电绝缘性片材的涂敷装置以及带涂层的电绝缘性片材的制造方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200680012062.8

申请日:

2006.04.05

公开号:

CN101160182A

公开日:

2008.04.09

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

B05C9/10; B05C11/02; B05D7/04; B41F23/00

主分类号:

B05C9/10

申请人:

东丽株式会社

发明人:

田中治美; 西森丰; 井上博之

地址:

日本东京都

优先权:

2005.4.12 JP 114313/2005

专利代理机构:

北京市中咨律师事务所

代理人:

段承恩;杨光军

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内容摘要

本发明涉及一种涂敷装置及带涂层的电绝缘性片材的制造方法,其中,在移动的电绝缘性片材的一侧表面上涂敷涂敷液的工序中,一边使所述绝缘性片材的带电极性与所述涂敷液的带电极性保持相同,一边将所述涂敷液涂敷到所述电绝缘性片材上。为了使所述绝缘性片材的带电极性与所述涂敷液的带电极性相同,所述涂敷装置具有对所述电绝缘性片材的一侧表面赋予静电荷的片材带电装置和对所述涂敷液赋予静电荷的涂敷液带电装置的任一者、或者具有这两者。

权利要求书

权利要求书
1.  一种电绝缘性片材的涂敷装置,是将涂敷液涂敷在沿既定移动方向移动的电绝缘性片材的第一面上的涂敷装置,该涂敷装置具有:将静电荷赋予所述第一面的片材带电装置、以及配置于该片材带电装置的所述移动方向的下游、将所述涂敷液供给到所述第一面上的第一面涂敷液供给装置,所述片材带电装置对所述第一面赋予与利用所述第一面涂敷液供给装置向所述第一面供给时的所述涂敷液的带电极性相同的静电荷。

2.  一种电绝缘性片材的涂敷装置,是将涂敷液涂敷在沿既定移动方向移动的电绝缘性片材的第一面上的涂敷装置,该涂敷装置具有:将所述涂敷液供给到所述第一面上的第一面涂敷液供给装置、以及对供给到所述第一面之前的所述涂敷液赋予静电荷的涂敷液带电装置,该涂敷液带电装置对所述涂敷液赋予与利用所述第一面涂敷液供给装置向所述第一面供给所述涂敷液时的所述第一面的带电极性相同的静电荷。

3.  一种电绝缘性片材的涂敷装置,是将涂敷液涂敷在沿既定移动方向移动的电绝缘性片材的第一面上的涂敷装置,该涂敷装置具有:片材带电装置、第一面涂敷液供给装置以及涂敷液带电装置,所述片材带电装置对所述电绝缘性片材赋予既定极性的静电荷,所述第一面涂敷液供给装置向所述第一面供给所述涂敷液,所述涂敷液带电装置对供给到所述第一面之前的所述涂敷液赋予与所述既定极性相同极性的静电荷。

4.  如权利要求1至3中任一项所述的电绝缘性片材的涂敷装置,其特征在于,设置有第二面涂敷液供给装置,其配置于所述第一面涂敷液供给装置的沿所述移动方向的上游,向所述电绝缘性片材的第二面供给体积电阻率为109Ω·cm以下的涂敷液。

5.  如权利要求1至3中任一项所述的电绝缘性片材的涂敷装置,其特征在于,设置有第二面涂敷液供给装置,其配置于所述第一面涂敷液供给装置的沿所述移动方向的上游,向所述电绝缘性片材的第二面供给含水的涂敷液。

6.  如权利要求1至3中任一项所述的电绝缘性片材的涂敷装置,其特征在于,设置有第一面涂敷液层平滑化装置,其配置于所述第一面涂敷液供给装置的沿所述移动方向的下游,平滑从所述第一面涂敷液供给装置供给到所述第一面的涂敷液以使该涂敷液形成既定涂敷厚度的涂敷液层。

7.  如权利要求6所述的电绝缘性片材的涂敷装置,其特征在于,所述第一面涂敷液层平滑化装置是基于涂敷杆方式、凹版滚筒涂敷方式和模具方式中的任一方式的涂敷层平滑化装置。

8.  如权利要求7所述的电绝缘性片材的涂敷装置,其特征在于,所述第一面是在重力方向上位于上侧的面,在与所述移动方向和所述电绝缘性片材的法线方向正交的方向上,从所述第一面涂敷液供给装置向所述第一面供给涂敷液,所述第一面涂敷液层平滑化装置是基于涂敷杆方式的涂敷液层平滑化装置。

9.  如权利要求1或3所述的电绝缘性片材的涂敷装置,其特征在于,所述片材带电装置具有一个以上的带电单元,该带电单元具有夹着所述电绝缘性片材相对配置的、配置于所述电绝缘性片材的第一面侧的第一电极单元和配置于所述电绝缘性片材的第二面侧的第二电极单元,所述第一电极单元具有第一离子生成电极,所述第二电极单元具有第二离子生成电极,施加到所述第一离子生成电极上的电压和施加到所述第二离子生成电极上的电压是实质上极性彼此相反的直流电压。

10.  如权利要求9所述的电绝缘性片材的涂敷装置,其特征在于,所述第一电极单元具有第一屏蔽电极,该第一屏蔽电极配置于所述第一离子生成电极附近并具有开口部,并且,所述第二电极单元具有第二屏蔽电极,该第二屏蔽电极配置于所述第二离子生成电极附近并具有开口部。

11.  如权利要求1至3中任一项所述的电绝缘性片材的涂敷装置,其特征在于,在所述涂敷装置的所述移动方向的下游具有电绝缘性片材的除电装置,该除电装置包括沿所述移动方向隔开间隔设置的至少两个除电单元,所述各除电单元均具有夹着所述电绝缘性片材相对的、配置于所述电绝缘性片材的第一面侧的第三电极单元和配置于第二面侧的第四电极单元,所述第三电极单元具有第三离子生成电极和在该第三离子生成电极的前端附近具有开口部的第三屏蔽电极,所述第四电极单元具有第四离子生成电极和在该第四离子生成电极的前端附近具有开口部的第四屏蔽电极,施加到所述第三离子生成电极上的电压和施加到所述第四离子生成电极上的电压是实质上极性彼此相反的交流电压。

12.  如权利要求2或3所述的电绝缘性片材的涂敷装置,其特征在于,所述第一面涂敷液供给装置具有:存储所述涂敷液的贮藏罐、向所述第一面排出所述涂敷液的排出机构、从所述贮藏罐向所述排出机构供给所述涂敷液的泵、以及在所述贮藏罐、所述排出机构和所述泵之间输送所述涂敷液的涂敷液供给配管,所述涂敷液供给配管在所述涂敷液向所述第一面供给时被带有与所述第一面的带电极性相反极性的电荷。

13.  一种带涂层的电绝缘性片材的制造方法,该方法将涂敷液涂敷到沿既定移动方向移动的电绝缘性片材的第一面上、从而在该第一面上形成由被涂敷的涂敷液所构成的涂层,其中,使在向所述第一面上涂敷所述涂敷液时的、所述第一面的带电极性与所述涂敷液的带电极性相同。

14.  一种带涂层的电绝缘性片材的制造方法,该方法将涂敷液涂敷到沿既定移动方向移动的电绝缘性片材的第一面上、从而在该第一面上形成由被涂敷的涂敷液所构成的涂层,其中,在向所述第一面涂敷所述涂敷液之前,使所述第一面强制性地带有与所述涂敷液的带电极性相同极性的电荷。

15.  一种带涂层的电绝缘性片材的制造方法,该方法将涂敷液涂敷到沿既定移动方向移动的电绝缘性片材的第一面上、从而在该第一面上形成由被涂敷的涂敷液所构成的涂层,其中,在向所述第一面涂敷所述涂敷液之前,使所述涂敷液强制性地带有与所述第一面的带电极性相同极性的电荷。

16.  一种带涂层的电绝缘性片材的制造方法,该方法将涂敷液涂敷到沿既定移动方向移动的电绝缘性片材的第一面上、从而在该第一面上形成由被涂敷的涂敷液所构成的涂层,其中,在向所述第一面涂敷所述涂敷液之前,使所述涂敷液和所述第一面分别强制性地带有相同极性的电荷。

17.  如权利要求13至16中任一项所述的带涂层的电绝缘性片材的制造方法,其特征在于,在向所述第一面涂敷所述涂敷液之前,在所述电绝缘性片材的第二面上涂敷体积电阻率为109Ω·cm以下的涂敷液。

18.  如权利要求13至16中任一项所述的带涂层的电绝缘性片材的制造方法,其特征在于,在向所述第一面涂敷所述涂敷液之前,向所述电绝缘性片材的所述第二面涂敷含水的涂敷液。

19.  如权利要求13至16中任一项所述的带涂层的电绝缘性片材的制造方法,其特征在于,使所述电绝缘性片材的架空时电位的极性与所述涂敷液的带电极性相同。

20.  如权利要求13至16中任一项所述的带涂层的电绝缘性片材的制造方法,其特征在于,使所述电绝缘性片材的第二面带有与所述第一面相反极性的电荷。

21.  如权利要求13至16中任一项所述的带涂层的电绝缘性片材的制造方法,其特征在于,相对于所述电绝缘性片材设有一个以上的带电单元,该带电单元包括沿所述电绝缘性片材的法线方向夹着所述电绝缘性片材相对配置的、位于所述电绝缘性片材的第一面侧的第一离子生成电极和位于第二面侧的第二离子生成电极,通过对所述第一和第二离子生成电极施加极性不随时间变化的直流电压,从所述第一面侧对所述电绝缘性片材照射极性不随时间变化的单一极性的第一离子云,与该第一离子云的照射同时地从所述第二面侧对所述电绝缘性片材照射极性与所述第一离子云实质上相反的单一极性的第二离子云,从而使所述电绝缘性片材带电。

22.  如权利要求13至16中任一项所述的带涂层的电绝缘性片材的制造方法,其特征在于,在向所述电绝缘性片材上涂敷了所述涂敷液后,在所述移动方向的下游侧对所述第一面除电。

23.  如权利要求22所述的带涂层的电绝缘性片材的制造方法,其特征在于,关于所述涂敷后的电绝缘性片材的除电,相对于所述电绝缘性片材,沿所述移动方向隔开间隔地设有至少两个除电单元,该除电单元包括沿所述电绝缘性片材的法线方向夹着所述电绝缘性片材相对配置的、位于所述电绝缘性片材的第一面侧的第三离子生成电极和位于第二面侧的第四离子生成电极,通过对所述第三和第四离子生成电极施加极性随时间平滑地变化的交流电压,从所述第一面侧对所述电绝缘性片材照射极性随时间变化的单一极性的第一离子云,与该第一离子云的照射同时地从所述第二面侧对所述电绝缘性片材照射极性与所述第一离子云实质上相反的单一极性的第二离子云。

