塗布装置
【課題】塗膜を基材に塗布し、機能性シートを得る製造方法に関し、間欠塗布時の始終端部の厚みを均一にし、終端直線性に優れる機能性シートが形成可能な塗布装置を提供する。
【解決手段】２つのロール２、３の間隙に、塗料６およびシート状の基材７を通過させることにより、基材に塗膜を転写し、塗布シート９を得る。塗膜を転写する前に、基材の塗膜を転写する側の面の転写させない領域にマスク８を密着させ、マスク上に塗膜を転写した後にマスクを基材から離間するマスク脱着機構１３を備えた。
【解決手段】２つのロール２、３の間隙に、塗料６およびシート状の基材７を通過させることにより、基材に塗膜を転写し、塗布シート９を得る。塗膜を転写する前に、基材の塗膜を転写する側の面の転写させない領域にマスク８を密着させ、マスク上に塗膜を転写した後にマスクを基材から離間するマスク脱着機構１３を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能性シート材の塗布装置に関する。特に、連続的に走行する被塗布物の表面に間欠的に塗膜を形成する機能性シート材の塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、機能性シート材の製造方法として、塗布ロールを用いる間欠塗工方法がある（例えば、特許文献１参照）。この機能性シート材としては、例えば、キャパシタ、燃料電池、リチウムイオン二次電池等の電極やディスプレイの光学フィルムがある。
【０００３】
図５（ａ）および図５（ｂ）に、特許文献１に記載された間欠塗工方法を用いた、ロール転写による機能性シートの製造方法を説明するための模式断面図を示す。
【０００４】
この間欠塗工方法では、図５（ａ）に示すように、貯留槽１０５に蓄えられた塗料１０６を調厚ロール１０４と塗布ロール１０１との間を通過させることで、塗布ロール１０１表面に塗膜１０６ａが形成される。そして、この塗膜１０６ａが、帯状の被塗布物１０３表面に転写される。このとき、帯状の被塗布物１０３は、バックアップロール１０２に巻き掛けられて塗布ロール１０１に近接して走行している。塗布ロール１０１に残る塗料は、かきとりブレード１１０で掻き落される。
【０００５】
この状態から、図５（ｂ）に示すように、塗布ロール１０１と被塗布物１０３とが相対的に離間されることで、被塗布物１０３上の塗膜１０７に塗工部終端が形成され、それに続く無地部１０８が被塗布物１０３に構成される。
【０００６】
その後、塗布ロール１０１と被塗布物１０３とを相対的に近接させて、図５（ａ）の状態にして、塗布ロール１０１上に塗膜１０６ａを形成する。
【０００７】
このようにして、塗膜１０６ａが形成された塗布ロール１０１と被塗布物１０３との近接離間が繰り返されることで、被塗布物１０３にその走行方向に沿って間欠的に塗膜１０７が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３４８３０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記した従来の間欠塗工方法では、被塗布物１０３上に形成される塗膜１０７の塗工部終端および塗工部始端の近傍において、不均一な膜厚分布になるという問題がある。また、従来の間欠塗工方法では、塗工部終端が、完全な直線状にはならないという問題もある。
【００１０】
すなわち、被塗布物１０３上に形成する個々の塗膜１０７の内、塗布ロール１０１と被塗布物１０３との近接離間に伴って塗工部始端および塗工部終端が形成される場合と、塗布ロール１０１と被塗布物１０３とが一定距離で対峙した状態で塗工部始端および塗工部終端から十分に離れた定常部分が形成される場合とで、塗布ロール１０１と被塗布物１０３との近接部分での流速分布が異なる。そのため、塗工部終端および塗工部始端の近傍の塗膜１０７は、不均一な膜厚分布になってしまう場合がある。
【００１１】
また、塗膜１０７が引き伸ばされるようにして破断されるため、塗工部終端が完全な直線状にはならず、尾を引いたような塗膜付着が生じてしまう場合がある。
【００１２】
本発明は、上記従来の課題を考慮して、塗膜の塗工部始端から塗工部終端に至るまでの膜厚の均一性に優れ、且つ塗工部終端の直線性にも優れる機能性シートを作製できる塗布装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決するために、本発明の塗布装置は、２つのロールの間隙に、塗膜およびシート状の基材を通過させることにより、前記基材に間欠的に前記塗膜を転写する塗布装置であって、前記塗膜を転写する前に前記基材の一部にマスクを密着させると共に、前記塗膜を転写した後に前記マスクを前記基材から離間するマスク脱着機構を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、塗膜の塗工部始端から塗工部終端に至るまでの膜厚の均一性に優れ、且つ塗工部終端の直線性にも優れる機能性シートを作製できる塗布装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態の機能性シートの塗布装置を説明する模式図、（ｂ）本発明の実施の形態の塗布装置の、第２ロールから第３ロールを見た模式側面図
【図２】本発明の実施の形態において、機能性シートの厚み評価した箇所を示す模式図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態の塗布装置で塗料Ａを用いて塗布を行った際の、塗膜厚みの測定結果を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態の塗布装置で塗料Ｂを用いて塗布を行った際の、塗膜厚みの測定結果を示す図、（ｃ）本発明の実施の形態の塗布装置で塗料Ｃを用いて塗布を行った際の、塗膜厚みの測定結果を示す図、（ｄ）従来の装置構成の塗布装置で塗料Ａを用いて塗布を行った際の、塗膜厚みの測定結果を示す図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態の塗布装置で塗料Ａを用いて塗布を行った際の、塗工部終端の直線性の測定結果を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態の塗布装置で塗料Ｂを用いて塗布を行った際の、塗工部終端の直線性の測定結果を示す図、（ｃ）本発明の実施の形態の塗布装置で塗料Ｃを用いて塗布を行った際の、塗工部終端の直線性の測定結果を示す図、（ｄ）従来の装置構成の塗布装置で塗料Ａを用いて塗布を行った際の、塗工部終端の直線性の測定結果を示す図
【図５】（ａ）、（ｂ）従来の間欠塗工方法を用いた、ロール転写による機能性シートの製造方法を説明する模式図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（実施の形態）
図１（ａ）に、本発明の実施の形態１の機能性シートの塗布装置を説明する模式図を示す。
【００１８】
本実施の形態１の塗布装置は、供給タンク５内に蓄えられた塗料４を、回転する第１ロール１と第２ロール２との間隙を通過させる事により、第２ロール２上に塗膜６を形成する。それぞれのロールの回転方向は、図１（ａ）中に矢印で図示している方向である。
【００１９】
一方、回転する第３ロール３に基材７を抱きつかせ、第２ロール２上から基材７へ塗膜６を転写する。このとき、転写を行いながら、第３ロール３と同速度で回転する可動機構を持つマスク８を、塗膜６が第２ロール２と第３ロール３との間隙に入る前に基材７と密着させ、基材７の一部をマスキングする。その後、補助装置１３によってマスク８を基材７から離間させることで、間欠状の塗膜６が形成された機能性シート９が得られる。
