特許 6397598 塗工装置及び塗工膜の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6397598

(24)【登録日】2018年9月7日

(45)【発行日】2018年9月26日

(54)【発明の名称】塗工装置及び塗工膜の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B05C 5/02 20060101AFI20180913BHJP

   B05D 1/26 20060101ALI20180913BHJP

【ＦＩ】

   B05C5/02

   B05D1/26 Z

【請求項の数】2

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2018-83766(P2018-83766)

(22)【出願日】2018年4月25日

【審査請求日】2018年4月25日

【早期審査対象出願】

(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】110002734

【氏名又は名称】特許業務法人藤本パートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】道平 創

(72)【発明者】

【氏名】三宅 雅士

(72)【発明者】

【氏名】那須 徹雄

【審査官】 清水 晋治

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−０７１３５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２０２１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−００９３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２０２１５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２０２１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０５２６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２１２４９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０５Ｃ ５／００−５／０４

Ｂ０５Ｄ １／００−７／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

相対的に移動する被塗工物上に塗工液を塗工するダイを備えた塗工装置であって、
前記ダイは、前記塗工液が流入される流入口を有し該流入口から流入された前記塗工液を前記被塗工物の幅方向における少なくとも一方の端部に送るマニホールドと、該マニホールドと連通しつつ前記ダイの先端縁において開口を有するスロットとを有し、
前記マニホールドの前記幅方向に視た断面の形状及び大きさは、前記幅方向にわたって同じであり、
前記スロットの開口は、前記被塗工物の幅方向に沿って延在しており、
前記開口における前記塗工液が前記スロットから吐出される領域の前記幅方向の端または中央が原点とされ、該原点から前記開口に沿い且つ前記塗工液が送られる端部に向かう方向にｘ軸、前記原点から前記ｘ軸と垂直な方向にｙ軸とされるとき、
前記マニホールドの前記スロット側の端縁が、下記数式（１）で表される二次曲線が描く形状に形成されており、
前記流入口から前記マニホールドに流入した前記塗工液が、ｘ軸方向における前記端縁の複数の流出位置から前記スロットに流出し、前記スロット内を前記ｙ軸と平行に通過して前記開口の複数の吐出位置から吐出される各仮想経路を辿ると仮定され、且つ、前記原点からｍ番目（ｍは０以上の整数）の前記仮想経路において、前記原点から前記吐出位置までの距離がｘ_ｍ［ｍ］、前記流入口から前記開口までの前記塗工液の全圧力損失がΔＰ_ｍ［Ｐａ］、前記流出位置と前記吐出位置との距離がＬ_ｍ［ｍ］と表されるとき、
前記ΔＰ_ｍと前記Ｌ_ｍとの関係が下記数式（２）、（３）で表され、
前記数式（２）、（３）を満たしつつ前記各仮想経路での各ΔＰ_ｍが前記各仮想経路間で互いに同じ値になるように各Ｌ_ｍが算出され、算出された各Ｌ_ｍと該各Ｌ_ｍに対応する前記ｘ_ｍとの関係がプロットされたグラフの二次近似曲線として、前記二次曲線が決定されるように構成された、塗工装置。

【数1】

Ａ、Ｂ、Ｃ：係数［−］

【数2】

Ｗ ：塗工幅［ｍ］
Ｑ_１：マニホールドに流入する塗工液の流量［ｍ^３／ｓ］
Ｑ_２：スロット以外にマニホールドから流出される塗工液の流量［ｍ^３／ｓ］
Ｓ ：スロットから吐出される塗工液の流束（Ｓ＝（Ｑ_１−Ｑ_２）／Ｗ）［ｍ^２／ｓ］
ｈ ：スロット高さ［ｍ］
Ｒ ：マニホールドの半径［ｍ］
ｎ_ｃ：マニホールド内の塗工液の第１の粘度パラメータ［−］
η_ｃ：マニホールド内の塗工液の第２の粘度パラメータ［−］
ｎ_ｓ：スロット内の塗工液の第１の粘度パラメータ［−］
η_ｓ：スロット内の塗工液の第２の粘度パラメータ［−］

【請求項2】

請求項１に記載の塗工装置を用いて、相対的に移動する被塗工物上に塗工液を吐出して塗工膜を形成する工程を備えた、塗工膜の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、塗工装置及び塗工膜の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、塗工装置の一つとして、例えば、相対的に移動する基材等の被塗工物上に、ダイから塗工液を吐出することによって、被塗工物上に塗工膜を形成するダイコーターが用いられている。かかる塗工装置においては、ダイが、流入口を有し該流入口から流入された塗工液を被塗工物の幅方向における少なくとも一方の端部に送るマニホールドと、該マニホールドと連通しつつダイの先端縁において開口するスロットとを有する。

【0003】

この種の塗工装置においては、マニホールドが被塗工物の幅方向に形成され、且つ、スロットの先端縁と、マニホールドにおけるスロット側の端縁との長さ（スロットの長さ）が被塗工物の幅方向にわたって同じ長さに形成されていると、塗工液がマニホールドの流入口から該塗工液が送られる端部に向かう程、マニホールド内及びスロット内での圧力損失が大きくなる。これに起因して、上記流入口から上記塗工液が送られる端部に向かう程、スロットから吐出される塗工液の流量が小さくなり、形成される塗工膜の厚みが小さくなってしまう。

【0004】

そこで、例えば、幅方向一端部に流入口を有し、該流入口から他端部に塗工液を送るように形成されたマニホールドにおいて、スロットの長さが、マニホールドの幅方向一端部から他端部に向かって二次曲線状に小さくなるように、マニホールドにおけるスロット側の端縁を形成することによって、スロットから吐出される塗工液の流量を上記一端部から他端部にかけて均一にする技術が提案されている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００２−７２４０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、上記のような塗工装置では、マニホールドのスロット側の端縁の形状を適切に決定することに多大な労力や時間がかかるおそれがあり、ひいては、決定できないおそれもある。そうすると、塗工液の厚みが幅方向に変動することを十分に抑制できないことにつながる。