说明书

说明书电绝缘性片材的涂敷装置以及带涂层的电绝缘性片材的制造方法
技术领域
本发明涉及电绝缘性片材的涂敷装置以及带涂层的电绝缘性片材的制造方法。
背景技术
近年来,由于电绝缘性片材(例如聚酯薄膜)在耐热性、耐化学性、机械特性方面优良,所以,作为磁记录材料、各种影像材料、电绝缘材料、各种工程用纸材料而被广泛地应用。为此,在要求有适用于每个用途的表面特性的情况下,为了满足该要求,需要在片材表面上形成各种涂敷层(涂层)。例如,在片材表面上涂敷薄的磁性涂料、墨水涂料、易滑性涂料、脱模涂料、硬膜涂料等涂敷液,由此,形成由这些材料形成的涂敷层。
作为在连续移动的电绝缘性片材的表面涂敷涂敷液的装置,已知有基于涂敷杆式、凹版滚筒(グラビアロ一ル)式、模具(ダイ)式、帘式等方式的涂敷装置。在这种涂敷装置中,以在移动的片材上形成既定厚度的涂敷液涂敷厚度的方式,一边测量涂敷液一边在片材表面涂敷涂敷液。例如,在涂敷杆式的涂敷装置中,在移动的片材上涂敷涂敷液,一边用涂敷杆来计量涂敷的涂敷液,一边排出剩余量,并且,以既定的厚度平滑、涂敷涂敷液。在如此进行的涂敷液的涂敷中,在涂敷平滑机构附近或多或少地形成有涂敷液的“液体存留”。例如在涂敷杆和涂敷杆上游侧的片材表面之间的间隙中形成有“液体存留”。
液体存留也被称为弯液面。液体存留的形状与涂敷液的粘度、表面张力有关。当在片材上涂敷涂敷液时,存在最适于液体存留形状的范围(大小、片材宽度方向的均匀性等)。若在液体存留上作用片材输送方向上的力,则利用涂敷液附着于片材的附着力,将涂敷液均匀地施加到片材上。
但是,若液体存留的状态变得不稳定,则在片材表面上产生未涂敷涂敷液的部分或条状的涂敷不均。例如,在涂敷杆式的涂敷方法中,难于将粘度较高的涂敷液均匀地涂敷到电绝缘性片材上。
作为液体存留变得不稳定的一个原因,可举出电绝缘性涂敷液带电。在带电的涂敷液中,由于形成涂敷液的粒子一个个带电且带有相同极性的电荷,故粒子彼此产生库仑力,在粒子彼此之间作用斥力。当作为斥力的库仑力变大时,液体存留的涂敷液成为崩沸状态,液体存留的形状变得不稳定。而且,在粒子彼此相斥时,空气容易进入涂敷液中,从而液体存留的形状变得愈发不稳定。在这样的液体存留的形状不稳定的状态下将涂敷液涂敷到片材表面时,涂敷液的涂敷厚度变得不均匀,产生涂敷液的涂敷不均。
以往,为了使液体存留稳定而防止涂敷液发生涂敷不均,使包含液体存留的空间相对于外界密封,通过减小该空间的压力,将液体存留的形状保持为稳定。但是,设有该减压空间的涂敷装置的机械结构变得复杂、大型化。特别是,这样的涂敷装置不适于作为下述涂敷装置而使用,即,在使热塑性树脂熔融而进行制膜后、进行拉伸来制造电绝缘性片材的过程中使用的涂敷装置、即在线使用的涂敷装置。
如上所述,说明了涂敷液的涂敷过程中的涂敷液的液体存留。根据本发明者的知识,在现有技术中并不存在一边控制涂敷液的带电一边积极地利用库仑力而使液体存留稳定化的技术。
另一方面,已知有下述现有的利用电绝缘性片材的带电和除电的涂敷液的涂敷方法。
第一涂敷方法:在该方法中,在连续移动的片材上供给涂敷液而形成涂敷液层时,在涂敷即将开始之前使片材带电,从而辅助涂敷液向片材的附着。
第二涂敷方法:在该方法中,在连续移动的片材上供给涂敷液而形成涂敷液层时,在涂敷即将开始之前对片材进行除电,防止涂敷液向片材的附着出现紊乱,抑制涂敷不均。
第一涂敷方法的目的在于改善电绝缘性片材的表面润湿性,专利文献1或专利文献2公开了该方法。也就是说,该第一涂敷方法是,通过现有已知的电晕放电处理而在电绝缘性片材的被涂敷面上导入具有极性的官能团,提高电绝缘性片材的表面张力、赋予其良好的润湿性。因此,由于静电荷也同时被赋予电绝缘性片材,故产生了片材带电的现象。
用于电晕放电处理的装置包括金属丝等放电电极和接地辊,该放电电极设置于片材的涂敷面侧、用于产生电晕放电,该接地辊与片材的与涂敷面相反侧的面接触、支撑片材的移动。接地辊作为用于辅助电晕放电的屏蔽电极(或者接地电极、接地对电极)起作用,用于使电绝缘性片材的背面电位为0V。带电装置的结构示于专利文献2中。
图15表示专利文献2所示的具有电晕放电处理装置151的涂敷装置150的示意侧视图。在图15中,涂敷装置150从电绝缘性片材PS的移动方向PSD的上游侧朝向下游侧,具有电晕放电处理装置151和涂敷液供给装置155。涂敷液供给装置155具有涂敷液PC的排出机构156和将涂敷液PC供给到排出机构156上的泵157。与排出机构156相对地设有与片材PS的涂敷面PS1的相反面PS2相接触的支撑辊158。从排出机构156朝向片材PS的涂敷面PS1排出涂敷液PC,将涂敷液PC涂敷到涂敷面PS1上。在涂敷面PS1和排出机构156之间形成涂敷液PC的液体存留PCP。涂敷到涂敷面PS1上的涂敷液PC在涂敷面PS1上形成涂敷液层PCL。
电晕放电处理装置151具有接地配极辊152和电晕放电电极153。该接地配极辊152设置成接触片材PS的涂敷面PS1的相反面PS2。该电晕放电电极153与接地配极辊152相对,与涂敷面PS1隔开间隔地设置于片材PS的涂敷面PS1侧。电晕放电电极153连接于电晕放电处理电源154。
电绝缘性片材PS与接地配极辊152相接触并沿移动方向PSD输送。利用接地配极辊152使得片材PS的涂敷面PS1的相反面PS2为0V电位。当片材PS通过电晕放电电极153和接地配极辊152之间时,片材PS暴露于含大量的离子和原子团的电晕放电空间,在片材PS的表面上导入具有极性的官能团。此时,将静电荷同时赋予片材PS。通过这样的处理,片材PS表面的润湿性变好,另外,利用静电荷的吸引力促进了涂敷液PC向片材PS的附着。
在专利文献2中,虽然并未提及涂敷液的具体带电极性,但是由于是利用带电的吸引力的方式,故只不过使电绝缘性片材PS和涂敷液PC为不同极性、或0V和正/负极性、利用由此产生的吸引的库仑力而已。根据本发明者的知识,在这样的方式中,无法使液体存留PCP的形状稳定。
另一方面,专利文献3和专利文献4公开了第二涂敷方法。但是,在这些现有方法中,没有充分地进行存在于电绝缘性片材各面上的静电除电,故不能消除因电绝缘性片材的带电所带来的涂敷不均。
现有技术的除电装置使用通常已知的利用了电晕放电的除电器。该除电器采用自放电式除电器、交流式或直流式的电压施加式除电器。该自放电式除电器使接地的刷状导电体接近带电的电绝缘性片材,在刷前端产生电晕放电来进行除电。该交流式或直流式的电压施加式除电器对针状电极施加工业频率的高电压或直流高电压,产生电晕放电来进行除电。利用电晕放电的现有除电方法是,使生成的正负离子在电绝缘性片材所具有的正负静电荷的库仑力的作用下被吸引、与负正静电荷相平衡,由此中和片材的电荷。
但是,在正负带电彼此接近而在电绝缘性片材上的区域中处于混合状态时,静电荷所产生的电力线在上述极性不同的带电区域之间闭合。因此,在稍偏离的位置处,电场变得非常弱,故不能从除电器吸引必要的离子,从而难于除去片材上的正负静电荷。
同样地,由片材的正反面带有相反极性而表观不带电的电绝缘性片材的静电荷所产生的电力线,在片材正反面的极性不同的带电区域之间闭合。因此,无法从除电器吸引必要的离子。也就是说,在现有的除电器中,虽然想要在涂敷前除去带电,却对混有正负带电、正反面带有等量的相反极性的电荷的片材完全无效,无法充分地除去这些带电,不能完全地防止涂敷不均。
另一方面,在专利文献5中关于涂敷液的带电控制,公开了在供给涂敷液的一部分配管上配置电荷供给装置,去除已带电的涂敷液的电荷或使之带有相反极性的电荷,然后将涂敷液涂敷到片材上。图16是用于说明专利文献5所公开的技术的示意纵剖视图。
在图16中,电荷供给装置161包括涂敷液供给管162a、经由绝缘体163隔开间隙地配置在涂敷液供给管162a周围的电极管164、位于电极管164的外侧且用来覆盖保护电极管164的绝缘体165、以及高压电源166。涂敷液供给管162a形成涂敷液供给配管162的一部分。由高压电源166对电极管164施加高电压。根据专利文献5的实施例,施加到电极管164上的高电压是4kV。若对电极管164施加高电压,则在涂敷液供给管162a上产生感应电荷。
但是,在该带电装置中,由于电极管45并未接触涂敷液,故无法对涂敷液注入电荷,不管施加的电压有多高,涂敷液的带电效率均不良。因此,在涂敷液的流量小时,虽然能够除去已带电的涂敷液的电荷,但却不能使涂敷液充分地带电。也就是说,专利文献5所公开的电荷供给装置161并非是在连续移动的电绝缘性片材的涂敷装置中、能够使由电绝缘性液体形成的涂敷液高效地带电的带电装置。
如上所述,以往并不存在利用不复杂的涂敷装置以简单的方法来使液体存留稳定的技术,现有技术具有产生因液体存留不稳定所导致的涂敷不均的问题。特别是,在涂敷液是高粘度的电绝缘性液体的情况下,液体存留不稳定、容易发生涂敷不均。而且,存在电绝缘性片材的带电导致发生涂敷不均的问题。另外,不能使电绝缘性涂敷液高效地带电而后供给到涂敷装置中。
专利文献1:日本特开平11-128804号公报
专利文献2:日本专利2597237号公报
专利文献3:日本特开平10-259328号公报
专利文献4:日本专利2817056号公报
专利文献5:日本特开平9-253565号公报
专利文献6:日本特开2004-39421号公报
专利文献7:美国专利申请公开第2005/0030694号说明书
非专利文献1:静电手册(静电学会编)オ一ム社发行p.319
非专利文献2:静电手册(静电学会编)オ一ム社发行p.179
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术的问题点,并提供一种涂敷装置和带涂层的电绝缘性片材的制造方法,其中,在向移动的电绝缘性片材的第一面上涂敷涂敷液时,使形成于电绝缘性片材和涂敷液供给装置或涂敷液层平滑化装置之间的间隙中的液体存留稳定,从而难于产生涂敷不均。
为解决上述课题的本发明的涂敷装置如下。
电绝缘性片材的涂敷装置是将涂敷液涂敷在沿既定移动方向移动的电绝缘性片材的第一面上的涂敷装置,该涂敷装置具有将静电荷赋予所述第一面的片材带电装置、以及配置于该片材带电装置的所述移动方向的下游、将所述涂敷液供给到所述第一面上的第一面涂敷液供给装置,所述片材带电装置对所述第一面赋予与利用所述第一面涂敷液供给装置向所述第一面供给时的所述涂敷液的带电极性相同的静电荷。该涂敷装置被称为第一方式的涂敷装置。
电绝缘性片材的涂敷装置是将涂敷液涂敷在沿既定移动方向移动的电绝缘性片材的第一面上的涂敷装置,该涂敷装置具有将所述涂敷液供给到所述第一面上的第一面涂敷液供给装置、以及对供给到所述第一面之前的所述涂敷液赋予静电荷的涂敷液带电装置,该涂敷液带电装置对所述涂敷液赋予与利用所述第一面涂敷液供给装置向所述第一面供给所述涂敷液时的所述第一面的带电极性相同的静电荷。该涂敷装置被称为第二方式的涂敷装置。
电绝缘性片材的涂敷装置是将涂敷液涂敷在沿既定移动方向移动的电绝缘性片材的第一面上的涂敷装置,该涂敷装置具有片材带电装置、第一面涂敷液供给装置以及涂敷液带电装置,所述片材带电装置对所述电绝缘性片材赋予既定极性的静电荷,所述第一面涂敷液供给装置向所述第一面供给所述涂敷液,所述涂敷液带电装置对供给到所述第一面之前的所述涂敷液赋予与所述既定极性相同极性的静电荷。该涂敷装置被称为第三方式的涂敷装置。
在第一至第三方式的涂敷装置中,设置有第二面涂敷液供给装置,其配置于所述第一面涂敷液供给装置的沿所述移动方向的上游,向所述电绝缘性片材的第二面供给体积电阻率为109Ω·cm以下的涂敷液。
在第一至第三方式的涂敷装置中,设置有第二面涂敷液供给装置,其配置于所述第一面涂敷液供给装置的沿所述移动方向的上游,向所述电绝缘性片材的第二面供给含水的涂敷液。
在第一至第三方式的涂敷装置中,优选设置有第一面涂敷液层平滑化装置,其配置于所述第一面涂敷液供给装置的沿所述移动方向的下游,平滑从所述第一面涂敷液供给装置供给到所述第一面的涂敷液以使该涂敷液形成既定涂敷厚度的涂敷液层。
所述第一面涂敷液层平滑化装置优选是基于涂敷杆方式、凹版滚筒方式和模具方式中的任一方式的涂敷层平滑化装置。另外,优选的是,所述第一面是在重力方向上位于上侧的面,在与所述移动方向和所述电绝缘性片材的法线方向正交的方向上,从所述第一面涂敷液供给装置向所述第一面供给涂敷液,所述第一面涂敷液层平滑化装置是基于涂敷杆方式的涂敷液层平滑化装置。
在第一或第三方式的涂敷装置中,优选的是,所述片材带电装置具有一个以上的带电单元,该带电单元具有夹着所述电绝缘性片材相对配置的、配置于所述电绝缘性片材的第一面侧的第一电极单元和配置于所述电绝缘性片材的第二面侧的第二电极单元,所述第一电极单元具有第一离子生成电极,所述第二电极单元具有第二离子生成电极,施加到所述第一离子生成电极上的电压和施加到所述第二离子生成电极上的电压是实质上极性彼此相反的直流电压。
优选的是,所述第一电极单元具有第一屏蔽电极,该第一屏蔽电极配置于所述第一离子生成电极附近并具有开口部,并且,所述第二电极单元具有第二屏蔽电极,该第二屏蔽电极配置于所述第二离子生成电极附近并具有开口部。
在第一至第三方式的涂敷装置中,优选的是,在所述涂敷装置的所述移动方向的下游具有电绝缘性片材的除电装置,该除电装置包括沿所述移动方向隔开间隔设置的至少两个除电单元,所述各除电单元均具有夹着所述电绝缘性片材相对的、配置于所述电绝缘性片材的第一面侧的第三电极单元和配置于第二面侧的第四电极单元,所述第三电极单元具有第三离子生成电极和在该第三离子生成电极的前端附近具有开口部的第三屏蔽电极,所述第四电极单元具有第四离子生成电极和在该第四离子生成电极的前端附近具有开口部的第四屏蔽电极,施加到所述第三离子生成电极上的电压和施加到所述第四离子生成电极上的电压是实质上极性彼此相反的交流电压。
在第二或第三方式的涂敷装置中,优选的是,所述第一面涂敷液供给装置具有:存储所述涂敷液的贮藏罐、向所述第一面排出所述涂敷液的排出机构、从所述贮藏罐向所述排出机构供给所述涂敷液的泵、以及在所述贮藏罐、所述排出机构和所述泵之间输送所述涂敷液的涂敷液供给配管,所述涂敷液供给配管在所述涂敷液向所述第一面供给时被带有与所述第一面的带电极性相反极性的电荷。
为解决上述课题的本发明的带涂层的电绝缘性片材的制造方法如下。
带涂层的电绝缘性片材的制造方法,是将涂敷液涂敷到沿既定移动方向移动的电绝缘性片材的第一面上、从而在该第一面上形成由被涂敷的涂敷液所构成的涂层的方法,其中,使在向所述第一面上涂敷所述涂敷液时的、所述第一面的带电极性与所述涂敷液的带电极性相同。该带涂层的电绝缘性片材的制造方法被称为第一方式的带涂层的电绝缘性片材的制造方法。
带涂层的电绝缘性片材的制造方法,是将涂敷液涂敷到沿既定移动方向移动的电绝缘性片材的第一面上、从而在该第一面上形成由被涂敷的涂敷液所构成的涂层的方法,其中,在向所述第一面涂敷所述涂敷液之前,使所述第一面强制性地带有与所述涂敷液的带电极性相同极性的电荷。该带涂层的电绝缘性片材的制造方法被称为第二方式的带涂层的电绝缘性片材的制造方法。
带涂层的电绝缘性片材的制造方法,是将涂敷液涂敷到沿既定移动方向移动的电绝缘性片材的第一面上、从而在该第一面上形成由被涂敷的涂敷液所构成的涂层的方法,其中,在向所述第一面涂敷所述涂敷液之前,使所述涂敷液强制性地带有与所述第一面的带电极性相同极性的电荷。该带涂层的电绝缘性片材的制造方法被称为第三方式的带涂层的电绝缘性片材的制造方法。
带涂层的电绝缘性片材的制造方法,是将涂敷液涂敷到沿既定移动方向移动的电绝缘性片材的第一面上、从而在该第一面上形成由被涂敷的涂敷液所构成的涂层的方法,其中,在向所述第一面涂敷所述涂敷液之前,使所述涂敷液和所述第一面分别强制性地带有相同极性的电荷。该带涂层的电绝缘性片材的制造方法被称为第四方式的带涂层的电绝缘性片材的制造方法。
在第一至第四方式的带涂层的电绝缘性片材的制造方法中,在向所述第一面涂敷所述涂敷液之前,在所述电绝缘性片材的第二面上涂敷体积电阻率为109Ω·cm以下的涂敷液。
在第一至第四方式的带涂层的电绝缘性片材的制造方法中,在向所述第一面涂敷所述涂敷液之前,向所述电绝缘性片材的第二面涂敷含水的涂敷液。
在第一至第四方式的带涂层的电绝缘性片材的制造方法中,使所述电绝缘性片材的架空时电位的极性与所述涂敷液的带电极性相同。
在第一至第四方式的带涂层的电绝缘性片材的制造方法中,使所述电绝缘性片材的第二面带有与所述第一面相反极性的电荷。