【００２０】
なお、第２ロール２および第３ロール３が、２つのロールの一例にあたる。また、第２ロール２が、塗膜搬送ロールの一例にあたる。また、第３ロール３が、基材搬送ロールの一例にあたる。また、機能性シート９が、塗布シートの一例にあたる。また、補助装置１３が、マスク脱着機構の一例にあたる。
【００２１】
図１（ｂ）は、図１（ａ）において、第２ロール２から第３ロール３およびマスク８の方向（Ｘ方向）を見たときの側面図である。また、図１（ｂ）は、マスク８の動作を説明する模式図である。
【００２２】
マスク８は、所望する間欠の間隔（以下、間欠ピッチとする）に応じて、可動機構の一例であるマスクホルダ１１に連結されている。マスクホルダ１１は、間欠ピッチに応じて、第３ロール３に同期した走行と停止を行う。
【００２３】
第３ロール３と同速度で回転するマスクホルダ１１を持つマスク８を、塗膜６が第２ロール２と第３ロール３との間隙に入る前に、第３ロール３および基材７に対して密着させる。具体的には、図１（ｂ）に示すように、マスクの状態８ａからマスクの状態８ｂに図中に矢印Ｄで示す方向にマスク８を移動させてマスクの状態８ｃにし、その後に第２ロール２上から基材７およびマスク８へ塗膜６を転写する。ここで、マスクの状態８ａは、マスクホルダ１１に垂直方向にマスク８を立てた状態である。また、マスクの状態８ｂは、マスク８と第３ロール３とが鋭角をなす状態である。また、マスクの状態８ｃは、第３ロール３および基材７とマスク８が密着した状態である。塗膜６を基材７およびマスク８に転写した後に、マスクの状態８ｄにしてマスク８を基材７から離間させることで、間欠状の塗膜６が形成された機能性シート９を、得ることができる。
【００２４】
マスク８を保持するマスクホルダ１１は、間欠ピッチに応じて、複数個設けても良い。その場合、マスクホルダ１１に複数個設けたマスク８同士が干渉しない様に、マスク８を設ける必要がある。
【００２５】
形成された機能性シート９は、塗膜６の成分に応じた方式で、乾燥もしくは硬化される。乾燥させる場合の方式としては、熱風、遠赤外、中赤外、電磁誘導加熱等が使用できる。硬化させる場合の方式としては、ＵＶ、ＥＢ、熱硬化等が使用できる。
【００２６】
マスク８は、離間する際に、図中に矢印Ｅで示す方向に向けて、マスクの状態８ｄを介してマスクの状態８ｅまで移動する。ここで、マスクの状態８ｅは、第３ロール３の軸に対して９０°程度の角度を成すことが望ましい。そして、マスクの状態８ｅに移動する慣性により、回収塗膜１２がマスク８から離脱して、回収塗膜１２として回収される。この時の移動速度ｖは、数１により算出される。
【００２７】
【数１】
【００２８】
数１において、ｖは、マスク８の移動速度[ｍ／ｓ]である。また、数１において、ｆは、単位面積当りの回収塗膜１２のマスク８への付着力[Ｎ／ｍ２]である。また、数１において、Ａは、マスク８と回収塗膜１２との接触面積[ｍ２]である。また、数１において、ｍは、回収塗膜１２の質量[ｋｇ]である。
【００２９】
マスク８から離脱した回収塗膜１２は、マスクホルダ１１近傍に設けられた回収ボックス１０に回収される。この回収塗膜１２は、塗料の性状により、新たに溶媒を付加して再利用することで、塗膜材料の利用率を高める事ができる。
【００３０】
なお、第１ロール１および第２ロール２によって形成される塗膜６の幅は、例えば基材７の走行時の蛇行制御範囲が１ｍｍの場合、基材７の幅より１ｍｍ以上広く設定されることが望ましい。これは、基材７の蛇行によって幅方向において基材７が露出した部分が生じるのを、避けるためである。
【００３１】
なお、本実施の形態１における回収ボックス１０が、本発明の塗膜回収機構の一例にあたる。
【００３２】
第１ロール１および第２ロール２の表面には、離型性を高めるために、例えばシリコンやフッ素に代表される離型性が高い材質を含む樹脂およびそれらの成分が含浸または含有した複合金属物を用いることが望ましい。具体例としては、ＳＵＳロールを規則的に溝加工したまたはブラストして荒らした面に、シリコンまたはフッ素に代表される離型性が高い材質をコートし、平滑な面が得られる様に円周面を加工したものを用いることが望ましい。また、その他の具体例としては、規則的もしくはランダムに、シリコンまたはフッ素に代表される離型性が高い材質を有する面を部分的に表面に出した材料や、クロムメッキした際に生じる小さなクラックにシリコンまたはフッ素に代表される離型性が高い材質を溶融させて塗布した後に表面を研磨してランダムにシリコンまたはフッ素に代表される離型性が高い材質を有する面を部分的表面に出した材料（フッ素を含有したニッケルメッキなど）を、用いることが望ましい。
【００３３】
第３ロール３は、たとえば、ＳＵＳ研磨仕上げ、もしくはクロムメッキ仕上げ、ニッケルメッキのものを用いる。
【００３４】
基材７は、機能性シート９で得たい機能によって種々使い分ける事が望ましい。例えば、基材７を集電体として使用する電子部品の場合、基材７は、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔などが使用できる。また、例えば、光学フィルムの様に最終的に基材７から剥離して別部材に貼り合せる様なシート材の場合、基材７は、離型ＰＥＴ、離型ＰＰ、離型ＰＥなどが使用できる。
【００３５】
マスク８は、塗膜６および基材７と反応しない材質を用いる必要がある。マスク８として用いることができる金属としては、ＳＵＳ、クロム、タングステン、モリブデン、チタン等を含む金属がある。マスク８として用いることができる樹脂としては、ジュラコン（登録商標）、テフロン（登録商標）、ＰＥ等がある。マスク８の材質としては、比較的分子量が高く、硬い材料であることが好ましい。
【００３６】
マスク８の厚みは、マスク８の強度と塗膜６の膜強度によって決定される。
【００３７】
マスク８の強度が弱く、かつマスク８の厚みが第２ロール２と第３ロール３との間隙が最も狭くなる部分における基材７と第２ロール２との距離の１／２未満の場合、マスク８の変形が発生しやすい。
【００３８】
また、塗膜６の膜強度が強く、かつマスク８の厚みが第２ロール２と第３ロール３との間隙が最も狭くなる部分における基材７と第２ロール２との距離の１／２未満の場合、マスク８が基材７から離間する際に回収塗膜１２がマスク８の幅以上になることがある。すなわち、このような場合は、設定通りの間欠形状が得られないことがある。
【００３９】
したがって、マスク８の厚みは、第２ロール２と第３ロール３との間隙が最も狭くなる部分における基材７と第２ロール２との距離の１／２以上の厚みである事が好ましい。
【００４０】
また、マスク８の厚み方向と幅方向で成される断面形状は、平板形状であれば第３ロール３に抱かれた基材７とマスク８の間に塗膜６が入り込んでしまう。そのため、マスク８の断面形状としては、第３ロール３の直径で成される曲率に合わせた扇状の断面形状とすることが望ましい。なお、マスク８の断面形状を第３ロール３の直径で成される曲率に合わせた扇状とすることが、本発明の、マスクが基材搬送ロールの円周面に対応して湾曲していることの一例にあたる。
【００４１】
なお、補助装置１３の一例として、マスク８のマスク先端部８ｆに磁石を埋め込んでおき、第３ロール３内に設置した電磁石の反発力を用いて離間させても良い。ここで、マスク先端部８ｆとは、マスクホルダ１１で保持されている側とは反対側のマスク８の端部から、マスク８と塗膜６が接する部分より手前までの部分である。
