説明

塗布装置

【課題】 3層以上の多層を安定して支持体上に形成することが可能な多層を形成する塗布装置および方法を提供することを目的とする。
【解決手段】
塗布液を供給する複数のマニホールドから通じたスリットを経由して支持体上にこの塗布液を塗出して塗布を行なうエクストルージョン型コーターヘッドを用いて3層以上の多層塗布を行なう塗布装置であって、このコータヘッドが、支持体にその先端から塗布液を吐出する主スリットと、塗布液を供給する複数のマニホールドと、該複数のマニホールドから通じ主スリットに合流する複数の枝スリットと、を含み、前記複数の枝スリットが主スリットに合流する複数の合流点が主スリットの塗布液吐出方向の軸上の異なる位置にあることを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、この発明は、プラスチック、紙、金属箔等の走行する支持体上に3層以上の塗布層を塗布形成する塗布装置および方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、支持体上に種々の機能を有する機能層を塗布により形成し機能シートなどを製造することが広く行なわれている。例えば、包装材、写真感光材料、光学フイルム、磁気記録媒体、鋼板表面処理などの製造例が挙げられる。
これらの製品の製造にあたっては、各種機能材料を結合剤と混合し、必要に応じて他の添加剤を添加して溶媒に希釈して得られた塗布液を支持体上に塗布して機能層が形成される。
【0003】
このような塗布液を支持体に塗布する方法としては、例えばロールコータ、グラビアコータ、ナイフコータ、エクストルージョン型コータ、あるいは種々のリバースコータ等の多種多様なコーティング方法が挙げられる。この中でも、エクストルージョン型コータは、塗布の直前まで、塗布液が空気にさらされることがないため、塗布液の変化がないこと、塗布膜の幅方向の膜厚均一性にすぐれていること、塗布面の平滑性にすぐれていること等の理由により近年その利用が増加している。
さらに、近年、例えば磁気記録媒体やディスプレイ分野等における製品の高機能化や薄層化の要求が高まり、支持体上に塗布される塗布膜は、薄層化、単層から多層化への要求が多くなってきている。
【0004】
塗布液を多層塗布する方法としては一層毎に別のコータヘッドを用いて連続的に多層塗布を行う方法や、一つのコータヘッドが複数の塗布液吐出部を備え持ち、コータヘッド先端部で支持体への塗布直前に合流した塗布液を一度に多層状態で塗布する方法(例えば、特許文献1)が一般的に行われている。
また、コータ内部のスリット内で複数の塗布液を合流させて多層塗布を行う方法(例えば、特許文献2)がも提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2002−18347号公報
【特許文献2】特開2004−25002号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献1では、コータヘッド先端部で支持体への塗布直前に3層以上の塗布液を合流させて、支持体上に多層を形成するために、合流と同時に高速のせん断速度が加わるために、それぞれの層を形成する塗布液の粘度が大きく異なる場合や、非常に薄い膜厚の層を形成する場合には所望の性能が得られなかったり、均一な厚さの塗布が困難となる場合があった。
【0007】
特許文献2では、コータ内部のスリット内で複数の塗布液を合流させた後、コータヘッドの先端から塗布液を押出して支持体上に多層を形成するため、前述の問題点はかなり改善されるものの3層の多層塗布を行なう場合にはスリットを挟んで向き合う位置に上層、下層が中間層と合流するように塗布液を合流させるため、衝突が生じて層流に乱れが生じ易い場合があった。
【0008】
本発明では、上記従来技術の問題点を解決し、3層以上の多層を安定して支持体上に形成することが可能な多層を形成する塗布装置および方法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】
【0009】
本発明者らは、多層を形成する塗布装置の構成について鋭意検討を行なった結果、塗布装置を下記の構成とすることにより、上記目的を達成できることを見出し本発明をなすに至った。
【0010】
すなわち、塗布液を供給する複数のマニホールドから通じたスリットを経由して支持体上にこの塗布液を塗出して塗布を行なうエクストルージョン型コーターヘッドを用いて3層以上の多層塗布を行なう塗布装置であって、このコータヘッドが、支持体にその先端から塗布液を吐出する主スリットと、
塗布液を供給する複数のマニホールドと、
該複数のマニホールドから通じ主スリットに合流する複数の枝スリットと、を含み、
前記複数の枝スリットが主スリットに合流する複数の合流点が主スリットの塗布液吐出方向の軸上の異なる位置にあることを特徴とする。
前記主スリットのスリット厚さが、主スリットの塗布液吐出方向の軸上、先端から先端と離れる方向にかけて、同じか小さくなることを特徴とする。
前記主スリットの厚さの最も小さい部分の厚さが、前記複数の枝スリットの厚さと同じか、大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【0011】
本発明の塗布装置を用いると、スリット内部という比較的低速のせん断速度において複数の塗布液が合流するために各層が安定して形成され、また、合流が同時には行なわれず、順次行なわれるために層の乱れが少ない。また、スリット厚さが各部において適切に制御されているので、さらに乱れの少ない各層が形成される。
【0012】
本発明によれば、3層以上の多層を形成する際に、各層の乱れのない安定した多層を形成できる塗布装置および塗布方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明の塗布装置の要部構成図である。
【図2】従来の塗布装置の要部構成図である。
【図3】非磁性支持体上に3層の構成を有する垂直磁気記録媒体の構成図と各層の界面における混合部分(混合層)の厚さを求める方法を示したイメージ図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明に係る塗布装置および塗布方法の実施形態を、3層を形成する塗布装置を例にとって図面に基づいて説明する。
【0015】
