JP2005254126A - 塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、１ｍPa・ｓ程度の低粘度液を湿潤塗布厚み１５μｍ以下の薄層で、且つ、２００ｍ／ｍｉｎ以上の塗布速度で均一に塗布できる塗布方法を提供することにある。
【解決手段】上流側パスローラと下流側パスローラの間に装架されて走行する可撓性支持体にフロントリップとバックリップからなるエクストルージョン型の塗布ヘッドを前記可撓性支持体の一方から当接させて塗布を行なう塗布方法において、前記フロントリップの高さは前記バックリップ高さよりも高く、且つ、湿潤塗布厚みをＷとして該フロントリップの頂部と該バックリップの頂部との差ＺがＷ×１．５＜Ｚ＜Ｗ×３となるようにし、フロントリップの塗布液流出端角部及びバックリップ上端面の支持体走行方向下流側角部が実質的に尖頭形状としたことを特徴とする塗布方法により前記課題を解決した。
【選択図】 図２ａ

Description

本発明は、連続して走行する可撓性支持体（以下、支持体と称する）に塗布液を塗布する塗布方法に関し、詳しくは低粘度液を薄層で塗布する塗布装置に関する。

ハロゲン化銀写真感光材料、磁気記録材料、感圧及び感熱記録紙、インクジェット記録材料等の製造において、連続して走行するプラスチックフィルム、紙、樹脂被覆紙、不職布等の支持体に塗布液を塗布する方法として、精密でばらつきの少ない塗布量を得るために、例えば、スライドビード方式、カーテン方式などが用いられている。これらの方式はいわゆる前計量方式と称され、塗布量の再現性、均一性に優れ、良好な塗布面質が得られる特徴がある。

本発明の課題とする１ｍPa・ｓ程度の低粘度液を湿潤塗布厚み１５μｍ以下の薄層塗布という塗布条件に対しては、前述したスライドビード方式では安定した塗布ビードが生成できず、また、カーテン方式においても安定したカーテン膜が生成しないことは当業者では承知のことである。

一方、グラビアロール方式、メタリングバー方式、ドクターブレード方式等によれば、前述した低粘度液を薄層で塗布できる可能性を有しているが、これらの方式は所望の塗布量を付着させた後に塗布液の余剰分が発生する、いわゆる後計量方式と称されるものである。余剰の塗布液は通常回収して再使用されるが、回収液を循環させて再使用する過程で塗布液の品質が大きく劣化する問題がある。また、前工程で事前に塗布層を施した支持体にこれらの方式を用いて塗布した場合には、塗布装置が塗布面に直接接触することにより予め塗布された塗布面が削り取られて余剰液に混入してしまい、回収液の再利用が困難となって廃棄せざるを得ない経済上の損失を招いてしまう。

そこで本発明者らは、本発明の課題である低粘度液を薄層で塗布する可能性を見いだすべくエクストルージョン方式に着目した。エクストルージョン方式は、塗布装置先端（以下、ダイヘッドと称する）に上流側リップ（以下、フロントリップと称する）と下流側リップ（以下、バックリップと称する）を備え、この二つのリップ間に設けたスロット部から塗布液を押し出して、前記リップに対向して走行する支持体に当接させて塗布液を塗布するものであり、従来より様々な改良が重ねられている。（例えば、特許文献１、及び２参照）

しかしながら、従来の方式は２０ｍPa・ｓから１００ｍPa・ｓ程度以上の比較的高粘度の塗布液に適した塗布方式であり、本発明の課題とする塗布条件、つまり１ｍPa・ｓ程度の低粘度液を湿潤塗布厚み１５μｍ以下の薄層で塗布する場合には縦筋状の塗布ムラが発生して均一な塗布面を得ることが困難で、とりわけ塗布速度が２００ｍ／ｍｉｎを越える場合には塗布操作そのものを安定して行うことができなかった。
特開平４−１４５９７７号公報（第２−４頁） 特許第３３８５４３１号（第２−５頁）

前述の問題に対して本発明の課題は、１ｍPa・ｓ程度の低粘度液を湿潤塗布厚み１５μｍ以下の薄層で均一に塗布できる塗布方法を提供することにあり、更には２００ｍ／ｍｉｎ以上の塗布速度でも前記低粘度液を均一に薄層塗布できるを塗布方法を提供することにある。

