JP2581975B2

JP2581975B2 - 塗布装置

Info

Publication number: JP2581975B2
Application number: JP1084711A
Authority: JP
Inventors: 徳夫柴田; 伸輔高橋; 恒彦佐藤
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1989-04-05
Filing date: 1989-04-05
Publication date: 1997-02-19
Anticipated expiration: 2012-02-19
Also published as: US5302206A; DE4010736A1; JPH02265672A; DE4010736C2

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、塗布装置に関し、更に詳しくは、その先端
部近傍の一部をドクターエッジ化して成り、移動中の支
持体表面に向けて連続的に押出した塗布液を、前記ドク
ターエッジを介して前記支持体表面に均一な厚さをもっ
て塗布する塗布装置の改良に関するものである。

なお、本発明でいう支持体は、プラスチックフィル
ム、紙、ポリオレフィン塗布紙、アルミニウム銅等の金
属シート等の可撓性シート又はウェブを指し、下塗層等
が設けられていてもよい。このような支持体に、磁性塗
布液、写真感光性塗布液、その他種々の塗布液を塗布
し、磁気記録媒体、各種写真フィルム、印画紙等とす
る。

（従来の技術）上記のような塗布には種々な塗布方法が用いられてい
るが、その一つとしてドクターエッジ付きエクストルー
ジョン型塗布装置が各分野で用いられている（特開昭50
-138036号公報、特公昭54-7306号公報、特開昭55-84771
号公報）。

しかし、これらのエクストルーダにおける共通の欠点
は、塗布可能な領域が非常に狭いことである。特に、10
0〜150m/分以上の速度では、いずれの方法によっても液
状で20μ以下を安定に塗布するのは極めて困難であっ
た。

本発明者等の研究の結果、この現像は以下に述べる理
由によるものだということが判った。つまり、100〜150
m/分以上の速度においては、走行するウェブによって、
エクストルーダ部に引き込まれる空気の巻き込みが急に
顕著になるが、この領域で薄膜を均一に塗布するにはス
ロット出口の液圧を適当に制御出来ることが重要であ
る。小さな液圧しか得られないものでは、塗膜中への気
泡の混入及び、或いは塗布液の掻落しつまり上流側への
逆流による膜厚の不均一を生じる。

又、一方、大きな液圧しか得られないものでは、高塗
布量時に巾方向の厚味違いを生じ易い。

又、これらの傾向は従来公知の技術ではエッジ形状に
支配される部分が多いことも判った。

これら従来技術を解消する試みとして先に第９図に概
略断面図として例示するようにバックエッジ面１及びド
クターエッジ面20に沿って連続的に走行する可撓性支持
体Ｗの表面にスロット３の先端部から塗布液を連続的に
押出して塗布するエクストージョン型の塗布装置におい
て、ドクターエッジ面20を断面が三角形状をなし、ドク
ターエッジ面のスロット側に液溜部の塗布液がある程度
の加圧状態であるようにして塗布を行うことのできる塗
布装置を提案した。（特開昭58-104666号公報）この塗布装置によるときは、塗布時に液溜部の塗布液
が常に加圧状態にあるので、バックエッジ面から空気の
侵入を阻止し易く、高速で均一な薄層塗布が可能となっ
た。

しかしながら、上記の改良された塗布装置を用いて長
期間連続塗布を行うと、塗布面にすじむらが発生し、例
えば磁気記録媒体の場合にはS/NやC/N等の特性に悪影響
を与えることになる。この理由は、長期間連続塗布を続
けると、支持体（ウェブ）の表面に付着していた汚れや
異物が塗布装置の液溜め部Ｐに蓄積するためであること
が分かった。すなわち、支持体の表面には汚れや異物が
付き易く、水洗等によってクリーニングしても完全には
取り切れず、これが塗布時に塗布装置の塗布液中に混入
する。ところが上記の塗布装置はドクターエッジが断面
三角形状をなし、頂点40が存在しているので、塗布時に
汚れや異物が頂点40を越えて流出し難く、液溜部Ｐに蓄
積し、すじむら発生と原因になっている。特に、高速塗
布においては異物の瞬時のトラップでもすじむら発生と
なるものであった。

