JP2006305473A - 塗布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 低粘度の塗料を使用することが可能で、基材の形状や長さ寸法にかかわらず、基材の表面に厚みが数十〜数百ｎｍの塗膜を形成することが可能な塗布装置を提供する。
【解決手段】 本発明の塗布装置は、内部に塗料Ｃをその表面張力により保持すると共に塗料Ｃにガラス基板Ｓを挿通させてガラス基板Ｓの全面に塗料Ｃを塗布するＴ字管１と、Ｔ字管１に供給管３を介して塗料Ｃを供給する供給タンク２と、ガラス基板ＳをＴ字管１の内面に触れることなくＴ字管１内を挿通させる基板挿通機５、６と、Ｔ字管１内の塗料Ｃの温度を調整する温度計付き温度調整器７と、位置センサ８、９と、塗料センサ１１、１２と、基板乾燥器１３とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、塗布装置に関し、さらに詳しくは、複雑な形状の基材、長尺の基材、連続的に供給される基材等の表面に塗膜を容易に形成することが可能な塗布装置に関するものである。

従来、帯電防止性、紫外線や電磁波の遮蔽性、抗菌性、耐傷性等の各種機能を有する機能性塗料を基材に塗布することで、基材に様々な機能性を持たせた各種製品が提案され、実用に供されている。
この様な機能性塗料を基材に塗布する装置としては、ダイによって塗布するダイコータ、ロールに基材や塗料を供給して塗布するグラビアコータ、基材を軸の回りに回転させる間に該基材上に塗料を滴下して塗布するスピンコーター、槽内に貯留された塗料に基材を浸し、その後引上げることにより塗布するディップ装置等がある。

特に、光ファイバ等の様な極めて長尺の基材や、線材等の様に連続的に供給される基材へ塗料を塗布する装置としては、例えば、ダイスを使用した紫外線硬化性樹脂塗布装置等があり（特許文献１参照）、また、帯状の基材へ塗料を間欠的に塗布する装置としては、バルブやダイを使用した塗料塗布装置等がある（特許文献２参照）。
特開２００４−６７４６５号公報 特開２００４−２１６２７７号公報

ところで、従来のダイスを使用した紫外線硬化性樹脂塗布装置やバルブやダイを使用した塗料塗布装置は、主に高粘度の塗料を使用するための装置であるから、低粘度の塗料を使用して塗膜を形成することができないという問題点があった。 また、高粘度の塗料を使用した場合、塗膜の厚みはμｍのオーダーとなり、サブミクロン以下の膜厚の塗膜を形成することができないという問題点があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、低粘度の塗料を使用することが可能であり、複雑な形状の基材、長尺の基材、連続的に供給される基材等の様に、基材の形状や長さ寸法にかかわらず、基材の表面に厚みが数十〜数百ｎｍの塗膜を形成することが可能な塗布装置を提供することを目的とする。

本発明者等は、低粘度の塗料を用いて基材の表面に厚みが数十〜数百ｎｍの塗膜を形成する装置について鋭意検討した結果、Ｔ字管の内部に表面張力により塗料を保持すると共に、該塗料に基材を挿通させて該基材の全面に前記塗料を塗布することとすれば、低粘度の塗料を用いて、基材の表面に厚みが数十〜数百ｎｍの塗膜を容易に形成することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の塗布装置は、内部に塗料をその表面張力により保持すると共に該塗料に基材を挿通させて該基材の全面に前記塗料を塗布するＴ字管部と、前記Ｔ字管部に塗料を供給する塗料供給部と、前記基材を前記Ｔ字管部内を挿通させる基材挿通部とを備えてなることを特徴とする。

この塗布装置では、Ｔ字管部内に表面張力により保持された塗料に、基材を挿通させるだけで、この基材の全面に前記塗料が均一な厚みで塗布される。
これにより、Ｔ字管部内の塗料に基材を挿通させるという簡単な操作だけで、基材の全面に均一な厚みの塗膜が形成される。

前記Ｔ字管部に、前記塗料の温度を調整する温度調整手段を設けた構成としてもよい。
この様な構成とすることで、Ｔ字管部内の塗料の温度を、塗布に最適な温度に調節することが可能になり、塗膜の品質及び信頼性が向上する。