本発明者らは、この課題を解決するために鋭意研究を行った結果、上流側パスローラと下流側パスローラの間に装架されて走行する可撓性支持体にフロントリップとバックリップからなるエクストルージョン型のダイヘッドを前記可撓性支持体の一方から当接させて塗布を行なう塗布方法において、前記フロントリップの高さは前記バックリップ高さよりも高く、且つ、湿潤塗布厚みをＷとして該フロントリップの頂部と該バックリップの頂部との差ＺがＷ×１．５＜Ｚ＜Ｗ×３となるようにし、該フロントリップ上端部に支持体を接触させつつ、前記支持体をバックリップ上端面とほぼ並行に走行させながら塗布することを特徴とする塗布方法により基本的に達成され、該フロントリップの塗布液流出端角部を実質的に尖頭形状とし、該バックリップ上端面が支持体走行方向に対しほぼ並行で、且つ、該バックリップ上端面の支持体走行方向の下流側角部を実質的に尖頭形状としたことを特徴とする塗布方法により達成された。更に好ましくは、バックリップ上端面の塗布幅方向に最大深さ０．０１ｍｍ以上、支持体走行方向長さ０．５ｍｍ以上の窪みを具備することを特徴とする前述の塗布方法により達成された。

本発明によれば、１ｍPa・ｓ程度の低粘度液を湿潤塗布厚み１５μｍ以下の薄層で均一に塗布できることが可能となり、２００ｍ／ｍｉｎ以上の塗布速度でも前記した低粘度液を薄層で安定して塗布するのに、特に著しい効果が認められた。

以下添付図面にしたがって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら図面の態様に何ら限定されるものではない。

図１は本発明に用いるエクストルージョン型塗布装置の模式側面図である。図１に示すように塗布装置先端のダイヘッド１を走行する支持体２に当接させて塗布操作を行う。塗布液は図示しない供給装置により所望する流量がマニホールド３と称する空洞部に供給され、次いでフロントリップ４とバックリップ５の間に設けたスロット６から塗布液が押し出される。押し出された塗布液は、上流側パスローラ７および下流側パスローラ８に装架されて矢印方向に走行する支持体２に持ち去られることで塗布操作が行われ塗布膜９が生成される。

マニホールド３およびスロット６の塗布幅方向の両端部は塗布液の流出を回避する目的と支持体１に対する塗布幅を規制する目的で、スロット６の間隙中に図示しない封止部材が勘合されている。本発明において、マニホールド３の断面形状ないし断面積については何ら制限されるものはなく、例えば全円、半円、楕円などを適用でき、さらに幅方向に対するスロット６からの流出流量分布を均一化させるために前記断面積を端部に向かって漸減させてもよい。

スロット６の間隙については、一般的に塗布液の流量、粘度が幅方向の流出流量を均一化させるに際し主要なパラメータとして決定することができ、本発明の塗布条件においても適宜選択することができる。

上流側パスローラ７及び下流側パスローラ８は、それぞれ支持体２を装架し搬送させるものである。該ローラは駆動式、非駆動式のいずれでもよく、また直径についても特に限定されないが、当然ながら優れた真円度を有し回転時のがたつきが少ないものを選択すべきである。また、これらのパスローラには、支持体の走行性を安定させ、且つ支持体の平面性を維持するために、例えばエキスパンダーローラ等の支持体を幅方向へ矯正させる機能を有するローラを用いてもよい。更に、各パスローラ間の相互距離は一般的に短かく設定すべきである。その理由は、前記相互距離が短いほどダイヘッドを通過する支持体の安定性が向上するからである。

ダイヘッド１は図示しない架台に装着されており、この架台に連接された駆動機構の昇降動作により走行する支持体２に対してダイヘッド１が当接、若しくは離脱され、塗布の開始、若しくは終了が成就する。