そこで、本発明者らは、上記改良装置の利点を生か
し、且つすじむら等を発生しない塗布装置を得るべく検
討を重ねた結果、第10図に示すようなドクターエッジ面
にまるみ（湾曲）をもたせ、且つ塗布時に加圧状態に液
溜部が存在するような構成にすることにより前記の如き
すぢむらをなくし、高速塗布（300m/min以下）が行うこ
とができるようにした装置を提案した（特開昭60-23817
9号公報）。

このように従来においては高速といっても塗布速度が
300m/min以上にすることは技術的に困難であり、このよ
うな状況下においてドクターエッジを特定範囲に湾曲化
することにより、上記特開昭58-104666号公報に開示さ
れた技術の欠点であるすじむら発生を阻止できるが、例
えば300m/minあるいはウェット膜厚10cc/m³以下のよう
な高速薄層塗布においては同伴空気の侵入が発生し易
い。

又、前記ドクターエッジの湾曲化の特定範囲ではＲが
2mm以上とされていた。すなわち、従来においては、Ｒ
を2mm以下にして塗布液圧を増すようにした加圧型塗布
装置により塗膜を形成すると、支持体の挙動が該支持体
の幅方向に不均一になり塗膜の厚み変動が顕著となって
いた。一方、塗膜の厚み変動が生じないＲの大きさにて
支持体のテンション増加により塗布液圧を増大させて、
下限塗布量を下げることができるが、テンションの増大
により支持体の伸びが大きくなり品質低下が著しくな
り、ひどい場合には支持体の破断が発生する等の課題を
あった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は従来技術の欠点を解消し、すじむらの
発生をともなうことなく極めて高速かつ薄膜塗布を可能
にした塗布装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

本発明のかかる目的はバックエッジ面及びドクターエ
ッジ面に沿って連続的に300m/min以上で走行する可撓性
支持体表面にスロット先端部から塗布液を連続的に押出
して該支持体表面に塗布液を塗布するエクストルージョ
ン型塗布装置において、そのドクターエッジ面に湾曲を
持たせ、前記エクストルージョン型塗布装置の断面にお
けるドクターエッジ面の下流端をＡ、バックエッジ面の
スロット出口端部をＢとし、Ｂにおいてバックエッジ面
に引いた接線とＡにおいてドクターエッジ面に引いた接
線とのなす角をθ₁、Ｂにおいてバックエッジ面に引い
た接線とＢからドクターエッジ面に引いた接線とのなす
角をθ₂、としたとき θ₁＜θ₂＜180° を満たす位置にバックエッジ面のスロット出口端部Ｂが
あり、前記ドクターエッジ面の湾曲度が半径ｒとしてＲ
＜2.mmであることを特徴とする塗布装置により達成され
る。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施態様について
詳細に説明する。

第１図は本発明のドクターエッジ付きエクストルージ
ョン型塗布装置１の一例を示す概略断面図で該塗布装置
１を支持体に対してセットした塗布状態を示す。第２図
は前記塗布装置１（以下、単にエクストルーダ１と称す
る）の幾何学的関係を示す。

本発明における前記エクストルーダ１の要部は、次に
夫々詳述するような給液系２、ポケット部３、スロット
部４、ドクターエッジ部５、及びバックエッジ部６に区
分される。

前記給液系２は、エクストルーダ１の躯体よりも外部
にあって前記塗布液Ｆを連続的にかつ一定の流量で送液
可能な定量送液ポンプ手段（図示せず）、並びに前記エ
クストルーダ１の躯体内部を支持体Ｗの幅方向に透設し
たポケット部３と前記ポンプ手段を連通せしめる配管部
材を夫々具備して成っている。