【００４２】
また、磁石を用いることができない場合の補助装置１３の一例としては、第３ロール３において基材７と重なり合わない部分に空気穴を設け、マスク８を基材７より離間させる際に排気する手段がある。その他の補助装置１３の一例としては、マスク８を第３ロール３の端部よりはみ出す長さにしておき、補助装置１３によって機械的に押すもしくは引き上げる手段がある。これら補助装置１３の具体手段としては、それぞれの設備の状況に応じて、適宜、選択されることが望ましい。
【００４３】
また、基材７がマスク８によってマスクされている部分が第２ロール２と第３ロール３との間隙を通過する際の第３ロール３の回転速度を、基材７がマスク８によってマスクされていない部分が通過する際の回転速度よりも速くなるように制御してもよい。これは、マスク８によってマスクされている部分が第２ロール２と第３ロール３との間隙を通過する際には、マスク８の厚さ分、その間隙を通る塗膜６の量が減少することへの対策である。第３ロール３の回転速度をこのように制御することにより、第２ロール２と第３ロール３との間隙からはみ出す塗膜６の量を減少させることができる。
【００４４】
なお、ここでは、ロールの回転制御を容易にするために、第３ロール３の回転速度を速くした。だが、第１ロール１の回転速度もあわせて変更するのであれば、第２ロール２の回転速度を、基材７がマスク８によってマスクされていない部分が通過する際の回転速度よりも遅くなるように制御してもよい。
【００４５】
本実施の形態では、塗膜６の転写について、次のようにして試験した。
【００４６】
第１ロール１、第２ロール２および第３ロール３を回転させている状態において、一定量の塗料４を転写元の第１ロール１表面に投入供給して、第１ロール１と第２ロール２との間のギャップで調厚し、第２ロール２と第３ロール３との間隙で第３ロール３上を走行する基材７に塗膜６として転写する。このとき、所定の間隔において、基材７にマスク８を密着および離間させることで、第３ロール３上を走行する基材７上に、間欠状に塗膜６が設けられた機能性シート９を形成する。そして、この後に乾燥炉を通し、極板の表面を製造した。
【００４７】
第１ロール１の直径は３４４[ｍｍ]、幅は３００[ｍｍ]である。第２ロール２の直径は３４４[ｍｍ]、幅は３００[ｍｍ]である。第３ロール３の直径は３４４[ｍｍ]、幅は３００[ｍｍ]である。
【００４８】
第１ロール１のロール表面には、表面粗さＲａが１２［μｍ］の凹凸が設けられる様に予め表面を荒したロールにシリコン焼付け処理を行っている。第２ロール２のロール表面には、表面粗さＲａを０．４［μｍ］に仕上げたロール上にシリコン焼付け処理を行っている。
【００４９】
第１ロール１、第２ロール２および第３ロール３の回転数は、基材７の走行速度に合わせて２０［ｍ／ｍｉｎ］に相当する回転数とした。
【００５０】
第１ロール１と第２ロール２との間のギャップは１５０［μｍ］とした。第２ロール２と第３ロール３との間のギャップは１７５［μｍ］（＝１５０［μｍ］＋基材７の厚み３０［μｍ］−塗膜転写時の潰し代５［μｍ］）とした。第３ロール３は、クロムメッキ仕上げのものを用いた。
【００５１】
マスク８には、幅２０［ｍｍ］、厚み１４０［μｍ］のチタン合金を用いた。また、ロール幅よりマスク８の幅を大きく取っている。補助装置１３には、第３ロール３を挟んでマスクホルダ１１と反対側にシリンダを設け、マスク８端部をロール側からマスクホルダ１１側に押す方式を用いた。
【００５２】
マスクホルダ１１には、４枚のマスク８を、マスク間の円周方向の間欠ピッチが２００［ｍｍ］となる様に設置した。
【００５３】
なお、本試験では、マスクホルダの回転速度も２０［ｍ／ｍｉｎ］に相当する回転数で第３ロール３と同期して、移動・停止をする機構を用いた。また、マスク８を基材７から離間させる速度（マスク８が矢印Ｅ方向に移動し、マスクの状態８ｃからマスクの状態８ｅとなるまでの移動速度）として、０．７[ｍ／ｓ]で試験を行った。
【００５４】
塗料４は、活物質としての活性炭と、導電剤としてのカーボンブラック（以下、ＣＢ）と、非水溶性高分子結着材としてのスチレンブタジエンゴム（以下、ＳＢＲ）と、分散溶媒としての純水とを混合してなる分極性電極材料を用いた。基材７としては、幅２００［ｍｍ］、厚み３０［μｍ］のアルミ箔にエッチング処理を施したものを用い、その基材７の上に機能性シート９を作製した。
【００５５】
その際に、溶媒量を表１の様に変え、種々の塗料にて機能性シートを作製し、塗膜の厚み比較を行った。
【００５６】
【表１】
【００５７】
この時、塗料Ａを用いて機能性シートを作った場合、前述のギャップ条件では塗料Ｂおよび塗料Ｃに比べ、塗膜厚みが１／３になった。そこで、塗料Ａについては、第１ロール１と第２ロール２との間のギャップを４００［μｍ］とし、目標とする転写塗膜の厚さを２８０［μｍ］とし、第２ロール２と第３ロール３との間のギャップを３１０［μm］（＝２８０［μｍ］＋基材７の厚み３０［μｍ］）として比較を行った。なお、ここで、塗料Ａの場合のみ塗膜転写時の潰し代を設けていないのは、塗料Ａが他の塗料と異なって液体状の塗料であるためである。
【００５８】
図２は、本実施の形態において作製した機能性シート９の厚み評価した箇所を示す模式図である。ここで、図２に示すように、極板の走行方向に対し、未塗工部から塗工部に変わる側の走行方向端部を始端（塗工部始端）と呼び、塗工部から未塗工部に変わる側の走行方向端部を終端（塗工部終端）と呼ぶ。
【００５９】
厚み評価のために、１つの間欠ピッチ（塗工部２００［ｍｍ］と未塗工部２０［ｍｍ］）の未塗工部から前後３０［ｍｍ］分を裁断し、中央部（Ｆ−Ｆ´間）を２［ｍｍ］ピッチで厚みを測定した。また、終端の直線性についても、塗工部終端の右端と左端を直線（Ｇ−Ｇ´間）で結び、その直線からの塗膜終端のはみ出し量を２[ｍｍ]ピッチで測定した。
【００６０】
図３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に、それぞれ表１に示す塗料Ａ、塗料Ｂおよび塗料Ｃを使い、本実施の形態の塗布装置を用いて塗布を行った際の、それぞれの塗膜厚みの測定結果を示す。
【００６１】
また、比較例として、塗料Ａを用いて、図５に示す特許文献１に記載の装置構成で、図３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）と同一の厚みを得られる条件に調整し、塗布を行った。そのときの塗膜厚みの測定結果を図３（ｄ）に示す。なお、特許文献１に記載の装置構成では、塗料Ｂと塗料Ｃでも塗布を試みたが、粘度が高いため、調厚ロール１０４と塗布ロール１０１との間で塗料１０６が詰まってしまい、塗膜を造ることが出来なかった。なお、前述の説明で１４５［μｍ］の厚さで形成されている塗膜が、約１２０［μｍ］の厚さとなっているのは、乾燥もしくは硬化の際に、塗膜が収縮しているためである。
【００６２】
図３を用いて、本実施の形態と比較例の結果について説明をする。
【００６３】
本実施の形態の塗布装置を用いて塗料Ａを塗布した場合、図３（ａ）に示すように、塗工部の始端および終端共に２０［μｍ］程度の盛上りが生じる結果となった。
【００６４】
他の２つの塗料Ｂおよび塗料Ｃに比べ流動性が高い塗料Ａでは、マスク８を離間させて未塗工部を形成する際に、水あめを引伸ばす様に、離間するマスク８に追従した後に切れて、未塗工部が形成される。その結果、塗料Ａの場合では、基材７側には始端と終端に盛上りが発生した塗膜が残る。また、塗料Ａも粘度がある程度高いため、レべリングを十分にする前に乾燥炉に入り、この様な結果になったと考えられる。
