WO2019031313A1 - 塗工装置及び塗工方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a coating apparatus for coating a coating liquid on a substrate, and a coating method.
- a coating liquid is applied from a discharge port of a die to a substrate fed by roll-to-roll to manufacture an electrode plate or the like of a battery.
- the thickness of the coating film formed on the substrate directly affects the charge and discharge amount of the battery, so the film thickness control of the coating liquid applied to the substrate is very important. It becomes. That is, the coating liquid needs to be applied with a uniform thickness along the width direction and the feed direction of the substrate.
- Patent Document 1 describes a configuration in which the thickness of a coating film formed on a substrate is made uniform, even when the discharge operation of the coating liquid is continued for a long time.
- Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-97198
- An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to apply a coating film which does not generate a coating streak.
- the present invention is connected to the first manifold consisting of a space for storing the coating liquid long in the width direction and the first manifold via the wide slit in the width direction, and the coating liquid is A die provided with a discharge port for discharging to a substrate, and a plurality of discharge ports provided in the width direction between the first manifold of the slit and the discharge port for discharging the coating liquid; , Supply means for supplying a coating liquid to the first manifold from an inflow portion in communication with the first manifold;
- the coating device is characterized in that the cross section of the opening on the slit side in the discharge port has a wide shape having a dimension longer in the width direction than in a direction orthogonal to the width direction. is there.
- a second manifold long in the width direction is provided between the first manifold and the discharge port of the slit, and the slit-side opening in the discharge port is provided in the second manifold. It is good also as composition which is carried out.
- the discharge flow rate can be easily adjusted, and a coating film that does not generate a coating streak can be coated.
- the wide-width shape may be an elongated hole having a dimension that is longer in the width direction than in a direction orthogonal to the width direction.
- the discharge port can be easily manufactured, and the flow velocity of the coating liquid can be effectively leveled.
- the end on the opposite side to the opening on the slit side in the discharge port is connected to a pipe having a circular cross section, and the discharge port has the wide shape so that the cross section at the connection portion with the pipe is circular. It may be configured to be tapered from the above to the circular shape.
- the present invention provides a coating liquid stored in a first manifold long in the width direction formed on a die, through the slit wide in the width direction.
- a coating method in which a substrate is discharged from a discharge port connected to a manifold and applied to a substrate, and a plurality of coating solutions are provided along the width direction between the first manifold of the slit and the discharge port.
- Local flow velocity fluctuation is dispersed by making the opening on the slit side in the discharge port for outflow into a wide shape having a dimension longer in the width direction than in a direction orthogonal to the width direction.
- FIG. 7A is a top view
- FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 7A
- FIG. 7C is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. It is a figure explaining schematic structure of the coating apparatus in Example 2 of this invention.
- FIG. 1 is a view for explaining a schematic configuration of a coating apparatus in Example 1 of the present invention.
- FIG. 2 is a cross-sectional view taken along arrow a of FIG. 3A is a cross-sectional view as viewed in the direction of the arrow b in FIG. 1, and
- FIG. 3B is a plan view of the shim plate 15.
- FIG. 4 is a view for explaining the discharge port in Example 1 of the present invention, where (a) is a top view, (b) is a cross-sectional view taken along the line BB in (a), (c) is a C- in It is C sectional drawing.
- FIG. 5 is a view for explaining the discharge port in the modification, in which (a) is a top view, (b) is a BB sectional view of (a), and (c) is a CC sectional view of (a) is there.
- the coating apparatus 1 is an apparatus for coating the coating liquid 3 on the base material 2 sent by roll-to-roll.
- the coating liquid 3 is coated with a uniform thickness (uniform coating amount) along the feed direction MD of the substrate 2.
- the width direction TD of the base material 2 is a direction orthogonal to the feed direction MD of the base material 2, and the Y-axis direction in FIG. 1 corresponds to this.
- the coating apparatus 1 includes a die 10 configured to be elongated along the width direction of the substrate 2 and a supply unit 20 that supplies the coating liquid 3 to the die 10.
- the longitudinal direction (Y-axis direction in FIG. 1) is referred to as a width direction TD.
- the roller 5 facing the die 10 is installed, and the width direction of the die 10 and the direction of the rotation center line of the roller 5 are parallel.
- the substrate 2 is guided by the roller 5 and the distance (gap) between the substrate 2 and the die 10 (the tip of the slit 12 described later) is kept constant, and the coating of the coating liquid 3 is performed in this state .
- the die 10 has a first divided body 13 having a first lip 13a which is tapered and a second divided body 14 having a second lip 14a which is tapered, with a shim plate 15 interposed therebetween. It consists of combined composition.
- FIG. 2 is a cross-sectional view taken along arrow a of FIG.
- FIG. 3 (a) is a cross-sectional view as viewed in the direction of the arrow b in FIG. 1, and the shim plate 15 is shown in FIG. 3 (b).
- a first manifold 11 consisting of a space elongated in the width direction and a slit 12 connected to the first manifold 11 are formed, and the first lip 13a and the second lip 14a
- the discharge port 18 which is the open end of the slit 12 is formed between the two. That is, the first manifold 11 and the discharge port 18 are connected via the slit 12.
- the coating liquid 3 supplied by the supply means 20 is first stored in the first manifold 11 and then discharged from the discharge port 18 via the slit 12.
- the slits 12 are formed long in the width direction TD as in the first manifold 11, and the width direction dimension of the slits 12 is determined by the inner dimension W (see FIG. 3B) of the shim plate 15 described later.
- the coating liquid 3 having a width direction dimension substantially the same as the width direction dimension of the slit 12 can be coated on the substrate 2.
- the gap dimension (height dimension) of the slit 12 is, for example, 0.4 to 1.5 mm.
