塗布液の流動シミュレーション技術と最適な塗布プロセス構築への活用、塗布膜乾燥シミュレーション事例

これまでにVOF法を用いた自由表面塗布ビード流動解析を、各種学会・セミナー・書籍等で紹介してきたが、従来はごく単純なニュートニアン粘性塗液に簡略化した事例に留めることが多かった。 　しかし、近年の解析需要として、より現実に近い非ニュートン粘性の考慮は特に重要で、剪断依存粘度 (粘度カーブ) の測定や解析モデルへの反映、複雑な粘性挙動に起因する塗布故障の予測や最適設計についても述べる。また、塗布後の乾燥 (溶媒蒸発) 解析のコンセプトモデルについても述べる。

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、塗布故障対策への実用
   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各種塗布故障再現・対策事例の紹介、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
      • ストライプ&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. 非ニュートン粘性塗液への拡張
      • 剪断速度依存粘度の測定、解析における非ニュートン粘性モデル
      • 非ニュートン塗液に特有の複雑な挙動
   2. 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
   3. 粒子や繊維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
6. DEM法を応用した塗布膜の乾燥解析事例 (開発中)
   1. 塗布膜の乾燥とは
   2. DEM法を応用した乾燥解析モデル
   3. 乾燥における固体微粒子挙動の紹介
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
• 質疑応答