JPH10249267A - 塗布条件の設定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スライドビード塗布で、特に空気同伴現象に起
因する塗布故障が問題となるような高速塗布において、
空気同伴現象に起因する塗布故障や、塗布流れ方向に対
するムラを防止した塗布方法を提供する。 【解決手段】液架橋部下面とダイリップ面との接触点が
ダイ先端よりも下側に位置し、かつ、ビード下面に与え
る減圧度による動的接触点の移動量が２０μｍ／ｍｍＡ
ｑ以下となるように各種塗布条件を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スライドビード塗
布装置を用いた塗布方法に関するもので、特に写真感光
材料等の精密塗布を要求される製品に用いられる塗布条
件の設定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】スライドビード塗布は多層同時塗布が可
能な塗布方法で、当業者にはよく知られた塗布方法であ
る。この塗布方法では、スライドホッパー式のコーティ
ングダイ（以下ダイと称す）に供給された塗布液は、ダ
イ内部のキャビティーにて塗布巾方向に広げられ、更に
スリットを通過することにより塗布巾方向に均一な薄膜
となって、ダイのスライド面に流出する。このスライド
面は水平に対して傾斜しており、塗布液は重力の作用で
スライド面を流下する。一方、塗布されるウェブは、ダ
イの先端から一定の間隙を保持したバックアップロール
に支持されつつ、高速で移動している。スライド面を流
下してきた塗布液は、スライド面の先端を離れて、スラ
イド面の先端からウェブ表面までの間隙（ビードギャッ
プと称する）を渡って、高速で移動するウェブに架橋
し、塗布がなされる。この塗布液の架橋部分をビードと
称する。

【０００３】このビード部分の安定性は塗布品質に重大
な影響を与えるため、塗布故障を防止して良好な塗布品
質を得るためには、広範囲な塗布条件範囲でビードを安
定に保つことが必要である。特に、効率的な製品製造に
要求される高塗速域になるほど、低塗速域と比較して相
対的にビードが不安定になるため、高塗速域においてビ
ードの安定性を保つことが重要な課題となっていた。こ
の課題を達成すべく、これまでに多数の発明がなされて
いる。

【０００４】例えば、塗布装置に関する発明の一例とし
て、米国特許第２６８１２９４号明細書に開示されてい
るように、ビード下面を減圧するために減圧室を設ける
方法があり、近年のスライドビード塗布装置では減圧室
を具備していることが一般的である。この他にも、特開
平１−２００２４７号公報、及び、特開平５−７８１７
号公報等に開示されているように、スライド面先端形状
やびダイフェイス形状を工夫して塗布故障を防止する方
法がある。また、塗布方法に関する発明の一例として、
特公昭５６−２０５３４号公報等に開示されているよう
に、塗布液の各種物性値を調整することでビードを安定
させる方法も各種考案されている。

【０００５】このような発明により、従来と比較してよ
り広い塗布条件範囲において、ビードを安定に保つこと
が可能になった。しかし、ビードを安定に保ち、塗布故
障を防止した良好な塗布面を得るには、まだ十分ではな
かった。その理由を以下に述べる。

【０００６】スライドビード塗布のビード部分は、各種
塗布条件の組み合わせによって、形状、状態が決定され
る。ここで言う塗布条件とは、ビードに影響を及ぼす塗
布装置の構成及び各部の形状、塗布装置の各種操作条
件、塗布液に関する各種の条件を包含するものである。
これを具体的に述べると、塗布装置の構成としては、減
圧室の有無、及びその構造等で、塗布装置各部の形状と
しては、ダイの先端及びリップ形状、ダイ斜面の傾斜角
度、ダイ先端に対するウェブの進行角度等、塗布装置の
操作条件としては、塗布速度、ビード下面に与える減圧
度、ビードギャップ等、塗布液に関する条件としては、
各層の塗布量、粘度、密度、表面張力等の各種物性値
や、多層構成における各種物性値の組み合わせ等であ
る。

