特許 6267850 塗工膜製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6267850

(24)【登録日】2018年1月5日

(45)【発行日】2018年1月24日

(54)【発明の名称】塗工膜製造方法

(51)【国際特許分類】

   B05D 1/26 20060101AFI20180115BHJP

   B05D 3/00 20060101ALI20180115BHJP

【ＦＩ】

   B05D1/26 Z

   B05D3/00 D

【請求項の数】1

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2011-219811(P2011-219811)

(22)【出願日】2011年10月4日

(65)【公開番号】特開2013-78723(P2013-78723A)

(43)【公開日】2013年5月2日

【審査請求日】2014年7月4日

【審判番号】不服2016-3139(P2016-3139/J1)

【審判請求日】2016年3月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003964

【氏名又は名称】日東電工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001748

【氏名又は名称】特許業務法人まこと国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】道平 創

(72)【発明者】

【氏名】小松原 誠

【合議体】

【審判長】 刈間 宏信

【審判官】 平岩 正一

【審判官】 中川 隆司

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−２３６７０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−１７３８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平４−３５７６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平４−２６０４７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

B05D 1/00- 7/26

B05C 1/00-21/00

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１対の駆動ロール間に懸架されて搬送される可撓性支持体の一方の面に、前記１対の駆動ロール間に設けられた塗工ヘッドから吐出される塗工液を塗工する塗工膜製造方法であって、
前記塗工膜製造方法は、
前記１対の駆動ロール間における前記可撓性支持体の張力が予め定められた一定値になるように前記１対の駆動ロールの周速を制御する張力制御ステップと、
前記張力制御ステップに続き、前記可撓性支持体の搬送速度が一定となるように、前記１対の駆動ロールを構成する一方の駆動ロールの周速と他方の駆動ロールの周速との比率を予め定められた一定値にする比率制御ステップとを含み、
前記張力制御ステップにおいて、前記塗工ヘッドからの塗工液の吐出を開始し、該塗工ヘッドを前記可撓性支持体の前記一方の面に押し当て、該塗工ヘッドを該可撓性支持体に予め定められた距離押し込み、該塗工ヘッドの押し込みにより生じる該可撓性支持体の張力変動が安定した後に、該張力制御ステップから前記比率制御ステップに切り換えることを特徴とする塗工膜製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、塗工膜製造方法に関する。特に、塗工開始時に塗膜厚さが早く安定する塗工膜製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、金属薄膜フィルムやプラスチックフィルム等の可撓性支持体に塗工液を塗工する方式として、可撓性支持体を１対の駆動ロールに懸架し、１対の駆動ロール間で可撓性支持体が厚み方向に湾曲自在な位置で、可撓性支持体の一方の面に、塗工液を吐出する塗工ヘッドを押し込んで塗工液を塗工するテンションウェブダイ方式（フリースパン方式とも称される）が知られている。この方式では、可撓性支持体が塗工ヘッドに押し込まれた向きに湾曲するので、塗工ヘッドの押し込み量が変動しても塗工ヘッドと可撓性支持体との間の圧力が安定し、塗膜厚さ（以下、膜厚という）が安定する。
このテンションウェブダイ方式は、磁性塗料等の高速塗工やミクロンオーダの薄層塗工において、膜厚が安定するという効果を有している。しかしながら、本方式は曲げ剛性の低い可撓性支持体に対しては非常に均一な膜を得られるという長所があるが、曲げ剛性の高い可撓性支持体に対しては、塗工開始時に膜厚が変動し、塗工開始から膜厚が安定するまでの時間が掛かるという問題がある。
尚、可撓性支持体を搬送する駆動ロールを制御する方法には、可撓性支持体の張力が予め定められた一定値になるように前記１対の駆動ロールの周速を制御する張力制御と、前記１対の駆動ロールの内の一方の駆動ロールの周速と他方の駆動ロールの周速との比率を予め定められた一定値にする比率制御とが知られているが、張力制御は膜厚の安定性が低いので、このテンションウェブダイ方式では比率制御が一般的に用いられている。