前記ポケット部３は、その断面が略円形を成し、かつ
第３図に示すように、前記支持体Ｗの幅方向に略同一の
断面形状をもって延長された一種の液溜めである。

又、その有効延長さは、通常、塗布幅と同等もしくは
若干長く設定される。

なお、前記ポケット部３の貫通した両端開口部は、第
３図に示すように、前記エクストルーダ１の両端部に取
付けられる各シールド7,8により閉止されている。

一方の前記シールド板７に突設した短管９に、前記給
液系２を接続することにより、前記ポケット部３の内部
に前記塗布液Ｆが注入され、充満し、又、前記他方のシ
ールド板８にも短管10を取付け、前記一方のシールド板
７における短管９を通して前記ポケット部３内に注入さ
れた前記塗布液Ｆの一部を、前記他方の短管10を通して
外部に排出せしめることにより、前記塗布液Ｆが前記ポ
ケット部３内で著しく滞留することを防止でき、特に揺
変性を有しかつ凝集し易い磁性塗布液に対しては極めて
有効な手段となるものである。なお、前記短管10を具備
しない構造であってもよいことは勿論である。

前記スロット部４は、前記ポケット部３から前記支持
体Ｗに向け、通常、0.03〜2mmの開口幅をもって前記エ
クストルーダ１の躯体内部を貫通しかつ前記ポケット部
３と同じように前記支持体Ｗの幅方向に延長された比較
的狭隘な流路であり、前記支持体Ｗの幅方向の開口長さ
は塗布幅と略同等に設定される。

なお、前記スロット部４における前記支持体Ｗに向け
た流路の長さは、前記塗布液Ｆの液組成、物性、供給流
量、供給液圧、等の諸条件を考慮して適宜設定し得るも
のであり、要は前記塗布液Ｆが前記支持体Ｗの幅方向に
均一な流量と液圧分布をもって層流状に前記ポケット部
３から流出可能であれば良い。

前記ドクターエッジ部15は前記スロット部14の出口か
ら前記支持体Ｗの下流側に、前記バックエッジ部６は同
上流側に位置し、該ドクターエッジ部５の支持体Ｗに対
向するエッジ面が本発明に従いまるみ（湾曲）を持った
断面形状をもって形成され、第２図に例示するように、
ドクターエッジ面5aの下流端をＡ、バックエッジ面6aの
スロット出口端部をＢとし、Ｂにおいてバックエッジ面
に引いた接線t₁とＡにおいてドクターエッジ面に引いた
接線t₂とのなす角をθ₁、該接線t₁と、Ｂから前記ドク
ターエッジ面5aに引いた接線t₃とのなす角をθ₂とした
とき、 θ₁＜θ₂＜180° を満す位置に前記バックエッジ面6aのスロット出口端部
Ｂがあるように構成され、さらに、前記ドクターエッジ
面5aの曲率半径ＲがＲ＜2mmとなるように構成されてい
る。また、前記ドクターエッジ表面5aの有効長さ（Ａ−
Ｃ間の距離）は直線として約0.6mm〜4.0mm未満、バック
エッジ表面の有効長（支持体が接する面、Ｂ−Ｄ間の距
離）は約0.1mm〜約50mmで、バックエッジ表面は平面状
であっても、ややまるみを持っていてもよい。

以上、記述したように構成される本発明装置はガイド
ローラ等の各走行案内手段の間で略一定した張力をもっ
てかつその厚さ方向に若干湾曲可能な状態に装架された
前記支持体Ｗが、前記ドクターエッジ部５及び前記バッ
クエッジ部と６略平行して湾曲するようにエクストルー
ダ支持機構（図示せず）を介して近接せしめる一方、前
記給液系２から前記塗布液Ｆを所望する流量をもって送
液を始めると、前記塗布液Ｆは前記ポケット部３及び前
記スロット部４を経過した後、前記ドクターエッジ部5a
と前記バックエッジ部6aとによる前記塗布液Ｆの保持作
用と共に、該塗布液下の押しつけ作用が加わり、前記支
持体Ｗの幅方向に均一な流量及び圧力分布をもって前記
スロット部４の出口先端部に押出される。