【０００７】このように、ビード部分は非常に多くのパ
ラメーターの影響を受けて、形状、状態が決定されるた
め、これらのパラメーターを機能的に組み合わせなけれ
ば、安定なビードを形成することは困難である。従っ
て、従来の発明によって、より広範囲な塗布条件に亘っ
て安定なビードを形成するための塗布装置、塗布方法は
提供されたが、安定なビードを形成するための塗布条件
を調整する方法は特に開示されておらず、従来の発明に
よる塗布装置、塗布方法を適用しても、塗布条件の組み
合わせによっては安定したビードは得られず、塗布故障
が発生する場合があった。

【０００８】特に、塗布速度が比較的高い場合には、い
わゆる空気同伴現象に起因する塗布故障が重大な問題と
なっていた。空気同伴現象に起因する塗布故障とは、ビ
ード下面とウェブとの接触点（以下、動的接触点と称
す）において、高速で移動するウェブ表面に同伴して運
ばれてきた空気が、動的接触点の位置を非常に不安定に
してビードを一時的に破壊したり、塗布面に空気を巻き
込むことによって生じる塗布故障である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記の問題点に鑑み、
本発明の目的は、空気同伴現象が問題となるような比較
的高い塗布速度において、安定したビードを形成するた
めの、各種塗布条件範囲の組み合わせを求めて、良好な
塗布品質を得られる塗布条件の設定方法を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、連
続走行するウェブに対してスライドビード塗布装置を用
いて塗布する塗布方法において、液架橋部下面とダイリ
ップ面との接触点がダイ先端よりも下側に位置し、か
つ、ビード下面に与える減圧度による、ビード下面とウ
ェブとの接触点の移動量が２０μｍ／ｍｍＡｑ以下とな
るように各種塗布条件を設定することを特徴とする塗布
条件の設定方法により達成された。

【００１１】

【発明の実施の形態】前述のように、ビードの状態は各
種塗布条件の組み合わせによって決定され、ビードの状
態は塗布品質に重大な影響を及ぼす。従って、良好な塗
布品質を得るためには、各種塗布条件がビードの状態に
与える影響を調べ、各種塗布条件の組み合わせを最適化
することが有効である。そこで、本発明の発明者らは、
各種塗布条件がビードの状態に与える影響について鋭意
研究した結果、ビードを安定に保ち、各種塗布故障を防
止した良好な塗布品質が得られるような塗布条件の組み
合わせが得られることを発見した。

【００１２】図１は、塗布巾方向に対するビードの概略
断面図で、１はダイ、１３は塗布液、５はビード上面を
あらわしている。ビード形状は、ビード下面の形状によ
って以下の２種類に大別される。一つ目の形状はダイリ
ップピンニング形状と称する形状で、ダイリップピンニ
ング形状ビード下面６で示すように、ビード下面がダイ
先端１４から離れてウェブ４上の動的接触点８へ向けて
架橋するビード形状である。もう一つの形状はダイフェ
イスウェッティング形状と称する形状で、ダイフェイス
ウェッティング形状ビード下面７で示すように、ビード
下面がリップ面（ダイフェイス面）３上の静的接触点１
０から離れてウェブ４上の動的接触点９へ向けて架橋す
るビード形状である。このビード形状は、すなわち、液
架橋部下面とダイリップ面３との接触点がダイ先端１４
よりも下側に位置するビード形状である。

【００１３】ビード下面には別途設けられた減圧室によ
り減圧度が与えられており、ビード形状はビード下面に
与える減圧度をはじめとして、各種塗布条件と深い関係
がある。特に塗布速度が１００ｍ／ｍｉｎ以上の場合に
は、空気同伴現象に起因する塗布故障を防止することが
重要な問題となる場合が多く、各種塗布条件とビード形
状及び塗布状況の関係を鋭意研究した結果、ビード下面
がダイフェイスウェッティング形状となるように各種塗
布条件を調整することで、空気同伴現象に起因する塗布
故障を防止できることが判った。

