウェブ近傍の塗液の液面が低下する。この低下した液面が計量部まで到達すると、塗布膜厚が薄くなったり塗布されないといった塗布の欠陥となる。塗布する際のウェブの搬送速度を上昇させたり、計量部で計量する量を増やす、つまり塗布する量を増やしたりするにつれて、ウェブに引き込まれる単位時間あたりの塗液の量が増えるため、ウェブ近傍の液面の位置はより低下する。このウェブ近傍の液面が低下すればするほど、上記の塗布欠陥や、塗布されないことでウェブと計量部が接触することによるウェブの破膜を引き起こしやすくなる。

このウェブ近傍の液面低下による塗布の欠陥を抑制するために、一般的には、貯液部で塗液の液面管理する位置を高めに設定しておくことがなされている。しかし、貯液部の液面位置を高くしすぎると、塗布ヘッド内の塗液の量が多くなり、塗布を終了するときに廃棄する塗液量が増え、塗液のロスが大きくなる。また、貯液部の塗液量が増えると、塗液が塗布されるまでの貯液部への滞留時間も延びるため、塗液によっては、組成が変化したり、材料が劣化する懸念もある。さらに、貯液部の塗液量が増えることにより、塗液を含む塗布ヘッドの総重量も増えるため、それに耐えうるように塗布ヘッドを剛性の高い構造に変更することが必要になったり、塗布ヘッドの搭載部も重量増に耐えうるような強固な作りにすることが必要になり、コストアップに繋がる。

この対策として、塗液の量を抑制するためにウェブ面と直交する貯液部の幅方向の長さを狭くすることが考えられる。しかし、貯液部の幅を狭くしすぎると貯液部の塗液量が少なくなり、特にウェブの搬送速度を上昇させたり、塗布量を増やすなどして単位時間あたりの貯液部の塗液の消費量が増えると、ウェブに引き込まれてウェブ近傍の塗液の液面がすぐに低下しやすくなる。そうなると、液面が計量部まで到達して塗布膜厚が薄くなったり塗布されないといった塗布の欠陥を引き起こしやすくなる。また、計量部に異物が混入した際や、基材と基材の繋ぎ目が計量部を通過するなどの理由で、一時的にウェブを挟んで水平に対向して設置した計量部の間隔を開くことが必要になった場合でも、塗布ヘッドの貯液部の幅が狭く貯液部の塗液量が少ないと、液面が急激に低下して、塗布欠陥やウェブの破膜に繋がる。

このように、貯液部と計量部を通過させてウェブの両面に同時に塗膜を形成する塗膜付きウェブの製造方法において、ウェブの搬送速度を上昇させる等して単位時間あたりの塗布量を増やしたときにでも、安定して塗布を行う方法は見出されていない。

そのため本発明の目的は、ウェブの両面全体に同時に、高速で精度よく塗膜を付けたウェブの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の塗膜付きウェブの製造方法は、所定の間隔を空けて設けられた計量部とこの計量部の上方に塗液を貯める貯液部とを有する塗布ヘッドを備えた塗布装置を用い、鉛直方向上側から下側に向かって搬送されるウェブを前記塗布ヘッドの前記貯液部と前記計量部を通過させて、ウェブの両面に同時に塗液を塗布する方法であって、前記貯液部に貯められた塗液が搬送されるウェブにより前記計量部に向かって下方に引き込まれたときの、塗液の液面上端から塗液が引き込まれた部分の下端までの長さｈ１と、前記貯液部の搬送されるウェブ面と直交する方向の長さＷとが、Ｗ＞２×ｈ１を満たすようにする。

また、本発明の塗膜付きウェブの製造方法は、前記ｈ１と、前記塗液の液面上端から前記貯液部の下限までの液面高さｈ２とが、ｈ２＞ｈ１を満たすようにすることが好ましい。

本発明によれば、貯液部と計量部とを有する塗布ヘッドを通過させてウェブの両面に同時に塗膜を形成する塗膜付きウェブの製造において、貯液部のウェブ近傍の塗液がウェブに引き込まれることで塗液の液面が低下しても、液面が計量部まで到達することもなく、またウェブを破膜させることもなく、両面に安定して所望の厚みの塗膜を精度よく付けたウェブを製造することができる。

塗膜付きウェブを製造する塗布装置を示す概略図。 塗膜付きウェブを製造する塗布装置に用いる塗布ヘッドの概略断面図

本発明の望ましい実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、塗膜付きウェブを製造する塗布装置を示す概略図であり、図２は、その塗布装置に用いる塗布ヘッドの概略断面図を示している。これらを用いてまず、本発明に係る塗膜付きウェブの製造方法に用いる塗布装置について説明する。