- the die 10 is installed in a posture in which the gap direction of the slits 12 is the vertical direction and the width direction is the horizontal direction. That is, the die 10 is installed in a posture in which the first manifold 11 and the slit 12 are arranged in line in the horizontal direction. Therefore, the direction in which the coating liquid 3 stored in the first manifold 11 flows to the substrate 2 through the slit 12 and the discharge port 18 is horizontal.
- the pressure (coating pressure) inside the first manifold 11 can be adjusted by changing the thickness of the shim plate 15. By this adjustment, a uniform film can be obtained with the coating liquid 3 having various characteristics. It becomes possible to perform thick coating.
- Example 1 although the direction which the coating liquid 3 flows to the base material 2 through the discharge outlet 18 was made into the horizontal direction, it is not necessarily limited to this and an appropriate change is possible.
- the upper direction or the lower direction may be set, and any direction may be set.
- An inflow portion 16 is provided at a central portion in the width direction of the die 10, and the inflow portion 16 is formed of a through hole (inflow port) connected to the first manifold 11 from the outside of the die 10.
- the supply means 20 includes an inflow pipe 21 whose one end is connected to the inflow portion 16, a tank 22 storing the coating liquid 3, and the coating liquid 3 in the tank 22 through the pipe 21 to the die 10. It has the pump 23 for supplying. As mentioned above, the supply means 20 can supply the coating liquid 3 to the first manifold 11 from the inflow portion 16.
- the inflow portion 16 is connected to the bottom 17 of the first manifold 11, and the coating liquid 3 is made to flow from the bottom 17.
- the first manifold 11 can store the coating solution 3 supplied from the supply means 20, and the coating solution 3 stored in the first manifold 11 is rolled from the discharge port 18 through the slit 12. It discharges with respect to the base material 2 sent by two-roll, and the coating liquid 3 can be continuously coated with respect to this base material 2.
- FIG. The gap dimension of the slit 12 is constant in the width direction, and the thickness of the coating liquid 3 applied on the substrate 2 is constant in the width direction.
- a pressure sensor (not shown) is provided on the die 10, and this pressure sensor measures the internal pressure of the coating liquid 3 of the first manifold 11. And supply of the coating liquid 3 by the supply means 20 is controlled based on this measurement result, and the internal pressure of the coating liquid 3 of the 1st manifold 11 is kept constant.
- the coating liquid 3 whose internal pressure is made constant in the first manifold 11 is discharged from the slit 12 in a uniform amount over the entire length in the width direction, and the coating liquid discharged from the slit 12 based on the measurement result of the pressure sensor.
- the amount of the liquid 3 is controlled so as not to fluctuate, and the thickness in the feeding direction of the coating liquid 3 applied on the substrate 2 is made constant.
- a filter for the coating liquid 3 is provided in the middle of the pipe 21.
- the slit 12 is provided with discharge ports 31, 32, 33, 34 for allowing the coating liquid 3 of the first manifold 11 to flow out of the die 10 from other than the discharge port 18.
- the first and second discharge ports 31, 32 are provided at both ends 12a, 12b in the width direction of the slit 12, and the middle portions 12c, 12d between the both ends 12a, 12b A third and a fourth outlet port 33, 34 are provided.
- the discharge ports 31, 32, 33, and 34 each include a through hole connecting the slit 12 and the outside of the die 10, and piping 51, 52, 53, 54 having a circular cross section connected to the through hole.
- One end of each of the pipes 51, 52, 53, 54 is connected to the tank 22, and the coating liquid 3 stored in the tank 22 flows into the first manifold 11 from the inflow portion 16 and discharge ports 31, 32, 33. , 34 can return the coating liquid 3 to the tank 22.
- the opening cross section on the slit side of the discharge port 31, 32, 33, 34 has a wide shape having a dimension in the width direction TD longer than that in the direction orthogonal to the width direction TD. This is to avoid the local flow rate fluctuation of the coating liquid 3 at the discharge ports 31, 32, 33, 34.
- the flow velocity at the central portion of the circular shape is increased to cause local flow velocity fluctuation.
- a long coating streak may occur in the feed direction MD in the coating film at the position of the discharge port.
- the cross section of the opening on the slit side of the discharge ports 31, 32, 33, 34 has a longer width direction TD than a direction orthogonal to the width direction TD. As a wide shape with dimensions, it is devised so that the fluctuation of local flow velocity does not occur.
- the slit cross-section of the discharge ports 31, 32, 33, 34 more preferably has an elongated hole shape in which the width direction TD has a longer dimension than the direction orthogonal to the width direction TD. This facilitates the manufacture of the discharge port, and enables the flow velocity of the coating liquid to be leveled effectively.
- FIG. 4 (a) is a top view of the discharge port 32 as seen from the slit 12 side
- FIG. 4 (b) is a sectional view of FIG. 4 (a)
- FIG. 4 (c) is a sectional view taken along line CC of FIG.
- the cross section of the opening on the slit 12 side of the discharge port 32 is a long hole whose dimension in the width direction TD is longer than that in the direction orthogonal to the width direction TD. It has the shape of Further, the length in the width direction TD of the cross section of the opening on the slit 12 side of the discharge port 32 is longer than the diameter of the pipe 52, and the length in the direction orthogonal to the width direction TD is shorter than the diameter of the pipe 52.
- the end of the discharge port 32 opposite to the slit 12 is connected to a pipe 52 having a circular cross section.
- the exhaust port 32 Since the cross-sectional shape of the pipe 52 is circular, the exhaust port 32 has a tapered shape from a wide elongated hole shape to a circular shape so that the connection portion of the exhaust port 32 with the pipe 52 is circular. (See FIG. 4 (b), (c)). As a result, the discharge port 32 can be smoothly connected to the pipe 52 having a circular cross section, so that local fluctuations in flow velocity can be suppressed, and stagnation of the coating liquid 3 at the connection portion can be prevented.