在第一至第四方式的带涂层的电绝缘性片材的制造方法中,优选的是,相对于所述电绝缘性片材设有一个以上的带电单元,该带电单元具有沿所述电绝缘性片材的法线方向夹着所述电绝缘性片材相对配置的、位于所述电绝缘性片材的第一面侧的第一离子生成电极和位于第二面侧的第二离子生成电极,通过对所述第一和第二离子生成电极施加极性不随时间变化的直流电压,从所述第一面侧对所述电绝缘性片材照射极性不随时间变化的单一极性的第一离子云,与该第一离子云的照射同时地从所述第二面侧对所述电绝缘性片材照射极性与所述第一离子云实质上相反的单一极性的第二离子云,从而使所述电绝缘性片材带电。
在第一至第四方式的带涂层的电绝缘性片材的制造方法中,优选的是,在向所述电绝缘性片材上涂敷了所述涂敷液后,在所述移动方向的下游侧对所述第一面除电。
优选的是,关于所述涂敷后的电绝缘性片材的除电,相对于所述电绝缘性片材,沿所述移动方向隔开间隔地设有至少两个除电单元,该除电单元具有沿所述电绝缘性片材的法线方向夹着所述电绝缘性片材相对配置的、位于所述电绝缘性片材的第一面侧的第三离子生成电极和位于第二面侧的第四离子生成电极,通过对所述第三和第四离子生成电极施加极性随时间顺畅地变化的交流电压,从所述第一面侧对所述电绝缘性片材照射极性随时间变化的单一极性的第一离子云,与该第一离子云的照射同时地从所述第二面侧对所述电绝缘性片材照射极性与所述第一离子云实质上相反的单一极性的第二离子云。
在本发明中,“移动的电绝缘性片材的第一面”是指电绝缘性片材的两个主要面中、涂敷涂敷液从而形成涂敷液层的面。在电绝缘性片材的两个面上涂敷涂敷液从而形成涂敷液层的情况下,第一面是在片材移动方向的下游、在第二面涂敷了涂敷液后被涂有涂敷液的面。
在本发明中,“电绝缘性片材的带电极性与涂敷液的带电极性相同”是指电绝缘性片材的表观上电荷密度或要涂敷涂敷液的涂敷面的面平衡电位的带电极性与涂敷液的带电极性相同。
涂敷液的带电极性是涂敷液的正负电荷量的总和值的带电极性。判断涂敷液的带电极性时的涂敷液量是10-4(m3)以上、5×10-4(m3)以下。在电绝缘性涂敷液中,即使在混有正负电荷的情况下,不论正负电荷的比例和分布状况,根据所有正负电荷量的总和值的带电极性来进行判断。
在本发明中,“涂敷液实质上不带电”是指涂敷液的带电电荷量为-2×10-5至+2×10-5(C/m3)(-2nC/100ml至+2nC/100ml)。
在本发明中,“静电荷”是指物质所具有的不随时间变化的电荷,通过产生静电荷而使物质成为带电状态。
在本发明中,“电绝缘性片材”是指表面电阻率为109(Ω/1×10-2mSq)以上、或者体积电阻率为109(Ω·cm)以上的电难于通过的片材。
在本说明书中,“电绝缘性的液体(涂敷液)”是指体积电阻率为109(Ω·cm)以上的液体(涂敷液)。电绝缘性液体(涂敷液)的体积电阻率是以将电绝缘性的液体(涂敷液)填充到一边为1cm的立方体中、在其相对的两面之间施加电压时的两面之间的电阻来表示的。实际上,通过采用圆筒型电极施加直流电压来进行测定。在外筒电极的内部具有内筒电极的圆筒型电极中装入被测定液体(涂敷液),在外筒电极和内筒电极之间施加15V的直流电压,得到此时的电阻值Rv(Ω)。设内筒半径为r1(cm)、外筒半径为r2(cm)、电极的有效长度为1(cm),则体积电阻率ρv(Ω·cm)通过Rv·(2πl)/(ln(r2/r1))而求得。
电绝缘性液体(涂敷液)的体积电阻率可以通过以下方法简便地测定。在电绝缘性容器中以薄的扩散状态收容100ml的被测定液体(涂敷液),隔开50mm的距离将两个测定端子(直径2mm,长度50mm)平行地配置在液体(涂敷液)中,在测定端子之间施加15V的直流电压,用西姆克(シムコ)公司制的Worksurface Tester(工作表面测试器)读出电阻值(Ω)。
本发明所称的“涂敷杆”是棒、在棒上卷绕金属丝的金属丝杆、量杆(metering bar)、以及在棒上切出槽的带槽的杆等方式的杆。
在本说明书中,“液体存留”是指,在用某种涂敷装置将涂敷液等涂敷在电绝缘性片材等上时,在自片材和涂敷液最接近的部分起的涂敷杆的上游侧,以片材和涂敷杆所夹持的间隙的区域为中心所形成的涂敷液的存留。当然,在进行连续涂敷时,薄薄地残留在涂敷杆表面上和薄片表面上的涂敷液并非在此所说的液体存留。这是因为,这些薄的涂敷液追随着涂敷杆和薄片面的移动而移动,而并不是存留状态的涂敷液。
在对涂敷液进行涂敷时,在涂敷机构附近或多或少地形成了涂敷液的“液体存留”。例如,在涂敷杆方式的量杆的上游侧,在其与片材的间隙中形成了“液体存留”。液体存留也被称为湾液面。另外,液体存留也被称为液珠或踵状物。
在本说明书中,“液体存留呈稳定状态”是指液体存留的表面形状不随时间发生大变化的状态,是指液体存留的表面形状不发生周期性的振动、突发的变形的状态。从时间上来说,理想的是在对片材进行涂敷的所有期间中液体存留的表面形状不发生变化,但是,在不能辨认涂敷不均的长周期的变动中,只要液体存留的表面形状在30秒至3分钟左右不发生变化即可。
在本说明书中,“涂敷厚度的均匀性”是指,在片材的宽度方向上,以既定的宽度在片材的移动方向上连续地进行涂敷液的涂敷,涂敷的涂敷液量的变动小,形成的涂层的厚度在不发生问题的范围内实质上是均匀的。所说的实质上均匀的范围根据涂敷厚度的要求精度而变化,但涂敷厚度的变动在30%以内。
在本说明书中,“电晕放电处理方法”是指,在电绝缘性片材的表面上导入具有极性的官能团以提高片材表面的表面张力、提高润湿性的表面处理方法。通过在电晕放电电极和接地配极辊之间设置高电场、产生电晕放电而形成例如含有很多电离出的原子团的放电空间,由此进行该表面处理。通过使片材暴露于该放电空间,对片材表面进行放电处理,对片材表面赋予极性基团(例如-C=O基、-COOH基、-OH基)。接地配极辊作为用来辅助电晕放电的屏蔽电极(例如接地电极、接地对电极)起作用,使片材的背面为0V电位。
在此,润湿性是表示在不渗透液体的固体表面上液体扩散的难易度的指标。若片材的润湿性高,则固体表面会被液体润湿。此时,固体表面和液滴的接触角大致不足90度。
在本说明书中,“电晕带电”是指,因电晕放电而导致局部的空气绝缘破坏,由此生成了正或负离子,使该离子附着在电绝缘性片材表面而使片材带电。通常,片材表面不直接暴露于放电空间,在片材表面不形成极性基团。因此,此时,电绝缘性片材的表面张力不发生变化,润湿性不提高。在很多情况下,电晕带电器是由屏蔽放电电极的电极所包围的结构,在放电电极上施加高电压而产生电晕放电。
在本说明书中,“使电绝缘性片材的第一面强制性地带有与涂敷液的带电极性相同极性的电荷”是指,通过“电晕放电”在第一面上照射离子,使第一面强制性地带有与涂敷液的带电极性相同极性的电荷。
在本说明书中,“电绝缘性片材的移动路径”是指为了使电绝缘性片材带电或除电而使之应通过的既定空间。
在本发明中,“电绝缘性片材的法线方向”是指,在将沿移动路径移动中的电绝缘性片材看作是宽度方向没有松弛的平面时,该平面的法线方向。
在本发明中,“宽度方向”是指与电绝缘性片材的移动方向和法线方向正交的方向。
在本发明中,“离子”是指电子、授受了电子的原子、具有电荷的分子、分子簇、游离粒子等各种形态的电荷载体。
在本发明中,“离子云”是指由离子生成电极所生成的离子集团,不固定在特定的场所而像云一样在空间一边扩散一边悬浮。
在本发明中,“单极性的离子云”是指,在离子云内部,正或负的一个极性的离子压倒性地多于另一极性的离子。通常,在离子生成电极的电位为正时,在离子生成电极的附近形成正的单极性的离子云,而在离子生成电极的电位为负时,在离子生成电极的附近形成负的单极性的离子云。但是,若在离子生成电极附近生成了离子后、在离子到达电绝缘性片材之前,离子生成电极的电压极性翻转两次以上,就会在离子生成电极和电绝缘性片材之间存在正负离子,正负离子进行再结合而降低了原来离子的浓度,而且每当极性翻转时,作用于离子的库仑力的方向也发生翻转,因此,照射到电绝缘性片材上的离子云还是无法成为单极性的离子云。
在本发明中,“离子生成电极”是指,在因施加高电压而产生的电晕放电等的作用下、在电极前端附近的空气中生成离子的电极。“屏蔽电极”是指,配置于离子生成电极附近、并通过与离子生成电极之间存在适当的电压差而辅助离子生成电极前端的电晕放电的电极。
在本发明中,“离子生成电极的前端”是指,在离子生成电极的各部分中、形成了生成离子的电场的部位,是最接近假想平面的部位。在此,“假想平面”是指在第一和第二离子生成电极之间假想的既定平面。
离子生成电极大多沿宽度方向延伸。此时,在离子生成电极的宽度方向的各位置,在垂直于宽度方向的截面内存在形成了用于生成离子的电场的部位,在此情况下,该部位中、距假想平面最近的部位成为宽度方向上的该位置的“前端”。例如,在离子生成电极是在宽度方向隔开既定间隔设置的、沿电绝缘性片材的法线方向延伸的针电极列的情况下,该针的前端是“前端”,而在离子生成电极是由沿片材的宽度方向延伸的金属丝所形成的线电极的情况下,金属丝宽度方向的各部中、距假想平面最近的部位是“前端”。
在本发明中,“第一和第二离子生成电极相对配置”是指,第一和第二离子生成电极夹着片材移动路径相向,并且,在从第一离子生成电极的前端向包含第二离子生成电极的前端的位置的与片材移动路径平行的平面引垂线,在该垂线的垂足位置与第二离子生成电极的前端位置之间,不存在屏蔽电极等导体。
在电绝缘性片材的移动方向排列的两个以上的线电极或两列以上的针电极列可以构成一个离子生成电极。但是,在相邻的线电极或针电极列作为不同的离子生成电极动作时,例如,在相邻的线电极或针电极列的前端附近彼此之间存在电位与应施加到这些电极上的交流电压有效值相比变化了1/2以上的导体(例如屏蔽电极)的情况下、在施加到相邻的线电极或针电极列之间的电压不同的情况下、在相邻的线电极或针电极列之间的距离大于该电极前端和相对的离子生成电极前端之间的距离d1的情况下,将它们看作是不同的离子生成电极、即属于不同的带电单元的电极。
在本发明中,“第三和第四离子生成电极相对配置”也进行同样的定义。
在本说明书中,“带电图案(带電模様)”是指电绝缘性片材的至少一部分局部地带有正和/或负电的状态。该状况可以利用例如微小粉末(色粉)等将其带电状态(分布)作为图案辨认出来。
在本发明中,电绝缘性片材的第一面的“背面平衡电位”是指,使接地导体比片材厚度的20%或10μm中的小值更近地靠近或紧密贴合于相反面(背面),在上述接地导体上感应出与上述背面的电荷极性相反的等量电荷,由此,使上述背面的电位实质上为0电位,在此状态下,用表面电位计的测定探针在从第一面侧充分接近片材至0.5至2(mm)左右的状态下测定出的上述第一面的电位。表面电位计的测定探针的测定开口部的直径优选为几毫米以下的小值,例如门罗(モンロ一)公司制的探测器1017、其开口部直径为1.75(mm),或1017EH、其开口部直径为0.5(mm)。
第一面上的带电分布状态是如下获得的,即,利用XY工作台等可调整位置的移动机构使表面电位计的探针或接地导体紧密贴合于背面状态下的片材的任一方以低速(5(mm/秒)左右)移动,同时按顺序测定背面平衡电位,将得到的数值二维地进行描绘。第二面的背面平衡电位也同样地进行测定。
在本发明中,“电荷密度”(单位是(C/m2))是指片材上单位面积(m2)的电荷量(C)。
在此,通过测定背面平衡电位来得到带电电荷密度的方法如下所示。电荷密度利用其与片材的单位面积静电容量C(μF/m2)和背面平衡电位v的关系式σ=C·v而求出。片材的单位面积的静电容量C通过平行平板的单位面积的静电容量C=ε0εr/t来求出。在此,ε0是真空中的介电常数,其值为8.854×10-12(F/m)。εr是薄膜的比介电常数。t是薄膜的厚度(m)。通过采用视场相对于带电大小充分小的表面电位计,能够正确地获得微小面积的局部背面平衡电位、进而获得局部的带电电荷密度。
在本发明中,“表观上的电荷密度”是指电绝缘性片材的面内方向中、处于同一位置的部位的两面上的局部电荷密度之和。局部电荷密度是指在电绝缘性片材面上、直径为大约6mm以下、优选直径为2mm以下的范围内的电荷密度。
在本发明中,“表观上不带电”是指,在电绝缘性片材的面内方向的各部分中,表观上的电荷密度实质上为零(-2μC/m2以上,2μC/m2以下)的状态。
在本发明中,“表观上的除电”是指,通过除电而使得表观上的电荷密度实质上为非零(不足-2μC/m2或超过2μC/m2)的部位成为表观上不带电的状态。
在本说明书中,“片材的各面不带电”是指片材的第一面和第二面的各电荷密度分别实质上为零(-2μC/m2以上,2μC/m2以下)的状态。
在本发明中,“架空时电位”是指在空中架设电绝缘性片材的状态下测定的片材的电位。该电位是从地线观察来测定片材表面和背面的电荷总和而获得的。若片材的厚度相对于接地的地线的距离为足够小,则不区分片材正反面的带电,片材正反面的电荷之和为表观不带电的片材的架空时电位实质上为0V。
在本说明书中,“片材的各面实质上均匀地带电”是指,在第一面的背面平衡电位和第二面的背面平衡电位的分布中,各电位的振幅(p-p)为100V以下。此时,第一面的背面平衡电位和第二面的背面平衡电位的平均值为何值均可。但是,平均值的绝对值优选为0V至2kV。
在本发明中,只要没有特别的说明,各电位是指距接地点的电位。在大多数情况下,屏蔽电极和涂敷时的支撑辊等均接地使用。
在本说明书中,在涂敷涂敷液的涂敷装置、平滑涂敷液的涂敷液层平滑化装置的片材移动方向的下游,在干燥涂敷液之前测定涂敷液的涂敷厚度。具体地说,优选在涂敷后2秒至10秒内、在干燥开始之前。测定涂敷厚度的方法有,例如,用由光干涉波形所获得的涂敷液的折射进行计算来求得涂敷厚度的方法,或者,在采用具有一边计量涂敷液一边将其定量地排出的泵的涂敷液供给装置的情况下、根据片材宽度方向的涂敷宽度和片材的移动速度进行计算来求出涂敷厚度的方法。
在本发明中,“不随时间变化”是指状态在2秒以上、优选20秒以上、更优选2分钟以上的时间内不发生变化。例如,“从电绝缘性片材的第一面侧照射极性不随时间变化的单一极性的第一离子云”是指,照射极性相对于接地点不翻转、持续两秒以上、优选持续20秒以上、更优选持续2分钟以上地维持同一极性的离子云。但是,白噪声等非周期性的噪声成分所导致的极性翻转在此并不看作是极性翻转。
如后所述,从实施例和比较例的对比中可见,本发明提供了难于在电绝缘性片材表面产生涂敷液的涂敷不均、涂敷凹陷的电绝缘性片材的涂敷装置,可制造涂敷液的涂敷不均、涂敷凹陷少的带涂层的电绝缘性片材。
若电绝缘性片材的带电极性和涂敷液的带电极性相同,则能够使形成于涂敷装置和片材之间的涂敷液的液体存留稳定,实现难于产生涂敷不均的良好涂敷。
另外,利用在液体供给配管的一部分上施加电压这样简单的方法,能够使电绝缘性的液体高效地带电。在将该液体作为涂敷液使用时,能够制造出涂敷不均少的带涂层的电绝缘性片材。
附图说明
图1是本发明涂敷装置的一个实施例的示意侧视图。
图2是图1所示的涂敷装置的局部示意俯视图。
图3A是用于说明采用图1所示的涂敷装置在电绝缘性片材上涂敷涂敷液时的一个例子的示意侧视图。
图3B是用于说明采用图1所示的涂敷装置在电绝缘性片材上涂敷涂敷液时的另一例子的示意侧视图。
图4是本发明涂敷装置的另一实施例的示意侧视图。
图5A是用于说明采用图4所示的涂敷装置在电绝缘性片材上涂敷涂敷液时的一个例子的示意侧视图。
图5B是用于说明采用图4所示的涂敷装置在电绝缘性片材上涂敷涂敷液时的另一例子的示意侧视图。
图6是本发明涂敷装置的又一实施例的示意侧视图。
图7是本发明涂敷装置的再一实施例的示意侧视图。
图8是本发明的涂敷装置所优选采用的电绝缘性片材的带电装置的一个例子的示意侧视图。
图9是图8所示的电绝缘性片材的带电装置的局部放大示意侧视图。
图10是本发明的涂敷装置所优选采用的电绝缘性片材的除电装置的其他例子的示意侧视图。
图11是图10所示的电绝缘性片材的除电装置的局部放大示意侧视图。
图12是本发明的涂敷装置所优选采用的电绝缘性液体的带电装置的一个例子的示意侧视图。
图13是图12所示的电绝缘性液体的带电装置的局部放大示意侧视图。
图14是表示在本发明涂敷装置的一个例子中施加电压和电绝缘性液体的带电状态的关系的图表。
图15是现有涂敷装置的示意侧视图。
图16是现有涂敷液带电装置的示意纵剖视图。
图17是说明电绝缘性片材的表观不带电状态的示意侧视图。
图18是说明电绝缘性片材的其它带电状态的示意侧视图。