【００６５】
本実施の形態の塗布装置を用いて塗料Ｂを塗布した場合、図３（ｂ）に示すように、塗工部の始端および終端共に５［μｍ］程度の盛上りが生じる結果となった。塗料Ｂは、塗料Ａに比べ、流動性は低いが、離間するマスク８への追従の影響が僅かに残り、この様な結果になったと考えられる。
【００６６】
本実施の形態の塗布装置を用いて塗料Ｃを塗布した場合、図３（ｃ）に示すように、塗工部の始端および終端共に１［μｍ］程度の盛上りが生じ、ほとんど盛上りが発生しない結果となった。他の２つの塗料ＡおよびＢに比べ、塗料Ｃは、流動性が圧倒的に低く、離間するマスク８への追従の影響を受けず、この様な結果になったと考えられる。
【００６７】
この結果から、本実施の形態の塗布装置を用いた塗工では、塗料の粘度として２０００００［ｍＰａ・ｓ］以上の流動性の無い塗料を用いる事が好ましいことが分かった。なお、本実施の形態で検証した厚み以外の場合において、厚み規格で求められる精度によっては、２０００００［ｍＰａ・ｓ］未満の塗料も用いることができる。
【００６８】
従来の構成の塗布装置を用いた比較例では、図５において、バックアップロール１０２を離間させて塗工部終端を形成する際に、塗膜の伸びが見られた。また、始端を形成する際に、基材（被塗布物１０３）を抱いたバックアップロール１０２を回転させた状態で塗布ロール１０１に近接させると、図３（ｄ）に示すように始端に薄塗り部分が発生した。また、離間直後のバックアップロール１０２を目標とする未塗工部の距離分回転させた後、バックアップロール１０２を停止した状態で塗布ロール１０１に近接させると、始端が２０［μｍ］以上も盛上るという結果になった。
【００６９】
図４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に、それぞれ表１に示す塗料Ａ、塗料Ｂおよび塗料Ｃを使い、本実施の形態の塗布装置を用いて塗布を行った際の、それぞれの終端直線性の測定結果を示す。
【００７０】
また、比較例として、塗料Ａを用いて、図５に示す特許文献１に記載の装置構成で、図４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）と同一の厚みを得られる条件に調整し、塗布を行った。そのときに形成された塗膜の終端直線性の測定結果を図４（ｄ）に示す。
【００７１】
図４を用いて、本実施の形態と比較例の結果について説明をする。
【００７２】
本実施の形態の塗布装置を用いて塗料Ａを塗布した場合、図４（ａ）に示すように、終端の直線性は０〜４［ｍｍ］の間で変動する結果となった。他の２つの塗料Ｂおよび塗料Ｃに比べ流動性が高い塗料Ａでは、マスク８を離間させて未塗工部を形成する際に、水あめを引伸ばす様に、離間するマスク８に追従した後に切れて、未塗工部が形成された。その結果、塗料Ａでは、終端は波状の塗膜となり、この様な結果になった。
【００７３】
本実施の形態で用いた装置構成で塗料Ｂおよび塗料Ｃを塗布した場合、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示すように、終端直線性は０〜０．５［ｍｍ］の間で変動する結果となった。塗料Ｂおよび塗料Ｃは、塗料Ａに比べ、流動性は低く、離間するマスク８への追従の影響を殆ど受けず、このように終端直線性が高く、ほぼ直線状であるという結果になった。
【００７４】
比較例では、バックアップロール１０２を離間させ、塗工部終端を形成する際に、塗膜の伸びが見られた。その結果、図４（ｄ）に示すように、終端の直線性は０〜４［ｍｍ］の間で変動する結果となった。
【００７５】
加えて、塗料の主成分を誘電体セラミックスとガラスなどの焼結助剤より成る原料粉末、有機バインダー、可塑剤と溶剤を混合し、塗料Ｃと同等になるまで粘度を調整した塗料を用いて、基材７であるＰＥＴフィルム上に、本実施の形態の塗布装置にて塗布したところ、同様の結果が得られた。
【００７６】
この事から、塗料に含まれる材料に関わらず、塗料を本実施の形態の塗布装置に適した粘度にすれば、塗膜の塗工部始端から塗工部終端に至るまでの膜厚の均一性に優れ、且つ塗工部終端の直線性にも優れる機能性シートが得られることが分かった。
【００７７】
以上に説明したように、本実施の形態の塗布装置を用いると、間欠状の塗膜の塗工部始端および塗工部終端は、第３ロール３と同期して動くマスク８の離間により形成される。そのため、間欠状の塗膜の塗工部始端および塗工部終端は、流速分布の影響をほとんど受けず、塗工部始端から塗工部終端に至るまでの膜厚の均一性に優れ、塗工部始端および塗工部終端の破断も容易に起こるため直線性にも優れる。塗工部始端から塗工部終端に至るまで膜厚精度に優れる塗膜を形成することができ、塗工部終端においても尾を引いたような塗膜付着が生じない。
【００７８】
本発明の機能性シートの塗布装置は、機能性材料をロールに付着させてその全量をフィルムあるいはシート状の集電体に転写することが可能なので、機能性材料を塗布する機能性シート製造に有用である。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明に係る塗布装置は、機能性材料を塗布する機能性シート製造、例えば、機能性粉末を結合材樹脂、溶媒等と混合して塗料を作製し、成膜する電気二重層キャパシタ、ディスプレイ誘電体層、一次電池、二次電池等の機能性シートの製造等として有用である。
【符号の説明】
【００８０】
１ 第１ロール
２ 第２ロール
３ 第３ロール
４ 塗料
５ 供給タンク
６ 塗膜
７ 基材
８ マスク
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ マスクの状態
８ｆ マスク先端部
９ 機能性シート
１０ 回収ボックス
１１ マスクホルダ
１２ 回収塗膜
１３ 補助装置
１０１ 塗布ロール
１０２ バックアップロール
１０３ 被塗布物
１０４ 調厚ロール
１０５ 貯留槽
１０６ 塗料
１０６ａ 塗膜
１０７ 塗膜
１０８ 無地部
１１０ かきとりブレード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能性シート材の塗布装置に関する。特に、連続的に走行する被塗布物の表面に間欠的に塗膜を形成する機能性シート材の塗布装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、機能性シート材の製造方法として、塗布ロールを用いる間欠塗工方法がある（例えば、特許文献１参照）。この機能性シート材としては、例えば、キャパシタ、燃料電池、リチウムイオン二次電池等の電極やディスプレイの光学フィルムがある。
【０００３】
図５（ａ）および図５（ｂ）に、特許文献１に記載された間欠塗工方法を用いた、ロール転写による機能性シートの製造方法を説明するための模式断面図を示す。
【０００４】
この間欠塗工方法では、図５（ａ）に示すように、貯留槽１０５に蓄えられた塗料１０６を調厚ロール１０４と塗布ロール１０１との間を通過させることで、塗布ロール１０１表面に塗膜１０６ａが形成される。そして、この塗膜１０６ａが、帯状の被塗布物１０３表面に転写される。このとき、帯状の被塗布物１０３は、バックアップロール１０２に巻き掛けられて塗布ロール１０１に近接して走行している。塗布ロール１０１に残る塗料は、かきとりブレード１１０で掻き落される。