- the cross section of the opening on the slit 12 side of the discharge port 32 is in the shape of a long hole having a longer dimension in the width direction TD than in the direction orthogonal to the width direction TD.
- the invention is not limited to the above, and can be changed as appropriate.
- the cross section of the opening on the slit 12 side of the discharge port 32 may have a rectangular shape with a dimension that is longer in the width direction TD than in a direction orthogonal to the width direction TD, or may have an elliptical shape.
- At least the cross section of the opening on the slit 12 side of the discharge port 32 may be any shape having a dimension in the width direction TD longer than that in the direction orthogonal to the width direction TD.
- the length of the discharge port 32 in the direction orthogonal to the width direction TD of the cross section of the opening on the slit 12 side has a dimension shorter than the diameter of the pipe 52, but is not necessarily limited thereto and can be changed appropriately It is.
- the length in the direction orthogonal to the width direction TD may be the same as the diameter of the pipe 52.
- the local shape of the discharge port 32 is the same as the circular shape.
- the fluctuation of the flow velocity occurs, and the unevenness of the coating surface is formed due to the fluctuation of the coating amount to form a coating stripe.
- Each of the discharge ports 31, 32, 33, 34 is provided with a control device for adjusting the amount of the coating liquid 3 to be flowed out of the slit 12. If it demonstrates concretely, as shown in FIG. 2, valve
- an apparatus for example, a pump for performing flow rate control (flow-out amount adjustment) of the coating liquid 3 is provided in the middle of the pipes 51, 52, 53, 54 connecting the discharge ports 31, 32, 33, 34 and the tank 22.
- this device functions as a control device that performs discharge adjustment of the coating liquid 3 to be flowed out of the slit 12.
- the coating apparatus 1 further includes a sensor 36 that measures the film thickness of the coating liquid 3 applied onto the substrate 2 (see FIG. 1).
- a plurality of sensors 36 may be provided along the width direction.
- the sensor 36 is non-contact type and can measure the film thickness of the coating liquid 3 on the substrate 2 at a plurality of locations along the width direction or over the entire length in the width direction TD, and the measurement result is coated
- the data is output to a control device (computer) 37 included in the device 1.
- the controller 37 performs feedback control based on the measurement result from the sensor 36, and adjusts the opening degree of the valves 61, 62, 63, 64.
- the control device 37 outputs a control signal to each of the valves 61, 62, 63, 64, and the opening degree of each of the valves 61, 62, 63, 64. Adjust the Thereby, the film thickness of the coating liquid 3 can be kept constant in the width direction.
- the opening degree of the valves 61, 62, 63, 64 may be controlled by a timer function that the controller 37 has instead of the sensor 36. That is, since precipitation or aggregation of solid components of the coating liquid 3 becomes a problem when a certain time has elapsed from the start of application, a predetermined time before this time has elapsed is measured by a timer, and when the predetermined time has elapsed The device 37 may perform control to increase the opening degree of the valves 61, 62, 63, 64.
- the number of discharge ports is four.
- the number of discharge ports is not limited to four and can be appropriately changed.
- it may be two or three, or five or more, and can be any number depending on the length of the width direction TD of the die 10 and the strictness of film thickness control.
- the cross sections of the pipes 51, 52, 53, 54 are circular, but the present invention is not necessarily limited to this, and appropriate changes can be made.
- the pipes 51, 52, 53, 54 are formed in the same shape as the cross section of the discharge ports 31, 32, 33, 34 as a long hole shape or a rectangular shape and without making the discharge ports 31, 32, 33, 34 tapered. It may be configured to connect with
- FIG. 5 is a view for explaining the discharge port in the modification, where (a) is a top view, (b) is a BB sectional view of (a), (c) is a CC sectional view of (a) It is. Since all of the discharge ports 32, 33, 34, 35 have the same shape, the discharge port 32 will be described as an example.
- the cross section of the opening on the slit 12 side of the discharge port 32 in the modified example has the shape of an elongated hole having a dimension that is longer in the width direction TD than in the direction orthogonal to the width direction TD. Further, the length in the width direction TD of the cross section of the opening on the slit 12 side of the discharge port 32 is longer than the diameter of the pipe 52, and the length in the direction orthogonal to the width direction TD is shorter than the diameter of the pipe 52. And the end on the opposite side to the slit 12 side also has the shape of a long hole whose dimension in the width direction TD is longer than the direction orthogonal to the width direction TD.
- the length in the width direction TD of the end on the opposite side to the slit 12 side of the discharge port 32 is longer than the diameter of the pipe 52, and the length in the direction orthogonal to the width direction TD is shorter than the diameter of the pipe 52. That is, the discharge port 32 of the modified example does not have a tapered shape that changes from a long hole shape to a circular shape to connect to the pipe 52 having a circular cross section, and has a tubular shape with a cross section long hole shape It has a bottom except for the part connected to 52.
- connection part of the discharge port 32 of the modification and the piping 52 is discontinuous. Therefore, in the bottom portion of the discharge port 32 of the modified example, the disturbance of the flow velocity of the coating liquid 3 occurs, but since the distance from the slit 12 is small, the influence is small and the coating streak of the coated surface is not generated. . However, since the connection portion between the discharge port 32 and the pipe 52 becomes discontinuous, retention of the coating liquid 3 occurs. Therefore, it is preferable to connect the pipe 52 with the discharge port 32 in a tapered shape and do not provide a discontinuity. More preferable.
- the length of the discharge port 32 in the direction orthogonal to the width direction TD of the cross section of the opening on the slit 12 side has a dimension shorter than the diameter of the pipe 52, but this is not always necessary.
- the invention is not limited to the above, and can be changed as appropriate.
- the length in the direction orthogonal to the width direction TD may be the same as the diameter of the pipe 52.
- the first manifold comprising the space for storing the coating liquid long in the width direction, and the first manifold connected via the wide slit in the width direction, the base material is the coating liquid.