【0007】

本発明は、上記事情に鑑み、幅方向に厚みの変動が十分に抑制された塗工膜を、効率的に形成し得る塗工装置及び塗工膜の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】

【0008】

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究し、以下の知見を見出した。
すなわち、マニホールドに流入した塗工液は、マニホールド内を移動し、移動した各位置からスロットに流出して該スロットを最短距離で通過して該スロットの開口の各位置から吐出される各仮想経路を辿り、スロットから吐出される塗工液は、各仮想経路を辿ってスロットの開口から吐出される塗工液の集合であると仮定する。また、各仮想経路におけるスロットの開口での各流束は幅方向にわたって各仮想経路間で互いに同じ値であると仮定する（例えば図６において、Ｓ_０＝Ｓ_１＝Ｓ_２・・・＝Ｓ_Ｍ）。
各仮想経路を辿ってスロットの開口から吐出される塗工液の全圧力損失は、物理学の一般常識より、各仮想経路間で等しくなる。
よって、上記流出位置と上記吐出位置との距離（マニホールドのスロット側の端縁とスロットの開口との距離、すなわち、スロット長さ）と、既知のパラメータとを用いて、上記流束に関する仮定のもと、各仮想経路での全圧力損失を数式化することが可能になれば、各仮想経路における全圧力損失が各仮想経路間で互いに同じ値となるように、各位置における各スロット長さを算出することが可能となる。
そして、算出された各スロット長さを各吐出位置ごとにプロットしたグラフを作成し、このグラフから二次近似曲線を算出し、算出された二次近似曲線に沿った形状となるように、マニホールドのスロット側の端縁を形成し、且つ、マニホールドの幅方向に視た断面の形状及び大きさを幅方向にわたって同じとなるように形成することによって、スロットから吐出される塗工液の流束を、スロット全体（被塗工物の幅方向全体）にわたって同じ値に近づけることができる。
このように、各仮想経路間において流束が互いに同じ値であり、マニホールドの断面の形状及び大きさが幅方向にわたって同じであるとの仮定のもとに算出された数式を用いて、各仮想経路の全圧力損失が一定となるような各スロット長さを決定し、決定された各スロット長さから得られた二次近似曲線に沿った形状となるようにマニホールドとスロットとが形成されたダイを用いることによって、幅方向にわたって厚みの変動が少ない塗工膜を形成し得ることを見出して、本発明を完成するに至った。

【0009】

すなわち、本発明に係る塗工装置は、
相対的に移動する被塗工物上に塗工液を塗工するダイを備えた塗工装置であって、
前記ダイは、前記塗工液が流入される流入口を有し該流入口から流入された前記塗工液を前記被塗工物の幅方向における少なくとも一方の端部に送るマニホールドと、該マニホールドと連通しつつ前記ダイの先端縁において開口を有するスロットとを有し、
前記マニホールドの前記幅方向に視た断面の形状及び大きさは、前記幅方向にわたって同じであり、
前記スロットの開口は、前記被塗工物の幅方向に沿って延在しており、
前記開口における前記塗工液が前記スロットから吐出される領域の前記幅方向の端または中央が原点とされ、該原点から前記開口に沿い且つ前記塗工液が送られる端部に向かう方向にｘ軸、前記原点から前記ｘ軸と垂直な方向にｙ軸とされるとき、
前記マニホールドの前記スロット側の端縁が、下記数式（１）で表される二次曲線が描く形状に形成されており、
前記流入口から前記マニホールドに流入した前記塗工液が、ｘ軸方向における前記端縁の複数の流出位置から前記スロットに流出し、前記スロット内を前記ｙ軸と平行に通過して前記開口の複数の吐出位置から吐出される各仮想経路を辿ると仮定され、且つ、前記原点からｍ番目（ｍは０以上の整数）の前記仮想経路において、前記原点から前記吐出位置までの距離がｘ_ｍ［ｍ］、前記流入口から前記開口までの前記塗工液の全圧力損失がΔＰ_ｍ［Ｐａ］、前記流出位置と前記吐出位置との距離がＬ_ｍ［ｍ］と表されるとき、
前記ΔＰ_ｍと前記Ｌ_ｍとの関係が下記数式（２）、（３）で表され、
前記数式（２）、（３）を満たしつつ前記各仮想経路での各ΔＰ_ｍが前記各仮想経路間で互いに同じ値になるように各Ｌ_ｍが算出され、算出された各Ｌ_ｍと該各Ｌ_ｍに対応する前記ｘ_ｍとの関係がプロットされたグラフの二次近似曲線として、前記二次曲線が決定されるように構成されている。

【0010】

【数1】

Ａ、Ｂ、Ｃ：係数［−］

【0011】

【数2】

Ｗ ：塗工幅［ｍ］
Ｑ_１：マニホールドに流入する塗工液の流量［ｍ^３／ｓ］
Ｑ_２：スロット以外にマニホールドから流出される塗工液の流量［ｍ^３／ｓ］
Ｓ ：スロットから吐出される塗工液の流束（Ｓ＝（Ｑ_１−Ｑ_２）／Ｗ）［ｍ^２／ｓ］
ｈ ：スロット高さ［ｍ］
Ｒ ：マニホールドの半径［ｍ］
ｎ_ｃ：マニホールド内の塗工液の第１の粘度パラメータ［−］
η_ｃ：マニホールド内の塗工液の第２の粘度パラメータ［−］
ｎ_ｓ：スロット内の塗工液の第１の粘度パラメータ［−］
η_ｓ：スロット内の塗工液の第２の粘度パラメータ［−］

