塗布流動の解析技術と活用方法

塗布液が自由表面を描きつつ流動する挙動を非定常解析 (コンピュータ・シミュレーション) することにより、塗布流れ方向に対する膜厚変化 (段ムラ、先頭厚塗りや薄塗り) を再現可能である。また、塗布巾を考慮した3次元解析により、巾方向の膜厚変動 (スジ・リビング等の塗布故障や、エッジ部分の厚塗り) も再現可能である。 本講座では、近年の電子材料塗布によく用いられるスロット塗布方式をメインとして、更に複雑な界面因子を含む多層同時塗布や、塗液中の固体粒子挙動への拡張も含めて、多数の最適設計事例を紹介する。また、塗布解析に用いる各種市販流体解析ソフト・オープンソースソフトの適用性、スーパーコンピュータによる高速化、現在開発中の乾燥解析について述べる。

1. 塗布 (コーティング) について
   1. 塗布操作とは
   2. 塗布方法の分類
   3. 塗布故障の種類
   4. 塗布解析の概要、専門用語の解説
2. 塗液流動解析の目的
   1. ダイ内部流動解析、塗液自由表面解析
   2. 実現象と解析の比較
   3. 解析技術の現状・今後の展望
3. 数値計算手法に関して
   1. 自由表面計算の取り扱い
      • ALE法 ・VOF法 ・VOF法の各種スキーム
   2. 各種流体解析ソフトの適用
      • 有償市販ソフト ・無償オープンソースソフト
   3. 解析仕様の選定
      • 解析モデルのディメンジョン ・負荷分散計算 ・スーパーコンピュータの活用
4. 基本的なスロット塗布の解析事例紹介、解説
   1. 空気同伴現象
      • 解析結果としての空気同伴発生 ・空気同伴の発生臨界 ・塗布膜中での気泡挙動
   2. 巾方向に乱れる塗布故障
      • リビング ・リビュレット ・コーティングウィンドウにおける発生臨界
   3. 巾方向端 (エッジ) 部の不均一
      • エッジ近傍の厚塗りや薄塗り
   4. 塗布開始時の厚塗りや薄塗り
      • 毎葉塗布 ・塗布開始時のアクション再現 ・ストラプ&間欠の応用事例
   5. 大規模な3次元全体解析
      • 2.5次元→全巾3次元モデルへの拡張 ・各種塗布故障の再現
   6. 負荷分散、スーパーコンピュータによる計算時間短縮
      • スパコン4種の性能比較 ・スパコンの計算コスト
5. 各種の拡張事例紹介
   1. 多層同時塗布解析
      • スライドビード多層同時塗布 ・多層同時に特有の層構成
   2. 粒子を含む塗液への拡張
      • VOF法+DEM法 ・粒子を含むスロット塗布 ・粒子→繊維への拡張事例
   3. 構造連成解析
      • 流体解析+構造解析 ・製紙業界のブレード塗布 ・製紙業界のウェブフラッタリング
6. 乾燥解析 (開発中) の展望
   • 乾燥、蒸発解析の概念 ・最新の粒子連成乾燥解析事例 ・今後の開発方針
7. 塗布解析作業手順の実演、塗布解析に独特のポイント
   1. プリ作業
   2. ソルバー計算実行
   3. ポスト処理
• 質疑応用・名刺交換