【0003】

また、塗工ヘッドが可撓性支持体に接触して可撓性支持体が塗工ヘッドに削られるのを防ぐために、水平方向に懸架された可撓性支持体の下面に下側から塗工ヘッドを押し当て、塗工ヘッドから塗工液を所定量吐出させ、可撓性支持体を浮上させて塗工する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このような方法においても、可撓性支持体の曲げ剛性が高い場合には、膜厚が安定するまでに時間が掛かる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平８−１７３８７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、斯かる従来技術の問題を解決するためになされたものであり、曲げ剛性の高い可撓性支持体への塗工開始時に、膜厚が早く安定する塗工膜製造方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を解決するために本発明者らが鋭意検討したところ、次のような知見を得た。曲げ剛性が高い可撓性支持体を使用する場合は、可撓性支持体に塗工ヘッドを押し込む際に非常に大きな張力が発生し、この張力のために塗工ヘッドと可撓性支持体との間の圧力が増加し、塗工ヘッドからの塗工液の吐出が抑えられて膜厚が薄くなる。
そして、可撓性支持体に非常に大きな張力が発生しているが、張力の掛かっている部分は、搬送方向上流側の駆動ロールと搬送方向下流側の駆動ロールとの間から搬送方向下流側に徐々に出ていく。また、搬送方向上流側の駆動ロールよりも上流側の設定張力（塗工ヘッドの押し込みによって発生する張力よりも小さい）で張られた可撓性支持体が、搬送方向上流側から搬送方向上流側の駆動ロールと搬送方向下流側の駆動ロールとの間に入ってくる。このようにして、大きな張力の掛かっている部分が駆動ロール間から無くなり、 時間が経つにつれて張力が安定するが、比率制御では駆動ロールの周速が一定なので、張力が安定するまでに時間が掛かる。

【0007】

そこで、上記の知見に基づき膜厚の安定が早くなる制御方法を検討したところ、膜厚の安定性が低いために従来用いられなかった張力制御を、塗工ヘッドを可撓性支持体に押し込むときに行い、塗工ヘッドを可撓性支持体に押し込んだ後で可撓性支持体の張力変動が安定した後に比率制御に切り換えることにより、膜厚が早く安定することを見出した。

【0008】

本発明は、上記の本発明者らの検討結果に基づき完成されたものである。すなわち、前記課題を解決するため、本発明は、１対の駆動ロール間に懸架されて搬送される可撓性支持体の一方の面に、前記１対の駆動ロール間に設けられた塗工ヘッドから吐出される塗工液を塗工する塗工膜製造方法であって、前記塗工膜製造方法は、前記１対の駆動ロール間における前記可撓性支持体の張力が予め定められた一定値になるように前記１対の駆動ロールの周速を制御する張力制御ステップと、前記張力制御ステップに続き、前記可撓性支持体の搬送速度が一定となるように、前記１対の駆動ロールを構成する一方の駆動ロールの周速と他方の駆動ロールの周速との比率を予め定められた一定値にする比率制御ステップとを含み、前記張力制御ステップにおいて、前記塗工ヘッドからの塗工液の吐出を開始し、該塗工ヘッドを前記可撓性支持体の前記一方の面に押し当て、該塗工ヘッドを該可撓性支持体に予め定められた距離押し込み、該塗工ヘッドの押し込みにより生じる該可撓性支持体の張力変動が安定した後に、該張力制御ステップから前記比率制御ステップに切り換えることを特徴とする塗工膜製造方法を提供する。

【0009】

本発明において、塗工開始ステップにより生じる可撓性支持体の張力変動が安定した後であることは、例えば、次のようにして決める。
張力制御において、可撓性支持体の張力に基づいて駆動ロールの周速を調整することが所定時間無い場合に可撓性支持体の張力変動が安定した後であるとする。
また、塗工ヘッドの可撓性支持体への押し込みが完了してから所定時間経過したときに、可撓性支持体の張力変動が安定した後であるとしてもよい。この所定時間は、事前に、張力制御中に塗工ヘッドを可撓性支持体に押し込んだときの張力の変動を調べて定めればよい。