【0012】

かかる構成によれば、マニホールドの幅方向に視た断面の形状及び大きさが幅方向にわたって同じであるとの仮定、及び、各仮想経路間においてスロットの開口から吐出される塗工液の流束が互いに同じ値であるとの仮定のもとで導出された上記数式（２）、（３）を用いることによって、既知のパラメータと、未知の、上記流出位置と上記吐出位置（すなわち、開口）との距離（スロット長さ）Ｌ_ｍと、によって表される各ΔＰ_ｍが各仮想経路間で互いに同じ値となるように各Ｌ_ｍが算出され、算出された各Ｌ_ｍに基づいて、二次近似曲線が決定される。そして、この二次近似曲線に沿うようにマニホールドのスロット側の端縁が形成され、かかる端縁に合わせて、幅方向に視た断面の形状及び大きさが前記幅方向にわたって同じとなるようにマニホールドが形成される。
このようにマニホールドが形成されることによって、スロットの開口から吐出される塗工液の流量を、被塗工物の幅方向にわたって同じ値に近づけることができるため、形成される塗工膜の厚みの変動を幅方向にわたって抑制し得る。
また、既知のパラメータから上記二次近似曲線を決定できるため、効率的である。
よって、幅方向に厚みの変動が十分に抑制された塗工膜を、効率的に形成し得る。

【0013】

本発明に係る塗工膜の製造方法は、前記塗工装置を用いて、相対的に移動する被塗工物上に塗工液を吐出して塗工膜を形成する工程を備える。

【0014】

かかる構成によれば、上記塗工装置を用いるため、幅方向に厚みの変動が十分に抑制された塗工膜を、効率的に形成し得る。

【発明の効果】

【0015】

以上の通り、本発明によれば、幅方向に厚みの変動が十分に抑制された塗工膜を、効率的に形成し得る塗工装置及び塗工膜の製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態の塗工装置を示す概略側面図

【図2】本実施形態の塗工装置に備えられたダイのマニホールド及びスロットの一例を、マニホールドからスロットへの塗工液の流れと共に示す概略平面図

【図3】本実施形態のダイを示す概略側面図

【図4】図２のマニホールド及びスロットにおける塗工液の各仮想経路、及び、各仮想経路での圧力損失を模式的に示す概略平面図

【図5】塗工液の粘度曲線の一例を示すグラフ

【図6】図４の塗工液の各仮想経路におけるスロットの開口からの各流束を模式的に示す概略平面図

【図7】図４の塗工液の各仮想経路におけるスロット長さを模式的に示す概略平面図

【図8】各仮想経路におけるｘ軸方向の原点からの距離とスロット長さとの関係の一例を示すグラフ

【図9】マニホールドの断面形状及び断面半径の例を示す概略図

【図10】本実施形態の他の塗工装置に備えられたダイのマニホールド及びスロットにおける塗工液の各仮想経路、及び、各仮想経路でのスロットの開口からの各流束を模式的に示す概略平面図

【図11】本実施形態の他の塗工装置に備えられたダイのマニホールド及びスロットにおける塗工液の各仮想経路、及び、各仮想経路でのスロットの開口からの各流束を模式的に示す概略平面図

【図12】図１１の塗工液の各仮想経路におけるスロット長さを模式的に示す概略平面図

【図13】本実施形態の他の塗工装置に備えられたダイのマニホールド及びスロットの一例を、マニホールドからスロットへの塗工液の流れと共に示す概略平面図

【図14】図１３のマニホールド及びスロットにおける塗工液の各仮想経路、及び、各仮想経路でのスロットの開口からの各流束を模式的に示す概略平面図

【図15】図１３の塗工液の各仮想経路におけるスロット長さを模式的に示す概略平面図

【図16】実施例１で用いた塗工液の粘度曲線を示すグラフ

【図17】実施例１の各仮想経路におけるｘ軸方向の原点からの距離とスロット長さとの関係の一例を示すグラフ

【図18】実施例１のマニホールドを有するダイを備えた塗工装置によって形成された塗工膜の厚みと、ｘ軸方向の原点からの距離との関係を示すグラフ

【図19】比較例１のダイのマニホールドの形状を示す概略平面図

【図20】比較例１の各仮想経路におけるｘ軸方向の原点からの距離とスロット長さとの関係の一例を示すグラフ

【図21】比較例１のマニホールドを有するダイを備えた塗工装置によって形成された塗工膜の厚みと、ｘ軸方向の原点からの距離との関係を示すグラフ

【図22】比較例２のダイのマニホールドの形状を示す概略平面図

【図23】比較例２のマニホールドを有するダイを備えた塗工装置によって形成された塗工膜の厚みと、ｘ軸方向の原点からの距離との関係を示すグラフ

【発明を実施するための形態】

【0017】

まず、本発明の一実施形態の塗工装置について、図面を参照しつつ説明する。

【0018】

図１、図２及び図３に示すように、本実施形態の塗工装置１は、相対的に移動する被塗工物３１上に塗工液３３を塗工するダイ５を備えた塗工装置１である。このようにダイを備えた塗工装置１は、ダイコーターと呼ばれる。
前記ダイ５は、前記塗工液３３が流入される流入口１０を有し該流入口１０から流入された前記塗工液３３を前記被塗工物３１の幅方向における両端部９ａ、９ｂのうち少なくとも一方の端部に送るマニホールド９と、該マニホールド９と連通しつつ前記ダイ５の先端縁５ａにおいて開口８ａを有するスロット８と、外部からの塗工液３３を流入口１０に送る経路を構成する供給部１１とを有する。
本実施形態では、流入口１０がマニホールド９の一方の端部（第１の端部）９ａに形成され、該流入口１０から流入された塗工液３３が他方の端部（第２の端部）９ｂに向かって送られるように構成されている。

【0019】

塗工装置１は、さらに、ダイ５によって塗工された塗工液３３を、固化させて各塗工膜３５を形成する固化部１７を備えている。なお、塗工装置１は、固化部１７を備えていなくてもよい。