前記スロット部４の出口先端部に押出された前記塗布
液Ｆは、エッジ部の形状を前述の如く、特にＲ＜2mmに
規定することによって高い液圧を発生して、且つ従来に
はなかった極めて高速の支持体走行速度によって、驚く
べきことに前記支持体の挙動が安定に保たれ、前記支持
体Ｗが300m/min以上の速度にて走行した場合でも、前記
支持体Ｗの同伴空気の混入を防ぐと共に前記支持体Ｗの
表面とエッジ部との間に僅小の間隙を作りながら、矢印
Ｘの方向に連続的に移動する前記支持体の表面に沿っ
て、前記ドクターエッジ部５のエッジ面と前記支持体Ｗ
との間を押し拡げるように通過して行き、従来において
は良好な結果を得る事が出来ないとされていたＲ＜2mm
の範囲においても極めて良好な塗布を行うことができ
た。又、前記曲率半径Ｒが2mm以下といった極めて小さ
く構成されていることにより、前記支持体Ｗに加わるテ
ンションを大きくしなくとも、極所的に塗布液圧力を大
きくすることができる。従って、テンションの増大によ
る支持体の伸びによるトラブルを抑えることができる。

前述したような塗布液Ｆの移動を連続的に保たれる
と、前記ドクターエッジ部５のエッジ面全域と前記支持
体Ｗの表面は、その幅方向全域にわたり薄層化されて通
過する前記塗布液Ｆにより、一定した間隙をもって完全
に分離される。また、前記ドクターエッジ部５は前記の
如く支持体側に必要以上に突出しておらず且つ曲面であ
るので、前記ドクターエッジ面5aにおいて塵埃や異物の
トラップがない。又、上記のように前記支持体Ｗに加え
るテンションを大きくしなくても所望の塗布が行えるの
で、支持体の伸びによるトラブルが回避できる。

また、前記ドクターエッジ部５と前記支持体Ｗとの分
離間隔は、通常、前記支持体Ｗの張力、前記塗布液Ｆの
供給量、等の設定条件により定まるものであり、特に、
前記塗布液Ｆの供給量のみの設定変更により、きわめて
容易にかつ正確に所望する分離間隔即ち塗膜の厚さが得
られる。

なお、前記ドクターエッジ部５及び前記バックエッジ
部６の構成材料として超硬合金材又はセラミック材料を
採用することにより、前記両エッジ部の真直度及び平面
度を一層高めることができる。

第４図及び第５図は、エクストルーダの構造及び、前
記ポケット部３への前記塗布液Ｆの供給方法に関する変
更例を示したものである。

第４図に示したエクストルーダ100は、２層同時塗布
を行うことのできる構造を有している。前記エクストル
ーダ100は、２種類の塗布液F₁,F₂を前記エクストルーダ
内にそれぞれためるポケット部3A,3Bを有し、シールド
板7,8には給液用の短管9A,9B及び排出用の短管10A,10
B、スリット4A,4Bを有しており、更に、上流側の第１ド
クターエッジ面5aと下流側の第２ドクターエッジ面5bを
有している。

前記第１ドクターエッジ面5aは、第１図に示した前記
エクストルーダ１と同様に曲率半径が2mm以下に構成さ
れている。なお、前記第２ドクターエッジ面5bは曲面あ
るいは平面さらに平面の組み合わせであってもよく、特
に限定するものではない。

第６図に示すように前記エクストルーダ100による２
層同時塗布の場合、同伴空気侵入現像は、下層が形成さ
れる前記第１ドクターエッジ5Aの構造に依存性が高く、
ほとんど第１ドクターエッジ5Aの構造のみで決まり前記
第２ドクターエッジ5Bには影響されない。なお、上層液
はスロット出口で下層液で液封されているため同伴空気
の影響を受けず、下層と比較して容易に均一な薄層塗膜
を形成できる。

従って、前記エクストルーダ100の構造によって、塗
布スピードが300m/min以上の極めて高速薄層２層同時塗
布を実現できる。

第５図は、前記ポケット部３の略中央部に連通する別
の短管11を取付け、該短管11から前記塗布液Ｆを供給す
る中央供給方法を示したものである。

前記ポケット部３内に注入された前記塗布液Ｆの一部
は、前記両側の短管９及び10から外部に排出され、残り
の塗布液Ｆは前記ポケット部３内で停滞することなくか
つ圧力分布がより均一化されて前記スロット部４から押
出されるものである。