【0010】

本発明では、塗工の開始時点を張力制御で行い、張力変動が安定した後に比率制御に切り換えるようにした。従来、張力制御時と比率制御時の膜厚の変動について、次のように考えられていた。張力制御時に張力変動が生じると、張力が予め定められた一定値になるように駆動ロールの周速を変化させるので、可撓性支持体の搬送速度が変化するが、塗工ヘッドからの塗工液の時間当たりの吐出量が一定なので、可撓性支持体の搬送速度が変化すると、膜厚が変動する。
一方、比率制御では、可撓性支持体の搬送速度が一定で、可撓性支持体の張力が一旦安定してからは、小さな張力変動しか生じないので、膜厚が変動しにくいと考えられていた。
しかし、塗工ヘッドを可撓性支持体へ押し込んだ時に発生した張力が安定するまでは、張力変動が大きい為、比率制御でも膜厚は安定しない。張力変動が小さい状態で比率制御とした場合のみ膜厚が安定することが分かった。
上述したように、塗工の開始時点を張力制御で行い、張力変動が安定した後に比率制御に切り換えることにより、膜厚を早く安定させることができる。

【0012】

本発明における曲げ剛性（Ｎ・ｍｍ^２）は、可撓性支持体のヤング率Ｅ（ＭＰａ）と断面２次モーメントＩ（ｍｍ^４）を用いて下記の式によって表される。また、断面２次モーメントＩ（ｍｍ^４）は、可撓性支持体の幅Ｗ（ｍｍ）と可撓性支持体の厚さｔ（ｍｍ）を用いて下記の式によって表される。
曲げ剛性＝Ｅ×Ｉ
断面２次モーメント＝Ｗｔ^３/１２
可撓性支持体の曲げ剛性が４〜１５５０Ｎ・ｍｍ^２に限定されるので、膜厚が早く安定する。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、曲げ剛性の高い可撓性支持体の塗工開始時において膜厚が早く安定する。そして、膜厚が早く安定するので、時間当たりの製品の取り数が増え、また、基材や塗工液の無駄が少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、本実施形態の塗工膜製造方法に用いる塗工膜製造装置の構成図である。

【図2】図２は、塗工開始時における同塗工膜製造装置の状態を経時的に示す図であり、図２（ａ）は、張力制御開始時の状態であり、図２（ｂ）は、吐出口を可撓性支持体に押し当てた状態であり、図２（ｃ）は、塗工ヘッドを可撓性支持体に押し込んだ状態であり、図２（ｄ）は、張力制御から比率制御に切り換える状態である。