【０００５】
この状態から、図５（ｂ）に示すように、塗布ロール１０１と被塗布物１０３とが相対的に離間されることで、被塗布物１０３上の塗膜１０７に塗工部終端が形成され、それに続く無地部１０８が被塗布物１０３に構成される。
【０００６】
その後、塗布ロール１０１と被塗布物１０３とを相対的に近接させて、図５（ａ）の状態にして、塗布ロール１０１上に塗膜１０６ａを形成する。
【０００７】
このようにして、塗膜１０６ａが形成された塗布ロール１０１と被塗布物１０３との近接離間が繰り返されることで、被塗布物１０３にその走行方向に沿って間欠的に塗膜１０７が形成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３４８３０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記した従来の間欠塗工方法では、被塗布物１０３上に形成される塗膜１０７の塗工部終端および塗工部始端の近傍において、不均一な膜厚分布になるという問題がある。また、従来の間欠塗工方法では、塗工部終端が、完全な直線状にはならないという問題もある。
【００１０】
すなわち、被塗布物１０３上に形成する個々の塗膜１０７の内、塗布ロール１０１と被塗布物１０３との近接離間に伴って塗工部始端および塗工部終端が形成される場合と、塗布ロール１０１と被塗布物１０３とが一定距離で対峙した状態で塗工部始端および塗工部終端から十分に離れた定常部分が形成される場合とで、塗布ロール１０１と被塗布物１０３との近接部分での流速分布が異なる。そのため、塗工部終端および塗工部始端の近傍の塗膜１０７は、不均一な膜厚分布になってしまう場合がある。
【００１１】
また、塗膜１０７が引き伸ばされるようにして破断されるため、塗工部終端が完全な直線状にはならず、尾を引いたような塗膜付着が生じてしまう場合がある。
【００１２】
本発明は、上記従来の課題を考慮して、塗膜の塗工部始端から塗工部終端に至るまでの膜厚の均一性に優れ、且つ塗工部終端の直線性にも優れる機能性シートを作製できる塗布装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決するために、本発明の塗布装置は、２つのロールの間隙に、塗膜およびシート状の基材を通過させることにより、前記基材に間欠的に前記塗膜を転写する塗布装置であって、前記塗膜を転写する前に前記基材の一部にマスクを密着させると共に、前記塗膜を転写した後に前記マスクを前記基材から離間するマスク脱着機構を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、塗膜の塗工部始端から塗工部終端に至るまでの膜厚の均一性に優れ、且つ塗工部終端の直線性にも優れる機能性シートを作製できる塗布装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態の機能性シートの塗布装置を説明する模式図、（ｂ）本発明の実施の形態の塗布装置の、第２ロールから第３ロールを見た模式側面図
【図２】本発明の実施の形態において、機能性シートの厚み評価した箇所を示す模式図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態の塗布装置で塗料Ａを用いて塗布を行った際の、塗膜厚みの測定結果を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態の塗布装置で塗料Ｂを用いて塗布を行った際の、塗膜厚みの測定結果を示す図、（ｃ）本発明の実施の形態の塗布装置で塗料Ｃを用いて塗布を行った際の、塗膜厚みの測定結果を示す図、（ｄ）従来の装置構成の塗布装置で塗料Ａを用いて塗布を行った際の、塗膜厚みの測定結果を示す図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態の塗布装置で塗料Ａを用いて塗布を行った際の、塗工部終端の直線性の測定結果を示す図、（ｂ）本発明の実施の形態の塗布装置で塗料Ｂを用いて塗布を行った際の、塗工部終端の直線性の測定結果を示す図、（ｃ）本発明の実施の形態の塗布装置で塗料Ｃを用いて塗布を行った際の、塗工部終端の直線性の測定結果を示す図、（ｄ）従来の装置構成の塗布装置で塗料Ａを用いて塗布を行った際の、塗工部終端の直線性の測定結果を示す図
【図５】（ａ）、（ｂ）従来の間欠塗工方法を用いた、ロール転写による機能性シートの製造方法を説明する模式図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（実施の形態）
図１（ａ）に、本発明の実施の形態１の機能性シートの塗布装置を説明する模式図を示す。
【００１８】
本実施の形態１の塗布装置は、供給タンク５内に蓄えられた塗料４を、回転する第１ロール１と第２ロール２との間隙を通過させる事により、第２ロール２上に塗膜６を形成する。それぞれのロールの回転方向は、図１（ａ）中に矢印で図示している方向である。
【００１９】
一方、回転する第３ロール３に基材７を抱きつかせ、第２ロール２上から基材７へ塗膜６を転写する。このとき、転写を行いながら、第３ロール３と同速度で回転する可動機構を持つマスク８を、塗膜６が第２ロール２と第３ロール３との間隙に入る前に基材７と密着させ、基材７の一部をマスキングする。その後、補助装置１３によってマスク８を基材７から離間させることで、間欠状の塗膜６が形成された機能性シート９が得られる。
【００２０】
なお、第２ロール２および第３ロール３が、２つのロールの一例にあたる。また、第２ロール２が、塗膜搬送ロールの一例にあたる。また、第３ロール３が、基材搬送ロールの一例にあたる。また、機能性シート９が、塗布シートの一例にあたる。また、補助装置１３が、マスク脱着機構の一例にあたる。
【００２１】
図１（ｂ）は、図１（ａ）において、第２ロール２から第３ロール３およびマスク８の方向（Ｘ方向）を見たときの側面図である。また、図１（ｂ）は、マスク８の動作を説明する模式図である。
【００２２】
マスク８は、所望する間欠の間隔（以下、間欠ピッチとする）に応じて、可動機構の一例であるマスクホルダ１１に連結されている。マスクホルダ１１は、間欠ピッチに応じて、第３ロール３に同期した走行と停止を行う。
【００２３】
第３ロール３と同速度で回転するマスクホルダ１１を持つマスク８を、塗膜６が第２ロール２と第３ロール３との間隙に入る前に、第３ロール３および基材７に対して密着させる。具体的には、図１（ｂ）に示すように、マスクの状態８ａからマスクの状態８ｂに図中に矢印Ｄで示す方向にマスク８を移動させてマスクの状態８ｃにし、その後に第２ロール２上から基材７およびマスク８へ塗膜６を転写する。ここで、マスクの状態８ａは、マスクホルダ１１に垂直方向にマスク８を立てた状態である。また、マスクの状態８ｂは、マスク８と第３ロール３とが鋭角をなす状態である。また、マスクの状態８ｃは、第３ロール３および基材７とマスク８が密着した状態である。塗膜６を基材７およびマスク８に転写した後に、マスクの状態８ｄにしてマスク８を基材７から離間させることで、間欠状の塗膜６が形成された機能性シート９を、得ることができる。
【００２４】
マスク８を保持するマスクホルダ１１は、間欠ピッチに応じて、複数個設けても良い。その場合、マスクホルダ１１に複数個設けたマスク８同士が干渉しない様に、マスク８を設ける必要がある。
【００２５】
形成された機能性シート９は、塗膜６の成分に応じた方式で、乾燥もしくは硬化される。乾燥させる場合の方式としては、熱風、遠赤外、中赤外、電磁誘導加熱等が使用できる。硬化させる場合の方式としては、ＵＶ、ＥＢ、熱硬化等が使用できる。