图19是说明在电绝缘性片材的单面上紧贴有导体层时的带电状态的示意侧视图。
符号说明
C1:涂敷液(涂敷于第一面上的涂敷液)
C2:涂敷液(涂敷于第二面上的涂敷液)
CIE:感应电荷
CP1:涂敷液存留(涂敷液C1的涂敷液存留)
CP2:涂敷液存留(涂敷液C2的涂敷液存留)
CL1:涂敷液层(涂敷液C1所形成的涂敷液层)
CL2:涂敷液层(涂敷液C2所形成的涂敷液层)
LEF:电力线
NC1:第一面的负电荷
NC2:第二面的负电荷
PC1:第一面的正电荷
PC2:第二面的正电荷
PS:电绝缘性片材
PS1:电绝缘性片材的第一面
PS2:电绝缘性片材的第二面
PSD:电绝缘性片材的移动方向
S:电绝缘性片材
S1:电绝缘性片材的第一面
S2:电绝缘性片材的第二面
SD:电绝缘性片材的移动方向
5:片材带电装置
10:涂敷装置
10a:涂敷装置
10b:涂敷装置
10c:涂敷装置
11:输送辊
20:第一面涂敷液供给装置(涂敷液C1的供给装置)
20a:第二面涂敷液供给装置(涂敷液C2的供给装置)
21:排出机构(涂敷液C1的排出机构)
21a:排出机构(涂敷液C2的排出机构)
22:贮藏罐
23:泵
24:涂敷液供给配管
30:第一面涂敷液层平滑化装置
30a:第二面涂敷液层平滑化装置
31:涂敷杆
31a:涂敷杆
40:涂敷液带电装置
41:高压电源
42:带电赋予要素
43:接头
50:片材的除电装置
150:涂敷装置
151:电晕放电处理装置
155:涂敷液供给装置
161:电荷供给装置
162:涂敷液供给配管
162a:涂敷液供给管
164:电极管
具体实施方式
利用实施例并参照附图对本发明进行进一步的说明。在实施例中,采用塑料薄膜作为电绝缘性片材。但是,本发明不限于此。
如前述那样,以往提出有在连续移动的电绝缘性薄膜表面涂敷涂敷液的涂敷装置或涂敷方法。但是,在现有的涂敷装置或涂敷方法中,存在因“液体存留”的形状不稳定而导致涂敷不均的发生的问题。下面对本发明的通过使液体存留稳定化来抑制涂敷不均的涂敷装置以及涂敷方法进行说明。
图1和图2表示本发明的电绝缘性片材的涂敷装置的一个实施例。在图1和图2中,本发明的电绝缘性片材的涂敷装置10具有使电绝缘性片材S沿既定的移动方向连续移动的片材输送机构。该片材输送机构的一部分采用可转动的输送辊11来表示。电绝缘性片材S的在图中的上侧的面是电绝缘性片材S的第一面S1,下侧的面是电绝缘性片材S的第二面S2。用箭头SD表示电绝缘性片材S的既定的移动方向。电绝缘性片材S一边由输送辊11等支撑一边沿箭头SD方向移动。
设有对第一面S1赋予静电荷的片材带电装置5。在片材带电装置5的电绝缘性片材S的移动方向SD的下游,设有第一面涂敷液供给装置20。第一面涂敷液供给装置20向第一面S1供给涂敷液C1。片材带电装置5向第一面S1赋予与第一面涂敷液供给装置20供给到第一面S1上的涂敷液C1的带电极性相同的静电荷。
涂敷装置10具有第一面涂敷液层平滑化装置30,用于使预先计量好的涂敷液附着到片材S上并均匀地平滑涂敷厚度。第一面涂敷液层平滑化装置30是利用旋转的涂敷杆31的涂敷杆式的涂敷液层平滑化装置。涂敷杆31以使附着到片材S上的涂敷液C1成为既定涂敷量的方式对其进行计量并对涂敷液层进行平滑。涂敷杆31具有计量性,所以,也被称为量杆。涂敷杆31是将金属丝卷绕在直径为几毫米至几十毫米的棒上的金属丝杆。金属丝的线径为零点几毫米乃至几毫米。根据涂敷液C1的粘度、所需的涂敷厚度等来选择与之相应的涂敷杆31。涂敷杆31也可以使用棒状杆或在棒上切槽的带槽的杆等。
第一面涂敷液供给装置20向第一面S1排出涂敷液C1的排出部由排出机构21形成,其沿片材S的宽度方向隔开间隔地配置有多个喷嘴21a。从排出机构21的各喷嘴21a的前端向第一面S1不间断地排出一定量的涂敷液C1。
在涂敷杆31的上游侧形成与第一面S1和涂敷杆31的表面相接的、从排出机构21供给的涂敷液C1的液体存留CP1。涂敷液排出机构21优选直接向液体存留CP1处供给涂敷液C1。对液体存留CP1进行的涂敷液C1的供给可以是将其供给到液体存留CP1的表面,也可以是将排出机构21的涂敷液排出口插入到液体存留CP1中地向液体存留CP1的内部直接供给涂敷液C1。另外,向液体存留CP1供给涂敷液也可以是将涂敷液供给到液体存留CP1的多个部位。此外,也可以使涂敷液流到具有置于大气的平滑表面的板状体的平滑表面上并将沿第一面S1的宽度方向均匀流下的涂敷液供给到液体存留CP1上。
第一面涂敷液供给装置20具有贮存涂敷液C1的贮藏罐22、泵23以及涂敷液供给配管24。涂敷液供给配管24以从贮藏罐22经由泵23向排出机构21输送涂敷液C1的方式将这些部件加以结合。涂敷液C1在泵23的动作的作用下从各喷嘴21a定量地排出。
涂敷液C1因从贮藏罐22到排出机构21为止的涂敷液供给配管24而容易摩擦起电。当两种不同物质接触时,产生摩擦起电现象,这两种物质彼此产生并带有极性相反的静电荷。此时,两种物质带有何种极性的电荷由摩擦起电序位决定,所以,通过相对于供给的涂敷液C1选择适当的涂敷液供给配管24的材质即可控制涂敷液C1的带电。
另一方面,关于这种带电,第一面涂敷液供给装置20具有安装于涂敷液供给配管24的一部分上的涂敷液带电装置40。涂敷液带电装置40与高压电源41相连。在该实施例中,涂敷液带电装置40设置于泵23的下游,但是,涂敷液带电装置40也可以设置于泵23的上游。
将静电荷赋予电绝缘性片材S的片材带电装置5包括单元7c和单元7e。单元7c包括配置于第一面S1侧的电极6c和与电极6c结合的直流电源5c。单元7e包括配置于第二面S2侧的电极6e和与电极6e结合的直流电源5e。这些单元7c和7e夹着电绝缘性片材S相对地配置。以后将对片材带电装置5的具体结构和作用进行描述。
在涂敷装置10中,用下述两种方法中的任一种向涂敷装置10供给片材S。
第一种方法是,从喷口挤出熔融的树脂并将其排出到冷却辊,在除冷成形为片状后,通过拉伸处理而制成厚度薄的薄膜,而后,将来自上述制膜工序的薄膜直接供给到涂敷装置10。在此,将该方法称为在线式。拉伸工序由纵向拉伸工序和接下来的横向拉伸工序构成,若将涂敷装置10配置在横向拉伸工序之前,则在薄膜(片材S)的宽度窄的状态下涂敷涂敷液,所以,容易进行涂敷。另外,在横向拉伸工序伴有加热的情况下,能够在该加热中干燥涂敷液的溶剂。
第二种方法是,薄膜经过上述制膜工序、暂时卷绕成卷状而形成薄膜卷,然后从薄膜卷放出薄膜,将放出的薄膜供向涂敷装置10。在此,该方法称为脱线式。
例如,在电绝缘性片材的表面形成由硬膜材料形成的涂敷层、或者由具有防止反射功能或光学过滤功能的光学材料构成的涂敷层的情况下,涂敷装置可用于上述在线式方法中。此时,在沿片材的移动方向拉伸片材后、即经过纵向拉伸工序后,使片材移向涂敷用于在片材表面形成上述涂敷层的涂敷液的涂敷工序,接着,使在涂敷工序中涂敷了涂敷液的片材进入沿宽度方向拉伸的工序、即横向拉伸工序。此后,根据需要还可对片材进行进一步拉伸。
若在紧靠涂敷杆31的片材S的移动方向SD的上游、从涂敷液的排出机构21向第一面S1供给涂敷液C1,则在涂敷杆31的片材S的移动方向SD的上游侧形成液体存留CP1。
但是,液体存留CP1难于形成一定形状。这是因为下述的原因而导致的。由于涂敷液C1通常是电绝缘性的,故当涂敷液C1与贮藏罐22和涂敷液供给配管24等接触并流动时,会产生摩擦起电。因此,涂敷液C1或多或少会带有电荷。带电的涂敷液C1的液体粒子之间的极性相同,在库仑力的作用下而相互排斥,从而导致液体存留CP1的外形不稳定。而且,在该排斥状态下,空气容易进入液体存留CP1中,从而导致液体存留CP1的外形愈加不稳定。由于液体存留CP1的形状不稳定,故在通过涂敷涂敷液C1而形成于第一面S1上的涂敷液层CL1上会产生涂敷不均。涂敷不均形成了流痕。
本发明者发现,通过使电绝缘性片材S和涂敷液C1带有同样极性的电荷,可以使得液体存留CP1的形状稳定。具体地说,例如在使涂敷液C1带有正或负这样特定极性的电荷的情况下,也使得电绝缘性片材S的第一面(涂敷面)S1带有与涂敷液C1同样极性的静电荷,在涂敷杆31的附近,通过使片材S带电来控制液体存留CP1的形状并使之稳定化。反之,在使电绝缘性片材S的第一面(涂敷面)S1带有特定极性的电荷的情况下,也可以使涂敷液C1的带电极性与该特定极性相适。
另外,本发明者发现,若强制性地使电绝缘性片材S的第一面(涂敷面)S1和涂敷液C1这两者带有同一极性的电荷,则液体存留CP1的形状最容易稳定。也就是说,若强制性地使片材S带有与涂敷液C1或液体存留CP1的带电极性相同的极性,则可以使液体存留CP1的形状稳定化。相反地还发现,若使得片材S带有与涂敷液C1相反极性的电荷,则液体存留CP1容易以被片材S所带的电荷拉近的方式向片材S的移动方向SD的上游侧延伸,液体存留CP1的外形变小。
这一状态的一个例子如图3A所示。在图3A中,若涂敷液C1的带电极性为例如正极性,则通过使电绝缘性片材S的第一面(涂敷面)S1的带电极性为正,可以使得液体存留CP1的形状稳定。也就是说,在图3A中,利用配置于涂敷液供给装置20(图1)上游的片材带电装置5(图1)对电绝缘性片材S的第一面(涂敷面)S1赋予正的静电荷,同时,对第二面(涂敷面的相反面)S2赋予负的静电荷。带电赋予方法将在后面进行描述。
第一面S1和第二面S2的正负电荷的极性相反且电量相等,故片材S表观上呈不带电状态。此时,即使电绝缘性片材S的第二面S2带有负电荷,该负电荷也与涂敷液C1隔开片材S的厚度量。在涂敷杆31与电绝缘性片材S之间的间隙中,第一面S1的正电荷所产生的电场对液体存留CP1的有效作用要比第二面S2的负电荷的作用大。因此,若第一面S1所带的正电荷与涂敷液C1所带的电荷相同,则液体存留CP1在涂敷杆31和电绝缘性片材S的外侧稳定地形成具有曲线的形状。在图3A中,由液体存留CP1的纵剖面外形来表示该状态。
图3B表示不同于图3A的状态。在图3B中,即使在电绝缘性片材S的第一面(涂敷面)S1的相反面即第二面S2上涂敷涂敷液C2来形成涂敷液层CL2,只要使涂敷液C1的带电极性为例如正极性,则通过使电绝缘性片材S的第一面S1的带电极性为正,就可以使液体存留CP1稳定。这样,在分别在电绝缘性片材S的两面形成涂敷液层CL1、CL2的情况下,也能够有效地获得本发明的作用、效果。
例如,在第二面S2上涂敷水溶性的涂敷液C2而形成涂敷液层CL2后、再在第一面S1涂敷电绝缘性的涂敷液C1的情况下,第二面S2实际上起到电导体的作用。这是因为,在将水溶性涂敷剂溶解在纯水中而形成的含水的水溶性涂敷液C2中,体积电阻率为109(Ω·cm)以下,更优选为106(Ω·cm)。
在这样的状态下,通过利用将涂敷液C2涂敷在第二面S2上的涂敷杆31a(图7)来实现接地,使得形成于第二面S2上的涂敷液层CL2的电位成为0(V)。即使在这样的状态下,由于对第一面S1赋予与涂敷液C1的带电极性相同极性的电荷、并且在第二面S2上不存在极性相反的电荷,故可使得液体存留CP1的形状更加稳定,难于产生涂敷不均。
也就是说,与图3A所示的情况相比,在图3B所示的状态下,由电绝缘性片材S的第一面S1的静电荷所产生的电场更容易作用于液体存留CP1。因此,能够以更低的片材S的电荷密度使液体存留CP1的形状稳定化。在图3A和图3B中,涂敷液C1带正电荷,故赋予第一面S1以正电荷以使得片材S的第一面S1带有与涂敷液C1同样极性的正电荷,但是,在涂敷液C1带负电并使第一面S1带有与涂敷液C1同样极性的负电荷的情况下,也可以得到同样的效果。
即使在第一面S1的相反面即第二面S2上涂敷电绝缘性的涂敷液C2而形成涂敷液层CL2后、再在第一面S1上涂敷电绝缘性的涂敷液C1的情况下,由于第一面S1被赋予了与涂敷液C1的带电极性相同极性的电荷,故可以使液体存留CP1的形状稳定化,难于产生涂敷不均。在此情况下,只要第一面S1被赋予与涂敷液C1的带电极性相同极性的电荷,而且,空运片材S此时测定的“架空时电位”与涂敷液C1为同样的极性,则可使得液体存留CP1的形状稳定化,更加难于产生涂敷不均。
下面对使电绝缘性片材S的第一面S1的带电极性与涂敷液C1的带电极性相同的效果进行说明。
使液体存留CP1的形状稳定化的原理尚不明确。但是,本发明者根据下述的现象来推定液体存留CP1形状的稳定化。界面的能量是决定像涂敷液C1的液体存留CP1那样的微小液滴、极薄的液面的形状的决定性因素。为了得到低自由能的状态,液体以表面积为最小的方式凝聚。该能量与表面张力(mN/m)有关。通常,存在于两个物体间隙中的液体成为小圆而要形成液体存留(弯液面)。但是,在带电的液体存留CP1的内部,在涂敷液C1中的所有粒子之间产生了库仑力,当斥力超过表面张力时,就认为液体存留CP1的形状变得不稳定。在此,涂敷液粒子的整体电荷量为q12。在该系统上追加带有与涂敷液C1同样极性的电荷的片材S的电荷量。该片材S的电荷量为q3。
在带电的片材S和带电的涂敷液C1之间产生新的库仑力(同样地是斥力),在该库仑力的作用下,使涂敷液C1从电绝缘性片材S1离开。也就是说,克服涂敷液C1内部的排斥的库仑力而使得涂敷液C1从电绝缘性片材S离开,所以,推定液体存留CP1的形状稳定化。
而且,在片材S的移动方向SD的下游配置有第一面涂敷膜层平滑化装置30的涂敷杆31。该涂敷杆31大都是地线那样的电位稳定的金属。从电绝缘性片材S离开的涂敷液C1滞留在液体存留CP1处,液体存留CP1的形状被稳定化。正好涂敷液C1被压入涂敷杆31,故液体存留CP1的形状得以稳定。也就是说,作用于涂敷液C1的主要的库仑力由A:涂敷液表面能量、表面张力、B:涂敷液粒子间的相斥的库仑力(与q12有关)、以及C:片材上的电荷和涂敷液之间的库仑力(与q3、q12有关)构成。当满足库仑力A和库仑力C之和大于库仑力B的关系时,推定液体存留CP1的形状稳定。
若液体存留CP1的形状稳定时的电绝缘性片材S的带电量大于涂敷液C1的带电量的绝对值,则需要用于使液体存留CP1的形状稳定的库仑力,故该片材S的带电量与涂敷液C1的带电量成正比地增大。根据本发明者的知识,若电绝缘性的涂敷液C1的带电量为10-4(C/m3)(=10(nC/100ml))左右的话,则对于电绝缘性片材S的第一面(涂敷面)S1的带电量来说,需要使第一面S的背面平衡电位为100至150(V)。
另一方面,若涂敷液C1实质上处于不带电的状态,则使液体存留CP1的形状稳定化的库仑力就几乎没有必要,即使电绝缘性片材S的带电量极小,也能够使得液体存留CP1的形状稳定。具体地说,在实际上涂敷液C1没有电荷量的状态下、即电荷量为-2×10-5至+2×10-5(C/m3)(-2乃至+2(nC/100ml))的状态下,即使第一面(涂敷面)S1的带电量为-2乃至+2(μC/m2)的不带电状态,也能使液体存留CP1的形状稳定。即使相对于实质上不带电的涂敷液C1、对第一面(涂敷面)S1赋予过剩的电荷,也能够使液体存留CP1的形状稳定。
为了有效地发挥出本发明的作用、效果,使涂敷液C1的带电状态和电绝缘性片材S的带电极性相同是很重要的。因此,优选不仅要限制电绝缘性片材S,还要控制涂敷液C1的带电极性。
在图1所示的涂敷装置10中,在涂敷液供给配管24的一部分上设置着与其它装置呈电绝缘状态的涂敷液带电装置40。涂敷液带电装置40与高压电源41相连。设定高压电源41的施加极性和施加电压,能够使涂敷液C1带电。施加极性为正或负,施加电压的绝对值优选在3kV以下、尤其优选为2kV以下。另外,施加电压的优选的下限值为0.1kV。这是因为,若施加绝对值为3至4kV以上的高电压,则在施加电压的导体部(尤其是端部或局部顶端)很可能发生电晕放电。
可以直流连续地施加电压,也可以隔开一定间隔地间歇性地施加电压。观察涂敷液C1的带电状态,只要在液体存留CP1的形状稳定的状态下,液体存留CP1带电即可。对涂敷液带电装置40来说,如无必要,就不施加电压,限制其使用。这样,控制涂敷液C1的带电极性,以使得涂敷液C1的带电极性与电绝缘性片材S的带电极性相同。
下面说明将涂敷液C1除电成不带电状态的情况。涂敷液C1的带电量与高压电源41的施加极性和施加电压(V)以及涂敷液流量(m3/分)有关。当以涂敷液C1的极性与高压电源41的施加极性相同的方式使之带电时,与高压电源41的施加电压成正比地决定涂敷液C1的带电量。因此,通过选择高压电源41的施加极性和施加电压就可以得到实质上不带电的涂敷液C1。