前記Ｔ字管部及び前記塗料供給部それぞれに、位置検出手段を設け、これらの位置検出手段各々の出力信号に基づき前記Ｔ字管部及び前記塗料供給部それぞれの位置を調整することとしてもよい。
この塗布装置では、前記Ｔ字管部及び前記塗料供給部それぞれの位置を調整することで、Ｔ字管部内の塗料の圧力と塗料供給部内の塗料の圧力とが略等しくなり、塗料の圧力が平衡状態に保持される。これにより、基材に形成される塗膜の厚みが均一化される。

前記Ｔ字管部及び前記塗料供給部それぞれに、前記塗料の液面位置、容量、容積のいずれか１つ以上を検知する検知手段を設け、これらの検知手段各々の出力信号に基づき前記Ｔ字管部における塗料の液面位置、容量、容積のいずれか１つ以上を調整することとしてもよい。
この塗布装置では、Ｔ字管部における塗料の液面位置、容量、容積のいずれか１つ以上を調整することで、Ｔ字管部内の塗料の圧力を平衡状態に保つことが容易になる。これにより、基材に形成される塗膜の厚みがさらに均一化される。

前記Ｔ字管部の前記基材を排出する側の外方に、前記基材に塗布された前記塗料を乾燥させる乾燥手段を設けてなることとしてもよい。
この様な構成とすることで、基材に塗布された塗料を直ちに乾燥させることが可能になり、したがって、塗膜にごみや汚れ等が付き難くなり、マイクロクラックや傷等も生じ難くなり、塗膜の信頼性が向上する。また、塗膜にマイクロクラックや傷等が生じ難くなるので、作業性が向上し、製造コストの低減が可能になる。

本発明の塗布装置によれば、内部に塗料をその表面張力により保持すると共に該塗料に基材を挿通させて該基材の全面に前記塗料を塗布するＴ字管部と、前記Ｔ字管部に塗料を供給する塗料供給部と、前記基材を前記Ｔ字管部内を挿通させる基材挿通部とを備えたので、低粘度の塗料を用いて基材の全面に均一な厚みの塗膜を連続的に形成することができる。
また、Ｔ字管部内に表面張力により保持された塗料に基材を挿通させるだけでよいので、複雑な形状の基材、長尺の基材、連続的に供給される基材等の様に、基材の形状や長さ寸法にかかわらず、基材の表面に薄厚の塗膜を均一に形成することができる。
したがって、基材の形状や長さ寸法にかかわらず、基材の表面に厚みが数十〜数百ｎｍの塗膜を形成することができる。

本発明の塗布装置を実施するための最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

図１は、本発明の一実施形態の塗布装置を示す概略構成図であり、機能性塗料であるアンチモン含有酸化スズ（ＡＴＯ）塗料をガラス基板（基材）に連続的に塗布するための装置である。

図において、１は内部に塗料Ｃをその表面張力により保持すると共に塗料Ｃにガラス基板Ｓを挿通させてガラス基板Ｓの全面に塗料Ｃを塗布するＴ字管（部）、２はＴ字管１に供給管３を介して塗料Ｃを供給する供給タンク（塗料供給部）、４は供給タンク２に供給する塗料Ｃを備蓄するための備蓄タンク、５、６はガラス基板ＳをＴ字管１の内面に触れることなくＴ字管１内を挿通させ、かつ挿通の際の速度を調整する基板挿通機（基材挿通部）、７はＴ字管１内の塗料Ｃの温度を調整する温度計付き温度調整器（温度調整手段）、８はＴ字管１に設けられた位置センサ（位置検出手段）、９は供給タンク２に設けられた位置センサ（位置検出手段）である。

また、１１はＴ字管１に設けられ塗料Ｃの液面位置、容量、容積のいずれか１つ以上を検知する塗料センサ（検知手段）、１２は供給タンク２に設けられ塗料Ｃの液面位置、容量、容積のいずれか１種または２種以上を検知する塗料センサ（検知手段）、１３はＴ字管１のガラス基板Ｓを排出する側の外方、すなわちＴ字管１と基板挿通機６との間に設けられガラス基板Ｓに塗布された塗料Ｃを乾燥させる基板乾燥器（乾燥手段）である。

Ｔ字管１は、互いに対向する開口部１ａ、１ｂがガラス基板Ｓの挿入口及び排出口とされ、開口部１ａ、１ｂに対して直角方向の開口部１ｃが塗料Ｃの供給口とされている。
Ｔ字管１内に供給された塗料Ｃは、Ｔ字管１内を満たした上、その一部がそれ自体の表面張力により開口部１ａ、１ｂから外側に突出して外側に凸の曲面２１を形成している。