【００２６】
マスク８は、離間する際に、図中に矢印Ｅで示す方向に向けて、マスクの状態８ｄを介してマスクの状態８ｅまで移動する。ここで、マスクの状態８ｅは、第３ロール３の軸に対して９０°程度の角度を成すことが望ましい。そして、マスクの状態８ｅに移動する慣性により、回収塗膜１２がマスク８から離脱して、回収塗膜１２として回収される。この時の移動速度ｖは、数１により算出される。
【００２７】
【数１】
【００２８】
数１において、ｖは、マスク８の移動速度[ｍ／ｓ]である。また、数１において、ｆは、単位面積当りの回収塗膜１２のマスク８への付着力[Ｎ／ｍ２]である。また、数１において、Ａは、マスク８と回収塗膜１２との接触面積[ｍ２]である。また、数１において、ｍは、回収塗膜１２の質量[ｋｇ]である。
【００２９】
マスク８から離脱した回収塗膜１２は、マスクホルダ１１近傍に設けられた回収ボックス１０に回収される。この回収塗膜１２は、塗料の性状により、新たに溶媒を付加して再利用することで、塗膜材料の利用率を高める事ができる。
【００３０】
なお、第１ロール１および第２ロール２によって形成される塗膜６の幅は、例えば基材７の走行時の蛇行制御範囲が１ｍｍの場合、基材７の幅より１ｍｍ以上広く設定されることが望ましい。これは、基材７の蛇行によって幅方向において基材７が露出した部分が生じるのを、避けるためである。
【００３１】
なお、本実施の形態１における回収ボックス１０が、本発明の塗膜回収機構の一例にあたる。
【００３２】
第１ロール１および第２ロール２の表面には、離型性を高めるために、例えばシリコンやフッ素に代表される離型性が高い材質を含む樹脂およびそれらの成分が含浸または含有した複合金属物を用いることが望ましい。具体例としては、ＳＵＳロールを規則的に溝加工したまたはブラストして荒らした面に、シリコンまたはフッ素に代表される離型性が高い材質をコートし、平滑な面が得られる様に円周面を加工したものを用いることが望ましい。また、その他の具体例としては、規則的もしくはランダムに、シリコンまたはフッ素に代表される離型性が高い材質を有する面を部分的に表面に出した材料や、クロムメッキした際に生じる小さなクラックにシリコンまたはフッ素に代表される離型性が高い材質を溶融させて塗布した後に表面を研磨してランダムにシリコンまたはフッ素に代表される離型性が高い材質を有する面を部分的表面に出した材料（フッ素を含有したニッケルメッキなど）を、用いることが望ましい。
【００３３】
第３ロール３は、たとえば、ＳＵＳ研磨仕上げ、もしくはクロムメッキ仕上げ、ニッケルメッキのものを用いる。
【００３４】
基材７は、機能性シート９で得たい機能によって種々使い分ける事が望ましい。例えば、基材７を集電体として使用する電子部品の場合、基材７は、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔などが使用できる。また、例えば、光学フィルムの様に最終的に基材７から剥離して別部材に貼り合せる様なシート材の場合、基材７は、離型ＰＥＴ、離型ＰＰ、離型ＰＥなどが使用できる。
【００３５】
マスク８は、塗膜６および基材７と反応しない材質を用いる必要がある。マスク８として用いることができる金属としては、ＳＵＳ、クロム、タングステン、モリブデン、チタン等を含む金属がある。マスク８として用いることができる樹脂としては、ジュラコン（登録商標）、テフロン（登録商標）、ＰＥ等がある。マスク８の材質としては、比較的分子量が高く、硬い材料であることが好ましい。
【００３６】
マスク８の厚みは、マスク８の強度と塗膜６の膜強度によって決定される。
【００３７】
マスク８の強度が弱く、かつマスク８の厚みが第２ロール２と第３ロール３との間隙が最も狭くなる部分における基材７と第２ロール２との距離の１／２未満の場合、マスク８の変形が発生しやすい。
【００３８】
また、塗膜６の膜強度が強く、かつマスク８の厚みが第２ロール２と第３ロール３との間隙が最も狭くなる部分における基材７と第２ロール２との距離の１／２未満の場合、マスク８が基材７から離間する際に回収塗膜１２がマスク８の幅以上になることがある。すなわち、このような場合は、設定通りの間欠形状が得られないことがある。
【００３９】
したがって、マスク８の厚みは、第２ロール２と第３ロール３との間隙が最も狭くなる部分における基材７と第２ロール２との距離の１／２以上の厚みである事が好ましい。
【００４０】
また、マスク８の厚み方向と幅方向で成される断面形状は、平板形状であれば第３ロール３に抱かれた基材７とマスク８の間に塗膜６が入り込んでしまう。そのため、マスク８の断面形状としては、第３ロール３の直径で成される曲率に合わせた扇状の断面形状とすることが望ましい。なお、マスク８の断面形状を第３ロール３の直径で成される曲率に合わせた扇状とすることが、本発明の、マスクが基材搬送ロールの円周面に対応して湾曲していることの一例にあたる。
【００４１】
なお、補助装置１３の一例として、マスク８のマスク先端部８ｆに磁石を埋め込んでおき、第３ロール３内に設置した電磁石の反発力を用いて離間させても良い。ここで、マスク先端部８ｆとは、マスクホルダ１１で保持されている側とは反対側のマスク８の端部から、マスク８と塗膜６が接する部分より手前までの部分である。
【００４２】
また、磁石を用いることができない場合の補助装置１３の一例としては、第３ロール３において基材７と重なり合わない部分に空気穴を設け、マスク８を基材７より離間させる際に排気する手段がある。その他の補助装置１３の一例としては、マスク８を第３ロール３の端部よりはみ出す長さにしておき、補助装置１３によって機械的に押すもしくは引き上げる手段がある。これら補助装置１３の具体手段としては、それぞれの設備の状況に応じて、適宜、選択されることが望ましい。
【００４３】
また、基材７がマスク８によってマスクされている部分が第２ロール２と第３ロール３との間隙を通過する際の第３ロール３の回転速度を、基材７がマスク８によってマスクされていない部分が通過する際の回転速度よりも速くなるように制御してもよい。これは、マスク８によってマスクされている部分が第２ロール２と第３ロール３との間隙を通過する際には、マスク８の厚さ分、その間隙を通る塗膜６の量が減少することへの対策である。第３ロール３の回転速度をこのように制御することにより、第２ロール２と第３ロール３との間隙からはみ出す塗膜６の量を減少させることができる。
【００４４】
なお、ここでは、ロールの回転制御を容易にするために、第３ロール３の回転速度を速くした。だが、第１ロール１の回転速度もあわせて変更するのであれば、第２ロール２の回転速度を、基材７がマスク８によってマスクされていない部分が通過する際の回転速度よりも遅くなるように制御してもよい。
【００４５】
本実施の形態では、塗膜６の転写について、次のようにして試験した。
【００４６】
第１ロール１、第２ロール２および第３ロール３を回転させている状態において、一定量の塗料４を転写元の第１ロール１表面に投入供給して、第１ロール１と第２ロール２との間のギャップで調厚し、第２ロール２と第３ロール３との間隙で第３ロール３上を走行する基材７に塗膜６として転写する。このとき、所定の間隔において、基材７にマスク８を密着および離間させることで、第３ロール３上を走行する基材７上に、間欠状に塗膜６が設けられた機能性シート９を形成する。そして、この後に乾燥炉を通し、極板の表面を製造した。
【００４７】