図２に示す塗布ヘッド１０を備えた図１に示す塗布装置１は、ウェブ２の両面に塗液４０を塗布して、塗膜付きウェブ２０を製造する塗布装置である。この塗布装置１の構成は、塗布ヘッド１０と、塗布ヘッド１０内の塗液４０の液面を検出する液面検出手段３、塗布ヘッド１０に供給する塗液を貯めておく塗液タンク４、塗液タンク４と塗布ヘッド１０とを繋ぐ配管５、配管５の途中に設けられて塗布ヘッド１０に塗液を送液する送液ポンプ６、および液面検出手段３からの信号を受けて送液ポンプ６の稼働と停止を指示する制御部７、からなる。

図２に示す塗布ヘッド１０は、ウェブ２面と直交する方向に間隔ｔを空けて設けられた計量部１１とその上方に設けられる貯液部１２を有している。その塗布ヘッド１０は、ウェブ２の幅方向にウェブ２の幅以上の長さを有し、ウェブ２を挟んで対向するように配される部材１５、１５’と、部材１５、１５’のウェブの幅方向の端部に、塗液４０があふれないように設けた横板（図示しない）から構成される。計量部１１における間隔ｔは、部材１５、１５’を、例えば、駆動源とガイドレールで構成されるステージ機構によりウェブ２面と直交する方向に移動させることで、自在に変えることができる。

ここで、塗布ヘッド１０への塗液の供給方法について説明する。なお、塗布ヘッド１０内の塗液４０の液面上端から貯液部１２の下限までの液面高さをｈ２とする。

塗布ヘッド１０への塗液の供給は、予め設定しておいた塗布ヘッド１０の貯液部１２の液面下限値（図示しない、以下同じ）まで液面高さｈ２が降下したことを液面検出手段３が検出したら、制御部７を介して、塗液タンク４から塗布ヘッド１０に通じる配管５の途中に設けられた送液ポンプ６を稼働させることで行う。一方、塗液４０の供給停止は、塗布ヘッド１０への塗液の供給により、貯液部１２の液面高さｈ２が予め設定しておいた液面上限値（図示しない、以下同じ）まで上昇したことを液面検出手段３が検出したら、制御部７を介して送液ポンプ６を停止することで行う。

塗液の供給はここに示す限りではなく、例えば、加圧した塗液タンクと、該塗液タンクと塗布ヘッドとを繋ぐ配管と、該配管の途中に設けられた送液バルブを用いて、液面検出手段が検出した液面高さの結果を受けて送液バルブを開閉することで、塗液の供給や停止を行ってもよい。

次に、図２に示す塗布ヘッド１０を備えた図１に示す塗布装置１を用いて、ウェブ２に塗液４０を塗布することで行う塗膜付きウェブの製造について説明する。

まず塗布の前には予め、対向する塗布ヘッド１０の部材１５、１５’の間にウェブ２を通すことで、ウェブ２が貯液部１２から計量部１１を通過するようする。それから塗布ヘッド１０の部材１５、１５’をウェブ２面と直交する方向に移動して計量部１１の間隔ｔを所望の間隔に設定した後に、塗液タンク４から塗液を送液ポンプ６で塗布ヘッド１０の貯液部１２に送液して貯める。このときの塗布ヘッド１０内の塗液４０の液面上端から貯液部１２の下限までの液面高さｈ２は、予め設定した液面上限値である。それから、ウェブ２を塗布ヘッド１０の鉛直上方から下方に向けて搬送することで、ウェブ２を塗布ヘッド１０の貯液部１２から計量部１１を通過させて、ウェブ２の両面に塗液４０を塗布して塗膜付きウェブ２０を製造する。このとき、塗膜付きウェブ２０への塗液の塗布量は、搬送速度に依らず、計量部１１の間隔ｔのみに依って決まる。

そして、そのまま塗布を継続すると、ウェブ２に連続して塗液４０が塗布されて塗膜付きウェブ２０が製造されるため、貯液部１２の塗液４０が徐々に減少して、やがて予め設定した液面下限値まで液面高さｈ２が低下する。そうすると、そのことを液面検出手段３が検出して、塗液タンク４から塗布ヘッド１０に通じる配管５の途中に設けられた送液ポンプ６が稼働して、塗液を貯液部１２に供給する。そして、貯液部１２の液面高さｈ２の予め設定した液面上限値を液面検出手段３が検出すると、送液ポンプ６を停止して塗液の供給を停止する。以降、塗布を継続する限り、液面下限値を検出したら塗液を供給し、液面上限値を検出したら塗液の供給を停止することを繰り返す。

ここで、液面検出手段３は、何れの手段であっても構わないが、ウェブ２の搬送や塗布ヘッド１０内の塗液４０の流れを阻害せず、塗液４０への異物混入も抑制できることから、非接触で液面を検出する手段が好ましい。