【図3】図３は、可撓性支持体の曲げ剛性が１６．５Ｎ・ｍｍ^２の場合の実施例と比較例１の塗工開始時の張力変動を示す図である。

【図4】図４は、実施例と比較例１、２の評価結果を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、添付図面を適宜参照しつつ、本発明の実施形態に係る塗工膜製造方法について説明する。
図１は、本実施形態の塗工膜製造方法に用いる塗工膜製造装置の構成図である。
まず、塗工膜製造装置について説明する。
塗工膜製造装置１は、可撓性支持体２の搬送方向上流側に設けられた駆動ロールである主速ロール３と、下流側に設けられた駆動ロールである従属ロール４と、主速ロール３と従属ロール４との間に設けられ可撓性支持体２に塗工液を吐出する塗工ヘッド５とを備えている。また、塗工膜製造装置１は、主速ロール３と従属ロール４との間に設けられ可撓性支持体２に掛かる張力を測定する張力計６と、可撓性支持体２を支持するフリーロール７と、塗工膜製造装置１の各部位の動作を制御する制御部８とを備える。
主速ロール３と従属ロール４は、制御部８によって周速を制御され、可撓性支持体２を摩擦力によって矢印Ａ方向に搬送する。
張力計６は、可撓性支持体２に掛かる張力を測定し、制御部８に伝達する。
フリーロール７は、自らは駆動せず、可撓性支持体２の動きに伴って回転する。
制御部８は、次に説明する張力制御と比率制御とによって主速ロール３と従属ロール４の周速を制御する。
制御部８は、張力制御時には、主速ロール３の周速を予め定められた一定値に制御し、可撓性支持体２の張力が予め定められた一定値になるように従属ロール４の周速を制御する。
また、制御部８は、比率制御時には、主速ロール３の周速を予め定められた一定値に制御し、従属ロール４の周速と主速ロール３の周速との比（（従属ロール４の周速）/（主速ロール３の周速））が予め定められた一定値になるように従属ロール４の周速を制御する。この周速の比は、０．９９９５〜１．０００５の範囲、好ましくは０．９９９９〜１．０００１の範囲で行う。
塗工ヘッド５は、具備する吐出口５１から塗工液を吐出する。塗工ヘッド５は、吐出口５１を可撓性支持体２に向けて設置され、可撓性支持体２に向けて移動することができる。
可撓性支持体２は、曲げ剛性が０．０５〜１５５０Ｎ・ｍｍ^２であり、好ましくは４〜１５５０Ｎ・ｍｍ^２であり、更に好ましくは４〜４００Ｎ・ｍｍ^２であり、最も好ましくは４〜４０Ｎ・ｍｍ^２である。材質は、例えば、プラスチックフィルム、金属薄膜、不織布、紙等である。
尚、上記において制御部８は、張力制御、及び比率制御において、主速ロール３の周速を予め定められた一定値に制御し、従属ロール４の周速を調整して張力制御、及び比率制御を行うが、反対に、従属ロール４の周速を予め定められた一定値に制御し、主速ロール３の周速を調整して張力制御、及び比率制御を行うようにしてもよい。

【0016】

次に、上記塗工膜製造装置を用いた塗工膜製造方法について説明する。
図２は、塗工開始時における塗工膜製造装置の状態を経時的に示す図であり、図２（ａ）は、張力制御開始時の状態であり、図２（ｂ）は、吐出口を可撓性支持体に押し当てた状態であり、図２（ｃ）は、塗工ヘッドを可撓性支持体に押し込んだ状態であり、図２（ｄ）は、張力制御から比率制御に切り換える状態である。
塗工膜製造方法は、張力制御ステップと、張力制御ステップに続く比率制御ステップとを含む。
まず、制御部８は、張力制御で可撓性支持体２を搬送する。制御部８は、主速ロール３を予め定められた一定の周速で回転させ、張力計６で測定した可撓性支持体２の張力が予め定められた一定値になるように従属ロール４の周速を制御する（図２（ａ））。
続いて、制御部８は、吐出口５１から塗工液を吐出させ、塗工ヘッド５を可撓性支持体２に向けて移動させ、吐出口５１を可撓性支持体２に押し当てる（図２（ｂ））。吐出口５１を可撓性支持体２に押し当てた後、制御部８は更に予め定められた距離だけ塗工ヘッド５を可撓性支持体２に押し込む。可撓性支持体２の押し込みによって可撓性支持体２の張力が大きくなると、制御部８は、張力を小さくするために従属ロール４の周速を遅くし、張力を予め定められた一定値にする。こうして塗工が開始される（図２（ｃ））。
塗工が開始された後、可撓性支持体２の張力変動が安定した後に、制御部８は、張力制御から比率制御に切り換える（図２（ｄ））。
上記の動作において、張力制御が開始されてから比率制御に切り替わるまでの期間が張力制御ステップを構成し、比率制御に切り替わってからの期間が比率制御ステップを構成する。
可撓性支持体の張力変動が安定した後であることは、例えば、次のようにして決める。
張力制御において、可撓性支持体２の張力に基づいて従属ロール４の周速を調整することが所定時間無い場合に可撓性支持体２の張力変動が安定した後であると制御部８が判断する。
また、塗工ヘッド５の可撓性支持体２への押し込みが完了してから所定時間経過したときに、可撓性支持体２の張力変動が安定した後であると制御部８が判断するようにしてもよい。この所定時間は、事前に、張力制御中に塗工ヘッド５を可撓性支持体２に押し込んだときの張力の変動を調べて定めればよい。
上記のように、可撓性支持体の張力変動が安定した後であることを制御部８が判断したが、制御部８に代えて人が判断するようにしてもよい。