図２ａは本発明に好ましく用いられるエクストルージョン型ダイヘッドの先端部分の拡大側面図である。フロントリップ４とバックリップ５の間には、塗布液を均一に押し出すために所定の間隙Ｇからなるスロット６が備えられている。本発明においては、フロントリップ４の頂部高さをバックリップ５の頂部高さよりも高い形状とし、前記フロントリップ４の頂部高さとバックリップ５の頂部高さとの差Ｚを所望する湿潤塗布厚みをＷをしたとき、Ｗ×１．５＜Ｚ＜Ｗ×３とすることが特徴である。更には、フロントリップ４の塗布液流出端頂部Ｋ１は実質的に尖頭形状とすることにある。尚、現実的には幾何学的に曲面のない角を機械加工で行うには無理があり、本発明においては曲率半径０．２ｍｍ以下が好ましく、更に好ましくは曲率半径０．０５ｍｍ以下である。

本発明においては、塗布中にフロントリップ４を支持体２に当接させて塗布液を塗布するものであり、この時、フロントリップ４の頂部を尖頭形状とし、更には、バックリップ５の頂部高さよりもフロントリップ４の頂部高さを高くしたことにより、ダイヘッドにおける支持体２への塗布液の接液開始点は、フロントリップ４のＫ１位置に固定される。したがって、支持体２と塗布液との濡れ線がフロントリップ４の頂部先端部位で微変動することはなく、ダイヘッドと支持体の塗布幅方向で常に一直線状に形成、維持することが可能となり、支持体に塗布した塗布膜の幅方向厚み分布を均一化できる。

本発明によるバックリップ５の頂部上端面は、支持体２の走行方向に対してほぼ並行であり、且つ、バックリップ上端面、いわゆるリップランドの支持体走行方向の下流側角部Ｋ２に前記フロントリップ４の頂部Ｋ１と同様の実質的に尖頭形状の加工を施す。

本発明において、バックリップ５の頂部上端面の支持体走行方向長さＨ１は適宜選択可能であるが、０．３ｍｍないし５ｍｍの範囲で好ましく用いることができる。

前述した塗布液の接液開始点がフロントリップ４のＫ１位置に固定される効果に加え、バックリップ５のＫ２部をＫ１部と同様に尖頭形状に加工し、且つ、フロントリップ４に対するバックリップ５の頂部高さ差Ｚと湿潤塗布厚みＷとの関係をＷ×１．５＜Ｚ＜Ｗ×３とすることにより、ダイヘッドから塗布液が離脱するポイントを常に前記Ｋ２部に固定させることが可能となり、塗布膜の幅方向厚み分布が更に均一化され、且つ、縦筋状の塗布ムラの発生を抑止することができる。

以上説明したように、本発明による塗布装置は、スロットから押し出されてフロントリップとバックリップの間にある塗布液が支持体に作用する液圧を考慮しつつ、ダイヘッドにおける支持体への塗布液の接液開始点と離脱点の重要性に着目し、湿潤塗布厚みに応じたフロントリップ頂部とバックリップ頂部との高さの差、及びその角部形状を最適化して低粘度液を薄層で均一に塗布することを可能としたものである。

本発明において、前述したダイヘッドを用いて支持体に塗布液を塗布する際のダイヘッドと支持体の相互関係は、図２ｂに示すようにフロントリップ上端部に支持体２を接触させつつ、支持体２をバックリップ上端面１０とほぼ並行に走行させる。バックリップ上端面１０と平行な基準線Ｘに対する支持体２の走行角θは１゜ないし１０゜の範囲とすることが好ましく、より好ましくは２゜ないし５゜の範囲に設定することで低粘度液を薄層で均一に塗布できることが可能となる。前記バックリップ上端面と平行な基準線Ｘに対する支持体２の走行角θが１゜以下の場合には、バックリップ上端面から塗布液の一部がダイヘッド側面に流下してしまい、塗布液が支持体へ安定して供給されずに湿潤塗布厚みの低下や塗布筋が発生してしまう。また、支持体２の走行角θが１０゜以上の場合には、本発明が意図する湿潤塗布厚みに応じたフロントリップ頂部とバックリップ頂部との高さの差、すなわち支持体２とバックリップ上端面１０との間隙を維持できず、低粘度液を薄層で塗布する際の塗布膜均一化効果が期待できない。