例如,涂敷液C1的带电极性为正,则将负极性的施加电压施加到涂敷液C1上。此时,测定经过该带电调整后的涂敷液C1的带电量,若结果仍为正极性,则提高施加电压,若结果为负极性,则下调施加电压,以此进行再调整。这样,涂敷液C1的带电电荷量为-2×10-5至+2×10-5(C/m3)(-2乃至+2(nC/100ml)),能够得到实质上不带电的涂敷液C1。
下面对涂敷液带电装置40进行说明。在涂敷液带电装置40与电绝缘性涂敷液C1相接触的部位,与涂敷液C1流动的方向垂直的剖面的长度为h(mm),而液体流动方向的长度为k(mm)。若长度k过长,则变得难于在上述部位电绝缘的状态下来连接涂敷液供给配管24,或者涂敷液带电装置40变得大型化。另外,若长度h变大,则接触上述部位内壁的涂敷液C1的量变少,导致涂敷液C1的带电效率恶化,故在考虑了涂敷液C1所必需的流量和压损等的情况下,优选将长度h选定得小。也就是说,在涂敷液带电装置40中,长度k短,在极端的情况下可以是环状,优选满足0.02≤k/h≤20的关系。
在此,对涂敷液的带电量的测定方法进行说明。作为涂敷液的带电极性和带电量的测定方法,众所周知有利用法拉第测量仪表进行测量的方法。另外,还有在涂敷液流动的配管内部配置检测用电极并测定其电位的方法、在涂敷液流动的配管内配置电绝缘的导体电极并测量其电位的方法。
利用法拉第测量仪表来进行的涂敷液带电量测定,是在涂敷液配管上设置分支,将一部分的涂敷液导向法拉第测量仪表来进行带电极性和电荷量的测定。在非专利文献1中示出利用法拉第测量仪表检测涂敷液的带电。在测定可采集带的电物体的整个电荷量的方法中,法拉第测量仪表由收容带电物体的金属制内容器、与内容器电绝缘且接地的金属制外容器、电容器以及电压计构成。
在内容器比带电物体大很多的情况下,由带电物体的电荷+Q所发出的电力线均被收敛在内容器的内面,故在内容器的内面感应出大小相等、符号相反的电荷-Q,而在内容器的外面感应出大小和符号均相等的电荷+Q。若内容器和外容器之间的静电容量为Cf,则其电位Vf为Vf=Q/Cf。因此,通过测定电位Vf而能够得出电荷Q。实际上,将测定用电容器Cs与Cf并联,测定其两端的电压V。电压计采用输入阻抗极大的电位计。
涂敷液的带电极性是通过测定可采集的涂敷液的总和并判断其平均值是正还是负来获得的。关于涂敷液的带电状态,即使正负电荷并存,不论其正负的比例和分布状态如何,均通过计算正负电荷的总量而获得值的极性来加以判断。也就是说,涂敷液的带电量是如下获得的,即,将从涂敷液的配管中获取的10-4至5×10-4m3的量的涂敷液放进法拉第测量仪表,读取其带电极性和带电量,然后将获得的涂敷液的带电量值换算成单位体积(m3)的涂敷液的带电量。
图7表示本发明涂敷装置的另一实施例。在图7中,涂敷装置10a预先在图3B所示的电绝缘性片材S的第二面S2上涂敷水性涂敷液(水溶性涂敷液)C2。为此,在片材S的移动方向SD上,在片材带电装置5的下游且在第一面涂敷液供给装置20的上游,设置向电绝缘性片材S的第二面S2涂敷涂敷液C2的第二面涂敷液供给装置20a。
在第二面涂敷液供给装置20a中,设有与涂敷液排出机构21同样的涂敷液排出机构21a。第二面涂敷液供给装置20a具有与第一面涂敷液供给装置20大致同样的结构,因此省略了与涂敷液排出机构21a连接的涂敷液供给配管等的图示。用于调整从涂敷液排出机构21a排出并涂敷在第二面S2上的涂敷液厚度的第二面涂敷液层平滑化装置30a设置在涂敷液排出机构21a的下游侧,第二面涂敷液层平滑化装置30a具有与涂敷杆31同样的涂敷杆31a。
图7的涂敷装置配置10a在上述制膜工序中的纵向拉伸工序之后、横向拉伸工序之前。也就是说,涂敷装置10a用于在线方式。在纵向拉伸工序中拉伸的片材S按顺序通过片材带电装置5、第二面涂敷液供给装置20a、第二面涂敷液层平滑化装置30a、第一面涂敷液供给装置20、第一面涂敷液层平滑化装置30a,而后到达除电装置50。该除电装置50将在后面加以说明。
利用片材带电装置5对片材S的第一面S1赋予与涂敷液C1同样极性的电荷,而对第二面S2赋予相反极性的电荷。此时的带电状态将在以后加以说明。在该状态下,在第二面S2上涂敷水溶性的涂敷液C2,利用涂敷杆31a在第二面S2上形成已计量且平滑了的涂敷液层CL2。然后,在第一面S1上涂敷电绝缘性涂敷液C1。
如上所述,利用接地的涂敷杆31a使第二面S2的涂敷液层CL2整体电位为0V。在该状态下,由于对第一面S1赋予了与涂敷液C1的带电极性相同的电荷,故从第一面涂敷液供给装置20供给的涂敷液C1在涂敷杆31处形成了稳定的液体存留CP1,从而涂敷液C1难于在第一面S1上产生涂敷不均。
下面对涂敷液进行说明。涂敷液的粘度是兼顾了片材的移动速度而决定的。涂敷液的粘度优选为10至2000(mP·s)。若涂敷液的粘度过低,则难于形成液体存留,在施加到片材上的电荷的作用下,在涂敷杆侧形成小的液体存留。为了防止该情况的发生,涂敷液的粘度优选为10(mP·s)以上。另一方面,在涂敷液的粘度高的情况下,在片材的宽度方向产生未涂敷部,容易产生涂敷遗漏,容易使得涂敷厚度变厚。为了防止该情况的发生,涂敷液的粘度优选为2000(mP·s)以下。
若涂敷厚度厚的话,则从涂敷液供给装置供给的涂敷液多且被涂敷的涂敷液的量也多,故液体存留容易变得不稳定。而且,若供给的涂敷液量多的话,则用于使涂敷液远离电绝缘性片材的库仑力与距离的二次方成反比地变小,故液体存留容易变得不稳定。反之,若涂敷厚度过薄的话,则液体存留也变小,故采用带电来稳定液体存留的效果变弱。因此,涂敷厚度优选为1至50(μm)。供给到涂敷装置的涂敷液的流量由片材的移动速度和所需的涂敷厚度来决定,但优选在大约5×10-5至5×10-4(m3/分)。
在使涂敷液强制性地带电的情况下,若带电量过剩的话,则不能在供给涂敷液时稳定地排出涂敷液,故涂敷液的带电量的绝对值优选为10-3(C/m3)以下。
图4、图5A和图5B表示本发明涂敷装置的又一实施例。在图4的涂敷装置10b中,电绝缘性片材S在由输送辊11等支撑的状态下沿箭头SD方向移动。第一面涂敷液供给装置20包括:具有总管的杆支撑体21s、形成于杆支撑体21s上的涂敷液引导槽21g、将涂敷液C1供给到涂敷液引导槽21g中的涂敷液供给配管24、以及将涂敷液C1供给到涂敷液供给配管24中的涂敷液贮藏罐22。在涂敷液供给配管24的一部分上设置涂敷液带电装置40。
在涂敷装置10b中,涂敷有涂敷液C1的电绝缘性片材S的第一面(涂敷面)S1在图中为片材S的下面。也就是说,第一面S1是重力方向的下侧面。涂敷液C1从贮藏罐22经由涂敷液供给配管24向涂敷液引导槽21g供给。
向电绝缘性片材S赋予静电荷的片材带电装置5,设置在第一面涂敷液供给装置20的上游侧。片材带电装置5具有夹着电绝缘性片材S相对配置的电极6c和电极6e,在电极6c上连接着第一直流电源5c,在电极6e上连接着第二直流电源5e。第一直流电源5c和第二直流电源5e被施加有彼此极性不同的电压。
图5A表示放大了图4的涂敷装置10b的涂敷杆31附近的状态。但是,图4的第一面涂敷液供给装置20换成了涂敷液皿21p。在图5中,涂覆膜平滑化装置30的涂敷杆31向与电绝缘性片材S的移动方向SD相同的方向旋转。在涂敷杆31的上游侧形成液体存留CP1。此时,利用片材带电装置5(图4),在第一面(涂敷面)S1即电绝缘性片材S的下面均匀地赋予了负的静电荷。利用涂敷液带电装置40(图4)将涂敷液C1的带电极性控制为负极性,从而可使液体存留CP1稳定。
图5A示出了液体存留CP1在涂敷杆31和电绝缘性片材S的最短距离的外侧具有曲线的形状,但是,根据涂敷液的不同,也可以在最短距离的直线内侧以凹入的形状来稳定液体存留CP1。通过将液体存留CP1维持为稳定的形状,使得在涂敷液层CL1上难于产生涂敷液C1的涂敷不均。
图5B表示在图5A的电绝缘性片材S的第二面S2上涂敷涂敷液C2、形成了涂敷液层CL2,然后在这样的电绝缘性片材S的第一面S1上涂敷涂敷液C1的例子。在图5B中,即使在第二面S2上涂敷了涂敷液C2的状态下,若涂敷液C1的带电极性为例如负极性,通过使电绝缘性片材S的第一面(涂敷面)S1的带电极性为负,则也可以使液体存留CP1稳定。在第二面S2的涂敷液层CL2由水性涂敷液C2形成的情况下,在说明图3B时所阐述的作用下,可以形成更稳定的液体存留CP1,抑制涂敷液C1的涂敷不均。
图6表示本发明涂敷装置的再一实施例。在图6的涂敷装置10c中,电绝缘性片材S在由输送辊11等支撑的状态下沿箭头SD方向移动。上述的片材带电装置5、第一面涂敷液供给装置20、以及涂敷液带电装置40配置在图6所示的位置。
涂敷装置10c的第一面涂敷液供给装置20是由挤出机机头(ダイヘツド)21d构成的涂敷装置。对于从卷状的电绝缘性片材卷状体放出的电绝缘性片材S,在箭头SD方向,一边由多个输送辊11改变移动方向SD,一边在电绝缘性片材S的第一面S1上涂敷从挤出机机头21d排出的涂敷液C1,从而形成涂敷液层CL1。然后,用干燥装置来干燥形成的涂敷液层CL1,最后,由卷取装置卷绕成卷状。省略了电绝缘性片材卷状体、干燥装置、卷取装置的图示。
在电绝缘性片材S一边紧密贴合于支撑辊11a的表面一边移动的状态下,将从挤出机机头21d排出的涂敷液C1涂敷在第一面(涂敷面)S1上来形成涂敷液层CL1。支撑辊11a用于使电绝缘性片材S稳定地移动来确保其与挤出机机头21d之间的间隙一定。支撑辊11a采用例如镀有硬铬的金属辊或覆盖有弹性体的金属辊。
利用片材带电装置5对第一面(涂敷面)S1赋予正的静电荷,而对其相反面的第二面S2赋予负的静电荷。在支撑辊11a上,接触金属面的第二面S2的电荷由在导体即金属表面上感应出的相反极性的电荷而在表观上相抵消。另一方面,金属表面的相反面即第一面S1的电荷多少会由在金属表面上感应出的电荷相补偿,但是,由于感应电荷与第一面S1相距从金属表面到片材S的厚度量,故其补偿效果小,因此,成为在第一面S1上呈现出电荷的状态。即使在该情况下,第一面S1的负带电极性也能有效地作用,通过使涂敷液C1的带电极性与之相同,可以使液体存留CP1稳定。
下面说明电绝缘性片材的优选带电方法。下面对作为该带电方法之一的技术进行说明,即以非接触的方式向片材赋予用于使液体存留在库仑力的作用下稳定的电荷。而且,作为更优选的带电状态,对难于在涂敷的涂敷液层中产生因电绝缘性片材的带电所导致的涂敷不均的带电方法进行说明。这些电绝缘性片材的带电方法被有效地利用于本发明的实施中。
首先,对电绝缘性片材的带电状态进行说明。电绝缘性片材的表面固有电阻和体积固有电阻高。因此,一旦被赋予了电荷,则该电荷就保持该状态,而几乎不能向片材的面内方向或厚度方向移动。在该状态下的电绝缘性片材中,会产生放电的情况,例如,在局部地过多地夺取了负的静电荷时,具有正的静电荷的部分会发生放电。此时,在电绝缘性片材上出现了放电痕迹即放电痕。该放电痕被称为静电痕。若产生静电痕,则在片材表面的电荷的面内分布中、或者在片材的正反面中,产生了正的静电荷和负的静电荷混合的状态。
用电荷密度来表示基于混合在片材表面的正负静电荷的带电量的话,则为几乃至500(μC/m2)左右,非常大。在片材的第一面和第二面上混合有正负极性的带电区域的情况下,各面的带电极性相反,电荷密度为几十至500(μC/m2)左右。两面的电荷密度之和为几至几十(μC/m2)以下。将该电荷密度之和为-2(μC/m2)以下或+2(μC/m2)以上的状态称为非“表观不带电”的状态。
在正负的带电相互接近混合的状态下,由片材的静电荷所产生的电力线在上述极性不同的带电区域之间闭合。因此,在稍稍偏离的位置上电场变得非常得弱。在空运片材的状态下测定的表面电位称为“架空时电位”。该“架空时电位”是从地线来测定片材正面和反面的电荷总和而获得的。若片材的厚度相对于接地的地线的距离为足够小,则可以不区分片材正反面的带电而将其作为总和来测定“架空时电位”。因此,即使在正反面存在极性相反的强电荷,若正负电荷正好等量,则带电被看作是零,从而架空时电位的值大致为零。这样,即使是“架空时电位”大致为零的片材、即由此不带电而乍看起来良好的片材,实际上,在大多数情况下在片材上都存在很多的正负电荷。
图18是用于说明电绝缘性片材的带电状态的一个例子的示意侧视图。图18以存在的电荷个数对电荷的存在状态进行示意性的表示。在图18中,在电绝缘性片材S的第一面S1上存在正电荷PC1(四个)和负电荷NC1(六个),在第二面S2上存在正电荷PC2(五个)和负电荷NC2(四个)。因此,电绝缘性片材S的两个面的带电电荷之和不为零,故不是“表观不带电”的状态。
另一方面,图17是用于说明电绝缘性片材的带电状态的另一例子的示意侧视图。图17以存在的电荷个数对电荷的存在状态进行示意性的表示。在图17中,在电绝缘性片材S的第一面S1上存在正电荷PC1(四个)和负电荷NC1(四个),在第二面S2上存在正电荷PC2(四个)和负电荷NC2(四个)。这些电荷在第一面S1和第二面S2上,极性相反的电荷分别成为一对。因此,电绝缘性片材S两个面的带电电荷之和大致为零,成为“表观不带电”的状态。此时,架空时电位通常也实质上为零。
片材S各面的电荷密度可以通过下述方法来获知。可以通过使片材S的单面紧密贴合于导体,测定“背面平衡电位”来获得电荷密度。背面平衡电位的测定是通过使表面电位计的探针充分接近片材S至1至2(mm)左右来进行的。利用获得的背面平衡电位v(V)、单位面积的静电容量C(μF/m2)、以及电荷密度σ的关系式σ=C·v,能够求出测定面的局部电荷密度σ(μC/m2)。
在薄膜那样的薄片材中,单位面积的静电容量C是通过平行平板的单位面积的静电容量C=ε0εr/t(ε0是真空中的介电常数:8.854×10-12(F/m),εr是片材的比介电常数,t是片材的厚度(m))来求出的。通过使与导体紧密贴合的面为正反面,可以获得片材各面的背面平衡电位v(V)和带电密度(μC/m2)。
下面对由片材各面的正负混合的带电所引起的涂敷不均进行说明。根据本发明者的知识,发现了产生涂敷不均的机理、以及作为不产生涂敷不均的片材带电状态的优选条件具有以下三个条件。通过完全满足三个条件,能够将涂敷不匀抑制到事实上不产生问题的程度。
第一条件:片材正反面的带电平衡,为“表观不带电”、各部的电荷密度总和为-2至+2(μC/m2)的状态。
第二条件:分别存在于片材正反面的电荷密度足够小,背面平衡电位的绝对值的最大值和最小值之差为340(V)以下、更优选为200(V)以下的状态。
第三条件:分别存在于片材正反面的电荷密度足够小,带电电荷密度的变化率为0.18(C/m2/m)以下、更优选为0.12(C/m2/m)以下的状态。
产生涂敷不均的临界条件根据涂敷液的物理参数(表面张力、表面能量、粘度、构成涂敷液的涂敷剂的带电量等)、片材的物理参数(表面张力、表面能量、表面粗糙度等)而变化,涂敷不均的程度与和金属辊接触的时间、涂敷剂的移动难易程度有关。但是,只要满足上述任一条件,则大多不会发生涂敷不均。下面,穿插着涂敷不均的机理,对各条件进行说明。
第一条件是在将片材保持在空中的状态下进行涂敷时防止涂敷不均的发生的条件。该条件是将片材维持在表观不带电的状态。在架空时电位为几(kV)至几十(kV)的片材上,会发生由带电而引起的涂敷不匀。此时的带电状态为例如图18所示的状态。该状态并非片材各部为表观不带电的状态。
另一方面,在空中保持图17所示的表观不带电的片材的状态下,该片材上难于发生涂敷不均。这是因为,在片材的第一面和第二面之间电场闭合,故即使在该状态下进行涂敷,也不会对涂敷液施以强电场。在该状态下,片材处于片材各部的电荷密度总和为-2至+2(μC/m2)的带电状态。作为获知带电密度总和为-2至+2(μC/m2)的方法,存在将色粉撒在从地线浮起的片材上、然后确认色粉没有局部附着的现象的方法。这是因为,在多数情况下,若存在绝对值为2(μC/m2)以上的局部带电,则通常会发生色粉附着在片材上的现象。
下面对第二条件和第三条件进行说明。第二条件和第三条件是关于在由金属辊等保持片材的状态下发生的涂敷不均的条件。在很多情况下片材不仅被空运,还在辊上移动。片材在例如涂敷机的支撑辊上或改变片材移动方向的输送辊上移动。片材以一个面紧密贴合支撑辊的金属面的状态在另一个面上涂敷涂敷液。
图19表示该状态。在图19中,在片材S的表面(第一面)S1和背面(第二面)S2带有等量相反极性的电荷的情况下,也就是说架空时电位为零的情况下,与具有金属面的电导体190的表面接触的片材S的第二面S2的电荷PC2、NC2,由于在电导体190的表面感应出的相反极性的感应电荷CIE而在表观上相互抵消。