【0017】

塗工ヘッド５を可撓性支持体２に押し込むときに張力制御を行っているので、塗工ヘッド５を押し込んでも張力制御によって張力が直ぐに安定する。そして、比率制御に切り替えるので膜厚が安定する。

【実施例】

【0018】

以下に、実施例及び比較例を示すことにより、本発明の特徴をより一層明らかにする。

【0019】

＜実施例＞
実施例として本実施形態の塗工膜製造方法を下記の条件で行った。
塗布方式はテンションウェブダイ方式とし、可撓性支持体は三菱樹脂（株）製ＰＥＴ樹脂ＭＲＦ３８（幅９００ｍｍ）とし、塗工液はポリマー溶液とし、塗布幅は８００ｍｍとし、膜厚の目標値は１３５μｍＷｅｔとした。膜厚は、キーエンス製変位計ＳＩ−Ｆ８０で測定した。
また、設定張力は８０Ｎとし、張力計はＮＳＤ製テンションメータＴＭＡ−２０Ｎ６６１を用いた。可撓性支持体の設定搬送速度は２５ｍ/ｍｉｎとし、塗工ヘッドの押し込み量は可撓性支持体に塗工ヘッドが接触する位置から１１ｍｍとした。
また、比率制御時の従属ロールの周速と主速ロールとの周速の比（（従属ロールの周速）/（主速ロールの周速））は１とし、可撓性支持体の曲げ剛性は、０．０６、３．５、４．９、１６．５、１５１２．２Ｎ・ｍｍ^２の５条件とした。
主速ロールと従属ロールの制御は、上述したように最初は張力制御を行い、塗工ヘッド５を可撓性支持体２に押し込み、可撓性支持体２の張力変動が安定した後に張力制御から比率制御に切り換えた。このようにして張力制御から比率制御に切り替える制御方法を便宜上、切替制御と呼ぶ。

【0020】

＜比較例＞
比較例１は、駆動ロールの制御を比率制御のみで行い、比率制御中に塗工ヘッド５を可撓性支持体２に押し込んで塗工した。このとき、可撓性支持体の曲げ剛性は、０．０６、３．５、４．９、１６．５、１５１２．２、１８０１．４Ｎ・ｍｍ^２の６条件とした。
また、比較例２は、可撓性支持体の曲げ剛性以外は上記実施例と同じ条件として駆動ロールの制御を切替制御とし、可撓性支持体の曲げ剛性を１８０１．４Ｎ・ｍｍ^２の１条件とした。

【0021】

＜評価方法＞
実施例と比較例の結果の評価は、次のように行った。
張力計で測定される測定張力と設定張力とから張力変動率を次式で求めた。
張力変動率（％）＝│(測定張力−設定張力)│/設定張力×１００
この張力変動率は５％以内が望ましい。
そして、塗工ヘッドが可撓性支持体に押し当てられた時点から張力変動率が５％以内、及び２．５％以内に収まるまでの時間（それぞれの時間を、「５％張力安定時間」、「２．５％張力安定時間」という）を測定した。実施例及び比較例１、２共に、設定張力が８０Ｎなので、張力変動率が５％以内とは、測定張力が７６〜８４Ｎ内に収まることであり、張力変動率が２．５％以内とは、測定張力が７８〜８２Ｎ内に収まることである。
また、塗工中の最大張力を測定した。
また、塗工膜の最大膜厚と最小膜厚とから膜厚変動率を次式で求めた。
膜厚変動率（％）＝（最大膜厚−最小膜厚）/最大膜厚×１００
この膜厚変動率は１．５％以内が望ましい。そして、吐出口を可撓性支持体に押し当ててから、膜厚変動率が１．５％以内になるまでの時間を測定した（以下、この時間を膜厚安定時間という）。膜厚の目標値は１３５μｍＷｅｔであるから、膜厚変動率が１．５％以内とは、膜厚が１３３．９８７５〜１３６．０１２５μｍＷｅｔ以内に収まることである。