このＴ字管１では、開口部１ａ、１ｂの形状は、ガラス基板Ｓの断面形状によって円形、三角形、四角形、菱形等に最適化される。
また、Ｔ字管１の材質は、使用する塗料Ｃとの表面自由エネルギーと接触角を最適化し、塗料Ｃの物性は、表面張力、粘度、Ｔ字管１及びガラス基板Ｓそれぞれの接触角より最適化される。

この塗布装置では、供給タンク２に位置を検知する位置センサ９と塗料Ｃの液面位置と量を検知する塗料センサ１２を設け、Ｔ字管１にも位置を検知する位置センサ８と塗料Ｃの液面位置と量を検知する塗料センサ１１を設けたので、Ｔ字管１内の塗料Ｃの液面位置を一定に保つ平衡状態を保持することができる。
また、Ｔ字管１と内部の塗料Ｃの温度調整をするための温度計付き温度調節器７も備えたので、塗布の際の塗料Ｃの物性が最適になる様に、塗料Ｃの温度を調整することができる。

次に、この塗布装置を用いてガラス基板Ｓの全面にアンチモン含有酸化スズ（ＡＴＯ）膜を形成する方法について説明する。
まず、アンチモン含有酸化スズ（ＡＴＯ）膜を形成するためのＡＴＯ膜形成用の塗料Ｃを備蓄タンク４から供給タンク２に供給し、供給タンク２内の塗料Ｃを供給管３を介してＴ字管１内に供給する。

この際、供給タンク２内の塗料Ｃの圧力とＴ字管１内の塗料Ｃの圧力が等しくなり平衡状態となるように、供給タンク２及びＴ字管１の位置と塗料Ｃの量を調整する。また、温度計付き温度調整器７を用いてＴ字管１内の塗料Ｃの温度を調整する。

次いで、基板挿通機５により、ガラス基板ＳをＴ字管１の開口部１ａに挿入し、その内面に触れることなくＴ字管１内を挿通させる。その間に、Ｔ字管１内にその表面張力により保持された塗料Ｃがガラス基板Ｓの全面に塗布される。
この様にして、全面に塗料Ｃが塗布されたガラス基板Ｓは、基板挿通機５によりＴ字管１の開口部１ｂから送り出され、基板乾燥器１３内を通過することとなる。

この基板乾燥器１３では、内部温度が塗料Ｃ中の揮発性成分の揮発温度以上に設定されているので、ガラス基板Ｓに塗布された塗料Ｃは、乾燥・硬化し、安定な塗膜となる。
全面に安定な塗膜が形成されたガラス基板Ｓは、基板挿通機６により、基板乾燥器１３から取り出され、所定の保管場所に保管される。
この様にして、全面に安定な塗膜が形成されたガラス基板Ｓを連続して作製することができる。

この間、供給タンク２及びＴ字管１の位置と塗料Ｃの量を調整することで、Ｔ字管１内の塗料Ｃの量及び圧力が一定に保たれるが、上記の操作を繰り返すことでＴ字管１内の塗料Ｃが減少した場合には、備蓄タンク４より供給タンク２に塗料Ｃを補充し、Ｔ字管１内に供給管３を介して連続的に補給する。

この塗布装置により形成された実施例のＡＴＯ膜の特性と、従来のディップ装置により形成された比較例のＡＴＯ膜の特性を、表１に示す。
ここでは、塗料の粘度、膜厚、シート抵抗（表面抵抗：Ω／□）の３点について評価した。これらの評価方法は下記の通りである。

（１）塗料の粘度
ウベローデ粘度計を用いて、２５℃における粘度を測定した。
（２）膜厚
触針法にて測定した。ここでは、測定機としてＴＥＮＣＯＲ Ｐ−１０（ケーエルエー・テンコール社製）を用い、ＡＴＯ膜の表面と、ＡＴＯ膜が形成されていないガラス基板の表面との差を求め、この差を膜厚とした。
（３）シート抵抗
４端子法にて測定した。ここでは、測定機としてロレスタ ＡＰ（三菱化学社製）を用いた。

これらの評価結果によれば、上記の塗布装置により形成されたＡＴＯ膜は、ガラス基板に導電性を付与するのに十分なシート抵抗を有するものであり、ディップ装置により形成されたＡＴＯ膜と同等の特性を有することが分かった。