另一方面,位于与电导体190的表面相接的第二面S2的相反侧的涂敷着涂敷液的第一面S1的电荷或多或少地由在电导体190的表面感应出的电荷所补偿。但是,较之第二面S2,第一面S1远离电导体190的表面,故补偿效果要减少相应于这部分的量。因此,成为电荷显现于第一面S1上的状态。同样地,在片材S的第二面S2上涂敷含水的涂敷液后,在第一面S1涂敷涂敷液的情况下,也成为第一面上显现有电荷的状态。基于电荷显现化的、片材S各面的混合正负电荷的带电会导致涂敷不均的发生。此时,在两面带有等量相反极性的电荷的“表观不带电”的片材S中,不能够消除涂敷不均。
第二条件是,在电绝缘性片材S一边与支撑辊等接触一边移动而将涂敷液涂敷在接触于辊的面相反侧的面上的情况下,防止涂敷不均的发生。根据该条件,将片材S的第一面S1和第二面S2的各背面平衡电位的绝对值的最大值和最小值之差分别维持为小值。若不满足第二条件,则基于存在于第一面(涂敷面)S1的静电荷的、主要是沿片材S的厚度方向作用的电场,作用在涂敷液层CL1上,从而产生了涂敷不均。涂敷液层CL1的厚度即涂敷液的涂敷厚度与背面平衡电位的绝对值成正比,在背面平衡电位的绝对值大的部位变厚,而在背面平衡电位的绝对值小的部位变薄。
在存在正负电荷的情况下,背面平衡电位的绝对值的最小值为0V,在正负带电的边界即成为0V的部位的涂敷厚度最薄,带电部分的涂敷厚度与背面平衡电位的绝对值成正比地变厚。在背面平衡电位的绝对值的最小值和最大值相差无几的情况下,涂敷厚度在涂敷面的整体上几乎没有差别。例如,在背面平衡电位的绝对值的最大值和最小值超过340(V)的情况下,整个涂敷厚度增大,但若是最大值和最小值之差小,则不会产生涂敷不均。在多数情况下,即使整体的涂敷厚度增大,只要不产生涂敷不均则不会有任何问题。
第三条件是,防止易于在正带电部和负带电部以短周期交替存在的情况下生成的涂敷不均的出现。该第三条件是,用于防止基于片材S各面的正负静电荷的、沿片材面方向作用的电场所产生的涂敷不均。在正带电部和负带电部以短周期交替存在的带电图案下,存在放电痕。基于存在于第一面(涂敷面)S1的静电荷的、主要是沿着在片材S的各面内相邻的正带电部和负带电部、正带电部和不带电部、或者负带电部和不带电部等的面的方向的电场,作用于涂敷液层CL1,从而产生涂敷不均。由沿片材S的面方向的电场所导致的涂敷不均具有在正带电部和负带电部的边界部、涂敷液层CL1的厚度变厚的特点。
下面对专利文献2所公开的现有技术、即图15所示的实施了电晕放电处理的片材PS的带电状态进行说明。若通过电晕放电处理装置151对片材PS的第一面(涂敷面)PS1赋予单极性静电荷,则通常仅有第一面(涂敷面)PS1带有强电荷。当从接地配极辊152剥离片材PS时,发生放电,在第二面PS2上产生放电痕。也就是说,对片材PS的各面赋予局部的正负电荷。另外,由于电晕放电处理利用了不稳定的放电,故第二面PS2的静电荷成为不均匀的状态的情况不在少数。
在这种情况下,在第一面PS1和第二面PS2上存在极性相反的静电荷,并且成为两面的静电荷的平衡被破坏的、非“表观不带电”状态。该状态不满足抑制上述涂敷不均的第一条件,如上所述,在空运片材PS时,产生涂敷不均。即使在电晕放电处理后对片材PS进行除电而能够获得表观不带电状态,在片材PS的各面上还是会存在局部的正负带电图案。因此,片材PS不满足第二条件、第三条件,成为易产生涂敷不均的带电状态。也就是说,在电晕放电处理时,若对片材PS的第一面(涂敷面)PS1赋予单极性的静电荷而使之带电,不仅不能够得到表观不带电的状态,还在片材PS的各面上形成了局部带电图案,反而会发生涂敷不均。
在出现因电绝缘性片材的带电而导致涂敷不均的问题发生的情况下,作为解决该问题的对策,优选采用下面说明的电绝缘性片材的带电方法。
图8表示本发明涂敷装置中优选的电绝缘性片材的片材带电装置的一个例子的示意侧视图。如图1、图4、图6或图7所示那样,在图8所示的片材带电装置5的、片材S的移动方向SD的下游,配置涂敷液供给装置和涂敷液层平滑化装置。图9是图8的片材带电装置5的带电单元的一个例子的放大侧视图。
在图8中,片材带电装置5具有用于输送片材S的左侧引导辊5a和右侧引导辊5b。有时也不设引导辊5b。在引导辊5a和引导辊5b上挂设着移动的电绝缘性片材S,利用未图示的电动机的驱动力使引导辊5a、5b沿顺时针旋转,从而使片材S沿箭头SD方向以速度u(m/分)连续移动。在引导辊5a和引导辊5b之间,夹着片材S、在相对置的位置隔开间隔地设有N个带电单元CU1、...、CUn。
第一个带电单元CU1包括第一电极单元ENd-1和第二电极单元ENf-1。第一电极单元朝向片材S的第一面S1,与第一面S1隔开间隔地设置。第二电极单元ENf-1朝向片材S的第二面S2,与第二面S2隔开间隔地设置。第一电极单元ENd-1和第二电极单元ENf-1夹着片材S相互对向。
当设k为从1到n的整数时,第k个带电单元CUk包括第一电极单元EUd-k和第二电极单元EUf-k。第一电极单元朝向片材S的第一面S1,与第一面S1隔开间隔地设置。第二电极单元ENf-k朝向片材S的第二面S2,与第二面S2隔开间隔地设置。第一电极单元ENd-k和第二电极单元ENf-k夹着片材S相互对向。
下面对片材带电装置5的第k个带电单元CUk的结构进行说明。以第一带电单元CU1为代表进行该说明。根据使用条件来选定带电单元的个数N和单元之间的间隔。
第一电极单元EUd-1包括第一离子生成电极5d-1、具有与第一离子生成电极相对的开口部的第一屏蔽电极5g-1、以及绝缘部件。第二电极单元包括第二离子生成电极5f-1、具有与第二离子生成电极相对的开口部的第二屏蔽电极5h-1、以及绝缘部件。
第一屏蔽电极5g-1的开口在第一离子生成电极5d-1的前端附近面向片材S开设。第一和第二屏蔽电极5g-1、5h-1具有如下功能,即,在第一和第二离子生成电极5d-1、5f-1之间赋予适当的电位差时,有助于各离子生成电极5d-1、5f-1的放电。另外,第一和第二屏蔽电极5g-1、5h-1还具有将从对置的第一和第二离子生成电极照射的离子实质上均匀地照射到片材S上的功能。这是因为,屏蔽电极5g-1、5h-1缓和了由对置的第一和第二离子生成电极的极性相反的电压所导致的局部电场集中的问题。这样,防止了由局部的电场集中所导致的离子被集中照射到离子生成电极正下方的问题。
第一离子生成电极5d-1的前端和第二离子生成电极5f-1的前端,在片材S的法线方向上隔开间隔d1-1、在片材S的移动方向SD上隔开间隔d0-1地配置。另外,第一屏蔽电极5g-1和第二屏蔽电极5h-1的距片材S最近的部位彼此,在片材S的法线方向上隔开间隔d3-1地配置。
各带电单元CUk(1至n)的第一离子生成电极5d-1和第二离子生成电极5f-1与极性相反的第一直流电源5c和第二直流电源5e相连。第一和第二屏蔽电极5g-1、5h-1分别接地。
各带电单元CUk(1至n)的第一离子生成电极5d-k(1至n)均与极性相同的直流电源相连,第二离子生成电极5f-k(1至n)均与和第一离子生成电极的极性相反的同样极性的直流电源相连。直流电源可以采用一个电源,也可以采用多个电源来使施加的电压变化。
直流电源采用下述电源,即,输出电压相对于接地点不颠倒极性、持续一秒钟以上地维持同一极性,并且脉动率为5%以下、更优选为1%以下。虽然不特别考虑脉动率的下限,但是考虑到实用性,可设为0.01%以上。这是因为优于该脉动率的高精度直流电源的价格昂贵。
图1、图4、图6或图7中的带电单元的个数为两到四个,相邻的各离子生成电极前端沿片材S的移动方向SD的间隔d2为50mm。虽然带电单元为两到四个,但是带电单元的个数可以根据片材S的输送速度、想赋予的带电量来进行适当的选择。另外,对第一和第二离子生成电极施加何种极性的电压也可以进行适当的选择。
在上述实施方式中,各带电单元的第一和第二离子生成电极以及与之相对应的屏蔽电极,分别采用实质上具有同样形态的电极、形成实质上同样的电位。另外,施加到第一离子生成电极上的电压值和施加到第二离子生成电极上的电压值实质上相同。一般来说,各离子生成电极不必采用实质上相同的形态,施加的电位也可以不是同样的电位。对于尺寸、位置关系、施加电压,只要独立的离子生成电极等分别单独满足使用条件即可。对于施加到各带电单元的第一离子生成电极的电压和施加到第二离子生成电极的电压,即使电压值等存在一些差别,只要在起到上述作用效果的范围内,则没有特别的问题。
下面对图8的片材带电装置5的动作进行简单的说明。对带电单元CUk的动作进行简单的说明。以第一带电单元CU1为代表进行该说明。在第一带电单元CU1中,对向第一离子生成电极5d-1施加正电压而向第二离子生成电极5f-1施加负电压的情况进行说明。此时,第一离子生成电极5d-1生成正离子,而第二离子生成电极5f-1生成负离子。在第一离子生成电极5d-1和第二离子生成电极5f-1之间的电场强度强时,在电场的作用下,正负离子被强制性地照射到电绝缘性片材S上。第一离子生成电极5d-1生成的正离子和第二离子生成电极5f-1生成的负离子分别沿着对置的第一和第二离子生成电极5d-1、5f-1所形成的电力线,被吸引到电绝缘性片材S的附近,附着到电绝缘性片材S上。
此时,第一面S1和第二面S2同时被赋予了正负电荷,故电绝缘性片材S能够维持表观不带电的状态,所以,第一和第二离子生成电极所生成的正负离子能以足够的量被充电到电绝缘性片材S上。片材S的移动速度u为100(m/分)左右,在这种情况下每个带电单元照射10至30(μC/m2)左右的离子。若片材S的移动速度u为低速,则单位面积的离子照射量增多,故离子照射量与速度u成反比地增加。该离子照射使片材S的正反面带有电量大致相等极性相反的电荷并呈表观不带电的状态。
该离子照射具有与片材S的厚度无关地重叠一定的电荷密度(μC/m2)的特点。关于离子照射的强度,若施加电压V(V)增加,则来自离子生成电极的离子发生量也大致与施加电压成正比地增加。另外,由于对置的离子生成电极的电压变高,故对置的离子生成电极所产生的离子与电场成正比地加速吸引向片材S的面。因此,离子照射的强度与施加电压V的大致二次方成正比地增强。另一方面,若各带电单元的第一和第二离子生成电极之间的距离变小,则由于对置的离子生成电极之间的距离变小而使得电场增强,而且,由于距离变近而使得各离子生成电极所产生的离子云凝聚、增强。因此,若距离变小,则离子照射与其大致二次方成反比地增大。
在此,在专利文献6中公开了如下的除电装置,即,配置于片材各面的离子生成电极以施加同样极性的直流电压的三个丝状电极平行于片材移动方向的方式配置,在该配置方式下,只进行一次离子照射。
通过对带电单元的第一和第二离子生成电极彼此施加极性实质上相反的电压,各带电单元的第一和第二离子生成电极同时生成极性实质上相反的成对的单极性离子云,并将该离子云对同时照射到电绝缘性片材上。在此情况下,并设多个带电单元而产生多个相同极性的离子云,从而离子云的空间扩展,刚好形成除电门(除電ゲ一ト)。这能够使得正负离子之间难于发生结合、保持除电门中有足够的离子,并且,利用同样极性的离子的斥力而使得离子易于在片材纵向扩散、能够获得比仅增加带电单元数目更好的效果。
利用图8的片材带电装置5,使电绝缘性片材S的第一面S1和第二面S2成为电量相等且极性彼此相反的、宽度方向均匀的带电状态。该带电状态是满足抑制涂敷不均的所有上述第一条件、第二条件和第三条件的状态。而且,在电绝缘性片材S的各面上存在局部的带电分布的情况下,例如在存在由上述的电晕放电处理所带来的带电图案等的情况下,利用片材带电装置5而使得电绝缘性片材S各面的局部带电分布均匀,能够使电绝缘性片材S的第一面S1带有与涂敷液C1同样极性的电荷。
从片材带电装置5照射的正离子和负离子被充电到第一面S1和第二面S2上,例如使第一面S1带有强正电而使第二面S2带有强负电。此时,更多的正离子被有选择地吸引到第一面S1的负电荷NC1,并使正离子有选择地远离第一面S1的正电荷PC1。也就是说,在缩小第一面S1上的正电荷PC1和负电荷NC1的差的状态下将第一面S1遍涂成正极性。对第二面S2进行极性相反的同样作用。这样,由正负电荷所产生的电荷密度的分布被顺畅地调整成没有问题的程度,从而难于产生涂敷不均。此外,向第一面S1均匀地赋予了与涂敷液C1极性相同的电荷,故能够实现液体存留CP的稳定,难于产生流痕。
下面,对片材S各面的均匀带电的最大容许量进行说明。电绝缘性片材S在大气中能够保持的最大电荷密度是在空气中发生绝缘破坏为止时的电荷密度、即大致27(μC/m2)。该值是在片材S的材料是聚酯、厚度为1至100μm时获得的。但是,当电绝缘性片材S的厚度为0.5mm以下那样薄且背面(与涂敷着涂敷液的面相反侧的面)紧密贴合于导体的情况下,在背面感应出与绝缘体表面电荷的符号相反的电荷,绝缘体表面的电场强度被削弱,从而允许带有超过最大电荷密度的电荷。
片材S的表面所容许的电荷密度与距背面导体之间的距离成反比。根据非专利文献2,在绝缘体的厚度为8(mm)、表面电荷密度为250(μC/m2)以上时,沿着绝缘体表面产生伴有强光的放电。因此,在片材S的第一面S1和第二面S2带有电量相等且极性相反的电荷且片材S的厚度为500(μm)以下时,在通常的空运状态下,片材S为表观不带电,所以不产生放电,没有容许的电荷密度上限,而在载置于金属板上的状态下,认为均匀带电量的上限是能够容许最大为5(mC/m2)的电荷密度。
实际上,虽然电绝缘性片材S的厚度(m)会对使液体存留CP稳定化的背面平衡电位有影响,但是该背面平衡电位大多处在300至800(V)。在电绝缘性片材S的厚度为0.0003(m)的情况下,当背面平衡电位为500(V)、εr为3时,换算成电荷密度则为44(μC/m2)左右。若涂敷液C1的带电增强,则也需要增加片材S的带电。一个带电单元的带电量为10至30(μC/m2),所以,带电单元为两个左右就可以。但是,由于该带电量因带电单元的离子生成电极之间距离d1、施加电压V、传输速度等条件而不同,所以不能一概而论,但是,可以一边确认液体存留CP的稳定性一边来设定片材带电装置5的条件。
下面对使电绝缘性片材S的带电极性和涂敷液的带电极性相同来稳定液体存留CP、从而抑制涂敷不均的后工序(附加工序)进行说明。形成了涂敷膜的电绝缘性片材即使处于没有问题的带电状态,作为完成的产品,也优选使之不带电。下面对用于此的除电方法进行说明。
下面说明无法用现有的除电器完成的、对以下电绝缘性片材进行除电的除电方法,即,混有正负静电荷的带电的电绝缘性片材、正反面带有等量且极性相反的电荷的电绝缘性片材、由上述电晕放电处理而带电的电绝缘性片材。
图10和图11表示用于实施该除电方法的除电装置的一个例子。专利文献7公开了该除电方法或除电装置自身。图10是除电装置50的示意纵剖侧视图,图11是表示除电装置50的除电单元的一个例子中的部件位置关系的放大示意纵剖侧视图。
如图1、图4、图6或图7所示,在图10的除电装置50的、片材S的移动方向SD的上游,配置涂敷液供给装置、涂敷液层平滑化装置。如图10所示,除电装置50将图8的片材带电装置中所示的直流电源5c换成5p、将直流电源5e换成交流电源5q,对各除电单元的第三和第四离子生成电极施加彼此极性相反的交流电压。
下面,对图10、图11的除电装置50的动作进行简单的说明。以片材移动方向最上游的第一个除电单元SU1为代表来说明除电单元SUk的动作。在第一除电单元SU1中,经时地对第三离子生成电极50d-1和第四离子生成电极50f-1施加极性颠倒的交流电压,相应于经时的极性颠倒,第三和第四离子生成电极产生正负离子。
下面对向第三离子生成电极50d-1施加正电压、向第四离子生成电极50f-1施加负电压的情况进行说明。此时,第三离子生成电极50d-1生成正离子,第四离子生成电极50f-1生成负离子。当第三离子生成电极50d-1和第四离子生成电极50f-1之间的电场强度强时,在电场的作用下,正负离子被强制性地照射到电绝缘性片材S上。第三离子生成电极50d-1生成的正离子和第四离子生成电极50f-1生成的负离子分别沿着由对置的第三和第四离子生成电极50d-1、50f-1所形成的电力线,被吸引到电绝缘性片材S的附近,附着到电绝缘性片材S上。此时,在第一面S1和第二面S2具有正负电荷的电绝缘性片材S的附近,若在电绝缘性片材S上存在负的静电荷和正的静电荷,则在库仑力的作用下,正离子更多地有选择地靠向负的静电荷,而负离子更多地有选择地靠向正的静电荷。因此,除去了电绝缘性片材S的第一面S1上的负的静电荷和第二面S2上的正的静电荷。