なお、本発明装置における塗布液供給方法は、前述し
た前記２各図に示した各方法に限らず、それらを適宜組
合せて行っても良い。又、前記ポケット部３も、前述し
たような円筒状のものに限らず、角形、船底形、等に変
更可能であり、要は幅方向に液圧分布を均一可能な形状
であれば特に限定するものではない。

〔発明の効果〕

以上，前述したように本発明の塗布装置は次のような
効果を奏するものである。

（１）ドクターエッジ面が支持体側へ2mm以下の曲率半
径をもって形成されているので、高い塗布液圧が得ら
れ、300m/min以上の極めて高い塗布速度でも空気の混入
を効果的に回避でき、又、塗布液中の異物或いは支持体
走行によって呼び込まれる異物がドクターエッジ面にス
トラップもなく、異物に基づくすじむらの発生を伴うこ
となく、長時間にわたって高速塗布適性を良好に保つ事
が出来る。更に支持体の張力を大きくしなくとも、高い
塗布液圧を得ることができるので、支持体の伸びによる
トラブルを防止することができる。

（２）ドクターエッジ面の小さい曲面によって塗布液の
支持体方向への液圧を適度に保つことができるので、薄
層塗布適性も良化され液状で10μ程度の膜厚でも均一な
厚味に塗布することができる。

（３）スロット部の出口先端部における液圧を前記ドク
ターエッジ面に異物がトラップし易い状態を避けて任意
に制御することが容易に出来るので、支持体とエッジ部
の接触及び、それに伴なう両者のキズ付きを効果的に防
ぐことが出来る。

（４）又、上述の如く液圧を支持体の張力に大きく依存
することなく任意に制御出来るので、種々の塗布液の粘
度に対しても支持体の伸びによる品質低下を伴なうこと
なく、従来以上に広い範囲で対応出来、適用性の広い塗
布装置を提供することができた。

次に、実施例によって本発明の効果を一層明確にす
る。

〔実施例１〕本発明の一実施例について説明する。但し、本発明は
本実施例に限られるものではない。

第１表に示す組成の各成分をボールミルに入れて十分
に混合分散させたのち、エポキシ樹脂（エポキシ当量50
0）を30重量部を加えて均一に混合分散させて磁性塗布
液とした。

こうして得られた磁性塗布液の平衡粘度を島津製作所製
の島津レオメータRM-1により測定したところ剪断速度が
10sec^-1において8poise、又500sec^-1においては1poise
を示した。

次に、前記塗布液を以下に述べる塗布装置を用いて、
下記条件に基づき単層塗布した。

1.支持体：材質・・ポリエチレンテレフタレートフィルム厚さ・・20μｍ幅・・300mm 張力・・4kg/全幅移動速度・・100m/min,200m/min,300m/min,400m/min,50
0m/min,600m/min, 2.エクストルーダ No.1・・第１図に示す本発明のエクストルーダ（Ｒは1.
0mm） No.2・・第９図に示す特開昭58-104666号公報記載のエ
クストルーダ（ドクターエッジの頂角165°） No.3・・第10図に示す特開昭60-238179号公報記載のエ
クストルーダ（Ｒは2.0mm） 3.塗膜厚（液状）10μ,15μ 塗布結果を第２表に示す。なお表中における○印は良
好な塗布、△は良好な結果を得ることもあるが再現性が
悪い、×印はすじむら又は同伴空気侵入により均一に塗
布出来なかったことを示す。

第７図は曲率半径の大きさと同伴空気侵入限界塗布量の
関係を示す。第７図の通り曲率半径Ｒを小さくするに伴
い薄膜性が増す。また第８図に曲率半径Ｒの大きさと塗
膜厚み変動（巾方向変動max値÷巾方向厚み平均値×100
（％）の関係を塗布速度をパラメータとして示す。第８
図の通り、300m/min以下において特に曲率半径Ｒが2mm
以下の条件で厚み変動が顕著となる。

〔実施例−２〕次に表３に示す組成の各成分をボールミルに入れて充
分に混合分散させた後、エポキシ樹脂（エポキシ当量50
0）を30重量部を加えて均一に混合分散させて上層液と
し表１の組成の液を下層液として以下の条件で２層同時
塗布した。なお、表３の組成の液は、10^sec-1で1
1^poise、500^sec-1では2^poiseを示した。