図３は、本発明によるエクストルージョン型ダイヘッドの別の態様を示すダイヘッド先端部分の拡大側面図である。図３におけるＫ１´およびＫ２´の構成は、それぞれ前述した図２ａのＫ１およびＫ２と同様である。図３のバックリップ５には深さＤ、支持体走行方向長さＨ３の窪みが設けてある。Ｈ１´はバックリップ５頂部上端面の支持体走行方向長さを示しており、Ｈ２はバックリップ５頂部全体の支持体走行方向長さを示している。また、フロントリップ４の頂部とバックリップ５の頂部上端面との高さ差Ｚの選択は、前記図２ａと同様である。

バックリップ側に前述の窪みを施したことによる作用、効果は以下のとおりである。支持体２とバックリップ５の頂部上端面の間隙に存在する塗布液には、塗布速度に応じた剪断力が作用する。この剪断力は塗布速度が高速になるほど増大し、ついには該剪断力によって塗布筋の発生や塗布幅全面に不連続なピッチで縦筋状の塗布面となる等の障害を来たすことが実験の結果明らかとなった。換言すれば、支持体面近傍における塗布液の移動速度は塗布速度に近似であり、この支持体面近傍からバックリップ上端面方向へ向かう速度勾配が急で大きくなるほど前記塗布障害が起きやすくなるということが言える。そこで、支持体とバックリップ上端面との距離に着目して本発明に至った。

本発明の特徴は前記の距離を単純に大きくするのではなく、塗布ヘッドから塗布液が離脱するポイントを常に前記Ｋ２部に固定させる効果を維持しつつ、前記速度勾配を低減させるためにバックリップの頂部上端面に窪み加工を施したことにある。実験の結果、この窪みの深さＤは０．０１ｍｍ以上が好ましくさらに好ましくは０．３ｍｍ以上であること、支持体走行方向長さＨ３については好ましくは０．５ｍｍ以上さらに好ましくは１ｍｍ以上であることを見出した。

本発明に用いるエクストルージョン型塗布ヘッドの材質については、塗布液に対する耐食性を有し、精度よく機械加工が可能で、且つ、該精度を維持できるものが好ましく、たとえばニッケル−クロム鋼（ステンレス鋼）、チタン合金、セラミックス、タングステン−カーバイド焼結材等を好ましく用いることができる。さらに製作コストを考慮してフロントリップおよびバックリップの先端部のみに前記タングステン−カーバイド焼結材やセラミックスなどを適用してもよい。

次に、本発明を更に具体的に説明するために実施例を述べるが、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲内において各種の応用が行えるものである。

予め、支持体である厚み１００μｍの下引き済みポリエチレンテレフタレートフィルムの片面に平均粒子径５μｍのシリカ粒子を含有する裏塗り層を設け、前記支持体の反対面をコロナ放電加工後、ゼラチン水溶液に界面活性剤、硬膜剤、カーボンブラック、１−フェニル−３−ピラゾリドン０．３g/ｍ²、及び平均粒子径３．５μｍのシリカ粒子を含む下塗り層と、その上層にコントロールドダブルジェット法で調製してオルソ増感を施した高感度塩化銀乳剤に界面活性剤、硬膜剤、１−フェニル−３−ピラゾリドン０．１g/ｍ²を含有するハロゲン化銀乳剤層を、ゼラチンとして０．８g/ｍ²、硝酸銀として１．０g/ｍ²になるように二層構成で塗布したものを用意した。

本発明に用いる塗布液としては、下記の処方から成る物理現像核層用の塗布液を調製した。
〈硫化パラジウムゾルの調製〉
Ａ液 塩化パラジウム ５ｇ
塩酸 ４０ｍｌ
蒸留水 １０００ｍｌ
Ｂ液 硫化ソーダ ８．６ｇ
蒸留水 １０００ｍｌ
Ａ液とＢ液を撹拌しながら混合し、３０分後にイオン交換樹脂（ＩＲ−１２０Ｅ、ＩＲＡ−４００）の充填されたカラムに通し硫化パラジウムゾルを得た。

〈物理現像核塗布液の調製〉
前記硫化パラジウムゾル １００ｍｌ
ハイドロキノン １００ｇ
１−フェニル−３−ピラゾリドン １０ｇ
アクリルアミド（９７）とイミダゾール（３） ０．５ｇ
の共重合体（平均分子量：１０万）
１０％サポニン（界面活性剤） ０．５ｍｌ
水を加えて全量 １５００ｍｌ
調製後のこの塗布液の粘度は１．２ｍPa・ｓであった。