- a die having a discharge port for discharging to the discharge port, and a plurality of discharge ports provided in the width direction between the first manifold of the slit and the discharge port for discharging the coating liquid;
- a supply means for supplying a coating liquid to the first manifold from an inflow portion in communication with the first manifold, and a cross section of the opening on the slit side in the discharge port has a direction orthogonal to the width direction
- the coating device characterized in that the width direction has a longer dimension than in the width direction than the coating device makes it possible to disperse the local flow velocity fluctuation, so that a coating film which does not generate a coating streak is obtained. Coating Rukoto can.
- the coating streak is formed by a coating method characterized in that the flow velocity fluctuation is locally dispersed by forming the portion into a wide shape having a dimension longer in the width direction than in the direction orthogonal to the width direction. It is possible to apply a coating film which does not occur.
- the second embodiment of the present invention differs from the first embodiment in that the die is provided with a second manifold, and the slit-side opening in the discharge port is provided in the second manifold.
- the second embodiment will be described with reference to FIG.
- FIG. 6 is a view for explaining a schematic configuration of a coating apparatus in Example 2 of the present invention.
- a second manifold 24 is provided in the middle of the slit 12 (between the first manifold 11 and the discharge port 18), and the discharge port 31 is provided in the second manifold 24. , 32, 33, 34 are provided.
- the length of the second manifold 24 in the width direction TD is equal to that of the first manifold 11 and the slit 12, and the cross-sectional area in the width direction is smaller than that of the first manifold 11. That is, the volume is smaller than that of the first manifold 11.
- the openings on the slit side of the discharge ports 31, 32, 33, 34 are provided in the second manifold 24.
- the cross section of the opening on the slit 12 side of the discharge port 32 has the shape of an elongated hole having a dimension in the width direction TD longer than that in the direction orthogonal to the width direction TD.
- the end of the discharge port 32 opposite to the slit 12 is connected to a pipe 52 having a circular cross section. Since the cross-sectional shape of the pipe 52 is circular, the exhaust port 32 has a tapered shape from a wide elongated hole shape to a circular shape so that the connection portion of the exhaust port 32 with the pipe 52 is circular. (See FIG. 4 (b), (c)). Thereby, while suppressing the fluctuation
- the discharge ports 31, 32, 33, 34 By providing the discharge ports 31, 32, 33, 34 in the second manifold 24 in this manner, if the discharge ports 31, 32, 33, 34 are provided directly in the slit 12, the sensitivity of the flow adjustment is too good and the discharge port When the control of the discharge amount of the coating liquid 3 from 18 is difficult, the adjustment sensitivity can be relaxed appropriately to facilitate the control of the discharge amount of the coating liquid 3.