【0020】

塗工装置１は、さらに、被塗工物３１を表面で支持しつつ、該被塗工物３１の長手方向において前記ダイ５に対して相対的に移動させる支持部１５を備えている。なお、塗工装置１は、支持部１５を備えていなくてもよい。

【0021】

被塗工物３１としては、特に限定されないが、例えば、帯状のシート部材等が挙げられる。
かかるシート部材としては、例えば、樹脂フィルムが挙げられる。また、樹脂フィルムとしては、例えば、東レ社製のルミラー（登録商標）等が挙げられる。

【0022】

支持部１５は、長手方向に移動する被塗工物３１を、ダイ５の反対側から支持するものである。支持部１５に支持されてダイ５に対して相対的に移動する被塗工物３１に、ダイが塗工される。
かかる支持部１５としては、ローラ等が挙げられる。

【0023】

本実施形態では、支持部１５は、ダイ５のスロット８と対向する位置において、該スロット８に対して、被塗工物３１を相対的に一方（図１の下方）から他方（図１の上方）に移動させるようになっている。

【0024】

固化部１７は、塗工液３３を固化させて塗工膜３５を形成するように構成されている。この固化部１７によって固化されることにより、固化された塗工膜３５が形成される。固化部１７は、塗工液３３を固化させ得るものであればよく、特に限定されない。かかる固化部１７は、塗工液３３の種類等に応じて適宜設定される。

【0025】

ダイ５は、スロット８から塗工液３３を吐出して、相対的に移動している被塗工物３１上に塗工膜３５を塗工するようになっている。
ダイ５は、スロット８が側方を向くように配されており、スロット８に対して相対的に上下方向に移動している被塗工物３１に塗工液３３を吐出するようになっている。ダイ５には、塗工液３３の収容部（不図示）から、配管（不図示）及びポンプ（不図示）を介して塗工液３３が供給されるようになっている。なお、ダイ５は、スロット８が下方または上方を向くように配されていてもよい。

【0026】

具体的には、ダイ５は、上流側の第１のダイブロック６と、第１のダイブロック６と対向して配された下流側の第２のダイブロック７とを備える。ダイ５は、第１のダイブロック６と第２のダイブロック７とを合掌させることによって形成されている。このように両ダイブロック６、７を合掌させることによって、これらの間には、ポンプ（不図示）によって供給された塗工液３３が溜められるマニホールド９と、該マニホールド９から先端縁に向かって配されたスロット８と、供給部１１とが形成されている。また、第１のダイブロック６の先端縁と第２のダイブロック７の先端縁との間の隙間が、スロット８の開口８ａ（吐出口）となっている。開口８ａは、被塗工物３１の幅方向に沿って延在している。

【0027】

図１では、ダイ５においては、シムを備えることなく、第１のダイブロック６と第２のダイブロック７とが合掌される態様を示すが、その他、シムを介して第１のダイブロック６と第２のダイブロック７とが合掌される態様を採用してもよい。

【0028】

第１のダイブロック６の先端縁と第２のダイブロック７の先端縁とは、支持部１５の径方向と垂直な平面上に位置するように配されている。スロット８は、支持部１５の法線方向と平行に配されている。

【0029】

マニホールド９は、その被塗工物３１の幅方向に視た断面の形状及び大きさが、該幅方向全体にわたって同じであるように形成されている。
かかるマニホールド９の断面の形状は、特に限定されないが、例えば、後述する図９に示すように、円形状、半円形状、涙形状等の形状であってもよい。マニホールド９の断面の大きさも、特に限定されない。
マニホールド９の断面の半径については、後述する。

【0030】

本実施形態の塗工装置１においては、マニホールド９における幅方向の第１の端部９ａに流入口１０が形成され、該１の端部９ａから第２の端部９ｂに向かって塗工液３３が送られる。また、マニホールド９が形成されているダイブロック（ここでは第１のダイブロック）６の該マニホールド９が形成されている面をこれと垂直な方向から視るとき、スロット８の開口８ａにおける塗工液３３がスロット８から吐出される領域（塗工領域）Ｆの幅方向の端が原点Ｏとされ、該原点Ｏから前記開口８ａに沿い且つ前記塗工液３３が送られる第２の端部９ｂに向かう方向にｘ軸、前記原点から前記ｘ軸と垂直な方向にｙ軸とされる（図４、図６、図７参照）。

【0031】

なお、塗工領域Ｆの幅方向の端は、塗工領域Ｆにおける被塗工物３１の幅方向の端である。また、この端は、塗工領域Ｆにおける流入口１０に近い側の端である。

【0032】

また、図４、図６及び図７に示すように、流入口１０からマニホールド９に流入した塗工液３３が、端縁９ｃにおけるｘ軸方向の複数の流出位置からスロット８に流出し、スロット８内をｙ軸と平行に通過して開口８ａの複数の吐出位置から吐出される各仮想経路Ｋ（ここではＫ_０〜Ｋ_Ｍ、ただし、Ｍは１以上の整数）を辿ると仮定され、且つ、上記原点Ｏからｍ番目（ｍは０以上の整数）の仮想経路Ｋ_ｍにおいて、上記原点Ｏから吐出位置までの距離がｘ_ｍ［ｍ］、流入口１０から開口８ａまでの全圧力損失がΔＰ_ｍ［Ｐａ］、上記流出位置と上記吐出位置との距離（スロット長さ）がＬ_ｍ［ｍ］と表される。
このとき、ΔＰ_ｍとＬ_ｍとの関係が下記数式（２）、（３）で表され、数式（２）、（３）を満たしつつ各仮想経路Ｋ_ｍでの各ΔＰ_ｍが仮想経路Ｋ_ｍ間で互いに同じ値になるように各Ｌ_ｍが算出され、算出された各Ｌ_ｍと、各仮想経路Ｋでのｘ_ｍとの関係がプロットされたグラフの二次近似曲線として、上記二次曲線が決定されるように構成されている。