【0022】

＜評価結果＞
実施例と比較例１，２の評価結果は次のようになった。
図３は、可撓性支持体の曲げ剛性が１６．５Ｎ・ｍｍ^２の場合の実施例と比較例１との張力変動の推移を示す図である。比較例１は、矢印Ｂの時点で塗工ヘッドが可撓性支持体に押し当てられており、張力が急激に大きくなっている。そして、張力が最大張力８６．３Ｎに達したあと、徐々に小さくなっているが、「５％張力安定時間」が８．５秒、２．５％張力安定時間が１６秒となっており、安定するのに時間が掛かっている。
一方、実施例では、矢印Ｂの時点で塗工ヘッドが可撓性支持体に押し当てられた後、張力が大きくなっているが、最大張力が８１．８Ｎと小さい。「５％張力安定時間」が０秒、「２．５％張力安定時間」が０秒となっており、安定するのに時間が掛からない。そして、矢印Ｃの時点で比率制御に切り替わり、その後も張力は安定している。

【0023】

図４は、上述した実施例と比較例１、２の「５％張力安定時間」、「２．５％張力安定時間」、最大張力及び膜厚安定時間の評価結果を示す表である。
張力安定時間は次のようであった。
実施例では、「５％張力安定時間」が０秒、「２．５％張力安定時間」が４．５秒以下と短く、最大張力も８３．９Ｎ以下と小さい。
制御方法が比率制御である比較例１では、曲げ剛性が０．０６、３．５Ｎ・ｍｍ^２と小さいときは、実施例と同様に「５％張力安定時間」が０秒、「２．５％張力安定時間」が０秒と短く、最大張力も８１．４Ｎ以下と小さいが、曲げ剛性が４．９Ｎ・ｍｍ^２以上になると、「５％張力安定時間」、「２．５％張力安定時間」が長くなり、最大張力も大きい。
制御方法が実施例と同じ切替制御であって曲げ剛性が１８０１．４Ｎ・ｍｍ^２と実施例よりも大きい比較例２では、「５％張力安定時間」、「２．５％張力安定時間」が実施例よりも長く、最大張力も大きい。
膜厚安定時間は次のようであった。
実施例では、膜厚安定時間が短く、比率制御に切り換えた時点（図３の矢印Ｃの時点）では、膜厚変動率が１．５％以内であった。
比較例１では、曲げ剛性が、０．０６、３．５Ｎ・ｍｍ^２と小さい時は、膜厚安定時間は実施例と殆ど変らない。しかし、曲げ剛性が４．９Ｎ・ｍｍ^２以上になると、膜厚安定時間は実施例と比べて長くなる。
曲げ剛性が１８０１．４Ｎ・ｍｍ^２では、制御方法が比率制御である比較例１でも制御方法が実施例と同じ切替制御である比較例２でも、塗工ヘッドが可撓性支持体に接触し、液ダレが発生した。一旦、液ダレが発生すると、そこをきっかけとして張力安定後もスジ等の外観不良が発生す可能性がある。
上述した張力安定時間と膜厚安定時間からわかるように、実施例の塗工膜製造方法は、比較例１、２と比べて良好な結果を示す。

【符号の説明】

【0024】

２・・・可撓性支持体
３・・・主速ロール（駆動ロール）
４・・・従属ロール（駆動ロール）
５・・・塗工ヘッド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】