- the second manifold long in the width direction is provided between the first manifold of the slit and the discharge port, and the opening on the slit side in the discharge port is provided.
- the present invention can be widely applied to a coating apparatus and a coating method for applying a coating liquid to a substrate.
- Coating apparatus 2 Base material 3: Coating liquid 5: Roller 10: Die 11: 1st manifold 12: Slit 16: Inflow part 17: Bottom part 18: Discharge port 20: Supply means 22: Tank 23: Pump 31 : Exhaust port 32: Exhaust port 33: Exhaust port 34: Exhaust port 36: Sensor 37: Controller 61: Valve 62: Valve 63: Valve 64: Valve
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Abstract
塗工スジの発生しない塗工膜を塗工することを課題とする。具体的には、幅方向TDに長く塗液を溜める空間からなる第1のマニホールド11と、当該幅方向に広いスリット12を経由して当該第1のマニホールド11と繋がり、塗液3を基材2に対して吐出する吐出口18と、前記スリット12の前記第1のマニホールド11と前記吐出口18との間の前記幅方向に複数設けた、塗液を流出させる排出ポート31、32、33、34と、が形成されたダイ10と、前記第1のマニホールド11に連通している流入部16から前記第1のマニホールド11に塗液を供給する供給手段20と、を備え、前記排出ポート31、32、33、34における前記スリット12側の開口部断面は、前記幅方向TDと直交する方向よりも前記幅方向TDの方が長い寸法を有した幅広形状であることを特徴とする塗工装置1とした。
Description
本発明は、基材に塗液を塗工する塗工装置、及び塗工方法に関するものである。
ロールツーロールで送られる基材に、塗液をダイの吐出口から塗工して電池の極板等を製造することが行われている。基材上に形成される塗工膜の厚さは、例えば電池の場合、電池の充放電量に直接影響を与えることから、基材に塗工する塗工液の膜厚管理は非常に重要となる。つまり、塗液は、基材の幅方向及び送り方向に沿って均一な厚さで塗工される必要がある。
特許文献1には、塗液の吐出作業を長時間継続して行っていても、基材上に形成される塗工膜の厚さを均一にする構成が記載されている。
特許文献1:特開2015-97198号公報
しかしながら、特許文献1記載のものは、塗液をダイからタンクに戻す排出ポート(調整部)の断面中心部分の塗液の流速が断面周辺部分よりも速くなり塗液吐出量の変動が起きて、排出ポートの存在する幅方向の位置において塗工面に塗工スジが発生するという問題があった。
本発明は、上記問題点を解決して、塗工スジの発生しない塗工膜を塗工することを課題とする。
上記の課題を解決するために本発明は、幅方向に長く塗液を溜める空間からなる第1のマニホールドと、当該幅方向に広いスリットを経由して当該第1のマニホールドと繋がり、塗液を基材に対して吐出する吐出口と、前記スリットの前記第1のマニホールドと前記吐出口との間の前記幅方向に複数設けた、塗液を流出させる排出ポートと、が形成されたダイと、
前記第1のマニホールドに連通している流入部から前記第1のマニホールドに塗液を供給する供給手段と、を備え、
前記排出ポートにおける前記スリット側の開口部断面は、前記幅方向と直交する方向よりも前記幅方向の方が長い寸法を有した幅広形状であることを特徴とする塗工装置を提供するものである。
前記第1のマニホールドに連通している流入部から前記第1のマニホールドに塗液を供給する供給手段と、を備え、
前記排出ポートにおける前記スリット側の開口部断面は、前記幅方向と直交する方向よりも前記幅方向の方が長い寸法を有した幅広形状であることを特徴とする塗工装置を提供するものである。
この構成により、局所的な流速変動を分散させることができるため、塗工スジの発生しない塗工膜を塗工することができる。
前記スリットの前記第1のマニホールドと前記吐出口との間には、前記幅方向に長い第2のマニホールドが設けられ、前記排出ポートにおける前記スリット側の開口部は、当該第2のマニホールドに設けられている構成としてもよい。
この構成により、吐出流量の調整が容易であるとともに、塗工スジの発生しない塗工膜を塗工することができる。
前記幅広形状は、前記幅方向と直交する方向よりも前記幅方向の方が長い寸法を有した長穴である構成としてもよい。
この構成により、排出ポートの製作が容易で、塗液の流速を効果的に平準化することができる。
前記排出ポートにおける前記スリット側の開口部と反対側の端部は、断面円形状の配管に接続され、当該配管との接続部分における断面は円形状となるように、前記排出ポートは前記幅広形状から前記円形状へとテーパ状をなしている構成としてもよい。
この構成により、ダイにおける排出ポートから配管への接続部分に不連続箇所がなく、塗液のスムーズな流出が可能となる。仮に、排出ポートが前記幅広形状から円形状へとテーパ状をなしておらず、排出ポートから配管への接続部分に不連続箇所が存在した場合、塗液の滞留が生じやすくなる。
また、上記の課題を解決するために本発明は、ダイに形成された幅方向に長い第1のマニホールドに溜められている塗液を、当該幅方向に広いスリットを経由して当該第1のマニホールドと繋がる吐出口から吐出して、基材に塗工する塗工方法であって、 前記スリットの前記第1のマニホールドと前記吐出口との間に前記幅方向にわたって複数設けられ、塗液を流出させるための排出ポートにおける前記スリット側の開口部を前記幅方向と直交する方向よりも前記幅方向の方が長い寸法を有した幅広形状とすることにより、局所的な流速変動を分散させることを特徴とする塗工方法を提供するものである。
この構成により、局所的な流速変動を分散させることができるため、塗工スジの発生しない塗工膜を塗工することができる。
本発明の実施例1について、図1~図5を参照して説明する。図1は、本発明の実施例1における塗工装置の概略構成を説明する図である。図2は、図1のa矢視の断面図である。図3は、(a)は、図1のb矢視の断面図であり、(b)は、シム板15の平面図である。図4は、本発明の実施例1における排出ポートを説明する図で、(a)は上面図、(b)は(a)のB-B断面図、(c)は(a)のC-C断面図である。図5は、変形例における排出ポートを説明する図で、(a)は上面図、(b)は(a)のB-B断面図、(c)は(a)のC-C断面図である。