【0033】

【数3】

Ａ、Ｂ、Ｃ：係数［−］

【0034】

【数4】

Ｗ ：塗工幅［ｍ］
Ｑ_１：マニホールドに流入する塗工液の流量［ｍ^３／ｓ］
Ｑ_２：スロット以外にマニホールドから流出される塗工液の流量［ｍ^３／ｓ］
Ｓ ：スロットから吐出される塗工液の流束（Ｓ＝（Ｑ_１−Ｑ_２）／Ｗ）［ｍ^２／ｓ］
ｈ ：スロット高さ［ｍ］
Ｒ ：マニホールドの半径［ｍ］
ｎ_ｃ：マニホールド内の塗工液の第１の粘度パラメータ［−］
η_ｃ：マニホールド内の塗工液の第２の粘度パラメータ［−］
ｎ_ｓ：スロット内の塗工液の第１の粘度パラメータ［−］
η_ｓ：スロット内の塗工液の第２の粘度パラメータ［−］

【0035】

上記数式（１）、数式（２）、（３）について、以下、説明する。

【0036】

数式（１）で示される二次曲線は、この二次曲線に沿ってマニホールド９のスロット側の端縁９ｃの形状が形成されるものである。
かかる二次曲線の導出、すなわち、係数Ａ、Ｂ及びＣの決定については、後述する。

【0037】

数式（２）、（３）は、下記の仮定に基づいて算出される式である。
すなわち、マニホールド９に流入した塗工液３３が、端縁９ｃにおけるｘ軸方向の複数の流出位置から前記スロット８に流出し、スロット８内をｙ軸と平行に通過して開口８ａの複数の吐出位置から吐出される各仮想経路Ｋを辿ると仮定される。
かかる数式（２）、（３）は、上記原点Ｏからｍ番目の仮想経路Ｋ_ｍにおける吐出位置の、該原点Ｏからの距離がｘ_ｍ［ｍ］、流入口１０から開口８ａまでの全圧力損失がΔＰ_ｍ［Ｐａ］、流出位置と吐出位置との距離（スロット長さ）がＬ_ｍ［ｍ］と表されるとき、このΔＰ_ｍとＬ_ｍとの関係を表す数式である。数式（２）、（３）において、スロット高さは、スロット８の開口８ａの幅方向と垂直な方向における間隔である。
なお、原点Ｏ（ｘ_０［ｍ］）から、０番目の吐出位置は原点自身、１番目の吐出位置はｘ_１［ｍ］離れ、２番目の吐出位置はｘ_２［ｍ］離れ、・・・、ｍ番目の吐出位置は、ｘ_ｍ［ｍ］離れている。各吐出位置同士は、互いに等間隔で離れていても、異なる間隔で離れていてもよい。同様に、各流出位置同士も、互いに等間隔で離れていても、異なる間隔で離れていてもよい。

【0038】

本実施形態では、各流出位置及び各吐出位置を通る各仮想経路Ｋ_ｍでのΔＰ_ｍについて、数式（２）、（３）を満たしつつ各ΔＰ_ｍが各仮想経路Ｋ_ｍ間で互いに同じ値になるように各Ｌ_ｍが算出される。
また、算出された各Ｌ_ｍと、これに対応する各ｘ_ｍとの関係がプロットされたグラフが作成される。
そして、作成されたグラフの二次近似曲線が、マニホールド９の上記端縁９ｃが描く二次曲線として決定される。

【0039】

数式（２）、（３）の導出について説明する。
物理法則の一般常識から、図４に示すように、ダイ５のスロット８から塗工液３３が吐出されているとき、スロット８の幅方向における吐出位置によらず、流入口１０から、スロット８の開口８ａまでの塗工液３３の全圧力損失が、各仮想経路間において等しくなると仮定すると、任意のｍ番目の経路において、下記数式（３）が成り立つ。
（全圧力損失ΔＰ_ｍ）＝（マニホールド内の圧力損失ΔＰ_ｃｍ）＋（スロット内の圧力損失ΔＰ_ｓｍ）・・・（３）

【0040】

幅方向におけるスロット８の位置によらず全圧力損失は等しくなるという上記仮定により、流入口１０から流入しスロット８から吐出される塗工液３３の全圧力損失ΔＰは、下記数式（４）、（５）のように表され、具体的には、下記数式（６）のように表される。なお、マニホールド９内のｙ軸方向の圧力損失は０である。また、ｉは、１以上ｍ以下の整数である。

【0041】

【数5】

【0042】

【数6】

【0043】

一般に、液のせん断速度と粘度との関係は、２つの粘度パラメータを用いて、下記数式（７）によって表される。

【0044】

【数7】

【0045】

塗工液３３について、せん断速度と粘度との関係を求めると、図５に示されるようなグラフが得られる。
ここで、予め、マニホールド９を通過している部分のせん断速度に相当するグラフの領域と、スロット８を通過している部分のせん断速度に相当するグラフの領域とを調べると、例えば、図５のグラフの２つの領域として示される。すなわち、この２つの領域において、それぞれ、上記数式（７）のせん断速度と粘度との関係が成り立つ。
このことから、塗工液３３がマニホールド９を通過する際のせん断速度と粘度との関係は、下記数式（８）によって表され、塗工液３３がスロット８を通過する際のせん断速度と粘度との関係は、下記数式（９）によって表される。

【0046】

【数8】

【0047】

【数9】

【0048】

そして、マニホールド９の幅方向に視た断面の形状及び大きさが幅方向にわたって同じであるとの仮定、及び、スロット８の開口８ａから吐出される塗工液の流束が幅方向にわたって同じである（すなわち、Ｓ_０〜Ｓ_Ｍが同じ値である）との仮定のもと、数式（６）に基づいて、各仮想経路Ｋ_ｍでの全圧力損失ΔＰ_ｍを、上記粘度パラメータといった既知のパラメータと、未知のスロット長さ（端縁９ｃと開口８ａとの距離）Ｌ_ｍとを用いて数式化することによって、上記数式（２）、（３）が得られる。