接着,颠倒施加到各除电单元的第三和第四离子生成电极上的交流电压的相位,将负电压施加到第三离子生成电极50d-1上,将正电压施加到第四离子生成电极50f-1上。这样,第三和第四离子生成电极生成了与之前的离子极性相反的离子,在同样的作用下,除去电绝缘性片材S的第一面S1上的负的静电荷和第二面S2上的正的静电荷。通过反复进行上述操作,能够除去电绝缘性片材S各面上的正的静电荷和负的静电荷。由此,电绝缘性片材S成为被充分除去电荷的状态。图10的除电装置50在电绝缘性片材S以低速移动的情况下进行除电时尤为有效,利用除电装置50,能够适当地除去电绝缘性片材S的整个面内区域内的正负带电。
另外,优选采用下面说明的除电方法。在该除电方法中,一边使电绝缘性片材S移动,一边从片材S的第一面S1侧和第二面S2侧对该片材S同时照射实质上极性彼此相反且极性不随时间变化的成对的离子云,然后,对该片材S的第一面S1和第二面S2同时照射与之前照射时的极性相反且极性不随时间变化的成对的离子云。在该除电方法中,以实质上各极性的离子量相等的方式进行照射。
在实施该除电方法的除电装置中,将图8的片材带电装置的直流电源5c连接于并设的多个除电单元的各第三/第四离子生成电极中的一部分,将直流电源5e连接于其余的各第三/第四离子生成电极,在各第三和第四离子生成电极上施加彼此极性相反的直流电压。
下面参照图12和图13对本发明涂敷装置的一个例子中的涂敷液带电装置进行详细说明。图12是涂敷液带电装置的一个例子的示意侧视图。图13是图12的涂敷液带电装置的局部放大侧视图。在图12中,涂敷液C1贮藏在贮藏罐22中。涂敷液供给配管24从贮藏罐22中导出,在涂敷液供给配管24的终端设有排出机构21,在贮藏罐22和排出机构21之间的涂敷液供给配管24上设有泵23和涂敷液带电装置40。涂敷液带电装置40连接于高压电源41。涂敷液C1在泵23的作用下,以流量L(m3/分)流过涂敷液供给配管24,然后从排出机构21向片材S(图1)排出。
如图13所示,涂敷液带电装置40的带电赋予要素42是与外部电绝缘的电导体,通过接头43连接于涂敷液供给配管24。在涂敷液供给配管24是电导体的情况下,接头43由电绝缘体形成。在涂敷液供给配管24是由电绝缘体形成的情况下,接头43可以是电导体、也可以是电绝缘体。
涂敷液带电装置40的带电赋予要素42可以设置在涂敷液供给配管24的直线部分、弯曲部分、T字形配管部分的任一部位。在以上任一部位,均在空间上距涂敷液C1的排出机构21一定的距离,故容易组装涂敷液带电装置40,尤其在涂敷装置10(图1)设置于防爆区域,排出涂敷液C1的情况下,无需在防爆区域设置高电压部,从而能够安全地发挥作用等等,适合很多像这样的情况。
在涂敷液带电装置40的带电赋予要素42中,当设接触于电绝缘性涂敷液的部位中与涂敷液的流动方向垂直的截面的长度为h(mm),涂敷液流动方向的长度为k(mm)时,优选满足0.02≤k/h≤20。
用于检测涂敷液C1带电的带电检测机构44使用例如在涂敷液供给配管24的内部设置检测用电极来测定涂敷液C1的电位的方法、或者测定电绝缘的导体电极的电位的方法。具体地说,虽然也视涂敷液供给配管24中与涂敷液C1的流动方向垂直的方向的长度而定,但是,将由电导体构成的直径为2mm、长度50mm的检测用电极插入涂敷液供给配管24并使之位于中央部。测定该检测用电极距0V接地点的电位、变换成电荷量,从而测定涂敷液C1的带电极性和带电量。
在该涂敷液C1的带电检测方法中,能够在线地连续监控涂敷液C1的电位。若使用这种监控,则例如可以在涂敷液带电装置40的带电赋予要素42的上游检测涂敷液C1的带电极性,在线控制由高压电源41施加到带电赋予要素42上的电压的施加极性和施加电压。另外,在涂敷液带电装置40的带电赋予要素42的下游检测涂敷液C1的带电状态,则能够确认是否带有所希望的带电极性和带电量。具体地说,在检测到的涂敷液C1的带电量小的情况下,通过增加高压电源41的施加电压,能够控制涂敷液C1的带电量增大。
虽然能够使涂敷液C1高效地带电的原理尚不明确,但是可通过下述的机理来推定带电。通过对涂敷液C1流过的涂敷液供给配管24施加高电压,使得流过涂敷液带电装置40的带电赋予要素42的电绝缘性涂敷液在涂敷液供给配管24的壁面附近形成双电荷层。带电赋予要素42与高压电源41相连,从而其电位一定,故双电荷层内的载体的漂移电流和扩散电流平衡。但是,在涂敷液供给配管24的内部,双电荷层在泵23所引起的涂敷液C1的紊流、涂敷液C1的层流的作用下变得不稳定,故漂移电流和扩散电流失衡,从而推定带电赋予要素42对涂敷液C1注入电荷而使得涂敷液C1带电。
下面说明施加在涂敷液带电装置40的带电赋予要素42上的高电压。涂敷液所产生的可燃性蒸汽在静电放电的作用下有着火的可能性。根据可燃性蒸汽种类的不同,存在电晕放电能量超过最小着火能量的可燃性蒸汽,故施加的电压优选在不发生电晕放电的范围内。电晕放电易发生在前端尖的部位或端部,一般来说,当施加超过3kV的电压时,存在发生电晕放电的可能。因此,优选对带电赋予要素42施加3kV以下的电压,更优选施加2kV以下的电压。
图14的图表表示采用涂敷液带电装置40时的涂敷液C1的带电结果。图14的图表示出了涂敷液C1的流量R和带电量Q的关系。横轴表示涂敷液C1的流量R(10-6m3/分),纵轴表示涂敷液带电量Q(10-5C/m3)。在图14的图表中,实线表示施加电压为2kV时的结果,虚线表示施加电压为1kV时的结果。该数据是在下述条件下获得的。带电赋予要素42是由与涂敷液供给配管24直径相同的环状导体构成的,由高压电源41对其施加电压。采用的涂敷液C1是干燥时具有硬膜性能的丙烯酸乳胶,是电绝缘性的液体。利用泵23将涂敷液从贮藏罐22供给到涂敷液供给配管24,以2×10-5至2×10-4(m3/分)的流量使涂敷液C1与带电赋予要素42接触,同时将涂敷液C1供给到排出机构21。采用上述的法拉第测量仪表来测定通过带电赋予要素42前后的涂敷液C1的带电量的差。
由图14的图表可见,电绝缘性的涂敷液C1流过涂敷液带电装置40的带电赋予要素42而被强制性地带电。使该涂敷液C1带电的电量要远远大于因与涂敷液供给配管24和贮藏罐22等摩擦起电所得到的带电量。也就是说,能够用一部分涂敷液供给配管24积极地对涂敷液C1施加电压这样简单的方法来高效地使涂敷液C1带电。
能够使涂敷液C1的带电极性与涂敷液带电装置40的施加极性相同,施加电压越大,则涂敷液C1的带电量越多,而涂敷液C1的流量越小,则涂敷液C1的带电量越多。在涂敷液供给装置20需要大流量的涂敷液C1时,通过暂时将涂敷液C1的流路进行分割,减小被分割的一个单位流路中的涂敷液C1的流量,能够简单地获得所需的涂敷液C1的带电量。也就是说,涂敷液带电装置40可以这样使用,即,分割涂敷液流,并使分割出的涂敷液流的至少一个带电。然后,使带电的涂敷液分别从涂敷液排出机构排出或者使带电的涂敷液合流后再从涂敷液排出机构排出,然后涂敷到片材上。
也可以在涂敷液带电装置40的带电赋予要素42和高压电源41之间插入保护电阻器44。特别是在使用直流高电压作为高压电源41时,若插入保护电阻器44,则在短路时,系统内没有过剩的电流流过,能够安全地进行涂敷液C1的带电作业。一般来说,若出现突然短路,则1mA以上的电流不流到系统外部即可,故优选设置相对于最大施加电压的绝对值其电流值为1mA以下的保护电阻器44。若采用电阻值过高的保护电阻器44,则当微弱的电流流过时,施加电压容易下降,故电阻值优选为大致2MΩ至10MΩ。由于保护电阻器44的存在不会对涂敷液C1的带电状态有任何影响,故可视情况来有效地使用保护电阻器44。
下面表示采用本发明涂敷装置对电绝缘性片材进行涂敷液的涂敷的实施例和比较例。实施例和比较例所采用的各种评价方法如下所示。
液体存留CP的形状的评价方法:
采用薄膜作为电绝缘性片材S,在薄膜和涂敷杆31的间隙处,目视确认涂敷液C1的形状为曲面的液体存留CP的形状30秒,而后用下面两个等级进行评价。
稳定:液体存留CP的形状不随时间大幅地变化、形状稳定的状态。不发生周期性的振动和突然变形的状态。
不稳定:液体存留CP的形状随时间大幅地变化,形状不定的状态。
涂敷不均的评价方法:
采用薄膜作为电绝缘性片材S,在薄膜上涂敷涂敷液C1,然后调查是否存在涂敷不均、即涂敷液的涂敷厚度是否存在局部不同的区域。在片材S通过涂敷装置后,目视确认是否发生涂敷不均,用下面两个等级进行评价。
良好:没有涂敷不均
不良:存在涂敷不均
表观不带电的调查方法:
通过是否附着色粉来进行调查。在片材S相对于片材S的厚度距接地导体的距离足够大、例如为片材S厚度的100倍以上的状态下,在片材S上撒上电子照相用色粉,然后调查色粉的局部附着。
色粉附着在片材S的表观电荷密度高的部分上的情况已经在上面说明过了。通常,在表观电荷密度的绝对值为2μC/m2以上的局部带电的情况下,色粉附着在片材S上。因此,能够判断在色粉未局部附着的片材S上不存在表观电荷密度的绝对值在2μC/m2以上的局部部位。确认色粉附着的状况,用下面两个等级进行评价。
良好:未附着色粉,片材S为表观不带电的带电状态
不良:附着有色粉,片材S为非表观不带电的带电状态
电绝缘性片材S各面的背面平衡电位的测定方法:
电绝缘性片材S采用涂敷开始前预先呈带电状态的片材S。使与电绝缘性片材S的被评价面相反的面紧密贴合于金属辊(直径10cm的镀硬铬辊),测定电位。使片材S和金属辊的界面之间实质上没有间隙为止地使之紧密接触,然后进行测定。在该状态下,将电位计(门罗公司制型号244)的传感器(门罗公司制的探测器1017EH、开口部直径0.5mm)置于距片材S的面0.5(mm)的位置,然后一边使金属辊低速旋转一边测定电位,由此得到背面平衡电位v(V)。根据门罗公司产品目录可知,处于上述0.5(mm)位置时的视场为直径0.25(mm)以下的范围。另外,上述低速旋转,使用直线电动机,旋转速度为大约0.3(m/分)。
如下测定片材S面内的背面平衡电位:首先,使电位计沿片材S的宽度方向扫描20mm左右、确定获得最大值的宽度方向的位置、从而固定宽度方向的位置,然后,使电位计沿片材S的移动方向SD、即片材S的纵向扫描,测定电位。关于片材S面内的背面平衡电位的测定,理想的是二维地测定所有点,但是,利用上述方法近似地得到片材S面内的电位分布,通常在实用性方面也没有关系。当片材S的宽度超过1m时,在片材S宽度方向的大致中央部和端部切出200mm左右的样品片材,用该样品片材进行测定。在已知片材S面内有带电部位时,采用切出了该带电部位的样品片材进行测定。
利用得到的背面平衡电位v(V)的分布来求出电荷密度σ(μC/m2)的分布。利用片材S的单位面积的静电容量C(μF/m2)和背面平衡电位v(V)的关系式σ=C·v来求出电荷密度。片材S的单位面积的静电容量利用平行平板的单位面积的静电容量的关系式C=ε0εr/t来求出。ε0是真空中的介电常数:8.854×10-12(F/m),εr是片材的比介电常数(值为3),t是片材的厚度(m)。而且,为了求出电荷密度的变化率,以片材S面内的长度对电荷密度的分布曲线进行微分,求得最大的变化率。用下面两个等级对带电状态进行评价。
良好:背面平衡电位的绝对值的最大值和最小值之差为340V以下、且电荷密度的变化率为0.18(C/m2/m)以下的带电状态。
不良:背面平衡电位的绝对值的最大值和最小值之差为340V以上、或电荷密度的变化率为0.18(C/m2/m)以上的带电状态。
涂敷液C1的电阻的测定方法(简易法):
在电绝缘性容器中以扩散状态收容大约50ml的涂敷液C1。隔开50mm的距离,将两个测定端子(直径2mm,长度50mm)平行地配置在涂敷液中C1中。在端子之间施加15V的直流,读出电阻值(Ω)。采用西姆克(シムコ)公司制的Worksurface Tester进行测定。在25℃±1℃的条件下进行测定。
涂敷液C1的带电量的测定方法:
使用法拉第测量仪表来测定涂敷液C1的带电量。法拉第测量仪表采用Monroe Electronics公司制的型号284的Nano Coulomb meter(毫微电量计)。在涂敷液C1的涂敷液供给配管24上设置分支,将0.3×10-3(m3)量的涂敷液C1以0.02至0.2×10-3(m3/分)的流量取出、投入到法拉第测量仪表,进行带电量的测定。在室温下进行测定。
涂敷液C1的粘度的测定方法:
在容器中装入大约200ml量的涂敷液C1,将B型粘度计(东京计器制JISZ8803(1991)的单一圆筒形旋转粘度计,旋转件No.4)插入容器中的涂敷液C1中,使旋转件以20(转/分)的转速旋转,读取粘度(mPa·s)。
实施例1
将熔融的聚对苯二甲酸乙二酯从薄膜挤压口挤压到成形滚筒(castingdrum)上,在成形滚筒上冷却、形成薄膜,然后,在纵向上将薄膜拉伸到3倍而形成单轴拉伸薄膜,将单轴拉伸薄膜作为薄膜(电绝缘性片材)S,以25m/分的移动速度供给到图7所示的涂敷装置10a上。也就是说,采用在线式来对薄膜S进行涂敷液的涂敷。该单轴拉伸薄膜(东丽(東レ)株式会社制“ルミラ-”)的宽度为大约1000(mm),厚度为350(μm)。
当薄膜S通过后述的片材带电装置5后,将涂敷液C2涂敷到其第二面S2上。通过从涂敷液供给装置20a的排出机构21a向第二面S2排出涂敷液C2来进行该涂敷液C2向第二面S2的涂敷。通过将该涂敷液C2涂敷到第二面S2上,在第二面S2上形成涂敷液层CL2。涂敷液C2采用由水溶性的易粘结物质形成的涂敷液。
在第二面S2上形成涂敷液层CL2后,立即将涂敷液C1涂敷到第一面S1上。通过从涂敷液供给装置20的排出机构21向第一面S1排出涂敷液C1来进行该涂敷液C1向第一面S1的涂敷。排出机构21采用喷嘴型的排出机构,该机构将涂敷液排出口的内径为2mm的喷嘴隔开40mm的间隔(喷嘴排列间距)地沿涂敷液的涂敷宽度方向排列。作为在连接排出机构21和涂敷液C1的贮藏罐22的涂敷液供给配管24的中途设置的泵23,采用定量排出涂敷液的隔膜泵(株式会社タクミナ制、脉动率为3.5%以下)。从排出机构21排出的涂敷液C1的排出量为0.24m3/分。在涂敷液供给配管24上介有用来调整涂敷液C1的温度而使得粘度成为所希望的值的温度调节器。
涂敷液层平滑化装置30的涂敷杆31采用在直径为19mm、长度为1200mm的杆上无间隙地卷绕直径为0.356的金属丝的涂敷杆。如图7所示,涂敷杆31以沿与薄膜S的移动方向SD垂直的方向压下薄膜S的状态设置。
涂敷液C1从排出机构21直接供给到形成于涂敷杆31和薄膜S之间的间隙部分的液体存留CP1的表面上。此时,从排出机构21到液体存留CP1的表面的涂敷液下落距离为40mm。第一面S1上的涂敷液的涂敷宽度为380mm,将涂敷液C1涂敷到薄膜S的大致中央部。
所采用的涂敷液C1的种类和物理参数如下。
涂敷液中的固体成分浓度为3重量%的丙烯酸乳胶
涂敷液的电阻值:109Ω·cm
涂敷液的表面张力:50(mN/m)
涂敷液的粘度:700(mP·s),是在涂敷液的温度为30度±2时的值
涂敷液的涂敷厚度:涂敷液干燥固化前的值:25μm,涂敷液干燥固化后的值:7μm。
为了使薄膜S带电,采用图8和图9所示的电极相对的带电器作为片材带电装置5。电极以与薄膜S的移动方向SD正交且平行于薄膜S的面的方式夹着薄膜S设置。带电单元的个数N为两个。上下离子生成电极前端彼此的间隔d1为35(mm)。薄膜S通过电极之间的大致中央。在薄膜S的移动方向SD上相邻的离子生成电极前端彼此的间隔d2为55(mm)。
与离子生成电极5d、5f相连的电源5c、5e采用直流电源,以彼此极性相反的方式连接,并以使第一面S1为正极性的方式来设定施加极性。直流电源采用脉动率为5%以下的电源。在各第一和第二离子生成电极上施加电压4.5(kV)和6.0(kV)这两个水平的电压,屏蔽电极5g、5h均接地。在所有带电单元的各第一离子生成电极上施加正极性的电压,在所有带电单元的各第二离子生成电极上上施加负极性的电压,使第一面S1和第二面S2极性相反且均匀地带电。
涂敷液C1的带电极性为正极性,涂敷液C1的带电量为+20×10-5(C/m3)。涂敷液C1是通过与涂敷液供给配管24等的摩擦起电而带电的,故在涂敷液带电装置40上不施加高电压、即施加电压为0V。