図1に本発明の一例の塗布装置の要部構成図を示す。本実施形態の塗布装置100は塗布層を形成する支持体Bを案内するバックアップロール1にコータヘッド(ダイブロック)Cの先端部が支持体Bと僅かな間隙を持って配置される。支持体上に3層の塗布層を形成するために、コーターヘッドCは多数のブロックおよびパーツから構成されている。
【0016】
コータヘッドCは、大きく下流ブロック10と、上流ブロック群20〜23と、これらの間に配置され主スリットMSを形成する主スペーサ30と、から構成される。上流ブロック群20〜23は、上流先端ブロック20、上流第1マニホールドブロック21、上流第2マニホールドブロック22、上流第3マニホールドブロック23、の各ブロックと、これらの各ブロック間に枝スリットS1〜S3を形成するスリットスペーサ31〜33と、から構成される。また、これらの上流ブロック群20〜23により、第1〜第3のマニホールドM1〜M3が形成される。4層以上の多層の塗布層を形成する場合には、さらに、第4、第5のマニホールドブロック、スリットスペーサを追加することができる。
【0017】
主スペーサ30により、主スリットMSのスリット厚さが決定されるが、主スリット各部の厚さ、d1、d2、d3は、上流ブロック群22、23、20の形状を変えることにより制御することができる。これらは、d1≦d2≦d3の関係を満たすことが好ましい。また、枝スリットS1〜S3のスリット厚さda〜dcは、それぞれの形成する層厚さに応じて適宜制御することが好ましい。
【0018】
次に、本実施形態塗布装置100の動作について説明する。不図示の巻き出し軸から巻き出された支持体Bは、不図示のガイドロールに案内されて、バックアップロール1に巻き付けられる。支持体Bを挟んでバックアップロール1と反対側には、支持体Bとその先端が所定の間隙を保つようにコータヘッドCが配置される。コータヘッドCの各マニホールドM1〜M3には不図示のポンプを介して各塗布層を形成する各塗料が供給される。
まず、第1マニホールドM1を満たした最上層形成用塗料は第1スリットS1を経由して主スリットMSに至り、主スリットMSを経由しながらコータヘッドCの先端から押し出され支持体B上に最上層Msを形成する。
【0019】
次いで、第1マニホールドM1から最上層形成用塗料が供給され続けている状態において、第2マニホールドM2から最上層に隣接する第1隣接層(中間層)形成用の塗料が供給され、第2スリットS2を経由して、その出口で主スリットMSを流れる最上層形成用塗料と合流する。合流後、最上層形成用塗料と第1隣接層形成用塗料とは、主スリットMSの中で層流を形成しながらコータヘッドCの先端から押し出され支持体B上に最上層Msと第1隣接層Mwを形成する。
【0020】
その後、第1マニホールドM1から最上層形成用塗料、第2マニホールドM2から最上層に隣接する第1隣接層形成用の塗料が供給され続けている状態において、第3マニホールドM3から第1隣接層に隣接する第2隣接層(最下層)形成用の塗料が供給され、第3スリットS3を経由して、その出口で主スリットMSを流れる第1隣接層形成用塗料と合流する。合流後、最上層形成用塗料、第1隣接層形成用塗料、第2隣接層形成用塗料は、主スリットMSの中で3つの層流を形成しながらコータヘッドCの先端から押し出され支持体B上に最上層Ms、第1隣接層Mw、第2隣接層Nの3層を形成する。
【0021】
このように、本発明の塗布装置においては、主スリットMSの先端から遠い位置から、順次、第1スリットS1、第2スリットS2、第3スリットS3が主スリットMSに合流するので、各層が乱れることなく3層の層流が形成される。
【実施例】
【0022】
以下、実施例に基づき本発明をより具体的に説明する。
メタル磁性粉末(強磁性粉末)をバインダに分散した強磁性塗料、Fe−Co系軟磁性粉末をバインダに分散した軟磁性塗料、α−Feおよびカーボンブラックをバインダに分散した非磁性塗料を図1に示した本発明の塗布装置を用いて、厚さ6μmのPET(ポリエチレンテレフタレート)フイルムからなる非磁性支持体上に非磁性層N、軟磁性層Mw、強磁性層Msの3層を有する垂直記録用の磁気記録媒体を作製した。第1マニホールドから強磁性塗料、第2マニホールドから軟磁性塗料、第3マニホールドから非磁性塗料、を供給し、それぞれの塗料の供給量を制御して、強磁性層の乾燥後の厚さが0.1μm、軟磁性層の乾燥後の厚さが0.6μm、非磁性層の乾燥後の厚さが1.0μmとなるように塗布して磁気シートを作製した。
【0023】
このとき、主スリットの各部の厚さ間隔(d1〜d3)を下表のように変化させ、第1〜第3スリットの厚さ間隔を0.2mmとして、実施例1〜3の評価用磁気シートを作製した。なお、第1〜第3スリットは図1に示したように主スリットに対して片側にある構成とした。
【0024】
一方図2で示したように、第1スリットが、主スリットを挟んで第2スリット、第3スリットと反対側に位置し、第1スリットと第3スリットが主スリットに合流する合流点が主スリットの塗布液吐出方向の軸上の同じ位置にある塗布装置を用いた以外は実施例1と同様にして、比較例1の評価用磁気シートを作製した。
【0025】
次いで第1スリットと主スリットとの合流点が主スリットの塗布液吐出方向の軸上の第2、第3スリットの合流点の間にあるように構成した以外は比較例1と同様にして、実施例4の評価用磁気シートを作製した。
得られた評価用磁気シートの各層の形成状態を下記方法により評価した。
【0026】
<各層混合状態の評価>
強磁性層表面にカーボン層、Pt−Pd層を蒸着した強磁性層−軟磁性層−非磁性層を含む断面を集束イオンビーム(FIB)装置により作製し、得られたこの断面を、走査型電子顕微鏡(SEM)にてYAG(Yttrium Aluminum Garnet)検出器を用いて観察し、その反射電子(BSE)像を得る。この画像データをデジタル化して厚さ方向の輝度データを得る。
【0027】
図3に実施例で作製した垂直記録用磁気記録媒体の断面構成(a)と輝度曲線(b)を示す。図3(a)の各層の中心部の輝度a、b、cを各層の輝度と定義し、輝度軸のa−b間を100とした時の70〜30間を強磁性層−軟磁性層の混合部分、輝度軸のb−c間を100とした時の70〜30間を軟磁性層−非磁性層の混合部分と定義した。この定義に基づいて、強磁性層−軟磁性層の混合部分の厚さma、軟磁性層−非磁性層の混合部分の厚さmbを求め、この厚さが小さいほど各層の境界部分おける塗料の混合が少ないと判断した。