【0049】

数式（２）、（３）においては、０番目からＭ番目までの各仮想経路Ｋ_ｍ（Ｋ_０、Ｋ_１、・・・Ｋ_Ｍ）について、スロット８内の圧力損失ΔＰ_ｓｍ、マニホールド９内の圧力損失ΔＰ_ｃｍ、全圧力損失ΔＰ_ｍ（スロット８内の圧力損失ΔＰ_ｓｍとマニホールド９内の圧力損失ΔＰ_ｃｍとの合計であり、図４では、Ｐ_ＩＮ−Ｐ_ｏｕｔｍ＝ΔＰ_ｍである。）は、図４に示され、開口８ａから吐出される塗工液３３の流束Ｓ_ｍは、図６のように示され、スロット長さＬ_ｍは、図７のように表される。
そして、全圧力損失ΔＰ_ｍが各仮想経路Ｋ_ｍ間で互いに同じ値であるとの上記仮定に従って、各仮想経路Ｋ_ｍでの全圧力損失ΔＰ_ｍが各仮想経路Ｋ_ｍ間で互いに同じ値となるような各スロット長さＬ_ｍを、算出する。この算出は、例えば、従来公知の表計算ソフトウェア（例えば、マイクロソフト社製「ＭＩＣＲＯＳＯＦＴ ＥＸＣＥＬ（登録商標）」）のアドインであるソルバーを用いて行われる。ここで、互いに同じ値であるとは、互いの値の差（誤差）の程度を示す誤差関数が最小となるような互いの値であることを意味する。

【0050】

なお、図４、図６、図７では、数式（２）、（３）を用いてＬ_ｍを算出する前において最初に設定される端縁９ｃの形状を、被塗工物３１の幅方向（ｘ軸方向）に直線状に延びる形状に設定する態様について示す。しかし、最初に設定される端縁９ｃの形状は、特に限定されるものではなく、直線状であっても、二次曲線状であってもよい。

【0051】

上記仮想経路Ｋが通る流出位置及び吐出位置の数量（すなわち、ｍの値）、及び、上記流出位置同士及び上記吐出位置同士の間隔（Δｘ）は、特に限定されるものではなく、適宜設定され得る。
例えば、上記流出位置及び吐出位置の数量ｍの値（仮想経路の数量）が大きい程、被塗工物３１の幅方向全体にわたって、スロット８から吐出される塗工液３３の流量をより均一にすることが可能になる一方、計算が煩雑になる傾向にある。
従って、例えば、かかる観点を考慮して、上記流出位置及び吐出位置の数量及び間隔が適宜設定され得る。
また、上記流出位置及び吐出位置の間隔は、等間隔であることが好ましい。

【0052】

このようにして得られた各スロット長さＬ_ｍを、各距離ｘ_ｍに対してプロットしてグラフ化すると、例えば、図８に示すグラフが得られる。
このグラフを二次関数で近似すると、図８に示すように、二次近似曲線が得られる。
得られた二次近似曲線の各係数を、上記数式（１）における係数Ａ、Ｂ、Ｃとすることによって、数式（１）が具体的に決定される。

【0053】

そして、決定された数式（１）に沿うように上記端縁９ｃが形成される。そして、この端縁９ｃに合わせて、幅方向に視た断面の形状及び大きさが幅方向にわたって同じになるように、マニホールド９が形成される。
なお、塗工液３３がニュートン流体である場合には、数式（１）において、Ａが０に近づくため、近似曲線が、傾きを有する直線に近づく。また、塗工液３３がニュートン流体であって、粘度が比較的低く、しかも、スロット８の開口８ａからの吐出される塗工液３３の流量が比較的小さい場合には、ＡもＢも０に近づくため、塗工液３３は、ｘ軸に平行な直線に近づく。

【0054】

なお、上記した通り、及び、数式（２）、（３）から明らかなように、マニホールド９の上記断面の形状及び大きさが被塗工物３１の幅方向にわたって同じであるから、マニホールド９の上記断面の半径Ｒも、該幅方向（すなわち、ｘ軸方向）にわたって同じである。
かかるマニホールド９の半径（断面の半径）は、図９に示すように、塗工液３３の移動方向に視たマニホールド９の断面の形状に応じて、形状係数Ｄを用いてＲ＝Ｄ×ｒの計算式によって設定され得る。例えば、断面の形状が円形の場合には、円の半径ｒをそのままマニホールド９の半径とし得る。
一方、半円形、扇形である場合には、形状係数Ｄを用いて、それぞれ、図９に示すように設定され得る。
また、図２に示すように、マニホールド９におけるスロット８と反対側の端縁９ｄは、端縁９ｃと同じ形状、且つ、幅方向にわたって端縁９ｃとの間隔が同じであるように形成される。

【0055】

上記の通り、本実施形態に係る塗工装置１は、マニホールド９の幅方向に視た断面の形状及び大きさが幅方向にわたって同じであり、マニホールド９のスロット８側の端縁９ｃが、下記数式（１）で表される二次曲線が描く形状に形成されており、ΔＰ_ｍとＬ_ｍとの関係が下記数式（２）、（３）で表され、数式（２）、（３）を満たしつつ各流出位置及び吐出位置での各ΔＰ_ｍが各仮想経路Ｋ_ｍ間で互いに同じ値になるように各Ｌ_ｍを算出し、算出された各Ｌ_ｍと該各Ｌ_ｍに対応するｘ_ｍとの関係がプロットされたグラフの二次近似曲線として、上記二次曲線が決定されるように構成されている。