在涂敷杆31的下游采用图10和图11所示的电极相对的片材除电装置50。电极以与薄膜S的移动方向SD正交且平行于薄膜S的面的方式夹着薄膜S设置。除电单元的个数N为两个。上下离子生成电极前端彼此的间隔d1为35(mm)。薄膜S通过电极之间的大致中央。在薄膜S的移动方向SD上相邻的离子生成电极前端彼此的间隔d2为55(mm)。
与离子生成电极50d、50f相连的电源5p、5q采用频率为60Hz的交流电源,以彼此相位相反的方式连接。在各第三和第四离子生成电极上施加有效值为7.0(kV)的电压,屏蔽电极50g、50h均接地。在各除电单元的第三离子生成电极和第四离子生成电极上施加有效值为7.0(kV)的交流电压,并使相位为180(度)的相反相位。
薄膜S的第一面S1和涂敷液C1的带电极性均为正极性,在涂敷涂敷液C1时,液体存留CP1稳定,没有发现第一面S1的涂敷液层CL1上出现涂敷不均。表1表示实施例1所获得的薄膜S的特性。
实施例2
除了将表1所示的实施例1的条件换为表1所示的实施例2的条件以外,以与实施例1相同的条件来对薄膜S进行涂敷液C1的涂敷。表1表示实施例2所获得的薄膜S的特性。
比较例1
除了不对片材带电装置5施加高电压而使薄膜S的第一面S1为不带电状态以外,以与实施例1相同的条件来对薄膜S进行涂敷液C1的涂敷。表1示出了比较例1所获得的薄膜S的特性。
比较例2
除了利用片材带电装置5对薄膜S的第一面S赋予与涂敷液C1的带电极性相反的电荷的带电状态以外,以与实施例1相同的条件来对薄膜S进行涂敷液C1的涂敷。表1示出了比较例2所获得的薄膜S的特性。
表1
片材带电器5的施加电压的绝对值(kV)第一面的带电特性第一面的带电量  (μC/m2) 涂敷液的带 电量 (10-5C/m3)实施例1    4.5    正    +70    +20实施例2    6    正    +150    +20比较例1    0    不带电    +10    +20比较例2    6    负    -150    +20表观上不带电的判断各面的背面平衡电位的状态液体存留的形状的状态涂敷不均的评价实施例1    良好    良好    稳定    良好实施例2    良好    良好    稳定    良好比较例1    不良    不良    不稳定    不良、流痕比较例2    良好    良好    不稳定    不良、流痕
在表1中,在实施例1和2中,薄膜S的第一面S1的带电极性和供给到第一面S1的涂敷液C1的带电极性相同,故液体存留CP1稳定,也不产生涂敷不均,从而进行良好的涂敷液的涂敷。另一方面,如比较例1所示,在薄膜S上并未赋予同样极性的带电,故液体存留CP1不稳定,液体存留CP1局部变小或变大。因此,在涂敷液层CL1上产生了作为涂敷液的一种涂敷不均的流痕。另外,如比较例2所示,薄膜S和涂敷液C1带有相反极性的电荷,故液体存留CP1不稳定,液体存留CP1在库仑引力的作用下被拉向薄膜S的电荷,从而液体存留CP1容易局部地变小。因此,产生了作为涂敷液的一种涂敷不均的流痕。
比较例3
将熔融的聚对苯二甲酸乙二酯从薄膜挤压口挤压到成形滚筒上,在成形滚筒上冷却、形成薄膜,然后,在纵向上将薄膜拉伸到3倍而形成单轴拉伸薄膜,将单轴拉伸薄膜作为薄膜(电绝缘性片材)S,以25m/分的移动速度供给到图7所示的涂敷装置10a上。也就是说,采用在线式来对薄膜S进行涂敷液的涂敷。与实施例1同样地,在第二面S2上涂敷涂敷液C2。采用由水溶性的易粘结物质形成的涂敷液作为该涂敷液C2。
不采用实施例1中所采用的用于使薄膜S电晕带电的片材带电装置5和片材除电装置50,而采用图15所示的使薄膜带电的现有电晕放电处理装置151。该电晕放电处理装置151配置于图7中的片材带电装置5的位置。在电晕放电处理电极153上施力15kV的电压,接地配极辊152的电压为0V。薄膜S暴露于电晕放电空间,提高薄膜S表面的润湿性,并且,在薄膜S表面上赋予单极性的电荷。另外,在电晕放电处理装置151和涂敷装置10a之间,配置除电器来进行薄膜S的除电。除电器包括配置在薄膜S的一侧的10根电极施加式除电器。该除电器采用频率为60(Hz)的交流电源,施加有效值为7(kV)的电压。其它条件与实施例1同样地进行向薄膜S涂敷涂敷液C1。表2示出了比较例3所得到的薄膜S的特性。
比较例4
除了将表2所示的比较例3的条件改变成表2所示的比较例4的条件以外,以与比较例3相同的条件来对薄膜S进行涂敷液C1的涂敷。表2表示比较例4所获得的薄膜S的特性。
比较例5
除了将表2所示的比较例3的条件改变成表2所示的比较例5的条件以外,以与比较例3相同的条件来对薄膜S进行涂敷液C1的涂敷。表2示出了比较例5所获得的薄膜S的特性。
表2
第一面的带电极性单侧除电的施加电压(kV)涂敷液的带电量(10-5C/m3)比较例3    负    0    +20比较例4    正    0    +20比较例5    正    7    +20表观上不带电的判断各面的背面平衡电位的状态液体存留的形状的状态涂敷不均的评价比较例3    不良    不良  不稳定不良、流痕带电所导致的涂敷不均比较例4    不良    不良  不稳定不良带电所导致的涂敷不均比较例5    良好    不良  不稳定不良带电所导致的涂敷不均
在表2中,在比较例3中,薄膜S的带电极性和涂敷液C1的带电极性相反,故液体存留CP1不稳定,产生了流痕。大体上由于经过电晕放电处理的薄膜S的架空时电位容易为负,故难于与涂敷液C1的带电极性相同。另外,表观上不带电的状态和薄膜S各面的背面平衡电位的状态不良,故产生了因薄膜S各面的局部带电所导致的涂敷不均。
如比较例4和5所示,在薄膜S的带电极性和涂敷液C1的带电极性相同的情况下,液体存留CP1较之比较例1的情况存在稳定倾向,但是,无法完全地使液体存留CP1稳定。这是因为,由于因电晕放电处理得到的带电,薄膜S的移动方向SD上的带电分布并非一定,故因带电量的差异而导致液体存留CP1的形状发生变化。因此,液体存留CP1仍不稳定,观察到有流痕的发生。流痕的发生频率要少于比较例1。另外,由于薄膜S各面的背面平衡电位的带电状态不良,故产生了因薄膜S各面的局部带电所导致的涂敷不均。
实施例3
将熔融的聚对苯二甲酸乙二酯从薄膜挤压口挤压到成形滚筒上,然后,在纵向上将薄膜拉伸到3倍而形成单轴拉伸薄膜,将单轴拉伸薄膜作为薄膜(电绝缘性片材)S,以25m/分的移动速度供给到图7所示的涂敷装置10a上。也就是说,采用在线式来对薄膜S进行涂敷液的涂敷。该单轴拉伸薄膜(东丽株式会社制“ルミラ-”)的宽度为大约1000(mm),厚度为300(μm)。
当薄膜S通过后述的片材带电装置5后,将涂敷液C2涂敷到其第二面S2上。通过从涂敷液供给装置20a的排出机构21a向第二面S2排出涂敷液C2来进行该涂敷液C2向第二面S2的涂敷。通过将该涂敷液C2涂敷到第二面S2上,在第二面S2上形成涂敷液层CL2。涂敷液C2采用由水溶性的易粘结物质形成的涂敷液。该水溶性的易粘结物质是对苯二甲酸、间本二甲酸、乙二醇等。以固体成分浓度为3重量%的方式,用水稀释该水溶性的易粘结物质来形成涂敷液C2。
在第二面S2上形成涂敷液层CL2后,立即将涂敷液C1涂敷到第一面S1上。通过从涂敷液供给装置20的排出机构21向第一面S1排出涂敷液C1来进行该涂敷液C1向第一面S1的涂敷。排出机构21采用喷嘴型的排出机构,该机构将涂敷液排出口的内径为2mm的喷嘴隔开40mm的间隔(喷嘴排列间距)地沿涂敷液的涂敷宽度方向排列。作为在连接排出机构21和涂敷液C1的贮藏罐22的涂敷液供给配管24的中途设置的泵23,采用定量排出涂敷液的泵。改变涂敷液C1的温度而使涂敷液C1的粘度变化到450至2000(mP·s),同时,与实施例1同样地对第一面S1进行涂敷液C1的涂敷。
所采用的涂敷液C1的种类和物理参数如下。
涂敷液中的固体成分浓度为3重量%的丙烯酸乳胶
涂敷液的电阻值:109Ω·cm
为了使薄膜S带电,采用图8和图9所示的电极相对的带电器作为片材带电装置5。电极以与薄膜S的移动方向SD正交且平行于薄膜S的面的方式夹着薄膜S设置。带电单元的个数N为两个。上下离子生成电极前端彼此的间隔d1为35(mm)。薄膜S通过电极之间的大致中央。在薄膜S的移动方向SD上相邻的离子生成电极前端彼此的间隔d2为55(mm)。
与离子生成电极5d、5f相连的电源5c、5e采用直流电源,以彼此极性相反的方式连接,并以使第一面S1为正极性的方式来设定施加极性。屏蔽电极5g、5h均接地。在所有带电单元的各第一离子生成电极上施加-5至+5(kV)的电压,在所有带电单元的各第二离子生成电极上施加+5至-5(kV)的电压,使第一面S1和第二面S2极性相反且均匀地带电。
涂敷液C1的带电量为-4×10-5(C/m3)。涂敷液C1是通过与涂敷液供给配管24等的摩擦起电而带电的。在涂敷液C1的涂敷液带电装置40上施加-2(kV)至+2(kV)的高电压、使电绝缘性的涂敷液C1带电,同时进行涂敷。
在涂敷杆31的下游采用图10和图11所示的电极相对的片材除电装置50。电极以与薄膜S的移动方向SD正交且平行于薄膜S的面的方式夹着薄膜S设置。除电单元的个数N为两个。除电装置50的除电条件与实施例1相同。
薄膜S的第一面S1和涂敷液C1的带电极性均为正极性或负极性,在进行涂敷液的涂敷时,液体存留CP1稳定,没有发现涂敷不均。表3示出了实施例3所获得的薄膜S的特性。
实施例4
除了将表3所示的实施例3的条件变更为表3所示的实施例4的条件以外,以与实施例3相同的条件来对薄膜S进行涂敷液C1的涂敷。表3示出了实施例4所获得的薄膜S的特性。
实施例5
除了将表3所示的实施例3的条件变更为表3所示的实施例5的条件以外,以与实施例3相同的条件来对薄膜S进行涂敷液C1的涂敷。表3示出了实施例5所获得的薄膜S的特性。
比较例6
除了将表3所示的实施例3的条件变更为表3所示的比较例6的条件以外,以与实施例3相同的条件来对薄膜S进行涂敷液C1的涂敷。表3示出了比较例6所获得的薄膜S的特性。如表3所示,第一面S1和涂敷液C1的带电极性相反,故液体存留CP1不稳定,产生了流痕。
比较例7
除了将表3所示的实施例3的条件变更为表3所示的比较例7的条件以外,以与实施例3相同的条件来对薄膜S进行涂敷液C1的涂敷。表3示出了比较例7所获得的薄膜S的特性。如表3所示,第一面S1和涂敷液C1的带电极性相反,故液体存留CP1不稳定,产生了流痕。
表3
涂敷液的粘度(mP·s)片材带电器5的施加电压的绝对值    (kV)第一面的施加极性第一面的带电量(μC/m2)实施例3    450    5    负    -110实施例4    450    4.1    正    +70实施例5    2000    5    正    +115比较例6    450    5    正    +110比较例7    2000    5    负    -110涂敷液的带电量(10-5C/m3)表观上不带电的判断各面的背面平衡电位的状态涂敷不均的评价实施例3    -4    良好    良好    良好实施例4    +16    良好    良好    良好实施例5    +20    良好    良好    良好比较例6    -4    良好    良好    不良比较例7    +20    良好    良好    不良
实施例6
采用电绝缘性且具有硬膜性能的丙烯酸乳胶作为涂敷液C1。采用涂敷液带电装置40使该涂敷液C1带电。所采用的涂敷液C1的电阻值为109Ω·cm。利用泵23将涂敷液C1从贮藏罐22经由涂敷液供给配管24供给到排出机构21。涂敷液C1的流量为0.02至0.2×10-3(m3/分)。涂敷液供给配管24使用氟系的PFA管(内径为10mm,外径为12mm,ニツタ·ムア一公司制)。
涂敷液带电装置40由包括导体的带电赋予要素42(图13)构成,采用不锈钢(SUS)制的管接头43、43将其前后连接于涂敷液供给配管24。
准备管状型(类型A)和T字状型(类型B)这两种形态的导体作为带电赋予要素42。类型A采用不锈钢管(内径为10mm,外径为12mm,长度为25mm)。类型B是配管之间用接头(标称:1/2、内径为12.5mm、长度为40mm,材质:不锈钢),采用两个该接头使流路分支、合流,在分支部分的T字型配管上施加后述的电压。当与涂敷液C1的流动方向垂直的截面的长度为h(mm),涂敷液C1流动方向的长度为k(mm)时,类型A的k/h值为2.5,类型B的k/h值为3.2。在该实施例中,采用类型A。
在电绝缘的上述导体部上连接高压电源,施加电压。流过涂敷液供给配管24内部的涂敷液C1一边与高电压的导体接触,一边通过涂敷液供给配管24。测定通过了涂敷液带电装置40后的涂敷液C1的带电量。在不对涂敷液带电装置40施加电压、即电压为0V的情况下,涂敷液C1的带电量为+11×10-5(C/m3)。表4示出了实施例6的涂敷液C1的带电状况。
实施例7
除了将表4所示的实施例6的条件变更为表4所示的实施例7的条件以外,以与实施例6相同的条件使涂敷液C1带电。表4示出了实施例7的涂敷液C1的带电状况。
实施例8
除了将表4所示的实施例6的条件变更为表4所示的实施例8的条件以外,以与实施例6相同的条件使涂敷液C1带电。表4示出了实施例8的涂敷液C1的带电状况。
实施例9
除了将表4所示的实施例6的条件变更为表4所示的实施例9的条件以外,以与实施例6相同的条件使涂敷液C1带电。表4示出了实施例9的涂敷液C1的带电状况。
实施例10
除了将表4所示的实施例6的条件变更为表4所示的实施例10的条件以外,以与实施例6相同的条件使涂敷液C1带电。表4示出了实施例10的涂敷液C1的带电状况。
实施例11
除了将表4所示的实施例6的条件变更为表4所示的实施例11的条件以外,以与实施例6相同的条件使涂敷液C1带电。表4示出了实施例11的涂敷液C1的带电状况。
实施例12
除了将表4所示的实施例6的条件变更为表4所示的实施例12的条件以外,以与实施例6相同的条件使涂敷液C1带电。表4示出了实施例12的涂敷液C1的带电状况。
实施例13
除了将表4所示的实施例6的条件变更为表4所示的实施例13的条件以外,以与实施例6相同的条件使涂敷液C1带电。表4示出了实施例13的涂敷液C1的带电状况。
比较例8
比较例8采用图16所示的现有技术的电荷供给装置161。由电极管164隔开间隙地包围电绝缘的涂敷液供给配管162a,涂敷液供给配管162a和电极管164利用电绝缘体163而电绝缘。由高压电源166对电极管164施加高电压。表4示出了比较例8的涂敷液C1的带电状况。
表4
导体部的形态涂敷液带电装置的施加电压(kV)流量(ml/分)涂敷液的带电量(10-5C/m3)实施例6类型A  +1.0    20    +920实施例7类型A  +1.0    50    +280实施例8类型A  +1.0    200    +58.1实施例9类型A  -1.5    35    -684实施例10类型B  +2.0    100    +524实施例11类型B  +2.0    134    +325实施例12类型B  +1.0    108    +115实施例13类型B  +1.0    200    +49比较例8类型A  +1.0对隔开间隙的  电极管施加电压    50    +115
本发明适于制造具有均匀的涂层的电绝缘性片材,这是因为,通过调整涂敷液和要涂敷涂敷液的电绝缘性片材之间的电平衡,使得可以在不产生涂敷不均或极力抑制涂敷不均的发生的状态下将涂敷液涂敷在电绝缘性片材的表面。适用本发明的要涂敷涂敷液的片材有塑料薄膜、纸等的薄片,或硅片、玻璃基板等的单片物。

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本发明涉及一种涂敷装置及带涂层的电绝缘性片材的制造方法,其中,在移动的电绝缘性片材的一侧表面上涂敷涂敷液的工序中,一边使所述绝缘性片材的带电极性与所述涂敷液的带电极性保持相同,一边将所述涂敷液涂敷到所述电绝缘性片材上。为了使所述绝缘性片材的带电极性与所述涂敷液的带电极性相同,所述涂敷装置具有对所述电绝缘性片材的一侧表面赋予静电荷的片材带电装置和对所述涂敷液赋予静电荷的涂敷液带电装置的任一者、或者具。

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