次に、図２を用いて、塗膜付きウェブ２０を製造しているときの塗布ヘッド１０の計量部１１、貯液部１２の様相について、さらに詳しく説明する。

塗膜付きウェブ２０を製造している間、ウェブ２はまず、塗布ヘッド１０の鉛直上方から下方に向けて搬送され、塗布ヘッド１０の貯液部１２に進入する。このとき、貯液部１２の塗液４０の液面は、鉛直下方に向かって搬送するウェブ２に引き込まれて、ウェブ２から離れたあるところからウェブに近づくほどに低下して、液面はウェブ２に向かって弧を描く。この弧の形状は、塗液４０の粘度や搬送するウェブ２の搬送速度、さらにウェブ２面と直交する方向の貯液部１２の長さによって、様々である。

ここで、塗布中の貯液部１２の塗液４０の液面上端からウェブに引き込まれた下端までの距離をｈ１、搬送されるウェブ２面と直交する方向の貯液部１２の長さをＷとしたとき、Ｗとｈ１が、Ｗ＞２×ｈ１の関係を満たすようにする。

ウェブ２が塗液４０を引き込んで描く液面の形状は円周の一部にも似た弧の形状を描く。そのため、ウェブ２からの距離がｈ１以内の範囲の液面は、ウェブ２に近付くにつれてウェブ２面と直交する方向から平行する方向に傾斜していっており、これは、塗液４０がウェブ２に引き込まれていることを意味している。ウェブ２と部材１５との距離、またはウェブ２と部材１５’との距離、つまりウェブ２面と直交する方向の貯液部１２の長さＷの半分の長さがｈ１より小さくなることは、塗液４０の液面が全てウェブ２に向かって傾斜していることになり、これは計量部１１で計量するに十分な塗液４０が確保できていないために塗液４０の引き込みが強くなっている可能性があることを示している。計量部１１で適切な計量ができなければ、塗布方向のウェブ２で塗布膜厚が安定せずに、塗膜が薄くなったり塗布されないといった塗布の欠陥を引き起こす可能性があるため、塗布欠陥なく安定した塗膜を得るためには、Ｗ＞２×ｈ１の関係を満たすようにする。

次に、塗液４０の液面上端から貯液部１２の下限までの液面高さをｈ２とすると、ｈ２＞ｈ１を満たすことが好ましい。

引き込み高さであるｈ１がｈ２を超えることは、つまり計量部１１に液面下端が到達したことを意味しており、計量部１１での塗液４０の量が変わることで、塗布する塗液量の減少や、ひいては塗布した塗液４０がウェブ２上で膜切れを起こすため、ｈ２＞ｈ１を満たすことが好ましい。

上記の通り、本発明にかかる塗膜付きウェブの製造方法を用いれば、膜厚が均一な塗膜付きウェブを精度良く製造することができる。

本発明は、両面に同時に塗膜を付けた紙や金属薄膜、フィルム、布などのウェブの製造方法に適用できるが、これに限られるものではない。

１ 塗布装置
２ ウェブ
３ 液面検出手段
４ 塗液タンク
５ 配管
６ 送液ポンプ
７ 制御部
１０ 塗布ヘッド
１１ 計量部
１２ 貯液部
１５、１５’ 部材
２０ 塗膜付きウェブ
４０ 塗液
ｈ１ 塗液の液面上端から塗液が引き込まれた部分の下端までの長さ
ｈ２ 塗液の液面上端から貯液部の下限までの液面高さ
Ｗ 貯液部の搬送されるウェブ面と直交する方向の長さ
ｔ ウェブ面と直交する方向の計量部１１の間隔

Claims (2)

1. 所定の間隔を空けて設けられた計量部とこの計量部の上方に塗液を貯める貯液部とを有する塗布ヘッドを備えた塗布装置を用い、鉛直方向上側から下側に向かって搬送されるウェブを前記塗布ヘッドの前記貯液部と前記計量部を通過させて、ウェブの両面に同時に塗液を塗布する塗膜付きウェブの製造方法であって、
   前記貯液部に貯められた塗液が搬送されるウェブにより前記計量部に向かって下方に引き込まれたときの、塗液の液面上端から塗液が引き込まれた部分の下端までの長さｈ１と、前記貯液部の搬送されるウェブ面と直交する方向の長さＷとが、Ｗ＞２×ｈ１を満たすようにする、塗膜付きウェブの製造方法。
2. 前記ｈ１と、前記塗液の液面上端から前記貯液部の下限までの液面高さｈ２とが、ｈ２＞ｈ１を満たすようにする、請求項１の塗膜付きウェブの製造方法。

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