【0056】

かかる構成によれば、マニホールド９の幅方向に視た断面の形状及び大きさが幅方向にわたって同じであるとの仮定、及び、各仮想経路Ｋ_ｍ間においてスロット８の開口８ａから吐出される塗工液３３の流束Ｓ_ｍが互いに同じ値であるとの仮定のもとで導出された上記数式（２）、（３）を用いることによって、既知のパラメータと、未知の、上記流出位置（マニホールド９のスロット８側の端縁９ｃ）と上記吐出位置（すなわち、開口８ａ）との距離（スロット長さ）Ｌ_ｍと、によって表されるΔＰ_ｍが各仮想経路Ｋ_ｍ間で互いに同じ値となるように各Ｌ_ｍが算出され、算出されたＬ_ｍに基づいて、二次近似曲線が決定される。そして、この二次近似曲線に沿うようにマニホールド９のスロット８側の端縁９ｃが形成され、かかる端縁９ｃに合わせて、幅方向に視た断面の形状及び大きさが前記幅方向にわたって同じとなるようにマニホールド９が形成される。
このようにマニホールド９が形成されることによって、スロット８の開口８ａから吐出される塗工液３３の流量を、被塗工物３１の幅方向にわたって同じ値に近づけることができるため、形成される塗工膜３５の厚みの変動を幅方向にわたって抑制し得る。
また、既知のパラメータから上記二次近似曲線を決定できるため、効率的である。
よって、幅方向に厚みの変動が十分に抑制された塗工膜３５を、効率的に形成し得る。

【0057】

次いで、本実施形態の塗工膜３５の製造方法について、説明する。

【0058】

本実施形態に係る塗工膜の製造方法は、前記塗工装置１を用いて、相対的に移動する被塗工物３１上に塗工液３３を吐出して塗工膜３５を形成する工程を備える。

【0059】

かかる構成によれば、上記塗工装置１を用いるため、幅方向に厚みの変動が十分に抑制された塗工膜３５を、効率的に形成し得る。

【0060】

以上の通り、本発明によれば、幅方向に厚みの変動が十分に抑制された塗工膜を、効率的に形成し得る塗工装置及び塗工膜の製造方法が提供される。

【0061】

本実施形態の塗工装置及び塗工膜の製造方法は、上記の通りであるが、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の意図する範囲内において適宜設計変更されることが可能である。

【0062】

例えば、上記実施形態においては、流入口１０から流入された塗工液３３が全てスロット８に流出する態様を示す（例えば、図６においてＱ_２＝０）。しかし、本発明においては、図１０に示すように、マニホールド９が、スロット８以外に塗工液３３がマニホールド９内から流出することを可能にする流出口１２を有し、ダイ５が、流出口１２から外部に塗工液３３を送る経路を構成する排出部１３を有し、流入口１０から流入した塗工液３３の一部がスロット８へと流出し、残りが流出口１２から排出部１３を通って排出される態様が採用されてもよい。

【0063】

例えば、上記実施形態においては、図２に示すように、塗工領域Ｆの端が流入口１０と重なるように位置する態様を示す。しかし、本発明においては、図１１、図１２に示すように、塗工領域Ｆの端が流入口１０よりも内側に位置する態様が採用されてもよい。図１１に示す態様では、スロット８の開口８ａの幅方向両端部に、塗工液３３の吐出を規制する規制部２１がそれぞれ配されており、これら規制部２１によって、その分、塗工領域Ｆの幅（塗工幅Ｗ）が小さくなっている。

【0064】

例えば、上記実施形態においては、図２に示すように、流入口１０がマニホールド９の第１の端部９ａに形成され、該流入口１０から流入した塗工液３３が第１の端部９ａから第２の端部９ｂに送られる態様を示す。しかし、本発明においては、マニホールド９における流入口１０が形成される位置は、例えば、図１３〜図１５に示すように、塗工領域Ｆの中央に相当する位置であってもよい。

【0065】

この場合、図１３、図１４に示すように、流入口１０がマニホールド９における被塗工物３１の幅方向中央部に、流入口の中央が塗工領域Ｆの中央と一致するように形成され、該流入口１０から流入された塗工液３３が、第１の端部９ａ及び第２の端部９ｂ（すなわち、両端部）に向かって送られる。

【0066】

このとき、塗工領域Ｆの中央を通りｙ軸に平行な仮想直線（不図示）を中心として塗工液３３の流れが線対称であると仮定すると、図１５に示すように、塗工領域Ｆの中央を原点Ｏとし、原点Ｏから下流側の第２の端部９ｂに送られる塗工液３３について上記と同様に各Ｌ_ｍを決定すれば、原点Ｏからもう一方の第１の端部９ａに向かう塗工液３３についても、同様に各Ｌ_ｍが決定されることになる。なお、塗工領域Ｆの中央は、塗工領域Ｆを幅方向（すなわち、塗工液の移動方向）に二分（１／２）する位置であり、流入口１０の中央は、流入口１０を幅方向に二分（１／２）する位置である。

【実施例】

【0067】

次に試験例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0068】

実施例１
（使用材料）
・被塗工物：ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム（商品名：ダイヤホイル、三菱ケミカル社製）
・塗工液：アクリルポリマー（商品名：ＳＫダイン、綜研化学社製）

【0069】

塗工液について、下記の方法に従って各せん断速度ごとの粘度を測定し、グラフ化した。得られたグラフから、マニホールド内での塗工液の第１及び第２の粘度パラメータ、及び、スロット内での塗工液の第１及び第２の粘度パラメータ等を測定した。結果を表１に示す。

【0070】

（粘度の測定方法）
治具（コーンの直径が２５〜５０ｍｍ、コーンの角度が０．５〜２°であるコーンプレート）を備えたレオメータ（型式ＲＳ１、ＨＡＡＫＥ社製）を用い、２３℃５０％ＲＨの温湿度条件下で、せん断速度を変更し、塗工液の粘度をそれぞれ測定した。
結果を図１６に示す。また、この結果から、マニホールド内及びスロット内の、それぞれ第１及び第２の粘度パラメータを算出した。
具体的には、図１６で示された、せん断速度−粘度曲線のうち、マニホールド内の塗工液の流れ、及び、スロット内の塗工液の流れにそれぞれ相当するせん断速度の範囲を、予備実験によって決定した。
決定された各せん断速度の範囲内のせん断速度−粘度曲線を、前述した数式（８）、（９）で近似することによって、マニホールド内の塗工液の第１及び第２の粘度パラメータ（ｎ_ｃ、η_ｃ）及びスロット内の塗工液の第１及び第２の粘度パラメータ（ｎ_ｓ、η_ｓ）をそれぞれ求めた。