第１ロール１の直径は３４４[ｍｍ]、幅は３００[ｍｍ]である。第２ロール２の直径は３４４[ｍｍ]、幅は３００[ｍｍ]である。第３ロール３の直径は３４４[ｍｍ]、幅は３００[ｍｍ]である。
【００４８】
第１ロール１のロール表面には、表面粗さＲａが１２［μｍ］の凹凸が設けられる様に予め表面を荒したロールにシリコン焼付け処理を行っている。第２ロール２のロール表面には、表面粗さＲａを０．４［μｍ］に仕上げたロール上にシリコン焼付け処理を行っている。
【００４９】
第１ロール１、第２ロール２および第３ロール３の回転数は、基材７の走行速度に合わせて２０［ｍ／ｍｉｎ］に相当する回転数とした。
【００５０】
第１ロール１と第２ロール２との間のギャップは１５０［μｍ］とした。第２ロール２と第３ロール３との間のギャップは１７５［μｍ］（＝１５０［μｍ］＋基材７の厚み３０［μｍ］−塗膜転写時の潰し代５［μｍ］）とした。第３ロール３は、クロムメッキ仕上げのものを用いた。
【００５１】
マスク８には、幅２０［ｍｍ］、厚み１４０［μｍ］のチタン合金を用いた。また、ロール幅よりマスク８の幅を大きく取っている。補助装置１３には、第３ロール３を挟んでマスクホルダ１１と反対側にシリンダを設け、マスク８端部をロール側からマスクホルダ１１側に押す方式を用いた。
【００５２】
マスクホルダ１１には、４枚のマスク８を、マスク間の円周方向の間欠ピッチが２００［ｍｍ］となる様に設置した。
【００５３】
なお、本試験では、マスクホルダの回転速度も２０［ｍ／ｍｉｎ］に相当する回転数で第３ロール３と同期して、移動・停止をする機構を用いた。また、マスク８を基材７から離間させる速度（マスク８が矢印Ｅ方向に移動し、マスクの状態８ｃからマスクの状態８ｅとなるまでの移動速度）として、０．７[ｍ／ｓ]で試験を行った。
【００５４】
塗料４は、活物質としての活性炭と、導電剤としてのカーボンブラック（以下、ＣＢ）と、非水溶性高分子結着材としてのスチレンブタジエンゴム（以下、ＳＢＲ）と、分散溶媒としての純水とを混合してなる分極性電極材料を用いた。基材７としては、幅２００［ｍｍ］、厚み３０［μｍ］のアルミ箔にエッチング処理を施したものを用い、その基材７の上に機能性シート９を作製した。
【００５５】
その際に、溶媒量を表１の様に変え、種々の塗料にて機能性シートを作製し、塗膜の厚み比較を行った。
【００５６】
【表１】
【００５７】
この時、塗料Ａを用いて機能性シートを作った場合、前述のギャップ条件では塗料Ｂおよび塗料Ｃに比べ、塗膜厚みが１／３になった。そこで、塗料Ａについては、第１ロール１と第２ロール２との間のギャップを４００［μｍ］とし、目標とする転写塗膜の厚さを２８０［μｍ］とし、第２ロール２と第３ロール３との間のギャップを３１０［μm］（＝２８０［μｍ］＋基材７の厚み３０［μｍ］）として比較を行った。なお、ここで、塗料Ａの場合のみ塗膜転写時の潰し代を設けていないのは、塗料Ａが他の塗料と異なって液体状の塗料であるためである。
【００５８】
図２は、本実施の形態において作製した機能性シート９の厚み評価した箇所を示す模式図である。ここで、図２に示すように、極板の走行方向に対し、未塗工部から塗工部に変わる側の走行方向端部を始端（塗工部始端）と呼び、塗工部から未塗工部に変わる側の走行方向端部を終端（塗工部終端）と呼ぶ。
【００５９】
厚み評価のために、１つの間欠ピッチ（塗工部２００［ｍｍ］と未塗工部２０［ｍｍ］）の未塗工部から前後３０［ｍｍ］分を裁断し、中央部（Ｆ−Ｆ´間）を２［ｍｍ］ピッチで厚みを測定した。また、終端の直線性についても、塗工部終端の右端と左端を直線（Ｇ−Ｇ´間）で結び、その直線からの塗膜終端のはみ出し量を２[ｍｍ]ピッチで測定した。
【００６０】
図３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に、それぞれ表１に示す塗料Ａ、塗料Ｂおよび塗料Ｃを使い、本実施の形態の塗布装置を用いて塗布を行った際の、それぞれの塗膜厚みの測定結果を示す。
【００６１】
また、比較例として、塗料Ａを用いて、図５に示す特許文献１に記載の装置構成で、図３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）と同一の厚みを得られる条件に調整し、塗布を行った。そのときの塗膜厚みの測定結果を図３（ｄ）に示す。なお、特許文献１に記載の装置構成では、塗料Ｂと塗料Ｃでも塗布を試みたが、粘度が高いため、調厚ロール１０４と塗布ロール１０１との間で塗料１０６が詰まってしまい、塗膜を造ることが出来なかった。なお、前述の説明で１４５［μｍ］の厚さで形成されている塗膜が、約１２０［μｍ］の厚さとなっているのは、乾燥もしくは硬化の際に、塗膜が収縮しているためである。
【００６２】
図３を用いて、本実施の形態と比較例の結果について説明をする。
【００６３】
本実施の形態の塗布装置を用いて塗料Ａを塗布した場合、図３（ａ）に示すように、塗工部の始端および終端共に２０［μｍ］程度の盛上りが生じる結果となった。
【００６４】
他の２つの塗料Ｂおよび塗料Ｃに比べ流動性が高い塗料Ａでは、マスク８を離間させて未塗工部を形成する際に、水あめを引伸ばす様に、離間するマスク８に追従した後に切れて、未塗工部が形成される。その結果、塗料Ａの場合では、基材７側には始端と終端に盛上りが発生した塗膜が残る。また、塗料Ａも粘度がある程度高いため、レべリングを十分にする前に乾燥炉に入り、この様な結果になったと考えられる。
【００６５】
本実施の形態の塗布装置を用いて塗料Ｂを塗布した場合、図３（ｂ）に示すように、塗工部の始端および終端共に５［μｍ］程度の盛上りが生じる結果となった。塗料Ｂは、塗料Ａに比べ、流動性は低いが、離間するマスク８への追従の影響が僅かに残り、この様な結果になったと考えられる。
【００６６】
本実施の形態の塗布装置を用いて塗料Ｃを塗布した場合、図３（ｃ）に示すように、塗工部の始端および終端共に１［μｍ］程度の盛上りが生じ、ほとんど盛上りが発生しない結果となった。他の２つの塗料ＡおよびＢに比べ、塗料Ｃは、流動性が圧倒的に低く、離間するマスク８への追従の影響を受けず、この様な結果になったと考えられる。
【００６７】
この結果から、本実施の形態の塗布装置を用いた塗工では、塗料の粘度として２０００００［ｍＰａ・ｓ］以上の流動性の無い塗料を用いる事が好ましいことが分かった。なお、本実施の形態で検証した厚み以外の場合において、厚み規格で求められる精度によっては、２０００００［ｍＰａ・ｓ］未満の塗料も用いることができる。
【００６８】
従来の構成の塗布装置を用いた比較例では、図５において、バックアップロール１０２を離間させて塗工部終端を形成する際に、塗膜の伸びが見られた。また、始端を形成する際に、基材（被塗布物１０３）を抱いたバックアップロール１０２を回転させた状態で塗布ロール１０１に近接させると、図３（ｄ）に示すように始端に薄塗り部分が発生した。また、離間直後のバックアップロール１０２を目標とする未塗工部の距離分回転させた後、バックアップロール１０２を停止した状態で塗布ロール１０１に近接させると、始端が２０［μｍ］以上も盛上るという結果になった。
【００６９】
図４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に、それぞれ表１に示す塗料Ａ、塗料Ｂおよび塗料Ｃを使い、本実施の形態の塗布装置を用いて塗布を行った際の、それぞれの終端直線性の測定結果を示す。
【００７０】