塗工装置1は、ロールツーロールで送られる基材2に、塗液3を塗工するための装置である。塗液3は、基材2の送り方向MDに沿って均一な厚さ(均一な塗工量)で塗工される。なお、基材2の幅方向TDは、基材2の送り方向MDに直交する方向であり、図1におけるY軸方向がこれに相当する。
塗工装置1は、基材2の幅方向に沿って長く構成されたダイ10と、このダイ10に塗液3を供給する供給手段20とを備えている。ダイ10において、その長手方向(図1におけるY軸方向)を幅方向TDという。この塗工装置1では、ダイ10に対向するローラ5が設置されており、ダイ10の幅方向とローラ5の回転中心線の方向とは平行である。基材2は、このローラ5に案内され、基材2とダイ10(後述のスリット12の先端)との間隔(隙間)が一定に保たれ、この状態で塗液3の塗工が行われる。
ダイ10は、先細り形状である第一リップ13aを有する第一分割体13と、先細り形状である第二リップ14aを有する第二分割体14とを、これらの間にシム板15を挟んで、組み合わせた構成からなる。図2は、図1のa矢視の断面図である。図3(a)は、図1のb矢視の断面図であり、シム板15を、図3(b)に示している。ダイ10は、その内部に、幅方向に長い空間からなる第1のマニホールド11と、この第1のマニホールド11と繋がるスリット12とが形成され、また、第一リップ13aと第二リップ14aとの間には、スリット12の解放端である吐出口18が形成されている。すなわち、第1のマニホールド11と吐出口18とは、スリット12を経由して繋がっている。
この構成により、供給手段20により供給された塗液3は、先ず第1のマニホールド11に溜められ、次に、スリット12を経由して吐出口18から吐出される。
スリット12は、第1のマニホールド11と同様に幅方向TDに長く形成されており、スリット12の幅方向寸法は、後述するシム板15の内寸W(図3(b)参照)によって決定され、スリット12の幅方向寸法と略同一の幅方向寸法の塗液3を、基材2上に塗工することができる。スリット12の隙間寸法(高さ寸法)は、例えば0.4~1.5mmである。実施例1では、スリット12の隙間方向が上下方向であり、幅方向が水平方向となる姿勢でダイ10は設置されている。つまり、第1のマニホールド11とスリット12とが水平方向に並んで配置される姿勢でダイ10は設置されている。したがって、第1のマニホールド11に溜められている塗液3をスリット12および吐出口18を通じて基材2へと流す方向は水平方向となる。
なお、シム板15の厚さを変更することにより、第1のマニホールド11内部の圧力(塗工圧力)を調整することができ、この調整によって、様々な特性を有する塗液3で均一な膜厚の塗工を行うことが可能となる。
また、実施例1においては、塗液3が吐出口18を通じて基材2へと流れる方向を水平方向としたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、上方向としてもよいし、下方向としてもよく、任意の方向に設定することができる。
ダイ10の幅方向の中央部には、流入部16が設けられており、この流入部16は、ダイ10の外部から第1のマニホールド11へ繋がる貫通孔(流入口)からなる。供給手段20は、この流入部16に一端部が接続されている流入パイプ21と、塗液3を貯留しているタンク22と、このタンク22内の塗液3を、パイプ21を通じてダイ10へ供給するためのポンプ23とを有している。以上より、供給手段20は、第1のマニホールド11に流入部16から塗液3を供給することができる。なお、実施例1では、図1に示すように、流入部16は、第1のマニホールド11の底部17と繋がっており、この底部17から塗液3を流入させる構成としている。
そして、第1のマニホールド11は、供給手段20から供給された塗液3を溜めることができ、第1のマニホールド11に溜められている塗液3を、スリット12を通って吐出口18からロールツーロールで送られる基材2に対して吐出し、この基材2に対して塗液3を連続的に塗工することができる。スリット12の隙間寸法はその幅方向に一定であり、基材2上に塗工される塗液3の厚さは幅方向に一定となる。
また、ダイ10には圧力センサ(図示せず)が設けられており、この圧力センサは、第1のマニホールド11の塗液3の内圧を計測する。そして、この計測結果に基づいて供給手段20による塗液3の供給が制御され、第1のマニホールド11の塗液3の内圧を一定に保つ。第1のマニホールド11で内圧が一定とされる塗液3は、スリット12から幅方向全長にわたって均等の量で吐出され、また、前記圧力センサの計測結果に基づいて、スリット12から吐出される塗液3の量が変動しないように制御され、基材2上に塗布される塗液3の送り方向の厚さを一定とする。また、図示しないが、パイプ21の途中には塗液3用のフィルタが設けられている。
そして、スリット12には、第1のマニホールド11の塗液3を吐出口18以外からダイ10の外部へ流出させる排出ポート31,32,33,34が設けられている。実施例1では、スリット12の幅方向の両端部12a,12bに、第1と第2の排出ポート31,32が設けられ、この両端部12a,12bの間の途中部12c,12dに、第3と第4の排出ポート33,34が設けられている。
排出ポート31,32,33,34は、スリット12とダイ10の外部とを繋ぐ貫通孔と、貫通孔に接続されている断面が円形状の配管51,52,53,54とからなる。配管51,52,53,54の一端はタンク22に繋がれており、タンク22に貯留される塗液3が流入部16から第1のマニホールド11に流入するとともに、排出ポート31,32,33,34から塗液3をタンク22に戻すことができる。
排出ポート31,32,33,34のスリット側の開口部断面は、幅方向TDと直交する方向よりも幅方向TDの方が長い寸法を有した幅広形状を有している。これは、排出ポート31,32,33,34における塗液3の局所的な流速の変動を避けるためである。一般的に、断面円形状に液体を流すと当該円形状の中心部分の流速が早くなり局所的な流速の変動が起こる。このような、局所的な流速の変動が排出ポート31,32,33,34において起こると、当該排出ポートの位置において、塗工膜における送り方向MDに長く塗工スジが発生することがある。実施例1においては、この塗工スジの発生を防ぐために、排出ポート31,32,33,34のスリット側の開口部断面は、幅方向TDと直交する方向よりも幅方向TDの方が長い寸法を有した幅広形状として、局所的な流速の変動が起こらないように工夫している。
また、より好ましい排出ポート31,32,33,34のスリット側の開口部断面は、幅方向TDと直交する方向よりも幅方向TDの方が長い寸法を有した長穴形状である。これにより、排出ポートの製作が容易で、塗液の流速を効果的に平準化することができる。
実施例1における排出ポートの形状を詳しく説明する。排出ポート31,32,33,34は、いずれも同じ形状を有しているので、排出ポート32を例にとって説明する。図4(a)は、排出ポート32をスリット12側からみた上面図であり、(b)は(a)の断面図、(c)は(a)のC-C断面図である。