【0028】
【表1】

【産業上の利用可能性】
【0029】
本発明の塗布装置および塗布方法を用いれば、3層以上の多層を有する高品質の機能性フィルムを提供できる。
【符号の説明】
【0030】
1 バックアップロール
10 下流ブロック
20 上流先端ブロック
21 上流第1マニホールドブロック
22 上流第2マニホールドブロック
23 上流第3マニホールドブロック
30 主スペーサ
31 第1スリットスペーサ
32 第2スリットスペーサ
33 第3スリットスペーサ
100 塗布装置
B 支持体
C コータヘッド(ダイブロック)
M1 第1マニホールド
M2 第2マニホールド
M3 第3マニホールド
MS 主スリット
S1 第1スリット
S2 第2スリット
S3 第3スリット
Ms 強磁性層
Mw 軟磁性層
N 非磁性層

【特許請求の範囲】
【請求項1】
塗布液を供給する複数のマニホールドから通じたスリットを経由して支持体上にこの塗布液を塗出して塗布を行なうエクストルージョン型コーターヘッドを用いて3層以上の多層塗布を行なう塗布装置であって、このコータヘッドが、支持体にその先端から塗布液を吐出する主スリットと、
塗布液を供給する複数のマニホールドと、
該複数のマニホールドから通じ主スリットに合流する複数の枝スリットと、を含み、
前記複数の枝スリットが主スリットに合流する複数の合流点が主スリットの塗布液吐出方向の軸上の異なる位置にあることを特徴とする塗布装置。
【請求項2】
前記主スリットのスリット厚さが、主スリットの塗布液吐出方向の軸上、先端から先端と離れる方向にかけて、同じか小さくなることを特徴とする請求項1に記載の塗布装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate


【公開番号】特開2012−76063(P2012−76063A)
【公開日】平成24年4月19日(2012.4.19)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−226521(P2010−226521)
【出願日】平成22年10月6日(2010.10.6)
【出願人】(000005810)日立マクセル株式会社 (2,366)
【Fターム(参考)】