また、比較例として、塗料Ａを用いて、図５に示す特許文献１に記載の装置構成で、図４（ａ）、（ｂ）および（ｃ）と同一の厚みを得られる条件に調整し、塗布を行った。そのときに形成された塗膜の終端直線性の測定結果を図４（ｄ）に示す。
【００７１】
図４を用いて、本実施の形態と比較例の結果について説明をする。
【００７２】
本実施の形態の塗布装置を用いて塗料Ａを塗布した場合、図４（ａ）に示すように、終端の直線性は０〜４［ｍｍ］の間で変動する結果となった。他の２つの塗料Ｂおよび塗料Ｃに比べ流動性が高い塗料Ａでは、マスク８を離間させて未塗工部を形成する際に、水あめを引伸ばす様に、離間するマスク８に追従した後に切れて、未塗工部が形成された。その結果、塗料Ａでは、終端は波状の塗膜となり、この様な結果になった。
【００７３】
本実施の形態で用いた装置構成で塗料Ｂおよび塗料Ｃを塗布した場合、図４（ｂ）および図４（ｃ）に示すように、終端直線性は０〜０．５［ｍｍ］の間で変動する結果となった。塗料Ｂおよび塗料Ｃは、塗料Ａに比べ、流動性は低く、離間するマスク８への追従の影響を殆ど受けず、このように終端直線性が高く、ほぼ直線状であるという結果になった。
【００７４】
比較例では、バックアップロール１０２を離間させ、塗工部終端を形成する際に、塗膜の伸びが見られた。その結果、図４（ｄ）に示すように、終端の直線性は０〜４［ｍｍ］の間で変動する結果となった。
【００７５】
加えて、塗料の主成分を誘電体セラミックスとガラスなどの焼結助剤より成る原料粉末、有機バインダー、可塑剤と溶剤を混合し、塗料Ｃと同等になるまで粘度を調整した塗料を用いて、基材７であるＰＥＴフィルム上に、本実施の形態の塗布装置にて塗布したところ、同様の結果が得られた。
【００７６】
この事から、塗料に含まれる材料に関わらず、塗料を本実施の形態の塗布装置に適した粘度にすれば、塗膜の塗工部始端から塗工部終端に至るまでの膜厚の均一性に優れ、且つ塗工部終端の直線性にも優れる機能性シートが得られることが分かった。
【００７７】
以上に説明したように、本実施の形態の塗布装置を用いると、間欠状の塗膜の塗工部始端および塗工部終端は、第３ロール３と同期して動くマスク８の離間により形成される。そのため、間欠状の塗膜の塗工部始端および塗工部終端は、流速分布の影響をほとんど受けず、塗工部始端から塗工部終端に至るまでの膜厚の均一性に優れ、塗工部始端および塗工部終端の破断も容易に起こるため直線性にも優れる。塗工部始端から塗工部終端に至るまで膜厚精度に優れる塗膜を形成することができ、塗工部終端においても尾を引いたような塗膜付着が生じない。
【００７８】
本発明の機能性シートの塗布装置は、機能性材料をロールに付着させてその全量をフィルムあるいはシート状の集電体に転写することが可能なので、機能性材料を塗布する機能性シート製造に有用である。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明に係る塗布装置は、機能性材料を塗布する機能性シート製造、例えば、機能性粉末を結合材樹脂、溶媒等と混合して塗料を作製し、成膜する電気二重層キャパシタ、ディスプレイ誘電体層、一次電池、二次電池等の機能性シートの製造等として有用である。
【符号の説明】
【００８０】
１ 第１ロール
２ 第２ロール
３ 第３ロール
４ 塗料
５ 供給タンク
６ 塗膜
７ 基材
８ マスク
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ マスクの状態
８ｆ マスク先端部
９ 機能性シート
１０ 回収ボックス
１１ マスクホルダ
１２ 回収塗膜
１３ 補助装置
１０１ 塗布ロール
１０２ バックアップロール
１０３ 被塗布物
１０４ 調厚ロール
１０５ 貯留槽
１０６ 塗料
１０６ａ 塗膜
１０７ 塗膜
１０８ 無地部
１１０ かきとりブレード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つのロールの間隙に、塗膜およびシート状の基材を通過させることにより、前記基材に間欠的に前記塗膜を転写する塗布装置であって、
前記塗膜を転写する前に前記基材の一部にマスクを密着させると共に、前記塗膜を転写した後に前記マスクを前記基材から離間するマスク脱着機構を備えた、
塗布装置。
【請求項２】
前記２つのロールのうち、一方は、円周面に沿って前記基材を搬送する基材搬送ロールであり、他方は、前記塗膜を表面に付着させて搬送する塗膜搬送ロールであり、
前記マスクは、前記基材搬送ロールの回転に同期して回転する部材である、
請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
前記マスクは、前記基材搬送ロールの円周面に対応して湾曲した部材である、
請求項２に記載の塗布装置。
【請求項４】
前記マスクの厚さは、前記塗膜搬送ロールと前記基材搬送ロール上の前記基材との最短距離の１／２以上である、
請求項２または３に記載の塗布装置。
【請求項５】
前記２つのロールの間隙を前記基材が通過する際、前記間隙に前記マスクが位置する場合の前記基材搬送ロールの回転速度を、前記間隙に前記マスクが存在しない場合の前記基材搬送ロールの回転速度よりも速くするように制御する制御部を備えた、
請求項２から４いずれか１項に記載の塗布装置。
【請求項６】
前記マスク脱着機構により前記基材から離間した前記マスクから前記塗膜を回収する塗膜回収機構を備えた、
請求項１から５いずれか１項に記載の塗布装置。
【請求項１】
２つのロールの間隙に、塗膜およびシート状の基材を通過させることにより、前記基材に間欠的に前記塗膜を転写する塗布装置であって、
前記塗膜を転写する前に前記基材の一部にマスクを密着させると共に、前記塗膜を転写した後に前記マスクを前記基材から離間するマスク脱着機構を備えた、
塗布装置。
【請求項２】
前記２つのロールのうち、一方は、円周面に沿って前記基材を搬送する基材搬送ロールであり、他方は、前記塗膜を表面に付着させて搬送する塗膜搬送ロールであり、
前記マスクは、前記基材搬送ロールの回転に同期して回転する部材である、
請求項１に記載の塗布装置。
【請求項３】
前記マスクは、前記基材搬送ロールの円周面に対応して湾曲した部材である、
請求項２に記載の塗布装置。
【請求項４】
前記マスクの厚さは、前記塗膜搬送ロールと前記基材搬送ロール上の前記基材との最短距離の１／２以上である、
請求項２または３に記載の塗布装置。
【請求項５】
前記２つのロールの間隙を前記基材が通過する際、前記間隙に前記マスクが位置する場合の前記基材搬送ロールの回転速度を、前記間隙に前記マスクが存在しない場合の前記基材搬送ロールの回転速度よりも速くするように制御する制御部を備えた、
請求項２から４いずれか１項に記載の塗布装置。
【請求項６】
前記マスク脱着機構により前記基材から離間した前記マスクから前記塗膜を回収する塗膜回収機構を備えた、
請求項１から５いずれか１項に記載の塗布装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２２８６４９（Ｐ２０１２−２２８６４９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９８１４０（Ｐ２０１１−９８１４０）
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２６日（２０１１．４．２６）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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