【００１４】尚、塗布速度が１００ｍ／ｍｉｎより小さ
い場合には、空気同伴現象に起因する塗布故障は重要な
問題にはならない場合が多く、特にビード下面をダイフ
ェイスウェッティング形状として空気同伴現象に起因す
る塗布故障を防止する必要は生じない。更に、ダイリッ
プピンニング形状とダイフェイスウェッティング形状の
両者で、後述する動的接触点高さの鋭敏度を比較する
と、ダイリップピンニング形状の方が動的接触点高さの
鋭敏度が小さく、ダイフェイスウェッティング形状と比
較して、より良好な塗布状況が得られる場合が多い。

【００１５】次に、塗布速度が１００ｍ／ｍｉｎ以上
で、空気同伴現象が重要な問題となるような場合の、ビ
ード形状について説明する。図２は、ビードギャップを
３水準変更した場合の減圧度とビード形状の関係を模式
的に示したもので、グラフの横軸に減圧度を用い、縦軸
にはビード形状の変化を定量的に表現するために、図１
における動的接触点高さ１１及び１２、すなわち、ダイ
先端１４からウェブヘ向かって引いた垂線とウェブ表面
との交点からそれぞれの動的接触点までの距離を用い
た。図２における１５、１６、１７は、各ビードギャッ
プにおける減圧度と動的接触点高さの関係を示したもの
で、ビードギャップの大きさは１５＜１６＜１７の関係
である。

【００１６】図２において、グラフの傾きは、減圧度に
よる動的接触点の移動量、すなわち、減圧度変動に対す
る動的接触点の鋭敏度（以下、動的接触点の鋭敏度と称
す）を示しており、傾きが大きいほど動的接触点が鋭敏
である。ある塗布条件における動的接触点の鋭敏度は、
その塗布条件における減圧度Ｐ１、動的接触点高さＨ１
と、わずかに減圧度のみを変更したときの減圧度Ｐ２、
動的接触点高さＨ２を用いて、｜Ｈ１−Ｈ２｜／｜Ｐ１
−Ｐ２｜で求められる。

【００１７】尚、ある塗布条件における動的接触点高さ
を求める方法は既に公知の技術で、実物のビードにおけ
る動的接触点近傍の形状を光学的拡大手段を用いて観察
する方法がある。この方法では、塗布巾方向端部におけ
るビードの断面形状を照明で照らし、実物のビード断面
は数百μｍと微小であるため、拡大レンズ付きのＣＣＤ
カメラ等を用いて動的接触点高さを測定する。また、ビ
ードの形状をいわゆる有限要素法等の数値解析手法で求
める方法もある。但し、本発明において、ある塗布条件
における動的接触点高さを求めるための手段は、これら
に限定されない。

【００１８】以上の方法で得られた動的接触点の鋭敏
度、すなわち図２におけるグラフの傾きに注目すると、
ビードギャップ及び減圧度を調整して、動的接触点の鋭
敏度を選択することが可能である。

【００１９】次に、図２の各領域とビード状態及び塗布
品質との相関について述べる。図２の１５におけるＡ領
域及び１６におけるＢ領域は、動的接触点の鋭敏度が２
０μｍ／ｍｍＡｑ以下で、かつ、ビード形状はダイフェ
イスウェッティング形状である領域、すなわち、本発明
の請求項を満たす領域で、最も良好な塗布品質が得られ
る領域である。

【００２０】次に、１７におけるＣ領域は、塗布条件に
対してビードギャップが大きすぎるため、動的接触点の
鋭敏度が２０μｍ／ｍｍＡｑを越える領域で、塗布条件
によっては、塗布流れ方向に対する微妙な塗布厚み変動
(以下、塗布流れ方向のムラと称する)を生じる。また、
Ｄ領域は、塗布条件に対して減圧度が弱すぎるために、
空気同伴現象に起因する塗布故障を生じる領域で、定常
的に安定した動的接触点は得られない領域である。