図3(a)、図4(a)に示すように、排出ポート32のスリット12側の開口部断面は幅方向TDと直交する方向よりも幅方向TDの方が長い寸法を有した長穴の形状を有している。また、排出ポート32のスリット12側の開口部断面の幅方向TDの長さは配管52の直径より長く、幅方向TDと直交する方向の長さは配管52の直径より短くされている。一方、排出ポート32のスリット12側と反対側の端部は、断面円形状の配管52に接続されている。配管52の断面形状は円形状であるため、排出ポート32の配管52との接続部分は円形状となるように、排出ポート32は幅広の長穴形状から円形状へとテーパ状をなした構成を有している(図4(b)、(c)参照)。これにより、排出ポート32を断面円形状の配管52にスムーズに接続でき、局所的な流速の変動を抑制するとともに、当該接続部分における塗液3の滞留を防止することができる。
なお、実施例1においては、排出ポート32の
スリット12側の開口部断面は幅方向TDと直交する方向よりも幅方向TDの方が長い寸法を有した長穴の形状としたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、排出ポート32のスリット12側の開口部断面は幅方向TDと直交する方向よりも幅方向TDの方が長い寸法を有した長方形の形状としてもよいし、楕円形状としてもよい。少なくとも排出ポート32のスリット12側の開口部断面は幅方向TDと直交する方向よりも幅方向TDの方が長い寸法を有した任意の形状であればよい。また、排出ポート32のスリット12側の開口部断面の幅方向TDと直交する方向の長さは配管52の直径より短い寸法を有した形状としたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、幅方向TDと直交する方向の長さは配管52の直径と同じ寸法としてもよい。
スリット12側の開口部断面は幅方向TDと直交する方向よりも幅方向TDの方が長い寸法を有した長穴の形状としたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、排出ポート32のスリット12側の開口部断面は幅方向TDと直交する方向よりも幅方向TDの方が長い寸法を有した長方形の形状としてもよいし、楕円形状としてもよい。少なくとも排出ポート32のスリット12側の開口部断面は幅方向TDと直交する方向よりも幅方向TDの方が長い寸法を有した任意の形状であればよい。また、排出ポート32のスリット12側の開口部断面の幅方向TDと直交する方向の長さは配管52の直径より短い寸法を有した形状としたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、幅方向TDと直交する方向の長さは配管52の直径と同じ寸法としてもよい。
仮に、排出ポート32のスリット12側の開口部断面が幅方向TDと直交する方向よりも幅方向TDの方が短い寸法を有した形状であれば、円形状と同様に排出ポート32における局所的な流速の変動が発生し、塗工量の変動により塗工面に凹凸が形成されて塗工スジが形成されることとなる。
排出ポート31,32,33,34それぞれには、スリット12から流出させる塗液3の量の調整を行う制御装置が設けられている。具体的に説明すると、図2に示すように、配管51,52,53,54それぞれに、前記制御装置としてバルブ61,62,63,64が接続されている。これらバルブ61,62,63,64それぞれは、排出ポート31,32,33,34それぞれから流出する塗液3の流量を調整する機能を有している。なお、バルブ61,62,63,64それぞれは、排出ポート31,32,33,34それぞれから流出する塗液3の圧力を調整してもよい。または、排出ポート31,32,33,34とタンク22とを繋ぐ配管51,52,53,54の途中に、塗液3の流量管理(流出量調整)を行う機器(例えば、ポンプ)が設けられていてもよく、この場合、この機器が、スリット12から流出させる塗液3の排出調整を行う制御装置として機能する。
また、この塗工装置1は、基材2上へ塗布した塗液3の膜厚を測定するセンサ36を備えている(図1参照)。センサ36は、幅方向に沿って複数設けられていてもよい。センサ36は、非接触式であり、基材2上の塗液3の膜厚を、幅方向に沿って複数カ所、又は、幅方向TDの全長にわたって計測可能であり、計測結果は、塗工装置1が備えている制御装置(コンピュータ)37に出力される。制御装置37はセンサ36からの計測結果に基づくフィードバック制御を行い、バルブ61,62,63,64の開度を調整する。つまり、塗液3の膜厚の計測結果に応じて、制御装置37は、バルブ61,62,63,64それぞれに対して制御信号を出力し、バルブ61,62,63,64それぞれの開度を調整する。これにより、塗液3の膜厚を幅方向に一定に保つことが可能となる。
なお、センサ36の代わりに制御装置37が有するタイマ機能により、バルブ61,62,63,64の開度を制御してもよい。つまり、塗布開始からある時間が経過すると塗液3の固形成分の沈殿や凝集が問題となることから、この時間が経過する前の所定時間をタイマで計測し、その所定時間が経過すると、制御装置37はバルブ61,62,63,64の開度を大きくする制御を行ってもよい。
また、実施例1においては、排出ポートの数を4個としたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、2個又は3個としてもよいし、5個以上としてもよく、ダイ10の幅方向TDの長さや膜厚管理の厳密さによって任意の数とすることができる。
さらに、実施例1においては、配管51、52、53、54の断面を円形状としたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、長穴形状や長方形状として、排出ポート31、32、33、34の断面と同一形状とし、排出ポート31、32、33、34をテーパ状とすることなく配管51、52、53、54と接続するように構成してもよい。
(変形例) 変形例における排出ポートの形状を説明する。図5は、変形例における排出ポートを説明する図で、(a)は上面図、(b)は(a)のB-B断面図で、(c)は(a)のC-C断面図である。排出ポート32、33、34、35は全て同じ形状であるので、排出ポート32を例にとって説明する。
変形例における排出ポート32のスリット12側の開口部断面は幅方向TDと直交する方向よりも幅方向TDの方が長い寸法を有した長穴の形状を有している。また、排出ポート32のスリット12側の開口部断面の幅方向TDの長さは配管52の直径より長く、幅方向TDと直交する方向の長さは配管52の直径より短い。そして、スリット12側と反対側の端部も幅方向TDと直交する方向よりも幅方向TDの方が長い寸法を有した長穴の形状を有している。また、排出ポート32のスリット12側と反対側の端部の幅方向TDの長さは配管52の直径より長く、幅方向TDと直交する方向の長さは配管52の直径より短い。つまり、変形例の排出ポート32は、断面円形状の配管52に接続するために長穴形状から円形状となるテーパ状を有しておらず、断面長穴形状の筒状を有し、配管52に接続する部分以外は底を有している。