1.支持体：材質・・ポリエチレンテレフタレート厚さ・・20μｍ幅・・300mm 張力・・4kg/全巾移動速度・・200,300,400,500,600m/min, 2.エクストルーダ No.4・・本発明の第４図に示したエクストルーダ（第１
ドクターエッジのＲは1.0mm、第２ドクターエッジはＲ
形状でＲ＝5.0mm） No.5・・特開昭58-104666号公報のもの（第１ドクター
エッジの頂角は165°、第２の頂角は170°） No.6・・特願昭61-230173号公報のもの（第１ドクター
エッジのＲは2.0mm、第２ドクターエッジのＲは5.0mm） 3.塗膜厚（液状）下層15μ，上層２μ,4μ,6μ 以上の結果を表４に示す（ここに○印は良好に塗布で
きた。△は良好な結果を得ることもあるが再現性が悪
い、×印はスジムラまたは同伴空気侵入により均一に塗
布できなかったことを示す。

表５にはＲ＝2mm 400m/min時のテンションと下限塗布
量及び支持体の伸びとの関係を示す。表５の通りテンシ
ョン増加に伴ない、下限塗布量は減少するが、支持体の
びによる品質低下が著しくなることが判る。

上記各実施例の表2,表４第７図及び第８図から明らか
なように本発明装置によればサンプルNo.1とNo.4におい
て、単層及び重層塗布においても他のものに比べ、高速
薄膜塗布適がよく、塗布むらのない良好な塗布ができる
ことが判る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の塗布装置を支持体に対してセットした
状態における一実施態様を示す断面図、第２図は第１図
に示す塗布装置のエッジ面形状を示す断面図、第３図は
第１図における塗布装置の一部を切断して示した斜視
図、第４図は２層同時塗布用の塗布装置の斜視図、第５
図は本発明における塗布装置への塗布液供給方式の変更
例を夫々示した斜視図、第６図は第４図の塗布装置を支
持体に対してセットした状態を示す断面図、第７図は曲
率半径の大きさと同伴空気侵入限界塗布量との関係を示
すグラフ、第８図は曲率半径と塗布厚み変動との関係を
示すグラフ、第９図、第10図は従来の塗布装置の断面図
である。１……エクストルーダ、２……給液系、３……ポケット
部、４……スロット部、５……ドクターエッジ部 5a……ドクターエッジ面（第１ドクターエッジ面） 5b……第２ドクターエッジ面、６……バックエッジ部、
6a……バックエッジ面、7,8……シールド板、9,10……
短管、Ｗ……支持体、Ｆ……塗布液。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】バックエッジ面及びドクターエッジ面に沿
って連続的に300m/min以上で走行する可撓性支持体表面
にスロット先端部から塗布液を連続的に押出して該支持
体表面に塗布液を塗布するエクストルージョン型塗布装
置において、そのドクターエッジ面に湾曲を持たせ、前
記エクストルージョン型塗布装置の断面におけるドクタ
ーエッジ面の下流端をＡ、バックエッジ面のスロット出
口端部をＢとし、Ｂにおいてバックエッジ面に引いた接
線とＡにおいてドクターエッジ面に引いた接線とのなす
角をθ₁、Ｂにおいてバックエッジ面に引いた接線とＢ
からドクターエッジ面に引いた接線とのなす角をθ₂と
したとき θ₁＜θ₂＜180° を満たす位置にバックエッジ面のスロット出口端部Ｂが
あり、前記ドクターエッジ面の湾曲度が半径ｒとしてＲ
＜2.0mmであることを特徴とする塗布装置。
【請求項２】バックエッジに隣接する第１ドクターエッ
ジ及び該第１ドクターエッジの下流側に位置する第２ド
クターエッジを具備しており、少なくとも前記第１ドク
ターエッジの湾曲度の半径ｒがＲ＜2mmになされ、２層
同時塗布が可能に構成された請求項１に記載の塗布装
置。