【００２１】以上のように、動的接触点の鋭敏度が２０
μｍ／ｍｍＡｑ以下となるようにビードギャップを調整
することで、各種塗布故障を防止できることを示した。
前述のように、減圧度とビードギャップの組み合わせは
動的接触点の鋭敏度に大きく影響し、しかも比較的容易
に変更可能であるため、本発明の請求項を満たすために
最も優先して調整すべき塗布条件である。しかし減圧度
とビードギャップの組み合わせのみでは本発明の請求項
を満たせない場合には、その他の塗布条件も調整する必
要がある。

【００２２】ビードギャップの次に優先して調整すべき
塗布条件は、鋭意研究の結果、動的接触点に介在する塗
布液の粘度及び表面張力であることが判明した。粘度を
高くすれば動的接触点高さの鋭敏度を小さくできる傾向
があるが、空気同伴現象を生じる臨界減圧度にも影響す
るため、注意して粘度を決定する必要がある。また、表
面張力を低くすれば空気同伴現象を生じる臨界減圧度を
弱める傾向がある。

【００２３】以上のように、減圧度、ビードギャップ、
動的接触点に介在する塗布液の粘度及び表面張力を組み
合わせても本発明の請求項を満たせない場合には、その
他の項目を調整することになる。塗布装置に関する調整
項目として、ダイリップと静的接触点に介在する塗布液
の接触角度、ダイリップに対するウェブの進行角度、ダ
イリップの先端形状、ダイの斜面角度等等が考えられ
る。また、最終製品の生産効率及び製品機能への影響を
考慮したうえで、塗布速度、各層の塗布量等を調整する
ことも考えられる。

【００２４】

【実施例】

【００２５】次に、実施例によって本発明を詳細に説明
するが、本発明はこれに限定されない。

【００２６】実施例１ スライドビード塗布装置により、ウェブとしてポリエチ
レンコート紙を用い、ゼラチン水溶液を主成分とした写
真感光乳剤の塗布液を、下記の塗布条件及び塗布液物性
で、表１に示す動的接触点の鋭敏度となるようにビード
ギャップ及び減圧度を設定して単層塗布を実施したとこ
ろ、表１に示す塗布状況が得られた。

【００２７】コーティングダイの斜面角度；２３°、塗
布速度；１５０ｍ／ｍｉｎ、ＷＥＴ塗布量；６０ｇ／
m²、塗布液の粘度；１０ｃｐ、塗布液の表面張力；４０
ｄｙｎ／ｃｍ

【００２８】実施例２ スライドビード塗布装置により、実施例１と同一の条件
で、表１に示す動的接触点の鋭敏度となるようにビード
ギャップ及び減圧度を設定して塗布を実施したところ、
表１に示す塗布状況が得られた。

【００２９】表１における各項目の測定方法、評価方
法； ＜減圧度＞減圧室内の減圧度を、差圧計を用いて測定し
た。 ＜ビードギャップ＞ダイ先端からウェブまでの距離を、
厚みゲージを用いて測定した。 ＜動的接触点の鋭敏度＞ビードの塗布巾方向端部を照明
で照らし、拡大レンズを取り付けたＣＣＤカメラで動的
接触点近傍を約１５０倍に拡大して、ある塗布条件にお
ける動的接触点高さ測定した。また、減圧度を約１ｍｍ
Ａｑ変更した場合の動的接触点高さを同様に測定して、
上述の｜Ｈ１−Ｈ２｜／｜Ｐ１−Ｐ２｜を用いて、動的
接触点の鋭敏度を求めた。 ＜塗布品質＞塗布面の塗布故障発生状況を目視で評価し
た。