以上説明したように、本実施形態の塗布装置によれば、内部に塗料Ｃをその表面張力により保持すると共に塗料Ｃにガラス基板Ｓを挿通させてガラス基板Ｓの全面に塗料Ｃを塗布するＴ字管１と、Ｔ字管１に供給管３を介して塗料Ｃを供給する供給タンク２と、ガラス基板ＳをＴ字管１の内面に触れることなくＴ字管１内を挿通させ、かつ挿通の際の速度を調整する基板挿通機５、６とを備えたので、低粘度の塗料Ｃを用いてガラス基板Ｓの全面に均一な厚みの塗膜を連続的に形成することができる。
また、Ｔ字管１内の塗料Ｃにガラス基板Ｓを挿通させるだけでよいので、基材の形状や長さ寸法にかかわらず、表面に薄厚の塗膜を均一に形成することができる。

また、Ｔ字管１内の塗料Ｃの温度を調整する温度計付き温度調整器７を設けたので、Ｔ字管１内の塗料Ｃの温度を、塗布に最適な温度に調節することができ、塗膜の品質及び信頼性を向上させることができる。
また、Ｔ字管１及び供給タンク２に、位置センサ８、９を設けたので、Ｔ字管１及び供給タンク２それぞれの位置を調整することで、Ｔ字管１内の塗料Ｃの圧力と供給タンク２内の塗料Ｃの圧力とを略等しくすることができ、塗料Ｃの圧力を平衡状態に保持することができる。したがって、ガラス基板Ｓに形成される塗膜の厚みを均一化することができる。

また、Ｔ字管１及び供給タンク２に、塗料センサ１１、１２を設けたので、Ｔ字管１内の塗料Ｃの圧力を平衡状態に保つことが容易にできる。したがって、ガラス基板Ｓに形成される塗膜の厚みをさらに均一化することができる。
また、Ｔ字管１と基板挿通機６との間に基板乾燥器１３を設けたので、ガラス基板Ｓに塗布された塗料Ｃを直ちに乾燥させることができ、塗膜にごみや汚れ等が付き難くなり、マイクロクラックや傷等も生じ難くなる。したがって、塗膜の信頼性を向上させることができる。また、塗膜にマイクロクラックや傷等が生じ難くなるので、作業性を向上させることができ、製造コストの低減を図ることができる。

本発明の塗布装置は、内部に塗料をその表面張力により保持すると共に該塗料に基材を挿通させて該基材の全面に前記塗料を塗布するＴ字管部と、前記Ｔ字管部に塗料を供給する塗料供給部と、前記基材を前記Ｔ字管部内を挿通させる基材挿通部とを備えたものであるから、基材の形状や長さ寸法にかかわらず、基材の表面に厚みが数十〜数百ｎｍの塗膜を形成することが可能であり、その工業的価値は極めて大きなものである。

本発明の一実施形態の塗布装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１ Ｔ字管
２ 供給タンク
３ 供給管
４ 備蓄タンク
５、６ 基板挿通機
７ 温度計付き温度調整器
８、９ 位置センサ
１１、１２ 塗料センサ
１３ 基板乾燥器
Ｃ 塗料
Ｓ ガラス基板

Claims (5)

1. 内部に塗料をその表面張力により保持すると共に該塗料に基材を挿通させて該基材の全面に前記塗料を塗布するＴ字管部と、
   前記Ｔ字管部に塗料を供給する塗料供給部と、前記基材を前記Ｔ字管部内を挿通させる基材挿通部とを備えてなることを特徴とする塗布装置。
2. 前記Ｔ字管部に、前記塗料の温度を調整する温度調整手段を設けてなることを特徴とする請求項１記載の塗布装置。
3. 前記Ｔ字管部及び前記塗料供給部それぞれに、位置検出手段を設け、
   これらの位置検出手段各々の出力信号に基づき前記Ｔ字管部及び前記塗料供給部それぞれの位置を調整することを特徴とする請求項１または２記載の塗布装置。
4. 前記Ｔ字管部及び前記塗料供給部それぞれに、前記塗料の液面位置、容量、容積のいずれか１つ以上を検知する検知手段を設け、
   これらの検知手段各々の出力信号に基づき前記Ｔ字管部における塗料の液面位置、容量、容積のいずれか１つ以上を調整することを特徴とする請求項１、２または３記載の塗布装置。
5. 前記Ｔ字管部の前記基材を排出する側の外方に、前記基材に塗布された前記塗料を乾燥させる乾燥手段を設けてなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の塗布装置。

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