したがって、変形例の排出ポート32と配管52との接続部分は不連続となっている。そのため、変形例の排出ポート32の底の部分においては、塗液3の流速の乱れが発生するが、スリット12からは離れた距離であるので影響は少なく、塗工面の塗工スジも発生しない。しかしながら、排出ポート32と配管52との接続部分が不連続となるため、塗液3の滞留が生じるので、排出ポート32をテーパ状として配管52に接続して不連続箇所を設けない方が、より好ましい。
なお、実施例1における変形例は、排出ポート32のスリット12側の開口部断面の幅方向TDと直交する方向の長さは配管52の直径より短い寸法を有した形状としたが、必ずしもこれに限定されず適宜変更が可能である。例えば、幅方向TDと直交する方向の長さは配管52の直径と同じ寸法としてもよい。
このように、実施例1においては、幅方向に長く塗液を溜める空間からなる第1のマニホールドと、当該幅方向に広いスリットを経由して当該第1のマニホールドと繋がり、塗液を基材に対して吐出する吐出口と、前記スリットの前記第1のマニホールドと前記吐出口との間の前記幅方向に複数設けた、塗液を流出させる排出ポートと、が形成されたダイと、前記第1のマニホールドに連通している流入部から前記第1のマニホールドに塗液を供給する供給手段と、を備え、 前記排出ポートにおける前記スリット側の開口部断面は、前記幅方向と直交する方向よりも前記幅方向の方が長い寸法を有した幅広形状であることを特徴とする塗工装置により、局所的な流速変動を分散させることができるため、塗工スジの発生しない塗工膜を塗工することができる。
また、ダイに形成された幅方向に長い第1のマニホールドに溜められている塗液を、当該幅方向に広いスリットを経由して当該第1のマニホールドと繋がる吐出口から吐出して、基材に塗工する塗工方法であって、前記スリットの前記第1のマニホールドと前記吐出口との間に前記幅方向にわたって複数設けられ、塗液を流出させるための排出ポートにおける前記スリット側の開口部を前記幅方向と直交する方向よりも前記幅方向の方が長い寸法を有した幅広形状とすることにより、局所的な流速変動を分散させることを特徴とする塗工方法により、塗工スジの発生しない塗工膜を塗工することができる。
本発明の実施例2は、ダイに第2のマニホールドが設けられ、排出ポートにおけるスリット側の開口部が当該第2のマニホールドに設けられている点で、実施例1と異なっている。実施例2について、図6を参照して説明する。図6は、本発明の実施例2における塗工装置の概略構成を説明する図である。
実施例2においては、図6に示すように、スリット12の途中(第1のマニホールド11と吐出口18の間)に第2のマニホールド24が設けられ、この第2のマニホールド24に排出ポート31,32,33,34が設けられている。
第2のマニホールド24は、幅方向TDの長さは第1のマニホールド11およびスリット12と同等であり、幅方向の断面積は第1のマニホールド11よりも小さい。すなわち、第1のマニホールド11よりも容積が小さい。
排出ポート31,32,33,34におけるスリット側の開口部は、第2のマニホールド24に設けられている。そして、実施例2においても、排出ポート32のスリット12側の開口部断面は幅方向TDと直交する方向よりも幅方向TDの方が長い寸法を有した長穴の形状を有している。一方、排出ポート32のスリット12側と反対側の端部は、断面円形状の配管52に接続されている。配管52の断面形状は円形状であるため、排出ポート32の配管52との接続部分は円形状となるように、排出ポート32は幅広の長穴形状から円形状へとテーパ状をなした構成を有している(図4(b)、(c)参照)。これにより、排出ポート32における局所的な流速の変動を抑制するとともに、断面円形状の配管52にスムーズに接続することができる。
このように第2のマニホールド24に排出ポート31,32,33,34を設けることにより、スリット12に直接排出ポート31,32,33,34を設ければ流量調整の感度が良すぎて吐出口18からの塗液3の吐出量の制御が困難であるときに、適度に調整感度を緩めて塗液3の吐出量の制御を容易にすることができる。
このように、実施例2においては、前記スリットの前記第1のマニホールドと前記吐出口との間には、前記幅方向に長い第2のマニホールドが設けられ、前記排出ポートにおける前記スリット側の開口部は、当該第2のマニホールドに設けられていることにより、吐出流量の調整が容易であるとともに、塗工スジの発生しない塗工膜を塗工することができる。
本発明は、基材に塗液を塗工する塗工装置及び塗工方法に幅広く適用することができる。
1:塗工装置 2:基材 3:塗液 5:ローラ 10:ダイ 11:第1のマニホールド 12:スリット 16:流入部 17:底部 18:吐出口 20:供給手段 22:タンク 23:ポンプ 31:排出ポート 32:排出ポート 33:排出ポート 34:排出ポート 36:センサ 37:制御装置61:バルブ 62:バルブ 63:バルブ 64:バルブ
Claims (5)
- 幅方向に長く塗液を溜める空間からなる第1のマニホールドと、当該幅方向に広いスリットを経由して当該第1のマニホールドと繋がり、塗液を基材に対して吐出する吐出口と、前記スリットの前記第1のマニホールドと前記吐出口との間の前記幅方向に複数設けた、塗液を流出させる排出ポートと、が形成されたダイと、
前記第1のマニホールドに連通している流入部から前記第1のマニホールドに塗液を供給する供給手段と、を備え、
前記排出ポートにおける前記スリット側の開口部断面は、前記幅方向と直交する方向よりも前記幅方向の方が長い寸法を有した幅広形状であることを特徴とする塗工装置。 - 前記スリットの前記第1のマニホールドと前記吐出口との間には、前記幅方向に長い第2のマニホールドが設けられ、前記排出ポートにおける前記スリット側の開口部は、当該第2のマニホールドに設けられていることを特徴とする請求項1に記載の塗工装置。
- 前記幅広形状は、前記幅方向と直交する方向よりも前記幅方向の方が長い寸法を有した長穴であることを特徴とする請求項1又は2に記載の塗工装置。
- 前記排出ポートにおける前記スリット側の開口部と反対側の端部は、断面円形状の配管に接続され、当該配管との接続部分における断面は円形状となるように、前記排出ポートは前記幅広形状から前記円形状へとテーパ状をなしていることを特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の塗工装置。
- ダイに形成された幅方向に長い第1のマニホールドに溜められている塗液を、当該幅方向に広いスリットを経由して当該第1のマニホールドと繋がる吐出口から吐出して、基材に塗工する塗工方法であって、
前記スリットの前記第1のマニホールドと前記吐出口との間に前記幅方向にわたって複数設けられ、塗液を流出させるための排出ポートにおける前記スリット側の開口部を前記幅方向と直交する方向よりも前記幅方向の方が長い寸法を有した幅広形状とすることにより、局所的な流速変動を分散させることを特徴とする塗工方法。
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