図１の塗布装置により、エクストルージョン型のダイヘッドを用いて塗布速度１５０ｍ／ｍｉｎから２５０ｍ／ｍｉｎの間で、また、湿潤塗布厚みを１２μｍから２５μｍの間で変化させた。ダイヘッドは間隔が４００ｍｍの２つのパスローラの丁度中間に配置し、幅方向の面長が１，２００ｍｍで図２ａ、ｂ及び図３に示した形状のダイヘッドを用い、バックリップ上端面と平行な基準線に対する支持体の走行角θを３゜として物理現像核塗布液を塗布した。

前述のハロゲン化銀乳剤層を二層同時塗布した支持体に、前記物理現像核液を塗布した結果を表１に示す。

（比較例）
比較に用いたエクストルージョン型のダイヘッドは、本発明に用いたものと概略形状はほぼ同じで、フロントリップ及びバックリップの形状は表１に示す条件とした。また、特開平４−１４５９７７号公報及び特許第３３８５４３１号で開示されたフロント及びバックリップが特定の曲率で加工、製作された湾曲状のダイヘッドをも用い、本発明と同じ支持体を用いて同様の塗布条件で物理現像核塗布液を塗布した。尚、スライドビード方式、カーテン方式の場合はそれぞれ正常塗布不能のため評価対象外とした。

前述した方法で塗布した試料の評価は以下の基準で目視判定し、その結果を表１に示した。
（判定基準）
◎ ：塗布幅全面が均一な塗布状態
○ ：極弱い縦筋状の塗布ムラ（品質上、問題ないレベル）
△ ：幅方向に縦筋状の塗布ムラ
× ：幅方向全面に強度の縦筋状の塗布ムラ

表１からも明らかなように、本発明は１ｍPa・ｓ程度の低粘度液を湿潤塗布厚み１５μｍ以下で、且つ、塗布速度が２００ｍ／ｍｉｎ以上の条件下であっても、縦筋状の塗布ムラを完全に防止することができ、均一に薄層塗布できることがわかる。一方比較例は、幅方向に縦筋状の塗布ムラが強く発生してしまい、低粘度液を均一に薄層することができなかった。

本発明による実施例は、ハロゲン化銀乳剤層を支持体に塗布した後に一旦巻き取り、次いで前記巻き取りに物理現像核塗布液を塗布する二つの塗布ラインに分けて行ったが、ハロゲン化銀乳剤層を支持体に塗布して乾燥した後、支持体が連続して走行する同一の搬送ラインで引き続き物理現像核塗布液を塗布する場合にも適用することができる。

本発明の一例を示すダイヘッド模式側面図 本発明の一例を示すダイヘッド先端拡大側面図 本発明の一例を示すダイヘッド先端拡大側面図 本発明の別の一例を示すダイヘッド先端拡大側面図

符号の説明

１ ダイヘッド
２ 支持体
３ マニホールド
４ フロントリップ
５ バックリップ
６ スロット
７ 上流側パスローラ
８ 下流側パスローラ
９ 塗布膜

Claims (4)

1. 上流側パスローラと下流側パスローラの間に装架されて走行する可撓性支持体にフロントリップとバックリップからなるエクストルージョン型のダイヘッドを前記可撓性支持体の一方から当接させて塗布を行なう塗布方法において、前記フロントリップの高さは前記バックリップ高さよりも高く、且つ、湿潤塗布厚みをＷとして該フロントリップの頂部と該バックリップの頂部との差ＺがＷ×１．５＜Ｚ＜Ｗ×３となるようにし、該フロントリップ上端部に支持体を接触させつつ、前記支持体をバックリップ上端面とほぼ並行に走行させながら塗布することを特徴とする塗布方法。
2. 前記フロントリップの塗布液流出端角部が実質的に尖頭形状であることを特徴とする請求項１記載の塗布方法。
3. 前記バックリップ上端面が支持体走行方向に対しほぼ並行であり、且つ該バックリップ上端面の支持体走行方向の下流側角部が実質的に尖頭形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の塗布方法。
4. 前記バックリップ上端面の塗布幅方向に最大深さ０．０１ｍｍ以上、支持体走行方向長さ０．５ｍｍ以上の窪みを具備することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の塗布方法。

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