【0071】

（流束Ｓの算出）
流束Ｓを、Ｓ＝（設定された塗工液の塗工厚み（ウェット））×（被塗工物の移動速度）の式によって、算出した。

【0072】

（マニホールド形状の決定及び形成）
図３に示すように幅方向に視た断面が半円状であり、幅方向にわたって断面の形状及び大きさが一定であり、且つ、図４に示すように幅方向に延びるマニホールドを有し、マニホールドの第１の端部に流入口が形成された一方、排出口が形成されていないダイを基礎とし、下記のようにして、マニホールドの形状を決定した。

【0073】

被塗工物に塗工される塗工液の幅、支持部による被塗工物の移動速度（ライン速度）、マニホールド内に流入される際の塗工液の流量、マニホールド半径、スロット高さ等を表１に示すように設定し、数式（２）、（３）を用いて、各流出位置及び吐出位置を通る各仮想経路Ｋ_ｍのスロット長さＬ_ｍを、各全圧力損失ΔＰ_ｍが各仮想経路Ｋ_ｍ間で互いに同じ値となるように、算出した。算出にあたっては、各ΔＬ_ｍの初期値（Ｌ_０）として、表１に示す値を用いた。
そして、ｘ軸上の吐出位置とスロット長さＬ_ｍとの関係をプロットし、二次関数で近似し、二次近似曲線を得た。結果を図１７に示す。

【0074】

得られた二次近似曲線が描く形状にマニホールドのスロット側の端縁の形状を決定し、マニホールドの断面の形状及び大きさが原点Ｏにおけるそれらと幅方向にわたって同じになるように、すなわち、マニホールドの断面の形状及び大きさが幅方向に一定となるように、マニホールドを形成した。このようにして、図２に示すようなマニホールドを形成した。

【0075】

形成したマニホールドを有するダイを用いて、表１の条件で被塗工物に塗工を行い、塗工された塗工液を乾燥して塗工膜を形成し、得られた塗工膜の厚みを、幅方向にわたって、リニアゲージを用いて測定した。結果を図１８に示す。

【0076】

図１８に示すように、幅方向にわたって厚みの変動が抑制された塗工膜が得られた。

【0077】

【表1】

【0078】

比較例１
図１９に示すように、マニホールドのスロット側の端縁が、ダイの先端縁（スロットの開口）と平行な（すなわちｘ軸方向に沿った）直線状であり、幅方向に視た断面の形状及び大きさが実施例１のマニホールドと幅方向にわたって同じになるように、マニホールドを作製した。このマニホールドのスロット長さ（Ｌ）は４０ｍｍであり、図２０に示すように、幅方向に均一であった。
作製されたマニホールドを有するダイを用い、表２の条件で、実施例１と同様に塗工を行って、得られた塗工膜の厚みを幅方向にわたって測定した。
結果を図２１に示す。

【0079】

図２１に示すように、得られた塗工膜の厚みは、幅方向に大きく変動していた。

【0080】

【表2】

【0081】

比較例２
比較例１のマニホールドにおいて、図２２に示すように、スロット側の端縁のみが、実施例１のスロット側の端縁と同じ形状（同じスロット長さ）となるように、追加で加工した。換言すると、実施例１のマニホールドにおいて、スロットとは反対の側の端縁が、比較例１と同じ形状（図１９参照）となるように、追加で加工した。このマニホールドの幅方向に視た断面の形状は、幅方向にわたって半円状で一定であるが、断面の大きさは、塗工液の移動方向下流側に向かう程大きいものであった。
作製されたマニホールドを有するダイを用い、実施例１と同様に塗工を行って、得られた塗工膜の厚みを幅方向にわたって測定した。
結果を図２３に示す。

【0082】

図２３に示すように、得られた塗工膜の厚みは、比較例１よりも、幅方向の変動が抑制されたものであったが、実施例１よりも変動が大きいものであった。

【0083】

また、比較例２では、塗工膜にスジが発生した。この理由としては、比較例２では、マニホールドの断面の形状が幅方向において異なることから、マニホールド内の塗工液の速度変化が幅方向に一様ではなくなり（単調変化ではなくなり）、その結果、マニホールド内にて塗工液の流れが大きく乱れたためと考えられる。
これに対し、実施例１では、スジが発生しなかった。この理由としては、実施例１のようにマニホールドの断面の形状及び大きさが幅方向において等しいと、マニホールド内の塗工液の移動速度が単調に変化することから、該マニホールド内において塗工液の流れが乱れ難かったためと考えられる。

【符号の説明】

【0084】

１：塗工装置、５：ダイ、８：スロット、８ａ：開口、９：マニホールド、９ａ：第１の端部、９ｂ：第２の端部、９ｃ、９ｄ：端縁、１０：流入口、１２：排出口、１５：支持部、１７：固化部、３１：被塗工物、３３：塗工液、３５：塗工膜

【要約】

【課題】 幅方向に厚みの変動が十分に抑制された塗工膜を、効率的に形成し得る塗工装置等を提供する。
【解決手段】
相対的に移動する被塗工物上に塗工液を塗工するダイを備えた塗工装置であって、前記ダイは、前記マニホールドの前記幅方向に視た断面の形状及び大きさが前記幅方向にわたって同じであり、前記マニホールドの前記スロット側の端縁が、特定の数式から決定される二次曲線が描く形状に形成されるように構成された、塗工装置。
【選択図】 なし

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】