【００３０】

【表１】

【００３１】以下に実施例の結果を詳細に説明する。表
１に示した様に、実施例１、２は動的接触点高さの鋭敏
度が２０μｍ／ｍｍＡｑ以下となるように塗布条件を調
整した実施例で、比較例１、２、３は動的接触点高さの
鋭敏度が２０μｍ／ｍｍＡｑを越えるように塗布条件を
調整した比較例である。

【００３２】次に、各実施例及び比較例の塗布状況につ
いて説明する。実施例１、２は、ビード形状がダイフェ
イスウェッティング形状で、かつ、動的接触点高さの鋭
敏度が２０μｍ／ｍｍＡｑ以下であり、何ら塗布故障を
生じない良好な塗布品質が得られている。一方、比較例
１及び比較例３は、減圧度が弱すぎるため、定常的に安
定したビードが得られず、空気同伴現象に起因する著し
い塗布故障を生じている。具体的には、塗布流れ方向に
対して数ｍｍピッチの不安定な塗布部、無塗布部の繰り
返し模様を生じている。この状態では、動的接触点が非
常に不安定で、減圧度が一定でも動的接触点高さが大き
く変動し、動的接触点の鋭敏度があまりにも大きく測定
不可能であった。

【００３３】また、比較例２は、ビード形状はダイフェ
イスウェッティング形状であるが、ビードギャップが広
すぎるため動的接触点高さの鋭敏度が２０μｍ／ｍｍＡ
ｑを超えており、数十μｍピッチの塗布流れ方向に対す
るムラを生じている。以上のように、減圧度とビードギ
ャップを単独に調整するだけでは良好な塗布を行うこと
ができなくても、これらの塗布条件を、ビード形状がダ
イフェイスウェッティング形状で、かつ、動的接触点の
鋭敏度が２０μｍ／ｍｍＡｑ以下となるように組み合わ
せることで、空気同伴に起因する塗布故障及び塗布流れ
方向に対するムラの両方を防止できることを示した。

【００３４】

【発明の効果】本発明の塗布条件の設定方法により、空
気同伴現象に起因する塗布故障が問題になるような高速
塗布において、空気同伴に起因する塗布故障、及び塗布
流れ方向に対するムラを防止することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】塗布巾方向に対するビード形状の概略断面図

【図２】ビードギャップ及び減圧度がビードに及ぼす影
響を示した模式図

【符号の説明】

１ ダイ ２ ダイの斜面部分 ３ ダイのリップ（ダイフェイス）部分 ４ ウェブ ５ ビード上面 ６ ダイリップピンニング形状ビード下面 ７ ダイフェイスウェッティング形状ビード下面 ８ ダイリップピンニング形状ビードの動的接触点 ９ ダイフェイスウェッティング形状ビードの動的接触
点 １０ ダイフェイスウェッティング形状ビードの静的接
触点 １１ ダイリップピンニング形状ビードの動的接触点高
さ １２ ダイフェイスウェッティング形状ビードの動的接
触点高さ １３ 塗布液 １４ ダイ先端 １５ ある塗布条件における減圧度と動的接触点高さの
関係（その１） １６ ある塗布条件における減圧度と動的接触点高さの
関係（その２） １７ ある塗布条件における減圧度と動的接触点高さの
関係（その３） Ａ １５において本発明の請求項を満たす領域 Ｂ １６において本発明の請求項を満たす領域 Ｃ １７において塗布流れ方向に対するムラを生じる領
域 Ｄ 空気同伴現象に起因する塗布故障を生じる領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 連続走行するウェブに対して、１００ｍ
   ／ｍｉｎ以上の塗布速度でスライドビード塗布装置を用
   いて塗布する塗布方法において、液架橋部下面とコータ
   ーヘッドリップ面との接触点がコーターヘッド先端より
   も下側に位置し、かつ、液架橋部下面に与える減圧度に
   よる、液架橋部下面とウェブとの接触点の移動量が２０
   μｍ／ｍｍＡｑ以下となるように塗布条件を設定するこ
   とを特徴とする塗布条件の設定方法。